2022年高考物理河北卷 解析

2022年河北省普通高中學(xué)業(yè)水平選擇性考試（河北卷）

理綜物理部分

本試卷滿分100分，考試時(shí)間90分鐘。

一、單項(xiàng)選擇題：本題共7小題，每小題4分，共28分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只

有一項(xiàng)是符合題目要求的。

1.科學(xué)訓(xùn)練可以提升運(yùn)動(dòng)成績(jī)，某短跑運(yùn)動(dòng)員科學(xué)訓(xùn)練前后百米全程測(cè)試中，速度v與時(shí)間/的關(guān)系圖像

如圖所示。由圖像可知（）

A.0U?/?時(shí)間內(nèi)，訓(xùn)練后運(yùn)動(dòng)員的平均加速度大

B.0~‘2時(shí)間內(nèi)，訓(xùn)練前、后運(yùn)動(dòng)員跑過的距離相等

C.'2~f3時(shí)間內(nèi)，訓(xùn)練后運(yùn)動(dòng)員的平均速度小

D.’3時(shí)刻后，運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練前做減速運(yùn)動(dòng)，訓(xùn)練后做加速運(yùn)動(dòng)

【答案】D

【解析】

【詳解】A.根據(jù)"一/圖像的斜率表示加速度，由題圖可知1時(shí)間內(nèi)，訓(xùn)練后運(yùn)動(dòng)員的平均加速度比

訓(xùn)練前的小，故A錯(cuò)誤；

B.根據(jù)VT圖像圍成的面積表示位移，由題圖可知°~‘2時(shí)間內(nèi)，訓(xùn)練前運(yùn)動(dòng)員跑過的距離比訓(xùn)練后的

大，故B錯(cuò)誤;

c.根據(jù)V一，圖像圍成的面積表示位移，由題圖可知‘2?4時(shí)間內(nèi)，訓(xùn)練后運(yùn)動(dòng)員的位移比訓(xùn)練前的位移

大，根據(jù)平均速度等于位移與時(shí)間的比值，可知訓(xùn)練后運(yùn)動(dòng)員的平均速度大，故C錯(cuò)誤；

D.根據(jù)丫―圖像可直接判斷知，'3時(shí)刻后，運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練前速度減小，做減速運(yùn)動(dòng)；4時(shí)刻后，運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)

練后速度增加，做加速運(yùn)動(dòng)，故D正確。

故選D。

2.2008年，我國(guó)天文學(xué)家利用國(guó)家天文臺(tái)興隆觀測(cè)基地的2.16米望遠(yuǎn)鏡，發(fā)現(xiàn)了一顆繞恒星HD173416

運(yùn)動(dòng)的系外行星HD173416b,2019年，該恒星和行星被國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)分別命名為“羲和”和“和

“望舒”，天文觀測(cè)得到恒星羲和的質(zhì)量是太陽質(zhì)量的2倍，若將望舒與地球的公轉(zhuǎn)均視為勻速圓周運(yùn)

動(dòng)，且公轉(zhuǎn)的軌道半徑相等。則望舒與地球公轉(zhuǎn)速度大小的比值為（）

V2

A.B.2C.6D.2

【答案】C

【解析】

【詳解】地球繞太陽公轉(zhuǎn)和行星望舒繞恒星羲和的勻速圓周運(yùn)動(dòng)都是由萬有引力提供向心力，有

解得公轉(zhuǎn)的線速度大小為

其中中心天體的質(zhì)量之比為2:1,公轉(zhuǎn)的軌道半徑相等，則望舒與地球公轉(zhuǎn)速度大小的比值為J5,故選

Co

3.張家口市壩上地區(qū)的風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)是北京冬奧會(huì)綠色電能的主要供應(yīng)地之一，其發(fā)電、輸電簡(jiǎn)易模型如圖

所示，已知風(fēng)輪機(jī)葉片轉(zhuǎn)速為每秒z轉(zhuǎn)，通過轉(zhuǎn)速比為1：〃的升速齒輪箱帶動(dòng)發(fā)電機(jī)線圈高速轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)電

機(jī)線圈面積為S,匝數(shù)為M勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為8,/=°時(shí)刻，線圈所在平面與磁場(chǎng)方向垂直，發(fā)

電機(jī)產(chǎn)生的交變電流經(jīng)過理想變壓器升壓后。輸出電壓為。。忽略線圈電阻，下列說法正確的是（）

A.發(fā)電機(jī)輸出的電壓為缶NBSz

B.發(fā)電機(jī)輸出交變電流的頻率為2萬〃z

C.變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為

D.發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)'=6兀NBSnzsin（2兀nz）

【答案】C

【解析】

【詳解】B.發(fā)電機(jī)線圈的轉(zhuǎn)速為〃z,輸出交變電流的頻率為

（0

/=——=nz

2萬

B錯(cuò)誤；

A.線圈繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的為正弦交流電，最大值為

Em=NBS-2萬?nz

輸出電壓的有效值為

E=f=叵兀NBSnz

V2

A錯(cuò)誤;

C.變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為

M,_￡_6兀NBSnz

U~

c正確；

D.發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)為

兀

e=Emsincot=2NBSnznz)t

D錯(cuò)誤。

故選C。

4.如圖是密立根于1916年發(fā)表的鈉金屬光電效應(yīng)的遏止電壓0。與入射光頻率V的實(shí)驗(yàn)曲線，該實(shí)驗(yàn)直接

證明了愛因斯坦光電效應(yīng)方程，并且第一次利用光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定了普朗克常量隊(duì)由圖像可知（）

A.鈉的逸出功為'嗓B.鈉的截止頻率為8.5X10"HZ

C.圖中直線的斜率為普朗克常量人D.遏止電壓《與入射光頻率V成正比

【答案】A

【解析】

【詳解】A.根據(jù)遏止電壓與最大初動(dòng)能的關(guān)系有

eUe=耳許

根據(jù)電效應(yīng)方程有

Ekmax=加一%

當(dāng)結(jié)合圖像可知，當(dāng)"為0時(shí)，解得

%=牝

A正確；

B.鈉的截止頻率為％,根據(jù)圖像可知，截止頻率小于8.5x10"Hz,B錯(cuò)誤；

C.結(jié)合遏止電壓與光電效應(yīng)方程可解得

ee

h

可知，圖中直線的斜率表示e,C錯(cuò)誤；

D.根據(jù)遏止電壓與入射光的頻率關(guān)系式可知，遏止電壓a與入射光頻率v成線性關(guān)系，不是成正比，D

錯(cuò)誤。

故選Ao

5,將一根絕緣硬質(zhì)細(xì)導(dǎo)線順次繞成如圖所示的線圈，其中大圓面積為5,小圓面積均為8，垂直線圈平

8=線+*,品和%均為常量，則線圈中總的感應(yīng)電動(dòng)

面方向有一隨時(shí)間f變化的磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小

勢(shì)大小為（）

r人(S1-5s2)D,左(S]+5s2)

【答案】D

【解析】

【詳解】由法拉第電磁感應(yīng)定律可得大圓線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

岫A5S,

EF.=--=---L=kS.

每個(gè)小圓線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

"一△①2_2

=-=—=kS、

由線圈的繞線方式和楞次定律可得大、小圓線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向相同，故線圈中總的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大

小為

￡=E,+4E2=A（E+5s2）

故D正確，ABC錯(cuò)誤。

故選D。

6.如圖，真空中電荷量為24和一式夕＞°）的兩個(gè)點(diǎn)電荷分別位于M點(diǎn)與N點(diǎn)，形成一個(gè)以"N延長(zhǎng)線

上。點(diǎn)為球心，電勢(shì)為零的等勢(shì)面（取無窮處電勢(shì)為零），尸為"N連線上的一點(diǎn)，S為等勢(shì)面與直線

MN的交點(diǎn)、,T為等勢(shì)面上的一點(diǎn)，下列說法正確的是（）

2q：-q\

-----?---------!?~~?--------r-

MP\NO;S

J-，’

A.2點(diǎn)電勢(shì)低于S點(diǎn)電勢(shì)B.T點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度方向指向。點(diǎn)

C.除無窮遠(yuǎn)處外，直線上還存在兩個(gè)電場(chǎng)強(qiáng)度為零的點(diǎn)D.將正試探電荷％從7點(diǎn)移到尸點(diǎn)，靜

電力做正功

【答案】B

【解析】

【詳解】A.在直線"乂上，左邊正電荷在M右側(cè)電場(chǎng)強(qiáng)度水平向右，右邊負(fù)電荷在直線收乂上電場(chǎng)強(qiáng)

度水平向右，根據(jù)電場(chǎng)的疊加可知間的電場(chǎng)強(qiáng)度水平向右，沿著電場(chǎng)線電勢(shì)逐漸降低，可知尸點(diǎn)電勢(shì)

高于等勢(shì)面與交點(diǎn)處電勢(shì)，則尸點(diǎn)電勢(shì)高于S點(diǎn)電勢(shì)，故A錯(cuò)誤；

C.由于正電荷的電荷量大于負(fù)電荷電荷量，可知在N左側(cè)電場(chǎng)強(qiáng)度不可能為零，則N右側(cè)，設(shè)距離

為L(zhǎng),根據(jù)

k-2q_k-q

(L+d)2=W

可知除無窮遠(yuǎn)處外，直線MN電場(chǎng)強(qiáng)度為零的點(diǎn)只有一個(gè)，故C錯(cuò)誤；

D.由A選項(xiàng)分析可知：T點(diǎn)電勢(shì)低于產(chǎn)電勢(shì)，則正電荷在T點(diǎn)的電勢(shì)能低于在「電勢(shì)的電勢(shì)能，將正試

探電荷%從T點(diǎn)移到P點(diǎn)，電勢(shì)能增大，靜電力做負(fù)功，故D錯(cuò)誤；

B.設(shè)等勢(shì)圓的半徑為R,"N距離為x,距離為如圖所示

2q-q

根據(jù)

kq

*=-

X

結(jié)合電勢(shì)的疊加原理A、S滿足

k-2q_kq

L-xx

k，2q_kq

L+27?—x27?—x

解得

L

x=—

3

n2L

R=——

3

由于電場(chǎng)強(qiáng)度方向垂直等勢(shì)面，可知T點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向必過等勢(shì)面的圓心，O點(diǎn)電勢(shì)

k-2qkq_3kq

%=

L2L

L+-

33

可知

<PT><Po

可知7點(diǎn)電場(chǎng)方向指向。點(diǎn)，故B正確。

故選B。

7.如圖，用兩根等長(zhǎng)的細(xì)繩將一勻質(zhì)圓柱體懸掛在豎直木板的尸點(diǎn)，將木板以底邊"N為軸向后方緩慢

轉(zhuǎn)動(dòng)直至水平，繩與木板之間的夾角保持不變，忽略圓柱體與木板之間的摩擦，在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中（)

A.圓柱體對(duì)木板的壓力逐漸增大

B.圓柱體對(duì)木板的壓力先增大后減小

C.兩根細(xì)繩上的拉力均先增大后減小

D.兩根細(xì)繩對(duì)圓柱體拉力的合力保持不變

【答案】B

【解析】

【詳解】設(shè)兩繩子對(duì)圓柱體的拉力的合力為T,木板對(duì)圓柱體的支持力為N,繩子與木板夾角為二，從

右向左看如圖所示

mg

在矢量三角形中，根據(jù)正弦定理

sinasinJ3_siny

mgNT

在木板以直線MN為軸向后方緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)直至水平過程中，。不變，/從90°逐漸減小到o,又

