2021年上海市普陀高三一模物理试卷及答案

这是一份2021年上海市普陀高三一模物理试卷及答案，共40页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。

上海市普陀区2021届物理等级考一模试卷含解析
一、单项选择题：本题共6小题，每小题5分，共30分.在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的
1.如图，A、B两点固定有电荷量分别为+Q1和+Q2的点电荷，A、B连线上有C、D两点，且AC=CD=DB。试探电荷+q只在静电力作用下，从C点向右沿直线运动到D点，电势能先减小后增大，则（　　）

A.Q1一定大于Q2
B.C、D两点的场强方向可能相同
C.+q的加速度大小先减小后增大
D.+q的动能和电势能的总和先减小后增大
2.下列核反应方程正确的是（　　）
A.轻核聚变反应方程中，x表示电子
B.铀核裂变的一种核反应方程
C.核反应方程为轻核聚变
D.放射性元素发生的α衰变方程为
3.大喇叭滑梯是游客非常喜爱的大型水上游乐设施。如图所示，一次最多可坐四人的浮圈从高为的平台由静止开始沿滑梯滑行，到达底部时水平冲入半径为、开口向上的碗状盆体中，做半径逐渐减小的圆周运动。重力加速度为，下列说法正确的是（　　）

A.人和浮圈沿滑梯下滑过程中处于超重状态
B.人和浮圈刚进入盆体时的速度大小为
C.人和浮圈进入盆体后所受的摩擦力指向其运动轨迹的内侧
D.人和浮圈进入盆体后，所受支持力与重力的合力大于所需的向心力
4.2013年6月20日，女航天员王亚平在“天宫一号”目标飞行器里成功进行了我国首次太空授课.授课中的一个实验展示了失重状态下液滴的表面张力引起的效应.在视频中可观察到漂浮的液滴处于相互垂直的两个椭球之间不断变化的周期性“脉动”中.假设液滴处于完全失重状态，液滴的上述“脉动”可视为液滴形状的周期性微小变化（振动），如图所示.已知液滴振动的频率表达式为，其中k为一个无单位的比例系数，r为液滴半径，ρ为液体密度，σ为液体表面张力系数（其单位为N/m），α、β、γ是相应的待定常数.对于这几个待定常数的大小，下列说法中可能正确的是（　　）

A.，，B.，，
C.，，D.，，
5.如图甲所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一匝数为n，面积为S，总电阻为r的矩形线圈abcd绕轴OO’做角速度为ω的匀速转动，矩形线圈在转动中可以保持和外电路电阻R形成闭合电路，回路中接有一理想交流电流表.图乙是线圈转动过程中产生的感应电动势e随时间t变化的图象，下列说法中正确的是

A.从tl到t3这段时间穿过线圈磁通量的变化量为2nBS
B.从t3到t4这段时间通过电阻R的电荷量为Nbs/R
C.t3时刻穿过线圈的磁通量变化率为nBSω
D.电流表的示数为
6.在光电效应实验中，某实验小组用同种频率的单色光，先后照射锌和银的表面，都能产生光电效应。对这两个过程，下列四个物理量中，可能相同的是（ ）

A.饱和光电流 B.遏止电压
C.光电子的最大初动能 D.逸出功
二、多项选择题：本题共6小题，每小题5分，共30分.在每小题给出的四个选项中，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。
7.如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，b是原线圈的中心抽头，图中电表均为理想的交流电表，定值电阻R＝10Ω，其余电阻均不计。从某时刻开始在c、d两端加上如图乙所示的交变电压。则下列说法中正确的有（　　）

A.当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为22V
B.当单刀双掷开关与b连接时，在t＝0.01s时刻，电流表示数为4.4A
C.当单刀双掷开关由a拨向b时，副线圈输出电压的频率变为25Hz
D.当单刀双掷开关由a拨向b时，原线圈的输入功率变小
8.如图所示，长度为l的轻杆上端连着一质量为m的小球A（可视为质点），杆的下端用铰链固接于水平面上的O点。置于同一水平面上的立方体B恰与A接触，立方体B的质量为m2。施加微小扰动，使杆向右倾倒，各处摩擦均不计，而小球A与立方体B刚脱离接触的瞬间，杆与地面夹角恰为，重力加速度为g，则下列说法正确的是（ ）

A.小球A与立方体B刚脱离接触的瞬间A与立方体B的速率之比为1:2
B.小球A与立方体B刚脱离接触的瞬间，立方体B的速率为
C.小球A落地时速率为
D.小球A、立方体B质量之比为1:4
9.质量m=2kg的小物块在某一高度以v0=5m/s的速度开始做平抛运动，若g=10m/s2，当运动到竖直位移与水平位移相等时，对于物块（　　）
A.此时的瞬时速度大小为5m/s B.此时重力的瞬时功率大小为200W
C.此过程动量改变大小为10（-1）kg m/s D.此过程重力的冲量大小为20Ns
10.如图甲所示，两平行金属板A、B放在真空中，间距为d，P点在A、B板间，A板接地，B板的电势φ随时间t的变化情况如图乙所示，t＝0时，在P点由静止释放一质量为m、电荷量为e的电子，当t＝2T时，电子回到P点。电子运动过程中未与极板相碰，不计重力，则下列说法正确的是（　　）

A.φ1∶φ2＝1∶2
B.φ1∶φ2＝1∶3
C.在0~2T时间内，当t＝T时电子的电势能最小
D.在0~2T时间内，电子的动能增大了
11.如图所示的光滑导轨，由倾斜和水平两部分在MM'处平滑连接组成。导轨间距为L，水平部分处于竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中，倾斜导轨连接阻值为R的电阻。现让质量为m、阻值为2R的金属棒a从距离水平面高度为h处静止释放。金属棒a到达磁场中OO'时，动能是该金属棒运动到MM'时动能的，最终静止在水平导轨上。金属棒a与导轨接触良好且导轨电阻不计，重力加速度g＝10m/s2。以下说法正确的是（ ）

A.金属棒a运动到MM'时回路中的电流大小为
B.金属棒a运动到OO'时的加速度大小为
C.金属棒a从h处静止下滑到在水平导轨上静止过程中，电阻上产生的焦耳热为mgh
D.金属棒a若从h处静止释放，在它运动的整个过程中，安培力的冲量大小是，方向向左
12.如图甲所示，一足够长的传送带倾斜放置，倾角为θ，以恒定速率v=4m/s顺时针转动。一煤块以初速度v0=12m/s从A端冲上传送带，煤块的速度随时间变化的图像如图乙所示，取g=10m/s2，则下列说法正确的是（　　）

A.倾斜传送带与水平方向夹角的正切值tan=0.75：
B.煤块与传送带间的动摩擦因数μ=0.5
C.煤块从冲上传送带到返回A端所用的时间为4s
D.煤块在传送带上留下的痕迹长为m
三、实验题:共2小题，每题8分，共16分
13.某同学欲将内阻为100Ω、量程为300μA的电流计G改装成欧姆表，要求改装后欧姆表的0刻度正好对准电流表表盘的300μA刻度。
可选用的器材还有：定值电阻R1（阻值25Ω）；定值电阻R2（阻值l00Ω）；滑动变阻器R（最大阻值l000Ω）；干电池（E=1.5V.r=2Ω）；红、黑表笔和导线若干。改装电路如图甲所示。

（1）定值电阻应选择____（填元件符号）.改装后的欧姆表的中值电阻为____Ω。
（2）该同学用改装后尚未标示对应刻度的欧姆表测量内阻和量程均未知的电压表V的内阻。步骤如下：先将欧姆表的红、黑表笔短接，调节____填图甲中对应元件代号），使电流计G指针指到____μA；再将____（填“红”或“黑”）表笔与V表的“+”接线柱相连，另一表笔与V表的“一”接线柱相连。若两表的指针位置分别如图乙和图丙所示，则V表的内阻为____Ω，量程为____________V。
14.在“研究一定质量理想气体在温度不变时，压强和体积的关系”实验中.某同学按如下步骤进行实验：
①将注射器活塞移动到体积适中的V1位置，接上软管和压强传感器，通过DIS系统记录下此时的体积V1与压强p1.
②用手握住注射器前端，开始缓慢推拉活塞改变气体体积.
③读出注射器刻度表示的体积V，通过DIS系统记录下此时的V与压强p.
④重复②③两步，记录5组数据.作p﹣图.
(3)由相关数学知识可知，在软管内气体体积△V不可忽略时，(1)在上述步骤中，该同学对器材操作的错误是：__.因为该操作通常会影响气体的__（填写状态参量）.
(2)若软管内容积不可忽略，按该同学的操作，最后拟合出的p﹣直线应是图a中的__.（填写编号）
p﹣图象为双曲线，试用玻意耳定律分析，该双曲线的渐近线（图b中的虚线）方程是p=__.（用V1、p1、△V表示）

四、解答题：本题共3题，每题8分，共24分
15.如图所示是一个水平横截面为圆形的平底玻璃缸，玻璃缸深度为，缸底面圆心处有一单色点光源，缸中装有某种液体，深度为，点为液面的圆心，垂直于水平面。用面积为的黑纸片覆盖在液面上，则液面上方恰好无光线射出。若在上述黑纸片上，以为圆心剪出一个面积为的圆孔，把余下的黑纸环仍放置在液面上原来的位置，使所有出射光线都从缸口射出，则缸口的最小面积为多少？








16.如图所示，真空中有一个半径r=0.5m的圆形磁场区域，与坐标原点O相切，磁场的磁感应强度大小B=2×10－4T，方向垂直于纸面向外，在x=1m处的竖直线的右侧有一水平放置的正对平行金属板M、N，板间距离为d=0.5m，板长L=1m，平行板的中线的延长线恰好过磁场圆的圆心O1。若在O点处有一粒子源，能向磁场中不同方向源源不断的均匀发射出速率相同的比荷为=1×108C/kg，且带正电的粒子，粒子的运动轨迹在纸面内，一个速度方向沿y轴正方向射入磁场的粒子，恰能从沿直线O2O3方向射入平行板间。不计重力及阻力和粒子间的相互作用力，求：
（1）沿y轴正方向射入的粒子进入平行板间时的速度v和粒子在磁场中的运动时间t0；
（2）从M、N板左端射入平行板间的粒子数与从O点射入磁场的粒子数之比；
（3）若在平行板的左端装上一挡板（图中未画出，挡板正中间有一小孔，恰能让单个粒子通过），并且在两板间加上如图示电压（周期T0），N板比M板电势高时电压值为正，在x轴上沿x轴方向安装有一足够长的荧光屏（图中未画出），求荧光屏上亮线的左端点的坐标和亮线的长度l。

17.如图所示，在xoy平面内，虚线OP与x轴的夹角为30°。OP与y轴之间存在沿着y轴负方向的匀强电场，场强大小为E。OP与x轴之间存在垂直于xoy平面向外的匀强磁场。现有一带电的粒子，从y轴上的M点以初速度v0、沿着平行于x轴的方向射入电场，并从边界OP上某点Q（图中未画出）垂直于OP离开电场，恰好没有从x轴离开第一象限。已知粒子的质量为m、电荷量为q（q>0），粒子的重力可忽略。求：
(1)磁感应强度的大小；
(2)粒子在第一象限运动的时间；
(3)粒子从y轴上离开电场的位置到O点的距离。







上海市普陀区2021届新高考物理一模解析
一、单项选择题：本题共6小题，每小题5分，共30分.在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的
1.如图，A、B两点固定有电荷量分别为+Q1和+Q2的点电荷，A、B连线上有C、D两点，且AC=CD=DB。试探电荷+q只在静电力作用下，从C点向右沿直线运动到D点，电势能先减小后增大，则（　　）

A.Q1一定大于Q2
B.C、D两点的场强方向可能相同
C.+q的加速度大小先减小后增大
D.+q的动能和电势能的总和先减小后增大
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A.试探电荷+q只在静电力作用下，从C点向右沿直线运动到D点，电势能先减小后增大，电场力先做正功后做负功，电场线先向右后向左，可知在CD之间存在场强为零的位置，但是不能确定与两电荷的距离关系，则不能确定两电荷带电量的关系，故A错误；
B.由以上分析可知，C、D两点的场强方向相反，故B错误；
C.因CD之间存在场强为零的位置，则试探电荷从C向D移动时，所受电场力先减小后增加，加速度先减小后增加，故C正确；
D.因+q只有电场力做功，则它的动能和电势能的总和保持不变，故D错误。
故选C。
2.下列核反应方程正确的是（　　）
A.轻核聚变反应方程中，x表示电子
B.铀核裂变的一种核反应方程
C.核反应方程为轻核聚变
D.放射性元素发生的α衰变方程为
【答案】D
【解析】
【详解】
A.据质量数和电荷数守恒可得，轻核聚变反应方程为

即x表示中子，故A项错误；
B.铀核需要俘获一个慢中子才能发生裂变，其中铀核裂变的一种核反应方程为

故B项错误；
C.核反应方程

为人工转变，故C项错误；
D.据质量数和电荷数守恒可得，放射性元素发生的α衰变方程为

故D项正确。
3.大喇叭滑梯是游客非常喜爱的大型水上游乐设施。如图所示，一次最多可坐四人的浮圈从高为的平台由静止开始沿滑梯滑行，到达底部时水平冲入半径为、开口向上的碗状盆体中，做半径逐渐减小的圆周运动。重力加速度为，下列说法正确的是（　　）

A.人和浮圈沿滑梯下滑过程中处于超重状态
B.人和浮圈刚进入盆体时的速度大小为
C.人和浮圈进入盆体后所受的摩擦力指向其运动轨迹的内侧
D.人和浮圈进入盆体后，所受支持力与重力的合力大于所需的向心力
【答案】D
【解析】
【详解】
A.由于人和浮圈沿滑梯下滑过程中有向下的分加速度，所以人和浮圈沿滑梯下滑过程中处于失重状态，故A错误。
B.若不考虑摩擦阻力，根据机械能守恒有

可得。由于人和浮圈沿滑梯下滑过程中受到了阻力作用，所以人和浮圈刚进入盆体时的速度一定小于，故B错误。
C.人和浮圈进入盆体后所受的摩擦力为滑动摩擦力，与运动方向相反，故C错误。
D.人和浮圈进入盆体后做半径逐渐减小的圆周运动，为向心运动，其所受支持力与重力的合力大于所需的向心力，故D正确。
故选D。
4.2013年6月20日，女航天员王亚平在“天宫一号”目标飞行器里成功进行了我国首次太空授课.授课中的一个实验展示了失重状态下液滴的表面张力引起的效应.在视频中可观察到漂浮的液滴处于相互垂直的两个椭球之间不断变化的周期性“脉动”中.假设液滴处于完全失重状态，液滴的上述“脉动”可视为液滴形状的周期性微小变化（振动），如图所示.已知液滴振动的频率表达式为，其中k为一个无单位的比例系数，r为液滴半径，ρ为液体密度，σ为液体表面张力系数（其单位为N/m），α、β、γ是相应的待定常数.对于这几个待定常数的大小，下列说法中可能正确的是（　　）

A.，，B.，，
C.，，D.，，
【答案】B
【解析】
【详解】
从物理单位的量纲来考虑，则A中单位，故A错误；在B选项中，，故B正确；对C选项，，故C错误；在D选项中，，故D错误。
故选B。
5.如图甲所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一匝数为n，面积为S，总电阻为r的矩形线圈abcd绕轴OO’做角速度为ω的匀速转动，矩形线圈在转动中可以保持和外电路电阻R形成闭合电路，回路中接有一理想交流电流表.图乙是线圈转动过程中产生的感应电动势e随时间t变化的图象，下列说法中正确的是

A.从tl到t3这段时间穿过线圈磁通量的变化量为2nBS
B.从t3到t4这段时间通过电阻R的电荷量为Nbs/R
C.t3时刻穿过线圈的磁通量变化率为nBSω
D.电流表的示数为
【答案】D
【解析】
试题分析：由图可知，tl和t3这两时刻的磁通量大小为BS，方向相反；故穿过线圈磁通量的变化量为2BS；故A错误；从t3到t4这段时间磁通量的变化为BS，则平均电动势；因此通过电阻R的电荷量为；故B错误；t3时刻电动势E=NBSω；则由法拉第电磁感应定律可知：；则穿过线圈的磁通量变化率为BSω；故C错误；电流表的示数为有效值，则有：；故D正确；故选D.
考点：法拉第电磁感应定律；交流电的有效值
6.在光电效应实验中，某实验小组用同种频率的单色光，先后照射锌和银的表面，都能产生光电效应。对这两个过程，下列四个物理量中，可能相同的是（）

A.饱和光电流B.遏止电压
C.光电子的最大初动能D.逸出功
【答案】A
【解析】
【详解】
A.饱和光电流和光的强度有关，这个实验可以通过控制光的强度来实现饱和光电流相同，A正确；
CD.不同的金属其逸出功是不同的，根据光电效应方程：

用同种频率的单色光，光子能量相同，光电子的最大初动能Ek不同，CD错误；
B.根据遏止电压和最大初动能关系：

可知光电子的最大初动能不同，遏止电压也不同，B错误。
故选A。
二、多项选择题：本题共6小题，每小题5分，共30分.在每小题给出的四个选项中，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
7.如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，b是原线圈的中心抽头，图中电表均为理想的交流电表，定值电阻R＝10Ω，其余电阻均不计。从某时刻开始在c、d两端加上如图乙所示的交变电压。则下列说法中正确的有（　　）

A.当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为22V
B.当单刀双掷开关与b连接时，在t＝0.01s时刻，电流表示数为4.4A
C.当单刀双掷开关由a拨向b时，副线圈输出电压的频率变为25Hz
D.当单刀双掷开关由a拨向b时，原线圈的输入功率变小
【答案】AB
【解析】
【分析】
【详解】
A.当单刀双掷开关与a连接时，变压器原副线圈的匝数比为10∶1，输入电压
＝220V
故根据变压比公式

可得输出电压为22V，电压表的示数为22V，故A正确；
B.当单刀双掷开关与b连接时，变压器原副线圈的匝数比为5∶1，输入电压U1＝220V，故根据变压比公式，输出电压为44V，根据欧姆定律，电流表的示数即为输出电流的有效值

故B正确；
C.由图象可知，交流电的周期为，所以交流电的频率为

当单刀双掷开关由a拨向b时，变压器不会改变电流的频率，所以副线圈输出电压的频率为50Hz。故C错误；
D.当单刀双掷开关由a拨向b时，根据变压比公式，输出电压增加，故输出电流增加，故输入电流也增加，则原线圈的输入功率变大，故D错误。
故选AB。
8.如图所示，长度为l的轻杆上端连着一质量为m的小球A（可视为质点），杆的下端用铰链固接于水平面上的O点。置于同一水平面上的立方体B恰与A接触，立方体B的质量为m2。施加微小扰动，使杆向右倾倒，各处摩擦均不计，而小球A与立方体B刚脱离接触的瞬间，杆与地面夹角恰为，重力加速度为g，则下列说法正确的是（）

A.小球A与立方体B刚脱离接触的瞬间A与立方体B的速率之比为1:2
B.小球A与立方体B刚脱离接触的瞬间，立方体B的速率为
C.小球A落地时速率为
D.小球A、立方体B质量之比为1:4
【答案】BD
【解析】
【详解】
A.A与B刚脱离接触的瞬间，A的速度方向垂直于杆，水平方向的分速度与B速度大小一样，设B运动的速度为vB，则

因此

故A错误；
B.根据牛顿第二定律

解得

又

得

故B正确；
C.由机械能守恒可知

解得

故C错误；
D.根据A与B脱离之前机械能守恒可知

解得

故D正确。
故选BD。
9.质量m=2kg的小物块在某一高度以v0=5m/s的速度开始做平抛运动，若g=10m/s2，当运动到竖直位移与水平位移相等时，对于物块（　　）
A.此时的瞬时速度大小为5m/sB.此时重力的瞬时功率大小为200W
C.此过程动量改变大小为10（-1）kgm/sD.此过程重力的冲量大小为20Ns
【答案】BD
【解析】
【分析】
【详解】
物块做平抛运动，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动，当运动到竖直位移与水平位移相等时

解得
t=1s
A.此时竖直方向的速度为
vy=gt=10m/s
则此时的速度为

故A错误；
B.此时的重力瞬时功率为
P=mgvy=200W
故B正确；
C.根据动量定理
I=△P=mgt=20kgm/s
故C错误；
D.此过程重力的冲量大小为
I=mgt=20N•s
故D正确。
故选BD。
10.如图甲所示，两平行金属板A、B放在真空中，间距为d，P点在A、B板间，A板接地，B板的电势φ随时间t的变化情况如图乙所示，t＝0时，在P点由静止释放一质量为m、电荷量为e的电子，当t＝2T时，电子回到P点。电子运动过程中未与极板相碰，不计重力，则下列说法正确的是（　　）

A.φ1∶φ2＝1∶2
B.φ1∶φ2＝1∶3
C.在0~2T时间内，当t＝T时电子的电势能最小
D.在0~2T时间内，电子的动能增大了
【答案】BD
【解析】
【分析】
【详解】
AB.电子在0~T时间内向上加速运动，设加速度为a1，在T~2T时间内先向上减速到零后向下加速回到原出发点，设加速度为a2，则

解得

由于


则
φ1∶φ2＝1∶3
选项A错误，B正确；
C.依据电场力做正功最多，电势能最小，而0～T内电子做匀加速运动，T～2T之内先做匀减速直线运动，后反向匀加速直线运动，因φ2=3φ1，t1时刻电子的动能

而粒子在t2时刻的速度

故电子在2T时的动能

所以在2T时刻电势能最小，故C错误；
D.电子在2T时刻回到P点，此时速度为
（负号表示方向向下）
电子的动能为

根据能量守恒定律，电势能的减小量等于动能的增加量，故D正确。
故选BD。
11.如图所示的光滑导轨，由倾斜和水平两部分在MM'处平滑连接组成。导轨间距为L，水平部分处于竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中，倾斜导轨连接阻值为R的电阻。现让质量为m、阻值为2R的金属棒a从距离水平面高度为h处静止释放。金属棒a到达磁场中OO'时，动能是该金属棒运动到MM'时动能的，最终静止在水平导轨上。金属棒a与导轨接触良好且导轨电阻不计，重力加速度g＝10m/s2。以下说法正确的是（）

A.金属棒a运动到MM'时回路中的电流大小为
B.金属棒a运动到OO'时的加速度大小为
C.金属棒a从h处静止下滑到在水平导轨上静止过程中，电阻上产生的焦耳热为mgh
D.金属棒a若从h处静止释放，在它运动的整个过程中，安培力的冲量大小是，方向向左
【答案】ACD
【解析】
【详解】
A.金属棒从静止运动到的过程中，根据机械能守恒可得

解得金属棒运动到时的速度为

金属棒运动到时的感应电动势为

金属棒运动到时的回路中的电流大小为

故A正确；
B.金属棒到达磁场中时的速度为

金属棒到达磁场中时的加速度大小为

故B错误；
C.金属棒从处静止下滑到在水平导轨上静止过程中，根据能量守恒可得产生的焦耳热等于重力势能的减小量，则有

电阻上产生的焦耳热为

故C正确；
D.金属棒从处静止下滑到在水平导轨上静止过程中，规定向右为正方向，根据动量定理可得

可得

在它运动的整个过程中，安培力的冲量大小是，方向向左，故D正确；
故选ACD。
12.如图甲所示，一足够长的传送带倾斜放置，倾角为θ，以恒定速率v=4m/s顺时针转动。一煤块以初速度v0=12m/s从A端冲上传送带，煤块的速度随时间变化的图像如图乙所示，取g=10m/s2，则下列说法正确的是（　　）

A.倾斜传送带与水平方向夹角的正切值tan=0.75：
B.煤块与传送带间的动摩擦因数μ=0.5
C.煤块从冲上传送带到返回A端所用的时间为4s
D.煤块在传送带上留下的痕迹长为m
【答案】AD
【解析】
【详解】
AB.由v－t图像得0~1s内煤块的加速度大小

方向沿传送带向下；1~2s内煤块的加速度大小

方向沿传送带向下。0~1s，对煤块由牛顿第二定律得

，对煤块由牛顿第二定律得
mgsinθ一μmgcosθ=ma2
解得
tanθ=0.75，μ=0.25
故A正确，B错误；
C.v－t图像图线与时间轴所围面积表示位移大小，所以煤块上滑总位移大小为x=10m，由运动学公式得下滑时间为

所以煤块从冲上传送带到返回A端所用的时间为，故C错误；
D.0~1s内煤块比传送带多走4m，划痕长4m，1~2s内传送带比煤块多走2m，划痕还是4m。内传送带向上运动，煤块向下运动，划痕总长为
，
故D正确。
故选AD。
三、实验题:共2小题，每题8分，共16分
13.某同学欲将内阻为100Ω、量程为300μA的电流计G改装成欧姆表，要求改装后欧姆表的0刻度正好对准电流表表盘的300μA刻度。
可选用的器材还有：定值电阻R1（阻值25Ω）；定值电阻R2（阻值l00Ω）；滑动变阻器R（最大阻值l000Ω）；干电池（E=1.5V.r=2Ω）；红、黑表笔和导线若干。改装电路如图甲所示。

（1）定值电阻应选择____（填元件符号）.改装后的欧姆表的中值电阻为____Ω。
（2）该同学用改装后尚未标示对应刻度的欧姆表测量内阻和量程均未知的电压表V的内阻。步骤如下：先将欧姆表的红、黑表笔短接，调节____填图甲中对应元件代号），使电流计G指针指到____μA；再将____（填“红”或“黑”）表笔与V表的“+”接线柱相连，另一表笔与V表的“一”接线柱相连。若两表的指针位置分别如图乙和图丙所示，则V表的内阻为____Ω，量程为____________V。
【答案】R11000R（或滑动变阻器）300黑5001
【解析】
【详解】
（1）[1][2]由于滑动变阻器的最大阻值为1000Ω，故当滑动变阻器调到最大时，电路中的电路约为

此时表头满偏，故定值电阻中的电流约为

故其阻值为

因此定值电阻应该选择R1。
改装后将红黑表笔短接，将电流表调大满偏，此时多用表的总内阻为

故多用表的中值电阻为

（2）[3][4][5]由于使用欧姆表测内阻，故首先要进行欧姆调0，即调节R，使电流表满偏，即指针指到300μA，黑表笔接的电源正极，故将黑表笔与电压表的“+”接线柱相连；
[6][7]欧姆表指针指在I=200μA位置，则电路中的总电流为5I，故待测电压表的内阻为

设电压表量程为U，此时电压表两端的电压为

故其量程为1V。
14.在“研究一定质量理想气体在温度不变时，压强和体积的关系”实验中.某同学按如下步骤进行实验：
①将注射器活塞移动到体积适中的V1位置，接上软管和压强传感器，通过DIS系统记录下此时的体积V1与压强P1.
②用手握住注射器前端，开始缓慢推拉活塞改变气体体积.
③读出注射器刻度表示的体积V，通过DIS系统记录下此时的V与压强p.
④重复②③两步，记录5组数据.作p﹣图.
(1)在上述步骤中，该同学对器材操作的错误是：__.因为该操作通常会影响气体的__（填写状态参量）.
(2)若软管内容积不可忽略，按该同学的操作，最后拟合出的p﹣直线应是图a中的__.（填写编号）
(3)由相关数学知识可知，在软管内气体体积△V不可忽略时，p﹣图象为双曲线，试用玻意耳定律分析，该双曲线的渐近线（图b中的虚线）方程是p=__.（用V1、P1、△V表示）

【答案】用手握住注射器前端温度1P1（）
【解析】
【详解】
(1)[1][2]在进行该实验时要保持被封闭气体的温度不变化，所以实验中，不能用手握住注射器前端，否则会使气体的温度发生变化.
(2)[3]在p﹣图象中，实验中因软管的体积不可忽略，气体测出的体积要比实际体积要小，所以压强P会偏大，最后拟合出的p﹣直线应是图a中的1图线
(3)[4]在软管内气体体积△V不可忽略时，被封闭气体的初状态的体积为V1+△V，压强为P1，末状态的体积为V+△V，压强为P，由等温变化有：
P1（V1+△V）=P（V+△V）
解得：
P=P1（）
当式中的V趋向于零时，有：
P=P1（）
即该双曲线的渐近线（图b中的虚线）方程是：
P=P1（）
四、解答题：本题共3题，每题8分，共24分
15.如图所示是一个水平横截面为圆形的平底玻璃缸，玻璃缸深度为，缸底面圆心处有一单色点光源，缸中装有某种液体，深度为，点为液面的圆心，垂直于水平面。用面积为的黑纸片覆盖在液面上，则液面上方恰好无光线射出。若在上述黑纸片上，以为圆心剪出一个面积为的圆孔，把余下的黑纸环仍放置在液面上原来的位置，使所有出射光线都从缸口射出，则缸口的最小面积为多少？

【答案】
【解析】
【详解】
用面积为的黑纸片覆盖在液面上，液面上方恰好无光线射出，则从点光源发出的光线射到黑纸片的边缘处恰发生全反射，临界角为，光路图如图甲所示。


由几何关系得

由全反射知识有

解得

剪出一个面积为圆孔后，设透光部分的半径为，射出光线的最大入射角为，对应的折射角为，光路图如图乙所示。


由几何关系得

根据折射定律有

缸口的最小半径为

缸口的最小面积为

解得

16.如图所示，真空中有一个半径r=0.5m的圆形磁场区域，与坐标原点O相切，磁场的磁感应强度大小B=2×10－4T，方向垂直于纸面向外，在x=1m处的竖直线的右侧有一水平放置的正对平行金属板M、N，板间距离为d=0.5m，板长L=1m，平行板的中线的延长线恰好过磁场圆的圆心O1。若在O点处有一粒子源，能向磁场中不同方向源源不断的均匀发射出速率相同的比荷为=1×108C/kg，且带正电的粒子，粒子的运动轨迹在纸面内，一个速度方向沿y轴正方向射入磁场的粒子，恰能从沿直线O2O3方向射入平行板间。不计重力及阻力和粒子间的相互作用力，求：
（1）沿y轴正方向射入的粒子进入平行板间时的速度v和粒子在磁场中的运动时间T0；
（2）从M、N板左端射入平行板间的粒子数与从O点射入磁场的粒子数之比；
（3）若在平行板的左端装上一挡板（图中未画出，挡板正中间有一小孔，恰能让单个粒子通过），并且在两板间加上如图示电压（周期T0），N板比M板电势高时电压值为正，在x轴上沿x轴方向安装有一足够长的荧光屏（图中未画出），求荧光屏上亮线的左端点的坐标和亮线的长度l。

【答案】（1）1×104m/s，7.85×10－5s；（2）；（3）（m，0），亮线长为m。
【解析】
【分析】
【详解】
（1）由题意可知，沿y轴正向射入的粒子运动轨迹如图示

则粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径必定为
R=r=0.5m
根据洛伦兹力提供向心力有
Bqv=
代入数据解得粒子进入电场时的速度为
v=1×104m/s
在磁场中运动的时间为
T0=T==7.85×10－5s
（2）如图示沿某一方向入射的粒子的运动圆轨迹和磁场圆的交点O、P以及两圆的圆心O1、O4组成菱形，故PO4和y轴平行，所以v和x轴平行向右，即所有粒子平行向右出射。故恰能从M端射入平行板间的粒子的运动轨迹如图所示

因为M板的延长线过O1O的中点，故由图示几何关系可知，则入射速度与y轴间的夹角为
同理可得恰能从N端射入平行板间的粒子其速度与y轴间的夹角也为，如图所示

由图示可知，在y轴正向夹角左右都为的范围内的粒子都能射入平行板间，故从M、N板左端射入平行板间的粒子数与从O点射入磁场的粒子数之比为

（3）根据U-t图可知，粒子进入板间后沿y轴方向的加速度大小为

所有粒子在平行板间运动的时间为

即粒子在平行板间运行的时间等于电场变化的周期T0，则当粒子由t=nT0时刻进入平行板间时，向下侧移最大，则有
y1=＋a－=0.175m
当粒子由t=nT0＋时刻进入平行板间时，向上侧移最大，则
y2==0.025m
因为y1、y2都小于=0.25m，故所有射入平行板间的粒子都能从平行板间射出，根据动量定理可得所有出射粒子的在y轴负方向的速度为

解得
vy=1.5×103m/s
设速度vy方向与v的夹角为θ，则
tanθ=
如图所示

从平行板间出射的粒子处于图示范围之内，则

tanθ=
tanθ=
代入数据解得
，
亮线左端点距离坐标原点的距离为
x左=
即亮线左端点的位置坐标为（m，0），亮线长为m
17.如图所示，在xoy平面内，虚线OP与x轴的夹角为30°。OP与y轴之间存在沿着y轴负方向的匀强电场，场强大小为E。OP与x轴之间存在垂直于xoy平面向外的匀强磁场。现有一带电的粒子，从y轴上的M点以初速度v0、沿着平行于x轴的方向射入电场，并从边界OP上某点Q（图中未画出）垂直于OP离开电场，恰好没有从x轴离开第一象限。已知粒子的质量为m、电荷量为q（q>0），粒子的重力可忽略。求：
(1)磁感应强度的大小；
(2)粒子在第一象限运动的时间；
(3)粒子从y轴上离开电场的位置到O点的距离。

【答案】(1)；(2)；(3)
【解析】
【分析】
【详解】
(1)由于粒子从Q点垂直于OP离开电场，设到Q点时竖直分速度为，由题意可知

设粒子从M点到Q点运动时间为，有

粒子做类平抛运动的水平位移如的

由磁场方向可知粒子向左偏转，根据题意可知粒子运动轨迹恰好与轴相切，设粒子在磁场中运动的半径为，由几何关系

设粒子在磁场中速度为，由前面分析可知

洛伦兹力提供向心力

解得


(2)粒子在磁场中运动周期

设粒子在磁场中运动时间为，

粒子离开磁场的位置到轴的距离为，则

沿着轴负方向做匀速直线运动，设经过时间到达轴，

即

(3)由几何关系可得粒子离开磁场的位置到轴距离

粒子离开磁场手，竖直方向做匀速直线运动，经过时间到达轴并离开电场

则

粒子离开电场的位置到点的距离
。