2024年江西省高考物理試卷（含答案解析）

2024年普通高中學(xué)業(yè)水平選擇性考試（江西卷）

物理

注意事項(xiàng)：

1.答卷前，考生務(wù)必將自己的姓名、考生號等填寫在答題卡和試卷指定位置。

2.回答選擇題時，選出每小題答案后，用鉛筆把答題卡上對應(yīng)題目的答案標(biāo)號涂黑。如需改

動，用橡皮擦干凈后，再選涂其他答案標(biāo)號。回答非選擇題時，將答案寫在答題卡上。寫在本

試卷上無效。

3.考試結(jié)束后，將本試卷和答題卡一并交回。

一'選擇題：本題共10小題，共46分。在每小題給出的四個選項(xiàng)中，第1~7題只有一項(xiàng)符合

題目要求，每小題4分；第8~10題有多項(xiàng)符合題目要求，每小題6分，全部選對的得6分，

選對但不全的得3分，有選錯的得0分。

1.極板間一蠟燭火焰帶有正離子、電子以及其他的帶電粒子，兩極板電壓保持不變，當(dāng)電極板距離減小時，

電場強(qiáng)度如何變？電子受力方向？（）

-+

-+

，+

_+

_+

A.電場強(qiáng)度增大，方向向左B.電場強(qiáng)度增大，方向向右

C.電場強(qiáng)度減小，方向向左D.電場強(qiáng)度減小，方向向右

2.近年來，江西省科學(xué)家發(fā)明硅襯底氮化像基系列發(fā)光二極管，開創(chuàng)了國際上第三條LED技術(shù)路線。某氮化

錢基LED材料的簡化能級如圖所示，若能級差為2.20eV（約3.52*10一陽），普朗克常量

〃=6.63x103J。，則發(fā)光頻率約為（）

2.20eV

------：：-------Eb

141414

A.6.38X10HZB.5.67X10HZC.5.31X10HZD.4.67x1014Hz

3.某物體位置隨時間的關(guān)系為x=l+2r+3p,則關(guān)于其速度與Is內(nèi)的位移大小，下列說法正確的是（）

A.速度是刻畫物體位置變化快慢的物理量，1s內(nèi)的位移大小為6m

B.速度是刻畫物體位移變化快慢的物理量，Is內(nèi)的位移大小為6m

C.速度是刻畫物體位置變化快慢的物理量，Is內(nèi)的位移大小為5m

D.速度是刻畫物體位移變化快慢的物理量，Is內(nèi)的位移大小為5m

4.兩個質(zhì)量相同的衛(wèi)星繞月球做勻速圓周運(yùn)動，半徑分別為4、馬，則動能和周期的比值為（)

r

A昂=丫z2L—p-^ki_\工=

Ek2r\(Ek2丫2(

r昂_弓1_nEki_61

%4心升Ek2r2T2M

5.廬山瀑布“飛流直下三千尺，疑銀河落九天”瀑布高150m,水流量10nT/s,假設(shè)利用瀑布來發(fā)電，能量

轉(zhuǎn)化效率為70%,則發(fā)電功率為（）

A.109B.107C.105D.103

6.如圖（a）所示，利用超聲波可以檢測飛機(jī)機(jī)翼內(nèi)部缺陷。在某次檢測實(shí)驗(yàn)中，入射波為連續(xù)的正弦信號，

探頭先后探測到機(jī)翼表面和缺陷表面的反射信號，分別如圖（b）、（c）所示。已知超聲波在機(jī)翼材料中的

波速為6300m/s0關(guān)于這兩個反射信號在探頭處的疊加效果和缺陷深度d,下列選項(xiàng)正確的是（）

圖（a）超聲波檢測原理示意圖圖（b）機(jī)翼表面反射信號

A振動減弱；d-4.725mmB.振動加強(qiáng)；d=4.725mm

C.振動減弱；d=9.45mmD.振動加強(qiáng)；d=9.45mm

7.石墨烯是一種由碳原子組成的單層二維蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)新材料，具有豐富的電學(xué)性能.現(xiàn)設(shè)計一電路測量

某二維石墨烯樣品的載流子（電子）濃度。如圖（a）所示，在長為a,寬為6的石墨烯表面加一垂直向里

的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,電極1、3間通以恒定電流I,電極2、4間將產(chǎn)生電壓U。當(dāng)/=蛇尺3

時，測得U-8關(guān)系圖線如圖（b）所示，元電荷e=1.60xl（）T9c，則此樣品每平方米載流子數(shù)最接近（）

圖(a)圖(b)

A.1.7xl019B.1.7xl015C.2.3xlO20D.2.3xl016

8.一條河流某處存在高度差，小魚從低處向上躍出水面，沖到高處.如圖所示，以小魚躍出水面處為坐標(biāo)原

點(diǎn)，X軸沿水平方向，建立坐標(biāo)系，小魚的初速度為%,末速度V沿X軸正方向.在此過程中，小魚可視

為質(zhì)點(diǎn)且只受重力作用。關(guān)于小魚的水平位置X、豎直位置y、水平方向分速度匕和豎直方向分速度匕與

時間f的關(guān)系，下列圖像可能正確的是（）

9.某同學(xué)用普通光源進(jìn)行雙縫干涉測光的波長實(shí)驗(yàn)。下列說法正確的是（

A.光具座上依次擺放光源、透鏡、濾光片、雙縫、單縫、遮光筒、測量頭等元件

B.透鏡的作用是使光更集中

C.單縫的作用是獲得線光源

D,雙縫間距越小，測量頭中觀察到的條紋數(shù)目內(nèi)越多

10.如圖所示，垂直于水平桌面固定一根輕質(zhì)絕緣細(xì)直桿，質(zhì)量均為機(jī)、帶同種電荷的絕緣小球甲和乙穿過直

桿，兩小球均可視為點(diǎn)電荷，帶電荷量分別為q和Q。在圖示的坐標(biāo)系中，小球乙靜止在坐標(biāo)原點(diǎn)，初始

時刻小球甲從X=%處由靜止釋放，開始向下運(yùn)動。甲和乙兩點(diǎn)電荷的電勢能凡=左紜（r為兩點(diǎn)電荷

r

之間的距離，上為靜電力常量）。最大靜摩擦力等于滑動摩擦力力重力加速度為g。關(guān)于小球甲，下列說

法正確的是（）

八x

甲60

乙do

/zzzzZ7

kQq

A.最低點(diǎn)的位置x=;~絲土一

（mg+/）x0

kQq

B.速率達(dá)到最大值時的位置x=

mg-f

kQq

最后停留位置x的區(qū)間是

mg-f

kQq

D.若在最低點(diǎn)能返回，則初始電勢能耳0＜（mg-

mg+f

二、非選擇題：本題共5小題，共54分。

11.某小組探究物體加速度與其所受合外力的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)裝置如圖（a）所示，水平軌道上安裝兩個光電門,

小車上固定一遮光片，細(xì)線一端與小車連接，另一端跨過定滑輪掛上鉤碼。

遮光片小車光電門

、個車/\滑輪

4鉤碼

圖（a）*

（1）實(shí)驗(yàn)前調(diào)節(jié)軌道右端滑輪高度，使細(xì)線與軌道平行，再適當(dāng)墊高軌道左端以平衡小車所受摩擦力。

（2）小車的質(zhì)量為=320g。利用光電門系統(tǒng)測出不同鉤碼質(zhì)量加時小車加速度°。鉤碼所受重力記為F,

作出。一尸圖像，如圖（b）中圖線甲所示。

▲W（ms-2）

6.0

3.0

F/(9.8N)

00.100.200.30

圖(b)

（3）由圖線甲可知，尸較小時，a與尸成正比；尸較大時，。與尸不成正比。為了進(jìn)一步探究，將小車的質(zhì)量

增加至M2=470g,重復(fù)步驟（2）的測量過程，作出a-尸圖像，如圖（b）中圖線乙所示。

（4）與圖線甲相比，圖線乙的線性區(qū)間,非線性區(qū)間。再將小車的質(zhì)量增加至

M3=720g,重復(fù)步驟（2）的測量過程，記錄鉤碼所受重力P與小車加速度a,如表所示（表中第9?14組

數(shù)據(jù)未列出）。

序號12345

鉤碼所受重力

00200.0400.0600.0800.100

F/（9.8N）

小車加速度

0.260.550.821.081.36

序號6789~1415

鉤碼所受重力

0.1200.1400.160...0.300

F/（9.8N）

小車加速度

1671.952.20...3.92

（5）請?jiān)趫D（b）中補(bǔ)充描出第6至8三個數(shù)據(jù)點(diǎn)，并補(bǔ)充完成圖線丙o

（6）根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果猜想和推斷：小車的質(zhì)量____________時，。與尸成正比。結(jié)合所學(xué)知識對上述推斷

進(jìn)行解釋：。

12.某小組欲設(shè)計一種電熱水器防觸電裝置，其原理是：當(dāng)電熱管漏電時，利用自來水自身的電阻，可使漏電

電流降至人體安全電流以下.為此，需先測量水的電阻率，再進(jìn)行合理設(shè)計。

（1）如圖（a）所示，在絕緣長方體容器左右兩側(cè)安裝可移動薄金屬板電極，將自來水倒入其中，測得水

的截面寬d=0.07m和高h(yuǎn)=0.03m。

（2）現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)器材：電流表（量程300〃A,內(nèi)阻&=2500。）、電壓表（量程3V或15V,內(nèi)阻未知）、直流

電源（3V）、滑動變阻器、開關(guān)和導(dǎo)線.請?jiān)趫D（a）中畫線完成電路實(shí)物連接o

（3）連接好電路,測量26℃的水在不同長度I時的電阻值&。將水溫升到65℃,重復(fù)測量。繪出26℃和65℃

（4）若凡-/圖線的斜率為七則水的電阻率表達(dá)夕=（用鼠d、〃表示）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，溫

度（填“高”或“低”）的水更容易導(dǎo)電。

（5）測出電阻率后，擬將一段塑料水管安裝于熱水器出水口作為防觸電裝置。為保證出水量不變，選用內(nèi)直

徑為&0xKT3m的水管。若人體的安全電流為LOxlO-A，熱水器出水溫度最高為65℃,忽略其他電阻的

影響(相當(dāng)于熱水器220V的工作電壓直接加在水管兩端)，則該水管的長度至少應(yīng)設(shè)計為m。

(保留兩位有效數(shù)字)

13.可逆斯特林熱機(jī)的工作循環(huán)如圖所示。一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)ABCDA完成循環(huán)過程，A3和CD均為等

溫過程，和DA均為等容過程。已知1=1200K,7；=3(X)K,氣體在狀態(tài)A的壓強(qiáng)PA=8.0xl()5pa,

體積K=L0m3,氣體在狀態(tài)c的壓強(qiáng)?。=1.0義105pa。求：

(1)氣體在狀態(tài)D的壓強(qiáng)PD；

(2)氣體在狀態(tài)B的體積七。

14.雪地轉(zhuǎn)椅是一種游樂項(xiàng)目，其中心傳動裝置帶動轉(zhuǎn)椅在雪地上滑動。如圖(a)、(b)所示，傳動裝置有一

高度可調(diào)的水平圓盤，可繞通過中心。點(diǎn)的豎直軸勻速轉(zhuǎn)動。圓盤邊緣A處固定連接一輕繩，輕繩另一端8

連接轉(zhuǎn)椅(視為質(zhì)點(diǎn))。轉(zhuǎn)椅運(yùn)動穩(wěn)定后，其角速度與圓盤角速度相等。轉(zhuǎn)椅與雪地之間的動摩擦因數(shù)為〃，

重力加速度為g,不計空氣阻力。

(1)在圖(a)中，若圓盤在水平雪地上以角速度電勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)椅運(yùn)動穩(wěn)定后在水平雪地上繞。點(diǎn)做半徑

為弓的勻速圓周運(yùn)動。求AB與之間夾角1的正切值。

(2)將圓盤升高，如圖(b)所示。圓盤勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)椅運(yùn)動穩(wěn)定后在水平雪地上繞Q點(diǎn)做半徑為馬的勻速

圓周運(yùn)動，繩子與豎直方向的夾角為。，繩子在水平雪地上的投影48與。目的夾角為，。求此時圓盤的角

速度。

3

15.如圖(a)所示，軌道左側(cè)斜面傾斜角滿足sina=0.6,摩擦因數(shù)從=一，足夠長的光滑水平導(dǎo)軌處于磁

_44

感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.5T的勻強(qiáng)磁場中,磁場方向豎直向上,右側(cè)斜面導(dǎo)軌傾角滿足sin4=0.8,摩擦因數(shù)〃2=—

183

現(xiàn)將質(zhì)量為加甲=6kg的導(dǎo)體桿甲從斜面上高〃=4m處由靜止釋放，質(zhì)量為，"乙=2kg的導(dǎo)體桿乙靜止在水

平導(dǎo)軌上，與水平軌道左端的距離為乩已知導(dǎo)軌間距為/=2m,兩桿電阻均為R=1C,其余電阻不計，不

計導(dǎo)體桿通過水平導(dǎo)軌與斜面導(dǎo)軌連接處的能量損失,且若兩桿發(fā)生碰撞，則為完全非彈性碰撞，取g=Wrn/s2,

求：

(1)甲桿剛進(jìn)入磁場，乙桿的加速度？

(2)乙桿第一次滑上斜面前兩桿未相碰，距離d滿足的條件？

(3)若乙前兩次在右側(cè)傾斜導(dǎo)軌上相對于水平導(dǎo)軌的豎直高度y隨時間/的變化如圖(b)所示(.、t2、友、

以、b均為未知量)，乙第二次進(jìn)入右側(cè)傾斜導(dǎo)軌之前與甲發(fā)生碰撞，甲在。?打時間內(nèi)未進(jìn)入右側(cè)傾斜導(dǎo)軌,

2024年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試

物理(江西卷)參考答案

詳解附后

一、選擇題：本題共10小題，共46分。在每小題給出的四個選項(xiàng)中，第1?7題只有一項(xiàng)符合

題目要求，每小題4分；第8?10題有多項(xiàng)符合題目要求，每小題6分，全部選對的得6分，選

對但不全的得3分，有選錯的得0分。

IB2.C3.C4.A5.B6.A7.D

8.AD9.BCI0.BD

二、非選擇題:

F/(9.8N)?、一-心

11.①.較大遠(yuǎn)大于鉤

碼質(zhì)量⑤.見解析

12.②.k③.高④.0.46

)5(3

13.(12xlOPa.2)2.0m

4gsincos0

(sinOsin°+4cos馬

14.(1)電-!(2)

356696

--m<aJ<-----m

15.(1)。乙o=2m/s2,方向水平向右；(2)24m；(3)“口

2024年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試

物理(江西卷)答案解析

一、選擇題：本題共10小題，共46分。在每小題給出的四個選項(xiàng)中，第1?7題只有一項(xiàng)符合

題目要求，每小題4分；第8?10題有多項(xiàng)符合題目要求，每小題6分，全部選對的得6分，

選對但不全的得3分，有選錯的得0分。

1.極板間一蠟燭火焰帶有正離子、電子以及其他的帶電粒子，兩極板電壓保持不變，當(dāng)電極板

距離減小時，電場強(qiáng)度如何變？電子受力方向？()

-+

-+

▲

1+

-+

一+

A.電場強(qiáng)度增大，方向向左B,電場強(qiáng)度增大，方向向右

C,電場強(qiáng)度減小，方向向左D.電場強(qiáng)度減小，方向向右

【答案】B

【解析】

【詳解】由題知，兩極板電壓保持不變，則根據(jù)電勢差和電場強(qiáng)度的關(guān)系有

E=-

d

當(dāng)電極板距離減小時，電場強(qiáng)度E增大，再結(jié)合題圖可知極板間的電場線水平向左，則可知電

子受到的電場力方向向右。

故選B。

2.近年來，江西省科學(xué)家發(fā)明硅襯底氮化線基系列發(fā)光二極管，開創(chuàng)了國際上第三條LED技

術(shù)路線。某氮化線基LED材料的簡化能級如圖所示，若能級差為2.20eV(約3.52X10*/),普

朗克常量

第1頁/共19頁

九=6.63x10-34/…，則發(fā)光頻率約為（）

八Ec

2.20eV

Eb

74.6.38x1014WzB.5.67X1014HZC.5.31X1014HZD.4.67X1014HZ

【答案】C

【解析】

【詳解】根據(jù)題意可知，輻射出的光子能量?！?3.52xIO-197,由光子的能量￡=hv得

14

v=-h=5.31x10/fz

故選c。

3.某物體位置隨時間的關(guān)系為x=l+2t+3t2,則關(guān)于其速度與Is內(nèi)的位移大小，下列說法正確

的是（）

A.速度是刻畫物體位置變化快慢的物理量，1s內(nèi)的位移大小為6nl

B.速度是刻畫物體位移變化快慢的物理量，Is內(nèi)的位移大小為6m

C.速度是刻畫物體位置變化快慢的物理量，Is內(nèi)的位移大小為5m

D.速度是刻畫物體位移變化快慢的物理量，Is內(nèi)的位移大小為5m

【答案】C

【解析】

【詳解】根據(jù)速度的定義式裂=，表明，速度等于位移與時間的比值。位移是物體在一段時

間內(nèi)從一個位置到另一個位置的位置變化量，而時間是這段時間的長度。這個定義強(qiáng)調(diào)了速

度不僅描述了物體運(yùn)動的快慢，還描述了物體運(yùn)動的方向。因此，速度是刻畫物體位置變化

快慢的物理量。再根據(jù)物體位置隨時間的關(guān)系x=l+2t+3t2,可知開始時物體的位置x<Flm,1

s時物體的位置.5=6m,則1s內(nèi)物體的位移為

△%=%i—%o=57n

故選C。

4.兩個質(zhì)量相同的衛(wèi)星繞月球做勻速圓周運(yùn)動，半徑分別為r1、上，則動能和周期的比值為（

【答案】A

【解析】

【詳解】兩個質(zhì)量相同的衛(wèi)星繞月球做勻速圓周運(yùn)動，則月球?qū)πl(wèi)星的萬有引力提供向心力,

設(shè)月球的質(zhì)量為M,衛(wèi)星的質(zhì)量為m,則半徑為r1的衛(wèi)星有

cMmv?4兀2

G=m—=m

T第

半徑為方的衛(wèi)星有

再根據(jù)動能a=：加/,可得兩衛(wèi)星動能和周期的比值分別為

故選A。

5.廬山瀑布“飛流直下三千尺，疑是銀河落九天”瀑布高150m,水流量10m3/s,假設(shè)利

用瀑布來發(fā)電，能量轉(zhuǎn)化效率為70%則發(fā)電功率為（）

A.109B.107C.105D.103

【答案】B

【解析】

【詳解】由題知，at時間內(nèi)流出的水量為

m=pQAt=1.0X104At

發(fā)電過程中水的重力勢能轉(zhuǎn)化為電能，則有

P=皿x70%x1.1x107W

t

故選B。

6.如圖（a）所示，利用超聲波可以檢測飛機(jī)機(jī)翼內(nèi)部缺陷。在某次檢測實(shí)驗(yàn)中，入射波為連

續(xù)的正弦信號，探頭先后探測到機(jī)翼表面和缺陷表面的反射信號，分別如圖（b）、（c）所示。

已知超聲波在機(jī)翼材料中的波速為6300m/so關(guān)于這兩個反射信號在探頭處的疊加效果和缺

陷深度d,下列選項(xiàng)正確的是（）

機(jī)翼表

缺陷表面反射波

探頭-――V0缺陷

7八射波」

機(jī)翼表面反-d---------?

射波

圖（a）超聲波檢測原理示意圖

A.振動減弱;d=4.725mmB.振動加強(qiáng)；d=4.725mm

C.振動減弱；d=9.45mmD.振動加強(qiáng)；d=9.45mm

【答案】A

【解析】

【詳解】根據(jù)反射信號圖像可知，超聲波的傳播周期為

T=2x10-7s

又波速v=6300m/s,則超聲波在機(jī)翼材料中的波長

X—vT—1.26x10-3m

結(jié)合題圖可知，兩個反射信號傳播到探頭處的時間差為

t=1.5xio%

故兩個反射信號的路程差

2d="=945x1OF=畀

解得

d=4.725mm

兩個反射信號在探頭處振動減弱，A正確。

故選Ao

7.石墨烯是一種由碳原子組成的單層二維蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)新材料，具有豐富的電學(xué)性能.現(xiàn)

設(shè)計一電路測量某二維石墨烯樣品的載流子（電子）濃度。如圖（a）所示，在長為a,寬為b的

石墨烯表面加一垂直向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,電極1、3間通以恒定電流L電極2、

4間將產(chǎn)生電壓Uo當(dāng)/=1.00x10-3^時，測得U-B關(guān)系圖線如圖（b）所示，元電荷

e=1.60x10-1匕,則此樣品每平方米載流子數(shù)最接近（）

第4頁/共19頁

圖（a）圖（b）

41.7XIO19B.1.7x1015C.2.3xIO20D.2.3xIO16

【答案】D

【解析】

【詳解】設(shè)樣品每平方米載流子（電子）數(shù)為n,電子定向移動的速率為v,則時間t內(nèi)通過樣品

的電荷量

q=nevtb

根據(jù)電流的定義式得

I=-t=nevb

當(dāng)電子穩(wěn)定通過樣品時，其所受電場力與洛倫茲力平衡，則有

cU

evB=e-

b

聯(lián)立解得

U=—B

ne

結(jié)合圖像可得

心、空三

ne320x10-3,

解得

n=2.3X1016

故選D。

8.一條河流某處存在高度差，小魚從低處向上躍出水面，沖到高處.如圖所示，以小魚躍出

水面處為坐標(biāo)原點(diǎn)，X軸沿水平方向，建立坐標(biāo)系，小魚的初速度為V。，末速度V沿X軸正方

向.在此過程中，小魚可視為質(zhì)點(diǎn)且只受重力作用。關(guān)于小魚的水平位置X、豎直位置y、水

平方向分速度Vx和豎直方向分速度V,與時間t的關(guān)系，下列圖像可能正確的是（）

第5頁/共19頁

【答案】AD

【解析】

【詳解】AC.小魚在運(yùn)動過程中只受重力作用，則小魚在水平方向上做勻速直線運(yùn)動，即取

為定值，則有水平位移

x—vxt

故A正確，C錯誤；

BD.小魚在豎直方向上做豎直上拋運(yùn)動，則

12

y=%（）t--gt>%=%。-gt

且最高點(diǎn)時豎直方向的速度為0,故B錯誤，D正確。

故選ADo

9.某同學(xué)用普通光源進(jìn)行雙縫干涉測光的波長實(shí)驗(yàn)。下列說法正確的是（）

A光具座上依次擺放光源、透鏡、濾光片、雙縫、單縫、遮光筒、測量頭等元件

B.透鏡的作用是使光更集中

C.單縫的作用是獲得線光源

D.雙縫間距越小，測量頭中觀察到的條紋數(shù)目內(nèi)越多

【答案】BC

【解析】

【詳解】A.進(jìn)行雙縫干涉測光的波長實(shí)驗(yàn)，光具座上依次擺放光源、透鏡、濾光片、單縫、

雙縫、遮光筒、測量頭等元件，故A錯誤；

B.透鏡的作用是使光更集中，故B正確；

C.單縫的作用是獲得線光源，故C正確；

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D.根據(jù)條紋間距公式％=3九可知雙縫間距越小，相鄰亮條紋的間距較大，測量頭中觀察到

a

的條紋數(shù)目內(nèi)越少，故D錯誤。

故選BCo

10.如圖所示，垂直于水平桌面固定一根輕質(zhì)絕緣細(xì)直桿，質(zhì)量均為m、帶同種電荷的絕緣小

球甲和乙穿過直桿，兩小球均可視為點(diǎn)電荷，帶電荷量分別為q和Q。在圖示的坐標(biāo)系中，小

球乙靜止在坐標(biāo)原點(diǎn)，初始時刻小球甲從久=久。處由靜止釋放，開始向下運(yùn)動。甲和乙兩點(diǎn)

電荷的電勢能Ep=/c”(r為兩點(diǎn)電荷之間的距離，k為靜電力常量)。最大靜摩擦力等于滑動

摩擦力f,重力加速度為g。關(guān)于小球甲，下列說法正確的是()

r

甲。Xo

//乙/6///。//

A.最低點(diǎn)的位置％=產(chǎn)上

[mg+f)x0_____

B.速率達(dá)到最大值時的位置％=任結(jié)

\rng-f

C.最后停留位置X的區(qū)間是l^<x<隹

'mg\mg-f

D.若在最低點(diǎn)能返回，則初始電勢能Epo<(mg-/)J黑

【答案】BD

【解析】

【詳解】A.全過程，根據(jù)動能定理

(jng-/)(%o-一(土?-—0

解得

久=產(chǎn),

(mg-f)XQ

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故A錯誤；

B.當(dāng)小球甲的加速度為零時，速率最大，則有

mg=f+k,

解得

%=IkQq

\mg-f

故B正確；

C.小球甲最后停留時，滿足

mg-f<<mg+f

解得位置x的區(qū)間

J如<%|kQq

yjmg+f~~yjmg-f

故C錯誤；

D.若在最低點(diǎn)能返回，即在最低點(diǎn)滿足

k^>mg+f

結(jié)合動能定理

(mg-f)(x。-x)-&g-k=0

又

Ep=k?

聯(lián)立可得

EP。<即-f)晤

故D正確。

故選BDo

二、非選擇題：本題共5小題，共54分。

11.某小組探究物體加速度與其所受合外力的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)裝置如圖(a)所示，水平軌道上安裝

兩個光電門，小車上固定一遮光片，細(xì)線一端與小車連接，另一端跨過定滑輪掛上鉤碼。

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遮光片?十

小車

占鉤碼

圖(a)“

(1)實(shí)驗(yàn)前調(diào)節(jié)軌道右端滑輪高度，使細(xì)線與軌道平行，再適當(dāng)墊高軌道左端

以平衡小車所受摩擦力。

(2)小車的質(zhì)量為Mi=320g。利用光電門系統(tǒng)測出不同鉤碼質(zhì)量m時小車

加速度a。鉤碼所受重力記為F,作出a-F圖像，如圖(b)中圖線甲所示。

(3)由圖線甲可知，F(xiàn)較小時，a與F成正比；F較大時，a與F不成正比。

為了進(jìn)一步探究，將小車的質(zhì)量增加至M2=470g,重復(fù)步驟(2)的測量過程,

作出a-F圖像，如圖(b)中圖線乙所示。

(4)與圖線甲相比，圖線乙的線性區(qū)間,非線性區(qū)間o

再將小車的質(zhì)量增加至M3=720g,重復(fù)步驟⑵的測量過程，記錄鉤碼所受重

力F與小車加速度a,如表所示(表中第9~14組數(shù)據(jù)未列出)。

序號12345

鉤碼所受重力F/(9.8N)0.0200.0400.0600.0800.100

小車加速度a/(m?s速0.260.550.821.08136

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序號6789?1415

鉤碼所受重力F/(9.8N)0.1200.1400.160.......0.300

小車加速度a/(m-s-2)1.671.952.20.......3.92

(5)請?jiān)趫D(b)中補(bǔ)充描出第6至8三個數(shù)據(jù)點(diǎn)，并補(bǔ)充完成圖線丙。

(6)根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果猜想和推斷：小車的質(zhì)量時，a與F成正比。結(jié)合所學(xué)

大于鉤碼質(zhì)量⑤.見解析

【解析】

【詳解】(4)由題圖(b)分析可知，與圖線甲相比，圖線之的線性區(qū)間較大，非線性

區(qū)間較小；

(5)[3]在坐標(biāo)系中進(jìn)行描點(diǎn)，結(jié)合其他點(diǎn)用平滑的曲線擬合，使盡可能多的點(diǎn)在線上，不在

線上的點(diǎn)均勻分布在線的兩側(cè)，如下圖所示

(6)[4][5]設(shè)繩子拉力為T,對鉤碼根據(jù)牛頓第二定律有

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F-T=ma

對小車根據(jù)牛頓第二定律有

T=Ma

聯(lián)立解得

F=(M+m)a

變形得

當(dāng)m〈〈M時，可認(rèn)為

m+M=M

則

1?

a——■F

M

即a與F成正比。

12.某小組欲設(shè)計一種電熱水器防觸電裝置，其原理是：當(dāng)電熱管漏電時，利用自來水自身的

電阻，可使漏電電流降至人體安全電流以下.為此，需先測量水的電阻率，再進(jìn)行合理設(shè)計。

(1)如圖(a)所示，在絕緣長方體容器左右兩側(cè)安裝可移動的薄金屬板電極，將自來水倒入

其中，測得水的截面寬d=0.07m和高h(yuǎn)=0.03mo

(2)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)器材：電流表(量程300ptA,內(nèi)阻.RA=2500/2)＞電壓表(量程3V或15V,

內(nèi)阻未知)、直流電源(3V)、滑動變阻器、開關(guān)和導(dǎo)線.請?jiān)趫D(a)中畫線完成電路實(shí)物連接

(3)連接好電路，測量26。。的水在不同長度1時的電阻值.&。將水溫升到(65。。,重復(fù)測量。

繪出26。。和65℃水的Rx—，圖，分別如圖(b)中甲、乙所示。

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圖（b）

（4）若Rx-，圖線的斜率為k,則水的電阻率表達(dá)。=（用卜、d、h表示）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，溫

度（填“高”或“低”）的水更容易導(dǎo)電。

⑸測出電阻率后，擬將一段塑料水管安裝于熱水器出水口作為防觸電裝置。為保證出水量不

變，選用內(nèi)直徑為8.0X10-3瓶的水管。若人體的安全電流為1.0x10-4熱水器出水溫度最高

為（65。。,忽略其他電阻的影響（相當(dāng)于熱水器220V的工作電壓直接加在水管兩端），則該水管

的長度至少應(yīng)設(shè)計為mo（保留兩位有效數(shù)字）

①..②.kdh③.高④.0.46

【解析】

【詳解】（2）［1］電源電動勢為3V,故電壓表量程選擇3V；由于電流表的內(nèi)阻已知，故采用

電流表內(nèi)接時，可以消除系統(tǒng)誤差，故電流表采用內(nèi)接法，實(shí)物圖如下：

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(4)[2]根據(jù)電阻定律

R=p—=—?I

xrdhdh

故可得

k=—dh

得

p=kdh

[3]電阻率越小更容易導(dǎo)電，根據(jù)圖像可知(65。。的水的電阻率更小，故可知溫度高的水更容

易導(dǎo)電。

(5)[4]根據(jù)前面分析可知(65。。的水的電阻率為

p=kdh=睫貯x0.07x0.03。-m=24Q-m

L0.7

故當(dāng)選用內(nèi)直徑為do=8.0X10-3血的水管。若人體的安全電流為/。=1.0x10-34,接入電壓

(U=220,時，得

~=1

Ru0

R=p-^

兀得）

解得水管的長度至少應(yīng)設(shè)計為

物—0.46m

13.可逆斯特林熱機(jī)的工作循環(huán)如圖所示。一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)ABCDA完成循環(huán)過程，A

B和CD均為等溫過程，BC和DA均為等容過程。已知Ti=1200K,T2=300K,氣體在狀態(tài)

A的壓強(qiáng)

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5

pA=8.0xl()5pa,體積V1=1.0瓶3,氣體在狀態(tài)c的壓強(qiáng)pc=1,0x10Pao求:

(1)氣體在狀態(tài)D的壓強(qiáng).PD；

【答案】⑴2X105Pa;(2)2.0m3

【解析】

【詳解】(1)從D到A狀態(tài)，根據(jù)查理定律

PA_PD

TI~T2

解得

5

pD=2x10Pa

(2)從C到D狀態(tài)，根據(jù)玻意耳定律

Pc^2=PD^l

解得

3

V2=2.0m

14.雪地轉(zhuǎn)椅是一種游樂項(xiàng)目，其中心傳動裝置帶動轉(zhuǎn)椅在雪地上滑動。如圖(a)、(b)所示，

傳動裝置有一高度可調(diào)的水平圓盤，可繞通過中心O點(diǎn)的豎直軸勻速轉(zhuǎn)動。圓盤邊緣A處固

定連接一輕繩，輕繩另一端B連接轉(zhuǎn)椅(視為質(zhì)點(diǎn))。轉(zhuǎn)椅運(yùn)動穩(wěn)定后，其角速度與圓盤角速度

相等。轉(zhuǎn)椅與雪地之間的動摩擦因數(shù)為重力加速度為g,不計空氣阻力。

(1)在圖(a)中，若圓盤在水平雪地上以角速度31勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)椅運(yùn)動穩(wěn)定后在水平雪地上繞O

點(diǎn)做半徑為r1的勻速圓周運(yùn)動。求AB與OB之間夾角a的正切值。

(2)將圓盤升高，如圖(b)所示。圓盤勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)椅運(yùn)動穩(wěn)定后在水平雪地上繞01點(diǎn)做半

徑為方的勻速圓周運(yùn)動，繩子與豎直方向的夾角為0,繩子在水平雪地上的投影AiB與OiB的

夾角為B。求此時圓盤

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的角速度32。

,gsin，cosP

【答案開〉函’⑵

(sin6sinp+//cos0)r2

【解析】

【詳解】(1)轉(zhuǎn)椅做勻速圓周運(yùn)動，設(shè)此時輕繩拉力為T,轉(zhuǎn)椅質(zhì)量為m,受力分析可知輕繩

拉力沿切線方向的分量與轉(zhuǎn)椅受到地面的滑動摩擦力平衡，沿徑向方向的分量提供圓周運(yùn)動的

向心力，故可得

|img=Tsma

聯(lián)立解得

.聞

tana=丁一

(2)設(shè)此時輕繩拉力為T',沿AiB和垂直AiB豎直向上的分力分別為

7\=T'sind,T2—T'cosQ

對轉(zhuǎn)椅根據(jù)牛頓第二定律得

2

2

沿切線方向

7\sinB=/=〃鳳

豎直方向

FN+丁2=mg

聯(lián)立解得

第15頁/共19頁

/igsinOcosB

—

(sin0sin/?+jUCOS0)r2

15.如圖(a)所示，軌道左側(cè)斜面傾斜角J滿足s譏內(nèi)=0.6,摩擦因數(shù)%=竟足夠長的光滑水平

導(dǎo)軌處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.5T的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向豎直向上，右側(cè)斜面導(dǎo)軌傾角滿足:

sin32=0.8,摩擦因數(shù)的=三。現(xiàn)將質(zhì)量為m甲=6kg的導(dǎo)體桿甲從斜面上高h(yuǎn)=4m處由靜

止釋放，質(zhì)量為瓶乙=2kg的導(dǎo)體桿乙靜止在水平導(dǎo)軌上，與水平軌道左端的距離為d。已知

導(dǎo)軌間距為l=2m,兩桿電阻均為R=1C,其余電阻不計，不計導(dǎo)體桿通過水平導(dǎo)軌與斜面導(dǎo)軌

連接處的能量損失，且若兩桿發(fā)生碰撞，則為完全非彈性碰撞，取g=10m/s2,求：

(1)甲桿剛進(jìn)入磁場，乙桿的加速度？

(2)乙桿第一次滑上斜面前兩桿未相碰，距離d滿足的條件？

(3)若乙前兩次在右側(cè)傾斜導(dǎo)軌上相對于水平導(dǎo)軌的豎直高度y隨時間t的變化如圖(b)所示

((ti>t2>

t3、t4、b均為未知量)，乙第二次進(jìn)入右側(cè)傾斜導(dǎo)軌之前與甲發(fā)生碰撞，甲在013時間內(nèi)未進(jìn)

((1)azo=2m/s2,方向水平向右；(2)dN24TH;(3)—m<d<一m

1111

【解析】

【詳解】(1)甲從靜止運(yùn)動至水平導(dǎo)軌時，根據(jù)動能定理有

-iimgcosd-焉=37nl詔

111sm%z

甲剛進(jìn)人磁場時，平動切割磁感線有

EQ=Blv0

則根據(jù)歐姆定律可知此時回路的感應(yīng)電流為

/一旦

0~2R

根據(jù)楞次定律可知，回路中的感應(yīng)電流沿逆時針方向(俯視)，結(jié)合左手定則可知，乙所受安培

力方向水平

第16頁/共19頁

向右，由牛頓第二定律有

BIo/=m2<2乙o

帶入數(shù)據(jù)有

2

azo=2m/s,方向水平向右

(2)甲和乙在磁場中運(yùn)動的過程中，系統(tǒng)不受外力作用，則系統(tǒng)動量守恒，若兩者共速時恰

不相碰，則有

miv0—(mi+m2)v

對乙根據(jù)動量定理有

Blit=TH2b卡

其中

—Blx

It='q=——2R

聯(lián)立解得

dmin=Ax=24m

則d滿足

止24m

(3)根據(jù)(2)問可知，從甲剛進(jìn)入磁場至甲、乙第一次在水平導(dǎo)軌運(yùn)動穩(wěn)定，相對位移為

△