2021-2022学年河南省天一大联考高考物理模拟试卷（四）【附答案】

2021-2022学年河南省天一大联考高考物理模拟试卷（四）

一、选择题：共8小题，每小题6分，在每小题给出的四个选项中，第L4题只有一项符合

题目要求，5-8题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错的

得0分

1.（6分）如图所示，一平行板电容器的两极板A、B水平放置，上极板A接地，电容器通

过滑动变阻器R和电键S与电动势为E的电源相连，现将电键S闭合，位于A、B两板

之间P点的带电粒子恰好处于静止状态，下列说法正确的是（）

B.若滑动变阻器的滑片右移，则带电粒子将向下运动

C.若B板向上移动少许，P点电势不变

D.若B板向左平移少许，带电粒子的电势能不变

2.（6分）静止在匀强磁场中的234Th,发生0衰变，产生一个未知粒子X和一个p粒子,

它们在磁场中的运动轨迹如图所示，下列说法正确的是（）

A.该核反应方程为234Thf230Th+dHe

90882

B.p粒子和X粒子在磁场中做圆周运动时转动方向相同

C.轨迹1、2分别是X粒子、0粒子的运动轨迹

D.B粒子与X粒子的运动周期相同

3.（6分）如图所示，理想变压器的原线圈和副线圈上接有四个相同的灯泡Li、L2、L3、

L4.当开关K闭合时，四个灯泡亮度相同，理想变压器的原副线圈匝数分别为m、112,

副线圈两端电压用UCD表示，A、B两点间电压用UAB表示并且为定值，则下列说法正

确的是（）

3

A.nl02=1

B.若开关K闭合，UAB：UCD=4：1

C.若开关K断开，UAB：UCD=3：1

D.若开关K断开，灯泡Li比K闭合时亮

4.（6分）如图所示，A、B是绕地球做匀速圆周运动的两颗卫星，A、B两卫星与地心的连

线在相等时间内扫过的面积之比为k,不计A、B两卫星之间的引力，则A、B两卫星的

A.k3B.k2C.kD.女了

5.（6分）如图所示，某人身系弹性绳自高空P点自由下落，a点是弹性绳的原长位置，b

点是人静止悬挂时的平衡位置，c点是人所能到达的最低点，若把P点到a点的过程称为

过程I,由a点到c点的过程称为过程H,不计空气阻力，下列说法正确的是（）

\b

A.过程II中人的机械能守恒

B.过程H中人的动量的改变量大小等于过程I中重力的冲量大小

C.过程II中人的动能逐渐减小到零

D.过程I中人的动量的改变量等于重力的冲量

6.（6分）如图所示，叠放在一起的A、B两物体放置在光滑水平地面上，A、B之间的水

平接触面是粗糙的，细线一端固定在A物体上，另一端固定于N点，水平恒力F始终不

变，A、B两物体均处于静止状态，若将细线的固定点由N点缓慢下移至M点（绳长可

变），A、B两物体仍处于静止状态，则（）

B.A物体所受的支持力将增大

C.A物体所受摩擦力将增大

D.水平地面所受压力将减小

7.（6分）A、B两物体运动的x-t图象如图所示，下列说法正确的是（）

A.A物体的合力与速度方向不在一条直线上

B.0~t2时间内，A、B位移相同

C.在ti到t2之间某一时刻，二者的速度相等

D.从ti到t2的时间内，B的平均速度等于A的平均速度

8.（6分）空中存在水平向左的匀强电场，一带正电小球在空中某点以初速度大小vo水平

向右抛出，小球落到水平地面时的速度大小为vo，已知小球受到的电场力，大小等于重

力大小，则下列说法正确的是（）

A.小球落地时速度方向一定与地面垂直

B.小球下落过程，电势能先增大后减小

C.小球下落过程，动能先减小后增大

D.小球下落过程，机械能一直减小

二、必考题

9.（3分）某同学利用如图1所示的装置测量弹簧的弹性势能和可看成质点的物块与桌面间

的动摩擦因数，实验步骤如下

①用重锤确定物块运动到桌边时投影到地面的位置0

②将轻弹簧一端固定在桌面边沿的墙面上；

③推动物块，把弹簧压缩到P点，由静止释放物块，测出物块落地点与O点间的水平距

离X;

④通过在物块上增减祛码来改变物块的质量，重复步骤③的操作

⑤根据得到的一系列的物块质量m与水平距离x的值，作出x2-」的图线如图2所示.

m

已知重力加速度g,回答下列问题：

（1）为达到实验目的，除已经测出的物块的质量m和物块落地点与0点的水平距离x,

还需要测量_______

A.弹簧的原长Lo

B.弹簧压缩后物块到桌面右边眼的距离L

C.桌面到地面的高度H

D.弹簧压缩前物块到周末右边沿的距离Li

（2）根据图2可知弹簧被压缩到P点时弹性势能为,物块与桌面间的动摩擦因

数为.（用图象中的a、b和（1）中所选物理量的符号表示结果）

10.（3分）某同学利用如下实验器材研究“小灯泡的伏安特性曲线”：电源（电动势3V,

内阻可忽略不计）、滑动变阻器（最大阻值10。）、电压表、电流表、电键、小灯泡、导

线若干.

（1）实验过程中某次实验时电压表，电流表的指针指示位置如图1所示，则电压表的读

数为V,电流表读数为A；

（2）根据实验得到的数据作出小灯泡的U-I图象如图2所示，则可知小灯泡的电阻随

电压增大而（填“增大”、“减小”或“不变”）

（3）在图3中把缺少的导线补全，连接成实验电路；

（4）若按图3正确连线后，合上电键，移动滑动变阻器的滑片，小灯泡不能完全熄灭，

其他完全正常，则可判断是导线（填接线柱字母，如GH）发生断路，此时的电

路中，小灯泡可能获得的最小功率是W（保留两位有效数字）.

11.（3分）如图所示，倾角为。=37°的两根平行长直金属导轨间距为d,其底端接有阻值

为R的电阻，整个装置处在垂直斜面向上，磁感应强度大小为B的匀强磁场中，导体杆

ab、cd垂直于导轨放置，其与两导轨保持良好接触，导体杆cd的质量为m,与导轨间的

动摩擦因数为H=0.5,ab、cd电阻均为R.导体杆ab在恒力作用下沿导轨向上做匀速运

动，导体杆cd保持静止状态.导轨电阻不计，重力加速度大小为g,sin37°=0.6,cos37°

=0.8,求满足上述条件情况下，导体杆ab的速度范围.

12.（3分）如图所示，在水平线MN上方区域有竖直向下的匀强电场，在电场内有一光滑

绝缘平台，平台左侧靠墙，平台上有带绝缘层的轻弹簧，其左端固定在墙上，弹簧不被

压缩时右侧刚好到平台边缘，光滑绝缘平台右侧有一水平传送带，传送带A、B两端点

间距离L=lm,传送带以速率vo=4m/s顺时针转动，现用一带电小物块向左压缩弹簧，

放手后小物块被弹出，从传送带的B端飞出。小物块经过MN边界上C点时，速度方向

与水平方向成45°角，经过MN下方M'N'水平线上的D点时，速度方向与水平方向

成60°角，传送带B端距离MN的竖直高度hi=0.4m,MN与M'N'平行，间距h2

=L6m,小物块与传送带间的动摩擦因数u=0.1,小物块的质量为m=0.1kg,带电量q

=lX10-2c,平台与传送带在同一水平线上，二者连接处缝隙很小，不计小物块经过连

接处的能量损失，重力加速度为g=10m/s2,73=1.732,75=2.236.求：

（1）匀强电场的电场强度E；

（2）弹簧弹性势能的最大值；

（3）当小物块在传送带上运动因摩擦产生的热量最大时，小物块在传送带上发生相对运

动的时间to

I/'V

.............................jjT"

三、【物理选修3-3】

13.（3分）下列说法正确的是（）

A.干旱天气可以通过锄松地面，破坏土壤里的毛细管从而保存土壤水分

B.液体的分子势能与液体的体积无关

C.从微观角度看，气体对容器的压强是大量气体分子对容器壁的频繁碰撞引起的

D.浸润和部浸润是分子力作用的表现

E.0℃的铁和的冰，它们的分子平均动能不相同

14.（3分）如图所示，理想气体封闭在两连通的导热容器中，左侧活塞面积为Si=S,质量

为mi=5m,右侧活塞的面积未知，质量为m2=3m,在Ti=400K的初始状态下，细绳

对活塞的拉力是F=mg,且两活塞正好都在距底部高为h的位置静止.两容器底部连通

部分体积可以忽略，大气压强Po=@Bl,重力加速度为g,现将气体温度缓慢降低到T2

S

=300K并达到稳定状态，求：

①在温度Ti时，气体的压强；

②在温度T2时，右侧活塞距离底部的高度.

15.（3分）根据下表所给出的4种单色光线在某种介质中的折射率判断:

单色光线ABCD

折射率1.451.501.581.53

①将上述4种单色光混合成复色光，将一束此复色光从介质中射出，随着入射角增大，

（填“A”“B”“C”“D”）光线在折射时最先发生全反射.

②将上述4种单色光分别利用相同的双缝干涉仪，测量其波长，在干涉仪的光屏上测得

的相干条纹间距分别记为AXA、AXB.AXOAXD，则间距的大小关系为：（从

大到小排列）.

16.（3分）如图1,为一从波源发出的连续简谐横波在t=0时刻在x轴上的波形图象，图2

为横波中某一质点P的振动图象，若波源在t=7s时刻将波的频率变为原来的4倍，振幅

①质点P的平衡位置；

②质点P在0〜14s时间内，质点的振动路程。

2021-2022学年河南省天一大联考高考物理模拟试卷（四）

参考答案与试题解析

一、选择题：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，5-8题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错的

得0分

1.（6分）如图所示，一平行板电容器的两极板A、B水平放置，上极板A接地，电容器通

过滑动变阻器R和电键S与电动势为E的电源相连，现将电键S闭合，位于A、B两板

之间P点的带电粒子恰好处于静止状态，下列说法正确的是（）

A.B板电势为E

B.若滑动变阻器的滑片右移，则带电粒子将向下运动

C.若B板向上移动少许，P点电势不变

D.若B板向左平移少许，带电粒子的电势能不变

【解答】解：A、AB两板的电势差为E,<PA-<PB=E,<pA=0,所以<PB=-E,所以B

板的电势为-E,故A错误；

B、改变滑动变阻器的滑片位置，两极板间的电压不变，极板间的电场强度不变，粒子所

受电场力不变，带电粒子仍处于静止状态，故B错误；

C、将B板向上移动少许，距离减小，极板间场强变大，A板与P点的电势差变大，A

点电势不变，P点电势变小，故C错误；

D、将B板向左平移少许，极板间的距离和电压不变，场强不变，P点电势不变，带电粒

子电势能不变，故D正确：

故选：D。

2.（6分）静止在匀强磁场中的234Th,发生s衰变，产生一个未知粒子x和一个p粒子,

它们在磁场中的运动轨迹如图所示，下列说法正确的是（）

A.该核反应方程为承Th-230Th+4He

B.p粒子和X粒子在磁场中做圆周运动时转动方向相同

C.轨迹1、2分别是X粒子、0粒子的运动轨迹

D.0粒子与X粒子的运动周期相同

【解答】解：A、由于P衰变是释放电子，所以根据质量和和电量守恒可以得到衰变方

程为234。-234+0,则选项A错误。

9091Pa-1e

B、带异种电荷的新核和p粒子向方向相反的方向运动，受到的洛伦兹力方向相同同，

但转动方向相反，所以选项B错误。

C、衰变前后动量守恒，由半径公式「2叫，则即新核Pa的半径小，

qBrpqx91

所以选项C正确。

D、周期1卫皿卫含，由于新核和0粒子的比荷相差很大，周期不同，所以选项D

错误。

故选：C。

3.（6分）如图所示，理想变压器的原线圈和副线圈上接有四个相同的灯泡Li、L2、L3、

U-当开关K闭合时，四个灯泡亮度相同，理想变压器的原副线圈匝数分别为ni、n2,

副线圈两端电压用UCD表示，A、B两点间电压用UAB表示并且为定值，贝『卜列说法正

确的是（）

T

Y

W

Y

V

n

A.m：n2=l：3

B.若开关K闭合，UAB：UCD=4：1

C.若开关K断开，UAB：UCD=3：1

D.若开关K断开，灯泡Li比K闭合时亮

【解答】解：A、四个灯泡亮度相同，则说明四个灯泡的中的电流相同，设为I;则可知,

原线圈中电流ii=i；副线圈中电流为31,则根据2可得，±L=3；故A错误；

12nln21

B、设灯泡的电压为U,则输出电压为UAB=U,加在原线圈上的电压为3U,故UAB=

4U；因此UAB：UCD=4：1；故B正确；

C、只有加在原线圈上电压与输出电压才满足Ui：U2=3：1关系，因UAB=UL+UI，故

UAB：UCD不可能等于3：1,故C错误；

D、开关断开后，输出电流减小，因此输入电流一定减小，灯泡Li变暗，故D错误。

故选：B.

4.（6分）如图所示，A、B是绕地球做匀速圆周运动的两颗卫星，A、B两卫星与地心的连

线在相等时间内扫过的面积之比为k,不计A、B两卫星之间的引力，则A、B两卫星的

周期之比为（）

32

A.kB.kC.kD.kT

【解答】解：卫星A的线速度为VJ轨道半径为R«;卫星B的线速度为轨道半径

AAD

为RB

设经过时间at,卫星A扫过的面积工卫星B扫过的面积

根据题意A、B两卫星与地心的连线在相等时间内扫过的面积之比为k

1

At,RVR

所以35v--A-----------A-=k.得一A^A=k

AfRVBRB

~2VBB

根据v鸣，得"

“「VBVRA

联立得良=卜2

RB

T2R3

6

根据开普勒第三定律：-4=-^=k

TpRp

DD

T

所以_A=k3,故A正确，BCD错误；

TB

故选：Ao

5.（6分）如图所示，某人身系弹性绳自高空P点自由下落，a点是弹性绳的原长位置，b

点是人静止悬挂时的平衡位置，c点是人所能到达的最低点，若把P点到a点的过程称为

过程I,由a点到c点的过程称为过程H,不计空气阻力，下列说法正确的是（）

A.过程n中人的机械能守恒

B.过程II中人的动量的改变量大小等于过程I中重力的冲量大小

C.过程II中人的动能逐渐减小到零

D.过程I中人的动量的改变量等于重力的冲量

【解答】解：A、过程II中人受到的绳子的拉力对人做负功，人的机械能不守恒。故A

错误；

B、设人的质量为m,人在a点的速度为v则过程I中重力的冲量大小：IG=AP=mv,

人在c点的速度等于0,则由动量定理得过程II中人的动量的改变量大小：1△11=10-

mv|=mv

可知过程II中人的动量的改变量大小等于过程I中重力的冲量大小。故B正确；

C、在ab段弹性绳对人的拉力小于人的重力，人受到的合力向下，人继续向下做加速运

动，速度不断增大，动能增大。在be段，弹性绳对人的拉力大于人的重力，人受到的合

力向上，人向下做减速运动，速度减小，动能减小。故C错误；

D、过程I中人只受到质量的作用，根据动量定理可知，过程I中人的动量的改变量等于

重力的冲量。故D正确。

故选：BD。

6.（6分）如图所示，叠放在一起的A、B两物体放置在光滑水平地面上，A、B之间的水

平接触面是粗糙的，细线一端固定在A物体上，另一端固定于N点，水平恒力F始终不

变，A、B两物体均处于静止状态，若将细线的固定点由N点缓慢下移至M点（绳长可

变），A、B两物体仍处于静止状态，则（）

B.A物体所受的支持力将增大

C.A物体所受摩擦力将增大

D.水平地面所受压力将减小

【解答】解：A、把AB看成一个整体，对整体受力分析，如图所示:

整体受力平衡，合力为零，

水平方向有：Tcos6=F,将细线的固定点由N点缓慢下移至M点时，。变小，则cos0

变大，F不变，则T变小，

竖直方向有：N+TsinO=（M+m）g,则有：N+而可^=（M+m）g,T变小，F不变,

则N变大，根据牛顿第三定律可知，水平地面所受压力将增大，故A正确，D错误；

B、对A受力分析，A受到重力，绳子拉力、支持力以及静摩擦力作用，处于平衡状态,

则N'+^T2_p2=mg,T变小，F不变，则N'变大，f=TcosO=F,不变，故B正确,

c错误;

故选:ABo

7.（6分）A、B两物体运动的x-t图象如图所示，下列说法正确的是（）

A.A物体的合力与速度方向不在一条直线上

B.0〜t2时间内，A、B位移相同

C.在ti到t2之间某一时刻，二者的速度相等

D.从ti到t2的时间内，B的平均速度等于A的平均速度

【解答】解：A、根据x-t图象的斜率等于物体的速度，知A物体的速度增大，做加速

直线运动，合力与速度方向在一条直线上，故A错误。

B、根据位移等于x的变化量，可知0〜t2时间内，A的位移比B的小，故B错误。

C、在ti到t2之间某一时.刻，两图线的斜率相等，二者的速度相等，故C正确。

D、从ti到t2的时间内，A、B的位移相等，所用时间相等，则它们的平均速度相等，故

D正确。

故选：CD。

8.（6分）空中存在水平向左的匀强电场，一带正电小球在空中某点以初速度大小vo水平

向右抛出，小球落到水平地面时的速度大小为vo，已知小球受到的电场力，大小等于重

力大小，则下列说法正确的是（）

A.小球落地时速度方向一定与地面垂直

B.小球下落过程，电势能先增大后减小

C.小球下落过程，动能先减小后增大

D.小球下落过程，机械能一直减小

【解答】解：A、小球在水平方向受到电场力，在电场力作用下做减速运动，减速时的加

速度大小为a।生理-g

竖直方向做加速运动，加速度大小为

2m

设经历时间t落地，故落地时水平方向速度为Vx=VO-gt

竖直方向的速度为Vy=gt

落地时速度解得故落地时水平方向速度为0,只有竖直方向

的速度，故小球落地时速度方向一定与地面垂直，故A正确；

B、小球下落过程中，电场力一直做负功，故小球的电势能一直增大，故B错误；

C、小球在水平方向上，做减速运动，电场力做负功，竖直方向重力做正功，做初速度为

零的匀加速运动，在开始阶段克服电场力做功要大于重力做功，故动能减小，随后克服

电场力做功小于重力做功，故动能增加，故小球下落过程，动能先减小后增大，故C正

确；

D、在下落过程中，由于电场力一直做负功，故小球的机械能一直减小，故D正确

故选：ACD。

二、必考题

9.(3分)某同学利用如图1所示的装置测量弹簧的弹性势能和可看成质点的物块与桌面间

的动摩擦因数，实验步骤如下

①用重锤确定物块运动到桌边时投影到地面的位置O

②将轻弹簧一端固定在桌面边沿的墙面上；

③推动物块，把弹簧压缩到P点，由静止释放物块，测出物块落地点与O点间的水平距

离X；

④通过在物块上增减祛码来改变物块的质量，重复步骤③的操作

⑤根据得到的一系列的物块质量m与水平距离x的值，作出x2-」的图线如图2所示.

m

已知重力加速度g,回答下列问题：

(1)为达到实验目的，除已经测出的物块的质量m和物块落地点与O点的水平距离x,

还需要测量BC

A.弹簧的原长Lo

B.弹簧压缩后物块到桌面右边眼的距离L

C.桌面到地面的高度H

D.弹簧压缩前物块到周末右边沿的距离Li

（2）根据图2可知弹簧被压缩到P点时弹性势能为—上皿_,物块与桌面间的动摩擦

a

因数为.（用图象中的a、b和（1）中所选物理量的符号表示结果）

-4HL-

【解答】解：（1）释放弹簧后弹簧对滑块做功，弹簧的弹性势能转化为滑块的动能，

从释放滑块到滑块到达桌面边缘过程，由能量守恒定律得：Ep=umgL+lmv2,

2

滑块离开桌面后做平抛运动，水平方向：x=vt,竖直方向：H-lgt2,

2

4HE1

整理得：x2=——匕.L-4pHL,实验除了测出m、x外还需要测出弹簧压缩后滑块到

gm

桌面边沿的距离L与桌面到地面的高度H,

故选：BC；

4HE11,4HE

（2）由x2=----L.±-4HHL,可知，x2-L图象的斜率：k=B=----E,

gmmag

图象的纵轴截距：b=4pHL,

解得:EP=3,

a

动摩擦因数：u=_L：

4HL

故答案为：（1）BC；（2）同gL；_b_.

a4HL

10.（3分）某同学利用如下实验器材研究“小灯泡的伏安特性曲线”：电源（电动势3V,

内阻可忽略不计）、滑动变阻器（最大阻值10Q）、电压表、电流表、电键、小灯泡、导

线若干.

（I）实验过程中某次实验时电压表，电流表的指针指示位置如图1所示，则电压表的读

数为1.20V,电流表读数为0.40A：

（2）根据实验得到的数据作出小灯泡的U-I图象如图2所示，则可知小灯泡的电阻随

电压增大而增大（填“增大”、“减小”或“不变”）

（3）在图3中把缺少的导线补全，连接成实验电路；

（4）若按图3正确连线后，合上电键，移动滑动变阻器的滑片，小灯泡不能完全熄灭，

其他完全正常，则可判断是导线NE（填接线柱字母，如GH）发生断路，此时的电

路中，小灯泡可能获得的最小功率是0.13W（保留两位有效数字）.

【解答】解：（1）由图示电压表可知，其量程为3V,分度值为0.1V,示数为：1.20V；

由图示电流表可知，其量程为0.6A,分度值为0.02A,示数为0.40A；

（2）由图示图象可知，随灯泡两端电压增大通过灯泡的电流增大，灯泡两端电压与电流

的比值增大，即灯泡电阻增大.

（3）描绘灯泡伏安特性曲线电压与电流需要从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法;

由于灯泡电阻较小远小于电压表内阻，电流表应采用外接法，电路图如图所示：

（4）合上电键，移动滑动变阻器的滑片，小灯泡不能完全熄灭，说明灯泡实际功率不为

零，灯泡两端电压不能从零开始变化，滑动变阻器实际采用了限流接法，由图示电路图

可知，NE间导线断路；

滑动变阻器采用限流接法时，当滑动变阻器阻值全部接入电路即滑动变阻器接入电路阻

值为10。电路电流最小，灯泡实际功率最小，由图示图象可知，滑动变阻器阻值全部接

入电路时通过灯泡的电流为0.25A,灯泡两端电压为0.5V,灯泡实际功率：P=UI=0.5

X0.25七0.13W；

故答案为：（1）1.20；0.40；（2）增大；（3）电路图如图所示；（4）NE；0.13.

11.（3分）如图所示，倾角为。=37°的两根平行长直金属导轨间距为d,其底端接有阻值

为R的电阻，整个装置处在垂直斜面向上，磁感应强度大小为B的匀强磁场中，导体杆

ab、cd垂直于导轨放置，其与两导轨保持良好接触，导体杆cd的质量为m,与导轨间的

动摩擦因数为H=0.5,ab、cd电阻均为R.导体杆ab在恒力作用下沿导轨向上做匀速运

动，导体杆cd保持静止状态.导轨电阻不计，重力加速度大小为g,sin37°=0.6,cos37°

=0.8,求满足上述条件情况下，导体杆ab的速度范围.

【解答】解：导体杆ab沿导轨向上以速度v匀速切割磁感线产生感应电动势E=Bdv,

导体杆cd保持静止状态，则相当于cd的电阻R与电阻R并联（并联总电阻/R）后与

ab的电阻R串联，所以，闭合电路总电阻为

通过ab的总电流I.=2%丫,方向由b指向a,

aDS.SK

因为cd的电阻与电阻R等大，根据电路电流分流原理可得通过cd的电流

I方向由c指向d.

cd2ab3R

22

导体杆cd受到的安培力F=BIcdd="dE,方向沿导轨向上.

c3R

导体杆Cd除摩擦力外的受力如右图

导体杆cd的摩擦力有o《f4|JlFN=mgcos0

导体杆ba速度较小时，F较小，摩擦力沿导体杆向上，导体杆cd处于平衡状态（一直静

止）.对导体杆cd进行受力分析有：F+f=mgsin0

所以，F=mgsin9-

导体杆ba速度较大时，F较大，摩擦力沿导体杆向下，导体杆cd处于平衡状态（一直静

止）.对导体杆cd进行受力分析，有：F=f+mgsin0

所以，F=^mg+f

b

综上所述，F^mg

即喜mg

boK

所以,3mgR

5B2d2<v<

答：导体杆ab的速度应满足.『《《世娄.

12.（3分）如图所示，在水平线MN上方区域有竖直向下的匀强电场，在电场内有一光滑

绝缘平台，平台左侧靠墙，平台上有带绝缘层的轻弹簧，其左端固定在墙上，弹簧不被

压缩时右侧刚好到平台边缘，光滑绝缘平台右侧有一水平传送带，传送带A、B两端点

间距离L=lm,传送带以速率vo=4m/s顺时针转动，现用一带电小物块向左压缩弹簧，

放手后小物块被弹出，从传送带的B端飞出。小物块经过MN边界上C点时，速度方向

与水平方向成45°角，经过MN下方M'N'水平线上的D点时，速度方向与水平方向

成60°角，传送带B端距离MN的竖直高度hi=0.4m,MN与M'N'平行，间距h2

=1.6m,小物块与传送带间的动摩擦因数|i=0.1,小物块的质量为m=0.1kg,带电量q

=1X1O-2C,平台与传送带在同一水平线上，二者连接处缝隙很小，不计小物块经过连

接处的能量损失，重力加速度为g=10m/s2,遮=1.732,娓=2.236.求：

（1）匀强电场的电场强度E；

（2）弹簧弹性势能的最大值；

（3）当小物块在传送带上运动因摩擦产生的热量最大时，小物块在传送带上发生相对运

动的时间t»

【解答】解：(1)设小物块从B点飞出的速度为vi，

在C点小物块的速度方向与水平方向成45°角，则由几何关系可知：Vlx=Vly=Vl

小物块从B点运动到C点，在竖直方向上有2ahi=vjy=v；

在D点由—^=tan60°，解得

v]*1

小物块从C点运动到D点的过程中，有2gh2=v〉vjy=(版V1)2T=2哙

解得vi=4m/s

将其代入2ahi=v为解得a=20m/s2,

小物块从B点运动到C点的过程中，有qE+mg=ma,解得E=100N/C；

(2)小物块被弹簧弹开，恰好减速到B端与传送带同速，则小物块从A端运动到B端

由22

V-Voomao=n(qE+mg),小物块在A点具有的动能即为弹簧具有的最大弹

性势能,则En=Ek=3mv2=lJ

(3)小物块在传送带上摩擦产生热量的最大值是物块在传送带上相对位移最长的情况，

有两种情况，一种是物块一直加速运动到B端与传送带共速，一种是物块在传送带上减

速到B端与传送带共速。

第一种情况：传送带的位移：X()=V()tl

22;2

物块的位移为1：-VoaO

物块的速度变化为vo+aoti=v

联立即得修=(2-正)s

第二种情况：传送带的位移：xo=vot'

2

V=21

物块的位移为1：v2OaOX

物块的速度变化为vo=v-aot'

联立解得t'=（遍-2）s

计算可能第1种情况相对位移大于第2种情况的相对位置，贝IIt=li

小物块在传送带上运动因摩擦产生的热量最大时，小物块在传送带上发生相对运动的时

刻t=0.268s；

答:（1）匀强电场的电场强度E为100N/C；

（2）弹簧弹性势能的最大值为1J；

（3）当小物块在传送带上运动因摩擦产生的热量最大时，物块在传送带上发生相对运动

的时间t为0.268s。

三、【物理选修3-3】

13.（3分）下列说法正确的是（）

A.干旱天气可以通过锄松地面，破坏土壤里的毛细管从而保存土壤水分

B.液体的分子势能与液体的体积无关

C.从微观角度看，气体对容器的压强是大量气体分子对容器壁的频繁碰撞引起的

D.浸润和部浸润是分子力作用的表现

E.0℃的铁和0℃的冰，它们的分子平均动能不相同

【解答】解：A、水会顺着毛细管上升而蒸发，故干旱天气可以通过锄松地面，破坏土壤

里的毛细管从而保存土壤水分，故A正确；

B、液体的分子势能与分子间距有关，故宏观上与液体的体积有关，故B错误：

C、从微观角度看，气体对容器的压强是大量气体分子对容器壁的频繁碰撞引起的，故C

正确；

D、浸润和不浸润取决液体和固体对附着层的吸引力大小关系，是分子力作用的表现，故

D正确；

E、温度是分子热运动平均动能的标志，0℃的铁和的冰温度相同，故它们的分子平

均动能相同，故E错误；

故选：ACDo

14.（3分）如图所示，理想气体封闭在两连通的导热容器中，左侧活塞面积为Si=S,质量

为mi=5m,右侧活塞的面积未知，质量为m2=3m,在Ti=400K的初始状态下，细绳

对活塞的拉力是F=mg,且两活塞正好都在距底部高为h的位置静止.两容器底部连通

部分体积可以忽略，大气压强Po=里险，重力加速度为g,现将气体温度缓慢降低到T2

S

=300K并达到稳定状态，求：

①在温度Ti时，气体的压强；

②在温度T2时，右侧活塞距离底部的高度.

【解答】解：①初始时候左侧活塞稳定，故pS[+F=mig+pQSi

得此时气体压强mlg+pOSl-F

Si

即P噌+P。普

②右侧活塞稳定，同样有pS2+F=iri2g+PoS2

解得右活塞的面积为S/理工S1=1S

zmjg-F12

将气体温度缓慢降低直至两容器处于稳定