精品解析：河南省信阳市信阳高级中学2024-2025学年高三下学期5月月考物理试题

河南省信阳高级中学新校（贤岭校区）、老校（文化街校区） 2024-2025学年高三下期05月测试（二） 物理试题 一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分，每题只有一个正确选项。） 1. 2024年10月8日消息，本年度诺贝尔物理学奖授予约翰·霍普菲尔德和杰弗里·辛顿，“以表彰他们为利用人工神经网络进行机器学习作出的基础性发现和发明”。在物理学的探索和发现过程中，物理过程和研究方法比物理知识本身更加重要。以下关于物理学研究方法和物理学史的叙述中正确的是（　　） A. 惯性定律即牛顿第一定律，伽利略通过理想斜面实验直接验证了惯性定律 B. 美国科学家富兰克林命名了正电荷和负电荷，并通过油滴实验测得元电荷的数值 C. 自然界中的电和磁存在着某种神秘的联系，丹麦物理学家奥斯特通过不断地探索发现了电流的磁效应 D. 根据速度定义式，当足够小时，就可以表示物体在某时刻的瞬时速度，该定义应用了微元法思想方法 2. 某地某天的气温变化趋势如图甲所示，细颗粒物（PM2.5等）的污染程度为中度，出现了大范围的雾霾。在11：00和14：00的空气分子速率分布曲线如图乙所示，横坐标v表示分子速率，纵坐标表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比。下列说法正确的是（ ） A. 细颗粒物在大气中的漂移是布朗运动 B. 9：00时的空气分子平均速率比10：00时的大 C. 图乙中实线表示14：00时的空气分子速率分布曲线 D. 单位时间内空气分子对细颗粒物的平均撞击次数，14：00时比12：00时多 3. 如图甲所示，倒挂的彩虹被叫做“天空的微笑”，实际上它不是彩虹，而是日晕，专业名称叫“环天顶弧”，是由薄而均匀的卷云里面大量扁平的六角片状冰晶（直六棱柱）折射形成，因为大量六角片状冰晶的随机旋转而形成“环天顶弧”。光线从冰晶的上底面进入，经折射从侧面射出，当太阳高度角增大到某一临界值，侧面的折射光线因发生全反射而消失不见。简化光路如图乙所示，以下分析正确的是（　　） A. 光线从空气进入冰晶后波长变短、频率变小 B. 红光在冰晶中的传播速度比紫光在冰晶中的传播速度小 C. 光线可能在下表面发生全反射 D. 若太阳高度角等于30°时恰好无光射出，可求得冰晶的折射率为 4. 材料吸收光子发生内光电效应，电子从材料内部由M型向N型一侧移动，从而在两端形成电势差。已知该材料中的电子至少需要吸收一个能量为E的光子才能发生内光电效应，普朗克常量为h，光速为c，则（　　） A. 太阳光照的强度越强，灯泡越暗 B. 通过小灯泡的电流方向从下至上 C. 能使该材料发生内光电效应的最长波长为 D. 改用紫外线照射该材料，则小灯泡不亮 5. 如图，一飞行器沿椭圆轨道I运行，地球位于椭圆轨道I的其中一个焦点O上。飞行器在某位置P瞬间喷射一定量气体后，沿圆轨道Ⅱ运行。已知轨道I的半长轴大于轨道Ⅱ的半径，阴影部分为飞行器在不同轨道上绕地球运行时与地球的连线在单位时间内扫过的面积。下列说法正确的是（　　） A. 图中两阴影部分的面积相等 B. 飞行器在轨道Ⅱ上的运行速度大于7.9km/s C. 飞行器在轨道Ⅱ上的速度大于在轨道I上经过M点的速度 D. 飞行器在轨道Ⅱ上的加速度小于在轨道I上经过P点的加速度 6. 2025年5月7日，巴基斯坦在空战中0：6屠杀印度战机。巴军派出的正是我国生产的歼-10C战机（出口版），歼-10C从此一战封神。如图所示为歼-10C在某次起飞过程中速度随位移变化的图像，若该过程中，歼-10C可视为做匀变速直线运动，其加速度大小为a。从歼-10C位于x=0位置到速度大小变为108km/h的过程中，歼-10C行驶的时间和位移大小分别为t、x。从歼-10C位于x=0位置开始计时，3s内歼-10C的平均速度大小为v，则关于a、t、x、v的说法正确的是（　　） A. B. t=4s C. x=90m D. 7. 如图所示，水平转台上的小物体A、B通过轻弹簧连接，并随转台一起匀速转动，A、B的质量分别为m、2m，A、B与转台的动摩擦因数均为μ，A、B离转台中心的距离分别为1.5r、r，已知弹簧的原长为1.5r，劲度系数为k，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，且有。以下说法中正确的是（　　） A. 当B受到的摩擦力为0时，转台转动的角速度为 B. 当A受到的摩擦力为0时，转台转动的角速度为 C. 当转台转速逐渐增大，A先发生滑动，即将滑动时转台转动的角速度为 D. 当转台转速逐渐增大时，A、B同时开始滑动，此时转台转动的角速度为 二、多项选择题（每小题6分，共18分，每题有多个选项符合题目要求，全部选对的得6分，选不全得3分，有选错的得0分。） 8. 质谱仪是一种测量带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图，离子源A产生电荷量相同而质量不同的离子束（初速度可视为零），从狭缝进入电场，经电压为U的加速电场加速后，再通过狭缝从小孔垂直MN射入圆形匀强磁场，该匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于纸面向外，半径为R，磁场边界与直线MN相切，E为切点，离子离开磁场最终到达感光底片MN上，设离子电荷量为q，到达感光底片上的点与E点的距离为x，不计重力，可以判断（　　） A. 离子束带正电 B. x越大，则离子的比荷一定越大 C. 到达处的离子质量为 D. 到达处的离子在匀强磁场运动时间为 9. 如图所示，一放置在水平地面上的篮球收纳架由矩形底座、竖直细立柱和倾斜细挡杆等组成，倾斜挡杆与竖直方向间的夹角均为，已知篮球A的质量为m，半径为R，两同层倾斜挡杆间、两竖直立柱间的距离均为。现以底座MN边为转轴，将篮球架逆时针缓慢转到倾斜挡杆接近水平，重力加速度为g，不计一切摩擦，下列说法正确的是（　　） A. 初始时一根竖直立柱对篮球A的弹力大小为 B. 初始时一根倾斜挡杆对篮球A的弹力大小为 C. 转动过程一根竖直立柱对篮球A的弹力逐渐增大 D. 转动过程一根倾斜挡杆对篮球A的弹力逐渐减小 10. 某实验室内充满匀强磁场和匀强电场，磁场、电场与水平地面夹角均为45°且斜向右上，如图所示。房间内在离地面h处的位置有一个粒子发射源，源源不断地发射出质量为m、电荷量为q的粒子，粒子在房间内以v做匀速直线运动。某次实验中，撤去磁场，电场不变，粒子发射后经过一段时间落到地面上（不计空气阻力），重力加速度为g，以下说法正确的（　　） A. 粒子运动过程中机械能增大 B. 落地点到发射点的水平距离 C. 粒子带正电，磁感应强度为，电场强度为 D. 电场力做功为 三、实验题：（本题共2小题，共16分） 11. 某兴趣小组利用题图1所示装置，来测量“当地重力加速度大小”。主要实验步骤如下： ①将两块带有转轴A的平板按图示方式安装在铁架台上，使固定螺丝B与转轴A在同一水平线上，测得A、B的间距为L； ②在A处安装一光电门，并使光电门与倾斜的平板垂直； ③调节可动螺丝C的高度并固定，然后将一正方体小物块从C正上方由静止释放，记录释放点到B的高度h，以及物块通过光电门的遮光时间t； ④只改变可动螺丝C的高度，多次重复步骤③，记录多组（t，h）数据。 已知该物块与倾斜平板间的动摩擦因数处处相同，且物块边长为d（）。回答下列问题： （1）该物块经过光电门时的速度大小v=_________（用d、t表示）。 （2）该小组同学根据实验数据作出了图像，如题图2所示。已知该图像斜率为k，则当地重力加速度大小g=_________（用k、d表示）。） （3）通过竖直刻度尺可知，释放点到B的高度。若hB的位置读数偏小，则对应的重力加速度的测量值将_________（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。 12. 某实验小组要测量一节干电池的电动势和内阻。实验室提供的器材有： A、待测干电池1个 B、滑动变阻器（0~15Ω） C、电压表（0~3V，内阻很大） D、电压表（0~15V，内阻很大） E、电流表（0~3A，内阻约为1Ω） F、电流表（0~100mA，内阻） G、定值电阻 H、开关一个，导线若干 （1）请根据实验器材，设计实验电路图，并将电路图画在图甲方框中，要求尽可能减小实验误差______。电路中电压表选______（选填“”或“”），电流表选______（选填“”或“”）。 （2）根据设计的电路图连接好实物电路，闭合开关前，应调节滑动变阻器的滑片到一端，使滑动变阻器接入电路的电阻最大，闭合开关后，调节滑动变阻器，测得多组电压表的示数U和电流表的示数I，作图像如图乙所示，图中所标物理量均已知，则电池的电动势E=______，电池的内阻r=______。（均用测量的和已知的物理量符号表示） （3）本实验______（选填“存在”或“不存在”）因电表内阻引起的系统误差。 四、解答题（共3小题） 13. 平静的湖面上漂浮着浮子A和浮子B，两个浮子距离不超过3m。一条大鱼在两浮子连线的延长线上某位置（如图甲所示）翻起频率稳定的波浪。当水波刚传播到A浮子时波形图如图乙所示，从该时刻开始计时，A、B浮子的振动图像如图丙所示，求： （1）该水波传播的速度大小，及图乙所示时刻P点的运动方向； （2）A、B两浮子间可能的距离。 14. 如图所示，为水平面内固定的两条足够长、间距为L的平行直导轨，两导轨左端的连线垂直于两导轨，间接入一阻值为R的定值电阻，c、d是导轨上的两点且恰好构成一个正方形区域，在此区域内存在竖直向上的匀强磁场，P、Q是导轨上的两个小立柱，紧挨着立柱右侧放置一根长度为L、质量为m、电阻为R的金属棒，以PQ为边界的右侧导轨间存在水平向左的匀强磁场，磁感应强度大小B随时间t变化的规律均满足（k为已知常数，)，从时刻开始对金属棒施加一水平向右的力F，使金属棒由静止开始做加速度大小为a的匀加速直线运动，金属棒运动过程中始终与导轨接触良好，已知导轨单位长度的电阻为，金属棒与导轨间的动摩擦因数为，，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g。 （1）求回路中产生的感应电动势E； （2）求回路中的感应电流I随时间t变化的关系； （3）当力F达到最大值时，求力F的瞬时功率P。 15. 如图所示，在足够长的光滑水平面上有两个小物块和凹槽C。物块的质量为，物块的质量为，凹槽的质量为，相距为，凹槽的左端与相距为，凹槽左、右槽壁的距离为且槽壁的厚度忽略不计，凹槽内放一质量为的小物块。物块与左边槽壁的距离为，与凹槽之间的动摩擦因数。开始时物块、凹槽均静止，现给物块施加水平向右的恒力，物块向右做匀加速运动，一段时间后与发生弹性碰撞。当与发生第二次弹性碰撞时立刻撤去恒力。与凹槽C碰撞立即粘在一起运动。已知，，，取重力加速度，物块A、B、D均可视为质点，物块与凹槽壁的碰撞没有能量损失，且所有碰撞时间均忽略不计。求： （1）小物块和第二次碰撞后各自的速度大小； （2）物块与凹槽相对静止时，物块距凹槽左壁的距离； （3）从物块开始运动到物块与凹槽相对静止时，物块运动的位移大小。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 河南省信阳高级中学新校（贤岭校区）、老校（文化街校区） 2024-2025学年高三下期05月测试（二） 物理试题 一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分，每题只有一个正确选项。） 1. 2024年10月8日消息，本年度诺贝尔物理学奖授予约翰·霍普菲尔德和杰弗里·辛顿，“以表彰他们为利用人工神经网络进行机器学习作出的基础性发现和发明”。在物理学的探索和发现过程中，物理过程和研究方法比物理知识本身更加重要。以下关于物理学研究方法和物理学史的叙述中正确的是（　　） A. 惯性定律即牛顿第一定律，伽利略通过理想斜面实验直接验证了惯性定律 B. 美国科学家富兰克林命名了正电荷和负电荷，并通过油滴实验测得元电荷的数值 C. 自然界中的电和磁存在着某种神秘的联系，丹麦物理学家奥斯特通过不断地探索发现了电流的磁效应 D. 根据速度定义式，当足够小时，就可以表示物体在某时刻的瞬时速度，该定义应用了微元法思想方法 【答案】C 【解析】 【详解】A．惯性定律即牛顿第一定律，该实验无法通过实验直接验证，伽利略通过理想斜面实验间接验证了惯性定律，A错误； B．美国科学家富兰克林命名了正电荷和负电荷，密立根油滴实验测得元电荷的数值，B错误； C．丹麦物理学家奥斯特通过不断地探索发现了电流的磁效应，C正确； D．速度，当足够小时，就可以表示物体在某时刻的瞬时速度，该定义应用了极限的思想方法，D错误。 故选C。 2. 某地某天的气温变化趋势如图甲所示，细颗粒物（PM2.5等）的污染程度为中度，出现了大范围的雾霾。在11：00和14：00的空气分子速率分布曲线如图乙所示，横坐标v表示分子速率，纵坐标表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比。下列说法正确的是（ ） A. 细颗粒物在大气中的漂移是布朗运动 B. 9：00时的空气分子平均速率比10：00时的大 C. 图乙中实线表示14：00时的空气分子速率分布曲线 D. 单位时间内空气分子对细颗粒物的平均撞击次数，14：00时比12：00时多 【答案】BCD 【解析】 【详解】A．细颗粒物在大气中的漂移是因为气流的作用，不属于布朗运动，故A错误； B．由题图甲可知，9：00时的气温高于10：00时的气温，所以9：00时的空气分子平均速率比10：00时的大，故B正确； C．由题图乙可知实线对应的速率大的分子占的比例大，对应的气体分子温度较高，所以题图乙中实线表示14：00时的空气分子速率分布曲线，故C正确； D．14：00时的气温高于12：00时的气温，空气分子的平均速率较大，单位时间内空气分子对细颗粒物的平均撞击次数较多，故D正确。 故选BCD。 3. 如图甲所示，倒挂的彩虹被叫做“天空的微笑”，实际上它不是彩虹，而是日晕，专业名称叫“环天顶弧”，是由薄而均匀的卷云里面大量扁平的六角片状冰晶（直六棱柱）折射形成，因为大量六角片状冰晶的随机旋转而形成“环天顶弧”。光线从冰晶的上底面进入，经折射从侧面射出，当太阳高度角增大到某一临界值，侧面的折射光线因发生全反射而消失不见。简化光路如图乙所示，以下分析正确的是（　　） A. 光线从空气进入冰晶后波长变短、频率变小 B. 红光在冰晶中的传播速度比紫光在冰晶中的传播速度小 C. 光线可能在下表面发生全反射 D. 若太阳高度角等于30°时恰好无光射出，可求得冰晶的折射率为 【答案】D 【解析】 【详解】A．光线从空气进入冰晶后频率不变，由可知，传播速度减小，根据可知，波长变短，故A错误； B．红光的频率小于紫光的频率，则冰晶对红光的折射率小于对紫光的折射率，根据可知，红光在冰晶中的传播速度比紫光在冰晶中的传播速度大，故B错误； C．如图所示 光线在冰晶侧面发生全反射，根据几何关系可知 根据折射定律以及光路可逆，可知无论入射光线如何增大，如果在侧边发生全反射的情况下，光线总会与水平方向成角射出，所以在下表面不可能发生全反射，故C错误； D．如图所示 由几何关系得 由折射定律得 由全反射的临界条件得 又 联立解得，故D正确。 故选D。 4. 材料吸收光子发生内光电效应，电子从材料内部由M型向N型一侧移动，从而在两端形成电势差。已知该材料中的电子至少需要吸收一个能量为E的光子才能发生内光电效应，普朗克常量为h，光速为c，则（　　） A. 太阳光照的强度越强，灯泡越暗 B. 通过小灯泡的电流方向从下至上 C. 能使该材料发生内光电效应的最长波长为 D. 改用紫外线照射该材料，则小灯泡不亮 【答案】C 【解析】 【详解】A．太阳光强度越强，单位时间内照射到材料上的光子数越多，发生内光电效应产生的光电子越多，形成的电流越大，灯泡应该越亮，故A错误； B．电子从材料内部由M型向N型一侧移动，那么电流方向与电子定向移动方向相反，即从N型向M型，所以通过小灯泡的电流方向从上至下，故B错误； C．根据 当光子能量刚好为E时，对应的波长最长，即 所以能使该材料发生内光电效应的最长波长为，故C正确； D．紫外线的频率比可见光高，光子能量更大，更容易使材料发生内光电效应，所以改用紫外线照射该材料，小灯泡会亮，故D错误。 故选C。 5. 如图，一飞行器沿椭圆轨道I运行，地球位于椭圆轨道I的其中一个焦点O上。飞行器在某位置P瞬间喷射一定量气体后，沿圆轨道Ⅱ运行。已知轨道I的半长轴大于轨道Ⅱ的半径，阴影部分为飞行器在不同轨道上绕地球运行时与地球的连线在单位时间内扫过的面积。下列说法正确的是（　　） A. 图中两阴影部分的面积相等 B. 飞行器在轨道Ⅱ上的运行速度大于7.9km/s C. 飞行器在轨道Ⅱ上的速度大于在轨道I上经过M点的速度 D. 飞行器在轨道Ⅱ上的加速度小于在轨道I上经过P点的加速度 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据开普勒第二定律，围绕地球运行的同一椭圆轨道I，飞行器与地球的连线在单位时间内扫过的面积相等，延伸到圆轨道后，面积变大，图中两阴影部分的面积不相等，故A错误； B．设地球半径为R 根据牛顿第二定律得 整理得 当时，由题意知第一宇宙速度 而飞行器在轨道Ⅱ上运行的轨道半径r大于地球半径R，故飞行器在轨道Ⅱ上的运行速度小于7.9km/s，故B错误； C．以焦点O为圆心做一个与轨道I远地点M相切的圆，将该圆看为轨道Ⅲ，轨道Ⅲ相对于轨道I是高轨道，由轨道I变轨到轨道Ⅲ需要在M点向后喷气加速，即在轨道Ⅲ上的速度大于在轨道I上经过M点的速度 由上述分析知 由于轨道Ⅲ的半径大于轨道Ⅱ的半径，则轨道Ⅱ的速度大于轨道Ⅲ的速度，可知，在轨道Ⅱ上的速度大于在轨道I上经过M点的速度，故C正确； D．根据牛顿第二定律得 整理得 由于飞行器在轨道I上经过P点时离地心距离也为r，故飞行器在轨道Ⅱ上的加速度等于在轨道I上经过P点的加速度，故D错误； 故选C。 6. 2025年5月7日，巴基斯坦在空战中0：6屠杀印度战机。巴军派出的正是我国生产的歼-10C战机（出口版），歼-10C从此一战封神。如图所示为歼-10C在某次起飞过程中速度随位移变化的图像，若该过程中，歼-10C可视为做匀变速直线运动，其加速度大小为a。从歼-10C位于x=0位置到速度大小变为108km/h的过程中，歼-10C行驶的时间和位移大小分别为t、x。从歼-10C位于x=0位置开始计时，3s内歼-10C的平均速度大小为v，则关于a、t、x、v的说法正确的是（　　） A. B. t=4s C. x=90m D. 【答案】B 【解析】 【详解】A．由运动学公式 整理有 由图像可知 由图像可知 解得，故A错误； B．由于，根据公式 解得，故B正确； C．根据公式 代入数据可得，故C错误； D．根据公式，可得3s末的速度 则平均速度，故D错误。 故选B。 7. 如图所示，水平转台上的小物体A、B通过轻弹簧连接，并随转台一起匀速转动，A、B的质量分别为m、2m，A、B与转台的动摩擦因数均为μ，A、B离转台中心的距离分别为1.5r、r，已知弹簧的原长为1.5r，劲度系数为k，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，且有。以下说法中正确的是（　　） A. 当B受到的摩擦力为0时，转台转动的角速度为 B. 当A受到的摩擦力为0时，转台转动的角速度为 C. 当转台转速逐渐增大，A先发生滑动，即将滑动时转台转动的角速度为 D. 当转台转速逐渐增大时，A、B同时开始滑动，此时转台转动的角速度为 【答案】D 【解析】 【详解】A．当B受到的摩擦力为0时，由弹簧弹力提供向心力，则有 其中 解得，故A错误； B．当A受到的摩擦力为0时，由弹簧弹力提供向心力，则有 解得，故B错误； CD．当A刚好要滑动时，则 解得 当B刚好要滑动时，此时 解得 故当转台转速逐渐增大时，AB同时发生滑动，此时转台的角速度为，故C错误，D错误。 故选D。 二、多项选择题（每小题6分，共18分，每题有多个选项符合题目要求，全部选对的得6分，选不全得3分，有选错的得0分。） 8. 质谱仪是一种测量带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图，离子源A产生电荷量相同而质量不同的离子束（初速度可视为零），从狭缝进入电场，经电压为U的加速电场加速后，再通过狭缝从小孔垂直MN射入圆形匀强磁场，该匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于纸面向外，半径为R，磁场边界与直线MN相切，E为切点，离子离开磁场最终到达感光底片MN上，设离子电荷量为q，到达感光底片上的点与E点的距离为x，不计重力，可以判断（　　） A. 离子束带正电 B. x越大，则离子的比荷一定越大 C. 到达处的离子质量为 D. 到达处的离子在匀强磁场运动时间为 【答案】AC 【解析】 【详解】A．离子进入磁场后向右偏转，对离子受力分析，由左手定则可知，离子束带正电，A正确； B．带电离子在加速电场中做匀加速直线运动，设加速后的速度大小为v，根据动能定理有 解得 然后匀速运动到E点进入有界磁场中，其运动轨迹如下图所示 粒子从E点先沿虚线圆弧，再沿直线做匀速直线运动到N点，由 则 故x越大则r越大，则比荷越小，故B错误； C．如图，到达处的离子在中 解得 θ=60° 设带电粒子运动的轨迹圆的半径为r，根据几何关系有 解得 C正确； D．设到达处的离子轨迹圆心角为 由几何关系圆弧圆心角α=120°，联立可得 D错误。 故选AC。 9. 如图所示，一放置在水平地面上的篮球收纳架由矩形底座、竖直细立柱和倾斜细挡杆等组成，倾斜挡杆与竖直方向间的夹角均为，已知篮球A的质量为m，半径为R，两同层倾斜挡杆间、两竖直立柱间的距离均为。现以底座MN边为转轴，将篮球架逆时针缓慢转到倾斜挡杆接近水平，重力加速度为g，不计一切摩擦，下列说法正确的是（　　） A. 初始时一根竖直立柱对篮球A的弹力大小为 B. 初始时一根倾斜挡杆对篮球A的弹力大小为 C. 转动过程一根竖直立柱对篮球A的弹力逐渐增大 D. 转动过程一根倾斜挡杆对篮球A的弹力逐渐减小 【答案】BD 【解析】 【详解】AB．篮球A受到重力、两倾斜挡杆的弹力和两竖直立柱的弹力，将两倾斜挡杆的弹力合成一个力，将两竖直立柱的弹力合成一个力，受力分析如图1所示 根据三角形法则，有， 根据几何关系可知两倾斜挡杆对篮球的弹力与夹角的余弦值均为 则有 同理有 联立解得， 故A错误，B正确； CD．以MN为转轴，将篮球架缓慢转到倾斜挡杆接近水平的过程，与竖直方向的夹角逐渐减小，与水平方向的夹角逐渐增大，但两力的夹角始终不变，如图2所示可以发现和均逐渐减小，故C错误，D正确。 故选BD。 10. 某实验室内充满匀强磁场和匀强电场，磁场、电场与水平地面夹角均为45°且斜向右上，如图所示。房间内在离地面h处的位置有一个粒子发射源，源源不断地发射出质量为m、电荷量为q的粒子，粒子在房间内以v做匀速直线运动。某次实验中，撤去磁场，电场不变，粒子发射后经过一段时间落到地面上（不计空气阻力），重力加速度为g，以下说法正确的（　　） A. 粒子运动过程中机械能增大 B. 落地点到发射点的水平距离 C. 粒子带正电，磁感应强度为，电场强度为 D. 电场力做功为 【答案】BC 【解析】 【详解】C．粒子在匀强电场和磁场中做匀速直线运动，则粒子受到的合力为零；粒子受到的电场力与电场线平行，受到的洛伦兹力与磁场方向和电场方向都垂直，则粒子的受力如图所示： 若粒子带负电，则电场力、洛伦兹力和重力不可能平衡，因此粒子应带正电； 根据平衡条件， 解得，，故C正确； AD．由左手定则可知粒子初速度方向是垂直于纸面向外的，粒子在与电场方向垂直的平面内做类平抛运动，速度方向始终与电场力垂直，电场力不做功，粒子的机械能不变，故AD错误； B．粒子在竖直方向上做匀加速直线运动，竖直初速度 则有 且有 联立解得 故B正确。 故选BC。 三、实验题：（本题共2小题，共16分） 11. 某兴趣小组利用题图1所示装置，来测量“当地重力加速度大小”。主要实验步骤如下： ①将两块带有转轴A的平板按图示方式安装在铁架台上，使固定螺丝B与转轴A在同一水平线上，测得A、B的间距为L； ②在A处安装一光电门，并使光电门与倾斜的平板垂直； ③调节可动螺丝C的高度并固定，然后将一正方体小物块从C正上方由静止释放，记录释放点到B的高度h，以及物块通过光电门的遮光时间t； ④只改变可动螺丝C的高度，多次重复步骤③，记录多组（t，h）数据。 已知该物块与倾斜平板间的动摩擦因数处处相同，且物块边长为d（）。回答下列问题： （1）该物块经过光电门时的速度大小v=_________（用d、t表示）。 （2）该小组同学根据实验数据作出了图像，如题图2所示。已知该图像斜率为k，则当地重力加速度大小g=_________（用k、d表示）。） （3）通过竖直刻度尺可知，释放点到B的高度。若hB的位置读数偏小，则对应的重力加速度的测量值将_________（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。 【答案】（1） （2） （3）不变 【解析】 【小问1详解】 物块经过光电门时的速度大小 【小问2详解】 设斜面倾角为，物块从静止到光电门，由动能定理，有 而 整理可得， 即斜率，则 【小问3详解】 若的位置读数偏小，则偏大，图线相对于原来的会水平移动，但不改变斜率，重力加速度的测量值也不改变。 12. 某实验小组要测量一节干电池的电动势和内阻。实验室提供的器材有： A、待测干电池1个 B、滑动变阻器（0~15Ω） C、电压表（0~3V，内阻很大） D、电压表（0~15V，内阻很大） E、电流表（0~3A，内阻约为1Ω） F、电流表（0~100mA，内阻） G、定值电阻 H、开关一个，导线若干 （1）请根据实验器材，设计实验电路图，并将电路图画在图甲方框中，要求尽可能减小实验误差______。电路中电压表选______（选填“”或“”），电流表选______（选填“”或“”）。 （2）根据设计的电路图连接好实物电路，闭合开关前，应调节滑动变阻器的滑片到一端，使滑动变阻器接入电路的电阻最大，闭合开关后，调节滑动变阻器，测得多组电压表的示数U和电流表的示数I，作图像如图乙所示，图中所标物理量均已知，则电池的电动势E=______，电池的内阻r=______。（均用测量的和已知的物理量符号表示） （3）本实验______（选填“存在”或“不存在”）因电表内阻引起的系统误差。 【答案】（1） ①. ②. ③. （2） ①. ②. （3）不存在 【解析】 【小问1详解】 [1][2][3]测量一节干电池的电动势，则电压表可选择量程为3V的；电流表量程过大，量程过小，因内阻已知，则可用与定值电阻R2并联，可改装为量程为的安培表；因改装后的电流表内阻已知，则采用如图所示的电路： 【小问2详解】 根据电路结合闭合电路的欧姆定律可得 由图像可知E=U2， 解得 【小问3详解】 本实验中已经考虑到了电流表内阻，则实验无误差； 四、解答题（共3小题） 13. 平静的湖面上漂浮着浮子A和浮子B，两个浮子距离不超过3m。一条大鱼在两浮子连线的延长线上某位置（如图甲所示）翻起频率稳定的波浪。当水波刚传播到A浮子时波形图如图乙所示，从该时刻开始计时，A、B浮子的振动图像如图丙所示，求： （1）该水波传播的速度大小，及图乙所示时刻P点的运动方向； （2）A、B两浮子间可能的距离。 【答案】（1）1.25m/s，图乙所示时刻P点沿y轴负方向运动 （2）0.25m，1.25m，2.25m 【解析】 【小问1详解】 根据图乙、图丙可知，该波波长，周期，故波速 同侧法可知，图乙所示时刻P点沿y轴负方向运动； 【小问2详解】 图丙可知，浮子A开始浮动时，浮子B已在波峰，故波从浮子B传到浮子A的时间，满足（n=0，1，2，3...） 当时，波从浮子B传到浮子A的时间 则AB距离 当时，波从浮子B传到浮子A的时间 则AB距离 当时，波从浮子B传到浮子A的时间 则AB距离 14. 如图所示，为水平面内固定的两条足够长、间距为L的平行直导轨，两导轨左端的连线垂直于两导轨，间接入一阻值为R的定值电阻，c、d是导轨上的两点且恰好构成一个正方形区域，在此区域内存在竖直向上的匀强磁场，P、Q是导轨上的两个小立柱，紧挨着立柱右侧放置一根长度为L、质量为m、电阻为R的金属棒，以PQ为边界的右侧导轨间存在水平向左的匀强磁场，磁感应强度大小B随时间t变化的规律均满足（k为已知常数，)，从时刻开始对金属棒施加一水平向右的力F，使金属棒由静止开始做加速度大小为a的匀加速直线运动，金属棒运动过程中始终与导轨接触良好，已知导轨单位长度的电阻为，金属棒与导轨间的动摩擦因数为，，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g。 （1）求回路中产生的感应电动势E； （2）求回路中的感应电流I随时间t变化的关系； （3）当力F达到最大值时，求力F的瞬时功率P。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 设穿过的磁通量为，则有 根据电磁感应定律 解得 【小问2详解】 设时间内金属棒向右运动的位移大小为时刻回路中的总电阻为，则有 电路总电阻 根据欧姆定律 解得 【小问3详解】 根据左手定则可知金属棒受到的安培力的方向竖直向下，设t时刻金属棒的速度大小为，则有 根据牛顿第二定律 解得 显然当时，有最大值，此时 力的瞬时功率 15. 如图所示，在足够长的光滑水平面上有两个小物块和凹槽C。物块的质量为，物块的质量为，凹槽的质量为，相距为，凹槽的左端与相距为，凹槽左、右槽壁的距离为且槽壁的厚度忽略不计，凹槽内放一质量为的小物块。物块与左边槽壁的距离为，与凹槽之间的动摩擦因数。开始时物块、凹槽均静止，现给物块施加水平向右的恒力，物块向右做匀加速运动，一段时间后与发生弹性碰撞。当与发生第二次弹性碰撞时立刻撤去恒力。与凹槽C碰撞立即粘在一起运动。已知，，，取重力加速度，物块A、B、D均可视为质点，物块与凹槽壁的碰撞没有能量损失，且所有碰撞时间均忽略不计。求： （1）小物块和第二次碰撞后各自的速度大小； （2）物块与凹槽相对静止时，物块距凹槽左壁的距离； （3）从物块开始运动到物块与凹槽相对静止时，物块运动的位移大小。 【答案】（1）， （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 当与发生第一次弹性碰撞后速度分别为，规定方向为正方向，根据动量守恒定律和能量守恒定律， 解得， 当与发生第一次弹性碰撞后先向左做匀减速，再向右匀加速运动，向右匀速运动。假设还没运动到凹槽所在处，追上发生第二次弹性碰撞，追上所经历的时间为，位移相等，对A有 因为 对B有 解得 因为小于，假设成立，与发生第二次弹性碰撞前速度分别为，则， 当与发生第二次弹性碰撞后速度分别为，根据动量守恒定律和能量守恒定律，． 解得， 【小问2详解】 当与发生第二次弹性碰撞后的速度为零同时撤去外力，所以静止，向右匀速运动，与凹槽碰撞立即粘在一起运动，速度为，由于之间有摩擦，物块开始运动，随后物块与凹槽左、右边槽壁多次发生弹性碰撞，最终物块与凹槽相对静止，一起匀速运动，速度为。根据动量守恒定律和能量守恒定律，， 解得 由分析可知物块D与凹槽相对静止时，物块D停在凹槽右壁处，所以距凹槽左壁的距离为。 【小问3详解】 设凹槽与物块每次碰前的速度分别为，碰后的速度分别为，根据动量守恒定律和能量守恒定律， 解得 即每碰撞一次和凹槽与物块发生一次速度交换，两次碰撞之间，和凹槽与物块加速、减速的加速度大小相等，做出和凹槽与物块相互作用过程中的图像，图像中实线为和凹槽的图线，虚线为物块的图线，如图 由图可知，和凹槽与物块相互作用前的速度为，最后的共同速度为，运动时间可按和凹槽一直减速计算 因为 解得 设和凹槽与物块速度分别为，根据动量守恒定律得 即(的运动方向相同) 结合上式可得两物体位移关系为 因为两者一直同方向运动，物块开始距凹槽左臂，相对静止时物块在凹槽的右臂，所以两物体的位移关系为 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $