精品解析：甘肃省甘南藏族自治州卓尼县柳林中学2024-2025学年高三下学期开学考试物理试题

2025届高三仿真模拟考试（三） 物理试题 注意事项： 1、答卷前，考生务必将自己的姓名、考场号、座位号、准考证号填写在答题卡上。 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。 考试时间为75分钟，满分100分 一、选择题：本题共10小题，共43分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题5分，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 1. 我国首颗太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”实现了国际首次太阳波段光谱成像的空间探测。和分别为氢原子由和能级向能级跃迁产生的谱线（如图），则（　　） A. 的波长比的小 B. 对应的光子能量比的大 C. 对应的光子能量为3.4eV D. 对应的光子不能使氢原子从基态跃迁到激发态 2. 如图所示为双缝干涉实验装置示意图，单色光源到两缝、距离相等。要使相邻亮条纹之间的距离变小且干涉条纹上移，下列办法可行的是（　　） A. 增大双缝到屏的距离并下移光源 B. 减小双缝间距离并上移光源 C. 减小光源到双缝的距离并上移光源 D. 更换波长更短的单色光源并下移光源 3. 2024年3月20日，我国“鹊桥二号”卫星发射成功，多次调整后进入周期为24h的环月椭圆轨道运行，并与在月球上开展探测任务的“嫦娥四号”进行通讯测试，如图所示。已知月球自转周期为27.3天，下列说法正确的是（　　） A. “鹊桥二号”在近月点和远月点的加速度大小相同 B. “鹊桥二号”在远月点的运行速度小于月球第一宇宙速度 C. “鹊桥二号”在绕行中处于超重状态 D. “鹊桥二号”与月心连线和“嫦娥四号”与月心连线在相等时间内分别扫过的面积相等 4. 一个N匝的矩形线框，面积为S，以角速度从如图所示的位置开始，在磁感应强度大小为B的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，则产生的感应电动势随时间变化的图像是（　　） A. B. C. D. 5. 如图，沿直线做简谐运动的物体，经过A点时，加速度大小为，经过B点时，加速度大小为，且两处加速度方向相同，则运动的（　　） A. 平衡位置在A、B两点之间 B. 平衡位置到A点的距离小于到B点的 C. 物体经过A点时的速度小于B点时的 D. 振幅小于A、B两点间的距离 6. 2024年4月25日晚，神舟18号载人飞船成功发射，在飞船竖直升空过程中，整流罩按原计划顺利脱落。整流罩脱落后受空气阻力与速度大小成正比，它的图像正确的是（　　） A. B. C. D. 7. 如图所示，水平固定一光滑细杆，杆上P点正下方处固定一光滑定滑轮，质量的滑块A套在细杆上，下端系一长的轻质细绳，细绳绕过定滑轮悬挂质量的小球B，用水平外力F将滑块A拉至P点左侧C点，细绳与竖直方向夹角，整个系统保持静止状态，取，，，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A. 水平外力的大小为 B. 撤去外力F后，滑块A滑至P点的过程中机械能守恒 C. 撤去外力F后，滑块A滑至P点时速度大小为2m/s D. 撤去外力F后，滑块A滑至P点过程中轻绳拉力始终小于小球B的重力 8. 图示为某同学用平行板电容器测量材料竖直方向的尺度随温度变化的装置示意图，电容器上极板固定，下极板可随材料尺度的变化而上下移动，两极板间电压不变。若材料温度升高，极板上所带电荷量增加，则（　　） A. 材料竖直方向的尺度减小 B. 材料竖直方向的尺度增大 C. 极板间的电场强度减小 D. 极板间的电场强度增大 9. 如图所示，质量为m的物块A静止在倾角的固定斜面上，现对物块A施加一大小为mg的水平力F，物块A仍然处于静止状态，重力加速度大小为g，则下列说法正确的是（　　） A. 物块A有沿斜面向上滑动的趋势 B. 斜面对物块A的摩擦力大小为 C. 斜面对物块A的支持力大小为 D. 斜面对物块A的作用力与竖直方向的夹角为45° 10. 电磁俘能器可在汽车发动机振动时利用电磁感应发电实现能量回收，结构如图甲所示。两对永磁铁可随发动机一起上下振动，每对永磁铁间有水平方向的匀强磁场，磁感应强度大小均为B。磁场中，边长为L的正方形线圈竖直固定在减震装置上。某时刻磁场分布与线圈位置如图乙所示，永磁铁振动时磁场分界线不会离开线圈。关于图乙中的线圈，下列说法正确的是（　　） A. 磁场分界线上下两部分面积相等时，穿过线圈的磁通量为零 B. 永磁铁相对线圈上升越高，线圈中感应电动势越大 C. 永磁铁相对线圈上升越快，线圈中感应电动势越小 D. 永磁铁相对线圈下降时，线圈中感应电流沿顺时针方向 二、非选择题：本题共5小题，共57分。 11. 利用智能手机和钕磁粒测量滑块在斜面上运动的加速度。如图甲所示，一斜面上安装有两组磁粒，其中B组磁粒固定在斜面上靠近底端处，A组磁粒的位置可移动（A组磁粒更靠近滑块）。在滑块上面安装智能手机，打开APP中的磁力计（如图乙所示），将滑块从斜面上的O点由静止释放、滑块依次经过两组磁粒附近时，手机磁力计会测出磁感应强度的峰值，该峰值所对应的时刻就是智能手机磁力计到达该组磁粒所在位置的时刻，而相邻两个峰值之间的时间差即是智能手机磁力计依次经过两组磁粒所用的时间t。改变A组磁粒的位置进行多次测量，每次都使滑块从O点由静止释放，并用米尺测量A、B之间的距离x，记下相应的t值。 （1）若滑块所受摩擦力大小恒定，则A、B之间的距离x与滑块加速度的大小a、滑块经过B组磁粒的瞬时速度v、经过两组磁粒所用的时间t的关系为______。 （2）以纵轴，t为横轴，在坐标纸上建立直角坐标系，根据所测数据，在坐标系中描点如图丙所示，请画出图线。 （3）由图线，可得滑块经过B组磁粒的瞬时速度大小为______m/s，滑块加速度的大小为______。（结果均保留三位有效数字） 12. 小新同学练习使用多用电表测量电压和电阻。 （1）他先测量5V左右的交流电压 ①下列操作不合理的是___________ A. 先调节图甲中的T旋钮，使指针指向左侧零刻度 B. 将挡K调至 C. 测量并读数 ②指针如图乙所示，则此交变电流电压___________V。 （2）然后小新同学又用多用电表的欧姆挡粗略测量一定值电阻的阻值，他先把选择开关旋到“×100”挡位，测量时发现指针偏转过小。 ①应使流过欧姆表表头的电流适当变___________。 ②接下来正确的操作顺序是___________。 a、 将两表笔短接，调节欧姆挡调零旋钮，使指针对准刻度盘上欧姆挡的零刻度，然后断开两表笔 b、 旋转选择开关至“OFF”挡，并拔出两表笔 c、 将选择开关旋到“×10”挡 d、 将选择开关旋到“×1k”挡 e、 将两表笔分别连接到被测电阻的两端，读出阻值，断开两表笔 ③最后小新同学对欧姆挡进行了深入分析。由于欧姆表老化，电池电动势变为原来k倍（），内阻增大了。正常操作测量某待测电阻，读数为R。则该电阻真实值比R偏___________（选填“大”或“小”），真实值应为___________。（用“k”与“R”表示） 13. 热水瓶里装上适量的热水后扣上瓶塞，刚开始可以很容易地打开瓶塞，经过一段时间的降温后再打开瓶塞会稍费些力。如图所示的热水瓶容积为V，装上其容积一半的刚烧开的水后扣上瓶塞，刚开始时瓶中上方气体的温度为压强与外界大气压强相同。已知瓶塞的质量为m，瓶塞上表面的面积为2S，瓶口的面积为S，大气压强为p0，重力加速度为g，周围环境温度恒为，热水瓶扣着瓶塞时封闭气体物质的量及体积均视为不变，热力学温度T=t+273K，不计瓶塞与瓶口之间的摩擦。 （1）热水瓶内外达到热平衡后再打开瓶塞，求至少需要多大的力； （2）热水瓶内外达到热平衡后再打开瓶塞，求外部多少体积的空气会进入热水瓶。 14. 如图所示，直线OA与y轴夹角，在此角范围内有沿y轴负方向的匀强电场，一质量为m、电荷量为的粒子以速度从y轴上P点平行于x轴射入电场，粒子经电场偏转并经过OA上的Q点进入一矩形匀强磁场区域（未画出，方向垂直纸面向外），射出磁场时运动轨迹恰好与x轴相切。已知O点到Q点的距离为6l，电场强度，不计粒子的重力，求： （1）O点到P点的距离； （2）匀强磁场的磁感应强度大小； （3）矩形磁场区域的最小面积。 15. 一游戏装置如图所示，该装置由倾斜直轨道AB、螺旋圆形轨道BCDE、倾斜直轨道EF、水平直轨道FG、凹槽GHIJ组成。螺旋圆形轨道与轨道AB、EF相切于B（E）处，轨道EF、FG平滑连接，除FG段外各轨道均光滑，凹槽底面水平光滑。凹槽底面紧靠竖直侧壁GH处静置一无动力摆渡车，摆渡车上表面与轨道FG高度差。将一滑块从轨道AB上高度为（未知）处静止释放，滑块通过螺旋圆形轨道最高点D时对轨道的压力大小为，当滑块落到摆渡车上时，其水平分速度不变，竖直分速度瞬间变为零，摆渡车碰到侧壁后立即反弹且速度大小不变。已知直轨道AB、EF倾角均为，B点高度，螺旋圆形轨道半径，FG长度，滑块可视为质点且质量，摆渡车质量，滑块与FG段间的动摩擦因数，滑块与摆渡车之间的动摩擦因数，每次摆渡车与侧壁碰撞前已与滑块达到共同速度，不计空气阻力，，，取重力加速度。 （1）求滑块初始高度的大小； （2）摆渡车第一次与侧壁IJ碰撞过程中，侧壁对摆渡车冲量的大小； （3）若滑块恰好不脱离摆渡车，求摆渡车的最小长度。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025届高三仿真模拟考试（三） 物理试题 注意事项： 1、答卷前，考生务必将自己的姓名、考场号、座位号、准考证号填写在答题卡上。 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。 考试时间为75分钟，满分100分 一、选择题：本题共10小题，共43分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题5分，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 1. 我国首颗太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”实现了国际首次太阳波段光谱成像的空间探测。和分别为氢原子由和能级向能级跃迁产生的谱线（如图），则（　　） A. 的波长比的小 B. 对应的光子能量比的大 C. 对应的光子能量为3.4eV D. 对应的光子不能使氢原子从基态跃迁到激发态 【答案】D 【解析】 【详解】AB．所对应的能级差比对应的能级差较小，则对应的光子能量比的较小，根据可知，的波长比的大，AB错误； C．对应的光子能量为，C错误； D．使氢原子从基态跃迁到激发态的最小能量为 可知对应的光子不能使氢原子从基态跃迁到激发态，D正确。 故选D。 2. 如图所示为双缝干涉实验装置示意图，单色光源到两缝、的距离相等。要使相邻亮条纹之间的距离变小且干涉条纹上移，下列办法可行的是（　　） A. 增大双缝到屏的距离并下移光源 B. 减小双缝间距离并上移光源 C. 减小光源到双缝的距离并上移光源 D. 更换波长更短的单色光源并下移光源 【答案】D 【解析】 【详解】根据双缝干涉的相邻亮条纹中心间距公式 可知，要使条纹之间的距离变小，可以通过减小单色光的波长、减小双缝到屏的距离或增大两缝间的距离来完成，要想使干涉条纹上移，可下移光源。 故选D。 3. 2024年3月20日，我国“鹊桥二号”卫星发射成功，多次调整后进入周期为24h的环月椭圆轨道运行，并与在月球上开展探测任务的“嫦娥四号”进行通讯测试，如图所示。已知月球自转周期为27.3天，下列说法正确的是（　　） A. “鹊桥二号”在近月点和远月点的加速度大小相同 B. “鹊桥二号”在远月点的运行速度小于月球第一宇宙速度 C. “鹊桥二号”在绕行中处于超重状态 D. “鹊桥二号”与月心连线和“嫦娥四号”与月心连线在相等时间内分别扫过的面积相等 【答案】B 【解析】 【详解】A．由 得 近月点到月球中心的距离小于远月点到月球中心的距离，“鹊桥二号”在近月点和远月点的加速度大小不同，故A错误； B．“鹊桥二号”在远月点的速度小于轨道与远月点相切的卫星的线速度，轨道与远月点相切的卫星的线速度小于第一宇宙速度，故“鹊桥二号”在远月点的运行速度小于月球第一宇宙速度，故B正确； C．“鹊桥二号”绕行中处于失重状态，故C错误； D．由开普勒第二定律可知，同一颗卫星与月球的连线在相同时间扫过的面积相等，但是“鹊桥二号”与 “嫦娥四号”是两颗轨道不同的卫星，相同时间扫过的面积不相等，故D错误。 故选B。 4. 一个N匝的矩形线框，面积为S，以角速度从如图所示的位置开始，在磁感应强度大小为B的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，则产生的感应电动势随时间变化的图像是（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】感应电动势的峰值，图示位置是与中性面垂直的平面，感应电动势最大，感应电动势的瞬时值变化规律为 故选A 5. 如图，沿直线做简谐运动的物体，经过A点时，加速度大小为，经过B点时，加速度大小为，且两处加速度方向相同，则运动的（　　） A. 平衡位置在A、B两点之间 B. 平衡位置到A点的距离小于到B点的 C. 物体经过A点时的速度小于B点时的 D. 振幅小于A、B两点间的距离 【答案】B 【解析】 【详解】AD．因加速度方向相同，即物体在平衡位置同一侧，振幅大于A、B两点间的距离，故AD错误； BC．根据简谐运动回复力可知，加速度越小，离平衡位置越近，速度越大，即平衡位置到A点的距离小于到B点的，物体经过A点时的速度大于B点时的，故C错误，B正确。 故选B。 6. 2024年4月25日晚，神舟18号载人飞船成功发射，在飞船竖直升空过程中，整流罩按原计划顺利脱落。整流罩脱落后受空气阻力与速度大小成正比，它的图像正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】空气阻力与速度大小成正比，设空气阻力为 上升阶段由牛顿第二定律 随着速度的减小，加速度逐渐减小，上升阶段做加速度逐渐减小的减速运动。在最高点加速度为 下降阶段由牛顿第二定律 随着速度的增大，加速度继续减小，下降阶段做加速度逐渐减小的加速运动。 故选A。 7. 如图所示，水平固定一光滑细杆，杆上P点正下方处固定一光滑定滑轮，质量的滑块A套在细杆上，下端系一长的轻质细绳，细绳绕过定滑轮悬挂质量的小球B，用水平外力F将滑块A拉至P点左侧C点，细绳与竖直方向夹角，整个系统保持静止状态，取，，，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A. 水平外力的大小为 B. 撤去外力F后，滑块A滑至P点的过程中机械能守恒 C. 撤去外力F后，滑块A滑至P点时速度大小为2m/s D. 撤去外力F后，滑块A滑至P点过程中轻绳拉力始终小于小球B的重力 【答案】C 【解析】 【详解】A．在水平外力作用下，系统保持静止状态时，对滑块A受力分析，由共点力平衡条件可得 对小球B受力分析可得 解得水平外力的大小为，故A错误； BCD．