河北省沧州市沧县中学2023-2024学年高三下学期模拟预测物理试题
1．（2024高三下·沧县模拟）已知的质量为239.0521u，中子的质量为1.0087u，质子的质量为1.0078u，1u相当于931MeV的能量，Pu核的比结合能约为（ ）
A．1MeV B．3MeV C．8MeV D．12MeV
【答案】C
【知识点】结合能与比结合能
【解析】【解答】Pu核的质子数为94，中子数为145，94个质子和145个中子结合成Pu核产生的质量亏损为
Pu核的比结合能约为
故选C。
【分析】这个问题考察的是原子核的比结合能计算。比结合能是原子核的结合能与核子数之比，表示把原子核全部拆成自由核子，平均对每个核子所要添加的能量。首先，我们需要知道核的质量亏损，然后通过爱因斯坦的质能方程计算出释放的能量，最后求出比结合能。
2．（2024高三下·沧县模拟）一物体做匀加速直线运动，运动图像如图所示，纵截距为m，斜率为k。在图像所示的运动过程中，下列说法正确的是（ ）
A．若该图像为图像，则初速度为2m
B．若该图像为图像，则加速度为k
C．若该图像为图像，则初速度为m
D．若该图像为图像，则加速度为2m
【答案】D
【知识点】运动学 S-t 图象
【解析】【解答】
AB．本题考查对匀变速直线运动规律图像的理解，其中掌握位移与时间公式为解决本题的关键。由
可知
结合题图可知
则初速度为m，加速度为2k。故选项AB错误：
CD．由
可知
结合题图可知
，
则初速度为k，加速度为2m。选项D正确，C错误。
故选D。
【分析】可利用位移与时间公式推导图像含义。
3．（2024高三下·沧县模拟）中国古代将火星称之为“荧惑”。已知火星距太阳约1.5天文单位，为地球到太阳距离的1.5倍。火星质量为，约为地球质量的10%。太阳质量。火星自转周期为24小时37分，与地球自转相似。地球公转周期约为365天。则火星公转周期是（ ）
A．s B．s C．671d D．970d
【答案】C
【知识点】开普勒定律
【解析】【解答】首先，我们需要明确题目中给出的已知条件：火星到太阳的距离是地球到太阳距离的1.5倍。地球公转周期约为365天。我们的目标是求出火星的公转周期。火星与地球都绕着太阳做匀速圆周运动，由开普勒第三定律可得
已知地球公转周期
解得
故选C。
【分析】这个问题主要考察的是对开普勒第三定律的理解和应用，该定律表明：绕同一中心天体运行的各个行星，其轨道半径的三次方与周期的平方之比是一个常数。
4．（2024高三下·沧县模拟）曲辕犁，是唐代中国劳动人民发明的耕犁。曲辕犁和以前的耕犁相比，将直辕、长辕改为曲辕、短辕，节省人力和畜力。牛通过耕索分别拉质量相同的两种犁，牛的拉力均为F。曲辕犁的拉力与竖直方向的夹角为α，曲辕犁向前做匀加速直线运动；直辕犁与竖直方向的夹角为β（），如图所示，直辕犁向前做匀速直线运动。下列说法正确的是（ ）
A．曲辕犁对牛的拉力比直辕犁的大
B．曲辕犁所受竖直方向的支持力比直辕犁的小
C．曲辕犁与直辕犁所受摩擦力相等
D．曲辕犁与直辕犁所受合外力相等
【答案】B
【知识点】牛顿第三定律；共点力的平衡；牛顿第二定律
【解析】【解答】A．根据牛顿第三定律可知，犁对牛的拉力与牛对犁的拉力是一对相互作用力，大小相等，由题意知，牛对两种犁的拉力均为F，则两种犁对牛的拉力大小相等，故A错误；
B．设曲辕犁和直辕犁受到的竖直方向的支持力分别为和，对两种犁受力分析可得
又由于，则有
故B正确；
C．设曲辕犁和直辕犁受到的摩擦力分别为和，对两种犁受力分析可得
故C错误；
D．直辕犁做匀速直线运动，因此所受合外力为零，曲辕犁做匀加速直线运动，因此曲辕犁所受合外力大于直辕犁所受合外力，故D错误。
故选：B。
【分析】根据牛顿第三定律分析，根据竖直方向的平衡方程分析根据水平方向的牛顿第二定律和平衡条件列方程即可；直辕犁做匀速直线运动，合力为零，曲辕犁做匀加速直线运动，合力不为零。
5．（2024高三下·沧县模拟）如图所示，人体的细胞膜由磷脂双分子层组成，双分子层之间存在电压（医学上称为膜电位），使得只有带特定电荷的粒子才能通过细胞膜进入细胞内。初速度为的正一价钠离子仅在电场力的作用下，从细胞膜外A点刚好运动到细胞膜内B点。将膜内的电场看作匀强电场，已知A点电势为，正一价钠离子质量为m，电子电荷量为e，细胞膜的厚度为d。下列说法正确的是（ ）
A．钠离子匀减速直线运动的加速度大小
B．膜内匀强电场的场强
C．B点电势
D．钠离子在B点的电势能为
【答案】C
【知识点】电势能；带电粒子在电场中的运动综合
【解析】【解答】正一价钠离子做匀减速直线运动，刚好到达B点，即到达B点时速度为零，由
解得加速度大小
故A错误；
B．由牛顿第二定律加速度a与合外力F成正比，与钠离子质量m成反比。可知
联立解得
故B错误；
C．动能定理告诉我们，合外力做的功等于动能的变化量。由动能定理可得
解得B点电势为
故C正确；
D．电势能Ep 可以通过电荷量与电势的乘积求出。钠离子在B点电势能为
故D错误。
故C正确。
【分析】由于初速度为v0的正一价钠离子在电场力作用下刚好从A点运动到B点，因此我们可以判断钠离子是做匀减速直线运动，到达B点时速度为零。
6．（2024高三下·沧县模拟）一定质量理想气体从状态a开始，经历状态b、c、d又回到状态a，该过程气体的V-T图像如图所示，其中ab的延长线过原点，cb垂直于da且与T轴平行，ba与cd平行，则（ ）
A．a→b过程，气体向外放出热量 B．b→c过程，气体从外界吸收热量
C．c→d过程，气体压强减小 D．d→a过程，气体分子数密度减小
【答案】A
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程；热力学第一定律及其应用
【解析】【解答】A．a→b过程，图像的延长线过原点，说明这是一个等压变化过程。气体体积减小，外界对气体做正功
气体温度降低，内能减小
由热力学第一定律
可知
气体向外界放热，A正确；
B．b→c过程，这是一个等容变化过程，气体体积不变，外界对气体不做功，，气体温度降低，内能减小，，由热力学第一定律
可知，，气体向外界放热，B错误；
C．c→d过程，图线上的点与原点连线的斜率逐渐减小，根据
可知，斜率越小，压强越大，C错误；
D．d→a过程，气体温度不变，体积减小，则气体的分子数密度逐渐增大，因为分子总数不变，体积减小则单位体积内的分子数增加，D错误。
故选A。
【分析】首先，我们来分析图像中各个过程气体的状态变化，并结合理想气体状态方程和热力学第一定律来判断每个选项的正确性。
7．（2024高三下·沧县模拟）如图甲所示，理想变压器原、副线圈匝数比为5：1，小灯泡上印有“12V 6W”字样，a、b两端所接正弦交流电的电压随时间变化的关系如图乙所示，小灯泡灯丝电阻恒定。初始时开关S断开，灯泡均正常发光，则（ ）
A．定值电阻R的阻值为120Ω
B．定值电阻R的阻值为510Ω
C．开关S闭合后，电阻R的电功率变小
D．开关S闭合后，原线圈输入功率变小
【答案】D
【知识点】电功率和电功；变压器原理
【解析】【解答】AB．由题可知，开关S断开时，灯泡正常发光时，副线圈两端输出电压
副线圈中电流
根据图乙，我们可以得出原线圈端电压的有效值，到由理想变压器原副线圈电压、电流关系：理想变压器原、副线圈的电压比等于匝数比
理想变压器原、副线圈的电流与匝数成反比
解得原线圈的电压、电流
故定值电阻
AB错误；
C．开关S闭合后，设理想变压器及其右侧回路的等效电阻为，由输入功率等于输出功率有
可得
k为原、副线圈匝数比。开关S闭合后，减小，则等效回路总电阻减小，通过电阻R的电流增大，电阻R的电功率变大，C错误；
D．根据上述分析可知，消耗的电功率等于变压器原线圈的输入功率，有
开关S闭合后，副线圈的负载减少，原线圈输入功率变小，D正确。
故选D。
【分析】初始时开关S断开，灯泡正常发光，说明灯泡两端的电压为12V，由于灯泡正常发光，其电流可以通过额定功率和额定电压计算得出，结合理想变压器匝数比等于电压比以及电功率公式求解。
8．（2024高三下·沧县模拟）如图所示，沿水平方向做简谐运动的质点，经A点后向右运动，从质点经过A点时开始计时，s时质点经过B点，s时质点也经过B点，已知A、B两点相距0.2m且关于质点的平衡位置对称，则下列说法正确的是（ ）
A．该振动的振幅和周期可能是0.1m，1s
B．该振动的振幅和周期可能是0.1m，0.4s
C．若时刻均向左经过B点，则振幅和周期可能为0.2m，0.4s
D．若时刻分别向右、向左经过B点，则振幅和周期可能为0.2m，s
【答案】B,C,D
【知识点】简谐运动
【解析】【解答】AB．A、B两点相距0.2m且关于质点的平衡位置对称，质点经过关于平衡位置对称的位置时，速度大小相等，方向相反，且振动具有周期性。若振幅，在0~1s时间内根据简谱运动的周期性有
在1~3s时间内根据简谐运动的周期性有
当时
，
满足题意，周期为1s时不同时满足上述两个公式，故A错误，B正确。
CD．若振幅且质点时刻向右经过B点、时刻向左经过B点，考虑质点经过B点的时间，由于振动具有周期性，质点可以在经过一个周期、两个周期、三个周期等后再次到达B点。因在0~1s时间内根据简谐运动的周期性有
在1~3s时间内根据简谐运动的周期性有
当时
若振幅且时刻均向左经过B点，在0~1s时间内根据简谐运动的周期性有
在1~3s时间内根据简谐运动的周期性有
当时
故CD正确。
故选BCD。
【分析】本题主要考察简谐运动的特点，知道质点经过关于平衡位置对称的位置时，速度大小相等，方向相反，且振动具有周期性。同时，要理解并掌握振动周期与质点通过某一特定位置的时间关系。
9．（2024高三下·沧县模拟）如图，充电后与电源断开的平行板电容器水平放置，极板长度为l，间距为d，一电子从B点射入电容器，从下极板右侧边缘射出，图中相邻竖直线的间距均为，A与B、B与C、C与D之间的距离分别为，，，电子的质量为m，电荷量为e，不计电子的重力，已知电子沿极板方向的速度为，则（ ）
A．电场强度的大小
B．电子做匀变速曲线运动，电势能一直减小
C．仅将电容器的上极板竖直向上移动，电子的出射点将上移
D．仅将电容器的上极板竖直向上移动，电子的出射点不变
【答案】A,D
【知识点】电容器及其应用；带电粒子在电场中的偏转
【解析】【解答】A．电子在水平方向做匀速直线运动，运动所用时间
电子在垂直极板方向做匀变速直线运动，由运动学公式有
根据牛顿第二定律电场力等于质量与加速度乘积有
解得
故A正确；
B．电子进入电场后，受到的电场力方向向下，与电子的初速度方向不在同一直线上，所以电子做匀变速曲线运动。由题图知，电场力先做负功后做正功，则电势能先增加后减小，故B错误；
CD．仅将电容器的上极板竖直向上移动，由
由电容定义式
由于电容器与电源已经断开，所以电容器的带电量Q不变。由电容决定式
联立解得
可知电场强度不变，即电子的出射点不变，故C错误，D正确。
故选AD。
【分析】解决本题的关键是掌握平行板电容器的决定式以及板间场强公式，知道电容器与电源断开时电荷量不变，同时理解电子在电场中的运动情况，结合牛顿第二定律和运动学公式进行分析。
10．（2024高三下·沧县模拟）如图甲所示，斜面体固定在水平地面上，在斜面底端固定一挡板与斜面垂直，质量为m的小物块从斜面的顶端滑下，在下滑的过程中，其机械能与重力势能随位移的变化图像如图乙所示，已知斜面长为l，物块与挡板碰撞为弹性碰撞，已知物体与斜面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则下列说法正确的是（ ）
A．在整个运动过程中，物块克服摩擦产生的热量为。
B．物块下滑的时间为
C．滑块运动的总路程为
D．斜面的动摩擦因数为
【答案】B,D
【知识点】能量守恒定律；牛顿运动定律的综合应用
【解析】【解答】AC．从两条图像可知上方的图像为机械能随位移变化的图像，下方为重力势能随位移变化的图像，物体在下滑的过程中，机械能与重力势能随位移均匀地减小，且两个图像平行，可知下滑的过程中动能保持不变，即
①
由题可知
②
③
物体与挡板发生弹性碰撞，没有动能的损失，原速率反弹，设上升的路程为l'，则根据动能定理
④
联立解得
到达最高点后静止在斜面上不再下滑，因此滑块运动的总路程
物块克服摩擦产生的热量等于其他能量减少量
AC错误；
B．下滑的过程中动能保持不变，即物块做匀速直线运动。下滑的时间
⑤
将②⑤联立解得
B正确；
D．当物块在斜面上做匀速运动时，它受到的摩擦力等于重力沿斜面向下的分力。由②可得
可得
由①可得
D正确。
故选BD。
【分析】机械能与重力势能随位移均匀地减小，且两个图像平行，可知下滑的过程中动能保持不变，当物块与挡板碰撞后，由于是完全弹性碰撞，所以物块会以相同的速率反向运动。
11．（2024高三下·沧县模拟）某学习小组用图示装置测量物块与木板间的动摩擦因数，将长度为L的木板倾斜固定在水平桌面上，木板上端悬挂重垂线，安装定滑轮，测得木板底端与重垂线间的水平距离为x，将光电门A、B固定在木板上，用跨过定滑轮的细绳连接物块（质量为m）与砂桶。当地重力加速度为g。
请回答下列问题。
（1）初始时物块在木板上位于B的上方，向砂桶里增添砂子后，沿木板向下用力推一下物块，使物块沿木板向下运动，发现物块通过光电门B的挡光时间小于通过光电门A的挡光时间，______（填正确操作前的序号），再重新实验，直至物块通过两光电门的挡光时间相等，测出对应砂和砂桶总质量M。
A．向砂桶内增加少量砂子 B．从砂桶内取出少量砂子
（2）物块与木板间的动摩擦因数μ＝
（3）某同学在实验后总结时认为：该实验不用挡光条，直接用物块通过光电门的时间来进行判断能提高测量的准确度。试分析该同学的说法是否正确并说明理由
【答案】（1）B
（2）
（3）正确。本实验需要物块经过两光电门时挡光时间相同，物块的宽度大于挡光条的，挡光时间也大于挡光条的，物块通过两光电门的挡光时间越长且相等，越能说明物块在两光电门间做匀速运动
【知识点】匀变速直线运动规律的综合运用；滑动摩擦力与动摩擦因数
【解析】【解答】（1）由题述可知，物块经过光电门A时的速度小于经过光电门B时的速度，从B到A的过程物块做减速运动，说明物块所受沿木板向上的作用力较大，即沙子由于重力作用，产生向上的拉力较大，从砂桶内取走少量砂子，物块通过两光电门的挡光时间才可能相等，故选B。
（2）当物块通过两光电门的挡光时间相等时，物块沿木板方向受力平衡，有物块重力分力等于沙子重力加上摩擦力即
其中
可得
（3）正确。本实验需要物块经过两光电门时挡光时间相同，物块由于自身宽度，也能产生挡光效果。物块的宽度大于挡光条的，挡光时间也大于挡光条的，物块通过两光电门的挡光时间越长且相等，越能说明物块在两光电门间做匀速运动。
【分析】（1）从B到A的过程物块做减速运动，沙子产生的拉力较大，需要减少沙子；
（2）物块沿木板方向受力平衡，物块重力分力等于沙子重力加上摩擦力；
（3）物块自身由于有宽度，所以自身也可以产生遮光的效果，遮光时间越长，效果越好。
（1）由题述可知，物块经过光电门A时的速度小于经过光电门B时的速度，从B到A的过程物块做减速运动，说明物块所受沿木板向上的作用力较大，从砂桶内取走少量砂子，物块通过两光电门的挡光时间才可能相等，故选B。
（2）当物块通过两光电门的挡光时间相等时，物块沿木板方向受力平衡，有
其中
可得
（3）正确。本实验需要物块经过两光电门时挡光时间相同，物块的宽度大于挡光条的，挡光时间也大于挡光条的，物块通过两光电门的挡光时间越长且相等，越能说明物块在两光电门间做匀速运动。
12．（2024高三下·沧县模拟）王老师准备用铜片和锌片作为2个电极插入苹果制成水果电池，探究电极间距、电极插入深度对水果电池的电动势和内阻的影响。她设计了两个方案测量苹果电池的电动势E和内阻r，电路原理如下图所示。实验室可供器材如下：
电压表V（0~3V，内阻约3kΩ：0~15V，内阻约15kΩ）；
电流表A（0~0.6A，内阻约0.125Ω：0~3A，内阻约0.025Ω）；
微安表G（量程200μA；内阻约1000Ω）；
滑动变阻器（额定电流2A，最大阻值100Ω）
电阻箱（最大阻值99999Ω）；开关、导线若干。
（1）查阅资料知道苹果电池的电动势约为1V，内阻约为几kΩ，经过分析后发现方案A不合适，你认为方案A不合适的原因是 。
A.滑动变阻器起不到调节的作用
B.电流表分压导致测量误差偏大
C.电压表示数达不到量程的三分之一
（2）实验小组根据方案B进行实验，根据数据作出图像，已知图像的斜率为k，纵轴截距为b，微安表内阻为rg，可求得被测电池的电动势E= ，内电阻r= 。
（3）改变电极间距、电极插入深度重复实验，测得数据如图所示。
序号 电极插入深度h/cm 电极间距d/cm 电动势E/V 内阻r/Ω
1 4 2 1.016 5981
2 4 4 1.056 9508
3 2 2 1.083 11073
（3）分析以上数据可知电极插入越深入，水果电池内阻越小，电极间距越大，水果电池内阻越 。
【答案】AC；；；大
【知识点】电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】（1）A．滑动变阻器最大阻值只有，而苹果电池的内阻约为几，苹果电池的内阻太大，外接滑动变阻器的总电阻又太小，则滑动变阻器起不到调节的作用，故A正确；
B．电压表分流，回路电流很小，误差偏大，故B错误；
C．使用量程为0～3V的电压表，电压表示数达不到量程的三分之一，故C正确。
故选AC。
（2）根据图B所示电路图，由闭合电路的欧姆定律得
整理得
图像的斜率
纵轴截距
解得电池电动势
内阻
（3）由表中第1组与第3组实验数据可知，水果电池电动势与电极插入深度有关，在电极间距离相等时，电极插入越深，水果电池内阻越小；根据表格中电源电动势和内阻随电极深度和电极距离分析可知，间距越大，水果电池内阻越大。
【分析】（1）根据水果电池的电动势大小和内阻大小及外电路的电阻大小分析；根据外电路电流表的接法判断测量误差。
（2）根据闭合电路的欧姆定律和图中的坐标轴的提示列式分析斜率和截距；
（3）根据表格数据分析偏大偏小的问题。
13．（2024高三下·沧县模拟）一透明玻璃砖的横截面由圆心为O的圆和顶点为O的等腰三角形OAB组成，如图所示，圆的半径和三角形的腰长均为R。一细光束从A点以的入射角射入玻璃砖，射出玻璃砖的光束与入射光束平行。已知光在真空中的传播速度为c。
（1）求玻璃砖对该光束的折射率；
（2）若细光束从A点垂直AB面射入，求光从A点射入到第一次射出所用的时间。
【答案】解：（1）光线射出时的传播方向与入射光线平行，说明光从圆弧面射出，且在圆弧面上的入射角等于光在AB面上的折射角，则光在圆弧面上入射点的法线与光在AB面上入射点的法线平行，结合圆弧面上各点法线的位置可知，玻璃砖内的折射光线一定打到O点正上方的圆弧上，作出光路图如图所示。
由几何知识有
由折射定律有
则玻璃砖对该光束的折射率为。
（2）设光在玻璃砖中发生全反射的临界角为，由折射定律有，可得
光在介质中发生全反射的临界角
作出细光束从A点垂直AB面射入时光在玻璃砖中的光路图，如图所示
可知光第一次射出时在玻璃砖中传播的距离
光在玻璃砖中的速度，光从A点射入到第一次射出所用的时间
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射
【解析】【分析】(1)作出光路图，由几何知识求出光线在圆弧上的入射角和折射角，再由折射定律求玻璃砖对该光束的折射率；
(2)细光束从A点垂直ABAB面射入后，在圆弧上发生折射，由几何知识求出折射角，由 求出光在玻璃砖中传播的速度，再由运动学公式求光从A点射入到第一次射出所用的时间。
14．（2024高三下·沧县模拟）如图甲，电阻不计的光滑平行金属导轨固定在绝缘水平面上，导轨左侧和右侧区域分别存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度的大小分别为B和，右侧磁场区域上方边界为正弦曲线，曲线方程为。用同种材料制成的粗细均匀的正方形线框放置在导轨上面，线框前后两边始终与导轨接触良好，线框的质量为m，电阻为R，边长为l。导轨左侧接有电容为C的平行板电容器，导轨上的开关S处于断开状态。线框在水平外力F作用下以速度向左匀速通过右侧匀强磁场区域。
（1）理想电压表的示数是多少？
（2）当线框全部进入左侧磁场时，撤去F，同时闭合开关S，此时导体框的速度为，线框最终匀速运动的速度是多少？
（3）根据图乙可以推导出电容器储存的能量E与电容器的电压U的关系式。如果电容器的电容，线框刚好完全进入磁场时的动能，最后匀速运动时的动能，匀速运动时电容器的电压，从线框刚好完全进入磁场到匀速运动，线框AB边产生的热量是多少？
【答案】解：（1）线框匀速通过右侧匀强磁场的过程中，线框中产生正弦式电流，感应电动势的最大值
有效值
理想电压表的示数
联立解得
（2）设线框最终匀速运动的速度为，根据动量定理有
联立有
线框在左侧匀强磁场中匀速运动时
联立解得
（3）由微元法可知，题图乙q-U图线与U轴围成的面积表示电容器储存的能量，则
从线框刚好完全进入磁场到匀速运动，线框AB边产生的热量为整个导体框产生热量的，根据能量守恒定律有
解得线框AB边产生的热量为
【知识点】电磁感应中的能量类问题
【解析】【分析】（1）根据法拉第电磁感应定律求出感应电动势，从而得出理想电压表的示数；
（2）当线框全部进入左侧磁场时，撤去F，同时闭合开关S，导体框在安培力作用下做减速运动，电容器通过放电来维持导体框中的电流，当导体框匀速运动时，感应电流为零，此时电容器带电量为零，根据动量定理列式即可求解；
（3）根据能量守恒定律可求线框AB边产生的热量，而电容器储存的能量由q-U图线与U轴围成的面积表示。
15．（2024高三下·沧县模拟）如图所示，处于竖直平面内的轨道装置，由倾角光滑直轨道AB、圆心为的半圆形光滑轨道BCD，圆心为的光滑圆弧外轨道EF组成。且，B为轨道间的相切点，B、、D、和处于同一直线上。已知滑块质量，轨道BCD和EF的半径为。滑块开始时从轨道AB上某点由静止释放。（，，，，）
（1）若释放点距离B点的高度差为h，求滑块在最低点C时轨道对滑块支持力与高度h的函数关系；
（2）若释放点距离地面的高度差为，滑块在轨道BCD上的P点刚好脱离轨道，求滑块能达到距离地面的最大高度；（结果保留3位有效数字）
（3）若释放点距离地面的高度差为5R，求滑块从F点抛出后水平位移和重力的冲量。（结果保留2位有效数字）
【答案】解：（1）滑块从释放到C点过程，根据动能定理可得
在C点时，根据向心力公式可得
联立解得
（2）设小球在与圆心的连线跟竖直方向夹角为θ处脱离轨道，有
从释放点到圆轨道最低点，由动能定理，有
解得
从圆轨道的最低点到脱离处P点，由
可得
解得
小球脱离轨道后做斜抛运动，在最高点时的速度
从圆轨道的最低点到最高点，由
可得
解得
（3）从释放点到F点，由动能定理可知
解得
由几何关系可知，在F点滑块的速度与水平方向夹角为69°。
小球脱离轨道后做斜抛运动，设从F点处到最高处的时间为，则有水平方向
竖直方向
解得
竖直方向上升的高度
此后做平抛运动，设平抛运动的时间为，
解得
滑块从F点抛出后水平位移
重力的冲量
【知识点】生活中的圆周运动；机械能守恒定律；冲量
【解析】【分析】（1）根据动能定理求滑块到C点的速度，根据牛顿第二定律得求得函数关系；
（2）滑块在P点刚好脱离轨道时与轨道接触而无弹力，根据牛顿第二定律与动能定理求得到P点的速度，脱离轨道后滑块做斜抛运动，对运动分解处理，由运动学公式求解；
（3）滑块从F点抛出后做做斜抛运动，根据动能定理求滑块到F点的速度，从F点到地面的过程的斜抛运动，应用运动的合成与分解处理，由运动学公式求解水平位移与运动时间。根据冲量的定义求解重力的冲量。
河北省沧州市沧县中学2023-2024学年高三下学期模拟预测物理试题
1．（2024高三下·沧县模拟）已知的质量为239.0521u，中子的质量为1.0087u，质子的质量为1.0078u，1u相当于931MeV的能量，Pu核的比结合能约为（ ）
A．1MeV B．3MeV C．8MeV D．12MeV
2．（2024高三下·沧县模拟）一物体做匀加速直线运动，运动图像如图所示，纵截距为m，斜率为k。在图像所示的运动过程中，下列说法正确的是（ ）
A．若该图像为图像，则初速度为2m
B．若该图像为图像，则加速度为k
C．若该图像为图像，则初速度为m
D．若该图像为图像，则加速度为2m
3．（2024高三下·沧县模拟）中国古代将火星称之为“荧惑”。已知火星距太阳约1.5天文单位，为地球到太阳距离的1.5倍。火星质量为，约为地球质量的10%。太阳质量。火星自转周期为24小时37分，与地球自转相似。地球公转周期约为365天。则火星公转周期是（ ）
A．s B．s C．671d D．970d
4．（2024高三下·沧县模拟）曲辕犁，是唐代中国劳动人民发明的耕犁。曲辕犁和以前的耕犁相比，将直辕、长辕改为曲辕、短辕，节省人力和畜力。牛通过耕索分别拉质量相同的两种犁，牛的拉力均为F。曲辕犁的拉力与竖直方向的夹角为α，曲辕犁向前做匀加速直线运动；直辕犁与竖直方向的夹角为β（），如图所示，直辕犁向前做匀速直线运动。下列说法正确的是（ ）
A．曲辕犁对牛的拉力比直辕犁的大
B．曲辕犁所受竖直方向的支持力比直辕犁的小
C．曲辕犁与直辕犁所受摩擦力相等
D．曲辕犁与直辕犁所受合外力相等
5．（2024高三下·沧县模拟）如图所示，人体的细胞膜由磷脂双分子层组成，双分子层之间存在电压（医学上称为膜电位），使得只有带特定电荷的粒子才能通过细胞膜进入细胞内。初速度为的正一价钠离子仅在电场力的作用下，从细胞膜外A点刚好运动到细胞膜内B点。将膜内的电场看作匀强电场，已知A点电势为，正一价钠离子质量为m，电子电荷量为e，细胞膜的厚度为d。下列说法正确的是（ ）
A．钠离子匀减速直线运动的加速度大小
B．膜内匀强电场的场强
C．B点电势
D．钠离子在B点的电势能为
6．（2024高三下·沧县模拟）一定质量理想气体从状态a开始，经历状态b、c、d又回到状态a，该过程气体的V-T图像如图所示，其中ab的延长线过原点，cb垂直于da且与T轴平行，ba与cd平行，则（ ）
A．a→b过程，气体向外放出热量 B．b→c过程，气体从外界吸收热量
C．c→d过程，气体压强减小 D．d→a过程，气体分子数密度减小
7．（2024高三下·沧县模拟）如图甲所示，理想变压器原、副线圈匝数比为5：1，小灯泡上印有“12V 6W”字样，a、b两端所接正弦交流电的电压随时间变化的关系如图乙所示，小灯泡灯丝电阻恒定。初始时开关S断开，灯泡均正常发光，则（ ）
A．定值电阻R的阻值为120Ω
B．定值电阻R的阻值为510Ω
C．开关S闭合后，电阻R的电功率变小
D．开关S闭合后，原线圈输入功率变小
8．（2024高三下·沧县模拟）如图所示，沿水平方向做简谐运动的质点，经A点后向右运动，从质点经过A点时开始计时，s时质点经过B点，s时质点也经过B点，已知A、B两点相距0.2m且关于质点的平衡位置对称，则下列说法正确的是（ ）
A．该振动的振幅和周期可能是0.1m，1s
B．该振动的振幅和周期可能是0.1m，0.4s
C．若时刻均向左经过B点，则振幅和周期可能为0.2m，0.4s
D．若时刻分别向右、向左经过B点，则振幅和周期可能为0.2m，s
9．（2024高三下·沧县模拟）如图，充电后与电源断开的平行板电容器水平放置，极板长度为l，间距为d，一电子从B点射入电容器，从下极板右侧边缘射出，图中相邻竖直线的间距均为，A与B、B与C、C与D之间的距离分别为，，，电子的质量为m，电荷量为e，不计电子的重力，已知电子沿极板方向的速度为，则（ ）
A．电场强度的大小
B．电子做匀变速曲线运动，电势能一直减小
C．仅将电容器的上极板竖直向上移动，电子的出射点将上移
D．仅将电容器的上极板竖直向上移动，电子的出射点不变
10．（2024高三下·沧县模拟）如图甲所示，斜面体固定在水平地面上，在斜面底端固定一挡板与斜面垂直，质量为m的小物块从斜面的顶端滑下，在下滑的过程中，其机械能与重力势能随位移的变化图像如图乙所示，已知斜面长为l，物块与挡板碰撞为弹性碰撞，已知物体与斜面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则下列说法正确的是（ ）
A．在整个运动过程中，物块克服摩擦产生的热量为。
B．物块下滑的时间为
C．滑块运动的总路程为
D．斜面的动摩擦因数为
11．（2024高三下·沧县模拟）某学习小组用图示装置测量物块与木板间的动摩擦因数，将长度为L的木板倾斜固定在水平桌面上，木板上端悬挂重垂线，安装定滑轮，测得木板底端与重垂线间的水平距离为x，将光电门A、B固定在木板上，用跨过定滑轮的细绳连接物块（质量为m）与砂桶。当地重力加速度为g。
请回答下列问题。
（1）初始时物块在木板上位于B的上方，向砂桶里增添砂子后，沿木板向下用力推一下物块，使物块沿木板向下运动，发现物块通过光电门B的挡光时间小于通过光电门A的挡光时间，______（填正确操作前的序号），再重新实验，直至物块通过两光电门的挡光时间相等，测出对应砂和砂桶总质量M。
A．向砂桶内增加少量砂子 B．从砂桶内取出少量砂子
（2）物块与木板间的动摩擦因数μ＝
（3）某同学在实验后总结时认为：该实验不用挡光条，直接用物块通过光电门的时间来进行判断能提高测量的准确度。试分析该同学的说法是否正确并说明理由
12．（2024高三下·沧县模拟）王老师准备用铜片和锌片作为2个电极插入苹果制成水果电池，探究电极间距、电极插入深度对水果电池的电动势和内阻的影响。她设计了两个方案测量苹果电池的电动势E和内阻r，电路原理如下图所示。实验室可供器材如下：
电压表V（0~3V，内阻约3kΩ：0~15V，内阻约15kΩ）；
电流表A（0~0.6A，内阻约0.125Ω：0~3A，内阻约0.025Ω）；
微安表G（量程200μA；内阻约1000Ω）；
滑动变阻器（额定电流2A，最大阻值100Ω）
电阻箱（最大阻值99999Ω）；开关、导线若干。
（1）查阅资料知道苹果电池的电动势约为1V，内阻约为几kΩ，经过分析后发现方案A不合适，你认为方案A不合适的原因是 。
A.滑动变阻器起不到调节的作用
B.电流表分压导致测量误差偏大
C.电压表示数达不到量程的三分之一
（2）实验小组根据方案B进行实验，根据数据作出图像，已知图像的斜率为k，纵轴截距为b，微安表内阻为rg，可求得被测电池的电动势E= ，内电阻r= 。
（3）改变电极间距、电极插入深度重复实验，测得数据如图所示。
序号 电极插入深度h/cm 电极间距d/cm 电动势E/V 内阻r/Ω
1 4 2 1.016 5981
2 4 4 1.056 9508
3 2 2 1.083 11073
（3）分析以上数据可知电极插入越深入，水果电池内阻越小，电极间距越大，水果电池内阻越 。
13．（2024高三下·沧县模拟）一透明玻璃砖的横截面由圆心为O的圆和顶点为O的等腰三角形OAB组成，如图所示，圆的半径和三角形的腰长均为R。一细光束从A点以的入射角射入玻璃砖，射出玻璃砖的光束与入射光束平行。已知光在真空中的传播速度为c。
（1）求玻璃砖对该光束的折射率；
（2）若细光束从A点垂直AB面射入，求光从A点射入到第一次射出所用的时间。
14．（2024高三下·沧县模拟）如图甲，电阻不计的光滑平行金属导轨固定在绝缘水平面上，导轨左侧和右侧区域分别存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度的大小分别为B和，右侧磁场区域上方边界为正弦曲线，曲线方程为。用同种材料制成的粗细均匀的正方形线框放置在导轨上面，线框前后两边始终与导轨接触良好，线框的质量为m，电阻为R，边长为l。导轨左侧接有电容为C的平行板电容器，导轨上的开关S处于断开状态。线框在水平外力F作用下以速度向左匀速通过右侧匀强磁场区域。
（1）理想电压表的示数是多少？
（2）当线框全部进入左侧磁场时，撤去F，同时闭合开关S，此时导体框的速度为，线框最终匀速运动的速度是多少？
（3）根据图乙可以推导出电容器储存的能量E与电容器的电压U的关系式。如果电容器的电容，线框刚好完全进入磁场时的动能，最后匀速运动时的动能，匀速运动时电容器的电压，从线框刚好完全进入磁场到匀速运动，线框AB边产生的热量是多少？
15．（2024高三下·沧县模拟）如图所示，处于竖直平面内的轨道装置，由倾角光滑直轨道AB、圆心为的半圆形光滑轨道BCD，圆心为的光滑圆弧外轨道EF组成。且，B为轨道间的相切点，B、、D、和处于同一直线上。已知滑块质量，轨道BCD和EF的半径为。滑块开始时从轨道AB上某点由静止释放。（，，，，）
（1）若释放点距离B点的高度差为h，求滑块在最低点C时轨道对滑块支持力与高度h的函数关系；
（2）若释放点距离地面的高度差为，滑块在轨道BCD上的P点刚好脱离轨道，求滑块能达到距离地面的最大高度；（结果保留3位有效数字）
（3）若释放点距离地面的高度差为5R，求滑块从F点抛出后水平位移和重力的冲量。（结果保留2位有效数字）
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】结合能与比结合能
【解析】【解答】Pu核的质子数为94，中子数为145，94个质子和145个中子结合成Pu核产生的质量亏损为
Pu核的比结合能约为
故选C。
【分析】这个问题考察的是原子核的比结合能计算。比结合能是原子核的结合能与核子数之比，表示把原子核全部拆成自由核子，平均对每个核子所要添加的能量。首先，我们需要知道核的质量亏损，然后通过爱因斯坦的质能方程计算出释放的能量，最后求出比结合能。
2．【答案】D
【知识点】运动学 S-t 图象
【解析】【解答】
AB．本题考查对匀变速直线运动规律图像的理解，其中掌握位移与时间公式为解决本题的关键。由
可知
结合题图可知
则初速度为m，加速度为2k。故选项AB错误：
CD．由
可知
结合题图可知
，
则初速度为k，加速度为2m。选项D正确，C错误。
故选D。
【分析】可利用位移与时间公式推导图像含义。
3．【答案】C
【知识点】开普勒定律
【解析】【解答】首先，我们需要明确题目中给出的已知条件：火星到太阳的距离是地球到太阳距离的1.5倍。地球公转周期约为365天。我们的目标是求出火星的公转周期。火星与地球都绕着太阳做匀速圆周运动，由开普勒第三定律可得
已知地球公转周期
解得
故选C。
【分析】这个问题主要考察的是对开普勒第三定律的理解和应用，该定律表明：绕同一中心天体运行的各个行星，其轨道半径的三次方与周期的平方之比是一个常数。
4．【答案】B
【知识点】牛顿第三定律；共点力的平衡；牛顿第二定律
【解析】【解答】A．根据牛顿第三定律可知，犁对牛的拉力与牛对犁的拉力是一对相互作用力，大小相等，由题意知，牛对两种犁的拉力均为F，则两种犁对牛的拉力大小相等，故A错误；
B．设曲辕犁和直辕犁受到的竖直方向的支持力分别为和，对两种犁受力分析可得
又由于，则有
故B正确；
C．设曲辕犁和直辕犁受到的摩擦力分别为和，对两种犁受力分析可得
故C错误；
D．直辕犁做匀速直线运动，因此所受合外力为零，曲辕犁做匀加速直线运动，因此曲辕犁所受合外力大于直辕犁所受合外力，故D错误。
故选：B。
【分析】根据牛顿第三定律分析，根据竖直方向的平衡方程分析根据水平方向的牛顿第二定律和平衡条件列方程即可；直辕犁做匀速直线运动，合力为零，曲辕犁做匀加速直线运动，合力不为零。
5．【答案】C
【知识点】电势能；带电粒子在电场中的运动综合
【解析】【解答】正一价钠离子做匀减速直线运动，刚好到达B点，即到达B点时速度为零，由
解得加速度大小
故A错误；
B．由牛顿第二定律加速度a与合外力F成正比，与钠离子质量m成反比。可知
联立解得
故B错误；
C．动能定理告诉我们，合外力做的功等于动能的变化量。由动能定理可得
解得B点电势为
故C正确；
D．电势能Ep 可以通过电荷量与电势的乘积求出。钠离子在B点电势能为
故D错误。
故C正确。
【分析】由于初速度为v0的正一价钠离子在电场力作用下刚好从A点运动到B点，因此我们可以判断钠离子是做匀减速直线运动，到达B点时速度为零。
6．【答案】A
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程；热力学第一定律及其应用
【解析】【解答】A．a→b过程，图像的延长线过原点，说明这是一个等压变化过程。气体体积减小，外界对气体做正功
气体温度降低，内能减小
由热力学第一定律
可知
气体向外界放热，A正确；
B．b→c过程，这是一个等容变化过程，气体体积不变，外界对气体不做功，，气体温度降低，内能减小，，由热力学第一定律
可知，，气体向外界放热，B错误；
C．c→d过程，图线上的点与原点连线的斜率逐渐减小，根据
可知，斜率越小，压强越大，C错误；
D．d→a过程，气体温度不变，体积减小，则气体的分子数密度逐渐增大，因为分子总数不变，体积减小则单位体积内的分子数增加，D错误。
故选A。
【分析】首先，我们来分析图像中各个过程气体的状态变化，并结合理想气体状态方程和热力学第一定律来判断每个选项的正确性。
7．【答案】D
【知识点】电功率和电功；变压器原理
【解析】【解答】AB．由题可知，开关S断开时，灯泡正常发光时，副线圈两端输出电压
副线圈中电流
根据图乙，我们可以得出原线圈端电压的有效值，到由理想变压器原副线圈电压、电流关系：理想变压器原、副线圈的电压比等于匝数比
理想变压器原、副线圈的电流与匝数成反比
解得原线圈的电压、电流
故定值电阻
AB错误；
C．开关S闭合后，设理想变压器及其右侧回路的等效电阻为，由输入功率等于输出功率有
可得
k为原、副线圈匝数比。开关S闭合后，减小，则等效回路总电阻减小，通过电阻R的电流增大，电阻R的电功率变大，C错误；
D．根据上述分析可知，消耗的电功率等于变压器原线圈的输入功率，有
开关S闭合后，副线圈的负载减少，原线圈输入功率变小，D正确。
故选D。
【分析】初始时开关S断开，灯泡正常发光，说明灯泡两端的电压为12V，由于灯泡正常发光，其电流可以通过额定功率和额定电压计算得出，结合理想变压器匝数比等于电压比以及电功率公式求解。
8．【答案】B,C,D
【知识点】简谐运动
【解析】【解答】AB．A、B两点相距0.2m且关于质点的平衡位置对称，质点经过关于平衡位置对称的位置时，速度大小相等，方向相反，且振动具有周期性。若振幅，在0~1s时间内根据简谱运动的周期性有
在1~3s时间内根据简谐运动的周期性有
当时
，
满足题意，周期为1s时不同时满足上述两个公式，故A错误，B正确。
CD．若振幅且质点时刻向右经过B点、时刻向左经过B点，考虑质点经过B点的时间，由于振动具有周期性，质点可以在经过一个周期、两个周期、三个周期等后再次到达B点。因在0~1s时间内根据简谐运动的周期性有
在1~3s时间内根据简谐运动的周期性有
当时
若振幅且时刻均向左经过B点，在0~1s时间内根据简谐运动的周期性有
在1~3s时间内根据简谐运动的周期性有
当时
故CD正确。
故选BCD。
【分析】本题主要考察简谐运动的特点，知道质点经过关于平衡位置对称的位置时，速度大小相等，方向相反，且振动具有周期性。同时，要理解并掌握振动周期与质点通过某一特定位置的时间关系。
9．【答案】A,D
【知识点】电容器及其应用；带电粒子在电场中的偏转
【解析】【解答】A．电子在水平方向做匀速直线运动，运动所用时间
电子在垂直极板方向做匀变速直线运动，由运动学公式有
根据牛顿第二定律电场力等于质量与加速度乘积有
解得
故A正确；
B．电子进入电场后，受到的电场力方向向下，与电子的初速度方向不在同一直线上，所以电子做匀变速曲线运动。由题图知，电场力先做负功后做正功，则电势能先增加后减小，故B错误；
CD．仅将电容器的上极板竖直向上移动，由
由电容定义式
由于电容器与电源已经断开，所以电容器的带电量Q不变。由电容决定式
联立解得
可知电场强度不变，即电子的出射点不变，故C错误，D正确。
故选AD。
【分析】解决本题的关键是掌握平行板电容器的决定式以及板间场强公式，知道电容器与电源断开时电荷量不变，同时理解电子在电场中的运动情况，结合牛顿第二定律和运动学公式进行分析。
10．【答案】B,D
【知识点】能量守恒定律；牛顿运动定律的综合应用
【解析】【解答】AC．从两条图像可知上方的图像为机械能随位移变化的图像，下方为重力势能随位移变化的图像，物体在下滑的过程中，机械能与重力势能随位移均匀地减小，且两个图像平行，可知下滑的过程中动能保持不变，即
①
由题可知
②
③
物体与挡板发生弹性碰撞，没有动能的损失，原速率反弹，设上升的路程为l'，则根据动能定理
④
联立解得
到达最高点后静止在斜面上不再下滑，因此滑块运动的总路程
物块克服摩擦产生的热量等于其他能量减少量
AC错误；
B．下滑的过程中动能保持不变，即物块做匀速直线运动。下滑的时间
⑤
将②⑤联立解得
B正确；
D．当物块在斜面上做匀速运动时，它受到的摩擦力等于重力沿斜面向下的分力。由②可得
可得
由①可得
D正确。
故选BD。
【分析】机械能与重力势能随位移均匀地减小，且两个图像平行，可知下滑的过程中动能保持不变，当物块与挡板碰撞后，由于是完全弹性碰撞，所以物块会以相同的速率反向运动。
11．【答案】（1）B
（2）
（3）正确。本实验需要物块经过两光电门时挡光时间相同，物块的宽度大于挡光条的，挡光时间也大于挡光条的，物块通过两光电门的挡光时间越长且相等，越能说明物块在两光电门间做匀速运动
【知识点】匀变速直线运动规律的综合运用；滑动摩擦力与动摩擦因数
【解析】【解答】（1）由题述可知，物块经过光电门A时的速度小于经过光电门B时的速度，从B到A的过程物块做减速运动，说明物块所受沿木板向上的作用力较大，即沙子由于重力作用，产生向上的拉力较大，从砂桶内取走少量砂子，物块通过两光电门的挡光时间才可能相等，故选B。
（2）当物块通过两光电门的挡光时间相等时，物块沿木板方向受力平衡，有物块重力分力等于沙子重力加上摩擦力即
其中
可得
（3）正确。本实验需要物块经过两光电门时挡光时间相同，物块由于自身宽度，也能产生挡光效果。物块的宽度大于挡光条的，挡光时间也大于挡光条的，物块通过两光电门的挡光时间越长且相等，越能说明物块在两光电门间做匀速运动。
【分析】（1）从B到A的过程物块做减速运动，沙子产生的拉力较大，需要减少沙子；
（2）物块沿木板方向受力平衡，物块重力分力等于沙子重力加上摩擦力；
（3）物块自身由于有宽度，所以自身也可以产生遮光的效果，遮光时间越长，效果越好。
（1）由题述可知，物块经过光电门A时的速度小于经过光电门B时的速度，从B到A的过程物块做减速运动，说明物块所受沿木板向上的作用力较大，从砂桶内取走少量砂子，物块通过两光电门的挡光时间才可能相等，故选B。
（2）当物块通过两光电门的挡光时间相等时，物块沿木板方向受力平衡，有
其中
可得
（3）正确。本实验需要物块经过两光电门时挡光时间相同，物块的宽度大于挡光条的，挡光时间也大于挡光条的，物块通过两光电门的挡光时间越长且相等，越能说明物块在两光电门间做匀速运动。
12．【答案】AC；；；大
【知识点】电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】（1）A．滑动变阻器最大阻值只有，而苹果电池的内阻约为几，苹果电池的内阻太大，外接滑动变阻器的总电阻又太小，则滑动变阻器起不到调节的作用，故A正确；
B．电压表分流，回路电流很小，误差偏大，故B错误；
C．使用量程为0～3V的电压表，电压表示数达不到量程的三分之一，故C正确。
故选AC。
（2）根据图B所示电路图，由闭合电路的欧姆定律得
整理得
图像的斜率
纵轴截距
解得电池电动势
内阻
（3）由表中第1组与第3组实验数据可知，水果电池电动势与电极插入深度有关，在电极间距离相等时，电极插入越深，水果电池内阻越小；根据表格中电源电动势和内阻随电极深度和电极距离分析可知，间距越大，水果电池内阻越大。
【分析】（1）根据水果电池的电动势大小和内阻大小及外电路的电阻大小分析；根据外电路电流表的接法判断测量误差。
（2）根据闭合电路的欧姆定律和图中的坐标轴的提示列式分析斜率和截距；
（3）根据表格数据分析偏大偏小的问题。
13．【答案】解：（1）光线射出时的传播方向与入射光线平行，说明光从圆弧面射出，且在圆弧面上的入射角等于光在AB面上的折射角，则光在圆弧面上入射点的法线与光在AB面上入射点的法线平行，结合圆弧面上各点法线的位置可知，玻璃砖内的折射光线一定打到O点正上方的圆弧上，作出光路图如图所示。
由几何知识有
由折射定律有
则玻璃砖对该光束的折射率为。
（2）设光在玻璃砖中发生全反射的临界角为，由折射定律有，可得
光在介质中发生全反射的临界角
作出细光束从A点垂直AB面射入时光在玻璃砖中的光路图，如图所示
可知光第一次射出时在玻璃砖中传播的距离
光在玻璃砖中的速度，光从A点射入到第一次射出所用的时间
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射
【解析】【分析】(1)作出光路图，由几何知识求出光线在圆弧上的入射角和折射角，再由折射定律求玻璃砖对该光束的折射率；
(2)细光束从A点垂直ABAB面射入后，在圆弧上发生折射，由几何知识求出折射角，由 求出光在玻璃砖中传播的速度，再由运动学公式求光从A点射入到第一次射出所用的时间。
14．【答案】解：（1）线框匀速通过右侧匀强磁场的过程中，线框中产生正弦式电流，感应电动势的最大值
有效值
理想电压表的示数
联立解得
（2）设线框最终匀速运动的速度为，根据动量定理有
联立有
线框在左侧匀强磁场中匀速运动时
联立解得
（3）由微元法可知，题图乙q-U图线与U轴围成的面积表示电容器储存的能量，则
从线框刚好完全进入磁场到匀速运动，线框AB边产生的热量为整个导体框产生热量的，根据能量守恒定律有
解得线框AB边产生的热量为
【知识点】电磁感应中的能量类问题
【解析】【分析】（1）根据法拉第电磁感应定律求出感应电动势，从而得出理想电压表的示数；
（2）当线框全部进入左侧磁场时，撤去F，同时闭合开关S，导体框在安培力作用下做减速运动，电容器通过放电来维持导体框中的电流，当导体框匀速运动时，感应电流为零，此时电容器带电量为零，根据动量定理列式即可求解；
（3）根据能量守恒定律可求线框AB边产生的热量，而电容器储存的能量由q-U图线与U轴围成的面积表示。
15．【答案】解：（1）滑块从释放到C点过程，根据动能定理可得
在C点时，根据向心力公式可得
联立解得
（2）设小球在与圆心的连线跟竖直方向夹角为θ处脱离轨道，有
从释放点到圆轨道最低点，由动能定理，有
解得
从圆轨道的最低点到脱离处P点，由
可得
解得
小球脱离轨道后做斜抛运动，在最高点时的速度
从圆轨道的最低点到最高点，由
可得
解得
（3）从释放点到F点，由动能定理可知
解得
由几何关系可知，在F点滑块的速度与水平方向夹角为69°。
小球脱离轨道后做斜抛运动，设从F点处到最高处的时间为，则有水平方向
竖直方向
解得
竖直方向上升的高度
此后做平抛运动，设平抛运动的时间为，
解得
滑块从F点抛出后水平位移
重力的冲量
【知识点】生活中的圆周运动；机械能守恒定律；冲量
【解析】【分析】（1）根据动能定理求滑块到C点的速度，根据牛顿第二定律得求得函数关系；
（2）滑块在P点刚好脱离轨道时与轨道接触而无弹力，根据牛顿第二定律与动能定理求得到P点的速度，脱离轨道后滑块做斜抛运动，对运动分解处理，由运动学公式求解；
（3）滑块从F点抛出后做做斜抛运动，根据动能定理求滑块到F点的速度，从F点到地面的过程的斜抛运动，应用运动的合成与分解处理，由运动学公式求解水平位移与运动时间。根据冲量的定义求解重力的冲量。
