江苏省2021届高三物理下学期新高考模拟预测试卷（五）（Word版附解析）

江苏省 2021 年新高考模拟预测卷 物理试卷（五） 一、单项选择题:共 11 题，每题 4 分，共 44 分。每题只有一个选项最符合题意。 1.有人根据条形磁铁的磁场分布情况用塑料制作了一个模具，模具的侧边界刚好与该条形磁 铁的磁感线重合，如图所示。另取一个柔软的弹性导体线圈套在模具上方某位置，线圈贴 着模具上下移动的过程中，下列说法正确的是（地磁场很弱，可以忽略）（ ） A．线圈切割磁感线，线圈中出现感应电流 B．线圈紧密套在模具上移动过程中不出现感应电流 C．由于线圈所在处的磁场是不均匀的，故而不能判断线圈中是否有电流产生 D．若线圈平面放置不水平，则移动过程中会产生感应电流 2.如图所示，光滑的水平轨道 AB 与半径为 R 的光滑的半圆形轨道 BCD 相切于 B 点，水平轨道 AB 部分存在水平向右的匀强电场 E，半圆形轨道处于竖直平面内，B 为最低点，D 为最高点．一 质量为 m、带正电的小球从距 B 点 x 的位置在电场力的作用下由静止开始沿 AB 向右运动， 并能恰好通过最高点 D，则下列物理量的变化对应关系正确的是（ ） A．其它条件不变，R 越大，x 越小 B．其它条件不变，m 越大，x 越大 C．其它条件不变，E 越大，x 越大 D．其它条件不变，R 越大，小球经过 B 点瞬间对轨道的压力越大 3.宇宙中存在一些质量相等且离其他恒星较远的四颗星组成的四星系统，通常可忽略其他星 体对它们的引力作用．设四星系统中每个星体的质量均为 m，半径均为 R，四颗星稳定分布 在边长为 a 的正方形的四个顶点上．已知引力常量为 G．关于四星系统，下列说法错误的 是（忽略星体自转）（ ） A．四颗星围绕正方形对角线的交点做匀速圆周运动 B．四颗星的轨道半径均为 C．四颗星表面的重力加速度均为 D．四颗星的周期均为 2πa 4. 如图所示，质量为 m 的小球系于轻质弹簧的一端，且套在光滑竖立的圆环上，弹簧的上端 固定于环的最高点 A，小球静止时处于圆环的 B 点，此时∠AOB=60°，弹簧伸长量为 L．现用 该弹簧沿水平方向拉住质量为 2m 的物体，系统静止时弹簧伸长量也为 L．则此时物体所受的 摩擦力（ ） A．等于零 B．大小为 0.5mg，方向沿水平面向右 C．大小为 mg，方向沿水平面向左 D．大小为 2mg，方向沿水平面向右 5.如图所示，质量相同的三个小球均可视为 质点，处于同一水平面上．A 球以初速度 v0 竖直上抛，B 球以与水平面成θ角、大小也是 v0 的初速度斜向右上抛出，C 球沿倾角为θ的 足够长斜面以初速度 v0 上滑．上述运动过程 中均不计空气阻力和一切摩擦，以下关于三 个小球上升的最大高度的比较正确的是（ ） A． HA＞HB＞HC B． HA＞HB=HC C． HA＜HB＜HC D． HB＜HA=HC 6.氢原子能级图如图所示，用大量处于 n＝2 能级的氢原子跃迁到基态时，发射出的光照射光 电管阴极 K，测得光电管电流的遏止电压为 7.6V，已知普朗克常量 h＝6.63×10﹣34 J•s， 电子电量 e＝﹣1.6×10﹣19 C，下列判断正确的是（ ） A．电子从阴极 K 表面逸出的最大初动能为 2.6 eV B．阴极 K 材料的逸出功为 7.6 eV C．阴极 K 材料的极限频率为 6.27×1014 Hz D．氢原子从 n＝4 跃迁到 n＝2 能级，发射出的光照射该光电管阴极 K 时能发生光电效应 7.电风扇的挡位变换器电路如图所示，把它视为一个可调压的理想变 压 器，总匝数为 2400 匝的原线圈输入电压 u＝220 sin100πt（V）， 挡 位 1、2、3、4 对应的线圈匝数分别为 240 匝、600 匝、1200 匝、 2400 匝。电动机 M 的内阻 r＝8Ω，额定电压为 U＝220V，额定功 率 P＝110W．下列判断正确的是（ ） A．该交变电源的频率为 100Hz B．当选择 3 挡位后，电动机两端电压的最大值为 110V C．当挡位由 3 变为 2 后，原线圈的电流变大 D．当选择挡位 4 后，电动机的输出功率为 108W 8.如图,粗糙水平桌面上有一质量为 m 的铜质矩形线圈,当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线 AB 正上方等高快速经过时,若线圈始终不动,则关于线圈受到的支持力 FN 及在水平方向运动趋势的 正确判断是( ) A.FN 先小于 mg 后大于 mg,运动趋势向左 B.FN 先大于 mg 后小于 mg,运动趋势向左 C.FN 先小于 mg 后大于 mg,运动趋势向右 D.FN 先大于 mg 后小于 mg,运动趋势向右 9.如图所示，A，B 为平行金属板，两板相距为 d，分别与电源两极相连，两板中央各有一小 孔 M、N，今有一带电质点，自 A 板上方相距为 d 的 P 点由静止自由下落(P、M、N 三点在同一 竖直线上)，空气阻力不计，到达 N 点的速度恰好为零，然后按原路径返回，若保持两板间的 电压不变，则( ) A．若把 A 板向上平移一小段距离，质点自 P 点下落仍能返回 B．若把 B 板向下平移一小段距离，质点自 P 点下落仍能返回 C．若把 A 板向上平移一小段距离，质点自 P 点下落后将穿过 N 孔继续下落 D．若把 B 板向上平移一小段距离，质点自 P 点下落后将穿过 N 孔继续下落 10.如图 1 所示，物体 A 叠放在物体 B 上，B 置于光滑水平面上。A，B 质量分别为 mA=6kg，mB=2kg， A，B 之间的动摩擦因数μ=0.2，开始时 F=10N，此后逐渐增加，在增 大到 45N 的过程中，则（ ） A．当拉力 F＜12N 时，两物体均保持静止状态 B．两物体开始没有相对运动，当拉力超过 12N 时，开始相对滑动 C．两物体间从受力开始就有相对运动 D．两物体间始终没有相对运动 11.如图所示，木块 B 静止在水平地面上，木块 A 叠放在 B 上．A 的左侧靠在光滑的竖起墙面 上．关于 A、B 的受力情况，下列说法中正确的是（ ） A．B 对 A 的作用力方向一定竖直向上 B．B 对 A 的作用力一定大于 A 的重力 C．地面对 B 的摩擦力方向可能向右 D．地面对 B 的作用力大小可能等于 A、B 的总重力 二、非选择题:共 5 题，共 56 分。其中第 13 题～第 16 题解答时请写出必要的文字说明、方 程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出 数值和单位。 12.其同学为了测量一个量程为 3V 的电压表的内阻，进行了如下实验． （1）他先用多用表进行了正确的测量，测量时指针位置如图 1 所示，得出电压表的内阻为 3.00×103Ω，此时电压表的指针也偏转了．已知多用表欧姆档表盘中央刻度值为“15”， 表内电池电动势为 1.5V，则电压表的示数应为 V（结果保留两位有效数字） （2）为了更准确地测量该电压表的内阻 RV，该同学设计了图 2 所示的电路图，实验步骤如 下： A．断开开关 S，按图 2 连接好电路； B．把滑动变阻器 R 的滑片 P 滑到 b 端； C．将电阻箱 R0 的阻值调到零； D．闭合开关 S； E．移动滑动变阻器 R 的滑片 P 的位置，使电压表的指针指到 3V 位置； F．保持滑动变阻器 R 的滑片 P 位置不变，调节电阻箱 R0 的阻值使电压表指针指到 1.5V 位 置，读出此时电阻箱 R0 的阻值，此值即为电压表内阻 RV 的测量值； G．断开开关 S． 实验中可供选择的实验器材有： a．待测电压表 b．滑动变阻器：最大阻值 2000Ω c．滑动变阻器：最大阻值 10Ω d．电阻箱：最大阻值 9999.9Ω，阻值最小改变量为 0.1Ω e．电阻箱：最大阻值 999.9Ω，阻值最小改变量为 0.1Ω f．电池组：电动势约 6V，内阻可忽略 g．开关，导线若干 按照这位同学设计的实验方法，回答下列问题： ①要使测量更精确，除了选用电池组、导线、开关和待测电压表外，还应从提供的滑动变 阻器中选用 （填“b”或“c”），电阻箱中选用 （填“d”或“e”） ②电压表内阻 RV 的测量值 R 测和真实值 R 真相比，R 测 R 真（填“＞”或“＜”）；若 RV 越大，则 越 （填“大”或“小”） 13.麦克斯韦在 1865 年发表的《电磁场的动力学理论》一文中揭示了电、磁现象与光的内在 联系及统一性，即光是电磁波。 （1）某单色光波在折射率为 的玻璃砖介质中传播，某时刻电场横波图象如图 1 所示， 已知：c＝3×108m/s 求该光波的频率。（结果可用分数表示） （2）折射率为 的玻璃砖的截面为等腰梯形，如图 2 所示，其中上、下两面平行，底角 45°，现将（1）中的单色光以宽度为 d 的光束平行于 CD 边入射到 AC 界面上，a、b 是光 束的边界。光线 a 在玻璃砖中的光路已给出且恰好从 D 点射出。画出光线 b 从玻璃砖中首 次出射的光路图。并求出玻璃砖中有光射出部分的长度 L 以及出射光线与界面的夹角θ。 14.两端开口、粗细均匀的足够长 U 形玻璃管插在容积很大的水银槽中，管的上部有一定长度 的水银，两段空气柱被封闭在左右两侧的竖直管中．开启阀门 A，各水银液面稳定时，位置如 图所示，此时两部分气体温度均为 300 K．已知 h1＝5 cm，h2＝10 cm，右侧气体柱长度 L1＝ 60 cm，大气压为 p0＝75 cmHg. (1)求左侧竖直管内气体柱的长度 L2； (2)关闭阀门 A，当右侧竖直管内的气体柱长度为 L′1＝68 cm 时(管内气体未溢出)，气 体温度应升高到多少？ 15.如图所示，地面上有一倾角为θ＝37°足够长的固定斜面，斜面上有两个质量分别为 m1＝ 0.1kg，m2＝0.3kg 的可看做质点的物块，初始时相距 d＝1m，m2 与斜面动摩擦因数为μ2＝ 0.75，现由静止释放 m1，经过时间 t＝1s 后与静止的 m2 发生弹性碰撞，碰撞时间极短，（重 力加速度 g＝10m/s，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）求 （1）第一次碰撞前瞬间 m1 的速度 v0 的大小以及 m1 与斜面之间动摩擦因数μ1 （2）第一次碰撞后两物块速度大小： （3）第一次与第二次碰撞期问，两物块间距离最大值为多少 16.如图所示,竖直平面内有一半径为 r、内阻为 R1、粗细均匀的光滑半圆形金属环,在 M、N 处 与相距为 2r、电阻不计的平行金属轨道 ME、NF 相接,EF 之间接有电阻 R2,已知 R1=12R,R2=4R. 在 MN 上方及 CD 下方有水平方向的匀强磁场Ⅰ和Ⅱ,磁感应强度大小均为 B.现有质量为 m、电 阻不计的导体棒 ab,从圆环的最高点 A 处由静 止下落,在下落过程中导体棒始终保持水平,与半圆形金属环及轨道接触良好,两平行轨道足 够长.已知导体棒 ab 下落 2 r 时的速度大小为 1v ,下落到 MN 处的速度大小为 2v . (1)求导体棒 ab 从 A 下落 2 r 时的加速度大小; (2)若导体棒 ab 进入磁场Ⅱ后棒中电流大小始终不变,求磁场Ⅰ和Ⅱ之间的距离 h 及 R2 上的电 功率 P2; (3)若将磁场Ⅱ的 CD 边界略微下移,导体棒 ab 刚进入磁场Ⅱ时速度大小为 3v ,要使其在外力 F 作用下做匀加速直线运动,加速度大小为 a,求所加外力 F 随时间变化的关系式. 参考答案 一、单项选择题:共 11 题，每题 4 分，共 44 分。每题只有一个选项最符合题意。 1.有人根据条形磁铁的磁场分布情况用塑料制作了一个模具，模具的侧边界刚好与该条形磁 铁的磁感线重合，如图所示。另取一个柔软的弹性导体线圈套在模具上方某位置，线圈贴 着模具上下移动的过程中，下列说法正确的是（地磁场很弱，可以忽略）（ ） A．线圈切割磁感线，线圈中出现感应电流 B．线圈紧密套在模具上移动过程中不出现感应电流 C．由于线圈所在处的磁场是不均匀的，故而不能判断线圈中是否有电流产生 D．若线圈平面放置不水平，则移动过程中会产生感应电流 【分析】根据感应电流产生的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化进行分析判断有无感应 电流产生。 【解答】解：由题，模具的形状与磁感线的形状是相同的，则线圈贴着模具上下移动的过 程中穿过线圈的磁感线的条数不会发生不会，即穿过线圈的磁通量不变，所以线圈紧密套 在模具上移动过程中不出现感应电流。故 B 正确，ACD 错误 故选：B。 2.如图所示，光滑的水平轨道 AB 与半径为 R 的光滑的半圆形轨道 BCD 相切于 B 点，水平轨道 AB 部分存在水平向右的匀强电场 E，半圆形轨道处于竖直平面内，B 为最低点，D 为最高点．一 质量为 m、带正电的小球从距 B 点 x 的位置在电场力的作用下由静止开始沿 AB 向右运动， 并能恰好通过最高点 D，则下列物理量的变化对应关系正确的是（ ） A．其它条件不变，R 越大，x 越小 B．其它条件不变，m 越大，x 越大 C．其它条件不变，E 越大，x 越大 D．其它条件不变，R 越大，小球经过 B 点瞬间对轨道的压力越大 【解答】解：A、小球在 BCD 部分做圆周运动，在 D 点，由牛顿第二定律有： mg＝m ； 小球由 B 到 D 的过程中机械能守恒： ； 联立解得： R 越大，小球经过 B 点时的速度越大，则 x 越大，选项 A 错误； B、小球由 A 到 B，由动能定理得： qEx＝ 将 代入得： 知 m 越大，x 越大，故 B 正确； C、场强 E 越大，x 越小，故 C 错误； D、在 B 点有： ； 将 代入得： FN＝6mg，选项 D 错误。 故选：B。 3.宇宙中存在一些质量相等且离其他恒星较远的四颗星组成的四星系统，通常可忽略其他星 体对它们的引力作用．设四星系统中每个星体的质量均为 m，半径均为 R，四颗星稳定分布 在边长为 a 的正方形的四个顶点上．已知引力常量为 G．关于四星系统，下列说法错误的 是（忽略星体自转）（ ） A．四颗星围绕正方形对角线的交点做匀速圆周运动 B．四颗星的轨道半径均为 C．四颗星表面的重力加速度均为 D．四颗星的周期均为 2πa 【解答】解：A、星体在其他三个星体的万有引力作用下，合力方向指向对角线的交点，围绕 正方形对角线的交点做匀速圆周运动，故 A 正确。 B、四颗星的轨道半径为 r＝ ．故 B 错误。 C、根据万有引力等于重力有： ，则 g＝ ．故 C 正确。 D、根据万有引力提供向心力 ，解得 T＝ ．故 D 正确。 本题选错误的，故选 B。 4.如图所示，质量为 m 的小球系于轻质弹簧的一端，且 套在光滑竖立的圆环上，弹簧的上端固定于环的最高点 A，小球静止时处于圆环的 B 点，此时∠AOB=60°，弹簧 伸长量为 L．现用该弹簧沿水平方向拉住质量为 2m 的物 体，系统静止时弹簧伸长量也为 L．则此时物体所受的摩 擦力（ ） A． 等于零 B． 大小为 0.5mg，方向沿水平面向右 C． 大小为 mg，方向沿水平面向左 D． 大小为 2mg，方向沿水平面向右 考点：共点力平衡的条件及其应用；物体的弹性和弹力． 分析：平衡状态下物体的受力分析，在夹角为特殊角时物体受力的特点． 解答： 解：对 B 进行受力分析可以知道，物体受到重力、弹簧的弹力和圆环对物体的支持 力，由于三角形 OAB 是一个等边三角形，利用平行四边形定则做出重力、弹力的合力的平行 四边形会发现，重力、弹力和支持力会处在同一个三角形中并且这个三角形是等边三角形， 由此我们判定弹簧的弹力与物体的重力相等都是 mg，此时弹簧伸长量为 L，当该弹簧沿水平 方向拉住质量为 2m 的物体时弹簧伸长量也为 L，由此可知两次弹簧的弹力是一样的即为 mg， 由于质量为 2m 的物体处于静止状态，即受力平衡，在水平方向上是弹簧的弹力和物体所受的 摩擦力平衡，所以物体所受的摩擦力大小即为 mg，方向与弹簧的弹力方向相反即为水平面向 左，故只有 C 正确． 故选：C． 点评： 利用平行四边形，找出物体受到重力、弹簧的弹力和圆环对物体的支持力三者的关 系，这是本题的重点，找出它们的关系，弹簧的弹力就好确定了，从而可以求出物体所受的 摩擦力． 5.如图所示，质量相同的三个小球均可视为质点，处于同一水平面上．A 球以初速度 v0 竖直上 抛，B 球以与水平面成θ角、大小也是 v0 的初速度斜向右上抛出，C 球沿倾角为θ的足够长斜 面以初速度 v0 上滑．上述运动过程中均不计空气阻力和一切摩擦，以下关于三个小球上升的 最大高度的比较正确的是（ ） A． HA＞HB＞HC B． HA＞HB=HC C． HA＜HB＜HC D． HB＜HA=HC 考点：机械能守恒定律． 分析：ABC 三个球的机械能都守恒，到达最高点时，根据机械能守恒定律分析对比可以得出结 论． 解答： 解：对于 A、C 两个球，达到最高点时，A、C 两个球的速度均为零，物体的动能全部 转化为重力势能，所以 A、C 的最大高度相同； 对于 B 球来说，由于 B 是斜抛运动，在水平方向上有一个速度，这个分速度的动能不会转化 成物体的重力势能，所以 B 球在最高点时的重力势能要比 AC 两球的小，所以高度要比 AC 两 球的高度小，所以 D 正确． 故选 D． 点评：B 球做的是斜抛运动，水平方向的分速度是不能转化成物体的重力势能的，所以 B 的高 度最低． 6.氢原子能级图如图所示，用大量处于 n＝2 能级的氢原子跃迁到基态时，发射出的光照射光 电管阴极 K，测得光电管电流的遏止电压为 7.6V，已知普朗克常量 h＝6.63×10﹣34 J•s， 电子电量 e＝﹣1.6×10﹣19 C，下列判断正确的是（ ） A．电子从阴极 K 表面逸出的最大初动能为 2.6 eV B．阴极 K 材料的逸出功为 7.6 eV C．阴极 K 材料的极限频率为 6.27×1014 Hz D．氢原子从 n＝4 跃迁到 n＝2 能级，发射出的光照射该光电管阴极 K 时能发生光电效应 【分析】根据光电效应方程，结合 Ekm＝eU0，即可求解最大初动能，与逸出功，再由逸出功 W0 等于 hγ0，求出材料的极限频率，最后依据光电效应发生条件，即可求解。 【解答】解：A、因遏止电压为 U0＝7.6V，根据动能定理可知，光电子的最大初动能 Ekm＝ eU0，光电子的最大初动能为 7.6eV，故 A 错误； B、根据光电效应方程，可知，W0＝hγ﹣Ekm，而 hγ＝E2﹣E1；因此 W0＝13.6﹣3.4﹣7.6＝ 2.6 eV，故 B 错误； C、因逸出功 W0 等于 hγ0，则材料的极限频率γ0＝ ＝ ＝6.27×1014 Hz，故 C 正确。 D、从 n＝4 跃迁到 n＝2 能级，释放能量为△E＝3.4﹣0.85＝2.55eV＜2.6 eV，因此发射出 的光照射该光电管阴极 K 时，不能发生光电效应，故 D 错误。 故选：C。 7.电风扇的挡位变换器电路如图所示，把它视为一个可调压的理想变压器，总匝数为 2400 匝 的原线圈输入电压 u＝220 sin100πt（V），挡位 1、2、3、4 对应的线圈匝数分别为 240 匝、600 匝、1200 匝、2400 匝。电动机 M 的内阻 r＝8Ω，额定电压为 U＝220V，额定功率 P＝110W．下列判断正确的是（ ） A．该交变电源的频率为 100Hz B．当选择 3 挡位后，电动机两端电压的最大值为 110V C．当挡位由 3 变为 2 后，原线圈的电流变大 D．当选择挡位 4 后，电动机的输出功率为 108W 【分析】根据原线圈输入电压的瞬时值表达式即可知角速度ω，结合ω＝2πf 得交变电源的 频率；当选择 3 档位后，根据变压比规律求出副线圈两端电压的有效值，最大值为有效值 的 倍；当档位由 3 变为 2 后，根据变压比规律判断副线圈的电压，分析输出功率的变化， 根据输入功率等于输出功率，由 P＝UI 判断原线圈电流的变化；当选择档位 4 后，根据变 压比规律求出副线圈电压，根据能量守恒求电动机的输出功率。 【解答】解：A、根据原线圈输入电压的瞬时值表达式知ω＝100π，交变电源的频率 ＝ ＝50Hz，故 A 错误； B、当选择 3 档位后，副线圈的匝数为 1200 匝，根据电压与匝数成正比得 ，即 ，解得 ，所以电动机两端电压的最大值为 110 ，故 B 错误； C、当档位由 3 变为 2 后，根据电压与匝数成正比知，副线圈两端的电压减小，输出功率变 小，输入功率变小，根据 知原线圈电流变小，故 C 错误； D、当选择档位 4，副线圈匝数等于 2400 匝，根据电压比规律得副线圈两端的电压为 220V， 电动机正常工作，流过电动机的电流 ，电动机的发热功率 ＝ ，电动机的输出功率为 ，故 D 正确； 故选：D。 8.如图,粗糙水平桌面上有一质量为 m 的铜质矩形线圈,当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线 AB 正上方等高快速经过时,若线圈始终不动,则关于线圈受到的支持力 FN 及在水平方向运动趋势的 正确判断是( ) A.FN 先小于 mg 后大于 mg,运动趋势向左 B.FN 先大于 mg 后小于 mg,运动趋势向左 C.FN 先小于 mg 后大于 mg,运动趋势向右 D.FN 先大于 mg 后小于 mg,运动趋势向右 【答案】( D ) 9.如图所示，A，B 为平行金属板，两板相距为 d，分别与电源两极相连，两板中央各有一小 孔 M、N，今有一带电质点，自 A 板上方相距为 d 的 P 点由静止自由下落(P、M、N 三点在同一 竖直线上)，空气阻力不计，到达 N 点的速度恰好为零，然后按原路径返回，若保持两板间的 电压不变，则( ) A．若把 A 板向上平移一小段距离，质点自 P 点下落仍能返回 B．若把 B 板向下平移一小段距离，质点自 P 点下落仍能返回 C．若把 A 板向上平移一小段距离，质点自 P 点下落后将穿过 N 孔继续下落 D．若把 B 板向上平移一小段距离，质点自 P 点下落后将穿过 N 孔继续下落 〖解析〗当开关 S 一直闭合时，A、B 两板之间的电压保持不变，当带电质点从 M 向 N 运动时， 要克服电场力做功，W＝qUAB，由题设条件知：质点由 P 到 N 的运动过程中，重力做的功与物 体克服电场力做的功相等，即 mg2d－qUAB＝0。A、C 选项中，因 UAB 保持不变，上述等式仍成立， 故沿原路返回；B、D 选项中，因 B 板下移一段距离，保持 UAB 不变，而重力做功增加，所以它 将一直下落。综上所述，正确选项为 A。 〖答案〗A 10.如图 1 所示，物体 A 叠放在物体 B 上，B 置于光滑水平面上。A，B 质量分别为 mA=6kg，mB=2kg， A，B 之间的动摩擦因数μ=0.2，开始时 F=10N，此后逐渐增加，在增 大到 45N 的过程中，则（ ） A．当拉力 F＜12N 时，两物体均保持静止状态 B．两物体开始没有相对运动，当拉力超过 12N 时，开始相对滑动 C．两物体间从受力开始就有相对运动 D．两物体间始终没有相对运动 〖解析〗首先以 A，B 整体为研究对象。受力如图 2，在水平方向只受拉力 F，根据牛顿 第二定律列方程 F=(mA+mB)a ① 再以 B 为研究对象，如图 3，B 水平方向受摩擦力 f=mBa ② 当 f 为最大静摩擦力时，由①②得 a=6m/s2 。代入式①F=（6+2）×6N=48N。 由此可以看出当 F＜48N 时 A，B 间的摩擦力都达不到最大静摩擦力，也就是说，A，B 间不会 发生相对运动。所以 D 选项正确。 〖答案〗D 11.如图所示，木块 B 静止在水平地面上，木块 A 叠放在 B 上．A 的左侧靠在光滑的竖起墙面 上．关于 A、B 的受力情况，下列说法中正确的是（ ） A．B 对 A 的作用力方向一定竖直向上 B．B 对 A 的作用力一定大于 A 的重力 C．地面对 B 的摩擦力方向可能向右 D．地面对 B 的作用力大小可能等于 A、B 的总重力 【考点】共点力平衡的条件及其应用；物体的弹性和弹力． 【分析】分光滑与粗糙两种情况，分别对 A 以及 AB 整体进行分析，由共点力的平衡条件可判 断两物体可能的受力情况． 【解答】解：A、对 A 受力分析可知： 1．若 A 与 B 的接触面光滑，则 A 受重力、支持力及墙壁对 A 的支持力作用，A 处于静止状态， 合力为零，由于 A、B 之间的接触面倾斜，则 B 对 A 的支持力大于 A 的重力，根据牛顿第三定 律可知，物块 A 对物块 B 的压力大小大于物块 A 的重力； 2．若接触面粗糙，A 可能受到重力、支持力和 B 对 A 的摩擦力，有可能 A 还受到墙壁的支持 力；当墙壁对 A 没有支持力时，B 对 A 的支持力与摩擦力的合力与 A 的重力大小相等，方向相 反． 由以上分析可知，故 A 错误，B 错误； C、1．若 A 与 B 的接触面光滑，木块 B 受重力、地面的支持力、A 对 B 斜向下的压力以及地面 的摩擦力处于静止状态，合力为零，则摩擦力方向水平向左； 2．若接触面粗糙，木块 B 受重力、地面的支持力、A 对 B 斜向下的压力以及 A 对 B 的静摩擦 力，其中 A 对 B 斜向下的压力以及 A 对 B 的静摩擦力的合力与 A 的重力大小相等，方向竖直 向下，所以 B 不受地面的摩擦力，故 C 错误； D、对整体进行受力分析可知，整体在竖直方向不受外力，故支持力一定等于两物体的重力， 故 D 正确； 故选：D 二、非选择题:共 5 题，共 56 分。其中第 13 题～第 16 题解答时请写出必要的文字说明、方 程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出 数值和单位。 12.其同学为了测量一个量程为 3V 的电压表的内阻，进行了如下实验． （1）他先用多用表进行了正确的测量，测量时指针位置如图 1 所示，得出电压表的内阻为 3.00×103Ω，此时电压表的指针也偏转了．已知多用表欧姆档表盘中央刻度值为“15”， 表内电池电动势为 1.5V，则电压表的示数应为 V（结果保留两位有效数字） （2）为了更准确地测量该电压表的内阻 RV，该同学设计了图 2 所示的电路图，实验步骤如 下： A．断开开关 S，按图 2 连接好电路； B．把滑动变阻器 R 的滑片 P 滑到 b 端； C．将电阻箱 R0 的阻值调到零； D．闭合开关 S； E．移动滑动变阻器 R 的滑片 P 的位置，使电压表的指针指到 3V 位置； F．保持滑动变阻器 R 的滑片 P 位置不变，调节电阻箱 R0 的阻值使电压表指针指到 1.5V 位 置，读出此时电阻箱 R0 的阻值，此值即为电压表内阻 RV 的测量值； G．断开开关 S． 实验中可供选择的实验器材有： a．待测电压表 b．滑动变阻器：最大阻值 2000Ω c．滑动变阻器：最大阻值 10Ω d．电阻箱：最大阻值 9999.9Ω，阻值最小改变量为 0.1Ω e．电阻箱：最大阻值 999.9Ω，阻值最小改变量为 0.1Ω f．电池组：电动势约 6V，内阻可忽略 g．开关，导线若干 按照这位同学设计的实验方法，回答下列问题： ①要使测量更精确，除了选用电池组、导线、开关和待测电压表外，还应从提供的滑动变 阻器中选用 （填“b”或“c”），电阻箱中选用 （填“d”或“e”） ②电压表内阻 RV 的测量值 R 测和真实值 R 真相比，R 测 R 真（填“＞”或“＜”）；若 RV 越大，则 越 （填“大”或“小”） 【解答】解：（1）欧姆表的内电阻等于中值电阻，为：R＝15×100＝1500Ω；电压表的内电 阻为：RV＝3000Ω； 故电压表读数为：U＝IRV＝ •RV＝ ＝1.0V； （2）①采用电压表半偏法测量电压表内电阻，要保证电压表与电阻箱的总电压保持不变， 需要使电压表电阻远大于滑动变阻器的电阻，故滑动变阻器选择小电阻，即选择 c； 电阻箱最大电阻不能小于电压表电阻，电压表内电阻约为 3000 欧姆，故电阻箱选择 d； ②实验中要保证电压表与电阻箱的总电压不变，但实际上该电压是变化的；当电阻箱电阻 增加时，电压表与电阻箱的总电压略微增加； 实验中认为电阻箱和电压表电阻相等，故调节电阻箱R0的阻值使电压表指针指到1.5V位置， 此时电阻箱的电压大于 1.5V，故电阻箱的电阻大于电压表的电阻，即测量值偏大；当 Rv 越 大，电压表与电阻箱的总电压偏差越小，系统误差越小， 越小； 故答案为：（1）1.0；（2）①c；d；②＞；小． 13.麦克斯韦在 1865 年发表的《电磁场的动力学理论》一文中揭示了电、磁现象与光的内在 联系及统一性，即光是电磁波。 ①某单色光波在折射率为 的玻璃砖介质中传播，某时刻电场横波图象如图 1 所示，已知： c＝3×108m/s 求该光波的频率。（结果可用分数表示） ②折射率为 的玻璃砖的截面为等腰梯形，如图 2 所示，其中上、下两面平行，底角 45°， 现将①中的单色光以宽度为 d 的光束平行于 CD 边入射到 AC 界面上，a、b 是光束的边界。 光线 a 在玻璃砖中的光路已给出且恰好从 D 点射出。画出光线 b 从玻璃砖中首次出射的光 路图。并求出玻璃砖中有光射出部分的长度 L 以及出射光线与界面的夹角θ。 【分析】①由图象可知光波的波长，则由波长、频率和波速的关系可求得光波的频率； ②由题意可求得该光在玻璃中的折射率，因两条光线相互平行，故关键在于分析 CD 面上光 线能否发生全反射。 【解答】解：①设光在介质中的传播速度为 v，波长为λ．频率为 f，由图 1 得 光在介质中的速度 v＝ 光波的频率为 代入数据求得 Hz ②光路图如下： 得 r＝30° 由几何关系得在 CD 面上的入射角为 75°，在 CD 面发生全反射，在 BD 面上的入射角为 30°， 根据折射定律得 BD 面的折射角为 45° 玻璃砖中有光射出部分的长度 L＝ d 答：①该光波的频率为 HZ ②画出光线 b 从玻璃砖中首次出射的光路图如图所示，玻璃砖中有光射出部分的长度 L 为 ，出射光线与界面的夹角θ为 45°。 14.两端开口、粗细均匀的足够长 U 形玻璃管插在容积很大的水银槽中，管的上部有一定长度 的水银，两段空气柱被封闭在左右两侧的竖直管中．开启阀门 A，各水银液面稳定时，位置如 图所示，此时两部分气体温度均为 300 K．已知 h1＝5 cm，h2＝10 cm，右侧气体柱长度 L1＝ 60 cm，大气压为 p0＝75 cmHg. (1)求左侧竖直管内气体柱的长度 L2； (2)关闭阀门 A，当右侧竖直管内的气体柱长度为 L′1＝68 cm 时(管内气体未溢出)，气 体温度应升高到多少？ 【解析】 (1)设右管气体压强为 p1，左管气体压强为 p2，左管气体下端与水银槽面的高 度差为 h3，则有： p1＝p0＋h2＝85 cmHg p2＝p1－h1＝80 cmHg p3＝p0＋h3，得 h3＝5 cm L3＝L1－h2＋h1＋h3＝60 cm. (2)设管的横截面面积为 S 对右管中气体 初态：p1＝85 cmHg V1＝L1S T1＝300 K 末态：p′1＝p0＋(L′1－L1＋h2)＝93 cmHg V′1＝L′1S 则有p1V1 T1 ＝p′1V′1 T′1 解得 T′1＝372 K. 【答案】 (1)60 cm (2)372 K 15.如图所示，地面上有一倾角为θ＝37°足够长的固定斜面，斜面上有两个质量分别为 m1＝ 0.1kg，m2＝0.3kg 的可看做质点的物块，初始时相距 d＝1m，m2 与斜面动摩擦因数为μ2＝ 0.75，现由静止释放 m1，经过时间 t＝1s 后与静止的 m2 发生弹性碰撞，碰撞时间极短，（重 力加速度 g＝10m/s，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）求 （1）第一次碰撞前瞬间 m1 的速度 v0 的大小以及 m1 与斜面之间动摩擦因数μ1 （2）第一次碰撞后两物块速度大小： （3）第一次与第二次碰撞期问，两物块间距离最大值为多少 【解答】解：（1）m1 向下做初速度为零的匀加速直线运动，位移：d＝ t＝ t， 碰撞前速度：v0＝ ＝ ＝2m/s； m1 的加速度：a＝ ＝2m/s2， 对 m1，由牛顿第二定律得：m1gsinθ﹣μ1m1gcosθ＝m1a， 代入数据解得：μ1＝0.5； （2）两物块发生弹性碰撞，碰撞过程系统动量守恒、机械能守恒， 以平行于斜面向下为正方向，由动量守恒定律得：m1v0＝m1v1+m2v2， 由机械能守恒定律得： ， 代入数据解得：v1＝﹣1m/s，v2＝1m/s； （3）由题意可知：μ2m2gcosθ＝m2gsinθ，碰撞后 m2 向下做匀速直线运动， m1 先向上做匀减速直线运动后沿斜面向下做匀加速运动，当两物块速度相等时两者距离最 大， 由牛顿第二定律得得： m1 向上运动过程：m1gsinθ+μ1m1gcosθ＝m1a1， m1 向下运动过程：m1gsinθ﹣μ1m1gcosθ＝m1a2， 代入数据解得：a1＝10m/s2，a2＝2m/s2， m1 速度减为零需要的时间：t1＝ ＝0.1s， m1 的速度与 m2 的速度相等需要的时间：t2＝ ＝0.5s， m1 减速位移大小：x1＝ ＝0.05m， m1 加速到与 m2 速度相等过程位移大小：x1′＝ ＝0.25m， 该过程中 m2 的位移大小：x2＝v2（t1+t2）＝1×（0.1+0.25）＝0.35m， 两物块间的最大距离：d＝x2+x1﹣x1′＝0.35+0.05﹣0.25＝0.15m； 答：（1）第一次碰撞前瞬间 m1 的速度 v0 的大小为 2m/s，m1 与斜面之间动摩擦因数μ1 为 0.5； （2）第一次碰撞后两物块速度大小都是 1m/s； （3）第一次与第二次碰撞期问，两物块间距离最大值为 0.15m。 16.如图 9-6-12 所示,竖直平面内有一半径为 r、内阻为 R1、粗细均匀的光滑半圆形金属环, 在 M、N 处与相距为 2r、电阻不计的平行金属轨道 ME、NF 相接,EF 之间接有电阻 R2,已知 R1=12R,R2=4R.在 MN 上方及 CD 下方有水平方向的匀强磁场Ⅰ和Ⅱ,磁感应强度大小均为 B.现 有质量为 m、电阻不计的导体棒 ab,从圆环的最高点 A 处由静 止下落,在下落过程中导体棒始终保持水平,与半圆形金属环及轨道接触良好,两平行轨道足 够长.已知导体棒 ab 下落 r/2 时的速度大小为 v1,下落到 MN 处的速度大小为 v2. (1)求导体棒 ab 从 A 下落 r/2 时的加速度大小; (2)若导体棒 ab 进入磁场Ⅱ后棒中电流大小始终不变,求磁场Ⅰ和Ⅱ之间的距离 h 及 R2 上的 电功率 P2; (3)若将磁场Ⅱ的 CD 边界略微下移,导体棒 ab 刚进入磁场Ⅱ时速度大小为 v3,要使其在外力 F 作用下做匀加速直线运动,加速度大小为 a,求所加外力 F 随时间变化的关系式. 【解析】(1)导体棒 ab 从 A 下落 r/2 时,在重力与安培力作用下做加速运动,由牛顿第二定 律,得 , 3mg BIL ma L r  式中 8 (4 4 )1 4 8 (4 4 ) BLv R R R I R R R R R       总 总 式中R 由以上各式可得到 2 23 1 4 r v a g mR    (2) 2 24 2 B r vtmg BL r R    并 , 3R R并 ∴ 3 2 24 mgR vt B r  , 22 292 2 222 4 4 232 vm gR v v gh ht gB r    得 2 23 2 24G m g R P mgvt B r   , 1 2 GP P P P  电 U1=U2,R1=3R2,P2=3P1 2 23 9 2 2 24 16G m g R P P B r   (3)设棒经时间 t 速度大小 vt′, vt′=v3+at 2 24 3 B r vtF R  安 , 2 24 ( )3 3 B r v at F mg ma R     ∴ 2 22 2 44 3 3 3 B r vB r a F t ma mg R R     图9-6-12