精品解析：山东青岛市2025-2026学年高二下学期调研检测物理试题

2026年高二年级部分学生调研检测 物理试题 注意事项： 1.答题前，考生务必将自己的姓名、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。 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，一只可视为质点的蚂蚁在半球形碗内，缓慢地从碗底往上爬，在爬行过程中，下列说法正确的是（ ） A. 碗对蚂蚁的摩擦力逐渐减小 B. 碗对蚂蚁的摩擦力逐渐增大 C. 碗对蚂蚁的作用力逐渐减小 D. 碗对蚂蚁的作用力逐渐增大 2. 某同学设计了一种周期性外力驱动装置，使物体在水平轨道上由静止开始运动，其加速度随位移变化的图像如图所示，下列说法正确的是（ ） A. 物体做往复运动 B. 内物体加速度一直减小 C. 内物体速度先增大后减小 D. 运动过程中物体的最大速度为 3. 如图所示，射水鱼在某次捕猎时斜向上喷出一段水柱，水柱初速度方向与水平方向夹角为，恰好水平击中距鱼嘴竖直高度为的昆虫。忽略空气阻力，重力加速度为，下列说法正确的是（ ） A. 水柱初速度大小为 B. 水柱初速度大小为 C. 鱼嘴距昆虫水平距离为 D. 鱼嘴距昆虫水平距离为 4. 水星的逆行每年发生3次，以地球为参考系观察到水星的运动轨迹如图所示。水星和地球绕太阳公转的轨道近似看作两个同心圆且运行方向相同，每当地球与水星相距最近时就发生一次逆行。忽略行星间的相互影响，则水星与地球公转轨道半径的比值为（ ） A. 1∶3 B. 1∶4 C. D. 5. 如图所示，光滑水平面上静置一质量为的木板，质量为的小物块以初速度从左端滑上木板，与木板相对静止时恰好运动到木板中央。已知物块与木板间动摩擦因数为，不计空气阻力，重力加速度为。下列说法正确的是（ ） A. 木板长度为 B. 木板长度为 C. 系统因摩擦产生的热量大于木板获得的动能 D. 系统因摩擦产生的热量小于木板获得的动能 6. 如图所示，内径为16 cm的圆柱形容器内装有折射率的液体，让单色光从空气入射到液体表面的中心，调整入射角，当反射光与折射光垂直时，器壁上反射光点与液体表面的距离为，则的大小为（ ） A. B. C. D. 7. 如图所示，水平面上固定一倾角的斜面，质量均为的两物块静置在斜面的等高处，两物块之间连接一劲度系数的轻弹簧，弹簧处于伸长状态。已知两物块与斜面间的动摩擦因数均为，重力加速度大小，，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。改变两物块间距离，为使两物块能保持静止，则弹簧的最大伸长量为（ ） A. B. C. 7.5 cm D. 8 cm 8. 如图所示，A、B、C三物块静止叠放在光滑水平面上，质量分别为4 kg、8 kg、6 kg，A、B与C间的动摩擦因数均为。对B施加一水平向右的拉力，的大小随时间变化的规律满足。已知C足够长，重力加速度大小，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是（ ） A. A的加速度最大值为 B. C的加速度最大值为 C. 11 s末时A的速度大小为 D. 11 s末时C的速度大小为 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. 用如图甲所示的电路研究光电效应中光电子发射情况与照射光频率之间的关系。分别用单色光、照射阴极K，在光照条件不变的情况下，得到光电流随光电管两端电压变化的关系图像如图乙所示。下列说法正确的是（ ） A. 图甲中滑片P从向移动过程中，光电流会减小 B. 图甲中滑片P从向移动过程中，光电流会减小 C. 若用光进行双缝干涉实验，产生的干涉条纹间距更宽 D. 若用光进行双缝干涉实验，产生的干涉条纹间距更宽 10. 一定质量的封闭理想气体，经历的循环过程，其压强与体积的关系图像如图所示，图中线段和的延长线均过原点。已知气体在状态时的温度为，下列说法正确的是（ ） A. 过程气体从外界吸收热量 B. 过程外界对气体做功为 C. 过程气体的温度降低了 D. 整个循环过程气体吸收和放出的热量相等 11. 如图所示，质量分别为、的小物块A、B静置在水平圆盘上，A、B间通过一刚性轻绳跨过光滑转轴相连，到转轴的距离分别为、。已知A、B与圆盘间的动摩擦因数均为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为。初始时轻绳刚好伸直且无拉力，圆盘转动的角速度由0开始缓慢增加，下列说法正确的是（ ） A. 时，细绳上开始有拉力 B. 时，A所受摩擦力为0 C. 时，A、B相对圆盘开始滑动 D. 从开始到A、B相对圆盘滑动的过程中，A受到的摩擦力先增大后减小 12. 如图所示，轴左右两侧分别存在不同的均匀介质Ⅰ和Ⅱ，两波源、分别位于、处，时，、分别沿轴正方向和负方向开始振动并相向传播。时，发出的波传到轴，时，发出的波传到轴。已知、的振幅分别为、，频率均为，下列说法正确的是（ ） A. 波在介质Ⅰ和Ⅱ中的传播速度之比为 B. 时，处的质点从平衡位置向下振动 C. 内，处的质点通过的路程为8cm D. 足够长时间后，、之间有20个振动加强点 三、非选择题：本题共6小题，共60分。 13. 兴趣小组用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律，不可伸长的轻质细线一端固定于力传感器，另一端连接质量为的小钢球，细线长为，钢球直径为。将钢球拉至细线与竖直方向成角的位置由静止释放，钢球在竖直面内摆动过程中，力传感器示数的最大值为，改变释放角度，记录多组与的数据。小组同学根据实验数据作出的图像如图乙所示，图像的斜率为、纵截距为，已知重力加速度为。 （1）钢球运动过程中最大动能的表达式__________（用、、、和表示）； （2）若图像满足__________，__________，即可验证钢球从释放位置到拉力最大位置过程中机械能守恒；（用和表示） （3）关于该实验，下列说法正确的是__________。 A. 若将钢球换成塑料球，对验证结果有影响 B. 若将细线换成弹性绳，对验证结果无影响 C. 若钢球释放时存在初速度，对验证结果无影响 D. 若用细线长作为摆动半径，对验证结果无影响 14. 某同学设计了两种实验方案来测量半径为的半圆柱形玻璃砖的折射率，在白纸上画一条直线，并画出其垂线，交于点，以点为圆心做半径为的圆，画一条过圆心的线作为入射光线，然后将玻璃砖与上半圆重合放置。 方案一： （1）如图甲所示，在上竖直插上大头针和，从直径侧面透过玻璃砖观察和，插上大头针，要求能挡住________（选填“”“”或“和”）的像； （2）移去玻璃砖和大头针，在白纸上描出折射光线的径迹，入射光线和折射光线分别交圆上的、两点，通过、向作垂线，垂足分别是、，则玻璃砖的折射率________（用图中线段表示）； 方案二： （3）如图乙所示，光屏与玻璃砖直径垂直并相切于点，一束单色光沿从空气中射向玻璃砖的圆心，光屏上出现两个光斑，记录光斑在白纸上的投影位置、，撤去玻璃砖和光屏，连接、，则玻璃砖折射率________（用图中线段表示）； （4）为减小实验误差，应适当________（选填“增大”或“减小”）入射角。 15. 如图所示，倾角的斜面上固定一垂直斜面的挡板，挡板平面与斜面的交线为，与间夹角也为。在斜面底端点贴着挡板有一质量为的小物块，小物块沿方向以初速度冲上斜面，上滑一段距离后又返回点。已知小物块与斜面、挡板间的动摩擦因数均为，重力加速度大小，，求： （1）小物块沿挡板上滑的最大距离； （2）小物块返回点时的速度大小。 16. 如图甲所示，两个大小相同的竖直气缸，左侧气缸绝热，右侧气缸导热良好，两气缸顶部和底部均有绝热细管连通，细管分别带有绝热阀门、，两气缸中各有一厚度不计且与气缸壁垂直的绝热活塞。开始时两阀门关闭，左侧活塞静置于气缸正中间的限位卡环上侧，上方为真空，下方充有压强为、温度为的理想气体；右侧活塞静止在气缸正中间，上方和下方分别充有压强为、的理想气体，两活塞下方为同种气体。启动温控加热模块对左侧封闭气体缓慢加热，气体体积随热力学温度的变化规律如图乙所示，停止加热时，左侧活塞升至气缸顶部，且与顶部刚好接触但没有挤压。打开阀门、，同时撤掉左侧气缸限位卡环，经过一段时间两活塞达到平衡。已知环境温度为，两气缸高度为、内部横截面积为，气体的内能与热力学温度满足（为已知常数），忽略细管的体积，不计活塞与气缸壁间的摩擦。求： （1）左右活塞的质量之比； （2）温控加热模块加热过程中左侧气体吸收的热量； （3）重新达到平衡后左侧活塞与缸顶的距离。 17. 如图所示为康普顿效应发生的图景，真空中入射光子与一个静止的自由电子发生弹性碰撞，碰撞后光子偏转角，电子获得反冲速度。相对论效应下散射光波长与偏转角的关系式满足。已知入射光的波长为，电子的静止质量为、康普顿波长为，普朗克常量为，真空中光速为，求： （1）碰撞后光子损失的能量； （2）碰撞后电子的动量大小。 18. 如图所示，粗糙平台左、右两端分别放置小物块A、B，给A一水平向右的初速度，A运动到平台右端与B发生弹性碰撞，B离开平台后恰好能从点沿切线落入竖直光滑圆弧轨道C，C不固定，其半径，圆心角，最低点与光滑水平面平滑连接。传送带以的速度顺时针匀速转动，左右两端均与光滑水平面平滑连接，B与固定竖直挡板碰撞后反弹，速率变为碰前速率的一半。已知A、B、C质量分别为、、，平台长度，传送带长度，A与平台之间及B与传送带之间的动摩擦因数均为，重力加速度大小，，求： （1）B离开平台时的速度大小； （2）B运动到圆弧轨道最低点时对轨道的压力大小； （3）B与传送带因摩擦产生的总热量。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2026年高二年级部分学生调研检测 物理试题 注意事项： 1.答题前，考生务必将自己的姓名、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。 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，一只可视为质点的蚂蚁在半球形碗内，缓慢地从碗底往上爬，在爬行过程中，下列说法正确的是（ ） A. 碗对蚂蚁的摩擦力逐渐减小 B. 碗对蚂蚁的摩擦力逐渐增大 C. 碗对蚂蚁的作用力逐渐减小 D. 碗对蚂蚁的作用力逐渐增大 【答案】B 【解析】 【详解】AB．设蚂蚁所在位置与半球形碗球心的连线与竖直方向的夹角为，蚂蚁缓慢爬行，处于受力平衡状态，对蚂蚁进行受力分析，根据平衡条件沿半球形碗切线方向和法线方向分别有， 蚂蚁从碗底往上爬的过程中，夹角逐渐变大，则变大，变小，分析可知摩擦力逐渐增大，支持力逐渐减小，故A错误，B正确； CD．碗对蚂蚁的作用力是支持力和摩擦力的合力，由于蚂蚁缓慢爬行，始终处于受力平衡状态，根据平衡条件可知，碗对蚂蚁的作用力与蚂蚁的重力等大反向，大小保持不变，故CD错误。 故选B。 2. 某同学设计了一种周期性外力驱动装置，使物体在水平轨道上由静止开始运动，其加速度随位移变化的图像如图所示，下列说法正确的是（ ） A. 物体做往复运动 B. 内物体加速度一直减小 C. 内物体速度先增大后减小 D. 运动过程中物体的最大速度为 【答案】C 【解析】 【详解】A．物体由静止开始运动，加速度方向沿正方向时，速度沿正方向，加速度反向后，速度方向仍为正方向（速度不会反向），物体一直向正方向运动，不是往复运动，故A错误； B．加速度从减小到，加速度从变为，加速度的大小逐渐增大，因此不是加速度一直减小，故B错误； C．速度方向一直为正，加速度为正，与速度同方向，速度一直增大；加速度为负，与速度反向，速度一直减小，因此内速度先增大后减小，故C正确； D．最大速度出现在处（加速度为0，速度最大），内图像的面积为，代入 可得​，即最大速度​​，故D错误。 故选 C。 3. 如图所示，射水鱼在某次捕猎时斜向上喷出一段水柱，水柱初速度方向与水平方向夹角为，恰好水平击中距鱼嘴竖直高度为的昆虫。忽略空气阻力，重力加速度为，下列说法正确的是（ ） A. 水柱初速度大小为 B. 水柱初速度大小为 C. 鱼嘴距昆虫水平距离为 D. 鱼嘴距昆虫水平距离为 【答案】B 【解析】 【详解】AB．将水柱的运动反向看作平抛运动分析，由水柱竖直方向的运动可得 解得 根据速度的合成可得水柱初速度大小为，故A错误，B正确； CD．水柱从发射到击中昆虫的时间为 由水柱水平方向为匀速直线运动可得 其中 联立解得鱼嘴距昆虫水平距离为，故CD错误。 故选B。 4. 水星的逆行每年发生3次，以地球为参考系观察到水星的运动轨迹如图所示。水星和地球绕太阳公转的轨道近似看作两个同心圆且运行方向相同，每当地球与水星相距最近时就发生一次逆行。忽略行星间的相互影响，则水星与地球公转轨道半径的比值为（ ） A. 1∶3 B. 1∶4 C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】水星的逆行每年发生3次，即相邻两次逆行之间的时间间隔年 水星的轨道半径比地球的小，水星的角速度较大，在年内二者相邻两次距离最近，水星相对地球多跑了一圈，故，即 解得年 根据开普勒第三定律得水星与地球公转轨道半径的比值为 故选D。 5. 如图所示，光滑水平面上静置一质量为的木板，质量为的小物块以初速度从左端滑上木板，与木板相对静止时恰好运动到木板中央。已知物块与木板间动摩擦因数为，不计空气阻力，重力加速度为。下列说法正确的是（ ） A. 木板长度为 B. 木板长度为 C. 系统因摩擦产生的热量大于木板获得的动能 D. 系统因摩擦产生的热量小于木板获得的动能 【答案】C 【解析】 【详解】AB．设共速为，水平面光滑，小物块和木板组成的系统动量守恒 解得 小物块相对木板滑动到中央，相对位移，则摩擦生热 等于系统动能损失 联立解得，故AB错误； CD．木板获得的动能 由之前分析得摩擦热 ​​而，即，系统摩擦生热大于木板获得的动能，故C正确，D错误。 故选C。 6. 如图所示，内径为16 cm的圆柱形容器内装有折射率的液体，让单色光从空气入射到液体表面的中心，调整入射角，当反射光与折射光垂直时，器壁上反射光点与液体表面的距离为，则的大小为（ ） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】设入射角为，折射角为。已知反射光与折射光垂直，反射角等于入射角，因此可得 即 根据折射定律 代入得 得，即 圆柱形容器内径为，液面中心到器壁的水平距离为半径。对反射光，由几何关系 因此  故选A。 7. 如图所示，水平面上固定一倾角的斜面，质量均为的两物块静置在斜面的等高处，两物块之间连接一劲度系数的轻弹簧，弹簧处于伸长状态。已知两物块与斜面间的动摩擦因数均为，重力加速度大小，，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。改变两物块间距离，为使两物块能保持静止，则弹簧的最大伸长量为（ ） A. B. C. 7.5 cm D. 8 cm 【答案】A 【解析】 【详解】对其中一个物块受力分析，如图 由物块平衡可得， 解得弹簧伸长量为 故选A。 8. 如图所示，A、B、C三物块静止叠放在光滑水平面上，质量分别为4 kg、8 kg、6 kg，A、B与C间的动摩擦因数均为。对B施加一水平向右的拉力，的大小随时间变化的规律满足。已知C足够长，重力加速度大小，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是（ ） A. A的加速度最大值为 B. C的加速度最大值为 C. 11 s末时A的速度大小为 D. 11 s末时C的速度大小为 【答案】D 【解析】 【详解】AB．A对C的滑动摩擦力以及C对A的滑动摩擦力大小为 B对C的滑动摩擦力以及C对B的滑动摩擦力大小为 A受到的合力等于C对A的摩擦力，假设A、C之间发生相对滑动，当摩擦力为最大静摩擦力时，加速度最大，此时加速度为 C受到的合力等于A对C摩擦力与B对C摩擦力的矢量和，假设A、C之间发生相对滑动，当两个摩擦力为最大静摩擦力时，加速度最大， 由于 所以A、C之间不会发生相对滑动，A、C的最大加速度相等。 将A、C看作一个整体，其受到的合力等于B对C的摩擦力，当摩擦力为最大静摩擦力时，加速度最大，此时加速度为，故A错误，B错误； CD．由于 当时， 由于 所以B、C保持相对静止。 对于B，其受到的合力等于拉力与C对B摩擦力的矢量和，即 当B的加速度大于A、C的加速度时，B、C发生相对位移。 此时B的加速度为 即 解得 内，A、B、C一起运动，拉力随时间均匀变化，平均拉力为 平均加速度为 末的速度 内，A、C一起运动，加速度为 末的速度 末A、C速度相同均为，故C错误，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. 用如图甲所示的电路研究光电效应中光电子发射情况与照射光频率之间的关系。分别用单色光、照射阴极K，在光照条件不变的情况下，得到光电流随光电管两端电压变化的关系图像如图乙所示。下列说法正确的是（ ） A. 图甲中滑片P从向移动过程中，光电流会减小 B. 图甲中滑片P从向移动过程中，光电流会减小 C. 若用光进行双缝干涉实验，产生的干涉条纹间距更宽 D. 若用光进行双缝干涉实验，产生的干涉条纹间距更宽 【答案】AC 【解析】 【详解】A．滑片P从向移动时，光电管两端反向电压（正负）逐渐增大，对光电子的阻碍吸引作用增强，光电流逐渐减小，故A正确； B．滑片P从向移动时，光电管两端正向电压（正负）逐渐增大，对光电子的吸引作用增强，光电流逐渐增大，故B错误； CD．根据爱因斯坦光电效应方程，遏止电压越大，入射光频率越大。 由图乙可知，光的遏止电压更大，因此；由波长公式​，得波长关系。 根据双缝干涉条纹间距公式，波长越长，条纹间距越宽，因此光的干涉条纹间距更宽，C正确，D错误。 故选AC 。 10. 一定质量的封闭理想气体，经历的循环过程，其压强与体积的关系图像如图所示，图中线段和的延长线均过原点。已知气体在状态时的温度为，下列说法正确的是（ ） A. 过程气体从外界吸收热量 B. 过程外界对气体做功为 C. 过程气体的温度降低了 D. 整个循环过程气体吸收和放出的热量相等 【答案】AC 【解析】 【详解】A．线段的延长线过原点，过程中气体的乘积变大，根据可知温度升高，内能变大，又体积变大，气体对外做功，根据可得，即气体从外界吸收热量，故A正确； B．过程气体等压变化，体积变大了，可知气体对外做功为，故B错误； C．的延长线过原点，过程，压强和体积均变为之前的，根据可得 过程根据等压变化有 可得 联立可得 可得过程气体的温度降低了，故C正确； D．整个循环过程，气体回到原状态，内能不变。根据图像与坐标轴围成的面积表示功，可知和气体对外做的功大于和外界对气体做的功，可知气体吸收的热量大于放出的热量，故D错误。 故选AC。 11. 如图所示，质量分别为、的小物块A、B静置在水平圆盘上，A、B间通过一刚性轻绳跨过光滑转轴相连，到转轴的距离分别为、。已知A、B与圆盘间的动摩擦因数均为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为。初始时轻绳刚好伸直且无拉力，圆盘转动的角速度由0开始缓慢增加，下列说法正确的是（ ） A. 时，细绳上开始有拉力 B. 时，A所受摩擦力为0 C. 时，A、B相对圆盘开始滑动 D. 从开始到A、B相对圆盘滑动的过程中，A受到的摩擦力先增大后减小 【答案】B 【解析】 【详解】A．设角速度为时，A的最大静摩擦力提供向心力，则 解得 设角速度为时，B的最大静摩擦力提供向心力，则 解得 圆盘转动的角速度由0开始缓慢增加， 当时，B受到的静摩擦力先达到最大值，细绳上开始有拉力，故A错误； B．当时，B受到静摩擦力已经达到最大值，设此时刚性轻绳的拉力为，则 解得 设此时A受到的摩擦力为，对A： 解得，故B正确； C．当继续增大，A的摩擦力会反向（变为背离圆心），直到A的摩擦力也达到最大值时，A、B即将滑动，设此时刚性轻绳的拉力为，则对A： 对B： 解得，此时A、B相对圆盘开始滑动，故C错误； D．当时，刚性轻绳上无拉力，随着角速度的增大，A 受到的摩擦力（指向圆心）逐渐增大。，刚性轻绳上有拉力，A 受到的摩擦力（指向圆心）逐渐减小，后（背向圆心）逐渐增大，故D错误。 故选B。 12. 如图所示，轴左右两侧分别存在不同的均匀介质Ⅰ和Ⅱ，两波源、分别位于、处，时，、分别沿轴正方向和负方向开始振动并相向传播。时，发出的波传到轴，时，发出的波传到轴。已知、的振幅分别为、，频率均为，下列说法正确的是（ ） A. 波在介质Ⅰ和Ⅱ中的传播速度之比为 B. 时，处的质点从平衡位置向下振动 C. 内，处的质点通过的路程为8cm D. 足够长时间后，、之间有20个振动加强点 【答案】BCD 【解析】 【详解】A．两波源传到轴的距离相等，则有 可得波在介质Ⅰ和Ⅱ中的传播速度之比为，故A错误； BC．波在介质Ⅱ中的传播速度为 则波在介质Ⅰ中的传播速度为 波源的振动传播到处所用时间为 波源的振动传播到处所用时间为 可知两波源的振动同时传到处，由于、的起振方向分别沿轴正方向和负方向，可知处为振动减弱点，起振方向沿轴负方向，振幅为 由题意可知周期为 则时，处的质点已经振动了一个周期，此时质点从平衡位置向下振动； 内，处的质点通过的路程为，故BC正确； D．时，发出的波传到轴，此时假设波源处于处，在介质Ⅱ中范围内，与两波源的距离差满足 在介质Ⅱ中的波长为 由于两波源的起振方向相反，在介质Ⅱ中的振动加强点距离差满足（为整数） 可知在介质Ⅱ中范围内，满足条件的有、、、、、、，共有12个振动加强点； 时，发出的波传到轴，此时假设波源处于处，在介质Ⅰ中范围内，与两波源的距离差满足 在介质Ⅰ中的波长为 由于两波源的起振方向相反，在介质Ⅰ中的振动加强点距离差满足（为整数） 可知在介质Ⅰ中范围内，满足条件的有、、、、，共有8个振动加强点； 综上分析可知足够长时间后，、之间有20个振动加强点，故D正确。 故选BCD。 三、非选择题：本题共6小题，共60分。 13. 兴趣小组用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律，不可伸长的轻质细线一端固定于力传感器，另一端连接质量为的小钢球，细线长为，钢球直径为。将钢球拉至细线与竖直方向成角的位置由静止释放，钢球在竖直面内摆动过程中，力传感器示数的最大值为，改变释放角度，记录多组与的数据。小组同学根据实验数据作出的图像如图乙所示，图像的斜率为、纵截距为，已知重力加速度为。 （1）钢球运动过程中最大动能的表达式__________（用、、、和表示）； （2）若图像满足__________，__________，即可验证钢球从释放位置到拉力最大位置过程中机械能守恒；（用和表示） （3）关于该实验，下列说法正确的是__________。 A. 若将钢球换成塑料球，对验证结果有影响 B. 若将细线换成弹性绳，对验证结果无影响 C. 若钢球释放时存在初速度，对验证结果无影响 D. 若用细线长作为摆动半径，对验证结果无影响 【答案】（1） （2） ①. ②. （3）AD 【解析】 【分析】 【小问1详解】 钢球在最低点动能最大，此时拉力最大，摆长（球心到固定点的距离） 最低点由牛顿第二定律得 最大动能 整理得 【小问2详解】 [1][2]若机械能守恒，重力势能减少量等于动能增加量：释放初动能为0，下落高度 因此 约去后整理得 对比 可得斜率，纵截距，满足该关系即可验证机械能守恒。 【小问3详解】 A．塑料球密度小，空气阻力相对于重力的影响更大，机械能损失更多，对验证结果有影响，故A正确； B．换成弹性绳后，最低点弹性绳伸长，摆长变化，且弹性绳会产生弹性势能，钢球机械能不守恒，对验证结果有影响，故B错误； C．若释放存在初速度，推导可得 斜率仍为，但纵截距发生变化，因此对验证结果有影响，故C错误； D．若错误将细线长当作摆动半径，推导中会约去，对验证结果无影响，故D正确。 故选AD。 【点睛】 14. 某同学设计了两种实验方案来测量半径为的半圆柱形玻璃砖的折射率，在白纸上画一条直线，并画出其垂线，交于点，以点为圆心做半径为的圆，画一条过圆心的线作为入射光线，然后将玻璃砖与上半圆重合放置。 方案一： （1）如图甲所示，在上竖直插上大头针和，从直径侧面透过玻璃砖观察和，插上大头针，要求能挡住________（选填“”“”或“和”）的像； （2）移去玻璃砖和大头针，在白纸上描出折射光线的径迹，入射光线和折射光线分别交圆上的、两点，通过、向作垂线，垂足分别是、，则玻璃砖的折射率________（用图中线段表示）； 方案二： （3）如图乙所示，光屏与玻璃砖直径垂直并相切于点，一束单色光沿从空气中射向玻璃砖的圆心，光屏上出现两个光斑，记录光斑在白纸上的投影位置、，撤去玻璃砖和光屏，连接、，则玻璃砖折射率________（用图中线段表示）； （4）为减小实验误差，应适当________（选填“增大”或“减小”）入射角。 【答案】（1）和 （2） （3） （4）减小 【解析】 【小问1详解】 在插大头针时，它的作用是挡住前面两个大头针和的像，这样才能保证在折射光线上。 【小问2详解】 入射角：入射光线与法线的夹角，（，圆的半径） 折射角：折射光线与法线的夹角，（） 光从玻璃射向空气，根据折射定律有： 得 【小问3详解】 光屏上的两个光斑：是反射光形成的光斑，是折射光形成的光斑。 设入射角为，反射角也为，则有 折射角为， 根据折射定律（光从空气射入玻璃）得： 【小问4详解】 入射角越大，反射光越强，折射光越弱，折射光斑会变得模糊，导致位置测量误差增大。适当减小入射角，能让折射光斑更清晰，减小读数误差。 15. 如图所示，倾角的斜面上固定一垂直斜面的挡板，挡板平面与斜面的交线为，与间夹角也为。在斜面底端点贴着挡板有一质量为的小物块，小物块沿方向以初速度冲上斜面，上滑一段距离后又返回点。已知小物块与斜面、挡板间的动摩擦因数均为，重力加速度大小，，求： （1）小物块沿挡板上滑的最大距离； （2）小物块返回点时的速度大小。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 设小物块上滑过程中加速度大小为 根据牛顿第二定律 根据运动学公式 解得 【小问2详解】 设小物块下滑过程中加速度大小为 根据牛顿第二定律 根据运动学公式 解得 16. 如图甲所示，两个大小相同的竖直气缸，左侧气缸绝热，右侧气缸导热良好，两气缸顶部和底部均有绝热细管连通，细管分别带有绝热阀门、，两气缸中各有一厚度不计且与气缸壁垂直的绝热活塞。开始时两阀门关闭，左侧活塞静置于气缸正中间的限位卡环上侧，上方为真空，下方充有压强为、温度为的理想气体；右侧活塞静止在气缸正中间，上方和下方分别充有压强为、的理想气体，两活塞下方为同种气体。启动温控加热模块对左侧封闭气体缓慢加热，气体体积随热力学温度的变化规律如图乙所示，停止加热时，左侧活塞升至气缸顶部，且与顶部刚好接触但没有挤压。打开阀门、，同时撤掉左侧气缸限位卡环，经过一段时间两活塞达到平衡。已知环境温度为，两气缸高度为、内部横截面积为，气体的内能与热力学温度满足（为已知常数），忽略细管的体积，不计活塞与气缸壁间的摩擦。求： （1）左右活塞的质量之比； （2）温控加热模块加热过程中左侧气体吸收的热量； （3）重新达到平衡后左侧活塞与缸顶的距离。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 左侧气缸内的气体从升高到的过程中体积保持不变，根据查理定律有 解得 初始状态下，对左侧活塞根据受力平衡有 对右侧活塞根据受力平衡有 联立解得 【小问2详解】 左侧气缸内的气体从加热到最终温度的过程中发生等压膨胀，根据盖—吕萨克定律有 解得 在此膨胀过程中，左侧气体对外做功为 解得 加热全过程中，左侧气体内能的增加量为 解得 根据热力学第一定律有 联立解得 【小问3详解】 打开阀门并撤去卡环后，系统达到热平衡，由于右侧气缸导热且环境温度为，最终所有气体温度均为。左侧活塞质量大，所需支撑压强差大，右侧活塞质量小。分析可知最终状态为右侧活塞顶在气缸顶部，左侧活塞悬浮。设左侧活塞距底部高度为，则左侧下方体积为，上方体积为。右侧活塞在顶部，下方体积为，上方体积为0。两气缸下方连通，总体积，上方连通，总体积。由理想气体状态方程，下方气体总物质的量对应值为 在时，下方压强满足 即 右侧上方气体初态，对应值为。在时，上方压强满足 即 左侧活塞悬浮，受力平衡 且 故 代入压强表达式得 化简得 令，方程化为 整理得 解得 因，取 左侧活塞距缸顶距离 17. 如图所示为康普顿效应发生的图景，真空中入射光子与一个静止的自由电子发生弹性碰撞，碰撞后光子偏转角，电子获得反冲速度。相对论效应下散射光波长与偏转角的关系式满足。已知入射光的波长为，电子的静止质量为、康普顿波长为，普朗克常量为，真空中光速为，求： （1）碰撞后光子损失的能量； （2）碰撞后电子的动量大小。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 入射光子的能量 碰撞后光子的能量 可得光子损失的能量 由于散射后光子波长满足 代入 解得碰撞后光子的波长 可得 【小问2详解】 入射光子的动量沿水平方向，大小为 碰撞后光子的动量 沿水平方向满足 代入 解得 沿竖直方向满足 解得 电子的合动量 可得 18. 如图所示，粗糙平台左、右两端分别放置小物块A、B，给A一水平向右的初速度，A运动到平台右端与B发生弹性碰撞，B离开平台后恰好能从点沿切线落入竖直光滑圆弧轨道C，C不固定，其半径，圆心角，最低点与光滑水平面平滑连接。传送带以的速度顺时针匀速转动，左右两端均与光滑水平面平滑连接，B与固定竖直挡板碰撞后反弹，速率变为碰前速率的一半。已知A、B、C质量分别为、、，平台长度，传送带长度，A与平台之间及B与传送带之间的动摩擦因数均为，重力加速度大小，，求： （1）B离开平台时的速度大小； （2）B运动到圆弧轨道最低点时对轨道的压力大小； （3）B与传送带因摩擦产生的总热量。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 设A碰撞前、后的速度分别为、， 碰撞前，以A为研究对象，根据动能定理得 解得 A与B发生弹性碰撞，根据动量守恒 根据机械能守恒得 联立解得 【小问2详解】 碰撞后，物块B平抛运动到点时的速度 物块B从点运动到最低点的过程中，B和C组成的系统水平方向动量守恒。 设物块B运动到最低点时的速度为，圆弧轨道的速度为，根据水平动量守恒得 根据机械能守恒得 联立解得， 物块B经过圆弧轨道最低点时受到轨道的支持力为，根据牛顿第二定律 根据牛顿第三定律，B运动到圆弧轨道最低点时对轨道的压力大小 解得 【小问3详解】 因为，则物块B在传送带上先减速，设经过时间和传送带共速，根据 解得 此时物块B向右运动的距离 ，故物块B在传送带上先减速后匀速，此过程产生的热量 物块B第1次与挡板碰撞后，反弹的速度大小 物块B向左滑上传送带，减速至0然后再向右加速，从传送带右端滑出时速度大小保持不变。 物块B在传送带上第一次向左减速的时间为 设物块B在传送带上第一次向左的位移为，B第一次在传送带上往返过程与传送带的相对位移大小为。 可得 依次类推，物块B第2次与挡板碰撞后，反弹的速度大小 物块B在传送带上第二次向左减速的时间为 物块B第2次在传送带上往返相对传送带的位移大小 物块B第n次在传送带上往返相对传送带的位移大小（为正整数） 全过程产生的总热量 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $