精品解析：河北省名校协作体2025-2026学年高三上学期12月期中物理试题

高三年级物理考试 本试卷满分100分，考试时间75 分钟。 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，只有一项符合题目要求。 1. 科学家鲍林提出了多电子原子的原子轨道近似能级图，部分结构如图所示。若某原子核外电子从4d能级跃迁到4s能级时释放出a光，从5s能级跃迁到4s能级时释放出b光，用a光和b光分别照射同一双缝干涉实验装置，则得到的干涉条纹图像组合正确的是（　　） A. B. C. D. 2. 商店自动感应门如图所示，两扇门宽均为1m，门打开过程先匀加速后匀减速，加速度大小均为2m/s2，完全打开时速度恰好为零。已知门的感应距离为门前2m，感应到人0.3s后门开始运动，两门间隙为0.5m时人恰能安全通过，则人正对门中间匀速通过时，速度应不大于（　　） A. 2m/s B. 2.5m/s C. 3.5m/s D. 4m/s 3. 1970年4月24日，我国首颗人造地球卫星“东方红一号”成功发射；2020年7月23日，我国首颗火星探测器“天问一号”成功发射。跨越半个世纪，中国航天人将星际探测事业从“近地探索”迈向“深空探测”。已知“东方红一号”绕地球运行周期为1.9小时，“天问一号”绕火星运行周期为8.2小时，卫星均视为绕行星做匀速圆周运动。根据以上信息可知（　　） A. “东方红一号”的发射速度大于第二宇宙速度 B. “天问一号”的发射速度大于第二宇宙速度 C. “东方红一号”的轨道半径与“天问一号”的轨道半径的比值为 D. “东方红一号”与地心连线和“天问一号”与火星中心连线在任意相等时间内扫过的面积相等 4. 如图甲所示，水面上有两个浮球A、B，水面上的振源O垂直于水面持续沿竖直方向振动，形成沿水面传播、波长λ=20m的水波。当浮球B起振时开始计时，以竖直向上为z轴正方向，浮球B的振动图像如图乙所示。已知OB=15m，OA=20m，下列说法正确的是（　　） A. 浮球的振动频率为1.5Hz B. t=1s时，浮球A开始振动 C. t=1.5s时，浮球A位于最高点 D. t=1.5s时，浮球A的速度最大 5. 某同学在实验室找到四块透明介质，四块介质折射率满足。他将透明介质叠放在一起，用一束单色光照射，已知最上方和最下方介质中的光线平行，下列介质折射率标记正确的是（　　） A. B. C. D. 6. 供电端给高铁动力系统供电时，需要通过一系列降压变压器，整个供电过程示意图如图所示。若不考虑其他高铁列车，供电端输出电压的有效值保持不变，架空线的等效电阻为r。高铁出站时，通过调节动力系统，使电流I4增大，则（　　） A. U3减小 B. U4增大 C. 架空线上消耗的功率减小 D. 牵引变电所输入功率不变 7. a、b、c、d四个带电粒子的质量分别为m、2m、3m、m，带电荷量分别为+q、-2q、+q、-2q，四个粒子从同一点以相同的初速度射出。以四个粒子的射出点为坐标原点，以初速度方向为x轴正方向、垂直初速度向上为y轴正方向建立平面直角坐标系，若空间中存在沿y轴正方向的匀强电场，不计粒子重力和粒子间的相互作用，则下列粒子运动轨迹可能正确的是（　　） A. B. C. D. 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，有多项符合题目要求。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. 目前，手机无线充电技术已经得到了广泛应用。某次对受电线圈进行测试的过程中，将两个完全相同的金属闭合线圈A、B分别放在两个变化的磁场中，穿过两线圈的磁通量φ随时间t变化的情况如图所示，下列说法正确的是（　　） A. 时，线圈A的感应电流大于线圈B的感应电流 B. 0~t0时间内，经过线圈A横截面的电荷量大于经过线圈B横截面的电荷量 C. 0~t0时间内，线圈A产生的焦耳热等于线圈B产生的焦耳热 D. 0~t0时间内，线圈A产生的焦耳热小于线圈B产生的焦耳热 9. 如图所示，O点为斜面的中点，轻弹簧一端固定在斜面顶端A，另一端与位于斜面底端B处的滑块拴接在一起。已知AO=OB=L，弹簧原长为L，斜面倾角为θ，重力加速度为g，滑块质量为m，弹簧劲度系数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，滑块与斜面间的动摩擦因数为μ=tanθ。现将滑块由静止释放，则（　　） A. 滑块释放瞬间，加速度大小为4gsinθ B. 滑块沿斜面运动到最高点时，滑块机械能增加 C. 滑块最终静止的位置与B点相距 D. 滑块的最大动能为 10. 如图，水平正方形桌面高度为，桌面边长为，一根细绳穿过桌面中心的小孔O连接a、b两球。a球在桌面上做半径为r1的匀速圆周运动，b球在桌面下方某水平面上做半径为r2的匀速圆周运动。a、b两小球的质量之比为，做圆周运动的线速度大小之比为，O、b连线与竖直方向的夹角θ=37°。某时刻剪断细绳，当b球落到地面时a球恰运动到桌面某顶点上，不计一切摩擦，重力加速度g取，，则（　　） A. 小球a、b所需向心力大小之比为2：1 B. C. b球经2s落地 D. 细绳总长度为4m 三、非选择题：本题共5 小题，共54分。 11. 某同学用如图所示的实验电路测量待测电阻Rx的阻值，实验器材如下：电压表、电流表、单刀单掷开关、单刀双掷开关、导线若干、电源、待测电阻Rx、滑动变阻器R1（最大电阻10Ω）、滑动变阻器R2（最大电阻100Ω）。实验步骤如下。 （1）本实验中，滑动变阻器应选________（选填“R1”或“R2”）。 （2）闭合开关S1前，应将滑动变阻器的滑片移动至________（选填“最左端”或“最右端”）。 （3）闭合开关S1，将滑动变阻器的滑片移到合适位置。 （4）将开关S2拨到1，记录下电压表和电流表的示数分别为U1和I1；再将开关S2拨到2，记录下电压表和电流表的示数分别为U2和I2。 （5）对比数据发现，则开关S2拨到________（选填“1”或“2”）时测量结果较准确。 （6）若已知电压表内阻为RV，则实验时开关S2应拨到________（选填“1”或“2”），此时Rx的测量值________真实值（选填“等于”“大于”或“小于”）。 12. 实验小组用图甲所示的装置探究加速度与物体质量的关系。在倾斜导轨上安装两个光电门，滑块上固定一遮光片，细线一端与力传感器连接，另一端跨过定滑轮挂上钩码。 （1）为消除摩擦力的影响，调节倾角θ，将滑块（此时不与钩码相连）放在O点，轻推滑块，当两光电门记录的遮光时间________（选填“相等”或“不等”）时，停止调整。 （2）测得遮光片的宽度为d，两光电门中心间的距离为L，用天平测出滑块（含遮光片、力传感器）质量。 （3）用钩码牵引滑块加速下滑，光电门1和光电门2记录的遮光时间分别为t1和t2，则滑块经过光电门1时的速度为________，滑块的加速度大小为a=________。（均用题给字母表示） （4）在滑块上添加不同数量的砝码，调节钩码质量，保持力传感器示数不变，记录滑块、砝码的总质量为m，重复步骤（2）（3）。 （5）实验小组想根据图像判断滑块的加速度a与滑块和砝码的总质量m的关系，以a为纵轴，为使结果清晰直观，应以________为横轴绘制图像。 （6）某同学用图甲所示装置探究加速度a与合外力F的关系，保持滑块的质量不变，改变钩码的质量，记录下每次力传感器的读数，并测出对应的加速度。多次测量，若作出的a–F图像如图乙所示，则图像不过坐标原点的原因是_______________。 13. 气压式升降椅的简化结构如图甲所示，圆柱形汽缸与椅面固定连接，柱状汽缸杆与底座固定连接。可上下移动的汽缸与汽缸杆之间封闭一定质量的理想气体，汽缸气密性、导热性良好，不计汽缸与汽缸杆间的摩擦。初始时缸内气体压强为p0，体积为，一质量为的人缓慢坐在座椅上直到双脚离开地面，缸内气体达到稳定状态B，此过程气体的p-V图像如图乙所示。已知汽缸的横截面积为S，重力加速度大小为g。 （1）求缸内气体达到状态B时的体积。 （2）如图丙，反比例函数图像上a、b间的曲线与x轴所围成的面积，求A→B过程中，缸内气体与外界之间交换的热量。 14. 如图，物块A、C并排固定在光滑水平面上，A的上表面为半径R=0.2m的光滑圆弧，圆弧底端切线水平，圆弧底端放置着物块B。初始时，子弹以某一初速度水平射入物块B并留在其中（时间极短），物块B恰能达到圆弧最高点。已知B的质量为，A、C质量均为1.5kg，子弹质量为m=0.01kg，重力加速度。 （1）求子弹的初速度大小及子弹射入物块B过程中损失的机械能； （2）若解除物块A、C的固定，子弹仍以相同初速度射入物块B，求物块B返回圆弧底端瞬间所受支持力的大小。 15. 质谱仪是分析同位素的重要仪器，其原理如图所示。Ⅰ为粒子加速器；Ⅱ为速度选择器，其内部存在沿纸面向左的匀强电场和方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为；Ⅲ为偏转分离器，该区域匀强磁场的磁感应强度大小为，方向垂直纸面向里。在A点由静止释放带电粒子（不计重力），粒子加速后进入速度选择器做直线运动，再由O点进入偏转分离器做圆周运动，最后打到荧光屏上的P点处。已知粒子的比荷为k，O、P两点间的距离为L。 （1）求加速器的加速电压U及速度选择器中的电场强度大小。 （2）在Ⅲ区加入方向竖直向下、电场强度大小为的匀强电场，粒子进入Ⅲ区的时刻记为零时刻，粒子打到荧光屏后被吸收，粒子的质量为m。 ①从粒子进入Ⅲ区到粒子打到荧光屏上，求粒子的位移大小。 ②从粒子进入Ⅲ区到粒子与荧光屏相距最远，求粒子所受洛伦兹力冲量的大小。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 高三年级物理考试 本试卷满分100分，考试时间75 分钟。 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，只有一项符合题目要求。 1. 科学家鲍林提出了多电子原子的原子轨道近似能级图，部分结构如图所示。若某原子核外电子从4d能级跃迁到4s能级时释放出a光，从5s能级跃迁到4s能级时释放出b光，用a光和b光分别照射同一双缝干涉实验装置，则得到的干涉条纹图像组合正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】能级关系为 ​。 电子跃迁时，释放光子的能量等于能级差 ， 因此 。 由光子能量公式 ​ 可得能量越大波长越短，因此 。 双缝干涉的相邻条纹间距公式为，同一双缝装置的、相同，因此条纹间距与波长成正比：  综上，a光条纹间距更小、更密，相同宽度内条纹数目更多；b光条纹间距更大、更疏，相同宽度内条纹数目更少，且双缝干涉条纹是等间距的，只有选项C符合该规律。​ 故选C。 2. 商店自动感应门如图所示，两扇门宽均为1m，门打开过程先匀加速后匀减速，加速度大小均为2m/s2，完全打开时速度恰好为零。已知门的感应距离为门前2m，感应到人0.3s后门开始运动，两门间隙为0.5m时人恰能安全通过，则人正对门中间匀速通过时，速度应不大于（　　） A. 2m/s B. 2.5m/s C. 3.5m/s D. 4m/s 【答案】B 【解析】 【详解】两扇门各移动x=0.25m时人可安全通过，则用时间 则人的最大速度 故选B。 3. 1970年4月24日，我国首颗人造地球卫星“东方红一号”成功发射；2020年7月23日，我国首颗火星探测器“天问一号”成功发射。跨越半个世纪，中国航天人将星际探测事业从“近地探索”迈向“深空探测”。已知“东方红一号”绕地球运行周期为1.9小时，“天问一号”绕火星运行周期为8.2小时，卫星均视为绕行星做匀速圆周运动。根据以上信息可知（　　） A. “东方红一号”的发射速度大于第二宇宙速度 B. “天问一号”的发射速度大于第二宇宙速度 C. “东方红一号”的轨道半径与“天问一号”的轨道半径的比值为 D. “东方红一号”与地心连线和“天问一号”与火星中心连线在任意相等时间内扫过的面积相等 【答案】B 【解析】 【详解】A．第二宇宙速度是物体脱离地球引力束缚的最小发射速度，“东方红一号”是绕地球运行的人造卫星，发射速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间，小于第二宇宙速度，故A错误； B．“天问一号”绕火星运行，需要脱离地球引力束缚前往火星，因此发射速度必须大于第二宇宙速度，故B正确； C．开普勒第三定律中，的大小与中心天体质量有关，“东方红一号”环绕中心天体为地球，“天问一号”环绕中心天体为火星，二者中心天体不同，值不同，无法直接通过周期比计算轨道半径比，故C错误； D．开普勒第二定律的“相等时间内连线扫过面积相等”仅适用于同一环绕天体绕同一中心天体的情况，二者环绕的中心天体不同，且为不同的环绕天体，相等时间内扫过的面积不相等，故D错误。 故选B。 4. 如图甲所示，水面上有两个浮球A、B，水面上的振源O垂直于水面持续沿竖直方向振动，形成沿水面传播、波长λ=20m的水波。当浮球B起振时开始计时，以竖直向上为z轴正方向，浮球B的振动图像如图乙所示。已知OB=15m，OA=20m，下列说法正确的是（　　） A. 浮球的振动频率为1.5Hz B. t=1s时，浮球A开始振动 C. t=1.5s时，浮球A位于最高点 D. t=1.5s时，浮球A的速度最大 【答案】C 【解析】 【详解】A．由图乙可知，波的周期为T=1s 频率，故A错误； B．因为 浮球A的振动比浮球B的振动滞后，所以时，浮球A开始振动，故B错误； CD．浮球A在t=1.5s时相对平衡位置的位移等于浮球B在t=1.25s时相对平衡位置的位移，此时浮球位于波峰位置，速度为零，故C正确，D错误。 故选C。 5. 某同学在实验室找到四块透明介质，四块介质折射率满足。他将透明介质叠放在一起，用一束单色光照射，已知最上方和最下方介质中的光线平行，下列介质折射率标记正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】BC．光从折射率小的介质进入折射率大的介质，折射角小于入射角，光线靠近法线；反之，光从折射率大的介质进入折射率小的介质，光线远离法线，与法线夹角更大；若折射率相等，光线不偏折。题目要求最上方和最下方介质中光线平行，即入射角等于最终折射角，故 结合 可得 已知 因此只有最上方为、最下方为才能满足平行的要求，BC错误； A．从上到下为 第一步，光从​进入，由于 故折射角应大于入射角，光线远离法线，与法线夹角更大，但图中光线更靠近法线，偏折错误，A错； D．从上到下为 第一步，光从​进入，由于​ 光进入后靠近法线，偏折正确；第二步，光从​进入，由于​ 光进入后远离法线，且​ 最终出射角等于初始入射角，光线平行，符合要求，D正确。 故选D。 6. 供电端给高铁动力系统供电时，需要通过一系列降压变压器，整个供电过程示意图如图所示。若不考虑其他高铁列车，供电端输出电压的有效值保持不变，架空线的等效电阻为r。高铁出站时，通过调节动力系统，使电流I4增大，则（　　） A. U3减小 B. U4增大 C. 架空线上消耗的功率减小 D. 牵引变电所输入功率不变 【答案】A 【解析】 【详解】AB．保持不变，则根据可知不变；电流I4增大，根据可知I3增大；则架空线的电压增大；由于可得将减小；根据可得将减小。故A正确，B错误； C．架空线上消耗的功率，I3增大则功率增大，故C错误； D．架空线回路中I2=I3，I3增大则I2也增大；牵引变电所的输出功率P2=U2I2，不变，I2增大，则输出功率P2增大；理想变压器输入功率等于输出功率，所以牵引变电所的输入功率也随之增大，故D错误。 故选A。 7. a、b、c、d四个带电粒子的质量分别为m、2m、3m、m，带电荷量分别为+q、-2q、+q、-2q，四个粒子从同一点以相同的初速度射出。以四个粒子的射出点为坐标原点，以初速度方向为x轴正方向、垂直初速度向上为y轴正方向建立平面直角坐标系，若空间中存在沿y轴正方向的匀强电场，不计粒子重力和粒子间的相互作用，则下列粒子运动轨迹可能正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】AB．带电粒子在匀强电场中做类平抛运动，a、b、c、d四个粒子受到的电场力大小分别为， 因匀强电场沿y轴正方向，故a、c两小球向y轴正方向偏转，加速度大小满足 b、d两小球向y轴负方向偏转，加速度大小满足 故有 由可知，当a、b、c、d四个带电粒子沿y轴方向发生的位移大小相同时，所用时间之比 因粒子初速度相同，该段时间内a、b、c、d四个带电粒子水平方向做匀速直线运动，位移之比满足 结合图像可知，选项A、B图像与所得比例关系不符，故A、B错误； CD．由上述分析结合图像可知，有两束粒子分别经过虚线框的右上和右下两端点，运动轨迹上下对称，可知对应的粒子分别为a、b；由可知，在相同时间内，c粒子沿y轴的偏移量较小，同时由可知，在相同时间内，d粒子沿y轴的偏移量较大，故选项C图像与上述分析不符，选项D图像符合上述分析，故C错误，D正确。 故选D。 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，有多项符合题目要求。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. 目前，手机无线充电技术已经得到了广泛应用。某次对受电线圈进行测试的过程中，将两个完全相同的金属闭合线圈A、B分别放在两个变化的磁场中，穿过两线圈的磁通量φ随时间t变化的情况如图所示，下列说法正确的是（　　） A. 时，线圈A的感应电流大于线圈B的感应电流 B. 0~t0时间内，经过线圈A横截面的电荷量大于经过线圈B横截面的电荷量 C. 0~t0时间内，线圈A产生的焦耳热等于线圈B产生的焦耳热 D. 0~t0时间内，线圈A产生的焦耳热小于线圈B产生的焦耳热 【答案】AD 【解析】 【详解】A．处于0∼区间，由图可知，该区间内线圈A的磁通量变化率（斜率）大于线圈B，因此 结合得，A正确； B．通过线圈横截面的电荷量公式为 0∼t0时间内，两个线圈的磁通量变化量ΔΦ均为Φ0，R相同，因此 B错误； CD．0~t0时间内，线圈A产生的焦耳热 设时线圈B的磁通量为，线圈B产生的焦耳热 整理得 当有最小值 即 而由图像知B的两段斜率不相等， 因此 即A的焦耳热小于B的焦耳热，C错误，D正确。 故选AD。 9. 如图所示，O点为斜面的中点，轻弹簧一端固定在斜面顶端A，另一端与位于斜面底端B处的滑块拴接在一起。已知AO=OB=L，弹簧原长为L，斜面倾角为θ，重力加速度为g，滑块质量为m，弹簧劲度系数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，滑块与斜面间的动摩擦因数为μ=tanθ。现将滑块由静止释放，则（　　） A. 滑块释放瞬间，加速度大小为4gsinθ B. 滑块沿斜面运动到最高点时，滑块机械能增加 C. 滑块最终静止的位置与B点相距 D. 滑块的最大动能为 【答案】ACD 【解析】 【详解】A．滑块释放瞬间，弹簧弹力 由牛顿第二定律得 解得 A正确； B．设最高点距离A点长度为y，从B到最高点动能变化为0，由动能定理得 代入数据解得（舍去初始解y=2L） 总路程 滑块机械能变化等于弹簧弹力做功加摩擦力做功 B错误； C．滑块到达最高点后沿斜面向下运动的过程中，重力做功与摩擦力做功之和 总功等于弹簧弹力做功，动能变化为0时 解得（在O点下方，B和O之间） 因此距离B点 C正确； D．动能最大时加速度为0，合力为0，滑块向上运动过程中，设距离O点向下x处合力为0，沿斜面方向有 解得 从B到该位置，由动能定理得 D正确。 故选ACD。 10. 如图，水平正方形桌面高度为，桌面边长为，一根细绳穿过桌面中心的小孔O连接a、b两球。a球在桌面上做半径为r1的匀速圆周运动，b球在桌面下方某水平面上做半径为r2的匀速圆周运动。a、b两小球的质量之比为，做圆周运动的线速度大小之比为，O、b连线与竖直方向的夹角θ=37°。某时刻剪断细绳，当b球落到地面时a球恰运动到桌面某顶点上，不计一切摩擦，重力加速度g取，，则（　　） A. 小球a、b所需向心力大小之比为2：1 B. C. b球经2s落地 D. 细绳总长度为4m 【答案】BC 【解析】 【详解】A．设绳子的拉力为T，则a球做圆周运动的所需要的向心力大小等于 b球做圆周运动的所需要的向心力大小等于T沿水平方向的分量，即 因此 选项A错误； B．对a球有 对b球有 选项B正确； C．由拉力关系 得 剪断绳子后，a球沿切线做匀速直线运动，由几何关系有 对b球，原来距离桌面竖直高度为 b球距地面高度 又 结合 得 联立解得， 即b球经2s落地，选项C正确； D．细绳总长度 代入，得 选项D错误。 故选BC。 三、非选择题：本题共5 小题，共54分。 11. 某同学用如图所示的实验电路测量待测电阻Rx的阻值，实验器材如下：电压表、电流表、单刀单掷开关、单刀双掷开关、导线若干、电源、待测电阻Rx、滑动变阻器R1（最大电阻10Ω）、滑动变阻器R2（最大电阻100Ω）。实验步骤如下。 （1）本实验中，滑动变阻器应选________（选填“R1”或“R2”）。 （2）闭合开关S1前，应将滑动变阻器的滑片移动至________（选填“最左端”或“最右端”）。 （3）闭合开关S1，将滑动变阻器的滑片移到合适位置。 （4）将开关S2拨到1，记录下电压表和电流表的示数分别为U1和I1；再将开关S2拨到2，记录下电压表和电流表的示数分别为U2和I2。 （5）对比数据发现，则开关S2拨到________（选填“1”或“2”）时测量结果较准确。 （6）若已知电压表内阻为RV，则实验时开关S2应拨到________（选填“1”或“2”），此时Rx的测量值________真实值（选填“等于”“大于”或“小于”）。 【答案】 ①. R1 ②. 最左端 ③. 2 ④. 1 ⑤. 等于 【解析】 【详解】（1）[1]本实验中滑动变阻器采用分压式接法，应选用总阻值较小的滑动变阻器，故选择R1。 （2）[2]闭合开关前应保证测量电路分到的电压从零开始调节，故滑动变阻器的滑片应移动至最左端。 （5）[3]对比数据发现，即，说明电压表有更明显的分流，应采用电流表内接法，故开关S2拨到2时测量结果较准确。 （6）[4][5]电压表内阻RV为已知，可以计算出通过电压表本身的电流，当双掷开关S2接在1处时，可得到通过被测电阻的电流值，测量值无系统误差，Rx的测量值等于真实值。 12. 实验小组用图甲所示的装置探究加速度与物体质量的关系。在倾斜导轨上安装两个光电门，滑块上固定一遮光片，细线一端与力传感器连接，另一端跨过定滑轮挂上钩码。 （1）为消除摩擦力的影响，调节倾角θ，将滑块（此时不与钩码相连）放在O点，轻推滑块，当两光电门记录的遮光时间________（选填“相等”或“不等”）时，停止调整。 （2）测得遮光片的宽度为d，两光电门中心间的距离为L，用天平测出滑块（含遮光片、力传感器）质量。 （3）用钩码牵引滑块加速下滑，光电门1和光电门2记录的遮光时间分别为t1和t2，则滑块经过光电门1时的速度为________，滑块的加速度大小为a=________。（均用题给字母表示） （4）在滑块上添加不同数量的砝码，调节钩码质量，保持力传感器示数不变，记录滑块、砝码的总质量为m，重复步骤（2）（3）。 （5）实验小组想根据图像判断滑块的加速度a与滑块和砝码的总质量m的关系，以a为纵轴，为使结果清晰直观，应以________为横轴绘制图像。 （6）某同学用图甲所示装置探究加速度a与合外力F的关系，保持滑块的质量不变，改变钩码的质量，记录下每次力传感器的读数，并测出对应的加速度。多次测量，若作出的a–F图像如图乙所示，则图像不过坐标原点的原因是_______________。 【答案】 ①. 相等 ②. ③. ④. ⑤. 平衡摩擦力不足 【解析】 【详解】[1]为消除摩擦力的影响，轻推滑块，使滑块下滑时作匀速直线运动，可知两光电门记录的遮光时间相等。 [2]光电门1和光电门2记录的遮光时间分别为t1和t2，可知滑块经过光电门1时的速度为 [3]滑块经过光电门2时的速度为，两光电门中心间的距离为L，根据运动学公式有 可得加速度大小为 [4]对滑块和滑块上的砝码，保持力传感器示数不变，即合力不变，由牛顿第二定律 可得 以a为纵轴，为使结果清晰直观，应以为横轴绘制图像。 [5]当达到一定值时才有加速度，可知图像不过坐标原点的原因是平衡摩擦力不足。 13. 气压式升降椅的简化结构如图甲所示，圆柱形汽缸与椅面固定连接，柱状汽缸杆与底座固定连接。可上下移动的汽缸与汽缸杆之间封闭一定质量的理想气体，汽缸气密性、导热性良好，不计汽缸与汽缸杆间的摩擦。初始时缸内气体压强为p0，体积为，一质量为的人缓慢坐在座椅上直到双脚离开地面，缸内气体达到稳定状态B，此过程气体的p-V图像如图乙所示。已知汽缸的横截面积为S，重力加速度大小为g。 （1）求缸内气体达到状态B时的体积。 （2）如图丙，反比例函数图像上a、b间的曲线与x轴所围成的面积，求A→B过程中，缸内气体与外界之间交换的热量。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 设椅面和汽缸的质量为m0，由平衡条件得， 解得 缸内气体发生等温变化，由玻意耳定律得 解得 【小问2详解】 A→B过程中，外界对缸内气体做的功为 因为缸内气体温度保持不变，则=0 由热力学第一定律得=W+Q 解得 14. 如图，物块A、C并排固定在光滑水平面上，A的上表面为半径R=0.2m的光滑圆弧，圆弧底端切线水平，圆弧底端放置着物块B。初始时，子弹以某一初速度水平射入物块B并留在其中（时间极短），物块B恰能达到圆弧最高点。已知B的质量为，A、C质量均为1.5kg，子弹质量为m=0.01kg，重力加速度。 （1）求子弹的初速度大小及子弹射入物块B过程中损失的机械能； （2）若解除物块A、C的固定，子弹仍以相同初速度射入物块B，求物块B返回圆弧底端瞬间所受支持力的大小。 【答案】（1）400m/s，796J （2）60N 【解析】 【小问1详解】 设子弹的初速度大小为，击中B后，二者共同的速度大小为，根据动量守恒定律 子弹射入B后瞬间到B到达最高点的过程，根据机械能守恒定律 解得 子弹射入物块 B 过程中损失的机械能 解得 【小问2详解】 设B返回圆弧底端时速度为，此时A、C的速度为，根据动量守恒定律 机械能守恒定律 解得 物块B返回圆弧底端瞬间，根据牛顿第二定律 解得 15. 质谱仪是分析同位素的重要仪器，其原理如图所示。Ⅰ为粒子加速器；Ⅱ为速度选择器，其内部存在沿纸面向左的匀强电场和方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为；Ⅲ为偏转分离器，该区域匀强磁场的磁感应强度大小为，方向垂直纸面向里。在A点由静止释放带电粒子（不计重力），粒子加速后进入速度选择器做直线运动，再由O点进入偏转分离器做圆周运动，最后打到荧光屏上的P点处。已知粒子的比荷为k，O、P两点间的距离为L。 （1）求加速器的加速电压U及速度选择器中的电场强度大小。 （2）在Ⅲ区加入方向竖直向下、电场强度大小为的匀强电场，粒子进入Ⅲ区的时刻记为零时刻，粒子打到荧光屏后被吸收，粒子的质量为m。 ①从粒子进入Ⅲ区到粒子打到荧光屏上，求粒子的位移大小。 ②从粒子进入Ⅲ区到粒子与荧光屏相距最远，求粒子所受洛伦兹力冲量的大小。 【答案】（1）， （2）①；② 【解析】 【小问1详解】 带电粒子在Ⅲ区运动时，有 由几何关系得 又 联立各式得 由平衡条件得 解得 由动能定理得 解得 【小问2详解】 ①将粒子进入Ⅲ区的初速度 v₀ 分解成v₁ 和v₂，如图1所示；令 解得 由几何关系得 粒子以速度大小v₂在磁场中做匀速圆周运动的半径为 如图2所示，第一次打到荧光屏上时，圆周运动沿屏方向的分位移为 粒子以速度大小v₂ 在磁场中做匀速圆周运动的时间为 如图3所示，以速度v₁沿屏方向运动的位移 从粒子进入Ⅲ区到粒子打到荧光屏上，粒子的位移大小为 ②从粒子进入Ⅲ区到粒子与荧光屏相距最远，运动时间为 洛伦兹力的冲量为，方向向上 ； 由动量定理可知，洛伦兹力 的冲量分量分别为，方向向右； ，方向向上； 洛伦兹力的合冲量大小为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $