精品解析：2026年高考河北卷物理高考真题（参考版）

**基本信息** 以雄安静电探测、太空碎片清除等科技前沿，古代马车复原等文化传承，健身哑铃、气压监测等生活场景为载体，考查运动与相互作用、能量等物理观念，通过质谱仪分析、电控气动门探究等题设计，体现科学思维与科学探究素养，契合高考情境化命题趋势。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单选|7/28|位移、电场线、气体性质、功率、双缝干涉、电磁感应、天体运动|结合健身、雄安监测等情境，注重基础概念辨析| |多选|3/18|变压器电路、机械运动、电磁导轨|等离子体电路、千斤顶速度分析，考查科学推理| |非选择|5/54|实验操作（弹簧测力计、电容器）、电控气动门探究、简谐波、板块模型、质谱仪|实验题强调操作规范与误差分析，探究题体现技术应用，计算题综合电磁学与运动学，突出模型建构与创新应用|

2026年普通高中学业水平选择性考试（河北卷） 物理 本试卷满分100分，考试时间75分钟。 一、单项选择题：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. 某同学健身时，哑铃被举高 后再回到原位置，如图所示。如此重复10次，哑铃的位移大小为（ ） A. 0 B. C. D. 2. 河北雄安新区融合静电探测技术构建起“天空之网”，实现了对低空飞行器的全天候实时监测。当飞行器靠近时，固定在地面上的静电探测器探头感应出了正电荷。在感应电荷产生的静电场中。电场线（ ） A. 是闭合曲线 B. 从感应正电荷出发 C. 在无电荷区域相交 D. 终止于感应正电荷 3. 一款自动监测环境气压的装置由粗细均匀、导热良好的U形管和自动监测系统组成。如图所示，竖直放置的U形管右端开口，左侧管内用水银封闭了一定质量、可视为理想气体的空气。监测系统通过监测右侧液面的变化。结合温度即可得到环境气压。若外界温度下降的同时环境气压也发生了变化，导致形管右侧液面上升，忽略水银体积变化，则封闭气体的（ ） A. 内能增加 B. 压强增大 C. 分子的数密度减少 D. 分子热运动的平均动能不变 4. 我国科技爱好者复原了春秋战国时期带有刃车軎（wéi）的马车；并对其性能进行了测试。在时间内，若马车以恒定功率在水平路面上沿直线运动，速度从加速到，假定马车所受阻力不变，则马车运动的 图像可能是（ ） A. B. C. D. 5. 如图所示，一根粗细均匀的细金属丝置于两挡板之间的水平狭缝中央。其中心轴与狭缝平行，直径小于狭缝宽度。一束平行单色光垂直挡板入射，在屏幕上形成了稳定的双缝干涉图样，相邻两条亮条纹中心间距为 。若金属丝经加热均匀膨胀，则（ ） A. 变小 B. 变大 C. 双缝间的距离减小 D. 双缝间的距离不变 6. 如图所示，在长直螺线管中间区域放置一个匝数为 、面积为 的同轴小线圈。已知，长直螺线管通电后其内部磁场处处相同，磁感应强度的大小与螺线管中的电流成正比，即 。在一段时间内，若电流随时间的变化关系满足 （ 为常量），由理想电压表测出小线圈的感应电动势为 ，则可以表示为（ ） A. B. C. D. 7. 为清除太空碎片对航天器的潜在威胁，某兴趣小组提出一种设想。如图所示，一质量为的太空碎片绕地球做半径为的匀速圆周运动，在点受到一个与其速度方向垂直且背离地心向外的瞬时冲量作用、变轨到图中的椭圆轨道，最终进入大气层而烧毁，设地球质量为，引力常量为 、则该太空碎片受到冲量作用后瞬间的动能为（ ） A. B. C. D. 二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求。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. 图1为一种等离子体工作电路，理想变压器原线圈两端接电压为 的正弦交流电源，原、副线圈的匝数分别为、， 为保护电阻。稳定工作时交流电流表的读数为，若等离子体可等效为定值电阻，其两端的正弦交流电压波形如图2所示，为电压峰值， 为周期，则下列说法正确的是（ ） A. 副线圈电压为 B. 原线圈中电流为 C. 电源电压周期为 D. 等离子体的等效电阻为 9. 某千斤顶的结构如图所示，四根等长杆由铰链相连。摇动手柄竖直抬升重物过程中， 两点的间距每秒均匀缩短 ，当 时，下列说法正确的是（ ） A. 与两点速度大小相等，方向相反 B. 点速度方向竖直向上，大小为 C. 点速度方向沿 向上，大小为 D. 点相对点的速度沿水平方向，大小为 10. 如图所示，两平行光滑金属导轨固定在绝缘水平面上，间距为 ，电阻不计。左端接有输出电流大小恒为 的恒流源，电流方向如图。导轨间分布着两个紧邻的正方形磁场区域、宽度均为 ，左侧磁场方向竖直向下，右侧磁场方向竖直向上，以导轨上两磁场交界处的 点为坐标原点，沿导轨方向建立 坐标轴，两磁场的磁感强度大小 仅随坐标 变化，且满足式中为已知常量。时，一根质量为，导轨间电阻为 的导体棒以初速度从 处向右运动；时，导体棒第一次到达处，且速度为0，运动过程中导体棒始终与导轨接触良好且垂直，不计空气阻力，忽略磁场的边界效应及电流对磁场的影响，下列说法正确的是（ ） A. 导体棒做简谐运动 B. 初速度 C. 若初速度变为，则导体棒的速度第一次变为0所需时间为 D. 若初速度变为，则导体棒将以两磁场交界线为中心做往复运动 三、非选择题：本题共5题，共54分。 11. 某同学用弹簧测力计探究作用力和反作用力的关系。将甲、乙两测力计水平连接在一起，测力左侧固定，用手向右缓慢拉测力计乙。拉至某位置时两测力计示数如图所示。 （1）测力计乙的读数是__________N。 （2）实验中发现两测力计示数总是明显不同、原因可能是__________。（单选） A. 两测力计的量程不同 B. 两测力计弹簧的材质不同 C. 使用测力计前未正确调零 12. 图为探究电容器充、放电实验的电路图，实验选用内阻为几千欧姆的电压表和内阻很小且零刻度的电流表， （1）实验时将开关S接1端，可观察到电流表指针__________（填字母，“A．迅速偏转到某位置后稳定不动”或“B．迅速偏转到某位置后往回偏转”），同时电压表指针偏转到某位置后稳定不动。 （2）现将S与1端断开，但尚未与2端连接，此时发现电压表的指针逐渐向零刻度偏转。经检查器材完好，线路连接正确，出现此现象的原因可能是____________________。 13. 问题探究 某学生兴趣小组通过查阅资料了解到，利用电磁阀控制压缩空气驱动活塞运动可实现公交车门开合，遂以“电控气动技术的原理探索与应用”为主题开展探究式学习。 （1）分析电控气动门工作原理 图1是电控气动系统开门过程的简化图。电磁阀中的固定铁芯与线圈组成电磁铁，当开关闭合时，衔铁在电磁铁的吸引下带动三个阀芯一起向左运动，复位弹簧被压缩，储气罐内压缩空气经气孔B进入汽缸右侧气室。推动汽缸内活塞向__________（填“左”或“右”）运动，车门打开。同时，汽缸左侧气室中的气体从气孔__________（填“S”或“R”）排出。当断开时，复位弹簧推动衔铁和阀芯向右运动，压缩空气推动活塞，车门关闭。 （2）探究复位弹簧的受力情况 ①同学们测量了复位弹簧在弹性限度内受到的作用力 与形变量 的数据，并标在了坐标纸上，如图2所示：请在答题卡上绘制出该弹簧的 图像。________ ②根据绘制的 图像，得到该弹簧的劲度系数 __________N/mm（保留两位有效数字）。 同学们据此估算出电磁阀中电磁铁对阀芯的作用力仅有几牛顿，而资料显示，公交车实现车门开合所需的作用力高达上千牛顿。系统利用电控气动技术实现了“四两拨千斤”的效果。 （3）电控气动技术的应用设计 受此启发，同学们设计了一款温室自动开窗器，电路如图3所示。控制电路板的程序能够实现温度高于 时自动闭合开关，温度低于 时自动断开。电磁阀线圈工作电压为 ，而控制电路板的工作电压（5V）和电流较小，需配置电磁继电器作为控制开关。请在答题卡相应图上连线、完成电路、实现如下效果：闭合时，电磁阀中的电磁铁吸引衔铁左移，窗户打开；断开时，电磁阀中的衔铁右移，窗户关闭。 14. 下图为一列沿 轴正方向传播的简谐横波在 时的波形（中间部分未画出），此时平衡位置在的质点处于波峰。 （1）写出该波的波长，以及在 范围内的所有可能值。 （2）若平衡位置位于原点处的质点在 内通过的路程为 ，求该波的周期和波速。 15. 如图所示，质量为 的木板上放有一个质量为 的机器人，木板始终受到水平向右、大小为 的恒力作用。初始时木板与机器人一起以 的速度沿水平地面向右匀速运动。机器人正上方有一个沿竖直方向可以伸缩、水平向右速度恒为 的机械夹爪。某时刻夹爪将机器人向上提起， 后放回木板，同时夹爪缩回，机器人在摩擦力的作用下最终与木板相对静止。取，机器人可视为质点，机器人被提起和放下瞬间竖直方向速度均为零。求 （1）机器人被提起的 内，木板位移的大小。 （2）从机器人被放回木板到与木板相对静止的过程中，摩擦力对机器人所做的功。 16. 图1为某质谱仪工作原理示意图。电离室中的气体分子被激光照射后发生电离，其中带正电的粒子静止经平行于纸面的加速电场加速后，垂直于CD边进入梯形匀强磁场区域（磁场方向垂直纸面向外），并且CG边中点O平行于CD边射出，经无场区从边界PQ进入平行于纸面的匀强偏转电场，最终打到接收器与纸面交线MN上并被吸收，接收器可视为接地良好的金属板。MN延长线经过O点，与CD所在直线夹角为α，α可通过MN绕O点在纸面内的转动进行调整，调整前后PQ与MN始终平0.3m行且间距为不变。CG边长0.2m，与底边HG夹角为60°，磁感应强度大小为0.4T，偏转电场的电场强度大小为1.8×104V/m，方向始终垂直于PQ。整个过程只考虑一种粒子，加速电场的电压恒定，MN与PQ足够长，装置处于真空环境，忽略粒子间的相互作用，不计重力。 （1）已知激光波长为442nm，求该激光一个光子的能量ε。（普朗克常量 ，真空中光速 ） （2）调整α，得到从粒子离开加速电场到到达接收器所经历的时间t与α的关系如图2所示，求加速电场的电压U以及粒子比荷k。 （3）质谱仪稳定工作时，测得接收器每秒接收的粒子数为n，若再测一个除电荷量和质量以外的物理量，便可在（2）问的基础上得到粒子的质量。请写出该物理量，并推导粒子质量表达式（所有物理量均用字母表示）。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2026年普通高中学业水平选择性考试（河北卷） 物理 本试卷满分100分，考试时间75分钟。 一、单项选择题：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. 某同学健身时，哑铃被举高 后再回到原位置，如图所示。如此重复10次，哑铃的位移大小为（ ） A. 0 B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】位移是描述物体位置变化的物理量，位移的大小等于初位置到末位置的有向线段长度，和运动过程的路径无关。 本题中，哑铃每次运动都从原位置出发，举高后回到原位置，重复10次后，哑铃的末位置与初始位置重合，初末位置的距离为0，因此位移大小为0。 故选A。 2. 河北雄安新区融合静电探测技术构建起“天空之网”，实现了对低空飞行器的全天候实时监测。当飞行器靠近时，固定在地面上的静电探测器探头感应出了正电荷。在感应电荷产生的静电场中。电场线（ ） A. 是闭合曲线 B. 从感应正电荷出发 C. 在无电荷区域相交 D. 终止于感应正电荷 【答案】B 【解析】 【详解】本题考查静电场电场线的基本性质，结合性质逐一判断选项： A．感应电荷产生的静电场的电场线为非闭合曲线，故A错误； B．静电场电场线起始于正电荷或无穷远，探测器探头感应出正电荷，因此电场线从感应正电荷出发，故B正确； C．电场中某点的场强方向唯一，因此无电荷区域电场线不可能相交，故C错误； D．静电场电场线终止于负电荷或无穷远，正电荷是电场线的起点而非终点，故D错误。 故选B。 3. 一款自动监测环境气压的装置由粗细均匀、导热良好的U形管和自动监测系统组成。如图所示，竖直放置的U形管右端开口，左侧管内用水银封闭了一定质量、可视为理想气体的空气。监测系统通过监测右侧液面的变化。结合温度即可得到环境气压。若外界温度下降的同时环境气压也发生了变化，导致形管右侧液面上升，忽略水银体积变化，则封闭气体的（ ） A. 内能增加 B. 压强增大 C. 分子的数密度减少 D. 分子热运动的平均动能不变 【答案】C 【解析】 【详解】A．U形管导热良好，外界温度下降，因此封闭气体的温度也会下降。 理想气体的内能仅由温度决定，温度降低，内能减小，A错误； C． U形管水银总体积不变，右侧液面上升，说明左侧封闭气体的体积 增大，封闭气体分子总数不变，因此单位体积的分子数（分子数密度）减少，C正确； B．根据理想气体状态方程 变形得 已知温度 减小、体积 增大，则封闭气体压强减小，B错误； D．温度降低，则分子热运动的平均动能减小，D错误。 故选 C。 4. 我国科技爱好者复原了春秋战国时期带有刃车軎（wéi）的马车；并对其性能进行了测试。在时间内，若马车以恒定功率在水平路面上沿直线运动，速度从加速到，假定马车所受阻力不变，则马车运动的 图像可能是（ ） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】马车以恒定功率运动，阻力 不变， 由功率公式  结合牛顿第二定律  整理得加速度  随着速度 增大，恒定功率不变，因此加速度逐渐减小。   图像的斜率表示加速度，因此 图的斜率应逐渐减小，图像越来越平缓。 故选C。 5. 如图所示，一根粗细均匀的细金属丝置于两挡板之间的水平狭缝中央。其中心轴与狭缝平行，直径小于狭缝宽度。一束平行单色光垂直挡板入射，在屏幕上形成了稳定的双缝干涉图样，相邻两条亮条纹中心间距为 。若金属丝经加热均匀膨胀，则（ ） A. 变小 B. 变大 C. 双缝间的距离减小 D. 双缝间的距离不变 【答案】A 【解析】 【详解】CD．金属丝加热均匀膨胀，其直径D变大。该装置利用金属丝两侧的空隙形成双缝干涉，设两挡板间狭缝总宽度为W（不变），则双缝间距（即两透光狭缝中心间的距离）为 当D变大时，双缝间距d变大，故CD错误； AB．根据双缝干涉条纹间距公式（其中L为缝到屏的距离，λ为光波长），当d变大时，变小，故A正确，B错误。 故选A。 6. 如图所示，在长直螺线管中间区域放置一个匝数为 、面积为 的同轴小线圈。已知，长直螺线管通电后其内部磁场处处相同，磁感应强度的大小与螺线管中的电流成正比，即 。在一段时间内，若电流随时间的变化关系满足 （ 为常量），由理想电压表测出小线圈的感应电动势为，则可以表示为（ ） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】根据法拉第电磁感应定律有 根据题意有 ， 联立可得 解得 故选D。 7. 为清除太空碎片对航天器的潜在威胁，某兴趣小组提出一种设想。如图所示，一质量为的太空碎片绕地球做半径为的匀速圆周运动，在点受到一个与其速度方向垂直且背离地心向外的瞬时冲量作用、变轨到图中的椭圆轨道，最终进入大气层而烧毁，设地球质量为，引力常量为、则该太空碎片受到冲量作用后瞬间的动能为（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】设太空碎片做匀速圆周运动的速度为，根据万有引力提供向心力有 解得 则碎片受到冲量前的初始动能为 碎片在Q点受到瞬时冲量I作用，获得一个垂直于原速度方向的分速度，根据动量定理 可得其大小为 由于冲量方向（背离地心向外，即径向）与原速度方向垂直，根据矢量合成法则（勾股定理），作用后的合速度v的平方为 则该太空碎片受到冲量作用后瞬间的动能为 故选B。 二、多项选择题：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，有两个或两个以上选项符合题目要求。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. 图1为一种等离子体工作电路，理想变压器原线圈两端接电压为 的正弦交流电源，原、副线圈的匝数分别为、，为保护电阻。稳定工作时交流电流表的读数为，若等离子体可等效为定值电阻，其两端的正弦交流电压波形如图2所示，为电压峰值， 为周期，则下列说法正确的是（ ） A. 副线圈电压为 B. 原线圈中电流为 C. 电源电压周期为 D. 等离子体的等效电阻为 【答案】AD 【解析】 【详解】A．根据理想变压器原副线圈的电压比等匝数比有 可得副线圈电压为 ，故A正确； B．根据理想变压器原副线圈的电流比等匝数反有 可得原线圈中电流为 ，故B错误； C．由题意可知，副线圈中电压周期为 ，变压器不改变交流电的周期，即电源电压周期为 ，故C错误； D．等离子体两端电压的有效值为 等离子体的等效电阻为，故D正确。 故选AD。 9. 某千斤顶的结构如图所示，四根等长杆由铰链相连。摇动手柄竖直抬升重物过程中， 两点的间距每秒均匀缩短 ，当 时，下列说法正确的是（ ） A. 与两点速度大小相等，方向相反 B. 点速度方向竖直向上，大小为 C. 点速度方向沿 向上，大小为 D. 点相对点的速度沿水平方向，大小为 【答案】BD 【解析】 【详解】ABC．由题意可知，四边形ABCD是菱形，摇动手柄竖直抬升重物过程中，B点的速度方向竖直向上，A、C两点的速度方向分别垂直AD、CD方向，大小相等，A、C两点的间距每秒均匀缩短2mm，可知A、C两点速度的水平分量大小相等为 当 时，B点和C点沿BC方向的分速度大小相等，即 又 可得 ， A、C两点的速度大小相等，方向相互垂直，故AC错误，B正确； D．A、C两点竖直方向的速度大小相等，方向相同，水平方向速度大小相等，方向相反，所以A点相对C点的速度沿水平方向，大小为 ，故D正确。 故选BD。 10. 如图所示，两平行光滑金属导轨固定在绝缘水平面上，间距为 ，电阻不计。左端接有输出电流大小恒为 的恒流源，电流方向如图。导轨间分布着两个紧邻的正方形磁场区域、宽度均为 ，左侧磁场方向竖直向下，右侧磁场方向竖直向上，以导轨上两磁场交界处的 点为坐标原点，沿导轨方向建立 坐标轴，两磁场的磁感强度大小 仅随坐标 变化，且满足式中为已知常量。时，一根质量为，导轨间电阻为的导体棒以初速度从 处向右运动；时，导体棒第一次到达处，且速度为0，运动过程中导体棒始终与导轨接触良好且垂直，不计空气阻力，忽略磁场的边界效应及电流对磁场的影响，下列说法正确的是（ ） A. 导体棒做简谐运动 B. 初速度 C. 若初速度变为，则导体棒的速度第一次变为0所需时间为 D. 若初速度变为，则导体棒将以两磁场交界线为中心做往复运动 【答案】AB 【解析】 【详解】A．作出 图像如图所示 根据题意知，在区域，导体棒所受安塔力大小 根据左手定则可知安培力方向始终指向 处，令 ，故导体棒所受外力满足 同理，导体棒在 区域也满足 则导体棒在区域做简谐运动，故A正确； B．导体棒 到过程，根据动能定理 其中 联立可得，故B正确； C．对于简谐运动，从平衡位置运动到最大位移处所用时间为 根据简谐运动圆频率 结合上述分析可得 与速度无关，初速度变为后，根据动能定理可知导体棒向右运动的最大距离小于，导体棒仍做简谐运动，根据上述分析可知速度变为对导体棒的速度第一次变为0所需的时间没有影响，仍为，故C错误； D．若初速度变为，由动能定理 可得导体棒运动到处速度为 根据对称性知导体棒从处运动到 处克服安培力做功为 即导体棒运动到 处速度不为零，导体棒将继续向右运动离开磁场，故导体棒不会以两磁场交界线为中心做往复运动，故D错误。 故选AB。 三、非选择题：本题共5题，共54分。 11. 某同学用弹簧测力计探究作用力和反作用力的关系。将甲、乙两测力计水平连接在一起，测力左侧固定，用手向右缓慢拉测力计乙。拉至某位置时两测力计示数如图所示。 （1）测力计乙的读数是__________N。 （2）实验中发现两测力计示数总是明显不同、原因可能是__________。（单选） A. 两测力计的量程不同 B. 两测力计弹簧的材质不同 C. 使用测力计前未正确调零 【答案】（1）1.95##1.94##1.96 （2）C 【解析】 【小问1详解】 由图可知弹簧测力计的分度值为0.1N，需要往后估读一位，因此读数为1.95N。 【小问2详解】 探究作用力和反作用力的关系实验中，根据牛顿第三定律可知作用力和反作用力总是大小相等,，量程和弹簧测力计弹簧的材质都不影响其示数的准确性，两个测力计示数总是明显不同原因可能是测力计未正确调零。 故选C。 12. 图为探究电容器充、放电实验的电路图，实验选用内阻为几千欧姆的电压表和内阻很小且零刻度的电流表， （1）实验时将开关S接1端，可观察到电流表指针__________（填字母，“A．迅速偏转到某位置后稳定不动”或“B．迅速偏转到某位置后往回偏转”），同时电压表指针偏转到某位置后稳定不动。 （2）现将S与1端断开，但尚未与2端连接，此时发现电压表的指针逐渐向零刻度偏转。经检查器材完好，线路连接正确，出现此现象的原因可能是____________________。 【答案】（1）B （2）开关断开时电容器相当于和电压表形成了闭合回路，电压表内阻为几千欧姆，比较大，因此放电电流比较小，电容器放电的过程中其两端电压逐渐减小，直至最终放电结束，电容器带电荷量变为0，电压表示数减为0 【解析】 【小问1详解】 电容器充电过程中，开关闭合时充电电流瞬间达到较大的值，然后又逐渐减小，充电完成时，电流为0,因此观察到的现象是电流表指针迅速偏转到某位置后往回偏转。 故选B。 【小问2详解】 观察题图可以发现，开关断开时电容器相当于和电压表形成了闭合回路，电压表内阻为几千欧姆，比较大，因此放电电流比较小，电容器放电的过程中其两端电压逐渐减小，直至最终放电结束，电容器带电荷量变为0，电压表示数减为0。 13. 问题探究 某学生兴趣小组通过查阅资料了解到，利用电磁阀控制压缩空气驱动活塞运动可实现公交车门开合，遂以“电控气动技术的原理探索与应用”为主题开展探究式学习。 （1）分析电控气动门工作原理 图1是电控气动系统开门过程的简化图。电磁阀中的固定铁芯与线圈组成电磁铁，当开关闭合时，衔铁在电磁铁的吸引下带动三个阀芯一起向左运动，复位弹簧被压缩，储气罐内压缩空气经气孔B进入汽缸右侧气室。推动汽缸内活塞向__________（填“左”或“右”）运动，车门打开。同时，汽缸左侧气室中的气体从气孔__________（填“S”或“R”）排出。当断开时，复位弹簧推动衔铁和阀芯向右运动，压缩空气推动活塞，车门关闭。 （2）探究复位弹簧的受力情况 ①同学们测量了复位弹簧在弹性限度内受到的作用力 与形变量 的数据，并标在了坐标纸上，如图2所示：请在答题卡上绘制出该弹簧的 图像。________ ②根据绘制的 图像，得到该弹簧的劲度系数 __________N/mm（保留两位有效数字）。 同学们据此估算出电磁阀中电磁铁对阀芯的作用力仅有几牛顿，而资料显示，公交车实现车门开合所需的作用力高达上千牛顿。系统利用电控气动技术实现了“四两拨千斤”的效果。 （3）电控气动技术的应用设计 受此启发，同学们设计了一款温室自动开窗器，电路如图3所示。控制电路板的程序能够实现温度高于 时自动闭合开关，温度低于 时自动断开。电磁阀线圈工作电压为 ，而控制电路板的工作电压（5V）和电流较小，需配置电磁继电器作为控制开关。请在答题卡相应图上连线、完成电路、实现如下效果：闭合时，电磁阀中的电磁铁吸引衔铁左移，窗户打开；断开时，电磁阀中的衔铁右移，窗户关闭。 【答案】（1） ①. 左 ②. R （2） ①. ②. 0.22 （3） 【解析】 【小问1详解】 [1]结合题意可知，右侧气室充入气体，若体积不变，气体压强将会增大，推动活塞向左运动； [2]由题图1可以看出，左侧气室出气孔与R相连，则气体从R排出。 【小问2详解】 [1]作图时要注意到图线要通过尽可能多的点要画出直线，不在直线上的点应该均匀分布在直线的两侧， 图像如图所示 [2]根据 可知 图像的斜率即为劲度系数，得 【小问3详解】 S2闭合时，电磁继电器的线圈内有了电流，会使与3和2相连的两个触点接触，并使K、J连通，右侧电磁阀电路形成闭合回路，衔铁左移，窗户打开；S2断开时，电磁继电器的线圈内失去电流，与3和2相连的两个触点分开，导致K、J部分是断路状态，电磁阀部分的衔铁在复位弹簧作用下右移、窗户关闭，连线情况如图所示 14. 下图为一列沿 轴正方向传播的简谐横波在 时的波形（中间部分未画出），此时平衡位置在的质点处于波峰。 （1）写出该波的波长，以及在 范围内的所有可能值。 （2）若平衡位置位于原点处的质点在 内通过的路程为 ，求该波的周期和波速。 【答案】（1） ，11m和13m （2）0.8s，2.5m/s 【解析】 【小问1详解】 相邻波峰(或波谷)间距等于波长，根据 时的波形图可知该波的波长为 由图可知，平衡位置处于波峰的质点满足 又 在 范围内的可能值有 时， 时， 在 范围内的所有可能值有11m和13m。 【小问2详解】 由题意可知，振幅 ， 则有 由波速公式有 解得 ， 15. 如图所示，质量为 的木板上放有一个质量为 的机器人，木板始终受到水平向右、大小为 的恒力作用。初始时木板与机器人一起以 的速度沿水平地面向右匀速运动。机器人正上方有一个沿竖直方向可以伸缩、水平向右速度恒为 的机械夹爪。某时刻夹爪将机器人向上提起， 后放回木板，同时夹爪缩回，机器人在摩擦力的作用下最终与木板相对静止。取，机器人可视为质点，机器人被提起和放下瞬间竖直方向速度均为零。求 （1）机器人被提起的 内，木板位移的大小。 （2）从机器人被放回木板到与木板相对静止的过程中，摩擦力对机器人所做的功。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 根据题意，设木板与地面间的摩擦因数为，则有 解得 机器人被提起时，对木板有 解得 机器人被提起的2s内，木板位移的大小 【小问2详解】 机器人被放回木板时，木板的速度为 机器人被放回木板后，恒力与地面对木板的摩擦力平衡，机器人和木板组成的系统所受合力为零，则由动量守恒定律有 解得 对机器人，由动能定理可得，摩擦力对机器人所做的功 16. 图1为某质谱仪工作原理示意图。电离室中的气体分子被激光照射后发生电离，其中带正电的粒子静止经平行于纸面的加速电场加速后，垂直于CD边进入梯形匀强磁场区域（磁场方向垂直纸面向外），并且CG边中点O平行于CD边射出，经无场区从边界PQ进入平行于纸面的匀强偏转电场，最终打到接收器与纸面交线MN上并被吸收，接收器可视为接地良好的金属板。MN延长线经过O点，与CD所在直线夹角为α，α可通过MN绕O点在纸面内的转动进行调整，调整前后PQ与MN始终平0.3m行且间距为不变。CG边长0.2m，与底边HG夹角为60°，磁感应强度大小为0.4T，偏转电场的电场强度大小为1.8×104V/m，方向始终垂直于PQ。整个过程只考虑一种粒子，加速电场的电压恒定，MN与PQ足够长，装置处于真空环境，忽略粒子间的相互作用，不计重力。 （1）已知激光波长为442nm，求该激光一个光子的能量ε。（普朗克常量 ，真空中光速 ） （2）调整α，得到从粒子离开加速电场到到达接收器所经历的时间t与α的关系如图2所示，求加速电场的电压U以及粒子比荷k。 （3）质谱仪稳定工作时，测得接收器每秒接收的粒子数为n，若再测一个除电荷量和质量以外的物理量，便可在（2）问的基础上得到粒子的质量。请写出该物理量，并推导粒子质量表达式（所有物理量均用字母表示）。 【答案】（1） （2） ， （3）测接收器受到粒子的平均作用力大小，质量表达式为；测流过地线上的平均电流，质量表达式为 【解析】 【小问1详解】 根据光子能量公式 代入数据解得 【小问2详解】 根据题意画出粒子运动轨迹图如下 根据几何关系可知粒子在磁场半径 且粒子在磁场中洛伦兹力提供向心力，有 其中比荷。可得 由题知粒子在无场区O到PQ的距离为，在无场区运动时间 粒子进入电场时的法向初速度与电场方向相反，大小为 则在法线方向有 解得 总时间 其中t0为加速电场末端到CD无场区的时间与α无关，与α无关，根据图2可知时t最小，即 在有最小值，根据均值不等式可求出 联立 代入数据得 在加速电场中有 得 【小问3详解】 方法一：测量接收器受到粒子的平均作用力大小，在 时间内，有 根据动量定理和牛顿第三定律可知接收器受到的平均作用力大小F等于粒子动量的变化率大小，即 对单个粒子，设粒子打在接收器上时垂直接收器速度为，则有 可得 根据（2）问可知 联立可得粒子质量 方法二：已知每秒接收粒子数n，每个粒子电荷量为q，则电流 故粒子质量 将k代入即可。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $