2021-2022学年黑龙江省哈尔滨市高考物理三模试卷【附答案】

2021-2022学年黑龙江省哈尔滨市高考物理三模试卷

一、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1〜4题只有一

项符合题目要求，第5〜8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）下列说法中正确的是（）

A.在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分能量转移给电子，因

此光子散射后波长变短

B.结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定

C.若要使处于能级n=3的氢原子电离，可以采用两种方法：一是用能量为-E3的电子

撞击氢原子二是用能量为-E3的光子照射氢原子

D.由于核力的作用范围是有限的以及核力的饱和性，不可能无节制地增大原子核而仍能

使其稳定

2.（6分）如图所示，a、b为环绕某红矮星运行的行星，a行星的运行轨道为圆轨道，b行

星的运行轨道为椭圆轨道，两轨道和红矮星都在同一平面内，且已知a行星的公转周期

为18天，则下列说法正确的是（）

A.b行星的公转周期可能也为18天

B.b行星在轨道上运行的最大加速度一定大于a行星的加速度

C.若已知b行星轨道半长轴，可求得红矮星的质量

D.若已知a行星的轨道半径，可求得红矮星的密度

3.（6分）用电压为U的正弦交流电源通过甲、乙两种电路给额定电压为Uo的同一小电珠

供电.图甲中R为滑动变阻器，图乙中理想变压器的原、副线圈匝数分别为m、皿，若

电珠均能正常工作，则（）

B.甲乙电路消耗电功率之比为ni：n2

C.电阻R与小电珠的功率之比为m：n2

D.若将甲、乙电路与输出电压为U的直流电源接通，电珠仍能正常工作

4.（6分）如图所示，顶端装有光滑定滑轮的斜面体放在粗糙水平地面上，A、B两物体通

过轻质细绳连接，并处于静止状态.现用水平向右的力F将物体B缓慢拉动一定的距离

（斜面体与物体A始终保持静止）.在此过程中，下列判断正确的是（）

A.水平力F大小不变

B.物体A所受斜面体的摩擦力逐渐变大

C.斜面体所受地面的支持力逐渐变大

D.斜面体所受地面的摩擦力逐渐变大

5.（6分）如图所示，在竖直平面内固定有两个很靠近的同心圆轨道，外圆光滑，内圆粗糙.一

质量为m的小球从轨道的最低点以初速度vo向右运动，球的直径略小于两圆间距，球运

动的轨道半径为R，不计空气阻力.设小球过最低点时重力势能为零，下列说法正确的

A.小球在同心圆轨道内运动过程中，机械能一定减小

B.若经过足够长时间，小球最终的机械能可能为mgR

C.若小球在运动过程中机械能守恒，则vo一定不小于而原

D.若小球第一次运动到最高点时速度大小为0,则vo一定大于J面

6.（6分）如图所示，小物块以初速度vo从O点沿斜面向上运动，同时从O点斜向上抛出

一个速度大小也为vo的小球，物块和小球在斜面上的P点相遇.已知物块和小球质量相

等（均可视为质点），空气阻力忽略不计，则下列说法正确的是（）

A.斜面可能是光滑的

B.小球运动到最高点时离斜面最远

C.在P点时，小球的动能大于物块的动能

D.小球和物块到达P点过程中克服重力做功的平均功率相等

7.（6分）在如图所示的电路中，Ri、R2为滑动变阻器，R3为定值电阻，两水平放置的平

行金属板.A、B为上下平行板的中点.一质量为m的带电微粒由平行板左端中间的M

点以水平向右的速度射入平行板间，微粒沿如图的虚线轨迹落在下极板B点的右侧N点,

假设微粒的重力和电源的内阻均可忽略不计，则下列说法正确的是（）

尚7、、N&R|「

-FI

A.如果将滑动变阻器R2的滑动触头向左移动，微粒将打在N点的左侧

B.如果将定值电阻R3去掉，则微粒将打在N点的左侧

C.如果仅将上极板上移，微粒将可能从右侧飞出电场

D.若将上极板上移后再将上下金属板分别以Ai、B为圆心逆时针转动一小角度0,使

板间距与初始间距相等，微粒可能仍打到下极板上的N点

8.（6分）如图所示，在边长为L的正方形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，其磁感应

强度大小为B,在正方形对角线CE上有一点P,其到CF、CD距离均为L,且在P点处

有一个发射正离子的装置，能连续不断地向纸面内的各方向均匀发射出速率不同的正离

子。已知离子的质量为m,电荷量为q,不计离子重力及离子间相互作用力。（）

A.速率为0<V<网L范围内的所有正离子均不能射出正方形区域

8m

B.速率为0<V<%范围内的所有正离子均不能射出正方形区域

4m

C.速率V=%的所有正离子中能打在DE边上的离子数是其总数的工

2m6

D.速率V=%的所有正离子中能打在DE边上的离子数是其总数的」一

2m12

二、非选择题：包括必考题和选考题两部分.第9题〜第12题为必考题，每个试题考生都

必须作答.第13题〜第16题为选考题，考生根据要求作答.（一）必考题

9.（6分）某同学设计了一个用打点计时器做“验证动量守恒定律”的实验：在小车A的前

端粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀速运动，然后与原来静止的小车B相碰并粘合成一

体，继续做匀速运动。他设计的具体装置如图1所示，在小车后连接着纸带，电磁打点

计时器使用的电源频率为50Hz,长木板垫着小木片以平衡摩擦力。

（1）若已得到打点纸带如图2所示，并测得各计数点间距（标在图上）。A为运动起点,

则应该选择段来计算A碰前的速度，应选择段来计算A和B碰后的共同

速度。（以上空格选填“AB”、“BC”、“CD”、“DE”）

小小乍'打点”时器纸带

长木板1橡皮泥-------/

、•••・’

图1

r^4BCDE单位:cm\

<%.40010.5。"9.08"6.95”?

图2

（2）已测得小车A的质量mi=0.40kg,小车B的质量m2=0.20kg,由以上测量结果可

得碰前miv（）=kg・m/s,碰后（011+012）丫共=kg・m/s,由此得出结论。

（计算结果保留三位有效数字。）

10.（9分）在测量一节干电池电动势E和内阻r的实验中，小明设计了如图甲所示的实验

电路。

（1）根据图甲实验电路，请在乙图中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接。

（2）实验开始前，应先将滑动变阻器的滑片P调到（选填"a”或"b”）端。

（3）合上开关Si，S2接图甲中的1位置，改变滑动变阻器的阻值，记录下几组电压表

示数和对应的电流表示数；S2改接图甲中的2位置，改变滑动变阻器的阻值，再记录下

几组电压表示数和对应的电流表示数。

在同一坐标系内分别描点作出电压表示数U和对应的电流表示数I的图象，如图丙所示,

两直线与纵轴的截距分别为UA、UB，与横轴的截距分别为IA、IB。

①S2接1位置时，作出的U-I图线是图丙中的（选填"A”或"B”）线；测出

的电池电动势E和内阻r存在系统误差，原因是。

②由图丙可知，干电池电动势和内阻的真实值分别为EK=，rs=。

11.（13分）如图甲所示，滑块与长木板叠放在光滑水平面上，开始时均处于静止状态。作

用于滑块的水平力F随时间t的变化图象如图乙所示，t=2.0s时撤去力F,最终滑块与

木板间无相对运动。已知滑块质量m=2kg,木板质量M=lkg,滑块与木板间的动摩擦

因数四=0.2,10m/s2.（已知滑块在2.5s内没有滑离木板）求：

（1）在0-0.5s内，滑块和长木板之间的摩擦力大小？

（2）在2.5s时，滑块和长木板的速度分别是多少？

12.（19分）如图所示，两根平行光滑的金属导轨MN、PQ放在水平面上，左端向上弯曲,

导轨间距为L,电阻不计.水平段导轨所处空间存在方向竖直向上的匀强磁场，磁感应

强度为B.导体棒a和b的质量均为m,电阻值分别为Ra=R，Rb=2R..b棒放置在水

平导轨上且距弯曲轨道底部心处，a棒在弯曲轨道上距水平面h高度处由静止释放.运

动过程中导轨棒和导轨接触良好且始终和导轨垂直，重力加速度为g.求：

（1）a棒刚进入磁场时受到的安培力？

（2）从a棒开始下落到最终稳定的过程中，a棒上产生的内能？

（3）当a、b棒运动最终稳定时，a、b棒间距？

三、选考题：共15分.请考生从给出的2个选修中任选一个作答，并用2B铅笔在答题卡

上把所选题目的题号方框图黑.注意所做题目的题号必须与所涂题目的题号一致，在答题

卡选定区域指定位置答题.如果不涂、多涂均按所答第一个评分；多答则所答的第一个评

分.【物理-选修3-3】（15分）

13.（5分）我国航天员漫步太空已变成现实。已知飞船在航天员出舱前先要“减压”，在航

天员从太空返回进入航天器后要“升压”，因此飞船将此设施专门做成了一个舱，叫“气

闸舱”，其原理图如图所示，相通的舱A、B间装有阀门K,指令舱A中充满气体，气闸

舱B内为真空，整个系统与外界没有热交换。打开阀门K后，A中的气体进入B中，最

终达到平衡。若将此气体近似看成为理想气体，则下列说法正确的是（）

A.气体体积膨胀，对外做功，内能减小

B.气体体积变大，气体分子单位时间对气缸壁单位面积碰撞的次数将变少

C.气体并没有对外做功，气体内能不变

D.B中气体不可能自发地全部退回到A中

E.气体温度变小，体积增大，压强减小

14.（10分）如图，绝热气缸A与导热气缸B均固定于地面，由刚性杆连接的绝热活塞与

两气缸间均无摩擦.两气缸内装有处于平衡状态的理想气体，开始时体积均为Vo、温度

均为To.缓慢加热A中气体，停止加热达到稳定后，A中气体压强为原来的1.2倍.设

环境温度始终保持不变，求气缸A中气体的体积VA和温度TA.

【物理-选修3-4】（15分）

15.有一列简谐横波的波源在。处，某时刻沿x轴正方向传播的振动形式传到20cm处，此

时x轴上10cm处的质点己振动0.2s,P点离O处80cm,如图所示，取该时刻为t=0时，

A.P点起振时的速度方向沿y轴正方向

B.波的传播速度为0.5m/s

C.经过1.3s,P点第一次到达波谷

D.0〜（Ms时间内，x=10cm处的质点振动的速度逐渐增大

E.x=15cm处的质点从开始起振到P点开始起振的时间内通过的路程为52cm

16.如图所示，为玻璃材料制成的一棱镜的截面图，其中，弧AB为四分之一圆弧，。为圆

心，OBCD部分为矩形.一细光束从圆弧AB的中点E点沿半径射入棱镜后，恰好在O

点发生全反射，经CD面反射，再从圆弧上的F点射出，已知，OA=a,0口=返@，真

4

空中的光速为c.求：

①出射光线与法线夹角的正弦值；

②光在棱镜中传播的时间.

2021-2022学年黑龙江省哈尔滨市高考物理三模试卷

参考答案与试题解析

一、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1〜4题只有一

项符合题目要求，第5〜8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）下列说法中正确的是（）

A.在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分能量转移给电子，因

此光子散射后波长变短

B.结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定

C.若要使处于能级n=3的氢原子电离，可以采用两种方法：一是用能量为-E3的电子

撞击氢原子二是用能量为-E3的光子照射氢原子

D.由于核力的作用范围是有限的以及核力的饱和性，不可能无节制地增大原子核而仍能

使其稳定

【解答】解：A、在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分能量转

移给电子，动量减小，根据人2■知，光子散射后波长变长，故A错误。

P

B、比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故B错误。

C、电子是有质量的，撞击氢原子是发生弹性碰撞，由于电子和氢原子质量不同，故电子

不能把-E3的能量完全传递给氢原子，因此不能使氢原子完全电离，而光子的能量可以

完全被氢原子吸收，故C错误。

D、由于核力的作用范围是有限的以及核力的饱和性，不可能无节制地增大原子核而仍能

使其稳定，故D正确。

故选：D。

2.（6分）如图所示，a、b为环绕某红矮星运行的行星，a行星的运行轨道为圆轨道，b行

星的运行轨道为椭圆轨道，两轨道和红矮星都在同一平面内，且已知a行星的公转周期

为18天，则下列说法正确的是（）

a

A.b行星的公转周期可能也为18天

B.b行星在轨道上运行的最大加速度一定大于a行星的加速度

C.若己知b行星轨道半长轴，可求得红矮星的质量

D.若已知a行星的轨道半径，可求得红矮星的密度

R3

【解答】解：A、根据开普勒第三定律因为a行星的轨道半径比b行星的椭圆轨

T/

道的半长轴大，所以a行星的周期大。所以b行星的周期小于18天，故A错误。

B、根据牛顿第二定律涔-ma，得a丹，b行星在近地点的距离小于a行星的轨道半

径，所以b行星在轨道上运行的最大加速度一定大于a行星的加速度，B正确；

C、仅知道b行星轨道半长轴，不知道a行星的半径，求不出红矮星的质量，故C错误;

Mm4兀24兀2r3

D、根据G^=m―尸得乂=....-,已知a的周期和轨道半径，可以求红矮星

r2T2GT2

的质量，但红矮星的半径未知，无法求得红矮星的密度，故D错误：

故选：B。

3.（6分）用电压为U的正弦交流电源通过甲、乙两种电路给额定电压为Uo的同一小电珠

供电.图甲中R为滑动变阻器，图乙中理想变压器的原、副线圈匝数分别为m、n2.若

电珠均能正常工作，则（）

A.变压器可能是升压变压器

B.甲乙电路消耗电功率之比为ni：n2

C.电阻R与小电珠的功率之比为ni：n2

D.若将甲、乙电路与输出电压为U的直流电源接通，电珠仍能正常工作

【解答】解:A、由图甲知，电源电压等于变阻器两端的电压与电源电压之和，所以U〉Uo,

在图乙中，根据电压与匝数成正比，知ni>n2,所以该变压器是降压变压器，故A错

误；

B、电珠均能正常工作，所以电流等于额定电流，甲电路消耗的功率UL乙电路消耗的

;

功率所以甲乙电路消耗的功率之比为u：u0

由乙图，根据电压与匝数成正比，得口.n=U-Uc；

所以甲乙电路消耗电功率之比为ni：n2.故B正确；

C、甲乙电路消耗电功率之比为ni：成，则电阻R与小电珠的功率之比为（ni-n2）：n2.故

C错误；

D、变压器是改变交流电电压的仪器，不能改变直流电的电压，所以若将甲、乙电路与输

出电压为U的直流电源接通，电珠将不能正常工作，故D错误；

故选：B«

4.（6分）如图所示，顶端装有光滑定滑轮的斜面体放在粗糙水平地面上，A、B两物体通

过轻质细绳连接，并处于静止状态.现用水平向右的力F将物体B缓慢拉动一定的距离

（斜面体与物体A始终保持静止）.在此过程中，下列判断正确的是（）

A.水平力F大小不变

B.物体A所受斜面体的摩擦力逐渐变大

C.斜面体所受地面的支持力逐渐变大

D.斜面体所受地面的摩擦力逐渐变大

【解答】解：A、物体B缓慢移动，则物体B处处受力平衡，那么物体B的重力不变，

随物体B的移动，细绳与竖直方向的夹角。增大，则拉力F=Gtan0增大，故A错误；

B、物体B缓慢移动，则物体B处处受力平衡，那么物体B的重力不变，随物体B的移

动，细绳与竖直方向的夹角。增大，则细绳的弹力『=弓增大,那么由物体A始

COS0

终保持静止可得：重力在沿斜面方向分量、弹力、摩擦力三力平衡，若弹力恒大于重力

分量，则摩擦力沿斜面向下，逐渐增大；若弹力恒小于重力分量，则摩擦力沿斜面向上,

逐渐减小；若弹力处于中间状态（先比重力分量小，后比重力分量大），则摩擦力先逐渐

减小到零，后又逐渐增大，故B错误；

CD、将斜面体、两物体及细绳当成一个整体，则由受力平衡可知竖直方向上斜面体所受

地面的支持力等于重力，故支持力不变；

在水平方向上，斜面体所受地面的摩擦力等于拉力F,由A可知，F逐渐增大，所以，

斜面体所受地面的摩擦力逐渐变大；故C错误，D正确；

故选：Do

5.（6分）如图所示，在竖直平面内固定有两个很靠近的同心圆轨道，外圆光滑，内圆粗糙.一

质量为m的小球从轨道的最低点以初速度vo向右运动，球的直径略小于两圆间距，球运

动的轨道半径为R,不计空气阻力.设小球过最低点时重力势能为零，下列说法正确的

是（）

A.小球在同心圆轨道内运动过程中，机械能一定减小

B.若经过足够长时间，小球最终的机械能可能为mgR

C.若小球在运动过程中机械能守恒，则vo一定不小于J商

D.若小球第一次运动到最高点时速度大小为0,则vo一定大于J顺

【解答】解：A、若小球运动的速度较大，小球运动过程中不与内圆接触，与外圆接触,

则运动的过程中，只有重力做功，机械能守恒，故A错误。

B、若初速度vo比较小，小球在运动过程中一定与内圆接触，机械能不断减少，经过足

够长时间，小球最终在圆心下方运动，最大的机械能为mgR,故B正确。

C、若小球在运动过程中机械能守恒，有两种情况：

2,—

1、能达到最高点时，在最高点靠重力提供向心力，根据mguQ得，v飞摩，根据机

R

械能守怛知，解得丫。可知vo一定不小于-5gR，

2、小球最高点在圆心以下位置的情况，此过程也是机械能守恒的，有：

•^■mvjWmgR

解得：VOWA/2gR

故C错误。

D、如果内圆光滑，小球在运动过程中不受摩擦力，小球在运动过程中机械能守恒，如果

小球运动到最高点时速度为0,由机械能守恒定律得：工mv（）2=mg・2R,小球在最低点时

2

的速度由于内圆粗糙，小球在运动过程中要克服摩擦力做功，则小球在最低

点时的速度vo一定大于“4gR,故D正确。

故选：BDo

6.（6分）如图所示，小物块以初速度vo从O点沿斜面向上运动，同时从O点斜向上抛出

一个速度大小也为vo的小球，物块和小球在斜面上的P点相遇.已知物块和小球质量相

等（均可视为质点），空气阻力忽略不计，则下列说法正确的是（）

A.斜面可能是光滑的

B.小球运动到最高点时离斜面最远

C.在P点时，小球的动能大于物块的动能

D.小球和物块到达P点过程中克服重力做功的平均功率相等

【解答】解：A、把小球的速度分解到沿斜面方向和垂直斜面方向，则沿斜面方向的速度

小于物块的速度，若斜面光滑，则小球和物块沿斜面方向的加速度相同，则不可能在P

点相遇，所以斜面不可能是光滑的，故A错误；

B、当小球的速度方向与斜面平行时，离斜面最远，此时竖直方向速度不为零，不是运动

到最高点，故B错误。

C、物块在斜面上运动时，摩擦力对物块做功，则物块的机械能减小，所以在P点时，小

球的动能应该大于物块的动能，故C正确；

D、小球和物块初末位移相同，则高度差相等，而重力相等，则重力做功相等，时间又相

同，所以小球和物块到达P点过程中克服重力做功的平均功率相等，故D正确。

故选：CD,

7.(6分)在如图所示的电路中，Ri、R2为滑动变阻器，R3为定值电阻，两水平放置的平

行金属板.A、B为上下平行板的中点.一质量为m的带电微粒由平行板左端中间的M

点以水平向右的速度射入平行板间，微粒沿如图的虚线轨迹落在下极板B点的右侧N点，

假设微粒的重力和电源的内阻均可忽略不计，则下列说法正确的是()

Q

V4oAI

M--、、、N&R|♦-

--vL-T—

A.如果将滑动变阻器R2的滑动触头向左移动，微粒将打在N点的左侧

B.如果将定值电阻R3去掉，则微粒将打在N点的左侧

C.如果仅将上极板上移，微粒将可能从右侧飞出电场

D.若将上极板上移后再将上下金属板分别以Ai、B为圆心逆时针转动一小角度0,使

板间距与初始间距相等，微粒可能仍打到下极板上的N点

【解答】解：A、移动滑动变阻器R2,平行板两端的电压仍和R3两端电压相同，不发生

改变，那么，平行板间的电场不变，故微粒受力不变，所以微粒运动不变，仍打在N点，

故A错误；

B、如果将定值电阻R3去掉，平行板两端电压等于电源电动势，电压增大，平行板间电

场强度增大，则微粒受力增大，微粒做平抛运动的加速度增大，则运动时间减小，水平

位移减小，即微粒将打在N点的左侧，故B正确；

C、如果仅将上极板上移，平行板两极电压不变，平行板间电场强度减小，故微粒受力减

小，微粒做平抛运动的加速度减小，则运动时间增大，水平位移增大，故微粒将可能从

右侧飞出电场，故C正确；

D、平行板移动后，平行板两端电压不变，距离不变，故平行板间电场强度大小不变，方

向垂直两极板；

粒子沿平行板方向做匀速运动，速度V(),=V()COS0,

垂直金属板方向做初速度vo"=vosin。，加速度不变的匀加速运动，而粒子入射点M与B

板的距离变大，故运动时间的变化无法确定，可能比原来大，那么，粒子沿平行板方向

的位移可能不变，即微粒可能仍打到下极板上的N点，故D正确；

故选：BCD。

8.(6分)如图所示，在边长为L的正方形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，其磁感应

强度大小为B,在正方形对角线CE上有一点P,其到CF、CD距离均为L,且在P点处

4

有一个发射正离子的装置，能连续不断地向纸面内的各方向均匀发射出速率不同的正离

子。已知离子的质量为m,电荷量为q,不计离子重力及离子间相互作用力。()

A.速率为0<VV%范围内的所有正离子均不能射出正方形区域

8m

B.速率为0<V<%范围内的所有正离子均不能射出正方形区域

4m

C.速率V=里的所有正离子中能打在DE边上的离子数是其总数的工

2m6

D.速率V=里的所有正离子中能打在DE边上的离子数是其总数的。

2m12

【解答】解：AB、由于带电离子从P点以大小不同、方向也不同的速度向各个方向入射,

则轨迹圆心

难以确定显然在向各个方向入射的离子中要使离子不从任何边界射出，则带电离子的最

大半

1v2

径的轨迹如图所示，即2rmax=^L，由洛伦兹力提供向心力qVmaxB=m」工.解得Vmax

4「max

=BqL

8m

即只要小于该速度的离子均在磁场区域内做完整的匀速圆周运动，所以选项A正确，选

项B错误。

CD、当粒子的速度为丫=%时，由上述半径公式可得：该离子做匀速圆周运动的半径

2m

2

由周边磁场区域的特征，只要能穿过CD边，即轨迹与CD相切打在DE的G点，如图

所示：

△POK中设CA=x,由勾股定理，（x-Lj2+（「-（口2=）解得x=6+l口设打

444

在DE上的

点G（打在DE上最低点）到D的距离为y,则在aCHG中由勾股定理：（L-x）2+（r

_y）2=r2

代入解得：y=2U史匠当离子的轨迹与DE相切时，是打在DE上的最高点，与

4

DE相切于N点，

打在EF上A点，如图所示，设相切点N与D点的距离为z,在△POiQ中（z-Lp2+

（IT2=J,解得：

42L_______

z=4丁号口打在DE上的范围△$=Z-丫=2+衍亚-内在^。演_1中,设NE=a,

44

据勾股定理：

（L-z）2+（r-a）2=J解得a=2R2470恒经分析打在正方形四边的范围有

4

=CF+CAGN+AF=

L+x+y-z+L-a=J^As＞这样打在DE上的粒子点总离子数的工，所以选项C错误，

1212

选项D正确。

故选：ADo

二、非选择题：包括必考题和选考题两部分.第9题〜第12题为必考题，每个试题考生都

必须作答.第13题〜第16题为选考题，考生根据要求作答.（一）必考题

9.（6分）某同学设计了一个用打点计时器做“验证动量守恒定律”的实验：在小车A的前

端粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀速运动，然后与原来静止的小车B相碰并粘合成一

体，继续做匀速运动。他设计的具体装置如图1所示，在小车后连接着纸带，电磁打点

计时器使用的电源频率为50Hz,长木板垫着小木片以平衡摩擦力。

（1）若已得到打点纸带如图2所示，并测得各计数点间距（标在图上）。A为运动起点，

则应该选择BC段来计算A碰前的速度，应选择DE段来计算A和B碰后的共同

速度。（以上空格选填“AB”、“BC”、“CD”、“DE”）

小小乍4打点计时器纸带

长0板廿」橡皮混一（匚1^-------/

图1

J^j»五单位:cm\

<、8.40小10.5。"9.08"6.95、?

图2

（2）已测得小车A的质量mi=0.40kg,小车B的质量m2=0.20kg,由以上测量结果可

得碰前m1vo=0.420kg,m/s,碰后（mi+m2）v«=0.417kg,m/s,由此得出结论

AB碰撞过程中，系统动量守恒。（计算结果保留三位有效数字o）

【解答】解：（1）A与B碰后粘在一起，速度减小，相等时间内的间隔减小，可知通过

BC段来计算A的碰前速度，通过DE段计算A和B碰后的共同速度。

（2）A碰前的速度：vo=S1°5°=i.（）5m/s,

0.1

碰前的总动量为：P=miv（）=0.4X1.05=0.420kg,m/s；

碰后共同速度：v共=°・°695=o.695m/s。

0.1

碰后的总动量：P2=（mi+m2）v共=0.6X0.695=0.417kg•m/s

可知在误差允许范围内，AB碰撞过程中，系统动量守恒。

故答案为：（1）BC,DE；（2）0.420,0.417,AB碰撞过程中，系统动量守恒。

10.（9分）在测量一节干电池电动势E和内阻r的实验中，小明设计了如图甲所示的实验

（1）根据图甲实验电路，请在乙图中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接。

（2）实验开始前，应先将滑动变阻器的滑片P调到a（选填"a”或"b”）端。

（3）合上开关Si，S2接图甲中的1位置，改变滑动变阻器的阻值，记录下儿组电压表

示数和对应的电流表示数；S2改接图甲中的2位置，改变滑动变阻器的阻值，再记录下

几组电压表示数和对应的电流表示数。

在同一坐标系内分别描点作出电压表示数U和对应的电流表示数I的图象，如图丙所示,

两直线与纵轴的截距分别为UA、UB，与横轴的截距分别为IA、IB。

①S2接1位置时，作出的U-I图线是图丙中的B（选填"A”或"B"）线；测出的

电池电动势E和内阻r存在系统误差，原因是电压表的分流。

②由图丙可知，干电池电动势和内阻的真实值分别为E^=UA，r我=_"_。

I口

（2）为保护电流表，实验开始前，应将滑片p置于电阻最大的a端；

（3）①：当s2接1位置时，可把电压表与电源看做一个等效电源，根据闭合电路欧姆

定律U=E断可知，电动势和内阻的测量值均小于真实值，所以作出的U-I图线应是B

线；

测出的电池电动势E和内阻r存在系统误差，原因是电压表的分流.

②当S2接2位置时，可把电流表与电源看做一个等效电源，根据闭合电路欧姆定律£=

U断可知电动势测量值等于真实值，U-I图线应是A线，即EK=UA；

直

由于S2接1位置时，U-I图线的B线对应的短路电流为I短=IB,所以r真=—E±=U_A；

r短1B

故答案为：(1)如图

(2)a

(3)①B,电压表的分流；②UA;Fa

11.(13分)如图甲所示，滑块与长木板叠放在光滑水平面上，开始时均处于静止状态。作

用于滑块的水平力F随时间t的变化图象如图乙所示，t=2.0s时撤去力F,最终滑块与

木板间无相对运动。已知滑块质量m=2kg,木板质量M=1kg,滑块与木板间的动摩擦

因数|i=0.2,g取lOrn/sz.(已知滑块在2.5s内没有滑离木板)求：

16----1----------------।

11-

00.52.0t/s

甲乙

(1)在0-0.5S内，滑块和长木板之间的摩擦力大小？

(2)在2.5s时，滑块和长木板的速度分别是多少？

【解答】解：(1)在0-0.5S过程中，假设M、m具有共同加速度ai,对整体由牛顿第

二定律有：

Fi=(M+m)at

代入数据得：ai=2m/s2

木板M能达到的最大加速度为：

a^Mjng=0.2X2X10^4m/s2>a1

M1

所以M、m相对静止，M、m之间为静摩擦力为：

f=Mai=lX2N=2N

(2)木板和滑块在0.5s时的速度为:

vi=aiti

代入数据可得：vi=lm/s

在0.5s-2.0s过程中，假设M、m具有共同加速度a3，则：

F2=(M+m)a3

解得a3=5.3m/s2>a2

则M、m相对滑动

长木板在2.0s时的速度为：

V2=Vl+a2t2

代入数据得：V2=7m/s

滑块为研究对象：F2-pmg=ma4

代入数据解得：a4=6m/s2

滑块在2.0s时的速度为：

V3=Vl+a4t2

代入数据解得：V3=10m/s

设最终m与M共速时的速度为v。取向右为正方向，由动量守恒定律得

mv3+Mv2=(m+M)v

可得v=9m/s

设撤去F到共速的时间为3对木板，由动量定理得

|imgt=Mv-MV2Q

解得l=0.5s,所以2.5s时，滑块和长木板两者相对静止。

撤去F后，m的加速度大小为a5=2*=Hg=2m/s2

m

则在2.5s时，滑块的速度V4=v3-a5t3=10-2X0.5=9m/s

长木板的速度V5=V2+a2t3=7+4X0.5=9m/s

答：

(1)在0-0.5s内，滑块和长木板之间的摩擦力大小是2N。

(2)在2.0s时，滑块和长木板的速度都是9m/s。

12.（19分）如图所示，两根平行光滑的金属导轨MN、PQ放在水平面上，左端向上弯曲，

导轨间距为L,电阻不计.水平段导轨所处空间存在方向竖直向上的匀强磁场，磁感应

强度为B.导体棒a和b的质量均为m,电阻值分别为Ra=R,Rb=2R..b棒放置在水

平导轨上且距弯曲轨道底部Lo处，a棒在弯曲轨道上距水平面h高度处由静止释放.运

动过程中导轨棒和导轨接触良好且始终和导轨垂直，重力加速度为g.求：

（1）a棒刚进入磁场时受到的安培力？

（2）从a棒开始下落到最终稳定的过程中，a棒上产生的内能？

（3）当a、b棒运动最终稳定时，a、b棒间距？

【解答】解：（1）设a棒刚进入磁场时的速度为v,从开始下落到刚进入磁场，由机械能

守恒定律有

12

mgh='mv-

a棒切割磁感线产生感应电动势E=BLv

根据闭合电路欧姆定律得1=—^

R+2R

a棒受到的安培力F=BIL

联立得殛，方向水平向左.

3R

（2）a、b棒均受安培力作用，大小相等，方向相反，所以a棒和b棒组成的系统动量

守恒.设两棒最终稳定速度为vi，取水平向右为正方向，由动量守恒定律有

mv=2mvi

a棒产生内能为Ea，b棒产生内能为Eb

22

根据能量守恒：Amv=A*2mvi+Ea+Eb

22

又Eb=2Ea

解得a棒上产生的内能Ea=—mgh

6

(3)a棒受安培力作用，从开始进入磁场至最终稳定速度，由动量定理：

-BI平均Lt=mvi-mv--------------①

乂I平均t=q_(2)

q为通过a棒的总电量，联立①②得q=-™L----------------------------

2BL

-----------------③

分析a、b棒运动得：E平均=BLva平均-BLvb平均---------------------------

-------------④

而1—E平均

IIUI平均--------

3R

---------------⑤

Xa平均=V平均tXb平均=V平均t

△4_BLGa-Xb)_____________________________________________

3R3R

----------------------------------⑥

则由③⑥式得：Xa-Xb=2呼.

2B2L2

最终a、b棒间距为Xab=Lo-(xa-Xb)--------------------

------⑦

Km

联立解得Xab=Lo-3-------------------

2B2L2

-⑧

答：

(1)a棒刚进入磁场时受到的安培力为迫至国,方向水平向左.

3R

(2)从a棒开始下落到最终稳定的过程中，a棒上产生的内能是^mgh.

（3）当a、b棒运动最终稳定时，a、b棒间距是Lo-竺鼠殛.

2B2L2

三、选考题：共15分.请考生从给出的2个选修中任选一个作答，并用2B铅笔在答题卡

上把所选题目的题号方框图黑.注意所做题目的题号必须与所涂题目的题号一致，在答题

卡选定区域指定位置答题.如果不涂、多涂均按所答第一个评分；多答则所答的第一个评

分.【物理-选修3-3］（15分）

13.（5分）我国航天员漫步太空已变成现实。已知飞船在航天员出舱前先要“减压”，在航

天员从太空返回进入航天器后要“升压”，因此飞船将此设施专门做成了一个舱，叫“气

闸舱”，其原理图如图所示，相通的舱A、B间装有阀门K,指令舱A中充满气体，气闸

舱B内为真空，整个系统与外界没有热交换。打开阀门K后，A中的气体进入B中，最

终达到平衡。若将此气体近似看成为理想气体，则下列说法正确的是（）

A.气体体积膨胀，对外做功，内能减小

B.气体体积变大，气体分子单位时间对气缸壁单位面积碰撞的次数将变少

C.气体并没有对外做功，气体内能不变

D.B中气体不可能自发地全部退回到A中

E.气体温度变小，体积增大，压强减小

【解答】解：A、C、气体自由扩散，没有对外做功，又因为整个系统与外界没有热交换,

根据△U=W+Q可知内能不变，故A错误，C正确；

B、E、因为内能不变，故温度不变，平均动能不变，因为气闸舱B内为真空，根据玻意

耳定律可知：PV=定值，可知扩散后压强P减小，体积V增大，所以气体的密集程度减

小，根据气体压强的微观意义可知气体分子单位时间对气缸壁单位面积碰撞的次数将变

少，故B正确，E错误；

D、根据嫡增加原理可知一切宏观热现象均具有方向性，故B中气体不可能自发地全部

退回到A中，故D正确。

故选：BCD»

14.（10分）如图，绝热气缸A与导热气缸B均固定于地面，由刚性杆连接的绝热活塞与

两气缸间均无摩擦.两气缸内装有处于平衡状态的理想气体，开始时体积均为Vo、温度

均为To.缓慢加热A中气体，停止加热达到稳定后，A