2023-2024学年北京市大兴区高二（下）期末物理试卷

这是一份2023-2024学年北京市大兴区高二（下）期末物理试卷，共19页。试卷主要包含了选择题，实验探究题，论述计算题等内容，欢迎下载使用。
1．（3分）下列关于布朗运动的说法正确的是（ ）
A．布朗运动指的是悬浮在液体或气体中的固体分子的运动
B．布朗运动能够反映液体或气体分子运动的无规则性
C．悬浮在液体中的颗粒越大布朗运动越明显
D．布朗运动的剧烈程度与温度无关
2．（3分）有关光的现象，下列说法正确的是（ ）
A．泊松亮斑是光的干涉现象
B．偏振现象说明光是纵波
C．发生折射现象时，光的频率发生变化
D．光电效应现象说明光具有粒子性
3．（3分）如图为一弹簧做简谐运动的振动图像，在如图所示的时间范围内，下列判断正确的是（ ）
A．弹簧振子的振动周期为0.9s
B．0.2s时的位移与0.4s时的位移相同
C．0.2s时的速度与0.4s时的速度相同
D．0.2s时的回复力与0.4s时的回复力相同
4．（3分）某同学观察到波长相同的水波通过两个宽度不同的狭缝时的现象，如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．水波通过狭缝后波速不变，波长变短
B．这是水波的衍射现象，有些波不能发生衍射现象
C．此现象可以说明，波长一定，缝越窄衍射现象越明显
D．此现象可以说明，缝宽一定，波长越长衍射现象越明显
5．（3分）在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样。若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是（ ）
A．改用蓝色激光
B．增大双缝间距
C．将屏幕向远离双缝的位置移动
D．将光源向远离双缝的位置移动
6．（3分）图1所示为一列简谐横波在t＝0时的波形图，图2所示为该波中x＝2m处质点P的振动图像。下列说法正确的是（ ）
A．此列波沿x轴正方向传播
B．此列波的传播速度为0.25m/s
C．P点的振幅为0.4cm
D．t＝0.75s时，质点P相对平衡位置的位移为﹣0.2cm
7．（3分）比较45℃的热水和100℃的水蒸气，下列说法正确的是（ ）
A．热水分子的速率都比水蒸气的小
B．热水分子的平均动能比水蒸气的大
C．热水的内能比相同质量的水蒸气的小
D．热水分子的热运动比水蒸气的剧烈
8．（3分）如图所示，一定质量的理想气体从状态a经过等容、等温、等压三个过程，先后达到状态b、c，再回到状态a。下列说法正确的是（ ）
A．在过程a→b中气体内能增加
B．在过程a→b中气体向外界放热
C．在过程b→c中气体的内能减少
D．在过程c→a中气体的温度升高
9．（3分）如图所示，一束光沿半圆形玻璃砖的半径射到其平直面上，并在该界面处发生反射和折射。当逐渐增大入射角时，下列说法正确的是（ ）
A．反射光线和折射光线都逐渐减弱
B．反射光线和折射光线的夹角逐渐增大
C．折射光线逐渐减弱，直至完全消失
D．折射角和入射角的比值不变
10．（3分）一个氘核与一个氚核结合成一个氦核同时放出中子，反应方程为HH→He。已知氘核、氚核、氦核和中子的质量分别为m1、m2、m3和m4，光在真空中的速度为c，下列说法正确的是（ ）
A．m1+m2＝m3+m4
B．该核反应可以在常温下进行
C．该核反应释放的能量ΔE＝（m1+m2﹣m3﹣m4）c2
D．该核反应中的核燃料是目前核电站采用的核燃料
11．（3分）氢原子能级示意如图。现有大量氢原子处于n＝3能级，下列说法正确的是（ ）
A．这些原子跃迁过程中最多可辐射出2种频率的光子
B．从n＝3能级跃迁到n＝1能级辐射的光的波长最长
C．从n＝3能级跃迁到n＝5能级需要吸收0.66eV的能量
D．n＝3能级的氢原子电离至少需要吸收1.51eV的能量
12．（3分）分子力F随分子间距离r的变化如图所示。若将两分子从相距r＝r2处释放，仅考虑这两个分子间的作用，下列说法正确的是（ ）
A．从r＝r0到r＝r1分子力表现为引力
B．从r＝r2到r＝r1分子力先减小后增大
C．从r＝r2到r＝r1分子力先做正功后做负功
D．从r＝r2到r＝r1分子势能先增大后减小
13．（3分）如图所示，一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a、b，下列说法正确的是（ ）
A．该三棱镜对a光的折射率大于对b光的折射率
B．若减小入射角i，则a光先消失
C．在该三棱镜中a光的传播速度大于b光的传播速度
D．a光的光子能量大于b光的光子能量
14．（3分）玻璃茶杯从同一高度掉下，落在石板上易碎，落在海绵垫上不易碎，这是因为茶杯与石板撞击过程中（ ）
A．茶杯的初动量较大B．茶杯动量变化较大
C．茶杯所受冲量较大D．茶杯动量变化率较大
15．（3分）用图1所示的电路研究光电效应中电子发射的情况与照射光的强弱、光的颜色（频率）等物理量间的关系。电流计G测得的光电流I随光电管两端电压U的变化如图2所示，则（ ）
A．通过电流计G的电流方向由d到c
B．光电流的大小与光的强弱无关
C．光电管两端电压U为零时一定不发生光电效应
D．用强弱不同、频率相同的光照射K极，光电子的最大初动能相同
16．（3分）体积相同的小球A和B悬挂于同一高度，静止时两根轻绳竖直，两球球心等高且刚好彼此接触。如图所示，保持B球静止于最低点，拉起A球，将其由距最低点高度为h处静止释放，两球发生碰撞后分离。两球始终在两悬线所决定的竖直平面内运动，悬线始终保持绷紧状态，不计空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A．两球从碰撞到分离的过程中，A球减少的动能与B球增加的动能大小一定相等
B．两球从碰撞到分离的过程中，A球动量的变化量与B球动量的变化量大小一定相等
C．两球从碰撞到分离的过程中，A球对B球的冲量大于B球对A球的冲量
D．B球上升的最大高度不可能大于h
二、实验探究题（本题共2小题，共18分）
17．（8分）做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验。
（1）下列实验步骤的正确顺序是 （填写实验步骤前的序号）。
a.往边长约为40cm的浅盘里倒入约2cm深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上
b.用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定
c.将画有油酸膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油酸膜的面积。根据油酸的体积和油酸膜的面积计算出油酸分子直径的大小
d.用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积，再根据油酸酒精溶液的浓度计算出油酸的体积
e.将玻璃板放在浅盘上，然后将油酸膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上
（2）实验中，所用油酸酒精溶液每V1体积溶液中有纯油酸体积V2，用注射器和量筒测得体积为V0的上述溶液有n滴，把一滴该溶液滴入盛水的撒有痱子粉的浅盘中，待水面稳定后，得到油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示，如图中每个小正方形格的边长为a，则油酸薄膜的面积S＝ ；可求得油酸分子的直径为 （用V1、V2、V0、n、S表示）。
（3）某同学实验中最终得到的油酸分子直径数据偏大，可能是因为 。
A.油膜中含有大量未溶解的酒精
B.计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格
C.水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开
D.用注射器和量筒测V0体积溶液滴数时多记录了几滴
18．（10分）用如图所示的装置做“验证动量守恒定律”实验。实验中使用的两个小球半径相等。
（1）为完成此实验，以下提供的测量工具中，本实验必须使用的是 。（选填选项前的字母）
A.刻度尺
B.天平
C.打点计时器
D.秒表
（2）本实验必须满足的条件是 （选填选项前的字母）。
A.同一组实验中，入射小球必须从同一位置由静止释放
B.入射小球的质量必须大于被碰小球的质量
C.轨道倾斜部分必须光滑
D.轨道末端必须水平
（3）图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影，实验时先让入射小球多次从斜轨上位置S由静止释放，通过白纸和复写纸找到其平均落地点的位置P，测出平抛射程OP。然后，把被碰小球静置于轨道的水平部分末端，仍将入射小球从斜轨上位置S由静止释放，与被碰小球相碰，并多次重复该操作，两小球平均落地点位置分别为M、N。实验中还需要测量的有 （选填选项前的字母）。
A.入射小球和被碰小球的质量m1、m2
B.入射小球开始的释放高度h
C.小球抛出点距地面的高度H
D.两球相碰后的平抛射程OM、ON
（4）若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为： [用（3）中测量的量表示]。通过测量小球做平抛运动的射程来代替小球的速度，这样做的依据是： 。
三、论述计算题（本题共4小题，共34分）
19．（8分）质谱仪的工作原理示意图如图所示，它由速度选择器和有边界的偏转磁场构成。速度选择器由两块水平放置的金属板构成，两金属板分别与电源的两极相连，两金属板间匀强电场的场强大小为E、匀强磁场的磁感应强度大小为B1，方向垂直纸面向里。偏转磁场为匀强磁场，磁感应强度的大小为B2，方向垂直纸面向外。一束带正电的电量为q的粒子从狭缝O1射入，恰能沿直线通过速度选择器，从磁场边界上的O2点垂直磁场方向射入偏转磁场，经历半个圆周打在照相底片上的A点，测得O2和A点之间的距离为L。粒子所受重力及粒子间的相互作用均可忽略。
（1）判断速度选择器的上、下两金属板哪端应接电源正极？求带电粒子从速度选择器射出时的速度大小v；
（2）求带电粒子的质量m；
（3）另外一束带电量相同的粒子也从狭缝O1射入，保持装置的其他条件不变，粒子最终打在照相底片上的C点，O2和C点之间的距离大于L。比较这两束粒子，你能得到哪些结论？并阐述理由。
20．（9分）在光滑水平面上，甲、乙两物体的质量分别为m1、m2，它们沿东西方向的一直线相向运动，其中甲物体以速度6m/s由西向东运动，乙物体以速度2m/s由东向西运动。碰撞后两物体运动方向都与原方向相反，速度的大小都是4m/s。求：
（1）甲、乙两物体的质量之比；
（2）通过计算说明这次碰撞是弹性碰撞还是非弹性碰撞；
（3）有些核反应堆里，要让中子与原子核碰撞，以便把中子的速度降下来。假设中子与原子核的碰撞是弹性碰撞且碰前原子核处于静止状态。请你通过推导说明应该选用质量较大的还是质量较小的原子核？
21．（7分）某种型号的笔由弹簧、内芯和外壳三部分构成。小明同学在探究这种笔的弹跳问题时，发现笔的弹跳过程可简化为三个阶段：①把笔竖直倒立于水平硬桌面上，下压外壳使其下端接触桌面（如图1所示）；②把笔由静止释放，外壳竖直上升，当速度达到某一值时，与静止的内芯碰撞，碰撞过程时间极短，碰后瞬间，内芯与外壳具有竖直向上的共同速度（如图2所示）；③然后，内芯与外壳以相同速度一起向上运动（如图3所示）。
已知笔的外壳和内芯质量分别为m1和m2，外壳与内芯碰撞后一起上升的最大高m2，度h；不计弹簧质量和空气阻力，重力加速度为g，求：
（1）外壳和内芯碰撞后瞬间的共同速度大小v；
（2）外壳与内芯碰撞前瞬间外壳速度的大小v0；
（3）外壳与内芯组成的系统在碰撞过程中损失的动能Ek损。
22．（10分）如图所示，宽度为L的U形导体框，水平放置在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中，左端连接一阻值为R的电阻。一质量为m、电阻为r的导体棒MN置于导体框上。不计导体框的电阻及导体棒与框之间的摩擦，导体棒与框始终接触良好。在水平向右的拉力作用下，导体棒以速度v向右匀速运动。
（1）求通过导体棒MN的电流大小I；
（2）求拉力做功的功率P；
（3）某时刻撤去拉力，再经过一段时间导体棒MN停在导体框上。求从撤去拉力到导体棒MN停止的过程中：
a.电阻R上产生的热量Q；
b.通过电阻R的电荷量q。
2023-2024学年北京市大兴区高二（下）期末物理试卷
参考答案与试题解析
一、选择题（本题共16小题，每小题3分，共48分。在每小题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。）
1．（3分）下列关于布朗运动的说法正确的是（ ）
A．布朗运动指的是悬浮在液体或气体中的固体分子的运动
B．布朗运动能够反映液体或气体分子运动的无规则性
C．悬浮在液体中的颗粒越大布朗运动越明显
D．布朗运动的剧烈程度与温度无关
【答案】B
2．（3分）有关光的现象，下列说法正确的是（ ）
A．泊松亮斑是光的干涉现象
B．偏振现象说明光是纵波
C．发生折射现象时，光的频率发生变化
D．光电效应现象说明光具有粒子性
【答案】D
3．（3分）如图为一弹簧做简谐运动的振动图像，在如图所示的时间范围内，下列判断正确的是（ ）
A．弹簧振子的振动周期为0.9s
B．0.2s时的位移与0.4s时的位移相同
C．0.2s时的速度与0.4s时的速度相同
D．0.2s时的回复力与0.4s时的回复力相同
【答案】C
4．（3分）某同学观察到波长相同的水波通过两个宽度不同的狭缝时的现象，如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．水波通过狭缝后波速不变，波长变短
B．这是水波的衍射现象，有些波不能发生衍射现象
C．此现象可以说明，波长一定，缝越窄衍射现象越明显
D．此现象可以说明，缝宽一定，波长越长衍射现象越明显
【答案】C
5．（3分）在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样。若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是（ ）
A．改用蓝色激光
B．增大双缝间距
C．将屏幕向远离双缝的位置移动
D．将光源向远离双缝的位置移动
【答案】C
6．（3分）图1所示为一列简谐横波在t＝0时的波形图，图2所示为该波中x＝2m处质点P的振动图像。下列说法正确的是（ ）
A．此列波沿x轴正方向传播
B．此列波的传播速度为0.25m/s
C．P点的振幅为0.4cm
D．t＝0.75s时，质点P相对平衡位置的位移为﹣0.2cm
【答案】A
7．（3分）比较45℃的热水和100℃的水蒸气，下列说法正确的是（ ）
A．热水分子的速率都比水蒸气的小
B．热水分子的平均动能比水蒸气的大
C．热水的内能比相同质量的水蒸气的小
D．热水分子的热运动比水蒸气的剧烈
【答案】C
8．（3分）如图所示，一定质量的理想气体从状态a经过等容、等温、等压三个过程，先后达到状态b、c，再回到状态a。下列说法正确的是（ ）
A．在过程a→b中气体内能增加
B．在过程a→b中气体向外界放热
C．在过程b→c中气体的内能减少
D．在过程c→a中气体的温度升高
【答案】A
9．（3分）如图所示，一束光沿半圆形玻璃砖的半径射到其平直面上，并在该界面处发生反射和折射。当逐渐增大入射角时，下列说法正确的是（ ）
A．反射光线和折射光线都逐渐减弱
B．反射光线和折射光线的夹角逐渐增大
C．折射光线逐渐减弱，直至完全消失
D．折射角和入射角的比值不变
【答案】C
10．（3分）一个氘核与一个氚核结合成一个氦核同时放出中子，反应方程为HH→He。已知氘核、氚核、氦核和中子的质量分别为m1、m2、m3和m4，光在真空中的速度为c，下列说法正确的是（ ）
A．m1+m2＝m3+m4
B．该核反应可以在常温下进行
C．该核反应释放的能量ΔE＝（m1+m2﹣m3﹣m4）c2
D．该核反应中的核燃料是目前核电站采用的核燃料
【答案】C
11．（3分）氢原子能级示意如图。现有大量氢原子处于n＝3能级，下列说法正确的是（ ）
A．这些原子跃迁过程中最多可辐射出2种频率的光子
B．从n＝3能级跃迁到n＝1能级辐射的光的波长最长
C．从n＝3能级跃迁到n＝5能级需要吸收0.66eV的能量
D．n＝3能级的氢原子电离至少需要吸收1.51eV的能量
【答案】D
12．（3分）分子力F随分子间距离r的变化如图所示。若将两分子从相距r＝r2处释放，仅考虑这两个分子间的作用，下列说法正确的是（ ）
A．从r＝r0到r＝r1分子力表现为引力
B．从r＝r2到r＝r1分子力先减小后增大
C．从r＝r2到r＝r1分子力先做正功后做负功
D．从r＝r2到r＝r1分子势能先增大后减小
【答案】C
13．（3分）如图所示，一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a、b，下列说法正确的是（ ）
A．该三棱镜对a光的折射率大于对b光的折射率
B．若减小入射角i，则a光先消失
C．在该三棱镜中a光的传播速度大于b光的传播速度
D．a光的光子能量大于b光的光子能量
【答案】C
14．（3分）玻璃茶杯从同一高度掉下，落在石板上易碎，落在海绵垫上不易碎，这是因为茶杯与石板撞击过程中（ ）
A．茶杯的初动量较大B．茶杯动量变化较大
C．茶杯所受冲量较大D．茶杯动量变化率较大
【答案】D
15．（3分）用图1所示的电路研究光电效应中电子发射的情况与照射光的强弱、光的颜色（频率）等物理量间的关系。电流计G测得的光电流I随光电管两端电压U的变化如图2所示，则（ ）
A．通过电流计G的电流方向由d到c
B．光电流的大小与光的强弱无关
C．光电管两端电压U为零时一定不发生光电效应
D．用强弱不同、频率相同的光照射K极，光电子的最大初动能相同
【答案】D
16．（3分）体积相同的小球A和B悬挂于同一高度，静止时两根轻绳竖直，两球球心等高且刚好彼此接触。如图所示，保持B球静止于最低点，拉起A球，将其由距最低点高度为h处静止释放，两球发生碰撞后分离。两球始终在两悬线所决定的竖直平面内运动，悬线始终保持绷紧状态，不计空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A．两球从碰撞到分离的过程中，A球减少的动能与B球增加的动能大小一定相等
B．两球从碰撞到分离的过程中，A球动量的变化量与B球动量的变化量大小一定相等
C．两球从碰撞到分离的过程中，A球对B球的冲量大于B球对A球的冲量
D．B球上升的最大高度不可能大于h
【答案】B
二、实验探究题（本题共2小题，共18分）
17．（8分）做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验。
（1）下列实验步骤的正确顺序是 dabec （填写实验步骤前的序号）。
a.往边长约为40cm的浅盘里倒入约2cm深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上
b.用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定
c.将画有油酸膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油酸膜的面积。根据油酸的体积和油酸膜的面积计算出油酸分子直径的大小
d.用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积，再根据油酸酒精溶液的浓度计算出油酸的体积
e.将玻璃板放在浅盘上，然后将油酸膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上
（2）实验中，所用油酸酒精溶液每V1体积溶液中有纯油酸体积V2，用注射器和量筒测得体积为V0的上述溶液有n滴，把一滴该溶液滴入盛水的撒有痱子粉的浅盘中，待水面稳定后，得到油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示，如图中每个小正方形格的边长为a，则油酸薄膜的面积S＝ 71a2 ；可求得油酸分子的直径为 （用V1、V2、V0、n、S表示）。
（3）某同学实验中最终得到的油酸分子直径数据偏大，可能是因为 BC 。
A.油膜中含有大量未溶解的酒精
B.计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格
C.水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开
D.用注射器和量筒测V0体积溶液滴数时多记录了几滴
【答案】（1）dabec；（2）71a2； ；（3）BC
18．（10分）用如图所示的装置做“验证动量守恒定律”实验。实验中使用的两个小球半径相等。
（1）为完成此实验，以下提供的测量工具中，本实验必须使用的是 AB 。（选填选项前的字母）
A.刻度尺
B.天平
C.打点计时器
D.秒表
（2）本实验必须满足的条件是 ABD （选填选项前的字母）。
A.同一组实验中，入射小球必须从同一位置由静止释放
B.入射小球的质量必须大于被碰小球的质量
C.轨道倾斜部分必须光滑
D.轨道末端必须水平
（3）图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影，实验时先让入射小球多次从斜轨上位置S由静止释放，通过白纸和复写纸找到其平均落地点的位置P，测出平抛射程OP。然后，把被碰小球静置于轨道的水平部分末端，仍将入射小球从斜轨上位置S由静止释放，与被碰小球相碰，并多次重复该操作，两小球平均落地点位置分别为M、N。实验中还需要测量的有 AD （选填选项前的字母）。
A.入射小球和被碰小球的质量m1、m2
B.入射小球开始的释放高度h
C.小球抛出点距地面的高度H
D.两球相碰后的平抛射程OM、ON
（4）若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为： m1OP＝m1OM+m2ON [用（3）中测量的量表示]。通过测量小球做平抛运动的射程来代替小球的速度，这样做的依据是： 小球离开斜槽后做平抛运动，它们抛出点的高度相等，运动时间t相等，小球做平抛运动的初速度与水平射程成正比，可以通过测量小球做平抛运动的射程来代替小球的速度。 。
【答案】（1）AB；（2）ABD；（3）AD；（4）m1OP＝m1OM+m2ON；小球离开斜槽后做平抛运动，它们抛出点的高度相等，运动时间t相等，小球做平抛运动的初速度与水平射程成正比，可以通过测量小球做平抛运动的射程来代替小球的速度。
三、论述计算题（本题共4小题，共34分）
19．（8分）质谱仪的工作原理示意图如图所示，它由速度选择器和有边界的偏转磁场构成。速度选择器由两块水平放置的金属板构成，两金属板分别与电源的两极相连，两金属板间匀强电场的场强大小为E、匀强磁场的磁感应强度大小为B1，方向垂直纸面向里。偏转磁场为匀强磁场，磁感应强度的大小为B2，方向垂直纸面向外。一束带正电的电量为q的粒子从狭缝O1射入，恰能沿直线通过速度选择器，从磁场边界上的O2点垂直磁场方向射入偏转磁场，经历半个圆周打在照相底片上的A点，测得O2和A点之间的距离为L。粒子所受重力及粒子间的相互作用均可忽略。
（1）判断速度选择器的上、下两金属板哪端应接电源正极？求带电粒子从速度选择器射出时的速度大小v；
（2）求带电粒子的质量m；
（3）另外一束带电量相同的粒子也从狭缝O1射入，保持装置的其他条件不变，粒子最终打在照相底片上的C点，O2和C点之间的距离大于L。比较这两束粒子，你能得到哪些结论？并阐述理由。
【答案】（1）金属板上端应接电源正极，带电粒子从速度选择器射出时的速度大小为。
（2）带电粒子的质量为。
（3）可得到的结论：①两束带电粒子都带正电荷；
②两束带电粒子的速度相同；
③打在C点的带电粒子的质量大于打在A点的带电粒子的质量。
理由：①根据左手定则判定两束带电粒子在偏转磁场中O2点的受力方向都由O2指向A点；
②粒子在金属板间做匀速直线运动，经过同一个速度选择器射出的速度相同；
③根据
得
可知，质量越大，半径越大。
20．（9分）在光滑水平面上，甲、乙两物体的质量分别为m1、m2，它们沿东西方向的一直线相向运动，其中甲物体以速度6m/s由西向东运动，乙物体以速度2m/s由东向西运动。碰撞后两物体运动方向都与原方向相反，速度的大小都是4m/s。求：
（1）甲、乙两物体的质量之比；
（2）通过计算说明这次碰撞是弹性碰撞还是非弹性碰撞；
（3）有些核反应堆里，要让中子与原子核碰撞，以便把中子的速度降下来。假设中子与原子核的碰撞是弹性碰撞且碰前原子核处于静止状态。请你通过推导说明应该选用质量较大的还是质量较小的原子核？
【答案】（1）甲、乙两物体的质量之比为3：5；
（2）这次碰撞是弹性碰撞；
（3）应该选用质量较小的原子核。
21．（7分）某种型号的笔由弹簧、内芯和外壳三部分构成。小明同学在探究这种笔的弹跳问题时，发现笔的弹跳过程可简化为三个阶段：①把笔竖直倒立于水平硬桌面上，下压外壳使其下端接触桌面（如图1所示）；②把笔由静止释放，外壳竖直上升，当速度达到某一值时，与静止的内芯碰撞，碰撞过程时间极短，碰后瞬间，内芯与外壳具有竖直向上的共同速度（如图2所示）；③然后，内芯与外壳以相同速度一起向上运动（如图3所示）。
已知笔的外壳和内芯质量分别为m1和m2，外壳与内芯碰撞后一起上升的最大高m2，度h；不计弹簧质量和空气阻力，重力加速度为g，求：
（1）外壳和内芯碰撞后瞬间的共同速度大小v；
（2）外壳与内芯碰撞前瞬间外壳速度的大小v0；
（3）外壳与内芯组成的系统在碰撞过程中损失的动能Ek损。
【答案】（1）、外壳和内芯碰撞后瞬间的共同速度为；
（2）、外壳与内芯碰撞前瞬间外壳速度为；
（3）、碰撞过程中损失的动能为。
22．（10分）如图所示，宽度为L的U形导体框，水平放置在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中，左端连接一阻值为R的电阻。一质量为m、电阻为r的导体棒MN置于导体框上。不计导体框的电阻及导体棒与框之间的摩擦，导体棒与框始终接触良好。在水平向右的拉力作用下，导体棒以速度v向右匀速运动。
（1）求通过导体棒MN的电流大小I；
（2）求拉力做功的功率P；
（3）某时刻撤去拉力，再经过一段时间导体棒MN停在导体框上。求从撤去拉力到导体棒MN停止的过程中：
a.电阻R上产生的热量Q；
b.通过电阻R的电荷量q。
【答案】（1）通过导体棒MN的电流大小为；
（2）拉力做功的功率为；
（3）a.电阻R上产生的热量为；
b.通过电阻R的电荷量为。
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答案
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答案
C
C
D
D
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