精品解析：福建省厦门第一中学2023-2024学年高三上学期12月月考物理试题

2023-2024一中高三12月月考 一、单项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分 1. 如图所示，物块A放在倾斜的木板上，木板的倾角α分别为30°和45°时物块所受摩擦力的大小恰好相同，则下列说法正确的是（　　） A. 木板的倾角α为45°时物块静止在斜面上 B. 木板的倾角α为45°时物块沿斜面匀速下滑 C. 倾角α为30°时物块沿斜面匀加速下滑 D. 物块和木板间的动摩擦因数为 2. 2021年12月9日15时40分，天宫课堂第一课正式开讲，这是首次在距地面约的中国载人空间站天宫上进行的太空授课活动。授课期间，航天员与地面课堂的师生进行了实时互动，则（　　） A. 在天宫中宇航员由于没有受到地球引力而处于漂浮状态 B. 即使在“天宫”中处于完全失重状态，宇航员仍可用弹簧拉力器锻炼身体 C. 天宫的运行速度介于第一宇宙速度与第二宇宙速度之间 D. 天宫能和地面课堂实时交流，是因其绕地球运行角速度和地球自转角速度相同 3. 质量为m的物块P置于倾角为θ1的固定光滑斜面上，轻细绳跨过光滑定滑轮分别连接着P与小车，P与滑轮间的细绳平行于斜面，小车拉着物体P，使P沿斜面以速度v匀速上滑，当小车与滑轮间的细绳和水平方向成夹角θ2时（如图），下列判断正确的是（　　） A. 小车的速率为v B. 小车的速率为 C. 绳的拉力对P做功的功率为mgvsinθ1 D. 绳的拉力对P做功的功率为mgvsinθ2 4. 如图甲所示，质量为2kg的物体静止在水平地面上，与地面间的动摩擦因数为0.4，与地面间的最大静摩擦力为9N。t=0时刻起，物体受到一个水平向右的力F作用，其大小随时间变化的关系如图乙所示，重力加速度g取10m/s2，则（　　） A. t=0到t=4s时间内摩擦力的冲量为零 B. t=4s时物体开始运动 C. t=6s时物体的速度大小为 D. t=11s时物体恰好停止运动 二、双项选择题：本题共4小题，每小题6分，共24分 5. 如图所示。理想变压器原、副线圈匝数比为1：3，a，b端接入电压的正弦式交流电源。电阻R1=1Ω，R2=3Ω，滑动变阻器R3最大阻值为30Ω，此时滑片P处于正中间位置，电表均为理想交流电表，则（　　） A. R1与R2的热功率之比为1：3 B. 电流表的示数为2A C. 若向上移动P，电压表示数变小 D. 若向下移动P，电源的输出功率变大 6. 某力敏电阻的阻值随着压力的增大而线性减小。一同学利用该力敏电阻设计了判断小车在水平方向上运动状态的装置。其工作原理如图甲所示，将力敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，之间放置一个光滑绝缘重物M，重物与挡板之间通过轻弹簧连接。某次实验中，电流表示数随时间变化关系如图乙所示、已知时间内，小车处于静止状态，则（　　） A. 时间内，弹簧处于压缩状态 B. 时间内，小车可能向右做匀加速直线运动 C. 时间内，小车可能向右做匀速直线运动 D. 时间内，小车可能向左做匀加速直线运动 7. 如图甲所示，一质量为m、边长为L，电阻为R的单匝正方形导线框放在绝缘的光滑水平面上。空间中存在一竖直向下的单边界匀强磁场，线框有一半在磁场内。其边与磁场边界平行。时刻起，磁场的磁感应强度随时间均匀减小，如图乙所示。线框运动的图像如图丙所示，图中斜向虚线为过O点速度图线的切线，则（　　） A. 线框中的感应电流沿逆时针方向 B. 线框中的感应电流沿顺时针方向 C. 磁感应强度的变化率为 D. 时刻，线框的热功率为 8. 如图甲所示，可视为质点的物体A、B通过轻绳连接在光滑轻质定滑轮两侧，并在外力的作用下保持静止两物块距离地面高度相同且细绳处于绷紧状态。T=0时刻撤去外力后，0-t1时间内物体A的动能Ek、重力势能Ep，（取地面为重力势能的零势能面）随时间t的变化关系如图乙所示。已知物体B的质量mB=3kg且始终没有与定滑轮相碰，忽略空气阻力，重力加速度g取10m/s2，则（　　） A. 物体A的质量为5kg B. 0-t1时间内，物体B的机械能增加了21J C. 当物体A的重力势能与动能相等时，物体A距地面的高度约为0.57m D. 物体B离地的最大高度为2.8m 三、非选择题：共60分 9. 使用蓝牙耳机接听手机来电，信号传输示意图如图所示。蓝牙通信的电磁波波长比手机通信的电磁波波长________（填“短”、“长”或“相等”），在空气中的传播速度大小约为________m/s。（保留一位有效数字） 10. 在冰壶比赛过程中，运动员可以用冰壶刷在冰壶前进路径上刷冰面，使冰壶与冰面之间的动摩擦因数减小。如图所示，在某场冰壶比赛中，一冰壶（可看做质点）以速度3v从A点垂直进入三个矩形区域沿虚线做减速运动，到达B处的速率为2v，用冰壶刷以不同的力度刷BC、CD间的冰面、冰壶运动到C处的速率为v，且刚要离开第三个矩形区域边缘的D点时速度恰好为零，已知AB= BC=CD，则冰壶在AB、BC、CD间冰面的动摩擦因数之比为____，冰壶在AB、BC、CD间冰面的运动时间之比为____。 11. 如图所示，甲、乙两列简谐横波在同一介质中分别沿x轴正、负方向传播、波速均为8m/s，t=0时刻两列波的前端分别传播到x=-2m处和x=8m处。则当两列波在空间中发生干涉时，x=0处为振动的___________点（选填“加强”或“减弱”）；t=1s时，x=0处的质点位移为___________cm。 12. 用如图甲所示的实验装置研究小车加速度与合外力的关系。长木板置于水平桌面上，一端系有砂桶的细绳通过滑轮与固定的拉力传感器相连、拉力传感器可显示绳中的拉力大小F，改变砂桶中砂的质量并进行多次实验。 (1)关于本实验下列说法正确的是___________。 A．需要测量砂和砂桶的总质量 B．不需要平摩擦力 C．需要保持小车的质量不变 D．砂和砂桶的总质量应远小于小车的质量 (2)图乙为实验中得到的一条纸带，相邻计数点间有四个点未标出，打点计时器所接电源的频率为50Hz。则小车的加速度大小为___________m/s2。（结果保留3位有效数字） (3)某同学以力传感器的示数F为横坐标。加速度a为纵坐标，画出的a-F图线是一条直线，如图丙所示，说明小车质量一定时，其加速度大小与合外力成正比。若已知图线的斜率为k，砂和砂桶的总质量为m，小车上滑轮质量为m0，则还可求出小车的质量M=___________（用题中物理量的符号表示）。 13. 三元锂电池因具有高能量密度，良好的低温放电性能和高充电效率等优点而被广泛用于电动汽车。某实验小组为了研究三元锂电池的特性，利用专业的充放电数字仪测试一节三元锂电池，得到其在1A恒流放电情况下，路端电压从充满电时电压4.2V线性减小至放电终止电压2.8V，路端电压随时间变化图像如图甲所示、全过程持续180min。该电池内阻忽略不计。 (1)依照规范，电池容量常标记为mAh（毫安时，表示电池由初始满电压至放电终止状态释放的总电荷量），则该电池放电过程中释放的电量大约为___________。 A．2600mAh B．3000mAh C．6000mAh D．10800mAh (2)由图甲可知该电池充满电时的电压为4.2V，放电终止电压为2.8V，则该电池由初始满电压至放电终止的过程中输出能量为___________J。 (3)将该电池充满电后与总阻值为5Ω的滑动变阻器Rr、阻值为20Ω定值电阻R0组建如图乙所示电路，则该滑动变阻器额定电流至少为___________（填写正确选项的序号）。 A．0.60A B．0.84A C．0.90A D．1.05A 14. 钢架雪车比赛的一段赛道如图甲所示，水平直道AB与长33m的倾斜直道BC在B点平滑连接，斜道与水平面的夹角为30°。运动员从A点由静止出发，推着雪车匀加速到B点时速度大小为8m/s，用时t1＝2.5s。紧接着快速俯卧到车上沿BC下滑（图乙所示），从B到C点用时t2＝3s。若雪车（包括运动员）可视为质点，始终在冰面上运动，其总质量为110kg，sin30°＝0.5，g＝10m/s2，求雪车（包括运动员）： （1）求水平直道AB的长度； （2）过C点的速度大小； （3）在斜道BC上运动时受到的阻力大小。 15. 如图所示，冰城大型户外冰上游乐活动的模型图，固定在地面上的圆弧轨道表面光滑，质量、长度的平板C置于冰面上，其左端紧靠着圆弧轨道，且其上表面与轨道末端相切，平板左侧放置质量的橡胶块B。质量的人A从圆弧轨道上与平板高度差为处由静止滑下，A与B碰撞后立即共速。整个运动过程中A、B均可视作质点。已知人、橡胶块与平板间的动摩擦因数均为，冰面宽度，平板碰到冰面边墙壁立即被锁定。平板受到冰面的阻力忽略不计，重力加速度。求： （1）A与B碰撞后瞬间的共同速度为多大； （2）AB与C达到共同速度时，此时AB离C右端的距离x多大； （3）在C被墙壁锁定后，为了避免人碰撞到墙壁，且保证人不掉到冰面上，在AB与墙壁距离为x时，人把B以速度vB推出，B与墙壁碰后立即被锁定，试讨论vB的取值范围（答案中包含x）。 16. 利用电场与磁场控制带电粒子的运动，在现代科学实验和技术设备中有着广泛的应用。如图所示，一粒子源不断释放质量为m，带电量为+q的带电粒子，其初速度视为零，经过加速电压U后，以一定速度垂直平面MNN1M1，射入边长为2L的正方体区域MNPQ-M1N1P1Q1。可调整粒子源及加速电场位置，使带电粒子在边长为L的正方形MHIJ区域内入射，不计粒子重力及其相互作用，完成以下问题： （1）若仅在正方体区域中加上沿MN方向的匀强电场，要让所有粒子都到达平面NPP1N1，求所加匀强电场电场强度的最小值E； （2）若仅在正方体区域中加上沿MN方向的匀强磁场，要让所有粒子都到达平面M1N1P1Q1，求所加匀强磁场磁感应强度的最小值B0及最大值Bm； （3）以M1为原点建立如图所示直角坐标系M1-xyz，若在正方体区域中同时加上沿MN方向大小为的匀强电场及大小为B0的匀强磁场，让粒子对准I点并垂直平面MNN1M1入射，求粒子离开正方体区域时的坐标位置（结果可用根号和圆周率π表示）。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2023-2024一中高三12月月考 一、单项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分 1. 如图所示，物块A放在倾斜的木板上，木板的倾角α分别为30°和45°时物块所受摩擦力的大小恰好相同，则下列说法正确的是（　　） A. 木板的倾角α为45°时物块静止在斜面上 B. 木板的倾角α为45°时物块沿斜面匀速下滑 C. 倾角α为30°时物块沿斜面匀加速下滑 D. 物块和木板间的动摩擦因数为 【答案】D 【解析】 【详解】CD．对物体受力分析如图 当木板的倾角α为30°时，物块所受摩擦力为静摩擦力，根据平衡条件得f=mgsinα 当木板的倾角α为45°时物块所受摩擦力为滑动摩擦力，则有f=μN=μmgcosα 即为mgsin30°=μmgcos45° 解得μ=，故C错误，D正确。 AB．根据题意可知倾角α为30°时，物块受到的摩擦力为静摩擦力；当木板的倾角α为45°时物块所受摩擦力为滑动摩擦力，因为，所以物块沿斜面加速下滑，故AB错误； 故选D。 2. 2021年12月9日15时40分，天宫课堂第一课正式开讲，这是首次在距地面约的中国载人空间站天宫上进行的太空授课活动。授课期间，航天员与地面课堂的师生进行了实时互动，则（　　） A. 在天宫中宇航员由于没有受到地球引力而处于漂浮状态 B. 即使在“天宫”中处于完全失重状态，宇航员仍可用弹簧拉力器锻炼身体 C. 天宫的运行速度介于第一宇宙速度与第二宇宙速度之间 D. 天宫能和地面课堂实时交流，是因其绕地球运行角速度和地球自转角速度相同 【答案】B 【解析】 【详解】A．在“天宫”中宇航员仍然要受到地球引力，但是由于处于完全失重状态，使得处于漂浮状态，故A错误； B．即使在“天宫”中处于完全失重状态，但弹簧弹力仍然存在，宇航员仍可用弹簧拉力器炼身体，故B正确； C．第一宇宙速度是最大的环绕速度，“天宫”的运行速度小于第一宇宙速度，故C错误； D．根据 可知天宫绕地球运行的角速度大于地球静止卫星的角速度，而静止卫星的角速度等于地球自转的角速度，可知天宫绕地球运行角速度大于地球自转角速度，故D错误。 故选B。 3. 质量为m的物块P置于倾角为θ1的固定光滑斜面上，轻细绳跨过光滑定滑轮分别连接着P与小车，P与滑轮间的细绳平行于斜面，小车拉着物体P，使P沿斜面以速度v匀速上滑，当小车与滑轮间的细绳和水平方向成夹角θ2时（如图），下列判断正确的是（　　） A. 小车的速率为v B. 小车的速率为 C. 绳的拉力对P做功的功率为mgvsinθ1 D. 绳的拉力对P做功的功率为mgvsinθ2 【答案】C 【解析】 【详解】AB．将小车的速度v1进行分解如图所示 则有v=v1cosθ2 解得，故AB错误； CD．物体P做匀速运动，根据平衡条件，可得绳的拉力为F=mgsinθ1 根据瞬时功率公式P=Fv 可得绳的拉力对P做功的功率为P=mgvsinθ1，故C正确，D错误。 故选C。 4. 如图甲所示，质量为2kg的物体静止在水平地面上，与地面间的动摩擦因数为0.4，与地面间的最大静摩擦力为9N。t=0时刻起，物体受到一个水平向右的力F作用，其大小随时间变化的关系如图乙所示，重力加速度g取10m/s2，则（　　） A. t=0到t=4s时间内摩擦力的冲量为零 B. t=4s时物体开始运动 C. t=6s时物体的速度大小为 D. t=11s时物体恰好停止运动 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据 ，t=0到t=4s时间内摩擦力不等于零，所以摩擦力的冲量不等于零，A错误； B．根据图像，拉力为，t=4s时拉力等于8N，小于最大静摩擦力9N，物体仍然静止，B错误； C．根据，4.5s末物体开始运动，在4.5～6s时间内，拉力和摩擦力的冲量分别为 根据动量定理得 解得 C正确； D．在4.5～11s时间内，拉力和摩擦力的冲量分别为 由此可知，t=11s前物体已经停止运动，D错误。 故选C。 二、双项选择题：本题共4小题，每小题6分，共24分 5. 如图所示。理想变压器原、副线圈匝数比为1：3，a，b端接入电压的正弦式交流电源。电阻R1=1Ω，R2=3Ω，滑动变阻器R3最大阻值为30Ω，此时滑片P处于正中间位置，电表均为理想交流电表，则（　　） A. R1与R2的热功率之比为1：3 B. 电流表的示数为2A C. 若向上移动P，电压表示数变小 D. 若向下移动P，电源的输出功率变大 【答案】BD 【解析】 【详解】AB．设电流表的读数为I，则R2的电流为，R1与R2的热功率之比为 解得 A错误，B正确； C．若向上移动P，R3变大，副线圈电流变小，原线圈电流变小，R1两端电压变小，原线圈两端电压变大，副线圈两端电压变大，电压表示数变大，C错误； D．若向下移动P，R3变小，副线圈电流变大，原线圈电流变大，电源的输出功率变大，D正确。 故选BD。 6. 某力敏电阻的阻值随着压力的增大而线性减小。一同学利用该力敏电阻设计了判断小车在水平方向上运动状态的装置。其工作原理如图甲所示，将力敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，之间放置一个光滑绝缘重物M，重物与挡板之间通过轻弹簧连接。某次实验中，电流表示数随时间变化关系如图乙所示、已知时间内，小车处于静止状态，则（　　） A. 时间内，弹簧处于压缩状态 B. 时间内，小车可能向右做匀加速直线运动 C. 时间内，小车可能向右做匀速直线运动 D. 时间内，小车可能向左做匀加速直线运动 【答案】AD 【解析】 【详解】A．时间内，电流最大，力敏电阻的阻值最小，所受压力最大，所以弹簧处于压缩状态，故A正确； B．时间内，电流减小，力敏电阻的阻值增大，所受压力F减小，由牛顿第三定律可知光滑绝缘重物M所受支持力减小，根据牛顿第二定律，光滑绝缘重物M的加速度为 由于弹簧形变量不变，光滑绝缘重物M的加速度增大，光滑绝缘重物M的加速度和小车的加速度相同，因此小车的加速度增大，不是匀变速运动，故B错误； CD．时间内，电流最小，力敏电阻的阻值最大，所受压力最小，M的合力向左，M的加速度向左，又因为电流不变，压力不变，小车的合力不变，加速度不变，小车做加速度向左的匀变速直线运动，小车可能向左做匀加速直线运动，也可能向右做匀减速直线运动；还有可能M与力敏电阻分离了，此时小车可能向左做加速度增大的加速直线运动，故C错误，D正确。 故选AD。 7. 如图甲所示，一质量为m、边长为L，电阻为R的单匝正方形导线框放在绝缘的光滑水平面上。空间中存在一竖直向下的单边界匀强磁场，线框有一半在磁场内。其边与磁场边界平行。时刻起，磁场的磁感应强度随时间均匀减小，如图乙所示。线框运动的图像如图丙所示，图中斜向虚线为过O点速度图线的切线，则（　　） A. 线框中的感应电流沿逆时针方向 B. 线框中的感应电流沿顺时针方向 C. 磁感应强度的变化率为 D. 时刻，线框的热功率为 【答案】BD 【解析】 【详解】AB．由图乙可知垂直纸面向里的磁感应强度减小，则穿过线圈的磁通量减小 根据楞次定律可知，线框中电流方向为顺时针方向，故A错误，B正确； C．时刻，感应电动势大小为 根据牛顿第二定律 由图丙可知在时刻的加速度为 联立解得，故C错误； D．由图丙可知，时刻之后，线框速度恒定，说明线框已经全部进入磁场 此后虽然电路中有感应电流，但各边安培力相互抵消，所以线框做匀速直线运动 在时刻的电动势 线框的热功率为 联立可得，故D正确； 故选BD。 8. 如图甲所示，可视为质点的物体A、B通过轻绳连接在光滑轻质定滑轮两侧，并在外力的作用下保持静止两物块距离地面高度相同且细绳处于绷紧状态。T=0时刻撤去外力后，0-t1时间内物体A的动能Ek、重力势能Ep，（取地面为重力势能的零势能面）随时间t的变化关系如图乙所示。已知物体B的质量mB=3kg且始终没有与定滑轮相碰，忽略空气阻力，重力加速度g取10m/s2，则（　　） A. 物体A的质量为5kg B. 0-t1时间内，物体B的机械能增加了21J C. 当物体A的重力势能与动能相等时，物体A距地面的高度约为0.57m D. 物体B离地的最大高度为2.8m 【答案】BC 【解析】 【详解】AB．因AB组成的系统的机械能守恒，由图可知0-t1时间内A的机械能减小 则B的机械能增加了 设此过程中A下降h，则B升高h，则 联立解得 选项B正确，A错误； C．开始时AB距离地面的高度为 则当物体A的重力势能与动能相等时设A下降的高度为h2，则由机械能守恒定律 其中 解得 此时物体A距地面的高度 选项C正确； D．当A物体落地时，由机械能守恒定律 解得 则B还能上升的高度 物体B离地的最大高度为 hB=2m+2m+0.8m=4.8m 选项D错误。 故选BC。 三、非选择题：共60分 9. 使用蓝牙耳机接听手机来电，信号传输示意图如图所示。蓝牙通信的电磁波波长比手机通信的电磁波波长________（填“短”、“长”或“相等”），在空气中的传播速度大小约为________m/s。（保留一位有效数字） 【答案】 ①. 短 ②. 【解析】 【详解】[1]由图知蓝牙通信的电磁波频率比手机通信的电磁波高，所以蓝牙通信的电磁波波长比手机通信的电磁波波长短。 [2]电磁波在空气中的传播速度大小约为。 10. 在冰壶比赛过程中，运动员可以用冰壶刷在冰壶前进路径上刷冰面，使冰壶与冰面之间的动摩擦因数减小。如图所示，在某场冰壶比赛中，一冰壶（可看做质点）以速度3v从A点垂直进入三个矩形区域沿虚线做减速运动，到达B处的速率为2v，用冰壶刷以不同的力度刷BC、CD间的冰面、冰壶运动到C处的速率为v，且刚要离开第三个矩形区域边缘的D点时速度恰好为零，已知AB= BC=CD，则冰壶在AB、BC、CD间冰面的动摩擦因数之比为____，冰壶在AB、BC、CD间冰面的运动时间之比为____。 【答案】 ①. 5∶3∶1 ②. 3∶5∶15 【解析】 【详解】[1][2]根据速度-位移公式，有 解得 根据牛顿第二定律，有 解得 运动时间 解得 11. 如图所示，甲、乙两列简谐横波在同一介质中分别沿x轴正、负方向传播、波速均为8m/s，t=0时刻两列波的前端分别传播到x=-2m处和x=8m处。则当两列波在空间中发生干涉时，x=0处为振动的___________点（选填“加强”或“减弱”）；t=1s时，x=0处的质点位移为___________cm。 【答案】 ①. 加强 ②. 0 【解析】 【详解】[1]由图可知，两列波的波长均为 处的质点到两列波的前端的路程差为 因两列波的起振方向相反，所以处质点为振动加强点； [2]两列波的周期均为 乙波传到处的时间 所以时刚好传到处，处于平衡位置，甲波传到处的时间 则时，处质点振动的时间 也处于平衡位置，所以，x=0处的质点位移为0. 12. 用如图甲所示的实验装置研究小车加速度与合外力的关系。长木板置于水平桌面上，一端系有砂桶的细绳通过滑轮与固定的拉力传感器相连、拉力传感器可显示绳中的拉力大小F，改变砂桶中砂的质量并进行多次实验。 (1)关于本实验下列说法正确的是___________。 A．需要测量砂和砂桶的总质量 B．不需要平摩擦力 C．需要保持小车的质量不变 D．砂和砂桶的总质量应远小于小车的质量 (2)图乙为实验中得到的一条纸带，相邻计数点间有四个点未标出，打点计时器所接电源的频率为50Hz。则小车的加速度大小为___________m/s2。（结果保留3位有效数字） (3)某同学以力传感器的示数F为横坐标。加速度a为纵坐标，画出的a-F图线是一条直线，如图丙所示，说明小车质量一定时，其加速度大小与合外力成正比。若已知图线的斜率为k，砂和砂桶的总质量为m，小车上滑轮质量为m0，则还可求出小车的质量M=___________（用题中物理量的符号表示）。 【答案】 ①. C ②. 1.49 ③. 【解析】 【详解】(1)[1] A．拉力传感器可以直接测出绳的拉力，不需要测量砂和砂桶的总质量，A错误； B．需要平摩擦力，B错误； C．本实验要研究小车加速度与合外力的关系，需要保持小车的质量不变，C正确； D．拉力传感器可以直接测出绳的拉力，不需要满足砂和砂桶的总质量应远小于小车的质量，D错误。 故选C。 (2)[2]小车的加速度大小为 (3)[3]根据牛顿第二定律得 解得 根据题意 解得 13. 三元锂电池因具有高能量密度，良好的低温放电性能和高充电效率等优点而被广泛用于电动汽车。某实验小组为了研究三元锂电池的特性，利用专业的充放电数字仪测试一节三元锂电池，得到其在1A恒流放电情况下，路端电压从充满电时电压4.2V线性减小至放电终止电压2.8V，路端电压随时间变化图像如图甲所示、全过程持续180min。该电池内阻忽略不计。 (1)依照规范，电池容量常标记为mAh（毫安时，表示电池由初始满电压至放电终止状态释放的总电荷量），则该电池放电过程中释放的电量大约为___________。 A．2600mAh B．3000mAh C．6000mAh D．10800mAh (2)由图甲可知该电池充满电时的电压为4.2V，放电终止电压为2.8V，则该电池由初始满电压至放电终止的过程中输出能量为___________J。 (3)将该电池充满电后与总阻值为5Ω的滑动变阻器Rr、阻值为20Ω定值电阻R0组建如图乙所示电路，则该滑动变阻器额定电流至少为___________（填写正确选项的序号）。 A．0.60A B．0.84A C．0.90A D．1.05A 【答案】 ①. B ②. 37800 ③. D 【解析】 【详解】(1)[1]根据题意 故选B。 (2)[2]该电池由初始满电压至放电终止的过程中输出能量为 (3)该滑动变阻器额定电流至少为 故选D。 14. 钢架雪车比赛的一段赛道如图甲所示，水平直道AB与长33m的倾斜直道BC在B点平滑连接，斜道与水平面的夹角为30°。运动员从A点由静止出发，推着雪车匀加速到B点时速度大小为8m/s，用时t1＝2.5s。紧接着快速俯卧到车上沿BC下滑（图乙所示），从B到C点用时t2＝3s。若雪车（包括运动员）可视为质点，始终在冰面上运动，其总质量为110kg，sin30°＝0.5，g＝10m/s2，求雪车（包括运动员）： （1）求水平直道AB的长度； （2）过C点的速度大小； （3）在斜道BC上运动时受到的阻力大小。 【答案】（1）10m；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）在AB段加速度大小为 故水平直道AB的长度为 （2）从B点到C点，根据匀变速直线运动位移时间公式可得 解得 过C点的速度大小为 （3）设斜道BC上运动时受到的阻力大小为f，根据牛顿第二定律可得 解得 15. 如图所示，冰城大型户外冰上游乐活动的模型图，固定在地面上的圆弧轨道表面光滑，质量、长度的平板C置于冰面上，其左端紧靠着圆弧轨道，且其上表面与轨道末端相切，平板左侧放置质量的橡胶块B。质量的人A从圆弧轨道上与平板高度差为处由静止滑下，A与B碰撞后立即共速。整个运动过程中A、B均可视作质点。已知人、橡胶块与平板间的动摩擦因数均为，冰面宽度，平板碰到冰面边墙壁立即被锁定。平板受到冰面的阻力忽略不计，重力加速度。求： （1）A与B碰撞后瞬间的共同速度为多大； （2）AB与C达到共同速度时，此时AB离C右端的距离x多大； （3）在C被墙壁锁定后，为了避免人碰撞到墙壁，且保证人不掉到冰面上，在AB与墙壁距离为x时，人把B以速度vB推出，B与墙壁碰后立即被锁定，试讨论vB的取值范围（答案中包含x）。 【答案】（1）8m/s；（2）1m；（3） 【解析】 【详解】（1）A沿圆弧下滑到碰撞前瞬间过程，由机械能守恒定律得 A、B碰撞过程系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得 mv0 = (m＋m0)vAB 代入数据解得 v0 = 10m/s vAB = 8m/s （2）A、B、C系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得 mv0 = (m＋m0＋M)vABC 代入数据解得 vABC = 4m/s 对C，由动能定理得 代入数据解得 xC = 2m < d－L = 10m－5m = 5m AB与C共速时C与墙壁没有发生碰撞，对AB，由动能定理得 代入数据解得 xAB = 6m A、B、C共速时AB距C左端的距离 x左 = xAB－xC = (6－2)m = 4m 距C右端距离 ∆x = L－x左 = (5－4)m = 1m （3）设人恰好到达墙壁时的速度大小为vA1，由动能定理得 解得 人推出B过程系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得 (m＋m0)vABC = mvA1＋m0vB1 解得 设人推出B后人恰好运动到C的左端时刚推出B时A的速度为vA2，对A，由动能定理得 解得 人推出B过程系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得 （m＋m0)vABC = －mvA2＋m0vB2 解得 则vB的范围是 16. 利用电场与磁场控制带电粒子的运动，在现代科学实验和技术设备中有着广泛的应用。如图所示，一粒子源不断释放质量为m，带电量为+q的带电粒子，其初速度视为零，经过加速电压U后，以一定速度垂直平面MNN1M1，射入边长为2L的正方体区域MNPQ-M1N1P1Q1。可调整粒子源及加速电场位置，使带电粒子在边长为L的正方形MHIJ区域内入射，不计粒子重力及其相互作用，完成以下问题： （1）若仅在正方体区域中加上沿MN方向的匀强电场，要让所有粒子都到达平面NPP1N1，求所加匀强电场电场强度的最小值E； （2）若仅在正方体区域中加上沿MN方向的匀强磁场，要让所有粒子都到达平面M1N1P1Q1，求所加匀强磁场磁感应强度的最小值B0及最大值Bm； （3）以M1为原点建立如图所示直角坐标系M1-xyz，若在正方体区域中同时加上沿MN方向大小为的匀强电场及大小为B0的匀强磁场，让粒子对准I点并垂直平面MNN1M1入射，求粒子离开正方体区域时的坐标位置（结果可用根号和圆周率π表示）。 【答案】（1）；（2），；（3） 【解析】 【详解】（1）粒子经过加速电场加速有 仅加电场时粒子在正方体区域中做类平抛运动，当M点射入的例子恰好到达P点，则所有粒子均能达到平面NPP1N1，由类平抛规律可得 联立解得 （2）仅加磁场时粒子在正方体区域中做匀速圆周运动，当从M点射入的粒子恰好到达Q1点时所加的磁场为最小值，由圆周运动规律可得 联立解得 当从M点射入的粒子恰好到达M1点时所加的磁场为最大值，有 联立解得 （3）若在正方体区域中同时加上沿MN方向的匀强电场及匀强磁场，电场加速粒子所带来的速度分量恰与磁场平行，不会带来新的洛伦兹力，故粒子的运动为在磁场中的匀速圆周运动与在电场中的匀加速直线运动的组合，若仅考虑在磁场中的圆周运动，正视图如图所示： 则有 在磁场中的圆心角为 即 则粒子在磁场中的运动时间 若仅考虑在电场中的类平抛运动，有 联立解得在电场中的运动时间为 因分运动与合运动具有等时性，且，则粒子的运动时间为 故粒子完成磁场区域的完整偏转离开立方体时y方向的坐标为 离开立方体时x方向的坐标为 则粒子离开立方体时的位置坐标为。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $