浙江省强基联盟2023-2024学年高三物理上学期9月联考试题（Word版附解析）

浙江强基联盟2023学年第一学期高三年级9月联考

物理试题

注意事项：

1．答题前，请务必将自己的姓名、准考证号用黑色字迹的签字笔或钢笔分别填写在答题纸规定的位置上。

2．答题时，请按照答题纸上“注意事项”的要求，在答题纸相应的位置上规范作答。在试题卷上的作答一律无效。

3．非选择题的答案必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔写在答题纸上相应区域内。作图时先使用2B铅笔，确定后必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔描黑，答案写在本试题卷上无效。

4．可能用到的相关公式或参数：除实验题外，重力加速度g均取10m/s2。

选择题部分

一、选择题Ⅰ（本题共13小题，每小题3分，共39分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。）

1. 下列四组物理量中均为矢量的是（　　）

A. 电势  电场强度 B. 热量  功率 C. 动量 动能 D. 速度  加速度

【答案】D

【解析】

【详解】标量只有大小，没有方向，矢量既有大小，又有方向。

A．电势是标量，电场强度是矢量，故A错误；

B．热量、功率均是标量，故B错误；

C．动量是矢量，动能是标量，故C错误；

D．速度、加速度均是矢量，故D正确。

故选D

2. 如图所示，下列四幅图像能描述物体做自由落体运动的是（　　）

A.    B.  

C.    D.  

【答案】A

【解析】

【详解】A．自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，根据速度时间公式为

可知v-t图像是过原点的倾斜直线，A正确；

BC．自由落体运动所受合外力不变、加速度不变，可知a-t、F-t图像为平行于x轴的直线，BC错误；

D．位移时间关系公式为

可知x-t图像是抛物线，D错误；

故选B。

3. 2023年5月21日，中国羽毛球队在第18届苏迪曼杯世界羽毛球混合团体比赛中勇夺桂冠。如图所示为决赛中的精彩瞬间，羽毛球正在空中飞速靠近，运动员挥拍相迎。图示时刻羽毛球受到的力有（　　）

A. 球拍的推力

B. 重力、球拍的推力

C. 重力、空气对球的作用力

D. 重力、球拍的推力、空气对球的作用力

【答案】C

【解析】

【详解】根据题意，对羽毛球受力分析可知，受重力和空气阻力，羽毛球与球拍还没有接触，不受球拍的推力。

故选C。

4. N95透明智能口罩的外观是由防水防刮的再生透明非晶体塑料制成；它的侧面设计了两个圆孔静电层区域，是为了过滤空气：口罩内含有麦克风和扬声器；口罩也可以拆开，内部配备一个充电盒，盒内也提供某非可见光，可以进行对面罩全面消毒。由以上信息判断（　　）

A. 非晶体塑料在光学现象中体现出各向异性

B. 静电层的过滤作用主要应用了静电吸附作用

C. 麦克风工作原理是将电信号转换成声音信号

D. 盒内的非可见光是红外线

【答案】B

【解析】

【详解】A．非晶体塑料在光学现象中体现出各向同性，A错误；

B．静电层用来吸附空气中的灰尘，B正确；

C．麦克风的工作原理是将声音信号转换成电信号，C错误；

D．盒内的非可见光时紫外线，D错误。

故选B。

5. 如图所示，四根完全相同的均匀带正电绝缘细棒，对称放置在正方体的四条边a、b、c、d上，O点为正方体的几何中心，则（    ）

A. 正方体内O点电场强度最大

B. 若将a处的绝缘棒移去，则O点电势升高

C. 若将b处的绝缘棒向O点靠近，则该棒电势能增加

D. 若将c处的绝缘棒移去，则O点电场强度方向垂直指向a

【答案】C

【解析】

【详解】A．根据对称性可知，四根完全相同的均匀带电绝缘长棒在O点处的电场强度大小均为E，且b处的绝缘棒和d处的绝缘棒由于对称性，在O点产生的合场强为0；故a处的绝缘棒与c处的绝缘棒在O点产生的合场强也为0。所以O点处电场强度大小为零，故A错误；

B．电势是标量，若以无穷远处为电势零点，四根带正电的绝缘棒周围的电势均大于0，O点的电势等于所有棒在O点激发的电势的代数和，故移去a处的绝缘棒后O点的电势减小，故B错误；

C．若将b处的绝缘棒向O点靠近，绝缘棒受到的电场力做负功，则该棒电势能增加，故C正确；

D．若将c处的绝缘棒移去，O点的场强可以认为是由a处的绝缘棒单独产生。a处的绝缘棒带正电，且由对称性可知，其在O点的场强应垂直指向c。故D错误。

故选C。

6. 如表所示是小周同学收集的嫦娥探测器进入近月圆形轨道运行的数据，根据表中数据能计算出（　　）

A. 地球的质量

B. 探测器离地球表面的距离

C. 探测器在近月轨道的线速度

D. 探测器在近月轨道的向心力大小

【答案】C

【解析】

【详解】AB．中心天体不是地球，无法求出地球的质量，也无法求出探测器离地球表面的距离，故AB错误；

C．在月球表面，根据万有引力等于重力可得

根据万有引力提供向心力可得

联合可得

故C正确。

D．由于不知道探测器的质量，因此无法求出探测器在近月轨道的向心力大小，故D错误。

故选C。

7. 如图甲所示是2021年由我国研制的高速磁浮交通系统成功下线的情景。车体运行时，通过精确控制电磁铁中的电流I磁形成吸引力，车体与轨道之间始终保持10毫米的悬浮气隙，如图乙所示。列车磁铁定子和电流转子分别安装在轨道和车体上，凭无接触力推动列车飞驰。由以上信息判断（　　）

A. 车体前进的驱动力是静电力

B. 车体在水平运动过程始终保持平衡状态

C. 车体满载时较空载时I磁更大

D. 车体右转时乘客受到向左的离心力

【答案】C

【解析】

【详解】A．列车磁铁定子和电流转子分别安装在轨道和车体上，凭无接触力推动列车飞驰，车体前进的驱动力不是静电力，而是磁场对电流的安培力，故A错误；

B．车体在水平运动过程中速度不一定相等，不会始终保持平衡状态，故B错误；

C．轨道对车体的吸引力等于列车重力，车体满载时较空载时吸引力更大，I磁更大，故C正确；

D．离心力是一种效果力，它使旋转的物体远离它的旋转中心，离心力并不是真实的力，故D错误。

故选C。

8. 如图所示为双层立体泊车装置。欲将静止在1号车位的轿车移至4号泊车位，需先通过1号车位下方的移动板托举着轿车耗时10s竖直抬升2m至3号位，再耗时15s水平右移3m停至4号车位。若轿车质量为2t，则（　　）

A. 水平右移过程移动板对车的摩擦力做正功

B. 竖直抬升过程支持力做功大于克服重力做功

C. 竖直抬升过程移动板对1号车做功4×103J

D. 整个过程移动板对车做功功率为1.6×103W

【答案】D

【解析】

【详解】A．水平右移过程时间长、位移小，运动缓慢，可认为摩擦力为零，摩擦力不做功，A错误；

B．竖直抬升过程可认为支持力等于重力，则支持力做功等于克服重力做功，B错误；

C．竖直抬升过程移动板对1号车做功

C错误；

D．整个过程移动板对车做功功率为

D正确。

故选D。

9. 月球夜晚温度低至-180℃，“玉兔二号”月球车携带的放射性同位素钚238（）会不断发生α衰变，释放的能量为仪器设备供热。可以通过以下反应得到：，。则（　　）

A. k=1且X为电子

B. 比更加稳定

C. 的比结合能比的大

D. 是轻核聚变

【答案】B

【解析】

【详解】A．根据质量数守恒和质子数守恒可知，为电子，故A错误；

B．根据核反应

，，

可知比稳定，比稳定，比稳定，则可知比更加稳定，故B正确；

C．根据的衰变方程

该反应释放能量，生成了相对稳定的，而原子核越稳定，比结合能越大，所以的比结合能比的小，故C错误；

D．核反应

不是聚变反应，而是人工核反应，故D错误。

故选B。

10. 用三根绝缘轻杆将质量均为m的A、B两小球相连后悬挂于O点，其中A球带电量为-q，B球不带电。现将带电量为+q的小球C放置在某处，恰使A静止在与C相距为x的等高处，且三根细杆组成如图所示的等腰直角三角形，其中O、B间的细杆竖直。已知静电力常量为k，重力加速度为g，小球的大小均可忽略，则（　　）

A. O、B间轻杆拉力小于mg

B. A、C间距

C. 撤去C的瞬间，A的加速度大小为g

D. 若将C放置在A的正上方相距为x的位置，O、B间细杆也可以保持竖直

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】A．O、B间的轻杆竖直，AB间轻杆的拉力必定为零，否则B球不能平衡。以B球为研究对象，由平衡条件知O、B间轻杆拉力等于mg，故A错误；
B．设OA间轻杆的拉力大小为T，AC间库仑力大小为F；对A球，由平衡条件得，水平方向有

F=Tsin45°

竖直方向有

Tcos45°=mg

解得

F=mg

根据库仑定律得

解得

故B错误；
C．撤去C的瞬间，A受到OA轻杆的拉力，加速度斜向左下方

故C错误；
D．若将C放置在纸面内A球正上方距离A球x处，由于

F=mg

则OA间、AB间轻杆的拉力均为零，O、B间轻杆仍能保持竖直，故D正确。
故选D。

11. 如图所示，水面上方一只小鸟正沿水平路线从左向右飞行，水中一定深度处有一条静止的鱼，点O是鱼正上方与小鸟飞行轨迹的交点。则小鸟从左向右水平飞行时（　　）

A. 飞到O点时鸟看到的鱼比实际位置深

B. 飞到O点时鱼看到的鸟比实际高度低

C. 飞向O点过程中鸟看到鱼远离水面下沉

D. 飞离O点过程中鱼看到鸟离水面高度不变

【答案】C

【解析】

【详解】小鸟在左侧时，光路图如图所示
 

则小鸟看到鱼的虚像，比鱼实际位置高；当飞到O点时，鸟看到的鱼实际位置，所以飞向O点过程中鸟看到鱼远离水面下沉。当鸟在O点时，在鱼的正上方，此时无折射现象，所以鸟看到鱼的实际位置，鱼也看到了鸟的实际位置。

故选C。

12. 图甲是某燃气灶点火装置的原理图。转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交流电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，为交流电压表。当变压器副线圈两端电压的瞬时值大于5000V时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体，则（　　）

A. 工作时电压表示数为5V

B. 工作时电压表的示数为

C. 要实现点火应满足条件

D. 若，则变压器副线圈输出电压的有效值为7500V

【答案】C

【解析】

【分析】根据图乙得到原线圈电压的最大值，根据有效值与最大值的关系求出电压表的示数，当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V时，就会点火，根据电压与线圈匝数比的关系即可求解。

【详解】AB．根据图乙得到原线圈电压的最大值为5V，所以电压表的示数为

故AB错误；

C．根据，且，得实现点火的条件是

故C正确；

D．根据，且输入线圈最大值为

若

带入数据解得副线圈最大值为

则变压器副线圈输出电压的有效值为

故D错误。

故选C。

13. 太阳辐射的总功率为P，日地距离为r，阳光到达地面的过程中的能量损耗为50%；太阳光垂直照射时，太阳能电池的能量转化效率为；一辆质量为750kg的汽车的太阳能电池板的面积为S，电机能够将输入功率的90%用于牵引汽车前进。此时太阳能电池车正以72km/h匀速行驶，所受阻力为车重的0.02倍，已知该太阳能电池能直接满足汽车的上述行驶需求。若半径为R的球表面积为4πR2，则（　　）

A. 太阳能汽车可达的最大机械功率为

B. 汽车的机械功率为3.3×103W

C. 若汽车机械功率恒定，车速减半时牵引力也减半

D. 太阳板的面积必须满足关系：

【答案】D

【解析】

【详解】A．太阳能汽车可达的最大机械功率为

故A错误；

B．汽车的机械功率为

故B错误；

C．若汽车机械功率恒定，车速减半时牵引力增加一倍，故C错误；

D．由AB可知，太阳板的面积必须满足关系

故D正确。

故选D。

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一个是符合题目要求的。全部选对的得3分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。）

14. 如图所示，甲、乙、丙、丁四图源自课本。关于这四个图的说法正确的是（　　）

A. 图甲单色光通过狭缝形成条纹是光的衍射现象

B. 图乙灯焰在肥皂膜上形成条纹是光的衍射现象

C. 图丙相机拍摄时减弱了玻璃表面的反射光是应用了干涉原理

D. 图丁水黾能停在水面是由于液体表面张力作用

【答案】AD

【解析】

【详解】A．图甲单色光通过狭缝形成条纹是光的衍射现象，A正确；

B．图乙肥皂泡在阳光下呈现彩色条纹是肥皂膜前后表面反射的光线，相互叠加产生的现象，这是光的薄膜干涉现象造成的，B错误；

C．图丙用加有偏振滤光片的相机拍照，偏振片可将车窗玻璃的反射光减弱，从而可以拍摄清楚汽车内部的情景，C错误；

D．图丁水黾能停在水面是由于液体表面张力作用，D正确；

故选AD。

15. 如图1所示是一款光电烟雾探测器的原理图。当有烟雾进入时，来自光源S的光被烟雾散射后进入光电管C，光射到光电管中的钠表面时会产生光电流。如果产生的光电流大于，便会触发报警系统。金属钠的遏止电压随入射光频率的变化规律如图2所示，则（　　）

A. 要使该探测器正常工作，光源S发出的光波波长不能小于

B. 图2中图像斜率的物理意义为普朗克常量h

C. 触发报警系统时钠表面每秒释放出的光电子数最少是个

D. 通过调节光源发光的强度来调整光电烟雾探测器的灵敏度是可行的

【答案】CD

【解析】

【详解】A．根据题意可知金属的截止频率为

则有

所以光源S发出的光波波长不能大于，A错误；

B．根据遏制电压与光电子的最大初动能之间的关系，同时结合爱因斯坦的光电效应方程可得

整理得

由此可得图像的斜率为， B错误；

C．当光电流等于时，根据电流的定义式可知每秒产生的光子的个数为

C正确；

D．当光源S发出的光能使光电管发生光电效应，则光源越强，被烟雾散射进入光电管的光就越多，越容易探测到烟雾，也就是说光电烟雾探测器灵敏度越高，即通过调节光源发光的强度来调整光电烟雾探测器的灵敏度是可行的，D正确；

故选CD。

三、非选择题（本题共7小题，共55分）

16. （1）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______（多选）。

A．垫上木块是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______m/s2。（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

（2）在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中

①用单色光照射双缝后，在目镜中观察到如图所示的情形。若其他操作无误，则上述情形下测得的单色光波长将______（选填“偏大”、“不变”或“偏小”）；

②若想对如图的情形进行调整，则需要的操作是______（单选）。

A．旋转毛玻璃屏        B．左右拨动拨杆

C．旋转测量头上的手轮        D．旋转遮光筒和测量头

【答案】    ①. BC    ②.     ③.     ④. A    ⑤. 偏大    ⑥. D

【解析】

【详解】（1）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，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，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，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，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

（2）①[5]用单色光照射双缝后，在目镜中观察到如图所示的情形，测得的条纹间距偏大，由公式

可知若其他操作无误，上述情形下测得的单色光波长将偏大；

②[6]目前若想对如图的情形进行调整，需要旋转遮光筒和测量头，故选D。

17. 小刚同学欲探究如图甲所示的一根螺旋形金属丝的电阻特性。

（1）他先用多用电表粗测其电阻。读取数据时，多用电表挡位和指针位置如图乙所示，则对应的读数是__________Ω。

（2）他设计电路进一步精确测量，除已有电源（电动势3.0V，内阻不计）、电压表（量程0～3V，内阻约3kΩ）、开关、导线若干外，还提供如下实验器材：

A.电流表（量程0～0.6A，内阻约0.1Ω）

B.电流表（量程0～3.0A，内阻约0.02Ω）

C.滑动变阻器（最大阻值10Ω，额定电流2A）

D.滑动变阻器（最大阻值1kΩ，额定电流0.5A）

则实验中电流表和滑动变阻器应分别选用__________。（选填对应的字母）

（3）小刚测量金属丝两端的电压U和电流I，得到多组数据，并在坐标纸上标出，如图丙所示。请作出该金属丝的U-I图线（      ），并根据图线得出该金属丝电阻R=__________Ω（结果保留两位有效数字）。

（4）小刚用电流传感器测量通过该螺旋金属丝的电流，电流随时间变化的图线如图丁所示。由图丁信息可知，在闭合开关的时刻t0，电流没有发生突变，请简要作出解释：____________________。

【答案】    ①. 6.0##6    ②. AC    ③.     ④. 5.7    ⑤. 螺旋形金属丝通电时产生自感现象，阻碍电流增大

【解析】

【详解】（1）[1]欧姆表的读数为指针读数与倍率的乘积，所以图中所测电阻值为

（2）[2]假设让电动势为3V的电源给约为6.0Ω的待测电阻供电，其最大电流约为0.5A，由此可知，电流表量程应选0~0.6A，故电流表选A；

[3]为了便于调节，测量准确，滑动变阻器最大阻值应与待测电阻阻值较为接近的，故滑动变阻器选择C。

（3）[4]描点连线时，应让更多的点落在直线上，不在直线上的点分居于直线两侧，可以舍去一些偏差角大的点，待测电阻的U-I图线如图所示

[5]图线的斜率表示待测电阻的阻值，所以

（4）[6]当闭合开关时，螺旋金属丝产生自感现象，阻碍电流增大，但不能阻止电流流过，所以在通电时电流由零逐渐增大到稳定值。

18. 小强同学用如图所示装置探究气体等温变化的规律。

①他在实验过程中注射器没有完全竖直而是略微倾斜，则压力表读数______（单选）。

A.偏大    B.偏小    C.没有影响

②下列实验操作，正确的有______（单选）。

A.柱塞上应该涂油以更好地密封气体

B.应快速推拉柱塞以避免气体与外界热交换

C.用手握住注射器推拉柱塞以使装置更加稳定

【答案】    ①. C    ②. A

【解析】

【分析】理解气体压强的特点；熟悉正确的实验操作步骤。

【详解】①[1]压力表测量的是注射器中气体的压强，同一个容器内气体压强处处相等，所以实验过程中注射器没有完全竖直对压力的测量没有影响，故C正确。

故选C。

②[2]A．柱塞上涂油是为了避免漏气，即更好地密封气体，故A正确；

B．推拉柱塞时要缓慢进行，让气体更好的与空气进行热交换，避免引起气体温度的变化，故B错误；

C．用手握住注射器会改变注射器内气体的温度，故C错误。

故选A。

19. 如图1所示，上端封闭、下端开口且粗细均匀的玻璃管长度，将其从水银面上方竖直向下缓慢插入水银中。发现管内水银面与管壁接触的位置向下弯曲，致玻璃管内水银面形成凸液面，如图2所示。当玻璃管恰好全部插入水银时，管内、外水银面的高度差为h，此时作用于管的竖直向下压力大小为。已知大气压强，玻璃管横截面积大小，玻璃管质量，环境温度为常温且恒定。

（1）图2所示水银面说明水银能否浸润玻璃？插入过程中，管内气体吸热还是放热？

（2）求高度差h：

（3）求撤去压力F的瞬间，玻璃管的加速度大小。

【答案】（1）水银不浸润玻璃，放热；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）根据题意，由图2可知，水银不浸润玻璃，插入过程中，温度不变，气体内能不变，把玻璃管压入水面过程中，气体压强变大，体积减小，外界对气体做功，由热力学第一定律可知，气体放热。

（2）根据题意可知，插入过程等温变化，则有

又有

解得

（3）根据题意，撤去瞬间，由牛顿第二定律有

解得

20. 如图1是组合玩具实物图，该玩具主要配件有小车、弹射器、三连环、滑跃板及部分直线轨道等。如图2为该玩具的轨道结构示意图，其中三连环是三个半径不同圆轨道I、Ⅱ、Ⅲ组成，且三个圆轨道平滑连接但不重叠。其圆心分别为O1、O2、O3，半径分别为R1=20cm、R2=15cm、R3=10cm，OA、AC为光滑水平轨道，滑跃板CD为足够长的粗糙倾斜轨道，轨道与水平面夹角θ可调（0≤θ<90°）。某次游戏中弹射器将小车自O点以一定初速度弹出，小车先后通过圆轨道I、Ⅱ、Ⅲ后冲上滑跃板。小车可视为质点，其质量m=0.1kg，与滑跃板CD间动摩擦因， 其它阻力均不计，轨道各部分平滑连接，g取10m/s2。

（1）求小车通过圆轨道I最高点B的最小速度vB；

（2）改变弹射器对小车的冲量，小车均能通过三连环，求小车通过圆轨道Ⅲ最低点A时受到轨道的支持力与弹射器对小车冲量的关系；

（3）若小车恰好能够通过三连环，为确保小车整个运动过程均不脱离轨道，分析滑跃板CD与水平面间夹角θ的取值范围。（可用三角函数表示）

【答案】（1）；（2） （N）；（3）

【解析】

【分析】

【详解】（1）若能通过圆轨道O1最高点，必然能够通过其他圆轨道，故需满足

解得

（2）根据机械能守恒可知小车运动至A点与被弹出时初速度相同，故有

小车运动至圆轨道O3最低点A时，根据牛顿第二定律有

解得

（N）

由（1）可得为确保小车通过三连环不脱离轨道，需满足

根据动能定理有

解得

，

故∶轨道对小车作用力与弹射器对小车冲量的关系为

（N）（）

（3）由（1）可得小车恰好通过三连环则有

①当时，满足，小车冲上滑越板轨道CD后不再下滑，符合题目要求；

②假设小车自B点冲上滑跃板轨道CD最大距离为L，根据动能定理有

解得

在滑跃板轨道CD上往返克服摩擦力做功

可知增大，W减小，若要不脱离轨道，返回三连环时不能超过圆轨道O3圆心等高位置，根据动能定理有

解得

故当时，小车往返运动最终静止于C点，综上所述当时小车不脱离轨道。

21. 如图所示，竖直面内两个同转轮M和N，边镶嵌导体圆环且各镶有一条长为l的金属转动半径。两轮均可绕各门金属转轴无摩擦转动。两轮边缘通过电用导线AC连接，两转轴通过电刷用导线DF连接。N有一同轴绝缘内轮，其上绕有轻绳可用于提升重物J。整个装置处在方向垂直纸面向里的磁感应强度大小为B的匀强磁场中。两转轮的金属转半径的电阻均为R，其余电阻不计；重物J质量为m，两金属转动半径的质量忽略不计。

（1）若N内轮上未挂重物，初始时N不动。M以角速度ω0顺时针转动，求回路电流大小及N的转动方向；

（2）若N内轮上未挂重物，初始时N不动。在M转过θ角的过程中，通过导线的电量为q，求此过程中转过的角度；

（3）若M保持恒定角速度ω1转动，N作为电动机提升重物J。N最终以ω2稳定转动，求稳定时为保持M以ω1转动所需的外力功率P0及J向上运动的速度。

【答案】（1），顺时针转动；（2）；（3），

【解析】

【详解】（1）转轮M产生的动生电动势为

则回路中产生的电流为

联立得

根据左手定则可知，转轮N顺时针转动

（2）根据电荷量与电流的关系可得

由闭合电路中欧姆定律可得

转轮M在此过程中产生的动生电动势为

联立得

（3）使转轮M匀速转动需输入功率为

转轮M在转动过程中产生动生电动势为

转轮M和转轮N在转动过程中整个回路中产生的合动生电动势为

由闭合电路中欧姆定律可得，电路中的总电流为

联立得

两转轮的金属转半径消耗的功率为

得

根据

故

【点睛】注意人手转动M的功率转化成了电路消耗的功率以及重物上升消耗的功率。M和N同时转动时，产生的动生电动势会有叠加效应。

22. 如图1所示是一个电子检测装置的示意图，两块长度为d且平行正对的金属板M、N相距为d，板间加有如图2所示的交变电压。M、N右侧区域存在垂直纸面向里且范围足够大的匀强磁场。N右侧边缘。O点正下方存在着长度足够长的收集板，收集板通过电流表与大地相连。M、N左端连线中点处有一粒子源S，它沿两板间中轴线方向持续均匀射出速度为、质量为m、电荷量为的电子。已知交变电压最大值，匀强磁场磁感应强度，S在单位时间内发射的电子数为n，交变电压周期，电子打到两极板即被吸收，不计电子重力。求：

（1）时刻进入极板间的电子打在收集板的位置离收集板顶端O点的距离；

（2）收集板上能被电子打到的区域长度

（3）若题给条件下电流表有确定示数，求通过电流表的电流I；

（4）若电子射入的速度范围为，试推导通过电流表的电流i与v的关系式。

【答案】（1）；（2）；（3）；（4）见解析

【解析】

【详解】（1）时刻，电子在电场中不偏转，直接进入磁场

电子打在收集板的位置离收集板顶端的距离处位置       

（2）射入磁场的粒子速度为，它在磁场中圆弧对应的弦长为

即只要射出磁场，粒子向下打到的点的距离恒等于，收集板上能被电子打到的区域长度也等于；

（3）粒子竖直方向的偏移量表达式为

电压为

则恰好射出对应时候，对应的电压值

即

所以电流值为

（4）设不同速度对应偏移量时候对应的电压为

得出