精品解析：河北省衡水市2025-2026学年高三上学期1月期末物理试题

衡宇2025-2026学年衡水二中高三一轮复习摸底检测 物理试卷 注意事项： 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号填写在答题卡上。 2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。 3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。每小题只有一个选项符合题目要求。 1. 在河北衡水老白干的酿造过程中，粮食在容积恒定的密闭陶缸中发酵，导致缸内气体温度升高、分子数增加。若缸内气体可视为理想气体，且气体体积不变，则关于此过程，下列说法正确的是（ ） A. 所有气体分子的动能都增大 B. 气体内能减小 C. 单位时间撞击单位面积缸壁的气体分子数增多 D. 气体对外做了功 2. 在消防救援中，时间就是生命。消防员为快速建立供水线路，拖拽着沉重的消防水带向前加速奔跑至火场，水带在地面上被拖拽着与消防员在同一直线上滑动。在加速拖行阶段（ ） A. 消防员对水带的拉力大于水带对消防员的拉力 B. 消防员对水带的拉力等于地面对水带的摩擦力 C. 消防员所受地面摩擦力向后，水带所受地面的摩擦力向后 D. 消防员所受地面的摩擦力向前，水带所受地面的摩擦力向后 3. 宇宙射线进入地球大气层过程中，同大气作用产生的中子撞击大气中的氮14引起核反应产生碳14，其核反应方程为，产生的碳14能够自发地衰变成氮14，碳14的半衰期为5730年，则下列说法正确的是（ ） A. X粒子为正电子 B. 碳14衰变成氮14发生了衰变 C. 碳14的比结合能小于氮14的比结合能 D. 碳14经过11460年将完全衰变殆尽 4. 如图所示，水平放置的通电螺线管轴线上，a、b是关于螺线管正中央的对称点，c、d是通电螺线管中垂线上关于轴线对称的两点，该两点处放置垂直纸面的长直通电导线，两通电直导线中电流大小相等、方向相反，则a、b两点的磁感应强度（ ） A. 大小相等，方向相反 B. 大小相等，方向相同 C. 大小不相等，方向相反 D. 大小不相等，方向相同 5. 如图所示，轻弹簧一端与倾斜传送带上的物块连接，另一端固定在墙面上，弹簧轴线与传送带平行，物块与传送带间的动摩擦因数恒定。传送带足够长且匀速转动一段时间后，物块在传送带上做简谐运动，运动过程中弹簧不超过其弹性限度，则（ ） A. 传送带的转动方向一定是顺时针 B. 传送带的转动方向一定是逆时针 C. 物块的最大速度小于传送带的速度 D. 物块的最大速度大于传送带的速度 6. 嫦娥六号探测器在环月无动力飞行任务中，曾进入一个椭圆轨道，月球位于椭圆轨道的一个焦点处。已知该轨道的近月点P距离月球中心为R，远月点Q距离月球中心为2R，探测器在近月点P的速度大小为。规定距月球无穷远处引力势能为零，探测器与月球中心距离为r时的引力势能为负值，且与r成反比。当探测器运动到该椭圆轨道上与月球中心距离为1.5R处时的速度大小为（ ） A. B. C. D. 7. 如图所示，竖直面内有两个等高光滑定滑轮P、Q，跨过定滑轮P的轻质细绳两端分别拴接小球A和小物块B，跨过定滑轮Q的轻质细绳一端拴接小球A，另一端施加外力F，在外力F的作用下整个装置处于平衡状态，连接小球A的左、右两细绳与竖直方向分别成45°角和30°角。当缓慢增大外力F的大小到与小球A的重力相等时，连接小球A的右绳与竖直方向的夹角（ ） A. 等于0 B. 等于30° C. 小于30° D. 大于30° 二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 8. 如图所示，倾角为30°的光滑斜面上放一质量为m的A盒，A盒由轻质细绳跨过光滑轻质定滑轮与B盒相连，A盒与定滑轮间的细绳与斜面平行，B盒内放一质量为的物体。如果把这个物体改放在A盒内，则B盒的加速度恰好与原来等大反向。已知重力加速度大小为g，则（ ） A. B盒的质量 B. B盒的质量 C. 系统的加速度大小 D. 系统的加速度大小 9. 如图所示是我国自主研究设计的舰载机返回航母甲板时电磁减速的简化原理图。固定在绝缘水平面上足够长的平行光滑金属导轨，左端接有定值电阻，整个装置处在竖直向下的匀强磁场中，导轨的电阻不计。舰载机等效为电阻不计的导体棒，当导体棒以一定初速度水平向右运动过程中，其速度、加速度、所受安培力、流过的电量与运动时间变化关系图像可能正确的是（　　） A. B. C. D. 10. 一新款国产小型新能源电动汽车上市前，对其进行了水平路面直线驾驶刹车性能检测，通过传感器描绘的该电动汽车从时刻开始的图像如图所示，其中s和t分别表示电动汽车的运动位移和运动时间，图中①为直线，②为反比例函数图线，P为两图线对接点，则（ ） A. 刹车时间为8s B. 10s内加速度先不变后逐渐变小 C. 汽车在时间内的加速度大小为 D. 图中阴影部分的面积表示汽车在时间内通过的位移 三、非选择题：本题共5小题，共54分。 11. 图甲是某学习小组自制的“液体折射率测量仪”装置，由一端有转轴的主支架和两根与主支架垂直的分支架1和2组成，分支架1上沿其轴线方向固定一支激光笔，一直角扇形量角盘固定在主支架和分支架1之间，交点处用细线悬挂一重锤，分支架2上放置装有待测液体的透明容器，整个装置可绕转轴在竖直面内转动。打开激光笔开关，让激光垂直容器壁射入液体并在液面处出现图乙所示的光路，缓慢转动装置，为了使透射出液面的光线消失，主支架绕转轴的转动方向为______（填“顺时针”或“逆时针”），将透射出液面的光线恰好消失时重锤线与主支架间的夹角记为，则该待测液体的折射率的表达式为_____。 12. 为了验证弹性碰撞情境下的动量守恒，实验小组准备了水平气垫导轨和滑块A、B（均装有宽度相同的遮光条，两滑块碰撞端均加装硬质弹性碰撞头且A的质量小于B的质量），导轨上安装高精度光电门1、2，可精准记录遮光条通过的时间。 实验步骤如下： A．调节气垫导轨水平，单独释放任一滑块，遮光条先后通过光电门1、2的时间相等，确认水平达标； B．使滑块A沿导轨向右运动，碰撞前，记录滑块A通过光电门1的时间； C．两滑块在两光电门间发生碰撞，记录滑块A碰后再次通过光电门1的时间和滑块B碰后通过光电门2的时间； D．多次改变滑块A的初速度，重复实验，验证弹性碰撞情境下规律的普适性。 （1）本实验采用气垫导轨可忽略摩擦力的影响，但实验前调节气垫导轨水平，使单独释放某一滑块时遮光条通过两光电门的时间相等，核心目的是______； （2）本实验是验证弹性碰撞情境下的系统动量守恒，在没有测量两滑块质量和遮光条宽度的情况下，只采用光电门时间数据，验证该规律的表达式为______（用、、表示）。 13. 科技社团的同学在参观河北省某市光伏新能源基地后，对其核心部件霍尔元件产生浓厚兴趣，他们通过查找资料得知霍尔电压满足关系式，其中为霍尔元件的灵敏度，现通过实验探究型号SS49E霍尔元件（其内可自由移动的粒子为电子）的特性。他们用强磁体（磁感应强度为恒定值B）提供磁场，将霍尔元件置于磁场中，连接成如图甲所示的电路。 （1）闭合开关S，调节滑动变阻器改变电流大小，用多用电表直流电压2.5mV挡测量对应的时，红表笔应对接图甲中的______（填“a”或“b”）；其中某次测量电压时，多用电表指针位置如图乙所示，多用电表的读数为______mV（保留2位有效数字）。 （2）重复步骤（1），根据所测数据在图丙坐标纸上描点并画出图线。若已知该强磁体的磁感应强度，则该霍尔元件的灵敏度______（保留2位有效数字）。 （3）实验前，若未对多用电表的电压挡进行机械调零，在时指针在0刻度线左侧，但该同学未修正此误差，这会导致最终计算出的灵敏度的测量值_____（填“偏大”“偏小”或“不变”）。 14. 如图所示，质量为m的小球（可视为质点）放置在光滑水平面上的A点，与水平面的右边缘B点的距离为L，四分之一圆弧轨道MN固定在竖直平面内，O是圆心，OM、ON分别是水平、竖直半径，B是ON上一点，C是圆弧上一点。现给小球施加一水平向右、大小为的恒定拉力，当小球运动到B点时立即撤去此拉力，然后小球从B点运动到C点。已知小球在C点速度的反向延长线为CO，且，重力加速度为g，不计空气阻力。求： （1）小球在B点的速度大小以及从A点到B点运动的时间； （2）小球从B点到C点运动时间。 15. 如图，绝缘轨道由粗糙水平轨道和光滑竖直半圆轨道组成，两部分轨道平滑连接于C点，半圆轨道的圆心为O、半径，水平轨道上方存在一个方向水平向右、电场强度大小随时间变化的电场区域（不考虑变化的电场产生的磁场）。一根轻弹簧左端拴接在A处的竖直墙面上，右端与质量、电荷量的带电小物块接触（不连接），弹簧处于原长时物块位于B点。让物块向左压缩弹簧使弹簧的弹性势能为时，物块向左移动了，然后自由释放物块，物块进入水平电场并开始计时，电场强度大小与时间的函数表达式为，物块进入半圆轨道后，在D点对半圆轨道的压力恰好为零，此时OD与竖直方向的夹角。物块可视为点电荷，物块与水平轨道间的动摩擦因数，不计空气阻力，g取。求： （1）物块进入半圆轨道时速度大小v； （2）物块刚进入电场时的速度； （3）物块在电场中的运动时间t。 16. 图甲为离子注入机原理示意图。离子源均匀产生的带正电的离子（初速度忽略不计）经引出组件加速后，通过磁分析器选择出特定离子，再经直线减速管调整能量，经聚焦系统水平向右射出，注入圆盘上的圆形芯片。竖直放置的圆盘中心在离子束轴线的正下方，圆盘上均匀分布芯片，注入时最上方的芯片圆心恰好正对离子束水平射出方向。已知离子质量，电荷量，引出组件的加速电压，磁分析器中的磁感应强度，直线减速器电压，忽略离子重力。 （1）判断磁分析器中磁场方向；为使离子通过磁分析器时不撞击器壁，求磁分析器的半径R。 （2）为实现在静止圆盘最上方的芯片上沿水平直径均匀注入，从直线减速管减速后的离子束需通过一对竖直放置的偏转极板进行水平匀速扫描芯片，偏转极板长度，板间距离，偏转极板右端到芯片的水平距离，偏转极板上加上周期的交变电压，图像如图乙所示。为使离子束在芯片上的扫描范围恰好达到芯片直径，求加在偏转极板上交变电压的峰值。 （3）以图甲中直径所在直线为x轴、芯片圆心为原点、垂直纸面向外为x轴正方向建立坐标系，在图丙中定性画出0~2ms内各离子的位置坐标与时间的关系图像。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 衡宇2025-2026学年衡水二中高三一轮复习摸底检测 物理试卷 注意事项： 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号填写在答题卡上。 2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。 3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。每小题只有一个选项符合题目要求。 1. 在河北衡水老白干的酿造过程中，粮食在容积恒定的密闭陶缸中发酵，导致缸内气体温度升高、分子数增加。若缸内气体可视为理想气体，且气体体积不变，则关于此过程，下列说法正确的是（ ） A. 所有气体分子的动能都增大 B. 气体内能减小 C. 单位时间撞击单位面积缸壁的气体分子数增多 D. 气体对外做了功 【答案】C 【解析】 【详解】A．温度是分子热运动的平均动能的标志，温度升高，分子的平均动能一定增大，但这是统计规律，总存在部分分子速率减小、动能变小的情况，故A错误； B．理想气体温度升高，分子数增加，则气体内能增加，故B错误； C．由题意知气体温度升高、分子数增加，而气体体积不变，这直接导致单位体积内的分子数(分子数密度)增加，从而使单位时间内撞击单位面积缸壁的气体分子数增多，故C正确； D．在热力学中，气体对外做功的宏观必要条件是气体体积增大()，而题中明确气体体积不变()，因此气体没有对外做功，故D错误。 故选C。 2. 在消防救援中，时间就是生命。消防员为快速建立供水线路，拖拽着沉重的消防水带向前加速奔跑至火场，水带在地面上被拖拽着与消防员在同一直线上滑动。在加速拖行阶段（ ） A. 消防员对水带的拉力大于水带对消防员的拉力 B. 消防员对水带的拉力等于地面对水带的摩擦力 C. 消防员所受地面的摩擦力向后，水带所受地面的摩擦力向后 D. 消防员所受地面的摩擦力向前，水带所受地面的摩擦力向后 【答案】D 【解析】 【详解】A．消防员对水带的拉力与水带对消防员的拉力是一对作用力与反作用力，二者大小相等、方向相反，与水带的运动状态无关，故A错误； B．对水带进行受力分析，水平方向水带受到消防员对它的拉力和地面对它的滑动摩擦力，水带向前加速滑动，根据牛顿第二定律可知，消防员对水带的拉力大于地面对水带的摩擦力，故B错误； CD．消防员要向前加速，脚相对地面有向后滑动的趋势，则地面对脚的静摩擦力向前，水带相对地面向前滑动，则地面对水带的滑动摩擦力向后，故C错误，D正确。 故选D。 3. 宇宙射线进入地球大气层过程中，同大气作用产生的中子撞击大气中的氮14引起核反应产生碳14，其核反应方程为，产生的碳14能够自发地衰变成氮14，碳14的半衰期为5730年，则下列说法正确的是（ ） A. X粒子为正电子 B. 碳14衰变成氮14是发生了衰变 C. 碳14的比结合能小于氮14的比结合能 D. 碳14经过11460年将完全衰变殆尽 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据核反应方程质量数守恒和电荷数守恒可知，X的质量数为1，电荷数为1，所以X为质子，故A错误； B．碳14衰变成氮14的衰变方程为 可知碳14衰变成氮14是发生了衰变，故B错误； C．碳14自发衰变为氮14，释放能量，表明氮14比碳14更稳定，故氮14的比结合能大于碳14的比结合能，故C正确； D．碳14经过11460年，即经过两个完整的半衰期，会剩余未衰变，故D错误。 故选C。 4. 如图所示，水平放置的通电螺线管轴线上，a、b是关于螺线管正中央的对称点，c、d是通电螺线管中垂线上关于轴线对称的两点，该两点处放置垂直纸面的长直通电导线，两通电直导线中电流大小相等、方向相反，则a、b两点的磁感应强度（ ） A. 大小相等，方向相反 B. 大小相等，方向相同 C. 大小不相等，方向相反 D. 大小不相等，方向相同 【答案】B 【解析】 【详解】c、d两点处的通电直导线中电流大小相等、方向相反，分别在a、b两处的磁感应强度均为、，且大小相等，根据安培定则可知方向如图所示 矢量合成后大小相等、方向相同；通电螺线管在a、b两处的磁感应强度大小相等、方向相同，根据矢量叠加原理，可知a、b两处的磁感应强度大小相等、方向相同。 故选B。 5. 如图所示，轻弹簧一端与倾斜传送带上的物块连接，另一端固定在墙面上，弹簧轴线与传送带平行，物块与传送带间的动摩擦因数恒定。传送带足够长且匀速转动一段时间后，物块在传送带上做简谐运动，运动过程中弹簧不超过其弹性限度，则（ ） A. 传送带的转动方向一定是顺时针 B. 传送带的转动方向一定是逆时针 C. 物块的最大速度小于传送带的速度 D. 物块的最大速度大于传送带的速度 【答案】C 【解析】 【详解】物块在传送带上做简谐运动，说明物块与传送带一定存在相对运动，物块沿传送带方向受重力的分力（恒定）、弹簧弹力（随位移线性变化）、传送带对物块的滑动摩擦力（大小恒定、方向待定），要满足回复力，需要保证物块在运动过程中受到的滑动摩擦力的方向不变。传送带顺时针转动时，当物块在平衡位置的最大速度小于传送带的速度时，无论物块向上运动还是向下运动，传送带对物块的滑动摩擦力方向均沿传送带向上，同理，传送带逆时针转动时，当物块在平衡位置的最大速度小于传送带的速度时，无论物块向上运动还是向下运动，传送带对物块的滑动摩擦力方向均沿传送带向下。综上分析可知，物块要在传送带上做简谐运动，传送带可顺时针转动也可逆时针转动，但物块的最大速度小于传送带的速度。 故选C。 6. 嫦娥六号探测器在环月无动力飞行任务中，曾进入一个椭圆轨道，月球位于椭圆轨道的一个焦点处。已知该轨道的近月点P距离月球中心为R，远月点Q距离月球中心为2R，探测器在近月点P的速度大小为。规定距月球无穷远处引力势能为零，探测器与月球中心距离为r时的引力势能为负值，且与r成反比。当探测器运动到该椭圆轨道上与月球中心距离为1.5R处时的速度大小为（ ） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】根据开普勒第二定律可知 解得探测器在远月点的速度 根据题意可知，引力势能表达式为 则对探测器从近月点P到远月点Q，根据机械能守恒定律有 解得 对探测器从近月点P到与月球中心的距离为处，有 联立解得 故选A。 7. 如图所示，竖直面内有两个等高光滑定滑轮P、Q，跨过定滑轮P的轻质细绳两端分别拴接小球A和小物块B，跨过定滑轮Q的轻质细绳一端拴接小球A，另一端施加外力F，在外力F的作用下整个装置处于平衡状态，连接小球A的左、右两细绳与竖直方向分别成45°角和30°角。当缓慢增大外力F的大小到与小球A的重力相等时，连接小球A的右绳与竖直方向的夹角（ ） A. 等于0 B. 等于30° C. 小于30° D. 大于30° 【答案】B 【解析】 【详解】小球A受重力和两细绳的拉力作用处于平衡状态，左绳中的拉力大小恒等于小物块B的重力大小，右绳中的拉力大小等于外力F，三力构成闭合矢量三角形，如图所示 分别以左绳拉力大小和小球A重力大小为半径作辅助圆，两辅助圆的右交点即为外力F的大小与小球A的重力相等时力的矢量三角形的一个顶点，根据几何关系可知，连接小球A的右绳与竖直方向的夹角与初始时相等，等于30°。 故选B。 二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 8. 如图所示，倾角为30°的光滑斜面上放一质量为m的A盒，A盒由轻质细绳跨过光滑轻质定滑轮与B盒相连，A盒与定滑轮间的细绳与斜面平行，B盒内放一质量为的物体。如果把这个物体改放在A盒内，则B盒的加速度恰好与原来等大反向。已知重力加速度大小为g，则（ ） A. B盒的质量 B. B盒的质量 C. 系统的加速度大小 D. 系统的加速度大小 【答案】BD 【解析】 【详解】当物体在B盒内时，以A、B两盒及盒内物体为整体，根据牛顿第二定律有 当物体改放在A盒内时，以A、B两盒及盒内物体为整体，根据牛顿第二定律有 联立解得、 故选BD。 9. 如图所示是我国自主研究设计的舰载机返回航母甲板时电磁减速的简化原理图。固定在绝缘水平面上足够长的平行光滑金属导轨，左端接有定值电阻，整个装置处在竖直向下的匀强磁场中，导轨的电阻不计。舰载机等效为电阻不计的导体棒，当导体棒以一定初速度水平向右运动过程中，其速度、加速度、所受安培力、流过的电量与运动时间变化关系图像可能正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】AC 【解析】 【详解】A．导体棒向右运动过程中，根据左手定则可知，导体棒受到向左的安培力，则有， 所以导体棒向右做减速运动，加速度大小为 由于速度减小，则加速度减小，所以图像的切线斜率绝对值逐渐减小，故A符合题意； B．根据 则有 由于速度逐渐减小，加速度逐渐减小，所以图像的切线斜率绝对值应减小，故B不符合题意； C．导体棒受到向左的安培力，大小为 可知图像的形状与图像的形状一致，故C符合题意； D．根据 由于速度逐渐减小，所以图像的切线斜率应逐渐减小，故D不符合题意。 故选AC。 10. 一新款国产小型新能源电动汽车上市前，对其进行了水平路面直线驾驶刹车性能检测，通过传感器描绘的该电动汽车从时刻开始的图像如图所示，其中s和t分别表示电动汽车的运动位移和运动时间，图中①为直线，②为反比例函数图线，P为两图线对接点，则（ ） A. 刹车时间为8s B. 10s内加速度先不变后逐渐变小 C. 汽车在时间内的加速度大小为 D. 图中阴影部分的面积表示汽车在时间内通过的位移 【答案】CD 【解析】 【详解】A．题图中图线②为反比例函数图线，则此阶段平均速度和时间的乘积保持不变，即汽车的位移不变，因此汽车在此阶段处于静止状态，加速度为0。 由点（10，4）可知， 联立解得，刹车的位移 根据匀减速直线运动公式有 变形得，题图中图线①为向下倾斜的直线，则汽车在此阶段做匀减速直线运动，图像的纵截距表示初速度，则初速度 从到过程中，根据可得，刹车时间，故A错误； B．在内加速度不变，在内加速度为0，故B错误； C．在内，根据匀减速直线运动公式有 代入数据可得 所以，故C正确； D．图像上任一点纵坐标与横坐标的乘积表示位移，故图中阴影部分的面积表示汽车在时间内通过的位移，D正确。 故选CD。 三、非选择题：本题共5小题，共54分。 11. 图甲是某学习小组自制的“液体折射率测量仪”装置，由一端有转轴的主支架和两根与主支架垂直的分支架1和2组成，分支架1上沿其轴线方向固定一支激光笔，一直角扇形量角盘固定在主支架和分支架1之间，交点处用细线悬挂一重锤，分支架2上放置装有待测液体的透明容器，整个装置可绕转轴在竖直面内转动。打开激光笔开关，让激光垂直容器壁射入液体并在液面处出现图乙所示的光路，缓慢转动装置，为了使透射出液面的光线消失，主支架绕转轴的转动方向为______（填“顺时针”或“逆时针”），将透射出液面的光线恰好消失时重锤线与主支架间的夹角记为，则该待测液体的折射率的表达式为_____。 【答案】 ①. 顺时针 ②. 【解析】 【详解】[1]激光笔固定在分支架1上，缓慢转动装置，要使光线在液面的入射角逐渐增大至全反射的临界角，需将主支架顺时针转动； [2]当光线恰好发生全反射时，根据几何关系可知全反射的临界角C与的关系为，根据全反射临界角公式 解得。 12. 为了验证弹性碰撞情境下动量守恒，实验小组准备了水平气垫导轨和滑块A、B（均装有宽度相同的遮光条，两滑块碰撞端均加装硬质弹性碰撞头且A的质量小于B的质量），导轨上安装高精度光电门1、2，可精准记录遮光条通过的时间。 实验步骤如下： A．调节气垫导轨水平，单独释放任一滑块，遮光条先后通过光电门1、2的时间相等，确认水平达标； B．使滑块A沿导轨向右运动，碰撞前，记录滑块A通过光电门1的时间； C．两滑块在两光电门间发生碰撞，记录滑块A碰后再次通过光电门1的时间和滑块B碰后通过光电门2的时间； D．多次改变滑块A的初速度，重复实验，验证弹性碰撞情境下规律的普适性。 （1）本实验采用气垫导轨可忽略摩擦力的影响，但实验前调节气垫导轨水平，使单独释放某一滑块时遮光条通过两光电门的时间相等，核心目的是______； （2）本实验是验证弹性碰撞情境下的系统动量守恒，在没有测量两滑块质量和遮光条宽度的情况下，只采用光电门时间数据，验证该规律的表达式为______（用、、表示）。 