2024宁波慈溪高二上学期期末考试物理含解析

这是一份2024宁波慈溪高二上学期期末考试物理含解析，共35页。试卷主要包含了可能用到的相关公式或参数等内容，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．在答题卷指定区域填写班级、姓名、考场、座位号及准考证号并核对信息；
3．所有答案必须写在答题卷上，写在试卷上无效；
4．可能用到的相关公式或参数：重力加速度g均取。
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. 单位符号为的物理量是（ ）
A. 磁感应强度B. 磁通量C. 电场强度D. 电动势
2. 如图所示，甲为回旋加速器，乙为磁流体发电机，丙为法拉第线圈，丁为电磁炉。下列说法正确的是（ ）
A. 甲图中，若加速电压减小，粒子能获得的最大动能减小
B. 乙图中，若要增大电源电动势，可以增大磁感应强度
C. 丙图中，若在ab的两端接上直流电源，稳定后接在cd端的电流表也会有偏转
D. 丁图中，电磁炉利用电磁感应使炉内线圈发热，进而传热给铁锅
3. 变压器是日常生活中必不可少的重要元器件，小明同学从功率放大器中拆解出一个如图甲所示的环形变压器，该变压器可视为理想变压器，铭牌上显示该变压器原线圈的匝数为220匝，当原线圈接入220V的交流电时，副线圈两端的电压为22V。小明同学在环形变压器原线圈中串入一个理想交流电流表，在副线圈两端接一个铭牌为“2.5V，0.25A”的小灯泡，如图乙所示。当原线圈两端接如图丙所示的正弦交变电压时，小灯泡恰好能正常发光，下列说法正确的是（ ）
A. 变压器副线圈的匝数为20匝
B. 图丙中交流电的频率为0.5Hz
C. 小灯泡正常发光时电流表示数为0.025A
D. 图丙中正弦交变电压的峰值
4. 智能手机可测量磁感应强度。建立如图甲所示坐标系，xOy平面为水平面，z轴正方向竖直向上。手机如图甲放置，测量地磁场结果如图乙所示。在同一地点，手机绕x轴旋转某一角度，测量结果如图丙所示。已知手机屏幕面积约为0.009m2，则两次穿过屏幕的磁通量的变化量约为（ ）
A. B. C. D.
5. 如图甲所示为安装在某特高压输电线路上的一个六分导线间隔棒，图乙为其截面图。间隔棒将6条输电导线分别固定在一个正六边形的顶点a、b、c、d、e、f上，O为正六边形的中心。已知通电导线在周围形成磁场的磁感应强度与电流大小成正比，与到导线的距离成反比。当6条输电导线中通垂直纸面向外，大小相等的电流，a、b导线之间的安培力大小为F，此时（ ）
A. O点的磁感应强度最大
B. f导线所受安培力方向沿Of水平向左
C. b、e导线之间的安培力大小为2F
D. a导线所受安培力大小为2.5F
6. 如图所示，在等臂电流天平的右托盘下固定一矩形线圈，线圈匝数为n，底边cd长为L，调平衡后放在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直。重力加速度为g。左、右托盘分别放置质量为、的砝码，线圈中通如图所示方向的电流I，天平平衡。若拿掉右侧质量为的砝码，为使天平再次平衡，关于线圈中的电流，下列选项正确的是（ ）
A. ，逆时针
B ，顺时针
C. ，逆时针
D. ，顺时针
7. 来自宇宙的高速带电粒子流在地磁场的作用下偏转进入地球两极，撞击空气分子产生美丽的极光。高速带电粒子撞击空气分子后动能减小。假如我们在地球北极仰视，发现正上方的极光如图甲所示，某粒子运动轨迹如乙图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 粒子从M沿逆时针方向射向N
B. 高速粒子带正电
C. 粒子受到的磁场力不断增大
D. 若该粒子在赤道正上方垂直射向地面，会向东偏转
8. 质量为m的人在远离任何星体的太空中，与他旁边的飞船相对静止。由于没有力的作用，他与飞船总保持相对静止的状态。当此人手中拿着质量为的一个小物体以相对于飞船为u的速度把小物体抛出，则（ ）
A. 小物体的动量改变量是muB. 人的动量改变量是mu
C. 人的速度改变量是D. 飞船的速度改变量是
9. 生活中我们常用高压水枪清洗汽车。如图所示，水垂直车门喷射，出水速度为30m/s，水的密度为，水碰到车后四面散开。则车门单位面积受到水的平均冲击力为多大（ ）
A. B. C. D.
10. 笔记本电脑装有霍尔元件与磁体，实现开屏变亮、合屏熄灭。图乙为金属材质霍尔元件，长、宽、高分别为a、b、c，此时电流大小恒定，方向向右。合上显示屏时，水平放置的元件处于竖直向下的匀强磁场中，元件前、后表面间产生电压。当电压达到某一临界值，屏幕自动熄灭。则元件（ ）
A. 合屏过程中，元件后表面的电势比前表面高
B. 若磁感应强度变大，可能出现闭合屏幕时无法熄屏
C. 开、合屏过程中，元件前、后表面的电势差U与b有关
D. 开、合屏过程中，元件前、后表面的电势差U与c有关
11. 下表是某电动汽车的主要参数，下列说法正确的是（ ）
A. 工作时，电动汽车的电动机将机械能转化成电池的化学能
B. 标准承载下，电动汽车以36km/h的速度匀速行驶20min，消耗电能
C. 标准承载下，该电池在使用时的能量转化效率为27%
D. 标准承载下，汽车以72km/h的速度匀速行驶，汽车电动机输出功率为16kW
12. 磁悬浮原理如图甲所示，牵引原理如图乙所示（俯视图）。水平面内，边长为L的正方形区域内存在竖直方向的匀强磁场，相邻区域的磁感应强度方向相反、大小均为B。质量为m、总电阻为R的矩形金属线框abcd处于匀强磁场中，ab边长为L。当匀强磁场沿直线向右以速度v匀速运动时，金属线框能达到的最大速度为。已知线框运动时受到的阻力恒为f，则为（ ）
A. B. C. D.
13. 长度为L、质量为m的导体棒A粗细可忽略。如图所示，一个绝缘且足够长的半圆柱体固定于水平面，导体棒A仅靠水平面与半圆柱体。导体棒A与半圆柱体表面间的动摩擦因数为。空间内有沿半圆柱体半径向内的辐向磁场，半圆柱体表面的磁感应强度大小均为B。导体棒A通垂直纸面向外的变化电流，使得导体棒A沿半圆柱体缓慢向上滑动。设导体棒A与圆心O的连线与水平方向的夹角为。在导体棒A运动过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 导体棒A所受摩擦力为静摩擦力
B. 时，导体棒A所受的安培力最大
C. 半圆柱体对导体棒A的作用力方向与安培力方向的夹角逐渐减小
D. 半圆柱体对导体棒A的作用力逐渐增大
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. 下列说法中正确的是（ ）
A. 周期性变化的电场产生同频率周期性变化的磁场
B. 要有效发射电磁波，需要用高频振荡，频率越高发射电磁波的本领越大
C. 夜视仪是利用紫外线的荧光效应来帮助人们在夜间看见物体的
D. 肺炎诊断中，要用X光扫描肺部，是因为在电磁波中X光的穿透能力最强
15. 如图甲所示连接电路，在闭合开关S的同时开始采集数据，当电路达到稳定状态后断开开关。图乙是由传感器得到的电压u随时间t变化的图像。三个灯泡完全相同，不考虑温度对灯泡电阻的影响，不计电源内阻及电感线圈L的电阻。下列说法正确的是（ ）
A. 开关S闭合瞬间，流经灯和的电流大小相等
B. 开关S闭合瞬间至断开前，流经灯电流保持不变
C. 开关S断开瞬间，流经灯的电流方向改变，故闪亮一下再熄灭
D. 根据题中信息，可以推算出
非选择题部分
三、非选择题（本题共5小题，共55分）
实验题（三题共14分）
16. 两实验小组设计实验验证动量守恒定律。第一组设计了如图甲所示“碰撞实验装置”，验证两小球碰撞前后动量是否守恒。第二组设计了如图乙所示装置，利用光电门与气垫导轨验证两滑块碰撞前后的动量是否守恒。
（1）关于第一组实验，下列说法正确的是______。（至少有一项是正确的）
A.斜槽轨道必须光滑
B.斜槽轨道的末端切线必须保持水平
C.入射球A和被碰球B的质量必须相等
D.入射球A每次必须从斜槽轨道的同一位置由静止释放
（2）参与第一组实验的同学用托盘天平测出了小球A的质量m1，小球B的质量m2，用毫米刻度尺测得O、M、P、N各点间的距离（图丙中已标出），则验证两小球碰撞过程中动量守恒的表达式为______（用x1、x2、x3、m1、m2表示）。
（3）参与第二组实验的同学测得P、Q的质量分别为m1、m2，左、右遮光板的宽度分别为d1、d2。实验中，用细线将两个滑块连接使轻弹簧压缩且静止，然后烧断细线，轻弹簧将两个滑块弹开，测得它们通过光电门的时间分别为t1、t2，则动量守恒应满足的关系式为______（用t1、t2、d1、d2、m1、m2表示）。
17. 一物体用游标卡尺测其长度示数如图所示，读数为______mm。
18. 某同学测量充电宝的电动势E及内阻r（E约为5V，r约为），设计实验电路图如图1所示。现有实验器材：两个数字电表，定值电阻两个，阻值分别为和，滑动变阻器R，开关S，导线若干。
（1）用画线代替导线将图2中的实物连线补充完整__________；
（2）应选______（填“”或“”）；
（3）实验中，依据电压表示数U和电流表示数I，作出了如图3所示的图线，则该充电宝的电动势______V（保留3位有效数字），内电阻______（保留1位有效数字）。
19. 如图所示为太空探索公司猎鹰火箭助推器回收画面。火箭发射时，助推器点火提供向上的推力，使火箭上升到40km高空时，速度达到1.2km/s，然后助推器脱落，并立即关闭发动机，在接近地面10km处重启发动机减速并使助推器的速度在着陆时为零。火箭助推器运动过程中所受地球引力可视为不变，等于地球表面时的重力，运动过程中，受到的阻力大小恒为助推器重力的0.2倍，助推器推力恒定不变。
（1）助推器能上升到距离地面的最大高度；
（2）重启发动机前助推器的最大速度为多少；
（3）重启发动机产生的推力是助推器重力的多少倍。
20. 如图所示，竖直平面内固定有轨道ABCDE，BC段水平放置，其左侧是光滑斜面AB，右侧CD是光滑圆弧，DE段（足够长）的倾角θ=37°，各段轨道均平滑连接，在圆弧最低处C点下方安装有压力传感器。一质量m=2kg的滑块P从左侧斜面某处由静止释放，经过B点后沿水平轨道BC向右滑行，第一次经过C点时，压力传感器的示数为滑块P的重力的11倍。已知BC段长度L=3m，CD段是半径R=1m、圆心角θ=37°的圆弧，滑块P与BC段、DE段间的动摩擦因数均为µ=0.5，重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6，cs37°=0.8。
（1）求滑块P第一次经过C点时的速度大小；
（2）求滑块P从左侧斜面由静止释放时离BC的高度；
（3）若将另一质量M=8kg的滑块Q（Q与BC段、DE段的动摩擦因数也为µ=0.5）置于C点，同样让滑块P从斜面AB上原位置由静止释放，P与Q在C点发生弹性正碰，求P与Q最终的距离。
21. 如图所示，两个足够长的平行光滑细金属导轨固定在倾角的光滑绝缘斜面上，导轨间距，且电阻不计，导轨间有宽度为、磁感应强度的大小为、方向垂直导轨平面向下的匀强磁场，一长度为3d的绝缘轻杆将导体棒和正方形细金属线框连接，线框的边长为d，线框的总电阻为，导体棒和线框总质量为，导体棒与导轨始终接触良好，并在导体棒中通以恒定电流（由外接恒流电源产生，图中未画出），导体棒处于磁场内且恰好位于下边界处，将装置由静止释放，导体棒先穿过磁场，后金属线框也穿过磁场。金属线框第一次刚穿过磁场后的速度约为1.2m/s，之后再次返回穿过磁场。不计线框及导体棒中电流所产生磁场的影响，重力加速度g取，求：
（1）导体棒第一次离开磁场上边界的速度；
（2）金属线框第一次沿绝缘斜面向上穿过磁场的时间t；
（3）经足够长时间后，导体棒能到达的最低点与磁场上边界的距离x。
22. 如图所示，足够长水平挡板位于x轴，其上下面均为荧光屏，接收到电子后会发光，同一侧荧光屏的同一位置接收两个电子，称为“两次发光区域”。在第三象限有垂直纸面向里、半径为的圆形匀强磁场，磁感应强度大小未知，边界与y轴相切于A点（0，）。在一、二、四象限足够大区域有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为圆形匀强磁场的一半。一群分布均匀的电子从与x轴平行的虚线处垂直虚线，以初速度射入圆形磁场后均从A点进入右侧磁场，这群电子在虚线处的x坐标范围为（，）。电子电量为e、质量为m，不计电子重力及电子间的相互作用。
（1）求圆形匀强磁场磁感应强度B的大小；
（2）求荧光屏最右侧发亮位置的x坐标；
（3）求落在荧光屏上“一次发光区域”和“两次发光区域”的电子数之比；
（4）求落在荧光屏上“一次发光区域”和“两次发光区域”的发光长度分别为多少。
空车质量
800kg
电池能量
标准承载
200kg
标准承载下的最大续航
200km
所受阻力与汽车总重比值
0.08
慈溪市2023年度第一学期期末测试卷
高二物理试卷
考生须知：
1．本卷满分100分，考试时间90分钟；
2．在答题卷指定区域填写班级、姓名、考场、座位号及准考证号并核对信息；
3．所有答案必须写在答题卷上，写在试卷上无效；
4．可能用到的相关公式或参数：重力加速度g均取。
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. 单位符号为的物理量是（ ）
A. 磁感应强度B. 磁通量C. 电场强度D. 电动势
【答案】B
【解析】
【详解】A．磁感应强度单位为T。A错误；
B．磁通量知，磁通量单位为。B正确；
C．电场强度知，电场强度单位为或。C错误；
D．电动势单位为伏特（V）。D错误；
故选B。
2. 如图所示，甲为回旋加速器，乙为磁流体发电机，丙为法拉第线圈，丁为电磁炉。下列说法正确的是（ ）
A. 甲图中，若加速电压减小，粒子能获得的最大动能减小
B. 乙图中，若要增大电源电动势，可以增大磁感应强度
C. 丙图中，若在ab的两端接上直流电源，稳定后接在cd端的电流表也会有偏转
D. 丁图中，电磁炉利用电磁感应使炉内线圈发热，进而传热给铁锅
【答案】B
【解析】
【详解】A．设回旋加速度D形盒的半径为R，粒子获得的最大速度为，根据牛顿第二定律有
解得
粒子的最大动能为
可知粒子最大动能与加速电压无关，故A错误；
B．乙图中，根据洛伦兹力与电场力平衡可得
可得电源电动势为
若要增大电源电动势，可以增大磁感应强度，故B正确；
C．丙图中，若在ab的两端接上直流电源，稳定后右侧线圈不会产生感应电流，接在cd端的电流表不会有偏转，故C错误；
D．丁图中，电磁炉利用电磁感应使铁锅产生涡流而发热的，故D错误。
故选B。
3. 变压器是日常生活中必不可少的重要元器件，小明同学从功率放大器中拆解出一个如图甲所示的环形变压器，该变压器可视为理想变压器，铭牌上显示该变压器原线圈的匝数为220匝，当原线圈接入220V的交流电时，副线圈两端的电压为22V。小明同学在环形变压器原线圈中串入一个理想交流电流表，在副线圈两端接一个铭牌为“2.5V，0.25A”的小灯泡，如图乙所示。当原线圈两端接如图丙所示的正弦交变电压时，小灯泡恰好能正常发光，下列说法正确的是（ ）
A. 变压器副线圈的匝数为20匝
B. 图丙中交流电的频率为0.5Hz
C. 小灯泡正常发光时电流表的示数为0.025A
D. 图丙中正弦交变电压的峰值
【答案】C
【解析】
【详解】A．该变压器可视为理想变压器，则由电压关系知
代入得
A错误；
B．由图丙知，交流电的周期为，则频率为
B错误；
C．由电流关系知
代入得
C正确；
D．由电压关系知
代入得
D错误；
故选C。
4. 智能手机可测量磁感应强度。建立如图甲所示坐标系，xOy平面为水平面，z轴正方向竖直向上。手机如图甲放置，测量地磁场结果如图乙所示。在同一地点，手机绕x轴旋转某一角度，测量结果如图丙所示。已知手机屏幕面积约为0.009m2，则两次穿过屏幕的磁通量的变化量约为（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】根据题意，计算通过手机显示屏的磁通量时，应利用地磁场的z轴分量，则图甲时穿过显示屏的磁通量大小约为
图乙时穿过显示屏的磁通量大小约为
由数据可得，第一次地磁场从手机显示屏穿过，z轴磁场分量为负值，第二次z轴地磁场分量为正值，可知地磁场从手机背面穿过，则磁通量的变化量约为
故选C。
5. 如图甲所示为安装在某特高压输电线路上的一个六分导线间隔棒，图乙为其截面图。间隔棒将6条输电导线分别固定在一个正六边形的顶点a、b、c、d、e、f上，O为正六边形的中心。已知通电导线在周围形成磁场的磁感应强度与电流大小成正比，与到导线的距离成反比。当6条输电导线中通垂直纸面向外，大小相等的电流，a、b导线之间的安培力大小为F，此时（ ）
A. O点的磁感应强度最大
B. f导线所受安培力方向沿Of水平向左
C. b、e导线之间的安培力大小为2F
D. a导线所受安培力大小为2.5F
【答案】D
【解析】
【详解】A．由题意可知，a与d、b与e、c与f在O点的磁场大小相等、方向相反，故O点的磁感应强度为零，故A错误；
B．根据安培定则，其他5根输电线在f处产生的磁场方向垂直fc向下，根据左手定则，f导线所受安培力方向沿Of指向O，即水平向右，故B错误；
C．由题意可知，a、b导线之间的安培力大小为F，b、e间的安培力大小为F，故C错误；
D．b、f对a的安培力为F，c、e对a的安培力为F，d对a的安培力为，则a导线所受安培力为2.5F，故D正确。
故选D。
6. 如图所示，在等臂电流天平的右托盘下固定一矩形线圈，线圈匝数为n，底边cd长为L，调平衡后放在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直。重力加速度为g。左、右托盘分别放置质量为、的砝码，线圈中通如图所示方向的电流I，天平平衡。若拿掉右侧质量为的砝码，为使天平再次平衡，关于线圈中的电流，下列选项正确的是（ ）
A. ，逆时针
B. ，顺时针
C. ，逆时针
D. ，顺时针
【答案】B
【解析】
【详解】据题意左、右托盘分别放置质量为、的砝码，线圈中通如图所示方向的电流I，天平平衡。根据左手定则可知线圈所受安培力方向为竖直向上，根据平衡条件有
若拿掉右侧质量为的砝码，为使天平再次平衡，根据左手定则可知线圈所受安培力方向为竖直向下，电流方向为顺时针，由平衡条件有
联立解得
故选B。
7. 来自宇宙的高速带电粒子流在地磁场的作用下偏转进入地球两极，撞击空气分子产生美丽的极光。高速带电粒子撞击空气分子后动能减小。假如我们在地球北极仰视，发现正上方的极光如图甲所示，某粒子运动轨迹如乙图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 粒子从M沿逆时针方向射向N
B. 高速粒子带正电
C. 粒子受到的磁场力不断增大
D. 若该粒子在赤道正上方垂直射向地面，会向东偏转
【答案】A
【解析】
【详解】A．高速带电粒子撞击空气分子后动能减小，速度变小，根据洛伦兹力提供向心力
可得
速度变小，半径变小，结合图像可知，粒子从M沿逆时针方向射向N，故A正确；
B．地理北极附近是地磁南极，所以北极上空的地磁场方向竖直向下，根据左手定则可以判断，高速粒子带负电，故B错误；
C．由于粒子的速度不断减小，则粒子受到的磁场力不断减小，故C错误；
D．若该粒子在赤道正上方垂直射向地面，赤道位置磁场由南向北，根据左手定则可以判断，粒子会向西偏转，故D错误。
故选A。
8. 质量为m的人在远离任何星体的太空中，与他旁边的飞船相对静止。由于没有力的作用，他与飞船总保持相对静止的状态。当此人手中拿着质量为的一个小物体以相对于飞船为u的速度把小物体抛出，则（ ）
A. 小物体的动量改变量是muB. 人的动量改变量是mu
C. 人的速度改变量是D. 飞船的速度改变量是
【答案】C
【解析】
【详解】A．依题意，小物体原来相对飞船静止，后被以速度u抛出，它的动量改变量是
故A错误；
B．人和小物体组成的系统动量守恒，可得人的动量改变量是
故B错误；
C．人的动量改变量可以表示为
解得人的速度改变量是
故C正确；
D．依题意，飞船的速度改变量是0。故D错误。
故选C。
9. 生活中我们常用高压水枪清洗汽车。如图所示，水垂直车门喷射，出水速度为30m/s，水的密度为，水碰到车后四面散开。则车门单位面积受到水的平均冲击力为多大（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】设出水时间为t，水枪的喷口的横截面积为S，对画表面的冲击力为F，水枪喷出水的速度为v，则在t时间内喷出水的质量为
以这部分水位研究对象，以水喷出方向为正方向，则由动量定理可得
-Ft=0-mv
由水枪喷嘴的横截面积很小，可忽略不计，则所受到水的冲击力约为
F==
故选B
10. 笔记本电脑装有霍尔元件与磁体，实现开屏变亮、合屏熄灭。图乙为金属材质霍尔元件，长、宽、高分别为a、b、c，此时电流大小恒定，方向向右。合上显示屏时，水平放置的元件处于竖直向下的匀强磁场中，元件前、后表面间产生电压。当电压达到某一临界值，屏幕自动熄灭。则元件（ ）
A. 合屏过程中，元件后表面的电势比前表面高
B. 若磁感应强度变大，可能出现闭合屏幕时无法熄屏
C. 开、合屏过程中，元件前、后表面的电势差U与b有关
D. 开、合屏过程中，元件前、后表面的电势差U与c有关
【答案】D
【解析】
【详解】A．电流方向向右，电子向左定向移动，根据左手定则，自由电子向后表面偏转，后表面积累了电子，前表面的电势高于后表面的电势，故A错误；
BCD．稳定后根据平衡条件有
根据电流的微观表达式有
解得
所以若磁场变强，元件前、后表面间的电压变大，不可能出现闭合屏幕时无法熄屏。开、合屏过程中，前、后表面间的电压U与b无关，与c有关，故BC错误，D正确。
故选D。
11. 下表是某电动汽车的主要参数，下列说法正确的是（ ）
A. 工作时，电动汽车的电动机将机械能转化成电池的化学能
B. 标准承载下，电动汽车以36km/h的速度匀速行驶20min，消耗电能
C. 标准承载下，该电池在使用时的能量转化效率为27%
D. 标准承载下，汽车以72km/h的速度匀速行驶，汽车电动机输出功率为16kW
【答案】D
【解析】
【详解】A．工作时，电池将化学能转化成电动汽车电动机的机械能。A错误；
B．标准承载下，电动汽车以36km/h的速度匀速行驶20min，消耗电能
B错误；
C．由题知，标准承载下，该电池在使用时的能量转化效率为
C错误；
D．标准承载下，汽车以72km/h的速度匀速行驶，汽车电动机输出功率为
D正确。
故选D。
12. 磁悬浮原理如图甲所示，牵引原理如图乙所示（俯视图）。水平面内，边长为L的正方形区域内存在竖直方向的匀强磁场，相邻区域的磁感应强度方向相反、大小均为B。质量为m、总电阻为R的矩形金属线框abcd处于匀强磁场中，ab边长为L。当匀强磁场沿直线向右以速度v匀速运动时，金属线框能达到的最大速度为。已知线框运动时受到的阻力恒为f，则为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】由于磁场以速度v向右运动，当金属框稳定后以最大速度向右运动，此时金属框相对于磁场的运动速度大小为，根据右手定则可以判断回路中产生的感应电动势E等于ad、bc边分别产生感应电动势之和，即
根据欧姆定律可得，此时金属框中产生的感应电流为
金属框的两条边ad和bc都受到安培力作用，边长等于说明ad和bc边处于的磁场方向一直相反，电流方向也相反，根据左手定则可知它们所受安培力方向一致，故金属框受到的安培力大小为
当金属框速度最大时，安培力与摩擦力平衡，可得
方程联立解得
故选A。
13. 长度为L、质量为m的导体棒A粗细可忽略。如图所示，一个绝缘且足够长的半圆柱体固定于水平面，导体棒A仅靠水平面与半圆柱体。导体棒A与半圆柱体表面间的动摩擦因数为。空间内有沿半圆柱体半径向内的辐向磁场，半圆柱体表面的磁感应强度大小均为B。导体棒A通垂直纸面向外的变化电流，使得导体棒A沿半圆柱体缓慢向上滑动。设导体棒A与圆心O的连线与水平方向的夹角为。在导体棒A运动过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 导体棒A所受的摩擦力为静摩擦力
B. 时，导体棒A所受的安培力最大
C. 半圆柱体对导体棒A的作用力方向与安培力方向的夹角逐渐减小
D. 半圆柱体对导体棒A的作用力逐渐增大
【答案】D
【解析】
【详解】AB．根据左手定则确定安培力的方向，导体棒在上升至某位置时的受力分析如图所示：
根据平衡条件可知导体棒A所受支持力
导体棒A所受滑动摩擦力
导体棒A沿粗糙的圆柱体从底端缓慢向上滑动，在到达顶端前的过程中，增大，增大，f增大，导体棒A所受的安培力
其中
在0~90°范围内增大，可知安培力先增大后减小，当时，导体棒A所受的安培力最大，此时
解得
故AB错误；
CD．令支持力和滑动摩擦力的合力方向与摩擦力的方向夹角为，则有
可知支持力和摩擦力的合力方向与摩擦力的方向夹角始终不变，由于支持力、摩擦力、重力与安培力四个力的合力为零，则重力、安培力的合力与支持力、摩擦力的合力等大反向，摩擦力与安培力位于同一直线上，则重力和安培力的合力方向与安培力的方向的夹角始终不变，增大，f增大，则半圆柱体对导体棒A的作用力逐渐增大，故C错误，D正确；
故选D。
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. 下列说法中正确的是（ ）
A. 周期性变化的电场产生同频率周期性变化的磁场
B. 要有效发射电磁波，需要用高频振荡，频率越高发射电磁波的本领越大
C. 夜视仪是利用紫外线的荧光效应来帮助人们在夜间看见物体的
D. 肺炎诊断中，要用X光扫描肺部，是因为在电磁波中X光的穿透能力最强
【答案】AB
【解析】
【详解】A．根据麦克斯韦理论可知，周期性变化的电场产生同频率周期性变化的磁场，故A正确；
B．发射电磁波的本领由振荡电路频率决定，振荡电路频率越高，发射电磁波的本领越大，故B正确；
C．不同温度的物体发出的红外线特征不同，夜视仪是利用红外线来帮助人们在夜间看见物体的，故C错误；
D．肺炎诊断中，要用X光扫描肺部，是因为在电磁波中X光的穿透能力不是最强，射线穿透能力最强，故D错误；
故选AB。
15. 如图甲所示连接电路，在闭合开关S的同时开始采集数据，当电路达到稳定状态后断开开关。图乙是由传感器得到的电压u随时间t变化的图像。三个灯泡完全相同，不考虑温度对灯泡电阻的影响，不计电源内阻及电感线圈L的电阻。下列说法正确的是（ ）
A. 开关S闭合瞬间，流经灯和的电流大小相等
B. 开关S闭合瞬间至断开前，流经灯的电流保持不变
C. 开关S断开瞬间，流经灯的电流方向改变，故闪亮一下再熄灭
D. 根据题中信息，可以推算出
【答案】AD
【解析】
【详解】AB．开关S闭合瞬间，由于电感线圈的强烈阻碍作用，灯D3没有电流通过，灯D1和D2串联，流经灯D1和D2的电流相等，设每个灯泡的电阻为R，故
稳定后灯D3和D2并联再与D1串联，流过D2的电流为
故A正确，B错误；
C．开关S断开瞬间，由于电感线圈阻碍电流减小的作用，由电感线圈继续为灯D3和D2提供电流，又因为电路稳定的时候，流经灯D3和D2的电流相等，所以灯D2逐渐熄灭，故C错误；
D．开关S闭合瞬间，灯D1和D2串联，电压传感器所测电压为D2两端电压，由欧姆定律
电路稳定后，流过D3的电流为
开关S断开瞬间，电感线圈能够为D3和D2提供与之前等大电流，故其两端电压为
所以
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）
实验题（三题共14分）
16. 两实验小组设计实验验证动量守恒定律。第一组设计了如图甲所示“碰撞实验装置”，验证两小球碰撞前后的动量是否守恒。第二组设计了如图乙所示装置，利用光电门与气垫导轨验证两滑块碰撞前后的动量是否守恒。
（1）关于第一组实验，下列说法正确的是______。（至少有一项是正确的）
A.斜槽轨道必须光滑
B.斜槽轨道的末端切线必须保持水平
C.入射球A和被碰球B的质量必须相等
D.入射球A每次必须从斜槽轨道的同一位置由静止释放
（2）参与第一组实验的同学用托盘天平测出了小球A的质量m1，小球B的质量m2，用毫米刻度尺测得O、M、P、N各点间的距离（图丙中已标出），则验证两小球碰撞过程中动量守恒的表达式为______（用x1、x2、x3、m1、m2表示）。
（3）参与第二组实验同学测得P、Q的质量分别为m1、m2，左、右遮光板的宽度分别为d1、d2。实验中，用细线将两个滑块连接使轻弹簧压缩且静止，然后烧断细线，轻弹簧将两个滑块弹开，测得它们通过光电门的时间分别为t1、t2，则动量守恒应满足的关系式为______（用t1、t2、d1、d2、m1、m2表示）。
【答案】 ①. BD##DB ②. ③.
【解析】
【详解】（1）[1]A．本实验只需要小球每次到达斜槽末端的速度大小相同，斜面是否光滑对实验无影响，故A错误；
B．本实验需要小球碰后做相同的平抛运动，为保证初速度水平，斜槽末端必须保持水平，故B正确；
C．本实验对小球质量的要求是A球质量大于B球质量，故C错误；
D．每次从同一位置释放A球可以保证A球到达斜槽末端时速度大小不变，故D正确。
故选BD。
（2）[2]若碰撞过程中系统动量守恒，则有
即
化简可得
（3）[3]动量守恒应满足的关系式为
代入速度，可化为
17. 一物体用游标卡尺测其长度示数如图所示，读数为______mm。
【答案】12.50
【解析】
【详解】游标卡尺读数为主尺读数与游标尺读数之和，所以图中读数为
18. 某同学测量充电宝的电动势E及内阻r（E约为5V，r约为），设计实验电路图如图1所示。现有实验器材：两个数字电表，定值电阻两个，阻值分别为和，滑动变阻器R，开关S，导线若干。
（1）用画线代替导线将图2中的实物连线补充完整__________；
（2）应选______（填“”或“”）；
（3）实验中，依据电压表示数U和电流表示数I，作出了如图3所示的图线，则该充电宝的电动势______V（保留3位有效数字），内电阻______（保留1位有效数字）。
【答案】 ①. ②. ③. ④.
【解析】
【详解】（1）[1]根据电路图连接实物图，如图：
（2）[2] 若用的电阻，因电源电动势为5V，还有滑动变阻器的电阻，则电流表读数会小于三分之一，则应该用2Ω的电阻；
（3）[3][4]根据闭合电路欧姆定律有
延长图像与坐标轴有交点，根据纵轴截距与斜率可知
V
19. 如图所示为太空探索公司猎鹰火箭助推器回收画面。火箭发射时，助推器点火提供向上的推力，使火箭上升到40km高空时，速度达到1.2km/s，然后助推器脱落，并立即关闭发动机，在接近地面10km处重启发动机减速并使助推器的速度在着陆时为零。火箭助推器运动过程中所受地球引力可视为不变，等于地球表面时的重力，运动过程中，受到的阻力大小恒为助推器重力的0.2倍，助推器推力恒定不变。
（1）助推器能上升到距离地面的最大高度；
（2）重启发动机前助推器的最大速度为多少；
（3）重启发动机产生的推力是助推器重力的多少倍。
【答案】（1）；（2）；（3）8mg
【解析】
【详解】（1）火箭加速上升的高度，助推器脱落时的速度，助推器脱落后向上做减速运动，阻力，有
解得
助推器上升的最大高度为
（2）重启发动机前火箭下落过程
由牛顿运动定律
联立解得
（3）重启发动机后火箭下过程
由牛顿运动定律
所以
20. 如图所示，竖直平面内固定有轨道ABCDE，BC段水平放置，其左侧是光滑斜面AB，右侧CD是光滑圆弧，DE段（足够长）的倾角θ=37°，各段轨道均平滑连接，在圆弧最低处C点下方安装有压力传感器。一质量m=2kg的滑块P从左侧斜面某处由静止释放，经过B点后沿水平轨道BC向右滑行，第一次经过C点时，压力传感器的示数为滑块P的重力的11倍。已知BC段长度L=3m，CD段是半径R=1m、圆心角θ=37°的圆弧，滑块P与BC段、DE段间的动摩擦因数均为µ=0.5，重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6，cs37°=0.8。
（1）求滑块P第一次经过C点时的速度大小；
（2）求滑块P从左侧斜面由静止释放时离BC的高度；
（3）若将另一质量M=8kg的滑块Q（Q与BC段、DE段的动摩擦因数也为µ=0.5）置于C点，同样让滑块P从斜面AB上原位置由静止释放，P与Q在C点发生弹性正碰，求P与Q最终的距离。
【答案】（1）10m/s；（2）6.5m；（3）1.76m
【解析】
【详解】（1）设滑块P第一次经过C点时的速度大小为vC，根据牛顿第二定律及牛顿第三定律可知
解得
（2）设滑块P从左侧斜面由静止释放时离BC的高度为H，根据动能定理有
解得
（3）因为滑块P的质量小于滑块Q的质量，所以滑块P、Q碰撞后P将反弹，设碰撞后滑块P、Q的速度大小分别为vP、vQ，根据动量守恒定律和机械能守恒定律有
解得
，
设滑块P反弹最终停止的位置为J，对滑块P从C到J的运动过程，根据动能定理有
最终离B点0.6m；
设滑块Q在DE段上运动到达的最高点为G，且此次对滑块Q从C到G的运动过程，根据动能定理有
由题意可知滑块Q能够恰好运动至K点，则对滑块Q从G到K的运动过程，根据动能定理有
联立各式解得
，
故滑块P、Q最终相距1.76m。
21. 如图所示，两个足够长的平行光滑细金属导轨固定在倾角的光滑绝缘斜面上，导轨间距，且电阻不计，导轨间有宽度为、磁感应强度的大小为、方向垂直导轨平面向下的匀强磁场，一长度为3d的绝缘轻杆将导体棒和正方形细金属线框连接，线框的边长为d，线框的总电阻为，导体棒和线框总质量为，导体棒与导轨始终接触良好，并在导体棒中通以恒定电流（由外接恒流电源产生，图中未画出），导体棒处于磁场内且恰好位于下边界处，将装置由静止释放，导体棒先穿过磁场，后金属线框也穿过磁场。金属线框第一次刚穿过磁场后的速度约为1.2m/s，之后再次返回穿过磁场。不计线框及导体棒中电流所产生磁场的影响，重力加速度g取，求：
（1）导体棒第一次离开磁场上边界的速度；
（2）金属线框第一次沿绝缘斜面向上穿过磁场的时间t；
（3）经足够长时间后，导体棒能到达的最低点与磁场上边界的距离x。
【答案】（1）；（2）0.16s；（3）
【解析】
【详解】（1）根据题意可知，导体棒所受安培力为
根据牛顿第二定律有
所以
（2）线框进磁场时的速度为，则有
解得
线框第一次穿过磁场时的速度为，由题意可知
设线框向上穿过磁场的时间为t，由动量定理得
联立解得
（3）设经足够长时间后，线框最终不会再进入磁场，即运动的最高点是线框的上边与磁场的下边界重合，导体棒做上下往复运动，设导体棒运动的最低点到磁场上边界的距离为x，则有
解得
22. 如图所示，足够长水平挡板位于x轴，其上下面均为荧光屏，接收到电子后会发光，同一侧荧光屏的同一位置接收两个电子，称为“两次发光区域”。在第三象限有垂直纸面向里、半径为的圆形匀强磁场，磁感应强度大小未知，边界与y轴相切于A点（0，）。在一、二、四象限足够大区域有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为圆形匀强磁场的一半。一群分布均匀的电子从与x轴平行的虚线处垂直虚线，以初速度射入圆形磁场后均从A点进入右侧磁场，这群电子在虚线处的x坐标范围为（，）。电子电量为e、质量为m，不计电子重力及电子间的相互作用。
（1）求圆形匀强磁场磁感应强度B的大小；
（2）求荧光屏最右侧发亮位置的x坐标；
（3）求落在荧光屏上“一次发光区域”和“两次发光区域”的电子数之比；
（4）求落在荧光屏上“一次发光区域”和“两次发光区域”的发光长度分别为多少。
【答案】（1）；（2）；（3）；（4）L，
【解析】
【详解】（1）根据题意，粒子在圆形磁场区域中做圆周运动有
代入得
（2）设从A点进入第四象限的粒子在该磁场区域中做圆周运动的半径为，粒子的运动轨迹如图所示
则由洛伦兹力充当向心力有
解得
根据几何关系可知，落在挡板最右侧坐标为
（3）根据粒子运动的轨迹，由几何关系可知，“一次发光区域”的粒子分布在虚线区域所对应x轴上的（，）之间，“两次发光区域”的粒子分布在虚线区域所对应x轴上的（，）之间，落在荧光屏上“一次发光区域”和“两次发光区域”的电子数之比为
（4）如图几何关系可知
从坐标为（0，）处出发的电子在A点射入速度与x轴方向夹角为60°，刚好到达O点，“一次发光区域”的发光长度为L，“两次发光区域”的发光长度为。空车质量
800kg
电池能量
标准承载
200kg
标准承载下的最大续航
200km
所受阻力与汽车总重比值
0.08