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2021届高考物理黄金预测卷 新高考版 福建地区专用
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这是一份2021届高考物理黄金预测卷 新高考版 福建地区专用，共15页。试卷主要包含了单选题，多选题，填空题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
一、单选题
1.如图所示，理想变压器原、副线圈分别接有阻值和、的定值电阻，原线圈左侧接一正弦交流电源，开关闭合前后原线圈的输出功率不变，则原、副线圈的匝数的比值为( )
A.2B.4C.6D.8
2.如图所示，双缝干涉实验装置中，屏上一点P到双缝的距离之差为2.1μm，若用单色光A照射双缝时，发现P点正好是从屏中间O算起的第四条暗条纹，换用单色光B照射双缝时，发现P点正好是从屏中间O算起的第三条亮条纹，则下列说法正确的是( )
A.单色光B的频率大于单色光A的频率
B.单色光B的波长小于单色光A的波长
C.单色光B的相邻亮条纹间的距离小于单色光A的相邻亮条纹间的距离
D.用单色光A和B在同一单缝衍射的装置上做实验，在缝宽不变的情况下，单色光B更容易发生明显衍射
3.我国首次火星探测任务被命名为“天问一号”，图为探测任务的标识。已知地球的质量约为火星质量的9倍，地球的半径约为火星半径的2倍。下列说法正确的是( )
A.火星探测器的发射速度应介于地球的第一和第二宇宙速度之间
B.火星表面的重力加速度大于地球表面的重力加速度
C.火星探测器环绕火星做圆周运动的最大速度约为地球第一宇宙速度的0.5倍
D.探测器环绕火星匀速圆周运动时，其内部的仪器处于受力平衡状态
4.如图所示，用a、b、c三种色光照射光电管阴极K进行光电效应的实验，ac为红光且a光较强，b为蓝光光强介于a光和c光之间，某次实验先用c光入射时，有光电流产生．下列说法错误的是( )
A．当换用a光入射时，入射光的光强变大，饱和光电流变大
B．当换用b光入射时，光电子的最大初动能变大，饱和光电流变大
C．若保持光的光强不变，不断减小入射光的频率，则始终有光电流产生
D．遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关
二、多选题
5.如图所示,在直角三角形中存在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场(未画出),垂直交于。一对正、负电子均从O点沿方向射入磁场,已知电子的电荷量为e,质量为m,重力不计,不考虑电子间的作用。下列判断正确的是( )
A.正电子不可能从B点以大小为的速度射出磁场
B.若正、负电子恰好分别不从边射出磁场,则它们的速率之比为3:1
C.若正、负电子分别垂直边射出磁场,则它们的速率之比为3:1
D.若正、负电子分别垂直边射出磁场,则它们在磁场中运动的时间之比为1:3
6.如图所示，电源电动势为E，内阻为r，平行板电容器两金属板水平放置，开关S是闭合的，两板间一质量为m，电荷量为q的油滴恰好处于静止状态，G为灵敏电流计。则下列说法正确的是（ ）
A．在将滑动变阻器滑片P向下移动的过程中，油滴向下加速运动
B．在将滑动变阻器滑片P向下移动的过程中，油滴的电势能减少
C．在将滑动变阻器滑片P向下移动的过程中，G中有从a到b的电流
D．在将S断开后，油滴仍保持静止状态，G中无电流通过
7.如图所示,一网球运动员对着墙练习发球,运动员离墙的距离为L,某次球从离地高H处水平发出,经墙反弹后刚好落在运动员的脚下,设球与墙碰撞前后球在竖直方向的速度大小、方向均不变,水平方向的速度大小不变,方向相反,则( )
A.球发出时的初速度大小为B.球从发出到与墙相碰的时间为
C.球与墙相碰时的速度大小为D.球与墙相碰点离地的高度为
8.如图所示，轻质弹簧的两端分别与小物块相连，并放在足够长的光滑斜面上，弹簧与斜面平行，C靠在固定的挡板P上，绕过定滑轮的轻绳一端与B相连，另一端与悬空的小物块A相连。开始时用手托住A，使滑轮右侧的轻绳恰好伸直且无弹力，滑轮左侧轻绳沿竖直方向，然后由静止释放A，当C刚要离开挡板时，A的速度恰好达到最大。斜面的倾角为30°，的质量均为m，弹簧的劲度系数为k，重力加速度大小为均视为质点。不计一切摩擦，不计空气阻力，弹簧始终处在弹性限度内。下列说法正确的是( )
A.A的质量为
B.释放A的瞬间，A的加速度大小为
C.B的最大速度为
