2021年全國(guó)高考物理沖刺信息卷（新課標(biāo)Ⅰ卷三）（解析版）

2021年全國(guó)高考物理沖刺信息卷（三）（新課標(biāo)I卷）

理科綜合,物理

（考試時(shí)間：55分鐘試卷滿分：110分）

注意事項(xiàng)：

1.本試卷分第I卷（選擇題）和第n卷（非選擇題）兩部分。答卷前，考生務(wù)必將自己的姓名、準(zhǔn)考

證號(hào)填寫在答題卡上。

2.回答第I卷時(shí)，選出每小題答案后，用2B鉛筆把答題卡上對(duì)應(yīng)題目的答案標(biāo)號(hào)涂黑。如需改動(dòng)，

用橡皮擦干凈后，再選涂其他答案標(biāo)號(hào)。寫在本試卷上無(wú)效。

3.回答第H卷時(shí)，將答案寫在答題卡上。寫在本試卷上無(wú)效。

4.考試結(jié)束后，將本試卷和答題卡一并交回。

第I卷

二、選擇題：本題共8小題，每小題6分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第14~18題只有一項(xiàng)符合題目要

求，第19~21題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)或不答的得。分。

14.用能量為&的光照射大量處于基態(tài)的氫原子，發(fā)現(xiàn)氫原子可以輻射6種顏色的光，氫原子能級(jí)圖如圖

所示，各色可見(jiàn)光的波長(zhǎng)和光子能量如下表所示，下列說(shuō)法正確的是（）

nK/eV

00--------------------0

6----------------------0.38

5----------------------0.54

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

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

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

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

色光紅橙黃綠藍(lán)靛紫

光子波長(zhǎng)范圍/nm622-770597-622577-597492-577455-492350-455

光子能量范圍/bV1.61-2.002.00-2.072.07-2.142.14-2.532.53-2.762.76-3.10

A.Eb=12.09eV

B.輻射6種顏色的光中包含紅光

C.輻射6種顏色的光中有三種可見(jiàn)光

D.氫原子從基態(tài)躍遷到高能級(jí)，電子的動(dòng)能增大，原子的電勢(shì)能增大

【答案】B

【詳解】根據(jù)題意可知?dú)湓訌幕鶓B(tài)躍遷到〃=4能級(jí)Eo=E4￡=12.75eV,A錯(cuò)誤：氫原子從”=3能級(jí)向

"=2能級(jí)躍遷E3-E2=1.89eV,能產(chǎn)生紅光,B正確；氫原子從"=4能級(jí)向〃=2能級(jí)躍遷&-E2=2.55eV,

能產(chǎn)生藍(lán)靛光，僅有兩種，C錯(cuò)誤；氫原子從基態(tài)躍遷到高能級(jí)，原子要吸收光子，電子的動(dòng)能減小，

原子的電勢(shì)能增大，D錯(cuò)誤。故選B。

15.地球圍繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的軌道平面叫黃道面，月球圍繞地球公轉(zhuǎn)的軌道平面叫白道面。白道面和黃道面之

間有一個(gè)5.15。的夾角。如圖甲所示，滿月時(shí)，月球在黃道面上的投影點(diǎn)與地球和太陽(yáng)在一條直線上。圖乙

為連續(xù)觀察到兩次滿月的位置圖，已知地球繞太陽(yáng)和月球繞地球公轉(zhuǎn)的方向相同。地球公轉(zhuǎn)周期為4,月

球公轉(zhuǎn)周期為B下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是（）

A.月球公轉(zhuǎn)的角速度較大

B.從圖乙的第一次滿月到第二次滿月，月球比地球多轉(zhuǎn)一圈

C.這兩次滿月的時(shí)間間隔為吉；

TT

D.這兩次滿月的時(shí)間間隔為者r

1\~12

【答案】c

【詳解】月球公轉(zhuǎn)的周期約為29.4天，地球的公轉(zhuǎn)周期約為365天，因此TAT2，由0=—知，月球

T

公轉(zhuǎn)的角速度大，故A正確；因?yàn)樵虑蚶@地球旋轉(zhuǎn)和地球繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)的方向相同，從第一次三者共線到

,212萬(wàn)、

第二次三者共線，月球多轉(zhuǎn)一圈，故B正確；設(shè)兩次滿月的時(shí)間間隔為f,則有（〒-1"）片2兀，解得

肛

故C錯(cuò)誤，D正確。

16.某校羽毛球運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行了如圖所示的原地縱跳摸高訓(xùn)練。已知質(zhì)量〃？=50kg的運(yùn)動(dòng)員原地靜止站立（不

起跳）摸高為2.10m,比賽過(guò)程中，該運(yùn)動(dòng)員先下蹲，重心下降0.5m,經(jīng)過(guò)充分調(diào)整后，發(fā)力跳起摸到了

2.90m的高度。若運(yùn)動(dòng)員起跳過(guò)程視為勻加速運(yùn)動(dòng)，忽略空氣阻力影響，ga10m/s2,則（）

加

A.運(yùn)動(dòng)員起跳過(guò)程處于完全失重狀態(tài)

B.起跳過(guò)程的平均速度比離地上升到最高點(diǎn)過(guò)程的平均速度大

C.起跳過(guò)程中運(yùn)動(dòng)員對(duì)地面的壓力為960N

D.從開(kāi)始起跳到雙腳落地需要1.05s

【答案】D

【詳解】在起跳過(guò)程中可視為勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度方向豎直向上，所以運(yùn)動(dòng)員起跳過(guò)程處于超重狀態(tài)，

V4-0V

故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；在起跳過(guò)程中做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，起跳過(guò)程的平均速度K=一丁=不，運(yùn)動(dòng)員離開(kāi)地面后

22

p+0v

做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，離地上升到最高點(diǎn)過(guò)程的平均速度4=三一=5,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；運(yùn)動(dòng)員離開(kāi)地面后做

豎直上拋運(yùn)動(dòng)，根據(jù)2gh=y可知v==J2X10X(2.9—2.l)m/s=4m/s,在起跳過(guò)程中根據(jù)速度

242

位移公式可知2aM=F，解得&='v=」—m/s2=16m/s2,對(duì)運(yùn)動(dòng)員根據(jù)牛頓第二定律可知

2M2x0.5

FN-mg=ma,解得改=1300N,根據(jù)牛頓第三定律可知，對(duì)地面的壓力為1300N,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；

v4v

起跳過(guò)程運(yùn)動(dòng)的時(shí)間=-=—s=0.25s,起跳后運(yùn)動(dòng)的時(shí)間-2=一=04s,故運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間

a16g

t—ty+2/2=1.05s,故選項(xiàng)D正確。故選D。

17.如圖所示，理想變壓器的原、副線圈分別接理想電流表A、理想電壓表V,副線圈上通過(guò)輸電線接有

一個(gè)燈泡L、一個(gè)電吹風(fēng)M,輸電線的等效電阻為R,副線圈匝數(shù)可以通過(guò)調(diào)節(jié)滑片尸改變.S斷開(kāi)時(shí)，燈

泡L正常發(fā)光，滑片P位置不動(dòng)，當(dāng)S閉合時(shí)，以下說(shuō)法正確的是()

A.電壓表讀數(shù)增大

B.電流表讀數(shù)減小

C.等效電阻R兩端電壓增大

D.為使燈泡L正常發(fā)光，滑片P應(yīng)向下滑動(dòng)

【答案】C

【解析】S閉合時(shí)，變壓器副線圈電路電流增大，兩端電壓不變，電壓表讀數(shù)不變，A錯(cuò)誤.由于變壓器輸

出功率增大，輸入電流增大，電流表讀數(shù)增大，B錯(cuò)誤.由于輸電線中電流增大，所以輸電線等效電阻R

兩端電壓增大，C正確.為使燈泡L正常發(fā)光，應(yīng)該增大變壓器輸出電壓，滑片P應(yīng)向上滑動(dòng)，D錯(cuò)誤.

18.如圖所示，在X。），平面內(nèi)有勻強(qiáng)電場(chǎng)，半徑為R的圓周上有一粒子源P,以相同的速率X在平行于圓

周面內(nèi)沿各個(gè)方向發(fā)射質(zhì)量為m的帶電量為+4的微粒，微?？梢缘竭_(dá)圓周上任意一個(gè)位置。比較到達(dá)圓

上各個(gè)位置的微粒，發(fā)現(xiàn)到達(dá)Q點(diǎn)的微粒的動(dòng)能最小，從C點(diǎn)離開(kāi)的微粒的機(jī)械能最大，已知NBOP=30。，

/AOQ=37。，取重力加速度為g,取sin37°=0.6,cos370=0.8,取最低點(diǎn)。所在水平面為零重力勢(shì)能面，不

計(jì)空氣阻力及帶電微粒間的相互作用。則下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）

A.勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為當(dāng)醇，方向沿y軸負(fù)方向

B.勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為誓，方向沿x軸負(fù)方向

3q

C.通過(guò)。點(diǎn)的微粒動(dòng)能為士〃?%+（X3+3）〃/

223

D.微粒從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到。點(diǎn)過(guò)程中電勢(shì)能增加2等

【答案】A

【詳解】在C點(diǎn)微粒機(jī)械能最大，說(shuō)明P到C電場(chǎng)力做功最大，由幾何關(guān)系可知，過(guò)C點(diǎn)做圓的切線為電

場(chǎng)的等勢(shì)線，即電場(chǎng)力沿OC方向，因帶電粒子帶正電，場(chǎng)強(qiáng)方向沿OC方向，即沿x軸負(fù)方向；而在。

點(diǎn)，微粒動(dòng)能最小，即重力與電場(chǎng)力的合力方向沿則有Eytan37。=/ng,/^sin37°=血g,解得

E==等,故B正確’A錯(cuò)誤：從P點(diǎn)到D點(diǎn)’根據(jù)動(dòng)能定理有紜口一線p=%’則有

E=；mv^+mgR(1+cos30°)+EqRsin30°65)1,

kD-------1----mgR+-mv^,故C正確；微粒從尸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)

2V

到。點(diǎn)過(guò)程中電場(chǎng)力做功服=-qE（Rcos37。-Rsin37°）=—2等，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加，故D

正確。

19.如圖所示，粗糙的水平地面上有三塊完全相同的木塊A、B、C,質(zhì)量均為機(jī)，B、C之間用輕質(zhì)細(xì)繩連

接?，F(xiàn)用一水平恒力廠作用在C上，三者開(kāi)始一起做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中把一塊橡皮泥粘在某一

木塊上面，系統(tǒng)仍加速運(yùn)動(dòng)，且三者始終沒(méi)有相對(duì)滑動(dòng)，則在粘上橡皮泥并達(dá)到穩(wěn)定后，下列說(shuō)法正確的

是（）

~A

B--------------C?F

A.無(wú)論粘在哪個(gè)木塊上面，系統(tǒng)加速度都將減小

B.若粘在木塊A上面，繩的拉力減小，4、B間的摩擦力不變

C.若粘在木塊B上面，繩的拉力增大，A、B間的摩擦力增大

D.若粘在木塊C上面，繩的拉力和A、8間的摩擦力都減小

【答案】AD

【解析】設(shè)橡皮泥的質(zhì)量為△〃?，粘上橡皮泥之后，因系統(tǒng)內(nèi)無(wú)相對(duì)滑動(dòng)，所以整體分析，由牛頓第二

定律有尸一3〃"7g-7/A/ng=（3，〃+4”）a,可知系統(tǒng)加速度。將減小，選項(xiàng)A正確；若粘在木塊A上面，以木

塊C為研究對(duì)象，受力分析可知木塊C受重力mg、拉力F、摩擦力”"哆、繩子拉力FT作用，由牛頓第二

定律可得尸一/加8一尸丁="?。，其中a減小，尸和“zng不變，所以繩子的拉力尸T增大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；若粘在

木塊8上面，以木塊A為研究對(duì)象，設(shè)木塊A受到靜摩擦力大小為了,則有尸〃?a,其中a減小，，”不變,

故f減小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若粘在木塊C上面，由于加速度“減小，故A、8間的靜摩擦力減小，以A、B為

整體，有F/—2w〃g=2"?a,故FT'減小，選項(xiàng)D正確。

20.半徑分別為r和2r的同心圓形導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi)，一長(zhǎng)為八電阻為R的均勻金屬棒AB置于圓

導(dǎo)軌上面，BA的延長(zhǎng)線通過(guò)圓導(dǎo)軌中心。，裝置的俯視圖如圖所示，整個(gè)裝置位于一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)

強(qiáng)度的大小為8,方向豎直向下。在兩環(huán)之間接阻值為R的定值電阻和電容為C的電容器。金屬棒在水平

外力作用下以角速度。繞。逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中始終與導(dǎo)軌保持良好接觸。導(dǎo)軌電阻不計(jì)。下

列說(shuō)法正確的是（）

3,

A.金屬棒中電流從B流向AB.金屬棒兩端電壓為78勿產(chǎn)

4

3

C.電容器的M板帶負(fù)電D.電容器所帶電荷量為一CBo/

2

【答案】AB

（cir-4-

［詳解】根據(jù)右手定則可知金屬棒中電流從B流向A,A正確；金屬棒轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為E=B---

「=*及?/切割磁感線的金屬棒相當(dāng)于電源，金屬棒兩端電壓相當(dāng)于電源的路端電壓，因而

2R+R

-Bcor\B正確；金屬棒A端相當(dāng)于電源正極，電容器M板帶正電，C錯(cuò)誤；由C=旦可得電容器所

4U

3

帶電荷量為Q=-C5toJ,D錯(cuò)誤。故選AB。

4

21.在星球M上將一輕彈簧豎直固定在水平桌面上，把物體P輕放在彈簧上端，P由靜止向下運(yùn)動(dòng)，物體

的加速度〃與彈簧的壓縮量x間的關(guān)系如圖中實(shí)線所示。在另一星球N上用完全相同的彈簧，改用物體Q

完成同樣的過(guò)程，其“一x關(guān)系如圖中虛線所示。假設(shè)兩星球均為質(zhì)量均勻分布的球體。已知星球M的半徑

是星球N的3倍，貝1（）

A.M與N的密度相等

B.。的質(zhì)量是尸的3倍“V

C.。下落過(guò)程中的最大動(dòng)能是P的4倍

D.。下落過(guò)程中彈簧的最大壓縮量是尸的4倍

【答案】AC

【解析】由題圖知，當(dāng)K=0時(shí)，對(duì)尸有機(jī)/,8知=團(tuán)/3々0,即星球M表面的重力加速度gM=3〃o；對(duì)Q有，

=〃3o,即星球N表面的重力加速度以=的。在星球表面，由〃吆=G誓得,星球質(zhì)量加=塔，則星球的

密度。=言二=言^，所以M、N的密度之比意=,?簫=；xg=l,A正確；當(dāng)尸、。的加速度”=0時(shí)，

對(duì)P有mPgM=kx（）9則〃卬=&；對(duì)。有niQgN=k-2x（）,則加。=果^，即"，Q=6/MB錯(cuò)誤；根據(jù)a-x圖線

3

與坐標(biāo)軸圍成圖形的面積和質(zhì)量的乘積表示合外力做的功及動(dòng)能定理可知，￡km產(chǎn)/闋由，￡kmQ=，”X（的,

所以Ekm0=4EkmP，選項(xiàng)C正確：根據(jù)運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性可知，Q下落忖彈簧的最大壓縮量為4X0,P下落時(shí)彈

簧的最大壓縮量為2xo,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

第n卷

三、非選擇題：本卷包括必考題和選考題兩部分。第22~25題為必考題，每個(gè)試題考生都必須作答。第33~34

題為選考題，考生根據(jù)要求作答。

（-）必考題（共47分）

22.（6分）發(fā)光二極管（LED）是一種被廣泛應(yīng)用到顯示器、照明等各領(lǐng)域的非純電阻元器件，它把電能轉(zhuǎn)

化為光能和熱能。某興趣小組為探究工作電壓是‘14?4V"、最大正向直流電流是“5?20mA”的LED管的/

-U曲線，并依此實(shí)驗(yàn)計(jì)算發(fā)光二極管效率達(dá)最大時(shí)其電阻和輻射的光功率，設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)電

路。

mA

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

實(shí)驗(yàn)室備有以下器材：

電流表Ai：量程0?25mA,內(nèi)阻約為50C；

電流表A2：量程0?200mA,內(nèi)阻約為10C；

電壓表V：量程0?5V,內(nèi)阻約為10?kC；

滑動(dòng)變阻器阻值范圍0?15Q,最大電流1A；

滑動(dòng)變阻器4：阻值范圍0?IkC,最大電流100mA；

直流電源E：輸出電壓6V,內(nèi)阻不計(jì)；

開(kāi)關(guān)S、導(dǎo)線若干。

（1）為了提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，電流表應(yīng)選擇;滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用（以上填器材代號(hào)）。

（2）實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)描點(diǎn)繪出了如圖乙所示的1-U圖象，而發(fā)光二極管（LED）的效率〃與

通過(guò)二極管的電流/的關(guān)系曲線如圖內(nèi)所示。其中發(fā)光二極管的效率〃是指輻射的全部光功率0與供

給發(fā)光二極管的電功率的比值。則發(fā)光二極管效率達(dá)最大時(shí)其電阻&=Q.輻射的光功率0

=Wo

【答案】（1）A|（1分）R（1分）（2）106.7（2分）5.76x10-3（2分）

【解析】（1）由于發(fā)光二極管中電流為5?20mA,為了提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，電流表應(yīng)該選擇量程為

。?25mA的A|.由于實(shí)驗(yàn)電路采用滑動(dòng)變阻器分壓接法，滑動(dòng)變阻器應(yīng)該選擇阻值范圍小的R.

（2）根據(jù)題圖丙，發(fā)光二極管效率達(dá)到最大時(shí)對(duì)應(yīng)的電流為6mA,根據(jù)題圖乙電流為6mA對(duì)應(yīng)的電壓

p

為1.6V,發(fā)光二極管輸入功率P=U/=9.6xlO'W,由〃=~^xl00%,解得。=尸％=Px60%=5.76xl0，W.

由于發(fā)光二極管是非純電阻元件，故不能用/?=，求解二極管的電阻，發(fā)光二極管效率最大時(shí)P

=3.84x103W,由產(chǎn)熱=/2/IL，解得&W06.7C。

23.（9分）某物理課外小組利用圖中的裝置探究物體加速度與其所受合外力之間的關(guān)系。圖中，置于實(shí)驗(yàn)

臺(tái)上的長(zhǎng)木板水平放置，其右端固定一輕滑輪；輕繩跨過(guò)滑輪，一端與放在木板上的小滑車相連，另一端

可懸掛鉤碼。本實(shí)驗(yàn)中可用的鉤碼共有N=5個(gè)，每個(gè)質(zhì)量均為0.010kg。實(shí)驗(yàn)步驟如下：

長(zhǎng)木板

（1）將5個(gè)鉤碼全部放入小車中，在長(zhǎng)木板左下方墊上適當(dāng)厚度的小物塊，使小車（和鉤碼）可以在木板上

勻速下滑。

（2）將”（依次取〃=1,2,3,4,5）個(gè)鉤碼掛在輕繩右端，其余N一〃個(gè)鉤碼仍留在小車內(nèi)；用手按住小

車并使輕繩與木板平行。釋放小車，同時(shí)用傳感器記錄小車在時(shí)刻，相對(duì)于其起始位置的位移s,繪制s-f

圖象，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后可得到相應(yīng)的加速度服

（3）對(duì)應(yīng)于不同的”的〃值見(jiàn)下表。"=2時(shí)的s-f圖象如圖甲所示；由圖求出此時(shí)小車的加速度（保留2

位有效數(shù)字），將結(jié)果填入下表。

（4）利用表中的數(shù)據(jù)在圖乙中補(bǔ)齊數(shù)據(jù)點(diǎn)，并作出〃一〃圖象。從圖象可以看出：當(dāng)物體質(zhì)量一定時(shí)，物

體的加速度與其所受的合外力成正比。

（5）利用a-n圖象求得小車（空載）的質(zhì)量為kg（保留2位有效數(shù)字,重力加速度取g=9.8m.s-2）?

（6）若以“保持木板水平”來(lái)代替步驟⑴，下列說(shuō)法正確的是（填入正確選項(xiàng)前的標(biāo)號(hào)）

A.a-n圖線不再是直線

B.a-n圖線仍是直線，但該直線不過(guò)原點(diǎn)

C.a-n圖線仍是直線，但該直線的斜率變大

【答案】（3）0.39（2分）（4）見(jiàn)解析圖（3分）（5）0.45（0.43?0.47均正確）（2分）（6）BC（2分）

【解析】(3)因?yàn)樾≤囎龀跛俣葹榱愕膭蚣铀僦本€運(yùn)動(dòng)，將圖中點(diǎn)(2,0.78)代入$=5』，可得〃=0.39m/s2。

(4)根據(jù)描點(diǎn)法可得如圖所示圖線。

(5)根據(jù)牛頓第二定律可得〃mg=(M+5〃?)a,則”=/粽〃，圖線斜率憶=方粽=?，可得"=045kg

(6)若不平衡摩擦力，則有nmg—//[M+(5—n)m]g—(M+5m)a,則a=誓+￡；*"rg,所以a~n圖線仍是

直線，但直線不過(guò)原點(diǎn)，斜率變大，故B、C正確。

24.(12分)如圖所示，一小木箱放在平板車的中部，距平板車的后端、駕駛室后端均為L(zhǎng)=2.0m,處于

靜止?fàn)顟B(tài)，木箱與平板車之間的動(dòng)摩擦因數(shù)〃=0.40,現(xiàn)使平板車在水平路面上以加速度的勻加速啟動(dòng)，速

度達(dá)到v=6.0m/s后接著做勻速直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后勻減速剎車。設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，

取g=10m/s2。

⑥―二

，〃/〃/力〃//〃〃〃/〃〃〃歷〃/〃/〃打〃〃,

(1)若木箱與平板車保持相對(duì)靜止，加速度40大小滿足什么條件？

2

(2)若ao=6.Om/s,當(dāng)木箱與平板車的速度都達(dá)到6.0m/s時(shí)，求木箱在平板車上離駕駛室后端距離s；

(3)若在木箱速度剛達(dá)到6.0m/s時(shí)平板車立即用恒定的阻力剎車，要使木箱不會(huì)撞到駕駛室，平板車剎

車時(shí)的加速度大小a應(yīng)滿足什么條件？

【答案】(1)。0二4.0m/s2(2)3.5m(3)tz<18m/s2

【解析】(1)木箱與車相對(duì)靜止，加速度相同，設(shè)最大值為由”由牛頓第二定律有"加g=(1分)

解得4m=4.0m/s2,故應(yīng)滿足條件為6ZO<4.0m/s2(l分)

(2)由于的=6.0m/s?〉”。m/s2,故木箱與車發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)

木箱速度達(dá)到v=6m/s所需的時(shí)間八=十=1.5s(l分)

運(yùn)動(dòng)的位移X1=/(1分)

平板車速度達(dá)到v=6m/s所需的時(shí)間，2=5=1.0s（l分）

的

運(yùn)動(dòng)的位移M=%+v（f|-f2）（l分）

且有S=X2—X]+L（\分）

解得s=3.5m（l分）

2

（3）木箱減速停止時(shí)的位移由=方（1分）

2

平板車減速停止時(shí)的位移必=為（1分）

木箱不與車相碰應(yīng)滿足為一x￡s（l分）

2

解得?<18m/so（1分）

25.（20分）某研究小組設(shè)計(jì)了如圖所示的雙立柱形粒子加速器，整個(gè)裝置處于真空中.已知兩個(gè)立柱底

面均為邊長(zhǎng)為4的正方形，各棱均分別和某一坐標(biāo)軸平行.立柱1下底面中心坐標(biāo)為[5,0）,立柱2

下底面中心坐標(biāo)為（g,券,。），它們的上底面均位于z=104的平面內(nèi).兩個(gè)立柱上、下底面間的電壓大

小均為U,立柱1內(nèi)存在著沿z軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，立柱2內(nèi)存在著沿z軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，兩立柱外

電場(chǎng)均被屏蔽.在z>104和z<0的空間內(nèi)存在著沿x軸正方向的兩個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其磁感應(yīng)強(qiáng)度分別是回

和鳥（均未知）.現(xiàn)有大量的帶正電的粒子從立柱1底面各處由靜止出發(fā)，經(jīng)過(guò)立柱1、2加速后能全部回

到立柱1的下底面.若粒子在經(jīng)過(guò)z=0和z=10〃兩個(gè)平面時(shí)，僅能自由進(jìn)出兩立柱的底面（經(jīng)過(guò)其它位

置均會(huì)被吸收）；該粒子質(zhì)量為小、電荷量為%不計(jì)粒

子重力及粒子間的相互作用力.求:

（1）粒子經(jīng)過(guò)立柱2下底面時(shí)的動(dòng)能￡,；

（2）磁感應(yīng)強(qiáng)度4和B2的大小;

（3）若兩立柱上、下底面間電壓的大小可調(diào)且在粒子運(yùn)

動(dòng)過(guò)程中保持同一定值；兩個(gè)磁場(chǎng)僅方向可變且保持與z

軸垂直.求從立柱1下底面出發(fā)的粒子再次回到立柱1

下底面的最短時(shí)間t.

2007442

【答案】（1）2qU；（+（5夜+5）乃

221

【詳解】粒子經(jīng)過(guò)立柱2下底面時(shí)，共經(jīng)過(guò)2次加速，根據(jù)動(dòng)能定理：2qU=E—,（2分）

解得回=2qU（l分）

（2）要使大量的帶正電的粒子從立柱1底面各處由靜止出發(fā)，經(jīng)過(guò)立柱1、2加速后能全部回到立柱1的

下底面，需要立柱1最左面的到達(dá)立柱2最左面，立柱1最右面的到達(dá)立柱2最右面，第2次加速后亦然,

即在磁場(chǎng)中圓周運(yùn)動(dòng)半徑等于10J.（1分）

第一次加速后：

qU=不〃?丫；（［分），qv}B-m—^r-\Qd^（1

（3）粒子在磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)間與粒子速度無(wú)關(guān)，等于半個(gè)周期，所以要減少時(shí)間需要減少電場(chǎng)中的運(yùn)

動(dòng)時(shí)間，但是隨著速度增加，圓周運(yùn)動(dòng)的半徑變大，其最大半徑為對(duì)角線，對(duì)應(yīng)粒子從立柱1最左面的到

達(dá)立柱2最右面，而且是對(duì)角線，如圖：

yy

由夕匕4=/〃」?（1分），qv,B,=m旦，（1分）

w啟\l442qB.d八八、d442qB、d八八、

解得：V.=-——工L—（1分），v,=-——U-；（1分）

2m2m

\0d7vm71mlOd

t=----f----------P-------f-------------

最短時(shí)間為：均qB］qB2匕+彩，。分）

?-2

解得f=［竺嚅亙+（5拒+5）乃（2分）

（-）選考題：共15分。請(qǐng)考生從2道物理題中任選一題作答。如果多做，則按所做的第一題計(jì)分。

33.[物理——選修3-3]（15分）

（1）（5分）以下說(shuō)法正確的是。（填正確答案標(biāo)號(hào)，選對(duì)1個(gè)給2分，選對(duì)2個(gè)得4分，選

對(duì)3個(gè)得5分，每選錯(cuò)1個(gè)扣3分，最低得分0分）

A.晶體熔化過(guò)程中所吸收的熱量，將用于增加分子的勢(shì)能，而分子的平均動(dòng)能保持不變

B.空氣的相對(duì)濕度越大，人們感覺(jué)越潮濕

C.布朗運(yùn)動(dòng)是指懸浮在液體中的小顆粒中的分子的無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)

D.非晶體的物理性質(zhì)各向同性而晶體的物理性質(zhì)都是各向異性

E.當(dāng)分子間作用力表現(xiàn)為斥力時(shí)，分子勢(shì)能隨分子間距離的減小而增大

【答案】ABE

【詳解】晶體熔化過(guò)程中，吸收熱量，內(nèi)能增加，但是溫度不變，分子平均動(dòng)能不變，將用于增加分子

的勢(shì)能。A正確；空氣的相對(duì)濕度越大，空氣中的水氣越接近飽和，人們感覺(jué)越潮濕。B正確；布朗運(yùn)

動(dòng)是指懸浮在液體中的小顆粒的無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)。C錯(cuò)誤：非晶體的物理性質(zhì)各向同性，多晶體的物理性

質(zhì)各向同性，單晶體的物理性質(zhì)是各向異性。D錯(cuò)誤；當(dāng)分子間作用力表現(xiàn)為斥力時(shí)，分子距離減小，

分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增大。E正確。故選ABE。

（2）（10分）如圖所示是一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)變化的p-V圖象。已知該氣體在狀態(tài)M

時(shí)的溫度為27°C。

（1）求該氣體在狀態(tài)I時(shí)的溫度：

（2）已知該氣體內(nèi)能的變化滿足AU=oAT（常量glffj/K）,則氣體從狀態(tài)M—NT/-G變化的整個(gè)過(guò)程

中是吸熱還是放熱？傳遞的熱量是多少？

【答案】（1）600K；（2）吸熱;5x105J

【解析】（1）對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體，過(guò)程由理想氣體狀態(tài)方程有上盧^=￥（1分）

由圖像數(shù)據(jù)解得：7>600K（l分）

（2）理想氣體M-N的過(guò)程體積增大，氣體對(duì)外做功，由p—U圖線與橫軸所圍的面積可知

明=—"%+，v）（Vv--5X105J（1分）

2

N―/過(guò)程，氣體體積增大，壓強(qiáng)不變，氣體膨脹，對(duì)外做功卬2二一PN（匕一匕丫）=-4xl（）5j（1分）

/TG過(guò)程，氣體體積減小，外界對(duì)氣體做功卬3=（P'+PG）（匕-.）=3xl（）5j（l分）

2

從狀態(tài)MTNTITG的過(guò)程中，外界對(duì)氣體做的功為W=WI+W2+W3=-6X1（）5J（I分）

M-G過(guò)程，由理想氣體狀態(tài)方程有華立=隼2（1分）

1G

得7b=200K（l分）

該氣體內(nèi)能的變化量為（TGTG=-IO5J（I分）

由熱力學(xué)第一定律知/。=卬+。

可得85xl（）5j,即氣體從外界吸收熱量，該過(guò)程中傳遞的熱量為5X1（）5J。（1分）

34.