精品解析：2026届陕西镇安中学高三下学期二模物理试题

物理试题 （本试卷满分100分，考试用时75分钟） 注意事项： 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、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，将答题卡交回。 一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1. 近年来，我国核电事业发展迅速，在建与商运核电机组总规模位居世界前列。核反应堆是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能。是反应堆中发生的许多核反应中的一种，X是某种粒子，a是X粒子的个数，用、、分别表示、、核的质量，表示X粒子的质量，c为真空中的光速。下列说法正确的是（　　） A. X为电子 B. a=2 C. 原子核比结合能比原子核的大 D. 上述核反应中放出核能 2. 在绕地球做匀速圆周运动的宇宙飞船中有一袋质量为1.25kg的风干牛肉，其所受地球引力为8N。已知地球半径为R，地球表面重力加速度大小，不考虑地球自转，则此时风干牛肉距离地面的高度h为（　　） A. 0.2R B. 0.25R C. 0.5R D. R 3. 如图甲所示是在t＝0时刻一列沿x轴传播的简谐横波，P点的振动图像如图乙所示，由图可知（ ） A. 波速为4m/s B. 波沿x轴正方向传播 C. 在t＝0.8s时间内，质点P运动的路程为4m D. 如果这列波能与另一列波发生稳定干涉，则另一列波频率为1.25Hz 4. 青少年正处在身体发育阶段，若经常低头玩手机，会使颈椎长期受压，从而引发颈椎病。为研究颈椎受力，可粗略认为头部受到三个共点力的作用，即重力、肌肉拉力和颈椎支持力，如图所示，假设某同学头部重为，若低头看手机时颈椎与竖直方向成，此时颈部肌肉对头的拉力为，由此可以估算颈椎受到的压力为（　　） A. B. C. D. 5. 如图所示，正方体的中心放置正点电荷，、为正方体右侧面的两个顶点，为正方体右侧面的中心，则下列说法正确的是（　　） A. 、两点的电场强度大小相等 B. 、两点的电势相等 C. 负试探电荷在点的电势能小于在点的电势能 D. 负试探电荷从点沿着直线运动到点，电场力对其一直做正功 6. 唐代诗人张志和在《玄真子·涛之灵》中写道：“雨色映日而为虹……背日喷乎水，成虹霓之状。”从物理学的角度来看，彩虹是由太阳光进入水滴，先折射一次，然后在水滴的背面反射，最后离开水滴时再折射一次形成的。如图所示为彩虹形成的示意图，一束太阳光（白光）P由右侧射入球形水滴，M、N是白光射入水滴后经过一次反射和两次折射后的两条单色光束。下列说法正确的是（　　） A. M光的折射率小于N光的折射率 B. 从同一介质射向空气，M光发生全反射的临界角大于N光的临界角 C. 若遇到相同的障碍物，M光比N光的衍射现象更明显 D. M光光子的能量比N光光子的能量大 7. 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PQ，当导体棒PQ以一定初速度水平向右运动过程中，其速度v、加速度a、所受安培力、流过的电量q与运动时间变化关系图像可能正确的是（ ） A. B. C. D. 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，有多项符合题目要求。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. 国家电网是将各个电站以各种发电方式获得的电能高效分配的超级工程。如图所示为一小型交流发电机向远处用户供电的示意图，已知发电机线圈匝数匝，面积，线圈匀速转动的角速度，匀强磁场的磁感应强度，输电时先用升压变压器将电压升高，到达用户区再用降压变压器将电压降下来后供用户使用，输电导线的电阻率为，输电距离（单程）为，所用导线横截面积。变压器均为理想变压器，升压、降压变压器原、副线圈的匝数比分别为，若用户区标有“220V，”的电动机恰能正常工作。发电机线圈电阻不可忽略。下列说法正确的是（　　） A. 交流发电机产生的电动势的峰值 B. 输电线上损失的电功率为 C. 发电机的总功率为 D. 交流发电机线圈电阻上的热功率与输电线上损耗的电功率之比 9. 如图所示，质量、电荷量的带电小球，自点垂直于水平电场线方向进入范围足够大的匀强电场，它到达点时的速度，速度方向与电场方向的夹角为，AB沿电场方向的距离为0.9m。取，，重力加速度大小，忽略空气阻力。下列说法正确的是（　　） A. 、两点的电势差 B. 小球在点初速度 C. 从点到点的过程中小球的机械能减少了 D. 在小球从点运动到最高点的过程中，小球速度的最小值为 10. 如图所示，风洞中有一满足胡克定律的轻质橡皮筋，橡皮筋一端固定在A点，另一端跨过轻杆OB上固定的定滑轮连接一质量为m的小球，小球穿过水平固定的杆。小球在水平向右的风力作用下从C点由静止开始运动，滑到E点时速度恰好为零。已知橡皮筋的自然长度等于AB，初始时A、B、C在一条竖直线上，BC的长度为L，D为CE的中点，小球与杆之间的动摩擦因数为0.4，重力加速度为g，风力大小始终为F=mg，橡皮筋的劲度系数为，橡皮筋始终在弹性限度内，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则下列说法正确的是（　　） A. 小球在运动过程中，摩擦力大小保持不变 B. 小球运动到D点时速度最小 C. 小球最后静止在与C点相距处 D. 从小球开始运动到停止，小球与杆之间因摩擦产生的热量为 三、非选择题：本题共5小题，共54分。 11. “祖冲之”实验小组用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。倾角为的斜面固定在水平桌面上，斜面上安装有气垫导轨，顶端固定有一轻质定滑轮，装有遮光片的小物块通过绕过定滑轮的细线与物块相连，小物块与遮光片的总质量为，物块的质量为，斜面上方距离斜面底端处固定一光电门，当地重力加速度大小为。 （1）先用游标卡尺测量出遮光片的宽度，示数如图乙所示，则遮光片的宽度__________。 （2）由静止释放斜面底端的小物块，小物块通过光电门的遮光时间为，则小物块通过光电门时的速度__________（用测得的和已知的物理量符号表示）；当表达式__________（用已知的和求得的物理量符号表示）成立，则机械能守恒定律得到验证。 12. 某同学欲测量长度已知金属丝的电阻率： （1）应该用螺旋测微器在金属丝________（填“同一”或“不同”）位置多次测量，取其平均值作为金属丝横截面的直径d。某次测量结果如图1所示，其读数为________mm。 （2）采用图2所示电路原理图，测量金属丝的电阻。可供选择的实验器材如下： 待测金属丝（约） 电源E（电动势3V，内阻不计） 电压表V（量程3V，内阻无穷大） 定值电阻， 滑动变阻器（最大阻值，额定电流2A），（最大阻值，额定电流0.5A）开关、单刀双掷开关各一个，导线若干 ①从减小测量误差的角度考虑，电路图2中的定值电阻应选用______，滑动变阻器R应选用_______。（填器材符号） ②按电路图连接实验电路，将滑动变阻器滑片置于适当位置。 ③闭合开关，将开关掷于1端，适当调节滑动变阻器滑片位置，记下此时电压表的示数；然后将掷于2端，此时电压表的示数。由此可知，待测电阻丝的电阻为________（保留3位有效数字）。 （3）设金属丝长度为L，则待测金属丝的电阻率为________（用L、d及表示）。 13. 吃爆米花是童年的美好回忆，爆米花机主体为一个金属罐体。在室温为27℃、标准大气压为的干燥环境下打开阀门向罐内放入干燥的谷物后，关闭阀门，将支撑轴和摇柄架设在火炉的支架上进行旋转加热，当压强达到时即可打开阀门，因为压强突然变小，巨大的压强差使得谷物迅速膨胀，从而达到膨化的效果。 （1）求打开阀门前瞬间罐内气体的热力学温度； （2）打开阀门后，罐内气体迅速膨胀，谷物大部分喷出后立即关闭阀门，此时罐内气体的热力学温度变为，求冷却到室温后罐内气体的压强及罐内剩余气体的质量与打开阀门前罐内气体的质量的比值。（可认为罐内剩余爆米花的体积与开始时谷物的体积相同） 14. 如图所示，光滑水平面中间部分连接一长度为L=7m顺时针匀速转动的传送带，水平面和传送带上表面平齐，水平面的左侧有一半径R=1.8m的固定光滑圆弧斜面体。一质量为m1=4kg的滑块从斜面体最高点由静止下滑，离开斜面体后滑上传送带。已知滑块A和水平传送带间的动摩擦因数µ=0.2，传送带的右侧依次放有滑块B和C，滑块C的质量为m3=1kg，滑块A、B、C均可看成质点，滑块间的碰撞均为弹性碰撞，重力加速度g取10m/s2。求： （1）滑块A离开斜面体时的速度大小； （2）要使滑块A离开传送带时的速度最大，传送带运动的最小速度为多大； （3）在（2）问的基础上要使B与C碰撞一次后滑块C获得的动能最大，则滑块B的质量m2为多大。 15. 如图，在平面第一象限内存在垂直平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，一质量为m、电荷量为的带电粒子从点以沿方向的速度射入磁场，并从x轴上的N点射出磁场，出磁场时速度与方向的夹角为，忽略粒子重力及磁场边缘效应，静电力常量为k。 （1）求粒子射入磁场的速度大小和在磁场中运动的时间； （2）若在平面内某点固定一正点电荷，入射粒子的电荷量减小为原来的三分之一，仍从M点以相同的速度射入磁场，粒子仍沿原来的轨迹从M点运动到N点，求在纸面内固定的正点电荷的电荷量大小； （3）在（2）问条件下，粒子从N点射出磁场开始，经时间速度方向首次与在N点时的速度方向相反，求粒子再次进入磁场前的最小速度（已知电荷量为Q的点电荷产生的电场中，取无限远处的电势为0时，与该点电荷距离为r处的电势）。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 物理试题 （本试卷满分100分，考试用时75分钟） 注意事项： 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、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，将答题卡交回。 一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1. 近年来，我国核电事业发展迅速，在建与商运核电机组总规模位居世界前列。核反应堆是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能。是反应堆中发生的许多核反应中的一种，X是某种粒子，a是X粒子的个数，用、、分别表示、、核的质量，表示X粒子的质量，c为真空中的光速。下列说法正确的是（　　） A. X为电子 B. a=2 C. 原子核的比结合能比原子核的大 D. 上述核反应中放出的核能 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据电荷数守恒，左右总电荷数 故X不带电，应为中子，故A错误； B．根据质量数守恒可得 解得，故B错误； C．生成核更稳定，则原子核比结合能比原子核的小，故C错误； D．质量亏损为反应前总质量减去反应后总质量，则 根据质能方程 可得，故D正确。 故选D。 2. 在绕地球做匀速圆周运动的宇宙飞船中有一袋质量为1.25kg的风干牛肉，其所受地球引力为8N。已知地球半径为R，地球表面重力加速度大小，不考虑地球自转，则此时风干牛肉距离地面的高度h为（　　） A. 0.2R B. 0.25R C. 0.5R D. R 【答案】B 【解析】 【详解】物体所受地球引力，其中为到地心的距离。 地球表面重力加速度 在高度处，引力，质量，故重力加速度 由 代入得 解得。 故选B。 3. 如图甲所示是在t＝0时刻一列沿x轴传播的简谐横波，P点的振动图像如图乙所示，由图可知（ ） A. 波速为4m/s B. 波沿x轴正方向传播 C. 在t＝0.8s时间内，质点P运动的路程为4m D. 如果这列波能与另一列波发生稳定干涉，则另一列波的频率为1.25Hz 【答案】D 【解析】 【详解】A．由图甲可得，这列波的波长为4m，由图乙可得，这列波的周期为0.8s，所以这列波的波速为，A错误； B．由图乙可得，在t＝0时刻，P点向下运动，根据前一质点带动后一质点运动的原理，这列波沿x轴负方向传播，B错误； C．0.8s是一个周期，质点P运动的路程为4个振幅，即40cm，C错误； D．发生稳定干涉的条件是频率相等，所以另一列波的频率为，D正确。 故选D。 4. 青少年正处在身体发育阶段，若经常低头玩手机，会使颈椎长期受压，从而引发颈椎病。为研究颈椎受力，可粗略认为头部受到三个共点力的作用，即重力、肌肉拉力和颈椎支持力，如图所示，假设某同学头部重为，若低头看手机时颈椎与竖直方向成，此时颈部肌肉对头的拉力为，由此可以估算颈椎受到的压力为（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】建立直角坐标系，设颈椎对头部的支持力为，设肌肉拉力与水平方向的夹角为，根据平衡条件，水平方向有 竖直方向有 联立解得 故选B。 5. 如图所示，正方体的中心放置正点电荷，、为正方体右侧面的两个顶点，为正方体右侧面的中心，则下列说法正确的是（　　） A. 、两点的电场强度大小相等 B. 、两点的电势相等 C. 负试探电荷在点的电势能小于在点的电势能 D. 负试探电荷从点沿着直线运动到点，电场力对其一直做正功 【答案】A 【解析】 【详解】A．依题意、两点到的距离相等，由可知，、两点的电场强度大小相等，故A正确； B．距离场源正电荷越近的位置电势越高，依题意可知、P两点到的距离不等，故、P两点电势不相等，故B错误； C．P、间的距离小于、间的距离，故P点电势高于点的电势，由可知，负试探电荷在P点的电势能小于在点的电势能，故C错误； D．负试探电荷从点沿着直线运动到点，先靠近，再远离，故电场力对其先做正功再做负功，故D错误。 故选A。 6. 唐代诗人张志和在《玄真子·涛之灵》中写道：“雨色映日而为虹……背日喷乎水，成虹霓之状。”从物理学的角度来看，彩虹是由太阳光进入水滴，先折射一次，然后在水滴的背面反射，最后离开水滴时再折射一次形成的。如图所示为彩虹形成的示意图，一束太阳光（白光）P由右侧射入球形水滴，M、N是白光射入水滴后经过一次反射和两次折射后的两条单色光束。下列说法正确的是（　　） A. M光的折射率小于N光的折射率 B. 从同一介质射向空气，M光发生全反射临界角大于N光的临界角 C. 若遇到相同的障碍物，M光比N光的衍射现象更明显 D. M光光子的能量比N光光子的能量大 【答案】D 【解析】 【详解】A．由光路图可知，M光的偏折程度大于N光，可知水滴对M光的折射率大于对N光的折射率，故A错误； B．根据可知，M光的临界角小于N光的临界角，故B错误； C．由于M光的频率大于N光的频率，M光的波长小于N光的波长，若遇到相同的障碍物，N光比M光的衍射现象更明显，故C错误； D．M光的频率大于N光的频率，M光光子的能量比N光光子的能量大，故D正确。 故选D。 7. 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PQ，当导体棒PQ以一定初速度水平向右运动过程中，其速度v、加速度a、所受安培力、流过的电量q与运动时间变化关系图像可能正确的是（ ） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】A．导体棒切割磁感线，回路中出现感应电流，导体棒ab受到向左的安培力，向右减速运动，由 可知，由于导体棒速度减小，则加速度减小，所以导体棒做的是加速度越来越小的减速运动直至停止运动，故A错误； B．导体棒的最大加速度为 导体棒做加速度减小的减速运动，可知图像的形状与图像类似，为凹函数，故B错误； C．导体棒受到向左的安培力，大小为 导体棒做加速度减小的减速运动，可知图像的形状与图像类似，为凹函数，故C正确； D．根据 可知 由于导体棒速度减小，故电荷量变化率减小，故D错误。 故选C。 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，有多项符合题目要求。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. 国家电网是将各个电站以各种发电方式获得的电能高效分配的超级工程。如图所示为一小型交流发电机向远处用户供电的示意图，已知发电机线圈匝数匝，面积，线圈匀速转动的角速度，匀强磁场的磁感应强度，输电时先用升压变压器将电压升高，到达用户区再用降压变压器将电压降下来后供用户使用，输电导线的电阻率为，输电距离（单程）为，所用导线横截面积。变压器均为理想变压器，升压、降压变压器原、副线圈的匝数比分别为，若用户区标有“220V，”的电动机恰能正常工作。发电机线圈电阻不可忽略。下列说法正确的是（　　） A. 交流发电机产生的电动势的峰值 B. 输电线上损失的电功率为 C. 发电机的总功率为 D. 交流发电机线圈电阻上的热功率与输电线上损耗的电功率之比 【答案】AD 【解析】 【详解】A．交流发电机产生的电动势的峰值，故A正确； B．降压变压器副线圈中的电流 根据 可得 输电线的电阻为 输电线上损失的电功率为，故B错误； C．根据， 得 发电机的总功率为,故C错误； D．交流发电机线圈电阻上的热功率与输电线上损耗的电功率之比，故D正确。 故选AD。 9. 如图所示，质量、电荷量的带电小球，自点垂直于水平电场线方向进入范围足够大的匀强电场，它到达点时的速度，速度方向与电场方向的夹角为，AB沿电场方向的距离为0.9m。取，，重力加速度大小，忽略空气阻力。下列说法正确的是（　　） A. 、两点的电势差 B. 小球在点的初速度 C. 从点到点的过程中小球的机械能减少了 D. 在小球从点运动到最高点的过程中，小球速度的最小值为 【答案】BD 【解析】 【详解】B．由小球的运动可知，小球带负电，由小球在点的速度大小和方向可知， 由水平方向上小球做匀变速直线运动特点可知 由竖直方向上小球的运动可知 则小球在点的初速度，选项B正确； A．对小球由点到点的过程由动能定理有 其中 代入数据可得，选项A错误； C．从点到点的过程中小球的机械能增加量等于电场力做功，即增加了，选项C错误； D．小球的速度与小球所受合力垂直时，小球的速度有最小值，电场力向左 合力方向与竖直方向的夹角 则速度最小值为，选项D正确。 故选BD。 10. 如图所示，风洞中有一满足胡克定律的轻质橡皮筋，橡皮筋一端固定在A点，另一端跨过轻杆OB上固定的定滑轮连接一质量为m的小球，小球穿过水平固定的杆。小球在水平向右的风力作用下从C点由静止开始运动，滑到E点时速度恰好为零。已知橡皮筋的自然长度等于AB，初始时A、B、C在一条竖直线上，BC的长度为L，D为CE的中点，小球与杆之间的动摩擦因数为0.4，重力加速度为g，风力大小始终为F=mg，橡皮筋的劲度系数为，橡皮筋始终在弹性限度内，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则下列说法正确的是（　　） A. 小球在运动过程中，摩擦力大小保持不变 B. 小球运动到D点时速度最小 C. 小球最后静止在与C点相距处 D. 从小球开始运动到停止，小球与杆之间因摩擦产生的热量为 【答案】AD 【解析】 【详解】A．设小球运动到任意点P时，BP与水平方向的夹角为θ，则橡皮筋竖直向上的分力 故小球受到摩擦力为 由此可知，摩擦力与θ无关，保持恒定，故A正确； B．设CP长度为x，则橡皮筋沿水平方向的分力 小球在水平方向受到的合外力， 水平方向的合外力与位移x呈线性关系，类似简谐运动，根据对称性，D为CE的中点，故小球在该位置速度最大，故B错误； C．当时，有 则CE的长度为 小球在E点，橡皮筋的水平拉力 因，小球向左运动，设平衡位置距离C点的距离为x0，则有 解得 此时 根据对称性小球向左运动的最大距离为 此时橡皮筋的水平拉力 因，故小球恰好停在D点，故C错误； D．从小球开始运动到小球停止，系统的发热量为，故D正确。 故选AD。 三、非选择题：本题共5小题，共54分。 11. “祖冲之”实验小组用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。倾角为的斜面固定在水平桌面上，斜面上安装有气垫导轨，顶端固定有一轻质定滑轮，装有遮光片的小物块通过绕过定滑轮的细线与物块相连，小物块与遮光片的总质量为，物块的质量为，斜面上方距离斜面底端处固定一光电门，当地重力加速度大小为。 （1）先用游标卡尺测量出遮光片的宽度，示数如图乙所示，则遮光片的宽度__________。 （2）由静止释放斜面底端的小物块，小物块通过光电门的遮光时间为，则小物块通过光电门时的速度__________（用测得的和已知的物理量符号表示）；当表达式__________（用已知的和求得的物理量符号表示）成立，则机械能守恒定律得到验证。 【答案】（1）1.955 （2） ①. ②. 【解析】 【小问1详解】 游标卡尺的读数为主尺刻度与游标尺刻度之和，宽度 【小问2详解】 [1] 小物块A通过光电门时的速度 [2] 将A、B看作一个系统，当系统减少的重力势能等于系统增加的动能时，机械能守恒定律得到验证，即 12. 某同学欲测量长度已知的金属丝的电阻率： （1）应该用螺旋测微器在金属丝________（填“同一”或“不同”）位置多次测量，取其平均值作为金属丝横截面的直径d。某次测量结果如图1所示，其读数为________mm。 （2）采用图2所示电路原理图，测量金属丝的电阻。可供选择的实验器材如下： 待测金属丝（约） 电源E（电动势3V，内阻不计） 电压表V（量程3V，内阻无穷大） 定值电阻， 滑动变阻器（最大阻值，额定电流2A），（最大阻值，额定电流0.5A）开关、单刀双掷开关各一个，导线若干 ①从减小测量误差的角度考虑，电路图2中的定值电阻应选用______，滑动变阻器R应选用_______。（填器材符号） ②按电路图连接实验电路，将滑动变阻器滑片置于适当位置。 ③闭合开关，将开关掷于1端，适当调节滑动变阻器滑片位置，记下此时电压表的示数；然后将掷于2端，此时电压表的示数。由此可知，待测电阻丝的电阻为________（保留3位有效数字）。 （3）设金属丝长度为L，则待测金属丝的电阻率为________（用L、d及表示）。 【答案】（1） ①. 不同 ②. 0.800##0.798##0.799##0.801##0.802 （2） ①. ②. ③. 73.7 （3） 【解析】 【小问1详解】 [1]为了减小测量误差，应该用螺旋测微器在金属丝不同位置多次测量，取其平均值作为金属丝横截面的直径d； [2]图1中螺旋测微器的读数为。 【小问2详解】 [1][3]根据串联电路的特点有 解得 所以，为减小测量误差，应使较大，即较大，故定值电阻应选用；代入数据得 [2]图2中滑动变阻器的连接方式为分压式，为了操作方便，滑动变阻器应选择最大阻值较小的，故滑动变阻器R应选用。 【小问3详解】 根据， 得 13. 吃爆米花是童年的美好回忆，爆米花机主体为一个金属罐体。在室温为27℃、标准大气压为的干燥环境下打开阀门向罐内放入干燥的谷物后，关闭阀门，将支撑轴和摇柄架设在火炉的支架上进行旋转加热，当压强达到时即可打开阀门，因为压强突然变小，巨大的压强差使得谷物迅速膨胀，从而达到膨化的效果。 （1）求打开阀门前瞬间罐内气体的热力学温度； （2）打开阀门后，罐内气体迅速膨胀，谷物大部分喷出后立即关闭阀门，此时罐内气体的热力学温度变为，求冷却到室温后罐内气体的压强及罐内剩余气体的质量与打开阀门前罐内气体的质量的比值。（可认为罐内剩余爆米花的体积与开始时谷物的体积相同） 【答案】（1） （2）， 【解析】 【小问1详解】 根据查理定律，有 其中， 解得。 【小问2详解】 设冷却到室温后罐内气体的压强为，根据查理定律有 解得 根据，剩余气体与加热前气体体积相等、温度相同，则剩余气体的质量与加热前气体的质量的比值等于压强之比，即。 14. 如图所示，光滑水平面中间部分连接一长度为L=7m顺时针匀速转动的传送带，水平面和传送带上表面平齐，水平面的左侧有一半径R=1.8m的固定光滑圆弧斜面体。一质量为m1=4kg的滑块从斜面体最高点由静止下滑，离开斜面体后滑上传送带。已知滑块A和水平传送带间的动摩擦因数µ=0.2，传送带的右侧依次放有滑块B和C，滑块C的质量为m3=1kg，滑块A、B、C均可看成质点，滑块间的碰撞均为弹性碰撞，重力加速度g取10m/s2。求： （1）滑块A离开斜面体时的速度大小； （2）要使滑块A离开传送带时的速度最大，传送带运动的最小速度为多大； （3）在（2）问的基础上要使B与C碰撞一次后滑块C获得的动能最大，则滑块B的质量m2为多大。 【答案】（1）6m/s （2）8m/s （3）2kg 【解析】 【小问1详解】 设滑块A和斜面体分离时滑块A的速度大小为vA，对滑块A，根据动能定理有 解得 【小问2详解】 要使滑块A离开传送带的速度最大，则滑块A在传送带上一直加速，设A离开传送带的速度为v0，则， 解得 故要使滑块A离开传送带的速度最大，传送带运动的最小速度为8m/s； 小问3详解】 A、B两滑块碰撞过程系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得 碰撞过程无机械能损失，由机械能守恒定律得 解得 同理可得B、C两滑块碰撞后，C滑块的速度为 可得 由此可知，当，即时，v3最大，滑块C获得的动能最大。 15. 如图，在平面第一象限内存在垂直平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，一质量为m、电荷量为的带电粒子从点以沿方向的速度射入磁场，并从x轴上的N点射出磁场，出磁场时速度与方向的夹角为，忽略粒子重力及磁场边缘效应，静电力常量为k。 （1）求粒子射入磁场的速度大小和在磁场中运动的时间； （2）若在平面内某点固定一正点电荷，入射粒子的电荷量减小为原来的三分之一，仍从M点以相同的速度射入磁场，粒子仍沿原来的轨迹从M点运动到N点，求在纸面内固定的正点电荷的电荷量大小； （3）在（2）问条件下，粒子从N点射出磁场开始，经时间速度方向首次与在N点时的速度方向相反，求粒子再次进入磁场前的最小速度（已知电荷量为Q的点电荷产生的电场中，取无限远处的电势为0时，与该点电荷距离为r处的电势）。 【答案】（1）； （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 根据题意作图，如图 根据几何关系可知 解得 根据洛伦兹力提供向心力有 解得 圆心角为60°，则有 【小问2详解】 在平面内某处固定一正点电荷，同时将粒子电荷量从 −q 改为 −，并使其仍能沿原来相同轨迹由M到N。原来仅靠磁场提供向心力，现因带电粒子电量变为，则磁场对该粒子的洛伦兹力减为原来的。要想轨迹不变，必须增加一恒定指向圆心的“额外”向心力，即由固定正电荷对该负粒子的库仑引力来补足差额。由（1）分析可知，圆心恰在 (0, −l)，轨迹半径为 2 l，则带电粒子在运动过程中到该正电荷的距离始终是2l。令此固定正电荷为，则库仑力大小 解得 【小问3详解】 在（2）的条件下，由题意可知，粒子从N点离开，仅在点电荷的作用下运动，粒子所需要的向心力大于点电荷提供的库仑力，因此粒子无法做匀速圆周运动，即负电荷从N点离开磁场后绕正电荷做椭圆运动，如图所示 设，则半长轴为 粒子从N点射出磁场，到速度方向首次与在N点时的速度方向相反，所用时间为椭圆运动的半个周期，类比开普勒第三定律，在库仑力作用下半长轴为a的椭圆运动与半径为a的圆周运动的时间相同，根据牛顿第二定律有 根据能量守恒定律有 联立解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $