2024届山东省济宁市高三上学期1月期末考试 物理 解析版

这是一份2024届山东省济宁市高三上学期1月期末考试 物理 解析版，共31页。
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。认真核对条形码上的姓名、考生号和座号，并将条形码粘贴在指定位置上。
2．选择题答案必须使用2B铅笔（按填涂样例）正确填涂；非选择题答案必须使用0.5mm黑色签字笔书写，字体工整，笔迹清楚。
3．请按照题号在各题目的答题区域内答题，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试卷上答题无效；保持卡面清洁，不折叠、不破损。
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1. 某同学猜想影响流体阻力因素有三种，分别是物体相对于流体的速度、物体的横截面积和物体的形状。现在要设计实验验证猜想，应该采用下列哪种研究方法（ ）
A. 微元法B. 放大法
C. 极限思想D. 控制变量法
2. 如图甲所示为电容传感器式计算机键盘的结构简图，每个键下面都有相互平行的活动金属片和固定金属片组成的平行板电容器，两金属片间有空气间隙，每个键内部电路如图乙所示。在按键的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 电容器的电容减小
B. 电容器的电量减小
C. 图乙中电流从b流向a
D. 电容器极板间的电场强度不变
3. 如图甲所示为磁电式电流表的结构简图，线圈绕在一个与指针、转轴相连的铝框骨架上，蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布，同一圆周上磁感应强度大小处处相等，如图乙所示。当线圈通以如图乙所示方向电流时，下列说法正确的是（ ）

A. 蹄形磁铁和铁芯间磁场为匀强磁场
B. 线圈转动过程中受到的安培力始终与线框平面垂直
C. 线圈将按逆时针方向（正视）转动
D. 增加线圈匝数会增大电流表的量程
4. 排球比赛中，运动员在A处水平发球，对方一传在B处垫球过网，排球经最高点C运动到D处，轨迹如图所示。已知A与C、B与D分别在同一水平线上，A、D在同一竖直线上，不计空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A. 排球从A运动到B与从B运动到D的时间相等
B. 对方一传垫球前后重力的瞬时功率大小相等
C. 排球在A点与在C点的速度大小相等
D. 排球从B运动到D的过程中，在B、D两点动量相同
5. 2023年12月20日，中国工程院等单位在北京发布2023全球十大工程成就及《全球工程前沿2023》报告，中国空间站为2023全球十大工程成就之一。中国空间站在距地面h的圆形轨道上运行，其运行方向如图所示。已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，忽略地球的自转，将地球视为质量分布均匀的球体。则空间站相邻两次经过地球赤道上空的时间间隔为（ ）
A. B.
C. D.
6. 如图所示为长度相同、平行硬质通电直导线a、b的截面图。a导线放置在O点正下方的粗糙水平地面上，b导线通过绝缘细线悬挂于O点，且。开始时，a导线通以垂直纸面向里的恒定电流，b导线静止于实线位置。现将b导线中的电流缓慢增加，b导线缓慢移动到虚线位置再次静止。通电直导线的粗细可忽略不计，b导线移动过程中a导线始终保持静止且两导线保持平行。下列说法正确的是（ ）
A. b导线中的电流方向垂直纸面向里
B. b导线在实线位置时所受安培力方向与Ob垂直
C. a导线对地面的压力逐渐增大
D. b导线缓慢移动的过程中，细线对b导线的拉力逐渐变大
7. 在如图所示的电路中，三个定值电阻的阻值分别为，，在a、b两端输入正弦式交变电流，电压的表达式为。已知理想变压器原、副线圈的匝数比为4:1。当开关S闭合后，下列说法正确的是（ ）
A. R2两端的电压为4.8V
B. 电阻R1、R2消耗的功率之比为1:16
C. 变压器输入功率为19.2W
D. 流过电阻R2电流的频率为100Hz
8. “抖空竹”是中国传统的体育活动之一。现将抖空竹中的一个变化过程简化成如图所示模型：不可伸长的轻绳系于两根轻杆的端点位置，左、右手分别握住两根轻杆的另一端，一定质量的空竹架在轻绳上。接下来做出如下动作，左手抬高的同时右手放低，使绳的两个端点沿竖直面内等腰梯形的两个腰（梯形的上下底水平）匀速移动，即两端点分别自A、C两点，沿AB、CD以同样大小的速度匀速移动，忽略摩擦力及空气阻力的影响，则在变化过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 左右两绳的夹角增大
B. 左右两绳的夹角减少
C. 轻绳的张力变大
D. 轻绳的张力大小不变
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9. 水平地面上有相距6m的A、B两固定挡板，物块（视为质点）以8m/s紧靠A挡板出发，在A、B两挡板间做加速度大小不变的往复运动。物块每次与挡板碰撞后将以原速率弹回，最终停在距B挡板4m处且与A挡板只碰撞一次，碰撞时间忽略不计。物块运动的时间可能是（ ）
A. 3.5sB. 4sC. 5sD. 5.5s
10. 如图所示，在正六边形的三个顶点A、、上分别固定电荷量为、、的点电荷。关于三个点电荷形成的电场，下列说法正确的是（ ）
A. O点的电场强度大于D点的电场强度
B. F点和B点的电场强度相同
C. F点和B点的电势相等
D. 带负电小球沿OA从O点移到A点过程中，电势能一直减少
11. 如图所示，间距分别为l和2l平行光滑导轨固定在水平面上，两导轨分别处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小分别为B1和B2，且。在导轨上分别放置两个长度与导轨间距相等，材质和粗细相同的导体棒。现给左侧导体棒一沿导轨向右的水平初速度，已知导轨足够长且电阻不计，两导体棒与导轨始终垂直并接触良好，左侧导体棒始终未运动到右侧导轨，则以下所描绘两导体棒的速度、加速度和感应电流随时间变化的图像可能正确的是（ ）

A. B.
C. D.
12. 某网球以大小为v0的速度竖直向上抛出，落回出发点的速度大小为v1。网球的速度随时间变化关系如图所示，若空气阻力大小与网球速率成正比，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A. 下降过程中网球处于超重状态
B. 网球上升、下降过程所受阻力的冲量大小相等
C. 网球上升过程克服阻力做功等于下降过程克服阻力做功
D. 网球从抛出到落回出发点所用的时间
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13. 某实验小组采用如图甲所示的实验装置做“验证动量守恒定律”实验。在水平桌面上放置气垫导轨，导轨上安装光电计时器1和光电计时器2，两完全相同遮光片分别固定在滑块A、B上，沿运动方向的宽度相同，实验过程如下：
①接通气源并调节气垫导轨成水平状态；
②轻推滑块A，测得滑块A通过光电计时器1的遮光时间为；
③滑块A与静止的滑块B相碰后，滑块B向右运动通过光电计时器2的遮光时间为，滑块A反弹经过光电计时器1的遮光时间为。
（1）实验中两滑块碰撞后滑块A反向运动，则滑块A的质量应_______（填“大于”或“等于”或“小于”）滑块B的质量；
（2）用螺旋测微器测量遮光片的宽度，如图乙所示，读数应为________mm；
（3）若滑块A、B碰撞过程为弹性碰撞，应满足的关系式为________。（利用题中所给物理量的符号表示）
14. 某学习小组测量一电池组的电动势和内阻，他们找到了如下的实验器材：
电池组（电动势约为3.0V，内阻约为1Ω）；
灵敏电流计G（满偏电流，内阻）；
定值电阻，定值电阻，变阻箱R；
开关，导线若干。
学习小组研究器材，思考讨论后确定了如下的实验方案，设计了如图甲所示的电路图。
（1）在实验设计中，灵敏电流计与定值电阻R2串联改装成一个量程为3V的电压表，则定值电阻R2的阻值应为______Ω；
（2）采集灵敏电流计的读数I和变阻箱的读数R，作出了如图乙所示的图像。已知电源中的电流远大于灵敏电流计中的电流，图线的斜率为k，纵截距为b，则测得电池组的电动势为_____________，内阻为_____________；（用题目中所给的字母表示）
（3）电池组电动势的测量值与真实值相比___________。（填“偏大”或“相等”或“偏小”）
15. 某研究团队的实验证实超导态“分段费米面”科研成果入选2022年度“中国科学十大进展”。如图甲所示，超导体圆环半径为r，常温下电阻为R，圆环的环横截面半径远小于圆环半径，钕磁铁沿圆环轴线从上到下穿过。沿圆环轴线方向的磁感应强度分量By随时间变化的情况如图乙所示（已作简化处理）。求：
（1）0~2t0时间内和5t0~6t0时间内圆环中产生的感应电动势的大小E1和E2；
（2）0~6t0时间内圆环产生的焦耳热Q。
16. 如图所示，小环A套在粗糙的水平杆KO上，小球B通过细线分别与小环和竖直轴相连，A、B间细线长为L1=0.5m，与竖直方向的夹角，B、P间细线水平，长为L2=0.2m，整个装置可绕竖直轴转动。已知小环A和小球B均可视为质点，小环A的质量为mA=0.6kg，小球B的质量为mB=0.4kg，，，取，在以下两问中，小环A与杆均未发生相对滑动。求：
（1）装置匀速转动的角速度为时，小环A受到摩擦力的大小f1；
（2）小环A受到摩擦力的大小为时，B、P间细线张力的大小。
17. 如图所示，一无弹性的轻绳一端悬挂于O点，另一端拴接一可视为质点的小球，小球的右侧有一放在光滑水平面上的木板C，在木板上从左向右依次放有A、B两个可视为质点的滑块。开始时该装置均处于静止状态，现把小球拉到水平位置由静止释放（轻绳刚好绷紧），小球摆到最低点时恰好与A发生弹性正撞，碰撞时间极短，最终滑块A、B均未从木板C上滑下，且滑块A、B也未发生碰撞。已知小球的质量为3m，绳长为L，滑块A的质量为3m，滑块B的质量为m，木板C的质量为m，两滑块与木板C之间的动摩擦因数均为μ，重力加速度为g，求：
（1）小球与滑块A相碰后瞬间，滑块A的速度大小；
（2）整个过程中，系统因摩擦而产生的热量；
（3）从滑块A开始运动到滑块A与木板恰好保持相对静止时所用的时间；
（4）开始时，滑块A、B之间的最小距离。

18. 如图甲所示，三维坐标系中yOz平面的右侧存在平行于z轴且呈周期性变化的磁场（图中未画出）和沿y轴正方向的匀强电场。将一质量为m、电荷量为q的带正电液滴从xOy平面内的P点沿x轴正方向水平抛出，P点的坐标为（-2L，L，0），液滴第一次经过x轴时恰好经过O点。已知电场强度大小，从液滴经过O点时为t=0时刻，磁感应强度随时间的变化关系如图乙所示（当磁场方向沿z轴负方向时磁感应强度为正），，重力加速度大小为g。求：
（1）液滴经过O点的速度v；
（2）液滴从第一次经过x轴到第二次经过x轴所用的时间t；
（3）液滴从第二次经过x轴到第三次经过x轴的过程中，离x轴的最远距离H；
（4）液滴第n次经过x轴时，x轴上的坐标xn。
2023～2024学年度第一学期高三质量检测
物理试题
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。认真核对条形码上的姓名、考生号和座号，并将条形码粘贴在指定位置上。
2．选择题答案必须使用2B铅笔（按填涂样例）正确填涂；非选择题答案必须使用0.5mm黑色签字笔书写，字体工整，笔迹清楚。
3．请按照题号在各题目的答题区域内答题，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试卷上答题无效；保持卡面清洁，不折叠、不破损。
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1. 某同学猜想影响流体阻力的因素有三种，分别是物体相对于流体的速度、物体的横截面积和物体的形状。现在要设计实验验证猜想，应该采用下列哪种研究方法（ ）
A. 微元法B. 放大法
C. 极限思想D. 控制变量法
【答案】D
【解析】
【详解】物理学中对多因素的问题，常常采用控制变量的方法，把多因素问题转换成单因素问题。
故选D。
2. 如图甲所示为电容传感器式计算机键盘的结构简图，每个键下面都有相互平行的活动金属片和固定金属片组成的平行板电容器，两金属片间有空气间隙，每个键内部电路如图乙所示。在按键的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 电容器的电容减小
B. 电容器的电量减小
C. 图乙中电流从b流向a
D. 电容器极板间的电场强度不变
【答案】C
【解析】
【详解】ABC．在按键的过程中，电容器两板间距d减小，则由
可知，电容器的电容C增大，两板电压U一定，根据
Q=CU
可知电容器的电量Q增加，电容器充电，则图乙中电流从b流向a，选项C正确，AB错误；
D．电容器两板间距d减小，两板电压U一定，极板间的电场强度
变大，选项D错误。
故选C。
3. 如图甲所示为磁电式电流表的结构简图，线圈绕在一个与指针、转轴相连的铝框骨架上，蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布，同一圆周上磁感应强度大小处处相等，如图乙所示。当线圈通以如图乙所示方向电流时，下列说法正确的是（ ）

A. 蹄形磁铁和铁芯间的磁场为匀强磁场
B. 线圈转动过程中受到的安培力始终与线框平面垂直
C. 线圈将按逆时针方向（正视）转动
D. 增加线圈匝数会增大电流表量程
【答案】B
【解析】
【详解】A．蹄形磁铁和铁芯间的不同点的磁场方向并不是相同，不是匀强磁场，故A错误；
B．根据左手定则可知，线圈转动过程中受到的安培力始终与线框平面垂直，故B正确；
C．由左手定则可知，两导线受到的安培力大小相等、方向相反，左侧导线受到的安培力向上，右侧导线受到的安培力向下，则线圈按顺时针方向（正视）转动，故C错误；
D．增加线圈匝数，会使得在相同电流情况下线圈所受安培力增大，则电流表的量程减小，故D错误。
故选B。
4. 排球比赛中，运动员在A处水平发球，对方一传在B处垫球过网，排球经最高点C运动到D处，轨迹如图所示。已知A与C、B与D分别在同一水平线上，A、D在同一竖直线上，不计空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A. 排球从A运动到B与从B运动到D的时间相等
B. 对方一传垫球前后重力的瞬时功率大小相等
C. 排球在A点与在C点的速度大小相等
D. 排球从B运动到D的过程中，在B、D两点动量相同
【答案】B
【解析】
【详解】A．排球B到D可看做两段平抛运动，其竖直高度与从A到B的竖直高度相同，根据
则从B运动到D的时间等于从A运动到B的时间的2倍，选项A错误；
B．对方一传垫球前后球下降和上升的竖直高度相等，则竖直速度大小相等，根据
P=mgvy
可知，重力的瞬时功率大小相等，选项B正确；
C．排球在A点的速度
在C点的速度大小
则选项C错误；
D．排球从B运动到D的过程中，在B、D两点速度大小相同，但是方向不同，则根据
p=mv
可知，排球在B、D两点动量大小相同，方向不同，选项D错误。
故选B。
5. 2023年12月20日，中国工程院等单位在北京发布2023全球十大工程成就及《全球工程前沿2023》报告，中国空间站为2023全球十大工程成就之一。中国空间站在距地面h的圆形轨道上运行，其运行方向如图所示。已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，忽略地球的自转，将地球视为质量分布均匀的球体。则空间站相邻两次经过地球赤道上空的时间间隔为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】根据
，
空间站相邻两次经过地球赤道上空的时间间隔为
得
故选B。
6. 如图所示为长度相同、平行硬质通电直导线a、b的截面图。a导线放置在O点正下方的粗糙水平地面上，b导线通过绝缘细线悬挂于O点，且。开始时，a导线通以垂直纸面向里的恒定电流，b导线静止于实线位置。现将b导线中的电流缓慢增加，b导线缓慢移动到虚线位置再次静止。通电直导线的粗细可忽略不计，b导线移动过程中a导线始终保持静止且两导线保持平行。下列说法正确的是（ ）
A. b导线中的电流方向垂直纸面向里
B. b导线在实线位置时所受安培力的方向与Ob垂直
C. a导线对地面的压力逐渐增大
D. b导线缓慢移动的过程中，细线对b导线的拉力逐渐变大
【答案】C
【解析】
【详解】A．对导线b受力分析，a、b导线间为斥力时b导线才能平衡，根据“同向电流吸引，反向电流排斥” ，可知b中的电流方向为垂直纸面向外，故A错误；
B．导线b所受安培力方向沿ab连线斜向左上，因为Oa=Ob，所以安培力不可能与拉力方向垂直，故B错误；
D．b导线受力分析如图所示，△Oab与力的矢量三角形相似，有
不变，而Ob长度也不变，所以拉力T也不变，故D错误；
C．将ab导线看作一个整体，竖直方向：整体的的重力不变，拉力不变，拉力与竖直方向夹角变小，所以拉力竖直方向分力变小，所以支持力变大，由牛顿第三定律可得，a导线对地面的压力变大，故C正确。
故选C。
7. 在如图所示的电路中，三个定值电阻的阻值分别为，，在a、b两端输入正弦式交变电流，电压的表达式为。已知理想变压器原、副线圈的匝数比为4:1。当开关S闭合后，下列说法正确的是（ ）
A. R2两端的电压为4.8V
B. 电阻R1、R2消耗的功率之比为1:16
C. 变压器的输入功率为19.2W
D. 流过电阻R2电流的频率为100Hz
【答案】A
【解析】
【详解】A．电源电压的有效值为
、的并联电阻为
根据理想变压器原副线圈电压、电流与线圈匝数的关系
，
原线圈两端的电压为
副线圈两端的电压为
解得
，，，
故A正确；
B．电阻R1消耗的功率为
电阻R2消耗的功率为
电阻R1、R2消耗的功率之比为
故B错误；
C．变压器的输入功率为
故C错误；
D．变压器不改变电流的频率，流过电阻R2电流的频率为
故D错误。
故选A。
8. “抖空竹”是中国传统的体育活动之一。现将抖空竹中的一个变化过程简化成如图所示模型：不可伸长的轻绳系于两根轻杆的端点位置，左、右手分别握住两根轻杆的另一端，一定质量的空竹架在轻绳上。接下来做出如下动作，左手抬高的同时右手放低，使绳的两个端点沿竖直面内等腰梯形的两个腰（梯形的上下底水平）匀速移动，即两端点分别自A、C两点，沿AB、CD以同样大小的速度匀速移动，忽略摩擦力及空气阻力的影响，则在变化过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 左右两绳的夹角增大
B. 左右两绳的夹角减少
C. 轻绳张力变大
D. 轻绳的张力大小不变
【答案】D
【解析】
【详解】对空竹受力分析，同一根绳子拉力处处相等，所以
在水平方向空竹
共点力平衡，设F1与水平方向的夹角为，F2与水平方向的夹角为，有
所以
α=β
所以两根绳与竖直方向的夹角相等为，则
解得
两端点沿AB、CD以同一速度匀速移动，移动的过程有的位移大小相等，两端点在水平方向上的距离不变，所以不变，从而得出F1和F2均不变，且两者大小相等， 故ABC错误，D正确。
故选D。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9. 水平地面上有相距6m的A、B两固定挡板，物块（视为质点）以8m/s紧靠A挡板出发，在A、B两挡板间做加速度大小不变的往复运动。物块每次与挡板碰撞后将以原速率弹回，最终停在距B挡板4m处且与A挡板只碰撞一次，碰撞时间忽略不计。物块运动的时间可能是（ ）
A. 3.5sB. 4sC. 5sD. 5.5s
【答案】AD
【解析】
【详解】物块以8m/s速度紧靠A出发，物块最终停在距B板4m处且和A挡板只碰撞了一次，故路程可能为14m，也可能为22m，物体每次与挡板碰撞后都是原速率返回，可以将整个过程等效为匀减速直线运动，根据平均速度公式，有
解得
3.5s或5.5s
故选AD。
10. 如图所示，在正六边形的三个顶点A、、上分别固定电荷量为、、的点电荷。关于三个点电荷形成的电场，下列说法正确的是（ ）
A. O点的电场强度大于D点的电场强度
B. F点和B点的电场强度相同
C. F点和B点电势相等
D. 带负电小球沿OA从O点移到A点过程中，电势能一直减少
【答案】ACD
【解析】
【详解】A．设正六边形的边长为，O点的电场强度为
D点的电场强度为
故A正确；
B．根据对称性可知F点和B点电场强度大小相等，方向不同，故B错误；
C．根据对称性可知，两负点电荷在F点和B点的电势相等，F点、B点与正点电荷的距离相等，则正点电荷在F点和B点的电势相等，故F点和B点的电势相等，故C正确；
D．根据场强的叠加可知，OA连线上电场强度沿方向，则小球受到的电场力沿方向，带负电小球沿OA从O点移到A点过程中，电场力做正功，电势能一直减少，故D正确。
故选ACD。
11. 如图所示，间距分别为l和2l的平行光滑导轨固定在水平面上，两导轨分别处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小分别为B1和B2，且。在导轨上分别放置两个长度与导轨间距相等，材质和粗细相同的导体棒。现给左侧导体棒一沿导轨向右的水平初速度，已知导轨足够长且电阻不计，两导体棒与导轨始终垂直并接触良好，左侧导体棒始终未运动到右侧导轨，则以下所描绘两导体棒的速度、加速度和感应电流随时间变化的图像可能正确的是（ ）

A. B.
C. D.
【答案】AD
【解析】
【详解】AB．设回路的总电阻为R，左侧导体棒的质量为m，右侧导体棒的质量为2m，左侧导体棒的速度为v1，右侧导体棒的速度为v2，回路中的感应电动势为
当两导体棒速度相等时，回路的总电动势为零，感应电流为零，两导体棒不受安培力的作用，以相同速度做匀速直线运动，对左侧棒列动量定理
解得
对右侧棒列动量定理
解得
当
即
则
故A正确，B错误；
C．感应电流
因为
所以
i-t的斜率逐渐变小，故C错误；
D．感应电流为
对导体棒受力分析可得
解得
又因为i-t的斜率逐渐变小，故D正确。
故选AD。
12. 某网球以大小为v0的速度竖直向上抛出，落回出发点的速度大小为v1。网球的速度随时间变化关系如图所示，若空气阻力大小与网球速率成正比，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A. 下降过程中网球处于超重状态
B. 网球上升、下降过程所受阻力的冲量大小相等
C. 网球上升过程克服阻力做功等于下降过程克服阻力做功
D. 网球从抛出到落回出发点所用的时间
【答案】BD
【解析】
【详解】A．根据v-t图像可知，下降过程的加速度与初速度方向相反，即竖直向下，为失重状态，故A错误；
B．小球运动的v-t图像如图所示
由于上升过程和下降过程位移大小相等，因此图中两阴影部分面积相等；因为
则f-t图像与v-t图像相似，两阴影部分的面积也相等，f-t图像t轴上方图像与坐标轴围成的面积表示上升过程的阻力的冲量大小，t轴下方图像与坐标轴围成的面积表示下降过程的阻力的冲量大小。可知上升和下降过程的阻力的冲量大小相等，B正确；
C．小球运动过程中受到的空气阻力大小与其速率成正比，因此上升过程中平均空气阻力大于下降过程中平均空气阻力，上升过程和下降过程位移大小x大小相同，根据
可知，上升过程中克服阻力做功大于下降过程克服阻力做功，C错误；
D．由B分析可知，阻力的总冲量为零，对全过程，根据动量定理
解得
故D正确。
故选BD。
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13. 某实验小组采用如图甲所示的实验装置做“验证动量守恒定律”实验。在水平桌面上放置气垫导轨，导轨上安装光电计时器1和光电计时器2，两完全相同遮光片分别固定在滑块A、B上，沿运动方向的宽度相同，实验过程如下：
①接通气源并调节气垫导轨成水平状态；
②轻推滑块A，测得滑块A通过光电计时器1的遮光时间为；
③滑块A与静止的滑块B相碰后，滑块B向右运动通过光电计时器2的遮光时间为，滑块A反弹经过光电计时器1的遮光时间为。
（1）实验中两滑块碰撞后滑块A反向运动，则滑块A的质量应_______（填“大于”或“等于”或“小于”）滑块B的质量；
（2）用螺旋测微器测量遮光片的宽度，如图乙所示，读数应为________mm；
（3）若滑块A、B碰撞过程为弹性碰撞，应满足的关系式为________。（利用题中所给物理量的符号表示）
【答案】 ①. 小于 ②. 1.146##1.145##1.147 ③.
【解析】
【详解】（1）[1]实验中滑块A与静止的滑块B相碰后，为了使滑块A反向运动，滑块A的质量应小于滑块B的质量。
（2）[2]螺旋测微器的精确值为，由图可知遮光片的宽度为
（3）[3]碰撞前A的速度大小为
碰撞后A、B的速度大小分别为
、
若滑块A、B碰撞过程为弹性碰撞，根据动量守恒可得
根据机械能守恒可得
联立可得
即
整理可得
14. 某学习小组测量一电池组的电动势和内阻，他们找到了如下的实验器材：
电池组（电动势约为3.0V，内阻约为1Ω）；
灵敏电流计G（满偏电流，内阻）；
定值电阻，定值电阻，变阻箱R；
开关，导线若干。
学习小组研究器材，思考讨论后确定了如下的实验方案，设计了如图甲所示的电路图。
（1）在实验设计中，灵敏电流计与定值电阻R2串联改装成一个量程为3V的电压表，则定值电阻R2的阻值应为______Ω；
（2）采集灵敏电流计的读数I和变阻箱的读数R，作出了如图乙所示的图像。已知电源中的电流远大于灵敏电流计中的电流，图线的斜率为k，纵截距为b，则测得电池组的电动势为_____________，内阻为_____________；（用题目中所给的字母表示）
（3）电池组电动势的测量值与真实值相比___________。（填“偏大”或“相等”或“偏小”）
【答案】 ①. 29800 ②. ③. ④. 相等
【解析】
【详解】（1）[1]定值电阻R2的阻值为
（2）[2][3]根据闭合电路欧姆定律可得
化简可得
则
解得
（3）[4]测量过程中不存在系统误差，故电池组电动势的测量值与真实值相等。
15. 某研究团队的实验证实超导态“分段费米面”科研成果入选2022年度“中国科学十大进展”。如图甲所示，超导体圆环半径为r，常温下电阻为R，圆环的环横截面半径远小于圆环半径，钕磁铁沿圆环轴线从上到下穿过。沿圆环轴线方向的磁感应强度分量By随时间变化的情况如图乙所示（已作简化处理）。求：
（1）0~2t0时间内和5t0~6t0时间内圆环中产生的感应电动势的大小E1和E2；
（2）0~6t0时间内圆环产生的焦耳热Q。
【答案】（1），；（2）
【解析】
【详解】（1）0~2t0时间内的感应电动势大小为
5t0~6t0时间内的感应电动势大小为
（2）0~2t0时间内圆环产生的焦耳热
2t0~5t0时间内圆环内磁通量不发生变化，圆环内无感应电流，不产生焦耳热，5t0~6t0时间内圆环产生的焦耳热
0~6t0时间内圆环产生的焦耳热
16. 如图所示，小环A套在粗糙的水平杆KO上，小球B通过细线分别与小环和竖直轴相连，A、B间细线长为L1=0.5m，与竖直方向的夹角，B、P间细线水平，长为L2=0.2m，整个装置可绕竖直轴转动。已知小环A和小球B均可视为质点，小环A的质量为mA=0.6kg，小球B的质量为mB=0.4kg，，，取，在以下两问中，小环A与杆均未发生相对滑动。求：
（1）装置匀速转动的角速度为时，小环A受到摩擦力的大小f1；
（2）小环A受到摩擦力的大小为时，B、P间细线张力的大小。
【答案】（1）；（2）见解析
【解析】
【详解】（1）对B，竖直方向由平衡条件得
解得
对A，由牛顿第二定律得
解得
（2）小环A受到摩擦力的大小为时。
当摩擦力向左时，对A由牛顿第二定律得
解得
对B，由牛顿第二定律得
解得B、P间细线张力的大小为
当摩擦力向右时，对A由牛顿第二定律得
解得
对B，由牛顿第二定律得
解得B、P间细线张力的大小为
17. 如图所示，一无弹性的轻绳一端悬挂于O点，另一端拴接一可视为质点的小球，小球的右侧有一放在光滑水平面上的木板C，在木板上从左向右依次放有A、B两个可视为质点的滑块。开始时该装置均处于静止状态，现把小球拉到水平位置由静止释放（轻绳刚好绷紧），小球摆到最低点时恰好与A发生弹性正撞，碰撞时间极短，最终滑块A、B均未从木板C上滑下，且滑块A、B也未发生碰撞。已知小球的质量为3m，绳长为L，滑块A的质量为3m，滑块B的质量为m，木板C的质量为m，两滑块与木板C之间的动摩擦因数均为μ，重力加速度为g，求：
（1）小球与滑块A相碰后瞬间，滑块A的速度大小；
（2）整个过程中，系统因摩擦而产生的热量；
（3）从滑块A开始运动到滑块A与木板恰好保持相对静止时所用的时间；
（4）开始时，滑块A、B之间的最小距离。

【答案】（1）；（2）；（3）；（4）
【解析】
【详解】（1）小球从开始到最低点的过程中，由动能定理得
小球与A发生弹性碰撞，由动量守恒定律和能量守恒定律得
，
解得滑块A的速度为
（2）三者最终共速时，由动量守恒定律得
由能量守恒定律得
解得
（3）在木块A开始运动到与木板C刚要保持相对静止的过程中，经分析知A、C先达到共同速度，对A由动量定理得
对C由动量定理得
联立解得
（4）此时木块A与木板C之间的相对位移为
从开始到三者共速的过程中，由能量守恒定律得
木块A、B之间的距离
解得
18. 如图甲所示，三维坐标系中yOz平面的右侧存在平行于z轴且呈周期性变化的磁场（图中未画出）和沿y轴正方向的匀强电场。将一质量为m、电荷量为q的带正电液滴从xOy平面内的P点沿x轴正方向水平抛出，P点的坐标为（-2L，L，0），液滴第一次经过x轴时恰好经过O点。已知电场强度大小，从液滴经过O点时为t=0时刻，磁感应强度随时间的变化关系如图乙所示（当磁场方向沿z轴负方向时磁感应强度为正），，重力加速度大小为g。求：
（1）液滴经过O点的速度v；
（2）液滴从第一次经过x轴到第二次经过x轴所用的时间t；
（3）液滴从第二次经过x轴到第三次经过x轴的过程中，离x轴的最远距离H；
（4）液滴第n次经过x轴时，x轴上的坐标xn。
【答案】（1），与x轴正方向的夹角为；（2）；（3）；（4）
【解析】
【详解】（1）液滴从P点到O点做平抛运动，根据平抛运动规律得，水平方向
竖直方向
则O点的速度大小
与x轴正方向的夹角正切值
解得
与x轴正方向的夹角为
（2）由题意知
则
所以液滴在复合场中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律
解得
周期
由几何关系知液滴从第一次经过x轴到第二次经过x轴时，对应的圆心角为90°，则
即液滴从第一次经过x轴到第二次经过x轴的时间
（3）当液滴处于的磁场中，同理可得运动半径
周期
液滴在磁场中从第一次经过x轴到第二次经过x轴运动轨迹如图所示
由几何关系得
解得
（4）由几何关系得
则液滴第n次经过x轴时的坐标为