精品解析：贵州贵阳市贵州师范大学附属中学2024-2025学年高三上学期期末考试物理试卷

贵州师范大学附属中学2024-2025学年度高2022级高三上期末考试 物理试卷 注意事项： 1．开始作答前、请先将自己的姓名、准考证号、座位号等信息涂写在试卷和答题卡的规定位置上。 2．选择题部分请用2B铅笔填涂，非选择题部分用0.5mm黑色墨迹签字笔书写，作答时切勿超出答题区域的矩形边框。 3．考试结束后，将试卷，答题卡，草稿纸一并交回 一、选择题。（共7题，每题4分，共28分） 1. 从物体的运动情况确定其受力特征是力学研究的一个重要思路。某新能源汽车启动时，电脑测绘了汽车速度随位移变化的关系图线如图所示，图线是一条直线，图中，则汽车在x1、x2处受到的合力大小之比为（　　） A. 1：1 B. 1：3 C. 1：9 D. 3：1 2. 全国政协委员、中国航天科技集团十一院研究员周伟江在2018年3月10日透露，中国已经完成火星探测器的气动设计工作，目前正在试验验证，计划于2020年发射火星探测器。因为火星大部分地区表面温度的昼夜差超过，一般化学电池无法工作，因此探测器的工作电源是放射性同位素电池，即核电池。核电池将同位素在衰变过程中不断放出的核能转变为电能，核电池已成功用作航天器的电源。据此猜测航天器的核电池有可能采用的核反应方程是（　　） A. B. C. D. 3. 如图所示为沿x轴正方向的静电场中各点的电势随位置x的变化图像，其中、的图像为倾斜的直线，的图像为平行于横轴的直线。下列说法正确的是（　　） A. 范围内的电场为匀强电场 B. 与区间的电场强度大小之比为 C. 电子在与区间内电势能变化量的绝对值之比为 D. 电子从0运动到的过程中，电场力先做正功后做负功 4. 如图，容器、各有一个可以自由移动的轻活塞，活塞下面是水，上面是大气，大气压恒定。、的底部由带阀门的管道相连，整个装置与外界绝热。原先中水面比中的高，打开阀门，使中的水逐渐向中流动，最后达到平衡。在这个过程中（　　） A. 大气压对水不做功，水的内能减少 B. 水克服大气压做功，水的内能减少 C. 大气压对水不做功，水的内能不变 D. 大气压对水不做功，水的内能增加 5. 甲、乙两列简谐横波在同一均匀介质中传播，波源位于处的甲波沿x轴正方向传播，波源位于处的乙波沿x轴负方向传播，时刻两列波的波形图如图所示。已知甲、乙波速都为，下列说法正确的是（　　） A. 甲、乙两列波不能发生稳定的干涉 B. 两列波叠加后，处为振动减弱点 C. 时刻，处的质点位移为 D. 在时间内，处的质点经过的路程为 6. 如图所示，水平转台上有一个质量为m的物块，用长为L的细绳将物块连接在转轴上，细线与竖直转轴的夹角为θ，此时细绳刚好拉直绳中张力为零，物块与转台间动摩擦因数为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，物块随转台由静止开始缓慢加速转动，下列说法正确的是（　　） A. 物块离开转台之前所受摩擦力的方向始终指向转轴 B. 至绳中出现拉力时，转台对物块做的功为μmgLsinθ C. 至转台对物块支持力为零时，转台对物块做的功为 D. 设法使物块的角速度增大到时，物块机械能增量为 7. 如图所示，竖直平面内固定一根竖直杆和水平杆，两杆在同一平面内，杆的延长线与杆的交点为。质量为的小球A和质量为的小球B分别套在杆和杆上，套在杆上的轻质弹簧上端固定，下端与小球A相连。小球A、B间用长为的轻杆通过铰链分别连接。弹簧处于原长时AB间的轻杆与杆的夹角，小球A从该位置由静止释放后在竖直杆上做往复运动，下降的最大距离为。已知轻质弹簧的弹性势能，x为弹簧的形变量，为弹簧的劲度系数，整个过程弹簧始终处在弹性限度内，不计一切摩擦，重力加速度为g，。则下列说法正确的是（　　） A. 弹簧的劲度系数为 B. 小球运动到点时，小球B的速度最大 C. 小球A从最高点运动到点的过程，水平杆对小球B的作用力始终大于 D. 从撤去外力到的过程中，轻杆对球做功为 二、多选题：本大题共3小题，共18分。（全选对得6分，选对但不全得3分，有选错得0分） 8. 如图所示，某人从高出水平地面h的山坡上P点水平击出一个质量为m的高尔夫球，飞行中持续受到一阵恒定的水平风力的作用，高尔夫球竖直落入距击球点水平距离为L的洞穴Q。则（ ） A. 球飞行中做的是平抛运动 B. 球飞行的时间为 C. 球被击出时的初速度大小为 D. 球飞行中受到的水平风力大小为 9. 为了研究某种透明新材料的光学性质，将其压制成半圆柱形，如图甲所示。一束激光由真空沿半圆柱体的径向与其底面过O的法线成θ角射入。CD为光学传感器，可以探测光的强度，从AB面反射回来的光强随角θ变化的情况如图乙所示。现将这种新材料制成的一根光导纤维束暴露于空气中（假设空气中的折射率与真空相同），用同种激光从光导纤维束端面EF射入，且光线与EF夹角为β，如图丙所示。则（ ） A. 图甲中若减小入射角θ，则反射光线和折射光线之间的夹角也将变小 B. 该新材料的折射率为 C. 若该激光在真空中波长为λ，则射入该新材料后波长变为 D. 若该束激光不从光导纤维束侧面外泄，则β角需满足0°＜β＜180° 10. 前不久，我国宇航员在天宫空间站梦天实验舱内进行了如下实验。如图所示，在一足够大的真空实验装置内建立xOy直角坐标系，在处有一垂直于xOy平面的足够大挡板PQ，实验装置内存在垂直于xOy平面的匀强磁场。在原点O处有一质量为m的带电小颗粒a，以沿x轴正方向的初速度射入磁场、经时间恰好垂直打在PQ板上并粘在板上，且电量瞬间消失。现在向实验装置内充入空气，其他条件不变，将另一与a完全相同的带电小颗粒b以沿x轴正方向的初速度v射入磁场，b受空气阻力大小与运动速率成正比，比例系数为k，方向与速度方向相反，b经时间t恰好以大小为的速度垂直打在PQ板上的位置。下列说法正确的是（　　） A. 匀强磁场方向一定垂直xOy平面向里 B. C. D. 三、实验探究题：本大题共2小题，共16分。 11. 小明在矿泉水瓶盖上钻一个小孔，向瓶中倒入大半瓶水，滴入黑色钢笔水，盖上瓶盖后将瓶子倒置，通过在瓶底钻的小孔的多少调节瓶盖上小孔滴水的时间间隔。小明从某滴水离开瓶盖开始计时，并计数为1，当他数到第20滴水离开瓶盖时，时间为15.2s。小明又把倒置的瓶子固定在电动自行车上，使瓶口离地面很近，他骑车在地面上行驶，水滴落在地面上。小明停车后用米尺测量地面上水滴点迹间的距离，测量结果如图所示。 （1）滴水的时间间隔为________； （2）电动自行车经过B点时的速度大小为________； （3）若瓶子中的水先滴落在A点，则电动自行车的行驶速度在逐渐________（选填“增大”或减小）。 12. 白炽灯灯泡是二十世纪最主要的照明光源，现在一些场景依然在使用，小华从白炽灯泡内取出一段均匀灯丝，为测量该灯丝的电阻率，进行以下实验步骤： ①用游标卡尺测量该灯丝的长度L，用螺旋测微器测量该灯丝的直径d，其示数分别如图甲所示。 ②设计出如图乙所示的测量电路，连接好实验器材，待测灯丝为，与定值电阻并联的电压表为，与灯丝并联的电压表为，两电压表均视为理想电压表。 ③闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，同时记录电压表、的示数分别为、，测量多组数据并做出关系图像如图丙所示。 根据以上实验步骤，回答下列问题： （1）该灯丝的长度______cm，直径______mm。 （2）根据步骤③所做出的关系图像可得该灯丝的电阻______（用a、b、表示），该灯丝的电阻率______（用a、b、L、d、表示）。 （3）小华通过测量对比确定白炽灯灯丝为钨丝，白炽灯使用时，钨丝因受热而升华，灯丝变得越来越细，但长度不变，小华由此判定白炽灯泡使用一段时间后其亮度会______（填“变亮”“变暗”或“不变”）。 四、计算题：本大题共3小题，共38分。（请写出详细的解答过程，只有最后答案不能给分！） 13. 如图所示，轻质绝缘细绳上端固定，下端连接一个可视为质点的带电小球，小球静止在水平向左足够大的匀强电场中，绳与竖直方向的夹角，已知小球所带电荷量，匀强电场的场强，取重力加速度，，求： （1）小球的电性和质量； （2）若只改变电场，小球仍在原位置平衡，求所加匀强电场的电场强度最小值及方向； （3）若在水平电场中，某时刻将细绳突然剪断，求经过时小球的速度小球电荷量不变； 14. 如图所示，在绝缘水平地面上固定一“”型光滑导轨，AC、BC边的长度d均为2.5m，AC与BC所夹角度为θ＝74°，且整个导轨处在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度B＝0.5T。t＝0s时，有一根粗细均匀、质量m＝1kg、电阻R＝0.3的金属杆从AB处出发，两端恰好与A、B良好接触，在水平外力的作用下，金属杆始终沿垂直于图中虚线（导轨的对称轴）以v＝1.0m/s匀速运动，直至运动到C处。运动过程中金属杆始终保持与导轨的良好接触，除金属杆外其余电阻忽略不计，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。求： （1）t＝0s时，金属杆切割磁感线所产生的感应电动势ε； （2）t＝0.8s时，金属杆两端的电势差U； （3）整个过程中通过金属杆的电荷量q； （4）整个过程中金属杆上产生的焦耳热Q。 15. 如图所示，水平放置的极板M、N间有正交的电磁场，磁感应强度大小为B1=B0。右侧的虚线2、3、4相互平行且与水平方向的夹角均为60°，虚线2、3之间的距离为d，之间的磁感应强度大小为B2（未知），虚线3、4间的距离为，之间的磁感应强度大小为B3=2B2。质量为m、电荷量为-q（q>0）的带电粒子经加速后从S点以速度大小v0沿水平方向虚线1通过速度选择器，射入极板右侧的磁场，刚好不经过虚线3。已知极板MN之间的距离为d，不计粒子的重力。 （1）求极板M、N间的电压； （2）求虚线2、3间的磁感应强度B2的大小； （3）调节粒子从S点进入速度选择器的速度大小，调节M、N间的电压，仍使粒子沿虚线1射入极板右侧的磁场。若粒子刚好不从虚线4离开磁场，求粒子进入速度选择器的速度大小及M、N间的电压。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 贵州师范大学附属中学2024-2025学年度高2022级高三上期末考试 物理试卷 注意事项： 1．开始作答前、请先将自己的姓名、准考证号、座位号等信息涂写在试卷和答题卡的规定位置上。 2．选择题部分请用2B铅笔填涂，非选择题部分用0.5mm黑色墨迹签字笔书写，作答时切勿超出答题区域的矩形边框。 3．考试结束后，将试卷，答题卡，草稿纸一并交回 一、选择题。（共7题，每题4分，共28分） 1. 从物体的运动情况确定其受力特征是力学研究的一个重要思路。某新能源汽车启动时，电脑测绘了汽车速度随位移变化的关系图线如图所示，图线是一条直线，图中，则汽车在x1、x2处受到的合力大小之比为（　　） A. 1：1 B. 1：3 C. 1：9 D. 3：1 【答案】B 【解析】 【详解】根据加速度的定义 由图线可知 v=kx 则 △v=k△x 将代入上式得 a△t=k△x 又将瞬时速度计算式 代入上式得 a=kv 即 a=k'x 图中 则 由F=ma得汽车在x1、x2处受到的合力大小之比为1：3。 故选B。 2. 全国政协委员、中国航天科技集团十一院研究员周伟江在2018年3月10日透露，中国已经完成火星探测器的气动设计工作，目前正在试验验证，计划于2020年发射火星探测器。因为火星大部分地区表面温度的昼夜差超过，一般化学电池无法工作，因此探测器的工作电源是放射性同位素电池，即核电池。核电池将同位素在衰变过程中不断放出的核能转变为电能，核电池已成功用作航天器的电源。据此猜测航天器的核电池有可能采用的核反应方程是（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】A．为核聚变，故A错误； B．为核裂变，故B错误； C．为衰变，故C正确； D．为原子核的人工转变，故D错误。 故选C。 3. 如图所示为沿x轴正方向的静电场中各点的电势随位置x的变化图像，其中、的图像为倾斜的直线，的图像为平行于横轴的直线。下列说法正确的是（　　） A. 范围内的电场为匀强电场 B. 与区间的电场强度大小之比为 C. 电子在与区间内电势能变化量的绝对值之比为 D. 电子从0运动到的过程中，电场力先做正功后做负功 【答案】C 【解析】 【详解】A．范围内的电势不变，说明该区间不存在电场，故A错误； B．图像斜率的绝对值反映电场强度的大小，则区间的电场强度大小为 区间的电场强度大小为 解得，故B错误； C．电子在0处的电势能为 电子在处的电势能为 则电势能变化量的绝对值为 电子在处的电势能为 电子在处的电势能为 则电势能变化量的绝对值为 解得，故C正确； D．由图可知，区间的电场沿轴的正方向，区间无电场，区间的电场沿轴的负方向，则电子从0运动到的过程中，电场力先做负功后不做功最后做正功，故D错误。 故选C。 4. 如图，容器、各有一个可以自由移动的轻活塞，活塞下面是水，上面是大气，大气压恒定。、的底部由带阀门的管道相连，整个装置与外界绝热。原先中水面比中的高，打开阀门，使中的水逐渐向中流动，最后达到平衡。在这个过程中（　　） A. 大气压对水不做功，水的内能减少 B. 水克服大气压做功，水的内能减少 C. 大气压对水不做功，水的内能不变 D. 大气压对水不做功，水的内能增加 【答案】D 【解析】 【详解】打开阀门后，据连通器原理，最后、两管中的水面将相平，如下图所示，即中水面下降，中水面上升； 设管截面积为，水面下降距离为，管截面积为，水面上升距离为，由于水的总体积保持不变，则有 管中大气压力对水做的功，管中大气压力对水做的功，则大气压力对水做的总功 解得，即大气压力对水不做功。 由上图易知，水的重心降低，重力势能减小，由能量守恒定律可知，水的内能增加。 故选D。 5. 甲、乙两列简谐横波在同一均匀介质中传播，波源位于处的甲波沿x轴正方向传播，波源位于处的乙波沿x轴负方向传播，时刻两列波的波形图如图所示。已知甲、乙波速都为，下列说法正确的是（　　） A. 甲、乙两列波不能发生稳定的干涉 B. 两列波叠加后，处为振动减弱点 C. 时刻，处的质点位移为 D. 在时间内，处的质点经过的路程为 【答案】D 【解析】 【详解】A．由图可知甲乙，根据得甲乙，频率相同可以发生稳定的干涉，选项A错误； B．两波源起振方向相反，x=3m到两波源的距离之差为半波长的奇数倍，则两列波叠加后，处为振动加强点，选项B错误； C．经过甲乙两波传至处，再经过又回到平衡位置，最后经过甲乙两波叠加后位移为，选项C错误； D．处为振动加强点，，。在时间内，甲乙都未传至处，质点不振动；在时间内，乙波还未传至此处，甲波在该处振动，振幅为，处质点路程为，在时间内，甲乙两列波在该处振动叠加，振动加强，振幅为，处质点路程为，则时间内经过的路程共，选项D正确。 故选D。 6. 如图所示，水平转台上有一个质量为m的物块，用长为L的细绳将物块连接在转轴上，细线与竖直转轴的夹角为θ，此时细绳刚好拉直绳中张力为零，物块与转台间动摩擦因数为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，物块随转台由静止开始缓慢加速转动，下列说法正确的是（　　） A. 物块离开转台之前所受摩擦力的方向始终指向转轴 B. 至绳中出现拉力时，转台对物块做的功为μmgLsinθ C. 至转台对物块支持力为零时，转台对物块做的功为 D. 设法使物块的角速度增大到时，物块机械能增量为 【答案】C 【解析】 【详解】A．在物块随转台由静止开始缓慢加速转动的过程中，物块要受到沿圆弧切线方向的摩擦力的分力使物块加速，故A错误； B．转台由静止加速时，静摩擦力提供向心力，且逐渐增大，当静摩擦力达到最大时，绳中刚要出现拉力，此时最大静摩擦力提供向心力，有 解得 根据， 解得，故B错误； C．当转台对物块支持力为零时，由牛顿第二定律得 又 联立解得 根据， 解得，故C正确； D．设法使物体的角速度增大到 故物体已脱离转台，此时夹角为，则有 解得 则有 则物块机械能增量为，故D错误。 故选C。 7. 如图所示，竖直平面内固定一根竖直杆和水平杆，两杆在同一平面内，杆的延长线与杆的交点为。质量为的小球A和质量为的小球B分别套在杆和杆上，套在杆上的轻质弹簧上端固定，下端与小球A相连。小球A、B间用长为的轻杆通过铰链分别连接。弹簧处于原长时AB间的轻杆与杆的夹角，小球A从该位置由静止释放后在竖直杆上做往复运动，下降的最大距离为。已知轻质弹簧的弹性势能，x为弹簧的形变量，为弹簧的劲度系数，整个过程弹簧始终处在弹性限度内，不计一切摩擦，重力加速度为g，。则下列说法正确的是（　　） A. 弹簧的劲度系数为 B. 小球运动到点时，小球B的速度最大 C. 小球A从最高点运动到点的过程，水平杆对小球B的作用力始终大于 D. 从撤去外力到的过程中，轻杆对球做功为 【答案】D 【解析】 【详解】A．小球A、弹簧和小球B组成的系统机械能守恒，小球A从开始释放到下降到最大距离时，由于在最低点两球的速度均为零，则根据机械能守恒定律有： 解得 故A错误。 B．小球运动到点时，小球B的速度为零，最小，选项B错误； C．小球A从最高点运动到点的过程，小球B先加速后减速，根据 当aB=0时T=0，可知水平杆对小球B的作用力不是始终大于，选项C错误； D．轻杆与水平杆Q成θ=30°斜向左上时，设B的速度为vB，A的速度为vA，根据关联速度关系可知：vAcos60°=vBcos30° 根据机械能守恒定律有 联立解得 根据动能定理可知轻杆对小球B做的功为 故D正确； 故选D。 二、多选题：本大题共3小题，共18分。（全选对得6分，选对但不全得3分，有选错得0分） 8. 如图所示，某人从高出水平地面h的山坡上P点水平击出一个质量为m的高尔夫球，飞行中持续受到一阵恒定的水平风力的作用，高尔夫球竖直落入距击球点水平距离为L的洞穴Q。则（ ） A. 球飞行中做的是平抛运动 B. 球飞行的时间为 C. 球被击出时的初速度大小为 D. 球飞行中受到的水平风力大小为 【答案】BCD 【解析】 【详解】A．水平抛出的物体如果只受重力作用则为平抛运动，而高尔夫球飞行过程除重力外还受到水平方向的风力作用，所以不是平抛运动，A错误； B．球的运动分为水平方向和竖直方向，竖直方向只受到重力作用，为自由落体运动 解得 B正确； C．水平方向受风力作用为匀减速直线运动，最后竖直落入洞穴说明水平方向末速度等于0，设初速度为v0，则有水平方向平均速度 解得 C正确； D．水平风力 D正确。 故选BCD。 9. 为了研究某种透明新材料的光学性质，将其压制成半圆柱形，如图甲所示。一束激光由真空沿半圆柱体的径向与其底面过O的法线成θ角射入。CD为光学传感器，可以探测光的强度，从AB面反射回来的光强随角θ变化的情况如图乙所示。现将这种新材料制成的一根光导纤维束暴露于空气中（假设空气中的折射率与真空相同），用同种激光从光导纤维束端面EF射入，且光线与EF夹角为β，如图丙所示。则（ ） A. 图甲中若减小入射角θ，则反射光线和折射光线之间的夹角也将变小 B. 该新材料的折射率为 C. 若该激光在真空中波长为λ，则射入该新材料后波长变为 D. 若该束激光不从光导纤维束侧面外泄，则β角需满足0°＜β＜180° 【答案】BD 【解析】 【详解】A．图甲中若减小入射角θ，则反射角减小，折射角也减小，根据几何关系可知反射光线和折射光线之间的夹角将变大，故A错误； B．由图乙可知，当入射角大于45°时，反射光线的强度不再变化，可知临界角为45°，则该新材料的折射率为，故B正确； C．该激光在真空中波长为，有 则射入该新材料后波长变为，故C错误； D．若该束激光恰好不从光导纤维束侧面外泄，则β角需满足 解得 则若该束激光不从光导纤维束侧面外泄有0°＜β＜180°，故D正确。 故选BD。 10. 前不久，我国宇航员在天宫空间站梦天实验舱内进行了如下实验。如图所示，在一足够大的真空实验装置内建立xOy直角坐标系，在处有一垂直于xOy平面的足够大挡板PQ，实验装置内存在垂直于xOy平面的匀强磁场。在原点O处有一质量为m的带电小颗粒a，以沿x轴正方向的初速度射入磁场、经时间恰好垂直打在PQ板上并粘在板上，且电量瞬间消失。现在向实验装置内充入空气，其他条件不变，将另一与a完全相同的带电小颗粒b以沿x轴正方向的初速度v射入磁场，b受空气阻力大小与运动速率成正比，比例系数为k，方向与速度方向相反，b经时间t恰好以大小为的速度垂直打在PQ板上的位置。下列说法正确的是（　　） A. 匀强磁场方向一定垂直xOy平面向里 B. C. D. 【答案】BC 【解析】 【详解】A．带电小颗粒的电性未知：若颗粒带正电，要向上偏转90°垂直打在挡板上，磁场需垂直xOy平面向里；若颗粒带负电，磁场垂直xOy平面向外时，洛伦兹力同样会使颗粒向上偏转90°，因此磁场方向不一定向里，故A错误； B．对无空气阻力的颗粒a，洛伦兹力提供向心力，做匀速圆周运动，偏转90°的时间为四分之一周期，即 对有空气阻力的颗粒b，将速度分解为、，洛伦兹力的法向分量与速率成正比，因此速度的偏转角速度恒为 ，与速率大小、阻尼无关。由于b最终也垂直打在挡板上，速度方向同样偏转90°，因此运动时间，故B正确； C．首先对颗粒a，圆周运动半径等于y方向位移d： 对颗粒b，对x、y方向分别应用动量定理， y方向初动量为0，末动量为 合外力冲量等于动量变化 其中 （打在挡板上的x坐标），（y方向位移） 代入， 得 整理得，故C正确； D．对x方向应用动量定理：初动量为，末动量为0，因此： 代入和 得，故D错误。 故选BC。 三、实验探究题：本大题共2小题，共16分。 11. 小明在矿泉水瓶盖上钻一个小孔，向瓶中倒入大半瓶水，滴入黑色钢笔水，盖上瓶盖后将瓶子倒置，通过在瓶底钻的小孔的多少调节瓶盖上小孔滴水的时间间隔。小明从某滴水离开瓶盖开始计时，并计数为1，当他数到第20滴水离开瓶盖时，时间为15.2s。小明又把倒置的瓶子固定在电动自行车上，使瓶口离地面很近，他骑车在地面上行驶，水滴落在地面上。小明停车后用米尺测量地面上水滴点迹间的距离，测量结果如图所示。 （1）滴水的时间间隔为________； （2）电动自行车经过B点时的速度大小为________； （3）若瓶子中的水先滴落在A点，则电动自行车的行驶速度在逐渐________（选填“增大”或减小）。 【答案】 ①. 0.8s ②. 4m/s ③. 增大 【解析】 【详解】（1）[1]滴水的时间间隔为 （2）[2]电动自行车经过B点时的速度大小为 （3）[3]若瓶子中的水先滴落在A点，因相邻两点间距逐渐变大，则电动自行车的行驶速度在逐渐增大。 12. 白炽灯灯泡是二十世纪最主要的照明光源，现在一些场景依然在使用，小华从白炽灯泡内取出一段均匀灯丝，为测量该灯丝的电阻率，进行以下实验步骤： ①用游标卡尺测量该灯丝的长度L，用螺旋测微器测量该灯丝的直径d，其示数分别如图甲所示。 ②设计出如图乙所示的测量电路，连接好实验器材，待测灯丝为，与定值电阻并联的电压表为，与灯丝并联的电压表为，两电压表均视为理想电压表。 ③闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，同时记录电压表、的示数分别为、，测量多组数据并做出关系图像如图丙所示。 根据以上实验步骤，回答下列问题： （1）该灯丝的长度______cm，直径______mm。 （2）根据步骤③所做出的关系图像可得该灯丝的电阻______（用a、b、表示），该灯丝的电阻率______（用a、b、L、d、表示）。 （3）小华通过测量对比确定白炽灯灯丝为钨丝，白炽灯使用时，钨丝因受热而升华，灯丝变得越来越细，但长度不变，小华由此判定白炽灯泡使用一段时间后其亮度会______（填“变亮”“变暗”或“不变”）。 【答案】（1） ①. 10.025 ②. 4.485##4.486##4.487 （2） ①. ②. （3）变暗 【解析】 【小问1详解】 [1]该灯丝的长度10cm+0.05mm×5=10.025cm [2]直径4mm+0.01mm×48.6=4.486mm 【小问2详解】 [1]根据 可得 则 则 [2]根据 该灯丝的电阻率 【小问3详解】 灯丝变得越来越细，但长度不变，可知灯丝电阻变大，根据 可知功率变小，由此判定白炽灯泡使用一段时间后其亮度会变暗。 四、计算题：本大题共3小题，共38分。（请写出详细的解答过程，只有最后答案不能给分！） 13. 如图所示，轻质绝缘细绳上端固定，下端连接一个可视为质点的带电小球，小球静止在水平向左足够大的匀强电场中，绳与竖直方向的夹角，已知小球所带电荷量，匀强电场的场强，取重力加速度，，求： （1）小球的电性和质量； （2）若只改变电场，小球仍在原位置平衡，求所加匀强电场的电场强度最小值及方向； （3）若在水平电场中，某时刻将细绳突然剪断，求经过时小球的速度小球电荷量不变； 【答案】（1）小球带负电， （2），方向与水平方向成，垂直绳向下 （3），方向与竖直方向成，斜向右下 【解析】 【小问1详解】 由题图易知，电场方向水平向左，小球受电场力水平向右，故小球带负电。 小球受力平衡，由几何关系易知 代入数据解得 【小问2详解】 对小球进行受力分析，重力，绳子拉力和电场力平衡；当电场力的方向垂直于细绳向上时，最小，最小，即 解得 由于小球带负电，则电场方向与水平方向成，垂直绳向下。 【小问3详解】 剪断细绳后，合力为原来绳子拉力大小， 由牛顿第二定律，加速度 经过时小球的速度，方向与竖直方向成，斜向右下。 14. 如图所示，在绝缘水平地面上固定一“”型光滑导轨，AC、BC边的长度d均为2.5m，AC与BC所夹角度为θ＝74°，且整个导轨处在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度B＝0.5T。t＝0s时，有一根粗细均匀、质量m＝1kg、电阻R＝0.3的金属杆从AB处出发，两端恰好与A、B良好接触，在水平外力的作用下，金属杆始终沿垂直于图中虚线（导轨的对称轴）以v＝1.0m/s匀速运动，直至运动到C处。运动过程中金属杆始终保持与导轨的良好接触，除金属杆外其余电阻忽略不计，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。求： （1）t＝0s时，金属杆切割磁感线所产生的感应电动势ε； （2）t＝0.8s时，金属杆两端的电势差U； （3）整个过程中通过金属杆的电荷量q； （4）整个过程中金属杆上产生的焦耳热Q。 【答案】（1） （2） （3） （4） 【解析】 【分析】 【小问1详解】 t＝0s时，金属杆切割磁感线有效长度 感应电动势 【小问2详解】 t＝0.8s时，金属杆水平移动 切割磁感线有效长度 此时导轨内金属杆产生的感应电动势 除金属杆外其余电阻忽略不计，金属杆与导轨接触点两端的电势差 整个金属杆两端的有效电势差为导轨外的部分切割产生，有 【小问3详解】 整个过程中 接入回路的电阻有效长度也是 由 且 可知通过金属杆的电流为定值 整个过程中 整个过程中通过金属杆的电荷量 【小问4详解】 金属杆上产生的焦耳热，从均匀减小到零， 整个过程中金属杆上产生的焦耳热 【点睛】 15. 如图所示，水平放置的极板M、N间有正交的电磁场，磁感应强度大小为B1=B0。右侧的虚线2、3、4相互平行且与水平方向的夹角均为60°，虚线2、3之间的距离为d，之间的磁感应强度大小为B2（未知），虚线3、4间的距离为，之间的磁感应强度大小为B3=2B2。质量为m、电荷量为-q（q>0）的带电粒子经加速后从S点以速度大小v0沿水平方向虚线1通过速度选择器，射入极板右侧的磁场，刚好不经过虚线3。已知极板MN之间的距离为d，不计粒子的重力。 （1）求极板M、N间的电压； （2）求虚线2、3间的磁感应强度B2的大小； （3）调节粒子从S点进入速度选择器的速度大小，调节M、N间的电压，仍使粒子沿虚线1射入极板右侧的磁场。若粒子刚好不从虚线4离开磁场，求粒子进入速度选择器的速度大小及M、N间的电压。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 粒子在速度选择器中沿直线运动时，由平衡条件得 解得。 【小问2详解】 根据题意作出粒子在虚线2、3间的运动轨迹，如图所示 设粒子做圆周运动的半径为，由几何关系得 解得 根据牛顿第二定律，洛伦兹力提供向心力有 解得。 【小问3详解】 由题意粒子刚好不从虚线4离开磁场时，设粒子进入速度选择器的速度大小为，MN间的电压为，粒子在虚线2、3间的半径为，粒子在虚线3、4间的半径为，由题意作出粒子运动的轨迹，如图所示 粒子在虚线2、3间运动时，有 粒子在虚线3、4间运动时，有 又 联立解得 又由几何关系得， 联立解得，， 粒子在MN间运动时，由平衡条件得 解得。 方法2：建立如图所示的坐标系 设粒子进入速度选择器的速度大小为，带电粒子刚好不从虚线4离开磁场，则粒子到达磁场边界4的时候x轴方向的速度为零，y轴方向的速度为。 由动量定理可得： 其中 由第（2）问可得， 解得 粒子在MN间运动时，由平衡条件得 解得。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $