精品解析:河北衡水市枣强中学2025-2026学年高三下学期6月阶段检测物理试题
2026-06-09
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2份
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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 | 同步教学-阶段检测 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 河北省 |
| 地区(市) | 衡水市 |
| 地区(区县) | 枣强县 |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 10.53 MB |
| 发布时间 | 2026-06-09 |
| 更新时间 | 2026-06-09 |
| 作者 | 匿名 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-06-09 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/58270302.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
高三物理
全卷满分100分,考试时间75分钟。
注意事项:
1.答题前,先将自己的姓名、准考证号填写在试卷和答题卡上,并将条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.请按题号顺序在答题卡上各题目的答题区域内作答,写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3.选择题用2B铅笔在答题卡上把所选答案的标号涂黑;非选择题用黑色签字笔在答题卡上作答;字体工整,笔迹清楚。
4.考试结束后,请将试卷和答题卡一并上交。
一、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. 图为带电体空间分布的电场线。a、b、c是同一条电场线上的三个点,其电场强度大小分别为、、,电势分别为、、。下列说法正确的是( )
A. B. C. D.
2. 重庆的街巷多陡坡步道,货物常靠人工背扛。如图所示,一位师傅扛着货物在倾角为α的陡坡步道前行,若认为货物做匀速直线运动,不计空气阻力,已知货物的总重力为G,该师傅对货物的作用力大小( )
A. B. G C. D.
3. 如图所示为某次实验过程中一定质量的理想气体经历a→b→c→d的变化过程。下列说法正确的是( )
A. a到b的过程,是等温变化 B. b到c的过程,是等压变化
C. c到d的过程,气体对外做功 D. 整个过程中,c点的温度最高
4. 海浪向沙滩移动的情境图如图所示,同一列水波从位置M到位置N大致的波形变化示意图显示:波长由2L变为L已知水波的波速由介质水和水深共同决定,则从M到N,水波的( )
A. 频率变为原来的2倍 B. 周期变为原来的2倍
C. 波速变为原来的 D. 振幅一定不变
5. 如图甲所示为某离心分离装置示意图,水平转台可在电机的带动下绕过圆心的竖直轴转动。开始时将质量为1kg的物块静置于转台上,物块到转台圆心O的距离为1m,时刻启动电机,转台由静止开始加速转动,其角速度与时间关系图像如图乙所示,物块与转台间的动摩擦因数,重力加速度,则物块能随转台一起转动(相对转台静止)的时间为( )
A. B. 1s C. D.
6. 如图所示的理想自耦变压器,原线圈接正弦交流电压U,滑片P1与线圈接触且置于线圈的正中间,滑片P2置于滑动变阻器R的正中间,定值电阻的阻值为R0,电流表、电压表均为理想电表,下列说法正确的是( )
A. 仅把P1向下移动少许,电压表的示数增大
B. 仅把P2向下移动少许,电流表的示数增大
C. 把P1、P2均向上移动少许,电源的输出功率减小
D. 把P1向下移动少许,P2向上移动少许,电流表示数可能不变
7. 如图,三个木块A、B、C质量分别为、、,木块A、C通过轻弹簧相连,B放置在C上面,C放置在木板D上面,整个系统处于平衡状态,重力加速度为g,突然抽出木板D瞬间,下列说法正确的是( )
A. A的加速度为 B. B的加速度为零
C. C的加速度为 D. B、C间的弹力为
二、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,有多项是符合题目要求的。全选对的得6分,选不全的得3分,错选得0分。
8. 在光的照射下,金属中的电子从金属表面逸出的现象称为光电效应。如图所示,甲是研究光电效应的电路图,乙是光电流与电压的关系图像,下列说法正确的是( )
A. 闭合开关,电子从阴极K表面逸出后做减速运动
B. 闭合开关,将滑动变阻器的滑片缓慢向右移动,电流表读数增大到某一值后不再增大
C. 由图乙可知,③光子的频率大于①光子的频率
D. 由图乙可知,①②是同种颜色的光,①的光强比②的小
9. 雨滴一般形成于距离地面几千米的高空,雨滴形成后由静止开始下落,假设雨滴运动过程中质量保持不变,受到空气阻力的大小与速率成正比。以地面为零势能面,设雨滴下降的距离为x,运动时间为t,雨滴的速率为v,所受阻力的瞬时功率为P,机械能为E,重力势能为,下列图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
10. 以“东方超环”(EAST)和“中国环流三号”为代表的托卡马克装置,是我国开展核聚变研究的重要平台。为便于初步理解环形真空室中等离子体的运动,某物理创新实验小组设计了如图所示的离子运动与探测简化模型:在平面内,有半径分别为和的同心圆环区域,内圆为无磁场区,外圆环充满垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为;整个平面还存在沿轴正方向的匀强电场,场强大小为。在外圆边界上设有离子探测器,可记录从该边界逸出的离子位置。现有大量比荷为、速率均为(大小可调)的正离子从坐标原点沿各个方向均匀射出,不计重力、离子间相互作用及相对论效应。下列说法正确的是( )
A. 探测器接收到的离子的速率可能小于
B. 若,离子可能到达外圆环便做匀速直线运动
C. 若只存在磁场且,则探测器将探测不到离子
D. 若只存在电场且,则探测器能在轴上探测到离子
三、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 在“研究平抛物体运动”的实验中:
(1)小球在斜槽末端出口处的位置放大图如图甲所示。所谓平抛的起点,即坐标水平轴的原点应该是________。
A. A点 B. B点 C. C点 D. D点
(2)某次实验后收集到的数据方格纸如图乙所示,已知方格纸每个方格边长为5 cm,a、b、c分别为小球运动的三个位置。则小球平抛的初速度大小为________m/s。(重力加速度g取,结果保留2位有效数字)
12. 在“用单摆测量重力加速度”的实验中,将两个相同的小球A和B分别用长度不同的细绳悬挂于两点,的高度相同,两小球静止时球心间的高度差为,如图1所示。
(1)用10分度的游标卡尺测量小球直径,测量结果如图2所示,则小球的直径为________mm。
(2)若小球A和B完成n次全振动的时间分别为,则重力加速度为g=________。
13. 某实验小组想了解一气压传感器的电阻随所处环境气压变化的规律,他们在室温下利用实验室提供的以下器材进行探究。
A.气压传感器(阻值变化范围从几十欧到几百欧);
B.直流电源(电动势6V,内阻不计);
C.电压表(量程0~3V,内阻为4kΩ);
D.电压表(量程0~15V,内阻为20kΩ);
E.电流表A(量程0~150mA,内阻不计);
F.定值电阻(阻值为4kΩ);
G.定值电阻(阻值为20kΩ);
H.滑动变阻器R(最大阻值为50Ω);
I.开关S、导线若干。
(1)该小组设计了如图甲所示的实验电路原理图,其中电压表应选择______,定值电阻应选择______。(填器材前的字母代号)
(2)请按图甲所示的电路图,将图乙中的实物连线补充完整______。
(3)某次测量时,电压表、电流表的示数分别为和,则气压传感器的阻值______Ω,此时气压传感器所处环境的压强______Pa。
14. 街道上的很多电子显示屏,其最重要的部件就是发光二极管。有一种发光二极管,它由半径为R的半球体介质ABC和发光管芯组成,管芯发光区域是半径为r的圆面PQ,其圆心与半球体介质的球心O重合,如图所示,图中发光圆面发出的某条光线射向D点,入射角为30°,折射角为45°。
(1)求半球体介质对光的折射率n;
(2)为使从发光圆面PQ射向半球面上所有的光都能直接射出,管芯发光区域面积最大值为多少?
15. 我国运动员陈文浩在2026年米兰冬奥会获得男子钢架雪车比赛第4名,刷新了我国选手此项目在境外参赛的最佳战绩,图甲为陈文浩的比赛画面。部分滑道示意图如图乙所示,AB段水平,BC段与水平面夹角。某次训练中,运动员推着钢架雪车从A点由静止出发做匀加速直线运动,到达B点时快速俯卧到雪车上后与雪车一起沿BC匀加速直线下滑,整个过程中其速率随时间变化关系图像如图丙所示。假设运动员和钢架雪车通过B点前后速度大小不变,雪车的平面始终与滑道平行,已知运动员和雪车的总质量,重力加速度大小g取,,求:
(1)AB段的长度;
(2)运动员在BC段运动过程中的加速度大小;
(3)运动员和雪车在BC段运动过程中克服阻力所做的功。
16. 间距为l、倾角为θ的两光滑平行倾斜金属导轨放置在光滑绝缘水平面上,导轨底部用金属与水平面平滑连接,平行倾斜金属导轨处于大小为,方向垂直导轨平面向上的匀强磁场区域Ⅰ中。用粗细均匀的同种导电材料分别制成边长为l、质量为4m、电阻为4R的正方形导体框ABCD和长为2l、质量为2m、电阻为2R的导体棒MN,导体框ABCD置于水平面上,A、D点分别与导轨底部接触良好。BC右侧分布有宽度为l的条形匀强磁场区域Ⅱ和Ⅲ,磁感应强度大小均为,方向分别竖直向下和向上。导体棒MN从倾斜导轨上由静止释放,且始终与导轨垂直,到达导轨底部前已经匀速运动,到达底部后速度大小不变,方向变为水平后立即与导体框ABCD碰撞并粘连在一起,且接触良好,最后从磁场区域Ⅲ中穿出。其中、、、、、不计导轨电阻,重力加速度、。求:
(1)导体棒MN在平行倾斜金属导轨上匀速运动时的速率;
(2)导体棒MN刚刚进入磁场区域Ⅱ时,M、N两点间的电势差;
(3)导体框ABCD穿越磁场区域Ⅱ和Ⅲ的过程中产生的焦耳热。
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高三物理
全卷满分100分,考试时间75分钟。
注意事项:
1.答题前,先将自己的姓名、准考证号填写在试卷和答题卡上,并将条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.请按题号顺序在答题卡上各题目的答题区域内作答,写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3.选择题用2B铅笔在答题卡上把所选答案的标号涂黑;非选择题用黑色签字笔在答题卡上作答;字体工整,笔迹清楚。
4.考试结束后,请将试卷和答题卡一并上交。
一、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. 图为带电体空间分布的电场线。a、b、c是同一条电场线上的三个点,其电场强度大小分别为、、,电势分别为、、。下列说法正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】ABC.电场线的疏密程度表示场强的大小,可知
AC错误,B正确;
D.沿着电场线方向,电势逐渐降低,可知
D错误。
故选B。
2. 重庆的街巷多陡坡步道,货物常靠人工背扛。如图所示,一位师傅扛着货物在倾角为α的陡坡步道前行,若认为货物做匀速直线运动,不计空气阻力,已知货物的总重力为G,该师傅对货物的作用力大小( )
A. B. G C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】一位师傅扛着货物在倾角为α的陡坡步道前行,若认为货物做匀速直线运动,对货物受力分析,根据平衡条件可得该师傅对货物的作用力大小。
故选B。
3. 如图所示为某次实验过程中一定质量的理想气体经历a→b→c→d的变化过程。下列说法正确的是( )
A. a到b的过程,是等温变化 B. b到c的过程,是等压变化
C. c到d的过程,气体对外做功 D. 整个过程中,c点的温度最高
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据理想气体状态方程可知,a到b的过程,由于压强与体积乘积增大,则气体温度升高,故A错误;
B.根据图像可知,b到c的过程,气体体积不变,气体压强增大,是等容变化,故B错误;
C.根据图像可知,c到d的过程,气体体积增大,则气体对外做功,故C正确;
D.根据理想气体状态方程可知,整个过程中,由于d点压强与体积乘积最大,则整个过程中,d点的温度最高,故D错误。
故选C。
4. 海浪向沙滩移动的情境图如图所示,同一列水波从位置M到位置N大致的波形变化示意图显示:波长由2L变为L已知水波的波速由介质水和水深共同决定,则从M到N,水波的( )
A. 频率变为原来的2倍 B. 周期变为原来的2倍
C. 波速变为原来的 D. 振幅一定不变
【答案】C
【解析】
【详解】AB.波的频率由波源决定,同一列波从M到N传播过程中频率不变,周期也不变,故A、B错误
C.根据波速公式 ,频率不变,波长从变为(变为原来的),因此波速也变为原来的,故C正确;
D.水波向沙滩传播过程中,能量不断损耗,且水深逐渐变浅,振幅会发生变化,故D错误。
故选C。
5. 如图甲所示为某离心分离装置示意图,水平转台可在电机的带动下绕过圆心的竖直轴转动。开始时将质量为1kg的物块静置于转台上,物块到转台圆心O的距离为1m,时刻启动电机,转台由静止开始加速转动,其角速度与时间关系图像如图乙所示,物块与转台间的动摩擦因数,重力加速度,则物块能随转台一起转动(相对转台静止)的时间为( )
A. B. 1s C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】由图乙结合可知,物块随转台加速转动时的线速度大小变化情况为
则物块沿切向方向的加速度大小为
根据牛顿第二定律可得,物块沿切向方向的静摩擦力大小为
则物块指向圆心的最大静摩擦力大小为
当物块受的摩擦力为最大静摩擦力时,物块能随转台一起转动达到最大的角速度,此时根据牛顿第二定律可得
解得
由乙图可知,此时物块能随转台一起转动(相对转台静止)的时间为。
故选C。
6. 如图所示的理想自耦变压器,原线圈接正弦交流电压U,滑片P1与线圈接触且置于线圈的正中间,滑片P2置于滑动变阻器R的正中间,定值电阻的阻值为R0,电流表、电压表均为理想电表,下列说法正确的是( )
A. 仅把P1向下移动少许,电压表的示数增大
B. 仅把P2向下移动少许,电流表的示数增大
C. 把P1、P2均向上移动少许,电源的输出功率减小
D. 把P1向下移动少许,P2向上移动少许,电流表示数可能不变
【答案】D
【解析】
【详解】A.仅把P1向下移动少许,副线圈的匝数减小,根据理想变压器原理,副线圈两端电压变小,即电压表示数减小,故A错误;
B.仅把P2向下移动少许,副线圈两端电压不变,R的接入值增大,则流过副线圈的电流减小,原线圈电流变小,即电流表的示数减小,故B错误;
C.把P1、P2均向上移动少许,副线圈的电压增大,R的接入值减小,电流增大,负载的功率增大,则电源的输出功率增大,故C错误;
D.把P1向下移动少许,把P2向上移动少许,副线圈的电压减小,负载的电阻减小,负载的功率可能不变,电源的输出功率可能不变,电流表示数可能不变,故D正确。
故选D。
7. 如图,三个木块A、B、C质量分别为、、,木块A、C通过轻弹簧相连,B放置在C上面,C放置在木板D上面,整个系统处于平衡状态,重力加速度为g,突然抽出木板D瞬间,下列说法正确的是( )
A. A的加速度为 B. B的加速度为零
C. C的加速度为 D. B、C间的弹力为
【答案】C
【解析】
【详解】A.A原来受重力和向上的弹簧弹力,系统处于平衡状态,合力为0,
抽出木板D瞬间,弹簧形变来不及改变,弹力大小保持不变。因此A加速度为0,A错误;
BD.若假设B、C一起加速,对B、C整体,总向下合力为
可得加速度 ,与实际情况不符,B最大加速度为
因此B、C会分离,B、C间弹力为0,B只受重力,加速度为,B、D错误;
C.对C受力分析:向下的重力,向下的弹簧弹力,总合力为,因此加速度 ,C正确。
故选C 。
二、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,有多项是符合题目要求的。全选对的得6分,选不全的得3分,错选得0分。
8. 在光的照射下,金属中的电子从金属表面逸出的现象称为光电效应。如图所示,甲是研究光电效应的电路图,乙是光电流与电压的关系图像,下列说法正确的是( )
A. 闭合开关,电子从阴极K表面逸出后做减速运动
B. 闭合开关,将滑动变阻器的滑片缓慢向右移动,电流表读数增大到某一值后不再增大
C. 由图乙可知,③光子的频率大于①光子的频率
D. 由图乙可知,①②是同种颜色的光,①的光强比②的小
【答案】BC
【解析】
【详解】A.由图甲知光电管中的电场方向水平向右,电子从金属板逸出后,受到水平向左的电场力,电子做加速运动,A错误;
B.向右移动滑动变阻器,光电管中电压增大,当光电管中的电流达到饱和光电流时,电流表示数将不再增大,B正确;
C.根据光电效应方程
结合遏止电压
整理得
③光子的遏止电压大于①光子的遏止电压,所以③光子的频率大于①光子的频率,C正确;
D.①、②遏止电压相同,①、②频率相同,所以①、②是同种颜色的光,①的饱和光电流大于②的饱和光电流,①的光强比②的大,D错误;
故选BC。
9. 雨滴一般形成于距离地面几千米的高空,雨滴形成后由静止开始下落,假设雨滴运动过程中质量保持不变,受到空气阻力的大小与速率成正比。以地面为零势能面,设雨滴下降的距离为x,运动时间为t,雨滴的速率为v,所受阻力的瞬时功率为P,机械能为E,重力势能为,下列图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】AD
【解析】
【详解】A.根据牛顿第二定律有
可知雨滴做加速度减小的加速运动,当空气阻力等于重力时,加速度为0,雨滴做匀速直线运动,故A正确;
B.根据
当雨滴达到最大速度后,速度不能继续增大,故B错误;
C.根据功能关系可知,机械能的变化量等于阻力对雨滴所做的功,则有
可知图像的切线斜率绝对值先逐渐增大后不变,但机械能不能减小到零,故C错误;
D.设初始时雨滴的重力势能为,则雨滴的重力势能为
故D正确。
故选AD。
10. 以“东方超环”(EAST)和“中国环流三号”为代表的托卡马克装置,是我国开展核聚变研究的重要平台。为便于初步理解环形真空室中等离子体的运动,某物理创新实验小组设计了如图所示的离子运动与探测简化模型:在平面内,有半径分别为和的同心圆环区域,内圆为无磁场区,外圆环充满垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为;整个平面还存在沿轴正方向的匀强电场,场强大小为。在外圆边界上设有离子探测器,可记录从该边界逸出的离子位置。现有大量比荷为、速率均为(大小可调)的正离子从坐标原点沿各个方向均匀射出,不计重力、离子间相互作用及相对论效应。下列说法正确的是( )
A. 探测器接收到的离子的速率可能小于
B. 若,离子可能到达外圆环便做匀速直线运动
C. 若只存在磁场且,则探测器将探测不到离子
D. 若只存在电场且,则探测器能在轴上探测到离子
【答案】ACD
【解析】
【详解】A.当离子从轴左侧外圆环边界逸出时,电场力做负功,洛伦兹力不做功,则探测器接收到的离子的速率可能小于,故A正确;
B.时,洛伦兹力
电场力
则当且仅当离子再次到达轴时的速度且沿着轴正向,离子才可能在外圆环内做匀速直线运动。显然离子到达外圆环便做匀速直线运动是不可能的,故B错误;
C.如图所示,若只存在磁场,探测器将探测不到离子的临界情况为离子的运动轨迹刚好与外圆环相切时。则轨迹半径满足:
解得
又且
则探测器将探测不到离子的速率要求为:
故C正确;
D.设第二象限内离子速度与轴正方向的夹角为,离子刚好能从轴向上离开外圆环边界。沿轴方向有
牛顿第二定律有,沿轴方向有
则时
同理,第三象限内离子速度与轴负方向的夹角为时,离子刚好能从轴向下离开外圆环边界,即探测器能在轴上探测到离子,故D正确。
故选ACD。
三、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 在“研究平抛物体运动”的实验中:
(1)小球在斜槽末端出口处的位置放大图如图甲所示。所谓平抛的起点,即坐标水平轴的原点应该是________。
A. A点 B. B点 C. C点 D. D点
(2)某次实验后收集到的数据方格纸如图乙所示,已知方格纸每个方格边长为5 cm,a、b、c分别为小球运动的三个位置。则小球平抛的初速度大小为________m/s。(重力加速度g取,结果保留2位有效数字)
【答案】(1)B (2)1.5
【解析】
【小问1详解】
平抛的起点应该是将小球放到斜槽末端,球心所对应的位置,即为B点;
故选B。
【小问2详解】
竖直分运动为匀变速直线运动,根据逐差法有
可得
水平方向的匀速直线运动,则有
小球平抛的初速度大小为
12. 在“用单摆测量重力加速度”的实验中,将两个相同的小球A和B分别用长度不同的细绳悬挂于两点,的高度相同,两小球静止时球心间的高度差为,如图1所示。
(1)用10分度的游标卡尺测量小球直径,测量结果如图2所示,则小球的直径为________mm。
(2)若小球A和B完成n次全振动的时间分别为,则重力加速度为g=________。
【答案】(1)12.6
(2)
【解析】
【小问1详解】
游标卡尺的主尺读数为,游标的精度为,第六条刻线对齐主尺刻线,读书为
【小问2详解】
对A球分析,周期为
又由
对B球分析,周期为
又由
联立求得
13. 某实验小组想了解一气压传感器的电阻随所处环境气压变化的规律,他们在室温下利用实验室提供的以下器材进行探究。
A.气压传感器(阻值变化范围从几十欧到几百欧);
B.直流电源(电动势6V,内阻不计);
C.电压表(量程0~3V,内阻为4kΩ);
D.电压表(量程0~15V,内阻为20kΩ);
E.电流表A(量程0~150mA,内阻不计);
F.定值电阻(阻值为4kΩ);
G.定值电阻(阻值为20kΩ);
H.滑动变阻器R(最大阻值为50Ω);
I.开关S、导线若干。
(1)该小组设计了如图甲所示的实验电路原理图,其中电压表应选择______,定值电阻应选择______。(填器材前的字母代号)
(2)请按图甲所示的电路图,将图乙中的实物连线补充完整______。
(3)某次测量时,电压表、电流表的示数分别为和,则气压传感器的阻值______Ω,此时气压传感器所处环境的压强______Pa。
【答案】(1) ①. C ②. F
(2)见解析 (3) ①. 200 ②.
【解析】
【小问1详解】
[1]根据题意可知,电源电动势为,电压表读数时要在表盘中间三分之一更准确,而且串联定值电阻可以扩大量程,故电压表选C;
[2]串联定值电阻,相当于扩大电压表量程,扩大到即可,电压表的量程为,内阻为,根据串联分压原理,故需串联一个阻值为的定值电阻,故定值电阻应选F。
【小问2详解】
按照图甲所示的电路图,连接实物图如图所示
【小问3详解】
[1]根据题意,由欧姆定律有
[2]由丙图图像可知,当时,气压传感器所处环境的压强为
14. 街道上的很多电子显示屏,其最重要的部件就是发光二极管。有一种发光二极管,它由半径为R的半球体介质ABC和发光管芯组成,管芯发光区域是半径为r的圆面PQ,其圆心与半球体介质的球心O重合,如图所示,图中发光圆面发出的某条光线射向D点,入射角为30°,折射角为45°。
(1)求半球体介质对光的折射率n;
(2)为使从发光圆面PQ射向半球面上所有的光都能直接射出,管芯发光区域面积最大值为多少?
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
根据折射定律可得半球体介质对光的折射率
解得
【小问2详解】
如图所示
设从P到Q点垂直于圆面发出的光射到球面的入射角的最大值为a,则
设光发生全反射临界角为C,则
不发生全反射应满足
解得
管芯发光区域面积应满足
15. 我国运动员陈文浩在2026年米兰冬奥会获得男子钢架雪车比赛第4名,刷新了我国选手此项目在境外参赛的最佳战绩,图甲为陈文浩的比赛画面。部分滑道示意图如图乙所示,AB段水平,BC段与水平面夹角。某次训练中,运动员推着钢架雪车从A点由静止出发做匀加速直线运动,到达B点时快速俯卧到雪车上后与雪车一起沿BC匀加速直线下滑,整个过程中其速率随时间变化关系图像如图丙所示。假设运动员和钢架雪车通过B点前后速度大小不变,雪车的平面始终与滑道平行,已知运动员和雪车的总质量,重力加速度大小g取,,求:
(1)AB段的长度;
(2)运动员在BC段运动过程中的加速度大小;
(3)运动员和雪车在BC段运动过程中克服阻力所做的功。
【答案】(1)12.5m
(2)
(3)1792J。
【解析】
【小问1详解】
在图像中,图像与坐标轴围成的面积表示位移,所以段的长度为
解得。
【小问2详解】
在图像中,图像的斜率表示物体的加速度,则有
解得。
【小问3详解】
BC段,对运动员和钢架雪车,根据牛顿第二定律有
解得
在段运动员和钢架雪车的位移为
解得
根据功的计算公式
解得。
16. 间距为l、倾角为θ的两光滑平行倾斜金属导轨放置在光滑绝缘水平面上,导轨底部用金属与水平面平滑连接,平行倾斜金属导轨处于大小为,方向垂直导轨平面向上的匀强磁场区域Ⅰ中。用粗细均匀的同种导电材料分别制成边长为l、质量为4m、电阻为4R的正方形导体框ABCD和长为2l、质量为2m、电阻为2R的导体棒MN,导体框ABCD置于水平面上,A、D点分别与导轨底部接触良好。BC右侧分布有宽度为l的条形匀强磁场区域Ⅱ和Ⅲ,磁感应强度大小均为,方向分别竖直向下和向上。导体棒MN从倾斜导轨上由静止释放,且始终与导轨垂直,到达导轨底部前已经匀速运动,到达底部后速度大小不变,方向变为水平后立即与导体框ABCD碰撞并粘连在一起,且接触良好,最后从磁场区域Ⅲ中穿出。其中、、、、、不计导轨电阻,重力加速度、。求:
(1)导体棒MN在平行倾斜金属导轨上匀速运动时的速率;
(2)导体棒MN刚刚进入磁场区域Ⅱ时,M、N两点间的电势差;
(3)导体框ABCD穿越磁场区域Ⅱ和Ⅲ的过程中产生的焦耳热。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
对导体棒MN,在倾斜导轨上匀速运动时,由平衡条件有
由法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律,得
联立解得
【小问2详解】
对导体棒MN和导体框ABCD,碰撞中动量守恒,有,解得
导体棒MN与导体框ABCD碰后粘连在一起,回路的等效电阻为
对导体框ABCD,进入磁场区域Ⅱ的过程中,由动量定理,有,又
当导体棒MN刚进入磁场区域Ⅱ时,有
M、N两点间的电势差为,解得
【小问3详解】
在导体棒MN穿过磁场区域Ⅱ和Ⅲ的过程中,由动量定理,有,又,得
这一过程中产生的焦耳热
其中,导体棒MN上产生的焦耳热
导体框ABCD中产生的焦耳热
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