2023年高考考前押题密卷-物理（北京卷）（全解全版）

这是一份2023年高考考前押题密卷-物理（北京卷）（全解全版），共28页。试卷主要包含了本部分共6题，共58分等内容，欢迎下载使用。
2023年高考考前押题密卷（北京卷）
物理
（考试时间：90分钟 试卷满分：100分）
本试卷共8页，100分。考试时长90分钟。考生务必将答案答在答题卡上，在试卷上作答无效。考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
一、本部分共14题，每题3分，共42分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。
1．2023年春节期间，中国科幻电影《流浪地球2》热映．《流浪地球》系列影片设定：若干年后，太阳上的氢元素将被耗尽，太阳由“氢核聚变”阶段进入“氦核聚变”阶段，并成为一颗红巨星，地球将被太阳吞没、气化．因此，人类启动了“流浪地球”计划．人类的自救之旅的第一阶段是“刹车阶段”，利用2000台安装在地球赤道上的“转向式行星发动机”，通过喷射高能高压的粒子流，推动地球停止自转；第二阶段是“逃逸阶段”，利用“推进式行星发动机”推动地球加速，增大公转速度，逐渐脱离太阳系，开启“流浪”之旅．
根据以上素材，结合所学，判断下列说法正确的是（    ）
A．不考虑其它因素，地球停止自转的过程中，赤道上的物体所受重力逐渐减小
B．不考虑其它因素，地球停止自转的过程中，南北极处的物体所受重力逐渐增大
C．“转向式行星发动机”的喷口方向应该与自转速度方向相反，“推进式行星发动机”的喷口方向应该与公转速度方向相反
D．聚变要克服原子核之间的库仑斥力，因此氦核聚变比氢核聚变需要的温度更高
【答案】D
【详解】AB．不考虑其它因素，地球停止自转的过程中，赤道上的物体所受重力逐渐增大，而南北极处的物体本身不受地球自转的影响，因此在地球停止自转的过程南北极处物体的重力不变，故AB错误；
C．“转向式行星发动机”的喷口方向应该与自转速度方向相同，“推进式行星发动机”的喷口方向应该与公转速度方向相反，以使地球在公转轨道实现跃迁，逃离太阳系，故C错误；
D．聚变要克服原子核之间的库仑斥力，因此氦核聚变比氢核聚变需要的温度更高，故D正确。
故选D。
2．北京冬奥会速滑比赛中的某段过程，摄像机和运动员的位移x随时间t变化的图像如图，下列说法正确的是（　　）

A．摄像机做直线运动，运动员做曲线运动
B．时间内摄像机在前，时间内运动员在前
C．时间内摄像机与运动员的平均速度相同
D．时间内任一时刻摄像机的速度都大于运动员的速度
【答案】C
【详解】A．图像只能表示直线运动的规律，则摄像机和运动员都在做直线运动，故A错误；
B．图像反映了物体的位置随时间的变化情况，由图可知，在时间内摄像机一直在前，故B错误；
C．时间内摄像机与运动员的位移相同，所用时间相同，根据

可知，平均速度相同，故C正确；
D．图像的斜率表示速度，则在时间内摄像机的速度先大于运动员速度，在等于运动员速度，后小于运动员速度，故D错误。
故选C。
3．图甲为水平放置的弹簧振子，图乙为该弹簧振子的频闪照片。拍摄时底片沿着垂直于小球振动的方向从下向上匀速运动。图乙中M为时刻拍摄的小球的像，N为时刻拍摄的小球的像，不计阻力。下列说法正确的是（　　）

A．小球在、时刻的加速度方向相同
B．增大底片匀速运动的速度，同样尺寸的底片上拍摄小球像的个数减少
C．小球从时刻运动至平衡位置的时间大于从时刻运动至平衡位置的时间
D．从时刻到时刻的过程中，弹簧的弹性势能逐渐减小，小球的动能逐渐增大
【答案】B
【详解】A．小球做简谐振动，加速度方向指向平衡位置，由图可知小球在、时刻的加速度方向相反，A错误；
B．小球做简谐振动的周期不变，增大增大底片匀速运动的速度，则底片运动的时间减少，拍摄小球像的个数减少，B正确；
C．由图可知，点为振幅最大处向平衡位置振动，则小球从时刻运动至平衡位置的时间为,小球在位置先向最大振幅处振动，再向平衡位置运动，从时刻运动至平衡位置的时间大于,所以小球从时刻运动至平衡位置的时间小于从时刻运动至平衡位置的时间，C错误；
D．从时刻到时刻的过程中，弹簧弹力对小球先做正功后做负功，弹簧的弹性势能先减小后增大，小球的动能先增大后减小，D错误。
故选B。
4．如图所示，质量为m的等腰直角三角板abc，用轻绳一端系着三角板a点，另一端固定于天花板，在三角板的c点作用水平拉力F，当系统处于平衡状态时，细绳与竖直方向夹角为30°，重力加速度为g。则下列说法正确的是（　　）

A．轻绳拉力大小为
B．外力F大小为
C．若保持外力F的方向不变，使三角板绕O点逆时针缓慢转动，则轻绳的拉力先增大后减小
D．若保持细绳拉力方向不变，使外力F逆时针缓慢转动，则外力F先减小后增大
【答案】D
【详解】AB．对三角板进行受力分析，受三力（重力mg、轻绳拉力T、外力F）而平衡，三角板处于平衡状态有


解得


选项AB错误；
C．三角板绕O点逆时针转动过程中，细绳与竖直方向的夹角（设为）增大，由平衡条件可知，轻绳拉力的大小

故T必增大，选项C错误；
D．若保持细绳拉力方向不变，由于三角板处于平衡状态，作出力的示意图如图所示

当外力F逆时针转动时，其大小先减小后增大，选项D正确。
故选D。
5．如图所示，小球由静止从同一出发点到达相同的终点，发现小球从B轨道滑下用时最短，C轨道次之，A轨道最长，B轨道轨迹被称为最速降线，设计师在设计过山车时大多采用B轨道。若忽略各种阻力，下列说法正确的是（　　）

A．由机械能守恒，小球在三条轨道的终点处速度相同
B．三条轨道中小球沿B轨道滑下过程重力做功的平均功率最大
C．沿C轨道滑下轨道对小球的支持力做功最多
D．B轨道中小球运动的加速度始终大于A轨道中小球运动的加速度
【答案】B
【详解】A．由机械能守恒，小球在三条轨道的终点处速度大小相同，但方向不同，故A错误；
B．小球沿三条轨道下滑到底端时下降高度相同，所以重力做功相同，而小球沿B轨道滑下过程所用时间最短，所以重力做功的平均功率最大，故B正确；
C．小球无论沿哪条轨道下滑，支持力都始终与速度方向垂直，所以支持力做功均为零，故C错误；
D．沿轨道A下滑的小球加速度aA恒定。沿轨道B下滑的小球既具有切向加速度，也具有法向加速度。如图所示，虚线与轨道A平行且与轨道B相切于Q点，则小球从O到Q的运动过程中，其切向加速度始终大于aA，所以运动的合加速度大于aA。小球从Q到P的运动过程中，其切向加速度逐渐减小，且始终小于aA，根据数学知识可知，从Q到P，最速降线的曲率半径逐渐减小，而小球速度逐渐增大，所以法向加速度逐渐增大，在此过程中小球的合加速度不一定大于aA，故D错误。
故选B。

6．某学校科技活动小组设计了一个光电烟雾探测器（如图甲），当有烟雾进入探测器时（如图乙），来自光源S的光会被烟雾散射进入光电管C，当光射到光电管中的钠表面时会产生光电流，当光电流大于时，便会触发报警系统报警。已知钠的极限频率为，普朗克常量，光速，电子电荷量，则下列说法正确的是（　　）

A．要使该探测器正常工作，光源S发出的光波波长不能小于
B．光电管发生光电效应，同时光源的光变强时，不能改变光电烟雾探测器的灵敏度
C．光电管C中能发生光电效应是因为光发生了全反射现象
D．报警器报警时，钠表面每秒释放出的光电子数最少为个
【答案】D
【详解】A．因为钠的极限频率为，要使该探测器正常工作，光源S发出的光波波长不能大于

选项A错误；
B．光电管发生光电效应，同时光源的光变强时，光电管产生的光电流会变大，会改变光电烟雾探测器的灵敏度，选项B错误；
C．光电管C中能发生光电效应是因为光的频率大于金属钠的极限频率，选项C错误；
D．报警器报警时，钠表面每秒释放出的光电子数最少为
个
选项D正确。
故选D。
7．北京冬奥会于2022年2月4日开幕，在2月8日进行的自由式滑雪女子大跳台比赛中，选手谷爱凌获得了中国在该项目历史上第一块金牌。如图所示为“大跳台”赛道的示意图，由助滑道、起跳台、着陆坡、停止区组成。下列说法正确的是（　　）

A．助滑时运动员下蹲，同时双臂向后紧贴身体，以减小起跳时的速度
B．运动员在助滑道加速下滑时一直处于超重状态
C．运动员在着陆坡落地时，应该让滑雪板的前端先落地
D．着陆时运动员控制身体屈膝下蹲，可以减小平均冲击力
【答案】D
【详解】A．助滑道上运动员下蹲，双臂向后紧贴身体，以减小起跳时的空气阻力，增加起跳速度，A错误；
B．运动员在助滑道上加速下滑时，运动员有竖直向下的分加速度，则运动员处于失重状态，B错误；
C．滑雪越过雪坡落地时，摩擦力是向后的，如果用前端落地，由于惯性容易发生摔倒的现象，故C错误；
D．着陆时运动员控制身体屈膝下蹲，延长落地时间，从而减小平均冲击力，D正确。
故选D。
8．如图甲所示，某同学利用橡皮筋悬挂手机的方法模拟蹦极运动，并利用手机的加速度传感器研究加速度随时间变化的图像，如图乙所示。手机保持静止时，图像显示的加速度值为0，自由下落时，图像显示的加速度值约为-10m/s2，忽略空气阻力，下列说法正确的是（　　）

A．时，手机已下降了约1.8m
B．时，手机正向上加速运动
C．加速度约为70m/s2时，手机速度为0
D．时间内，橡皮筋的拉力逐渐减小
【答案】C
【详解】A．由图可知0-0.4s手机静止，从约0.4s开始运动，0.5s开始做自由落体运动，时手机下降高度约为

故A错误；
BCD．由图像可知0.6s开始，加速度为负值且加速度大小逐渐减小，手机向下做加速度运动，橡皮筋的拉力逐渐增大。约0.8s拉力和重力相等时，手机速度最大，之后拉力大于重力，加速度为正值，手机向下做减速运动，橡皮筋的拉力逐渐增大。当手机速度为零，橡皮筋的拉力最大，加速度为正的最大值，约为70m/s2，故C正确，BD错误。
故选C。
9．科幻电影曾出现太空梯的场景。如图甲所示，设想在赤道上建造一个始终与地表垂直的太空梯，航天员可通过梯仓P缓慢地到达太空中某一位置，设该位置距地心的距离为r，地球半径为图乙中曲线A为地球引力对航天员产生的加速度大小随r变化的图线；直线B为航天员的向心加速度大小随r变化的图线。下列说法正确的是（　　）

A．航天员在R处的速度等于地球的第一宇宙速度
B．乙图中的小于地球同步卫星的轨道半径
C．航天员在位置时处于完全失重状态
D．在小于的范围内，航天员越接近的位置对梯仓的压力越大
【答案】C
【详解】A．地球的第一宇宙速度等于卫星在地球表面轨道绕地球做匀速圆周运动的线速度，则有

设航天员在R处的速度为，在R处曲线A对应的加速度为，直线B对应的向心加速度为，则有

可知航天员在R处的速度小于地球的第一宇宙速度，故A错误；
BC．设地球自转的周期为，同步卫星的轨道半径为，根据万有引力提供向心力可得

由图可知位置直线B对应的向心加速度为

对于曲线A，有

又

可得

联立可得

可知航天员在位置时，只受地球万有引力作用，处于完全失重状态，故B错误，C正确；
D．在小于的范围内，根据图中曲线A与直线B可知，宇航员受到的万有引力大于所需的向心力；对于宇航员，根据牛顿第二定律可得

解得

可知航天员越接近的位置对梯仓的压力越小，故D错误。
故选C。
10．如图所示，竖直放置的“”形光滑导轨宽为L，矩形匀强磁场Ⅰ、Ⅱ的高和间距均为d，磁感应强度为B。质量为m的水平金属杆由静止释放，进入磁场Ⅰ和Ⅱ时的速度相等。金属杆在导轨间的电阻为R，与导轨接触良好，其余电阻不计，重力加速度为g。则金属杆（　　）

A．刚进入磁场Ⅰ时加速度方向竖直向下
B．穿过磁场Ⅰ的时间等于在两磁场之间的运动时间
C．穿过两磁场产生的总热量为4mgd
D．释放时距磁场Ⅰ上边界的高度h可能小于
【答案】C
【详解】A．由于金属杆进入两个磁场的速度相等，而穿出磁场后金属杆做加速度为g的加速运动，所以金属杆进入磁场Ⅰ时应做减速运动，加速度向上，故A错误；
B．对金属杆受力分析，根据

可知，金属杆做加速度减小的减速运动，而金属杆在两个磁场间做匀加速运动，又因为金属杆进入磁场Ⅰ和Ⅱ时的速度相等，金属杆在磁场Ⅰ中运动的平均速度小于在磁场间运动的平均速度，两段位移相同，故穿过磁场Ⅰ的时间大于在两磁场之间的运动时间，故B错误；
C．从进入Ⅰ磁场到进入Ⅱ磁场之前过程中，动能不变，根据能量守恒，金属棒减小的重力势能全部转化为焦耳热，又因为进入磁场Ⅰ和Ⅱ时的速度相等，所以金属杆通过磁场Ⅰ和磁场Ⅱ产生的热量相等，则总热量为

故C正确；
D．若金属杆进入磁场做匀速运动，则

得

有前面分析可知金属杆进入磁场的速度大于，根据

得金属杆进入磁场的高度应

故D错误。
故选C。

11．利用霍尔元件可以进行微小位移的测量．如图甲所示，将固定有霍尔元件的物体置于两块磁性强弱相同、同极相对放置的磁体缝隙中，建立如图乙所示的空间坐标系．保持沿x方向通过霍尔元件的电流I不变，当物体沿z轴方向移动时，由于不同位置处磁感应强度B不同，霍尔元件将在y轴方向的上、下表面间产生不同的霍尔电压．当霍尔元件处于中间位置时，磁感应强度B为0，为0，将该点作为位移的零点．在小范围内，磁感应强度B的大小和坐标z成正比，这样就可以把电压表改装成测量物体微小位移的仪表．下列说法中正确的是（    ）

A．在小范围内，霍尔电压的大小和坐标z成反比
B．测量某一位移时，只减小霍尔元件在y轴方向的尺寸，测量结果将偏大
C．其他条件相同的情况下，霍尔元件沿z轴方向的长度越小，霍尔电压越小
D．若霍尔元件中导电的载流子为电子，若测出霍尔元件的下表面电势高，说明元件的位置坐标
【答案】D
【详解】ABC．设自由电荷的定向移动速度为，单位体积内自由电荷数为，自由电荷的电荷量为，霍尔元件沿轴方向的长度为，沿轴方向的长度为，当霍尔元件在轴方向的上、下表面间产生的霍尔电压达到稳定时，则有

根据电流微观表达式可得

联立可得

由题意可知在小范围内，磁感应强度的大小和坐标成正比，则霍尔电压的大小和坐标z成正比；测量某一位移时，只减小霍尔元件在y轴方向的尺寸，测量结果保持不变；其他条件相同的情况下，霍尔元件沿轴方向的长度越小，霍尔电压越大；故ABC错误；
D．若霍尔元件中导电的载流子为电子，若测出霍尔元件的下表面电势高，可知电子受到的洛伦兹力沿轴向上，根据左手定则可知，磁场方向沿轴负方向，故霍尔元件所处位置更靠近右侧极，说明元件的位置坐标，故D正确。
故选D。
12．2023年3月，中国科学技术大学超导量子计算实验室成功实现了三维封装量子计算机原型，其主要构成材料之一为金属超导体。超导体指的是低于某一温度后电阻为零的导体，且当超导体置于外磁场中时，随着温度的降低，超导体表面能够产生一个无损耗的超导电流，这一电流产生的磁场，让磁感线被排斥到超导体之外。如图为某超导体在不同温度下两端电压和流经超导体电流的U-I特性曲线，温度分别为、、，下列说法正确的是（　　）

A．当超导体处在超导状态时，两端能够测出电压
B．将超导体置于磁场中，处于超导状态时内部磁感应强度不为零
C．根据三条曲线的变化趋势，可推断
D．随着流经超导体的电流增大，超导状态将被破坏
【答案】D
【详解】A．当超导体处在超导状态时，导体的电阻变为零，则不能测出两端电压，选项A错误；
B．由题意可知，当超导体置于外磁场中时，随着温度的降低，超导体表面能够产生一个无损耗的超导电流，这一电流产生的磁场，让磁感线被排斥到超导体之外，则处于超导状态时内部磁感应强度为零，选项B错误；
C．因为当低于某一温度后导体的电阻变为零，即同一较小的电压时电流可以变得很大，则根据三条曲线的变化趋势，可推断

选项C错误；
D．根据U-I图像可知，随着流经超导体的电流增大，电压与电流关系图像逐渐向T1的图像靠近，即导体的电压和电流趋近与正比关系，即导体的电阻趋近于某一固定值，即超导状态将被破坏，选项D正确。
故选D。
13．用如图甲所示电路观察电容器的充、放电现象。先使开关S接1，电容器充电完毕后将开关掷向2，可视为理想电流表的电流传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流随时间变化的曲线，如图乙所示。定值电阻R已知，且从图中可读出最大放电电流，以及图线与坐标轴围成的面积S。根据题目所给的信息，下列说法错误的是（　　）

A．由图线与坐标轴围成的面积S可得到电容器放出的总电荷量
B．不改变电路其他参数，只减小电阻R的阻值，则图线与坐标轴围成的面积S将减小
C．由最大放电电流和定值电阻R的阻值可得到R两端的最大电压
D．若电容器放出的总电荷量为Q，R两端的最大电压为，则电容器的电容为
【答案】B
【详解】A．根据可知图线与坐标轴围成的面积S为电容器的总电荷量，选项A正确；
B．图线与坐标轴围成的面积S为电容器的总电荷量，不改变电路其他参数，只减小电阻R的阻值，则电源电压U不变，电容器电容C不变，根据可知电容器的总电荷量不变，选项B错误；
C．根据可知由最大放电电流和定值电阻R的阻值可得到R两端的最大电压

选项C正确；
D．电容器放出的总电荷量Q即为电容器充满电时的电荷量，R两端的最大电压即为电容器充满电时的电压，根据可知电容器的电容为

选项D正确；
本题选错误的，故选B。
14．如图甲所示，一轻弹簧的两端分别与质量为和的两物块相连接，并且静止在光滑的水平桌面上。现使m1瞬时获得水平向右的速度3m/s，以此刻为计时零点，两物块的速度随时间变化的规律如图乙所示，以下说法正确的是（　　）

A．两物块的质量之比为
B．在时刻和时刻弹簧的弹性势能均达到最大值
C．时间内，弹簧的长度大于原长
D．时间内，弹簧的弹力逐渐减小
【答案】B
【详解】A．以m1的初速度方向为正方向，对0～1s时间内的过程，由动量守恒定律得

将v1=3m/s，v共=1m/s代入解得

故A错误；
B．根据系统能量守恒可知在时刻和时刻，系统的动能最小，弹簧的弹性势能达到最大值，故B正确；
C．在时刻弹簧压缩至最短，所以时间内，弹簧的长度小于原长，故C错误；
D．时间内，弹簧处于拉伸阶段，弹力逐渐增大
故选B。
二、本部分共6题，共58分。
15．（8分）如图1所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。O是小球抛出时球心在地面上的垂直投影点，实验时，先让入射小球多次从斜轨上S位置由静止释放，找到其落地点的平均位置P，测量平抛水平射程OP。然后把被碰小球静置于水平轨道的末端，再将入射小球从斜轨上S位置由静止释放，与小球相撞，多次重复实验，找到两小球落地的平均位置M、N。

（1）图2是小球的多次落点痕迹，由此可确定其落点的平均位置对应的读数为_______cm。
（2）下列器材选取或实验操作符合实验要求的是____________。
A．可选用半径不同的两小球
B．选用两球的质量应满足
C．小球每次必须从斜轨同一位置释放
D．需用秒表测定小球在空中飞行的时间
（3）在某次实验中，测量出两小球的质量分别为、，三个落点的平均位置与O点的距离分别为OM、OP、ON。在实验误差允许范围内，若满足关系式____________，即验证了碰撞前后两小球组成的系统动量守恒。（用测量的物理量表示）
（4）验证动量守恒的实验也可以在如图3所示的水平气垫导轨上完成。实验时让两滑块分别从导轨的左右两侧向中间运动，滑块运动过程所受的阻力可忽略，它们穿过光电门后发生碰撞并粘连在一起。实验测得滑块A的总质量为、滑块B的总质量为，两滑块遮光片的宽度相同，光电门记录的遮光片挡光时间如下表所示。


左侧光电门
右侧光电门
碰前


碰后
、
无
在实验误差允许范围内，若满足关系式____________，即验证了碰撞前后两滑块组成的系统动量守恒。（用测量的物理量表示）
（5）关于实验，也可以根据牛顿运动定律及加速度的定义，从理论上论证碰撞前后两滑块的动量变化量与的关系为_____________（提示：与均为矢量）。
【答案】 55.50 BC/CB
【详解】（1）[1]确定m2落点平均位置的方法：用尽可能小的圆把小球落点圈在里面，圆心P就是小球落点的平均位置；依题意碰撞后m2球的水平路程应取为55.50cm。
（2）[2]A．为保证碰撞在同一条水平线上，所以两个小球的半径要相等，故A错误；
B．为保证入射小球不反弹，入射小球的质量应比被碰小球质量大，即，故B正确；
C．为保证小球每一次碰撞前的速度都相同，要求小球m1每次必须从斜轨同一位置静止释放，故C正确；
D．小球在空中做平抛运动的时间是相等的，所以不需要测量时间，故D错误。
故选BC。
（3）[3]要验证动量守恒定律定律，即验证

小球离开轨道后做平抛运动，它们抛出点的高度相等，在空中的运动时间t相等，上式两边同时乘以t得

得

可知，实验需要验证

在误差允许范围内，上式近似成立即验证了碰撞前后两小球组成的系统动量守恒。
（4）[4]若让两滑块分别从导轨的左右两侧向中间运动，选取向右为正方向，依题意有

设遮光片的宽度为d，则



联立可得

（5）[5]以m1为研究对象，假定m2对m1的作用力为F，相互作用时间为，根据牛顿第二定律有

同理，以m2为研究对象，根据牛顿运动定律有

两式联立可得碰撞前后两滑块的动量变化量与的关系为

16．（10分）某同学用伏安法测金属丝的电阻（阻值约5Ω左右）。实验所用器材为：电池组（电动势3V）、电流表（内阻约0.1Ω）、电压表（内阻约3kΩ）、滑动变阻器R（0~20Ω）开关、导线若干。
（1）图中电压表的右端应与___________（选填“a”或“b”）点连接。

（2）图是测量的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片P置于变阻器的右端。请根据（1）问中的电路图，补充完成图中实物间的连线，并使闭合开关的瞬间，电压表或电流表读数均为最小值___________。

（3）该同学在坐标纸上建立如图所示的坐标系，标出了与测量数据对应的6个点。请在该图中描绘出I-U图线___________，利用图线可得该金属丝的阻值___________Ω（结果保留两位有效数字）。

（4）通过电路元件的I-U图像可以了解其性能。该同学查阅说明书，了解到某元件具有维持用电器两端电压稳定的作用，其正常工作电压为3.0V，电流约为83mA，I-U图像如图所示。若使用该元件与一额定电压为3.0V的用电器并联，通过适当的电阻构成如图所示的电路。当输入电压在一定范围内波动时，用电器两端电压能够稳定在3.0V不变，请分析说明其原因___________。

【答案】 a 4.3/4.4/4.5/4.6/4.7/4.8 见解析
【详解】（1）[1]依题意，金属丝的电阻较小，采用电流表外接法。电压表的右端应与a点连接。
（2）[2]实物图连接如图所示

（3）[3] I-U图线如图所示

[4] 该金属丝的阻值为图线的斜率的倒数，即

（4）[5]当输入电压有所升高时，两端的电压瞬间大于3.0V，元件中电流从83mA急剧增大，使两端的电压增大，两端的电压又回到3.0V；当输入电压有所下降时，两端的电压瞬间小于3.0V，元件中电流从83mA急剧减小，使两端的电压减小，两端的电压又回到3.0V。因此，用电器两端电压能够稳定在3.0V不变。
17．（9分）如图1所示，游乐场的过山车可以底朝上在圆轨道上运行，游客却不会掉下来。我们把这种情形抽象为如图2所示的模型：弧形轨道的下端与半径为R的竖直圆轨道相接，B、C分别为圆轨道的最低点和最高点。质量为m的小球（可视为质点）从弧形轨道上的A点由静止滚下，到达B点时的速度为vB=，且恰好能通过C点。已知A、B间的高度差为h=4R，重力加速度为g。求：

（1）小球运动到B点时，轨道对小球的支持力F的大小；
（2）小球通过C点时的速率vC；
（3）小球从A点运动到C点的过程中，克服摩擦阻力做的功W。
【答案】（1）7mg（2）（3）1.5mgR
【详解】（1）小球在B点时，根据牛顿第二定律有

解得：
F=7mg
（2）因为小球恰能通过C点，根据牛顿第二定律有

解得：

（3）在小球从A点运动到C点的过程中，根据动能定理有

解得
W=1.5mgR
18．（9分）如图所示，参加某娱乐节目的选手从较高的平台上以水平速度跃出后，落在水平传送带上，由于传送带足够粗糙，选手落到传送带上后瞬间相对传送带静止，再经过反应时间后，立刻以向右的加速度跑至传送带最右端。已知平台与传送带的高度差，水池宽度，传送带左端与右端之间的距离。
(1)若传送带静止，选手以水平速度从平台跃出。求：
①该选手落在传送带上的位置与端之间的距离。
②该选手从平台开始跃出到跑至传送带右端所经历的时间。
(2)若传送带以速度逆时针转动，选手要能到达传送带右端，求选手从平台上沿水平方向跃出的最小速度。

【答案】(1)0.6m，4.6s；(2)4.08m/s
【详解】(1)①选手离开平台后做平抛运动，在竖直方向

解得

在水平方向

选手落在传送带上的位置与端之间的距离

②选手在传送带上做匀加速运动的位移

解得

选手运动的总时间

(2)设水平跃出的速度为，落到传送带上反应时间内向左运动的位移大小

然后向左减速至速度为的过程中，向左运动的位移

选手不从传送带上掉下，平抛水平位移

则

所以选手从平台上跃出的最小水平速度为。
19．（10分）电磁流量计可以快速、方便地测量导电流体（如污水、自来水等）的流量，其简化示意图如图所示，它是一段横截面为长方形的管道，其中空部分的长、宽、高分别为a、b、c，流量计的左右两端与输送流体的管道相连接（如虚线所示），其上下两面是金属材料，前后两面是绝缘材料．流量计处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于前后两面．流量计的上、下两表面分别与电压表的两端相连接（图中未画），当污水满管通过流量计时，电压表就会显示读数．
（1）求电压表示数为U时管道中的污水流量Q．
（2）某同学想利用电磁流量计设计一个便于调节的浇花装置．如图3所示，花坛中紧密摆放着相同的花盆，它们由内向外以O为圆心摆放在半径不同的圆周上．在圆心O处安装一个竖直的输水管，管的末端安装一个可以水平自动匀速旋转的喷水龙头，其旋转周期T可调．该同学把图2中的电磁流量计安装在龙头的末端，作为水平喷口，并且通过改进使电磁流量计的边长b大小可调（其他参数不变）．如果龙头喷出水的流量Q是恒定的，为了使龙头旋转每周每个花盆的浇水量相同，当浇灌半径由增大到时，需要调节b和T．不计水喷出时旋转方向的速度，求调节前后的电压表的示数之比及龙头旋转的周期之比．

【答案】a.；b.
【详解】a．流量计上下表面的电势差

流量

其中

得

b．要使浇灌半径由增大到，则水由龙头喷出的速度

又因为

所以

浇灌半径为和的两个圆周上花盆的数量

若要使每个花盆的浇水量相同，则

所以



20．（12分）利用超导体可以实现磁悬浮，如图甲是超导磁悬浮的示意图。在水平桌面上有一个周长为L的超导圆环，将一块永磁铁沿圆环中心轴线从圆环的正上方缓慢向下移动，由于超导圆环与永磁铁之间有排斥力。结果永磁铁能够悬浮在超导圆环的正上方高处。
（1）从上向下看，试判断超导圆环中的电流方向；
（2）若此时超导圆环中的电流强度为。圆环所处位置的磁感应强度为、磁场方向与水平方向的夹角为，求超导圆环所受的安培力F；
（3）在接下来的几周时间内，发现永磁铁在缓慢下移。经过较长时间后，永磁铁的平衡位置变为离桌面高处。有一种观点认为超导体也有很微小的电阻率，只是现在一般仪器无法直接测得超导圆环内电流的变化造成了永磁铁下移，若已知永磁铁在高处时，圆环所处位置的磁感应强度大小为，磁场方向与水平方向的夹角为，永磁铁的质量为m，重力加速度为g。
a、永磁铁的平衡位置变为离桌面高处时，求超导圆环内的电流强度；
b、若超导圆环中的电流强度的平方随时间变化的图像如图乙所示，且超导圆环的横截面积为S，求该超导圆环的电阻率。

【答案】（1）逆时针；（2）；（3）a、；b、
【详解】（1）根据楞次定律，增反减同可以判断感应电流的磁场方向向上，根据右手螺旋定则可以判断感应电流方向从上往下看为逆时针方向。
（2）把环分成无数等长的微小电流元，每一小段导线长为△，则每一小段导线所受安培力为

由对称性可知，所有小段导线所受的安培力水平分力抵消，所以竖直方向分力的合力即为整段导线所受安培力，设有N段导线则

（3）a：在处可以理解为永磁铁处于平衡状态，则


b：磁铁下降前后环中电流为


根据能量守恒有

根据电阻定律有

联立可得