2021年上海市徐匯區(qū)高考物理二模試卷（附答案詳解）

2021年上海市徐匯區(qū)高考物理二模試卷

一、單選題（本大題共12小題，共40.0分）

1.微波爐加熱食物時常常出現(xiàn)受熱不均的情況，造成該現(xiàn)象的主要原因是電磁波的

（）

A.反射B.折射C.衍射D.干涉

2.與原子核內部變化有關的現(xiàn)象是（）

A.電離現(xiàn)象B.光電效應現(xiàn)象

C.天然放射現(xiàn)象D.a粒子散射現(xiàn)象

3.兩支激光筆分別發(fā)射紅、藍兩種激光,兩者發(fā)射波長之比為7：5,發(fā)射功率之比

為1：3,則紅色激光器每秒發(fā)射的光子數(shù)約為藍色激光器的（）

A.0.24倍B.0.47倍C.2.1倍D.4.2倍

4.在水瓶中裝入半瓶熱水蓋緊瓶蓋，一段時間后發(fā)現(xiàn)瓶蓋變緊，由此可推斷瓶內氣體

分子單位時間內對瓶蓋的撞擊次數(shù)、氣體分子平均動能的變化情況分別是（）

A.減少，減小B.減少，增大C.增多，減小D.增多，增大

5.一定值電阻兩端加上某一穩(wěn)定電壓，經(jīng)一段時間通過該電阻的電荷量為0.2C,消耗

的電能為0.6/。為在相同時間內使通過該電阻的電荷量為0.6C,則在其兩端需加的

電壓為（）

A.IVB.3VC.6VD.9V

6.一根條形磁鐵自左向右穿過一個閉合線圈，則流過靈敏電流計的感應電流方向是

C.先由a流向再由6流向aD.先由匕流向a,再由a流向人

7.如圖，滾筒洗衣機脫水時，衣物緊貼著滾筒壁在豎直平面內做勻

速圓周運動。衣物經(jīng)過洗衣機上a、b、c、"四個位置中，脫水效

果最好的位置應該是（）

A.a

B.b9

C.c

D.d

8.在光滑水平面上的。點系一絕緣細線，線的另一端系一

帶正電的小球。當沿細線方向加上一勻強電場后，小球

處于平衡狀態(tài)。若給小球一垂直于細線的很小的初速度

孫，使小球在水平面上開始運動，則小球的運動情況與下列情境中小球運動情況類

似的是（各情境中，小球均由靜止釋放）（）

9.如圖（a）所示，用手握住長繩的一端，t=0時刻在手的帶動下4點開始上下振動,

其振動圖像如圖（b）所示，則下列圖中能正確反映0時刻繩上形成的波形的是（）

CD\1\1^

10.如圖，一游客正在乘坐水上滑翔傘，體驗迎風飛翔的

感覺。根據(jù)該照片，若選取懸掛座椅的結點作為研究

對象，則該點受到牽引繩、滑翔傘和座椅施加的三個

作用力F1、尸2和F3。若在游艇牽引下游客水平向左做

F'

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11.空間分布有一方向平行于X軸的靜電場，其電勢W隨X的分布如圖所示。將一帶負

電的粒子由x=d處靜止釋放，則該粒子的（）

A.電勢能先減小后增大,動能與電勢能之和大于零

B.電勢能先增大后減小,動能與電勢能之和大于零

C.電勢能先減小后增大，動能與電勢能之和等于零

D.電勢能先增大后減小,動能與電勢能之和等于零

12.如圖，導線框與電源、滑動變阻器、電流表、開關組

成閉合回路，將導線框用彈簧測力計懸掛起來，導線

框下端置于一磁鐵兩極之間，與磁場方向垂直放置。

接通電路，調節(jié)滑動變阻器，觀察并記錄電流表讀數(shù)/

和彈簧測力計讀數(shù)F。則根據(jù)實驗數(shù)據(jù)描繪出的圖像不可能是（）

二、填空題（本大題共5小題，共20.0分）

13.體積為V的油滴，滴在平靜的水面上，擴展成面積為S的單分子油膜，則該油滴的

分子直徑約為；已知阿伏伽德羅常數(shù)為以，油的摩爾質量為則一個油

分子的質量為.

14.放射性元素W°p。衰變?yōu)榈?pb,此衰變過程的核反應方程是；簫4nl發(fā)生口

衰變后，核內的保持不變。

15.如圖，通過橡皮球將煙霧吸入鑲有玻璃的透明小盒中，在強光照射下通過顯微鏡觀

察，可以觀察到煙霧顆粒在做運動；煙霧顆粒做這樣運動的原因是：

16.如圖，一小球A從某高處由靜止開始下落，選擇不同平面為參

考平面，下落過程中小球具有的能量及其變化情況如表所示,

請在表格中將未填寫的數(shù)據(jù)補充完整。

下落過程

所選擇下落到地下落到

下落初始下落到地中重力勢

的面地面時

時刻的機面時的機能

參考平時的重力的動能

械能ET變化量

械能E2

面勢能EpEk

△Ep

四樓地

-2.5/

面

8J

-樓地

9J0-97

面

17.太陽系各行星幾乎在同一平面內沿同一方向繞太陽做圓周運動。當?shù)厍蚯『眠\行到

某地外行星和太陽之間，且三者幾乎排成一條直線的現(xiàn)象，天文學稱為“行星沖

日”?已知火星和地球的軌道半徑之比為1.5：1,則火星相鄰兩次沖日的時間間隔

為年。在太陽系其他8大行星中,星相鄰兩次沖日的時間間隔最短。

三、實驗題(本大題共1小題，共10.0分)

18.為了驗證小球在豎直平面內擺動過程中機械能是否守恒，利用如圖(a)裝置，細繩

一端系住一小球，另一端連接力傳感器，小球質量為〃?，球心到懸掛點的距離為L,

小球釋放的位置到最低點的高度差為從實驗記錄細繩拉力大小隨時間的變化如圖

⑻,其中/是實驗中測得的最大拉力值。

(1)小球第一次運動至最低點的過程中，重力勢能的變化量Ep|=,動能

的變化量|△Ek\=(重力加速度為g)。

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(2)通過對實驗數(shù)據(jù)進行分析，可得到實驗結論：,請寫出你得到結論的分

析過程：。

(3)該裝置還可用來測量當?shù)氐闹亓铀俣萭的大小。實驗時使小球擺動的幅度小

于5。，小球釋放后測量得到尸-t圖，從圖中獲取數(shù)據(jù)：,代入公式。=

四、簡答題(本大題共1小題，共15.0分)

19.如圖，固定在豎直平面內且足夠長的光滑平行金屬導軌

間距L=lm、電阻不計，上端接電鍵S和一阻值/?=

0.150的電阻。質量m=0.5kg、阻值r=0.10、長度等

于導軌間距的金屬棒?！鏊椒胖谩Ｏ到y(tǒng)處于垂直導軌平

面向里、磁感應強度B=0.57的勻強磁場中。初始時刻，

牙正以4m/s的初速度豎直向上運動，此時閉合電鍵5。(g

取lOm/s?)

(1)求電鍵閉合瞬間金屬棒兩端的電壓U-,

(2)求電鍵閉合瞬間金屬棒的加速度公

(3)電鍵閉合后經(jīng)一段時間，金屬棒的速度大小將再次達到4m/s,分析此狀態(tài)和初

始時刻相比，金屬棒的能量變化情況。

五、計算題(本大題共1小題，共15.0分)

20.下面是某品牌新能源汽車介紹中的一段文字：“將近6米的超長車身設計，使得整

車車頂集成的太陽能芯片面積達到了6平方米左右。極富流線型的整車造型，使整

車風阻大幅下降。全車采用鋁合金框架并結合碳纖維車身，整車質量僅700千克,

這一輕量化設計使整車能耗極低?！?/p>

(1)上述新能源汽車采用混合動力裝置，發(fā)動機最大輸出功率為30kM在實驗路段

上行駛時所受總阻力約為車和駕駛員總重的0.1倍。試估算體重為50依的工程師駕

駛這種汽車在實驗路段上行駛的最高車速：

(2)為進一步測試汽車性能，該工程師行駛時采集了某一段運動過程的實驗數(shù)據(jù)，

繪出了汽車牽引力F與車速倒數(shù)"T間的關系圖線ABC,如圖所示。請根據(jù)圖線描

述該汽車的運動情況，并求B點時發(fā)動機的輸出功率；

(3)目前制作太陽能電池的最好的材料為碑化錢，其將光能轉化為電能的效率可達

到31.6%。如果已知太陽輻射的總功率=4x1026〃，太陽到地球的距離r=

l.SxlOnm,太陽光傳播到達地面的過程中大約有34%的能量損失。試通過計算

分析，若這種汽車只采用純太陽能驅動,且能保持最大輸出功率30kW不變的可行

性。

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答案和解析

1.【答案】D

【解析】解：干涉現(xiàn)象是指兩列或幾列光波在空間相遇時相互疊加，在某些區(qū)域始終加

強，在另一些區(qū)域則始終削弱，形成穩(wěn)定的強弱分布的現(xiàn)象。造成微波爐加熱食物時出

現(xiàn)受熱不均的情況的主要原因是電磁波的干涉現(xiàn)象，在加強區(qū)和減弱區(qū)受熱不均勻。故

4BC錯誤，。正確。

故選：。。

微波爐利用電磁波工作，兩列或幾列電磁波在空間相遇時相互疊加，可能出現(xiàn)干涉現(xiàn)象,

在某些區(qū)域始終加強，在另一些區(qū)域則始終削弱，形成穩(wěn)定的強弱分布的現(xiàn)象。

本題考查微波爐的工作原理及光的干涉現(xiàn)象，難度較低。

2.【答案】C

【解析】解：人電離現(xiàn)象是電子脫離原子核的束縛，不涉及原子核內部變化，故A錯

誤。

8、光電效應是原子核外層電子脫離原子核的束縛而逸出，沒有涉及到原子核的變化，

故2錯誤。

C、天然放射現(xiàn)象是原子核內部自發(fā)的放射出支粒子或電子的現(xiàn)象，反應的過程中核內

核子數(shù)，質子數(shù)，中子數(shù)發(fā)生變化，涉及到原子核內部的變化，故C正確。

。、a粒子散射實驗表明了原子內部有一個很小的核，并沒有涉及到核內部的變化，故

。錯誤。

故選Co

電離現(xiàn)象是電子脫離原子核的束縛；光電效應是原子核外層電子脫離原子核的束縛而逸

出；天然放射現(xiàn)象是原子核內部自發(fā)的放射出a粒子或電子的現(xiàn)象；a粒子散射現(xiàn)象是

用a粒子打到金箔上，受到原子核的庫倫斥力而發(fā)生偏折的現(xiàn)象；

本題考查這幾種物理現(xiàn)象的本質，內容簡單，只要加強記憶就能順利解決，故應加強對

基本知識的積累。

3.【答案】B

【解析】解：根據(jù)光子能量E=Pt=nE,得單位時間內發(fā)生的光子數(shù)n=?,紅

Ahe

色激光器每秒發(fā)射的光子數(shù)與藍色激光器每秒發(fā)射的光子數(shù)之比乎=矣=0.47,則紅

712oXo

色激光器每秒發(fā)射的光子數(shù)約為藍色激光器的0.47倍，故ACC錯誤，B正確；

故選：B。

根據(jù)E=無：求出每個光子能量。根據(jù)Pt=nE求出單位時間內發(fā)生的光子數(shù)。

解決本題的關鍵要熟悉電磁波譜中波長的大小關系，以及掌握光子能量與波長的大小關

系后=喙

A

4.【答案】A

【解析】解：在水瓶中裝入半瓶熱水，一段時間后，瓶內水溫度降低，此時內部氣體壓

強減小，瓶蓋變緊，由于溫度降低，分子的平均動能減小，分子的平均速率降低，瓶內

氣體體積不變，氣體分子數(shù)密度不變，則單位時間內瓶蓋受到瓶內氣體分子的次數(shù)也減

小。故C,。錯誤，A正確

故選：Ao

本題考查溫度與壓強的關系，利用溫度對平均動能的關系進行分析。

本題考查溫度與壓強的關系，熟知氣體壓強的微觀解釋是解決本題的關鍵，也是學生愿

意出現(xiàn)問題的地方。

5.【答案】D

【解析】解：由電功表達式W=U/t=Uq,即=由/建知在相同時

間內使通過該電阻的電荷量變?yōu)?.6C時，即電量變?yōu)樵瓉淼?倍，故電流變?yōu)樵瓉淼?

倍，由（/=//?,因為R不變，所以電壓變?yōu)樵瓉淼?倍，即電壓變?yōu)閁'=3U=3x3U=

9%故力正確，A8C錯誤.

故選：

利用W=qU,求出電阻的電壓，依據(jù)U=/R,通過電流的變化求出變化后的電壓。

本題考查電流做功表達式、電流定義式、歐姆定律等電路中的基本規(guī)律，作答時需將上

述規(guī)律有機結合起來。本題是一道考查基礎知識的好題。

6.【答案】D

【解析】解：

條形磁鐵從左向右進入螺線管的過程中，原磁場方向向左，且磁通量在增加，根據(jù)楞次

定律，感應電流的磁場阻礙原磁場磁通量的變化，所以感應電流的磁場向右，由安培定

則，知感應電流的方向6a。

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條形磁鐵從左向右離開螺線管的過程中，原磁場方向向左，且磁通量在減少，根據(jù)楞次

定律，感應電流的磁場阻礙原磁場磁通量的變化，所以感應電流的磁場向左，由安培定

則，知感應電流的方向ab,故。正確，ABC錯誤。

故選：Do

楞次定律的內容：感應電流的磁場總是要阻礙引起感應電流磁通量的變化.根據(jù)楞次定

律判定感應電流的方向.

解決本題的關鍵掌握用楞次定律判斷感應電流方向的步驟，先判斷原磁場的方向以及磁

通量是增加還是減小，再根據(jù)楞次定律判斷出感應電流的磁場方向，最后根據(jù)安培定則，

判斷出感應電流的方向.

7.【答案】B

【解析】解：衣物隨脫水筒一起做勻速圓周運動，故所需的向心力相同，根據(jù)受力分析

結合牛頓第二定律分析即可判斷。衣物隨滾筒一起做勻速圓周運動，它們的角速度是相

等的，故在轉動過程中的加速度大小為：a=6?/?。

2

在〃點，根據(jù)牛頓第二定律可知：mg+FN1=mwR

解得：FNI=ma）2R-mg

2

在6點：FN2—mg=m（i）R

2

解得：FN2-ma）R+mg

2

在cd兩點，F(xiàn)N=ma>R

可知衣物對滾筒壁的壓力在人位置最大，脫水效果最好，故ACZ）錯誤，B正確。

故選：B。

衣物隨脫水筒一起做勻速圓周運動，故所需的向心力相同，根據(jù)受力分析結合牛頓第二

定律分析即可判斷。

本題以滾筒洗衣機脫水為情景載體考查了勻速圓周運動問題，解決本題的關鍵搞清向心

力的來源，運用牛頓第二定律進行求解。

8.【答案】D

【解析】解:將小球受到的電場力等效成重力，其運動規(guī)律與豎直面內單擺的運動類似，

由于初速度%很小，故可看作簡諧運動。A8C。四種運動中，只有。是簡諧運動，故。

正確，ABC錯誤.

故選：Do

將小球的運動與單擺的運動做對比，可知其運動為簡諧運動，。為彈簧振子，其運動為

簡諧運動。

由于帶電體在勻強電場中運動時，和在重力場中運動具有很多相似性，故經(jīng)常采用等效

重力場的思路加以處理，利用熟悉的重力場中的運動規(guī)律解決一個較為陌生的運動，這

種解題思想為等效思想，等效思想的應用可以簡化解題過程。

9.【答案】A

【解析】解：波在一個周期內傳播的距離為一個波長，從t=0時刻到匕時刻繩上形成的

波傳播了1個期的時間，形成一個波長的波形。由振動圖象可知t=0時刻A點起振方

向向上，則介質中各個質點的起振方向都向上，結合波形平移法判斷可知，只有A圖符

合題意，故A正確，BCD錯誤。

故選：Ao

從1=0時刻到A時刻繩上形成的波傳播個周期的時間，形成1波長的波形。由振動圖象

讀出A點起振方向，從而知道介質中各個質點的起振方向，再確定波形圖。

解決本題時，要抓住波的基本特點：介質中各個質點的起振方向與波源的起振方向相同。

要知道波在一個周期內傳播的距離為一個波長。

10.【答案】C

【解析】解：該結點受到牽引繩、滑翔傘和座椅施加的三個作用力&、尸2和尸3,由于游

客水平向左做勻加速運動，因此三個力的合力必須水平向左，

A、由選項圖可知，三個力的合力方向，不是向左的，故4錯誤；

B、由選項圖可知，三個力的合力方向，可能與尸2共線，不是向左的，故B錯誤；

C、由選項圖可知，三個力的合力方向，能水平向左的，故C正確；

。、由選項圖可知，三個力的合力方向，可能與F3共線，不是向左的，故。錯誤。

故選：Co

結點受到三個力的作用處于水平向左勻加速運動，則三個力的合力水平向左，將力6和

片進行合成，結合力的合成的方法判斷即可。

該題結合共點力的非平衡，考查力的合成與分解，解答的關鍵是正確理解并會應用：三

個力的合力沿水平向左，注意&和尸3兩個力的合力，再與尸2力的合力必須水平向左。

11.【答案】c

【解析】解：帶負電的粒子在x=d處由靜止釋放，電勢為零，電勢能為零，先向電勢

高的位置做加速運動，此時電場力做正功，電勢能減小，然后向電勢低的位置減速運動，

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此時電場力做負功，電勢能增大，此過程中，只有電場力做功，電勢能和動能之和保持

不變，始終為零，故C正確，A8O錯誤。

故選：Co

沿電場線方向電勢越來越低，負電荷受力方向與電場線方向相反，分析粒子的運動，根

據(jù)電場力做功判斷。

本題考查電勢能和電場力做功，比較簡單，通過圖象分析粒子受力以及運動過程是解題

關鍵。

12.【答案】A

【解析】解：A、在未接通電路前，彈簧測力計的讀數(shù)Fo=G,不應為零，故A錯誤；

3、接通電路，如導線框受到豎直方向的安培力，當安培力向下時，根據(jù)平衡條件有彈

簧測力計的彈力大小為尸=G+BIL=Fo+B1L,則F與/的圖象是斜率為正的傾斜的

直線，故8正確；

C、如安培力豎直向上，則根據(jù)平衡狀態(tài)有G=F+B1L,所以彈簧測力計彈力的大小為：

F=G-BIL=FO-BIL,F與/的圖象是一條斜率為負的傾斜的直線，故C正確；

。、根據(jù)C選項可知，隨著電流的增大，彈簧測力計彈力減小，線框向上運動，其所在

位置磁場發(fā)生變化，故。正確。

本題選不可能的

故選：Ao

分析導線框在豎直方向的受力，根據(jù)平衡狀態(tài)分析彈簧的彈力與電流的關系，注意安培

力分為向上和向下兩種情況。

解決該題的關鍵是明確知道導線框受到的安培力在豎直方向上，注意在解題過程要考慮

安培力方向豎直向上和豎直向下兩種情況。

13?【答案】《行

【解析】解：體積為V的油滴滴在平靜的水面上，擴展成面積為S的單分子油膜.

則油滴的分子直徑約為d=(

油的摩爾質量為阿伏加德羅常數(shù)為NA，則油分子的質量爪=已

故答案為：?與3

SNA

將配制好的油酸酒精溶液，通過量筒測出此溶液的體積.然后將此溶液滴在有琲子粉的

淺盤里的水面上，等待形狀穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，用彩筆描繪出油酸膜的形狀，

將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標紙上，按不足半個舍去，多于半個的算一個，統(tǒng)

計出油酸薄膜的面積.則用此溶液的體積除以其的面積，恰好就是油酸分子的直徑；

阿伏加德羅常數(shù)即為1摩爾有多少個分子個數(shù)，而摩爾質量即為1摩爾的物質的質量,

則分子的質量即為摩爾質量與阿伏加德羅常數(shù)相除.

本題是以油酸分子呈球型分布在水面上，且一個靠一個，從而可以由體積與面積相除求

出油膜的厚度.同時考查阿伏加德常數(shù)與摩爾質量之間關系.

14.【答案】盆。POT第6pb+為e中子數(shù)與質子數(shù)之和

【解析】解：放射性元素粉°P。衰變?yōu)榈?pb,知電荷數(shù)少2,質量數(shù)少4,知放出一個

a粒子，

核反應方程為：敘P。一第6pH黜e

/?衰變的實質是原子核內的中子轉化為質子時釋放出一個電子，所以發(fā)生。衰變后核內

的中子數(shù)和質子數(shù)之和不變；

故答案為：11°PoPb+^He,中子數(shù)和質子數(shù)之和；

根據(jù)電荷數(shù)守恒、質量數(shù)守恒確定粒子的電荷數(shù)和質量數(shù)，從而寫出核反應方程；根據(jù)

/?衰變的實質分析。

解決本題的關鍵知道核反應方程中電荷數(shù)守恒、質量數(shù)守恒，還要掌握0衰變的實質。

15.【答案】永不停息的無規(guī)則（或布朗）空氣中氣體分子在做無規(guī)則運動

【解析】煙霧顆粒受到空氣分子來自不同方向的撞擊作用，這些撞擊作用不能相互抵消，

且不同時刻合力方向不斷改變，致使顆粒的運動狀態(tài)不斷發(fā)生變化，因此可以觀察到的

現(xiàn)象是：煙霧顆粒做永不停息的無規(guī)則運動（即布朗運動），這樣運動的原因是：空氣中

氣體分子在做無規(guī)則運動；

故答案為：永不停息的無規(guī)則（或布朗）；空氣中氣體分子在做無規(guī)則運動

懸浮在液體或氣體中的固體小顆粒的永不停息地做無規(guī)則運動，稱為布朗運動，原因是

小顆粒受到不同方向的液體分子無規(guī)則運動產(chǎn)生的撞擊力不平衡引起的；布朗運動間接

證明了：分子永不停息地做無規(guī)則運動.

本題考查布朗運動現(xiàn)象以及產(chǎn)生的原因，要求學生理解并掌握分子熱運動相關內容和本

質，難度適中。

16.【答案】-2.57-10.57-9/9J

第12頁，共16頁

【解析】解：如果選取四樓地面為零勢能面，則小球下落過程中只受重力作用，機械能

守恒，則有：Ei=E2=-2.5/；

下落到地面時的動能a=8J,則根據(jù)機械能守恒定律可得下落到地面時的重力勢能為:

Ep=E2-Ek=-2.5/-8J=-10.5/；

重力勢能變化量與零勢能面的選取無關，則重力勢能變化量為：△Ep=一切；

如果選取一樓地面為零勢能面，則小球下落過程中只受重力作用，機械能守恒，則有：

E]=埼=9/。

故答案為：-2.57；-10.57；-97;9Jo

根據(jù)機械能守恒定律求解機械能的大小和下落到地面時的重力勢能的大小，根據(jù)重力勢

能變化量與零勢能面的選取無關得到重力勢能變化量。

本題主要是考查了機械能守恒定律的知識，要知道機械能守恒定律的守恒條件是只有重

力或彈力做功，知道重力勢能的大小與零參考平面有關，重力勢能的變化量與零參考平

面無關.

17.【答案】2.2海王

【解析】解：由開普勒第三定律有:卷=去解得:T火=T地產(chǎn),代入數(shù)據(jù)得:T火x1.84

年

設火星相鄰兩次沖日的時間間隔/,火星轉過的的角度比地球轉過的的角度少2兀，

2Tt.2n，r

即：—t--t=2n,代入數(shù)據(jù)得：2.2年

因地球能恰好運行到某地外行星和太陽之間，故行星在地球外側，設地球外側另一行星

的周期為7外，因為地球外的行星轉的較地球慢，故相鄰兩次沖日時地球多轉過2幾。

2n,2n*_T地

即：司,蠟=2巴解得：力一亭故7外越大，7越小，地球外側海王星行軌道半

徑最大，T外最大，兩次沖日時間最短。

故答案為：2.2；海王

行星圍繞太陽做勻速圓周運動，根據(jù)開普勒第三定律，其軌道半徑的三次方與周期T的

平方的比值都相等求出火星的周期；抓住相鄰兩次火星沖日會發(fā)生時火星轉過的的角度

比地球轉過的的角度少2兀來求解，寫出某個星沖日的的時間間隔，的通式，分析是那顆

星相鄰兩次沖日時間間隔最短。

本題關鍵是結合開普勒第三定律分析（也可以運用萬有引力等于向心力列式推導出），知

道相鄰的兩次行星沖日的時間兩天體轉過的角度差為2兀。

18.【答案】小球機械能不守恒因為觀察圖(b)中拉力峰值隨時間變化情

況，發(fā)現(xiàn)當小球到達最低點時，拉力的最大值在逐漸減小，說明小球經(jīng)過最低點時的速

度在逐漸減小，也就是說擺動一個周期，動能在減少，機械能總量在減小，所以不守恒相

?2,

鄰兩個峰值間的時間間隔無詈

【解析】解：(1)小球第一次擺動至最低點的過程，重心下降了/7,則重力勢能的減少量

為：△=mgh,即重力勢能的變化量：|△￡p|=mgh,

小球第一次擺動至最低點，初速度為零，最低點速度為外，由牛頓第二定律有：Fm-

mg=

解得：Ekm=\mv^=^^

所以動能的增加量為：△后上=3根端一0=紇詈比，那么動能的變化量：|AEk|=

(6n-崔0)

2

(2)根據(jù)尸-t圖象可知小球機械能不守恒，因為觀察圖(b)中拉力峰值隨時間變化情況,

發(fā)現(xiàn)當小球到達最低點時，拉力的最大值在逐漸減小，說明小球經(jīng)過最低點時的速度在

逐漸減小，也就是說擺動一個周期，動能在減少，機械能總量在減小，所以不守恒；

(3)根據(jù)F-t圖象，可知，相鄰兩個峰值間的時間間隔片，

因實驗時使小球擺動的幅度小于5。，單擺符合簡諧運動的特征，

那么7=2t0,

則由周期公式7=2兀可知，9=詈

故答案為：⑴mgh；處詈如；

(2)小球機械能不守恒，因為觀察圖(b)中拉力峰值隨時間變化情況，發(fā)現(xiàn)當小球到達最

低點時，拉力的最大值在逐漸減小，說明小球經(jīng)過最低點時的速度在逐漸減小，也就是

說擺動一個周期，動能在減少，機械能總量在減小，所以不守恒。

(3)相鄰兩個峰值間的時間間隔t。，詈。

(1)根據(jù)重力做功與重力勢能變化的關系求解重力勢能的減少量；根據(jù)向心力的計算公

式求解小球第一次擺動至最低點的速度，再求出動能的變化；

(2)根據(jù)最低點的速度減小分析機械能減少的原因；

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(3)根據(jù)F-t圖特點，可知周期，再由單擺的周期公式T=2TTJ*即可求解。

本題主要是考查“驗證小球在豎直平面內擺動過程的機械能是否守恒”實驗，關鍵是弄

清楚實驗原理、實驗數(shù)據(jù)處理和誤差的分析方法，注意計算動能的變化時不能采用動能

定理進行解答，同時還要注意第(3)問中相鄰兩個峰值間的時間間隔與單擺的周期關系。

19.【答案】解：(1)初始時刻，金屬棒向上切割磁感線運動，產(chǎn)生感應電動勢：E=BLv0=

0.5x1x4K=2V

此時回路中電流強度大小為：/二左:；；；三天4=84

R+r0.15+0.1

金屬棒兩端電壓為路端電壓，則：U=IR=8x0.15V=1.2K；

(2)初始時刻，對金屬棒根據(jù)左手定則可得安培力方向向下，

由牛頓第二定律：mg+FA=ma,其中片=B/L,

聯(lián)立解得：a=18m/s2,方向豎直向下；

(3)初末狀態(tài)，速度大小相同，所以動能相同，金屬棒在運動過程中，動能、重力勢能、

電能相互轉化，但總能量守恒。

整個過程中，安培力始終做負功，將機械能轉化為回路中的內能，所以機械能總量應該

減小，初末狀態(tài)動能不變，可知重力勢能減少，此時金屬棒應位于出發(fā)點下方。

答：(1)電鍵閉合瞬間金屬棒兩端的電壓為1.2U；

(2)電鍵閉合瞬間金屬棒的加速度大小為18m/s2,方向豎直向下；

(3)電鍵閉合后經(jīng)一段時間，金屬棒的速度大小再次達到4m/s過程中，金屬棒的動能