2021年上海市闵行区高考物理二模试卷

这是一份2021年上海市闵行区高考物理二模试卷，共24页。试卷主要包含了选择题，填空题，综合题注意等内容，欢迎下载使用。

2021年上海市闵行区高考物理二模试卷
一、选择题（共40分，1-8题，每题3分；第9-12题，每题4分．每小题只有一个正确答案）
1．（3分）首先揭示原子核结构复杂性的物理实验或现象是（　　）
A．电子的发现 B．α粒子散射实验
C．天然放射现象 D．质子的发现
2．（3分）下列不属于电磁波的是（　　）
A．阴极射线 B．红外线 C．X射线 D．γ射线
3．（3分）研究发现，新冠病毒感染的肺炎传播途径之一是气溶胶传播。气溶胶是指悬浮在气体介质中的固态或液态颗粒所组成的气态分散系统，这些固态或液态颗粒在气体介质中做布朗运动。下列说法正确的是（　　）
A．布朗运动是气体介质分子的无规则的运动
B．在布朗运动中，固态或液态颗粒越大，布朗运动越剧烈
C．在布朗运动中，颗粒无规则运动的轨迹就是分子的无规则运动的轨迹
D．在布朗运动中，环境温度越高，布朗运动越剧烈
4．（3分）甲、乙两车在同一平直公路上同向运动，甲、乙两车的位置x随时间t的变化如图所示。下列说法正确的是（　　）

A．在t1时刻两车速度相等
B．在t1时刻甲车追上乙车
C．从0到t1时间内，两车走过的路程相等
D．从t1到t2时间内的某时刻，两车速度相等
5．（3分）下列物理学常量单位正确的是（　　）
A．引力常量N•kg2/m2 B．阿伏加德罗常数mol﹣1
C．静电力常量N•C2/m2 D．普朗克常量J/s
6．（3分）智能快递分拣机器人简化模型如图，设运动过程中机器人和包裹之间没有相对运动，下列说法正确的是（　　）

A．当机器人加速运动时，包裹惯性消失
B．包裹受到的摩擦力一定与运动方向相同
C．加速运动时，包裹对机器人的摩擦力和机器人对包裹的摩擦力不相等
D．加速运动时，机器人对包裹的作用力大于包裹的重力
7．（3分）某扫地机器人电池容量2000mA•h，额定工作电压15V，额定功率30W，则下列说法正确的是（　　）

A．扫地机器人的电阻是7.5Ω
B．题中mA•h是能量的单位
C．扫地机器人正常工作时的电流是2A
D．扫地机器人充满电后一次工作时间约为4h
8．（3分）如图，水平放置的圆柱形光滑玻璃棒左边绕有线圈，右边静置一金属圆环。下列说法正确的是（　　）

A．开关S由断开状态拨至M端或N端瞬间，圆环向右运动
B．开关S由断开状态分别拨至M端或N端瞬间，圆环向右运动或向左运动
C．开关S处于M端，调节滑片P向上，圆环向左运动
D．开关S处于N端，调节滑片P向上，圆环向左运动
9．（4分）如图为“用DIS测电源的电动势和内阻”的实验电路，电源由两节干电池串联而成（电池允许通过最大电流为0.6A）。保护电阻R有四种规格，其中最适合的是（　　）

A．5Ω、2.0W B．5Ω、0.2W C．50Ω、20W D．50Ω、2.0W
10．（4分）一颗绕地球做匀速圆周运动的卫星，若每天上午同一时刻运行至上海市闵行区（东经121°，北纬31°）正上方，则（　　）
A．该卫星一定是地球同步卫星
B．该卫星轨道平面与北纬31°所确定的平面共面
C．该卫星运行周期一定是24h
D．该卫星运行周期可能是12h
11．（4分）竖直平面内固定一个光滑绝缘的大圆环。带电小球A固定在大圆环最高点，带电小球B套在大圆环上，在库仑力的作用下恰好静止于如图位置，下列说法正确的是（　　）

A．两球可能带同种电荷，也可能带异种电荷
B．圆环对小球B的弹力方向一定沿半径指向圆外
C．若B球电荷量缓慢减小，则圆环对小球B的弹力减小
D．若B球电荷量缓慢减小，则圆环对小球B的弹力增大
12．（4分）前后相距30m的两辆相同汽车在同一平直公路上以恒定功率P匀速行驶，速度为54km/h，经过公路上同一位置后立刻以恒定功率2P行驶，设行驶过程中阻力不变，经过足够长时间后，关于两车的运动情况以下说法正确的是（　　）
A．两车通过同一位置的时间间隔小于2s
B．两车通过同一位置的时间间隔大于2s
C．两车的间距为30m
D．两车的间距为60m
二、填空题（共20分．每个空格2分）
13．（4分）光的干涉、衍射现象表明光具有波动性；　 　现象表明光具有粒子性。光的波粒二象性应理解为光子在空间各点出现的可能性的大小（即概率），可以用　 　来描述。
14．（4分）中医拔罐的物理原理是利用玻璃罐内外的气压差使罐吸附在人体穴位上，进而治疗某些疾病。如图所示，火罐下端开口，使用时先加热罐中气体，然后迅速按到皮肤上，自然降温后火罐内部气体体积　 　（选填“不变”或者“减小”），内部气体压强　 　外部大气压（选填“大于”或“等于”或“小于”），使火罐紧紧吸附在皮肤上。

15．（4分）用如图等臂天平可测量磁感应强度B，天平右侧下方悬挂的矩形线圈宽为L，共N匝。虚线框中匀强磁场垂直于纸面，线圈通以图示方向的电流I时，天平平衡。保持电流大小不变，改变其方向，从左盘中移动质量为m的砝码至右盘，使天平重新平衡。由此可知磁场的方向垂直纸面向　 　，磁感应强度大小B＝　 　。（已知重力加速度g）

16．（4分）如图实线与虚线分别表示频率相同的两列机械波某时刻的波峰和波谷。两列波的振幅分别为5cm和3cm，则此时刻O、M两点偏离平衡位置的位移之差大小为　 　cm，N、P两点偏离平衡位置的位移之差大小为　 　cm。

17．（4分）如图，轻质弹簧一端固定，另一端连接套在水平光滑杆上的小球A，A以O点为平衡位置振动。小球B在竖直平面内以O′为圆心做匀速圆周运动（O与O′在同一竖直线上），角速度为ω，半径为R。用竖直向下的平行光照射小球B，可以观察到小球B在水平杆上的“影子”和小球A在任何瞬间都重合。由此可知：小球A的振动周期为　 　，小球A的最大加速度大小为　 　。

三、综合题（共40分）注意：第19、20题在列式计算、逻辑推理以及回答问题过程中，要求给出必要的图示、文字说明、公式、演算等．
18．（10分）在“用DIS研究通电螺线管的磁感应强度”实验中。

（1）磁传感器　 　（选填“需要”或“不需要”）调零。
（2）甲同学实验操作正确，得到通电螺线管中心轴线上的磁感应强度B的分布如图（a），从图中可以看出，通电螺线管内的磁感应强度特点是　 　，　 　，　 　。
（3）乙同学得到的实验图像如图（b），请分析乙同学应如何改进可以得到图（a）：　 　。丙同学得到的实验图像如图（c），请指出图中错误，分析导致错误的可能原因：　 　。
（4）若螺线管匝数为100匝，横截面积为5×10﹣3m2，按照甲同学的实验结果，穿过通电螺线管中心横截面的磁通量约为　 　Wb。
19．（14分）如图所示，水平地面上方有与其平行且关于AA′对称分布的匀强电场，A点左侧地面粗糙，右侧光滑。质量为m、电量为+q的滑块从A点以初速度v0向左滑动，滑块电荷量保持不变，滑块与左侧水平地面间的滑动摩擦力大小为f，匀强电场场强大小E＝，取AA′为零势面，求：
（1）滑块向左滑动的最大距离；
（2）求滑块第一次在A右侧滑行时其动能和电势能相等时距A的距离；
（3）分析滑块的运动情况，判断其最终停在何处，并求滑块运动全过程摩擦力做的功。

20．（16分）如图，间距L＝0.5m的平行导轨竖直放置，上端与电阻R连接，水平虚线下方存在垂直导轨平面向外、磁感应强度大小B0＝0.4T的匀强磁场。现将质量m＝0.2kg的导体棒MN从虚线上方h1处由静止释放并开始计时，经时间t1进入磁场且恰好以速度v0做匀速直线运动，匀速运动t2＝2s后给导体棒施加竖直向上的恒力F＝4N，与此同时磁感应强度发生变化，回路中不再产生感应电流，再经过t3＝0.2s导体棒的速度减为零。导体棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，导轨和导体棒的电阻不计，重力加速度g＝10m/s2。求导体棒在由静止释放到速度减为零的过程中。
（1）速度v0的大小；
（2）回路中产生的焦耳热Q；
（3）回路中磁通量的最大值Φm；
（4）匀强磁场磁感应强度B随时间t变化的函数。


2021年上海市闵行区高考物理二模试卷
参考答案与试题解析
一、选择题（共40分，1-8题，每题3分；第9-12题，每题4分．每小题只有一个正确答案）
1．（3分）首先揭示原子核结构复杂性的物理实验或现象是（　　）
A．电子的发现 B．α粒子散射实验
C．天然放射现象 D．质子的发现
【分析】天然放射性现象揭示原子核有复杂结构，由此分析即可。
【解答】解：根据物理学史可知，贝克勒尔发现天然放射现象，天然放射现象的发现说明原子核可以再分，首先揭示原子核结构复杂性，故ABD错误，C正确。
故选：C。
【点评】对于物理学史，这些常识性问题，要与物理主干知识一起，可激发学生学习的热情，学到科学研究的方法等等。
2．（3分）下列不属于电磁波的是（　　）
A．阴极射线 B．红外线 C．X射线 D．γ射线
【分析】电磁波是一个大家族，从波长为10﹣10m左右的γ射线到102m左右的长波都是电磁波。
【解答】解：A、阴极射线是电子流，不是电磁波；
BCD、根据电磁波谱可知，红外线、X射线、γ射线都是电磁波。
本题选择不属于电磁波的，
故选：A。
【点评】解决本题的关键知道各种射线的实质，以及知道电磁波谱中各种电磁波的特点。
3．（3分）研究发现，新冠病毒感染的肺炎传播途径之一是气溶胶传播。气溶胶是指悬浮在气体介质中的固态或液态颗粒所组成的气态分散系统，这些固态或液态颗粒在气体介质中做布朗运动。下列说法正确的是（　　）
A．布朗运动是气体介质分子的无规则的运动
B．在布朗运动中，固态或液态颗粒越大，布朗运动越剧烈
C．在布朗运动中，颗粒无规则运动的轨迹就是分子的无规则运动的轨迹
D．在布朗运动中，环境温度越高，布朗运动越剧烈
【分析】布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，不是分子的无规则运动，形成的原因是由于液体或气体分子对悬浮微粒无规则撞击引起的，液体温度越高颗粒越小，布朗运动越剧烈。
【解答】解：AB、布朗运动是固态或液态颗粒的无规则运动，不是气体介质分子的无规则的运动，可以间接反映气体分子的无规则运动；颗粒越小，气体分子对颗粒的撞击作用越不容易平衡，布朗运动越剧烈，故AB错误；
C、在布朗运动中，颗粒本身并不是分子，而是很多分子组成的，所以颗粒无规则运动的轨迹不是分子无规则运动的轨迹，故C错误；
D、在布朗运动中，环境温度越高，固态或液态颗粒受到气体分子无规则热运动撞击的程度越剧烈，布朗运动越剧烈，故D正确。
故选：D。
【点评】本题以新冠病毒感染的肺炎传播途径之一是气溶胶传播为情景载体，考查了布朗运动，特别要明确布朗运动既不是颗粒分子的运动，也不是液体或气体分子的运动，而是液体或气体分子无规则运动的反映。
4．（3分）甲、乙两车在同一平直公路上同向运动，甲、乙两车的位置x随时间t的变化如图所示。下列说法正确的是（　　）

A．在t1时刻两车速度相等
B．在t1时刻甲车追上乙车
C．从0到t1时间内，两车走过的路程相等
D．从t1到t2时间内的某时刻，两车速度相等
【分析】x﹣t图象的斜率表示速度，根据斜率的变化分析速度的变化；交点表示相遇，由此分析路程大小。
【解答】解：A、x﹣t图象的斜率表示速度，在t1时刻乙图象的斜率大于甲图象的斜率，所以乙车的速度大于甲车速度，故A错误；
B、由图示图象可知，在t1时刻乙车追上甲车，故B错误；
C、从0到t1时间内，乙车走过的路程为xt1﹣0，甲车走过的路程为xt1﹣x1，两车走过的路程不相等，故C错误；
D、根据图象可知，在t1时刻乙图象的斜率大于甲图象的斜率，在t2时刻乙图象的斜率小于甲图象的斜率，在t1到t2时间内的中间时刻的斜率相同，此时两车速度相等，故D正确；
故选：D。
【点评】对于图象问题，我们学会“五看”，即：看坐标、看斜率、看面积、看交点、看截距；了解图象的物理意义是正确解题的前提。
5．（3分）下列物理学常量单位正确的是（　　）
A．引力常量N•kg2/m2 B．阿伏加德罗常数mol﹣1
C．静电力常量N•C2/m2 D．普朗克常量J/s
【分析】根据物理量的关系表达式表示出这些物理量求解。
【解答】解：A、由F＝得：G＝，G的单位是N⋅m2/kg2，故A错误；
B、阿伏加德罗常数单位：mol﹣1，故B正确；
C、由F＝得：k＝，k的单位是N⋅m2/C2，故C错误；
D、由E＝hv得h＝，h的单位是，即J⋅s，故D错误。
故选：B。
【点评】本题中的单位可由其他各量的单位进行推导得出，要掌握各个物理量的关系即相关公式，以及各个量单位之间的关系。
6．（3分）智能快递分拣机器人简化模型如图，设运动过程中机器人和包裹之间没有相对运动，下列说法正确的是（　　）

A．当机器人加速运动时，包裹惯性消失
B．包裹受到的摩擦力一定与运动方向相同
C．加速运动时，包裹对机器人的摩擦力和机器人对包裹的摩擦力不相等
D．加速运动时，机器人对包裹的作用力大于包裹的重力
【分析】根据牛顿第一定律可以知道惯性与运动状态无关，根据运动状态分析，包裹受到静摩擦力情况。
【解答】解：
A、惯性是物体本身所具有的属性，不会因为运动状态而改变，当机器人加速运动时，包裹惯性不会消失，故A错误；
B、不一定相同，当机器人加速运动时，包裹受到向前的摩擦力，当机器人做减速运动时，包裹受到向后的摩擦力，故B错误；
C、包裹对机器人和机器人对包裹的摩擦力是一对相互作用力，时刻大小相等，方向相反，故C错误；
D、加速运动时，包裹受到机器人对它的支持力和摩擦力作用，在竖直方向上，支持力等于重力，机器人对包裹的作用力应是支持力和摩擦力的合力，由平行四边形定则合成后，合力大于重力，故D正确。
故选：D。
【点评】本题考查摩擦力问题，在对物体受力分析时，要注意从作用对象、作用性质上找出作用力，静摩擦力会随运动状态改变而改变。
7．（3分）某扫地机器人电池容量2000mA•h，额定工作电压15V，额定功率30W，则下列说法正确的是（　　）

A．扫地机器人的电阻是7.5Ω
B．题中mA•h是能量的单位
C．扫地机器人正常工作时的电流是2A
D．扫地机器人充满电后一次工作时间约为4h
【分析】扫地机器人是非纯电阻用电器，根据题意不能求出机器人的电阻。
题中mA•h是电荷量的单位。
扫地机器人正常工作时的电流等于额定功率与额定电压的比值。
扫地机器人充满电后工作的时间等于电池容量与额定电流的比值。
【解答】解；A、根据题意扫地机器人是非纯电阻用电器，无法计算扫地机器人的电阻。
B、题中题中mA•h是电荷量的单位。
C、扫地机器人正常工作时的电流为＝A＝2A，故C正确。
D、根据题意，2000mA•h＝2A•h
扫地机器人充满电后一次工作时间约为，工作时间约为1h，故D错误。
故选：C。
【点评】明确电压、电流、电功率之间的关系，合理运用公式解题是解决本题的关键。
8．（3分）如图，水平放置的圆柱形光滑玻璃棒左边绕有线圈，右边静置一金属圆环。下列说法正确的是（　　）

A．开关S由断开状态拨至M端或N端瞬间，圆环向右运动
B．开关S由断开状态分别拨至M端或N端瞬间，圆环向右运动或向左运动
C．开关S处于M端，调节滑片P向上，圆环向左运动
D．开关S处于N端，调节滑片P向上，圆环向左运动
【分析】当开关S由断开状态拨至连接状态，导致金属圆环的磁通量发生变化，进而由楞次定律可得线圈中产生感应电流，则处于磁场而受到安培力，使圆环运动。调节滑片P向上时，滑动变阻器连入电路的电阻减小，线圈中电流增大，穿过金属圆环的磁通量，从而分析线圈运动情况。
【解答】解：AB、当开关S由断开状态拨至连接状态时，不论拨至M端或N端，均会导致通电螺线管的电流增大，根据楞次定律的推广含义﹣﹣来拒去留，穿过圆环的磁通量增大，则圆环受到磁场斥力作用，远离通电螺旋管，即向右移动，故A正确，B错误；
CD、无论开关S拨至M端还是N端，调节滑片P向上，滑动变阻器连入电路的电阻减小，线圈中电流增大，穿过金属圆环的磁通量，根据楞次定律可知，圆环受到磁场斥力作用，远离通电螺旋管，即向右移动，故CD错误。
故选：A。
【点评】考查电磁感应现象与电路结合问题，掌握楞次定律的内容，并理解从楞次定律相对运动角度可得：增则斥，减则吸，注意本题中开关拨至M端或N端，对实验结果均没有影响。
9．（4分）如图为“用DIS测电源的电动势和内阻”的实验电路，电源由两节干电池串联而成（电池允许通过最大电流为0.6A）。保护电阻R有四种规格，其中最适合的是（　　）

A．5Ω、2.0W B．5Ω、0.2W C．50Ω、20W D．50Ω、2.0W
【分析】根据题意求出电路的最小电阻，求出电阻允许通过的最大电流，然后根据题意分析答题。
【解答】解：一节干电池的电动势约为1.5V，两节干电池的电动势约为3V，
电池允许通过的最大电流为0.6A，电路小总电阻约为：R＝Ω＝5Ω；
电源电动势约为3V，如果选用50Ω的保护电阻，电路最大电流约为0.06A，电流太小，故不能选择50Ω的保护电阻；
如果选择5Ω 0.2W的电阻，电路最大电流为I＝A＝0.2A，电流太小，不能测多组实验数据，故A正确，BCD错误。
故选：A。
【点评】本题考查了实验器材的选择，要掌握实验器材的选择原则：安全性原则、精确性原则、方便实验操作原则。
10．（4分）一颗绕地球做匀速圆周运动的卫星，若每天上午同一时刻运行至上海市闵行区（东经121°，北纬31°）正上方，则（　　）
A．该卫星一定是地球同步卫星
B．该卫星轨道平面与北纬31°所确定的平面共面
C．该卫星运行周期一定是24h
D．该卫星运行周期可能是12h
【分析】根据人造卫星轨道的特点，可以判断该卫星轨道的位置，根据卫星运动特点，可以得到卫星周期与地球自转周期的特点。
【解答】解：A、同步卫星的轨道一定在赤道上方，该卫星能经过上海上方，所以不是同步卫星，故A错误；
B、人造卫星的轨道平面一定过地心，故B错误；
CD、因每天同一时刻在地球上方的同一位置，所以地球自转一周，则该卫星绕地球运动N周，则地球自转周期一定是该卫星运行周期的整数倍，故C错误、D正确；
故选：D。
【点评】本题考查卫星轨道特点，本题难点在于周期的判断。
11．（4分）竖直平面内固定一个光滑绝缘的大圆环。带电小球A固定在大圆环最高点，带电小球B套在大圆环上，在库仑力的作用下恰好静止于如图位置，下列说法正确的是（　　）

A．两球可能带同种电荷，也可能带异种电荷
B．圆环对小球B的弹力方向一定沿半径指向圆外
C．若B球电荷量缓慢减小，则圆环对小球B的弹力减小
D．若B球电荷量缓慢减小，则圆环对小球B的弹力增大
【分析】根据共点力平衡，可以得到两电荷的电性的关系。当小球电荷量减小时，受力发生变化，根据动态平衡相关知识即可得到弹力的变化情况。
【解答】解：对小球B受力分析，如图

小球受到的弹力方向一定沿OB方向，受到的电场力方向一定沿AB方向，且两个力的合力一定与重力等大反向，竖直向上。
A、B、电场力和弹力合力的方向一定竖直向上，得到弹力方向一定沿OB方向斜向左下，电场力的方向一定沿BA方向斜向右上，两电荷一定为异种电荷，故A错误，B正确；
CD、若B球电荷量缓慢减小，电场力减小，B保持平衡状态，会移动，利用相似三角形法，得到：，R不变，G不变，N不变，所以圆环对小球B的弹力不变，故C、D均错误。
故选：B。
【点评】本题解题的关键在于做出受力分析图，明确库仑力的方向，则可利用共点力的平衡条件进行解答。
12．（4分）前后相距30m的两辆相同汽车在同一平直公路上以恒定功率P匀速行驶，速度为54km/h，经过公路上同一位置后立刻以恒定功率2P行驶，设行驶过程中阻力不变，经过足够长时间后，关于两车的运动情况以下说法正确的是（　　）
A．两车通过同一位置的时间间隔小于2s
B．两车通过同一位置的时间间隔大于2s
C．两车的间距为30m
D．两车的间距为60m
【分析】根据两车的间距和速度求解两车通过同一位置的时间间隔；
汽车匀速运动时牵引力等于阻力，由公式P＝Fv求出汽车最后匀速行驶的速度，结合时间间隔求出两车的最终间距。
【解答】解：v＝54km/h＝15m/s
AB、两车相距s＝30m，经过同一位置进行加速，两车通过同一位置的时间间隔，故AB错误；
CD、汽车匀速运动时，牵引力等于阻力，即有 F＝f，速度为v时，有P＝Fv＝fv．
当功率增大为2P时，由2P＝fv′，可得汽车最后匀速行驶的速度v′＝2v＝2×15m/s＝30m/s
由于两车增大功率提速的时间间隔为2s，最终均匀速运动，两车的间距△x＝v′t＝30×2m＝60m，故C错误，D正确。
故选：D。
【点评】本题中汽车以恒定功率起动，明确研究对象的运动过程是解决问题的前提，要知道匀速运动时牵引力等于阻力，要注意分析汽车的运动情况，不能乱用运动学公式．
二、填空题（共20分．每个空格2分）
13．（4分）光的干涉、衍射现象表明光具有波动性；　光电效应（或康普顿效应）　现象表明光具有粒子性。光的波粒二象性应理解为光子在空间各点出现的可能性的大小（即概率），可以用　波动规律（或波动理论）　来描述。
【分析】光既具有波动性又具有粒子性，光的干涉、衍射现象体现光具有波动性；而光电效应（或康普顿效应）体现光具有粒子性；光波是概率波．
【解答】解：光的波动性和粒子性是同时存在的，光电效应、康普顿效应表明光具有粒子性；
光子在空间各点出现的可能性大小（概率）可以用波动规律来描述；
故答案为：光电效应（或康普顿效应）；波动规律（或波动理论）。
【点评】本题考查光的波粒二象性，要注意明确光的两种性质总是同时存在的，理解光波是概率波．
14．（4分）中医拔罐的物理原理是利用玻璃罐内外的气压差使罐吸附在人体穴位上，进而治疗某些疾病。如图所示，火罐下端开口，使用时先加热罐中气体，然后迅速按到皮肤上，自然降温后火罐内部气体体积　减小　（选填“不变”或者“减小”），内部气体压强　小于　外部大气压（选填“大于”或“等于”或“小于”），使火罐紧紧吸附在皮肤上。

【分析】拨火罐“吸”在皮肤上，是利用了大气压，火罐内气体体积减小，温度降低，压强减小，小于大气压，火罐在内外气体压力差作用下，吸在皮肤上。
【解答】解：火罐下端开口，使用时先加热罐中气体，罐内气体受热排出，然后迅速按到皮肤上，气体经过热传递，温度不断降低，气体的内能减小；火罐“吸”到皮肤上经一段时间后，人的一部分的皮肤组织进入火罐内，可知气体的体积减小；人的一部分的皮肤组织进入火罐内是由于火罐在内外气体压力差作用，可知气体压强减小；故内部的压强小于外部大气压强；
故答案为：减小；小于
【点评】本题考查了查理定律在生活中的应用，对于生活现象的解释，关键在于判断此现象与哪些物理知识有关。
15．（4分）用如图等臂天平可测量磁感应强度B，天平右侧下方悬挂的矩形线圈宽为L，共N匝。虚线框中匀强磁场垂直于纸面，线圈通以图示方向的电流I时，天平平衡。保持电流大小不变，改变其方向，从左盘中移动质量为m的砝码至右盘，使天平重新平衡。由此可知磁场的方向垂直纸面向　里　，磁感应强度大小B＝　　。（已知重力加速度g）

【分析】天平平衡后，当电流反向（大小不变）时，安培力大小不变，方向反向，安培力大小变化量等于砝码重力的2倍，判断出原来安培力的方向，根据左手定则判断磁场的方向。
【解答】解：由题知，当电流改为反方向时（大小不变），右边再加质量为m的砝码后，天平重新平衡，说明电流反向后，线框所受的安培力方向由原来的向下变成向上，即开始线圈所受安培力的方向向下，根据左手定则可知，磁感应强度B的方向垂直纸面向里。
开始线圈所受安培力的方向向下，电流方向相反，则安培力方向反向，变为竖直向上，安培力大小变化量等于砝码重力的2倍，所以右边应加砝码，根据天平平衡有：
2mg＝2F安＝2NBIL
解得：B＝
故答案为：里
【点评】解决本题的关键掌握安培力方向的判定，以及会利用天平平衡条件去求解问题，注意因线圈为N匝，故安培力表达式中应含有N。
16．（4分）如图实线与虚线分别表示频率相同的两列机械波某时刻的波峰和波谷。两列波的振幅分别为5cm和3cm，则此时刻O、M两点偏离平衡位置的位移之差大小为　16　cm，N、P两点偏离平衡位置的位移之差大小为　4　cm。

【分析】由图知P、N两处的质点是振动减弱点，M、O两质点是振动加强点，振幅为质点离开平衡的位置的最大位移，根据波的叠加原理分析竖直高度差。
【解答】解：O点是波峰与波峰叠加，位移为xO＝A1+A2＝5cm+3cm＝8cm，在平衡位置上方，
M点是波谷与波谷叠加，位移为xM＝﹣A1﹣A2＝﹣5cm﹣3cm＝﹣8cm，在平衡位置下方，
则此时刻O、M两点偏离平衡位置的位移之差△xOM＝xO﹣xM＝8cm﹣（﹣8）cm＝16cm；
N是波谷和波峰叠加，位移为xN＝A1﹣A2＝5cm﹣3cm＝2cm，在平衡位置上方，
P是波谷和波峰叠加，位移为xP＝﹣A1+A2＝﹣5cm+3cm＝﹣2cm，在平衡位置下方，
N、P两点偏离平衡位置的位移之差△xNP＝xN﹣xP＝2cm﹣（﹣2）cm＝4cm。
故答案为：16，4
【点评】本题主要考查的是波的干涉，考查学生对波的特性的理解，体现模型建构的素养，注意明确波动图象的性质以及波的叠加规律。
17．（4分）如图，轻质弹簧一端固定，另一端连接套在水平光滑杆上的小球A，A以O点为平衡位置振动。小球B在竖直平面内以O′为圆心做匀速圆周运动（O与O′在同一竖直线上），角速度为ω，半径为R。用竖直向下的平行光照射小球B，可以观察到小球B在水平杆上的“影子”和小球A在任何瞬间都重合。由此可知：小球A的振动周期为　　，小球A的最大加速度大小为　ω2R　。

【分析】本题B圆周运动一圈A正好做一次全振动，周期相等；通过求B的加速度得出A的最大加速度。
【解答】解：小球B在水平杆上的“影子”和小球A在任何瞬间都重合，则小球B在水平方向上的影子的速度时刻与小球A的速度相等，小球A振动周期与小球B做匀速圆周运动周期相等即T＝；
小球B做匀速圆周运动线速度为v＝ωR，加速度为a＝＝ω2R，在水平方向上B的加速度水平分量与A的加速度相同，当小球A到达最左端和最右端时的加速度最大，此时B的加速度水平分量恰好等于其向心加速度，即小球A的最大加速度与小球B做匀速圆周运动的向心加速度相等为ω2R。
故答案为：，ω2R
【点评】本题考查简谐运动基本知识，小球A完成一次全振动的时间为一个周期，要把握在水平方向上A、B速度和加速度相同的特点解题.
三、综合题（共40分）注意：第19、20题在列式计算、逻辑推理以及回答问题过程中，要求给出必要的图示、文字说明、公式、演算等．
18．（10分）在“用DIS研究通电螺线管的磁感应强度”实验中。

（1）磁传感器　需要　（选填“需要”或“不需要”）调零。
（2）甲同学实验操作正确，得到通电螺线管中心轴线上的磁感应强度B的分布如图（a），从图中可以看出，通电螺线管内的磁感应强度特点是　通电螺线管内部中间部分的磁场可视为匀强磁场　，　通电螺线管内部中间磁场强，两端磁场弱，离中心越远越弱　，　通电螺线管内部磁感应强度大小关于中心对称　。
（3）乙同学得到的实验图像如图（b），请分析乙同学应如何改进可以得到图（a）：　改变螺线管中电流方向　。丙同学得到的实验图像如图（c），请指出图中错误，分析导致错误的可能原因：　螺线管通电后对磁传感器调零，应在螺线管通电前对磁传感器进行调零　。
（4）若螺线管匝数为100匝，横截面积为5×10﹣3m2，按照甲同学的实验结果，穿过通电螺线管中心横截面的磁通量约为　2×10﹣5　Wb。
【分析】（1）磁传感器需要调零；
（2）根据磁感应强度B的分布图可知通电螺线管内的磁感应强度特点；
（3）对比图（a）（b）（c）即可解题；
（4）根据Φ＝BS求解磁通量。
【解答】解：（1）磁传感器需要调零；
（2）通电螺线管内部中间部分的磁场可视为匀强磁场；通电螺线管内部中间磁场强，两端磁场弱，离中心越远越弱；通电螺线管内部磁感应强度大小关于中心对称；
（3）改变螺线管中电流方向（或磁传感器的探头从螺线管的另一端深入）；通电螺线管两端磁感应强度不应为零，错在螺线管通电后对磁传感器调零，应在螺线管通电前对磁传感器进行调零。
（4）由图（a）可知通电螺线管中心横截面的磁通量Φ＝BS＝4×10﹣3×5×10﹣3Wb＝2×10﹣5Wb。
故答案为：（1）需要；
（2）通电螺线管内部中间部分的磁场可视为匀强磁场；通电螺线管内部中间磁场强，两端磁场弱，离中心越远越弱；通电螺线管内部磁感应强度大小关于中心对称；
（3）改变螺线管中电流方向（或磁传感器的探头从螺线管的另一端深入）；通电螺线管两端磁感应强度不应为零，错在螺线管通电后对磁传感器调零，应在螺线管通电前对磁传感器进行调零。
（4）2×10﹣5。
【点评】本题磁通量的计算要注意与匝数无关。
19．（14分）如图所示，水平地面上方有与其平行且关于AA′对称分布的匀强电场，A点左侧地面粗糙，右侧光滑。质量为m、电量为+q的滑块从A点以初速度v0向左滑动，滑块电荷量保持不变，滑块与左侧水平地面间的滑动摩擦力大小为f，匀强电场场强大小E＝，取AA′为零势面，求：
（1）滑块向左滑动的最大距离；
（2）求滑块第一次在A右侧滑行时其动能和电势能相等时距A的距离；
（3）分析滑块的运动情况，判断其最终停在何处，并求滑块运动全过程摩擦力做的功。

【分析】利用动能定理求即可出滑块向左滑动的距离；首先利用动能定理求出滑块第一次返回A处时的速度，再由能量守恒可知，滑块在A右侧运动时，其电势能和动能之和保持不变，当电场力做功的大小等于动能减小量的一半时，电势能与动能大小相等；滑块在轨道上做往复运动，因为摩擦力的存在，最远端距A的距离越来越小，最终停在A处，根据滑块在电场中运动的对称性可知，电场力对滑块做的总功为零，所以滑块的初动能全部转化为内能。
【解答】解：（1）滑块在向左滑动时，受到向右的摩擦力和电场力，设向左滑动的最大距离为s1，由动能定理可得：

代入数据解得：
（2）设滑块第一次返回A点时的动能为Ek，从最左端到A点用动能定理可得：
（qE﹣f）s1＝Ek﹣0
代入数据解得：
滑块在A右侧滑行时，根据能量守恒定律，其电势能和动能之和保持不变，设电势能等于动能时向右滑动的距离为s2，则有：

代入数据解得：
（3）若滑块在A右侧，则会向左滑动；若滑块在A左侧，则会向右滑动，所以滑块最终停在A位置。
由能量守恒定律可知滑块的动能全部转化成内能，所以摩擦力做的功为：
答：（1）滑块向左滑动的最大距离为；
（2）滑块第一次在A右侧滑行时其动能和电势能相等时距A的距离为；
（3）滑块最终停留在A处，全过程摩擦力做的功为。
【点评】本题考查带电物体在电场中的运动情况，注意在解答最后一问时，考虑到滑块在电场中运动的对称性，每次滑块从A出发再回到A处，电场力所做的总功为零，所以全程来看，滑块的初动能全部转化成因摩擦而产生的内能。
20．（16分）如图，间距L＝0.5m的平行导轨竖直放置，上端与电阻R连接，水平虚线下方存在垂直导轨平面向外、磁感应强度大小B0＝0.4T的匀强磁场。现将质量m＝0.2kg的导体棒MN从虚线上方h1处由静止释放并开始计时，经时间t1进入磁场且恰好以速度v0做匀速直线运动，匀速运动t2＝2s后给导体棒施加竖直向上的恒力F＝4N，与此同时磁感应强度发生变化，回路中不再产生感应电流，再经过t3＝0.2s导体棒的速度减为零。导体棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，导轨和导体棒的电阻不计，重力加速度g＝10m/s2。求导体棒在由静止释放到速度减为零的过程中。
（1）速度v0的大小；
（2）回路中产生的焦耳热Q；
（3）回路中磁通量的最大值Φm；
（4）匀强磁场磁感应强度B随时间t变化的函数。

【分析】（1）根据牛顿第二定律求解导体棒在t3时间内的加速度大小，根据速度﹣时间关系求解速度；
（2）根据功能关系求解、能量守恒定律可得回路中产生的焦耳热；
（3）t2末回路中磁通量最大，根据磁通量的计算公式求解最大磁通量；
（4）t3内，回路磁通量不变，根据导体棒的运动情况和磁通量的计算公式进行分析。
【解答】解：（1）导体棒在t3时间内，导体棒受到重力、和拉力，受力如图：

根据牛顿第二定律可得：F﹣mg＝ma
解得：a＝10m/s2，
导体棒匀减速至零，逆向思维，v0＝at3＝10×0.2m/s＝2m/s；
（2）t2时间内导体棒匀速下降的高度：h2＝v0t2＝2×2m＝4m
根据能量守恒定律可得回路中产生的焦耳热：Q＝mgh2＝0.2×10×4J＝8J；
（3）t2末回路中磁通量最大，此后回来无感应电流，磁通量不变，
则有：Φm＝B0Lh2＝0.4×0.5×4Wb＝0.8Wb；
（4）导体棒自由下落时间：＝s＝0.2s
t3内，回路磁通量不变，Φm＝BL（h2+h3）
导体棒由静止释放时开始计时，所以导体棒匀减速下降时间t′＝t﹣t1﹣t2＝t﹣2.2
所以，
即：B＝，t∈[2.2 s，2.4 s]
或B＝，t∈[2.2 s，2.4 s]
另B0＝0.4 T，t∈[0 s，2.2 s]。
答：（1）速度v0的大小为2m/s；
（2）回路中产生的焦耳热为8J；
（3）回路中磁通量的最大值为0.8Wb；
（4）匀强磁场磁感应强度B随时间t变化的函数为B＝，t∈[2.2 s，2.4 s]或B＝，t∈[2.2 s，2.4 s]且B0＝0.4 T，t∈[0 s，2.2 s]。
【点评】对于电磁感应问题研究思路常常有两条：一条从力的角度，根据牛顿第二定律或平衡条件列出方程；另一条是能量，分析涉及电磁感应现象中的能量转化问题，根据动能定理、功能关系等列方程求解。