2021年河南省顶尖计划高考物理三模试卷

2021年河南省顶尖计划高考物理三模试卷

二、选择题：本题共8小题，每小题6分。在每小题给出的四个选项中，第14〜18题只有

一项符合题目要求，第19〜21题有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的

得3分，有选错的得0分。

1.（6分）下列铀核反应的有关说法中正确的是（）

A.的半衰期约为45亿年，随着地球环境的不断变化，其半衰期可能变短

B.238U原子核经过一次a衰变和两次P衰变后，核内中子数减少2个

C.238U发生衰变时同时释放出a粒子和p粒子

D.微u核受到一个快中子的轰击时，裂变为两个中等质量的原子核，其比结合能变大

2.（6分）已知嫦娥五号轨道器和返回器组合体在环月轨道上运行的速度为v,运行周期为

T,引力常量6（）

A.月球的半径为W

2兀

3

B.月球的质量为工^

2G兀

C.月球的平均密度为碧

GT2

D.月球表面的重力加速度为空工

T

3.（6分）一质量为0.5kg的小球从倾角为30°的斜面顶端以大小为vo的水平初速度抛出

后开始做曲线运动，当小球落到斜面上时，速率恰好也为VOo小球除受到重力以外，还

受到一个恒定外力，此恒定外力的最小值为（g取lOm/s?）（)

A.5NB普NC.2.5ND.5加N

2

4.（6分）把一重物自足够高的地方由静止释放，取地面为重力势能零点，其下落过程中的

机械能E随位移x的关系如图所示p、动能Ek、速度V、加速度a随位移x的变化关系中

图像可能正确的是（）

E

5.(6分)如图所示是等量的异种电荷+Q、-Q在空间产生电场的等势线分布示意图，相邻

的等势线间电势差均为2V,空间的点a、b、c连线与两电荷的连线平行，经过a点时的

动能为10eV,速度方向平行于两电荷的连线，且最终能到达c所在等势线，取无穷远处

的电势为零。则下列说法正确的是()

A.a、c两点的电势相等

B.a、c两点的电场强度相同

C.点电荷在电场中运动一定能通过c点

D.点电荷运动到c点所在的等势线时具有的电势能为4eV

6.(6分)如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10：1,两灯泡的电阻分别为Ru

=100。、RL2=10C,两端电压的瞬时值表达式为u=22()J5sinlOOE(V)()

a

A.灯泡L2两端的电压为22V

B.电流表示数为2A

C.灯泡Li消耗的功率为4W

D.灯泡L2消耗的功率为44W

7.（6分）如图所示是长L=6m的水平传送带，其左端有一质量m=1kg的物块，系统静止。

某时刻开动电机使传送带以某一加速度启动，可以认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g

取10m/s2o则下列说法正确的是（）

A.若传送带以2.0m/s2的加速度启动，物块和传送带间不会发生相对滑动

B.若传送带以4.0m/s2的加速度启动,物块在传送带上留下的划痕长为0.8m

C.若传送带以4.0m/s2的加速度启动,物块和传送带间因摩擦产生的热为2J

D.无论传送带以多大的加速度启动，物块和传送带间因摩擦产生的热不超过2J

8.（6分）如图所示，MN、PQ是间距L=lm、足够长的水平固定平行金属导轨（电阻不计,

摩擦不计），导轨左端连接有定值电阻R和理想电流表A。电阻值r=0.2C、质量m=lkg

的均匀直金属杆ab垂直放在两导轨左端。轨道所在的空间有方向垂直纸面向下、磁感应

强度大小B=0.5T的匀强磁场。现对金属杆施加大小F=0.5V+2（v是金属杆的速度），

使金属杆由静止开始向右运动，此过程中通过电流表的电流随时间均匀增大。则下列说

法正确的是（）

A.金属杆向右做匀加速运动

B.导轨左端电阻R的值为0.5。

C.0.5s内导体杆运动了0.5m

D.0.5s内通过电流表的电量为0.25C

三、非选择题：包括必考题和选考题两部分。第22〜32题为必考题，每个试题考生都必须

作答。第33〜38题为选考题，考生根据要求作答。（一）必考题：共129分。

9.实验小组做探究在质量不变的情况下物体的加速度与所受合外力关系的实验，如图1所

示为实验装置示意图。

（1）关于该实验以下说法正确的是。

A.安装实验器材时，要调节滑轮的高度，使细线与长木板平行

B.平衡摩擦力时要让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去砂桶，轻推小车，从打

出的纸带判断小车是否做匀速运动

C.实验过程中，向砂桶内加砂时，必须保证砂和砂桶的总质量m远小于小车的总质量

M

D.准确地平衡摩擦力后，实验过程中读出拉力传感器的示数为小车受到的合外力

（2）如图2是实验中选择的一条合适的纸带（纸带上相邻的两个计数点之间还有4个计

时点没有画出），相关的测量数据已标在纸带上，己知打点计时器的打点频率为50Hz

m/s2«

（3）保持小车的质量不变，改变砂桶中砂的质量，记录多组传感器的读数F和对应纸带

的加速度a的数值，绘制出如图3所示的a-F图像，分析此图像不过原点原因可能

是，实验小组仔细分析图像，得出了实验用小车的质量为kg。

10.为测量一节干电池的电动势和内阻，实验小组的同学从实验室借来如下器材:

电流表A：量程为0.6A,内阻约为0.5C；

毫安表G；量程为2mA,内阻等于80C；

电阻R”阻值为1.50；

电阻R2：阻值为920C：

电阻R3：阻值为1980。；

滑动变阻器R4：最大阻值约为10。，额定电流为2.0A；

滑动变阻器R5：最大阻值约为100。，额定电流为1.5A；

开关S和导线若干。

根据实验器材，实验小组设计连接的实物电路如图1所示，则

(1)根据实物电路可知，该实验小组实验时滑动变阻器选择,保护电阻Ro选

择，定值电阻R选择o

(2)移动滑动变阻器的滑片，测量多组电流表A的示数L和毫安表G的示数12,绘制

出如图2的图线，则该实验小组测量电源的电动势为V,内阻为

11.如图所示，在平面直角坐标系xOy的第一象限存在沿y轴负方向的匀强电场，电场强

度为E(不计重力与粒子间的相互作用)从y轴正半轴上不同位置以不同速率沿x轴正

方向射入第一象限，这些粒子经电场偏转后全部从x轴上的P点进入磁场。已知磁感应

强度B=屑，求：

(1)粒子经过P点时的最小速度以及该粒子在y轴上射入电场时对应的纵坐标。

(2)以最小的速率进入磁场的粒子再次经过x轴的横坐标。

y

12.如图所示，物块A和长度L=1.8m的木板C静置在粗糙水平面上，物块A到木板C左

端的距离为xo=1.5m,在木板的右端放置有物块B。现用大小为F=3.5N的水平恒力由

静止开始向右推动物块A,A与C碰撞为弹性碰撞，B的质量为m=0.25kg,A与水平

面间动摩擦因数阳=0.4,B与C之间和C与地面之间的动摩擦因数均为4=0.25,A、

B均可看作质点，重力加速度g取lOmH,求：

（1）物块A和木板C第一次碰撞前瞬间A的速度大小和碰撞后C的速度大小；

（2）物块A和木板C从第一次碰撞后到第二次碰撞的时间；

（3）物块A和木板C从第一次碰撞后到第二次碰撞前系统产生的热量。

nB

^^77777777

<77777777777777777777

L-----------►

（二）选考题：共45分。请考生从给出的2道物理题、2道化学题、2道生物题中每科任

选一题作答。如果多做，则每学科按所做的第一题计分。物理•选修3-3（15分）

13.（5分）下列关于固体、液体、气体的说法正确的是（）

A.固体可以分为晶体和非晶体两类，在合适的条件下，晶体和非晶体可以相互转化

B.空气中水蒸气的压强越接近相同温度下的饱和汽压，人们感觉空气越干爽

C.一定质量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加

D.气体的压强是由于大量的气体分子频繁碰撞器壁产生的

E.对一定质量的理想气体，可以采取热传递的方式改变其温度而压强和体积却不变

14.（10分）如图所示，竖直放置的U形细玻璃管两端开口，粗细均匀，分别向左右管内注

水银，在阀门的下方封闭了一段L形的气柱（可以看做理想气体），大气压po=76cmHg,

求：

（1）若缓慢地给气体加热，当温度升高到137℃时，右管内水银面的高度是多少;

（2）若保持（1）问中的温度不变，打开阀门

物理•选修3-4（15分）

15.（3分）如图1所示为一列简谐横波在t=0时刻的完整波形图，图2为介质中的某一质

点P的振动图像，根据波动图像和质点的振动图像（）

A.这列波沿x轴正方向传播

B.这列波的波速是12m/s

C.质点P平衡位置的坐标为xp=-24m

D.从t=0时刻开始，经过6.5s质点P恰好处在波峰

E.当坐标原点处质点处在波谷时，质点P恰好处在波峰

16.如图所示为一个半径为R的半圆柱形玻璃砖的截面示意图，点光源自玻璃砖的下边缘

上的B点发出两束频率相同的单色光a、b,其中a光线从圆柱面上距离底面返，且出

2

射光线恰好与玻璃砖的底面平行。b光线恰好在圆柱面上的Q点发生全发射。求：

（1）该玻璃砖的折射率n；

（2）Q点到玻璃砖底面的距离h。

2021年河南省顶尖计划高考物理三模试卷

参考答案与试题解析

二、选择题：本题共8小题，每小题6分。在每小题给出的四个选项中，第14〜18题只有

一项符合题目要求，第19〜21题有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的

得3分，有选错的得0分。

1.（6分）下列铀核反应的有关说法中正确的是（）

A.238u的半衰期约为45亿年，随着地球环境的不断变化，其半衰期可能变短

92

B.原子核经过一次a衰变和两次0衰变后，核内中子数减少2个

C.窈8u发生衰变时同时释放出a粒子和B粒子

D.238u核受到一个快中子的轰击时，裂变为两个中等质量的原子核，其比结合能变大

92

【解答】解：A、半衰期的长短是由原子核内部本身的因素决定的、化学状态无关，其半

衰期不变；

B、一次0衰变放出一个电子后电荷数增加1,一次a衰变，质子数减小2238U原子核

92

经过一次a衰变和两次0衰变后，质量数减小6,故B错误；

C、238u发生a衰变时同时释放出a粒子和丫粒子，故C错误；

92

D、铀核裂变为两个中等质量的原子核的反应过程中释放能量，故D正确。

故选：D。

2.（6分）已知嫦娥五号轨道器和返回器组合体在环月轨道上运行的速度为v,运行周期为

T,引力常量G（）

A.月球的半径为W

2兀

3

B.月球的质量为工^

2G兀

C.月球的平均密度为目

GT2

D.月球表面的重力加速度为空工

T

【解答】解：A、根据圆周运动公式T=空艮工这并不是月球半径;

v2兀

83

B、根据万有引力定律有：v_=GM_v_JLo故B正确；

rr28G兀

CD。由于无法得到月球半径。CD错误；

故选：B„

3.（6分）一质量为0.5kg的小球从倾角为30°的斜面顶端以大小为vo的水平初速度抛出

后开始做曲线运动，当小球落到斜面上时，速率恰好也为vo。小球除受到重力以外，还

受到一个恒定外力，此恒定外力的最小值为（g取lOmH）（）

A.5NB.$返NC.2.5ND.5技

32

【解答】解：小球以速度水平抛出，落到斜面上时的速度仍为V0,说明合力不做功，小

球受到的重力和恒定外力的合力与斜面垂直，由三角形定则可知工N=2.5N,ABD错误。

3

故选：Co

4.（6分）把一重物自足够高的地方由静止释放，取地面为重力势能零点，其下落过程中的

机械能E随位移x的关系如图所示p、动能Ek、速度V、加速度a随位移x的变化关系中

图像可能正确的是（）

C.OD.a

【解答】解：由图示图象可知，重物的机械能随下落位移的增大而减小，重物下落过程

受到空气阻力作用，重物的机械能减少，重物开始下落时距地面的高度为H,取地面为

重力势能零点，重物下落过程的机械能E=mgH-fx,图象斜率的绝对值逐渐增大；

A、重物的重力势能Ep=mgH-mgx,Ep与x是线性关系，图象应该是直线；

B、对重物k=（mg-f）x,由于f逐渐增大，Ek-x图象的斜率应逐渐减小，故B正确;

D、对重物，解得：a=g-工，a逐渐减小；

m

C、由匀变速直线运动的速度-位移公式得：V=&^,v与x不成正比。

故选：B,

5.（6分）如图所示是等量的异种电荷+Q、-Q在空间产生电场的等势线分布示意图，相邻

的等势线间电势差均为2V,空间的点a、b、c连线与两电荷的连线平行，经过a点时的

动能为10eV,速度方向平行于两电荷的连线，且最终能到达c所在等势线，取无穷远处

的电势为零。则下列说法正确的是（）

A.a、c两点的电势相等

B.a、c两点的电场强度相同

C.点电荷在电场中运动一定能通过c点

D.点电荷运动到c点所在的等势线时具有的电势能为4eV

【解答】解：A、在等量异种电荷的电场中，所以6＞它,故A错误。

B、因为相邻的等势线间电势差相等，故a,但方向不同。

C、点电荷经过a点受到的电场力可以分解为沿纸面水平向左的分力F1,和沿纸面竖直

向下的分力F2,所以点电荷一方面向右做减速运动，另一方面沿竖直方向向下做初速度

为零的加速运动，受到的电场力可以分解为沿水平方向向左的分力F5,和沿竖直方向向

上的分力F2,所以点电荷沿水平方向继续做减速运动，沿竖直方向则也做减速运动，所以

点电荷一定不会经过c点。

D、点电荷运动过程中电场力做负功，因为b所在的等势面的电势为零，所以点电荷的总

能量为6ev,因为a点的动能为10eV,根据动能定理得：

-eX4V=Ekc-Eka

解得：Ekc=2ev

根据能量守恒定律，电荷运动到c所在的等势面时具有的电势能为Ep=(6-8)eV=4eV,

故D正确。

故选：Do

6.(6分)如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10：1,两灯泡的电阻分别为Ru

=100。、RL2=10。，两端电压的瞬时值表达式为u=220j5sinl00m(V)()

a

8

A

w

6

A.灯泡L2两端的电压为22V

B.电流表示数为2A

C.灯泡Li消耗的功率为4W

D.灯泡L2消耗的功率为44W

[n

【解答】解：AB、设原线圈的电流为为得，副线圈电流：12=101,两端电压

12nl

的瞬时值表达式为u=220泥，电压的有效值为220Vl=U-IRLI,副线圈的电压：U5=

I2RL2=10IRL3,根据得：I=0.8A2=10I=2A；灯泡L5两端的电压U2=I2RL7=2

X10V=20V,故A错误;

2,

C、灯泡Li消耗的功率：p5=j1RL3=0.100V=4W故C正确;

22,

D、灯泡L2消耗的功率：P5=I2RL，=2X10W=40W故D错误。

故选：BC。

7.(6分)如图所示是长L=6m的水平传送带，其左端有一质量m=1kg的物块，系统静止。

某时刻开动电机使传送带以某一加速度启动，可以认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g

取10m/s2«则下列说法正确的是()

A.若传送带以2.0m/s2的加速度启动，物块和传送带间不会发生相对滑动

B.若传送带以4.0m/s2的加速度启动，物块在传送带上留下的划痕长为0.8m

C.若传送带以4.0m/s2的加速度启动，物块和传送带间因摩擦产生的热为2J

D.无论传送带以多大的加速度启动，物块和传送带间因摩擦产生的热不超过2J

【解答】解：最大静摩擦力等于滑动摩擦力，物块受到的摩擦力小于等于最大静摩擦力

物块受到竖直向下的重力mg、竖直向上的支持力F与摩擦力f作用介=fW2.5N,

对物块，由牛顿第二定律可知物块《立至m/s7=2$m/s4,

m1

物块的加速度等于2.5m/s4时物块相对传送带滑动，物块的加速度小于2.5m/s5时物块相

对传送带静止；

A、传送带与物块都从静止开始运动传送带》2.5m/s8时物块与传送带相对滑动，a传送带＜

2.5m/s7时物块相对传送带静止，若传送带以2.0m/s5的加速度启动，物块和传送带间不

会发生相对滑动；

BC、若传送带以a传送带=4m/s2的加速度启动，传送带加速运动的时间t5=-----------gs

a传送带4

=4.5si="|a传送带t；总X7X0.55m=0.5m,

物块加速到与传送带速度相等需要的时间t=，一=&s=2.8s物块=?t总XO7m

a物块2.522

=0.8m,

从传送带匀速运动到物块与传送带速度相等过程传送带的位移X8=v(t-ti)=2X(2.8

-0.5)m=0.6m,

物块在传送带上留下的划痕长度x=x3+x2-x物块=(0.5+0.6-4.8)m=0.5m,

物块和传送带因摩擦产生的热量Q=umgx=0.25X1X10X3.3J=0.75J,故BC错误；

D、如果传送带以v=5m/s的速度做匀速直线运动，物块相对传送带滑动的位移最大，

物块相对传送带的最大位移Xmax=vt-x物块=2X0.3m-0.8m=6.8m,

物块和传送带间因摩擦产生的热量Qmax=HmgXmax=0.25X8X10X0.8J=7J,

无论传送带以多大的加速度启动，物块相对传送带滑行的位移都小于0.8m,故D正确。

故选：ADo

8.（6分）如图所示，MN、PQ是间距L=lm、足够长的水平固定平行金属导轨（电阻不计，

摩擦不计），导轨左端连接有定值电阻R和理想电流表A。电阻值r=0.2。、质量m=1kg

的均匀直金属杆ab垂直放在两导轨左端。轨道所在的空间有方向垂直纸面向下、磁感应

强度大小B=0.5T的匀强磁场。现对金属杆施加大小F=0.5V+2（v是金属杆的速度），

使金属杆由静止开始向右运动，此过程中通过电流表的电流随时间均匀增大。则下列说

法正确的是（）

MaN

Rxxxxxxxxx

PbQ

A.金属杆向右做匀加速运动

B.导轨左端电阻R的值为0.50

C.0.5s内导体杆运动了0.5m

D.0.5s内通过电流表的电量为0.25C

【解答】解：A、金属杆切割磁感线产生感应电动势：E=BLv

由闭合电路的欧姆定律可知，感应电流：1=上型工

R-h?R+T

由题意可知，感应电流I随时间均匀增大，B、L、R,

则金属杆的速度v随时间均匀增大，杆的加速度为恒量，故A正确；

B、对金属杆

将F=0.5v+2代入解得：（0.5-6*25）v=a-6,

R+0.2

金属杆做初速度为零的匀加速直线运动，则v=0时，

代入数解得，加速度大小：a=2m/s3,R=0.3Q,故B错误：

C、金属杆做初速度为零的匀加速直线运动3al2=gx2X5.52m=5.25m,故C错误;

22

D、由法拉第电磁感应定律得：AjLjAS-J^x

AtAtAt

由闭合电路的欧姆定律得：Y=J^-

R-hr

通过电流表的电荷量：q=1△t型三

R+r

t=0.5s内金属杆的位移x=6.25m,代入数据解得，故D正确。

故选：AD。

三、非选择题：包括必考题和选考题两部分。第22〜32题为必考题，每个试题考生都必须

作答。第33〜38题为选考题，考生根据要求作答。(-)必考题：共129分。

9.实验小组做探究在质量不变的情况下物体的加速度与所受合外力关系的实验，如图1所

示为实验装置示意图。

(1)关于该实验以下说法正确的是_45_。

A.安装实验器材时，要调节滑轮的高度，使细线与长木板平行

B.平衡摩擦力时要让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去砂桶，轻推小车，从打

出的纸带判断小车是否做匀速运动

C.实验过程中，向砂桶内加砂时，必须保证砂和砂桶的总质量m远小于小车的总质量

M

D.准确地平衡摩擦力后，实验过程中读出拉力传感器的示数为小车受到的合外力

(2)如图2是实验中选择的一条合适的纸带(纸带上相邻的两个计数点之间还有4个计

时点没有画出)，相关的测量数据已标在纸带上，已知打点计时器的打点频率为50Hz

0.75m/s2-

(3)保持小车的质量不变，改变砂桶中砂的质量，记录多组传感器的读数F和对应纸带

的加速度a的数值，绘制出如图3所示的a-F图像，分析此图像不过原点原因可能是3

有平衡摩擦力或者平衡摩擦力时木板倾角太小，实验小组仔细分析图像，得出了实验

用小车的质量为1.0kgO

【解答】解：(1)A、安装实验器材时，使细线与长木板平行，故A正确；B,让小车连

着已经穿过打点计时器的纸带，再接通打点计时器的电源，本过程先推小车后接电源对

平衡摩擦力没有影响；

C、由于有拉力传感器，故C错误；

D、实验中有两根绳子，故D错误。

故选AB。

(2)根据逐差法可得，小车的加速度为a=定3=

9T2

(19.65-10.10-10.10)X幽22=075m/s3.

3X0.I3

(3)分析可知，当所挂重物达到一定重量时，说明没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力时木

板倾角太小；

(4)根据牛顿第二定律有2F-f=Ma,解得：a=2上，可得斜率是k=g”,代入可知

MMM

M=1.7kg。

故答案为：(1)AB(2)0.75(4)1.2»

10.为测量一节干电池的电动势和内阻，实验小组的同学从实验室借来如下器材：

电流表A：量程为0.6A,内阻约为0.5。；

毫安表G；量程为2mA,内阻等于8OC；

电阻R”阻值为1.5Q；

电阻R2：阻值为920C；

电阻R3：阻值为1980ft；

滑动变阻器R4：最大阻值约为10C,额定电流为2.0A；

滑动变阻器R5：最大阻值约为100。，额定电流为1.5A；

开关S和导线若干。

根据实验器材，实验小组设计连接的实物电路如图1所示，则

(1)根据实物电路可知，该实验小组实验时滑动变阻器选择R4,保护电阻Ro选择

Ri,定值电阻R选择R2。

(2)移动滑动变阻器的滑片，测量多组电流表A的示数h和毫安表G的示数12,绘制

出如图2的图线，则该实验小组测量电源的电动势为1.48V,内阻为0460。

【解答】解：(1)由于干电池的电动势为E=1.5V,而电流表的量程为4.6A旦3_Q=

I0.6

25112；

保护电阻Ro选择Ri；

从实物连接来看，定值电阻R是改装成电压表的分压电阻，则R=」L-R=

Tg

g

-----5-80Q，故选择R2。

2X15-3

(2)根据闭合电路的欧姆定律可以写出：16(Rg+R)=E-Ii(Ro+r),结合图象可知，

E=4.48X103(920+80)V=1.48V,r=|k|-R8=-(L岁°。5°)X§°,(920+80).Q.

3.50

1.5Q=4.46Q。

故答案为：⑴R4、Ri、R4；(2)1.48(1.47〜7.49均正确)、0.46(0.44〜3.47均正确)

11.如图所示，在平面直角坐标系xOy的第一象限存在沿y轴负方向的匀强电场，电场强

度为E(不计重力与粒子间的相互作用)从y轴正半轴上不同位置以不同速率沿x轴正

方向射入第一象限，这些粒子经电场偏转后全部从x轴上的P点进入磁场。已知磁感应

强度B=秒，求：

(1)粒子经过P点时的最小速度以及该粒子在y轴上射入电场时对应的纵坐标。

(2)以最小的速率进入磁场的粒子再次经过x轴的横坐标。

y

【解答】解：（1）设粒子以VO射入电场，加速度为a

d=vot

vy=at

经过P点时速度v=Jv介发

4

d

联立可得：V25ad

2

0

当-时，即丫6=右？寸，粒子经过P点速度有最小值为丫血血=7^

又粒子在电场中的加速度a=g&

m

所以V.

mm

2

2=

此时对应坐标y=-^-at-|-a-^2-

2v5

将丫=后代入可得纵坐标y=上

5

（2）粒子以最小速度射入时与边界夹角设为a,则

tanCl真出=1

V。vj

可得a=45°

粒子进入磁场后，由牛顿第二定律有

v2.

qcnBvm/irr^m一in

解得

BVq

所以再次经过x轴的坐标为x=d+J§=3d

答案：(1)最小速度为丁而，对应的纵坐标为一色

8

12.如图所示，物块A和长度L=1.8m的木板C静置在粗糙水平面上，物块A到木板C左

端的距离为xo=1.5m,在木板的右端放置有物块B。现用大小为F=3.5N的水平恒力由

静止开始向右推动物块A,A与C碰撞为弹性碰撞，B的质量为m=0.25kg,A与水平

面间动摩擦因数阳=0.4,B与C之间和C与地面之间的动摩擦因数均为|12=0.25,A、

B均可看作质点，重力加速度g取10m/s2,求：

(1)物块A和木板C第一次碰撞前瞬间A的速度大小和碰撞后C的速度大小；

(2)物块A和木板C从第一次碰撞后到第二次碰撞的时间；

(3)物块A和木板C从第一次碰撞后到第二次碰撞前系统产生的热量。

777777777^77777777777777777V777777ZW77777777777777777777"

卜----Xo--------►(4-------------L----------►

【解答】解：以向右为正方向

(1)对物块A,根据牛顿第二定律有F-niMg=Mai,解得a2=3m/s2,

设A和C碰撞前的速度为V7,根据根据动量守恒定律、机械能守恒定律有v()2=5aixo,

代入数据，可得V5=3m/s,

设碰撞后物块A与木板C的速度分别为VI和v,则MV3=MVI+MV,AMVO2=

7

—MVI3+AMV3,联立以上各式解得，vi=0、v=7m/s

22

(2)A、C碰撞后2,木板C的加速度大小为a3,根据牛顿第二定律有n3mg=ma2,-四2mg

-(m+M)g=Ma3,解得a2=5.5m/s2,3.1—-5m/s2

设经过时间t8,B^C的速度相等2tl=v+a4ti,解得ti=4.4s,

木板C的位移为xci=vt7+-la5ti2,代入数据得xc6=0.8m,

2

之后，B、C保持相对静止，设加速度为a4,则根据牛顿第二定律有-”2(m+M)g=(m+M)

a4,解得a5=-2.5m/s4,

设再经过时间t2木板停止运动，a2t8=a4t2,解得t4=0.4s,

在时间t4内木板C的位移为xc2=」a4t24，代入数据得xc2=0.2m,

6

则第一次碰撞后，木板C运动的总位移为XC=XCI+XC2,代入数据得xc=7.0m,

对于物块A,第一次碰撞后做初速度为0的匀加速运动4+t2）的时间内的位移为XA,

根据位移公式有XA=LI（ti+15）2,代入数据得XA=0.96m<2m,

5

这说明在第二次碰撞前，木板已经停止，则xc=L2t2,解得t=返;；

28

（3）由于第一次碰撞后到第二次撞前，物块B和木板C均已停止运动，因此有

QI=』MV2,代入数据，解得Qi=8.25J,

4

物块A和水平面之间产生的热量

Q2=piMgxc,代入数据，解得Q7=2J,

所以物块A和木板C从第一次碰撞后到第二次碰撞前系统产生的热量Q=QI+Q4,代入

数据,解得Q=4.25J；

答：（1）物块A和木板C第一次碰撞前瞬间A的速度大小和碰撞后C的速度大小为3m/s；

（2）物块A和木板C从第一次碰撞后到第二次碰撞的时间为返s；

3

（3）物块A和木板C从第一次碰撞后到第二次碰撞前系统产生的热量为4.25J«

（-）选考题：共45分。请考生从给出的2道物理题、2道化学题、2道生物题中每科任

选一题作答。如果多做，则每学科按所做的第一题计分。物理•选修3-3（15分）

13.（5分）下列关于固体、液体、气体的说法正确的是（）

A.固体可以分为晶体和非晶体两类，在合适的条件下，晶体和非晶体可以相互转化

B.空气中水蒸气的压强越接近相同温度下的饱和汽压，人们感觉空气越干爽

C.一定质量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加

D.气体的压强是由于大量的气体分子频繁碰撞器壁产生的

E.对一定质量的理想气体，可以采取热传递的方式改变其温度而压强和体积却不变

【解答】解：A、固体可以分为晶体和非晶体两类，具有不同的光学性质，某些晶体可以

转变为非晶体，例如天然石英是晶体，把晶体硫加热熔化（温度超过300℃）再倒进冷水

中，再过一段时间又会转化为晶体硫；

B、空气中水蒸气压强越接近同温度下的饱和汽压，水蒸发越慢，故B错误；

C、一定量的理想气体在等压膨胀过程中叱=C可知，一定质量的理想气体内能由温度

T

决定，故C正确;

D、气体的压强是由于大量的气体分子频繁地碰撞容器器壁而产生的，故D正确；

E、对一定质量的理想气体，根据理想状态的状态方程包，压强和体积的乘积会变化，

T

故E错误。

故选：ACD。

14.(10分)如图所示，竖直放置的U形细玻璃管两端开口，粗细均匀，分别向左右管内注

水银，在阀门的下方封闭了一段L形的气柱(可以看做理想气体)，大气压po=76cmHg,

求：

(1)若缓慢地给气体加热，当温度升高到137℃时，右管内水银面的高度是多少；

(2)若保持(1)问中的温度不变，打开阀门

【解答】解：设玻璃管的横截面积为S

(1)玻璃管内封闭气体初状态的压强pi=(76+4)cmHg=80cmHg,

气体体积V3=(2+4)S=8S,温度Ti=(273+27)K=300K,

气体末状态温度T2=(237+137)K=