D.在从释放A到C刚要离开挡板的过程中，由组成的系统机械能一直增大
三、填空题
9.如图所示,一个内部横截面积为S的绝热气缸倒放于地面上,内有一活塞,活塞与劲度系数为的弹簧相接,缸口与大气相通,初始时气缸内封闭气体的长度为d,气体的压强恰好等于外界大气压强,温度为。现在通过加热装置(未画出)对封闭气体缓慢加热,直到封闭气体体积变为原来的2倍,若活塞质量为,气缸质量为m,外界大气压强,气体的内能U与温度T的关系为为大于零的已知常量,活塞厚度和气缸与活塞间的摩擦均不计,气缸内的封闭气体可视为理想气体,弹簧始终在弹性限度内。则气缸开始上升时封闭气体的温度为______,气缸上升过程中封闭气体吸收的热量为_______。
10.如图,一定滑轮固定在水平台面边缘,劲度系数为k的水平轻弹簧左端固定,右端与质量为的滑块A相连。跨过定滑轮的绝缘细线两端分别与A、质量为m的带负电小球B相连,B处于竖直向下的匀强电场中。已知系统处于静止状态时弹簧处于原长状态,滑轮左侧细线水平,下方细线竖直,重力加速度大小为g,不计一切摩擦,A不会碰到定滑轮。现将电场突然反向且保持场强大小不变,则电场反向瞬间,细线中的拉力大小为_____________,B的最大速度为________。
四、实验题
11.某兴趣小组用如图甲所示的实验装置来测物块与斜面间的动摩擦因数。为一块倾斜放置的木板，在斜面底端Q处固定有一个光电门，光电门与数字计时器相连(图中未画)。每次实验时将一物体(其上固定有宽度为d的遮光条)从不同高度h处由静止释放，但始终保持斜面底边长L＝0.500m不变。(设物块与斜面间的动摩擦因数处处相同)
(1)用20分度游标卡尺测得物体上的遮光条宽度d如乙图所示，则d＝______cm；
(2)该小组根据实验数据，计算得到物体经过光电门的速度v，并作出了如图丙所示的图象，其图象与横轴的交点为0.25。由此可知物块与斜面间的动摩擦因数μ＝________；
(3)若更换动摩擦因数更小的斜面，重复上述实验得到图象，其图象的斜率将________(填“增大”“减小”或“不变”)。
12.图甲为某同学测量一节干电池的电动势和内电阻的电路图，其中虚线框内是用毫安表改装成双量程电流表的改装电路。
（1）已知毫安表表头的内阻为，满偏电流为100 mA；和为固定电阻，阻值分别为；由此可知，若使用a和b两个接线柱，电表的量程为_________A；若使用a和c两个接线柱，电表的量程为_________A；
（2）电压表有两种规格，（量程1.5 V，内阻约为）和（量程3 V，内阻约为）；滑动变阻器有两种规格，最大阻值分别为和。则电压表应选用________（填“”或“”），R应选用最大阻值为__________Ω的滑动变阻器。
（3）实验步骤如下：
①开关拨向b，将滑动变阻器R的滑动片移到________端（选填“左”或“右”），闭合开关;
②多次调节滑动变阻器的滑动片，记下电压表的示数U和毫安表表头的示数I；
③以U为纵坐标，I为横坐标，作图线，如图乙所示；
④根据图线求得电源的电动势_______V（结果保留三位有效数字），内阻______Ω（结果保留两位有效数字）。
五、计算题
13.某同学在物理实验室发现一只因铭牌残缺，匝数未知的圆形金属线圈，该线圈用粗细均匀的导线绕制而成，通过测量，发现线圈半径。为了测量线圈的匝数，该同学将该金属线圈用一轻质细线悬挂在拉力传感器下方，线圈静止时，传感器示数为1 N。接着该同学将线圈上半部分放入方向垂直线圈平面向里，磁感应强度的有界匀强磁场中，线圈下半部分在磁场外（如图甲），通过外接电源给线圈通以大小为0.1 A的顺时针方向的电流，此时传感器的示数为0.5 N，已知重力加速度。求：
（1）金属线圈的匝数n；
（2）铭牌残片显示绕制线圈的导线单位长度阻值为，线圈不接外加电源，将图甲中的磁场改为磁感应强度大小随时间按图乙规律变化的磁场，求0.5 s内线圈中产生的焦耳热。
14.我国创建文明城市以来，全社会倡导机动车礼让行人并遵守交通信号灯。某路段允许汽车通行的最大速度为，汽车做匀加速和匀减速运动的加速度大小分别为和，汽车的车长均为，汽车在十字路口等红绿灯时，第一辆汽车的前端与停止线对齐，相邻汽车的前车后端与后车前端之间的距离均为，绿灯亮灯时长为28 s，司机的反应时间均为。
（1）某司机开车以的速度匀速行驶时，突然发现有行人准备过斑马线，反应后立即刹车，匀减速运动到停止线处刚好停止，求汽车刹车后第3 s内的平均速度和准备刹车时离停止线的距离。
（2）若在某红绿灯路口有多辆车等待通行，第一辆车司机看到绿灯亮，反应后启动车辆，后车司机均看到前车启动，反应后再启动车，所有车辆启动后均以加速度加速到允许通行的最大速度行驶，求绿灯亮起多长时间第10辆车后端恰好通过停止线。
15.如图所示，在竖直平面内有两个同心圆，圆心在O点，小圆内部区域I和两圆之间的环形区域Ⅱ均存在匀强磁场（图中未画出），I、Ⅱ区域磁场磁感应强度大小分别为。已知I区域磁场方向垂直竖直平面向外，带正电的粒子a从O点竖直向上射出，粒子a质量为m、电荷量为q、速度大小为v，粒子a射出小圆区域时，速度方向斜向上且与水平方向的夹角为30°，不计粒子重力和粒子间相互作用。
（1）若仅已知Ⅱ区域磁场方向垂直竖直平面，方向向里或向外时为使粒子a都能回到O点，求大圆半径的最小值。
（2）若Ⅱ区域磁场方向垂直竖直平面向外，粒子a从O点射出能回到O点且速度方向竖直向下，此过程中的轨迹长度最短为多少？
（3）若Ⅱ区域磁场方向垂直竖直平面向外，另有一粒子b质量为、电荷量为、速度大小为，粒子a从O点竖直向上射出的同时，粒子b从O点竖直向下射出，求两粒子从O点出发到在过O点的水平直径上相遇所经过的最短时间（不考虑在其他位置相遇）。
参考答案
1.答案：A
解析：如图所示，原、副线圈电压、电流关系为，设原、副线圈匝数比为，原线圈两端的等效电阻为。S闭合前原线圈两端的等效电阻为，S闭合后原线圈两端的等效电阻为，交流电压不变，根据开关闭合前后变压器原线圈的输出功率不变，有，，，解得，A正确。
2.答案：D
解析：由题意可知，单色光A照射双缝时条纹间距较小，根据可知单色光A的波长较小，频率较大，选项ABC错误；因单色光B的波长较大，则用单色光A和B在同一单缝衍射的装置上做实验，在缝宽不变的情况下，单色光B更容易发生明显衍射，选项D正确。
3.答案：C
解析：火星探测器最终将摆脱地球的引力束缚，故其发射速度应该大于地球的第二宇宙速度，故选项A错误；根据，可知星球表面的重力加速度为，代入数据可知,故选项B错误；根据第一宇宙速度定义有，解得，可知，故选项C正确；探测器环绕火星运行时，其内部的仪器随探测器一起做匀速圆周运动，受到的万有引力提供向心力，不是平衡状态，故选项D错误。
4.答案：C
解析：A．当换用a光入射时，入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大，因为饱和光电流与入射光的强度成正比，故A正确；B根据光电效应的规律，光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，当换用b光入射时，入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大，饱和光电流也变大，故B正确；C．如果入射光的频率小于极限频率将不会发生光电效应，不会有光电流产生，故C错误；D．根据，得遏止电压RG，及最大初动能Ek与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，故D正确.
5.答案：AC
解析：若正电子能通过B点,其运动轨迹如图中曲线①,正电子已从点射出磁场,不可能从B点射出磁场,A正确;若正、负电子恰好分别不从边射出磁场,它们的运动轨迹分别如图中曲线②、③,则，，由得正、负电子恰好分别不从边射出磁场时的速率之比，B错误;若正、负电子分别垂直边射出磁场,它们的运动轨迹的圆心分别在点,轨迹半径分别为，,则它们的速率之比，C正确;若正、负电子分别垂直边射出磁场,则它们在磁场中运动轨迹所对的圆心角分别为、,由和得,它们在磁场中运动的时间之比为,D错误。
6.答案：BC
解析：AB.油滴原来恰好处于静止状态，受到的重力与电场力二力平衡，说明所受的电场力方向竖直向上。在将滑动变阻器滑片P向下移动的过程中，变阻器有效电阻增大，变阻器分担的电压增大，则电容器板间电压增大，场强增大，油滴所受的电场力增大，则油滴向上加速运动，电场力做正功，电势能减小，故A错误，B正确；C.由上可知将滑动变阻器滑片P向下移动的过程中，电容器板间电压增大，电容器所带电量增大，处于充电过程，所以G中有从a到b的电流，故C正确；D.在将S断开后，电容器将放电，电量减少板间场强减小，油滴受到的电场力减小，则油滴向下加速运动，故D错误。故选BC。
7.答案：CD
解析：根据，可得,则球发出的初速度,故A错误.球从发出到与墙相碰的时间,故B错误.球与墙相碰时竖直分速度,根据平行四边形定则知,球与墙相碰时的速度大小,故C正确.竖直方向上球做自由落体运动,相等时间内的竖直位移之比为1:3,则球与墙相碰时下降的高度为,离地的高度为,故D正确.
8.答案：BC
解析：当C刚要离开挡板时，对C有，此时轻绳的弹力大小，对B有，解得，选项A错误；释放A的瞬间弹簧的长度来不及改变，B所受重力沿斜面向下的分力与弹簧对它的弹力平衡，有，故的共同加速度大小，选项B正确；由于，释放A前与C刚要离开挡板时弹簧的弹性势能相等，在从释放A到C刚要离开挡板的过程中，对和弹簧组成的系统，由机械能守恒定律有，解得，选项C正确；在从释放A到C刚要离开挡板的过程中，弹簧对由组成的系统先做正功后做负功，根据功能关系可知，此系统的机械能先增大后减小，选项D错误。
9.答案：；
解析：设气缸刚要离开地面时封闭气体的压强为,对气缸受力分析,有,设初始时弹簧的压缩量为,对活塞有,气缸离开地面时,设弹簧的压缩量为,对活塞有,可得活塞下移的距离，由理想气体状态方程得，解得。气缸离开地面后,若再升高温度,气体压强不变,由理想气体状态方程可知，解得,气缸上升过程中,由热力学第一定律得,内能的增加量,又由题意知,联立解得。
10.答案：；
解析：设B的带电荷量为q,电场强度大小为E,系统处于静止状态时,B受力平衡,由于弹簧处于原长状态,故细线的拉力为零,则可得,电场反向瞬间,弹簧弹力为零,加速度大小相等,设此时细线中的拉力大小为T,则对整体有,且,解得；当弹簧弹力时B的速度最大,此时A的位移大小为,设B的最大速度为,对整体根据动能定理有,克服弹簧弹力做的功,解得。
11.答案：(1)0.225(2)0.5(3)不变
解析：(1)由图知第5条刻度线与主尺对齐，；
(2)设斜面的长为s，倾角为θ。由动能定理得,即,由图象可知，当h＝0.25m时，v＝0，代入得μ＝0.5.
(3)由知斜率k＝2g为定值，若更换动摩擦因数更小的斜面，图象的斜率不变。
12.答案：（1）0.5，2.5
（2），20
（3）右，1.48，0.45（0.42~0.48之间均对）
解析：（1）使用两接线柱时，与串联后与表头并联，则量程为；若使用a和c两个接线柱，电表的量程为
；
（2）一节干电池的电动势约为1.5 V，故电压表选；因内阻较小，为了便于调节，滑动变阻器应选择的；
（3）①为了让电流由最小开始调节，开始时滑动变阻器阻值滑到最大位置，故应滑到右端；
④使用两接线柱时，与串联后与表头并联；则量程为0.5 A，且内阻为，由串并联电路规律可知若毫安示数为I，则电路的总电流等于，则由闭合电路欧姆定律可知，所以图象中与纵坐标的交点表示电源的电动势，图象的斜率表示即，解得，由于可能存在误差，0.42~0.48之间均对。
13.答案：（1）当线圈不通电、未放入磁场且处于静止状态时，对线圈受力分析有
放入磁场且通电后有
联立以上各式解得匝
（2）由图乙知，
金属线圈的电阻为
线圈中产生的感应电动势
线圈中产生的感应电流
则
解析：
14.答案：（1）汽车开始刹车至停止所用的总时间为
，
说明第3 s末汽车并未停止，第3 s内的平均速度为
其中，
，
解得
司机反应时汽车前进的距离为
根据匀变速直线运动的规律可知，刹车后减速行驶的距离
则刹车时离停止线的距离为
（2）第10辆车后端通过停止线，需要前进的距离
汽车匀加速运动的时间为
匀加速前进的距离为
第10辆车后端通过停止线匀速运动的时间为
由于司机有反应时间，则第10辆车延迟的时间为
所以第10辆车后端恰好通过停止线的时间为
则绿灯亮起13.36 s时第10辆车后端恰好通过停止线。
解析：
15.答案：（1）设粒子a在I区域中运动的轨迹半径为，有，解得
画出粒子a在I区域的运动轨迹如图甲所示，根据几何关系知粒子a在I区域中运动轨迹所对应的弦与水平方向的夹角为60°，则，
即可得
设a在Ⅱ区域做匀速圆周运动的半径为，有，有
若Ⅱ区域中磁场方向垂直竖直平面向里，设大圆半径为，画出粒子a运动轨迹如图乙所示，由几何关系得
此时大圆半径最小值为
若Ⅱ区域中磁场方向垂直竖直平面向外，设大圆半径为，画出粒子a运动轨迹如图丙所示，由几何关系得
此时大圆半径最小值为
为使粒子a都能回到O点，大圆半径最小值为
（2）粒子a在I区域做圆周运动的周期为，在Ⅱ区域做圆周运动的周期为
如图丁所示，粒子a从O点竖直向上出发回到O点且速度方向竖直向下所经过的最短时间为
解得，则运动的弧长为
（3）粒子b在Ⅰ区域做匀速圆周运动的半径为，则
解得，则粒子b恰好不穿出I区域
粒子b在I区域做圆周运动的周期为
讨论：①如果两粒子在O点相遇，粒子a经过的时间，其中
粒子b经过的时间
又，解得
当时，有最短时间
②设粒子b运动轨迹与小圆边界相切于P点，如果粒子a在射出小圆时与b粒子在P点相遇，有，其中
粒子b经过的时间，
，则，即，无解，粒子a在射出小圆时不会与粒子b在P点相遇
③如果粒子a在射入小圆时与粒子b在P点相遇，有，其中
粒子b经过的时间,
，则，即，依然无解，可知a粒子在射入小圆时不会与b粒子在P点相遇
两粒子从O点出发到在过O点的水平直径上相遇所经过的最短时间为
解析：
一、单选题
1.如图所示，理想变压器原、副线圈分别接有阻值和、的定值电阻，原线圈左侧接一正弦交流电源，开关闭合前后原线圈的输出功率不变，则原、副线圈的匝数的比值为( )
A.2B.4C.6D.8
2.如图所示，双缝干涉实验装置中，屏上一点P到双缝的距离之差为2.1μm，若用单色光A照射双缝时，发现P点正好是从屏中间O算起的第四条暗条纹，换用单色光B照射双缝时，发现P点正好是从屏中间O算起的第三条亮条纹，则下列说法正确的是( )
A.单色光B的频率大于单色光A的频率
B.单色光B的波长小于单色光A的波长
C.单色光B的相邻亮条纹间的距离小于单色光A的相邻亮条纹间的距离
D.用单色光A和B在同一单缝衍射的装置上做实验，在缝宽不变的情况下，单色光B更容易发生明显衍射
3.我国首次火星探测任务被命名为“天问一号”，图为探测任务的标识。已知地球的质量约为火星质量的9倍，地球的半径约为火星半径的2倍。下列说法正确的是( )
A.火星探测器的发射速度应介于地球的第一和第二宇宙速度之间
B.火星表面的重力加速度大于地球表面的重力加速度
C.火星探测器环绕火星做圆周运动的最大速度约为地球第一宇宙速度的0.5倍
D.探测器环绕火星匀速圆周运动时，其内部的仪器处于受力平衡状态
4.如图所示，用a、b、c三种色光照射光电管阴极K进行光电效应的实验，ac为红光且a光较强，b为蓝光光强介于a光和c光之间，某次实验先用c光入射时，有光电流产生．下列说法错误的是( )
A．当换用a光入射时，入射光的光强变大，饱和光电流变大
B．当换用b光入射时，光电子的最大初动能变大，饱和光电流变大
C．若保持光的光强不变，不断减小入射光的频率，则始终有光电流产生
D．遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关
二、多选题
5.如图所示,在直角三角形中存在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场(未画出),垂直交于。一对正、负电子均从O点沿方向射入磁场,已知电子的电荷量为e,质量为m,重力不计,不考虑电子间的作用。下列判断正确的是( )
A.正电子不可能从B点以大小为的速度射出磁场
B.若正、负电子恰好分别不从边射出磁场,则它们的速率之比为3:1
C.若正、负电子分别垂直边射出磁场,则它们的速率之比为3:1
D.若正、负电子分别垂直边射出磁场,则它们在磁场中运动的时间之比为1:3
6.如图所示，电源电动势为E，内阻为r，平行板电容器两金属板水平放置，开关S是闭合的，两板间一质量为m，电荷量为q的油滴恰好处于静止状态，G为灵敏电流计。则下列说法正确的是（ ）
A．在将滑动变阻器滑片P向下移动的过程中，油滴向下加速运动
B．在将滑动变阻器滑片P向下移动的过程中，油滴的电势能减少
C．在将滑动变阻器滑片P向下移动的过程中，G中有从a到b的电流
D．在将S断开后，油滴仍保持静止状态，G中无电流通过
7.如图所示,一网球运动员对着墙练习发球,运动员离墙的距离为L,某次球从离地高H处水平发出,经墙反弹后刚好落在运动员的脚下,设球与墙碰撞前后球在竖直方向的速度大小、方向均不变,水平方向的速度大小不变,方向相反,则( )
A.球发出时的初速度大小为B.球从发出到与墙相碰的时间为
C.球与墙相碰时的速度大小为D.球与墙相碰点离地的高度为
8.如图所示，轻质弹簧的两端分别与小物块相连，并放在足够长的光滑斜面上，弹簧与斜面平行，C靠在固定的挡板P上，绕过定滑轮的轻绳一端与B相连，另一端与悬空的小物块A相连。开始时用手托住A，使滑轮右侧的轻绳恰好伸直且无弹力，滑轮左侧轻绳沿竖直方向，然后由静止释放A，当C刚要离开挡板时，A的速度恰好达到最大。斜面的倾角为30°，的质量均为m，弹簧的劲度系数为k，重力加速度大小为均视为质点。不计一切摩擦，不计空气阻力，弹簧始终处在弹性限度内。下列说法正确的是( )
A.A的质量为
B.释放A的瞬间，A的加速度大小为
C.B的最大速度为
D.在从释放A到C刚要离开挡板的过程中，由组成的系统机械能一直增大
三、填空题
9.如图所示,一个内部横截面积为S的绝热气缸倒放于地面上,内有一活塞,活塞与劲度系数为的弹簧相接,缸口与大气相通,初始时气缸内封闭气体的长度为d,气体的压强恰好等于外界大气压强,温度为。现在通过加热装置(未画出)对封闭气体缓慢加热,直到封闭气体体积变为原来的2倍,若活塞质量为,气缸质量为m,外界大气压强,气体的内能U与温度T的关系为为大于零的已知常量,活塞厚度和气缸与活塞间的摩擦均不计,气缸内的封闭气体可视为理想气体,弹簧始终在弹性限度内。则气缸开始上升时封闭气体的温度为______,气缸上升过程中封闭气体吸收的热量为_______。
10.如图,一定滑轮固定在水平台面边缘,劲度系数为k的水平轻弹簧左端固定,右端与质量为的滑块A相连。跨过定滑轮的绝缘细线两端分别与A、质量为m的带负电小球B相连,B处于竖直向下的匀强电场中。已知系统处于静止状态时弹簧处于原长状态,滑轮左侧细线水平,下方细线竖直,重力加速度大小为g,不计一切摩擦,A不会碰到定滑轮。现将电场突然反向且保持场强大小不变,则电场反向瞬间,细线中的拉力大小为_____________,B的最大速度为________。
四、实验题
11.某兴趣小组用如图甲所示的实验装置来测物块与斜面间的动摩擦因数。为一块倾斜放置的木板，在斜面底端Q处固定有一个光电门，光电门与数字计时器相连(图中未画)。每次实验时将一物体(其上固定有宽度为d的遮光条)从不同高度h处由静止释放，但始终保持斜面底边长L＝0.500m不变。(设物块与斜面间的动摩擦因数处处相同)
(1)用20分度游标卡尺测得物体上的遮光条宽度d如乙图所示，则d＝______cm；
(2)该小组根据实验数据，计算得到物体经过光电门的速度v，并作出了如图丙所示的图象，其图象与横轴的交点为0.25。由此可知物块与斜面间的动摩擦因数μ＝________；
(3)若更换动摩擦因数更小的斜面，重复上述实验得到图象，其图象的斜率将________(填“增大”“减小”或“不变”)。
12.图甲为某同学测量一节干电池的电动势和内电阻的电路图，其中虚线框内是用毫安表改装成双量程电流表的改装电路。
（1）已知毫安表表头的内阻为，满偏电流为100 mA；和为固定电阻，阻值分别为；由此可知，若使用a和b两个接线柱，电表的量程为_________A；若使用a和c两个接线柱，电表的量程为_________A；
（2）电压表有两种规格，（量程1.5 V，内阻约为）和（量程3 V，内阻约为）；滑动变阻器有两种规格，最大阻值分别为和。则电压表应选用________（填“”或“”），R应选用最大阻值为__________Ω的滑动变阻器。
（3）实验步骤如下：
①开关拨向b，将滑动变阻器R的滑动片移到________端（选填“左”或“右”），闭合开关;
②多次调节滑动变阻器的滑动片，记下电压表的示数U和毫安表表头的示数I；
③以U为纵坐标，I为横坐标，作图线，如图乙所示；
④根据图线求得电源的电动势_______V（结果保留三位有效数字），内阻______Ω（结果保留两位有效数字）。
五、计算题
13.某同学在物理实验室发现一只因铭牌残缺，匝数未知的圆形金属线圈，该线圈用粗细均匀的导线绕制而成，通过测量，发现线圈半径。为了测量线圈的匝数，该同学将该金属线圈用一轻质细线悬挂在拉力传感器下方，线圈静止时，传感器示数为1 N。接着该同学将线圈上半部分放入方向垂直线圈平面向里，磁感应强度的有界匀强磁场中，线圈下半部分在磁场外（如图甲），通过外接电源给线圈通以大小为0.1 A的顺时针方向的电流，此时传感器的示数为0.5 N，已知重力加速度。求：
（1）金属线圈的匝数n；
（2）铭牌残片显示绕制线圈的导线单位长度阻值为，线圈不接外加电源，将图甲中的磁场改为磁感应强度大小随时间按图乙规律变化的磁场，求0.5 s内线圈中产生的焦耳热。
14.我国创建文明城市以来，全社会倡导机动车礼让行人并遵守交通信号灯。某路段允许汽车通行的最大速度为，汽车做匀加速和匀减速运动的加速度大小分别为和，汽车的车长均为，汽车在十字路口等红绿灯时，第一辆汽车的前端与停止线对齐，相邻汽车的前车后端与后车前端之间的距离均为，绿灯亮灯时长为28 s，司机的反应时间均为。
（1）某司机开车以的速度匀速行驶时，突然发现有行人准备过斑马线，反应后立即刹车，匀减速运动到停止线处刚好停止，求汽车刹车后第3 s内的平均速度和准备刹车时离停止线的距离。
（2）若在某红绿灯路口有多辆车等待通行，第一辆车司机看到绿灯亮，反应后启动车辆，后车司机均看到前车启动，反应后再启动车，所有车辆启动后均以加速度加速到允许通行的最大速度行驶，求绿灯亮起多长时间第10辆车后端恰好通过停止线。
15.如图所示，在竖直平面内有两个同心圆，圆心在O点，小圆内部区域I和两圆之间的环形区域Ⅱ均存在匀强磁场（图中未画出），I、Ⅱ区域磁场磁感应强度大小分别为。已知I区域磁场方向垂直竖直平面向外，带正电的粒子a从O点竖直向上射出，粒子a质量为m、电荷量为q、速度大小为v，粒子a射出小圆区域时，速度方向斜向上且与水平方向的夹角为30°，不计粒子重力和粒子间相互作用。
（1）若仅已知Ⅱ区域磁场方向垂直竖直平面，方向向里或向外时为使粒子a都能回到O点，求大圆半径的最小值。
（2）若Ⅱ区域磁场方向垂直竖直平面向外，粒子a从O点射出能回到O点且速度方向竖直向下，此过程中的轨迹长度最短为多少？
（3）若Ⅱ区域磁场方向垂直竖直平面向外，另有一粒子b质量为、电荷量为、速度大小为，粒子a从O点竖直向上射出的同时，粒子b从O点竖直向下射出，求两粒子从O点出发到在过O点的水平直径上相遇所经过的最短时间（不考虑在其他位置相遇）。
参考答案
1.答案：A
解析：如图所示，原、副线圈电压、电流关系为，设原、副线圈匝数比为，原线圈两端的等效电阻为。S闭合前原线圈两端的等效电阻为，S闭合后原线圈两端的等效电阻为，交流电压不变，根据开关闭合前后变压器原线圈的输出功率不变，有，，，解得，A正确。
2.答案：D
解析：由题意可知，单色光A照射双缝时条纹间距较小，根据可知单色光A的波长较小，频率较大，选项ABC错误；因单色光B的波长较大，则用单色光A和B在同一单缝衍射的装置上做实验，在缝宽不变的情况下，单色光B更容易发生明显衍射，选项D正确。
3.答案：C
解析：火星探测器最终将摆脱地球的引力束缚，故其发射速度应该大于地球的第二宇宙速度，故选项A错误；根据，可知星球表面的重力加速度为，代入数据可知,故选项B错误；根据第一宇宙速度定义有，解得，可知，故选项C正确；探测器环绕火星运行时，其内部的仪器随探测器一起做匀速圆周运动，受到的万有引力提供向心力，不是平衡状态，故选项D错误。
4.答案：C
解析：A．当换用a光入射时，入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大，因为饱和光电流与入射光的强度成正比，故A正确；B根据光电效应的规律，光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，当换用b光入射时，入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大，饱和光电流也变大，故B正确；C．如果入射光的频率小于极限频率将不会发生光电效应，不会有光电流产生，故C错误；D．根据，得遏止电压RG，及最大初动能Ek与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，故D正确.
5.答案：AC
解析：若正电子能通过B点,其运动轨迹如图中曲线①,正电子已从点射出磁场,不可能从B点射出磁场,A正确;若正、负电子恰好分别不从边射出磁场,它们的运动轨迹分别如图中曲线②、③,则，，由得正、负电子恰好分别不从边射出磁场时的速率之比，B错误;若正、负电子分别垂直边射出磁场,它们的运动轨迹的圆心分别在点,轨迹半径分别为，,则它们的速率之比，C正确;若正、负电子分别垂直边射出磁场,则它们在磁场中运动轨迹所对的圆心角分别为、,由和得,它们在磁场中运动的时间之比为,D错误。
6.答案：BC
解析：AB.油滴原来恰好处于静止状态，受到的重力与电场力二力平衡，说明所受的电场力方向竖直向上。在将滑动变阻器滑片P向下移动的过程中，变阻器有效电阻增大，变阻器分担的电压增大，则电容器板间电压增大，场强增大，油滴所受的电场力增大，则油滴向上加速运动，电场力做正功，电势能减小，故A错误，B正确；C.由上可知将滑动变阻器滑片P向下移动的过程中，电容器板间电压增大，电容器所带电量增大，处于充电过程，所以G中有从a到b的电流，故C正确；D.在将S断开后，电容器将放电，电量减少板间场强减小，油滴受到的电场力减小，则油滴向下加速运动，故D错误。故选BC。
7.答案：CD
解析：根据，可得,则球发出的初速度,故A错误.球从发出到与墙相碰的时间,故B错误.球与墙相碰时竖直分速度,根据平行四边形定则知,球与墙相碰时的速度大小,故C正确.竖直方向上球做自由落体运动,相等时间内的竖直位移之比为1:3,则球与墙相碰时下降的高度为,离地的高度为,故D正确.
8.答案：BC
解析：当C刚要离开挡板时，对C有，此时轻绳的弹力大小，对B有，解得，选项A错误；释放A的瞬间弹簧的长度来不及改变，B所受重力沿斜面向下的分力与弹簧对它的弹力平衡，有，故的共同加速度大小，选项B正确；由于，释放A前与C刚要离开挡板时弹簧的弹性势能相等，在从释放A到C刚要离开挡板的过程中，对和弹簧组成的系统，由机械能守恒定律有，解得，选项C正确；在从释放A到C刚要离开挡板的过程中，弹簧对由组成的系统先做正功后做负功，根据功能关系可知，此系统的机械能先增大后减小，选项D错误。
9.答案：；
解析：设气缸刚要离开地面时封闭气体的压强为,对气缸受力分析,有,设初始时弹簧的压缩量为,对活塞有,气缸离开地面时,设弹簧的压缩量为,对活塞有,可得活塞下移的距离，由理想气体状态方程得，解得。气缸离开地面后,若再升高温度,气体压强不变,由理想气体状态方程可知，解得,气缸上升过程中,由热力学第一定律得,内能的增加量,又由题意知,联立解得。
10.答案：；
解析：设B的带电荷量为q,电场强度大小为E,系统处于静止状态时,B受力平衡,由于弹簧处于原长状态,故细线的拉力为零,则可得,电场反向瞬间,弹簧弹力为零,加速度大小相等,设此时细线中的拉力大小为T,则对整体有,且,解得；当弹簧弹力时B的速度最大,此时A的位移大小为,设B的最大速度为,对整体根据动能定理有,克服弹簧弹力做的功,解得。
11.答案：(1)0.225(2)0.5(3)不变
解析：(1)由图知第5条刻度线与主尺对齐，；
(2)设斜面的长为s，倾角为θ。由动能定理得,即,由图象可知，当h＝0.25m时，v＝0，代入得μ＝0.5.
(3)由知斜率k＝2g为定值，若更换动摩擦因数更小的斜面，图象的斜率不变。
12.答案：（1）0.5，2.5
（2），20
（3）右，1.48，0.45（0.42~0.48之间均对）
解析：（1）使用两接线柱时，与串联后与表头并联，则量程为；若使用a和c两个接线柱，电表的量程为
；
（2）一节干电池的电动势约为1.5 V，故电压表选；因内阻较小，为了便于调节，滑动变阻器应选择的；
（3）①为了让电流由最小开始调节，开始时滑动变阻器阻值滑到最大位置，故应滑到右端；
④使用两接线柱时，与串联后与表头并联；则量程为0.5 A，且内阻为，由串并联电路规律可知若毫安示数为I，则电路的总电流等于，则由闭合电路欧姆定律可知，所以图象中与纵坐标的交点表示电源的电动势，图象的斜率表示即，解得，由于可能存在误差，0.42~0.48之间均对。
13.答案：（1）当线圈不通电、未放入磁场且处于静止状态时，对线圈受力分析有
放入磁场且通电后有
联立以上各式解得匝
（2）由图乙知，
金属线圈的电阻为
线圈中产生的感应电动势
线圈中产生的感应电流
则
解析：
14.答案：（1）汽车开始刹车至停止所用的总时间为
，
说明第3 s末汽车并未停止，第3 s内的平均速度为
其中，
，
解得
司机反应时汽车前进的距离为
根据匀变速直线运动的规律可知，刹车后减速行驶的距离
则刹车时离停止线的距离为
（2）第10辆车后端通过停止线，需要前进的距离
汽车匀加速运动的时间为
匀加速前进的距离为
第10辆车后端通过停止线匀速运动的时间为
由于司机有反应时间，则第10辆车延迟的时间为
所以第10辆车后端恰好通过停止线的时间为
则绿灯亮起13.36 s时第10辆车后端恰好通过停止线。
解析：
15.答案：（1）设粒子a在I区域中运动的轨迹半径为，有，解得
画出粒子a在I区域的运动轨迹如图甲所示，根据几何关系知粒子a在I区域中运动轨迹所对应的弦与水平方向的夹角为60°，则，
即可得
设a在Ⅱ区域做匀速圆周运动的半径为，有，有
若Ⅱ区域中磁场方向垂直竖直平面向里，设大圆半径为，画出粒子a运动轨迹如图乙所示，由几何关系得
此时大圆半径最小值为
若Ⅱ区域中磁场方向垂直竖直平面向外，设大圆半径为，画出粒子a运动轨迹如图丙所示，由几何关系得
此时大圆半径最小值为
为使粒子a都能回到O点，大圆半径最小值为
（2）粒子a在I区域做圆周运动的周期为，在Ⅱ区域做圆周运动的周期为
如图丁所示，粒子a从O点竖直向上出发回到O点且速度方向竖直向下所经过的最短时间为
解得，则运动的弧长为
（3）粒子b在Ⅰ区域做匀速圆周运动的半径为，则
解得，则粒子b恰好不穿出I区域
粒子b在I区域做圆周运动的周期为
讨论：①如果两粒子在O点相遇，粒子a经过的时间，其中
粒子b经过的时间
又，解得
当时，有最短时间
②设粒子b运动轨迹与小圆边界相切于P点，如果粒子a在射出小圆时与b粒子在P点相遇，有，其中
粒子b经过的时间，
，则，即，无解，粒子a在射出小圆时不会与粒子b在P点相遇
③如果粒子a在射入小圆时与粒子b在P点相遇，有，其中
粒子b经过的时间,
，则，即，依然无解，可知a粒子在射入小圆时不会与b粒子在P点相遇
两粒子从O点出发到在过O点的水平直径上相遇所经过的最短时间为
解析：
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