2021年湖北省高考物理壓軸試卷

2021年湖北省高考物理壓軸試卷

一、選擇題（每題4分，共44分。1-7為單選題，8-11為多選題，選對但不全得2分，選

錯得0分）

1.（4分）下列說法正確的是（）

A.由E=E可知，電場強度與檢驗電荷所受的電場力成正比，與電荷量成反比

q

B.由R=p上可知，金屬導體的電阻與導體的長度成正比，與導體的橫截面積成反比

S

C.由F=BIL可知，一小段通電導體在某處不受安培力，說明此處一定無磁場

D.由R=U可知，導體中的電阻與導體兩端的電壓成正比，與電流成反比

I

2.（4分）如圖甲所示，靜止在水平面上重力為Fo的物塊A受到豎直向上拉力F作用。F

與時間t的關系如圖乙所示。（）

A.0-to時間內(nèi)拉力F對物體做的功不為零

B.2to時刻物塊速度最大

C.2to-3to時間內(nèi)物塊處于失重狀態(tài)

D.2s與3to時刻拉力F的功率相同

3.（4分）研究表明，中子女發(fā)生。衰變后轉(zhuǎn)化成質(zhì)子和電子刀一。在磁感應強度為B的

0e

勻強磁場中，一個靜止的中子發(fā)生0衰變，其動能為Ek。己知中子、質(zhì)子、電子的質(zhì)量

分別為mi、m2、m3,元電荷為e,真空中光速為c,則下列說法正確的是（）

A.質(zhì)子的動量大小為m2c

B.中子衰變的核反應式為:丘卜+?16+凡

C.電子和反中微子的總動能為（m2+m3-mi）c2-Ek

_2u

D.質(zhì)子的圓周運動可等效成一個環(huán)形電流，其大小為一巳b

2兀m2

4.（4分）截至2020年11月，被稱為“中國天眼”的500米口徑球面射電望遠鏡運行穩(wěn)定

可靠，發(fā)現(xiàn)脈沖星數(shù)量超過240顆，每自轉(zhuǎn)一周，就向外發(fā)射一次電磁脈沖信號，該中

子星的半徑為R,已知引力常量為6（）

A.該中子星的質(zhì)量

B.該中子星的第一宇宙速度

C.該中子星表面的重力加速度

D.該中子星赤道上的物體隨中子星轉(zhuǎn)動的線速度

5.（4分）圖甲為一列簡諧橫波在t=4s時刻的波形圖，a、b兩質(zhì)點的橫坐標分別為xa=2m

和xb=6m,質(zhì)點b從t=0時刻開始計時的振動圖象為圖乙。下列說法正確的是（）

A.該波沿+x方向傳播，波速為lm/s

B.t=4s時刻質(zhì)點b的速度沿+y方向

C.質(zhì)點a經(jīng)4s振動的路程為2m

D.質(zhì)點a在t=2s時速度為最大

6.（4分）如圖所示，一半圓形玻璃磚，C點為其圓心，折射后相交于圖中的P點，以下說

法正確的是（）

A.b光從空氣射入玻璃，波長變長

B.真空中a光的波長小于b光的波長

C.a光的頻率大于b光的頻率

D.若a、b光從同一介質(zhì)射入真空，a光發(fā)生全反射的臨界角較大

7.（4分）如圖所示，光滑水平地面上放有截面為工圓周的柱狀物體A,A在一個水平向左

4

的力F作用下緩慢地向左移動少許，在這一過程中（）

A.墻面對B的彈力先減小后增大

B.A對B的彈力一直增大

C.F一直增大

D.A受到的地面的支持力不變

8.（4分）電荷量相等的四個點電荷分別固定于正方形的四個頂點，0點是正方形的中心,

電場線分布如圖所示（）

A.正方形右下角電荷q帶正電

B.M、N、P三點中N點場強最小

C.M、N、P三點中M點電勢最高

D.負電荷在P點的電勢能比在0點的電勢能小

9.（4分）如圖所示，甲球從0點以水平速度vi拋出，落在水平地面上的A點；乙球從0

點以水平速度V2拋出，落在水平地面上的B點，乙球與地面碰撞前后水平分速度不變，

反彈后恰好也落在A點。已知兩球質(zhì)量均為m,乙球落在B點時速度與水平方向夾角為

60°,以水平地面為重力勢能零勢面，則下列說法正確的是（)

A.甲球落在A點時速度與水平方向夾角為45°

B.甲乙拋出時速度之比V”V2=3：1

C.甲乙落地時速度之比為v甲：v△=?：1

D.甲乙拋出時機械能之比為EmE乙=3：1

10.（4分）如圖所示，理想變壓器原線圈接在u=20&sinl00兀tV的交流電源上i=10Q

的電阻與變壓器原線圈并聯(lián).副線圈與阻值為R2=10。的電阻組成閉合回路，電流表為理

想電流表.已知電阻Ri消耗的電功率是R2消耗的電功率4倍，則下列說法正確的是（）

A.電流表的示數(shù)為1A

B.電阻R2消耗的電功率為10W

C.電源輸出的功率為40W

D.變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為4：1

11.（4分）如圖所示，光滑且足夠長的兩平行金屬導軌固定在同一水平面上，兩導軌間的

距離L=lmi=6Q、R2=3Q,導軌上放一質(zhì)量為m=1kg的金屬導體棒ab,棒的電阻r

=2Q。整個裝置處于磁感應強度為B=0.8T的勻強磁場中，現(xiàn)用一拉力F沿水平方向向

左拉棒，使棒以一定的初速度開始運動I中電流的平方1/隨時間t的變化關系圖像，導

軌的電阻不計。下列說法正確的是（）

A.5s末棒ab的速度大小為3m/s

B.5s內(nèi)Ri中產(chǎn)生的焦耳熱為1.0J

C.5s內(nèi)拉力F所做的功為7.65J

D.棒ab受到的安培力的大小與時間t的關系為F安=0.24亞荷二冰

二、非選擇題，共5題，共56分

12.（7分）某探究小組想利用驗證機械能守恒定律的裝置測量當?shù)氐闹亓铀俣?，如圖甲

所示，框架上裝有可上下移動位置的光電門1和固定不動的光電門2,零刻度線在上端,

可以測量出兩個光電門到零刻度線的距離，小鋼球的重心所在高度恰好與刻度尺零刻度

線對齊。切斷電磁鐵線圈中的電流時，小鋼球由靜止釋放，與光電門連接的傳感器即可

測算出其速度大小VI和V2。小組成員保證光電門2的位置不變，多次改變光電門1的位

置，得到多組XI和VI的數(shù)據(jù)，建立如圖乙所示的坐標系并描點連線，得出圖線的斜率為

k。

f吊1MM小田|用引

01020

丙

（1）用20分度的游標卡尺測量小鋼球的直徑，如圖丙所示，該小鋼球的直徑是

mm。

（2）下面關于減小重力加速度的測量誤差的說法中正確的是。

A.光電門1的位置盡可能靠近刻度尺零刻度

B.光電門1的位置不能太靠近光電門2

C.換用大小相同但密度較小的小塑料球完成此實驗，對測量結(jié)果沒有影響

（3）當?shù)氐闹亓铀俣葹椋ㄓ胟表示）。

（4）撤掉光電門1,也能測出當?shù)氐闹亓铀俣??？紤]到切斷電流時電磁鐵線圈中的磁

性不能馬上消失，利用X2和V2的數(shù)據(jù)測出的當?shù)刂亓铀俣缺仍桨赶啾龋ㄟx

填“偏大”、“偏小”、“相等”）。

13.（9分）為了測一個自感系數(shù)很大的線圈L的直流電阻R,實驗室提供以下器材：

待測線圈L（阻值約為5C）；

電流表Ai（量程3.0A,內(nèi)阻n約為0.2。）；

電流表A2（量程0.6A,內(nèi)阻r2=1.0C）；

滑動變阻器Ri（0?10。）；

電壓表V（3V量程，約為2k。）；

電阻箱R2（0?99.9。）；

電源E（電動勢E約為3V,內(nèi)阻很?。?；

單刀單擲開關Si、S2；

導線若干.

陽(b)

（1）某實驗小組按如圖（a）所示的電路測量線圈L的直流電阻RL。實驗主要步驟如下:

①按電路圖連接好電路，斷開開關Si、S2,滑動變阻器Ri的滑片移動（填“左”

或者“右“）端；

②閉合開關Si、S2,移動滑動變阻器R的滑片至適當位置，記下電流表A2的示數(shù)為12,

電壓表V的示數(shù)為U,線圈L的直流電阻的測量值的計算式為RL=；

③測量完后，應先斷開開關S2,再斷開開關Si,其理由是。

（2）若只提供一個開關Si,為避免自感現(xiàn)象對電表的影響，經(jīng)討論，同學們認為可以利

用兩個電流表和一個電阻箱達到測量的目的。圖（b）,請根據(jù)你的設計，在方框中完成

電路圖。

四、解答題

14.（9分）如圖所示，一端封閉、一端開口且粗細均勻的直角細玻璃管，在直角處用一段

水銀柱封閉了一定質(zhì)量的空氣，封閉端處于豎直狀態(tài)，直角處水銀柱的豎直部分與水平

部分長度均為h=10cm。開口端空氣柱的長度h=10cm。保持溫度不變。以玻璃管的封

閉端為轉(zhuǎn)軸。將玻璃管在豎直平面內(nèi)沿順時針方向緩慢轉(zhuǎn)9=30°。管內(nèi)水根柱恰好到

達開口端。已知大氣壓強為p=76cmHg。封閉端空氣柱的初始溫度ti=27℃。求：

（1）封閉端空氣柱的長度Li；

（2）若保持封閉端處于豎直狀態(tài)，加熱封閉端空氣，當管內(nèi)水根柱恰好到達開口端時（結(jié)

果保留一位小數(shù)）。

15.（13分）如圖所示，光滑的水平面上，質(zhì)量為mi=lkg的平板小車以vo=5m/s的速度

向左運動，同時質(zhì)量為m2=4kg的鐵塊（可視為質(zhì)點）從小車左端以vo=5m/s的速度向

右滑上平板小車，一段時間后小車將與右側(cè)足夠遠的豎直墻壁發(fā)生碰撞（碰撞時間極短）,

碰撞前后小車速度大小不變，小車始終未從小車上掉下來，取重力加速度g=10m/s2。求:

（1）小車與墻壁發(fā)生第一次碰撞前的速度大??；

（2）小車的最小長度；

（3）小車與墻壁發(fā)生第一次碰撞后運動的總路程（計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字）。

16.（18分）如圖所示，在直角坐標系xOy中，x=L和y軸之間有垂直紙面向里的勻強磁

場，電場強度大小為E,在x軸上x=-L處有一個粒子源（重力不計），粒子的質(zhì)量為

m、電荷量為+q,沿y軸負方向射出的粒子經(jīng)電場和磁場偏轉(zhuǎn)后，并且第一次和第二次

經(jīng)過y軸的位置相距竽■口求：

（1）粒子的初速度大小及磁場的磁感應強度大??；

（2）沿y軸正方向射出的粒子第二次經(jīng)過y軸的位置坐標；

（3）沿與x軸負方向成45°角向上（圖示方向）射出的粒子第一次經(jīng)過y軸和第二次經(jīng)

過y軸的位置間的距離.

2021年湖北省高考物理壓軸試卷

參考答案與試題解析

一、選擇題（每題4分，共44分。1-7為單選題，8-11為多選題，選對但不全得2分，選

錯得0分）

1.（4分）下列說法正確的是（）

A.由E=E可知，電場強度與檢驗電荷所受的電場力成正比，與電荷量成反比

q

B.由區(qū)=「1可知，金屬導體的電阻與導體的長度成正比，與導體的橫截面積成反比

C.由F=BIL可知，一小段通電導體在某處不受安培力，說明此處一定無磁場

D.由R=U可知，導體中的電阻與導體兩端的電壓成正比，與電流成反比

I

【解答】解：A、電場強度反映電場本身的性質(zhì)，故A錯誤；

B、由電阻定律的表達式R=pL,電阻電阻與導體的長度成正比，故B正確；

S

C、公式F=BIL使用的條件是電流的方向與磁場垂直，不受安培力，故C錯誤；

D、電阻的大小是由導體本身決定的，與電流無關；

故選：B。

2.（4分）如圖甲所示，靜止在水平面上重力為R）的物塊A受到豎直向上拉力F作用。F

與時間t的關系如圖乙所示。（）

Ff/?

,,，,—―----->w

圖甲0*2s4。

A.0-to時間內(nèi)拉力F對物體做的功不為零

B.2to時刻物塊速度最大

C.2to-3to時間內(nèi)物塊處于失重狀態(tài)

D.2to與3to時刻拉力F的功率相同

【解答】解：A、在0-to時間內(nèi)拉力F小于物體的重力，物體靜止不動，故A錯誤;

B、由乙圖可知2-3to時間內(nèi)，拉力大于重力，故在4to速度最大，故B錯誤；

C、2t4-3to時間內(nèi)，拉力大于重力，處于超重狀態(tài)；

D、從t2-3to物塊向上做加速運動，由于拉力關于8to對稱，故加速度也是對稱的o-4to

和2t3-3to都做加速運動，在a-t圖象中，故根據(jù)a-t圖象可知在4to時刻速度為2t8時

刻速度的2倍，根據(jù)P=Fv可知2t4與3to時刻拉力F的功率相同，故D正確；

3.(4分)研究表明，中子%發(fā)生B衰變后轉(zhuǎn)化成質(zhì)子和電子刀一。在磁感應強度為B的

0e

勻強磁場中，一個靜止的中子發(fā)生0衰變，其動能為Ek。已知中子、質(zhì)子、電子的質(zhì)量

分別為mi、m2、m3,元電荷為e,真空中光速為c,則下列說法正確的是()

A.質(zhì)子的動量大小為m2c

B.中子衰變的核反應式為:—；p+?ie+凡

C.電子和反中微子的總動能為(m2+m3-mi)c2-Ek

D.質(zhì)子的圓周運動可等效成一個環(huán)形電流，其大小為一I以

2冗m2

【解答】解：A、質(zhì)子的速度小于C2C,應為p=J,lUgEk；

B、根據(jù)核反應過程質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知In-17e+0-.

06-10e

C、電子和反中微子的總動能為(m3-m2-m3)c8-Ek,故C錯誤；

2

D、質(zhì)子的圓周運動可等效成一個環(huán)形電流，則有qvB=m2J,質(zhì)子運動周期丁=空二且

rvT

2p

聯(lián)立解得1=一5一，故D正確。

2TTm6

故選：D。

4.(4分)截至2020年11月，被稱為“中國天眼”的500米口徑球面射電望遠鏡運行穩(wěn)定

可靠，發(fā)現(xiàn)脈沖星數(shù)量超過240顆，每自轉(zhuǎn)一周，就向外發(fā)射一次電磁脈沖信號，該中

子星的半徑為R，己知引力常量為G()

A.該中子星的質(zhì)量

B.該中子星的第一宇宙速度

C.該中子星表面的重力加速度

D.該中子星赤道上的物體隨中子星轉(zhuǎn)動的線速度

【解答】解：ABC、如果知道繞中子星做圓周運動的衛(wèi)星的周期與軌道半徑，根據(jù)題意

僅知道中子星的自轉(zhuǎn)周期，無法求出中子星質(zhì)量，故ABC錯誤；

D、該中子星赤道上的物體隨中子星轉(zhuǎn)動的線速度V=RG）=2箸。

故選：D。

5.（4分）圖甲為一列簡諧橫波在t=4s時刻的波形圖，a、b兩質(zhì)點的橫坐標分別為xa=2m

和xb=6m,質(zhì)點b從1=0時刻開始計時的振動圖象為圖乙。下列說法正確的是（）

A.該波沿+x方向傳播，波速為lm/s

B.t=4s時刻質(zhì)點b的速度沿+y方向

C.質(zhì)點a經(jīng)4s振動的路程為2m

D.質(zhì)點a在t=2s時速度為最大

【解答】解：A、由圖乙知t=0時刻質(zhì)點b的振動方向沿y軸正方向］,則t=3s時刻點

b的振動方向沿y軸負方向，根據(jù)平移法可知該波沿+x方向傳播，由圖乙知周期T=8s^-

O

=—m/s=1m/s；

8

B、該波沿+x方向傳播，t=4s時刻質(zhì)點b的速度沿-y方向；

C、質(zhì)點a振動2s,質(zhì)點a運動過的路程為振幅的2倍，故C錯誤；

D、t=4s時刻點b的振動方向沿y軸負方向工時，質(zhì)點b位于波峰，a,振動步調(diào)完全相

6

反，速度為零。

故選：A?

6.（4分）如圖所示，一半圓形玻璃磚，C點為其圓心，折射后相交于圖中的P點，以下說

法正確的是（）

A.b光從空氣射入玻璃，波長變長

B.真空中a光的波長小于b光的波長

C.a光的頻率大于b光的頻率

D.若a、b光從同一介質(zhì)射入真空，a光發(fā)生全反射的臨界角較大

【解答】解：A、光在兩種介質(zhì)的界面處不改變光的頻率，即由光疏介質(zhì)進入光密介質(zhì)￡

n

知，光的傳播速度變慢，波長變短；

BC、由題分析可知，則b光的頻率高，在真空中，故BC錯誤;

D、由sinC=-l.,a光的折射率小，故D正確。

故選：D。

7.（4分）如圖所示，光滑水平地面上放有截面為工圓周的柱狀物體A,A在一個水平向左

4

的力F作用下緩慢地向左移動少許，在這一過程中（）

A.墻面對B的彈力先減小后增大

B.A對B的彈力一直增大

C.F一直增大

D.A受到的地面的支持力不變

【解答】解：AB、對B球受力分析、A球?qū)球的支持力N'和墻壁對B球的支持力N

當A球向左移動后，A球?qū)球的支持力N'的方向不斷變化

A球?qū)球的支持力N'和墻壁對B球的支持力N都在不斷減小，故AB錯誤;

CD、由于A緩慢地向左移動，A處于平衡狀態(tài)，A所受合力不變;

對A和B整體受力分析，受到總重力GN,推力F和墻壁的彈力N,如圖

根據(jù)平衡條件有：F=N,FN=G,

由于壁對B球的支持力N的不斷減小，則F不斷減小，故C錯誤。

故選：D。

8.（4分）電荷量相等的四個點電荷分別固定于正方形的四個頂點，0點是正方形的中心,

電場線分布如圖所示（）

A.正方形右下角電荷q帶正電

B.M、N、P三點中N點場強最小

C.M、N、P三點中M點電勢最高

D.負電荷在P點的電勢能比在O點的電勢能小

【解答】解：A、根據(jù)電場線的特點，順時針開始，右下角電荷帶正電，故A正確；

B、根據(jù)電場線的疏密，M、N,故B錯誤；

CD、正方向四邊的中垂面為等勢面并且電勢為零，O,N、P兩點更接近負電荷，所以三

點中M點電勢最高。

將負電荷從P點移動到0點，電勢升高，電勢能減少，故C正確。

故選：AC。

9.（4分）如圖所示，甲球從0點以水平速度vi拋出，落在水平地面上的A點；乙球從0

點以水平速度V2拋出，落在水平地面上的B點，乙球與地面碰撞前后水平分速度不變，

反彈后恰好也落在A點。已知兩球質(zhì)量均為m,乙球落在B點時速度與水平方向夾角為

60。，以水平地面為重力勢能零勢面，則下列說法正確的是（）

________'退___________一

A.甲球落在A點時速度與水平方向夾角為45°

B.甲乙拋出時速度之比vi：V2=3：1

C.甲乙落地時速度之比為v甲：vi=V3：?

D.甲乙拋出時機械能之比為E甲：E乙=3：1

【解答】解：AB、乙球先做平拋運動，根據(jù)對稱性可知，所以甲球由O點到A點的水

平位移是乙球由O點到B點水平位移的3倍，乙球由O點到B點，所以時間相等，由O

點到A點的水平位移為3x33對乙球有：x=v2t,聯(lián)立解得：vi：V8=3：1,故B正確

V

乙球從O點到B點做平拋運動，落在B點時速度與水平方向夾角為60°tan80°=上，

v2

解得乙球與地面接觸時的豎直方向上的分速度為：落在A點時速度與水平

V,.

方向夾角為atand=」，聯(lián)立解得：a=30°；

V1

VCVO

C、甲球落地的速度為：v=T-v聯(lián)立解得：v叵：1；

D、設OA間的豎直高度為h,因為是拋體運動只受重力，則拋出時刻的機械能和落地時

刻的機械能是相等的E=^mv2,把v甲和v乙代入得甲乙拋出時機械能之比為：E甲：E乙

=4：1,故D正確;

故選：BCDo

10.（4分）如圖所示，理想變壓器原線圈接在u=20&sinl00兀tV的交流電源上i=10Q

的電阻與變壓器原線圈并聯(lián).副線圈與阻值為R2=10。的電阻組成閉合回路，電流表為理

想電流表.已知電阻Ri消耗的電功率是R2消耗的電功率4倍，則下列說法正確的是（）

A.電流表的示數(shù)為1A

B.電阻R2消耗的電功率為10W

C.電源輸出的功率為40W

D.變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為4：1

【解答】解：AB、根據(jù)瞬時值表達式可知近V,則加在電阻R1兩端和原線圈上電壓的

有效值為u=2O^y=9ov>R4消耗的電功率：p,=1L=2$_W=4OWI消耗的電功率

5V21%10

是R5消耗的電功率4倍，則R2消耗的電功率是10W；

U2U

由：p_=—,可得：U2=iov,電流表的示數(shù)為：ic=—L=°°A=1A；

A

7R5，2R210

C、電源輸出的功率為：P=P6+P2=40W+10W=50W,故C錯誤；

D、原、副線圈的匝數(shù)比為：

21L=￡1=20.=7,O

n2U2101

故選:AB.

11.（4分）如圖所示，光滑且足夠長的兩平行金屬導軌固定在同一水平面上，兩導軌間的

距離L=lmi=6。、R2=3Q,導軌上放一質(zhì)量為m=lkg的金屬導體棒ab.棒的電阻r

=2Q。整個裝置處于磁感應強度為B=O.8T的勻強磁場中，現(xiàn)用一拉力F沿水平方向向

左拉棒，使棒以一定的初速度開始運動1中電流的平方1/隨時間t的變化關系圖像，導

軌的電阻不計?下列說法正確的是（）

A.5s末棒ab的速度大小為3m/s

B.5s內(nèi)Ri中產(chǎn)生的焦耳熱為l.OJ

C.5s內(nèi)拉力F所做的功為7.65J

D.棒ab受到的安培力的大小與時間t的關系為F安=O.24{2+0.4tN

RR

【解答】解：A、外電阻總電阻R訃=_J_l_=g2A=6Q,

Rg+R26+3

由圖象得5s末的電流h=5.2A,R1R5并聯(lián)，故I總=3h=3.6A,

E=I總?(R外+r)=0.7X(2+2)V=8.4V

感應電動勢：E=BLv,解得：v=3m/s；

BC、圖線與時間軸包圍的“面積”為2,

2

故5s內(nèi)R2中產(chǎn)生的焦耳熱為QI=12R2t=0.15X6J=6.9J,

電路中總電熱Q?&=Qi+Q6+Qr=6Qi=6.4J,

金屬桿初始速度vo=_±

BL

其中Eo=［總《R外+r)=3l8?R外+r)=3X5/0.02x(8+2)V=1.8&V

解得：vo=7迎m/s

2

由能量守恒定律得：WF+W*=AEk,

又：飛，殳=Q強，解得：Wp=AEk+Q,s=—m(v2-V72)+Q總，

2

代入數(shù)據(jù)得WF=7.65J

故B錯誤，C正確；

D、圖象方程：162=0.02+3.0043解得：11=0.7寸2+0.3tA,

R1R2并聯(lián)，故I/=311=0.742+0.3tA，

安培力：FfiL=0.24V2+2.4tN;故D正確；

故選：ACDo

二、非選擇題，共5題，共56分

12.（7分）某探究小組想利用驗證機械能守恒定律的裝置測量當?shù)氐闹亓铀俣?，如圖甲

所示，框架上裝有可上下移動位置的光電門1和固定不動的光電門2,零刻度線在上端,

可以測量出兩個光電門到零刻度線的距離，小鋼球的重心所在高度恰好與刻度尺零刻度

線對齊。切斷電磁鐵線圈中的電流時，小鋼球由靜止釋放，與光電門連接的傳感器即可

測算出其速度大小vi和V2。小組成員保證光電門2的位置不變，多次改變光電門1的位

置，得到多組XI和vi的數(shù)據(jù)，建立如圖乙所示的坐標系并描點連線，得出圖線的斜率為

k。

刑度尺

汽油沖"中""卅

01020

丙

（1）用20分度的游標卡尺測量小鋼球的直徑，如圖丙所示，該小鋼球的直徑是5.70

mm。

（2）下面關于減小重力加速度的測量誤差的說法中正確的是。

A.光電門1的位置盡可能靠近刻度尺零刻度

B.光電門1的位置不能太靠近光電門2

C.換用大小相同但密度較小的小塑料球完成此實驗，對測量結(jié)果沒有影響

（3）當?shù)氐闹亓铀俣葹椋ㄓ胟表示）。

一2J

（4）撤掉光電門1,也能測出當?shù)氐闹亓铀俣??？紤]到切斷電流時電磁鐵線圈中的磁

性不能馬上消失，利用X2和V2的數(shù)據(jù)測出的當?shù)刂亓铀俣缺仍桨赶啾绕。ㄟx

填“偏大”、“偏小”、“相等”）。

［解答］解：（1）20分度的游標卡尺的精確度為0.05mm；則該游標卡尺的讀數(shù)為5mm+7.05

X14mm=5.70mm,

（2）AB、若靠近刻度尺，靠近光電門2會影響高度差的測量，既不能靠近刻度尺零刻

度，故A錯誤；

C、換用大小相同但密度較小的小塑料球完成此實驗，受到的空氣的阻力對測量結(jié)果影響

較大。

故選:B

（3）根據(jù)速度-位移公式得，v2_y8=2g（x知道圖線的斜率k=2gK.

（4）考慮到切斷電流時電磁鐵線圈中的磁性不能馬上消失，則小球在開始下落得階段仍

然受到磁力，所以利用X5和V2的數(shù)據(jù)測出的當?shù)刂亓铀俣缺仍桨赶啾葧　?/p>

故答案為：（1）5.70；

（2）B；

（3）21

2

（4）偏小.

13.（9分）為了測一個自感系數(shù)很大的線圈L的直流電阻R,實驗室提供以下器材：

待測線圈L（阻值約為5Q）；

電流表Ai（量程3.0A,內(nèi)阻n約為0.2。）；

電流表A2（量程0.6A,內(nèi)阻12=1.0。）；

滑動變阻器R1（0?10。）；

電壓表V（3V量程，約為2kQ）；

電阻箱R2（0?99.9。）；

電源E（電動勢E約為3V,內(nèi)阻很?。?；

單刀單擲開關Si、S2;

導線若干。

RL

（1）某實驗小組按如圖（a）所示的電路測量線圈L的直流電阻RL。實驗主要步驟如下:

①按電路圖連接好電路，斷開開關Si、S2,滑動變阻器Ri的滑片移動右（填“左”

或者“右“）端；

②閉合開關Si、S2,移動滑動變阻器R的滑片至適當位置，記下電流表A2的示數(shù)為12,

電壓表V的示數(shù)為U,線圈L的直流電阻的測量值的計算式為RL=-U--r：

-12-

③測量完后，應先斷開開關S2,再斷開開關Si,其理由是防止自感現(xiàn)象損壞電壓表。

（2）若只提供一個開關Si,為避免自感現(xiàn)象對電表的影響，經(jīng)討論，同學們認為可以利

用兩個電流表和一個電阻箱達到測量的目的。圖（b）,請根據(jù)你的設計，在方框中完成

電路圖。

【解答】解：（1）①連接好電路后，由于滑動變阻器采用限流式，即最右端；

②根據(jù)電路結(jié)構(gòu)特點和歐姆定律可得線圈L的直流電阻的測量值的計算式為：

瓦十一2

③實驗結(jié)束時為防止自感現(xiàn)象損壞電壓表，應先斷開開關S4,后斷開開關Si；

（2）由于待測線圈L的阻值約為5C,電源電動勢為4V且=3白=7.6A。

R5

所以選電流表A2（量程4.6A,內(nèi)阻口=4.0。）測量待測線圈L的電流，由于只提供一個

開關Si,為了防止測量自感系數(shù)很大的線圈斷電產(chǎn)生的大自感電流燒壞電太表，所以當

開關S2斷開時，電流表與一個電阻箱串聯(lián)2;若電阻箱串聯(lián)在待測線圈L的支路上，會

使待測線圈L的支路的電流過小造成誤差；電阻箱并聯(lián)在待測線圈L兩端時，在干路上

串聯(lián)一個電流表Ai（量程5.0A,內(nèi)阻n約為2.2。）即可，所以電路如圖所示

故答案為：（1）右;(2)U.則由于斷電自感現(xiàn)象，電壓表會燒壞

四、解答題

14.(9分)如圖所示，一端封閉、一端開口且粗細均勻的直角細玻璃管，在直角處用一段

水銀柱封閉了一定質(zhì)量的空氣，封閉端處于豎直狀態(tài)，直角處水銀柱的豎直部分與水平

部分長度均為h=10cm。開口端空氣柱的長度h=10cm。保持溫度不變。以玻璃管的封

閉端為轉(zhuǎn)軸。將玻璃管在豎直平面內(nèi)沿順時針方向緩慢轉(zhuǎn)。=30°。管內(nèi)水根柱恰好到

達開口端。已知大氣壓強為p=76cmHg。封閉端空氣柱的初始溫度ti=27℃。求：

(1)封閉端空氣柱的長度L1；

(2)若保持封閉端處于豎直狀態(tài)，加熱封閉端空氣，當管內(nèi)水根柱恰好到達開口端時(結(jié)

果保留一位小數(shù))。

【解答】解：(1)設細玻璃管的橫截面積為S,開始時管內(nèi)封閉端氣體壓強為pi=po+h

旋轉(zhuǎn)后封閉端氣體壓強為p5—po-2hsin0；

由玻意耳定律有

p6LiS=p2(L5+h)S

代入數(shù)據(jù)解得Li=33cm

(2)開始時封閉端氣體溫度Ti=t8+273K=(27+273)K=300K；

加熱后氣體的溫度為T=t+273K；

由理想氣體狀態(tài)方程得

PjLS_p3(L1+h)S

%一T

代入數(shù)據(jù)解得t七725c

答：(1)封閉端空氣柱的長度L8為33cm；

(2)此時管內(nèi)空氣柱的溫度t為72.5℃。

15.(13分)如圖所示，光滑的水平面上，質(zhì)量為mi=lkg的平板小車以vo=5m/s的速度

向左運動，同時質(zhì)量為m2=4kg的鐵塊(可視為質(zhì)點)從小車左端以vo=5m/s的速度向

右滑上平板小車，一段時間后小車將與右側(cè)足夠遠的豎直墻壁發(fā)生碰撞(碰撞時間極短),

碰撞前后小車速度大小不變，小車始終未從小車上掉下來，取重力加速度g=10m/s2。求:

(1)小車與墻壁發(fā)生第一次碰撞前的速度大??；

(2)小車的最小長度；

(3)小車與墻壁發(fā)生第一次碰撞后運動的總路程(計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。

【解答】解：(1)設水平向右為正方向，小車與墻壁第一次碰撞時的速度為VI,此時二

者已經(jīng)共速；

由動量守恒定律得：-miv6+m2V2=(m3+m2)vi

解得：V2=3m/s；

(2)設小車的最小長度為L,最終小車和鐵塊的動能全部轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的內(nèi)能。

由能量守恒定律得：+m)y2=nm2gL

解得：L=2.25m：

(3)設小車的加速度為a,小車第一次碰撞向左速度減為零時的位移大小為si,

由牛頓第二定律得：nni2g=m8a,解得：a=10m/s2

由運動學公式得：vd=2asi

解得：S3=0.45m

設木板與墻壁第n次碰撞后的速度為Vn,碰后的共同速為Vn+l,Vn+7同時也是第n+1