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2023届辽宁省沈阳市浑南区东北育才学校高三下学期一模物理试题（含解析）
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这是一份2023届辽宁省沈阳市浑南区东北育才学校高三下学期一模物理试题（含解析），共18页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
2023届辽宁省沈阳市浑南区东北育才学校高三下学期一模物理试题
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用。下列说法符合历史事实的是（ ）
A．卢瑟福通过对粒子大角散射实验的研究发现了质子
B．爱因斯坦提出了光子说，成功地解释了光电效应现象
C．贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子中存在原子核
D．汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，提出了原子的核式结构
2．“独竹漂”是一项独特的黔北民间绝技。独竹漂高手们脚踩一根楠竹，漂行水上如履平地。如图甲所示，在平静的湖面上，一位女子脚踩竹竿抵达岸边，此时女子静立于竹竿A点，一位摄影爱好者使用连拍模式拍下了该女子在竹竿上行走过程的系列照片，并从中选取了两张进行对比，其简化图如下。经过测量发现，甲、乙两张照片中A、B两点的水平间距约为1cm，乙图中竹竿右端距离河岸约为1.8cm。照片的比例尺为1:40。已知竹竿的质量约为25kg，若不计水的阻力，则该女子的质量约为（ ）
A．41.5kg B．45kg C．47.5kg D．50kg
3．港珠澳大桥总长约55km，是世界上总体跨度最长、钢结构桥体最长、海底沉管隧道最长的路海大桥。如图所示，该路段是港珠澳大桥的一段半径R=150m的圆弧形弯道，总质量m=1500kg的汽车通过该圆弧形弯道时以速度v=72km/h做匀速圆周运动（汽车可视为质点，路面视为水平且不考虑车道的宽度）。已知路面与汽车轮胎间的径向最大静摩擦力为汽车所受重力的，取重力加速度大小g=10m/s2，则（ ）
A．汽车过该弯道时受到重力、支持力、摩擦力和向心力
B．汽车过该弯道时所受径向静摩擦力大小为4000N
C．汽车过该弯道时的向心加速度大小为3m/s2
D．汽车能安全通过该弯道的最大速度为40m/s
4．如图所示为一定质量的理想气体的压强随体积变化的图像，其中AB段为双曲线，BC段与横轴平行，则下列说法正确的是（ ）
A．整个循环过程中，气体对外界做的功大于外界对气体做的功
B．过程①气体分子单位时间内对容器壁单位面积的平均作用力增大
C．过程②中气体分子单位时间内对容器壁的碰撞次数减少
D．过程③中气体分子单位时间内对容器壁的碰撞次数减少
5．如图所示，边长为1m的正方体所处空间中存在匀强电场（图中未画出），已知A、F两点的电势分别为10V、0，现于A、F点各放入等量异种电荷，C点电场强度为0，则（ ）
A．匀强电场方向从D指向F
B．匀强电场大小为20V/m
C．A点放入的是正电荷
D．放入点电荷后，H点电势为5V
6．静电透镜被广泛应用于电子器件中，如图所示，阴极射线示波管的聚焦电场由四个电极构成，其中实线为电场线，虚线为等势线，任意两条相邻等势线间电势差相等，z轴为该电场的中心轴线，一电子从其左侧进入聚焦电场，为其轨迹上的三点。已知点所在等势线的电势为零，电子仅在电场力作用下从点运动到点的过程中，电场力做功为。下列说法正确的是（ ）
A．点的电势高于
B．从至的运动过程中，电子的动能先减小后增大
C．电子在点的加速度小于在点的加速度
D．电子在点处的电势能大于在点处的电势能
7．如图所示，虚线框内存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。a、b、c三个带电粒子，它们在纸面内从边的中点垂直于边射入磁场，图中画出了它们在磁场中的运动轨迹。若不计粒子所受重力，则（ ）
A．粒子a带负电，粒子b、c带正电
B．若三个粒子比荷相同，则粒子c在磁场中的加速度最大
C．若三个粒子入射的速度相同，则粒子c在磁场中的加速度最大
D．若三个粒子入射的动量相同，则粒子b的带电量最大
二、多选题
8．有a、b、c、d四颗地球卫星，a还未发射，在赤道表面上随地球一起转动，b是近地轨道卫星，c是地球同步卫星，d是高空探测卫星，它们均做匀速圆周运动，各卫星排列位置如图所示，则（ ）
A．在相同时间内a转过的弧长最长
B．b的向心加速度近似等于重力加速度g
C．c在6h内转过的圆心角是
D．d的运动周期有可能是25h
9．如图所示，在竖直平面内有一半径为R的圆弧轨道，半径OA水平、OB竖直，一个质量为m的小球自A的正上方P点由静止开始自由下落，小球沿轨道到达最高点B时恰好对轨道没有压力。已知AP=2R，重力加速度为g，则小球从P到B的运动过程中（ ）
A．重力做功2mgR B．机械能减少mgR
C．合外力做功 D．克服摩擦力做功
10．如图所示是某同学模拟电磁炮的工作原理和发射过程，水平台面上有足够长的平行光滑金属导轨MN和PQ置于塑料圆筒内，质量为m的金属炮弹置于圆筒内的轨道上，轨道间距为L，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。导轨左端连着平行板电容器和电动势为E的电源。先让单刀双置开关接1接线柱对电容器充电，充电结束后，将开关接2接线柱。金属炮弹在安培力作用下开始运动，达到最大速度后离开导轨，整个过程通过炮弹的电荷量为q。已知在圆筒中金属炮弹始终与导轨接触良好，不计导轨电阻，炮弹电阻为R。在这个过程中，以下说法正确的是（ ）
A．炮弹离开导轨时的速度为
B．电容器的电容
C．炮弹在导轨上的位移
D．在其他条件不变时，炮弹的最大速度与电容器电容大小成正比
三、实验题
11．小明学完平抛运动后，尝试利用平抛运动的知识测量家里的弹射器射出弹丸的速度。小明准备了白纸、米尺、复写纸、支架等材料。实验时，先将白纸和复写纸固定在墙上，并用支架将弹射器固定好，装置如图甲所示。接着压缩弹射器朝墙壁发射弹丸，弹丸通过碰撞复写纸，在白纸上留下落点位置。随后将弹射器沿垂直于墙面方向远离墙壁移动，每次移动的距离为0.2m。通过几次重复实验，挑了一张有4个连续落点痕迹的白纸，如图乙所示。已知重力加速度。
（1）下列实验步骤必要的是 。
A．在安装时，必须确保弹射器水平放置 B．为了减小实验误差，应选用体积小密度大的弹丸
C．每次必须将弹簧压缩至相同位置释放弹丸 D．第一次实验时，需要测量弹射器开口到墙壁的距离
（2）根据测量的数据，可知弹丸离开弹射器的速度大小为 m/s，弹丸打到C点时的速度大小为 m/s。（所有计算结果均保留两位有效数字）
12．霍尔效应是电磁基本现象之一，由于霍尔元件产生的电势差很小，故通常将霍尔元件与放大器电路、温度补偿电路以及稳压电源电路等集成在一个芯片上，称为霍尔传感器，近期我国科学家在该领域的实验研究上取得了突破性进展。图甲为使用霍尔元件来探测检测电流是否发生变化的装置示意图，铁芯竖直放置，霍尔元件放在铁芯右侧，该检测电流在铁芯中产生磁场，其磁感应强度与检测电流强度成正比，霍尔元件所处区域磁场可看做匀强磁场，测量原理如乙图所示，霍尔元件长为a，宽为b，厚度为h，前、后、左、右表面有四个接线柱，通过四个接线柱可以把霍尔元件接入电路。
（1）霍尔元件所处位置的磁场方向为 （选填“竖直向下”、“竖直向上”、“水平向左”或“水平向右”）；
（2）霍尔元件的前后两表面间形成电势差，电势的高低如图乙所示，则材料中的载流子带 电（选填“正”或“负”）；
（3）已知霍尔元件单位体积内自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，霍尔元件的厚度为h，流过霍尔元件左右表面的电流为I，霍尔电势差为U，则霍尔元件所处区域的磁感应强度B的表达式为 ；
（4）当霍尔元件尺寸一定时，霍尔电势差增大，说明检测电流 （选填“增大”“减小”）。
四、解答题
13．如图所示，一种光学传感器是通过接收器Q接收到光的强度变化而触发工作的，光从挡风玻璃内侧P点射向外侧M点再折射到空气中，测得入射角为，折射角为；光从P点射向外侧N点，刚好发生全反射并被Q接收，已知挡风玻璃的厚度为d，光在真空中的传播速度为c，求：
（1）该挡风玻璃的折射率；
（2）光从接光源P经过N点到收器Q的时间t。
14．为北京冬奥会做准备的标准U型池场于2017年12月在河北省张家口市密苑云顶乐园建成并投入使用，它填补了我国此项运动奥运标准设施和场地的空白。如图1所示为某单板滑雪U型池的比赛场地，比赛时运动员在U形滑道内边滑行边利用滑道做各种旋转和跳跃动作，裁判员根据运动员的腾空高度、完成的动作难度和效果评分。图2为该U型池场地的横截面图，AB段、CD段为半径R=4m的四分之一光滑圆弧雪道，BC段为粗糙的水平雪道且与圆弧雪道相切，BC长为4.5m，质量为60kg的运动员（含滑板）以5m/s的速度从A点沿切线滑下后，始终保持在一个竖直平面内运动，经U型雪道从D点竖直向上飞出，经t=0.8s恰好落回D点，然后又从D点返回U型雪道。忽略空气阻力，运动员可视为质点，g=10m/s2。求：
（1）运动员与BC雪道间的动摩擦因数；
（2）运动员首次运动到圆弧最低点C点时对雪道的压力；
（3）运动员最后静止处距离B点的距离。
15．如图所示，上方的平行金属导轨与间距为，下方的金属导轨由圆弧导轨、与水平导轨、平滑连接而成，上方导轨和下方导轨没有连接在一起，圆弧导轨与的圆心角为、半径为，与的间距，与的间距，与的高度差为。导轨、左端接有的电阻，导轨与间的圆弧区域内没有磁场，平直部分存在宽度为、磁感应强度方向竖直向上的匀强磁场；圆弧导轨与的区域内没有磁场，平直部分右侧存在磁感应强度方向竖直向上的匀强磁场（图中没有画出），导体棒a质量为，棒a接在电路中的电阻；导体棒b质量为，棒b接在电路中的电阻。导体棒a从距离导轨、平直部分处静止释放，恰好沿圆弧轨道与的上端切线方向落在圆弧轨道上端，接着沿圆弧轨道下滑；导体棒b最初静止在水平导轨与上。重力加速度：，不计导轨电阻、一切摩擦及空气阻力。求：
（1）导体棒a刚进入磁场时电阻R的电流大小和方向；
（2）的大小；
（3）导体棒b从静止开始到匀速运动的过程中，导体棒b上产生的焦耳热。（导轨与、与均足够长，导体棒a只在导轨与上运动）
参考答案：
1．B
【详解】A．卢瑟福通过对α粒子大角散射实验的研究提出了原子的核式结构模型，故A错误；
B．爱因斯坦提出了光子说，成功地解释了光电效应现象，故B正确；
C．贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子核具有复杂结构，故C错误；
D．汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，提出了原子的枣糕模型，故D错误。
故选B。
2．B
【详解】对人和竹竿组成的系统，可看成人船模型，所以
代入数据可得人的质量为
故选B。
3．B
【详解】A．汽车过该弯道时受到重力、支持力和摩擦力作用，摩擦力提供做圆周运动的向心力，选项A错误；
B．汽车过该弯道时所受径向静摩擦力大小为
选项B正确；
C．汽车过该弯道时的向心加速度大小为
选项C错误；
D．汽车能安全通过该弯道速度最大时满足
解得
vm=30m/s
选项D错误。
故选B。
4．C
【详解】A．整个循环过程中，根据热力学第一定律
气体的温度最终回到了初始状态，内能变化量为零，过程①温度降低对外放热，过程②温度升到初始状态，从外界吸热， 整个循环过程内外热交换量为零，则气体对外界做的功等于外界对气体做的功，故A错误；
B．由图像可知，过程①气体的压强减小、体积减小，由理想气体状态方程
可知温度降低，由理想气体压强的微观意义可知，气体分子单位时间内对容器壁的碰撞次数减少，单位时间内对容器壁单位面积的平均作用力减小，故B错误；
C．过程②中气体的压强不变、体积增大，由理想气体状态方程
可知温度升高，由理想气体压强的微观意义可知分子单位时间内对容器壁的碰撞次数减少，故C正确；
D．过程③中气体的压强增大、温度不变，由理想气体压强的微观意义可知分子单位时间内对容器壁的碰撞次数增加，故D错误。
故选C。
5．D
【详解】ABC．根据题意可知，A、F两点的电势分别为10V、0，故A点放置负电荷，F点放置正电荷，如图所示
匀强电场的电场强度方向为A指向F，大小为
ABC错误；
D．没有匀强电场时，根据等量异种电荷电场的分布规律可知，BCHE平面上的电势匀为零，又只有匀强单场时A、F两点的电势分别为10V、0，BCHE平面上的电势匀为5V，根据电势的叠加可知，放入点电荷后，H点电势为5V，D正确。
故选D。
6．D
【详解】A．设相邻等差等势线电压为，由公式
可得，电子从点运动到点的过程中，电场力做功为
所以点电势大于小于，A错误；
B．根据能量守恒，电子从至的运动过程中，电势能减小，动能增大，故B错误；
C．由图，根据电场线越密电场强度越大可知，点的电场强度大于点的电场强度，由牛顿第二定律可知，电子在点的加速度大于在点的加速度，故C错误；
D．从到电势逐渐升高，电子带负电，电势能减小，因此电子在点处的电势能大于在点处的电势能，D正确。
故选D。
7．C
【详解】AB．由左手定则可知a带正电，b、c带负电，由图可知，由粒子在磁场中的运动时洛伦兹力提供加速度有
解得
，
若三个粒子比荷相同，则粒子c在磁场中的运动速度最小，加速度最小，故AB错误；
C．若三个粒子入射的速度相同，则粒子c的比荷最大，粒子c在磁场中的加速度最大，故C正确；
D．若三个粒子入射的动量相同，则粒子c的带电量最大，故D错误。
故选C。
8．BCD
【详解】A．因a在地球上，c为地球同步卫星，所以a、c角速度相同，由
可知c的线速度比a的线速度大，在相同时间的c转过弧长一定比a大，故A错误；
B．b为近地轨道卫星，根据牛顿第二定律定律可得
解得
可知b的向心加速度近似等于地球表面重力加速度g，故B正确；
C． c为地球同步卫星，24h内转过的角度为，则6h内转过的角度为，故C正确；
D．由开普勒第三定律
可知卫星的半径越大，周期越大，所以d的运动周期大于c的周期24h，则d的运动周期可能是25h，故D正确。
故选BCD。
9．CD
【详解】A．重力做功
A错误；
B．小球沿轨道到达最高点B时恰好对轨道没有压力，则有
解得
机械能减少
B错误；
C．根据动能定理
C正确；
D．根据动能定理
解得
所以克服摩擦力做功为，D正确。
故选CD。
10．AB
【详解】A．对炮弹，根据动量定理
其中，平均安培力
可得
故A正确；
B．刚充电结束时，电容器电荷量为
导轨达到最大速度时，电容器电荷量
此时电容器电压
此时导轨产生的感应电动势等于U，故
联立可得
解得
故B正确；
C．炮弹在导轨上运动过程，电容器有电压存在，通过炮弹的平均电流并不是，则
故C错误；
D．根据B分析可知
故炮弹的最大速度与电容器电容大小并不成正比，故D错误。
故选AB。
11． ABC 2.0 2.8
【详解】（1）[1] A．要保证每次钢珠都做平抛运动，则必须确保弹射器水平放置，故A符合题意；
B．为了减小实验误差，应选用体积小密度大的弹丸，故B符合题意；
C．为保证弹丸的初速度相同，每次必须将弹簧压缩至相同位置释放弹丸，故C符合题意；
D．第一次实验时，不需要测量弹射器开口到墙壁的距离，故D不符合题意。
故选ABC。
（2）[2]由竖直方向上是自由落体运动，则
解得点迹间的时间间隔为
弹丸离开弹射器的速度大小为
[3]钢珠刚要打到C点时的竖直方向速度分量大小为
弹丸打到C点时的速度大小为
12． 竖直向上 负 增大
【详解】（1）[1]根据右手安培定则可知霍尔元件所处位置的磁场方向为竖直向上；
（2）[2]因为前表面的电势高于后表面的电势，根据左手定则，粒子在洛伦兹力的作用下偏向后表面，所以材料中的载流子带负电；
（3）[3]设前后表面的厚度为d，最终电子在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡，有
根据电流微观表达式，有
联立解得
（4）[4]根据
可知
霍尔电势差增大，说明检测电流增大。
13．（1）；（2）
【详解】（1）光线在M点发生折射，由折射定律得
（2）光在N点恰好发生全反射，则
根据几何关系
光在介质中的传播速度为速度
光从接光源P经过N点到收器Q的时间
14．（1）0.1；（2）2040N，方向竖直向下；（3）1.5m
【详解】（1）根据题意，当运动员从D点冲出去后做竖直上抛运动，则
解得
运动员从A运动到D，根据动能定理，有
解得
（2）运动员从C运动到D，根据动能定理可得
在C点，根据牛顿第二定律，有
联立解得
根据牛顿第三定律可得运动员运动到圆弧最低点C点时对雪道的压力大小为
方向竖直向下；
（3）运动员从最初A点到最终静止，根据动能定理，有
解得
所以运动员最后静止处距离B点的距离为
15．（1）2A，电流的方向为由N到M；（2）；（3）
【详解】（1）根据动能定理可知
解得导体棒a刚进入磁场时的速度大小为
导体棒a产生的电动势为
由闭合电路欧姆定律可得
联立解得
由右手定则可判断，此时电阻R的电流的方向为由N到M。
（2）导体棒a到达时速度方向与水平方向的夹角为，则
导体棒a到达时的速度为
由题可知在导轨与平直部分从左到右，根据动量定理可得
又
联立解得
（3）导体棒a到达时的速度为
导体棒a刚进入磁场时的速度为，则
解得
最终匀速运动时，电路中无电流，则有
此过程中，对导体棒a由动量定理得
对导体棒b由动量定理得
联立解得
，
该过程中整个回路产生的总焦耳热为
解得
金属棒b上产生的焦耳热为
2023届辽宁省沈阳市浑南区东北育才学校高三下学期一模物理试题
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用。下列说法符合历史事实的是（ ）
A．卢瑟福通过对粒子大角散射实验的研究发现了质子
B．爱因斯坦提出了光子说，成功地解释了光电效应现象
C．贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子中存在原子核
D．汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，提出了原子的核式结构
2．“独竹漂”是一项独特的黔北民间绝技。独竹漂高手们脚踩一根楠竹，漂行水上如履平地。如图甲所示，在平静的湖面上，一位女子脚踩竹竿抵达岸边，此时女子静立于竹竿A点，一位摄影爱好者使用连拍模式拍下了该女子在竹竿上行走过程的系列照片，并从中选取了两张进行对比，其简化图如下。经过测量发现，甲、乙两张照片中A、B两点的水平间距约为1cm，乙图中竹竿右端距离河岸约为1.8cm。照片的比例尺为1:40。已知竹竿的质量约为25kg，若不计水的阻力，则该女子的质量约为（ ）
A．41.5kg B．45kg C．47.5kg D．50kg
3．港珠澳大桥总长约55km，是世界上总体跨度最长、钢结构桥体最长、海底沉管隧道最长的路海大桥。如图所示，该路段是港珠澳大桥的一段半径R=150m的圆弧形弯道，总质量m=1500kg的汽车通过该圆弧形弯道时以速度v=72km/h做匀速圆周运动（汽车可视为质点，路面视为水平且不考虑车道的宽度）。已知路面与汽车轮胎间的径向最大静摩擦力为汽车所受重力的，取重力加速度大小g=10m/s2，则（ ）
A．汽车过该弯道时受到重力、支持力、摩擦力和向心力
B．汽车过该弯道时所受径向静摩擦力大小为4000N
C．汽车过该弯道时的向心加速度大小为3m/s2
D．汽车能安全通过该弯道的最大速度为40m/s
4．如图所示为一定质量的理想气体的压强随体积变化的图像，其中AB段为双曲线，BC段与横轴平行，则下列说法正确的是（ ）
A．整个循环过程中，气体对外界做的功大于外界对气体做的功
B．过程①气体分子单位时间内对容器壁单位面积的平均作用力增大
C．过程②中气体分子单位时间内对容器壁的碰撞次数减少
D．过程③中气体分子单位时间内对容器壁的碰撞次数减少
5．如图所示，边长为1m的正方体所处空间中存在匀强电场（图中未画出），已知A、F两点的电势分别为10V、0，现于A、F点各放入等量异种电荷，C点电场强度为0，则（ ）
A．匀强电场方向从D指向F
B．匀强电场大小为20V/m
C．A点放入的是正电荷
D．放入点电荷后，H点电势为5V
6．静电透镜被广泛应用于电子器件中，如图所示，阴极射线示波管的聚焦电场由四个电极构成，其中实线为电场线，虚线为等势线，任意两条相邻等势线间电势差相等，z轴为该电场的中心轴线，一电子从其左侧进入聚焦电场，为其轨迹上的三点。已知点所在等势线的电势为零，电子仅在电场力作用下从点运动到点的过程中，电场力做功为。下列说法正确的是（ ）
A．点的电势高于
B．从至的运动过程中，电子的动能先减小后增大
C．电子在点的加速度小于在点的加速度
D．电子在点处的电势能大于在点处的电势能
7．如图所示，虚线框内存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。a、b、c三个带电粒子，它们在纸面内从边的中点垂直于边射入磁场，图中画出了它们在磁场中的运动轨迹。若不计粒子所受重力，则（ ）
A．粒子a带负电，粒子b、c带正电
B．若三个粒子比荷相同，则粒子c在磁场中的加速度最大
C．若三个粒子入射的速度相同，则粒子c在磁场中的加速度最大
D．若三个粒子入射的动量相同，则粒子b的带电量最大
二、多选题
8．有a、b、c、d四颗地球卫星，a还未发射，在赤道表面上随地球一起转动，b是近地轨道卫星，c是地球同步卫星，d是高空探测卫星，它们均做匀速圆周运动，各卫星排列位置如图所示，则（ ）
A．在相同时间内a转过的弧长最长
B．b的向心加速度近似等于重力加速度g
C．c在6h内转过的圆心角是
D．d的运动周期有可能是25h
9．如图所示，在竖直平面内有一半径为R的圆弧轨道，半径OA水平、OB竖直，一个质量为m的小球自A的正上方P点由静止开始自由下落，小球沿轨道到达最高点B时恰好对轨道没有压力。已知AP=2R，重力加速度为g，则小球从P到B的运动过程中（ ）
A．重力做功2mgR B．机械能减少mgR
C．合外力做功 D．克服摩擦力做功
10．如图所示是某同学模拟电磁炮的工作原理和发射过程，水平台面上有足够长的平行光滑金属导轨MN和PQ置于塑料圆筒内，质量为m的金属炮弹置于圆筒内的轨道上，轨道间距为L，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。导轨左端连着平行板电容器和电动势为E的电源。先让单刀双置开关接1接线柱对电容器充电，充电结束后，将开关接2接线柱。金属炮弹在安培力作用下开始运动，达到最大速度后离开导轨，整个过程通过炮弹的电荷量为q。已知在圆筒中金属炮弹始终与导轨接触良好，不计导轨电阻，炮弹电阻为R。在这个过程中，以下说法正确的是（ ）
A．炮弹离开导轨时的速度为
B．电容器的电容
C．炮弹在导轨上的位移
D．在其他条件不变时，炮弹的最大速度与电容器电容大小成正比
三、实验题
11．小明学完平抛运动后，尝试利用平抛运动的知识测量家里的弹射器射出弹丸的速度。小明准备了白纸、米尺、复写纸、支架等材料。实验时，先将白纸和复写纸固定在墙上，并用支架将弹射器固定好，装置如图甲所示。接着压缩弹射器朝墙壁发射弹丸，弹丸通过碰撞复写纸，在白纸上留下落点位置。随后将弹射器沿垂直于墙面方向远离墙壁移动，每次移动的距离为0.2m。通过几次重复实验，挑了一张有4个连续落点痕迹的白纸，如图乙所示。已知重力加速度。
（1）下列实验步骤必要的是 。
A．在安装时，必须确保弹射器水平放置 B．为了减小实验误差，应选用体积小密度大的弹丸
C．每次必须将弹簧压缩至相同位置释放弹丸 D．第一次实验时，需要测量弹射器开口到墙壁的距离
（2）根据测量的数据，可知弹丸离开弹射器的速度大小为 m/s，弹丸打到C点时的速度大小为 m/s。（所有计算结果均保留两位有效数字）
12．霍尔效应是电磁基本现象之一，由于霍尔元件产生的电势差很小，故通常将霍尔元件与放大器电路、温度补偿电路以及稳压电源电路等集成在一个芯片上，称为霍尔传感器，近期我国科学家在该领域的实验研究上取得了突破性进展。图甲为使用霍尔元件来探测检测电流是否发生变化的装置示意图，铁芯竖直放置，霍尔元件放在铁芯右侧，该检测电流在铁芯中产生磁场，其磁感应强度与检测电流强度成正比，霍尔元件所处区域磁场可看做匀强磁场，测量原理如乙图所示，霍尔元件长为a，宽为b，厚度为h，前、后、左、右表面有四个接线柱，通过四个接线柱可以把霍尔元件接入电路。
（1）霍尔元件所处位置的磁场方向为 （选填“竖直向下”、“竖直向上”、“水平向左”或“水平向右”）；
（2）霍尔元件的前后两表面间形成电势差，电势的高低如图乙所示，则材料中的载流子带 电（选填“正”或“负”）；
（3）已知霍尔元件单位体积内自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，霍尔元件的厚度为h，流过霍尔元件左右表面的电流为I，霍尔电势差为U，则霍尔元件所处区域的磁感应强度B的表达式为 ；
（4）当霍尔元件尺寸一定时，霍尔电势差增大，说明检测电流 （选填“增大”“减小”）。
四、解答题
13．如图所示，一种光学传感器是通过接收器Q接收到光的强度变化而触发工作的，光从挡风玻璃内侧P点射向外侧M点再折射到空气中，测得入射角为，折射角为；光从P点射向外侧N点，刚好发生全反射并被Q接收，已知挡风玻璃的厚度为d，光在真空中的传播速度为c，求：
（1）该挡风玻璃的折射率；
（2）光从接光源P经过N点到收器Q的时间t。
14．为北京冬奥会做准备的标准U型池场于2017年12月在河北省张家口市密苑云顶乐园建成并投入使用，它填补了我国此项运动奥运标准设施和场地的空白。如图1所示为某单板滑雪U型池的比赛场地，比赛时运动员在U形滑道内边滑行边利用滑道做各种旋转和跳跃动作，裁判员根据运动员的腾空高度、完成的动作难度和效果评分。图2为该U型池场地的横截面图，AB段、CD段为半径R=4m的四分之一光滑圆弧雪道，BC段为粗糙的水平雪道且与圆弧雪道相切，BC长为4.5m，质量为60kg的运动员（含滑板）以5m/s的速度从A点沿切线滑下后，始终保持在一个竖直平面内运动，经U型雪道从D点竖直向上飞出，经t=0.8s恰好落回D点，然后又从D点返回U型雪道。忽略空气阻力，运动员可视为质点，g=10m/s2。求：
（1）运动员与BC雪道间的动摩擦因数；
（2）运动员首次运动到圆弧最低点C点时对雪道的压力；
（3）运动员最后静止处距离B点的距离。
15．如图所示，上方的平行金属导轨与间距为，下方的金属导轨由圆弧导轨、与水平导轨、平滑连接而成，上方导轨和下方导轨没有连接在一起，圆弧导轨与的圆心角为、半径为，与的间距，与的间距，与的高度差为。导轨、左端接有的电阻，导轨与间的圆弧区域内没有磁场，平直部分存在宽度为、磁感应强度方向竖直向上的匀强磁场；圆弧导轨与的区域内没有磁场，平直部分右侧存在磁感应强度方向竖直向上的匀强磁场（图中没有画出），导体棒a质量为，棒a接在电路中的电阻；导体棒b质量为，棒b接在电路中的电阻。导体棒a从距离导轨、平直部分处静止释放，恰好沿圆弧轨道与的上端切线方向落在圆弧轨道上端，接着沿圆弧轨道下滑；导体棒b最初静止在水平导轨与上。重力加速度：，不计导轨电阻、一切摩擦及空气阻力。求：
（1）导体棒a刚进入磁场时电阻R的电流大小和方向；
（2）的大小；
（3）导体棒b从静止开始到匀速运动的过程中，导体棒b上产生的焦耳热。（导轨与、与均足够长，导体棒a只在导轨与上运动）
参考答案：
1．B
【详解】A．卢瑟福通过对α粒子大角散射实验的研究提出了原子的核式结构模型，故A错误；
B．爱因斯坦提出了光子说，成功地解释了光电效应现象，故B正确；
C．贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子核具有复杂结构，故C错误；
D．汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，提出了原子的枣糕模型，故D错误。
故选B。
2．B
【详解】对人和竹竿组成的系统，可看成人船模型，所以
代入数据可得人的质量为
故选B。
3．B
【详解】A．汽车过该弯道时受到重力、支持力和摩擦力作用，摩擦力提供做圆周运动的向心力，选项A错误；
B．汽车过该弯道时所受径向静摩擦力大小为
选项B正确；
C．汽车过该弯道时的向心加速度大小为
选项C错误；
D．汽车能安全通过该弯道速度最大时满足
解得
vm=30m/s
选项D错误。
故选B。
4．C
【详解】A．整个循环过程中，根据热力学第一定律
气体的温度最终回到了初始状态，内能变化量为零，过程①温度降低对外放热，过程②温度升到初始状态，从外界吸热， 整个循环过程内外热交换量为零，则气体对外界做的功等于外界对气体做的功，故A错误；
B．由图像可知，过程①气体的压强减小、体积减小，由理想气体状态方程
可知温度降低，由理想气体压强的微观意义可知，气体分子单位时间内对容器壁的碰撞次数减少，单位时间内对容器壁单位面积的平均作用力减小，故B错误；
C．过程②中气体的压强不变、体积增大，由理想气体状态方程
可知温度升高，由理想气体压强的微观意义可知分子单位时间内对容器壁的碰撞次数减少，故C正确；
D．过程③中气体的压强增大、温度不变，由理想气体压强的微观意义可知分子单位时间内对容器壁的碰撞次数增加，故D错误。
故选C。
5．D
【详解】ABC．根据题意可知，A、F两点的电势分别为10V、0，故A点放置负电荷，F点放置正电荷，如图所示
匀强电场的电场强度方向为A指向F，大小为
ABC错误；
D．没有匀强电场时，根据等量异种电荷电场的分布规律可知，BCHE平面上的电势匀为零，又只有匀强单场时A、F两点的电势分别为10V、0，BCHE平面上的电势匀为5V，根据电势的叠加可知，放入点电荷后，H点电势为5V，D正确。
故选D。
6．D
【详解】A．设相邻等差等势线电压为，由公式
可得，电子从点运动到点的过程中，电场力做功为
所以点电势大于小于，A错误；
B．根据能量守恒，电子从至的运动过程中，电势能减小，动能增大，故B错误；
C．由图，根据电场线越密电场强度越大可知，点的电场强度大于点的电场强度，由牛顿第二定律可知，电子在点的加速度大于在点的加速度，故C错误；
D．从到电势逐渐升高，电子带负电，电势能减小，因此电子在点处的电势能大于在点处的电势能，D正确。
故选D。
7．C
【详解】AB．由左手定则可知a带正电，b、c带负电，由图可知，由粒子在磁场中的运动时洛伦兹力提供加速度有
解得
，
若三个粒子比荷相同，则粒子c在磁场中的运动速度最小，加速度最小，故AB错误；
C．若三个粒子入射的速度相同，则粒子c的比荷最大，粒子c在磁场中的加速度最大，故C正确；
D．若三个粒子入射的动量相同，则粒子c的带电量最大，故D错误。
故选C。
8．BCD
【详解】A．因a在地球上，c为地球同步卫星，所以a、c角速度相同，由
可知c的线速度比a的线速度大，在相同时间的c转过弧长一定比a大，故A错误；
B．b为近地轨道卫星，根据牛顿第二定律定律可得
解得
可知b的向心加速度近似等于地球表面重力加速度g，故B正确；
C． c为地球同步卫星，24h内转过的角度为，则6h内转过的角度为，故C正确；
D．由开普勒第三定律
可知卫星的半径越大，周期越大，所以d的运动周期大于c的周期24h，则d的运动周期可能是25h，故D正确。
故选BCD。
9．CD
【详解】A．重力做功
A错误；
B．小球沿轨道到达最高点B时恰好对轨道没有压力，则有
解得
机械能减少
B错误；
C．根据动能定理
C正确；
D．根据动能定理
解得
所以克服摩擦力做功为，D正确。
故选CD。
10．AB
【详解】A．对炮弹，根据动量定理
其中，平均安培力
可得
故A正确；
B．刚充电结束时，电容器电荷量为
导轨达到最大速度时，电容器电荷量
此时电容器电压
此时导轨产生的感应电动势等于U，故
联立可得
解得
故B正确；
C．炮弹在导轨上运动过程，电容器有电压存在，通过炮弹的平均电流并不是，则
故C错误；
D．根据B分析可知
故炮弹的最大速度与电容器电容大小并不成正比，故D错误。
故选AB。
11． ABC 2.0 2.8
【详解】（1）[1] A．要保证每次钢珠都做平抛运动，则必须确保弹射器水平放置，故A符合题意；
B．为了减小实验误差，应选用体积小密度大的弹丸，故B符合题意；
C．为保证弹丸的初速度相同，每次必须将弹簧压缩至相同位置释放弹丸，故C符合题意；
D．第一次实验时，不需要测量弹射器开口到墙壁的距离，故D不符合题意。
故选ABC。
（2）[2]由竖直方向上是自由落体运动，则
解得点迹间的时间间隔为
弹丸离开弹射器的速度大小为
[3]钢珠刚要打到C点时的竖直方向速度分量大小为
弹丸打到C点时的速度大小为
12． 竖直向上 负 增大
【详解】（1）[1]根据右手安培定则可知霍尔元件所处位置的磁场方向为竖直向上；
（2）[2]因为前表面的电势高于后表面的电势，根据左手定则，粒子在洛伦兹力的作用下偏向后表面，所以材料中的载流子带负电；
（3）[3]设前后表面的厚度为d，最终电子在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡，有
根据电流微观表达式，有
联立解得
（4）[4]根据
可知
霍尔电势差增大，说明检测电流增大。
13．（1）；（2）
【详解】（1）光线在M点发生折射，由折射定律得
（2）光在N点恰好发生全反射，则
根据几何关系
光在介质中的传播速度为速度
光从接光源P经过N点到收器Q的时间
14．（1）0.1；（2）2040N，方向竖直向下；（3）1.5m
【详解】（1）根据题意，当运动员从D点冲出去后做竖直上抛运动，则
解得
运动员从A运动到D，根据动能定理，有
解得
（2）运动员从C运动到D，根据动能定理可得
在C点，根据牛顿第二定律，有
联立解得
根据牛顿第三定律可得运动员运动到圆弧最低点C点时对雪道的压力大小为
方向竖直向下；
（3）运动员从最初A点到最终静止，根据动能定理，有
解得
所以运动员最后静止处距离B点的距离为
15．（1）2A，电流的方向为由N到M；（2）；（3）
【详解】（1）根据动能定理可知
解得导体棒a刚进入磁场时的速度大小为
导体棒a产生的电动势为
由闭合电路欧姆定律可得
联立解得
由右手定则可判断，此时电阻R的电流的方向为由N到M。
（2）导体棒a到达时速度方向与水平方向的夹角为，则
导体棒a到达时的速度为
由题可知在导轨与平直部分从左到右，根据动量定理可得
又
联立解得
（3）导体棒a到达时的速度为
导体棒a刚进入磁场时的速度为，则
解得
最终匀速运动时，电路中无电流，则有
此过程中，对导体棒a由动量定理得
对导体棒b由动量定理得
联立解得
，
该过程中整个回路产生的总焦耳热为
解得
金属棒b上产生的焦耳热为
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