精品解析：河北省琢名小渔2025-2026学年高三上学期1月月考物理试题

物 理 本试卷共8页，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2B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，再选涂其它答案标号。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。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。 1. 随着我国核能快速发展，科学家根据放射性物质衰变过程中持续释放高能射线的特征发明了一种神奇的微核电池，该电池比一颗米粒还小。电池使用从核废料中提取出来的镅作为原料，镅的一种衰变方程为。已知质量为的镅，经过时间t后剩余的镅质量为m，其图线如图所示，则下列说法正确的是（　　） A. 衰变生成的射线具有很强的穿透能力 B. 镅的半衰期为432年 C. 若将该电池装到登月车上，月球上的极低温度会缩短镅的半衰期 D. 的比结合能比的比结合能大 2. 消除噪声污染是当前环境保护的一个重要课题。如图所示为某消音器的原理图，声波沿水平管道自左向右传播，在声波到达a处时，分成上下两列波，这两列波在b处相遇可削弱噪音，设上下两束波从a运动到b的时间差为，不考虑声波在传播过程中波速的变化，则下列说法正确的是（　　） A. 该消音器的工作原理是利用波的衍射 B. 两列波相遇之后，振幅小的一列波将减弱，振幅大的一列波将加强 C. 为声波的半周期的奇数倍 D. 理想状态下，b处的声波比a处的声波传播速度小 3. 如图甲所示为一条绝缘纸带，两条平行长边镶有铜丝，将纸带一端扭转180°，与另一端连接，形成拓扑结构的莫比乌斯环。连接后，纸环边缘的铜丝形成闭合回路，纸环围合部分可近似为半径为R的扁平圆柱。现有一匀强磁场从圆柱中心区域垂直其底面穿过，磁场区域的边界是半径为r的圆（r<R）。若磁感应强度B随时间t的变化图像如图乙所示，则回路中产生的感应电动势大小为（　　） A. B. C. D. 0 4. 如图所示，上表面光滑的 圆柱体放置在水平地面上，一起重机利用绞盘缩短轻绳长度的方式将一小物块沿圆弧缓慢拉到圆柱体最高点。此过程中，圆柱体保持静止，轻绳上端的小定滑轮与圆柱体圆心在同一竖直线，则下列说法正确的是（　　） A. 轻绳拉力F 先变小后变大 B. 物块对圆柱体的压力变大 C. 地面对圆柱体的摩擦力变小 D. 地面对圆柱体的支持力先变大后变小 5. 将扁平的石子向水面快速抛出，石子可能会在水面上一跳一跳地飞向远方，俗称“打水漂”。如图所示为某次“打水漂”时石子的轨迹图，虚线为水面，石子在空中运动轨迹为抛物线，石子完成轨迹1的水平初速度大小为vx1和竖直初速度大小为vy1，完成轨迹2的水平初速度大小为vx2和竖直初速度大小为vy₂。若AB：BC=7：4，则下列关系式可能正确的是（　　） A. ， B. ， C. ， D. ， 6. 为了更直观地描述和呈现物体的运动规律，我们常将物体的运动情况以图像的形式绘制出来，帮助我们深入理解物体的位移、速度、加速度等物理量随时间或其他量的变化情况。现有一物体(可视为质点)以某一初速度在水平面上做直线运动，其运动图像如图所示，下列说法正确的是（　　） A. 若为a-t图像，则物体做加速直线运动 B. 若 图像，则物体做匀加速直线运动 C. 若为 图像，则图像斜率的大小表示物体加速度的大小 D. 若为 图像，则物体的速度随时间均匀变化 7. 光刻技术原理简化如图甲所示，离子源发射的离子束经过多级直线加速器后，进入静电转向器，转向器中有辐向电场（方向均指向圆心O点），直线加速器由一个金属圆板（序号为0）和8个横截面积相同的金属圆筒组成，圆板及相邻圆筒分别接在高频脉冲电源的两极，序号为奇数的圆筒和电源一极相连，圆板和序号为偶数的圆筒和该电源另一极相连。电压的绝对值为U，周期为T，其变化规律如图乙所示。在t=0时刻，圆板中央的离子（质量为m，电荷量为+q）在圆板和圆筒之间的电场中由静止开始加速，沿中心轴线冲进圆筒1，离子在每个圆筒中运动的时间均小于T，且离子均在电压变向时恰从各圆筒中射出，离子从第8个金属圆筒右侧出来后，立即由M点射入转向器，沿着半径为R的圆弧虚线（等势线）运动，从N点射出，离子通过圆筒间隙的时间可以忽略不计，离子重力不计，不考虑相对论效应，则下列说法正确的是（　　） A. 在 时第5个圆筒相对第6个圆筒电势差为正值 B. 