精品解析：河南安阳市文峰区北关区2026-2027学年高三上学期学情调研物理试卷

2027届高三年级学情调研 物理 注意事项： 1、答题前，务必将自己的个人信息填写在答题卡上，并将条形码粘贴在答题卡上的指定位置。 2、回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。 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，只有一项是符合题目要求的。 1. 如图所示，我国货物列车有的长达4000m，若其以20m/s的速率穿过1000m长的曲线隧道，下列说法正确的是（　　） A. 以车头为参考系，各车厢一定都是静止的 B. 研究列车穿过隧道的时间，列车可以视为质点 C. 列车任一车厢在相同时间内的位移一定相等 D. 列车完全穿过隧道的时间约为250s 2. 核电站广泛使用的原材料是，其中一种核反应方程式是，下列说法正确的是（　　） A. 该核反应类型为衰变 B. C. D. 反应核的总结合能大于生成核的总结合能 3. 我国发射火星探测器的简化运行轨迹如图所示，轨道Ⅰ是围绕地球做椭圆运动的轨道，探测器经调整后从点进入轨道Ⅱ，运行到点后进入轨道Ⅲ围绕火星做椭圆运动，已知火星的质量小于地球的质量。下列说法正确的是（　　） A. 探测器在轨道Ⅰ上点的速度大于 B. 探测器在处点火减速进入轨道Ⅱ C. 探测器在处点火减速进入轨道Ⅲ D. 若椭圆轨道Ⅰ和Ⅲ的长轴相等，则它们的周期也相等 4. 图1为沙漠“锁边”工程中使用的草方格沙障，图2是底边为正方形的草方格示意图。两沙粒从底面的中心点同时被风吹起后斜向上抛出，虚线为沙粒的轨迹，、均为轨迹所在抛物线的顶点，为中点。沙粒在空中运动时仅受重力作用，则沙粒1与沙粒2在顶点的速度大小之比为（　　） A. B. C. D. 5. 某空间存在水平方向的匀强磁场，带电微粒水平射入该空间，在重力和洛伦兹力的作用下，粒子的运动形式可能是（　　） A. 匀变速直线运动 B. 匀速直线运动 C. 匀变速曲线运动 D. 匀速圆周运动 6. 如图所示，带电绝缘小球固定在竖直墙面上，细线绕过固定在竖直墙上的光滑小定滑轮拉着带电绝缘小球，小球静止，此时、连线水平，、间的距离为，、间的距离为，两小球可视为质点。用拉力缓慢拉动绳端，使小球缓慢向上移动，小球从图示位置运动到与等高位置的过程中（　　） A. A、B间的库仑力不变 B. 拉力先增大后减小 C. 小球B做直线运动 D. 小球B做圆周运动 7. 利用薄膜干涉原理可以测量光波的波长。如图所示，将薄玻璃板放在水平标准工件上面，右侧垫一厚度为的薄垫片从而构成楔形空气膜，用待测平行光垂直标准工件方向射向玻璃板形成平行干涉条纹。测出连续条干涉亮条纹中心的间距以及垫片到楔形膜顶端点的距离，则可得待测光波的波长为（　　） 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. 关于电磁波，下列说法正确的是（　　） A. 电磁波是纵波，不会发生偏振现象 B. 所有电磁波在真空中的传播速率都相等 C. 任意频率的电磁波都可能会被氢原子吸收 D. 所有电磁波都既有波动性又有粒子性 9. 如图所示，将一物体以某一初速度从塔顶竖直向上抛出，经过时间到达地面。如果它以大小相同的初速度从塔顶竖直向下抛出，经过时间到达地面。已知重力加速度大小为，空气阻力不计，下列说法正确的是（　　） A. 竖直上抛和下抛的初速度大小为 B. 物体落地前瞬间的速度大小为 C. 塔顶距离地面的高度为 D. 让物体从塔顶自由下落，落地时间为 10. 如图所示，在匀强电场中有一个正四面体，边长为，、、、四点的电势分别为、、和，下列说法正确的是（　　） A. 面中心的电势为 B. 面中心的电势为 C. 电场强度大小为 D. 电场强度大小为 三、非选择题：本题共5小题，共54分。 11. 某实验小组利用图1所示装置验证机械能守恒定律。实验器材有：气垫导轨、滑块、光电门、数字计时器、遮光条、游标卡尺、垫块若干等。完成下列问题： （1）用游标卡尺测量遮光条的宽度，示数如图2所示，则_____mm。 （2）安装好实验装置，释放滑块，数字计时器记录滑块通过光电门1的遮光时间为，则滑块通过光电门1的速度大小_____（保留2位有效数字）。 （3）实验中，_____（选填“需要”或“不需要”）测量滑块质量。记录滑块通过光电门2的遮光时间，计算滑块通过光电门2的速度大小，测出两光电门间距为，测得气垫导轨两支脚间距为，垫块高为，重力加速度大小为，若在误差允许范围内，等式__________（用、、、、、表示）成立，则验证了机械能守恒定律。 12. 某同学在实验室用如图1所示的电路测量一节新干电池的电动势和内阻，该型号新干电池的内阻不超过，定值电阻的阻值为，电压表有两个量程：小量程为，内阻约；大量程为，内阻未知。 （1）做该实验，电压表应选择__________（选填“”或“”）量程。 （2）根据电路图和所选电压表量程连接好电路后，只闭合时，电压表读数为，可知电源电动势__________；再闭合，电压表读数如图2所示，电压表读数为__________，电源内阻__________（最后一空保留2位有效数字）。 （3）该同学认为，在该电压表测量精度下，该电路测量电源电动势的系统误差完全可忽略不计，请说明理由_______________________________________________________。 13. 用负压车输送黏稠、易堵塞的物料，具有噪音小、不易产生粉尘的优点。利用负压设备，使负压箱内空气压强小于箱外，空气只流进且不会直接排出车外，箱内气体压强与外界大气压强之差为负压值。某负压箱在温度、压强的环境中关闭箱门。 （1）若箱内与外界没有气体交换，箱内气温降低到时，求箱内气体的压强； （2）若物料入箱前，打开开关抽出一部分气体，箱内温度降至，使负压值，求抽出的气体质量与箱内剩余气体质量之比。 14. 如图所示，质量为、半径为的光滑四分之一圆弧体静止在光滑水平面上，圆弧面的最低点与水平面相切，质量为的小球放在水平面上，长为的细线一端固定于球正上方高为的点，另一端连接质量为的小球。将细线水平拉直，由静止释放小球，小球运动到最低点时刚好与小球发生正碰，此后小球恰好能运动到圆弧面的最高点，不计小球大小，重力加速度大小为，求： （1）C、B碰撞前瞬间，细线的拉力大小； （2）C、B碰撞过程损失的机械能。 15. 如图所示，两平行光滑金属导轨固定在水平面上，间距为，电阻不计，导轨分为两段，中间用绝缘材料填充隔断。最左端接有恒流源，当形成闭合回路时，输出电流大小恒为，电流方向如图所示。以O点为坐标原点，沿导轨方向建立坐标轴，O点右侧磁感应强度方向竖直向上，O点左侧磁感应强度方向竖直向下，两磁场的磁感应强度大小仅随坐标变化，且满足式中为已知常量，绝缘隔断在处，长度可忽略不计，导轨右侧放置矩形金属线框，边位于处，线框两边与导轨接触良好，线框单位长度的电阻阻值为，总质量为。时，一根质量为、接入回路电阻为的导体棒以初速度（未知）从处向右运动；（未知）时，导体棒第一次到达处，且速度为0。整个运动过程中导体棒始终与导轨接触良好且垂直，不计空气阻力，忽略磁场的边界效应及电流对磁场的影响。 （1）证明导体棒做的是简谐运动； （2）求初速度的大小； （3）提示一：以圆心为原点建立直角坐标系，匀速圆周运动在两坐标轴上的分运动均为简谐运动，其向心加速度在两坐标轴上的分加速度也满足简谐运动方程；提示二：对于简谐运动，关于时间的导数为速度，关于时间的导数为加速度。根据其中一个提示求时间（需要写出周期的具体推导过程）； （4）若导体棒的初速度为，且运动过程中未与金属线框相碰，求导体棒与金属线框边的最小距离。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $学科网命组卷网 2027届高三年级学情调研 物理 注意事项： 1、答题前，务必将自己的个人信息填写在答题卡上，并将条形码粘贴在答题卡上的指定位置。 2、回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动， 用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。 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 一项是符合题目要求的。 1.如图所示，我国货物列车有的长达4000m,若其以20m/s的速率穿过1000m长的曲线隧道，下列说法正 确的是() A.以车头为参考系，各车厢一定都是静止的 B.研究列车穿过隧道的时间，列车可以视为质点 C.列车任一车厢在相同时间内的位移一定相等 D.列车完全穿过隧道的时间约为250s 【答案】D 【解析】 【详解】A.列车穿过曲线隧道时做曲线运动，以车头为参考系，不同车厢的相对位置会发生变化，各车 厢不是都静止的，故A错误： B.研究列车穿过隧道的时间时，列车自身长度4000m远大于隧道长度1000m,列车的尺寸对运动时间的 计算影响不可忽略，不能视为质点，故B错误： C.列车做曲线运动时，不同车厢的运动轨迹不同，位置变化不同，位移是矢量，相同时间内的位移方向 第1页/共24页 6学科网命组卷网 不同，由于不知道曲线形状，无法确定初末位置的距离，位移大小也不一定相等，故C错误： D,列车完全穿过隧道的路程是从车头进入隧道到车尾离开隧道的总路程，大小为列车长度加隧道长度 s=4000m+1000m=5000m s5000 t二 s=250s 己知速率v=20m/s,可得时间v20 ,故D正确。 故选D。 2核电站厂广泛使用的原材料是贸U,其中种楼反应方程式是发U+n→Sr+Xe+10,n,下列说 法正确的是() A.该核反应类型为衰变 B.x=38 c.y=135 D.反应核的总结合能大于生成核的总结合能 【答案】B 【解析】 【详解】A,该反应是重核裂变反应，衰变是原子核自发放出“或P粒子的核反应，二者反应类型不同， 故A错误； B.核反应满足电荷数守恒，即反应前后总电荷数相等，即92+0=x+54+10×0 解得x=38,故B正确： 235+1=90+y+10×1 C.核反应满足质量数守恒，即反应前后总质量数相等，可得 y=136 解得 ,故C错误； D.该核裂变反应释放能量，说明生成核的总结合能大于反应核的总结合能，裂变后中等质量核的比结合 能更大，原子核越稳定，故D错误。 故选B。 3.我国发射火星探测器的简化运行轨迹如图所示，轨道是围绕地球做椭圆运动的轨道，探测器经调整后 第2页/共24页 学科网命组卷网 从B点进入轨道Ⅱ，运行到C点后进入轨道Ⅲ围绕火星做椭圆运动，已知火星的质量小于地球的质量。下 列说法正确的是( ) B C 公 A.探测器在轨道I上A点的速度大于 11.2km/s B.探测器在B处点火减速进入轨道Ⅱ C.探测器在C处点火减速进入轨道Ⅲ D.若椭圆轨道I和Ⅲ的长轴相等，则它们的周期也相等 【答案】C 【解析】 【详解】A.地球的第二宇宙速度是11,2ks，这是探测器脱离地球引力束缚的最小发射速度。若探测器 在轨道I的A点速度大于11.2k/s,它将完全脱离地球引力，不会继续沿围绕地球的椭圆轨道I运动， 故A错误； B.轨道I是绕地球的近地椭圆轨道，B点是轨道I的远地点，探测器会做向心运动， >m竖 若要从轨道I进入脱离地球、向火星飞行的转移轨道Ⅱ，探测器需要在B点做离心运动，才能进入轨道Ⅱ， Fg<m- ,可得探测器在B点需要点火加速，故B错误： C.探测器沿轨道Ⅱ运动到C点时，此时速度大于火星的引力束缚速度，正从火星引力场旁飞过；要被火 星捕获，进入围绕火星的椭圆轨道Ⅲ，需要在C点点火减速，让万有引力大于所需向心力，做近心运动才 能进入绕火星的闭合椭圆轨道Ⅲ，故C正确： 第3页/共24页 6学科网 命组卷网 a D.开普勒第三定律T=k 其中的常量k由中心天体的质量决定。轨道I的中心天体是地球，轨道Ⅲ的中心天体是火星，二者中心天 体质量不同，因此即使长轴相等，半长轴相等，周期也不相等，故D错误。 故选C。 4.图1为沙漠“锁边”工程中使用的草方格沙障，图2是底边为正方形的草方格示意图。两沙粒从底面的 中心O点同时被风吹起后斜向上抛出，虚线为沙粒的轨迹，P、N均为轨迹所在抛物线的顶点，N为 PO 中点。沙粒在空中运动时仅受重力作用，则沙粒1与沙粒2在顶点的速度大小之比为() 沙粒2 沙粒1 图1 图2 A.V2:1 B.2:V c3:v2 D.V2:2 【答案】A 【解析】 【详解】两个沙粒均做斜抛运动，P、N均为轨迹所在抛物线的顶点，将运动逆向等效为从轨迹顶点出 发的平抛运动，两沙粒同时从O点抛出，同时到达各自的轨迹顶点，竖直方向的分运动为竖直上抛。由图 可知沙粒1的顶点为P,沙粒2的顶点为N,且N是PQ中点，因此P点竖直高度与N点竖直高度相等，设 2h 项点距离抛出底面的竖直高度为h,可得两沙粒到达顶点的运动时间相等，都为/一 g 设底面正方形的边长为L,沙粒1的顶点为P,P点在底面的投影是正方形的一个顶点，因此O点到该投 第4页/共24页 学科网命组卷网 √2L 影点的水平位移为正方形对角线长度的一半，即= 2 沙粒2的顶点为N,N是PQ的中点，因此N点在底面的投影是正方形一条边的中点，O点到该投影点的水 平位移为 2= 2 业-生=V2 由于运动时间相同，因此沙粒1与沙粒2在顶点处的速度大小之比为y,x21。 故选A。 5.某空间存在水平方向的匀强磁场，带电微粒水平射入该空间，在重力和洛伦兹力的作用下，粒子的运动 形式可能是() A.匀变速直线运动 B.匀速直线运动 C.匀变速曲线运动 D.匀速圆周运动 【答案】B 【解析】 【详解】己知匀强磁场水平，微粒初速度水平，洛伦兹力满足 F=qvxB重力G=m8竖直向下，结合 ,重力 各类运动的受力条件逐一判断： A.匀变速直线运动要求合力与速度共线且合力恒定。微粒初速度水平，重力竖直，若做直线运动则速度 始终水平，洛伦兹力始终竖直，合力为竖直方向，与水平速度不共线，不可能做直线运动：若合力不为零， 速度变化会导致洛伦兹力大小变化，合力不恒定，加速度不恒定，故A错误： B.若初速度方向与磁场方向垂直，且满足%B=mS,则洛伦兹力竖直向上与重力平衡，合力为零，微 粒做匀速直线运动，故B正确： C.匀变速曲线运动要求合力恒定。微粒运动过程中只要速度的大小或方向变化，洛伦兹力的大小或方向 就会变化，导致合力变化，加速度不恒定，不可能做匀变速曲线运动，故C错误： D.匀速圆周运动要求合力大小恒定、方向始终与速度方向垂直指向圆心。重力是恒力，合力存在恒定的 竖直分量，不可能始终与速度垂直，无法提供向心力，故D错误。 故选B。 第5页/共24页 学科网命组卷网 6.如图所示，带电绝缘小球A固定在竖直墙面上，细线绕过固定在竖直墙上的光滑小定滑轮C拉着带电 绝缘小球B,小球B静止，此时A、B连线水平，A、B间的距离为r,A、C间的距离为 (r>h) 两小球可视为质点。用拉力F缓慢拉动绳端，使小球B缓慢向上移动，小球B从图示位置运动到与C等高 位置的过程中() h B A.A、B间的库仑力不变 B.拉力F先增大后减小 C.小球B做直线运动 D.小球B做圆周运动 【答案】D 【解析】 【详解】A定滑轮光滑，对小球B进行受力分析，B受重力”m3、绳子拉力F、A对B的库仑斥力， mg_F库 根据三力平衡得出的矢量三角形与△ABC相似，可得hrB 库=k9A9B 根据库仑定律得 可得B向上移动过程中，保持不变，A、B间距不变，库仑力大小不变，但是库仑力方向不断改变，故 A错误； mg F B.根据小球B三力平衡可得hLC B向上移动过程中， LC不断减小，拉力F不断减小，故B错误： 第6页/共24页 命学科网 命组卷网 CD,小球B向上移动过程中，“保持不变，A、B间距不变，小球B做圆周运动。故C错误，D正确。 故选D。 7.利用薄膜干涉原理可以测量光波的波长。如图所示，将薄玻璃板AB放在水平标准工件上面，右侧垫一 厚度为的薄垫片从而构成楔形空气膜，用待测平行光垂直标准工件方向射向玻璃板形成平行干涉条纹。 测出连续条干涉亮条纹中心的间距△以及垫片到楔形膜顶端A点的距离L,则可得待测光波的波长为 () 4△xh 4△xh 2△xh 2△xh A.(n-1)L B. nL c.(n-1)L 【答案】C 【解析】 △x △x= 【详解】连续n条亮纹中心之间的间隔数为n-1,因此相邻两条亮纹的间距为 n-1 2 对于空气劈尖的等厚干涉，相邻亮纹对应的空气膜厚度差为2，设劈尖的夹角为，由几何关系可得相 邻亮纹的间距满足 sin0= 2 由于劈尖夹角0极小， sinB≈tanB=h △xh_2 代入上式n-1L2 第7页/共24页 6学科网命组卷网 2Axh 整理后得到波长(n-1)L,故选C。 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.关于电磁波，下列说法正确的是() A.电磁波是纵波，不会发生偏振现象 B.所有电磁波在真空中的传播速率都相等 C.任意频率的电磁波都可能会被氢原子吸收 D.所有电磁波都既有波动性又有粒子性 【答案】BD 【解析】 【详解】A.电磁波是横波，电场强度、磁感应强度的振动方向都与传播方向垂直，而偏振现象是横波特 有的现象，因此电磁波可以发生偏振。故A错误： B.所有电磁波在真空中的传播速度都等于光速©=3×10ms,传搭速率相等。放B正确： C.氢原子的能级是量子化的，只有能量等于氢原子两个能级差的光子才能被氢原子吸收，故只有对应频 率的电磁波才能被氢原子吸收，并非任意频率的电磁波都能被吸收。故C错误： D.波粒二象性是电磁波的普遍性质，所有电磁波都同时具有波动性和粒子性，只是在不同条件下其中一 种性质的表现更明显。故D正确。 故选BD。 9.如图所示，将一物体以某一初速度从塔顶竖直向上抛出，经过时间到达地面。如果它以大小相同的初 速度从塔顶竖直向下抛出，经过时间？到达地面。已知重力加速度大小为8，空气阻力不计，下列说法正 确的是() 第8页/共24页 6学科网命组卷网 1 A竖直上抛和下抛的初速度大小为28化-) g(4+2) B.物体落地前瞬间的速度大小为2 1 C塔项距离地面的商度为28化+，} D.让物体从塔顶自由下落，落地时间为V华 【答案】ABD 【解析】 【详解】AC.取向下为正方向，设塔顶高度为h,初速度大小为%，对竖直上抛运动，位移公式为 1 h=-M+28 1 对竖直下抛运动，位移公式 为h=4+28对 联立两式消去h,整理可得初速度%一28G-4) 穿h 将%代回下抛的位移公式，可得塔顶高度h=28,故A正确，C错误： B.由下抛运动得落地速度"=%+8弘，=284+) 故B正确： D.若物体从浩顶自中下落，清足)S 第9页/共24页 命学科网命组卷网 代入h的表达式可解得自由下落时间{=V，故D正确。 故选ABD。 10.如图所示，在匀强电场中有一个正四面体ABCD,边长为2 2cmAB、C、D四点的电势分别为 9V 1V 2V OV 和，下列说法正确的是() B A.ABC 4V B.ABC 3.5V 面中心的电势为 面中心的电势为 C.电场强度大小为 500W2V/m D.电场强度大小为 500V/m 【答案】AD 【解析】 【详解】AB.在匀强电场中，任意直线中点的电势等于两端点电势的平均值，A、B、C的电势分别为 V、1V、2V,可得B中点M的电势为PM=。B=中=5V 2 2 OM=1CM 等边三角形ABC的中心即三角形的重心O,根据几何关系可得 3 根据匀强电场可得P,一，=3(0w一0c) 解得%二4V ,故A正确，B错误： CD.取cD中点4，=2=1V 2 第10页/共24页 6学科网命组卷网 取AD上一点F, D,可得，=g9,=1V E、F和B点电势相等，说明BEF是IV等势面。 结合正四面体的边长L=2cm=0.02m,正四面体总体积'cn= 12 三棱锥D,BN体积等于三棱雏B-DEP体积，可存'，-s=a-Dm=少，4@ =VA-ACD S.ACD 18 1 根据三棱锥D-BBF体积'a= d-SBEF 3 正四面体所有棱长都是L=2cm,BE是正三角形BCD的中线，中线长 BE=3 2 EF2 ED2+FD2-2.ED.FD.cos 60" 根据余弦定理得 解得BF-V67 L 18 BF2=AB2+AF2-2·AB·AF.Cos60 根据余弦定理得 解得BFV3 9 △BE石的面积为Sr=·BE,EF:sin∠BE哑 2 BF2=BE2+EF2-2·BE·EF.cOS∠BEF 根据余弦定理 oS∠BEF= 1 可得 V201 第11页/共24页 6学科网命组卷网 200 根据sin20+cosS20=1,可得sim∠BEBF=V- 01-V201 解得Sr= 522 36 d=- -=0.2cm 解得D到等势面BEF的距离1 U E= 电场强度d 其中U=1V 解得电场强度E=500Vm,故C错误，D正确。 故选AD。 三、非选择题：本题共5小题，共54分。 11.某实验小组利用图1所示装置验证机械能守恒定律。实验器材有：气垫导轨、滑块、光电门、数字计 时器、遮光条、游标卡尺、垫块若干等。完成下列问题： 遮光条 滑块 光电门1 光电门2 垫块甘 气垫导轨 7777777777 接气源 图1 (1)用游标卡尺测量遮光条的宽度△x,示数如图2所示，则△r=m。 0 1 2 cm 1iliii 1ili TTTTTTT 01234567890 图2 (2)安装好实验装置，释放滑块，数字计时器记录滑块通过光电门1的遮光时间为=9,42mS,则滑块 第12页/共24页 学科网 组卷网 通过光电门1的速度大小”= m/s(保留2位有效数字)。 (3)实验中，一（选填“需要”或“不需要”）测量滑块质量。记录滑块通过光电门2的遮光时间， 计算滑块通过光电门2的速度大小”，测出两光电门间距为，测得气垫导轨两支脚间距为乙，垫块高为 h,重力加速度大小为8，若在误差允许范围内，等式 (用、片、L、h、、8表示)成 立，则验证了机械能守恒定律。 【答案】(1)5.60 (2)0.59 (3) ①.不需要 【解析】 【小问1详解】 该游标卡尺为20分度，精度为0.05mm,主尺读数为5mm,游标第12条刻度线与主尺对齐，游标读数为 12×0.05mm=0.60mm △x=5mm+0.60mm=5.60mm ,总宽度 【小问2详解】 用平均速度近似滑块通过光电门1的速度大小”= x_5.60×10'nm≈0.59m/s 49.42×10-3s 【小问3详解】 [1]验证机械能守恒时，滑块重力势能的减少量为 △E,=mg·△h 21 动能增加量为 A =2mvi-2mvi 1 1 m 誉72·△h=w22 2 ,则机械能守恒，等式两边质量m可以直接约去，因此不需要测量滑块质量。 [2]由几何关系得气垫导轨的倾角正弦 sin=h 第13页/共24页 命学科网命组卷网 两光电门间距为S，则滑块下落的高度差 h=ssin0=hs mg△h= 代入机械能守恒公式 ，约去m后整理得到验证式-如 L。 12.某同学在实验室用如图1所示的电路测量一节新干电池的电动势和内阻，该型号新干电池的内阻不超 过32，定值电阻R的阻值为10.02，电压表有两个量程：小量程为0~3V,内阻约3k2;大量程为 0~15V ,内阻未知。 0 ummtw 15 1T2 0 图1 图2 (1)做该实验，电压表应选择 (选填“0~3V”或“0~15V”)量程。 (2)根据电路图和所选电压表量程连接好电路后，只闭合S时，电压表读数为1.52V,可知电源电动势 E= N 再闭合 S?,电压表读数如图2所示，电压表读数为 ，电源内阻”= 2(最后一空保留2位有效数字)。 (3)该同学认为，在该电压表测量精度下，该电路测量电源电动势的系统误差完全可忽略不计，请说明 理由 【答案】(1)0~3V (2) ①.1.52②.1.20（±0.01） ③.2.7(0.1) (3)根据闭合电路欧姆定律， E-R+rU= E-U-r Ry 1+R。所以E一R,+r1000'故而误差范 第14页/供24页 命学科网 组卷网 围不超过0.002V，该电压表无法显示这一差别，故而系统误差可忽略不计（意思合理即可） 【解析】 【小问1详解】 一节新干电池电动势约1.5V,小于3V。所以电压表选0~3V。 【小问2详解】 [1]只闭合 S,此时电压表直接按电源两端。电路中只有电压表。电压表内阻约3张Q,远大于电源内阻 r≤32 ,电源内阻分压几乎为0，电压表读数近似等于电源电动势。所以=1.52V。 [2]再闭合 ,R与电压表并联，再接电源。电压表量程0~3V,分度值0.1V,图2指针指在120V位置， 读数U=1.20V。 =0.12A [B]流过定值电阻R的电流RR U Iv= -=0.0004A 流过电压表电流R 由于《，干路电 I≈IR 由闭合电路欧姆定律得E=U+Ir 解得r≈2.72 【小问3详解】 Ry E-U r 1 所以ERv+r1000 第15页/供24页 学科网组卷网 故而误差范围不超过0.002V,该电压表无法显示这一差别，故而系统误差可忽略不计（意思合理即可）。 13.用负压车输送黏稠、易堵塞的物料，具有噪音小、不易产生粉尘的优点。利用负压设备，使负压箱内 空气压强小于箱外，空气只流进且不会直接排出车外，箱内气体压强与外界大气压强之差为负压值。某负 压箱在温度-=310K、压强=1.0x10P 的环境中关闭箱门。 =279K (1)若箱内与外界没有气体交换，箱内气温降低到 时，求箱内气体的压强P, T'=296K (2)若物料入箱前，打开开关抽出一部分气体，箱内温度降至 使负压值 p=-2.0x10'Pa,求抽出的气体质量与箱内剩余气体质量之比。 9x10Pa 【答案】(1) 6 (2)31 【解析】 【小问1详解】 Po=卫 箱内气体体积不变，根据查理定律有T。T 解得箱内气温降低到 =279K时，箱内气体的压强为P=9x10Pa 【小问2详解】 抽出气体后，箱内的压强为P=,+Ap D 设箱内的容积为”，原箱内气体在压 P、温度T'的状态下体积为尸'，则由理想气体状态方程有 Pov p'v' T 第16页/供24页 6学科网命组卷网 V'= 联立解得”31 V-V_6 k= 则抽出的气体质量与箱内剩余气体质量之比为V一31 9 m 14.如图所示，质量为7、半径为L的光滑四分之一圆弧体A静止在光滑水平面上，圆弧面的最低点与 水平面相切，质量为”的小球B放在水平面上，长为L的细线一端固定于B球正上方高为L的0：点，另 3m C C 一端连接质量为的小球。将细线水平拉直，由静止释放小球，小球运动到最低点时刚好与小球 B发生正碰，此后小球B恰好能运动到圆弧面的最高点，不计小球大小，重力加速度大小为8，求： CO 02 0 (1)C、B碰撞前瞬间，细线的拉力大小； (2)C、B碰撞过程损失的机械能。 9mg 【答案】(1) P (2)27 mgL 【解析】 【小问1详解】 mgL.-1x3mv 设C、B碰撞前一瞬间，小球C的速度大小为，根据机械能守恒 根据牛顿第二定律F-3mg=3m 第17页/供24页 学科网命组卷网 F=9mg 解得细线的拉力大小 【小问2详解】 设C,B碰撞后瞬间，小球B的速度大小为”，小球刚好到达圆弧体最高点时，B与A的共同速度大小为 9 2,根据水平方向动量守恒”“ (m+m .my=m+ 1217.9 根据能量守恒2” 2my=。m+2m+mgL 2 7 解得=3V2gL 设C、B碰撞后瞬间小球C的速度大小为”c 3mvo mv +3mvc 根据动量守恒 C= 解得 根据能量守恒有 x3m-m+x3mv+AF 1 1 21 2 解得C,B碰撞过程中损失的机械能 27n8L 15.如图所示，两平行光滑金属导轨固定在水平面上，间距为乙，电阻不计，导轨分为两段，中间用绝缘 材料填充隔断。最左端接有恒流源，当形成闭合回路时，输出电流大小恒为I,电流方向如图所示。以O 点为坐标原点，沿导轨方向建立x坐标轴，O点右侧磁感应强度方向竖直向上，O点左侧磁感应强度方向 第18页/供24页 6学科网6组卷网 0≤s号 2B元 B 竖直向下，两磁场的磁感应强度大小仅随坐标变化，且满足 ，≤≤L式中 人A ♪2 为 2Bo;x>L Bo 己知常量，绝缘隔断在X=L处，长度可忽略不计，导轨右侧放置矩形金属线框ABCD,AB边位于 r x=3L处，线框两边与导轨接触良好，线框单位长度的电阻阻值为L,总质量为2m。t=0时，一根质量 为m、接入回路电阻为”的导体棒以初速度（未知）从x=0处向右运动：【 ,【=6（未知)时，导体棒第 L 一次到达2处，且速度为0。整个运动过程中导体棒始终与导轨接触良好且垂直，不计空气阻力，忽 略磁场的边界效应及电流对磁场的影响。 ,绝缘 B I Vo 恒流源 -L A (1)证明导体棒做的是简谐运动： Vo (2)求初速度的大小0； (3)提示一：以圆心为原点建立直角坐标系，匀速圆周运动在两坐标轴上的分运动均为简谐运动，其向 心加速度在两坐标轴上的分加速度也满足简谐运动方程；提示二：对于简谐运动，x关于时间的导数为 速度'，'关于时间'的导数为加速度。根据其中一个提示求时间。（需要写出周期的具体推导过程）； (4)若导体棒的初速度为2，且运动过程中未与金属线框相碰，求导体棒与金属线框AB边的最小距离 第19页/共24页 命学科网命组卷网 Xo 【答案】(1)根据题意，恒流源保证回路电流恒为I,导体棒受到的安培力为F=BL 0点右侧磁感应强度方向竖直向上，以水平向右为正，可得在0≤x≤ 区，日=2么州 L，电流沿棒向 上，根据左手定则可知安培力方向水平向左，位移x方向水平向右，安培力方向与位移x方向相反，即 F=-BIL=-2Bx.IL=-2B,I ∠x=-2Bx L L ≤x≤ 2Bo x O点左侧磁感应强度方向竖直向下，可得在2 区间，B L，电流沿棒向上，根据左手定 则可知安培力方向水平向右，位移x方向水平向左，安培力方向与位移x方向相反，即 F=-BIL=-28.IL=-2B,I -x=-2BIx L L X三 以初速度%从x=0处向右运动，t=。时，导体棒第一次到达2处，且速度为0，由对称性可知，导 L X=一 体棒向左运动最远至”2处。 令f=2B,1 则有F=-&:,可见导体棒做简谐运动。 BoIL? (2)V2m πm (3)2V2B1 2L- r (4) 4B3L mbl 【解析】 【小问1详解】 第20页/供24页 6学科网命组卷网 根据题意，恒流源保证回路电流恒为I,导体棒受到的安培力为F=BL 0≤x≤ O点右侧磁感应强度方向竖直向上，以水平向右为正，可得在 低间，B=2么出 L，电流沿棒向 上，根据左手定则可知安培力方向水平向左，位移x方向水平向右，安培力方向与位移x方向相反，即 F=-BIL=-2Bx*.IL=-2B ILx=-2B L O点左侧磁感应强度方向竖直向下，可得在2 ≤0区间.B=2次 L，电流沿棒向上，根据左手定 则可知安培力方向水平向右，位移x方向水平向左，安培力方向与位移x方向相反，即 F=-BIL.=-2BX.IL=-2B ILx=-2Bk L L 以初速度。从x=0处向右运动，t=时，导体棒第一次到达2处，且速度为0，由对称性可知，导 体棒向左运动最远至2处。 令k=2B,,则有F=瓜，可见导体棒敬简谐运动。 【小问2详解】 此过程，由F-x图像与位移轴围成的面积表示做功，可得安培力做功 22 W=0-。mv 根据动能定理 第21页/供24页 6学科网 命组卷网 B,正 解得初速度的大小%=2m 【小问3详解】 提示一：如图所示，对于角速度为0的匀速圆周运动 y个 a x方向的位置坐标x与'的关系为 x=Rcos ot 向心加速度为O=02R 将加速度分解，x方向的加速度a与t的关系为a=-acos=--0 Rcos@t 可得方向简谐运动的加速度与振动位移的关系为a=一0x m 结合F=-2Bk=ma,T-2 可得振动周期T=2π 2BoI Tπ m 故而导体棒的速度第一次变为0所需时间。=422B, 提示二：简谐运动位移x与'的关系为x)=Rc0sM 则有r(☑=v)）=--Rsin·o 可得V()=a=-o2 Reos 即as-0x 第22页/供24页 6学科网命组卷网 结合F=-2B,k=ma,T-2 ,可得振动周期T=2元 m 0 V2BI Tπ m 故而导体棒的速度第一次变为0所需时间6=422B,1 m 说明：还可以直接用简谐运动周期公式T=2π√ m 得振动周期 2B,1 Tπ m 故而导体棒的速度第一次变为0所需时间6=422B, 【小问4详解】 0点右钢感应强度方向竖直向上，可在≤x≤L区间，B=28,、 此过程，由F-x图像与位移轴围成的面积表示做功，可得安培力做功 若初速度变 2%,导体棒运行到1处，安搭力微功W+仰=2” +m=,mm2-m-(2} 代入 2 B。IL2 解得V= m 导体棒进入右段导轨，导体棒与金属线框合外力为零，系统动量守恒有mv=(m+2m)V -2BL∑i△t=mw'-my 对于导体棒，由动量定理可知 第23页/共24页 6学科网命组卷网 其中，线框与导轨接触良好的两边，导轨电阻不计，线框BC、AD边被导轨短路，AB边与CD边并联， r 3 等效为2，故闭合回路总电阻 R=r+2-2" 可得卫4= 2BL(2L-) R 联立解得七2L-,” 4B2L mB.T 第24页/共24页