资源简介

2025届湖北省襄阳市第四中学高三下学期适应性考试（一）物理试题
一、选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分。1~7只有一项是符合题目要求，8-10有多项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）。
1．日常生活和科技中处处蕴含物理知识，下列说法正确的是（　　）
A．全息投影技术利用了激光能量高的特点
B．光导纤维是利用了光的全反射原理，其内芯采用的是光密介质，外套采用的是光疏介质
C．通过两支夹紧的笔杆间缝隙看发白光的灯丝能观察到彩色条纹，这是光的偏振现象
D．正在鸣笛的火车向着我们疾驰而来时，我们听到的声波频率与该波源的频率相比变小
【答案】B
【知识点】多普勒效应；光导纤维及其应用；光的衍射；激光的特性及应用
【解析】【解答】A．全息投影技术利用的是激光的高相干性（干涉记录、衍射再现），而非能量高，A错误；
B．光导纤维是利用了光的全反射原理，其内芯采用的是光密介质，外套采用光疏介质，B正确；
C．通过两支夹紧的笔杆间缝隙看发白光的灯丝能观察到彩色条纹，这是光的衍射现象，C错误；
D．正在鸣笛的火车向着我们疾驰而来时，根据多普勒效应，我们听到的声波频率与该波源的频率相比变大，D错误。
故答案为：B。
【分析】逐一分析各选项涉及的物理原理：全息投影、光导纤维、光的衍射、多普勒效应，结合其核心机制判断正误。
2．原子弹、氢弹、中子弹是核武器家族中的3个重要成员。1988年中国首颗中子弹研制成功，并进行了爆炸试验，自此以后，中国正式掌握了第三代核武器的设计及研制能力。如图为中子弹剖面示意图，中子弹使用的是铍元素外壳，铍9在一个中子的轰击下会发生如下核反应：，则下列说法正确的是（　　）
A．X是粒子
B．中子弹是一种原子弹
C．中子弹的原理是核裂变反应
D．可以采用电磁场干扰发射出的中子
【答案】A
【知识点】原子核的人工转变；核裂变
【解析】【解答】A．根据反应过程满足质量数和电荷数守恒可知，X是粒子（），故A正确；
BC．原子弹的核反应是重核的裂变，而中子弹的原理不是核裂变反应，所以中子弹不是原子弹，故BC错误；
D．由于中子不带电，所以不可以采用电磁场干扰发射出的中子，故D错误。
故答案为：A。
【分析】本题考查核反应的守恒规律及中子弹的核反应原理，核心是利用质量数守恒和电荷数守恒推导核反应产物，结合中子弹与原子弹的核反应类型、中子的电性特点分析选项。
3．一只黄苇鳽双爪紧扣在荷花叶柄上休息，如图所示。某时刻叶柄处于竖直状态，随着一阵微风掠过，鸟和叶柄缓缓倾斜，在此过程中（　　）
A．鸟所受合力减小 B．叶柄所受弹力不变
C．鸟所受摩擦力减小 D．叶柄对鸟的力增大
【答案】C
【知识点】摩擦力的判断与计算；共点力的平衡
【解析】【解答】A．鸟缓慢运动，处于平衡状态，所受合力为零，故A错误；
B．叶柄所受弹力与叶柄垂直，其方向发生改变，故B错误；
C．鸟所受摩擦力大小，倾角减小，则摩擦力减小，故C正确；
D．叶柄对鸟的作用力与鸟所受重力为一对平衡力，大小不变，故D错误。
故答案为：C。
【分析】1. 合力判断：缓慢运动，平衡状态，合力为0，与运动方向无关。
2. 弹力分析：弹力方向随叶柄倾斜改变，大小也因分力平衡变化。
3. 摩擦力分析：沿叶柄方向重力分力与摩擦力平衡，夹角减小，分力减小，摩擦力减小。
4. 合力效果：叶柄对鸟的作用力是“弹力 + 摩擦力”的合力，与重力等大反向，故大小不变。
4．“青箬笠，绿蓑衣，斜风细雨不须归”是唐代诗人张志和《渔歌子》中的描写春雨美景的名句。一雨滴由静止开始下落一段时间后，进入如图所示的斜风区域下落一段时间，然后又进入无风区继续运动直至落地，不计雨滴受到的阻力，则下图中最接近雨滴真实运动轨迹的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】B
【知识点】曲线运动的条件；运动的合成与分解
【解析】【解答】A．离开斜风区时雨滴的速度斜向左下方，进入无风区后雨滴只受重力，根据曲线运动的条件可以知道：速度和加速度不在一条直线上，不可能做直线运动，A错误；
BD．离开斜风区时雨滴的速度斜向左下方，根据曲线运动的规律可以得出，由于轨迹向合力方向弯曲，所以轨迹在速度和重力之间偏向重力一侧，B正确，D错误；
C．离开斜风区时雨滴有水平向左的分速度，根据速度的合成所以在落地前雨滴的速度不可能竖直向下，C错误。
故选B。
【分析】利用曲线运动的规律可以判别对应的运动轨迹，利用速度的合成可以判别落地速度的方向。
5．2024年6月25日嫦娥六号返回器顺利着陆，返回器与主舱室分离后，主舱室通过调整后在圆轨道运行，返回器用“打水漂”的方式再入大气层，最终通过降落伞辅助成功着陆，其主要过程如下图，已知主舱室维持在半径为r的轨道上做周期为T的匀速圆周运动，引力常量为G，则有（　　）
A．主舱室在半径为r的轨道上稳定运行的速度应大于7.9km/s
B．打开降落伞后，返回器靠近地面过程中一直处于失重状态
C．由题给条件可求出地球密度为
D．根据题给条件可求出地球质量
【答案】D
【知识点】万有引力定律；第一、第二与第三宇宙速度
【解析】【解答】A．第一宇宙速度是最大的环绕速度，当主舱室在半径为r的轨道上稳定运行时，其轨道半径大于地球半径，则速度应小于7.9km/s，故A错误；
B．打开降落伞后，返回器靠近地面过程中做减速运动，加速度向上，一直处于超重状态，故B错误；
CD．根据万有引力提供向心力
，
可得
，
由此可知，地球质量可求，但由于地球半径未知，故不可求地球密度，故C错误，D正确。
故选D。
【分析】A、主舱室在半径为r的轨道上稳定运行时，其轨道半径大于地球半径，则速度应小于7.9km/s；
B、返回器靠近地面过程中做减速运动，加速度向上，一直处于超重状态；
CD、根据万有引力提供向心力，由周期求解地球质量，但地球半径未知，无法求解其密度；
6．如图甲所示，是某型号电压力锅简化的工作电路图。是阻值为的保温电阻，是规格为“”的主加热电阻，是副加热电阻。电压力锅煮饭分为“加热升压→保压→保温”三个阶段，通过如图乙所示的锅内工作压强与时间“（）”关系图象可了解其工作过程：接通电源，启动智能控制开关S，S自动接到a，同时自动闭合，电压力锅进入加热升压状态；当锅内工作压强达时，自动断开，进入保压状态，当锅内工作压强降至时，又会自动闭合；当保压状态结束，饭就熟了，S自动接到b，减压进入保温状态。电压力锅煮饭时，在正常加热升压和保压状态共耗电，下列说法正确的是（　　）
A．电压力锅煮饭时，锅内气压增大液体沸点降低
B．当锅内工作压强为时，电压力锅一定处于升压状态
C．电压力锅煮饭时，在正常加热升压和保压状态的工作时间是
D．电压力锅正常工作时的最大电流是
【答案】D
【知识点】电功率和电功
【解析】【解答】A．液体的沸点随气压的增大而增大，电压力锅煮饭时，锅内气压增大液体沸点升高，故A错误；
B．根据图乙的信息分析作答，当锅内工作压强为40kPa时，电压力锅可能处于升压状态，也可能处于保温状态，故B错误；
C．根据图乙的信息分析作答，在正常加热升压和保压状态的工作时间分别为0 6min，9 12min，15 18min，即的工作时间
故C错误；
D．两加热电阻同时工作时电路电流最大，根据做功公式W=Pt分别求解两加热器消耗的电能，电阻R2的功率，最后根据公式P=UI求解最大电流，的工作时间
在正常加热升压和保压状态消耗的电能
其中
代入数据解得
两加热电阻同时工作时电路电流最大，则总功率
由可得
故D正确。
故选D。
【分析】液体的沸点随气压的增大而增大；两加热电阻同时工作时电路电流最大，根据做功公式W=Pt分别求解两加热器消耗的电能，电阻R2的功率，最后根据公式P=UI求解最大电流。
7．如图甲所示，在三维坐标系Oxyz（y轴正方向竖直向上）中，y>0的空间内存在电场强度大小为E1，方向沿x轴正方向的匀强电场；y<0的空间内存在平行于y轴的匀强电场和匀强磁场，电场强度E2和磁感应强度B随时间变化的规律分别如图乙和丙所示，甲图中所示方向为正方向。一质量为m、电荷量为+q的小球，从坐标为的点由静止释放，经过时间T，在t=0时刻恰好过坐标原点O进入y<0的空间内。已知，重力加速度大小为g，不计一切阻力。则在t=4.5T时刻，小球的位置坐标为（　　）
A． B．
C． D．
【答案】D
【知识点】带电粒子在交变电场中的运动
【解析】【解答】小球在重力和电场力的作用下，从位置做初速度为零的匀加速直线运动，恰好过原点，则，
得，
到达O点的水平速度与竖直速度均为
由图乙、丙可知，在内，小球竖直方向有
可得，方向向上；小球竖直方向以g做匀减速直线运动，在时，竖直速度为
在内，小球在竖直方向以g做初速度为0的匀加速直线运动，时，速度又为，所以竖直方向以为一个周期，速度循环变化，则有，速度又为，则时，小球的y轴坐标为
得
小球在平面以做匀速圆周运动。在内，小球运动周期为
在内，小球运动周期为
所以在平面内做周期运动，则在时刻，小球恰好又回到和。
综上在时刻，小球的位置坐标为。
故答案为：D。
【分析】先分析y>0区域的匀加速直线运动，求出E1 、T和到达O点的速度；再分阶段分析y<0区域的运动：0 T为匀变速直线运动，T 2T为匀速圆周运动，后续重复此规律，最终计算t=4.5T时的位置坐标。
8．2020年2月，中国科学家通过冷冻电镜捕捉到新冠病毒表面s蛋白与人体细胞表面ACE2蛋白的结合过程，首次揭开了新冠病毒入侵人体的神秘面纱。电子显微镜是冷冻电镜中的关键部分，在电子显微镜中电子束相当于光束，通过由电场或磁场构成的电子透镜实现会聚或发散作用，其中的一种电子透镜的电场分布如图所示，其中虚线为等势面，相邻等势面间电势差相等。一电子仅在电场力作用下运动，其轨迹如图中实线所示，a、b、c是轨迹上的三点，且b点的动能大于a点的动能，则下列说法正确的是（　　）
A．a、b两点电势差等于b、c两点电势差
B．a点的电势高于b点的电势
C．a点的电场强度小于c点的电场强度
D．电子在a点的电势能大于在c点的电势能
【答案】C,D
【知识点】动能定理的综合应用；电势能；等势面；带电粒子在电场中的运动综合
【解析】【解答】A．由等势面的分布情况可知，a、b两点电势差不等于b、c两点电势差，A错误；
B．电子仅在电场力作用下运动，电子从a点运动至b点，动能增大，电场力做正功，电势能减小，负电荷在高电势处电势能反而小，故a点的电势低于b点的电势，B错误；
C．等势面越密，电场强度越大，c点处等势面比a点处等势面密，故a点的电场强度小于c点的电场强度，C正确；
D．相邻等势面间电势差相等，则，负电荷在高电势处电势能反而小，故电子在a点的电势能大于在c点的电势能，D正确。
故答案为：CD。
【分析】结合等势面分布、电场强度与等势面疏密的关系，以及动能定理和电势能变化规律，逐一分析各选项。
9．地磁场能有效抵御宇宙射线的侵入赤道剖面外地磁场可简化为包围地球一定厚度的匀强磁场，方向垂直该剖面，如图所示。图中给出了速度在图示平面内，从O点沿平行与垂直地面2个不同方向入射的微观带电粒子（不计重力）在地磁场中的三条运动轨迹a、b、c，且它们都恰不能到达地面则下列相关说法中正确的是（　　）
A．沿a轨迹运动的粒子带正电
B．若沿a、c两轨迹运动的是相同的粒子，则c粒子的速率更大
C．某种粒子运动轨迹为a，若它速率不变，只是改变入射地磁场的速度方向，则只要其速度在图示平面内，粒子可能到达地面；
D．某种粒子运动轨迹为b，若它以相同的速率在图示平面内沿其他方向入射，则有可能到达地面
【答案】B,D
【知识点】左手定则—磁场对带电粒子的作用；洛伦兹力的计算；带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【解答】A．由左手定则可知，沿a轨迹运动的粒子带负电，故A错误；
B．由半径公式可知，沿c轨迹运动的半径大，则沿c轨迹运动的粒子的速率更大，故B正确；
C．圆的直径为最长的弦，图中直径时都到不了地面，则其他反向的也将不会到达地面，故C错误；
D．由图可知，当粒子射入的速度方向沿顺时针转过小于90度的锐角时，都可到达地面，故D正确；
故答案为：BD。
【分析】结合左手定则判断粒子电性，利用带电粒子在匀强磁场中圆周运动的半径公式分析速率，再通过轨迹几何特征判断能否到达地面。
10．如图所示，在水平地面上方固定一足够长水平轨道，质量为M的滑块套在水平轨道上，一不可伸长的轻绳一端固定在滑块底部O点，另一端连接质量为m的小球。已知O点到地面的高度为H，重力加速度大小为g，不计小球与滑块受到的空气阻力。现将小球拉至与O点等高的A处(d在水平轨道正下方)，轻绳伸直后由静止释放。下列说法正确的是（　　）
A．若水平轨道光滑，则滑块和小球组成的系统动量不守恒，机械能守恒
B．若水平轨道光滑，轻绳OA长度为，当小球摆动到最低点时，迅速剪断轻绳小球运动一段时间后落地（不反弹），小球落地时与滑块间的水平距离是
C．若水平轨道粗糙，小球在摆动过程中滑块始终保持静止，当小球所受重力的功率最大时，轻绳与水平方向的夹角的正弦值是
D．若水平轨道粗糙，滑块受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，小球在摆动过程中滑块始终保持静止，滑块与水平轨道间的动摩擦因数
【答案】A,B,D
【知识点】动量守恒定律；动能定理的综合应用；机械能守恒定律
【解析】【解答】A．若水平轨道光滑，则滑块和小球组成的系统水平方向合外力为零，则滑块和小球组成的系统水平方向动量守恒，而竖直方向系统由于受到重力的作用，动量不守恒，故系统的动量不守恒，整个过程只有重力做功，机械能守恒， A正确；
B．设小球摆到最低点时速度大小为，滑块速度大小为，以根据水平方向系统动量守恒，则有
根据系统机械能守恒，则有
剪断轻绳后，滑块做匀速运动，小球做平抛运动，经时间t落地，则有
小球落地时与滑块间的水平距离
联立解得，B正确；
C．设轻绳长度为L，轻绳与水平方向夹角为时，绳中张力为F，小球速度为，对小球，根据动能定理，则有
根据牛顿第二定律，则有
小球的功率
重力功率最大时，小球速度的竖直分量最大，即小球加速度的竖直分量，则
联立解得，C错误；
D．结合上述分析可知，当轻绳与水平方向夹角为时，则有，
解得
对滑块受力分析，设滑块受到的滑动摩擦力为，支持力为，根据力的平衡，水平方向
竖直方向
滑块始终保持静止，则有
联立解得
整理可得
在区间，此式要恒成立，由数学知识可得需满足
解得，D正确。
故答案为：ABD。
【分析】分光滑和粗糙两种轨道场景，分别用动量守恒（水平方向）、机械能守恒、动能定理、平抛运动规律分析滑块与小球的相互作用，验证各选项。
二、非选择题（本题共5小题，共60分）
11．物理兴趣小组用可拆变压器“探究变压器原副线圈电压与匝数的关系”。可拆变压器如图甲、乙所示。
（1）探究目的，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法是_____。
A．等效法 B．理想模型法 C．控制变量法 D．演绎法
（2）器原、副线圈匝数分别选择匝、匝，原线圈与10V正弦式交流电源相连，用理想电压表测得输出电压，输出电压测量值明显小于理论值，造成这种现象的主要原因是____。
A．副线圈匝数略少于400 匝
B．变压器存在电磁辐射
C．原、副线圈存在电流热效应
D．两块变压器铁芯没有组装在一起
（3）等效法、理想模型法是重要的物理学方法，合理采用物理学方法会让问题变得简单，这体现了物理学科“化繁为简”之美。图丙为某电学仪器原理图，变压器原副线圈的匝数分别为、。若将右侧实线框内的电路等效为一个电阻，可利用闭合电路的规律解决如下极值问题：在交流电源的电压有效值不变的情况下，在调节可变电阻R的过程中，当　 　时（用、、表示），R获得的功率最大。
【答案】（1）C
（2）D
（3）
【知识点】变压器原理；探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
【解析】【解答】（1）为实现探究目的，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法是控制变量法。
故答案为：C。
（2）A．根据理想变压器原副线圈电压与线圈匝数的关系
副线圈匝数略少于400匝，可知副线圈电压应略小于5V，不会明显小于理论值，A错误；
B．变压器存在电磁辐射，辐射电磁波，放出能量，但辐射能量较少，输出电压测量值不会明显小于理论值，B错误；
C．原、副线圈存在电流热效应，副线圈电压将小于5V，不会明显小于理论值，C错误；
D．两块变压器铁芯没有组装在一起，会出现漏磁，副线圈电压将明显小于理论值，D正确。
故答案为：D。
（3）根据变压器原理可得，
根据欧姆定律
则副线圈的等效电阻为
将等效为电源电动势，等效为电源内阻，等效为外电阻，当R获得的功率最大时，则有
解得
故答案为：
【分析】(1) 实验中保持原线圈输入电压不变，只改变原、副线圈匝数来研究副线圈电压，这是典型的控制变量法。
(2) 理想变压器电压比为，本题理论值应为，实测仅，核心原因是漏磁（铁芯未完全闭合），导致磁通量未全部传递到副线圈。
(3) 将副线圈电阻等效到原线圈侧，利用“电源输出功率最大时外阻等于内阻”的结论，求出可变电阻的阻值。
（1）为实现探究目的，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法是控制变量法。
故选C。
（2）A．根据理想变压器原副线圈电压与线圈匝数的关系
副线圈匝数略少于400匝，可知副线圈电压应略小于5V，不会明显小于理论值，A错误；
B．变压器存在电磁辐射，辐射电磁波，放出能量，但辐射能量较少，输出电压测量值不会明显小于理论值，B错误；
C．原、副线圈存在电流热效应，副线圈电压将小于5V，不会明显小于理论值，C错误；
D．两块变压器铁芯没有组装在一起，会出现漏磁，副线圈电压将明显小于理论值，D正确。
故选D。
（3）根据变压器原理可得，
根据欧姆定律
则副线圈的等效电阻为
将等效为电源电动势，等效为电源内阻，等效为外电阻，当R获得的功率最大时，则有
解得
12．某同学用图a所示装置测定重力加速度，并验证机械能守恒定律。小球上安装有挡光部件，光电门安装在小球平衡位置正下方。
（1）用螺旋测微器测量挡光部件的挡光宽度d，其读数如图b，则d=　 　mm；
（2）让单摆做简谐运动并开启传感器的计数模式，当光电门第一次被遮挡时计数器计数为1并同时开始计时，以后光电门被遮挡一次计数增加1，若计数器计数为N时，单摆运动时间为t，则该单摆的周期T=　 　；
（3）摆线长度大约80cm，该同学只有一把量程为30cm的刻度尺，于是他在细线上标记一点A，使得悬点O到A点间的细线长度为30cm，如图c、保持A点以下的细线长度不变，通过改变OA间细线长度l以改变摆长，并测出单摆做简谐运动对应的周期。测量多组数据后绘制T2-l图像，求得图像斜率为，可得当地重力加速度g=　 　；
（4）该同学用此装置继续实验，验证机械能守恒定律。如图d，将小球拉到一定位置由静止释放，释放位置距最低点高度为h，开启传感器计时模式，测得小球摆下后第一次挡光时间为，改变不同高度h并测量不同挡光时间，测量多组数据后绘制图像，发现图像是过原点的直线并求得图像斜率，比较的值与　 　（写出含有d、k1的表达式），若二者在误差范围内相等，则验证机械能是守恒的。
【答案】2.331；；；
【知识点】验证机械能守恒定律；用单摆测定重力加速度
【解析】【解答】（1）由图b可知故答案为：2.331
（2）由题意可知
解得
故答案为：
（3）设A点以下的细线长度为，根据单摆周期公式得
化简得
T2-l图像的斜率为k1，则
解得
故答案为：
（4）小球在最低点的速度为
由机械能守恒定律得
联立，解得
则比较k2的值与，若二者在误差范围内相等，则验证机械能是守恒的。
故答案为：
【分析】(1) 掌握螺旋测微器的读数方法（固定刻度+可动刻度×0.01mm）；
(2) 结合单摆周期的定义与计数规律确定周期；
(3) 利用图像的斜率公式推导重力加速度；
(4) 结合机械能守恒定律与运动学公式，推导图像的斜率表达式。
13．自动洗衣机洗衣缸的下部与一控水装置的竖直均匀细管相通，细管上端封闭，并和一压力传感器相接。洗衣缸进水时，细管中的空气被水封闭，随着洗衣缸中水面的升高，细管中的空气被压缩，当细管中空气压强达到时，压力传感器使进水阀门关闭，达到自动控水的目的。已知细管的长度，管内气体可视为理想气体且温度始终不变，取大气压，重力加速度，水的密度。洗衣机停止进水时，求：
Ⅰ.细管中被封闭的空气柱的长度；
Ⅱ.洗衣缸内水的高度。
【答案】Ⅰ．解：吸管中的气体初始压强为，初始体积为，
吸管中的气体末态压强为，设末态体积为，
由波意尔定律可得
解得
Ⅱ．解：设洗衣机缸与细管中的水面差为，细管中气体的压强为
故洗衣机的水位
解得
【知识点】气体的等温变化及玻意耳定律
【解析】【分析】Ⅰ. 细管内封闭气体做等温变化，利用玻意耳定律结合初始与末态的压强、体积关系，求解末态气柱长度。
Ⅱ. 结合液体静压强规律，由细管内气体末态压强求出洗衣缸与细管的水面高度差，再结合细管气柱长度的变化量，计算洗衣缸内水的高度。
14．某同学用如图甲所示的装置做一探究实验，将一质量为m的带孔小球穿在光滑竖直杆上，从高度为处由静止释放，与地面发生碰撞后该小球竖直反弹的最大高度为；经过多次实验发现，每次小球碰地后的速度大小与碰地前速度大小之比为一定值e，假定小球与竖直杆间的摩擦力和空气阻力均可忽略不计，重力加速度大小为g。
（1）求该定值的大小；
（2）现让该小球仍从处释放，为了使得小球与地面碰撞后反弹高度与释放高度相等，则在小球释放瞬间对小球迅速向下拍打，求拍打过程对小球做的功；
（3）如图乙所示，在同一高度同时释放两质量相同的小球（小球均可视为质点），下方的小球碰地后立刻与上方的小球发生弹性正碰，求碰撞后上方小球能弹起的最大高度。
【答案】（1）解：设小球碰地前的速度为，碰地后的速度为，对小球下落过程，由机械能守恒定律有
碰后上升过程．由机械能守恒定律有
小球碰地后的速度大小与碰地前速度大小之比
（2）解：拍打小球后，小球碰地前的速度为，碰地后的速度为，对小球下落过程，由机械能守恒定律有
碰后上升过程，由机械能守恒定律有
小球碰地后的速度大小与碰地前速度大小之比
解得
（3）解：以竖直向上为正方向，对下方小球下落过程，由机械能守恒定律有
又
故碰地后下方小球速度（方向竖直向上）
对上方小球下落过程，由机械能守恒定律有
则上方小球与下方小球碰前上方小球的速度（方向竖直向下）
设上、下两球发生弹性正碰，碰后速度分别为和，上、下两球发生弹性正碰，由动量守恒定律有
由机械能守恒定律有
解得，
设两球碰后上方小球能弹起的最大高度为，碰后上升过程．由机械能守恒定律有
解得
【知识点】动量守恒定律；机械能守恒定律；碰撞模型
【解析】【分析】(1) 利用机械能守恒定律分别表示小球下落和反弹过程的速度，直接计算碰地前后的速度比值。
(2) 结合 (1) 的速度比值，通过机械能守恒定律分别对下落（含拍打功）和反弹过程列方程，联立求解拍打做的功。
(3) 先由机械能守恒得两球初始速度，结合弹性正碰的动量守恒和动能守恒，求出上方小球碰后的速度，再用机械能守恒求最大高度。
15．图所示的金属轨道中，部分固定在水平面上，左侧与竖直弧形轨道平滑连接，右侧与倾角为的足够长的粗糙倾斜轨道平滑连接，其中左侧部分轨道间距为右侧部分轨道间距为，长度足够长，仅轨道的水平部分到之间存在磁感应强度大小为、方向竖直向上的匀强磁场。甲、乙两根金属杆长度均为，电阻均为，质量分别为，金属杆乙静置于右侧水平轨道上，将金属杆甲从左侧弧形轨道上距水平面高为处静止释放，当金属杆甲越过前已做匀速运动，当金属杆乙在与金属杆甲第一次共速后冲上右侧倾斜轨道，已知金属杆乙返回倾斜轨道底部前金属杆甲已停止向右运动，金属杆乙返回倾斜轨道底部后，金属杆甲向左越过前已与金属杆乙再次共速，当金属杆甲向左越过后立即将金属杆乙锁定。已知金属杆乙与右侧倾斜轨道间的动摩擦因数为，其余摩擦均不计，整个运动过程中两杆均与导轨保持良好接触且两杆一直未发生碰撞，除两杆以外其余电阻均不计，当地重力加速度为。求：
（1）金属杆甲刚进入磁场区域瞬间，金属杆乙加速度的大小；
（2）金属杆乙沿右侧倾斜轨道上滑的最大高度；
（3）从金属杆甲开始运动到最终停下的整个过程中，甲杆中产生的焦耳热。
【答案】（1）解：金属杆甲进入磁场时速度为，由
得
甲进入磁场瞬间，有，
对乙，有
联立可解得
（2）解：当甲进入磁场达到匀速运动时，回路中无电流，有
即
对甲
对乙
联立解得，
当甲越过后，甲、乙总动量守恒，设甲、乙第一次共速为，由
得
此后甲、乙一起匀速运动直到乙冲上右侧倾斜轨道，设乙能上滑的最大高度为，有
解得
（3）解：甲在左侧运动过程中
又
解得
从金属杆甲越过后到甲乙第一次共速过程中
又
解得
设金属杆乙返回倾斜轨道底部时速度为，由
解得
此时甲已经停止向右运动，该过程中
又
解得
设甲乙向左达到共速为，有
解得
当乙锁定后，易证明金属杆甲离开宽为的磁场区域后不会再回到该区域
又
解得
则
【知识点】动能定理的综合应用；机械能守恒定律；碰撞模型；电磁感应中的动力学问题
【解析】【分析】(1) 金属杆甲从弧形轨道下滑，由机械能守恒得到进入磁场的速度，再结合电磁感应定律求出感应电动势、电流，进而得到乙杆的安培力和加速度。
(2) 先通过动量守恒求出甲、乙第一次共速的速度，再对乙在倾斜轨道上的上滑过程用动能定理，结合已知的摩擦因数关系求解最大高度。
(3) 分阶段分析电磁感应中的能量转化，结合多次动量守恒和能量守恒，最终求出甲杆产生的总焦耳热。
1 / 12025届湖北省襄阳市第四中学高三下学期适应性考试（一）物理试题
一、选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分。1~7只有一项是符合题目要求，8-10有多项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）。
1．日常生活和科技中处处蕴含物理知识，下列说法正确的是（　　）
A．全息投影技术利用了激光能量高的特点
B．光导纤维是利用了光的全反射原理，其内芯采用的是光密介质，外套采用的是光疏介质
C．通过两支夹紧的笔杆间缝隙看发白光的灯丝能观察到彩色条纹，这是光的偏振现象
D．正在鸣笛的火车向着我们疾驰而来时，我们听到的声波频率与该波源的频率相比变小
2．原子弹、氢弹、中子弹是核武器家族中的3个重要成员。1988年中国首颗中子弹研制成功，并进行了爆炸试验，自此以后，中国正式掌握了第三代核武器的设计及研制能力。如图为中子弹剖面示意图，中子弹使用的是铍元素外壳，铍9在一个中子的轰击下会发生如下核反应：，则下列说法正确的是（　　）
A．X是粒子
B．中子弹是一种原子弹
C．中子弹的原理是核裂变反应
D．可以采用电磁场干扰发射出的中子
3．一只黄苇鳽双爪紧扣在荷花叶柄上休息，如图所示。某时刻叶柄处于竖直状态，随着一阵微风掠过，鸟和叶柄缓缓倾斜，在此过程中（　　）
A．鸟所受合力减小 B．叶柄所受弹力不变
C．鸟所受摩擦力减小 D．叶柄对鸟的力增大
4．“青箬笠，绿蓑衣，斜风细雨不须归”是唐代诗人张志和《渔歌子》中的描写春雨美景的名句。一雨滴由静止开始下落一段时间后，进入如图所示的斜风区域下落一段时间，然后又进入无风区继续运动直至落地，不计雨滴受到的阻力，则下图中最接近雨滴真实运动轨迹的是（　　）
A． B．
C． D．
5．2024年6月25日嫦娥六号返回器顺利着陆，返回器与主舱室分离后，主舱室通过调整后在圆轨道运行，返回器用“打水漂”的方式再入大气层，最终通过降落伞辅助成功着陆，其主要过程如下图，已知主舱室维持在半径为r的轨道上做周期为T的匀速圆周运动，引力常量为G，则有（　　）
A．主舱室在半径为r的轨道上稳定运行的速度应大于7.9km/s
B．打开降落伞后，返回器靠近地面过程中一直处于失重状态
C．由题给条件可求出地球密度为
D．根据题给条件可求出地球质量
6．如图甲所示，是某型号电压力锅简化的工作电路图。是阻值为的保温电阻，是规格为“”的主加热电阻，是副加热电阻。电压力锅煮饭分为“加热升压→保压→保温”三个阶段，通过如图乙所示的锅内工作压强与时间“（）”关系图象可了解其工作过程：接通电源，启动智能控制开关S，S自动接到a，同时自动闭合，电压力锅进入加热升压状态；当锅内工作压强达时，自动断开，进入保压状态，当锅内工作压强降至时，又会自动闭合；当保压状态结束，饭就熟了，S自动接到b，减压进入保温状态。电压力锅煮饭时，在正常加热升压和保压状态共耗电，下列说法正确的是（　　）
A．电压力锅煮饭时，锅内气压增大液体沸点降低
B．当锅内工作压强为时，电压力锅一定处于升压状态
C．电压力锅煮饭时，在正常加热升压和保压状态的工作时间是
D．电压力锅正常工作时的最大电流是
7．如图甲所示，在三维坐标系Oxyz（y轴正方向竖直向上）中，y>0的空间内存在电场强度大小为E1，方向沿x轴正方向的匀强电场；y<0的空间内存在平行于y轴的匀强电场和匀强磁场，电场强度E2和磁感应强度B随时间变化的规律分别如图乙和丙所示，甲图中所示方向为正方向。一质量为m、电荷量为+q的小球，从坐标为的点由静止释放，经过时间T，在t=0时刻恰好过坐标原点O进入y<0的空间内。已知，重力加速度大小为g，不计一切阻力。则在t=4.5T时刻，小球的位置坐标为（　　）
A． B．
C． D．
8．2020年2月，中国科学家通过冷冻电镜捕捉到新冠病毒表面s蛋白与人体细胞表面ACE2蛋白的结合过程，首次揭开了新冠病毒入侵人体的神秘面纱。电子显微镜是冷冻电镜中的关键部分，在电子显微镜中电子束相当于光束，通过由电场或磁场构成的电子透镜实现会聚或发散作用，其中的一种电子透镜的电场分布如图所示，其中虚线为等势面，相邻等势面间电势差相等。一电子仅在电场力作用下运动，其轨迹如图中实线所示，a、b、c是轨迹上的三点，且b点的动能大于a点的动能，则下列说法正确的是（　　）
A．a、b两点电势差等于b、c两点电势差
B．a点的电势高于b点的电势
C．a点的电场强度小于c点的电场强度
D．电子在a点的电势能大于在c点的电势能
9．地磁场能有效抵御宇宙射线的侵入赤道剖面外地磁场可简化为包围地球一定厚度的匀强磁场，方向垂直该剖面，如图所示。图中给出了速度在图示平面内，从O点沿平行与垂直地面2个不同方向入射的微观带电粒子（不计重力）在地磁场中的三条运动轨迹a、b、c，且它们都恰不能到达地面则下列相关说法中正确的是（　　）
A．沿a轨迹运动的粒子带正电
B．若沿a、c两轨迹运动的是相同的粒子，则c粒子的速率更大
C．某种粒子运动轨迹为a，若它速率不变，只是改变入射地磁场的速度方向，则只要其速度在图示平面内，粒子可能到达地面；
D．某种粒子运动轨迹为b，若它以相同的速率在图示平面内沿其他方向入射，则有可能到达地面
10．如图所示，在水平地面上方固定一足够长水平轨道，质量为M的滑块套在水平轨道上，一不可伸长的轻绳一端固定在滑块底部O点，另一端连接质量为m的小球。已知O点到地面的高度为H，重力加速度大小为g，不计小球与滑块受到的空气阻力。现将小球拉至与O点等高的A处(d在水平轨道正下方)，轻绳伸直后由静止释放。下列说法正确的是（　　）
A．若水平轨道光滑，则滑块和小球组成的系统动量不守恒，机械能守恒
B．若水平轨道光滑，轻绳OA长度为，当小球摆动到最低点时，迅速剪断轻绳小球运动一段时间后落地（不反弹），小球落地时与滑块间的水平距离是
C．若水平轨道粗糙，小球在摆动过程中滑块始终保持静止，当小球所受重力的功率最大时，轻绳与水平方向的夹角的正弦值是
D．若水平轨道粗糙，滑块受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，小球在摆动过程中滑块始终保持静止，滑块与水平轨道间的动摩擦因数
二、非选择题（本题共5小题，共60分）
11．物理兴趣小组用可拆变压器“探究变压器原副线圈电压与匝数的关系”。可拆变压器如图甲、乙所示。
（1）探究目的，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法是_____。
A．等效法 B．理想模型法 C．控制变量法 D．演绎法
（2）器原、副线圈匝数分别选择匝、匝，原线圈与10V正弦式交流电源相连，用理想电压表测得输出电压，输出电压测量值明显小于理论值，造成这种现象的主要原因是____。
A．副线圈匝数略少于400 匝
B．变压器存在电磁辐射
C．原、副线圈存在电流热效应
D．两块变压器铁芯没有组装在一起
（3）等效法、理想模型法是重要的物理学方法，合理采用物理学方法会让问题变得简单，这体现了物理学科“化繁为简”之美。图丙为某电学仪器原理图，变压器原副线圈的匝数分别为、。若将右侧实线框内的电路等效为一个电阻，可利用闭合电路的规律解决如下极值问题：在交流电源的电压有效值不变的情况下，在调节可变电阻R的过程中，当　 　时（用、、表示），R获得的功率最大。
12．某同学用图a所示装置测定重力加速度，并验证机械能守恒定律。小球上安装有挡光部件，光电门安装在小球平衡位置正下方。
（1）用螺旋测微器测量挡光部件的挡光宽度d，其读数如图b，则d=　 　mm；
（2）让单摆做简谐运动并开启传感器的计数模式，当光电门第一次被遮挡时计数器计数为1并同时开始计时，以后光电门被遮挡一次计数增加1，若计数器计数为N时，单摆运动时间为t，则该单摆的周期T=　 　；
（3）摆线长度大约80cm，该同学只有一把量程为30cm的刻度尺，于是他在细线上标记一点A，使得悬点O到A点间的细线长度为30cm，如图c、保持A点以下的细线长度不变，通过改变OA间细线长度l以改变摆长，并测出单摆做简谐运动对应的周期。测量多组数据后绘制T2-l图像，求得图像斜率为，可得当地重力加速度g=　 　；
（4）该同学用此装置继续实验，验证机械能守恒定律。如图d，将小球拉到一定位置由静止释放，释放位置距最低点高度为h，开启传感器计时模式，测得小球摆下后第一次挡光时间为，改变不同高度h并测量不同挡光时间，测量多组数据后绘制图像，发现图像是过原点的直线并求得图像斜率，比较的值与　 　（写出含有d、k1的表达式），若二者在误差范围内相等，则验证机械能是守恒的。
13．自动洗衣机洗衣缸的下部与一控水装置的竖直均匀细管相通，细管上端封闭，并和一压力传感器相接。洗衣缸进水时，细管中的空气被水封闭，随着洗衣缸中水面的升高，细管中的空气被压缩，当细管中空气压强达到时，压力传感器使进水阀门关闭，达到自动控水的目的。已知细管的长度，管内气体可视为理想气体且温度始终不变，取大气压，重力加速度，水的密度。洗衣机停止进水时，求：
Ⅰ.细管中被封闭的空气柱的长度；
Ⅱ.洗衣缸内水的高度。
14．某同学用如图甲所示的装置做一探究实验，将一质量为m的带孔小球穿在光滑竖直杆上，从高度为处由静止释放，与地面发生碰撞后该小球竖直反弹的最大高度为；经过多次实验发现，每次小球碰地后的速度大小与碰地前速度大小之比为一定值e，假定小球与竖直杆间的摩擦力和空气阻力均可忽略不计，重力加速度大小为g。
（1）求该定值的大小；
（2）现让该小球仍从处释放，为了使得小球与地面碰撞后反弹高度与释放高度相等，则在小球释放瞬间对小球迅速向下拍打，求拍打过程对小球做的功；
（3）如图乙所示，在同一高度同时释放两质量相同的小球（小球均可视为质点），下方的小球碰地后立刻与上方的小球发生弹性正碰，求碰撞后上方小球能弹起的最大高度。
15．图所示的金属轨道中，部分固定在水平面上，左侧与竖直弧形轨道平滑连接，右侧与倾角为的足够长的粗糙倾斜轨道平滑连接，其中左侧部分轨道间距为右侧部分轨道间距为，长度足够长，仅轨道的水平部分到之间存在磁感应强度大小为、方向竖直向上的匀强磁场。甲、乙两根金属杆长度均为，电阻均为，质量分别为，金属杆乙静置于右侧水平轨道上，将金属杆甲从左侧弧形轨道上距水平面高为处静止释放，当金属杆甲越过前已做匀速运动，当金属杆乙在与金属杆甲第一次共速后冲上右侧倾斜轨道，已知金属杆乙返回倾斜轨道底部前金属杆甲已停止向右运动，金属杆乙返回倾斜轨道底部后，金属杆甲向左越过前已与金属杆乙再次共速，当金属杆甲向左越过后立即将金属杆乙锁定。已知金属杆乙与右侧倾斜轨道间的动摩擦因数为，其余摩擦均不计，整个运动过程中两杆均与导轨保持良好接触且两杆一直未发生碰撞，除两杆以外其余电阻均不计，当地重力加速度为。求：
（1）金属杆甲刚进入磁场区域瞬间，金属杆乙加速度的大小；
（2）金属杆乙沿右侧倾斜轨道上滑的最大高度；
（3）从金属杆甲开始运动到最终停下的整个过程中，甲杆中产生的焦耳热。
答案解析部分
1．【答案】B
【知识点】多普勒效应；光导纤维及其应用；光的衍射；激光的特性及应用
【解析】【解答】A．全息投影技术利用的是激光的高相干性（干涉记录、衍射再现），而非能量高，A错误；
B．光导纤维是利用了光的全反射原理，其内芯采用的是光密介质，外套采用光疏介质，B正确；
C．通过两支夹紧的笔杆间缝隙看发白光的灯丝能观察到彩色条纹，这是光的衍射现象，C错误；
D．正在鸣笛的火车向着我们疾驰而来时，根据多普勒效应，我们听到的声波频率与该波源的频率相比变大，D错误。
故答案为：B。
【分析】逐一分析各选项涉及的物理原理：全息投影、光导纤维、光的衍射、多普勒效应，结合其核心机制判断正误。
2．【答案】A
【知识点】原子核的人工转变；核裂变
【解析】【解答】A．根据反应过程满足质量数和电荷数守恒可知，X是粒子（），故A正确；
BC．原子弹的核反应是重核的裂变，而中子弹的原理不是核裂变反应，所以中子弹不是原子弹，故BC错误；
D．由于中子不带电，所以不可以采用电磁场干扰发射出的中子，故D错误。
故答案为：A。
【分析】本题考查核反应的守恒规律及中子弹的核反应原理，核心是利用质量数守恒和电荷数守恒推导核反应产物，结合中子弹与原子弹的核反应类型、中子的电性特点分析选项。
3．【答案】C
【知识点】摩擦力的判断与计算；共点力的平衡
【解析】【解答】A．鸟缓慢运动，处于平衡状态，所受合力为零，故A错误；
B．叶柄所受弹力与叶柄垂直，其方向发生改变，故B错误；
C．鸟所受摩擦力大小，倾角减小，则摩擦力减小，故C正确；
D．叶柄对鸟的作用力与鸟所受重力为一对平衡力，大小不变，故D错误。
故答案为：C。
【分析】1. 合力判断：缓慢运动，平衡状态，合力为0，与运动方向无关。
2. 弹力分析：弹力方向随叶柄倾斜改变，大小也因分力平衡变化。
3. 摩擦力分析：沿叶柄方向重力分力与摩擦力平衡，夹角减小，分力减小，摩擦力减小。
4. 合力效果：叶柄对鸟的作用力是“弹力 + 摩擦力”的合力，与重力等大反向，故大小不变。
4．【答案】B
【知识点】曲线运动的条件；运动的合成与分解
【解析】【解答】A．离开斜风区时雨滴的速度斜向左下方，进入无风区后雨滴只受重力，根据曲线运动的条件可以知道：速度和加速度不在一条直线上，不可能做直线运动，A错误；
BD．离开斜风区时雨滴的速度斜向左下方，根据曲线运动的规律可以得出，由于轨迹向合力方向弯曲，所以轨迹在速度和重力之间偏向重力一侧，B正确，D错误；
C．离开斜风区时雨滴有水平向左的分速度，根据速度的合成所以在落地前雨滴的速度不可能竖直向下，C错误。
故选B。
【分析】利用曲线运动的规律可以判别对应的运动轨迹，利用速度的合成可以判别落地速度的方向。
5．【答案】D
【知识点】万有引力定律；第一、第二与第三宇宙速度
【解析】【解答】A．第一宇宙速度是最大的环绕速度，当主舱室在半径为r的轨道上稳定运行时，其轨道半径大于地球半径，则速度应小于7.9km/s，故A错误；
B．打开降落伞后，返回器靠近地面过程中做减速运动，加速度向上，一直处于超重状态，故B错误；
CD．根据万有引力提供向心力
，
可得
，
由此可知，地球质量可求，但由于地球半径未知，故不可求地球密度，故C错误，D正确。
故选D。
【分析】A、主舱室在半径为r的轨道上稳定运行时，其轨道半径大于地球半径，则速度应小于7.9km/s；
B、返回器靠近地面过程中做减速运动，加速度向上，一直处于超重状态；
CD、根据万有引力提供向心力，由周期求解地球质量，但地球半径未知，无法求解其密度；
6．【答案】D
【知识点】电功率和电功
【解析】【解答】A．液体的沸点随气压的增大而增大，电压力锅煮饭时，锅内气压增大液体沸点升高，故A错误；
B．根据图乙的信息分析作答，当锅内工作压强为40kPa时，电压力锅可能处于升压状态，也可能处于保温状态，故B错误；
C．根据图乙的信息分析作答，在正常加热升压和保压状态的工作时间分别为0 6min，9 12min，15 18min，即的工作时间
故C错误；
D．两加热电阻同时工作时电路电流最大，根据做功公式W=Pt分别求解两加热器消耗的电能，电阻R2的功率，最后根据公式P=UI求解最大电流，的工作时间
在正常加热升压和保压状态消耗的电能
其中
代入数据解得
两加热电阻同时工作时电路电流最大，则总功率
由可得
故D正确。
故选D。
【分析】液体的沸点随气压的增大而增大；两加热电阻同时工作时电路电流最大，根据做功公式W=Pt分别求解两加热器消耗的电能，电阻R2的功率，最后根据公式P=UI求解最大电流。
7．【答案】D
【知识点】带电粒子在交变电场中的运动
【解析】【解答】小球在重力和电场力的作用下，从位置做初速度为零的匀加速直线运动，恰好过原点，则，
得，
到达O点的水平速度与竖直速度均为
由图乙、丙可知，在内，小球竖直方向有
可得，方向向上；小球竖直方向以g做匀减速直线运动，在时，竖直速度为
在内，小球在竖直方向以g做初速度为0的匀加速直线运动，时，速度又为，所以竖直方向以为一个周期，速度循环变化，则有，速度又为，则时，小球的y轴坐标为
得
小球在平面以做匀速圆周运动。在内，小球运动周期为
在内，小球运动周期为
所以在平面内做周期运动，则在时刻，小球恰好又回到和。
综上在时刻，小球的位置坐标为。
故答案为：D。
【分析】先分析y>0区域的匀加速直线运动，求出E1 、T和到达O点的速度；再分阶段分析y<0区域的运动：0 T为匀变速直线运动，T 2T为匀速圆周运动，后续重复此规律，最终计算t=4.5T时的位置坐标。
8．【答案】C,D
【知识点】动能定理的综合应用；电势能；等势面；带电粒子在电场中的运动综合
【解析】【解答】A．由等势面的分布情况可知，a、b两点电势差不等于b、c两点电势差，A错误；
B．电子仅在电场力作用下运动，电子从a点运动至b点，动能增大，电场力做正功，电势能减小，负电荷在高电势处电势能反而小，故a点的电势低于b点的电势，B错误；
C．等势面越密，电场强度越大，c点处等势面比a点处等势面密，故a点的电场强度小于c点的电场强度，C正确；
D．相邻等势面间电势差相等，则，负电荷在高电势处电势能反而小，故电子在a点的电势能大于在c点的电势能，D正确。
故答案为：CD。
【分析】结合等势面分布、电场强度与等势面疏密的关系，以及动能定理和电势能变化规律，逐一分析各选项。
9．【答案】B,D
【知识点】左手定则—磁场对带电粒子的作用；洛伦兹力的计算；带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【解答】A．由左手定则可知，沿a轨迹运动的粒子带负电，故A错误；
B．由半径公式可知，沿c轨迹运动的半径大，则沿c轨迹运动的粒子的速率更大，故B正确；
C．圆的直径为最长的弦，图中直径时都到不了地面，则其他反向的也将不会到达地面，故C错误；
D．由图可知，当粒子射入的速度方向沿顺时针转过小于90度的锐角时，都可到达地面，故D正确；
故答案为：BD。
【分析】结合左手定则判断粒子电性，利用带电粒子在匀强磁场中圆周运动的半径公式分析速率，再通过轨迹几何特征判断能否到达地面。
10．【答案】A,B,D
【知识点】动量守恒定律；动能定理的综合应用；机械能守恒定律
【解析】【解答】A．若水平轨道光滑，则滑块和小球组成的系统水平方向合外力为零，则滑块和小球组成的系统水平方向动量守恒，而竖直方向系统由于受到重力的作用，动量不守恒，故系统的动量不守恒，整个过程只有重力做功，机械能守恒， A正确；
B．设小球摆到最低点时速度大小为，滑块速度大小为，以根据水平方向系统动量守恒，则有
根据系统机械能守恒，则有
剪断轻绳后，滑块做匀速运动，小球做平抛运动，经时间t落地，则有
小球落地时与滑块间的水平距离
联立解得，B正确；
C．设轻绳长度为L，轻绳与水平方向夹角为时，绳中张力为F，小球速度为，对小球，根据动能定理，则有
根据牛顿第二定律，则有
小球的功率
重力功率最大时，小球速度的竖直分量最大，即小球加速度的竖直分量，则
联立解得，C错误；
D．结合上述分析可知，当轻绳与水平方向夹角为时，则有，
解得
对滑块受力分析，设滑块受到的滑动摩擦力为，支持力为，根据力的平衡，水平方向
竖直方向
滑块始终保持静止，则有
联立解得
整理可得
在区间，此式要恒成立，由数学知识可得需满足
解得，D正确。
故答案为：ABD。
【分析】分光滑和粗糙两种轨道场景，分别用动量守恒（水平方向）、机械能守恒、动能定理、平抛运动规律分析滑块与小球的相互作用，验证各选项。
11．【答案】（1）C
（2）D
（3）
【知识点】变压器原理；探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
【解析】【解答】（1）为实现探究目的，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法是控制变量法。
故答案为：C。
（2）A．根据理想变压器原副线圈电压与线圈匝数的关系
副线圈匝数略少于400匝，可知副线圈电压应略小于5V，不会明显小于理论值，A错误；
B．变压器存在电磁辐射，辐射电磁波，放出能量，但辐射能量较少，输出电压测量值不会明显小于理论值，B错误；
C．原、副线圈存在电流热效应，副线圈电压将小于5V，不会明显小于理论值，C错误；
D．两块变压器铁芯没有组装在一起，会出现漏磁，副线圈电压将明显小于理论值，D正确。
故答案为：D。
（3）根据变压器原理可得，
根据欧姆定律
则副线圈的等效电阻为
将等效为电源电动势，等效为电源内阻，等效为外电阻，当R获得的功率最大时，则有
解得
故答案为：
【分析】(1) 实验中保持原线圈输入电压不变，只改变原、副线圈匝数来研究副线圈电压，这是典型的控制变量法。
(2) 理想变压器电压比为，本题理论值应为，实测仅，核心原因是漏磁（铁芯未完全闭合），导致磁通量未全部传递到副线圈。
(3) 将副线圈电阻等效到原线圈侧，利用“电源输出功率最大时外阻等于内阻”的结论，求出可变电阻的阻值。
（1）为实现探究目的，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法是控制变量法。
故选C。
（2）A．根据理想变压器原副线圈电压与线圈匝数的关系
副线圈匝数略少于400匝，可知副线圈电压应略小于5V，不会明显小于理论值，A错误；
B．变压器存在电磁辐射，辐射电磁波，放出能量，但辐射能量较少，输出电压测量值不会明显小于理论值，B错误；
C．原、副线圈存在电流热效应，副线圈电压将小于5V，不会明显小于理论值，C错误；
D．两块变压器铁芯没有组装在一起，会出现漏磁，副线圈电压将明显小于理论值，D正确。
故选D。
（3）根据变压器原理可得，
根据欧姆定律
则副线圈的等效电阻为
将等效为电源电动势，等效为电源内阻，等效为外电阻，当R获得的功率最大时，则有
解得
12．【答案】2.331；；；
【知识点】验证机械能守恒定律；用单摆测定重力加速度
【解析】【解答】（1）由图b可知故答案为：2.331
（2）由题意可知
解得
故答案为：
（3）设A点以下的细线长度为，根据单摆周期公式得
化简得
T2-l图像的斜率为k1，则
解得
故答案为：
（4）小球在最低点的速度为
由机械能守恒定律得
联立，解得
则比较k2的值与，若二者在误差范围内相等，则验证机械能是守恒的。
故答案为：
【分析】(1) 掌握螺旋测微器的读数方法（固定刻度+可动刻度×0.01mm）；
(2) 结合单摆周期的定义与计数规律确定周期；
(3) 利用图像的斜率公式推导重力加速度；
(4) 结合机械能守恒定律与运动学公式，推导图像的斜率表达式。
13．【答案】Ⅰ．解：吸管中的气体初始压强为，初始体积为，
吸管中的气体末态压强为，设末态体积为，
由波意尔定律可得
解得
Ⅱ．解：设洗衣机缸与细管中的水面差为，细管中气体的压强为
故洗衣机的水位
解得
【知识点】气体的等温变化及玻意耳定律
【解析】【分析】Ⅰ. 细管内封闭气体做等温变化，利用玻意耳定律结合初始与末态的压强、体积关系，求解末态气柱长度。
Ⅱ. 结合液体静压强规律，由细管内气体末态压强求出洗衣缸与细管的水面高度差，再结合细管气柱长度的变化量，计算洗衣缸内水的高度。
14．【答案】（1）解：设小球碰地前的速度为，碰地后的速度为，对小球下落过程，由机械能守恒定律有
碰后上升过程．由机械能守恒定律有
小球碰地后的速度大小与碰地前速度大小之比
（2）解：拍打小球后，小球碰地前的速度为，碰地后的速度为，对小球下落过程，由机械能守恒定律有
碰后上升过程，由机械能守恒定律有
小球碰地后的速度大小与碰地前速度大小之比
解得
（3）解：以竖直向上为正方向，对下方小球下落过程，由机械能守恒定律有
又
故碰地后下方小球速度（方向竖直向上）
对上方小球下落过程，由机械能守恒定律有
则上方小球与下方小球碰前上方小球的速度（方向竖直向下）
设上、下两球发生弹性正碰，碰后速度分别为和，上、下两球发生弹性正碰，由动量守恒定律有
由机械能守恒定律有
解得，
设两球碰后上方小球能弹起的最大高度为，碰后上升过程．由机械能守恒定律有
解得
【知识点】动量守恒定律；机械能守恒定律；碰撞模型
【解析】【分析】(1) 利用机械能守恒定律分别表示小球下落和反弹过程的速度，直接计算碰地前后的速度比值。
(2) 结合 (1) 的速度比值，通过机械能守恒定律分别对下落（含拍打功）和反弹过程列方程，联立求解拍打做的功。
(3) 先由机械能守恒得两球初始速度，结合弹性正碰的动量守恒和动能守恒，求出上方小球碰后的速度，再用机械能守恒求最大高度。
15．【答案】（1）解：金属杆甲进入磁场时速度为，由
得
甲进入磁场瞬间，有，
对乙，有
联立可解得
（2）解：当甲进入磁场达到匀速运动时，回路中无电流，有
即
对甲
对乙
联立解得，
当甲越过后，甲、乙总动量守恒，设甲、乙第一次共速为，由
得
此后甲、乙一起匀速运动直到乙冲上右侧倾斜轨道，设乙能上滑的最大高度为，有
解得
（3）解：甲在左侧运动过程中
又
解得
从金属杆甲越过后到甲乙第一次共速过程中
又
解得
设金属杆乙返回倾斜轨道底部时速度为，由
解得
此时甲已经停止向右运动，该过程中
又
解得
设甲乙向左达到共速为，有
解得
当乙锁定后，易证明金属杆甲离开宽为的磁场区域后不会再回到该区域
又
解得
则
【知识点】动能定理的综合应用；机械能守恒定律；碰撞模型；电磁感应中的动力学问题
【解析】【分析】(1) 金属杆甲从弧形轨道下滑，由机械能守恒得到进入磁场的速度，再结合电磁感应定律求出感应电动势、电流，进而得到乙杆的安培力和加速度。
(2) 先通过动量守恒求出甲、乙第一次共速的速度，再对乙在倾斜轨道上的上滑过程用动能定理，结合已知的摩擦因数关系求解最大高度。
(3) 分阶段分析电磁感应中的能量转化，结合多次动量守恒和能量守恒，最终求出甲杆产生的总焦耳热。
1 / 1

展开更多......

收起↑