浙江杭州高级中学2025-2026学年高三上学期12月阶段考物理试卷

2025-2026学年浙江省杭州高级中学高三（上）月考物理试卷（12月份） 一、单选题：本大题共10小题，共30分。 1.磁通量的单位是(    ) A. B B. C. T D. Wb 2.11月5日，我国第三艘航空母舰——中国人民解放军海军福建舰正式入列，标志着我国进入三航母时代。如图为甲板上的指挥官正在指挥舰载机从航母上弹射起飞，下列说法正确的是(    ) A. 研究舰载机起飞动作时，可以将飞机看成质点 B. 飞机起飞后，研究飞机在茫茫大海上的位置时，不能看成质点 C. 以航母为参考系，甲板上的指挥官是运动的 D. 飞行员以自身为参考系，甲板上的指挥官在向后运动 3.一个质量为m的物体在外力F的作用下静止在倾角为的光滑固定斜面上，关于F的大小和方向，下列说法正确的是(    ) A. 若，则F的方向一定竖直向上 B. 若，则F的方向一定沿水平方向 C. 若，则F的方向一定沿斜面向上 D. 若，则F的方向一定垂直于斜面向上 4.长为l的实心导体棒原来不带电，现将一个带正电的点电荷q放在棒的中心轴线左侧，如图所示。当棒达到静电平衡后，下列说法正确的是(    ) A. 因为静电屏蔽，点电荷在O点产生的场强为零 B. 静电平衡后，导体棒右侧电势比左侧高 C. 如果将导体棒左侧接地，则导体棒右侧会留下正电荷 D. 如果将导体棒右侧接地，则导体棒左侧会留下负电荷 5.下列关于人造卫星的说法正确的是(    ) A. 由可知，人造卫星的轨道半径越大则其线速度越大 B. 所有卫星的瞬时速度不可能超过 C. 地球同步卫星在其圆形轨道上运行时的线速度一定小于 D. 地球同步卫星在其圆形轨道上运行时的角速度一定大于地球自转的角速度 6.如图所示，甲乙两图中的理想変压器以不同的方式接在高压电路中。甲图中变压器原副线圈的匝数比为，电压表读数为U，乙图中变压器原副线圈的匝数比为，电流表读数为则甲图中高压线电压和乙图中高压线电流分别为(    ) A. ， B. ， C. ， D. ， 7.如图所示，电阻不计的线圈其自感系数为，电容器的电容为，电阻R的阻值为，电源电动势为，内阻不计。闭合开关S，待电路达到稳定状态后断开开关S，LC电路中将产生电磁振荡。如果规定线圈中的电流方向从a到b为正，断开开关的时刻，不考虑电磁振荡的能量损耗，则下列说法正确的是(    ) A. 时刻，电容器上的电量为 B. 时刻，磁场能最大 C. 时刻，电场能为零 D. 时刻，线圈中的电流为 8.如图甲所示，O点为单摆的固定悬点，将力传感器接在摆球与O点之间。现将摆球拉到A点，释放摆球，摆球将在竖直面内的A、C之间来回小角度摆动，其中B点为运动中的最低位置。图乙表示细线对摆球的拉力大小F随时间t变化的曲线，图中为摆球从A点开始运动的时刻，g取。下列说法正确的是(    ) A. 单摆的周期为 B. 单摆的摆长为 C. 摆球质量为 D. 摆球运动过程中的最大速度约为 9.如图所示，在平行于纸面内存在某一匀强电场。一电荷量为q、质量为m的带正电粒子，仅在电场力的作用下，从A点运动到B点。A点的速度大小为，速度方向水平向右；B点的速度大小为，速度方向与A点速度方向的夹角为偏右下；A、B两点之间的距离为d，则匀强电场的电场强度大小为(    ) A. B. C. D. 10.如图所示，用激光笔照射半圆形玻璃砖圆心O点，发现有a、b、c、d四条光束，其中a是入射光，d是光经过一系列折射和反射形成的。当入射光a不动，玻璃砖绕O点逆时针方向转过小角度时，b、c、d也会随之转动，则(    ) A. 光束b逆时针旋转角度等于 B. 光束c顺时针旋转角度小于 C. 光束d逆时针旋转角度大于 D. 光束c、d之间的夹角减小了 二、多选题：本大题共3小题，共12分。 11.下列说法正确的是(    ) A. 玻璃管中水的液面向下凹，而玻璃管中的水银液面向上凸 B. 分子取向排列的液晶具有光学各向异性 C. TN模式液晶显示器中的液晶，在加电场时呈现亮态，不加电场时呈现暗态 D. 为防止土壤中的水分散失，应该压紧土层 12.下列说法正确的是(    ) A. 美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了与入射波波长相同的成分外，还有波长小于的成分，这个现象说明了光具有粒子性 B. 放射性的原子核在发生衰变、衰变时，新形成的原子核会辐射光子，形成射线 C. 结合能是指自由的核子结合成原子核而具有的能量 D. 铀核裂变生成钡和氪的核反应方程是 13.一列简谐横波在某时刻的波形图如图所示，此时刻质点P的速度为v，经过它的速率与v的大小相等，再经过它的速度第一次变为v，则下列判断中正确的是(    ) A. 波沿x轴正方向传播，波速为 B. 从图示位置开始计时，在时刻，质点P的位移为4m C. 若某时刻质点M速度增大，则质点N速度也可能增大 D. 从图示位置开始计时，质点Q比质点P早回到平衡位置 三、实验题：本大题共2小题，共14分。 14.现试测某电池的电动势和内阻，这款电池的电动势E约为8V。除了导线和开关外，还可利用下列器材： A.直流电压表、，量程均为3V，内阻约为； B.定值电阻，阻值为； C.最大阻值为的电阻箱； D.滑动变阻器最大阻值约为； E.滑动变阻器最大阻值约为。 实验第一步：改装获取一只量程为9V的电压表 ①按图1所示电路连接电路 ②将滑动变阻器滑片P移至最右端，同时将电阻箱阻值调为零，再闭合开关，将滑动变阻器的滑片P调到适当位置，使电压表刚好满偏。 ③保持滑片P的位置不变，调节电阻箱，使电压表的示数为满偏电压的n倍； ④不改变电阻箱，将电压表和电阻箱的串联组合，获得改装好的9V的电压表 其中图1所示电路中应选用        填或；n大小等于        。 实验第二步：将改装后的电压表用于测量操作 按图2所示的电路测量电池的电动势和内阻，此时应选用        填或。移动滑动变阻器滑片，以电压表、的原刻度值测量多组数据、，描绘出图像如图3所示，图中直线斜率为k，与纵轴的截距为a，则电池的电动势        ，内阻        。均用k、a、表示 15.如图1所示是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置。实验时，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上，接通电源使光源正常发光，调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题： 在某次测量绿光的波长实验中，将测量头的分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐，将该亮条纹记为第1条亮条纹，此时手轮上的示数如图2所示，则此时的示数为______mm，然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐，此时手轮上的示数如图3所示，由此可求得相邻亮条纹的间距______mm。 若双缝间距，双缝到屏的距离，则所测绿光的波长为______nm。 若其他条件不变，把滤光片换为红色滤光片，则在屏上观察到的条纹间距会______选填“变大”或“变小”。 四、计算题：本大题共4小题，共44分。 16.如图所示，有一圆筒形打气筒，活塞横截面积，筒高。底部左侧有一进气阀，当筒内气压低于外部大气压时，可以进气；当筒内气压高于时则关闭。底部右侧为出气阀，当筒内气压高于外部气压时打开，可以对外充气；当外部气压高于筒内气压时则关闭，防止气流逆行。为避免活塞碰到阀门，离筒底处固定有一限位卡环，活塞一次完全的上升和下压运动视为一次打气。现在对一体积的小球打气，初始时小球内气体的压强为，球内气体的质量为，忽略连接软管的体积。 如果忽略打气过程中的温度变化，打气后小球内的气体分子平均动能______选填增大、不变、减小，单位时间内气体分子撞击球壁的数目______选填增大、不变、减小。 考虑打气过程中的温度变化，设某次打气过程中外界对气体做功为48J，气体内能增加了32J，则气体是放出热量还是吸收热量？热量的变化值是多少？ 如果忽略打气过程中的温度变化，求打一次气后小球内的气压和打两次气后小球内的气体质量。 17.某小组设计了一传送装置，其竖直截面如图所示。半径为R的四分之一圆弧轨道通过水平短轨道AB与倾角为的传送带平滑连接。传送带以恒定速率顺时针转动。物块与传送带间的动摩擦因数为，其余轨道均光滑。现有一质量为m的物块，在圆弧轨道最高点P静止下滑，到达轨道最低点A，再经B点滑上传送带。已知，，，。不计空气阻力，物块可视为质点，传送带足够长，求物块： 运动到A点时的速度； 运动到传送带最高点过程中所受摩擦力的冲量； 第一次返回圆弧轨道能上升的最大高度； 足够长时间后，摩擦力对其做的总功。 18.如图所示，在光滑水平面上，有一可以自由移动的U形导轨，导轨左端接有电动势的可充电电源电动势恒定，内阻不计，其间距、总质量。另有一导体棒CD垂直放置在导轨上，其质量也为1kg，电阻，与导轨的动摩擦因数。在水平面上右侧存在磁感应强度大小为B、方向垂直平面的匀强磁场。时，导体棒CD与重合，U形导轨左边界与的间距，闭合开关S，在外力F作用下时，，导体棒以的速度进入磁场，并一直保持匀速运动。不计导轨电阻。在U形框左侧边界运动至的过程中，求： 形导轨加速运动时的加速度a和加速至所用的时间； 运动至所用的时间t； 磁感应强度B的大小和流过导体棒的电荷量； 外力F所做的功W。 19.空间中建立xyz直角坐标系，z轴正方向竖直向上，单位长度为米。有一立方体区域，8个顶点的坐标分别为、、、、、、、。有一带正电的小球，电量，质量，以初速度从A点沿着AG方向进入立方体区域，所加电磁场仅限立方体区域内。。 如果加一电场，使得小球能沿直线匀速到达G点，求电场强度的大小和方向； 如果不加电场和磁场，求小球离开立方体区域时的坐标； 如果加上沿AD方向的电场，大小，求小球离开立方体区域时的坐标； 如果加上沿AE方向的电场，大小，再加上沿FH方向的匀强磁场，磁感应强度，求小球最后离开立方体区域时的坐标。 答案和解析 1.【答案】D  【解析】解：是磁感应强度的物理符号，单位是T，故A错误； B.是磁通量的物理符号，故B错误； C.T是特斯拉，是磁感应强度的单位，故C错误； D.Wb是韦伯，是磁通量的国际单位，故D正确。 故选：D。 先明确各选项对应的物理量符号或单位，再判断哪个是磁通量的单位，磁通量的单位是韦伯，符号为Wb。 本题考查电磁学基本单位的记忆，关键是区分物理量符号如、和单位名称如T、，避免概念混淆。 2.【答案】D  【解析】解：研究舰载机起飞动作时，需要关注飞机的姿态、机翼动作等细节，不能忽略飞机的大小和形状，因此不能将飞机看成质点，故A错误； B.飞机起飞后，研究其在茫茫大海上的位置时，飞机的大小和形状相对于大海的尺度可以忽略，能够看成质点，故B错误； C.以航母为参考系，甲板上的指挥官相对于航母的位置没有发生变化，是静止的，故C错误； D.飞行员以自身为参考系，自己向前运动，甲板上的指挥官相对于飞行员的位置向后变化，因此看起来是向后运动，故D正确。 故选：D。 先明确质点的判断条件是否忽略大小形状和参考系的运动相对性，再逐一分析每个选项的合理性。 本题考查质点和参考系的基本概念，关键是区分“能否看成质点”取决于研究问题，“运动与否”取决于所选参考系，避免概念混淆。 3.【答案】C  【解析】解：物体受竖直向下的重力、垂直斜面向上的支持力和外力F，这三个力刚好构成矢量三角形。 A、若，对物体受力分析如图所示： 由图可知，若F的方向竖直向上，则支持力，若F的方向斜向下与支持力夹角为，物体也能受力平衡，故A错误； B、若，对物体受力分析如图所示： 由图可知，若，则F的方向水平向右或斜向上，故B错误； C、若，对物体受力分析如图所示： 由图可知，若，则F的方向沿斜面向上，此时F有最小值，故C正确； D、若，对物体受力分析如图所示： 由图可知，时支持力，若，则F的方向一定与斜面不垂直，故D错误。 故选：C。 对物体受力分析，构建矢量三角形，根据平衡条件分析。 考查了力的合成与分解的方法，矢量三角形的应用，分析几何关系是解题关键。 4.【答案】D  【解析】解：静电平衡时，导体内部合场强为零，是点电荷的场强与感应电荷的场强叠加抵消，点电荷在O点产生的场强不为零，故A错误； B.静电平衡后，导体棒为等势体，各点电势相等，故B错误； C.将导体棒左侧接地，大地的电子会流入导体中和右侧正电荷，右侧不会留下正电荷，故C错误； D.将导体棒右侧接地，大地的电子流入中和右侧正电荷，左侧负电荷受正点电荷吸引会保留，故D正确。 故选：D。 先明确静电平衡时导体内部合场强为零、导体是等势体，再分析接地时电荷重新分布的规律，逐一判断选项。 本题考查静电平衡和接地后的电荷分布，关键是理解导体内部场强为零是外电场与感应电荷电场的叠加，接地后电荷会被中和而非保留。 5.【答案】C  【解析】解：公式中，随轨道半径r变化，卫星线速度应由万有引力提供向心力 解得，轨道半径越大，线速度越小，故A错误； B.第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，卫星在椭圆轨道近地点的瞬时速度可超过该值，故B错误； C.地球同步卫星轨道半径大于近地卫星，由，可知，其线速度一定小于，故C正确； D.地球同步卫星的运行周期与地球自转周期相同，因此角速度等于地球自转角速度，故D错误。 故选：C。 先明确人造卫星线速度、角速度与轨道半径的关系，理解第一宇宙速度的意义，再结合同步卫星的运行特点逐一判断选项。 本题考查人造卫星的运动规律，关键是区分线速度公式的适用条件，避免误用，同时牢记第一宇宙速度是最大环绕速度，同步卫星角速度与地球自转一致。 6.【答案】B  【解析】解：图甲是电压互感器，是一个降压变压器，电压表的示数是变压器的输出电压，根据变压比可以得到输入电压，即； 图乙是电流互感器，是升压变压器，电流表的示数是输出电流，根据变流比可以得到输入电流为，故B正确，ACD错误。 故选：B。 图甲是电压互感器，是一个降压变压器；图乙是电流互感器，是升压变压器。根据变压比和变流比可以分别计算出电压、电流。 首先要能分清楚是电压互感器和电流互感器，然后要会应用输入电压、输入电流与输出电压和输出电流的关系。 7.【答案】C  【解析】解：电路稳定时，线圈短路，电容器两端电压为0，故时刻电容器上的电量为0，故A错误； B.LC振荡周期 代入数据得，为，此时电流为0，磁场能最小，故B错误； C.为，此时电流反向最大，磁场能最大，电场能为零，故C正确； D.为一个周期，振荡回到初始状态，电流方向为正，大小为，故D错误。 故选：C。 先计算电路稳定时的电流和电容器状态，再求出LC振荡周期，根据振荡过程中电场能、磁场能及电流的变化规律逐一判断选项。 本题考查LC振荡电路的规律，关键是明确时刻的初始条件电流最大、电容器电量为，并结合周期分析各时刻的能量和电流状态，避免对振荡过程的阶段判断失误。 8.【答案】C  【解析】解：在单摆的一个周期内绳子的拉力完成两个周期性的变化，结合图可知单摆的周期为，根据单摆周期公式 代入数据得单摆的摆长为，故AB错误； 由图像可知小球在最高点时 小球在最低点时 从最高点到最低点过程中，根据机械能守恒定律 代入数据得，，故C正确，D错误。 故选：C。 先根据单摆的周期公式进行计算，得到摆长，之后在分析图像得到不同位置的合力，结合机械能守恒最终得到小球的运动情况。 这是一道综合题，涉及单摆，向心力，以及机械能守恒的知识，要注意单摆在一个周期内绳子的拉力完成两个周期性的变化。 9.【答案】D  【解析】解：带电粒子在匀强电场中仅受恒定的电场力作用，加速度为定值，粒子做匀变速曲线运动； 粒子在匀强电场中运动的位移大小满足平均速度公式。以A点速度方向为x轴正方向建立直角坐标系，A点速度矢量为，B点速度矢量为； 根据速度公式，可得速度变化量的大小； 由公式可得粒子从A到B的运动时间，解得：； 两点间平均速度的大小，解得：； 代入位移公式得，解得：；整理得匀强电场强度的大小，故ABC错误，D正确。 故选：D。 粒子在匀强电场中做匀变速曲线运动，已知A、B两点的速度大小与方向及两点间距离d。分析的关键在于利用速度矢量关系与匀变速运动规律，将位移d与电场强度E建立联系。首先将A、B两点速度沿水平和竖直方向分解，得到速度变化量的矢量表达式，其大小由加速度与时间决定。同时，位移d等于平均速度与时间的乘积，而平均速度可由初末速度矢量和的一半求得。结合速度变化量与加速度的关系，消去时间t，即可推导出电场强度E的表达式。 本题以带电粒子在匀强电场中的匀变速曲线运动为背景，综合考查运动的合成与分解、速度矢量关系、平均速度公式以及牛顿第二定律的应用。题目计算量中等，对学生的空间想象能力和矢量运算能力提出了较高要求。解题关键在于将曲线运动分解到两个垂直方向，并灵活运用位移等于平均速度与时间的乘积这一关系。通过构建速度矢量三角形，求出速度变化量和合速度，进而联立方程求解电场强度，有效锻炼了学生运用数学工具处理物理问题的综合素养。 10.【答案】B  【解析】解：由题图可知，虚线为法线，光束a为入射光，则光束b为反射光，光束c为折射光，光束d为光束c的反射光。 A、玻璃砖绕O点逆时针方向转过小角度时，入射角减小，根据反射定律，则反射角减小，光束b逆时针转动，故A错误； BC、根据折射定律，入射角减小，折射角小于入射角，则光束c顺时针转过角度小于，故B正确，C错误； D、由光束c、d转动情况，可知光束c、d之间夹角减小的角度小于，故D错误。 故选：B。 根据a是入射光，分析b、c、d哪个为折射光线，哪个为反射光线，根据入射角、反射角和折射角的关系分析。 考查对光的折射、反射规律的理解，熟悉折射定律的运用，清楚入射角、反射角和折射角的关系。 11.【答案】AB  【解析】解：水对玻璃是浸润液体，在玻璃管中液面下凹；水银对玻璃是不浸润液体，在玻璃管中液面上凸，故A正确； B.液晶分子的取向排列使其光学性质表现为各向异性，故B正确； C.TN模式液晶显示器中，不加电场时液晶分子扭曲排列，使光通过呈现亮态；加电场时分子沿电场方向排列，光被阻挡呈现暗态，故C错误； D.翻松土层可破坏土壤中的毛细管结构，减少水分因毛细管作用散失到空气中，故D错误。 故选：AB。 先回忆浸润与不浸润、液晶的光学性质、TN液晶工作原理、毛细管作用等知识点，再逐一判断各选项的正确性。 本题考查了液体表面现象、液晶特性等热学与光学基础知识，关键是准确记忆相关现象的本质和规律，避免概念混淆。 12.【答案】BD  【解析】解：康普顿效应中，散射X射线的波长应大于入射波长。，该现象证明了光的粒子性，选项中波长小于的描述错误，故A错误； B.原子核发生、衰变后，新核处于激发态，会辐射光子形成射线，故B正确； C.结合能是核子结合成原子核时释放的能量，或原子核分解为核子时吸收的能量，并非原子核“具有的能量”，故C错误； D.该核反应方程的质量数和电荷数均守恒，故D正确。 故选：BD。 结合康普顿效应、放射性衰变、结合能、核反应方程的相关知识点，逐一分析各选项的描述是否符合物理规律，判断其正确性。 本题考查了近代物理中的多个核心概念，关键是准确记忆康普顿效应的现象、结合能的定义以及核反应方程的守恒规律，避免概念混淆。 13.【答案】CD  【解析】解：A、根据题意知经过它的速率与v的大小相等，再经过它的速度第一次变为v，说明P点的振动方向向下，波向左传播，根据振动方程 知时 时 所以，解得：，，，故A错误； B、从图示位置开始计时，由于，P点位移仍为，故B错误； C、波传播的是能量和振动形式，若某时刻质点M速度增大，则质点N速度也可能增大，故C正确； D、从图示位置开始计时，质点Q向上振动，质点P向下振动，速度大小相等，时间相差，所以质点Q比质点P早回到平衡位置，故D正确。 故选：CD。 根据题意知经过它的速率与v的大小相等，再经过它的速度第一次变为v，说明P点的振动方向向下，波向左传播，根据振动方程求解角速度，然后根据求解周期，根据求解波速；根据周期分析在时刻，质点P的位移。 本题在于关键分析质点P的振动情况，确定P点的运动方向和周期。要理解波的周期性，来分析任意时刻质点的位置。对于质点的位移，可写出振动方程求解任意时刻的位移。 14.【答案】 3   【解析】解：不知道电压表内阻的准确值，还要扩大电压表的量程，就需要设置恒定的电压，因此图1中分压用的变阻器应该用电阻远小于电压表内阻的，以减小电压表分流带来的误差。 实验需要将3V的电压表改装获取一只量程为9V的电压表，n大小等于3； 由于定值电阻阻值为，为了让表能尽可能取得合适的数值，应选用电阻较小的。 根据闭合电路欧姆定律 变形得 图像的纵截距 图像的斜率 解得电动势 内阻。 故答案为：；3；；；。 根据电压表改装原理分析，从减小误差的角度选择滑动变阻器； 根据减小误差选择滑动变阻器，根据闭合电路欧姆定律求解函数，结合图像斜率和纵截距求解作答。 本题考查测定电源电动势和内阻实验，要求掌握实验原理、利用图像处理数据，电压表的改装；掌握闭合电路欧姆定律的运用。 15.【答案】，；  540；  变大  【解析】由图2可知，螺旋测微器的读数为 由图3可知，此时螺旋测微器的读数为 所以，相邻亮条纹的间距为 解得 根据可得，所测绿光的波长为 解得 若其他条件不变，把滤光片换为红色滤光片，则单色光的波长变长，根据可得，在屏上观察到的条纹间距会变大。 故答案为：，；；变大。 螺旋测微器读数为固定刻度和可动刻度读数之和；计算相邻亮条纹的间距；根据条纹间距公式推导计算；根据条纹间距公式分析判断。 本题关键掌握“用双缝干涉测量光的波长”实验原理和螺旋测微器的读数方法。 16.【答案】不变;增大  气体放出热量，热量变化值为16J  打一次气后小球内的气压为，打两次气后小球内的气体质量为  【解析】解：温度作为分子平均动能的标志，在忽略打气过程温度变化的条件下，气体温度保持不变，因此气体分子的平均动能也保持不变。 打气后，球内气体压强增大，分子数密度随之增加，导致单位时间内撞击球壁的气体分子数目增多。 依据热力学第一定律，已知外界对气体做功，气体内能增加，解得：。负号表示气体向外界放出热量，其数值为16J。 打气筒单次打入气体的体积为，解得：。 以打一次气前球内原有气体与本次打入的气体作为整体研究对象，气体经历等温变化，根据玻意耳定律有，解得：。 设每次打入气体的质量为，在温度与压强相同的条件下，气体质量与其体积成正比，即，解得：。 经过两次打气后，小球内的气体总质量，解得：。 答：不变，增大。 气体放出热量，热量变化值为16J。 打一次气后小球内的气压为，打两次气后小球内的气体质量为。 忽略温度变化时，气体温度不变，分子平均动能由温度决定故保持不变。打气后球内气体质量增加，体积不变导致分子数密度增大，因此单位时间内撞击球壁的分子数目增多。 根据热力学第一定律，气体内能变化等于外界对气体做功与气体吸收热量的代数和。已知外界对气体做功为48J，内能增加32J，通过代数和关系可判断气体与外界的热交换方向及大小。 打气过程为等温变化，每次打入气体的体积由活塞横截面积与有效行程决定。将打气前球内气体与本次打入气体视为整体，应用玻意耳定律，由初始总压强与总体积可求打气后球内压强。每次打入气体质量与球内初始气体质量之比等于对应体积比，据此可求打两次气后球内总质量。 本题是一道综合性较强的气体实验定律与热力学第一定律应用题。题目通过“打气筒”这一实际模型，将气体等温变化、质量与体积关系、热力学第一定律以及气体分子动理论等多个核心知识点有机融合，具有鲜明的物理建模特色。计算量适中，侧重考查学生对气体状态变化过程的分析能力、研究对象选取的灵活性以及公式的准确应用。第一问直接考查温度与分子平均动能的关系及压强的微观解释，是基础概念辨析；第二问直接套用热力学第一定律公式，过程清晰；第三问是本题的核心与难点，要求学生能正确理解“打气”过程的物理实质，巧妙地选取“球内原有气体与本次打入气体”作为整体研究对象，并应用玻意耳定律建立方程，同时还需利用等温等压条件下质量与体积的正比关系求解质量，充分锻炼了学生的等效思维与综合建模能力。 17.【答案】运动到A点时的速度大小为  运动到传送带最高点过程中所受摩擦力的冲量大小为，方向沿传送带向上  第一次返回圆弧轨道能上升的最大高度为  足够长时间后，摩擦力对其做的总功为  【解析】解：物块由P点运动至A点的过程机械能守恒，根据，解得：。 物块滑上传送带后先做匀减速运动。当速度时，摩擦力方向沿传送带向下，根据牛顿第二定律有，解得：。 此过程所用时间，解得：。当速度时，摩擦力方向沿传送带向上，根据，解得：。 此过程所用时间，解得：。摩擦力大小，计算得。规定沿传送带向上为正方向，摩擦力的冲量，解得：，方向沿传送带向上。 物块沿传送带向上运动的总位移，解得：。物块从最高点返回B点的过程中，加速度大小仍为，根据，解得：。物块滑上圆弧轨道后机械能守恒，根据，解得：。 经过足够长时间，物块在传送带上的最大速度将减小至，此后物块在传送带与圆弧轨道间做往复运动，机械能不再损失。根据动能定理，摩擦力所做的总功等于机械能的改变量，即，解得：。 答：运动到A点时的速度大小为。 运动到传送带最高点过程中所受摩擦力的冲量大小为，方向沿传送带向上。 第一次返回圆弧轨道能上升的最大高度为。 足够长时间后，摩擦力对其做的总功为。 物块从P点静止下滑到A点，仅重力做功，机械能守恒。已知圆弧半径R，利用重力势能减少量等于动能增加量的关系，可直接求出A点速度。 物块以大于传送带速度的初速度滑上倾斜传送带，先受到沿传送带向下的滑动摩擦力做匀减速运动，速度减至后，因重力下滑分力大于最大静摩擦力或滑动摩擦力，物块继续减速，但此时摩擦力方向沿传送带向上。需分段计算匀减速运动的时间，再根据恒定的摩擦力大小和方向，分段计算冲量并求矢量和。 物块沿传送带减速至最高点速度为零后，将反向沿传送带加速下滑。下滑过程加速度与第二阶段上滑加速度相同，由运动学规律可求出滑回B点的速度。此后物块沿光滑圆弧轨道上滑，机械能守恒，由滑回B点的动能可转化为重力势能，从而求出最大高度。 足够长时间后，物块在传送带与圆弧轨道间多次往返，由于摩擦生热，其机械能持续损耗。最终物块将在传送带上以速度随传送带匀速运动或速度在附近周期性变化，其机械能稳定在一个最小值。对全过程应用动能定理，总功等于物块最终动能与初始重力势能之差。 本题是一道综合性极强的力学题目，涉及圆周运动、传送带模型、功能关系和动量定理等多个核心知识点。题目计算量较大，难度属于中等偏上，主要考查学生对多过程问题的分析建模能力以及对不同物理规律的综合应用能力。题目亮点在于将机械能守恒、牛顿运动定律、动能定理和动量定理巧妙地融合在一个复杂的运动过程中，特别是对物块在传送带上速度变化导致摩擦力方向改变的分析，以及最终状态能量耗散的理解，对学生的逻辑推理和物理图像构建能力提出了较高要求。解答过程需要学生严谨地划分运动阶段，准确判断受力与运动状态的变化，并能灵活运用不同规律求解不同物理量。 18.【答案】U形导轨加速运动时的加速度大小为，加速至所用的时间为  运动至所用的时间为  磁感应强度B的大小为1T，流过导体棒的电荷量为6C  外力F所做的功W为7J  【解析】解：导体棒CD做匀速直线运动，其受力满足平衡条件，有，其中滑动摩擦力，安培力。 导轨在水平方向仅受到导体棒施加的摩擦力f，根据牛顿第二定律，解得加速度。导轨从静止加速至速度所需时间为，代入数据得。 在时间内，导轨的位移为，解得。此时导轨尚未到达位置，随后导轨以速度做匀速直线运动，剩余位移， 匀速运动的时间为，解得。因此，导轨从开始运动到的总时间为，解得。 根据电路连接及右手定则判断，感应电动势方向与电源电动势方向相同，二者串联。回路中的电流为。 安培力表达式为，将数据代入，整理得，解得磁感应强度。 此时流过导体棒的电流，在时间t内通过导体棒的电荷量为，解得。 在时间内，外力大小，导体棒的位移，解得。 在时间内，导轨与导体棒相对静止，摩擦力为零，外力仅需平衡安培力，即，此阶段导体棒的位移，解得。 根据功的定义，外力F所做的总功为，代入数据解得。 答：形导轨加速运动时的加速度大小为，加速至所用的时间为。 运动至所用的时间为。 磁感应强度B的大小为1T，流过导体棒的电荷量为6C。 外力F所做的功W为7J。 形导轨初始静止且仅受导体棒对它的滑动摩擦力作用，该摩擦力提供其加速运动所需的合外力，根据牛顿第二定律可确定加速度；已知导轨从静止加速到与导体棒相同的速度，利用匀变速直线运动的速度公式即可求出加速时间。 导轨从开始运动到运动至的过程分为两段：先以恒定加速度从静止加速到，再以匀速运动。通过计算加速阶段的位移，得到匀速阶段的位移，结合匀速运动规律求出匀速运动时间，总时间即为两段时间之和。 导体棒在磁场中匀速运动，其受力平衡，外力等于滑动摩擦力与安培力之和，可先求得安培力；安培力表达式涉及电流，而回路电流由电源电动势和导体棒切割磁感线产生的感应电动势共同决定，联立方程可解出磁感应强度B；电荷量等于回路电流与总运动时间的乘积。 外力F所做的功需分段计算：在加速阶段，外力大小恒定，导体棒以匀速运动，位移为乘以；在匀速阶段，导轨与导体棒无相对滑动，外力仅需平衡安培力，此阶段外力大小恒定，导体棒位移为乘以匀速运动时间，两阶段功之和即为总功。 本题综合考查了电磁感应、动力学、电路及功能关系等多个核心物理知识点，是一道综合性较强、难度中等偏上的好题。题目通过导轨与导体棒的相对运动，构建了包含电源、动生电动势的复杂电路模型，对学生的受力分析、电路分析及运动过程分解能力提出了较高要求。计算量适中，但需要细致处理导轨与导体棒在不同阶段的运动状态与受力关系，特别是要准确判断两者速度达到一致后的匀速运动条件，并正确计算回路总电动势。本题能有效锻炼学生综合运用牛顿第二定律、安培力公式、闭合电路欧姆定律及运动学公式解决复杂物理过程的能力。 19.【答案】电场强度大小为，方向沿z轴正方向  小球离开立方体区域时的坐标为  小球离开立方体区域时的坐标为  小球最后离开立方体区域时的坐标为  【解析】解：为使小球沿直线匀速运动至G点，其合力需为零。小球所受重力，代入数据计算得，方向竖直向下。因小球带正电，电场力应竖直向上以平衡重力，即，代入数据解得电场强度，方向由A指向即沿z轴正方向。 未加电场时，小球做斜抛运动。初速度在各坐标轴的分量。小球在x、y方向作匀速直线运动，在z方向作竖直上抛运动。 设小球返回平面所需时间为t，依据竖直上抛运动规律，代入数值解得。此时水平位移，代入数据可得，，代入数据可得。 由于且，故小球在底面离开，其坐标为。 施加沿AD方向轴正方向的电场后，小球在y方向作匀加速直线运动，加速度。 由于z方向运动不受电场影响，小球落回底面的时间仍为。此时，代入数据可得，而在y方向的位移，代入数据得。因，故坐标为。 施加沿AE方向轴正方向的电场后，电场力，代入数据计算得与重力平衡，小球仅受洛伦兹力作用。 磁场方向向量，初速度方向向量，两向量点积为零，表明速度与磁场垂直。 小球在垂直于磁场的平面内作匀速圆周运动，其轨迹平面方程为。运动半径，代入数据。 在平面内，圆心坐标为，轨迹方程为。假设小球打在立方体顶面处，代入方程得，解得。由于，满足边界条件，故离开点坐标为。 答：电场强度大小为，方向沿z轴正方向。 小球离开立方体区域时的坐标为。 小球离开立方体区域时的坐标为。 小球最后离开立方体区域时的坐标为。 小球沿直线匀速到达G点需合力为零。已知重力竖直向下，带正电小球受电场力，需电场力与重力等大反向，故电场强度方向竖直向上，大小由电场力等于重力确定。 不加场时，小球做斜抛运动。初速度沿AG方向，需分解为x、y、z方向分量。重力仅影响z方向，使小球在竖直方向做竖直上抛运动。离开区域时z坐标为零，利用竖直上抛运动时间确定水平位移，比较位移与立方体边界判断离开位置。 加上沿AD方向的电场，即沿y轴正方向。小球在y方向受电场力产生附加加速度，x方向仍为匀速，z方向为竖直上抛。先利用z方向运动求时间，再分别求x、y方向位移，结合边界判断离开坐标。 加上沿AE方向的电场和沿FH方向的磁场。电场方向竖直向上，其力与重力平衡，小球在垂直于磁场平面内仅受洛伦兹力做匀速圆周运动。分析磁场方向与初速度方向垂直，确定圆周运动平面。计算轨道半径，结合立方体边界几何关系，判断小球从哪个面离开并确定坐标。 本题综合考查带电粒子在复合场中的运动，涉及三维空间中的运动分解、受力平衡、匀变速直线运动、斜抛运动以及带电粒子在电磁场中的圆周运动。题目计算量较大，难度中等偏上，对学生的空间想象能力、运动分解与合成能力以及运用数学工具处理物理问题的能力要求较高。第一问考查平衡条件，第二问和第三问在斜抛基础上叠加电场，需分别处理各方向上的分运动，第四问则需分析电场力与重力平衡后，带电粒子在垂直磁场平面内的匀速圆周运动，并需结合轨迹方程与空间几何边界确定离开点，综合性强，能有效锻炼学生的建模分析与逻辑推理能力。 第1页，共1页 学科网（北京）股份有限公司 $