2021屆山東省普通高中高三（下）學業(yè)水平等級考試物理試題（解析版）

山東省2021年普通高中學業(yè)水平等級考試物理

一、單項選擇題：本題共8小題，每小題3分，共24分。每小題只有一個選項符合題目要求。

1.2020年12月4日，新一代“人造太陽”裝置一一中國環(huán)流器二號M裝置（HL-2M）在成都建成并實現

首次放電，該裝置是中國目前規(guī)模最大、參數最高的先進托卡馬克裝置，是中國新一代先進磁約束核聚變

實驗研究裝置。我國重大科學工程“人造太陽”主要是將笊核聚變反應釋放的能量用來發(fā)電。核聚變反應

的方程為；；H+；Hfx+[n。已知笊核的質量為風，比結合能為E,中子的質量為〃與，反應中釋放的

核能為AE,光速為c,下列說法正確的是（）

A.要使該聚變反應發(fā)生，必須克服兩笊核間巨大的核力

B.反應產物x為；He

△E

C.x核的質量為二-+慢-2班

4AE

白苫的比結合能為一片+—

33

【答案】D

【解析】

【分析】

【詳解】A.要發(fā)生聚變反應，兩個原子核要足夠近，故需要克服兩笊核間巨大的庫侖斥力，A錯誤；

B..根據質量數守恒和電荷數守恒，可知尤的質量數為3,電荷數為2,所以反應產物x應為;He,B錯誤;

C.由愛因斯坦質能方程

AE1=me2

得至U

2

AE=(2ml—mx—m^c

解得

砥=2叫-牡-丁

C錯誤；

D.根據

4石+AE=3Ex

解得

+竺

33

D正確。

故選D。

2.現在騎自行車成為一種流行的運動，而山地自行車更是受到大眾的青睞。山地自行車前輪有氣壓式減震

裝置來抵抗顛簸，其原理如圖所示，隨著騎行時自行車的顛簸，活塞上下振動，在氣缸內封閉的氣體的作

用下，起到延緩震動的目的，如果路面不平，下列關于該減震裝置的說法正確的是（）

氣缸

A.活塞迅速下壓時氣缸內的氣體溫度不變

B.活塞迅速下壓時氣缸內的氣體壓強增大

C.活塞下壓后迅速反彈時氣缸內有些氣體分子的速率增大

D.活塞下壓后迅速反彈時氣缸內氣體內能增加

【答案】BC

【解析】

【分析】

【詳解】AB.如果活塞迅速下壓，活塞對氣體做功，氣體來不及散熱，則由熱力學第一定律可知，氣體內

能增加，溫度升高，壓強增大，A錯誤，B正確；

CD.活塞下壓后迅速反彈時，氣體對外做功，來不及吸熱，氣體內能減少，溫度降低，氣體分子平均速率

減小，但不是每個氣體分子速率都減小，有些分子的速率可能增大，故C正確，D錯誤。

故選BCo

3.蹦床運動員僅在豎直方向上運動，彈簧床對該運動員的彈力尸隨時間，的規(guī)律如圖。不計阻力，取

g=10m/s2。根據信息可求得（）

A.該運動員跳起的最大高度為10m

B.該運動員最大加速度為50m/s2

C.每次接觸過程中，蹦床對該運動員的最大沖量為500N-S

D.人體內力做功至少要消耗2500J的能量

【答案】D

【解析】

【分析】

【詳解】A.從圖像可以看出，運動員在空中的最大時間

t=8.7s-6.7s=2.0s

根據運動的對稱行可知，運動員從最高點下落的時間

t=—=1.0s

on2

由上拋運動的規(guī)律可得，（豎直上拋可看成反向自由落體運動），所以最大高度

1,19

h=—gt0=-xl0xrm=5m

故A錯誤；

B.從圖像上可以看出，運動員的重力為500N,質量為

入以&kg=50kg

gio

當彈簧的彈力最大時，根據牛頓定律，有

F-G2500-500,2,八,2

?max--------=-------------m/s=40m/s

m50

故B錯誤;

c.穩(wěn)定后每次運動員接觸蹦床時的速度

%=g%=10m/s

由對稱性可知，離開時的速度為T0m/s

接觸過程中，對運動員運動員應用動量定理

I=^P=m^v=50kg?20m/s=lOOON?

故C錯誤；

D.由能量守恒可知

1,1,

W=-/nv2=-x50xl02J=2500J

22

故D正確;

故選：Do

4.某理想變壓器原線圈a的匝數4=400匝，副線圈b的匝數〃2=200匝，原線圈接在

M=100j1sin(50m)(V)的交流電源上，副線圈中“12V,6W”的燈泡L恰好正常發(fā)光，電阻&=36。。

則下列結論正確的是()

A.電阻耳的阻值為160。

B.燈泡L中電流方向每秒鐘改變100次

C.流過電阻用的電流為1A

D.穿過鐵芯的磁通量的變化率最大值為走Wb/s

4

【答案】A

【解析】

【分析】

【詳解】B.由交流電的表達式可得

/=—=25Hz

171

一個周期電流方向改變2次，故燈泡L中電流方向每秒鐘改變50次，B錯誤;

C.副線圈中的電流為

/,=區(qū)=0.5A

由

=〃2

12〃1

可得，原線圈中的電流為

L=0.25A

即流過電阻與的電流為0.25A,C錯誤;

A.燈泡的電阻為

U2

R=-^=24Q

PL

副線圈兩端電壓有效值為

。2=，2（4+&）=30V

由

U2%

可得，原線圈兩端電壓有效值為

U[=60V

電源電壓有效值為100V,則電阻Ri兩端電壓有效值為40V,可得以阻值為

40

R=^^Q=160Q

10.25

A正確;

D.原線圈兩端電壓的最大值為

Um=6心=%空

解得

△①3忘、、皿

-----=------Wb/s

M20

故穿過鐵芯的磁通量的變化率最大值為述Wb/s，D錯誤。

20

故選A?

5.如圖所示，空間中a、b、c、d、e、于、優(yōu)、b'、c'、d'、d、/分別為兩個完全一樣的邊長為L的立

方體圖形的頂點（其中b、e、，、〃為兩個立方體重合面的頂點），在儲、〃、C'所在直線上放置電荷量

均為。的異種點電荷M、N,M帶正電且M、N關于〃對稱且間距為4L。下列說法正確的是（）

d

b/____2

rer

a'Vc'

A.a、d兩點的電勢相等

B.將電子從a點移到/■點，電子的電勢能減少

C./點和"點的電場強度大小不相等

D.6點和e'點的電場強度大小相等，其大小為撞9

25c

【答案】D

【解析】

【分析】

【詳解】A.如圖為等量異種電荷周圍的電場線分布圖

沿電場線方向電勢降低，對比可知，a點電勢高于b點，A錯誤;

B.。點電勢高于b點，由

Ep=q（P

可知，將電子從a點移到了點，電子的電勢能增大，B錯誤；

C.由對稱性可知，/點和d點的電場強度大小相等，方向不同，C錯誤;

D.b點離M距離為

x=42L）2+匕=國

且連線與水平方向夾角的正弦值為

2L2有

cosa==------

V5L5

故b點的電場強度大小為

E=2?kgeos。

%

聯(lián)立解得

-4&Q

乜------%-

25L2

由對稱性可知，e'點電場強度大小與b點相等，也為撞挈，D正確。

25?

故選D。

6.如圖所示是利用薄膜干涉檢查平整度裝置，同樣的裝置也可以用于液體折射率的測定.方法是只需要

將待測液體填充到兩平板間的空隙（之前為空氣）中，通過比對填充后的干涉條紋間距〃和填充前的干涉

條紋間距d就可以計算出該液體的折射率.已知空氣的折射率為1.則下列說法正確的是（）

,三薄片?觀測到的圖樣

平板2

A.d'<d,該液體的折射率為一

a

B.d'<d,該液體的折射率為，

C.d'>d,該液體的折射率為一

a

D.d'>d,該液體的折射率為一

【答案】B

【解析】

【詳解】薄膜干涉是光在空氣層的上下兩次反射疊加后形成的，光程差為厚度的兩倍，所以相同的厚度形

成同一條亮（暗）條紋，再有&=換掉液體后光速減小，波長減小，所以條紋間距減小，由此可知

a

折射率為—,B對；

7.如圖甲所示，在靜水中，當風的方向與無自帶動力帆船的目標航向（圖中由A指向8）一致時，只需將

帆面與船身垂直安放，則帆船能沿直線順利到達目標位置8;如圖乙所示，在靜水中，當風的方向與無自帶

動力帆船的目標航向（圖中由A指向8）相反時，若調整船身和帆面的位置（其中目標方向AB與船身的夾

角為仇帆面與船身的夾角為夕），帆船也可以逆風到達目標位置3,例如，帆船可先到達C再到達目標位

置瓦帆船能沿AC段運動的動力來源可簡化解釋為：風以某一角度a吹到帆面上，碰撞后彈出的角度也是

a,碰撞前、后的風速大小相同。風與帆面的碰撞導致風對帆面施加了一個垂直于帆面的沖量，使帆船受到

了一個方向與帆面垂直的壓力E這個壓力沿船身方向及垂直于船身方向的分力分別為B和B就是船

沿AC航線前進的動力（其大小與v風的大小關系可表示為折I）,&則有使船側向漂移的作用，可以認為該

力被水對船的橫向阻力平衡。結合以上解釋和所學的物理知識，下列說法中不亞南的是（）

B8

甲

A.k與＜p、。和空氣密度〃都有關

B.要使無自帶動力帆船沿C2航行，帆面必須處于銳角的兩邊之間

C.若不斷改變船身和帆面的方位，無自帶動力帆船可沿鋸齒形航線從A駛向B

D.空氣分子與帆面發(fā)生彈性碰撞前后，空氣分子的動量改變量垂直于帆面

【答案】B

【解析】

【分析】

【詳解】A.風對帆面壓力尸，則帆面對風的作用力大小也為尸，如圖

B

對風，根據動量定理有

FA?=A”=風sin（8-（p）

可見P的大小與風的質量（密度）、以及角度外。有關,而書為風對帆面壓力P的一個分力，居=臉,所

以上與外。和空氣密度.都有關，選項A正確；

D.因尸與帆面垂直，根據尸加=即可知空氣分子的動量改變量垂直于帆面，選項D正確;

B.要使無自帶動力帆船沿CB航行，即船身沿CB方向，B就是船沿航線前進的動力，所以尸1沿CB方向,

而后垂直于船身方向，即垂直于方向，則合力廠的方向大致如圖所示，又P的方向與帆面垂直，則帆

面并不處于銳角/AC8的兩邊之間，選項B錯誤；

C.由題意和B項的分析可知船可以沿AC和CB航行，則若不斷改變船身和帆面的方位，無自帶動力帆船

可沿鋸齒形航線從A駛向B,選項C正確。

本題選不正確的，故選B。

8.如圖所示，光滑圓環(huán)豎直固定，A為最高點，橡皮條上端固定在A點，下端連接一套在圓環(huán)上的輕質小

環(huán)，小環(huán)位于B點，A3與豎直方向夾角為30°,用光滑鉤拉橡皮條中點，將橡皮條中點拉至C點時，鉤

的拉力火小為R為保持小環(huán)靜止于8點，需給小環(huán)施加一作用力b'，下列說法正確的是（）

A.若b,沿水平方向，則戌=且/

3

B.若F沿豎直方向，則/，=二二/

3

c.尸的最大值為@/

3

D.尸的最小值為且歹

3

【答案】A

【解析】

【分析】

【詳解】設圓的半徑為R,根據幾何關系可知，橡皮條的原長

/0=2Z?cos30°=V37?

設橡皮條的勁度系數為k，將橡皮條中點拉至C點時，橡皮條彈力

/=左（/_幻=同？

而此時拉力

77=2/cos30°=3kR

由于BC沿水平方向，若少沿水平方向，則

F'=f=^-F

A正確；

B.若尸'沿豎直方向，由于在過8點的切線方向合力為零，因此

Psin600=/sin300

可得

B錯誤；

C.當尸,的方向接近指向圓心時，產值趨近于無窮大，C錯誤；

D.當F方向垂直于過B點的半徑時，取最小值

k=/sin300

D錯誤。

故選Ao

二、多項選擇題：本題共4小題，每小題4分，共16分。每小題有多個選項符合題目要求。

全部選對得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分。

9.在同種均勻介質中，％=0處的波源完成半個周期振動產生沿x軸正方向傳播的簡諧橫波，間隔△，時間

后又產生一列簡諧橫波以波源第一次從平衡位置開始振動為計時零點，/=3s時首次出現如圖所示波形。則

)

A.波源前后兩次振動的頻率相同

B.波源兩次振動的間隔時間Z=1s

C.片4s時，尤=6m和x=21m兩質點的速度大小相同

D.從f=2s至/=4.5s的時間內，x=12m處的質點經過的路程為30cm

【答案】BD

【解析】

【分析】

【詳解】A.在同種均勻介質中，波傳播速度相同，由圖可知，波源前后兩次振動產生波的波長不同，根據

v=2/可知，波源前后兩次振動的頻率不同，故A錯誤；

B.由圖知/=3s內，第一列波傳播位移為xi=18m,則傳播速度為

v=—=6m/s

t

第一列波振動時間為

4

：=2=is

V

第二列波向前傳播的位移X2=6m,則傳播時間為

?=—=1S

2■V

則波源兩次振動的間隔時間為

A?=t—%—?2=1s

故B正確；

C.r=4s時，兩列波在第4s內傳播的距離為

Ax=vA/=6m

則第一列波的波谷傳至x=21m處，此處質點在負向最大位移處，質點速度為零，而第二列波在無=6m的質

點位移為10cm,不是最大位移，故質點速度不為零，故C錯誤；

D.從/=2s至/=4.5s的時間內，第一列波引起x=12m處的質點經歷半個周期的振動，經過的路程為

si=20cm,第二列波引起x=12m處的質點經過的路程為S2=10cm,故x=12m處的質點經過的路程為

s=$1+52=30cm

故D正確。

故選BD。

10.2020年7月23日，我國的“天問一號”火星探測器，搭乘著長征五號遙四運載火箭，成功從地球飛向

了火星，如圖所示為“天問一號”發(fā)射過程的示意圖，從地球上發(fā)射之后經過地火轉移軌道被火星捕獲，

進入環(huán)火星圓軌道，經變軌調整后，進入著陸準備軌道，已知“天問一號”火星探測器在軌道半徑為廠的環(huán)

火星圓軌道上運動時，周期為7],在半長軸為。的著陸準備軌道上運動時，周期為心，則下列判斷正確的

ra

A.“天問一號”在環(huán)火星圓軌道和著陸準備軌道上運動時滿足聲=聲

3兀

B.火星的平均密度一定大于三

C.“天問一號”環(huán)火星圓軌道和著陸準備橢圓軌道上運動經過交匯點A時，兩者加速度相等

D.“天問一號”在環(huán)火星圓軌道上的機械能小于其在著陸準備軌道上的機械能

【答案】BC

【解析】

【分析】

【詳解】A.由開普勒第三定律，“天問一號”在環(huán)火星圓軌道和著陸準備軌道上運動時滿足

r3a3

72rrt2

故A錯誤;

B.假設“天問一號”在火星表面附近做圓周運動時，周期為北，則

「Mm4乃2-

G——=m——R

R2T；

火星的平均密度可表示為

M3乃

P

4乃R3GT^

3

由

r3

T=2乃

GM

可知

4<4

故

3萬

p>——T

GT

故B正確;

C.飛船在環(huán)火星圓軌道經過A點和著陸準備橢圓軌道經過A點時受到的萬有引力大小相等，根據牛頓第二

定律可知加速度必定相等，故C正確;

D.“天問一號”由環(huán)火星圓軌道變軌到著陸準備軌道，需要在遠火點減速，故機械能減小，故D錯誤。

故選BC。

11.如圖所示，質量為根的物塊（可視為質點）從傾角為37。的固定斜面頂端由靜止開始下滑，到達B點開

始壓縮彈簧（彈簧原長為2L）,被彈簧彈回后恰能到達的中點C,已知通=2L，物塊與斜面間的動摩

擦因數為〃=:,設彈簧的最大壓縮量為Xm,獲得的最大彈性勢能為經，（sin37°=0.6,cos37°=0.8）,下列

A.物塊與彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒

B.彈簧的最大壓縮量為1.5L

C.小球運動到2點的速度最大

7

D.彈簧獲得的最大彈性勢能為一7的L

4

【答案】BD

【解析】

【分析】

【詳解】A.對于物塊與彈簧組成的系統(tǒng)，由于摩擦力對物體做功，所以系統(tǒng)的機械能不守恒，故A錯誤;

BD.根據功能關系，在下滑過程有

mg(2L+xm)sin37°=Ep+國〃gcos37°(2L+xm)

上滑過程有

Ep=mg(L+xm)sin37°+p?igcos37°(L+xm)

聯(lián)立解得

xm=1.5L,Ep=1.15mgL

故BD正確；

C.由于國ngcos37o<mgsin37。，下滑過程中加速度為零時速度最大，故B點速度不是最大，故C錯誤。

故選BD。

12.如圖，質量為3租、總電阻為3R的U形平行金屬導軌置于水平絕緣光滑平臺上，間距為L,整個

裝置處于豎直向下的勻強磁場中，磁感應強度為瓦一質量為："、長為L、電阻為R的導體棒置于導軌

A端?，F給導軌向右的初速度%,結果導體棒恰好不能從導軌上滑出。運動過程中，與金屬框保

持良好接觸，且與床邊保持平行。不計一切摩擦阻力，下列判斷正確的是()

XXXXX

Q----------------b

XXXXXXX

——>°

XXXXXXX

d----------------\c

xxxxXNxx

A.金屬棒最終速度為小

4

B.全過程中金屬導軌湖加平均速度小于個

3

C.全過程中導體棒上產生的焦耳熱為反冽V；9

D.金屬框cd邊長度小于3

B2G

【答案】ABD

【解析】

【分析】

【詳解】A.導體棒與導軌所受合外力為零，滿足動量守恒定律，設最后共同速度為v,可得

3mv0=(3m+in)v

解得

即金屬棒最終速度為也，A正確；

4

B.若金屬導軌abed做勻減速直線運動，則平均速度為

3

_%+po7

V=-----=—K

28

實際上，導軌歷邊受到的安培阻力隨感應電流的減小而減小，導軌做加速度減小的減速運動，故平均速度

小于”,B正確；

8

C.全過程中整個回路產生的焦耳熱為

1,13,3,

2=--3mvl--(3m+m)(-v0)-=-mv；

由于導軌電阻不斷變化，故無法確定導體棒"N上產生的焦耳熱所占的比例，C錯誤；

D.對導體棒MN,由動量定理可得

3-

m?—v0=BILt=BLq

設金屬導軌連入電路的電阻為〃R,其中〃V3,通過導體橫截面的電荷量為

BLx

—.E\tBLx(ji<3)

q=IM=---------Ar=zAX二-------

R+nRR+nRR+nR

聯(lián)立解得

_3mv0(n+1)7?3mvQR

X=4B2￡2~

D正確。

故選ABD。

n卷（非選擇題）

三、非選擇題：本題共6小題，共60分。

13.做“驗證力的平行四邊形定則”實驗，在圓形透明桌面上平鋪一張白紙，在桌子邊緣安裝三個光滑的

滑輪，如圖所示，其中滑輪片固定在桌子邊，滑輪￡、巴可沿桌邊移動，第一次實驗中，步驟如下：

A.在三根輕繩下掛上一定數量的鉤碼，并使結點。靜止；

B.在白紙上描下。點的位置和三根繩子的方向，以。點為起點，作出三個拉力的圖示；

C.以繞過鳥、舄繩的兩個拉力為鄰邊作平行四邊形，作出以。點為起點的平行四邊形的對角線，量出對

角線的長度；

D.檢驗對角線的長度和繞過《繩拉力的圖示的長度是否一樣，方向是否在一條直線上。

（1）這次實驗中，若一根繩掛的鉤碼質量為加，另一根繩掛的鉤碼質量為2m，則第三根繩掛的鉤碼質量加

大小的范圍是（用含M、加的不等式表示）；

（2）第二次實驗時，改變滑輪￡、△的位置和相應繩上鉤碼的數量，使結點平衡，繩的結點（填

“必須”或“不必”）與第一次實驗中白紙上描下的。點重合；

（3）實驗中，若桌面不水平，（選填"會”或“不會”）影響實驗的結論；繩與滑輪的摩擦對實

驗結果（選填“有”或“沒有”）影響。

【答案】（1）.m<M<3m（2）.不必⑶.不會⑷.有

【解析】

【分析】

【詳解】（1）口］若一根繩掛的鉤碼質量為楊，另一根繩掛的鉤碼質量為2加，則兩繩子的拉力分別為根g、2mg,

兩繩子的拉力的合力F的范圍是

2mg-mg<F<mg+2mg

即

mg<F<3mg

三力的合力為零，則第三根繩掛的鉤碼質量在機~3機之間，即第三根繩掛的鉤碼質量

m<M<3m

(2)[2]本實驗不是先用一根繩拉結點，然后用兩根繩去拉結點，使一根繩拉的作用效果與兩根繩拉的作用效

果相同，而是三根繩都直接拉。點，所以。點的位置可以改變；

(3)[3][4]若桌面不水平，繩子的拉力仍等于下掛祛碼的重力，不會影響實驗的結論；若某一滑輪與繩間存在

較大摩擦力，則繩的拉力不再等于鉤碼重力，對實驗結論會有影響。

14.某同學為了將一量程為3V的電壓表改裝成可測量電阻的儀表-歐姆表

(1)先用如圖。所示電路測量該電壓表的內阻，圖中電源內阻可忽略不計，閉合開關，將電阻箱阻值調到

3kC時，電壓表恰好滿偏；將電阻箱阻值調到6kQ時，電壓表指針指在如圖。所示位置，由以上數據可得

電壓表的內阻Rv=k。，E=V；

(2)將圖。的電路稍作改變，在電壓表兩端接上兩個表筆，就改裝成了一個可測量電阻的簡易歐姆表，如

圖c所示，為將表盤的電壓刻度轉換為電阻刻度，進行了如下操作：將兩表筆斷開，閉合開關，調節(jié)電阻箱,

使指針指在“3.0V”處，此處刻度應標阻值為(填“0”或"8”)；再保持電阻箱阻值不變，在兩表筆間接

不同阻值的已知電阻找出對應的電壓刻度，則“IV”處對應的電阻刻度為kQ；

(3)若該歐姆表使用一段時間后，電池內阻不能忽略且變大，電動勢不變，但將兩表筆斷開時調節(jié)電阻箱,

指針仍能滿偏，按正確使用方法再進行測量，其測量結果將。

A.偏大B.偏小C.不變D.無法確定

【答案】⑴.3⑵.6(3).(4).0.75⑸.C

【解析】

【分析】

【詳解】(1)口]⑵已知電壓表的滿偏電壓

U=3V

由閉合電路歐姆定律分別可得

E=U+2x3kC

%

2%

E=—U+——x6k。

3R、

聯(lián)立解得

7?v=3k。，￡=6V

(2)[3]閉合開關，調節(jié)電阻箱，使指針指在“3.0V”處，此時將兩表筆斷開，待測電阻為8,故此處刻度應

標阻值為00O

[4]當電壓顯示為3.0V時，由閉合電路歐姆定律可得

3OV

E=3.0V+二一R

3kQ

可得電阻箱的阻值為

H=3kQ

當電壓顯示為3.0V時，由閉合電路歐姆定律可得

1OV

E=1.0V+-——R

用

其中扁為電壓表與待測電阻的并聯(lián)值，可知

4二廣務

解得待測電阻阻值為

凡=0.75k。

(3)[5]由于電動勢不變，內阻變大，可通過調節(jié)電阻箱使總電阻不變，故測量結果將不變，C正確。

故選C。

5

15.如圖所示，潛艇通過壓縮空氣排出海水控制浮沉，在海面上潛艇將壓強為1.0x10Pa、休積為600m3

空氣壓入容積為6m3的貯氣筒，潛艇潛至海面下方100m深時，將貯氣簡內一部分壓縮空氣通過節(jié)流閥壓

入水艙右側的氣艙內(氣艙與水艙通過活塞隔開，活塞與水艙間無靡擦，開始時氣艙內沒有氣體)，使lOn?

的水通過排水孔排向與之相通的大海(排水過程，潛艇的位置不變)，已知海面處的大氣壓強恒為

Po=1.0xl05Pa，取海水的密度夕nLOxlCPkg/n?,重力加速度大小g=10m/s2,氣體溫度保持不變。

求:

(1)潛艇下潛前貯氣筒內空氣的壓強;

(2)排水過程中貯氣筒排出氣體占總氣體的百分比。(結果保留三位有效數字)

貯

氣

單向排水孔節(jié)流閥、

V水艙氣艙

活塞/

【答案】(1)A=lxlO7Pa?(2)18.3%

【解析】

【分析】

【詳解】(1)潛艇下潛前，貯氣筒中發(fā)生等溫變化，有

Povo=P1K

其中Po=LOxlC)5pa,V；=600m3,^6m3,聯(lián)立解得

Pi=-^=lxlO7Pa

K

(2)當貯氣筒排出氣體前后，體積為

K=(6+10)m3,V；=10m3

則由等溫變化知

PM'=P2%'

而必=Po+Qg丸=l」xlC)6pa，解得

Pi

所以有

V11

，=—xl00%^18.3%

K6

16.跑酷是以日常生活的環(huán)境為運動場所的極限運動。質量m=50kg的跑酷運動員，在水平高臺上水平向

右跑到高臺邊緣，以%的速度從邊緣的A點水平向右跳出，運動時間％=0.3s后落在一傾角為53。的斜面8

點，速度方向與斜面垂直。此時運動員迅速轉身并調整姿勢，以為的速度從2點水平向左蹬出，剛好落到

2

斜面的底端C點。假設該運動員可視為質點，不計空氣阻力，g取lOm/s?,sin53°=0.8,cos53°=0.60

求：

（1）運動員從高臺邊緣跳出的水平速度%大??；

（2）運動員落到斜面底端C時的速度；

（3）假設與斜面的作用時間為0.3秒，求人與斜面作用過程中人對斜面的作用力。

【答案】（1）4m/s；（2）2平向$,方向與水平方向夾角的正切值為|；（3）1OOO0N，斜向右下方

與水平方向夾角45°

【解析】

【分析】

【詳解】（1）運動員落至斜面B點時豎直分速度為

vy=gti=3m/s

由于速度方向與斜面垂直，滿足

tan53°=%

匕

解得

v0=4m/s

即運動員從高臺邊緣跳出的水平速度大小為4m/s。

（2）從B點水平向左蹬出的速度為

-=2m/s

2

設落至C點時間為d由位移公式可得

x=-t2

22

12

y=2gt2

由位移偏角公式可得

tan53°=—

x

落至C點的豎直分速度為

巾=sh

運動員落到斜面底端C時的速度大小為

速度方向與水平方向夾角的正切值為

v'

tan=—v

%

2

聯(lián)立代入數據解得

「旭m/s，tanad

33

(3)設斜面對人的作用力在豎直方向的分量為在水平方向的分量為在豎直方向上，以上為正方向,

由動量定理可得

(耳—mg)At=O-(-mvy)

在水平方向上，以向左為正方向，由動量定理可得

RA?=m-—

22

解得

耳=工=1000N

故斜面對人的作用力大小為

F=J—+.=I。。。底N

斜向左上方與水平方向成45°角，由牛頓第三定律可知，人對斜面的作用力大小為1000&N，方向斜向

右下方，與水平方向夾角45°。

17.示波管的應用非常廣泛，其核心就是利用電場或磁場實現電子束線的聚焦，這與透鏡將光束聚焦的作

用相似，故稱為電聚焦或磁聚焦?，F可以將磁聚焦簡化成如下的過程：電子槍發(fā)射的大量電子從M板上的

小孔無初速進入M、N兩板間的加速電場中，并從N板上的小孔飛出，電子在從電場中飛出時，由于各種

原因會散開一個極小的角度。，如圖所示。從N板小孔中飛出的電子在離開電場區(qū)域后直接進入N板右側

的勻強磁場區(qū)域中，由于磁場的作用會在磁場內再次聚焦。調整熒光屏（圖中未畫出）到N板的距離，就

能使電子束會聚點正好打在熒光屏上。已知加速電場的電壓為U,板間距離為“，勻強磁場沿水平方向、磁

感應強度大小為3,電子的電荷量為-e,質量為加。電子之間的相互作用力很小，可以忽略其對電子速度大

小的影響，不考慮電子之間的碰撞，sin。七。、cosO—l,求：

（1）電子進入磁場時的速度大小；

（2）電子從開始運動到再次會聚一于點時所用的時間；

（3）調整熒光屏到N板的距離為/時，使電子恰好會聚到屏上，貝也應滿足什么條件？

【解析】

【詳解】（1）設電子進入磁場時的速度大小為功,則由動能定理可得

解得

（2）設電子在加速電場中運動的時間為“，則根據運動學公式有

d=^t.③

2

如圖所示，電子進入磁場后，物在平行于磁場和垂直于磁場方向的分量大小分別為

V；=v0COS6*?vo(4)

sin

v2=v00xv06⑤

電子在沿磁場方向做勻速直線運動，在垂直于磁場方向的平面內做勻速圓周運動，所以電子的合運動為螺

旋線運動。設電子在垂直于磁場方向的平面內做勻速圓周運動的半徑為r,周期為T,則根據牛頓第二定律

有

2

evB=m—@

2一r

根據勻速圓周運動規(guī)律有

2口

T=---⑦

丫2

電子從開始運動到再次會聚一于點時所用的時間為

f=八+T⑧

聯(lián)立②③⑥⑦⑧解得

,2m2nm人

t=d.\—+------⑨

\eUeB

(3)電子在