【答案】（1）保证系统所受合外力为零 （2） 【解析】 【小问1详解】 实验前调节气垫导轨水平，其核心目是保证系统水平方向所受合外力为零，为弹性碰撞下的动量守恒提供必备前提条件。 【小问2详解】 以向右为正方向，若系统动量守恒，则满足 根据能量守恒定律有 由通过光电门记录的数据有、、 联立可得 13. 科技社团的同学在参观河北省某市光伏新能源基地后，对其核心部件霍尔元件产生浓厚兴趣，他们通过查找资料得知霍尔电压满足关系式，其中为霍尔元件的灵敏度，现通过实验探究型号SS49E霍尔元件（其内可自由移动的粒子为电子）的特性。他们用强磁体（磁感应强度为恒定值B）提供磁场，将霍尔元件置于磁场中，连接成如图甲所示的电路。 （1）闭合开关S，调节滑动变阻器改变电流大小，用多用电表直流电压2.5mV挡测量对应的时，红表笔应对接图甲中的______（填“a”或“b”）；其中某次测量电压时，多用电表指针位置如图乙所示，多用电表的读数为______mV（保留2位有效数字）。 （2）重复步骤（1），根据所测数据在图丙坐标纸上描点并画出图线。若已知该强磁体的磁感应强度，则该霍尔元件的灵敏度______（保留2位有效数字）。 （3）实验前，若未对多用电表的电压挡进行机械调零，在时指针在0刻度线左侧，但该同学未修正此误差，这会导致最终计算出的灵敏度的测量值_____（填“偏大”“偏小”或“不变”）。 【答案】（1） ①. a ②. 0.60 （2）2.0 （3）不变 【解析】 【小问1详解】 [1]磁场方向从上向下，电流方向从右到左，因该霍尔元件内自由移动的粒子为电子，所以电子从左向右运动，根据左手定则，可知霍尔元件前表面的电势低于后表面，根据多用电表电流应从红表笔流进、黑表笔流出可知，红表笔应对接图甲中的a； [2]使用直流电压2.5mV挡，应读取表盘上0~250的刻度线，指针指示刻度为60，因为250刻度对应满偏电压2.5mV，故读数应为0.60mV。 【小问2详解】 在拟合直线上选取相距较远的两点，如和，计算出斜率 根据 可知图像的斜率 解得该霍尔元件的灵敏度 【小问3详解】 电压挡的零点误差会使所有电压测量值增大（或减小）一个固定值，这导致图线整体向上（或向下）平移，但拟合直线的斜率不变，所以多用电表的电压挡没有机械调零对灵敏度的测量值无影响。 14. 如图所示，质量为m的小球（可视为质点）放置在光滑水平面上的A点，与水平面的右边缘B点的距离为L，四分之一圆弧轨道MN固定在竖直平面内，O是圆心，OM、ON分别是水平、竖直半径，B是ON上一点，C是圆弧上一点。现给小球施加一水平向右、大小为的恒定拉力，当小球运动到B点时立即撤去此拉力，然后小球从B点运动到C点。已知小球在C点速度的反向延长线为CO，且，重力加速度为g，不计空气阻力。求： （1）小球在B点的速度大小以及从A点到B点运动的时间； （2）小球从B点到C点的运动时间。 【答案】（1）， （2） 【解析】 【小问1详解】 设小球在B点的速度为，对小球从A点到B点的过程，根据动能定理有 其中 联立解得 对小球从A点到B点的过程，根据动量定理有 解得 【小问2详解】 小球在C点速度的反向延长线为CO，则小球在C点的速度与水平方向的夹角为30°，把小球在C点的速度分别沿水平方向和竖直方向分解，则有 解得 根据 解得 15. 如图，绝缘轨道由粗糙水平轨道和光滑竖直半圆轨道组成，两部分轨道平滑连接于C点，半圆轨道圆心为O、半径，水平轨道上方存在一个方向水平向右、电场强度大小随时间变化的电场区域（不考虑变化的电场产生的磁场）。一根轻弹簧左端拴接在A处的竖直墙面上，右端与质量、电荷量的带电小物块接触（不连接），弹簧处于原长时物块位于B点。让物块向左压缩弹簧使弹簧的弹性势能为时，物块向左移动了，然后自由释放物块，物块进入水平电场并开始计时，电场强度大小与时间的函数表达式为，物块进入半圆轨道后，在D点对半圆轨道的压力恰好为零，此时OD与竖直方向的夹角。物块可视为点电荷，物块与水平轨道间的动摩擦因数，不计空气阻力，g取。求： （1）物块进入半圆轨道时的速度大小v； （2）物块刚进入电场时的速度； （3）物块在电场中的运动时间t。 【答案】（1）5m/s （2）1m/s （3）2s 【解析】 【小问1详解】 在半圆轨道的D点，物块对半圆轨道的压力为零，根据牛顿第二定律有 物块从C到D的过程，根据机械能守恒定律有 解得物块进入半圆轨道时的速度大小 【小问2详解】 物块从释放到运动到B的过程，根据能量守恒定律有 解得物块刚进入电场时的速度 【小问3详解】 方法一：对物块在电场中运动的过程，根据动量定理有 画出电场随时间变化的图像如图所示 则 联立并代入数据得关于t的函数表达式为 解得物块在电场中的运动时间（舍去） 方法二：物块进入电场后，以向右正方向，根据牛顿第二定律有 将和已知数据代入⑥式得关于a的函数表达式为 作出图像如图所示 根据图像中图线与t轴所围图形的面积表示速度的变化量（t轴上方的面积表示速度的增加量，下方的面积表示速度的减小量），可知图中阴影部分的面积即为物块在电场中的速度变化量，则有 解得物块在电场中的运动时间（舍去） 16. 图甲为离子注入机原理示意图。离子源均匀产生的带正电的离子（初速度忽略不计）经引出组件加速后，通过磁分析器选择出特定离子，再经直线减速管调整能量，经聚焦系统水平向右射出，注入圆盘上的圆形芯片。竖直放置的圆盘中心在离子束轴线的正下方，圆盘上均匀分布芯片，注入时最上方的芯片圆心恰好正对离子束水平射出方向。已知离子质量，电荷量，引出组件的加速电压，磁分析器中的磁感应强度，直线减速器电压，忽略离子重力。 （1）判断磁分析器中磁场的方向；为使离子通过磁分析器时不撞击器壁，求磁分析器的半径R。 （2）为实现在静止圆盘最上方的芯片上沿水平直径均匀注入，从直线减速管减速后的离子束需通过一对竖直放置的偏转极板进行水平匀速扫描芯片，偏转极板长度，板间距离，偏转极板右端到芯片的水平距离，偏转极板上加上周期的交变电压，图像如图乙所示。为使离子束在芯片上的扫描范围恰好达到芯片直径，求加在偏转极板上交变电压的峰值。 （3）以图甲中直径所在直线为x轴、芯片圆心为原点、垂直纸面向外为x轴正方向建立坐标系，在图丙中定性画出0~2ms内各离子的位置坐标与时间的关系图像。 【答案】（1）垂直纸面向里，1.0m （2）2kV （3）见解析 【解析】 【小问1详解】 离子在磁分析器中做圆周运动，根据左手定则可知磁场方向垂直纸面向里；离子在引出组件的加速电场中，根据动能定理有 解得 磁分析器中，根据洛伦兹力提供向心力，有 联立解得 【小问2详解】 设离子经减速器减速后的速度为v，对离子从离子源释放到经减速器减速后的过程，根据动能定理有 解得 离子进入偏转极板后，沿水平方向做匀速直线运动，则离子通过偏转极板的时间 解得 则离子通过偏转极板的时间远小于扫描电压的周期，每个离子通过时可认为偏转电压恒定，即离子在偏转极板内做类平抛运动，当离子恰好到达芯片水平直径的边缘时，交变电压达到峰值，画出离子的大致运动轨迹如图所示； 设离子离开偏转极板时的偏向角为，则沿芯片水平直径方向有 根据牛顿第二定律，可得加速度 沿水平方向有 结合几何关系有 联立解得 【小问3详解】 单个离子在沿芯片水平直径方向做匀变速直线运动，有 可知单个离子在沿芯片水平直径方向的位置坐标x与偏转电压U成正比，可表示为 由图像可知扫描电压为三角波，在周期）内，电压U与时间t成正比，可表示为 联立解得 则各离子在周期（0∼0.5ms）内的位置坐标x与时间t成正比，0∼2ms内各离子的位置坐标x与时间t的关系图像如图丙所示 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $