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2023届浙江省高三下学期2月新高考研究卷选考物理试题（五）（含解析）
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这是一份2023届浙江省高三下学期2月新高考研究卷选考物理试题（五）（含解析），共25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届浙江省高三下学期2月新高考研究卷选考物理试题（五）
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．以下物理量和对应的比值定义式书写正确的是（ ）
A．电场强度 B．磁感应强度
C．电容器电容 D．金属的电阻
2．如图所示为一种新型的发令枪，由闪光发令元件，模拟枪声电路，同步控制电路，扬声器及电源等电子元部件组成。发令裁判扣动扳机，发令枪同时发出清晰的激光信号和声音信号，可以很好取代传统发令枪产生的烟雾污染，由以上信息可以判断（ ）
A．计时裁判听到枪声后立即按下计时表
B．扬声器的工作原理是将声音信号转换成电信号
C．发令枪产生的光信号和声信号的信息载体都是横波
D．发令枪传递信息的过程也是能量传递的过程
3．如图所示，轻杆的一端固定在O点，另一端固定一个小球，小球随轻杆在竖直平面内绕O点做匀速圆周运动。则（ ）
A．小球在运动过程中机械能守恒
B．小球在运动过程中加速度大小不变
C．小球运动到A点时，杆对小球作用力方向指向圆心
D．小球运动到C点时，杆对小球的作用力不可能为0
4．如图为可调压式自耦变压器，在电压保持不变的情况下，滑片P顺时针转过适当角度，滑片向上移动适当距离，则（ ）
A．将增大
B．将不变
C．定值电阻的热功率减小
D．流经定值电阻的电流不变
5．一定质量的理想气体从状态a变化到状态b，其压强P和体积倒数变化图像如图所示，此过程中该系统内气体（ ）
A．温度不变 B．对外界做正功 C．对外界放热 D．内能变大
6．中国科学技术大学国家同步辐射实验室是我国首个国家实验室，同步辐射光具有光谱范围宽（波长涵盖m到m之间）、光源亮度高、偏振性好等诸多特点。速度接近光速的电子在磁场中偏转时，会沿圆弧轨道切线发出电磁辐射，这个现象最初是在同步加速器上观察到的，称为“同步辐射”，可见光波长范围在400nm到760nm之间；下列说法错误的是（ ）
A．同步辐射的机理与氢原子发光的机理相同
B．用同步辐射光照射氢原子，可使氢原子电离
C．加速运动的电子在磁场中偏转，会产生感生电场
D．探究微生物结构时，同步辐射光相较可见光有明显优势
7．一列沿x轴正方向传播的简谐横波，时的波形如图甲所示，处质点的振动图像如图乙所示，则波速可能是（ ）
A．1m/s B．2m/s C．3m/s D．4m/s
8．心室纤颤是一种可危及生命的疾病。如图甲为一种叫做心脏除颤器的设备，某型号AED模拟治疗仪器的电容器电容是25μF，充电至8kV电压，如果电容器在2ms时间内完成放电，则（ ）
A．电容器放电过程中平均功率为800kw
B．电容器的击穿电压为8kV
C．电容器放电过程中电容越来越小
D．电容器放电过程中电流最大值一定大于100A
9．固态硬盘（SSD）相对于传统机械硬盘，寻道时间几乎为0，具有极快速存储的能力，而且更加轻便。固态硬盘存储数据是往每个存储单元里面装电子，当捕获8个电子后，就相当于存了一个字节的数据。试估算1TB固态硬盘存满数据后变重了多少（已知电子质量，在物理存储中，字节）（ ）
A． B． C． D．
10．“太空探索”（SpaceX）公司研制的“重型猎鹰”运载火箭，从肯尼迪航天中心试射成功，把一辆红色特斯拉跑车送进地球和火星之间的轨道。其简化图形如下图，定义地球和太阳平均距离为1个天文单位，已知特斯拉远日点离太阳距离为2.6个天文单位，火星和太阳平均距离是1.5个天文单位，地球和火星轨道都视作圆轨道。则（ ）
A．发射特斯拉的初速度介于7.9km/s到11.2km/s之间
B．特斯拉跑车在远日点机械能大于其在近日点时的机械能
C．特斯拉环绕运动的周期约为39个月
D．火星、地球分别与太阳的连线在相同时间内扫过的面积之比是
11．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
12．如图，质量为2kg的楔形木块abc固定在水平地面上，顶角为直角，ab面和bc面均光滑，两个完全相同质量均为1kg的滑块同时从顶端释放，则对于滑块在斜面上时（ ）
A．楔形木块abc受到地面支持力为30N
B．楔形木块abc始终受到地面的摩擦力
C．同一时刻，两滑块重力的瞬时功率相同
D．两滑块所受弹力冲量为0
13．半径为R的空心转筒P，可绕过O点中心轴逆时针匀速转动，其上有一小孔S。整个转筒内部存在方向垂直纸面向里的匀强磁场B。一比荷为k、速度，带正电粒子沿圆筒半径方向射入，恰能从小孔射出，其间与转筒无接触。不计离子的重力和离子间的相互作用。则转筒角速度可能为（ ）
A．6kB B．8kB C．10kB D．12kB
二、多选题
14．历史上，一种观点认为应该用物理量mv来量度运动的“强弱”；另一种观点认为应该用物理量来量度运动的“强弱”。前者代表人物是笛卡尔，后者则是莱布尼茨。经过半个多世纪的争论，法国科学家达兰贝尔用他的研究指出，双方实际是从不同的角度量度运动。关于这段描述中体现的物理思想，下列说法正确的是（ ）
A．用mv量度体现了动量守恒的思想
B．用量度体现了动量守恒的思想
C．动量决定了物体在力的阻碍下能够运动多长距离
D．动能定理反映了力对空间的累积效应
15．现有光束沿图示方向平行直径AB射入球形雨滴，经两次折射和一次反射后离开雨滴，其中出射光线与直径AB成42°，c为真空中光速，R为雨滴半径，下列说法中正确的是（ ）
A．光束在雨滴中的折射率为
B．光束在雨滴中经历的时间为
C．出射光光强一定弱于入射光光强
D．光束在雨滴内可能发生了全反射
三、实验题
16．（1）杨同学在做双缝干涉实验时，测量相邻亮条纹间距，某次读数为10.30mm，则测量头上安装的测量仪器与以下哪种一致
A． B． C．
（2）用传感器和计算机可以方便地描出平抛运动的物体的轨迹，设计原理如图1所示。从某点无初速释放物体（图中未画出），使其做平抛运动。物体每隔20ms可向四周发射红外脉冲，竖直平面内安放着红外接收装置B，，两个接收器各自测出收到红外脉冲的时间，并由此算出与物体的距离，在计算机屏幕上确定点迹，以此描绘出物体的轨迹。下列判断正确的是 （单选）
A．物体应选择质量大体积大的球
B．物体做平抛运动起点一定在连线的正上方
C．计算机屏幕上记录一个点迹，需释放物体一次
D．屏幕上相邻点迹间速度变化量相同
（3）伽利略利用如图2的装置研究小球做平抛运动的特性，小球从高为H的斜面无初速释放，下落到底端做平抛运动，水平位移为D，改变释放高度，得到如表1的数据，图3是伽利略的手稿，如果你是伽利略，关于小球释放高度H与平抛水平距离D的关系，可得出怎样的结论（写出一条即可）
表1（单位∶punti）
序号
斜面释放高度H
平抛水平距离D计算值
平抛水平距离D测量值
误差
1
300
997
800
197
2
600
1131
1172
41
3
800
1306
1328
22
4
828
1330
1340
10
17．李同学在研究测量电源电动势和内阻实验中，电路连接如图2，突然灵光一闪，发现该电路也可以粗测滑动变阻器电阻丝的电阻率。
（1）如图2所示，滑动变阻器的瓷筒上紧密缠绕着单层电阻丝，测量出瓷筒上电阻丝缠绕的总宽度，测得n匝电阻丝缠绕后的宽度为x，则电阻丝的直径为 ；测量出滑动变阻器瓷筒外径D，可认为一匝电阻丝的长度为；
（2）将开关拨到接线柱2，闭合开关，调节滑动变阻器，即改变其接入电路中的宽度l，电压表和电流表示数都在较大范围内较为均匀的变化，整理数据如图3所示，横坐标单位为，若图像斜率为k，则电阻丝的电阻率为 （用题设中已知物理量符号表示）；
（3）储同学认为从图3中图像数据可知，上述实验方案误差较大，应采用电流表外接的方式，你是否认同储同学观点，并说明理由 ；
（4）杨同学继续用如图1电路测量电源电动势和内阻，根据前面实验结果，为减小实验误差，开关应该连接 接线柱（选填“1”或“2”）；电源电动势测量值相较真实值 （选填“偏大”、“偏小”或“相同”）；电源内阻数量级应为 （选填“几欧”、“几十欧”或“几百欧”）。
四、解答题
18．如图所示，老师带领学生表演“马德堡半球实验”。他先取出两个在碗底各焊接了铁钩的不锈钢碗，在一个碗里烧了一些纸，然后迅速把另一个碗扣上，再在碗的外面浇水，使其冷却到环境温度。用两段绳子分别钩着铁钩朝相反的方向拉，试图把两个碗拉开。当两边的人各增加到5人时，平均每人施加200N拉力，才把碗拉开。已知碗口的半径为10cm，环境温度为27℃，实验过程中碗不变形，也不漏气。大气压，绝对零度为-273℃，取3.求
（1）大气压施加在一个锈钢碗上的压力；
（2）试定性分析在碗的外面浇水使其冷却的目的；
（3）请你估算两个不锈钢碗刚被扣上时，里面空气的温度是多少？
19．如图所示为某品牌拼接玩具搭建的场景。AB、BC为粗糙直轨道，摩擦系数均为0.25，在B点平滑连接，，CDE是光滑半圆弧轨道，半径，与直轨道在C点平滑连接，直轨道AB与水平面夹角，一质量为0.1kg物块从直轨道AB某处下滑，恰好能通过圆弧轨道最高点E，不计空气阻力，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，求
（1）物块第一次经过D点时加速度大小；
（2）某同学计算物块平抛时间为0.2s，试分析该同学计算结果是否正确。（物块平抛后会与轨道AB碰撞，只考虑碰撞前平抛运动情况）
（3）欲使物块不脱离轨道，且尽可能使物块在直轨道上滑行较长距离，求物块释放位置以及最终停下来位置。
20．如图所示，水平面放置两根足够长平行金属导轨MN和PQ，导轨间距为，左端连接阻值为的电阻，其余电阻不计。在处，存在垂直于水平面磁感应强度为0.2T的匀强磁场，一根质量为、金属棒放置在水平导轨上。金属棒从处开始在外力作用下做“另类匀加速”运动，即速度随位移均匀增大，，其中初速度，。当金属棒运动到时，撤去外力，同时磁场随时间发生变化，金属棒则做匀速直线运动到处，此时磁感应强度为0.1T，此后磁场保持不变，金属棒立即受到水平向左的恒力，金属棒恰好回到时撤去恒力，恒力作用时长为1.4s。设运动过程中金属棒始终与导轨垂直且接触良好，不计一切摩擦。求
（1）磁场变化的时间；
（2）金属棒做“另类匀加速”时电阻的焦耳热？金属棒运动到处，外力的大小；
（3）金属棒在间，金属棒的动生电动势大小与位置的关系。
21．空间中足够大区域内存在相互垂直的电场和磁场，电场强度和磁感应强度分别为E和B。可将小球所受重力类比电场力，即认为重力场强度为g。质量为m、电荷量为q的带正电的小球A从z轴上的P点出发，速率始终不变。
（1）试求出小球A在xoz平面内的速率；
（2）若在某一时刻，重力场和磁场突然消失（不考虑电磁感应变化），随后小球A在运动过程中的最小动能为其初动能的一半，试求小球A沿y轴方向速度大小；
（3）恢复重力场，仅保留区间内的正交匀强的电磁场。现有与小球A完全相同的小球B，两小球分别从P点沿x轴正负方向以相同初速度水平抛出，已知其中一个小球进入电磁场区域后刚好做匀速直线运动，另一个小球出电磁场区域时速度方向恰沿z轴负方向，求两个小球在电磁场区域运动时间之比。
参考答案：
1．C
【详解】A．电场强度由电场本身的性质决定，其大小与电荷在电场中受到的力和电荷量无关，其比值定义式书写为；是电场强度与电势差的关系式，不是比值定义式，A错误；
B．磁感应强度由磁场本身的性质决定，与磁场力F、电流I和导线长度L乘积无关，其比值定义式书写为；是磁感应强度的大小等于在垂直磁场方向单位面积磁通量，不是比值定义式，B错误；
C．电容器的电容由电容器本身决定，与电容器所带电荷量和电容器两端的电压无关，电容器电容的比值定义式为，C正确；
D．金属的电阻，金属的电阻是由金属的长度、横截面积及电阻率决定，是金属电阻的决定式，不是比值定义式，D错误。
故选C。
2．D
【详解】A．计时裁判应看到激光信号立即按下计时表，故A错误；
B．扬声器的工作原理是将电信号转换成声音信号，故B错误；
C．发令枪产生的光信号的信息载体是横波，发令枪产生的声信号的信息载体都是纵波，故C错误；
D．发令枪传递信息的过程也是能量传递的过程，故D正确。
故选D。
3．B
【详解】A．小球随轻杆在竖直平面内绕O点做匀速圆周运动，动能不变，重力势能变化，机械能不守恒，故A错误；
B．设小球质量为m，杆长为L，速度为v由
解得
可知小球在运动过程中加速度大小不变，故B正确；
C．小球运动到A点时，小球受重力和杆的作用力，合力指向圆心，杆对小球作用力方向不可能指向圆心，故C错误；
D．当小球的速度满足
即
杆对小球的作用力为0，故D错误。
故选B。
4．C
【详解】AB．由题意可知，滑片P顺时针转过适当角度，则副线圈的匝数n2减小，由，可知副线圈输出电压减小，副线圈两端电压与原线圈两端电压及匝数比有关，与副线圈电路的总电阻的大小无关，AB错误；
CD．副线圈两端电压减小，滑片向上移动适当距离，可知滑动变阻器接入电路的电阻增大，则副线圈回路的总电阻增大，副线圈回路中电流减小，流经定值电阻的电流减小，由可知，定值电阻的热功率减小，C正确，D错误。
故选C。
5．C
【详解】AD．根据公式
得
根据图象点与原点连线斜率减小，可知温度降低，其体内能减小。A错误，D错误；
B．理想气体从状态a变化到状态b，图像可以得到
Va>Vb
可知气体的体积减小，气体对外界做负功，B错误；
C．根据热力学第一定律
其中，，因此Q<0，气体放热，C正确。
故选C。
6．A
【详解】A．速度接近光速的电子在磁场中偏转时，会沿圆弧轨道切线发出电磁辐射，这是“同步辐射”，处于激发态的原子是不稳定的，会自发地向能量较低的能级跃迁，放出光子，这是原子发光的机理，二者发光的机理不同。故A错误，与题意相符。
B．使基态的氢原子电离需要的能量是13.6eV，根据
可得同步辐射光的能量范围为 ，用同步辐射光照射氢原子，当同步辐射光的能量大于13.6eV，可使氢原子电离。故B正确，与题意不符；
C．根据麦克斯韦电磁场理论，加速运动的电子在磁场中偏转，会产生电流强度逐渐增大的环形电流，环形电流激发的磁场逐渐增强，在周围会产生感生电场。故C正确，与题意不符；
D．依题意，同步辐射光的光谱范围包括了可见光的波长范围，探究微生物结构时，同步辐射光相较可见光更容易发生衍射，有明显优势。故D正确，与题意不符。
本题选错误的故选A。
7．B
【详解】由图乙可知，波的周期为T=6s，质点在时沿y轴正方向振动，波沿x轴正方向传播， 则处质点可能处在
（n=0,1,2,3，⋯）
则有
（n=0,1,2,3，⋯）
解得
（n=0,1,2,3，⋯）
则波速为
（n=0,1,2,3，⋯）
则波速可能是：当n=0时
当n=1时
因此则波速可能是2m/s，ACD错误，B正确。
故选B。
8．D
【详解】A．电容器所带的电荷量为
由电流强度的定义式，可得电容器放电过程中平均电流为
电容器放电过程中若电压不变，则有平均功率为
因电容器放电过程中电压在逐渐减小，因此在电容器放电过程中平均功率小于800kW，A错误；
B．该电容器的充电电压至8kV，此电压应不高于电容器的额定电压，而电容器的击穿电压要大于额定电压，即电容器的击穿电压大于8kV，B错误；
C．电容器的电容与电容器所带的电荷量无关，因此电容器放电过程中电容不变，C错误；
D．电容器放电过程中平均电流为100A，因此电容器放电过程中电流最大值一定大于100A，D正确。
故选D。
9．B
【详解】电子质量为
1TB固态硬盘存满数据后变重了
故选B。
10．D
【详解】A．特斯拉跑车要脱离地球引力束缚，但是没有脱离太阳的引力束缚，发射特斯拉的初速度介于11.2km/s到16.7km/s之间。故A错误；
B．特斯拉跑车在远日点机械能等于其在近日点时的机械能，故B错误；
C．特斯拉轨道半长轴
地球轨道半径
特斯拉环绕运动的周期为，地球的公转周期为由开普勒第三定律
解得
故C错误；
D．由
得
得火星和地球绕太阳的公转速度之比
火星、地球分别与太阳的连线在相同时间内扫过的面积之比
故D正确。
故选D。
11．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。
12．A
【详解】A．沿ab面下滑的滑块对斜面的压力为，将这个力沿着水平和竖直方向分解，水平方向上的分力为，竖直方向上的分力为；同理，沿bc面下滑的滑块对斜面的压力为，将这个力沿着水平和竖直方向分解，水平方向上的分力为，竖直方向上的分力为；所以楔形木块abc对地面的压力为
根据牛顿第三定律可知，楔形木块abc受到地面的支持力也为30N，故A正确；
B．由上述分析可知，当
即时，楔形木块abc水平方向上受力平衡，地面对木块没有摩擦力，故B错误；
C．对于ab面上的滑块，t时刻重力的瞬时功率为
同理，对于bc面上的滑块，t时刻重力的瞬时功率为
所以当两侧面的倾角不相等时，重力的瞬时功率不相等，故C错误；
D．由冲量的定义可知，两滑块所受弹力的冲量不为0，故D错误。
故选A。
13．C
【详解】带电粒子进入磁场后在洛伦兹力的作用下做圆周运动，设圆周运动的半径为r，则有
整理得
所以粒子在磁场中的圆弧轨迹所对的圆心角为
运动时间为
要使带电粒子沿圆筒半径方向射入，恰能从小孔射出，其间与转筒无接触，则其转速应满足
代入，可得
故选C。
14．AD
【详解】AC．mv是物体的动量，用mv量度体现了动量守恒的思想，动量决定了物体在力的阻碍下能够运动多长时间，故A正确、C错误；
BD．是物体的动能，用量度体现了能量的思想，动能定理反映了力对空间的累积效应，故B错误、D正确。
故选AD。
15．BC
【详解】A．光在雨滴内的传播情况如图所示
如图所示，设入射角为i，折射角为r，由几何关系可知
解得
则光束在雨滴中的折射率为
故A错误；
B．由
可得光在雨滴中传播速度为
由几何关系可知，光在雨滴中传播距离为
光束在雨滴中经历的时间为
故B正确；
CD．由光路可逆性可知，光在雨滴中第一次反射时一定会发生折射，此后每次发生反射时，入射角都相同，不可能发生全反射，出射光光强一定弱于入射光光强，故C正确，D错误。
故选BC。
16． A D 随着释放高度增大，实验误差越小；小球平抛水平方向的位移D和小球在斜面上释放点高度成正相关
【详解】（1）A．该游标卡尺的测量精度为，可以测出10.30mm的读数，故A正确；
B．该游标卡尺的测量精度为，测不出10.30mm的读数，故B错误；
C．该螺旋测微器的测量精度为，可以测出10.30mm的读数，但其粗大的测量头不利于精确测量相邻亮条纹间距，故C错误。
故选A。
（2）A．为了减小实验误差，应使用质量大、体积小的球，故A错误；
B．物体做平抛运动时一定经过的连线，但是运动起点不一定在连线的正上方，故B错误；
C．根据实验装置的功能可知，只需要释放物体一次，计算机屏幕上就可以记录许多个个点迹， ，故C错误；
D．由于物体每隔固定时间就向四周发射红外脉冲，所以计算机屏幕上记录的点迹都是等时间间隔的，根据公式可知，屏幕上相邻点迹间速度变化量相同，故D正确。
故选D。
（3）由表中数据可知，随着释放高度的增大，实验误差越来越小；计算结果显示，小球平抛运动的水平位移D和小球在斜面上释放点高度的算术平方根，即成正比。
17． 不认同，因为采用电流表外接并利用图像法处理数据，图像斜率和电阻率相关但与电流表内阻无关 1 相同 几欧
【详解】（1）[1]测得n匝电阻丝缠绕后的宽度为x，则每匝电阻丝的宽度即为电阻丝的直径，应为
（2）[2]由电阻定律可得
电阻丝的横截面积
由欧姆定律
电阻丝的总长度
图3图线的斜率
联立解得
（3）[3]不认同，因为采用电流表外接并利用图像法处理数据，图像斜率和电阻率相关但与电流表内阻无关。
（4）[4]因电源的内阻较小，由图中l=0时纵坐标值为电流表内阻，即电流表的内阻可由图像确定，电压表的内阻远大于电源的内阻，因此为减小实验误差，应用电流表外接，即开关应该连接1接线柱。
[5] 考虑到电流表内阻
根据U-I图像的到的电源电动势测量值与真实值相同，内阻测量值包括了电流表的内阻。
[6]因一般电源内阻都较小，因此电源内阻数量级应为几欧。
18．（1）；（2）见解析；（3）
【详解】（1）设两碗口的横截面积为S，碗口的半径为10cm，，则
（2）由于两个碗内部的气体密闭，所以可认为体积不变，在碗的外面浇水，使其冷却到环境温度，即让碗内部的气体温度降低，根据查理定律，碗内部的压强骤然降低，于是碗内外形成很大压强差，需要较大的拉力才能拉开；
（3）设两个不锈钢碗刚被扣上时，里面空气的温度是t，两碗内空气的体积不变，由查理定律可知
解得
两碗内外的压强差为
设两碗口的横截面积为S，则在拉力方向碗内外的压力差为
碗口的半径为10cm,，,则
解得
19．（1）；（2）见解析；（3）停止于距离B点处
【详解】（1）由于物块恰好能通过圆弧轨道最高点E，则在E点有
物块在D点有
物块由D运动到E过程有
解得
则D点加速度为
（2）倘若平抛时间为0.2s，则有
，
根据几何关系有
代入数据显然不匹配，所以该同学计算错误。
（3）欲使物块不脱离轨道，则物块达到D速度恰好为0时满足要求，则有
解得
即物块释放初始位置距B点40cm，物块第二次下滑时距B点x2，则有
解得
建立递归数列
即有
，，，
所以最终停止情况有
解得
即物块最终停止于距离B点1cm处。
20．（1）；（2），；（3）
【详解】（1）由于磁场变化导致导体棒做匀速直线运动，即磁通量保持不变，所以
代入数据，可得
导体棒末速度
即磁场变化时间为
（2）导体棒末速度
导体棒所受安培力为
初始时导体棒受到的安培力
过程中R产生的热量等于安培力做的功，由于安培力随位移线性变化，则有回路当中的焦耳热
由能量守恒得外力做的功
所以
由于拉力也是随位移线性变化的，所以位移中点处的拉力为
（3）当金属棒向右运动时，在到间
在到间：此时磁场发生变化，有
即
从而有
对于金属棒受水平向左的恒力作用时，利用动量定理得
得金属棒返回时速度为，当金属棒向左运动时
即速度
从而有金属棒向左运动时，在到间
21．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）由于质点速率不变，说明沿着速度方向必然没有力存在；电场力和重力的合力是恒力，此合力方向在xoz平面内；洛伦兹力对质点不做功，所以洛伦兹力必然和此合力等大反向；电场力和重力的合力为
即在xoz平面内做匀速直线运动：即
则有
（2）Z轴方向受力平衡，有
解得
x轴受力平衡，有
解得
最小速度时，必然x轴方向速度是0，有
y轴方向速度不变，可知
（3）x轴负半轴区域内，质点做匀速直线运动，所以质点进入电磁场区域后，有方程：Z轴方向受力平衡，有
解得
x轴受力平衡，有
解得
所以运动时间
在x轴正半轴区域内，质点做曲线运动，沿x方向用动量定理，有
所以时间之比为
2023届浙江省高三下学期2月新高考研究卷选考物理试题（五）
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．以下物理量和对应的比值定义式书写正确的是（ ）
A．电场强度 B．磁感应强度
C．电容器电容 D．金属的电阻
2．如图所示为一种新型的发令枪，由闪光发令元件，模拟枪声电路，同步控制电路，扬声器及电源等电子元部件组成。发令裁判扣动扳机，发令枪同时发出清晰的激光信号和声音信号，可以很好取代传统发令枪产生的烟雾污染，由以上信息可以判断（ ）
A．计时裁判听到枪声后立即按下计时表
B．扬声器的工作原理是将声音信号转换成电信号
C．发令枪产生的光信号和声信号的信息载体都是横波
D．发令枪传递信息的过程也是能量传递的过程
3．如图所示，轻杆的一端固定在O点，另一端固定一个小球，小球随轻杆在竖直平面内绕O点做匀速圆周运动。则（ ）
A．小球在运动过程中机械能守恒
B．小球在运动过程中加速度大小不变
C．小球运动到A点时，杆对小球作用力方向指向圆心
D．小球运动到C点时，杆对小球的作用力不可能为0
4．如图为可调压式自耦变压器，在电压保持不变的情况下，滑片P顺时针转过适当角度，滑片向上移动适当距离，则（ ）
A．将增大
B．将不变
C．定值电阻的热功率减小
D．流经定值电阻的电流不变
5．一定质量的理想气体从状态a变化到状态b，其压强P和体积倒数变化图像如图所示，此过程中该系统内气体（ ）
A．温度不变 B．对外界做正功 C．对外界放热 D．内能变大
6．中国科学技术大学国家同步辐射实验室是我国首个国家实验室，同步辐射光具有光谱范围宽（波长涵盖m到m之间）、光源亮度高、偏振性好等诸多特点。速度接近光速的电子在磁场中偏转时，会沿圆弧轨道切线发出电磁辐射，这个现象最初是在同步加速器上观察到的，称为“同步辐射”，可见光波长范围在400nm到760nm之间；下列说法错误的是（ ）
A．同步辐射的机理与氢原子发光的机理相同
B．用同步辐射光照射氢原子，可使氢原子电离
C．加速运动的电子在磁场中偏转，会产生感生电场
D．探究微生物结构时，同步辐射光相较可见光有明显优势
7．一列沿x轴正方向传播的简谐横波，时的波形如图甲所示，处质点的振动图像如图乙所示，则波速可能是（ ）
A．1m/s B．2m/s C．3m/s D．4m/s
8．心室纤颤是一种可危及生命的疾病。如图甲为一种叫做心脏除颤器的设备，某型号AED模拟治疗仪器的电容器电容是25μF，充电至8kV电压，如果电容器在2ms时间内完成放电，则（ ）
A．电容器放电过程中平均功率为800kw
B．电容器的击穿电压为8kV
C．电容器放电过程中电容越来越小
D．电容器放电过程中电流最大值一定大于100A
9．固态硬盘（SSD）相对于传统机械硬盘，寻道时间几乎为0，具有极快速存储的能力，而且更加轻便。固态硬盘存储数据是往每个存储单元里面装电子，当捕获8个电子后，就相当于存了一个字节的数据。试估算1TB固态硬盘存满数据后变重了多少（已知电子质量，在物理存储中，字节）（ ）
A． B． C． D．
10．“太空探索”（SpaceX）公司研制的“重型猎鹰”运载火箭，从肯尼迪航天中心试射成功，把一辆红色特斯拉跑车送进地球和火星之间的轨道。其简化图形如下图，定义地球和太阳平均距离为1个天文单位，已知特斯拉远日点离太阳距离为2.6个天文单位，火星和太阳平均距离是1.5个天文单位，地球和火星轨道都视作圆轨道。则（ ）
A．发射特斯拉的初速度介于7.9km/s到11.2km/s之间
B．特斯拉跑车在远日点机械能大于其在近日点时的机械能
C．特斯拉环绕运动的周期约为39个月
D．火星、地球分别与太阳的连线在相同时间内扫过的面积之比是
11．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
12．如图，质量为2kg的楔形木块abc固定在水平地面上，顶角为直角，ab面和bc面均光滑，两个完全相同质量均为1kg的滑块同时从顶端释放，则对于滑块在斜面上时（ ）
A．楔形木块abc受到地面支持力为30N
B．楔形木块abc始终受到地面的摩擦力
C．同一时刻，两滑块重力的瞬时功率相同
D．两滑块所受弹力冲量为0
13．半径为R的空心转筒P，可绕过O点中心轴逆时针匀速转动，其上有一小孔S。整个转筒内部存在方向垂直纸面向里的匀强磁场B。一比荷为k、速度，带正电粒子沿圆筒半径方向射入，恰能从小孔射出，其间与转筒无接触。不计离子的重力和离子间的相互作用。则转筒角速度可能为（ ）
A．6kB B．8kB C．10kB D．12kB
二、多选题
14．历史上，一种观点认为应该用物理量mv来量度运动的“强弱”；另一种观点认为应该用物理量来量度运动的“强弱”。前者代表人物是笛卡尔，后者则是莱布尼茨。经过半个多世纪的争论，法国科学家达兰贝尔用他的研究指出，双方实际是从不同的角度量度运动。关于这段描述中体现的物理思想，下列说法正确的是（ ）
A．用mv量度体现了动量守恒的思想
B．用量度体现了动量守恒的思想
C．动量决定了物体在力的阻碍下能够运动多长距离
D．动能定理反映了力对空间的累积效应
15．现有光束沿图示方向平行直径AB射入球形雨滴，经两次折射和一次反射后离开雨滴，其中出射光线与直径AB成42°，c为真空中光速，R为雨滴半径，下列说法中正确的是（ ）
A．光束在雨滴中的折射率为
B．光束在雨滴中经历的时间为
C．出射光光强一定弱于入射光光强
D．光束在雨滴内可能发生了全反射
三、实验题
16．（1）杨同学在做双缝干涉实验时，测量相邻亮条纹间距，某次读数为10.30mm，则测量头上安装的测量仪器与以下哪种一致
A． B． C．
（2）用传感器和计算机可以方便地描出平抛运动的物体的轨迹，设计原理如图1所示。从某点无初速释放物体（图中未画出），使其做平抛运动。物体每隔20ms可向四周发射红外脉冲，竖直平面内安放着红外接收装置B，，两个接收器各自测出收到红外脉冲的时间，并由此算出与物体的距离，在计算机屏幕上确定点迹，以此描绘出物体的轨迹。下列判断正确的是 （单选）
A．物体应选择质量大体积大的球
B．物体做平抛运动起点一定在连线的正上方
C．计算机屏幕上记录一个点迹，需释放物体一次
D．屏幕上相邻点迹间速度变化量相同
（3）伽利略利用如图2的装置研究小球做平抛运动的特性，小球从高为H的斜面无初速释放，下落到底端做平抛运动，水平位移为D，改变释放高度，得到如表1的数据，图3是伽利略的手稿，如果你是伽利略，关于小球释放高度H与平抛水平距离D的关系，可得出怎样的结论（写出一条即可）
表1（单位∶punti）
序号
斜面释放高度H
平抛水平距离D计算值
平抛水平距离D测量值
误差
1
300
997
800
197
2
600
1131
1172
41
3
800
1306
1328
22
4
828
1330
1340
10
17．李同学在研究测量电源电动势和内阻实验中，电路连接如图2，突然灵光一闪，发现该电路也可以粗测滑动变阻器电阻丝的电阻率。
（1）如图2所示，滑动变阻器的瓷筒上紧密缠绕着单层电阻丝，测量出瓷筒上电阻丝缠绕的总宽度，测得n匝电阻丝缠绕后的宽度为x，则电阻丝的直径为 ；测量出滑动变阻器瓷筒外径D，可认为一匝电阻丝的长度为；
（2）将开关拨到接线柱2，闭合开关，调节滑动变阻器，即改变其接入电路中的宽度l，电压表和电流表示数都在较大范围内较为均匀的变化，整理数据如图3所示，横坐标单位为，若图像斜率为k，则电阻丝的电阻率为 （用题设中已知物理量符号表示）；
（3）储同学认为从图3中图像数据可知，上述实验方案误差较大，应采用电流表外接的方式，你是否认同储同学观点，并说明理由 ；
（4）杨同学继续用如图1电路测量电源电动势和内阻，根据前面实验结果，为减小实验误差，开关应该连接 接线柱（选填“1”或“2”）；电源电动势测量值相较真实值 （选填“偏大”、“偏小”或“相同”）；电源内阻数量级应为 （选填“几欧”、“几十欧”或“几百欧”）。
四、解答题
18．如图所示，老师带领学生表演“马德堡半球实验”。他先取出两个在碗底各焊接了铁钩的不锈钢碗，在一个碗里烧了一些纸，然后迅速把另一个碗扣上，再在碗的外面浇水，使其冷却到环境温度。用两段绳子分别钩着铁钩朝相反的方向拉，试图把两个碗拉开。当两边的人各增加到5人时，平均每人施加200N拉力，才把碗拉开。已知碗口的半径为10cm，环境温度为27℃，实验过程中碗不变形，也不漏气。大气压，绝对零度为-273℃，取3.求
（1）大气压施加在一个锈钢碗上的压力；
（2）试定性分析在碗的外面浇水使其冷却的目的；
（3）请你估算两个不锈钢碗刚被扣上时，里面空气的温度是多少？
19．如图所示为某品牌拼接玩具搭建的场景。AB、BC为粗糙直轨道，摩擦系数均为0.25，在B点平滑连接，，CDE是光滑半圆弧轨道，半径，与直轨道在C点平滑连接，直轨道AB与水平面夹角，一质量为0.1kg物块从直轨道AB某处下滑，恰好能通过圆弧轨道最高点E，不计空气阻力，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，求
（1）物块第一次经过D点时加速度大小；
（2）某同学计算物块平抛时间为0.2s，试分析该同学计算结果是否正确。（物块平抛后会与轨道AB碰撞，只考虑碰撞前平抛运动情况）
（3）欲使物块不脱离轨道，且尽可能使物块在直轨道上滑行较长距离，求物块释放位置以及最终停下来位置。
20．如图所示，水平面放置两根足够长平行金属导轨MN和PQ，导轨间距为，左端连接阻值为的电阻，其余电阻不计。在处，存在垂直于水平面磁感应强度为0.2T的匀强磁场，一根质量为、金属棒放置在水平导轨上。金属棒从处开始在外力作用下做“另类匀加速”运动，即速度随位移均匀增大，，其中初速度，。当金属棒运动到时，撤去外力，同时磁场随时间发生变化，金属棒则做匀速直线运动到处，此时磁感应强度为0.1T，此后磁场保持不变，金属棒立即受到水平向左的恒力，金属棒恰好回到时撤去恒力，恒力作用时长为1.4s。设运动过程中金属棒始终与导轨垂直且接触良好，不计一切摩擦。求
（1）磁场变化的时间；
（2）金属棒做“另类匀加速”时电阻的焦耳热？金属棒运动到处，外力的大小；
（3）金属棒在间，金属棒的动生电动势大小与位置的关系。
21．空间中足够大区域内存在相互垂直的电场和磁场，电场强度和磁感应强度分别为E和B。可将小球所受重力类比电场力，即认为重力场强度为g。质量为m、电荷量为q的带正电的小球A从z轴上的P点出发，速率始终不变。
（1）试求出小球A在xoz平面内的速率；
（2）若在某一时刻，重力场和磁场突然消失（不考虑电磁感应变化），随后小球A在运动过程中的最小动能为其初动能的一半，试求小球A沿y轴方向速度大小；
（3）恢复重力场，仅保留区间内的正交匀强的电磁场。现有与小球A完全相同的小球B，两小球分别从P点沿x轴正负方向以相同初速度水平抛出，已知其中一个小球进入电磁场区域后刚好做匀速直线运动，另一个小球出电磁场区域时速度方向恰沿z轴负方向，求两个小球在电磁场区域运动时间之比。
参考答案：
1．C
【详解】A．电场强度由电场本身的性质决定，其大小与电荷在电场中受到的力和电荷量无关，其比值定义式书写为；是电场强度与电势差的关系式，不是比值定义式，A错误；
B．磁感应强度由磁场本身的性质决定，与磁场力F、电流I和导线长度L乘积无关，其比值定义式书写为；是磁感应强度的大小等于在垂直磁场方向单位面积磁通量，不是比值定义式，B错误；
C．电容器的电容由电容器本身决定，与电容器所带电荷量和电容器两端的电压无关，电容器电容的比值定义式为，C正确；
D．金属的电阻，金属的电阻是由金属的长度、横截面积及电阻率决定，是金属电阻的决定式，不是比值定义式，D错误。
故选C。
2．D
【详解】A．计时裁判应看到激光信号立即按下计时表，故A错误；
B．扬声器的工作原理是将电信号转换成声音信号，故B错误；
C．发令枪产生的光信号的信息载体是横波，发令枪产生的声信号的信息载体都是纵波，故C错误；
D．发令枪传递信息的过程也是能量传递的过程，故D正确。
故选D。
3．B
【详解】A．小球随轻杆在竖直平面内绕O点做匀速圆周运动，动能不变，重力势能变化，机械能不守恒，故A错误；
B．设小球质量为m，杆长为L，速度为v由
解得
可知小球在运动过程中加速度大小不变，故B正确；
C．小球运动到A点时，小球受重力和杆的作用力，合力指向圆心，杆对小球作用力方向不可能指向圆心，故C错误；
D．当小球的速度满足
即
杆对小球的作用力为0，故D错误。
故选B。
4．C
【详解】AB．由题意可知，滑片P顺时针转过适当角度，则副线圈的匝数n2减小，由，可知副线圈输出电压减小，副线圈两端电压与原线圈两端电压及匝数比有关，与副线圈电路的总电阻的大小无关，AB错误；
CD．副线圈两端电压减小，滑片向上移动适当距离，可知滑动变阻器接入电路的电阻增大，则副线圈回路的总电阻增大，副线圈回路中电流减小，流经定值电阻的电流减小，由可知，定值电阻的热功率减小，C正确，D错误。
故选C。
5．C
【详解】AD．根据公式
得
根据图象点与原点连线斜率减小，可知温度降低，其体内能减小。A错误，D错误；
B．理想气体从状态a变化到状态b，图像可以得到
Va>Vb
可知气体的体积减小，气体对外界做负功，B错误；
C．根据热力学第一定律
其中，，因此Q<0，气体放热，C正确。
故选C。
6．A
【详解】A．速度接近光速的电子在磁场中偏转时，会沿圆弧轨道切线发出电磁辐射，这是“同步辐射”，处于激发态的原子是不稳定的，会自发地向能量较低的能级跃迁，放出光子，这是原子发光的机理，二者发光的机理不同。故A错误，与题意相符。
B．使基态的氢原子电离需要的能量是13.6eV，根据
可得同步辐射光的能量范围为 ，用同步辐射光照射氢原子，当同步辐射光的能量大于13.6eV，可使氢原子电离。故B正确，与题意不符；
C．根据麦克斯韦电磁场理论，加速运动的电子在磁场中偏转，会产生电流强度逐渐增大的环形电流，环形电流激发的磁场逐渐增强，在周围会产生感生电场。故C正确，与题意不符；
D．依题意，同步辐射光的光谱范围包括了可见光的波长范围，探究微生物结构时，同步辐射光相较可见光更容易发生衍射，有明显优势。故D正确，与题意不符。
本题选错误的故选A。
7．B
【详解】由图乙可知，波的周期为T=6s，质点在时沿y轴正方向振动，波沿x轴正方向传播， 则处质点可能处在
（n=0,1,2,3，⋯）
则有
（n=0,1,2,3，⋯）
解得
（n=0,1,2,3，⋯）
则波速为
（n=0,1,2,3，⋯）
则波速可能是：当n=0时
当n=1时
因此则波速可能是2m/s，ACD错误，B正确。
故选B。
8．D
【详解】A．电容器所带的电荷量为
由电流强度的定义式，可得电容器放电过程中平均电流为
电容器放电过程中若电压不变，则有平均功率为
因电容器放电过程中电压在逐渐减小，因此在电容器放电过程中平均功率小于800kW，A错误；
B．该电容器的充电电压至8kV，此电压应不高于电容器的额定电压，而电容器的击穿电压要大于额定电压，即电容器的击穿电压大于8kV，B错误；
C．电容器的电容与电容器所带的电荷量无关，因此电容器放电过程中电容不变，C错误；
D．电容器放电过程中平均电流为100A，因此电容器放电过程中电流最大值一定大于100A，D正确。
故选D。
9．B
【详解】电子质量为
1TB固态硬盘存满数据后变重了
故选B。
10．D
【详解】A．特斯拉跑车要脱离地球引力束缚，但是没有脱离太阳的引力束缚，发射特斯拉的初速度介于11.2km/s到16.7km/s之间。故A错误；
B．特斯拉跑车在远日点机械能等于其在近日点时的机械能，故B错误；
C．特斯拉轨道半长轴
地球轨道半径
特斯拉环绕运动的周期为，地球的公转周期为由开普勒第三定律
解得
故C错误；
D．由
得
得火星和地球绕太阳的公转速度之比
火星、地球分别与太阳的连线在相同时间内扫过的面积之比
故D正确。
故选D。
11．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。
12．A
【详解】A．沿ab面下滑的滑块对斜面的压力为，将这个力沿着水平和竖直方向分解，水平方向上的分力为，竖直方向上的分力为；同理，沿bc面下滑的滑块对斜面的压力为，将这个力沿着水平和竖直方向分解，水平方向上的分力为，竖直方向上的分力为；所以楔形木块abc对地面的压力为
根据牛顿第三定律可知，楔形木块abc受到地面的支持力也为30N，故A正确；
B．由上述分析可知，当
即时，楔形木块abc水平方向上受力平衡，地面对木块没有摩擦力，故B错误；
C．对于ab面上的滑块，t时刻重力的瞬时功率为
同理，对于bc面上的滑块，t时刻重力的瞬时功率为
所以当两侧面的倾角不相等时，重力的瞬时功率不相等，故C错误；
D．由冲量的定义可知，两滑块所受弹力的冲量不为0，故D错误。
故选A。
13．C
【详解】带电粒子进入磁场后在洛伦兹力的作用下做圆周运动，设圆周运动的半径为r，则有
整理得
所以粒子在磁场中的圆弧轨迹所对的圆心角为
运动时间为
要使带电粒子沿圆筒半径方向射入，恰能从小孔射出，其间与转筒无接触，则其转速应满足
代入，可得
故选C。
14．AD
【详解】AC．mv是物体的动量，用mv量度体现了动量守恒的思想，动量决定了物体在力的阻碍下能够运动多长时间，故A正确、C错误；
BD．是物体的动能，用量度体现了能量的思想，动能定理反映了力对空间的累积效应，故B错误、D正确。
故选AD。
15．BC
【详解】A．光在雨滴内的传播情况如图所示
如图所示，设入射角为i，折射角为r，由几何关系可知
解得
则光束在雨滴中的折射率为
故A错误；
B．由
可得光在雨滴中传播速度为
由几何关系可知，光在雨滴中传播距离为
光束在雨滴中经历的时间为
故B正确；
CD．由光路可逆性可知，光在雨滴中第一次反射时一定会发生折射，此后每次发生反射时，入射角都相同，不可能发生全反射，出射光光强一定弱于入射光光强，故C正确，D错误。
故选BC。
16． A D 随着释放高度增大，实验误差越小；小球平抛水平方向的位移D和小球在斜面上释放点高度成正相关
【详解】（1）A．该游标卡尺的测量精度为，可以测出10.30mm的读数，故A正确；
B．该游标卡尺的测量精度为，测不出10.30mm的读数，故B错误；
C．该螺旋测微器的测量精度为，可以测出10.30mm的读数，但其粗大的测量头不利于精确测量相邻亮条纹间距，故C错误。
故选A。
（2）A．为了减小实验误差，应使用质量大、体积小的球，故A错误；
B．物体做平抛运动时一定经过的连线，但是运动起点不一定在连线的正上方，故B错误；
C．根据实验装置的功能可知，只需要释放物体一次，计算机屏幕上就可以记录许多个个点迹， ，故C错误；
D．由于物体每隔固定时间就向四周发射红外脉冲，所以计算机屏幕上记录的点迹都是等时间间隔的，根据公式可知，屏幕上相邻点迹间速度变化量相同，故D正确。
故选D。
（3）由表中数据可知，随着释放高度的增大，实验误差越来越小；计算结果显示，小球平抛运动的水平位移D和小球在斜面上释放点高度的算术平方根，即成正比。
17． 不认同，因为采用电流表外接并利用图像法处理数据，图像斜率和电阻率相关但与电流表内阻无关 1 相同 几欧
【详解】（1）[1]测得n匝电阻丝缠绕后的宽度为x，则每匝电阻丝的宽度即为电阻丝的直径，应为
（2）[2]由电阻定律可得
电阻丝的横截面积
由欧姆定律
电阻丝的总长度
图3图线的斜率
联立解得
（3）[3]不认同，因为采用电流表外接并利用图像法处理数据，图像斜率和电阻率相关但与电流表内阻无关。
（4）[4]因电源的内阻较小，由图中l=0时纵坐标值为电流表内阻，即电流表的内阻可由图像确定，电压表的内阻远大于电源的内阻，因此为减小实验误差，应用电流表外接，即开关应该连接1接线柱。
[5] 考虑到电流表内阻
根据U-I图像的到的电源电动势测量值与真实值相同，内阻测量值包括了电流表的内阻。
[6]因一般电源内阻都较小，因此电源内阻数量级应为几欧。
18．（1）；（2）见解析；（3）
【详解】（1）设两碗口的横截面积为S，碗口的半径为10cm，，则
（2）由于两个碗内部的气体密闭，所以可认为体积不变，在碗的外面浇水，使其冷却到环境温度，即让碗内部的气体温度降低，根据查理定律，碗内部的压强骤然降低，于是碗内外形成很大压强差，需要较大的拉力才能拉开；
（3）设两个不锈钢碗刚被扣上时，里面空气的温度是t，两碗内空气的体积不变，由查理定律可知
解得
两碗内外的压强差为
设两碗口的横截面积为S，则在拉力方向碗内外的压力差为
碗口的半径为10cm,，,则
解得
19．（1）；（2）见解析；（3）停止于距离B点处
【详解】（1）由于物块恰好能通过圆弧轨道最高点E，则在E点有
物块在D点有
物块由D运动到E过程有
解得
则D点加速度为
（2）倘若平抛时间为0.2s，则有
，
根据几何关系有
代入数据显然不匹配，所以该同学计算错误。
（3）欲使物块不脱离轨道，则物块达到D速度恰好为0时满足要求，则有
解得
即物块释放初始位置距B点40cm，物块第二次下滑时距B点x2，则有
解得
建立递归数列
即有
，，，
所以最终停止情况有
解得
即物块最终停止于距离B点1cm处。
20．（1）；（2），；（3）
【详解】（1）由于磁场变化导致导体棒做匀速直线运动，即磁通量保持不变，所以
代入数据，可得
导体棒末速度
即磁场变化时间为
（2）导体棒末速度
导体棒所受安培力为
初始时导体棒受到的安培力
过程中R产生的热量等于安培力做的功，由于安培力随位移线性变化，则有回路当中的焦耳热
由能量守恒得外力做的功
所以
由于拉力也是随位移线性变化的，所以位移中点处的拉力为
（3）当金属棒向右运动时，在到间
在到间：此时磁场发生变化，有
即
从而有
对于金属棒受水平向左的恒力作用时，利用动量定理得
得金属棒返回时速度为，当金属棒向左运动时
即速度
从而有金属棒向左运动时，在到间
21．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）由于质点速率不变，说明沿着速度方向必然没有力存在；电场力和重力的合力是恒力，此合力方向在xoz平面内；洛伦兹力对质点不做功，所以洛伦兹力必然和此合力等大反向；电场力和重力的合力为
即在xoz平面内做匀速直线运动：即
则有
（2）Z轴方向受力平衡，有
解得
x轴受力平衡，有
解得
最小速度时，必然x轴方向速度是0，有
y轴方向速度不变，可知
（3）x轴负半轴区域内，质点做匀速直线运动，所以质点进入电磁场区域后，有方程：Z轴方向受力平衡，有
解得
x轴受力平衡，有
解得
所以运动时间
在x轴正半轴区域内，质点做曲线运动，沿x方向用动量定理，有
所以时间之比为
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