卷2-2021年決勝高考物理模考沖刺卷（重慶新高考專用）（解析版）

2021年決勝高考物理?？紱_刺卷

注意事項(xiàng)：

1.作答前，考生務(wù)必將自己的姓名、考場(chǎng)號(hào)、座位號(hào)填寫在試卷的規(guī)定位置上。

2.作答時(shí)，務(wù)必將答案寫在答題卡上。寫在試卷及草稿紙上無效。

3.考試結(jié)束后，將答題卡、試卷、草稿紙一并交回。

一、單項(xiàng)選擇題:本題共7小題，每小題4分，共28分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，

只有一項(xiàng)是符合題目要求的。

1.如圖所示，均勻帶正電的絕緣圓環(huán)。與金屬圓環(huán)》同心共面放置，當(dāng)。繞。點(diǎn)在其

所在平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)，。中產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流，由此可知，圓環(huán)。將（）

A.順時(shí)針加速旋轉(zhuǎn)B.順時(shí)針減速旋轉(zhuǎn)

C.逆時(shí)針勻速旋轉(zhuǎn)D.逆時(shí)針減速旋轉(zhuǎn)

【答案】B

【詳解】

AB.當(dāng)帶正電的絕緣圓環(huán)。順時(shí)針加速旋轉(zhuǎn)時(shí)，圓環(huán)“相當(dāng)于順時(shí)針方向電流，并且

在增大，根據(jù)右手螺旋定則可知，其內(nèi)有垂直于紙面向里的磁場(chǎng)，其外有垂直于紙面向

外的磁場(chǎng)，并且磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度在增大，金屬圓環(huán)〃內(nèi)的合磁通量垂直紙面向里而且

在增大，根據(jù)楞次定律可知，。中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)垂直于紙面向外，所以b中產(chǎn)生

逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流，所以A錯(cuò)誤，B正確；

C.逆時(shí)針勻速旋轉(zhuǎn)時(shí)，穿過圓環(huán)b的磁通量不變，不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；

D.圓環(huán)。逆時(shí)針減速旋轉(zhuǎn)與順時(shí)針加速旋轉(zhuǎn)是等效的，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

故選B。

2.如圖所示，在水平粗糙橫桿上，有一質(zhì)量為m的小圓環(huán)A,用一細(xì)線懸吊一個(gè)質(zhì)量

為m的球B。現(xiàn)用一水平力F緩慢地拉起B(yǎng),在此過程中A一直保持靜止不動(dòng)，設(shè)圓

環(huán)A受到的支持力為打，摩擦力為f,此過程中：（）

A.品增大，f增大

B.品減小，f增大

C.品不變，f減小

D.品不變，f增大

【答案】D

【解析】對(duì)B受力分析，則B受重力、繩子的拉力及F；三力滿足應(yīng)始終處

于平衡狀態(tài)；受力分析如圖所示：

在B上升的過程中繩子與豎直方向的夾角增大，而重力不變，F(xiàn)=GtanO,故

拉力F應(yīng)增大；以AB為整體受力分析，整體在水平方向受拉力、摩擦力；

豎直方向上受重力、支持力；因整體處于平衡狀態(tài)，故水平方向f=F,因F

增大，故摩擦力/增大；豎直方向重力不變，則壓力FN不變；故D正確，A、

B、C錯(cuò)誤；故選D.

【點(diǎn)睛】本題也可以由隔離法求解，但是解答過程較為麻煩；因此在解題時(shí)

要特別注意整體法的應(yīng)用.

3.在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)靜止的氫原子核（怒Rn）,由于衰變它放出一個(gè)粒子，此粒子

的徑跡與反沖核的徑跡是兩個(gè)相互外切的圓，大圓與小圓的直徑之比為42：1,如下圖

所示，那么氫核的衰變方程應(yīng)為（）

A.^Rn^^Fr+>

B.2言Rn-2矍po+；He

C.2京即―北Fr+；>e

D.2京Rnf2*At+汨

【答案】B

【詳解】

粒子的徑跡與反沖核的徑跡是兩個(gè)相互外切的圓，則粒子和反沖核帶同種電荷。

靜止的氯原子核衰變，衰變后粒子與反沖核的動(dòng)量大小相等，方向相反。

粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，洛倫茲力提供向心力，則

V2

qvB=m——

r

解得：粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑

mv

~qB

大圓與小圓的直徑之比為42：1,所以粒子與反沖核的電荷量之比為1：42?

綜上，結(jié)合核反應(yīng)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒，則B項(xiàng)正確，ACD三項(xiàng)錯(cuò)誤。

故選B。

4.游樂場(chǎng)的過山車可以底朝上在圓軌道上運(yùn)行，游客卻不會(huì)掉下來，如圖甲所示，我

們把這種情形抽象為圖乙的模型：弧形軌道的下端與豎直圓軌道相接，將小球從弧形軌

道上端距地面高度為〃處釋放，小球進(jìn)入半徑為R的圓軌道下端后沿圓軌道運(yùn)動(dòng)。欲使

小球運(yùn)動(dòng)到豎直圓軌道最高點(diǎn)時(shí)軌道對(duì)小球的壓力等于小球的重力，則/?與R應(yīng)滿足的

關(guān)系是（不考慮摩擦阻力和空氣阻力）（）

圖甲圖乙

A.h=2R

B.h=2.5R

C.h=3R

D.h=3.5R

【答案】c

【詳解】

小球通過圓軌道最高點(diǎn)時(shí)，應(yīng)滿足

2

V

mg+mg=m~

小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)的過程中，只有重力做功，由機(jī)械能守恒定律

12

mg(/i-2R)——mv

2

解得

h=3R

故選C。

5.如圖甲所示，虛線上方空間有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，直角扇形導(dǎo)線框

繞垂直于紙面的軸0以角速度3勻速逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng).設(shè)線框中感應(yīng)電流的方向以逆時(shí)針

為正，線框處于圖示位置時(shí)為時(shí)間零點(diǎn).那么，在圖乙中能正確表明線框轉(zhuǎn)動(dòng)一周感應(yīng)

電流變化情況的是（）

【詳解】

當(dāng)線框進(jìn)入磁場(chǎng)后，切割的有效長(zhǎng)度為半圓的半徑不變，即電動(dòng)勢(shì)及電流大小不變；由

右手定則可知，電流為逆時(shí)針，故為正值，當(dāng)線框全部進(jìn)入磁場(chǎng)，磁通量不變，無感應(yīng)

電流，故A正確，BCD錯(cuò)誤。

6.在維護(hù)和檢修高壓供電線路時(shí)，為了不影響城市用電，電工經(jīng)常要在高壓線上帶電

作業(yè).為了保障電工的安全，電工全身要穿上用金屬絲線編織的衣服（如圖）.圖乙中電

工站在高壓直流輸電線的A供電線上作業(yè)，其頭頂上方有B供電線，8供電線的電勢(shì)高

于A供電線的電勢(shì).虛線表示電工周圍某一截面上的等勢(shì)面，c、d、e、/是不同等勢(shì)面

上的四個(gè)點(diǎn)，以下說法正確的是（）

A.在以小e、/四點(diǎn)中，c點(diǎn)的電場(chǎng)最強(qiáng)

B.在以4、e、/四點(diǎn)中，/點(diǎn)的電勢(shì)最高

C.若將某電子由c移到力其電勢(shì)能將增大

D.將電子在d點(diǎn)由靜止釋放，它會(huì)向e點(diǎn)所在等勢(shì)面運(yùn)動(dòng)

【答案】C

【詳解】

A.依據(jù)等差等勢(shì)線的疏密，可知，在c、"、e、/四點(diǎn)中，/點(diǎn)的電場(chǎng)最強(qiáng)，故A錯(cuò)誤；

B.沿著電場(chǎng)線方向，電勢(shì)是降低的，因B供電線的電勢(shì)高于A電線的電勢(shì)，則在c、d、

e、/四點(diǎn)中，c點(diǎn)的電勢(shì)最高，故B錯(cuò)誤；

C.若將某電子由c移到力即從高電勢(shì)到低電勢(shì)，其電勢(shì)能將增大，故C正確；

D.將某電子在d點(diǎn)由靜止釋放，在電場(chǎng)力作用下，它會(huì)向c點(diǎn)所在等勢(shì)面運(yùn)動(dòng)，故D

錯(cuò)誤；

故選C。

7.一宇航員到達(dá)半徑為R、密度均勻的某星球表面，做如下實(shí)驗(yàn)：用不可伸長(zhǎng)的輕繩

拴一質(zhì)量為，"的小球，上端固定在。點(diǎn)，如圖甲所示，在最低點(diǎn)給小球某一初速度，

使其繞0點(diǎn)的豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，測(cè)得繩的拉力F大小隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所

示.F、=7Fz，設(shè)R、，"、引力常量G以及Q為已知量，忽略各種阻力.以下說法正確

B.衛(wèi)星繞該星球的第一宇宙速度為

D.小球過最高點(diǎn)的最小速度為0

【答案】C

【解析】

2

設(shè)祛碼在最低點(diǎn)時(shí)細(xì)線的拉力為F|,速度為vi，則耳一7ng=/〃玄①

2

設(shè)祛碼在最高點(diǎn)細(xì)線的拉力為F2,速度為V2,則F+mg=m—

2R

1919

由機(jī)械能守恒定律得mg2r+5加%2=-mvi③

由①、②、③解得g=④

F[=7F2，所以該星球表面的全力加速度為互

.故A錯(cuò)誤.根據(jù)萬有引力提供向心力

1m

得：絲絲=機(jī)二U星繞該星球的第一宇宙速度為丫=、陛，故B錯(cuò)誤.在星球

R1R\R

表面，萬有引力近似等于重力生?=/n'g⑤

由④、⑤解得，星球的密度：片丁二；二28忒加火選項(xiàng)C正確;

IGmq兀R

2

小球在最高點(diǎn)受重力和繩子拉力，根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律得:

F2+mgmg

所以小球在最高點(diǎn)的最小速彩之歷.故D錯(cuò)誤.故選C.

點(diǎn)睛：根據(jù)祛碼做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)在最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，找出向心力的大小，可以

求得重力加速度；知道在星球表面時(shí)，萬有引力和重力近似相等，而貼著星球的表面做

圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體的重力就作為做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力.

二、多項(xiàng)選擇題:本題共3小題，每小題5分，共15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，有錯(cuò)選的得0分.

8.如圖所示，在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的圓筒內(nèi)壁上，有一物體隨圓筒一起轉(zhuǎn)動(dòng)而滑動(dòng)，下列說法

正確的是（)

A.物體受到4個(gè)力的作用，分別是重力，彈力，摩擦力和向心力

B.物體受到3個(gè)力的作用，分別是重力，彈力，摩擦力

C.當(dāng)圓筒的角速度。增大以后，物體會(huì)相對(duì)于圓筒發(fā)生滑動(dòng)

D.當(dāng)圓筒的角速度。增大以后，彈力增大，摩擦力不變

【答案】BD

【詳解】

AB.物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，合力指向圓心，對(duì)物體受力分析，受重力、向上的靜摩擦

力、指向圓心的支持力，如圖：

向心力是一個(gè)效果力，故A錯(cuò)誤，B正確；

CD.重力G與靜摩擦力f平衡，與物體的角速度無關(guān)，故增大角速度，支持力N提供

向心力，所以當(dāng)圓筒的角速度。增大以后，向心力變大，物體所受彈力N增大，最大

靜摩擦力變大，豎直方向依然平衡，物體不會(huì)滑動(dòng)，故C錯(cuò)誤，D正確。

故選BD。

9.如圖所示的理想變壓器副線圈為雙繞組，兩個(gè)副線圈”2、〃3分別通過開關(guān)，、S2與

電阻品、/?2連接，其阻值為凡=汽2=七原線圈”1接入正弦式交變電壓”=10JEcoslOOrt/

(V).若只閉合開關(guān)Si,則電流表示數(shù)為0.2A；若只閉合開關(guān)S2,電流表示數(shù)為1.25A.則

()

A.Ri消耗的電功率比&小

B.：均=3：5

C.若兩個(gè)開關(guān)同時(shí)閉合，電路消耗的總功率為14.5W

D.若兩個(gè)開關(guān)同時(shí)閉合，以消耗的電功率比幾大

【答案】AC

【詳解】

A.因Ui=10V；只閉合開關(guān)Si，電流表示數(shù)為0.2A；根據(jù)P=/U可知，變壓器輸入功

率為2W,此時(shí)變壓器次級(jí)消耗功率2W,也就是R消耗的電功率2W；同理只閉合開

關(guān)S2，昭消耗的電功率12.5W,即凡消耗的電功率比R小，選項(xiàng)A正確;

U.U,a

B.因一L===-則

n}n2n3

?1

而

U/一元一市

1n_即;

兩式相除則

〃2_Hl0.22

.255

選項(xiàng)B錯(cuò)誤。

CD.若兩個(gè)開關(guān)同時(shí)閉合，變壓器兩個(gè)次級(jí)電壓均不變，則次級(jí)電阻上消耗的功率不

變，R消耗的電功率仍比小?。粍t結(jié)合選項(xiàng)A的分析可知，電路消耗的總功率為

2W+12.5W=I4.5W,選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。

10.如圖所示，A、B兩小球由繞過輕質(zhì)定滑輪的細(xì)線相連，A放在固定的光滑斜面上,

B、C兩小球在豎直方向上通過勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧相連，C球放在水平地面上。

現(xiàn)用手控制住A球，并使細(xì)線剛剛拉直但無拉力作用，并保證滑輪左側(cè)細(xì)線豎直、右

側(cè)細(xì)線與斜面平行。己知A球的質(zhì)量為4/n,B、C球的質(zhì)量均為重力加速度為g,

細(xì)線與滑輪之間的摩擦不計(jì)，開始時(shí)整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。釋放A球后，A球沿斜

面下滑至速度最大時(shí)C球恰好離開地面，不計(jì)空氣阻力，在這一過程中A球始終在斜

面上。下列說法正確的是（）

A.C球剛離開地面時(shí)，B球的加速度最大B.釋放A球的瞬間，B球的加速度為0.4g

C.A球達(dá)到的最大速度為2g點(diǎn)D.B球達(dá)到的最大速度為gg

【答案】BC

【詳解】

A.C剛離開地面時(shí)，A和B的速度最大，合外力為零，則B球的加速度為零，故A

錯(cuò)誤；

B.設(shè)當(dāng)物體C剛剛離開地面時(shí)，彈簧的伸長(zhǎng)量為左，則

kxc=mg

物體C剛剛離開地面時(shí)，以B為研究對(duì)象，物體B受到重力、彈簧的彈力、細(xì)線的拉

力三個(gè)力的作用，設(shè)物體B的加速度為a,根據(jù)牛頓第二定律，對(duì)B有

T—mg—kxc-ma

對(duì)A有

4mgsina-T—4ma

聯(lián)立解得

4mgsina_mg_K=5ma

當(dāng)B獲得最大速度時(shí)，有

a=Q

聯(lián)立解得

1

sma=一

2

即

a=30°

釋放A的瞬間，此時(shí)對(duì)AB整體加速度大小相同，根據(jù)牛頓定律

4mgsin30°...

即B球的加速度為0.4g,故B正確;

c.c設(shè)開始時(shí)彈簧的壓縮量為

依B=Wg

當(dāng)物體c剛離開地面時(shí)，物體B上升的距離以及物體A沿斜面下滑的距離均為

h=xc+xB

由于彈簧處于壓縮狀態(tài)和伸長(zhǎng)狀態(tài)時(shí)的彈性勢(shì)能相等，且物體C剛離開地面是，A、B

兩物體的速度相等，設(shè)為％m，以A、B及彈簧組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象，由機(jī)械能

守恒定律得

2

4mghsina-mgh=；（4/n+m）vAm

代入解得

丁=2g后

因A、B速度相等，所以

故D錯(cuò)誤，C正確。

故選BCo

三、非選擇題:共57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。

（一）必考題:共45分。

11.（6分）在“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中：

（1）除打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（含紙帶、復(fù)寫紙）、小車、一端附有滑輪的長(zhǎng)木板、細(xì)線、鉤碼、

導(dǎo)線及開關(guān)外，在下面的儀器和器材中，必須使用的有（）

A.天平

B.電壓可調(diào)的直流電源

C.秒表

D.電壓合適的50Hz交流電源

（2）實(shí)驗(yàn)過程中，下列做法正確的是（）

A.先接通電源，再使小車運(yùn)動(dòng)

B.先使小車運(yùn)動(dòng)，再接通電源

C.將接好紙帶的小車停在靠近滑輪處

D.將接好紙帶的小車停在距離滑輪和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器相等的位置

（3）如圖所示為一次實(shí)驗(yàn)得到的一條紙帶，紙帶上每相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間都有4個(gè)點(diǎn)

未畫出，按時(shí)間順序取0、1、2、3、4、5、6共7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，如圖所示。其中2、3、4

三個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的位置關(guān)系如圖，則3這個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的讀數(shù)為,打點(diǎn)計(jì)數(shù)器打計(jì)數(shù)點(diǎn)3

時(shí)小車的瞬時(shí)速度大小片=m/s.

cm

（------------；~n567

二lihijiiiiHiiiiHiiiiiiii

*

234

【答案】DA6.10cm0.11m/s

【分析】

考查實(shí)驗(yàn)“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”。

【詳解】

（1）使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是需要用電壓合適的交流電源，處理紙帶時(shí)需要用刻度尺，而天平與

秒表均不需要，所以D選項(xiàng)是正確的，ABC錯(cuò)誤。

（2）實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，用將接好紙帶的小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處,先接通電源，再釋放紙帶，

所以A選項(xiàng)是正確的，BCD錯(cuò)誤。

（3）由圖讀數(shù)得3這個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的讀數(shù)為6.10cm,根據(jù)某段時(shí)間內(nèi)平均速度等于中時(shí)刻的

瞬時(shí)速度，則有：v3=^=0.11m/s。

2T

12.（9分）用伏安法測(cè)定一個(gè)待測(cè)電阻R、的阻值（阻值約為200C）,實(shí)驗(yàn)室提供如下器

材：

電池組E（電動(dòng)勢(shì)3V,內(nèi)阻不計(jì)）

電流表Ai（量程0?15mA,內(nèi)阻約為100C）

電流表A2（量程0~300RA,內(nèi)阻為2000Q）

滑動(dòng)變阻器Ri（阻值范圍0?20。，額定電流2A）

電阻箱R2（阻值范圍。?9999Q,1A）

開關(guān)S、導(dǎo)線若干

要求實(shí)驗(yàn)中盡可能準(zhǔn)確地測(cè)量R的阻值，請(qǐng)回答下面問題：

（1）將電流表A2與電阻箱串聯(lián)，改裝成一個(gè)量程為3.0V的電壓表，將電阻箱阻值調(diào)

到C;

（2）在方框中完整畫出測(cè)量尺阻值的電路圖，并在圖中標(biāo)明器材代號(hào)o

(3)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R,兩表的示數(shù)如圖所示，可讀出電流表Ai的示數(shù)是mA,

電流表A2的示數(shù)是,測(cè)得待測(cè)電阻&的阻值是Q.

【答案】8000Q電路圖如圖:

8.0mA150.OpA19IQ

(1)[1].改裝后電壓表量程是3V,則電阻箱阻值

U3

R=--R=—^--2000Q=80000.

I823X10-4,

(2)[2],滑動(dòng)變阻器最大阻值遠(yuǎn)小于待測(cè)電阻阻值，滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法；待

測(cè)電阻阻值約為200C,電流表Ai內(nèi)阻約為100C,電壓表內(nèi)阻&=廠=1頌°口,

據(jù)&＜爾Rv可知電流表應(yīng)采用外接法；則電路圖如圖:

(3)[3][4][5].由圖示可知，電流表Ai的示數(shù)為8.0mA,電流表A2的示數(shù)為150.0gA；

待測(cè)電阻兩端電壓

U=A&=150x10-6*ioooov=1.5V

測(cè)得待測(cè)電阻

u_______1.5

RiQ?19IQ

A-/28.0x10-3-150xlO"6

13.（12分）如圖,長(zhǎng)乙=4111的固定斜面傾角6=30。,帶負(fù)電的小物塊帶電量4=-0.5（：、

質(zhì)量〃?=1kg。在尸=4.5N、沿斜面向下的力的作用下從靜止開始向下運(yùn)動(dòng)，到達(dá)光滑

水平面時(shí)撤去外力F,之后以一定的速度進(jìn)入MNPQ區(qū)域，MNPQ區(qū)域中存在寬度x

=4m、相互正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其中場(chǎng)強(qiáng)E=20N/C,磁感應(yīng)強(qiáng)度3=1T；己

知物塊和斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)〃=w，水平面與斜面平滑相連，設(shè)物塊在運(yùn)動(dòng)過程中

（1）物塊進(jìn)入電磁場(chǎng)時(shí)的速度大??；

（2）物塊在MNPQ區(qū)域運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t。

TT

【答案】（I）4m/s；（2）—5

3

【詳解】

（1）對(duì)小物塊分析

F+mgsinQ-fjmgcosQ=ma

vm=42aL=4m/s

（2）在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，易知Eq=mg,故在復(fù)合場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)

叫

R==8m

qB

又x=4m

TT

所以圓心角。二二

6

.2jrm

I=------

qB

0.7rm7i

t=——T=-——二——s

2〃6qB3

14.（18分）如圖所示，水平軌道與半徑為〃的半圓弧形軌道平滑連接于S點(diǎn)，兩者均

光滑且絕緣，并安裝在固定的豎直絕緣平板上。在平板的上下各有一塊相互正對(duì)的水平

金屬板P、。，兩板間的距離為乩半圓軌道的最高點(diǎn)八最低點(diǎn)S、及尸、Q板右側(cè)邊

緣點(diǎn)在同一豎直線上。裝置左側(cè)有一半徑為L(zhǎng)的水平金屬圓環(huán)，圓環(huán)平面區(qū)域內(nèi)有豎直

向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一根長(zhǎng)度略大于L的金屬棒一端置于圓環(huán)上,

另一端與過圓心。的豎直轉(zhuǎn)軸連接，轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)金屬桿轉(zhuǎn)動(dòng)，在圓環(huán)邊緣和轉(zhuǎn)軸處引出

導(dǎo)線分別與P、Q連接，圖中電阻阻值為凡不計(jì)其它電阻。右側(cè)水平軌道上有一帶電

量為+4、質(zhì)量為的小球I以速度％=2/苦^向左運(yùn)動(dòng)，與前面靜止的、質(zhì)量也為

工團(tuán)的不帶電小球2發(fā)生碰撞，碰后粘合在一起共同向左運(yùn)動(dòng)，小球和粘合體均可看作

2

質(zhì)點(diǎn)，碰撞過程沒有電荷損失，設(shè)P、Q板正對(duì)區(qū)域間才存在電場(chǎng)。重力加速度為g。

(1)計(jì)算小球1與小球2碰后粘合體的速度大小v；

(2)若金屬桿轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為。，計(jì)算圖中電阻R消耗的電功率P-,

(3)要使兩球碰后的粘合體能從半圓軌道的最低點(diǎn)S做圓周運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)T,計(jì)算金屬桿

Imgd

<(o<------丁

~-qBl}

【詳解】

(1)兩球碰撞過程滿足動(dòng)量守恒

加小+加

解得

(2)桿轉(zhuǎn)動(dòng)的電動(dòng)勢(shì)

19

/B,一LrCO,A/

△A0=2

^-BI3CD

Arkt2

電阻R的功率

/二次？療

~R~4R

(3)通過金屬桿的轉(zhuǎn)動(dòng)方向可知P、。板間的電場(chǎng)方向向上，粘合體受到的電場(chǎng)力方向向

上，在半圓軌道最低點(diǎn)的速度恒定，如果金屬桿轉(zhuǎn)動(dòng)角速度過小，粘合體受到的電場(chǎng)力

較小，不能達(dá)到最高點(diǎn)T，臨界狀態(tài)是粘合體剛好達(dá)到T點(diǎn)，此時(shí)金屬桿的角速度仍為

最小，設(shè)此時(shí)對(duì)應(yīng)的電場(chǎng)強(qiáng)度為&,粘合體達(dá)到7點(diǎn)時(shí)的速度為匕，

在7點(diǎn)，由牛頓第二定律得

mg_qE]-m—

從S到T,由動(dòng)能定理得

解得g=等，桿轉(zhuǎn)動(dòng)的電動(dòng)勢(shì)

兩板間電場(chǎng)強(qiáng)度

E=亙

1d

聯(lián)立解得S=一ms勺d；

qBL

如果金屬桿轉(zhuǎn)動(dòng)角速度過大，粘合體受到的電場(chǎng)力較大，粘合體在S點(diǎn)就可能脫離圓軌

道，臨界狀態(tài)是粘合體剛好在S點(diǎn)不脫落軌道，此時(shí)金屬桿的角速度牡為最大，設(shè)此

時(shí)對(duì)應(yīng)的電場(chǎng)強(qiáng)度為瑪，在S點(diǎn)，由牛頓第二定律得

qE、-mg=m—

r

桿轉(zhuǎn)動(dòng)的電動(dòng)勢(shì)

f2~~BL7ty,

兩板間電場(chǎng)強(qiáng)度

綜上所述，要使兩球碰后的粘合體能從半圓軌道的最低點(diǎn)5做圓周運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)T,金

mgdImgd

屬桿轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度的范圍為

qBl}qBl}°

（二）選考題:共12分。請(qǐng)考生從第15題和第16題中任選一題作答，若兩題都做，則

按所做的第一題記分。

15.[選修3-3]（12分）

（1）（4分）下列說法正確的是（在給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題

目要求的）。

A.懸浮在水中花粉的布朗運(yùn)動(dòng)反映了花粉分子的熱運(yùn)動(dòng)

B.水杯里的水面超出杯口但不溢出，是由于水的表面張力作用

C.空氣中水蒸氣的實(shí)際壓強(qiáng)與飽和氣壓相差越大，越不利于水的蒸發(fā)

D.一定量100℃的水變成100℃的水蒸汽，其分子之間的勢(shì)能減小

【答案】B

【詳解】

A.布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮在水中花粉的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，反映「水分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，所以布朗

運(yùn)動(dòng)不能反映了花粉分子的熱運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；

B.水的表面存在表面張力，使得液體表面像彈性膜一樣，從而使得水杯里的水面超出

杯口但不溢出，故B正確；

C.空氣中水蒸氣的實(shí)際壓強(qiáng)與飽和汽壓相差越大，相對(duì)濕度越小，越有利于水的蒸發(fā)，

故c錯(cuò)誤；

D.一定量100℃的水變成100℃的水蒸汽，溫度沒有變化，分子的平均動(dòng)能不變，但

是在這個(gè)過程中要吸熱，內(nèi)能增大，所以分子之間的勢(shì)能必定增大，故D錯(cuò)誤；

故選B.

【點(diǎn)睛】

布朗運(yùn)動(dòng)反映了液體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，不能反映花粉分子的熱運(yùn)動(dòng)；水蒸氣的實(shí)際壓

強(qiáng)與飽和汽壓相差越大，越有利于水的蒸發(fā)；液體存在表面張力，物體的內(nèi)能，結(jié)合這

些知識(shí)解答.

（2）（8分）如圖所示，為常德市某小區(qū)在防治新冠疫情過程中用于噴灑消毒液的噴霧

器，由三部分構(gòu)成，左側(cè)為手持式噴霧管，管底部有閥門K；中間為儲(chǔ)藥桶，桶的橫截

面積處處相等為S=4（X）cm2,桶高為〃=50cm,桶的上方有可以關(guān)閉的蓋子；右側(cè)是通過

體積可忽略的細(xì)管連通的打氣裝置，每次打進(jìn)％=700cm3的空氣。某次消毒需將噴嘴舉

高到比桶底高△0=75cm處，工作人員關(guān)閉閥門K,向桶中裝入了A=30cm深的藥液，

封閉蓋子，為了能使儲(chǔ)藥桶中消毒液全部一次性噴出，通過打氣裝置向桶內(nèi)打氣。求需

要打氣多少次才能達(dá)到目的？（已知大氣壓強(qiáng)po=75.OcmHg,消毒液的密度為水銀

密度的01倍，不考慮在整個(gè)消毒過程中氣體溫度的變化。桶內(nèi)藥液噴灑完時(shí)噴管內(nèi)仍

然充滿藥液，設(shè)噴管內(nèi)部體積遠(yuǎn)小于儲(chǔ)藥桶的體積）

△/i=75cm

【答案】20次

【詳解】

當(dāng)桶內(nèi)裝入〃=30cm深的藥液時(shí)，桶內(nèi)氣體體積為

乂=5（”一〃）①

末狀態(tài)欲使桶內(nèi)藥液全部噴出，對(duì)桶內(nèi)剩余的空氣進(jìn)行分析

p2=Po+0.1M②

根據(jù)玻意耳定律，末狀態(tài)桶內(nèi)氣體可轉(zhuǎn)化為與空氣壓強(qiáng)相同的氣體

P2sH=p0V2③

需要打氣次數(shù)

匕=乂+叫，④

聯(lián)立上式得

n-20次

16.[選修3-4]（12分）

（1）（4分）下圖中給出某一時(shí)刻t的平面簡(jiǎn)諧波的圖象和x=1.0m處的質(zhì)元的振動(dòng)圖象，

則關(guān)于這列波的波速V、傳播方向和時(shí)刻f,以下說法正確的是（在給出的四

個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合