高中物理鲁科版-试题列表-第18页

1、真空电梯是一种利用气压差提供动力的电梯，如图所示为其结构示意图，已知导热良好的电梯外框高

H = 15 m

，电梯厢高

h = 3 m

、底面积

S = 2 m^{2}

，其与外框接触处不漏气，电梯厢上方“低压区”与抽气设备相连接，下方“大气区”与大气连通。某次工作初始时，电梯厢停在1楼（与外框底部接触），电梯厢含载重质量共

1000 kg

，大气压强

p_{0} = 1.0 \times 10^{5} Pa

，环境温度不变，每层楼高度均为

h = 3 m

，重力加速度

g

大小取

10 {m/s}^{2}

。

(1)、启动抽气设备使电梯厢恰好未接触外框底部，进入工作准备状态，求此时“低压区”的气体压强

p_{1}

；

(2)、为使电梯厢从工作准备状态缓慢上升至4楼，求抽气设备抽出的气体在大气环境中的体积

V

。

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2、某同学想用压敏电阻设计一个碰撞警告系统，实验器材包括：恒压电源（电动势为5V，内阻不计）、压敏电阻

R_{F}

、

500 g

砝码若干、双量程电压表V（量程

0 \sim 3 V

，内阻约

3 kΩ

；量程

0 \sim 15 V

，内阻约

15 kΩ ）

、灵敏电流计G（

0 \sim 60 mA ，

内阻约

0.5 Ω

）、滑动变阻器

R

（最大阻值

10 Ω

）、电阻箱

R_{0} (0 \sim 999.9 Ω)

、红色发光二极管（导通电压为

1.8 V

）、开关

S

、导线若干，重力加速度大小取

10 {m/s}^{2}

。

(1)、首先需要测量压敏电阻阻值与压力大小之间的关系，请用线把图甲中的测量电路图连接完整。

(2)、利用图甲电路进行实验：

①将图甲中的滑动变阻器的滑片置于最（选填“左”或“右”）端，闭合开关。

②将砝码放置在压敏电阻上，将 $R$ 的滑片缓慢移动到适当位置，电压表读数如图乙所示，为V。

③逐渐增加砝码个数，测出压敏电阻两端电压 $U$ 和通过它的电流 $I$ ，根据 $R_{F} = \frac{U}{I}$ 计算不同砝码个数 $n$ 时压敏电阻阻值，描绘出了压敏电阻阻值 $R_{F}$ 随砝码个数 $n$ 的变化图像，如图丙所示。

(3)、利用实验器材重新组合成图丁所示的碰撞测试电路，并将组装好的电路固定在一辆儿童电动车上，通过改变

R_{0}

可以对电路进行调试。闭合开关

S

，进行碰撞实验，若需要儿童电动车以

250 N

的冲击力撞向障碍物时，二极管发出报警红光，则

R_{0}

的最小值为

Ω

（计算结果保留3位有效数字，已知发光二极管导通前电阻非常大，压敏电阻受到的压力约为儿童电动车冲击力的30%）。

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3、下列是《普通高中物理课程标准》中列出的三个必做实验的部分步骤，请完成对应的操作和计算。

(1)、①图甲为“探究物体加速度与受力、质量之间关系”实验示意图，下列说法正确的是。

A．调节木板与水平面倾角时小车无须安装纸带

B．应调节滑轮使牵引小车的细绳与木板平行

C．注意先释放小车，后打开打点计时器

②图乙为实验得到的纸带，打点计时器每隔 $0.02 s$ 打出一个点，相邻两个计数点之间还有4个点没画出来，根据图乙中的数据可计算出加速度大小 $a =$ ${m/s}^{2}$ 。（计算结果保留2位有效数字）

(2)、图丙为“用单摆测量重力加速度”实验示意图，用游标卡尺测量摆球的直径如图丁所示，读数为

cm

，改变摆长，测量出多组周期

T

、摆长

L

数值后，作出

T^{2} - L

的关系图像如图戊所示，则重力加速度

g =

（用

a 、 b

及

π

表示）。

(3)、在“探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系”实验中，为了控制气体温度这一变量，应（选填“快速”或“缓慢”）地向下压或向上拉柱塞。

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4、如图，空间中存在垂直纸面的匀强磁场（未画出），水平导体棒

c d

质量为

m

、电阻为

r

，其两端与竖直的金属导轨

M N 、 P Q

接触良好且无摩擦，两导轨间连接有数字电压表（内阻很大）、阻值为

R

的电阻、单刀双掷开关、直流电源（电动势恒定，内阻不计），导轨及导线电阻忽略不计，电动机通过轻绳连接到导体棒

c d

上。步骤1：将单刀双掷开关打到

a

端，启动电动机使导体棒向上做匀速运动，电压表示数大小为

U_{1}

；步骤2：关闭电动机（轻绳不提供拉力），将单刀双掷开关打到

b

端，导体棒

c d

能保持静止，此时电压表示数大小为

U_{2}

，已知重力加速度大小为

g

，不考虑通电导线间相互作用，下列说法正确的是（　　）

A、匀强磁场垂直纸面向外 B、步骤1中，电动机输出的能量全部转化为系统产生的焦耳热 C、步骤1中，导体棒的速度大小为

\frac{U_{1} U_{2} (R + r)}{m g R r}

D、若在步骤2中同时启动电动机使导体棒向上以一定的速度做匀速运动，通过电阻

R

的电流大小一定小于

\frac{U_{2}}{r}

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5、如图甲，竖直挡板固定在光滑水平面上，质量为

M

的光滑半圆形弯槽静止在水平面上并紧靠挡板，质量为

m

的小球从半圆形弯槽左端静止释放，小球速度的水平分量和弯槽的速度与时间的关系如图乙所示。下列说法正确的是（　　）

A、小球释放后，小球与弯槽系统动量守恒 B、

t_{2}

时小球到达位置低于释放时的高度 C、由图可知

m

大于

M

D、图中阴影面积

S_{2} < 2 S_{1}

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6、如图为我国最高建筑一上海中心大厦配备的“上海慧眼”阻尼器简化图，它使用我国独创的电涡流阻尼技术。该阻尼器由铁制配重块、吊索、电磁阻尼系统（包括固定在大厦的铜板及镶嵌在铜板上的强磁铁）、艺术雕塑、主体结构保护系统组成。当大厦由于剧烈台风发生振动时，配重块发生相应摆动，减弱大厦振动的幅度，增强大厦的舒适度。下列说法正确的是（　　）

A、要达到最好的减震效果，配重块的摆动频率需与大厦振动频率相等，且步调相同 B、要达到最好的减震效果，配重块的摆动频率需与大厦振动频率相等，且步调相反 C、该阻尼器将机械能转化为内能 D、将铁制配重块换成水泥块，不会影响阻尼器的阻尼效果

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7、汽车的HUD（平视显示器）的应用使驾驶员不必低头就能看到相关信息，提高驾驶安全性。如图所示为HUD系统简化光路图，光线从光源出发经固定反射镜反射，再经自由反射镜（可绕

O

点旋转）反射，以入射角

θ

射向挡风玻璃后反射进入人眼，形成虚像。由于光线在挡风玻璃内、外表面都存在反射，反射形成的两条光线同时进入人眼可能会形成重影。图中小段的挡风玻璃内、外表面可认为平整且相互平行，下列说法正确的是（　　）

A、增大

θ

，可使光在外表面上发生全反射 B、

θ

越大，重影越明显 C、使用红光比使用紫光更有利于减弱重影 D、若需要降低虚像的高度，可使自由反射镜顺时针旋转

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8、如图，水平面上

O

与

O^{'}

点分别放置等量异种点电荷

+ Q

与

- Q

，两个半径均为

R

的四分之一圆弧光滑细管

A B

与

B C

在

B

处平滑连接，

B C

放置在水平面上，其圆心为

O ， A B

所在平面垂直平分线段

O O^{'}

，现让一质量为

m

、电荷量为

+ q

的小球从

A

处静止释放进入细管，从

C

处离开，重力加速度大小为

g

，下列说法正确的是（　　）

A、小球经

B

处时动能大于

m g R

B、小球从

B

到

C

过程中，点电荷

- Q

对其做正功 C、小球在

C

处动能小于

m g R

D、小球从

B

到

C

过程中，电势能不变

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9、2024年11月15日，天舟八号货运飞船与轨道高度约为400公里（低于地球同步轨道高度）的中国空间站成功对接，首次将用于未来月球基地建设的“月壤砖”送至空间站进行科学实验。月壤砖将被放在空间站外部的固定支架上进行长期暴露，深入了解其在宇宙射线、高真空、极端温度变化等条件下的性能变化规律，下列说法正确的是（　　）

A、进行暴露实验时，月壤砖受到合外力为零 B、若空间站轨道高度经调整后略微增加，月壤砖绕地速率也会增加 C、月壤砖随空间站运动的周期小于24小时 D、若实验过程月壤砖因环境影响分裂出微粒，这些微粒将马上坠向地球

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10、如图甲，在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，发电机产生的电动势随时间变化的规律如图乙所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为

n_{1} ： n_{2} = 5 ： 1

，规格为“

1.8 V ， 0.9 W

”的灯泡正常发光，除金属线框和灯泡外的电阻不计，下列说法正确的是（　　）

A、电动势的有效值为

10 \sqrt{2} V

B、

0.05 s

时，金属线框可能处于图甲中位置 C、流过金属线框的电流为

2.5 A

D、金属线框的电阻为

10 Ω

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11、某介质中有沿

x

轴负方向传播的机械波，如图为

t = 0

时刻的波形图，

P

为波源（平衡位置位于

x = 0.8 m

处），已知

t = 0.2 s

时，平衡位置位于

x = 0.1 m

处的质点

Q

第一次到达位移最大处，下列说法正确的是（　　）

A、该机械波为纵波 B、该机械波的周期为

0.2 s

C、该机械波的波速为

1.5 m / s

D、从

t = 0

到

t = 1 s

，质点

Q

运动的路程为

1 m

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12、中国科学院近代物理研究所成功合成出新核素锕

203 (​_{89}^{203} Ac)

，锕

203 (​_{89}^{203} Ac)

的衰变方程为

​_{89}^{203} Ac \to ​_{87}^{199} Fr + X

，下列说法正确的是（　　）

A、

​_{89}^{203} Ac

发生的是

β

衰变 B、由

X

组成的射线具有较强的穿透性 C、

​_{87}^{199} Fr

的比结合能大于

​_{89}^{203} Ac

的比结合能 D、通过化学方法可以改变锕

203 (​_{89}^{203} Ac)

的半衰期

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13、如图1所示，某团队利用感应加速器和质谱仪研究核反应。感应加速器中励磁电流大小

i = I_{m} \sin ω t

，预设的电子加速轨道半径为

R_{1}

，轨道处磁感应强度大小为

k i

，

k

为定值。质谱仪中各组件均沿轴线对齐。静电分析器由两块平行正对的

90 °

弧形铜板构成，板间轴线半径为

R_{2}

，电压为

U

，距离为

d (≪ R_{2})

。磁分析器由一根

90 °

弧形细铜管构成，其轴线半径也为

R_{2}

，匀强磁场方向垂直纸面向内。

电子在轨道上被加速到最大速度时被引出，撞击靶材，撞击时因速度变化而辐射 $γ$ 光子， $γ$ 光子触发 $_{4}^{9} Be$ 核反应，不考虑电子与 $_{4}^{9} Be$ 核的直接反应。核反应结束后，将产物和部分未反应的 $_{4}^{9} Be$ 无损无污染注入（图中以箭头表示）离子仓。离子仓通过气化、电离等环节将待测样品处理成为电荷量为 $e$ 、速度较小的单核正离子。正离子飘进加速电场被加速，部分离子先后通过静电分析器、磁分析器，被法拉第杯完全吸收，单位时间内吸收的离子个数为 $n$ 。不能通过的离子被各接地器壁吸收。现保持磁分析器的磁感应强度大小恒为 $B$ ，测得 $n - U$ 关系如图2所示。

假定每一个电子撞击靶材时只辐射一个 $γ$ 光子，且 $γ$ 光子最大能量等于电子的动能。电子质量为 $m_{e}$ ， $1 u = 931.5 MeV / c^{2}$ ，补充数据如表格所示。不考虑离子间作用力、各过渡段的场。

可能用到的原子核质量（单位：u）

原子核	质量	原子核	质量
$_{0}^{1} n$	$1.0087$	$_{2}^{5} He$	5.0121
$_{1}^{1} H$	$1.0078$	$_{3}^{6} Li$	6.0151
$_{1}^{2} H$	$2.0141$	$_{3}^{7} Li$	7.0160
$_{1}^{3} H$	$3.0160$	$_{4}^{8} Be$	8.0053
$_{2}^{4} He$	$4.0026$	$_{4}^{9} Be$	9.0122

(1)、求能通过静电分析器的离子动能

E_{k}

的表达式；

(2)、求能通过磁分析器的离子质量

m

的表达式；

(3)、已知图2中最高峰对应

_{4}^{9} Be

核，

①判断次高峰对应的原子核种类和核反应方程式；

②已知某个静止的 $_{4}^{9} Be$ 核发生①中所求反应后，产物总动能为0.09MeV，求触发此次核反应的 $γ$ 光子能量 $E$ 。（单位MeV，结果保留三位有效数字）

(4)、为产生能量为

ε

的

γ

光子，求感应加速器励磁电流最小峰值

I_{m}

的表达式。

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14、如图所示，在足够大的光滑水平绝缘桌面上，虚线MN的右侧充满竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为

B

。一个质量为

m

、边长为

d

的

N

匝闭合正方形线框从左侧的桌面滑入磁场，线框的右边与虚线平行，速度方向与虚线垂直，初速度记为

v_{0}

，大小可以调节。图示时刻线框的右边恰好进入磁场，不考虑电磁辐射。

(1)、若线框的电阻为

R

，不计线框的自感，线框能完全进入磁场，求

①图示时刻感应电流 $I$ 的大小；

②线框完全进入磁场时的速度 $v_{1}$ ；

(2)、若线框处于超导状态，自感系数为

L

，求线框回路储存磁能的最大值

E_{B}

；

（公式提示：自感电动势 $E_{L} = L \frac{Δ I}{Δ t}$ ，简谐运动的势能 $E_{p} = \frac{1}{2} k x^{2}$ ）

(3)、若线框的电阻为

R

，考虑自感但自感系数未知。已知线框能完全进入磁场且完全进入时的速度为

\frac{1}{2} v_{0}

。求线框完全进入磁场后直到电流为零，流过导线横截面的电量

q_{2}

。

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15、如图所示，科学馆的一套游戏装置由水平地面AB、竖直台阶BC、足够长的水平地面CD、一段固定在竖直平面的薄壁硬管道和一段匀质的长木方组成，其中管道中段为轴线半径为

R = 0.4 m

、圆心为

O

的圆管，管道两端水平，底部略微错开，两端的下沿、地面AB、木方上表面等高，木方高度为

h = 0.2 m

。一个大小刚好通过管道的小铅块以初速度

v_{0} = 4 m / s

滑上

A

端，先后通过管道和木方上表面并以

v_{1} = 3 m / s

的末速度从木方右端抛出。小铅块通过图中

P

处时与管道没有作用力。已知小铅块和木方的质量相等，小铅块的尺寸远小于木方的长度。除小铅块和木方之间，不计其余各处摩擦。

(1)、求小铅块抛出时，木方的速度大小

v_{2}

；

(2)、求小铅块落到水平地面CD时，小铅块与木方右端的距离

Δ x

；

(3)、求连线OP与竖直线OQ夹角

θ

的余弦值；

(4)、现将木方沿图中虚线位置切成长度比为

k : (1 - k)

的左右两段，然后分别放回原处，让小铅块重复前述操作，发现小铅块恰好不从木方右端抛出。求

k

的值。

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16、如图所示，上端开口的圆柱形气缸B固定在地面上，下端开口的圆柱形气缸A外径刚好等于气缸B的内径，二者内部空间的横截面积分别为S和

\frac{6}{5} S

，气缸A的内部高度是H。状态1中，气缸A下端与气缸B底部的高度差为

\frac{1}{6} H

，封闭着一定质量的高温气体。随着气体温度缓慢降至与环境温度相同，气缸A下端刚好降至与气缸B底部等高，为状态2。用竖直向上缓慢增大的力F向上拉气缸A，直至气缸A下端与气缸B底部的高度差恢复为

\frac{1}{6} H

，为状态3。环境温度为T₀ ，大气压强为p₀ ，从状态1到状态2过程中气体内能减少0.55p₀SH，气缸A的重力等于0.12p₀S。视缸内气体为理想气体，气缸导热性能较好，不考虑气缸之间的摩擦和漏气。求：

(1)、状态1中，封闭气体的温度T₁；

(2)、状态1到状态2过程中，气体与环境之间传递的热量Q（以气体吸热为正）；

(3)、状态3中力F大小的表达式。

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17、某同学为完成电容器系列实验，准备了如下器材：一只电解电容器（标称

470μF

、25V）、一块电池（标称9V）、一个定值电阻（标称

20 k Ω

）、一块灵敏电流表（量程

±300μA

，内阻

2.5 k Ω

）、一块数字多用电表（选用直流20V挡，内阻为

1 M Ω

）、一只电感（标称

470μH

）、一只电压传感器及电脑、一块机械秒表、开关和导线若干。

(1)、在“观察电容器的充电现象”实验中，图1是准备过程中的器材及连接方式的局部照片，除黑表笔外，电池、开关等均已连接完毕；图2是测量过程中的灵敏电流表照片，读数为

μA

。实验观察到，灵敏电流表的示数开始阶段逐渐减小，但减小到

10μA

左右就不再变化。请根据这一现象判断测量过程中黑表笔实际接触的是（在“—”和“

G

”）接线柱。

(2)、利用图1电路完成“观察电容器的放电过程”实验，断开开关，利用多用电表的内阻放电。实验时，在多用电表旁边摆放一只机械秒表，读取多组电压值和对应时刻，作出如图3所示的

U - t

图线，可以看出，电压越小电压变化越（选填“快”或“慢”）。该同学发现图线与课本上氡元素衰变的

\frac{m}{m_{0}} - t

图线非常相似，则该放电过程的“半衰期”大约是s。

(3)、利用图3完成“探究电容器两极板间电势差跟所带电荷量的关系”实验。

t = 0

时电容的放电电流为

I =

μA

（保留两位有效数字）。由图线得下表：

时间范围	电压变化 $Δ U$	电量变化 $Δ Q$
$60 s - 180 s$	$8.3 - 6.5 = 1.8 V$	0.86mC
$180 s - 300 s$	$6.5 - 5.1 = 1.4 V$	0.69mC
$300 s - 420 s$	$5.1 - 4.0 = 1.1 V$	$Δ$