2024—2025学年合肥一中高三物理素质拓展
一、选择题.(本题共 10 小题，共 43 分。在每小题给出的四个选项中，第 1～7 题只有一项
符合题目要求，每题 4 分；第 8～10 题有多项符合题目要求，全部选对的得 5 分，选对但
不全的得 3 分，有选错的得 0 分.)
1．一些材料的电阻随温度的变化而变化。如图甲是由某金属材料制成的电阻随摄氏温度变化的图像，若用该电阻与电池（电动势，内阻不计）、电流表（量程为50mA，内阻不计）、电阻箱串联起来，连接成如图乙所示的电路，用该电阻做测温探头，把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简单的“金属电阻温度计”．下列有关判断正确的是（ ）
A．温度升高，电路中电流增大
B．电流刻度较大处对应的温度刻度较大
C．电流为50mA时，电阻
D．电流为50mA时，对应的温度数值为5℃
2．如图，轻弹簧上端固定，下端连接一小物块，物块沿竖直方向做简谐运动，以竖直向上为正方向，物块简谐运动的表达式为。时刻，一小球从距物块h高处自由落下，时，小球恰好与物块处于同一高度，重力加速度g取。以下判断正确的是（ ）
A．
B．简谐运动的频率是2.5Hz.
C．0.6s内物块运动的路程是0.2m
D．时，物块与小球运动方向相同
3．如图所示，卫星a、b沿圆形轨道绕地球运行，a是极地轨道卫星，卫星b轨道平面与地球赤道平面重合，此时两卫星恰好经过地球赤道上P点的正上方。已知地球自转周期为T，卫星a、b绕地心做匀速圆周运动的周期分别为、，则（ ）
A．卫星a、b的线速度之比为
B．卫星a、b的向心加速度之比为
C．同一物体在卫星a、b中对支持物的压力之比为
D．卫星a、b下一次同时经过P点正上方时，卫星b绕地心转过的角度为
4．我国古代利用水轮从事农业生产，其原理简化如图所示，细绳跨过光滑固定转轴，一端绕在固定转轮上，另一端与重物相连。已知转轮与水轮圆心等高且距离为6m，转轴到圆心距离为3m，重物质量为4kg。现水轮绕点缓慢转动（重物未与圆盘接触），通过转轮收放细绳，使细绳始终绷紧，那么细绳对转轴的作用力范围为（ ）
A． B．
C． D．
5．如图所示，平行金属板A、B间为加速电场，平行金属板C、D间为偏转电场，M为荧光屏。一质量为m、电荷量为q的质子，从A板附近由静止出发，经过加速电场加速后，沿中线O1O2水平射入偏转电场，最终打在荧光屏上的P点。不计粒子重力，则下列说法正确的是（ ）
A．质子从C、D间射出电场后做抛体运动
B．若氦原子核（质量为4m，电荷量为2q）从同一位置由静止释放，在两电场中的运动总时间更长
C．若氦原子核（质量为4m，电荷量为2q）从同一位置由静止释放，最终打在P点与O2点之间的某点
D．若电子从同一位置由静止释放，将打在荧光屏上O2点以下的位置
6．如图所示为圆柱形区域的横截面，在该区域加沿圆柱轴线方向的匀强磁场。带电粒子（不计重力）第一次以v1速度沿截面直径入射，粒子飞出磁场区域时，速度方向偏转60°角；该带电粒子第二次以速度v2从同一点沿同一方向入射，粒子飞出磁场区域时，速度方向偏转90°角，则带电粒子第一次和第二次在磁场中运动的（ ）
A．半径之比为 B．速度之比为 C．速度之比为 D．时间之比为
7．现代科学研究中常要用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。它的基本原理如图所示，上、下为电磁铁的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室，电子在真空室中做圆周运动。电磁铁线圈电流的大小、方向可以变化，产生的感生电场使电子加速。上图为侧视图，下图为真空室的俯视图，如果从上向下看，电子沿逆时针方向运动。已知电子的电荷量为e，电子做圆周运动的轨道半径为r，若图中磁场B随时间t按（B0、k均为正常数）规律变化，形成涡旋电场的电场线是一系列同心圆，单个圆上形成的电场场强大小处处相等。将一个半径为r的闭合环形导体置于相同半径的电场线位置处，闭合环形导体的电阻为R，导体中的自由电荷就会在感生电场的作用下做定向运动，产生感应电流，或者说导体中产生了感应电动势。下列说法正确的是（ ）
A．为使电子加速，当电磁铁线圈电流的方向与图示方向一致时，电流的大小应该减小
B．电子的加速度大小为
C．环形导体中感应电流大小为
D．电子在圆形轨道中加速一周的过程中，电子获得的动能
8．如图所示，图甲为磁流体发电机原理示意图，图乙为质谱仪原理图，图丙是宽为，长为，高为的半导体霍尔元件，元件内的导电粒子是电荷量为的自由电子，图丁是回旋加速器的原理示意图，不计粒子的重力，下列说法正确的是（ ）
A．图甲中将一束等离子体喷入磁场，、板间产生电势差，板电势高
B．图乙中、、三种粒子经加速电场射入磁场，在磁场中的偏转半径最大
C．图丙中前、后表面间的电压与成反比，前表面电势高
D．图丁中粒子在回旋加速器中增加的动能来源于磁场能，与加速电压的大小无关
9．如图所示的直角坐标系中，O点有一波源，时刻，波源从O点开始沿着y轴正方向振动，形成沿x轴正方向传播的简谐横波，经半个周期后刚好传播到P点。已知该波的周期为0.4s，振幅为8cm，OP间的距离为0.6m，PQ间的距离为0.7m。则当Q点开始振动时，下列说法正确的是（ ）
A．P点速度方向沿x轴正向 B．P点速度方向沿y轴负向
C．O点的位移为 D．O点的位移为4cm
10．光滑绝缘斜面体ACD固定在水平面上，已知AD长度为3cm，斜面倾角，B点为AC的中点。平行于平面内有一匀强电场，已知。现有一个质量，所带电荷是的滑块（可视为质点），从斜面顶端由静止释放。取，。则在滑块运动过程中，说法正确的是（ ）
A．匀强电场的方向竖直向下
B．滑块滑到斜面底端C时的动能大小为0.03J
C．滑块从A点滑到斜面底端C的过程中，其电势能增加0.03J
D．滑块从A点滑到斜面底端C的过程中，其机械能变化量为0.03J
二、实验题（每空 2分,共计 16 分）
11．现用如图所示双缝干涉实验装置来测量光的波长。
将测量头的分划板中心刻线与某亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条纹，此时手轮上螺旋测微器示数为2.320mm。然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时图中手轮上的示数为 mm；已知双缝间距d为2.0×10-4m，测得双缝到屏的距离L为0.600m，求所测量光的波长为 nm（波长结果保留三位有效数字）。
12．其欧姆表的内部示意图如图甲所示，该表有“”“”两个挡位。已知电源电动势，表头允许通过的电流最大值，内阻。现用该表测量一个阻值小于的定值电阻。
(1)图甲中表笔为 （选填“红表笔”或“黑表笔”），要测量，开关应与 （选填“”或“”）相连，然后进行 ，测量时指针位置如图乙所示，欧姆表的读数为 。
(2)若与相连，图乙中欧姆表盘的中间示数为“15”，则图甲中 （结果保留三位有效数字）。
(3)欧姆表电源经久末换，测量后发现其电动势小于，在正确的操作下，的测量值 （选填“大于”、“小于”或“等于”）真实值。
三、计算题（本题 3 小题，共 41 分。13 题 12分，14题 14分，15题 15分。要求每题写出
解题过程，只有答案没有过程概不评分。）
13．如图所示，手机防窥膜的原理可以解释为“超微细百叶窗技术”，某种防窥屏由透明介质和对光完全吸收的屏障构成，其中屏障垂直于屏幕平行排列，可实现对每一个像素单元的可视角度的控制。发光像素单元紧贴手机屏幕，可视为点光源，位于相邻两屏障的正中间。若屏障的高度为，相邻屏障的间隙为。求：
(1)点光源在透明介质中对应的最大入射角；
(2)若要使最大入射角的光线能从透明介质射入空气中，透明介质的折射率应该满足什么条件？
14．一固定装置由表面均光滑的水平直轨道AB、倾角为的直轨道BC、圆弧管道（圆心角为）CD组成，轨道间平滑连接，其竖直截面如图所示（未按比例作图）。BC的长度L =2.0m，圆弧管道半径R=1.0m（忽略管道内径大小），D和圆心O在同一竖直线上。轨道ABCD末端D的右侧紧靠着水平面上质量=0.1kg的平板，其上表面与轨道末端D所在的水平面齐平。质量=0.1kg、可视为质点的滑块从A端弹射获得=3.2J的动能后，经轨道ABCD水平滑上平板，并带动平板一起运动。平板上表面与滑块间的动摩擦因数=0.6、下表面与水平面间的动摩擦因数为。不计空气阻力，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取10m/s2，，。
(1)求滑块到达轨道ABCD末端D时的速度大小；
(2)若，滑块未脱离平板，求平板加速至与滑块共速过程系统损失的机械能；
(3)若，平板至少多长才能使滑块不脱离平板。
15．磁场相对于导体运动，会出现电磁驱动现象。磁悬浮列车是一种高速运载工具，其驱动系统基本原理如下，在沿轨道安装的固定绕组（线圈）中通以变化的励磁电流，励磁电流在轨道上方产生等效的向前运动的磁场，该磁场可以让固定在车体下部的金属框产生感应电流，感应电流使导体受到安培力的作用向前运动。我们给出如下的简化模型，图1是磁悬浮列车与轨道示意图。图2是固定在车底部金属线框与轨道上运动磁场的示意图。
在图2中，水平地面上有两根很长的平行直导轨，导轨间有竖直（垂直纸面）方向等距离间隔的匀强磁场B1和B2，二者大小相等、方向相反，车底部平行导轨的金属线框宽度与磁场间隔相等。沿导轨分布的“条带状”磁场的各部分同时以恒定速度沿导轨水平向前运动时，金属线框将会受到沿导轨向前的安培力而运动起来。
设金属线框垂直导轨的边长L=0.40m、总电阻R=2.0Ω，代表车厢的单匝铜制金属线框总质量m=1kg，磁场B1=B2=B=1.0T，磁场运动速度=5m/s，线框向前运动时所受阻力f的大小与线框速率成正比，即，k=0.08。
请回答下列问题：
（1）设t=0时刻，金属线圈的速度为零，试求此时线圈回路的电流大小I0；
（2）设某时刻，金属线框的速度，试求此时金属线框的加速度大小a
（3）试求该金属线框所能达到的最大速率。
参考答案
1．D
2．D
3．D
4．C
5．B
6．A
7．D
8．BC
9．BD
10．AD
11． 13.870mm 770nm
12．(1) 黑表笔 欧姆调零 32 (2)2.73 (3)大于
13．(1) (2)
14．(1)6m/s (2)0.9J (3)1.8m
15．（1）；（2）；（3）
