精品解析：2026届湖南省长沙市湖南师范大学附属中学高三下学期模拟卷(一) 物理试题

高三模拟卷（一） 物理 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，再选涂其他答案标号。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，将本试题卷和答题卡一并交回。 第Ⅰ卷 一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的） 1. 以下关于原子和原子核的认识，正确的是（　　） A. 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 B. 卢瑟福通过对粒子散射实验的研究，提出了原子的核式结构模型 C. 原子核每发生一次衰变，原子核内就失去一个质子 D. 原子核的比结合能越小，核子平均质量就越大，原子核越稳定 2. 如图所示，某同学将两个相同的物体从A点以同一速率沿不同方向抛出，运动轨迹分别为图上的1、2。若忽略空气阻力，在两个物体从抛出到刚要落地的过程中，下列说法正确的是（　　） A. 两个物体单位时间内动量的变化相同 B. 轨迹为1的物体在最高点的速度大 C. 轨迹为2的物体所受重力的冲量大 D. 轨迹为2的物体刚要落地时动能大 3. 如图所示，一定质量的理想气体可经三个不同的过程从状态变化到状态，则（　　） A. 和过程，外界对气体做功相同 B. 气体在状态时和在状态时，气体分子热运动的平均动能相同 C. 和过程，气体放出的热量相同 D. 状态下气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数比状态更多 4. 2025年9月3日，在北京天安门大阅兵上，我国展示了“东风-5C”液体洲际战略核导弹，其最具革命性的升级在于分导式多弹头（MIRV）能力。如图所示，若从地面上点发射一枚导弹，导弹沿椭圆轨道飞行，最终击中地面目标。已知段为导弹在大气层外关闭发动机后自由飞行的一段轨迹，点距地面的高度为地球半径的，地球表面的重力加速度为。下列说法正确的是（　　） A. 导弹沿段飞行时处于失重状态，不受地球引力作用 B. 导弹关闭发动机后的运动可视为斜抛运动 C. 导弹在点的发射速度大于第二宇宙速度 D. 导弹在点的加速度大小为 5. 如图所示，在等边三角形ABC的三个顶点上固定三个点电荷，其中A点位置的点电荷带电量为+Q，B、C两点位置的点电荷带电量均为-Q，在BC边的中垂线上有P、M、N三点，且PA=AM=MN，关于三点的场强和电势（取无穷远处电势为零），下列说法不正确的是( ) A. M点的场强大于P点的场强 B. MN之间某点的场强可能为零 C. N点的场强方向沿中垂线向下 D. P点的电势高于M点的电势 6. 绿色电能是现代社会发展的重要趋势，其中风能具有广阔的发展前景，风力发电占有很大的比重。如图甲所示为某地风力发电的简易图，扇叶通过比值为1：n=1：3的升速齿轮箱带动线圈在磁感应强度为 的匀强磁场中匀速转动，线圈的输出端与MN相连接，通过升压变压器后采用110kV的高压直流向远距离输电，如图乙所示，其中整流器可将交流变为直流（直流与交流的有效值相同）、逆变器将直流变为交流（直流与交流的有效值相同），然后通过降压变压器对额定电压为220V的用户供电。已知线圈的匝数为N=10匝、面积为，扇叶的转动频率为，输电线的电阻为，输电线上损耗的电功率为，线圈的电阻忽略不计。则下列说法正确的是（ ） A. P处为逆变器，Q处为整流器 B. 升压变压器原副线圈的匝数比为3：1100 C. 降压变压器原副线圈的匝数比为5300：11 D. 风力发电厂的输出功率为 7. 如图甲所示，一根粗糙的直杆被固定在墙角，与水平面的夹角为，其上套着一质量为的滑块。弹性轻绳一端固定于O点，另一端跨过固定在Q处（O点正上方）的光滑定滑轮与位于直杆上P点的滑块拴接，弹性轻绳原长为OQ，PQ为且垂直于OM，以P点为原点，沿杆向下建立x轴。现将滑块无初速度释放，已知滑块下滑过程中的加速度与位移的关系图像是一条直线，如图乙所示，图中大小为0.64m，为滑块刚好减速为零的位置坐标。最大静摩擦力等于滑动摩擦力，弹性轻绳上弹力F的大小与其伸长量l满足关系式：，其中，重力加速度g取，。下列说法正确的是（ ） A. 滑块与直杆间的动摩擦因数为 B. 图乙中 C. 图乙中 D. 滑块沿杆上滑过程中速度最大的位置也在点 二、多项选择题（本题共3小题，每小题5分，共15分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分） 8. 体育课上，张同学一脚把足球踢到了足球场附近的池塘中间。李同学抛出一石块到水池中激起了一列水波，结果足球并没有被推到池边。恰好物理牛老师路过，牛老师把两片小树叶放在水面上，大家观察发现两片小树叶在上下振动，当一片树叶在波峰时恰好另一片树叶在波谷，两树叶在1min内均完成了36次全振动，他们测出两树叶间沿传播方向的水平距离是4m。则下列说法中正确的是（ ） A. 该列水波的波长一定是8m B. 该列水波的波速可能是0.96m/s C. 两片树叶的速度大小始终相等 D. 可以用更大的石头激起振幅更大的水波，仅利用水波就可能把足球推到池边 9. 某电路如图所示，闭合开关，当滑动变阻器的滑片P位于a端，电路稳定时电流表示数I1=I0，电压表示数为U1，此时电动机不转；当滑动变阻器的滑片P位于b端，电路稳定时电流表示数I2=3I0，电压表示数为U2=4U1，此时电动机正常工作。已知电源内阻为r，R1=r，电动机内阻，电容器的电容为C，电流表和电压表可视为理想电表，则（　　） A. 电源电动势为9I0r B. 滑动变阻器最大阻值为 C. 电动机正常工作时输出功率为 D. 滑片P从a缓慢移到b过程中通过R3的电荷量为 10. 某款电磁阻尼拉力健身器材的简化装置如图所示。矩形框架abcd的ab边长L=0.4m，绕有匝数N=100 匝、电阻R=10Ω的闭合金属线圈，框架和线圈的总质量m=30kg。将框架静置于下端固定的竖直弹簧上（不拴接），弹簧的压缩量x=0.2m，框架上端通过轻质绝缘绳索跨过轻质定滑轮与轻质拉杆GH相连。在MNPQ区域内存在方向垂直框架平面向内、磁感应强度B=0.5T的匀强磁场，磁场边界MN与PQ之间的距离d=0.96m。一位健身爱好者用恒力F=450N向下拉动拉杆，框架由静止开始竖直向上运动。ab边上升到PQ时，弹簧恰好恢复原长，上升到MN时cd边距离上方滑轮足够远），健身者松手，装置触发复位机制使框架回到初始位置，整个过程框架与定滑轮不相碰。已知重力加速度g=10m/s2，不计一切阻力，则下列说法正确的是（ ） A. 弹簧的劲度系数为k=1500N/m B. ab边刚进入磁场时框架的速度大小为4m/s C. ab边刚进入磁场时框架的加速度大小为 D. 若ab边通过磁场的时间t=0.4s，ab边运动到MN时框架的速度大小为2.72m/s 第Ⅱ卷 三、实验题（第11题8分、第12题8分，共16分） 11. 某同学采用如图所示装置验证动滑轮下方悬挂的物块A与定滑轮下方悬挂的物块B（带有遮光条）组成的系统机械能守恒。图中光电门安装在铁架台上且位置可调，滑轮质量不计且滑轮凹槽中涂有润滑油，以保证细线与滑轮之间的摩擦可以忽略不计，细线始终伸直。A、B质量相等，重力加速度为g，测得遮光条宽度为d，实验时将B由静止释放。 （1）为完成实验，还需要的器材有______（填正确选项序号）； A. 天平 B. 刻度尺 C. 秒表 （2）运动中A与B的速度大小之比为______； （3）若测得光电门的中心与遮光条释放点的竖直距离为h，遮光条通过光电门的挡光时间为t，A、B的质量均为m，则从释放点下落至遮光条通过光电门中心时的系统动能的增加量______，系统重力势能的减少量______。（用题中所给物理量的字母表示） 12. 某学习小组要测一电池组的电动势和内阻，先用图甲电路测量一个量程为，内阻约为的微安表头的内阻，所用电源的电动势约为10V，有两个电阻箱可选，，；之后再用图乙电路测量电池组的电动势和内阻（电动势约为，内阻约为），定值电阻。 （1）某次测微安表内阻的实验中，先将S2断开，闭合S1，调节滑片P和电阻箱，使微安表满偏；然后保持滑片P和不变，闭合S2，调节电阻箱，使微安表半偏，读出此时的读数；则微安表内阻测量值等于的读数。该实验中应选___________（填“”或“”），微安表内阻的测量值___________（填“大于”“小于”或“等于”）真实值。 （2）微安表内阻测量值，把该微安表改装成量程为的电压表，需要___________（填“串联”或“并联”）电阻箱；并调节其阻值___________。 （3）学习小组测一电池组的电动势和内阻实验时，根据采集到的微安表的读数I和电阻箱的读数R，作出的图像如图丙，已知图线的斜率为，纵截距为，若学习小组测得电源中的电流远大于微安表中的电流，则所测得电池组的电动势___________，内阻___________。（均用字母，，，，表示） 四、解答题（本题共3小题，共41分） 13. 有一正三棱柱形冰块，其横截面如图所示，其边长为a，冰块中心有一半径R=a的球形气泡（充满空气），一束平行单色光垂直AB面射向冰块。已知冰块对该单色光的折射率为，光在空气中的传播速度为c。 （1）如图所示，光线从D点射入时恰好与气泡相切，求该光线穿过冰块所需要的时间。 （2）为使光线不能从AB面直接射入中间的气泡中，在冰块AB面贴上不透明纸，求不透明纸的最小面积。 14. 如图所示，一足够长的竖直光滑杆固定在水平地面上，杆上穿有小球1和2，一劲度系数为的轻弹簧套在光滑杆上，弹簧下端固定，上端与质量为的小球2连在一起，小球2静止时所在位置为O。另一质量也为的小球1从与O点距离为（未知）的位置由静止开始下落，与小球2发生瞬间碰撞后一起向下运动。两球均可视为质点，在运动过程中，弹簧的形变量始终在弹性限度内，当其形变量为时，弹性势能为，重力加速度为 g，不计空气阻力。（已知弹簧振子的周期公式为，其中m为振子的质量） （1）若，求小球1、2碰后向下运动的过程中离O点的最大距离； （2）要使小球1、2碰后的运动过程中始终不分离，求h的最大值； （3）h取第（2）问的最大值情况下，测得小球1、2碰后从O点开始向下运动到第一次返回O点所用的时间t。 15. 如图，在坐标平面的第二象限内有平行于坐标平面的匀强电场，电场强度大小为（未知）。在第一象限内方程为的虚线将区域分为区域和区域，区域存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为（未知）。区域II存在垂直纸面向里、磁感应强度大小为的匀强磁场及沿轴负方向、电场强度大小为的匀强电场。一质量为、电荷量为的带正电粒子从点以初速度沿轴正方向进入电场，由点以大小为的速度垂直于轴进入区域，后经虚线上的点（图中未画出）垂直虚线进入区域II，不计粒子重力及电磁场的边界效应。求： （1）两点间的电势差和匀强电场电场强度的大小； （2）粒子由点到点的时间； （3）粒子在区域II中运动时，第1次和第5次经过轴的位置之间的距离。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 高三模拟卷（一） 物理 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，再选涂其他答案标号。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，将本试题卷和答题卡一并交回。 第Ⅰ卷 一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的） 1. 以下关于原子和原子核的认识，正确的是（　　） A. 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 B. 卢瑟福通过对粒子散射实验的研究，提出了原子的核式结构模型 C. 原子核每发生一次衰变，原子核内就失去一个质子 D. 原子核的比结合能越小，核子平均质量就越大，原子核越稳定 【答案】B 【解析】 【详解】A．汤姆孙发现电子，表明原子内部具有复杂结构，而非原子核，故A错误； B．卢瑟福通过α粒子散射实验，发现原子中心存在一个极小的核，提出了核式结构模型，故B正确； C．β衰变是中子转化为质子并释放电子，原子核内质子数增加1，而非失去质子，故C错误； D．比结合能越大，核子平均质量越小，原子核越稳定；比结合能越小则越不稳定，故D错误。 故选B。 2. 如图所示，某同学将两个相同的物体从A点以同一速率沿不同方向抛出，运动轨迹分别为图上的1、2。若忽略空气阻力，在两个物体从抛出到刚要落地的过程中，下列说法正确的是（　　） A. 两个物体单位时间内动量的变化相同 B. 轨迹为1的物体在最高点的速度大 C. 轨迹为2的物体所受重力的冲量大 D. 轨迹为2的物体刚要落地时动能大 【答案】A 【解析】 【详解】A．根据动量定理，则物体单位时间内动量的变化，可知两个物体单位时间内动量的变化相同，A正确； B．轨迹1竖直高度较大，则空中运动的时间较长，但水平位移较小，根据，水平速度较小，即轨迹为1的物体在最高点的速度小，B错误； C．轨迹为2的物体运动时间较短，根据，可知所受重力的冲量小，C错误； D．根据机械能守恒定律可知，可知两物体刚要落地时动能相等，D错误。 故选A。 3. 如图所示，一定质量的理想气体可经三个不同的过程从状态变化到状态，则（　　） A. 和过程，外界对气体做功相同 B. 气体在状态时和在状态时，气体分子热运动的平均动能相同 C. 和过程，气体放出的热量相同 D. 状态下气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数比状态更多 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据图像与横坐标围成的面积表示外界对气体做功的大小，可知A→C过程与A→D→C过程，所围成的面积不相同，故外界对气体做功不相同，故A错误； B．根据理想气体状态方程 可得， 即B点的温度高于D点的温度，故气体分子热运动的平均动能不相同，故B错误； C．对A和C状态分析，可得A和C状态下体积与压强的乘积均为，根据理想气体状态方程 可知对于一定质量的理想气体，状态A和C的温度相同，气体的内能相同， 根据热力学第一定律 可知A→B→C与A→D→C过程，所围成的面积不相同，故外界对气体做功不相同，故气体放出的热量不相同，故 C错误； D．对B和C状态分析，该过程为等压变化，体积减小，故温度降低，即状态C温度比状态B温度低，所以在C状态分子的平均动能更小，则分子单次撞击容器壁的平均力度更小，而两个状态压强一样，说明C状态下分子撞击容器壁的次数更多，故D正确。 故选D。 4. 2025年9月3日，在北京天安门大阅兵上，我国展示了“东风-5C”液体洲际战略核导弹，其最具革命性的升级在于分导式多弹头（MIRV）能力。如图所示，若从地面上点发射一枚导弹，导弹沿椭圆轨道飞行，最终击中地面目标。已知段为导弹在大气层外关闭发动机后自由飞行的一段轨迹，点距地面的高度为地球半径的，地球表面的重力加速度为。下列说法正确的是（　　） A. 导弹沿段飞行时处于失重状态，不受地球引力作用 B. 导弹关闭发动机后的运动可视为斜抛运动 C. 导弹在点的发射速度大于第二宇宙速度 D. 导弹在点的加速度大小为 【答案】D 【解析】 【详解】A．导弹沿段飞行时，减速上升，加速度向下，处于失重状态，仍受地球引力作用，故A错误。 B．导弹关闭发动机后加速度，即导弹关闭发动机后加速度随导弹到地心的距离增大而减小，所以导弹关闭发动机后不是斜抛运动，故B错误。 C．该枚导弹发射后返回地球，没有脱离地球的引力成为绕太阳运动的人造天体，所以发射速度小于第二宇宙速度，故C错误。 D．导弹在点的加速度大小为 又 解得，故D正确。 故选D。 5. 如图所示，在等边三角形ABC的三个顶点上固定三个点电荷，其中A点位置的点电荷带电量为+Q，B、C两点位置的点电荷带电量均为-Q，在BC边的中垂线上有P、M、N三点，且PA=AM=MN，关于三点的场强和电势（取无穷远处电势为零），下列说法不正确的是( ) A. M点的场强大于P点的场强 B. MN之间某点的场强可能为零 C. N点的场强方向沿中垂线向下 D. P点的电势高于M点的电势 【答案】C 【解析】 【详解】A.点电荷的电场如图所示： 正电荷在P、M两点处产生的场强大小相等为（d为PA、AM、MN的距离）；而两负电荷在P点处的合场强向下，在M点场强为零；所以；故A正确，不符合题意； BC.正电荷在N点的场强，两负电荷在N点的场强，故N点合场强向上且可知在M、N之间某点场强可能为零，故B正确，不符合题意；C错误，符合题意； D.由场强叠加可知A、M之间的场强均大于A、P之间的场强，所以，所以，故D正确，不符合题意． 6. 绿色电能是现代社会发展的重要趋势，其中风能具有广阔的发展前景，风力发电占有很大的比重。如图甲所示为某地风力发电的简易图，扇叶通过比值为1：n=1：3的升速齿轮箱带动线圈在磁感应强度为 的匀强磁场中匀速转动，线圈的输出端与MN相连接，通过升压变压器后采用110kV的高压直流向远距离输电，如图乙所示，其中整流器可将交流变为直流（直流与交流的有效值相同）、逆变器将直流变为交流（直流与交流的有效值相同），然后通过降压变压器对额定电压为220V的用户供电。已知线圈的匝数为N=10匝、面积为，扇叶的转动频率为，输电线的电阻为，输电线上损耗的电功率为，线圈的电阻忽略不计。则下列说法正确的是（ ） A. P处为逆变器，Q处为整流器 B. 升压变压器原副线圈的匝数比为3：1100 C. 降压变压器原副线圈的匝数比为5300：11 D. 风力发电厂的输出功率为 【答案】C 【解析】 【详解】A．变压器的工作原理是电磁感应现象，因此输入变压器原线圈的电流一定为交流电，因此整流器接在升压变压器的输出端，即P处为整流器，输电线上的电流为直流，要使输入降压变压器输入端的电流为交流，则逆变器应接在降压变压器的输入端，即Q处为逆变器，故A错误； B．由题意可知扇叶的频率为f0=0.5Hz，则线圈的频率为f=nf0，线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生正弦式交变电流，其电动势的最大值为，角速度，解得 风力发电机输出电压的有效值为 则升压变压器的输入电压为U1=600V ，升压变压器的输出电压为 U2=110kV，由变压器的工作原理可知，解得，故B错误； C．设输电电流为I2，根据 ，可得 代入数据解得I2=400A，输电线上损耗的电压为UR=I2R=400×10V=4000V 则降压变压器原线圈的输入电压为Us=U2-UR=106000V 根据 ，解得 ，故C正确； D．根据，可得，代入数据解得 则风力发电厂的输出功率为，代入数据得 P=4.4×107W ，故D错误。 故选C。 7. 如图甲所示，一根粗糙的直杆被固定在墙角，与水平面的夹角为，其上套着一质量为的滑块。弹性轻绳一端固定于O点，另一端跨过固定在Q处（O点正上方）的光滑定滑轮与位于直杆上P点的滑块拴接，弹性轻绳原长为OQ，PQ为且垂直于OM，以P点为原点，沿杆向下建立x轴。现将滑块无初速度释放，已知滑块下滑过程中的加速度与位移的关系图像是一条直线，如图乙所示，图中大小为0.64m，为滑块刚好减速为零的位置坐标。最大静摩擦力等于滑动摩擦力，弹性轻绳上弹力F的大小与其伸长量l满足关系式：，其中，重力加速度g取，。下列说法正确的是（ ） A. 滑块与直杆间的动摩擦因数为 B. 图乙中 C. 图乙中 D. 滑块沿杆上滑过程中速度最大的位置也在点 【答案】B 【解析】 【详解】A．处滑块的加速度为零，对滑块受力分析如图所示根据胡克定律可得弹性绳弹力为 垂直杆方向有 平行杆方向有 其中 又 联立解得 可知滑块与杆之间的弹力保持不变，滑动摩擦力大小不变，可得滑块与直杆间的动摩擦因数为，A错误； BC．从释放到，速度变化量为零，根据图像面积表示，可知，，B正确，C错误； D．滑块上滑的摩擦力方向向下，设其平衡点为，有 解得 ，D错误。 故选B。 二、多项选择题（本题共3小题，每小题5分，共15分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分） 8. 体育课上，张同学一脚把足球踢到了足球场附近的池塘中间。李同学抛出一石块到水池中激起了一列水波，结果足球并没有被推到池边。恰好物理牛老师路过，牛老师把两片小树叶放在水面上，大家观察发现两片小树叶在上下振动，当一片树叶在波峰时恰好另一片树叶在波谷，两树叶在1min内均完成了36次全振动，他们测出两树叶间沿传播方向的水平距离是4m。则下列说法中正确的是（ ） A. 该列水波的波长一定是8m B. 该列水波的波速可能是0.96m/s C. 两片树叶的速度大小始终相等 D. 可以用更大的石头激起振幅更大的水波，仅利用水波就可能把足球推到池边 【答案】BC 【解析】 【详解】A．两树叶间水面距离是4m，可得 ，n = 0，1，2，… 解得 ，n = 0，1，2，… A错误； B．两树叶在1min内都上下振动了36次，可得周期为 故水波的波速为 ，n = 0，1，2，… 则当n = 2时 v = 0.96m/s B正确； C．两片树叶的距离为半波长的奇数倍，可得速度大小始终相同，但是方向相反，C正确； D．振动的质点不会随波迁移，所以足球不能到岸边，D错误。 故选BC。 9. 某电路如图所示，闭合开关，当滑动变阻器的滑片P位于a端，电路稳定时电流表示数I1=I0，电压表示数为U1，此时电动机不转；当滑动变阻器的滑片P位于b端，电路稳定时电流表示数I2=3I0，电压表示数为U2=4U1，此时电动机正常工作。已知电源内阻为r，R1=r，电动机内阻，电容器的电容为C，电流表和电压表可视为理想电表，则（　　） A. 电源电动势为9I0r B. 滑动变阻器最大阻值为 C. 电动机正常工作时输出功率为 D. 滑片P从a缓慢移到b过程中通过R3的电荷量为 【答案】AC 【解析】 【详解】A．滑片在端时，电动机不转，为纯电阻，电压表测和电动机的总电压。已知，电动机内阻，电流，因此电压表示数 滑片在端时，滑动变阻器接入阻值为，电动机正常转动，已知，因此 根据闭合电路欧姆定律，此时 代入，，得 因此电源电动势，故A正确； B．滑片在端时，根据闭合电路欧姆定律 代入、，得 解得，故B错误； C．电动机正常工作时，的电压 因此电动机两端电压 电动机输出功率为输入功率减去内阻热功率，有，故C正确； D．稳定时电容支路无电流，电容电压等于电动机两端的电压，则在端，有 在端，有 电荷量变化，故D错误。 故选AC。 10. 某款电磁阻尼拉力健身器材的简化装置如图所示。矩形框架abcd的ab边长L=0.4m，绕有匝数N=100 匝、电阻R=10Ω的闭合金属线圈，框架和线圈的总质量m=30kg。将框架静置于下端固定的竖直弹簧上（不拴接），弹簧的压缩量x=0.2m，框架上端通过轻质绝缘绳索跨过轻质定滑轮与轻质拉杆GH相连。在MNPQ区域内存在方向垂直框架平面向内、磁感应强度B=0.5T的匀强磁场，磁场边界MN与PQ之间的距离d=0.96m。一位健身爱好者用恒力F=450N向下拉动拉杆，框架由静止开始竖直向上运动。ab边上升到PQ时，弹簧恰好恢复原长，上升到MN时cd边距离上方滑轮足够远），健身者松手，装置触发复位机制使框架回到初始位置，整个过程框架与定滑轮不相碰。已知重力加速度g=10m/s2，不计一切阻力，则下列说法正确的是（ ） A. 弹簧的劲度系数为k=1500N/m B. ab边刚进入磁场时框架的速度大小为4m/s C. ab边刚进入磁场时框架的加速度大小为 D. 若ab边通过磁场的时间t=0.4s，ab边运动到MN时框架的速度大小为2.72m/s 【答案】AD 【解析】 【详解】A．框架在初始位置处于静止状态，由平衡条件得mg=kx 解得k=1500N/m，故A正确； BC．框架从静止运动到的过程，根据动能定理有， 联立解得 ab边刚进入磁场时，根据法拉第电磁感应定律有 根据闭合电路欧姆定律有 根据牛顿第二定律有 联立解得，故B错误，C错误； D．ab边从运动到的过程中，ab边切割磁感线产生的感应电流为 ab边移动的距离为 根据动量定理有 联立解得，故D正确。 故选AD。 第Ⅱ卷 三、实验题（第11题8分、第12题8分，共16分） 11. 某同学采用如图所示装置验证动滑轮下方悬挂的物块A与定滑轮下方悬挂的物块B（带有遮光条）组成的系统机械能守恒。图中光电门安装在铁架台上且位置可调，滑轮质量不计且滑轮凹槽中涂有润滑油，以保证细线与滑轮之间的摩擦可以忽略不计，细线始终伸直。A、B质量相等，重力加速度为g，测得遮光条宽度为d，实验时将B由静止释放。 （1）为完成实验，还需要的器材有______（填正确选项序号）； A. 天平 B. 刻度尺 C. 秒表 （2）运动中A与B的速度大小之比为______； （3）若测得光电门的中心与遮光条释放点的竖直距离为h，遮光条通过光电门的挡光时间为t，A、B的质量均为m，则从释放点下落至遮光条通过光电门中心时的系统动能的增加量______，系统重力势能的减少量______。（用题中所给物理量的字母表示） 【答案】（1）B （2） （3） ①. ②. 【解析】 【小问1详解】 本实验验证系统重力势能的减少量与动能的增加量是否相等，即判断与是否相等，由于的质量相等，可约分，故需要刻度尺来测量物体运动的高度。 故选B。 【小问2详解】 相同时间内B下降位移是A上升位移的2倍，即B下降速度是A上升速度的2倍，即。 【小问3详解】 [1]B经过该光电门时的速度为 从释放点下落至遮光条通过光电门中心时系统动能的增加量为 其中 化简可得 [2]系统重力势能的减少量为 12. 某学习小组要测一电池组的电动势和内阻，先用图甲电路测量一个量程为，内阻约为的微安表头的内阻，所用电源的电动势约为10V，有两个电阻箱可选，，；之后再用图乙电路测量电池组的电动势和内阻（电动势约为，内阻约为），定值电阻。 （1）某次测微安表内阻的实验中，先将S2断开，闭合S1，调节滑片P和电阻箱，使微安表满偏；然后保持滑片P和不变，闭合S2，调节电阻箱，使微安表半偏，读出此时的读数；则微安表内阻测量值等于的读数。该实验中应选___________（填“”或“”），微安表内阻的测量值___________（填“大于”“小于”或“等于”）真实值。 （2）微安表内阻测量值，把该微安表改装成量程为的电压表，需要___________（填“串联”或“并联”）电阻箱；并调节其阻值___________。 （3）学习小组测一电池组的电动势和内阻实验时，根据采集到的微安表的读数I和电阻箱的读数R，作出的图像如图丙，已知图线的斜率为，纵截距为，若学习小组测得电源中的电流远大于微安表中的电流，则所测得电池组的电动势___________，内阻___________。（均用字母，，，，表示） 【答案】（1） ①. R2 ②. 小于 （2） ①. 串联 ②. 37974 （3） ①. ②. 【解析】 【小问1详解】 [1]根据半偏法的测量原理可知，与电表内阻阻值相当，当闭合S2之后，与滑动变阻器并联的支路的电流应基本不变，则较大，故应选。 [2]闭合S2后，与的并联阻值小于的阻值，则流过的电流大于原来的电流，则流过的电流大于，的电阻小于，实验中用的阻值来当作微安表内阻，故的测量值小于真实值。 【小问2详解】 [1][2]微安表内阻测量值 把该微安表改装成量程为4V的电压表，需要串联电阻箱R2，根据电表改装原理可知。 【小问3详解】 [1][2]根据闭合电路欧姆定律有 变形可得 结合图丙有， 解得 ， 四、解答题（本题共3小题，共41分） 13. 有一正三棱柱形冰块，其横截面如图所示，其边长为a，冰块中心有一半径R=a的球形气泡（充满空气），一束平行单色光垂直AB面射向冰块。已知冰块对该单色光的折射率为，光在空气中的传播速度为c。 （1）如图所示，光线从D点射入时恰好与气泡相切，求该光线穿过冰块所需要的时间。 （2）为使光线不能从AB面直接射入中间的气泡中，在冰块AB面贴上不透明纸，求不透明纸的最小面积。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 根据题意，由折射定律画出从D点射入的光线的光路图，如图甲所示，由sin C=　 可得光在冰块内发生全反射的临界角的正弦值sin C== 解得C=45°　 由几何关系可知，光在AF面的入射角为60°，大于临界角，则光在AF面上发生全反射，由几何关系可得OD=a，OE=a　 则光线从D点射入，从BF面射出，由n=　 可得该单色光在冰块内的传播速度v=c　 该光线穿过冰块的时间t==。 【小问2详解】 从气泡上G和G'处射入的光线刚好在此处发生全反射，如图乙所示，入射角恰好为45°，而这两条光线之间射入的光线，其入射角均小于45°，将会直接射入气泡，所以只要将这些区域用不透明纸遮住就可以了，显然在冰块AB面上，被遮挡区为圆形时面积最小，设其半径为r，则由几何知识可知r=a　 则不透明纸的最小面积S=πr2= 14. 如图所示，一足够长的竖直光滑杆固定在水平地面上，杆上穿有小球1和2，一劲度系数为的轻弹簧套在光滑杆上，弹簧下端固定，上端与质量为的小球2连在一起，小球2静止时所在位置为O。另一质量也为的小球1从与O点距离为（未知）的位置由静止开始下落，与小球2发生瞬间碰撞后一起向下运动。两球均可视为质点，在运动过程中，弹簧的形变量始终在弹性限度内，当其形变量为时，弹性势能为，重力加速度为 g，不计空气阻力。（已知弹簧振子的周期公式为，其中m为振子的质量） （1）若，求小球1、2碰后向下运动的过程中离O点的最大距离； （2）要使小球1、2碰后的运动过程中始终不分离，求h的最大值； （3）h取第（2）问的最大值情况下，测得小球1、2碰后从O点开始向下运动到第一次返回O点所用的时间t。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【详解】（1）设小球1自由下落h的速度为v₁，根据机械能守恒有 1与2碰撞过程动量守恒，则有 将代入，联立解得 2在O位置弹簧被压缩，根据平衡条件得 1与2共同运动离O点的最大距离为，根据机械能守恒定律有 整理得 解得舍去）即 （2）小球1、2碰后做简谐运动，当运动到最高点即将分离时，它们的加速度大小，即反弹上升的最高点为弹簧 原长位置，由能量守恒有 解得 由（1）问动量守恒，碰前速度 解得 （3）两小球一起向下运动的过程中，根据平衡条件有 小球1、2碰后做简谐运动的振幅 振动图像如图所示 由余弦函数知 小球1、2碰后从O点开始向下运动到第一次返回O点所用的时间 则小球1、2碰后做简谐运动的周期 故小球1、2碰后从O点开始向下运动到第一次返回O点所用的时间 15. 如图，在坐标平面的第二象限内有平行于坐标平面的匀强电场，电场强度大小为（未知）。在第一象限内方程为的虚线将区域分为区域和区域，区域存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为（未知）。区域II存在垂直纸面向里、磁感应强度大小为的匀强磁场及沿轴负方向、电场强度大小为的匀强电场。一质量为、电荷量为的带正电粒子从点以初速度沿轴正方向进入电场，由点以大小为的速度垂直于轴进入区域，后经虚线上的点（图中未画出）垂直虚线进入区域II，不计粒子重力及电磁场的边界效应。求： （1）两点间的电势差和匀强电场电场强度的大小； （2）粒子由点到点的时间； （3）粒子在区域II中运动时，第1次和第5次经过轴的位置之间的距离。 【答案】（1）， （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 从到，根据动能定理可得 解得 把电场沿x轴和轴分解，由题意可得水平方向 竖直方向 电场强度 联立解得 【小问2详解】 粒子在电场中运动，沿x方向做匀变速直线运动，有 由题意可知粒子在磁场中做圆周运动的半径为 粒子在区域中转过的圆心角为 则粒子在区域中运动的时间为，其中 粒子由P点到A点的时间为 联立解得 【小问3详解】 在区域中，洛伦兹力提供向心力 在点，对粒子用配速法，设沿x轴正方向，对应的洛伦兹力与静电力平衡，与等大反向的与的合速度对应洛伦兹力提供向心力做匀速圆周运动，这样粒子进入区域II中的运动分解为以的匀速直线运动和以的匀速圆周运动，则有， 联立解得，沿轴负方向， 设对应的匀速圆周运动的半径为，由洛伦兹力提供向心力有 解得 其运动轨迹如图所示 粒子从第1次到第5次经过x轴，共运动了2个周期，粒子运动时间为 其中 粒子在第1次和第5次经过轴的位置之间的距离 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $