2017 西城高三一模物理试题及答案官方完美版(2)

24.（20分）

在长期的科学实践中，人类已经建立起各种形式的能量概念及其量度的方法，其中一种能量是势能。势能是由于各物体间存在相互作用而具有的、由各物体间相对位置决定的能。如重力势能、弹性势能、分子势能、电势能等。

（1）如图1所示，内壁光滑、半径为R的半圆形碗固定在水平面上， 将一个质量为m的小球（可视为质点）放在碗底的中心位置 C处。现给小球一个水平初速度v0（v0?2gR），使小球在 碗中一定范围内来回运动。已知重力加速度为g。

A O v0 C 图1

R B h

a. 若以AB为零势能参考平面，写出小球在最低位置C处的机械能E的表达式； b. 求小球能到达的最大高度h；说明小球在碗中的运动范围，并在图1中标出。 （2）如图2所示，a、b为某种物质的两个分子，以a为原点，沿两分子连线建立x轴。如果

选取两个分子相距无穷远时的势能为零，则作出的两个分子之间的势能Ep与它们之间距 离x的Ep-x关系图线如图3所示。

a．假设分子a固定不动，分子b只在ab间分子力的作用下运动（在x轴上）。当两分子间距离为r0时，b分子的动能为Ek0（Ek0 < Ep0）。求a、b分子间的最大势能Epm；并利用图3，结合画图说明分子b在x轴上的运动范围；

b．若某固体由大量这种分子组成，当温度升高时，物体体积膨胀。试结合图3所示的Ep-x关系图线，分析说明这种物体受热后体积膨胀的原因。

a O b

x

图2

参考答案

13．C 14．A 15．C 16．C 17．C 18．D 19．B 20．D 21．（18分）

（1）1，8 （4分）

（2）① BD ② 匀速直线 ③ 作图略，0.95-1.05 ④A （10分） ⑤ 根据牛顿第二定律，可得a?线，斜率为

F，其中M+m为定值，所以a-F图像为过原点的直M?m1。 （4分） M?m 22．（16分） （1）（6分）ab杆切割磁感线产生感应电动势 E = Blv

E根据全电路欧姆定律 I?

R?r代入数据解得 I=0.80A ，方向从M到P （2）（4分）杆做匀速直线运动，拉力等于安培力

根据安培力公式有 F = BIl 代入数据解得 F = 0.16N （3）（6分）撤去拉力后，根据能量守恒

12电路中产生的焦耳热 Q?mv?0.2 J

2R根据焦耳定律Q=I2R总t可知 QR?Q

R?r代入数据解得 Q R = 0.16J 23．（18分） （1）（8分）电子在垂直于板面方向做匀加速直线运动 y?平行板面方向做匀速直线运动 L = v0t 根据牛顿第二定律 Ee = ma 在匀强电场中 U = Ed

21UeL联立以上各式解得 y? 2dmv0212at 2根据功的定义 W?Eey

222UeL

解得 W?22dmv02

222UeL

（2）（5分）电场力做功与路径无关，所以 W??Eey?22dmv02根据动能定理 W??11mvc2?mv0?2 22U2e2L22?解得 vc?v0?222

dmv0（3）（5分）这种电场不可能存在。

如图1所示，粒子沿两个不同的路径，从a→b，和从a→c→d→b，电场力做功不相同，即电场力做功与路径有关，违背了静电场的基本性质，所以这样的电场不可能存在。

或：如果存在这样的电场，根据等势面的特点，它的等势面ac、bd应该如图2所示，a、

c a b两点的电势差Uab应该等于c、d两点的电势

b d 差Ucd，即Uab=Ucd。从图中可以看出，a、b

E 两点的距离等于c、d两点的距离，ab处的场

强大于cd处的场强。根据U=Ed，可得Uab>Ucd。图2 所以这样的电场不可能存在。

24.（20分）

（1）a. （3分）小球的机械能E?a c d E 图1

b 12 mv0-mgR2

A M h O v0 C

B N h

b. （5分）以水平面为零势能参考平面 1根据机械能守恒定律 mv02?mgh

2

2解得 h?v0

2g

（2）a. （7分）当b分子速度为零时，此时两分子间势

能最大根据能量守恒，有Epm =Ek0-Ep0 由Ep-x图线可知，当两分子间势能为Epm时， b分子对应x1 和 x2两个位置坐标，b分子 的活动范围△x = x2 - x1，如图所示。

小球在碗中的M与N之间来回运动，M与N等高，如图所示。

△x x1 Epm -Ep0 x2

b. （5分）当物体温度升高时，分子在x=r0处的平均动能增大，分子的活动范围△x将增大。

由Ep-x图线可以看出，曲线两边不对称，x < r0时曲线较陡，x > r0时曲线较缓，导

致分子的活动范围△x主要向x >r0方向偏移，即分子运动过程中的中间位置向右偏移，从宏观看物体的体积膨胀。（或：当温度升高时，△x增大，x >r0方向增大的多；

或两分子间的平均距离（x1+x2 ）/2增大等。只要观点合理均可给分）

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