/大題預測01【A組】（建議用時：40分鐘滿分：40分）解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟。只寫出最后答案的不能得分。有數值計算的題，答案中必須明確寫出數值和單位。13．（10分）某物理探究小組設計了一款火警報警裝置，其原理圖如圖所示，固定在水平地面上的導熱汽缸內，質量m=5kg、橫截面積S=10cm2的活塞密封一定質量的理想氣體，起初環(huán)境的熱力學溫度T0=300K，活塞距汽缸底部的高度h=15cm，當環(huán)境的熱力學溫度緩慢達到T=500K時，表面涂有導電物質的活塞恰好與a、b兩觸點接觸，蜂鳴器發(fā)出報警聲，不計活塞與汽缸之間的摩擦，整個過程中氣體吸收的熱量為300J，外界大氣壓強p0=1.0×105Pa，g取10m/s2。求：(1)起初缸內氣體的壓強p1；(2)起初活塞到兩觸點的距離d；(3)氣體內能的增加量ΔU。14．（15分）如圖所示，質量為1kg的圓環(huán)A套在豎直桿B上，直桿B的下端固定有厚度可忽略的擋片，直桿B的質量為3kg（包含擋片質量）。在桌面上方將二者由靜止釋放，釋放時擋片距離桌面，圓環(huán)A的下端與擋片間距離。圓環(huán)A與直桿B間的滑動摩擦力。所有碰撞均為彈性碰撞且碰撞時間極短，重力加速度g取，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，不計空氣阻力。求：(1)擋片第一次下落至桌面時的速度大??；(2)擋片第一次彈起后經過多長時間與圓環(huán)A第一次相碰；(3)圓環(huán)A第一次與擋片碰撞后兩者的速度大小。15．（15分）如圖所示，將粒子注入到加速電場的三等分點P（忽略各粒子的初速度），部分粒子經電場加速從加速電場負極板上的小孔N射出；然后沿以為圓心、R為半徑的圓弧通過靜電分析器，再經速度選擇器篩選后，從通道入口的中縫進入磁分析器，該通道的上下表面是內半徑為0.5R、外半徑為1.5R的半圓環(huán)，磁感應強度為的勻強磁場垂直于半圓環(huán)，粒子恰好能擊中照相底片的正中間位置。加速電場兩極板間的電壓大小為；靜電分析器中與圓心等距離的各點場強大小相等，方向指向圓心，且與速度選擇器中的場強大小也相同。設原子核中每個核子的質量均為，已知元電荷為e（整個系統(tǒng)處于真空中，不計粒子重力和粒子間的相互作用力）。(1)盧瑟福通過粒子轟擊氮（）的實驗發(fā)現(xiàn)了質子并產生氧（O）原子核，寫出該實驗的核反應方程；(2)①求靜電分析器中，與圓心距離為R處的電場強度的大小；②求速度選擇器中的磁感應強度B的大??；(3)若加速電壓在之間變化，且靜電分析器中場強大小和速度選擇器中的場強大小及磁感應強度大小可調，使得粒子依舊從通道入口的中縫進入磁分析器，求粒子在磁分析器中運動的半徑范圍以及最短時間?！綛組】（建議用時：40分鐘滿分：40分）解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟。只寫出最后答案的不能得分。有數值計算的題，答案中必須明確寫出數值和單位。13．（9分）如圖所示，用透明介質材料制成長方體棱鏡，棱鏡上下表面是邊長為的正方形，棱鏡的高為，、分別為棱鏡上下表面的中心；在棱鏡上表面有一個以為球心、半徑為的半球形凹坑，棱鏡的4個側面及底面均涂有吸光材料。在處放置一單色點光源，光源發(fā)出的光只能從上表面射出，射到其他面上的光線均被吸收。已知棱鏡上表面有光射出的位置離球心的最大距離為，球冠表面積公式為，其中為球冠所在球面的半徑，為球冠的高，求(1)該介質材料的折射率；(2)在半球面上有折射光線射出的區(qū)域（球冠）表面積。14．（12分）如圖（a），兩組平行金屬導軌在同一水平面固定，間距分別為d和1.5d，分別連接電阻R1、R2，邊長為d的正方形區(qū)域存在豎直向下的勻強磁場，磁感應強度B隨時間t變化關系如圖（b）所示。t=0時，在距磁場左邊界d處，一長為1.5d的均勻導體棒在外力作用下，以恒定速度v0向右運動，直至通過磁場，棒至磁場左邊界時與兩組導軌同時接觸。導體棒阻值為3R，R1、R2的阻值分別為2R、R，其他電阻不計，棒與導軌垂直且接觸良好。求：(1)時間內，R1中的電流方向及其消耗的電功率P；(2)時間內，棒受到的安培力F的大小和方向。15．（19分）如圖，軌道ABCD由半徑的光滑四分之一圓弧軌道AB、長度的粗糙水平軌道BC以及足夠長的光滑水平軌道CD組成。質量的物塊P和質量的物塊Q壓縮著一輕質彈簧并鎖定（物塊與彈簧不連接），三者靜置于CD段中間，物塊P、Q可視為質點。緊靠D的右側水平地面上停放著質量的小車，其上表面EF段粗糙，與CD等高，長度；FG段為半徑的四分之一光滑圓弧軌道；小車與地面間的阻力忽略不計?，F(xiàn)解除彈簧鎖定，物塊P、Q由靜止被彈出（P、Q脫離彈簧后立即撤走彈簧），其中物塊P進入CBA軌道，而物塊Q滑上小車。P、Q與BC、EF間的動摩擦因數均為，重力加速度g=10m/s2，不計物塊經過各連接點時的機械能損失。(1)若物塊P經過CB后恰好能到達A點，求物塊P通過B點時，物塊P對圓弧軌道的壓力；(2)若物塊P經過CB后恰好能到達A點，試分析物塊Q能否沖出小車上的G點，若能沖出G點，求出物塊Q從飛離G點到再次回到G點過程中小車通過的位移；若物塊Q不能飛離G點，請說明理由：(3)若彈簧解除鎖定后，物塊Q向右滑上小車后能通過F點，并且后續(xù)運動過程始終不滑離小車，求被鎖定彈簧的彈性勢能的取值范圍?！綜組】（建議用時：40分鐘滿分：40分）解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟。只寫出最后答案的不能得分。有數值計算的題，答案中必須明確寫出數值和單位。13．（9分）波源S產生的振動在均勻介質中沿平面?zhèn)鞑?，垂直平面放置一足夠長的擋板，擋板上開有兩小孔A、B，AB=15m，A、B兩孔到波源的距離相等，在擋板前方有一點C，線段AC與擋板垂直，且足夠長，過波源沿平行AB方向建立x軸，取某點為坐標原點（未畫出），垂直紙面向外為正方向建立y軸（未畫出），如圖（a）所示。某時刻開始計時，圖（b）中實線a為t=0時刻的部分波形，第一次出現(xiàn)虛線b所示波形的時刻是t=0.2s，質點P平衡位置的橫坐標為x=3m。求：(1)這列波的傳播速度和質點P的振動方程；(2)線段AC上振動加強點到A的距離。14．（14分）如圖所示，半徑為R的半圓弧軌道豎直固定在水平面上，是豎直直徑。勁度系數為k的輕質彈簧放置在水平面上，左端固定。小球乙（視為質點）放置在水平面上，現(xiàn)控制小球甲（視為質點）向左壓縮彈簧，當彈簧的壓縮量為R時，甲由靜止釋放，當彈簧恢復原長時，甲與乙發(fā)生彈性碰撞，碰后乙恰好能運動到B點。已知乙的質量是甲的3倍，彈簧的彈性勢能與彈簧的形變量x以及彈簧的勁度系數k之間的關系式為，重力加速度為g，不計一切摩擦。(1)求碰撞剛結束時乙的速度大小，以及甲、乙剛要碰撞時甲的速度大?。?2)求乙的質量以及乙從B點落到水平面的過程中重力的沖量大??；(3)求乙從A運動到B合力沖量的大小。15．（17分）電子槍是顯像設備的核心元件，由其陰極發(fā)射電子并經電場加速，可使出射的電子束獲得速度。某興趣小組為定量研究磁偏轉對運動的帶電粒子軌跡的影響，設計了如下問題情境：如圖所示，可上下平移的電子槍能向右發(fā)射質量為、電荷量大小為的電子。電子槍內部的加速電壓可調，從陰極發(fā)射的電子初速度可視為0。電子槍右側有半徑為的圓形勻強磁場區(qū)域Ⅰ，其內部的磁感應強度大小為、方向垂直于紙面向里。圓形磁場邊界最右端切線的右側，有足夠大的勻強磁場區(qū)域Ⅱ，磁感應強度大小為（可調，未知）、方向垂直于紙面向外。不計粒子重力和粒子間的相互作用?，F(xiàn)進行一些連續(xù)操作，試求解相關問題。(1)將電子槍正對區(qū)域Ⅰ的圓心發(fā)射電子，調節(jié)加速電壓，使電子通過圓形磁場后速度偏轉，求此時的加速電壓；(2)之后將電子槍向上移動一段距離，調節(jié)加速電壓為，使電子在圓形磁場中的運動時間最長，求電子槍上移的距離；(3)在第（2）問的條件下，電子在區(qū)域Ⅱ中形成偏轉軌跡。在第（1）問的條件下，撤去區(qū)域Ⅰ的磁場，粒子進入區(qū)域Ⅱ，形成偏轉軌跡。為保證軌跡和軌跡不相交，求區(qū)域Ⅱ中磁感應強度的最小值。（結果可用根式表示）

大題預測01【A組】（建議用時：40分鐘滿分：40分）解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟。只寫出最后答案的不能得分。有數值計算的題，答案中必須明確寫出數值和單位。13．（10分）某物理探究小組設計了一款火警報警裝置，其原理圖如圖所示，固定在水平地面上的導熱汽缸內，質量m=5kg、橫截面積S=10cm2的活塞密封一定質量的理想氣體，起初環(huán)境的熱力學溫度T0=300K，活塞距汽缸底部的高度h=15cm，當環(huán)境的熱力學溫度緩慢達到T=500K時，表面涂有導電物質的活塞恰好與a、b兩觸點接觸，蜂鳴器發(fā)出報警聲，不計活塞與汽缸之間的摩擦，整個過程中氣體吸收的熱量為300J，外界大氣壓強p0=1.0×105Pa，g取10m/s2。求：(1)起初缸內氣體的壓強p1；(2)起初活塞到兩觸點的距離d；(3)氣體內能的增加量ΔU。答案(1)1.5×105Pa(2)10cm(3)285J解析（1）初始時，以活塞為對象，根據受力平衡可得（2分）代入數據解可得缸內氣體的壓強為（1分）（2）活塞上升過程，缸內氣體等壓膨脹，根據蓋呂薩克定律可得（2分）代入數據解得起初活塞到兩觸點的距離為（1分）（3）根據熱力學第一定律可知，（2分）（1分）故氣體內能增加（2分）14．（15分）如圖所示，質量為1kg的圓環(huán)A套在豎直桿B上，直桿B的下端固定有厚度可忽略的擋片，直桿B的質量為3kg（包含擋片質量）。在桌面上方將二者由靜止釋放，釋放時擋片距離桌面，圓環(huán)A的下端與擋片間距離。圓環(huán)A與直桿B間的滑動摩擦力。所有碰撞均為彈性碰撞且碰撞時間極短，重力加速度g取，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，不計空氣阻力。求：(1)擋片第一次下落至桌面時的速度大小；(2)擋片第一次彈起后經過多長時間與圓環(huán)A第一次相碰；(3)圓環(huán)A第一次與擋片碰撞后兩者的速度大小。答案(1)(2)(3)均為4解析（1）設擋片第一次下落至桌面時的速度，由運動學公式（1分）解得（1分）（2）擋片第一次彈起后A、B的加速度分別為（2分），（2分）設擋片第一次彈起后二者相碰所用時間為t，則有（1分）解得（1分）（3）圓環(huán)A與擋片碰撞前各自的速度分別為，（1分）（1分）圓環(huán)A與擋片碰撞，根據動量守恒和機械能守恒可得，（2分）（2分）解得，（1分）即碰后A、B的速度大小均為4。15．（15分）如圖所示，將粒子注入到加速電場的三等分點P（忽略各粒子的初速度），部分粒子經電場加速從加速電場負極板上的小孔N射出；然后沿以為圓心、R為半徑的圓弧通過靜電分析器，再經速度選擇器篩選后，從通道入口的中縫進入磁分析器，該通道的上下表面是內半徑為0.5R、外半徑為1.5R的半圓環(huán)，磁感應強度為的勻強磁場垂直于半圓環(huán)，粒子恰好能擊中照相底片的正中間位置。加速電場兩極板間的電壓大小為；靜電分析器中與圓心等距離的各點場強大小相等，方向指向圓心，且與速度選擇器中的場強大小也相同。設原子核中每個核子的質量均為，已知元電荷為e（整個系統(tǒng)處于真空中，不計粒子重力和粒子間的相互作用力）。(1)盧瑟福通過粒子轟擊氮（）的實驗發(fā)現(xiàn)了質子并產生氧（O）原子核，寫出該實驗的核反應方程；(2)①求靜電分析器中，與圓心距離為R處的電場強度的大??；②求速度選擇器中的磁感應強度B的大?。?3)若加速電壓在之間變化，且靜電分析器中場強大小和速度選擇器中的場強大小及磁感應強度大小可調，使得粒子依舊從通道入口的中縫進入磁分析器，求粒子在磁分析器中運動的半徑范圍以及最短時間。答案(1)(2)①；②(3)，解析（1）根據質量數與核電荷數守恒可得（2分）（2）粒子的質量：，電荷量①由電場力提供向心力可得（2分）在加速電場中，由動能定理得（2分）聯(lián)立可得，靜電分析器中，與圓心距離為R處的電場強度的大小為（1分）②在速度選擇器中（2分）結合（2分）聯(lián)立可得，速度選擇器中的磁感應強度B的大小為（1分）（3）若，粒子的半徑范圍粒子打在內圓環(huán)上，軌跡與內圓環(huán)交于C點。當時，圓弧MC對應的圓心角最小，用時最短，則有（1分）根據可得（2分）（1分）【B組】（建議用時：40分鐘滿分：40分）解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟。只寫出最后答案的不能得分。有數值計算的題，答案中必須明確寫出數值和單位。13．（9分）如圖所示，用透明介質材料制成長方體棱鏡，棱鏡上下表面是邊長為的正方形，棱鏡的高為，、分別為棱鏡上下表面的中心；在棱鏡上表面有一個以為球心、半徑為的半球形凹坑，棱鏡的4個側面及底面均涂有吸光材料。在處放置一單色點光源，光源發(fā)出的光只能從上表面射出，射到其他面上的光線均被吸收。已知棱鏡上表面有光射出的位置離球心的最大距離為，球冠表面積公式為，其中為球冠所在球面的半徑，為球冠的高，求(1)該介質材料的折射率；(2)在半球面上有折射光線射出的區(qū)域（球冠）表面積。答案(1)(2)解析（1）光源發(fā)出的光在棱鏡中傳播的光路圖如圖所示在最遠點剛好發(fā)生全反射，有：（2分）由全反射定律得：（1分）解得：（1分）（2）從點發(fā)出的光在球面上點恰好發(fā)生全反射，則，由正弦定律得：（1分）解得：（1分）由幾何關系得：（1分）所以從半球面上有折射光線射出的區(qū)域面積為：（1分）14．（12分）如圖（a），兩組平行金屬導軌在同一水平面固定，間距分別為d和1.5d，分別連接電阻R1、R2，邊長為d的正方形區(qū)域存在豎直向下的勻強磁場，磁感應強度B隨時間t變化關系如圖（b）所示。t=0時，在距磁場左邊界d處，一長為1.5d的均勻導體棒在外力作用下，以恒定速度v0向右運動，直至通過磁場，棒至磁場左邊界時與兩組導軌同時接觸。導體棒阻值為3R，R1、R2的阻值分別為2R、R，其他電阻不計，棒與導軌垂直且接觸良好。求：(1)時間內，R1中的電流方向及其消耗的電功率P；(2)時間內，棒受到的安培力F的大小和方向。答案(1)N到M，(2)，水平向左解析（1）由圖（b）可知在時間段內，磁場均勻增加，根據楞次定律可知R1中的電流方向為N到M；這段時間內的感應電動勢根據法拉第電磁感應定律有（2分）時間內，導體棒在MN之間的電阻為2R，所以電流為（2分）R1的功率為（2分）（2）在時間內根據左手定則可知棒受到的安培力方向水平向左；分析電路可知MN之間的部分導體棒相當于電源；MN之外的部分和R2串聯(lián)然后再和R1并聯(lián)，并聯(lián)電路的總電阻為（1分）回路中的總電阻為（1分）根據（1分）（1分）（1分）可得（1分）15．（19分）如圖，軌道ABCD由半徑的光滑四分之一圓弧軌道AB、長度的粗糙水平軌道BC以及足夠長的光滑水平軌道CD組成。質量的物塊P和質量的物塊Q壓縮著一輕質彈簧并鎖定（物塊與彈簧不連接），三者靜置于CD段中間，物塊P、Q可視為質點。緊靠D的右側水平地面上停放著質量的小車，其上表面EF段粗糙，與CD等高，長度；FG段為半徑的四分之一光滑圓弧軌道；小車與地面間的阻力忽略不計?，F(xiàn)解除彈簧鎖定，物塊P、Q由靜止被彈出（P、Q脫離彈簧后立即撤走彈簧），其中物塊P進入CBA軌道，而物塊Q滑上小車。P、Q與BC、EF間的動摩擦因數均為，重力加速度g=10m/s2，不計物塊經過各連接點時的機械能損失。(1)若物塊P經過CB后恰好能到達A點，求物塊P通過B點時，物塊P對圓弧軌道的壓力；(2)若物塊P經過CB后恰好能到達A點，試分析物塊Q能否沖出小車上的G點，若能沖出G點，求出物塊Q從飛離G點到再次回到G點過程中小車通過的位移；若物塊Q不能飛離G點，請說明理由：(3)若彈簧解除鎖定后，物塊Q向右滑上小車后能通過F點，并且后續(xù)運動過程始終不滑離小車，求被鎖定彈簧的彈性勢能的取值范圍。答案(1)60N(2)物塊Q能沖出小車上的G點，物塊Q從飛離G點到再次回到G點過程中小車通過的位移4.8m(3)解析（1）題意知物塊P經過CB后恰好能到達A點，說明在A點時物塊P速度為0，設物塊P在B時速度，則從B到A，由機械能守恒有（1分）解得（1分）在B點，設P受到支持力，由牛頓第二定律得（1分）代入題中數據，聯(lián)立解得（1分）根據牛頓第三定律可知，物塊P通過B點時，物塊P對圓弧軌道的壓力60N；（2）設P、Q物體與彈簧分離后速度分別為，則P從C到B過程，由動能定理有（1分）解得（1分）分析PQ與彈簧組成的系統(tǒng)可知，系統(tǒng)動量守恒，規(guī)定向右為正方向，則有（1分）解得（1分）分析可知Q滑上小車后，運動到最高點時，二者共速為，設此時Q上升高度為h，對Q與小車系統(tǒng)，由動量守恒得（1分）解得由能量守恒有（1分）聯(lián)立解得故物塊Q能沖出小車上的G點，分析可知，Q飛出G點后做斜拋運動到最高點，設該過程運動時間為t，逆向思維法得（1分）聯(lián)立解得此過程車以做勻速直線運動，故物塊Q從飛離G點到再次回到G點過程中小車通過的位移聯(lián)立解得（1分）（3）設P、Q物體與彈簧分離后速度分別為，由動量守恒有由能量守恒，彈性勢能為分析可知，當Q剛滑動F點與車共速時，彈性勢能最小，設共速為，則由動量守恒得（1分）能量守恒得（1分）聯(lián)立以上，解得彈性勢能最小值為（1分）分析可知，當Q滑上小車圓弧軌道再次返回F點與車共速時，彈性勢能最大，設共速為，則由動量守恒得（1分）能量守恒得（1分）聯(lián)立以上，解得彈性勢能最小值為（1分）被鎖定彈簧的彈性勢能的取值范圍（1分）【C組】（建議用時：40分鐘滿分：40分）解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟。只寫出最后答案的不能得分。有數值計算的題，答案中必須明確寫出數值和單位。13．（9分）波源S產生的振動在均勻介質中沿平面?zhèn)鞑?，垂直平面放置一足夠長的擋板，擋板上開有兩小孔A、B，AB=15m，A、B兩孔到波源的距離相等，在擋板前方有一點C，線段AC與擋板垂直，且足夠長，過波源沿平行AB方向建立x軸，取某點為坐標原點（未畫出），垂直紙面向外為正方向建立y軸（未畫出），如圖（a）所示。某時刻開始計時，圖（b）中實線a為t=0時刻的部分波形，第一次出現(xiàn)虛線b所示波形的時刻是t=0.2s，質點P平衡位置的橫坐標為x=3m。求：(1)這列波的傳播速度和質點P的振動方程；(2)線段AC上振動加強點到A的距離。答案(1)見解析(2)見解析解析（1）由題意和題圖可知，波源在或處，當波源位于處時，范圍內波沿x軸正方向傳播；當波源位于處時，范圍內波沿軸負方向傳播，由于t=0.2s時第一次出現(xiàn)虛線波形，當波源位于處時，可知波在0.2s內向右傳播了1m，此時波速為（1分）周期為（1分）同理可知，當波源位于處時，波速為（1分）則周期為（1分）當波源位于處時，P的振動方程為（1分）當波源位于處時，P的振動方程為（1分）（2）設Q點是AC上的振動加強點，則（n=1，2，3……）（1分）則（n=1，2，3……）由于（1分）可得，2，3由此可以判斷，AC上振動加強點有三個，QA與QB的距離差可能為4m、8m、12m，則振動加強點到A的距離為解得線段AC上振動加強點到A的距離可能值為、和。（1分）14．（14分）如圖所示，半徑為R的半圓弧軌道豎直固定在水平面上，是豎直直徑。勁度系數為k的輕質彈簧放置在水平面上，左端固定。小球乙（視為質點）放置在水平面上，現(xiàn)控制小球甲（視為質點）向左壓縮彈簧，當彈簧的壓縮量為R時，甲由靜止釋放，當彈簧恢復原長時，甲與乙發(fā)生彈性碰撞，碰后乙恰好能運動到B點。已知乙的質量是甲的3倍，彈簧的彈性勢能與彈簧的形變量x以及彈簧的勁度系數k之間的關系式為，重力加速度為g，不計一切摩擦。(1)求碰撞剛結束時乙的速度大小，以及甲、乙剛要碰撞時甲的速度大??；(2)求乙的質量以及乙從B點落到水平面的過程中重力的沖量大??；(3)求乙從A運動到B合力沖量的大小。答案(1)，(2)，(3)解析（1）設乙的質量為m，則甲的質量為，乙剛好能到達B點，則有（1分）解得（1分）乙從A到B，由動能定理可得（1分）解得碰撞剛結束時乙的速度大小為（1分）甲、乙發(fā)生彈性碰撞，設甲，乙剛要碰撞時甲的速度為，則有，（1分）（1分）聯(lián)立解得剛要碰撞時甲的速度大小為（1分）（2）彈簧在恢復原長的過程中，由能量守恒可得（1分）解得乙的質量為（1分）乙從B到水平面做平拋運動，則有（1分）重力的沖量為（1分）解得