2021年上海市长宁区高考物理二模试卷

这是一份2021年上海市长宁区高考物理二模试卷，共24页。试卷主要包含了选择题，填空题，综合题注意等内容，欢迎下载使用。

2021年上海市长宁区高考物理二模试卷
一、选择题（共40分．第1-8题，每题3分；第9-12题，每题4分．每小题只有一个正确答案）
1．（3分）原子的核式结构模型建立的基础是（　　）
A．α粒子散射实验 B．对阴极射线的研究
C．质子和中子的发现 D．天然放射性现象的发现
2．（3分）关于量子，下列说法中正确的是（　　）
A．一种高科技材料
B．研究微观世界的一个概念
C．运算速度很快的计算机
D．计算机运行的一个二进制程序
3．（3分）在“用单分子油膜估测分子的大小”实验中，没有使用到的研究方法是（　　）
A．累积法 B．模型法 C．估算法 D．控制变量法
4．（3分）三根无限长的直导线甲、乙、丙间距为L，它们通入大小相等、方向如图所示的电流，a、b、c、d是与三根导线在同一水平面上的四点，a、b到甲以及c、d到丙距离分别为L。a、b、c、d四点中，磁感应强度最大的是（　　）

A．a B．b C．c D．d
5．（3分）关于能量的转化，下列说法中正确的是（　　）
A．摩擦生热的过程在任何情况下都是不可逆的
B．空调既能制热又能制冷说明热传递不存在方向性
C．永动机不存在的原因是能量在某些特殊情况下是不守恒的
D．由于能量的转化过程符合守恒定律，所以不会发生能源危机
6．（3分）跳高运动员在从水平地面起跳的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．运动员对地面的压力等于运动员的重力
B．地面对运动员的支持力等于运动员的重力
C．地面对运动员的支持力等于运动员对地面的压力
D．地面对运动员的支持力大于运动员对地面的压力
7．（3分）如图所示，O是带电量相等的两个正点电荷连线的中点，a、b是两电荷连线中垂线上位于O点上方的任意两点，下列关于a、b两点电场强度和电势的说法中，一定正确的是（　　）

A．Ea ＞Eb B．Ea ＜Eb C．φa ＞φb D．φa ＜φb
8．（3分）如图所示的是一列机械波在t＝0时刻的波形图，此时波中质点Q的运动方向指向平衡位置。已知经过2.25s在x＝0.2m处的质点P刚好第二次到达最低点，则该波（　　）

A．振幅为4cm B．波长为0.6m
C．波速大于0.2m/s D．沿x轴正方向传播
9．（4分）如图所示，将激光束照在双缝上，光屏上会出现明暗相间的光的干涉条纹。如果想要增大条纹间的距离，可以采用的方法是（　　）

A．增大激光的频率
B．增大双缝到屏的距离
C．增大双缝之间的距离
D．增大激光器到双缝的距离
10．（4分）质量均为m的小球A和B分别用不可伸长的轻绳悬在等高的O1和O2点，A球的悬线比B球的悬线长。把两球的悬线均拉到水平后将小球无初速释放，小球到达最低点时，其向心力的关系为（　　）

A．FA＜FB B．FA＝FB C．FA＞FB D．FA＝FB＝mg
11．（4分）月球是质量为M半径为R的球体，其表面的重力加速度为g0，嫦娥五号探测器在离月球表面高度为h的圆形环月轨道运动时具有的速度为（　　）
A． B． C． D．
12．（4分）在如图所示的电路中，电源的电动势为E，内电阻为r，滑动变阻器的最大电阻为R1（R1＞r），R2为定值阻值。闭合电键，在滑动变阻器的滑动片P从a端向b端移动的过程中，电流表A1、A2的示数变化情况是（　　）

A．A1的示数不断增大 B．A2的示数不断增大
C．A1的示数先减小后增大 D．A2的示数先减小后增大
二、填空题（共20分）
13．（4分）在“用单摆测定重力加速度”的实验中，某同学测出多组摆长L与周期T的数据，并输入计算机生成如图所示的T2﹣L图像，计算机显示图线的斜率为k。根据T2﹣L图像　 　（填写“能”或“不能”）求出当地的重力加速度。如填写“能”，写出重力加速度的表达式g＝　 　；如填写“不能”，简要说明其理由　 　．

14．（4分）匀强磁场中有一根长度为0.5m重力为5N垂直于纸面水平放置的导体棒，用细线悬挂于O点。当导体棒通入方向垂直纸面向内的4A电流时，处于如图所示的静止状态，图中细线与竖直方向成30°夹角。磁场磁感应强度的最小值为　 　T，方向是　 　。

15．（4分）质量为m的质点所受的力F随时间变化的规律如图所示，力的方向始终在一直线上。已知t＝0时质点处于静止状态。在图中t0、2t0、3t0和4t0的各时刻中，质点离出发点距离最大的时刻是　 　；质点动能的最大值是　 　。

16．（4分）如图所示的两条图线分别为直流电源总功率随电流变化的图线和这个电源内电阻发热功率随电流变化的图线。其中，图线　 　（填写“a”或“b”）表示电源总功率随电流变化的图线。从图中给出的数据可以得出电源对外电阻能够提供的最大功率为　 　W。

17．（4分）如图所示，质量为m、横截面积为S、管壁厚度不计的玻璃管，一端插入水银槽中，另一端用细绳悬挂于天花板，槽中水银面比管内水银面高h。根据关系式　 　，可以计算出细绳对玻璃管的拉力F＝　 　。（已知大气压强为p0，水银密度为ρ，重力加速度为g）

三、综合题（共40分）注意：第19、20题在列式计算、逻辑推理以及回答问题过程中，要求给出必要的图示、文字说明、公式、演算等．
18．（10分）在“探究感应电流产生的条件”实验中，使用了蓄电池、滑动变阻器、电键、线圈A和线圈B以及灵敏电流计等器材，如图所示。
（1）用笔画线代替导线，将实验仪器连接成完整的实验电路。
（2）写出实验中能产生感应电流的三种方法　 　、　 　、　 　。
（3）在将软铁芯拔出线圈A的过程中，观察到灵敏电流计指针向右偏转，那么，闭合电键的瞬间，灵敏电流计将向　 　（填写“左”或“右”）偏转。
（4）实验得到的结论是　 　。

19．（15分）如图所示，电阻不计、间距为L的足够长金属轨道竖直放置，轨道上端接有阻值为R的电阻，系统处于垂直轨道平面、磁感应强度为B的匀强磁场中。质量为m电阻为r的金属棒ab通过两端的套环水平地套在金属轨道上，并由静止开始释放。已知金属棒下落h高度后已处于匀速运动状态，金属棒受到轨道的滑动摩擦力f＝kmg（k＜1）。
（1）求金属棒匀速运动时的速度大小v；
（2）求金属棒下落H（H＞h）高度过程中，棒与导轨摩擦产生的热量Qf；
（3）求金属棒下落H（H＞h）高度过程中，电阻R上产生的热量QR；
（4）分析说明金属棒在整个运动过程的运动情况及能量转化关系。

20．（15分）如图所示，足够长的斜面与水平面的夹角θ＝37°，质量m＝2kg的物块在平行于斜面向上的恒力F＝28N作用下以v0＝1m/s的初速度从斜面底端向上运动，经过s1＝1.25m后撤去F。物块与斜面间动摩擦因数μ＝0.25。（sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g＝10m/s2）
（1）求物块沿斜面向上运动的总位移；
（2）求物块沿斜面向上运动过程中，恒力F的最大功率；
（3）在v﹣t坐标中画出物块从斜面底端开始运动到再次回到底端时的图线，并将图线上关键点的物理量标注在纵横轴对应的位置；
（4）比较在物块沿斜面向上运动的过程中，所有外力做功之和与动能变化的关系。


2021年上海市长宁区高考物理二模试卷
参考答案与试题解析
一、选择题（共40分．第1-8题，每题3分；第9-12题，每题4分．每小题只有一个正确答案）
1．（3分）原子的核式结构模型建立的基础是（　　）
A．α粒子散射实验 B．对阴极射线的研究
C．质子和中子的发现 D．天然放射性现象的发现
【分析】由于“枣糕模型”无法解释卢瑟福的α粒子的散射实验，因此卢瑟福在此基础上提出了原子的核式结构模型，要了解各种模型提出的历史背景以及物理意义。原子的结构到底是什么样的，很多科学家进行了大胆探索，对于各种原子模型的提出同学们要了解其背景、过程以及物理意义。
【解答】解：由于“枣糕模型”无法解释卢瑟福的α粒子的散射实验，因此卢瑟福在此基础上提出了原子的核式结构模型，卢瑟福通过粒子散射实验，发现少部分粒子出现了大角度偏转，从而提出了原子的核式结构模型，认为原子是由处于原子中央的很小的原子核和核外带负电的电子组成的。故A正确，BCD错误。
故选：A。
【点评】本题考查原子的结构模型，需要学生知道原子的结构到底是什么样的，对于各种原子模型的提出同学们要了解其背景、过程以及物理意义。
2．（3分）关于量子，下列说法中正确的是（　　）
A．一种高科技材料
B．研究微观世界的一个概念
C．运算速度很快的计算机
D．计算机运行的一个二进制程序
【分析】量子是不可分割的最小的单元，能量子是表示能量的最小单元，量子表示微观世界的不连续性，量子不是实物粒子。
【解答】解：量子最早由普朗克于1900年提出，普朗克假设物体发射出电磁辐射能量是一份一份的，其中每一份被他称作能量子，电磁辐射能量是其整数倍，所以量子是表示能量的单元，量子是不可分割的最小的单元，表示微观世界的不连续性，即通常所说的“量子化”，而非高科技材料、计算机或计算机的程序，故B正确，ACD错误。
故选：B。
【点评】本题以2020年12月我国科学家在量子计算领域取得了重大成果为情景载体，考查了量子化现象，要明确事物是不连续的，一份一份的。
3．（3分）在“用单分子油膜估测分子的大小”实验中，没有使用到的研究方法是（　　）
A．累积法 B．模型法 C．估算法 D．控制变量法
【分析】依据单分子以球型一个挨一个排放，结合估测分子大小的原理：一滴液体的体积与对应油膜面积的比值即为分子大小，从而即可判定。
【解答】解；A、测量一滴油酸酒精溶液体积用的是累积法，故A正确；
B、该实验采用的是借助物理模型间接测量的方法，故B正确；
C、在坐标纸上计算油膜轮廓内面积是估算法，故C正确；
D、本实验没有使用到控制变量法，故D错误；
本题选择错误的，
故选：D。
【点评】本题考查了物理研究的方法，知道这些方法的区分，理解“用单分子油膜估测分子的大小”实验的原理。
4．（3分）三根无限长的直导线甲、乙、丙间距为L，它们通入大小相等、方向如图所示的电流，a、b、c、d是与三根导线在同一水平面上的四点，a、b到甲以及c、d到丙距离分别为L。a、b、c、d四点中，磁感应强度最大的是（　　）

A．a B．b C．c D．d
【分析】由安培定则确定三根通电直导线在图示各点所产生的磁场方向，若方向相反，磁感应强度相互削弱，若方向相同，则磁感应强度相互增强，即可求解。
【解答】解：根据安培定则可知，三根通电直导线在c点形成的磁感应强度的方向都垂直于纸面向里，
三根通电直导线在a、b、d三点处形成的磁感应强度的方向有垂直于纸面向里的也有垂直于纸面向外的，所以磁感应强度最大的应为c点，故C正确，ABD错误。
故选：C。
【点评】考查磁场的合成，明确电流的磁感应强度与电流的大小，距离有关，注意矢量的合成法则．
5．（3分）关于能量的转化，下列说法中正确的是（　　）
A．摩擦生热的过程在任何情况下都是不可逆的
B．空调既能制热又能制冷说明热传递不存在方向性
C．永动机不存在的原因是能量在某些特殊情况下是不守恒的
D．由于能量的转化过程符合守恒定律，所以不会发生能源危机
【分析】由于能量转移或转化是有方向性的，虽然能量守恒，但是还会产生能源危机；绝对零度只能无限接近，不能达到；第一类永动机违背能的转化和守恒定律；自然界中涉及热现象的宏观过程都具有方向性。
【解答】解：A、摩擦生热的过程是不可逆的，故A错误；
B、空调既能制热又能制冷，说明在不自发地条件下热传递方向可以逆向，不违背热力学第二定律，故B错误；
C、永动机不存在的原因是违背了能量守恒定律，故C错误；
D、由于能量转移或转化是有方向性的，虽然能量守恒，但是还会产生能源危机，故D错误；
故选：A。
【点评】本题考查对热力学基本规律的理解，明确热力学第二定律的各种表述，知道与热现象有关的过程为不可逆过程，熟记知识即可。
6．（3分）跳高运动员在从水平地面起跳的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．运动员对地面的压力等于运动员的重力
B．地面对运动员的支持力等于运动员的重力
C．地面对运动员的支持力等于运动员对地面的压力
D．地面对运动员的支持力大于运动员对地面的压力
【分析】力是改变物体运动状态的原因；物体在平衡力的作用下会保持静止状态，物体在非平衡力的作用下运动状态不断变化；明确牛顿第三定律，知道物体间力的作用是相互的。
【解答】解：AB、由于运动员从地面跳起，合外力向上，故地面对运动员的支持力大于其重力，而地面对运动员的支持力和运动员对地面的压力大小相等，故运动员对地面的压力大于运动员的重力，故AB错误；
CD、运动员对地面的压力和地面对运动员的支持力为作用力和反作用力，二者大小相等，故C正确，D错误。
故选：C。
【点评】本题考查力和运动的关系以及作用力和反作用力的性质，要注意理解作用力和反作用力以及平衡力，明确它们的区别和相同点。
7．（3分）如图所示，O是带电量相等的两个正点电荷连线的中点，a、b是两电荷连线中垂线上位于O点上方的任意两点，下列关于a、b两点电场强度和电势的说法中，一定正确的是（　　）

A．Ea ＞Eb B．Ea ＜Eb C．φa ＞φb D．φa ＜φb
【分析】根据电场线的疏密分析电场强度的大小，根据沿电场线方向电势降低分析电势的高低。
【解答】解：等量同种电荷电场线分布如图所示：

AB、根据电场线的疏密程度表示电场强度的大小可知，从O点向上，电场强度先增大后减小，由于不知道a和b点电场线的疏密，所以无法确定a和b点电场强度的大小，故AB错误；
CD、根据沿电场线方向电势降低可得：φa ＜φb，故C错误、D正确。
故选：D。
【点评】无论是电场线或是等差等势面，都是密的地方场强大，疏的地方场强小；电势高低的判断方法可以根据电势的定义式来判断，但一般都是按沿电场线方向电势降低来判断。
8．（3分）如图所示的是一列机械波在t＝0时刻的波形图，此时波中质点Q的运动方向指向平衡位置。已知经过2.25s在x＝0.2m处的质点P刚好第二次到达最低点，则该波（　　）

A．振幅为4cm B．波长为0.6m
C．波速大于0.2m/s D．沿x轴正方向传播
【分析】由图像可直接读出波的振幅和波长，已知质点的运动方向，根据上下坡法判断波的传播方向，由题意计算周期和波速。
【解答】解：A、由图可知该波的振幅A＝2cm，故A错误；
B、由图像可读出该波的波长为0.4m，故B错误；
D、根据波中质点Q的运动方向指向平衡位置，根据上下坡法，可判断出波沿x轴负方向传播，故C错误；
C、由于此时质点P在向y轴负方向运动，由题意可知2.25s＝T，则T＝1.8s，则v＝＝m/s≈0.22m/s，故C正确。
故选：C。
【点评】本题考查学生能够从波动图象获取信息的能力，且掌握质点运动方向与波传播方向间的关系，和波速的计算方法。
9．（4分）如图所示，将激光束照在双缝上，光屏上会出现明暗相间的光的干涉条纹。如果想要增大条纹间的距离，可以采用的方法是（　　）

A．增大激光的频率
B．增大双缝到屏的距离
C．增大双缝之间的距离
D．增大激光器到双缝的距离
【分析】根据双缝干涉条纹的间距公式，得出影响条纹间距 的因素，从而分析判断。
【解答】解：根据双缝干涉条纹间距公式△x＝λ知，增大入射光的波长、减小双缝间距，以及增大屏幕与双缝的距离，都可以增大条纹的间距，而波长大的激光，频率小。条纹间距与激光器到双缝的距离无关。故B正确，ACD错误。
故选：B。
【点评】解决本题的关键知道双缝干涉条纹间距公式，以及知道各种色光的波长大小关系，基础题。
10．（4分）质量均为m的小球A和B分别用不可伸长的轻绳悬在等高的O1和O2点，A球的悬线比B球的悬线长。把两球的悬线均拉到水平后将小球无初速释放，小球到达最低点时，其向心力的关系为（　　）

A．FA＜FB B．FA＝FB C．FA＞FB D．FA＝FB＝mg
【分析】两球在运动的过程中，绳子拉力不做功，只有重力做功，机械能都守恒，根据机械能守恒列式分析速度表达式，再根据向心力公式分析向心力的大小关系。
【解答】解：对于任意一球由最高点摆到最低点的过程，根据机械能守恒得 mgL＝mv2，解得最低点：v＝；再根据向心力公式可得，F＝m＝＝2mg，则说明向心力与绳长无关，均为2mg，即FA＝FB，故B正确，ACD错误。
故选：B。
【点评】解决本题的关键要掌握机械能守恒定律以及圆周运动规律，明确向心力的表达式即可正确求解。
11．（4分）月球是质量为M半径为R的球体，其表面的重力加速度为g0，嫦娥五号探测器在离月球表面高度为h的圆形环月轨道运动时具有的速度为（　　）
A． B． C． D．
【分析】嫦娥五号探测器在离月球表面高度为h的圆形环月轨道运动时，由万有引力提供向心力，结合万有引力等于重力求解。
【解答】解：在月球表面上，由万有引力等于重力得：m′g0＝G，得GM＝g0R2
嫦娥五号探测器在离月球表面高度为h的圆形环月轨道运动时，由万有引力提供向心力，则G＝m
可得嫦娥五号探测器具有的速度为v＝＝，故ABC错误，D正确。
故选：D。
【点评】本题要掌握万有引力提供向心力和万有引力等于重力这两个关系，并且能够根据题目的要求选择恰当的向心力的表达式。
12．（4分）在如图所示的电路中，电源的电动势为E，内电阻为r，滑动变阻器的最大电阻为R1（R1＞r），R2为定值阻值。闭合电键，在滑动变阻器的滑动片P从a端向b端移动的过程中，电流表A1、A2的示数变化情况是（　　）

A．A1的示数不断增大 B．A2的示数不断增大
C．A1的示数先减小后增大 D．A2的示数先减小后增大
【分析】闭合电键，在滑动变阻器的滑动片P从a端向b端移动的过程中，分析外电路总电阻的变化，判断干路电流的变化，根据欧姆定律判断A2示数的变化，再分析A1示数的变化。
【解答】解：BD、闭合电键，在滑动变阻器的滑动片P从a端向b端移动的过程中，滑动变阻器aP段电阻增大，Pb段电阻减小，由于Pb段电阻与R2并联，并联总电阻小于每一支路电阻，所以滑动变阻器aP段电阻增加量大于Pb段电阻与R2并联电阻减小量，外电路总电阻增大，干路电流减小。根据串联电路中电压与电阻成正比，可知，Pb段电阻与R2并联电压减小，则A2的示数不断减小，故BD错误；
AC、假设R1＝2R2＝2r，当滑动片P位于a端时，干路电流为I1＝＝，A1的示数为IA11＝I1＝；
当RPa＝R1＝R2时，干路电流为I2＝＝，A1的示数为IA12＝I2＝；
当滑片P位于b端时，干路电流为I3＝＝，此时R2被短路，A1的示数为IA13＝I3＝；
可知，A1的示数先减小后增大，故A错误，C正确。
故选：C。
【点评】解答本题的关键要灵活运用特殊值法，分析A1的示数变化情况，要掌握欧姆定律和并联电路电流分配规律，并能熟练运用。
二、填空题（共20分）
13．（4分）在“用单摆测定重力加速度”的实验中，某同学测出多组摆长L与周期T的数据，并输入计算机生成如图所示的T2﹣L图像，计算机显示图线的斜率为k。根据T2﹣L图像　能　（填写“能”或“不能”）求出当地的重力加速度。如填写“能”，写出重力加速度的表达式g＝　　；如填写“不能”，简要说明其理由　无　．

【分析】根据单摆的公式表示出T2与L的表达式，找到斜率即可求得加速度。
【解答】解：根据单摆的周期公式T＝可得，故在T2﹣L图像中，图像的斜率k＝，解得g＝
故答案为：能；；
【点评】本题主要考查了单摆周期公式，根据公式结合图像，明确斜率的含义即可。
14．（4分）匀强磁场中有一根长度为0.5m重力为5N垂直于纸面水平放置的导体棒，用细线悬挂于O点。当导体棒通入方向垂直纸面向内的4A电流时，处于如图所示的静止状态，图中细线与竖直方向成30°夹角。磁场磁感应强度的最小值为　1.25　T，方向是　沿绳并指向左上方　。

【分析】绝缘线与竖直方向的夹角为θ＝30°，磁感应强度B最小时，导体棒所受安培力与绝缘线应垂直，根据受力分析，结合力的矢量合成法则，可确定安培力与重力的关系，从而即可求得．
【解答】解：对导体棒受力分析如图所示，

绝缘线与竖直方向的夹角为θ＝30°，磁感应强度B最小时，导体棒所受安培力与绝缘线应垂直，
据平衡条件可得：mgsin30°＝F＝BminIL
解得最小的磁感应强度为，
根据左手定则可判断磁感应强度的方向沿绳并指向左上方。
故答案为：
1.25，沿绳并指向左上方。
【点评】考查平衡条件的应用，掌握力的合成法则的内容，注意重力与安培力的合力最小值的确定是解题的关键．
15．（4分）质量为m的质点所受的力F随时间变化的规律如图所示，力的方向始终在一直线上。已知t＝0时质点处于静止状态。在图中t0、2t0、3t0和4t0的各时刻中，质点离出发点距离最大的时刻是　4t0　；质点动能的最大值是　　。

【分析】从F﹣t图像中，分析得到质点受力随时间的变化，运动过程随时间的变化，找到离出发点距离最大的时刻，和动能最大的时刻，利用公式即可进行求解。
【解答】解：由F﹣t图像得，0﹣t0，质点向正方向做匀加速直线运动，加速度为，t0﹣2t0，向正方向做匀减速直线运动，加速度大小与第一段相同，2t0时，速度刚好减为0，2t0﹣4t0和0﹣2t0内受力情况完全相同，运动情况完全相同。整段过程一直向正方向运动，所以4t0时刻质点离出发点距离最大。
t＝t0时刻，质点速度最大，动能最大，为：。
答：质点离出发点距离最大的时刻是4t0；质点动能的最大值是。
【点评】本题需要注意会分析F﹣t图像，能从图像中分析出质点的运动情况，能根据运动情况求解最大动能和最大距离。
16．（4分）如图所示的两条图线分别为直流电源总功率随电流变化的图线和这个电源内电阻发热功率随电流变化的图线。其中，图线　a　（填写“a”或“b”）表示电源总功率随电流变化的图线。从图中给出的数据可以得出电源对外电阻能够提供的最大功率为　1.5　W。

【分析】根据电源消耗的总功率的计算公式PE＝EI可得电源的总功率与电流的关系，根据电源内部的发热功率Pr＝I2r可得电源内部的发热功率与电流的关系，从而可以判断abc三条线代表的关系式，再由功率的公式可以分析功率之间的关系。
【解答】解：电源消耗的总功率的计算公式PE＝EI∝I，故PE﹣I图线是直线，直线a表示电源总功率随电流I变化的图线，电源内电阻消耗的功率：Pr＝I2r，应为开口向上的曲线，故b表示Pr﹣I图线。
当I＝2A时，PR＝0．说明外电路短路，根据P＝EI，得到E＝V＝3V；电源的内电阻r＝＝Ω＝1.5Ω；
根据电源输出功率最大的条件可知，当外电阻的电阻值与内电阻的电阻值相等时，电源的输出功率最大，则此时的电流：A＝1A
电源的最大输出功率：PRm＝PE﹣Pr＝EI′﹣I′2r＝3×1W﹣12×1.5W＝1.5W
故答案为：a，1.5
【点评】本题根据图象考查电源的输出功率，要注意根据公式分析图象；同时明确当电源的内阻和外电阻的大小相等时，此时电源的输出的功率最大，这是关键。
17．（4分）如图所示，质量为m、横截面积为S、管壁厚度不计的玻璃管，一端插入水银槽中，另一端用细绳悬挂于天花板，槽中水银面比管内水银面高h。根据关系式　F+（p0+ρgh）S＝mg+p0S　，可以计算出细绳对玻璃管的拉力F＝　mg﹣ρghS　。（已知大气压强为p0，水银密度为ρ，重力加速度为g）

【分析】求出封闭气体的压强为p，再以玻璃管为研究对象，根据平衡条件求解拉力F。
【解答】解：设封闭气体的压强为p，则有：p＝p0+ρgh
以玻璃管为研究对象，根据平衡条件可得：F+pS＝p0S+mg
即F+（p0+ρgh）S＝mg+p0S
由此可得：F＝mg﹣ρghS。
故答案为：F+（p0+ρgh）S＝mg+p0S；mg﹣ρghS。
【点评】本题主要是考查气体压强的计算，关键是能够进行受力分析，根据平衡条件结合气体压强的计算方法进行解答。
三、综合题（共40分）注意：第19、20题在列式计算、逻辑推理以及回答问题过程中，要求给出必要的图示、文字说明、公式、演算等．
18．（10分）在“探究感应电流产生的条件”实验中，使用了蓄电池、滑动变阻器、电键、线圈A和线圈B以及灵敏电流计等器材，如图所示。
（1）用笔画线代替导线，将实验仪器连接成完整的实验电路。
（2）写出实验中能产生感应电流的三种方法　①电键闭合或断开　、　②电键闭合后，A线圈插入或拨出　、　③电键闭合后，移动滑动变阻器的滑片　。
（3）在将软铁芯拔出线圈A的过程中，观察到灵敏电流计指针向右偏转，那么，闭合电键的瞬间，灵敏电流计将向　左　（填写“左”或“右”）偏转。
（4）实验得到的结论是　当闭合回路中的磁通量变化时，闭合回路中就会产生感应电流　。

【分析】（1）探究电磁感应现象实验电路分两部分，电源、开关、滑动变阻器、线圈A组成闭合电路，灵敏电流计与线圈B组成另一个闭合电路；
（2）当线圈B中有感应电流产生时，电流表指针发生偏转；根据感应电流产生的条件：穿过闭合回路的磁通量发生变化，分析答题；
（3）根据楞次定律判断是否有感应电流产生，结合闭合开关瞬间，灵敏电流计的指针向右偏转判断将滑动变阻器的滑片向右移动的过程中，灵敏电流计的指针的偏转方向；
（4）根据题意与感应电流产生的条件分析答题．
【解答】解：（1）探究电磁感应现象实验电路分两部分，要使线圈A产生磁场必须对其通电，故电源、开关、滑动变阻器、线圈A组成闭合电路，
灵敏电流计与线圈B组成另一个闭合电路，如下图所示：

（2）只要使得闭合回路中的磁通量发生变化，闭合回路中就有感应电流产生，所以能产生感应电流的三种做法为：①电键闭合或断开；②电键闭合后，A线圈插入或拨出；③电键闭合后，移动滑动变阻器的滑片。
（3）闭合电键后，将A线圈中的铁芯拔出的瞬间，即穿过B的磁通量在减小，则灵敏电流计的指针向右偏转．
当闭合开关瞬间，则穿过B的磁通量在增加，依据楞次定律的内容：感应电流的磁场总阻碍穿过线圈磁通量的变化，因此灵敏电流计的指针向左偏转，
（4）从以上探究中可以得到的结论是：当闭合回路中的磁通量变化时，闭合回路中就会产生感应电流；
故答案为：（1）如上图所示； （2）：①电键闭合或断开；②电键闭合后，A线圈插入或拨出；③电键闭合后，移动滑动变阻器的滑片；（3）左；（4）当闭合回路中的磁通量变化时，闭合回路中就会产生感应电流．
【点评】知道探究电磁感应现象的实验有两套电路，这是正确连接实物电路图的前提与关键．对于该实验，要明确实验原理及操作过程，注意铁芯拔出线圈A的过程中，观察到灵敏电流计指针向右偏转，是解第（3）问的关键．
19．（15分）如图所示，电阻不计、间距为L的足够长金属轨道竖直放置，轨道上端接有阻值为R的电阻，系统处于垂直轨道平面、磁感应强度为B的匀强磁场中。质量为m电阻为r的金属棒ab通过两端的套环水平地套在金属轨道上，并由静止开始释放。已知金属棒下落h高度后已处于匀速运动状态，金属棒受到轨道的滑动摩擦力f＝kmg（k＜1）。
（1）求金属棒匀速运动时的速度大小v；
（2）求金属棒下落H（H＞h）高度过程中，棒与导轨摩擦产生的热量Qf；
（3）求金属棒下落H（H＞h）高度过程中，电阻R上产生的热量QR；
（4）分析说明金属棒在整个运动过程的运动情况及能量转化关系。

【分析】（1）金属棒匀速运动时受力平衡，先根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律和安培力公式求出安培力与速度的关系，再由平衡条件求速度大小。
（2）根据Qf＝fH求棒与导轨摩擦产生的热量Qf；
（3）金属棒下落H（H＞h）高度过程中，根据能量守恒求出整个回路中产生的总焦耳热，再求电阻R上产生的热量QR；
（4）分析金属棒的受力情况，抓住安培力与速度的关系分析安培力的变化情况，再分析金属棒的运动情况，并判断能量转化关系。
【解答】解：（1）金属棒匀速运动时，受到重力mg、安培力F和滑动摩擦力f的作用。
其中，安培力大小为FA＝BIL＝BL＝
根据平衡条件得：FA+f＝mg
结合f＝kmg，联立解得，v＝
（2）金属棒与导轨摩擦产生的热量：Qf＝fH＝kmgH
（3）根据能量守恒定律，系统产生的总的焦耳热为Q＝mgH﹣Qf ﹣mv2
电阻R上产生的热量QR＝Q
将v代入解得 QR＝[（1﹣k）mgH﹣
（4）金属棒运动过程中受到的向上的安培力随速度的增加而增加，棒受到的合外力减小，根据牛顿第二定律知，棒的加速度减小，所以金属棒先做加速度逐渐减小的加速运动，最后做匀速运动。
此过程中，金属棒的重力势能转化为棒的动能、棒与轨道摩擦产生的内能以及电流通过电阻而产生的焦耳热。
答：（1）金属棒匀速运动时的速度大小v为；
（2）金属棒下落H（H＞h）高度过程中，棒与导轨摩擦产生的热量Qf为kmgH。
（3）金属棒下落H（H＞h）高度过程中，电阻R上产生的热量QR是[（1﹣k）mgH﹣。
（4）金属棒在整个运动过程的运动情况为：先做加速度逐渐减小的加速运动，最后做匀速运动。此过程中，金属棒的重力势能转化为棒的动能、棒与轨道摩擦产生的内能以及电流通过电阻而产生的焦耳热。
【点评】解答本题时，要熟练推导出安培力与速度的关系式F＝，分别从力和能量的角度来研究电磁感应现象。
20．（15分）如图所示，足够长的斜面与水平面的夹角θ＝37°，质量m＝2kg的物块在平行于斜面向上的恒力F＝28N作用下以v0＝1m/s的初速度从斜面底端向上运动，经过s1＝1.25m后撤去F。物块与斜面间动摩擦因数μ＝0.25。（sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g＝10m/s2）
（1）求物块沿斜面向上运动的总位移；
（2）求物块沿斜面向上运动过程中，恒力F的最大功率；
（3）在v﹣t坐标中画出物块从斜面底端开始运动到再次回到底端时的图线，并将图线上关键点的物理量标注在纵横轴对应的位置；
（4）比较在物块沿斜面向上运动的过程中，所有外力做功之和与动能变化的关系。

【分析】对物体受力分析求物块受力F和不受力F时的加速度，根据运动学公式求两个阶段的位移，根据功率的表达式求瞬时功率。求各个力对物体做的功再求合外力的功与动能变化的关系。
【解答】解：（1）物块在F作用下向上运动过程，受重力、弹力、力F、摩擦力，受力分析如图1：

图1
沿斜面方向根据牛顿第二定律：
F﹣mgsin37°﹣f＝ma1，
垂直于斜面方向根据平衡条件：
N＝mgcos37°
f＝μN
解得：a1＝6m/s2
撤去F时物块的速度为v1，根据位移速度公式：
2as1＝v12﹣v02
解得：v1＝4m/s
撤去F后物块向上运动过程，对物体受力分析如图2：

图2
﹣mgsin37°﹣f＝ma2，
f＝μN
N＝mgcos37°
a2＝﹣8m/s2
撤去F后物块向上运动的位移：

s2＝1m
所以，物块沿斜面向上运动的总位移为：s＝s1+s2＝（1.25+1）m＝2.25m
（2）物块沿斜面向上运动过程中，速度最大时恒力F功率最大，
Pm＝Fv1＝28×4w＝112w

图3
（3）如图所示3．
（4）物块在向上运动过程中，受到的四个力做功情况为：
恒力F做功 WF＝Fs1＝28×1.25J＝35J
弹力N做功 WN＝0
重力做功 WG＝﹣mgsin37°s＝﹣12×2.25J＝﹣27J
摩擦力做功 Wf＝﹣μmgcos37°s＝﹣4×2.25J＝﹣9J
WF+WN+WG+Wf＝﹣1J
△动能的变化为：△EK＝0﹣mv02＝﹣1J
因WF+WN+WG+Wf＝△EK，
所以，在物块沿斜面向上运动过程中，所有外力做功之和等于
物块动能的变化．
答：（1）求物块沿斜面向上运动的总位移为2.25m；
（2）求物块沿斜面向上运动过程中，恒力F的最大功率为112w；
（3）；
（4）物块沿斜面向上运动的过程中，所有外力做功之和等于动能变化。
【点评】解题的关键是对物体受力分析求出施加外力和撤去外力时的加速度，判断物体的运动情况。根据运动情况画出速度﹣时间图像。