1、2017-2018 学年浙江省杭州市高二（下）期末物理试卷一、选择题（本题共 13 小题，每小题 3 分，共 39 分每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分）1.下列叙述中的物理单位不属于国际单位制中力学基本单位的是（ ）A. 张阿姨买了一袋苹果质量是 5kgB. 王叔叔的茶杯高度是 20cmC. 梁老师的身高是 1.78mD. 应同学百米跑的成绩是 11.23s【答案】B【解析】【详解】质量单位 kg 是国际单位制中的基本单位，长度单位中 m 是基本单位，但 cm 不属于国际单位制中的基本单位，时间单位中的 s 时国际单位制中的基本单位，本题选不是国际单位
2、制中的基本单位的，故选 B。2.第 19 届亚洲运动会将于 2022 年 9 月 10 日9 月 25 日在中国杭州举行。杭州是中国第三个取得夏季亚运会主办权的城市，图中的“莲花碗”是田径的主赛场，下列关于亚运会田径项目的叙述正确的是( )A. 研究短跑运动员终点撞线时可将运动员看成质点B. 在田径比赛中跑步运动员的比赛成绩是一个时间间隔C. 短跑运动员跑 100m 和 200m 都是指位移D. 高水平运动员 400m 比赛的平均速度有可能大于其他运动员 200m 比赛的平均速度【答案】B【解析】【详解】研究短跑运动员终点撞线时，其自身大小不能忽略，所以不可以看做质点，故 A 错误；在田径比赛
3、中跑步运动员的比赛成绩是个时间段，故是一个时间间隔，故 B 正确；短跑运动员跑 200m 时，不是一条直线，故 200m 是路程而不是位移，故 C 错误；400m 比赛时位移为零，故平均速度为零，不可能大于 200m 时的平均速度，故 D 错误。故选 B。3.下列与物理学史相关的叙述正确的是（ ）A. 开普勒发现了万有引力定律B. 亚里士多德最早提出了惯性的概念C. 卡文迪许测定了静电力常量D. 牛顿第一定律是牛顿在伽利略和笛卡尔工作的基础上提出的【答案】D【解析】【详解】牛顿发现的万有引力定律，故 A 错误；牛顿首先提出了惯性的概念，故 B 错误；卡文迪许通过扭秤实验验证了万有引力定律，并测
4、出了引力常量，没有测出静电力常量，故 C错误；牛顿在伽利略和笛卡尔工作的基础上提出了牛顿第一定律，故 D 正确。所以 D 正确，ABC 错误。4.下雨时雨水从屋檐滴落是生活中常见的现象，如图所示。假设屋檐某一位置每隔相同的时间无初速滴落一滴雨滴，不计空气阻力，雨滴可看成质点且处在无风的环境中，则下列说法正确的是（题目涉及到的雨滴都已滴出且未落地） （ ）A. 相邻雨滴之间的距离保持不变B. 相邻雨滴之间的速度之差保持不变C. 相邻雨滴之间的距离越来越小D. 相邻雨滴之间的速度之差越来越大【答案】B【解析】【详解】两物体均做自由落体运动，设后释放小球运动的时间为 t，则先释放小球运动时间为 t+
5、 t，则两球的距离 x= g（ t+ t） 2 gt2=g tt，越来越大，故 AC 错误；设后释放小球运动的时间为 t，则先释放小球运动时间为 t+ t，则两球的相对速度 v=g（ t+ t） gt=g t，为一个定则，故 B 正确，D 错误。所以 B 正确，ACD 错误。5.如图所示，水平桌面上静止地叠放了三个苹果，下列说法正确的是（ ）A. 1 号苹果由于放在最上面，所以 1 号苹果没有发生弹性形变B. 1 号苹果对 2 号苹果的压力竖直向下，3 号苹果对 2 号苹果的支持力竖直向上C. 1 号苹果受到的支持力是由 2 号苹果的弹性形变产生的D. 如果桌面是光滑的，则 3 个苹果不可能处
6、于图示的平衡状态【答案】C【解析】【详解】1 号苹果由于放在最上面，1 号与 2 号间存在相互挤压，所以存在弹性形变，故 A错误；由于苹果的接触面是否水平不能确定，故压力是否竖直不能确定，故 B 正确；1 号苹果在重力作用下向下积压 2 号苹果，使得 2 号苹果发生弹性形变产生，这个弹性形变要恢复，就给 1 号苹果一个支持力，故 C 正确；整体分析，三个苹果收竖直的重力和竖直的支持力平衡而静止，在水平方向不受外力，故桌面光滑时，它们仍能处于平衡状态，故 D 错误。所以C 正确，ABD 错误。6.下列表述中最符合实际情况的是（ ）A. 某高中同学做一次引体向上的上升过程中克服重力做功约为 25J
7、B. 将一个鸡蛋从胸前举过头顶，克服重力做功约为 10JC. 篮球从 2m 高处自由下落到地面的过程中，重力做功的功率约为 20WD. 某高中同学步行上楼时克服重力做功的功率约为 10kW【答案】C【解析】【详解】高中的同学体重约 60kg，在一次引体向上的过程中向上的位移约 0.5m，则克服重力做的功： W=mgh=60100.5=300J故 A 错误；一个鸡蛋的质量约为 50g=0.05kg，将一个鸡蛋从胸前举过头顶，位移约 0.4m，克服重力做功约为： W=mgh=0.05100.4=0.2J，故 B错误；篮球的质量约 0.6kg，篮球从 2m 高处自由下落到地面的过程中，重力做的功：W
8、=mgh=0.6102=12J，篮球下落的时间： ，功率约为：，故 C 正确；高中的同学体重约 60kg，楼层的高度约为 3m，则高中同学步行上楼时，每秒钟向上的高度约为 0.3m（两个台阶） ，每秒钟上楼克服重力做功：W=mgh=50100.3=150J，功率： ，故 D 错误。所以 C 正确，ABD 错误。7.如图所示，是杭州 G20 演出过程中的一个场景由全息技术产生的一把巨大的扇子正徐徐打开，则下列关于扇面上 A、B 两点（这两点跟着扇面打开而转动，始终处于同一个圆的同一条半径上）说法正确的是（ ）A. A、B 两点在相同时间内的位移相同B. A、B 两点在相同时间内的路程相同C. A
9、 点的角速度比 B 点大D. A 点的向心加速度比 B 点大【答案】D【解析】【详解】根据扇子的运动过程， A 点的位移大于 B 点位移，故 A 错误；扇子打开的过程中，做圆周运动， A、 B 两点的角速度相等，根据 v=r ， A 点的半径大于 B 点， A 点的线速度大于 B 点，所以 A 点运动的路程大于 B，故 BC 错误；根据 a= 2r， A 点的半径大于 B 点， A 点的向心加速度比 B 点大，故 D 正确。所以 D 正确，ABC 错误。8.2018 年 3 月 2 日上映的厉害了我的国的票房和评分都极高。影片中展示了我们中国作为现代化强国的方方面面的发展与进步。如图是影片中几
10、个场景的截图，则下列说法正确的是（ ）A. 甲图中火箭点火后加速上升阶段，舱内的物体处于失重状态B. 乙图中的光伏电池能把太阳光的光能全转化为内能C. 丙图中静止站立在电缆上的工作人员受到的合力垂直于倾斜的电缆D. 丁图中某根钢索对桥面的拉力和桥面对该钢索的拉力是一对作用力和反作用力【答案】D【解析】【详解】甲图中火箭点火后加速上升时，加速度向上，处于超重状态，故 A 错误；乙图中的光伏电池能把太阳光的光能转化为电能，并不能全部转化成内能，故 B 错误；丙图中静止站立在电缆上的工作人员受到的合力为 0，故 C 错误；丁图中某根钢索对桥面的拉力和桥面对该钢索的拉力为相互作用，故是一对作用力和反作
11、用力，故 D 正确。所以 D 正确，ABC 错误。9.电视机显像管的阴极工作时能发射电子，荧光屏被电子束撞击就能发光。可是，很细的束电子打在荧光屏上只能产生一个亮点。如图所示，为使电子束偏转，产生一幅画面，需要在管颈安装偏转线圈来提供偏转磁场。如果要使电子束打在荧光屏上的位置由 A 逐渐向 B 点移动，则下列关于偏转磁场说法正确的是A. 偏转磁场应该是匀强磁场，方向垂直于纸面向里B. 偏转磁场应该是匀强磁场，方向垂直于纸面向外C. 偏转磁场应该是先垂直于纸面向外，其磁感应强度逐渐减小为 0，然后反方向增大D. 偏转磁场应该是先垂直于纸面向里，其磁感应强度逐渐减小为 0，然后反方向增大【答案】C
12、【解析】【详解】要使电子束打在荧光屏上 A 点，电子束所受的洛伦兹力方向向上，根据左手定则可以得知，偏转磁场的方向应该由里向外。要使电子束打在荧光屏上 B 点，电子束所受的洛伦兹力方向向下，根据左手定则可以得知，偏转磁场的方向应该由外向里。要使电子束在荧光屏上的位置由 B 向 A 点移动，电子在偏转磁场中运动的半径先增大后减小，根据洛伦兹力提供向心力可得： ，则电子在磁场中圆周运动的半径公式 ，故偏转磁场应该是先垂直于纸面向外，其磁感应强度逐渐减小为零，然后反方向增大。故 C 正确，ABD 错误。10.空间站建设是中国载人航天工程战略的第三步，计划于 2020 年左右建成，2022 年全面运行
13、。朱枞鹏表示，空间站是多舱段的飞行器，所以未来空间站的“块头”将比天宫二号大，将长期在轨运行十几年，航天员在空间站驻留时间可能达到一年以上。假设空间站在离地球表面高度为 400km 的圆轨道上运行，则下列说法正确的是( )A. 空间站的角速度大于地球自转角速度B. 空间站的向心加速度大于地面的重力加速度C. 空间站的运行周期是文中提到的“十几年”D. 若天宫二号的运行轨道离地高度也是 400km，则由于空间站“块头”大，其运行速率小于天宫二号【答案】A【解析】【详解】对于卫星，根据万有引力提供圆周运动向心力，得： ，解得：， ， ，空间站的轨道半径比地球同步卫星的小，根据 ，知空间站的角速度大
14、于地球同步卫星运行的角速度，而地球同步卫星运行的角速度等于地球自转角速度，所以，空间站的角速度大于地球自转角速度，故 A 正确；空间站的轨道半径比近地卫星的大，根据 ，知空间站的向心加速度小于近地卫星的向心加速度，也就小于地面的重力加速度，故 B 错误；根据开普勒第三定律知卫星的轨道半径越大，周期越大，所以空间站的运行周期小于地球同步卫星的运行周期，即小于 24h，故 C 错误；空间站与天宫二号的轨道半径相等，根据 ，可知两者运行速率相等，故 D 错误。所以 A 正确，BCD 错误。11.如图是某品牌手机电池的铭牌，根据你所学的物理知识进行判断，下列说法正确的是（ ）A. “3000mAh”表
15、示该电池储存的电能最多为 10800JB. “11.55Wh”表示该电池储存的电能最多为 41580JC. 一个标注为“3V，4000F”的超级电容器容纳的电荷量肯定比该电池能释放的电荷量多D. 用匹配的充电器给电池充电，若把电池从电量为 10%充电到 40%花了 30 分钟，则充电器消耗的平均电功率为 6.93W【答案】B【解析】【详解】3000mAh 表示电池用 3000mA 的电流放电时，可以持续一个小时，其对应的是电荷量，不是电能，故 A 错误；“11.55Wh”表示该电池储存的电能最多为W=Pt=11.553600J=41580J，故 B 正确；电容中容纳的电量取决于其电压值，如果充
16、电后电压很小，则电量很小，故超级电容容纳的电量不一定比电池释放的电荷量多，故 C 错误；由W=UIt 可得： W=Uq=4.43360030%=14256J，则对应的功率 ，故D 错误。所以 B 正确，ACD 错误。12.如图所示，真空中有两个点电荷 Q1=+1.0108 C 和 Q2=+4.0108 C，分别固定在 x 坐标轴上的 x=0 和 x=6cm 的位置，则下列说法正确的是（ ）A. 在 x 轴上有两个场强为 0 的点B. 在 x=1.2cm 处场强为 0C. 在 x 轴上的 x6cm 的区域场强沿着 x 的负方向D. 在 x 轴上的 x6cm 的区域场强沿着 x 的正方向【答案】D
17、【解析】【详解】场强为零时，两个点电荷在该处产生的场强大小相等、方向相反。由于两个点电荷都带正电，电荷量不等，由 知，在 x 轴上有一个场强为 0 的点，该点在 x 轴上两个点电荷之间靠近 Q1的位置，故 A 错误；设场强为 0 的点坐标为 x。则有 ，可得 x=0.02m=2cm，故 B 错误；根据电场的叠加原理知，在 x 轴上的 2cm x6cm 和 x0 的区域场强沿着 x 的负方向，在 0 x2cm 的区域场强沿着 x 的正方向，故 C 错误；根据电场的叠加原理知，在 x 轴上的 x6cm 的区域场强沿着 x 的正方向，故 D 正确。所以 D 正确，ABC 错误。13.乒乓球发球机是一
18、个很好的辅助练习者练球的工具。如甲图所示，是乒乓球发球机的实物图，乙图是简化示意图。设乒乓球桌面 ABCD 的 AB 边长为 L1，BC 边长为 L2，球网 JK 位于桌面的正中间，网高为 h；发球机简化为 EF，其中 E 点固定在 AB 边的中点，F 点为乒乓球发射点，EF 始终保持竖直，高度为 H（可调） 。乒乓球看成质点，每次均从 F 点水平发射，发射方向可以在水平面内任意调整，不计空气阻力和周围环境对乒乓球运动的影响，若球擦网而过时不计球和网之间的相互作用，不考虑乒乓球的旋转，则下列说法正确的是（ ）A. 要让乒乓球能越过球网，最小发射速率一定为B. 若乒乓球的发射速率超过 ，则乒乓球
19、一定会落在边界 CD 之外C. 只要 H 大于 h，就一定能设置合适的发球速率，使球落在 JKCD 区域D. 调整 H 和 h 的高度，若球以垂直于 AB 边的方向发射能够擦网而过后直接落到 JKCD 边上，则适当调整发射方向后，只要是落在 CD 边界上的球一定是擦网而过的【答案】D【解析】【详解】要让乒乓球能越过球网，则在乒乓球到达网前下落的轨道： ，水平方向的位移： ，最小发射速率一定为： ，故 A 错误；从抛出点到角 C、 D时水平位移最大，故最大水平位移为： ；当发射的速度等于 时，则，可知发射的速度等于 时乒乓球有可能落在界内，故 B 错误；该情景中，存在乒乓球刚好过网和球刚好不出界
20、的临界条件，结合高度求出平抛运动的时间，根据水平位移和时间可以求出最小初速度、最大初速度与 H、 h 对应的条件，可知并不是只要 H 大于 h，就一定能设置合适的发球速率，使球落在 JKCD 区域，故 C 错误；结合高度求出平抛运动的时间，可以发现调整 H 和 h 的高度，若球以垂直于 AB 边的方向发射能够擦网而过后直接落到 JKCD 边上，则适当调整发射方向后，只要是落在 CD 边界上的球一定是擦网而过的，故 D 正确。所以 D 正确，ABC 错误。二、选择题（本题共 3 小题，每小题 2 分，共 6 分每小题列出四个备选项中至少有一个是符合题目要求的全部选对的得 2 分，选对但不全的得
21、1 分，有选错的得 0 分）14.关于下列四幅图的说法正确的是（ ）A. 甲图中，若此时电路中电流方向为逆时针，则是电场能在转化为磁场能B. 乙图中，要实现光纤通讯，则要求外套的折射率大于内芯的折射率C. 丙图是电子束穿过铝箔后的衍射图样，该实验能说明粒子具有波动性D. 丁图中的调制方法叫做调幅【答案】AC【解析】【详解】甲图中，若此时电路中电流方向为逆时针，则有电容器处于放电状态，则是电场能在转化为磁场能，故 A 正确；发生全反射的条件是光由光密介质射入光疏介质，所以内芯的折射率大。且光传播在内芯与外套的界面上发生全反射，故 B 错误；丙图是电子束穿过铝箔后的衍射图样，该实验现象说明实物粒子
22、也具有波动性，故 C 正确；调制共有两种方式：一是调幅，即通过改变电磁波的振幅来实现信号加载；另一是调频，即通过改变频率来实现信号加载电磁波，而丁图中的调制方法叫做调频，故 D 错误。所以 AC 正确，BD 错误。15.图甲为一列简谐横波在 t=2 s 时的波形图，图乙为介质中平衡位置在 x=1.5 m 处的质点P（图中未画出）的振动图象，质点 Q（图中未画出）是平衡位置为 x=2 m 的质点，下列说法正确的是A. 该波波速为 0.5 m/sB. 该波沿 x 轴正方向传播C. 当 t=2 018 s 时， Q 质点处于波峰的位置D. 在 02 018 s 时间内， Q 运动的路程为 8 072
23、 cm【答案】AD【解析】【详解】由图甲可得：波长 =2m，由图乙可得：周期 T=4s，故波速 ，故 A 正确；由图乙可得： t=2s 时质点 P 在平衡位置向下振动，故由图甲可得：波向左传播，故 B 错误； t=2018s=504T+2s，故当 t=2018s 时， Q 质点振动和 t=2s 时一致，故由图甲可得：质点Q 处于波谷位置，故 C 错误；在 02018s 时间内， Q 运动的时间 ，故运动路程 s=2018A=20184cm=8072cm，故 D 正确。所以 AD 正确，BC 错误。16.有关下列四幅图的说法正确的是（ ）A. 甲图中，球 m1以速度 v 正碰球 m2，碰撞过程中
24、机械能一定守恒B. 乙图说明光电效应中饱和电流小的对应的遏止电压大C. 丙图（天然放射现象）中，射线由 粒子组成，射线为 射线，射线由 粒子组成D. 丁图中，链式反应属于原子核的衰变，反应快慢不受外界压强和温度的影响【答案】C【解析】【详解】甲图中，两球碰撞过程中动量守恒，机械能不增加，但机械能不一定守恒，故 A 错误；乙图中，图中光的颜色保持不变的情况下，即光的频率不变的情况下，根据爱因斯坦光电效应方程 Ek=h W0，知光电子的最大初动能不变，知遏止电压也不变，故 B 错误；丙图中，由左手定则可知，带正电，则射线由 粒子组成。不带电，射线是 射线，射线粒子带负电，则射线由电子组成，故 C
25、正确；丁图所示的链式反应属于重核裂变，不是衰变，故 D 错误。所以 C 正确，ABD 错误。三、非选择题（本题共 8 小题，共 55 分）17.（1）如图所示，甲图和乙图是物理必修 2中“探究功与速度变化的关系”的参考案例一（由重物提供牵引力）和案例二（由橡皮筋提供牵引力） ，则下列关于这两个案例说法正确的是_（填字母） ；A甲图装置也可用于“探究加速度和力、质量的关系”的实验B甲图案例可以测定做功的具体数值，此时必须平衡摩擦力C甲图案例可以测定做功的具体数值，若用牵引小车的重物的重力作为小车所受外力的话，则要求重物的重力尽量大一些D乙图案例只要平衡摩擦力，就可以计算出橡皮筋做功的具体数值（2
26、）如图所示，是实验室常见的器材，则上述两个案例都需要用到的器材是_（填器材的字母代号）（3）由上述两个案例做的实验中挑选出一条纸带如图 3 所示（假设实验中所有操作均正确） ，则它是_（选填“甲图”或“乙图” ）案例做出来的。【答案】 (1). B (2). DE (3). 乙图【解析】【详解】（1）甲图装置由于不能测定小车的质量和重物的质量，无法“探究加速度和力、质量的关系”的实验，故 A 错误；甲图案例可以测定做功的具体数值，此时必须平衡摩擦力，才能保证重物做功全部转化为小车的动能，故 B 正确；甲图案例可以测定做功的具体数值，若用牵引小车的重物的重力作为小车所受外力的话，则要求重物的重力
27、尽量小一些，故 C 错误；乙图案例只要平衡摩擦力，此时弹簧的弹性势能全部转化为小车的动能，由于橡皮筋是变力做功，无法求得具体值，故 D 错误。所以 B 正确，ACD 错误。（2）根据实验装置甲装置所需实验器材为打点计时器，小车，重物，学生电源等，乙装置所需实验器材为打点计时器，学生电源，橡皮筋，小车，故共同需要的是小车和打点计时器，故选 DE。（3）甲装置会使纸带一直做加速运动，相邻两点间的距离越来越大；根据纸带可知，最终小车做匀速运动，说明运动一段距离后不再受力，故它是乙图做出来的。18.（1）在“练习使用多用电表”的实验中，小姚同学用多用电表的欧姆挡去测量“220V、60W 的白炽灯的灯丝
28、电阻，在测量之前，需要把多用电表的红表笔和黑表笔（图1）连接到多用电表的“+”和“”接线孔，则下列操作正确的是_（填字母） ；A应把红表笔的 A 端插入“+”孔，把黑表笔的 A 端插人“”孔B应把红表笔的 B 端插入“+”孔，把黑表笔的 B 端插人“”孔C应把红表笔的 A 端插入“”孔，把黑表笔的 A 端插入“+”孔D应把红表笔的 B 端插入“”孔，把黑表笔的 B 端插入“+”孔（2）小姚同学正确连接了红黑表笔，且选择了合适的挡位，对该灯泡的阻值进行了正确的测量，并请梁老师拍照。可惜在拍摄多用电表读数时未把多用电表的选择开关拍摄进去，如图 2 所示。你认为还能不能根据照片判断出白炽灯当前的阻值
29、？_，若能请在答题卷的横线上写出灯泡的阻值，若不能请在答题卷的横线上写“不能” ；（3）若小姚同学还想粗测图 3 中甲图所示电池的电动势，则选择开关应该旋转到图 3 中乙图的位置_（选填、或）（4）实验完毕，在小姚同学整理好器材以后，梁老师发现多用电表的选择开关位于图 3 中乙图所示的位置，则关于这种做法评价正确的是_（填字母）A该做法是不妥当的B该做法是妥当的，因为已经旋转到了 mA 挡位的最大量程C选择开关转到任意挡位都可以，因为此时多用电表已经和外电路断开了【答案】 (1). A (2). 7173 (3). (4). A【解析】【详解】 （1）为了保证电流红进黑出，同时注意 A 端为插
30、入端， B 端为探针，所以应把红表笔的 A 端插入“+”孔，把黑表笔的 A 端插人“”孔；故 A 正确，BCD 错误。（2）由 可知，灯泡正常发光时的电阻 ，而用多用电表测量的是冷态电阻，所以阻值约为额定电阻的十分之一，约为几十欧姆，故所选档位应为10 档；故读数约为 72；（3）图 3 中电源电动势为 9V，故为了准确测量，应选择直流电压档的 10V 量程，故开关应旋转到图 3 中的位置中；（4）多用电表的选择开关应旋至交流电压的最大档位或 OFF 档，而图中旋在了 mA 档位，做法是不妥当的，故选 A。19.现在很多城市都拥有多条纯电动巴士。为了研究方便，我们将电动巴士在两个站点 A、 B
31、之间的运行线路简化为水平方向上的直线运动，载人后的总质量为 8000kg，从站点 A 由静止开始启动，匀加速行驶 10s 后速度达到 10m/s；然后保持该速度行驶 300s 后关闭动力，巴士停在站点 B，巴士做匀减速运动的加速度大小为 0.5m/s2，求：（1）巴士做匀加速运动的加速度大小；（2）巴士做匀减速运动时所受阻力大小；（3） A、 B 两个站点之间的距离。【答案】 （1） a1=1m/s2 （2） f=4000N （3） x=3150m【解析】【详解】 （1）由 得 a1=1m/s2 （2）由 f=ma2 解得： f=4000N （3）由 ； ； ；联立三式可得： x=x1+x2+
32、x3=3150m20.如图所示，是一个简化后的娱乐项目示意图，游客被安全地固定在球型装备（看成质点，图中未画出）内，被弹射系统水平贴地弹出后即刻进入长为 L=5m 的水平轨道 SOO 点既是水平路面的末端，也是半圆轨道 OA 的起点，以 O 点为坐标原点建立水平向右的 x 轴。竖直半圆轨道 OA 与 AB（O、A、B 在同一条竖直线上，B 点为半圆轨道的最高点，该处切线水平）的半径均为 R=2m，它们在 A 点衔接，不计衔接处的缝隙大小和装备运行到此处的能量损失。半圆轨道 OA 的右侧是一片水域，水面略低于半径 r=2m 的水平圆盘，MN 是圆盘的竖直支架（它与半圆轨道在同一竖直面内） ，N
33、点是圆盘的圆心，M 点可以左右移动，水平圆盘不能和半圆轨道 OA 重叠。若球型装备与 SO 之间的动摩擦因数 =0.2，与两半圆轨道的摩擦不计，圆盘转轴 NM 的高度 H=2m，不计空气阻力，球型装备的质量为 50kg，在某次设备测试中，让球型装备空载运行，求：（1）为了能让装备安全到达 B 点，则弹射系统应至少给装备提供多少能量？（2）若装备恰好能安全到达 B 点，此后为让装备能落到水平圆盘上，求 M 点的坐标范围；（3）若 M 点的坐标为 x=6m，为让装备能落到水平圆盘上，求弹射系统提供给装备的能量。【答案】 （1）5000J（2） （42 +2）m；（3）5000JE5833J。【解析
34、】【分析】在最高点 B 根据牛顿第二定律求解速度，再根据能量关系可得能量大小；根据平抛运动的知识求解 x 的范围；根据平抛运动求解平抛运动的最大初速度，根据能量关系求解能量范围。【详解】 （1）在最高点 B 根据牛顿第二定律可得：根据能量关系可得：解得： E=5000J；（2）根据平抛运动的知识可得：水平方向上有： x=vBt解得：由于轨道不能重叠，所以 x 的范围为（42 +2）m；（3）由于 8m x=2 m4m，故最小能量为： E1=5000J；根据 x= v Bt解得：最大能量为：弹射系统提供给装备的能量范围为 5000J E5833J。【点睛】本题主要是考查了平抛运动的规律，知道平抛
35、运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动；解决本题的关键知道分运动和合运动具有等时性，掌握竖直方向圆周运动的临界条件的求解方法，21.如图所示，是用光传感器做双缝干涉的实验装置。激光光源在铁架台的最上端，中间是刻有双缝的挡板，下面是光传感器。光传感器是一个小盒，在图中白色狭长矩形部分，沿矩形的长边分布着许多光敏单元。这个传感器各个光敏单元得到的光照信息经计算机处理后，在荧光屏上显示出来。下列关于本实验的操作与叙述正确的是_（填字母） ；A应该在光源和双缝之间加一个单缝，才能使实验成功B下移光源，使之更靠近刻有双缝的挡板，则干涉条纹间距减小C光源不动，下移双缝挡板，使之更靠近
36、光传感器，则干涉条纹间距减小D保持光源和双缝挡板的距离不变，同时下移它们，使它们靠近光传感器，则干涉条纹间距不变用激光替代普通光源来做本实验，最主要是利用了激光的_（填字母） ；A相干性高 B平行度好 C亮度高【答案】 (1). C (2). A【解析】【详解】因激光的相干性高，则光源和双缝之间不需要加一个单缝，故 A 错误；根据双缝干涉条纹的间距公式 x= 知，若下移光源，使之更靠近刻有双缝的挡板，减小光源与双缝间距，但干涉条纹间距不变，故 B 错误；光源不动，下移双缝挡板，使之更靠近光传感器，根据双缝干涉条纹的间距公式 x= 知，即减小光源与双缝间距，那么干涉条纹间距会减小，故 C 正确；
37、保持光源和双缝挡板的距离不变，同时下移它们，使它们靠近光传感器，根据双缝干涉条纹的间距公式 x= 知，则干涉条纹间距增大，故 D 错误。所以 C 正确，ABD错误。因激光的相干性高，因此可用激光替代普通光源来做实验，故 A 正确，BC 错误。22.小姚同学做了“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验，请回答以下问题：本实验中需要测量电压，则在如图所示的器材中，应_（填字母） ；A选甲图中的器材B选乙图中的器材C都可以选D都不能选小姚在做本实验时，选择的原线圈为 100 匝，副线圈为 200 匝；他将原线圈接入学生电源中的交流电压“6V”挡位，用合适的电表测量出副线圈的电压为 13.0V，
38、则下列叙述可能符合实际情况的一项是_（填字母） 。A变压器的铁芯没有闭合B一定是电压的测量出了问题C副线圈实际匝数与标注的“200”不符，应该小于 200 匝D学生电源实际输出电压大于标注的“6V“【答案】 (1). A (2). D【解析】【详解】由图可知，甲图中多用电表，而乙图是灵敏电压表，需要测量电压，因此选用甲图，故 A 正确，BCD 错误根据理想变压器的原副线圈的电压与其匝数关系式： ，若变压器的铁芯没有闭合，则得出副线圈的电压为 0，故 A 错误；若是电压的测量出了问题，应该是小于 12V，不应该大于，故 B 错误；副线圈实际匝数与标注的“200”不符，若小于 200 匝，则上公式
39、，可知，副线圈的电压小于 12.0V，故 C 错误；若学生电源实际输出电压大于标注的“6V“，由上公式，可知，副线圈的电压可能为 13.0V，故 D 正确。所以 D 正确，ABC 错误。23.如图所示，甲图是游乐场的“空中摩托”设备示意图，为了缩短项目收尾时的制动时间，某兴趣小组设计了乙图所示的简化模型。平行光滑金属导轨 AG 和 DE、GC 和 EF 的间距均为L，与水平面夹角均为 ，在最低点 G、E 平滑连接且对称固定于水平地面上。导轨的两端AD、CF 间均接有阻值为 R 的电阻。在导轨的 NMGE 和 GEKJ 两个矩形区域内存在着匀强磁场，磁感应强度大小均为 B，方向分别垂直于两轨道平
40、面向上；区域边界 MN 和 JK 的离地高度均为 h。现将“空中摩托”简化为电阻为 r，质量为 m，长为 L 的导体棒 QT，它垂直导轨由离地为 H 的高度处从静止释放。若导体棒 QT 第一次到达 GE 时速度大小为 v，第一次到达 JK 时速度恰好为 0假设整个过程 QT 均垂直于导轨且与导轨接触良好，不计导轨电阻，不计空气阻力和摩擦，重力加速度为 g。求：（1）导体棒 QT 第一次经过 MN 时它两端的电压大小；（2）导体棒 QT 从静止释放后到最终状态的整个过程中它的发热量；（3）导体棒 QT 从静止释放后到它第一次到达 JK 的时间；（4）试判断题中的物理量 R 和 B 对制动时间是否
41、有影响；若有影响，请分析如何调整该变量，可以缩短制动时间（即相同情况下在更短的时间内停下来）？【答案】 （1） ；（2） ；（3） ；（4）物理量 R 和 B 对制动时间有影响。应减小 R，增大 B，来缩短制动时间【解析】【分析】先根据机械能守恒定律求出导体棒 QT 第一次经过 MN 时的速度。由 E=BLv 求出 QT 产生的感应电动势，由电压的分配关系求 QT 两端的电压；由于电磁感应产生电流，从而使 QT 的重力势能 mgH 全部转化为焦耳热，结合电路的结构求导体棒 QT 整个过程中的发热量；对导体棒下滑和上滑的过程，分别运用动量定理列式，可求得导体棒 QT 从静止释放后到它第一次到达
42、JK 的时间；根据上题的结果，分析物理量 R 和 B 对制动时间是否有影响。【详解】 （1）导体棒 QT 从静止释放到第一次经过 MN 的过程，由机械能守恒定律得：解得：导体棒 QT 第一次经过 MN 时产生的感应电动势为：导体棒 QT 第一次经过 MN 时它两端的电压为：（2）由于电磁感应产生电流，从而使 QT 的重力势能 mgH 全部转化为焦耳热，考虑到电路结构，故 QT 上的发热量为：（3）下滑阶段，由动量定理得： mgsin t1 BI1Lt1=mv，上滑阶段，由动量定理得： mgsin t2 BI2Lt2=0 mv又 BI1Lt1= BLq1， q1是下滑阶段通过 QT 的电荷量BI
43、2Lt2= BLq2， q2是下滑阶段通过 QT 的电荷量根据 知： q1=q2所以解得：（4）物理量 R 和 B 对制动时间有影响。 R 越小， B 越大， QT 下滑过程受到的安培力平均值越大，产生的焦耳热越大，到达 GE 时速度 v 越小，由上式知 t 越短，所以应减小 R，增大 B，来缩短制动时间。【点睛】本题是电磁感应与电路、力学知识的综合，对于感生情况，要熟练根据法拉第电磁感应定律和欧姆定律结合求感应电流。对于涉及时间问题，可根据动量定理研究。24.如图所示，在平面直角坐标系 xOy 的平面内，有一个半径为 R，圆心 O1坐标为（0，3R）的圆形区域，该区域内存在着磁感应强度为 B
44、1、方向垂直坐标平面向里的匀强磁场；有一对平行电极板垂直于 x 轴且关于 y 轴对称放置，极板 AB、CD 的长度和两板间距均为 2R，极板的两个端点 B 和 D 位于 x 轴上，AB 板带正电，CD 板带负电。在第一和第二象限内（包括 x 轴和正 y 轴上）有垂直于坐标平面向里的磁感应强度为 B2（未定知）的匀强磁场。另有一块长为 R 厚度不计的收集板 EF 位于 x 轴上 2R3R 的区间上。现有一坐标在（R，3R）的电子源能在坐标平面内向圆形区域磁场内连续不断发射速率均为 、方向与 y 轴正方向夹角为 （ 可在 0180内变化）的电子。已知电子的电荷量大小为 e，质量为 m，不计电子重力
45、作用，不计电子之间的相互作用力，两极板之间的电场看成匀强电场且忽略极板的边缘效应。电子若打在 AB 极板上则即刻被导走且不改变原电场分布；若电子能经过第一、二象限的磁场后打在收集板上也即刻被吸收（不考虑收集板的存在对电子运动的影响） ；若电子没有打在收集板上则不考虑后续的运动。求：（1）若从 =60发射的电子能够经过原点 O，则两极板间电压为多大？（2）要使第（1）问中的电子能被收集板吸收，则 B2应为多大？（3）若 B2=B1，两极板间的电压为第（1）问中的电压，要使收集板的右端点 F 被电子击中，则收集板绕左端点 E 逆时针旋转的角度至少多大？（答案可用反三角函数表示，例如 cos=，则
46、可表示为 arccos ）（4）若 B2= B1，两极板间的电压大小可以从 0 开始调节（两极板极性不变） ，则从哪些角度发射的电子可击中收集板的右端点 F。【答案】 （1） ；（2） ；（3） ；（4）120发射的电子可击中收集板的右端点 F【解析】【分析】根据洛伦兹力做向心力求得在圆形磁场区域的轨道半径，即可由几何关系求得进入电场的位置和速度方向；再根据匀变速运动规律求得加速度，即可得到电压；根据电子做匀速圆周运动，由几何关系求得轨道半径范围，即可根据洛伦兹力做向心力求得磁感应强度范围；分析电子运动得到旋转角度最小时对应的情况，然后根据几何关系求解；由几何关系求得不同位置进入 y0 区域的
47、电子的轨道半径，然后根据洛伦兹力做向心力得到速度范围，即可根据电子的竖直分速度不变得到范围，从而得到角度范围。【详解】 （1）电子在圆心磁场区域中做匀速圆周运动，速度洛伦兹力做向心力，故有：解得轨道半径： 根据几何关系可得：电子离开圆心磁场时的速度方向竖直向上，那么，电子运动到 O 点的轨迹如图所示：电子在极板间运动只受电场力作用，故电子做类平抛运动，加速度竖直位移为 2R，水平位移为故有：2 R=v0t，所以两极板间电压：（2）由（1）可得：电子在 O 点时的水平分速度故设电子在 y0 区域做匀速圆周运动的轨道半径为 R2，则由几何关系可得：电子再次经过x 轴的坐标故根据收集板位置，要使第（
48、1）问中的电子能被收集板吸收，则有： ；再根据洛伦兹力做向心力可得： ，所以，轨道半径 ，磁场强度 ；所以， ；又有 ，所以，（3）若 B2=B1，则电子在 y0 区域做匀速圆周运动的轨道半径为以 =0 发射的电子打在收集板右端点 F 时，收集板绕左端点 E 逆时针旋转的角度 最小；此时，电子进入 y0 区域时的速度方向与 x 轴间的夹角 ，在 x 轴上的坐标设此时 F 的坐标为（ X， Y） ，则由几何关系可得： ， （ X2 R）2+Y2=R2， ；所以， ， ， ；（4）设电子进入 y0 区域时的速度为 v，到 F 的距离为 2d，粒子做匀速圆周运动的轨道半径为 r；则竖直分量为 v0；由几何关系可得：根据洛伦兹力做向心力可得： ，所以， ，故 ；故从 处离开电场的电子可以击中收集板的右端点 F；又有两极板间的电压大小可以从 0 开始调节，电子进入电场时的速度竖直向上，在电场中运动向左偏转；所以，离开圆形磁场区域时的 x 轴坐标在 范围内的电阻可以击中收集板的右端点 F；根据电阻在圆形磁场区域的轨道半径为 R，由几何关系可得： 120；【点睛】带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的问题，一般根据几何关系求得轨道半径及中心角，即可由洛伦兹力做向心力求得速度、运动时间等问题。
