精品解析：2026届湖北省直辖县级行政单位仙桃中学高三下学期模拟预测物理试题

湖北省仙桃中学2026届高三年级第二次半月考试卷 物理 本试卷满分100分，考试用时75分钟。 一、选择题：本题共10小题，共40分，每小题4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，第8~10题有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 1. 下面四幅课本插图中包含的物理思想方法相同的是（　　） A. 甲和乙 B. 乙和丙 C. 乙和丁 D. 丙和丁 2. 为了测量储液罐中液体的液面高度，有人设计了如图所示装置。当开关从a拨到b时，由电感L与电容C构成的回路中产生振荡电流而向外辐射电磁波，再使用调谐电路来接收甲振荡电路中的电磁波，这样就可通过测量乙中接收频率而获知甲中的发射频率，进而再获知电容C的值（L值已知），从而测量油罐内的液面高度。下列分析判断正确的是（ ） A. 该装置适用于测量任意种类液体的液面高度 B. 该装置测得的振荡频率与所用电源的电动势大小无关 C. 当装置使用过久电源电动势减小时，测量的液面高度比真实值偏小 D. 当储物罐内的液面高度降低时，所测到的LC回路中电流的振荡频率变小 3. 马年春晚舞蹈《喜雨》技惊四座，舞者头顶斗笠匀速转动时，下列图线中与斗笠边缘的一串串珠实际形态最接近的是（　　） A. B. C. D. 4. 如图所示，水平面内存在等边三角形ABC，D为AB边的中点。CF为光滑绝缘细杆，F点在D点的正上方。在A点固定电荷量为-Q的点电荷，在B、C两点分别固定电荷量为+Q的点电荷。现将一个中间有细孔的带负电小球套在细杆上，从F点由静止释放。下列说法正确的是（　　） A. D点电势小于F点电势 B. D点电场强度大于F点电场强度 C. 小球从F点到C点过程中电势能一直增大 D. 小球从F点到C点过程中电势能先增大后减小 5. 如图所示为某潮汐发电站的简化原理图，水坝下有通道，水流经通道即可带动水轮发电机工作。某次落潮后开闸放水，经时间t水坝内外水面高度相同，此时关闭闸门。已知海湾的面积为S，开闸放水时海湾内外水面高度差为h，水的密度为ρ，重力加速度为g。若通过水轮发电机以后水的动能忽略不计，水流减少的机械能有50%转化为电能。在该次落潮开闸放水过程中，水轮发电机的发电功率为（　　） A. B. C. D. 6. 图甲是一种振动发电机示意图，线圈套在一个辐向形永久磁铁凹槽中，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布（图乙为左视图）。推动线圈框架的P端，使线圈沿轴线做简谐运动，频率为5Hz，时线圈速度为0。线圈电阻为2Ω，与阻值为8Ω的小灯泡L串联，小灯泡发光，电压表的读数为2.40V。不计其他电阻，则该振动发电机的（　　） A. 线圈所在同心圆各处的磁感应强度都相同 B. 仅将线圈匝数加倍，电压表读数加倍 C. 总电功率为0.72W D. 线圈中产生的感应电动势瞬时值为（V） 7. 我国计划2030年前实现载人登月科学探索。探月卫星A、B绕月球运动的轨道均为椭圆，月球位于椭圆的一个焦点上，两卫星分别与月球间引力F的大小随时间t的变化规律如图所示。已知，则A、B的质量之比为（　　） A. B. C. D. 8. 磁力刹车是游乐场中过山车采用的一种新型刹车装置，该刹车装置的原理图（从车后朝前看）如图所示，停车区的轨道两侧装有强力磁铁，当过山车进入停车区时铜片从强力磁铁间穿过，车很快停下来，关于该装置的刹车原理，下列判断正确的是（　　） A. 过山车进入停车区时其动能转化成电能 B. 把铜片换成有机玻璃片，也能达到相同的刹车效果 C. 过山车进入停车区的过程中两侧的铜片中会产生感应电流 D. 过山车进入停车区的过程中铜片受到的安培力使过山车减速 9. 随着人们生活水平提高，单反相机已进入普通家庭，单反相机是单镜头反光数码照相机，原理是在胶片平面的前面以45°角安装了一片反光镜，反光镜的上方依次有毛玻璃、五棱镜目镜等，五棱镜将实像光线多次反射改变光路，将影像送至目镜，使观景窗中所看到的影像和胶片上永远一样，这样方便摄影者正确地取景和对焦。某品牌单反相机五棱镜目镜横截面和各部分角度如图所示，其中，，光线从AB中点P垂直AB射入，依次经过CD、DE和EA面的反射后，最后光线从BC面射出，已知光线恰好能够在CD面上发生全反射，光在真空中的速度为c。下列说法正确的是（　　） A. 五棱镜的折射率为2 B. 光线在DE面上不会发生全反射 C. 光线从BC面射出时在BC面上的入射角为0° D. 光线从射入五棱镜到射到CD面的时间为 10. 如图所示，一光滑木板倾斜固定，与水平面的夹角，木板的底端固定一垂直木板的挡板，上端固定一定滑轮。劲度系数为的轻弹簧下端固定在挡板上，上端与质量为的物块Q连接。跨过定滑轮的不可伸长的轻绳一端与物块Q连接，另一端与套在水平固定的光滑直杆上的质量为的物块P连接。初始时物块P在水平外力作用下静止在直杆的点，且恰好与直杆没有相互作用，轻绳与水平直杆的夹角。撤去水平外力，物块P由静止运动到点时轻绳与直杆间的夹角。已知滑轮到水平直杆的垂直距离为，重力加速度大小为，弹簧轴线、物块Q与定滑轮之间的轻绳共线且与木板平行，不计滑轮大小及摩擦，物块P、Q均可视为质点。取，。则下列说法正确的是（　　） A. 物块Q下滑过程中，弹簧的弹性势能一直减小 B. 物块P从点运动到点的过程中，轻绳拉力对物块P做正功 C. 物块P从点运动到点的过程中，轻绳拉力对物块Q做的功为 D. 物块P从点运动到点的过程中，物块Q的重力势能减少量等于P、Q两物块总动能的增加量 二、非选择题：本题共5小题，共60分。 11. 一位同学用单摆测量当地重力加速度，其操作如下： （1）他找来一段长约的细线，一端系住一把小锁，另一端固定在支架上。然后将锁拉离平衡位置，使摆线与竖直方向成一个较小的角度，将锁由静止释放。测量周期时，应从锁到达___________（填“最低”或“最高”）位置时开始计时。 （2）用手机秒表计时，当锁到达标记位置时开始计时，并计数0，此后锁每经过标记位置时计数加1．当计数到20时停止计时，手机显示计时时间为，则该“单摆”的周期___________s（保留4位有效数字）。 （3）减小摆线长度，借助直尺测出摆线的缩短量，重复步骤（2）测出“新摆”的周期，则由此可得当地的重力加速度___________（用、及表示）。 12. 某同学要测量一电源的电动势和内阻，电源的电动势约为。 备有下列器材： 毫安表A（量程，内阻未知）； 电阻箱、（均为）； 电键、导线若干。 为完成实验，该同学设计了如图甲所示电路，进行了如下操作： (1)首先测量毫安表内阻。连接好电路后，只闭合，调整使毫安表满偏；再闭合，调整，使毫安表半偏，此时示数为，则该毫安表内阻为______； (2)为将毫安表A量程扩大为量程为的电流表，应将调整为______； (3)保持阻值不变，调节的阻值，读出电阻箱的阻值和对应毫安表A的示数，并换算出电流表所测干路电流，记录多组数据，在图像中画出其变化关系，如图乙所示； (4)根据图像，所测电池的电动势为______。该同学认为电池内电阻为，该测量值比真实值______（选填“大”、“小”、“相等”）。 13. 如图所示，一根劲度系数的轻质弹簧上端固定，下端与一质量为的绝热活塞连接并悬挂一绝热气缸。活塞与气缸内封闭着一定质量的理想气体。气缸内部带有加热装置，顶部开口且有卡扣，以保证活塞不会脱离。气缸内部高为、底面积为，缸内气体初始温度为，活塞到气缸底部的距离为，弹簧被拉伸了。现缓慢加热气体使气缸下降到活塞恰好到达气缸顶部。已知大气压强恒为，重力加速度为，忽略活塞和气缸壁的厚度及加热装置的体积，不计一切摩擦。求： （1）绝热气缸的总质量； （2）活塞恰好到达气缸顶部时封闭气体的温度； （3）已知在整个加热过程中，气体吸收的热量为，求气体内能的变化量。 14. 如图所示，间距为d、倾角为α的两根光滑足够长的金属导轨间，有一竖直向上的匀强磁场，导轨上放有质量为m的金属棒MN，接触良好。在与导轨连接的电路中，变阻器的总电阻为R，定值电阻阻值为2R，导轨和金属棒电阻不计。电源正负极未画出，电动势为E，内阻r为，当滑片P处于中央位置时，金属棒恰静止在导轨上，重力加速度未g。求： （1）金属棒MN中电流大小和方向； （2）匀强磁场的磁感应强度B； （3）移动滑片P，金属棒将如何运动？请简述理由。 15. 在未来的深空探测任务中，我国自主研发的空间粒子调控系统正在测试一种新型带电粒子轨迹引导技术。该系统通过精确控制电磁场，实现对高能带电粒子束的聚焦、偏转与定向释放，旨在应用于太空辐射防护、粒子推进引擎以及空间站能源传输等前沿领域。如图所示，在某次地面模拟实验中，平面直角坐标系xoy的第一象限内存在垂直纸面向外、磁感应强度大小为B（未知）的匀强磁场，第二象限内存在沿x轴正方向的匀强电场E（未知）。一带电量为q（q>0），质量为m的粒子从x轴上的点A（-L，0）沿y轴正方向以初速度v0进入第二象限，经电场偏转后从y轴上的点M（0，2L）进入第一象限，并在磁场中做圆周运动，恰好经过点P（2L，0）。不计粒子重力，求： （1）匀强电场的场强大小； （2）匀强磁场的磁感应强度大小； （3）若撤去第一象限的全域磁场，仅在某一矩形区域内加一个方向不变、磁感应强度为4B的匀强磁场，使粒子沿与x轴正方向成角斜向下穿过x轴并能通过点N（3L，0），求该矩形区域的最小面积及带电粒子进入该矩形磁场初始位置坐标。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 湖北省仙桃中学2026届高三年级第二次半月考试卷 物理 本试卷满分100分，考试用时75分钟。 一、选择题：本题共10小题，共40分，每小题4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，第8~10题有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 1. 下面四幅课本插图中包含的物理思想方法相同的是（　　） A. 甲和乙 B. 乙和丙 C. 乙和丁 D. 丙和丁 【答案】D 【解析】 【详解】甲图是微元法；乙图是放大法；丙图是等效法；丁图中物体的重心也是等效法。 故选D。 2. 为了测量储液罐中液体的液面高度，有人设计了如图所示装置。当开关从a拨到b时，由电感L与电容C构成的回路中产生振荡电流而向外辐射电磁波，再使用调谐电路来接收甲振荡电路中的电磁波，这样就可通过测量乙中接收频率而获知甲中的发射频率，进而再获知电容C的值（L值已知），从而测量油罐内的液面高度。下列分析判断正确的是（ ） A. 该装置适用于测量任意种类液体的液面高度 B. 该装置测得的振荡频率与所用电源的电动势大小无关 C. 当装置使用过久电源电动势减小时，测量的液面高度比真实值偏小 D. 当储物罐内的液面高度降低时，所测到的LC回路中电流的振荡频率变小 【答案】B 【解析】 【详解】A．该装置适用于测量不导电液体的液面高度，A错误； B C．该装置测得的振荡频率与所用电源的电动势大小无关，则当装置使用过久电源电动势减小时，振荡电路的周期和频率不变，则测量的液面高度比真实值不变，B正确，C错误； D．当储物罐内的液面高度降低时，根据 正对面积减小，则C减小，根据 所测到的LC回路中电流的振荡频率变大， D错误。 故选B。 3. 马年春晚舞蹈《喜雨》技惊四座，舞者头顶斗笠匀速转动时，下列图线中与斗笠边缘的一串串珠实际形态最接近的是（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】当斗笠匀速转动时，每一串串珠会随斗笠一起做匀速圆周运动（同轴转动，角速度相同）。串珠的向心力由重力和绳子拉力的合力提供，即（其中是绳子与竖直方向的夹角，r是串珠到转轴的水平距离） 解得 公式说明越靠下的串珠，圆周运动半径r越大，也越大，即越大。 故选B。 4. 如图所示，水平面内存在等边三角形ABC，D为AB边的中点。CF为光滑绝缘细杆，F点在D点的正上方。在A点固定电荷量为-Q的点电荷，在B、C两点分别固定电荷量为+Q的点电荷。现将一个中间有细孔的带负电小球套在细杆上，从F点由静止释放。下列说法正确的是（　　） A. D点电势小于F点电势 B. D点电场强度大于F点电场强度 C. 小球从F点到C点过程中电势能一直增大 D. 小球从F点到C点过程中电势能先增大后减小 【答案】B 【解析】 【详解】ACD．由于A、B两点为等量异种点电荷，且等量异种点电荷中垂面上各点电势为零，所以越靠近C点点电荷的位置电势越高，由此可知，D点电势高于F点电势，F点到C点过程中电势一直升高，带负电小球的电势能一直减小，故ACD错误； B．根据等量异种点电荷电场分布可知，A、B两点等量异种点电荷，在D、F两点产生的电场强度均沿AB指向A，且在D点产生的电场强度大于在F点产生的电场强度，根据点电荷的电场分布可知，C点点电荷在D点产生的电场强度大于在F点产生的电场强度，方向沿各自连线向外，均与等量异种点电荷的电场垂直，根据电场叠加原理可知，D点电场强度大于F点电场强度，故B正确。 故选B。 5. 如图所示为某潮汐发电站的简化原理图，水坝下有通道，水流经通道即可带动水轮发电机工作。某次落潮后开闸放水，经时间t水坝内外水面高度相同，此时关闭闸门。已知海湾的面积为S，开闸放水时海湾内外水面高度差为h，水的密度为ρ，重力加速度为g。若通过水轮发电机以后水的动能忽略不计，水流减少的机械能有50%转化为电能。在该次落潮开闸放水过程中，水轮发电机的发电功率为（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】根据题意可知，经时间t，水流减少的重力势能为 则在该次落潮开闸放水过程中，水轮发电机的发电功率为 故选B。 6. 图甲是一种振动发电机示意图，线圈套在一个辐向形永久磁铁凹槽中，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布（图乙为左视图）。推动线圈框架的P端，使线圈沿轴线做简谐运动，频率为5Hz，时线圈速度为0。线圈电阻为2Ω，与阻值为8Ω的小灯泡L串联，小灯泡发光，电压表的读数为2.40V。不计其他电阻，则该振动发电机的（　　） A. 线圈所在同心圆各处的磁感应强度都相同 B. 仅将线圈匝数加倍，电压表读数加倍 C. 总电功率为0.72W D. 线圈中产生的感应电动势瞬时值为（V） 【答案】B 【解析】 【详解】A．线圈所在的同心圆各处的磁感应强度只是大小相同而方向各不相同，A错误； B．仅将线圈匝数加倍，导致线圈中产生的感应电动势的最大值加倍，电压表读数加倍，B正确； C．线圈中电流的有效值 线圈中感应电动势的有效值 振动发电机的总电功率 故C错误； D．感应电动势的峰值 频率 则 线圈中产生的感应电动势瞬时值为 故D错误。 故选B。 7. 我国计划2030年前实现载人登月科学探索。探月卫星A、B绕月球运动的轨道均为椭圆，月球位于椭圆的一个焦点上，两卫星分别与月球间引力F的大小随时间t的变化规律如图所示。已知，则A、B的质量之比为（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】由图可知，A卫星的周期，B卫星的周期，又 根据开普勒第三定律，可得 A卫星，引力的最大值与最小值之比为9：1，则远月点与近月点距离之比为3：1 A在远月点， B卫星，引力的最大值与最小值之比为4：1，则远月点与近月点距离之比为2：1 B在远月点， 解得 故选D。 8. 磁力刹车是游乐场中过山车采用的一种新型刹车装置，该刹车装置的原理图（从车后朝前看）如图所示，停车区的轨道两侧装有强力磁铁，当过山车进入停车区时铜片从强力磁铁间穿过，车很快停下来，关于该装置的刹车原理，下列判断正确的是（　　） A. 过山车进入停车区时其动能转化成电能 B. 把铜片换成有机玻璃片，也能达到相同的刹车效果 C. 过山车进入停车区的过程中两侧的铜片中会产生感应电流 D. 过山车进入停车区的过程中铜片受到的安培力使过山车减速 【答案】ACD 【解析】 【详解】A．过山车进入停车区时，铜片切割磁感线，克服安培力做功，将过山车的动能转化为电能（最终通过电阻发热转化为内能），故A正确； B．有机玻璃是绝缘体，把铜片换成有机玻璃片时，即使切割磁感线也不会产生感应电流，因此不会受到安培力的阻碍作用，无法达到相同的刹车效果，故B错误； C．过山车进入停车区的过程中，铜片从强力磁铁间穿过，穿过铜片的闭合回路面积或所在位置的磁场发生改变，导致穿过铜片的磁通量发生变化，从而在铜片中产生感应电流（即涡流），故C正确； D．根据楞次定律“来拒去留”的推论（或安培力总是阻碍相对运动）可知，过山车进入停车区的过程中，铜片中感应电流受到的安培力方向与过山车的运动方向相反，从而使过山车减速，故D正确。 故选ACD。 9. 随着人们生活水平提高，单反相机已进入普通家庭，单反相机是单镜头反光数码照相机，原理是在胶片平面的前面以45°角安装了一片反光镜，反光镜的上方依次有毛玻璃、五棱镜目镜等，五棱镜将实像光线多次反射改变光路，将影像送至目镜，使观景窗中所看到的影像和胶片上永远一样，这样方便摄影者正确地取景和对焦。某品牌单反相机五棱镜目镜横截面和各部分角度如图所示，其中，，光线从AB中点P垂直AB射入，依次经过CD、DE和EA面的反射后，最后光线从BC面射出，已知光线恰好能够在CD面上发生全反射，光在真空中的速度为c。下列说法正确的是（　　） A. 五棱镜的折射率为2 B. 光线在DE面上不会发生全反射 C. 光线从BC面射出时在BC面上的入射角为0° D. 光线从射入五棱镜到射到CD面的时间为 【答案】ACD 【解析】 【详解】A．恰好在CD面发生全反射，由几何关系知入射角 刚好全反射时 解得折射率n=2 故A正确； B．作出光路图，如图所示 根据光的反射定律和几何关系可知光在DE面上的入射角为75°，大于临界角，则光线在DE面上会发生全反射，故B错误； C．同理在可知光在EA面上的入射角为30°，根据几何关系可得光恰好垂直于BC边射出，则光线从BC面射出时在BC面上的入射角为0°，故C正确； D．根据几何关系，可得路程 光在五棱镜中传播速度为 传播的时间为 代入数据解得 故D正确。 故选ACD。 10. 如图所示，一光滑木板倾斜固定，与水平面的夹角，木板的底端固定一垂直木板的挡板，上端固定一定滑轮。劲度系数为的轻弹簧下端固定在挡板上，上端与质量为的物块Q连接。跨过定滑轮的不可伸长的轻绳一端与物块Q连接，另一端与套在水平固定的光滑直杆上的质量为的物块P连接。初始时物块P在水平外力作用下静止在直杆的点，且恰好与直杆没有相互作用，轻绳与水平直杆的夹角。撤去水平外力，物块P由静止运动到点时轻绳与直杆间的夹角。已知滑轮到水平直杆的垂直距离为，重力加速度大小为，弹簧轴线、物块Q与定滑轮之间的轻绳共线且与木板平行，不计滑轮大小及摩擦，物块P、Q均可视为质点。取，。则下列说法正确的是（　　） A. 物块Q下滑过程中，弹簧的弹性势能一直减小 B. 物块P从点运动到点的过程中，轻绳拉力对物块P做正功 C. 物块P从点运动到点的过程中，轻绳拉力对物块Q做的功为 D. 物块P从点运动到点的过程中，物块Q的重力势能减少量等于P、Q两物块总动能的增加量 【答案】BD 【解析】 【详解】A．对物块P在A点时进行受力分析，其恰好与直杆没有相互作用，所以绳子拉力在竖直方向的分力与重力大小相等，方向相反，即 所以绳子的拉力为 对物块Q进行受力分析，在沿斜面方向上有 解得 设弹簧拉伸的长度为，由胡克定律有 解得 物块P运动到B点时，由几何关系可得物块Q沿斜面向下滑了 所以此时弹簧的压缩量为 即此时弹簧的压缩量与初始时弹簧的拉伸量相同，也就是说此时弹簧的弹性势能与初始时弹簧的弹性势能相同，即弹簧的弹性势能先减小后增大，故A错误； D．物块P从A点运动到B点的过程中，弹簧的弹力做功为零，所以由能量守恒可知，物块Q的重力势能减少量等于物块P和Q总动能的增加量，故D正确； B．由于轻绳只能提供拉力，对物块P，在从A点到B点过程中轻绳拉力的方向与P运动方向夹角为锐角，则轻绳拉力对P做正功，故B正确； C．物块P运动到B点时，P和Q速度满足 物块P从A点运动到B的过程中，对系统由能量守恒有 对物块Q有 联立解得，故C错误。 故选BD。 二、非选择题：本题共5小题，共60分。 11. 一位同学用单摆测量当地重力加速度，其操作如下： （1）他找来一段长约的细线，一端系住一把小锁，另一端固定在支架上。然后将锁拉离平衡位置，使摆线与竖直方向成一个较小的角度，将锁由静止释放。测量周期时，应从锁到达___________（填“最低”或“最高”）位置时开始计时。 （2）用手机秒表计时，当锁到达标记位置时开始计时，并计数0，此后锁每经过标记位置时计数加1．当计数到20时停止计时，手机显示计时时间为，则该“单摆”的周期___________s（保留4位有效数字）。 （3）减小摆线长度，借助直尺测出摆线的缩短量，重复步骤（2）测出“新摆”的周期，则由此可得当地的重力加速度___________（用、及表示）。 【答案】（1）最低 （2）1.806 （3） 【解析】 【小问1详解】 因为人的视觉误差一定的情况下，速度越大，其时间的测量误差就越小。故为了提高周期的测量精度，应选择锁速度最大时的位置作为计时的“标记位置”，所以应选择“最低”位置。 【小问2详解】 计数20对应锁完成10次全振动，故 【小问3详解】 由单摆周期公式，可得及 又因为，故有 12. 某同学要测量一电源的电动势和内阻，电源的电动势约为。 备有下列器材： 毫安表A（量程，内阻未知）； 电阻箱、（均为）； 电键、导线若干。 为完成实验，该同学设计了如图甲所示电路，进行了如下操作： (1)首先测量毫安表内阻。连接好电路后，只闭合，调整使毫安表满偏；再闭合，调整，使毫安表半偏，此时示数为，则该毫安表内阻为______； (2)为将毫安表A量程扩大为量程为的电流表，应将调整为______； (3)保持阻值不变，调节的阻值，读出电阻箱的阻值和对应毫安表A的示数，并换算出电流表所测干路电流，记录多组数据，在图像中画出其变化关系，如图乙所示； (4)根据图像，所测电池的电动势为______。该同学认为电池内电阻为，该测量值比真实值______（选填“大”、“小”、“相等”）。 【答案】 ①. 24.5 ②. 0.5 ③. 4.8 ④. 大 【解析】 【详解】(1)[1]由实验原理可知，调整，使毫安表半偏，则流过的电流近似与毫安表的示数相等，由于与毫安表并联，电压相等，所以毫安表的内阻与的电阻相等，即为； (2)[2]为将毫安表A量程扩大为量程为的电流表，即流过的电流为，则的阻值为 (4)[3]由实验原理可知 整理得 由图像可知 [4]由数学知识可知 得 该测量值比真实值大。 13. 如图所示，一根劲度系数的轻质弹簧上端固定，下端与一质量为的绝热活塞连接并悬挂一绝热气缸。活塞与气缸内封闭着一定质量的理想气体。气缸内部带有加热装置，顶部开口且有卡扣，以保证活塞不会脱离。气缸内部高为、底面积为，缸内气体初始温度为，活塞到气缸底部的距离为，弹簧被拉伸了。现缓慢加热气体使气缸下降到活塞恰好到达气缸顶部。已知大气压强恒为，重力加速度为，忽略活塞和气缸壁的厚度及加热装置的体积，不计一切摩擦。求： （1）绝热气缸的总质量； （2）活塞恰好到达气缸顶部时封闭气体的温度； （3）已知在整个加热过程中，气体吸收的热量为，求气体内能的变化量。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 温度为时，对活塞分析 解得 对气缸分析 解得 【小问2详解】 活塞恰好到达气缸顶部的过程中，气体做等压变化 可解得 【小问3详解】 当气体温度为时，体积为；当活塞恰好到达气缸顶部时，气体温度为，所以气体温度由加热到的过程中，气体作等压变化，故气体对外做功为 根据热力学第一定律可得 14. 如图所示，间距为d、倾角为α的两根光滑足够长的金属导轨间，有一竖直向上的匀强磁场，导轨上放有质量为m的金属棒MN，接触良好。在与导轨连接的电路中，变阻器的总电阻为R，定值电阻阻值为2R，导轨和金属棒电阻不计。电源正负极未画出，电动势为E，内阻r为，当滑片P处于中央位置时，金属棒恰静止在导轨上，重力加速度未g。求： （1）金属棒MN中电流大小和方向； （2）匀强磁场的磁感应强度B； （3）移动滑片P，金属棒将如何运动？请简述理由。 【答案】（1），方向从N到M，（2），（3）如果向右移动滑片P，金属棒将沿斜面向下运动，最后匀速运动；如果向左移动滑片P，金属棒将沿斜面向上运动，最后匀速运动。 【解析】 【详解】（1）根据左手定则可知MN受到的安培力方向向左，则MN中的电流方向从N到M； 并联部分的电阻为： R并== 电路总电阻为： R总=R并+=1.1R 电路总电流为： I总== 金属棒MN中电流大小为： I==； （2）导体棒处于静止状态，根据平衡条件可得： BILcosα=mgsinα 解得：B==； （3）如果向右移动滑片P，并联部分的电阻减小、电压减小，通过MN的电流减小，金属棒将沿斜面向下运动，随着速度增大，感应电动势增大，电流增大，安培力增大，最后匀速运动； 如果向左移动滑片P，并联部分的电阻增大、电压增大，通过MN的电流增大，金属棒将沿斜面向上运动，随着速度增大，感应电动势增大，电流减小，安培力减小，最后匀速运动。 15. 在未来的深空探测任务中，我国自主研发的空间粒子调控系统正在测试一种新型带电粒子轨迹引导技术。该系统通过精确控制电磁场，实现对高能带电粒子束的聚焦、偏转与定向释放，旨在应用于太空辐射防护、粒子推进引擎以及空间站能源传输等前沿领域。如图所示，在某次地面模拟实验中，平面直角坐标系xoy的第一象限内存在垂直纸面向外、磁感应强度大小为B（未知）的匀强磁场，第二象限内存在沿x轴正方向的匀强电场E（未知）。一带电量为q（q>0），质量为m的粒子从x轴上的点A（-L，0）沿y轴正方向以初速度v0进入第二象限，经电场偏转后从y轴上的点M（0，2L）进入第一象限，并在磁场中做圆周运动，恰好经过点P（2L，0）。不计粒子重力，求： （1）匀强电场的场强大小； （2）匀强磁场的磁感应强度大小； （3）若撤去第一象限的全域磁场，仅在某一矩形区域内加一个方向不变、磁感应强度为4B的匀强磁场，使粒子沿与x轴正方向成角斜向下穿过x轴并能通过点N（3L，0），求该矩形区域的最小面积及带电粒子进入该矩形磁场初始位置坐标。 【答案】（1） （2） （3）， 【解析】 【分析】 【小问1详解】 粒子在第二象限做类平抛运动，有 解得 【小问2详解】 粒子进入第一象限时速度大小为，方向与y轴的夹角为，有 解得 由几何关系可知粒子在第二象限做匀速圆周运动的半径为 由 解得 【小问3详解】 若磁场磁感应强度为4B，则粒子做匀速圆周运动的半径为 若使粒子沿与x轴正方向成角斜向下穿过x轴，则所加磁场使粒子速度偏转90°，沿y轴方向运动的位移为0，沿x轴正方向向右运动距离为 则该矩形区域的位置及大小如图，矩形区域的长边为，短边为 该矩形区域的最小面积为 设粒子进入该矩形磁场初始位置坐标为，则出磁场位置坐标为，由几何关系可知 解得 带电粒子进入该矩形磁场初始位置坐标为 【点睛】 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $