2021年全國(guó)高考物理沖刺信息卷（新課標(biāo)Ⅱ卷五）（解析版）

2021年全國(guó)高考物理沖刺信息卷（五）（新課標(biāo)n卷）

理科綜合,物理

（考試時(shí)間：55分鐘試卷滿分：110分）

注意事項(xiàng)：

1.本試卷分第I卷（選擇題）和第II卷（非選擇題）兩部分。答卷前，考生務(wù)必將自己的姓名、準(zhǔn)考

證號(hào)填寫在答題卡上。

2.回答第I卷時(shí)，選出每小題答案后，用2B鉛筆把答題卡上對(duì)應(yīng)題目的答案標(biāo)號(hào)涂黑。如需改動(dòng)，

用橡皮擦干凈后，再選涂其他答案標(biāo)號(hào)。寫在本試卷上無效。

3.回答第H卷時(shí)，將答案寫在答題卡上。寫在本試卷上無效。

4.考試結(jié)束后，將本試卷和答題卡一并交回。

第I卷

二、選擇題：本題共8小題，每小題6分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第14~18題只有一項(xiàng)符合題目要

求，第19~21題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)或不答的得0分。

14.HC發(fā)生放射性衰變?yōu)镮,N，半衰期約為5730年。已知植物存活期間，其體內(nèi)Me與12c的比例不變，

生命活動(dòng)結(jié)束后，3C的比例會(huì)持續(xù)減少。現(xiàn)測(cè)量某古木樣品中14c的比例，發(fā)現(xiàn)正好是現(xiàn)代植物樣品中14c

比例的二分之一。則（）

A.該古木生命活動(dòng)結(jié)束的年代距今約5730年

B.再過約5730年，該樣品中的14c將全部衰變殆盡

C.1久衰變?yōu)镮4N的本質(zhì)是;Hf；,n+；e

D.改變樣品測(cè)量環(huán)境的溫度和壓強(qiáng)，可以改變14c的衰變快慢

【答案】A

【解析】設(shè)原來1C的質(zhì)量為A/。，衰變后剩余質(zhì)量為M則有,其中〃為發(fā)生半衰期的次

數(shù)，由題意可知剩余質(zhì)量為原來的工，故〃=1,所以該古木生命活動(dòng)結(jié)束的年代距今約5730年，故A

2

正確；再過約5730年，則又經(jīng)過了一個(gè)半衰期，該樣品中的14c將變成現(xiàn)代植物樣品中uc比例的2，

4

故B錯(cuò)誤；MC衰變?yōu)镸N的過程中質(zhì)量數(shù)沒有變化而核電荷數(shù)增加1,所以是其中的一個(gè)中子變成了一

個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子，所以放出夕射線，其衰變的本質(zhì)為了f：H+：e,故C錯(cuò)誤；放射元素的半衰期

與物理環(huán)境以及化學(xué)環(huán)境無關(guān)，故D錯(cuò)誤。故選A。

15.一輛轎車和一輛卡車在同一公路上均由靜止開始同時(shí)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度大小分別為3m/s2和

7m/s2,兩車能達(dá)到的最大速度均為30m/s,剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí)兩車車頭之間的距離為20m,轎車車身全長(zhǎng)5m,

卡車車身全長(zhǎng)20m,則兩車的錯(cuò)車時(shí)間為（）

A.1.1sB.1.0sC.1.2D.1.7s

【答案】B

【解析】設(shè)經(jīng)過時(shí)間，后，轎車和卡車車頭相遇，轎車的位移為=%/,卡車的位移為=52產(chǎn)，Xi+x2=20m,

聯(lián)立解得，=2.0s。此時(shí)，轎車的速度i，i=a"=6m/s,"車的速度V2=sf=14m/s。設(shè)再經(jīng)過時(shí)間〃后轎車

和卡車錯(cuò)開，轎車的位移療=巾+/產(chǎn)，卡車的位移必'=。'+；。2產(chǎn)，制'+悶'=25tn,聯(lián)立解得r=1.0s。

16.如圖甲所示，間距L=0.2m的水平金屬導(dǎo)軌C。、EF固定在水平地面上，一質(zhì)量根=4xl（F3kg的金

屬棒GH垂直地放置導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌處于沿水平方向、磁感應(yīng)強(qiáng)度囪=0.2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。有一匝數(shù)〃=20

匝、面積S=0.02n?的線圈通過開關(guān)S與導(dǎo)軌相連，線圈處于通過線圈軸線、方向豎直向上的另一勻強(qiáng)磁

場(chǎng)歷中，星大小隨時(shí)間，變化的關(guān)系如圖乙所示。在f=0.2s時(shí)刻閉合開關(guān)S時(shí)，金屬棒G”瞬間跳起（金

屬棒跳起瞬間安培力遠(yuǎn)大于重力），跳起的最大高度為人=0.2m,不計(jì)空氣阻力，重力加速度為g=10mH,

下列說法正確的是（）

A.磁感應(yīng)強(qiáng)度Bi的方向水平向右

B.開關(guān)S閉合瞬間，G”中的電流方向由G到H

C.線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為3V

D.開關(guān)S閉合瞬間，通過金屬棒GH的電荷量為0.2C

【答案】D

【解析】由楞次定律可知，在螺線管中磁通量向上增加，產(chǎn)生的感應(yīng)電流流過導(dǎo)體棒的方向是由”到G,

金屬棒受向上安培力，可知磁感應(yīng)強(qiáng)度用的方向水平向左，選項(xiàng)AB錯(cuò)誤；線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小

為E=，第S=20x卷xO.O2V=6V,選項(xiàng)C錯(cuò)誤；金屬棒跳起時(shí)的初速度v=[茄=2m/s；對(duì)金屬棒由動(dòng)

量定理：ByLl\t^mv,q=?則4=第=]-先言C=0.2C,選項(xiàng)D正確。

17.在四川省雅安市蘆山縣發(fā)生7.0級(jí)地震后，常州常發(fā)集團(tuán)向?yàn)?zāi)區(qū)人民捐贈(zèng)一批柴油發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)說

明書的部分內(nèi)容如下表所示，現(xiàn)在用一臺(tái)該型號(hào)的柴油發(fā)電機(jī)給災(zāi)民臨時(shí)安置區(qū)供電，如圖所示。發(fā)電機(jī)

到安置區(qū)的距離是400m,輸電線路中的火線和零線均為GBCZ60型單股銅導(dǎo)線，該型號(hào)導(dǎo)線單位長(zhǎng)度的

電阻為2.5X10FQ,安置區(qū)家用電器的總功率為44kW,當(dāng)這些額定電壓為220V的家用電器都正常工作

時(shí)（）

型號(hào)AED6500S

輸出電壓范圍220?300V

最大輸出功率60kW

火線

柴油

發(fā)電機(jī)安置區(qū)

零線

A.輸電線路中的電流為20A

B.發(fā)電機(jī)的實(shí)際輸出電壓為300V

C.在輸電線路上損失的電功率為8kW

D.如果該柴油發(fā)電機(jī)發(fā)的電是正弦式交變電流，則其輸出電壓最大值是300V

【答案】C

【解析】當(dāng)這些額定電壓為220V的家用電器都正常工作時(shí)，輸電線路中的電流為/=e=200人，A錯(cuò)；導(dǎo)

線電阻為R=2.5X10TX400X2C=0.2C,則發(fā)電機(jī)的實(shí)際輸出電壓為Ui?=U+/R=260V,B錯(cuò)；在輸電線

路上損失的電功率為PM=/2R=8kW,C對(duì)；如果該柴油發(fā)電機(jī)發(fā)的電是正弦式交變電流，則其輸出電壓

的最大值是輸=368V,D錯(cuò)。

18.在生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)的許多領(lǐng)域，常常需要通過控制電極的形狀和電勢(shì)來調(diào)整和控制電場(chǎng)，從而得到所

需的電場(chǎng)分布。如圖所示，兩平行金屬極板正對(duì)放置，在極板G的中央挖一圓孔。將兩極板加一定電壓，

且K極板電勢(shì)較高，用實(shí)驗(yàn)的方法描繪出等勢(shì)面，如圖中虛線所示?，F(xiàn)假設(shè)從極板K的中心處發(fā)射出一束

平行于中心軸（x軸）的電子，不考慮電子的重力及電子間的相互作用力。下列說法正確的是（）

A.孔右側(cè)的電場(chǎng)線向中心軸會(huì)聚

B.電子通過孔后向遠(yuǎn)離中心軸的方向發(fā)散

C.如有兩束電子會(huì)聚到同一點(diǎn)凡電場(chǎng)力對(duì)它們做功一定相同

D.相鄰等勢(shì)面間的電勢(shì)差一定相同

【答案】C

【解析】因電場(chǎng)線與等勢(shì)面正交，則孔右側(cè)的電場(chǎng)線相對(duì)中心軸是發(fā)散的，如圖，A錯(cuò)誤；電子通過孔

后，所受的電場(chǎng)力有指向x軸方向的分量，則電子將向靠近中心軸的方向會(huì)聚，B錯(cuò)誤；如有兩束電子

會(huì)聚到同一點(diǎn)F，因開始運(yùn)動(dòng)到會(huì)聚到F點(diǎn)電勢(shì)差相同，則電場(chǎng)力對(duì)它們做功一定相同，C正確；兩極

板之間上部和下部可視為勻強(qiáng)電場(chǎng)，相鄰等勢(shì)面間的距離不相等，根據(jù)U=Ed可知，電勢(shì)差不相同，D

錯(cuò)誤。故選C。

19.天問一號(hào)已于2020年7月23日在中國(guó)文昌航天發(fā)射場(chǎng)由長(zhǎng)征五號(hào)遙四運(yùn)載火箭發(fā)射升空，成功進(jìn)入預(yù)

定軌道。天間一號(hào)將完成"環(huán)繞”、”著陸”、"巡視”火星這三大任務(wù)。已知日地間距約為1.5億公里，火星直

徑約為地球的一半，質(zhì)量約為地球的11%,兩者每隔26.3個(gè)月相遇（相距最近）一次。將火星和地球繞太

陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)均視為圓周運(yùn)動(dòng)，不考慮火星和地球間的萬有引力。下列說法正確的是（）

A.天問一號(hào)的發(fā)射速度必須大于地球的第一宇宙速度小于第二宇宙速度

B.火星表面的“重力加速度”大于地球表面的重力加速度

C.由上述材料和天文學(xué)常識(shí)可以估算出火星公轉(zhuǎn)的周期

D.由上述材料和天文學(xué)常識(shí)可以估算出火星到太陽(yáng)之間的距離

【答案】CD

GM

【解析】天問一號(hào)的發(fā)射速度必須大于地球的第二宇宙速度，故A錯(cuò)誤；由于g,可知火星表面的

“重力加速''小于地球表面的重力加速度，B錯(cuò)誤；設(shè)地球繞太陽(yáng)的公轉(zhuǎn)周期為力，火星繞太陽(yáng)的公轉(zhuǎn)周期為

2萬2萬4N，

720利用行星的追擊相遇問題天"弁/=2］，可求得兩次相遇的時(shí)間間隔/=胃，7,結(jié)合材料可以求

出火星繞太陽(yáng)運(yùn)行的周期寫,再利用開普勒第三定律可求出火星到太陽(yáng)之間的距離，選項(xiàng)CD正確。故選

CD。

20.某靜電場(chǎng)中x軸上的電勢(shì)隨x坐標(biāo)變化的圖象如圖所示，。、。兩點(diǎn)電勢(shì)相等，。點(diǎn)到。點(diǎn)的距離大于

匕點(diǎn)到。點(diǎn)的距離.圖線與縱軸的交點(diǎn)為圖線的最低點(diǎn)，將一帶電粒子從工軸上的〃點(diǎn)以一定的初速度釋

放后粒子沿x軸運(yùn)動(dòng)到人點(diǎn)，運(yùn)動(dòng)過程中粒子只受電場(chǎng)力作用，則下列說法正確的是（）

A.該帶電粒子一定帶正電

B.。點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度小于匕點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度

C.。點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向沿x軸負(fù)方向，。點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向沿x軸正方向

D.從。到。過程中電場(chǎng)力對(duì)帶電粒子做的功的絕對(duì)值等于從。到b過程中電場(chǎng)力對(duì)帶電粒子做的功的

絕對(duì)值

【答案】BD

【解析】因?yàn)獒尫艜r(shí)粒子有一定的初速度，所以不管帶電粒子帶什么電，都有可能從。點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到。點(diǎn)，

選項(xiàng)A錯(cuò)誤；0—%圖象斜率大小表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小，圖線在。點(diǎn)處切線的斜率的絕對(duì)值小于。點(diǎn)處

切線的斜率的絕對(duì)值，則。點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度小于。點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度，選項(xiàng)B正確；根據(jù)沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降

低可知。點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向沿x軸正方向，b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向沿8軸負(fù)方向，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；a、b兩

點(diǎn)電勢(shì)相等，則Ua°=U。”電場(chǎng)力做的功卬=4。，則從。到。過程中電場(chǎng)力對(duì)帶電粒子做的功的絕

對(duì)值等了從。到人過程中電場(chǎng)力對(duì)帶電粒子做的功的絕對(duì)值，選項(xiàng)D正確。故選BD。

21.如圖所示，不可伸長(zhǎng)的輕繩跨過光滑小定滑輪，一端連接質(zhì)量為2%的小球（視為質(zhì)點(diǎn)），另一端連接

質(zhì)量為機(jī)的物塊，小球套在光滑的水平桿上。開始時(shí)輕繩與桿的夾角為仇現(xiàn)將小球從圖示位置由靜止釋

放，小球到達(dá)豎直虛線位置時(shí)的速度大小為v,此時(shí)物塊尚未落地。重力加速度大小為g。下列說法正確的

是)

一直向右做勻加速運(yùn)動(dòng)

B.小球到達(dá)虛線位置之前,輕繩的拉力始終小于〃叫

v2sin。

C.定滑輪與桿間的距離為

g(l-sin^)

D.小球到達(dá)虛線位置時(shí)，其所受重力做功的功率為mgv

【答案】ABD

【解析】繩輕繩與桿的夾角為a時(shí)物塊和小球的速度大小分別為0和V2,則有巧=丫2cosa,當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)

到虛線位置時(shí)a=90°,故vi=-0,可見在小球運(yùn)動(dòng)到虛線位置的過程在中，物塊向下先做加速運(yùn)動(dòng)后做減

速運(yùn)動(dòng)，即先失重后超重，輕繩的拉力先小于mg后大于mg,則物塊的運(yùn)動(dòng)不是勻加速運(yùn)動(dòng)，故選項(xiàng)AB

（h

mg八1x2cmv2

\=Tv2?inn

錯(cuò)誤；對(duì)小球和物塊，由機(jī)械能守恒定律有<sm"）2,解得』=:s1nty故選項(xiàng)C

g（l-sine）

正確；小球達(dá)到虛線位置時(shí)，其所受重力的方向與速度方向垂直，重力做功的功率為零，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

第n卷

三、非選擇題：本卷包括必考題和選考題兩部分。第22~25題為必考題，每個(gè)試題考生都必須作答。第33-34

題為選考題，考生根據(jù)要求作答。

（-）必考題（共47分）

22.（6分）某同學(xué)組裝一個(gè)多用電表。可選用的器材有：微安表頭（量程lOO^A,內(nèi)阻900。）；電阻箱用（阻

值范圍0?999.9C）；電阻箱&（阻值范圍。?99999.9C）；導(dǎo)線若干。

要求利用所給器材先組裝一個(gè)量程為1mA的直流電流表，在此基礎(chǔ)上再將它改裝成量程為3V的直流

電壓表。組裝好的多用電表有電流1mA和電壓3V兩擋。

回答下列問題：

（1）在虛線框內(nèi)畫出電路圖并標(biāo)出/?,和R』其中*為公共接線柱，”和6分別是電流擋和電壓擋的接線

（2）電阻箱的阻值應(yīng)取R尸Q,&=（保留到個(gè)位）

【答案】⑴如【解析】圖所示（2分）（2）100（2分）2910（2分）

【解析】（1）微安表頭改裝成電流表需要并聯(lián)一個(gè)小電阻，電流表改裝成?個(gè)電壓表需要串聯(lián)一個(gè)大電

阻，所以并聯(lián)的電阻箱應(yīng)為凡，串聯(lián)的電阻箱應(yīng)為小，電路如圖所示。

（2）微安表頭改裝成電流表需要并聯(lián)一個(gè)小電阻吊=*=100。，電流表改裝成一個(gè)電壓表應(yīng)串聯(lián)一個(gè)

/_4

大電阻R尸U產(chǎn)=2910Qo

23.（9分）用如圖甲所示裝置結(jié)合頻閃照相機(jī)拍攝的照片來驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，實(shí)驗(yàn)步驟如下：

①用天平測(cè)出A、B兩個(gè)小球的質(zhì)量和mB\

②安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，使斜槽的末端保持水平；

③先不在斜槽的末端放小球B,從斜槽上位置P由靜止開始釋放小球A,小球A離開斜槽后，頻閃照

相機(jī)連續(xù)拍攝小球A的兩位置（如圖乙所示）；

④將小球B放在斜槽的末端，再?gòu)奈恢肞處由靜止釋放小球A,使它們碰撞，頻閃照相機(jī)連續(xù)拍攝下

兩個(gè)小球的位置（如圖丙所示）；

⑤測(cè)出所需要的物理量。

請(qǐng)回答：

⑴實(shí)驗(yàn)①中4、B的兩球質(zhì)量應(yīng)滿足mA〃啾填或

（2）在步驟⑤中，需要在照片中直接測(cè)量的物理量有、、（請(qǐng)選填“加、如、M、％、XB、yB"）

（3）兩球在碰撞過程中若動(dòng)量守恒，滿足的方程是；兩球發(fā)生的是彈性正碰，則

還應(yīng)滿足的方程是（用所測(cè)物理量表示）。

【答案】（1）>（2分）（2）xo（1分）XA（1分）XB（1分）

（3）mAXo=mAxA+（2分），70咸=〃辦舄+/”》4（2分）

【解析】（1）為了防止入射球碰后反彈，入射球的質(zhì)量要大于被碰球的質(zhì)量，BPmA>mB.

（2）碰撞時(shí)應(yīng)有加M0=如山+〃?即8。由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律有x=W，小球從相同高度落下，故時(shí)間相等，上式

中兩邊同乘以3則有如X0=/MAXA+?W8，所以需要在照片中直接測(cè)量的物理量有xo、XA、XB。

（3）由（2）的分析可知，應(yīng)驗(yàn)證的表達(dá)式為n/AX0="?AX/l+，"BX8；如果碰撞為彈性碰撞，機(jī)械能守恒，由機(jī)

mA

械能守恒定律得%M區(qū)=2或+:"1B諱>整理得mAx^-mAXA+"?黯。

24.（12分）有一種質(zhì)譜儀由靜電分析器和磁分析器組成，其簡(jiǎn)化原理如圖所示。靜電分析器在坐標(biāo)系的

第H象限內(nèi)，通道內(nèi)有一個(gè)圓心為坐標(biāo)原的1圓環(huán)狀的均勻輻向電場(chǎng)，虛線為外徑和內(nèi)徑間通道的中心

4

線，在中心線處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E、方向均指向O點(diǎn)，中心線MN圓弧半徑為心磁分析器在坐標(biāo)系的

第I象限內(nèi)，分布著方向垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，y軸為兩個(gè)分析器的邊界，兩者間距近似為零。離

子源飄出比荷（電荷量與質(zhì)量之比）為心的正離子束（設(shè)初速度為零），經(jīng)加速電場(chǎng)加速后進(jìn)入靜電分析

器，沿中心線MN做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，從N點(diǎn)垂直y軸射出后射入磁分析器中，最后正好垂直打在放置于

磁分析器下邊界（x軸）的探測(cè)板上。不計(jì)重力和離子間相互作用，分析器中電場(chǎng)線和磁感線均沒有畫出。

求：

（1）加速電場(chǎng)中的加速電壓U和離子沿中心線MN運(yùn)動(dòng)的速度大小vo；

（2）磁分析器中勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B；

（3）各種正離子打在探測(cè)板上的位置坐標(biāo)值x與離子比荷女的關(guān)系式。

__1,

【解析】（1）設(shè)比荷為%的離子電荷量為利、質(zhì)量為微，在加速電場(chǎng)中，由動(dòng)能定理得%說（1

分）

在靜電分析器中，由向心力公式有%七=筌（1分）

解得U=（1分），%=J=ER（1分）

（2）在磁分析器中離子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑與在靜電分析器中的半徑相等

2

由向心力公式有%%8=誓（1分）

又比荷為扁=邈（1分）

‘叫）

雜分,

解得8

（3）通過（1）的分析可知，不同比荷的正離子在靜電分析器都能沿中心線做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，從N點(diǎn)垂直射

1

入磁場(chǎng)分析器中做半徑為，?勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由烏。二,加寸9（1分）

c>nv2..八、

qvB=----（1分）

r

解得『中nJ”分）

由幾何關(guān)系爐+你一廠產(chǎn)=戶（1分）

解得x=&2,恒—1（1分）

25.（20分）如圖甲所示，表面絕緣，傾角6=30。的斜面固定在水平地面上，斜面的頂端固定有彈性擋板，

擋板垂直于斜面，并與斜面底邊平行.斜面所在空間有一寬度￡>=0.40m的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，其邊界與斜面

底邊平行，磁場(chǎng)方向垂直斜面向上，磁場(chǎng)上邊界到擋板的距離s=0.55m.一個(gè)質(zhì)量"?=0.10kg,總電阻R

=0.25C的單匝矩形閉合金屬框abed,放在斜面的底端，其中ah邊與斜面底邊重合，ah邊長(zhǎng)L=0.50m.從

t=0時(shí)刻開始，線框在垂直cd邊沿斜面向上且大小恒定的拉力作用下，從靜止開始運(yùn)動(dòng)，當(dāng)線框的ab邊

離開磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)撤去拉力，線框繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)，并與擋板發(fā)生碰撞，碰撞過程的時(shí)間可忽略不計(jì)，且沒有

機(jī)械能損失.線框向上運(yùn)動(dòng)過程中速度與時(shí)間的關(guān)系如圖乙所示.已知線框在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中始終未脫離

斜面，且保持他邊與斜面底邊平行，線框與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)"=立，重力加速度g取10m/s2.

3

（1）求線框受到的拉力F的大小；

（2）求勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大??；

（3）已知線框向下運(yùn)動(dòng)通過磁場(chǎng)區(qū)域過程中的速度v隨位移x的變化規(guī)律滿足v=VQ-^-±-x（式中w為

mR

線框向下運(yùn)動(dòng)ab邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小，x為線框ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)后對(duì)磁場(chǎng)上邊界的位移大?。?，求線

框在斜面上運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過程中產(chǎn)生的焦耳熱Q.

【答案】（1）1.57V（2）0.50T（3）0.45J

【解析】（1）由u—f圖象可知，在。?0.4s時(shí)間內(nèi)線框做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度為0=2.0

Av

m/s,所以在此過程中的加速度a=h=5.0m/s2（1分）

△r

由牛頓第二定律有F—mgsinO—fimgcos0—ma（1分）

解得F=1.5N（2分）

（2）由v-r圖象可知，線框進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域后以速度也做勻速直線運(yùn)動(dòng),

EBLvi

通過線框的電流/=,=F—（1分）

RR

線框所受安培力F.,=BIL（1分）

對(duì)于線框勻速運(yùn)動(dòng)的過程，由力的平衡條件有F=，wgsin0+〃〃?gcosO+~^（1分）

R

解得8=0.50T（2分）

（3）由v-f圖象可知，線框進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域后做勻速直線運(yùn)動(dòng)，并以速度w勻速穿出磁場(chǎng)，說明線框的寬

度等于磁場(chǎng)的寬度0=0.40m,線框ab邊離開磁場(chǎng)后做勻減速直線運(yùn)動(dòng),到達(dá)檔板時(shí)的位移為s—0=0.15m,

設(shè)線框與擋板碰撞前的速度為V2,由動(dòng)能定理，有

—mg(s-D)sm0—/tmg(s-D)cos6=—，77Vl?(2分)

22

解得V2—J需-嬲?敏-遨解ias瀚#町蹣淵?微:-10m/s（1分）

線框碰檔板后速度大小仍為火，線框下滑過程中，由于重力沿斜面方向的分力與滑動(dòng)摩擦力大小相等，即

"?gsinJ=〃"?gcos6=0.50N,因此線框與擋板碰撞后向下做勻速運(yùn)動(dòng),a〃邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度為口=1.0m/s；

進(jìn)入磁場(chǎng)后因?yàn)橛质艿桨才嗔ψ饔枚鴾p速，做加速度逐漸變小的減速運(yùn)動(dòng)，設(shè)線框全部離開磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)的

22

速度為U3.由V=V（）--B--L-X（1分）

mR

）75272）

得也=也―=------=-1.0m/s（1分）

mR

因V3<0,說明線框在離開磁場(chǎng)前速度己經(jīng)減為零，這時(shí)安培力消失，線框受力平衡，所以線框?qū)㈧o止在磁

場(chǎng)中某位置.線框向上運(yùn)動(dòng)通過磁場(chǎng)區(qū)域產(chǎn)生的焦耳熱0;八知二絲士包=0.40J（2分）

R

線框向下運(yùn)動(dòng)進(jìn)入磁場(chǎng)的過程中產(chǎn)生的焦耳熱Q2^mv^^0.05J（2分）

所以Q=Qi+02=0.45J（2分）

（-）選考題：共15分。請(qǐng)考生從2道物理題中任選一題作答。如果多做，則按所做的第一題計(jì)分。

33.[物理——選修3-3]（15分）

（1）（5分）一個(gè)密閉的容器內(nèi)裝有一定量的液體，下列關(guān)于飽和汽和飽和汽壓說法正確的是。（填

正確答案標(biāo)號(hào)，選對(duì)1個(gè)給2分，選對(duì)2個(gè)得4分，選對(duì)3個(gè)得5分，每選錯(cuò)1個(gè)扣3分，最低得分0分）

A.容器上方的空間達(dá)到飽和時(shí)，液體分子不再往外飛出，氣體分子也不再飛回液面

B.飽和汽壓與上方空間的體積無關(guān)

C.飽和汽壓的大小與液體的種類無關(guān)

D.飽和汽壓大小與溫度有關(guān)

E.飽和汽壓的大小與上方空間是否有其他氣體分子無關(guān)

【答案】BDE

【解析】當(dāng)達(dá)到飽和時(shí)，飛出的氣體分子和飛回液面的氣體分子相同，蒸發(fā)并未停止，故A錯(cuò)誤；當(dāng)達(dá)

到平衡時(shí)，上方氣體分子密度是相同的，所以這種氣體的壓強(qiáng)是相同的，叫做飽和汽壓，與上方的空間

體積和是否有其他氣體分子無關(guān)，也與上方空間是否有其他氣體分子無關(guān)，故BE正確；飽和汽壓的大

小與液體的種類有關(guān)，不同的液體在同一溫度下飽和汽壓并不相同，故C錯(cuò)誤；飽和汽壓與溫度有關(guān)。

溫度越高，液體越容易揮發(fā)，所以飽和汽壓隨溫度的升高而增大，故D正確。故選BDE。

（2）（10分）如圖所示，在豎直放置的汽缸中用可以自由移動(dòng)的橫截面為S=13cm2、質(zhì)量和厚度均可忽略

的活塞封閉著一定質(zhì)量的理想氣體，活塞到汽缸底的距離為h=Q.6m,汽缸與正上方的懸點(diǎn)O間用鋼性桿

連接，此時(shí)懸點(diǎn)。到活塞的距離為L(zhǎng)=0.9m,當(dāng)在活塞上放一可視為質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量為m=1kg的重物時(shí)，活塞

下移一段距離后靜止。現(xiàn)在外力作用下使整個(gè)裝置繞懸點(diǎn)。在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，且運(yùn)動(dòng)到最高

點(diǎn)時(shí)重物沒有掉落，在最低點(diǎn)時(shí)，活塞對(duì)重物的支持力F=26N.已知外界大氣壓強(qiáng)為p（）=1.0xl05pa,假設(shè)

所有過程中缸內(nèi)氣體的溫度保持不變，取重力加速度大小為g=10m/s2,活塞與汽缸壁的摩擦不計(jì)。求：

①活塞上放重物后活塞下移的距離為；（結(jié)果保留一位有效數(shù)字）

②整個(gè)裝置在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度大小3和運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)活塞離汽缸底的距離處

（答案】①0.04m②4rad/s0.5m

【解析】①?gòu)幕钊喜环胖匚锏交钊戏胖匚锖筮_(dá)到平衡，汽缸內(nèi)氣體發(fā)生等溫變化，根據(jù)玻意耳定律有

po〃S=（p（）+弩）WLXI）S（2分）

代入數(shù)據(jù)解得幻=0.04m（2分）

②活塞上放重物前和活塞上放有重物且在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)的兩個(gè)狀態(tài)，可認(rèn)為

氣體發(fā)生等溫變化，則根據(jù)玻意耳定律有pM=（pa+^）-X2S（2分）

2

對(duì)重物根據(jù)牛頓第二定律有F-mg^mG}（h+L-x2）（2分）

代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得及=0.5m,co—4rad/s（2分）

34.[物理——選修3T]（15