2015湖南雅礼中学二模理综试题及答案【理科综合】(3)

₁接在电源上时，路端电压较高，电源效率高；即A正确、B错误；电源的输出功率，故当时电源的输出功率最大，由图可知，，联立前两式可知，故R₂接在电源上时，电源的输出功率大，所以C错误、D正确。
21．如图所示，质量为3m的重物与一质量为m的线框用一根绝缘细线连接起来，挂在两个高度相同的定滑轮上，已知线框电阻为R，横边边长为L，水平方向匀强磁场的磁感应强度为B，磁场上下边界的距离、线框竖直边长均为h。初始时刻，磁场的下边缘和线框上边缘的高度差为2h，将重物从静止开始释放，线框穿出磁场前，若线框已经做匀速直线运动，滑轮质量、摩擦阻力均不计。则下列说法中正确的是  (    )
A．线框进入磁场时的速度为
B．线框穿出磁场时的速度为
C．线框通过磁场的过程中产生的热量Q=
D．线框进入磁场后，若某一时刻的速度为v，则加速度为
【答案】ACD
【解析】线框进入磁场前，线框和重物整体受力分析，有合力，可得匀加速直线运动的加速度。线框刚好进入磁场时，位移为，根据可得，选项A对。线框穿出磁场时，已经做匀速直线运动，那么重物也是匀速直线运动，拉力。对线框受力分析有拉力竖直向上，自身重力竖直向下，以及竖直向下的安培力，所以有,可得速度,选项B错。从释放到线框离开磁场的过程，对整体根据能量守恒有，整理可得，选项C对。线框进入磁场后，若某一时刻的速度为v，则有安培力,对整体分析有，可得加速度，选项D对。
第Ⅱ卷　(非选择题，共174分)
三、非选择题：包括必考题和选考题两部分。第22题～第32题为必考题，每个试题考生都必须作答。第33题～第40题为选考题，考生根据要求作答。
(一)必考题(11题，共129分)
22．(6分）.小明同学在学完力的合成与分解后，想在家里做实验验证力的平行四边形定则.他从学校的实验室里借来两只弹簧测力计，按如下步骤进行实验.
A.在墙上贴一张白纸用来记录弹簧弹力的大小和方向
B.在一只弹簧测力计的下端悬挂一装满水的水杯， 记下静止时弹簧测力计的读数F.
C.将一根大约30 cm长的细线从杯带中穿过，再将细线两端拴在两只弹簧测力计的挂钩上.在靠近白纸处用手对称地拉开细线，使两只弹簧测力计的读数相等，在白纸上记下细线的方向和弹簧测力计的读数.如图甲所示.
D.在白纸上按一定标度作出两个弹簧测力计的弹力的图示（两弹力夹角为60度），如图乙所示，根据力的平行四边形定则可求出这两个力的合力F′. 


（1）在步骤C中，弹簧测力计的读数为______N.
（2）在步骤D中，合力F′=________N.（保留2位有效数字）
（3）若_______________________________________，就可以验证力的平行四边形定则.
【答案】（1）3.00N（2）5.2 （3）F′近似在竖直方向，且数值与F近似相等．
【解析】在步骤C中，由力的图示，知道，弹簧测力计的读数为3.00N；在步骤D中，由平行四边形定则，F合＝5.2N；若F′近似在竖直方向，且数值与F近似相等，就可以验证力的平行四边形定则。
23.某实验小组探究一种热敏电阻的温度特性。现有器材：直流恒流电源(在正常工作状态下输出的电流恒定)、电压表、待测热敏电阻、保温容器、温度计、开关和导线等。
(1)若用上述器材测量热敏电阻的阻值随温度变化的特性，请你在如图所示的实物图上连线。
(2)实验的主要步骤：
①正确连接电路，在保温容器中注入适量冷水，接通电源，调节并记录电源输出的电流值；
②在保温容器中添加少量热水，待温度稳定后，闭合开关，
　　　　，　　　　　，断开开关。
③重复第②步操作若干次，测得多组数据。
(3)实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值，并据此绘得如图所示的R-t关系图线，请根据图线写出该热敏电阻的R-t关系式：R=　　　　+　　　　t(Ω)。(保留三位有效数字)
【答案】(1)实物连线图见标准解答  (2)记录温度计数值　记录电压表数值   (3)100　0.390
24.如图所示为仓储公司常采用的“自动化”货物装卸装置，两个相互垂直的斜面固定在地面上，货箱A（含货物）和配重B通过与斜面平行的轻绳跨过光滑滑轮相连．A装载货物后从h＝8.0 m高处由静止释放，运动到底端时，A和B同时被锁定，卸货后解除锁定，A在B的牵引下被拉回原高度处，再次被锁定．已知θ＝53⁰，B的质量M为1.0×10³ kg，A、B与斜面间的动摩擦因数均为μ＝0.5，滑动摩擦力与最大静摩擦力相等， g取10 m/s²，sin53⁰＝0.8，cos53⁰＝0.6．
（1）为使A由静止释放后能沿斜面下滑，其质量m需要满足什么条件？
（2）若A的质量m＝4.0×10³ kg，求它到达底端时的速度v；
（3）为了保证能被安全锁定，A到达底端的速率不能大于12 m/s．请通过计算判断：
当A的质量m不断增加时，该装置能否被安全锁定．

24．【解析】
（1）设左斜面倾角为θ，左斜面倾角为β，货箱由静止释放后能沿斜面下滑，则
        F_合>0 
mgsinθ-Mgsinβ-μmgcosθ-μMgcosβ >0------------1分
m >2.0×10³ kg------------1分
（2）对系统应用动能定理：
mgh-Mg(hsinβ/sinθ)-( μmg cosθ+μMgcosβ)(h/sinθ) =(1/2)(M+m) v²------------2分
v ------------1分
另解：本小题也可用牛顿第二定律求解：
由F_合=ma
mgsinθ-Mgsinβ-μmgcosθ-μMgcosβ=（M+m）a------------1分
a=2m/s² -------------1分
由运动学方程 v²=2aL-------------1分
L=h/sinθ  
v   -------------1分
（3）当A的质量m与B的质量M 之间关系满足m>>M时，货箱下滑的加速度最大，
到达斜面底端的速度也最大，此时有
mgsinθ-μmgcosθ=ma_m-------------1分
a_m=5m/s²-------------1分
v²=2a_mL-------------1分
货箱到达斜面底端的最大速度v=10m/s<12m/s-------------1分
所以，当A的质量m不断增加时，该运输装置均能被安全锁定-------------1分