浙江省杭州市2023届高三上学期教学质量检测（一模）物理试卷(含答案)

这是一份浙江省杭州市2023届高三上学期教学质量检测（一模）物理试卷(含答案)，共30页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．下列单位是电场强度单位的是( )
A.B.C.D.
2．下列关于航天领域的说法正确的是( )
A.图甲，观察王亚平在“天宫课堂”做实验时，可将她看成质点
B.图乙，“天舟四号”飞船与空间站自主对接时，可将飞船视为质点
C.图丙，“神舟十四号”飞船发射后，在研究飞船与火箭分离过程时，飞船可以看成质点
D.图丁，“问天”实验舱与空间站对接组合后，研究组合体轨迹时，组合体可视为质点
3．如图，小明同学用一束复色激光入射直角棱镜，做了光的折射实验，实验现象如图所示。则( )
A.d光不可能是入射激光
B.c光可视为复色激光
C.在玻璃中，b光的传播速度比a光的大
D.a光光子的动量比b光光子的大
4．下列说法正确的是( )
A.布朗运动就是液体分子的无规则热运动
B.气体与液体分子可以自由移动而固体分子不会发生运动
C.热力学温度升高1K和摄氏温度升高1℃对应的温度变化量相同
D.水蒸气凝结成小水珠过程中，水分子间的引力增大，斥力减小
5．智能手表通常采用无线充电方式。如图甲所示，充电基座与220V交流电源相连，智能手表放置在充电基座旁时未充电，将手表压在基座上，无需导线连接，手表便可以充电（如图乙所示）。已知充电基座与手表都内置了线圈，则( )
A.手机和基座无导线连接，所以传输能量时没有损失
B.用塑料薄膜将充电基座包裹起来，之后仍能为手表充电
C.无线充电的原理是利用基座内的线圈发射电磁波传输能量
D.充电时，基座线圈的磁场对手表线圈中的电子施加力的作用，驱使电子运动
6．2020年12月6日，嫦娥五号返回器与上升器分离，进入环月圆轨道等待阶段，准备择机返回地球。之后返回窗口打开后，返回器逐渐抬升离月高度，进入月地转移轨道（如图），于12月17日，嫦娥五号返回器携带月球样品着陆地球。下列说法正确的是( )
A.嫦娥五号返回器在环月圆轨道运行时，还受地球的引力作用
B.若嫦娥五号返回器等待阶段的环月圆轨道半径越大，则环绕速度越大
C.嫦娥五号返回器在月地转移轨道上运动时，月球样品处于超重状态
D.嫦娥五号返回器在月地转移轨道上运动时，与地球距离变小，机械能变小
7．如图为某款式双层晾衣篮。完全相同的上、下篮子由两个质地均匀的圆形钢圈穿进网布构成，两篮通过四根等长的轻绳与钢圈的四等分点相连，上篮钢圈用另外四根等长轻绳系在挂钩上。晾衣篮的有关尺寸如图所示。不装衣物时，两篮子保持水平，则( )
A.挂钩受到的拉力大小是上方某一根轻绳拉力的四倍
B.挂钩受到的拉力大小是下方某一根轻绳拉力的四倍
C.上方某一根轻绳的拉力大小是下方某一根轻绳的拉力的2.5倍
D.上方四根轻绳的拉力之和与下方四根轻绳的拉力之和大小相等
8．在自然界中，一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间辐射红外线。通过对物体辐射红外线强度分布规律的测量，能准确地测定它的表面温度，这是红外测温仪测温原理。如图为氢原子能级示意图，高能级的氢原子能辐射的红外线光子的能量最大值为1.51eV。则( )
A.大量处于第3能级的氢原子能辐射3种红外线光子
B.大量处于第5能级的氢原子能辐射3种红外线光子
C.要使氢原子辐射出的光子可被红外测温仪捕捉，至少给基态氢原子提供12.09eV能量
D.若大量氢原子辐射红外线光子，则必定不会辐射可见光光子
9．电场线的形状可以用计算机模拟，如图所示，图中A、B为模拟的两个带电小球，模拟的轻小物体（短线条）随机分布并按照电场的方向排列，已知M、N为AB中垂线上对称的两个点，P、Q分别为AB连线上的两个点，且，则下列说法正确的是( )
A.小球A的带电量少于小球B的带电量
B.P点电场强度大于Q点电场强度
C.M、N两点电场强度相同
D.P点电势高于Q点电势
10．夏天，从湖底形成的一个气泡，在缓慢上升到湖面的过程中没有破裂。若越接近水面，湖水的温度越高，大气压强没有变化，将气泡内的气体看做理想气体。则上升过程中，以下说法正确的是( )
A.气泡内气体的内能可能不变
B.气泡上升过程中可能会放热
C.气泡内气体的压强增大
D.气泡内分子单位时间内对气泡壁单位面积的撞击力变小
11．蹦极是新兴的一项户外休闲活动。如图，蹦极者站在约40米高的塔顶，把一端固定在塔顶的长橡皮绳另一端绑住身体，然后两臂伸开，从塔顶自由落下。当人体下落一段距离后，橡皮绳被拉紧，当到达最低点时橡皮绳再次弹起，人被拉起，随后又落下，这样反复多次，这就是蹦极的全过程。若空气阻力不计，橡皮绳弹力与伸长量成正比，橡皮绳弹力与人体重力相等位置为坐标原点，竖直向上为正方向，从第一次运动到最低点开始计时，则关于人体运动的位移x、速度v、加速度a、合外力F与时间t的关系图正确的是( )
A.B.
C.D.
12．充电式电动螺丝刀没有导线牵绊，使用方便。如图甲是某电动螺丝刀，图乙是其铭牌。其充电器输入电压为交流220V，通过内置变压器将电压降至5.5V，再经整流电路输出电压为直流5.0V给电池充电。充电器传输效率为90%，蓄电池充电效率为80%，一次充电充满需3h并可连续工作续航约6h。下列说法不正确的是( )
A.内置变压器的匝数比约为40:1B.工作时流过电池的电流约为0.25A
C.充电器的输入电流为0.5AD.电池充电的有效功率为1.85W
13．现代都市高楼林立，高楼出现火情需要一种高架水炮消防车。如图所示，某楼房的65m高处出现火情，高架水炮消防车正紧急灭火中。已知水炮炮口与楼房间距为15m，与地面距离为60m，水炮的出水量为，水柱刚好垂直打入受灾房间窗户。则( )
A.地面对消防车的作用力方向竖直向上
B.水炮炮口的水流速度为10m/s
C.水泵对水做功的功率约为
D.若水流垂直冲击到窗户玻璃后向四周流散，则冲力约为1500N
二、多选题
14．关于以下四张图片，下列说法正确的是（）
A.图甲所示疾驰而过的急救车使人感觉音调变化，是由于多普勒效应引起的
B.图乙所示竖直的肥皂膜看起来常常是水平彩色横纹，是由于光的衍射产生的
C.图丙所示现象说明光具有干涉的特性
D.图丁所示水中的气泡看上去特别明亮，是由于光的全反射引起的
15．2021年5月28日，中科院合肥物质科学研究院的可控核聚变装置全超导托卡马克（EAST）缔造了新的纪录，实现了可重复的1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒等离子体运行，向核聚变能源应用迈出重要一步。已知该装置内部发生的核反应方程为：，已知、、和的质量分别为2.0141u、3.0161u、4.0026u和1.0087u，1u相当于931.5MeV，则下列说法中正确的是( )
A.该反应属于α衰变
B.该反应中生成物的总质量小于反应物的总质量
C.该反应过程中释放的能量约为17.6MeV
D.该反应中反应物的结合能之和大于生成物的结合能之和
16．一列简谐横波在时的波形图如图甲所示，P是介质中的质点，图乙是质点Р的振动图像。已知该波在该介质中的传播速度为10m/s，则( )
A.该波沿x轴负方向传播
B.再经过0.9s，质点P通过的路程为30cm
C.时刻质点P离开平衡位置的位移
D.质点P的平衡位置坐标为
三、实验题
17．某学习小组在做“探究小车速度随时间变化的规律”实验后，利用数码相机的连拍功能研究小车从斜面上滑下的运动。如图甲所示，将小车从斜轨上由静止释放，将数码相机放在较远处对小车进行连拍，设置每0.12s拍一张照片，得到如图乙所示的照片。现测得连拍照片中，位置A~K到位置A的距离分别如下表所示。
(1)现测得铝制轨道在照片中的长度为，实际长度测量如图丙所示（轨道的端点在图中的箭头所示处），其长度为_____cm；
(2)根据以上信息，可求得小车运动到位置E处时的速度大小_____m/s（保留两位有效数字）；
(3)现用相同的方法求得其它各个位置的速度大小，并以位置A处为计时起点，在坐标纸上描绘了部分数据点（如图丁）。请在图中描出位置E的速度信息并画出小车速度随时间变化的图像，知小车的加速度大小_____m/s2（保留两位有效数字）。
(4)完成上述实验之后，该学习小组利用光电门与数字计时器测量了小车滑过轨道中点的瞬时速度。选用了甲、乙、丙三种宽度分别为5.00cm、3.00cm、1.00cm的遮光板，则利用_____（选填“甲”、“乙”或“丙”）遮光板测得的结果最接近小车的瞬时速度。
18．小明同学猜想影响导体电阻的因素可能有导体的长度、横截面积及材料等。为论证自己的猜想并定量研究导体电阻与相关因素的关系，找来如图甲所示仪器。图中电表内阻对电路的影响不计；木板上固定了四段金属丝，三段为镍铬合金丝，DE段为铁丝。AB、BC段相比，横截面积相同，长度之比；BC、CD段相比，长度相同，横截面积之比；BC、DE段相比，除材料不同，长度、横截面积均相同。
(1)若要研究导体电阻是否与横截面积有关，须选择和______（选填或DE）______两段金属丝研究。
(2)现已完成部分电路连接，若要用电压表测量BC段金属丝两端电压，试在图甲中画出曲线代替导线完成电路图连接。
(3)完成上述实验之后，该同学进一步测量了镍铬合金的电阻率。先用游标卡尺测量BC段金属丝的直径D，如图乙所示，则直径______mm。
(4)完成上述步骤之后，将电压表一端接在B点，另一端接在BC段金属丝的P点（图中未画出），测出电压U，同时测出PB之间的距离d、改变P点位置多次测量，获得一系列U、d数据并画出图像，测算出图像的斜率为k。为测出镍铬合金的电阻率，你觉得还要测量的物理量是_____，计算电阻率的表达式为_______（选用题中涉及的物理量和加测的物理量表示）。
四、计算题
19．如图甲，目前高速公路收费处，有ETC通道和人工通道。在ETC收费通道，车主只要在车辆前挡风玻璃上安装感应卡并预存费用，通过收费站时便不用人工缴费，也无须停车，高速通行费将从卡中自动扣除，即能够实现自动收费。如图乙，假设一辆汽车以正常行驶速度朝收费站沿直线行驶，如果过ETC通道，需要在距收费站中心线前匀减速至，然后以该速度匀速行驶一段距离到达中心线后，再匀加速至正常行驶；如果过人工收费通道，汽车以开始减速，需要恰好在中心线处匀减速至零，经过缴费后，再匀加速至正常行驶。设汽车在匀减速和匀加速过程中的加速度大小均为，求：
(1)汽车通过人工收费通道，从减速开始，到收费后加速至，总共通过的路程和所需时间是多少？
(2)若汽车通过ETC通道比人工收费通道节约时间，求汽车在ETC通道匀速行驶的距离。
20．如图所示，光滑曲线轨道BC分别与竖直轨道AB、粗糙水平地面CD平滑连接，CD右端与光滑半圆轨道DE平滑连接，半圆轨道直径为2R。CD长为，竖直轨道的最高点A与地面高度差。质量为m的小滑块P从A点静止释放，之后在D点与静止放置在该处的小滑块Q发生碰撞，碰撞过程机械能损失不计。已知小滑块Q的质量也为m，物体Q被撞后的瞬间对轨道的压力突然增大了2mg。已知重力加速度为g。
(1)求水平轨道的动摩擦因数μ；
(2)如果小滑块P的质量变为（k为正数），如果要求小滑块Q在半圆轨道DE段运动过程中没有脱离圆弧（设碰撞后P立即拿走，不发生两次碰撞），求k的取值范围；
(3)在第(2)问中，发现小滑块Q经过E点落到曲线轨道BC上任意一点的动能均与落到C点的动能相同，以D点为坐标原点，向右为x轴、向上为y轴建立坐标系，求曲线轨道BC在坐标系中的方程（写成的形式）。
21．如图甲所示，在倾角为的光滑斜面上，有一质量为矩形金属导体框ACDE，其中AC、DE长为，电阻均为；AE、CD足够长且电阻不计，AC与斜面底边平行。另外有一导体棒MN质量为，长为，电阻也为，平行于AC放置在导体框上，其上方有两个垂直斜面的立柱阻挡，导体棒MN与导体框间的动摩擦因数，在MN下方存在垂直斜面向上、磁感应强度的匀强磁场，MN上方（含MN处）存在沿斜面向上、大小也为的匀强磁场。时刻在DE边给导体框施加一个沿斜面向上的拉力F，导体框在向上运动过程中，测得导体棒MN两端电压随时间变化关系如图乙所示，经过2s后撤去拉力，此过程中拉力做功。导体棒MN始终与导体框垂直且紧靠立柱。求：
(1)前2s内金属导体框的加速度大小；
(2)前2s内拉力F与时间t的变化关系；
(3)在拉力作用这段时间内，棒MN产生的焦耳热。
22．东方超环，俗称“人造小太阳”，是中国科学院自主研制的磁约束核聚变实验装置。该装置需要将加速到较高速度的离子束变成中性粒子束，没有被中性化的高速带电离子需要利用“偏转系统”将带电离子从粒子束中剥离出来。假设“偏转系统”的原理如图所示，均匀分布的混合粒子束先以相同的速度通过加有电压的两极板间，再进入偏转磁场Ⅱ中，中性粒子继续沿原方向运动，被接收器接收；未被中性化的带电粒子一部分打到下极板被吸收后不可再被利用，剩下的进入磁场Ⅱ后发生偏转，被吞噬板吞噬后可以再利用。已知粒子带正电、电荷量为q，质量为m，两极板间电压U可以调节，间距为d，极板长度为，吞噬板长度为2d，极板间施加一垂直于纸面向里的匀强磁场Ⅰ，磁感应强度为，带电粒子和中性粒子的重力可忽略不计，不考虑混合粒子间的相互作用。
(1)当电压时，恰好没有粒子进入磁场Ⅱ，求混合粒子束进入极板间的初速度等于多少？若要使所有的粒子都进入磁场Ⅱ，则板间电压为多少？
(2)若所加的电压在内小幅波动，且，此时带电粒子在极板间的运动可以近似看成类平抛运动。则进入磁场Ⅱ的带电粒子数目占总带电粒子数目的比例至少多少？
(3)在(2)的条件下，若电压小幅波动是随时间线性变化的，规律如图乙所示，变化周期为T，偏转磁场边界足够大。要求所有进入磁场Ⅱ的粒子最终全部被吞噬板吞噬，求偏转磁场Ⅱ的磁感应强度满足的条件？已知粒子束单位时间有N个粒子进入两极板间，中性化的转化效率为50%，磁场Ⅱ磁感应强度取最大情况下，取下极板右端点为坐标原点，以向下为正方向建立x坐标，如甲图所示，求一个周期T内吞噬板上不同位置处吞噬到的粒子数密度λ（单位长度的粒子数）。
参考答案
1．答案：C
解析：A.无意义，A错误；
B.由
可知力的单位，B错误；
C.由
可知是电场强度的单位，C正确；
D.由
可知是电势的单位，D错误；
故选C。
2．答案：D
解析：A.观察王亚平在“天宫课堂”做实验时，需观察王亚平的动作，故不能看成质点，故A错误；
B.“天舟四号”飞船与空间站自主对接时，需观察对接的方位和角度等，两物体的形状、大小不能忽略，故不能看成质点，故B错误；
C.“神舟十四号”飞船发射后，在研究飞船与火箭分离过程时，两物体的形状、大小不能忽略，故C错误；
D.研究组合体轨迹时，飞船的大小和形状可以忽略，可以看做质点，故D正确。
故选D。
3．答案：B
解析：AB.d是入射光，c是反射光，故是复色光，A错误，B正确；
C.ab的入射角β相同，折射角
根据折射定律
可知
C错误；
D.光子动量
a光折射率小因此波长大，可知a光光子的动量比b光光子的小，D错误。
故选B。
4．答案：C
解析：A.布朗运动是花粉颗粒的无规则运动，布朗运动反映了液体分子做无规则热运动，布朗运动并不是液体分子的无规则热运动，A错误；
B.一切物质的分子，包括固体物质的分子都在永不停息地做无规则的热运动，B错误；
C.根据
可知
即热力学温度升高1K和摄氏温度升高1℃对应的温度变化量相同，C正确；
D.水分子在气态下引力、斥力忽略不计，凝结成液态，分子间距减小，引力和斥力同时增大，D错误。
故选C。
5．答案：B
解析：A.充电时存在漏磁效应，所以传输能量时有损失，A错误；
B.手机充电利用的是互感原理，因此用塑料薄膜将充电基座包裹起来，之后仍能为手表充电，B正确；
C.无线充电的原理是基座内的线圈电流变化，产生变化的磁场，导致手表内部线圈中的磁通量发生改变，线圈产生感应电流，与变压器，互感器的原理相同，C错误；
D.根据上述解释，基座线圈的磁场变化产生感应电场，驱动放置在感应电场中的手表中的线圈内部的电子做定向运动，形成电流，D错误。
故选B。
6．答案：A
解析：A.虽然距离地球较远，但地球质量很大，地球对引力作用比较明显，故嫦娥五号返回器在环月圆轨道运行时，还受地球的引力作用，A正确；
B.若只考虑月球的引力，根据
解得
可知距离月球球心r越大，环绕速度越小，B错误；
C.嫦娥五号返回器在月地转移轨道上运动时，由万有引力（即重力）提供向心力，样品处于完全失重状态，C错误；
D.嫦娥五号返回器在月地转移轨道上运动时，与地球距离变小，在转移轨道上万有引力做正功，引力势能减小，动能增大，机械能守恒，D错误。
故选A。
7．答案：C
解析：A.如果上方的绳子是竖直的则挂钩受到的拉力大小是上方某一根轻绳拉力的四倍，但上方的绳子不是竖直的，A错误。
B.没有考虑上方篮子的重力，挂钩受到的拉力大小是下方某一根轻绳拉力的四倍与上方篮子的重力之和，B错误。
C.下方每一根绳子的拉力
上方分析左边这根绳子，高度为h，长度
半径
绳子与竖直方向的夹角为37°，分析可得1根绳子的拉力
可知
C正确；
D.上方四根轻绳的拉力之和的大小为2G，下方四根轻绳的拉力之和大小G，D错误；
故选C。
8．答案：B
解析：A.红外线光子能量不能超过1.51eV，第3能级向下跃迁辐射的光子能量最小值为1.89eV，超过1.51eV，故A错误；
B.第5能级跃迁到第4能级、第4能级跃迁到第3能级、第5能级跃迁到第3能级辐射的光子能量值均小于1.51eV，故B正确；
C.从基态跃迁到第4能级，再跃迁到第3能级能够辐射红外线光子，1能级到4能级需要吸收12.75eV的能量，故C错误；
D.辐射能量有可能达到可见光的能量范围（可见光的能量范围一般为），故D错误。
故选B。
9．答案：B
解析：AB.分析M点：电场线切线右上方，由场强叠加、矢量运算可得，AB为异种电荷，且A电荷在M处产生的场强大，又M距离AB两个点电荷相等，根据
可得
P点电场强度大于Q点电场强度，A错误，B正确；
C.MN两点电场大小相等，方向不同，C错误；
D.AB电荷电性未知，故无法判断电势高低，D错误；
故选B。
10．答案：D
解析：A.根据题意可知，越往上温度越高，故气泡温度升高，内能变大，故A错误。
B.气泡体积变大，外界对气体做负功，根据
可知
气泡内能增大，故气泡吸热，故B错误；
C.气泡上升
深度h减小，汽包内其他压强减小，C错误；
D.根据气体压强定义及其微观意义，气泡内气体压强减小，气泡内分子单位时间内对气泡壁单位面积的撞击力减小，故D正确。
故选D。
11．答案：C
解析：以向上为正方向，从最低点开始向上运动，合力F向上，加速度减小，速度增加，到达坐标原点，加速度为0，速度达到最大值，继续上升，加速度增大，方向向下，速度减小，到达原长位置后继续上升到达最高点再返回到原长位置，此阶段加速度为g，速度均匀减小再均匀增大，之后加速度减小，方向向下，到达坐标原点，加速度为0，速度达到最大值，继续下降，加速度增大，方向向上，速度减小直至到达最低点；
故选C。
12．答案：C
解析：A.根据变压器电压匝数关系有
A正确；
B.电池容量
解得工作电流
B正确；
D.根据
解得
D正确；
C.根据题意有
W
解得
C错误。
故选C。
13．答案：C
解析：A.消防车受到地面的支持力和摩擦力，合力斜向上，作用力斜向上，A错误；
B.水流高度差5m，竖直方向反向看成自由落体运动，解得，根据，解得，又1 s时间内的水平位移为15 m，有，解得，则合速度为，解得，B错误；
C.水泵对水做功的功率，C正确；
D.根据动量定理，故D错误。故选C。
14．答案：AD
解析：A.多普勒效应：观察者接收到的频率大于或小于波源的实际频率，音调即声音的频率，A正确；
B.竖直的肥皂膜看起来常常是水平彩色横纹，是由于光的干涉产生的，B错误；
C.泊松亮斑是光的圆斑衍射现象，C错误；
D.气泡特别明亮是光线从水射向气泡里的空气，是从光密介质到光疏介质，发生全反射，D正确。
15．答案：BC
解析：A.α衰变是一种原子核衰变成另一种原子核并伴随产生α粒子（He原子核）
β衰变是一种原子核衰变成另一种原子核并伴随产生β粒子（电子）
这叫核聚变，也叫热核反应，故A错误；
B.质量亏损：反应物的质量大于生成物的质量，B正确；
C.，C正确；
D.轻核聚变过程，生成物的结合能大于反应物的结合能，D错误。
故选BC。
16．答案：AD
解析：A.由乙图可知0.8s时P点振动方向向下，根据上下坡法，波沿负方向传播，A正确；
B.经过1个周期，质点经过的路程
经过0.5个周期，经过的路程
以上规律质点在任何位置开始都适用
经过个周期，经过的路程
以上规律质点只有在特殊位置（平衡位置、最大位移处）才适用，，此时P未处于特殊位置，B错误；
C.由图乙可知，0时刻质点P位于平衡位置，C错误；
D.根据简谐运动的表达式
当
则
即处的质点从平衡位置到5cm经历的时间
故P点振动形式传播到处的时间
故D正确。
故选AD。
17．答案：(1)89.98/89.99/90.00(2)0.46
(3)；0.48
(4)丙
解析：(1)实际长度测量如图丙所示，其长度为
(2)小车运动到位置E处时的速度大小
(3)小车速度随时间变化的图像为
由图像可知小车的加速度大小
(4)遮光板越窄测得的结果最接近小车的瞬时速度，故利用丙遮光板测得的结果最接近小车的瞬时速度。
18．答案：(1)BC；CD
(2)
(3)0.4mm(4)I；
解析：(1)若要研究导体电阻是否与横截面积有关，须保证所选择的金属丝的横截面积不同而其他因素相同，故应选择BC和CD两段金属丝研究；
(2)曲线代替导线完成电路图连接如图所示
(3)由图可知金属丝的直径为
(4)由电阻的决定式和定义式得
结合题中所测量的物理量
可得
可知还要测量的物理量是电流I。
19．答案：(1)128m；(2)
解析：(1)根据题意，由运动学公式可得，匀减速的时间为
由运动学公式可得，匀减速的位移为
停止时间，位移为零，加速阶段与减速阶段的位移与时间相同，故有
(2)根据题意，设汽车通过ETC通道比人工收费通道节约时间时，汽车通过人工收费通道的时间为，此时，汽车的位移为
过通道的车辆用时
减速用时
减速运动的位移为
加速时间和减速时间相同，则匀速时间为
汽车匀速运动的距离为
又有
联立解得
20．答案：(1)0.5(2)或(3)；
解析：(1)设碰后滑块Q的速度为v，由于碰后滑块Q对轨道的压力F突然增大了2mg，即变为3mg，根据牛顿第二定律可得
设滑块P碰前的速度为，碰后速度为，在滑块P和滑块Q碰撞过程中，由动量守恒定律可得
由于碰撞过程不考虑机械能损耗，所以有
滑块P由A运动至D的过程中，由动能定理可得
结合题意代入数据可得
(2)设滑块P到D点的速度为，滑块P由A运动至D的过程中，由动能定理可得
设碰后，滑块P和滑块Q的速度分别为,。在滑块P和滑块Q碰撞过程中，由动量守恒定律可得
由于碰撞过程不考虑机械能损耗，故有
解得
①若滑块Q能够到达轨道的最高点，且不脱离轨道，则滑块Q在最高点E时，由牛顿第二定律可得
则Q从最低点到最高点的过程，由功能关系可得
联立可得
②若滑块Q到达最大高度不过圆心等高处。由功能关系可得
联立可得
综上可得
或
(3)滑块Q从E点飞出后做平抛运动，设飞出的速度为，落在弧形轨道上的坐标为，将平抛运动分解成水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体，则有
Q从点E落到轨道BC上的过程中，根据动能定理可得
解得落点处的动能为
因为滑块Q从E点到弧形轨道BC上任意点的动能都相等，且与落点C一致，则将C点坐标带入得
化简可得
21．答案：(1)(2)(3)
解析：(1)由图乙可知MN两端的电压满足
AC产生的感应电动势
根据闭合电路欧姆定律
联立可得
根据速度与时间的关系
联立解得
(2)对MN棒分析，可知
对金属导轨受力分析，根据题意以斜面向上为正方向，根据牛顿第二定律有
联立可得
(3)从开始运动到撤去外力，这段时间内导轨做匀加速运动，时
对框，由动能定理
联立解得
22．答案：(1)；(2)(3)见解析
解析：(1)当电压时，恰好没有粒子进入磁场Ⅱ，则从下极板边缘进入的粒子恰好打到上极板右边缘，如图所示
根据几何关系有
解得
粒子在磁场中做匀速圆周运动
解得
若要使所有的粒子都进入磁场Ⅱ，则粒子必定在极板间做匀速直线运动，则有
解得
(2)对于恰好做类平抛到达下极板右边缘的粒子有
，
进入磁场Ⅱ的带电粒子数目占总带电粒子数目的比例为
解得
(3)带电粒子在极板间的运动可以近似看成类平抛运动，则粒子射出偏转电场时的速度偏转角的余弦值为
粒子在偏转磁场中有
粒子在磁场中运动沿x轴正方向上移动的距离
解得
可见，此值与偏转电压无关，则射出的粒子能够全部被吞噬的条件是
解得
当偏转磁场的磁感应强度取最大值时，吞噬板上时间T内接收到的最大数密度为
由于电压与时间是线性关系，而在电磁场中的偏转距离和电压也是线性关系，所以数密度和x轴的关系也是线性关系，当时，有
当时，有
当时，有
当时，有
小车在照片中的位置
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
照片中各位置到A位置距离x/cm
0
0.73
1.74
2.85
4.17
5.67
7.37
9.24
11.26
13.48
15.77