滑块A滑至P点时，B球运动到最低点，其速度为0。小球B向下先加速再减速运动，所以小球B先失重后超重，所以撤去外力F后，滑块A滑至P点过程中轻绳拉力先小于小球B的重力，后大于小球B的重力。从撤去外力到A滑至P点的过程中，滑块A自己机械能不守恒，但对A、B组成的系统，由机械能守恒定律可得 解得，故BD错误，C正确。 故选C。 8. 图示为某同学用平行板电容器测量材料竖直方向的尺度随温度变化的装置示意图，电容器上极板固定，下极板可随材料尺度的变化而上下移动，两极板间电压不变。若材料温度升高，极板上所带电荷量增加，则（　　） A. 材料竖直方向尺度减小 B. 材料竖直方向的尺度增大 C. 极板间的电场强度减小 D. 极板间的电场强度增大 【答案】BD 【解析】 【详解】CD．根据题意可知极板之间电压U不变，极板上所带电荷量Q变多，根据电容定义式 可知电容器得电容C增大，根据电容的决定式 由于电容C增大，可知极板间距d减小，再根据 由于电压U不变，可知极板间电场强度增大，故C错误，D正确； AB．由于极板间距d减小，即下极板向上移动，则材料竖直方向尺度增大，故A错误，故B正确。 故选BD。 9. 如图所示，质量为m的物块A静止在倾角的固定斜面上，现对物块A施加一大小为mg的水平力F，物块A仍然处于静止状态，重力加速度大小为g，则下列说法正确的是（　　） A. 物块A有沿斜面向上滑动的趋势 B. 斜面对物块A的摩擦力大小为 C. 斜面对物块A的支持力大小为 D. 斜面对物块A的作用力与竖直方向的夹角为45° 【答案】AD 【解析】 【详解】AB．沿斜面方向，重力的分力为 力沿斜面方向的分力为 由此可知，斜面对物块A的摩擦力大小为 方向沿斜面向下，即物块A有沿斜面向上滑动的趋势，故A正确，B错误； C．斜面对物块A的支持力大小为，故C错误； D．斜面对物块A的作用力与和的合力等大反向，即应与竖直方向的夹角为，故D正确。 故选AD。 10. 电磁俘能器可在汽车发动机振动时利用电磁感应发电实现能量回收，结构如图甲所示。两对永磁铁可随发动机一起上下振动，每对永磁铁间有水平方向的匀强磁场，磁感应强度大小均为B。磁场中，边长为L的正方形线圈竖直固定在减震装置上。某时刻磁场分布与线圈位置如图乙所示，永磁铁振动时磁场分界线不会离开线圈。关于图乙中的线圈，下列说法正确的是（　　） A. 磁场分界线上下两部分面积相等时，穿过线圈的磁通量为零 B. 永磁铁相对线圈上升越高，线圈中感应电动势越大 C. 永磁铁相对线圈上升越快，线圈中感应电动势越小 D. 永磁铁相对线圈下降时，线圈中感应电流沿顺时针方向 【答案】AD 【解析】 【详解】A．磁场分界线上下两部分面积相等时，向里和向外的磁感线条数相等，则穿过线圈的磁通量为零，A正确； BC．根据E=2BLv可知，永磁铁相对线圈上升越快，线圈中感应电动势越大；永磁铁相对线圈上升越高，线圈切割磁感线的速度不一定大，则感应电动势不一定越大，BC错误； D．根据右手定则可知，永磁铁相对线圈下降时，线圈中感应电流沿顺时针方向，D正确。 故选AD。 二、非选择题：本题共5小题，共57分。 11. 利用智能手机和钕磁粒测量滑块在斜面上运动的加速度。如图甲所示，一斜面上安装有两组磁粒，其中B组磁粒固定在斜面上靠近底端处，A组磁粒的位置可移动（A组磁粒更靠近滑块）。在滑块上面安装智能手机，打开APP中的磁力计（如图乙所示），将滑块从斜面上的O点由静止释放、滑块依次经过两组磁粒附近时，手机磁力计会测出磁感应强度的峰值，该峰值所对应的时刻就是智能手机磁力计到达该组磁粒所在位置的时刻，而相邻两个峰值之间的时间差即是智能手机磁力计依次经过两组磁粒所用的时间t。改变A组磁粒的位置进行多次测量，每次都使滑块从O点由静止释放，并用米尺测量A、B之间的距离x，记下相应的t值。 （1）若滑块所受摩擦力大小恒定，则A、B之间的距离x与滑块加速度的大小a、滑块经过B组磁粒的瞬时速度v、经过两组磁粒所用的时间t的关系为______。 （2）以为纵轴，t为横轴，在坐标纸上建立直角坐标系，根据所测数据，在坐标系中描点如图丙所示，请画出图线。 （3）由图线，可得滑块经过B组磁粒的瞬时速度大小为______m/s，滑块加速度的大小为______。（结果均保留三位有效数字） 【答案】（1） （2） （3） ①. ②. 【解析】 【小问1详解】 由和，消去初速度，可得 【小问2详解】 用平滑的直线将点连接起来，直线尽可能通过更多的点，不在直线上的点均匀地分布在直线两侧，如图所示 【小问3详解】 [1]由两边同时除以，可得 可知图像与纵轴的交点即为滑块经过B组磁粒的瞬时速度大小； [2]由图像可得，当时，速度，当，速度，图像的斜率表示物体的加速度一半，即 物体加速度为 12. 小新同学练习使用多用电表测量电压和电阻。 （1）他先测量5V左右的交流电压 ①下列操作不合理的是___________ A. 先调节图甲中的T旋钮，使指针指向左侧零刻度 B. 将挡K调至 C. 测量并读数 ②指针如图乙所示，则此交变电流电压为___________V。 （2）然后小新同学又用多用电表的欧姆挡粗略测量一定值电阻的阻值，他先把选择开关旋到“×100”挡位，测量时发现指针偏转过小。 ①应使流过欧姆表表头的电流适当变___________。 ②接下来正确的操作顺序是___________。 a、 将两表笔短接，调节欧姆挡调零旋钮，使指针对准刻度盘上欧姆挡的零刻度，然后断开两表笔 b、 旋转选择开关至“OFF”挡，并拔出两表笔 c、 将选择开关旋到“×10”挡 d、 将选择开关旋到“×1k”挡 e、 将两表笔分别连接到被测电阻的两端，读出阻值，断开两表笔 ③最后小新同学对欧姆挡进行了深入分析。由于欧姆表老化，电池电动势变为原来k倍（），内阻增大了。正常操作测量某待测电阻，读数为R。则该电阻真实值比R偏___________（选填“大”或“小”），真实值应为___________。（用“k”与“R”表示） 【答案】（1） ①. A ②. 5.6 （2） ①. 大 ②. daeb ③. 小 ④. kR 【解析】 【小问1详解】 ①[1]先调节图甲中的S旋钮，使指针指向左侧零刻度，故选A。 ②[2]指针如图乙所示，则此交变电流电压为5.6V。 【小问2详解】 ①[1]测量时发现指针偏转过小，流过欧姆表表头的电流过小，应使流过欧姆表表头的电流适当变大，使指针指到表盘中央附近。 ②[2]为使指针指在刻度盘中央附近，应选用“”挡，再欧姆调零，测量，整理器材，因此正确的实验步骤为daeb； ③[3]设原来电池电动势为，满偏电流为，则 电池电动势变为原来k倍（），内阻增大了以后 则 则欧姆表指针偏左，电阻的测量值偏大，所以该电阻真实值比R偏小。 [4]与的关系满足时，则 解得 13. 热水瓶里装上适量的热水后扣上瓶塞，刚开始可以很容易地打开瓶塞，经过一段时间的降温后再打开瓶塞会稍费些力。如图所示的热水瓶容积为V，装上其容积一半的刚烧开的水后扣上瓶塞，刚开始时瓶中上方气体的温度为压强与外界大气压强相同。已知瓶塞的质量为m，瓶塞上表面的面积为2S，瓶口的面积为S，大气压强为p0，重力加速度为g，周围环境温度恒为，热水瓶扣着瓶塞时封闭气体物质的量及体积均视为不变，热力学温度T=t+273K，不计瓶塞与瓶口之间的摩擦。 （1）热水瓶内外达到热平衡后再打开瓶塞，求至少需要多大的力； （2）热水瓶内外达到热平衡后再打开瓶塞，求外部多少体积的空气会进入热水瓶。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）刚开始时瓶中上方气体的热力学温度 与外界达到热平衡后的热力学温度 设瓶中上方气体与外界达到热平衡后压强为，由查理定律得 得 设热水瓶内外达到热平衡后再打开瓶塞，至少需要的力为，对瓶塞受力分析得 得 （2）热水瓶内外达到热平衡后，若压强变为体积变为，由玻意耳定律得 得 外部进入热水瓶空气的体积 14. 如图所示，直线OA与y轴的夹角，在此角范围内有沿y轴负方向的匀强电场，一质量为m、电荷量为的粒子以速度从y轴上P点平行于x轴射入电场，粒子经电场偏转并经过OA上的Q点进入一矩形匀强磁场区域（未画出，方向垂直纸面向外），射出磁场时运动轨迹恰好与x轴相切。已知O点到Q点的距离为6l，电场强度，不计粒子的重力，求： （1）O点到P点的距离； （2）匀强磁场磁感应强度大小； （3）矩形磁场区域的最小面积。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 根据题意可知，粒子在电场中做类平抛运动，垂直电场方向上有 沿电场方向，设O点到P点的距离为，则有， 联立解得， 【小问2详解】 根据题意可知，粒子经过Q点时的速度 设速度方向与轴正方向的夹角为，则有 解得 即速度方向为与轴夹角为，粒子进入磁场的速度方向与OA垂直，粒子射出磁场时运动轨迹恰好与x轴相切，画出粒子的运动轨迹如图所示 设粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为，由几何关系得 解得 由牛顿第二定律有 解得匀强磁场的磁感应强度大小 【小问3详解】 带电粒子从点射入磁场，包含圆弧的最小矩形此场区域，如图中虚线所示，矩形区域长为 矩形区域宽为 所以该区域的最小面积为 15. 一游戏装置如图所示，该装置由倾斜直轨道AB、螺旋圆形轨道BCDE、倾斜直轨道EF、水平直轨道FG、凹槽GHIJ组成。螺旋圆形轨道与轨道AB、EF相切于B（E）处，轨道EF、FG平滑连接，除FG段外各轨道均光滑，凹槽底面水平光滑。凹槽底面紧靠竖直侧壁GH处静置一无动力摆渡车，摆渡车上表面与轨道FG高度差。将一滑块从轨道AB上高度为（未知）处静止释放，滑块通过螺旋圆形轨道最高点D时对轨道的压力大小为，当滑块落到摆渡车上时，其水平分速度不变，竖直分速度瞬间变为零，摆渡车碰到侧壁后立即反弹且速度大小不变。已知直轨道AB、EF倾角均为，B点高度，螺旋圆形轨道半径，FG长度，滑块可视为质点且质量，摆渡车质量，滑块与FG段间的动摩擦因数，滑块与摆渡车之间的动摩擦因数，每次摆渡车与侧壁碰撞前已与滑块达到共同速度，不计空气阻力，，，取重力加速度。 （1）求滑块初始高度的大小； （2）摆渡车第一次与侧壁IJ碰撞过程中，侧壁对摆渡车的冲量的大小； （3）若滑块恰好不脱离摆渡车，求摆渡车的最小长度。 【答案】（1）1.95m （2）4.8N•s （3）1.644m 【解析】 【小问1详解】 根据题意，滑块在D点时，由牛顿第二定律有 滑块从A到D过程中，由动能定理有 联立代入数据解得h3=1.95m 小问2详解】 滑块从静止释放到G点过程，根据动能定理 解得vG=3m/s 滑块和摆渡车水平方向动量守恒，设向右为正方向mvG=（m+M）v0 解得v0=0.6m/s 摆渡车第一次与侧壁IJ碰撞过程中，由动量定理有I=-Mv0-Mv0 解得I=-4.8N•s 侧壁对摆渡车的冲量I的大小4.8N•s 【小问3详解】 滑块在G点开始做平抛运动，即 解得x1=0.6m 从滑块碰撞摆渡车到达到共速的过程中，由能量守恒定律有 解得x2=0.9m 设摆渡车与侧壁IJ碰撞后，滑块与摆渡车达共速v1，由动量守恒定律有Mv0-mv0=（m+M）v1 由能量守恒定律有 解得 代入数据得x3=0.144m 同理，第2次发生碰撞后，物体相对于车的位移 因此只需要保证第一次碰撞之后二者不分离即可，滑块恰好不脱离摆渡车，摆渡车的最小长度L=x1+x2+x3=0.6m+0.9m+0.144m=1.644m 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $