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2022-2023学年浙江省杭州市学军中学四校区高二上学期期末物理试题 （解析版）
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这是一份2022-2023学年浙江省杭州市学军中学四校区高二上学期期末物理试题 （解析版），共25页。试卷主要包含了单选题，不定项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
学军中学四校区2022学年第一学期期末联考
高二物理试卷
一、单选题（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. 以下物理量属于矢量且单位正确的是（ ）
A. 功（J） B. 电场强度（V/m） C. 电势差（V） D. 磁感应强度（Wb）
【答案】B
【解析】
【详解】A．功只有大小没有方向，是标量，其单位为J，故A错误；
B．电场强度有大小有方向，是矢量，其单位为V/m，故B正确；
C．电势差只有大小没有方向，是标量，其单位为V，故C错误；
D．磁感应强度有大小有方向，是矢量，其单位为T，故D错误。
故选B。
2. 关于如图四幅图像，下列说法正确的是（ ）
A. 图甲中，洒水车在洒水过程中惯性变小
B. 图乙中，篮球在空中上升时处于超重状态
C. 图丙中，离心机分离血液时，血液受到离心力作用
D. 图丁中，行进火车上向前射出的光，其速度大于光速c
【答案】A
【解析】
【详解】A．洒水车在洒水过程中质量变小，因为惯性只与物体的质量有关，质量越小，惯性越小，即洒水车在洒水过程中惯性变小，故A正确；
B．篮球在空中上升时加速度竖直向下，则处于失重状态，故B错误；
C．不存在离心力，离心机分离血液时，是由于血液受到的作用力不足以提供血液所需要的向心力而发生离心运动，故C错误；
D．由于光速不变原理可知，行进火车上向前射出的光，其速度仍等于光速c，故D错误。
故选A。
3. 科学训练可提升运动成绩，小明在体训前、后百米全程测试中，图像分别如图所示，则（ ）
A. 研究起跑动作时可把小明视为质点
B. 内，训练后小明的平均速度大
C. 内，训练前后小明跑过的距离相等
D. 经过训练，时刻后小明仍做加速运动
【答案】D
【解析】
【详解】A．当物体的大小、形状对研究的问题影响很小可以忽略时，可以将物体视为质点。研究起跑动作时，小明的动作、姿态对研究的问题有影响，若将小明视为质点则问题无法研究，A错误；
B．图像与横坐标围成面积表示位移，由图像可知，内训练前位移较大，由平均速度定义式可知，训练前平均速度较大，B错误；
C．图像与横坐标围成面积表示位移，由图像可知，内训练前后图像与横坐标围成的面积不相等，即小明训练前后跑过的距离不相等，C错误；
D．由图像可知，经过训练，时刻后小明速度仍然继续增大，故时刻后小明仍做加速运动，D正确。
故选D。
4. 石磨不仅是一种农用工具，而且还有很深的文化内涵，具有广泛的象征意义，已经成为我国的一种特定的文化符号。如图所示为制作豆腐的石磨装置，质量为m的“T”形木柄ABC水平静止时，连接AB的绳子处于绷紧状态，O点是三根绳子的结点。若不计绳子所受重力，OA=OB，，F、和分别表示三根绳的拉力大小，则（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】对结点的受力进行正交分解如图所示
由题可知，根据平衡关系得
解得
由杠杆原理可知，绳子的合力小于“T”形木柄的重力。
故选B
5. 如图所示，“羲和号”是我国首颗可24小时全天候对太阳进行观测的试验卫星，该卫星绕地球可视为匀速圆周运动，轨道平面与赤道平面垂直。卫星每天在相同时刻，沿相同方向经过地球表面A点正上方，恰好绕地球运行n圈（）。已知地球半径为R，自转周期为T，地球表面重力加速度为g，则“羲和号”卫星运行的（ ）
A. 线速度大于第一宇宙速度
B. 角速度小于地球同步卫星的角速度
C. 向心加速度大于地球同步卫星的向心加速度
D. 轨道距地面高度为
【答案】C
【解析】
【详解】A．第一宇宙速度是以地球半径为轨道半径的卫星的运行速度，是最大的运行速度，故A错误；
B．卫星每天在相同时刻，沿相同方向经过地球表面A点正上方，恰好绕地球运行n圈，则卫星的周期为
其中，由
可知
即“羲和号”角速度大于地球同步卫星，故B错误；
C．根据
解得
可知，由于“羲和号”周期小于地球同步卫星，所以“羲和号”的运行轨道小于地球同步卫星轨道，又因为
可知轨道半径越大，加速度越小，故“羲和号”的向心加速度大于地球同步卫星的向心加速度，故C正确；
D．对于“羲和号”
对于地面上的物体
联立解得
故D错误。
故选C。
6. 单板大跳台是一项紧张刺激项目。2022年北京冬奥会期间，一观众用手机连拍功能拍摄运动员从起跳到落地的全过程，合成图如图所示。忽略空气阻力，且将运动员视为质点。则运动员（ ）
A. 在空中飞行过程是变加速曲线运动
B. 在斜向上飞行到最高点的过程中，其动能全部转化为重力势能
C. 运动员从起跳后到落地前，重力的瞬时功率先减小后增大
D. 运动员在空中飞行过程中，动量的变化率在不断变化
【答案】C
【解析】
【详解】A．忽略空气阻力，在空中飞行过程中，只受竖直向下的重力，而且因为初速度不在竖直方向上，故运动员在空中做匀变速曲线运动，故A错误；
B．在斜向上飞行到最高点时，竖直方向速度为零，但水平方向的速度不为零，所以在斜向上飞行到最高点的过程中，其动能没有全部转化为重力势能，故B错误；
C．在空中飞行过程中，竖直方向的速度先减小后增大，根据
可知运动员从起跳后到落地前，重力的瞬时功率先减小后增大，故C正确；
D．运动员在空中飞行过程中，只受竖直向下的重力，动量的变化率为
所以动量的变化率在不变，故D错误；
故选C。
7. 如图，静电喷涂时，被喷工件接正极，喷枪口接负极，它们之间形成强电场，涂料微粒从喷枪口喷出后，只在静电力作用下向工件运动，最后吸附在工件表面，图中虚线为涂料微粒的运动轨迹，下列说法正确的是（ ）
A. 涂料微粒一定带正电
B. 图中虚线可视为高压电场的部分电场线
C. 喷射出的微粒的电势能不断增大
D. 喷射出的微粒的动能不断增大
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】A．由工件接电源的正极，可知涂料微粒一定带负电，故A错误；
B．虚线为涂料微粒的运动轨迹，因为运动轨迹为曲线，所以电场线不能与微粒的运动轨迹重合，故B错误；
CD．因为电场力对微粒做正功，所以微粒的电势能逐渐减小，动能不断增大，故C错误，D正确。
故选D。
8. 2020年春天全世界发生新冠肺炎疫情，人们居家隔离，由于运动量减少，体重逐渐增加，体内的脂肪也逐步增多，我们可以用某型号脂肪测量仪（如图甲所示）来测量脂肪率。体液中含有钠离子、钾离子等金属离子而呈现低电阻，而体内脂肪几乎不导电。脂肪测量仪根据图甲人体电阻的大小来判断脂肪所占比例，模拟电路如图乙所示。测量时，闭合开关S，测试者两手分别握两手柄A、B，则（ ）
A. 体型相近的两人相比，脂肪含量高者对应的电流表示数较大，电压表示数较小
B. 体型相近的两人相比，脂肪含量高者对应的电流表示数较小，电压表示数较小
C. 体型相近的两人相比，脂肪含量高者对应的电源效率高
D. 体型相近的两人相比，脂肪含量高者对应的电源输出功率大
【答案】C
【解析】
【详解】AB．脂肪含量高者人体电阻较大，则对应的电流表示数较小，则内电压和R分得电压较小，则电压表示数较大，故AB错误；
C．脂肪含量高者电阻较大，根据
对应的电源效率较大，故C正确；
D．根据生活常识，人体电阻一定大于电源的内阻，脂肪含量高者人体电阻较大，外电路电阻与电源内阻相差越多，对应的电源输出功率较小，故D错误。
故选C。
9. 如图所示是教材中“探究影响通电导线受力的因素”的装置图。实验操作时，先保持电流不变，分别接通“2、3”和“1、4”，研究通电导线受力与通电导线长度的关系；然后接通“2、3”或“1、4”，再改变电流的大小，研究通电导线受力与电流的关系。对该实验，下列说法正确的是（ ）
A. 当导线中有电流通过时，导线将摆动一定角度，通过摆动的角度的大小可以比较导线受力大小
B. 保持电流不变，接通“2、3”时导线受到的安培力是接通“1、4”时的二分之一
C. 保持电流不变，接通“2、3”时导线受到的安培力是接通“1、4”时的四分之一
D. 通过实验可知，导线受到安培力只和电流成正比
【答案】A
【解析】
【详解】A．设摆线与竖直方向的夹角为，导线质量为，当平衡时有
可得当摆动的角度越大时导线受到的安培力越大，A正确；
BC．根据题意可知接通“2、3”时导线长度是接通“1、4”时导线长度的三分之一，根据公式
可得接通“2、3”时导线受到的安培力是接通“1、4”时的三分之一，BC错误；
D．通过实验可知，导线受到安培力除了和电流有关外还与通电导线的长度有关，D错误。
故选A。
10. 照片中的情景发生在义亭中学的创新实验室。当实验老师从液氮中取出一块“亿钡铜氧”合金并将它靠近一块永磁体时，合金块能悬浮在磁体的上方；老师又从液氮中取出一块外形相似、质量更小的铝块并将它靠近同一块永磁体时，“悬浮”却没有发生。造成这一区别的主要原因是（ ）
A. “亿钡铜氧”合金在液氮温度下电阻几乎为零
B. 质量更小的铝块靠近永磁体时内部不会形成电流
C. 穿过“亿钡铜氧”合金的磁通量更大
D. 穿过“亿钡铜氧”合金的磁通量变化得更快
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】A．“亿钡铜氧”合金在液氮温度下，已经转变为超导态的超导体电阻几乎为零，由于完全抗磁性能够悬浮在磁体的上方，故A正确；
B．质量更小的铝块靠近永磁体的过程中，磁通量发生变化，会有电流，故B错误；
CD．“亿钡铜氧”合金在液氮温度下，已经转变为超导体，由于超导体具有完全抗磁性，其内部的总磁场强度保持为0，故CD错误。
故选A。
11. 离子发动机是利用电场加速离子形成高速离子流而产生推力的航天发动机，这种发动机适用于航天器的姿态控制、位置保持等。某航天器质量M，单个离子质量m，带电量q，加速电场的电压为U，高速离子形成的等效电流强度为I，根据以上信息计算该航天器发动机产生的推力为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】对离子，根据动能定理有
解得
根据电流的定义式则有
对离子，根据动量定理有
解得
根据牛顿第三定律，推进器获得的推力大小为
故B正确，ACD错误；
故选B。
12. 如图所示为一种质谱仪的工作原理示意图，此质谱仪由以下几部分构成：离子源、加速电场、静电分析器、磁分析器、收集器。静电分析器通道中心线MN所在圆的半径为R，通道内有均匀辐射的电场，中心线处的电场强度大小为E；磁分析器中分布着方向垂直于纸面，磁感应强度为B的匀强磁场，磁分析器的左边界与静电分析器的右边界平行。由离子源发出一个质量为m、电荷量为+q的离子（初速度为零，重力不计），经加速电场加速后进入静电分析器，沿中心线MN做匀速圆周运动，而后由P点进入磁分析器中，最终经过Q点进入收集器（进入收集器时速度方向与O2P平行），下列说法正确的是（ ）
A. 磁分析器中匀强磁场的方向垂直于纸面向内
B. 任何比荷相同的正离子都能进入收集器，但从Р到Q的时间不同
C. 加速电场中的加速电压U=ER
D. 磁分析器中轨迹圆心O2到Q点的距离
【答案】D
【解析】
【详解】A．该离子在磁分析器中沿顺时针方向转动，所受洛伦兹力指向圆心，根据左手定则可知，磁分析器中匀强磁场的方向垂直于纸面向外，故A错误；
C．该离子在静电分析器中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律有
在加速度电场中，由动能定理有
联立解得
故C错误；
D．该离子在磁分析器中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律有
又有
解得
该离子经Q点进入收集器，故
故D正确；
B．根据上述分析可知，任一初速度为零的带正电离子，若比荷相同，其做圆周运动的半径相同，均能达到收集器，其运动时间为
由此可知，比荷相同，则运动时间相等，故B错误。
故选D。
13. 如图所示，足够长的水平光滑金属导轨所在空间中，分布着垂直于导轨平面且方向竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为。两导体棒、均垂直于导轨静止放置，接触良好。已知导体棒质量为，导体棒质量为，长度均为，电阻均为，其余部分电阻不计。现使导体棒获得瞬时平行于导轨水平向右的初速度。除磁场作用外，两棒沿导轨方向无其他外力作用，在两导体棒运动过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 从开始到最终稳定的任意一段时间内，导体棒的动能增加量等于于导体棒的动能减少量
B. 从开始到最终稳定的任意一段时间内，导体棒的动量改变量与导体棒的动量改变量相同
C. 从开始到最终稳定的全过程中，通过导体棒的电荷量为
D. 从开始到最终稳定的全过程中，两棒共产生的焦耳热为
【答案】C
【解析】
【详解】AB．根据题意可知，两棒组成回路，电流相同，故所受安培力合力为零，动量守恒，故任何一段时间内，导体棒b的动量改变量跟导体棒a的动量改变量总是大小相等、方向相反；根据能量守恒定律可知，a的动能减少量等于b的动能增加量与回路中产生的焦耳热之和，A、B错误；
CD．a、b两棒的速度最终相等，设为v，根据动量守恒定律可得
对b棒，由动量定理有
解得
根据能量守恒定律，两棒共产生的焦耳热为
D错误，C正确。
故选C。
二、不定项选择题（本题共3小题，每小题2分，共6分。每小题列出的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1分，有选错的得0分）
14. 社区工作人员想请你来向大家解释高空抛物的危害。请你以一个鸡蛋从20楼扔下（初速度大小可以忽略），估算出其对地面的作用力大小，忽略空气阻力的影响，在估算过程中可能要用到的物理知识有（ ）
A. 动量守恒定律 B. 牛顿第一定律
C. 动量定理 D. 机械能守恒定律
【答案】CD
【解析】
【详解】根据题意可知，要估算出鸡蛋落地时对地面的作用力大小，由于忽略空气阻力的影响，则鸡蛋下落的过程中机械能守恒，需要利用机械能守恒定律求出鸡蛋落地时的速度，鸡蛋落地后，在鸡蛋重力和地面对鸡蛋的支持力作用下，速度由减小到0，所用时间为，取向下为正方向，由动量定理有
解得
再有牛顿第三定律可知，鸡蛋落地时对地面的作用力与鸡蛋落地时地面对鸡蛋的支持力是一对相互作用力，大小相等，方向相反，则鸡蛋落地时对地面的作用力大小为
可知，估算过程中用到了机械能守恒定律、动量定理和牛顿第三定律。
故选CD。
15. 图甲为某款“自发电”无线门铃按钮，其“发电”原理如图乙所示，按下门铃按钮过程磁铁靠近螺线管，松开门铃按钮磁铁远离螺线管回归原位置。下列说法正确的是（ ）
A. 按下按钮过程，螺线管端电势较高
B. 松开按钮过程，螺线管端电势较高
C. 按住按钮不动，螺线管中产生恒定的感应电动势
D. 若按下和松开按钮的时间相同，螺线管产生大小相同的感应电动势
【答案】BD
【解析】
【详解】A．按下按钮过程，穿过螺线管的磁通量向左增大，根据楞次定律可知螺线管中感应电流为从P端流入从Q端流出，螺线管充当电源，则Q端电势较高，故A错误；
B．松开按钮过程，穿过螺线管的磁通量向左减小，根据楞次定律可知螺线管中感应电流为从Q端流入，从P端流出，螺线管充当电源，则P端电势较高，故B正确；
C．按住按钮不动，穿过螺线管的磁通量不变，螺线管不会产生感应电动势，故C错误；
D．按下和松开按钮过程，若按下和松开按钮的时间相同，螺线管中磁通量的变化率相同，根据法拉第电磁感应定律可知，螺线管产生的感应电动势大小相同，故D正确。
故选BD。
16. 如图所示，竖直平面内存在着两个方向竖直向上的相同带状匀强电场区，电场区的高度和间隔均为d，水平方向足够长．一个质量为m、电荷量为＋q的小球以初速度v0在距离电场上方d处水平抛出，不计空气阻力，则( )
A. 小球在水平方向一直做匀速直线运动 B. 小球在电场区可能做直线运动
C. 若场强大小为，小球经过两电场区的时间相等 D. 若场强大小为，小球经过两电场区的时间相等
【答案】ABD
【解析】
【详解】A．将小球的运动沿着水平方向和竖直方向进行分解，水平方向不受外力，故小球在水平方向一直以速度v0做匀速直线运动，故A正确；
B．小球在电场区时，受到竖直向下的重力和竖直向下的电场力，若电场力与重力大小相等，二力平衡，小球能做匀速直线运动，故B正确；
C．若场强大小为，则电场力等于mg，在电场区小球所受的合力为零，在无电场区小球匀加速运动，故经过每个电场区时小球匀速运动的速度均不等，因而小球经过每一无电场区的时间均不等，故C错误；
D．当场强大小为，电场力等于2mg，在电场区小球所受的合力大小等于mg，方向竖直向上，加速度大小等于g，方向竖直向上，根据运动学公式，有经过第一个无电场区
d=
v1=gt1
经过第一个电场区
d=v1t-gt22
v2=v1-gt2
由①②③④联立解得
t1=t2
v2=0
接下来小球的运动重复前面的过程，即每次通过无电场区都是自由落体运动，每次通过电场区都是末速度为零匀减速直线运动，因此，小球经过两电场区的时间相等，故D正确。
故选ABD。
三、非选择题（本题共6小题，共55分）
17. 小姚同学用如图甲所示装置做“探究加速度与力、质量关系”实验。
①关于此实验的下列说法，正确的是__________。
A．垫上木块为了更好地使小车加速下滑
B．补偿阻力时，应使小车拖着纸带但不挂槽码
C．应调节滑轮高度使细线与小车轨道平行
D．槽码质量应该和小车质量差不多，以减小相对阻力
②图乙为某次实验得到的纸带，图中相邻计数点间还有4个点未画出，打点计时器频率为50Hz，则打下计数点4时小车的速度为__________m/s，由纸带可得小车运动的加速度为__________。（以上均保留两位有效数字）
③根据实验数据得到加速度与力的关系如图丙中实线所示，则可知所挂槽码质量不应超过__________（单选）。
A.22g B.30g C.50g
【答案】 ①. BC##CB ②. 0.28～0.32 ③. 0.26-0.34 ④. A
【解析】
【详解】①[1]
A．垫上木块是为了平衡摩擦力，使小车所受合外力为绳子的拉力，故A错误。
B．补偿阻力时，应使小车拖着纸带但不挂槽码，能够沿着木板匀速下滑，故B正确；
C．应调节滑轮高度使细线与小车轨道平行，从而使拉力即为小车的合外力，故C正确；
D．应使槽码质量远远小于小车质量，才可以将槽码重力近似为小车的合外力，故D错误。
故选BC。
②[2]由题意可得，相邻两计数点的时间间隔为
则由图可得打下计数点4时小车的速度为
[3]由题可得加速度为
③[4]由图像得，当时，a-F图像不再是过原点的直线，则所挂槽码质量不应超过
故选A
18. 图1是一个多量程多用电表的简化电路图。当选择开关S旋到5或6位置时，可用来测量___________（选填“电流”或“电压”或“电阻”），其中S旋到6位置时比5位置的量程较___________（选填“大”或“小”）。将多用电表选择开关旋到“50V”直流电压挡，测量某直流电源电压，正确操作后表盘指针如图2所示，其示数为___________V。
【答案】 ①. 电压 ②. 大 ③. 15.8
【解析】
【详解】[1]当选择开关S旋到5或6位置时，由于表头和电阻串联，所以该多用电表为电压表，用来测量电压；
[2]对于电压表，串联的分压电阻阻值越大，量程越大，由图可知，接6时与表头串联的电阻值较大，所以量程较大；
[3]将多用电表选择开关旋到“50V”直流电压挡，表盘的每一小格为1V，所以图示的电压为15.8V。
19. 在“电池电动势和内阻的测量”实验中，除一节干电池、电键和导线外，还提供了如下器材
A. 电流表A1（量程为1mA，内阴）
B. 电流表A2（量程为300mA，内）
C. 电压表V（量程为6V，内阻RV约为2kΩ）
D. 可变电阻R1：电阻箱（阻值可调范围0~999.9Ω）
E. 可变电阻R2：滑动变阻器（阻值变化范围0~100Ω）
某同学设计的电路图如图所示，电表应选择___________（选填“A”或“B”或“C”），可变电阻应选择___________（选填“D”或“E”）。正确操作后，利用测得的数据得到如图所示的图像，图像横坐标x表示的物理量是___________（选填“I”或“”或“U”或“”），该电池的内阻___________Ω。
【答案】 ①. B ②. D ③. ④. 0.8
【解析】
【详解】[1]因电表是串联在电路中，应选电流表，为了使测量范围大些，应选量程大的电流表，故电表应选B。
[2]测量中需要知道电路中电阻的大小，可变电阻应选择D可变电阻R1：电阻箱。
[3]由闭合电路欧姆定律可得
解得
以上关系式R与为一次函数关系式，其图像是一条倾斜的直线，如题中的图像，所以图像横坐标x表示的物理量是。
[4] 由图像在纵轴上的截距可得
电池的内电阻为
20. 某超市中，两层楼间有一架斜面式自动扶梯（无阶梯），如图甲所示，小张乘匀速上升的自动扶梯上楼时，其简化图如图乙，若没有顾客时电梯速度为零，当顾客踏上电梯端，电梯以图示方向匀加速运行，达到最大速度后匀速运行，直至顾客离开电梯端。已知长，离地面的高度，电梯加速度，最大速度，求：
(1)当顾客踏上静止的电梯端后，顾客在离开电梯前与电梯的位置保持不变，顾客做匀加速运动的位移；
(2)在(1)的条件下，顾客从端到端的总时间；
(3)若顾客质量，顾客受到最大摩擦力的大小。
【答案】(1)1.6m；(2)39.5s；(3)110N
【解析】
【详解】(1)顾客在电梯上匀加速上升
解得
(2)匀加速阶段，时间
匀速阶段，时间
总时间
(3)匀加速阶段摩擦力大于重力沿斜面的分力，所以此时的摩擦力为最大值，根据牛顿第二定律
解得
21. 如图所示，小明设计的游戏装置，由光滑平台、倾斜粗糙直轨道、竖直圆管道（管道口径远小于管道半径）、水平粗糙直轨道平滑连接组成。其中平台左侧周定一弹簧，倾斜直轨道与圆管道相切于B点，水平直轨道与圆管道相切于点（C和略错开）。小滑块与倾斜直轨道及水平直轨道间的动摩擦因数均为，斜轨道倾角，长度。小滑块从B点进入管道内，当小滑块沿管道内靠近圆心O的内侧运动时有摩擦，沿管道外侧运动时无摩擦，管道半径为。第一次压缩弹簧后释放小滑块，A点上方挡片可以让小滑块无速度损失地进入段，恰好可以运动到与管道圆心等高的D点。第二次压缩弹簧使弹性势能为时释放小滑块，小滑块运动到圆管道最高处E的速度为。已知小滑块质量，可视为质点，已知，。
（1）求第一次压缩弹簧释放小滑块后，第一次运动到C点时对轨道的压力；
（2）求第二次压缩弹簧释放小滑块后，运动到E点过程，小滑块在圆管道内所受摩擦力做的功；
（3）若第三次压缩弹簧使弹性势能为时释放小滑块，通过计算判断小滑块在圆管道内运动是否受到摩擦力。小滑块在水平直轨道上距离为x处的速度为，求与x之间的关系式。
【答案】（1）3N，方向竖直向下；（2）；（3）不受，
【解析】
【详解】（1）从C到D，对小球由动能定理
在C点由牛顿第二定律
联立解得
由牛顿第三定律可知，第一次运动到C点时对轨道的压力为3N，方向竖直向下
（2）从开始到E点由动能定理
解得
（3）当滑块以通过最高点时对轨道无压力，此时的弹性势能为，由牛顿第二定律
从开始到E点由动能定理
解得
弹性势能为大于时，小滑块在圆管道内不受到摩擦力。从开始到离距离为x处，由动能定理
解得
22. 如图所示，在倾角 α=30°的光滑斜面上，存在着两个磁感应强度大小相等、方向分别垂直斜面向上和垂直斜面向下的匀强磁场，两磁场宽度均为 L，一质量为 m、边长为 L 的正方形线框的 ab 边距磁场上边界 MN 为 L 处由静止沿斜面下滑，ab 边刚进入上侧磁场时，线框恰好做匀速直线运动。ab 边进入下侧磁场运动一段时间后也做匀速直线运动。重力加速度为 g。求：
（1）ab 边刚越过两磁场的分界线 PQ 时线框受到的安培力的大小；线框再次匀速运动时的速度大小
（2）线框穿过上侧磁场的过程中产生的热量 Q；
（3）线框穿过上侧磁场的过程所用的时间 t。
【答案】（1）安培力大小2mg，方向沿斜面向上；（2）（3）
【解析】
【详解】(1)线框开始时沿斜面做匀加速运动，根据机械能守恒有：
则线框进入磁场时的速度：
线框ab边进入磁场时产生的电动势：E=BLv
线框中电流：
ab边受到的安培力：
线框匀速进入磁场，则有：
ab边刚越过PQ时，cd也同时越过了MN，则线框上产生的电动势：E'=2BLv
线框所受的安培力变为：
根据平衡条件：
解得：
(2)根据能量守恒定律有：
解得：
(3)线框ab边在上侧磁场中运动的过程所用的时间：
设线框ab通过PQ后开始做匀速时到EF的距离为，由动量定理可知：
其中：
联立以上两式解得：
线框ab在下侧磁场匀速运动的过程中，有：
所以线框穿过上侧磁场所用的总时间为：
23. 在芯片制造过程中，离子注入是其中一道重要的工序。如图所示是一部分离子注入工作原理示意图，离子经加速后沿水平方向进入速度选择器，选择出一定速度的离子，然后通过磁分析器I，选择出特定比荷的离子，经偏转系统Ⅱ后注入水平放置的硅片上。速度选择器、磁分析器中的匀强磁场的磁感应强度大小均为B，方向均垂直纸面向外；速度选择器中的匀强电场场强大小为E，方向竖直向上。磁分析器截面是矩形，矩形长为，宽为。其宽和长中心位置C和D处各有一个小孔；半径为L的圆形偏转系统Ⅱ内存在垂直纸面向外，磁感应强度大小可调的匀强磁场，在一条竖直线上，为圆形偏转系统的直径，最低点M到硅片的距离，不计离子重力。
（1）求离子通过速度选择器后的速度大小；
（2）求磁分析器选择出来的离子的比荷；
（3）若偏转系统磁感应强度大小的取值范围，求硅片上离子注入的宽度。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）由题意可知
解得
（2）离子圆周运动由几何知识
得
又因为洛伦兹力充当向心力
解得
（3）结合上述分析，并由几何知识可得半径满足
所以粒子轨迹如图所示，当时由几何知识可知，离子竖直向下离开，落点到N点距离
当时，由几何知识，离子从M点与水平方向成离开，落点到N的距离
宽度
学军中学四校区2022学年第一学期期末联考
高二物理试卷
一、单选题（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. 以下物理量属于矢量且单位正确的是（ ）
A. 功（J） B. 电场强度（V/m） C. 电势差（V） D. 磁感应强度（Wb）
【答案】B
【解析】
【详解】A．功只有大小没有方向，是标量，其单位为J，故A错误；
B．电场强度有大小有方向，是矢量，其单位为V/m，故B正确；
C．电势差只有大小没有方向，是标量，其单位为V，故C错误；
D．磁感应强度有大小有方向，是矢量，其单位为T，故D错误。
故选B。
2. 关于如图四幅图像，下列说法正确的是（ ）
A. 图甲中，洒水车在洒水过程中惯性变小
B. 图乙中，篮球在空中上升时处于超重状态
C. 图丙中，离心机分离血液时，血液受到离心力作用
D. 图丁中，行进火车上向前射出的光，其速度大于光速c
【答案】A
【解析】
【详解】A．洒水车在洒水过程中质量变小，因为惯性只与物体的质量有关，质量越小，惯性越小，即洒水车在洒水过程中惯性变小，故A正确；
B．篮球在空中上升时加速度竖直向下，则处于失重状态，故B错误；
C．不存在离心力，离心机分离血液时，是由于血液受到的作用力不足以提供血液所需要的向心力而发生离心运动，故C错误；
D．由于光速不变原理可知，行进火车上向前射出的光，其速度仍等于光速c，故D错误。
故选A。
3. 科学训练可提升运动成绩，小明在体训前、后百米全程测试中，图像分别如图所示，则（ ）
A. 研究起跑动作时可把小明视为质点
B. 内，训练后小明的平均速度大
C. 内，训练前后小明跑过的距离相等
D. 经过训练，时刻后小明仍做加速运动
【答案】D
【解析】
【详解】A．当物体的大小、形状对研究的问题影响很小可以忽略时，可以将物体视为质点。研究起跑动作时，小明的动作、姿态对研究的问题有影响，若将小明视为质点则问题无法研究，A错误；
B．图像与横坐标围成面积表示位移，由图像可知，内训练前位移较大，由平均速度定义式可知，训练前平均速度较大，B错误；
C．图像与横坐标围成面积表示位移，由图像可知，内训练前后图像与横坐标围成的面积不相等，即小明训练前后跑过的距离不相等，C错误；
D．由图像可知，经过训练，时刻后小明速度仍然继续增大，故时刻后小明仍做加速运动，D正确。
故选D。
4. 石磨不仅是一种农用工具，而且还有很深的文化内涵，具有广泛的象征意义，已经成为我国的一种特定的文化符号。如图所示为制作豆腐的石磨装置，质量为m的“T”形木柄ABC水平静止时，连接AB的绳子处于绷紧状态，O点是三根绳子的结点。若不计绳子所受重力，OA=OB，，F、和分别表示三根绳的拉力大小，则（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】对结点的受力进行正交分解如图所示
由题可知，根据平衡关系得
解得
由杠杆原理可知，绳子的合力小于“T”形木柄的重力。
故选B
5. 如图所示，“羲和号”是我国首颗可24小时全天候对太阳进行观测的试验卫星，该卫星绕地球可视为匀速圆周运动，轨道平面与赤道平面垂直。卫星每天在相同时刻，沿相同方向经过地球表面A点正上方，恰好绕地球运行n圈（）。已知地球半径为R，自转周期为T，地球表面重力加速度为g，则“羲和号”卫星运行的（ ）
A. 线速度大于第一宇宙速度
B. 角速度小于地球同步卫星的角速度
C. 向心加速度大于地球同步卫星的向心加速度
D. 轨道距地面高度为
【答案】C
【解析】
【详解】A．第一宇宙速度是以地球半径为轨道半径的卫星的运行速度，是最大的运行速度，故A错误；
B．卫星每天在相同时刻，沿相同方向经过地球表面A点正上方，恰好绕地球运行n圈，则卫星的周期为
其中，由
可知
即“羲和号”角速度大于地球同步卫星，故B错误；
C．根据
解得
可知，由于“羲和号”周期小于地球同步卫星，所以“羲和号”的运行轨道小于地球同步卫星轨道，又因为
可知轨道半径越大，加速度越小，故“羲和号”的向心加速度大于地球同步卫星的向心加速度，故C正确；
D．对于“羲和号”
对于地面上的物体
联立解得
故D错误。
故选C。
6. 单板大跳台是一项紧张刺激项目。2022年北京冬奥会期间，一观众用手机连拍功能拍摄运动员从起跳到落地的全过程，合成图如图所示。忽略空气阻力，且将运动员视为质点。则运动员（ ）
A. 在空中飞行过程是变加速曲线运动
B. 在斜向上飞行到最高点的过程中，其动能全部转化为重力势能
C. 运动员从起跳后到落地前，重力的瞬时功率先减小后增大
D. 运动员在空中飞行过程中，动量的变化率在不断变化
【答案】C
【解析】
【详解】A．忽略空气阻力，在空中飞行过程中，只受竖直向下的重力，而且因为初速度不在竖直方向上，故运动员在空中做匀变速曲线运动，故A错误；
B．在斜向上飞行到最高点时，竖直方向速度为零，但水平方向的速度不为零，所以在斜向上飞行到最高点的过程中，其动能没有全部转化为重力势能，故B错误；
C．在空中飞行过程中，竖直方向的速度先减小后增大，根据
可知运动员从起跳后到落地前，重力的瞬时功率先减小后增大，故C正确；
D．运动员在空中飞行过程中，只受竖直向下的重力，动量的变化率为
所以动量的变化率在不变，故D错误；
故选C。
7. 如图，静电喷涂时，被喷工件接正极，喷枪口接负极，它们之间形成强电场，涂料微粒从喷枪口喷出后，只在静电力作用下向工件运动，最后吸附在工件表面，图中虚线为涂料微粒的运动轨迹，下列说法正确的是（ ）
A. 涂料微粒一定带正电
B. 图中虚线可视为高压电场的部分电场线
C. 喷射出的微粒的电势能不断增大
D. 喷射出的微粒的动能不断增大
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】A．由工件接电源的正极，可知涂料微粒一定带负电，故A错误；
B．虚线为涂料微粒的运动轨迹，因为运动轨迹为曲线，所以电场线不能与微粒的运动轨迹重合，故B错误；
CD．因为电场力对微粒做正功，所以微粒的电势能逐渐减小，动能不断增大，故C错误，D正确。
故选D。
8. 2020年春天全世界发生新冠肺炎疫情，人们居家隔离，由于运动量减少，体重逐渐增加，体内的脂肪也逐步增多，我们可以用某型号脂肪测量仪（如图甲所示）来测量脂肪率。体液中含有钠离子、钾离子等金属离子而呈现低电阻，而体内脂肪几乎不导电。脂肪测量仪根据图甲人体电阻的大小来判断脂肪所占比例，模拟电路如图乙所示。测量时，闭合开关S，测试者两手分别握两手柄A、B，则（ ）
A. 体型相近的两人相比，脂肪含量高者对应的电流表示数较大，电压表示数较小
B. 体型相近的两人相比，脂肪含量高者对应的电流表示数较小，电压表示数较小
C. 体型相近的两人相比，脂肪含量高者对应的电源效率高
D. 体型相近的两人相比，脂肪含量高者对应的电源输出功率大
【答案】C
【解析】
【详解】AB．脂肪含量高者人体电阻较大，则对应的电流表示数较小，则内电压和R分得电压较小，则电压表示数较大，故AB错误；
C．脂肪含量高者电阻较大，根据
对应的电源效率较大，故C正确；
D．根据生活常识，人体电阻一定大于电源的内阻，脂肪含量高者人体电阻较大，外电路电阻与电源内阻相差越多，对应的电源输出功率较小，故D错误。
故选C。
9. 如图所示是教材中“探究影响通电导线受力的因素”的装置图。实验操作时，先保持电流不变，分别接通“2、3”和“1、4”，研究通电导线受力与通电导线长度的关系；然后接通“2、3”或“1、4”，再改变电流的大小，研究通电导线受力与电流的关系。对该实验，下列说法正确的是（ ）
A. 当导线中有电流通过时，导线将摆动一定角度，通过摆动的角度的大小可以比较导线受力大小
B. 保持电流不变，接通“2、3”时导线受到的安培力是接通“1、4”时的二分之一
C. 保持电流不变，接通“2、3”时导线受到的安培力是接通“1、4”时的四分之一
D. 通过实验可知，导线受到安培力只和电流成正比
【答案】A
【解析】
【详解】A．设摆线与竖直方向的夹角为，导线质量为，当平衡时有
可得当摆动的角度越大时导线受到的安培力越大，A正确；
BC．根据题意可知接通“2、3”时导线长度是接通“1、4”时导线长度的三分之一，根据公式
可得接通“2、3”时导线受到的安培力是接通“1、4”时的三分之一，BC错误；
D．通过实验可知，导线受到安培力除了和电流有关外还与通电导线的长度有关，D错误。
故选A。
10. 照片中的情景发生在义亭中学的创新实验室。当实验老师从液氮中取出一块“亿钡铜氧”合金并将它靠近一块永磁体时，合金块能悬浮在磁体的上方；老师又从液氮中取出一块外形相似、质量更小的铝块并将它靠近同一块永磁体时，“悬浮”却没有发生。造成这一区别的主要原因是（ ）
A. “亿钡铜氧”合金在液氮温度下电阻几乎为零
B. 质量更小的铝块靠近永磁体时内部不会形成电流
C. 穿过“亿钡铜氧”合金的磁通量更大
D. 穿过“亿钡铜氧”合金的磁通量变化得更快
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】A．“亿钡铜氧”合金在液氮温度下，已经转变为超导态的超导体电阻几乎为零，由于完全抗磁性能够悬浮在磁体的上方，故A正确；
B．质量更小的铝块靠近永磁体的过程中，磁通量发生变化，会有电流，故B错误；
CD．“亿钡铜氧”合金在液氮温度下，已经转变为超导体，由于超导体具有完全抗磁性，其内部的总磁场强度保持为0，故CD错误。
故选A。
11. 离子发动机是利用电场加速离子形成高速离子流而产生推力的航天发动机，这种发动机适用于航天器的姿态控制、位置保持等。某航天器质量M，单个离子质量m，带电量q，加速电场的电压为U，高速离子形成的等效电流强度为I，根据以上信息计算该航天器发动机产生的推力为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】对离子，根据动能定理有
解得
根据电流的定义式则有
对离子，根据动量定理有
解得
根据牛顿第三定律，推进器获得的推力大小为
故B正确，ACD错误；
故选B。
12. 如图所示为一种质谱仪的工作原理示意图，此质谱仪由以下几部分构成：离子源、加速电场、静电分析器、磁分析器、收集器。静电分析器通道中心线MN所在圆的半径为R，通道内有均匀辐射的电场，中心线处的电场强度大小为E；磁分析器中分布着方向垂直于纸面，磁感应强度为B的匀强磁场，磁分析器的左边界与静电分析器的右边界平行。由离子源发出一个质量为m、电荷量为+q的离子（初速度为零，重力不计），经加速电场加速后进入静电分析器，沿中心线MN做匀速圆周运动，而后由P点进入磁分析器中，最终经过Q点进入收集器（进入收集器时速度方向与O2P平行），下列说法正确的是（ ）
A. 磁分析器中匀强磁场的方向垂直于纸面向内
B. 任何比荷相同的正离子都能进入收集器，但从Р到Q的时间不同
C. 加速电场中的加速电压U=ER
D. 磁分析器中轨迹圆心O2到Q点的距离
【答案】D
【解析】
【详解】A．该离子在磁分析器中沿顺时针方向转动，所受洛伦兹力指向圆心，根据左手定则可知，磁分析器中匀强磁场的方向垂直于纸面向外，故A错误；
C．该离子在静电分析器中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律有
在加速度电场中，由动能定理有
联立解得
故C错误；
D．该离子在磁分析器中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律有
又有
解得
该离子经Q点进入收集器，故
故D正确；
B．根据上述分析可知，任一初速度为零的带正电离子，若比荷相同，其做圆周运动的半径相同，均能达到收集器，其运动时间为
由此可知，比荷相同，则运动时间相等，故B错误。
故选D。
13. 如图所示，足够长的水平光滑金属导轨所在空间中，分布着垂直于导轨平面且方向竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为。两导体棒、均垂直于导轨静止放置，接触良好。已知导体棒质量为，导体棒质量为，长度均为，电阻均为，其余部分电阻不计。现使导体棒获得瞬时平行于导轨水平向右的初速度。除磁场作用外，两棒沿导轨方向无其他外力作用，在两导体棒运动过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 从开始到最终稳定的任意一段时间内，导体棒的动能增加量等于于导体棒的动能减少量
B. 从开始到最终稳定的任意一段时间内，导体棒的动量改变量与导体棒的动量改变量相同
C. 从开始到最终稳定的全过程中，通过导体棒的电荷量为
D. 从开始到最终稳定的全过程中，两棒共产生的焦耳热为
【答案】C
【解析】
【详解】AB．根据题意可知，两棒组成回路，电流相同，故所受安培力合力为零，动量守恒，故任何一段时间内，导体棒b的动量改变量跟导体棒a的动量改变量总是大小相等、方向相反；根据能量守恒定律可知，a的动能减少量等于b的动能增加量与回路中产生的焦耳热之和，A、B错误；
CD．a、b两棒的速度最终相等，设为v，根据动量守恒定律可得
对b棒，由动量定理有
解得
根据能量守恒定律，两棒共产生的焦耳热为
D错误，C正确。
故选C。
二、不定项选择题（本题共3小题，每小题2分，共6分。每小题列出的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1分，有选错的得0分）
14. 社区工作人员想请你来向大家解释高空抛物的危害。请你以一个鸡蛋从20楼扔下（初速度大小可以忽略），估算出其对地面的作用力大小，忽略空气阻力的影响，在估算过程中可能要用到的物理知识有（ ）
A. 动量守恒定律 B. 牛顿第一定律
C. 动量定理 D. 机械能守恒定律
【答案】CD
【解析】
【详解】根据题意可知，要估算出鸡蛋落地时对地面的作用力大小，由于忽略空气阻力的影响，则鸡蛋下落的过程中机械能守恒，需要利用机械能守恒定律求出鸡蛋落地时的速度，鸡蛋落地后，在鸡蛋重力和地面对鸡蛋的支持力作用下，速度由减小到0，所用时间为，取向下为正方向，由动量定理有
解得
再有牛顿第三定律可知，鸡蛋落地时对地面的作用力与鸡蛋落地时地面对鸡蛋的支持力是一对相互作用力，大小相等，方向相反，则鸡蛋落地时对地面的作用力大小为
可知，估算过程中用到了机械能守恒定律、动量定理和牛顿第三定律。
故选CD。
15. 图甲为某款“自发电”无线门铃按钮，其“发电”原理如图乙所示，按下门铃按钮过程磁铁靠近螺线管，松开门铃按钮磁铁远离螺线管回归原位置。下列说法正确的是（ ）
A. 按下按钮过程，螺线管端电势较高
B. 松开按钮过程，螺线管端电势较高
C. 按住按钮不动，螺线管中产生恒定的感应电动势
D. 若按下和松开按钮的时间相同，螺线管产生大小相同的感应电动势
【答案】BD
【解析】
【详解】A．按下按钮过程，穿过螺线管的磁通量向左增大，根据楞次定律可知螺线管中感应电流为从P端流入从Q端流出，螺线管充当电源，则Q端电势较高，故A错误；
B．松开按钮过程，穿过螺线管的磁通量向左减小，根据楞次定律可知螺线管中感应电流为从Q端流入，从P端流出，螺线管充当电源，则P端电势较高，故B正确；
C．按住按钮不动，穿过螺线管的磁通量不变，螺线管不会产生感应电动势，故C错误；
D．按下和松开按钮过程，若按下和松开按钮的时间相同，螺线管中磁通量的变化率相同，根据法拉第电磁感应定律可知，螺线管产生的感应电动势大小相同，故D正确。
故选BD。
16. 如图所示，竖直平面内存在着两个方向竖直向上的相同带状匀强电场区，电场区的高度和间隔均为d，水平方向足够长．一个质量为m、电荷量为＋q的小球以初速度v0在距离电场上方d处水平抛出，不计空气阻力，则( )
A. 小球在水平方向一直做匀速直线运动 B. 小球在电场区可能做直线运动
C. 若场强大小为，小球经过两电场区的时间相等 D. 若场强大小为，小球经过两电场区的时间相等
【答案】ABD
【解析】
【详解】A．将小球的运动沿着水平方向和竖直方向进行分解，水平方向不受外力，故小球在水平方向一直以速度v0做匀速直线运动，故A正确；
B．小球在电场区时，受到竖直向下的重力和竖直向下的电场力，若电场力与重力大小相等，二力平衡，小球能做匀速直线运动，故B正确；
C．若场强大小为，则电场力等于mg，在电场区小球所受的合力为零，在无电场区小球匀加速运动，故经过每个电场区时小球匀速运动的速度均不等，因而小球经过每一无电场区的时间均不等，故C错误；
D．当场强大小为，电场力等于2mg，在电场区小球所受的合力大小等于mg，方向竖直向上，加速度大小等于g，方向竖直向上，根据运动学公式，有经过第一个无电场区
d=
v1=gt1
经过第一个电场区
d=v1t-gt22
v2=v1-gt2
由①②③④联立解得
t1=t2
v2=0
接下来小球的运动重复前面的过程，即每次通过无电场区都是自由落体运动，每次通过电场区都是末速度为零匀减速直线运动，因此，小球经过两电场区的时间相等，故D正确。
故选ABD。
三、非选择题（本题共6小题，共55分）
17. 小姚同学用如图甲所示装置做“探究加速度与力、质量关系”实验。
①关于此实验的下列说法，正确的是__________。
A．垫上木块为了更好地使小车加速下滑
B．补偿阻力时，应使小车拖着纸带但不挂槽码
C．应调节滑轮高度使细线与小车轨道平行
D．槽码质量应该和小车质量差不多，以减小相对阻力
②图乙为某次实验得到的纸带，图中相邻计数点间还有4个点未画出，打点计时器频率为50Hz，则打下计数点4时小车的速度为__________m/s，由纸带可得小车运动的加速度为__________。（以上均保留两位有效数字）
③根据实验数据得到加速度与力的关系如图丙中实线所示，则可知所挂槽码质量不应超过__________（单选）。
A.22g B.30g C.50g
【答案】 ①. BC##CB ②. 0.28～0.32 ③. 0.26-0.34 ④. A
【解析】
【详解】①[1]
A．垫上木块是为了平衡摩擦力，使小车所受合外力为绳子的拉力，故A错误。
B．补偿阻力时，应使小车拖着纸带但不挂槽码，能够沿着木板匀速下滑，故B正确；
C．应调节滑轮高度使细线与小车轨道平行，从而使拉力即为小车的合外力，故C正确；
D．应使槽码质量远远小于小车质量，才可以将槽码重力近似为小车的合外力，故D错误。
故选BC。
②[2]由题意可得，相邻两计数点的时间间隔为
则由图可得打下计数点4时小车的速度为
[3]由题可得加速度为
③[4]由图像得，当时，a-F图像不再是过原点的直线，则所挂槽码质量不应超过
故选A
18. 图1是一个多量程多用电表的简化电路图。当选择开关S旋到5或6位置时，可用来测量___________（选填“电流”或“电压”或“电阻”），其中S旋到6位置时比5位置的量程较___________（选填“大”或“小”）。将多用电表选择开关旋到“50V”直流电压挡，测量某直流电源电压，正确操作后表盘指针如图2所示，其示数为___________V。
【答案】 ①. 电压 ②. 大 ③. 15.8
【解析】
【详解】[1]当选择开关S旋到5或6位置时，由于表头和电阻串联，所以该多用电表为电压表，用来测量电压；
[2]对于电压表，串联的分压电阻阻值越大，量程越大，由图可知，接6时与表头串联的电阻值较大，所以量程较大；
[3]将多用电表选择开关旋到“50V”直流电压挡，表盘的每一小格为1V，所以图示的电压为15.8V。
19. 在“电池电动势和内阻的测量”实验中，除一节干电池、电键和导线外，还提供了如下器材
A. 电流表A1（量程为1mA，内阴）
B. 电流表A2（量程为300mA，内）
C. 电压表V（量程为6V，内阻RV约为2kΩ）
D. 可变电阻R1：电阻箱（阻值可调范围0~999.9Ω）
E. 可变电阻R2：滑动变阻器（阻值变化范围0~100Ω）
某同学设计的电路图如图所示，电表应选择___________（选填“A”或“B”或“C”），可变电阻应选择___________（选填“D”或“E”）。正确操作后，利用测得的数据得到如图所示的图像，图像横坐标x表示的物理量是___________（选填“I”或“”或“U”或“”），该电池的内阻___________Ω。
【答案】 ①. B ②. D ③. ④. 0.8
【解析】
【详解】[1]因电表是串联在电路中，应选电流表，为了使测量范围大些，应选量程大的电流表，故电表应选B。
[2]测量中需要知道电路中电阻的大小，可变电阻应选择D可变电阻R1：电阻箱。
[3]由闭合电路欧姆定律可得
解得
以上关系式R与为一次函数关系式，其图像是一条倾斜的直线，如题中的图像，所以图像横坐标x表示的物理量是。
[4] 由图像在纵轴上的截距可得
电池的内电阻为
20. 某超市中，两层楼间有一架斜面式自动扶梯（无阶梯），如图甲所示，小张乘匀速上升的自动扶梯上楼时，其简化图如图乙，若没有顾客时电梯速度为零，当顾客踏上电梯端，电梯以图示方向匀加速运行，达到最大速度后匀速运行，直至顾客离开电梯端。已知长，离地面的高度，电梯加速度，最大速度，求：
(1)当顾客踏上静止的电梯端后，顾客在离开电梯前与电梯的位置保持不变，顾客做匀加速运动的位移；
(2)在(1)的条件下，顾客从端到端的总时间；
(3)若顾客质量，顾客受到最大摩擦力的大小。
【答案】(1)1.6m；(2)39.5s；(3)110N
【解析】
【详解】(1)顾客在电梯上匀加速上升
解得
(2)匀加速阶段，时间
匀速阶段，时间
总时间
(3)匀加速阶段摩擦力大于重力沿斜面的分力，所以此时的摩擦力为最大值，根据牛顿第二定律
解得
21. 如图所示，小明设计的游戏装置，由光滑平台、倾斜粗糙直轨道、竖直圆管道（管道口径远小于管道半径）、水平粗糙直轨道平滑连接组成。其中平台左侧周定一弹簧，倾斜直轨道与圆管道相切于B点，水平直轨道与圆管道相切于点（C和略错开）。小滑块与倾斜直轨道及水平直轨道间的动摩擦因数均为，斜轨道倾角，长度。小滑块从B点进入管道内，当小滑块沿管道内靠近圆心O的内侧运动时有摩擦，沿管道外侧运动时无摩擦，管道半径为。第一次压缩弹簧后释放小滑块，A点上方挡片可以让小滑块无速度损失地进入段，恰好可以运动到与管道圆心等高的D点。第二次压缩弹簧使弹性势能为时释放小滑块，小滑块运动到圆管道最高处E的速度为。已知小滑块质量，可视为质点，已知，。
（1）求第一次压缩弹簧释放小滑块后，第一次运动到C点时对轨道的压力；
（2）求第二次压缩弹簧释放小滑块后，运动到E点过程，小滑块在圆管道内所受摩擦力做的功；
（3）若第三次压缩弹簧使弹性势能为时释放小滑块，通过计算判断小滑块在圆管道内运动是否受到摩擦力。小滑块在水平直轨道上距离为x处的速度为，求与x之间的关系式。
【答案】（1）3N，方向竖直向下；（2）；（3）不受，
【解析】
【详解】（1）从C到D，对小球由动能定理
在C点由牛顿第二定律
联立解得
由牛顿第三定律可知，第一次运动到C点时对轨道的压力为3N，方向竖直向下
（2）从开始到E点由动能定理
解得
（3）当滑块以通过最高点时对轨道无压力，此时的弹性势能为，由牛顿第二定律
从开始到E点由动能定理
解得
弹性势能为大于时，小滑块在圆管道内不受到摩擦力。从开始到离距离为x处，由动能定理
解得
22. 如图所示，在倾角 α=30°的光滑斜面上，存在着两个磁感应强度大小相等、方向分别垂直斜面向上和垂直斜面向下的匀强磁场，两磁场宽度均为 L，一质量为 m、边长为 L 的正方形线框的 ab 边距磁场上边界 MN 为 L 处由静止沿斜面下滑，ab 边刚进入上侧磁场时，线框恰好做匀速直线运动。ab 边进入下侧磁场运动一段时间后也做匀速直线运动。重力加速度为 g。求：
（1）ab 边刚越过两磁场的分界线 PQ 时线框受到的安培力的大小；线框再次匀速运动时的速度大小
（2）线框穿过上侧磁场的过程中产生的热量 Q；
（3）线框穿过上侧磁场的过程所用的时间 t。
【答案】（1）安培力大小2mg，方向沿斜面向上；（2）（3）
【解析】
【详解】(1)线框开始时沿斜面做匀加速运动，根据机械能守恒有：
则线框进入磁场时的速度：
线框ab边进入磁场时产生的电动势：E=BLv
线框中电流：
ab边受到的安培力：
线框匀速进入磁场，则有：
ab边刚越过PQ时，cd也同时越过了MN，则线框上产生的电动势：E'=2BLv
线框所受的安培力变为：
根据平衡条件：
解得：
(2)根据能量守恒定律有：
解得：
(3)线框ab边在上侧磁场中运动的过程所用的时间：
设线框ab通过PQ后开始做匀速时到EF的距离为，由动量定理可知：
其中：
联立以上两式解得：
线框ab在下侧磁场匀速运动的过程中，有：
所以线框穿过上侧磁场所用的总时间为：
23. 在芯片制造过程中，离子注入是其中一道重要的工序。如图所示是一部分离子注入工作原理示意图，离子经加速后沿水平方向进入速度选择器，选择出一定速度的离子，然后通过磁分析器I，选择出特定比荷的离子，经偏转系统Ⅱ后注入水平放置的硅片上。速度选择器、磁分析器中的匀强磁场的磁感应强度大小均为B，方向均垂直纸面向外；速度选择器中的匀强电场场强大小为E，方向竖直向上。磁分析器截面是矩形，矩形长为，宽为。其宽和长中心位置C和D处各有一个小孔；半径为L的圆形偏转系统Ⅱ内存在垂直纸面向外，磁感应强度大小可调的匀强磁场，在一条竖直线上，为圆形偏转系统的直径，最低点M到硅片的距离，不计离子重力。
（1）求离子通过速度选择器后的速度大小；
（2）求磁分析器选择出来的离子的比荷；
（3）若偏转系统磁感应强度大小的取值范围，求硅片上离子注入的宽度。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）由题意可知
解得
（2）离子圆周运动由几何知识
得
又因为洛伦兹力充当向心力
解得
（3）结合上述分析，并由几何知识可得半径满足
所以粒子轨迹如图所示，当时由几何知识可知，离子竖直向下离开，落点到N点距离
当时，由几何知识，离子从M点与水平方向成离开，落点到N的距离
宽度
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