精品解析：辽宁鞍山市2025-2026学年高二下学期7月期末考试物理试题

2025-2026学年度高二下学期期末考试 物理试题 第I卷（选择题，共46分） 一、选择题（本题共10小题，共46分。其中1—7题为单选题，每小题只有一个选项符合要求，每小题4分；8—10题为多选题，每小题有多个选项符合要求，每题6分，少选得3分，多选错选不得分） 1. 下列关于分子动理论知识，说法不正确的是（ ） A. 图甲中茶叶蛋的蛋清呈灰黑色，原因是酱油的色素分子通过扩散运动到了蛋清中 B. 图乙为封闭容器内气体分子运动的示意图，若瓶内气体温度升高，则气体分子的平均动能变大 C. 图丙为氧气分子在不同温度下的速率分布图像，由图可知状态③时的温度比状态①、②时都高 D. 图丁为分子间作用力和分子势能随分子间距离变化的关系图线，其中②表示分子间作用力随分子间距离的变化关系图线，①表示分子势能随分子间距离的变化关系图线 2. 下列四幅图涉及到不同的物理知识，图（1）为黑体辐射的实验规律示意图，图（2）为康普顿效应示意图，图（3）为光电效应实验中光电流与电压的关系示意图，图（4）为反应堆示意图。关于这四幅图，下列说法正确的是（ ） A. 图（1）：可看出随着温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 B. 图（2）：康普顿效应的示意图，入射光子与静止的电子碰撞，碰撞后散射光的波长变短 C. 图（3）：同种光照射同种金属，入射光越强，饱和光电流越大，电子最大初动能也越大 D. 图（4）：若要使链式反应速度变快，需要将镉棒插入深一些 3. 2025年5月，我国“天问三号”在火星表面完成采样任务升空返回，其火星表面上升器中搭载了钚-核电池，利用衰变释放的能量在极寒的火星夜为设备供热供电。已知钚的衰变方程为 。则（ ） A. X为氦核，该衰变属于衰变 B. 衰变前钚238的质量大于衰变后铀234与X的质量之和 C. 火星夜的极寒环境会显著延长钚238的半衰期 D. 的比结合能大于的比结合能 4. 用各种频率的光照射两种金属材料，得到遏止电压Uc随光的频率变化的两条图线1、2如图所示，图线上有P和Q两点。下列说法正确的是（ ） A. 图线1、2的斜率相同，均为普朗克常量h B. 图线1对应金属材料的逸出功更小 C. 照射同一金属材料，Q对应的光一定比P对应的光产生的饱和光电流大 D. 照射同一金属材料，P对应的光比Q对应的光逸出的电子最大初动能大 5. 2025年7月29日，全球首条高温超导高速磁浮试验线在四川成都正式通车运行，试验列车在全线21公里轨道上完成时速603公里的载人试验，标志着我国在高温超导磁浮交通领域实现从跟跑到领跑的跨越。某次试验中列车沿直线运动，如图是它运动的图像，v表示列车运动的速度，x表示列车运动的位移，关于该列车的运动，下列说法正确的是（ ） A. 该列车在做减速直线运动 B. 该列车在做匀加速直线运动 C. 该列车运动位移为x0所用的时间为 D. 在运动过程中，该列车的加速度逐渐增大 6. 如图所示，半圆柱体固定放置在水平面上，两光滑的轻质定滑轮用轻杆固定在天花板上，且位于等高位置，半圆柱体的圆心O位于左侧定滑轮的正下方，质量为m的小球A和物体B用跨过定滑轮的轻质细绳拴接，小球放在半圆柱体上，系统平衡时细绳与竖直方向的夹角为，小球跟圆心的连线与竖直方向的夹角为，小球可视为质点，不计小球与圆柱体之间的摩擦，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ） A. 半圆柱体对小球的支持力为 B. 物体B的质量为 C. 轻杆对右侧滑轮的作用力竖直向上 D. 轻杆对左侧滑轮的作用力大小为 7. 甲、乙、丙、丁四幅图分别对应不同的物理现象与规律，下列说法正确的是（ ）         A. 甲图中，一个处于能级的氢原子向低能级跃迁，最多可辐射6种频率的光子 B. 乙图中，滑动变阻器的滑片P向左滑，可以测遏止电压 C. 丙图中对应的遏止电压与光子的频率成正比 D. 丁图中，卢瑟福通过粒子散射实验，大多数粒子仍沿原方向前进，从而否定了汤姆孙的枣糕模型，提出了原子的核式结构模型 8. 某玻璃瓶中液态乙醇的体积为V，已知乙醇的密度为，摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为，将乙醇分子视为球体，则下列说法正确的是（　　） A. 该瓶中乙醇分子的总数为 B. 该瓶中乙醇分子的总数为 C. 一个乙醇分子的直径为 D. 一个乙醇分子的直径为 9. 如图所示，平面直角坐标系中第二、四象限存在垂直纸面向里且大小相等的匀强磁场B，第一象限存在沿x轴负方向的匀强电场，第三象限存在沿x轴正方向的匀强电场，两电场的场强大小相等且均为E。坐标原点有一静止的原子核，该原子核发生衰变，得到粒子1、2。它们运动的轨迹如图，粒子1到达y轴M点、粒子2到达y轴N点之后被吸收。已知粒子1、2的质量分别为m1、m2，电荷量分别为q1、q2，不计粒子重力，则下列说法正确的是（　　） A. 该衰变方程可能为 B. 粒子1、2在磁场中做圆周运动半径之比为 C. 粒子1、2打在y轴上的位置到坐标原点的距离之比为 D. 若满足（其中v1为衰变后瞬间粒子1的速度），则粒子1、2打在y轴时的动能之比为 10. 压燃式四冲程柴油发动机汽缸内封闭的气体可视为理想气体，整个过程为狄塞尔循环。该循环的p-V图像如图所示，其中a→b为绝热过程，外界对气体做功为W1；b→c为等压过程，气体从外界吸收热量为Q1，气体对外界做功为W2；c→d为绝热过程，气体对外界做功为W3；d→a为等容过程，气体向外界放出热量为Q2。下列说法正确的是（ ） A. a→b过程分子平均动能增大 B. b→c过程封闭气体内能的增加量为Q1+W2 C. W1＝W2＋W3 D. a→b→c→d→a过程中图像围成的面积等于Q1－Q2 第II卷（非选择题，共54分） 二、实验题 11. 某同学利用如图（a）所示的实验装置探究物体做直线运动时速度平方与位移的关系。小车左端和纸带相连，右端用细绳跨过定滑轮和钩码相连。钩码下落，带动小车运动，打点计时器打出纸带。 某次实验得到的纸带和相关数据如图（b）所示。 （1）已知图（b）中相邻两个计数点的时间间隔均为0.1s。以打出点时小车位置为初始位置，测出打各点时小车对应的位移，并计算出小车对应各点速度的平方为______。 （2）根据表中数据得到小车平均速度随位移的变化关系，如图（c）所示。 从实验结果可知，小车运动的图线可视为一条直线，此直线用方程表示，其中_____。（结果保留2位有效数字） （3）根据（2）中的直线方程可以判定小车做匀加速直线运动，则加速度大小______。（结果用题中字母表示） 12. （1）某同学计划在家利用电子秤做测轻弹簧劲度系数的实验，设计的实验装置如图1所示，将质量为2kg的哑铃放置在电子秤上，待测弹簧一端固定在哑铃上，另一端通过不可伸长的轻质细绳跨过定滑轮连接一轻小指针，将家中的卷尺拉出并竖直固定在指针左侧，小刻度在上方。通过查阅资料可知当地的重力加速度 ①记录初始电子秤的示数和小指针所指的刻度。 ②在指针下方挂一小桶，缓慢向小桶中加水，稳定后记录电子秤的示数m和指针对应的刻度x，以m为纵轴、x为横轴描点连线，得到的图线斜率为-2kg/m，纵截距为2.56 kg，则弹簧的劲度系数为___________N/m，初始时指针所指的刻度为___________m。 （2）某实验小组的同学用图2所示实验装置进行验证物体所受合外力与加速度的关系实验。实验时用相机拍摄照片，将相机的快门时间设定为s（拍摄运动物体时会在照片中留下一段拖影），拍摄间隔设置为Δt=1s，拍摄两张照片，结合照片研究物块的运动。 ①在平衡摩擦力时，某次得到的两张照片如图3 中所示，则之后应___________（选填“增大”或“减小”）木板的倾角，直到两张照片中拖影长度相同。 ②在平衡摩擦力后，向砂桶中加入砂子，拍摄得到两张照片，用刻度尺测量其中一张照片中拖影的长度，示数如图4所示。已知物块是棱长l=3cm的正方体，则拍摄该照片时物块的瞬时速度 ______。（结果保留三位有效数字） 三、解答题 13. 无人机是一款通过无线电遥控设备或自备程序控制装置操纵的不载人飞机，可实现完全自主或间歇自主操作。在一次训练中，该无人机进行垂直起降。时无人机以的加速度由静止从地面竖直上升，时无人机的电池盖突然脱落，忽略空气阻力，g取。求： （1）电池盖从无人机上掉出时的速度大小； （2）电池盖距离地面的最大高度； （3）电池盖从无人机上掉出到落回地面的时间。 14. 如图所示，倾角θ=30°的斜面体固定于水平桌面上，物块A悬挂在水平绳OP和OQ的结点О处，OQ与竖直方向的夹角α=53°、且跨过轻质光滑定滑轮与斜面体上质量mB=2 kg的物块B相连。已知B与斜面体间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取10m/s2，sin53°=0.8，cos53°=0.6。改变物块A的质量，使A、B始终保持静止，求： （1）当B与斜面体间的摩擦力恰好为零时，绳OP的拉力大小； （2）当物块A的质量mA=0.75 kg时，求斜面体对物块B的摩擦力大小； （3）物块A质量的范围。 15. 某同学制作了一个简易气动装置，可简化为如图所示的模型。水平汽缸A和竖直汽缸B固定在气压为的恒温环境中，其活塞a、b的横截面积分别为、。两汽缸通过细管连通，汽缸A内壁光滑，汽缸B内壁与活塞b间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，整个装置气密性和导热性良好。不计活塞的质量和厚度，重力加速度为g。 （1）打开气阀K，在活塞b上用轻质细线悬挂重物，逐渐增加重物的质量，当重物质量为m时活塞b刚要开始向下运动，求汽缸B内壁与活塞b间的最大静摩擦力大小； （2）在（1）问操作后关闭气阀K，封闭体积为的气体（视为理想气体），然后用水平拉力向右缓慢拉动活塞a，直到重物刚要开始向上运动，已知此过程中气体吸收的热量为Q，求该过程活塞a的位移大小及拉力对活塞a做的功； （3）在（2）问操作后继续缓慢拉动活塞a，使重物上升高度H，此时活塞b未到达汽缸B的顶部，求该过程中水平拉力对活塞a做的功。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025-2026学年度高二下学期期末考试 物理试题 第I卷（选择题，共46分） 一、选择题（本题共10小题，共46分。其中1—7题为单选题，每小题只有一个选项符合要求，每小题4分；8—10题为多选题，每小题有多个选项符合要求，每题6分，少选得3分，多选错选不得分） 1. 下列关于分子动理论知识，说法不正确的是（ ） A. 图甲中茶叶蛋的蛋清呈灰黑色，原因是酱油的色素分子通过扩散运动到了蛋清中 B. 图乙为封闭容器内气体分子运动的示意图，若瓶内气体温度升高，则气体分子的平均动能变大 C. 图丙为氧气分子在不同温度下的速率分布图像，由图可知状态③时的温度比状态①、②时都高 D. 图丁为分子间作用力和分子势能随分子间距离变化的关系图线，其中②表示分子间作用力随分子间距离的变化关系图线，①表示分子势能随分子间距离的变化关系图线 【答案】D 【解析】 【详解】A．图甲中茶叶蛋的蛋清呈灰黑色，其原因是酱油的色素分子进入了蛋清中，这属于扩散现象，说明分子在永不停息地做无规则运动，故A正确，不符合题意； B．温度是分子平均动能的标志，若图乙中瓶内气体温度升高，则气体分子的平均动能一定变大，故B正确，不符合题意； C．根据麦克斯韦气体分子速率分布规律可知，温度越高，分子热运动越剧烈，速率较大的分子比例越大，速率分布曲线的峰值越向速率大的一侧移动，由图丙可知状态③的曲线峰值对应的速率最大，因此状态③时的温度比状态①、②时都高，故C正确，不符合题意； D．当分子间距离时，分子间的引力与斥力大小相等，分子间的作用力为零，此时分子势能达到最小值，由图丁可知，曲线①在时值为零，曲线②在时具有最小值，因此曲线①表示分子间作用力随分子间距离的变化关系图线，曲线②表示分子势能随分子间距离的变化关系图线，故D错误，符合题意。 故选D。 2. 下列四幅图涉及到不同的物理知识，图（1）为黑体辐射的实验规律示意图，图（2）为康普顿效应示意图，图（3）为光电效应实验中光电流与电压的关系示意图，图（4）为反应堆示意图。关于这四幅图，下列说法正确的是（ ） A. 图（1）：可看出随着温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 B. 图（2）：康普顿效应的示意图，入射光子与静止的电子碰撞，碰撞后散射光的波长变短 C. 图（3）：同种光照射同种金属，入射光越强，饱和光电流越大，电子最大初动能也越大 D. 图（4）：若要使链式反应速度变快，需要将镉棒插入深一些 【答案】A 【解析】 【详解】A．根据黑体辐射的实验规律可知，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加，且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故A正确； B．在康普顿效应中，入射光子与静止的电子发生碰撞，光子将部分能量传递给电子，导致散射光子的能量减小，根据光子能量表达式有 可知散射光子的波长变长，故B错误； C．同种光照射同种金属，说明入射光的频率不变，根据光电效应方程有 可知光电子的最大初动能不变，入射光越强，单位时间内逸出的光电子数目越多，饱和光电流越大，故C错误； D．在反应堆中，镉棒的作用是吸收中子以控制链式反应速度，若要使链式反应速度变快，需要减少中子的吸收，即需要将镉棒拔出一些，故D错误。 故选A。 3. 2025年5月，我国“天问三号”在火星表面完成采样任务升空返回，其火星表面上升器中搭载了钚-核电池，利用衰变释放的能量在极寒的火星夜为设备供热供电。已知钚的衰变方程为 。则（ ） A. X为氦核，该衰变属于衰变 B. 衰变前钚238的质量大于衰变后铀234与X的质量之和 C. 火星夜的极寒环境会显著延长钚238的半衰期 D. 的比结合能大于的比结合能 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据核反应的电荷数守恒和质量数守恒可知，X电荷数为2，质量数为4，因此X为氦核（），该衰变属于衰变，故A错误； B．衰变过程释放核能，根据质能方程释放能量意味着存在质量亏损 ，即衰变前钚238的质量大于衰变后铀234与X的质量之和，故B正确； C．半衰期是原子核的固有属性，仅由原子核内部结构决定，与外界温度、压强等环境条件无关，极寒环境不会改变钚238的半衰期，故C错误； D．比结合能越大，原子核越稳定。衰变后生成的铀234比钚238更稳定，因此铀234的比结合能大于钚238的比结合能，故D错误。 故选B。 4. 用各种频率的光照射两种金属材料，得到遏止电压Uc随光的频率变化的两条图线1、2如图所示，图线上有P和Q两点。下列说法正确的是（ ） A. 图线1、2的斜率相同，均为普朗克常量h B. 图线1对应金属材料的逸出功更小 C. 照射同一金属材料，Q对应的光一定比P对应的光产生的饱和光电流大 D. 照射同一金属材料，P对应的光比Q对应的光逸出的电子最大初动能大 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据爱因斯坦光电效应方程有 整理得 图线斜率为，故A错误； B．图线1在相同频率下的遏止电压较大，由可知，图线1对应金属材料的逸出功较小，故B正确； C．饱和光电流由单位时间内逸出的光电子数决定，与入射光的强度有关，仅比较、对应光的频率不能判断饱和光电流大小，故C错误； D．照射同一金属材料时，光电子的最大初动能满足 由图可知对应光的频率小于对应光的频率，因此对应光产生的光电子最大初动能较小，故D错误。 故选B。 5. 2025年7月29日，全球首条高温超导高速磁浮试验线在四川成都正式通车运行，试验列车在全线21公里轨道上完成时速603公里的载人试验，标志着我国在高温超导磁浮交通领域实现从跟跑到领跑的跨越。某次试验中列车沿直线运动，如图是它运动的图像，v表示列车运动的速度，x表示列车运动的位移，关于该列车的运动，下列说法正确的是（ ） A. 该列车在做减速直线运动 B. 该列车在做匀加速直线运动 C. 该列车运动位移为x0所用的时间为 D. 在运动过程中，该列车的加速度逐渐增大 【答案】D 【解析】 【详解】A．由图像可知，随位移增大，逐渐减小，所以速度逐渐增大，该列车做加速直线运动，故A错误； B．设图像斜率为，由图像可知，则有 解得 根据加速度定义和速度位移关系有 由可知，随增大，增大，且不是常量，因此不是匀加速直线运动，故B错误； C．运动时间在图像中等于图线与轴围成图形的面积，因此有 解得，故C错误； D．由B选项分析可得，而图像斜率为负且恒定，速度逐渐增大，可知加速度逐渐增大，故D正确。 故选D。 6. 如图所示，半圆柱体固定放置在水平面上，两光滑的轻质定滑轮用轻杆固定在天花板上，且位于等高位置，半圆柱体的圆心O位于左侧定滑轮的正下方，质量为m的小球A和物体B用跨过定滑轮的轻质细绳拴接，小球放在半圆柱体上，系统平衡时细绳与竖直方向的夹角为，小球跟圆心的连线与竖直方向的夹角为，小球可视为质点，不计小球与圆柱体之间的摩擦，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ） A. 半圆柱体对小球的支持力为 B. 物体B的质量为 C. 轻杆对右侧滑轮的作用力竖直向上 D. 轻杆对左侧滑轮的作用力大小为 【答案】A 【解析】 【详解】A．设绳的拉力为，半圆柱体对小球的支持力为，水平方向由平衡条件有 竖直方向由平衡条件有 代入、 解得，=，故A正确； B．轻绳上各处张力相等，由小球的平衡可得 物体平衡，有 解得，故B错误； C．右侧滑轮受到水平向左和竖直向下的两个绳拉力，其合力斜向左下，轻杆的作用力与该合力等大反向，故轻杆的作用力斜向右上，故C错误； D．左侧滑轮所受两段绳拉力的合力大小为 轻质滑轮平衡，轻杆作用力大小为，故D错误。 故选A。 7. 甲、乙、丙、丁四幅图分别对应不同的物理现象与规律，下列说法正确的是（ ）         A. 甲图中，一个处于能级的氢原子向低能级跃迁，最多可辐射6种频率的光子 B. 乙图中，滑动变阻器的滑片P向左滑，可以测遏止电压 C. 丙图中对应的遏止电压与光子的频率成正比 D. 丁图中，卢瑟福通过粒子散射实验，大多数粒子仍沿原方向前进，从而否定了汤姆孙的枣糕模型，提出了原子的核式结构模型 【答案】B 【解析】 【详解】A．大量氢原子处于能级向低能级跃迁时，最多辐射6种频率的光子。但本题只有一个处于能级的氢原子向低能级跃迁，最多只能辐射出3种不同频率的光子，故A错误； B．由乙图电路可知，滑动变阻器的滑片P向左滑，光电管的阴极K接c点，电势高，阳极接滑片P，电势低，故加的是反向电压。随滑片向左滑动，反向电压逐渐增大，电流减小，找到电流恰好为零的临界点，对应的电压就是遏止电压，因此可以测量遏止电压，故B正确； C．根据动能定理得 结合爱因斯坦光电效应方程 得​​遏止电压 说明​​遏止电压与光子频率是线性关系，不是正比关系，故C错误； D．卢瑟福粒子散射实验中，少数粒子发生大角度偏转才是否定汤姆孙枣糕模型、提出核式结构模型的依据，故D错误。 故选B。 8. 某玻璃瓶中液态乙醇的体积为V，已知乙醇的密度为，摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为，将乙醇分子视为球体，则下列说法正确的是（　　） A. 该瓶中乙醇分子的总数为 B. 该瓶中乙醇分子的总数为 C. 一个乙醇分子的直径为 D. 一个乙醇分子的直径为 【答案】AD 【解析】 【详解】AB．乙醇的摩尔体积，该瓶中乙醇分子的总数，解得，故A正确、B错误； CD．一个分子占有的体积在液体中可近似为紧密排列，故一个乙醇分子的体积 设一个乙醇分子的直径为，有 解得，故C错误，D正确； 故选AD。 9. 如图所示，平面直角坐标系中第二、四象限存在垂直纸面向里且大小相等的匀强磁场B，第一象限存在沿x轴负方向的匀强电场，第三象限存在沿x轴正方向的匀强电场，两电场的场强大小相等且均为E。坐标原点有一静止的原子核，该原子核发生衰变，得到粒子1、2。它们运动的轨迹如图，粒子1到达y轴M点、粒子2到达y轴N点之后被吸收。已知粒子1、2的质量分别为m1、m2，电荷量分别为q1、q2，不计粒子重力，则下列说法正确的是（　　） A. 该衰变方程可能为 B. 粒子1、2在磁场中做圆周运动半径之比为 C. 粒子1、2打在y轴上的位置到坐标原点的距离之比为 D. 若满足（其中v1为衰变后瞬间粒子1的速度），则粒子1、2打在y轴时的动能之比为 【答案】BD 【解析】 【详解】A．从轨迹可知两粒子带同种电荷，可知该原子核一定是发生衰变，故A错误； B．衰变时动量守恒，有 再由 可知，故B正确； C．粒子在电场中类平抛，有 得 而 得 其中， 得，故C错误； D．由动能定理可知粒子到达y轴的动能为 其中 可得 可知，故D正确。 故选BD。 10. 压燃式四冲程柴油发动机汽缸内封闭的气体可视为理想气体，整个过程为狄塞尔循环。该循环的p-V图像如图所示，其中a→b为绝热过程，外界对气体做功为W1；b→c为等压过程，气体从外界吸收热量为Q1，气体对外界做功为W2；c→d为绝热过程，气体对外界做功为W3；d→a为等容过程，气体向外界放出热量为Q2。下列说法正确的是（ ） A. a→b过程分子平均动能增大 B. b→c过程封闭气体内能的增加量为Q1+W2 C. W1＝W2＋W3 D. a→b→c→d→a过程中图像围成的面积等于Q1－Q2 【答案】AD 【解析】 【详解】A．为绝热压缩过程，气体不吸放热，外界对气体做功为，根据热力学第一定律有 理想气体内能增大，温度升高，分子平均动能增大，故A正确； B．过程中气体吸收热量，同时气体对外界做功，根据热力学第一定律有，故B错误； C．整个循环中气体内能变化量为零，根据热力学第一定律有 整理得 只有在时才有，故C错误； D．循环过程中气体吸收的净热量为，由于循环后内能不变，根据热力学第一定律有 图像围成的面积表示气体在一个循环中对外界所做的净功，故D正确。 故选AD。 第II卷（非选择题，共54分） 二、实验题 11. 某同学利用如图（a）所示的实验装置探究物体做直线运动时速度平方与位移的关系。小车左端和纸带相连，右端用细绳跨过定滑轮和钩码相连。钩码下落，带动小车运动，打点计时器打出纸带。 某次实验得到的纸带和相关数据如图（b）所示。 （1）已知图（b）中相邻两个计数点的时间间隔均为0.1s。以打出点时小车位置为初始位置，测出打各点时小车对应的位移，并计算出小车对应各点速度的平方为______。 （2）根据表中数据得到小车平均速度随位移的变化关系，如图（c）所示。 从实验结果可知，小车运动的图线可视为一条直线，此直线用方程表示，其中_____。（结果保留2位有效数字） （3）根据（2）中的直线方程可以判定小车做匀加速直线运动，则加速度大小______。（结果用题中字母表示） 【答案】（1）1.44 （2）2.0 （3） 【解析】 【小问1详解】 由图知，C点速度为 代入数据解得 则 【小问2详解】 由图（c）可知，当时，，则 【小问3详解】 由匀变速直线速度与位移关系式知 由直线方程知 可知 则 12. （1）某同学计划在家利用电子秤做测轻弹簧劲度系数的实验，设计的实验装置如图1所示，将质量为2kg的哑铃放置在电子秤上，待测弹簧一端固定在哑铃上，另一端通过不可伸长的轻质细绳跨过定滑轮连接一轻小指针，将家中的卷尺拉出并竖直固定在指针左侧，小刻度在上方。通过查阅资料可知当地的重力加速度 ①记录初始电子秤的示数和小指针所指的刻度。 ②在指针下方挂一小桶，缓慢向小桶中加水，稳定后记录电子秤的示数m和指针对应的刻度x，以m为纵轴、x为横轴描点连线，得到的图线斜率为-2kg/m，纵截距为2.56 kg，则弹簧的劲度系数为___________N/m，初始时指针所指的刻度为___________m。 （2）某实验小组的同学用图2所示实验装置进行验证物体所受合外力与加速度的关系实验。实验时用相机拍摄照片，将相机的快门时间设定为s（拍摄运动物体时会在照片中留下一段拖影），拍摄间隔设置为Δt=1s，拍摄两张照片，结合照片研究物块的运动。 ①在平衡摩擦力时，某次得到的两张照片如图3 中所示，则之后应___________（选填“增大”或“减小”）木板的倾角，直到两张照片中拖影长度相同。 ②在平衡摩擦力后，向砂桶中加入砂子，拍摄得到两张照片，用刻度尺测量其中一张照片中拖影的长度，示数如图4所示。已知物块是棱长l=3cm的正方体，则拍摄该照片时物块的瞬时速度 ______。（结果保留三位有效数字） 【答案】（1） ①. 19.58 ②. 0.28 （2） ①. 增大 ②. 0.950##0.940##0.930 【解析】 【小问1详解】 [1][2]设初始时指针所指的刻度为，哑铃的质量为，则电子秤对哑铃的支持力 根据哑铃受力平衡得 可得 则有， 其中， 解得， 【小问2详解】 [1]由图3可知，第二次拍摄的照片拖影长度比第一次短，即物块相等时间内的位移变小，说明物块沿木板向下运动的速度减小，为使物块沿斜面向下运动的速度不变，应增大木板的倾角，直到两张照片中拖影长度相同。 [2]图4中拖影的长度和物块的边长分别为， 则拖影的实际长度（即物块的位移大小）为 则拍摄该照片时物块的瞬时速度 三、解答题 13. 无人机是一款通过无线电遥控设备或自备程序控制装置操纵的不载人飞机，可实现完全自主或间歇自主操作。在一次训练中，该无人机进行垂直起降。时无人机以的加速度由静止从地面竖直上升，时无人机的电池盖突然脱落，忽略空气阻力，g取。求： （1）电池盖从无人机上掉出时的速度大小； （2）电池盖距离地面的最大高度； （3）电池盖从无人机上掉出到落回地面的时间。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 根据速度—时间关系式可得电池盖从无人机上掉出时的速度大小 【小问2详解】 电池盖掉下时距离地面的高度为 失去动力后，电池盖继续上升的高度为 则电池盖离地面的最大高度为 【小问3详解】 方法一：电池盖从掉下到最高点所用时间为 电池盖从最高点到落地过程，有 解得 则电池盖从无人机上掉出到刚坠落地面的时间为 方法二：电池盖从掉下到刚坠落地面过程 则电池盖从无人机上掉出到刚坠落地面的时间为 14. 如图所示，倾角θ=30°的斜面体固定于水平桌面上，物块A悬挂在水平绳OP和OQ的结点О处，OQ与竖直方向的夹角α=53°、且跨过轻质光滑定滑轮与斜面体上质量mB=2 kg的物块B相连。已知B与斜面体间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取10m/s2，sin53°=0.8，cos53°=0.6。改变物块A的质量，使A、B始终保持静止，求： （1）当B与斜面体间的摩擦力恰好为零时，绳OP的拉力大小； （2）当物块A的质量mA=0.75 kg时，求斜面体对物块B的摩擦力大小； （3）物块A质量的范围。 【答案】（1）8N （2）2.5N，方向沿斜面向上 （3）0.3 kg≤mA≤0.9 kg 【解析】 【小问1详解】 设绳OQ的拉力大小为T，对物块B受力分析，则有 对结点O受力分析，水平方向有 解得 【小问2详解】 当物块A的质量mA=0.75 kg时，由平衡条件可知，绳OQ的拉力大小 假设物块B受到的静摩擦力方向沿斜面向下，对物块B受力分析，则有 解得 【小问3详解】 当物块A的质量最大时，B受到的静摩擦力方向沿斜面向下且达到最大，对物块B受力分析，沿斜面方向则有 对结点О受力分析，竖直方向则有 解得 当物块A的质量最小时，B受到的静摩擦力方向沿斜面向上且达到最大，则有， 解得 综合分析，可知物块A质量的范围为0.3 kg≤mA≤0.9 kg 15. 某同学制作了一个简易气动装置，可简化为如图所示的模型。水平汽缸A和竖直汽缸B固定在气压为的恒温环境中，其活塞a、b的横截面积分别为、。两汽缸通过细管连通，汽缸A内壁光滑，汽缸B内壁与活塞b间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，整个装置气密性和导热性良好。不计活塞的质量和厚度，重力加速度为g。 （1）打开气阀K，在活塞b上用轻质细线悬挂重物，逐渐增加重物的质量，当重物质量为m时活塞b刚要开始向下运动，求汽缸B内壁与活塞b间的最大静摩擦力大小； （2）在（1）问操作后关闭气阀K，封闭体积为的气体（视为理想气体），然后用水平拉力向右缓慢拉动活塞a，直到重物刚要开始向上运动，已知此过程中气体吸收的热量为Q，求该过程活塞a的位移大小及拉力对活塞a做的功； （3）在（2）问操作后继续缓慢拉动活塞a，使重物上升高度H，此时活塞b未到达汽缸B的顶部，求该过程中水平拉力对活塞a做的功。 【答案】（1） （2）， （3） 【解析】 【小问1详解】 打开气阀K，对活塞b进行受力分析，当活塞b刚要开始向下运动时，在竖直方向上，重物的重力mg与最大静摩擦力f平衡，即 【小问2详解】 在（1）问操作后关闭气阀K，则气体压强为，然后用水平拉力向右缓慢拉动活塞a，直到重物刚要开始向上运动，对活塞b，根据平衡条件有 设活塞a向右移动的位移为x，气体体积变为 因为缓慢拉动，气体做等温变化，根据玻意耳定律 联立解得 以气体为研究对象，根据热力学第一定律 其中 活塞对气体做功为 则气体对活塞做功为 对活塞，根据动能定理 解得拉力对活塞a做的功 【小问3详解】 重物上升H过程中，活塞b匀速运动，气体压强保持不变，恒温下气体总体积不变，因此活塞a向右移动位移满足 得 拉力大小不变 拉力做功 联立解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $