精品解析：2026届湖南株洲市南方中学高三下学期5月二模物理试题

株洲市南方中学2026届高三5月第二次全真模拟考试 高三物理 一、单选题（本题共7个小题，每小题4分，共28分，在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求的） 1. 2025年6月26日，中国科学院主导的国际合作空间科学卫星“天关”成功捕捉到编号为EP240414a的一个转瞬即逝的宇宙X射线信号。X射线是原子核外电子跃迁产生的，下列说法正确的是（　　） A. 核反应是α衰变 B. γ射线和X射线都是电磁波，但它们的产生机理不同 C. β射线是高速电子流，其穿透能力比α射线弱 D. 在云室中，能清晰看到α、β、γ射线的径迹 2. 传送带在实际生活和工业生产中应用丰富，极大提高了生活便利性和工业生产效率。如图所示，某快递分拣车间用倾角为的传送带运送包裹，传送带始终以速率逆时针匀速转动，某包裹与传送带间的动摩擦因数为，在某段时间内该包裹以恒定速率沿传送带向下运动，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。这段时间内下列说法中正确的是（　　） A. 传动带对包裹的作用力竖直向上 B. 可能大于 C. 包裹不可能受静摩擦力的作用 D. 可能小于 3. 甲、乙两个单摆的摆球完全相同，在同一平面内各自做简谐运动，摆线的最大摆角相同。某时刻开始计时，内它们的振动图像如图所示，下列说法正确的是（　　） A. 甲、乙的摆长之比为 B. 时刻甲、乙的相位差为 C. 甲摆球的最大动能大于乙摆球的最大动能 D. 从计时开始，乙摆球第2次经过最低点时两摆球速度方向相反 4. 一同学在操场练习定点投篮，他将篮球以的速度以一定投射角从离地高度处投出，篮球从篮筐上方斜向下直接经过篮筐的中心点无碰撞进入篮筐。篮球从投出到进入篮筐的过程中，上升时间与下降时间之比为，篮筐距离地面的高度为。重力加速度，忽略空气阻力，则（　　） A. 篮球从投出到进入篮筐的时间为 B. 篮球最高点速度大小为 C. 篮球抛出点到篮筐中心的水平距离 D. 投射角的正切值 5. 2026年4月9日，嫦娥七号探测器运抵文昌航天发射场，进入发射前最终测试阶段。本次任务将奔赴月球南极，开展水冰探测、月表环境勘察与科研站建设相关试验，为我国载人登月奠定基础。如图所示探测器先绕地球做近地圆周运动，经精准变轨后进入地月转移轨道，最终环绕月球做贴近月球表面的圆周运动。已知地球半径R地为月球半径R月的4倍，地球质量M地为月球质量M月的81倍，近地卫星绕地球的环绕速度v地=7.9km/s，万有引力常量为G，不计天体自转影响。下列说法正确的是（　　） A. 探测器的发射速度必须大于11.2km/s B. 探测器绕月球表面做圆周运动的环绕速度约为1.8km/s C. 探测器在地球表面的重力加速度与月球表面的重力加速度之比为81:4 D. 若探测器在距月球表面高度为2R月的轨道上做圆周运动，其向心加速度等于月球表面的重力加速度的 6. 一定质量的理想气体由状态开始，经历过程，其图像如图所示，的延长线过坐标原点，与纵轴平行。已知两状态下气体的温度相同，过程中气体向外界放出的热量为。下列说法正确的是（　　） A. 气体在状态下单位时间内对单位面积器壁碰撞次数大于在状态的次数 B. 整个过程中气体对外界做功为零 C. 过程中气体从外界吸收的热量为 D. 过程中气体内能变化量的绝对值小于 7. 为了助推本地文旅的发展，2025年，大同推出了大型行进情景式演艺项目《如梦大同》，如甲图，演员们通过吊威亚在城墙上展现高超的表演技艺，为游客呈现了一场视觉盛宴！现将情景简化如乙图，一根不可伸长的绳索（不计质量）一端系于演员腰间点，另一端系于城墙上的固定点，该演员身体伸直，双脚蹬于城墙点，并保持平衡。已知，，演员质量，城墙对演员的作用力始终沿着身体，重力加速度取，，。下列说法正确的是（　　） A. 绳索对演员的拉力大小为 B. 城墙对演员的作用力大小为 C. 若保持点不动，将点沿城墙缓慢上移稍许，绳索对演员的拉力大小一定增大 D. 若保持点不动，将点沿城墙缓慢下移稍许，城墙对演员的弹力大小一定增大 二、多选题（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，全部选对得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分） 8. 如图，真空环境中一质量为的均匀带正电的圆环平放在绝缘桌面上，有一个质量为可视为点电荷的带正电小球静止于圆环圆心的正上方处。现使得小球的带电量变为原来的两倍并再次处于静止状态，带电圆环电荷的分布不受到影响。以无穷远为零势面，下列说法中正确的是（　　） A. 桌面所受圆环的压力大小不变 B. 小球的电势能增大 C. 小球与圆环间的库仑力不变 D. 再次达到平衡后小球距圆环圆心的距离变为 9. 如图甲为我国海上风力发电简化工作原理模型图，风轮带动矩形线圈在匀强磁场中转动输出如图乙所示的交流电，并通过两理想变压器和远距离输电给用户供电，电压表为理想电表。下列说法正确的是（　　） A. 用电高峰期相当于滑片向下移动，则电压表的示数变大 B. t=0.015s时穿过线圈的磁通量为零 C. 将输电电压提高到原来的10倍，输电线路上损失的功率变为原来的 D. 若风速增大时，转速增加，输电线上损失的功率增大 10. 如图（a），劲度系数为k的轻弹簧下端悬挂薄板A，A静止。带孔薄板B套于弹簧且与弹簧间无摩擦，A、B质量相同，B从A上方h高度处由静止释放，A、B碰撞时间极短，碰后粘在一起下落3l后速度减为零。以A、B碰撞位置为坐标原点O，竖直向下为正方向建立x轴，A、B整体的重力势能随下落距离x变化图像如图（b）中I所示，弹簧的弹性势能随下落距离x变化图像如图（b）中Ⅱ所示，重力加速度为g，则（　　） A. 薄板A的质量为 B. 薄板B下落的高度h为 C. 碰撞后两薄板的最大速度为 D. 碰撞后两薄板上升的最大高度在O上方l处 三、实验题：（共16分。每空2分） 11. 某实验小组用如图甲所示的装置探究圆周运动向心力的大小与质量、线速度和半径之间的关系。不计摩擦的水平直杆固定在竖直转轴上，竖直转轴可以随转速可调的电动机一起转动，套在水平直杆上的滑块，通过细线与固定在竖直转轴上的力传感器相连接。水平直杆的另一端到竖直转轴的距离为R的边缘处安装了宽度为d的遮光片，光电门可以测出遮光片经过光电门所用的时间。 （1）本实验主要用到的科学方法与下列哪个实验是相同的______； A. 探究小车速度随时间变化规律 B. 探究加速度与物体受力、物体质量的关系 C. 探究两个互成角度的力的合成规律 D. 探究平抛运动的特点 （2）若某次实验中滑块到竖直转轴的距离为r，测得遮光片的挡光时间为，则滑块的线速度表达式为______（用、d、R、r表示）； （3）实验小组保持滑块质量和运动半径不变，探究向心力F与线速度的关系时，以F为纵坐标，以为横坐标，根据测量数据作一条倾斜直线如图乙所示，已测得遮光片的宽度，遮光片到竖直转轴的距离，滑块到竖直转轴的距离，则滑块的质量______kg。 12. 干电池用久后通常电动势会减小，内阻增大。某同学利用DIS系统、定值电阻、电阻箱R等实验器材分别研究新、旧两节干电池的电动势和内阻，实验装置如图甲所示。首先测量电池a的电动势和内阻，实验时多次改变R的阻值，用电流传感器测得对应的电流值I，在计算机上显示出如图乙所示的的关系图线a，重复上述实验方法测量电池b的电动势和内阻，得到图乙中的图线b。 （1）某次实验电阻箱调节后如图丙所示，则此时电阻箱的读数为______Ω。 （2）若定值电阻，令，，由图乙中实验图线a的拟合方程可得，电池a的电动势______V，内阻______Ω。（结果可用分数表示） （3）根据图乙可以判断，图线______对应的是新电池（选填“a”或“b”）。 （4）根据实验测得的电池a的R、I数据，若令，，则由计算机拟合得出的图线如图丁所示，则图线最高点A的坐标值应为______Ω.。（结果保留2位有效数字）。 四、解答题 13. 在测量玻璃砖折射率实验中，选择长方体玻璃砖，玻璃砖截面如图所示。边长为，边长为，已经测得玻璃砖折射率为。实验中某同学用一束细激光自O点射入玻璃砖，已知，求： （1）为使激光恰好照射到D点，求激光在面上入射角的正弦值； （2）保持（1）入射角不变，把入射点向A移动，当新的入射点距A的距离为时，判断激光束第一次自玻璃砖射出点的位置并计算该点到D点的距离。 14. 某离子实验装置的基本原理如图所示，截面半径为的圆柱腔分为两个工作区，Ⅰ区长度，内有沿y轴负方向的匀强电场，Ⅱ区内既有沿z轴正向的匀强电场，电场强度大小与Ⅰ区内相等，又有沿z轴方向周期性变化的磁场，磁感应强度B随时间周期性变化规律如图乙所示。现有一带正电的粒子从左侧截面的处，以初速度沿z轴正向进入Ⅰ区，经过两个区域分界面上的圆心B点进入Ⅱ区，以带电粒子刚进入Ⅱ区的瞬间为开始计时，在以后的运动过程中恰好未从圆柱腔的侧面飞出，最终从右侧截面飞出，已知粒子比荷，不计重力和空气阻力，求： （1）Ⅰ区电场强度的大小； （2）离子到达B点时速度的大小； （3）Ⅱ区中磁感应强度的大小； （4）若该粒子经过时间后从Ⅱ区右截面飞出，求它在右侧截面飞出时的坐标。 15. 如图所示，两根足够长、间距的光滑平行金属导轨MN、PQ倾斜固定，倾角，空间存在磁感应强度大小、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场。将两根金属棒a、b放置在导轨上，并将b用绝缘轻绳绕过光滑定滑轮和物块c连接，滑轮左侧轻绳与导轨平行，右侧轻绳竖直。已知a、b棒的长度均为，电阻均为的质量分别为、，物块c的质量为，重力加速度取，c距离地面足够高，a、b棒始终与导轨垂直且接触良好，导轨电阻不计。 （1）若固定导体棒a，由静止释放b，当b的速度为时，求轻绳的拉力为多大； （2）若同时由静止释放a和b，求a和b最终的速度分别为多大； （3）在（2）问的基础上，求从释放两棒开始到a棒位移为1m的过程，通过b棒的电量为多大。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 株洲市南方中学2026届高三5月第二次全真模拟考试 高三物理 一、单选题（本题共7个小题，每小题4分，共28分，在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求的） 1. 2025年6月26日，中国科学院主导的国际合作空间科学卫星“天关”成功捕捉到编号为EP240414a的一个转瞬即逝的宇宙X射线信号。X射线是原子核外电子跃迁产生的，下列说法正确的是（　　） A. 核反应是α衰变 B. γ射线和X射线都是电磁波，但它们的产生机理不同 C. β射线是高速电子流，其穿透能力比α射线弱 D. 在云室中，能清晰看到α、β、γ射线的径迹 【答案】B 【解析】 【详解】A．α衰变是重核自发释放（α粒子）的核衰变过程，该反应是轻核聚变反应，不属于α衰变，故A错误； B．γ射线和X射线都属于电磁波，γ射线由原子核内部能级跃迁产生，X射线由原子核外内层电子跃迁产生，二者产生机理不同，故B正确； C．β射线是高速电子流，穿透能力远强于α射线，故C错误； D．γ射线电离能力极弱，在云室中几乎无法使气体电离，因此看不到γ射线的径迹，故D错误。 故选B。 2. 传送带在实际生活和工业生产中应用丰富，极大提高了生活便利性和工业生产效率。如图所示，某快递分拣车间用倾角为的传送带运送包裹，传送带始终以速率逆时针匀速转动，某包裹与传送带间的动摩擦因数为，在某段时间内该包裹以恒定速率沿传送带向下运动，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。这段时间内下列说法中正确的是（　　） A. 传动带对包裹的作用力竖直向上 B. 可能大于 C. 包裹不可能受静摩擦力的作用 D. 可能小于 【答案】A 【解析】 【详解】AC．该包裹以恒定速率沿传送带向下运动，则货物受力平衡，货物受重力、摩擦力、支持力作用，传动带对包裹的作用力竖直向上，故A正确，该摩擦力可以是静摩擦力，也可以是滑动摩擦力，故C错误； B．若大于，此时摩擦力沿斜面向下，货物受力不平衡，故B错误； D．根据共点力平衡条件有 解得，故D错误； 故选A。 3. 甲、乙两个单摆的摆球完全相同，在同一平面内各自做简谐运动，摆线的最大摆角相同。某时刻开始计时，内它们的振动图像如图所示，下列说法正确的是（　　） A. 甲、乙的摆长之比为 B. 时刻甲、乙的相位差为 C. 甲摆球的最大动能大于乙摆球的最大动能 D. 从计时开始，乙摆球第2次经过最低点时两摆球速度方向相反 【答案】D 【解析】 【详解】A．由图可知，甲的周期为，乙的周期为，由单摆周期公式可知，甲、乙的摆长之比为，故A错误； B．由图可知，甲的振动方程为 乙的振动方程为 时刻甲、乙的相位差为，故B错误； C．甲、乙两个单摆的摆球完全相同，摆线的最大摆角相同，从最高点到最低点，由动能定理有 由于乙的摆长较大，则甲摆球的最大动能小于乙摆球的最大动能，故C错误； D．由图可知，时，乙摆球第2次经过最低点时，两摆球速度方向相反，故D正确。 故选D。 4. 一同学在操场练习定点投篮，他将篮球以的速度以一定投射角从离地高度处投出，篮球从篮筐上方斜向下直接经过篮筐的中心点无碰撞进入篮筐。篮球从投出到进入篮筐的过程中，上升时间与下降时间之比为，篮筐距离地面的高度为。重力加速度，忽略空气阻力，则（　　） A. 篮球从投出到进入篮筐的时间为 B. 篮球最高点速度大小为 C. 篮球抛出点到篮筐中心的水平距离 D. 投射角的正切值 【答案】C 【解析】 【详解】A．设篮球投出到进筐过程中，上升时间为，下降时间为，由题意可得 其中 解得， 则篮球投出到进筐过程总时间故A错误； BD．抛出瞬间篮球速度的水平分量为 篮球速度的竖直分量为 解得，，， 篮球在水平方向做匀速运动，因此篮球最高点速度大小为，故BD错误； C．篮球抛出点到篮筐中心的水平距离满足，故C正确。 故选C。 5. 2026年4月9日，嫦娥七号探测器运抵文昌航天发射场，进入发射前最终测试阶段。本次任务将奔赴月球南极，开展水冰探测、月表环境勘察与科研站建设相关试验，为我国载人登月奠定基础。如图所示探测器先绕地球做近地圆周运动，经精准变轨后进入地月转移轨道，最终环绕月球做贴近月球表面的圆周运动。已知地球半径R地为月球半径R月的4倍，地球质量M地为月球质量M月的81倍，近地卫星绕地球的环绕速度v地=7.9km/s，万有引力常量为G，不计天体自转影响。下列说法正确的是（　　） A. 探测器的发射速度必须大于11.2km/s B. 探测器绕月球表面做圆周运动的环绕速度约为1.8km/s C. 探测器在地球表面的重力加速度与月球表面的重力加速度之比为81:4 D. 若探测器在距月球表面高度为2R月的轨道上做圆周运动，其向心加速度等于月球表面的重力加速度的 【答案】B 【解析】 【详解】A．11.2km/s是第二宇宙速度，是物体脱离地球引力束缚的最小发射速度，探测器仅前往月球，未脱离地球引力，发射速度小于11.2km/s，故A错误； B．探测器绕月球表面做圆周运动，根据万有引力提供向心力，则有 解得 已知，，代入上式可得 又 ，可得 ，故B正确； C．在天体表面，忽略天体自转的影响，万有引力等于重力，则有 解得 可得，故C错误； D．探测器的轨道半径 根据牛顿第二定律有 解得向心加速度为 在月球表面，根据万有引力等于重力，则有 解得 联立解得，故D错误。 故选B。 6. 一定质量的理想气体由状态开始，经历过程，其图像如图所示，的延长线过坐标原点，与纵轴平行。已知两状态下气体的温度相同，过程中气体向外界放出的热量为。下列说法正确的是（　　） A. 气体在状态下单位时间内对单位面积器壁碰撞次数大于在状态的次数 B. 整个过程中气体对外界做功为零 C. 过程中气体从外界吸收的热量为 D. 过程中气体内能变化量的绝对值小于 【答案】D 【解析】 【详解】A．由题图可知，气体在a状态下的压强小于在c状态下的压强，温度相等 压强由分子平均动能和碰撞次数共同决定，动能相同时，压强越大，单位时间碰撞次数越多。因此a 状态碰撞次数小于c状态，故A错误； B．图中，气体对外做功等于过程曲线与 V 轴围成的面积。 体积减小，外界对气体做功，功为正（ab线下的小梯形面积） 体积不变，做功为0 体积增大，气体对外做功，功为负（ca线下的大梯形面积） 整个过程中气体对外界做功等于三角形abc的面积，做功不为零，故B错误。 D．a→b过程中，气体压强减小，体积减小，根据理想气体状态方程＝C 气体的温度减小，则气体的内能减小，即 气体体积减小，则外界对气体做功，则 由题可知，气体向外界放出热量Q，根据热力学第一定律得 ΔUab为负值，W为正值，则 ，故D正确； C．b→c过程中，气体体积不变，外界对气体不做功，气体压强增大，根据查理定律可知，气体温度升高，则气体内能增大 根据热力学第一定律可知，气体从外界吸收热量，且气体吸收的热量等于气体内能的增加量，则b→c过程中气体从外界吸收的热量 由于a状态与c状态气体温度相同，则内能相等，有 由图可知，a状态的气体压强为4p0，a→b过程外界对气体做功为 根据D选项可得；联立可得，故C错误。 故选D。 7. 为了助推本地文旅的发展，2025年，大同推出了大型行进情景式演艺项目《如梦大同》，如甲图，演员们通过吊威亚在城墙上展现高超的表演技艺，为游客呈现了一场视觉盛宴！现将情景简化如乙图，一根不可伸长的绳索（不计质量）一端系于演员腰间点，另一端系于城墙上的固定点，该演员身体伸直，双脚蹬于城墙点，并保持平衡。已知，，演员质量，城墙对演员的作用力始终沿着身体，重力加速度取，，。下列说法正确的是（　　） A. 绳索对演员的拉力大小为 B. 城墙对演员的作用力大小为 C. 若保持点不动，将点沿城墙缓慢上移稍许，绳索对演员的拉力大小一定增大 D. 若保持点不动，将点沿城墙缓慢下移稍许，城墙对演员的弹力大小一定增大 【答案】D 【解析】 【详解】AB．设绳索与城墙对演员的作用力大小分别为、，以演员为研究对象，演员在、和重力的作用下处于平衡状态，由平衡条件，在水平方向，有 在竖直方向，有 联立两式，解得，，故AB错误； C．利用演员所受重力、绳索拉力和城墙弹力构成的力的三角形和相似，得 当点不动，将点沿城墙缓慢上移稍许，即增大，、均不变，则、均减小，故C错误； D．同理，当点不动，将点沿城墙缓慢下移稍许，即减小，、均不变，则增大，城墙对演员的弹力大小 增大，也一定增大，故D正确。 故选D。 二、多选题（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，全部选对得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分） 8. 如图，真空环境中一质量为的均匀带正电的圆环平放在绝缘桌面上，有一个质量为可视为点电荷的带正电小球静止于圆环圆心的正上方处。现使得小球的带电量变为原来的两倍并再次处于静止状态，带电圆环电荷的分布不受到影响。以无穷远为零势面，下列说法中正确的是（　　） A. 桌面所受圆环的压力大小不变 B. 小球的电势能增大 C. 小球与圆环间的库仑力不变 D. 再次达到平衡后小球距圆环圆心的距离变为 【答案】AC 【解析】 【详解】A．设圆环与小球之间的库仑力大小为，小球初始平衡时 对圆环受力分析，桌面支持力 由牛顿第三定律，桌面所受压力为。 小球带电量变为后再次平衡，设新库仑力为，仍满足 故新支持力，桌面所受压力不变。A正确； B．小球带电量加倍后，为保持平衡（），库仑力（为小球到圆环圆心的距离），故需增大（小球远离圆环）。圆环带正电，小球带正电，远离圆环时，电场力做正功，电势能减小。B错误； C．两次平衡时，库仑力均与小球重力平衡，即，大小不变。C正确； D．将圆环分割成无数电荷量为的点电荷，根据库仑定律以及几何关系可知与Q之间的库仑力在竖直方向上的分量大小为 根据对称性可知，圆环上所有与Q之间库仑力在水平方向分量的矢量和为零，所以初始时圆环与小球之间的库仑力大小为 电量加倍后，设新距离为，则 可得 仅当（退化为点电荷）时，，但圆环，故。D错误。 故选AC。 9. 如图甲为我国海上风力发电简化工作原理模型图，风轮带动矩形线圈在匀强磁场中转动输出如图乙所示的交流电，并通过两理想变压器和远距离输电给用户供电，电压表为理想电表。下列说法正确的是（　　） A. 用电高峰期相当于滑片向下移动，则电压表的示数变大 B. t=0.015s时穿过线圈的磁通量为零 C. 将输电电压提高到原来的10倍，输电线路上损失的功率变为原来的 D. 若风速增大时，转速增加，输电线上损失的功率增大 【答案】BD 【解析】 【详解】A．用电高峰期用户增加，并联总电阻减小，相当于滑片向下移动，升压变压器两端电压不变，降压变压器副线圈电流变大，则原线圈电流也增大，输电导线电阻两端电压增大，降压变压器原线圈两端电压减小，即电压表示数减小，故A错误； B．时，电压，为最大值，所以线圈平面与磁感线平行，穿过线框的磁通量为0，故B正确； C．将输电电压提高到原来的10倍，根据，可知输电线路上的电流变为原来的，根据输电线路上损失的功率，可知输电线路上损失的功率变为原来的，故C错误； D．若风速增大，则风轮带动线圈转动更快，发电机转速增大，感应电动势增大，输出电压增大。在变压器变比不变、用户负载不变的情况下，输电线中的电流增大。由于线路损耗功率为，所以输电线上的损失功率增大，故D正确。 故选BD。 10. 如图（a），劲度系数为k的轻弹簧下端悬挂薄板A，A静止。带孔薄板B套于弹簧且与弹簧间无摩擦，A、B质量相同，B从A上方h高度处由静止释放，A、B碰撞时间极短，碰后粘在一起下落3l后速度减为零。以A、B碰撞位置为坐标原点O，竖直向下为正方向建立x轴，A、B整体的重力势能随下落距离x变化图像如图（b）中I所示，弹簧的弹性势能随下落距离x变化图像如图（b）中Ⅱ所示，重力加速度为g，则（　　） A. 薄板A的质量为 B. 薄板B下落的高度h为 C. 碰撞后两薄板的最大速度为 D. 碰撞后两薄板上升的最大高度在O上方l处 【答案】ABD 【解析】 【详解】A．设A、B的质量为，由图可知，图线I所示斜率的绝对值为 解得，故A正确； B ．设B与A碰撞前的速度为，根据自由落体运动规律可知 解得 由于A、B碰撞过程动量守恒，则有 解得 碰后A、B的动能 对两薄板从碰后到最低点，由能量守恒可得 结合图像可知，，， 解得 又因为 联立解得，故B正确； C．碰后的最大速度处加速度为0，即 可得碰后最大速度对应的弹簧压缩量为 所以最大速度在A、B碰撞后下落处；从A、B碰后到最大速度时由动能定理可得 解得，故C错误； D．由题意可知，在最低点时弹簧的压缩量为；碰后假设最高点处弹簧刚好恢复原长，从最低点到最高点由能量守恒可得 即 解得 恰好恢复原长，假设成立；碰撞后A、B上升的最大高度在O上方处，故D正确。 故选ABD。 三、实验题：（共16分。每空2分） 11. 某实验小组用如图甲所示的装置探究圆周运动向心力的大小与质量、线速度和半径之间的关系。不计摩擦的水平直杆固定在竖直转轴上，竖直转轴可以随转速可调的电动机一起转动，套在水平直杆上的滑块，通过细线与固定在竖直转轴上的力传感器相连接。水平直杆的另一端到竖直转轴的距离为R的边缘处安装了宽度为d的遮光片，光电门可以测出遮光片经过光电门所用的时间。 （1）本实验主要用到的科学方法与下列哪个实验是相同的______； A. 探究小车速度随时间变化规律 B. 探究加速度与物体受力、物体质量的关系 C. 探究两个互成角度的力的合成规律 D. 探究平抛运动的特点 （2）若某次实验中滑块到竖直转轴的距离为r，测得遮光片的挡光时间为，则滑块的线速度表达式为______（用、d、R、r表示）； （3）实验小组保持滑块质量和运动半径不变，探究向心力F与线速度的关系时，以F为纵坐标，以为横坐标，根据测量数据作一条倾斜直线如图乙所示，已测得遮光片的宽度，遮光片到竖直转轴的距离，滑块到竖直转轴的距离，则滑块的质量______kg。 【答案】（1）B （2） （3）0.15 【解析】 【小问1详解】 A．探究小车速度随时间变化规律用的是极值法，图像法和逐差法，故A错误； B．探究加速度与物体受力、物体质量的关系时，当研究加速度与其中某一个因素的关系，需控制其他量不变，采用的是控制变量法，而研究向心力与其中某一个因素的关系，需控制其他量不变，采用控制变量法，故B正确； C．探究两个互成角度的力的合成规律采用的是等效法，故C错误； D．探究平抛运动的特点采用的科学方法是运动的独立性原理和运动的合成与分解方法，故D错误。 故选B。 【小问2详解】 遮光片的线速度为 那么角速度为 解得 滑块与遮光片同轴转动，角速度相同，得 故填。 【小问3详解】 由滑块的向心力为 而 联立解得 由图乙所示，结合上式有 解得 故填0.15。 12. 干电池用久后通常电动势会减小，内阻增大。某同学利用DIS系统、定值电阻、电阻箱R等实验器材分别研究新、旧两节干电池的电动势和内阻，实验装置如图甲所示。首先测量电池a的电动势和内阻，实验时多次改变R的阻值，用电流传感器测得对应的电流值I，在计算机上显示出如图乙所示的的关系图线a，重复上述实验方法测量电池b的电动势和内阻，得到图乙中的图线b。 （1）某次实验电阻箱调节后如图丙所示，则此时电阻箱的读数为______Ω。 （2）若定值电阻，令，，由图乙中实验图线a的拟合方程可得，电池a的电动势______V，内阻______Ω。（结果可用分数表示） （3）根据图乙可以判断，图线______对应的是新电池（选填“a”或“b”）。 （4）根据实验测得的电池a的R、I数据，若令，，则由计算机拟合得出的图线如图丁所示，则图线最高点A的坐标值应为______Ω.。（结果保留2位有效数字）。 【答案】（1）12.0 （2） ①. ②. 2.0 （3）b （4）2.0 【解析】 【小问1详解】 根据电阻箱的读数规则，该电阻箱的读数 【小问2详解】 [1][2]根据闭合电路欧姆定律有 整理有 结合题中图线a的解析式有， 解得， 【小问3详解】 由之前的分析可知，图像的斜率为电池电动势的倒数，根据题图乙可知，其图像a的斜率大，所以图线a的电动势小。由于旧电池的电动势减小，所以图线a为旧电池，图线b为新电池。 【小问4详解】 根据图甲电路可知，外电路的用电器为电阻R和，由于，，可知，图丁y轴为电池的输出功率，x轴为外电路的总电阻。对电池有 其中， 根据数学对勾函数可知，当，即外电路电阻等于电池内阻时，y取得最大值，则有 四、解答题 13. 在测量玻璃砖折射率实验中，选择长方体玻璃砖，玻璃砖截面如图所示。边长为，边长为，已经测得玻璃砖折射率为。实验中某同学用一束细激光自O点射入玻璃砖，已知，求： （1）为使激光恰好照射到D点，求激光在面上入射角的正弦值； （2）保持（1）入射角不变，把入射点向A移动，当新的入射点距A的距离为时，判断激光束第一次自玻璃砖射出点的位置并计算该点到D点的距离。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 由几何关系可得折射角的正弦为 解得r=37° 根据折射定律有 激光在AB面上入射角的正弦值为 【小问2详解】 把入射点向A移动，当新的入射点距A的距离为2.0cm时，根据全反射的临界角 解得，由几何关系知，此时光线在AD面上入射角为53°，可知光在AD面的E点发生全反射，经DC下表面的F点第一次从玻璃砖射出，由几何关系可知 解得，即激光束第一次自玻璃砖射出点到D点的距离为4cm。 14. 某离子实验装置的基本原理如图所示，截面半径为的圆柱腔分为两个工作区，Ⅰ区长度，内有沿y轴负方向的匀强电场，Ⅱ区内既有沿z轴正向的匀强电场，电场强度大小与Ⅰ区内相等，又有沿z轴方向周期性变化的磁场，磁感应强度B随时间周期性变化规律如图乙所示。现有一带正电的粒子从左侧截面的处，以初速度沿z轴正向进入Ⅰ区，经过两个区域分界面上的圆心B点进入Ⅱ区，以带电粒子刚进入Ⅱ区的瞬间为开始计时，在以后的运动过程中恰好未从圆柱腔的侧面飞出，最终从右侧截面飞出，已知粒子比荷，不计重力和空气阻力，求： （1）Ⅰ区电场强度的大小； （2）离子到达B点时速度的大小； （3）Ⅱ区中磁感应强度的大小； （4）若该粒子经过时间后从Ⅱ区右截面飞出，求它在右侧截面飞出时的坐标。 【答案】（1） （2） （3） （4） 【解析】 【小问1详解】 在Ⅰ区电场中，根据牛顿第二定律 根据， 解得 【小问2详解】 从A到B，由动能定理 解得 【小问3详解】 粒子在Ⅱ区做复杂的旋进运动，将该运动分解为平面内的两个外切的圆周运动和轴正方向的匀加速运动，恰好未从侧面飞出在平面内的运动轨迹如图所示，设圆周运动的半径为，根据几何关系可知 粒子沿y轴负方向的速度为 根据洛伦兹力提供向心力 解得 【小问4详解】 粒子在xOy平面内做圆周运动的周期，则 解得 根据 即粒子在平面运动了个周期，所以射出时 在Z轴方向，粒子做匀加速直线运动 根据 解得 所以，粒子从右侧截面飞出的坐标为 15. 如图所示，两根足够长、间距的光滑平行金属导轨MN、PQ倾斜固定，倾角，空间存在磁感应强度大小、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场。将两根金属棒a、b放置在导轨上，并将b用绝缘轻绳绕过光滑定滑轮和物块c连接，滑轮左侧轻绳与导轨平行，右侧轻绳竖直。已知a、b棒的长度均为，电阻均为的质量分别为、，物块c的质量为，重力加速度取，c距离地面足够高，a、b棒始终与导轨垂直且接触良好，导轨电阻不计。 （1）若固定导体棒a，由静止释放b，当b的速度为时，求轻绳的拉力为多大； （2）若同时由静止释放a和b，求a和b最终的速度分别为多大； （3）在（2）问的基础上，求从释放两棒开始到a棒位移为1m的过程，通过b棒的电量为多大。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 若固定导体棒，当导体棒的速度为时，对棒 回路电流 导体棒受到的安培力 对和整体， 对c有 解得 【小问2详解】 若同时释放和，因 故有 和均匀速时，有 回路电流 且 解得 【小问3详解】 在任意时刻有 对时间累积 故有 解得 故 通过棒的电量为 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $