精品解析：山东新泰市第一中学2024-2025学年高二上学期学科关键能力大赛物理试题

新泰一中2023级高二上学期学科关键能力大赛 物理试题 一、单选题（每小题3分，共24分） 1. 下列对几种物理现象的解释正确的是（ ） A. 泥工师傅贴瓷片时为了使瓷片平整用橡皮锤敲打瓷片，而不是用铁锤，是因为橡皮锤轻 B. 小朋友用力推门而没推动，但推力的冲量并不为零 C. 动量相同的两个物体受到相同的阻力的作用时，速度小的物体先停下来 D. 竖直向上抛出的物体上升到一定高度后又落回抛出点，不计空气阻力，则此过程中重力的冲量为零 2. 动车上装有烟雾报警装置，其原理如图所示，M为烟雾传感器，其阻值随着烟雾浓度的改变而变化，N为定值电阻，滑动变阻器的滑片P已调整至合适位置，电源电动势和内阻恒定不变。当车厢内有人抽烟时，烟雾浓度增大，导致N两端的电压增大，装置发出警报。下列说法正确的是（　　） A. 烟雾浓度增大时，的阻值减小 B. 烟雾浓度增大时，通过滑动变阻器的电流增大 C. 滑片P向右移动可以提高报警灵敏度 D. 烟雾浓度增大时，烟雾传感器消耗的功率一定增大 3. 某城市被誉为“森林中的火车站”的屋顶铺设了1.2万块光伏组件，每块面积为，发电总功率为。已知太阳的辐射总功率约为，太阳与地球之间的距离约，则以下关于该光伏组件说法正确的是（　　） A. 每块组件上接收到的太阳辐射功率约为100W B. 工作一天大约可发电 C. 光电的转换效率约为10% D. 若一吨标准煤可以发电约3000度，则该组件一年可节省约3500吨煤 4. 如图所示，平行金属板中带电质点P原处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，电源内阻为r，、、为定值电阻，当滑动变阻器的滑片向b端移动时，下列说法正确的是（ ） A. 电压表读数增大 B. 带电质点P向上运动 C. 电源的输出功率变大 D. 若电压表、电流表的示数变化量分别为和，则 5. 庄老师、王老师喜欢比赛打水漂。我们可以将打水漂简化成如下理想模型（图2）。质量为m的弹性薄片沿倾斜方向落到足够大水平弹性面上，碰前瞬间速度为v0，与水平方向的夹角α＝30°。薄片与弹性面间的动摩擦因数μ＝0.2。不计空气阻力，碰撞过程中忽略薄片重力。薄片每次碰撞前后竖直方向的速度大小保持不变，并且在运动过程中始终没有旋转。下列说法正确的是（ ） A. 由于忽略薄片重力，所以薄片与水平面间的摩擦力也可忽略 B. 薄片每次与水平面碰撞过程中，水平面对弹片竖直方向支持力的冲量都相同 C. 薄片每次碰撞后离开水平面瞬间，速度方向与水平面间夹角仍为30° D. 薄片在与水平面多次碰撞后，最终将静止在水平面上 6. 如图所示的电路，电源的内阻不可忽略，定值电阻的阻值是滑动变阻器最大阻值的，a、b是滑动变阻器的两端，当滑片P位于a、b的中点时，小灯泡L正常发光，理想电流表和的示数之比。下列说法正确的是（　　） A. 定值电阻与小灯泡L端电压之比为2∶3 B. 定值电阻滑动变阻器消耗的电功率之比为3∶2 C. 滑片P向上缓慢滑动，小灯泡L变暗 D. 滑片P向上缓慢滑动，两电流表示数都增大 7. 如图甲所示，质量M=0.8 kg 的足够长的木板静止在光滑的水平面上，质量m=0.2 kg的滑块静止在木板的左端，在滑块上施加一水平向右、大小按图乙所示随时间变化的拉力F，4 s后撤去力F。若滑块与木板间的动摩擦因数μ=0.2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g=10 m/s2，则下列说法正确的是（  ） A. 0到4 s时间内拉力的冲量为3.2 N·s B. t=4 s时滑块的速度大小为17.5 m/s C. 木板受到滑动摩擦力的冲量为2.8 N·s D. 木板的速度最大为2 m/s 8. 高压水枪竖直向上喷出的水柱，使一个质量为40kg的小铁盒开口向下顶在空中，如图所示，已知水以20m/s的恒定速率从横截面积为的水枪中持续喷出，向上运动并冲击铁盒后，以原速率竖直返回；忽略水与铁盒作用时水受到的重力的影响，水的密度为103kg/m3，取重力加速度大小，则下列说法正确的是（　　） A. 水冲击铁盒后以8m/s的速度返回 B. 铁盒距水枪口的距离为15m C. 水枪的输出功率为6kW D. 水柱返回时做自由落体运动 二、多选题（每小题4分，共16分） 9. 如图所示，光滑的水平地面上，质量为的小球正以速度向右运动。与前面大小相同质量为的静止的球相碰，则碰后、两球总动能可能为（　　） A. B. C. D. 10. 如图所示的电路中，定值电阻R1=2Ω、R2=8Ω、R3=1Ω、R4=4Ω，电容器的电容，电源的电动势，内阻不计。下列说法正确的是（　　） A. 若只闭合开关S1，稳定后电阻中有恒定的电流 B. 若只闭合开关S1，稳定后电容器两端的电压与电阻两端的电压相同 C. 若只闭合开关S1，稳定后电容器带电荷量为 D. 若闭合开关S1、S2稳定后电容器两板间的电压不为零 11. 如图所示，质量、半径，内部粗糙程度一致的半圆槽静置于光滑的水平地面上。现将质量的小球（可视为质点）自左A点的正上方处由静止释放，小球下落后自A点进入槽内，然后从C点离开。已知小球第一次滑至半圆的最低点B时，小球的速度大小为4m/s，重力加速度。不计空气阻力，则小球第一次在半圆槽内向右滑动的过程中，下列说法正确的是（　　） A. 小球从A点到B点的过程中，小球与半圆槽组成的系统动量守恒 B. 小球从A点到C点的过程中，半圆槽的位移为 C. 小球从A点到B点的过程中，摩擦生热为3J D. 小球从C点飞出后做竖直上抛运动 12. 如图所示，在光滑水平面的左侧固定一竖直弹性挡板，挡板右侧依次放有10个质量均为2m的弹性白色小球（在一条直线上），一质量为m的红色小球以与白色小球共线的速度v0与1号小球发生弹性正碰，红色小球反弹后与挡板弹性碰撞，碰后速度方向与碰前速度相反，两弹性白色小球碰撞时交换速度，则下列说法中正确的是（　　） A. 10号小球最终速度v0 B. 10号小球最终速度 C. 红色小球最终速度 D. 红色小球最终速度 三、实验题（共2小题，共16分） 13. 如图是用来验证动量守恒的实验装置，弹性球1用细线悬挂于O点，O点下方桌子的边缘有一竖直立柱。实验时，调节悬点，使弹性球1静止时恰与立柱上的球2右端接触且两球等高。将球1拉到A点，并使之静止，同时把球2放在立柱上。释放球1，当它摆到悬点正下方时与球2发生对心碰撞，碰后球1向左最远可摆到B点，球2落到水平地面上的C点。测出有关数据即可验证1、2两球碰撞时动量守恒。现已测出A点离水平桌面的距离为a、B点离水平桌面的距离为b、C点与桌子边沿间的水平距离为c。此外： (1)还需要测量的量是__________、_________和____________； (2)现有以下实验器材，要完成本实验必需的是（ ）； A．秒表 B．刻度尺 C．天平 D．学生电源 (3)根据测量的数据，该实验中动量守恒的表达式为___________。（忽略小球的大小） 14. 如图1所示是某兴趣小组设计的一个测量电流表的内阻（约为）和一个电池组的电动势及内阻的实验电路。已知电流表的量程为。他们的实验步骤如下： ①断开单刀双掷开关，闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表满偏； ②保持的阻值不变，将单刀双掷开关接端，调节电阻箱的阻值，当的阻值为时电流表的示数为； ③断开开关，将单刀双开掷关接端，不断改变和记录电阻箱的阻值以及分别与相对应的电流表的示数I； ④分别以R和为横坐标和纵坐标建立平面直角坐标系，利用记录的R和对应的进行描点画线，得到如图2所示的图线； ⑤通过测量得知该图线在纵轴上的截距为b、斜率为k。 根据以上实验操作，回答以下问题： （1）在进行实验步骤①之前，应先将滑动变阻器的滑片置于______（填“左端“中间”或“右端”）。 （2）被测电流表的内阻_____；测量值与电流表内阻的真实值相比较______（填“偏大”“偏小”或“相等”）。 （3）被测电池组的电动势______，内阻______。（均用实验过程中测得的物理量的字母进行表示，电流表内阻不可忽略） 四、计算题（共4小题，44分） 15. 如图所示，光滑绝缘斜面高度，斜面底端与光滑绝缘水平轨道用小圆弧连接，水平轨道边缘紧靠平行板中心线。正对的平行板和电阻及输出电压恒定为的电源构成如图所示电路，平行板板长，板间距离，定值电阻阻值为（未知），可以看作质点的带负电小球所带电荷量、质量，从斜面顶端由静止下滑。重力加速度取。 （1）若S断开，小球刚好沿平行板中心线做直线运动，求电源的电压； （2）在（1）的条件下，若S闭合，调节滑动变阻器的滑片，使其接入电路的电阻，小球获得的加速度，求电阻的阻值； （3）在（1）（2）的条件下，若S闭合，调节滑动变阻器的滑片，使滑动变阻器接入电路的电阻，判断小球能否飞出平行板。 16. 如图所示是某同学在科技制作活动中自制的电子秤原理图， 利用电信号来显示物体的质量， 托盘与电阻可忽略的弹簧相连， 托盘与弹簧的质量均不计。滑动变阻器的滑动端与弹簧上端连接， 当托盘中没有放物体时， 滑片刚好和变阻器的上端相平， 电压表的示数为零。已知滑动变阻器 的总长度 ，最大阻值为 ，限流电阻阻值为 ，电源电动势 ，内阻为 ，重力加速度g取 ，弹簧的劲度系数 （弹簧始终在弹性限度内）， 不计一切阻力。求∶ （1）电压表的最大示数 ； （2）滑动变阻器接入电路的电阻为多少滑动变阻器上消耗的功率最大，并求出最大值 ； （3）电压表示数 与所称物体质量 的关系式。 17. 如图所示，放置于光滑平台上的滑块B的左端固定一轻质弹簧且静止，紧靠在平台右侧的小车C的上表面与平台等高。平台左侧的光滑圆弧轨道与平台平滑连接，圆弧轨道半径，其左侧端点P与圆弧圆心O的连线与竖直方向的夹角（。现将滑块A从P点由静止开始释放，滑块A滑至平台上挤压弹簧，一段时间弹簧恢复原长后滑块B滑上小车C，再经过滑块B和小车C共速，二者共速后一起匀速向右运动。已知滑块B的质量，小车C的质量，滑块B与小车C之间的动摩擦因数，取重力加速度大小，滑块A、B均可视为质点，小车C足够长且小车C与水平面间的摩擦可忽略不计。求： （1）滑块B和小车C共速时的速度大小v； （2）滑块A的质量； （3）该过程中弹簧弹性势能的最大值。 18. 如图所示，逆时针转动的传送带长度，可以根据需要调整速度大小，传送带左右两侧平台等高光滑，右侧竖直墙壁上固定一个轻质弹簧；左侧平台上固定一个光滑圆轨道，点为圆轨道内侧最高点，最低点、点相互靠近且错开。圆轨道左侧平面光滑且足够长；圆轨道左侧静置着一质量为的物块B，一个质量为的物块A以初速度向右运动并与静止的物块B发生弹性碰撞，已知物块B与传送带间的动摩擦因数为0.1，重力加速度大小，物块A、B均可看作质点。求： （1）物块A、B第一次碰撞后，求物块B的速度大小； （2）若两物块碰撞后只有物块B能通过圆轨道的最高点且物块A、B均不脱轨，求轨道半径的范围； （3）若圆轨道的半径为，欲使物块A、B能发生两次碰撞，求传送带的速度范围。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 新泰一中2023级高二上学期学科关键能力大赛 物理试题 一、单选题（每小题3分，共24分） 1. 下列对几种物理现象的解释正确的是（ ） A. 泥工师傅贴瓷片时为了使瓷片平整用橡皮锤敲打瓷片，而不是用铁锤，是因为橡皮锤轻 B. 小朋友用力推门而没推动，但推力的冲量并不为零 C. 动量相同的两个物体受到相同的阻力的作用时，速度小的物体先停下来 D. 竖直向上抛出的物体上升到一定高度后又落回抛出点，不计空气阻力，则此过程中重力的冲量为零 【答案】B 【解析】 【详解】A．由于橡皮锤有弹性，作用时间长，根据动量定理知，用橡皮锤敲打时产生的力小，瓷片不易碎，故A错误； B．用力推门但没有推动，是因为推力小于最大静摩擦力，推力的冲量不为零，故B正确； C．动量相同的两个物体受到相同的阻力的作用，根据动量定理知，两个物体将同时停下来，故C错误； D．竖直向上抛出的物体上升到一定高度后又落回抛出点，不计空气阻力，此过程中重力的冲量，不为零，故D错误。 故选B。 2. 动车上装有烟雾报警装置，其原理如图所示，M为烟雾传感器，其阻值随着烟雾浓度的改变而变化，N为定值电阻，滑动变阻器的滑片P已调整至合适位置，电源电动势和内阻恒定不变。当车厢内有人抽烟时，烟雾浓度增大，导致N两端的电压增大，装置发出警报。下列说法正确的是（　　） A. 烟雾浓度增大时，的阻值减小 B. 烟雾浓度增大时，通过滑动变阻器的电流增大 C. 滑片P向右移动可以提高报警灵敏度 D. 烟雾浓度增大时，烟雾传感器消耗的功率一定增大 【答案】A 【解析】 【详解】A．定值电阻N两端的电压增大，干路电流增大，传感器两端的电压一定减小，则并联部分电阻一定减小，可知烟雾浓度增大时，的阻值减小，故A正确； B．烟雾浓度增大时，的阻值减小，并联部分电压减小，根据欧姆定律可知，通过滑动变阻器的电流减小，故B错误； C．滑片P向左移动，滑动变阻器接入电路的阻值增大，并联部分电阻更接近烟雾传感器的电阻，随着烟雾浓度的增大，RM的阻值的变化导致并联部分电阻的改变更加明显，从而N两端的电压变化更加灵敏，故C错误； D．烟雾浓度增大时，的阻值减小，干路电流增大；烟雾传感器两端的电压一定减小，通过滑动变阻器的电流减小，通过烟雾传感器的电流增大，其消耗的功率可能增大，也可能减小或不变，故D错误。 故选A。 3. 某城市被誉为“森林中的火车站”的屋顶铺设了1.2万块光伏组件，每块面积为，发电总功率为。已知太阳的辐射总功率约为，太阳与地球之间的距离约，则以下关于该光伏组件说法正确的是（　　） A. 每块组件上接收到的太阳辐射功率约为100W B. 工作一天大约可发电 C. 光电的转换效率约为10% D. 若一吨标准煤可以发电约3000度，则该组件一年可节省约3500吨煤 【答案】C 【解析】 【详解】A．距离太阳的大圆球面积 每块组件上接收到的太阳辐射功率约为 A错误； B．若24小时都有太阳，则工作一天大约可发电 但有太阳的时间小于24小时，B错误； C．太阳板接收的太阳能功率为 光电的转换效率约为 C正确； D．若24小时都有太阳，则工作一年大约可发电 若一吨标准煤可以发电约3000度，24小时都有太阳，则该组件一年可节省约3500吨煤，但有太阳的时间小于24小时，D错误； 故选C。 4. 如图所示，平行金属板中带电质点P原处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，电源内阻为r，、、为定值电阻，当滑动变阻器的滑片向b端移动时，下列说法正确的是（ ） A. 电压表读数增大 B. 带电质点P向上运动 C. 电源的输出功率变大 D. 若电压表、电流表的示数变化量分别为和，则 【答案】D 【解析】 【详解】A．由图可知，与滑动变阻器串联后与并联，再与串联接在电源两端，电容器与并联；当滑动变阻器的滑片向b端移动，滑动变阻器接入电阻减小，则电路的总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知，干路电流增大，内电压增大，路端电压减小，同时两端的电压也增大，所以并联部分的电压减小，则电压表读数减小，故A错误； B．由A项分析可知并联部分的电压减小，即平行金属板两极板间的电压减小，根据 平行金属板间的场强减小，带电质点P受到的电场力减小，则带电质点P将向下运动，故B错误； C．由于不知内外电阻的关系，无法确定电源的输出功率的变化情况，故C错误； D．根据闭合电路欧姆定律有 则 故D正确。 故选D。 5. 庄老师、王老师喜欢比赛打水漂。我们可以将打水漂简化成如下理想模型（图2）。质量为m的弹性薄片沿倾斜方向落到足够大水平弹性面上，碰前瞬间速度为v0，与水平方向的夹角α＝30°。薄片与弹性面间的动摩擦因数μ＝0.2。不计空气阻力，碰撞过程中忽略薄片重力。薄片每次碰撞前后竖直方向的速度大小保持不变，并且在运动过程中始终没有旋转。下列说法正确的是（ ） A. 由于忽略薄片重力，所以薄片与水平面间的摩擦力也可忽略 B. 薄片每次与水平面碰撞过程中，水平面对弹片竖直方向支持力的冲量都相同 C. 薄片每次碰撞后离开水平面瞬间，速度方向与水平面间夹角仍为30° D. 薄片在与水平面多次碰撞后，最终将静止在水平面上 【答案】B 【解析】 【详解】A．水平方向，薄片受到水平面的摩擦力做减速运动，薄片与水平面间的摩擦力不可忽略，故A错误； BD．薄片每次与水平面碰撞过程中，竖直方向速度大小不变，以竖直向上为正方向，根据动量定理有 故薄片每次与水平面碰撞过程中，水平面对弹片竖直方向支持力的冲量都相同，水平方向 解得 可知每次与水平面面碰撞一次后，水平方向动量减小，薄片与水平面多次碰撞后水平方向动量减为零，即水平方向位移将不再增加，薄片将在竖直方向做往复运动，故B正确，D错误； C．薄片每次碰撞后离开水平面瞬间，竖直方向的速度大小不变，但是由于薄片与水平面间有摩擦力作用，则水平方向速度减小，则薄片离开水平面瞬间，速度方向与水平面间夹角大于30°，故C错误。 故选B。 6. 如图所示的电路，电源的内阻不可忽略，定值电阻的阻值是滑动变阻器最大阻值的，a、b是滑动变阻器的两端，当滑片P位于a、b的中点时，小灯泡L正常发光，理想电流表和的示数之比。下列说法正确的是（　　） A. 定值电阻与小灯泡L端电压之比为2∶3 B. 定值电阻滑动变阻器消耗的电功率之比为3∶2 C. 滑片P向上缓慢滑动，小灯泡L变暗 D. 滑片P向上缓慢滑动，两电流表示数都增大 【答案】C 【解析】 【详解】AB．根据题意，设通过灯泡的电流为，则通过滑动变阻器的电流为，通过定值电阻的电流为，滑片P位于a、b的中点时，滑动变阻器接入电路的电阻等于定值电阻，小灯泡与滑动变阻器并联，电压相等，则由欧姆定律可知，定值电阻与小灯泡L端电压之比为，由功率可知，定值电阻滑动变阻器消耗的电功率之比为，故AB错误； CD．滑片P向上缓慢滑动，滑动变阻器接入电路的电阻减小，外电路的总电阻减小，由闭合回路欧姆定律可知，通过定值电阻电流增大，小灯泡与滑动变阻器并联电路两端的电压减小，通过小灯泡的电流减小，则通过滑动变阻器电流增大，综上所述，小灯泡L变暗，电流表示数增大，电流表示数减小，故C正确，D错误。 故选C。 7. 如图甲所示，质量M=0.8 kg 的足够长的木板静止在光滑的水平面上，质量m=0.2 kg的滑块静止在木板的左端，在滑块上施加一水平向右、大小按图乙所示随时间变化的拉力F，4 s后撤去力F。若滑块与木板间的动摩擦因数μ=0.2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g=10 m/s2，则下列说法正确的是（  ） A. 0到4 s时间内拉力的冲量为3.2 N·s B. t=4 s时滑块的速度大小为17.5 m/s C. 木板受到滑动摩擦力的冲量为2.8 N·s D. 木板的速度最大为2 m/s 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】A．冲量的定义式 所以F—t图像面积代表冲量，所以0到4 s时间内拉力的冲量为 故A错误； B．木块相对木板滑动时，对木板 对木块 联立解得 ， 所以0时刻，即相对滑动，对滑块 解得4s时滑块速度大小 故B错误； CD．4s时，木板的速度 撤去外力后，木板加速，滑块减速，直到共速，根据动量守恒 解得 对木板可得 故C正确，D错误。 故选C。 8. 高压水枪竖直向上喷出的水柱，使一个质量为40kg的小铁盒开口向下顶在空中，如图所示，已知水以20m/s的恒定速率从横截面积为的水枪中持续喷出，向上运动并冲击铁盒后，以原速率竖直返回；忽略水与铁盒作用时水受到的重力的影响，水的密度为103kg/m3，取重力加速度大小，则下列说法正确的是（　　） A. 水冲击铁盒后以8m/s的速度返回 B. 铁盒距水枪口的距离为15m C. 水枪的输出功率为6kW D. 水柱返回时做自由落体运动 【答案】B 【解析】 【详解】A．极短时间内水与小铁盒作用过程中对水由动量定理可得 其中 解得水冲击铁盒后的速度 故A错误； B．水从枪口喷出到铁盒处由 解得 故B正确； D．水冲击铁盒后的速度 水柱返回时初速度不为零，故做的不是自由落体运动，故D错误； C．水枪对水所做的功转化为水的动能，则时间内从枪口喷出水的机械能为 则水枪的输出功率为 故C错误。 故选B。 二、多选题（每小题4分，共16分） 9. 如图所示，光滑的水平地面上，质量为的小球正以速度向右运动。与前面大小相同质量为的静止的球相碰，则碰后、两球总动能可能为（　　） A. B. C. D. 【答案】AC 【解析】 【分析】 【详解】若A、B发生的是弹性的碰撞，则没有能量的损失，碰后的总动能为，若发生的是损失能量最多的完全非弹性碰撞，由动量守恒有 则碰后两者总动能为 因此，碰后两者总动能范围是 AC正确，BD错误。 故选AC。 10. 如图所示的电路中，定值电阻R1=2Ω、R2=8Ω、R3=1Ω、R4=4Ω，电容器的电容，电源的电动势，内阻不计。下列说法正确的是（　　） A. 若只闭合开关S1，稳定后电阻中有恒定的电流 B. 若只闭合开关S1，稳定后电容器两端的电压与电阻两端的电压相同 C. 若只闭合开关S1，稳定后电容器带电荷量为 D. 若闭合开关S1、S2稳定后电容器两板间的电压不为零 【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】AB. 若只闭合开关S1，电阻R1与电容器串联后与R3并联，则稳定后电阻R1中无恒定的电流，电容器两端的电压与电阻两端的电压相同，选项A错误，B正确； C. 若只闭合开关S1，稳定后电容器两端的电压 电容器带电荷量为 选项C正确； D. 若闭合开关S1 、S2稳定后，因满足 可知ab两点电势相等，则电容器两板间的电压为零，选项D错误。 故选BC。 11. 如图所示，质量、半径，内部粗糙程度一致的半圆槽静置于光滑的水平地面上。现将质量的小球（可视为质点）自左A点的正上方处由静止释放，小球下落后自A点进入槽内，然后从C点离开。已知小球第一次滑至半圆的最低点B时，小球的速度大小为4m/s，重力加速度。不计空气阻力，则小球第一次在半圆槽内向右滑动的过程中，下列说法正确的是（　　） A. 小球从A点到B点的过程中，小球与半圆槽组成的系统动量守恒 B. 小球从A点到C点的过程中，半圆槽的位移为 C. 小球从A点到B点的过程中，摩擦生热为3J D. 小球从C点飞出后做竖直上抛运动 【答案】BCD 【解析】 【分析】 【详解】A．小球从A点到B点的过程中，小球与半圆槽组成的系统，合力不等于零，动量不守恒，但水平方向受合外力为零，水平方向动量守恒，故A错误； B小球与槽组成的系统水平方向动量守恒，所以 则有 且 可得小球从A点到B点的过程中，槽的位移为 故B正确； C．系统水平方向动量守恒，则有 可得 由功能关系可得 可得 故C正确； D．根据水平方向动量守恒可得小球到达C的水平速度为零，则小球从C点飞出后做竖直上抛运动，故D正确。 故选BCD。 12. 如图所示，在光滑水平面的左侧固定一竖直弹性挡板，挡板右侧依次放有10个质量均为2m的弹性白色小球（在一条直线上），一质量为m的红色小球以与白色小球共线的速度v0与1号小球发生弹性正碰，红色小球反弹后与挡板弹性碰撞，碰后速度方向与碰前速度相反，两弹性白色小球碰撞时交换速度，则下列说法中正确的是（　　） A. 10号小球最终速度v0 B. 10号小球最终速度 C. 红色小球最终速度 D. 红色小球最终速度 【答案】BD 【解析】 【详解】AB．设红色小球与1号小球碰撞后速度分别为v01和v1，根据动量守恒定律有 由能量守恒有 解得 白色小球碰撞时交换速度，10号小球最终速度，故A错误，B正确； CD．设红色小球与1号小球第n次碰撞后速度为v0n，第2次与1号小球碰撞后，有 解得 以此类推，红色小球最终速度为，故C错误，D正确。 故选BD。 三、实验题（共2小题，共16分） 13. 如图是用来验证动量守恒的实验装置，弹性球1用细线悬挂于O点，O点下方桌子的边缘有一竖直立柱。实验时，调节悬点，使弹性球1静止时恰与立柱上的球2右端接触且两球等高。将球1拉到A点，并使之静止，同时把球2放在立柱上。释放球1，当它摆到悬点正下方时与球2发生对心碰撞，碰后球1向左最远可摆到B点，球2落到水平地面上的C点。测出有关数据即可验证1、2两球碰撞时动量守恒。现已测出A点离水平桌面的距离为a、B点离水平桌面的距离为b、C点与桌子边沿间的水平距离为c。此外： (1)还需要测量的量是__________、_________和____________； (2)现有以下实验器材，要完成本实验必需的是（ ）； A．秒表 B．刻度尺 C．天平 D．学生电源 (3)根据测量的数据，该实验中动量守恒的表达式为___________。（忽略小球的大小） 【答案】 ①. 弹性球1、2的质量m1、m2 ②. 立柱高h ③. 桌面高H ④. BC ⑤. 【解析】 【详解】(1)[1][2][3]要验证动量守恒，就需要知道碰撞前后的动量，所以要测量1、2两个小球的质量m1、m2，要通过平抛运动的分位移公式求解碰撞后2球的速度，所以要测量立柱高h，桌面高H。 (2)[4]根据前面的分析，可知需要测量长度的工具和测量质量的工具，即需要刻度尺和天平，故选BC。 (3)[5]1小球从A处下摆过程只有重力做功，机械能守恒，根据机械能守恒定律，有 碰撞后1小球上升到最高点的过程中，机械能守恒,根据机械能守恒定律，有 所以该实验中动量守恒的表达式为 联立解得 14. 如图1所示是某兴趣小组设计的一个测量电流表的内阻（约为）和一个电池组的电动势及内阻的实验电路。已知电流表的量程为。他们的实验步骤如下： ①断开单刀双掷开关，闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表满偏； ②保持的阻值不变，将单刀双掷开关接端，调节电阻箱的阻值，当的阻值为时电流表的示数为； ③断开开关，将单刀双开掷关接端，不断改变和记录电阻箱的阻值以及分别与相对应的电流表的示数I； ④分别以R和为横坐标和纵坐标建立平面直角坐标系，利用记录的R和对应的进行描点画线，得到如图2所示的图线； ⑤通过测量得知该图线在纵轴上的截距为b、斜率为k。 根据以上实验操作，回答以下问题： （1）在进行实验步骤①之前，应先将滑动变阻器的滑片置于______（填“左端“中间”或“右端”）。 （2）被测电流表的内阻_____；测量值与电流表内阻的真实值相比较______（填“偏大”“偏小”或“相等”）。 （3）被测电池组的电动势______，内阻______。（均用实验过程中测得的物理量的字母进行表示，电流表内阻不可忽略） 【答案】 ①. 右端 ②. 4.8Ω ③. 偏小 ④. ⑤. 【解析】 【详解】（1）[1] 在进行实验步骤①之前，应先将滑动变阻器的滑动端置于电阻最大的位置，即置于最右端位置。 （2）[2] 由并联电阻的特点可知，当电流表读数为时，电阻箱R的电流为 由并联电路的特点可知 解得 [3]当将单刀双掷开关接M端后，电路的总电阻减小，总电流变大，即总电流大于100mA，而当电流表读数为52mA时，通过电阻箱的电流将大于48mA根据 可知测得的偏小。 （3）[4] 根据闭合电路欧姆定律 可得 则有 ， 解得 ， 四、计算题（共4小题，44分） 15. 如图所示，光滑绝缘斜面高度，斜面底端与光滑绝缘水平轨道用小圆弧连接，水平轨道边缘紧靠平行板中心线。正对的平行板和电阻及输出电压恒定为的电源构成如图所示电路，平行板板长，板间距离，定值电阻阻值为（未知），可以看作质点的带负电小球所带电荷量、质量，从斜面顶端由静止下滑。重力加速度取。 （1）若S断开，小球刚好沿平行板中心线做直线运动，求电源的电压； （2）在（1）的条件下，若S闭合，调节滑动变阻器的滑片，使其接入电路的电阻，小球获得的加速度，求电阻的阻值； （3）在（1）（2）的条件下，若S闭合，调节滑动变阻器的滑片，使滑动变阻器接入电路的电阻，判断小球能否飞出平行板。 【答案】（1）18V （2） （3）见解析 【解析】 【小问1详解】 当S断开时，两极板间电势差等于电源电压，由平衡条件得 解得 【小问2详解】 当S闭合时，对带电小球，由牛顿第二定律有 两极板间电势差 当S闭合，时，滑动变阻器和串联，平行板与滑动变阻器并联，滑动变阻器两端电压 根据串联分压有 解得 【小问3详解】 小球下滑过程中机械能守恒，由机械能守恒定律得 得小球进入平行板间的初速度 当S闭合，时， 得平行板两端电压 对小球，由牛顿第二定律得， 得 带电小球在平行板间做类平抛运动，竖直方向有 水平方向有 联立求得 即，带电小球恰好从平行板右侧边缘飞出 16. 如图所示是某同学在科技制作活动中自制的电子秤原理图， 利用电信号来显示物体的质量， 托盘与电阻可忽略的弹簧相连， 托盘与弹簧的质量均不计。滑动变阻器的滑动端与弹簧上端连接， 当托盘中没有放物体时， 滑片刚好和变阻器的上端相平， 电压表的示数为零。已知滑动变阻器 的总长度 ，最大阻值为 ，限流电阻阻值为 ，电源电动势 ，内阻为 ，重力加速度g取 ，弹簧的劲度系数 （弹簧始终在弹性限度内）， 不计一切阻力。求∶ （1）电压表的最大示数 ； （2）滑动变阻器接入电路的电阻为多少滑动变阻器上消耗的功率最大，并求出最大值 ； （3）电压表示数 与所称物体质量 的关系式。 【答案】（1） （2）， （3）， 【解析】 【小问1详解】 经分析知，当滑片在最下方时，电压表示数最大，电路总电阻为 由闭合电路欧姆定律可得 联立解得 【小问2详解】 滑动变阻器的功率 将定值电阻当电源内阻，当等效电源内阻与滑动变阻器有效电阻相等时，滑动变阻器消耗功率最大，即 滑动变阻器的最大功率为 【小问3详解】 由受力分析知 则当弹簧形变量增加时有 即 由闭合电路的欧姆定律可得 又有 联立解得 ， 17. 如图所示，放置于光滑平台上的滑块B的左端固定一轻质弹簧且静止，紧靠在平台右侧的小车C的上表面与平台等高。平台左侧的光滑圆弧轨道与平台平滑连接，圆弧轨道半径，其左侧端点P与圆弧圆心O的连线与竖直方向的夹角（。现将滑块A从P点由静止开始释放，滑块A滑至平台上挤压弹簧，一段时间弹簧恢复原长后滑块B滑上小车C，再经过滑块B和小车C共速，二者共速后一起匀速向右运动。已知滑块B的质量，小车C的质量，滑块B与小车C之间的动摩擦因数，取重力加速度大小，滑块A、B均可视为质点，小车C足够长且小车C与水平面间的摩擦可忽略不计。求： （1）滑块B和小车C共速时的速度大小v； （2）滑块A的质量； （3）该过程中弹簧弹性势能的最大值。 【答案】（1）；（2）2kg；（3）5J 【解析】 【详解】（1）滑块B滑上小车C后，以小车C为研究对象，根据动量定理有 解得 （2）设滑块B滑上小车C瞬间的速度大小为，根据动量守恒定律有 设滑块A到达最低点的速度大小为，根据动能定理有 滑块A和滑块B相互作用的过程中，根据动量守恒定律有 根据机械能守恒定律有 解得 （3）当滑块A和滑块B速度相同时弹簧的弹性势能最大，根据动量守恒定律有 根据机械能守恒定律有 解得 18. 如图所示，逆时针转动的传送带长度，可以根据需要调整速度大小，传送带左右两侧平台等高光滑，右侧竖直墙壁上固定一个轻质弹簧；左侧平台上固定一个光滑圆轨道，点为圆轨道内侧最高点，最低点、点相互靠近且错开。圆轨道左侧平面光滑且足够长；圆轨道左侧静置着一质量为的物块B，一个质量为的物块A以初速度向右运动并与静止的物块B发生弹性碰撞，已知物块B与传送带间的动摩擦因数为0.1，重力加速度大小，物块A、B均可看作质点。求： （1）物块A、B第一次碰撞后，求物块B的速度大小； （2）若两物块碰撞后只有物块B能通过圆轨道的最高点且物块A、B均不脱轨，求轨道半径的范围； （3）若圆轨道的半径为，欲使物块A、B能发生两次碰撞，求传送带的速度范围。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）物块A、B发生弹性碰撞，由动量守恒定律和机械能守恒定律可得 ， 解得 ， 或 ，（舍去） （2）若两物块碰撞后物块B恰能通过圆轨道的最高点，则 解得 若两物块碰撞后物块A恰能到达圆轨道的圆心等高处，则 解得 所以若两物块碰撞后只有物块B能通过圆轨道的最高点且物块A、B均不脱轨，轨道半径的范围为 （3）若圆轨道的半径为，由 则物块A从圆轨道滑下后以的速度向左运动，物块B从圆轨道滑下后以的速度向右运动；物块B与传送带相对运动时的加速度大小为 由，解得物块B向左运动到达传送带右端的速度大小为 物块B与弹簧碰撞后以的速度向左滑上传送带，设物块B恰能通过圆轨道时速度大小为，物块B到达传送带左端时的速度大小为，则 ， 解得 如果物块B从传送带右端滑上传送带一直减速运动，则 解得 则物块B在传送带上先减速运动再与传送带一起匀速运动时传送带的速度大小为 所以若圆轨道的半径为，欲使物块A、B能发生两次碰撞，传送带的速度范围为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $