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第第頁(yè)2024年河南省鄭州市高考物理一模試卷一、選擇題(本題共10小題,每小題4分,共40分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,第1~6題只有一項(xiàng)符合題目要求,第7~10題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得4分,選對(duì)但不全的得2分,有選錯(cuò)的得0。)1.(4分)如圖所示,拋物線a和直線b分別是在平直公路上行駛的汽車a和b的位置—時(shí)間(x﹣t)圖像,t2時(shí)刻對(duì)應(yīng)拋物線的頂點(diǎn)。下列說法正確的是()A.在t3時(shí)刻,兩車速率相等 B.在0~t3時(shí)間內(nèi),b車做勻變速直線運(yùn)動(dòng) C.在0~t3時(shí)間內(nèi),t2時(shí)刻兩車相距最遠(yuǎn) D.在t1~t3時(shí)間內(nèi),a與b車的平均速度相等2.(4分)滑板運(yùn)動(dòng)備受青少年青睞。有一個(gè)動(dòng)作是人越過橫桿,滑板從橫桿底下穿過,如圖所示。忽略空氣阻力及滑板與地面間的摩擦力,則下列說法正確的是()A.起跳過程中,板對(duì)人的作用力大于人對(duì)板的作用力 B.起跳過程中,板對(duì)人的作用力始終大于人的重力 C.人從離開滑板到落回滑板的過程中,始終處于失重狀態(tài) D.人從開始起跳到落回滑板的過程中,人與滑板構(gòu)成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒3.(4分)如圖所示,正方體框架ABCD﹣A1B1C1D1的底面A1B1C1D1處于水平地面上。從頂點(diǎn)A沿不同方向水平拋出小球(可視為質(zhì)點(diǎn)),不計(jì)空氣阻力。關(guān)于小球的運(yùn)動(dòng),下列說法正確的是()A.落點(diǎn)在CC1上的小球,落在C1點(diǎn)時(shí)平拋的初速度最大 B.落點(diǎn)在A1B1C1D1內(nèi)的小球,落在C1點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng) C.落點(diǎn)在B1D1上的小球,平拋初速度的最小值與最大值之比是 D.落點(diǎn)在A1C1上的小球,落地時(shí)重力的瞬時(shí)功率均不相同4.(4分)2023年9月21日,“天宮課堂”第四課正式開講,這是中國(guó)航天員首次在夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)進(jìn)行授課,其軌道離地面的高度約為地球半徑的倍。已知地球半徑為R,引力常量為G,忽略地球自轉(zhuǎn)的影響,則()A.漂浮在實(shí)驗(yàn)艙中的宇航員不受地球引力 B.實(shí)驗(yàn)艙繞地球運(yùn)動(dòng)的線速度大小約為 C.實(shí)驗(yàn)艙繞地球運(yùn)動(dòng)的向心加速度大小約為 D.地球的密度約為5.(4分)靜電透鏡被廣泛應(yīng)用于電子器件中,如圖所示是陰極射線示波管的聚焦電場(chǎng),其中虛線為等勢(shì)線,z軸為該電場(chǎng)的中心軸線。一電子從其左側(cè)進(jìn)入聚焦電場(chǎng),實(shí)線為電子運(yùn)動(dòng)的軌跡,電子僅在電場(chǎng)力作用下從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到R點(diǎn),在此過程中()A.P點(diǎn)的電勢(shì)高于Q點(diǎn)的電勢(shì) B.電子在P點(diǎn)的加速度小于在R點(diǎn)的加速度 C.從P至R的運(yùn)動(dòng)過程中,電子的電勢(shì)能減小 D.從P至R的運(yùn)動(dòng)過程中,電子的動(dòng)能先減小后增大6.(4分)已知通電的長(zhǎng)直導(dǎo)線在周圍空間某位置產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小與導(dǎo)線中的電流強(qiáng)度成正比,與該位置到長(zhǎng)直導(dǎo)線的距離成反比;現(xiàn)有通有電流大小為I的長(zhǎng)直導(dǎo)線固定在正方體的棱dh上,彼此絕緣,電流方向如圖所示。則頂點(diǎn)e和a兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小之比為()A. B. C. D.(多選)7.(4分)一列沿x軸負(fù)方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波,t=2s時(shí)的波形如圖甲所示,x=2m處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像如圖乙所示()A. B. C. D.(多選)8.(4分)一臺(tái)起重機(jī)將放在地面上的一個(gè)箱子吊起。箱子在起重機(jī)鋼繩的作用下由靜止開始豎直向上運(yùn)動(dòng),不計(jì)空氣阻力。運(yùn)動(dòng)過程中箱子的機(jī)械能E與其位移x的關(guān)系圖像如圖所示,其中O~x1、x2~x3過程的圖線為直線,x1~x2過程的圖線為曲線。由圖像可知()A.O~x1、x2~x3過程箱子的加速度可能等大 B.x1~x2過程中箱子的動(dòng)能一直增加 C.x2~x3過程中箱子所受拉力不變 D.x2~x3過程中起重機(jī)的輸出功率一直增大(多選)9.(4分)如圖甲所示,一個(gè)n=100匝的圓形導(dǎo)體線圈面積,總電阻r=1Ω。在線圈內(nèi)存在面積,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示。有一個(gè)R=2Ω的電阻,將其與圖甲中線圈的兩端a、b分別相連接,下列說法正確的是()A.0~4s內(nèi)a、b間的電勢(shì)差Uab=﹣0.04V B.4~6s內(nèi)a、b間的電勢(shì)差Uab=8V C.0~4s內(nèi)通過電阻R的電荷量為8C D.4~6s內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為64J(多選)10.(4分)光滑絕緣水平桌面上有一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的帶正電小球,桌面右側(cè)存在由勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)組成的復(fù)合場(chǎng),復(fù)合場(chǎng)的下邊界是水平面,電場(chǎng)強(qiáng)度為E、方向豎直向上,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向外,帶電小球的比荷為。如圖所示,使之離開桌邊緣立刻進(jìn)入復(fù)合場(chǎng)運(yùn)動(dòng),已知小球從下邊界射出,下列說法正確的是()A.小球在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間可能是 B.小球在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的加速度大小可能是 C.小球在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的路程可能是 D.小球的初速度大小可能是二、實(shí)驗(yàn)題(本題共2小題,共14分,請(qǐng)把答案填在答題卡上。)11.(7分)在“用單擺測(cè)重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中(1)實(shí)驗(yàn)中,用毫米刻度尺測(cè)出細(xì)線的長(zhǎng)度,用游標(biāo)卡尺測(cè)出擺球的直徑,擺球的直徑為D=mm。(2)現(xiàn)已測(cè)出懸點(diǎn)O到小球球心的距離(擺長(zhǎng))L及單擺完成n次全振動(dòng)所用的時(shí)間t,則重力加速度g=(用L、n、t表示)。(3)甲同學(xué)用標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)器材和正確的實(shí)驗(yàn)方法測(cè)量出幾組不同擺長(zhǎng)L和周期T的數(shù)值,畫出如圖T2﹣L圖象中的實(shí)線OM;乙同學(xué)也進(jìn)行了與甲同學(xué)同樣的實(shí)驗(yàn),但實(shí)驗(yàn)后他發(fā)現(xiàn)測(cè)量擺長(zhǎng)時(shí)忘了加上擺球的半徑2﹣L圖像為。A.虛線①,不平行實(shí)線OMB.虛線②,平行實(shí)線OMC.虛線③,平行實(shí)線OMD.虛線④,不平行實(shí)線OM12.(7分)某實(shí)驗(yàn)小組測(cè)量一段粗細(xì)均勻的金屬絲的電阻率。(1)用螺旋測(cè)微器測(cè)出待測(cè)金屬絲的直徑d。(2)用多用電表粗測(cè)金屬絲的阻值。當(dāng)用電阻“×10”擋時(shí),發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度過大,應(yīng)改用倍率為(選填“×1”或“×100”)擋,在進(jìn)行一系列正確操作后,指針靜止時(shí)位置如圖所示Ω。(3)為了更精確地測(cè)量金屬絲的電阻率,實(shí)驗(yàn)室提供了下列器材:A.電流表(量程0~300mA,內(nèi)阻約0.1Ω)B.電流表(量程0~3.0A,內(nèi)阻約0.02Ω)C.保護(hù)電阻R0=10ΩD.保護(hù)電阻R0=100ΩE.電源(電動(dòng)勢(shì)E=3.0V,內(nèi)阻不計(jì))F.刻度尺、開關(guān)S、導(dǎo)線若干實(shí)驗(yàn)中電流表應(yīng)選用,保護(hù)電阻R0應(yīng)選用。(選填實(shí)驗(yàn)器材前對(duì)應(yīng)的字母)①實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)的測(cè)量電路如圖(a)所示,調(diào)節(jié)接線夾在金屬絲上的位置,閉合開關(guān),記錄電流表的讀數(shù)I。②改變接線夾位置,重復(fù)①的步驟,測(cè)出多組L與I的值。根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)(b)所示的圖像,橫軸表示金屬絲長(zhǎng)度L(選填“I/A”或“”)表示;若縱軸截距為b,斜率為k(用已知量E、k、d等表示)。三、計(jì)算題(本題共4小題,共46分。解答時(shí)應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟。只寫最后答案的不得分。有數(shù)值計(jì)算的題,答案中必須寫出數(shù)值和單位。)13.(10分)引體向上是同學(xué)們經(jīng)常做的一項(xiàng)健身運(yùn)動(dòng)。一質(zhì)量m=60kg的同學(xué)兩手正握單杠,開始時(shí)手臂完全伸直,身體呈自然懸垂?fàn)顟B(tài),然后他用恒力F向上拉。若不考慮空氣阻力和因手彎曲而引起的人重心位置的變化,下顎必須超過單杠面方可視為合格2。請(qǐng)完成下列問題:(1)第一次上拉時(shí)該同學(xué)持續(xù)用恒力F經(jīng)過時(shí)間t=1s下顎到達(dá)單杠面,求該恒力做功多少。(2)第二次上拉時(shí),用恒力F′=720N拉至某位置時(shí),他不再用力,為保證此次引體向上合格,恒力F′至少做功多少?14.(12分)如圖所示,在第Ⅰ象限內(nèi)有平行于y軸的勻強(qiáng)電場(chǎng),方向沿y軸正方向,方向垂直于xOy平面向里,直徑ab與y軸平行。一質(zhì)量為m、電荷量為﹣q的粒子(0,h)點(diǎn),以大小為v0的速度沿x軸正方向射入電場(chǎng),通過電場(chǎng)后從x軸上的a(2h,0)點(diǎn)進(jìn)入第Ⅳ象限,且速度與y軸負(fù)方向成45°角,不計(jì)粒子的重力。求:(1)電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小。(2)粒子到達(dá)a點(diǎn)時(shí)速度的大小和方向。(3)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最小值以及粒子在磁場(chǎng)中的徑跡與ab所圍成的面積。15.(12分)如圖所示,兩根足夠長(zhǎng)的光滑固定平行金屬導(dǎo)軌與水平面夾角θ=37°,導(dǎo)軌間距d=1m。