精品解析:山东省实验中学2026届高三下学期考前模拟测试物理试题
2026-07-04
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内容正文:
山东省实验中学2026届高考考前模拟测试
物理试题
注意事项:
1、答题前,考生先将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。
2、回答选择题时,选出每小题答案后,用2B铅笔把答题卡上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。
第I卷(共40分)
一、单项选择题:本题共8小题,每小题3分,共24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. 如图所示,为α粒子散射实验装置的示意图。当探测器从A点顺时针开始转到C点的过程中,单位时间内进入计数器的α粒子个数n随转过角度θ变化的关系图可能符合事实的是( )
A. B.
C. D.
2. 在折返跑项目中,甲、乙两同学同时从起点出发,跑向另一端再跑回起点。比赛开始后的一段时间内,甲、乙两同学运动的位移x随时间t变化的图像如图所示。下列说法正确的是( )
A. 时间内甲、乙两同学都做加速运动
B. 时间内甲、乙两同学运动方向始终相同
C. 时间内甲、乙两同学运动的位移相同
D. 时间内甲同学的平均速度更大
3. 太空碎片会对航天器带来危害。为了避开碎片,空间站在点喷射气体,使空间站获得一定的反冲速度,从而实现变轨。变轨后的轨道如图中虚线所示,其半长轴大于原轨道半径,忽略空间站质量变化。下列说法正确的是( )
A. 空间站变轨前、后在点的向心加速度相同
B. 空间站变轨后的运动周期比变轨前的大
C. 空间站变轨后在点的机械能比变轨前的小
D. 空间站变轨后在近地点的速度比变轨前的小
4. 在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中,将双缝干涉实验仪器按要求安装在光具座上,如图所示。接通电源使光源正常工作。以下说法中正确的是( )
A. 、、三个光学元件依次为滤光片、双缝、单缝
B. 如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹如图丙所示,则波长的测量值偏小
C. 通过测量头观察到的干涉图样如图丁所示,出现这种现象的原因是测量头过于左偏,应调节测量头上的手轮,使它适当右移
D. 通过测量头观察到的干涉图样如图丁所示,出现这种现象的原因是测量头过于右偏,应调节测量头上的手轮,使它适当左移
5. 如图所示,质量分别为、的两个小球甲和乙用轻弹簧连接,并用轻绳、固定,处于静止状态,水平,与竖直方向的夹角为,重力加速度为。则( )
A. 的拉力大小为
B. 剪断瞬间,绳上的力大小为
C. 同时剪断和的瞬间,小球乙的加速度为
D. 剪断后,小球甲运动的过程中机械能守恒
6. 如图所示为三峡发电站向某地远距离输电的原理图,发电机发电频率为,输出的电压为、功率为,则下列说法正确的是( )
A. 用户端交流电的方向每秒改变次
B. 若升压变压器原、副线圈匝数比为,输电线电阻损耗的功率为
C. 用户减少时,输电线路中的能量损耗会增大
D. 用户减少时,用户得到的电压减小
7. 如图所示,一定质量的理想气体从状态开始,经回到原状态,其中、为等压过程,、为等温过程,下列说法正确的是( )
A. 在过程中气体向外界放出热量
B. 气体在状态的内能大于在状态的内能
C. 气体从状态变化回到状态过程中向外界放出热量大于从外界吸收的热量
D. 在过程中外界对气体做的功为
8. 在水平向右的匀强电场中,带电小球A、B用一根绝缘轻绳连接,另一根绝缘轻绳将A悬挂在点,A、B的质量均为,电量分别为和。对B施加拉力使系统在竖直面内平衡时A、B的位置如图所示,其中AB绳水平,构成正三角形。已知重力加速度为,匀强电场场强大小为,球A、B间的库仑力及万有引力忽略不计。现撤去拉力,由于空气阻力的作用,球A、B最终再次处于静止状态,小球电量始终不变,且静止后不再受阻力作用,则两球再次静止后( )
A. 绳的拉力大小为
B. 绳的拉力大小为
C. 与撤去前相比,系统电势能和系统重力势能都减小
D. 与撤去前相比,球A的总能量增加
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. 如图所示,图甲为沿轴传播的一列简谐波在时刻的波形图,、分别是轴上和处的两质点,图乙为质点的振动图像,下列说法正确的是( )
A. 该波沿轴正方向传播
B. 时刻,质点的加速度方向沿轴负方向
C. 再经,质点的振动形式将传播
D. 该波与另一列频率为的波相遇时,可能发生干涉现象
10. 水车是我国劳动人民利用水能的一项重要发明。下图为某水车模型,从槽口水平流出的水初速度大小为,垂直落在与水平面成角的水轮叶面上,落点到轮轴间的距离为。在水流不断冲击下,轮叶受冲击点的线速度大小接近冲击前瞬间水流速度大小,忽略空气阻力,已知重力加速度为,则有关水车及从槽口流出的水,以下说法正确的是( )
A. 水流在空中运动时间为
B. 水流在空中运动时间为
C. 稳定后水车角速度接近
D. 稳定后水车角速度接近
11. 如图所示,一绝缘正四面体的顶点、、、分别固定电荷量为、、、的四个点电荷。、、、为四面体棱上的点,且满足。规定无穷远处电势为0,则下列说法正确的是( )
A. 与点的场强相同
B.
C. 电子由点移动到点,电场力不做功
D. 在四面体的棱上,还有3个点的电势与点相同
12. 如图所示,某工厂为了检验正方形线圈的合格率,将线圈放在水平传送带上,传送带所在空间中存在着竖直向下的匀强磁场,磁场边界与平行且与传送带速度方向成,磁感应强度为,线圈与传送带一起以恒定速度向右运动,线圈与传送带间的动摩擦因数为。线圈进入磁场过程中不打滑。已知线圈质量为,匝数为,边长为,总电阻为,且磁场宽度大于。则( )
A. 线圈进入磁场过程中,电流方向为
B. 线圈在进入磁场的过程中通过截面的电荷量为
C. 线圈进入磁场的过程中,线圈对传送带的摩擦力始终沿方向,最大值为
D. 用完全相同的导线绕制边长为、匝数为的线圈,该线圈进入磁场过程也不打滑
第Ⅱ卷(共60分)
三、非选择题(本题共6小题,共60分)
13. 2025年,我国在光刻机和光刻胶领域取得重大突破,首台高数值孔径光刻机成功交付,相关核心材料的电学性能成为研究热点。某实验小组需测量一种用于光刻机精密定位元件的电阻值。
(1)用螺旋测微器测量该元件的边长,螺旋测微器示数如图甲所示,则_______mm;
(2)为了精确测量该电子元件的阻值(阻值约为90 Ω),小组找到了如下实验器材:
A.电源(电源电压9 V,内阻约为2 Ω)
B.电压表(量程0~15 V,内阻约为8 kΩ)
C.电流表(量程0~15 mA,内阻为10 Ω)
D.电流表(量程0~150 mA,内阻为2 Ω)
E.滑动变阻器(最大阻值为10 Ω)
F.滑动变阻器(最大阻值为4 kΩ)
G.开关,导线若干。
①甲小组设计了如图乙所示的实验原理图,其中电流表应选用 ______;滑动变阻器应选用 ______;(均填器材前序号)
②乙小组在测量过程中发现电压表已损坏。他们找到了一个定值电阻,并重新设计了如图丙所示的电路图,闭合开关前,滑动变阻器的滑片处于端。当开关闭合后,改变滑动变阻器滑片的位置,记录电流表的示数、电流表的示数,作出了的图像,如图丁所示,已知图线的斜率为,则该电子元件的阻值_________(用、、表示)。
14. 如图所示为测量液体折射率的光学装置,其中图甲、图乙分别为加入透明液体前后的光路示意图。
某次测量过程,加入液体前后,两束激光以相同的入射角分别经过两次折射(空气到玻璃、玻璃到空气或液体)进入长方体水槽中,调节隔板的位置使交点恰好汇聚在隔板上的点和点,玻璃容器左内壁到隔板的距离分别记为、,可通过游标卡尺测出其大小。玻璃容器左内壁折射点到点和点的竖直距离分别记为、,且。已知光线在不同介质间的折射率满足,可算出所加液体折射率。
(1)在测量折射率过程中,下列说法正确的是_______(单选,填正确答案标号)
A. 玻璃容器内外壁边界必须平行
B. 为减小实验误差,入射角越大越好
C. 当入射角达到一定角度时,会在玻璃内壁发生全反射
D. 若增加玻璃容器壁厚度,汇聚的交点会上移
(2)加入液体后,第二次折射点距隔板的垂直距离如图所示,则_________;
(3)已知空气折射率,且已测得的其余数据为,,为(2)中测量数据。则该液体的折射率为________。(保留两位有效数字)
15. 质量为的小球与一个长为的轻杆连接,杆的另一端可绕点无摩擦旋转,现将小球拉到与水平方向成角的上方点。
(1)将小球由静止释放,求小球运动到最低点时受到杆的拉力大小;
(2)将杆改为同长度不可伸长的轻绳(绳恰伸直),然后仍然将小球从点由静止释放,求小球运动到最低点时受到绳的拉力大小。
16. 如图所示,“琉璃不对儿”是由玻璃做成的形似烧瓶的非遗吹奏玩具。使用时,用嘴对管口吹、吸气,使其薄脆的底部发生振动,发出“不对儿、不对儿”的声音。加工烧制“玻璃不对儿”是一项传统的非遗手艺,有时需要二次烧制。某次二次烧制前,半成品“琉璃不对儿”的容积为,室内大气压强恒为,温度恒为,则
(1)若将该“琉璃不对儿”封口后进行烧制,缓慢升高温度,使其底部向外膨胀,当其容积达到最大值时,内部气体的压强增加了,求此时内部气体的温度;
(2)若将该“琉璃不对儿”不封口放在温度恒为的炉窑中烧制,在烧制过程中,其始终与外界大气相通,体积增大的同时,容器内气体分子数保持不变。当其体积达标后,烧制完成,然后将其移至室温环境,经足够长时间冷却,冷却时其体积保持不变,求冷却过程中,“琉璃不对儿”吸入气体的质量与未二次烧制前其内部气体的质量比。
17. 电子束焊枪是利用“磁透镜”将电子束汇聚到工件上的装置,高速电子撞击工件使金属熔化实现焊接。其简化原理如图甲所示,经加速后的电子束匀速通过速度选择器,以速度垂直“磁透镜”的左端面射入。简化后的“磁透镜”可视为长为,中心轴线为的圆柱体,其内分布着同心圆环磁场,磁场磁感线分布如图乙所示(从左向右看),它的磁感应强度大小与该点到中心轴线的距离成正比,即,其中为常量。已知电子的质量为、电荷量大小为,速度选择器两平行极板间距为、磁感应强度为,忽略电子间的相互影响,物体做简谐运动的周期(其中为回复力系数)。
(1)求速度选择器两极板所加电压的大小;
(2)由于电子通过圆柱体的时间极短,忽略电子束轴向速度的变化,但考虑电子径向位移。电子束将汇聚到轴线上,证明:径向电子做简谐运动,并求出第一次汇聚到轴线上的点到左端面的距离;
(3)调节速度选择器电压,改变进入“磁透镜”电子的速度,考虑电子径向位移、忽略电子束轴向速度的变化,使近轴电子束恰能汇聚到圆柱体的右端面和中心轴线的交点上,求电子束进入“磁透镜”的速度大小。
18. 某弹射装置竖直截面如图所示,水平直轨道、与半径的螺旋圆形轨道平滑衔接,与均光滑。将一质量的小滑块从端弹出,小滑块通过后又滑过轨道,从点水平飞出,落到地面上的点。已知弹簧劲度系数,滑块与轨道间的动摩擦因数、、两点间的高度差。取重力加速度,忽略空气阻力,弹簧弹性势能与形变量的关系为。
(1)若滑块运动过程中不脱离圆轨道且可到达轨道,求弹簧形变量的取值范围;
(2)若滑块被弹射后,恰好通过圆轨道,为使小球落点与点的水平距离最大,求段的长度;
(3)在第(2)问条件下小球落到点后弹起,与地面多次碰撞后静止。假设小球每次碰撞机械能损失、碰撞前后速度方向与地面夹角相等。求小球从点飞出到最后静止所需时间。
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山东省实验中学2026届高考考前模拟测试
物理试题
注意事项:
1、答题前,考生先将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。
2、回答选择题时,选出每小题答案后,用2B铅笔把答题卡上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。
第I卷(共40分)
一、单项选择题:本题共8小题,每小题3分,共24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. 如图所示,为α粒子散射实验装置的示意图。当探测器从A点顺时针开始转到C点的过程中,单位时间内进入计数器的α粒子个数n随转过角度θ变化的关系图可能符合事实的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】绝大多数粒子穿过金箔后,基本上仍沿原来的方向前进,即在正前方点处探测到的粒子数极多;少数粒子发生了较大角度偏转,极少数粒子偏转角大于,即在点和点附近探测到的粒子数极少。
当探测器从点顺时针转到点的过程中,探测器先从大角度偏转区移向正前方,再移向另一个大角度偏转区。因此,单位时间内进入计数器的粒子个数会先急剧增大,在经过点时达到极其尖锐的峰值,随后再急剧减小。对比四个选项,只有A图呈现了“两边极小,中间出现极其尖锐的极大值”的特征,故A正确,BCD错误。
故选A。
2. 在折返跑项目中,甲、乙两同学同时从起点出发,跑向另一端再跑回起点。比赛开始后的一段时间内,甲、乙两同学运动的位移x随时间t变化的图像如图所示。下列说法正确的是( )
A. 时间内甲、乙两同学都做加速运动
B. 时间内甲、乙两同学运动方向始终相同
C. 时间内甲、乙两同学运动的位移相同
D. 时间内甲同学的平均速度更大
【答案】C
【解析】
【详解】A.图像中直线的斜率表示速度,时间内甲同学先做近似匀速、再加速、最后减速运动,故A错误;
B.时间内甲同学的图像的斜率为负值,即从另一端再跑回起点,与乙同学的运动方向相反,故B错误;
C.时间内,两者的起点相同, 相遇,末位置相同,即位移相同,故C正确;
D.时间内乙同学的位移更大,平均速度更大;甲同学的路程大,平均速率更大,故D错误。
故选C。
3. 太空碎片会对航天器带来危害。为了避开碎片,空间站在点喷射气体,使空间站获得一定的反冲速度,从而实现变轨。变轨后的轨道如图中虚线所示,其半长轴大于原轨道半径,忽略空间站质量变化。下列说法正确的是( )
A. 空间站变轨前、后在点的向心加速度相同
B. 空间站变轨后的运动周期比变轨前的大
C. 空间站变轨后在点的机械能比变轨前的小
D. 空间站变轨后在近地点的速度比变轨前的小
【答案】B
【解析】
【详解】A.设地球质量为,空间站质量为,空间站到地心的距离为,根据牛顿第二定律有
解得空间站的加速度为
可知空间站变轨前、后在点的总加速度相同,但变轨后空间站在点做离心运动,万有引力不完全充当向心力,向心加速度不同,故A错误;
B.设轨道的半长轴为,轨道周期为,根据开普勒第三定律有
由于变轨后虚线轨道的半长轴大于原轨道的半径,可知空间站变轨后的运动周期比变轨前的大,故B正确;
C.空间站在点喷射气体加速,其动能增大,而所在位置的重力势能不变,可知变轨后在点的机械能比变轨前的大,故C错误;
D.空间站由原圆形轨道进入半长轴更大的虚线轨道,必须在点加速做离心运动,故变轨后在近地点(即点)的速度比变轨前的大,故D错误。
故选B。
4. 在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中,将双缝干涉实验仪器按要求安装在光具座上,如图所示。接通电源使光源正常工作。以下说法中正确的是( )
A. 、、三个光学元件依次为滤光片、双缝、单缝
B. 如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹如图丙所示,则波长的测量值偏小
C. 通过测量头观察到的干涉图样如图丁所示,出现这种现象的原因是测量头过于左偏,应调节测量头上的手轮,使它适当右移
D. 通过测量头观察到的干涉图样如图丁所示,出现这种现象的原因是测量头过于右偏,应调节测量头上的手轮,使它适当左移
【答案】D
【解析】
【详解】A.双缝干涉实验的光学元件顺序为:光源→滤光片→单缝→双缝,因此依次应为滤光片、单缝、双缝,A顺序错误,故A错误;
B.丙图中分划板中心刻线与干涉条纹斜交,测量时得到的相邻条纹间距是斜向距离,比垂直于条纹的真实值偏大。根据波长公式
偏大则波长测量值偏大,故B错误。
CD.丁图中干涉条纹都在视野左侧,右侧为空白,说明测量头(目镜)整体过于偏右,只有左侧条纹进入视野,需要将测量头适当左移,才能让条纹整体进入视野中心。故C错误,D正确。
故选D。
5. 如图所示,质量分别为、的两个小球甲和乙用轻弹簧连接,并用轻绳、固定,处于静止状态,水平,与竖直方向的夹角为,重力加速度为。则( )
A. 的拉力大小为
B. 剪断瞬间,绳上的力大小为
C. 同时剪断和的瞬间,小球乙的加速度为
D. 剪断后,小球甲运动的过程中机械能守恒
【答案】C
【解析】
【详解】A.对乙球受力分析,弹簧弹力
对甲球竖直方向
解得,故A错误;
B.剪断瞬间,甲球速度为零,沿方向向心力为零,绳拉力为,故B错误;
C.同时剪断和瞬间,弹簧弹力不变,乙球受重力和弹簧弹力,合力为零,加速度为,故C正确;
D.剪断后,弹簧弹力对甲球做功,甲球机械能不守恒,故D错误。
故选C。
6. 如图所示为三峡发电站向某地远距离输电的原理图,发电机发电频率为,输出的电压为、功率为,则下列说法正确的是( )
A. 用户端交流电的方向每秒改变次
B. 若升压变压器原、副线圈匝数比为,输电线电阻损耗的功率为
C. 用户减少时,输电线路中的能量损耗会增大
D. 用户减少时,用户得到的电压减小
【答案】B
【解析】
【详解】A.交流电在一个周期内电流方向会改变2次。因为发电机的频率为,即每秒完成个周期,所以用户端交流电的方向每秒改变次,故A错误;
B.理想变压器不计能量损失,升压变压器输入功率为,设其副线圈输出电压为,输电线电流为。由变压器电压比公式得
根据功率关系,可得输电线上的电流为
输电线电阻上损耗的功率为,故B正确;
C.当用户减少时,消耗的总功率减小,导致降压变压器的输入功率及升压变压器的输出功率均减小。在升压变压器输出电压保持不变的情况下,输电线上的电流减小。根据可知,输电线路中的能量损耗会减小,故C错误;
D.由于输电电流减小,输电线上的电压损失减小。降压变压器的输入电压
因为不变,减小,所以增大。
根据可知,用户得到的电压会增大,故D错误。
故选B。
7. 如图所示,一定质量的理想气体从状态开始,经回到原状态,其中、为等压过程,、为等温过程,下列说法正确的是( )
A. 在过程中气体向外界放出热量
B. 气体在状态的内能大于在状态的内能
C. 气体从状态变化回到状态过程中向外界放出热量大于从外界吸收的热量
D. 在过程中外界对气体做的功为
【答案】D
【解析】
【详解】AB.在过程中,体积增大,气体对外做功,但由于温度不变,内能保持不变,所以气体从外界吸热,故AB错误;
C.循环过程内能变化为0,根据p-V图像中图线与坐标轴围成的面积表示气体对外做的功,所以该循环过程气体对外界做功,气体从状态变化回到状态过程中向外界放出热量小于从外界吸收的热量,故C错误;
D.由于AB、CD为等压过程,BC、DA为等温过程有,
所以过程CD中外界对气体做的功
即等于在过程AB中气体对外界做的功,过程AB气体对外界做的功
故D正确。
故选D。
8. 在水平向右的匀强电场中,带电小球A、B用一根绝缘轻绳连接,另一根绝缘轻绳将A悬挂在点,A、B的质量均为,电量分别为和。对B施加拉力使系统在竖直面内平衡时A、B的位置如图所示,其中AB绳水平,构成正三角形。已知重力加速度为,匀强电场场强大小为,球A、B间的库仑力及万有引力忽略不计。现撤去拉力,由于空气阻力的作用,球A、B最终再次处于静止状态,小球电量始终不变,且静止后不再受阻力作用,则两球再次静止后( )
A. 绳的拉力大小为
B. 绳的拉力大小为
C. 与撤去前相比,系统电势能和系统重力势能都减小
D. 与撤去前相比,球A的总能量增加
【答案】C
【解析】
【详解】A.A、B再次静止后,A、B受到的电场力的合力为
方向水平向左。对A、B整体受力分析如图
由几何关系可得
且OA绳与竖直方向的夹角为
即,故A错误;
B.A、B再次静止后,对B受力分析如图
由几何关系可得
且AB绳与竖直方向的夹角为
即,故B错误;
C.由上述分析可知,A、B再次静止后,OA绳、AB绳与竖直方向的夹角均为,则此时两球的位置如图所示
设绳长为L,故A电势能的变化量为
B电势能的变化量为
A重力势能的变化量为
B重力势能的变化量为
与撤去F前相比,系统电势能和系统重力势能变化量分别为
所以与撤去F前相比,系统电势能和系统重力势能都减小,故C正确;
D.与撤去F前相比,球A总能量变化量分别为
故球A的总能量减少,故D错误。
故选C。
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. 如图所示,图甲为沿轴传播的一列简谐波在时刻的波形图,、分别是轴上和处的两质点,图乙为质点的振动图像,下列说法正确的是( )
A. 该波沿轴正方向传播
B. 时刻,质点的加速度方向沿轴负方向
C. 再经,质点的振动形式将传播
D. 该波与另一列频率为的波相遇时,可能发生干涉现象
【答案】BC
【解析】
【详解】A.由乙图可知,0.01s时P点经过平衡位置向下振动,根据甲图波形,由波形平移法可知波沿x轴负方向传播,故A错误;
B.由甲图可知波长,由乙图可知周期,则波速度为
因经时间的波动情况与经时刻波动情况相同,波沿轴负方向传播,经,质点向上振动到达波峰,位移方向沿轴正方向,则此刻加速度最大且方向沿y轴负方向,故B正确;
C.波的传播是波形的平移,根据
其中,代入解得,故C正确;
D.两列波相干的必要条件是频率相等,该波的频率为
与2.5Hz不相等,故这两列波不会发生干涉现象,故D错误。
故选BC。
10. 水车是我国劳动人民利用水能的一项重要发明。下图为某水车模型,从槽口水平流出的水初速度大小为,垂直落在与水平面成角的水轮叶面上,落点到轮轴间的距离为。在水流不断冲击下,轮叶受冲击点的线速度大小接近冲击前瞬间水流速度大小,忽略空气阻力,已知重力加速度为,则有关水车及从槽口流出的水,以下说法正确的是( )
A. 水流在空中运动时间为
B. 水流在空中运动时间为
C. 稳定后水车角速度接近
D. 稳定后水车角速度接近
【答案】AC
【解析】
【详解】AB.设经时间,水流垂直落在与水平面成角的水轮叶面上,水流在空中做平抛运动,根据几何关系有
在竖直方向上有
联立解得水流在空中运动时间为,故A正确,B错误;
CD.设水流垂直落在与水平面成角的水轮叶面上的速度为,则有
稳定后水车做匀速圆周运动,则有
解得稳定后水车角速度接近,故C正确,D错误。
故选AC。
11. 如图所示,一绝缘正四面体的顶点、、、分别固定电荷量为、、、的四个点电荷。、、、为四面体棱上的点,且满足。规定无穷远处电势为0,则下列说法正确的是( )
A. 与点的场强相同
B.
C. 电子由点移动到点,电场力不做功
D. 在四面体的棱上,还有3个点的电势与点相同
【答案】BD
【解析】
【详解】A.点与点关于四面体中心对称,场强大小相等,但方向相反,故场强不同,A错误;
B.在ab的中垂线上,在ab两处电荷的电场中,M点的电势为0。M点是cd的中点,在cd两处电荷的电场中,M点的电势也为0,故M点的电势为0;同理可知O点的电势也为零,P、Q距离a、c均为处,a、c分别为+q、-q的电荷,则分别在P、Q处的电势绝对值相等,同理,P、Q距离b、d均为处,b、d分别为-q、+q的电荷,b、d分别在P、Q处的电势绝对值相等,P与d、c距离与Q与b、a距离相等,则合电势刚好相反,即,则有,,则,即,B正确;
C.、两点电势不相等,电子由点移动到点,电场力做功不为零,C错误;
D.四面体棱上电势为的点位于连接异种电荷棱的中点,共有、、、四条棱的中点,除点外还有3个,D正确。
故选BD。
12. 如图所示,某工厂为了检验正方形线圈的合格率,将线圈放在水平传送带上,传送带所在空间中存在着竖直向下的匀强磁场,磁场边界与平行且与传送带速度方向成,磁感应强度为,线圈与传送带一起以恒定速度向右运动,线圈与传送带间的动摩擦因数为。线圈进入磁场过程中不打滑。已知线圈质量为,匝数为,边长为,总电阻为,且磁场宽度大于。则( )
A. 线圈进入磁场过程中,电流方向为
B. 线圈在进入磁场的过程中通过截面的电荷量为
C. 线圈进入磁场的过程中,线圈对传送带的摩擦力始终沿方向,最大值为
D. 用完全相同的导线绕制边长为、匝数为的线圈,该线圈进入磁场过程也不打滑
【答案】AD
【解析】
【详解】A.线圈进入磁场过程中,穿过线圈的竖直向下的磁通量增加,根据楞次定律可知,感应电流的磁场方向竖直向上,由安培定则可知感应电流方向为逆时针方向,结合俯视图可知电流方向为ADCBA,故A正确;
B.线圈在进入磁场的过程中,磁通量的变化量为,根据法拉第电磁感应定律有
根据闭合电路欧姆定律有
根据电流的定义式有
联立解得
故B错误;
C.线圈进入磁场过程中,当对角线BD刚好进入磁场时,线圈在磁场中的有效切割长度最大,且最大有效切割长度为,此时感应电动势最大,根据法拉第电磁感应定律有
根据闭合电路欧姆定律有
此时线圈受到的安培力最大,CD边和BC边在磁场中的长度均为,两边受到的安培力大小相等,分别有,
根据左手定则可知,CD边受到的安培力方向沿CB方向,BC边受到的安培力方向沿CD方向,故线圈受到的总安培力方向沿CA方向,最大安培力大小为
联立解得
由于线圈不打滑,根据平衡条件可知传送带对线圈的静摩擦力与总安培力等大反向,即传送带对线圈的摩擦力方向沿AC方向,根据牛顿第三定律可知,线圈对传送带的摩擦力方向沿CA方向,故C错误;
D.设导线的横截面积为,密度为,电阻率为,根据电阻定律有
根据密度公式有
要使原线圈不打滑,需满足最大安培力不大于最大静摩擦力,有
联立推导得
该关系式中不含线圈匝数,故用完全相同的导线绕制边长为、匝数为2N的线圈,该线圈进入磁场过程也满足此不等式,即线圈不打滑,故D正确。
故选AD。
第Ⅱ卷(共60分)
三、非选择题(本题共6小题,共60分)
13. 2025年,我国在光刻机和光刻胶领域取得重大突破,首台高数值孔径光刻机成功交付,相关核心材料的电学性能成为研究热点。某实验小组需测量一种用于光刻机精密定位元件的电阻值。
(1)用螺旋测微器测量该元件的边长,螺旋测微器示数如图甲所示,则_______mm;
(2)为了精确测量该电子元件的阻值(阻值约为90 Ω),小组找到了如下实验器材:
A.电源(电源电压9 V,内阻约为2 Ω)
B.电压表(量程0~15 V,内阻约为8 kΩ)
C.电流表(量程0~15 mA,内阻为10 Ω)
D.电流表(量程0~150 mA,内阻为2 Ω)
E.滑动变阻器(最大阻值为10 Ω)
F.滑动变阻器(最大阻值为4 kΩ)
G.开关,导线若干。
①甲小组设计了如图乙所示的实验原理图,其中电流表应选用 ______;滑动变阻器应选用 ______;(均填器材前序号)
②乙小组在测量过程中发现电压表已损坏。他们找到了一个定值电阻,并重新设计了如图丙所示的电路图,闭合开关前,滑动变阻器的滑片处于端。当开关闭合后,改变滑动变阻器滑片的位置,记录电流表的示数、电流表的示数,作出了的图像,如图丁所示,已知图线的斜率为,则该电子元件的阻值_________(用、、表示)。
【答案】(1)3.664##3.665##3.666
(2) ①. D ②. E ③.
【解析】
【小问1详解】
螺旋测微器的固定刻度读数为,可动刻度读数为
则该元件的边长(由于需要估读,结果在范围内均可)
【小问2详解】
[1][2]待测电阻阻值约为,电源电动势为,估算电路中的最大电流约为
因此,电流表应选择量程,即选D。
图乙中滑动变阻器采用的是分压式接法。为了便于平滑调节电压,分压式电路必须选用总阻值较小的滑动变阻器,故选用最大阻值为的,即选E。
[3]电流表测量的是干路总电流,电流表测量的是流经支路定值电阻的电流。待测电阻所在的支路与包含、的支路并联。根据基尔霍夫电流定律,通过待测电阻的电流为
根据并联电路两端电压相等的特点,可得
整理可得
由图丁可知,该正比例直线的斜率为,则有
化简可得
14. 如图所示为测量液体折射率的光学装置,其中图甲、图乙分别为加入透明液体前后的光路示意图。
某次测量过程,加入液体前后,两束激光以相同的入射角分别经过两次折射(空气到玻璃、玻璃到空气或液体)进入长方体水槽中,调节隔板的位置使交点恰好汇聚在隔板上的点和点,玻璃容器左内壁到隔板的距离分别记为、,可通过游标卡尺测出其大小。玻璃容器左内壁折射点到点和点的竖直距离分别记为、,且。已知光线在不同介质间的折射率满足,可算出所加液体折射率。
(1)在测量折射率过程中,下列说法正确的是_______(单选,填正确答案标号)
A. 玻璃容器内外壁边界必须平行
B. 为减小实验误差,入射角越大越好
C. 当入射角达到一定角度时,会在玻璃内壁发生全反射
D. 若增加玻璃容器壁厚度,汇聚的交点会上移
(2)加入液体后,第二次折射点距隔板的垂直距离如图所示,则_________;
(3)已知空气折射率,且已测得的其余数据为,,为(2)中测量数据。则该液体的折射率为________。(保留两位有效数字)
【答案】(1)A (2)16.000
(3)1.3
【解析】
【小问1详解】
A.玻璃容器内外壁平行时,出射光线与入射光线平行,仅发生侧移,不影响后续折射角度测量,因此内外壁必须平行,A正确;
B.入射角过大时,折射光强度过弱,测量误差反而增大,B错误;
C.光线从空气进入玻璃再射向玻璃内壁时,由折射规律可知,玻璃内光线的入射角一定小于玻璃对空气的临界角,不会发生全反射,C错误;
D.增加玻璃厚度仅增大侧移,出射光线方向不变,交点位置不变,D错误。
故选A。
【小问2详解】
该游标卡尺为20分度,读数为
【小问3详解】
根据折射定律: 加入液体前
加入液体后
得
代入得
15. 质量为的小球与一个长为的轻杆连接,杆的另一端可绕点无摩擦旋转,现将小球拉到与水平方向成角的上方点。
(1)将小球由静止释放,求小球运动到最低点时受到杆的拉力大小;
(2)将杆改为同长度不可伸长的轻绳(绳恰伸直),然后仍然将小球从点由静止释放,求小球运动到最低点时受到绳的拉力大小。
【答案】(1)
(2)T=3.5mg
【解析】
【小问1详解】
根据动能定理
在最低点,根据向心力方程
解得
【小问2详解】
小球释放后先做自由落体运动,绳子将为松弛状态。当小球运动到O点所在水平线下方且与O点连线与水平方向成30°角时,绳被瞬间拉直。在绳绷直前的瞬间小球的速度方向竖直向下,大小为
在绳绷直的瞬间过程中,由于O点固定,则小球在沿绳方向上的分速度瞬时减小到零,小球在垂直于绳方向上的分速度
此后小球以为初速度沿弧线下摆,由机械能守恒有
在最低点由牛顿第二定律有
联立以上各式可得T=3.5mg
16. 如图所示,“琉璃不对儿”是由玻璃做成的形似烧瓶的非遗吹奏玩具。使用时,用嘴对管口吹、吸气,使其薄脆的底部发生振动,发出“不对儿、不对儿”的声音。加工烧制“玻璃不对儿”是一项传统的非遗手艺,有时需要二次烧制。某次二次烧制前,半成品“琉璃不对儿”的容积为,室内大气压强恒为,温度恒为,则
(1)若将该“琉璃不对儿”封口后进行烧制,缓慢升高温度,使其底部向外膨胀,当其容积达到最大值时,内部气体的压强增加了,求此时内部气体的温度;
(2)若将该“琉璃不对儿”不封口放在温度恒为的炉窑中烧制,在烧制过程中,其始终与外界大气相通,体积增大的同时,容器内气体分子数保持不变。当其体积达标后,烧制完成,然后将其移至室温环境,经足够长时间冷却,冷却时其体积保持不变,求冷却过程中,“琉璃不对儿”吸入气体的质量与未二次烧制前其内部气体的质量比。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
(1)由题意可知,封闭琉璃不对儿的内部气体的初状态为
末状态为V1,p1=p0+Δp
根据理想气体状态方程可得
解得
【小问2详解】
该琉璃不对儿内气体的压强不变,根据盖吕萨克定律可得;解得,
因为冷却前气体质量与冷却后气体质量之比为:
所以吸入气体与冷却前气体质量之比为
17. 电子束焊枪是利用“磁透镜”将电子束汇聚到工件上的装置,高速电子撞击工件使金属熔化实现焊接。其简化原理如图甲所示,经加速后的电子束匀速通过速度选择器,以速度垂直“磁透镜”的左端面射入。简化后的“磁透镜”可视为长为,中心轴线为的圆柱体,其内分布着同心圆环磁场,磁场磁感线分布如图乙所示(从左向右看),它的磁感应强度大小与该点到中心轴线的距离成正比,即,其中为常量。已知电子的质量为、电荷量大小为,速度选择器两平行极板间距为、磁感应强度为,忽略电子间的相互影响,物体做简谐运动的周期(其中为回复力系数)。
(1)求速度选择器两极板所加电压的大小;
(2)由于电子通过圆柱体的时间极短,忽略电子束轴向速度的变化,但考虑电子径向位移。电子束将汇聚到轴线上,证明:径向电子做简谐运动,并求出第一次汇聚到轴线上的点到左端面的距离;
(3)调节速度选择器电压,改变进入“磁透镜”电子的速度,考虑电子径向位移、忽略电子束轴向速度的变化,使近轴电子束恰能汇聚到圆柱体的右端面和中心轴线的交点上,求电子束进入“磁透镜”的速度大小。
【答案】(1)U=B0dv0
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
电子束匀速通过速度选择器,受力平衡,则有
解得
【小问2详解】
不计电子束轴向速度的变化,设电子沿轴线的初速度为,径向的力为,
则有
其中、、为常量,则电子在径向受力与偏离轴向的距离成正比
故在径向电子做简谐运动,周期满足:,则
第一次经过轴线时,
电子在轴向做匀速直线运动
【小问3详解】
不计电子束轴向速度的变化,设电子沿轴线的初速度为,径向的力为,
则有周期
电子从射入磁场区到N点过程:沿径向
沿轴向
则速度
18. 某弹射装置竖直截面如图所示,水平直轨道、与半径的螺旋圆形轨道平滑衔接,与均光滑。将一质量的小滑块从端弹出,小滑块通过后又滑过轨道,从点水平飞出,落到地面上的点。已知弹簧劲度系数,滑块与轨道间的动摩擦因数、、两点间的高度差。取重力加速度,忽略空气阻力,弹簧弹性势能与形变量的关系为。
(1)若滑块运动过程中不脱离圆轨道且可到达轨道,求弹簧形变量的取值范围;
(2)若滑块被弹射后,恰好通过圆轨道,为使小球落点与点的水平距离最大,求段的长度;
(3)在第(2)问条件下小球落到点后弹起,与地面多次碰撞后静止。假设小球每次碰撞机械能损失、碰撞前后速度方向与地面夹角相等。求小球从点飞出到最后静止所需时间。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
物块恰好完成完整圆周运动,设小球到达点的最小速度为,根据牛顿第二定律
开始释放到D点过程中,对物块
解得 ,所以
【小问2详解】
恰好通过圆轨道时,点动能等于弹性势能,即
可得, 从到由动能定理
整理得
滑块从平抛,竖直方向
可得平抛时间, 到的总水平距离
联立可得,当时,最大
代入得
【小问3详解】
与地面碰撞后:,
即:,所以
因为与地面碰后夹角不变,所以
所以第一次碰后到第二次与地面碰撞所用时间
第二次碰后到第三次与地面碰撞所用时间为
第三次碰后到第四次与地面碰撞所用时间为
综上所述,第n次碰后到第n+1次与地面碰撞所用时间为
从E到F过程中
所以从E点飞出到最后静止所用时间为
所以
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