精品解析：湖南长沙市一中广雅中学2026-2027学年高三上学期开学物理试题

2027届高三8月开学测试 物理 一、单选题（共6小题，共24分） 1. 如图所示，有一束由紫光和红光组成的复色光平行于等边三棱镜截面ABC从空气射向E点，并偏折到G点和F点。已知入射方向与边AB的夹角，E、F分别为边AB、BC的中点，则（　　） A. EG光束为紫光 B. 该棱镜对红光的折射率为 C. 增大时，在BC外侧观察到红光先消失 D. EG光束和EF光束分别通过同一双缝干涉装置，EG光束产生的干涉条纹间距大 2. 田径短跑训练中，运动员使用起跑器起跑。某型号起跑器脚踏下方安装了“弹簧—气缸活塞”双减震装置，简化模型如图所示。起跑时压缩弹簧同时也快速压缩气缸内的气体达到减震和保护关节的目的。气缸内密闭气体可视为理想气体，在压缩过程中气体温度升高，则该气缸内的气体（　　） A. 分子总动能增大 B. 压强减小 C. 单位体积内的分子数减小 D. 分子热运动的平均动能不变 3. 空间站的发射和回收过程中，航天员要承受超重或失重的考验。在某空间站竖直向上加速发射过程中，有一段时间内的加速度达到3.5g。已知空间站中航天员的质量为m，取重力加速度，则在该段时间内（　　） A. 航天员处于失重状态 B. 空间站对航天员的作用力大小为4.5mg C. 空间站中质量为2kg的物体置于台秤上的视重为70N D. 空间站对航天员的作用力大于航天员对空间站的作用力 4. 如图所示，水平面内有边长为L的等边三角形ABC。顶点A、B、C分别固定电荷量为+q、-q、+q的点电荷。N、P、M分别为AB、BC、AC边的中点，O点为三角形ABC的几何中心。以O点为原点、竖直向上为x轴正方向建立坐标系。已知静电力常量为k。则（　　） A. N、P、M三点的电势相等 B. 将带负电的试探电荷沿x轴由O点移动至x=3L处，电场力可能先做正功后做负功 C. 在处的电场强度沿x轴正方向的分量大小为 D. 在与x=L处的电场强度沿x轴正方向的分量大小之比为3：1 5. 如图，质量为M，半径为R的圆弧槽，置于光滑水平面上．将一可视为质点的滑块从与圆心等高处无初速度地释放，滑块的质量为m，且，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（　　） A. 若圆弧面光滑，则圆弧槽与滑块组成的系统动量守恒 B. 若圆弧面光滑，则滑块运动至水平面时速度大小为 C. 若圆弧面粗糙，滑块能运动至水平面，则圆弧槽的位移大小为 D. 若圆弧面粗糙，滑块能运动至水平面，则滑块的位移大小为 6. 如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数之比为K，原线圈串联一个定值电阻接在正弦式交流电源上，电源内阻忽略不计。副线圈回路中接有定值电阻与滑动变阻器，电流表、电压表均为理想电表。滑动变阻器滑片自上而下滑动时，下列说法正确的是（　　） A. B. 若电压表V与电流表A示数变化量分别为和，则 C. 电源的输出功率先增大后减小 D. 副线圈的输出功率先减小后增大 二、多选题（共4小题，共20分） 7. 某小组使用玻璃球模拟彩虹的产生原理，该玻璃球对红光和紫光的折射率分别为和，一束白光入射到玻璃球表面，入射角为，红光和紫光从玻璃球内部照射到表面时形成出射点，当两出射点在球面上连线的弧长至少为时，肉眼可分辨并观测到彩色条纹，下列说法正确的是（　　） A. 红光和紫光在玻璃球中的传播速度的比值为 B. 红光和紫光在玻璃球中的传播速度的比值为 C. 白光进入玻璃球发生一次反射后从玻璃球表面射出，若能观测到彩色条纹，玻璃球的半径至少为 D. 白光进入玻璃球发生一次反射后从玻璃球表面射出，若能观测到彩色条纹，玻璃球的半径至少为 8. 如图，一块高功率芯片上方紧贴着一个均热板散热器。均热板是一个完全密封的扁平纯铜空腔，空腔内部注有微量的水。在正常工作过程中，水从高温芯片处吸收热量汽化，水蒸气在低温冷凝端放出热量变回液态水，并回流到底部。下列说法正确的是（ ） A. 空腔内高温处所有水分子的运动速率都比低温处水分子的运动速率大 B. 一定量的水吸收热量变成相同温度的水蒸气，内能变大 C. 该均热板可以从高温物体吸热，向低温物体放热，不对外界做功 D. 该均热板可以从低温物体吸热，向高温物体放热，而不产生其他影响 9. 某中学田径运动会上，一名同学在投掷区将实心球从某一高度斜向上抛出，实心球抛出后在空中飞行的速率v随时间t的变化关系如图所示，时刻刚好落入沙坑，实心球可视为质点，不计空气阻力，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（ ） A. 实心球在最高点的速度大小为 B. 抛球点到落地点间的水平距离为 C. 实心球从抛出点到最高点运动的时间为 D. 实心球运动过程中离沙坑的最大高度为 10. 如图所示，足够长的光滑平行金属轨道、及、固定在水平面上，间距分别为、，两段轨道在、处连接，水平轨道处于磁感应强度大小为、方向竖直向上的匀强磁场中。四分之一圆弧轨道、在左端与水平轨道平滑相连，圆弧下端分别在、点与水平轨道相切。质量为、电阻为、长度为的金属棒静止放置在窄轨道上，现将质量为、电阻为、长度为的金属棒从圆弧轨道上高为处由静止释放，运动过程中两个金属棒始终与金属轨道垂直并接触良好，不计其他电阻及空气阻力，重力加速度为，则下列说法正确的是（ ） A. 金属棒中的最大电流为 B. 整个过程中通过金属棒的电荷量为 C. 整个过程中金属棒中产生的焦耳热为 D. 两金属棒、相距最近时的速度之比为 三、实验题（共2小题，共14分） 11. 手机在物理实验中有重要的应用。某学习小组利用手机进行“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验。已知当地重力加速度。实验过程如下： （a）将弹簧的左端固定在水平桌面上，右端与细绳相连，细绳跨过固定在桌面边缘的光滑定滑轮后，系一手机，手机重心和细绳在同一竖直线上，如图甲所示。 （b）手机的下方悬挂一质量为的钩码，待平衡后，利用手机软件中的“定位”功能测量手机竖直方向上相对不挂钩码时的位移。 （c）增加手机下方的相同钩码数量，作出钩码数量与手机在竖直方向上位移的关系图像，如图乙所示。则： （1）关于该实验，下列说法正确的是___________。 A. 本实验无需测量弹簧的原长 B. 手机下方所挂钩码不宜过多，以免超出弹簧的弹性限度 C. 用图像法处理数据时，能够有效减小该实验的系统误差 （2）由图乙可知，在弹簧弹性限度内，弹簧弹力与弹簧形变量成__________（选填“正比”或“反比”），测得弹簧的劲度系数为_______。 12. 某探究小组利用如图甲所示电路观察电容器的充、放电现象，其中为电源（内阻不计），为定值电阻，为电容器，A为零刻度位于中央的毫安表，V为电压表（内阻近似无穷大）。 （1）当开关S接1，稳定后，电压表（量程0~15 V）的示数如图乙所示，则电压________V。 （2）操作时，先把开关S接1（此前电容器不带电）并以此刻为计时起点，待稳定后，再把开关S接2。在下列四个图像中，可正确表示全过程中通过电流表的电流随时间变化的图像和电压表测得两极板间的电压随时间变化的图像的是________（填字母序号）。 A. B. C. D. （3）现将图甲电路中的电流表换为电流传感器，并与计算机相连，测得当电容器充电时，电流随时间变化的曲线如图丙所示。则电容器的电容约为________F（计算结果保留两位有效数字）。 （4）接第（3）问，若仅将图甲电路中的换成的定值电阻，重新将开关接1（此前电容器不带电）并以此刻为计时起点，则充电电流随时间变化的图线可能是图丁中的曲线________（选填“”或“”）。 四、解答题（共3小题，共42分） 13. 某同学为了测定电流流经电阻时产生的焦耳热，设计了如图所示装置。他将一绝热气缸固定在水平地面上，气缸内横截面积为S，用一质量为m的绝热活塞密闭了0.5mol的理想气体，活塞与气缸壁间无摩擦且不漏气，电阻丝置于密闭气体中，活塞右侧连接一轻质弹簧，弹簧右端连接墙壁，弹簧的劲度系数，电阻丝通电前，活塞到气缸左壁的距离为l0，弹簧处于原长，气体温度为T0，现将电阻丝通电给气体缓慢加热，经过一段时间活塞向右缓慢移动了。已知1mol该气体的内能，弹簧的弹性势能（x为弹簧的形变量），大气压强恒为p0，求： （1）活塞向右缓慢移动了时气体的温度T； （2）这一过程中电阻丝产生的焦耳热Q（电阻丝产生的热量80%传给了气体）。 14. 如图所示，竖直平面内固定有绝缘轨道ABMNP，AB段是长的水平轨道，BM段是半径、圆心角的光滑圆弧轨道，MN段是倾角的倾斜轨道，NP段是恰好能与BM段组成半圆的光滑圆弧轨道，各段轨道均平滑连接。、分别是两段圆弧轨道的圆心，所在直线右侧足够大空间存在匀强电场，电场方向与MN平行且向上，电场强度大小为。小物块a以初速度从A点向右运动，一段时间后，与静置在B点的小物块b发生弹性正碰（碰撞时间极短），b运动到P点时对轨道恰好无压力。已知a、b的质量分别为、，a与AB段的动摩擦因数为，b带正电，电荷量，a、b碰撞过程不会发生电荷转移，重力加速度大小，，。求 （1）a、b碰撞结束瞬间，b的速度大小； （2）b通过P点时的速度大小； （3）b通过P点后在电场中运动距MN的最远距离。 15. 高频焊接是一种常用的焊接方法，图甲是焊接的原理示意图．将半径为r＝10 cm的待焊接的环形金属工件放在线圈中，然后在线圈中通以高频变化电流，线圈产生垂直于工件所在平面的匀强磁场，磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示，t＝0时刻磁场方向垂直线圈所在平面向外．工件非焊接部分单位长度上的电阻R0＝1.0×10－3Ω·m－1，焊缝处的接触电阻为工件非焊接部分电阻的9倍，焊接的缝宽非常小，不计温度变化对电阻的影响． (1) 在图丙中画出感应电流随时间变化的i--t图象(以逆时针方向电流为正)，并写出必要的计算过程； (2) 求环形金属工件中感应电流的有效值； (3) 求t＝0.30 s内电流通过焊接处所产生的焦耳热． 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2027届高三8月开学测试 物理 一、单选题（共6小题，共24分） 1. 如图所示，有一束由紫光和红光组成的复色光平行于等边三棱镜截面ABC从空气射向E点，并偏折到G点和F点。已知入射方向与边AB的夹角，E、F分别为边AB、BC的中点，则（　　） A. EG光束为紫光 B. 该棱镜对红光的折射率为 C. 增大时，在BC外侧观察到红光先消失 D. EG光束和EF光束分别通过同一双缝干涉装置，EG光束产生的干涉条纹间距大 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据题图可知， EF光束的偏折角度大于EG光束，紫光折射率大于红光折射率，所以EF光束为紫光，故A错误； B．由几何知识知，对于EF光束，入射角为，折射角为，所以该棱镜对紫光的折射率为，故B错误； C．根据临界角与折射率的关系，紫光的临界角更小，所以增大时，在BC外侧观察到紫光先消失，故C错误； D．EG光束和EF光束分别通过同一双缝干涉装置，EG光束为红光，波长更大，根据条纹间距公式，所以EG光束产生的干涉条纹间距大，故D正确。 故选D。 2. 田径短跑训练中，运动员使用起跑器起跑。某型号起跑器脚踏下方安装了“弹簧—气缸活塞”双减震装置，简化模型如图所示。起跑时压缩弹簧同时也快速压缩气缸内的气体达到减震和保护关节的目的。气缸内密闭气体可视为理想气体，在压缩过程中气体温度升高，则该气缸内的气体（　　） A. 分子总动能增大 B. 压强减小 C. 单位体积内的分子数减小 D. 分子热运动的平均动能不变 【答案】A 【解析】 【详解】A．温度是分子热运动平均动能的标志，题目已知气体温度升高，则分子热运动的平均动能增大，所有分子的动能之和也增大，故A正确； B．根据理想气体状态方程，气体被压缩，体积减小，同时温度升高，则压强一定增大，故B错误； C．气体被压缩，体积减小，分子总数不变，则单位体积内的分子数增大，故C错误； D．温度是分子热运动平均动能的标志，温度升高，分子热运动的平均动能增大，故D错误。 故选A。 3. 空间站的发射和回收过程中，航天员要承受超重或失重的考验。在某空间站竖直向上加速发射过程中，有一段时间内的加速度达到3.5g。已知空间站中航天员的质量为m，取重力加速度，则在该段时间内（　　） A. 航天员处于失重状态 B. 空间站对航天员的作用力大小为4.5mg C. 空间站中质量为2kg的物体置于台秤上的视重为70N D. 空间站对航天员的作用力大于航天员对空间站的作用力 【答案】B 【解析】 【详解】A．因为加速度向上，所以航天员处于超重状态，故A错误； B．对航天员根据牛顿第二定律，有 解得 故B正确； C．根据牛顿第二定律，有 解得 故C错误； D．间站对航天员的作用力与航天员对空间站的作用力大小相等、方向相反是一对作用力与反作用力，故D错误。 故选B。 4. 如图所示，水平面内有边长为L的等边三角形ABC。顶点A、B、C分别固定电荷量为+q、-q、+q的点电荷。N、P、M分别为AB、BC、AC边的中点，O点为三角形ABC的几何中心。以O点为原点、竖直向上为x轴正方向建立坐标系。已知静电力常量为k。则（　　） A. N、P、M三点的电势相等 B. 将带负电的试探电荷沿x轴由O点移动至x=3L处，电场力可能先做正功后做负功 C. 在处的电场强度沿x轴正方向的分量大小为 D. 在与x=L处的电场强度沿x轴正方向的分量大小之比为3：1 【答案】C 【解析】 【详解】A．由对称关系可知N、P两点的电势相等，N点的电势与C处的点电荷单独在N点产生的电势相等，仅考虑A、B两处的点电荷，M点的电势大于0，仅考虑C处的点电荷，M点的电势大于N点的电势，故N、P、M三点电势不相等，故A错误； B．由O点至x=3L处，x轴上每点的电场强度均有竖直向上的分量，故电场力对该试探电荷始终做负功，故B错误； C．由几何关系可知OA=，则A点到处的距离为，沿x轴正方向的电场强度为每个点电荷单独作用时在x=处产生的电场强度沿x轴正方向分量的矢量和，可知 故C正确； D．A点到x=L处的距离为，同理可得在x=L处的电场强度沿x轴正方向的分量大小为 可得 故D错误。 故选C。 5. 如图，质量为M，半径为R的圆弧槽，置于光滑水平面上．将一可视为质点的滑块从与圆心等高处无初速度地释放，滑块的质量为m，且，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（　　） A. 若圆弧面光滑，则圆弧槽与滑块组成的系统动量守恒 B. 若圆弧面光滑，则滑块运动至水平面时速度大小为 C. 若圆弧面粗糙，滑块能运动至水平面，则圆弧槽的位移大小为 D. 若圆弧面粗糙，滑块能运动至水平面，则滑块的位移大小为 【答案】C 【解析】 【详解】A．若圆弧面光滑，圆弧槽与滑块组成的系统在水平方向动量守恒，故A错误； B．若圆弧面光滑，设滑块运动至水平面时速度大小为，圆弧糟速度大小为，由机械能守恒定律知 在水平方向上动量守恒有 ， 联立解得 ， 故B错误； C．若圆弧面粗糙，滑块能运动至水平面，设滑块与圆弧槽相对于地面沿水平方向的位移分别为和，由水平方向动量守恒有 ， 解得 ， 故C正确； D．由于滑块还发生了竖直位移R，故滑块的位移大小为 故D错误。 就选C。 6. 如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数之比为K，原线圈串联一个定值电阻接在正弦式交流电源上，电源内阻忽略不计。副线圈回路中接有定值电阻与滑动变阻器，电流表、电压表均为理想电表。滑动变阻器滑片自上而下滑动时，下列说法正确的是（　　） A. B. 若电压表V与电流表A示数变化量分别为和，则 C. 电源的输出功率先增大后减小 D. 副线圈的输出功率先减小后增大 【答案】B 【解析】 【详解】A．原线圈电流为，副线圈电流为，根据可知 又 即，故A错误。 B．当电压表的示数变化量为时，原线圈两端电压的变化量 定值电阻两端电压变化量的绝对值 可知，故B正确。 C．副线圈电路中总电阻为，滑动变阻器的上段、下段并联，将滑动变阻器的滑片从上端滑至下端的过程中，有 由数学知识可得电阻先增大后减小，所以副线圈总电阻先增大后减小。 根据电压关系，其中满足，满足 电流关系，联立可得 等效电阻为 可知先增大后减小。根据，则电源的输出功率先减小后增大，故C错误。 D．根据 副线圈的输出功率为 其中 整理得 理想变压器副线圈的输出功率与副线圈电路的总电阻有关，无法确定和的大小关系，所以理想变压器副线圈的输出功率的变化情况不确定，故D错误。 故选B。 二、多选题（共4小题，共20分） 7. 某小组使用玻璃球模拟彩虹的产生原理，该玻璃球对红光和紫光的折射率分别为和，一束白光入射到玻璃球表面，入射角为，红光和紫光从玻璃球内部照射到表面时形成出射点，当两出射点在球面上连线的弧长至少为时，肉眼可分辨并观测到彩色条纹，下列说法正确的是（　　） A. 红光和紫光在玻璃球中的传播速度的比值为 B. 红光和紫光在玻璃球中的传播速度的比值为 C. 白光进入玻璃球发生一次反射后从玻璃球表面射出，若能观测到彩色条纹，玻璃球的半径至少为 D. 白光进入玻璃球发生一次反射后从玻璃球表面射出，若能观测到彩色条纹，玻璃球的半径至少为 【答案】AD 【解析】 【详解】AB．光在玻璃球中的传播速度为 紫光折射率大，传播速度小，则，故A正确，B错误； CD．红光和紫光在介质中的光路图如图所示 第一次折射时，红光由空气射入玻璃 解得 紫光由空气射入玻璃 解得 根据几何关系，第二次折射时的入射角等于第一次折射时的折射角 解得，故C错误，D正确。 故选AD。 8. 如图，一块高功率芯片上方紧贴着一个均热板散热器。均热板是一个完全密封的扁平纯铜空腔，空腔内部注有微量的水。在正常工作过程中，水从高温芯片处吸收热量汽化，水蒸气在低温冷凝端放出热量变回液态水，并回流到底部。下列说法正确的是（ ） A. 空腔内高温处所有水分子的运动速率都比低温处水分子的运动速率大 B. 一定量的水吸收热量变成相同温度的水蒸气，内能变大 C. 该均热板可以从高温物体吸热，向低温物体放热，不对外界做功 D. 该均热板可以从低温物体吸热，向高温物体放热，而不产生其他影响 【答案】BC 【解析】 【详解】A．温度是分子平均动能的统计标志，仅反映整体的平均水平，高温处仍存在速率小的水分子，低温处也存在速率大的水分子，并非所有水分子的运动速率都满足高温处大于低温处，故A错误； B．一定量的水变为同温度的水蒸气，温度不变则分子总动能不变。汽化过程吸收热量，且汽化后分子间距大幅增大，分子势能增加，因此总内能变大，故B正确； C．该过程中，均热板从高温的芯片吸热，向低温的冷凝端放热，整个过程循环进行，均热板自身状态复原，不需要对外界做功，仅依靠水传递热量，符合物理规律，故C正确； D．根据热力学第二定律，不可能从低温物体吸热、向高温物体放热，同时不产生其他影响，该描述违反热力学第二定律，故D错误。 故选BC 。 9. 某中学田径运动会上，一名同学在投掷区将实心球从某一高度斜向上抛出，实心球抛出后在空中飞行的速率v随时间t的变化关系如图所示，时刻刚好落入沙坑，实心球可视为质点，不计空气阻力，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（ ） A. 实心球在最高点的速度大小为 B. 抛球点到落地点间的水平距离为 C. 实心球从抛出点到最高点运动的时间为 D. 实心球运动过程中离沙坑的最大高度为 【答案】AD 【解析】 【详解】A．最高点竖直分速度为0，合速率等于水平分速度，大小就是速率最小值，故A正确； B．水平分速度恒为，总运动时间为，因此水平距离 故B错误； C．根据速度的分解可得抛出时竖直向上的初速度为 则实心球从抛出点到最高点运动的时间为 故C错误； D．根据速度的分解可得落地时的竖直速度为 从最高点到落地，竖直方向初速度为0，满足 所以 所以D正确。 故选AD。 10. 如图所示，足够长的光滑平行金属轨道、及、固定在水平面上，间距分别为、，两段轨道在、处连接，水平轨道处于磁感应强度大小为、方向竖直向上的匀强磁场中。四分之一圆弧轨道、在左端与水平轨道平滑相连，圆弧下端分别在、点与水平轨道相切。质量为、电阻为、长度为的金属棒静止放置在窄轨道上，现将质量为、电阻为、长度为的金属棒从圆弧轨道上高为处由静止释放，运动过程中两个金属棒始终与金属轨道垂直并接触良好，不计其他电阻及空气阻力，重力加速度为，则下列说法正确的是（ ） A. 金属棒中的最大电流为 B. 整个过程中通过金属棒的电荷量为 C. 整个过程中金属棒中产生的焦耳热为 D. 两金属棒、相距最近时的速度之比为 【答案】AB 【解析】 【详解】A．金属棒滑下来刚进入磁场时，速度最大，感应电动势最大，金属棒中的电流最大，设金属棒刚进入磁场时的速度大小为，此时回路中的感应电动势为，根据机械能守恒定律有 解得 则最大感应电动势为 最大电流 故A正确； B．金属棒进入水平轨道后在安培力作用下做减速运动，金属棒做加速运动，直到两金属棒产生的电动势等大、反向，回路中的电流为零，最终两金属棒都做匀速运动，设两金属棒匀速运动时的速度大小分别为、，达到稳定状态的过程中通过两金属棒的电荷量为，则有 可得 根据动量定理，对金属棒、分别有， 解得 故B正确； C．由能量守恒定律可得，回路产生的总焦耳热为 则金属棒中产生的焦耳热为 故C错误； D．由牛顿第二定律可得 因通过两金属棒的电流始终相等，根据两金属棒的长度、质量关系可知，两金属棒的加速度大小始终相等，运动过程中的图像如图所示 两图线关于中间虚线对称，显然两图线的交点的纵坐标为，而两金属棒速度大小相等时距离最近，所以两金属棒距离最近时两金属棒的速度大小都为，故D错误。 故选AB。 三、实验题（共2小题，共14分） 11. 手机在物理实验中有重要的应用。某学习小组利用手机进行“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验。已知当地重力加速度。实验过程如下： （a）将弹簧的左端固定在水平桌面上，右端与细绳相连，细绳跨过固定在桌面边缘的光滑定滑轮后，系一手机，手机重心和细绳在同一竖直线上，如图甲所示。 （b）手机的下方悬挂一质量为的钩码，待平衡后，利用手机软件中的“定位”功能测量手机竖直方向上相对不挂钩码时的位移。 （c）增加手机下方的相同钩码数量，作出钩码数量与手机在竖直方向上位移的关系图像，如图乙所示。则： （1）关于该实验，下列说法正确的是___________。 A. 本实验无需测量弹簧的原长 B. 手机下方所挂钩码不宜过多，以免超出弹簧的弹性限度 C. 用图像法处理数据时，能够有效减小该实验的系统误差 （2）由图乙可知，在弹簧弹性限度内，弹簧弹力与弹簧形变量成__________（选填“正比”或“反比”），测得弹簧的劲度系数为_______。 【答案】（1）AB （2） ①. 正比 ②. 50 【解析】 【小问1详解】 A．根据胡克定律则，可知本实验无需测量弹簧的原长，A正确； B．手机下方所挂钩码不宜过多，以免超出弹簧的弹性限度，B正确； C．用图像法处理数据时，能够有效减小该实验的偶然误差，C错误。 故选AB。 【小问2详解】 [1][2]由图乙可知，，而，可知在弹簧弹性限度内，弹簧弹力与弹簧形变量成正比，测得弹簧的劲度系数为 12. 某探究小组利用如图甲所示电路观察电容器的充、放电现象，其中为电源（内阻不计），为定值电阻，为电容器，A为零刻度位于中央的毫安表，V为电压表（内阻近似无穷大）。 （1）当开关S接1，稳定后，电压表（量程0~15 V）的示数如图乙所示，则电压________V。 （2）操作时，先把开关S接1（此前电容器不带电）并以此刻为计时起点，待稳定后，再把开关S接2。在下列四个图像中，可正确表示全过程中通过电流表的电流随时间变化的图像和电压表测得两极板间的电压随时间变化的图像的是________（填字母序号）。 A. B. C. D. （3）现将图甲电路中的电流表换为电流传感器，并与计算机相连，测得当电容器充电时，电流随时间变化的曲线如图丙所示。则电容器的电容约为________F（计算结果保留两位有效数字）。 （4）接第（3）问，若仅将图甲电路中的换成的定值电阻，重新将开关接1（此前电容器不带电）并以此刻为计时起点，则充电电流随时间变化的图线可能是图丁中的曲线________（选填“”或“”）。 【答案】（1）6.0 （2）BC （3） （4）b 【解析】 【小问1详解】 电压表分度值为0.5V，读数为6.0V。 【小问2详解】 AB．开关接1充电时，电流为正方向，大小从最大值逐渐衰减到0；开关接2放电时，电流方向与充电相反（电流为负），大小同样从最大值逐渐衰减到0，故A错误，B正确； CD．充电时，电容器电压从0逐渐升高，电压变化率 随电流减小而减小，斜率逐渐变小，稳定后电压等于电源电压，保持不变；放电时，电压从电源电压逐渐降低到0，变化率同样逐渐减小，故C正确，D错误。 故选BC。 【小问3详解】 I−t图线与坐标轴围成的面积等于电容器充电的总电荷量Q。数格子估算得面积（总电荷量） 根据电容定义 代入U=6.0 V，解得 【小问4详解】 原电阻初始电流 解得 R增大后，初始电流变小，充电更慢，电流衰减更慢，对应曲线b 四、解答题（共3小题，共42分） 13. 某同学为了测定电流流经电阻时产生的焦耳热，设计了如图所示装置。他将一绝热气缸固定在水平地面上，气缸内横截面积为S，用一质量为m的绝热活塞密闭了0.5mol的理想气体，活塞与气缸壁间无摩擦且不漏气，电阻丝置于密闭气体中，活塞右侧连接一轻质弹簧，弹簧右端连接墙壁，弹簧的劲度系数，电阻丝通电前，活塞到气缸左壁的距离为l0，弹簧处于原长，气体温度为T0，现将电阻丝通电给气体缓慢加热，经过一段时间活塞向右缓慢移动了。已知1mol该气体的内能，弹簧的弹性势能（x为弹簧的形变量），大气压强恒为p0，求： （1）活塞向右缓慢移动了时气体的温度T； （2）这一过程中电阻丝产生的焦耳热Q（电阻丝产生的热量80%传给了气体）。 【答案】（1） （2）或 【解析】 【小问1详解】 气体初始状态，设压强为，体积为，温度为 由活塞平衡可知 气体末状态，设压强为，体积为，温度为 由活塞平衡可知 由理想气体状态方程可知 联立可得 【小问2详解】 此过程，气体内能增量 气体对外界做功 由热力学第一定律可知 联立上式可得 代入克拉珀龙方程 可得或 14. 如图所示，竖直平面内固定有绝缘轨道ABMNP，AB段是长的水平轨道，BM段是半径、圆心角的光滑圆弧轨道，MN段是倾角的倾斜轨道，NP段是恰好能与BM段组成半圆的光滑圆弧轨道，各段轨道均平滑连接。、分别是两段圆弧轨道的圆心，所在直线右侧足够大空间存在匀强电场，电场方向与MN平行且向上，电场强度大小为。小物块a以初速度从A点向右运动，一段时间后，与静置在B点的小物块b发生弹性正碰（碰撞时间极短），b运动到P点时对轨道恰好无压力。已知a、b的质量分别为、，a与AB段的动摩擦因数为，b带正电，电荷量，a、b碰撞过程不会发生电荷转移，重力加速度大小，，。求 （1）a、b碰撞结束瞬间，b的速度大小； （2）b通过P点时的速度大小； （3）b通过P点后在电场中运动距MN的最远距离。 【答案】（1）4m/s；（2）1.6m/s；（3）0.7776m 【解析】 【详解】（1）a从A点运动至B点，根据动能定理有 a、b弹性正碰，根据动量守恒定律有 根据机械能守恒定律有 解得 （2）b在P点，根据牛顿第二定律 解得 （3）b过P点后做抛体运动，将运动沿电场所在方向（MN方向）和垂直电场方向（垂直MN方向）分解 根据抛体运动规律，沿垂直电场方向（垂直MN方向）速度为 沿垂直电场方向（垂直MN方向）位移为 沿垂直电场方向（垂直MN方向）加速度为 又 解得 15. 高频焊接是一种常用的焊接方法，图甲是焊接的原理示意图．将半径为r＝10 cm的待焊接的环形金属工件放在线圈中，然后在线圈中通以高频变化电流，线圈产生垂直于工件所在平面的匀强磁场，磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示，t＝0时刻磁场方向垂直线圈所在平面向外．工件非焊接部分单位长度上的电阻R0＝1.0×10－3Ω·m－1，焊缝处的接触电阻为工件非焊接部分电阻的9倍，焊接的缝宽非常小，不计温度变化对电阻的影响． (1) 在图丙中画出感应电流随时间变化的i--t图象(以逆时针方向电流为正)，并写出必要的计算过程； (2) 求环形金属工件中感应电流的有效值； (3) 求t＝0.30 s内电流通过焊接处所产生的焦耳热． 【答案】（1）图像如图所示： （2） （3） 【解析】 【详解】(1) 环形金属工件电阻为： 在0～时间内的感应电动势为： 电流为： 由楞次定律得到电流方向逆时针，I-t关系图象如图所示： (2) 在同一个周期内： 解得：I有效＝A＝816A. (3) 在t＝0.30s内电流通过焊接处所产生的焦耳热为： 而： 解得： . 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $