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2023丽水、湖州、衢州三地高三下学期4月教学质量检测试题（二模）物理含解析
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这是一份2023丽水、湖州、衢州三地高三下学期4月教学质量检测试题（二模）物理含解析，文件包含浙江省湖州衢州丽水三地市2022-2023学年高三下学期4月教学质量检测物理试题含解析docx、浙江省湖州衢州丽水三地市2022-2023学年高三下学期4月教学质量检测物理试题无答案docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共41页， 欢迎下载使用。
湖州、衢州、丽水2023年4月三地市高三教学质量检测
物理试题卷
第Ⅰ卷（选择题共45分）
一、选择题I（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. 下列属于国际单位制中基本单位符号的是（ ）
A. V B. A C. D. C
【答案】B
【解析】
【详解】电压单位V，电阻单位，电量单位C，都不是国际单位制中的基本单位，电流单位A是国际单位制中的基本单位。
故选B。
2. 2022年11月30日，“神舟十五号”飞船和空间站“天和”核心舱成功对接，整个对接过程历时约6.5h，对接后速度约为7.68km/s，则（ ）
A. “6.5h”指的是时刻
B. “7.68km/s”为平均速度
C. 研究如何实现对接时，可将“天和”视为质点
D. 对接成功后，“神舟十五号”相对地球是运动
【答案】D
【解析】
【详解】A．“6.5h”指的是时间间隔，故A错误；
B．“7.68km/s”为瞬时速度，故B错误；
C．研究如何实现对接时，不可以将“天和”视为质点，否则无法实现对接，故C错误；
D．以地球为参照，对接成功后，则“神舟十五号”相对地球是运动的，故D正确。
故选D。
3. 灯笼为春节增添了不少喜庆的气氛。如图所示，重力为的灯笼用细绳悬挂，在水平风力的吹动下偏离竖直方向一定的角度，并保持静止，此时细绳对灯笼的拉力为，则（ ）
A.
B.
C. 与的合力与相同
D. 若F增大，灯笼重新平衡时，则也增大
【答案】D
【解析】
【详解】ABD．根据题意，对灯笼受力分析，如图所示
由平衡条件有
解得
若增大，则增大，增大，故AB错误，D正确；
C．由共点力平衡特点可知，与的合力与大小相等，方向相反，故C错误。
故选D。
4. 某人从O点由静止开始做无动力翼装飞行，运动到A点后速度斜向下且保持不变，一段时间后运动到B点，运动轨迹如图乙所示，此人从O点到B点的过程中（ ）
A. 加速度一直减小
B. 一直处于失重状态
C. 机械能一直在减小
D. 重力势能先减小后不变
【答案】C
【解析】
【详解】A．由运动轨迹图可知，此人先做加速度减小的加速运动，然后做匀速直线运动，故A错误；
B．从O到A过程中有竖直向下的加速度分量，故此时人处于失重状态，从A到B过程中人做匀速直线运动，故人不失重也不超重，故B错误；
C．由于除重力外还有空气阻力做负功，故人的机械一直在减小，故C正确；
D．人一直下降，故重力一直做正功，则重力势能一直减小，故D错误。
故选C。
5. 如图所示，当我们使用有线话筒扩音时，有些由于周围环境中产生的电信号会通过话筒线混入功率放大器中进行放大，影响扩音的效果。因此，很多优质的话筒线在构造上都采取了防备措施。其原理与以下应用相同的是（ ）
A. 在燃气灶中的电子点火器
B. 野外高压输电线上方安装两条与大地相连的导线
C. 使空气中的尘埃带电，在静电力作用下尘埃到达电极而被收集起来
D. 汽车喷漆中常采用让油漆微粒与待喷工件分别带异种电荷实现均匀喷涂
【答案】B
【解析】
【详解】根据题意可知，优质的话筒线的原理是静电屏蔽
A．在燃气灶中的电子点火器原理是尖端放电，故A错误；
B．高压输电线的上方还有两条导线，这两条导线的作用是它们与大地相连，形成稀疏的金属“网”把高压线屏蔽起来，免遭雷击，故B正确；
C．使空气中的尘埃带电，在静电力作用下尘埃到达电极而被收集起来原理是静电除尘，属于静电的利用，故C错误；
D．汽车喷漆中常采用让油漆微粒与待喷工件分别带异种电荷实现均匀喷涂，是静电喷漆，属于静电的利用，故D错误。
故选B。
6. 在离地一定高度的O点，同时斜向上抛出两质量不同的小球A和B，某时刻两小球运动到同一竖直线上，如图所示，此时两小球均未落地且连线中点恰好与O点等高，阻力不计，则两小球在此过程中（ ）
A. 位移相同
B. 速度的变化量相同
C. 动量的变化量相同
D. 抛出时速度的大小可能相同
【答案】B
【解析】
【详解】A．两小球在此过程中的位移大小相等，方向不同，故A错误；
B．根据
可知两小球在此过程中速度的变化量相同，故B正确；
C．根据
由于两球的质量不同，可知两小球在此过程中动量的变化量不相同，故C错误；
D．小球在水平方向做匀速运动，由于水平位相等，所以两球抛出时的水平分速度相等；小球竖直方向有
可知两球抛出时的竖直分速度不相等；根据
可知两球抛出时速度的大小不相同，故D错误。
故选B。
7. 如图所示，用相同表头改装成的电流表和电压表，用导线把电表的两个接线柱连在一起，能减小移动电表时指针的晃动，则同等情况下减小晃动效果最好的是连接（ ）
A. 电流表“－、3A” B. 电流表“－、0.6A”
C. 电压表“－、15V” D. 电压表“－、3V”
【答案】B
【解析】
【详解】连接两个接线柱后，电表构成回路，晃动电表时，会产生感应电动势，回路中有感应电流，电表内的导线框受到安培力的作用，阻碍指针的晃动；由于感应电动势是表头内的导线框产生的，故可将表头看成一电源，当连接电流表“－、0.6A”时，回路电阻最小，通过表头的电流最大，导线框受到安培力最大，减小晃动效果最好。
故选B。
8. 安装适当的软件后，利用智能手机中的磁传感器可以测量磁感应强度B。在手机上建立三维直角坐标系，手机显示屏所在平面为xOy平面，x轴、y轴如图所示，z轴垂直手机屏正面向外。经探测发现当磁场在x、y、z方向的分量与所建坐标系对应正方向相同时显示的示数为正值，反向时为负值。某同学在某地对地磁场进行了六次测量，前四次测量时手机屏面保持水平且正面朝上。根据表中测量结果可推知（ ）
测量序号
1
－25.13
0
－36.50
2
－24.56
0
－36.00
3
0
24.22
－36.40
4
0
－24.14
－36.50
5
－43.94
－7.31
0
6
－26.68
34.56
0
A. 测量地点位于南半球
B. 当地地磁场的磁感应强度大小约为
C. 第3、4次测量时x轴均与磁场方向垂直
D. 第5、6次测量时手机屏均与磁场方向垂直
【答案】C
【解析】
【详解】A．地磁场如图所示
地磁南极位于地理北极附近，地磁北极位于地理南极附近，由表中轴数据可看出轴的磁场竖直向下，则测量地点应位于北半球，A错误；
B．磁感应强度为矢量，由表格可看出此处的磁感应强度
B错误；
C．北半球的磁场指向北方斜向下，第2、4次测量，故轴与磁场方向垂直，C正确；
D．第5、6次测量时，，故轴与磁场方向垂直，平面（手机屏所平面）与磁场方向平行，D错误。
故选C。
9. 我国科研人员利用超高空间分辨率铀－铅定年技术，对“嫦娥五号”月球样品进行分析，确定月球在20亿年前仍存在岩浆活动。已知铀－铅定年技术依赖的其中一种衰变链为：经一系列α、β衰变后形成，则（ ）
A. 比少10个中子
B. 的比结合能大于
C. 适合用于医学中的放射性示踪剂
D. 衰变为需经过7次α衰变和6次β衰变
【答案】B
【解析】
【详解】A．的中子数为，的中子数为，显然比少18个中子，故A错误；
B．经一系列α、β衰变后形成更加稳定的，且由原子核的比结合能曲线可知的比结合能大于，故B正确；
C．不适合用于医学中的放射性示踪剂，因为其衰变释放的射线对人体有较大的伤害，故C错误；
D．设衰变为需经过n次α衰变和m次β衰变，根据质量数及电荷数守恒，可得
联立求得
故D错误。
故选B。
10. “羲和号”是中国首颗太阳探测卫星，取得了多项国际首次记录，其运行于距地面高度为517km的太阳同步轨道，如图所示。已知地球半径为6400km，地球公转轨道半径为，万有引力常量，已知地球表面重力加速度为，则“羲和号”的（ ）
A. 绕地运行周期约为96分钟
B. 发射速度大于第二宇宙速度
C. 绕地运行周期等于地球同步卫星运行周期
D. 绕地运行周期约为地球公转周期的倍
【答案】A
【解析】
【详解】AC．根据万有引力提供向心力，则有
在地球表面上有
代入数据联立解得
可知其绕地运行周期小于地球同步卫星运行周期，故A正确，C错误；
B．“羲和号”仍然围绕地球运动，故发射速度大于第一宇宙速度，小于第二宇宙速度，故B错误；
D．地球公转的周期为，则其绕地运行周期约为地球公转周期的倍，故D错误。
故选A。
11. 家用风力发电机可分布在用户附近，是一种可靠的发电模式。某户家庭安装了一台风力发电机，它的叶片转动时可形成半径为0.9m的圆面。某段时间内该地区的风速是10m/s，风向恰好与叶片转动的圆面垂直，已知空气的密度为，假如这个风力发电机能将此圆内10%的空气动能转化为电能，π取3，则此风力发电机发电的功率大小为（ ）
A. 14.5W B. 29.2W C. 145.8W D. 291.6W
【答案】C
【解析】
【详解】在t时间内空气动能为
则此风力发电机发电的功率约为
代入数据解得
故选C。
12. 在x轴上有两个频率相同的波源M、N，分别位于和处，振幅均为，起振方向均向上，产生的两列简谐横波分别沿x轴正方向和x轴负方向传播，传播速度大小相同。时刻M开始振动，7s后两波源产生的波均恰好传到坐标原点O。此时M点处于波谷，OM间还有一个波谷。则（ ）
A. M的相位比N超前π
B. 时，M移动到处
C. 内，处的质点通过的路程16cm
D. 两列波相遇后，处的质点位移始终为0
【答案】C
【解析】
【详解】A．7s时的波形如图所示
由题可知，OM间恰好等于，因此波长
两列波恰好同时到达O点，波速相同，波源M比N提前振动了，因此M点的相位比N超前，A错误；
B．波源M只在平衡位置附近上下振动，不会随波迁移，因此不会移动到处，B错误；
C．波速
波源N比M点迟振动1s，当t=6s时，波源N产生波传播到x=1m处，该质点开始振动，当t=8s时，恰好经过，通过的路程
此时，M点产生的波恰好到达该点，在该点两列波的相位相反，该点是振动减弱点，以后保持静止不动，因此内，处的质点通过的路程16cm，C正确；
D．两列波相遇后，处是振动加强，振幅为16cm，D错误。
故选C。
13. 如图所示为一直径处镀银的半圆形介质，O点为圆心，半径为R。一细黄光束从C点平行直径AB入射，入射角。光束经AB边反射，在圆弧BC上某处折射后，恰好以垂直AB的方向向上射出，已知，，则（ ）
A. 该介质的折射率为
B. 光束在介质中传播的时间为
C. 仅将入射点下移，光束可能无法从介质中射出
D. 仅将黄光束改为紫光束，光束可能无法从介质中射出
【答案】B
【解析】
【详解】A．由题可知，光路图如图所示
D为光线反射点，、点相对于底面AB对称，C、D和三点共线，光的入射角为，折射角为r，出射光线与法线夹角为，由几何关系得：
根据折射定律有
代入数据解得
连接，即有
即得：
于是由几何关系得
则
由上各式联立解得
根据折射率公式有
解得
A错误；
B．光在介质中传播的距离为
光在介质中传播的速度为
光束在介质中传播的时间为
B正确；
CD．由上光路图分析可知，仅将入射点下移或者仅将黄光束改为紫光束，光束都能从介质中射出，CD错误。
故选B。
二、选择题II（本题共2小题，每小题3分，共6分。每小题列出的四个备选项中至少有—个是符合题目要求的。全部选对的得3分，选对但不选全的得2分，有选错的得0分）
14. 下列说法正确的是（ ）
A. 利用压力传感器可制成电子秤
B. 波长越长的电磁波更有利于雷达定位
C. 楞次定律的得出运用了归纳推理的科学方法
D. 为减少输电过程中感抗、容抗等带来的损耗，输电时常采用直流输电
【答案】ACD
【解析】
【详解】A．电子秤使用的测力装置通常是压力传感器，所以利用压力传感器可以制成电子秤，A正确；
B．雷达是利用电磁波来测定物体位置的无线电设备；因为波长越短的电磁波可以更好的反射，因此雷达使用的电磁波是波长比较短的微波，B错误；
C．楞次定律的得出运用了归纳推理的科学方法，C正确；
D．高压输电线路中的感抗和容抗都是因为交流电所产生的，如果采用直流输电，没有了交流效应，也就没有了电感或电容，就没有了感抗和容抗，只剩下电阻了，D正确。
故选ACD。
15. 氢原子从某一能级向低能级跃迁时，产生了频率分别为、的两种光Ⅰ、Ⅱ。用光Ⅰ照射图中的实验装置，电流表中有电流通过，调节滑片P，当电压表示数为时，电流表示数恰好为0。此时保持装置不变，改用光Ⅱ照射，电流表示数为0，调节滑片P，当电压表示数为时，电流表中开始有电流通过。则（ ）
A.
B. 产生光Ⅰ时，氢原子跃迁到的能级更低
C. 用同一装置研究双缝干涉现象，光Ⅱ的条纹间距更大
D. 改用光Ⅱ照射后，滑片P向a端移动电流表中才能有电流
【答案】BC
【解析】
【详解】A．当电压表示数为时，电流表示数恰好为0，则有
，
联立解得
同理，当电压表示数为时，则有
联立解得
故A错误；
B．由题可知，光Ⅰ的频率更大，故光Ⅰ的能量更高，所以氢原子跃迁到的能级更低，故B正确；
C．由题可知，光Ⅱ的频率更小，则其波长更长，根据
可知用同一装置研究双缝干涉现象，光Ⅱ的条纹间距更大，故C正确；
D．改用光Ⅱ照射后，滑片P向b端移动，则A端电势更高，则AK之间的场强向左，故电子受到的电场力向右，此时电流表中才能有电流，故D错误。
故选BC。
非选择题部分
三、非选择题（本题共5小题，共55分）
16. 实验题：图l为“探究加速度与力、质量的关系”实验时的实验方案，图2是实验测量得到的纸带，其实验操作步骤如下：
（ⅰ）挂上托盘和砝码，调节木板的倾角，使质量为M的小车拖着纸带沿木板匀速下滑；
（ⅱ）取下托盘和砝码，测出其总质量为m，让小车沿木板下滑，测出加速度a；
（ⅲ）改变砝码质量和木板倾角，多次测量，通过作图可得到小车加速度a与合外力F的关系。
（1）纸带1是步骤（ⅰ）中打出的纸带，由此可以判断______。
A．调节后木板的倾角过小
B．调节后木板的倾角过大
C．调节后木板的倾角适中
（2）打点计时器使用的交流电频率为50Hz，可读出纸带2计数点3处的读数为______cm，打下该点时小车的速度为______m/s。（计算结果保留两位有效数字）
（3）下列有关该实验的说法正确的是______。
A．实验中需要满足小车质量M远大于托盘和砝码的总质量m
B．实验在作a-F图象时，把mg作为F值
C．改变砝码质量再次实验时，斜面倾角需要重新进行调整
【答案】 ①. C ②. 6.55cm（均给分） ③. 0.40（均给分） ④. BC##CB
【解析】
【详解】（1）[1]纸带1上的点间距是均匀的，说明小车打纸带1时是做匀速直线运动，故可以判断调节后木板的倾角适中。
故选C。
（2）[2]纸带2计数点3处的读数为6.55cm；
[3]由纸带2可知，相邻计数点的时间为
根据匀变速直线运动的推论可知，打下计数点3时小车的速度为
代入数据解得
（3）[4]A．实验过程中挂上托盘和砝码，改变木板的倾角，使质量为M的小车拖着纸带沿木板匀速下滑，然后去掉托盘和砝码，则小车下滑过程中的合外力就等于托盘和砝码的重力，不需要满足小车质量M远大于托盘和砝码的总质量m，故A错误；
B．由A知，小车做匀加速直线运动的合力就等于托盘和砝码的重力mg，故实验在作a-F图象时，把mg作为F值，故B正确；
C．改变砝码质量再次实验，则改变了小车所受的合力，即改变了小车的重力沿斜面向下的分力与小车所受沿斜面向上滑动摩擦力的合力，故斜面倾角需要重新进行调整，故C正确。
故选BC。
17. 有同学利用如图（甲）装置做“验证两个互成角度的力的合成规律”的实验：在竖直木板上贴有白纸，在木板上方A处固定一根带有两个绳套的橡皮筋，一绳套悬挂钩码，另一绳套用弹簧秤水平拉着，静止后记录两绳套方向及结点O的位置，读出弹簧秤读数，测出钩码重量G；后仅用弹簧秤将橡皮筋仍拉至O点并读出此时弹簧秤读数。
（1）乙、丙两图是两位学生作出验证图，你认为合理的是______。（选填“乙”或“丙”）
（2）保持橡皮筋拉力与弹簧秤拉力间的夹角不变，弹簧秤从水平位置开始拉动橡皮筋，直至橡皮筋变为水平，在此过程中，弹簧秤中显示的拉力将______。
A．一直变大 B．一直变小 C．先变小后变大 D．先变大后变小
【答案】 ①. 丙 ②. A
【解析】
【详解】（1）[1] 以O点为受力分析对象，实际作用效果的力一定在OA这条直线上，而通过作图法得出的理论值与实际值会有一定的偏差，所以丙图合理。
（2）[2]作出O点受力分析图，如图所示
根据作圆法可知，为保持橡皮筋拉力与弹簧秤拉力间的夹角不变，即从1位置移到2位置过程中，一直变大。
故选A。
18. 某小组想研究“探究电磁感应电流的方向”实验中的小线圈乙，小组成员想利用游标卡尺测量线圈的内径以绕制一个相似的线圈，他可利用图甲中游标卡尺的______（选填“A”、“B”、“C”）部件，测出螺线管的内径大小如图丙所示，图中游标卡尺读数为______mm。
【答案】 ①. A ②. 19.30
【解析】
【详解】[1]利用游标卡尺测量线圈的内径以绕制一个相似的线圈，他可利用图甲中游标卡尺的A部件；
[2]游标卡尺读数
19. 某小组要测一量程为3V电压表的内阻，先采用多用电表欧姆挡粗测，如图所示为采用的挡位和表盘刻度，其读数为______。
【答案】（之间均给分）
【解析】
【详解】由图可知，欧姆表的挡位是，则其读数为
20. 某小组要测一量程为电压表的内阻，先用多用电表欧姆挡粗测其内阻约为。小组成员想进一步精确测量其内阻，实验室提供的器材有：
电流表A：量程0.6A，内阻约为；
电压表：量程3V，内阻约为；
电阻箱：阻值为；
滑动变阻器：最大阻值，额定电流3.0A；
电源E：电动势6V，内阻约；开关S一个，导线若干
（1）有人拟将待测电压表和电流表A直接串联接入电压合适的测量电路中，测出的电压和电流，再计算出。该方案实际上不可行，其最主要的原因是______；
（2）小组成员利用图（甲、乙）所示电路进行测量，请用笔代替导线将实物电路补充完整______。
（3）设电阻箱读数为，分别测得电压表的读数为，电压表的读数为，写出电压表内阻的表达式______（用，，等物理量表示），不断改变电阻箱阻值，根据测得数据绘制图像如图（丙）所示，可求得的值约为______。（结果保留三位有效数字）
【答案】 ①. 电流表A不能准确测量出流过电压表的电流 ②. ③. ④. 2.67
【解析】
【详解】（1）[1]将电压表和电流表A直接串联接入电压合适的测量电路中，由于电压表内阻很大，使得通过电流表A的电流很小，可知电流表A不能准确测量出流过电压表的电流，故方案实际上不可行。
（2）[2]根据电路图，实物连线如图所示
（3）[3]设电阻箱读数为，分别测得电压表的读数为，电压表的读数为，则通过电压表的电流为
可得电压表内阻的表达式为
[4]根据
可得
可知图像的斜率为
21. 如图所示，一定量的理想气体A经历的三个不同过程，分别是a状态到b状态的等温变化、b状态到c状态的等压变化、c状态回到到a状态的等容变化。已知a状态的压强为，温度为，b状态的压强为，b到c的过程中体积增加了。
（1）在a到b过程中热量传递的情况（写出是“吸热”或是“放热”）；
（2）求c状态时对应的温度；
（3）求b到c过程中气体对外界做功的大小。
【答案】（1）放热；（2）400K；（3）40J
【解析】
【详解】a到b过程体积减小，外界对内做功，因为温度不变内能不变，即
由热力学第一定律可知，a到b的过程是放热过程。
（2）由查理定律可知
（3）b到c过程中气体对外界做功为
代入数据解得
22. 有一游戏装置，在光滑水平面AC上安装一弹簧发射架，已知AB为弹簧原长，弹力做功W与压缩量的关系为，弹簧劲度系数，压缩量可调，斜面CD的倾角为，长为。质量的物块P被弹簧弹出，经过C点时速度大小不变，物块P与斜面CD间的动摩擦因数。斜面在D点处与半径的光滑圆形轨道相切连接，圆轨道的最低点E与水平轨道EF相切连接，EF轨道与CD斜面略错开。质量为的物块Q放在距离E点的G点处，两物块与水平轨道EF的动摩擦因数均为，紧靠F点右侧下方有一距EF为的平台，平台足够长。物块P与物块Q碰撞后粘在一起向前运动，整个运动过程中两物块均可看成质点。
（1）若压缩量，求物块P第一次到达C点时的速度大小；
（2）若物块P恰好能过圆轨道最高点，则物块P通过圆轨道最低点E时对轨道的压力；
（3）若物块P不脱离轨道且能够撞上物块Q，至少为多少？
（4）若物块P恰好能过圆轨道最高点，G点右侧轨道长度S可调，则S多大时两物块在平台上的落点与E点水平距离最远？水平最远距离为多少？
【答案】（1）；（2）；方向竖直向下；（3）；（4），
【解析】
【详解】（1）由B到C，根据能量守恒可知
解得
（2）物块P恰好能过圆轨道最高点，重力提供向心力
得
从最高点到E点，根据动能定理
可得
在E点由牛顿第二定律知
解得
由牛顿第三定律得
方向竖直向下
（3）当恰好过圆周运动最高点的情况下
解得
能撞上物块Q
根据能量守恒
解得
（4）从E点到Q点，由动能定理
可得
根据动量守恒
可得
则从G点到轨道右侧
可得
由平抛公式
得
所以水平距离
所以当时
23. 如图所示，电阻为2R、半径为2r的粗细均匀的金属轮环可绕其中心轴转动，有一质量为m的重物通过绕绳挂在半径为r的绝缘轮盘边缘，在重物的带动下、轮以相同的角速度同轴转动（不考虑由于绕绳引起的半径变化）。电阻不计、半径为r的另一金属轮环在轮的带动下绕中心轴转动，两轮始终保持接触且无相对滑动。轮的另一端通过电刷与导线相连，其左右两侧的接触点与轴心在同一直线上。轮的中心轴由导线与外接金属轨道相连，其中心轴与环之间由3根电阻均为R的导体棒连接，相邻两根导体棒间夹角为120°，两圆环接出的导线通过金属轨道形成闭合回路。一质量为m、电阻为R/2的导体棒MN放置在倾角的轨道上，导体棒MN与轨道垂直，与轨道的动摩擦因素为（可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力），轨道间距为。在图中的120°扇形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，开始时导体棒MN被固定。（不计轮环与电刷、中心轴之间的阻力，轨道、导线及各接触电阻不计，重力加速度为g）
（1）轮盘在重物拉动下转动，判断导体棒MN上电流的方向；
（2）当轮盘以角速度转动时，求轮中导体棒转动所产生电动势E的大小；
（3）当重物匀速下落时，求其速度的大小；
（4）若在倾斜轨道间加上磁感应强度为B且垂直斜面向上的匀强磁场，重物从静止开始释放，则当重物下落速度在多大范围内时，解除导体棒MN固定装置后其仍能维持不动。
【答案】（1）电流方向由N指向M；（2）；（3）；（4）
【解析】
【详解】（1）根据右手定则知电流方向由N指向M；
（2）由题可知轮的角速度为，则有
（3）等效电路图如图所示
由图可知总电阻为，根据
解得
（4）电流为
根据平衡条件，当静摩擦力最大且沿轨道向上时有
解得
当静摩擦力最大且沿轨道向下时有
解得
所以重物下落速度的范围为
24. 如图所示是一种质谱仪的分析装置，此质谱仪由以下几部分构成：粒子源、环形加速器、磁分析器、收集板。环形加速器的圆心角为90°，沿半径为R的中心圆弧线有大小恒定、方向如图中箭头所示的电场，可对从入口S进入加速器的带电粒子进行加速，带电粒子进入加速器的初速度可忽略不计。在环形加速器内设计能使加速粒子沿中心弧线做圆周运动的垂直纸面向外的磁场。加速粒子从．P点垂直边界射出后从Q点垂直边界进入磁分析器，经磁分析器后垂直分析器的右侧边界射出，己知磁分析器中偏转磁场的圆心角为60°，磁感应强度为，方向垂直纸面向外，Q点到偏转磁场圆心的距离为L。已知粒子的带电量为，质量为，不考虑带电粒子间的相互作用及重力。
（1）求加速器的中心圆弧线上电场强度E的大小；
（2）设环形加速器中圆弧线上某点到圆心连线与的夹角为θ，求圆弧线上各点磁场磁感应强度B的大小与对应θ的关系；
（3）若粒子出P点时存在垂直加速电场且平行纸面的微小速度，且沿电场方向的速度分量保持不变，所有粒子可近似看成从出射口P点以小发散角出射，则要使所有粒子经过磁分析器后汇聚于同一点，求磁分析器左边界到粒子出口P点的距离；
（4）在第三问的汇聚点处平行于磁分析器右侧边界安放收集板，粒子打到收集板后被收集板吸收，若己知单位时间有n个带电粒子打到收集板上，求粒子在垂直板方向对收集板冲击力F的大小。
【答案】（1）；（2）；（3）；（4）
【解析】
【详解】（1）根据洛伦兹力提供向心力，则有
解得
根据动能定理有
解得
（2）根据洛伦兹力提供向心力，则有
解得
根据动能定理有
解得
联立解得
（3）如图所示，设某一粒子以小角度射出P点，根据几何关系有
，，
如图所示则在三角形中，由正玄定理可得
，
解得
（4）根据动量定理可得
解得
湖州、衢州、丽水2023年4月三地市高三教学质量检测
物理试题卷
第Ⅰ卷（选择题共45分）
一、选择题I（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. 下列属于国际单位制中基本单位符号的是（ ）
A. V B. A C. D. C
【答案】B
【解析】
【详解】电压单位V，电阻单位，电量单位C，都不是国际单位制中的基本单位，电流单位A是国际单位制中的基本单位。
故选B。
2. 2022年11月30日，“神舟十五号”飞船和空间站“天和”核心舱成功对接，整个对接过程历时约6.5h，对接后速度约为7.68km/s，则（ ）
A. “6.5h”指的是时刻
B. “7.68km/s”为平均速度
C. 研究如何实现对接时，可将“天和”视为质点
D. 对接成功后，“神舟十五号”相对地球是运动
【答案】D
【解析】
【详解】A．“6.5h”指的是时间间隔，故A错误；
B．“7.68km/s”为瞬时速度，故B错误；
C．研究如何实现对接时，不可以将“天和”视为质点，否则无法实现对接，故C错误；
D．以地球为参照，对接成功后，则“神舟十五号”相对地球是运动的，故D正确。
故选D。
3. 灯笼为春节增添了不少喜庆的气氛。如图所示，重力为的灯笼用细绳悬挂，在水平风力的吹动下偏离竖直方向一定的角度，并保持静止，此时细绳对灯笼的拉力为，则（ ）
A.
B.
C. 与的合力与相同
D. 若F增大，灯笼重新平衡时，则也增大
【答案】D
【解析】
【详解】ABD．根据题意，对灯笼受力分析，如图所示
由平衡条件有
解得
若增大，则增大，增大，故AB错误，D正确；
C．由共点力平衡特点可知，与的合力与大小相等，方向相反，故C错误。
故选D。
4. 某人从O点由静止开始做无动力翼装飞行，运动到A点后速度斜向下且保持不变，一段时间后运动到B点，运动轨迹如图乙所示，此人从O点到B点的过程中（ ）
A. 加速度一直减小
B. 一直处于失重状态
C. 机械能一直在减小
D. 重力势能先减小后不变
【答案】C
【解析】
【详解】A．由运动轨迹图可知，此人先做加速度减小的加速运动，然后做匀速直线运动，故A错误；
B．从O到A过程中有竖直向下的加速度分量，故此时人处于失重状态，从A到B过程中人做匀速直线运动，故人不失重也不超重，故B错误；
C．由于除重力外还有空气阻力做负功，故人的机械一直在减小，故C正确；
D．人一直下降，故重力一直做正功，则重力势能一直减小，故D错误。
故选C。
5. 如图所示，当我们使用有线话筒扩音时，有些由于周围环境中产生的电信号会通过话筒线混入功率放大器中进行放大，影响扩音的效果。因此，很多优质的话筒线在构造上都采取了防备措施。其原理与以下应用相同的是（ ）
A. 在燃气灶中的电子点火器
B. 野外高压输电线上方安装两条与大地相连的导线
C. 使空气中的尘埃带电，在静电力作用下尘埃到达电极而被收集起来
D. 汽车喷漆中常采用让油漆微粒与待喷工件分别带异种电荷实现均匀喷涂
【答案】B
【解析】
【详解】根据题意可知，优质的话筒线的原理是静电屏蔽
A．在燃气灶中的电子点火器原理是尖端放电，故A错误；
B．高压输电线的上方还有两条导线，这两条导线的作用是它们与大地相连，形成稀疏的金属“网”把高压线屏蔽起来，免遭雷击，故B正确；
C．使空气中的尘埃带电，在静电力作用下尘埃到达电极而被收集起来原理是静电除尘，属于静电的利用，故C错误；
D．汽车喷漆中常采用让油漆微粒与待喷工件分别带异种电荷实现均匀喷涂，是静电喷漆，属于静电的利用，故D错误。
故选B。
6. 在离地一定高度的O点，同时斜向上抛出两质量不同的小球A和B，某时刻两小球运动到同一竖直线上，如图所示，此时两小球均未落地且连线中点恰好与O点等高，阻力不计，则两小球在此过程中（ ）
A. 位移相同
B. 速度的变化量相同
C. 动量的变化量相同
D. 抛出时速度的大小可能相同
【答案】B
【解析】
【详解】A．两小球在此过程中的位移大小相等，方向不同，故A错误；
B．根据
可知两小球在此过程中速度的变化量相同，故B正确；
C．根据
由于两球的质量不同，可知两小球在此过程中动量的变化量不相同，故C错误；
D．小球在水平方向做匀速运动，由于水平位相等，所以两球抛出时的水平分速度相等；小球竖直方向有
可知两球抛出时的竖直分速度不相等；根据
可知两球抛出时速度的大小不相同，故D错误。
故选B。
7. 如图所示，用相同表头改装成的电流表和电压表，用导线把电表的两个接线柱连在一起，能减小移动电表时指针的晃动，则同等情况下减小晃动效果最好的是连接（ ）
A. 电流表“－、3A” B. 电流表“－、0.6A”
C. 电压表“－、15V” D. 电压表“－、3V”
【答案】B
【解析】
【详解】连接两个接线柱后，电表构成回路，晃动电表时，会产生感应电动势，回路中有感应电流，电表内的导线框受到安培力的作用，阻碍指针的晃动；由于感应电动势是表头内的导线框产生的，故可将表头看成一电源，当连接电流表“－、0.6A”时，回路电阻最小，通过表头的电流最大，导线框受到安培力最大，减小晃动效果最好。
故选B。
8. 安装适当的软件后，利用智能手机中的磁传感器可以测量磁感应强度B。在手机上建立三维直角坐标系，手机显示屏所在平面为xOy平面，x轴、y轴如图所示，z轴垂直手机屏正面向外。经探测发现当磁场在x、y、z方向的分量与所建坐标系对应正方向相同时显示的示数为正值，反向时为负值。某同学在某地对地磁场进行了六次测量，前四次测量时手机屏面保持水平且正面朝上。根据表中测量结果可推知（ ）
测量序号
1
－25.13
0
－36.50
2
－24.56
0
－36.00
3
0
24.22
－36.40
4
0
－24.14
－36.50
5
－43.94
－7.31
0
6
－26.68
34.56
0
A. 测量地点位于南半球
B. 当地地磁场的磁感应强度大小约为
C. 第3、4次测量时x轴均与磁场方向垂直
D. 第5、6次测量时手机屏均与磁场方向垂直
【答案】C
【解析】
【详解】A．地磁场如图所示
地磁南极位于地理北极附近，地磁北极位于地理南极附近，由表中轴数据可看出轴的磁场竖直向下，则测量地点应位于北半球，A错误；
B．磁感应强度为矢量，由表格可看出此处的磁感应强度
B错误；
C．北半球的磁场指向北方斜向下，第2、4次测量，故轴与磁场方向垂直，C正确；
D．第5、6次测量时，，故轴与磁场方向垂直，平面（手机屏所平面）与磁场方向平行，D错误。
故选C。
9. 我国科研人员利用超高空间分辨率铀－铅定年技术，对“嫦娥五号”月球样品进行分析，确定月球在20亿年前仍存在岩浆活动。已知铀－铅定年技术依赖的其中一种衰变链为：经一系列α、β衰变后形成，则（ ）
A. 比少10个中子
B. 的比结合能大于
C. 适合用于医学中的放射性示踪剂
D. 衰变为需经过7次α衰变和6次β衰变
【答案】B
【解析】
【详解】A．的中子数为，的中子数为，显然比少18个中子，故A错误；
B．经一系列α、β衰变后形成更加稳定的，且由原子核的比结合能曲线可知的比结合能大于，故B正确；
C．不适合用于医学中的放射性示踪剂，因为其衰变释放的射线对人体有较大的伤害，故C错误；
D．设衰变为需经过n次α衰变和m次β衰变，根据质量数及电荷数守恒，可得
联立求得
故D错误。
故选B。
10. “羲和号”是中国首颗太阳探测卫星，取得了多项国际首次记录，其运行于距地面高度为517km的太阳同步轨道，如图所示。已知地球半径为6400km，地球公转轨道半径为，万有引力常量，已知地球表面重力加速度为，则“羲和号”的（ ）
A. 绕地运行周期约为96分钟
B. 发射速度大于第二宇宙速度
C. 绕地运行周期等于地球同步卫星运行周期
D. 绕地运行周期约为地球公转周期的倍
【答案】A
【解析】
【详解】AC．根据万有引力提供向心力，则有
在地球表面上有
代入数据联立解得
可知其绕地运行周期小于地球同步卫星运行周期，故A正确，C错误；
B．“羲和号”仍然围绕地球运动，故发射速度大于第一宇宙速度，小于第二宇宙速度，故B错误；
D．地球公转的周期为，则其绕地运行周期约为地球公转周期的倍，故D错误。
故选A。
11. 家用风力发电机可分布在用户附近，是一种可靠的发电模式。某户家庭安装了一台风力发电机，它的叶片转动时可形成半径为0.9m的圆面。某段时间内该地区的风速是10m/s，风向恰好与叶片转动的圆面垂直，已知空气的密度为，假如这个风力发电机能将此圆内10%的空气动能转化为电能，π取3，则此风力发电机发电的功率大小为（ ）
A. 14.5W B. 29.2W C. 145.8W D. 291.6W
【答案】C
【解析】
【详解】在t时间内空气动能为
则此风力发电机发电的功率约为
代入数据解得
故选C。
12. 在x轴上有两个频率相同的波源M、N，分别位于和处，振幅均为，起振方向均向上，产生的两列简谐横波分别沿x轴正方向和x轴负方向传播，传播速度大小相同。时刻M开始振动，7s后两波源产生的波均恰好传到坐标原点O。此时M点处于波谷，OM间还有一个波谷。则（ ）
A. M的相位比N超前π
B. 时，M移动到处
C. 内，处的质点通过的路程16cm
D. 两列波相遇后，处的质点位移始终为0
【答案】C
【解析】
【详解】A．7s时的波形如图所示
由题可知，OM间恰好等于，因此波长
两列波恰好同时到达O点，波速相同，波源M比N提前振动了，因此M点的相位比N超前，A错误；
B．波源M只在平衡位置附近上下振动，不会随波迁移，因此不会移动到处，B错误；
C．波速
波源N比M点迟振动1s，当t=6s时，波源N产生波传播到x=1m处，该质点开始振动，当t=8s时，恰好经过，通过的路程
此时，M点产生的波恰好到达该点，在该点两列波的相位相反，该点是振动减弱点，以后保持静止不动，因此内，处的质点通过的路程16cm，C正确；
D．两列波相遇后，处是振动加强，振幅为16cm，D错误。
故选C。
13. 如图所示为一直径处镀银的半圆形介质，O点为圆心，半径为R。一细黄光束从C点平行直径AB入射，入射角。光束经AB边反射，在圆弧BC上某处折射后，恰好以垂直AB的方向向上射出，已知，，则（ ）
A. 该介质的折射率为
B. 光束在介质中传播的时间为
C. 仅将入射点下移，光束可能无法从介质中射出
D. 仅将黄光束改为紫光束，光束可能无法从介质中射出
【答案】B
【解析】
【详解】A．由题可知，光路图如图所示
D为光线反射点，、点相对于底面AB对称，C、D和三点共线，光的入射角为，折射角为r，出射光线与法线夹角为，由几何关系得：
根据折射定律有
代入数据解得
连接，即有
即得：
于是由几何关系得
则
由上各式联立解得
根据折射率公式有
解得
A错误；
B．光在介质中传播的距离为
光在介质中传播的速度为
光束在介质中传播的时间为
B正确；
CD．由上光路图分析可知，仅将入射点下移或者仅将黄光束改为紫光束，光束都能从介质中射出，CD错误。
故选B。
二、选择题II（本题共2小题，每小题3分，共6分。每小题列出的四个备选项中至少有—个是符合题目要求的。全部选对的得3分，选对但不选全的得2分，有选错的得0分）
14. 下列说法正确的是（ ）
A. 利用压力传感器可制成电子秤
B. 波长越长的电磁波更有利于雷达定位
C. 楞次定律的得出运用了归纳推理的科学方法
D. 为减少输电过程中感抗、容抗等带来的损耗，输电时常采用直流输电
【答案】ACD
【解析】
【详解】A．电子秤使用的测力装置通常是压力传感器，所以利用压力传感器可以制成电子秤，A正确；
B．雷达是利用电磁波来测定物体位置的无线电设备；因为波长越短的电磁波可以更好的反射，因此雷达使用的电磁波是波长比较短的微波，B错误；
C．楞次定律的得出运用了归纳推理的科学方法，C正确；
D．高压输电线路中的感抗和容抗都是因为交流电所产生的，如果采用直流输电，没有了交流效应，也就没有了电感或电容，就没有了感抗和容抗，只剩下电阻了，D正确。
故选ACD。
15. 氢原子从某一能级向低能级跃迁时，产生了频率分别为、的两种光Ⅰ、Ⅱ。用光Ⅰ照射图中的实验装置，电流表中有电流通过，调节滑片P，当电压表示数为时，电流表示数恰好为0。此时保持装置不变，改用光Ⅱ照射，电流表示数为0，调节滑片P，当电压表示数为时，电流表中开始有电流通过。则（ ）
A.
B. 产生光Ⅰ时，氢原子跃迁到的能级更低
C. 用同一装置研究双缝干涉现象，光Ⅱ的条纹间距更大
D. 改用光Ⅱ照射后，滑片P向a端移动电流表中才能有电流
【答案】BC
【解析】
【详解】A．当电压表示数为时，电流表示数恰好为0，则有
，
联立解得
同理，当电压表示数为时，则有
联立解得
故A错误；
B．由题可知，光Ⅰ的频率更大，故光Ⅰ的能量更高，所以氢原子跃迁到的能级更低，故B正确；
C．由题可知，光Ⅱ的频率更小，则其波长更长，根据
可知用同一装置研究双缝干涉现象，光Ⅱ的条纹间距更大，故C正确；
D．改用光Ⅱ照射后，滑片P向b端移动，则A端电势更高，则AK之间的场强向左，故电子受到的电场力向右，此时电流表中才能有电流，故D错误。
故选BC。
非选择题部分
三、非选择题（本题共5小题，共55分）
16. 实验题：图l为“探究加速度与力、质量的关系”实验时的实验方案，图2是实验测量得到的纸带，其实验操作步骤如下：
（ⅰ）挂上托盘和砝码，调节木板的倾角，使质量为M的小车拖着纸带沿木板匀速下滑；
（ⅱ）取下托盘和砝码，测出其总质量为m，让小车沿木板下滑，测出加速度a；
（ⅲ）改变砝码质量和木板倾角，多次测量，通过作图可得到小车加速度a与合外力F的关系。
（1）纸带1是步骤（ⅰ）中打出的纸带，由此可以判断______。
A．调节后木板的倾角过小
B．调节后木板的倾角过大
C．调节后木板的倾角适中
（2）打点计时器使用的交流电频率为50Hz，可读出纸带2计数点3处的读数为______cm，打下该点时小车的速度为______m/s。（计算结果保留两位有效数字）
（3）下列有关该实验的说法正确的是______。
A．实验中需要满足小车质量M远大于托盘和砝码的总质量m
B．实验在作a-F图象时，把mg作为F值
C．改变砝码质量再次实验时，斜面倾角需要重新进行调整
【答案】 ①. C ②. 6.55cm（均给分） ③. 0.40（均给分） ④. BC##CB
【解析】
【详解】（1）[1]纸带1上的点间距是均匀的，说明小车打纸带1时是做匀速直线运动，故可以判断调节后木板的倾角适中。
故选C。
（2）[2]纸带2计数点3处的读数为6.55cm；
[3]由纸带2可知，相邻计数点的时间为
根据匀变速直线运动的推论可知，打下计数点3时小车的速度为
代入数据解得
（3）[4]A．实验过程中挂上托盘和砝码，改变木板的倾角，使质量为M的小车拖着纸带沿木板匀速下滑，然后去掉托盘和砝码，则小车下滑过程中的合外力就等于托盘和砝码的重力，不需要满足小车质量M远大于托盘和砝码的总质量m，故A错误；
B．由A知，小车做匀加速直线运动的合力就等于托盘和砝码的重力mg，故实验在作a-F图象时，把mg作为F值，故B正确；
C．改变砝码质量再次实验，则改变了小车所受的合力，即改变了小车的重力沿斜面向下的分力与小车所受沿斜面向上滑动摩擦力的合力，故斜面倾角需要重新进行调整，故C正确。
故选BC。
17. 有同学利用如图（甲）装置做“验证两个互成角度的力的合成规律”的实验：在竖直木板上贴有白纸，在木板上方A处固定一根带有两个绳套的橡皮筋，一绳套悬挂钩码，另一绳套用弹簧秤水平拉着，静止后记录两绳套方向及结点O的位置，读出弹簧秤读数，测出钩码重量G；后仅用弹簧秤将橡皮筋仍拉至O点并读出此时弹簧秤读数。
（1）乙、丙两图是两位学生作出验证图，你认为合理的是______。（选填“乙”或“丙”）
（2）保持橡皮筋拉力与弹簧秤拉力间的夹角不变，弹簧秤从水平位置开始拉动橡皮筋，直至橡皮筋变为水平，在此过程中，弹簧秤中显示的拉力将______。
A．一直变大 B．一直变小 C．先变小后变大 D．先变大后变小
【答案】 ①. 丙 ②. A
【解析】
【详解】（1）[1] 以O点为受力分析对象，实际作用效果的力一定在OA这条直线上，而通过作图法得出的理论值与实际值会有一定的偏差，所以丙图合理。
（2）[2]作出O点受力分析图，如图所示
根据作圆法可知，为保持橡皮筋拉力与弹簧秤拉力间的夹角不变，即从1位置移到2位置过程中，一直变大。
故选A。
18. 某小组想研究“探究电磁感应电流的方向”实验中的小线圈乙，小组成员想利用游标卡尺测量线圈的内径以绕制一个相似的线圈，他可利用图甲中游标卡尺的______（选填“A”、“B”、“C”）部件，测出螺线管的内径大小如图丙所示，图中游标卡尺读数为______mm。
【答案】 ①. A ②. 19.30
【解析】
【详解】[1]利用游标卡尺测量线圈的内径以绕制一个相似的线圈，他可利用图甲中游标卡尺的A部件；
[2]游标卡尺读数
19. 某小组要测一量程为3V电压表的内阻，先采用多用电表欧姆挡粗测，如图所示为采用的挡位和表盘刻度，其读数为______。
【答案】（之间均给分）
【解析】
【详解】由图可知，欧姆表的挡位是，则其读数为
20. 某小组要测一量程为电压表的内阻，先用多用电表欧姆挡粗测其内阻约为。小组成员想进一步精确测量其内阻，实验室提供的器材有：
电流表A：量程0.6A，内阻约为；
电压表：量程3V，内阻约为；
电阻箱：阻值为；
滑动变阻器：最大阻值，额定电流3.0A；
电源E：电动势6V，内阻约；开关S一个，导线若干
（1）有人拟将待测电压表和电流表A直接串联接入电压合适的测量电路中，测出的电压和电流，再计算出。该方案实际上不可行，其最主要的原因是______；
（2）小组成员利用图（甲、乙）所示电路进行测量，请用笔代替导线将实物电路补充完整______。
（3）设电阻箱读数为，分别测得电压表的读数为，电压表的读数为，写出电压表内阻的表达式______（用，，等物理量表示），不断改变电阻箱阻值，根据测得数据绘制图像如图（丙）所示，可求得的值约为______。（结果保留三位有效数字）
【答案】 ①. 电流表A不能准确测量出流过电压表的电流 ②. ③. ④. 2.67
【解析】
【详解】（1）[1]将电压表和电流表A直接串联接入电压合适的测量电路中，由于电压表内阻很大，使得通过电流表A的电流很小，可知电流表A不能准确测量出流过电压表的电流，故方案实际上不可行。
（2）[2]根据电路图，实物连线如图所示
（3）[3]设电阻箱读数为，分别测得电压表的读数为，电压表的读数为，则通过电压表的电流为
可得电压表内阻的表达式为
[4]根据
可得
可知图像的斜率为
21. 如图所示，一定量的理想气体A经历的三个不同过程，分别是a状态到b状态的等温变化、b状态到c状态的等压变化、c状态回到到a状态的等容变化。已知a状态的压强为，温度为，b状态的压强为，b到c的过程中体积增加了。
（1）在a到b过程中热量传递的情况（写出是“吸热”或是“放热”）；
（2）求c状态时对应的温度；
（3）求b到c过程中气体对外界做功的大小。
【答案】（1）放热；（2）400K；（3）40J
【解析】
【详解】a到b过程体积减小，外界对内做功，因为温度不变内能不变，即
由热力学第一定律可知，a到b的过程是放热过程。
（2）由查理定律可知
（3）b到c过程中气体对外界做功为
代入数据解得
22. 有一游戏装置，在光滑水平面AC上安装一弹簧发射架，已知AB为弹簧原长，弹力做功W与压缩量的关系为，弹簧劲度系数，压缩量可调，斜面CD的倾角为，长为。质量的物块P被弹簧弹出，经过C点时速度大小不变，物块P与斜面CD间的动摩擦因数。斜面在D点处与半径的光滑圆形轨道相切连接，圆轨道的最低点E与水平轨道EF相切连接，EF轨道与CD斜面略错开。质量为的物块Q放在距离E点的G点处，两物块与水平轨道EF的动摩擦因数均为，紧靠F点右侧下方有一距EF为的平台，平台足够长。物块P与物块Q碰撞后粘在一起向前运动，整个运动过程中两物块均可看成质点。
（1）若压缩量，求物块P第一次到达C点时的速度大小；
（2）若物块P恰好能过圆轨道最高点，则物块P通过圆轨道最低点E时对轨道的压力；
（3）若物块P不脱离轨道且能够撞上物块Q，至少为多少？
（4）若物块P恰好能过圆轨道最高点，G点右侧轨道长度S可调，则S多大时两物块在平台上的落点与E点水平距离最远？水平最远距离为多少？
【答案】（1）；（2）；方向竖直向下；（3）；（4），
【解析】
【详解】（1）由B到C，根据能量守恒可知
解得
（2）物块P恰好能过圆轨道最高点，重力提供向心力
得
从最高点到E点，根据动能定理
可得
在E点由牛顿第二定律知
解得
由牛顿第三定律得
方向竖直向下
（3）当恰好过圆周运动最高点的情况下
解得
能撞上物块Q
根据能量守恒
解得
（4）从E点到Q点，由动能定理
可得
根据动量守恒
可得
则从G点到轨道右侧
可得
由平抛公式
得
所以水平距离
所以当时
23. 如图所示，电阻为2R、半径为2r的粗细均匀的金属轮环可绕其中心轴转动，有一质量为m的重物通过绕绳挂在半径为r的绝缘轮盘边缘，在重物的带动下、轮以相同的角速度同轴转动（不考虑由于绕绳引起的半径变化）。电阻不计、半径为r的另一金属轮环在轮的带动下绕中心轴转动，两轮始终保持接触且无相对滑动。轮的另一端通过电刷与导线相连，其左右两侧的接触点与轴心在同一直线上。轮的中心轴由导线与外接金属轨道相连，其中心轴与环之间由3根电阻均为R的导体棒连接，相邻两根导体棒间夹角为120°，两圆环接出的导线通过金属轨道形成闭合回路。一质量为m、电阻为R/2的导体棒MN放置在倾角的轨道上，导体棒MN与轨道垂直，与轨道的动摩擦因素为（可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力），轨道间距为。在图中的120°扇形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，开始时导体棒MN被固定。（不计轮环与电刷、中心轴之间的阻力，轨道、导线及各接触电阻不计，重力加速度为g）
（1）轮盘在重物拉动下转动，判断导体棒MN上电流的方向；
（2）当轮盘以角速度转动时，求轮中导体棒转动所产生电动势E的大小；
（3）当重物匀速下落时，求其速度的大小；
（4）若在倾斜轨道间加上磁感应强度为B且垂直斜面向上的匀强磁场，重物从静止开始释放，则当重物下落速度在多大范围内时，解除导体棒MN固定装置后其仍能维持不动。
【答案】（1）电流方向由N指向M；（2）；（3）；（4）
【解析】
【详解】（1）根据右手定则知电流方向由N指向M；
（2）由题可知轮的角速度为，则有
（3）等效电路图如图所示
由图可知总电阻为，根据
解得
（4）电流为
根据平衡条件，当静摩擦力最大且沿轨道向上时有
解得
当静摩擦力最大且沿轨道向下时有
解得
所以重物下落速度的范围为
24. 如图所示是一种质谱仪的分析装置，此质谱仪由以下几部分构成：粒子源、环形加速器、磁分析器、收集板。环形加速器的圆心角为90°，沿半径为R的中心圆弧线有大小恒定、方向如图中箭头所示的电场，可对从入口S进入加速器的带电粒子进行加速，带电粒子进入加速器的初速度可忽略不计。在环形加速器内设计能使加速粒子沿中心弧线做圆周运动的垂直纸面向外的磁场。加速粒子从．P点垂直边界射出后从Q点垂直边界进入磁分析器，经磁分析器后垂直分析器的右侧边界射出，己知磁分析器中偏转磁场的圆心角为60°，磁感应强度为，方向垂直纸面向外，Q点到偏转磁场圆心的距离为L。已知粒子的带电量为，质量为，不考虑带电粒子间的相互作用及重力。
（1）求加速器的中心圆弧线上电场强度E的大小；
（2）设环形加速器中圆弧线上某点到圆心连线与的夹角为θ，求圆弧线上各点磁场磁感应强度B的大小与对应θ的关系；
（3）若粒子出P点时存在垂直加速电场且平行纸面的微小速度，且沿电场方向的速度分量保持不变，所有粒子可近似看成从出射口P点以小发散角出射，则要使所有粒子经过磁分析器后汇聚于同一点，求磁分析器左边界到粒子出口P点的距离；
（4）在第三问的汇聚点处平行于磁分析器右侧边界安放收集板，粒子打到收集板后被收集板吸收，若己知单位时间有n个带电粒子打到收集板上，求粒子在垂直板方向对收集板冲击力F的大小。
【答案】（1）；（2）；（3）；（4）
【解析】
【详解】（1）根据洛伦兹力提供向心力，则有
解得
根据动能定理有
解得
（2）根据洛伦兹力提供向心力，则有
解得
根据动能定理有
解得
联立解得
（3）如图所示，设某一粒子以小角度射出P点，根据几何关系有
，，
如图所示则在三角形中，由正玄定理可得
，
解得
（4）根据动量定理可得
解得
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