1、江苏省江苏省 2021 年新高考模拟预测物理试卷（四）年新高考模拟预测物理试卷（四） 一、单项选择题一、单项选择题:共共 11 题，每题题，每题 4 分，共分，共 44 分。每题只有一个选项最符合题意。分。每题只有一个选项最符合题意。 1.1.如图所示，一定质量的理想气体由状态 A 沿平行纵轴的直线变化到状态 B，则它的状态变化过程是( ) A气体的温度不变 B气体的内能增加 C气体的分子平均速率减少 D气体分子在单位时间内与器壁单位面积上碰撞的次数不变 2.2.我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证，这是我国对国际热核聚变 项目的重大贡献。下列核反应方程中属于聚变
2、反应的是（ ） A.21H31H42He10n B.14 7N 4 2He 17 8O 1 1H来源:学科网 C.42He27 13Al 30 15P 1 0n D.235 92U 1 0n 144 56Ba 89 36Kr3 1 0n 3.可调式理想变压器示意图如图所示，原线圈的输入电压为 U1，副线圈输出电压为 U2，R 为电阻。将原线 圈输入端滑动触头 P 向下移动时。下列结论中正确的是（ ） A输出电压 U2增大 B流过 R 的电流减小 C原线圈输入电流减小 D原线圈输入功率不变 4.如图甲所示是演示简谐运动图像的装置，它由一根较长的细线和较小的沙漏组成。当沙漏摆动时，漏斗中 的细沙均
3、匀流出，同时匀速拉出沙漏正下方的木板，漏出的细沙在板上会形成一条曲线，这条曲线可以理 解为沙漏摆动的振动图像。图乙是同一个沙漏分别在两块木板上形成的曲线(图中的虚线)，已知 P、Q 分别 是木板 1 上的两点，木板 1、2 的移动速度分别为 v1、v2，则（ ） AP 处堆积的细沙与 Q 处一样多 BP 处堆积的细沙比 Q 处多 Cv1v243 Dt1t234 5.如图所示，有一矩形线圈的面积为 S，匝数为 N，电阻不计，绕 OO轴在水平方向的磁感应强度为 B 的 匀强磁场中以角速度 匀速转动，从图示位置开始计时。矩形线圈通过铜滑环接理想变压器原线圈，副线 圈接有固定电阻 R0和滑动变阻器 R
4、，下列判断正确的是( ) A矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为 eNBSsin t B. 矩形线圈从图示位置经过 2时间内，通过电流表 A1的电荷量为零 C滑动变阻器的滑片向上滑动过程中，电流表 A1和 A2示数都变小 D滑动变阻器的滑片向上滑动过程中，电压表 V1示数不变，V2和 V3的示数都变小 6.质量为 m 的球从地面以初速度 v0竖直向上抛出，已知球所受的空气阻力与速度大小成正比。下列图像分 别描述了球在空中运动的加速度 a、速度 v 随时间 t 的变化关系和动能 Ek、机械能 E(选地面处重力势能为 零)随球距离地面高度 h 的变化关系，其中可能正确的是( ) 7.如图所示的
5、电路中，电源电动势为 E、内阻为 r，R0为定值电阻，电容器的电容为 C。闭合开关 S，增大 可变电阻 R 的阻值，电压表示数的变化量为 U，电流表示数的变化量为 I，则( ) A变化过程中 U 和 I 的比值保持不变 B电压表示数 U 和电流表示数 I 的比值不变 C电阻 R0两端电压减小，减小量为 U D电容器所带的电荷量减小，减小量为 CU 8.物体从地面以某一初速度竖直向上抛出，受到与速度 v 成正比的空气阻力，则在从抛出到返回的全过程 中，表示该物体加速度 a 和速度 v 的关系图像正确的是(取向上为正方向)( ) 9.如图所示的电路中，A、B、C 是三个完全相同的灯泡，L 是一个自
6、感系数较大的线 圈，其直流电阻与灯泡电阻相同。下列说法正确的是( ) A闭合开关 S，A 灯逐渐变亮 B电路接通稳定后，流过 B 灯的电流是流过 C 灯电流的3 2倍 C电路接通稳定后，断开开关 S，C 灯立即熄灭 D电路接通稳定后，断开开关 S，三个灯过一会儿才熄灭，且 A 灯亮度比 B、C 灯亮度高 10.几个水球可以挡住一颗子弹？国家地理频道的实验结果是：四个水球足够！完全相同的水球紧挨在 一起水平排列，子弹在水球中沿水平方向做匀变速直线运动，恰好能穿出第 4 个水球，则下列说法不正确 的是( ) A子弹在每个水球中的速度变化相同 B子弹在每个水球中运动的时间不同 C每个水球对子弹的冲量
7、不同 D子弹在每个水球中的动能变化相同 11.如图，海王星绕太阳沿椭圆轨道运动，P 为近日点，Q 为远日点，M、N 为轨道短轴的两个端点，运行的 周期为 T0。若只考虑海王星和太阳之间的相互作用，则海王星在从 P 经 M、Q 到 N 的运动过程中( ) A从 P 到 M 所用的时间等于T0 4 B从 Q 到 N 阶段，机械能逐渐变大 C从 P 到 Q 阶段，速率逐渐变大 D从 M 到 N 阶段，万有引力对它先做负功后做正功 二、非选择题二、非选择题:共共 5 题，共题，共 56 分分。其中第其中第 13 题第题第 16 题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的题解答时请写出必要的文字说明、
8、方程式和重要的 演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。 12.（15 分）在研究金属电阻阻值与温度的关系时，为了能够较准确地测出金属电阻的阻值，设计了如图甲 所示的电路除了金属电阻 Rx外，还提供的实验器材有： 学生电源 E，灵敏电流计 G，滑动变阻器 R、Rs，定值电阻 R1、R2，电阻箱 R0，开关 S，控温装置， 导线若干 甲乙 按照电路图连接好电路后，将 R0调至适当数值，R 的滑片调至最右端，Rs的滑片调至最下端，闭合 开关 S； 把 R 的滑片调至适当位置，调节
9、 R0，并逐步减小 Rs的阻值，直到 Rs为零时，电流计 G 指针不发生 偏转，记录 R0的阻值和 Rx的温度； 多次改变温度，重复实验； 实验完毕，整理器材 根据上述实验回答以下问题： (1)上述中，电流计 G 指针不发生偏转时，a 点电势_(选填“大于” “等于”或“小于”)b 点 电势 (2)某次测量时，R0的旋钮如图乙所示，则 R0的读数为_. (3)用 R0、R1、R2表示 Rx，Rx_ (4)求出的阻值 Rx和对应温度如下表所示： 温度 t/ 35.0 40.0 45.0 50.0 55.0 阻值 Rx/ 58.3 59.4 60.6 61.7 62.8 请在图丙所示的坐标纸上描绘
10、出 Rxt 图线 丙 (5)本实验中 Rs的作用为_ 13.如图甲所示，气缸左右侧壁导热，其它侧壁绝热，平放在水平面上。质量为 m、横截面积为 S 的绝热活 塞将气缸分隔成 A、B 两部分，每部分都封闭有气体，此时两部分气体体积相等。外界温度 T0保持不变， 重力加速度为 g(不计活塞和气缸间的摩擦)。 (1)若将气缸缓慢转动，直到气缸竖直如图乙所示，稳定后 A、B 两部分气体体积之比变为 31，整个过程 不漏气，求此时 B 部分气体的压强。 (2)将丙图中 B 的底端加一绝热层，对 B 部分气体缓慢加热，使 A、B 两部分气体体积再次相等，求此时 B 部分气体的温度 T。 14.如图所示，在
11、水平桌面上倒立着一个透明圆锥，其底面是半径 r0.24 m 的圆，圆锥轴线与桌面垂直， 过轴线的竖直截面是等腰三角形，底角 30 。有一束光从距轴线 a0.15 m 处垂直于圆锥底面入射，透 过圆锥后在水平桌面上形成一个小光点。 已知透明圆锥介质的折射率 n 3， 真空中光速 c3.0108 m/s。 求： （1）光在圆锥中传播的时间 t； （2）桌面上光点到圆锥顶点 O 间的距离 l。 15.15如图所示，有一倾角37的固定斜面，斜面底端固定有一垂直斜面的挡板P，第一次将质量 1 1kgm 的“”形木板 （前端挡板厚度忽略） 单独从斜面上由静止释放， 木板与挡板 P 发生第一次碰撞后， 沿斜
12、面上升的最大距离为0.15ms ； 第二次将木板与一放置在木板最上端的光滑物块同时由静止释放， 物 块的质量 2 2kgm ，大小可忽略。已知：木板下端到挡板 P 的距离 1 3mL ，木板长 2 0.75mL ， 2 10m/sg ，木板与挡板 P 碰后速率均为碰前速率的一半，物块与木板前端挡板碰撞后立刻粘合在一起， 最大静摩擦力等于滑动摩擦力，求： （1）木板与斜面间的动摩擦因数； （2）物块与木板前端挡板碰撞过程中系统损失的机械能； （3）物块与木板前端挡板碰撞后木板运动的总路程。 16.某控制带电粒子运动的仪器原理如图所示，区域 PPMM 内有竖直向下的匀强电场，电场场强 E1.0 1
13、03V/m，宽度 d0.05m，长度 L0.40m；区域 MMNN 内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度 B 2.510 2T，宽度 D0.05m，比荷q m1.010 8C/kg 的带正电的粒子以水平初速度 v 0从 P 点射入电场边 界 MM不影响粒子的运动，不计粒子重力 (1) 若 v08.0105m/s，求粒子从区域 PPNN 射出的位置； (2) 若粒子第一次进入磁场后就从 MN间垂直边界射出，求 v0的大小； (3) 若粒子从 M点射出，求 v0满足的条件 参考答案参考答案 一、单项选择题一、单项选择题:共共 11 题，每题题，每题 4 分，共分，共 44 分。每题只有一个选项最
14、符合题意。分。每题只有一个选项最符合题意。 1.如图所示，一定质量的理想气体由状态 A 沿平行纵轴的直线变化到状态 B，则它的状态变化过程是( ) A气体的温度不变 B气体的内能增加 C气体的分子平均速率减少 D气体分子在单位时间内与器壁单位面积上碰撞的次数不变 【答案】B 【解析】 ：从 pV 图象中的 AB 图线看，气体状态由 A 变到 B 为等容升压，根据查理定律，一定质量的气 体，当体积不变时，压强跟热力学温度成正比，所以压强增大温度升高，故选项 A 错误；一定质量的理想 气体的内能仅由温度决定，所以气体的温度升高，内能增加，故选项 B 对；气体的温度升高，分子平均速 率增大，故选项
15、C 错；气体压强增大，则气体分子在单位时间内与器壁单位面积上碰撞的次数增加，故选 项 D 错误。 2.我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证，这是我国对国际热核聚变 项目的重大贡献。下列核反应方程中属于聚变反应的是（ ） A.21H31H42He10n B.14 7N 4 2He 17 8O 1 1H来源:学科网 C.42He27 13Al 30 15P 1 0n D.235 92U 1 0n 144 56Ba 89 36Kr3 1 0n 解析 2 1H 3 1H 4 2He 1 0n 是一个氘核与一个氚核结合成一个氦核，同时放出一个中子，属于聚变反应，故 A 正确
16、；14 7N 4 2He 17 8O 1 1H 是卢瑟福发现质子的核反应方程，是人类第一次实现的原子核的人工转变，属于 人工核反应，故 B 错误；42He27 13Al 30 15P 1 0n 是小居里夫妇用 粒子轰击铝片时发现了放射性磷（磷 30） ， 同时发现中子的核反应方程，属于人工核反应，故 C 错误；235 92U 1 0n 144 56Ba 89 36Kr3 1 0n 是一种典型的铀核裂变，属于裂变反应，故 D 错误。 答案 A 3.可调式理想变压器示意图如图所示，原线圈的输入电压为 U1，副线圈输出电压为 U2，R 为电阻。将原线 圈输入端滑动触头 P 向下移动时。下列结论中正确
17、的是（ ） A输出电压 U2增大 B流过 R 的电流减小 C原线圈输入电流减小 D原线圈输入功率不变 【解答】解：P 向下移动时，原线圈的匝数减小，根据 U2，可知副线圈电压增大，则副线圈 电流增大，流过 R 的电流增大，输出功率增大，则输入功率也增大，原线圈电压不变，则原线圈输入电 流增大，故 A 正确、BCD 错误。 故选：A。 4.如图甲所示是演示简谐运动图像的装置，它由一根较长的细线和较小的沙漏组成。当沙漏摆动时，漏斗中 的细沙均匀流出，同时匀速拉出沙漏正下方的木板，漏出的细沙在板上会形成一条曲线，这条曲线可以理 解为沙漏摆动的振动图像。图乙是同一个沙漏分别在两块木板上形成的曲线(图中
18、的虚线)，已知 P、Q 分别 是木板 1 上的两点，木板 1、2 的移动速度分别为 v1、v2，则_。 AP 处堆积的细沙与 Q 处一样多 BP 处堆积的细沙比 Q处多 Cv1v243 Dt1t234 解析：(1)由沙漏摆动规律结合题图乙可知，沙漏在 P 处速度小，细沙堆积多，在Q处速度大，细沙堆 积少，A 项错误，B 项正确；根据题图乙知，木板 1 从沙漏下拉出所用时间为 2T，木板 2 从沙漏下拉出所 用时间为 1.5T，则木板移动速度之比为所用时间的反比，即 v1v234，CD 项错误。 5.如图所示，有一矩形线圈的面积为 S，匝数为 N，电阻不计，绕 OO轴在水平方向的磁感应强度为 B
19、 的 匀强磁场中以角速度 匀速转动，从图示位置开始计时。矩形线圈通过铜滑环接理想变压器原线圈，副线 圈接有固定电阻 R0和滑动变阻器 R，下列判断正确的是( ) A矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为 eNBSsin t B. 矩形线圈从图示位置经过 2时间内，通过电流表 A1的电荷量为零 C滑动变阻器的滑片向上滑动过程中，电流表 A1和 A2示数都变小 D滑动变阻器的滑片向上滑动过程中，电压表 V1示数不变，V2和 V3的示数都变小 解析： 选 C 从矩形线圈与中性面垂直的位置开始计时， 故产生的感应电动势的瞬时值表达式为 eNBScos t，选项 A 错误；矩形线圈从题图所示位置经过
20、2 1 4T 时间内，线圈中有电流产生，故通过电流表 A1的 电荷量不为零，选项 B 错误；变压器初级电压一定，则次级电压一定，故电压表 V1、V2示数不变；滑动变 阻器的滑片向上滑动过程中，R 变大，次级电流减小，故电流表 A2示数变小，则电流表 A1示数也变小， R0两端的电压减小，故 V3示数变大，选项 C 正确，D 错误。 6.质量为 m 的球从地面以初速度 v0竖直向上抛出，已知球所受的空气阻力与速度大小成正比。下列图像分 别描述了球在空中运动的加速度 a、速度 v 随时间 t 的变化关系和动能 Ek、机械能 E(选地面处重力势能为 零)随球距离地面高度 h 的变化关系，其中可能正确
21、的是( ) 解析：选 C 上抛过程中，速度减小，fkv，阻力减小，根据 mgfma，加速度 a 的方向向下，但 ag， 逐渐减小，当球到达最高点时，速度为零，阻力为零，则加速度 ag，方向向下，下落过程中，速度增大， fkv，阻力增大，根据 mgfma，加速度 a 的方向向下，但 ag，逐渐减小，B 项错误；vt 图像的斜 率表示加速度，A 项错误；上升过程中，EkEk0(mgf)h，h 增大，f 减小，mgf 减小，Ekh 图线 斜率绝对值减小，下降过程中 Ek(mgf)h，h 减小，斜率绝对值减小，C 项正确；由分析 C 的方法， 易得 D 项错误。 7.如图所示的电路中，电源电动势为 E
22、、内阻为 r，R0为定值电阻，电容器的电容为 C。闭合开关 S，增大 可变电阻 R 的阻值，电压表示数的变化量为 U，电流表示数的变化量为 I，则( ) A变化过程中 U 和 I 的比值保持不变 B电压表示数 U 和电流表示数 I 的比值不变 C电阻 R0两端电压减小，减小量为 U D电容器所带的电荷量减小，减小量为 CU 解析： 选 A 闭合开关 S， 增大可变电阻 R 的阻值， 电流表示数减小， 电压表示数增大， 变化过程中 U 和 I 的比值等于定值电阻 R0与电源内阻 r 之和，保持不变，A 正确；电压表示数 U 和电流表示数 I 的比值 等于可变电阻 R 的阻值，逐渐增大，B 错误；
23、电阻 R0两端电压减小，减小量小于 U，C 错误；电容器所 带的电荷量增大，增加量为 CU，D 错误。 8.物体从地面以某一初速度竖直向上抛出，受到与速度 v 成正比的空气阻力，则在从抛出到返回的全过程 中，表示该物体加速度 a 和速度 v 的关系图像正确的是(取向上为正方向)( ) 解析：选 B 上升过程中，取向上为正方向，mgkvma，a k mvg，在最高点时 ag，v0，下 降过程中，取向上为正方向，mgk|v|ma，mgkvma，a k mvg，所以全过程都满足 a k mv g，B 项正确。 9.如图所示的电路中，A、B、C 是三个完全相同的灯泡，L 是一个自感系数较大的线 圈，其
24、直流电阻与灯泡电阻相同。下列说法正确的是( ) A闭合开关 S，A 灯逐渐变亮 B电路接通稳定后，流过 B 灯的电流是流过 C 灯电流的3 2倍 C电路接通稳定后，断开开关 S，C 灯立即熄灭 D电路接通稳定后，断开开关 S，三个灯过一会儿才熄灭，且 A 灯亮度比 B、C 灯亮度高 解析：选 D 画出等效电路如图所示，闭合开关 S，三个灯都立即变亮，A 错误；电路稳定后，线圈和 A 灯的并联电阻为R 2，与 B 灯的串联 电阻为3R 2 ，C 灯的电阻为 R，根据并联电路分流与电阻成反比，故流过 B 灯的电流是流过 C 灯电流的2 3， B 错误； 断开开关 S， 线圈产生的感应电动势对三个灯
25、泡供电， 因此三个灯都过一会儿才熄灭， 供电电路是 B、C 灯串联后与 A 灯并联，因此 A 灯的亮度比 B、C 灯的亮度高，C 错误，D 正确。 10.几个水球可以挡住一颗子弹？国家地理频道的实验结果是：四个水球足够！完全相同的水球紧挨在 一起水平排列，子弹在水球中沿水平方向做匀变速直线运动，恰好能穿出第 4 个水球，则下列说法不正确 的是( ) A子弹在每个水球中的速度变化相同 B子弹在每个水球中运动的时间不同 C每个水球对子弹的冲量不同 D子弹在每个水球中的动能变化相同 解析：选 A 子弹恰好能穿出第 4 个水球，即末速度 v0，应用逆向思维，子弹由右向左做初速度为零的 匀加速直线运动，
26、 则自左向右子弹通过四个水球的时间比为(2 3)( 3 2)( 21)1， 选项B正确； 由于加速度 a 恒定，由 atv，可知子弹在每个水球中的速度变化不同，选项 A 错误；因加速度恒定，则 每个水球对子弹的阻力恒定，则由 Ift，可知每个水球对子弹的冲量不同，选项 C 正确；由动能定理知 Ek fx，f 相同，x 相同，则 Ek相同，选项 D 正确。 11.如图，海王星绕太阳沿椭圆轨道运动，P 为近日点，Q 为远日点，M、N 为轨道短轴的两个端点，运行的 周期为 T0。若只考虑海王星和太阳之间的相互作用，则海王星在从 P 经 M、Q 到 N 的运动过程中( ) A从 P 到 M 所用的时间
27、等于T0 4 B从 Q 到 N 阶段，机械能逐渐变大 C从 P 到 Q 阶段，速率逐渐变大 D从 M 到 N 阶段，万有引力对它先做负功后做正功 解析：选 D 在海王星从 P 到 Q 的运动过程中，由于万有引力与速度的夹角大于 90 ，因此引力做负功，根 据动能定理可知，速率越来越小，C 项错误；海王星从 P 到 M 的时间小于从 M 到 Q 的时间，因此从 P 到 M 所用的时间小于T0 4 ，A 项错误；由于海王星运动过程中只受到万有引力作用，万有引力做功不改变海王星的 机械能，即从 Q 到 N 的运动过程中海王星的机械能守恒，B 项错误；从 M 到 Q 的运动过程中万有引力与速 度的夹角
28、大于 90 ，因此万有引力做负功，从 Q 到 N 的过程中，万有引力与速度的夹角小于 90 ，因此万有 引力做正功，即海王星从 M 到 N 的过程中万有引力先做负功后做正功，D 项正确。 12.在研究金属电阻阻值与温度的关系时，为了能够较准确地测出金属电阻的阻值，设计了如图甲所示的电 路除了金属电阻 Rx外，还提供的实验器材有： 学生电源 E，灵敏电流计 G，滑动变阻器 R、Rs，定值电阻 R1、R2，电阻箱 R0，开关 S，控温装置， 导线若干 甲乙 按照电路图连接好电路后，将 R0调至适当数值，R 的滑片调至最右端，Rs的滑片调至最下端，闭合 开关 S； 把 R 的滑片调至适当位置，调节
29、R0，并逐步减小 Rs的阻值，直到 Rs为零时，电流计 G 指针不发生 偏转，记录 R0的阻值和 Rx的温度； 多次改变温度，重复实验； 实验完毕，整理器材 根据上述实验回答以下问题： (1)上述中，电流计 G 指针不发生偏转时，a 点电势_(选填“大于” “” “等于”或“小于”)b 点 电势 (2)某次测量时，R0的旋钮如图乙所示，则 R0的读数为_. (3)用 R0、R1、R2表示 Rx，Rx_ (4)求出的阻值 Rx和对应温度如下表所示： 温度 t/ 35.0 40.0 45.0 50.0 55.0 阻值 Rx/ 58.3 59.4 60.6 61.7 62.8 请在图丙所示的坐标纸上
30、描绘出 Rxt 图线 丙 (5)本实验中 Rs的作用为_ 解析：(1) 等于(2 分) (2) 40.0(2 分)来源:学科网 ZXXK (3) R1 R2R0(2 分) (4) 如图所示(2 分) (5) 保护电流计(2 分) 13.如图甲所示，气缸左右侧壁导热，其它侧壁绝热，平放在水平面上。质量为 m、横截面积为 S 的绝热活 塞将气缸分隔成 A、B 两部分，每部分都封闭有气体，此时两部分气体体积相等。外界温度 T0保持不变， 重力加速度为 g(不计活塞和气缸间的摩擦)。 (1)若将气缸缓慢转动，直到气缸竖直如图乙所示，稳定后 A、B 两部分气体体积之比变为 31，整个过程 不漏气，求此时
31、 B 部分气体的压强。 (2)将丙图中 B 的底端加一绝热层，对 B 部分气体缓慢加热，使 A、B 两部分气体体积再次相等，求此时 B 部分气体的温度 T。 【答案】 ：(1)3mg 2S (2)11 3 T0 【解析】 ：(1)假设开始时，AB 两部分体积均为 V 此时 pApBp、TATBT0 将气缸缓慢转动，直到气缸竖直如图乙所示时设 A 部分压强为 pA 则 pBpAmg S 由玻意耳定律得：对 A：pAVpA3 4V 对 B：pBVpB1 4V 联立解得：pB3mg 2S ，pAmg 2S (2)对 B 部分气体缓慢加热，使 A、B 两部分气体体积再次相等，A 回到最初状态， 此时
32、pBpmg S 11mg 8S 从乙到丙过程，对 B 由理想气体状态方程得： pB1 4V T0 pBV T 联立解得：T11 3 T0。 14.如图所示，在水平桌面上倒立着一个透明圆锥，其底面是半径r0.24 m 的圆，圆锥轴线与桌面垂直， 过轴线的竖直截面是等腰三角形，底角30。有一束光从距轴线a0.15 m 处垂直于圆锥底面入射， 透过圆锥后在水平桌面上形成一个小光点。 已知透明圆锥介质的折射率n 3， 真空中光速c3.010 8 m/s。 求： 光在圆锥中传播的时间t； 桌面上光点到圆锥顶点O间的距离l。 解析： （1）光在圆锥中传播的光速vc n 传播时间t ratan v 解得t3
33、.010 10 s。 （2） 光从底面垂直入射后沿直线射到圆锥侧面上的O点发生折射，光路图如图 所示，由几何关系可知入射角为，设折射角为，则 nsin sin ，解得60 由几何关系可知OPO为等腰三角形，则 2lcos a cos 解得桌面上光点到圆锥顶点O间的距离l0.10 m。 答案： （1）3.010 10 s （2）0.10 m 15 如图所示， 有一倾角37的固定斜面， 斜面底端固定有一垂直斜面的挡板P， 第一次将质量 1 1kgm 的“”形木板（前端挡板厚度忽略）单独从斜面上由静止释放，木板与挡板 P 发生第一次碰撞后，沿斜面 上升的最大距离为0.15ms ； 第二次将木板与一放
34、置在木板最上端的光滑物块同时由静止释放， 物块的质 量 2 2kgm ， 大小可忽略。 已知： 木板下端到挡板 P 的距离 1 3mL ， 木板长 2 0.75mL ， 2 10m/sg ， 木板与挡板 P 碰后速率均为碰前速率的一半，物块与木板前端挡板碰撞后立刻粘合在一起，最大静摩擦力 等于滑动摩擦力，求： （1）木板与斜面间的动摩擦因数； （2）物块与木板前端挡板碰撞过程中系统损失的机械能； （3）物块与木板前端挡板碰撞后木板运动的总路程。 【答案】 （1）0.5； （2）3J； （3） 65 m 19 【解析】 （1）木板单独下滑，由能量守恒定律得 2 11111 1 sincos 2
35、m gLm gLmv 木板与挡板碰撞后上升，由能量守恒定律得 2 111 11 ()sincos 22 mvm gsm gs 解得0.5。 （2）木板与滑块同时释放，木板与斜面间的最大静摩擦力 112 () cosfmm g 因 11 sinfm g 故开始时木板静止不动。 设滑块加速下滑的加速度为a，有 22 sinm gm a 2 2 1 2 Lat 解得0.5st ， 物块与木板下端碰撞前速度为 0 3m/svat 撞后速度设为 / v，由动量守恒定律得 / 2012 ()m vmm v 损失的机械能 2/2 2012 11 ()3J 22 Em vmm v （3）设木板与物块一起在斜面
36、上向下运动的加速度大小为 a1，向上运动的加速度大小为 a2，则 1212121 () sin() cos()mm gmm gmm a 1212122 () sin() cos()mm gmm gmm a 木板与物块粘合后经时间 1 t与挡板第一次碰撞，由 /2 111 1 1 2 Lv tat 解得 1 1st ， 则木板与挡板第一次撞击时的速度 / 11 1 4m/svvat 第一次撞击后木板上滑的距离 2 1 1 2 1 () 2 0.2m 2 v s a 第二次撞击后木板上滑的距离 2 1 1 2 21 22 1 2 1 4 2220 a s v ss aa 同理可得：第三次撞击后木板
37、上滑的距离 32 1 20 ss 故木板运动的总路程为 1123 222sLsss 总 解得 65 m 19 s 总 。 16.某控制带电粒子运动的仪器原理如图所示，区域 PPMM 内有竖直向下的匀强电场，电场场强 E1.0 103V/m，宽度 d0.05m，长度 L0.40m；区域 MMNN 内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度 B 2.510 2T，宽度 D0.05m，比荷q m1.010 8C/kg 的带正电的粒子以水平初速度 v 0从 P 点射入电场边 界 MM不影响粒子的运动，不计粒子重力 (1) 若 v08.0105m/s，求粒子从区域 PPNN 射出的位置； (2) 若粒子第一
38、次进入磁场后就从 MN间垂直边界射出，求 v0的大小； (3) 若粒子从 M点射出，求 v0满足的条件 解析： （1） 粒子以水平初速度从 P 点射入电场后，在电场中做类平抛运动， 假设粒子能够进入磁场，则 竖直方向 d1 2 qE m t 2得 t 2md qE 代入数据解得 t1.010 6s(2 分) 水平位移 xv0t 代入数据解得 x0.80m来源:Z*xx*k.Com 因为 x 大于 L，所以粒子不能进入磁场，而是从 PM间射出，(1 分) 则运动时间 t0L v00.510 6s， 竖直位移 y1 2 qE m t 2 00.0125m(1 分) 所以粒子从 P点下方 0.012
39、5m 处射出(1 分) (2) 由第一问可以求得粒子在电场中做类平抛运动的水平位移 xv0 2md qE 粒子进入磁场时，垂直边界的速度 v1qE m t 2qEd m (1 分) 设粒子与磁场边界之间的夹角为 ，则粒子进入磁场时的速度为 v v1 sin 在磁场中由 qvBmv 2 R得 R mv qB(2 分) 粒子第一次进入磁场后，垂直边界 MN射出磁场，必须满足 xRsinL 把 xv0 2md qE 、Rmv qB、v v1 sin、v1 2qEd mp 代入解得 v0L qE 2md E B v03.6105m/s.(2 分) (3) 由第二问解答的图可知粒子离 MM的最远距离 y
40、RRcosR(1cos) 把 Rmv qB、v v1 sin、v1 2qEd m 代入解得 y1 B 2mEd q （1cos） sin 1 B 2mEd q tan 2 可以看出当 90 时，y 有最大值，(90 即粒子从 P 点射入电场的速度为零，直接在电场中加速后 以 v1的速度垂直 MM进入磁场运动半个圆周回到电场) ymaxmv1 qB m qB 2qEd m 1 B 2mEd q ymax0.04m，ymax小于磁场宽度 D，所以不管粒子的水平射入速度是多少，粒子都不会从边界 NN 射出磁场(2 分) 若粒子速度较小，周期性运动的轨迹如下图所示： 粒子要从 M点射出边界有两种情况， 第一种情况： Ln(2v0t2Rsin)v0t 把 t 2md qE 、Rmv qB、v1vsin、v1 2qEd m 代入解得 v0 L 2n1 qE 2md 2n 2n1 E B v0 4.00.8n 2n1 105m/s(其中 n0、1、2、3、4)(2 分) 第二种情况： Ln(2v0t2Rsin)v0t2Rsin 把 t 2md qE 、Rmv qB、v1vsin、v1 2qEd m 代入解得 v0 L 2n1 qE 2md 2（n1） 2n1 E B v0 3.20.8n 2n1 105m/s(其中 n0、1、2、3)(2 分)
