2021年辽宁省沈阳二中高考物理四模试卷

2021年辽宁省沈阳二中高考物理四模试卷

一、选择题：（本题共10个小题，在每小题给出的四个选项中，第1-7题只有一个选项符合

题目要求，每小题4分：第8-10题有多个选项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不

全的得3分，有选的得0分。）

1.（4分）在火星上太阳能电池板发电能力有限，因此科学家用放射性材料PuO2作为发电

能源为火星车供电。PuO2中的PU元素是238PU,具有天然放射性，下列说法正确的是

94

（）

A.天然放射现象说明原子内部是有结构的

B.238原子核发生a衰变后产生的新核的比结合能变小

94PU

C.10个238pu原子核经过87.7年后一定还会剩余5个

94

D.238pu原子核经过一次a衰变质量数减少4,核电荷数减少2

94

2.（4分）质量为m的物体放在质量为M的斜面体上，斜面体放在水平粗糙的地面上，m

和M均处于静止状态，且F由零逐渐增大的过程中，m和M仍保持静止状态。在此过

程中（）

A.斜面体对m的支持力可能保持不变

B.物体m受到的摩擦力一定增大

C.地面受到的压力一定保持不变

D.地面对斜面体的摩擦力一定保持不变

3.（4分）“天问一号”火星探测器已经被火星捕获。若探测器在距离火星表面高为h的圆

形轨道上绕火星飞行，环绕n周飞行总时间为t,已知引力常量为G,则下列给出的火星

表面重力加速度g（忽略自转）和平均密度p的表达式正确的是（）

=4兀2(R+h)3=3兀(R+h)3

A.

R2t2Gt2R3

4兀2n2（R+h）3=3兀n2（R+h）3

B.

gR2t2Gt2R3

4冗2t2（R+h）3八3Kt2（R+h）3

C.g'P=------~~

R2n2GnJRJ

4打2n2（R+h）3=3-（R+h-

D.

gR2t2Gt2R3

4.（4分）为了研究某种透明新材料的光学性质，将其压制成半圆柱形，如图甲所示。一束

激光由真空沿半圆柱体的径向与其底面过0的法线成。角射入。CD为光学传感器，则

下列说法正确的是（）

A.图甲中若减小入射角0,则反射光线和折射光线之间的夹角也将变小

B.图甲中若减小入射角。到0°,则光线将全部从AB界面透射出去

C.该新材料的折射率n=1.25

D.该新材料的折射率nW

3

5.（4分）某形状不规则的导体置于静电场中，由于静电感应，在导体周围出现了如图所示

的电场分布，实线表示等势面，A、B、C为电场中的三个点。下列说法正确的是（）

A.A点的电场强度大于B点的电场强度

B.A点的电势低于B点的电势

C.将电子从A点移到B点，电势能增加

D.将电子从A点移到B点，电场力做正功

6.（4分）军事演习中，在M点的正上方离地H高处的蓝军飞机以水平速度V1投掷一颗炸

弹攻击地面目标，反应灵敏的红军的地面高炮系统同时在M点右方地面上N点以速度

V2斜向左上方发射拦截炮弹，如图所示，两弹恰在M、N连线的中点正上方相遇爆炸。

若不计空气阻力（）

MN

77777777777777777777777777/777.

A.初速度大小关系为vi>V2

B.拦截弹相对攻击弹做匀速直线运动

C.若没有发射拦截炮弹，炸弹一定落在N点

D.两弹相遇点一定在距离地面3H高度处

4

7.（4分）已知通电的长直导线在周围空间某位置产生的磁场磁感应强度大小与电流强度成

正比，与该位置到长直导线的距离成反比。如图所示，现有通有电流大小相同的两根长

直导线分别固定在正方体的两条边dh和hg上，电流方向分别由d流向h、由h流向g,

则顶点a和e两处的磁感应强度大小之比为（）

C.2：V2D,V2：V3

8.（6分）如图甲所示，在某介质的xOy平面内有两个相干波源Si和S2,波源Si的坐标为

（0,0.15m）,其振动图像如图乙所示；波源S2的坐标为（0,-0.15m）,其振动图像如

图丙所示。在x=0.4m处有一平行于y轴的直线，与x轴交于N点（0.4m,0.15m）。两

波源发出的波的波长均为0.2m,则下列说法中正确的是（）

A.波源Si发出的波传播到M点的时间为4s

B.波源S2发出的波传播到M点为波峰时，波源Si发出的波传播到M点为波谷

C.M点是振动加强点

D.N点是振动加强点

9.（6分）如图1所示，质量m=lkg的物块放置在竖直固定的弹簧上方（未拴接），用力向

下压物块至某一位置，取该位置为物块运动的起始位置，物块上升过程的a-x图像如图

2所示，重力加速度g=10m/s2。则下列说法正确的是（）

030403r/m

图1图2

A.物块运动过程的最大加速度大小为20m/s2

B.弹簧的劲度系数为25N/m

C.弹簧最大弹性势能为4.5J

D.物块离开弹簧时速度最大

10.（6分）如图，足够长的间距d=lm的平行光滑金属导轨MN、PQ固定在水平面内，导

轨间存在一个宽度L=1m的匀强磁场区域，方向如图所示。一根质量ma=0.1kg、阻值

R=0.5Q的金属棒a以初速度vo=4m/s从左端开始沿导轨滑动，穿过磁场区域后，与另

一根质量mb=0.2kg、阻值R-0.511的静止放置在导轨上的金属棒b发生弹性碰撞，两

金属棒始终与导轨垂直且接触良好，导轨电阻不计，则（）

M-i—j——『..飞|一N

A.金属棒a第一次穿过磁场的过程中，做加速度减小的减速直线运动

B.金属棒a第一次穿过磁场的过程中，回路中有顺时针方向的感应电流

C.金属棒a第一次穿过磁场的过程中，金属棒b上产生的焦耳热为0.34375J

D.金属棒a最终停在距磁场左边界0.8m处

二、非选择题：（本题共5个小题，共54分。）

11.（6分）某实验小组同学利用下列器材做“研究合外力做功与动能变化的关系”实验:

A.一端带有滑轮和刻度尺的轨道

B.两个光电计时器

C.安装有挡光片的小车（质量为M）

D.拴有细线的托盘（质量为mo）

E.可以调节高度的平衡支架

F.一定数量的钩码

甲乙

某小组选用上述器材安装实验装置如图1所示，轨道上安装了两个光电门A、Bo实验步

骤：

①调节两个光电门中心的距离，记为L；

②调节轨道的倾角，轻推小车后，使小车拉着钩码和托盘能沿轨道向下匀速经过光电门

A、B；

③撤去一部分质量为Am的钩码，让小车仍沿轨道向下加速经过光电门A、B,光电计时

器记录小车通过A、B的时间分别为△口和atz；

④利用测得的数据求得合外力做功与动能变化的关系。

根据实验过程，滑轮的摩擦力不计，回答以下问题：

（1）图乙是用游标卡尺测挡光片的宽度d,则€1=cm。

（2）小车和托盘、祛码组成的系统加速从A到B过程中，合外力做的功W=；

系统动能的变化量的表达式△£!<=（用测得的物理量的字母符号表示，g为己

知量）。通过实验可得出：在误差允许的范围内合外力所做的功等于系统动能的增量。

12.（8分）某学校课题研究小组为了撰写关于未知材料电阻率的研究报告，设计了一个测

量电阻率（被测电阻丝的阻值约为25Q）的实验方案

A.电流表G,内阻Rg=120C,炳偏电流Im=3mA

B.电流表A,内阻约为0.2Q,量程为0〜0.6A

C.电阻箱Ro（0〜9999。，额定电流为0.5A）

D.滑动变阻器R（最大阻值为5C,额定电流为1A）

E.干电池组（电动势为3V,内阻为0.05C）

F.一个开关和导线若干，刻度尺、螺旋测微器。

A/mA

图1图2

进行了以下操作：

（1）把电流表G与电阻箱串联改装成电压表使用，最大测量电压为3V,则电阻箱的阻

值应调为Ro=0。

（2）请用改造完的电压表设计一个测量电阻率的实验电路，根据提供的器材和实验需要,

请将图中电路图1补画完整。

（3）某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下：

次数1234567

Ig/mA0.100.300.701.001.501.702.30

I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520

这个小组的同学在坐标纸上建立Ig、I坐标系，如图2所示，图中已标出了与测量数据对

应的4个坐标点。请在图中标出第2、4、6次测量数据的坐标点，接入电路部分的长度

约为50cm。根据以上数据可以估算出该未知材料的电阻率约为ft-m(n=3.14,

结果保留两位有效数字)。

13.(10分)某科技小组自己动手制作了一个潜水艇模型。如图所示，高压气瓶通过细管与

压载水箱连接，水箱中有一厚度忽略不计的轻活塞(细管)通向外界，连接各部分的细

管容积不计。下沉前，高压气瓶中已充满高压气体，活塞保持在压载水箱最右侧，潜水

艇下沉到水下h=10m处悬停。此时，通过遥控器将阀门K打开，刚好能够将压载水箱

中的水全部排出时关闭阀门，在这个过程中潜水艇模型的竖直高度变化可以忽略。已知

压载水箱的容积为6L,高压气瓶内气体压强pi=1.0Xl()6pa,大气压强p()=1.0Xl()5pa,

水的密度p=1.0Xl()3kg/m3,g=10m/s2«若整个过程中气体温度不变，活塞与水箱的摩

擦力忽略不计，求：

(1)高压气瓶中气体的末态压强为大气压的多少倍？

(2)气体膨胀过程是吸热还是放热？

14.(12分)在一种新的子母球表演中，让同一竖直线上的小球A和小球B,从距地面高度

为3h和h的地方同时由静止释放，若B与地面发生碰撞后能原速率反弹，且A、B第一

次发生弹性碰撞后，且运动过程中忽略空气阻力的影响，求：

(1)A、B两物体相碰时的位置距地面的距离？

(2)A、B两物体的质量之比是多少？

15.(18分)在如图a所示的平面直角坐标系xOy中，第三象限有竖直向上的匀强电场，场

强大小为E=100V/m,磁感应强度B按图b所示规律周期性变化(图b中磁场以垂直纸

面向外为正)。在第一象限的横轴0M之间有一水平光滑绝缘薄板，粒子打到该板上会被

反弹(碰撞时间极短)，反弹前后水平分速度不变&=l()6c/kg的带正电的粒子置于电场

m

中的A点，A点坐标为(-5cm,-12.5cm)。将该粒子由静止释放，经过一段时间后，

又通过y轴上的P点，求：

r■I/T.

p

_________________________(U

E

•OS............................J——1

4图《»Sb

(1)该粒子经过P点距O点的距离；

(2)经过1=211乂102时，粒子与0点的水平距离；

5

(3)带电粒子从进入磁场开始计时到运动至挡板所需的时间。

2021年辽宁省沈阳二中高考物理四模试卷

参考答案与试题解析

一、选择题：（本题共10个小题，在每小题给出的四个选项中，第1-7题只有一个选项符合

题目要求，每小题4分：第8-10题有多个选项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不

全的得3分，有选的得0分。）

1.（4分）在火星上太阳能电池板发电能力有限，因此科学家用放射性材料PuO2作为发电

能源为火星车供电。PuO2中的Pu元素是238pu,具有天然放射性，下列说法正确的是

94

（）

A.天然放射现象说明原子内部是有结构的

B.238U原子核发生a衰变后产生的新核的比结合能变小

94P

C.10个238原子核经过87.7年后一定还会剩余5个

94Pu

D.238pu原子核经过一次a衰变质量数减少4,核电荷数减少2

94

【解答】解：A、射线来自于原子核内部，故A错误；

B、发生a衰变的过程中释放能量器8pu原子核发生a衰变后产生的新核的比结合能变

大；

C、半衰期是大量放射性原子衰变的统计规律238PU原子核没有意义；

94

D、a粒子为氮核，质量数为4,结合质量数守恒与电荷数守恒可知，238,核电荷数减

94

少2。

故选：D。

2.（4分）质量为m的物体放在质量为M的斜面体上，斜面体放在水平粗糙的地面上，m

和M均处于静止状态，且F由零逐渐增大的过程中，m和M仍保持静止状态。在此过

程中（）

A.斜面体对m的支持力可能保持不变

B.物体m受到的摩擦力一定增大

C.地面受到的压力一定保持不变

D.地面对斜面体的摩擦力一定保持不变

【解答】解；AB,物体受到重力mg、斜面的支持力Ni（见图，摩擦力不确定），

当F=0时，物体受到的静摩擦力大小为a=mgsin。，方向沿斜面向上i=mgcos。；

在F不为零时，斜面对物体的支持力Ni=mgcose+FsinO,所以支持力逐渐增大；

而对于静摩擦力，

当FcosOWmgsin。时，静摩擦力随F的增大而减小f5=mgsin0-Fcos6<mgsin9,

Fcos0>mgsin0时，静摩擦力随F的增大而增大；

CD、对于整体、地面的支持力N2、静摩擦力自和水平推力F,

由平衡条件得：N8=（m+M）g,地面的摩擦力f2=F；

可见，当F增大时

由牛顿第三定律得知，地面受到的压力保持不变，故C正确。

故选：C«

(M+m)g

3.（4分）“天问一号”火星探测器已经被火星捕获。若探测器在距离火星表面高为h的圆

形轨道上绕火星飞行，环绕n周飞行总时间为t,已知引力常量为G,则下列给出的火星

表面重力加速度g（忽略自转）和平均密度p的表达式正确的是（）

=4兀2尔+拉3二3兀(R+h)?

A.

R2t2Gt2R3

4兀2n2(R+h)3c3兀r?(R+h)3

B-g

R2t2一'P=-------G---t’nRS—

4兀2t2（R+h）337Tt*2（R+h）34*

c.g

R2n2Gn2R3

4兀2n2（R+h）3二3兀（R+h）?

D-g

R2t2Gt2R3

【解答】解：探测器和火星间的万有引力提供向心力，则G,妨.（&L）7（R+h）主,

（R+h）2Tn

火星表面一物体与火星间的万有引力等于重力，则G地1,联立上述式子可得：g=

R2

4兀4n2（R+h）3

63

火星的密度P=旦，v=A3,联立解得p=一3-口塞也）=故B正确。

V6Gt2R8

故选:B,

4.（4分）为了研究某种透明新材料的光学性质，将其压制成半圆柱形，如图甲所示。一束

激光由真空沿半圆柱体的径向与其底面过。的法线成e角射入。CD为光学传感器，则

A.图甲中若减小入射角心则反射光线和折射光线之间的夹角也将变小

B.图甲中若减小入射角。到0°,则光线将全部从AB界面透射出去

C.该新材料的折射率n=1.25

D.该新材料的折射率门至

n3

【解答】解：A、若减小入射角。，根据折射定律知折射角也减小，故A错误;

B、图甲中若减小入射角。到0°,只是反射角为零，故B错误；

CD、由图乙可知，此时C=53°」_=——2^=125、D错误。

sinCsin530

故选：Co

5.（4分）某形状不规则的导体置于静电场中，由于静电感应，在导体周围出现了如图所示

的电场分布，实线表示等势面，A、B、C为电场中的三个点。下列说法正确的是（）

A.A点的电场强度大于B点的电场强度

B.A点的电势低于B点的电势

C.将电子从A点移到B点，电势能增加

D.将电子从A点移到B点，电场力做正功

【解答】解：A、根据电场线的疏密表示场强的相对大小，则A点的电场强度小于B点

的电场强度；

B、沿着电场线电势逐渐降低，A点所在等势线的电势比B点所在等势线的电势高，故B

错误；

C、电子带负电，在电势低处电势能大，电势降低，故C正确；

D、将电子从A点移到B点，则电场力做负功。

故选：Co

6.（4分）军事演习中，在M点的正上方离地H高处的蓝军飞机以水平速度”投掷一颗炸

弹攻击地面目标，反应灵敏的红军的地面高炮系统同时在M点右方地面上N点以速度

V2斜向左上方发射拦截炮弹，如图所示，两弹恰在M、N连线的中点正上方相遇爆炸。

若不计空气阻力（）

I

I

I

I

I

I

M：ZsN

777777777777777777777777777777.

A.初速度大小关系为vi>V2

B.拦截弹相对攻击弹做匀速直线运动

C.若没有发射拦截炮弹，炸弹一定落在N点

D.两弹相遇点一定在距离地面3H高度处

4

【解答】A、导弹和飞机在MN中线上相遇，又因为飞机与导弹的飞行时间一样。而导

弹还具有竖直方向上的初速度1〈V2,故A错误

B、由于两个导弹都只受到重力，两个导弹的加速度大小相同且均为g。若取攻击弹为参

考系，相对合外力为6。故B正确

C、导弹在空中相遇只能说明两个导弹的末位置相同，所以攻击弹不一定落在N点

D、根据题意只能求出两个导弹的运动时间相同，故而不能判断准确相遇位置

故选：B。

7.（4分）已知通电的长直导线在周围空间某位置产生的磁场磁感应强度大小与电流强度成

正比，与该位置到长直导线的距离成反比。如图所示，现有通有电流大小相同的两根长

直导线分别固定在正方体的两条边dh和hg上，电流方向分别由d流向h、由h流向g,

则顶点a和e两处的磁感应强度大小之比为（）

A.2：V3B.2C.2：近D.V2：M

【解答】解：设两电流的大小为I,正方体的边长为S3=kL，方向从a指向b如图所示;

在e处产生的磁感应强度为Bl=k』，方向从e指向f；

hg导线上通过的电流在a处产生的磁感应强度为B3=kI二,方向垂直ha向下；

V2J

在e处产生的磁感应强度为B2=kL,方向从e指向a；

S

由平行四边形定则得：Ba=5fZkl,Be=J5kL,

VOCu

所以Ba：Be=&：2,ACD错误。

故选：Bo

8.(6分)如图甲所示，在某介质的xOy平面内有两个相干波源Si和S2,波源Si的坐标为

(0,0.15m),其振动图像如图乙所示；波源S2的坐标为(0,-0.15m),其振动图像如

图丙所示。在x=0.4m处有一平行于y轴的直线，与x轴交于N点(0.4m,0.15m)。两

波源发出的波的波长均为0.2m,则下列说法中正确的是()

A.波源S1发出的波传播到M点的时间为4s

B.波源S2发出的波传播到M点为波峰时，波源Si发出的波传播到M点为波谷

C.M点是振动加强点

D.N点是振动加强点

【解答】解：A.由图可知，波的周期T=2s3「=&Am/s=0.7m/s

T2

波源Si发出的波传播到M点的时间为：口=包=旦匚£=4S；

v6.1

B.由题意可知，波源S8到M点距离为0.4m,根据几何关系可得7到M点距离为0.5m,

两波到M点的路程差为8.1m,即半个波长，两波初始相位差半个周期।发出的波传播到

M点为波峰时，波源S8发出的波传播到M点为波峰，故B错误；

CD.根据以上分析可知，M为振动加强点，则为振动减弱点，D错误。

故选：AC»

9.（6分）如图1所示，质量m=lkg的物块放置在竖直固定的弹簧上方（未拴接），用力向

下压物块至某一位置，取该位置为物块运动的起始位置，物块上升过程的a-x图像如图

2所示，重力加速度g=10m/s2。则下列说法正确的是（）

图1图2

A.物块运动过程的最大加速度大小为20m/s2

B.弹簧的劲度系数为25N/m

C.弹簧最大弹性势能为4.5J

D.物块离开弹簧时速度最大

【解答】解：A、物块离开弹簧时弹簧的弹力为零，加速度为g（对应图2中的x=0.2m）

mo当x—0时，物块的加速度最大——_°＞让所以得am—5g—2X10m/s-=20m/s^,

g0.1

故A正确；

B、x=0.3m时物块离开弹簧，此时a=8,解得k=100N/m；

C、x=0时，由牛顿第二定律得Fm-mg=mam,解得弹簧最大的弹力大小为Fm=3mg

=6XIX10N=30Nox由x=0fx=6.3m的过程卞X△xA„=^2xO.7J=

7八*2

4.5Jp=W=2.5J,故C正确；

D、从x=0fx=2.2m的过程，当加速度为零时，故速度最大的时刻是x=0.5m的时刻,

故D错误；

故选：AC,

10.（6分）如图，足够长的间距d=lm的平行光滑金属导轨MN、PQ固定在水平面内，导

轨间存在一个宽度L=lm的匀强磁场区域，方向如图所示。一根质量ma=0.1kg、阻值

R=0.5。的金属棒a以初速度vo=4m/s从左端开始沿导轨滑动，穿过磁场区域后，与另

一根质量mb=0.2kg、阻值R=0.5ft的静止放置在导轨上的金属棒b发生弹性碰撞，两

金属棒始终与导轨垂直且接触良好，导轨电阻不计，则（）

M-r—1——r.."4I—N

A.金属棒a第一次穿过磁场的过程中，做加速度减小的减速直线运动

B.金属棒a第一次穿过磁场的过程中，回路中有顺时针方向的感应电流

C.金属棒a第一次穿过磁场的过程中，金属棒b上产生的焦耳热为0.34375J

D.金属棒a最终停在距磁场左边界0.8m处

【解答】解：A、金属棒a第一次穿过磁场时受到安培力的作用，由于速度减小，安培力

减小，故金属棒a做加速度减小的减速直线运动；

B、根据右手定则可知，故B错误；

C、设金属棒a离开磁场的速度大小为v,对金属棒a根据动量定理得：-Blav-rriavo

即Bd“△t_=mv（）-mv,其中v•△■（:，解得对金属棒第一次离开磁场时速度:v=4.5m/s

2R

金属棒a第一次穿过磁场区域的过程中，电路中产生的总热量等于金属棒a机械能的减

少量1282

”丫。方mv

代入数据得：Q=5.6875J

由于两棒电阻相同，两棒产生的焦耳热相同卜=微々=?*0.6875J，故C错误；

D、规定向右为正方向，

根据动量守恒可得mav=mava+mbvb

222

根据机械能守恒定律可得：—mav=Amava+—mbVb

222

联立并代入数据解得金属棒a反弹的速度为：va=-4.5m/s

设金属棒a最终停在距磁场左边界x处，则从反弹进入磁场到停下来的过程，对金属棒a

BI'd・Z\t'=0-maVa

即El卫一鱼WL=-mva.其中Va=-6.5m/s

2R

联立并代入数据解得：x=0.4m,故D正确。

故选：ACDo

二、非选择题：（本题共5个小题，共54分。）

11.（6分）某实验小组同学利用下列器材做“研究合外力做功与动能变化的关系”实验:

A.一端带有滑轮和刻度尺的轨道

B.两个光电计时器

C.安装有挡光片的小车（质量为M）

D.拴有细线的托盘（质量为mo）

E.可以调节高度的平衡支架

F.一定数量的钩码

甲乙

某小组选用上述器材安装实验装置如图1所示，轨道上安装了两个光电门A、Bo实验步

骤：

①调节两个光电门中心的距离，记为L；

②调节轨道的倾角，轻推小车后，使小车拉着钩码和托盘能沿轨道向下匀速经过光电门

A、B；

③撤去一部分质量为△!«的钩码，让小车仍沿轨道向下加速经过光电门A、B,光电计时

器记录小车通过A、B的时间分别为△口和Atz；

④利用测得的数据求得合外力做功与动能变化的关系。

根据实验过程，滑轮的摩擦力不计，回答以下问题：

（1）图乙是用游标卡尺测挡光片的宽度d,则4=0.735cm。

（2）小车和托盘、祛码组成的系统加速从A到B过程中，合外力做的功W=AmgL；

系统动能的变化量的表达式△£!<=小史也△史二

一2百22

（用测得的物理量的字母符号表示，g为已知量）。通过实验可得出：在误差允许的范围

内合外力所做的功等于系统动能的增量。

【解答】解：（1）此游标卡尺的精度为工r1m=o.o51rl而游标卡尺的读数等于主尺读

数加上游标读数；

（2）根据实验步骤，开始小车拉着钩码和托盘沿轨道向下匀速运动，那么此过程小车受

到的合力就是去掉的钩码Am的重力。

小车通过两个光电门A、B的速度分别为VA=，VB=，去掉钩码△!!!后系

△t4△t2

统的总质量为(M+m+mo-Am),所以系统通过两个光电门时增加的动能△Ek=3

2

722

,可(M+m+mn-Am)di1

(M+m+mo-Am)(v9v》=--------n--------------〔)一1°

乙t、u3/、v4

(Mtm+IUJ-AIU)d262n2

故答案为：(1)0.735；(2)△mgL、--------2--------------[(f—)-(――)]

2石2石2

12.(8分)某学校课题研究小组为了撰写关于未知材料电阻率的研究报告，设计了一个测

量电阻率(被测电阻丝的阻值约为25Q)的实验方案

A.电流表G,内阻Rg=120Q,满偏电流Im=3mA

B.电流表A,内阻约为0.2Q,量程为0〜0.6A

C.电阻箱Ro(0〜9999。，额定电流为0.5A)

D.滑动变阻器R(最大阻值为5C,额定电流为1A)

E.干电池组(电动势为3V,内阻为0.05。)

F.一个开关和导线若干，刻度尺、螺旋测微器。

/JmA

-©------92s

另1--'

图1图2

进行了以下操作:

(1)把电流表G与电阻箱串联改装成电压表使用，最大测量电压为3V,则电阻箱的阻

值应调为Ro=88On«

(2)请用改造完的电压表设计一个测量电阻率的实验电路，根据提供的器材和实验需要,

请将图中电路图1补画完整。

(3)某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下：

次数1234567

Ig/mA0.100.300.701.001.501.702.30

I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520

这个小组的同学在坐标纸上建立Ig、I坐标系，如图2所示，图中已标出了与测量数据对

应的4个坐标点。请在图中标出第2、4、6次测量数据的坐标点，接入电路部分的长度

约为50cm。根据以上数据可以估算出该未知材料的电阻率约为7.0X1060.m(爪=

3.14,结果保留两位有效数字)。

【解答】解：(1)根据欧姆定律得：Ro=--Rg=―3一(17200=880。.

Ig7.003

(2)由于待测电阻阻值远大于滑动变阻器的最大阻值，为测多组实验数据；由于可以直

接读出流过改装后电流表的电流，实验电路图如图1所示；

(3)根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，让尽可能多的点过直线，根据坐标系内

描出的点作出图象如图2所示；

://mA

0

3。020a3皿。05。(>

图2

通过待测电阻的电流为：lR=I-Ig,待测电阻两端的电压为：U=Ig(Rg+R7),

根据欧姆定律可知，电阻丝的电阻：R=」L

IR

根据电阻定律得：R=pL=p—4一

S71(A)2

整理得：Ig=——--阻^-------1

2

Kd(Rg+R0)+2PL

由图示ig-1图象可知，图象的斜率k=---空L-----------=2-3X10~5

2

Kd(Rg+R5)+4PL°・56

代入数据解得:pQ7.5X106a.m

故答案为：(1)880；(2)电路图如图1所示；5.0X10-6(3.7X10-6〜33X10-6)。

13.(10分)某科技小组自己动手制作了一个潜水艇模型。如图所示，高压气瓶通过细管与

压载水箱连接，水箱中有一厚度忽略不计的轻活塞(细管)通向外界，连接各部分的细

管容积不计。下沉前，高压气瓶中已充满高压气体，活塞保持在压载水箱最右侧，潜水

艇下沉到水下h=10m处悬停。此时，通过遥控器将阀门K打开，刚好能够将压载水箱

中的水全部排出时关闭阀门，在这个过程中潜水艇模型的竖直高度变化可以忽略。已知

压载水箱的容积为6L,高压气瓶内气体压强pi=1.0Xl()6pa,大气压强po=l.OXl()5pa,

水的密度p=1.0Xl()3kg/m3,g=10m/s2o若整个过程中气体温度不变，活塞与水箱的摩

擦力忽略不计，求：

(1)高压气瓶中气体的末态压强为大气压的多少倍？

(2)气体膨胀过程是吸热还是放热？

6

【解答】解：(1)已知：pi=1.8X10Pa,Vi=3L,V2=6L

5

封闭气体末状态的压强P4=po+pgh,代入数据解得：p2=2.0X10Pa

封闭气体温度不变，由玻意耳定律得：p4Vl=piV6+p2V2

代入数据解得：P2=4po

(2)气体温度不变，气体内能不变，气体膨胀对外做功，

由热力学第一定律△U=W+Q可知：Q=4U-W=-W>6,气体吸收热量

答：(1)高压气瓶中气体的末态压强为大气压的4倍。

(2)气体膨胀过程是吸热.

14.(12分)在一种新的子母球表演中，让同一竖直线上的小球A和小球B,从距地面高度

为3h和h的地方同时由静止释放，若B与地面发生碰撞后能原速率反弹，且A、B第一

次发生弹性碰撞后，且运动过程中忽略空气阻力的影响，求：

(1)A、B两物体相碰时的位置距地面的距离？

(2)A、B两物体的质量之比是多少？

3h

【解答】解：（1）A、B静止释放后做自由落体运动2=2gh,解得：vf砥

22

设B与地面碰撞后经过时间t两球相遇，贝U：2h=（vt+lgtlgt）

73

解得:

V

联立解得A、B两物体相碰时的位置距地面的距离:hB=vt4gt2=1h

37

（2）设A与B碰撞前两者的速度大小为VA、VB，碰撞后速度大小为V'A