浙江省杭州市等4地寧波市鄞州高級中學等2校2023屆高三物理下學期二模試題（Word版附解析）-試卷下載-教習網

?浙里卷天下——2022～2023學年高三百校聯(lián)考3月測試
物理
一、選擇題Ⅰ（本題共13小題，每小題3分，共39分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的，不選、多選、錯選均不得分）
1. 關于物理量的正負，下列說法正確的是（）
A. 12月某日，杭州氣溫為+3℃，沈陽氣溫為-7℃，杭州的氣溫比沈陽低
B. 物體在第一段時間內發(fā)生位移為，第二段時間內發(fā)生位移為，則該物體在第一段時間內發(fā)生的位移小于第二段時間內發(fā)生的位移
C. 運動員擲壘球時，對壘球做功，坐滑滑梯時摩擦力對小朋友做功，則摩擦力對小朋友做功小于運動員對壘球做功
D. 線圈在位置一的磁通量為，該線圈在位置二的磁通量為，則線圈在位置一的磁通量小于線圈在位置二的磁通量
【答案】D
【解析】
【詳解】A．氣溫數(shù)值的正負與溫度的高低有關，故杭州的氣溫比沈陽高，故A錯誤；
B．位移是矢量，矢量正負代表方向，不參與大小的比較，則第一段時間內發(fā)生的位移（）大于第二段時間內發(fā)生的位移（），故B錯誤；
C．功是標量，但是與溫度也不一樣，功的正負表示做功性質，不參與功的大小的比較，故摩擦力對小朋友做的功（）大于運動員對壘球做的功（），故C錯誤；
D．磁通量為標量，但是也與溫度不一樣，磁通量的正負表示進出的方向，不參與磁通量的大小的比較，故線圈在位置一的磁通量（）小于線圈在位置二的磁通量（），故D正確。
故選D。
2. 目前，疫情防控進入新階段，在疫情防控中有許多設備用到物理知識，下列說法錯誤的是（）
A. 額溫槍中的紅外線傳感器接收人體發(fā)出的紅外線，體溫越高，發(fā)出的紅外線波長越短
B. 水銀溫度計利用氣體的熱脹冷縮現(xiàn)象，測量體溫時，人體溫度越高，水銀溫度計里面的氣體溫度越高，體積越大，溫度計示數(shù)就越高
C. 防疫期間經常用紫外線照射環(huán)境和設備，這是利用紫外線的消毒功能
D. 病患的餐具可以在沸水中消毒，把冷水煮為沸水的過程，是水吸熱，內能增加的過程
【答案】B
【解析】
【詳解】A．額溫槍是接收人體發(fā)出的紅外線，任何物體溫度越高，發(fā)出的紅外線波長越短，故A正確；
B．水銀溫度計利用水銀的熱脹冷縮現(xiàn)象，測量體溫時，人體溫度越高，水銀溫度計里面的水銀泡溫度就越高，體積越大，溫度計示數(shù)就越高，故B錯誤；
C．紫外線具有消毒功能，故C正確；
D．把水煮沸的過程，是水吸熱，內能增加的過程，故D正確。
本題選擇錯誤的答案，故選B。
3. 汽車在平直的公路上行駛，發(fā)現(xiàn)險情緊急剎車，汽車立即做勻減速直線運動直到停車，已知汽車剎車時第1秒內的位移為24m，倒數(shù)第2秒內的位移為6m，則下列計算正確的是（）
A. 汽車第1秒末的速度為23m/s B. 汽車加速度大小為
C. 汽車的減速時間為6.5s D. 汽車剎車總位移為78m
【答案】C
【解析】
【詳解】AB．由題意易得，倒數(shù)第2秒內的位移為6m，由逆過程為初速度為零的勻加速運動，可得最后一秒的位移為2m，則可求得汽車剎車時的加速度大小為

由此根據

可以求得汽車的初速度為
v0=26m/s
第1秒末的速度為
v1=v0-at1=22m/s
選項AB錯誤；
C．汽車的減速時間為

選項C正確；
D．汽車剎車總位移為

選項D錯誤。
故選C。
4. 神舟十四號又被稱為“最忙乘組”，在空間站工作期間迎接了問天、夢天、天舟五號和神舟十五號，它于12月4日返回祖國。返回時在穿越大氣層時對返回艙起主要減速作用的降落傘（主傘）面積達，質量為120kg，由96根堅韌的傘繩均勻連接返回艙懸掛點和降落傘邊緣，降落傘邊緣為圓形狀，半徑為15m，設每一根傘繩長度為39m，返回艙（不含航天員）的質量為2670kg，艙內三個航天員的質量每人平均計70kg。設某一段過程，返回艙受到的空氣阻力為返回艙總重力的0.05倍，中軸線（返回艙懸掛點與降落傘中心的連線）保持豎直，返回艙以的加速度豎直向下減速。此過程的重力加速度可以近似?。?。對此以下分析正確的是（）

A. 在迎接神舟十五號的時候，神舟十四號處于完全失重狀態(tài)，不受外力
B. 題中減速階段，傘繩對返回艙的合力大于返回艙的總重力
C. 題中減速階段，每根傘繩的拉力為325N
D. 題中減速階段，降落傘受到的空氣阻力為31500N
【答案】C
【解析】
【詳解】A．在迎接神舟十五的時候，地球對神舟十四號的萬有引力提供神舟十四號繞地球做勻速圓周運動的向心力，神舟十四號處于完全失重狀態(tài)，但受到萬有引力作用，故A錯誤；
B．減速階段，返回艙的總重力（含航天員）為

根據牛頓第二定律

可得傘繩對返回艙的合力

故題中減速階段，傘繩對返回艙的合力等于返回艙的總重力，故B錯誤；
C．設傘繩與豎直方向的夾角為，有

對返回艙受力分析有

可得題中減速階段，每根傘繩的拉力為

故C正確；
D．題中減速階段，對整體受力分析有

解得降落傘受到的空氣阻力為

故D錯誤。
故選C。
5. 2022年11月底，中國空間站迎來全面建造完成關鍵一役。隨著神舟十五號乘組3名航天員進入空間站，我國首次實現(xiàn)空間站6個型號艙段組合體結構和6名航天員在軌駐留的“”太空會師。如圖，有a、b、c、d四顆地球衛(wèi)星，衛(wèi)星a還未發(fā)射，在地球赤道上隨地球表面一起轉動，假設就是神舟十五號，衛(wèi)星b處于離地約300km的軌道上正常運動，假設就是神舟十四號，c是地球同步衛(wèi)星，d是某地球高空探測衛(wèi)星，各衛(wèi)星排列位置如圖所示，地球表面重力加速度為g，則下列說法正確的是（）

A. 神舟十四號的向心加速度大于神舟十五號的向心加速度
B. 同步衛(wèi)星在相同時間內轉過的弧長最長
C. 四顆衛(wèi)星中，神舟十五號離地心最近，所以它的角速度最大
D. 地球高空探測衛(wèi)星最高，故發(fā)射它的能量一定最大
【答案】A
【解析】
【詳解】A．根據

則神舟十四號的向心加速度大于同步衛(wèi)星的向心加速度，根據
a=ω2r
同步衛(wèi)星的向心加速度大于赤道靜止物體的加速度，則神舟十四號的向心加速度大于神舟十五號的向心加速度，故A正確；
B．根據

顯然神舟十四號的線速度最大，則在相同時間內轉過的弧長最長，故B錯誤；
C．神舟十五號和同步衛(wèi)星的角速度相等，根據

同步衛(wèi)星的角速度小于神舟十四號的角速度，故C錯誤；
D．地球高空探測衛(wèi)星確實最高，但是衛(wèi)星質量未知，故發(fā)射它的能量相比于其他衛(wèi)星不一定最大，故D錯誤。
故選A。
6. 某天，小陳同學放學經過一座石拱橋，他在橋頂A處無意中把一顆小石子水平沿橋面向前踢出，他驚訝地發(fā)現(xiàn)小石子竟然幾乎貼著橋面一直飛到橋的底端D處，但是又始終沒有與橋面接觸。他一下子來了興趣，跑上跑下量出了橋頂高OA=3.2m，橋頂?shù)綐虻椎乃骄嚯xOD=6.4m。這時小陳起一顆小石，在A處，試著水平拋出小石頭，欲擊中橋面上兩塊石板的接縫B處（B點的正下方B′是OD的中點），小陳目測小石頭拋出點離A點高度為1.65m，下列說法正確的是（　　）

A. 石拱橋為圓弧形石拱橋
B. 小陳踢出的小石頭速度約為6.4m/s
C. 小陳拋出的小石頭速度約為4.6m/s
D. 先后兩顆小石子在空中的運動時間之比為2:1
【答案】C
【解析】
【詳解】A．石頭做平拋運動，石子幾乎貼著橋面一直飛到橋的底端D處，且始終沒有與橋面接觸，則石拱橋為拋物線形石拱橋，故A錯誤；
B．石頭做平拋運動，水平方向為勻速直線運動，豎直方向為自由落體運動，水平方向，有

豎直方向，有

代入數(shù)據聯(lián)立解得
，
故B錯誤；
C．小陳踢出的石子經過B點時，水平方向的位移為總位移的，則時間為總時間的，A和B豎直方向的距離為

小陳拋出的小石頭做平拋運動，水平方向的位移為

豎直方向位移

代入數(shù)據解得
，
故C正確；
D．先后兩顆小石子在空中的運動時間之比為

故D錯誤。
故選C。
7. 高速離心機用于快速沉淀或分離物質。如圖所示，水平試管固定在高速離心機上，離心機的轉速為n，在水平試管中有質量為m的某固體顆粒，某時刻顆粒離轉軸的距離為r。已知試管中充滿液體，顆粒與試管內壁不接觸。下列說法正確的是（）

A. 顆粒運動的角速度為
B. 顆粒此時受到的合外力大小必為
C. 離轉軸越遠，分離沉淀效果越好
D. 此款高速離心沉淀機，適用于任何顆粒，顆粒都會到試管底部沉淀
【答案】C
【解析】
【詳解】A．由得，顆粒運動的角速度為，故A錯誤；
B．由向心力公式確實可以算得

顆粒此時受到的合外力大小未必為，一般都是小于這個值，正是因為合外力提供不了所需向心力，故顆粒會沉淀，故B錯誤；
C．離轉軸越遠，r越大，液體提供的“浮力”與顆粒在該處做勻速圓周運動所需向心力的差距越大，則分離沉淀效果越好，故C正確；
D．只有顆粒的密度大于液體密度，顆粒才會在試管底部沉淀，如果顆粒的密度小于液體密度，顆粒會在試管管口“沉淀”，即漂浮在管口，故D錯誤。
故選C。
8. 兩個不規(guī)則帶電導體間的電場線分布如圖所示，a、b、c、d為電場中幾個點，并且a、d為緊靠導體表面的兩點，選無窮遠為電勢零點，則（　　）

A. c處場強大于a處，c處電勢也必定高于a處電勢
B. 兩個導體內部場強都零，內部電勢也都為零
C. 將一負試探電荷放在d點時其電勢能為負值
D. 圖中b點所在的電場線一定存在一個點，此處的電勢為零
【答案】D
【解析】
【詳解】A．電場線的疏密程度表示場強的大小，則c處場強大于a處。沿著電場線方向電勢逐漸降低，則c點電勢低于a點電勢，故A錯誤；
B．兩個導體處于靜電平衡，內部場強處處為零，但是內部的電勢不相等，可以確定在左側導體內部電勢大于零，右側導體內部電勢小于零，故B錯誤；
C．因為d處電勢小于零，則將一負試探電荷放在d點時其電勢能為正值，故C錯誤；
D．圖中b點所在的電場線的起點在左側導體，電勢大于零，終點在右側表面，電勢小于零，所以線上一定存在一個點，此處的電勢為零，故D正確。
故選D。
9. 如圖是某一吸油煙機的用電參量銘牌，對此下列說法正確的是（）

A. 抽油煙時電動機的輸出功率為200W
B. 主機和照明全部工作情況下的工作電流約為1.05A
C. 圖中電容為，則在220V電壓下電容約為
D. 額定頻率為50Hz，即額定功率下，電機每秒鐘轉動50轉
【答案】B
【解析】
【詳解】A．由圖可知，抽油煙時電動機的總功率為200W，但是抽油煙機的電動機必定存在內阻，故抽油煙時電動機的輸出功率小于200W，故A錯誤；
B．主機和照明全部工作情況下的工作電流約為

故B正確；
C．電容為，則在任意允許電壓下電容都為，故C錯誤；
D．額定頻率為，是指交流電源的頻率為，故D錯誤。
故選B。
10. 如圖所示，一理想變壓器原線圈可通過移動滑動觸頭P的位置改變接入電路的匝數(shù)，b為原線圈的中點。當P接a時，原、副線圈的匝數(shù)比為10:1，線圈L上的直流電阻不計。原線圈接的交流電，則（）

A. 當P接b時，變阻器R兩端的電壓為
B. 當P接a時，通過原、副線圈截面的磁通量之比為10:1
C. 若將P由a向b滑動時，則變壓器的輸入功率增大
D. 若增大電源的頻率，則燈泡B將變亮
【答案】C
【解析】
【詳解】A．當P接b時，原副線圈匝數(shù)比為5:1，原線圈的電壓為220V（指有效值），則變阻器R兩端的電壓為44V，故A錯誤；
B．任何情況下，通過原、副線圈截面的磁通量之比總為1:1，故B錯誤；
C．若將P由a向b滑動時，則副線圈電壓變大，變壓器輸出功率增大，則變壓器的輸入功率增大，故C正確；
D．若增大電源的頻率，L的感抗增大，L上的自感（反）電動勢變大，則燈泡B兩端的電壓減小，則燈泡B將變暗，故D錯誤。
故選C。
11. 質量為m的導體棒垂直于寬度為L的水平金屬軌道處于靜止狀態(tài)，通過的電流為I，勻強磁場的磁感應強度為B，其方向與軌道平面成θ角斜向上方，且垂直于導體棒，如圖所示。則下列說法正確的是（　?。?br />
A. 導體棒的安培力大小為 B. 導體棒受到導軌對它向左的摩擦力
C. 導體棒對導軌的壓力大于重力 D. 導體棒受到的摩擦力大小為
【答案】D
【解析】
【詳解】A．根據左手定則可知，導體棒所受到的安培力為

方向垂直于導體棒斜向左上方，與水平方向的夾角為90°-θ，故A錯誤；
BCD．根據平衡條件有

所以

摩擦力的方向水平向右，故BC錯誤，D正確。
故選D。
12. 如圖，一端固定于天花板上的一輕彈簧，下端懸掛了質量均為m的A、B兩物體，正在豎直方向做振幅為的簡諧運動，當達到最高點時彈簧恰好為原長。當系統(tǒng)振動到某個位置時，剪斷A、B間細繩，此后A繼續(xù)做簡諧運動。則下列說法中正確的是（）

A. 如果在平衡位置剪斷繩子，A依然可以到達原來的最低位置
B. 如果在最高點剪斷繩子，則B帶走的能量最多
C. 無論在什么地方剪斷繩子，此后A振動的振幅一定增大，周期一定減小
D. 如果在最低點剪斷繩子，此后A振動過程中，振幅為
【答案】B
【解析】
【詳解】A．如果在平衡位置剪斷繩子，由于振子質量減小，從能量角度分析，假設依然可以到達剪斷前的最低點，則彈簧彈性勢能的增加量大于振子動能和重力勢能的減小量（可以與剪斷前比較），則假設錯誤，經過分析，A到不了原來的最低點，故A錯誤；
B．由于在上升過程中，AB間的繩子拉力一直對B做正功，所以到達最高點時，B的機械能最大，則如果在最高點剪斷繩子，則B帶走的能量最多，故B正確；
CD．如果在最低點剪斷繩子，不難得出此后A的振幅為，而越是在彈簧短的時候剪斷繩子，此后A的振幅就越小，當在最高點剪斷繩子時，此后A的振幅為，故CD錯誤。
故選B。
13. 如圖所示，勁度系數(shù)為k的輕質彈性繩一端固定在O點，另一端與一質量為m、套在摩擦因數(shù)為μ的粗糙豎直固定桿的圓環(huán)相連，M處有一光滑定滑輪，初始圓環(huán)置于A處，三點在同一水平線上，彈性繩的原長等于。圓環(huán)從A處由靜止開始釋放，到達C處時速度為零，。如果圓環(huán)在C處獲得一豎直向上的速度v，恰好能回到A，彈性繩始終在彈性限度內，重力加速度為g，則下列分析正確的是（）

A. 下滑過程中，豎直桿對圓環(huán)摩擦力越來越大
B. 從A下滑到C過程中摩擦發(fā)熱為
C. 在C處，彈性繩的彈性勢能為
D. 圓環(huán)的機械能在下滑過程中持續(xù)減小，上升過程中持續(xù)增加
【答案】B
【解析】
【詳解】A．設下滑過程中，彈性繩的伸長量為，彈性繩與水平方向成，在水平方向有

即彈力的水平分力不變，則圓環(huán)和固定桿之間的彈力不變，滑動摩擦力不變，故A錯誤；
B．從C到A再到C，圓環(huán)彈性勢能、重力勢能和動能不變，則C處賦予的動能等于來回摩擦力對應發(fā)熱，故從A下滑到C過程中摩擦發(fā)熱為，故B正確；
C．根據動能定理可得從C到A，彈性勢能減少，但是A處彈性勢能不為零，故在C處，彈性繩的彈性勢能大于，故C錯誤；
D．圓環(huán)在下滑過程中彈性繩彈力和摩擦力都做負功，故圓環(huán)的機械能持續(xù)減小，上升過程中彈性繩彈力做正功，摩擦力做負功，可以分析得，圓環(huán)的機械能先增加（特別是上升的初始階段動能和重力勢能都增加），但是即將到達A處時，彈性繩彈力做正功的功率趨向于零，而摩擦力做負功的功率不變，故即將到達A階段，彈性繩彈力和摩擦力總功率為負值，故圓環(huán)的機械能減小，圓環(huán)的機械能上升過程中先增加后減少，故D錯誤。
故選B。
二、選擇題Ⅱ（本題共2小題，每小題3分，共6分。每小題列出的四個備選項中至少有一個是符合題目要求的。全部選對的得3分，選對但不選全的得2分，有選錯的得0分）
14. 如圖所示，把一矩形均勻薄玻璃板ABCD壓在另一個矩形平行玻璃板上，BC一側用薄片墊起，將紅單色光從上方射入，這時可以看到明暗相間的條紋，下列關于這些條紋的說法中正確的是（　?。?br />
A. 條紋與AD邊平行
B. 看到的條紋是由薄玻璃板ABCD的上下兩個界面的反射光疊加而成的
C. 如果用手用力捏右側三層，會發(fā)現(xiàn)條紋保持間距不變，整體向AD側移動
D. 看到的條紋越多，說明薄片的厚度越厚
【答案】AD
【解析】
【詳解】A、薄膜干涉光程Δs=2d（d為薄膜厚度），厚度相同處產生的條紋明暗情況相同，因此條紋應與AD邊平行，故A正確；
B、根據薄膜干涉的產生原理可知，上述現(xiàn)象是由空氣膜上下表面反射的兩列光疊加而成的，故B錯誤；
C.如果用手用力捏右側三層，根據可知條紋間距變大，導致滿足亮條紋光程差的間距向劈尖移動，所以條紋向著劈尖移動，故C錯誤；
D、看到的條紋越多，說明相鄰亮條紋間距變小，所以干涉條紋會變密，說明薄片的厚度越厚，故D正確。
故選AD。
15. 對于原子和原子核的說法，下列正確的是（）
A. 原子核的結合能越大，說明該原子核越穩(wěn)定
B. 一群氫原子從的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時，有可能輻射出10種不同頻率的光子
C. 盧瑟福的α粒子散射實驗證明了原子核是有結構的
D. 原子核衰變時電荷數(shù)和質量數(shù)都守恒
【答案】BD
【解析】
【詳解】A．應該是原子核的比結合能越大，說明該原子核越穩(wěn)定，故A錯誤；
B．一群氫原子從的激發(fā)態(tài)遷到基態(tài)時，有可能輻射出不同頻率的光子為種，故B正確；
C．盧瑟福的粒子散射實驗證明了原子的核式結構理論，故C錯誤；
D．原子核衰變時電荷數(shù)和質量數(shù)守恒，故D正確。
故選BD。
三、非選擇題（本題共5小題，共55分）
16. 某同學設計了一個探究平拋運動的家庭實驗裝置，如圖所示。在水平桌面上放置一個斜面，每次都讓鋼球從斜面上同一位置靜止開始滾下，滾過桌邊后鋼球便做平拋運動。他把桌子搬到墻的附近，使從水平桌面上滾下的鋼球能打到墻上，把白紙和復寫紙附在墻上，記錄鋼球的落點?，F(xiàn)測得鋼球直徑為d，某次實驗桌子邊緣到墻的水平距離為x，鋼球在墻上的落點到桌面的豎直距離為H。重力加速度為g。

（1）鋼球此次實驗平拋的水平位移為__________；豎直位移為__________。
（2）現(xiàn)保持鋼球釋放位置不變，改變桌子到墻的距離，結合第（1）問使鋼球平拋的實際水平位移變?yōu)樵瓉淼?倍，鋼球平拋后仍能打到墻上，鋼球下落的豎直位移變?yōu)樵瓉淼腘倍，則__________；實際由于鋼球與桌面之間存在摩擦力，其他誤差和阻力不計，則本次鋼球平拋的實際豎直位移__________原來鋼球平拋豎直位移的N倍（填“大于”、“等于”或“小于”）。
【答案】 ①. ②. ③. 4 ④. 等于
【解析】
【詳解】（1）[1]由于開始平拋時，鋼球的球心在桌子邊緣的正上方，而擊打墻壁時球心離墻，故本次平拋的水平位移為；
[2]由于開始平拋時，鋼球的球心在桌子邊緣的正上方處，而擊打墻壁時球心與擊墻點等高，故本次平拋的豎直位移為；
（2）[3]平拋運動水平方向做勻速直線運動，平拋的水平位移變?yōu)?倍，水平速度不變，則平拋時間變?yōu)?倍，平拋運動豎直方向做自由落體運動，根據

則平拋的豎直位移變?yōu)樵瓉淼?倍，N等于4；
[4]因為桌面粗糙與否，只要釋放位置不變，則鋼球的平拋初速度不變，不影響平拋的規(guī)律，故本次鋼球平拋的實際豎直位移等于原來鋼球平拋豎直位移的N倍，即4倍。
17. （1）多用電表可以測量電阻，也可以測量電流與電壓，下列測量電路是某同學設計的有關測量電路：

A.用圖甲方案測量小燈泡的電阻 B.用圖乙方案測量小燈泡的電流強度
C.用圖丙方案測量小燈泡兩端的電壓 D.用圖丁方案測量二極管的正向電阻
已知這位同學已經正確調節(jié)選擇開關，他能順利完成測量，且不會損壞儀器的是__________（選填“A”、“B”、“C”、“D”）
（2）利用電流表（不理想，內阻等于5Ω）和電壓表（不理想，內阻未知）測定一節(jié)干電池的電動勢和內電阻，要求盡量減小實驗誤差。
①應該選擇的實驗電路是圖中的__________（選填“戊”或“己”）。

②有如下滑動變阻器提供：
A.滑動變阻器（0～1Ω）
B.滑動變阻器（0～20Ω）
C.滑動變阻器（0～100Ω）
滑動變阻器應選用__________（選填相應器材前的字母）。
【答案】 ①. AC##CA ②. 己 ③. B
【解析】
【詳解】（1）[1]A．圖甲方案電阻所在回路已經斷開，則可以測量電阻，不會損壞儀器，故A正確；
B．圖乙方案多用電表極性接錯，不但無法測量，而且會損壞儀器，故B錯誤；
C．圖丙方案接法正確，可以測量電壓，故C正確；
D．圖丁方案，不但極性接錯，而且二極管所在電路處于通電狀態(tài)，不但無法測量，而且會損壞儀器，故D錯誤。
故選AC。
（2）①[2]為了盡量減小實驗誤差，電流表內阻已知，故采用己方案。
②[3]由于電流表有5Ω的內阻，電源有一定數(shù)值的待測內阻，為了電路調節(jié)明顯，滑動變阻器應選B。
18. 如圖所示，水平放置的固定汽缸A和B中分別用活塞封閉一定質量的理想氣體，其活塞面積之比為。兩活塞之間用剛性細桿相連，可沿水平方向無摩擦滑動，兩個汽缸始終不漏氣。初始時，A、B中氣體的體積分別為、，溫度皆為。A中氣體壓強，是汽缸外的恒定大氣壓強，現(xiàn)對A緩慢加熱，在保持B中氣體溫度不變的情況下使B中氣體的壓強達到。求：
（1）加熱前汽缸B中的氣體壓強；
（2）加熱后汽缸B中的氣體體積；
（3）加熱后汽缸A中的氣體溫度。

【答案】（1）；（2）；（3）700K
【解析】
【詳解】（1）對剛性細桿分析有

解得

（2）若保持B中氣體溫度不變，則有

解得

（3）根據上述可知，剛性細桿右移動的距離為

則加熱后A的體積

解得

加熱后對剛性細桿分析有

解得

根據

解得

19. 某闖關項目的簡化圖如圖所示，距離水平地面高為的平臺上，A點左側為光滑平臺，一根彈簧左端與固定擋板連接，自然長度時右端不超過A點，一個可以看作質點的滑塊靠著彈簧右端（不拴連），滑塊質量為。平臺段長為，與滑塊的動摩擦因數(shù)為。B點右側設置長為的水平傳送帶，傳送帶與滑塊的動摩擦因數(shù)為，傳送帶的右端設置半徑為的半圓弧光滑軌道，為豎直直徑的上下兩端，C點與傳送帶末端的空隙很小，但是可以讓滑塊通過。傳送帶一旦啟動，順轉（即讓傳送帶順時針方向轉動）和逆轉的速度都為，在B點的左側附近設置傳送帶啟動按鈕，按鈕有兩個，一個為順轉，一個為逆轉。闖關開始前傳送帶處于關閉狀態(tài)。闖關時，選手首先向左推滑塊壓縮彈簧，使彈簧具有一定的初始彈性勢能，然后釋放滑塊，在滑塊進入傳送帶前，選手必須按照實時情況按下順轉按鈕或逆轉按鈕。闖關規(guī)則為：如果滑塊最終能始終沿著軌道到達水平地面，則闖關成功；如果滑塊最終退回到A點左側，則可以再次闖關（既不失敗，也沒有成功）；如果滑塊最終停在段上，或者向右出傳送帶后摔落在段則游戲失?。▉聿患鞍聪掳粹o也視為失敗，本題假設選手都按了按鈕）。g取。
（1）設備調試時，關閉傳送帶，測得當彈簧的初始彈性勢能為時，滑塊恰好滑到傳送帶的右端停止，求傳送帶與滑塊的動摩擦因數(shù)的大小；
（2）某選手壓縮彈簧使其具有的初始彈性勢能，請通過計算說明本次闖關選手（按下任何一個按鈕的可能性都會有）是否可能會失敗；
（3）求選手按下任意一個按鈕都能闖關成功的初始彈簧彈性勢能取值范圍。

【答案】（1）0.2；（2）選手闖關不會失??；（3）
【解析】
【詳解】（1）根據能量守恒有

解得

（2）設滑塊到達點的速度為，根據能量守恒有

解得

設滑塊能夠沿軌道運動的點臨界速度為

解得

選擇1：若選手按下順轉按鈕，設滑塊在傳送帶上能全程加速，到達處的為，有

解得

說明滑塊全程加速成立，由于

說明按下順轉按鈕可以沿軌道到達水平地面，闖關成功
選擇2：若選手按下逆轉按鈕，設滑塊在傳送帶上減速到零的對地位移為，有

解得

說明滑塊在傳送帶上減速至零成立，由于

說明滑塊可以按原速率返回點，又

故滑塊可以回到點左側，再闖關一次。
綜上分析，本次選手闖關不會失敗
（3）設順轉按鈕情景下的最小初始彈性勢能為，有

解得

且

能沖上傳送帶，成立；
設逆轉按鈕情景下的最小初始彈性勢能為，有

解得

綜上所述，選手按下任意一個按鈕都能闖關成功的初始彈簧彈性勢能取值范圍為

20. 如圖，相距為的光滑金屬軌道，左側部分傾斜，傾角為，上端接有阻值為的電阻，左側空間存在有垂直于斜面向上的磁場，右側部分水平，分布著如圖所示的磁場，邊界與相距，中間分布著豎直向下的磁場，邊界與相距為，中間分布著豎直向上的磁場，它們的磁感應強度都為，左右兩部分在傾斜軌道底端用光滑絕緣材料平滑連接，金屬棒a與b的質量都為，長度都為，電阻都為，一開始金屬棒b靜止在邊界與的中點，金屬棒a從斜面上高度為處滑下，到達斜面底端前已經勻速運動，此后進入水平軌道，發(fā)現(xiàn)金屬棒a到達邊界時已經再次勻速。運動過程中，兩棒與軌道接觸良好，且始終與軌道垂直，兩棒如果相碰則發(fā)生彈性碰撞。
（1）求斜面上金屬棒a的勻速運動速度；
（2）當棒a到達邊界時，棒b的位移大小，以及a棒在與之間的運動時間t；
（3）求最終穩(wěn)定時兩棒的間距x，以及全過程a棒的總發(fā)熱量。

【答案】（1）2m/s；（2）1.5m，2.25s；（3）0.5m，10J
【解析】
【詳解】（1）斜面上金屬棒a勻速運動時

解得

（2）再次勻速必有

（且可知方向向左）
對a棒有
（向右為正）
對b棒有
（向左為正）
聯(lián)立上述三式解得

及

又已知

所以

方向向左
經分析易得

（a棒減小的速度恰好由b棒增大的速度補償）
又

則可解得

（3）此后a棒和b棒都以1m/s在的右側相向運動，兩棒初始相距，并以相同的加速度（加速度不斷減?。p速，如果相碰，各自原速反彈后繼續(xù)以相同的加速度減速，直至兩棒的速度都為零，設兩棒在此過程中所經歷的路程為、，對任意棒有：

解得

則易得：最終兩棒先相向運動共1m，背離運動共0.5m，則a棒先向右0.5m，后向左0.25m，易得兩棒都在的右側停止，相距為0.5m
又可知初始a棒的重力勢能在任意階段都是a棒電阻R與另一個等大電阻R的平均消耗為內能，故

解得

21. 如圖，為某一粒子分離收集裝置，間距兩平行絕緣板之間為初始粒子通道，為中軸線，工作時會有大量帶電粒子或僅沿著中軸線通過該通道，或平行于中軸線通過整個通道。如果需要，整個通道還可以繞O點在紙面內轉動，其右側分布著垂直于紙面向外的單邊界水平磁場，磁感應強度為，磁場區(qū)域在豎直方向和右邊足夠大，O點為通道中軸線與磁場左邊界的交點，初始中軸線垂直于邊界。在左邊界放置足夠大單向濾網板，帶電粒子可以從左向右無影響的穿過濾網板，但是從右向左帶電粒子無法穿越，從右向左遇到單向濾網板會被濾網板擋住且收集，可以視為收集板。平行板的右端與磁場左邊界有足夠距離，以O點為坐標原點，沿邊界豎直向上為y軸正方向，水平向右為x軸正方向，建立坐標系?，F(xiàn)有大量速度都為的、粒子，從左端進入通道，實施試驗。已知的質量為，的質量為2m，它們的帶電量都為，不計粒子在通道內的運動時間，粒子離開通道后可以繼續(xù)勻速直線前進，直至進入磁場。不計粒子重力和粒子間的相互影響。
（1）第一次試驗，通道不轉動，帶電粒子僅沿著中軸線通過通道，求在收集板上的落點位置（用y坐標表示）；
（2）第二次試驗，整個通道繞O點在紙面內緩慢轉動，轉動范圍為中軸線與水平方向的夾角為θ（）的上下對稱區(qū)域，帶電粒子始終沿著中軸線通過通道，為了使、粒子在收集板上不重疊，求轉動角θ的最大值；
（3）第三次試驗，通道在上下對稱區(qū)域內緩慢轉動，最大轉動角，帶電粒子始終平行于中軸線通過整個通道，求、粒子在收集板上的重疊區(qū)間。

【答案】（1）；（2）60°；（3）
【解析】
【詳解】（1）根據洛倫茲力提供向心力

解得

則在收集板上的落點位置

（2）當通道中軸線與水平方向成時，的軌道半徑依然為R，則其軌道在磁場左邊界上兩交點距離為

故的落點范圍

同理易得故的落點范圍為

為了不重疊，有

解得

故轉動角θ的最大值為60° 。
（3）因整個通道都有粒子平行通過，易得對于任意θ，粒子進入磁場的位置為

某一粒子收集點與進場點的距離為

故易得對于任意θ，粒子收集點的坐標范圍為

對所有的，的值隨的增大是一直增加的，當，有

經過數(shù)學方法可得，的值隨的增大是先增大后減小的，易得當?shù)臅r候最大
時，有

時，有

故最小值為

綜上：對于的所有情況，粒子收集點的坐標范圍為

同理可以求出，對于的所有情況，粒子收集點的坐標范圍為

綜上：、粒子在收集板上的重疊區(qū)間為

（附：粒子收集點的坐標范圍推理過程）
因整個通道都有粒子平行通過，易得對于任意，粒子進入磁場的位置為

粒子收集點與進場點的距離為

故易得對于任意，粒子收集點的坐標范圍為

對所有的，的值隨的增大是一直增加的，當時，有

經過數(shù)學方法可得，的值隨θ的增大是先增大后減小的，易得當?shù)哪持禃r最大
時，有

時，有

故最小值為

綜上：對于的所有情況，粒子收集點的坐標范圍為

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