精品解析:河南省信阳市固始县二高三高2025-2026学年高三上学期11月期中联考物理试题
2026-06-10
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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-期中 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 河南省 |
| 地区(市) | 信阳市 |
| 地区(区县) | 固始县 |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 4.07 MB |
| 发布时间 | 2026-06-10 |
| 更新时间 | 2026-06-10 |
| 作者 | 学科网试题平台 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-06-10 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/58278151.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:
固始县2025-2026学年二高三高上学期期中考试
高三物理试题
考生注意∶
1、答题前,考生务必将自己的姓名、考生号填写在试卷和答题卡上,并将考生号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2、回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效,
3、考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分。每小题只有一项是符合题目要求。)
1. 某同学在练习垫排球时,排球沿竖直方向运动,运动过程中受到的空气阻力大小与速度大小成正比,则下列说法正确的是( )
A. 排球在上升过程中惯性减小,下降过程惯性增大
B. 排球在上升过程处于超重状态,下降过程处于失重状态
C. 在下降过程中,排球对空气的作用力大于空气对球的作用力
D. 上升过程排球的加速度在减小,下降过程排球的加速度仍在减小
2. 跳伞运动员从高空悬停的直升机上跳下,运动员沿竖直方向运动的v-t图像如图所示,下列说法中正确的是( )
A. 0~10s内运动员的速度逐渐减小 B. 10~15s内运动员的加速度方向竖直向下
C. 0~15s内运动员的速度方向始终竖直向下 D. 15s以后运动员处于静止状态
3. 高速公路的ETC通道长度是指从识别区起点到自动栏杆的水平距离。如图所示,某汽车以18km/h的速度匀速进入识别区,ETC天线用了0.3s的时间识别车载电子标签,识别完成后发出“滴”的一声,司机发现自动栏杆没有抬起,于是采取制动刹车,汽车刚好没有撞杆。已知该ETC通道的长度为9m,车载电子标签到汽车前车牌的水平距离约为1m,刹车加速度大小为5m/s2,由此可知司机的反应时间约为( )
A. 0.6s B. 0.8s C. 1.0s D. 1.2s
4. 如图所示,一张白纸放在水平桌面上,一本书放在白纸上,用大小为F的水平力拉动白纸,最终书和白纸一起在桌面上匀速运动,已知各个接触面的动摩擦因数相同,书的质量为m、白纸的质量不计,重力加速度为g,则书和白纸在桌面上匀速运动的过程中,下列说法正确的是( )
A. 白纸对书的摩擦力方向水平向右 B. 书和白纸间的动摩擦因数等于
C. 增大拉力,桌面对白纸的摩擦力增大 D. 书对白纸的压力是由于纸的形变引起的
5. 如图所示,在xOy坐标系中一质量为m的小球绕原点O沿顺时针方向做匀速圆周运动,半径为R,从小球经过的位置开始计时,该小球每分钟转300圈。一束平行光沿x轴正方向照射小球,在处放置一垂直于x轴的足够大屏幕,可以看到小球的影子在屏幕上的运动情况。则下列说法正确的是( )
A. 时,小球坐标是(,0)
B. 从开始计时,内小球影子所通过的路程为25R
C. 小球做匀速圆周运动的向心力大小为
D. 小球的影子在y轴方向上的运动满足方程
6. 如图所示的电路中,电源电动势为E,内阻为r,开关S闭合后,平行板电容器中的带电液滴M处于静止状态,电流表和电压表均为理想电表,则( )
A. R4的滑片向上端移动时,电流表示数减小,电压表示数增大
B. R4的滑片向上端移动时,R2功率增大
C. 若仅将电容器下极板稍微向下平移,带电液滴M将向上极板运动
D. 若将开关S断开,带电液滴M将向下极板运动
7. 如图所示,表面光滑的圆锥固定在水平面上,底面半径为,顶角为60°。有一个质量为的弹性圆环,弹性圆环的弹力与形变量之间满足胡克定律,且始终在弹性限度内。弹性圆环处于自然状态时半径为,现将弹性圆环套在圆锥上,稳定时弹性圆环处于水平状态,且到底面的距离为圆锥高线的,重力加速度为。则弹性圆环的劲度系数为( )
