湖北孝感高级中学2026届高三下学期4月测试物理试题4.12
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摘要:
**基本信息**
高三物理月考卷以真实情境(如珠穆朗玛峰测高、酒精检测仪)和多模块综合题(电磁场运动、气体状态变化)为载体,覆盖力学、电磁学等主干知识,突出物理观念与科学思维的综合考查。
**题型特征**
|题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色|
|----|-----------|----------|----------|
|选择题|10/40|力学平衡、电磁感应、热学图像、光的干涉|以比值定义法考查物质观念,双折射现象体现科学本质观|
|实验题|2/14|重力加速度测量、传感器电阻特性|珠穆朗玛峰测高情境落实科学探究,酒精检测仪设计培养社会责任|
|解答题|3/46|电磁场运动、气体状态变化、力学电磁综合|滑块木板模型多过程分析考查科学推理,绝热系统问题提升模型建构能力|
内容正文:
孝感高中2023级高三年级
物理试卷
1、 选择题:(共40分,题单选,多选)
1.比值定义法是物理学中常用的研究方法,它用两个基本的物理量的“比”来定义一个新的物理量。定义的物理量往往是反映物质的最本质的属性,它不随定义所用物理量的大小而改变,下面式子属于比值定义法的是( )
A. B.
C. D.
2.对下列各图的理解,正确的是( )
A.图甲是同一部分气体在不同温度下的图线,可知温度
B.图乙冰箱的工作原理表明热量可以自发地从低温物体传到高温物体
C.图丙方解石的双折射现象体现了其光学性质的各向异性
D.图丁玻璃管中的水银液面呈凸形,表明水银能浸润玻璃
3.如图甲所示,天花板上相距为L的A、B两点间悬挂长为2L的轻质光滑细绳,细绳上套一质量为m的滑环处于静止状态,此时细绳上的张力为;现对该滑环施加一水平方向的恒定拉力F,使得右侧细绳与天花板垂直,此时细绳上的张力为,如图乙所示;不计一切摩擦,,,则与之比为( )
A. B. C. D.
4.一定质量的理想气体从状态a开始,经历一次循环回到原状态,其体积随热力学温度变化的图象如图所示,其中、均垂直于横轴,,的延长线均过原点O。下列表述不正确的是( )o
A.在过程中气体从外界吸收热量
B.在过程中在单位时间单位面积上碰撞容器壁的气体分子数减小
C.在过程中外界对气体做的功等于在过程中气体对外界做的功
D.经历一次循环,气体从外界吸收热量
5.某实验小组在研究影响平行板电容器电容的因素的实验电路中,加入了一个电池,如图所示。开关S闭合后,静电计G的指针张开一个角度,两正对水平金属板A、B间有一带电油滴悬浮不动。忽略静电计G所引起的极板电荷量影响。下列说法正确的是( )
A.若仅将B板水平左移少许,则油滴将向下运动
B.若仅将A板竖直上移少许,A板所带的电荷量不变
C.若断开S,仅将B板水平右移少许,则油滴将向上运动
D.若断开S,仅将A板水平右移少许,则G的指针张角将变小
6.如图,、为两条水平固定且平行的光滑金属导轨,导轨右端与接有定值电阻的理想变压器的原线圈连接,变压器副线圈上接有最大阻值为的滑动变阻器,原、副线圈匝数之比,导轨宽,质量,电阻不计的导体棒垂直、放在导轨上,在水平外力作用下,在两虚线范围内做往复运动,其速度随时间变化规律是,虚线范围内有垂直导轨平面的匀强磁场,磁感应强度,导体棒始终与导轨垂直且接触良好,导轨和导线电阻均不计。下列说法正确的是( )
A.棒中产生的电动势的表达式为
B.若,电阻两端电压的有效值为
C.若,变压器输出功率最大
D.若,在到的时间内,外力所做的功约为18.17J
7.如图所示,竖直平面内平行正对的两水平金属板、的间距和板长均为d,上极板接地,下极板不带电。一发射源从点沿方向以相同速度持续喷射出质量为m、电荷量为(q很小)的油滴(视为质点),第1滴油滴落在下极板中点C处,油滴落在极板上立即被吸收且电荷均匀分布在极板上。已知重力加速度为g,不计空气阻力,忽略油滴间的相互作用,则( )
A.油滴喷射的初速度大小为
B.最终稳定时,油滴沿方向做匀速直线运动
C.油滴在平行板间运动的最短、最长时间之比为
D.油滴在平行板间运动时电势能最多减少
8.用平行红色激光束垂直照射一层透明工业薄片,观察到如图所示明暗相间的条纹。下列说法正确的是( )
A.形成明暗相间条纹的原因是光的干涉
B.薄片左侧厚度小,右侧厚度大
C.从左向右薄片的厚度均匀增大
D.改用平行紫色激光照射,观察的条纹数会增多
9.如图甲所示,质量分别为m、3m的两物块a、b放在光滑水平面上,用轻质橡皮条水平连接,橡皮条恰好处于原长。0时刻给a向左的瞬时冲量,同时给b向右的瞬时冲量,以b的初速度方向为正,在此后的时间内,a、b运动的图像如图乙所示。已知时刻橡皮条弹性势能为8J,图像中的阴影面积为S,橡皮条一直处于弹性限度范围内。下列说法正确的是( )
A.时间内,a运动的距离为0.75S
B.时间内,b运动的距离为0.2S
C.从时刻开始至橡皮条第一次恢复原长过程中,橡皮条的弹力对a做功2J
D.从t0时刻开始至橡皮条第一次恢复原长过程中,橡皮条的弹力对a做功6J
10.如图所示,两条足够长、电阻不计、间距为L的平行导轨放在同一水平面上,导轨间存在磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面向下的匀强磁场。两根质量均为m、电阻均为r的导体杆a、b与两导轨垂直放置且接触良好,开始时两杆均静止。已知b杆光滑,a杆与导轨间最大静摩擦力大小为,现对b杆施加一与杆垂直且大小随时间按图乙所示规律变化的水平外力F,已知在时刻,a杆开始运动,此时拉力大小为,下列说法正确的是(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)( )
A.当a杆开始运动时,b杆的速度大小为
B.在这段时间内,b杆所受安培力的冲量大小为
C.在这段时间内,a、b杆的总动量增加了
D.a、b两杆最终速度将恒定,且两杆速度之差的值小于时刻b杆速度的大小
二、实验题(共14分,每空2分)
11. 2020年5月,我国进行了珠穆朗玛峰的高度测量,其中一种方法是通过使用重力仪测量重力加速度,进而间接测量海拔高度。某同学受此启发就地取材设计了如下实验,测量当地重力加速度的大小。实验步骤如下:
(i)如图甲所示,选择合适高度的垫块,使木板的倾角为53°,在其上表面固定一与小物块下滑路径平行的刻度尺(图中未画出)。
(ii)调整手机使其摄像头正对木板表面,开启视频录像功能。将小物块从木板顶端释放,用手机记录下小物块沿木板向下做加速直线运动的情况。然后通过录像的回放,选择小物块运动路径上合适的一点作为测量参考点,得到小物块相对于该点的运动距离L与运动时间t的数据。
(iii)该同学选取部分实验数据,画出了—t图像,利用图像数据得到小物块下滑的加速度大小为5.6 m/s2
(iv)再次调节垫块,改变木板的倾角,重复实验。
回答以下问题:
(1)当木板的倾角为37°时,所绘图像如图乙所示。由图像可得,物块过测量参考点时速度的大小为___________m/s;选取图线上位于坐标纸网格交叉点上的A、B两点,利用A、B两点数据得到小物块下滑加速度的大小为___________m/s2。(结果均保留2位有效数字)
(2)根据上述数据,进一步分析得到当地的重力加速度大小为___________ m/s2。(结果保留2位有效数字,sin37°= 0.60,cos37°=0.80)
12.某款酒精检测仪如图甲所示,核心部件为酒精气体传感器,其电阻与酒精气体浓度的关系如图乙所示。某同学想利用该酒精气体传感器设计一款酒精检测仪,除酒精气体传感器外,在实验室中找到了如下器材:
A.蓄电池(电动势,内阻)
B.表头G(满偏电流,内阻未知)
C.电流表A(满偏电流,内阻未知)
D.电阻箱(最大阻值) E.电阻箱(最大阻值) F.开关及导线若干
(1)该同学设计的测量电路如图丙所示,为将表头G的量程扩大为原来的10倍,他进行了如下操作:先断开开关,将调到最大值。合上开关,将拨到2处,调节,使表头满偏,电流表示数为。此时合上开关,调节和,当电流表仍为时,表头示数如图丁所示,此时为,则由此可知表头的内电阻为___________,改装电表时应将调为___________,改装结束后断开所有开关。
(2)改装完成后(表盘未重新标度),该同学若将图丙中开关、合上,而将拨到1处,电阻箱的阻值调为,则酒精气体浓度为零时,表头指针所指刻度为___________
(3)完成步骤(2)后,某次在实验室中测试酒精浓度时,表头指针指向3.2mA。已知酒精浓度在0.2~0.8mg/mL之间属于“酒驾”;酒精含量达到或超过0.8mg/mL属于“醉驾”,则该次测试的酒精浓度范围属于___________(选填“酒驾”或“醉驾”)。
2、 解答题(共46分,14+15+17)
13.如图所示,在平面中,虚线与x轴夹角为,其左侧存在与平面平行但大小方向均未知的匀强电场,右侧存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场。一质量为m,带电量为的粒子自点以速度沿y轴负方向进入磁场,一段时间后从点经过虚线,再过后从点经过x轴,不计粒子重力及空气阻力,求:
(1)匀强磁场的磁感应强度大小;
(2)粒子在磁场中从P运动到Q所用时间;
(3)匀强电场的电场强度大小和方向。
14.如图,某刚性绝热轻杆将绝热U形管固定在某高度,左管与大气相通,右管用轻活塞封闭一定质量的气体,活塞通过刚性轻杆与轻活塞相连,固定在地面上的导热气缸内中装有气体。已知活塞平衡时,左右两管的水银高度差为,气柱长为,活塞到缸底距离为,环境大气压,温度为,活塞可在气缸内无摩擦的移动且不漏气。活塞的面积分别为。求:
(1)活塞平衡时,缸内气体的压强为多少?
(2)对气缸进行加热,U形管内水银柱相平时,气缸中气体温度为多少摄氏度?
15.如图甲,足够长的木板放置在足够长光滑水平桌面上,带正电的小滑块放在的最右端,通过一条跨过轻质光滑定滑轮的轻绳与小球相连,滑轮右侧轻绳水平。图示空间分布有垂直纸面向内的匀强磁场和水平向右的匀强电场,此时、、均静止。时撤去电场,与的相对速度随时间的变化关系如图乙所示,时电场恢复,此时的速度大小恰为的2倍。已知、、的质量分别为、、,的带电量恒为,、之间的动摩擦因数为,磁感应强度大小为,重力加速度大小为。忽略电场变化对磁场的影响。求:
(1)电场强度的大小;
(2)最大时的速度大小;
(3)内、间因摩擦产生的热量,以及之后时的速度大小。
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孝感高中2023级高三年级
物理试卷
1、 选择题:(共40分,题单选,多选)
1.比值定义法是物理学中常用的研究方法,它用两个基本的物理量的“比”来定义一个新的物理量。定义的物理量往往是反映物质的最本质的属性,它不随定义所用物理量的大小而改变,下面式子属于比值定义法的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D【难度】0.85
【详解】比值定义法的核心特征是:被定义的物理量反映物质或场的本质属性,与定义所用的两个物理量的大小无关。
A.是牛顿第二定律表达式,加速度由合力和质量共同决定,随、的变化而变化,不属于比值定义法,故A错误;
B.是欧姆定律表达式,电流由导体两端电压和导体电阻共同决定,随、的变化而变化,不属于比值定义法,故B错误;
C.是平行板电容器电容的决定式,它描述了影响电容大小的因素,电容由介电常数、正对面积、极板间距共同决定,随以上物理量的变化而变化,不属于比值定义法,故C错误;
D.电势是电场本身的固有属性,与试探电荷的电势能、电荷量均无关,符合比值定义法的特征,故D正确。
故选D。
2.对下列各图的理解,正确的是( )
A.图甲是同一部分气体在不同温度下的图线,可知温度
B.图乙冰箱的工作原理表明热量可以自发地从低温物体传到高温物体
C.图丙方解石的双折射现象体现了其光学性质的各向异性
D.图丁玻璃管中的水银液面呈凸形,表明水银能浸润玻璃
【答案】C【难度】0.7
【详解】A.温度越高,气体分子平均速率越大,麦克斯韦速率分布曲线的峰值会向大速率方向移动,且峰值降低。由图可知曲线Ⅱ的最概然速率更大,因此,故A错误;
B.根据热力学第二定律,热量不能自发从低温物体传到高温物体;冰箱工作时需要消耗外界电能做功,不是自发过程,故B错误;
C.方解石是单晶体,单晶体具有光学各向异性,双折射现象就是光学各向异性的体现,故C正确;
D.液体不浸润固体时,液面会呈现凸形,水银液面在玻璃管中呈凸形,说明水银不能浸润玻璃,故D错误。
故选C。
3.如图甲所示,天花板上相距为L的A、B两点间悬挂长为2L的轻质光滑细绳,细绳上套一质量为m的滑环处于静止状态,此时细绳上的张力为;现对该滑环施加一水平方向的恒定拉力F,使得右侧细绳与天花板垂直,此时细绳上的张力为,如图乙所示;不计一切摩擦,,,则与之比为( )
A. B. C. D.
【答案】C【难度】0.65
【详解】在题图甲中,由平衡条件及几何关系得
解得
在题图乙中,设右侧竖直部分细绳的长度为,由几何关系得
解得
设两部分细绳之间的夹角为θ,则,
对滑环由平衡条件得
解得
则与之比为。
故选C。
4.一定质量的理想气体从状态a开始,经历一次循环回到原状态,其体积随热力学温度变化的图象如图所示,其中、均垂直于横轴,,的延长线均过原点O。下列表述不正确的是( )
0
A.在过程中气体从外界吸收热量
B.在过程中在单位时间单位面积上碰撞容器壁的气体分子数减小
C.在过程中外界对气体做的功等于在过程中气体对外界做的功
D.经历一次循环,气体从外界吸收热量
【答案】D【难度】0.65
【详解】A.体积增大,气体对外做功,又因为温度升高,内能变大,所以气体从外接吸收热量,故A说法,不符合题意;
B.由于压强不变,体积变大,故相同时间内碰撞容器壁的气体分子数变少,故B说法正确,不符合题意;
C.从图像上可以看出从和从过程中温度变化是相等的,结合公式可知这两个过程中 也是相等的,即在过程中外界对气体做的功等于在过程中气体对外界做的功,故C正确,不符合题意;
D.把此图形转化为 图像
由图可知,一个循环之后外界对气体做功,而内能不变,所以气体要放热,D说法错误,符合题意。
故选D。
5.某实验小组在研究影响平行板电容器电容的因素的实验电路中,加入了一个电池,如图所示。开关S闭合后,静电计G的指针张开一个角度,两正对水平金属板A、B间有一带电油滴悬浮不动。忽略静电计G所引起的极板电荷量影响。下列说法正确的是( )
A.若仅将B板水平左移少许,则油滴将向下运动
B.若仅将A板竖直上移少许,A板所带的电荷量不变
C.若断开S,仅将B板水平右移少许,则油滴将向上运动
D.若断开S,仅将A板水平右移少许,则G的指针张角将变小
【答案】C【难度】0.64
【详解】A.S闭合,不变,B板水平左移,仅改变正对面积,极板间距不变。由得,板间电场强度不变,油滴受力不变,仍保持静止,故A错误;
B.S闭合,不变,A板竖直上移,极板间距增大,由得电容减小,由得,A板所带电荷量减小,故B错误;C.断开S,不变,B板水平右移,正对面积减小,板间电场强度,不变减小,因此增大,电场力增大,油滴将向上运动,故C正确。
D.断开S,不变,A板水平右移,正对面积减小,由得电容减小,由得,电容器电压增大,因此静电计G的指针张角变大,故D错误;
故选C。
6.如图,、为两条水平固定且平行的光滑金属导轨,导轨右端与接有定值电阻的理想变压器的原线圈连接,变压器副线圈上接有最大阻值为的滑动变阻器,原、副线圈匝数之比,导轨宽,质量,电阻不计的导体棒垂直、放在导轨上,在水平外力作用下,在两虚线范围内做往复运动,其速度随时间变化的规律是,虚线范围内有垂直导轨平面的匀强磁场,磁感应强度,导体棒始终与导轨垂直且接触良好,导轨和导线电阻均不计。下列说法正确的是( )
A.棒中产生的电动势的表达式为
B.若,电阻两端电压的有效值为
C.若,变压器输出功率最大
D.若,在到的时间内,外力所做的功约为18.17J
【答案】D【难度】0.59
【详解】A.ab棒中产生的电动势的表达式为,故A错误;
B.若,等效电路如图
则
电动势的有效值为,电阻R0两端电压的有效值为,故B错误;
C.若,将看作电源的内阻r,由闭合电路欧姆定律可得等效电阻和内阻相等时,即时,即,但是滑动变阻器的最大阻值为,可得当滑动变阻器的最大阻值为时,即,滑动变阻器的功率最大,变压器输出功率最大,故C错误;
D.周期,若,在到的时间内,电路产生的焦耳热为
初始时刻的速度为0,当时速度大小为
可得外力所做的功,故D正确。
故选D。
【点睛】电源输出功率
与内阻r的大小相等时,电源输出功率最大。
7.如图所示,竖直平面内平行正对的两水平金属板、的间距和板长均为d,上极板接地,下极板不带电。一发射源从点沿方向以相同速度持续喷射出质量为m、电荷量为(q很小)的油滴(视为质点),第1滴油滴落在下极板中点C处,油滴落在极板上立即被吸收且电荷均匀分布在极板上。已知重力加速度为g,不计空气阻力,忽略油滴间的相互作用,则( )
A.油滴喷射的初速度大小为
B.最终稳定时,油滴沿方向做匀速直线运动
C.油滴在平行板间运动的最短、最长时间之比为
D.油滴在平行板间运动时电势能最多减少
【答案】D【难度】0.47
【详解】A.第1滴油滴落在下极板中点C处,水平方向上
竖直方向上
可知油滴喷射的初速度,故A错误;
B.下极板的电荷量累积至油滴刚好离开B1点为止,故B错误;
C.水平方向的分运动决定了油滴在平行板间运动的时间,因此最短、最长时间对应于油滴落在C点和B1点的时间,则时间之比为1:2,故C错误;
D.电场力做功最多时油滴向上运动至最高点,由运动的对称性和分析知,水平方向上
竖直方向上
从A1点到最高点的过程中有
代入数据得
即电势能最多减少,故D正确。
故选D。
8.用平行红色激光束垂直照射一层透明工业薄片,观察到如图所示明暗相间的条纹。下列说法正确的是( )
A.形成明暗相间条纹的原因是光的干涉
B.薄片左侧厚度小,右侧厚度大
C.从左向右薄片的厚度均匀增大
D.改用平行紫色激光照射,观察的条纹数会增多
【答案】AD【难度】0.44
【详解】A.形成明暗相间条纹的原因是光的干涉,故A正确;
BC.用平行单色光垂直照射一层透明薄膜,从透明薄膜的上下表面分别反射的两列光是相干光,发生干涉现象,出现条纹,所以此条纹是由透明薄膜的下表面和上表面反射光叠加后形成的,其光程差为透明薄膜厚度的2倍,当光程差时此处表现为亮条纹,即当薄膜的厚度时对应的条纹为亮条纹;在题目的干涉条纹中,从左向右条纹的间距逐渐减小,厚度变化所用的距离逐渐减小,从左向右薄膜厚度的变化率逐渐变大,薄膜层的厚度可能逐渐增大,也可能逐渐减小,但厚度并非均匀变化,故BC错误;
D.因紫光波长比红光短,则改用平行紫色激光照射,条纹间距变小,则观察的条纹数会增多,D正确。
故选AD。
9.如图甲所示,质量分别为m、3m的两物块a、b放在光滑水平面上,用轻质橡皮条水平连接,橡皮条恰好处于原长。0时刻给a向左的瞬时冲量,同时给b向右的瞬时冲量,以b的初速度方向为正,在此后的时间内,a、b运动的图像如图乙所示。已知时刻橡皮条弹性势能为8J,图像中的阴影面积为S,橡皮条一直处于弹性限度范围内。下列说法正确的是( )
A.时间内,a运动的距离为0.75S
B.时间内,b运动的距离为0.2S
C.从时刻开始至橡皮条第一次恢复原长过程中,橡皮条的弹力对a做功2J
D.从t0时刻开始至橡皮条第一次恢复原长过程中,橡皮条的弹力对a做功6J
【答案】AD【难度】0.52
【详解】AB.0~t0时间内,由系统动量守恒得任意时刻mava=-mbvb,即
得位移大小满足xa=3xb
又相对位移S=xa+xb
解得xa=0.75S,xb=0.25S,故A正确,B错误。
CD.t0时刻弹性势能8J全部转化为动能,由动量守恒va=3vb,
得a的动能为Eka=6J,由动能定理弹力做功6J,故C错误,D正确。
故选AD。
10.如图所示,两条足够长、电阻不计、间距为L的平行导轨放在同一水平面上,导轨间存在磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面向下的匀强磁场。两根质量均为m、电阻均为r的导体杆a、b与两导轨垂直放置且接触良好,开始时两杆均静止。已知b杆光滑,a杆与导轨间最大静摩擦力大小为,现对b杆施加一与杆垂直且大小随时间按图乙所示规律变化的水平外力F,已知在时刻,a杆开始运动,此时拉力大小为,下列说法正确的是(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)( )
A.当a杆开始运动时,b杆的速度大小为
B.在这段时间内,b杆所受安培力的冲量大小为
C.在这段时间内,a、b杆的总动量增加了
D.a、b两杆最终速度将恒定,且两杆速度之差的值小于时刻b杆速度的大小
【答案】ABC【难度】0.4
【详解】A.当a杆开始运动时,对a杆根据平衡条件可得
根据闭合电路的欧姆定律
联立解得b杆的速度大小为,故A正确;
B.在这段时间内,设b杆所受安培力的冲量大小为I冲,根据动量定理可得
解得,故B正确;
C.在 这段时间内,以a、b杆为研究对象,根据动量定理可知,a、b杆的总动量增加了,故C正确;
D.根据图像可知,最终拉力为F0,以整体为研究对象可知,最终水平方向受力平衡,a、b两杆最终速度将恒定;对a杆分析,根据平衡条件可得
解得
所以a、b两杆速度大小之差等于t1 时刻b杆速度大小,故D错误。
故选ABC
二、实验题(共14分)
11.2020年5月,我国进行了珠穆朗玛峰的高度测量,其中一种方法是通过使用重力仪测量重力加速度,进而间接测量海拔高度。某同学受此启发就地取材设计了如下实验,测量当地重力加速度的大小。实验步骤如下:
(i)如图甲所示,选择合适高度的垫块,使木板的倾角为53°,在其上表面固定一与小物块下滑路径平行的刻度尺(图中未画出)。
(ii)调整手机使其摄像头正对木板表面,开启视频录像功能。将小物块从木板顶端释放,用手机记录下小物块沿木板向下做加速直线运动的情况。然后通过录像的回放,选择小物块运动路径上合适的一点作为测量参考点,得到小物块相对于该点的运动距离L与运动时间t的数据。
(iii)该同学选取部分实验数据,画出了—t图像,利用图像数据得到小物块下滑的加速度大小为5.6 m/s2
(iv)再次调节垫块,改变木板的倾角,重复实验。
回答以下问题:
(1)当木板的倾角为37°时,所绘图像如图乙所示。由图像可得,物块过测量参考点时速度的大小为___________m/s;选取图线上位于坐标纸网格交叉点上的A、B两点,利用A、B两点数据得到小物块下滑加速度的大小为___________m/s2。(结果均保留2位有效数字)
(2)根据上述数据,进一步分析得到当地的重力加速度大小为___________ m/s2。(结果保留2位有效数字,sin37°= 0.60,cos37°=0.80)
【答案】 0.32/0.33 3.1 9.4
【难度】0.65
【详解】(1)[1][2]根据可得
则由图像可知
则
v0=0.33m/s
(2)[3]由牛顿第二定律可知
即
当θ=53°时a=5.6m/s2,即
当θ=37°时a=3.1m/s2,即
联立解得
g=9.4m/s2。
12.某款酒精检测仪如图甲所示,核心部件为酒精气体传感器,其电阻与酒精气体浓度的关系如图乙所示。某同学想利用该酒精气体传感器设计一款酒精检测仪,除酒精气体传感器外,在实验室中找到了如下器材:
A.蓄电池(电动势,内阻)
B.表头G(满偏电流,内阻未知)
C.电流表A(满偏电流,内阻未知)
D.电阻箱(最大阻值)
E.电阻箱(最大阻值)
F.开关及导线若干
(1)该同学设计的测量电路如图丙所示,为将表头G的量程扩大为原来的10倍,他进行了如下操作:先断开开关,将调到最大值。合上开关,将拨到2处,调节,使表头满偏,电流表示数为。此时合上开关,调节和,当电流表仍为时,表头示数如图丁所示,此时为,则由此可知表头的内电阻为___________,改装电表时应将调为___________,改装结束后断开所有开关。
(2)改装完成后(表盘未重新标度),该同学若将图丙中开关、合上,而将拨到1处,电阻箱的阻值调为,则酒精气体浓度为零时,表头指针所指刻度为___________
(3)完成步骤(2)后,某次在实验室中测试酒精浓度时,表头指针指向3.2mA。已知酒精浓度在0.2~0.8mg/mL之间属于“酒驾”;酒精含量达到或超过0.8mg/mL属于“醉驾”,则该次测试的酒精浓度范围属于___________(选填“酒驾”或“醉驾”)。
【答案】(1) 36.0/36 4.0 /4
(2)1.6
(3)酒驾
【难度】0.65
【详解】(1)[1] 由题意知,表头G的满偏电流为,图丁中表头G的示数为
根据并联电路规律
解得
[2] 将表头G的量程扩大为原来的10倍,则须满足
解得
(2)改装后电流表的内阻为
由图乙可知,酒精气体浓度为零时,酒精气体传感器的电阻
根据闭合电路欧姆定律可知,总电流为
则丙图中表头G的读数为
(3)根据闭合电路欧姆定律可知,总电流为
解得
结合图乙可知,此时的酒精浓度在0.2~0.8mg/mL之间,属于酒驾。
2、 解答题(共46分,14+15+17)
13.如图所示,在平面中,虚线与x轴夹角为,其左侧存在与平面平行但大小方向均未知的匀强电场,右侧存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场。一质量为m,带电量为的粒子自点以速度沿y轴负方向进入磁场,一段时间后从点经过虚线,再过后从点经过x轴,不计粒子重力及空气阻力,求:
(1)匀强磁场的磁感应强度大小;
(2)粒子在磁场中从P运动到Q所用时间;
(3)匀强电场的电场强度大小和方向。
【答案】(1)
(2)
(3),方向与虚线垂直向右下方
【详解】(1)如图所示,粒子在磁场中做匀速圆周运动,由几何关系得
根据
解得
(2)粒子做圆周运动周期为T,粒子圆周运动转过的圆心角为
解得
(3)由圆周运动规律,自Q点进入电场时速度沿x轴负方向。粒子在匀强电场中做匀变速运动,假设粒子在方向上加速度分别为,方向如图所示。
由匀变速运动规律:
解得
故合加速度,方向与垂直。
由牛顿第二定律有
故匀强电场场强大小
方向与虚线垂直向右下方。
14.如图,某刚性绝热轻杆将绝热U形管固定在某高度,左管与大气相通,右管用轻活塞封闭一定质量的气体,活塞通过刚性轻杆与轻活塞相连,固定在地面上的导热气缸内中装有气体。已知活塞平衡时,左右两管的水银高度差为,气柱长为,活塞到缸底距离为,环境大气压,温度为,活塞可在气缸内无摩擦的移动且不漏气。活塞的面积分别为。求:
(1)活塞平衡时,缸内气体的压强为多少?
(2)对气缸进行加热,U形管内水银柱相平时,气缸中气体温度为多少摄氏度?
【答案】(1)
(2)
【难度】0.35
【详解】(1)对气体有
对活塞整体受力分析有:
解得:
(2)当左右两侧水银柱相平时有:
对气体有状态参量如下:,,,
由理想气体状态方程可知:
解得
由几何关系:
解得活塞上升的距离为
对活塞整体受力分析
解得
对气体由状态参量如下:,,,,
由理想气体状态方程得:
得
15.如图甲,足够长的木板放置在足够长光滑水平桌面上,带正电的小滑块放在的最右端,通过一条跨过轻质光滑定滑轮的轻绳与小球相连,滑轮右侧轻绳水平。图示空间分布有垂直纸面向内的匀强磁场和水平向右的匀强电场,此时、、均静止。时撤去电场,与的相对速度随时间的变化关系如图乙所示,时电场恢复,此时的速度大小恰为的2倍。已知、、的质量分别为、、,的带电量恒为,、之间的动摩擦因数为,磁感应强度大小为,重力加速度大小为。忽略电场变化对磁场的影响。求:
(1)电场强度的大小;
(2)最大时的速度大小;
(3)内、间因摩擦产生的热量,以及之后时的速度大小。
【答案】(1)
(2)
(3),
【难度】0.42
【来源】2026届福建泉州市高三一模物理试题
【详解】(1)在电场中处于平衡状态,有
解得
(2)最大时,、与加速度大小相等,设为,设、间轻绳拉力大小为,与间摩擦力大小为,有
对有
对有
对有
联立解得
(3)设时、的速度分别为、,对、、系统有
若内任意时刻、的速度为,内的位移分别为,对由动量定理有
对上式累积求和可得
内对、、系统,由能量守恒定律有
且
联立可得
时电场恢复,受电场力大小为,可知此后、与的动量大小之和不变,故
可得
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