精品解析：2021届江西省吉安市第一中学高三下学期高考全真模拟（一）理综试卷-高中物理

吉安一中2021届高考全真模拟（一） 高三理综试卷 一、选择题：本题共8小题，每小题6分，在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，其中6、7、8为多选题，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. 下列选项中，说法正确的是（ ） A. 卢瑟福提出核式结构模型，很好的解释了粒子散射实验中的现象 B. 电子穿过晶体时会产生衍射图样，这证明了电子具有粒子性 C. 借助于能量子的假说，爱因斯坦得出了黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合非常好 D. 射线是高速电子流，它的穿透能力比射线和射线都弱 2. 如图所示，斜面体B放在粗糙的水平面上，物块A放在粗糙的斜面体B上，轻质弹簧两端分别与物块A及固定在斜面体底端的挡板拴接，初始时A、B静止，弹簧处于压缩状态．现用力F沿斜面向上拉A，但A、B均保持静止．下列说法正确的是 A. 弹簧对挡板的弹力减小 B. A、B之间的摩擦力减小 C. 水平面对B的摩擦力不变 D. 斜面体B对地面的压力减小 3. 如图所示，MN是某匀强电场中的一等势线。虚线是一带电的粒子只在电场力的作用下，在纸面内由a运动到b的轨迹。下列判断正确的是（　　） A. 电场方向一定是垂直MN向上 B. a点的电势一定不等于b点的电势 C. 带电粒子的加速度可能平行MN向右 D. 带电粒子由a运动到b的过程中动能可能增加 4. 如图所示，固定于水平面上的金属架CDEF处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动。t=0时，磁感应强度为B0，此时MN到达的位置恰好使MDEN构成一个边长为l的正方形。为使MN棒中不产生感应电流，从t=0开始，磁感应强度B应随时间t变化，以下四个图象能正确反映B和t之间对应关系的是（　　） A. B. C. D. 5. 为了保护生态环境，我国大力推进新能源汽车的使用，“双引擎”汽车就是其中一种效率较高的新能源汽车。一质量的“双引擎”小汽车，行驶速度时靠电动机输出动力；行驶速度在范围内时靠汽油机输出动力；当行驶速度时汽油机和电动机同时工作，这种汽车更节能环保。该小汽车在一条平直的公路上由静止启动，汽车的牵引力F随运动时间t变化的图线如图所示，所受阻力恒为1400 N。已知汽车在t0时刻第一次切换动力引擎，以后保持恒定功率行驶至第11 s末。在运动过程中，汽油质量损耗不计，则在前11 s内（　　） A. B. 电动机输出的最大功率为60 kW C. 汽油机工作期间牵引力做的功为5.4×105 J D. 汽车从t0时刻行驶至第11 s末的位移为120m 6. 如图所示的电路中，电表均为理想电表，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P向右移动至某一位置，与移动前相比，下列说法正确的是 A. 电流表读数变小，电压表读数变大 B. 小灯泡L变亮 C. 电源的输出功率一定变大 D. 电容器C所带的电荷量减少 7. 如图所示，天文学家观测到某行星和地球在同一轨道平面内绕太阳做匀速圆周运动，且行星的轨道半径比地球的轨道半径小，地球和太阳中心的连线与地球和行星的连线所夹的角叫做地球对该行星的观察视角（简称视角）。已知该行星的最大视角为θ。则地球与行星绕太阳转动的（　　） A. 角速度比值为 B. 线速度比值为 C. 向心加速度比值为 D. 向心力比值为 8. 足够长的传送带与水平方向的倾角为θ，物块a通过平行于传送带的轻绳跨过光滑轻滑轮与物块b相连，b的质量为m.开始时，a、b及传送带均静止，且a不受传送带摩擦力作用.现让传送带逆时针匀速转动，则在b上升h高度(未与滑轮相碰)的过程中 (　　) A. 物块a的重力势能减少mgh B. 摩擦力对a做的功等于a机械能的增量 C. 摩擦力对a做的功等于物块a、b动能增量之和 D. 任意时刻，重力对a、b做功的瞬时功率大小相等 第Ⅱ卷 二、非选择题：包括必考题和选考题两部分。第22题~第32题为必考题，每个试题考生都必须做答。第33题~第38题为选考题，考生根据要求做答。 （一）必考题（共129分） 9. 某实验小组利用如图甲所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒。 （1）如图乙所示，用游标卡尺测得遮光条的宽度d=________mm；实验时将滑块从图示位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间=2×10-3s，则滑块经过光电门时的瞬时速度__________m/s。（此空保留三位有效数字） （2）在本次实验除了上述器材外还需要________（填器材名称），测得钩码和滑块的质量分别为m1、m2，读出刻度尺的读数，释放时遮光条位置读数x1，光电门位置读数x2，比较________和________的大小（文字说明并用相应的字母表示）．在实验误差允许的范围内相等（用测量的物理量符号表示），从而验证了系统的机械能守恒。 （3）滑块从不同位置由静止释放，得到多组数据，画出v2与（x1-x2）的关系图像为过原点的一条直线，该直线的斜率的表达式为________ 10. 夏天经常会看到学生利用便携式手持小风扇来降温，某位同学想要探究小风扇的输出功率，可供使用的器材有： A.小型电风扇M（额定电压3.7V、额定电流0.5A）； B.电压表V1（量程3V，内阻等于3kΩ）； C.电压表V2（量程15V，内阻等于15kΩ）； D.电流表A1（量程0.6A，内阻约0.1Ω）； E.电流表A2（量程3A，内阻约0.1Ω）； F.滑动变阻器R（量程30Ω，允许通过的最大电流2A）； G.定值电阻R1（3kΩ）； H.单刀双掷开关、导线若干； I.学生电源6V； （1）实验电路图如图所示，请在虚线框中补全该电路图______（标明所用器材符号） （2）实验前先将电风扇里的电池取出，部分实验步骤如下，完成填空部分： A.调节滑动变阻器的触头到最______端（填“左”或“右”），闭合开关S1； B.卡住电风扇不转，将开关S2闭合到______（填“a”或“b”），适当调节滑动变阻器R，记下电压表和电流表的示数分别为U1、I1；（注意此过程中动作要迅速，时间要短） C.将开关S2闭合到______（填“a”或“b”），适当调节滑动变阻器R，电风扇正常旋转，记下电压表和电流表的示数分别为U2、I2； （3）由以上实验步骤可得：该电风扇的内阻r=______；该电风扇的输出功率为P=______（用字母U1、I1、U2、I2表示） 11. 两物块A、B用轻弹簧相连，质量均为2kg，初始时弹簧处于原长，A、B两物块都以v=6m/s的速度在光滑的水平地面上运动，质量4kg的物块C静止在前方，如图所示。B与C碰撞后二者会粘在一起运动。求在以后的运动中： (1)B与C刚碰完，物块A、B的速度分别为多大？ (2)系统中弹性势能的最大值是多少？ 12. 人造太阳可以解决人类的能源短缺问题，其原理是氢核聚变反应，发生反应时，压力需要非常大，温度需要高达5000万度以上，没有材料能够承受这么高的温度和压力。所以科学家就设计了一种装置，让高温高压状态下的氢核由强磁场束缚住，不让它乱跑，也不让它与周边的材料接触，以免材料在高温下熔化。2020年12月4日14时02分，新一代“人造太阳”装置——中国环流器二号M装置在成都建成并实现首次放电。如图为磁约束装置的某种简易原理图，同心圆圆心O与平面坐标系原点重合，半径为的圆形区域Ⅰ内有方向垂直于平面向里的匀强磁场。质量为m，电荷量为q速度为的带正电的粒子从坐标为的A点沿y轴负方向射入磁场区域Ⅰ，粒子经过坐标为的P点，速度方向与x轴正方向夹角为，当在环形区域Ⅱ中加上方向垂直于平面向外的匀强磁场时，上述粒子仍从A点沿y轴负方向射入区域Ⅰ，该粒子恰好能够约束在磁场区域内，不计重力和粒子间的相互作用。 （1）求夹角和区域Ⅰ中磁感应强度的大小； （2）若环形区域Ⅱ中磁场强度，求环形外圆的半径R； （3）求粒子从A点沿y轴负方向射入圆形区域Ⅰ至再次经过A点的过程中所通过的总路程； （4）求粒子从A点沿y轴负方向射入磁场Ⅰ至再次从A点沿y轴负方向进入磁场Ⅰ的运动总时间。 （二）选考题：共45分。请考生从给出的2道物理题、1道化学题、1道生物题中每科任选一题做答，并用2B铅笔在答题卡上把所选题目的题号涂黑。注意所做题目的题号必须与所涂题目的题号一致，在答题卡选答区域指定位置答题。如果多做，则每学科按所做的第一题计分。 [物理—选修3-3] 13. 如图所示，将甲分子固定于坐标原点O处，乙分子放置于r轴上距离O点很远的r4处，r1、r2、r3为r轴上的三个特殊的位置，甲、乙两分子间的分子力F和分子势能Ep随两分子间距离r的变化关系分别如图中两条曲线所示，设两分子间距离很远时，Ep=0。现把乙分子从r4处由静止释放，下列说法中正确的是______。 A. 虚线1为Ep-r图线、实线2为F-r图线 B. 当分子间距离r<r2时，甲乙两分子间只有分子斥力，且分子斥力随r减小而增大 C. 乙分子从r4到r2做加速度先增大后减小的加速运动，从r2到r1做加速度增大的减速运动 D. 乙分子从r4到r1的过程中，分子势能先增大后减小，在r1位置时分子势能最小 E. 乙分子的运动范围为r4≥r≥r1 14. 如图所示，两个固定的导热良好的水平汽缸A、B，由水平硬杆相连的活塞面积分别为SA=100 cm2， SB=20 cm2。两汽缸通过一带阀门K的细管连通，最初阀门关闭，A内有理想气体，B内为真空。两活塞分别与各自汽缸底相距a=b=50 cm，活塞静止。设环境温度保持不变，不计摩擦，大气压强保持p0 =76 cmHg不变，细管体积可忽略不计，求： (1)阀门K关闭未打开时，汽缸A中气体的压强； (2)将阀门K打开，足够长时间后，左侧活塞停在距A汽缸底多远处。 【物理一选修3—4】 15. 如图甲所示，是一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形图，P是离原点x1 =2m的一个质点，Q是离原点x2= 4m的一个质点，此时离原点x3=6m的质点刚要开始振动．图乙是该简谐波传播方向上的某一质点的振动图像（计时起点相同）．由此可知：_______ A. 这列波的波长为λ=4m B. 这列波的周期为T=3s C. 这列波的传播速度为v=2m/s D. 这列波的波源起振方向为向上 E. 乙图可能是图甲中质点Q的振动图像 16. 如图所示，ABCD是某种透明材料的截面，AB面为平面，CD面是半径为R的圆弧面，O1O2为对称轴，一束单色光从O1点斜射到AB面上折射后照射到圆弧面上E点时刚好发生全反射，AB面上入射角的正弦值为，∠DO2C＝120°，透明材料对单色光的折射率为，光在真空中传播速度为c，求： ①O1O2与O2E的夹角θ的大小； ②光在透明材料中传播的时间(不考虑光在BC面的反射，结果可以用根号表示)。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 吉安一中2021届高考全真模拟（一） 高三理综试卷 一、选择题：本题共8小题，每小题6分，在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，其中6、7、8为多选题，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. 下列选项中，说法正确的是（ ） A. 卢瑟福提出核式结构模型，很好的解释了粒子散射实验中的现象 B. 电子穿过晶体时会产生衍射图样，这证明了电子具有粒子性 C. 借助于能量子的假说，爱因斯坦得出了黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合非常好 D. 射线是高速电子流，它的穿透能力比射线和射线都弱 【答案】A 【解析】 【详解】卢瑟福提出核式结构模型，很好的解释了粒子散射实验中的现象，A正确；衍射是波的特性，故电子穿过晶体时会产生衍射图样，这证明了电子具有波动性，B错误；普朗克引入能量子的概念，得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合得非常好，并由此开创了物理学的新纪元，故C错误；射线是高速电子流，它的穿透能力比射线弱，比射线强，故D错误． 2. 如图所示，斜面体B放在粗糙的水平面上，物块A放在粗糙的斜面体B上，轻质弹簧两端分别与物块A及固定在斜面体底端的挡板拴接，初始时A、B静止，弹簧处于压缩状态．现用力F沿斜面向上拉A，但A、B均保持静止．下列说法正确的是 A. 弹簧对挡板的弹力减小 B. A、B之间的摩擦力减小 C. 水平面对B的摩擦力不变 D. 斜面体B对地面的压力减小 【答案】D 【解析】 【详解】A．受重力、支持力、弹簧的弹力，可能有静摩擦力，若有可能沿着斜面向下，也可能沿着斜面向上，当用拉力拉A时，因没有拉动，则弹簧的形变量不变，则弹簧的弹力不变，故A错误； B．由A选项分析可知，当A受到的静摩擦力开始是沿着斜面向上，当用拉力拉时，导致A受到的静摩擦力沿着斜面向下，此时大小可能相等，故B错误； CD．把AB看成一个整体角度，可知，当斜向上的拉力拉时，整体对地面的压力减小，有向左的运动趋势，导致水平面对B的摩擦力发生变化，故C错误，D正确． 故选D。 3. 如图所示，MN是某匀强电场中的一等势线。虚线是一带电的粒子只在电场力的作用下，在纸面内由a运动到b的轨迹。下列判断正确的是（　　） A. 电场方向一定是垂直MN向上 B. a点的电势一定不等于b点的电势 C. 带电粒子的加速度可能平行MN向右 D. 带电粒子由a运动到b的过程中动能可能增加 【答案】B 【解析】 【详解】AC．MN是某匀强电场中的一等势线，只受电场力的作用，根据轨迹可以判断电场力的方向垂直MN向上，带电粒子的加速度垂直MN向上，但不知道带电粒子的电性，所以无法判断电场的方向，故AC错误； B．MN是某匀强电场中的一等势线，而a点和b点位于MN两侧，所以a点的电势一定不等于b点的电势，故B正确； D．带电粒子由a运动到b的过程中，电场力与速度的夹角是钝角，所以带电粒子由a运动到b的过程中动能减小，故D错误。 故选B。 4. 如图所示，固定于水平面上的金属架CDEF处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动。t=0时，磁感应强度为B0，此时MN到达的位置恰好使MDEN构成一个边长为l的正方形。为使MN棒中不产生感应电流，从t=0开始，磁感应强度B应随时间t变化，以下四个图象能正确反映B和t之间对应关系的是（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】AB．当闭合回路的磁通量不变时，导体棒中不产生感应电流，故 解得 由此可以看出，随时间t增加，B减小，且减小得越来越慢，故AB错误； CD．磁感应强度 可改写为 可知是线性函数，故C正确，D错误。 故选C。 5. 为了保护生态环境，我国大力推进新能源汽车的使用，“双引擎”汽车就是其中一种效率较高的新能源汽车。一质量的“双引擎”小汽车，行驶速度时靠电动机输出动力；行驶速度在范围内时靠汽油机输出动力；当行驶速度时汽油机和电动机同时工作，这种汽车更节能环保。该小汽车在一条平直的公路上由静止启动，汽车的牵引力F随运动时间t变化的图线如图所示，所受阻力恒为1400 N。已知汽车在t0时刻第一次切换动力引擎，以后保持恒定功率行驶至第11 s末。在运动过程中，汽油质量损耗不计，则在前11 s内（　　） A. B. 电动机输出的最大功率为60 kW C. 汽油机工作期间牵引力做的功为5.4×105 J D. 汽车从t0时刻行驶至第11 s末的位移为120m 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据题意可知在t0时刻汽车的速度达到了54 km/h（15 m/s），在0~t0这段时间内汽车靠电动机输出功率，其加速度为 因此 故A错误； B．电动机输出的最大功率 故B错误； C．由图可知在t0时刻切换动力引擎之后瞬时牵引力大小为6 000 N，牵引力的功率为 在之后的时间内，功率不变，因此牵引力做功为 故C正确； D．汽车在11 s末的速度为 从t0时刻到11 s末，由动能定理得 可得 故D错误。 故选C。 6. 如图所示的电路中，电表均为理想电表，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P向右移动至某一位置，与移动前相比，下列说法正确的是 A. 电流表读数变小，电压表读数变大 B. 小灯泡L变亮 C. 电源的输出功率一定变大 D. 电容器C所带的电荷量减少 【答案】BD 【解析】 【分析】 【详解】ABD．当滑片右移时，滑动变阻器接入电阻减小，根据串反并同规律，与滑动变阻器串联的电流表和灯泡的电流增大，电流表读数变大，小灯泡变亮；与滑动变阻器并联的电压表和电容器的两端电压变小，电压表的读数变小，根据 ，电容器所带电荷量减少，BD正确，A错误； C．当外电路电阻接近电源内阻时，电源的输出功率变大，所以无法确定电源的功率的变化情况，C错误。 故选BD。 7. 如图所示，天文学家观测到某行星和地球在同一轨道平面内绕太阳做匀速圆周运动，且行星的轨道半径比地球的轨道半径小，地球和太阳中心的连线与地球和行星的连线所夹的角叫做地球对该行星的观察视角（简称视角）。已知该行星的最大视角为θ。则地球与行星绕太阳转动的（　　） A. 角速度比值为 B. 线速度比值为 C. 向心加速度比值为 D. 向心力比值为 【答案】AB 【解析】 【详解】ABC．行星和地球都绕太阳（质量为M）做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，则 解得 ，， 由几何关系知，行星与地球的轨道半径之比为 则地球与行星绕太阳转动的角速度比值为 地球与行星绕太阳转动的线速度比值为 地球与行星绕太阳转动的向心加速度比值为 故AB正确，C错误； D．地球与行星绕太阳转动的向心力比值为 因为地球质量m地与行星质量m行之间的关系未知，所以它们的向心力比值关系不能确定，故D错误。 故选AB。 8. 足够长的传送带与水平方向的倾角为θ，物块a通过平行于传送带的轻绳跨过光滑轻滑轮与物块b相连，b的质量为m.开始时，a、b及传送带均静止，且a不受传送带摩擦力作用.现让传送带逆时针匀速转动，则在b上升h高度(未与滑轮相碰)的过程中 (　　) A. 物块a的重力势能减少mgh B. 摩擦力对a做的功等于a机械能的增量 C. 摩擦力对a做的功等于物块a、b动能增量之和 D. 任意时刻，重力对a、b做功的瞬时功率大小相等 【答案】ACD 【解析】 【详解】A．开始时，a、b及传送带均静止且a不受传送带摩擦力作用，有 则 b上升h，则a下降hsinθ，则a重力势能的减小量为 mag×hsinθ=mgh 故A正确； BC．根据能量守恒得，系统机械能增加，摩擦力对a做的功等于a、b机械能的增量．所以摩擦力做功大于a的机械能增加．因为系统重力势能不变，所以摩擦力做功等于系统动能的增加，故B错误，C正确； D．任意时刻a、b的速率相等，对b，克服重力的瞬时功率 Pb=mgv 对a有： Pa=magvsinθ=mgv 所以重力对a、b做功的瞬时功率大小相等，故D正确． 第Ⅱ卷 二、非选择题：包括必考题和选考题两部分。第22题~第32题为必考题，每个试题考生都必须做答。第33题~第38题为选考题，考生根据要求做答。 （一）必考题（共129分） 9. 某实验小组利用如图甲所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒。 （1）如图乙所示，用游标卡尺测得遮光条的宽度d=________mm；实验时将滑块从图示位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间=2×10-3s，则滑块经过光电门时的瞬时速度__________m/s。（此空保留三位有效数字） （2）在本次实验除了上述器材外还需要________（填器材名称），测得钩码和滑块的质量分别为m1、m2，读出刻度尺的读数，释放时遮光条位置读数x1，光电门位置读数x2，比较________和________的大小（文字说明并用相应的字母表示）．在实验误差允许的范围内相等（用测量的物理量符号表示），从而验证了系统的机械能守恒。 （3）滑块从不同位置由静止释放，得到多组数据，画出v2与（x1-x2）的关系图像为过原点的一条直线，该直线的斜率的表达式为________ 【答案】（1） ①. 5.2 ②. 2.60 （2） ①. 天平 ②. m1g（x1-x2） ③. （3） 【解析】 【小问1详解】 [1]该游标卡尺的精度为0.05mm，读数为 [2]由于遮光条宽度很小，可将遮光条通过光电门的平均速度当作瞬时速度，则  【小问2详解】 [1]实验需要测量钩码和滑块的质量，因此还需要天平； [2][3]钩码下降高度为 系统重力势能减少量为 系统动能增加量为 验证机械能守恒即比较二者大小，误差允许范围内相等即可。 【小问3详解】 若系统机械能守恒，则有 整理得 因此与的图像的斜率为 10. 夏天经常会看到学生利用便携式手持小风扇来降温，某位同学想要探究小风扇的输出功率，可供使用的器材有： A.小型电风扇M（额定电压3.7V、额定电流0.5A）； B.电压表V1（量程3V，内阻等于3kΩ）； C.电压表V2（量程15V，内阻等于15kΩ）； D.电流表A1（量程0.6A，内阻约0.1Ω）； E.电流表A2（量程3A，内阻约0.1Ω）； F.滑动变阻器R（量程30Ω，允许通过的最大电流2A）； G.定值电阻R1（3kΩ）； H.单刀双掷开关、导线若干； I.学生电源6V； （1）实验电路图如图所示，请在虚线框中补全该电路图______（标明所用器材符号） （2）实验前先将电风扇里的电池取出，部分实验步骤如下，完成填空部分： A.调节滑动变阻器的触头到最______端（填“左”或“右”），闭合开关S1； B.卡住电风扇不转，将开关S2闭合到______（填“a”或“b”），适当调节滑动变阻器R，记下电压表和电流表的示数分别为U1、I1；（注意此过程中动作要迅速，时间要短） C.将开关S2闭合到______（填“a”或“b”），适当调节滑动变阻器R，电风扇正常旋转，记下电压表和电流表的示数分别为U2、I2； （3）由以上实验步骤可得：该电风扇的内阻r=______；该电风扇的输出功率为P=______（用字母U1、I1、U2、I2表示） 【答案】 ①. 见解析 ②. 右 ③. b ④. a ⑤. ⑥. 【解析】 【详解】(1)[1]电风扇额定电压为3.7V，题中所给电压表V2量程过大，电压表V1量程又小，故将电压表V1和定值电阻R1串联该装成新的电压表使用 (2)A[2]保护电路的角度考虑，应为最右端 B[3]电风扇卡住不动时，电流大于额定电流0.5A较多，故选S2接b端，即接电流表A2 C[4]电风扇正常工作时，电流为额定电流，故选S2接a端，即接电流表A1 (3)[5]电风扇两端电压应为电压表V1和定值电阻R1串联后的总电压，电压表V1和定值电阻R1阻值相同，故电风扇两端电压为电压表示数2U1，故： 电风扇卡住不动时为纯电阻电路，电风扇的内阻 [6]电风扇正常工作时，输出功率 11. 两物块A、B用轻弹簧相连，质量均为2kg，初始时弹簧处于原长，A、B两物块都以v=6m/s的速度在光滑的水平地面上运动，质量4kg的物块C静止在前方，如图所示。B与C碰撞后二者会粘在一起运动。求在以后的运动中： (1)B与C刚碰完，物块A、B的速度分别为多大？ (2)系统中弹性势能的最大值是多少？ 【答案】(1) 6m/s，2m/s ；(2)12J 【解析】 【详解】(1)B、C碰撞时B、C组成的系统动量守恒，设碰后瞬间B、C两者速度为vBC，则 mBv=（mB+mC）vBC 解得 vBC=2m/s A的速度不变仍为6m/s。 (2)ABC速度相同时弹簧的弹性势能最大，设为Ep，A、B、C三者组成的系统动量守恒 解得 根据能量守恒 Ep= 12. 人造太阳可以解决人类的能源短缺问题，其原理是氢核聚变反应，发生反应时，压力需要非常大，温度需要高达5000万度以上，没有材料能够承受这么高的温度和压力。所以科学家就设计了一种装置，让高温高压状态下的氢核由强磁场束缚住，不让它乱跑，也不让它与周边的材料接触，以免材料在高温下熔化。2020年12月4日14时02分，新一代“人造太阳”装置——中国环流器二号M装置在成都建成并实现首次放电。如图为磁约束装置的某种简易原理图，同心圆圆心O与平面坐标系原点重合，半径为的圆形区域Ⅰ内有方向垂直于平面向里的匀强磁场。质量为m，电荷量为q速度为的带正电的粒子从坐标为的A点沿y轴负方向射入磁场区域Ⅰ，粒子经过坐标为的P点，速度方向与x轴正方向夹角为，当在环形区域Ⅱ中加上方向垂直于平面向外的匀强磁场时，上述粒子仍从A点沿y轴负方向射入区域Ⅰ，该粒子恰好能够约束在磁场区域内，不计重力和粒子间的相互作用。 （1）求夹角和区域Ⅰ中磁感应强度的大小； （2）若环形区域Ⅱ中磁场强度，求环形外圆的半径R； （3）求粒子从A点沿y轴负方向射入圆形区域Ⅰ至再次经过A点的过程中所通过的总路程； （4）求粒子从A点沿y轴负方向射入磁场Ⅰ至再次从A点沿y轴负方向进入磁场Ⅰ的运动总时间。 【答案】（1），；（2）；（3）；（4） 【解析】 【分析】 【详解】解：（1）粒子轨迹如图所示，由几何关系 解得 所以 设粒子在磁场区域Ⅰ中圆周运动半径为，由几何关系得 解得 粒子在环形区域Ⅰ中匀速圆周运动 （2）粒子在环形区域Ⅱ中匀速圆周运动，设半径为，由牛顿第二定律得 又因为 解得 粒子轨迹如图，由几何关系可得环形磁场区域Ⅱ外圆半径 （3）粒子从A点沿y轴负方向射入圆形区域Ⅰ至再次经过A点的过程中所通过的总路程 解得 （4）经分析，对粒子从A点沿y轴负方向进入磁场区域Ⅰ，在磁场区域Ⅰ中经3次的偏转和在磁场区域Ⅱ中经3次的偏转，则粒子如图沿x轴负方向进入磁场区域Ⅰ 运动时间 所以 解得 （二）选考题：共45分。请考生从给出的2道物理题、1道化学题、1道生物题中每科任选一题做答，并用2B铅笔在答题卡上把所选题目的题号涂黑。注意所做题目的题号必须与所涂题目的题号一致，在答题卡选答区域指定位置答题。如果多做，则每学科按所做的第一题计分。 [物理—选修3-3] 13. 如图所示，将甲分子固定于坐标原点O处，乙分子放置于r轴上距离O点很远的r4处，r1、r2、r3为r轴上的三个特殊的位置，甲、乙两分子间的分子力F和分子势能Ep随两分子间距离r的变化关系分别如图中两条曲线所示，设两分子间距离很远时，Ep=0。现把乙分子从r4处由静止释放，下列说法中正确的是______。 A. 虚线1为Ep-r图线、实线2为F-r图线 B. 当分子间距离r<r2时，甲乙两分子间只有分子斥力，且分子斥力随r减小而增大 C. 乙分子从r4到r2做加速度先增大后减小的加速运动，从r2到r1做加速度增大的减速运动 D. 乙分子从r4到r1的过程中，分子势能先增大后减小，在r1位置时分子势能最小 E. 乙分子的运动范围为r4≥r≥r1 【答案】ACE 【解析】 【详解】A．因两分子间距在平衡距离r0时，分子力表现为零，此时分子势能最小，可知虚线1为Ep-r图线、实线2为F-r图线，选项A正确； B．当分子间距离r<r2时，甲乙两分子间斥力和引力都存在，只是斥力大于引力，分子力表现为斥力，且分子斥力随r减小而增大，选项B错误； C．乙分子从r4到r2所受的甲分子的引力先增加后减小，则做加速度先增大后减小的加速运动，从r2到r1因分子力表现为斥力且逐渐变大，可知做加速度增大的减速运动，选项C正确； D．乙分子从r4到r1的过程中，分子力先做正功，后做负功，则分子势能先减小后增大，在r2位置时分子势能最小，选项D错误； E．因乙分子在r4处分子势能和动能均为零，到达r1处时的分子势能又为零，由能量守恒定律可知，在r1处的动能也为零，可知乙分子的运动范围为r4≥r≥r1，选项E正确； 故选ACE. 14. 如图所示，两个固定的导热良好的水平汽缸A、B，由水平硬杆相连的活塞面积分别为SA=100 cm2， SB=20 cm2。两汽缸通过一带阀门K的细管连通，最初阀门关闭，A内有理想气体，B内为真空。两活塞分别与各自汽缸底相距a=b=50 cm，活塞静止。设环境温度保持不变，不计摩擦，大气压强保持p0 =76 cmHg不变，细管体积可忽略不计，求： (1)阀门K关闭未打开时，汽缸A中气体的压强； (2)将阀门K打开，足够长时间后，左侧活塞停在距A汽缸底多远处。 【答案】(1) ；(2) 【解析】 【详解】(1)阀门K关闭未打开时，取两活塞和杆整体为研究对象，由平衡状态得 解得 (2)打开阀门K稳定后，设气体压强为，取两活塞和杆为整体，由平衡状态得 解得 设左侧大活塞停在距A汽缸底处，对封闭气体由玻意耳定律得 代入数据解得 则左侧大活塞停在距A汽缸底处。 【物理一选修3—4】 15. 如图甲所示，是一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形图，P是离原点x1 =2m的一个质点，Q是离原点x2= 4m的一个质点，此时离原点x3=6m的质点刚要开始振动．图乙是该简谐波传播方向上的某一质点的振动图像（计时起点相同）．由此可知：_______ A. 这列波的波长为λ=4m B. 这列波的周期为T=3s C. 这列波的传播速度为v=2m/s D. 这列波的波源起振方向为向上 E. 乙图可能是图甲中质点Q的振动图像 【答案】ACD 【解析】 【详解】A、B、C项：由甲读出波长λ=4m，由图乙读出周期T=2s，波速，故A、B正确，C错误； D项：波源的起振方向与x3=6m的质点t=0时刻的振动方向，简谐波没x轴正方向传播，则知x3=6m的质点在t=0时刻的振动方向向下，则波源的起振方向向下，故D错误； E项：由图乙看出，t=0时刻，质点经过平衡位置向上，而图甲中，Q点也经过平衡位置向上运动，故乙图可能是图甲中质点Q的振动图象，故E正确． 16. 如图所示，ABCD是某种透明材料的截面，AB面为平面，CD面是半径为R的圆弧面，O1O2为对称轴，一束单色光从O1点斜射到AB面上折射后照射到圆弧面上E点时刚好发生全反射，AB面上入射角的正弦值为，∠DO2C＝120°，透明材料对单色光的折射率为，光在真空中传播速度为c，求： ①O1O2与O2E的夹角θ的大小； ②光在透明材料中传播的时间(不考虑光在BC面的反射，结果可以用根号表示)。 【答案】①30°；② 【解析】 【分析】 【详解】①由折射定律有 可得 r＝30° 光在圆弧面上E点刚好发生全反射，则 解得临界角 C＝60° 由几何关系可知 r＋θ＝C 可得 θ＝30° ②光路如图所示 由几何关系可知 O1E＝R 光在E点的反射光线EF平行于AB，则 EF＝Rsin 60°－Rsin 30°＝ 光在材料中的传播速度 则光在材料中的传播时间 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $