广东2026届高考物理押题密卷(二)
2026-05-19
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高三 |
| 章节 | - |
| 类型 | 试卷 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 高考复习-模拟预测 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 广东省 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 13.11 MB |
| 发布时间 | 2026-05-19 |
| 更新时间 | 2026-05-19 |
| 作者 | 启明数学物理探究室 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-05-19 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/57928062.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
**基本信息**
以防雾眼镜、超导磁体等科技情境为载体,覆盖力学、电磁学等模块,通过实验设计与综合计算考查物理观念与科学思维,适配高考模拟预测需求。
**题型特征**
|题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色|
|----|-----------|----------|----------|
|单项选择|7/28|光的折射、交流电、机械振动等|防雾眼镜情境考查折射率,超导磁体渗透磁场叠加|
|多项选择|3/18|电磁流量计、质谱仪原理等|医疗电磁流量计情境,结合洛伦兹力与流量计算|
|实验题|2/16|单摆周期、光伏电池特性|双线摆实验设计,光伏电池电动势测量培养探究能力|
|计算题|3/38|几何光学、机械能、电磁感应|LED灯折射结合几何关系,线圈过磁场综合碰撞与焦耳热计算|
内容正文:
2026届广东高考物理押题密卷(二)
满分 100 分。考试用时 75 分钟。
一:单项选择题:本题共 7 小题,每小题 4 分,共 28 分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.生活中常用的“防雾眼镜”,其镜片表面涂有一层透明防雾薄膜,能防止起雾。已知空气的折射率,防雾薄膜的折射率。下列说法正确的是( )
A.光从空气射向薄膜时,光的频率将增大 B.光从空气射向薄膜时,可能发生全反射
C.光在薄膜中的传播速度比在空气中慢 D.光在薄膜中的传播速度和空气中相等
2.如图所示,交流发电机中的线圈ABCD沿逆时针方向匀速转动,产生的电动势随时间变化的规律为,下列说法正确的是( )
A.该交流电的方向在1s内变化50次
B.线圈转到图示位置时,交流电流表的示数达到最大值
C.线圈转到图示位置时,CD边受到的安培力方向向上
D.仅线圈转速加倍,电动势的有效值变为440V
3.如图所示,在两根竖直木桩等高的两点处,用两根等长轻绳将木板悬挂制成一简易秋千。木板静止时,表示木板所受合力的大小,表示单根轻绳对木板拉力的大小,下列说法正确的是( )
A.若仅将两绳各剪去相同长度,则变大
B.若仅将右侧木桩向左稍移一段距离,则变小
C.该秋千在某次摆动的过程中,摆至最高点时轻绳最容易断裂
D.若仅将右侧木桩向左稍移一段距离,秋千做小幅度摆动的周期不变
4.日心说与地心说的争论不仅是天文学的重要里程碑,更是人类认识世界的重大转折点。地球绕太阳运动的半径为,周期,速度为;月球绕地球运动的半径为,周期为,速度为。已知太阳、地球、月球的质量分别为、、,万有引力常量为G,下列说法正确的是( )
A. B. C. D.
5.如图所示,为半圆柱形玻璃砖某横截面的圆心,一束复色光垂直于左侧面射向玻璃砖,经玻璃砖折射后分成两束单色光、。不考虑光在玻璃砖内的反射,已知该玻璃砖对频率越大的光折射率越大,下列说法正确的是( )
A.玻璃砖对光的折射率小于对光的折射率
B.将复色光向上平移,光最先消失
C.在玻璃砖中光的波长大于光的波长
D.若某金属被光照射恰好发生光电效应,则它被光照射也会发生光电效应
6.2026年1月,我国研制的超导磁体成功实现了35.6T的中心磁场强度,创下世界纪录。如图,两个完全相同的环形超导线圈a和b,以过两线圈圆心、的水平线为轴平行固定放置,为连线中点,线圈中通有大小相等、方向如图所示的电流。已知线圈a产生的磁场在点处的磁感应强度大小为。下列说法正确的是( )
A.线圈a对线圈b的作用力方向沿向左
B.处的磁感应强度大小为,方向沿向右
C.以为直径的任意圆平面内的磁通量均为零
D.若在处放置一小磁针,待其静止后,其N极指向沿向右
7.图甲是游乐场的过山车在竖直圆轨道内做圆周运动的情景,图乙为某实验小组用可视为质点的小球代替过山车模拟的实验图。某次测试中,质量为的小球从曲面轨道上的点由静止下滑后,恰能在半径为的竖直圆轨道上完成圆周运动。已知为轨道最低点,为轨道最高点,、两点的高度差为,不计一切摩擦和空气阻力,且轨道各处平滑相连。则下列说法正确的是( )
A.小球经过点时处于失重状态
B.、两点的高度差
C.小球在圆轨道上经过与圆心等高处时,其加速度是重力加速度的倍
D.小球释放点越高,则在轨道、两点受到的轨道弹力大小之差越大
二、多项选择题:本题共 3 小题,每小题 6 分,共 18 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 6 分,部分选对的得 3 分,有选错的得 0 分。
8.如图,医院利用电磁流量计监测输液管中药液(药液中含有正负离子)的流量(定义:单位时间内通过横截面的液体体积)。匀强磁场的磁感应强度大小为,方向垂直纸面向里,输液管直径为,药液以恒定速度水平向右通过流量计,电压传感器可以检测、间的电压,当电压传感器两端电压高于或低于时,系统会发出警报声,则正常输液过程( )
A.点的电势低于点的电势 B.点的电势高于点的电势
C.流量的上限为 D.流量的下限为
9.图甲是粒子检测装置的示意图,图乙为其俯视图,粒子源释放出的经电离后的碳与碳原子核(初速度不计),经直线加速器加速后由中缝进入通道,该通道的上下表面是内半径为、外半径为的半圆环,磁感应强度为的匀强磁场垂直于半圆环,正对着通道出口处放置一张照相底片,能记录粒子从出口射出时的位置。当直线加速器的加速电压为时,原子核恰好能击中照相底片的正中间位置,下列说法正确的有( )
A.在图乙中,磁场的方向是垂直于纸面向外
B.若原子核和原子核均能击中照相底片,原子核在磁场中的运动时间一定比在磁场中的运动时间小
C.加速电压为时,原子核所击中的位置比原子核更远离圆心
D.当加速电压时,原子核全部打在外圆环上
10.如图甲所示,倾角的足够长的光滑斜面体固定在水平地面上,底端附近垂直斜面固定一挡板,可视为质点的小物块A、B用轻弹簧拴接后置于斜面上。A的质量为m,初始静止时,弹簧压缩量为d。某时刻在A上施加一沿斜面向上的恒力,当弹簧第一次恢复原长(此时弹性势能为零)时撤去恒力,A到最高点时B刚要离开挡板,此后A在斜面上做往复运动。A的重力势能和弹簧弹性势能随位移变化如图乙(以A的初始位置处为重力势能零势面),重力加速度为g,弹簧始终在弹性限度内。下列说法正确的是( )
A.弹簧的劲度系数为 B.B的质量为2m
C.A运动到最低点时的加速度大小为 D.弹簧的最大弹性势能为
三、实验题:本题共2小题,第一小题小题6分,第二小题10分,共16分。
11.请按要求完成下列实验内容。
(1)如图甲,将一个小钢球通过两根长均为s的不可伸长的细线悬挂在A、B两点,A、B两点连线水平且距离为x,摆球直径为d。摆球在垂直纸面内的竖直面内小角度摆动,则:
①该单摆的摆长L=_______(用s、x、d表示);
②用游标卡尺测量d如图乙,则d=_______mm;
③写出该双线摆的一个优点:_______。
(2)为了探究小车质量一定时,加速度a与其受到的合外力F的关系,设计了如图丙所示的装置:在桌面上放一块固定有定滑轮的木板,细绳的一端固定在小车上,另一端绕过定滑轮悬挂钩码,连接小车的细绳始终平行于木板,反复调节木板下方垫片的位置,直到轻推小车,小车通过光电门1、2的_______,此时小车受力平衡。
①若通过光电门1的时间t1大于通过光电门2的时间t2,则应将垫片向_______(选填“左”或“右”)移动恰当的距离;
②若钩码质量为M,重力加速度大小为g,调节垫片的位置使得小车在木板上下滑时受力平衡。现将小车置于图示位置,取下钩码让小车下滑,则小车下滑过程中受到的合外力大小为_______。
12.光伏电池是将太阳光能直接转换为电能的半导体器件。学习小组选取某型号光伏电池板,对其电动势与内阻的特性展开探究,设计了如图甲所示的实验电路。实验室提供了如下实验器材:
A.待测光伏电池板(电动势标识为)
B.电流表A(量程,内阻约)
C.电压表V(量程,内阻约)
D.滑动变阻器(最大阻值)
E.电阻箱(最大阻值)
F.电压传感器、电流传感器及相关设备
G.开关、,导线若干
白天环境下,主要实验步骤如下:
(1)按照图甲所示电路,用笔画线代替导线将图乙中的器材连接完整。________
(2)在实验室内将光伏电池板放在盒中,连接好电路,闭合,断开,改变盒盖高度,测量得到下表数据;
组别
1
2
3
4
5
6
7
8
h/cm
0
5
10
15
20
25
30
U/V
0
2.5
6.3
8.6
10.2
11.8
12.8
当盒盖高度时,电压表指针如图丙所示,读数为________V。由上表可知,随着光强(盒盖高度)的增加,光伏电池电动势________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)将盒盖完全打开,闭合、,无论如何调节滑动变阻器,发现电压表和电流表示数几乎为零。
(4)将图甲中的电流表换成电流传感器、电压表换成电压传感器(传感器均视为理想电表),用电阻箱替换滑动变阻器,连接电路。
闭合、,保持光照强度不变,改变电阻箱的阻值,测得光伏电池板两端电压随电流变化关系如图丁所示,其中为某一工作点,虚线是过点的切线,此状态下电池内阻大小为________(选用、、、、表示)。
四、计算题:本题共 3 小题,共 38 分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。
13.LED灯能耗是白炽灯的十分之一,某型号LED灯外观呈圆台状,如下图所示。发光芯片为一个边长为的正方形面板,置于圆台内底部,恰好与底部圆内接,芯片厚度忽略不计。为过轴线的截面,,在圆台内填充满透明封装材料。芯片中心处发出的一束平行于边的光线,从圆台上表面射出,折射角。
(1)求封装材料的折射率;
(2)芯片上点直接射向圆台上表面的光恰好均可射出,求圆台高度。
14.如图,利用弹弓发射玩具降落伞。两根劲度系数均为的相同轻质橡皮筋两端固定在间距为的弹弓弓口上,另两端与轻质皮兜相连。手持弹弓,使弓口水平,两橡皮筋自然伸展时夹角为;将质量为的降落伞(未展开)装入皮兜,缓慢竖直向下拉皮兜,直到两橡皮筋夹角为时,释放皮兜,降落伞被竖直向上弹出。从释放开始计时,在时刻,降落伞快速展开,并立即以开伞前瞬间的速度匀速下落,回到释放点。已知重力加速度为,开伞前降落伞所受空气阻力不计,降落伞展开前后均可视为质点。
(1)求皮兜将降落伞弹出过程,弹力对降落伞的冲量的大小;
(2)求两橡皮筋被拉伸至夹角为时,手对皮兜竖直向下的拉力的大小;
(3)若两橡皮筋被拉伸至夹角为时,储存的总弹性势能为,求降落伞开始匀速至回到释放点所经过的时间。
15.如图所示,表面光滑且绝缘的矩形斜面ACDE与水平面夹角,斜面上有宽为L的矩形匀强磁场区域abcd,其下边界ab与AC平行,磁场方向垂直斜面向上。两个相同的正方形线圈甲和乙在斜面上并排放置,线圈的下边均与cd平行,甲的下边与cd相距为L。线圈的边长为L、质量为m、电阻为R。现同时无初速释放甲、乙线圈,已知甲的下边进入磁场时,甲恰好做匀速直线运动;当甲的上边进入磁场时,乙恰好追上甲并与甲发生弹性碰撞(碰撞时间极短),碰撞后甲的上边通过磁场的时间为,重力加速度为g。求:
(1)磁场的磁感应强度B的大小,以及乙释放时其下边与cd间的距离;
(2)碰撞后瞬间甲的加速度大小;
(3)甲和乙通过磁场区域全过程产生的焦耳热之比。
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2026届广东高考物理押题密卷(二)
满分 100 分。考试用时 75 分钟。
一:单项选择题:本题共 7 小题,每小题 4 分,共 28 分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.生活中常用的“防雾眼镜”,其镜片表面涂有一层透明防雾薄膜,能防止起雾。已知空气的折射率,防雾薄膜的折射率。下列说法正确的是( )
A.光从空气射向薄膜时,光的频率将增大 B.光从空气射向薄膜时,可能发生全反射
C.光在薄膜中的传播速度比在空气中慢 D.光在薄膜中的传播速度和空气中相等
【答案】C
【详解】A.光的频率由光源本身决定,光发生折射时频率不会改变,A错误;
B.发生全反射的必要条件是光从光密介质射向光疏介质,本题中光从空气(折射率,光疏介质)射向薄膜(,光密介质),不可能发生全反射,B错误;
CD.根据光速与折射率的关系,折射率越大,光的传播速度越小。因为薄膜折射率,因此光在薄膜中的传播速度小于空气中的光速,C正确,D错误。
故选C 。
2.如图所示,交流发电机中的线圈ABCD沿逆时针方向匀速转动,产生的电动势随时间变化的规律为,下列说法正确的是( )
A.该交流电的方向在1s内变化50次
B.线圈转到图示位置时,交流电流表的示数达到最大值
C.线圈转到图示位置时,CD边受到的安培力方向向上
D.仅线圈转速加倍,电动势的有效值变为440V
【答案】D
【详解】A.交流电的角速度为,根据
可得频率为
一个周期内电流方向改变2次,可知该交流电的方向在1s内变化100次,故A错误;
B.线圈转到图示位置时,磁通量为零,感应电动势和感应电流的瞬时值最大,但是交流电流表的示数为交流电的有效值,不随时间变化,电流表的示数保持不变,故B错误;
C.线圈沿逆时针方向转动,图示位置CD边向上运动切割磁感线,AB边向下运动切割磁感线,根据右手定则可知感应电流方向为逆时针,即由D到C,再根据左手定则可知CD边受到的安培力方向向下,故C错误;
D.电动势随时间变化的规律为,有效值为。仅线圈转速加倍,电动势的有效值,角速度加倍,可知有效值变为440V,故D正确。
故选D。
3.如图所示,在两根竖直木桩等高的两点处,用两根等长轻绳将木板悬挂制成一简易秋千。木板静止时,表示木板所受合力的大小,表示单根轻绳对木板拉力的大小,下列说法正确的是( )
A.若仅将两绳各剪去相同长度,则变大
B.若仅将右侧木桩向左稍移一段距离,则变小
C.该秋千在某次摆动的过程中,摆至最高点时轻绳最容易断裂
D.若仅将右侧木桩向左稍移一段距离,秋千做小幅度摆动的周期不变
【答案】A
【详解】A.将拉力T沿水平方向和竖直方向正交分解,在竖直方向上
绳子剪去一段后长度变短,悬挂木板时绳子与竖直方向夹角θ变大,而物体的重力不变,因此单根绳的拉力T变大,故A正确;
B.若仅将右侧木桩向左稍移一段距离,前后两次木板始终处于静止状态,因此前后两次木板所受合力F都等于零,保持不变,故B错误;
C.因为单摆在摆动过程中,靠径向的合力提供向心力,设单摆偏离竖直位置的夹角为θ,则有
因为最低点时,速度最大,θ最小,则绳子的拉力最大,所以摆动最低点时绳最容易断裂,故C错误;
D.由单摆周期公式
仅将右侧木桩向左稍移一段距离,木板的重心将会降低,等效摆长将会增大,周期将变大,故D错误。
故选A。
4.日心说与地心说的争论不仅是天文学的重要里程碑,更是人类认识世界的重大转折点。地球绕太阳运动的半径为,周期,速度为;月球绕地球运动的半径为,周期为,速度为。已知太阳、地球、月球的质量分别为、、,万有引力常量为G,下列说法正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】A.地球绕太阳运动,根据万有引力提供向心力可知
解得,故A错误;
B.月球绕地球运动,根据万有引力提供向心力可知
解得,故B正确;
C.同理月球绕地球运动,根据万有引力提供向心力可知
解得
故,故C错误;
D.开普勒第三定律需绕同一中心天体运动,二者中心天体不同,故D错误。
故选B。
5.如图所示,为半圆柱形玻璃砖某横截面的圆心,一束复色光垂直于左侧面射向玻璃砖,经玻璃砖折射后分成两束单色光、。不考虑光在玻璃砖内的反射,已知该玻璃砖对频率越大的光折射率越大,下列说法正确的是( )
A.玻璃砖对光的折射率小于对光的折射率
B.将复色光向上平移,光最先消失
C.在玻璃砖中光的波长大于光的波长
D.若某金属被光照射恰好发生光电效应,则它被光照射也会发生光电效应
【答案】A
【详解】光路图如图所示:
A.由题图可知光的偏折程度小于光的偏折程度,则玻璃砖对光的折射率小于玻璃砖对光的折射率,故A正确;
B.根据全反射临界角公式
可知光发生全反射的临界角较小,则将复色光向上平移,光最先消失,故B错误;
C.根据
则,由于玻璃砖对光的折射率小于玻璃砖对光的折射率,则光的频率小于光的频率,光在真空中的波长大于光在真空中的波长,则在玻璃砖中光的波长大于光的波长,故C错误;
D.光电效应的发生条件,入射光的频率必须大于或等于金属的极限频率,当入射光频率等于极限频率时,恰好发生光电效应,由以上分析可知,光的频率小于光的频率,则可知光的光子能量小于光的光子能量,若某金属被光照射恰好发生光电效应,则它被光照射不会发生光电效应,故D错误。
故选A。
6.2026年1月,我国研制的超导磁体成功实现了35.6T的中心磁场强度,创下世界纪录。如图,两个完全相同的环形超导线圈a和b,以过两线圈圆心、的水平线为轴平行固定放置,为连线中点,线圈中通有大小相等、方向如图所示的电流。已知线圈a产生的磁场在点处的磁感应强度大小为。下列说法正确的是( )
A.线圈a对线圈b的作用力方向沿向左
B.处的磁感应强度大小为,方向沿向右
C.以为直径的任意圆平面内的磁通量均为零
D.若在处放置一小磁针,待其静止后,其N极指向沿向右
【答案】C
【详解】A.根据同向电流相互吸引,异向电流相互排斥,两线圈中电流相反,所以a对线圈b的作用力方向沿向右,A错误;
B.因为两个线圈完全相同,通有大小相等的电流,且关于对称,线圈a产生的磁场在点处的磁感应强度大小为,方向向左,同理线圈b产生的磁场在点处的磁感应强度大小也为,方向向右,所以处的磁感应强度大小为0,故B错误;
C.为直径,即以为圆心,空间中任意画一个圆,由对称性可知,圆中的任意关于垂直的直径对称的位置两个线圈到两者的磁感应强度等大反向,故通过圆面的磁通量必为0,故C正确;
D.在处两线圈的磁场方向相反,但更靠近线圈,故净磁场由线圈决定,方向向左,故D错误。
故选C。
7.图甲是游乐场的过山车在竖直圆轨道内做圆周运动的情景,图乙为某实验小组用可视为质点的小球代替过山车模拟的实验图。某次测试中,质量为的小球从曲面轨道上的点由静止下滑后,恰能在半径为的竖直圆轨道上完成圆周运动。已知为轨道最低点,为轨道最高点,、两点的高度差为,不计一切摩擦和空气阻力,且轨道各处平滑相连。则下列说法正确的是( )
A.小球经过点时处于失重状态
B.、两点的高度差
C.小球在圆轨道上经过与圆心等高处时,其加速度是重力加速度的倍
D.小球释放点越高,则在轨道、两点受到的轨道弹力大小之差越大
【答案】C
【详解】A.小球经过点时,加速度向上,故小球处于超重状态,A错误;
B.小球恰能完成圆周运动,小球通过点时重力提供向心力,解得
小球从点运动到点的过程中,根据动能定理有,解得,B错误;
C.小球由静止下滑到圆心等高处的过程中,解得
小球在圆轨道上经过圆心等高处时,
小球的加速度,故C正确;
D.释放点越高,小球在圆轨道上的速度越大,小球通过C点
小球通过B点
小球从B点运动到C点的过程中,根据动能定理有
小球在轨道上、两点受到的弹力大小之差
联立解得,故弹力大小之差与释放点的高度无关,D错误。
故选C。
二、多项选择题:本题共 3 小题,每小题 6 分,共 18 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 6 分,部分选对的得 3 分,有选错的得 0 分。
8.如图,医院利用电磁流量计监测输液管中药液(药液中含有正负离子)的流量(定义:单位时间内通过横截面的液体体积)。匀强磁场的磁感应强度大小为,方向垂直纸面向里,输液管直径为,药液以恒定速度水平向右通过流量计,电压传感器可以检测、间的电压,当电压传感器两端电压高于或低于时,系统会发出警报声,则正常输液过程( )
A.点的电势低于点的电势 B.点的电势高于点的电势
C.流量的上限为 D.流量的下限为
【答案】BCD
【详解】AB.根据左手定则:向右运动的正离子受到向上的洛伦兹力,向a偏转;负离子受到向下的洛伦兹力,向b偏转,因此a聚集正电荷、b聚集负电荷,a点电势高于b点,A错误,B正确;
C.当离子受力平衡时,洛伦兹力等于电场力,解得流速,流量为
其中输液管横截面积代入得流量可见与成正比,正常输液要求上限:当时,,即流量上限为,C正确;
D.流量下限:当时,,即流量下限为,D正确。
故选BCD 。
9.图甲是粒子检测装置的示意图,图乙为其俯视图,粒子源释放出的经电离后的碳与碳原子核(初速度不计),经直线加速器加速后由中缝进入通道,该通道的上下表面是内半径为、外半径为的半圆环,磁感应强度为的匀强磁场垂直于半圆环,正对着通道出口处放置一张照相底片,能记录粒子从出口射出时的位置。当直线加速器的加速电压为时,原子核恰好能击中照相底片的正中间位置,下列说法正确的有( )
A.在图乙中,磁场的方向是垂直于纸面向外
B.若原子核和原子核均能击中照相底片,原子核在磁场中的运动时间一定比在磁场中的运动时间小
C.加速电压为时,原子核所击中的位置比原子核更远离圆心
D.当加速电压时,原子核全部打在外圆环上
【答案】ACD
【详解】A.由题图可知,碳原子核进入磁场区时受到的洛伦兹力方向应向右,则根据左手定则可知,磁场的方向垂直纸面向外,故A正确;
B.碳原子核在磁场中做匀速圆周运动时,由洛伦兹力提供向心力有
解得碳原子核做匀速圆周运动的半径为
则碳原子核在磁场中做匀速圆周运动时的周期为
所以碳原子核在磁场中运动的时间为
由于原子核的质量数大于原子核的质量数,所以原子核在磁场中的运动时间一定比原子核在磁场中的运动时间大,故B错误;
C.当加速电压为时,根据动能定理有
解得碳原子核进入磁场区的速度为
结合B选项解得碳原子核做匀速圆周运动的半径为
由于原子核的质量数大于原子核的质量数,所以原子核所击中的位置比原子核更远离圆心,故C正确;
D.当直线加速器的加速电压为时,原子核恰好能击中照相底片的正中间位置,则有
当时,解得原子核做匀速圆周运动的半径为
由于中缝到外圆环最右端的距离为,恰好等于,所以当加速电压时,原子核恰好从外圆环的右侧射出,因此当加速电压时,原子核将全部打在外圆环上,故D正确。
故选ACD。
10.如图甲所示,倾角的足够长的光滑斜面体固定在水平地面上,底端附近垂直斜面固定一挡板,可视为质点的小物块A、B用轻弹簧拴接后置于斜面上。A的质量为m,初始静止时,弹簧压缩量为d。某时刻在A上施加一沿斜面向上的恒力,当弹簧第一次恢复原长(此时弹性势能为零)时撤去恒力,A到最高点时B刚要离开挡板,此后A在斜面上做往复运动。A的重力势能和弹簧弹性势能随位移变化如图乙(以A的初始位置处为重力势能零势面),重力加速度为g,弹簧始终在弹性限度内。下列说法正确的是( )
A.弹簧的劲度系数为 B.B的质量为2m
C.A运动到最低点时的加速度大小为 D.弹簧的最大弹性势能为
【答案】AD
【详解】A.初始静止时,弹簧压缩量为d,以A为对象,有
解得弹簧的劲度系数为,故A正确;
B.由图乙可知,当A到最高点时,A沿斜面向上运动的位移为,由于初始时弹簧压缩量为d,则A到最高点时,弹簧的伸长量为d,此时B刚要离开挡板,对B有
解得B的质量为,故B错误;
C.A运动到最高点时,以A为对象,根据牛顿第二定律可得
解得A运动到最高点时的加速度大小为
由于A做简谐运动,根据对称性可知,A运动到最低点时的加速度大小为,故C错误;
D.撤去力后,A的重力势能、动能与弹性势能之和保持不变,当A处于最高点与最低点时,A的动能均为0,由图乙可得
可得弹簧的最大弹性势能为,故D正确。
故选AD。
三、实验题:本题共2小题,第一小题小题6分,第二小题10分,共16分。
11.请按要求完成下列实验内容。
(1)如图甲,将一个小钢球通过两根长均为s的不可伸长的细线悬挂在A、B两点,A、B两点连线水平且距离为x,摆球直径为d。摆球在垂直纸面内的竖直面内小角度摆动,则:
①该单摆的摆长L=_______(用s、x、d表示);
②用游标卡尺测量d如图乙,则d=_______mm;
③写出该双线摆的一个优点:_______。
(2)为了探究小车质量一定时,加速度a与其受到的合外力F的关系,设计了如图丙所示的装置:在桌面上放一块固定有定滑轮的木板,细绳的一端固定在小车上,另一端绕过定滑轮悬挂钩码,连接小车的细绳始终平行于木板,反复调节木板下方垫片的位置,直到轻推小车,小车通过光电门1、2的_______,此时小车受力平衡。
①若通过光电门1的时间t1大于通过光电门2的时间t2,则应将垫片向_______(选填“左”或“右”)移动恰当的距离;
②若钩码质量为M,重力加速度大小为g,调节垫片的位置使得小车在木板上下滑时受力平衡。现将小车置于图示位置,取下钩码让小车下滑,则小车下滑过程中受到的合外力大小为_______。
【答案】(1) 15.3 可以比较稳定地控制摆球在同一竖直面内摆动(答案合理即可)
(2) 时间相等 右 Mg
【详解】(1)[1]如图,摆长为O点到球心的距离
由勾股定理可得图中虚线长度为
故摆长为
[2]摆球直径为
[3]该双线摆的一个优点:可以比较稳定地控制摆球在同一竖直面内摆动,答案合理均可。
(2)[1]若通过两光电门时间相等,则小车匀速下滑。
[2]若通过光电门1的时间长,说明小车加速下滑,倾角过大,垫片需要向右端移动;
[3]由于钩码挂上时,小车受力平衡,则钩码取下后,小车受到的合力大小应等于钩码的重力大小,为Mg。
12.光伏电池是将太阳光能直接转换为电能的半导体器件。学习小组选取某型号光伏电池板,对其电动势与内阻的特性展开探究,设计了如图甲所示的实验电路。实验室提供了如下实验器材:
A.待测光伏电池板(电动势标识为)
B.电流表A(量程,内阻约)
C.电压表V(量程,内阻约)
D.滑动变阻器(最大阻值)
E.电阻箱(最大阻值)
F.电压传感器、电流传感器及相关设备
G.开关、,导线若干
白天环境下,主要实验步骤如下:
(1)按照图甲所示电路,用笔画线代替导线将图乙中的器材连接完整。________
(2)在实验室内将光伏电池板放在盒中,连接好电路,闭合,断开,改变盒盖高度,测量得到下表数据;
组别
1
2
3
4
5
6
7
8
h/cm
0
5
10
15
20
25
30
U/V
0
2.5
6.3
8.6
10.2
11.8
12.8
当盒盖高度时,电压表指针如图丙所示,读数为________V。由上表可知,随着光强(盒盖高度)的增加,光伏电池电动势________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)将盒盖完全打开,闭合、,无论如何调节滑动变阻器,发现电压表和电流表示数几乎为零。
(4)将图甲中的电流表换成电流传感器、电压表换成电压传感器(传感器均视为理想电表),用电阻箱替换滑动变阻器,连接电路。
闭合、,保持光照强度不变,改变电阻箱的阻值,测得光伏电池板两端电压随电流变化关系如图丁所示,其中为某一工作点,虚线是过点的切线,此状态下电池内阻大小为________(选用、、、、表示)。
【答案】 11.0/10.9/11.1 增大
【详解】[1]按照图甲所示电路,将图乙中器材连接完整,如图所示
[2]电压表量程为,分度值为,则读数为。
[3]断开时电路开路,电压表读数近似等于光伏电池的电动势,由表格数据可知,随着光强(盒盖高度)的增加,光伏电池电动势增大。
[4]根据闭合电路的欧姆定律,可得
可知图线的纵轴截距等于电动势,可得
对于非线性电源,在工作点,有,
代入,得
解得
四、计算题:本题共 3 小题,共 38 分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。
13.LED灯能耗是白炽灯的十分之一,某型号LED灯外观呈圆台状,如下图所示。发光芯片为一个边长为的正方形面板,置于圆台内底部,恰好与底部圆内接,芯片厚度忽略不计。为过轴线的截面,,在圆台内填充满透明封装材料。芯片中心处发出的一束平行于边的光线,从圆台上表面射出,折射角。
(1)求封装材料的折射率;
(2)芯片上点直接射向圆台上表面的光恰好均可射出,求圆台高度。
【答案】(1) (2)
【详解】(1)光线平行于AB,由几何关系和对称性可知,AB与水平上表面夹角,因此光线与竖直法线的夹角
已知。根据折射定律,光从介质射向空气,有
解得
(2)C点射向上表面的光恰好全部射出,说明最大入射角刚好等于全反射临界角,此时光线从A点射出。如图所示
发生全反射的临界角满足
解得
正方形面板的边长为,则BC的长度为
由几何关系,可得
解得
14.如图,利用弹弓发射玩具降落伞。两根劲度系数均为的相同轻质橡皮筋两端固定在间距为的弹弓弓口上,另两端与轻质皮兜相连。手持弹弓,使弓口水平,两橡皮筋自然伸展时夹角为;将质量为的降落伞(未展开)装入皮兜,缓慢竖直向下拉皮兜,直到两橡皮筋夹角为时,释放皮兜,降落伞被竖直向上弹出。从释放开始计时,在时刻,降落伞快速展开,并立即以开伞前瞬间的速度匀速下落,回到释放点。已知重力加速度为,开伞前降落伞所受空气阻力不计,降落伞展开前后均可视为质点。
(1)求皮兜将降落伞弹出过程,弹力对降落伞的冲量的大小;
(2)求两橡皮筋被拉伸至夹角为时,手对皮兜竖直向下的拉力的大小;
(3)若两橡皮筋被拉伸至夹角为时,储存的总弹性势能为,求降落伞开始匀速至回到释放点所经过的时间。
【答案】(1) (2) (3)
【详解】(1)以降落伞为研究对象,从释放皮兜,到时刻,降落伞快速展开,并立即以开伞前瞬间的速度匀速下落,取竖直向上为正方向,由动量定理
解得
(2)两根橡皮筋夹角为时,均处于原长状态,每根原长
拉伸至夹角时,每根橡皮筋的长度
根据胡克定律,每根橡皮筋的拉力
两根橡皮筋对称,竖直向下的拉力、降落伞重力、两根橡皮筋拉力的合力平衡
得
(3)降落伞展开后,下落高度
降落伞做匀速直线运动,所以阻力
以降落伞为研究对象,从释放皮兜,到降落伞落回释放点,由能量守恒
解得
15.如图所示,表面光滑且绝缘的矩形斜面ACDE与水平面夹角,斜面上有宽为L的矩形匀强磁场区域abcd,其下边界ab与AC平行,磁场方向垂直斜面向上。两个相同的正方形线圈甲和乙在斜面上并排放置,线圈的下边均与cd平行,甲的下边与cd相距为L。线圈的边长为L、质量为m、电阻为R。现同时无初速释放甲、乙线圈,已知甲的下边进入磁场时,甲恰好做匀速直线运动;当甲的上边进入磁场时,乙恰好追上甲并与甲发生弹性碰撞(碰撞时间极短),碰撞后甲的上边通过磁场的时间为,重力加速度为g。求:
(1)磁场的磁感应强度B的大小,以及乙释放时其下边与cd间的距离;
(2)碰撞后瞬间甲的加速度大小;
(3)甲和乙通过磁场区域全过程产生的焦耳热之比。
【答案】(1), (2) (3)
【详解】(1)甲的下边进入磁场时,甲恰好做匀速直线运动,则
其中
解得,
甲的上边进入磁场时的时间
乙线圈下滑的加速度为
则
(2)乙线圈下边与甲相碰之前的速度
因两线圈质量相同,则发生弹性碰撞时,根据动量守恒和能量关系,
可得,
则碰后甲的加速度,
解得,方向沿斜面向上;
(3)乙线圈进入磁场时的速度,可知乙线圈匀速进入磁场,然后匀速出离磁场,则产生的热量
甲线圈进入磁场时产生的热量
出离磁场时由动量定理(沿斜面向下为正)
其中,
解得
此过程线圈甲产生的焦耳热
可得甲和乙通过磁场区域全过程产生的焦耳热之比
2
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