2026届湖北省随州市六校高三下学期一模物理试题

湖北省随州市2025-2026学年下学期六校联考 高三物理试题 本试卷共6页，全卷满分100分，考试用时75分钟。 ★祝考试顺利★ 注意事项： 1、答题前，请将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号填写在试卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。 2、选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。 3、非选择题作答：用黑色签字笔直接答在答题卡对应的答题区域内，写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。 4、考试结束后，请将答题卡上交。 一、单项选择题：（本题共10小题，每小题4分，共40分,。在小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，第8～10题有多项符合要求，每小题全部选对得4分，选对但不全的得2分，有错选或者不选的得0分） 1.下列说法正确的是(　　) A．在核聚变反应方程H＋H→He＋X中，X表示中子 B．发生光电效应时光电子的动能只与入射光的强度有关 C．天然放射产生的三种射线中，穿透能力最强的是α射线 D．由玻尔理论可知，氢原子的核外电子由高能级跃迁到低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能减少，电势能增加 2.A、B两辆汽车从同一地点同时出发沿同一方向做直线运动，它们的速度的平方(v2)随位置(x)的变化规律如图所示，下列判断正确的是(　　) A．汽车A的加速度大小为4 m/s2 B．汽车A、B在x＝4 m处的速度大小为2 m/s C．从开始到汽车A停止前，当xA＝4 m时A、B相距最远 D．从开始到汽车A停止前，当xB＝4 m时A、B相遇 3.如图所示，A、B、C是等边三角形的三个顶点，O为该三角形中心，在A点和B点分别固定一个电荷量均为q的正电荷，在O点固定某未知电荷q′后，C点的电场强度恰好为零。则O点处的电荷q′为(　　) A．负电荷，电荷量为q B．负电荷，电荷量为q C．正电荷，电荷量为q D．正电荷，电荷量为q 4.如图所示，折射率n＝ 的透明玻璃半圆柱体，半径为R，O点是某一截面的圆心，虚线OO′与半圆柱体底面垂直。现有一条与OO′距离的光线垂直底面入射，经玻璃折射后与OO′的交点为M，图中未画出，则M到O点的距离为(　　) A．R B．R C．R D．R 5.人类首次发现的引力波来源于距地球之外13亿光年的两个黑洞互相绕转最后合并的过程。设两个黑洞A、B绕其连线上的O点做匀速圆周运动，如图所示，黑洞A的轨道半径大于黑洞B的轨道半径，两个黑洞的总质量为M，两个黑洞中心间的距离为L，则(　　) A．黑洞A的质量一定大于黑洞B的质量 B．黑洞A的线速度一定小于黑洞B的线速度 C．其运动周期T＝ D．两个黑洞的总质量M一定，L越大，角速度越大 6.负压救护车主要用于感染患者的转运与抢救，使用时病员舱内气压低于外界大气压，病员舱负压值(为负值)是指舱内气体压强与外界大气压强之差。某次转运病员前，医护人员打开控制开关使封闭病员舱内的气体降至人体适合的温度，同时将部分气体抽出使舱负压值达到规定值。已知T＝t＋273 K，打开开关前舱内气体的温度为37 ℃，舱内气体压强与外界大气压强均为p0；打开开关后抽出的气体质量为原来舱内气体质量的n(n<1)倍，舱内温度降至27 ℃，则该病员舱规定的负压值为(　　) A．－np0 B．－p0 C．－p0 D．－p0 7.如图所示，O、A、B为同一竖直平面内的三个点，OB沿竖直方向，OA垂直于AB，∠AOB＝60°，将一质量为m的小球沿某一方向以一定的初动能自O点抛出，小球在运动过程中通过A点时的动能是初动能的2倍。使此小球带电，电荷量为q(q>0)，同时加一匀强电场，场强方向与三角形OAB所在平面平行，从O点以同样的初动能沿某一方向抛出此带电小球，该小球通过A点时的动能是初动能的3倍；将该小球从O点以同样的初动能沿另一方向抛出，通过B点的动能也是初动能的3倍。已知重力加速度大小为g，则所加电场的场强大小为(　　) A． B． C． D． 8.一列简谐横波沿x轴正方向传播，图甲是t＝0时刻的波形图，图乙和丙分别是x轴上某两处质点的振动图像。这两质点平衡位置之间的距离可能是(　　) A．0.5 m B．1.8 m C．1.9 m D．2.0 m 9.柱状光学器件横截面如图所示，OF左侧是以O为圆心、半径为R的圆，右侧是矩形，OB长为R。一细激光束从EB面入射，入射方向与EB面夹角始终为37°，入射点从E向B移动，当入射点为A时，激光从F点射出。已知光速为c，EA＝R，sin 37°＝0.6，不考虑光线在器件内部的多次反射，下列说法正确的是(　　) A．光学器件折射率为 B．入射点为O时，激光在光学器件中传播路程为R C．入射点为O时，激光在光学器件中传播路程为R D．入射点为O时，激光在光学器件中传播时间为 10.如图所示，两足够长的水平光滑导轨置于竖直方向的匀强磁场中，左端分别连接一定值电阻和电容器，将两导体棒分别垂直放在两导轨上。给甲图导体棒一水平向右的初速度v，乙图导体棒施加水平向右的恒定拉力F。不计两棒电阻，两棒向右运动的过程中，下列说法正确的是(　　) 甲　　　　　　　　　　　乙 A．图甲中，导体棒速度的减小量与运动的时间成正比 B．图甲中，导体棒速度的减小量与通过的距离成正比 C．图乙中，电容器储存的电能与运动时间的平方成正比 D．图乙中，导体棒速度的增加量与通过的距离成正比 二、非选择题：（本大题共5小题，共60分） 11、(9分)某同学利用如图甲所示的实验装置探究合外力做功与物体动能改变量之间的关系。 甲 乙 实验步骤如下： ①用游标卡尺测量遮光条的宽度d，测得小车(含遮光条)的质量为M，用刻度尺测出两光电门中心间的距离为L。调节滑轮高度，让细线与木板始终平行。已知重力加速度为g； ②挂上沙桶，调节木板的倾角，使小车沿木板下滑时通过甲、乙两光电门的遮光时间相同； ③取下沙桶，测得沙和沙桶的总质量为m。将小车从木板上端由静止释放，分别记录小车通过两光电门甲、乙时的遮光时间t1、t2； ④改变沙桶总质量和木板倾角，重复步骤②③； ⑤进行数据处理。 回答下列问题： (1)游标卡尺示数如图乙所示，则遮光条的宽度d＝________cm（3分）。 (2)取下沙桶后，小车加速运动过程中受到的合外力大小为________(用所给物理量符号表示)（3分）。 (3)若小车下滑过程中满足表达式________________(用所给物理量符号表示)（3分），则说明合外力做的功等于动能的改变量。 12.(11分)光伏电池是将太阳能转化为电能的装置，由于其能量来源于“取之不尽”的太阳能辐射，而且清洁、安全、无污染，目前已广泛应用于人们生活的各个方面。小明家里就安装了一套太阳能庭院灯，小明和科技小组的同学拆下了其中的光伏电池，欲测量其电动势和内阻。通过查阅铭牌，他们了解到电池规格为“12 V　2 Ω　6 Ah”，高亮度LED照明灯的规格为“3 W　10 V”。 　 甲　　　　　　　　乙 (1)若通过分压电阻保证LED灯正常发光，则给光伏电池充满电后，理论上可使LED灯连续照明________h（2分）。 (2)实验室可提供的器材如下： 电流表A(量程0.6 A，内阻约为2 Ω) 电压表V(量程15 V，内阻约为10 kΩ) 滑动变阻器R1(0～20 Ω) 电阻箱R2(最大阻值99 Ω，最小分度0.1 Ω) 电阻箱R3(最大阻值999 Ω，最小分度1 Ω) 单刀单掷开关S1、单刀双掷开关S2及导线若干 为测量该电池的电动势和内阻，该小组设计了如图甲所示的电路，并按以下步骤进行操作： ①闭合开关S1，断开开关S2，调节滑动变阻器R1使电流表指针满偏； ②保持滑片P不动，把开关S2与1接通，调节电阻箱使电流表指针半偏，读出电阻箱的阻值r0，则可得电流表的内阻RA＝________（2分），该测量值________真实值(选填“大于”“小于”或“等于”)（1分），其中电阻箱应选择________(选填“R2”或“R3”)（1分）； ③闭合开关S1，把开关S2与2接通，调节滑动变阻器阻值，记下多组电流表的示数I和相应电压表的示数U； ④以U为纵坐标，I为横坐标，作出U-I图线如图乙所示，图线斜率为k，纵截距为b，根据图线求得电动势E＝________（1分），内阻r＝________（2分）。 (3)在不计电流表内阻测量误差的情况下，测量电动势和内阻时电流表和电压表________(选填“会”或“不会”)引起系统误差（2分）。 13.(10分)某小轿车雨刮器自动控制装置的主要部件是雨量传感器，雨量传感器的结构如图所示。传感器的光学元件MNQP紧贴在前挡风玻璃内表面，其折射率与挡风玻璃相同，光学元件的MN、PQ边分别与挡风玻璃表面垂直，MN、PQ的长度均为3.4 cm，MP的长度为2 cm，挡风玻璃的厚度为0.8 cm。当挡风玻璃外表面处于干燥状态时，红外发射管发出一细束红外线从MN中点射向挡风玻璃，红外线恰好在挡风玻璃的外表面发生全反射后射向PQ中点，最终被红外接收管接收；当挡风玻璃外表面有雨滴时，入射到挡风玻璃的红外线不能发生全反射，导致接收管接收的红外线变弱，从而自动控制雨刮的转动。 (1)求挡风玻璃和光学元件的折射率n（5分）； (2)请通过计算判断在图中红外发射管应该在a还是在b位置？红外接收管应该在c还是在d位置？请画出当挡风玻璃外表面处于干燥状态时，红外线在挡风玻璃和光学元件中传播的光路图（5分）。 14.(15分)如图所示，在xOz平面的第二象限内有沿z轴负方向的匀强电场，电场强度的大小E＝10 V/m，空间某区域存在轴线平行于z轴的圆柱形磁场区域，磁场方向沿z轴正方向。一比荷为＝104 C/kg的带正电粒子从x轴上的P点以速度v0射入电场，方向与x轴的夹角θ＝30°。该粒子经电场偏转后，由z轴上的Q点以垂直于z轴的方向立即进入磁场区域，经磁场偏转射出后，通过坐标为(0，0.15 m，0.2 m)的M点(图中未画出)，且速度方向与x轴负方向的夹角α＝60°，其中OQ＝0.2 m，不计粒子重力。求： (1)粒子速度v0的大小（5分）； (2)圆柱形磁场区域的最小横截面积Smin(结果保留两位有效数字)（5分）； (3)粒子从P点运动到M点经历的时间t(结果保留三位有效数字)（5分）。 15.(15分)如图所示，表面光滑的水平面中间存在光滑凹槽MN，质量为m、长度小于MN的木板C放置在凹槽内，其上表面恰好与水平面平齐。开始时木板C静置在凹槽左端M处，其右端与凹槽右端N有一定的距离。水平面左侧有质量分别为24m与12m的物块A、B之间锁定一压缩轻弹簧，其弹性势能为Ep，弹簧解除锁定后，将A、B两物块弹开，物块B滑上木板C，当B刚滑到C上某位置时B、C共速，其后C在N端发生弹性碰撞。已知物块与木板间的动摩擦因数μ，重力加速度g，取lg 11＝1.041，lg 13＝1.114。 (1)若在整个运动过程中B未滑出C，求B相对C所能滑动的最大距离（5分）； (2)假如C与N碰撞次数多于2次，求至少经过多少次碰撞，B的动能小于 2·×10－6Ep?（5分） (3)若弹簧解除锁定后，弹簧将A、B两物块弹开，物块B滑上木板到达C右端时，C恰好第一次碰到N点。再改变C的质量为m′，弹簧解除锁定后，弹簧将A、B两物块弹开，让C第k次碰撞N点时，木块B恰好滑到C右端，此时B的速度大于C的速度，求与k的关系（5分）。 共6页 第1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 湖北省随州市2025-2026学年下学期六校联考 高三物理试题 本试卷共6页，全卷满分100分，考试用时75分钟。 ★祝考试顺利★ 注意事项： 1、答题前，请将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号填写在试卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。 2、选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。 3、非选择题作答：用黑色签字笔直接答在答题卡对应的答题区域内，写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。 4、考试结束后，请将答题卡上交。 一、单项选择题：（本题共10小题，每小题4分，共40分,。在小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，第8～10题有多项符合要求，每小题全部选对得4分，选对但不全的得2分，有错选或者不选的得0分） 1.下列说法正确的是(　　) A．在核聚变反应方程H＋H→He＋X中，X表示中子 B．发生光电效应时光电子的动能只与入射光的强度有关 C．天然放射产生的三种射线中，穿透能力最强的是α射线 D．由玻尔理论可知，氢原子的核外电子由高能级跃迁到低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能减少，电势能增加 答案解析：A　根据核反应方程中的质量数和电荷数守恒，可知X的质量数为1，质子数为0，即X为中子，故A正确；发生光电效应时光电子的动能与入射光的频率和逸出功有关，故B错误；天然放射产生的三种射线中，穿透能力最强的是γ射线，故C错误；由玻尔理论可知，氢原子的核外电子由高能级跃迁到低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能增大，电势能减小，故D错误。故选A。 2.A、B两辆汽车从同一地点同时出发沿同一方向做直线运动，它们的速度的平方(v2)随位置(x)的变化规律如图所示，下列判断正确的是(　　) A．汽车A的加速度大小为4 m/s2 B．汽车A、B在x＝4 m处的速度大小为2 m/s C．从开始到汽车A停止前，当xA＝4 m时A、B相距最远 D．从开始到汽车A停止前，当xB＝4 m时A、B相遇 答案解析：B　根据匀变速直线运动的速度位移关系得v2＝v＋2ax，由图线可知图像的斜率等于2a，对汽车A，则有2aA＝ m/s2，解得aA＝－2m/s2，故A错误；汽车A、B在x＝4 m处的速度大小为v，由图可知，对于汽车A，有v＝24(m/s)2，得A的初速度为v0＝2 m/s，由v2－v＝2ax得v＝＝ m/s＝2 m/s，故B正确；由图发现，对于B车2aB＝ m/s2，解得aB＝1 m/s2，从开始到汽车A停止时，用时t＝＝ s，此时B车的位移xB＝aBt2＝3 m，故A车停止后，B车才追上A车，故当xB＝6 m时A、B相遇，故D错误；当两车速度相等时，AB相距最远，有v0＋aAt′＝aBt′，解得t′＝ s，此时xA＝v0t′＋aAt′2＝ m，故C错误。故选B。 3.如图所示，A、B、C是等边三角形的三个顶点，O为该三角形中心，在A点和B点分别固定一个电荷量均为q的正电荷，在O点固定某未知电荷q′后，C点的电场强度恰好为零。则O点处的电荷q′为(　　) A．负电荷，电荷量为q B．负电荷，电荷量为q C．正电荷，电荷量为q D．正电荷，电荷量为q 答案解析：B　在A点和B点分别固定一个电荷量均为q的正电荷，它们两个在C点产生的场强大小为E＝2kcos 30°＝，方向由O指向C，在O点固定某未知电荷q′后，C点的电场强度恰好为零，则O点点电荷在C处产生的场强为E′＝k＝－E＝－，解得q′＝－q，“－”表点电荷带负电。故选B。 4.如图所示，折射率n＝ 的透明玻璃半圆柱体，半径为R，O点是某一截面的圆心，虚线OO′与半圆柱体底面垂直。现有一条与OO′距离的光线垂直底面入射，经玻璃折射后与OO′的交点为M，图中未画出，则M到O点的距离为(　　) A．R B．R C．R D．R 答案解析：A　光路图如图所示。由几何关系知在B点的入射角为α＝30°，根据折射定律有n＝，解得θ＝45°，可知β＝135°，r＝15°，根据正弦定理有＝，解得OM＝R，故选A。 5.人类首次发现的引力波来源于距地球之外13亿光年的两个黑洞互相绕转最后合并的过程。设两个黑洞A、B绕其连线上的O点做匀速圆周运动，如图所示，黑洞A的轨道半径大于黑洞B的轨道半径，两个黑洞的总质量为M，两个黑洞中心间的距离为L，则(　　) A．黑洞A的质量一定大于黑洞B的质量 B．黑洞A的线速度一定小于黑洞B的线速度 C．其运动周期T＝ D．两个黑洞的总质量M一定，L越大，角速度越大 答案解析：C　设两个黑洞质量分别为mA、mB，轨道半径分别为RA、RB，角速度为ω，则由万有引力定律可知＝mAω2RA，＝mBω2RB，RA＋RB＝L，联立可以得到＝，而RA>RB，所以mA<mB，故选项A错误；由于二者角速度相等，则线速度分别为vA＝ωRA，vB＝ωRB，则vA>vB，故选项B错误；联立方程式＝mAω2RA，＝mBω2RB，RA＋RB＝L，可以得到M＝mA＋mB＝，而且T＝，整理可以得到T＝2π ，可知当总质量M一定，L越大，则T越大，角速度越小，故选项C正确，D错误。故选C。 6.负压救护车主要用于感染患者的转运与抢救，使用时病员舱内气压低于外界大气压，病员舱负压值(为负值)是指舱内气体压强与外界大气压强之差。某次转运病员前，医护人员打开控制开关使封闭病员舱内的气体降至人体适合的温度，同时将部分气体抽出使舱负压值达到规定值。已知T＝t＋273 K，打开开关前舱内气体的温度为37 ℃，舱内气体压强与外界大气压强均为p0；打开开关后抽出的气体质量为原来舱内气体质量的n(n<1)倍，舱内温度降至27 ℃，则该病员舱规定的负压值为(　　) A．－np0 B．－p0 C．－p0 D．－p0 答案解析：D　以打开开关后剩余的气体为研究对象，设舱内体积为V，根据理想气体状态方程，有＝⇒＝，解得p2＝，该病员舱规定的负压值为p2－p0＝－p0，ABD错误，C正确。故选C。 7.如图所示，O、A、B为同一竖直平面内的三个点，OB沿竖直方向，OA垂直于AB，∠AOB＝60°，将一质量为m的小球沿某一方向以一定的初动能自O点抛出，小球在运动过程中通过A点时的动能是初动能的2倍。使此小球带电，电荷量为q(q>0)，同时加一匀强电场，场强方向与三角形OAB所在平面平行，从O点以同样的初动能沿某一方向抛出此带电小球，该小球通过A点时的动能是初动能的3倍；将该小球从O点以同样的初动能沿另一方向抛出，通过B点的动能也是初动能的3倍。已知重力加速度大小为g，则所加电场的场强大小为(　　) A． B． C． D． 答案解析：C　令OA的距离为d，初动能为Ek0，小球从O到A只有重力做功，根据动能定理mgdcos60°＝2Ek0－Ek0，可得Ek0＝mgd，加电场后，小球从O到A根据动能定理WOA电＋mgdcos60°＝3Ek0－Ek0，小球从O到B根据动能定理WOB电＋mg2d＝3Ek0－Ek0，联立可得WOA电＝Ek0，WOB电＝－2Ek0，令O点的电势为零，即φO＝0，WOA电＝q，WOB电＝q，可得φA＝－，φB＝，在匀强电场中，沿任意直线，电势的下降是均匀的，可得OM为等势点，M为AB的三等分点，根据电场线与等势面垂直，可知电场强度沿CA方向，如图所示。根据几何关系可得lAC＝，电场强度为E＝，联立以上可得E＝，故选C。 8.一列简谐横波沿x轴正方向传播，图甲是t＝0时刻的波形图，图乙和丙分别是x轴上某两处质点的振动图像。这两质点平衡位置之间的距离可能是(　　) A．0.5 m B．1.8 m C．1.9 m D．2.0 m 答案解析：AC　由题图甲可知，波的波长满足＝0.9 m－0.3 m，解得λ＝1.2 m，振幅为A＝6 cm，设题图乙的质点为A，根据题图乙可知，其在t＝0时在平衡位置上方，y＝0.03 m，运动方向沿y轴正方向；设题图丙的质点为B，其在t＝0时处于平衡位置，向下振动，结合波形图找到两质点的对应点，如图所示。四分之一波长为0.3 m，若A在B的左边，两平衡位置的距离为0.3×2 m＋0.3× m＝0.7 m，若A在B的右边，两平衡位置的距离为0.3 m＋×0.3 m＝0.5 m，若考虑周期性得x＝nλ＋0.7或x＝nλ＋0.5，故选AC。 9.柱状光学器件横截面如图所示，OF左侧是以O为圆心、半径为R的圆，右侧是矩形，OB长为R。一细激光束从EB面入射，入射方向与EB面夹角始终为37°，入射点从E向B移动，当入射点为A时，激光从F点射出。已知光速为c，EA＝R，sin 37°＝0.6，不考虑光线在器件内部的多次反射，下列说法正确的是(　　) A．光学器件折射率为 B．入射点为O时，激光在光学器件中传播路程为R C．入射点为O时，激光在光学器件中传播路程为R D．入射点为O时，激光在光学器件中传播时间为 答案解析：ACD　入射点为A时，激光从F点射出，入射方向与EB面夹角始终为37°，则入射角i＝90°－37°＝53°，根据几何关系得，折射角r＝∠OFA＝37°，光学器件折射率为n＝＝，故A正确；入射点为O时，光线先折射再反射，根据几何关系，在光学器件中反射光线恰好经过F点，激光在光学器件中传播路程s＝OM＋MF＝R，故B错误，C正确；入射点为O时，激光在光学器件中传播时间为t＝＝＝，故D正确。故选ACD。 10.如图所示，两足够长的水平光滑导轨置于竖直方向的匀强磁场中，左端分别连接一定值电阻和电容器，将两导体棒分别垂直放在两导轨上。给甲图导体棒一水平向右的初速度v，乙图导体棒施加水平向右的恒定拉力F。不计两棒电阻，两棒向右运动的过程中，下列说法正确的是(　　) 甲　　　　　　　　　　　乙 A．图甲中，导体棒速度的减小量与运动的时间成正比 B．图甲中，导体棒速度的减小量与通过的距离成正比 C．图乙中，电容器储存的电能与运动时间的平方成正比 D．图乙中，导体棒速度的增加量与通过的距离成正比 答案解析：BC　图甲中，导体切割磁感线产生感应电动势，则有E＝BLv，I＝，根据牛顿第二定律有BIL＝ma，又a＝，则Δv＝vΔt＝x，所以图甲中，导体棒速度的减小量与通过的距离成正比，故A错误，B正确；图乙中，设极短时间Δt内，导体棒速度变化量为Δv，则导体棒的加速度为a＝，导体棒产生的电动势为E＝BLΔv，电容器增加的电荷量为Δq＝CE＝CBLΔv，电容器储存的电能为ΔE＝ΔqE＝CB2L2Δv2，电流为I＝＝CBLa，导体又受到安培力为F安＝BIL＝B2L2Ca，根据牛顿第二定律F－F安＝ma，解得a＝，则Δv＝Δt，ΔE＝ΔqE＝Δt2，所以图乙中，电容器储存的电能与运动时间的平方成正比，图乙中，导体棒速度的增加量与运动时间成正比，故C正确，D错误。故选BC。 二、非选择题：（本大题共5小题，共60分） 11、(9分)某同学利用如图甲所示的实验装置探究合外力做功与物体动能改变量之间的关系。 甲 乙 实验步骤如下： ①用游标卡尺测量遮光条的宽度d，测得小车(含遮光条)的质量为M，用刻度尺测出两光电门中心间的距离为L。调节滑轮高度，让细线与木板始终平行。已知重力加速度为g； ②挂上沙桶，调节木板的倾角，使小车沿木板下滑时通过甲、乙两光电门的遮光时间相同； ③取下沙桶，测得沙和沙桶的总质量为m。将小车从木板上端由静止释放，分别记录小车通过两光电门甲、乙时的遮光时间t1、t2； ④改变沙桶总质量和木板倾角，重复步骤②③； ⑤进行数据处理。 回答下列问题： (1)游标卡尺示数如图乙所示，则遮光条的宽度d＝________cm（3分）。 (2)取下沙桶后，小车加速运动过程中受到的合外力大小为________(用所给物理量符号表示)（3分）。 (3)若小车下滑过程中满足表达式________________(用所给物理量符号表示)（3分），则说明合外力做的功等于动能的改变量。 解析：(1)遮光条的宽度d＝0.5 cm＋0.05 mm×6＝0.530 cm。 (2)挂上沙桶，调节木板的倾角，使小车沿木板下滑时通过甲、乙两光电门的遮光时间相同；小车匀速下滑，此时有Mgsin θ＝Ff＋mg，取下沙桶后，小车加速运动过程中受到的合外力大小为F合＝Mgsin θ－Ff＝mg。 (3)若满足F合L＝Mv－Mv＝M[－]，即满足mgL＝，则说明合外力做的功等于动能的改变量。 答案：(1) 0.530 　(2)mg 　(3)mgL＝ 12.(11分)光伏电池是将太阳能转化为电能的装置，由于其能量来源于“取之不尽”的太阳能辐射，而且清洁、安全、无污染，目前已广泛应用于人们生活的各个方面。小明家里就安装了一套太阳能庭院灯，小明和科技小组的同学拆下了其中的光伏电池，欲测量其电动势和内阻。通过查阅铭牌，他们了解到电池规格为“12 V　2 Ω　6 Ah”，高亮度LED照明灯的规格为“3 W　10 V”。 　 甲　　　　　　　　乙 (1)若通过分压电阻保证LED灯正常发光，则给光伏电池充满电后，理论上可使LED灯连续照明________h（2分）。 (2)实验室可提供的器材如下： 电流表A(量程0.6 A，内阻约为2 Ω) 电压表V(量程15 V，内阻约为10 kΩ) 滑动变阻器R1(0～20 Ω) 电阻箱R2(最大阻值99 Ω，最小分度0.1 Ω) 电阻箱R3(最大阻值999 Ω，最小分度1 Ω) 单刀单掷开关S1、单刀双掷开关S2及导线若干 为测量该电池的电动势和内阻，该小组设计了如图甲所示的电路，并按以下步骤进行操作： ①闭合开关S1，断开开关S2，调节滑动变阻器R1使电流表指针满偏； ②保持滑片P不动，把开关S2与1接通，调节电阻箱使电流表指针半偏，读出电阻箱的阻值r0，则可得电流表的内阻RA＝________（2分），该测量值________真实值(选填“大于”“小于”或“等于”)（1分），其中电阻箱应选择________(选填“R2”或“R3”)（1分）； ③闭合开关S1，把开关S2与2接通，调节滑动变阻器阻值，记下多组电流表的示数I和相应电压表的示数U； ④以U为纵坐标，I为横坐标，作出U-I图线如图乙所示，图线斜率为k，纵截距为b，根据图线求得电动势E＝________（1分），内阻r＝________（2分）。 (3)在不计电流表内阻测量误差的情况下，测量电动势和内阻时电流表和电压表________(选填“会”或“不会”)引起系统误差（2分）。 解析：(1)理论上可使LED灯连续照明t＝ h＝20 h。 (2)调节电阻箱使电流表指针半偏，读出电阻箱的阻值r0，则电流表的内阻约等于电阻箱的阻值r0。开关S2与1接通，电路中的总电阻减小，根据闭合回路欧姆定律可知，电路中的总电流增大，通过R1的电流大于满偏电流，通过电阻箱的电流大于电流表的电流，电阻箱的电阻小于电流表的电阻，则测得的电流表内阻小于真实值。由于电流表内阻较小，应选择分度值较小的R2。由E＝U＋I，纵截距为b，则E＝b，斜率为k，则r＝－k－r0。 (3)在不计电流表内阻测量误差的情况下，由上述分析可知测量电动势和内阻时电流表和电压表不会引起系统误差。 答案：(1)20　(2)②r0　小于　R2　④b　－k－r0 (3)不会 13.(10分)某小轿车雨刮器自动控制装置的主要部件是雨量传感器，雨量传感器的结构如图所示。传感器的光学元件MNQP紧贴在前挡风玻璃内表面，其折射率与挡风玻璃相同，光学元件的MN、PQ边分别与挡风玻璃表面垂直，MN、PQ的长度均为3.4 cm，MP的长度为2 cm，挡风玻璃的厚度为0.8 cm。当挡风玻璃外表面处于干燥状态时，红外发射管发出一细束红外线从MN中点射向挡风玻璃，红外线恰好在挡风玻璃的外表面发生全反射后射向PQ中点，最终被红外接收管接收；当挡风玻璃外表面有雨滴时，入射到挡风玻璃的红外线不能发生全反射，导致接收管接收的红外线变弱，从而自动控制雨刮的转动。 (1)求挡风玻璃和光学元件的折射率n（5分）； (2)请通过计算判断在图中红外发射管应该在a还是在b位置？红外接收管应该在c还是在d位置？请画出当挡风玻璃外表面处于干燥状态时，红外线在挡风玻璃和光学元件中传播的光路图（5分）。 解析：(1)如图甲所示，光线刚好全反射。 甲 sin C＝＝ 挡风玻璃和光学元件的折射率为n＝＝1.5。 (2)红外发射管如果是在a位置向MN中点发射红外线，如图乙所示。 乙 则sin θ2＝cos C＝ 由折射率公式n＝ 解得sin θ1＝nsin θ2＝>1 所以红外发射管不能在a位置向MN中点发射红外线，则红外发射管在b位置向MN中点发射红外线，红外接收管是在c位置，大致光路图如图丙所示。 丙 答案：(1)1.5　(2)见解析 14.(15分)如图所示，在xOz平面的第二象限内有沿z轴负方向的匀强电场，电场强度的大小E＝10 V/m，空间某区域存在轴线平行于z轴的圆柱形磁场区域，磁场方向沿z轴正方向。一比荷为＝104 C/kg的带正电粒子从x轴上的P点以速度v0射入电场，方向与x轴的夹角θ＝30°。该粒子经电场偏转后，由z轴上的Q点以垂直于z轴的方向立即进入磁场区域，经磁场偏转射出后，通过坐标为(0，0.15 m，0.2 m)的M点(图中未画出)，且速度方向与x轴负方向的夹角α＝60°，其中OQ＝0.2 m，不计粒子重力。求： (1)粒子速度v0的大小（5分）； (2)圆柱形磁场区域的最小横截面积Smin(结果保留两位有效数字)（5分）； (3)粒子从P点运动到M点经历的时间t(结果保留三位有效数字)（5分）。 解析：(1)如图所示，粒子在电场中沿x轴正方向的分运动是匀速直线运动，沿z轴正方向的分运动是匀变速直线运动，沿z轴方向根据匀变速直线运动的规律可得v0sin θ＝at1 根据牛顿第二定律可得qE＝ma 沿z轴正方向OQ＝at 联立可得v0＝4×102 m/s。 (2)由几何关系得MQ＝r＋，r＝0.05 m 圆柱形磁场区域的最小横截面积 Smin＝π＝5.9×10－3 m2。 (3)洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律得 qv0cos θB＝m 解得B＝ T，T＝ 粒子在磁场和电场中运动的时间为 t2＝T＝3.0×10－4s，t3＝＝2.5×10－4s t＝t1＋t2＋t3 解得t＝2.55×10－3 s。 答案：(1)4×102 m/s　(2)5.9×10－3 m2　 (3)2.55×10－3 s 15.(15分)如图所示，表面光滑的水平面中间存在光滑凹槽MN，质量为m、长度小于MN的木板C放置在凹槽内，其上表面恰好与水平面平齐。开始时木板C静置在凹槽左端M处，其右端与凹槽右端N有一定的距离。水平面左侧有质量分别为24m与12m的物块A、B之间锁定一压缩轻弹簧，其弹性势能为Ep，弹簧解除锁定后，将A、B两物块弹开，物块B滑上木板C，当B刚滑到C上某位置时B、C共速，其后C在N端发生弹性碰撞。已知物块与木板间的动摩擦因数μ，重力加速度g，取lg 11＝1.041，lg 13＝1.114。 (1)若在整个运动过程中B未滑出C，求B相对C所能滑动的最大距离（5分）； (2)假如C与N碰撞次数多于2次，求至少经过多少次碰撞，B的动能小于 2·×10－6Ep?（5分） (3)若弹簧解除锁定后，弹簧将A、B两物块弹开，物块B滑上木板到达C右端时，C恰好第一次碰到N点。再改变C的质量为m′，弹簧解除锁定后，弹簧将A、B两物块弹开，让C第k次碰撞N点时，木块B恰好滑到C右端，此时B的速度大于C的速度，求与k的关系（5分）。 解析：(1)对A、B以及弹簧三个物体，由动量守恒定律得 24mvA＝12mvB 由能量守恒定律得Ep＝×24mv＋×12mv 解得vB＝ 根据题意，C反复碰撞N，B未滑出C，可知最终B、C两个停止运动，由能量守恒定律得μ×12mgx＝×12mv 解得x＝。 (2)当B第一次滑上C时，B的速度为vB，C的速度为0，到B、C第一次共速vB1 由动量守恒定律得12mvB＝vB1 解得vB1＝vB 第一次C与N碰撞前，B的动能Ek1＝×12mv＝2Ep 第一次碰撞后，到第二次碰撞前，B以速度vB1继续减速，C无能量损失以速度vB1返回，到C减速为零，然后C又向N加速至B、C共速vB2的过程，由动量守恒得 12mvB1－mvB1＝vB2 解得vB2＝vB1 共速时B的动能 Ek2＝×12mv＝Ep 以此类推，第n次碰撞后，到第n＋1次碰撞前，共速时B的动能 Ekn＝Ep 由题意，若要求Ekn＝Ep<Ep×10－6 即<10－6，即2>6 解得n＝43。 (3)若弹簧解除锁定后，弹簧将A、B两物块弹开，物块B滑上木板到达C右端时，C恰好第一次碰到N点。在此过程，C的加速度为aC，B、C所用时间为tC，设C右端静止时距离N为d，aC＝＝12μg，d＝aCt，再改变C的质量为m′，弹簧解除锁定后，弹簧将A、B两物块弹开，让C第k次碰撞N点时，木块B恰好滑到C右端，此时B的速度大于C的速度，在此过程，C的加速度为aC′，设C从运动到第一次与N碰撞的时间为tC′，根据匀变速直线运动的规律，碰撞后C向左以相同大小的加速度减速至零，时间也为tC′，故第k次碰撞N点时，C恰好运动了tC′。而B的受力情况并不发生变化，从M运动到N用的时间仍为tC，则tC＝tC′，d＝aC′tC′2，aC′＝ 联立可得＝＝ 故＝。 答案：(1)　(2)43　(3)＝ 共15页 第1页 学科网（北京）股份有限公司 $