资料中包含下列文件，点击文件名可预览资料内容
还剩23页未读，
继续阅读
浙江省名校协作体2024-2025学年高三上学期开学适应性考试物理试题（Word版附解析）
展开
这是一份浙江省名校协作体2024-2025学年高三上学期开学适应性考试物理试题（Word版附解析），文件包含浙江省名校协作体2024-2025学年高三上学期开学适应性考试物理试题Word版含解析docx、浙江省名校协作体2024-2025学年高三上学期开学适应性考试物理试题Word版无答案docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共36页， 欢迎下载使用。
考生须知：
1.本卷满分100分，考试时间90分钟；
2.答题前，在答题卷指定区域填写学校、班级、姓名、试场号、座位号及准考证号；
3.所有答案必须写在答题卷上，写在试卷上无效；
4.考试结束后，只需上交答题卷。
5.2024学年第一学期浙江省名校协作体联考将于2024年9月进行，本卷仅供模拟训练使用。
选择题部分
一、选择题Ⅰ（本题共13小题，每小题3分，共39分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分）
1. 以下物理量为矢量，且单位是国际单位制基本单位的是（ ）
A. 电流、AB. 位移、mC. 电容、FD. 磁感应强度、T
【答案】B
【解析】
【详解】AC．矢量特点是既有大小又有方向，同时满足平行四边形定则或三角形法则，电流和电容均为标量，故AC错误；
BD．位移和磁感应强度均为矢量，国际单位制中基本物理量及对应的基本单位共有七个，包括长度（m）、质量（kg）、时间（s）、热力学温度（K）、电流（A）、光强度（cd）、物质的量（ml）；所以位移为矢量，且单位是国际单位制基本单位，故B正确，D错误。
故选B。
2. 我国正在建设的大科学装置——“强流重离子加速器”。其科学目标之一是探寻神秘的“119号”元素，科学家尝试使用核反应产生该元素。关于原子核Y和质量数A，下列选项正确的是（ ）
A. Y为B. Y为
C. Y为D. Y为
【答案】C
【解析】
【详解】根据核反应方程
根据质子数守恒设Y的质子数为y，则有
可得
即Y为；根据质量数守恒，则有
可得
故选C。
3. 2024年5月3日，嫦娥六号探测成功发射，开启月球背面采样之旅，探测器的着陆器上升器组合体着陆月球要经过减速、悬停、自由下落等阶段。则组合体着陆月球的过程中（ ）
A. 减速阶段所受合外力为0B. 悬停阶段不受力
C. 自由下落阶段机械能守恒D. 自由下落阶段加速度大小g = 9.8m/s2
【答案】C
【解析】
【详解】A．组合体在减速阶段有加速度，合外力不为零，故A错误；
B．组合体在悬停阶段速度为零，处于平衡状态，合力为零，仍受重力和升力，故B错误；
C．组合体在自由下落阶段只受重力，机械能守恒，故C正确；
D．月球表面重力加速度不为9.8m/s2，故D错误。
故选C。
4. 提水桶跑步是一种提物障碍跑，运动员提着装满水的水桶越过障碍到达终点，运动员奔跑过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 水的晃动频率与人跑步频率相同
B. 人的跑步频率越大，水的晃动幅度越大
C. 人的跑步频率越小，水的晃动幅度越大
D. 桶里水量越多，水晃动幅度越大
【答案】A
【解析】
【详解】A．运动员提水匀速运动过程中，由于运动员行走时，对水桶有力的作用，使水受到驱动力作用发生受迫振动，而受迫振动的频率等于外界驱动力的频率，即水晃动的频率等于运动员的步频，与桶里水量的多少无关，故A正确；
BCD．结合上述，水桶里的水做受迫振动，当运动员的步频接近水桶里的水的固有频率时，水晃动的幅度增大，当运动员的步频等于水桶里的水的固有频率时，发生共振，水晃动的幅度达到最大，故BCD错误。
故选A。
5. 在水平方向的匀强电场中，一带电小球仅在重力和电场力作用下于竖直面（纸面）内运动。如图，若小球的初速度方向沿虚线，则其运动轨迹为直线，若小球的初速度方向垂直于虚线，则其从O点出发运动到O点等高处的过程中（ ）
A. 动能减小，电势能增大B. 动能增大，电势能增大
C. 动能减小，电势能减小D. 动能增大，电势能减小
【答案】D
【解析】
【详解】根据题意若小球的初速度方向沿虚线，则其运动轨迹为直线，可知电场力和重力的合力沿着虚线方向，又电场强度方向为水平方向，根据力的合成可知电场强度方向水平向右，若小球的初速度方向垂直于虚线，则其从O点出发运动到O点等高处的过程中重力对小球做功为零，电场力的方向与小球的运动方向相同，则电场力对小球正功，小球的动能增大，电势能减小。
故选D。
6. 太空碎片会对航天器带来危害。设空间站在地球附近沿逆时针方向做匀速圆周运动，如图中实线所示。为了避开碎片，空间站在P点向图中箭头所指径向方向极短时间喷射气体，使空间站获得一定的反冲速度，从而实现变轨。变轨后的轨道如图中虚线所示，其半长轴大于原轨道半径。则（ ）
A. 空间站变轨前、后在P点的加速度相同
B. 空间站变轨后的运动周期比变轨前的小
C. 空间站变轨后在P点的速度比变轨前的小
D. 空间站变轨前的速度比变轨后在近地点的大
【答案】A
【解析】
【详解】A．在P点变轨前后空间站所受到的万有引力不变，根据牛顿第二定律可知空间站变轨前、后在P点的加速度相同，故A正确；
B．因为变轨后其半长轴大于原轨道半径，根据开普勒第三定律可知空间站变轨后的运动周期比变轨前的大，故B错误；
C．变轨后在P点因反冲运动相当于瞬间获得竖直向下的速度，原水平向左的圆周运动速度不变，因此合速度变大，故C错误；
D．由于空间站变轨后在P点速度比变轨前大，而比在近地点的速度小，则空间站变轨前的速度比变轨后在近地点的小，故D错误。
故选A。
7. 电磁俘能器可在汽车发动机振动时利用电磁感应发电实现能量回收，结构如图甲所示。两对永磁铁可随发动机一起上下振动，每对永磁铁间有水平方向的匀强磁场，磁感应强度大小均为B．磁场中，边长为L的正方形线圈竖直固定在减震装置上。某时刻磁场分布与线圈位置如图乙所示，永磁铁振动时磁场分界线不会离开线圈。关于图乙中的线圈。下列说法正确的是（ ）
A. 穿过线圈的磁通量为
B. 永磁铁相对线圈上升越高，线圈中感应电动势越大
C. 永磁铁相对线圈上升越快，线圈中感应电动势越小
D. 永磁铁相对线圈下降时，线圈中感应电流的方向为顺时针方向
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据图乙可知此时穿过线圈的磁通量为0，故A错误；
BC．根据法拉第电磁感应定律可知永磁铁相对线圈上升越快，磁通量变化越快，线圈中感应电动势越大，故BC错误；
D．永磁铁相对线圈下降时，根据安培定则可知线圈中感应电流的方向为顺时针方向，故D正确。
故选D。
8. 如图所示，两拖船P、Q拉着无动力货船S一起在静水中沿图中虚线方向匀速前进，两根水平缆绳与虚线的夹角均保持为30°。假设水对三艘船在水平方向的作用力大小均为f，方向与船的运动方向相反，则每艘拖船发动机提供的动力大小为（ ）
A. B. C. 2fD. 3f
【答案】B
【解析】
【详解】根据题意对S受力分析如图
正交分解可知
所以有
对P受力分析如图
则有
解得
故选B。
9. 某同学想用伏安法测定一个自感系数很大的线圈的直流电阻，其电路图如图所示。用一节干电池作电源，两端并联一只零刻度在表盘中央、可左右偏转的电压表（左右量程均为）。为保护电表，测量结束后，拆除电路时，应最先进行的操作是（ ）
A. 先断开开关B. 先断开开关
C. 先拆除电流表D. 先拆除滑动变阻器
【答案】B
【解析】
【详解】若先断开开关或先拆除电流表以及先拆除滑动变阻器，由于L的自感作用都会使L和电压表组成回路，由于自感系数很大，瞬间会产生很大的自感电动势造成电表损坏，所以实验完毕应先断开开关。
故选B。
10. 如图（a）所示，利用超声波可以检测飞机机翼内部缺陷。在某次检测实验中，入射波为连续的正弦信号，探头先后探测到机翼表面和缺陷表面的反射信号，分别如图（b）、（c）所示。已知超声波在机翼材料中的波速为。关于这两个反射信号在探头处的叠加效果和缺陷深度d,下列选项正确的是（ ）
A. 振动减弱；B. 振动加强；
C. 振动减弱；D. 振动加强；
【答案】A
【解析】
【详解】根据反射信号图像可知，超声波的传播周期为
又波速v=6300m/s，则超声波在机翼材料中的波长
结合题图可知，两个反射信号传播到探头处的时间差为
故两个反射信号的路程差
解得
两个反射信号在探头处振动减弱，A正确。
故选A。
11. 如图所示，红绿两束单色光，同时从空气中沿同一路径以角从MN面射入某长方体透明均匀介质。折射光束在NP面发生全反射。反射光射向PQ面。若逐渐增大。两束光在NP面上的全反射现象会先后消失。已知在该介质中红光的折射率小于绿光的折射率。下列说法正确的是（ ）
A. 在PQ面上，红光比绿光更靠近P点
B. 逐渐增大时，红光的全反射现象先消失
C. 逐渐增大时，入射光可能在MN面发生全反射
D. 逐渐减小时，两束光在MN面折射的折射角逐渐增大
【答案】B
【解析】
【详解】A．红光的频率比绿光的频率小，则红光的折射率小于绿光的折射率，在面，入射角相同，根据折射定律
可知绿光在面的折射角较小，根据几何关系可知绿光比红光更靠近P点，故A错误；
B．根据全反射发生的条件可知红光发生全反射的临界角较大，逐渐增大时，折射光线与面的交点左移过程中，在面的入射角先小于红光发生全反射的临界角，所以红光的全反射现象先消失，故B正确；
C．在面，光是从光疏介质到光密介质，无论多大，在MN面都不可能发生全反射，故C错误；
D．根据折射定律可知逐渐减小时，两束光在MN面折射的折射角逐渐减小，故D错误。
故选B。
12. 北京时间2024年5月5日19时54分，太阳爆发了一次X射线耀斑，X射线耀斑的级别划定通常以地球同步轨道卫星观测到的X射线流量来表征。射线流量指在单位时间、单位面积上接收到的射线能量。若太阳均匀地向各个方向辐射X射线，设波长为λ，太阳辐射X射线的总功率为P。同步卫星探测仪正对太阳的面积为S，卫星离太阳中心的距离为R，普朗克常量为h，光速为c，则同步卫星探测仪探测到的X射线流量中的光子数为（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】每个光子的能量为
太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线，设其t秒内发射总光子数为n，卫星探测仪镜头每秒接收到该种光子数为N，有
t秒辐射光子的总能为
太阳辐射硬X射线的总功率为
联立解得
故选C。
13. 如图所示，为放置在竖直平面内半径为的光滑圆弧轨道，、两点位于圆弧上等高处，弧的长度远小于，在点和点之间固定一光滑直轨道，圆弧轨道和直轨道顺滑连接。现将一小球（半径可忽略）由点A静止释放，则过程小球的运动时间为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】小球从过程为单摆运动，运动时间为
设弦对应的圆心角为，根据几何知识可得直导轨OB的长度为
此时直导轨的倾角为，小球的加速度大小为
根据机械能守恒定律可知
故小球从点匀减速直线运动到B点的时间与小球从B点无初速度释放运动到B点的时间相同，即
解得
故过程小球的运动时间为
故选B。
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. 下列说法正确的是（ ）
A. 霍尔元件可以把电学量转换为磁学量
B. 电磁波波长越长，其能量子的能量越小
C. 在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫调制
D. 随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向着频率较低的方向移动
【答案】BC
【解析】
【详解】A．霍尔元件可以把磁学量转换为电学量，故A错误；
B．电磁波波长越长，根据，则频率越小，而频率与能量子的能量成正比，则其能量子的能量越小，故B正确；
C．在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫调制，故C正确；
D．根据黑体辐射实验规律可知，随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向着频率较高的方向移动，故D错误。
故选BC。
15. 如图所示，在光滑水平面上静止放置一质量为M、长为L的木块，质量为m的子弹水平射入木块。设子弹在木块内运动过程中受到的阻力不变，其大小f与射入初速度大小成正比，即（k为已知常数）。改变子弹的初速度大小，若木块获得的速度最大，则（ ）
A. 子弹的初速度大小为
B. 子弹在木块中运动的时间为
C. 木块和子弹损失的总动能为
D. 木块在加速过程中运动的距离为
【答案】AD
【解析】
【详解】A．子弹和木块相互作用过程系统动量守恒，令子弹穿出木块后子弹和木块的速度的速度分别为，则有
子弹和木块相互作用过程中合力都为，因此子弹和物块的加速度分别为
由运动学公式可得子弹和木块的位移分别为
联立上式可得
因此木块的速度最大即取极值即可，该函数在到无穷单调递减，因此当木块的速度最大，A正确；
B．则子弹穿过木块时木块的速度为
由运动学公式
可得
故B错误；
C．由能量守恒可得子弹和木块损失的能量转化为系统摩擦生热，即
故C错误；
D．木块加速过程运动的距离为
故D正确。
故选AD。
非选择题部分
三、非选择题（本题共5小题，共55分）
16. 用图1所示实验装置探究外力一定时加速度与质量的关系。
（1）以下操作正确的是______（单选，填正确答案标号）。
A. 使小车质量远小于槽码质量B. 调整垫块位置以补偿阻力
C. 补偿阻力时移去打点计时器和纸带D. 释放小车后立即打开打点计时器
（2）保持槽码质量不变，改变小车上砝码的质量，得到一系列打点纸带。其中一条纸带的计数点如图2所示，相邻两点之间的距离分别为，时间间隔均为T。下列加速度算式中，最优的是______（单选，填正确答案标号）。
A.
B.
C.
D.
（3）以小车和砝码的总质量M为横坐标，加速度的倒数为纵坐标，甲、乙两组同学分别得到的图像如图3所示。
由图可知，在所受外力一定的条件下，a与M成______（填“正比”或“反比”）；甲组所用的______（填“小车”、“砝码”或“槽码”）质量比乙组的更大。
【答案】（1）B （2）D
（3） ①. 反比 ②. 槽码
【解析】
【小问1详解】
A．为了使小车所受的合外力大小近似等于槽码的总重力，故应使小车质量远大于槽码质量，故A错误；
B．了保证小车所受细线拉力等于小车所受合力，则需要调整垫块位置以补偿阻力，也要保持细线和长木板平行，故B正确；
C．补偿阻力时不能移去打点计时器和纸带，需要通过纸带上点迹是否均匀来判断小车是否做匀速运动，故C错误；
D．根据操作要求，应先打开打点计时器再释放小车，故D错误。
故选B。
【小问2详解】
根据逐差法可知
联立可得小车加速度表达式为
故选D。
【小问3详解】
[1]根据图像可知与M成正比，故在所受外力一定的条件下，a与M成反比；
[2]设槽码的质量为m，则由牛顿第二定律
化简可得
故斜率越小，槽码的质量m越大，由图可知甲组所用的槽码质量比乙组的更大。
17. 在“用单摆测量重力加速度”的实验中，做了如下测量与探究。
（1）用游标卡尺测量摆球直径如图，读出小球的直径_______。
（2）某学生将摆线长与小球直径d之和记作单摆的摆长。
①若直接将某次测量的和d、测得的周期，代入单摆的周期公式，则测得重力加速度比实际的重力加速度_______（选填“偏大”或“偏小”）；
②该同学换了一个直径略小的钢球进行实验，但是仍将摆线长与小球直径d之和记作单摆的摆长，通过多次改变摆线长度而测出对应的摆动周期，通过图像处理数据测量重力加速度的值，其图像如图所示。
由图像可知，摆球的半径_______，当地重力加速度_______（以上结果均保留两位小数，）。
【答案】（1）18.6
（2） ①. 偏大 ②. 0.60 ③. 9.86
【解析】
【小问1详解】
该游标卡尺的分度值为0.1mm，则该小球的直径为
【小问2详解】
[1]某学生将摆线长与小球直径d之和记作单摆的摆长，会使摆长的测量值偏大，根据单摆的周期公式
可得重力加速度的测量值为
实际摆长为，则重力加速度的实际值为
故
则测得重力加速度比实际的重力加速度偏大。
[2][3]根据
可得
结合图像可知
，
联立可得，当地重力加速度为
g=9.86m/s2
摆球半径
18. 在“电池电动势和内阻的测量”实验中
（1）设计如图1所示的电路，现有图2所示的实验器材和若干导线。图中已将实验器材进行了部分连接，还应当用一根导线将电压表接线柱h与______（填写接线柱对应的字母，下同）接线柱连接，再用另一根导线将电压表接线柱g与______接线柱连接。
（2）电路接线完毕，在保证电路安全的情况下闭合开关，调节滑动变阻器，发现电压表读数一直接近而电流表读数始终为零。已知导线与接线柱均无故障，且故障只有一处。现只改变电压表接线，再闭合开关、调节变阻器。下列推断不正确的是______。
A. 电压表接在a、f之间，电压表、电流表读数总为零，表明滑动变阻器短路
B. 电压表接在a、b之间，电压表读数总接近3V、电流表读数总为零，表明电流表断路
C. 电压表接在c、d之间，电压表、电流表读数总为零，表明开关是完好的
（3）实验由图1正确操作后，根据下图数据，测得电池的电动势______V，内阻______；
（4）如果连接线接头严重氧化或与接线柱连接不紧就会产生“接触电阻”，若本实验中连接滑动变阻器和电流表导线接头处有“接触电阻”，则由此产生的影响是：电动势E测量值______（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
【答案】（1） ①. ## ②. ##
（2）A （3） ①. 1.44 ②. 2.47
（4）不变
【解析】
【小问1详解】
[1] [2] 由图结合电流的流向可知，由于bc、fp是分别同一根导线的两端；故可知还应当用一根导线将电压表接线柱h与b或c连接，而再用另一根导线将电压表接线柱g与f或p连接；
【小问2详解】
原电路中电压表示数为3V电流表示数为零说明电压表测量电源电压，即开关和电源完好，电流表示数为零说明电流表或者电阻器断路。
A．电压表接在a、f之间，由图可知，测量的是滑动变阻器端电压，若电压表、电流表读数总为零表 明电路没有接通，有可能为电键处断路，故A错误；
B．电压表接在a、b之间，测量的电流表端电压，若电压表读数总接近3V，说明电压表与电源连接良好、而电流表读数总为零，则由故障分析可知为电流表断路，故B正确；
C．电压表接在c、d之间，电压表、电流表读数总为零，开关两端电压为零，说明开关连接是完好的，故C正确。
选不正确的，故选A。
【小问3详解】
[1] [2] 由闭合电路欧姆定律可得
由图像的斜率及截距含义可得
电源的电动势为
电源的内阻为
【小问4详解】
电压表所测电压值包含了接触电阻的电压，因此对电动势和内阻的测量值都不影响，故电动势E测量值不变。
19. 如图所示，竖直放置的圆形管道内封闭有一定质量的理想气体，初始时阀门K关闭，A处有一固定绝热活塞，C处有一质量为2kg、横截面积为的可自由移动的绝热活塞，初始时两活塞处于同一水平面上，并将管内气体分割成体积相等的Ⅰ、Ⅱ两部分，温度都为300K，其中Ⅰ部分气体的压强为。现保持Ⅱ部分气体温度不变，只对Ⅰ部分气体加热，使C处的活塞缓慢移动到最低点B（不计活塞厚度与摩擦，活塞密闭良好）。已知重力加速度g取，外界大气压强恒为。求：
（1）可移动活塞到达B处时Ⅱ部分气体的压强；
（2）可移动活塞到达B处时Ⅰ部分气体的温度；
（3）Ⅰ中气体加热后保持温度不变，打开阀门K，向外释放气体，使可移动活塞缓慢回到C处，Ⅰ部分剩余气体的质量与初始状态时气体的质量之比。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）初始状态对活塞受力分析
解得
活塞到达B处，对Ⅱ部分气体列玻意耳定律
又因
解得
（2）活塞到达B处时，则
根据理想气体状态方程，有
又有
解得
（3）上部分气体，等温变化，根据玻意耳定律有
又有
解得
则Ⅰ部分剩余气体的质量与初始状态时气体的质量之比
20. 图（a）是水平放置的“硬币弹射器”装置简图，图（b）是其俯视图。滑槽内的撞板通过两橡皮绳与木板相连，其厚度与一个硬币的相同。滑槽出口端的“币仓”可叠放多个相同的硬币。撞板每次被拉动至同一位置后静止释放，与底层硬币发生弹性正碰；碰后，撞板立即被锁定，底层硬币被弹出，上一层硬币掉下补位。底层硬币被撞后在摩擦力作用下减速，最后平抛落到水平地面上。已知每个硬币质量为m，撞板质量为3m；每次撞板从静止释放到撞击硬币前瞬间，克服摩擦力做功为W，两橡皮绳对撞板做的总功为4W；忽略空气阻力，硬币不翻转。
（1）求撞板撞击硬币前瞬间，撞板的速度v；
（2）当“币仓”中仅有一个硬币时，硬币被撞击后到抛出过程，克服摩擦力做功Wf为其初动能的，求；
（3）已知“币仓”中有n（n≤10）个硬币时，底层硬币冲出滑槽过程中克服摩擦力做功为；试讨论两次“币仓”中分别叠放多少个硬币时，可使底层硬币平抛的水平射程之比为。
【答案】（1）；（2）；（3）见解析
【解析】
【详解】（1）根据动能定理有
解得
（2）对撞板与硬币构成的系统，由于发生的是弹性碰撞，则有
，
解得
克服摩擦力做功Wf为其初动能的，则有
解得
（3）平抛运动过程有
，，
根据题意有
底层硬币冲出滑槽过程中克服摩擦力做功为，根据动能定理有
，
结合上述有
由于n≤10，则有
，或，或，
21. 如图所示，两足够长平行金属直导轨MN、PQ的间距为L，固定在同一水平面内，直导轨在左端M、P点分别与两条竖直固定、半径为L的圆弧导轨相切。MP连线与直导轨垂直，其左侧无磁场，右侧存在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场。长为L、质量为m、电阻为R的金属棒ab跨放在两圆弧导轨的最高点。质量为2m、电阻为6R的均匀金属丝制成一个半径为L的圆环，水平放置在两直导轨上，其圆心到两直导轨的距离相等。忽略导轨的电阻、所有摩擦以及金属环的可能形变，金属棒、金属环均与导轨始终接触良好，重力加速度大小为g。现将金属棒ab由静止释放，求
（1）ab刚越过MP时产生的感应电动势大小；
（2）金属环刚开始运动时的加速度大小；
（3）为使ab在整个运动过程中不与金属环接触，金属环圆心初始位置到MP的最小距离。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）根据题意可知，对金属棒ab由静止释放到刚越过MP过程中，由动能定理有
解得
则ab刚越过MP时产生的感应电动势大小为
（2）根据题意可知，金属环在导轨间两段圆弧并联接入电路中，轨道外侧的两端圆弧金属环被短路，由几何关系可得，每段圆弧的电阻为
可知，整个回路的总电阻为
ab刚越过MP时，通过ab的感应电流为
对金属环由牛顿第二定律有
解得
（3）根据题意，结合上述分析可知，金属环和金属棒ab所受的安培力等大反向，则系统的动量守恒，由于金属环做加速运动，金属棒做减速运动，为使ab在整个运动过程中不与金属环接触，则有当金属棒ab和金属环速度相等时，金属棒ab恰好追上金属环，设此时速度为，由动量守恒定律有
解得
对金属棒，由动量定理有
则有
设金属棒运动距离为，金属环运动的距离为，则有
联立解得
则金属环圆心初始位置到MP的最小距离
22. 如图所示，在Oxy坐标系x>0，y>0区域内充满垂直纸面向里，磁感应强度大小为B的匀强磁场。磁场中放置一长度为L的挡板，其两端分别位于x、y轴上M、N两点，∠OMN=60°，挡板上有一小孔K位于MN中点。△OMN之外的第一象限区域存在恒定匀强电场。位于y轴左侧的粒子发生器在0＜y＜的范围内可以产生质量为m，电荷量为+q的无初速度的粒子。粒子发生器与y轴之间存在水平向右的匀强加速电场，加速电压大小可调，粒子经此电场加速后进入磁场，挡板厚度不计，粒子可沿任意角度穿过小孔，碰撞挡板的粒子不予考虑，不计粒子重力及粒子间相互作用力。
（1）求使粒子垂直挡板射入小孔K的加速电压U0；
（2）调整加速电压，当粒子以最小的速度从小孔K射出后恰好做匀速直线运动，求第一象限中电场强度的大小和方向；
（3）当加速电压为时，求粒子从小孔K射出后，运动过程中距离y轴最近位置的坐标。
【答案】（1）；（2），方向沿x轴正方向；（3）(n=0,1,2⋅⋅⋅)
【解析】
【详解】（1）根据题意，作出粒子垂直挡板射入小孔K的运动轨迹如图所示
根据几何关系可知粒子在磁场中做圆周运动的轨迹半径为
在区域根据洛伦兹力提供向心力有
在匀强加速电场中由动能定理有
联立解得
（2）根据题意，当轨迹半径最小时，粒子速度最小，则作出粒子以最小的速度从小孔K射出的运动轨迹如图所示
根据几何关系可知粒子在磁场中做圆周运动的轨迹半径为
在区域根据洛伦兹力提供向心力有
粒子从小孔K射出后恰好做匀速直线运动，由左手定则可知粒子经过小孔K后受到的洛伦兹力沿x轴负方向，则粒子经过小孔K后受到的电场力沿x轴正方向，粒子带正电，则之外第一象限区域电场强度的方向沿x轴正方向，大小满足
联立可得
（3）在匀强加速电场中由动能定理有
可得
在区域根据洛伦兹力提供向心力有
可得粒子在区域运动的轨迹半径
作出从小孔K射出的粒子的运动轨迹如图所示
设粒子从小孔射出的速度方向与轴正方向夹角为，根据几何关系可知
则粒子从小孔射出的速度方向与轴正方向的夹角为，该速度沿轴和轴正方向的分速度大小为
，
则粒子从射出后的运动可分解为沿轴正方向的匀速直线运动和速度大小为的匀速圆周运动，可知
解得
粒子做圆周运动的周期为，粒子至少运动距离轴最近，加上整周期则粒子运动，时距离轴最近，则最近位置的横坐标为
纵坐标为
，
综上所述，最近的位置坐标，。
考生须知：
1.本卷满分100分，考试时间90分钟；
2.答题前，在答题卷指定区域填写学校、班级、姓名、试场号、座位号及准考证号；
3.所有答案必须写在答题卷上，写在试卷上无效；
4.考试结束后，只需上交答题卷。
5.2024学年第一学期浙江省名校协作体联考将于2024年9月进行，本卷仅供模拟训练使用。
选择题部分
一、选择题Ⅰ（本题共13小题，每小题3分，共39分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分）
1. 以下物理量为矢量，且单位是国际单位制基本单位的是（ ）
A. 电流、AB. 位移、mC. 电容、FD. 磁感应强度、T
【答案】B
【解析】
【详解】AC．矢量特点是既有大小又有方向，同时满足平行四边形定则或三角形法则，电流和电容均为标量，故AC错误；
BD．位移和磁感应强度均为矢量，国际单位制中基本物理量及对应的基本单位共有七个，包括长度（m）、质量（kg）、时间（s）、热力学温度（K）、电流（A）、光强度（cd）、物质的量（ml）；所以位移为矢量，且单位是国际单位制基本单位，故B正确，D错误。
故选B。
2. 我国正在建设的大科学装置——“强流重离子加速器”。其科学目标之一是探寻神秘的“119号”元素，科学家尝试使用核反应产生该元素。关于原子核Y和质量数A，下列选项正确的是（ ）
A. Y为B. Y为
C. Y为D. Y为
【答案】C
【解析】
【详解】根据核反应方程
根据质子数守恒设Y的质子数为y，则有
可得
即Y为；根据质量数守恒，则有
可得
故选C。
3. 2024年5月3日，嫦娥六号探测成功发射，开启月球背面采样之旅，探测器的着陆器上升器组合体着陆月球要经过减速、悬停、自由下落等阶段。则组合体着陆月球的过程中（ ）
A. 减速阶段所受合外力为0B. 悬停阶段不受力
C. 自由下落阶段机械能守恒D. 自由下落阶段加速度大小g = 9.8m/s2
【答案】C
【解析】
【详解】A．组合体在减速阶段有加速度，合外力不为零，故A错误；
B．组合体在悬停阶段速度为零，处于平衡状态，合力为零，仍受重力和升力，故B错误；
C．组合体在自由下落阶段只受重力，机械能守恒，故C正确；
D．月球表面重力加速度不为9.8m/s2，故D错误。
故选C。
4. 提水桶跑步是一种提物障碍跑，运动员提着装满水的水桶越过障碍到达终点，运动员奔跑过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 水的晃动频率与人跑步频率相同
B. 人的跑步频率越大，水的晃动幅度越大
C. 人的跑步频率越小，水的晃动幅度越大
D. 桶里水量越多，水晃动幅度越大
【答案】A
【解析】
【详解】A．运动员提水匀速运动过程中，由于运动员行走时，对水桶有力的作用，使水受到驱动力作用发生受迫振动，而受迫振动的频率等于外界驱动力的频率，即水晃动的频率等于运动员的步频，与桶里水量的多少无关，故A正确；
BCD．结合上述，水桶里的水做受迫振动，当运动员的步频接近水桶里的水的固有频率时，水晃动的幅度增大，当运动员的步频等于水桶里的水的固有频率时，发生共振，水晃动的幅度达到最大，故BCD错误。
故选A。
5. 在水平方向的匀强电场中，一带电小球仅在重力和电场力作用下于竖直面（纸面）内运动。如图，若小球的初速度方向沿虚线，则其运动轨迹为直线，若小球的初速度方向垂直于虚线，则其从O点出发运动到O点等高处的过程中（ ）
A. 动能减小，电势能增大B. 动能增大，电势能增大
C. 动能减小，电势能减小D. 动能增大，电势能减小
【答案】D
【解析】
【详解】根据题意若小球的初速度方向沿虚线，则其运动轨迹为直线，可知电场力和重力的合力沿着虚线方向，又电场强度方向为水平方向，根据力的合成可知电场强度方向水平向右，若小球的初速度方向垂直于虚线，则其从O点出发运动到O点等高处的过程中重力对小球做功为零，电场力的方向与小球的运动方向相同，则电场力对小球正功，小球的动能增大，电势能减小。
故选D。
6. 太空碎片会对航天器带来危害。设空间站在地球附近沿逆时针方向做匀速圆周运动，如图中实线所示。为了避开碎片，空间站在P点向图中箭头所指径向方向极短时间喷射气体，使空间站获得一定的反冲速度，从而实现变轨。变轨后的轨道如图中虚线所示，其半长轴大于原轨道半径。则（ ）
A. 空间站变轨前、后在P点的加速度相同
B. 空间站变轨后的运动周期比变轨前的小
C. 空间站变轨后在P点的速度比变轨前的小
D. 空间站变轨前的速度比变轨后在近地点的大
【答案】A
【解析】
【详解】A．在P点变轨前后空间站所受到的万有引力不变，根据牛顿第二定律可知空间站变轨前、后在P点的加速度相同，故A正确；
B．因为变轨后其半长轴大于原轨道半径，根据开普勒第三定律可知空间站变轨后的运动周期比变轨前的大，故B错误；
C．变轨后在P点因反冲运动相当于瞬间获得竖直向下的速度，原水平向左的圆周运动速度不变，因此合速度变大，故C错误；
D．由于空间站变轨后在P点速度比变轨前大，而比在近地点的速度小，则空间站变轨前的速度比变轨后在近地点的小，故D错误。
故选A。
7. 电磁俘能器可在汽车发动机振动时利用电磁感应发电实现能量回收，结构如图甲所示。两对永磁铁可随发动机一起上下振动，每对永磁铁间有水平方向的匀强磁场，磁感应强度大小均为B．磁场中，边长为L的正方形线圈竖直固定在减震装置上。某时刻磁场分布与线圈位置如图乙所示，永磁铁振动时磁场分界线不会离开线圈。关于图乙中的线圈。下列说法正确的是（ ）
A. 穿过线圈的磁通量为
B. 永磁铁相对线圈上升越高，线圈中感应电动势越大
C. 永磁铁相对线圈上升越快，线圈中感应电动势越小
D. 永磁铁相对线圈下降时，线圈中感应电流的方向为顺时针方向
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据图乙可知此时穿过线圈的磁通量为0，故A错误；
BC．根据法拉第电磁感应定律可知永磁铁相对线圈上升越快，磁通量变化越快，线圈中感应电动势越大，故BC错误；
D．永磁铁相对线圈下降时，根据安培定则可知线圈中感应电流的方向为顺时针方向，故D正确。
故选D。
8. 如图所示，两拖船P、Q拉着无动力货船S一起在静水中沿图中虚线方向匀速前进，两根水平缆绳与虚线的夹角均保持为30°。假设水对三艘船在水平方向的作用力大小均为f，方向与船的运动方向相反，则每艘拖船发动机提供的动力大小为（ ）
A. B. C. 2fD. 3f
【答案】B
【解析】
【详解】根据题意对S受力分析如图
正交分解可知
所以有
对P受力分析如图
则有
解得
故选B。
9. 某同学想用伏安法测定一个自感系数很大的线圈的直流电阻，其电路图如图所示。用一节干电池作电源，两端并联一只零刻度在表盘中央、可左右偏转的电压表（左右量程均为）。为保护电表，测量结束后，拆除电路时，应最先进行的操作是（ ）
A. 先断开开关B. 先断开开关
C. 先拆除电流表D. 先拆除滑动变阻器
【答案】B
【解析】
【详解】若先断开开关或先拆除电流表以及先拆除滑动变阻器，由于L的自感作用都会使L和电压表组成回路，由于自感系数很大，瞬间会产生很大的自感电动势造成电表损坏，所以实验完毕应先断开开关。
故选B。
10. 如图（a）所示，利用超声波可以检测飞机机翼内部缺陷。在某次检测实验中，入射波为连续的正弦信号，探头先后探测到机翼表面和缺陷表面的反射信号，分别如图（b）、（c）所示。已知超声波在机翼材料中的波速为。关于这两个反射信号在探头处的叠加效果和缺陷深度d,下列选项正确的是（ ）
A. 振动减弱；B. 振动加强；
C. 振动减弱；D. 振动加强；
【答案】A
【解析】
【详解】根据反射信号图像可知，超声波的传播周期为
又波速v=6300m/s，则超声波在机翼材料中的波长
结合题图可知，两个反射信号传播到探头处的时间差为
故两个反射信号的路程差
解得
两个反射信号在探头处振动减弱，A正确。
故选A。
11. 如图所示，红绿两束单色光，同时从空气中沿同一路径以角从MN面射入某长方体透明均匀介质。折射光束在NP面发生全反射。反射光射向PQ面。若逐渐增大。两束光在NP面上的全反射现象会先后消失。已知在该介质中红光的折射率小于绿光的折射率。下列说法正确的是（ ）
A. 在PQ面上，红光比绿光更靠近P点
B. 逐渐增大时，红光的全反射现象先消失
C. 逐渐增大时，入射光可能在MN面发生全反射
D. 逐渐减小时，两束光在MN面折射的折射角逐渐增大
【答案】B
【解析】
【详解】A．红光的频率比绿光的频率小，则红光的折射率小于绿光的折射率，在面，入射角相同，根据折射定律
可知绿光在面的折射角较小，根据几何关系可知绿光比红光更靠近P点，故A错误；
B．根据全反射发生的条件可知红光发生全反射的临界角较大，逐渐增大时，折射光线与面的交点左移过程中，在面的入射角先小于红光发生全反射的临界角，所以红光的全反射现象先消失，故B正确；
C．在面，光是从光疏介质到光密介质，无论多大，在MN面都不可能发生全反射，故C错误；
D．根据折射定律可知逐渐减小时，两束光在MN面折射的折射角逐渐减小，故D错误。
故选B。
12. 北京时间2024年5月5日19时54分，太阳爆发了一次X射线耀斑，X射线耀斑的级别划定通常以地球同步轨道卫星观测到的X射线流量来表征。射线流量指在单位时间、单位面积上接收到的射线能量。若太阳均匀地向各个方向辐射X射线，设波长为λ，太阳辐射X射线的总功率为P。同步卫星探测仪正对太阳的面积为S，卫星离太阳中心的距离为R，普朗克常量为h，光速为c，则同步卫星探测仪探测到的X射线流量中的光子数为（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】每个光子的能量为
太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线，设其t秒内发射总光子数为n，卫星探测仪镜头每秒接收到该种光子数为N，有
t秒辐射光子的总能为
太阳辐射硬X射线的总功率为
联立解得
故选C。
13. 如图所示，为放置在竖直平面内半径为的光滑圆弧轨道，、两点位于圆弧上等高处，弧的长度远小于，在点和点之间固定一光滑直轨道，圆弧轨道和直轨道顺滑连接。现将一小球（半径可忽略）由点A静止释放，则过程小球的运动时间为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】小球从过程为单摆运动，运动时间为
设弦对应的圆心角为，根据几何知识可得直导轨OB的长度为
此时直导轨的倾角为，小球的加速度大小为
根据机械能守恒定律可知
故小球从点匀减速直线运动到B点的时间与小球从B点无初速度释放运动到B点的时间相同，即
解得
故过程小球的运动时间为
故选B。
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. 下列说法正确的是（ ）
A. 霍尔元件可以把电学量转换为磁学量
B. 电磁波波长越长，其能量子的能量越小
C. 在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫调制
D. 随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向着频率较低的方向移动
【答案】BC
【解析】
【详解】A．霍尔元件可以把磁学量转换为电学量，故A错误；
B．电磁波波长越长，根据，则频率越小，而频率与能量子的能量成正比，则其能量子的能量越小，故B正确；
C．在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫调制，故C正确；
D．根据黑体辐射实验规律可知，随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向着频率较高的方向移动，故D错误。
故选BC。
15. 如图所示，在光滑水平面上静止放置一质量为M、长为L的木块，质量为m的子弹水平射入木块。设子弹在木块内运动过程中受到的阻力不变，其大小f与射入初速度大小成正比，即（k为已知常数）。改变子弹的初速度大小，若木块获得的速度最大，则（ ）
A. 子弹的初速度大小为
B. 子弹在木块中运动的时间为
C. 木块和子弹损失的总动能为
D. 木块在加速过程中运动的距离为
【答案】AD
【解析】
【详解】A．子弹和木块相互作用过程系统动量守恒，令子弹穿出木块后子弹和木块的速度的速度分别为，则有
子弹和木块相互作用过程中合力都为，因此子弹和物块的加速度分别为
由运动学公式可得子弹和木块的位移分别为
联立上式可得
因此木块的速度最大即取极值即可，该函数在到无穷单调递减，因此当木块的速度最大，A正确；
B．则子弹穿过木块时木块的速度为
由运动学公式
可得
故B错误；
C．由能量守恒可得子弹和木块损失的能量转化为系统摩擦生热，即
故C错误；
D．木块加速过程运动的距离为
故D正确。
故选AD。
非选择题部分
三、非选择题（本题共5小题，共55分）
16. 用图1所示实验装置探究外力一定时加速度与质量的关系。
（1）以下操作正确的是______（单选，填正确答案标号）。
A. 使小车质量远小于槽码质量B. 调整垫块位置以补偿阻力
C. 补偿阻力时移去打点计时器和纸带D. 释放小车后立即打开打点计时器
（2）保持槽码质量不变，改变小车上砝码的质量，得到一系列打点纸带。其中一条纸带的计数点如图2所示，相邻两点之间的距离分别为，时间间隔均为T。下列加速度算式中，最优的是______（单选，填正确答案标号）。
A.
B.
C.
D.
（3）以小车和砝码的总质量M为横坐标，加速度的倒数为纵坐标，甲、乙两组同学分别得到的图像如图3所示。
由图可知，在所受外力一定的条件下，a与M成______（填“正比”或“反比”）；甲组所用的______（填“小车”、“砝码”或“槽码”）质量比乙组的更大。
【答案】（1）B （2）D
（3） ①. 反比 ②. 槽码
【解析】
【小问1详解】
A．为了使小车所受的合外力大小近似等于槽码的总重力，故应使小车质量远大于槽码质量，故A错误；
B．了保证小车所受细线拉力等于小车所受合力，则需要调整垫块位置以补偿阻力，也要保持细线和长木板平行，故B正确；
C．补偿阻力时不能移去打点计时器和纸带，需要通过纸带上点迹是否均匀来判断小车是否做匀速运动，故C错误；
D．根据操作要求，应先打开打点计时器再释放小车，故D错误。
故选B。
【小问2详解】
根据逐差法可知
联立可得小车加速度表达式为
故选D。
【小问3详解】
[1]根据图像可知与M成正比，故在所受外力一定的条件下，a与M成反比；
[2]设槽码的质量为m，则由牛顿第二定律
化简可得
故斜率越小，槽码的质量m越大，由图可知甲组所用的槽码质量比乙组的更大。
17. 在“用单摆测量重力加速度”的实验中，做了如下测量与探究。
（1）用游标卡尺测量摆球直径如图，读出小球的直径_______。
（2）某学生将摆线长与小球直径d之和记作单摆的摆长。
①若直接将某次测量的和d、测得的周期，代入单摆的周期公式，则测得重力加速度比实际的重力加速度_______（选填“偏大”或“偏小”）；
②该同学换了一个直径略小的钢球进行实验，但是仍将摆线长与小球直径d之和记作单摆的摆长，通过多次改变摆线长度而测出对应的摆动周期，通过图像处理数据测量重力加速度的值，其图像如图所示。
由图像可知，摆球的半径_______，当地重力加速度_______（以上结果均保留两位小数，）。
【答案】（1）18.6
（2） ①. 偏大 ②. 0.60 ③. 9.86
【解析】
【小问1详解】
该游标卡尺的分度值为0.1mm，则该小球的直径为
【小问2详解】
[1]某学生将摆线长与小球直径d之和记作单摆的摆长，会使摆长的测量值偏大，根据单摆的周期公式
可得重力加速度的测量值为
实际摆长为，则重力加速度的实际值为
故
则测得重力加速度比实际的重力加速度偏大。
[2][3]根据
可得
结合图像可知
，
联立可得，当地重力加速度为
g=9.86m/s2
摆球半径
18. 在“电池电动势和内阻的测量”实验中
（1）设计如图1所示的电路，现有图2所示的实验器材和若干导线。图中已将实验器材进行了部分连接，还应当用一根导线将电压表接线柱h与______（填写接线柱对应的字母，下同）接线柱连接，再用另一根导线将电压表接线柱g与______接线柱连接。
（2）电路接线完毕，在保证电路安全的情况下闭合开关，调节滑动变阻器，发现电压表读数一直接近而电流表读数始终为零。已知导线与接线柱均无故障，且故障只有一处。现只改变电压表接线，再闭合开关、调节变阻器。下列推断不正确的是______。
A. 电压表接在a、f之间，电压表、电流表读数总为零，表明滑动变阻器短路
B. 电压表接在a、b之间，电压表读数总接近3V、电流表读数总为零，表明电流表断路
C. 电压表接在c、d之间，电压表、电流表读数总为零，表明开关是完好的
（3）实验由图1正确操作后，根据下图数据，测得电池的电动势______V，内阻______；
（4）如果连接线接头严重氧化或与接线柱连接不紧就会产生“接触电阻”，若本实验中连接滑动变阻器和电流表导线接头处有“接触电阻”，则由此产生的影响是：电动势E测量值______（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
【答案】（1） ①. ## ②. ##
（2）A （3） ①. 1.44 ②. 2.47
（4）不变
【解析】
【小问1详解】
[1] [2] 由图结合电流的流向可知，由于bc、fp是分别同一根导线的两端；故可知还应当用一根导线将电压表接线柱h与b或c连接，而再用另一根导线将电压表接线柱g与f或p连接；
【小问2详解】
原电路中电压表示数为3V电流表示数为零说明电压表测量电源电压，即开关和电源完好，电流表示数为零说明电流表或者电阻器断路。
A．电压表接在a、f之间，由图可知，测量的是滑动变阻器端电压，若电压表、电流表读数总为零表 明电路没有接通，有可能为电键处断路，故A错误；
B．电压表接在a、b之间，测量的电流表端电压，若电压表读数总接近3V，说明电压表与电源连接良好、而电流表读数总为零，则由故障分析可知为电流表断路，故B正确；
C．电压表接在c、d之间，电压表、电流表读数总为零，开关两端电压为零，说明开关连接是完好的，故C正确。
选不正确的，故选A。
【小问3详解】
[1] [2] 由闭合电路欧姆定律可得
由图像的斜率及截距含义可得
电源的电动势为
电源的内阻为
【小问4详解】
电压表所测电压值包含了接触电阻的电压，因此对电动势和内阻的测量值都不影响，故电动势E测量值不变。
19. 如图所示，竖直放置的圆形管道内封闭有一定质量的理想气体，初始时阀门K关闭，A处有一固定绝热活塞，C处有一质量为2kg、横截面积为的可自由移动的绝热活塞，初始时两活塞处于同一水平面上，并将管内气体分割成体积相等的Ⅰ、Ⅱ两部分，温度都为300K，其中Ⅰ部分气体的压强为。现保持Ⅱ部分气体温度不变，只对Ⅰ部分气体加热，使C处的活塞缓慢移动到最低点B（不计活塞厚度与摩擦，活塞密闭良好）。已知重力加速度g取，外界大气压强恒为。求：
（1）可移动活塞到达B处时Ⅱ部分气体的压强；
（2）可移动活塞到达B处时Ⅰ部分气体的温度；
（3）Ⅰ中气体加热后保持温度不变，打开阀门K，向外释放气体，使可移动活塞缓慢回到C处，Ⅰ部分剩余气体的质量与初始状态时气体的质量之比。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）初始状态对活塞受力分析
解得
活塞到达B处，对Ⅱ部分气体列玻意耳定律
又因
解得
（2）活塞到达B处时，则
根据理想气体状态方程，有
又有
解得
（3）上部分气体，等温变化，根据玻意耳定律有
又有
解得
则Ⅰ部分剩余气体的质量与初始状态时气体的质量之比
20. 图（a）是水平放置的“硬币弹射器”装置简图，图（b）是其俯视图。滑槽内的撞板通过两橡皮绳与木板相连，其厚度与一个硬币的相同。滑槽出口端的“币仓”可叠放多个相同的硬币。撞板每次被拉动至同一位置后静止释放，与底层硬币发生弹性正碰；碰后，撞板立即被锁定，底层硬币被弹出，上一层硬币掉下补位。底层硬币被撞后在摩擦力作用下减速，最后平抛落到水平地面上。已知每个硬币质量为m，撞板质量为3m；每次撞板从静止释放到撞击硬币前瞬间，克服摩擦力做功为W，两橡皮绳对撞板做的总功为4W；忽略空气阻力，硬币不翻转。
（1）求撞板撞击硬币前瞬间，撞板的速度v；
（2）当“币仓”中仅有一个硬币时，硬币被撞击后到抛出过程，克服摩擦力做功Wf为其初动能的，求；
（3）已知“币仓”中有n（n≤10）个硬币时，底层硬币冲出滑槽过程中克服摩擦力做功为；试讨论两次“币仓”中分别叠放多少个硬币时，可使底层硬币平抛的水平射程之比为。
【答案】（1）；（2）；（3）见解析
【解析】
【详解】（1）根据动能定理有
解得
（2）对撞板与硬币构成的系统，由于发生的是弹性碰撞，则有
，
解得
克服摩擦力做功Wf为其初动能的，则有
解得
（3）平抛运动过程有
，，
根据题意有
底层硬币冲出滑槽过程中克服摩擦力做功为，根据动能定理有
，
结合上述有
由于n≤10，则有
，或，或，
21. 如图所示，两足够长平行金属直导轨MN、PQ的间距为L，固定在同一水平面内，直导轨在左端M、P点分别与两条竖直固定、半径为L的圆弧导轨相切。MP连线与直导轨垂直，其左侧无磁场，右侧存在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场。长为L、质量为m、电阻为R的金属棒ab跨放在两圆弧导轨的最高点。质量为2m、电阻为6R的均匀金属丝制成一个半径为L的圆环，水平放置在两直导轨上，其圆心到两直导轨的距离相等。忽略导轨的电阻、所有摩擦以及金属环的可能形变，金属棒、金属环均与导轨始终接触良好，重力加速度大小为g。现将金属棒ab由静止释放，求
（1）ab刚越过MP时产生的感应电动势大小；
（2）金属环刚开始运动时的加速度大小；
（3）为使ab在整个运动过程中不与金属环接触，金属环圆心初始位置到MP的最小距离。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）根据题意可知，对金属棒ab由静止释放到刚越过MP过程中，由动能定理有
解得
则ab刚越过MP时产生的感应电动势大小为
（2）根据题意可知，金属环在导轨间两段圆弧并联接入电路中，轨道外侧的两端圆弧金属环被短路，由几何关系可得，每段圆弧的电阻为
可知，整个回路的总电阻为
ab刚越过MP时，通过ab的感应电流为
对金属环由牛顿第二定律有
解得
（3）根据题意，结合上述分析可知，金属环和金属棒ab所受的安培力等大反向，则系统的动量守恒，由于金属环做加速运动，金属棒做减速运动，为使ab在整个运动过程中不与金属环接触，则有当金属棒ab和金属环速度相等时，金属棒ab恰好追上金属环，设此时速度为，由动量守恒定律有
解得
对金属棒，由动量定理有
则有
设金属棒运动距离为，金属环运动的距离为，则有
联立解得
则金属环圆心初始位置到MP的最小距离
22. 如图所示，在Oxy坐标系x>0，y>0区域内充满垂直纸面向里，磁感应强度大小为B的匀强磁场。磁场中放置一长度为L的挡板，其两端分别位于x、y轴上M、N两点，∠OMN=60°，挡板上有一小孔K位于MN中点。△OMN之外的第一象限区域存在恒定匀强电场。位于y轴左侧的粒子发生器在0＜y＜的范围内可以产生质量为m，电荷量为+q的无初速度的粒子。粒子发生器与y轴之间存在水平向右的匀强加速电场，加速电压大小可调，粒子经此电场加速后进入磁场，挡板厚度不计，粒子可沿任意角度穿过小孔，碰撞挡板的粒子不予考虑，不计粒子重力及粒子间相互作用力。
（1）求使粒子垂直挡板射入小孔K的加速电压U0；
（2）调整加速电压，当粒子以最小的速度从小孔K射出后恰好做匀速直线运动，求第一象限中电场强度的大小和方向；
（3）当加速电压为时，求粒子从小孔K射出后，运动过程中距离y轴最近位置的坐标。
【答案】（1）；（2），方向沿x轴正方向；（3）(n=0,1,2⋅⋅⋅)
【解析】
【详解】（1）根据题意，作出粒子垂直挡板射入小孔K的运动轨迹如图所示
根据几何关系可知粒子在磁场中做圆周运动的轨迹半径为
在区域根据洛伦兹力提供向心力有
在匀强加速电场中由动能定理有
联立解得
（2）根据题意，当轨迹半径最小时，粒子速度最小，则作出粒子以最小的速度从小孔K射出的运动轨迹如图所示
根据几何关系可知粒子在磁场中做圆周运动的轨迹半径为
在区域根据洛伦兹力提供向心力有
粒子从小孔K射出后恰好做匀速直线运动，由左手定则可知粒子经过小孔K后受到的洛伦兹力沿x轴负方向，则粒子经过小孔K后受到的电场力沿x轴正方向，粒子带正电，则之外第一象限区域电场强度的方向沿x轴正方向，大小满足
联立可得
（3）在匀强加速电场中由动能定理有
可得
在区域根据洛伦兹力提供向心力有
可得粒子在区域运动的轨迹半径
作出从小孔K射出的粒子的运动轨迹如图所示
设粒子从小孔射出的速度方向与轴正方向夹角为，根据几何关系可知
则粒子从小孔射出的速度方向与轴正方向的夹角为，该速度沿轴和轴正方向的分速度大小为
，
则粒子从射出后的运动可分解为沿轴正方向的匀速直线运动和速度大小为的匀速圆周运动，可知
解得
粒子做圆周运动的周期为，粒子至少运动距离轴最近，加上整周期则粒子运动，时距离轴最近，则最近位置的横坐标为
纵坐标为
，
综上所述，最近的位置坐标，。
相关试卷
浙江省名校协作体2024-2025学年高三上学期开学适应性考试物理试题（附参考答案）： 这是一份浙江省名校协作体2024-2025学年高三上学期开学适应性考试物理试题（附参考答案），文件包含高三物理试题pdf、物理学科答案pdf等2份试卷配套教学资源，其中试卷共11页， 欢迎下载使用。
浙江名校协作体2025届高三上学期开学适应性考试物理试题+答案： 这是一份浙江名校协作体2025届高三上学期开学适应性考试物理试题+答案，共12页。
[物理]浙江省名校协作体2024～2025学年高三上学期开学适应性考试物理试题(有答案)： 这是一份[物理]浙江省名校协作体2024～2025学年高三上学期开学适应性考试物理试题(有答案)，共12页。
