精品解析：山东省潍坊市诸城繁华中学2024-2025学年高三上学期期末模拟物理试题

2022级高三上学期期末考试第一次模拟 物理试题 一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。 1. 如图甲所示的发光弹弓飞箭是夏季广场常见的玩具，其利用弹弓将飞箭射向高空。假设质量为的飞箭从地面以初速度竖直向上射出，若运动过程中飞箭受到的空气阻力f与其速率v成正比，其关系为。飞箭运动的速率随时间变化的规律如图乙所示，其在时刻到达最高点后再落回地面，落地速率为，且落地前飞箭已经做匀速直线运动，重力加速度g取，下列关于飞箭运动的说法正确的是（ ） A. k的值为 B. 飞箭在上升过程的平均速度等于 C. 飞箭射出瞬间的加速度大小为 D. 飞箭的加速度在上升和下降的过程中都在逐渐增大 2. 抖空竹是一种传统杂技。如图所示，表演者一只手控制A不动，另一只手控制B分别沿图中的四个方向缓慢移动，忽略空竹转动的影响，不计空竹和轻质细线间的摩擦，且认为细线不可伸长。下列说法正确的是（　　） A. 沿虚线a向左移动，细线的拉力减小 B. 沿虚线b向上移动，细线的拉力减小 C. 沿虚线c斜向上移动，细线的拉力不变 D. 沿虚线d向右移动，细线对空竹的合力增大 3. 如图为一种心脏除颤器的原理图，在一次模拟治疗中，先将开关S接到位置1，电容器充电后电压为10kV，再将开关S接到位置2，电容器在5ms内通过人体模型完成放电。已知电容器的电容为，放电结束时电容器两极板间的电势差减为零，下列说法正确的是（　　） A. 这次电容器充电后带电量为0.4C B. 这次放电过程的平均电流为40A C. 人体模型起到绝缘电介质的作用 D. 若充电至20kV，则该电容器的电容为 4. 图甲是莱芜一中尚清华同学站在接有力传感器的板上做下蹲、起跳动作的示意图，图中的O点表示他的重心。图乙是传感器所受压力随时间变化的图像，图像上a、b两点的纵坐标分别为900N和300N，重力加速度g=10m/s2，不计空气阻力。根据图像分析可知（　　） A. 尚清华的重力可由b点读出，为300N B. 尚清华在b到c的过程中先处于超重状态再处于失重状态 C. 尚清华在双脚与板不接触的过程中处于完全失重状态 D. 尚清华在b点对应时刻的加速度大于在c点对应时刻的加速度 5. 加快发展新质生产力是新时代可持续发展的必然要求，我国新能源汽车的迅猛发展就是最好的例证。某新能源汽车生产厂家在平直公路上测试汽车性能，t＝0时刻驾驶汽车由静止启动，时汽车达到额定功率，时汽车速度达到最大，如图是车载电脑生成的汽车牵引力F随速率倒数变化的关系图像。已知汽车和司机的总质量m＝2000kg，所受阻力与总重力的比值恒为，重力加速度，下列说法正确的是（　　） A. 汽车启动后做匀加速直线运动，直到速度达到最大 B. 汽车在BC段做匀加速直线运动，在AB段做匀速运动 C. 汽车达到的最大速度大小为15m/s D. 从启动到速度达到最大过程中汽车通过的距离为150m 6. 如图甲所示，倾角为的粗糙斜面体固定在水平面上，质量为m的小木块在沿斜面向下的恒力F作用下沿斜面下滑，小木块与斜面间的动摩擦因数为，若取沿斜面向下为正方向，当恒力F取不同数值时，小木块的加速度a不同，如图乙所示。取。下列说法正确的是（　　） A. 小木块的质量为 B. 小木块的质量为 C. 动摩擦因数为0.25 D. 动摩擦因数为 7. 在地面上放置着一个内壁光滑的碗，其内表面是半径为R的半球形，O为球心。在碗内有一个小物体正在水平面内做匀速圆周运动，M为圆心，距离为h。当小物体运动到M正右方P点时，从O点以某一初速度水平向右抛出一个小石子，不计空气阻力及小石子的反弹，则下列说法正确的是（　　） A. 只要h合适，小石子一定能击中小物体 B. 只有当的值合适，小石子才能击中小物体 C. 只有当大小合适，小石子才能击中小物体 D. 不管h、R、大小如何，小石子都不能击中小物体 8. 如图，和是电阻不计的平行金属导轨，其间距为L，导轨弯曲部分光滑，平直部分粗糙，二者平滑链接，右端接一个阻值为R的定值电阻。平直部分导轨左边区域有宽度为d、方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。质量为m、长为L、电阻为2R的金属棒从高为h处由静止释放，到达磁场右边界处恰好停止。已知金属棒与平直部分导轨间的动摩擦因数为μ，金属棒与导轨间接触良好。则金属棒穿过磁场区域的过程中（已知重力加速度为g）（　　） A. 流过定值电阻的电流方向是： B. 金属棒两端电势差的最大值为 C. 电阻R产生的焦耳热为 D. 金属棒通过磁场所用的时间为 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，选对但不全得2分，有选错的得0分。 9. 某同学竖直向上抛出篮球。若篮球上升和下降的高度相等，篮球受到的空气阻力大小与篮球球速度大小成正比。则对比篮球上升过程和下降过程（　　） A. 机械能都减少 B. 上升过程阻力做功较多 C. 平均加速度相等 D. 阻力冲量大小相等 10. 质量为M的正方体A与质量为m的圆球B在水平向右的外力F作用下静止在墙角处，它们的截面图如图所示，截面正方形的对角线与截面圆的一条直径恰好在一条直线上，所有摩擦忽略不计，重力加速度为g。则（　　） A. B. C. 地面受到的压力 D. 地面受到的压力 11. 如图所示为某电容传声器结构示意图，当人对着传声器讲话，膜片会振动。若某次膜片振动时，膜片与极板间的距离减小，则在此过程中（　　） A. 膜片与极板构成的电容器的电容减小 B. 极板所带电荷量增大 C. 膜片与极板间的电场强度增大 D. 电阻R中有方向向上的电流通过 12. 如图所示，竖直平面内半径为R的圆形区域内有一垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，P、Q为圆形区域竖直直径的两个端点，M、N为圆形区域水平直径的两个端点。大量质量均为m、电荷量为q的带正电粒子，以相同的速率从P点向纸面内的各个方向射入磁场区域。已知粒子在磁场中做圆周运动的轨迹半径，粒子的重力、空气阻力和粒子间的相互作用均不计，则下列说法正确的是（　　） A. 带电粒子可以沿竖直方向射出磁场 B. 粒子在磁场中运动的最长时间小于 C. 不可能有粒子从M点射出磁场 D. 不可能有粒子从N点射出磁场 三、非选择题：本题共6小题，共60分。 13. 某同学用如图所示装置研究机械能守恒定律。装置中的标尺盘可测定摆锤做圆周运动下落的高度h，利用光电门可测得摆锤通过光电门的速度v。已知重力加速度为g。该同学某次实验时让摆锤从A点由静止开始释放。 （1）若该次实验中机械能守恒，应验证的表达式为___________（用题中字母表示）； （2）该次实验中测得摆锤通过C点的机械能偏大的原因可能是___________（填标号）； A. 光电门在C的下方 B. 摆锤在摆动的过程中有空气阻力 （3）若该次实验机械能守恒，取A点所在高度重力势能为0，则摆锤摆到左侧最高点时，重力势能___________0（填“>”“<”或“=”）。 14. 某实验小组想利用如图甲所示的电路测定电源的电动势和内阻，已知图中另一个电源的电动势为，内阻为，定值电阻的阻值为为单刀双掷开关。 （1）当与1接通前，滑动变阻器的滑片P应置于最_____（选填“左”或“右”）端。 （2）S与1接通，改变滑片P的位置，记下电流表的示数，保持滑片P的位置不动，S与2接通，记下电流表的示数小于，重复以上操作，得到多组和的值。 （3）该同学作出的图像如图乙所示，若测得图线的斜率为，纵轴上的截距为，则待测电源的电动势_____，内阻_____。（均用中字母表示） （4）若考虑电流表的内阻，则待测电源电动势的测量值_____真实值。（选填“大于”“小于”或“等于”） 15. “萝卜快跑”在武汉开始推出无人驾驶叫车业务，面向市民提供自动驾驶出行服务。在某次无人驾驶道路测试时，无人驾驶测试车甲、乙在两平行车道上，甲车有一初速度，乙车静止，当甲车与乙车并排时开始计时，甲、乙两辆汽车的图像如图中A、B直线所示，两汽车可视为质点，甲车减速到零后不再运动。求： （1）两车再次并排行驶之前，在运动方向上相距的最远距离； （2）两车再次并排时所用时间t。 16. 将一游戏装置放置在大小为，方向竖直向下的匀强电场中，该装置的轨道倾角可以改变，当倾角为30°时，质量为、带电量为的绝缘物块A恰好能沿着轨道匀速下滑。现将倾角调为60°，使物块A从某高处由静止下滑，一段时间后物块A无碰撞地进入光滑水平面，与质量为m、带电量也为的绝缘物块B（B被一根绳子悬挂，与水平面接触但不挤压）发生弹性正碰，碰后A、B各自的电量不变且B恰好能做完整的圆周运动，已知绳长为L，取重力加速度大小为g。求： （1）A与轨道间的动摩擦因数； （2）碰前瞬间A的速度。 17. 如图所示，平行光滑的金属导轨由斜面和水平两部分组成，两导轨由两小段光滑绝缘圆弧轨道（长度可忽略）平滑相连。斜面部分（与水平面夹角小于30°）由间距L的导轨CE、DF构成，水平部分由两段足够长但不等宽的平行金属导轨连接构成。EG、FH段间距为L，有与竖直方向成60°斜向左上方的磁感应强度大小为2B的匀强磁场。MP、NQ段间距为2L，有与竖直方向成60°斜向右上方的磁感应强度大小为B的匀强磁场。导体棒甲的质量为0.5m、电阻为0.5R，乙的质量为m、电阻为R，导体棒乙静止于MP、NQ段，现使导体棒甲自斜面导轨上距水平导轨h高度处静止释放，两金属棒在运动过程中始终垂直导轨，且与导轨保持良好接触。若稳定时导体棒甲未进入MP、NQ段，导轨电阻和空气阻力均可忽略不计。已知，，，，，。求： （1）甲棒刚进入磁场时，乙棒的加速度大小； （2）从甲棒进入磁场到两棒达到稳定的过程，通过乙棒的电量； （3）从甲棒进入磁场到两棒达到稳定的过程，乙棒上产生的焦耳热。 18. 如图所示，xoy竖直平面坐标系中，x轴上方有垂直于xoy平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。下方有沿+y方向的匀强电场，电场强度大小为E。粒子源从O点向坐标平面内第一象限发射粒子，粒子的初速度方向与x轴正方向夹角范围是，初速度大小范围是。已知粒子的质量为m、电荷量为+q，不计粒子重力及粒子间相互作用。 （1）求沿y轴正方向射出的粒子到达x轴下方的最远距离d； （2）求粒子第一次在磁场中运动时可能到达区域的面积S； （3）若粒子源只沿+y方向发射粒子，其它条件不变，发现x轴上从P点起左侧所有位置均有粒子通过，求粒子从O点运动到P点所需的最短时间t。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2022级高三上学期期末考试第一次模拟 物理试题 一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。 1. 如图甲所示的发光弹弓飞箭是夏季广场常见的玩具，其利用弹弓将飞箭射向高空。假设质量为的飞箭从地面以初速度竖直向上射出，若运动过程中飞箭受到的空气阻力f与其速率v成正比，其关系为。飞箭运动的速率随时间变化的规律如图乙所示，其在时刻到达最高点后再落回地面，落地速率为，且落地前飞箭已经做匀速直线运动，重力加速度g取，下列关于飞箭运动的说法正确的是（ ） A. k的值为 B. 飞箭在上升过程的平均速度等于 C. 飞箭射出瞬间的加速度大小为 D. 飞箭的加速度在上升和下降的过程中都在逐渐增大 【答案】A 【解析】 【详解】A．匀速下降时满足 可得k的值为 选项A正确； B．图像的面积等于位移，由图像可知，上升过程中的位移小于做匀减速过程中的位移，则飞箭在上升过程的平均速度 选项B错误； C．飞箭射出瞬间的加速度大小为 选项C错误； D．图像的斜率等于加速度大小，可知飞箭的加速度在上升和下降的过程中都在逐渐减小，选项D错误。 故选A。 2. 抖空竹是一种传统杂技。如图所示，表演者一只手控制A不动，另一只手控制B分别沿图中的四个方向缓慢移动，忽略空竹转动的影响，不计空竹和轻质细线间的摩擦，且认为细线不可伸长。下列说法正确的是（　　） A. 沿虚线a向左移动，细线的拉力减小 B. 沿虚线b向上移动，细线的拉力减小 C. 沿虚线c斜向上移动，细线的拉力不变 D. 沿虚线d向右移动，细线对空竹的合力增大 【答案】A 【解析】 【详解】设AB两点水平间距为d，细线总长为L，细线与竖直方向的夹角为θ，如图所示。 由几何关系可得 根据平衡条件可得 2Fcosθ=mg A．沿虚线a向左移动，d减小、θ减小、cosθ增大，则细线的拉力减小，故A正确； B．沿虚线b向上移动，d不变、θ不变、cosθ不变，细线的拉力不变，故B错误； C．沿虚线c斜向上移动，d增大、θ增大、cosθ减小，细线的拉力增大，故C错误； D．沿虚线d向右移动，空竹受力平衡，根据平衡条件可知，细线对空竹的合力与重力等大反向，所以细线对空竹的合力不变，故D错误。 故选A。 3. 如图为一种心脏除颤器的原理图，在一次模拟治疗中，先将开关S接到位置1，电容器充电后电压为10kV，再将开关S接到位置2，电容器在5ms内通过人体模型完成放电。已知电容器的电容为，放电结束时电容器两极板间的电势差减为零，下列说法正确的是（　　） A. 这次电容器充电后带电量为0.4C B. 这次放电过程的平均电流为40A C. 人体模型起到绝缘电介质的作用 D. 若充电至20kV，则该电容器的电容为 【答案】B 【解析】 【详解】A．由电容的定义式可得，这次电容器充电后带电量为 故A错误； B．由电流的定义式可得，这次放电过程的平均电流为 故B正确； C．人体模型是导体，不能起到绝缘电介质的作用，故C错误； D．由电容的决定式可知，充电至20kV，则该电容器的电容不变，仍为，故D错误。 故选B。 4. 图甲是莱芜一中尚清华同学站在接有力传感器的板上做下蹲、起跳动作的示意图，图中的O点表示他的重心。图乙是传感器所受压力随时间变化的图像，图像上a、b两点的纵坐标分别为900N和300N，重力加速度g=10m/s2，不计空气阻力。根据图像分析可知（　　） A. 尚清华的重力可由b点读出，为300N B. 尚清华在b到c的过程中先处于超重状态再处于失重状态 C. 尚清华在双脚与板不接触的过程中处于完全失重状态 D. 尚清华在b点对应时刻的加速度大于在c点对应时刻的加速度 【答案】C 【解析】 【详解】A．开始时人处于平衡状态，人对传感器的压力为900N，人的重力也为900N，选项A错误； B．b到c过程中，人对板的压力先小于人的真实重力，后大于人的真实重力，则人先处于失重状态后处于超重状态，选项B错误； C．离开板后人只受重力的作用，处于完全失重状态，选项C正确； D．b点对应时刻弹力与重力的差值要小于c点对应时刻弹力与重力的差值，则人在b点对应时刻的加速度要小于在c点对应时刻的加速度，选项D错误。 故选C。 5. 加快发展新质生产力是新时代可持续发展的必然要求，我国新能源汽车的迅猛发展就是最好的例证。某新能源汽车生产厂家在平直公路上测试汽车性能，t＝0时刻驾驶汽车由静止启动，时汽车达到额定功率，时汽车速度达到最大，如图是车载电脑生成的汽车牵引力F随速率倒数变化的关系图像。已知汽车和司机的总质量m＝2000kg，所受阻力与总重力的比值恒为，重力加速度，下列说法正确的是（　　） A. 汽车启动后做匀加速直线运动，直到速度达到最大 B. 汽车在BC段做匀加速直线运动，在AB段做匀速运动 C. 汽车达到的最大速度大小为15m/s D. 从启动到速度达到最大过程中汽车通过的距离为150m 【答案】D 【解析】 【详解】AB．由图可知汽车在AB段汽车牵引力不变，根据牛顿第二定律 解得 可知汽车在AB段做匀加速直线运动，汽车在BC段牵引力逐渐减小，做加速度减小的加速运动，故汽车启动后先做匀加速直线运动，后做加速度减小的加速运动，直到速度达到最大，故AB错误； C．时汽车的速度为 汽车额定功率为 汽车达到的最大速度大小为 故C错误； D．汽车做匀加速直线运动的位移为 从启动到速度达到最大过程中，根据动能定理 解得 汽车通过的距离为 故D正确。 故选D。 6. 如图甲所示，倾角为的粗糙斜面体固定在水平面上，质量为m的小木块在沿斜面向下的恒力F作用下沿斜面下滑，小木块与斜面间的动摩擦因数为，若取沿斜面向下为正方向，当恒力F取不同数值时，小木块的加速度a不同，如图乙所示。取。下列说法正确的是（　　） A. 小木块的质量为 B. 小木块的质量为 C. 动摩擦因数为0.25 D. 动摩擦因数为 【答案】D 【解析】 【详解】根据题意，以小木块为研究对象，根据牛顿第二定律有 代入数据整理得 由题图乙可知 纵截距 解得 故选D。 7. 在地面上放置着一个内壁光滑的碗，其内表面是半径为R的半球形，O为球心。在碗内有一个小物体正在水平面内做匀速圆周运动，M为圆心，距离为h。当小物体运动到M正右方P点时，从O点以某一初速度水平向右抛出一个小石子，不计空气阻力及小石子的反弹，则下列说法正确的是（　　） A. 只要h合适，小石子一定能击中小物体 B. 只有当的值合适，小石子才能击中小物体 C. 只有当大小合适，小石子才能击中小物体 D. 不管h、R、大小如何，小石子都不能击中小物体 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】小物体在碗内做匀速圆周运动，由重力和弹力的合力提供向心力，连线与竖直方向的夹角设为，有 解得 小石子做平抛运动，有 解得 根据等时性和周期性可知，小石子击中小物体，需要有 显然不可能，所以小石子不可能击中小物体， ABC错误，D正确。 故选D。 8. 如图，和是电阻不计的平行金属导轨，其间距为L，导轨弯曲部分光滑，平直部分粗糙，二者平滑链接，右端接一个阻值为R的定值电阻。平直部分导轨左边区域有宽度为d、方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。质量为m、长为L、电阻为2R的金属棒从高为h处由静止释放，到达磁场右边界处恰好停止。已知金属棒与平直部分导轨间的动摩擦因数为μ，金属棒与导轨间接触良好。则金属棒穿过磁场区域的过程中（已知重力加速度为g）（　　） A. 流过定值电阻的电流方向是： B. 金属棒两端电势差的最大值为 C. 电阻R产生的焦耳热为 D. 金属棒通过磁场所用的时间为 【答案】AD 【解析】 【详解】A．由右手定则可知，流过定值电阻的电流方向是：，故A正确； B．金属棒刚进入磁场时，速度最大，金属棒两端电势差最大，由动能定理可知 解得 感应电动势为 金属棒两端电势差的最大值为 故B错误； C．由能量守恒定律可知，金属棒穿过磁场区域的过程中电路中产生的焦耳热为 电阻R产生的焦耳热为 故C错误； D．由动量定理可知 又 解得 故D正确。 故选AD。 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，选对但不全得2分，有选错的得0分。 9. 某同学竖直向上抛出篮球。若篮球上升和下降的高度相等，篮球受到的空气阻力大小与篮球球速度大小成正比。则对比篮球上升过程和下降过程（　　） A. 机械能都减少 B. 上升过程阻力做功较多 C. 平均加速度相等 D. 阻力冲量大小相等 【答案】ABD 【解析】 【详解】A．篮球上升过程和下降过程，都要克服空气阻力做功，故机械能都减小，故A正确； BC．上升过程中，空气阻力向下，由牛顿第二定律 下降过程，空气阻力向上，由牛顿第二定律 由于阻力大小与其速度大小成正比，而在运动过程中，阻力先向下，再向上，故加速度大小一直在减小，故平均加速度不相等，由于阻力随速度的变化而变化，所以上升过程的平均阻力较大，由于上升和下降过程的位移大小相等，因此上升过程阻力做功较多，故B正确，C错误； D．设t时刻篮球的速度大小为v，经过极短时间时间，空气阻力的冲量为，由题意可知空气阻力大小为 阻力的冲量为 等式两边求和可得 可得 因为上升和下降两个过程中，篮球通过的距离x相等，故篮球上升过程和下降过程阻力冲量大小相等，故D正确。 故选ABD。 10. 质量为M的正方体A与质量为m的圆球B在水平向右的外力F作用下静止在墙角处，它们的截面图如图所示，截面正方形的对角线与截面圆的一条直径恰好在一条直线上，所有摩擦忽略不计，重力加速度为g。则（　　） A. B. C. 地面受到的压力 D. 地面受到的压力 【答案】AC 【解析】 【详解】AB．对圆球B受力分析如图 可知 A对B的弹力 根据牛顿第三定律B对A的弹力 故A正确，B错误； CD．地面受到的压力为 故C正确，D错误。 故选AC。 11. 如图所示为某电容传声器结构示意图，当人对着传声器讲话，膜片会振动。若某次膜片振动时，膜片与极板间的距离减小，则在此过程中（　　） A. 膜片与极板构成的电容器的电容减小 B. 极板所带电荷量增大 C. 膜片与极板间的电场强度增大 D. 电阻R中有方向向上的电流通过 【答案】BC 【解析】 【详解】A．振动膜片振动时，膜片与极板距离增大，电容器两极板的距离增小，由公式 可知，电容增大，故A错误； B．由公式 知，U不变的情况下，电容增大，电容器所带电荷量Q增大，故B正确； C．由公式 知，U不变，间距d减小，则场强E增大，故C正确； D．极板的带电量增大，电容器充电，则电阻R中有方向向下的电流通过，故D错误。 故选BC。 12. 如图所示，竖直平面内半径为R的圆形区域内有一垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，P、Q为圆形区域竖直直径的两个端点，M、N为圆形区域水平直径的两个端点。大量质量均为m、电荷量为q的带正电粒子，以相同的速率从P点向纸面内的各个方向射入磁场区域。已知粒子在磁场中做圆周运动的轨迹半径，粒子的重力、空气阻力和粒子间的相互作用均不计，则下列说法正确的是（　　） A. 带电粒子可以沿竖直方向射出磁场 B. 粒子在磁场中运动的最长时间小于 C. 不可能有粒子从M点射出磁场 D. 不可能有粒子从N点射出磁场 【答案】AB 【解析】 【详解】A．如图所示，由左手定则可知，粒子在磁场中做逆时针的圆周运动（蓝色实线所示），可以沿竖直方向射出磁场，A正确。 B．要使带电粒子在圆形磁场中的运动时间最长，则粒子圆周运动的轨迹应以磁场圆直径为弦，则粒子的运动轨迹如图甲 由几何关系知，此轨迹在磁场中的偏转角为，根据几何关系 所以 粒子在磁场中运动的最长时间 故B正确； D．当入射速度的方向合适时，是可以确定从N点射出的粒子圆周运动的圆心的，如图所示 作PN的中垂线，以P或N点为圆心以3R为半径画圆弧交PN中垂线于O，O点即为能通过N点轨迹的圆心，故D错误； C．同理可知，当入射速度的方向合适时，是可以确定从N点射出的粒子圆周运动的圆心的，图略，作PM的中垂线，以P或M点为圆心以3R为半径画圆弧交PM中垂线于，点即为能通过M点轨迹的圆心，故C错误。 故选AB。 三、非选择题：本题共6小题，共60分。 13. 某同学用如图所示装置研究机械能守恒定律。装置中的标尺盘可测定摆锤做圆周运动下落的高度h，利用光电门可测得摆锤通过光电门的速度v。已知重力加速度为g。该同学某次实验时让摆锤从A点由静止开始释放。 （1）若该次实验中机械能守恒，应验证的表达式为___________（用题中字母表示）； （2）该次实验中测得摆锤通过C点的机械能偏大的原因可能是___________（填标号）； A. 光电门在C的下方 B. 摆锤在摆动的过程中有空气阻力 （3）若该次实验机械能守恒，取A点所在高度重力势能为0，则摆锤摆到左侧最高点时，重力势能___________0（填“>”“<”或“=”）。 【答案】（1） （2）A （3）= 【解析】 【小问1详解】 设摆球的质量为m，由机械能守恒定律 则应验证的表达式为 【小问2详解】 实验中测得C点的机械能偏大，最可能的原因是摆锤释放点的位置比A点高，也可能光电门的位置比C点低。 A．光电门在C的下方，导致C点的测量速度偏大，则机械能偏大，故A正确； B．摆锤在摆动的过程中有空气阻力，因空气阻力做负功，导致机械能减小，故B错误。 故选A。 【小问3详解】 若该次实验机械能守恒，取A点所在高度重力势能为0，则摆锤摆到左侧最高点时，此位置与A点等高，故重力势能等于0。 14. 某实验小组想利用如图甲所示的电路测定电源的电动势和内阻，已知图中另一个电源的电动势为，内阻为，定值电阻的阻值为为单刀双掷开关。 （1）当与1接通前，滑动变阻器的滑片P应置于最_____（选填“左”或“右”）端。 （2）S与1接通，改变滑片P的位置，记下电流表的示数，保持滑片P的位置不动，S与2接通，记下电流表的示数小于，重复以上操作，得到多组和的值。 （3）该同学作出的图像如图乙所示，若测得图线的斜率为，纵轴上的截距为，则待测电源的电动势_____，内阻_____。（均用中字母表示） （4）若考虑电流表的内阻，则待测电源电动势的测量值_____真实值。（选填“大于”“小于”或“等于”） 【答案】 ①. 左 ②. ③. ④. 等于 【解析】 【详解】（1）[1]为了保护电路，当与1接通前，滑动变阻器的滑片P应置于接入电路的最大阻值处，即最左端； （3）[2][3]根据闭合电路欧姆定律有， 联立可得 可知图像的斜率和纵轴截距分别为， 解得， （4）[4]若考虑电流表的内阻，根据（3）中测量原理可知待测电源电动势的测量值等于真实值。 15. “萝卜快跑”在武汉开始推出无人驾驶叫车业务，面向市民提供自动驾驶出行服务。在某次无人驾驶道路测试时，无人驾驶测试车甲、乙在两平行车道上，甲车有一初速度，乙车静止，当甲车与乙车并排时开始计时，甲、乙两辆汽车的图像如图中A、B直线所示，两汽车可视为质点，甲车减速到零后不再运动。求： （1）两车再次并排行驶之前，在运动方向上相距的最远距离； （2）两车再次并排时所用时间t。 【答案】（1）12.5m （2）5s 【解析】 【小问1详解】 根据图像可得甲车的初速度，加速度，乙车的初速度为0，加速度，当两车速度相等时，两者在运动方向上的距离最远，由图可知 时两车相距最远。在时间内甲车位移为 乙车位移为 最远间距 【小问2详解】 设甲车经过时间减速到0，则 在时间内甲车的位移 在时间乙车的位移 说明甲车速度减小到零时，甲、乙两车刚好再次并排，故所用时间 16. 将一游戏装置放置在大小为，方向竖直向下的匀强电场中，该装置的轨道倾角可以改变，当倾角为30°时，质量为、带电量为的绝缘物块A恰好能沿着轨道匀速下滑。现将倾角调为60°，使物块A从某高处由静止下滑，一段时间后物块A无碰撞地进入光滑水平面，与质量为m、带电量也为的绝缘物块B（B被一根绳子悬挂，与水平面接触但不挤压）发生弹性正碰，碰后A、B各自的电量不变且B恰好能做完整的圆周运动，已知绳长为L，取重力加速度大小为g。求： （1）A与轨道间的动摩擦因数； （2）碰前瞬间A的速度。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）当倾角为30°时，A恰好能匀速下滑，对A受力分析可得 解得 （2）A、B发生弹性正碰，根据动量守恒有 根据机械能守恒有 B在最高点，由牛顿第二定律得 B从最低点运动到最高点，由动能定理得 联立解得 17. 如图所示，平行光滑的金属导轨由斜面和水平两部分组成，两导轨由两小段光滑绝缘圆弧轨道（长度可忽略）平滑相连。斜面部分（与水平面夹角小于30°）由间距L的导轨CE、DF构成，水平部分由两段足够长但不等宽的平行金属导轨连接构成。EG、FH段间距为L，有与竖直方向成60°斜向左上方的磁感应强度大小为2B的匀强磁场。MP、NQ段间距为2L，有与竖直方向成60°斜向右上方的磁感应强度大小为B的匀强磁场。导体棒甲的质量为0.5m、电阻为0.5R，乙的质量为m、电阻为R，导体棒乙静止于MP、NQ段，现使导体棒甲自斜面导轨上距水平导轨h高度处静止释放，两金属棒在运动过程中始终垂直导轨，且与导轨保持良好接触。若稳定时导体棒甲未进入MP、NQ段，导轨电阻和空气阻力均可忽略不计。已知，，，，，。求： （1）甲棒刚进入磁场时，乙棒的加速度大小； （2）从甲棒进入磁场到两棒达到稳定的过程，通过乙棒的电量； （3）从甲棒进入磁场到两棒达到稳定的过程，乙棒上产生的焦耳热。 【答案】（1）0.04m/s2 （2）10C （3）0.4J 【解析】 【小问1详解】 甲棒刚进入磁场时，根据机械能守恒有 解得m/s 甲棒感应电动势 电流 对乙棒有2LI=ma 解得a=0.04m/s2 【小问2详解】 当甲进入磁场，甲、乙所受安培力相等，有2BIL=2LI 甲、乙系统动量守恒，最终共速，则0.5m=1.5m 解得共速时=1m/s 对乙根据动量定理有Σ2LI=m 又q=ΣI 解得q=10C 【小问3详解】 由能量守恒得-= 解得Q总=0.6J 乙棒上产生的焦耳热= 18. 如图所示，xoy竖直平面坐标系中，x轴上方有垂直于xoy平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。下方有沿+y方向的匀强电场，电场强度大小为E。粒子源从O点向坐标平面内第一象限发射粒子，粒子的初速度方向与x轴正方向夹角范围是，初速度大小范围是。已知粒子的质量为m、电荷量为+q，不计粒子重力及粒子间相互作用。 （1）求沿y轴正方向射出的粒子到达x轴下方的最远距离d； （2）求粒子第一次在磁场中运动时可能到达区域的面积S； （3）若粒子源只沿+y方向发射粒子，其它条件不变，发现x轴上从P点起左侧所有位置均有粒子通过，求粒子从O点运动到P点所需的最短时间t。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）当粒子的速度大小为，且沿y轴正向射出时粒子到达x轴下方有最远距离d， 根据动能定理得 解得 （2）设速度大小为的粒子在磁场中做圆周运动的半径为，速度大小为的粒子在磁场中做圆周运动的半径为，粒子第一次在磁场中运动时可能到达区域如下图所示，为粒子不能到达的区域面积。 解得 解得 则打到的区域面积为 解得 （3）根据题意，因为P点左侧所有位置都必须有粒子通过，所以P点的位置必须如下图所示 图中小圆对应速度为，大圆对应速度为，所以P点的坐标为，粒子在磁场中运动最短的时间为粒子的速度为时，此时周期为 粒子在电场中运动单程的时间为，则 粒子在电场中运动的时间 粒子从O点运动到P点的时间 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $