2024届广东省广州市协和中学高三下学期一模物理试卷

这是一份2024届广东省广州市协和中学高三下学期一模物理试卷，共26页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
1．如图甲所示，每年夏季，我国多地会出现日晕现象，日晕是日光通过卷层云时，受到冰晶的折射或反射形成的。如图乙所示为一束太阳光射到六角形冰晶上时的光路图，、为其折射出的光线中的两种单色光，下列说法正确的是
A．在冰晶中，光的传播速度较大
B．用光照射某金属能发生光电效应，改用光照射也一定能发生
C．用同一装置做双缝干涉实验光的条纹间距比光的窄
D．从同种玻璃中射入空气发生全反射时，光的临界角较大
2．2021年12月9日15时40分，“天宫课堂”第一课正式开讲，这是首次在距离地面约（低于同步卫星距地面高度）的中国载人空间站“天宫”上进行的太空授课活动。授课期间，航天员与地面课堂的师生进行了实时互动交流，则
A．在“天宫”中宇航员由于没有受到地球引力而处于漂浮状态
B．“天宫”的运行速度介于第一宇宙速度与第二宇宙速度之间
C．“天宫”的加速度大于放在赤道上物体的加速度
D．“天宫”能和地面课堂实时交流，是因其绕地球运行角速度和地球自转角速度相等
3．跳楼机是用乘坐台将乘客载至高空，然后以几乎重力加速度竖直向下跌落，最后以机械将乘坐台在落地前停住的游乐项目。跳楼机通过电动机将乘坐台上质量为的游客送至高空。在从地面以的加速度匀加速竖直上升的过程中，在加速上升的第10秒末某位游客口袋中的一颗糖相对口袋静止滑出。假设糖果在以后的运动过程中只受重力，，下列说法正确的是
A．从口袋中跌落出来的糖果做自由落体运动
B．游客在加速上升的过程中，乘坐台对他的作用力是
C．糖果能够达到的离地最大高度是
D．糖果在跌出口袋后的运动时间约为
4．晋代陆机《文赋》中的“或因枝以振叶，或沿波而讨源”呈现了树叶振动和水波传播的情境，下列说法正确的是
A．树叶做受迫振动的频率小于其驱动力的频率
B．飘落到水面上的树叶不会被水波推向岸边
C．两列水波在水面上相遇叠加时，必然能形成干涉图样
D．当水波遇到障碍物时，不能发生衍射现象
5．如图，医用口罩由多层织物材料构成，其中有一层熔喷布经过特殊工艺处理后成为驻极体材料，这层材料表面长期带有正电荷，能有效吸附细小的粉尘，而这些粉尘通常是细菌和病毒传播的载体。则即将被吸附的带电粉尘
A．带正电
B．匀速靠近熔喷布
C．在靠近熔喷布的过程中电场力做负功
D．在靠近熔喷布的过程中电势能减少
6．医学影像诊断设备是借助于示踪剂可以聚集到病变部位的特点来发现疾病。示踪剂常利用同位素作示踪原子标记，其半衰期仅有。可由小型回旋加速器输出的高速质子流轰击获得，下列说法正确的是
A．用高速质子轰击，生成的同时释放出中子
B．用高速质子轰击，生成的同时释放出粒子
C．的经后，剩余的质量为
D．将置于回旋加速器中，其半衰期可能发生变化
7．无线充电技术已经在新能源汽车等领域得到应用。地下铺设供电的送电线圈，车上的受电线圈与蓄电池相连，如图所示。送电线圈和受电线圈匝数比为。当送电线圈接上图中的正弦交流电后，受电线圈中的电流为。不考虑线圈的自感，忽略电能传输的损耗，下列说法正确的是
A．受电线圈的电流方向每秒改变50次
B．送电线圈的输入功率为
C．受电线圈的输出电压为
D．送电线圈的输入电压为
二、多项选择题（本题共3小题；每小题0分，共18分，在每小题给出的四个选项中，有多项符合要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）
8．建筑工地上，工人用如图所示的方式将重物从平台运到地面。甲、乙两人在同一高度手握轻绳，不计重力的光滑圆环套在轻绳上，下端吊一重物。甲站在点静止不动，乙从点缓慢向点移动一小段距离。此过程中，下列说法正确的是
A．绳的拉力大小减小B．甲所受平台的支持力增大
C．甲所受平台的摩擦力变小D．绳对圆环拉力的合力变小
9．武汉病毒研究所是我国防护等级最高的实验室，在该实验室中有一种污水流量计，其原理可以简化为如图乙所示模型：废液内含有大量正负离子，从直径为的圆柱形容器右侧流入，左侧流出，流量值等于单位时间通过横截面的液体的体积。空间有垂直纸面向里的磁感应强度为的匀强磁场，下列说法正确的是
A．当磁感应强度减小时，污水流速将减小
B．当污水中离子浓度降低时，两点电压将减小
C．只需要测量磁感应强度及两点电压，就能够推算污水的流量
D．当将接入外部回路，该装置将成为磁流体发电机，点相当于电源的正极
10．如图甲所示，北宋曾公亮在《武经总要》中记载了一种古代运输装备，名为“绞车”，因其设计精妙，使用时灵活方便，这种绞车又被称为“中国式绞车”，“合大木为床，前建二叉手柱，上为绞车，下施四轮，皆极壮大，力可挽二千斤。”其原理如图乙所示，将一根圆轴削成同心而半径不同的两部分，其中，两点分别是大小辘轳边缘上的两点，其上绕以绳索，绳下加一动滑轮，滑轮下挂上重物，人转动把手带动其轴旋转便可轻松将重物吊起，则在起吊过程中，下列说法正确的是
A．点的向心加速度大于点的向心加速度
B．人对把手做的功等于重物机械能的增加量
C．滑轮对重物做的功等于重物机械能的增加量
D．若把手顺时针转动则滑轮也会逆时针转动
三、实验题
11．某同学研究自由落体运动的规律时，将小球从一固定的毫米刻度尺旁边由静止释放，用手机拍摄小球自由下落的视频，然后用相应的软件处理得到分帧图片，利用图片中小球的位置就可以得出速度、加速度等信息，实验装置如图1所示。如图2所示为小球下落过程中三幅连续相邻的分帧图片Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，相邻两帧之间的时间间隔为。
（1）图片Ⅱ中小球的瞬时速度约为 。（结果保留两位小数）
（2）关于实验装置和操作，下列说法正确的是 。
．刻度尺应固定在竖直平面内
．选择材质密度小的小球
．铅垂线的作用是检验小球是否沿竖直方向下落
．固定手机时，摄像镜头应正对刻度尺
（3）该同学利用多帧图片测算其对应的速度和下落的高度，绘制了图像，如图3所示。其中、分别为两个大小相同，质量不同的小球下落的图像（空气阻力不变），由图像可知两球质量大小关系是 （选填“大于”、“等于”、“小于” 。
（4）如何利用图像判断小球下落过程机械能是否守恒？ 。
12．小明同学设计了一个测电梯加速度的装置，具体原理图如图甲所示。
实验器材有：
直流电源（电动势，内阻；
理想电压表（量程为；
限流电阻；
竖直固定的滑动变阻器（总长，总阻值；
电阻可忽略不计的弹簧，下端固定于水平地面，上端固定质量不计的秤盘且通过甲连杆与滑动变阻器的滑片连接，滑片接触良好且无摩擦（弹簧劲度系数，且可认为不受电流的影响）；
开关以及导线若干。
重力加速度取，不计其他阻力。
（1）实验步骤如下：
①电梯静止时，托盘中未放被测物前，滑片恰好置于变阻器的最上端，电压表的示数均为零。
②电梯匀速上升时，在托盘中轻轻放入一个物块，待托盘静止平衡后，当滑动变阻器的滑片恰好处于中间，则物块的质量 。（结果保留一位有效数字）
（2）电梯运行过程中，当电压表示数为且保持稳定时，电梯的运动情况可能是 。
．电梯以的加速度向上加速
．电梯以的加速度向上加速
．电梯以的加速度向下加速
．电梯以的加速度向下减速
（3）小王同学用小明的器材设计了另一种方案，方案电路如图乙所示，在托盘中轻轻放入同一个物块，当电梯匀速运动时，电压表的示数为 。
四、解答题
13．图甲中空气炸锅是一种新型的烹饪工具，图乙为某型号空气炸锅的简化模型图，空气炸锅中有一气密性良好的内胆，内胆内的气体可视为质量不变的理想气体，已知胆内初始气体压强为，温度为，现启动加热模式使气体温度升高到，此过程中气体吸收的热量为，内胆中气体的体积不变，求：
（1）此时内胆中气体的压强；
（2）此过程内胆中气体的内能增加量△。
14．如图所示，水平放置的固定圆环半径为，仅在圆环左侧半圆区域有竖直向上的匀强磁场，长度略大于粗细均匀的金属棒放置于圆环上，过圆心的竖直导电转轴与金属棒中心固定，可带动金属棒匀速转动。圆环右侧边缘处有一光电门，可记录金属棒扫过光电门狭缝的时刻，已知相邻两时刻之间的时间间隔为、平行板电容器板间距离为，上极板与圆环边缘相连，下极板与转轴相连，质量为、电荷量为的带电油滴恰能沿水平虚线匀速穿过电容器，重力加速度为，圆环电阻不计，求：
（1）两板间的电压；
（2）匀强磁场的磁感应强度大小。
15．一仓库货物运送装置如图1所示，是半径为的四分之一光滑圆弧轨道，点与圆心等高，点为圆弧最低点；水平轨道与圆弧轨道相切，为水平轨道的右端点且距水平地面的高度为；一高度可以调节的货架，底部固定在地面上，货架表面水平，、为货架表面左右两个端点，通过调节可使距地面的最大高度为；轨道与在同一竖直平面内。货物甲从点由静止释放，滑到点后与静止在点的货物乙发生弹性正碰，碰后甲、乙立即从右侧飞出，下落后均不反弹。已知甲的质量为，长度为，上涂有智能涂层材料，使甲受到的阻力大小与运动距离之间关系如图2所示；点到点的水平距离始终为，长度为；忽略空气阻力，甲、乙均可视为质点，重力加速度为。求：
（1）甲刚到点时所受的支持力大小；
（2）甲在中点处的加速度大小及与乙碰前瞬间速度大小；
（3）为确保甲、乙均落在货架上，货架的最低高度及乙的质量范围是多少。
2024年广东省广州市协和学校高考物理一模试卷
参考答案与试题解析
一、单项选择题（本题共7小题；每小题0分，共28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．如图甲所示，每年夏季，我国多地会出现日晕现象，日晕是日光通过卷层云时，受到冰晶的折射或反射形成的。如图乙所示为一束太阳光射到六角形冰晶上时的光路图，、为其折射出的光线中的两种单色光，下列说法正确的是
A．在冰晶中，光的传播速度较大
B．用光照射某金属能发生光电效应，改用光照射也一定能发生
C．用同一装置做双缝干涉实验光的条纹间距比光的窄
D．从同种玻璃中射入空气发生全反射时，光的临界角较大
【答案】
【分析】太阳光射入六角形冰晶时，光的折射角大于光的折射角，由折射定律比较折射率大小，从而得出频率、波长和波速关系；根据双缝干涉条纹间距公式△分析双缝干涉间距大小；依据临界角公式比较临界角的大小。
【解答】解：、太阳光射入六角形冰晶时，光的折射角大于光的折射角，由折射定律可知，冰晶对光的折射率小于对光的折射率，则光的频率比光的频率小，根据可知在冰晶中，光的传播速度较小，故错误；
．因为光的折射率比对光的折射率大，即光的频率比光的大，所以光的频率可能小于金属的极限频率，不一定能发生光电效应，故错误；
．因为光的折射率比对光的折射率大，即光的频率比光的大，则光的波长比光的小，根据可知则光条纹间距更小，故错误；
．同种玻璃对光的折射率比对光的折射率小，根据可知从同种玻璃中射入空气发生全反射时，光的临界角较大，故正确。
故选：。
【点评】本题可以取特例用红光与紫光类比光和光，对于七种单色光的折射率、波长、频率等等之间的关系，是考试的热点，要牢固掌握。
2．2021年12月9日15时40分，“天宫课堂”第一课正式开讲，这是首次在距离地面约（低于同步卫星距地面高度）的中国载人空间站“天宫”上进行的太空授课活动。授课期间，航天员与地面课堂的师生进行了实时互动交流，则
A．在“天宫”中宇航员由于没有受到地球引力而处于漂浮状态
B．“天宫”的运行速度介于第一宇宙速度与第二宇宙速度之间
C．“天宫”的加速度大于放在赤道上物体的加速度
D．“天宫”能和地面课堂实时交流，是因其绕地球运行角速度和地球自转角速度相等
【答案】
【分析】根据万有引力提供向心力，结合向心力计算公式分析“天宫”的线速度、加速度和角速度的问题。
【解答】解：、在“天宫”中宇航员受到地球引力，而引力刚好提供向心力从而处于漂浮状态，故错误；
、第一宇宙速度是环绕地球运动的最大线速度，所以“天宫”的运行速度一定小于第一宇宙速度，故错误；
、根据牛顿第二定律可得：
解得：
由于“天宫”的高度小于同步卫星的高度，所以“天宫”的加速度大于同步卫星的加速度，
根据，可知同步卫星的加速度大于放在赤道上物体的加速度，所以“天宫”的加速度大于放在赤道上物体的加速度，故正确；
、根据万有引力提供向心力可得：
解得：
由于“天宫”的高度小于同步卫星的高度，所以“天宫”绕地球运行角速度大于同步卫星的角速度，则“天宫”绕地球运行角速度大于地球自转角速度，故错误。
故选：。
【点评】本题主要考查环绕天体的特点，根据万有引力提供向心力，分析角速度，线速度的大小，在做题中要注意赤道上的物体和同步卫星具有相同的周期所以要合理的利用同步卫星来比较关系。
3．跳楼机是用乘坐台将乘客载至高空，然后以几乎重力加速度竖直向下跌落，最后以机械将乘坐台在落地前停住的游乐项目。跳楼机通过电动机将乘坐台上质量为的游客送至高空。在从地面以的加速度匀加速竖直上升的过程中，在加速上升的第10秒末某位游客口袋中的一颗糖相对口袋静止滑出。假设糖果在以后的运动过程中只受重力，，下列说法正确的是
A．从口袋中跌落出来的糖果做自由落体运动
B．游客在加速上升的过程中，乘坐台对他的作用力是
C．糖果能够达到的离地最大高度是
D．糖果在跌出口袋后的运动时间约为
【答案】
【分析】从口袋中跌落出来的糖果做竖直上抛运动；
根据牛顿第二定律，分析乘坐台对游客的作用力；
10秒末根据匀加速直线运动公式，求位移，后根据竖直上抛公式，求位移，确定最终离地高度；
后根据竖直上抛公式，求时间，之后根据自由落体公式，求时间。
【解答】解：从口袋中跌落出来的糖果做竖直上抛运动，故错误；
游客在加速上升的过程中，根据牛顿第二定律，设乘坐台对他的作用力为，则，代入数据解得，故错误；
从口袋中跌落出来的糖果做竖直上抛运动，10秒末糖果达到的离地距离是，代入数据解得，此时速度，代入数据，之后做竖直上抛，上升的位移，代入数据解得，故糖果能够达到的离地最大高度是，代入数据解得，故错误；
糖果在跌出口袋后上升到最大高度时间，代入数据解得，到最高点后做自由落体，，代入数据解得，故糖果在跌出口袋后的运动时间约，代入数据的，故正确。
故选：。
【点评】本题解题关键是分析出糖果先做匀加速直线运动，再做竖直上抛运动，从最高点下落后做自由落体运动。
4．晋代陆机《文赋》中的“或因枝以振叶，或沿波而讨源”呈现了树叶振动和水波传播的情境，下列说法正确的是
A．树叶做受迫振动的频率小于其驱动力的频率
B．飘落到水面上的树叶不会被水波推向岸边
C．两列水波在水面上相遇叠加时，必然能形成干涉图样
D．当水波遇到障碍物时，不能发生衍射现象
【答案】
【分析】根据受迫振动的物体其振动频率等于驱动力的频率分析判断；波在传播中质点只是在其平衡位置附近振动，并不会随波迁移；只有两频率相同、相位差恒定的两列波才能发生干涉现象；根据发生明显衍射现象的条件分析。
【解答】解：．根据做受迫振动的物体，其振动频率等于驱动力的频率，可知树叶做受迫振动的频率等于其驱动力的频率，故错误；
．波在传播中质点只是在其平衡位置附近振动，并不会随波迁移，飘落到水面上的树叶不会被水波推向岸边，而是在自身的平衡位置上下振动，故正确；
．若有两列水波在水面上相遇叠加时，不一定产生干涉图样，还与两列水波的频率及振动情况有关，故错误；
．波发生明显衍射现象的条件是：障碍物或孔的尺寸与波长相差不多，或比波长小时，衍射现象最明显，所以当水波遇到尺寸与其波长相差不大的障碍物时，能够发生明显的衍射现象，故错误。
故选：。
【点评】本题考查振动以及波的性质，要注意明确波具有干涉和衍射现象，要明确干涉现象发生的条件。
5．如图，医用口罩由多层织物材料构成，其中有一层熔喷布经过特殊工艺处理后成为驻极体材料，这层材料表面长期带有正电荷，能有效吸附细小的粉尘，而这些粉尘通常是细菌和病毒传播的载体。则即将被吸附的带电粉尘
A．带正电
B．匀速靠近熔喷布
C．在靠近熔喷布的过程中电场力做负功
D．在靠近熔喷布的过程中电势能减少
【答案】
【分析】根据材料带正电，判断粉尘电性，根据电场力做功判断电势能的变化情况。
【解答】解：．口罩表面带正电，则粉尘带负电，故错误；
．随着带电粉尘靠近熔喷布，受到的电场力增大，根据牛顿第二定律可知，加速度增大，被吸附的带电粉尘加速靠近熔喷布，故错误；
．在靠近熔喷布的过程中，被吸附的带电粉尘速度逐渐增大，电场力做正功，电势能减少，故错误，正确。
故选：。
【点评】本题的关键是判断粉尘电场力做功的情况，注意电场力做正功，电势能减小。
6．医学影像诊断设备是借助于示踪剂可以聚集到病变部位的特点来发现疾病。示踪剂常利用同位素作示踪原子标记，其半衰期仅有。可由小型回旋加速器输出的高速质子流轰击获得，下列说法正确的是
A．用高速质子轰击，生成的同时释放出中子
B．用高速质子轰击，生成的同时释放出粒子
C．的经后，剩余的质量为
D．将置于回旋加速器中，其半衰期可能发生变化
【答案】
【分析】原子核在衰变过程中遵循质量数守恒和电荷数守恒；半衰期具有统计规律；根据半衰期的公式求解；且半衰期与元素所处的物理环境和化学状态无关。
【解答】解：．根据质量数守恒和电荷数守恒知，该核反应过程中释放出的粒子的质量数，电荷数，则该核反应方程为，故错误，正确；
．由题意知半衰期为，经，则经过了2个半衰期；的的剩余的质量为，故错误；
．半衰期与元素所处的物理环境和化学状态无关，因此其半衰期不可能变化，故错误。
故选：。
【点评】掌握核反应方程遵循质量数和电荷数守恒，会利用半衰期的公式进行有关计算，知道影响半衰期的因素。
7．无线充电技术已经在新能源汽车等领域得到应用。地下铺设供电的送电线圈，车上的受电线圈与蓄电池相连，如图所示。送电线圈和受电线圈匝数比为。当送电线圈接上图中的正弦交流电后，受电线圈中的电流为。不考虑线圈的自感，忽略电能传输的损耗，下列说法正确的是
A．受电线圈的电流方向每秒改变50次
B．送电线圈的输入功率为
C．受电线圈的输出电压为
D．送电线圈的输入电压为
【答案】
【分析】一个周期内电流方向改变2次；
正弦交流电电压有效值等于峰值乘以，根据，计算功率；
受电线圈的输出电压。
【解答】解：．受电线圈的电流频率与送点线圈中的电流频率相同，即，，；
一个周期内电流方向改变2次，每秒电流方向改变次次，故错误；
．由图可知，送电线圈上电压有效值为
受电线圈中的电流为，送电线圈和受电线圈匝数比为，可得送电线圈中的电流大小
送电线圈的输入功率
故正确，错误；
．受电线圈的输出电压
得
故错误。
故选：。
【点评】本题考查学生对正弦交流电电压有效值等于峰值乘以、功率计算的掌握，是一道基础题。
二、多项选择题（本题共3小题；每小题0分，共18分，在每小题给出的四个选项中，有多项符合要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）
8．建筑工地上，工人用如图所示的方式将重物从平台运到地面。甲、乙两人在同一高度手握轻绳，不计重力的光滑圆环套在轻绳上，下端吊一重物。甲站在点静止不动，乙从点缓慢向点移动一小段距离。此过程中，下列说法正确的是
A．绳的拉力大小减小B．甲所受平台的支持力增大
C．甲所受平台的摩擦力变小D．绳对圆环拉力的合力变小
【答案】
【分析】对结点处受力分析，根据平衡条件列出平衡方程，再根据夹角的变化判断绳子的拉力如何变化；对甲受力分析，根据平衡条件列出平衡方程，判断甲所受平台的支持力是否变化；根据平衡条件列出水平方向的平衡方程，结合角度的变化判断绳子的拉力如何变化，进而判断甲所受平台的摩擦力如何变化；根据两边绳子的合力大小等于重物重力大小，判断绳对圆环拉力的合力是否变化。
【解答】解：、根据题图可知，绳子与圆环构成“活结”，则两段绳子上的拉力大小始终相同。设绳子与竖直方向的夹角为，对结点处受力分析如图所示。
根据平衡条件有：
得
当乙从点缓慢向点移动一小段距离后，绳子与竖直方向的夹角将减小，则知绳子上的拉力将减小，故正确；
、对甲受力分析如图所示。
根据平衡条件有
，
结合，可得，
可知，当乙从点缓慢向点移动一小段距离后，绳子与竖直方向的夹角将减小，甲所受平台的支持力不变，而摩擦力变小，故错误，正确；
、绳对圆环的拉力合力的大小始终等于重物的重力，则绳对圆环拉力的合力不变，故错误。
故选：。
【点评】本题考查动态平衡问题，解决本题的关键要灵活选择研究对象，根据平衡条件列出相关的平衡方程，再进行分析。
9．武汉病毒研究所是我国防护等级最高的实验室，在该实验室中有一种污水流量计，其原理可以简化为如图乙所示模型：废液内含有大量正负离子，从直径为的圆柱形容器右侧流入，左侧流出，流量值等于单位时间通过横截面的液体的体积。空间有垂直纸面向里的磁感应强度为的匀强磁场，下列说法正确的是
A．当磁感应强度减小时，污水流速将减小
B．当污水中离子浓度降低时，两点电压将减小
C．只需要测量磁感应强度及两点电压，就能够推算污水的流量
D．当将接入外部回路，该装置将成为磁流体发电机，点相当于电源的正极
【答案】
【分析】电磁流量计是测流速的，并不能改变流速；利用洛伦兹力与电场力平衡可求出流速，结合流量公式得到流量的表达式，进而判断选项；利用左手定则可得出相当于电源正极。
【解答】解：．电磁流量计是用来测量污水流速的，而不是改变污水的流速，故错误；
．废液流速稳定后，根据洛伦兹力与电场力平衡
解得废液的流速
废液流量
，
解得：
需要测量磁感应强度、直径及两点电压，可知两点电压与离子的浓度无关，故错误，正确；
．根据左手定则可知，正离子向下偏转，负离子向上偏转，故点电势高于点，在外电路中点相当于电源的正极，故正确。
故选：。
【点评】本题主要考查了电磁流量计的相关应用，理解电磁流量计的工作原理，结合电场力和洛伦兹力的等量关系即可完成分析。
10．如图甲所示，北宋曾公亮在《武经总要》中记载了一种古代运输装备，名为“绞车”，因其设计精妙，使用时灵活方便，这种绞车又被称为“中国式绞车”，“合大木为床，前建二叉手柱，上为绞车，下施四轮，皆极壮大，力可挽二千斤。”其原理如图乙所示，将一根圆轴削成同心而半径不同的两部分，其中，两点分别是大小辘轳边缘上的两点，其上绕以绳索，绳下加一动滑轮，滑轮下挂上重物，人转动把手带动其轴旋转便可轻松将重物吊起，则在起吊过程中，下列说法正确的是
A．点的向心加速度大于点的向心加速度
B．人对把手做的功等于重物机械能的增加量
C．滑轮对重物做的功等于重物机械能的增加量
D．若把手顺时针转动则滑轮也会逆时针转动
【答案】
【分析】同轴转动角速度相同，根据向心加速度的计算公式分析向心加速度大小；由能量守恒定律、功能关系分析重物机械能的增加量；若把手顺时针转动，滑轮会顺时针转动。
【解答】解：根据向心加速度的计算公式可得向心加速度大小为：可知，点的半径大于点的半径，但两点由于是同轴转动，角速度相同，故点的向心加速度大于点的向心加速度，故正确；
由能量守恒定律知，人对把手做功除了转化为重物的机械能外，还有轮轴的动能及摩擦生热等，所以人对把手做的功大于重物机械能的增加量，故错误；
由功能关系可知滑轮对重物做的功等于重物机械能的增加量，故正确；
若把手顺时针转动则大轴上绕绳收紧，滑轮左侧的绳向上，小轴上绕绳放松，滑轮右侧的绳向下，故滑轮会顺时针转动，故错误。
故选：。
【点评】本题主要是考查功能关系，关键是能够分析能量的转化情况，知道机械能的变化与除重力或系统内弹力以外的力做功有关。
三、实验题
11．某同学研究自由落体运动的规律时，将小球从一固定的毫米刻度尺旁边由静止释放，用手机拍摄小球自由下落的视频，然后用相应的软件处理得到分帧图片，利用图片中小球的位置就可以得出速度、加速度等信息，实验装置如图1所示。如图2所示为小球下落过程中三幅连续相邻的分帧图片Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，相邻两帧之间的时间间隔为。
（1）图片Ⅱ中小球的瞬时速度约为 1.38 。（结果保留两位小数）
（2）关于实验装置和操作，下列说法正确的是 。
．刻度尺应固定在竖直平面内
．选择材质密度小的小球
．铅垂线的作用是检验小球是否沿竖直方向下落
．固定手机时，摄像镜头应正对刻度尺
（3）该同学利用多帧图片测算其对应的速度和下落的高度，绘制了图像，如图3所示。其中、分别为两个大小相同，质量不同的小球下落的图像（空气阻力不变），由图像可知两球质量大小关系是 （选填“大于”、“等于”、“小于” 。
（4）如何利用图像判断小球下落过程机械能是否守恒？ 。
【答案】（1）1.38；（2）；（3）大于、在误差允许的范围内，如果图像是一条过原点的倾斜直线，且斜率等于。
【分析】（1）先确定由图片Ⅰ中小球位置到图片Ⅲ中小球位置下落的位移，图片Ⅱ中小球的瞬时速度等于由图片Ⅰ的位置到图片Ⅲ的位置小球运动的平均速度；
（2）小球运动方向为竖直向下，刻度尺应固定在竖直平面内，用铅垂线检验刻度尺是否沿竖直方向。应选择材质密度较大的小球，可减小空气阻力对小球运动的影响。为减小刻度尺测量误差，固定手机时，摄像镜头应正对刻度尺；
（3）由匀变速直线运动规律可得图像的斜率与加速度的关系，得到、的加速度的大小关系，由牛顿第二定律分析两者质量大小关系；假设小球下落过程机械能是否守恒，根据机械能守恒定律得到图像的表达式，利用图像斜率满足的条件来验证小球下落过程机械能是否守恒。
【解答】解：（1）小球从位置Ⅰ到位置Ⅲ的位移可以从两图中读出，根据平均速度等于中间时刻的瞬时速度可得图2中小球的瞬时速度约为：
（2）、小球做自由落体运动，为了测量小球下落的位置，刻度尺应固定在竖直平面内，故正确；
、为了减小阻力带来的实验误差，应该选择密度较大的小球，故错误；
、铅垂线的作用是检验装置是不是竖直放置，不能检验小球是否沿竖直方向下落，故错误；
、为了拍摄的小球的位置比较准确，固定手机时，摄像头应正对刻度尺，故正确。
故选：。
（3）小球下落过程若空气阻力不忽略，且空气阻力不变，根据动能定理，有：
变形后得到：，根据图像可知图像斜率大，故质量大；
（4）若机械能守恒，则阻力为零，则有：，故在误差允许的范围内，如果图像是一条过原点的倾斜直线，且斜率等于，则机械能守恒。
故答案为：（1）1.38；（2）；（3）大于、在误差允许的范围内，如果图像是一条过原点的倾斜直线，且斜率等于。
【点评】本题考查了研究自由落体运动的规律、验证机械能守恒的实验，掌握实验中速度测量方法和应用图像处理实验数据的方法。
12．小明同学设计了一个测电梯加速度的装置，具体原理图如图甲所示。
实验器材有：
直流电源（电动势，内阻；
理想电压表（量程为；
限流电阻；
竖直固定的滑动变阻器（总长，总阻值；
电阻可忽略不计的弹簧，下端固定于水平地面，上端固定质量不计的秤盘且通过甲连杆与滑动变阻器的滑片连接，滑片接触良好且无摩擦（弹簧劲度系数，且可认为不受电流的影响）；
开关以及导线若干。
重力加速度取，不计其他阻力。
（1）实验步骤如下：
①电梯静止时，托盘中未放被测物前，滑片恰好置于变阻器的最上端，电压表的示数均为零。
②电梯匀速上升时，在托盘中轻轻放入一个物块，待托盘静止平衡后，当滑动变阻器的滑片恰好处于中间，则物块的质量 5 。（结果保留一位有效数字）
（2）电梯运行过程中，当电压表示数为且保持稳定时，电梯的运动情况可能是 。
．电梯以的加速度向上加速
．电梯以的加速度向上加速
．电梯以的加速度向下加速
．电梯以的加速度向下减速
（3）小王同学用小明的器材设计了另一种方案，方案电路如图乙所示，在托盘中轻轻放入同一个物块，当电梯匀速运动时，电压表的示数为 。
【答案】（1）5；（2）；（3）。
【分析】（1）对物块分析，根据平衡条件和胡克定律相结合求解物块的质量。
（2）当电压表示数为且保持稳定时，由串联电路分压规律求出与电压表并联部分电阻阻值，确定此时弹簧的压缩量，再根据牛顿第二定律和胡克定律相结合求解电梯的加速度，进而分析电梯的运动情况。
（3）小王方案中，确定电梯匀速运动时弹簧压缩量，再求电压表的示数。
【解答】解：（1）对物块分析，根据平衡条件有
代入数据解得：
（2）当电压表的示数为时，设与电压表并联部分电阻阻值为，则
解得：
则此时弹簧的压缩量为
△
对物块分析，由牛顿第二定律得
△
解得：，方向竖直向上，故电梯的运动情况可能是以的加速度向上加速或以的加速度向下减速，故正确，错误。
故选：。
（3）小王方案中，电梯匀速运动时，弹簧弹力大小等于重力，根据（1）分析可知压缩量为，则接入电路阻值为，故电压表示数为
解得：
故答案为：（1）5；（2）；（3）。
【点评】本题是力电综合题，关键要理解实验原理，搞清电路的结构，运用欧姆定律和力学规律相结合进行解答。
四、解答题
13．图甲中空气炸锅是一种新型的烹饪工具，图乙为某型号空气炸锅的简化模型图，空气炸锅中有一气密性良好的内胆，内胆内的气体可视为质量不变的理想气体，已知胆内初始气体压强为，温度为，现启动加热模式使气体温度升高到，此过程中气体吸收的热量为，内胆中气体的体积不变，求：
（1）此时内胆中气体的压强；
（2）此过程内胆中气体的内能增加量△。
【答案】（1）此时内胆中气体的压强为；
（2）此过程内胆中气体的内能增加量为。
【分析】（1）瓶胆内气体做等容变化，根据查理定律求气体压强；
（2）根据热力学第一定律求内能的变化。
【解答】解：（1）根据题意可知，气体体积不变，气体为等容变化，气体可视为理想气体；
根据查理定律
代入数据解得
（2）根据热力学第一定律有△
由于气体的体积不变，气体做功
气体吸收的热量
解得△。
答：（1）此时内胆中气体的压强为；
（2）此过程内胆中气体的内能增加量为。
【点评】本题主要考查了理想气体的等容变化和热力学第一定律的运用；在运用热力学第一定律时，要注意正负的含义、正负的含义以及△正负的含义。
14．如图所示，水平放置的固定圆环半径为，仅在圆环左侧半圆区域有竖直向上的匀强磁场，长度略大于粗细均匀的金属棒放置于圆环上，过圆心的竖直导电转轴与金属棒中心固定，可带动金属棒匀速转动。圆环右侧边缘处有一光电门，可记录金属棒扫过光电门狭缝的时刻，已知相邻两时刻之间的时间间隔为、平行板电容器板间距离为，上极板与圆环边缘相连，下极板与转轴相连，质量为、电荷量为的带电油滴恰能沿水平虚线匀速穿过电容器，重力加速度为，圆环电阻不计，求：
（1）两板间的电压；
（2）匀强磁场的磁感应强度大小。
【答案】（1）两板间的电压为；
（2）匀强磁场的磁感应强度大小为。
【分析】（1）带电油滴恰能沿水平虚线匀速穿过电容器，根据受力平衡解答；
（2）根据法拉第电磁感应定律分析解答。
【解答】解：（1）因为带电油滴恰能沿水平虚线匀速穿过电容器，所以
解得
（2）因为相邻两时刻之间的时间间隔为，则金属棒角速度为
金属棒切割磁感线产生的感应电动势为
因为，解得
答：（1）两板间的电压为；
（2）匀强磁场的磁感应强度大小为。
【点评】本题主要考查了电磁感应定律，在分析过程中结合了受力分析和电容器的相关知识，考点的知识点比较综合，难度中等偏上。
15．一仓库货物运送装置如图1所示，是半径为的四分之一光滑圆弧轨道，点与圆心等高，点为圆弧最低点；水平轨道与圆弧轨道相切，为水平轨道的右端点且距水平地面的高度为；一高度可以调节的货架，底部固定在地面上，货架表面水平，、为货架表面左右两个端点，通过调节可使距地面的最大高度为；轨道与在同一竖直平面内。货物甲从点由静止释放，滑到点后与静止在点的货物乙发生弹性正碰，碰后甲、乙立即从右侧飞出，下落后均不反弹。已知甲的质量为，长度为，上涂有智能涂层材料，使甲受到的阻力大小与运动距离之间关系如图2所示；点到点的水平距离始终为，长度为；忽略空气阻力，甲、乙均可视为质点，重力加速度为。求：
（1）甲刚到点时所受的支持力大小；
（2）甲在中点处的加速度大小及与乙碰前瞬间速度大小；
（3）为确保甲、乙均落在货架上，货架的最低高度及乙的质量范围是多少。
【答案】（1）甲刚到点时所受的支持力大小为；
（2）甲在中点处的加速度大小为，与乙碰前瞬间速度大小为；
（3）货架的最低高度是，乙的质量范围是：。
【分析】（1）货物下滑过程机械能守恒，应用机械能守恒定律求出到达点时的速度大小，应用牛顿第二定律求出轨道对货物的支持力；
（2）由牛顿第二定律求到达中点的加速度，用面积法求出阻力做的功后，再根据动能定理求碰撞前的速度；
（3）甲、乙发生弹性碰撞，应用动量守恒定律与机械能守恒定律表达出碰撞后的速度大小，结合平抛规律列方程求满足条件的货架的最低高度及乙的质量范围是多少。
【解答】解：（1）货物甲由点运动到点过程，机根据械能守恒有：
货物甲在点时，受力分析由牛顿第二定律可得：
联立解得：
（2）由图2根据题意可知，甲在中点处的阻力大小为：
根据牛顿第二定律可得：
代入解得：
货物甲从点运动至与货物乙碰撞前过程，由动能定理可得：
图像中图线与坐标轴所围面积表示阻力做功大小，所以阻力所做功：
联立解得：
（3）设乙的质量为，碰后甲的速度为，乙的速度为，以向右为正，
由动量守恒定律有：
由机械能守恒定律有：
碰后甲、乙均做平抛运动，平抛运动最长时间为，根据平抛规律有：
货架的最低高度为：
联立解得：
当乙的质量最大，乙的速度最小，货架高度最低，水平位移有：
联立解得：
当乙的质量最小，乙的速度最大，货架高度最高，设乙做平抛运动时间为，水平位移有：
水平位移有：
联立解得：
所以乙的质量范围为：
答：（1）甲刚到点时所受的支持力大小为；
（2）甲在中点处的加速度大小为，与乙碰前瞬间速度大小为；
（3）货架的最低高度是，乙的质量范围是：。
【点评】分析清楚滑块与轨道的运动过程是解题的前提，应用动量守恒定律与机械能守恒定律、能量守恒定律即可解题。
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