2021年湖北省高考物理压轴试卷

2021年湖北省高考物理压轴试卷

一、选择题（每题4分，共44分。1-7为单选题，8-11为多选题，选对但不全得2分，选

错得0分）

1.（4分）下列说法正确的是（）

A.由E=E可知，电场强度与检验电荷所受的电场力成正比，与电荷量成反比

q

B.由R=p上可知，金属导体的电阻与导体的长度成正比，与导体的横截面积成反比

S

C.由F=BIL可知，一小段通电导体在某处不受安培力，说明此处一定无磁场

D.由R=U可知，导体中的电阻与导体两端的电压成正比，与电流成反比

I

2.（4分）如图甲所示，静止在水平面上重力为Fo的物块A受到竖直向上拉力F作用。F

与时间t的关系如图乙所示。（）

A.0-to时间内拉力F对物体做的功不为零

B.2to时刻物块速度最大

C.2to-3to时间内物块处于失重状态

D.2s与3to时刻拉力F的功率相同

3.（4分）研究表明，中子女发生。衰变后转化成质子和电子刀一。在磁感应强度为B的

0e

匀强磁场中，一个静止的中子发生0衰变，其动能为Ek。己知中子、质子、电子的质量

分别为mi、m2、m3,元电荷为e,真空中光速为c,则下列说法正确的是（）

A.质子的动量大小为m2c

B.中子衰变的核反应式为:丘卜+?16+凡

C.电子和反中微子的总动能为（m2+m3-mi）c2-Ek

_2u

D.质子的圆周运动可等效成一个环形电流，其大小为一巳b

2兀m2

4.（4分）截至2020年11月，被称为“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜运行稳定

可靠，发现脉冲星数量超过240颗，每自转一周，就向外发射一次电磁脉冲信号，该中

子星的半径为R,已知引力常量为6（）

A.该中子星的质量

B.该中子星的第一宇宙速度

C.该中子星表面的重力加速度

D.该中子星赤道上的物体随中子星转动的线速度

5.（4分）图甲为一列简谐横波在t=4s时刻的波形图，a、b两质点的横坐标分别为xa=2m

和xb=6m,质点b从t=0时刻开始计时的振动图象为图乙。下列说法正确的是（）

A.该波沿+x方向传播，波速为lm/s

B.t=4s时刻质点b的速度沿+y方向

C.质点a经4s振动的路程为2m

D.质点a在t=2s时速度为最大

6.（4分）如图所示，一半圆形玻璃砖，C点为其圆心，折射后相交于图中的P点，以下说

法正确的是（）

A.b光从空气射入玻璃，波长变长

B.真空中a光的波长小于b光的波长

C.a光的频率大于b光的频率

D.若a、b光从同一介质射入真空，a光发生全反射的临界角较大

7.（4分）如图所示，光滑水平地面上放有截面为工圆周的柱状物体A,A在一个水平向左

4

的力F作用下缓慢地向左移动少许，在这一过程中（）

A.墙面对B的弹力先减小后增大

B.A对B的弹力一直增大

C.F一直增大

D.A受到的地面的支持力不变

8.（4分）电荷量相等的四个点电荷分别固定于正方形的四个顶点，0点是正方形的中心,

电场线分布如图所示（）

A.正方形右下角电荷q带正电

B.M、N、P三点中N点场强最小

C.M、N、P三点中M点电势最高

D.负电荷在P点的电势能比在0点的电势能小

9.（4分）如图所示，甲球从0点以水平速度vi抛出，落在水平地面上的A点；乙球从0

点以水平速度V2抛出，落在水平地面上的B点，乙球与地面碰撞前后水平分速度不变，

反弹后恰好也落在A点。已知两球质量均为m,乙球落在B点时速度与水平方向夹角为

60°,以水平地面为重力势能零势面，则下列说法正确的是（)

A.甲球落在A点时速度与水平方向夹角为45°

B.甲乙抛出时速度之比V”V2=3：1

C.甲乙落地时速度之比为v甲：v△=«：1

D.甲乙抛出时机械能之比为EmE乙=3：1

10.（4分）如图所示，理想变压器原线圈接在u=20&sinl00兀tV的交流电源上i=10Q

的电阻与变压器原线圈并联.副线圈与阻值为R2=10。的电阻组成闭合回路，电流表为理

想电流表.已知电阻Ri消耗的电功率是R2消耗的电功率4倍，则下列说法正确的是（）

A.电流表的示数为1A

B.电阻R2消耗的电功率为10W

C.电源输出的功率为40W

D.变压器原、副线圈的匝数之比为4：1

11.（4分）如图所示，光滑且足够长的两平行金属导轨固定在同一水平面上，两导轨间的

距离L=lmi=6Q、R2=3Q,导轨上放一质量为m=1kg的金属导体棒ab,棒的电阻r

=2Q。整个装置处于磁感应强度为B=0.8T的匀强磁场中，现用一拉力F沿水平方向向

左拉棒，使棒以一定的初速度开始运动I中电流的平方1/随时间t的变化关系图像，导

轨的电阻不计。下列说法正确的是（）

A.5s末棒ab的速度大小为3m/s

B.5s内Ri中产生的焦耳热为1.0J

C.5s内拉力F所做的功为7.65J

D.棒ab受到的安培力的大小与时间t的关系为F安=0.24亚荷二冰

二、非选择题，共5题，共56分

12.（7分）某探究小组想利用验证机械能守恒定律的装置测量当地的重力加速度，如图甲

所示，框架上装有可上下移动位置的光电门1和固定不动的光电门2,零刻度线在上端,

可以测量出两个光电门到零刻度线的距离，小钢球的重心所在高度恰好与刻度尺零刻度

线对齐。切断电磁铁线圈中的电流时，小钢球由静止释放，与光电门连接的传感器即可

测算出其速度大小VI和V2。小组成员保证光电门2的位置不变，多次改变光电门1的位

置，得到多组XI和VI的数据，建立如图乙所示的坐标系并描点连线，得出图线的斜率为

k。

f吊1MM小田|用引

01020

丙

（1）用20分度的游标卡尺测量小钢球的直径，如图丙所示，该小钢球的直径是

mm。

（2）下面关于减小重力加速度的测量误差的说法中正确的是。

A.光电门1的位置尽可能靠近刻度尺零刻度

B.光电门1的位置不能太靠近光电门2

C.换用大小相同但密度较小的小塑料球完成此实验，对测量结果没有影响

（3）当地的重力加速度为（用k表示）。

（4）撤掉光电门1,也能测出当地的重力加速度。考虑到切断电流时电磁铁线圈中的磁

性不能马上消失，利用X2和V2的数据测出的当地重力加速度比原方案相比（选

填“偏大”、“偏小”、“相等”）。

13.（9分）为了测一个自感系数很大的线圈L的直流电阻R,实验室提供以下器材：

待测线圈L（阻值约为5C）；

电流表Ai（量程3.0A,内阻n约为0.2。）；

电流表A2（量程0.6A,内阻r2=1.0C）；

滑动变阻器Ri（0〜10。）；

电压表V（3V量程，约为2k。）；

电阻箱R2（0〜99.9。）；

电源E（电动势E约为3V,内阻很小）；

单刀单掷开关Si、S2；

导线若干.

阳(b)

（1）某实验小组按如图（a）所示的电路测量线圈L的直流电阻RL。实验主要步骤如下:

①按电路图连接好电路，断开开关Si、S2,滑动变阻器Ri的滑片移动（填“左”

或者“右“）端；

②闭合开关Si、S2,移动滑动变阻器R的滑片至适当位置，记下电流表A2的示数为12,

电压表V的示数为U,线圈L的直流电阻的测量值的计算式为RL=；

③测量完后，应先断开开关S2,再断开开关Si,其理由是。

（2）若只提供一个开关Si,为避免自感现象对电表的影响，经讨论，同学们认为可以利

用两个电流表和一个电阻箱达到测量的目的。图（b）,请根据你的设计，在方框中完成

电路图。

四、解答题

14.（9分）如图所示，一端封闭、一端开口且粗细均匀的直角细玻璃管，在直角处用一段

水银柱封闭了一定质量的空气，封闭端处于竖直状态，直角处水银柱的竖直部分与水平

部分长度均为h=10cm。开口端空气柱的长度h=10cm。保持温度不变。以玻璃管的封

闭端为转轴。将玻璃管在竖直平面内沿顺时针方向缓慢转9=30°。管内水根柱恰好到

达开口端。已知大气压强为p=76cmHg。封闭端空气柱的初始温度ti=27℃。求：

（1）封闭端空气柱的长度Li；

（2）若保持封闭端处于竖直状态，加热封闭端空气，当管内水根柱恰好到达开口端时（结

果保留一位小数）。

15.（13分）如图所示，光滑的水平面上，质量为mi=lkg的平板小车以vo=5m/s的速度

向左运动，同时质量为m2=4kg的铁块（可视为质点）从小车左端以vo=5m/s的速度向

右滑上平板小车，一段时间后小车将与右侧足够远的竖直墙壁发生碰撞（碰撞时间极短）,

碰撞前后小车速度大小不变，小车始终未从小车上掉下来，取重力加速度g=10m/s2。求:

（1）小车与墙壁发生第一次碰撞前的速度大小；

（2）小车的最小长度；

（3）小车与墙壁发生第一次碰撞后运动的总路程（计算结果保留三位有效数字）。

16.（18分）如图所示，在直角坐标系xOy中，x=L和y轴之间有垂直纸面向里的匀强磁

场，电场强度大小为E,在x轴上x=-L处有一个粒子源（重力不计），粒子的质量为

m、电荷量为+q,沿y轴负方向射出的粒子经电场和磁场偏转后，并且第一次和第二次

经过y轴的位置相距竽■口求：

（1）粒子的初速度大小及磁场的磁感应强度大小；

（2）沿y轴正方向射出的粒子第二次经过y轴的位置坐标；

（3）沿与x轴负方向成45°角向上（图示方向）射出的粒子第一次经过y轴和第二次经

过y轴的位置间的距离.

2021年湖北省高考物理压轴试卷

参考答案与试题解析

一、选择题（每题4分，共44分。1-7为单选题，8-11为多选题，选对但不全得2分，选

错得0分）

1.（4分）下列说法正确的是（）

A.由E=E可知，电场强度与检验电荷所受的电场力成正比，与电荷量成反比

q

B.由区=「1可知，金属导体的电阻与导体的长度成正比，与导体的横截面积成反比

C.由F=BIL可知，一小段通电导体在某处不受安培力，说明此处一定无磁场

D.由R=U可知，导体中的电阻与导体两端的电压成正比，与电流成反比

I

【解答】解：A、电场强度反映电场本身的性质，故A错误；

B、由电阻定律的表达式R=pL,电阻电阻与导体的长度成正比，故B正确；

S

C、公式F=BIL使用的条件是电流的方向与磁场垂直，不受安培力，故C错误；

D、电阻的大小是由导体本身决定的，与电流无关；

故选：B。

2.（4分）如图甲所示，静止在水平面上重力为R）的物块A受到竖直向上拉力F作用。F

与时间t的关系如图乙所示。（）

Ff/•

,,，,—―----->w

图甲0*2s4。

A.0-to时间内拉力F对物体做的功不为零

B.2to时刻物块速度最大

C.2to-3to时间内物块处于失重状态

D.2to与3to时刻拉力F的功率相同

【解答】解：A、在0-to时间内拉力F小于物体的重力，物体静止不动，故A错误;

B、由乙图可知2-3to时间内，拉力大于重力，故在4to速度最大，故B错误；

C、2t4-3to时间内，拉力大于重力，处于超重状态；

D、从t2-3to物块向上做加速运动，由于拉力关于8to对称，故加速度也是对称的o-4to

和2t3-3to都做加速运动，在a-t图象中，故根据a-t图象可知在4to时刻速度为2t8时

刻速度的2倍，根据P=Fv可知2t4与3to时刻拉力F的功率相同，故D正确；

3.(4分)研究表明，中子%发生B衰变后转化成质子和电子刀一。在磁感应强度为B的

0e

匀强磁场中，一个静止的中子发生0衰变，其动能为Ek。已知中子、质子、电子的质量

分别为mi、m2、m3,元电荷为e,真空中光速为c,则下列说法正确的是()

A.质子的动量大小为m2c

B.中子衰变的核反应式为:—；p+?ie+凡

C.电子和反中微子的总动能为(m2+m3-mi)c2-Ek

D.质子的圆周运动可等效成一个环形电流，其大小为一I以

2冗m2

【解答】解：A、质子的速度小于C2C,应为p=J,lUgEk；

B、根据核反应过程质量数守恒和电荷数守恒可知In-17e+0-.

06-10e

C、电子和反中微子的总动能为(m3-m2-m3)c8-Ek,故C错误；

2

D、质子的圆周运动可等效成一个环形电流，则有qvB=m2J,质子运动周期丁=空二且

rvT

2p

联立解得1=一5一，故D正确。

2TTm6

故选：D。

4.(4分)截至2020年11月，被称为“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜运行稳定

可靠，发现脉冲星数量超过240颗，每自转一周，就向外发射一次电磁脉冲信号，该中

子星的半径为R，己知引力常量为G()

A.该中子星的质量

B.该中子星的第一宇宙速度

C.该中子星表面的重力加速度

D.该中子星赤道上的物体随中子星转动的线速度

【解答】解：ABC、如果知道绕中子星做圆周运动的卫星的周期与轨道半径，根据题意

仅知道中子星的自转周期，无法求出中子星质量，故ABC错误；

D、该中子星赤道上的物体随中子星转动的线速度V=RG）=2箸。

故选：D。

5.（4分）图甲为一列简谐横波在t=4s时刻的波形图，a、b两质点的横坐标分别为xa=2m

和xb=6m,质点b从1=0时刻开始计时的振动图象为图乙。下列说法正确的是（）

A.该波沿+x方向传播，波速为lm/s

B.t=4s时刻质点b的速度沿+y方向

C.质点a经4s振动的路程为2m

D.质点a在t=2s时速度为最大

【解答】解：A、由图乙知t=0时刻质点b的振动方向沿y轴正方向］,则t=3s时刻点

b的振动方向沿y轴负方向，根据平移法可知该波沿+x方向传播，由图乙知周期T=8s^-

O

=—m/s=1m/s；

8

B、该波沿+x方向传播，t=4s时刻质点b的速度沿-y方向；

C、质点a振动2s,质点a运动过的路程为振幅的2倍，故C错误；

D、t=4s时刻点b的振动方向沿y轴负方向工时，质点b位于波峰，a,振动步调完全相

6

反，速度为零。

故选：A«

6.（4分）如图所示，一半圆形玻璃砖，C点为其圆心，折射后相交于图中的P点，以下说

法正确的是（）

A.b光从空气射入玻璃，波长变长

B.真空中a光的波长小于b光的波长

C.a光的频率大于b光的频率

D.若a、b光从同一介质射入真空，a光发生全反射的临界角较大

【解答】解：A、光在两种介质的界面处不改变光的频率，即由光疏介质进入光密介质£

n

知，光的传播速度变慢，波长变短；

BC、由题分析可知，则b光的频率高，在真空中，故BC错误;

D、由sinC=-l.,a光的折射率小，故D正确。

故选：D。

7.（4分）如图所示，光滑水平地面上放有截面为工圆周的柱状物体A,A在一个水平向左

4

的力F作用下缓慢地向左移动少许，在这一过程中（）

A.墙面对B的弹力先减小后增大

B.A对B的弹力一直增大

C.F一直增大

D.A受到的地面的支持力不变

【解答】解：AB、对B球受力分析、A球对B球的支持力N'和墙壁对B球的支持力N

当A球向左移动后，A球对B球的支持力N'的方向不断变化

A球对B球的支持力N'和墙壁对B球的支持力N都在不断减小，故AB错误;

CD、由于A缓慢地向左移动，A处于平衡状态，A所受合力不变;

对A和B整体受力分析，受到总重力GN,推力F和墙壁的弹力N,如图

根据平衡条件有：F=N,FN=G,

由于壁对B球的支持力N的不断减小，则F不断减小，故C错误。

故选：D。

8.（4分）电荷量相等的四个点电荷分别固定于正方形的四个顶点，0点是正方形的中心,

电场线分布如图所示（）

A.正方形右下角电荷q带正电

B.M、N、P三点中N点场强最小

C.M、N、P三点中M点电势最高

D.负电荷在P点的电势能比在O点的电势能小

【解答】解：A、根据电场线的特点，顺时针开始，右下角电荷带正电，故A正确；

B、根据电场线的疏密，M、N,故B错误；

CD、正方向四边的中垂面为等势面并且电势为零，O,N、P两点更接近负电荷，所以三

点中M点电势最高。

将负电荷从P点移动到0点，电势升高，电势能减少，故C正确。

故选：AC。

9.（4分）如图所示，甲球从0点以水平速度vi抛出，落在水平地面上的A点；乙球从0

点以水平速度V2抛出，落在水平地面上的B点，乙球与地面碰撞前后水平分速度不变，

反弹后恰好也落在A点。已知两球质量均为m,乙球落在B点时速度与水平方向夹角为

60。，以水平地面为重力势能零势面，则下列说法正确的是（）

________'退___________一

A.甲球落在A点时速度与水平方向夹角为45°

B.甲乙抛出时速度之比vi：V2=3：1

C.甲乙落地时速度之比为v甲：vi=V3：।

D.甲乙抛出时机械能之比为E甲：E乙=3：1

【解答】解：AB、乙球先做平抛运动，根据对称性可知，所以甲球由O点到A点的水

平位移是乙球由O点到B点水平位移的3倍，乙球由O点到B点，所以时间相等，由O

点到A点的水平位移为3x33对乙球有：x=v2t,联立解得：vi：V8=3：1,故B正确

V

乙球从O点到B点做平抛运动，落在B点时速度与水平方向夹角为60°tan80°=上，

v2

解得乙球与地面接触时的竖直方向上的分速度为：落在A点时速度与水平

V,.

方向夹角为atand=」，联立解得：a=30°；

V1

VCVO

C、甲球落地的速度为：v=T-v联立解得：v叵：1；

D、设OA间的竖直高度为h,因为是抛体运动只受重力，则抛出时刻的机械能和落地时

刻的机械能是相等的E=^mv2,把v甲和v乙代入得甲乙抛出时机械能之比为：E甲：E乙

=4：1,故D正确;

故选：BCDo

10.（4分）如图所示，理想变压器原线圈接在u=20&sinl00兀tV的交流电源上i=10Q

的电阻与变压器原线圈并联.副线圈与阻值为R2=10。的电阻组成闭合回路，电流表为理

想电流表.已知电阻Ri消耗的电功率是R2消耗的电功率4倍，则下列说法正确的是（）

A.电流表的示数为1A

B.电阻R2消耗的电功率为10W

C.电源输出的功率为40W

D.变压器原、副线圈的匝数之比为4：1

【解答】解：AB、根据瞬时值表达式可知近V,则加在电阻R1两端和原线圈上电压的

有效值为u=2O^y=9ov>R4消耗的电功率：p,=1L=2$_W=4OWI消耗的电功率

5V21%10

是R5消耗的电功率4倍，则R2消耗的电功率是10W；

U2U

由：p_=—,可得：U2=iov,电流表的示数为：ic=—L=°°A=1A；

A

7R5，2R210

C、电源输出的功率为：P=P6+P2=40W+10W=50W,故C错误；

D、原、副线圈的匝数比为：

21L=£1=20.=7,O

n2U2101

故选:AB.

11.（4分）如图所示，光滑且足够长的两平行金属导轨固定在同一水平面上，两导轨间的

距离L=lmi=6。、R2=3Q,导轨上放一质量为m=lkg的金属导体棒ab.棒的电阻r

=2Q。整个装置处于磁感应强度为B=O.8T的匀强磁场中，现用一拉力F沿水平方向向

左拉棒，使棒以一定的初速度开始运动1中电流的平方1/随时间t的变化关系图像，导

轨的电阻不计•下列说法正确的是（）

A.5s末棒ab的速度大小为3m/s

B.5s内Ri中产生的焦耳热为l.OJ

C.5s内拉力F所做的功为7.65J

D.棒ab受到的安培力的大小与时间t的关系为F安=O.24{2+0.4tN

RR

【解答】解：A、外电阻总电阻R讣=_J_l_=g2A=6Q,

Rg+R26+3

由图象得5s末的电流h=5.2A,R1R5并联，故I总=3h=3.6A,

E=I总・(R外+r)=0.7X(2+2)V=8.4V

感应电动势：E=BLv,解得：v=3m/s；

BC、图线与时间轴包围的“面积”为2,

2

故5s内R2中产生的焦耳热为QI=12R2t=0.15X6J=6.9J,

电路中总电热Q«&=Qi+Q6+Qr=6Qi=6.4J,

金属杆初始速度vo=_±

BL

其中Eo=［总《R外+r)=3l8«R外+r)=3X5/0.02x(8+2)V=1.8&V

解得：vo=7迎m/s

2

由能量守恒定律得：WF+W*=AEk,

又：飞，殳=Q强，解得：Wp=AEk+Q,s=—m(v2-V72)+Q总，

2

代入数据得WF=7.65J

故B错误，C正确；

D、图象方程：162=0.02+3.0043解得：11=0.7寸2+0.3tA,

R1R2并联，故I/=311=0.742+0.3tA，

安培力：FfiL=0.24V2+2.4tN;故D正确；

故选：ACDo

二、非选择题，共5题，共56分

12.（7分）某探究小组想利用验证机械能守恒定律的装置测量当地的重力加速度，如图甲

所示，框架上装有可上下移动位置的光电门1和固定不动的光电门2,零刻度线在上端,

可以测量出两个光电门到零刻度线的距离，小钢球的重心所在高度恰好与刻度尺零刻度

线对齐。切断电磁铁线圈中的电流时，小钢球由静止释放，与光电门连接的传感器即可

测算出其速度大小vi和V2。小组成员保证光电门2的位置不变，多次改变光电门1的位

置，得到多组XI和vi的数据，建立如图乙所示的坐标系并描点连线，得出图线的斜率为

k。

刑度尺

汽油冲"中""卅

01020

丙

（1）用20分度的游标卡尺测量小钢球的直径，如图丙所示，该小钢球的直径是5.70

mm。

（2）下面关于减小重力加速度的测量误差的说法中正确的是。

A.光电门1的位置尽可能靠近刻度尺零刻度

B.光电门1的位置不能太靠近光电门2

C.换用大小相同但密度较小的小塑料球完成此实验，对测量结果没有影响

（3）当地的重力加速度为（用k表示）。

一2J

（4）撤掉光电门1,也能测出当地的重力加速度。考虑到切断电流时电磁铁线圈中的磁

性不能马上消失，利用X2和V2的数据测出的当地重力加速度比原方案相比偏小（选

填“偏大”、“偏小”、“相等”）。

［解答］解：（1）20分度的游标卡尺的精确度为0.05mm；则该游标卡尺的读数为5mm+7.05

X14mm=5.70mm,

（2）AB、若靠近刻度尺，靠近光电门2会影响高度差的测量，既不能靠近刻度尺零刻

度，故A错误；

C、换用大小相同但密度较小的小塑料球完成此实验，受到的空气的阻力对测量结果影响

较大。

故选:B

（3）根据速度-位移公式得，v2_y8=2g（x知道图线的斜率k=2gK.

（4）考虑到切断电流时电磁铁线圈中的磁性不能马上消失，则小球在开始下落得阶段仍

然受到磁力，所以利用X5和V2的数据测出的当地重力加速度比原方案相比会偏小。

故答案为：（1）5.70；

（2）B；

（3）21

2

（4）偏小.

13.（9分）为了测一个自感系数很大的线圈L的直流电阻R,实验室提供以下器材：

待测线圈L（阻值约为5Q）；

电流表Ai（量程3.0A,内阻n约为0.2。）；

电流表A2（量程0.6A,内阻12=1.0。）；

滑动变阻器R1（0〜10。）；

电压表V（3V量程，约为2kQ）；

电阻箱R2（0〜99.9。）；

电源E（电动势E约为3V,内阻很小）；

单刀单掷开关Si、S2;

导线若干。

RL

（1）某实验小组按如图（a）所示的电路测量线圈L的直流电阻RL。实验主要步骤如下:

①按电路图连接好电路，断开开关Si、S2,滑动变阻器Ri的滑片移动右（填“左”

或者“右“）端；

②闭合开关Si、S2,移动滑动变阻器R的滑片至适当位置，记下电流表A2的示数为12,

电压表V的示数为U,线圈L的直流电阻的测量值的计算式为RL=-U--r：

-12-

③测量完后，应先断开开关S2,再断开开关Si,其理由是防止自感现象损坏电压表。

（2）若只提供一个开关Si,为避免自感现象对电表的影响，经讨论，同学们认为可以利

用两个电流表和一个电阻箱达到测量的目的。图（b）,请根据你的设计，在方框中完成

电路图。

【解答】解：（1）①连接好电路后，由于滑动变阻器采用限流式，即最右端；

②根据电路结构特点和欧姆定律可得线圈L的直流电阻的测量值的计算式为：

瓦十一2

③实验结束时为防止自感现象损坏电压表，应先断开开关S4,后断开开关Si；

（2）由于待测线圈L的阻值约为5C,电源电动势为4V且=3白=7.6A。

R5

所以选电流表A2（量程4.6A,内阻口=4.0。）测量待测线圈L的电流，由于只提供一个

开关Si,为了防止测量自感系数很大的线圈断电产生的大自感电流烧坏电太表，所以当

开关S2断开时，电流表与一个电阻箱串联2;若电阻箱串联在待测线圈L的支路上，会

使待测线圈L的支路的电流过小造成误差；电阻箱并联在待测线圈L两端时，在干路上

串联一个电流表Ai（量程5.0A,内阻n约为2.2。）即可，所以电路如图所示

故答案为：（1）右;(2)U.则由于断电自感现象，电压表会烧坏

四、解答题

14.(9分)如图所示，一端封闭、一端开口且粗细均匀的直角细玻璃管，在直角处用一段

水银柱封闭了一定质量的空气，封闭端处于竖直状态，直角处水银柱的竖直部分与水平

部分长度均为h=10cm。开口端空气柱的长度h=10cm。保持温度不变。以玻璃管的封

闭端为转轴。将玻璃管在竖直平面内沿顺时针方向缓慢转。=30°。管内水根柱恰好到

达开口端。已知大气压强为p=76cmHg。封闭端空气柱的初始温度ti=27℃。求：

(1)封闭端空气柱的长度L1；

(2)若保持封闭端处于竖直状态，加热封闭端空气，当管内水根柱恰好到达开口端时(结

果保留一位小数)。

【解答】解：(1)设细玻璃管的横截面积为S,开始时管内封闭端气体压强为pi=po+h

旋转后封闭端气体压强为p5—po-2hsin0；

由玻意耳定律有

p6LiS=p2(L5+h)S

代入数据解得Li=33cm

(2)开始时封闭端气体温度Ti=t8+273K=(27+273)K=300K；

加热后气体的温度为T=t+273K；

由理想气体状态方程得

PjLS_p3(L1+h)S

%一T

代入数据解得t七725c

答：(1)封闭端空气柱的长度L8为33cm；

(2)此时管内空气柱的温度t为72.5℃。

15.(13分)如图所示，光滑的水平面上，质量为mi=lkg的平板小车以vo=5m/s的速度

向左运动，同时质量为m2=4kg的铁块(可视为质点)从小车左端以vo=5m/s的速度向

右滑上平板小车，一段时间后小车将与右侧足够远的竖直墙壁发生碰撞(碰撞时间极短),

碰撞前后小车速度大小不变，小车始终未从小车上掉下来，取重力加速度g=10m/s2。求:

(1)小车与墙壁发生第一次碰撞前的速度大小；

(2)小车的最小长度；

(3)小车与墙壁发生第一次碰撞后运动的总路程(计算结果保留三位有效数字)。

【解答】解：(1)设水平向右为正方向，小车与墙壁第一次碰撞时的速度为VI,此时二

者已经共速；

由动量守恒定律得：-miv6+m2V2=(m3+m2)vi

解得：V2=3m/s；

(2)设小车的最小长度为L,最终小车和铁块的动能全部转化为系统的内能。

由能量守恒定律得：+m)y2=nm2gL

解得：L=2.25m：

(3)设小车的加速度为a,小车第一次碰撞向左速度减为零时的位移大小为si,

由牛顿第二定律得：nni2g=m8a,解得：a=10m/s2

由运动学公式得：vd=2asi

解得：S3=0.45m

设木板与墙壁第n次碰撞后的速度为Vn,碰后的共同速为Vn+l,Vn+7同时也是第n+1