2021屆八省新高考物理模擬卷（湖北專用）（解析版） (三)

2021屆八省新高考物理模擬卷一湖北卷（04）

一、選擇題：本題共11小題，每小題4分，共44分，在每小題給出的四個選項中，第1~7題只有一項符

合題目要求，第8~H題有多項符合題目要求。

1.（2020?湖北高三月考）有一種在超市中常見的“強力吸盤掛鉤”如圖甲所示。圖乙、圖內(nèi)是其工作原理示

意圖。使用時，按住鎖扣把吸盤緊壓在墻上（如圖乙），然后把鎖扣扳下（如圖丙），讓鎖扣以盤蓋為依托

把吸盤向外拉出，使吸盤牢牢地被固定在墻壁上。若吸盤內(nèi)氣體可視為理想氣體，且溫度始終保持不變。

則此過程中（）

A.吸盤內(nèi)氣體壓強增大

B.吸盤內(nèi)氣體分子的密度增大

C.吸盤內(nèi)氣體分子的平均速率增大

D.吸盤內(nèi)氣體要吸收熱量

【答案】D

【詳解】ABC.吸盤內(nèi)封閉了一定質(zhì)量的理想氣體，由圖可知，吸盤內(nèi)的氣體體積變大，吸盤內(nèi)氣體分子

的密度減??；溫度不變，吸盤內(nèi)氣體分子的平均動能不變，平均速率不變；溫度不變，體積變大，由玻意

耳定律可知，吸盤內(nèi)氣體壓強減小，故ABC錯誤；

D.理想氣體溫度不變，內(nèi)能不變，體積變大，氣體對外做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，吸盤內(nèi)氣體要吸

收熱量，故D正確。

故選D。

2.（2020.湖北恩施土家族苗族自治州.高三月考）如圖所示，工地上的建筑工人用磚夾搬運四塊相同的磚,

假設(shè)每塊磚的質(zhì)量均為〃?，磚與磚夾的動摩擦因數(shù)均為〃，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。當(dāng)磚處于平衡狀

態(tài)時，則右邊磚夾對磚施加的水平力最小為（）

3mg

4mgc^gD常

A.D.

【答案】C

【詳解】以四塊磚為研究對象，進(jìn)行受力分析。磚恰好靜止不動，則磚所受到的摩擦力剛好與其重力相等,

即

f\+于2=4mg

又

工"

聯(lián)立兩式可得

八也

4

即右邊磚夾對磚施加的水平力為尸=跡，選項C正確。

故選C。

3.（2020?湖北高三月考）一個電子在電場力作用下沿x軸做直線運動（不計重力），以水平向右的方向為x

軸的正方向，從0時刻起運動依次經(jīng)歷功、2擊、3擊時刻。其運動的v-f圖象如圖所示。對此下列判斷正確

的是（）

A.0時刻與2fo時刻電子在不同位置

B.0時刻、fo時刻、3而時刻電子所在位置的電勢分別為仰、（pi、qn，其大小比較有0>"o>g

C.0時刻、歷時刻、3/o時刻電子所在位置的場強大小分別為我）、Ei、E3,其大小比較有E3<&）<EI

D.電子從0時刻運動至4）時刻，連續(xù)運動至3fo時刻，電場力先做正功后做負(fù)功

【答案】C

【詳解】A.由圖象可知，圖像與橫軸圍成的面積代表位移，電子從0時刻到2ro時刻位移為零，所以。時

刻與2fo時刻電子在同一位置，故A錯誤；

BD.電子從0時刻運動至?xí)r刻，連續(xù)運動至3"時刻，電場力對電子先做負(fù)功，后做正功，所以電子的

電勢能先增大后減小，因為電勢能為a=9%由于電子帶負(fù)電，所以電勢能越大，電勢越低，則有仍〈仰

＜03，故BD錯誤；

C.根據(jù)速度-時間圖象的斜率的絕對值表示加速度大小以及牛頓第二定律可知，v-t圖象的斜率的絕對值表

示加速度大小，正比于電場力大小，所以加速度越大，場強越大，故有：&＜及＜昂，故C正確。

故選Co

4.（2020?湖北高三月考）必修1教材講到，直線運動的位移等于v—f圖像與f軸所圍的“面積某同學(xué)通

過類比得出結(jié)論：凡是物理量可以表達(dá)為橫縱坐標(biāo)乘積的，都可以用上述方法求解。下表中是他列舉的四

種看法，其中正確的是（）

①a—f（加速度一時間）圖像與橫軸所圍的“面積”表示速度的變化量

②F—f（力一時間）圖像與橫軸所圍的“面積”表示力的沖量

③F-v（力一速度）圖像與橫軸所圍的“面積”表示功率

④U—/（電壓一電流）圖像與橫軸所圍的“面積”表示電功率

A.①②B.C.②③D.②④

【答案】A

【詳解】①在“一f圖像中把時間分成無數(shù)小段，在每一小段時間內(nèi)，可認(rèn)為加速度恒定，這樣每一小段時

間內(nèi)，圖像與時間軸所圍的“小面積”表示速度的變化量，因此累加到一起就是整個過程速度的變化量，因此

①正確；

②同樣F—f圖像中把時間分成無數(shù)小段，在每一小段時間內(nèi)，可認(rèn)為力恒定不變，這樣每一小段時間內(nèi)，

圖像與時間軸所圍的“小面積''表示沖量，因此累加到一起就是整個過程中總沖量，因此②正確

③在后一v圖像中把速度分成無數(shù)小段，每一小段內(nèi)可認(rèn)為力恒定不變，但這樣每一小段速度變化內(nèi)，圖像

與橫軸所圍的“小面積”不表示速度變化這段功率，因此累加到一起也不表示總的功率，因此③錯誤；

④在U—/圖像中把電流分成無數(shù)小段，每一小段內(nèi)認(rèn)為電壓不變，但在每一小段電流變化內(nèi)，圖象與橫軸

所圍的“小面積”不表示這段電流變化內(nèi)的電功率，因此累加到一起也不能表示總的電功率，④錯誤。

故選Ao

5.（2020?湖北高三月考）如圖所示，由均勻材料制成的等腰直角三角形金屬框。歷放置在紙面內(nèi)，M處于

豎直方向，d點為帥的中點。勻強磁場垂直紙面向里（圖中未畫出）。第一次金屬框繞油邊按左圖方式以

角速度。勻速轉(zhuǎn)動90。的過程中，回路中產(chǎn)生的焦耳熱為Q；第二次金屬框繞cd邊按右圖方式以角速度。

勻速轉(zhuǎn)動90°的過程中，回路中產(chǎn)生的焦耳熱為。2。則下列判斷正確的是（)

b

A.2：。2=1：2B.g:Q=2:lC.Q：Q2=1:1D.2：a=l：0

【答案】C

【詳解】在兩次轉(zhuǎn)動過程中金屬框內(nèi)有正弦交流電產(chǎn)生，金屬框在兩次轉(zhuǎn)動過程中穿過金屬框的磁通量變

化相同，由法拉第電磁感應(yīng)定律后="竺知回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大值相同，所以產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢

△t

兀E

的有效值相同；由.4萬知轉(zhuǎn)動的時間相同；由/=一知回路中通過的電流相同；則由Q=rRf知回

/=—=—R

co4<y

路中產(chǎn)生的焦耳熱相同，即有

e,：e2=i：i

故C正確，A、B、D錯誤；

故選C。

6.（2020?湖北恩施土家族苗族自治州?高三月考）如圖所示，兩個質(zhì)量均為，"的小滑塊P、Q通過錢鏈用長

為L的剛性輕桿連接，P套在固定的豎直光滑桿上，Q放在光滑水平地面上，輕桿與豎直方向夾角a=30。。

原長為人的輕彈簧水平放置，右端與Q相連，左端固定在豎直桿。點上。P由靜止釋放，下降到最低點時

2

a變?yōu)?0。。整個運動過程中，P、Q始終在同一豎直平面內(nèi)，彈簧在彈性限度內(nèi)，忽略一切摩擦，重力加

速度為g。則P下降過程中（）

A.P、Q組成的系統(tǒng)機械能守恒

B.P、Q的速度滿足口>tana=%

C.彈簧彈性勢能最大值為mgL

2

D.P達(dá)到最大動能時，P對桿的彈力等于0

【答案】C

【詳解】A.根據(jù)能量守恒知，P,。、彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒，而R。組成的系統(tǒng)機械能不守恒，選

項A錯誤；

B.在下滑過程中，根據(jù)速度的合成與分解可知

vpcosa=vQsina

解得

v*

—P=tana

ve

選項B錯誤；

C.根據(jù)系統(tǒng)機械能守恒可得

Ep-mgL（cos300-cos60°）

彈性勢能的最大值為

口A/3-1

Ep=~^~ingLr

選項C正確；

D.P由靜止釋放，P開始向下做加速度逐漸減小的加速運動，當(dāng)加速度為零時，P的速度達(dá)到最大，此時

動能最大，則

mg=Tcos0

即桿的彈力為

7=工

COS。

不為零，選項D錯誤。

故選C。

7.（2020?湖北高三月考）旅行者1號經(jīng)過木星和土星時通過引力助推（引力彈弓）獲得了足以完全擺脫太

陽引力的動能。引力助推是飛行器從遠(yuǎn)距離接近反向運行的行星時，產(chǎn)生的運動效果就像該飛行器被行星

彈開了，科學(xué)家們稱這種情況為彈性碰撞，不過兩者沒有發(fā)生實體接觸。如圖所示，以太陽為參考系，設(shè)

探測器的初速度大小為%,行星的速率為“。探測器在遠(yuǎn)離行星后的速率為4,已知行星質(zhì)量遠(yuǎn)大于探測

器質(zhì)量，那么匕約為（)

A.u+v0B.2u+v0C.4u+v0D.2u-v0

【答案】B

【詳解】設(shè)探測器質(zhì)量為加，行星質(zhì)量為M,取行星和探測器系統(tǒng)為研究對象，行星方向為正方向。山動

量守恒定律

Mu—mv0=mvt+Mv2

探測器靠近和脫離行星時可認(rèn)為系統(tǒng)萬有引力勢能沒變，由能量守恒有

LMu^Lm^=Lmv^LMvi

解得

(M-mW。+2Mu

vi

M+m

因為M口m,所以

M+m?M,M+m?M-m

所以

v,—2u+v0

故選B。

8.（2020?湖北高三月考）2019年12月20日，國防科技大學(xué)領(lǐng)銜研制的我國天基網(wǎng)絡(luò)低軌試驗雙星在太原

衛(wèi)星發(fā)射中心搭載CZ-4B火箭成功發(fā)射，雙星順利進(jìn)入預(yù)定軌道，假設(shè)兩個質(zhì)量分別為如和〃?2（町〉?）

的星體A和8組成一雙星系統(tǒng)，二者中心之間的距離為L運動的周期為T,萬有引力常量為G,下列說法

正確的是（）

A.因為町＞，巧，所以星體A對星體B的萬有引力大于星體B對星體A的萬有引力

B.星體A做圓周運動的半徑為公「

27cmL

C.星體〃的線速度大小為此排

D.兩星體的質(zhì)量之和為江￡

GT2

【答案】BD

【詳解】A.二者之間的萬有引力提供r彼此的向心力，此為相互作用力，等大反向，A錯誤;

B.由

G*喏J

G等“用,

r{+r2=L

聯(lián)立可得，星體A、星體B的運動半徑分別為

4叫L

叫十加2

叫L

町+和

B正確；

27rr

C.星體8的線速度為V=FV，解得

T

2兀m、L

（肛+W2）T

C錯誤；

D.將

化簡后相加，結(jié)合

r}+r2=L

可解得

肛+肛

GT2

D正確。

故選BD。

9.（2020?湖北高三月考）如圖所示，截面為等腰三角形的玻璃磚ABC置于水平地面上，一束單色光由地面

上的E點發(fā)出，射向4B邊上的仞點，BM=BE,經(jīng)過玻璃磚折射后，從AC邊上N點（圖中未畫出）射出,

最后光斑落在地面上的尸點,Cr=BE,己知玻璃磚的頂角為a,兩個底角為尸，則以下說法中正確的是（）

cosa

A.玻璃磚的折射率為一^

COSp

P

cos—

B.玻璃磚的折射率為——-

.a

sin—

2

C.M、N兩點一定位于同一水平線上

D.若只使入射光的波長增大，由4c面射出時的出射點在N點上方

【答案】BCD

【詳解】光路圖如圖所示

AB.由圖可知

26=p

2r=a

入射角

折射角為

na

r=---B

2

根據(jù)折射定律

cos2

sin/

n=2

sinr.a

sin—

2

故A錯誤，B正確;

C.根據(jù)對稱性，可知MN〃EF,故用、N兩點-定位于同一水平線上。故C正確;

D.根據(jù)

C=Af

當(dāng);I增加時，/將減小，”減小，所以折射角，?將增大。由AC面射出時的出射點在N點上方。故D正確。

故選BCDo

10.（2020?湖北高三月考）如圖所示，在傾角為。的光滑斜面上有兩個用輕質(zhì)彈簧相連接的物塊A、B。它

們的質(zhì)量均為如彈簧的勁度系數(shù)為k,C為一固定擋板，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)開始用一力尸沿斜面方向

拉物塊A使之向上運動，下列說法中正確的是（）

k

B.初始狀態(tài)彈簧的彈性勢能與物塊B剛好離開擋板C時彈簧的彈性勢能相等

C.為了保證物塊8不離開擋板C,若力F從零開始緩慢增大，則力F不能超過〃zgsin。

D.為了保證物塊B不離開擋板C,若力F為恒力，則力F不能超過;〃吆sin。

【答案】AB

【詳解】A.開始時彈簧被壓縮

mgsin6

Ax,=--------

1k

物塊B剛好離開擋板C時彈簧被拉長

邂包電

k

則物塊A的位移為

2mgsin0

Ax=%+/=---------

選項A正確：

B.初始狀態(tài)彈簧的形變量與物塊B剛好離開擋板C時彈簧的形變量相等，可知彈性勢能相等，選項B正

確；

C.對兩物體及彈簧的整體而言，為了保證物塊B不離開擋板C,若力F從零開始緩慢增大，則力F不能

超過2〃zgsin6,選項C錯誤；

D.若力F為恒力，當(dāng)物塊B恰不離開擋板C時，即當(dāng)4的速度為零時，物體4恰沿斜面向上運動2mgsm?,

k

則當(dāng)物體向上運動0時處于平衡狀態(tài),則此時

F=mgsin6

則力尸不能超過mgsin。，選項D錯誤。

故選AB。

11.（2020?湖北高三月考）如圖所示，相距乙的光滑金屬導(dǎo)軌，半徑為R的上圓弧部分豎直放置，平直部

4

分固定于水平地面上，MNQP范圍內(nèi)有方向豎直向下、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場。金屬棒外和cd垂直

導(dǎo)軌且接觸良好，cd靜止在磁場中；歷從圓弧導(dǎo)軌的頂端由靜止釋放，進(jìn)入磁場后與cd沒有接觸，cd離

開磁場時的速度是此刻ab速度的一半,已知出?的質(zhì)量為機、電阻為廣，cd的質(zhì)量為2加、電阻為2r。金屬

導(dǎo)軌電阻不計，重力加速度為g。下列說法正確的有（）

M

A.cd在磁場中運動時電流的方向為c—d

B.c”在磁場中做加速度減小的加速運動

c.”在磁場中運動的過程中流過的電量為竺色外

BL

D.至加剛離開磁場時，cd上產(chǎn)生的焦耳熱為卷加gR

【答案】BD

【詳解】A.cd在磁場中運動時，回路中磁通量減小，根據(jù)楞次定律可知，cd電流的方向為d-c,選項A

錯誤；

B.當(dāng)岫進(jìn)入磁場后回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，則而受到向左的安培力而做減速運動，cd受到向右的安培力而

做加速運動，由于兩者的速度差逐漸減小，可知感應(yīng)電流逐漸減小，安培力逐漸減小，可知cd向右做加速

度減小的加速運動，選項B正確；

C."從釋放到剛進(jìn)入磁場過程，由動能定理得

12

mgR=—mv0

對必和cd系統(tǒng)，合外力為零，則由動量守恒

mv()=m-2vcd+2m-vcd

解得

對cd由動量定理

BIL-\t-2mvcd

其中

q=l\t

解得

m《2gR

q~

2BL

選項C錯誤；

D.從而從圓弧導(dǎo)軌的頂端由靜止釋放，至“剛離開磁場時由能量關(guān)系

1212

mgR=-m(2vcd)-+-x2mvcd+Q

其中

解得

2/=五〃?gR

選項D正確。

故選BD.

二、非選擇題：本題共5小題，共56分

12.（2020?湖北高三月考）某同學(xué)設(shè)計了一個測量多用電表內(nèi)電池電動勢E的實驗。所用到的器材有：待

測多用電表（表盤中央刻度為“15”），量程為60mA的電流表（內(nèi)阻未知），電阻箱，導(dǎo)線若干。

（1）在使用多用電表測電阻時，應(yīng)選擇合適的檔位。若該同學(xué)所用多用表的電阻檔有三個檔位，分別是“xl”、

“xlO”、“xlOO”。當(dāng)選用“xlO”檔粗測一未知電阻的阻值時，操作步驟正確，但發(fā)現(xiàn)表頭指針偏轉(zhuǎn)角過大，為

了準(zhǔn)確地進(jìn)行測量，該同學(xué)將多用電表換到電阻檔的“xl”檔位。如果換擋后，立即用表筆連接待測電阻進(jìn)

行讀數(shù)，那么還缺少的必要步驟是;

（2）該同學(xué)在實驗前按下圖所示的電路圖連接好電路，實驗時已將多用電表調(diào)至電阻檔的“xl”檔位。其中a

和b是多用電表的兩個表筆，若兩電表均正常工作，則可判斷表筆b為表筆（填“紅”、或"黑”）；

電阻箱

（3）實驗過程中，某次將電阻箱的阻值調(diào)為12.5C,此時多用電表、電流表的指針位置分別如圖（a）、（b）所

示。則可求得電流表的內(nèi)阻為。；

（4）根據(jù)上述過程可求得多用電表內(nèi)電池的電動勢為E=V（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）。

【答案】將紅、黑表筆短接進(jìn)行歐姆調(diào)零黑0.51.51

【詳解】(1)口］用“xlO”檔測某電阻時，操作步驟正確，表頭指針偏轉(zhuǎn)角很大，說明所選檔位太大，應(yīng)換到“xl”

檔，如果換擋后，立即用表筆接待測電阻讀數(shù)，那么缺少的必要步驟是：兩表筆相接再一次歐姆調(diào)零。

(2)［2］因為多用電表的黑表筆接內(nèi)部電池的正極，電流從電流表的正極流入，負(fù)極流出，所以b是黑表筆。

(3)［3］多用電表用檔測量，讀數(shù)是I3.0C；電阻箱讀數(shù)是12.5C,因此電流表的內(nèi)阻是0.5C。

(4)［4］由圖(a)知,多用電表的中值電阻是15.0C,讀數(shù)是13.0。，電流表的量程是60mA,讀數(shù)是54.0mA,

因此多用電表內(nèi)電池的電動勢是

E=54.0X10-3X(13.0+15.0)V=1.51V

13.(2020?湖北高三月考)“研究平拋物體的運動”實驗的裝置如圖甲所示。鋼球從斜槽上滾下，經(jīng)過水平槽

飛出后做平拋運動。每次都使鋼球從斜槽上同一位置由靜止?jié)L下，在小球運動軌跡的某處用帶孔的卡片迎

接小球，使球恰好從孔中央通過而不碰到邊緣，然后對準(zhǔn)孔中央在白紙上記下一點。通過多次實驗，在豎

直臼紙上記錄鋼球所經(jīng)過的多個位置，用平滑曲線連起來就得到鋼球做平拋運動的軌跡。

圖甲

①實驗所需的器材有：白紙、圖釘、平板、鉛筆、弧形斜槽、小球、重錘線、有孔的卡片，除此之外還需

要的一項器材是—

A.天平B.秒表C.刻度尺

②如下圖所示是在實驗中記錄的一段軌跡。g取lOmH,則小球平拋的初速度vo=.m/s,小球拋出點

的位置坐標(biāo)x=cm,y=

③一同學(xué)在實驗中采用了如圖丙所示的方法，主要步驟如下:

a.在一塊平木板上釘上復(fù)寫紙和白紙，然后將其豎直立于斜槽軌道末端槽口前，木板與槽口之間有一段距

離，并保持板面與軌道末端的水平段垂直

b.使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止?jié)L下，小球撞到木板在白紙上留下痕跡A

c.將木板沿水平方向向右平移一段距離x,再使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止?jié)L下，小球撞到木板在白

紙上留下痕跡8

d.將木板再水平向右平移同樣距離x,使小球仍從斜槽上緊靠擋板處由靜止?jié)L下，再在白紙上得到痕跡C

該同學(xué)對上述實驗過程進(jìn)行了深入的研究，并得出如下的結(jié)論，其中正確的是_（單選）。

A.小球打在B點時的動量與打在A點時的動量的差值為△勺，小球打在C點時的動量與打在B點時動量的

差值為八八，則應(yīng)有時：北=1：1

B.小球打在B點時的動量與打在A點時的動量的差值為，小球打在C點時的動量與打在B點時動量的

差值為A6,則應(yīng)有△＜：A￡=l：2

C.小球打在B點時的動能與打在A點時的動能的差值為，小球打在C點時的動能與打在B點時動能

的差值為AEK2,則應(yīng)有AEK1:：1

D.小球打在B點時的動能與打在A點時的動能的差值為AEKI，小球打在C點時的動能與打在B點時動能

的差值為空熱，則應(yīng)有八￡內(nèi)：/2=1：3

【答案】C%=2m/sx=-10cmy=-1.25cmA

【詳解】①⑴實驗中，需要用刻度尺測量水平方向和豎直方向距離，故需要刻度尺。

②[2]小球做平拋運動，水平方向。到6與6到c時間間隔相同，設(shè)為口￡,豎直方向。到人與6到c的位移

差設(shè)為口y,有

%=%□t

□y=g□/

代入數(shù)據(jù)，得

%=2m/s

⑶⑷根據(jù)平均速度關(guān)系式，b點豎直方向分速度為

代入數(shù)據(jù)，得

vyh=1.5m/s

根據(jù)勻變速直線運動規(guī)律，可求出小球拋出點到b點的運動時間

Vyb=gt

代入數(shù)據(jù)，得

f=0.15s

則可求出拋出點到b點的水平距離和豎直距離

X=%，=0.3m=30cm

丫=；=0.1125m=11.25cm

則可求出拋出點坐標(biāo)為

x=20cm-30cm=-10cm

y=10cm—11,25cm=—1.25cm

③[5]AB.根據(jù)動量定理，有

mv2—mv]—mgt

由于水平位移相同，則它們的運動時間相等，因此應(yīng)有

□/?!：□P2=1：1

故A正確；B錯誤；

CD.根據(jù)動能定理，有

口耳-0且=mg口y

雖然它們的運動時間相同，但由于豎直方向不是初速度為零，那么豎直方向的位移不是1:3,故C錯誤：D

錯誤。

故選Ao

14.（2020?湖北高三月考）如圖（a）所示，一豎直放置的柱形容器上端開口：面積為2s的活塞下方密封有

一定質(zhì)量的氣體和足夠深的水，水面上漂浮著一只開口向下、面積為S的燒杯（杯的厚度不計），杯內(nèi)也密

封著一部分氣體。當(dāng)活塞與容器中杯外水面距離為H時，杯底部距離杯外水面的高度為〃，杯內(nèi)水面距離

杯底部的高度為2/?,杯內(nèi)氣體的壓強與2〃高的水柱產(chǎn)生的壓強相等?，F(xiàn)將活塞向下移動，使得杯底部恰好

與杯外水面相平，且杯內(nèi)、外水面高度差不變，即杯內(nèi)水面距離杯底部的高度變?yōu)?,如圖（6）所示。求

活塞向下移動的距離x（己知外界溫度不變，容器、燒杯、活塞導(dǎo)熱良好，氣體均可視為理想氣體）。

4H+h

【答案】x=

6

【詳解】設(shè)水的密度為P,研究杯內(nèi)氣體，初態(tài)

壓強

P\=2pgh

體積

V,=2hS

末態(tài)壓強〃2,體積

V2=hS

根據(jù)玻意耳定律有

=P2V2

即

2pgh-2hS=p2hS

解得

Pi=4pgh

研究容器內(nèi)的氣體，初態(tài)

壓強

Py=P\-Pgh=pgh

體積

V3=2HS-hS

末態(tài)壓強

Pa=P「Pgh=3pgh

體積

匕=2S(〃—無)

根據(jù)玻意耳定律有

〃3匕=，4匕

即

pgh-(2HS-hS)=3pgh-2s(H-x)

解得

4H+h

x--------

6

15.(2020?湖北高三月考)中間夾有少量炸藥質(zhì)量為”的物塊，以速率%、與水平方向夾角為53°從地面

斜向上拋出，當(dāng)物塊飛行到最高點，引爆炸藥，物塊被炸成等質(zhì)量的兩塊，其中一塊沿原軌跡返回，忽略

34

因爆炸產(chǎn)生的質(zhì)量損失，忽略空氣阻力，重力加速度為g(已知cos53°=j,sin53°=-)?求：

(1)爆炸前瞬間物塊的重力勢能；

(2)因爆炸使物塊增加的機械能。

818

【答案】⑴石加片；(2)—^

【詳解】(1)當(dāng)飛行到最高點，物塊速度等于初始時速度水平分量，把初速度進(jìn)行分解，其中水平方向速度

匕=%cos53°,根據(jù)機械能守恒

解得

Ep=25mv^

(2)爆炸過程動量守恒

11

mvx=—mv2——mv1

解得

9

畤

其中物塊沿原軌跡返回，所以有

4=匕

則因爆炸使物塊增加的機械能為

門112112

A￡=----mv：H-----mv；—mv

22122■2rx

解得

16.（2020.湖北武漢市?華中師大一附中高三月考）某種回旋加速器的設(shè)計方案如圖a所示，兩個相距為d的

正對的極板之間存在勻強電場，兩極板之間的電壓U連續(xù)可調(diào)。兩個極板的板面中部各有一狹縫（沿OP方

向的狹長區(qū)域），帶電粒子可通過狹縫穿越極板，如圖匕所示。兩細(xì)虛線間（除開兩極板之間的區(qū)域）既無

電場也無磁場，其它部分存在方向垂直于紙面、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場。在粒子源S中產(chǎn)生的質(zhì)量為根、

帶電量為4（4＞。）的粒子，由靜止開始被電場加速，經(jīng)狹縫中的。點進(jìn)入磁場區(qū)域，最終從出射孔尸射出。

。點到極板右端的距離為。，到出射孔尸的距離為（常數(shù)k為大于2的自然數(shù)）。假設(shè)粒子打到器壁或

粒子源外壁則被吸收，忽略相對論效應(yīng)。

（1）若粒子以最短時間射出，求兩板之間的電壓U。；

（2）若電壓調(diào)節(jié)為。=2生2,粒子仍從出射孔P射出，求

I.粒子在電場中運動的時間；

II.粒子在磁場中運動的時間。

圖a圖6

【答案】⑴歿叱；以3+20）源（25—+18"

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