2021届湖南长沙市一中新高考原创预测试卷（二十三）物理

2021届湖南长沙市一中新高考原创预测试卷（二十三）

物理

★祝考试顺利★

注意事项：

1、考试范围：高考范围。

2、答题前，请先将自己的姓名、准考证号用0.5毫米黑色签字笔填写在试题卷和答题卡

上的相应位置，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。用2B铅笔将答题卡上试卷

类型A后的方框涂黑。

3、选择题的作答：每个小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂

黑。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非选择题答题区域的答案一律无效。

4、主观题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸

和答题卡上的非答题区域的答案一律无效。如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新答

案；不准使用铅笔和涂改液。不按以上要求作答无效。

5、选考题的作答：先把所选题目的题号在答题卡上指定的位置用2B铅笔涂黑。答案用

0.5毫米黑色签字笔写在答题卡上对应的答题区域内，写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非选

修题答题区域的答案一律无效。

6、保持卡面清洁，不折叠，不破损，不得使用涂改液、胶带纸、修正带等。

7、考试结束后，请将本试题卷、答题卡、草稿纸一并依序排列上交。

一、单项选择题：本题共5小题，每小题3分，共15分.每小题只有一个选项符合题意.

1.在物理学发展过程中，许多物理学家做出了贡献，他们的科学发现和所采用的科学方法推

动了人类社会的进步，以下说法正确的是（）

A.牛顿利用轻重不同的物体捆绑在一起后下落与单个物体分别下落时快慢的比较推理，推翻

了亚里士多德重的物体下落快、轻的物体下落慢的结论

B.元电荷e的数值为L6X10T6C，最早由法国物理学家汤姆逊通过实验测量得出

C.卡文迪许用扭秤实验，测出了万有引力常量，这使用了微小作用放大法

D.开普勒利用行星运动的规律，并通过“月-地检验”，得出了万有引力定律

【答案】C

【解析】

【详解】A.伽利略利用轻重不同的物体捆绑在一起后下落与单个物体分别下落时快慢的比较

推理，推翻了亚里士多德重的物体下落快、轻的物体下落慢的结论，故A错误；

B.元电荷e的数值为1.6x10-6（2,最早由美国物理学家密立根通过油滴实验测量得出，故B

错误；

C.卡文迪许用扭秤实验，测出了万有引力常量，这使用了微小作用放大法，故C正确;

D.牛顿利用行星运动的规律，并通过“月-地检验”，得出了万有引力定律，故D错误.

故选C.

2.霍尔效应是导电材料中的电流与磁场相互作用而产生电动势的效应，人们利用霍尔效应制

成测量磁场的磁传感器.这类磁传感器测出的是磁感应强度沿轴线方向的分量.如图（1）所

示，陈同学将磁传感器调零后探究条形磁铁附近的磁场，计算机显示磁感应强度为正，他接

下来用探头同样的取向研究长直螺线管（电流方向如图（2）所示）轴向的磁场，以螺线管中

心点为坐标原点，沿轴线向右为x轴正方向，建立坐标系.下列图像可能正确的是（）

【答案】A

【解析】

【详解】在“用磁传感器研究通电螺线管的磁感应强度”的实验中，用磁传感器测量螺线管

的轴线上各点的磁感应强度。螺线管内部的磁场近似为匀强磁场，螺线管管口向外，磁场减

弱。根据该性质可知，8随x的变化是先增大，后不变，再减小，故最后做出比x图象可能是

图中的4图，故A正确，BCD错误。

3.如图所示，倾角为。的光滑斜面体始终静止在水平地面上,其上有一斜劈A,A的上表面水平

且放有一斜劈B,B的上表面上有一物块C,A、B、C一起沿斜面匀加速下滑.已知A、B、C

的质量均为m,重力加速度为g,下列说法正确的是

B.A加速度大小为geos。

c.c可能只受两个力作用

D.斜面体受到地面的摩擦力为零

【答案】C

【解析】

【分析】

整体一起匀加速下滑，具有相同的加速度；先用整体法结合牛顿第二定律求出整体的加速度,

再用隔离法分析个体的受力情况.

【详解】对B、C整体受力分析，受重力、支持力，B、C沿斜面匀加速下滑，则A、B间摩擦

力不为零，BC在水平方向有向左的加速度，则B受A对它的向左的摩擦力，故A错误；选A、

B、C整体为研究对象，根据牛顿第二定律可知A加速度大小为gsin。，故B错误；取C为

研究对象，当斜劈B的倾角也为0时，C只受重力和斜面的支持力，加速度才为%=gsin9,

故C正确；斜面对A的作用力垂直斜面向上，则A对斜面的作用力垂直斜面向下，这个力可

分解为水平和竖直的两个分力，故斜面具有向右相对运动的趋势，斜面受到地面的摩擦力水

面向左，故D错误.故选C.

【点睛】若一个系统中涉及两个或者两个以上物体的问题，在选取研究对象时，要灵活运用

整体法和隔离法.对于多物体问题，如果不求物体间的相互作用力，我们优先采用整体法，

这样涉及的研究对象少，未知量少，方程少，求解简便；很多情况下，通常采用整体法和隔

离法相结合的方法.

4.如图所示，半径为R的金属环竖直放置，环上套有一质量为m的小球，小球开始时静止于

最低点，现使小球以初速度％=J频沿环上滑，小环运动到环的最高点时与环恰无作用力，

则小球从最低点运动到最高点的过程中（）

B.小球在最低点时对金属环的压力是6mg

C.小球在最高点时，重力的功率是根g房

D.小球机械能不守恒，且克服摩擦力所做的功是0.5mgR

【答案】D

【解析】

【详解】AD.小球在最高点与环作用力恰为0时，设速度为心则

V2

mg=m—

解得

从最低点到最高点，由动能定理得

„1I2

-mg*2R-W毋一mv2—mv。

,22

又

解得

/克二0.5侬？

所以机械能不守恒，且克服摩擦力所做的功是0.5磔化故A错误，D正确；

B.在最低点，根据向心力公式得

2

N-mg=m~^

解得

N=lmg

则由牛顿第三定律知，小球在最低点时对金属环的压力是7mg,故B错误；

C.小球在最高点时，重力方向与速度方向垂直，重力的功率为零，故C错误。

故选Do

5.如图所示，匀强电场中有一个以。为圆心、半径为4的圆，电场方向与圆所在平面平行，

圆上有三点从B、C,其中/与C的连线为直径，/4=30°。有两个完全相同的带正电粒子,

带电量均为。（9>0）,以相同的初动能区从/点先后沿不同方向抛出，它们分别运动到反（

两点。若粒子运动到员C两点时的动能分别为魇=2及、蜃=3笈，不计粒子的重力和粒子间

的相互作用，则匀强电场的场强大小为

【答案】D

【解析】

【详解】从1点到6点应用动能定理有：qUAB=2Ek-Ek=Ek

从1点到C点应用动能定理有：QUAC=3^-Ek=2Ek

所以UAC~20AB

做出等势面和电场线如图所示：

26纥

解得E=

3qR

选项D正确，A、B、C错误。

二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，满分16分。每题有多个选项符合题意，全部

选对的得4分，选对但不全的得2分，错选或不答的得0分。

6.2015年12周10日，我国成功将中星1C卫星发射升空，卫星顺利进入预定转移轨道。如图

所示为该卫星沿椭圆轨道绕地球运动的示意图，已知地球半径为此地球表面重力加速度g,

卫星远地点尸距地心。的距离为3凡则（）

A.卫星在远地点的速度小于由史

3

B.卫星经过远地点时的速度最小

C.卫星经过远地点时的加速度小于看

D.卫星经过远地点时加速，卫星有可能再次经过远地点

【答案】ABD

【解析】

【详解】A.若卫星以半径为3"做匀速圆周运动，则

2

「Mmv

CJ--7=m-

(3R)23R

根据GM=R2g整理可以得到

由于卫星到达远地点夕后做近心椭圆运动，故在夕点速度小于避皿，故A正确;

3

B.根据半径与速度的关系可以知道，半径越大则速度越小，故远地点速度最小，故B正确;

C.根据

「Mm

G-------=tng

(37?)2

GRmg

则在远地点

g=8

9

故c错误；

D.卫星经过远地点时加速，则可以以半径为3〃做匀速圆周运动，则可以再次经过远地点，

故D正确。

7.两个线圈套在同一个铁芯上，线圈的绕向如图甲所示，左线圈连着正方形线框aAd,线框

所在区域存在变化的磁场，取垂直纸面向里为正方向，磁感应强度随时间变化的关系如图乙

所示，不计线框以外的感应电场，右侧线圈连接一定值电阻几则下列说法中正确的是

a项d

XXx||

b-------Cl

A.4时刻仍边中电流方向由aT•人，e点电势低于F点电势

B.设勺、％时刻仍边中电流大小分别为耳、4，则有4<G，e点与f点电势相等

C.J〜。时间内通过助边的电荷量为0,通过定值电阻彳的电流方向竖直向下

D.g时刻数边中电流方向由a—>〃，通过定值电阻A的电流方向竖直向下

【答案】BD

【解析】

【详解】A.由图可知，G时刻磁场方向向里且均匀增加，根据楞次定律，线框中感应电流沿

逆时针方向，劭边中电流方向由。一6,根据法拉第电磁感应定律知，正方形线框中的感应电

动势是恒定值，原线圈中电流值恒定，副线圈中不产生感应电动势，e点电势等于/■点电势，

故A错误；

B.根据法拉第电磁感应定律得感应电动势

e-n——=nS——，

△t加

△时刻磁感应强度的变化率小于G时刻的磁感应强度变化率，根据欧姆定律i=（，

知力<为副线圈磁通量不变，定值电阻A中无电流，e点与/•点电势相等，故B正确；

C.6〜t,时间内磁感应强度均匀变化，磁通量均匀变化，感应电动势恒定，有恒定感应电流通

过加，通过ab的电量为<7=〃，不等于0,恒定电流通过铁芯产生恒定磁场，故副线圈磁通量

不变，副线圈无感应电流产生，则定值电阻月中无电流，故C错误；

D.七时刻磁场方向垂直纸面向外，磁场变小，磁通量减小，根据楞次定律得感应电流逆时针,

边中电流方向a-6,磁感应强度的变化率增大，感应电流大小变大，穿过原副线圈的磁通

量增大，根据楞次定律，副线圈中感应电动势上正下负，因此通过定值电阻"的电流方向竖

直向下，故D正确。

故选BD,

8.如图（a）,物块和木板叠放在实验台上，物块用一不可伸长的细绳与固定在实验台上的力

传感器相连，细绳水平.右0时，木板开始受到水平外力厂的作用，在仁4s时撤去外力.细

绳对物块的拉力F随时间t变化的关系如图（b）所示，木板的速度/与时间£的关系如图（c）

所示.木板与实验台之间的摩擦可以忽略.重力加速度取差lOm/一.由题给数据可以得出

A.木板的质量为1kg

B.2s~4s内，力尸的大小为0.4N

C.0~2s内，力尸的大小保持不变

D.物块与木板之间的动摩擦因数为0.2

【答案】AB

【解析】

【详解】结合两图像可判断出0-2s物块和木板还未发生相对滑动，它们之间的摩擦力为静摩

擦力，此过程力尸等于f,故尸在此过程中是变力，即C错误；2-5s内木板与物块发生相对

滑动，摩擦力转变为滑动摩擦力，由牛顿运动定律，对2-4s和4-5s列运动学方程，可解出

质量以为1kg,2-4s内的力F为0.4N,故A、B正确；由于不知道物块的质量，所以无法计算

它们之间的动摩擦因数〃，故D错误.

9.如图所示，带电粒子由静止开始经电压为〃的电场加速后，射入水平放置，电势差为〃的

两导体板间的匀强电场中，带电粒子沿平行于两板水平方向从两板正中间射入，穿过两板后

又垂直于磁场方向射入边界线竖直的匀强磁场中，设粒子射入磁场的位置为以、射出磁场的位

置为从助V两点间的距离为4（不计重力，不考虑边缘效应）（）

XXXX

A.比荷不同的粒子射入磁场的位置物不同

2_2〃必

B.，则'两点间的距离4

C.粒子在磁场中运动轨迹与小有关，但d的大小与W无关

D.粒子在电场中运动的时间与粒子的比荷及加速电压4和偏转电压〃有关

【答案】BC

【解析】

【详解】A.粒子在加速电场中

,,12

曲=-mvQ

解得

%=产

Vm

设偏转电场中的极板长度为£,平行板电容器间距为6,粒子在偏转电场中的运动时的偏转位

移为人则有

\——UL——X---------X——----------------

-22mb%4。力

由此可见粒子射出电场的偏转位移与比荷无关，比荷不同的粒子射入磁场的位置“相同，故A

错误。

B.带电粒子在电场中做类平抛运动，可将射出电场的粒子速度/分解成初速度方向与加速度

方向，设出射速度与水平夹角为0,则有

—=COS^

V

而在磁场中做匀速圆周运动，设运动轨迹对应的半径为此由几何关系可得，半径与直线期V

夹角正好等于根据几何关系

d

—=cos0

R

解得

4=空

v

带电粒子在匀强磁场中运动的半径为

R=—

qB

解得

d_2/nv0_22ml/,

e~c/Bq

故B正确。

C.粒子进入磁场，由动能守恒可得

U,12

也+gyy=—mv~

2

解得

v=回qIqu^

2

ym2mUxb

根据上述计算结果为

d_2pmU]R_mv_1hmt/jmU^L1

+2

'=倒q，q2qUib

可知粒子在磁场中运动轨迹与员有关，但d的大小与员无关，故C正确。

D.设加速电场极板间间距为c,加速电场的电场力提供加速度为

qja

c

1,

由X=—。产可得，粒子在加速电场中运动的时间为

2

2c2mc2

八=一

a

粒子在偏转电场中的运动的时间为

所以粒子在电场中运动的时间与粒子的比荷及加速电压〃有关，和偏转电压丛无关，故D错

误。

故选BCo

三、简答题：本题分必做题（第10、11题）和选做题（第12题）两部分，满分44分。请将解答

填在答题卡相应的位置。

10.为了验证机械能守恒定律，同学们设计了如图甲所示的实验装置：

（1）实验时，一组同学进行了如下操作：

①用天平分别测出重物46的质量屈和极（4的质量含挡光片、3的质量含挂钩，且房》断），

用螺旋测微器测出挡光片的宽度4测量结果如图丙所示，则d=_min；

②将重物/、6用绳连接后，跨放在定滑轮上，一个同学用手托住重物反另一个同学测量出

_（填'”的上表面"'"的下表面”或“挡光片中心”）到光电门中心的竖直距离方，之后

释放重物6使其由静止开始下落；

（2）如果系统（重物尔合的机械能守恒，应满足的关系式为—（用质量屈、触，重力加速

度为g,经过光电门的时间为△3挡光片的宽度d和距离力表示结果）.

（3）实验进行过程中，有同学对实验作了改进，如图乙所示，在6的下面挂上质量为必的钩

码，让屈=版=疝，经过光电门的速度用r表示，距离用/?表示，仍释放重物6使其由静止开始

2

下落，若系统的机械能守恒，则有二=（已知重力加速度为g）.

2/7

(4)为提高实验结果准确程度，以下建议中确实对提高准确程度有作用的是()

A.绳的质量要轻且尽可能光滑

B.在“轻质绳”的前提下，绳子越长越好

C.尽量保证重物只沿竖直方向运动，不要摇晃

D.挡光片的宽度越小越好

【答案】(1).5.315(2).挡光片中心(3).

1zj\2

=用⑷.y(5).AC

【解析】

【详解】(1)[1][2]根据螺旋测微器的读数方法可知：

d=5mm+31.5x0.0lmm=5.315mm

需要测量系统重力势能的变化量，则应该测量出挡光片中心到光电门中心的距离.

(2)[3]系统的末速度为：v=—

△t

则系统重力势能的减小量：

¥，=(弧-

系统动能的增加量为：

"K=；(M+%)声=；(M+%)佟]-

若系统机械能守恒则有：

(%-

(3)[4]若机械能守恒则:

1.

(2m-m)gh=—x3mv~

2

计算得出：

2h3

(3)[5]如果绳子较重，系统的重力势能就会有一部分转化为绳子的动能造成实验误差，故绳

子要轻，所以A正确；绳子不宜太长，长了形变对实验的影响越大，所以B错误；物体末速

度是根据匀变速直线运动求出的，故要保证物体在竖直方向运动，所以C正确；挡光片的宽

度越小测量误差就越大，所以D错误.

11.热敏阻包括正温度系数电阻器（PTC）和负温度系数电阻器（NTC）,正温度系数电阻器的电

阻随温度的升高而增大，负温度系数电阻器的电阻随温度的升高而减小.某实验小组选用下

列器材探究某一热敏电阻R*的导电特性.

A.电流表儿量程10mA,内阻n=lQ）

B.电流表A2量程0.6A,内阻m约为0.5Q）

C.滑动变阻器R（最大阻值200Q）

D.滑动变阻器R?（最大阻值20Q）

E.定值电阻R3（阻值1499Q）

F.定值电阻L（阻值149Q）

G.电器E（电动势15V,内阻忽略）

H.开关与导线若于

（1）实验采用的电路图如图甲所示，则滑动变阻器选,定值电阻R选

（填仪器前的字母序号）.

（2）用笔画线代替导线将图乙中实物按图甲的电路补充完整___________.

（3）该小组根据测量数据作出热敏电阻的U-I图象如图丙所示，则该曲线对应的是

（选填“PTC”或“NTC”）热敏电阻.

（4）若将此热敏电阻直接接到一电动势为9V,内阻为10Q的电源两端，则此时该热敏电阻的

阻值为Q（结果保留三位有效数字）.

【答案】(1).(1)D,(2).E；(3).(2)连线如图所示

(4).(3)NTC；(5).(4)800Q

【解析】

【分析】

(1)为方便实验操作，应选最大阻值较小的滑动变阻器.明确电路结构，从而选择定值电阻:

(2)按照电路图连接实物图；

(3)根据图象应用欧姆定律判断元件阻值随温度变化的关系，然后确定元件类型；

(4)根据PTC的对应伏安特性曲线，再作出电源的伏安特性曲线，则可明确此时电阻的工作

电压和电流，由欧姆定律可求得阻值.

【详解】(D采用滑动变阻器分压接法，故滑动变阻器应选择总阻值较小的D；由图可知，定

值电阻R与电流计串联充当电压表使用，故应采用阻值较大的E；

⑵按照电路图，实物连线如图所示：

(3)由图冰可知，图象上各点与原点连线的斜率减小，故说明电阻随电压的增大而减小，因

此应为负温度系数的热敏电阻，即NTC热敏电阻；

(3)在热敏电阻的伏安特性曲线中作出电源的伏安特性曲线，如图所示：

4/A

乙

两图的交点表示电阻的工作电压和电流，由图可知，电压U=8.0V,电流1=0.1A,故电阻

R=U/I=8.0/0.1=80.0Q（78.9-82.0均可以）

【选修3-51

12.如图所示为氢原子能级的示意图，下列有关说法正确的是

"E/eV

OO---------------------------------------0

4---------------------------------------0.85

3--------------------------------------1.51

2---------------------------------------3.4

1-----------------------------------------13.6

A.处于基态的氢原子吸收10.5eV的光子后能跃迁至，〃=2能级

B.大量处于〃=4能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可辐射出3种不同频率的光

C.若用从〃=3能级跃迁到〃=2能级辐射出的光，照射某金属时恰好发生光电效应，则用从

〃=4能级跃迁到〃=3能级辐射出的光，照射该金属时一定能发生光电效应

D.用n=4能级跃迁到n=l能级辐射出的光，照射逸出功为6.34eV的金属伯产生的光电子

的最大初动能为6.41eV

【答案】D

【解析】

【详解】A.处于基态的氢原子吸收10.2eV的光子后能跃迁至n=2能级，不能吸收10.2eV的

能量.故A错误；

B.大量处于小4能级的氢原子，最多可以辐射出C；=6种，故B错误；

C.从/7=3能级跃迁到n=2能级辐射出的光的能量值大于从77=4能级跃迁到77=3能级辐射出的

光的能量值，用从比3能级跃迁到炉2能级辐射出的光，照射某金属时恰好发生光电效应，

则用从比4能级跃迁到小3能级辐射出的光，照射该金属时不一定能发生光电效应，故C错

误；

I).处于厅4能级的氢原子跃迁到n=l能级辐射出的光的能量为：

£=£4-£,=-0.85-(-13.6)=12.75eV,根据光电效应方程，照射逸出功为6.34eV的金

属伯产生的光电子的最大初动能为：Ehn=£-W=12.75-6.34=6.4leV,故D正确；

13.已知光速为c,普朗克常数为h,则频率为r的光子的动量为。用M个该频率的光

子垂直照射平面镜，光被镜面全部垂直反射回去，则在光照射的过程中，平面镜受到的冲量

大小为____»

hvhv

【答案】(1).一(2).2N—

cc

【解析】

【详解】［1］根据德布罗意波长公式，则光子的动量为

〃=—h=—h=——hv

Ace

v

［2］取入射方向为正方向，根据动量定理，则平面镜受到的冲量为

hv

1=N(p末-p初)=N(-p-p)=-2N一

C

hv

方向与开始时相反，所以平面镜受到的冲量大小为2N—；

c

14.一个静止的铀核(2；知)要放出一个a粒子变成社核(2^Th),已知a粒子动能为EM,

且在核反应中释放的能量全部转化为两个粒子的动能.(已知真空中的光速为c),求：

①社核的动能

②该核反应中的质量亏损.

2119E

【答案】①而②

【解析】

【分析】

(1)衰变过程等效于爆炸，满足动量守恒和能量守恒，结合动能的表达式即可求出；

(2)衰变产生的能量全部以动能的形式释放，可求释放的总能量，结合爱因斯坦质能方程，求

出质量亏损.

【详解】①衰变过程系统动量守恒，以。粒子的速度方向为正方向,

根据动量守恒定律得：弓,一弓,=0

根据动能与动量的关系P=Q鸣

故EkT—TTZE-

2

②根据动能表达式，则释放的总能量：E=Ek]+—Ek,

解得：E=—Ekl

由质能方程知释放总能量为：后△/c?

11QE

解得加72=——

【点睛】本题考查了写核反应方程式、求速度、求质量亏损，知道核反应过程质量数与核电

荷数守恒、应用动量守恒定律、质能方程即可解题.

四、选做题

【选修模块3-3]

15.把一个小烧瓶和一根弯成直角的均匀玻璃管用橡皮塞连成如图所示的装置.在玻璃管内引

入一小段油柱,将一定质量的空气密封在容器内，被封空气的压强跟大气压强相等.如果不计

大气压强的变化，利用此装置可以研究烧瓶内空气的体积随温度变化的关系.

(1)关于瓶内气体，下列说法中正确的有—.

A.温度升高时，瓶内气体体积增大，压强不变

B.温度升高时,瓶内气体分子的动能都增大

C.温度升高,瓶内气体分子单位时间碰撞到容器壁单位面积的次数增多

D.温度不太低,压强不太大时,可视为理想气体

r/io'm'

0k77K

⑵改变烧瓶内气体的温度测出几组体积”与对应温度7、的值，作出匕，图象如图所示.已知

大气压强R=1XIO5Pa,则由状态a到状态b的过程中，气体对外做的功为一J.若此过程中气

体吸收热量60J,则气体的内能增加了___J.

(3)已知1mol任何气体在压强R=1X1()5Pa,温度to-O℃时，体积约为%夕2.4L.瓶内空气

的平均摩尔质量#=29g/mol,体积匕之.24L,温度为7=250c.试估算瓶内空气的质量——.

【答案】(1).AD(2).50(3).10(4).2.66g

【解析】

【详解】(1)[1].A.温度升高时，由于气压等于外界大气压，不变，故瓶内气体体积增大,

故A正确；

B.温度升高时，瓶内气体分子的热运动的平均动能增大，但不是每个分子的动能均增加，故

B错误；

C.气体压强是分子对容器壁的频繁碰撞产生的；温度升高，分子热运动的平均动能增加，气

压不变，故瓶内气体分子单位时间碰撞到容器壁单位面积的次数减少，故C错误；

D.温度不太低，压强不太大时，实际气体均可视为理想气体，故D正确；

故选AD.

(2)[2][3],由状态a到状态方的过程中，气体对外做的功为：

W=7?AV=1.0X105X(2.5X10-3-2X10-3)J=50J

若此过程中气体吸收热量60J,则气体内能增加

△(7=60-50=10J

(3)[4L瓶内空气体积匕=2.24L,温度为7；=25+273=298K,转化为标准状态，有

解得:

物质的量为

2.05L

fl—=0.092moL

22.4L

故质量:

m=nM-0.092moLx29g/mol=1.65g

【选修模块3-4]

16.红外线热像仪通过红外线遥感，可检测出经过它时的发热病人，从而可以有效控制疫情的

传播.关于红外线热像仪，下列说法中正确的是

A.选择红外线进行检测，主要是因为红外线光子能量小，可以节约能量

B.红外线热像仪通过发射红外线照射人体来检测

C.红外线热像仪同时还具有杀菌作用

D.根据物体在不同温度下发射的红外线的频率和强度不同的原理来检测体温

【答案】D

【解析】

【详解】A.因为一切物体均能发出红外线，因此使用红外线进行检测，这里与能量小没有关

系；故A错误.

B.红外线热像仪通过接收到人体发出红外线照射从而来检测.故B错误.

C.紫外线热像仪具有杀菌作用.红外线能量小的多，没有杀菌作用：故C错误.

I).一切物体都能发射红外线，且物体在不同温度下发射的红外线的频率和强度不同，根据此

原理来检测体温，选项D正确；

故选D.

【名师点睛】解答此题要知道：红外线是一种不可见光.红外线具有热效应，所以温度越高

的物体，辐射的红外线越强.紫外线也是一种不可见光，但它与红外线的特点不同.紫外线

可以用来杀菌和消毒.

17.我们想像这样一幅图景：一列火车以接近光速从观察者身边飞驰而过，火车里的观察者看

到沿铁路电线杆距离(填“变大”、“变小”、“不变”)，而地面上的观察者看到

火车车窗的高度(填“变大”、“变小”、“不变”).

【答案】(1).变小(2).不变

【解析】

【分析】

本题关键是知道狭义相对论的一个重要效应一尺缩效应：在尺子长度方向上运动的尺子比静

止的尺子短.

【详解】[1H2].假设一列火车以接近光速从我们身边飞驰而过，根据相对论尺缩效应可知：

车厢长度变短，而车厢高度不变.

18.一列横波在“轴上传播，a,方是x轴上相距端=6m的两质点，t=0时，6点正好到达最

高点，且6点到x轴的距离为4cm,而此时a点恰好经过平衡位置向上运动.已知这列波的频

率为25Hz。求：

(1)求经过时间Is,a质点运动的路程；

(2)若a、6在x轴上的距离大于一个波长，并且波由3传向a,求该波的波速。

【答案】(1)4m；(2)60Q-m/s(n^l,2,3,)

4"+1

【解析】

【详解】(1)由题意可知，波的振幅为4=4cm,周期

7=1=0.04s

因ls=25T,则a点1s内运动的路程

5c=25X4J=4m

(2)波由。传向a,有

5加=(〃+；)2=6m

波速为

600

m/s(77=1,2,3…)。

4n+l

四、计算题：本题共3小题，满分45分.解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演

算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。

19.有一质量妒2kg的物体在水平面上沿直线运动，0时刻起受到与运动方向在一条直线上的

力尸作用，其尸r图像如图(a)所示，物体在第2s末至第4s末的速度-时间关系图像p-t

图如图(b)所示.

(1)根据图像计算第2s末到第4s末物体运动过程中的加速度大小：

(2)计算第2s末到第4s末的时间内物体克服摩擦力所做的功；

(3)已知两图像所取正方向一致，通过定量计算在图(b)中完成0~6s内的全部t图.

【解析】

【详解】(1)物体在第2s末至第4s加速度

Avv-v,8-0...

a)=——=2----L=------m/s2=4m/s2

\tt2-ti4-2

(2)由图(a)可得0-4s内拉力A=10N；

根据牛顿第二定律有

F-f=ma2

解得户2N

由图(a)可得:

52=—x2x8m=8m

，第2s末到第4s末的时间内物体克服摩擦力所做的功

^=^=2x87=167

(3)物体在0-2s时间内，由£+六侬|得ai=6m/s2；

所以片0时

的=-4ti=-6X2m/s=-12m/s

在4-6s时间内，由得

所以物体速度减为0经历的时间为

0-v0-8

t.=-----2-=-----s=2s

%-4

0~6s内的全部v-t图如图所示:

20.如图所示PQ、MN为足够长的两平行金属导轨，它们之间连接一个阻值庐10Q的电阻；导

轨间距为占1m,导轨电阻不计，长约1m,质量犷0.1kg的均匀金属杆水平放置在导轨上(金

属杆电阻不计)，它与导轨的滑动摩擦因数〃=坐，导轨平面的倾角为6=30°在垂直导轨平

面方向有匀强磁场，磁感应强度为所0.5T,今让金属杆AB由静止开始下滑，从杆静止开始到

杆AB恰好匀速运动的过程中经过杆的电量于1c,求：

(1)当AB下滑速度为4m/s时加速度的大小；

(2)AB下滑的最大速度；

(3)AB由静止开始下滑到恰好匀速运动通过的距离；

(4)从静止开始到AB匀速运动过程上产生的热量.

【答案】(1)1%;(2)8%；(3)20m；(4)0.8J

【解析】

【详解】(1)取AB杆为研究对象其受力如图示建立如图所示坐标系

Fx=mgsin0-F^-f=ma

N=mgcos0

摩擦力：f=RN

安培力FA=BIL

E=BLv

D-r2

联立解得：Q=gsin8—4gcos0-------

当u=4%时，"I1为；

D2T2

(2)由上问可知4=8411。一//8(：05。—丝3,当4=()时速度最大，即为％=8以；

mR/、

△①E

(3)从静止开始到匀速运动过程中七=——，/=-,q=It,A(D=BLx代入数据解得:

△tR

x=20m；

(4)由能量守恒得：，"gxsine=g/"T+〃/?igcose2r+。，代入数据得：Q=0.8J.

21.如图所示，质量为必电荷量为g的带负电的粒子从。点以大小为％的速率沿与水平线ON

夹角为6(90、'之。＞0°)的方向射入I区圆形磁场，经偏转能平行于QV进入IV区真空区域。

已知粒子的比荷与=lxl()4c/kg,I区圆形磁场半径R=().5m,磁感应强度大小4=1T.

m

(不计带电粒子的重力和带电粒子之间的相互作用)