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福建省五年（2017-2021）高考物理真题选择题知识点分类汇编（24题，含答案）
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福建省五年（2017-2021）高考物理真题选择题知识点分类汇编（24题，含答案）
一．平均速度（共1小题）
1．（2021•福建）一游客在武夷山九曲溪乘竹筏漂流，途经双乳峰附近的M点和玉女峰附近的N点，如图所示。已知该游客从M点漂流到N点的路程为5.4km，用时1h，M、N间的直线距离为1.8km，则从M点漂流到N点的过程中（ ）
A．该游客的位移大小为5.4km
B．该游客的平均速率为5.4m/s
C．该游客的平均速度大小为0.5m/s
D．若以所乘竹筏为参考系，玉女峰的平均速度为0
二．匀变速直线运动规律的综合运用（共1小题）
2．（2019•新课标Ⅰ）如图，篮球架下的运动员原地垂直起跳扣篮，离地后重心上升的最大高度为H．上升第一个所用的时间为t1，第四个所用的时间为t2．不计空气阻力，则满足（ ）
A．1＜＜2 B．2＜＜3 C．3＜＜4 D．4＜＜5
三．牛顿第二定律（共1小题）
3．（2018•新课标Ⅰ）如图，轻弹簧的下端固定在水平桌面上，上端放有物块P，系统处于静止状态，现用一竖直向上的力F作用在P上，使其向上做匀加速直线运动，以x表示P离开静止位置的位移，在弹簧恢复原长前，下列表示F和x之间关系的图象可能正确的是（ ）
A． B．
C． D．
四．平抛运动（共1小题）
4．（2017•新课标Ⅰ）发球机从同一高度向正前方依次水平射出两个速度不同的乒乓球（忽略空气的影响）。速度较大的球越过球网，速度较小的球没有越过球网；其原因是（ ）
A．速度较小的球下降相同距离所用的时间较多
B．速度较小的球在下降相同距离时在竖直方向上的速度较大
C．速度较大的球通过同一水平距离所用的时间较少
D．速度较大的球在相同时间间隔内下降的距离较大
五．向心力（共1小题）
5．（2020•新课标Ⅰ）如图，一同学表演荡秋千。已知秋千的两根绳长均为10m，该同学和秋千踏板的总质量约为50kg。绳的质量忽略不计。当该同学荡到秋千支架的正下方时，速度大小为8m/s，此时每根绳子平均承受的拉力约为（ ）
A．200N B．400N C．600N D．800N
六．万有引力定律及其应用（共1小题）
6．（2020•新课标Ⅰ）火星的质量约为地球质量的，半径约为地球半径的，则同一物体在火星表面与在地球表面受到的引力的比值约为（ ）
A．0.2 B．0.4 C．2.0 D．2.5
七．动量定理（共3小题）
7．（2021•福建）福建属于台风频发地区，各类户外设施建设都要考虑台风影响。已知10级台风的风速范围为24.5m/s～28.4m/s，16级台风的风速范围为51.0m/s～56.0m/s。若台风迎面垂直吹向一固定的交通标志牌，则16级台风对该交通标志牌的作用力大小约为10级台风的（ ）
A．2倍 B．4倍 C．8倍 D．16倍
8．（2020•新课标Ⅰ）行驶中的汽车如果发生剧烈碰撞，车内的安全气囊会被弹出并瞬间充满气体。若碰撞后汽车的速度在很短时间内减小为零，关于安全气囊在此过程中的作用，下列说法正确的是（ ）
A．增加了司机单位面积的受力大小
B．减少了碰撞前后司机动量的变化量
C．将司机的动能全部转换成汽车的动能
D．延长了司机的受力时间并增大了司机的受力面积
9．（2019•新课标Ⅰ）最近，我国为“长征九号”研制的大推力新型火箭发动机联试成功，这标志着我国重型运载火箭的研发取得突破性进展。若某次实验中该发动机向后喷射的气体速度约为3km/s，产生的推力约为4.8×106N，则它在1s时间内喷射的气体质量约为（ ）
A．1.6×102kg B．1.6×103kg C．1.6×105kg D．1.6×106kg
八．动量守恒定律（共1小题）
10．（2017•新课标Ⅰ）将质量为1.00kg的模型火箭点火升空，50g燃烧的燃气以大小为600m/s的速度从火箭喷口在很短时间内喷出。在燃气喷出后的瞬间，火箭的动量大小为（喷出过程中重力和空气阻力可忽略）（ ）
A．30kg•m/s B．5.7×102kg•m/s
C．6.0×102kg•m/s D．6.3×102kg•m/s
九．动能（共1小题）
11．（2018•新课标Ⅰ）高铁列车在启动阶段的运动可看作初速度为零的匀加速直线运动，在启动阶段，列车的动能（ ）
A．与它所经历的时间成正比
B．与它的位移成正比
C．与它的速度成正比
D．与它的动量成正比
一十．功能关系（共1小题）
12．（2018•新课标Ⅰ）如图，abc是竖直面内的光滑固定轨道，ab水平，长度为2R；bc是半径为R的四分之一圆弧，与ab相切于b点。一质量为m的小球，始终受到与重力大小相等的水平外力的作用，自a点处从静开始向右运动。重力加速度大小为g。小球从a点开始运动到其轨迹最高点，机械能的增量为（ ）
A．2mgR B．4mgR C．5mgR D．6mgR
一十一．库仑定律（共2小题）
13．（2019•新课标Ⅰ）如图，空间存在一方向水平向右的匀强电场，两个带电小球P和Q用相同的绝缘细绳悬挂在水平天花板下，两细绳都恰好与天花板垂直，则（ ）
A．P和Q都带正电荷 B．P和Q都带负电荷
C．P带正电荷，Q带负电荷 D．P带负电荷，Q带正电荷
14．（2018•新课标Ⅰ）如图，三个固定的带电小球a，b和c，相互间的距离分别为ab＝5cm，bc＝3cm，ca＝4cm，小球c所受库仑力的合力的方向平行于a，b的连线，设小球a，b所带电荷量的比值的绝对值为k，则（ ）
A．a，b的电荷同号，k＝ B．a，b的电荷异号，k＝
C．a，b的电荷同号，k＝ D．a，b的电荷异号，k＝
一十二．欧姆定律（共1小题）
15．（2020•新课标Ⅰ）图（a）所示的电路中，K与L间接一智能电源，用以控制电容器C两端的电压UC．如果UC随时间t的变化如图（b）所示，则下列描述电阻R两端电压UR随时间t变化的图象中，正确的是（ ）
A． B．
C． D．
一十三．安培力（共1小题）
16．（2019•新课标Ⅰ）如图，等边三角形线框LMN由三根相同的导体棒连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，线框顶点M、N与直流电源两端相接。已知导体棒MN受到的安培力大小为F，则线框LMN受到的安培力的大小为（ ）
A．2F B．1.5F C．0.5F D．0
一十四．带电粒子在匀强磁场中的运动（共1小题）
17．（2020•新课标Ⅰ）一匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外，其边界如图中虚线所示，为半圆，ac、bd与直径ab共线，ac间的距离等于半圆的半径。一束质量为m、电荷量为q（q＞0）的粒子，在纸面内从c点垂直于ac射入磁场，这些粒子具有各种速率。不计粒子之间的相互作用。在磁场中运动时间最长的粒子，其运动时间为（ ）
A． B． C． D．
一十五．带电粒子在混合场中的运动（共2小题）
18．（2021•福建）一对平行金属板中存在匀强电场和匀强磁场，其中电场的方向与金属板垂直，磁场的方向与金属板平行且垂直纸面向里，如图所示。一质子（H）以速度v0自O点沿中轴线射入，恰沿中轴线做匀速直线运动。下列粒子分别自O点沿中轴线射入，能够做匀速直线运动的是（所有粒子均不考虑重力的影响）（ ）
A．以速度的射入的正电子
B．以速度v0射入的电子
C．以速度2v0射入的氘核
D．以速度4v0射入的α粒子
19．（2017•新课标Ⅰ）如图，空间某区域存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向上（与纸面平行），磁场方向垂直于纸面向里。三个带正电的微粒a，b，c电荷量相等，质量分别为ma，mb，mc．已知在该区域内，a在纸面内做匀速圆周运动，b在纸面内向右做匀速直线运动，c在纸面内向左做匀速直线运动。下列选项正确的是（ ）
A．ma＞mb＞mc B．mb＞ma＞mc C．mc＞ma＞mb D．mc＞mb＞ma
一十六．法拉第电磁感应定律（共2小题）
20．（2018•新课标Ⅰ）如图，导体轨道OPQS固定，其中PQS是半圆弧，Q为半圆弧的中点，O为圆心。轨道的电阻忽略不计。OM是有一定电阻。可绕O转动的金属杆，M端位于PQS上，OM与轨道接触良好。空间存在与半圆所在平面垂直的匀强磁场，磁感应强度的大小为B，现使OM从OQ位置以恒定的角速度逆时针转到OS位置并固定（过程Ⅰ）；再使磁感应强度的大小以一定的变化率从B增加到B′（过程Ⅱ）。在过程Ⅰ、Ⅱ中，流过OM的电荷量相等，则等于（ ）
A． B． C． D．2
21．（2017•新课标Ⅰ）扫描隧道显微镜（STM）可用来探测样品表面原子尺寸上的形貌，为了有效隔离外界振动对STM的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小振动，如图所示，无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及其左右振动的衰减最有效的方案是（ ）
A． B．
C． D．
一十七．变压器的构造和原理（共1小题）
22．（2021•福建）某住宅小区变压器给住户供电的电路示意图如图所示，图中R为输电线的总电阻。若变压器视为理想变压器，所有电表视为理想电表，不考虑变压器的输入电压随负载变化，则当住户使用的用电器增加时，图中各电表的示数变化情况是（ ）
A．A1增大，V2不变，V3增大 B．A1增大，V2减小，V3增大
C．A2增大，V2增大，V3减小 D．A2增大，V2不变，V3减小
一十八．氢原子光谱（共1小题）
23．（2019•新课标Ⅰ）氢原子能级示意图如图所示。光子能量在1.63eV～3.10eV的光为可见光。要使处于基态（n＝1）的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量为（ ）
A．12.09eV B．10.20eV C．1.89eV D．1.51eV
一十九．爱因斯坦质能方程（共1小题）
24．（2017•新课标Ⅰ）大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电，氘核聚变反应方程是：H+H→He+n，已知H的质量为2.0136u，He的质量为3.0150u，n的质量为1.0087u，1u＝931MeV/c2．氘核聚变反应中释放的核能约为（ ）
A．3.7MeV B．3.3MeV C．2.7MeV D．0.93MeV
参考答案与试题解析
一．平均速度（共1小题）
1．（2021•福建）一游客在武夷山九曲溪乘竹筏漂流，途经双乳峰附近的M点和玉女峰附近的N点，如图所示。已知该游客从M点漂流到N点的路程为5.4km，用时1h，M、N间的直线距离为1.8km，则从M点漂流到N点的过程中（ ）
A．该游客的位移大小为5.4km
B．该游客的平均速率为5.4m/s
C．该游客的平均速度大小为0.5m/s
D．若以所乘竹筏为参考系，玉女峰的平均速度为0
【答案】C。
【解析】解：A、位移指的是从M点漂流到N点的有向线段，故位移大小为1.8km，故A错误；
B、从M点漂流到N点的路程为5.4km，用时1h，则平均速率为km/h＝5.4km/s＝1.5m/s，故B错误；
C、该游客的平均速度大小为km/h＝0.5m/s，故C正确；
D、以玉女峰为参考系，所乘竹筏的平均速度为0.5m/s，若以所乘竹筏为参考系，玉女峰的平均速度也为0.5m/s，故D错误；
二．匀变速直线运动规律的综合运用（共1小题）
2．（2019•新课标Ⅰ）如图，篮球架下的运动员原地垂直起跳扣篮，离地后重心上升的最大高度为H．上升第一个所用的时间为t1，第四个所用的时间为t2．不计空气阻力，则满足（ ）
A．1＜＜2 B．2＜＜3 C．3＜＜4 D．4＜＜5
【答案】C。
【解析】解：逆向分析可以看作是自由落体运动，根据初速度为零的匀加速直线运动中，连续相等的位移内时间之比等于1：：：：……：﹣可得：
＝＝2+，故3＜＜4，故C正确、ABD错误。
三．牛顿第二定律（共1小题）
3．（2018•新课标Ⅰ）如图，轻弹簧的下端固定在水平桌面上，上端放有物块P，系统处于静止状态，现用一竖直向上的力F作用在P上，使其向上做匀加速直线运动，以x表示P离开静止位置的位移，在弹簧恢复原长前，下列表示F和x之间关系的图象可能正确的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】A。
【解析】解：设物块P的质量为m，加速度为a，静止时弹簧的压缩量为x0，弹簧的劲度系数为k，
由力的平衡条件得，mg＝k x0，
以向上为正方向，木块的位移为x时弹簧对P的弹力：F1＝k（x0﹣x），
对物块P，由牛顿第二定律得，F+F1﹣mg＝ma，
由以上式子联立可得，F＝k x+ma。
可见F与x是线性关系，且F随着x的增大而增大，
当x＝0时，kx+ma＝ma＞0，故A正确，BCD错误。
四．平抛运动（共1小题）
4．（2017•新课标Ⅰ）发球机从同一高度向正前方依次水平射出两个速度不同的乒乓球（忽略空气的影响）。速度较大的球越过球网，速度较小的球没有越过球网；其原因是（ ）
A．速度较小的球下降相同距离所用的时间较多
B．速度较小的球在下降相同距离时在竖直方向上的速度较大
C．速度较大的球通过同一水平距离所用的时间较少
D．速度较大的球在相同时间间隔内下降的距离较大
【答案】C。
【解析】解：发球机发出的球，速度较大的球越过球网，速度较小的球没有越过球网，原因是发球机到网的水平距离一定，速度大，则所用的时间较少，球下降的高度较小，容易越过球网，故C正确，ABD错误。
五．向心力（共1小题）
5．（2020•新课标Ⅰ）如图，一同学表演荡秋千。已知秋千的两根绳长均为10m，该同学和秋千踏板的总质量约为50kg。绳的质量忽略不计。当该同学荡到秋千支架的正下方时，速度大小为8m/s，此时每根绳子平均承受的拉力约为（ ）
A．200N B．400N C．600N D．800N
【答案】B。
【解析】解：以同学和秋千整体作为研究对象，整体受到竖直向下的重力以及竖直向上的绳子的拉力，令每根绳子的拉力为T，绳长为l，
根据牛顿第二定律有：2T﹣mg＝，
代入数据解得每根绳子的拉力为T＝410N，B选项最为接近，故ACD错误，B正确。
六．万有引力定律及其应用（共1小题）
6．（2020•新课标Ⅰ）火星的质量约为地球质量的，半径约为地球半径的，则同一物体在火星表面与在地球表面受到的引力的比值约为（ ）
A．0.2 B．0.4 C．2.0 D．2.5
【答案】B。
【解析】解：在星球表面的万有引力等于重力，即：＝mg＝F引，
则有：＝×＝×（）2＝＝0.4，
即同一物体在火星表面与在地球表面受到的引力的比值约为0.4。
故B正确，ACD错误。
七．动量定理（共3小题）
7．（2021•福建）福建属于台风频发地区，各类户外设施建设都要考虑台风影响。已知10级台风的风速范围为24.5m/s～28.4m/s，16级台风的风速范围为51.0m/s～56.0m/s。若台风迎面垂直吹向一固定的交通标志牌，则16级台风对该交通标志牌的作用力大小约为10级台风的（ ）
A．2倍 B．4倍 C．8倍 D．16倍
【答案】B。
【解析】解：设空气的密度为ρ，风迎面垂直吹向一固定的交通标志牌的横截面积为S，在时间Δt的空气质量为：
Δm＝ρSv•Δt
假定台风风迎面垂直吹向一固定的交通标志牌的末速度为零，对风，由动量定理得：
﹣FΔt＝0﹣Δmv
可得：F＝ρSv2
10级台风的风速v1≈25m/s，16台风的风速v2≈50m/s，则有
＝≈4
根据牛顿第三定律可知，16级台风对该交通标志牌的作用力大小约为10级台风的4倍，故B正确，ACD错误。
8．（2020•新课标Ⅰ）行驶中的汽车如果发生剧烈碰撞，车内的安全气囊会被弹出并瞬间充满气体。若碰撞后汽车的速度在很短时间内减小为零，关于安全气囊在此过程中的作用，下列说法正确的是（ ）
A．增加了司机单位面积的受力大小
B．减少了碰撞前后司机动量的变化量
C．将司机的动能全部转换成汽车的动能
D．延长了司机的受力时间并增大了司机的受力面积
【答案】D。
【解析】解：ABD、在碰撞过程中，司机的动量的变化量是一定的，但安全气囊会增加作用的时间，根据动量定理Ft＝△p可知，可以减小司机受到的冲击力F，同时安全气囊会增大司机的受力面积，则司机单位面积的受力大小减小，故AB错误，D正确。
C、安全气囊只是延长了作用时间，减小了司机的受力，将司机的动能转换成气囊的弹性势能及气囊气体内能，故C错误。
9．（2019•新课标Ⅰ）最近，我国为“长征九号”研制的大推力新型火箭发动机联试成功，这标志着我国重型运载火箭的研发取得突破性进展。若某次实验中该发动机向后喷射的气体速度约为3km/s，产生的推力约为4.8×106N，则它在1s时间内喷射的气体质量约为（ ）
A．1.6×102kg B．1.6×103kg C．1.6×105kg D．1.6×106kg
【答案】B。
【解析】解：以气体为研究对象，设t＝1s内喷出的气体质量为m，根据动量定理可得：
Ft＝mv﹣0
其中v＝3km/s＝3000m/s
解得：m＝＝kg＝1.6×103kg，故B正确，ACD错误。
八．动量守恒定律（共1小题）
10．（2017•新课标Ⅰ）将质量为1.00kg的模型火箭点火升空，50g燃烧的燃气以大小为600m/s的速度从火箭喷口在很短时间内喷出。在燃气喷出后的瞬间，火箭的动量大小为（喷出过程中重力和空气阻力可忽略）（ ）
A．30kg•m/s B．5.7×102kg•m/s
C．6.0×102kg•m/s D．6.3×102kg•m/s
【答案】A。
【解析】解：开始总动量为零，规定气体喷出的方向为正方向，根据动量守恒定律得，0＝m1v1+p，
解得火箭的动量p＝﹣m1v1＝﹣0.05×600kg•m/s＝﹣30kg•m/s，负号表示方向，故A正确，B、C、D错误。
九．动能（共1小题）
11．（2018•新课标Ⅰ）高铁列车在启动阶段的运动可看作初速度为零的匀加速直线运动，在启动阶段，列车的动能（ ）
A．与它所经历的时间成正比
B．与它的位移成正比
C．与它的速度成正比
D．与它的动量成正比
【答案】B。
【解析】解：A、因列车做初速度为零的匀加速直线运动，则有：v＝at，而动能表达式Ek＝＝，可知动能与所经历的时间平方成正比，故A错误；
B、依据动能定理，则有：F合x＝，可知，动能与它的位移成正比，故B正确；
C、由动能表达式Ek＝，可知，动能与它的速度平方成正比，故C错误；
D、依据动能与动量关系式，Ek＝，可知，动能与它的动量平方成正比，故D错误；
一十．功能关系（共1小题）
12．（2018•新课标Ⅰ）如图，abc是竖直面内的光滑固定轨道，ab水平，长度为2R；bc是半径为R的四分之一圆弧，与ab相切于b点。一质量为m的小球，始终受到与重力大小相等的水平外力的作用，自a点处从静开始向右运动。重力加速度大小为g。小球从a点开始运动到其轨迹最高点，机械能的增量为（ ）
A．2mgR B．4mgR C．5mgR D．6mgR
【答案】C。
【解析】解：由题意知水平拉力为：F＝mg；
设小球达到c点的速度为v，从a到c根据动能定理可得：F•3R﹣mgR＝
解得：v＝；
小球离开c点后，竖直方向做竖直上抛运动，水平方向做初速度为零的匀加速直线运动，
设小球从c点达到最高点的时间为t，则有：t＝＝；
此段时间内水平方向的位移为：x＝＝＝2R，
所以小球从a点开始运动到其轨迹最高点，小球在水平方向的位移为：L＝3R+2R＝5R，
此过程中小球的机械能增量为：△E＝FL＝mg×5R＝5mgR。
故C正确、ABD错误。
一十一．库仑定律（共2小题）
13．（2019•新课标Ⅰ）如图，空间存在一方向水平向右的匀强电场，两个带电小球P和Q用相同的绝缘细绳悬挂在水平天花板下，两细绳都恰好与天花板垂直，则（ ）
A．P和Q都带正电荷 B．P和Q都带负电荷
C．P带正电荷，Q带负电荷 D．P带负电荷，Q带正电荷
【答案】D。
【解析】解：由图可知，两小球均在电场力和库仑力的作用下保持平衡；由于库仑力为相互作用，大小相等、方向相反；故两小球受到的电场力也一定方向相反；因此两小球一定带异种电荷，则P球所受库仑力向右，Q球所受库仑力向左。
匀强电场方向水平向右，故正电荷受电场力向右，其受库仑力一定向左，故Q带正电荷，P带负电荷，故D正确，ABC错误。
14．（2018•新课标Ⅰ）如图，三个固定的带电小球a，b和c，相互间的距离分别为ab＝5cm，bc＝3cm，ca＝4cm，小球c所受库仑力的合力的方向平行于a，b的连线，设小球a，b所带电荷量的比值的绝对值为k，则（ ）
A．a，b的电荷同号，k＝ B．a，b的电荷异号，k＝
C．a，b的电荷同号，k＝ D．a，b的电荷异号，k＝
【答案】D。
【解析】解：根据同种电荷相斥，异种电荷相吸，且小球c所受库仑力的合力的方向平行于a，b的连线，可知，a，b的电荷异号，
对小球C受力分析，如下图所示：
因ab＝5cm，bc＝3cm，ca＝4cm，因此ac⊥bc，那么两力的合成构成矩形，
依据相似三角形之比，则有：＝＝；
而根据库仑定律，Fa＝k，而Fb＝k
综上所得，＝，故ABC错误，D正确；
一十二．欧姆定律（共1小题）
15．（2020•新课标Ⅰ）图（a）所示的电路中，K与L间接一智能电源，用以控制电容器C两端的电压UC．如果UC随时间t的变化如图（b）所示，则下列描述电阻R两端电压UR随时间t变化的图象中，正确的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】A。
【解析】解：电路中的电流为 I＝＝＝C，等于UC﹣t图象斜率的大小，由图b知，1﹣2s内图象的斜率是3﹣5s内图象斜率的2倍，则1﹣2s内电路中电流是3﹣5s内的2倍，由UR＝IR知，1﹣2s内电阻R两端电压UR是3﹣5s内的2倍。1﹣2s内，电容器在充电，3﹣5s内电容器在放电，电路中电流方向相反，则1﹣2s内R的电压与3﹣5s内R的电压相反，故A正确，BCD错误。
一十三．安培力（共1小题）
16．（2019•新课标Ⅰ）如图，等边三角形线框LMN由三根相同的导体棒连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，线框顶点M、N与直流电源两端相接。已知导体棒MN受到的安培力大小为F，则线框LMN受到的安培力的大小为（ ）
A．2F B．1.5F C．0.5F D．0
【答案】B。
【解析】解：由已知条件可知MLN边的有效长度与MN相同，等效后的电流方向也与MN相同，边MLN的电阻等于边MN的电阻的两倍，两者为并联关系，设MN中的电流大小为I，则MLN中的电流为，设MN的长为L，
由题意知：F＝BIL，
所以边MLN所受安培力为：＝F，方向与MN边所受安培力的方向相同，
故有：，故B正确，ACD错误。
一十四．带电粒子在匀强磁场中的运动（共1小题）
17．（2020•新课标Ⅰ）一匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外，其边界如图中虚线所示，为半圆，ac、bd与直径ab共线，ac间的距离等于半圆的半径。一束质量为m、电荷量为q（q＞0）的粒子，在纸面内从c点垂直于ac射入磁场，这些粒子具有各种速率。不计粒子之间的相互作用。在磁场中运动时间最长的粒子，其运动时间为（ ）
A． B． C． D．
【答案】C。
【解析】解：粒子在磁场中运动的时间与速度大小无关，由粒子在磁场中运动轨迹对应圆心角决定，即；
方法一：设半圆的半径为R，采用放缩法如图所示：
粒子垂直ac，则圆心必在ac直线上，将粒子的轨迹半径由零逐渐放大，在r≤0.5R和r≥1.5R时，粒子从ac、bd区域射出，磁场中的轨迹为半圆，运动时间等于半个周期；当0.5R＜r＜1.5R时，粒子从半圆边界射出，逐渐将轨迹半径从0.5R逐渐放大，粒子射出位置从半圆顶端向下移动，轨迹圆心角从π逐渐增大，当轨迹半径为R时，轨迹圆心角最大，然后再增大轨迹半径，轨迹圆心角减小，因此当轨迹半径等于R时轨迹圆心角最大，即＝；
方法二：O点为半圆弧的圆心，过c点做半圆弧的切线，与圆弧相切与e点，由于co＝2R，oe＝R，且ce⊥eo，故∠oce＝30°，因为只有ce与圆弧相切时，∠oce为最大，如果不相切，∠oce小于30°，ce为轨迹圆的一条弦，则此时弦切角最大为90°+30°＝120°，根据圆心角等于弦切角的2倍，所以最大圆心角为θ＝2×120°＝240°；
即＝，粒子运动最长时间为＝＝，故C正确，ABD错误。
一十五．带电粒子在混合场中的运动（共2小题）
18．（2021•福建）一对平行金属板中存在匀强电场和匀强磁场，其中电场的方向与金属板垂直，磁场的方向与金属板平行且垂直纸面向里，如图所示。一质子（H）以速度v0自O点沿中轴线射入，恰沿中轴线做匀速直线运动。下列粒子分别自O点沿中轴线射入，能够做匀速直线运动的是（所有粒子均不考虑重力的影响）（ ）
A．以速度的射入的正电子
B．以速度v0射入的电子
C．以速度2v0射入的氘核
D．以速度4v0射入的α粒子
【答案】B。
【解析】解：质子（H）以速度v0自O点沿中轴线射入，恰沿中轴线做匀速直线运动，将受到向上的洛伦兹力和向下的电场力，满足：qv0B＝qE
解得v0＝
即质子的速度满足速度选择器的条件；
A.以速度射入的正电子（e），所受的洛伦兹力小于电场力，正电子将向下偏转，故A错误；
B.以速度v0射入的电子（e），依然满足电场力等于洛伦兹力，而做匀速直线运动，即速度选择器不选择电性而只选择速度，故B正确；
CD.以速度2v0射入的氘核（H），以速度4v0射入的α粒子（He），其速度都不满足速度选择器的条件v0＝，故都不能做匀速直线运动，故CD错误；
19．（2017•新课标Ⅰ）如图，空间某区域存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向上（与纸面平行），磁场方向垂直于纸面向里。三个带正电的微粒a，b，c电荷量相等，质量分别为ma，mb，mc．已知在该区域内，a在纸面内做匀速圆周运动，b在纸面内向右做匀速直线运动，c在纸面内向左做匀速直线运动。下列选项正确的是（ ）
A．ma＞mb＞mc B．mb＞ma＞mc C．mc＞ma＞mb D．mc＞mb＞ma
【答案】B。
【解析】解：微粒受重力G、电场力F、洛伦兹力F'的作用，三个带正电的微粒a，b，c电荷量相等，那么微粒所受电场力F大小相等，方向竖直向上；
a在纸面内做匀速圆周运动，则a的重力等于电场力，即F＝Ga＝mag；
b在纸面内向右做匀速直线运动，则b受力平衡，因为重力方向竖直向下，洛伦兹力方向竖直向上，则有F+F′b＝Gb＝mbg；
c在纸面内向左做匀速直线运动，则c受力平衡，且洛伦兹力方向向下，则有：F﹣F′c＝Gc＝mcg
所以，mb＞ma＞mc，故ACD错误，B正确；
一十六．法拉第电磁感应定律（共2小题）
20．（2018•新课标Ⅰ）如图，导体轨道OPQS固定，其中PQS是半圆弧，Q为半圆弧的中点，O为圆心。轨道的电阻忽略不计。OM是有一定电阻。可绕O转动的金属杆，M端位于PQS上，OM与轨道接触良好。空间存在与半圆所在平面垂直的匀强磁场，磁感应强度的大小为B，现使OM从OQ位置以恒定的角速度逆时针转到OS位置并固定（过程Ⅰ）；再使磁感应强度的大小以一定的变化率从B增加到B′（过程Ⅱ）。在过程Ⅰ、Ⅱ中，流过OM的电荷量相等，则等于（ ）
A． B． C． D．2
【答案】B。
【解析】解：设圆的半径为R，金属杆从Q到S的过程中：△Φ＝
根据法拉第电磁感应定律有：E1＝＝
设回路的总电阻为r，第一次通过线圈某一横截面的电荷量为：q1＝I1△t1＝＝…①
磁感应强度的大小以一定的变化率从B增加到B′的过程中设时间为△t2，△Φ′＝
第二次通过线圈某一横截面的电荷量为：q2＝I2△t2＝＝…②
由题，q1＝q2③
联立①②③可得：．故B正确，ACD错误，
21．（2017•新课标Ⅰ）扫描隧道显微镜（STM）可用来探测样品表面原子尺寸上的形貌，为了有效隔离外界振动对STM的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小振动，如图所示，无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及其左右振动的衰减最有效的方案是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】A。
【解析】解：当加恒定磁场后，当紫铜薄板上下及左右振动时，导致穿过板的磁通量变化，从而产生感应电流，感应磁场进而阻碍板的运动，而BD选项，只能左右振动时，才有磁通量变化，上下振动时，却没有磁通量变化；C选项上下振动时，磁通量都不变化；左右振动时在磁场左右边界会产生涡电流；只有A选项上下左右振动时穿过板的磁通量均变化，故A正确，BCD错误；
一十七．变压器的构造和原理（共1小题）
22．（2021•福建）某住宅小区变压器给住户供电的电路示意图如图所示，图中R为输电线的总电阻。若变压器视为理想变压器，所有电表视为理想电表，不考虑变压器的输入电压随负载变化，则当住户使用的用电器增加时，图中各电表的示数变化情况是（ ）
A．A1增大，V2不变，V3增大 B．A1增大，V2减小，V3增大
C．A2增大，V2增大，V3减小 D．A2增大，V2不变，V3减小
【答案】D。
【解析】解：不考虑变压器的输入电压随负载变化，即变压器原线圈的输入电压U1＝UV1不变，
根据：可知，变压器副线圈的输出电压U2＝Uv2不变；当住户使用的用电器增加时，即用户的总电阻R灯变小，由可知，副线圈的电流I2＝IA2变大，而由，UV3＝U2﹣I2R可知V3减小；由理想变压器的原理U1I1＝U2I2，可知原线圈的电流I1＝IA1变大；故综合上述分析可知A1增大，A2增大，V2不变，V3减小；故ABC错误，D正确。
一十八．氢原子光谱（共1小题）
23．（2019•新课标Ⅰ）氢原子能级示意图如图所示。光子能量在1.63eV～3.10eV的光为可见光。要使处于基态（n＝1）的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量为（ ）
A．12.09eV B．10.20eV C．1.89eV D．1.51eV
【答案】A。
【解析】解：氢原子从高能级向基态跃迁时，所辐射光子能量最小值为：E＝﹣3.40eV﹣（﹣13.6eV）＝10.2eV＞3.10eV，
故可知要产生可见光，氢原子吸收能量后，最起码要跃迁到n＞2能级；
由于E'＝E3﹣E2＝﹣1.51eV﹣（﹣3.40eV）＝1.89eV，有1.63eV＜E'＜3.10eV，
故可知要使处于基态（n＝1）的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，氢原子最起码应该跃迁到n＝3能级。
则氢原子吸收的最小能为：Em＝E3﹣E1＝﹣1.51eV﹣（﹣13.6eV）＝12.09eV，
故A正确，BCD错误。
一十九．爱因斯坦质能方程（共1小题）
24．（2017•新课标Ⅰ）大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电，氘核聚变反应方程是：H+H→He+n，已知H的质量为2.0136u，He的质量为3.0150u，n的质量为1.0087u，1u＝931MeV/c2．氘核聚变反应中释放的核能约为（ ）
A．3.7MeV B．3.3MeV C．2.7MeV D．0.93MeV
【答案】B。
【解析】解：因氘核聚变的核反应方程为：H+H→He+n；
核反应过程中的质量亏损为△m＝2mH﹣（mHe+mn）＝0.0035u
释放的核能为△E＝△mc2＝0.0035uc2＝3.3MeV，故B正确，ACD错误；
福建省五年（2017-2021）高考物理真题选择题知识点分类汇编（24题，含答案）
一．平均速度（共1小题）
1．（2021•福建）一游客在武夷山九曲溪乘竹筏漂流，途经双乳峰附近的M点和玉女峰附近的N点，如图所示。已知该游客从M点漂流到N点的路程为5.4km，用时1h，M、N间的直线距离为1.8km，则从M点漂流到N点的过程中（ ）
A．该游客的位移大小为5.4km
B．该游客的平均速率为5.4m/s
C．该游客的平均速度大小为0.5m/s
D．若以所乘竹筏为参考系，玉女峰的平均速度为0
二．匀变速直线运动规律的综合运用（共1小题）
2．（2019•新课标Ⅰ）如图，篮球架下的运动员原地垂直起跳扣篮，离地后重心上升的最大高度为H．上升第一个所用的时间为t1，第四个所用的时间为t2．不计空气阻力，则满足（ ）
A．1＜＜2 B．2＜＜3 C．3＜＜4 D．4＜＜5
三．牛顿第二定律（共1小题）
3．（2018•新课标Ⅰ）如图，轻弹簧的下端固定在水平桌面上，上端放有物块P，系统处于静止状态，现用一竖直向上的力F作用在P上，使其向上做匀加速直线运动，以x表示P离开静止位置的位移，在弹簧恢复原长前，下列表示F和x之间关系的图象可能正确的是（ ）
A． B．
C． D．
四．平抛运动（共1小题）
4．（2017•新课标Ⅰ）发球机从同一高度向正前方依次水平射出两个速度不同的乒乓球（忽略空气的影响）。速度较大的球越过球网，速度较小的球没有越过球网；其原因是（ ）
A．速度较小的球下降相同距离所用的时间较多
B．速度较小的球在下降相同距离时在竖直方向上的速度较大
C．速度较大的球通过同一水平距离所用的时间较少
D．速度较大的球在相同时间间隔内下降的距离较大
五．向心力（共1小题）
5．（2020•新课标Ⅰ）如图，一同学表演荡秋千。已知秋千的两根绳长均为10m，该同学和秋千踏板的总质量约为50kg。绳的质量忽略不计。当该同学荡到秋千支架的正下方时，速度大小为8m/s，此时每根绳子平均承受的拉力约为（ ）
A．200N B．400N C．600N D．800N
六．万有引力定律及其应用（共1小题）
6．（2020•新课标Ⅰ）火星的质量约为地球质量的，半径约为地球半径的，则同一物体在火星表面与在地球表面受到的引力的比值约为（ ）
A．0.2 B．0.4 C．2.0 D．2.5
七．动量定理（共3小题）
7．（2021•福建）福建属于台风频发地区，各类户外设施建设都要考虑台风影响。已知10级台风的风速范围为24.5m/s～28.4m/s，16级台风的风速范围为51.0m/s～56.0m/s。若台风迎面垂直吹向一固定的交通标志牌，则16级台风对该交通标志牌的作用力大小约为10级台风的（ ）
A．2倍 B．4倍 C．8倍 D．16倍
8．（2020•新课标Ⅰ）行驶中的汽车如果发生剧烈碰撞，车内的安全气囊会被弹出并瞬间充满气体。若碰撞后汽车的速度在很短时间内减小为零，关于安全气囊在此过程中的作用，下列说法正确的是（ ）
A．增加了司机单位面积的受力大小
B．减少了碰撞前后司机动量的变化量
C．将司机的动能全部转换成汽车的动能
D．延长了司机的受力时间并增大了司机的受力面积
9．（2019•新课标Ⅰ）最近，我国为“长征九号”研制的大推力新型火箭发动机联试成功，这标志着我国重型运载火箭的研发取得突破性进展。若某次实验中该发动机向后喷射的气体速度约为3km/s，产生的推力约为4.8×106N，则它在1s时间内喷射的气体质量约为（ ）
A．1.6×102kg B．1.6×103kg C．1.6×105kg D．1.6×106kg
八．动量守恒定律（共1小题）
10．（2017•新课标Ⅰ）将质量为1.00kg的模型火箭点火升空，50g燃烧的燃气以大小为600m/s的速度从火箭喷口在很短时间内喷出。在燃气喷出后的瞬间，火箭的动量大小为（喷出过程中重力和空气阻力可忽略）（ ）
A．30kg•m/s B．5.7×102kg•m/s
C．6.0×102kg•m/s D．6.3×102kg•m/s
九．动能（共1小题）
11．（2018•新课标Ⅰ）高铁列车在启动阶段的运动可看作初速度为零的匀加速直线运动，在启动阶段，列车的动能（ ）
A．与它所经历的时间成正比
B．与它的位移成正比
C．与它的速度成正比
D．与它的动量成正比
一十．功能关系（共1小题）
12．（2018•新课标Ⅰ）如图，abc是竖直面内的光滑固定轨道，ab水平，长度为2R；bc是半径为R的四分之一圆弧，与ab相切于b点。一质量为m的小球，始终受到与重力大小相等的水平外力的作用，自a点处从静开始向右运动。重力加速度大小为g。小球从a点开始运动到其轨迹最高点，机械能的增量为（ ）
A．2mgR B．4mgR C．5mgR D．6mgR
一十一．库仑定律（共2小题）
13．（2019•新课标Ⅰ）如图，空间存在一方向水平向右的匀强电场，两个带电小球P和Q用相同的绝缘细绳悬挂在水平天花板下，两细绳都恰好与天花板垂直，则（ ）
A．P和Q都带正电荷 B．P和Q都带负电荷
C．P带正电荷，Q带负电荷 D．P带负电荷，Q带正电荷
14．（2018•新课标Ⅰ）如图，三个固定的带电小球a，b和c，相互间的距离分别为ab＝5cm，bc＝3cm，ca＝4cm，小球c所受库仑力的合力的方向平行于a，b的连线，设小球a，b所带电荷量的比值的绝对值为k，则（ ）
A．a，b的电荷同号，k＝ B．a，b的电荷异号，k＝
C．a，b的电荷同号，k＝ D．a，b的电荷异号，k＝
一十二．欧姆定律（共1小题）
15．（2020•新课标Ⅰ）图（a）所示的电路中，K与L间接一智能电源，用以控制电容器C两端的电压UC．如果UC随时间t的变化如图（b）所示，则下列描述电阻R两端电压UR随时间t变化的图象中，正确的是（ ）
A． B．
C． D．
一十三．安培力（共1小题）
16．（2019•新课标Ⅰ）如图，等边三角形线框LMN由三根相同的导体棒连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，线框顶点M、N与直流电源两端相接。已知导体棒MN受到的安培力大小为F，则线框LMN受到的安培力的大小为（ ）
A．2F B．1.5F C．0.5F D．0
一十四．带电粒子在匀强磁场中的运动（共1小题）
17．（2020•新课标Ⅰ）一匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外，其边界如图中虚线所示，为半圆，ac、bd与直径ab共线，ac间的距离等于半圆的半径。一束质量为m、电荷量为q（q＞0）的粒子，在纸面内从c点垂直于ac射入磁场，这些粒子具有各种速率。不计粒子之间的相互作用。在磁场中运动时间最长的粒子，其运动时间为（ ）
A． B． C． D．
一十五．带电粒子在混合场中的运动（共2小题）
18．（2021•福建）一对平行金属板中存在匀强电场和匀强磁场，其中电场的方向与金属板垂直，磁场的方向与金属板平行且垂直纸面向里，如图所示。一质子（H）以速度v0自O点沿中轴线射入，恰沿中轴线做匀速直线运动。下列粒子分别自O点沿中轴线射入，能够做匀速直线运动的是（所有粒子均不考虑重力的影响）（ ）
A．以速度的射入的正电子
B．以速度v0射入的电子
C．以速度2v0射入的氘核
D．以速度4v0射入的α粒子
19．（2017•新课标Ⅰ）如图，空间某区域存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向上（与纸面平行），磁场方向垂直于纸面向里。三个带正电的微粒a，b，c电荷量相等，质量分别为ma，mb，mc．已知在该区域内，a在纸面内做匀速圆周运动，b在纸面内向右做匀速直线运动，c在纸面内向左做匀速直线运动。下列选项正确的是（ ）
A．ma＞mb＞mc B．mb＞ma＞mc C．mc＞ma＞mb D．mc＞mb＞ma
一十六．法拉第电磁感应定律（共2小题）
20．（2018•新课标Ⅰ）如图，导体轨道OPQS固定，其中PQS是半圆弧，Q为半圆弧的中点，O为圆心。轨道的电阻忽略不计。OM是有一定电阻。可绕O转动的金属杆，M端位于PQS上，OM与轨道接触良好。空间存在与半圆所在平面垂直的匀强磁场，磁感应强度的大小为B，现使OM从OQ位置以恒定的角速度逆时针转到OS位置并固定（过程Ⅰ）；再使磁感应强度的大小以一定的变化率从B增加到B′（过程Ⅱ）。在过程Ⅰ、Ⅱ中，流过OM的电荷量相等，则等于（ ）
A． B． C． D．2
21．（2017•新课标Ⅰ）扫描隧道显微镜（STM）可用来探测样品表面原子尺寸上的形貌，为了有效隔离外界振动对STM的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小振动，如图所示，无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及其左右振动的衰减最有效的方案是（ ）
A． B．
C． D．
一十七．变压器的构造和原理（共1小题）
22．（2021•福建）某住宅小区变压器给住户供电的电路示意图如图所示，图中R为输电线的总电阻。若变压器视为理想变压器，所有电表视为理想电表，不考虑变压器的输入电压随负载变化，则当住户使用的用电器增加时，图中各电表的示数变化情况是（ ）
A．A1增大，V2不变，V3增大 B．A1增大，V2减小，V3增大
C．A2增大，V2增大，V3减小 D．A2增大，V2不变，V3减小
一十八．氢原子光谱（共1小题）
23．（2019•新课标Ⅰ）氢原子能级示意图如图所示。光子能量在1.63eV～3.10eV的光为可见光。要使处于基态（n＝1）的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量为（ ）
A．12.09eV B．10.20eV C．1.89eV D．1.51eV
一十九．爱因斯坦质能方程（共1小题）
24．（2017•新课标Ⅰ）大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电，氘核聚变反应方程是：H+H→He+n，已知H的质量为2.0136u，He的质量为3.0150u，n的质量为1.0087u，1u＝931MeV/c2．氘核聚变反应中释放的核能约为（ ）
A．3.7MeV B．3.3MeV C．2.7MeV D．0.93MeV
参考答案与试题解析
一．平均速度（共1小题）
1．（2021•福建）一游客在武夷山九曲溪乘竹筏漂流，途经双乳峰附近的M点和玉女峰附近的N点，如图所示。已知该游客从M点漂流到N点的路程为5.4km，用时1h，M、N间的直线距离为1.8km，则从M点漂流到N点的过程中（ ）
A．该游客的位移大小为5.4km
B．该游客的平均速率为5.4m/s
C．该游客的平均速度大小为0.5m/s
D．若以所乘竹筏为参考系，玉女峰的平均速度为0
【答案】C。
【解析】解：A、位移指的是从M点漂流到N点的有向线段，故位移大小为1.8km，故A错误；
B、从M点漂流到N点的路程为5.4km，用时1h，则平均速率为km/h＝5.4km/s＝1.5m/s，故B错误；
C、该游客的平均速度大小为km/h＝0.5m/s，故C正确；
D、以玉女峰为参考系，所乘竹筏的平均速度为0.5m/s，若以所乘竹筏为参考系，玉女峰的平均速度也为0.5m/s，故D错误；
二．匀变速直线运动规律的综合运用（共1小题）
2．（2019•新课标Ⅰ）如图，篮球架下的运动员原地垂直起跳扣篮，离地后重心上升的最大高度为H．上升第一个所用的时间为t1，第四个所用的时间为t2．不计空气阻力，则满足（ ）
A．1＜＜2 B．2＜＜3 C．3＜＜4 D．4＜＜5
【答案】C。
【解析】解：逆向分析可以看作是自由落体运动，根据初速度为零的匀加速直线运动中，连续相等的位移内时间之比等于1：：：：……：﹣可得：
＝＝2+，故3＜＜4，故C正确、ABD错误。
三．牛顿第二定律（共1小题）
3．（2018•新课标Ⅰ）如图，轻弹簧的下端固定在水平桌面上，上端放有物块P，系统处于静止状态，现用一竖直向上的力F作用在P上，使其向上做匀加速直线运动，以x表示P离开静止位置的位移，在弹簧恢复原长前，下列表示F和x之间关系的图象可能正确的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】A。
【解析】解：设物块P的质量为m，加速度为a，静止时弹簧的压缩量为x0，弹簧的劲度系数为k，
由力的平衡条件得，mg＝k x0，
以向上为正方向，木块的位移为x时弹簧对P的弹力：F1＝k（x0﹣x），
对物块P，由牛顿第二定律得，F+F1﹣mg＝ma，
由以上式子联立可得，F＝k x+ma。
可见F与x是线性关系，且F随着x的增大而增大，
当x＝0时，kx+ma＝ma＞0，故A正确，BCD错误。
四．平抛运动（共1小题）
4．（2017•新课标Ⅰ）发球机从同一高度向正前方依次水平射出两个速度不同的乒乓球（忽略空气的影响）。速度较大的球越过球网，速度较小的球没有越过球网；其原因是（ ）
A．速度较小的球下降相同距离所用的时间较多
B．速度较小的球在下降相同距离时在竖直方向上的速度较大
C．速度较大的球通过同一水平距离所用的时间较少
D．速度较大的球在相同时间间隔内下降的距离较大
【答案】C。
【解析】解：发球机发出的球，速度较大的球越过球网，速度较小的球没有越过球网，原因是发球机到网的水平距离一定，速度大，则所用的时间较少，球下降的高度较小，容易越过球网，故C正确，ABD错误。
五．向心力（共1小题）
5．（2020•新课标Ⅰ）如图，一同学表演荡秋千。已知秋千的两根绳长均为10m，该同学和秋千踏板的总质量约为50kg。绳的质量忽略不计。当该同学荡到秋千支架的正下方时，速度大小为8m/s，此时每根绳子平均承受的拉力约为（ ）
A．200N B．400N C．600N D．800N
【答案】B。
【解析】解：以同学和秋千整体作为研究对象，整体受到竖直向下的重力以及竖直向上的绳子的拉力，令每根绳子的拉力为T，绳长为l，
根据牛顿第二定律有：2T﹣mg＝，
代入数据解得每根绳子的拉力为T＝410N，B选项最为接近，故ACD错误，B正确。
六．万有引力定律及其应用（共1小题）
6．（2020•新课标Ⅰ）火星的质量约为地球质量的，半径约为地球半径的，则同一物体在火星表面与在地球表面受到的引力的比值约为（ ）
A．0.2 B．0.4 C．2.0 D．2.5
【答案】B。
【解析】解：在星球表面的万有引力等于重力，即：＝mg＝F引，
则有：＝×＝×（）2＝＝0.4，
即同一物体在火星表面与在地球表面受到的引力的比值约为0.4。
故B正确，ACD错误。
七．动量定理（共3小题）
7．（2021•福建）福建属于台风频发地区，各类户外设施建设都要考虑台风影响。已知10级台风的风速范围为24.5m/s～28.4m/s，16级台风的风速范围为51.0m/s～56.0m/s。若台风迎面垂直吹向一固定的交通标志牌，则16级台风对该交通标志牌的作用力大小约为10级台风的（ ）
A．2倍 B．4倍 C．8倍 D．16倍
【答案】B。
【解析】解：设空气的密度为ρ，风迎面垂直吹向一固定的交通标志牌的横截面积为S，在时间Δt的空气质量为：
Δm＝ρSv•Δt
假定台风风迎面垂直吹向一固定的交通标志牌的末速度为零，对风，由动量定理得：
﹣FΔt＝0﹣Δmv
可得：F＝ρSv2
10级台风的风速v1≈25m/s，16台风的风速v2≈50m/s，则有
＝≈4
根据牛顿第三定律可知，16级台风对该交通标志牌的作用力大小约为10级台风的4倍，故B正确，ACD错误。
8．（2020•新课标Ⅰ）行驶中的汽车如果发生剧烈碰撞，车内的安全气囊会被弹出并瞬间充满气体。若碰撞后汽车的速度在很短时间内减小为零，关于安全气囊在此过程中的作用，下列说法正确的是（ ）
A．增加了司机单位面积的受力大小
B．减少了碰撞前后司机动量的变化量
C．将司机的动能全部转换成汽车的动能
D．延长了司机的受力时间并增大了司机的受力面积
【答案】D。
【解析】解：ABD、在碰撞过程中，司机的动量的变化量是一定的，但安全气囊会增加作用的时间，根据动量定理Ft＝△p可知，可以减小司机受到的冲击力F，同时安全气囊会增大司机的受力面积，则司机单位面积的受力大小减小，故AB错误，D正确。
C、安全气囊只是延长了作用时间，减小了司机的受力，将司机的动能转换成气囊的弹性势能及气囊气体内能，故C错误。
9．（2019•新课标Ⅰ）最近，我国为“长征九号”研制的大推力新型火箭发动机联试成功，这标志着我国重型运载火箭的研发取得突破性进展。若某次实验中该发动机向后喷射的气体速度约为3km/s，产生的推力约为4.8×106N，则它在1s时间内喷射的气体质量约为（ ）
A．1.6×102kg B．1.6×103kg C．1.6×105kg D．1.6×106kg
【答案】B。
【解析】解：以气体为研究对象，设t＝1s内喷出的气体质量为m，根据动量定理可得：
Ft＝mv﹣0
其中v＝3km/s＝3000m/s
解得：m＝＝kg＝1.6×103kg，故B正确，ACD错误。
八．动量守恒定律（共1小题）
10．（2017•新课标Ⅰ）将质量为1.00kg的模型火箭点火升空，50g燃烧的燃气以大小为600m/s的速度从火箭喷口在很短时间内喷出。在燃气喷出后的瞬间，火箭的动量大小为（喷出过程中重力和空气阻力可忽略）（ ）
A．30kg•m/s B．5.7×102kg•m/s
C．6.0×102kg•m/s D．6.3×102kg•m/s
【答案】A。
【解析】解：开始总动量为零，规定气体喷出的方向为正方向，根据动量守恒定律得，0＝m1v1+p，
解得火箭的动量p＝﹣m1v1＝﹣0.05×600kg•m/s＝﹣30kg•m/s，负号表示方向，故A正确，B、C、D错误。
九．动能（共1小题）
11．（2018•新课标Ⅰ）高铁列车在启动阶段的运动可看作初速度为零的匀加速直线运动，在启动阶段，列车的动能（ ）
A．与它所经历的时间成正比
B．与它的位移成正比
C．与它的速度成正比
D．与它的动量成正比
【答案】B。
【解析】解：A、因列车做初速度为零的匀加速直线运动，则有：v＝at，而动能表达式Ek＝＝，可知动能与所经历的时间平方成正比，故A错误；
B、依据动能定理，则有：F合x＝，可知，动能与它的位移成正比，故B正确；
C、由动能表达式Ek＝，可知，动能与它的速度平方成正比，故C错误；
D、依据动能与动量关系式，Ek＝，可知，动能与它的动量平方成正比，故D错误；
一十．功能关系（共1小题）
12．（2018•新课标Ⅰ）如图，abc是竖直面内的光滑固定轨道，ab水平，长度为2R；bc是半径为R的四分之一圆弧，与ab相切于b点。一质量为m的小球，始终受到与重力大小相等的水平外力的作用，自a点处从静开始向右运动。重力加速度大小为g。小球从a点开始运动到其轨迹最高点，机械能的增量为（ ）
A．2mgR B．4mgR C．5mgR D．6mgR
【答案】C。
【解析】解：由题意知水平拉力为：F＝mg；
设小球达到c点的速度为v，从a到c根据动能定理可得：F•3R﹣mgR＝
解得：v＝；
小球离开c点后，竖直方向做竖直上抛运动，水平方向做初速度为零的匀加速直线运动，
设小球从c点达到最高点的时间为t，则有：t＝＝；
此段时间内水平方向的位移为：x＝＝＝2R，
所以小球从a点开始运动到其轨迹最高点，小球在水平方向的位移为：L＝3R+2R＝5R，
此过程中小球的机械能增量为：△E＝FL＝mg×5R＝5mgR。
故C正确、ABD错误。
一十一．库仑定律（共2小题）
13．（2019•新课标Ⅰ）如图，空间存在一方向水平向右的匀强电场，两个带电小球P和Q用相同的绝缘细绳悬挂在水平天花板下，两细绳都恰好与天花板垂直，则（ ）
A．P和Q都带正电荷 B．P和Q都带负电荷
C．P带正电荷，Q带负电荷 D．P带负电荷，Q带正电荷
【答案】D。
【解析】解：由图可知，两小球均在电场力和库仑力的作用下保持平衡；由于库仑力为相互作用，大小相等、方向相反；故两小球受到的电场力也一定方向相反；因此两小球一定带异种电荷，则P球所受库仑力向右，Q球所受库仑力向左。
匀强电场方向水平向右，故正电荷受电场力向右，其受库仑力一定向左，故Q带正电荷，P带负电荷，故D正确，ABC错误。
14．（2018•新课标Ⅰ）如图，三个固定的带电小球a，b和c，相互间的距离分别为ab＝5cm，bc＝3cm，ca＝4cm，小球c所受库仑力的合力的方向平行于a，b的连线，设小球a，b所带电荷量的比值的绝对值为k，则（ ）
A．a，b的电荷同号，k＝ B．a，b的电荷异号，k＝
C．a，b的电荷同号，k＝ D．a，b的电荷异号，k＝
【答案】D。
【解析】解：根据同种电荷相斥，异种电荷相吸，且小球c所受库仑力的合力的方向平行于a，b的连线，可知，a，b的电荷异号，
对小球C受力分析，如下图所示：
因ab＝5cm，bc＝3cm，ca＝4cm，因此ac⊥bc，那么两力的合成构成矩形，
依据相似三角形之比，则有：＝＝；
而根据库仑定律，Fa＝k，而Fb＝k
综上所得，＝，故ABC错误，D正确；
一十二．欧姆定律（共1小题）
15．（2020•新课标Ⅰ）图（a）所示的电路中，K与L间接一智能电源，用以控制电容器C两端的电压UC．如果UC随时间t的变化如图（b）所示，则下列描述电阻R两端电压UR随时间t变化的图象中，正确的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】A。
【解析】解：电路中的电流为 I＝＝＝C，等于UC﹣t图象斜率的大小，由图b知，1﹣2s内图象的斜率是3﹣5s内图象斜率的2倍，则1﹣2s内电路中电流是3﹣5s内的2倍，由UR＝IR知，1﹣2s内电阻R两端电压UR是3﹣5s内的2倍。1﹣2s内，电容器在充电，3﹣5s内电容器在放电，电路中电流方向相反，则1﹣2s内R的电压与3﹣5s内R的电压相反，故A正确，BCD错误。
一十三．安培力（共1小题）
16．（2019•新课标Ⅰ）如图，等边三角形线框LMN由三根相同的导体棒连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，线框顶点M、N与直流电源两端相接。已知导体棒MN受到的安培力大小为F，则线框LMN受到的安培力的大小为（ ）
A．2F B．1.5F C．0.5F D．0
【答案】B。
【解析】解：由已知条件可知MLN边的有效长度与MN相同，等效后的电流方向也与MN相同，边MLN的电阻等于边MN的电阻的两倍，两者为并联关系，设MN中的电流大小为I，则MLN中的电流为，设MN的长为L，
由题意知：F＝BIL，
所以边MLN所受安培力为：＝F，方向与MN边所受安培力的方向相同，
故有：，故B正确，ACD错误。
一十四．带电粒子在匀强磁场中的运动（共1小题）
17．（2020•新课标Ⅰ）一匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外，其边界如图中虚线所示，为半圆，ac、bd与直径ab共线，ac间的距离等于半圆的半径。一束质量为m、电荷量为q（q＞0）的粒子，在纸面内从c点垂直于ac射入磁场，这些粒子具有各种速率。不计粒子之间的相互作用。在磁场中运动时间最长的粒子，其运动时间为（ ）
A． B． C． D．
【答案】C。
【解析】解：粒子在磁场中运动的时间与速度大小无关，由粒子在磁场中运动轨迹对应圆心角决定，即；
方法一：设半圆的半径为R，采用放缩法如图所示：
粒子垂直ac，则圆心必在ac直线上，将粒子的轨迹半径由零逐渐放大，在r≤0.5R和r≥1.5R时，粒子从ac、bd区域射出，磁场中的轨迹为半圆，运动时间等于半个周期；当0.5R＜r＜1.5R时，粒子从半圆边界射出，逐渐将轨迹半径从0.5R逐渐放大，粒子射出位置从半圆顶端向下移动，轨迹圆心角从π逐渐增大，当轨迹半径为R时，轨迹圆心角最大，然后再增大轨迹半径，轨迹圆心角减小，因此当轨迹半径等于R时轨迹圆心角最大，即＝；
方法二：O点为半圆弧的圆心，过c点做半圆弧的切线，与圆弧相切与e点，由于co＝2R，oe＝R，且ce⊥eo，故∠oce＝30°，因为只有ce与圆弧相切时，∠oce为最大，如果不相切，∠oce小于30°，ce为轨迹圆的一条弦，则此时弦切角最大为90°+30°＝120°，根据圆心角等于弦切角的2倍，所以最大圆心角为θ＝2×120°＝240°；
即＝，粒子运动最长时间为＝＝，故C正确，ABD错误。
一十五．带电粒子在混合场中的运动（共2小题）
18．（2021•福建）一对平行金属板中存在匀强电场和匀强磁场，其中电场的方向与金属板垂直，磁场的方向与金属板平行且垂直纸面向里，如图所示。一质子（H）以速度v0自O点沿中轴线射入，恰沿中轴线做匀速直线运动。下列粒子分别自O点沿中轴线射入，能够做匀速直线运动的是（所有粒子均不考虑重力的影响）（ ）
A．以速度的射入的正电子
B．以速度v0射入的电子
C．以速度2v0射入的氘核
D．以速度4v0射入的α粒子
【答案】B。
【解析】解：质子（H）以速度v0自O点沿中轴线射入，恰沿中轴线做匀速直线运动，将受到向上的洛伦兹力和向下的电场力，满足：qv0B＝qE
解得v0＝
即质子的速度满足速度选择器的条件；
A.以速度射入的正电子（e），所受的洛伦兹力小于电场力，正电子将向下偏转，故A错误；
B.以速度v0射入的电子（e），依然满足电场力等于洛伦兹力，而做匀速直线运动，即速度选择器不选择电性而只选择速度，故B正确；
CD.以速度2v0射入的氘核（H），以速度4v0射入的α粒子（He），其速度都不满足速度选择器的条件v0＝，故都不能做匀速直线运动，故CD错误；
19．（2017•新课标Ⅰ）如图，空间某区域存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向上（与纸面平行），磁场方向垂直于纸面向里。三个带正电的微粒a，b，c电荷量相等，质量分别为ma，mb，mc．已知在该区域内，a在纸面内做匀速圆周运动，b在纸面内向右做匀速直线运动，c在纸面内向左做匀速直线运动。下列选项正确的是（ ）
A．ma＞mb＞mc B．mb＞ma＞mc C．mc＞ma＞mb D．mc＞mb＞ma
【答案】B。
【解析】解：微粒受重力G、电场力F、洛伦兹力F'的作用，三个带正电的微粒a，b，c电荷量相等，那么微粒所受电场力F大小相等，方向竖直向上；
a在纸面内做匀速圆周运动，则a的重力等于电场力，即F＝Ga＝mag；
b在纸面内向右做匀速直线运动，则b受力平衡，因为重力方向竖直向下，洛伦兹力方向竖直向上，则有F+F′b＝Gb＝mbg；
c在纸面内向左做匀速直线运动，则c受力平衡，且洛伦兹力方向向下，则有：F﹣F′c＝Gc＝mcg
所以，mb＞ma＞mc，故ACD错误，B正确；
一十六．法拉第电磁感应定律（共2小题）
20．（2018•新课标Ⅰ）如图，导体轨道OPQS固定，其中PQS是半圆弧，Q为半圆弧的中点，O为圆心。轨道的电阻忽略不计。OM是有一定电阻。可绕O转动的金属杆，M端位于PQS上，OM与轨道接触良好。空间存在与半圆所在平面垂直的匀强磁场，磁感应强度的大小为B，现使OM从OQ位置以恒定的角速度逆时针转到OS位置并固定（过程Ⅰ）；再使磁感应强度的大小以一定的变化率从B增加到B′（过程Ⅱ）。在过程Ⅰ、Ⅱ中，流过OM的电荷量相等，则等于（ ）
A． B． C． D．2
【答案】B。
【解析】解：设圆的半径为R，金属杆从Q到S的过程中：△Φ＝
根据法拉第电磁感应定律有：E1＝＝
设回路的总电阻为r，第一次通过线圈某一横截面的电荷量为：q1＝I1△t1＝＝…①
磁感应强度的大小以一定的变化率从B增加到B′的过程中设时间为△t2，△Φ′＝
第二次通过线圈某一横截面的电荷量为：q2＝I2△t2＝＝…②
由题，q1＝q2③
联立①②③可得：．故B正确，ACD错误，
21．（2017•新课标Ⅰ）扫描隧道显微镜（STM）可用来探测样品表面原子尺寸上的形貌，为了有效隔离外界振动对STM的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小振动，如图所示，无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及其左右振动的衰减最有效的方案是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】A。
【解析】解：当加恒定磁场后，当紫铜薄板上下及左右振动时，导致穿过板的磁通量变化，从而产生感应电流，感应磁场进而阻碍板的运动，而BD选项，只能左右振动时，才有磁通量变化，上下振动时，却没有磁通量变化；C选项上下振动时，磁通量都不变化；左右振动时在磁场左右边界会产生涡电流；只有A选项上下左右振动时穿过板的磁通量均变化，故A正确，BCD错误；
一十七．变压器的构造和原理（共1小题）
22．（2021•福建）某住宅小区变压器给住户供电的电路示意图如图所示，图中R为输电线的总电阻。若变压器视为理想变压器，所有电表视为理想电表，不考虑变压器的输入电压随负载变化，则当住户使用的用电器增加时，图中各电表的示数变化情况是（ ）
A．A1增大，V2不变，V3增大 B．A1增大，V2减小，V3增大
C．A2增大，V2增大，V3减小 D．A2增大，V2不变，V3减小
【答案】D。
【解析】解：不考虑变压器的输入电压随负载变化，即变压器原线圈的输入电压U1＝UV1不变，
根据：可知，变压器副线圈的输出电压U2＝Uv2不变；当住户使用的用电器增加时，即用户的总电阻R灯变小，由可知，副线圈的电流I2＝IA2变大，而由，UV3＝U2﹣I2R可知V3减小；由理想变压器的原理U1I1＝U2I2，可知原线圈的电流I1＝IA1变大；故综合上述分析可知A1增大，A2增大，V2不变，V3减小；故ABC错误，D正确。
一十八．氢原子光谱（共1小题）
23．（2019•新课标Ⅰ）氢原子能级示意图如图所示。光子能量在1.63eV～3.10eV的光为可见光。要使处于基态（n＝1）的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量为（ ）
A．12.09eV B．10.20eV C．1.89eV D．1.51eV
【答案】A。
【解析】解：氢原子从高能级向基态跃迁时，所辐射光子能量最小值为：E＝﹣3.40eV﹣（﹣13.6eV）＝10.2eV＞3.10eV，
故可知要产生可见光，氢原子吸收能量后，最起码要跃迁到n＞2能级；
由于E'＝E3﹣E2＝﹣1.51eV﹣（﹣3.40eV）＝1.89eV，有1.63eV＜E'＜3.10eV，
故可知要使处于基态（n＝1）的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，氢原子最起码应该跃迁到n＝3能级。
则氢原子吸收的最小能为：Em＝E3﹣E1＝﹣1.51eV﹣（﹣13.6eV）＝12.09eV，
故A正确，BCD错误。
一十九．爱因斯坦质能方程（共1小题）
24．（2017•新课标Ⅰ）大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电，氘核聚变反应方程是：H+H→He+n，已知H的质量为2.0136u，He的质量为3.0150u，n的质量为1.0087u，1u＝931MeV/c2．氘核聚变反应中释放的核能约为（ ）
A．3.7MeV B．3.3MeV C．2.7MeV D．0.93MeV
【答案】B。
【解析】解：因氘核聚变的核反应方程为：H+H→He+n；
核反应过程中的质量亏损为△m＝2mH﹣（mHe+mn）＝0.0035u
释放的核能为△E＝△mc2＝0.0035uc2＝3.3MeV，故B正确，ACD错误；
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