2021年湖南省长沙市天心区长郡中学高考物理二模试卷

2021年湖南省长沙市天心区长郡中学高考物理二模试卷

一、选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分.在每小题给出的四个选项中，只有一项

是符合题目要求的.

1.（4分）下列说法正确的是（）

A.采用物理或化学方法可以有效地改变放射性元素的半衰期

B.由玻尔理论知道氢原子从激发态跃迁到基态时会发出光子

C.卢瑟福发现了中子，并预言了质子的存在

D.原子核所含核子单独存在时的总质量小于该原子核的质量

2.（4分）ETC是“电子不停车收费系统”的简称，常见于高速公路出入口，只要在车挡风

玻璃上安装一个打卡装置，提高通行效率。如图所示是一辆汽车通过ETC通道运动过程

的“位移-时间”图。其中0〜ti和t3〜U是直线，下列说法正确的是（）

A.0〜ti汽车做匀加速直线运动

B.ti〜t2汽车做曲线运动

C.t2〜t3汽车做加速直线运动

D.t]〜t2和t2〜t3汽车的加速度方向相同

3.（4分）利用电场可以使带电粒子的运动方向发生改变。现使一群电荷量相同、质量不同

的带电粒子同时沿同一方向垂直射入同一匀强电场，经相同时间速度的偏转角相同，不

计粒子重力及粒子间的相互作用（）

A.动能B.动量C.加速度D.速度

4.（4分）如图所示，一圆环套在固定的倾斜光滑杆上，轻统绕过定滑轮与圆环相连，现用

力F缓慢拉动轻绳，圆环对杆的弹力大小为FN，在圆环从A沿杆向上运动的过程中，下

列说法正确的是（）

A.F一直增大，FN先减小后增大

B.F一直增大，FN一直减小

C.F先减小后增大，FN一直增大

D.F先减小后增大，FN先减小后增大

5.（4分）在刘慈欣的科幻小说《带上她的眼睛》里演绎了这样一个故事：“落日六号”地

层飞船深入地球内部进行探险，在航行中失事后下沉，最后船上只剩下一名年轻的女领

航员，且均匀球壳对壳内质点的引力为零.若地球表面的重力加速度为g,不考虑地球自

转的影响，该处的重力加速度大小为（）

A.0.25gB.0.5gC.2gD.4g

6.（4分）如图，间距均为L的平行虚线M、N、R间存在着磁感应强度大小相等，方向相

反的匀强磁场，长为L的be边与虚线M垂直.现让线框沿be方向以速度v匀速穿过磁场

区域，从c点经过虚线M开始计时（）

二、选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分.在每小题给出的四个选项中，有多项符

合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分.

7.（5分）如图所示，A、B、C、D是真空中一正四面体的四个顶点（正四面体是由四个全

等正三角形围成的空间封闭图形），所有棱长都为a。现在A、B两点分别固定电荷量分

别为均+q和-q的两个点电荷，下列说法正确的是（）

A.C、D两点的场强相同

B.C,D两点的场强大小相等，方向不同

C.C、D两点电势相等

D.将一正电荷从C点移动到D点，电场力做正功

8.（5分）如图所示，竖直平面内固定两根足够长的细杆Li、L2,两杆分离不接触，且两杆

间的距离忽略不计。两个小球a、b（视为质点）质量均为mi上，b杆套在水平杆L2上,

a、b通过较链用长度为L的刚性轻杆连接，将a球从图示位置由静止释放（轻杆与L2

杆夹角为45°）,不计一切摩擦，已知重力加速度为g。在此后的运动过程中（）

A.a球和b球所组成的系统机械能守恒

B.b球的速度为零时，a球的加速度大小一定等于g

C.b球的最大速度为J（2失）gL

D.a球的最大速度为诚怎

9.（5分）如图所示，带有四分之一光滑圆弧轨道的物块A和滑块B、C均静止在光滑水平

地面上，物块A的末端与水平地面相切。一滑块D从物块A的圆弧轨道的最高点由静止

释放，再与滑块C碰撞又与C粘在一起向前运动。已知物块A和三个滑块的质量均为m,

物块A的圆弧轨道半径为R,则下列说法正确的是（）

A.滑块D在圆弧轨道上滑动的过程中对物块A做的功为0

B.与滑块B碰撞前瞬间，滑块D的速度大小为J就

C.滑块D与滑块B碰撞过程中损失的机械能为［mgR

D.滑块B与滑块C碰撞后的速度大小为返莅

3

10.（5分）如图所示，半径为r=lm的两块完全相同的圆形金属板上、下平行水平正对放

置，构成平行板电容器o=O.5C,定值电阳R=19.5（10电容器的两平行板之间的距离d

=60cm。闭合开关S,待电路稳定后，其磁感应强度大小为B=%\此后o=O」m/s

26

的水平初速度向右弹射出带负电的微粒，微粒的质量m=2.5Xl（）8kg、电荷量q=10X

10-9Co取重力加速度g=10m/s2,不计电容器电场的边缘效应，不计带电微粒的电荷对

电容器电场的影响，选接地点为零电势点。则下面说法正确的是（）

A.闭合开关S,电路稳定后，1s内通过定值电阻R的电荷量为7.5C

B.带电微粒离开匀强电场所用的时间不可能等于10s

C.带电微粒离开匀强电场的位置的电势可能为-50V

D.带电微粒在匀强电场中运动的过程中，其电势能的增加量可能等于5X1（/8J

三、非选择题：共56分.第11至14题为必考题，每个试题考生都必须作答；第15至16题

为选考题，考生根据要求作答.（一）必考题：共43分.

11.（6分）为了验证动量守恒定律（探究碰撞中的不变量），某同学选取了两个材质相同、

体积不等的立方体滑块A和B,按下述步骤进行实验：

步骤1：在A、B的相撞面分别装上橡皮泥，以便二者相撞以后能够立刻结为整体；

步骤2：安装好实验装置如图1,铝质轨道槽的左端是倾斜槽，右端是长直水平槽。倾斜

槽和水平槽由一小段

圆弧连接，轨道槽被固定在水平桌面上，在轨道槽的侧面与轨道等高且适当远处装一台

数码频闪照相机；

步骤3：让滑块B静置于水平槽的某处，滑块A从斜槽某处由静止释放，同时开始频闪

拍摄，得到一幅多次曝光的数码照片；

步骤4：多次重复步骤3,得到多幅照片，挑出其中最理想的一幅，将刻度尺紧靠照片放

置，如图2所示。

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W〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃/7/7〃/〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃/A

图2

（1）由图分析可知，滑块A与滑块B碰撞发生的位置____0

①在P5、P6之间

②在P6处

③在P6、P7之间

（2）为了探究碰撞中动量是否守恒，需要直接测量或读取的物理量是O

①A、B两个滑块的质量mi和m2

②滑块A释放时距桌面的高度

③频闪照相的周期

④照片尺寸和实际尺寸的比例

⑤照片上测得的S45、S56和S67、S78

⑥照片上测得的S34、S45、S56和S67、S78、S89

⑦滑块与桌面间的动摩擦因数

写出验证动量守恒的表达式。

12.（9分）为测量甲、乙金属丝的电阻率，小明同学设计了如图（a）、（b）所示的两种实

验方案

（1）小明先进行了如图（a）方案的测量;

①他首先利用游标卡尺和螺旋测微器分别测出甲、乙两根不同金属丝的直径，示数分别

如图（c）、图（d）甲=mm、d乙=mm；

②实验过程中，小明先将甲金属丝接入电路，并用米尺测出接入电路中的甲金属丝的长

度l=50.00cm.闭合开关后移动滑动变阻器的滑片分别处于不同的位置，其中5组数据的

对应点他已经标在如图（e）所示的坐标纸上，并在图（e）画出U—I图线；

实验次数123456

U/V0.901.201.501.802.102.40

I/A0.180.240.310.370.430.49

③该方案测得的甲金属丝的电阻率p=Qm（计算结果保留两位有效数字）；

（2）小明又用如图（b）方案测量乙金属丝的电阻率，实验中他可以通过改变接线夹［即

图（b）；

①实验操作步骤：

a.正确连接电路，设定电阻箱的阻值，闭合开关

b.读出电流表的示数，记录接线夹的位置

c.断开开关，测出接入电路的金属丝的长度

d.闭合开关，重复b、c的操作

②根据测得电流与金属丝接入长度关系的数据，绘出如图（f）所示的关系图线，若已测

得乙金属丝的直径为d,已知电源的电动势为E、内阻为r.则乙金属丝的电阻率

为;（写出电阻率的计算式）

（3）电表的内阻可能对实验产生系统误差，图（b）方案电阻率测量值（选

填“大于”“小于”或“等于"）真实值.

0I2cm

山汕州卅||川田山1

20

图（c）图（d）

图（e）图5

13.（14分）如图所示，固定在水平地面上的工件，由AB和BD两部分组成，NAOB=37°,

圆弧的半径R=0.5m；BD部分水平，长度为0.2m,可视为质点的物块从A端由静止释

放，恰好能运动到D点.（g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8）求:

（1）为使物块恰好运动到C点静止，可以在物块运动到B点后，对它施加一竖直向下

的恒力F

（2）为使物块运动到C点时速度为零，也可先将BD部分以B为轴向上转动一锐角0,

。应为多大？（假设B处有一小段的弧线平滑连接，物块经过B点时没有能量损失）

（3）接上一问，求物块在BD板上运动的总路程.

14.（14分）放射性同位素电池具有工作时间长、可靠性高和体积小等优点，是航天、深海、

医学等领域的重要新型电源，也是我国近年重点科研攻关项目。某同学设计了一种利用

放射性元素P衰变的电池，如图1所示，在金属球壳内部的球心位置放有一小块与球壳

绝缘的放射性物质，已知单位时间内从放射性物质射出的电子数为N,射出电子的最小

动能为E”最大动能为E2。在Ei和E2之间，任意相等的动能能量区间内的电子数

相同。为了研究方便，假设所有射出的电子都是沿着球形结构径向运动，a和b为接线柱。

（2）求a、b之间的最大电势差Um，以及将a、b短接时回路中的电流I短：

（3）在a、b间接上负载时，两极上的电压为U,通过负载的电流为I。论证电流大小I

随电压U变化的关系；

（4）若电源的电流保持恒定且与负载电阻无关，则可称之为恒流源。请分析负载电阻满

足什么条件时该电源可视为恒流源。

（注意：解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量，要在解题中做必要的说明）

【物理一一选修3—3］（13分）

15.（5分）下列说法正确的是（)

A.布朗运动是分子的无规则运动

B.处于完全失重的水滴呈球形，是液体表面张力作用的结果

C.一辆空载的卡车停在水平地面上，在缓慢装沙过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度

不变，若把车胎内气体看成理想气体，则胎内气体向外界放热

D.民间常用“拔火罐”来治疗某些疾病，方法是用镜子夹一棉球，沾一些酒精，点燃,

在罐内迅速旋转一下再抽出，迅速将火罐开口端紧压在皮肤上，火罐就会紧紧地被“吸”在

皮肤上，其原因是当火罐内的气体体积不变时，温度降低，压强增大

E.一定质量的理想气体体积不变时，温度越高，单位时间内容器的内壁单位面积受到气

体分子撞击的次数越多

16.（8分）新冠疫情期间，武汉市医疗物资紧缺，需要从北方调用大批钢瓶氧气（如图），

在北方时测得钢瓶内氧气压强为1.2Xl（）7pa,温度为7℃,长途运输到武汉方舱医院检测

时测得钢瓶内氧气压强为1.26Xl（）7pa.在方舱医院实际使用过程中，先用小钢瓶（加抽气

机）缓慢分装，小钢瓶体积为10L,分装后每个小钢瓶内氧气压强为4Xl（）5pa,要求大

钢瓶内压强降到2X105Pa时就停止分装.不计运输过程中和分装过程中氧气的泄漏，求：

①在武汉检测时钢瓶所处环境温度为多少摄氏度？

②I一大钢I瓶可分I装多少小瓶供病人使用？

【物理——选修3—4】（13分）

17.关于机械波与电磁波，下列说法中正确的是（）

A.简谐机械波在给定的不同的均匀介质中传播中，振动的频率不变

B.弹簧振子在四分之一个周期里运动的路程一定等于一个振幅

C.“海市蜃楼”是光的全反射现象的结果

D.当火车进站时，车站上的观察者听到汽笛声尖锐刺耳，是因为观察者接收到的波源频

率大于波源发出的频率

E.机械波能在真空中传播

18.如图所示，半径为R的半圆形透明介质放在水平地面上，一束单色光平行于底面AB

照射在圆弧面上的P点，P点到AB面的距离为❷R,Q点到AB的距离为3R,照射到

55

地面上的C点（已知sinl6°=工，sin37°=3,sin53°=4）,求：

2555

①介质对单色光的折射率；

②光线从P点折射后，照射到地面上的C点的时间。（结果用根号表示）

2021年湖南省长沙市天心区长郡中学高考物理二模试卷

参考答案与试题解析

一、选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分.在每小题给出的四个选项中，只有一项

是符合题目要求的.

1.（4分）下列说法正确的是（）

A.采用物理或化学方法可以有效地改变放射性元素的半衰期

B.由玻尔理论知道氢原子从激发态跃迁到基态时会发出光子

C.卢瑟福发现了中子，并预言了质子的存在

D.原子核所含核子单独存在时的总质量小于该原子核的质量

【解答】解：A、半衰期的大小与元素所处的物理环境和化学环境无关，故A错误；

B、由玻尔理论知道氢原子从激发态跃迁到基态时，故B正确；

C、卢瑟福发现了质子并预言了中子的存在，故C错误；

D、原子核所含核子单独存在时的总质量应大于该原子核的质量，质量亏损。

故选：B。

2.（4分）ETC是“电子不停车收费系统”的简称，常见于高速公路出入口，只要在车挡风

玻璃上安装一个打卡装置，提高通行效率。如图所示是一辆汽车通过ETC通道运动过程

的''位移-时间”图。其中0〜ti和t3〜14是直线，下列说法正确的是（）

A.0〜ti汽车做匀加速直线运动

B.ti〜t2汽车做曲线运动

C.t2〜t3汽车做加速直线运动

D.t|~t2和t2~t3汽车的加速度方向相同

【解答】解：A、x-t图像的斜率表示速度I内图像的斜率不变，说明汽车的速度不变,

故A错误；

B、位移-时间图像只能表示直线运动的位移随时间的变化规律I〜t4汽车做直线运动，

故B错误；

C、t2〜t3内图像的斜率不断增大，说明汽车的速度增大，故C正确；

D、t6〜t2汽车做减速直线运动，加速度方向与速度方向相反。t2〜t2汽车做加速直线运动,

加速度方向与速度方向相同，所以，口〜t2和t4〜t3汽车的加速度方向相反，故D错误。

故选：Co

3.（4分）利用电场可以使带电粒子的运动方向发生改变。现使一群电荷量相同、质量不同

的带电粒子同时沿同一方向垂直射入同一匀强电场，经相同时间速度的偏转角相同，不

计粒子重力及粒子间的相互作用（）

A.动能B.动量C.加速度D.速度

【解答】解：粒子的加速度：a=^

m

经相同时间速度的偏转角：tane=1耳=迫*=或。

v0v0mv4

从表达式可以看出，偏转角仅与粒子的初动量有关，故ACD错误。

故选：B。

4.（4分）如图所示，一圆环套在固定的倾斜光滑杆上，轻统绕过定滑轮与圆环相连，现用

力F缓慢拉动轻绳，圆环对杆的弹力大小为FN,在圆环从A沿杆向上运动的过程中，下

列说法正确的是（）

A.F一直增大，FN先减小后增大

B.F一直增大，FN-"直减小

C.F先减小后增大，FN一直增大

D.F先减小后增大，FN先减小后增大

【解答】解：对圆环受力分析如图所示,

N

8卜

A

G

圆环受到T、G、FN三个力的作用，其中题目所给F=T,三个力恰组成一个闭合的三角

形，支持力方向不变，三个力的动态分析图如图所示，拉力与竖直方向夹角越来越小，

FN一直减小，所以B正确；

故选：B。

5.（4分）在刘慈欣的科幻小说《带上她的眼睛》里演绎了这样一个故事：“落日六号”地

层飞船深入地球内部进行探险，在航行中失事后下沉，最后船上只剩下一名年轻的女领

航员，且均匀球壳对壳内质点的引力为零.若地球表面的重力加速度为g,不考虑地球自

转的影响，该处的重力加速度大小为（）

A.0.25gB.0.5gC.2gD.4g

【解答】解：设地球的密度为p,则在地球表面：G粤=mg

R2

地球的质量为j[=p■兀R3

联立可得，地表重力加速度表达式为8卷兀pGR

由题意可知，地面以下深0.5R处的重力加速度相当于半球为7.5R的球体表面的重力加

速度，即g'号兀PG・/R

对比可得g'=7.5g,故B正确。

故选：B,

6.（4分）如图，间距均为L的平行虚线M、N、R间存在着磁感应强度大小相等，方向相

反的匀强磁场，长为L的be边与虚线M垂直.现让线框沿be方向以速度v匀速穿过磁场

区域，从c点经过虚线M开始计时（）

NR

x|••:

X；••:

I

X•••:

II

XI•••

II

X1•••

【解答】解：C点由虚线M运动到虚线N的过程中，导线切割的有效长度h=vt

F21u）524

感应电流方向沿逆时针，根据电功率公式有p=_殳=^_

1RRR

c点由虚线N运动到虚线R的过程中，导线切割的有效长度：12=2vt

F2Iv）224

电流方向沿顺时针，根据电功率公式有=_4=^_g--4BV2.

「6RR=Rr

ab边由虚线N运动到虚线R的过程中，导线切割的有效长度l6=vt

电流方向沿逆时针，根据电功率公式有p=幺=91坦_=吧」^2,ABD错误。

3RRR

故选：Co

二、选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分.在每小题给出的四个选项中，有多项符

合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分.

7.（5分）如图所示，A、B、C、D是真空中一正四面体的四个顶点（正四面体是由四个全

等正三角形围成的空间封闭图形），所有棱长都为a。现在A、B两点分别固定电荷量分

别为均+q和-q的两个点电荷，下列说法正确的是（）

A.C、D两点的场强相同

B.C,D两点的场强大小相等，方向不同

C.C、D两点电势相等

D.将一正电荷从C点移动到D点，电场力做正功

【解答】解：ABC、由题，C、D在同一等势面上，C、D两点的场强都与等势面垂直，

方向相同，场强大小相等、D两点的场强，故AC正确；

D、由题，C、D在同一等势面上，将一正电荷从C点移动到D点，故D错误。

故选：AC,

8.（5分）如图所示，竖直平面内固定两根足够长的细杆Li、L2,两杆分离不接触，且两杆

间的距离忽略不计。两个小球a、b（视为质点）质量均为mi上，b杆套在水平杆L2上,

a、b通过钱链用长度为L的刚性轻杆连接，将a球从图示位置由静止释放（轻杆与L2

杆夹角为45°）,不计一切摩擦，已知重力加速度为g。在此后的运动过程中（）

A.a球和b球所组成的系统机械能守恒

B.b球的速度为零时，a球的加速度大小一定等于g

C.b球的最大速度为后砌

【解答】解：A、a球和b球所组成的系统只有重力做功，故A正确

B、b球速度为0时2所在面，在竖直向只受重力作用，故B正确

C、当a球运动到两杆的交点后再向下运动L距离，a的速度为5bm，由机械能守恒得:

mg(L+^^L)=_L2

822mvbn

解得：Vbm=yj(6+y2)gL,故C正确

D、a球运动到两杆的交点处，此时a的速度为Va,由机械能守恒得:

唔="

得：=

但此后杆向下运动，会再加速一段距离后达到一最大速度再减速到0环区，故D错误

故选：ABC0

9.（5分）如图所示，带有四分之一光滑圆弧轨道的物块A和滑块B、C均静止在光滑水平

地面上，物块A的末端与水平地面相切。一滑块D从物块A的圆弧轨道的最高点由静止

释放，再与滑块C碰撞又与C粘在一起向前运动。己知物块A和三个滑块的质量均为m,

物块A的圆弧轨道半径为R,则下列说法正确的是（）

A.滑块D在圆弧轨道上滑动的过程中对物块A做的功为0

B.与滑块B碰撞前瞬间，滑块D的速度大小为J嬴

C.滑块D与滑块B碰撞过程中损失的机械能为LmgR

4

D.滑块B与滑块C碰撞后的速度大小为返

3

【解答】解:A、D在A上滑动时，且系统机械能守恒D-mvA,且mgR=lmVTs8+l6,

2D2A

两式联立解得A.D分离时的速度为VD=VA=J正，即A与D的速度大小相等，下滑过

程对A由动能定理得：W=lmv/,解得W=2，故A错误；

2A2

B、D与B碰撞前的速度即为A.D分离时D的速度大小，为J店；

C、D与B碰撞过程动量守恒D=（m+m）VB,则碰撞后B.D整体的速度大小为VB=YiR,

4

损失的机械能△E=/invD7-）vg[mgR：

D、B与C碰撞过程中，有（m+m）VB=（m+m+m）vc，则B与C碰撞后的速度大小为

vc=S,故D错误。

5

故选:BCo

10.（5分）如图所示，半径为r=lm的两块完全相同的圆形金属板上、下平行水平正对放

置，构成平行板电容器0=0.5。，定值电阳R=19.5Q。电容器的两平行板之间的距离d

=60cm。闭合开关S,待电路稳定后，其磁感应强度大小为B=2旦T。此后o=O.lm/s

26

的水平初速度向右弹射出带负电的微粒，微粒的质量m=2.5Xl（/8kg、电荷量q=io义

10-9Co取重力加速度g=10m/s2,不计电容器电场的边缘效应，不计带电微粒的电荷对

电容器电场的影响，选接地点为零电势点。则下面说法正确的是（）

A.闭合开关S,电路稳定后，1s内通过定值电阻R的电荷量为7.5C

B.带电微粒离开匀强电场所用的时间不可能等于10s

C.带电微粒离开匀强电场的位置的电势可能为-50V

D.带电微粒在匀强电场中运动的过程中，其电势能的增加量可能等于5X10-8J

【解答】解：A、电路稳定后，所以通过定值电阻的电荷量为0；

B、电路稳定后，所以微粒受到的静电力F，u=q旦，解得F电=2.4X1（/7N,方向竖直向

d

±'8X10N=5.5X10-7N,方向竖直向下，tj=mg。当磁场方向平行于初速度V8的方向时，

微粒做匀速直线运动工，解得t=10s；

V。

mvn

C、当磁场方向垂直于初速度方向和电场方向决定的平面向外时，轨迹半径ri=—

qB

解得ri=23m。设微粒离开平行板时在竖直方向向上偏转距离为d4,如图所示，由几何

5

关系可知（ri-di）4+J=解得di=0.8m,因为上极板电势为Oi=-E（旦-di）解

1d8

得（pi=-25V,同理，微粒在平行板间向下偏转做匀速圆周运动，在竖直方向向下偏转

的距离也为d8，所以射出点的电势年2=-旦（旦+d5）解得＜P2=-125V。所以，射出点

d2

的电势可能为-50V。

D、若粒子在竖直向下方向偏转距离为di=2.2m时，电场力做负功，亚电=-4旦必解得

d

W-2X10-8J,所以勺，故D正确。

故选：CD,

三、非选择题：共56分.第11至14题为必考题，每个试题考生都必须作答；第15至16题

为选考题，考生根据要求作答.（一）必考题：共43分.

11.（6分）为了验证动量守恒定律（探究碰撞中的不变量），某同学选取了两个材质相同、

体积不等的立方体滑块A和B,按下述步骤进行实验：

步骤1：在A、B的相撞面分别装上橡皮泥，以便二者相撞以后能够立刻结为整体；

步骤2：安装好实验装置如图1,铝质轨道槽的左端是倾斜槽，右端是长直水平槽。倾斜

槽和水平槽由一小段

圆弧连接，轨道槽被固定在水平桌面上，在轨道槽的侧面与轨道等高且适当远处装一台

数码频闪照相机；

步骤3：让滑块B静置于水平槽的某处，滑块A从斜槽某处由静止释放，同时开始频闪

拍摄，得到一幅多次曝光的数码照片；

步骤4：多次重复步骤3,得到多幅照片，挑出其中最理想的一幅，将刻度尺紧靠照片放

置，如图2所示。

（1）由图分析可知，滑块A与滑块B碰撞发生的位置

①在P5、P6之间

②在P6处

③在P6、P7之间

(2)为了探究碰撞中动量是否守恒，需要直接测量或读取的物理量是①⑥。

①A、B两个滑块的质量mi和m2

②滑块A释放时距桌面的高度

③频闪照相的周期

④照片尺寸和实际尺寸的比例

⑤照片上测得的S45、S56和S67、S78

⑥照片上测得的S34、S45、S56和S67、S78、S89

⑦滑块与桌面间的动摩擦因数

写出验证动量守恒的表达式mi(S45+2S56-S34)=(mi+m2)(2S67+S78-S89)»

【解答】解：(1)由图可知si2=3.00cm,S23=2.80cm,S34=4.60cm,S45=2.40cm,S56

—2.20cm,S67=8.60cm,S78=1.40cm,S89=L20cm，可知A、B相撞的位置在P6处。

(2)为了探究A、B相撞前后动量是否守恒，所以要测量Ai、ms和碰撞前后的速度。

设照相机拍摄时间间隔为T

P4处的速度为：V4=534+545

3T

P5处的速度为：V5=5■”:毡色

6T

S+2SS

因为V5=j+v2所以A6处的速度为：V6=4556-34

22T

同理可得碰撞后AB在P5处的速度为：V6'=2S67+S78~S89

6T

若动量守恒则有：miV6=(m?+m2)V6'

整理得：ms(S45+2S56-S34)=(mi+m7)(2S67+S78-S89)

因此需要测量或读取的物理量是：①⑥。

故答案为：(1)②；(2)①⑥、mi(S45+7S56-S34)=(mi+m2)(7S67+S78-S89)

12.(9分)为测量甲、乙金属丝的电阻率，小明同学设计了如图(a)、(b)所示的两种实

验方案

(1)小明先进行了如图(a)方案的测量；

①他首先利用游标卡尺和螺旋测微器分别测出甲、乙两根不同金属丝的直径，示数分别

如图（c）、图（d）中=1.75mm、d/.=0.548mm；

②实验过程中，小明先将甲金属丝接入电路，并用米尺测出接入电路中的甲金属丝的长

度l=50.00cm.闭合开关后移动滑动变阻器的滑片分别处于不同的位置，其中5组数据的

对应点他已经标在如图（e）所示的坐标纸上，并在图（e）画出U-I图线；

实验次数123456

U/V0.901.201.501.802.102.40

I/A0.180.240.310.370.430.49

③该方案测得的甲金属丝的电阻率。=2.3X10-5gm（计算结果保留两位有效数

字）；

（2）小明又用如图（b）方案测量乙金属丝的电阻率，实验中他可以通过改变接线夹［即

图（b）；

①实验操作步骤：

a.正确连接电路，设定电阻箱的阻值，闭合开关

b.读出电流表的示数，记录接线夹的位置

c.断开开关，测出接入电路的金属丝的长度

d.闭合开关，重复b、c的操作

②根据测得电流与金属丝接入长度关系的数据，绘出如图（f）所示的关系图线，若己测

得乙金属丝的直径为d,已知电源的电动势为E、内阻为r.则乙金属丝的电阻率为

兀E包上；（写出电阻率的计算式）

4.

（3）电表的内阻可能对实验产生系统误差，图（b）方案电阻率测量值等于（选填

“大于”“小于”或“等于"）真实值.

0

“卅1卅1■）■卅III用小停

020

图（c）图(d)

图（e）图5

【解答】解：（1）①游标卡尺的读数方法是：主尺的示数+游标尺对齐的刻度X精确度;

螺旋测微器的读数方法是：固定刻度示数+可动刻度示数X精确度；

甲图中的游标卡尺为20分度，精确度为0.05mm,

两根金属丝直径的测量值分别为d甲=lmm+6.05X15mm=1.75mm；dz,=0.6mm+0.01X

4.6mm=0.548mm；

②通过观察，没标出的是第三组数据，用直线将这些点连接起来即可；

，八

③由图像可知根据Rx*等=4.80

根据RX=P94Pl

兀谓

23

5

解得p=4.14X（1.；黑,3）X4.8Q.x2.3X10~Q,n

（2）②由闭合电路的欧姆定律E=I（p—+r+R）=I（p-^-4T+R）

S%d2

即上二£—i-+E

171d2EE

则上^=k

Kd4E

则pJE；2k

（3）图（a）中电压的测量值偏大，导致电阻测量值偏大；图（b）中若考虑电流表内阻,

则KL+r+R+%则电阻率的测量值不变.

2

IKdEE

2

故答案为：（1）①2.75；0.548；③2.2X10-5；（2）兀Edk；（3）等于

8

13.（14分）如图所示，固定在水平地面上的工件，由AB和BD两部分组成，ZAOB=37°,

圆弧的半径R=0.5m；BD部分水平，长度为0.2m,可视为质点的物块从A端由静止释

放，恰好能运动到D点.（g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8）求：

（1）为使物块恰好运动到C点静止，可以在物块运动到B点后，对它施加一竖直向下

的恒力F

（2）为使物块运动到C点时速度为零，也可先将BD部分以B为轴向上转动一锐角9,

。应为多大？（假设B处有一小段的弧线平滑连接，物块经过B点时没有能量损失）

（3）接上一问，求物块在BD板上运动的总路程.

【解答】解：(1)设BD段长度为1,动摩擦因数为由根据动能定理：W.S=AEK

从A到D的过程中有：mgR(1-cos37°)-nmgl=O-5

从A到C恰好静止的过程中有：mgR(l-cos37°)-HFN1-7-0

又BC段有：FN=F+mg

代入数据联立解得：n=0.2F=10N

(2)右图中，从A到C的过程中

mgR(l-cos370)-mg-^-sin9-M-FJJ^O-O

其中FN=mgcos0

联立解得：0=37°

(3)物块在C处速度减为零后，由于mgsinO>umgcos。物块将会下滑，故物块将做往

复运动.根据能量守恒定律有：

mgR(7-cos370)=Q

而摩擦生热为：Q=fs

f=nmgcosQ

代入数据解得物块在BD板上的总路程为：s=0.25m

答：⑴F应为10N；

(2)角应为37°；

(3)物块在BD板上的总路程s=0.25m.

14.(14分)放射性同位素电池具有工作时间长、可靠性高和体积小等优点，是航天、深海、

医学等领域的重要新型电源，也是我国近年重点科研攻关项目。某同学设计了一种利用

放射性元素p衰变的电池，如图1所示，在金属球壳内部的球心位置放有一小块与球壳

绝缘的放射性物质，已知单位时间内从放射性物质射出的电子数为N,射出电子的最小

动能为E”最大动能为E2。在Ei和E2之间，任意相等的动能能量区间内的电子数

相同。为了研究方便，假设所有射出的电子都是沿着球形结构径向运动，a和b为接线柱。

（2）求a、b之间的最大电势差Um，以及将a、b短接时回路中的电流I短；

（3）在a、b间接上负载时，两极上的电压为U,通过负载的电流为I。论证电流大小I

随电压U变化的关系；

（4）若电源的电流保持恒定且与负载电阻无关，则可称之为恒流源。请分析负载电阻满

足什么条件时该电源可视为恒流源。

（注意：解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量，要在解题中做必要的说明）

【解答】解：（1）0衰变的实质是1个中子转化为1个质子和8个电子，即其核反应方

程为：n-H+e

（2）根据动能定理，则有：-eUm=0-E2

解得，a、b之间的最大电势差为：u=±工

me

将a、b短接时所有逸出电子都能由球心处的放射源到达球壳短=Ne

（3）①在OVeUWEi时，，即5<UW—L时，在单位时间内到达的电荷量为该电池可以供

e

给的最大电流

②在Ei〈eUVE8时，即与L<UV2时，这些电子决定了通过负载的电流（其余电子将

ee

在球心与球壳间往复运动。

E6-eU

这些电子数与从放射性物质飞出的总电子数之比为:

E2-El

因为单位时间发射的电子是按照能量均匀分布的，所以这时通过负载的电流r为:

E5-eU

I'=T1Ne=Ne

Eg2-PEl

F

③在eU=E8即U=_2时，电子将无法到达球壳。

e

综合①②③的分析，可知I随电压U变化的伏安特性关系

(4)当0<UW%>时，所有的电子都能够飞到球壳上有：U=IR=NeR

e

解得：当负载电阻满足OVRW上!时，该电池是恒流源。

Ne2

答：(1)原子核是由质子;H和中子;，B衰变的实质是1个中子转化为2个质子和1个

电子；

(2)那么a、b之间的最大电势差.、b短接时回路中的电流是Ne；

e

(3)在a、b间接上负载时，通过负载的电流为I,I与U关系的图线如上图所示；

(4)当负载电阻满足4VRW刍-时，该电池是恒流源。

Ne2

【物理一一选修3—3】(13分)

15.(5分)下列说法正确的是()

A.布朗运动是分子的无规则运动

B.处于完全失重的水滴呈球形，是液体表面张力作用的结果

C.一辆空载的卡车停在水平地面上，在缓慢装沙过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度

不变，若把车胎内气体看成理想气体，则胎内气体向外界放热

D.民间常用“拔火罐”来治疗某些疾病，方法是用镜子夹一棉球，沾一些酒精，点燃,

在罐内迅速旋转一下再抽出，迅速将火罐开口端紧压在皮肤上，火罐就会紧紧地被“吸”在

皮肤上，其原因是当火罐内的气体体积不变时，温度降低，压强增大

E.一定质量的理想气体体积不变时，温度越高，单位时间内容器的内壁单位面积受到气

体分子撞击的次数越多

【解答】解：A、布朗运动是悬浮在液体(或气体)中的固体小颗粒所做的无规则运动，

故A错误；

B、处于完全失重的水滴呈球形，故B正确；

C、汽车在缓慢装沙的过程中，而气体温度不变，外界对气体做功，放出热量；

D、把罐扣在皮肤上，体积不变，温度不断降低，由查理定律可知，火罐内气体压强小于

外界大气压，故D错误；

E、一定质量的理想气体体积不变时，温度越高，则单位时间内容器的内壁单位面积受到

气体分子撞击的次数越多。

故选：BCE,

16.(8分)新冠疫情期间，武汉市医疗物资紧缺，需要从北方调用大批钢瓶氧气(如图)，

在北方时测得钢瓶内氧气压强为1.2Xl()7pa,温度为rc,长途运输到武汉方舱医院检测

时测得钢瓶内氧气压强为1.26Xl()7pa.在方舱医院实际使用过程中，先用小钢瓶(加抽气

机)缓慢分装，小钢