第7个和第8个圆筒的长度之比为 C. 第8个圆筒的长度为 D. 虚线MN处电场强度的大小为 二、不定项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每个小题给出的四个选项中，有多个选项正确。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，错选或不选的得0分。 8. 行星A、B绕太阳运动的轨迹为椭圆，太阳在椭圆轨道的焦点上，A、B所受的引力随时间的变化如图所示，其中，行星A、B与太阳的距离分别记为rA、rB。假设A、B只受到太阳的引力，下列叙述正确的是（　　） A. 行星A、B轨道半长轴之比2：1 B. rA的最大值与rB的最大值之比为4：9 C. 行星A与行星B的质量之比为81：32 D. 行星B与太阳的连线在任意时间内扫过的面积均为椭圆轨道面积的一半 9. 在古代，儿童常喜欢玩一种叫“吹豆”的游戏，儿童用手竖直握住两端开口且中空的秸秆，上端口放一粒黄豆，通过秸秆的下端向上用嘴吹气，从上端口喷出的气流可以将黄豆吹停在端口的正上方。若喷出的气流对豆的冲力F正比于气流的速率v，即为已知恒量)。气流速率v与黄豆距离上端口高度h的关系如图乙所示，v₀为气流从上端口喷出速率且不变，黄豆受到的力只考虑冲力和重力，重力加速度为g，以下说法正确的是（　　） A. 若黄豆恰好悬停在距上端口处，则黄豆质量为 B. 黄豆的质量与黄豆悬停的高度成正比 C. 若质量为2m黄豆恰好悬停在上端口，则更换为质量为m的黄豆轻放在上端口后，上升的最大高度为h₀ D. 两粒不同的黄豆的质量差为Δm，则两次悬停的高度差为 10. 福建舰成功实现电磁弹射试验后，某兴趣小组设计了一个模拟电磁弹射系统，如图甲所示，系统左侧接有电动势为E的直流电源、单刀双掷开关S和电容器，右侧是水平光滑平行金属导轨，导轨上放置一助推模型，其外层固定一组金属线圈，线圈两端通过电刷与导轨连接形成回路，线圈处于导轨间的辐射状磁场中，侧视图如图乙所示。首先将开关S接至1，使电容器完全充电；然后将S接至2，模型在安培力作用下从静止开始加速运动，达到最大速度后离开导轨，整个过程通过模型的电荷量为q。已知模型(含线圈、电刷)的质量为m，线圈的半径为r，匝数为n，总电阻为R，其所在处的磁感应强度大小均为B，重力加速度为g。不计空气阻力、导轨电阻、线圈中电流产生磁场和线圈自感的影响。下列说法正确的是（　　） A. 模型离开导轨时的速度为 B. 电容器的电容为 C. 在导轨上模型的最大加速度为 D. 模型滑离导轨的整个过程中电容器释放的电能为 三、实验题：本题共2小题，11题每空2分，12 题每空2分，共16分。 11. （1）洛埃镜实验是利用平面镜研究光波的性质。某实验小组用光电传感器代替光屏，测量单色光的波长，其原理如图甲所示，单色光从单缝S射出，一部分直接投射到传感器上，另一部分入射到平面镜后反射到传感器上。由于平面镜的成像作用，反射光可视为光源S在平面镜中的虚像S'发出的光，这样S和S'形成两个相干光源。两束光照射到光电传感器，经计算机处理后，得到如图乙所示图像，横轴为垂直于干涉条纹的距离，若单缝S到平面镜的垂直距离d=0.2mm，单缝到光电传感器的距离D=1.2m，则单色光的波长为_______m(保留2位有效数字)。 （2）做“探究加速度与力、质量的关系”实验时，图丙是教材中的实验方案，图丁是拓展方案，其实验操作步骤如下： ①挂上托盘和砝码，改变木板的倾角，使质量为M的小车拖着纸带沿木板匀速下滑； ②取下托盘和砝码，测出其总质量为m，让小车沿木板下滑，测出加速度a； ③改变砝码质量和木板倾角，多次测量，通过作图可得到a-F的关系。 需要满足条件的方案是________（选填“丙”、“丁”或“丙和丁”）；在作a-F图像时，把mg作为F值的是________（选填“丙”、“丁”或“丙和丁”）。 12. 纯电动汽车的蓄电池的安全性，主要体现在对其温度的控制上，当电池温度过高时，必须立即启动制冷系统进行降温。某实验小组做了该系统的模拟研究如下： （1）已知热敏电阻阻值随温度的升高而减小，用图甲所示的电路测量热敏电阻Rt在50℃时的阻值，电路中R1、R3为阻值未知的定值电阻，R2为电阻箱； ①先闭合开关S、S0，然后调整电阻箱R2的阻值，使电流表G的示数为0，并记下电阻箱的示数50.0Ω； ②然后将电阻箱与Rt交换位置，再次调整电阻箱R2的阻值，使电流表G的示数为________A，记下电阻箱的示数200.0Ω，则热敏电阻阻值为________Ω （2）调试控温装置，图乙是模拟控温装置示意图。 当电磁铁线圈（电阻不计）中的电流I大于或等于20mA时，衔铁被吸合，热敏电阻置于温度监测区域，滑动变阻器Rp的最大阻值为200Ω，电源电动势为5V，不计电源内阻，则： ①图乙中应将b端与________（选填“a”或“c”)端相连； ②若设置电池温度为50℃时启动制冷系统，则滑动变阻器阻值应为________Ω； ③若设置电池温度为30℃时启动制冷系统，需要________（填“增大”或“减小”）滑动变阻器的阻值。 四、计算题：本题共3小题，其中13 题10分，14题12分，15题16分，共38分。解题过程中要求写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。 13. 如图甲为广泛应用于汽车的减振器——氮气减振器，其结构简图如图乙所示。汽缸内充有惰性气体氮，处于压缩状态的弹簧将“工”字型活塞顶于气缸顶部，活塞被卡环卡住，当活塞受到外界压力时，由于缸内气体和弹簧的共同作用，可以达到缓冲减振的效果。现将减振器竖直放置，状态A时缸内充入的氮气，此时弹簧的压缩量为氮气柱长度为L=20cm。现用外力F向下压活塞，使其缓慢下降h=4cm，气体达到状态B。从状态A到B过程气体放出热量Q=82.4J。已知汽缸中活塞截面，活塞质量m=1kg，弹簧劲度系数k=2×104N/m，大气压强为1×105Pa，重力加速度为气缸内的氮气可视为理想气体，气缸壁导热性能良好，不计摩擦和外界温度变化。 （1）求状态B缸内氮气的压强的大小； （2）从状态A到B过程中，施加于活塞的外力F的最大值； （3）状态A到B过程外界对气体做的功W。 14. 医用回旋加速器的用途是让带电粒子在电磁场中循环运动不断获得能量，通过引出器引出后，轰击在靶材料上，获得所需要的核素。现有两种回旋加速器，第一种是同步加速器，基本原理可以简化为如图甲所示模型，带电粒子从M板进入高压缝隙，缝隙间的电势差为U0，粒子得到加速离开N板后，在匀强磁场的导引控制下回旋反复通过加速电场区不断加速，但带电粒子的旋转半径R始终保持不变。第二种为我们熟知经典回旋加速器，带电粒子经狭缝中的高频交流电压加速，进入半径为R的D形盒中做圆周运动，循环往复不断被加速，最终离开加速器。已知带电粒子的电荷量为+q，质量为m，带电粒子第一次进入磁场区时，两种加速器的磁感应强度均为B0，设带电粒子最初进入狭缝时的初速度为零，不计粒子受到的重力，不计粒子加速时间及其做圆周运动产生的电磁辐射，不考虑磁场变化对粒子速度的影响及相对论效应。 （1）粒子在同步加速器中从静止开始加速，求粒子绕行2周所需总时间t总； （2）粒子在经典回旋加速器中被加速，加速电压u随时间t的变化关系如图乙所示，其中 ①若时粒子从静止开始被加速，求粒子从静止开始加速到引出器引出，经过狭缝的次数； ②实际使用中，磁感应强度会出现波动，波动结束，保持B=B0(1±α)，(α<1)不变，若在 时产生的粒子第一次被加速，要实现连续n次加速，B可波动的系数α的极限值。 15. 如图甲所示，长为L=7m的水平传送带以的速度顺时针匀速转动。将物块A轻放到传送带左端，物块A 和传送带之间的动摩擦因数传送带紧挨着右侧水平地面O点，物块A与水平面间的动摩擦因数为μ1，且μ1随物体到O点的距离x按图乙所示规律变化，物块A向右运动的距离为d=0.5m时与长木板C发生弹性碰撞，长木板C与水平面间无摩擦，AC碰后取走A，某时刻在长木板的右端轻放物块B，长木板右侧有一固定挡板，挡板下方留有仅允许长木板通过的缺口，物块B与木板之间的动摩擦因数，物块B 与挡板发生弹性碰撞。已知物块A的质量为m=0.5kg，物块B的质量M=1.5kg，长木板的质量为m=0.5kg，假设木板右端到挡板的距离足够长，物块A、B的大小可忽略，。求： （1）物块A与长木板C碰后，长木板C的速度； （2）若物块B 恰好不从长木板C上滑下，长木板C的长度； （3）若长木板的长度足够长，质量变为2kg，传送带速度变为3m/s,从物块 A 放在传送带上到物块B与固定挡板发生第n次碰撞时，整个过程摩擦产生的热量。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 物 理 本试卷共8页，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2B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，再选涂其它答案标号。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。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。 1. 随着我国核能快速发展，科学家根据放射性物质衰变过程中持续释放高能射线的特征发明了一种神奇的微核电池，该电池比一颗米粒还小。电池使用从核废料中提取出来的镅作为原料，镅的一种衰变方程为。已知质量为的镅，经过时间t后剩余的镅质量为m，其图线如图所示，则下列说法正确的是（　　） A. 衰变生成的射线具有很强的穿透能力 B. 镅的半衰期为432年 C. 若将该电池装到登月车上，月球上的极低温度会缩短镅的半衰期 D. 的比结合能比的比结合能大 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据衰变过程电荷数、质量数守恒，可得的质量数为 电荷数为 即为粒子，该衰变为衰变。射线穿透能力很弱，一张纸即可阻挡，故A错误； B．由图可知，镅的质量从衰变至，所用时间为年 因有半数发生了衰变，所以镅的半衰期为432年，故B正确； C．半衰期是原子核本身的固有属性，由原子核内部因素决定，和外界温度、压强等环境条件无关，因此月球低温不会改变半衰期，故C错误； D．衰变过程释放能量，因此生成物更稳定，比结合能更大，因此的比结合能小于的比结合能，故D错误。 故选B。 2. 消除噪声污染是当前环境保护的一个重要课题。如图所示为某消音器的原理图，声波沿水平管道自左向右传播，在声波到达a处时，分成上下两列波，这两列波在b处相遇可削弱噪音，设上下两束波从a运动到b的时间差为，不考虑声波在传播过程中波速的变化，则下列说法正确的是（　　） A. 该消音器的工作原理是利用波的衍射 B. 两列波相遇之后，振幅小的一列波将减弱，振幅大的一列波将加强 C. 为声波的半周期的奇数倍 D. 理想状态下，b处的声波比a处的声波传播速度小 【答案】C 【解析】 【详解】A．该消音器是利用两列声波的干涉相消削弱噪声，工作原理是波的干涉，不是衍射，故A错误； B．波具有独立性，两列波相遇后，仍保持各自的特性继续传播，不会因为相遇改变振幅，干涉中只是叠加区域的振动加强/减弱，不是某一列波本身被减弱/加强，故B错误； C．要削弱噪声，需要两列波在处振动相消，即相位相反。当两列波从到的时间差为半周期的奇数倍时，两列波到达时振动方向相反，叠加后振幅抵消，满足消音要求，故C正确； D．声波波速由介质决定，同一介质中波速不变，题目也明确说明不考虑波速变化，故D错误。 故选C 3. 如图甲所示为一条绝缘纸带，两条平行长边镶有铜丝，将纸带一端扭转180°，与另一端连接，形成拓扑结构的莫比乌斯环。连接后，纸环边缘的铜丝形成闭合回路，纸环围合部分可近似为半径为R的扁平圆柱。现有一匀强磁场从圆柱中心区域垂直其底面穿过，磁场区域的边界是半径为r的圆（r<R）。若磁感应强度B随时间t的变化图像如图乙所示，则回路中产生的感应电动势大小为（　　） A. B. C. D. 0 【答案】A 【解析】 【详解】莫比乌斯环是纸带扭转后首尾连接而成，原纸带边缘的两根铜丝连接后形成一个闭合回路。由于扭转特性，以该闭合回路为边界的曲面会两次穿过半径为的磁场区域，且两次磁通量方向相同，因此回路包围磁场的总有效面积为 法拉第电磁感应定律为 由图乙可得磁感应强度的变化率为 联立解得 故选A。 4. 如图所示，上表面光滑的 圆柱体放置在水平地面上，一起重机利用绞盘缩短轻绳长度的方式将一小物块沿圆弧缓慢拉到圆柱体最高点。此过程中，圆柱体保持静止，轻绳上端的小定滑轮与圆柱体圆心在同一竖直线，则下列说法正确的是（　　） A. 轻绳拉力F 先变小后变大 B. 物块对圆柱体的压力变大 C. 地面对圆柱体的摩擦力变小 D. 地面对圆柱体的支持力先变大后变小 【答案】C 【解析】 【详解】 AB．小物块缓慢运动，始终平衡，受重力、绳子拉力、圆柱体的支持力。 设圆柱体圆心为，定滑轮位置为，竖直、长度为定值，圆柱半径（为物块位置），几何与力的三角形相似，得比例关系：  整理得： 所以为定值， 因此物块对圆柱体的压力大小等于，也不变，故B错误； 因为 物块上拉过程中，绳长不断减小，因此一直减小，故A错误； CD．整体受总重力、地面支持力、地面摩擦力、拉力 水平方向：（为绳子与竖直方向的夹角） 结合几何关系化简得： 是与竖直方向的夹角，物块上拉过程中从降到，不断减小，因此摩擦力不断变小，故C正确； 竖直方向： 化简得： 减小，增大，因此一直增大，故D错误。 故选C。 5. 将扁平的石子向水面快速抛出，石子可能会在水面上一跳一跳地飞向远方，俗称“打水漂”。如图所示为某次“打水漂”时石子的轨迹图，虚线为水面，石子在空中运动轨迹为抛物线，石子完成轨迹1的水平初速度大小为vx1和竖直初速度大小为vy1，完成轨迹2的水平初速度大小为vx2和竖直初速度大小为vy₂。若AB：BC=7：4，则下列关系式可能正确的是（　　） A. ， B. ， C. ， D. ， 【答案】B 【解析】 【详解】设石子运动的水平位移大小为，则有， 可得 因为AB：BC=7：4 则 且第二次分速度小于第一次分速度，即， 满足此条件的只有B选项。 故选B。 6. 为了更直观地描述和呈现物体的运动规律，我们常将物体的运动情况以图像的形式绘制出来，帮助我们深入理解物体的位移、速度、加速度等物理量随时间或其他量的变化情况。现有一物体(可视为质点)以某一初速度在水平面上做直线运动，其运动图像如图所示，下列说法正确的是（　　） A. 若为a-t图像，则物体做加速直线运动 B. 若为 图像，则物体做匀加速直线运动 C. 若为 图像，则图像斜率的大小表示物体加速度的大小 D. 若为 图像，则物体的速度随时间均匀变化 【答案】D 【解析】 【详解】A．若为图像，图像说明加速度随时间增大，但加速度方向与初速度方向关系不确定，若加速度与速度反向，物体做减速运动，因此不能确定物体一定做加速直线运动，故A错误； B．若为图像，可得（为常数），即。推导加速度：，加速度随变化，不是恒定值，因此物体不是匀变速直线运动，故B错误； C．若为图像，根据匀变速直线运动速度位移公式：，整理得，可知图像斜率为，斜率大小是倍加速度大小，不是加速度本身，故C错误； D．若为图像，根据匀变速直线运动位移公式：，两边除以得：，说明与成线性关系，符合题图规律，且式子中加速度恒定，因此速度，随时间均匀变化，故D正确。 故选D。 7. 光刻技术原理简化如图甲所示，离子源发射的离子束经过多级直线加速器后，进入静电转向器，转向器中有辐向电场（方向均指向圆心O点），直线加速器由一个金属圆板（序号为0）和8个横截面积相同的金属圆筒组成，圆板及相邻圆筒分别接在高频脉冲电源的两极，序号为奇数的圆筒和电源一极相连，圆板和序号为偶数的圆筒和该电源另一极相连。电压的绝对值为U，周期为T，其变化规律如图乙所示。在t=0时刻，圆板中央的离子（质量为m，电荷量为+q）在圆板和圆筒之间的电场中由静止开始加速，沿中心轴线冲进圆筒1，离子在每个圆筒中运动的时间均小于T，且离子均在电压变向时恰从各圆筒中射出，离子从第8个金属圆筒右侧出来后，立即由M点射入转向器，沿着半径为R的圆弧虚线（等势线）运动，从N点射出，离子通过圆筒间隙的时间可以忽略不计，离子重力不计，不考虑相对论效应，则下列说法正确的是（　　） A. 在 时第5个圆筒相对第6个圆筒的电势差为正值 B. 第7个和第8个圆筒的长度之比为 C. 第8个圆筒的长度为 D. 虚线MN处电场强度的大小为 【答案】B 【解析】 【详解】A．因为，时圆筒1相对圆板的电势差为负值，同理，奇数圆筒相对偶数圆筒的电势差为负值，故A错误； B．根据动能定理可得，，…… 第7个和第8个圆筒的长度之比为，故B正确； C．根据动能定理可得 解得 则第8个圆筒长度，故C错误； D．离子由M点射入转向器，沿着圆弧虚线（等势线）做圆周运动，根据 可得，虚线MN处电场强度的大小为，故D错误。 故选B。 二、不定项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每个小题给出的四个选项中，有多个选项正确。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，错选或不选的得0分。 8. 行星A、B绕太阳运动的轨迹为椭圆，太阳在椭圆轨道的焦点上，A、B所受的引力随时间的变化如图所示，其中，行星A、B与太阳的距离分别记为rA、rB。假设A、B只受到太阳的引力，下列叙述正确的是（　　） A. 行星A、B轨道半长轴之比2：1 B. rA的最大值与rB的最大值之比为4：9 C. 行星A与行星B的质量之比为81：32 D. 行星B与太阳的连线在任意时间内扫过的面积均为椭圆轨道面积的一半 【答案】BD 【解析】 【详解】A．由图可知，A的周期，B的周期 根据开普勒第三定律，得 解得，故A错误； B．由万有引力，可知对同一行星，与成反比，则对A，有 得 又 因此 对B，有 得 又 因此 结合，得，故B正确； C．由万有引力，可得 则有， 代入，可得，故C错误； D．行星B的周期，根据开普勒第二定律，任意一个行星与太阳的连线在相等时间扫过的面积相等，则行星B与太阳的连线在任意时间内扫过的面积为椭圆轨道面积的一半，故D正确。 故选BD。 9. 在古代，儿童常喜欢玩一种叫“吹豆”的游戏，儿童用手竖直握住两端开口且中空的秸秆，上端口放一粒黄豆，通过秸秆的下端向上用嘴吹气，从上端口喷出的气流可以将黄豆吹停在端口的正上方。若喷出的气流对豆的冲力F正比于气流的速率v，即为已知恒量)。气流速率v与黄豆距离上端口高度h的关系如图乙所示，v₀为气流从上端口喷出速率且不变，黄豆受到的力只考虑冲力和重力，重力加速度为g，以下说法正确的是（　　） A. 若黄豆恰好悬停在距上端口处，则黄豆的质量为 B. 黄豆的质量与黄豆悬停的高度成正比 C. 若质量为2m的黄豆恰好悬停在上端口，则更换为质量为m的黄豆轻放在上端口后，上升的最大高度为h₀ D. 两粒不同的黄豆的质量差为Δm，则两次悬停的高度差为 【答案】ACD 【解析】 【详解】A．若黄豆恰好悬停在距上端口处，由图可知，距上端口处气流的速度为，由平衡条件，得 解得，故A正确； B．由乙图图像，可得气流速率与高度的关系为 黄豆悬停时受力平衡，重力等于气流冲力，则 联立得平衡方程 整理得 黄豆质量随悬停高度增大而减小，是负相关，不成正比，故B错误； C．对于质量为的黄豆放在端口处，由牛顿第二定律，得 解得 方向竖直向上，由冲力，气流速率与高度的关系为 联立可得 因此黄豆做简谐运动，由对称性可知，黄豆在最高点 方向竖直向下，则在最高点，由牛顿第二定律，得 解得，故C正确； D．由，整理得 对两个不同质量的悬停黄豆，故D正确。 故选ACD。 10. 福建舰成功实现电磁弹射试验后，某兴趣小组设计了一个模拟电磁弹射系统，如图甲所示，系统左侧接有电动势为E的直流电源、单刀双掷开关S和电容器，右侧是水平光滑平行金属导轨，导轨上放置一助推模型，其外层固定一组金属线圈，线圈两端通过电刷与导轨连接形成回路，线圈处于导轨间的辐射状磁场中，侧视图如图乙所示。首先将开关S接至1，使电容器完全充电；然后将S接至2，模型在安培力作用下从静止开始加速运动，达到最大速度后离开导轨，整个过程通过模型的电荷量为q。已知模型(含线圈、电刷)的质量为m，线圈的半径为r，匝数为n，总电阻为R，其所在处的磁感应强度大小均为B，重力加速度为g。不计空气阻力、导轨电阻、线圈中电流产生磁场和线圈自感的影响。下列说法正确的是（　　） A. 模型离开导轨时的速度为 B. 电容器的电容为 C. 在导轨上模型的最大加速度为 D. 模型滑离导轨的整个过程中电容器释放的电能为 【答案】BC 【解析】 【详解】A．对模型，根据动量定理，得 其中平均安培力 联立解得，故A错误； B．电容器充电后总电荷量 放电后剩余电荷量 速度最大时电容器电压等于线圈感应电动势 线圈感应电动势 代入，得 联立可得 解得，故B正确； C．开关刚接2时，模型速度为0，感应电动势为0，此时电流最大，加速度最大。初始电流 安培力 由牛顿第二定律，得加速度，故C正确； D．根据能量守恒，电容器释放的电能一部分转化为模型的动能，一部分转化为线圈电阻的焦耳热，即 代入，得动能 因此，故D错误。 故选BC。 三、实验题：本题共2小题，11题每空2分，12 题每空2分，共16分。 11 （1）洛埃镜实验是利用平面镜研究光波的性质。某实验小组用光电传感器代替光屏，测量单色光的波长，其原理如图甲所示，单色光从单缝S射出，一部分直接投射到传感器上，另一部分入射到平面镜后反射到传感器上。由于平面镜的成像作用，反射光可视为光源S在平面镜中的虚像S'发出的光，这样S和S'形成两个相干光源。两束光照射到光电传感器，经计算机处理后，得到如图乙所示图像，横轴为垂直于干涉条纹的距离，若单缝S到平面镜的垂直距离d=0.2mm，单缝到光电传感器的距离D=1.2m，则单色光的波长为_______m(保留2位有效数字)。 （2）做“探究加速度与力、质量的关系”实验时，图丙是教材中的实验方案，图丁是拓展方案，其实验操作步骤如下： ①挂上托盘和砝码，改变木板的倾角，使质量为M的小车拖着纸带沿木板匀速下滑； ②取下托盘和砝码，测出其总质量为m，让小车沿木板下滑，测出加速度a； ③改变砝码质量和木板倾角，多次测量，通过作图可得到a-F的关系。 需要满足条件的方案是________（选填“丙”、“丁”或“丙和丁”）；在作a-F图像时，把mg作为F值的是________（选填“丙”、“丁”或“丙和丁”）。 【答案】（1） （2） ①. 丙 ②. 丙和丁 【解析】 【小问1详解】 洛埃镜实验中，相干光源S和虚像S'的间距，等效为双缝间的距离 由图乙得相邻亮纹的间距 根据双缝干涉公式 解得 【小问2详解】 [1][2]对于丙方案，平衡摩擦力后，对整体和小车受力分析，由牛顿第二定律，得拉力 只有满足时，才有，因此丙需要满足，且将作为拉力。 对于丁方案，第一步挂上托盘和砝码让小车匀速下滑，受力平衡得 取下托盘和砝码后小车下滑的合力 合力等于，不需要满足，但仍将作为合力。 因此需要满足的是丙，把作为值的是丙和丁。 12. 纯电动汽车的蓄电池的安全性，主要体现在对其温度的控制上，当电池温度过高时，必须立即启动制冷系统进行降温。某实验小组做了该系统的模拟研究如下： （1）已知热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，用图甲所示的电路测量热敏电阻Rt在50℃时的阻值，电路中R1、R3为阻值未知的定值电阻，R2为电阻箱； ①先闭合开关S、S0，然后调整电阻箱R2的阻值，使电流表G的示数为0，并记下电阻箱的示数50.0Ω； ②然后将电阻箱与Rt交换位置，再次调整电阻箱R2的阻值，使电流表G的示数为________A，记下电阻箱的示数200.0Ω，则热敏电阻阻值为________Ω （2）调试控温装置，图乙是模拟控温装置示意图。 当电磁铁线圈（电阻不计）中电流I大于或等于20mA时，衔铁被吸合，热敏电阻置于温度监测区域，滑动变阻器Rp的最大阻值为200Ω，电源电动势为5V，不计电源内阻，则： ①图乙中应将b端与________（选填“a”或“c”)端相连； ②若设置电池温度为50℃时启动制冷系统，则滑动变阻器阻值应为________Ω； ③若设置电池温度为30℃时启动制冷系统，需要________（填“增大”或“减小”）滑动变阻器的阻值。 【答案】（1） ①. 0 ②. 100 （2） ① c ②. 150 ③. 减小 【解析】 【小问1详解】 [1][2]本实验用电桥法测电阻，在电阻箱与位置调换前后，都应使B、D两点间电势差为零，即使电流表G的示数为零，进而根据并联电路规律可得 解得 【小问2详解】 ①[1]由题意可知，当控制电路电流达到20mA时衔铁被吸合，制冷系统工作，所以题图乙中，应将b端与c端相连； ②[2]若设置电池温度为50℃时，的阻值为，此时控制电路的总电阻 由串联电路的电阻规律，滑动变阻器接入的电阻为 ③[3]由于热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，当线圈电流达到一定值时，继电器的衔铁被吸合，制冷系统被启动，根据闭合电路欧姆定律 若要在更低的温度启动制冷系统，热敏电阻变大，需要减小滑动变阻器阻值。 四、计算题：本题共3小题，其中13 题10分，14题12分，15题16分，共38分。解题过程中要求写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。 13. 如图甲为广泛应用于汽车的减振器——氮气减振器，其结构简图如图乙所示。汽缸内充有惰性气体氮，处于压缩状态的弹簧将“工”字型活塞顶于气缸顶部，活塞被卡环卡住，当活塞受到外界压力时，由于缸内气体和弹簧的共同作用，可以达到缓冲减振的效果。现将减振器竖直放置，状态A时缸内充入的氮气，此时弹簧的压缩量为氮气柱长度为L=20cm。现用外力F向下压活塞，使其缓慢下降h=4cm，气体达到状态B。从状态A到B过程气体放出热量Q=82.4J。已知汽缸中活塞截面，活塞质量m=1kg，弹簧劲度系数k=2×104N/m，大气压强为1×105Pa，重力加速度为气缸内的氮气可视为理想气体，气缸壁导热性能良好，不计摩擦和外界温度变化。 （1）求状态B缸内氮气的压强的大小； （2）从状态A到B过程中，施加于活塞的外力F的最大值； （3）状态A到B过程外界对气体做的功W。 【答案】（1） （2）2190N （3）82.4J 【解析】 【小问1详解】 根据玻意耳定律可得 解得 【小问2详解】 B状态，对活塞，根据平衡条件可得 解得 【小问3详解】 从状态A到状态B过程气体温度不变，故内能不变，根据热力学第一定律，结合气体放出热量，所以有 解得 14. 医用回旋加速器的用途是让带电粒子在电磁场中循环运动不断获得能量，通过引出器引出后，轰击在靶材料上，获得所需要的核素。现有两种回旋加速器，第一种是同步加速器，基本原理可以简化为如图甲所示模型，带电粒子从M板进入高压缝隙，缝隙间的电势差为U0，粒子得到加速离开N板后，在匀强磁场的导引控制下回旋反复通过加速电场区不断加速，但带电粒子的旋转半径R始终保持不变。第二种为我们熟知经典回旋加速器，带电粒子经狭缝中的高频交流电压加速，进入半径为R的D形盒中做圆周运动，循环往复不断被加速，最终离开加速器。已知带电粒子的电荷量为+q，质量为m，带电粒子第一次进入磁场区时，两种加速器的磁感应强度均为B0，设带电粒子最初进入狭缝时的初速度为零，不计粒子受到的重力，不计粒子加速时间及其做圆周运动产生的电磁辐射，不考虑磁场变化对粒子速度的影响及相对论效应。 （1）粒子在同步加速器中从静止开始加速，求粒子绕行2周所需总时间t总； （2）粒子在经典回旋加速器中被加速，加速电压u随时间t的变化关系如图乙所示，其中 ①若时粒子从静止开始被加速，求粒子从静止开始加速到引出器引出，经过狭缝的次数； ②实际使用中，磁感应强度会出现波动，波动结束，保持B=B0(1±α)，(α<1)不变，若在 时产生的粒子第一次被加速，要实现连续n次加速，B可波动的系数α的极限值。 【答案】（1） （2）①；②最大可波动系数的上限，最大可波动系数的下限 【解析】 【小问1详解】 同步加速器因其旋转半径始终保持不变，因此磁场必须周期性递增，洛伦兹力提供向心力，粒子做半径为的匀速圆周运动，第一周所用时间为 由于每一周速度不同，所用时间也不同。第一周，根据动能定理可得 解得 第二周，根据动能定理可得 解得 故绕行2周所需总时间为 【小问2详解】 ①根据牛顿第二定律可得 可得 当时，速度最大，为 离开磁场时的动能为 由图可知，时，电压为，则加速次数 ②每加速一次，粒子在磁场中转半个圆周，若 则粒子在磁场中转半个圆周的时间比时缩短，则有 次半圆周累计缩短时间为 要实现连续次加速 可得 则最大可波动系数的上限 若，则粒子在磁场中转半个圆周的时间比时延长，则有 此半圆周累计延长时间为 可得 则最大可波动系数的下限 15. 如图甲所示，长为L=7m的水平传送带以的速度顺时针匀速转动。将物块A轻放到传送带左端，物块A 和传送带之间的动摩擦因数传送带紧挨着右侧水平地面O点，物块A与水平面间的动摩擦因数为μ1，且μ1随物体到O点的距离x按图乙所示规律变化，物块A向右运动的距离为d=0.5m时与长木板C发生弹性碰撞，长木板C与水平面间无摩擦，AC碰后取走A，某时刻在长木板的右端轻放物块B，长木板右侧有一固定挡板，挡板下方留有仅允许长木板通过的缺口，物块B与木板之间的动摩擦因数，物块B 与挡板发生弹性碰撞。已知物块A的质量为m=0.5kg，物块B的质量M=1.5kg，长木板的质量为m=0.5kg，假设木板右端到挡板的距离足够长，物块A、B的大小可忽略，。求： （1）物块A与长木板C碰后，长木板C的速度； （2）若物块B 恰好不从长木板C上滑下，长木板C的长度； （3）若长木板的长度足够长，质量变为2kg，传送带速度变为3m/s,从物块 A 放在传送带上到物块B与固定挡板发生第n次碰撞时，整个过程摩擦产生的热量。 【答案】（1），方向向右 （2）0.625m （3） 【解析】 【小问1详解】 假设物块A能加速到和传送带速度相等，则加速过程根据牛顿第二定律 设加速过程物块A的位移为，则 解得 假设成立，A碰C前速度为 由图可知，A运动0.5m时，摩擦力对物块A做功为 根据动能定理可得 解得 A、C碰撞过程，由动量守恒和能量守恒可得， 解得， C的方向水平向右。 【小问2详解】 设长木板C和物块B向右运动过程中第一次达到共速时的速度为，则由动量守恒可得 物块B与挡板发生弹性碰撞后，速度反向，大小不变，设C与B再次共速时速度为，则由动量守恒定律可得 由能量守恒定律可得 解得 【小问3详解】 更换长木板后，由， 物块A离开传送带的速度 根据动能定理 解得A碰C前速度 A、C碰撞过程，由动量守恒和能量守恒得， 解得， 设长木板C和物块B向右运动过程中第一次达到共速时的速度为，则由动量守恒定律得 解得 物块B第二次与挡板发生弹性碰撞前，由动量守恒定律可得 解得 B与挡板第三次碰撞前的共速的速度为，由动量守恒定律可得 解得 同理可知，B与挡板第四次碰撞前的共速的速度为，则 同理可知，B与挡板第次碰撞前的共速的速度为，则 由能量守恒定律可得 物块A在传送带上运动产生的热量 物块A在水平地面上运动产生热量 则整个过程中产生的焦耳热 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $