精品解析：2024届河北省衡水中学高三下学期高考冲刺物理试卷（四）

2023～2024学年度河北衡水中学冲刺高考 物理密卷（四） 本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。共100分。考试时间75分钟。 第Ⅰ卷（选择题 共46分） 一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28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，汽车向前行驶时，会受到来自空气的阻力，阻力大小，其中是空气的密度，v是汽车的行驶速度，S是迎风面积，叫做风阻系数，越小，汽车越节能。关于风阻系数，下列说法正确的是（　　） A. 的单位是 B. 的单位是 C. 的单位是 D. 没有单位 2. 某防盗报警器工作原理如图所示。用紫外线照射光敏材料制成的阴极时，逸出的光电子在电路中产生电流，电流经放大后使电磁铁吸住铁条。当光源与阴极间有障碍物时，警报器响起。下列说法正确的是（　　） A. 若用红外光源代替紫外光源，该报警器一定能正常工作 B. 逸出光电子的最大初动能与照射光频率成正比 C. 若用更强的同一频率紫外线照射阴极，光电流变大 D. 若用更强的同一频率紫外线照射阴极，所有光电子的初动能均增大 3. “日心说”以太阳为参考系，金星和地球运动的轨迹可以视为共面的同心圆；“地心说”以地球为参考系，金星的运动轨迹（实线）和太阳的运动轨迹（虚线）如图所示。观测得每隔1.6年金星离地球最近一次，则下列判断正确的是（　　） A. 在8年内太阳、地球、金星有5次在一条直线上 B. 在8年内太阳、地球、金星有10次在一条直线上 C. 地球和金星绕太阳公转的周期之比为8∶5 D. 地球和金星绕太阳公转的半径之比为 4. 某小区安装了车辆识别系统，当业主车辆行驶到栏杆一定距离时，栏杆绕转轴自动向上匀速旋转放行。俯视图如图所示，已知水平栏杆离地高度为1m，一辆汽车（可视为长方体）车顶高度为1.6m，正好行驶在路中间，自动识别装置在探测到离杆4.4m的汽车时，水平栏杆向上旋转，5.4s转到竖直位置，为使汽车安全通过，则该汽车匀速行驶的最大速度约为（ ） A. 1.5m/s B. 2.0m/s C. 2.5m/s D. 3.0m/s 5. 某物理兴趣小组为了模拟机器人“手臂”，制作了如图所示装置，A、B类似于人手臂的关节，能在竖直面内自由转动，前臂BC末端系一重物和一轻绳，轻绳另一端跨过滑轮牵拉前臂。初始时，关节A、B均锁定，前臂BC水平。小组成员解除关节A的锁定，通过拉绳缓慢提升重物，上臂AB转过60°。不计“手臂”重力及一切摩擦，下列说法正确的是（ ） A. 绳CD拉力先减小后增大 B. 绳CD拉力先增大后减小 C. 前臂BC受到的压力大小不变 D. 前臂BC受到的压力先减小后增大 6. 某同学设计的散热排风控制电路如图所示，M为排风扇，是半导体热敏电阻，其阻值随温度升高而减小，R是可变电阻。控制开关电路具有下列特性：当电压表示数小于某一数值U时，控制开关处于断路状态；当电压表示数大于U时，控制开关接通电路，M开始运转。电路两端的电压恒定，下列说法中正确的是（　　） A. 环境温度升高时，电压表示数变小 B. 可变电阻R阻值调大时，电压表示数变大 C. 可变电阻R阻值调小时，排风扇开始工作的临界温度降低 D. 若用金属热电阻代替半导体热敏电阻，电路仍能正常工作 7. 如图所示1，竖直线、两端点固定两个等量点电荷，带电量大小均为，长，为连线的中点，以中垂线为轴，其正半轴的场强变化如图2所示，图中的阴影“面积”为（），以沿轴正方向为电场强度的正方向，静电力常数为。下列说法正确的是（　　） A. 、两点的点电荷为异种电荷 B. 直线上场强最大值为 C. 将一电子从点沿轴移到无穷远的过程中，电势能先增大后减小 D. 将一带电量为的点电荷由处静止释放，到达点时的动能为 二、多项选择题（本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分） 8. 某研究小组设计了一个测定圆弧状玻璃砖折射率的实验，图甲中，0为两圆弧圆心，P1、P2、P3、P4为大头针，P1、P2的连线为入射光线。按照“测量玻璃的折射率”的实验步骤进行操作，测量入射角i和折射角r，多次改变入射角，测得几组入射角和折射角，根据测得的入射角和折射角的正弦值，画出了如图乙所示的图像。（光在真空中的传播速度）则下列说法正确的是（　　） A. 插大头针P4时应使其挡住P1、P2、P3处的大头针 B. 由图像乙可知该玻璃砖的折射率 C. 光在该玻璃砖中的传播速度为 D. 为了提高实验准确程度，插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量小些 9. 如图所示，一轻质弹性橡皮筋一端固定在P点，橡皮筋跨过固定在M点的光滑小定滑轮与一质量为m的小物体相连，物体穿在一固定的竖直杆上，若P点到M点的距离恰好等于橡皮筋原长l0，M点到杆的距离为l1，物体与杆间的动摩擦因数为μ，橡皮筋的弹力与其形变量成正比，其比例系数为k，重力加速度为g，现让物体从与M等高的A点由静止释放，它能下降到最低位置B点（橡皮筋始终在弹性限度范围内），下列说法正确的是（　　） A. 物体下降过程中所受摩擦力大小保持不变 B. 物体下降过程中加速度一直减小 C. 物体下降的最大高度为 D. 若物体能从B点返回，则 10. 如图所示，真空中一个半径为R的绝缘圆弧柱面垂直纸面固定放置，圆弧正中间开一条狭缝。粒子源O可无初速释放质量为m、电荷量为的粒子。粒子通过电压U加速后自狭缝沿径向射入圆弧区域。以圆弧为边界设计圆形匀强磁场，可使从狭缝进入磁场的粒子逆时针转动，并转到圆弧柱面内部被吸收装置吸收，以下说法正确的是（　　） A. 粒子在磁场中运动的速度大小为 B. 圆形区域加一垂直于平面向里的匀强磁场，磁感应强度的最小值为 C. 圆形区域加一垂直于平面向里的匀强磁场，磁感应强度的最小值为 D. 圆形区域加一垂直于平面向外的匀强磁场，磁感应强度的最大值为 第Ⅱ卷（非选择题 共54分） 三、实验题 11. 用如图所示的装置验证机械能守恒，轻绳跨过同一水平高度的两定滑轮连接着两质量同为m的物体A和B，在A的上面套一个比它大一点的环形物块C，在A的正下方有一略大于A的固定狭缝，A能通过狭缝，而C与狭缝台面碰撞后立即停下。狭缝的水平台面离地面高度为h，开始时A距离狭缝的水平台面高度为H，放手后，A、B、C从静止开始运动，忽略一切阻力。 （1）A通过狭缝后做_______直线运动； （2）测得A通过狭缝后到落地用时为t，则A通过狭缝的速度为________（用题中物理量的符号表示）； （3）测得C的质量为，当地重力加速度为g，若A、B、C一起运动的过程系统的机械能守恒，则需满足的等式为_______（用题中物理量的符号表示）； （4）某同学发现，在第（3）问的表达式中系统动能的增加量总是大于重力势能的减少量，则可能的原因是（　　）。 A. A、B、C运动时受空气阻力 B. 轻绳与两定滑轮间有摩擦力 C. A不能看成质点，其厚度不能忽略 D. 测量h读数时存在偶然误差 12. 在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器结构如图甲所示。 （1）变压器的铁芯，它的结构和材料是__________。（填字母） A. 整块硅钢铁芯 B. 整块不锈钢铁芯 C. 绝缘的铜片叠成 D. 绝缘的硅钢片叠成 （2）观察两个线圈的导线，发现粗细不同，导线粗的线圈匝数__________。（填“多”或“少”） （3）用匝数匝和匝的变压器，实验测量数据如表： 1.80 2.80 3.80 4.90 4.00 6.01 8.02 9.98 根据测量数据可判断原线圈匝数为__________匝。（填“400”或“800”） （4）图乙为某电学仪器原理图，图中变压器为理想变压器。左侧虚线框内的交流电源与串联的定值电阻可等效为该电学仪器电压输出部分，该部分与一理想变压器的原线圈连接；一可变电阻R与该变压器的副线圈连接，原、副线圈的匝数分别为、，在交流电源的电压有效值不变的情况下，调节可变电阻R的过程中，当__________时，R获得的功率最大。 四、计算题（共38分，要写出必要的文字说明和解题过程，只写出结果，没有过程不能得分） 13. “波”字最早用于描述水纹起伏之状，唐代诗人有“微风动柳生水波”的描述，水波可看成简谐横波。一列沿x轴负方向传播的水波在时刻的波形如图所示，此时波刚好传播到平衡位置为的P点，Q点是波上平衡位置为的质点，在时刻，Q点（在时刻后）首次位于波峰位置。 求： （1）该列波的传播速度v； （2）质点Q的振动方程； （3）时刻后，质点P和质点Q第三次位移相同的时刻。 14. 一两侧开口且长度为的圆筒A沿着地面滑行，由于摩擦阻力的作用，加速度大小为，方向总与运动方向相反，直到圆筒停在地面上。圆筒滑行方向前方有一堵墙，圆筒撞到墙后会反弹，撞墙后速率变为撞墙前的一半。某时刻该圆筒速度为，右端距离墙壁为，向着墙壁滑动。一无人机B（可视为质点）此时恰在圆筒右侧圆筒口中心以速度与圆筒同向做匀速直线运动。假设无人机可以在圆筒内外自由穿梭不受圆筒影响，无人机相对于圆筒从一侧圆筒口运动到另一侧圆筒口视为穿过一次圆筒。 （1）若圆筒恰好未与墙壁发生碰撞，求此情况的大小； （2）若，求当圆筒最终停止时，其右侧到墙壁的距离； （3）若，求无人机B在飞到墙壁前，每次穿过圆筒所经过的时间。 15. 如图甲所示，在竖直平面内平行放置了两根完全相同的金属导轨，导轨间距L=1.0m。其中a1b1和a2b2段是足够长的光滑竖直轨道；b1c1和b2c2段是光滑圆弧轨道，c1d1和c2d2段是与水平面成37°角的足够长的粗糙倾斜直轨道；图乙是其正视图，其中竖直轨道处于B=0.5T的垂直导轨平面水平向右的匀强磁场中，倾斜直轨道处于B=0.5T的沿轨道斜面向下的匀强磁场中。a1a2之间连接一阻值为R=1.0Ω的电阻。现有两根质量均为m=0.lkg，电阻均为R=1.0Ω，长度均为L=1.0m的金属棒M和N，其中M棒紧贴竖直轨道从离b1b2高h=15m处静止释放，同时N棒从足够高的倾斜轨道静止释放。N棒与轨道的c1d1、c2d2段之间的动摩擦因数为μ=0.5。运动中两金属棒与导轨始终紧密接触，M棒竖直下落至b1b2前已经达到匀速。重力加速度g=10m/s2，（sin37°=0.6，cos37°=0.8），求： （1）M棒到达b1b2时的速度大小； （2）M棒从静止开始运动到b1b2的过程中，通过电阻R的电量q以及电阻R中产生的焦耳热Q； （3）M棒从静止开始运动到b1b2所需时间t； （4）M棒到达b1b2时N棒的速度大小。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2023～2024学年度河北衡水中学冲刺高考 物理密卷（四） 本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。共100分。考试时间75分钟。 第Ⅰ卷（选择题 共46分） 一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28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，汽车向前行驶时，会受到来自空气的阻力，阻力大小，其中是空气的密度，v是汽车的行驶速度，S是迎风面积，叫做风阻系数，越小，汽车越节能。关于风阻系数，下列说法正确的是（　　） A. 的单位是 B. 的单位是 C. 的单位是 D. 没有单位 【答案】D 【解析】 【详解】根据阻力公式可知 所以没有单位，故选D。 2. 某防盗报警器工作原理如图所示。用紫外线照射光敏材料制成的阴极时，逸出的光电子在电路中产生电流，电流经放大后使电磁铁吸住铁条。当光源与阴极间有障碍物时，警报器响起。下列说法正确的是（　　） A. 若用红外光源代替紫外光源，该报警器一定能正常工作 B. 逸出光电子的最大初动能与照射光频率成正比 C. 若用更强的同一频率紫外线照射阴极，光电流变大 D. 若用更强的同一频率紫外线照射阴极，所有光电子的初动能均增大 【答案】C 【解析】 【详解】A．由光电效应方程知 紫外光频率大于红外光频率，该光敏材料极限频率未知，不能确保红外光照射会发生光电效应，A错误； B．由光电效应方程知，逸出光电子的最大初动能与照射光频率有关，但不成正比，B错误； C．光照强度越强，光电子越多，光电流越大，C正确； D．由光电效应方程知，光电子的最大初动能只与光的频率有关，与光照强度无关，D错误； 故选C。 3. “日心说”以太阳为参考系，金星和地球运动的轨迹可以视为共面的同心圆；“地心说”以地球为参考系，金星的运动轨迹（实线）和太阳的运动轨迹（虚线）如图所示。观测得每隔1.6年金星离地球最近一次，则下列判断正确的是（　　） A. 在8年内太阳、地球、金星有5次在一条直线上 B. 在8年内太阳、地球、金星有10次在一条直线上 C. 地球和金星绕太阳公转的周期之比为8∶5 D. 地球和金星绕太阳公转的半径之比为 【答案】B 【解析】 【详解】AB．根据题意由图可知，金星绕太阳的轨道半径较小，由于每隔1.6年金星离地球最近一次，即每隔1.6年金星比地球多转1圈，则每隔0.8年金星比地球多转半圈，即每隔0.8年太阳、地球、金星在一条直线上，则在8年内太阳、地球、金星有10次在一条直线上，故A错误，B正确； CD．设金星的公转周期为，地球的公转周期为，则有 又有 年，年 解得 由万有引力提供向心力有 解得 则地球和金星绕太阳公转的半径之比为 故CD错误。 故选B。 4. 某小区安装了车辆识别系统，当业主车辆行驶到栏杆一定距离时，栏杆绕转轴自动向上匀速旋转放行。俯视图如图所示，已知水平栏杆离地高度为1m，一辆汽车（可视为长方体）车顶高度为1.6m，正好行驶在路中间，自动识别装置在探测到离杆4.4m的汽车时，水平栏杆向上旋转，5.4s转到竖直位置，为使汽车安全通过，则该汽车匀速行驶的最大速度约为（ ） A. 1.5m/s B. 2.0m/s C. 2.5m/s D. 3.0m/s 【答案】B 【解析】 【详解】设汽车恰好通过道闸时直杆转过的角度为，由几何知识得 解得 由题意可知直杆转过所用时间为 汽车匀速行驶的最大速度为 故选B。 5. 某物理兴趣小组为了模拟机器人“手臂”，制作了如图所示装置，A、B类似于人手臂的关节，能在竖直面内自由转动，前臂BC末端系一重物和一轻绳，轻绳另一端跨过滑轮牵拉前臂。初始时，关节A、B均锁定，前臂BC水平。小组成员解除关节A的锁定，通过拉绳缓慢提升重物，上臂AB转过60°。不计“手臂”重力及一切摩擦，下列说法正确的是（ ） A. 绳CD拉力先减小后增大 B. 绳CD拉力先增大后减小 C. 前臂BC受到的压力大小不变 D. 前臂BC受到的压力先减小后增大 【答案】C 【解析】 【详解】AB．对C点受力分析，沿轻绳的拉力T，竖直向下大小为重物重力的拉力mg，沿AC方向由A指向C的支持力N，如图 根据三力平衡的特点可知力的三角形与边的三角形相似，有 依题意，上臂AB转过60°过程中，保持不变，减小。可知绳CD拉力减小。故AB错误； CD．同理，可得 上臂AB转过60°过程中，保持不变，大小也保持不变。可知前臂BC对C点的支持力的大小不变。根据牛顿第三定律可知，前臂BC受到的压力大小不变。故C正确；D错误。 故选C。 6. 某同学设计的散热排风控制电路如图所示，M为排风扇，是半导体热敏电阻，其阻值随温度升高而减小，R是可变电阻。控制开关电路具有下列特性：当电压表示数小于某一数值U时，控制开关处于断路状态；当电压表示数大于U时，控制开关接通电路，M开始运转。电路两端的电压恒定，下列说法中正确的是（　　） A. 环境温度升高时，电压表示数变小 B. 可变电阻R阻值调大时，电压表示数变大 C. 可变电阻R阻值调小时，排风扇开始工作的临界温度降低 D. 若用金属热电阻代替半导体热敏电阻，电路仍能正常工作 【答案】B 【解析】 【详解】A．当环境温度升高时，半导体热敏电阻阻值减小，则电路中的电流增大，可变电阻两端的电压增大，电压表示数变大，故A错误； B．可变电阻阻值调大时，可变电阻的分压变大，则电压表示数变大，故B正确； C．可变电阻阻值调小时，电压表示数变小；需要升高临界温度减小热敏电阻阻值，使电压表示数大于，控制开关接通电路，开始运转，排风扇开始工作，故C错误； D．若用金属热电阻代替半导体热敏电阻，当温度升高时，其阻值增大，导致电压表示数变小，则开关会处于断开状态，起不到散热排风的作用，故D错误。 故选B。 7. 如图所示1，竖直线、两端点固定两个等量点电荷，带电量大小均为，长，为连线的中点，以中垂线为轴，其正半轴的场强变化如图2所示，图中的阴影“面积”为（），以沿轴正方向为电场强度的正方向，静电力常数为。下列说法正确的是（　　） A. 、两点的点电荷为异种电荷 B. 直线上场强最大值为 C. 将一电子从点沿轴移到无穷远的过程中，电势能先增大后减小 D. 将一带电量为的点电荷由处静止释放，到达点时的动能为 【答案】B 【解析】 【详解】A．由题图2可知点的电场强度为零，轴上的场强方向沿轴正方向，则A、B两点的点电荷为等量正点电荷，A错误； B．在的处放一正试探电荷，、点电荷在该点的场强方向如图所示 根据对称性可知该点的合场强 又根据几何关系可知 解得沿轴正半轴场强最大值 B正确； C．将一电子从点沿轴移到无穷远的过程中，电场力做负功，电势能一直增加，C错误； D．根据的面积表示电势的变化量，即 从到根据动能定理 可得到达点时的动能为，D错误。 故选B。 二、多项选择题（本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分） 8. 某研究小组设计了一个测定圆弧状玻璃砖折射率的实验，图甲中，0为两圆弧圆心，P1、P2、P3、P4为大头针，P1、P2的连线为入射光线。按照“测量玻璃的折射率”的实验步骤进行操作，测量入射角i和折射角r，多次改变入射角，测得几组入射角和折射角，根据测得的入射角和折射角的正弦值，画出了如图乙所示的图像。（光在真空中的传播速度）则下列说法正确的是（　　） A. 插大头针P4时应使其挡住P1、P2、P3处的大头针 B. 由图像乙可知该玻璃砖的折射率 C. 光在该玻璃砖中的传播速度为 D. 为了提高实验准确程度，插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量小些 【答案】AC 【解析】 【详解】A．根据光路的可逆性，大头针P4挡住P1、P2、P3处的大头针则说明，四点均在光路中，A正确； B．根据折射率的定义可得 该玻璃砖的折射率 C．根据可知 光在该玻璃砖中的传播速度为，C正确； D．为了提高实验准确程度，插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些，D错误。 故选AC。 9. 如图所示，一轻质弹性橡皮筋一端固定在P点，橡皮筋跨过固定在M点的光滑小定滑轮与一质量为m的小物体相连，物体穿在一固定的竖直杆上，若P点到M点的距离恰好等于橡皮筋原长l0，M点到杆的距离为l1，物体与杆间的动摩擦因数为μ，橡皮筋的弹力与其形变量成正比，其比例系数为k，重力加速度为g，现让物体从与M等高的A点由静止释放，它能下降到最低位置B点（橡皮筋始终在弹性限度范围内），下列说法正确的是（　　） A. 物体下降过程中所受摩擦力大小保持不变 B. 物体下降过程中加速度一直减小 C. 物体下降的最大高度为 D. 若物体能从B点返回，则 【答案】AD 【解析】 【详解】A．设物体下降过程中左段橡皮筋与竖直方向的夹角为θ，左段橡皮筋的长度即橡皮筋的伸长量为l，所以 所以 故A正确； B．根据牛顿第二定律有 由此可知，随着物体下降，橡皮筋的伸长量l不断增大，θ不断减小，cosθ不断增大，所以加速度不断减小，物体做加速度减小的加速运动，当加速度减小为零时，物体的速度达到最大，此后橡皮筋的弹力在竖直方向的分量继续增大，合力向上，加速度向上，且不断增大，所以物体做加速度增大的减速运动，所以物体下降过程中加速度先向下减小，后向上增大，故B错误； C．在物体下降过程中，重力、摩擦力和橡皮筋弹力在竖直方向的分量做功，根据动能定理有 解得 故C错误； D．当物体能从B点返回，此时加速度应向上，即 解得 故D正确。 故选AD。 10. 如图所示，真空中一个半径为R的绝缘圆弧柱面垂直纸面固定放置，圆弧正中间开一条狭缝。粒子源O可无初速释放质量为m、电荷量为的粒子。粒子通过电压U加速后自狭缝沿径向射入圆弧区域。以圆弧为边界设计圆形匀强磁场，可使从狭缝进入磁场的粒子逆时针转动，并转到圆弧柱面内部被吸收装置吸收，以下说法正确的是（　　） A. 粒子在磁场中运动的速度大小为 B. 圆形区域加一垂直于平面向里的匀强磁场，磁感应强度的最小值为 C. 圆形区域加一垂直于平面向里的匀强磁场，磁感应强度的最小值为 D. 圆形区域加一垂直于平面向外的匀强磁场，磁感应强度的最大值为 【答案】AB 【解析】 【详解】A．粒子从O点开始加速到达狭缝过程，由动能定理得 解得 A正确； BCD．根据左手定则可知粒子要做逆时针方向的运动，磁场方向必须垂直纸面向里。由洛伦兹力提供向心力得 解得 由几何知识可得磁感应强度最小值对应轨迹半径的最大值。做出临界情况下的轨迹如图所示，由几何关系可得 由几何关系 可得 又 解得 代入已知量，可得 B正确，CD错误。 故选AB。 第Ⅱ卷（非选择题 共54分） 三、实验题 11. 用如图所示的装置验证机械能守恒，轻绳跨过同一水平高度的两定滑轮连接着两质量同为m的物体A和B，在A的上面套一个比它大一点的环形物块C，在A的正下方有一略大于A的固定狭缝，A能通过狭缝，而C与狭缝台面碰撞后立即停下。狭缝的水平台面离地面高度为h，开始时A距离狭缝的水平台面高度为H，放手后，A、B、C从静止开始运动，忽略一切阻力。 （1）A通过狭缝后做_______直线运动； （2）测得A通过狭缝后到落地用时为t，则A通过狭缝的速度为________（用题中物理量的符号表示）； （3）测得C的质量为，当地重力加速度为g，若A、B、C一起运动的过程系统的机械能守恒，则需满足的等式为_______（用题中物理量的符号表示）； （4）某同学发现，在第（3）问的表达式中系统动能的增加量总是大于重力势能的减少量，则可能的原因是（　　）。 A. A、B、C运动时受空气阻力 B. 轻绳与两定滑轮间有摩擦力 C. A不能看成质点，其厚度不能忽略 D. 测量h读数时存在偶然误差 【答案】（1）匀速 （2） （3） （4）C 【解析】 【小问1详解】 A通过狭缝后，由于物体A和B质量相等，做匀速直线运动。 【小问2详解】 A通过狭缝的速度为 【小问3详解】 若A、B、C一起运动的过程系统的机械能守恒，则 解得 【小问4详解】 A ．A、B、C运动时受空气阻力，会导致系统动能的增加量总是小于重力势能的减少量，故A错误； B．轻绳与两定滑轮间有摩擦力，会导致系统动能的增加量总是小于重力势能的减少量，故B错误； C．A不能看成质点，其厚度不能忽略，实验中H偏小，重力势能的减小量偏小，导致系统动能的增加量总是大于重力势能的减少量，故C正确； D．测量h读数时存在偶然误差，会导致系统动能的增加量有的大于、有的小于重力势能的减少量，故D错误。 故选C。 12. 在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器结构如图甲所示。 （1）变压器的铁芯，它的结构和材料是__________。（填字母） A. 整块硅钢铁芯 B. 整块不锈钢铁芯 C. 绝缘的铜片叠成 D. 绝缘的硅钢片叠成 （2）观察两个线圈的导线，发现粗细不同，导线粗的线圈匝数__________。（填“多”或“少”） （3）用匝数匝和匝的变压器，实验测量数据如表： 1.80 2.80 3.80 4.90 4.00 6.01 8.02 9.98 根据测量数据可判断原线圈匝数为__________匝。（填“400”或“800”） （4）图乙为某电学仪器原理图，图中变压器为理想变压器。左侧虚线框内的交流电源与串联的定值电阻可等效为该电学仪器电压输出部分，该部分与一理想变压器的原线圈连接；一可变电阻R与该变压器的副线圈连接，原、副线圈的匝数分别为、，在交流电源的电压有效值不变的情况下，调节可变电阻R的过程中，当__________时，R获得的功率最大。 【答案】（1）D （2）少 （3）800 （4） 【解析】 【小问1详解】 变压器的铁芯，它的结构和材料是绝缘的硅钢片叠成。 故选D。 【小问2详解】 根据变流比可知，匝数少的线圈电流大，则应用较粗的导线，即导线粗的线圈匝数少。 【小问3详解】 观察发现，总是略小于的一半，考虑变压器不是理想变压器，有漏磁现象，故是原线圈电压，根据变压比可知，原线圈匝数为800匝。 【小问4详解】 将左侧虚线框内的交流电源与串联的定值电阻R0可等效为一个新电源，根据题意等效电动势为，内阻为R0，将右侧实线框 的变压器与可变电阻R等效为一个用电器，等效电阻为 理想变压器不消耗功率，则等效电阻消耗的功率等于可变电阻R消耗的功率，则有 根据数学函数规律可知，当效电阻等于可变电阻R时，消耗功率最大，则有 结合上述解得 四、计算题（共38分，要写出必要的文字说明和解题过程，只写出结果，没有过程不能得分） 13. “波”字最早用于描述水纹起伏之状，唐代诗人有“微风动柳生水波”的描述，水波可看成简谐横波。一列沿x轴负方向传播的水波在时刻的波形如图所示，此时波刚好传播到平衡位置为的P点，Q点是波上平衡位置为的质点，在时刻，Q点（在时刻后）首次位于波峰位置。 求： （1）该列波的传播速度v； （2）质点Q的振动方程； （3）时刻后，质点P和质点Q第三次位移相同的时刻。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）时刻，质点Q右端最近的波峰的平衡位置 时间内，处的振动形式传播至Q点，则 解得 （或） （2）质点Q的振幅 （或） 设简谐横波的周期为T，则 质点Q的圆频率 设质点Q的初相位为，根据题意有 则质点Q的振动方程为 （3）根据题意可知，质点P的振动方程为 质点P、质点Q第三次位移相同时 解得 14. 一两侧开口且长度为的圆筒A沿着地面滑行，由于摩擦阻力的作用，加速度大小为，方向总与运动方向相反，直到圆筒停在地面上。圆筒滑行方向前方有一堵墙，圆筒撞到墙后会反弹，撞墙后速率变为撞墙前的一半。某时刻该圆筒速度为，右端距离墙壁为，向着墙壁滑动。一无人机B（可视为质点）此时恰在圆筒右侧圆筒口中心以速度与圆筒同向做匀速直线运动。假设无人机可以在圆筒内外自由穿梭不受圆筒影响，无人机相对于圆筒从一侧圆筒口运动到另一侧圆筒口视为穿过一次圆筒。 （1）若圆筒恰好未与墙壁发生碰撞，求此情况的大小； （2）若，求当圆筒最终停止时，其右侧到墙壁的距离； （3）若，求无人机B在飞到墙壁前，每次穿过圆筒所经过的时间。 【答案】（1）；（2）；（3）见解析 【解析】 【详解】（1）若圆筒恰好未与墙壁发生碰撞，则有 解得 （2）依题意，有 即圆筒会与墙发生碰撞，设碰撞前圆筒的速度大小为，则碰撞后速度大小为，可得 ， 联立，解得 即当圆筒最终停止时，其右侧到墙壁的距离为。 （3）无人机第一次穿过圆筒时，如图 此过程中无人机的位移为 筒的位移为 根据位移之间的关系可得 解得 即无人机第一次穿过圆筒用。设筒开始运动后经过的时间到达墙，由 解得 或（舍去） 可知 即无人机第一次通过筒时，筒尚未撞墙。无人机在时到达筒的左端。无人机在时到达筒的左端，此时筒的速度为 而再经过 碰撞墙因此，在筒撞墙时，无人机进入筒的距离为 在撞墙后瞬间，筒的速度大小变为碰撞前的一半，筒停下还需用时 在这段时间内，无人机的位移大小 由于 其中x为撞墙后筒的位移，上面已经求出，可知筒停下时，无人机尚在筒内，因此，无人机从筒停下到飞出筒还需用时 可知无人机第二次穿筒用时 15. 如图甲所示，在竖直平面内平行放置了两根完全相同的金属导轨，导轨间距L=1.0m。其中a1b1和a2b2段是足够长的光滑竖直轨道；b1c1和b2c2段是光滑圆弧轨道，c1d1和c2d2段是与水平面成37°角的足够长的粗糙倾斜直轨道；图乙是其正视图，其中竖直轨道处于B=0.5T的垂直导轨平面水平向右的匀强磁场中，倾斜直轨道处于B=0.5T的沿轨道斜面向下的匀强磁场中。a1a2之间连接一阻值为R=1.0Ω的电阻。现有两根质量均为m=0.lkg，电阻均为R=1.0Ω，长度均为L=1.0m的金属棒M和N，其中M棒紧贴竖直轨道从离b1b2高h=15m处静止释放，同时N棒从足够高的倾斜轨道静止释放。N棒与轨道的c1d1、c2d2段之间的动摩擦因数为μ=0.5。运动中两金属棒与导轨始终紧密接触，M棒竖直下落至b1b2前已经达到匀速。重力加速度g=10m/s2，（sin37°=0.6，cos37°=0.8），求： （1）M棒到达b1b2时的速度大小； （2）M棒从静止开始运动到b1b2的过程中，通过电阻R的电量q以及电阻R中产生的焦耳热Q； （3）M棒从静止开始运动到b1b2所需时间t； （4）M棒到达b1b2时N棒的速度大小。 【答案】（1）6m/s；（2）2.5C；2.2.J；（3）3.1s；（4）12.45m/s 【解析】 【详解】（1）M棒匀速时，感应电动势 感应电流 总电阻 =1.5Ω 安培力 代入数据得 （2）M棒下落到b1b2过程 解得 q=5C 通过R的电荷量为 整个电路焦耳热 所以 （3）M棒下落到b1b2过程 其中 代入数据得 t=3.1s （4）对N棒 代入数据得 =12.45m/s 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $