2023年山西省晋中市高考物理二模试卷

2023年山西省晋中市高考物理二模试卷一、选择题（本题共8小题，每小题6分，共48分，在每小题给出的四个选项中，第1～5题只有一项符合题目要求，第6～8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）秦山核电站首批“碳﹣14”批量化生产即将完成，“碳﹣14”在商用堆进行生产，在国内乃至世界上都还是首次。秦山核电站的重水堆核电机组运行时，堆芯内会产生大量的中子，把含有氮原子（N）的靶件放在堆芯里，靶件中的氮原子会与中子发生核反应持续产生“碳﹣14”。“碳﹣14”不稳定，主要发生β衰变，被广泛应用于诊断幽门螺杆菌、雾霾检测、药物研发等领域。下列说法正确的是（）A．秦山核电站批量化生产“碳﹣14”的过程中会生成质子 B．“碳﹣14”β衰变过程中释放出的电子来自C最外层电子 C．“碳﹣14”的半衰期为5730年，则经过2865年后就一定会有的C发生衰变 D．C发生β衰变后产生的β射线具有最强的电离作用2．（6分）生活中的传感器有很多种，其中有一种电容式风力传感器，是通过改变极板间的距离来改变电容的，如图所示，将该种电容器与一静电计组成回路，可动电极在风力作用下向左移动，风力越大，移动距离越大。P点为极板间的一点（可动极板移动时末到达P点），下列说法正确的是（）A．若开关S闭合，风力越大，静电计指针的张角越大 B．若开关S闭合，风力越大，P点的电势变高 C．若开关S断开，风力越大，P点的电势变高 D．若开关S断开，风力越大，静电计指针的张角越小3．（6分）2022年11月30日，神舟十四号和十五号两个航天员乘组在我国的空间站“胜利会师”，标志着空间站建造阶段规划的12次发射任务全部圆满完成。中国空间站绕地球的运动可视为匀速圆周运动，绕地球一周的时间大约是一个半小时，已知地球半径为R，引力常量为G，地球表面重力加速度为g。根据所给条件，下列说法正确的是（）A．空间站的向心加速度小于地球同步卫星的向心加速度 B．空间站的向心加速度大于赤道上物体随地球自转的向心加速度 C．利用题干中给出的物理量无法推导出地球平均密度的表达式 D．宇航员在空间站内可以用天平测量物体的质量4．（6分）在医学上，给病人做彩超是一种常见的检查手段，图1中的彩超成像的基本原理是探头向人体发射一组超声波，遇到人体组织会产生不同程度的反射，探头接收到的超声波信号由计算机处理，从而形成彩超图像，图2为血管探头沿x轴正方向发射的简谐超声波图像，t＝0时刻波恰好传到质点M。已知此超声波的频率为1×107Hz。下列说法正确的是（）A．血管探头发出的超声波在血管中的传播速度为1.0×103m/s B．质点M开始振动的方向沿y轴正方向 C．t＝1.50×10﹣7s时质点M运动到横坐标x＝4.0×10﹣4m处 D．0～1.50×10﹣7s内质点M运动的路程为3mm5．（6分）我国台球选手丁俊晖是获得台球世界冠军的第一位中国运动员，2022年11月21日，丁俊晖又获斯诺克英国锦标赛亚军，他在台球比赛中屡次取得好成绩，吸引了大批青少年参与到该活动中来。在某次比赛中，质量均为m、材料相同的白球和黑球静止在台球桌上，一青少年击白球以冲量I碰撞静止的黑球，碰撞前后两球的位置标记如图所示，A、B分别为碰前瞬间白球，黑球所在位置，C、D分别为碰撞后白球、黑球停止的位置。则由图可得碰撞过程中损失的动能为（）A． B． C． D．（多选）6．（6分）风力发电是一种清洁能源，既节能又环保，我国的风力发电居世界第一位，为国家的经济建设做出了巨大的贡献。某地的风力发电系统简易示意图如图所示，该系统由风力发电部分、远距离输电部分和用户三部分构成。已知发电机线圈的转速正比于风速，输电导线的等效电阻为r，变压器均为理想变压器，用户部分的小灯泡在合理工作电压范围内，忽略其它因素的影响。当风速变大时，发电演示系统（）A．升压变压器的输入电压保持不变 B．升压变压器的输入电流可能减小 C．输电导线上的损耗功率变大 D．用户部分的小灯泡变亮（多选）7．（6分）春节是我国的传统节日，中国民谚说“腊月二十四，掸尘扫房子”。人们通过大扫除表达了新年除旧迎新的思想。如图所示是用长杆推动拖把头擦玻璃的实物图和示意图，假设拖把头与玻璃间的动摩擦因数μ恒定，拖把头匀速上升过程中杆与竖直方向的夹角越来越小，则在拖把头匀速上升过程中下列有关说法正确的是（）A．拖把杆对拖把头的作用力逐渐增大 B．拖把头对玻璃的压力越来越小，摩擦力也越来越小 C．无论杆与竖直方向夹角多大都可以推动拖把头上升 D．杆与竖直方向的夹角必须小于某一值才可以推动拖把头上升，该角的正切值为（多选）8．（6分）某校物理学习兴趣小组对英国伟大的物理学家法拉第几十年如一日地研究电磁感应现象的精神十分钦佩，在学习电磁感应一章的内容后，设计了如图甲所示的简单装置来研究电磁感应的相关知识，图中光滑金属导轨ab、ac成37°角固定放置在水平面上，在导轨上放置一根质量为m的金属杆，与导轨交于M、N两点，且MN间的距离为L0，导轨和金属杆是用同种材料制成的，单位长度的电阻均为R0。整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。在外力作用下，导体棒由MN处运动到虚线位置（导体棒和ac始终保持垂直），该过程中导体棒的速度的倒数随位移变化的关系图像如图乙所示。已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，在这个运动过程中（）A．导体棒切割磁感线产生的感应电动势恒定不变 B．导体棒所受的安培力恒定不变 C．整个回路产生的焦耳热为 D．外力做的功为+二、非选择题（本题共5小题，共174分9．（6分）某学校物理兴趣小组利用电磁打点计时器做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验。装置如图甲所示，在调整好仪器后，正确操作得到点迹清晰的纸带。（1）图乙为打下的一条纸带的中间部分，A、B、C、D为其中四个计数点，任意两个相邻计数点中间有四个点未显示（已知打点计时器打点频率为50Hz）。由于操作不慎，C点模糊了，该小组仍用此纸带来研究。从图上可以读得A点在刻度尺上位置的读数为cm，经计算得到小车的加速度为（结果保留三位有效数字）。（2）如果交变电流频率超过50Hz，但当时做实验的同学并不知道，仍然按照频率50Hz计算，那么测得的加速度值比真实值（选填“偏大”“偏小”或“等于”）。10．（9分）家用电器中有很多色环电阻，通过辨识电阻表面的色环可读出阻值。色环电阻的识别方法如下表所示：第一道色环表示阻值的最大一位数字；第二道色环表示阻值的第二位数字；第三道色环表示阻值倍乘的数，第四道色环表示阻值允许的偏差（精度）。颜色黑棕红橙黄绿蓝紫灰白金银第一环0123456789第二环0123456789第三环1001011021031041051061071081091010﹣2第四环±5%±10%某电阻如图1所示，第一道色环为紫色，第二道色环颜色模糊不清，第三道色环为棕色，某同学为了判断第二道色环的颜色，从实验室找来了下列器材，测量上述电阻的阻值。学生电源（E＝12V，内阻不计）电压表V（量程0～10V，内阻RV＝10kΩ）电流表A（量程0～15mA，内阻RA约2Ω）滑动变阻器R1（阻值范围0～10Ω，额定电流1A）滑动变阻器R2（阻值范围0～10Ω，额定电流2A）滑动变阻器R3（阻值范围0～1000Ω，额定电流0.5A）开关、导线若干。若实验要求被测电阻的电压从零起开始测量且误差最小，则（1）该实验中滑动变阻器应该选（选填字母代号）；（2）请根据上述器材设计实验原理图，画在答题卡相应的方框中；（3）实验中采集的数据已描绘在答题卡的坐标纸（图2）中，请绘制U﹣I图像；若图像的斜率为K，则被测电阻阻值的表达式为（要求用K、RA、RV表示）。（4）如果忽略电表的影响，由（3）中图像可知待测电阻的测量值为Ω（结果保留3位有效数字），据此可判断电阻第二道色环的颜色为。11．（12分）国际上有一种山地越野摩托车比赛，运动员驾驶着越野摩托车风驰电掣地穿过崎岖的山路，十分刺激，为提高摩托车的舒适性，越野摩托车都加装了空气悬挂减震器，其工作原理可简化为如图所示装置，圆柱形气缸内有a、b两个活塞，两活塞均可沿气缸无摩擦地上下滑动且不漏气。两个活塞把气缸内的气体分为A、B两部分，气缸内部横截面积为S＝0.01m2，活塞a质量可忽略不计，且安装了连接气泵的阀门。开始时阀门关闭，活塞a位于气缸顶部，A部分气体压强为大气压强，气柱长度hA＝40cm。活塞b质量m＝10kg，并与一劲度系数为k＝5×103N/m、原长为l＝20cm的轻弹簧相连。开始时弹簧恰好处于原长状态，已知大气压强p0取1×105Pa。重力加速度g取10m/s2。（1）求初始状态气缸内B部分气体压强；（2）若气缸突然上升10cm，要保持活塞a、b均静止，则需在气缸上升过程中使用气泵向A部分注入气体，试计算气泵向A注入的气体在大气压强p0下的体积，气缸导热性能极好，变化过程中外界温度不变。12．（15分）如图甲为演示惯性的一个经典实验，用力击打硬纸板，纸板上面的鸡蛋会落入杯子里面，某科学兴趣小组对该实验在实验室进行了深入的研究，他们把一长方形硬纸板放在水平桌面上，纸板一端稍稍伸出桌边外，将一块橡皮擦置于纸板的中间，如图乙所示，一人用手指将纸板水平弹出（设纸板被弹出的瞬间，橡皮擦的速度仍为零），如果弹的力度合适，橡皮擦将脱离纸板，已知橡皮擦可视为质点，质量为m1＝20g，硬纸板的质量为m2＝10g，长度为l＝6cm，橡皮擦与纸板、桌面间的动摩擦因数均为μ1＝0.2，纸板与桌面间的动摩擦因数为μ2，认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取10m/s2。（1）当手对纸板的弹力为F＝0.15N时，橡皮擦恰好相对纸板滑动，μ2最大不超过多少？（2）若μ2＝0.2，要求橡皮擦在硬纸板上发生相对滑动的时间最长且最终脱离纸板，求纸板被弹出的最小速度？（计算结果可保留根号）13．（20分）近年来，带电粒子在复合场中的运动是物理学家研究的重要课题，它有助于我们更好地理解粒子的物理行为，从而改善技术，应用于更多领域，如量子力学、核物理学、材料科学等。某实验室中有一装置如图甲所示，P为直线型粒子加速器，内有沿x轴方向的电场。一带正电的粒子从最左端以较小的速度v进入加速器，经过加速后以速度v0沿x轴正方向飞出，已知带电粒子质量为m，电荷量为q，不计重力。求：（1）加速器中加速电压的大小；（2）若当粒子刚到达O处时在整个空间加上如图乙所示周期性变化的磁场，磁感应强度大小为B0。规定z轴正方向为磁场的正方向，求每经过磁场变化的整数个周期粒子的位置坐标；（3）若当粒子刚到达O处时在整个空间加上如图丙所示的交替出现的磁场和电场，电场强度大小为E0，磁感应强度大小为B0，规定z轴正方向为电场和磁场的正方向，求经过时间t＝后粒子速度的大小和方向（与y轴夹角的正切值）及位置坐标。

2023年山西省晋中市高考物理二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，共48分，在每小题给出的四个选项中，第1～5题只有一项符合题目要求，第6～8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）秦山核电站首批“碳﹣14”批量化生产即将完成，“碳﹣14”在商用堆进行生产，在国内乃至世界上都还是首次。秦山核电站的重水堆核电机组运行时，堆芯内会产生大量的中子，把含有氮原子（N）的靶件放在堆芯里，靶件中的氮原子会与中子发生核反应持续产生“碳﹣14”。“碳﹣14”不稳定，主要发生β衰变，被广泛应用于诊断幽门螺杆菌、雾霾检测、药物研发等领域。下列说法正确的是（）A．秦山核电站批量化生产“碳﹣14”的过程中会生成质子 B．“碳﹣14”β衰变过程中释放出的电子来自C最外层电子 C．“碳﹣14”的半衰期为5730年，则经过2865年后就一定会有的C发生衰变 D．C发生β衰变后产生的β射线具有最强的电离作用【考点】原子核的衰变及半衰期、衰变速度；α、β、γ射线及特点．【答案】A【分析】衰变的过程中质量数与电荷数守恒；β衰变中原子核内的一个中子转化成了一个质子和一个电子；半衰期具有统计性，α射线的电离能力最强。【解答】解：A、根据质量数守恒和电荷数守恒可得产生14C的核反应方程为n+N→C+H，故A正确；B、根据β衰变的本质可知，β粒子是原子核14C内的一个中子转化为一个质子和电子产生的，故B错误；C、半衰期具有统计性，并不是经过2865年后就一定会有的C发生衰变，故C错误；D、C发生β衰变后产生的β射线的电离作用不是最强，α射线的电离能力最强，故D错误。故选：A。2．（6分）生活中的传感器有很多种，其中有一种电容式风力传感器，是通过改变极板间的距离来改变电容的，如图所示，将该种电容器与一静电计组成回路，可动电极在风力作用下向左移动，风力越大，移动距离越大。P点为极板间的一点（可动极板移动时末到达P点），下列说法正确的是（）A．若开关S闭合，风力越大，静电计指针的张角越大 B．若开关S闭合，风力越大，P点的电势变高 C．若开关S断开，风力越大，P点的电势变高 D．若开关S断开，风力越大，静电计指针的张角越小【考点】电容器的动态分析．【答案】D【分析】开关闭合，电容器两极板间电势差不变，开关断开，电容器容纳的电荷量不变；静电计指针的张角大小与电势差有关；根据电容的定义式和决定式及电场强度与电势差的关系分析求解即可。【解答】解：A、若开关S闭合，电容器始终与电源连接，两极板间电势差不变，静电计指针的张角不变，故A错误；B、A极板和P点的电势差为UAP＝EdAP＝φA﹣φP若风力越大，两极板间距d减小，两极板间场强E＝增大，两极板间电势差不变，则A极板电势φA不变，dAP不变，则P点电势φP降低，故B错误；D、若开关S断开，电容器容纳的电荷量Q不变，风力越大，两极板间距d减小，由C＝得，电容器的电容C增大，由Q＝CU得，两极板间电势差减小，静电计指针的张角变小，故D正确；C、两极板间的场强E＝＝风力越大，场强不变，P点和B极板的电势差为UPB＝EdPB＝φP﹣φB＝φP则P点的电势降低，故C错误。故选：D。3．（6分）2022年11月30日，神舟十四号和十五号两个航天员乘组在我国的空间站“胜利会师”，标志着空间站建造阶段规划的12次发射任务全部圆满完成。中国空间站绕地球的运动可视为匀速圆周运动，绕地球一周的时间大约是一个半小时，已知地球半径为R，引力常量为G，地球表面重力加速度为g。根据所给条件，下列说法正确的是（）A．空间站的向心加速度小于地球同步卫星的向心加速度 B．空间站的向心加速度大于赤道上物体随地球自转的向心加速度 C．利用题干中给出的物理量无法推导出地球平均密度的表达式 D．宇航员在空间站内可以用天平测量物体的质量【考点】人造卫星；向心力；万有引力定律的应用．【答案】B【分析】AB、空间站和同步卫星围绕地球做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力，则有：，可得，，由此可知空间站的向心加速度与地球同步卫星的向心加速度大小关系，由a＝rω2可知赤道上物体和同步卫星的向心加速度大小；C、由已知可以求出地球的质量，地球的半径已知，由密度公式可以求出地球的密度；D、空间站内所有物体处于完全失重状态，物体对天平的压力为零，则天平无法使用。【解答】解：AB、空间站绕地球一周的时间大约是一个半小时，小于地球同步卫星的公转周期，设地球的质量为M，由，可知空间站的轨道半径小于同步卫星的轨道半径，由可知空间站的向心加速度大于地球同步卫星的向心加速度，赤道上物体与同步卫星角速度相等，由a＝rω2，可知赤道上物体随地球自转的向心加速度小于同步卫星的向心加速度，所以空间站的向心加速度大于赤道上物体随地球自转的向心加速度，故A错误，B正确；C、地球表面的物体，忽略自转，万有引力等于重力，即，可得地球的质量，则地球的密度，故C错误；D、空间站处于完全失重状态，物体对天平的压力为零，所以宇航员在空间站内无法用天平测量物体的质量，故D错误。故选：B。4．（6分）在医学上，给病人做彩超是一种常见的检查手段，图1中的彩超成像的基本原理是探头向人体发射一组超声波，遇到人体组织会产生不同程度的反射，探头接收到的超声波信号由计算机处理，从而形成彩超图像，图2为血管探头沿x轴正方向发射的简谐超声波图像，t＝0时刻波恰好传到质点M。已知此超声波的频率为1×107Hz。下列说法正确的是（）A．血管探头发出的超声波在血管中的传播速度为1.0×103m/s B．质点M开始振动的方向沿y轴正方向 C．t＝1.50×10﹣7s时质点M运动到横坐标x＝4.0×10﹣4m处 D．0～1.50×10﹣7s内质点M运动的路程为3mm【考点】波长、频率和波速的关系；多普勒效应及应用；声波及其应用；横波的图像．【答案】D【分析】A、由图像可得波长的大小，由v＝λf可得波速大小；B、所有质点的起振方向相同，t＝0时刻波恰好传到质点M，质点M左侧质点在x轴下方，可知起振方向沿y轴负方向；C、质点不随波传播，只在平衡位置附近振动；D、求出时间间隔是多少个周期，质点在一个周期内运动的过程等于四个振幅，则可以求出质点M运动的路程。【解答】解：A、由图像可知波长λ＝1.2×10﹣4m，由v＝λf，可得超声波传播速度v＝1.2×103m/s，故A错误；B、质点M左侧相邻的质点在x轴的下方，所以M点开始振动的方向沿y轴负方向，故B错误；C、在波的传播过程中，各质点只在平衡位置附近振动，不沿波的方向传播，故C错误；D、质点振动的周期，则，质点M一个周期内运动的路程为4A，则在0～1.50×10﹣7s内质点M运动的路程s＝6A＝6×0.5mm＝3mm，故D正确。故选：D。5．（6分）我国台球选手丁俊晖是获得台球世界冠军的第一位中国运动员，2022年11月21日，丁俊晖又获斯诺克英国锦标赛亚军，他在台球比赛中屡次取得好成绩，吸引了大批青少年参与到该活动中来。在某次比赛中，质量均为m、材料相同的白球和黑球静止在台球桌上，一青少年击白球以冲量I碰撞静止的黑球，碰撞前后两球的位置标记如图所示，A、B分别为碰前瞬间白球，黑球所在位置，C、D分别为碰撞后白球、黑球停止的位置。则由图可得碰撞过程中损失的动能为（）A． B． C． D．【考点】动量守恒定律；功能关系．【答案】C【分析】根据动能定理求解碰后瞬间两球的速度之比；对于碰撞，根据动量守恒定律列式，求出碰撞后两球的速度，再根据能量守恒定律求解碰撞过程中损失的动能。【解答】解：假设图中每个小方格边长为x，则碰撞后，对白球、黑球，分别由动能定理得：﹣f•3x＝0﹣Ek白，﹣f•12x＝0﹣Ek黑可知碰撞后瞬间黑球的动能是白球的4倍，则：＝4×解得：v白＝2v黑假设碰撞后v黑＝2v，v白＝v，在碰撞过程中，取向右为正方向，由动量守恒定律可得：I＝mv白+mv黑＝mv+m•2v＝3mv解得：v＝则碰撞过程中损失的动能为：ΔEk＝﹣﹣联立解得：ΔEk＝，故C正确，ABD错误。故选：C。（多选）6．（6分）风力发电是一种清洁能源，既节能又环保，我国的风力发电居世界第一位，为国家的经济建设做出了巨大的贡献。某地的风力发电系统简易示意图如图所示，该系统由风力发电部分、远距离输电部分和用户三部分构成。已知发电机线圈的转速正比于风速，输电导线的等效电阻为r，变压器均为理想变压器，用户部分的小灯泡在合理工作电压范围内，忽略其它因素的影响。当风速变大时，发电演示系统（）A．升压变压器的输入电压保持不变 B．升压变压器的输入电流可能减小 C．输电导线上的损耗功率变大 D．用户部分的小灯泡变亮【考点】远距离输电；电功和电功率；变压器的构造和原理．【答案】CD【分析】根据题意判断风力发电机产生的电压与风速的关系，再根据高压输电模型进行解答。【解答】解：A.根据题意线圈转动的角速度ω＝2πn＝2πkv线圈转动产生的最大感应电动势Em＝NBSω＝NBS•2πkv＝2πkNBSv感应电动势的有效值发电机的输出电压电压升压变压器的输入电压，输入电压为由此可知，升压变压器的输入电压随风速的增大增大；B.根据理想变压器电压与匝数比的关系，升压变压器的输出电压由于升压变压器的输入电压增大，而原副线圈匝数比值不变，线路上的阻值不变，所以输入电流也将增大，故B错误；C.由于线路中的电流增大，r不变，ΔP＝I2r可知，线路损耗的功率变大，故C正确；D.由于升压变压圈的输入电压增大，而原副线圈匝数比值不变，所以降压变压器的输出电压也随之增大，由可知，用户的灯泡电阻不变，电压变大，实际功率将变大，灯泡变亮，故D正确。故选：CD。（多选）7．（6分）春节是我国的传统节日，中国民谚说“腊月二十四，掸尘扫房子”。人们通过大扫除表达了新年除旧迎新的思想。如图所示是用长杆推动拖把头擦玻璃的实物图和示意图，假设拖把头与玻璃间的动摩擦因数μ恒定，拖把头匀速上升过程中杆与竖直方向的夹角越来越小，则在拖把头匀速上升过程中下列有关说法正确的是（）A．拖把杆对拖把头的作用力逐渐增大 B．拖把头对玻璃的压力越来越小，摩擦力也越来越小 C．无论杆与竖直方向夹角多大都可以推动拖把头上升 D．杆与竖直方向的夹角必须小于某一值才可以推动拖把头上升，该角的正切值为【考点】一般情况下的共点力平衡；牛顿第三定律；力的合成与分解的应用．【答案】BD【分析】对拖把头受力分析，根据平衡条件求解拖把杆对拖把头的作用力大小，根据夹角的变化判断拖把杆对拖把头的作用力、支持力和摩擦力的变化；根据推力公式分析推动拖把头上升的条件。【解答】解：A、对拖把头受力分析，如图拖把头做匀速直线运动，受力平衡，设杆与竖直方向夹角为θ，由平衡条件得：水平方向：Fsinθ＝FN竖直方向：Fcosθ＝mg+μFN联立解得：F＝拖把头运动过程中，θ减小，sinθ减小，cosθ增大，则F减小，故A错误；B、玻璃对拖把头的弹力FN＝Fsinθ＝mg＝mg拖把头运动过程中，θ减小，tanθ减小，增大，弹力FN减小，根据牛顿第三定律得，拖把头对玻璃的压力减小，摩擦力为滑动摩擦力，摩擦力减小，故B正确；CD、当cosθ＜μsinθ时，即tanθ＞时，无论推力多大都不能推动拖把头上升，所以杆与竖直方向的夹角必须小于某一值才可以推动拖把头上升，故C错误，D正确。故选：BD。（多选）8．（6分）某校物理学习兴趣小组对英国伟大的物理学家法拉第几十年如一日地研究电磁感应现象的精神十分钦佩，在学习电磁感应一章的内容后，设计了如图甲所示的简单装置来研究电磁感应的相关知识，图中光滑金属导轨ab、ac成37°角固定放置在水平面上，在导轨上放置一根质量为m的金属杆，与导轨交于M、N两点，且MN间的距离为L0，导轨和金属杆是用同种材料制成的，单位长度的电阻均为R0。整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。在外力作用下，导体棒由MN处运动到虚线位置（导体棒和ac始终保持垂直），该过程中导体棒的速度的倒数随位移变化的关系图像如图乙所示。已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，在这个运动过程中（）A．导体棒切割磁感线产生的感应电动势恒定不变 B．导体棒所受的安培力恒定不变 C．整个回路产生的焦耳热为 D．外力做的功为+【考点】电磁感应中的能量类问题；闭合电路的欧姆定律；导体切割磁感线时产生的感应电动势；电磁感应中的动力学问题．【答案】ABC【分析】根据E＝BLv以及数学知识得到感应电动势表达式，再分析感应电动势是否变化。由安培力公式F＝BIL分析安培力是否恒定不变。由克服安培力做功求整个回路产生的焦耳热。由功能关系求外力做的功。【解答】解：A、当导体棒的位移为x时，有效切割长度L＝（L0+xtan37°）导体棒切割磁感线产生的感应电动势为E＝BLv＝B（L0+xtan37°）v＝B（L0+x）v由乙可得：＝x+＝x+，变形得：（L0+x）v＝L0v0，则E＝B（L0+x）v＝BL0v0因此导体棒切割磁感线产生的感应电动势恒定不变，故A正确；B、设当导体棒的位移为x时，导体棒在磁场中的部分的长度为L，回路中感应电流为：I＝＝导体棒所受的安培力为F＝BIL＝B•L＝，保持不变，故B正确；C、整个回路产生的焦耳热等于克服安培力做功，即Q＝FL0＝•L0＝，故C正确；D、根据功能关系可知，外力做的功为W＝Q﹣[﹣]＝﹣，故D错误。故选：ABC。二、非选择题（本题共5小题，共174分9．（6分）某学校物理兴趣小组利用电磁打点计时器做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验。装置如图甲所示，在调整好仪器后，正确操作得到点迹清晰的纸带。（1）图乙为打下的一条纸带的中间部分，A、B、C、D为其中四个计数点，任意两个相邻计数点中间有四个点未显示（已知打点计时器打点频率为50Hz）。由于操作不慎，C点模糊了，该小组仍用此纸带来研究。从图上可以读得A点在刻度尺上位置的读数为2.95cm，经计算得到小车的加速度为1.17m/s2（结果保留三位有效数字）。（2）如果交变电流频率超过50Hz，但当时做实验的同学并不知道，仍然按照频率50Hz计算，那么测得的加速度值比真实值偏小（选填“偏大”“偏小”或“等于”）。【考点】探究小车速度随时间变化的规律．【答案】（1）2.95；1.17m/s2；（2）偏小。【分析】（1）刻度尺的最小刻度为1mm，读数时要估读到下一位；求解相邻计数点的时间间隔，根据匀变速运动的推论求解C点对应刻度，再根据逐差法求加速度；（2）根据加速度的计算公式，结合题意分析误差。【解答】解：（1）A点在刻度尺上位置的读数为2.95cm则AB＝4.00cm﹣2.95cm＝1.05cm相邻计数点的时间间隔设C点对应刻度为x，则BC＝x﹣4.00，CD＝9.60﹣x根据匀变速运动推论Δx＝BC﹣AB＝CD﹣BC＝aT2代入数据得x＝6.22cmCD＝9.60cm﹣6.22cm＝3.38cm根据逐差法，小车的加速度＝（2）交流电的频率变大，周期变小，根据加速度可知，真实的加速度偏大，即测得的加速度值比真实值偏小。故答案为：（1）2.95；1.17m/s2；（2）偏小。10．（9分）家用电器中有很多色环电阻，通过辨识电阻表面的色环可读出阻值。色环电阻的识别方法如下表所示：第一道色环表示阻值的最大一位数字；第二道色环表示阻值的第二位数字；第三道色环表示阻值倍乘的数，第四道色环表示阻值允许的偏差（精度）。颜色黑棕红橙黄绿蓝紫灰白金银第一环0123456789第二环0123456789第三环1001011021031041051061071081091010﹣2第四环±5%±10%某电阻如图1所示，第一道色环为紫色，第二道色环颜色模糊不清，第三道色环为棕色，某同学为了判断第二道色环的颜色，从实验室找来了下列器材，测量上述电阻的阻值。学生电源（E＝12V，内阻不计）电压表V（量程0～10V，内阻RV＝10kΩ）电流表A（量程0～15mA，内阻RA约2Ω）滑动变阻器R1（阻值范围0～10Ω，额定电流1A）滑动变阻器R2（阻值范围0～10Ω，额定电流2A）滑动变阻器R3（阻值范围0～1000Ω，额定电流0.5A）开关、导线若干。若实验要求被测电阻的电压从零起开始测量且误差最小，则（1）该实验中滑动变阻器应该选R2（选填字母代号）；（2）请根据上述器材设计实验原理图，画在答题卡相应的方框中；（3）实验中采集的数据已描绘在答题卡的坐标纸（图2）中，请绘制U﹣I图像；若图像的斜率为K，则被测电阻阻值的表达式为（要求用K、RA、RV表示）。（4）如果忽略电表的影响，由（3）中图像可知待测电阻的测量值为741Ω（结果保留3位有效数字），据此可判断电阻第二道色环的颜色为黄色。【考点】伏安法测电阻．【答案】（1）R2；（2）电路图见解析；（3）所作U﹣I图像见解析；；（4）741；黄色。【分析】（1）由于被测电阻的电压从零起开始，因此滑动变阻器采用分压式接法，据此选择滑动变阻器；（2）由于电压表内阻已知，电流表采用外接法，滑动变阻器采用分压式接法，据此作电路图；（3）根据欧姆定律结合并联电路的电流特点，求解U﹣I函数表达式，结合U﹣I图像斜率的含义，求解待测电阻的表达式；（4）根据待测电阻的表达式和U﹣I图像的斜率求解待测电阻，对照表格信息确定色环电阻第二格的颜色。【解答】解：（1）由于被测电阻的电压从零起开始，因此滑动变阻器采用分压式接法，为了方便调节，滑动变阻器应选择最大阻值较小的R1或R2；电源电动势E＝12V，流过滑动变阻器的最大电流约为＝1.2A，故滑动变阻器选择额定电流为2A的R2；（2）由于电压表内阻已知，电流表采用外接法，滑动变阻器采用分压式接法，电路图如图1所示：（3）根据“描点法”作图原则，作图时要使尽量多的点子落在直线上，不在直线上点平均分布在直线的两侧，舍弃个别相差较大的点子，绘制的U﹣I图像如图2所示：根据欧姆定律结合并联电路的电流特点，通过待测电阻的电流根据欧姆定律，得待测电阻代入数据联立解得结合U﹣I图像，可得待测电阻（4）U﹣I图像的斜率待测电阻对照表格信息，色环电阻第二格为黄色。故答案为：（1）R2；（2）电路图见解析；（3）所作U﹣I图像见解析；；（4）741；黄色。11．（12分）国际上有一种山地越野摩托车比赛，运动员驾驶着越野摩托车风驰电掣地穿过崎岖的山路，十分刺激，为提高摩托车的舒适性，越野摩托车都加装了空气悬挂减震器，其工作原理可简化为如图所示装置，圆柱形气缸内有a、b两个活塞，两活塞均可沿气缸无摩擦地上下滑动且不漏气。两个活塞把气缸内的气体分为A、B两部分，气缸内部横截面积为S＝0.01m2，活塞a质量可忽略不计，且安装了连接气泵的阀门。开始时阀门关闭，活塞a位于气缸顶部，A部分气体压强为大气压强，气柱长度hA＝40cm。活塞b质量m＝10kg，并与一劲度系数为k＝5×103N/m、原长为l＝20cm的轻弹簧相连。开始时弹簧恰好处于原长状态，已知大气压强p0取1×105Pa。重力加速度g取10m/s2。（1）求初始状态气缸内B部分气体压强；（2）若气缸突然上升10cm，要保持活塞a、b均静止，则需在气缸上升过程中使用气泵向A部分注入气体，试计算气泵向A注入的气体在大气压强p0下的体积，气缸导热性能极好，变化过程中外界温度不变。【考点】理想气体及理想气体的状态方程；压强及封闭气体压强的计算．【答案】（1）初始状态气缸内B部分气体压强为1.1×105Pa；（2）气泵向A注入的气体在大气压强p0下的体积6.4×10﹣3m3。【分析】（1）对活塞b进行受力分析，根据平衡条件求解气缸B内气体的压强；（2）气缸突然上升10cm，活塞b静止，说明弹簧的压缩量为10cm，根据胡克定律求解弹簧的弹力；根据玻意耳定律求气缸B的压强，根据平衡条件求气缸A内气体的压强；再根据玻意耳定律求需要注入的空气的体积。【解答】解：（1）初始状态，弹簧处于原长，对活塞b，根据平衡条件p0S+mg＝pBS气缸内B部分气体压强（2）气缸突然上升10cm，要保持活塞b静止，弹簧处于压缩状态，压缩量Δx＝h＝10cm＝0.1m根据胡克定律，弹簧的弹力F＝kΔx＝5×103×0.1N＝500N由于弹簧原长为l＝20cm，气缸上升10cm后，气缸B的体积根据玻意耳定律pBVB＝pB′VB′解得设气缸A的压强为pA对活塞b，根据平衡条件pAS+mg＝pB′S+F气缸A的压强由于活塞a、b均静止，气缸A的体积不变，设注入的大气的体积为V根据玻意耳定律p0VA+p0V＝pAVA注入的大气的体积代入数据解得V＝6.4×10﹣3m3答：（1）初始状态气缸内B部分气体压强为1.1×105Pa；（2）气泵向A注入的气体在大气压强p0下的体积6.4×10﹣3m3。12．（15分）如图甲为演示惯性的一个经典实验，用力击打硬纸板，纸板上面的鸡蛋会落入杯子里面，某科学兴趣小组对该实验在实验室进行了深入的研究，他们把一长方形硬纸板放在水平桌面上，纸板一端稍稍伸出桌边外，将一块橡皮擦置于纸板的中间，如图乙所示，一人用手指将纸板水平弹出（设纸板被弹出的瞬间，橡皮擦的速度仍为零），如果弹的力度合适，橡皮擦将脱离纸板，已知橡皮擦可视为质点，质量为m1＝20g，硬纸板的质量为m2＝10g，长度为l＝6cm，橡皮擦与纸板、桌面间的动摩擦因数均为μ1＝0.2，纸板与桌面间的动摩擦因数为μ2，认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取10m/s2。（1）当手对纸板的弹力为F＝0.15N时，橡皮擦恰好相对纸板滑动，μ2最大不超过多少？（2）若μ2＝0.2，要求橡皮擦在硬纸板上发生相对滑动的时间最长且最终脱离纸板，求纸板被弹出的最小速度？（计算结果可保留根号）【考点】牛顿第二定律；匀变速直线运动位移与时间的关系．【答案】（1）μ2最大不超过0.3；（2）纸板被弹出的最小速度为m/s。【分析】（1）分别对纸板和橡皮擦受力分析，根据牛顿第二定律求解加速度，结合加速度关系分析求解；（2）纸板被弹出后做减速运动，根据牛顿第二定律求解加速度，橡皮擦脱离纸板的瞬间与纸板速度相同时，橡皮擦在硬纸板上发生相对滑动的时间最长，纸板被弹出的速度最小，结合速度关系、位移关系和运动学公式列式求解即可。【解答】解：（1）橡皮擦的质量m1＝20g＝0.02kg硬纸板的质量m2＝10g＝0.01kg长度为l＝6cm＝0.06m当橡皮擦在纸板上滑动时，设橡皮擦的加速度大小是a1，纸板的加速度大小是a2，对橡皮擦，由牛顿第二定律得：μ1m1g＝m1a1代入数据解得：a1＝2m/s2对纸板，由牛顿第二定律得：F﹣μ2（m1+m2）g﹣μ1m1g＝m2a2要使橡皮擦在纸板上滑动，需使a2＞a1代入数据联立解得：μ2＜0.3（2）纸板获得初速度后做减速运动，设纸板减速过程加速度的大小为a2′，对纸板，由牛顿第二定律得：μ2（m1+m2）g+μ1m1g＝m2a2′代入数据解得：a2′＝10m/s2橡皮擦脱离纸板的瞬间