2021学年第二学期高三物理模拟卷（三）（解析版）

2021学年第二学期桐庐中学高三模拟卷（三）

一、选择题I（本题共13小题，每小题3分，共39分。每小题列出的四个备选

项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分）

1.2018年第26届国际计量大会决定，7个基本单位全部用基本物理常量来定义（对应关系

如图，例如，6对应Av,加对应c）。新SI自2019年5月20日（国际计量日）正式实施，

这将对科学和技术发展产生深远影响，根据所学知识判断，正确的选项是（）

A.“焦耳（J）”是国际单位制中的基本单位

B.“电子伏特（eV）”表示的是电势的单位

C.“毫安时（mA-h）”表示的是电量的单位

D.“引力常量（G）”用国际单位制中的基本单位表示为N-n?/kg?

【答案】C

【解析】

【详解】A.“焦耳（J）”不是国际单位制中的基本单位，A错误；

B.“电子伏特（eV）”表示的是能量的单位，B错误；

C.根据

q-It

“毫安时（mA-h）”表示的是电量的单位，C正确；

D.根据

Mm

F=G——

可得

「Fr'

G=---

Mm

“引力常量（G）”用国际单位制中的基本单位表示

Nm2_（kgm/s2）m2_m3

kg2kg2kg-s2

D错误。

故选Co

2.在人类对物质结构与物质运动规律的认识过程中，许多物理学家大胆猜想、小心求证,

取得了辉煌的成就。下列描述中正确的是（）

A.伽利略猜想自由落体运动的位移与时间的平方成正比，牛顿通过斜面实验并合理外推

B.牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许进行了“月一地”检验

C.汤姆逊发现电子并提出原子核式结构，卢瑟福通过。粒子散射实验进行了证实

I）.麦克斯韦预言了变化的电场或磁场会产生电磁波，赫兹在实验室证实了电磁波的存在

【答案】D

【解析】

【详解】A.伽利略猜想自由落体的运动速度与下落时间成正比，并未直接进行验证，而是

在斜面实验的基础上进行合理外推得到的，A错误；

B.牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许通过扭秤实验，测出了万有引力常量，并没有用“月

一地”检验证实了万有引力定律的正确性，B错误；

C.汤姆孙发现电子并提出枣糕使模型，卢瑟福通过a粒子散射实验提出了原子的核式结构

模型，C错误；

D.麦克斯韦预言了变化的电场或磁场会产生电磁波，赫兹在实验室证实了电磁波的存在，

D正确。

故选D。

3.水火箭是许多学校科技节常见的比赛主题，喷水时产生的推力为F,不计空气阻力，图

中虚线表示水火箭在竖直平面内向前运动的轨迹，其飞行姿态可能正确的是（）

【答案】A

【解析】

【详解】A.图中导弹发射后受到喷射气体产生的斜向上的推力尸和竖直向下的重力，该图

中合力的方向与运动的方向可以在同一条直线上，所以可以沿斜向上的方向做直线运动，A

正确；

B.图中导弹发射后受到喷射气体产生沿水平方向的推力尸和竖直向下的重力，合力的方向

与图中运动的方向不在同一条直线上，所以不能做直线运动，B错误；

C.图中推力F的方向沿轨迹的切线方向，而重力的方向竖直向下，合力的方向沿轨迹切线

方向向外，所以导弹不可能向上弯曲，C错误；

D.图中推力F的方向沿轨迹的切线方向，而重力的方向竖直向下，合力的方向沿轨迹切线

方向向外，所以导弹不可能向上弯曲，D错误。

故选Ao

4.在研究直线运动时，教科书采用了由U"图像中图线与横轴所围成的面积来求位移，如

图，下列是对这一方法类比应用，其中说法错误的是（）

A.a-t（加速度一时间）图像面积反映速度变化量

B.x-F（位移一力）图像面积反映力所做的功

C.F-x（力一位移）图像面积反映力所做的功

D.I-t（电流强度一时间）图像面积反映电量

【答案】B

【解析】

【详解】A.a-r图像面积代表工（4+。）/,其中〃均匀变化，即瓦ZV,是反映速度变化

2

量，不符合题意，故A错误；

B.x-/（位移一力）图像面积代表F,其中尸不是恒力，即方不能反映力所

2

做的功，符合题意，故B正确；

C.F-x（力一位移）图像面积代表,（片+F）X,其中F均匀变化，即属反映力所做的

2

功，不符合题意，故C错误；

D./-/（电流强度一时间）图像面积代表At,其中/均匀变化，即7%反映通

2

过截面的电量，不符合题意，故D错误。

故选Bo

5.2020年5月19日消息，华为5G智能手机在今年一季度全球市场占有率为33.2%。第四

代移动通信技术4G,采用1880〜2635MHz频段的无线电波；第五代移动通信技术5G,

采用3300〜5（XX）MHz频段的无线电波，第5代移动通信技术（简称5G）意味着更快的网

速和更大的网络容载能力，与4G相比，5G使用的电磁波（）

A.光子能量更大B.衍射更明显

C.传播速度更快D.波长更长

【答案】A

【解析】

【详解】由题可知，5G使用的电磁波频率更高，光子波长更短，能量更大，衍射更不明显。

传播速度均是光速。

故选Ao

6.某同学用频闪相机拍摄了运动员跳远比赛时助跑、起跳、最高点、落地四个位置的照片,

运动过程可以简化成图所示，运动员离地速度为%,距地面的最大高度为〃，则（）

..4-.

A.运动员在最高点时速度为零，加速度大小为g

B.可以估算出运动员起跳瞬间消耗的体能约为:相片+mg/z

C.起跳时地面对运动员的支持力大于重力

D.运动员上升过程中机械能不断增加

【答案】C

【解析】

【详解】A.运动员在最高点时水平速度不为零，加速度大小为g,选项A错误；

B.可以估算出运动员起跳瞬间消耗的体能约为

1,

E=­m(v0cosO')"+mgh

其中9为初速度与水平方向的夹角，选项B错误；

C.起跳时运动员有向上的加速度，则地面对运动员的支持力大于重力，选项C正确；

D.若不考虑空气阻力，运动员上升过程中只有重力做功，则机械能不变，选项D错误。

故选Co

7.2020年10月诺贝尔物理学奖一半被授予英国科学家罗杰・彭罗斯（RogerPenrose）以表彰

他在黑洞研究方面的贡献。光无法从密度极大，引力极大的天体中逃逸，这种天体称为黑洞。

已知地球公转的半径为凡周期约为T,光速为c,地面的重力加速度为g。假设太阳演变

为黑洞，（设太阳的质量不变，逃逸速度是其第一宇宙速度的近倍，G为引力常量）（）

A.地球的质量为6kB.地球的逃逸速度为J语

G

C.太阳的质量为网与

D.太阳演变为黑洞的最大半径为

GT2

8/R3

C2T2

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】A.设地球的半径为〃质量为如，地球表面物体重力等于万有引力，有

与地球公转半径无关，故A错误：

B.第一宇宙速度是卫星在近地圆轨道上的环绕速度，根据万有引力提供向心力得

则地球的逃逸速度为

v=y/2gr

与公转半径无关，故B错误；

C.地球绕太阳做圆周运动，根据万有引力提供向心力则有

解得太阳的质量

故C错误；

D.太阳演变为黑洞，第一宇宙速度设为它的半径为R',则有

其中

yf2v]>

联立可得

R'<W

o_2

即太阳演变为黑洞，它的半径最大为史故D正确。

T2c2

故选D。

8.充电后的平行板电容器的两个极板A、B竖直正对放置，板间距离为2d,带电量为Q。

在两极板间有一质量为m的带电小球用绝缘细线悬挂于0点，静止时;细线向左偏转45,，

如图所示（小球可视为试探电荷）。则（）

A.若将B板缓慢向左平移一小段距离，细线向左偏转的角度变大

B.小球带负电，带电量为嘤~

2kQ

C.若将B板缓慢向右平移一小段距离，小球的电势能减小

D.若将细线剪断，小球在板间做匀变速曲线运动

【答案】C

【解析】

【详解】AC.充电后的平行板电容器电量不变，根据。=出-、C=Q及E=g得

4兀kdUd

E=4^kQ

ES

改变板间距离，不影响电场强度，所以细线的偏角不变。将B板缓慢向右平移一小段距离,

小球与B板的距离增大，电势差增大，小球的电势升高，但是小球带负电，所以小球的电

势能减小。A错误，C正确；

B.根据平衡可知

mg=qE

其中E=色丝

sS

解得

meeS

q=--------

4兀kQ

故B错误；

D.小球受到恒定的电场力及重力，剪断细线后，小球沿细线的延长线做匀加速直线运动。

BD错误。

故选C。

9.如图所示，图甲两通电直导线平行放置，虚线与是两导线在同一平面内，它到两导线的

距离相等且与两导线平行：图乙中在虚线两侧对称地固定两根垂直纸平面的长直导线。图甲、

图乙中导线分别通有等大反向的电流人带负电的粒子分别以初速度％沿图中的虚线射入。

装置均处于真空中，不计粒重力。下列说法正确的是（）

%%

----A........................A.........................

------------——他

甲---------------乙

A.图甲中带电粒子将做匀速直线运动

B.图乙中带电粒子将做匀速圆周运动

C.图甲中带电粒子的向下偏转，且速率保持不变

D.图乙中带电粒子沿虚线直线运动，其动能将先增大后减小

【答案】C

【解析】

【详解】AC.甲图，根据右手螺旋定则得导线间磁场垂直纸面向里，根据左手定则，带负

电的粒子受力向下，由于磁场不是匀强磁场，所以粒子不能做匀速圆周运动，洛伦兹力不做

功，故粒子向下偏转，速率不变。A错误，C正确；

BD.乙图，根据右手螺旋定则得导线间磁场水平向右，与粒子运动方向平行，故粒子不受

力，做匀速直线运动。BD错误。

故选Co

10.如图，用一根总电阻为2R粗细均匀的铜导线制成半径为L的圆环，PQ为圆环的直径,

其左右两侧上圆面积内各存在垂直于圆环所在平面的匀强磁场，磁感应强度大小均为3,但

4

方向相反。一根长度为2L、电阻为R的金属棒MN绕着圆环的圆心O点紧贴着圆环以角速

度。沿逆时针方向匀速转动，转动过程中金属棒MN与圆环始终接触良好，不计一切阻力

和摩擦，下列说法正确的是()

Q

A.转动过程中流过金属棒中电流方向始终是从N到M

2

B.图示位置金属棒两端的电压大小为彳8。尸

3

TT

C.从尸。位置开始计时，0----时间内通过金属棒MN的横截面电荷量为零

2a)

1).金属棒旋转一周的过程中，金属棒中电流的有效值为叵吠

3R

【答案】D

【解析】

【详解】A.当。例在左上方磁场中时，由右手定则可知，金属棒中电流方向是从N到

M,当0M在右下方磁场中时，由右手定则可知，金属棒中电流方向是从"到从故A错误;

B.图示位置金属棒产生的感应电动势为

E=2xBLx—=BI?co

2

外电路总电阻为

我外=,

图示位置金属棒两端的电压大小为

1,

U=—BI3S

3

故B错误；

TT

C.从尸。位置开始计时，o——时间内切割磁感线产生的平均感应电动势为

2G

——

E=2义BLv=2义BLxJ=BI3①

2

所以平均感应电流不为0,由公式4=方可知，电荷量也不为0,故C错误:

D.金属棒转动一周过程中有半个周期内有电流产生，且大小为

｝（

,IBl=-o-2=B-G-CD--

—3K„3R

2

金属棒旋转一周的过程中，金属棒中电流的有效值为

I^RT=L"x2x/?x-

9R24

解得

,y[2BI?CO

故D正确。

故选Do

11.如图所示，台阶的高与宽之比为2:3,现将两个质量相等小球A,B分别在P点以一定

的初速度水平抛出，分别击中第一台阶上的C点和第三台阶上的。点，已知A球击中C点

时的动能为E,不计空气阻力，则B球击中。点时的动能是（）

iD

A.3EB.6EC.2.5ED.-E

4

【答案】A

【解析】

【详解】设每一台阶高度为色宽度为x,A球抛出初速度为UA,B球抛出初速度为VB,则

有

3x

由动能定理可得A球在C点时的动能为

mgx1

2h

得B球在。点时的动能为

„_.12c71A.1

=3mgn+—mv^=3mgn+—x———=3mgh+~x

因此有

EB=3E

A正确，BCD错误。

故选A。

12.如图所示，导线框绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的交变电动势

^=HlV2sinl00^(V)»导线框与理想升压变压器相连进行远距离输电，理想降压变压器的

原、副线圈匝数之比为25:11,降压变压器副线圈接入一台电动机，电动机恰好正常工作，

且电动机两端的电压为220V,输入功率为1100W,输电线路总电阻R=25。，电动机内

阻r=8.8C,导线框及其余导线电阻不计，电表均为理想电表，则()

电动机

输

电

线

路

降压变压器

升压变压器

A.该发电机的电流方向每秒钟改变100次，图示位置线圈的磁通量变化率为零

B.电动机的机械功率为800W

C.输电线路损失的电功率为121W

D.升压变压器原、副线圈匝数之比为1:1()

【答案】C

【解析】

【详解】A.交变电动势表达式为

=11172sin100^(V)

所以原线圈中交变电压的频率为

r1007u〈八口

f=----Hz=50Hz

2兀

又因为电流在一个周期T内改变两次，故发电机的电流方向每秒钟改变100次，但此时图示

位置线圈处于平衡位置，磁通量为零，磁通量变化率最大，故A错误;

B.因为输入电压为1100W,则此时通过电动机的电流为

£=吗=5八

U220

则此时电动机的机械功率为

々械=P-&=3=880W

故B错误;

C.因为理想降压变压器的原、副线圈匝数之比为25:11,故此时通过输电电路的电流为

25

17

/,=2.2A

则输电线路损失的电功率为

=l；R=（2.2）2*25w=121W

故C正确；

D.输电线路损耗电压为

U/=/|XR=55V

降压变压器两端的电压为

a=£=5oov

人

则升压后的电压为

。2=4+。损'=555丫

升压变压器两边的电压为有效电压，为

%效=iuv

故升压变压器原、副线圈匝数之比为

.:4效=

n2U25555

故D错误;

故选Co

13.某种透明材料制成的空心球体外径是内径的两倍，其过球心的某截面（纸面内）如图所

示，一束复色光沿纸面内以入射角i=45,从外球面上A点射入，分解成a光和b光，其中b

光经折射后恰好与内球面相切于B点，两光分别照在外球面的例、N两点上。下列分析判断

正确的是（）

A.同一实验装置演示双缝干涉，匕光的条纹宽度比。光大

B.当入射角变为，=30。时，b光恰好在内球面上发生全反射

C.增大入射角i,a光可能在外球面上发生全反射

D.a光通过AM的时间等于b光通过AN的时间

【答案】B

【解析】

【详解】A.由光路图可知，透明材料对b光的折射率较大，则方光频率较大，波长较短,

根据

/,

AAx=­A

d

可知，同一实验装置演示双缝干涉，人光的条纹宽度比〃光小，选项A错误；

B.对人光，当入射角为i=45°时折射角为r=30。，则折射率

sinzsin45°/-

n=------=---------=72

bhsinrsin30,

当入射角变为i'=3（）时，则折射角

临界角为

.1V2

sinC=—=——

02

则

C=45°

由正弦定理可知

R2R

sinrsinZABO

可得

sinZA8O=135°

则光线AB在内球面的入射角掐位45。，人光恰好在内球面上发生全反射，选项B正确；

C.增大入射角i,则4光的折射角变大，因“光在外球面上的入射角总等于刚入射时的折

射角，则〃光不可能在外球面上发生全反射，选项C错误：

D.根据u=£可知“光在透明材料中的传播速度较大，而AM<AN,可知〃光通过4M的

n

时间小于b光通过AN的时间，选项D错误。

故选Bo

二、选择题H（本题共3小题，每小题2分，共6分。每小题列出的四个备选项

中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得2分，选对但不全的得1分，有

选错的得0分）

14.下列四幅图涉及到不同的物理知识，则下列说法正确的是（）

A.甲图是著名的泊松亮斑图案，这是光波的衍射现象

B.乙图是某时刻LC振荡电路的状态，则此时电流，在减小

C.丙图是氢原子能级图，一群氢原子从〃=3能级跃迁到〃=1能级发出的光照射逸出功为

2.49eV的金属钠，产生的光电子初动能一定为9.60eV

D.丁图用相机拍摄玻璃后的景物时，是通过镜头表面的增透膜减弱玻璃表面的反射光影响

【答案】AB

【解析】

【详解】A.甲图是著名的泊松亮斑图案，这是光波的衍射现象，A正确；

B.图中电器上极板带正电荷，图中给出的振荡电流方向，说明负电荷向下极板聚集，所以

电容器正在充电。电容器充电的过程中，电流减小，B正确；

C.氢原子从〃=3能级跃迁到n=1能级发出的光照射逸出功为2.49eV的金属钠上，产生

的光电子的最大初动能为

E3-E\=hv=1209eV

/?v-W=反=9.60eV

逸出功是指电子从金属表面逸出时克服表面势垒必须做的功，光照射在金属钠上还有可能有

内层电子逸出，这样逸出的光子的动能小于9.60eV,C错误；

D.丁图用相机拍摄玻璃后的景物时，往往在镜头前加装一个偏振片以减弱反射光的强度，

使照片清晰，D错误。

故选AB。

15.2020年3月20日，电影《放射性物质》在伦敦首映，该片的主角——居里夫人是放射

性元素针（22P。）的发现者。吸烟有害健康，香烟中含有针210,若静止针210核在匀强磁

场中发生衰变时，会产生a粒子和原子核X,并放出7射线，衰变后a粒子的速度方向垂

直磁场方向。下列说法正确的是（）

A.7射线是生成核X能级跃迁产生的

B.原子核X的中子数为82

C.衰变后的X核和a粒子的轨迹是两个内切圆，轨道半径之比为1:41

D.的比结合能比X核的比结合能小

【答案】AD

【解析】

【详解】A.放射性的原子核在发生a衰变和“衰变后产生的新核往往处于高能级，这时它

要向低能级跃迁，辐射y光子，即y射线，故A正确；

B.根据发生核反应时，质量数与电荷数守恒，可得原子核X的质子数为

84-2=82

质量数为

210-4=206

依据质量数等于质子数与中子数之和，得原子核X的中子数为

206-82=124

故B错误;

C.根据动量守恒定律得，X核和a粒子的动量大小相等，方向相反，则

mv

r=——

qB

知轨道半径等于两粒子的电量之反比，为1：41,因为两粒子电性相同，速度方向相反，轨

迹为两个外切圆，故C错误；

D.当质量数大于56时，比结合能随着质量数的增加而减小，所以针210核的比结合能比X

核的小，故D正确；

故选AD。

16.手持较长软绳端点O在竖直方向上做简谐运动，带动绳上的其他质点振动形成简谐波，

波沿绳方向水平传播，如图所示。绳上有另一质点P,且O、P的平衡位置间距为35cm。r=O

时波源从平衡位置开始起振，f=0.70s时OP段第一次出现如图所示波形，。在最高点时，

P恰好在平衡位置，则（）

A.此时质点P正向上振动，但加速度为零

B.该绳波的传播速度一定为0.5m/s

C.再经过2.8s,。尸之间一定还是图示波形

1）.再经过0.84s,OP方向上离P点35cm的质点一定处于波峰位置

【答案】AC

【解析】

【详解】A.由于波向右传播，故P点向上振动，P点处于平衡位置，故其加速度为0,故

A正确；

B.若波源的起振方向向上，则

-7；=0.7s

41

若波源的起振方向向下，则

7

—T,=0.7s

42

波长为4=28cm,故波速为

v=—=0.5m/s或u=—=0.7m/s

故B错误;

C.由题意可知，2.8s必为该波周期的整数倍，故经过2.8s波形图与图中一致，故C正确;

211

D.若周期为（=0.4s,则经过0.84s则相当于而《，因此O点不在波谷，万/1也不在波

峰处，故D错误；

故选AC。

三、非选择题（本题共6小题，共55分）

17.在“探究求合力的方法”的实验中，某小组利用如图所示的装置完成实验，橡皮条的一端

固定在木板上，用两只弹簧测力计把橡皮条的另一端拉到某一确定的。点，然后再用一只

弹簧称将其拉至。点。

①本实验中采用的科学方法与下列实验方法相同的是；

A.利用平抛运动验证动量守恒的实验中，将水平位移代替速度大小

B.研究。与F,机关系实验中，保持合力F不变，研究。与m的关系

C.在研究周期和摆长关系的实验中，测量单摆周期时测量50次全振动的时间

D.测量电池的电动势和内阻实验中，作出U-/图象后将直线延长与纵轴相交得出电动势

的大小

②某次测量时，其中一个弹簧秤的指针位置如图所示，其读数是N；

③两次分别将橡皮筋拉到同一位置。后得到原始数据如图所示，请根据力的图示法在图中

完成数据处理，并利用平行四边形画出乙的合力/'（保留作图痕迹）；

F2=4.00NF=6.32N

F,=2*83N

【解析】

【详解】①口］在“探究求合力的方法”的实验中，采用的是等效替代法

A.利用平抛运动验证动量守恒的实验中，将水平位移代替速度大小，也用的是等效替代法,

故A正确；

B.研究。与F,机关系实验中，保持合力尸不变，研究。与根的关系用的是控制变量法，

故B错误；

C.在研究周期和摆长关系的实验中，测量单摆周期时测量50次全振动的时间用的是放大

法，故C错误；

D.测量电池的电动势和内阻实验中，作出图象后将直线延长与纵轴相交得出电动势

的大小假设法，故D错误

故A

②⑵弹簧秤的最小分度为0.1N,由图可知，其读数是2.00N

③［3］选取一定的标度，应用平行四边形定则作出Q、B的合力厂如图所示

18.用双缝干涉测光的波长，实验装置如图（甲）所示。

①单色光通过单缝后，经双缝产生稳定的干涉图样。双缝的作用是：;

②如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图乙所示，则在这种情况

下测量干涉条纹的间距Ax时.，测量值实际值。（填“大于”、“小于”或“等于”）

【答案】①.获得相干光源②.大于

【解析】

【详解】①⑴单色光通过单缝后，经双缝产生稳定的干涉图样，双缝的作用是利用双缝干

涉获得相干光源；

②⑵如果测量头中的分划板中心刻度线与干涉条纹不在同一方向上，条纹间距测量值Ac偏

大；根据干涉条纹的间距公式为

Ax——A

d

波长测量值也是偏大。

19.在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，小张所在的小组电流表损坏，决定利用灵敏电

流计和电阻箱改装成电流表来完成实验。小灯泡规格为“3.0V,0.6A“，实验器材如图甲

所示。

⑴已知灵敏电流计的内阻为12Q，量程为100mA,现要改装成一只量程为0.6A的电流表,

需要将电流计与电阻箱（填“串联”或"并联”），并把电阻箱的阻值调为Q；

（2）图甲中已经作出了部分连线，请用笔画线代替导线，把实验仪器连接成完整的实验电路

甲

(3)描出的伏安特性曲线如图乙所示，从图中可知通过小灯泡的电流小于0.15A时，伏安特

性曲线近似可看成直线，通过的电流在0.55A附近，伏安特性曲线也可近似看成直线，由

乙

A.电流小于0.15A,电阻几乎不变，0.55A附近，电阻随电流增大而增大

B.电流小于0.15A,电阻随电流增大而增大，0.55A附近，电阻几乎不变

C.电流小于0.15A,电阻几乎不变，0.55A附近，电阻随电流增大而减小

D.小灯泡电阻一直随电流增大而增大

(4)若不使用灵敏电流计，仅利用或选择图甲中的其他部分实验器材;是否可以完成测电池

的电动势和内阻的实验？(填“可以”或“不可以”)

【答案】①.并联②.2.4Q③.

0.A⑤.可以

【解析】

【详解】(1)口1灵敏电流计改装为电流表需要并联电阻，起到分流作用，故填“并联”；

⑵电阻并联到灵敏电流计两端，电阻两端电压和电流计两端电压相等，则有

代入数据解得

0.1x12

C=2.4Q

(/-Zg)-(0.6-0.1)

(2)[3J“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验电压的调节需要从零开始调，则滑动变阻器连接

采用分压式，小灯泡的内阻为

内阻远小于电压表内阻，属于小电阻，故电流表采用外接法，电路图连接如图

(3)[4]/-。图像中的点与坐标原点连线的斜率为)，通过小灯泡的电流小于0.15A时，伏

安特性曲线近似可看成直线，由此可知电流小于0.15A,电阻几乎不变；当电流增大到

0.55A时，图像中的点与坐标原点连线的斜率减小，电阻增大，由此可知在0.55A附近，

电阻随电流增大而增大；故BCD均错误，A正确;故选A；

(4)[5]用电压表和电阻箱连接如图所示电路就可测量电源电动势及内阻，

/R

"--------------®---------------

---------1I-----------------------

ErK

故填“可以”。

20.中国高铁世界领先，是中国制造走向世界的名片。某列动车组在平直的铁路中测试，从

静止开始匀加速直线运动至最大时速360km/h,然后匀速运动4分钟再匀减速至零，总历

时10分钟，已知该动车组质量为9x1O,kg,所受阻力恒为车重的0.1倍，g取lOm/s?。求:

(1)该动车组在匀速过程中牵引力的功率；

(2)动车组行驶的总位移；

(3)若匀加速和匀减速的加速度大小相等，动车组加速行驶时的牵引力多大。

【答案】(D9xl()3kW;(2)42km；(3)F=L4X1()5N

【解析】

【详解】(1)由公式P=Fv和尸=/得

P=/v=9xl03kw

(2)匀加速和匀减速的位移为

%=5(，2F)

匀速的位移为

无2=%

则

x-xx+x2-42km

（3）匀加速和匀减速的加速度大小相等，则

a=~~-~~r=-m/s2

（Lj9

2

由牛顿第二定律有

F-f=ma

解得

F=1.4X105N

21.某兴趣小组设计了一个“螺丝”形的竖直轨道模型，如图所示，将一质量为加=0.2kg

的小球（视为质点）放在。点，用弹簧装置将其从静止弹出，使其沿着半圆形竖直光滑轨

道0M4和ANB运动，BC,CG是材料相同的水平面，其中8c段L=Im,CG足够长，

CDEFC是与C、C点相切的竖直圆形光滑管道（管径很小，C、C'相互靠近且错开），

已知弧0MA的半径r=0.05m,圆弧ANB'的半径&=0.1m和CDEFC'的半径

4=0.2m,小球与8C。C'G间的动摩擦因数均为〃=0.2,其余轨道均光滑，弹簧的最

大弹性势能稣,而=L4J,小球运动时始终没有脱离轨道（g取lOm/s?）。求：

（1）小球通过A点的最小速度和对轨道N点的最小压力；

（2）要使小球最终停在8c段，求弹簧弹性势能的范围；

（3）以C点为坐标原点，CG为x轴，从C到G方向为正方向，求出弹簧弹性势能不与小球

停止位置坐标x的关系。

【答案】（1）匕=lm/s,6N；（2）0.3J<Ep3<0.8J:（3）Ep=0.4X+0.2（2m<x<3m）

【解析】

【详解】（I）在A点，当轨道对小球的弹力恰好为零时

mg=m—

Ri

解得

v,=Im/s

一户刀VN

解得

/=6N

由牛顿第三定律可得压力为

/=5=6N

⑵过4

£pl=mglr+^mv\

解得

Epi=0.3J

恰至UE：

耳2=叫(26一A)+"mgL

解得

"2=」

恰好回到N：

Ep3=Ring•2L=0.8J<1J

故要使小球最终停在8c段，弹簧弹性势能应满足0.3J<£p3<0.8J

⑶过C后返回治

"4=2jjmgL-mgR[=0.6J

当0.3J4Ep«0.6J时，过C返回停BC段

£p+mg%=2/jmgL+Ring(L+x)

解得

Ep=-0.4x+0.2(-lm<x<-0.25m)

当0.6JWEpW0.8J时，第二次过B返回停BC段

Ep+mgR[=2jumgL+/.img(L+x)

解得

Ep=0.4x+l(-Im<x<-0.5m)

当lJKEp<1.4J时，过E停CG段

Ep+mgR}=/zmg(L+x)

解得

Ep=0.4x+0.2(2m<%<3m)

22.如图所示，水平放置的两根平行金属导轨固定在离地面高为〃=0.8m的平台上，导轨

左侧与半径H=0.8m的四分之一光滑圆弧相连且相切，导轨右端伸出平台，B、D为导轨

的最右端，导轨间距L=lm，AB=CD=0.5m,整个水平导轨处在磁感应强度为、

3

竖直向下的匀强磁场中。初始时刻，质量町=0.2kg的金属棒“静止在圆弧的四分之一且与

导轨垂直，质量m2=01kg的金属棒人垂直于导轨静止在AC处。当〃棒静止释放后进入磁

场区域，最终发现金属棒〃、人落在水平面上同一位置，落点距抛出点的水平距离s=0.4m。

已知两棒的电阻均为r=0.25。，导轨电阻不计，两棒与导轨AB、C。段的动摩擦因数

〃=0.3,导轨其它位置均光滑，不计空气阻力，(提示：a棒在到达AC位置前，b棒已离

开水平导轨)。求：

(1)。杆刚进入磁场时6棒受到的安培力：

(2)6棒在磁场中的运动时间；

(3)整个过程中回路产生的焦耳热和当6棒飞出时。棒运动的距离。

Q

【答案】(1)7N,方向水平向右；(2)ls；(3)1J,2.3m

9

【解析】

【详解】(1)对。棒由动能定理可得

班gR=5叫£一0

解得a棒进入磁场时的速度为

%=j2gR=4m/s

a棒进入磁场时产生的感应电动势为

回路中的感应电流大小为

E

--

2r

则〃棒受到安培力的大小为