決勝2021年新高考物理核心素養(yǎng)卷（06） （湖南專(zhuān)用解析版）

2021年湖南省新高考綜合模擬

物理核心素養(yǎng)卷(06)

一、選擇題:本題共6小題，每小題4分，共24分，每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求

的。

1.已知某光電管的極限頻率為％,現(xiàn)用頻率為〃的單色光照射這種金屬，如圖能發(fā)生光電效應(yīng)，改變加在

光電管兩端的電壓，測(cè)得電流隨電壓變化的圖象如圖所示。已知電子的電荷量大小為e,普朗克常量為b,

則遏止電壓的大小Uo為()

—?]

U

------------1|-----------------

A.

e

B.U0=^l

e

rThv

C.Uo=-

0.J

e

【答案】A

【解析】由光電效應(yīng)方程

Ek=hv-W,eUn=線(xiàn)和卬=%%

得

eU（）二=hv-〃匕）

00二

故A正確。

故選A?

2.如圖所示，在同一豎直線(xiàn)上有48兩點(diǎn)，相距為h,8點(diǎn)離地高度為H?，F(xiàn)從4B兩點(diǎn)分別向P點(diǎn)安

放兩個(gè)光滑的固定斜面AP和BP,并讓兩個(gè)小物塊（可看成質(zhì)點(diǎn)）從兩斜面的48點(diǎn)同時(shí)由靜止滑下，發(fā)

現(xiàn)兩小物塊同時(shí)到達(dá)P點(diǎn)，則（）

H+h

A.間距離為B.OP間距離為"----

C.兩小物塊運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)的速度相同D.兩小物塊的運(yùn)動(dòng)時(shí)間均為

【答案】A

【解析】AB.以P點(diǎn)為最低點(diǎn)經(jīng)過(guò)A和B做"等時(shí)圓"如圖所示:

根據(jù)幾何關(guān)系可知

/Q=PB

所以NBP0=N4PQ=。，根據(jù)幾何關(guān)系可得

H+hOP

解得

麗="/(“+/?)

故A正確，B錯(cuò)誤;

C.根據(jù)動(dòng)能定理可得，從A點(diǎn)下滑的高度大于從8點(diǎn)下滑的高度，所以從A點(diǎn)下滑到P的速度大于從8點(diǎn)

下滑的高度，故C錯(cuò)誤;

D.設(shè)BP斜面傾角為根據(jù)幾何關(guān)系可得

哈河+加/公”〃

sin0-,=

02H2+Hh

根據(jù)牛頓第二定律可得

mgsin0=ma

解得

Q=gsin。

設(shè)OP=d,則斜面長(zhǎng)

「上

sin。

根據(jù)位移時(shí)間關(guān)系可得

,12

解得

UUH+?

故D錯(cuò)誤。

故選A.

3.如圖所示，輕繩兩端分別與A、D兩物體相連接，m^=lkg,mB=2kg,mc=3kg,mD=4kg,物體A、

B、C、D之間及D與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為〃=0.1,輕繩與滑輪間的摩擦可忽略不計(jì)。最大靜摩擦力近

似等于滑動(dòng)摩擦力，若要用力將D物體拉動(dòng)，則作用在D物體上水平向左的拉力最小為（取g=10m/s2）

()

A.8NB.10NC.12ND.14N

【答案】C

【解析】以A為研究對(duì)象，繩子要將A拉動(dòng)，繩子拉力至少要等于A受到的最大靜摩擦力，即

耳=〃加Ag=0.1xlxl0N=lN

以四個(gè)物體整體為研究對(duì)象，受拉力F,兩根繩子拉力和地面對(duì)D的摩擦力四個(gè)力作用，因此要將D物體

拉動(dòng)，水平向左的拉力最小為

F=24+/7?+/+在+如）g=12N

故選Co

4.如圖所示，輕彈簧的一端固定在墻上，另一端與置于粗糙水平面上質(zhì)量為m的小球接觸但不連接。開(kāi)始

時(shí)小球位于。點(diǎn)，彈簧水平且無(wú)形變。。點(diǎn)的左側(cè)有一豎直放置的光滑半圓弧軌道，圓弧的半徑為R,B為

軌道最高點(diǎn)，小球與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為〃?，F(xiàn)用外力推動(dòng)小球，將彈簧壓縮至A點(diǎn)，0A間距離為X。,

將球由靜止釋放，小球恰能沿軌道運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)8。已知彈簧始終在彈性限度內(nèi)，重力加速度為g。下列說(shuō)

法中正確的是（）

A.小球在從A到。運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中速度不斷增大

B.彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)的過(guò)程中對(duì)小球的沖量大小為/n商布

C.小球通過(guò)圓弧軌道最低點(diǎn)時(shí)，對(duì)軌道的壓力為5mg

D.小球與彈簧作用的過(guò)程中，彈簧的最大彈性勢(shì)能Ep=2.5mgR+Rngx°

【答案】D

【解析】A.小球在從A到。運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，受彈力和摩擦力，由牛頓第二定律可知

ki\x-jumg=mil

物體做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)加速度為零的時(shí)（彈力等于摩擦力時(shí)）速度最大，接下來(lái)摩擦力大于彈

力，小球開(kāi)始做減速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)彈簧原長(zhǎng)時(shí)離開(kāi)彈簧，故A錯(cuò)誤；

B.小滑塊恰好能到達(dá)圓弧軌道最高點(diǎn)8，由重力提供向心力，由牛頓第二定律得

2

VK

mg-m~^

從。到5的過(guò)程中，根據(jù)機(jī)械能守恒定律可得

；〃就=gmVg+2mgR

聯(lián)立得

v0=y/5gR

小球在從A到。運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，合力對(duì)小球的沖量為

Fy=mvn-0=m^5gR

故B錯(cuò)；

C.小球在最低點(diǎn)時(shí)做圓周運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律得

V2

N-mg=

聯(lián)立以上解得

N=6mg

故C錯(cuò)誤；

D.從A到。根據(jù)能量守恒得

12

Ep=-mv0+^mgxQ

聯(lián)立以上得

Ep=2.5mgR+/J/ngx0

故D正確。

故選Do

5.如圖所示，兩個(gè)帶等量異號(hào)電荷的平行金屬板在真空中豎直放置，一帶電粒子僅在電場(chǎng)力作用下，沿圖

中水平直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，已知粒子以速度力經(jīng)過(guò)P點(diǎn)，運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后粒子以速度"2折回Q點(diǎn)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中粒子

未與右極板接觸，則（）

A.兩板間電場(chǎng)強(qiáng)度的方向一定由P指向Q

B.電場(chǎng)中P點(diǎn)的電勢(shì)一定低于Q點(diǎn)的電勢(shì)

C.粒子在P點(diǎn)的電勢(shì)能一定比在Q點(diǎn)高

D.粒子從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)的過(guò)程中，電場(chǎng)力一定做負(fù)功

【答案】D

【解析】AB.帶電粒子的電性未知，則不能確定兩板間電場(chǎng)強(qiáng)度的方向，也不能確定PQ兩點(diǎn)電勢(shì)的高低,

選項(xiàng)AB錯(cuò)誤；

CD.從P到。粒子一定做減速運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能減小，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加，即粒子在P點(diǎn)的電勢(shì)能一定

比在Q點(diǎn)低，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。

故選D.

6.如圖所示，光滑水平面上存在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為8,質(zhì)量為m、邊長(zhǎng)為a的正方形線(xiàn)框ABCD

斜向穿進(jìn)磁場(chǎng)，當(dāng)AC剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度為v,方向與磁場(chǎng)邊界成45°角，若線(xiàn)框的總電阻為R,則（）

A.線(xiàn)框穿進(jìn)磁場(chǎng)過(guò)程中，線(xiàn)框中電流的方向?yàn)镈CBA

B.AC剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，線(xiàn)框中感應(yīng)電流為一^

R

C.AC剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，線(xiàn)框所受安培力為至N

R

3

D.AC剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，CD兩端電壓為一Bau

4

【答案】D

【解析】A.線(xiàn)框進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中，穿過(guò)線(xiàn)框的磁通量增大，由楞次定律可知，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向垂直

紙面向外，則感應(yīng)電流的方向?yàn)锳8C。方向，故A錯(cuò)誤；

B.AC剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)CD邊切割磁感線(xiàn)，有效的切割長(zhǎng)度為。，所以產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為

E=Bav

則線(xiàn)框中感應(yīng)電流為

,EBav

I=——=----

RR

故B錯(cuò)誤；

C.AC剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)線(xiàn)框的CD邊產(chǎn)生的安培力馬v的方向相反，AD邊受到的安培力的方向垂直于4。向下,

它們的大小都是

且AD邊與CD邊受到的安培力的方向相互垂直，所以AC剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)線(xiàn)框所受安培力為AD邊與CD邊受

到的安培力的矢量和，即為

故C錯(cuò)誤；

D.C。兩端的電壓是外電壓

33

U=-E=-Bav

44

故D正確。

故選D。

二、選擇題:本題共4小題，每小題5分，共20分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有多項(xiàng)符合題目要求全

部選對(duì)的得5分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分。

7.質(zhì)量分別為2kg和3kg的物塊A、B放在光滑水平面上并用輕質(zhì)彈簧相連，如圖所示，今對(duì)物塊A、B分

別施以方向相反的水平力Fi、Fi,且凡=20N、E=10N,則下列說(shuō)法正確的是（）

AB

A.彈簧的彈力大小為16N

B.如果只有F1作用，則彈簧的彈力大小變?yōu)?2N

C.如果只有F2作用，則彈簧的彈力大小變?yōu)?N

D.若Fi=10N、F2=20N,則彈簧的彈力大小不變

【答案】ABC

【解析】A.彈簧不在伸長(zhǎng)后，AB具有相同的加速度。對(duì)于整體AB,根據(jù)牛頓第二定律

FX-F2=(mA+m[i)a

解得

a=2mzs2

對(duì)A,由牛頓第二定律

4_々單=mAa

代入數(shù)據(jù)解得

見(jiàn)=16N

故A正確;

B.只有Fi作用時(shí)，對(duì)整體AB,根據(jù)牛頓第二定律

F}=(mA+mB)a

解得

a=4m/s2

對(duì)A,由牛頓第二定律

耳-&?=心。

解得

“12N

故B正確；

C.如果只有F2作用，對(duì)整體AB,根據(jù)牛頓第二定律

F2=(mA+mH)a

解得

a=2m/s2

對(duì)A,由牛頓第二定律

ma

&2=A

解得

場(chǎng)2=4N

故C正確；

D.若Fi=10N、E=20N,對(duì)整體AB,根據(jù)牛頓第二定律

鳥(niǎo)一片=（m4+加8）%

解得

2

aQ=2m/s

對(duì)A,由牛頓第二定律

%3一月=%%

解得

%3=14N

故D錯(cuò)誤。

故選ABCo

8.宇宙中，兩顆靠得比較近的恒星，只受到彼此之間的萬(wàn)有引力作用互相繞轉(zhuǎn)，稱(chēng)之為雙星系統(tǒng)，設(shè)某雙

星系統(tǒng)繞其連線(xiàn)上的O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示.若4。＜。&則

A.星球A的向心力一定大于B的向心力

B.星球A的線(xiàn)速度一定大于8的線(xiàn)速度

C.星球A的質(zhì)量一定大于B的質(zhì)量

D.雙星的總質(zhì)量一定，雙星之間的距離越大，其轉(zhuǎn)動(dòng)周期越大

【答案】CD

【解析】A.雙星靠相互間的萬(wàn)有引力提供向心力，知向心力大小相等.故A錯(cuò)誤；

B.雙星的角速度相等，根據(jù)v=w知，星球A的線(xiàn)速度一定小于星球8的線(xiàn)速度.故B錯(cuò)誤;

C.雙星間靠萬(wàn)有引力提供向心力，有

GlYlJU2?

-1K=加必%

r

得

H?A：mB=rB：rA>l

即

mA>mB

故C正確；

D.根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力，對(duì)A

GmA,nH4/①

-p--mA-rrA①

對(duì)B

中小爺”②

聯(lián)立①②得

4萬(wàn)2,

n?A+mB=G.2”（G+方）=GT2

可知雙星的總質(zhì)量一定，雙星之間的距離越大，其轉(zhuǎn)動(dòng)周期越大，故D正確:

故選CD。

9.如圖所示，導(dǎo)線(xiàn)框繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)為e=260sinlOOrit(V)。并與理想

升壓變壓器相連進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電，理想降壓變壓器的原、副線(xiàn)圈匝數(shù)比為4：1,降壓變壓器副線(xiàn)圈接入一

只"12V,12W”的燈泡，且燈泡正常發(fā)光，輸電線(xiàn)路總電阻r=16Q,導(dǎo)線(xiàn)框及其余導(dǎo)線(xiàn)電阻不計(jì)，電表均為

理想電表，則()

升壓變壓器

A.電流表的示數(shù)為0.5A

B.原線(xiàn)圈中交變電壓的頻率為100Hz

C.升壓變壓器的原副線(xiàn)圈匝數(shù)之比為1：2

D.當(dāng)降壓變壓器副線(xiàn)圈再并聯(lián)一只同樣燈泡時(shí)，輸電線(xiàn)上損失的功率增大

【答案】ACD

【解析】A.降壓變壓器副線(xiàn)圈接入一只"12V,12W”的燈泡，且燈泡正常發(fā)光，燈泡的電流為1A,且降壓變

壓器的原、副線(xiàn)圈匝數(shù)之比為4:1,則輸電線(xiàn)路的電流為0.25A,輸電線(xiàn)上損失功率為1W,則升壓變壓

器輸入功率

5=1W+12W=13W

由題意可知

U=26V

則

/=0.5A

A正確；

B.根據(jù)頻率與角速度關(guān)系可得

/=—=50Hz

2萬(wàn)

B錯(cuò)誤；

C,升壓變壓器副線(xiàn)圈電壓

根據(jù)原、副線(xiàn)圈電壓與線(xiàn)圈匝數(shù)成正比可得

4U'2

C正確；

D.當(dāng)降壓變壓器副線(xiàn)圈再并聯(lián)一只同樣燈泡時(shí)，副線(xiàn)圈電流增大，輸電線(xiàn)電流也增大，由

片員=磕〃

則損失功率增大，D正確。

故選ACD。

10.如圖所示，間距為L(zhǎng)足夠長(zhǎng)的光滑平行導(dǎo)軌PQ、MN固定在絕緣水平桌面上，導(dǎo)軌左端接有阻值為R

的定值電阻，質(zhì)量為m、電阻為r的導(dǎo)體棒ab垂直靜置于導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌接觸良好，其長(zhǎng)度恰好等于導(dǎo)軌

間距，導(dǎo)軌的電阻忽略不計(jì)整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度8的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌向上.如果導(dǎo)體棒

ab以初速度小向右運(yùn)動(dòng)開(kāi)始計(jì)時(shí)，則以下說(shuō)法正確的是()

A.棒ab運(yùn)動(dòng)的速度為囪時(shí)其加速度的大小為

m(R+r)

B.棒。b運(yùn)動(dòng)的速度為小時(shí)其加速度的大小為亂上”

3機(jī)(R+r)

C.棒ab在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)的位移x的大小為竺衣”2

2

B匕

D.棒ab在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)的位移x的大小為

3B2G

【答案】AC

【解析】AB.導(dǎo)體棒速度為小時(shí)切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

E=BLvo

導(dǎo)體棒中電流

/?+r

導(dǎo)體棒受到安培力

FkBIL

由牛頓第二定律

F安二ma

聯(lián)立以上各式，可得棒ab運(yùn)動(dòng)速度為vo時(shí)其加速度的大小

fn(R+r)

A正確，B錯(cuò)誤；

CD.由動(dòng)量定理

—BILt=O—mv()

導(dǎo)體棒中的平均感應(yīng)電流

BLv

71=------

R+r

導(dǎo)體棒的位移

x-vt

聯(lián)立三式解得棒ab在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)的位移大小為

mv(/?+r)

x=()

B~I}

C正確，D錯(cuò)誤。

故選AC。

三、非選擇題:共56分。第11?14題為必考題，每個(gè)試題考生都必須作答第15?16題為選考題，考生根據(jù)

要求作答。

(-)必考題:共43分。

11.在“探究求合力的方法”實(shí)驗(yàn)中，現(xiàn)有木板、白紙、圖釘、橡皮筋、細(xì)繩套和一只彈簧測(cè)力計(jì)。

彈力F(N)0.501.001.502.002.503.003.50

伸長(zhǎng)量x(10-2m)0.741.802.803.724.605.586.42

根據(jù)表中數(shù)據(jù)在作出的F-x圖象求得該彈簧的勁度系數(shù)k=N/m；(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)

(2)某次實(shí)驗(yàn)中，彈簧測(cè)力計(jì)的指針位置如圖甲所示，其讀數(shù)為N；同時(shí)利用⑴中結(jié)果獲得彈簧上的彈

力值為2.50N,請(qǐng)?jiān)趫D乙中畫(huà)出這兩個(gè)共點(diǎn)力的合力F方的圖示；

⑶由圖得到下價(jià)=N。(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)

A

【答案】53（51?55均對(duì)）2.10（2.08?2.12均對(duì)）33（3.1~3.5均對(duì)）

【解析】⑴口］山圖可知圖線(xiàn)的斜率即為彈簧的勁度系數(shù)k,根據(jù)胡克定律可得

AF_3.2-0

kN/m?53N/m

Ax-6xl0-2

（2）⑵彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)為2.10N。

⑶設(shè)每單位長(zhǎng)度為IN,則合力的圖示如圖所示

⑶⑷經(jīng)測(cè)量合力為

F朽3.3N

12.某學(xué)習(xí)小組進(jìn)行精確測(cè)量電阻&的阻值的實(shí)驗(yàn)，有下列器材供選用。

A.待測(cè)電阻反（約300。）

B.電壓表V（3V,內(nèi)阻約3kC）

C.電流表Ai（10mA,內(nèi)阻約10Q）

D.電流表A2（20mA,內(nèi)阻約5。）

E.滑動(dòng)變阻器Ri（0?20Q,額定電流2A）

F.滑動(dòng)變阻器/?2（0-2000Q,額定電流0.5A）

G.直流電源E（3V,內(nèi)阻約1Q）

H.開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)若干

⑴甲同學(xué)根據(jù)以上器材設(shè)計(jì)了用伏安法測(cè)量電阻的電路，并能滿(mǎn)足Rx兩端電壓從零開(kāi)始變化并進(jìn)行多次測(cè)

量。則電流表應(yīng)選擇（填"AJ或"Az"）;滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇（填或"R2"）;請(qǐng)?jiān)谔摼€(xiàn)框中

幫甲同學(xué)畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路原理圖―。

⑵乙同學(xué)經(jīng)過(guò)反復(fù)思考，利用所給器材設(shè)計(jì)出了如圖所示的測(cè)量電路，具體操作如下:

①按圖連接好實(shí)驗(yàn)電路，閉合開(kāi)關(guān)S1前調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器總、R2的滑片至適當(dāng)位置；

②閉合開(kāi)關(guān)Si,斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S2,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器用、色的滑片，使電流表A的示數(shù)恰好為電流表A2的示數(shù)

的一半；

③閉合開(kāi)關(guān)S2并保持滑動(dòng)變阻器R2的滑片位置不變，讀出電壓表V和電流表Ai的示數(shù)，分別記為U、/；

④待測(cè)電阻的阻值Rx=,比較甲、乙兩同學(xué)測(cè)量電阻&的方法，你認(rèn)為哪個(gè)同學(xué)的方法更有利于

減小系統(tǒng)誤差？（填"甲"或"乙"）同學(xué)的。

-----廿

&TJ

【答案】Ai&匕乙

——/

【解析】⑴⑴由題意得，流過(guò)待測(cè)電阻的最大電流約為

E

——=0.01A=10mA

&

所以電流表選用Ai。

⑵實(shí)驗(yàn)要求&兩端電壓從零開(kāi)始變化并進(jìn)行多次測(cè)量，則滑動(dòng)變阻器有采用分壓式接法，即滑動(dòng)變阻器選

用相對(duì)RX較小的％。

⑶待測(cè)電阻阻值約為電壓表內(nèi)阻的上，待測(cè)電阻阻值約為電流表內(nèi)阻的30倍，所以相對(duì)來(lái)說(shuō)電流表的分

壓影響較小，則測(cè)量電路采用電流表的內(nèi)接法，所以實(shí)驗(yàn)電路如圖。

------

_R,

----------------------

(2)[4]閉合開(kāi)關(guān)Si,斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S2,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器Ri、R2的滑片，使電流表Ai的示數(shù)恰好為電流表A2的示

數(shù)的?半，則待測(cè)電阻的阻值等于電流表Ai的內(nèi)阻與滑動(dòng)變阻器能連入電路的阻值之和。閉合開(kāi)關(guān)S2(將

電流表A2短路)并保持滑動(dòng)變阻器月2的滑片位置不變，讀出電壓表V和電流表Ai的示數(shù)，分別記為U、/,

則可計(jì)算出電流表Ai的內(nèi)阻與滑動(dòng)變阻器生連入電路的阻值之和。綜上

R=S

*I

⑸方案乙采用了等效法測(cè)電阻，方案甲中由于電流表的分壓會(huì)造成系統(tǒng)誤差，所以乙同學(xué)的方法更有利于

減小系統(tǒng)誤差。

13.如圖，間距為L(zhǎng)的兩平行金屬導(dǎo)軌與阻值為R的定值電阻相連，導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)且電阻不計(jì)，導(dǎo)軌所在平

面與水平面成2角。整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B方向垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。導(dǎo)軌上質(zhì)

量為m、電阻為r的金屬桿CD,在沿導(dǎo)軌平面向上的外力尸作用下，由靜止開(kāi)始沿導(dǎo)軌向上做加速度為a

的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，桿與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為〃，重力加速度為g。設(shè)剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)t=0,求：

⑴外力尸隨時(shí)間t的變化關(guān)系；

(2)t=ti時(shí),電阻R上消耗的功率；

(3)0~匕時(shí)間內(nèi)，通過(guò)電阻R的電量。

【答案】（1）尸=機(jī)8$皿6+〃〃吆（\）5，+/?7。+^_^^，：（2）（或"?R：⑶BL。"—

R+r[R+rJ2（R+r）

【解析】（1）根據(jù)牛頓第二定律有

F一mgsin0一/^mgcos0-F^=ma

FA=B1L

,BLv

R+r

v=at

聯(lián)立解得

B2l}a

F=mgsin0+jumgcos0+ma+-------1

R+r

⑵根據(jù)上一小題分析，解得

,BLa

1=------￡

R+r'

根據(jù)

P=I2R

解得

H黑)R

⑶根據(jù)

-BLvt,BkS△①

q=It、=---L=---=----

R+rR+rR+r

1

A(D=BLx-at；7

21

聯(lián)立解得

A①BLx-at；BLati

q=------=--------——=--------

R+rR+r2(H+r)

14.如圖所示，固定軌道由水平部分ABC。和半圓形部分。跖組成，兩部分相切于。點(diǎn)，BCDEF部分

光滑，A8部分長(zhǎng)度為L(zhǎng)=5m,BO部分足夠長(zhǎng)。三個(gè)小滑塊P、Q和N的質(zhì)量分別為班=2kg、w2=lkg

和M=9kg,它們與AB部分的動(dòng)摩擦因數(shù)均為〃=025。輕質(zhì)彈簧固定在Q右端，N與彈簧接觸但不粘

連，初始時(shí)系統(tǒng)保持靜止?，F(xiàn)給P一個(gè)水平向右的瞬時(shí)沖量/=26N-s,P開(kāi)始向右滑行，與Q碰后立刻

粘在一起，碰撞時(shí)間極短，彈簧始終在彈性限度內(nèi)，重力加速度g=10m/s2。

(1)求P與Q碰撞過(guò)程中損失的機(jī)械能；

(2)欲使N在半圓軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)不脫離半圓軌道，試分析討論軌道半徑需要滿(mǎn)足的條件。

E

PjQN?

口》廣］“三J口二

7777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777/777777777/7777777777~

ABCD

【答案】(1)Q=48J；(2)H應(yīng)滿(mǎn)足RNO.8m或0<RW0.32m

【解析】(1)對(duì)小滑塊P,根據(jù)動(dòng)量定理可知其運(yùn)動(dòng)的初速度為

%=—=13m/s

網(wǎng)

根據(jù)牛頓第二定律可知，P在AB段滑行時(shí)的加速度大小為

a=/jg=2.5m/s2

設(shè)與。碰前瞬間P的速度為V,,根據(jù)勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律有

V；=VQ-2aL

解得

V]=12m/s

P與。碰撞后立刻粘在?起，設(shè)共同速度為打，以水平向右為正方向根據(jù)動(dòng)量守恒定律有

成％=（肛+m,）v2

解得

v2=8m/s

根據(jù)功能關(guān)系可知，在尸、。碰撞過(guò)程中損失的機(jī)械能為

解得

Q=48J

(2)取水平向右為正方向，設(shè)N被彈簧彈開(kāi)時(shí)，P和N速度分別為匕和1，根據(jù)動(dòng)量守恒定律有

（町+m,）彩=（町+/）匕+MV4

山機(jī)械能守恒定律有

/（叫+網(wǎng)）￥=g（仍+丐川

解得

匕=-4m/s

v4=4m/s

N不脫離半圓軌道有兩種臨界狀態(tài)

臨界狀態(tài)1：N恰好能到達(dá)尸點(diǎn)，設(shè)N恰好到達(dá)尸點(diǎn)時(shí)的速度為%,半圓形軌道半徑為4

有

Mv\

Mg=R

根據(jù)動(dòng)能定理有

1,1，

-Mg.2?

解得

N=0.32m

臨界狀態(tài)2：N恰好能到達(dá)與圓心等高處，設(shè)此時(shí)半圓形軌道半徑為衣2

根據(jù)動(dòng)能定理有

19

-MgR2-Q--Mvl

解得

R?=0.8m

所以要使N在半圓軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)不脫離半圓軌道，軌道半徑R應(yīng)滿(mǎn)足R>0.8m或0<RW0.32m

（二）選考題:共13分。請(qǐng)考生從兩道中任選一題作答。如果多做，則按第一題計(jì)分。

15.[物理選修33]

（1）.一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)a等壓膨脹到狀態(tài)b,再等容增壓到狀態(tài)c,然后等溫膨脹到狀態(tài)d,最

后經(jīng)過(guò)一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程回到狀態(tài)。，其壓強(qiáng)p與體積V的關(guān)系如圖所示。下列說(shuō)法正確的是（）

p

A.從。到b,每個(gè)氣體分子的動(dòng)能都增大

B.從b到c,氣體溫度升高

C.從c到d,氣體內(nèi)能不變

D.從d到a,氣體對(duì)外界做正功

E.從。經(jīng)過(guò)b、c、d,再回到。的過(guò)程，外界向氣體傳遞的熱量與氣體對(duì)外界所做的功相等

【答案】BCE

【解析】A.從。到b,根據(jù)J=C可知，壓強(qiáng)不變，體積變大，則溫度升高，分子平均動(dòng)能變大，但是

T

并非每個(gè)氣體分子的動(dòng)能都增大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；

B.根據(jù)更=C可知，從b到c,體積不變，壓強(qiáng)變大，則氣體溫度升高，選項(xiàng)B正確；

T

C.從c到d,氣體的溫度不變，則氣體內(nèi)能不變，選項(xiàng)C正確；

D.從d到。，氣體體積減小，則外界對(duì)氣體做正功，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；

E.從。經(jīng)過(guò)b、c、d,再回到。的過(guò)程，其中從。到d過(guò)程氣體對(duì)外做功的值等于圖線(xiàn)與V軸圍成的面積,

從d回到。時(shí)外界對(duì)氣體做功也等于圖像與V軸圍成的面積大小，則整個(gè)過(guò)程中氣體對(duì)外界做功，而整個(gè)

過(guò)程中內(nèi)能不變，則由熱力學(xué)第一定律可知，外界向氣體傳遞的熱量與氣體對(duì)外界所做的功相等，選項(xiàng)E

正確。

故選BCEo

（2）.在大力提倡"節(jié)能減排、低碳生活，建設(shè)美麗中國(guó)”的今天，綠色環(huán)保已經(jīng)成為了人們重要的出行方

式。小莉家為此買(mǎi)了一輛鳳凰牌的自行車(chē)，在用打氣筒給輪胎快速打氣后發(fā)現(xiàn)筒的外壁變熱了，則在打氣

活塞向下壓縮氣體過(guò)程中，外界對(duì)氣體（填"做正功""做負(fù)功"或"不做功"）；氣筒內(nèi)的氣體分子的

平均動(dòng)能（填"增加""減少"或"不變"）;單位時(shí)間內(nèi)對(duì)筒壁單位面積碰撞的次數(shù)（填“增

加""減少"或"不變"）。

【答案】做正功增加增加

【解析】口].