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2022届河北省保定市部分学校高三下学期3月联考物理试卷（word版）
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这是一份2022届河北省保定市部分学校高三下学期3月联考物理试卷（word版），共12页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题，填空题等内容，欢迎下载使用。
物理试卷
一、单选题
1．如图为研究光电效应现象的实验装置，分别用a、b两种单色光照射到光电管的阴极K，调节滑片P，电流计G的示数恰好为零时电压表的示数分别为Ua、Ub，UaA．a光照射时阴极金属的逸出功较小
B．a光在真空中的传播速度较小
C．a光光子的能量较小
D．a光光子的粒子性较明显
2．2022年北京冬奥会冰壶混双决赛于2月8日晚进行，“黑马”意大利队8：5战胜挪威队，豪取11连胜夺冠。若挪威队冰壶的质量为m1，意大利队冰壶的质量为m2，在某局比赛中，挪威队的冰壶以速度v0与静止的意大利队的冰壶发生碰撞，碰撞后挪威队冰壶的速度为v1。碰撞前后冰壶的速度均在一条直线上且方向相同，冰壶与冰面间的摩擦力远小于冰壶碰撞过程的内力，冰壶可视为质点，不计空气阻力。定义碰后意大利队的冰壶获得的动能与碰前挪威队的冰壶的动能之比叫做动能传递系数，则此局比赛两冰壶碰撞时的动能传递系数为（ ）
A．m2(v02-v12)m1v02B．m1(v02-v12)m2v02
C．m2(v0-v1)2m1v02D．m1(v0-v1)2m2v02
3．如图所示，平行板电容器与电动势为E0的直流电源（内阻不计）、定值电阻R0和R连接，极板与水平方向的夹角为θ，两极板间的距离为d。一质量为m的带电小球以一定的水平速度射入电场中，恰能沿水平虚线做直线运动。已知重力加速度为g，不计空气阻力，则小球的带电量的大小为（ ）
A．mgd(R+R0)RE0tanθB．mgd(R+R0)RE0csθ
C．mgd(R+R0)tanθRE0D．mgd(R+R0)csθRE0
4．如图所示，某钢管厂库房内存放大量粗细均匀、半径相等的钢管，由于钢管的一端被垫高，使相邻等高的两根钢管M、N构成倾角为θ的斜面。若钢管P放在M、N上恰好不滑动，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则钢管P与钢管M之间的动摩擦因数为（ ）
A．34tanθB．12tanθC．32tanθD．tanθ
5．如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数分别为n0=100、n1=200和n2=300，两个副线圈分别接有电阻R1=5Ω、R2=10Ω和R3=5Ω。当原线圈中接入正弦交流电源时，理想电压表的示数为U=5V。不计线圈电阻，理想电流表的读数为（ ）
A．3AB．7AC．32AD．722A
6．如图所示，在空间直角坐标系O-xyz中，a、b、c、d四点构成的正方形与yOz平面平行，正方形的边长为l，且ab∥z轴，d点在x轴上，a点到y轴的距离也为l。两根相互绝缘的通电长直导线分别沿y轴和z轴放置，沿y轴正方向的电流为I，沿z轴正方向的电流为2I。已知通电长直导线在其周围激发磁场的磁感应强度B=kIr，其中k为常量，I为导线中的电流，r为场中某点到导线的垂直距离。则a和c两点的磁感应强度大小之比为（ ）
A．BaBc=63B．BaBc=62C．BaBc=105D．BaBc=13013
7．哈雷彗星是太阳系中最容易观测的彗星，也是人一生中唯一可以裸眼能看见两次的彗星，其绕日运动轨道是一个非常扁的椭圆，轨道远日点到太阳的距离约为近日点到太阳距离的60倍。哈雷彗星上一次出现在近日点的时间是1986年2月，此后将在2023年11月第一次到达轨道的远日点。若不考虑其他行星对哈雷彗星的引力，则哈雷彗星在近日点的加速度与地球绕日运动加速度的比值约为（ ）
A．1.7B．2.9C．3.3D．11.1
二、多选题
8．如图所示为机场的行李转盘，使用水平传送带和倾斜转盘组合完成乘客行李箱的传送。水平传送带的运动方向与转接处转盘的运动方向垂直，行李箱由传送带的A处滑上水平移动的转盘，最后运动至转盘下方的挡板 B处与转盘一起运动，则从A至B过程中，下列说法正确的是（ ）
A．行李箱相对地面做曲线运动
B．行李箱相对转盘可能做直线运动
C．行李箱所受摩擦力的方向与转盘运动方向相同
D．增大转盘的转速，行李箱所受摩擦力大小不变
9．如图所示，固定在水平地面的光滑斜面下端有一个垂直于斜面的挡板，轻弹簧平行于斜面放置，弹簧一端固定在挡板上。将同一滑块先后从斜面上不同位置的A、 B两点释放，从滑块刚接触弹簧的瞬间到弹簧被压缩到最低点的整个过程中弹簧均没有超出弹性限度。下列说法中正确的是（ ）
A．从A点释放滑块，速度最大的位置更靠近挡板
B．从A点释放滑块，弹簧的最大压缩量更大
C．从 B点释放滑块，当滑块速度最大时弹簧的弹性势能更小
D．从滑块刚接触弹簧的瞬间到弹簧被压缩到最低点的过程中滑块的机械能一直减小
10．如图所示，平行长直光滑金属导轨倾斜固定放置，导轨所在平面的倾角为 θ=30°，导轨下端接有阻值为 2Ω的电阻，导轨间距为 1m，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为 1T。质量为 0.4kg、长为 1m、电阻也为 2Ω的金属棒垂直放在导轨上，金属棒在沿导轨平面且与棒垂直的拉力 F作用下从静止开始沿导轨向上运动，拉力做功的功率恒定，当金属棒的速度为 4m/s时，金属棒的加速度为0，金属导轨的电阻不计，金属棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，重力加速度取 10m/s2，则（ ）
A．拉力做功的功率为 12W
B．金属棒运动过程中的最大加速度为 10m/s2
C．当金属棒的加速度为 9m/s2时，金属棒的速度大小为 2m/s
D．当电阻 R的功率为 2W时，拉力 F的大小为 3N
三、实验题
11．某实验小组利用如图所示装置验证小铁球在竖直平面内摆动过程中机械能守恒。不可伸长的轻绳一端系于铁架台的固定悬点处，另一端系一小铁球，小铁球下端粘有一段粗细均匀的小木棍，悬点的正下方装有光电门，当小球摆至悬点正下方时，小木棍刚好通过光电门。已知当地的重力加速度为g。
⑴先用刻度尺测出悬线的长度为L，再用游标卡尺测量小铁球的直径D和小木棍的直径d，其中测量小铁球的直径D时，游标卡尺读数如图乙所示，则D= mm；
⑵将小铁球拉至悬线与竖直方向成θ角的位置，随后由静止释放，记录小木棍通过光电门的时间t﹔
⑶改变悬线与竖直方向的夹角再做几次，分别记录小木棍通过光电门的时间；
⑷根据记录的数据，作出悬线与竖直方向夹角的余弦值与小木棍通过光电门的时间平方的倒数“csθ-1t2”的关系图像。若所作图像为一倾斜直线，且图像的斜率k= ，（用题中所给物理量的符号表示）则说明小铁球在竖直平面内摆动过程中机械能守恒，该图像对应的函数关系为 。
12．要准确测量一未知电阻Rx的阻值，实验室提供了以下器材：
A． 待测电阻Rx（阻值约为100Ω）
B． 直流电源（电动势E=4.8V，内阻很小）
C． 电流表A1（0~50mA，内阻r1约8Ω）
D． 电流表A2（0~10mA，内阻r2=20Ω）
E． 电流表A3（0~300mA，内阻r3=4Ω）
F． 定值电阻R1（阻值为350Ω）
G． 定值电阻R2（阻值为50Ω）
H． 滑动变阻器R0（最大阻值20Ω）
I． 电键一个，导线若干
（1）为了尽可能准确地测量出Rx的阻值，应选用的电流表为 和 ，定值电阻应选 ，（均填器材前序号字母）请将电路图的测量电路部分补充完整 ；
（2）闭合电键前，应将图中滑动变阻器的滑片移到最 （填“左”或“右”）端。闭合电键，调节滑动变阻器，使电流表的示数较大，记录两个电流表的示数（若选A1、A2、A3则对应的读数为I1、I2、I3）。根据两个电流表的读数算出电阻Rx的阻值为 ；（用题中所给符号表示）
多次调节滑动变阻器，记录两电流表的读数，分别计算出Rx的阻值，最后求平均值即为Rx的阻值。
四、解答题
13．在2022年北京冬奥会的国家跳台滑雪中心“雪如意”内，如图所示的九号方糖配送机器人格外引人关注，它们在雪如意场馆内巡逻安防，对场馆内情况进行实时监测和管理，同时为人们提供物品配送服务，充分利用其智慧移动能力优势，助力、护航冬奥。假设配送机器人从静止开始启动，沿直线将水平放置的物品平稳送至目标位置。已知该过程中机器人匀速运动时的最高速度可达2m/s，加速和减速阶段均做匀变速直线运动，且加速时的加速度与减速时的加速度大小相同，不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2。
（1）若机器人以最高速度匀速行进途中前方0.3m的路口处突然出现一位以1.5m/s的速度同向匀速运动的运动员。已知机器人的反应时间为0.1s，为避免相撞，求机器人做匀减速运动时加速度的最小值；
（2）若机器人为某楼层10个房间的运动员配送午餐，各个房门间隔6m，运动员取餐的平均时间为15s，机器人托盘与餐盒间的动摩擦因数μ=0.2，且认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力。从机器人到达第一个房门开始计时，到最后一位运动员取到餐为止，求机器人为此楼层运动员送餐花费的最短总时间。
14．在竖直平面内存在如图所示的坐标系，第Ⅱ象限分布有磁感应强度为B1=1T的匀强磁场，一个质量为m=0.04kg，带电量为q=+0.03C的小球由P点静止释放，随后小球以速度v从Q点进入第Ⅲ象限，速度方向与x轴的夹角θ=37°，已知P点的位置坐标为(0，1.25)，Q点的位置坐标为(-0.6，0)，第Ⅲ象限分布有磁感应强度为B2=403T、方向垂直纸面向里的匀强磁场和电场强度为E=403N/C，方向沿y轴正方向的匀强电场，第Ⅳ象限在水平方向分布着电场强度也为E=403N/C、方向沿x轴负方向的匀强电场，重力加速度取g=10m/s2。求：
（1）小球经过Q点时的速度大小；
（2）小球离开第Ⅲ象限的位置坐标；
（3）小球是否可以再次回到x轴？若可以，写出小球经过x轴的位置；若不可以，写出小球距x轴最近时的位置坐标。
15．热学中将标准大气压定为p0=75cmHg。如图所示是一个竖直放置的下端封闭、上端开口且足够长的粗细均匀的玻璃管。长为l2=10cm的水银柱封闭了一段空气柱，空气柱的长度l1=18cm。已知外界的压强为标准大气压，环境的温度保持不变，取重力加速度g=10m/s2，管内气体视为理想气体。试求：
（i）此时玻璃管内气体的压强（用cmHg作单位）；
（ii）若对玻璃管施加一外力，使其向上做加速度为5m/s2的匀加速直线运动，求稳定后管内空气柱的长度。
16．如图所示，一束激光以某角度射向竖直放置的半圆柱体有机玻璃砖的圆心O，可以在光屏MN上出现两个光斑。已知该有机玻璃的折射率为43，入射光线与玻璃砖竖直直径AB的夹角为53°，已知sin37°=0.6，cs37°=0.8，若玻璃砖截面的半径R=12cm，求：
（i）光屏上两个光斑间的距离；
（ii）调整激光的入射角度，使其经过O点后在光屏MN上只剩一个光斑，此光斑可到达区域的长度。
五、填空题
17．泡沫铝是一种同时兼有金属和气泡特征的新型材料。将纯铝熔化成液态后加入添加剂，就会在液态铝内产生大量气泡，冷凝后就可得到带有微孔的泡沫铝。由于泡沫铝具有密度小，高吸收冲击能力，耐高温、防火性能强、抗腐蚀、隔音降噪、导热率低、电磁屏蔽性高、耐候性强等优异的物理性能、化学性能和可回收性，泡沫铝在当今的材料领域具有广阔的应用前景。泡沫铝是晶体，某些物理性质表现为 （填“各向同性”或“各向异性”）。在冷凝过程中，气体内能 （填“增加”或“减少”）
18．如图所示，在围墙MN上开有两个小洞S1、S2，在S1、S2连线的中垂线上某处安放一个声源，在围墙后手持分贝仪检测围墙后面声音的强弱，已知B、D为S1S2连线中垂线上的两点，实线代表波峰、虚线代表波谷，则A、B、C、D四个点中声音最强的点位是 ，没有声音的点位是 。
答案
1．【答案】C
2．【答案】D
3．【答案】B
4．【答案】C
5．【答案】B
6．【答案】A
7．【答案】B
8．【答案】A,D
9．【答案】B,D
10．【答案】A,D
11．【答案】12.7；-d2g(2L+D)；csθ=-d2g(2L+D)⋅1t2+1
12．【答案】（1）C；D；F；
（2）左；Rx=I2(R1+r2)I1-I2
13．【答案】（1）解：为避免相撞，机器人减速后刚追上运动员时速度v=v0-at=v人
对人x1=v人(t0+t)
对机器人x2=v0t0+v0+v人2t
且有x1+Δx=x2
解得a=0.5m/s2
（2）解：此时最大加速度为am=μg=2m/s2
各房门间匀加速阶段有vm2=2amx1
解得x1=1m
对应时间t1=vmam=1s
各房门间匀减速阶段有vm2=2amx2
解得x2=1m
对应时间为t2=vmam=1s
匀速阶段的位移x3=L-x1-x2=4m
对应时间为t3=x3vm=2s
则总时间t=9(t1+t2+t3)+10t0=186s
14．【答案】（1）解：由题意知，由P运动到Q点的过程中，洛伦兹力不做功，仅有重力做功mgh=12mv2
可得Q点的速度v=5m/s
（2）解：在第Ⅲ象限，由于mg=qE
故小球做圆周运动
设小球从C点离开第Ⅲ象限，由qvB=mv2R
可得R=mvqB=0.5m
由几何关系可得QC=2R=1.0m，OC=0.8m
故C点坐标为(0，-0.8)
（3）解：小球在C点的速度大小vC=v=5m/s
与x轴的夹角为θ=37°
在第Ⅳ象限，小球在竖直方向做加速度为g的匀减速直线运动，当竖直方向减速为0时，vCsin37°=gt
可得t=0.3s
此时竖直方向位移h=vC2t=0.45m
由于y小球在水平方向做匀减速直线运动qE=max
小球的水平位移x=vCcs37°⋅t-12axt2
解得x=0.75m
故小球距x轴最近时的位置坐标为(0.75，-0.35)
15．【答案】解：（i）对水银柱分析受力，设空气的压强为p1，水银柱的横截面为S，根据平衡条件有p1S=mg+p0S
又m=ρl2S
解得p1=ρgl2+p0=85cmHg
（ii）对水银柱，由牛顿第二定律有p2S-p0S-mg=ma
又m=ρl2S
可得p2=p0+ρl2g+ρl2a
解得p2=90cmHg
对管内的气体，由玻意耳定律有p1l1S=p2lS
解得l=17cm
16．【答案】解：（i）由题意可得，激光在O点的入射角为α=37°，设激光在O点的折射角为β，折射光线在光屏MN上的光斑为P点，如图甲所示，则有
n=sinβsinα
已知n=43，解得sinβ=45
则tanβ=43
AP=Rtanβ=9cm
AD=Rtanα=16cm
故两光斑间距PD=AD+AP=25cm
（ii）当激光在O点恰好发生全反射时，光屏MN上只剩一个光斑（设为E点）且此时的光斑离A点的距离最远，如图乙所示。此时激光恰好以全反射临界角C入射，则
sinC=1n=34
则tanC=sinC1-sin2C=37
根据几何知识可得AE=RtanC=47cm
则此光斑可到达AE区域的长度为47cm
17．【答案】各向同性；减少
18．【答案】B、D；A、C
物理试卷
一、单选题
1．如图为研究光电效应现象的实验装置，分别用a、b两种单色光照射到光电管的阴极K，调节滑片P，电流计G的示数恰好为零时电压表的示数分别为Ua、Ub，Ua
B．a光在真空中的传播速度较小
C．a光光子的能量较小
D．a光光子的粒子性较明显
2．2022年北京冬奥会冰壶混双决赛于2月8日晚进行，“黑马”意大利队8：5战胜挪威队，豪取11连胜夺冠。若挪威队冰壶的质量为m1，意大利队冰壶的质量为m2，在某局比赛中，挪威队的冰壶以速度v0与静止的意大利队的冰壶发生碰撞，碰撞后挪威队冰壶的速度为v1。碰撞前后冰壶的速度均在一条直线上且方向相同，冰壶与冰面间的摩擦力远小于冰壶碰撞过程的内力，冰壶可视为质点，不计空气阻力。定义碰后意大利队的冰壶获得的动能与碰前挪威队的冰壶的动能之比叫做动能传递系数，则此局比赛两冰壶碰撞时的动能传递系数为（ ）
A．m2(v02-v12)m1v02B．m1(v02-v12)m2v02
C．m2(v0-v1)2m1v02D．m1(v0-v1)2m2v02
3．如图所示，平行板电容器与电动势为E0的直流电源（内阻不计）、定值电阻R0和R连接，极板与水平方向的夹角为θ，两极板间的距离为d。一质量为m的带电小球以一定的水平速度射入电场中，恰能沿水平虚线做直线运动。已知重力加速度为g，不计空气阻力，则小球的带电量的大小为（ ）
A．mgd(R+R0)RE0tanθB．mgd(R+R0)RE0csθ
C．mgd(R+R0)tanθRE0D．mgd(R+R0)csθRE0
4．如图所示，某钢管厂库房内存放大量粗细均匀、半径相等的钢管，由于钢管的一端被垫高，使相邻等高的两根钢管M、N构成倾角为θ的斜面。若钢管P放在M、N上恰好不滑动，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则钢管P与钢管M之间的动摩擦因数为（ ）
A．34tanθB．12tanθC．32tanθD．tanθ
5．如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数分别为n0=100、n1=200和n2=300，两个副线圈分别接有电阻R1=5Ω、R2=10Ω和R3=5Ω。当原线圈中接入正弦交流电源时，理想电压表的示数为U=5V。不计线圈电阻，理想电流表的读数为（ ）
A．3AB．7AC．32AD．722A
6．如图所示，在空间直角坐标系O-xyz中，a、b、c、d四点构成的正方形与yOz平面平行，正方形的边长为l，且ab∥z轴，d点在x轴上，a点到y轴的距离也为l。两根相互绝缘的通电长直导线分别沿y轴和z轴放置，沿y轴正方向的电流为I，沿z轴正方向的电流为2I。已知通电长直导线在其周围激发磁场的磁感应强度B=kIr，其中k为常量，I为导线中的电流，r为场中某点到导线的垂直距离。则a和c两点的磁感应强度大小之比为（ ）
A．BaBc=63B．BaBc=62C．BaBc=105D．BaBc=13013
7．哈雷彗星是太阳系中最容易观测的彗星，也是人一生中唯一可以裸眼能看见两次的彗星，其绕日运动轨道是一个非常扁的椭圆，轨道远日点到太阳的距离约为近日点到太阳距离的60倍。哈雷彗星上一次出现在近日点的时间是1986年2月，此后将在2023年11月第一次到达轨道的远日点。若不考虑其他行星对哈雷彗星的引力，则哈雷彗星在近日点的加速度与地球绕日运动加速度的比值约为（ ）
A．1.7B．2.9C．3.3D．11.1
二、多选题
8．如图所示为机场的行李转盘，使用水平传送带和倾斜转盘组合完成乘客行李箱的传送。水平传送带的运动方向与转接处转盘的运动方向垂直，行李箱由传送带的A处滑上水平移动的转盘，最后运动至转盘下方的挡板 B处与转盘一起运动，则从A至B过程中，下列说法正确的是（ ）
A．行李箱相对地面做曲线运动
B．行李箱相对转盘可能做直线运动
C．行李箱所受摩擦力的方向与转盘运动方向相同
D．增大转盘的转速，行李箱所受摩擦力大小不变
9．如图所示，固定在水平地面的光滑斜面下端有一个垂直于斜面的挡板，轻弹簧平行于斜面放置，弹簧一端固定在挡板上。将同一滑块先后从斜面上不同位置的A、 B两点释放，从滑块刚接触弹簧的瞬间到弹簧被压缩到最低点的整个过程中弹簧均没有超出弹性限度。下列说法中正确的是（ ）
A．从A点释放滑块，速度最大的位置更靠近挡板
B．从A点释放滑块，弹簧的最大压缩量更大
C．从 B点释放滑块，当滑块速度最大时弹簧的弹性势能更小
D．从滑块刚接触弹簧的瞬间到弹簧被压缩到最低点的过程中滑块的机械能一直减小
10．如图所示，平行长直光滑金属导轨倾斜固定放置，导轨所在平面的倾角为 θ=30°，导轨下端接有阻值为 2Ω的电阻，导轨间距为 1m，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为 1T。质量为 0.4kg、长为 1m、电阻也为 2Ω的金属棒垂直放在导轨上，金属棒在沿导轨平面且与棒垂直的拉力 F作用下从静止开始沿导轨向上运动，拉力做功的功率恒定，当金属棒的速度为 4m/s时，金属棒的加速度为0，金属导轨的电阻不计，金属棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，重力加速度取 10m/s2，则（ ）
A．拉力做功的功率为 12W
B．金属棒运动过程中的最大加速度为 10m/s2
C．当金属棒的加速度为 9m/s2时，金属棒的速度大小为 2m/s
D．当电阻 R的功率为 2W时，拉力 F的大小为 3N
三、实验题
11．某实验小组利用如图所示装置验证小铁球在竖直平面内摆动过程中机械能守恒。不可伸长的轻绳一端系于铁架台的固定悬点处，另一端系一小铁球，小铁球下端粘有一段粗细均匀的小木棍，悬点的正下方装有光电门，当小球摆至悬点正下方时，小木棍刚好通过光电门。已知当地的重力加速度为g。
⑴先用刻度尺测出悬线的长度为L，再用游标卡尺测量小铁球的直径D和小木棍的直径d，其中测量小铁球的直径D时，游标卡尺读数如图乙所示，则D= mm；
⑵将小铁球拉至悬线与竖直方向成θ角的位置，随后由静止释放，记录小木棍通过光电门的时间t﹔
⑶改变悬线与竖直方向的夹角再做几次，分别记录小木棍通过光电门的时间；
⑷根据记录的数据，作出悬线与竖直方向夹角的余弦值与小木棍通过光电门的时间平方的倒数“csθ-1t2”的关系图像。若所作图像为一倾斜直线，且图像的斜率k= ，（用题中所给物理量的符号表示）则说明小铁球在竖直平面内摆动过程中机械能守恒，该图像对应的函数关系为 。
12．要准确测量一未知电阻Rx的阻值，实验室提供了以下器材：
A． 待测电阻Rx（阻值约为100Ω）
B． 直流电源（电动势E=4.8V，内阻很小）
C． 电流表A1（0~50mA，内阻r1约8Ω）
D． 电流表A2（0~10mA，内阻r2=20Ω）
E． 电流表A3（0~300mA，内阻r3=4Ω）
F． 定值电阻R1（阻值为350Ω）
G． 定值电阻R2（阻值为50Ω）
H． 滑动变阻器R0（最大阻值20Ω）
I． 电键一个，导线若干
（1）为了尽可能准确地测量出Rx的阻值，应选用的电流表为 和 ，定值电阻应选 ，（均填器材前序号字母）请将电路图的测量电路部分补充完整 ；
（2）闭合电键前，应将图中滑动变阻器的滑片移到最 （填“左”或“右”）端。闭合电键，调节滑动变阻器，使电流表的示数较大，记录两个电流表的示数（若选A1、A2、A3则对应的读数为I1、I2、I3）。根据两个电流表的读数算出电阻Rx的阻值为 ；（用题中所给符号表示）
多次调节滑动变阻器，记录两电流表的读数，分别计算出Rx的阻值，最后求平均值即为Rx的阻值。
四、解答题
13．在2022年北京冬奥会的国家跳台滑雪中心“雪如意”内，如图所示的九号方糖配送机器人格外引人关注，它们在雪如意场馆内巡逻安防，对场馆内情况进行实时监测和管理，同时为人们提供物品配送服务，充分利用其智慧移动能力优势，助力、护航冬奥。假设配送机器人从静止开始启动，沿直线将水平放置的物品平稳送至目标位置。已知该过程中机器人匀速运动时的最高速度可达2m/s，加速和减速阶段均做匀变速直线运动，且加速时的加速度与减速时的加速度大小相同，不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2。
（1）若机器人以最高速度匀速行进途中前方0.3m的路口处突然出现一位以1.5m/s的速度同向匀速运动的运动员。已知机器人的反应时间为0.1s，为避免相撞，求机器人做匀减速运动时加速度的最小值；
（2）若机器人为某楼层10个房间的运动员配送午餐，各个房门间隔6m，运动员取餐的平均时间为15s，机器人托盘与餐盒间的动摩擦因数μ=0.2，且认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力。从机器人到达第一个房门开始计时，到最后一位运动员取到餐为止，求机器人为此楼层运动员送餐花费的最短总时间。
14．在竖直平面内存在如图所示的坐标系，第Ⅱ象限分布有磁感应强度为B1=1T的匀强磁场，一个质量为m=0.04kg，带电量为q=+0.03C的小球由P点静止释放，随后小球以速度v从Q点进入第Ⅲ象限，速度方向与x轴的夹角θ=37°，已知P点的位置坐标为(0，1.25)，Q点的位置坐标为(-0.6，0)，第Ⅲ象限分布有磁感应强度为B2=403T、方向垂直纸面向里的匀强磁场和电场强度为E=403N/C，方向沿y轴正方向的匀强电场，第Ⅳ象限在水平方向分布着电场强度也为E=403N/C、方向沿x轴负方向的匀强电场，重力加速度取g=10m/s2。求：
（1）小球经过Q点时的速度大小；
（2）小球离开第Ⅲ象限的位置坐标；
（3）小球是否可以再次回到x轴？若可以，写出小球经过x轴的位置；若不可以，写出小球距x轴最近时的位置坐标。
15．热学中将标准大气压定为p0=75cmHg。如图所示是一个竖直放置的下端封闭、上端开口且足够长的粗细均匀的玻璃管。长为l2=10cm的水银柱封闭了一段空气柱，空气柱的长度l1=18cm。已知外界的压强为标准大气压，环境的温度保持不变，取重力加速度g=10m/s2，管内气体视为理想气体。试求：
（i）此时玻璃管内气体的压强（用cmHg作单位）；
（ii）若对玻璃管施加一外力，使其向上做加速度为5m/s2的匀加速直线运动，求稳定后管内空气柱的长度。
16．如图所示，一束激光以某角度射向竖直放置的半圆柱体有机玻璃砖的圆心O，可以在光屏MN上出现两个光斑。已知该有机玻璃的折射率为43，入射光线与玻璃砖竖直直径AB的夹角为53°，已知sin37°=0.6，cs37°=0.8，若玻璃砖截面的半径R=12cm，求：
（i）光屏上两个光斑间的距离；
（ii）调整激光的入射角度，使其经过O点后在光屏MN上只剩一个光斑，此光斑可到达区域的长度。
五、填空题
17．泡沫铝是一种同时兼有金属和气泡特征的新型材料。将纯铝熔化成液态后加入添加剂，就会在液态铝内产生大量气泡，冷凝后就可得到带有微孔的泡沫铝。由于泡沫铝具有密度小，高吸收冲击能力，耐高温、防火性能强、抗腐蚀、隔音降噪、导热率低、电磁屏蔽性高、耐候性强等优异的物理性能、化学性能和可回收性，泡沫铝在当今的材料领域具有广阔的应用前景。泡沫铝是晶体，某些物理性质表现为 （填“各向同性”或“各向异性”）。在冷凝过程中，气体内能 （填“增加”或“减少”）
18．如图所示，在围墙MN上开有两个小洞S1、S2，在S1、S2连线的中垂线上某处安放一个声源，在围墙后手持分贝仪检测围墙后面声音的强弱，已知B、D为S1S2连线中垂线上的两点，实线代表波峰、虚线代表波谷，则A、B、C、D四个点中声音最强的点位是 ，没有声音的点位是 。
答案
1．【答案】C
2．【答案】D
3．【答案】B
4．【答案】C
5．【答案】B
6．【答案】A
7．【答案】B
8．【答案】A,D
9．【答案】B,D
10．【答案】A,D
11．【答案】12.7；-d2g(2L+D)；csθ=-d2g(2L+D)⋅1t2+1
12．【答案】（1）C；D；F；
（2）左；Rx=I2(R1+r2)I1-I2
13．【答案】（1）解：为避免相撞，机器人减速后刚追上运动员时速度v=v0-at=v人
对人x1=v人(t0+t)
对机器人x2=v0t0+v0+v人2t
且有x1+Δx=x2
解得a=0.5m/s2
（2）解：此时最大加速度为am=μg=2m/s2
各房门间匀加速阶段有vm2=2amx1
解得x1=1m
对应时间t1=vmam=1s
各房门间匀减速阶段有vm2=2amx2
解得x2=1m
对应时间为t2=vmam=1s
匀速阶段的位移x3=L-x1-x2=4m
对应时间为t3=x3vm=2s
则总时间t=9(t1+t2+t3)+10t0=186s
14．【答案】（1）解：由题意知，由P运动到Q点的过程中，洛伦兹力不做功，仅有重力做功mgh=12mv2
可得Q点的速度v=5m/s
（2）解：在第Ⅲ象限，由于mg=qE
故小球做圆周运动
设小球从C点离开第Ⅲ象限，由qvB=mv2R
可得R=mvqB=0.5m
由几何关系可得QC=2R=1.0m，OC=0.8m
故C点坐标为(0，-0.8)
（3）解：小球在C点的速度大小vC=v=5m/s
与x轴的夹角为θ=37°
在第Ⅳ象限，小球在竖直方向做加速度为g的匀减速直线运动，当竖直方向减速为0时，vCsin37°=gt
可得t=0.3s
此时竖直方向位移h=vC2t=0.45m
由于y
小球的水平位移x=vCcs37°⋅t-12axt2
解得x=0.75m
故小球距x轴最近时的位置坐标为(0.75，-0.35)
15．【答案】解：（i）对水银柱分析受力，设空气的压强为p1，水银柱的横截面为S，根据平衡条件有p1S=mg+p0S
又m=ρl2S
解得p1=ρgl2+p0=85cmHg
（ii）对水银柱，由牛顿第二定律有p2S-p0S-mg=ma
又m=ρl2S
可得p2=p0+ρl2g+ρl2a
解得p2=90cmHg
对管内的气体，由玻意耳定律有p1l1S=p2lS
解得l=17cm
16．【答案】解：（i）由题意可得，激光在O点的入射角为α=37°，设激光在O点的折射角为β，折射光线在光屏MN上的光斑为P点，如图甲所示，则有
n=sinβsinα
已知n=43，解得sinβ=45
则tanβ=43
AP=Rtanβ=9cm
AD=Rtanα=16cm
故两光斑间距PD=AD+AP=25cm
（ii）当激光在O点恰好发生全反射时，光屏MN上只剩一个光斑（设为E点）且此时的光斑离A点的距离最远，如图乙所示。此时激光恰好以全反射临界角C入射，则
sinC=1n=34
则tanC=sinC1-sin2C=37
根据几何知识可得AE=RtanC=47cm
则此光斑可到达AE区域的长度为47cm
17．【答案】各向同性；减少
18．【答案】B、D；A、C
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