内容正文:
2025—2026学年高三年级第一次模拟考试
物理试题
卷面总分:100分 考试时间:75分钟
一、选择题:本题共10小题,共46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6分,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
1. 在物理学的发展过程中,许多物理学家都做出了重大贡献,他们也创造出了许多物理学研究方法,下列关于物理学史和物理学方法的叙述中正确的是( )
A. 牛顿发现了万有引力定律并通过实验测量得出了引力常量G
B. 法拉第首先提出了电场的概念,并引入了电场线来形象地描述电场
C. 某些情况下,忽略物体的大小和形状,把它简化成一个有质量的点,这里体现了极限思想
D. 汤姆孙研究阴极射线时发现电子,说明原子核具有复杂结构
2. 如图所示,a、b、c、d、e是两个等量异种点电荷形成的电场中的等差等势面,一电荷量为的带负电的粒子,只受该电场的作用,在该电场中运动的轨迹如图中实线MPN所示,已知电场中b、c两等势面的电势分别为、则下列说法正确的是( )
A. 带电粒子从M点运动到N点电场力先做正功再做负功 B. 带电粒子在M点的加速度大于在N点的加速度
C. 带电粒子经过P点和N点时动能相同 D. 条件不足无法判断b、c电势的高低
3. 牛顿认为物体落地是由于地球对物体的吸引,这种吸引力可能与天体间(如地球与月球)的引力具有相同的性质、且都满足。已知地月之间的距离r大约是地球半径的60倍,月球绕地球公转的周期为T,根据牛顿的理论,地球表面的重力加速度约为( )
A. B. C. D.
4. 机械振动在介质中的传播形成机械波,这与我们的生活息息相关,例如声波、水波、绳波、地震波等。在均匀介质中坐标原点O处有一波源做简谐运动,其表达式为,它在介质中形成的简谐横波沿x轴正方向传播。某时刻波刚好传播到处,波形图像如图所示,则( )
A. 此后再经5s该波传播到处 B. M点在此后第3s末的振动方向沿y轴负方向
C. 波源开始振动时的运动方向沿y轴负方向 D. 此后M点第一次到达处所需时间是
5. 如图所示,变压器为理想变压器,交流电源的电压不变,、、是三个完全相同的灯泡,图中电表均为理想电表,导线电阻不计,当开关S由闭合变为断开后,下列说法正确的是( )
A. 不变,减小 B. 增大,不变
C. 原线圈输入功率减小 D. ,变亮
6. 热机对社会的发展起到了相当重要的作用,热机的工作过程是气体状态变化的过程。如图,一定量的理想气体从状态A经等容过程到达状态B,然后经等温过程到达状态C。下列对气体状态变化判断正确的是( )
A. A→B过程为放热过程 B. B→C过程为放热过程
C. 状态A压强比状态B大 D. 状态A内能比状态C的大
7. 同学们洗完手后经常会做甩手的动作,如图1拍摄了甩手的轨迹图,A,B,C是甩手动作最后3帧照片指尖的位置,测得A、B之间的距离为26cm,已知相邻两帧的时间间隔为0.04s,BM长度为51cm,BN长度为17cm,,图2是过程分析图,则指尖在B点的向心加速度约为( )
A. 5g B. 8g C. 15g D. 25g
8. 无线充电宝可通过磁吸力吸附在手机背面,如图甲所示为科创小组某同学手握手机(手不接触充电宝),利用手机软件记录竖直放置手机及吸附的充电宝从静止开始在竖直方向上的一次变速运动过程(手机与充电宝始终相对静止),记录的加速度a随时间t变化的图像如图乙所示(规定向上为正方向),t2时刻充电宝速度为零,且最终处于静止状态。已知无线充电宝质量为0.2kg,手机与充电宝之间的动摩擦因数μ=0.5,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取10m/s2,在该过程中下列说法正确的是( )
A. 充电宝受到的静摩擦力的最大值为1.0N
B. t3时刻充电宝受的摩擦力大小为0.4N
C. 充电宝在t2与t3时刻所受的摩擦力方向相反
D. 充电宝与手机之间的吸引力大小至少为10N
9. 如图,轻质弹簧上端固定在O点,下端与质量为m的圆环相连,圆环套在水平粗糙的固定细杆上。现在将圆环从A点静止释放,当圆环运动到B点时弹簧竖直且处于原长,到达C点时速度减为零;在C点使得圆环获得一个沿杆向左的速度v,其恰好能回到A点。弹簧始终在弹性限度之内,下列说法正确的是( )
A. 从A到C的过程中,圆环经过B点时加速度为0
B. 从A到C的过程中弹簧弹力先做正功再做负功,最终弹力做的总功为正功
C. 圆环从A到C,再从C返回A的整个过程中产生的内能为
D. 圆环在A处具有的弹簧弹性势能为
10. 如图所示,两根足够长的光滑金属导轨与水平面的夹角为37°,导轨底端接有阻值为2R的定值电阻,导轨所在空间分布有磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场。质量为m、电阻为R的金属棒由静止释放沿导轨下滑,导轨宽度与金属棒的长度均为L,金属棒下滑过程中始终与导轨接触良好,导轨电阻不计,金属棒从静止释放到恰好达到最大速度沿轨道下滑的距离为x,重力加速度为g,,,则金属棒下滑过程中( )
A. 电流为I时金属棒的速度为 B. 速度为v时加速度为
C. 最大加速度为 D. 所用时间为时达到最大速度
二、实验题(本题共两个小题,11题6分、12题10分,共16分)
11. 小明同学在学习了动量守恒定律后,想根据所学知识来解决一些问题,他准备了如图所示的实验装置:气垫导轨、光电门、安装有挡光片和橡皮泥的小车、玩具枪、子弹,实验步骤如下:
(1)测量出小车(含挡光片和尾部橡皮泥)、子弹的质量分别为M、m;
(2)用游标卡尺测量挡光片宽度d,如图乙所示,则图中读数为______cm;
(3)调整轨道倾斜角让小车匀速先后通过光电门A和B,通过光电门A的时间为,通过光电门B的时间为,若有,则应调高______(选填“左端”或“右端”);
(4)调整好轨道后,子弹从离车很近的位置水平射入小车尾部的橡皮泥中,之后与小车一起运动,通过光电门A的时间为,则子弹射入橡皮泥的过程中系统产生的内能____________(用d、m、表示,其中)。
12. 气敏电阻在安全环保领域有着广泛的应用。某气敏电阻说明书给出的气敏电阻随甲醛浓度变化的曲线如图a所示。
(1)为检验该气敏电阻的参数是否与图a一致,实验可供选用的器材如下:
A蓄电池(电动势6V,内阻不计)
B.毫安表(量程2mA,内阻为)
C.毫安表(量程5mA,内阻约)
D.定值电阻(阻值)
E.滑动变阻器(最大阻值,额定电流1.2A)
F.滑动变阻器(最大阻值,额定电流0.1A)
G.开关、导线若干
探究小组根据器材设计了图b所示电路来测量不同甲醛浓度下气敏电阻的阻值,其中:
①滑动变阻器应选用______(填“”或“”);
②开关S闭合前,应将滑动变阻器的滑片置于______端(填“a”或“b”);
(2)实验时,将气敏电阻置于密封小盒内,通过注入甲醛改变盒内浓度,记录不同浓度下电表示数,当甲醛浓度为时毫安表和毫安表的示数分别为1.66mA和3.66mA,此时测得该气敏电阻的阻值为______(结果保留三位有效数字)。
(3)多次测量数据,得出该气敏电阻的参数与图a基本一致。探究小组利用该气敏电阻设计了如图c所示的简单测试电路,用来测定室内甲醛是否超标(国家室内甲醛浓度标准是),并能在室内甲醛浓度超标时发出报警音。电路中报警器的电阻可视为无穷大,电源电动势(内阻不计),在接通电路时报警器两端电压大于2.5V时发出报警音“已超标”,小于等于2.5V时发出提示音“未超标”。则在电阻和中,______是定值电阻,其阻值为______(保留两位有效数字)。
三、解答题(要有必要的文字说明和运算过程。共三小题,第13题8分、第14题12分、第15题18分)
13. 1666年牛顿在英格兰林肯郡伍尔索普庄园进行的光的色散实验,首次证明白光可以分解为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色,奠定了光谱学的基础。如图,某透明玻璃砖的截面为直角三角形ABC,,BC边长为a,一束单色激光从A点正上方的D点与AB边平行射向AC的E点进入玻璃砖,偏折后达到AB边上的F点,已知,,真空中的光速大小为c。求:
(1)该玻璃砖对激光折射率n;
(2)激光从D点到F点所用时间t。
14. 如图所示,在的空间内充满匀强电场,电场强度大小为E,方向沿y轴负方向;在的空间内充满匀强磁场,方向垂直于xy平面向外。一质量为m、电荷量为的粒子从y轴上的P点以水平速度沿x轴正方向射入电场,P点坐标为,然后经过x轴上A点进入磁场,第一次返回电场时恰好经过坐标原点O。不计粒子重力,求:
(1)粒子通过A点时的速度大小;
(2)匀强磁场的磁感应强度大小;
(3)粒子第n次从磁场进入电场时的横坐标。
15. 如图所示,“L”型平板B静置在地面上,小物块A处于平板B上的点,点左侧粗糙,右侧光滑。用不可伸长的轻绳将质量为M的小球悬挂在点正上方的O点,轻绳处于水平拉直状态。将小球由静止释放,下摆至最低点与小物块A发生弹性碰撞,碰后小球被移走。A沿平板滑动直至与B右侧挡板发生弹性碰撞。一段时间后,A返回到O点的正下方时,相对于地面的速度减为零,已知小球质量0.05kg,A的质量0.1kg,B的质量0.3kg,A与B的动摩擦因数为0.4,B与地面间的动摩擦因数为0.225,绳子长度为,取重力加速度。整个过程中A始终在B上,所有碰撞时间忽略不计,不计空气阻力,求:
(1)小球与A碰撞后A的速度大小;
(2)B光滑部分的长度d;
(3)运动过程中平板B与地面因摩擦产生的热量。
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2025—2026学年高三年级第一次模拟考试
物理试题
卷面总分:100分 考试时间:75分钟
一、选择题:本题共10小题,共46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6分,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
1. 在物理学发展过程中,许多物理学家都做出了重大贡献,他们也创造出了许多物理学研究方法,下列关于物理学史和物理学方法的叙述中正确的是( )
A. 牛顿发现了万有引力定律并通过实验测量得出了引力常量G
B. 法拉第首先提出了电场的概念,并引入了电场线来形象地描述电场
C. 某些情况下,忽略物体的大小和形状,把它简化成一个有质量的点,这里体现了极限思想
D. 汤姆孙研究阴极射线时发现电子,说明原子核具有复杂结构
【答案】B
【解析】
【详解】A.牛顿于1687年发现万有引力定律,但引力常量是由卡文迪许在1798年通过扭秤实验首次测量得出,牛顿未测量,故A错误;
B.法拉第在19世纪30年代首次提出电场概念,并引入电场线形象描述电场分布,这是电磁学的重要贡献,故B正确;
C.忽略物体大小和形状简化为质点(如质点模型),体现的是理想化模型思想(一种近似方法),而非极限思想(极限思想用于处理趋近过程,如瞬时速度定义),故C错误;
D.汤姆孙于1897年研究阴极射线发现电子,证明原子具有复杂结构(可分),但原子核的复杂结构(如质子、中子组成)由卢瑟福及后续实验揭示,故D错误。
故选B。
2. 如图所示,a、b、c、d、e是两个等量异种点电荷形成的电场中的等差等势面,一电荷量为的带负电的粒子,只受该电场的作用,在该电场中运动的轨迹如图中实线MPN所示,已知电场中b、c两等势面的电势分别为、则下列说法正确的是( )
A. 带电粒子从M点运动到N点电场力先做正功再做负功 B. 带电粒子在M点的加速度大于在N点的加速度
C. 带电粒子经过P点和N点时动能相同 D. 条件不足无法判断b、c电势的高低
【答案】C
【解析】
【详解】A.由带负电粒子的轨迹可知,其所受电场力指向轨迹凹的一侧,因此等量异种点电荷对称分布在等势面两侧,上方是负电荷,下方是正电荷,等势面是两电荷的中垂面。由图可知,题图中平面上等量异种点电荷等势线左右对称,带负电粒子受力也是左右对称的,轨迹跨越在对称轴两侧,因此带电粒子从M点运动到N点电场力先做负功再做正功,故A错误;
B.等势面密集的地方电场强度大,点电场大于点电场,带电粒子在M点的电场力小于在N点的电场力,因此带电粒子在M点的加速度小于在N点的加速度,故B错误;
C.带电粒子经过P点和N点时,在同一等势面上,电势能变化为零,电场做功为零,由动能定理可知带电粒子经过P点和N点时动能相同,故C正确;
D.等量异种点电荷对称分布在等势面两侧,上方是负电荷,下方是正电荷,等势面是两电荷的中垂面,电场线由正电荷指向负电荷,沿电场线方向电势降低,因此,故D错误。
故选C。
3. 牛顿认为物体落地是由于地球对物体的吸引,这种吸引力可能与天体间(如地球与月球)的引力具有相同的性质、且都满足。已知地月之间的距离r大约是地球半径的60倍,月球绕地球公转的周期为T,根据牛顿的理论,地球表面的重力加速度约为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】由万有引力定律和圆周运动向心力公式,月球绕地球公转满足:
简化得:
地球表面重力加速度为:
其中为地球半径,已知,即代入得:
将代入:
故选A 。
4. 机械振动在介质中的传播形成机械波,这与我们的生活息息相关,例如声波、水波、绳波、地震波等。在均匀介质中坐标原点O处有一波源做简谐运动,其表达式为,它在介质中形成的简谐横波沿x轴正方向传播。某时刻波刚好传播到处,波形图像如图所示,则( )
A. 此后再经5s该波传播到处 B. M点在此后第3s末的振动方向沿y轴负方向
C. 波源开始振动时的运动方向沿y轴负方向 D. 此后M点第一次到达处所需时间是
【答案】D
【解析】
【详解】C.某时刻波刚好传播到处,其沿y轴正方向振动,故波源开始振动时的运动方向沿y轴正方向,故C错误;
A.由波形图得,由振动方程得
波速
此后再经5s该波传播距离为,故波传播到处,故A错误;
B.令
得
即M点向下振动先经到达平衡位置,再经从平衡位置到波谷再回到平衡位置,最后经,M点到达平衡位置和正的最大位置之间正在向y轴正方向振动,故B错误;
振动
D.根据B选项M点向下振动再经从平衡位置到,故D正确。
故选D。
5. 如图所示,变压器为理想变压器,交流电源的电压不变,、、是三个完全相同的灯泡,图中电表均为理想电表,导线电阻不计,当开关S由闭合变为断开后,下列说法正确的是( )
A. 不变,减小 B. 增大,不变
C. 原线圈输入功率减小 D. ,变亮
【答案】C
【解析】
【详解】D.因
变压器的输入电压一定,原副线圈的匝数之比一定,故副线圈两端的电压一定,故,亮度不变,故D错误;
A.当开关S由闭合变为断开后,负载并联灯泡数量减少,则负载电阻R增大,变压器的减小
一定(一定),则示数减小,故A错误;
B.输入电压一定,不变,由
当开关S由闭合变为断开后不变,负载并联灯泡数量减少,则负载电阻R增大,则,减小,故B错误;
C. 当开关S由闭合变为断开后,负载并联灯泡数量减少,则负载电阻R增大,变压器的减小,故C正确。
故选C。
6. 热机对社会的发展起到了相当重要的作用,热机的工作过程是气体状态变化的过程。如图,一定量的理想气体从状态A经等容过程到达状态B,然后经等温过程到达状态C。下列对气体状态变化判断正确的是( )
A. A→B过程为放热过程 B. B→C过程为放热过程
C. 状态A压强比状态B的大 D. 状态A内能比状态C的大
【答案】B
【解析】
【详解】A.A→B过程是等容过程,从图中可知,气体的体积V不变,温度T升高。对于理想气体,温度升高,其内能增加,即ΔU > 0
因为体积不变,所以气体不对外做功,外界也不对气体做功,W = 0
根据热力学第一定律 ΔU = Q + W
可知 Q = ΔU > 0,说明气体在此过程中吸收热量。故A错误。
B.B→C过程是等温过程,从图中可知,气体的温度T不变,体积V减小。因为温度不变,所以理想气体的内能不变,即ΔU = 0
因为体积减小,所以外界对气体做正功,W > 0
根据热力学第一定律 ΔU = Q + W
可知 0 = Q + W
所以 Q = -W < 0
说明气体在此过程中放出热量。故B正确。
C.A→B过程是等容过程,体积V不变,温度T升高()
根据查理定律 (常量)
压强P与热力学温度T成正比,所以状态A的压强比状态B的压强小()。故C错误。
D.对于理想气体,内能只由温度决定。从图中可知,A点的温度低于B点的温度。
B→C过程是等温过程,所以C点的温度等于B点的温度。
因此
温度越高,内能越大,所以状态A的内能比状态C的内能小。故D错误。
故选B。
7. 同学们洗完手后经常会做甩手的动作,如图1拍摄了甩手的轨迹图,A,B,C是甩手动作最后3帧照片指尖的位置,测得A、B之间的距离为26cm,已知相邻两帧的时间间隔为0.04s,BM长度为51cm,BN长度为17cm,,图2是过程分析图,则指尖在B点的向心加速度约为( )
A. 5g B. 8g C. 15g D. 25g
【答案】D
【解析】
【分析】 “甩手”动作为了达到最大的甩干效果,在手臂挥到最低点附近时,通常会有一个快速的“甩腕”动作,以获得最大的指尖速度和加速度。题干中提到“A,B,C是甩手动作最后3帧照片”,这暗示拍摄的是最后的“甩腕”阶段。 在这个阶段,可以认为手臂的其他部分(如肘关节)运动较慢或已停止,主要运动是手绕着手腕(N点)的快速转动。因此,可以将指尖(B点)的运动近似为绕手腕(N点)的圆周运动。
由于时间间隔 Δt = 0.04s 很短,可以用A、B两点间的平均速度来近似B点的瞬时速度。
【详解】
r = BN = 17 cm = 0.17 m
将和r的值代入向心加速度公式: 。
题目中
所以,向心加速度约等于 25
故选D。
【点睛】
8. 无线充电宝可通过磁吸力吸附在手机背面,如图甲所示为科创小组某同学手握手机(手不接触充电宝),利用手机软件记录竖直放置的手机及吸附的充电宝从静止开始在竖直方向上的一次变速运动过程(手机与充电宝始终相对静止),记录的加速度a随时间t变化的图像如图乙所示(规定向上为正方向),t2时刻充电宝速度为零,且最终处于静止状态。已知无线充电宝质量为0.2kg,手机与充电宝之间的动摩擦因数μ=0.5,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取10m/s2,在该过程中下列说法正确的是( )
A. 充电宝受到的静摩擦力的最大值为1.0N
B. t3时刻充电宝受的摩擦力大小为0.4N
C. 充电宝在t2与t3时刻所受的摩擦力方向相反
D. 充电宝与手机之间的吸引力大小至少为10N
【答案】BD
【解析】
【详解】B.t3时刻由牛顿第二定律可得
解得
故B正确;
C.充电宝在t2时刻具有向上的最大加速度,由牛顿第二定律知摩擦力方向竖直向上,t3时刻充电宝具有向下的加速度,而加速度小于重力加速度,所以摩擦力方向向上,所以充电宝在t2与t3时刻所受的摩擦力方向相同,故C错误;
AD.t2时刻充电宝具有向上的最大加速度,充电宝与手机之间的摩擦力最大,此时由牛顿第二定律有
又
解得充电宝与手机之间的吸引力大小至少为
故D正确、A错误。
故选BD。
9. 如图,轻质弹簧上端固定在O点,下端与质量为m的圆环相连,圆环套在水平粗糙的固定细杆上。现在将圆环从A点静止释放,当圆环运动到B点时弹簧竖直且处于原长,到达C点时速度减为零;在C点使得圆环获得一个沿杆向左的速度v,其恰好能回到A点。弹簧始终在弹性限度之内,下列说法正确的是( )
A. 从A到C的过程中,圆环经过B点时加速度为0
B. 从A到C的过程中弹簧弹力先做正功再做负功,最终弹力做的总功为正功
C. 圆环从A到C,再从C返回A的整个过程中产生的内能为
D. 圆环在A处具有的弹簧弹性势能为
【答案】BC
【解析】
【详解】A.B点弹簧为原长,弹力为0,竖直方向重力与支持力平衡,但水平方向存在滑动摩擦力,因此加速度不为0,故A错误;
B.对A到C全过程用动能定理
摩擦力做功,得,弹力总功为正,故B正确;
C.设A到C过程摩擦力做功大小为,A点弹性势能为,C点弹性势能为,由功能关系
:
:
联立得
全过程产生的内能等于摩擦力总功的绝对值,即,故C正确;
D.由上述推导得
,因此A处弹性势能大于,故D错误。
故选BC。
10. 如图所示,两根足够长的光滑金属导轨与水平面的夹角为37°,导轨底端接有阻值为2R的定值电阻,导轨所在空间分布有磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场。质量为m、电阻为R的金属棒由静止释放沿导轨下滑,导轨宽度与金属棒的长度均为L,金属棒下滑过程中始终与导轨接触良好,导轨电阻不计,金属棒从静止释放到恰好达到最大速度沿轨道下滑的距离为x,重力加速度为g,,,则金属棒下滑过程中( )
A. 电流为I时金属棒的速度为 B. 速度为v时加速度为
C. 最大加速度为 D. 所用时间为时达到最大速度
【答案】CD
【解析】
【详解】A.设电流为I 时,金属棒的速度为,根据电磁感应定律
根据欧姆定律
解得,A错误;
B.根据牛顿第二定律
为安培力沿斜面方向的分力
解得,B错误;
C.由上一选项的解析可知,当时,加速度有最大值,C正确;
D.研究金属棒下滑至最大速度过程,根据动量定理
其中
解得,D正确。
故选CD。
二、实验题(本题共两个小题,11题6分、12题10分,共16分)
11. 小明同学在学习了动量守恒定律后,想根据所学知识来解决一些问题,他准备了如图所示的实验装置:气垫导轨、光电门、安装有挡光片和橡皮泥的小车、玩具枪、子弹,实验步骤如下:
(1)测量出小车(含挡光片和尾部橡皮泥)、子弹的质量分别为M、m;
(2)用游标卡尺测量挡光片宽度d,如图乙所示,则图中读数为______cm;
(3)调整轨道倾斜角让小车匀速先后通过光电门A和B,通过光电门A的时间为,通过光电门B的时间为,若有,则应调高______(选填“左端”或“右端”);
(4)调整好轨道后,子弹从离车很近的位置水平射入小车尾部的橡皮泥中,之后与小车一起运动,通过光电门A的时间为,则子弹射入橡皮泥的过程中系统产生的内能____________(用d、m、表示,其中)。
【答案】 ①. 0.26 ②. 右端 ③.
【解析】
【详解】[1] 游标上的主尺部分读数为2mm,游标尺上共有10小格,分度值为0.1mm,游标尺上第6格与主尺对齐,读数结果为
总的读数结果为
[2]因,所以,小车从A到B做减速运动,说明轨道左端高,右端低。
应调高右端。
[3] 设子弹射入小车前的速度,子弹射入小车后共同速度
根据动量守恒
由题意知,
系统产生的内能等于动能的损失
解得
12. 气敏电阻在安全环保领域有着广泛的应用。某气敏电阻说明书给出的气敏电阻随甲醛浓度变化的曲线如图a所示。
(1)为检验该气敏电阻的参数是否与图a一致,实验可供选用的器材如下:
A.蓄电池(电动势6V,内阻不计)
B.毫安表(量程2mA,内阻为)
C.毫安表(量程5mA,内阻约)
D.定值电阻(阻值)
E.滑动变阻器(最大阻值,额定电流1.2A)
F.滑动变阻器(最大阻值,额定电流0.1A)
G.开关、导线若干
探究小组根据器材设计了图b所示电路来测量不同甲醛浓度下气敏电阻的阻值,其中:
①滑动变阻器应选用______(填“”或“”);
②开关S闭合前,应将滑动变阻器的滑片置于______端(填“a”或“b”);
(2)实验时,将气敏电阻置于密封小盒内,通过注入甲醛改变盒内浓度,记录不同浓度下电表示数,当甲醛浓度为时毫安表和毫安表的示数分别为1.66mA和3.66mA,此时测得该气敏电阻的阻值为______(结果保留三位有效数字)。
(3)多次测量数据,得出该气敏电阻的参数与图a基本一致。探究小组利用该气敏电阻设计了如图c所示的简单测试电路,用来测定室内甲醛是否超标(国家室内甲醛浓度标准是),并能在室内甲醛浓度超标时发出报警音。电路中报警器的电阻可视为无穷大,电源电动势(内阻不计),在接通电路时报警器两端电压大于2.5V时发出报警音“已超标”,小于等于2.5V时发出提示音“未超标”。则在电阻和中,______是定值电阻,其阻值为______(保留两位有效数字)。
【答案】(1) ①. R1 ②. a
(2)
(3) ①. R3 ②.
【解析】
【小问1详解】
[1]根据图b可知,滑动变阻器采用了分压接法,为了调节方便,应该选择最大阻值较小的R1。
[2]开关S闭合前,为保护电路,应将滑动变阻器的滑片置于a端。
【小问2详解】
该气敏电阻的阻值为
【小问3详解】
[1][2]因甲醛浓度越大,则阻值越大,回路总电阻越大,总电流越小,则定值电阻上的电压越小,上的电压越大,当超过2.5V时发出报警音,可知R4为气敏电阻,R3为定值电阻;当室内甲醛浓度是时=2.6kΩ,可知定值电阻
三、解答题(要有必要的文字说明和运算过程。共三小题,第13题8分、第14题12分、第15题18分)
13. 1666年牛顿在英格兰林肯郡伍尔索普庄园进行光的色散实验,首次证明白光可以分解为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色,奠定了光谱学的基础。如图,某透明玻璃砖的截面为直角三角形ABC,,BC边长为a,一束单色激光从A点正上方的D点与AB边平行射向AC的E点进入玻璃砖,偏折后达到AB边上的F点,已知,,真空中的光速大小为c。求:
(1)该玻璃砖对激光的折射率n;
(2)激光从D点到F点所用的时间t。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
画出光路图,如图所示,其中
由几何关系可知,又
可得M为AF中点,所以三角形AEM与三角形FEM全等
故EF=AE,,
根据折射率定义
【小问2详解】
由前图中的几何关系可知
激光在空气中从D到E的传播时间
设激光在玻璃砖中的传播速度为,根据折射率与光速的关系
光在玻璃砖中从E到F传播时间
激光从D点到F点所用的时间
解得
14. 如图所示,在空间内充满匀强电场,电场强度大小为E,方向沿y轴负方向;在的空间内充满匀强磁场,方向垂直于xy平面向外。一质量为m、电荷量为的粒子从y轴上的P点以水平速度沿x轴正方向射入电场,P点坐标为,然后经过x轴上A点进入磁场,第一次返回电场时恰好经过坐标原点O。不计粒子重力,求:
(1)粒子通过A点时的速度大小;
(2)匀强磁场的磁感应强度大小;
(3)粒子第n次从磁场进入电场时的横坐标。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
设离开电场时竖直方向的分速度为
竖直方向上,根据匀变速运动规律,
根据牛顿第二定律
粒子通过A点时的速度大小
解得
【小问2详解】
粒子在电场中水平方向匀速运动
设粒子进入磁场时速度与x轴夹角为θ,则
粒子进入磁场后做匀速圆周运动,第一次返回电场时过原点O,设圆周运动的半径为R
由几何关系可知,弦长,且
洛伦兹力提供向心力
解得
【小问3详解】
第 1 次:从进入磁场,做圆周运动后从进入电场,速度方向斜向右上
第 2 次:在电场中做斜抛运动,到达再次进入磁场,做圆周运动后从进入电场
第 3 次:在电场中做斜抛运动,到达再次进入磁场,做圆周运动后从进入电场。
以此类推,每次从磁场进入电场的横坐标依次为
第n次从磁场进入电场时的横坐标为
15. 如图所示,“L”型平板B静置在地面上,小物块A处于平板B上的点,点左侧粗糙,右侧光滑。用不可伸长的轻绳将质量为M的小球悬挂在点正上方的O点,轻绳处于水平拉直状态。将小球由静止释放,下摆至最低点与小物块A发生弹性碰撞,碰后小球被移走。A沿平板滑动直至与B右侧挡板发生弹性碰撞。一段时间后,A返回到O点的正下方时,相对于地面的速度减为零,已知小球质量0.05kg,A的质量0.1kg,B的质量0.3kg,A与B的动摩擦因数为0.4,B与地面间的动摩擦因数为0.225,绳子长度为,取重力加速度。整个过程中A始终在B上,所有碰撞时间忽略不计,不计空气阻力,求:
(1)小球与A碰撞后A的速度大小;
(2)B光滑部分的长度d;
(3)运动过程中平板B与地面因摩擦产生的热量。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
设小球与A碰前速度为,碰后小球速度为,小物块A的速度为
小球下摆过程中机械能守恒
小球与小物块A碰撞过程中动量守恒
碰撞过程中机械能守恒
解得
【小问2详解】
小物块从O′ 点向右滑到B右端(光滑段长度 d),再与B发生弹性碰撞,设碰撞后速度分别为
碰撞过程中动量守恒
机械能守恒
解得
设A与B碰后再次回到O′点时,做匀速运动的时间为,做减速运动的时间为
在时间内,B做匀减速直线运动,根据牛顿第二定律
在时间内,分别对A、B应用牛顿第二定律,
在这段时间内,A运动的位移与B运动的位移大小之和等于d,则
而A在这段时间内运动的总位移也等于d,则
解得,,
【小问3详解】
在时刻,B的速度
B的位移
设B减速到0的时间
B在A停止之前已停止运动,且由于A对B的最大静摩擦力
故当B停止运动后,不会再向左运动
则在时刻之后,B运动的位移
平板B与地面因摩擦产生的热量
解得
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