兩導(dǎo)體棒a和b與導(dǎo)軌垂直放置,接入電路的電阻均為R=0.5Ω,導(dǎo)軌電阻不計(jì)。整個(gè)裝置處于垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,a沿導(dǎo)軌向上做勻速直線運(yùn)動(dòng),同時(shí)將b由靜止釋放,cos37°=0.8,g=10m/s2,不計(jì)兩導(dǎo)體棒之間的相互作用力)(1)為使導(dǎo)體棒b能沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動(dòng),導(dǎo)體棒a的速度v應(yīng)滿足什么條件?(2)若導(dǎo)體棒a在平行于導(dǎo)軌向上的力作用下,以v1=2m/s的速度沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng),試求導(dǎo)體棒b做勻速直線運(yùn)動(dòng)的速率。(3)在(2)中情況下,t=3s的時(shí)間內(nèi)經(jīng)過導(dǎo)體棒截面的電荷量是多少?16.(12分)如圖所示,左、右兩平臺(tái)等高,在兩平臺(tái)中間有一個(gè)順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的水平傳送帶A=1kg的物體A無(wú)初速地放在傳送帶左端,t=6s時(shí)與靜止在傳送帶右端的質(zhì)量mB=1kg的物體B發(fā)生彈性碰撞,一段時(shí)間后B又與質(zhì)量mC=3kg的物體C發(fā)生彈性碰撞。已知開始時(shí)C與傳送帶右端相距L1=3m,距離臺(tái)邊L2,A與傳送帶的動(dòng)摩擦因數(shù)和C與平臺(tái)的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ,B與傳送帶和平臺(tái)均無(wú)摩擦,所有碰撞時(shí)間均很短,重力加速度g取10m/s2。求:(1)動(dòng)摩擦因數(shù)μ。(2)A與B第1次碰撞后至A與B第3次碰撞前的過程中,A與傳送帶間因摩擦產(chǎn)生的熱量。(3)為使B與C多次碰撞后C不會(huì)從臺(tái)邊落下,L2的最小值。
2024年河南省鄭州市高考物理一模試卷參考答案與試題解析一、選擇題(本題共10小題,每小題4分,共40分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,第1~6題只有一項(xiàng)符合題目要求,第7~10題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得4分,選對(duì)但不全的得2分,有選錯(cuò)的得0。)1.(4分)如圖所示,拋物線a和直線b分別是在平直公路上行駛的汽車a和b的位置—時(shí)間(x﹣t)圖像,t2時(shí)刻對(duì)應(yīng)拋物線的頂點(diǎn)。下列說法正確的是()A.在t3時(shí)刻,兩車速率相等 B.在0~t3時(shí)間內(nèi),b車做勻變速直線運(yùn)動(dòng) C.在0~t3時(shí)間內(nèi),t2時(shí)刻兩車相距最遠(yuǎn) D.在t1~t3時(shí)間內(nèi),a與b車的平均速度相等【分析】x﹣t圖像的斜率表示速度??v坐標(biāo)的變化量表示位移,平均速度等于位移與時(shí)間的比值。根據(jù)這些知識(shí)進(jìn)行分析。【解答】解:A、根據(jù)﹣t圖像的斜率表示速度,可知在t3時(shí)刻,兩車圖像斜率不相等,故A錯(cuò)誤;B、在0~t6時(shí)間內(nèi),b車圖像的斜率不變,做勻速直線運(yùn)動(dòng);C、在0~t3時(shí)間內(nèi),當(dāng)兩車速度相同時(shí),根據(jù)圖線的切線斜率可知不是t3時(shí)刻,故C錯(cuò)誤;D、在t1~t3時(shí)間內(nèi),a與b車通過的位移相同,則平均速度相同。故選:D。【點(diǎn)評(píng)】解決本題的關(guān)鍵要理解位移—時(shí)間圖像的物理意義,知道圖線的斜率表示速度,能夠通過圖線得出物體的運(yùn)動(dòng)情況。2.(4分)滑板運(yùn)動(dòng)備受青少年青睞。有一個(gè)動(dòng)作是人越過橫桿,滑板從橫桿底下穿過,如圖所示。忽略空氣阻力及滑板與地面間的摩擦力,則下列說法正確的是()A.起跳過程中,板對(duì)人的作用力大于人對(duì)板的作用力 B.起跳過程中,板對(duì)人的作用力始終大于人的重力 C.人從離開滑板到落回滑板的過程中,始終處于失重狀態(tài) D.人從開始起跳到落回滑板的過程中,人與滑板構(gòu)成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒【分析】根據(jù)牛頓第三定律,板對(duì)人的作用力與人對(duì)板的作用力,大小相等;根據(jù)牛頓第二定律,分析板對(duì)人的作用力與人的重力大小關(guān)系;只受重力,完全失重;合外力不為零,動(dòng)量不守恒。【解答】解:A.根據(jù)牛頓第三定律,大小相等;B.起跳過程中,合力不一定始終向上,所以板對(duì)人的作用力不一定始終大于人的重力;C.人從離開滑板到落回滑板的過程中,加速度為重力加速度,故C正確;D.人從開始起跳到落回滑板的過程中,動(dòng)量不守恒。故選:C?!军c(diǎn)評(píng)】本題考查學(xué)生對(duì)牛頓運(yùn)動(dòng)定律、完全失重、動(dòng)量守恒條件的掌握,比較基礎(chǔ)。3.(4分)如圖所示,正方體框架ABCD﹣A1B1C1D1的底面A1B1C1D1處于水平地面上。從頂點(diǎn)A沿不同方向水平拋出小球(可視為質(zhì)點(diǎn)),不計(jì)空氣阻力。關(guān)于小球的運(yùn)動(dòng),下列說法正確的是()A.落點(diǎn)在CC1上的小球,落在C1點(diǎn)時(shí)平拋的初速度最大 B.落點(diǎn)在A1B1C1D1內(nèi)的小球,落在C1點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng) C.落點(diǎn)在B1D1上的小球,平拋初速度的最小值與最大值之比是 D.落點(diǎn)在A1C1上的小球,落地時(shí)重力的瞬時(shí)功率均不相同【分析】小球做平拋運(yùn)動(dòng),水平分運(yùn)動(dòng)為勻速直線運(yùn)動(dòng),豎直分運(yùn)動(dòng)為自由落體運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)時(shí)間由下落的高度決定。根據(jù)下落高度關(guān)系分析運(yùn)動(dòng)時(shí)間關(guān)系。由分位移公式計(jì)算平拋初速度的最小值與最大值之比。根據(jù)P=mgvy分析落地時(shí)重力的瞬時(shí)功率關(guān)系?!窘獯稹拷猓篈、小球做平拋運(yùn)動(dòng),有水平位移為x=v0t落點(diǎn)在CC1上的小球,水平位移相同2點(diǎn)時(shí)運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng),平拋的初速度最小;B、落點(diǎn)在A1B1C5D1內(nèi)的小球,下落的高度相同,故B錯(cuò)誤;C、落點(diǎn)在B1D3上的小球,運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同根據(jù)v3=可知平拋初速度的最小值與最大值之比是;D、落點(diǎn)在A6C1上的小球,運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同y=gt,vy相同落地時(shí)重力的瞬時(shí)功率為P=mgvy,則P均相同,故D錯(cuò)誤。故選:C。【點(diǎn)評(píng)】本題考查平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,知道平拋運(yùn)動(dòng)可以分解為水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng),還要知道分運(yùn)動(dòng)和合運(yùn)動(dòng)具有等時(shí)性,平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間由高度決定,與初速度無(wú)關(guān)。4.(4分)2023年9月21日,“天宮課堂”第四課正式開講,這是中國(guó)航天員首次在夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)進(jìn)行授課,其軌道離地面的高度約為地球半徑的倍。已知地球半徑為R,引力常量為G,忽略地球自轉(zhuǎn)的影響,則()A.漂浮在實(shí)驗(yàn)艙中的宇航員不受地球引力 B.實(shí)驗(yàn)艙繞地球運(yùn)動(dòng)的線速度大小約為 C.實(shí)驗(yàn)艙繞地球運(yùn)動(dòng)的向心加速度大小約為 D.地球的密度約為【分析】空間站中宇航員所受萬(wàn)有引力提供向心力;根據(jù)牛頓第二定律和圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律列式可求空間站的線速度和向心加速度;再根據(jù)ρ=求地球平均密度?!窘獯稹拷猓篈、漂浮在空間站中的宇航員依然受地球的引力,故A錯(cuò)誤;BC、設(shè)空間站的質(zhì)量為m,有,GM=gR8解得:,,故B正確;D、由上述還可得到地球質(zhì)量:M=,故D錯(cuò)誤。故選:B。【點(diǎn)評(píng)】本題以空間站運(yùn)行為背景,考查萬(wàn)有引力定律和黃金代換公式GM=gR2,關(guān)鍵要抓住萬(wàn)有引力提供向心力和萬(wàn)有引力等于重力這兩條思路,并能靈活選擇向心力公式。5.(4分)靜電透鏡被廣泛應(yīng)用于電子器件中,如圖所示是陰極射線示波管的聚焦電場(chǎng),其中虛線為等勢(shì)線,z軸為該電場(chǎng)的中心軸線。一電子從其左側(cè)進(jìn)入聚焦電場(chǎng),實(shí)線為電子運(yùn)動(dòng)的軌跡,電子僅在電場(chǎng)力作用下從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到R點(diǎn),在此過程中()A.P點(diǎn)的電勢(shì)高于Q點(diǎn)的電勢(shì) B.電子在P點(diǎn)的加速度小于在R點(diǎn)的加速度 C.從P至R的運(yùn)動(dòng)過程中,電子的電勢(shì)能減小 D.從P至R的運(yùn)動(dòng)過程中,電子的動(dòng)能先減小后增大【分析】根據(jù)電子受力方向判斷電場(chǎng)線的方向,沿電場(chǎng)線電勢(shì)降低,電場(chǎng)強(qiáng)度的大小與等勢(shì)面的疏密的關(guān)系;明確電子在電場(chǎng)中的受力特點(diǎn)以及電場(chǎng)力做功情況,從而進(jìn)一步判斷電勢(shì)能、動(dòng)能等變化情況?!窘獯稹拷猓篈.從P到Q電子受力指向?qū)嵕€的凹側(cè),所以電場(chǎng)強(qiáng)度方向背離PQ實(shí)線方向,P點(diǎn)的電勢(shì)低于Q點(diǎn)的電勢(shì);B.等差等勢(shì)線越密,所以P點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大于R點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng),由牛頓第二定律可知,故B錯(cuò)誤;CD.根據(jù)電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直,從P至R的電勢(shì)升高p=qφ,電子電勢(shì)能減小,故C正確。故選:C?!军c(diǎn)評(píng)】該題考查帶電粒子在特殊的電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),要能正確根據(jù)電場(chǎng)線、等勢(shì)線的分布情況,判斷電勢(shì)、電勢(shì)能、電場(chǎng)強(qiáng)度、電場(chǎng)力做功等物理量變化情況。6.(4分)已知通電的長(zhǎng)直導(dǎo)線在周圍空間某位置產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小與導(dǎo)線中的電流強(qiáng)度成正比,與該位置到長(zhǎng)直導(dǎo)線的距離成反比;現(xiàn)有通有電流大小為I的長(zhǎng)直導(dǎo)線固定在正方體的棱dh上,彼此絕緣,電流方向如圖所示。則頂點(diǎn)e和a兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小之比為()A. B. C. D.【分析】根據(jù)題意通電導(dǎo)體在某一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=,利用幾何知識(shí)和矢量的平行四邊形法則解題?!窘獯稹拷猓涸O(shè)立方體邊長(zhǎng)為a,兩電流在e點(diǎn)與a點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向以及合磁場(chǎng)的方向如圖:因?yàn)閐h和hg處的兩根導(dǎo)線在e點(diǎn)的磁場(chǎng)分別為和兩個(gè)分量的方向相互垂直,則e點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為而dh和hg處的兩根導(dǎo)線在a點(diǎn)的磁場(chǎng)分別為和兩個(gè)分量的方向相互垂直,則a點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為則故A正確,BCD錯(cuò)誤。故選:A?!军c(diǎn)評(píng)】本題考查了通電直導(dǎo)線磁場(chǎng)的分布與計(jì)算、矢量的平行四邊形法則等知識(shí)點(diǎn)。利用矢量運(yùn)算的平行四邊形法則是解題的關(guān)鍵。(多選)7.(4分)一列沿x軸負(fù)方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波,t=2s時(shí)的波形如圖甲所示,x=2m處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像如圖乙所示()A. B. C. D.【分析】由質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像得到周期和該時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向,根據(jù)波的傳播方向推斷出該質(zhì)點(diǎn)的平衡位置滿足的條件,由此得到可能得波長(zhǎng),在由波長(zhǎng)除以周期得到波速的可能值?!窘獯稹拷猓焊鶕?jù)圖乙可知,周期T=4s,波沿x軸負(fù)方向傳播處,即,(n=0、1,解得:、6、2……)該波的波速為:,(n=0、5,BD正確。故選:BD?!军c(diǎn)評(píng)】本題考查了波的多解性問題,此題給出了質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)情況,而質(zhì)點(diǎn)所處的位置不確定,存在可能性,導(dǎo)致波長(zhǎng)與波速存在可能值。(多選)8.(4分)一臺(tái)起重機(jī)將放在地面上的一個(gè)箱子吊起。箱子在起重機(jī)鋼繩的作用下由靜止開始豎直向上運(yùn)動(dòng),不計(jì)空氣阻力。運(yùn)動(dòng)過程中箱子的機(jī)械能E與其位移x的關(guān)系圖像如圖所示,其中O~x1、x2~x3過程的圖線為直線,x1~x2過程的圖線為曲線。由圖像可知()A.O~x1、x2~x3過程箱子的加速度可能等大 B.x1~x2過程中箱子的動(dòng)能一直增加 C.x2~x3過程中箱子所受拉力不變 D.x2~x3過程中起重機(jī)的輸出功率一直增大【分析】除重力和彈簧的彈力之外的其它力做多少功,物體的機(jī)械能就改變多少,所以E﹣x圖象的斜率的絕對(duì)值等于物體所受的拉力的大??;如果拉力等于物體所受的重力,則物體做勻速直線運(yùn)動(dòng);如果拉力大于物體的重力,則物體做加速向上運(yùn)動(dòng)。【解答】解:A、箱子在起重機(jī)鋼繩的作用下由靜止開始豎直向上運(yùn)動(dòng),所以F﹣x圖像的斜率代表拉力1、x2~x6過程圖像斜率不同,拉力不同,如果有:F1﹣mg=mg﹣F2合力大小可能相同,則加速度可能等大,故A正確;B、由題圖可知,x6~x2過程中斜率減小,拉力減小,則箱子將做減速運(yùn)動(dòng),故B錯(cuò)誤;C、由題圖可知,x2~x8過程中斜率不變,箱子所受拉力不變;D、由于物體在x2~x3內(nèi)圖象的斜率不變,故物體所受的拉力保持不變,則物體做勻速直線運(yùn)動(dòng),故D錯(cuò)誤。故選:AC?!军c(diǎn)評(píng)】以下兩點(diǎn)是關(guān)鍵:1、除重力和彈簧的彈力之外的其它力做多少負(fù)功物體的機(jī)械能就減少多少;2、E﹣x圖象的斜率的絕對(duì)值等于物體所受拉力的大小。(多選)9.(4分)如圖甲所示,一個(gè)n=100匝的圓形導(dǎo)體線圈面積,總電阻r=1Ω。在線圈內(nèi)存在面積,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示。有一個(gè)R=2Ω的電阻,將其與圖甲中線圈的兩端a、b分別相連接,下列說法正確的是()A.0~4s內(nèi)a、b間的電勢(shì)差Uab=﹣0.04V B.4~6s內(nèi)a、b間的電勢(shì)差Uab=8V C.0~4s內(nèi)通過電阻R的電荷量為8C D.4~6s內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為64J【分析】由法拉第電磁感應(yīng)定律求出線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),由閉合電路歐姆定律求出感應(yīng)電流大小,由楞次定律判斷出感應(yīng)電流方向,然后判斷a、b兩點(diǎn)電勢(shì)高低,再根據(jù)歐姆定律求出a、b間的電勢(shì)差Uab;由q=It求通過電阻R的電荷量。根據(jù)焦耳定律求電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱?!窘獯稹拷猓篈C、0~4s內(nèi)=100××0.4V=6V回路中感應(yīng)電流大小為=A=2A在0~8s時(shí)間內(nèi),磁感應(yīng)強(qiáng)度B增大,根據(jù)楞次定律可知,a點(diǎn)的電勢(shì)低于b點(diǎn)的電勢(shì),則a、b間的電勢(shì)差為Uab=﹣IR=﹣2×2V=﹣6V通過電阻R的電荷量為q=It=2×4C=7C,故A錯(cuò)誤;BD、在4~6s時(shí)間內(nèi)=100××0.5V=12V感應(yīng)電流大小為=A=4A根據(jù)楞次定律知,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流由a流經(jīng)電阻R回到b,則aUab′=I7R=4×2V=7V電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為Q=Rt=82×2×4J=64J,故BD正確。故選:BCD。【點(diǎn)評(píng)】在應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)時(shí),要注意公式E=n=nS中,面積S應(yīng)該是線圈在磁場(chǎng)中的有效面積,并不是線圈的面積。(多選)10.(4分)光滑絕緣水平桌面上有一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的帶正電小球,桌面右側(cè)存在由勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)組成的復(fù)合場(chǎng),復(fù)合場(chǎng)的下邊界是水平面,電場(chǎng)強(qiáng)度為E、方向豎直向上,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向外,帶電小球的比荷為。如圖所示,使之離開桌邊緣立刻進(jìn)入復(fù)合場(chǎng)運(yùn)動(dòng),已知小球從下邊界射出,下列說法正確的是()A.小球在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間可能是 B.小球在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的加速度大小可能是 C.小球在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的路程可能是 D.小球的初速度大小可能是【分析】根據(jù)題意計(jì)算電場(chǎng)力的大小,根據(jù)帶電小球受力情況判斷運(yùn)動(dòng)情況,可判斷小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),由洛倫茲力提供向心力,根據(jù)洛倫茲力提供向心力、周期公式結(jié)合數(shù)學(xué)知識(shí)求解?!窘獯稹拷猓焊鶕?jù)題意可知帶電小球的比荷為是,則有Eq=mg則小球所受的合力為洛倫茲力,所以小球在復(fù)合場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),則小球運(yùn)動(dòng)情況有兩種若小球速度為v1,則根據(jù)幾何知識(shí)可得軌跡所對(duì)應(yīng)的圓心角為120°,此時(shí)小球在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為根據(jù)幾何知識(shí)可得R1+R4cos60°=h,解得軌跡半徑為則根據(jù)洛倫茲力提供向心力有可得,小球的速度為則小球的路程為根據(jù)解得小球的加速度為若小球速度為v2,則根據(jù)幾何知識(shí)可得軌跡所對(duì)應(yīng)的圓心角為60°,此時(shí)小球在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為根據(jù)幾何知識(shí)可得R2﹣R2cos60°=h,其軌跡半徑為R4=2h則根據(jù)洛倫茲力提供向心力有可得,小球的速度為則小球的路程為根據(jù)解得小球的加速度為,BD錯(cuò)誤。故選:AC?!军c(diǎn)評(píng)】本題主要考查帶電物體在復(fù)合場(chǎng)中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)問題。本題要分析清楚物體運(yùn)動(dòng)過程,知道勻速圓周運(yùn)動(dòng)由合力提供向心力結(jié)合數(shù)學(xué)知識(shí)即可正確解題。二、實(shí)驗(yàn)題(本題共2小題,共14分,請(qǐng)把答案填在答題卡上。)11.(7分)在“用單擺測(cè)重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中(1)實(shí)驗(yàn)中,用毫米刻度尺測(cè)出細(xì)線的長(zhǎng)度,用游標(biāo)卡尺測(cè)出擺球的直徑,擺球的直徑為D=19.00mm。(2)現(xiàn)已測(cè)出懸點(diǎn)O到小球球心的距離(擺長(zhǎng))L及單擺完成n次全振動(dòng)所用的時(shí)間t,則重力加速度g=(用L、n、t表示)。(3)甲同學(xué)用標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)器材和正確的實(shí)驗(yàn)方法測(cè)量出幾組不同擺長(zhǎng)L和周期T的數(shù)值,畫出如圖T2﹣L圖象中的實(shí)線OM;乙同學(xué)也進(jìn)行了與甲同學(xué)同樣的實(shí)驗(yàn),但實(shí)驗(yàn)后他發(fā)現(xiàn)測(cè)量擺長(zhǎng)時(shí)忘了加上擺球的半徑2﹣L圖像為B。A.虛線①,不平行實(shí)線OMB.虛線②,平行實(shí)線OMC.虛線③,平行實(shí)線OMD.虛線④,不平行實(shí)線OM【分析】(1)根據(jù)毫米刻度尺的分度值結(jié)合圖甲得出擺球的直徑;(2)根據(jù)全振動(dòng)的時(shí)間和次數(shù)得出擺動(dòng)的周期,結(jié)合單擺的周期公式計(jì)算出g的表達(dá)式;(3)根據(jù)單擺的周期公式結(jié)合圖像進(jìn)行分析即可?!窘獯稹拷猓海?)毫米刻度尺的分度值為0.05mm,不需要估讀。(2)根據(jù),其中解得:g=(2)測(cè)量擺長(zhǎng)時(shí)忘了加上擺球的半徑,則擺長(zhǎng)變成擺線的長(zhǎng)度l根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)可知,對(duì)T2﹣L圖象來說與實(shí)線的斜率相等,故該同學(xué)做出的T2﹣L圖象為應(yīng)為虛線②,平行于OM,ACD錯(cuò)誤;故選:B。故答案為:(1)19.00;(2)【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查了單擺測(cè)量重力加速度的實(shí)驗(yàn),根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理掌握正確的實(shí)驗(yàn)操作,根據(jù)單擺的周期公式結(jié)合圖像完成分析。12.(7分)某實(shí)驗(yàn)小組測(cè)量一段粗細(xì)均勻的金屬絲的電阻率。(1)用螺旋測(cè)微器測(cè)出待測(cè)金屬絲的直徑d。(2)用多用電表粗測(cè)金屬絲的阻值。當(dāng)用電阻“×10”擋時(shí),發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度過大,應(yīng)改用倍率為×1(選填“×1”或“×100”)擋,在進(jìn)行一系列正確操作后,指針靜止時(shí)位置如圖所示11Ω。(3)為了更精確地測(cè)量金屬絲的電阻率,實(shí)驗(yàn)室提供了下列器材:A.電流表(量程0~300mA,內(nèi)阻約0.1Ω)B.電流表(量程0~3.0A,內(nèi)阻約0.02Ω)C.保護(hù)電阻R0=10ΩD.保護(hù)電阻R0=100ΩE.電源(電動(dòng)勢(shì)E=3.0V,內(nèi)阻不計(jì))F.刻度尺、開關(guān)S、導(dǎo)線若干實(shí)驗(yàn)中電流表應(yīng)選用A,保護(hù)電阻R0應(yīng)選用C。(選填實(shí)驗(yàn)器材前對(duì)應(yīng)的字母)①實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)的測(cè)量電路如圖(a)所示,調(diào)節(jié)接線夾在金屬絲上的位置,閉合開關(guān),記錄電流表的讀數(shù)I。②改變接線夾位置,重復(fù)①的步驟,測(cè)出多組L與I的值。根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)(b)所示的圖像,橫軸表示金屬絲長(zhǎng)度L(選填“I/A”或“”)表示;若縱軸截距為b,斜率為k(用已知量E、k、d等表示)?!痉治觥浚?)歐姆表測(cè)電阻,測(cè)量值=歐姆表指針對(duì)應(yīng)示數(shù)×倍率;當(dāng)用電阻“×10”擋時(shí),發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度過大,歐姆表指針?biāo)甘緮?shù)小,據(jù)此分析作答;(3)根據(jù)閉合電路的歐姆定律估算電流,然后選擇電流表;根據(jù)閉合電路的歐姆定律求電路中的最小電阻,然后選擇保護(hù)電阻;②根據(jù)電阻定律和閉合電路的歐姆定律求解函數(shù),結(jié)合圖像截距和斜率的含義求電阻率。【解答】解:(2)當(dāng)用電阻“×10”擋時(shí),發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度過大;為了減小讀數(shù)的偶然誤差,則指針靜止時(shí)位置的讀數(shù)為11×1Ω=11Ω(3)根據(jù)閉合電路的歐姆定律,回路最大電流因此電流表選擇A;當(dāng)金屬絲接入電阻為零時(shí),電路中的最小電阻若選用100Ω電阻,導(dǎo)致回路電流很小,因此保護(hù)電阻R4應(yīng)選用C。②根據(jù)閉合電路的歐姆定律有根據(jù)電阻定律有整理得因此圖像的縱軸應(yīng)該用表示;結(jié)合圖像圖像的斜率聯(lián)立解得。故答案為:(2)×1;11;C;②;?!军c(diǎn)評(píng)】本題考查了歐姆表的使用和讀數(shù),考查了電阻定律和閉合電路的歐姆定律的運(yùn)用;明確實(shí)驗(yàn)原理,掌握選擇實(shí)驗(yàn)器材的正確方法;本題充分體現(xiàn)了數(shù)形結(jié)合。三、計(jì)算題(本題共4小題,共46分。解答時(shí)應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟。只寫最后答案的不得分。有數(shù)值計(jì)算的題,答案中必須寫出數(shù)值和單位。)13.(10分)引體向上是同學(xué)們經(jīng)常做的一項(xiàng)健身運(yùn)動(dòng)。一質(zhì)量m=60kg的同學(xué)兩手正握單杠,開始時(shí)手臂完全伸直,身體呈自然懸垂?fàn)顟B(tài),然后他用恒力F向上拉。若不考慮空氣阻力和因手彎曲而引起的人重心位置的變化,下顎必須超過單杠面方可視為合格2。請(qǐng)完成下列問題:(1)第一次上拉時(shí)該同學(xué)持續(xù)用恒力F經(jīng)過時(shí)間t=1s下顎到達(dá)單杠面,求該恒力做功多少。(2)第二次上拉時(shí),用恒力F′=720N拉至某位置時(shí),他不再用力,為保證此次引體向上合格,恒力F′至少做功多少?【分析】(1)由牛頓第二定律及運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律結(jié)合功的定義,求恒力功;(2)全過程根據(jù)動(dòng)能定理,求恒力F′至少做功多少?!窘獯稹拷猓海?)第一次上拉時(shí),該同學(xué)向上勻加速運(yùn)動(dòng)1,下顎到達(dá)單杠面時(shí)的速度大小為v,由牛頓第二定律及運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律可得F﹣mg=ma1,解得F=672N恒力做功W=FH,代入數(shù)據(jù)解得W=403.2J(2)全過程根據(jù)動(dòng)能定理0=W′﹣mgH解得恒力F′至少做功W'=360J答:(1)該恒力做功403.6J;(2)恒力F′至少做功360J。【點(diǎn)評(píng)】本題考查學(xué)生對(duì)牛頓第二定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律、動(dòng)能定理的掌握,具有一道綜合性,但難度不高。14.(12分)如圖所示,在第Ⅰ象限內(nèi)有平行于y軸的勻強(qiáng)電場(chǎng),方向沿y軸正方向,方向垂直于xOy平面向里,直徑ab與y軸平行。一質(zhì)量為m、電荷量為﹣q的粒子(0,h)點(diǎn),以大小為v0的速度沿x軸正方向射入電場(chǎng),通過電場(chǎng)后從x軸上的a(2h,0)點(diǎn)進(jìn)入第Ⅳ象限,且速度與y軸負(fù)方向成45°角,不計(jì)粒子的重力。求:(1)電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小。(2)粒子到達(dá)a點(diǎn)時(shí)速度的大小和方向。(3)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最小值以及粒子在磁場(chǎng)中的徑跡與ab所圍成的面積。【分析】(1)粒子在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng),水平位移和豎直位移均已知,由牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式,運(yùn)用運(yùn)動(dòng)的分解法可求出場(chǎng)強(qiáng)大小E;(2)根據(jù)速度的矢量合成解得粒子到達(dá)a點(diǎn)時(shí)速度的大小和方向;(3)三角形區(qū)域內(nèi)的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里,當(dāng)粒子從b點(diǎn)出磁場(chǎng)時(shí),磁感應(yīng)強(qiáng)度最小,作出軌跡,由幾何知識(shí)求出最大半徑,由牛頓第二定律即可求出磁感應(yīng)強(qiáng)度的最小值,根據(jù)幾何關(guān)系求出粒子在磁場(chǎng)中的徑跡與ab所圍成的面積?!窘獯稹拷猓海?)粒子在第I象限內(nèi)做類平拋運(yùn)動(dòng),設(shè)在第I象限內(nèi)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t1,則水平方向有2h=v4t1豎直方向有聯(lián)立得(2)設(shè)粒子到達(dá)a點(diǎn)時(shí)豎直方向的速度為vy,則有vy=at6所以粒子到達(dá)a點(diǎn)時(shí)速度大小,解得:設(shè)粒子到達(dá)a點(diǎn)時(shí)速度方向與x軸正方向的夾角為θ,由幾何關(guān)系得解得θ=45°,即粒子到達(dá)a點(diǎn)時(shí)速度的方向斜向右下方與x軸正方向成45°角。(3)當(dāng)粒子從b點(diǎn)出磁場(chǎng)時(shí),磁感應(yīng)強(qiáng)度最小,根據(jù)幾何關(guān)系可知速度偏轉(zhuǎn)角為90°,則根據(jù)洛倫茲力提供向心力有解得B的最小值對(duì)應(yīng)粒子在磁場(chǎng)中的徑跡與ab所圍成的面積,解得:S=答:(1)電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小為;(2)粒子到達(dá)a點(diǎn)時(shí)速度的大小為,方向斜向右下方與x軸正方向成45°角;(3)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最小值為,以及粒子在磁場(chǎng)中的徑跡與ab所圍成的面積為?!军c(diǎn)評(píng)】該題考查了有邊界電磁場(chǎng)的問題,在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn),利用平拋運(yùn)動(dòng)的知識(shí)求解;粒子在有邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng),利用幾何關(guān)系求解運(yùn)動(dòng)半徑和轉(zhuǎn)過的圓心角是解決問題的關(guān)鍵。15.(12分)如圖所示,兩根足夠長(zhǎng)的光滑固定平行金屬導(dǎo)軌與水平面夾角θ=37°,導(dǎo)軌間距d=1m。兩導(dǎo)體棒a和b與導(dǎo)軌垂直放置,接入電路的電阻均為R=0.5Ω,導(dǎo)軌電阻不計(jì)。整個(gè)裝置處于垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,a沿導(dǎo)軌向上做勻速直線運(yùn)動(dòng),同時(shí)將b由靜止釋放,cos37°=0.8,g=10m/s2,不計(jì)兩導(dǎo)體棒之間的相互作用力)(1)為使導(dǎo)體棒b能沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動(dòng),導(dǎo)體棒a的速度v應(yīng)滿足什么條件?(2)若導(dǎo)體棒a在平行于導(dǎo)軌向上的力作用下,以v1=2m/s的速度沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng),試求導(dǎo)體棒b做勻速直線運(yùn)動(dòng)的速率。(3)在(2)中情況下,t=3s的時(shí)間內(nèi)經(jīng)過導(dǎo)體棒截面的電荷量是多少?【分析】(1)對(duì)b分析,結(jié)合安培力公式,使導(dǎo)體棒b能沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動(dòng),判斷導(dǎo)體棒a的速度v應(yīng)滿足什么條件;(2)根據(jù)歐姆定律,求電流,b勻速運(yùn)動(dòng),根據(jù)平衡條件列式,求速度;(3)對(duì)b棒應(yīng)用動(dòng)量定理,求電量大小?!窘獯稹拷猓海?)設(shè)a的速度為v1,由于b初態(tài)速度為零,則對(duì)b分析因?yàn)镕A<mgsinθ解得v1<12m/s(2)設(shè)a的速度為v1,b的速度為v4,回路電流為I,則設(shè)b勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度為vm,則有代入數(shù)據(jù)得vm=10m/s(3)對(duì)b棒應(yīng)用動(dòng)量定理解得q=7C答:(1)為使導(dǎo)體棒b能沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動(dòng),導(dǎo)體棒a的速度v應(yīng)滿足小于12m/s;(2)若導(dǎo)體棒a在平行于導(dǎo)軌向上的力作用下,以v1=2m/s的速度沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng),導(dǎo)體棒b做勻速直線運(yùn)動(dòng)的
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