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文档简介
试卷总评试卷总评本试卷整体难度定位为中等偏难,以基础知识为依托,兼顾综合运用与创新思维的双重考查。全卷共19题,分为单选题(10题)、多选题(3题)、实验题(2题)、综合题(1题)与解答题(3题)。单选题覆盖运动学、力学、核物理、电磁学、热学、光学等主干知识,以概念辨析、图像判断、计算推理为主要形式,起点平缓、覆盖面广。多选题注重图像信息综合解读与多选项推理(如第11题四组关系曲线、第12题双折射、第13题能级跃迁与带电粒子偏转),难度明显抬升。实验题聚焦实验原理、操作规范、数据处理与误差分析。综合题(第16题)考查理想气体状态方程与热力学第一定律。解答题(第17-19题)涉及传送带与弹簧碰撞系统、强激光脉冲磁场、高压输电检测机器人,是全卷能力制高点,其中第18、19题难度试卷对物理学科核心素养形成整体覆盖:物理观念方面,渗透运动与相互作用观念、能量观念、物质观念;科学思维方面,突出模型建构(打桩碰撞模型、线圈靶磁场模型、检测机器人模型)、科学推理(图像法、守恒分析)与科学论证(量子效率估算等);科学探究方面,通过实验题考查操作、数据与误差分析;科学态度与责任方面,以人形机器人马拉松、全液冷充电、高压输电检测等科技与工程情境落实学科育人价值。拉松、第5题彩灯带、第9题建筑工地打桩、第10题全液冷兆瓦级充电装置、第17题传送带分拣系统、第二、考查方式综合化:试题注重多知识点融合、多模型串联。第13题将带电粒子在电场中的偏转与氢原子能级跃迁结合,由荧光斑点反推加速电压;第17题串联传送带、弹性碰撞、弹簧振子周期;第18题把激光电离、电容放电、磁场偏转与光子计数、量子效率估算连成一条完整逻辑链;第19题综合磁感线、安培力、串并联电路与热功率分析。三、图像信息考查突出:试卷图像载体丰富,第4题受力示意图、第6题波形图、第8题θ-t关系曲线、第11题四组关系曲线、第13题能级图、第15题U-I图像与游标卡尺读数等,全面考查学生读图、识图、用四、能力考查层次化:第1-4题为基础概念与图像辨识,第5-10题为规律计算与动态分析,第11-13题进入综合推理,实验题与解答题逐层深入。第18、19题通过多小问设置体现从建模、计算到估算论证的能力递进,有效区分不同水平的学生。一、强化基础考查,构建知识体系:第1题标量矢量辨析、第3题核反应配平、第4题受力示意图等表明,未来命题仍将重视基础概念与基本规律,引导备考回归教材,理清概念本质。题将进一步考查从情境中提取物理模型、调用规律解决问题的能力,凸显物理学科的社会价值。三、突出图像信息,提升信息素养:多道题目以图像为载体,考查坐标轴含义、斜率、截距、面积与图考要理解每个实验的原理与设计意图,而非机械记忆步骤。焦物理学科核心素养,考查学生运用模型建构、科学推理、科学论证解决复杂问题的能力。题号知识点设问角度12人形机器人半程马拉松质点、参考系、平均速度3守恒推理4受力示意图、三力平衡图像判断56简谐波的波形图图像分析7月球表面测量万有引力、第一宇宙速度、狭义相对论8导体棒圆环电磁驱动电磁感应、阻尼振动图像判断9电功率、热量与流量计算四组关系曲线黑体辐射、共振、电容、电阻率图像辨析带电粒子偏转、能级跃迁实验操作电阻率测量、U-I图像实验、数据处理、误差分析动能定理、弹性碰撞、简谐运动综合应用强激光电容线圈靶带电粒子在磁场中运动、光子说安培力驱动检测机器人分值占比力学(含运动学、振动与波、万有引力、动量与能量)电磁学电路规律、电磁感应、安培力、实热学 1.回归教材,夯实基础:系统梳理力、热、光、电磁、近代物理各模块核心概念与规律,辨析易混概念(如第1题标量与矢量),构建完整知识体系。2.强化模型训练,提升建模能力:重点掌握传送带、碰撞、弹簧振子、带电粒子在电磁场中运动、单杆切割等典型模型的建立与分析方法,做到见情境即能抽象建模。3.提升图像处理能力:针对波形图、受力图、关系曲线、能级图等图像类试题,练习读取坐标轴、斜率、截距、面积及图像形状的物理意义,训练”看图解题”能力。4.重视实验复习,理解原理本质:对考纲要求的实验,不仅要会操作,更要理解原理设计、误差来源与数据处理方法,掌握图像法、电表内接外接选择等核心技巧。1.概念混淆:警惕标量与矢量、路程与位移、平均速度与平均速率、热量与内能等相似概念的辨析(第1、2.图像误读:正确识别图像坐标轴、峰值、面积与图像形状的物理意义,如第6题波形图与振动方程、第11题四组曲线的判读、第15题U-I图像斜率含电表内阻。3.条件遗漏:注意隐含条件与限制条件,如第5题副线圈电流为121个灯泡电流之和、第9题碰撞过程动量守恒但机械能不守恒、第17题传送带运行状态变化。4.公式适用条件:注意公式成立前提,如动量守恒仅用于合外力为零(或内力远大于外力)的过程、理想气体状态方程适用于一定质量理想气体、小角度近似条件。5.计算与单位失误:注意单位换算(第10题功率、体积流量;第15题游标卡尺读数;第18题MeV与J、ns与s换算),避免科学计数法与有效数字错误。真题解读真题解读第1题下列物理量属于标量的是()A.位移【学科材料分析】本题为无图纯文字概念题。题干设问”下列物理量属于标量”,四个选项分别给出位移、电场强度、磁感应强度、热量四种物理量。判断标量的关键在于:物理量是否有方向、运算遵循代数法则还是平行四边形定则。位移、电场强度、磁感应强度均为既有大小又有方向的矢量,热量是过程量、只有大小【命题透视】(1)情境创设:以基础概念辨析为背景,直接考查标量、矢量两个基本概念,属于送分性质的基础题。(2)问题设计:设问”属于标量的是”,四个选项覆盖力学(位移)、电磁学(电场强度、磁感应强度)、热学(热量)三个模块的代表性物理量,考查学生对”方向”与”运算法则”的准确理解。(3)考查目标:侧重考查物理观念中物质观念的准确建构,属于基础性考查,引导考生回归教材夯实概【解析】标量是只有大小、无方向,运算遵循代数运算法则的物理量;矢量是既有大小又有方向,运算遵循平行四边形定则的物理量。B.电场强度是描述电场力的性质的物理量,有大小和方向,属于矢量,故B错误;C.磁感应强度是描述磁场力的性质的物理量,有大小和方向,属于矢量,故C错误;故选D。【易错点】一是把热量误认为矢量或误认为”有方量,热量的正负仅表示能量转移的方向约定;二是混淆”标量可有正负”与”矢量有方向”:标量(如温度、①核心概念:标量是只有大小、无方向、遵循代数运算法则的物理量;矢量是既有大小又有方向、遵循平行四边形定则的物理量。②解题要点:判断一个物理量是标量还是矢量,看两点——是否有方向、运算是否遵循平行四边形定则 (矢量的合成)。常见矢量:位移、速度、加速度、力、电场强度、磁感应强度、动量、冲量等;常见标量:路程、时间、质量、能量、热量、功、温度、电流等。高中物理的基础性概念。第2题在2026年人形机器人半程马拉松比赛中,“闪电”机器人以50分26秒的成绩获得冠军,比赛路程为21.0975km。下列说法正确的是()A.途中转弯时,机器人的加速度大小一定不为零B.以冲刺的机器人为参考系,站在终点的裁判员是静止的C.研究机器人在奔跑过程中的姿态时,可将机器人视为质点D.“21.0975km”与”50分26秒”之比为机器人的平均速度大小【学科材料分析】图中为人形机器人奔跑的照片。题干给出比赛数据:路程21.0975km、用时50分26秒。材料信息为概念辨析提供依据:21.0975km是运动轨迹长度即路程,路程与时间之比是平均速率而非平均速度大小;途中转弯速度方向改变必存在加速度;研究姿态时机器人大小形状不可忽略,不能视为质点。【命题透视】(1)情境创设:以2026年人形机器人半程马拉松这一真实热点赛事为背景,将运动学概念置于前沿科技情境中,具有鲜明的时代性与育人价值。(2)问题设计:四个选项分别考查加速度、参考系、质点、平均速度四个基本概念,属于概念综合辨析题,干扰项设置针对常见理解误区。(3)考查目标:侧重考查物理观念中运动与相互作用观念的准确建构,以及科学思维中基于情境进行概念判断的能力,属于基础性考查。【解析】A.机器人转弯时,速度的方向一定发生变化,速度是矢量,速度发生变化就一定存在加速度,因此加速度大小一定不为零,故A正确;B.以冲刺的机器人为参考系,终点的裁判员相对于机器人的位置在不断运动,故B错误;C.研究机器人奔跑的姿态时,需要关注机器人肢体的形状、动作细节,不能忽略其大小和形状,因此不可将机器人视为质点,故C错误;D.21.0975km是机器人运动轨迹的长度,属于路程而非位移,路程与时间的比值是平均速率,不是平均速度的大小,故D错误。故选A。【易错点】一是混淆路程与位移:21.0975km是路程,路程与时间的比值是平均速率而非平均速度大小;二是混淆参考系判断:以运动物体为参考系,地面物体是运动的;三是忽视”研究姿态”这一条件:凡涉及自身形状动作的观察均不能视为质点。【知识总结】①核心概念:加速度是描述速度变化快慢的物理量,速度是矢量,方向改变即存在加速度;质点忽略大②解题要点:概念辨析题抓关键区分点——“转弯必有加速度”(方向变即速度变)、“研究姿态不能质点化”、“路程对时间平均速率、位移对时间平均速度”。③拓展关联:质点、参考系、位移路程等概念是运动学的基础,常与匀变速直线运动、图像分析、相对运动等考点结合,是力学入门的基础性概念。卢瑟福用a粒子轰击氮原子核,其核反应方程为⁴N+2He→↓⁷0+X,这是人类第一次实现原子核的人工【答案】A【学科材料分析】材料给出核反应方程⁴N+2He→⁷0+X,是卢瑟福发现质子的经典核反应。反应前总电荷数为7+2=9、总质量数为14+4=18;反应后氧核电荷数8、质量数17,据此可由质量数、电荷数守恒推得X的电荷数与质量数,判定粒子种类。【命题透视】(1)情境创设:以卢瑟福用α粒子轰击氮核发现质子这一物理学史上的经典实验为背景,体现核物理的学科价值与科学史教育。(2)问题设计:设问”方程中X是”,属于”是什么”层面的推断题,四个选项给出质子、氘核、中子、电子四种粒子,考查核反应配平规则。(3)考查目标:侧重考查科学思维中的科学推理能力,即运用质量数、电荷数守恒进行定量推算,属于【解析】核反应过程遵循电荷数守恒、质量数守恒:2.设X的电荷数为Z,质量数为A,由守恒关系得:Z=9-8=1,A=18-17=1,即X为电荷数1、质量数1的粒子,对应质子1H。故选A。【易错点】一是漏算总电荷数或总质量数:反应前7+2=9、14+4=18,须先正确求和再求差;二是③拓展关联:核反应配平与结合能、裂变、聚变、衰变等考点联系,可结合中子的发现(查德威克)、正电子的发现等科学史情境综合考查。第4题一架直梯静止斜靠在光滑的竖直墙壁上,下端置于粗糙的水平地面。从侧面观察直梯,其受力示意图正确A.【学科材料分析】图中直梯斜靠在光滑竖直墙壁上、下端置于粗糙水平地面。材料信息表明:直梯受重力(作用在重心、竖直向下);墙壁光滑,对梯的弹力方向垂直墙面指向梯身(水平方向);地面粗糙,梯下端有滑动趋势,地面作用力分解为竖直向上的支持力与水平向左的静摩擦力。四个选项均为受力示意图,需判断各力是否齐全、方向是否正确、作用点是否合理。【命题透视】(1)情境创设:以”直梯斜靠墙壁”这一生活常见场景为背景,考查受力分析的基本功,是力学基础中(2)问题设计:四个选项给出四幅受力示意图,考查学生对重力、弹力、摩擦力方向及是否存在的准确判断,属于图像判断型基础题。(3)考查目标:侧重考查科学思维中的模型建构能力(受力分析模型)与图像识别能力,属于基础性考【解析】直梯首先受竖直向下的重力G,光滑墙面无摩擦力,弹力属于接触面的支持力,方向垂直墙面 (水平方向)指向梯身,也就是水平向右,地面粗糙,梯身下端有向右滑动的趋势,因此地面对梯的作用力分为两部分:一是竖直向上的支持力,二是水平向左的静摩擦力,用来平衡墙面向右的弹力,让梯保持水平方向故选C。①核心概念:弹力方向垂直于接触面指向受力物体;静摩擦力方向沿接触面与相对运动趋势方向相反;光滑接触面不存在摩擦力。②解题要点:受力分析按”一重二弹三摩擦”顺序进行,先分析重力,再分析接触处的弹力,最后分析③拓展关联:受力分析是解决静力学与动力学问题的基础,可延伸为物体平衡、正交分解、动态平衡(图解法)等考点,是高考必考的基础能力。多彩的灯光为晚会营造快乐的气氛。某彩灯带由121个灯泡并联组成,每个灯泡的额定电压为4V,额定电流为0.1A。将其接在理想变压器的副线圈上,变压器原线圈输入电压为220V,该彩灯带正常发光。则变压A.原、副线圈的匝数之比为1:55B.原、副线圈的电流之比为55:1D.原线圈的电流为0.22A【答案】D【学科材料分析】材料给出彩灯带121个灯泡并联、每个额定电压4V、额定电流0.1A,接在理想变压器副线圈上正常发光,原线圈输入电压220V。并联电路总电流为121×0.1A=12.1A,副线圈输出电压为4V。结合理想变压器电压与匝数成正比、电流与匝数成反比、输入功率等于输出功率的规律,可逐项计算判断。【命题透视】▶链接教材:人教版选择性必修第二册第三章”交变(1)情境创设:以”彩灯带经变压器降压供电”这一节日生活情境为背景,贴近生活实际,考查变压器基本规律的应用。(2)问题设计:四个选项分别考查匝数比、电流比、输入功率与输入电流,为变压器基本量的计算推理,需准确处理并联电路总电流。(3)考查目标:侧重考查科学思维中的科学推理能力与规范计算能力,属于基础性、应用性考查。【解析】彩灯带正常发光,故副线圈输出电压U₂=4V,副线圈总电流I₂=121×0.1A=12.1A,已知原线圈输入电压U₁=220V,理想变压器满足电压与匝数成正比、电流与匝数成反比、输入功率等于输出功率的A.根原、副线圈匝数比为55:1,故A错误;B.根,原、副线圈电流比为1:55,故B错误;C.输入功率等于输出功率,P₁=P₂=U₂I₂=4V×12.1A=48.4W,D.原线圈电故D正确。故选D。【易错点】一是副线圈总电流算错:121个灯泡并联,总电流I₂=121×0.1=12.1A,易误用单灯泡电流0.1A;二是电流比方向搞反:原线圈电流大于副线圈电流;三是C项0.4W是把U₂I₂按单灯【知识总结】①核心概念:理想变压、P入=P出;并联电路总电流等于各支路电流之和。②解题要点:变压器计算”三步法”——先由副线圈负载确定U₂与I₂,再由匝数比求U₁或I₁,最后用P=UI求功率,注意各物理量对应正确线圈。③拓展关联:理想变压器与远距离输电、交流电图像与有效值、功率损耗等考点结合,是交变电流模块一列波速为v=4m/s、沿x轴正方向传播的简谐波,t=0.5s时刻的波形如图所示。A、B、C为传播方向A.波的频率为0.5HzB.图示时刻,A向y轴正方向运动C.当波从xB点传播到xc点,B运动了1mD.C的振动方程为y=0.4sin(4πt-π)m【答案】D【学科材料分析】图中为t=0.5s时刻简谐波的波形图,横轴为位置x、纵轴为质点位移y。由图像可读出波长λ=2m、振幅A=0.4m;已知波速v=4m/s,可求频率周期T=0.5s。图中标出质点A、B、【命题透视】▶核心考点:波的图像、频率、波速、波长关系、振动方程。▶链接教材:人教版选择性必修第一册第三章”机(1)情境创设:以”简谐波的波形图”为背景,考查从波形图提取波长、振幅信息并结合波速、传播方向分析质点振动的能力。(2)问题设计:A项求频率、B项判断振动方向、C项辨析”波传播距离”与”质点振动路程”、D项写振动方程,四个选项从不同侧面综合考查波动知识,C项是典型干扰项。(3)考查目标:侧重考查科学思维中的图像分析能力与模型建构能力,属于中档综合性考查。【解析】A.从波形图可得波长λ=2m,根据波速公式v=λf得频率,故A错误;B.波沿x轴正方向传播,用上下坡法,质点A振动方向为y轴负方向,故B错误;该波周期质点B仅在平衡位置附近振动,半个周期内运动的路程为2A=(2×0.4)m=0.8m,故C错误;D.角频率w=2πf=4πrad/s,振幅A=0.4m;图示t=0.5s时刻C点在平衡位置,波向右传播,可知此时C点向y轴负方向振动,由于周期也为0.5s,故t=0时的运动状态与图示时刻相同,则C的振动方程为y=Asin(2πft+φ)=0.4sin(4πt-π)m,故D正【易错点】一是把”波传播1m”误当作质点B运动1m:波传播的是振动形式,质点B只在平衡位置附近振动,半个周期路程为2A=0.8m而非1m;二是频率计算错误:误写成0.5Hz;三是写振动方程时初相判断错误。【知识总结】①核心概念:波速v=λf;波形图描述某一时刻各质点的位移;质点只在平衡位置附近振动,不随波迁移;振动方程y=Asin(wt+φ)。②解题要点:先由波形图读波长、振幅,由v=λf求频率、周期;用”上下坡法”或”同侧法”判断质点振动方向;写振动方程时先求角频率w=2πf,再结合初相确定φ。③拓展关联:波动图像与振动图像的区分、质点振动路程的计算、波的传播与多解问题,是波动模块的高频考点,可与第8题电磁阻尼振动、第17题弹簧振子周期综合联系。月球上的宇航员用测力计测得质量为m的钩码重力为W。已知月球绕地球做圆周运动的速度大小v、月球半径R、光速c、引力常量G。下列说法正确的是()A.月球的质量B.月球的第一宇宙速度为C.月球上测力计弹簧的劲度系数是地球上的D.宇航员将激光射向地球,地球上测得激光速度大小为√v²+c²【答案】A【学科材料分析】图中为月球表面宇航员用测力计测量钩码重力的场景。材料给出钩码质量m、测得重力W,及月球绕地球速度v、月球半径R、光速c、引力常量G。由可求月球质量;由可求第一宇宙速度;弹簧劲度系数由弹簧自身决定与星球无关;光速不变原理否定速度叠加。【命题透视】核心考点:万有引力定律、第一宇宙速度、狭义相对论光速不变原理。▶链接教材:人教版必修第二册第七章”万有引力与宇宙航行”、选择性必修第二册(狭义相对论)。(1)情境创设:以”月球上宇航员用测力计测重力”为背景,将万有引力知识置于登月探测情境中,兼具科学性与趣味性。(2)问题设计:A项求月球质量、B项求月球第一宇宙速度、C项辨析劲度系数、D项考查光速不变原理,四选项覆盖天体运动与相对论两个模块。(3)考查目标:侧重考查物理观念与科学思维中的科学推理能力,要求准确建立”万有引力=重力=向心力”的关系,属于中档综合性考查。【解析】A.钩码在月球表面的重力等于月球对它的万有引力,即B.月球的第一宇宙速度是近月卫星的环绕速度,满足C.弹簧的劲度系数是弹簧本身的固有属性,由弹簧的材料、匝数、粗细等自身因素决定,和所处的星球环境无关,在地球和月球上劲度系数完全相同,故C错误;D.根据狭义相对论的光速不变原理,任何惯性参考系中测得的真空中光速都为c,不会因为月球的运动发生叠加,故D错误。【易错点】一是第一宇宙速度公式用错:推得),易误写成(把钩码质量误当月球质量);二是把劲度系数误认为与重力有关:劲度系数是弹簧固有属性;三是D项误用速度合成公式,忽略光速不变原理。【知识总结】①核心概念:星球表面重力等于万有引第一宇宙速度光速不变原理。②解题要点:求解天体质量问题用或万有引力提供向心力;求解星球第一宇宙速度用mg=涉及光速问题时优先考虑狭义相对论两条基本原理。③拓展关联:万有引力定律、天体运动、宇宙速度与狭义相对论(时间延缓、长度收缩、质能方程)都是近代物理与力学的综合考点,可结合卫星、宇宙航行等情境考查。如图所示,在竖直向上的匀强磁场中,同轴固定的两个电阻不计、光滑的相同金属圆环,其轴线水平,它们与电动势恒为E的电源相连接。有一导体棒水平置于两圆环之间、且具有良好的电接触,接触点记作M、M',它们与环心0、0'的连线MO、M'O'与竖直方向的夹角为θ。闭合开关S后,导体棒平衡在θ₀=30°处;让其偏离θ₀小角度,此后运动的θ-t关系示意图最接近的是()A.【答案】C【学科材料分析】图中装置为两个同轴金属圆环与导体棒组成的电磁驱动装置:匀强磁场竖直向上,导体棒水平置于两环之间,接触点M、M′与环心连线MO、M'O'与竖直方向夹角为θ。闭合开关后导体棒平衡在回复力符合简谐特征,同时电磁阻尼使振幅逐渐衰减。【命题透视】(2)问题设计:四个选项为四幅θ-t关系示意图,考查学生判断”偏离平衡位置小角度后”的运动特征——是否振动、振幅是否衰减、周期是否恒定,属于图像判断型中档题。(3)考查目标:侧重考查科学思维中的模型建构能力(电磁阻尼振动模型)与图像分析能力,要求学生把物理过程与图像形状对应起来。【解析】当导体棒运动时,会切割竖直方向的匀强磁场,产生动生电动势,由右手定则可知该电动势为反电动势,会阻碍电路电流变化。导体棒初始平衡在θ₀=30°,当偏离平衡位置小角度时:重力的切向分量、安培力的切向分量的合力会形同时导体棒运动过程中,动生电动势会产生电磁阻尼效果:安培力的分力始终阻碍棒的运动,会让振动的振幅逐渐衰减,最终平衡位置趋近于初始平衡位置。故选C。①核心概念:导体棒切割磁感线产生动生电动势,闭合回路中的安培力阻碍相对运动(电磁阻尼);偏离平衡位置小角度受回复力作用可做简谐运动。②解题要点:判断θ-t图像时先判断”是否振动”(有无回复力),再判断”振幅是否变化”(有无阻尼),最后看”周期是否恒定”。电磁阻尼振动图像特征:振幅逐渐衰减、周期基本不变、围绕平衡位置往复。③拓展关联:电磁阻尼、涡流、电磁驱动等电磁感应应用与简谐运动的回复力特征、阻尼振动图像结合,是本卷综合考查电磁学与力学的典型题型。第9题0.6s时刻与质量为3×10³kg的桩发生撞击,随后一起运动,t₃=0.8s时刻桩静止于软土中。不计空气阻力,重力加速度g取10m/s²,则下列说法正确的是()A.t₂~t₃时间内,锤对桩的平均作用力大小为3×10⁴NB.t₂~t₃时间内,软土对桩的平均阻力大小为7×10⁴NC.t₁~t₃时间内,软土对桩做的功等于锤和桩的机械能损失D.t₁~t₃时间内,锤的重力冲量值大于桩对锤作用力的冲量值【答案】B【学科材料分析】材料给出打桩过程三个阶段的时间与质量:重锤质量1×10³kg、t₁=0静止下落、t₂=0.6s与质量3×10³kg的桩撞击、t₃=0.8s静止于软土。t₁~t₂为自由落体,t₂时刻撞击(动量守恒、机械能不守恒),t₂~t₃整体减速直至静止。需用动量守恒求共同速度,用动量定理分别对锤、对整体求平均作用【命题透视】核心考点:动量守恒、动量定理、机械能损失、冲量比较。▶链接教材:人教版选择性必修第一册第一章”动量守恒定律”。(1)情境创设:以”建筑工地打桩”这一真实工程情境为背景,将碰撞、动量定理与能量损失结合,体现物理在工程建设中的应用。(2)问题设计:A、B项分别求锤对桩的平均作用力与软土对桩的平均阻力,C项辨析软土做功与机械能损失的关系,D项比较冲量大小,四个选项从不同角度考查动量与能量的综合运用。(3)考查目标:侧重考查科学思维中的模型建构(碰撞模型)、科学推理与规范计算能力,属于中高档【解析】AB.在t₁~t₂时间内,重锤做自由落体运动,t₂=0.6s时刻重锤的速度大小为v=gt₂=6m/s重锤与桩发生撞击过程,根据动量守恒可得mD=(m锤解得撞击后瞬间的共同速度为v共=1.5m/s在t₂~t₃时间内,以向上为正方向,以锤为对象,根据动量定理可得F(t₃-t₂)-m9(t₃-t₂)=0-代入数据解得桩对锤的平均作用力大小为F桩=1.75×10⁴N根据牛顿第三定律可知,锤对桩的平均作用力大小为1.75×10⁴N;代入数据解得软土对桩的平均阻力大小为F±=7×10⁴N,故A错误,B正确;C.在t₁~t₃时间内,除了软土对桩做负功,碰撞过程也存在机械能损失,因此锤和桩的总机械能损失等于软土阻力做功的绝对值加上碰撞过程的机械能损失,故C错误;D.在t₁~t3时间内,由于锤的初、末速度均为0,锤的动量变化量为0,根据动量定理可知,锤的重力冲量值大小等于桩对锤作用力的冲量值大小,故D错误。故选B。【易错点】一是动量守恒的适用条件误用:t₂时刻撞击瞬间内力远大于外力,动量守恒,但t₂~t₃整体受软土阻力与重力,不能再用动量守恒;二是动量定理的正负号:以向上为正方向,0-(-mV共)=m0共三是C项漏掉碰撞过程的机械能损失;四是D项误认为重力冲量更大,实际锤初末动量均为零,两冲量等大。①核心概念:动量守恒定律适用于合外力为零或外力远小于内力的过程(碰撞瞬间);动量定理Ft=△p;碰撞分完全非弹性(碰后同速)、弹性与非弹性。②解题要点:多过程问题分段处理——自由落体段用运动学,碰撞瞬间用动量守恒,减速段用动量定理;注意以整体为研究对象时,内力(锤桩间作用力)成对出现相抵消,只列外力(重力、软土阻力)。③拓展关联:打桩、冲击、碰撞类问题与完全非弹性碰撞、机械能损失、冲量计算结合,可延伸为子弹打木块、滑块碰撞等经典模型,是动量守恒模块的高频考点。第10题我国某企业正式发布了全液冷兆瓦(MW)级充电装置(图甲),其持续充电电流约为2400A,每分钟可充电20度,装置中的充电电路发热功率约为10kW。为保持充电装置的稳定运行,现采用水冷却技术,如图乙所示,让15℃冷水通过水泵流入充电电路的水冷系统,经过热交换后流出,水温升至25℃。已知水的比热容为4200J/(kg·℃),水的密度为1000kg/m³,忽略水的重力势能变化及其它散热。则()A.充电装置的输出功率约为12MWB.充电装置的输出电压约为220VC.水的流量约为2.4×10-⁴m³/sD.每分钟流出约24L水入、热水流出。材料给出关键数据:充电电流约2400A、每分钟充电20度、发热功【命题透视】第11题【解析】A.每分钟可充电20度,即每分钟输出电能W=20kW·h=20×10³×3600J故A错误;2.4×10⁻4m³/s;三是每分钟水量应乘以60s,得14.4L而非24L。【知识总结】关于下列关系曲线,说法正确的是()甲迫振动振幅随驱动力频率变化关系曲线乙同一电路对不同电容时间变化关系曲线丙两种材料(1、2)的电阻随温度变化关系曲线丁B.图乙中l₁>l₂D.图丁中1为半导体,2为金属【学科材料分析】图中为四组关系曲线。图甲是黑体辐射强度随波长分布曲线:温度越高,辐射强度峰值对应的波长越短,T₁的峰值波长较长、T₂的峰值波长较短;图乙是受迫振动振幅一频率曲线:共振峰对应固有频率,摆长越短固有频率越大;图丙是电容器充电I-t图像:图像与横轴围成面积表示电荷量;图丁是电阻一温度曲线:金属电阻随温度升高近似线性增大,半导体电阻随温度升高快速减小。四图分别对应四个知识点,【命题透视】械振动”、必修第三册(电容器、电阻率)。(1)情境创设:以”四组关系曲线”为载体,将热辐射、振动、电学、材料物理四个知识点以图像形式并置考查,考查跨模块的图像综合判读能力。(2)问题设计:A、B、C、D四个选项分别对应图甲至图丁,考查黑体辐射峰值波长与温度关系、共振频率与摆长关系、I-t图像面积与电荷量关系、电阻温度特性曲线识别,覆盖面广。(3)考查目标:侧重考查科学思维中的图像分析能力与信息提取能力,要求学生读懂每幅图的物理意义并作出正确判断,属于多选题中的中档题。【解析】A.根据黑体辐射的维恩位移定律:温度越高,黑体辐射强度的峰值对应的波长越短。图甲中T₂的峰值波B.单摆的固有频率公式摆长l越小,固有频率f越大。受迫振动的振幅峰值对应驱动力频率等于单摆固有频率,图乙中l₁的共振峰对应频率更小,则有l₁>l₂,故B正确;C.根据q=It可知,I-t图像与横轴围成的面积表示电容器充电后储存的电荷量,由图丙可知C₂电容器充电后储存的电荷量更大,根据由于U一定,所以C₁<C₂,D.金属的电阻率随温度升高略有增大,电阻随温度上升近似平稳增大,对应曲线1;半导体存在热敏特性,随温度升高载流子数量急剧增加,电阻随温度升高快速减小,对应曲线2,故D错误。【易错点】一是维恩位移定律方向记反:温度越高峰值波长越短,图甲中T2峰值波长更短故T₂更大,A项”T₁>T₂“错误;二是共振峰与摆长关系弄反:摆长越大固有频率越小,共振峰对应频率小的是长摆;三是D项金属与半导体曲线识别混淆:金属电阻随温度平稳增大(曲线1),半导体随温度快速减小(曲线2)。【知识总结】①核心概念:黑体辐射维恩位移定律(温度越高峰值波长越短);单摆固有频率I-t图像面积表示电荷量q=fIdt;金属电阻随温度平稳增大、半导体电阻随温度快速减小。②解题要点:图像综合题先识别每幅图像的坐标轴与物理量,再逐图提取关键特征(峰值、斜率、面积、趋势),与对应的物理规律比对判断。③拓展关联:本题横跨热辐射、机械振动、电学、材料物理四个模块,体现浙江卷”一题多图、跨模块综合”的命题风格,类似的”四图判读”题是复习的重要方向。第12题光射入方解石晶体发生双折射,产生寻常光(o光)和非常光(e光)。现将一方解石晶体沿特定方向切割成相同的两块,把切割面磨成平整的光学面、用均匀等厚的薄透明树脂胶粘合在一起,形成晶体—树脂胶一晶体AC界面,制作成如图所示的光学器件ABCD(俯视图),其中∠BAC=∠ACD=90°,BC和AD面涂黑吸收光线。已知黄光在树脂胶中折射率n=1.55;在方解石晶体中,0光折射率n。=1.658,e光折射率ne=1.486。一束黄光以入射角i从AB面射入该器件,折射光均能到达AC面。下列说法正确的是()(光从折射率为n₁的介质射入折射率为n₂的介质,入射角为θ₁,折射角为θ₂,有A.0光和e光的光子能量不相等B.图中光线1是e光,光线2是o光C.从CD面不可能射出平行的两束光 D.当sini≤√n2-n²时,只有一束光从CD面射出【学科材料分析】图中为方解石晶体—树脂胶一晶体组合的光学器件俯视图,标注了AB、AC、CD面及入射光线1、2。材料给出黄光在树脂胶中的折射率n=1.55,o光折射率n。=1.658、e光折射率ne=1.486,且∠BAC=∠ACD=90°。0光折射率大于树脂胶(光密到光疏)存在全反射可能,e光折射率小于树脂胶(光疏到光密)不会全反射。题干补充了折射定律n₁sinθ₁=nzsinθ₂的表达式,为定量推导提供依据。【命题透视】(1)情境创设:以”方解石晶体双折射与全反射”这一光学器件为背景,将光的折射、全反射、光子能量三个知识点整合,属于知识面较广的光学综合题。(2)问题设计:A项考查光子能量是否相等(同一频率),B项判断光线1、2分别对应e光还是o光,C项考查出射光是否平行,D项推导全反射临界条件,从现象到定量逐层深入。(3)考查目标:侧重考查科学思维中的科学推理能力与数学论证能力(几何光学推导),是全卷难度较大的光学多选题。【解析】A.o光和e光是同一束黄光分解得到的,二者频率v相同,光子能量E=hv,因此光子能量相等,故AB.在左侧方解石中,o光折射率n。=1.658大于e光折射率ne=1.486,根据折射定律,相同入射角下,折射率越大折射角越小,因此光线1是e光,光线2是o光,故B正确;C.两束光穿过树脂胶进入右侧方解石后,传播方向均平行于原入射树脂胶方向,最终从CD面出射进入空气时,可以得到两束平行的出射光(也可看作通过两个平行玻璃砖模型),故C错误;D.e光从方解石射入树脂胶是从光疏介质进入光密介质,不会发生全反射,一定能穿过树脂胶;而o光从方解石射入树脂胶是光密到光疏,存在全反射临界角。入射光从空气以入射角i射入AB面,设进入左方解石后,o光的折射角为r,根据折射关系:o光在AC面发生全反射,被涂黑的面吸收,最终只有e光从CD面射出,故D正确。故选BD。【易错点】一是误认为o光与e光频率不同:双折射两束光由同一入射光分解,频率相同、光子能量相等;二是折射角与折射率关系判断反:折射率越大折射角越小,故光线2(折射角小)是o光;三是D项推导遗漏几何关系r+θ=90°,这是把sini与全反射条件联系的关键。①核心概念:双折射产生0光与e光,两光频率相同;折射定律n₁sinθ₁=n₂sinθ₂;全反射临界角sinθc=(光密到光疏);光子能量E=hv。③拓展关联:双折射、全反射、平行玻璃砖模型与折射率测量、光导纤维、光学器件设计等考点联系,是光学模块综合题的常见载体。第13题如图甲所示,初速度近似为0的热电子进入电势差为U₀的加速区,被加速后轰击处于基态的冷氢原子气体,电子和原子发生弹性或非弹性碰撞。发生非弹性碰撞的部分电子使氢原子激发到不同能级(两个电子连续激发同一原子概率极低,可忽略),电子能量减小后向不同方向射出。具有不同能量的电子经准直后,均从0点以入射角θ=45°射入电势差U=8V、间距d=4cm的两极板间匀强电场区,经电场偏转后打到下极板上,形成一系列分立的荧光斑点,其中最远的斑点离0点距离L=12.8cm。已知氢原子能级如图乙所示。则()甲乙A.加速电压U₀=12.8VB.被激发的氢原子可发出3种不同频率的可见光C.下极板上可以观测到5个荧光斑点D.相邻荧光斑点间距的最大值为10.2cm【学科材料分析】图中左侧为实验装置:热电子经加速区加速后轰击氢原子气体,电子经准直后以入射角45°射入两极板间匀强电场区,偏转后打到下极板形成荧光斑点;右侧为氢原子能级图,标注n=1到n=0各能级能量。材料给出U=8V、d=4cm、最远斑点距0点L=12.8cm。由类平抛运动规律L:Ek可反子最大动能,再结合氢原子能级差判断激发情况与荧光斑点数目。【命题透视】▶核心考点:带电粒子在匀强电场中的类抛体运动、氢原子能级跃迁。▶链接教材:人教版选择性必修第三册第四章”原子结构和波粒二象性”(能级)、必修第三册(带电粒子在电场中运动)。(1)情境创设:以”电子轰击氢原子产生荧光斑点”这一原子物理实验为背景,将带电粒子偏转与能级跃迁两大考点串联,是全卷综合性最强的多选题。(2)问题设计:A项由最远斑点反推加速电压,B项判断可见光频率数,C项计求相邻斑点最大间距,从物理量的反推、能级计算到图像几何分析逐层深入。(3)考查目标:侧重考查科学思维中的模型建构(类抛体、能级跃迁)、科学推理与综合计算能力,难度系数0.2,是全卷难度最大的多选题。【解析】电子以入射角θ=45°射入匀强电场,将初速度分解为水平(平行极板)分量vx=v₀cosθ和竖直(垂直极板向上)分量vy=vosinθ极板间电场强度电子竖直方向受电场力向下,加速度电子从O点到下极板的过程,竖直位移为0,由运动学公式:水平方向匀速运动,落点到O点的水平距离L=vxt化简可得:A.最远斑点对应能量最大的电子,即未发生非弹性碰撞、动能无损失的电子,最远L=12.8cm,代入电子经加速区获得的动能等于eU₀,即U₀=12.8V,故A正确;B.氢原子的能级差:n=1→n=4需吸收12.75eV,小于电子最大动能12.8eV,因此电子的能量可以让氢原子激发到n=4能级(能量不足以到n=5能级),结合可见光的能量范围可知,n=4→n=2、n=3→n=2(巴耳末系),可发出2种频率的可见光,故B错误;C.电子和氢原子碰撞后,剩余动能共4种可能,分别是激发到n=2:Ek₂=12.8-10.2=2激发氢到n=3:Ek3=12.8-12.09=0.共4个分立的荧光斑点,故C错误;(n=3,4→n=2)的2种落在可见光范围,n=2,3,误算:碰撞后剩余动能只有4种可能(无损失+激发到n=2,3,4),对应4个斑点而非5个;三是Ek的推导中竖直位移为零的条件(电子落回下极板)易被忽略。【知识总结】①核心概念:类抛体运动规(斜抛入电场、落回下极板);氢原子能级,E₂=第14题(2)若在目镜视场中发现整体很暗且条纹不清晰,需要(选填”上下”或”左右”)拨动拨杆,并且前后移动光源或透镜,使光源发出的光能更集中地会聚在(选填”①”或”②”)位置。若图样右侧条纹清晰,但左侧较暗,如图2所示,可调节(选填”拨杆”、“手轮”或”光源”),使整个目镜视场条纹清晰明亮。B.旋转整个测量头C.旋转单缝D.转动测量头上的手轮(4)干涉图样中相邻两条亮条纹间的距离,式中L指的是图1装置中B.①④之间的距离C.②③之间的距离D.②④之间的距离(2)左右①拨杆网络收集版仅提供图1装置图,题目所引用的图2(条纹亮暗示意)、图3(分划板刻线与干涉条纹不平行示【命题透视】(1)情境创设:以教材经典实验”双缝干涉测波长”为背景,考查实验装置组成、操作规范与公式中各(2)问题设计:第(1)问判断装置位置,第(2)问考查拨杆调节方向与光强调节,第(3)问考查分划板与条纹(3)考查目标:侧重考查科学探究素养中的实验操作能力与原理理解能力,要求学生对实验装置和操作细节有真实的理解,属于中档实验题。(1)双缝干涉实验的装置沿光传播方向的顺序为:光源→透镜→单缝→双缝→遮光筒→测量头,1位置在双缝之前,因此是单缝。(2)[1][2]拨杆的作用是左右调节单缝和双缝的取向,让单缝与双缝平行对齐,若整体视场暗、条纹不清晰,需要左右拨动拨杆对齐缝,同时调整光源/透镜位置,将光线会聚在单缝处,保证入射光充足。[3]若视场单侧亮单侧暗,说明单缝双缝未完全平行,调节拨杆即可修正,手轮是用来移动分划板测量条纹间距的,光源整体移动会改变整体亮度,无法修正单侧暗的问题。(3)分划板中心刻线和干涉条纹不平行时,需要旋转整个测量头,让刻线与条纹取向一致。故选B。(4)公式λ中的L是双缝到光屏(观察屏)的距离,对应图中②是双缝、③是光屏,因此是②③之故选C。【答题模板】双缝干涉实验”四步法”:①记装置顺序(光源→透镜→单缝→双缝→遮光筒→测量头);②判断调节对象——视场暗且条纹不清晰拨动拨杆左右对齐缝并会聚光于单缝,单侧暗调节拨杆,分划板与条长);④由条纹间距反推波长。①核心概念:双缝干涉条纹间距公式L为双缝到光屏距离,d为双缝间距;单缝用于产生相干光源,双缝产生两列相干光。②解题要点:实验操作题先理清装置顺序与各元件作用,再根据现象判断调节对象——视场暗调光源会聚、条纹不清晰调缝平行、单侧暗调拨杆、刻线不平行旋转测量头。③拓展关联:双缝干涉与薄膜干涉、光的衍射、干涉条纹间距计算结合,可考查波长测量、干涉条件分析等光学综合问题。第15题B.直流电压表0~3V(内阻未知)E.干电池两节F.游标卡尺G.开关、导线若干(1)测量R₁的全电阻时,完成的部分电路连接如图1所示,还需将P连接到接线柱(选填”a“或”b“)。在开关闭合前,应将滑动变阻器R₂的滑片移至(选填”最左侧”或”最右侧”)(2)测得多组电压、电流值,并绘制了U-I图像如图2,求得R₁为Ω(保留三位有效数字)(3)如图3,用刻度尺测得滑动变阻器绕线部分的长度L=14.00cm、数出绕线部分总匝数n=301匝;用游标卡尺测量滑动变阻器陶瓷管的直径d,正确操作后,游标卡尺的示数如图4所示,则直径d=cm。该滑动变阻器金属丝电阻率表达式p=(用R₁、L、n、d表示),代入数据求得电阻率最接近于 A.1×10-⁷Ω·mB.6×10-⁷Ω·mC.1×10-⁸Ω·mD.(4)仅将上述电路中的滑动变阻器位置互换,用来测量滑动变阻器R₂。的全电阻是否合理?(选填”合理”或”不合理”),理由是(写出一个理由即可)(4)不合理R₂≈10Ω阻值太小,分压电阻太大,电路中电流变化范围极小,多用电表10mA电流挡的读【学科材料分析】本题包含多幅图:图1为测量电路部分连接图(含滑动变阻器R₂分压、待测R₁、电流表、电压表及接线柱a、b、P);图2为U-I图像;图3为滑动变阻器绕线示意图;图4为游标卡尺读数。材料给出关键数据:多用电表10mA电流挡内阻57.0Ω、R₂≈10Ω、绕线长度L=14.00cm、匝数n=301。图像信息为电路连接判断、电阻计算、游标卡尺读数与电阻率估算提供依据。【命题透视】核心考点:测量金属丝的电阻率、电流表内阻已知的接法选择、U-I图像处理、游标卡尺读数。▶链接教材:人教版必修第三册第十一章”电路及其应用”。(1)情境创设:以”测量滑动变阻器金属丝电阻率”为背景,将伏安法测电阻、图像处理、游标卡尺读数、电阻率公式推导与实验方案评价综合考查,体现实验素养的全面性。(2)问题设计:第(1)问判断电路连接与保护性操作,第(2)问由U-I图像求电阻,第(3)问游标卡尺读数与电阻率表达式推导及估算,第(4)问评价方案互换的合理性,设问层次完整。(3)考查目标:侧重考查科学探究素养中的电路设计、数据处理、误差分析与方案评价能力,难度系数0.39,属于综合实验题。【解析】(1)[1]本实验用多用电表的10mA电流挡(已知内阻)作为电流表使用,为了让电压表同时测量待测R₁和电流表的总电压,消除电流表分压的系统误差,需要将P接b,让电压表并联在R₁与电流表的串联整体两端。[2]开关闭合前将滑片移到最左侧,保护电路元件。从图中取最大刻度点I=10.0mA时U≈2.60V,可得总阻值减去已知的电流表内阻57.0Ω,得到R₁=203Ω(3)[1]主尺读数为60mm,游标尺第1条刻度线和主尺对齐,游标读数为2×0.1mm=0.2mm,总读数[2]金属丝总长度为n·πd(每匝金属丝的周长为πd,共n匝),金属丝横截面积绕线部分总R₂≈10Ω阻值太小,分压电阻太大,电路中电流变化范围极小,多用电表10mA电流挡的读数误差很大。【答题模板】测电阻率实验”四步法”:①电路设计——已知电流表内阻时用”电流表+待测电阻”整体并联电压表消除分流(接b),开关闭合前滑动变阻器滑片置于保护位置;②数据处理——由U-I图像斜率求总电阻,减去已知电表内阻得待测电阻;③长度测量——游标卡尺读数=主尺读数+游标读数(注意精度0.1mm);④电阻率推导——由l总=nπd、L=nd丝【易错点】一是电路连接:为消除电流表分压误差,电压表应并联在R₁与电流表串联整体两端(接b),若接a则测的是R₁分压;二是U-I图像斜率包含电流表内阻,R₁=260-57=203Ω,勿忘减内阻;三是游标卡尺读数主尺60mm加游标0.2mm得60.2mm;四是电阻率推导中l总=nπd与L=nd丝两个关系易混淆。【知识总结】①核心概念:电阻定律伏安法测电阻的内接与外接选择;U-I图像斜率表示电阻(含电表内阻时须扣除);游标卡尺读数方法。②解题要点:已知电流表内阻时用”电流表内接但电压表测整体”消除分压误差;电阻率表达式推导抓住”金属丝总长度=匝数×每匝周长”与”绕线总长=匝数×丝径”两个几何关系,代入电阻定律化简。③拓展关联:伏安法测电阻、测电源电动势内阻、多用电表使用与电阻率测量结合,是电学实验综合题的高频组合,可与第14题干涉实验一同构成实验复习重点。第16题如图所示,在平台上固定安装一个内壁光滑的绝热汽缸,缸内被绝热活塞封闭有一定质量的理想气体,活塞处于位置1被锁定,抽气后气体处于状态A。解除锁定,活塞移至位置2处时再次被锁定。接着用电阻丝为气体加热,直至气体达到状态B。已知气体在状态A时,压强pA=9×10⁵Pa,体积VA=20L,温度TA=300K,在状态B时,压强pB=1.5×10⁵Pa,状态A到状态B过程中外界对气体做的功W;(3)气体处于状态B时,让平台匀速上升,则气体的内能(选填”增大”、“减小”或”不变”);相对于汽缸,向上运动的分子数目_(选填”明显大于”、“明显小于”或”近似等于”)向下运动的(3)不变近似等于【学科材料分析】图中为平台上固定安装的绝热汽缸,缸内被绝热活塞封闭一定质量理想气体,标注活塞位置1、位置2与电阻丝。材料给出气体状态A:PA=9×105Pa、VA=20L、TA=300K,状态B:PB=程、热力学第一定律的应用提供条件。【命题透视】核心考点:理想气体状态方程、热力学第一定律、内能与分子热运动。▶链接教材:人教版选择性必修第三册第二章”气体”与第三章”热力学定律”。(1)情境创设:以”绝热汽缸内理想气体的多过程变化”为背景,将气体状态方程、热力学第一定律与分子热运动统计规律整合,考查热学知识的综合运用。(2)问题设计:第(1)问由状态方程求温度,第(2)问由热力学第一定律求外界做功,第(3)问以填空形式考查平台匀速上升时内能与分子运动方向分布,从计算到概念逐层深入。(3)考查目标:侧重考查物理观念中能量观念、物质观念的运用,以及科学思维中的科学推理能力,属【解析】(1)对封闭的一定质量理想气体,由理想气体状态方程(2)根据热力学第一定律,气体内能变化满足△U=W+Q(3)[1]理想气体的内能宏观上只和温度有关。平台匀速上升属于宏观机械运动,不会改变气体分子的无规则热运动剧烈程度,气体温度不变,因此内能不变。[2]气体分子的无规则热运动是各向同性的,平台匀速上升的宏观运动不会破坏分子热运动的统计均匀性,因此相对于汽缸,向上运动的分子数目近似等于向下运动的分子数目。【答题模板】气体综合题”四步法”:①明确研究对象(一定质量理想气体)与状态参量;②由理想气体状态方程求未知状态量;③用热力学第一定律△U=W+Q分析内能、功与热量的关系,注意W为外界对气体做的功、Q为吸收的热量,正负号要规范;④判断内能只看温度,分子热运动的统计规律与宏观【易错点】一是状态方程代入错误:必须对应同一状态的p、V、T,代入pAVA/TA=PBVB/TB时注意VA=20L、VB=18L;二是热力学第一定律符号:W=△U-Q,本问△U、Q均为正值,W=400J;三是误认为平台匀速上升使气体内能改变:内能只由温度决定,宏观运动不改变温度。【知识总结】①核心概念:理想气体状态方(一定质量理想气体);热力学第一定律△U=W+Q;理想气体内能只与温度有关;分子热运动的无规则性决定各方向运动分子数统计近似相等。②解题要点:气体多过程问题先确定每一过程的状态参量,用状态方程求温度;用热力学第一定律时先明确W、Q的正负约定;判断内能、分子运动方向分布等问题时回归”温度决定内能、热运动各向同性”的本③拓展关联:绝热过程、等温等压等容过程、气体图像(p-V、p-T)与热力学定律结合,可与第10题热量计算、能量守恒综合,构成热学完整知识链。第17题如图所示,由传送带AB、直轨道BC、半圆弧轨道CDE、及直轨道EF、FG平滑连接而成的U型水平装置,除传送带AB外,其余轨道均光滑。G点为轻弹簧的固定端,与自由端连接的质量为5m的物块b,静止处于平衡位置F点。现有质量为m的物块a,在A点以水平向右的初速度v₀滑上传送带。已知LAB=LFG=0.5m,轨道BCDEF的总长度其中半圆弧轨道半径R=0.3m,物块a与传送带间的动摩擦因数μ=0.8,振子周期T=1s,m=0.1kg,vo=√17m/s,物块a和b可视为质点,它们之间的碰撞为弹性碰撞。①物块a第一次经过B点时的速度大小;②物块a第一次经过D点时轨道侧壁对其弹力的大小;③第一次碰撞后弹簧的最大势能;(2)若传送带以速度v'=3m/s从A向B传动,物块a重新从A点以速度v₀出发,物块b仍静止在F点,通过计算判断a与b发生第二次碰撞时弹簧处于伸长还是压缩状态,以及b的运动方向。【答案】(1①3m/s;②3N;③0.25J(2)弹簧处于压缩状态,b的运动方向为FE方向。【学科材料分析】图中为传送带、直轨道、半圆弧轨道与弹簧连接构成的U型水平装置,标注了A、B、0.3m、μ=0.8、振子周期T=1s、m=0.1kg与简谐运动周期分析提供条件。【命题透视】核心考点:传送带运动分析、动能定理、圆周运动向心力、弹性碰撞、简谐运动。▶链接教材:人教版必修第二册(动能定理、圆周运动)、选择性必修第一册(弹性碰撞、简谐运动)。(1)情境创设:以”U型水平装置中物块经传送带、轨道碰撞弹簧振子”为背景,将力学多个经典模型串联,是综合性极强的力学解答题。(2)问题设计:第(1)问三小问分别求B点速度、D点侧壁弹力、弹簧最大势能,第(2)问考查传送带运行后第二次碰撞时弹簧状态与物块运动方向,从基础计算到动态判断递进。(3)考查目标:侧重考查科学思维中的模型建构、科学推理与综合分析能力,难度系数0.39,属于高档力学综合题。【解析】(1)①传送带静止时,物块a在AB段受滑动摩擦力做匀减速运动,由动能定理:②a从B到D轨道光滑,动能不变,因此vD=vB=3m/s联立解得碰撞后速度:Va=-2m/s,Vb=1m/s之后b压缩弹簧,动能全部转化为弹簧最大势能:(2)a在传送带上做匀减速运动,减速到3m/s的位移为:即a到达B点时速度恰好为3m/s,后续到F点的过程与(1)完全相同,第一次碰撞后va=-2m/s,碰撞后两者的运动时间分析:物块a以2m/s向右运动,从F返回B的路程为耗时:ta=a经过B点后滑上传送带,传送带对a的滑动摩擦力使其加速度a=μg=8m/s²a返回B点的速度为2m/s,因此a再次回到F点的总时间为:物块b做简谐运动,周期T=1s,从平衡位置F出发,经过2.处于左侧最大位移处,此时弹簧处于压缩状态,b的运动方向为FE方向。【答题模板】传送带+碰撞+弹簧综合题”五步法”:①传送带段用动能定理(或牛顿定律)求物块到B点速度,注意判断物块与传送带的相对运动与摩擦力方向;②光滑轨道段机械能守恒,求D点等位置速度,用向心力公式i求弹力;③碰撞用动量守恒与动能守恒联立(弹性碰撞)求碰后速度;④弹簧最大势能等于物块b碰后动能;⑤动态判断问题,分别计算两个物块运动时间,与弹簧振子周期T对照确定振子所处相位。【易错点】一是传送带运动时物块的相对运动判断:本题物块减速到3m/s恰好到达B点,与传送带同速,此后摩擦力为零;二是弹性碰撞速度公式记忆:碰后va=-2m/s、Vb=1m/s由动量、动能守恒联立解得,勿直接用末态碰后同速(那是完全非弹性);三是时间对周期取余:,振子b处于最大位移处,需结合弹簧伸缩状态判断压缩还是伸长。【知识总结】①核心概念:动能定理W合=△Ek;弹性碰撞满足动量守恒与动能守恒;弹簧振子周期(本题②解题要点:多过程问题按”传送带一光滑轨道—碰撞一弹簧”分段处理,逐段列方程;时间配合问题先把各物块的运动时间算出,再与周期比较取余判断位置。③拓展关联:传送带模型、弹性碰撞、弹簧振子与机械能守恒、动量守恒结合,是力学综合压轴题的经典组合,可延伸为子弹穿木块、双弹簧振子等变式。第18题科学家发现强激光轰击电容一线圈靶可产生脉冲强磁场,并用于模拟与磁场相关的天体演变过程。如图所示,电容一线圈靶由Ni金属圆盘C₁、C₂组成的电容器和环形线圈构成,其中C₂盘中心开有一小孔,与电容两极板相连的线圈半径ro=0.5mm。一束波长为1053nm的脉冲激光(持续时间1.6ns/脉冲、能量198J/脉冲),经小孔轰击圆盘C₁使Ni原子电离,产生大量电子(热效应、多光子效应等),喷射到金属圆盘C₂上,对电容器充电。随后电容器(视做电源)放电,形成脉冲电流、产生强大脉冲磁场(持续时间1.6ns)。现将两个相同的电容一线圈靶环形线圈同轴平行放置,用两束相同激光同时照射,在两环形线圈间产生圆柱形(半径同为ro)匀强磁场(圆柱侧面外磁场不计)。现以圆柱中心O建立坐标系0-xyz,动能为48MeV的质子形成的平行细质子束,沿y轴射入磁场区域,发生偏转后打在垂直于y轴的探测板上P点。已知质子质量m=1.67×(1)判断图中圆柱形匀强磁场方向(x轴正方向或负方向);(2)测得磁场中心与探测板的垂直距离(00')d=4.0cm,P点离O'点距离b=6mm,求圆柱形区域磁感应强度B的大小(角度很小时可做相关近似处理);(3)已知磁感应强度大小B与环形线圈中电流I关系为B≈2.0×10-31,利用题(2)中测得的B值,估算该过程的量子效率(即一个脉冲时间内,通过环形线圈的电子数与一束激光的光子数之比)。【答案】(1)x轴正方向【学科材料分析】图中为电容一线圈靶装置示意图,含金属圆盘C₁、C₂、环形线圈与坐标系0-xyz、探测板。材料给出激光波长1053nm、脉冲能量198J、持续时间1.6ns,线圈半径ro=0.5mm,质子动能48MeV,磁场中心到探测板距离d=4.0cm、P点偏移b=6mm。图像与数据为判断磁场方向、用左手定则分析质子偏转、小角度近似求B、由电流求电子数并估算量子效率提供完整条件。【命题透视】▶核心考点:带电粒子在磁场中的圆周运动、左手定则、光子说、电流与电子数关系。▶链接教材:人教版选择性必修第二册第一章”安培力与洛伦兹力”、选择性必修第三册(光子说)。(1)情境创设:以”强激光轰击电容一线圈靶产生脉冲强磁场模拟天体演变”这一前沿科研情境为背景,将激光电离、电容放电、磁场偏转与光子计数、量子效率估算串联,体现物理在现代科研中的应用。(2)问题设计:第(1)问判断磁场方向(左手定则),第(2)问用”小角度近似”由偏转量求磁感应强度,第(3)问估算量子效率,从定性判断到定量计算再到实际估算,难度逐级抬升。(3)考查目标:侧重考查科学思维中的模型建构、科学推理与小角度近似处理能力,以及科学探究中的估算论证能力,难度系数0.14,是全卷难度最大的解答题。【解析】(1)质子沿y
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