A. B. C. D.
二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。)
8. 如图所示,一质量M=3.0 kg的长方形木板B放在光滑水平地面上,在其右端放一个质量m=1.0 kg的小木块A,同时给A和B以大小均为4.0 m/s,方向相反的初速度,使A开始向左运动,B开始向右运动,A始终没有滑离B板,在小木块A做加速运动的时间内,木板速度大小可能是( )
A. 2.1 m/s B. 2.4 m/s C. 2.8 m/s D. 3.0 m/s
9. 图甲为一列简谐横波在时的波形图,图乙为波上平衡位置在处质点P的振动图像,下列说法正确的是( )
A. 该波沿x轴负方向传播
B. 该波的波速为0.5m/s
C. 再经2s,质点P运动的路程为8m
D. 和处的质点起振时间相差2s
10. 图(a)为某一规格的灯泡的伏安特性曲线,图(b)为三个相同规格的灯泡串联后与一电源连接的电路图,电源电动势为1.5V,内阻为,下列说法正确的是( )
A. 此时电路中的电流约为0.6A B. 此时电源输出功率约为0.37W
C. 此时电路中的电流约为0.8A D. 若再串联一个灯泡,电流将变为之前的
三、非选择题(共54分。)
11. 元代王祯《农书》记载了一种人力汲水灌田农具——戽斗。某兴趣小组对库斗汲水工作情况进行模型化处理,设计了如图甲所示实验,探究库斗在竖直面内的受力与运动特点。该小组在位于同一水平线上的P、Q两点,分别固定一个小滑轮,将连结沙桶的细线跨过两滑轮并悬挂质量相同的砝码,让沙桶在竖直方向沿线段PQ的垂直平分线OO′运动。当沙桶质量为136.0g时,沙桶从A点由静止释放,能到达最高点B,最终停在C点。分析所拍摄的沙桶运动视频,以A点为坐标原点,取竖直向上为正方向。建立直角坐标系,得到沙桶位置y随时间t的图像如图乙所示。
(1)若将沙桶上升过程中的某一段视为匀速直线运动,则此段中随着连结沙桶的两线间夹角逐渐增大,每根线对沙桶的拉力_____(选填“逐渐增大”“保持不变”“逐渐减小”)。沙桶在B点的加速度方向_____(选填“竖直向上”“竖直向下”)。
(2)一由图乙可知,沙桶从开始运动到最终停止,机械能增加_____J(保留两位有效数字,g = 9.8m/s2)。
12. 某实验小组需要测量一个量程为15V的直流电压表的内阻(十几千欧),设计的电路图如图1所示。
实验室提供的实验器材如下:
A.待测电压表V(量程为15V)
B.滑动变阻器(最大阻值为)
C.滑动变阻器(最大阻值为)
D.电阻箱()
E.电源(电动势约20V,内阻约)
F.开关一个、导线若干
(1)实验步骤如下:
①按图1电路图正确连接好电路,把滑动变阻器R的滑片P滑到a端,将电阻箱的阻值调到零;
②闭合开关S,调节滑动变阻器滑片P的位置,使电压表的示数为15V;
③保持开关S闭合和滑片P的位置不变,调整电阻箱的阻值大小,使电压表的示数为12V,由图2读出此时电阻箱的阻值为________。
根据以上设计的实验方法,回答下列问题:
(2)为了使测量比较准确,可供选择的实验器材中,滑动变阻器应选用________(填“”或“”)。
(3)利用上述操作②③中实验数据,求得电压表的电阻值________.对于上述测量方法,从实验原理分析可知,在测量无误的情况下,电压表内阻的测量值________(填“大于”“小于”或“等于”)真实值。
(4)若电压表的真实值为,完成上述操作①②后,保持开关S闭合和滑动变阻器滑片P的位置不变,调整电阻箱的阻值为,电压表的读数约为________V。
13. 五人制足球赛因其比赛规则和比赛场地相对灵活,给那些想在将来改踢常规足球的球员提供了绝佳训练。如图所示,某五人制足球的赛场长40 m,宽20 m。在比赛中,攻方队员在中线附近突破防守队员,将足球沿边线向前踢出,足球的运动可视为在地面上做初速度v1=6 m/s的匀减速直线运动,加速度大小a1=1 m/s2。该队员将足球踢出后,立即由静止启动追赶足球,他的运动可看成匀加速直线运动,加速度a2=1 m/s2,能达到的最大速度v2=4 m/s。求∶
(1)在该队员追赶足球的过程中,该队员与足球之间的最大距离;
(2)该队员至少经过多长时间能追上足球。
14. 如图所示,在的区域中,存在沿轴正方向、场强大小为的匀强电场,电场的周围分布着垂直于纸面向外的恒定匀强磁场。一个质量为电量为的带正电粒子从中点无初速度进入电场(不计粒子重力),粒子从上边界垂直于第一次离开电场后,垂直于再次进入电场。求:
(1)磁场的磁感应强度大小;
(2)粒子第二次在电场中运动的位移大小;
(3)粒子自点运动到第一次从边进入电场所需的时间。
15. 如图所示,一长度、与水平方向的夹角的传送带以的速度顺时针匀速转动,传送带与左右两侧的平面平滑连接,左侧斜面与水平方向的夹角也为,右侧平面水平。距传送带底端点处有一固定弹性挡板,一质量的子弹,以的速度射入放在点的质量的物块(视为质点)且留在物块中,子弹相对物块运动的时间极短,可忽略不计,点与传送带上端的距离可忽略不计,物块与传送带之间的动摩擦因数,物块与右侧水平面间的动摩擦因数。已知物块与弹性挡板碰撞前后速度大小不变,取重力加速度大小。求:
(1)物块第一次通过传送带所用的时间;
(2)物块沿传送带向上运动的最大距离;
(3)物块停止运动时到点的距离。
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固始县2025-2026学年二高三高上学期期中考试
高三物理试题
考生注意∶
1、答题前,考生务必将自己的姓名、考生号填写在试卷和答题卡上,并将考生号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2、回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效,
3、考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分。每小题只有一项是符合题目要求。)
1. 某同学在练习垫排球时,排球沿竖直方向运动,运动过程中受到的空气阻力大小与速度大小成正比,则下列说法正确的是( )
A. 排球在上升过程中惯性减小,下降过程惯性增大
B. 排球在上升过程处于超重状态,下降过程处于失重状态
C. 在下降过程中,排球对空气的作用力大于空气对球的作用力
D. 上升过程排球的加速度在减小,下降过程排球的加速度仍在减小
【答案】D
【解析】
【详解】A.排球的质量不变,惯性不变,故A错误;
B.排球上升和下降过程加速度方向均向下,均处于失重状态,故B错误;
C.根据牛顿第三定律,在下降过程中,排球对空气的作用力大小等于空气对球的作用力大小,故C错误;
D.上升过程,根据牛顿第二定律有
因速度减小,故加速度减小,下降过程,根据牛顿第二定律有
因速度增大,故加速度减小,故D正确。
故选D。
2. 跳伞运动员从高空悬停的直升机上跳下,运动员沿竖直方向运动的v-t图像如图所示,下列说法中正确的是( )
A. 0~10s内运动员的速度逐渐减小 B. 10~15s内运动员的加速度方向竖直向下
C. 0~15s内运动员的速度方向始终竖直向下 D. 15s以后运动员处于静止状态
【答案】C
【解析】
【详解】A.0~10s内运动员的速度逐渐增大,A错误;
B.10~15s内运动员向下减速运动,加速度,竖直向上,B错误;
C.0~15s内运动员始终向下运动,C正确;
D.15s以后运动员做匀速直线运动,D错误。
故选C。
3. 高速公路的ETC通道长度是指从识别区起点到自动栏杆的水平距离。如图所示,某汽车以18km/h的速度匀速进入识别区,ETC天线用了0.3s的时间识别车载电子标签,识别完成后发出“滴”的一声,司机发现自动栏杆没有抬起,于是采取制动刹车,汽车刚好没有撞杆。已知该ETC通道的长度为9m,车载电子标签到汽车前车牌的水平距离约为1m,刹车加速度大小为5m/s2,由此可知司机的反应时间约为( )
A. 0.6s B. 0.8s C. 1.0s D. 1.2s
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】汽车的速度
设司机的反应时间为t0,汽车前内做匀速直线运动,其位移为
随后汽车做匀减速直线运动,根据速度-位移公式,可得匀减速位移为
所以该ETC通道的长度为
联立解得
故选B。
4. 如图所示,一张白纸放在水平桌面上,一本书放在白纸上,用大小为F的水平力拉动白纸,最终书和白纸一起在桌面上匀速运动,已知各个接触面的动摩擦因数相同,书的质量为m、白纸的质量不计,重力加速度为g,则书和白纸在桌面上匀速运动的过程中,下列说法正确的是( )
A. 白纸对书的摩擦力方向水平向右 B. 书和白纸间的动摩擦因数等于
C. 增大拉力,桌面对白纸的摩擦力增大 D. 书对白纸的压力是由于纸的形变引起的
【答案】B
【解析】
【详解】A.由于书和白纸一起做匀速运动,因此书不受摩擦力作用,故A错误;
B.对书、纸整体研究,桌面对纸的摩擦力
因此有
由于各个接触面的动摩擦因数相同,故B正确;
C.增大拉力,桌面对纸的滑动摩擦力不变,故C错误;
D.书对纸的压力是由于书的形变引起的,故D错误。
故选B。
5. 如图所示,在xOy坐标系中一质量为m的小球绕原点O沿顺时针方向做匀速圆周运动,半径为R,从小球经过的位置开始计时,该小球每分钟转300圈。一束平行光沿x轴正方向照射小球,在处放置一垂直于x轴的足够大屏幕,可以看到小球的影子在屏幕上的运动情况。则下列说法正确的是( )
A. 时,小球坐标是(,0)
B. 从开始计时,内小球影子所通过的路程为25R
C. 小球做匀速圆周运动的向心力大小为
D. 小球的影子在y轴方向上的运动满足方程
【答案】B
【解析】
【详解】D.由题意可知
所以
根据小球的运动规律匀速圆周运动可知所以影子做简谐运动,且振动方程为
故D错误;
A.由于,则
由于小球经过的位置开始计时,经过整数周期小球位置不变,再过四分之一个周期,小球坐标为,故A错误;
B.由
则从开始计时,内小球影子所通过的路程为
故B正确;
C.由向心力公式
故C错误。
故选B。
6. 如图所示的电路中,电源电动势为E,内阻为r,开关S闭合后,平行板电容器中的带电液滴M处于静止状态,电流表和电压表均为理想电表,则( )
A. R4的滑片向上端移动时,电流表示数减小,电压表示数增大
B. R4的滑片向上端移动时,R2功率增大
C. 若仅将电容器下极板稍微向下平移,带电液滴M将向上极板运动
D. 若将开关S断开,带电液滴M将向下极板运动
【答案】A
【解析】
【详解】AB. 的滑片向上端移动时,滑动变阻器接入电路阻值增大,电路总电阻增大,根据闭合电路欧姆定律可知,电路总电流减小,路端电压增大;则两端电压减小,两端电压增大,通过的电流增大,则通过、支路的电流减小,即电流表示数减小,根据
可知功率减小;由于减小,两端电压减小,根据
可知两端电压增大,即电压表示数增大,故A正确,B错误;
C.若仅将电容器下极板稍微向下平移,由于电容器两端电压不变,根据
可知板间场强减小,微粒受到的电场力减小,带电液滴M将向下极板运动,故C错误;
D.若将开关S断开,电容器电压等于电源电动势,即电容器两端电压增大,板间场强增大,微粒受到的电场力增大,带电液滴M将向上极板运动,故D错误。
故选A。
7. 如图所示,表面光滑的圆锥固定在水平面上,底面半径为,顶角为60°。有一个质量为的弹性圆环,弹性圆环的弹力与形变量之间满足胡克定律,且始终在弹性限度内。弹性圆环处于自然状态时半径为,现将弹性圆环套在圆锥上,稳定时弹性圆环处于水平状态,且到底面的距离为圆锥高线的,重力加速度为。则弹性圆环的劲度系数为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】取圆环上很小的一段分析,设对应圆心角为θ,分析微元受力有重力m0g、支持力N、两边圆环其余部分对微元的拉力T,由平衡条件有
α = 60°
由于微元很小,则对应圆心角很小,则
sin =
m0 =
其中r为圆环拉伸后的半径,代入数据有
T = =
由题知,稳定时弹性圆环处于水平状态,且到底面的距离为圆锥高线的,则有
h = Rtan60° = R
r =
根据胡克定律有
T = kx
x = 2π(r - )
计算有
k =
故选C。
二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。)
8. 如图所示,一质量M=3.0 kg的长方形木板B放在光滑水平地面上,在其右端放一个质量m=1.0 kg的小木块A,同时给A和B以大小均为4.0 m/s,方向相反的初速度,使A开始向左运动,B开始向右运动,A始终没有滑离B板,在小木块A做加速运动的时间内,木板速度大小可能是( )
A. 2.1 m/s B. 2.4 m/s C. 2.8 m/s D. 3.0 m/s
【答案】AB
【解析】
【详解】以A、B组成的系统为研究对象,系统动量守恒,取水平向右方向为正方向,从A开始运动到A的速度为零过程中,由动量守恒定律得
,
代入数据解得
,
当从开始到AB速度相同的过程中,取水平向右方向为正方向,由动量守恒定律得
代入数据解得:,则在木块A正在做加速运动的时间内B的速度范围为:
,
故选AB。
9. 图甲为一列简谐横波在时的波形图,图乙为波上平衡位置在处质点P的振动图像,下列说法正确的是( )
A. 该波沿x轴负方向传播
B. 该波的波速为0.5m/s
C. 再经2s,质点P运动的路程为8m
D. 和处的质点起振时间相差2s
【答案】BD
【解析】
【详解】A.平衡位置在处质点P在时正在波谷处,根据这个条件无法确定波的传播方向,故A错误;
B.由甲图可知波长为2m,由乙图可知波的周期为4s,故波速为
故B正确;
C.再经2s为半个周期的时间,质点P运动的路程为两个振幅的长度,即8cm,故C错误;
D.和处的质点起振时间差为波由处传到处所用的时间,故
故D正确。
故选BD。
10. 图(a)为某一规格的灯泡的伏安特性曲线,图(b)为三个相同规格的灯泡串联后与一电源连接的电路图,电源电动势为1.5V,内阻为,下列说法正确的是( )
A. 此时电路中的电流约为0.6A B. 此时电源输出功率约为0.37W
C. 此时电路中的电流约为0.8A D. 若再串联一个灯泡,电流将变为之前的
【答案】AB
【解析】
【详解】AC.三个完全相问的灯泡串联接在电路中,根据闭合电路的欧姆定律,一个灯泡两端电压U与电路中电流I满足关系式
即
在图(a)中做出上式对应的一次函数图像,得到其与灯泡的伏安特性曲线的交点,如下图中上面斜线与灯泡的伏安特性曲线的交点
由图可知坐标约等于,可知此时电路中的电流约为0.6A,故A正确,C错误;
B.由AC选项分析可知路端电压约等于0.6V,电源输出功率约为
故B正确;
D.若再串联一个灯泡,关系式变为
图线交点为上图中下面斜线与灯泡的伏安特性曲线的交点,由图可知电流约为0.55A,电流将变为之前的,故D错误。
故选AB。
三、非选择题(共54分。)
11. 元代王祯《农书》记载了一种人力汲水灌田农具——戽斗。某兴趣小组对库斗汲水工作情况进行模型化处理,设计了如图甲所示实验,探究库斗在竖直面内的受力与运动特点。该小组在位于同一水平线上的P、Q两点,分别固定一个小滑轮,将连结沙桶的细线跨过两滑轮并悬挂质量相同的砝码,让沙桶在竖直方向沿线段PQ的垂直平分线OO′运动。当沙桶质量为136.0g时,沙桶从A点由静止释放,能到达最高点B,最终停在C点。分析所拍摄的沙桶运动视频,以A点为坐标原点,取竖直向上为正方向。建立直角坐标系,得到沙桶位置y随时间t的图像如图乙所示。
(1)若将沙桶上升过程中的某一段视为匀速直线运动,则此段中随着连结沙桶的两线间夹角逐渐增大,每根线对沙桶的拉力_____(选填“逐渐增大”“保持不变”“逐渐减小”)。沙桶在B点的加速度方向_____(选填“竖直向上”“竖直向下”)。
(2)一由图乙可知,沙桶从开始运动到最终停止,机械能增加_____J(保留两位有效数字,g = 9.8m/s2)。
【答案】(1) ①. 逐渐增大 ②. 竖直向下
(2)0.11
【解析】
【小问1详解】
[1][2]设细线与竖直方向夹角为θ,沙桶匀速上升
2Tcosθ = Mg
当θ逐渐增大时,T逐渐增大,沙桶上升到最高点B然后下落,在最高点的加速度方向竖直向下。
【小问2详解】
沙桶从开始运动到静止上升高度为8.4cm,机械能增加量为
Mgh = 0.136 × 9.8 × 0.084J = 0.11J
12. 某实验小组需要测量一个量程为15V的直流电压表的内阻(十几千欧),设计的电路图如图1所示。
实验室提供的实验器材如下:
A.待测电压表V(量程为15V)
B.滑动变阻器(最大阻值为)
C.滑动变阻器(最大阻值为)
D.电阻箱()
E.电源(电动势约20V,内阻约)
F.开关一个、导线若干
(1)实验步骤如下:
①按图1电路图正确连接好电路,把滑动变阻器R的滑片P滑到a端,将电阻箱的阻值调到零;
②闭合开关S,调节滑动变阻器滑片P的位置,使电压表的示数为15V;
③保持开关S闭合和滑片P的位置不变,调整电阻箱的阻值大小,使电压表的示数为12V,由图2读出此时电阻箱的阻值为________。
根据以上设计的实验方法,回答下列问题:
(2)为了使测量比较准确,可供选择的实验器材中,滑动变阻器应选用________(填“”或“”)。
(3)利用上述操作②③中实验数据,求得电压表的电阻值________.对于上述测量方法,从实验原理分析可知,在测量无误的情况下,电压表内阻的测量值________(填“大于”“小于”或“等于”)真实值。
(4)若电压表的真实值为,完成上述操作①②后,保持开关S闭合和滑动变阻器滑片P的位置不变,调整电阻箱的阻值为,电压表的读数约为________V。
【答案】(1)3936
(2)
(3) ①. 15744 ②. 大于
(4)9
【解析】
【小问1详解】
根据图2,电阻箱的阻值为3936;
【小问2详解】
滑动变阻器采用分压式接法,为了方便实验操作需选小电阻,故选R1;
【小问3详解】
[1]依题,电压表读数为12V,所以分压为3V,则
解得
[2]因为的阻值增大,所以造成该支路分压增多大于15V,故分压大于3V,故电压表内阻的测量值大于真实值;
【小问4详解】
设电压表读数为U,则R0分压为,则
解得
13. 五人制足球赛因其比赛规则和比赛场地相对灵活,给那些想在将来改踢常规足球的球员提供了绝佳训练。如图所示,某五人制足球的赛场长40 m,宽20 m。在比赛中,攻方队员在中线附近突破防守队员,将足球沿边线向前踢出,足球的运动可视为在地面上做初速度v1=6 m/s的匀减速直线运动,加速度大小a1=1 m/s2。该队员将足球踢出后,立即由静止启动追赶足球,他的运动可看成匀加速直线运动,加速度a2=1 m/s2,能达到的最大速度v2=4 m/s。求∶
(1)在该队员追赶足球的过程中,该队员与足球之间的最大距离;
(2)该队员至少经过多长时间能追上足球。
【答案】(1)=9 m;(2)6.5 s
【解析】
【详解】(1)当该队员与足球的速度相同时,二者之间的距离最大,设经过的时间为t0,则有
v1-a1t0=a2t0
解得
t0=3 s
二者之间的最大距离
Δx=v1t0-a1a2
解得
Δx=9 m
(2)设足球从开始做匀减速运动到停下来的位移为x1,则有
x1=
代入数据解得
x1=18 m
足球匀减速运动时间
t1==6 s
队员加速追赶的时间
t2==4 s
在此过程中的位移
x2==8 m
之后队员做匀速直线运动,到足球停止运动时,其位移
x3=v2(t1-t2)=8 m
由于x2+x3=16 m<x1=18 m,故足球停止运动时,队员没有追上足球,然后队员继续以最大速度匀速运动追赶足球
由运动学公式得
x1-(x2+x3)=v2t3
代入数据解得
t3=0.5 s
该队员追上足球的时间
t=t1+t3=6.5 s
14. 如图所示,在的区域中,存在沿轴正方向、场强大小为的匀强电场,电场的周围分布着垂直于纸面向外的恒定匀强磁场。一个质量为电量为的带正电粒子从中点无初速度进入电场(不计粒子重力),粒子从上边界垂直于第一次离开电场后,垂直于再次进入电场。求:
(1)磁场的磁感应强度大小;
(2)粒子第二次在电场中运动的位移大小;
(3)粒子自点运动到第一次从边进入电场所需的时间。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
第一次离开电场后速度为,根据动能定理可得
解得
粒子在磁场中做匀速圆周运动,根据左手定则和圆的特点可知粒子在磁场中运动轨迹的圆心为N,所以粒子轨迹半径为;粒子在磁场中洛伦兹力提供向心力,则
解得
【小问2详解】
粒子第二次进入电场做类平抛运动,设粒子从边离开磁场,则水平方向有
解得
在电场方向有
假设成立,则粒子第二次在电场中运动的位移大小为
【小问3详解】
设带电粒子从边离开时,速度方向与y轴正向的夹角为
,
到第一次从边进入电场,如图所示,设圆心为B,圆心在直线QN上的投影为C,有
故粒子在磁场运动的圆心角为,则全程时间为
15. 如图所示,一长度、与水平方向的夹角的传送带以的速度顺时针匀速转动,传送带与左右两侧的平面平滑连接,左侧斜面与水平方向的夹角也为,右侧平面水平。距传送带底端点处有一固定弹性挡板,一质量的子弹,以的速度射入放在点的质量的物块(视为质点)且留在物块中,子弹相对物块运动的时间极短,可忽略不计,点与传送带上端的距离可忽略不计,物块与传送带之间的动摩擦因数,物块与右侧水平面间的动摩擦因数。已知物块与弹性挡板碰撞前后速度大小不变,取重力加速度大小。求:
(1)物块第一次通过传送带所用的时间;
(2)物块沿传送带向上运动的最大距离;
(3)物块停止运动时到点的距离。
【答案】(1)1.1s (2)0.2m (3)1m
【解析】
【小问1详解】
子弹射入物块,由动量守恒定律有
得
由于,物块先受到沿传送带向下的滑动摩擦力,物块先向下做加速直线运动,由牛顿第二定律
有
设时间与传送带共速,有
得
此时物块的位移为
此后由于,所以物块受到沿传送带向上的滑动摩擦力,由牛顿第二定律有
有
设还需滑到传送带底端,由位移与时间关系式
得
(舍去负值-3s)
物块第一次通过传送带所用的时间
【小问2详解】
物块第一次到达传送带的底部的速度为
因为物块与弹性挡板碰撞前后速度大小不变,所以可以对物块在右侧水平面上运动的全过程分析,则有
其中为物块第二次滑上传送带的初速度
解得
对物体第二次滑上传送带,向上运动过程进行受力分析,由牛顿第二定律有此时的加速度
则有
解得
【小问3详解】
当物块沿传送带向上运动到最大距离之后物块还是以做加速运动,因为,则物块再一次到达传送带的最底端时速度为
则对物块滑上右侧水平面到停止运动的过程有
解得
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