精品解析：山东聊城第一中学等校2025-2026学年高三上学期期末考试物理试题

高三上学期期末考试物理试题 满分：100分，考试时间：90分钟 一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。 1. 原子核可以经过多次α和β衰变成为稳定的原子核，在该过程中，可能发生的β衰变是（　　） A. B. C. D. 2. 如图所示，一定质量的理想气体从状态开始，经历两个状态变化过程，先后到达状态和。下列说法正确的是（　　） A. 在过程中气体向外界放热 B. 在过程中气体分子的平均动能变大 C. 在过程中气体对外界做功 D. 在b→c过程中气体分子单位时间内撞击容器壁单位面积的次数不变 3. 如图，一列简谐横波沿x轴正方向传播，t＝0时的波形如图中实线所示，t＝1s时的波形如图中虚线所示，P是波传播路径上的一个质点，下列说法正确的是（ ） A. t＝0时，质点P正沿y轴负方向运动 B. 质点P在一个周期内的路程为5m C. 该波在1s内可能向右传播了6m D. 波的传播速度大小可能为4m/s 4. 如图甲所示，质量为m=4.0kg的物体静止在水平地面上，在水平推力F作用下开始运动，水平推力F随位移x变化的图像如图乙所示（x=4.0 m后无推力存在）。已知物体与地面之间的动摩擦因数μ=0.50，取重力加速度g=10m/s2，下列选项正确的是（　　） A. 物体在水平地面上运动的最大位移是4.0m B. 物体的最大加速度为25m/s2 C. 在物体运动过程中推力做的功为200J D. 在距出发点3.0m位置时物体的速度达到最大 5. 如图所示， 一条不可伸长的轻绳跨过定滑轮，绳的两端各系一个小球A 和B，B 球的质量是 A球的3倍。用手托住B 球，使轻绳拉紧，A 球静止于地面。不计空气阻力、定滑轮的质量及轮与轴间的摩擦，重力加速度为g。 由静止释放B 球，到B 球落地前的过程中，下列说法 正确的是（　　） A. A 球的加速度大小为2g B. 拉力对A球做的功等于A球机械能的增加量 C. 重力对 B 球做的功等于B 球动能的增加量 D. B球机械能的减少量大于A球机械能的增加量 6. 使甲、乙两条形磁铁隔开一段距离，静止于水平桌面上，甲的N极正对着乙的S极，甲的质量大于乙的质量，两者与桌面之间的动摩擦因数相等。现同时释放甲和乙，在它们相互接近过程中的任一时刻（　　） A. 甲的速度大小比乙的大 B. 甲的加速度大小比乙的加速度小 C. 甲的动量大小比乙的大 D. 甲合力冲量与乙合力冲量大小相等 7. 已知通电长直导线在周围空间某位置产生的磁感应强度大小与电流强度成正比，与该位置到长直导线的距离成反比。如图所示，现有通有电流大小相同的两根长直导线分别固定在正方体的两条边和上，彼此绝缘，电流方向分别由流向、由流向，则顶点和两处的磁感应强度大小之比为（　　） A. B. C. D. 8. 如图所示，两个电荷量都是Q的正、负点电荷固定在A、B两点，AB连线中点为O。现将另一个电荷量为+q的试探电荷放在AB连线的中垂线上距O为x的C点，沿某一确定方向施加外力使电荷由静止开始沿直线从C点运动到O点，下列说法正确的是（　　） A. 外力F的方向应当平行于AB方向水平向右 B. 电荷从C点到O点的运动为匀变速直线运动 C. 电荷从C点运动到O点过程中电势能逐渐减小 D. 电荷从C点运动到O点的过程中逐渐增大 二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 9. 万有引力定律揭示了天体运行规律与地球上物体运动规律的一致性。一般可将地球看作质量分布均匀，半径为R的球体。由于地球自转的影响，在地球表面不同纬度，重力加速度会有所不同。若在地球南北极的重力加速度为，在赤道海平面处的重力加速度为，则下列说法正确的是（　　） A. 地球的自转周期 B. 地球的自转周期 C. 在纬度为60°处的海平面处，重力加速度 D. 在纬度为60°处的海平面处，重力加速度 10. 如图所示，某飞机的质量为m，在水平跑道上滑行时受到竖直向上的升力，空气阻力，式中的v为飞机的滑行速度，、均为常量。当飞机在跑道上匀加速滑行时，发动机的推力，摩擦力为正压力的倍（），重力加速度为g，下列说法中正确的是（　　） A. 飞机空载和满载时的起飞速度相同 B. 跑道长度至少为 C. 匀加速滑行过程中，发动机消耗功率恒定 D. 跑道长度至少为 11. 如图所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T，转轴垂直于磁场方向，线圈电阻为，从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过时的感应电流为，那么（　　） A. 线圈消耗的电功率为 B. 线圈中感应电流的有效值为 C. 任意时刻线圈中的感应电动势为 D. 任意时刻穿过线圈的磁通量为 12. 如图所示，间距为的水平型导体框置于竖直向下的匀强磁场中，型导体框左端连接一阻值为的电阻。将一质量为、电阻为的导体棒静置于导体框上。从某时刻开始，对导体棒施加一水平向右的恒定拉力，使其沿导体框向右运动，经过时间，导体棒恰好运动至图中虚线位置，此时速度大小为。已知磁感应强度大小为，不计导体框的电阻、导体棒与框间的摩擦。在此过程中（　　） A. 导体棒中感应电流的方向为 B. 导体棒的平均速度大小为 C. 通过电阻的电荷量为 D. 电阻上消耗的电能为 三、非选择题：本题共6小题，共60分。 13. 做“探究加速度与力、质量的关系”实验时，图甲是教材中的实验方案；图乙是拓展方案，其实验操作步骤如下： （ⅰ）挂上托盘和砝码，改变木板的倾角，使质量为M的小车拖着纸带沿木板匀速下滑； （ⅱ）取下托盘和砝码，测出其总质量为m，让小车沿木板下滑，测出加速度a； （ⅲ）改变砝码质量和木板倾角，多次测量，通过作图可得到的关系。 ①实验获得如图所示的纸带，已知打点计时器所用交流电频率为，计数点a、b、c、d、e、f间均有四个点未画出，则在打d点时小车的速度大小_____（保留两位有效数字）； ②需要满足条件的方案是_____（选填“甲”、“乙”或“甲和乙”）；在作图象时，把作为F值的是_____（选填“甲”、“乙”或“甲和乙”）。 14. 某兴趣小组使用如图1电路，探究太阳能电池的输出功率与光照强度及外电路电阻的关系，其中P为电阻箱，是阻值为的定值电阻，E是太阳能电池，μA是电流表（量程，内阻） （1）实验中若电流表的指针位置如题图2所示，则电阻箱P两端的电压是______V。（保留3位有效数字） （2）在某光照强度下，测得太阳能电池的输出电压U与电阻箱P的电阻R之间的关系如图3中的曲线①所示。不考虑电流表和电阻消耗的功率，由该曲线可知，M点对应的太阳能电池的输出功率是____。（保留3位有效数字） （3）在另一更大光照强度下，测得关系如图3中的曲线②所示。同样不考虑电流表和电阻消耗的功率，与曲线①相比，在电阻R相同的情况下，曲线②中太阳能电池的输出功率______（选填“较小”、“较大”），由图像估算曲线②中太阳能电池的最大输出功率约为_____。（保留3位有效数字） 15. 一透明材料制成的圆柱体的上底面中央有一球形凹陷，凹面与圆柱体下底面可透光，表面其余部分均涂有遮光材料，过圆柱体对称轴线的截面如图所示。O点是球形凹陷的球心，半径OA与OG夹角。平行光沿轴线方向向下入射时，从凹面边缘A点入射的光线经折射后，恰好由下底面上C点射出。已知，，。 (1)求此透明材料的折射率； (2)撤去平行光，将一点光源置于球心O点处，求下底面上有光出射的圆形区域的半径（不考虑侧面的反射光及多次反射的影响）。 16. 如图所示，在平面直角坐标系的第一象限内，存在半径为R的半圆形匀强磁场区域，半圆与x轴相切于M点，与y轴相切于N点，直线边界与x轴平行，磁场方向垂直于纸面向里。在第一象限存在沿方向的匀强电场，电场强度大小为E．一带负电粒子质量为m，电荷量为q，从M点以速度v沿方向进入第一象限，正好能沿直线匀速穿过半圆区域。不计粒子重力。 （1）求磁感应强度B的大小； （2）若仅有电场，求粒子从M点到达y轴的时间t； （3）若仅有磁场，改变粒子入射速度的大小，粒子能够到达x轴上P点，M、P的距离为，求粒子在磁场中运动的时间。 17. 如图1所示，细杆两端固定，质量为m的物块穿在细杆上。初始时刻。物块刚好能静止在细杆上。现以水平向左的力F作用在物块上，F随时间t的变化如图2所示。开始滑动瞬间的滑动摩擦力等于最大静摩擦力。细杆足够长，重力加速度为g，θ=30°。 求： （1）t=6s时F的大小，以及t在0~6s内F的冲量大小。 （2）t在0~6s内，摩擦力f随时间t变化的关系式，并作出相应的f−t图像。 （3）t=6s时，物块的速度大小。 18. 一边长为L、质量为m的正方形金属细框，每边电阻为R0，置于光滑的绝缘水平桌面（纸面）上。宽度为2L的区域内存在方向垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度大小为B，两虚线为磁场边界，如图（a）所示。 （1）使金属框以一定的初速度向右运动，进入磁场。运动过程中金属框的左、右边框始终与磁场边界平行，金属框完全穿过磁场区域后，速度大小降为它初速度的一半，求金属框的初速度大小。 （2）在桌面上固定两条光滑长直金属导轨，导轨与磁场边界垂直，左端连接电阻R1 = 2R0，导轨电阻可忽略，金属框置于导轨上，如图（b）所示。让金属框以与（1）中相同的初速度向右运动，进入磁场。运动过程中金属框的上、下边框处处与导轨始终接触良好。求在金属框整个运动过程中，电阻R1产生的热量。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 高三上学期期末考试物理试题 满分：100分，考试时间：90分钟 一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。 1. 原子核可以经过多次α和β衰变成为稳定的原子核，在该过程中，可能发生的β衰变是（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】原子核衰变成为稳定的原子核质量数减小了28，则经过了7次α衰变，中间生成的新核的质量数可能为231，227，223，219，215，211，则发生β衰变的原子核的质量数为上述各数，则BCD都不可能，根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，选项A反应正确。 故选A。 2. 如图所示，一定质量的理想气体从状态开始，经历两个状态变化过程，先后到达状态和。下列说法正确的是（　　） A. 在过程中气体向外界放热 B. 在过程中气体分子的平均动能变大 C. 在过程中气体对外界做功 D. 在b→c过程中气体分子单位时间内撞击容器壁单位面积的次数不变 【答案】A 【解析】 【详解】AB．由图可知，在a→b过程中气体体积减小，外界对气体做功，根据 可得 可知气体的温度不变，则气体分子的平均动能不变，内能不变，根据热力学第一定律 可知气体放出热量，故A正确；B错误； C．由图可知，在b→c过程中气体体积减小，外界对气体做功，故C错误； D．由图可知，在b→c过程中气体压强不变，温度减低，气体分子的平均动能减小，体积减小，分子数密度增加，则气体分子单位时间内撞击容器壁单位面积的次数增加，故D错误。 故选A。 3. 如图，一列简谐横波沿x轴正方向传播，t＝0时的波形如图中实线所示，t＝1s时的波形如图中虚线所示，P是波传播路径上的一个质点，下列说法正确的是（ ） A. t＝0时，质点P正沿y轴负方向运动 B. 质点P在一个周期内的路程为5m C. 该波在1s内可能向右传播了6m D. 波的传播速度大小可能为4m/s 【答案】C 【解析】 【详解】A．简谐横波沿x轴正方向传播，根据波形平移法可知，t＝0时，质点P正沿y轴正方向运动，故A错误； B．质点P在一个周期内的路程为 故B错误； C．由题图可知波长为，根据波形平移法可知，该波在1s内向右传播的距离为 （，，） 当时，，故C正确； D．该波的传播速度为 （，，） 可知波的传播速度大小不可能为，故D错误。 故选C。 4. 如图甲所示，质量为m=4.0kg的物体静止在水平地面上，在水平推力F作用下开始运动，水平推力F随位移x变化的图像如图乙所示（x=4.0 m后无推力存在）。已知物体与地面之间的动摩擦因数μ=0.50，取重力加速度g=10m/s2，下列选项正确的是（　　） A. 物体在水平地面上运动的最大位移是4.0m B. 物体的最大加速度为25m/s2 C. 在物体运动过程中推力做的功为200J D. 在距出发点3.0m位置时物体的速度达到最大 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】A C．由F ~ x图像可知，推力对物体做的功等于图线与坐标轴围成的面积，即 对物块运动的整个过程，根据动能定理可得 代入数据解得 即物体在水平地面上运动的最大位移是10m，故A错误，C正确； B．分析可知，推力F= 100N时，物体所受合力最大，加速度最大，根据牛顿第二定律得 代入数据解得 故B错误； D．由图像可知，推力F随位移x变化的数学关系式为 物体的速度最大时，加速度为零，此时有，代入解得 x=3.2m 即在距出发点3.2m位置时物体的速度达到最大，故D错误。 故选C。 5. 如图所示， 一条不可伸长的轻绳跨过定滑轮，绳的两端各系一个小球A 和B，B 球的质量是 A球的3倍。用手托住B 球，使轻绳拉紧，A 球静止于地面。不计空气阻力、定滑轮的质量及轮与轴间的摩擦，重力加速度为g。 由静止释放B 球，到B 球落地前的过程中，下列说法 正确的是（　　） A. A 球的加速度大小为2g B. 拉力对A球做的功等于A球机械能的增加量 C. 重力对 B 球做的功等于B 球动能的增加量 D. B球机械能的减少量大于A球机械能的增加量 【答案】B 【解析】 【详解】A．设A球质量m，则B球质量3m，绳子张力大小T，根据牛顿第二定律 解得 故A错误； B．拉力对A球做正功，拉力对A球做的功等于A球机械能的增加量，故B正确； C．根据动能定理，重力与绳子拉力的合力对 B 球做的功等于B 球动能的增加量，故C错误； D．对A、B整体，整体只有重力做功，机械能守恒，则B球机械能的减少量等于A球机械能的增加量，故D错误。 故选B。 6. 使甲、乙两条形磁铁隔开一段距离，静止于水平桌面上，甲的N极正对着乙的S极，甲的质量大于乙的质量，两者与桌面之间的动摩擦因数相等。现同时释放甲和乙，在它们相互接近过程中的任一时刻（　　） A. 甲的速度大小比乙的大 B. 甲的加速度大小比乙的加速度小 C. 甲的动量大小比乙的大 D. 甲合力冲量与乙合力冲量大小相等 【答案】B 【解析】 【详解】AB．对甲、乙两条形磁铁分别做受力分析，如图所示    根据牛顿第二定律有 、 由于 所以 由于两物体运动时间相同，且同时由静止释放，可得 A错误，B正确； C．对于整个系统而言，由于 合力方向向左，合冲量方向向左，所以合动量方向向左，显然甲的动量大小比乙的小，C错误； D．因为甲的动量大小比乙的小，故甲合力冲量小于乙合力冲量，D错误。 故选B。 7. 已知通电长直导线在周围空间某位置产生的磁感应强度大小与电流强度成正比，与该位置到长直导线的距离成反比。如图所示，现有通有电流大小相同的两根长直导线分别固定在正方体的两条边和上，彼此绝缘，电流方向分别由流向、由流向，则顶点和两处的磁感应强度大小之比为（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】设正方体边长为L，其中一根长直导线的电流在c点产生的磁感应强度为B0，则c点的磁感应强度大小为 处于hg边的长直导线到a点的距离为，在a点产生的磁感应强度大小为；处于dh边的长直导线到a点的距离为L，在a点产生的磁感应强度大小为B0，所以a点的磁感应强度大小为 因此 故A正确。 故选A。 8. 如图所示，两个电荷量都是Q的正、负点电荷固定在A、B两点，AB连线中点为O。现将另一个电荷量为+q的试探电荷放在AB连线的中垂线上距O为x的C点，沿某一确定方向施加外力使电荷由静止开始沿直线从C点运动到O点，下列说法正确的是（　　） A. 外力F的方向应当平行于AB方向水平向右 B. 电荷从C点到O点的运动为匀变速直线运动 C. 电荷从C点运动到O点过程中电势能逐渐减小 D. 电荷从C点运动到O点的过程中逐渐增大 【答案】D 【解析】 【详解】A．没有施加外力之前对电荷受力分析。如图所示 沿某一确定方向施加外力使电荷由静止开始沿直线从C点运动到O点，则合力方向沿CO即可，根据三角形定则可知，外力方向不是水平向右，故A错误； B．根据 运动过程中l减小，则库仑力增大，则F增大，合外力方向确定，且F和外力的合力方向竖直向下，根据三角形定则可知，由于外力方向确定，则其大小增大，则合外力的大小增大，故电荷做加速度增大的加速运动，故B错误； C．电荷从C点运动到O点过程中，由于中垂线为等势面，故运动过程中电场力不做功，电势能不发生变化，故C错误； D．电荷从C点运动到O点的过程中，根据动能定理可得 即 由于外力大小增大，则电荷从C点运动到O点的过程中逐渐增大，故D正确。 故选D。 二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 9. 万有引力定律揭示了天体运行规律与地球上物体运动规律的一致性。一般可将地球看作质量分布均匀，半径为R的球体。由于地球自转的影响，在地球表面不同纬度，重力加速度会有所不同。若在地球南北极的重力加速度为，在赤道海平面处的重力加速度为，则下列说法正确的是（　　） A. 地球的自转周期 B. 地球的自转周期 C. 在纬度为60°处的海平面处，重力加速度 D. 在纬度为60°处的海平面处，重力加速度 【答案】AD 【解析】 【详解】AB．在地球的两极 在赤道处 解得，A正确，B错误； CD．在纬度为60°处的海平面处，向心力等于万有引力与重力的矢量差，则重力加速度满足 解得，C错误，D正确。 故选AD。 10. 如图所示，某飞机的质量为m，在水平跑道上滑行时受到竖直向上的升力，空气阻力，式中的v为飞机的滑行速度，、均为常量。当飞机在跑道上匀加速滑行时，发动机的推力，摩擦力为正压力的倍（），重力加速度为g，下列说法中正确的是（　　） A. 飞机空载和满载时的起飞速度相同 B. 跑道长度至少为 C. 匀加速滑行过程中，发动机消耗功率恒定 D. 跑道长度至少为 【答案】BD 【解析】 【详解】A．飞机空载和满载时所受重力大小不同，起飞需要的升力大小也不同，由可知，起飞速度也不同，故A错误； BD．飞机在跑道上匀加速滑行时，由牛顿第二定律得 又 联立求得 由于飞机在跑道上匀加速滑行，加速度恒定，所以 即 当飞机匀加速至恰好起飞时有 求得 所以，跑道的最小长度为 得 或 故B、D正确； C．根据 由于发动机推力不变，所以，匀加速滑行过程中发动机消耗功率越来越大，故C错误。 故选BD。 11. 如图所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T，转轴垂直于磁场方向，线圈电阻为，从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过时的感应电流为，那么（　　） A. 线圈消耗的电功率为 B. 线圈中感应电流的有效值为 C. 任意时刻线圈中的感应电动势为 D. 任意时刻穿过线圈的磁通量为 【答案】AC 【解析】 【分析】 【详解】B．从垂直中性面开始其瞬时表达式为 则电流的最大值为 则电流的有效值为 故B错误； A．线圈消耗的电功率为 故A正确； C．感应电动势的最大值为 任意时刻线圈中的感应电动势为 故C正确； D．根据最大感应电动势公式有 解得，最大磁通量为 则任意时刻穿过线圈的磁通量为 故D错误。 故选AC。 12. 如图所示，间距为的水平型导体框置于竖直向下的匀强磁场中，型导体框左端连接一阻值为的电阻。将一质量为、电阻为的导体棒静置于导体框上。从某时刻开始，对导体棒施加一水平向右的恒定拉力，使其沿导体框向右运动，经过时间，导体棒恰好运动至图中虚线位置，此时速度大小为。已知磁感应强度大小为，不计导体框的电阻、导体棒与框间的摩擦。在此过程中（　　） A. 导体棒中感应电流的方向为 B. 导体棒的平均速度大小为 C. 通过电阻的电荷量为 D. 电阻上消耗的电能为 【答案】AC 【解析】 【详解】A．根据右手定则可知，导体棒中感应电流的方向为，故A正确； B．若导体棒是做初速度为零的匀加速直线运动，则这段时间的平均速度大小为；而实际对导体棒受力分析，可知导体棒，受到水平向右的恒力F和水平向左的安培力，根据牛顿第二定律有 又， 联立解得 可知随着速度的增大，导体棒做加速度不断减少的加速运动。作出初速度为零的匀加速直线运动的v-t图像（图中实线）和初速度为零且加速度不断减少的变加速直线运动的v-t图像（图中虚线），如图所示 由图可知，在相同的时间内虚线与时间轴围成的面积大于实线与时间轴围成的面积，故该运动在时间t内的平均速度大于，故B错误； C．对导体棒，根据动量定理有 又电量为 联立解得 故C正确； D．由题意分析，可知整过程电流是由零逐渐增大，当速度为v时，回路中的电流为，为这段时间的最大值，并不是整个过程的电流，根据焦耳定律 可知，公式中的I为整个过程的电流，故不能这个公式来计算R产生的热量，故D错误。 故选AC。 三、非选择题：本题共6小题，共60分。 13. 做“探究加速度与力、质量的关系”实验时，图甲是教材中的实验方案；图乙是拓展方案，其实验操作步骤如下： （ⅰ）挂上托盘和砝码，改变木板的倾角，使质量为M的小车拖着纸带沿木板匀速下滑； （ⅱ）取下托盘和砝码，测出其总质量为m，让小车沿木板下滑，测出加速度a； （ⅲ）改变砝码质量和木板倾角，多次测量，通过作图可得到的关系。 ①实验获得如图所示的纸带，已知打点计时器所用交流电频率为，计数点a、b、c、d、e、f间均有四个点未画出，则在打d点时小车的速度大小_____（保留两位有效数字）； ②需要满足条件的方案是_____（选填“甲”、“乙”或“甲和乙”）；在作图象时，把作为F值的是_____（选填“甲”、“乙”或“甲和乙”）。 【答案】 ①. 0.18～0.19 ②. 甲 ③. 甲和乙 【解析】 【详解】①[1]．打点计时器打点周期 由匀加速直线运动中，平均速度等于中间时刻的瞬时速度可得，在打d点时小车的速度 ②[2][3]．在图甲的实验方案中，由托盘和砝码的重力提供拉力，让小车做匀加速直线运动，由牛顿第二定律可得 则 则绳子对小车的拉力 当时，绳子拉力近似等于托盘和砝码的重力。 故甲需要满足。 在图乙的实验方案中，挂上托盘和砝码，小车匀速下滑，设斜面的倾斜角为，斜面和纸带对小车的摩擦力或阻力总和为f，则有 取下托盘和砝码，小车做匀加速直线运动，由牛顿第二定律可得 即 故乙方案中，不需要满足。 在甲乙方案中，均用托盘和砝码的重力mg作为小车匀加速的直线运动的合力及F。 14. 某兴趣小组使用如图1电路，探究太阳能电池的输出功率与光照强度及外电路电阻的关系，其中P为电阻箱，是阻值为的定值电阻，E是太阳能电池，μA是电流表（量程，内阻） （1）实验中若电流表的指针位置如题图2所示，则电阻箱P两端的电压是______V。（保留3位有效数字） （2）在某光照强度下，测得太阳能电池的输出电压U与电阻箱P的电阻R之间的关系如图3中的曲线①所示。不考虑电流表和电阻消耗的功率，由该曲线可知，M点对应的太阳能电池的输出功率是____。（保留3位有效数字） （3）在另一更大光照强度下，测得关系如图3中的曲线②所示。同样不考虑电流表和电阻消耗的功率，与曲线①相比，在电阻R相同的情况下，曲线②中太阳能电池的输出功率______（选填“较小”、“较大”），由图像估算曲线②中太阳能电池的最大输出功率约为_____。（保留3位有效数字） 【答案】 ①. 2.48 ②. 40.5 ③. 较大 ④. 【解析】 【详解】（1）[1]根据电流表读数规则，电流表读数是 电阻箱P两端的电压是 （2）[2]M点对应的电压，电阻，太阳能电池的输出功率 （3）[3]与曲线①相比，在电阻R相同的情况下，曲线②中太阳能电池的电压较大，由 可知，曲线②中太阳能电池的输出电功率较大； [4]由图像②可知，太阳能电池电动势为，图像的斜率表示电流，因此由输出功率为 当电阻大于以后是电流越来越小，可知输出功率很小，最大值不在大于以后取得，而当图像成直线时可知电流是恒定的，此时电压越大输出功率越大，因此输出功率最大值应该在阻值之间取得，分别代入估算功率可得 ，， 因此可知最大功率在电阻取得，约为 15. 一透明材料制成的圆柱体的上底面中央有一球形凹陷，凹面与圆柱体下底面可透光，表面其余部分均涂有遮光材料，过圆柱体对称轴线的截面如图所示。O点是球形凹陷的球心，半径OA与OG夹角。平行光沿轴线方向向下入射时，从凹面边缘A点入射的光线经折射后，恰好由下底面上C点射出。已知，，。 (1)求此透明材料的折射率； (2)撤去平行光，将一点光源置于球心O点处，求下底面上有光出射的圆形区域的半径（不考虑侧面的反射光及多次反射的影响）。 【答案】(1)；(2) 【解析】 【详解】(1)从A点入射的光线光路如图；由几何关系可知，入射角， ，折射角 ，则折射率 (2)将一点光源置于球心O点处，设射到底边P点的光线恰好发生全反射，则，则 由几何关系可知下底面上有光出射的圆形区域的半径 16. 如图所示，在平面直角坐标系的第一象限内，存在半径为R的半圆形匀强磁场区域，半圆与x轴相切于M点，与y轴相切于N点，直线边界与x轴平行，磁场方向垂直于纸面向里。在第一象限存在沿方向的匀强电场，电场强度大小为E．一带负电粒子质量为m，电荷量为q，从M点以速度v沿方向进入第一象限，正好能沿直线匀速穿过半圆区域。不计粒子重力。 （1）求磁感应强度B的大小； （2）若仅有电场，求粒子从M点到达y轴的时间t； （3）若仅有磁场，改变粒子入射速度的大小，粒子能够到达x轴上P点，M、P的距离为，求粒子在磁场中运动的时间。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 根据题意可知，由于一带负电粒子能沿直线匀速穿过半圆区域，由平衡条件有 解得 【小问2详解】 若仅有电场，带负电粒子受沿轴负方向的电场力，由牛顿第二定律有 又有 联立解得 【小问3详解】 根据题意，设粒子入射速度为，则有 可得 画出粒子的运动轨迹，如图所示 由几何关系可得 解得 则轨迹所对圆心角为，则粒子在磁场中运动的时间 17. 如图1所示，细杆两端固定，质量为m的物块穿在细杆上。初始时刻。物块刚好能静止在细杆上。现以水平向左的力F作用在物块上，F随时间t的变化如图2所示。开始滑动瞬间的滑动摩擦力等于最大静摩擦力。细杆足够长，重力加速度为g，θ=30°。 求： （1）t=6s时F的大小，以及t在0~6s内F的冲量大小。 （2）t在0~6s内，摩擦力f随时间t变化的关系式，并作出相应的f−t图像。 （3）t=6s时，物块的速度大小。 【答案】（1）， （2）见解析 （3） 【解析】 【小问1详解】 由图2可知F随时间线性变化，根据数学知识可知 所以当t=6s时， 0~6s内F的冲量为F−t图围成的面积，即 【小问2详解】 由于初始时刻。物块刚好能静止在细杆上，则有 即 在垂直杆方向，当时， 则0−4s，垂直杆方向 摩擦力 在4−6s内，垂直杆方向 摩擦力 相应的f−t图像如图 【小问3详解】 在0~6s内沿杆方向根据动量定理有 在0~6s内摩擦力的冲量为f−t图围成的面积，则 联立有 可得 18. 一边长为L、质量为m的正方形金属细框，每边电阻为R0，置于光滑的绝缘水平桌面（纸面）上。宽度为2L的区域内存在方向垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度大小为B，两虚线为磁场边界，如图（a）所示。 （1）使金属框以一定的初速度向右运动，进入磁场。运动过程中金属框的左、右边框始终与磁场边界平行，金属框完全穿过磁场区域后，速度大小降为它初速度的一半，求金属框的初速度大小。 （2）在桌面上固定两条光滑长直金属导轨，导轨与磁场边界垂直，左端连接电阻R1 = 2R0，导轨电阻可忽略，金属框置于导轨上，如图（b）所示。让金属框以与（1）中相同的初速度向右运动，进入磁场。运动过程中金属框的上、下边框处处与导轨始终接触良好。求在金属框整个运动过程中，电阻R1产生的热量。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）金属框进入磁场过程中有 则金属框进入磁场过程中流过回路的电荷量为 则金属框完全穿过磁场区域的过程中流过回路的电荷量为 且有 联立有 （2）设金属框的初速度为v0，则金属框进入磁场时的末速度为v1，向右为正方向。由于导轨电阻可忽略，此时金属框上下部分被短路，故电路中的总电阻 再根据动量定理有 解得 则在此过程中根据能量守恒有 解得 其中 此后线框完全进入磁场中，则线框左右两边均作为电源，且等效电路图如下 则此时回路的总电阻 设线框刚离开磁场时的速度为v2，再根据动量定理有 解得 v2= 0 则说明线框刚离开磁场时就停止运动了，则再根据能量守恒有 其中 则在金属框整个运动过程中，电阻R1产生的热量 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $