精品解析：湖南长沙市稻田中学2026-2027学年高三上学期开学物理试题

2026年下学期高三开学考试 物理 一、单选题（共6小题，共24分） 1. 手机防窥膜截面如图所示，位于两屏障正中间的P为像素点光源，可向四周发射光线。已知屏障高度为d，两屏障间距，防窥膜厚度为，屏障边缘光线的折射光线反向延长线的夹角为可视角，射向屏障的光线被完全吸收。下列说法正确的是（ ） A. 防窥膜实现防窥效果主要是靠光的全反射 B. 若防窥膜透明介质的折射率，则可视角为120° C. 只增加防窥膜的厚度D，不改变屏障高度d和两屏障间距L，可以提高防窥效果 D. 从上往下看，看到P的像比实际位置要低 2. 一定质量的理想气体由状态Ⅰ变化到状态Ⅱ，两种状态下气体分子的速率分布如图所示，图中是速率附近单位速率区间内分子数占总分子数的百分比。下列说法正确的是（ ） A. 气体一定从外界吸收热量 B. 气体中每个分子的速率都增加 C. 速率附近单位速率区间内的分子数增加 D. 气体中速率在区间的分子数占总分子数的比例减小 3. 如图甲所示，质量为2kg的物块m和质量为3kg的物块M叠放，静止在光滑水平面上，零时刻起随时间如图乙所示的力F作用在M上，若m和M之间的动摩擦系数为0.1，重力加速度g取，则m和M刚要开始滑动的时刻及该时刻的速度分别为（　　） A. 10s、5m/s B. 15s、15m/s C. 20s、10m/s D. 30s、20m/s 4. 如图所示，真空中有一边长为的立方体，其表面分别平行于、和平面，立方体的一个顶点为坐标原点。现将立方体置于不同的电场中，下列说法正确的是（　　） A. 若点固定一个点电荷，点固定一个点电荷，则点和点的电场强度方向相同 B. 若点和点分别固定一个电荷量相等的点电荷，则点和点的电场强度相同 C. 若点固定点电荷，则点和点的电场强度大小相同，方向不同 D. 若点固定一个点电荷，点固定一个点电荷，则、两点间电势差大于、两点间电势差 5. 在研究城市交通拥堵问题时，常引入车流量Q、车流密度ρ和车流速度v三个物理量进行研究。已知车流量是指单位时间内通过车道某一横截面的车辆数，车流密度是指单位长度路段内的车辆数，车流速度是指车辆行驶的速度。在平直单排车道内，驾驶员会根据车流密度自动调整车速，车速与车流密度满足的规律为，车辆首尾相接排队时，车流密度达到最大值，为道路允许行驶的最大速度。下列说法正确的是（　　） A. 车流量Q可表示为 B. 车流量Q的最大值为 C. 当车流密度ρ达到最大值时，车流量Q最大 D. 车流量Q越大的路段，车流速度v越大 6. 如图所示，电源电动势为3 V，单刀双掷开关S先置于a端使电路稳定。在t=0时刻开关S置于b端，若经检测发现，t=0.02 s时刻，自感线圈两端的电势差第一次为1.5 V。如果不计振荡过程的能量损失，下列说法正确的是（　　） A. 0.04s时回路中的电流为零 B. 0.08s时电感线圈中的自感电动势值最大为3V C. 0.07s~0.08s时间内，电容器极板间电场方向竖直向上且逐渐减小 D. 0.04s~0.05s时间内，线圈中的磁场能逐渐增大 二、多选题（共4小题，共20分） 7. 一位潜水爱好者在水下活动时，利用激光器向岸上救援人员发射激光信号，设激光光束与水面的夹角为α，如图所示。他发现只有当α大于41°时，岸上救援人员才能收到他发出的激光光束，下列说法正确的是（ ） A. 水的折射率为 B. 水的折射率为 C. 当他以α = 60°向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角小于60° D. 当他以α = 60°向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角大于60° 8. 一定质量的理想气体，从状态a开始，经历、、三个过程，其p-V图像如图所示，其中为等压过程，为等容过程，为等温过程，下列说法正确的是（　　） A. 过程中，气体对外做功，吸收热量 B. 过程中，气体分子的平均动能增大 C. 过程中，气体放出热量，内能不变 D. 三个过程中，气体在c状态的温度最高 9. 如图，一长为的不可伸长的轻绳两端各连接一质量为的小球，初始时整个系统静置于光滑水平桌面上，两小球间的距离等于绳长，且绳长远大于小球半径。一大小为的水平恒力作用在轻绳的中点，方向与两小球连线垂直。两小球在运动过程中会发生多次碰撞，当两小球沿恒力方向运动距离时两小球停止碰撞，靠在一起相对静止稳定运动。以下说法中正确的是（ ） A. 两小球在碰撞过程中损失的机械能为 B. 两小球在碰撞过程中损失的机械能为 C. 两小球稳定运动时速度大小为 D. 两小球稳定运动时速度大小为 10. 某款电磁阻尼拉力健身器材的简化装置如图所示。矩形框架abcd的ab边长L=0.4m，绕有匝数N=100 匝、电阻R=10Ω的闭合金属线圈，框架和线圈的总质量m=30kg。将框架静置于下端固定的竖直弹簧上（不拴接），弹簧的压缩量x=0.2m，框架上端通过轻质绝缘绳索跨过轻质定滑轮与轻质拉杆GH相连。在MNPQ区域内存在方向垂直框架平面向内、磁感应强度B=0.5T的匀强磁场，磁场边界MN与PQ之间的距离d=0.96m。一位健身爱好者用恒力F=450N向下拉动拉杆，框架由静止开始竖直向上运动。ab边上升到PQ时，弹簧恰好恢复原长，上升到MN时cd边距离上方滑轮足够远），健身者松手，装置触发复位机制使框架回到初始位置，整个过程框架与定滑轮不相碰。已知重力加速度g=10m/s2，不计一切阻力，则下列说法正确的是（ ） A. 弹簧的劲度系数为k=1500N/m B. ab边刚进入磁场时框架的速度大小为4m/s C. ab边刚进入磁场时框架的加速度大小为 D. 若ab边通过磁场的时间t=0.4s，ab边运动到MN时框架的速度大小为2.72m/s 三、实验题（共2小题，共14分） 11. 某实验小组根据课本上的平抛实验装置进行了重新设计。如图所示，在平抛轨迹的下方每隔相同距离竖直放置一根可上下调节的细木棍，多次释放小球，直到小球在运动中都恰好不碰到细木棍的上端，则可得到平抛运动的轨迹，通过测量相关物理量可以求解平抛的初速度。 （1）关于实验装置和实验过程，下列说法正确的是 （填选项前字母）； A. 每次必须从斜槽上同一位置释放小球 B. 斜槽不光滑对实验结果有影响 C. 斜槽末端必须调整为水平 （2）若测得平抛轨迹的竖直高度h和水平位移x，则初速度______；（用h、x、g表示） （3）若测得平抛轨迹中A、B、C三个点对应的细木棍高度和水平间距，则初速度______；（用表示） 12. 某探究小组用霍尔元件设计了一个测量微小位移的实验装置。 （1）将螺旋测微器通过铜杆连接霍尔元件。霍尔元件伸入两块磁感应强度相同、同极相对放置的磁体间隙中，并处于两磁体中心竖直线上。以中心竖直线为轴，其示意图如图1所示；霍尔元件上的导线与外部工作电路连接，其示意图如图2所示。 （2）将电压表接在霍尔元件的_______（填“、”或“、”）两端，闭合开关，测量其霍尔电压，电压表指针如图3所示，此时电压为_______。 （3）旋转螺旋测微器的旋钮，使霍尔元件沿轴移动至霍尔电压为0处，该处磁感应强度为0，此时的螺旋测微器读数如图4所示，该读数为_______。 （4）保持电流不变，旋转螺旋测微器的旋钮，读出霍尔元件在不同位置的霍尔电压，得到10组数据如下表所示。 1 11.670 9 2 11.960 16 3 12.302 25 4 12.633 35 5 12.952 42 6 13.270 48 7 13.594 57 8 13.930 67 9 14.246 74 10 14.585 81 （5）在图5中描出第4、5组测量数据的坐标点，并作出图像。_______ （6）用此装置测量微小位移。取下螺旋测微器，将待测物体与铜杆连接，待测物体在轴方向移动，其位移与霍尔元件的位移相等。某次测量中待测物体移动前电压表示数为，移动后电压表示数为，根据图像，此过程中物体位移的大小为_______（保留2位小数）。 四、解答题（共3小题，共42分） 13. 如图所示，一人在进行杂技表演，表演者手到碗的距离为，且手与碗在同一竖直平面内，绳子能够承受的最大拉力是碗和碗内水重力的8倍。已知重力加速度为，要使绳子不断，表演获得成功，求： （1）碗通过最高点时速度的最小值； （2）碗通过最低点时速度的最大值。 14. 如图所示，在风洞实验室中，从A点以水平速度向左抛出一个质量为m的小球（可视为质点），小球抛出后所受空气作用力沿水平方向，其大小为F，经过一段时间小球运动到A点正下方的B点处，重力加速度为g，在此过程中，求： （1）小球离A、B所在直线的最远距离； （2）A、B两点间的距离； （3）小球的最大速率vmax。 15. 在高压变压器中，线圈绕阻散发的热量通常用流动的绝缘油通过循环带走，离子泵是一种驱动绝缘油循环流动的装置。如图1所示，离子泵的核心为横截面积为S，长为d的柱体，内部充满绝缘油。其简化工作原理是：在柱体两侧电极加上电压后，在柱体内形成匀强电场，左侧电极不断产生电荷量为q的带正电的粒子，这些带电粒子运动到右侧电极后被回收。初始时，带电粒子与绝缘油分子发生碰撞，经过极短时间后，带电粒子受到的电场力与绝缘油分子对其作用力达到平衡，此后，带电粒子与油分子以相同的速度沿柱体的轴线向右匀速运动。若稳定时，柱体内的带电粒子均匀分布，单位体积内的粒子数为n。 （1）测得离子泵工作时的电流为I，求单位时间内流过柱体横截面的绝缘油的体积Q。 （2）在柱体内的每个带电粒子也会产生电场，可视为静电场。柱体内所有带电粒子产生的电场可简化为电场强度方向平行于轴线，大小沿轴线均匀变化的电场。当两极间电压较小时，局部带电粒子受到的电场力与绝缘油的流动方向相反，将导致局部绝缘油倒流。当两极间电压为U0时，恰能避免这种情况的发生。 a．如图2所示，以柱体轴线的中点为坐标原点，沿轴线建立x轴。在图3中画出电压为U0时，柱体内的一个带电粒子受到的电场力F随x变化的图像，并在纵轴上标出你能确定的关键点的坐标。 b．若两极间电压为U（U > U0），求柱体中带电粒子对绝缘油整体的驱动力F驱。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2026年下学期高三开学考试 物理 一、单选题（共6小题，共24分） 1. 手机防窥膜截面如图所示，位于两屏障正中间的P为像素点光源，可向四周发射光线。已知屏障高度为d，两屏障间距，防窥膜厚度为，屏障边缘光线的折射光线反向延长线的夹角为可视角，射向屏障的光线被完全吸收。下列说法正确的是（ ） A. 防窥膜实现防窥效果主要是靠光的全反射 B. 若防窥膜透明介质的折射率，则可视角为120° C. 只增加防窥膜的厚度D，不改变屏障高度d和两屏障间距L，可以提高防窥效果 D. 从上往下看，看到P的像比实际位置要低 【答案】B 【解析】 【详解】A．防窥膜实现防窥效果是利用光的折射，让大角度入射的光线被屏障吸收，而不是全反射，故A错误； B．若防窥膜透明介质的折射率，光路图如图所示 根据几何关系可得 解得 根据折射定律有 代入数据解得 可得 根据几何关系，可得可视角，故B正确； C．根据几何关系可得 可知只增加防窥膜的厚度D，不改变屏障高度d和两屏障间距L，则在介质中的入射角不变，根据折射定律有 可知在空气中的折射角不变，根据可视角，可知可视角不变，故C错误； D．根据光路可逆，可知从上往下观察手机屏幕，看到P的像比实际位置要高，故D错误。 故选B。 2. 一定质量的理想气体由状态Ⅰ变化到状态Ⅱ，两种状态下气体分子的速率分布如图所示，图中是速率附近单位速率区间内分子数占总分子数的百分比。下列说法正确的是（ ） A. 气体一定从外界吸收热量 B. 气体中每个分子的速率都增加 C. 速率附近单位速率区间内的分子数增加 D. 气体中速率在区间的分子数占总分子数的比例减小 【答案】D 【解析】 【详解】根据理想气体分子速率分布规律：温度越高，分子平均速率越大，速率分布曲线的峰值向速率更大的方向移动，且峰值降低、曲线更平缓。由此可知，图中状态Ⅱ温度高于状态Ⅰ，气体从Ⅰ到Ⅱ温度升高。 A．一定质量理想气体的内能仅与温度有关，温度升高则内能增大。根据热力学第一定律，若外界对气体做功，则可能，气体可能是放热，A错误； B．温度升高是分子平均速率增大，属于统计规律，不代表每个分子的速率都增加，B错误； C．f(v)的物理意义是速率附近单位速率区间内分子数占总分子数的百分比，由图可知状态Ⅱ在处的小于状态Ⅰ，因此附近单位速率区间内的分子数减少，C错误； D．状态Ⅱ的峰值右移，速率小于的占比减少、速率大于​的占比增加，由图可知，区间图像面积减小，则气体中速率在区间的分子数占总分子数的比例减小，D正确。 故选D 。 3. 如图甲所示，质量为2kg的物块m和质量为3kg的物块M叠放，静止在光滑水平面上，零时刻起随时间如图乙所示的力F作用在M上，若m和M之间的动摩擦系数为0.1，重力加速度g取，则m和M刚要开始滑动的时刻及该时刻的速度分别为（　　） A. 10s、5m/s B. 15s、15m/s C. 20s、10m/s D. 30s、20m/s 【答案】A 【解析】 【详解】和刚要开始滑动时，两者间的静摩擦力达到最大值，对物块，根据牛顿第二定律得 得 对两物块组成的整体，由牛顿第二定律得 由图象可得 则当时 在内，与成正比，则整体的加速度与也成正比，根据图象与时间轴所围的面积表示速度变化量 可知，内，速度变化量为 因为整体的初速度为0，所以时整体的速度为 故A正确，BCD。 故选A。 4. 如图所示，真空中有一边长为的立方体，其表面分别平行于、和平面，立方体的一个顶点为坐标原点。现将立方体置于不同的电场中，下列说法正确的是（　　） A. 若点固定一个点电荷，点固定一个点电荷，则点和点的电场强度方向相同 B. 若点和点分别固定一个电荷量相等的点电荷，则点和点的电场强度相同 C. 若点固定点电荷，则点和点的电场强度大小相同，方向不同 D. 若点固定一个点电荷，点固定一个点电荷，则、两点间电势差大于、两点间电势差 【答案】A 【解析】 【详解】A．根据等量异种点电荷电场的分布可知，A点和 D点在同一等势面上，电场强度都垂直于等势面且指向负的点电荷一方，故A 正确； B．由电场叠加和对称性可知，顶点 A、G点的电场强度方向不同，则电场强度不同，故B错误； C ．O点固定点电荷+Q，B和G到点电荷的距离不相等，根据点电荷场强的公式可知B 、G点的电场强度大小和方向都不同，故C错误； D．O与G在同一等势面上，E和C相对于两个点电荷连线的中垂面对称，所以E、O 两点间电势差等于G、C两点间电势差，故D错误。 故选A。 5. 在研究城市交通拥堵问题时，常引入车流量Q、车流密度ρ和车流速度v三个物理量进行研究。已知车流量是指单位时间内通过车道某一横截面的车辆数，车流密度是指单位长度路段内的车辆数，车流速度是指车辆行驶的速度。在平直单排车道内，驾驶员会根据车流密度自动调整车速，车速与车流密度满足的规律为，车辆首尾相接排队时，车流密度达到最大值，为道路允许行驶的最大速度。下列说法正确的是（　　） A. 车流量Q可表示为 B. 车流量Q的最大值为 C. 当车流密度ρ达到最大值时，车流量Q最大 D. 车流量Q越大的路段，车流速度v越大 【答案】B 【解析】 【详解】A．首先根据定义推导三个物理量的核心关系：单位时间内车辆前进距离为，单位长度路段车辆数为，因此单位时间通过横截面的车辆数（车流量），故A错误； B．将代入 得 这是开口向下的二次函数，顶点对应最大值 当时取得最大值，故B正确； C．当时，代入速度公式得，此时，为最小值，故C错误； D．是和的乘积，较大可能是大、小的情况，并非越大一定越大，故D错误。 故选B。 6. 如图所示，电源电动势为3 V，单刀双掷开关S先置于a端使电路稳定。在t=0时刻开关S置于b端，若经检测发现，t=0.02 s时刻，自感线圈两端的电势差第一次为1.5 V。如果不计振荡过程的能量损失，下列说法正确的是（　　） A. 0.04s时回路中的电流为零 B. 0.08s时电感线圈中的自感电动势值最大为3V C. 0.07s~0.08s时间内，电容器极板间电场方向竖直向上且逐渐减小 D. 0.04s~0.05s时间内，线圈中的磁场能逐渐增大 【答案】C 【解析】 【详解】AB．由题意知S置于b端后，自感线圈两端的电势差呈余弦规律变化，由于t=0时刻电容器电压为3V，故此时自感线圈两端的电势差也为3 V，然后开始减小，当第一次为1.5 V时，则可知经历时间为六分之一周期，故振荡周期为0.12s。所以0.04s时回路中的电流不为零，0.03s时回路中的电流才为零，0.06s时电感线圈中的自感电动势值达到最大，为3 V，故AB错误； C．经分析，0.07s~0. 08s时间内，电容器极板间电场方向竖直向上且逐渐减小，故C正确； D．0.04s~0.05s时间内，线圈两端的电势差增大即电容器极板间电场增大，电场能增大，则磁场能逐渐减小，故D错误。 故选C。 二、多选题（共4小题，共20分） 7. 一位潜水爱好者在水下活动时，利用激光器向岸上救援人员发射激光信号，设激光光束与水面的夹角为α，如图所示。他发现只有当α大于41°时，岸上救援人员才能收到他发出的激光光束，下列说法正确的是（ ） A. 水的折射率为 B. 水的折射率为 C. 当他以α = 60°向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角小于60° D. 当他以α = 60°向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角大于60° 【答案】BC 【解析】 【详解】AB．他发现只有当α大于41°时，岸上救援人员才能收到他发出的激光光束，则说明α = 41°时激光恰好发生全反射，则 则 A错误、B正确； CD．当他以α = 60°向水面发射激光时，入射角i1 = 30°，则根据折射定律有 nsini1 = sini2 折射角i2大于30°，则岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角小于60°，C正确、D错误。 故选BC。 8. 一定质量的理想气体，从状态a开始，经历、、三个过程，其p-V图像如图所示，其中为等压过程，为等容过程，为等温过程，下列说法正确的是（　　） A. 过程中，气体对外做功，吸收热量 B. 过程中，气体分子的平均动能增大 C. 过程中，气体放出热量，内能不变 D. 三个过程中，气体在c状态的温度最高 【答案】AC 【解析】 【详解】A．过程为等压过程，气体对外做功，则体积增大。根据盖-吕萨克定律可知温度升高，理想气体内能增大。根据热力学第一定律可知气体吸收热量，故A正确； B．过程为等容过程，压强减小，根据可知，过程温度降低，气体分子的平均动能减小，故B错误； C．过程为等温过程，理想气体内能只与温度有关，故内能不变。气体体积减小，外界对气体做功。根据热力学第一定律，可知气体放出热量，故C正确； D．过程温度降低，故c状态的温度不是最高，故D错误。 故选AC。 9. 如图，一长为的不可伸长的轻绳两端各连接一质量为的小球，初始时整个系统静置于光滑水平桌面上，两小球间的距离等于绳长，且绳长远大于小球半径。一大小为的水平恒力作用在轻绳的中点，方向与两小球连线垂直。两小球在运动过程中会发生多次碰撞，当两小球沿恒力方向运动距离时两小球停止碰撞，靠在一起相对静止稳定运动。以下说法中正确的是（ ） A. 两小球在碰撞过程中损失的机械能为 B. 两小球在碰撞过程中损失的机械能为 C. 两小球稳定运动时速度大小为 D. 两小球稳定运动时速度大小为 【答案】AC 【解析】 【详解】设两小球系统质心的加速度为，有 稳定运动时两小球的速度均为，方向沿水平方向，此时两小球的速度即为系统质心的速度，有 设两小球在碰撞过程中损失的机械能为，对系统由能量守恒有 解得， 故选AC。 10. 某款电磁阻尼拉力健身器材的简化装置如图所示。矩形框架abcd的ab边长L=0.4m，绕有匝数N=100 匝、电阻R=10Ω的闭合金属线圈，框架和线圈的总质量m=30kg。将框架静置于下端固定的竖直弹簧上（不拴接），弹簧的压缩量x=0.2m，框架上端通过轻质绝缘绳索跨过轻质定滑轮与轻质拉杆GH相连。在MNPQ区域内存在方向垂直框架平面向内、磁感应强度B=0.5T的匀强磁场，磁场边界MN与PQ之间的距离d=0.96m。一位健身爱好者用恒力F=450N向下拉动拉杆，框架由静止开始竖直向上运动。ab边上升到PQ时，弹簧恰好恢复原长，上升到MN时cd边距离上方滑轮足够远），健身者松手，装置触发复位机制使框架回到初始位置，整个过程框架与定滑轮不相碰。已知重力加速度g=10m/s2，不计一切阻力，则下列说法正确的是（ ） A. 弹簧的劲度系数为k=1500N/m B. ab边刚进入磁场时框架的速度大小为4m/s C. ab边刚进入磁场时框架的加速度大小为 D. 若ab边通过磁场的时间t=0.4s，ab边运动到MN时框架的速度大小为2.72m/s 【答案】AD 【解析】 【详解】A．框架在初始位置处于静止状态，由平衡条件得mg=kx 解得k=1500N/m，故A正确； BC．框架从静止运动到的过程，根据动能定理有， 联立解得 ab边刚进入磁场时，根据法拉第电磁感应定律有 根据闭合电路欧姆定律有 根据牛顿第二定律有 联立解得，故B错误，C错误； D．ab边从运动到的过程中，ab边切割磁感线产生的感应电流为 ab边移动的距离为 根据动量定理有 联立解得，故D正确。 故选AD。 三、实验题（共2小题，共14分） 11. 某实验小组根据课本上的平抛实验装置进行了重新设计。如图所示，在平抛轨迹的下方每隔相同距离竖直放置一根可上下调节的细木棍，多次释放小球，直到小球在运动中都恰好不碰到细木棍的上端，则可得到平抛运动的轨迹，通过测量相关物理量可以求解平抛的初速度。 （1）关于实验装置和实验过程，下列说法正确的是 （填选项前字母）； A. 每次必须从斜槽上同一位置释放小球 B. 斜槽不光滑对实验结果有影响 C. 斜槽末端必须调整为水平 （2）若测得平抛轨迹的竖直高度h和水平位移x，则初速度______；（用h、x、g表示） （3）若测得平抛轨迹中A、B、C三个点对应的细木棍高度和水平间距，则初速度______；（用表示） 【答案】（1）AC （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 AB．为了保证小球的初速度相同，每次必须从斜槽上同一位置释放小球，斜槽不光滑对实验结果没有影响，故A正确，B错误； C．为了保证小球离开斜槽做平抛运动，斜槽末端必须调整为水平，故C正确。 故选AC。 【小问2详解】 根据平抛运动规律，竖直方向上有 水平方向上有 联立解得 【小问3详解】 根据题意，竖直方向上由逐差法有 水平方向上有 联立解得 12. 某探究小组用霍尔元件设计了一个测量微小位移的实验装置。 （1）将螺旋测微器通过铜杆连接霍尔元件。霍尔元件伸入两块磁感应强度相同、同极相对放置的磁体间隙中，并处于两磁体中心竖直线上。以中心竖直线为轴，其示意图如图1所示；霍尔元件上的导线与外部工作电路连接，其示意图如图2所示。 （2）将电压表接在霍尔元件的_______（填“、”或“、”）两端，闭合开关，测量其霍尔电压，电压表指针如图3所示，此时电压为_______。 （3）旋转螺旋测微器的旋钮，使霍尔元件沿轴移动至霍尔电压为0处，该处磁感应强度为0，此时的螺旋测微器读数如图4所示，该读数为_______。 （4）保持电流不变，旋转螺旋测微器的旋钮，读出霍尔元件在不同位置的霍尔电压，得到10组数据如下表所示。 1 11.670 9 2 11.960 16 3 12.302 25 4 12.633 35 5 12.952 42 6 13.270 48 7 13.594 57 8 13.930 67 9 14.246 74 10 14.585 81 （5）在图5中描出第4、5组测量数据的坐标点，并作出图像。_______ （6）用此装置测量微小位移。取下螺旋测微器，将待测物体与铜杆连接，待测物体在轴方向移动，其位移与霍尔元件的位移相等。某次测量中待测物体移动前电压表示数为，移动后电压表示数为，根据图像，此过程中物体位移的大小为_______（保留2位小数）。 【答案】 ①. 、 ②. 50 ③. #### ④. ⑤. 【解析】 【详解】（2）[1]由霍尔效应原理可知，霍尔电压会出现在垂直电流和磁场方向上，结合图2可知，将电压表接在霍尔元件的、两端。 [2]由图3可知，电压表的最小刻度为，则此时电压为。 （3）[3]图4中螺旋测微器读数为。 （5）[4]根据表格中数据，在图5中描出第4、5组测量数据的坐标点，并作出图像，如图所示 （6）根据图像可知，电压表示数为时，有，移动后电压表示数为时，有，则此过程中物体位移的大小为。 四、解答题（共3小题，共42分） 13. 如图所示，一人在进行杂技表演，表演者手到碗的距离为，且手与碗在同一竖直平面内，绳子能够承受的最大拉力是碗和碗内水重力的8倍。已知重力加速度为，要使绳子不断，表演获得成功，求： （1）碗通过最高点时速度的最小值； （2）碗通过最低点时速度的最大值。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）在最高点，当绳拉力为零时，速度最小，由牛顿第二定律及向心力公式 可得，碗通过最高点时速度的最小值为 （2）在最低点，由牛顿第二定律及向心力公式 可得，碗通过最低点时速度的最大值为 14. 如图所示，在风洞实验室中，从A点以水平速度向左抛出一个质量为m的小球（可视为质点），小球抛出后所受空气作用力沿水平方向，其大小为F，经过一段时间小球运动到A点正下方的B点处，重力加速度为g，在此过程中，求： （1）小球离A、B所在直线的最远距离； （2）A、B两点间的距离； （3）小球的最大速率vmax。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 将小球的运动沿水平方向和竖直方向分解，水平方向有， 解得 【小问2详解】 水平方向速度减小为零所需时间 由对称性知小球从A运动到B的总时间 竖直方向上有 【小问3详解】 小球运动到B点时速率最大，此时有， 则 15. 在高压变压器中，线圈绕阻散发的热量通常用流动的绝缘油通过循环带走，离子泵是一种驱动绝缘油循环流动的装置。如图1所示，离子泵的核心为横截面积为S，长为d的柱体，内部充满绝缘油。其简化工作原理是：在柱体两侧电极加上电压后，在柱体内形成匀强电场，左侧电极不断产生电荷量为q的带正电的粒子，这些带电粒子运动到右侧电极后被回收。初始时，带电粒子与绝缘油分子发生碰撞，经过极短时间后，带电粒子受到的电场力与绝缘油分子对其作用力达到平衡，此后，带电粒子与油分子以相同的速度沿柱体的轴线向右匀速运动。若稳定时，柱体内的带电粒子均匀分布，单位体积内的粒子数为n。 （1）测得离子泵工作时的电流为I，求单位时间内流过柱体横截面的绝缘油的体积Q。 （2）在柱体内的每个带电粒子也会产生电场，可视为静电场。柱体内所有带电粒子产生的电场可简化为电场强度方向平行于轴线，大小沿轴线均匀变化的电场。当两极间电压较小时，局部带电粒子受到的电场力与绝缘油的流动方向相反，将导致局部绝缘油倒流。当两极间电压为U0时，恰能避免这种情况的发生。 a．如图2所示，以柱体轴线的中点为坐标原点，沿轴线建立x轴。在图3中画出电压为U0时，柱体内的一个带电粒子受到的电场力F随x变化的图像，并在纵轴上标出你能确定的关键点的坐标。 b．若两极间电压为U（U > U0），求柱体中带电粒子对绝缘油整体的驱动力F驱。 【答案】（1） （2）a．；b．UnSq 【解析】 【小问1详解】 根据电流的定义有 则由流量的定义可得，单位时间内流过柱体横截面的绝缘油的体积 【小问2详解】 a．当电压为U0时，外加电场的电场强度方向沿x轴正方向，大小为 柱体内的带电粒子均匀分布，由对称性可知带电粒子的电场在O点的电场强度为0，由题意可知带电粒子在x轴上各点的电场强度 （k为常数） 则x轴上各点的电场强度为 当电压为U0时，x轴上各点的电场强度E ≥ 0，在处的电场强度为 从而得到 那么x轴上各点的电场强度 x轴上带电粒子受到的电场力为 于是得到柱体内，一个带电粒子受到的电场力F随x变化的图像如图所示： b．柱体中所有带电粒子产生的电场为 因带电粒子均匀分布，由对称性可知，柱体内所有带电粒子受到该电场的电场力的合力为0，柱体中所有带电粒子的电荷量为 柱体中所有带电粒子受到的外加电场力大小为 则有 带电粒子匀速运动，则所有带电粒子受到绝缘油的作用力大小 根据牛顿第三定律，绝缘油整体受到带电粒子的驱动力大小 则 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $