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2024届江西省南昌市高三下学期二模考试物理试题（解析版）
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这是一份2024届江西省南昌市高三下学期二模考试物理试题（解析版），共16页。试卷主要包含了选择题等内容，欢迎下载使用。
一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1. 运动员立定跳远起跳瞬间如图所示，能表示地面对双脚作用力方向的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】对运动员受力分析可知，受重力、地面竖直向上的弹力，运动员立定跳远起跳瞬间，运动员有相对地面向左的运动趋势，因此还受地面向右的静摩擦力，因此地面对双脚的作用力是弹力与静摩擦力的合力，其方向是斜向右上方。
故选B。
2. 如图所示，a、b两点处分别固定有等量异种点电荷＋Q和－Q，c是线段ab的中点，d是ac的中点，e是ab的垂直平分线上的一点，将一个正点电荷先后放在c、d、e点，它所受的电场力分别为、、，则这三个力的大小关系为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】等量异号电荷的电场的分布特点如图
电场线的密集程度代表场强的强弱，从图中可以看到在两等量异种电荷连线上电场强度先减小后增大，处场强最小；在连线的垂直平分线上，自上而下场强先增大后减小，处场强最大，故
由电场力
可知
故选A。
3. 屋檐的同一位置先后滴落两雨滴，忽略空气阻力，两雨滴在空中运动的过程中，它们之间的距离（ ）
A. 保持不变B. 不断减小C. 不断增大D. 与雨滴质量有关
【答案】C
【解析】
【详解】设两雨滴的时间间隔为，它们之间的距离
整理得
随着时间的增加，两雨滴之间的距离不断增大。
故选C。
4. 图甲是某光电管发生光电效应时光电子的最大初动能与入射光频率v的关系图像，图乙为氢原子的能级图。一群处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，发出的光照射光电管，发出的光电子的最大初动能为（ ）
A. 2.29eVB. 9.80eVC. 10.20eVD. 12.09eV
【答案】B
【解析】
【详解】由图像及光电方程
可得
处于n＝3能级的氢原子向基态能级跃迁时，发出的光频率最大，光子能量最大为
根据
B正确
故选B。
5. 下表为几个卫星的轨道半长轴和周期的数据，根据这些数据可估算木星与地球的质量之比为（ ）
A. 31B. 110C. 310D. 1100
【答案】C
【解析】
【详解】卫星绕行星运行时，根据万有引力提供向心力
整理得
则
故选C。
6. 如图所示，昌昌同学为了测量某溶度糖水折射率，将圆柱形透明薄桶放在水平桌面上，倒入半桶糖水；再将圆柱体竖直插入水中，圆柱体的中轴线与圆桶的中轴线重合；用刻度尺测量圆柱体在糖水中成的像的直径；已知圆柱体截面直径为，透明圆桶直径。则该糖水折射率（ ）
A. 1.45B. 1.72C. 2.00D. 2.50
【答案】A
【解析】
【详解】作出对应的光路图如图所示
根据几何关系可得
，
则该糖水折射率为
故选A。
7. 如图所示，半径为R的半圆形光滑管道ACB固定在竖直平面内。在一平行于纸面的恒力F（未画出）作用下，质量为m的小球从A端静止释放后，恰能到达最低点C；从B端静止释放后，到达C点时，管道受到的压力为10mg。则F的大小为（ ）
A mgB. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】设F方向斜向左下，且与水平方向夹角θ，从A端静止释放时，根据动能定理
从B端静止释放时
根据牛顿第二定律
联立得
F=
力在其他方向均不可能。
故选D。
8. 边长为h的正方形金属导线框，从图示的初始位置由静止开始下落，通过一匀强磁场区域。磁场方向是水平的，且垂直于线框平面。磁场区高度等于H，上下边界如图中水平虚线所示，。从线框开始下落到完全穿过磁场区的整个过程中（ ）
A. 线框中总是有感应电流存在
B. 线框速度的大小不一定总是在增加
C. 线框受到的安培力的合力的方向有时向上，有时向下
D. 线框在穿过磁场整个过程中损失的机械能全部转化为内能
【答案】BD
【解析】
【详解】A．由于，所以整个运动过程可知分为三个过程：从下边开始进入磁场到全部进入磁场、从全部进入磁场到下边开始离开磁场以及下边开始离开磁场到全部离开磁场。而在上述三个过程中的第二个过程：从全部开始进入磁场到下边离开磁场这个过程，穿过线圈的磁通量没有发生变化，所以该过程没有感应电流，故A项错误；
B．由上述分析可知，在第三个过程，即从下边开始离开磁场到全部离开磁场过程，由右手定则和左手定则可知，安培力方向向上，其所收到的安培力的大小与重力的大小关系未知，若安培力大于重力，则线框做减速运动；若安培力大小与重力大小相等，则线框做匀速直线运动，若安培力大小小于重力，则做加速运动，故B项正确；
C．线框从进入磁场过程中，由与线框相对磁场运动，由楞次定律和左手定则可知，线框所受安培力方向向上，当线框出磁场时，线框相对于磁场运动，线框所受安培力方向向上，故C项错误；
D．由能量守恒可知，线框在穿过磁场整个过程中损失的机械能全部转化为内能，故D项正确。
故选BD。
9. 如图所示，把一个有孔的小球A装在轻质弹簧的一端，弹簧的另一端固定，小球套在水平光滑杆上，以O为平衡位置振动。另一小球B在竖直平面内以为圆心、ω为角速度沿顺时针方向做半径为R的匀速圆周运动（O与在同一竖直线上）。用竖直向下的平行光照射小球B、可以观察到，小球B的“影子”始终在小球A上。取水平向右为正方向，O点为坐标原点、小球B经最低点时为计时零点，则（ ）
A. 小球A的振幅为2RB. 小球A的振动周期为
C. 小球A最大加速度大小为D. 小球A的速度与时间的关系式为
【答案】BC
【解析】
【详解】A．由图可知，小球A的振幅为R，故A错误；
B．小球A的振动周期与小球B的圆周运动周期相同，为，故B正确；
C．小球A的运动可看作小球B的运动在水平方向上的分运动，当小球A达到最大加速度，即位移大小最大时，此时小球B也达到相应的水平方向的最大位移处，此时水平方向的加速度大小为，即A的最大加速度大小为。故C正确；
D．小球A的速度等于小球B在水平方向的分速度，关系式，故D错误。
故选BC。
10. 如图所示，一传送带倾斜放置，以恒定速率v顺时针转动。t＝0时刻一物块以初速度从A端冲上传送带，时刻离开传送带，则物块速度随时间变化的图象可能是（ ）
A. B. C. D.
【答案】AC
【解析】
【详解】A．对物块受力分析可知，物块受到重力、摩擦力和支持力。设摩擦力最大值为，重力沿传送带向下的分力为。若，物块先做匀加速运动，与传送带共速后，若，物块与传送带一起匀速运动，则A图是可能的，故A正确；
B．若，物块先做匀加速运动，与传送带共速后，若，物块做匀减速运动，则B图是不可能的，故B错误；
C．若，物块先做匀减速运动，加速度
与传送带共速后，若，物块继续向上继续做匀减速运动，加速度
由此可知，速度时间关系图象的斜率变小，速度减小到零，后又向下做匀加速运动，加速度大小不变，则C图是可能的，故C正确；
D．若，物块先做匀减速运动，与传送带共速后，若，物块与传送带沿斜面向上一起匀速运动，则D图不可能，故D错误；
故选AC。
二、非选择题，本题共5小题，共54分。
11. 某同学设计实验验证机械能守恒定律，装置如图甲所示。一质量为m、直径为d的小球连接在长为l的细绳一端，，细绳另一端固定在O点，调整光电门的中心位置。由静止释放小球，记录小球从不同高度释放通过光电门的挡光时间，重力加速度为g。
（1）用游标卡尺测量小球直径，如图乙所示，则小球直径d＝______mm；
（2）若测得某光电门的中心与释放点的竖直距离为h，小球通过此光电门的挡光时间为Δt，则小球从释放点下落至此光电门中心时的动能增加量______，重力势能减小量______（用题中字母表示）
（3）经过多次重复实验，发现小球经过光电门时，总是大于，下列原因中可能的是______。
A. 小球的质量测量值偏大
B. 在最低点时光电门的中心偏离小球球心
C. 小球下落过程中受到了空气阻力
【答案】（1）14.5
（2） ①. ②. mgh （3）B
【解析】
【小问1详解】
小球的直径为
【小问2详解】
[1]小球经过光电门中心时的速度为
则小球从释放点下落至此光电门中心时的动能增加量为
[2]小球从释放点下落至此光电门中心时的重力势能减小量
【小问3详解】
A．由（2）可知和都与小球的质量成正比，所以小球的质量不会导致和不相等，故A错误；
B．光电门的中心偏离小球的球心，使得挡光宽度小于小球的直径，则速度测量值偏大，的测量值偏大，使得大于，故B正确；
C．小球下落过程中受到空气阻力的作用，使得减小的重力势能有一部分转化为内能，则小于，故C错误。
故选B。
12. 物理学习小组通过放电法测量电容器的电容，所用器材如下：
电池；
待测电容器（额定电压20V）；
电压表（量程3V，内阻待测）；
电阻箱（最大阻值为9999.9Ω）；
滑动变阻器（最大阻值为20.0Ω）；
定值电阻（阻值为2400.0Ω），定值电阻（阻值为600.0Ω）；
单刀单掷开关，单刀双掷开关；
计时器；
导线若干。
先测量电压表的内阻，按如图（a）连接电路。
（1）将的阻值调到______（填“零”或“最大”），逐渐调大，使电压表满偏；然后，的滑动触头保持不动，调节，使电压表的指针指在表盘中央，此时的值为1200.0Ω，则电压表内阻测量值为______Ω。
（2）按照图（b）所示连接电路，将开关置于位置1，待电容器充电完成后，再将开关置于位置2，记录电压表电压U随时间t变化情况，得到如图（c）所示的图像。不计电压表内阻测量误差，当电压表的示数为1V时，电容器两端电压是______V。
（3）不计电压表内阻测量误差，U－t图像下有135个小格，则通过电压表的电荷量为______C（保留三位有效数字）。则电容器的电容为______F（保留两位有效数字）。
【答案】（1） ①. 零 ②. 1200.0
（2）7 （3） ①. ②.
【解析】
【小问1详解】
[1][2]本实验的原理是，保持电阻箱和电压表的总电压不变，开始时，电压表满偏，通过调节电阻箱，当电压表的电压变为一半时，另一半由电阻箱分压，此时即可认为电压表的内阻等于电阻箱的阻值，则电阻箱原来接入的电阻应为零；电压表的内阻为。
【小问2详解】
电压表和并联后的总电阻为
则电路中的电流为
电容器两端电压是
【小问3详解】
[1]通过电压表的电荷量为
[2]电压表和并联，电压始终相等，则电流比一直为电阻的反比
所以通过的电荷量为
则通过干路的电荷量，即初始状态电容器的电荷量为
由图可知，初始状态电压表的读数为2.5V，与（2）同理可知，此时电容器两端的电压为
电容器的电容为
13. 使用储气钢瓶时，应尽量避免阳光直射。在某次安全警示实验中，实验员取来一只容积为40L的氧气瓶，瓶内气体压强为1.50MPa。经暴晒后，连同瓶内气体，温度从27℃上升至57℃。认为瓶中气体为理想气体，忽略钢瓶的体积变化。
（1）求暴晒后瓶内气体的压强；
（2）为避免压强过大，储气钢瓶上装有安全阀。重复上述实验时，打开安全阀卸压，待瓶内压强降至1.10MPa时，安全阀关闭。此时，瓶内剩余的气体与原有气体质量之比是多少？
【答案】（1）；（2）2:3
【解析】
【详解】（1）瓶内气体可视为等容变化，根据查理定律有
其中
，
解得
（2）根据理想气体状态方程有
解得
则有
即瓶内剩余的气体与原有气体质量之比为2:3。
14. 有一种“双聚焦分析器”质谱仪，工作原理如图所示，电场分析器中有指向圆心O的辐射状电场，磁场分析器中有垂直于纸面向外的匀强磁场（图中未画出）。离子源发出的初速度均为零的氕核和氘核经加速电压U加速后，均沿圆弧MN运动（圆弧MN为电场分析器的中心线），再垂直进入四分之一圆形磁场区域，后从磁场下边界射出。已知氕核在磁场区域运动t时间后恰好垂直于磁场下边界从Q点射出，MO＝R，，氕核的电荷量为e，忽略离子间的相互作用。求：
（1）电场分析器中心线上电场强度的大小；
（2）氘核在磁场区域的运动半径；
（3）氘核的质量。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）设氕核的质量为m，氘核的质量为M，氕核经加速电压U加速后，则有
氕核在辐射状电场中做圆周运动，电场力提供向心力，可得
解得
（2）在磁场中，设匀强磁场的磁感应强度为B，对氕核分析，由洛伦兹力提供向心力，可得
解得
对氘核分析，由洛伦兹力提供向心力，可得
解得
即氘核做圆周运动的半径
（3）设氕核与氘核在磁场中做圆周运动的周期分别为和，则有
对氘核
联立得
15. 如图所示，质量为2kg的物块乙静止于A点，质量为1kg的物块甲在乙的左侧，物块丙静止在B点。甲、乙中间夹有不计质量的火药，火药爆炸时，将四分之一的化学能转化为甲、乙的动能，乙立即获得3m/s的速度向右运动。乙在AB间运动的某段连续的距离中，受到一水平向右、大小为12N的恒定拉力，使得乙恰好未与丙发生碰撞。已知AB间的距离为8.25m，乙与地面间的动摩擦因数为0.2，碰撞与爆炸时间均极短，甲、乙、丙均可视为质点，g取。
（1）求火药爆炸时释放的化学能；
（2）求恒定拉力在AB间持续作用的最短时间；
（3）若拉力从A点开始持续作用，乙运动到B点后与丙发生碰撞，碰后瞬间，乙、丙的动量大小之比为1：6，求丙的质量范围。（不考虑再次碰撞）
【答案】（1）；（2）0.5s；（3）碰后乙、丙同向时，，碰后乙、丙反向时，
【解析】
【详解】（1）火药爆炸时，甲、乙组成的系统动量守恒
解得
系统获得的总动能
解得
则火药爆炸时释放化学能
（2）研究乙由A运动至B的过程，由动能定理
解得
无论何时开始有F的作用，F做的功为定值，因此，当乙的速度最大时开始有F的作用，则F作用时间最短。
有力F作用时，对乙由牛顿第二定律
解得
设F作用的位移为x
由运动学公式解得
（3）F持续作用时，由动能定理
得乙与丙碰撞前的速度
因此乙在和丙碰撞前的动量
乙、丙碰撞过程中，由动量守恒定律
若碰后乙、丙同向
，，
不撞穿需满足
动能不增加
联立可得
即
若碰后乙、丙反向
，，
动能不增加
联立可得
即
综上，碰后乙、丙同向时，，碰后乙、丙反向时，。卫星
木卫一
地球同步卫星
土卫一
半长轴/km
421700
42240
185520
周期/d
1.77
1
0.94
一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1. 运动员立定跳远起跳瞬间如图所示，能表示地面对双脚作用力方向的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】对运动员受力分析可知，受重力、地面竖直向上的弹力，运动员立定跳远起跳瞬间，运动员有相对地面向左的运动趋势，因此还受地面向右的静摩擦力，因此地面对双脚的作用力是弹力与静摩擦力的合力，其方向是斜向右上方。
故选B。
2. 如图所示，a、b两点处分别固定有等量异种点电荷＋Q和－Q，c是线段ab的中点，d是ac的中点，e是ab的垂直平分线上的一点，将一个正点电荷先后放在c、d、e点，它所受的电场力分别为、、，则这三个力的大小关系为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】等量异号电荷的电场的分布特点如图
电场线的密集程度代表场强的强弱，从图中可以看到在两等量异种电荷连线上电场强度先减小后增大，处场强最小；在连线的垂直平分线上，自上而下场强先增大后减小，处场强最大，故
由电场力
可知
故选A。
3. 屋檐的同一位置先后滴落两雨滴，忽略空气阻力，两雨滴在空中运动的过程中，它们之间的距离（ ）
A. 保持不变B. 不断减小C. 不断增大D. 与雨滴质量有关
【答案】C
【解析】
【详解】设两雨滴的时间间隔为，它们之间的距离
整理得
随着时间的增加，两雨滴之间的距离不断增大。
故选C。
4. 图甲是某光电管发生光电效应时光电子的最大初动能与入射光频率v的关系图像，图乙为氢原子的能级图。一群处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，发出的光照射光电管，发出的光电子的最大初动能为（ ）
A. 2.29eVB. 9.80eVC. 10.20eVD. 12.09eV
【答案】B
【解析】
【详解】由图像及光电方程
可得
处于n＝3能级的氢原子向基态能级跃迁时，发出的光频率最大，光子能量最大为
根据
B正确
故选B。
5. 下表为几个卫星的轨道半长轴和周期的数据，根据这些数据可估算木星与地球的质量之比为（ ）
A. 31B. 110C. 310D. 1100
【答案】C
【解析】
【详解】卫星绕行星运行时，根据万有引力提供向心力
整理得
则
故选C。
6. 如图所示，昌昌同学为了测量某溶度糖水折射率，将圆柱形透明薄桶放在水平桌面上，倒入半桶糖水；再将圆柱体竖直插入水中，圆柱体的中轴线与圆桶的中轴线重合；用刻度尺测量圆柱体在糖水中成的像的直径；已知圆柱体截面直径为，透明圆桶直径。则该糖水折射率（ ）
A. 1.45B. 1.72C. 2.00D. 2.50
【答案】A
【解析】
【详解】作出对应的光路图如图所示
根据几何关系可得
，
则该糖水折射率为
故选A。
7. 如图所示，半径为R的半圆形光滑管道ACB固定在竖直平面内。在一平行于纸面的恒力F（未画出）作用下，质量为m的小球从A端静止释放后，恰能到达最低点C；从B端静止释放后，到达C点时，管道受到的压力为10mg。则F的大小为（ ）
A mgB. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】设F方向斜向左下，且与水平方向夹角θ，从A端静止释放时，根据动能定理
从B端静止释放时
根据牛顿第二定律
联立得
F=
力在其他方向均不可能。
故选D。
8. 边长为h的正方形金属导线框，从图示的初始位置由静止开始下落，通过一匀强磁场区域。磁场方向是水平的，且垂直于线框平面。磁场区高度等于H，上下边界如图中水平虚线所示，。从线框开始下落到完全穿过磁场区的整个过程中（ ）
A. 线框中总是有感应电流存在
B. 线框速度的大小不一定总是在增加
C. 线框受到的安培力的合力的方向有时向上，有时向下
D. 线框在穿过磁场整个过程中损失的机械能全部转化为内能
【答案】BD
【解析】
【详解】A．由于，所以整个运动过程可知分为三个过程：从下边开始进入磁场到全部进入磁场、从全部进入磁场到下边开始离开磁场以及下边开始离开磁场到全部离开磁场。而在上述三个过程中的第二个过程：从全部开始进入磁场到下边离开磁场这个过程，穿过线圈的磁通量没有发生变化，所以该过程没有感应电流，故A项错误；
B．由上述分析可知，在第三个过程，即从下边开始离开磁场到全部离开磁场过程，由右手定则和左手定则可知，安培力方向向上，其所收到的安培力的大小与重力的大小关系未知，若安培力大于重力，则线框做减速运动；若安培力大小与重力大小相等，则线框做匀速直线运动，若安培力大小小于重力，则做加速运动，故B项正确；
C．线框从进入磁场过程中，由与线框相对磁场运动，由楞次定律和左手定则可知，线框所受安培力方向向上，当线框出磁场时，线框相对于磁场运动，线框所受安培力方向向上，故C项错误；
D．由能量守恒可知，线框在穿过磁场整个过程中损失的机械能全部转化为内能，故D项正确。
故选BD。
9. 如图所示，把一个有孔的小球A装在轻质弹簧的一端，弹簧的另一端固定，小球套在水平光滑杆上，以O为平衡位置振动。另一小球B在竖直平面内以为圆心、ω为角速度沿顺时针方向做半径为R的匀速圆周运动（O与在同一竖直线上）。用竖直向下的平行光照射小球B、可以观察到，小球B的“影子”始终在小球A上。取水平向右为正方向，O点为坐标原点、小球B经最低点时为计时零点，则（ ）
A. 小球A的振幅为2RB. 小球A的振动周期为
C. 小球A最大加速度大小为D. 小球A的速度与时间的关系式为
【答案】BC
【解析】
【详解】A．由图可知，小球A的振幅为R，故A错误；
B．小球A的振动周期与小球B的圆周运动周期相同，为，故B正确；
C．小球A的运动可看作小球B的运动在水平方向上的分运动，当小球A达到最大加速度，即位移大小最大时，此时小球B也达到相应的水平方向的最大位移处，此时水平方向的加速度大小为，即A的最大加速度大小为。故C正确；
D．小球A的速度等于小球B在水平方向的分速度，关系式，故D错误。
故选BC。
10. 如图所示，一传送带倾斜放置，以恒定速率v顺时针转动。t＝0时刻一物块以初速度从A端冲上传送带，时刻离开传送带，则物块速度随时间变化的图象可能是（ ）
A. B. C. D.
【答案】AC
【解析】
【详解】A．对物块受力分析可知，物块受到重力、摩擦力和支持力。设摩擦力最大值为，重力沿传送带向下的分力为。若，物块先做匀加速运动，与传送带共速后，若，物块与传送带一起匀速运动，则A图是可能的，故A正确；
B．若，物块先做匀加速运动，与传送带共速后，若，物块做匀减速运动，则B图是不可能的，故B错误；
C．若，物块先做匀减速运动，加速度
与传送带共速后，若，物块继续向上继续做匀减速运动，加速度
由此可知，速度时间关系图象的斜率变小，速度减小到零，后又向下做匀加速运动，加速度大小不变，则C图是可能的，故C正确；
D．若，物块先做匀减速运动，与传送带共速后，若，物块与传送带沿斜面向上一起匀速运动，则D图不可能，故D错误；
故选AC。
二、非选择题，本题共5小题，共54分。
11. 某同学设计实验验证机械能守恒定律，装置如图甲所示。一质量为m、直径为d的小球连接在长为l的细绳一端，，细绳另一端固定在O点，调整光电门的中心位置。由静止释放小球，记录小球从不同高度释放通过光电门的挡光时间，重力加速度为g。
（1）用游标卡尺测量小球直径，如图乙所示，则小球直径d＝______mm；
（2）若测得某光电门的中心与释放点的竖直距离为h，小球通过此光电门的挡光时间为Δt，则小球从释放点下落至此光电门中心时的动能增加量______，重力势能减小量______（用题中字母表示）
（3）经过多次重复实验，发现小球经过光电门时，总是大于，下列原因中可能的是______。
A. 小球的质量测量值偏大
B. 在最低点时光电门的中心偏离小球球心
C. 小球下落过程中受到了空气阻力
【答案】（1）14.5
（2） ①. ②. mgh （3）B
【解析】
【小问1详解】
小球的直径为
【小问2详解】
[1]小球经过光电门中心时的速度为
则小球从释放点下落至此光电门中心时的动能增加量为
[2]小球从释放点下落至此光电门中心时的重力势能减小量
【小问3详解】
A．由（2）可知和都与小球的质量成正比，所以小球的质量不会导致和不相等，故A错误；
B．光电门的中心偏离小球的球心，使得挡光宽度小于小球的直径，则速度测量值偏大，的测量值偏大，使得大于，故B正确；
C．小球下落过程中受到空气阻力的作用，使得减小的重力势能有一部分转化为内能，则小于，故C错误。
故选B。
12. 物理学习小组通过放电法测量电容器的电容，所用器材如下：
电池；
待测电容器（额定电压20V）；
电压表（量程3V，内阻待测）；
电阻箱（最大阻值为9999.9Ω）；
滑动变阻器（最大阻值为20.0Ω）；
定值电阻（阻值为2400.0Ω），定值电阻（阻值为600.0Ω）；
单刀单掷开关，单刀双掷开关；
计时器；
导线若干。
先测量电压表的内阻，按如图（a）连接电路。
（1）将的阻值调到______（填“零”或“最大”），逐渐调大，使电压表满偏；然后，的滑动触头保持不动，调节，使电压表的指针指在表盘中央，此时的值为1200.0Ω，则电压表内阻测量值为______Ω。
（2）按照图（b）所示连接电路，将开关置于位置1，待电容器充电完成后，再将开关置于位置2，记录电压表电压U随时间t变化情况，得到如图（c）所示的图像。不计电压表内阻测量误差，当电压表的示数为1V时，电容器两端电压是______V。
（3）不计电压表内阻测量误差，U－t图像下有135个小格，则通过电压表的电荷量为______C（保留三位有效数字）。则电容器的电容为______F（保留两位有效数字）。
【答案】（1） ①. 零 ②. 1200.0
（2）7 （3） ①. ②.
【解析】
【小问1详解】
[1][2]本实验的原理是，保持电阻箱和电压表的总电压不变，开始时，电压表满偏，通过调节电阻箱，当电压表的电压变为一半时，另一半由电阻箱分压，此时即可认为电压表的内阻等于电阻箱的阻值，则电阻箱原来接入的电阻应为零；电压表的内阻为。
【小问2详解】
电压表和并联后的总电阻为
则电路中的电流为
电容器两端电压是
【小问3详解】
[1]通过电压表的电荷量为
[2]电压表和并联，电压始终相等，则电流比一直为电阻的反比
所以通过的电荷量为
则通过干路的电荷量，即初始状态电容器的电荷量为
由图可知，初始状态电压表的读数为2.5V，与（2）同理可知，此时电容器两端的电压为
电容器的电容为
13. 使用储气钢瓶时，应尽量避免阳光直射。在某次安全警示实验中，实验员取来一只容积为40L的氧气瓶，瓶内气体压强为1.50MPa。经暴晒后，连同瓶内气体，温度从27℃上升至57℃。认为瓶中气体为理想气体，忽略钢瓶的体积变化。
（1）求暴晒后瓶内气体的压强；
（2）为避免压强过大，储气钢瓶上装有安全阀。重复上述实验时，打开安全阀卸压，待瓶内压强降至1.10MPa时，安全阀关闭。此时，瓶内剩余的气体与原有气体质量之比是多少？
【答案】（1）；（2）2:3
【解析】
【详解】（1）瓶内气体可视为等容变化，根据查理定律有
其中
，
解得
（2）根据理想气体状态方程有
解得
则有
即瓶内剩余的气体与原有气体质量之比为2:3。
14. 有一种“双聚焦分析器”质谱仪，工作原理如图所示，电场分析器中有指向圆心O的辐射状电场，磁场分析器中有垂直于纸面向外的匀强磁场（图中未画出）。离子源发出的初速度均为零的氕核和氘核经加速电压U加速后，均沿圆弧MN运动（圆弧MN为电场分析器的中心线），再垂直进入四分之一圆形磁场区域，后从磁场下边界射出。已知氕核在磁场区域运动t时间后恰好垂直于磁场下边界从Q点射出，MO＝R，，氕核的电荷量为e，忽略离子间的相互作用。求：
（1）电场分析器中心线上电场强度的大小；
（2）氘核在磁场区域的运动半径；
（3）氘核的质量。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）设氕核的质量为m，氘核的质量为M，氕核经加速电压U加速后，则有
氕核在辐射状电场中做圆周运动，电场力提供向心力，可得
解得
（2）在磁场中，设匀强磁场的磁感应强度为B，对氕核分析，由洛伦兹力提供向心力，可得
解得
对氘核分析，由洛伦兹力提供向心力，可得
解得
即氘核做圆周运动的半径
（3）设氕核与氘核在磁场中做圆周运动的周期分别为和，则有
对氘核
联立得
15. 如图所示，质量为2kg的物块乙静止于A点，质量为1kg的物块甲在乙的左侧，物块丙静止在B点。甲、乙中间夹有不计质量的火药，火药爆炸时，将四分之一的化学能转化为甲、乙的动能，乙立即获得3m/s的速度向右运动。乙在AB间运动的某段连续的距离中，受到一水平向右、大小为12N的恒定拉力，使得乙恰好未与丙发生碰撞。已知AB间的距离为8.25m，乙与地面间的动摩擦因数为0.2，碰撞与爆炸时间均极短，甲、乙、丙均可视为质点，g取。
（1）求火药爆炸时释放的化学能；
（2）求恒定拉力在AB间持续作用的最短时间；
（3）若拉力从A点开始持续作用，乙运动到B点后与丙发生碰撞，碰后瞬间，乙、丙的动量大小之比为1：6，求丙的质量范围。（不考虑再次碰撞）
【答案】（1）；（2）0.5s；（3）碰后乙、丙同向时，，碰后乙、丙反向时，
【解析】
【详解】（1）火药爆炸时，甲、乙组成的系统动量守恒
解得
系统获得的总动能
解得
则火药爆炸时释放化学能
（2）研究乙由A运动至B的过程，由动能定理
解得
无论何时开始有F的作用，F做的功为定值，因此，当乙的速度最大时开始有F的作用，则F作用时间最短。
有力F作用时，对乙由牛顿第二定律
解得
设F作用的位移为x
由运动学公式解得
（3）F持续作用时，由动能定理
得乙与丙碰撞前的速度
因此乙在和丙碰撞前的动量
乙、丙碰撞过程中，由动量守恒定律
若碰后乙、丙同向
，，
不撞穿需满足
动能不增加
联立可得
即
若碰后乙、丙反向
，，
动能不增加
联立可得
即
综上，碰后乙、丙同向时，，碰后乙、丙反向时，。卫星
木卫一
地球同步卫星
土卫一
半长轴/km
421700
42240
185520
周期/d
1.77
1
0.94
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