/+/?+?=180°

且

a<90。

可知

90°</+/7<180°

則

0<^<180°

可知,從銳角逐漸增大到鈍角，根據(jù)

sina_sin/?_sin/

mg~N~T

由于smy不斷減小，可知7不斷減小，sin］先增大后減小，可知N先增大后減小，結(jié)合牛頓第三定律

可知，圓柱體對(duì)木板的壓力先增大后減小，設(shè)兩繩子之間的夾角為28,繩子拉力為T',則

2Tcos。=T

可得

,T

T=---------

2cos。

夕不變，T逐漸減小，可知繩子拉力不斷減小，故B正確，ACD錯(cuò)誤。

故選Bo

二、多項(xiàng)選擇題：本題共3小題，每小題6分，共18分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有

兩個(gè)或兩個(gè)以上選項(xiàng)符合題目要求，全部選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得

0分。

8.如圖，兩光滑導(dǎo)軌水平放置在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一根導(dǎo)軌位于*軸上，另一根由“6、兒、cd

三段直導(dǎo)軌組成，其中曲段與x軸平行，導(dǎo)軌左端接入一電阻A。導(dǎo)軌上一金屬棒"N沿'軸正向以速

度「保持勻速運(yùn)動(dòng)，/=°時(shí)刻通過坐標(biāo)原點(diǎn)°，金屬棒始終與x軸垂直。設(shè)運(yùn)動(dòng)過程中通過電阻的電流

強(qiáng)度為i,金屬棒受到安培力的大小為廠，金屬棒克服安培力做功的功率為尸，電阻兩端的電壓為"，導(dǎo)

軌與金屬棒接觸良好，忽略導(dǎo)軌與金屬棒的電阻。下列圖像可能正確的是（）

XXXX

Mb_____c

~^L3Ax

XX

O2L2L0_L213￡

K%K

----->

L2L3LtL2L3L

訪可F~Vo

【答案】AC

【解析】

【詳解】當(dāng)導(dǎo)體棒從。點(diǎn)向右運(yùn)動(dòng)2時(shí)，即在％時(shí)間內(nèi)，在某時(shí)刻導(dǎo)體棒切割磁感線的長(zhǎng)度

A=/0+%，tan6

(6為而與ad的夾角)則根據(jù)

E=BLVQ

I=BL")=(/+vttan0)

RR°°

可知回路電流均勻增加；安培力

2

F==蛆(Zo+vortan(9)

RR°°

則Ff關(guān)系為拋物線，但是不過原點(diǎn)；安培力做功的功率

2

P=Fv0=B(/0+tan0)

則2,關(guān)系為拋物線，但是不過原點(diǎn)；電阻兩端的電壓等于導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，即

U=E=BLva=Bv()(l()+vnttan6)

即圖像是不過原點(diǎn)的直線；根據(jù)以上分析，可大致排除BD選項(xiàng)；

當(dāng)在%%時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)體棒切割磁感線的長(zhǎng)度不變，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)￡不變，感應(yīng)電流/不變，安培力F大

小不變，安培力的功率P不變，電阻兩端電壓U保持不變；

三?匹

同理可判斷，在%%時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)體棒切割磁感線長(zhǎng)度逐漸減小，導(dǎo)體棒切割磁感線的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E

0~—

均勻減小，感應(yīng)電流/均勻減小，安培力廠大小按照二次函數(shù)關(guān)系減小，但是不能減小到零，與%內(nèi)

0~—

是對(duì)稱的關(guān)系，安培力的功率尸按照二次函數(shù)關(guān)系減小，但是不能減小到零，與"。內(nèi)是對(duì)稱的關(guān)系，

電阻兩端電壓。按線性均勻減??；綜上所述選項(xiàng)AC正確，BD錯(cuò)誤。

故選ACo

9.如圖，輕質(zhì)定滑輪固定在天花板上，物體尸和。用不可伸長(zhǎng)的輕繩相連，懸掛在定滑輪上，質(zhì)量

mQ>mP,/=°時(shí)刻將兩物體由靜止釋放，物體。的加速度大小為3。T時(shí)刻輕繩突然斷開，物體產(chǎn)能

夠達(dá)到的最高點(diǎn)恰與物體。釋放位置處于同一高度，取/=°時(shí)刻物體產(chǎn)所在水平面為零勢(shì)能面，此時(shí)物

體。的機(jī)械能為E。重力加速度大小為g,不計(jì)摩擦和空氣阻力，兩物體均可視為質(zhì)點(diǎn)。下列說法正確的

是（）

E

A.物體產(chǎn)和。的質(zhì)量之比為1：3B.2T時(shí)刻物體。的機(jī)械能為2

3E2g7

C.2T時(shí)刻物體尸重力的功率為2TD.2T時(shí)刻物體P的速度大小3

【答案】BCD

【解析】

g_

【詳解】A.開始釋放時(shí)物體。的加速度為3,則

c，_g

"%g-％=mQ■—

口g

FT-mPg=mp--

解得

mp_1

m

Q2

選項(xiàng)A錯(cuò)誤;

B.在7時(shí)刻，兩物體的速度

P上升的距離

細(xì)線斷后尸能上升的高度

22g18

可知開始時(shí)P0距離為

2gT2

h==±—

9

若設(shè)開始時(shí)P所處的位置為零勢(shì)能面，則開始時(shí)Q的機(jī)械能為

2m°g2T2

E=mgh

Q9

從開始到繩子斷裂，繩子的拉力對(duì)。做負(fù)功，大小為

”7

%=Fh

r]9

則此時(shí)物體。的機(jī)械能

E=E_WF=V^=E

92

￡

此后物塊。的機(jī)械能守恒，則在27時(shí)刻物塊。的機(jī)械能仍為2,選項(xiàng)B正確；

CD.在27時(shí)刻，重物P的速度

72gT

V2=Vl-gT=——

方向向下；此時(shí)物體P重力的瞬時(shí)功率

°mQg2gTmQg-T3E

PG=mpSv2=7=―3—=—

選項(xiàng)CD正確。

故選BCDo

10.如圖，廣場(chǎng)水平地面上同種盆栽緊密排列在以。為圓心、舄和均為半徑的同心圓上，圓心處裝有豎

直細(xì)水管，其上端水平噴水嘴的高度、出水速度及轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度均可調(diào)節(jié)，以保障噴出的水全部落入相應(yīng)

的花盆中。依次給內(nèi)圈和外圈上的盆栽澆水時(shí)，噴水嘴的高度、出水速度及轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度分別用4、匕、

織和小2、”2、牡表示。花盆大小相同，半徑遠(yuǎn)小于同心圓半徑，出水口截面積保持不變，忽略噴水嘴水

平長(zhǎng)度和空氣阻力。下列說法正確的是（）

A.若九=42,則匕：丫2=&：段

%：〃2=

B.若h=%,則R；:R；

C.若例=牡，巧=匕，噴水嘴各轉(zhuǎn)動(dòng)一周，則落入每個(gè)花盆的水量相同

D.若九=%,噴水嘴各轉(zhuǎn)動(dòng)一周且落入每個(gè)花盆的水量相同，則?=牡

【答案】BD

【解析】

【詳解】AB.根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律

,12

h^2gt

R=vt

解得

可知若比=42,則

vi：v2=R\：R?

若片=V2，則

h]:h2=R；:7?2

選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；

c.若3=牡，則噴水嘴各轉(zhuǎn)動(dòng)一周的時(shí)間相同，因也=也，出水口的截面積相同，可知單位時(shí)間噴出水的

質(zhì)量相同，噴水嘴轉(zhuǎn)動(dòng)一周噴出的水量相同，但因內(nèi)圈上的花盆總數(shù)量較小，可知得到的水量較多，選項(xiàng)

C錯(cuò)誤；

D.設(shè)出水口橫截面積為尻，噴水速度為v,若助=牡，則噴水管轉(zhuǎn)動(dòng)一周的時(shí)間相等，因〃相等，則水

落地的時(shí)間相等，則

R

V

相等；在圓周上單位時(shí)間內(nèi)單位長(zhǎng)度的水量為

_vA/S_RS。_S°_S。

----0-...=———7=

a)RAtcoRtcotI2h

co——

Vs

相等，即一周中每個(gè)花盆中的水量相同，選項(xiàng)D正確。

故選BDo

三、非選擇題：共54分。第11?14題為必考題，每個(gè)試題考生必須作答。第15?16題為選

考題，考生根據(jù)要求作答。

（一）必考題：共42分。

11.某實(shí)驗(yàn)小組利用鐵架臺(tái)、彈簧、鉤碼、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、刻度尺等器材驗(yàn)證系統(tǒng)機(jī)械能守恒定律，實(shí)驗(yàn)裝

置如圖1所示。彈簧的勁度系數(shù)為h原長(zhǎng)為人,鉤碼的質(zhì)量為機(jī)。已知彈簧的彈性勢(shì)能表達(dá)式為

E=—Ax2

2,其中/為彈簧的勁度系數(shù)，x為彈簧的形變量，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮間。

（1）在彈性限度內(nèi)將鉤碼緩慢下拉至某一位置，測(cè)得此時(shí)彈簧的長(zhǎng)度為乙。接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源。從靜止

釋放鉤碼，彈簧收縮，得到了一條點(diǎn)跡清晰的紙帶。鉤碼加速上升階段的部分紙帶如圖2所示，紙帶上相

鄰兩點(diǎn)之間的時(shí)間間隔均為T（在誤差允許范圍內(nèi)，認(rèn)為釋放鉤碼的同時(shí)打出A點(diǎn)）。從打出A點(diǎn)到打出

尸點(diǎn)時(shí)間內(nèi)，彈簧的彈性勢(shì)能減少量為_____，鉤碼的動(dòng)能增加量為______,鉤碼的重力勢(shì)能增加量為

(2)利用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到彈簧彈性勢(shì)能減少量、鉤碼的機(jī)械能增加量分別與鉤碼

上升高度〃的關(guān)系，如圖3所示。由圖3可知，隨著力增加，兩條曲線在縱向的間隔逐漸變大，主要原因

是O

k(L-Lo)h5--kh1

2

【答案】①.②.8廣(3).mgh5④.見解析

【解析】

【詳解】(1)[1]從打出4點(diǎn)到打出廠點(diǎn)時(shí)間內(nèi)，彈簧的彈性勢(shì)能減少量為

1010

陶彈=5人(2-。0)-

整理有

岫潭=k(L-Lq)%-；M

[2]打尸點(diǎn)時(shí)鉤碼的速度為

h-h

v=-6---4

FP2T

由于在誤差允許的范圍內(nèi)，認(rèn)為釋放鉤碼的同時(shí)打出N點(diǎn)，則鉤碼動(dòng)能的增加量為

[3]鉤碼的重力勢(shì)能增加量為

嶼重=mgh5

（2）[4]鉤碼機(jī)械能的增加量，即鉤碼動(dòng)能和重力勢(shì)能增加量的總和，若無阻力做功則彈簧彈性勢(shì)能的減

少量等于鉤碼機(jī)械能的增加量?，F(xiàn)在隨著〃增加，兩條曲線在縱向的間隔逐漸變大，而兩條曲線在縱向的

間隔即阻力做的功，則產(chǎn)生這個(gè)問題的主要原因是鉤碼和紙帶運(yùn)動(dòng)的速度逐漸增大，導(dǎo)致空氣阻力逐漸增

大，以至于空氣阻力做的功也逐漸增大。

12.某物理興趣小組利用廢棄電飯煲的部分器材自制簡(jiǎn)易電飯煲，設(shè)計(jì)電路如圖1所示。選用的器材有：

限溫開關(guān)&（手動(dòng)將其按下，開始持續(xù)加熱煮飯，當(dāng)鍋內(nèi)溫度高于103七時(shí)自動(dòng)斷開，之后不能自動(dòng)閉

合）；保溫開關(guān)S2（當(dāng)鍋內(nèi)溫度高于80。（3時(shí)自動(dòng)斷開，溫度低于7（TC時(shí)自動(dòng)閉合）；電飯煲的框架（結(jié)構(gòu)

如圖2所示）。自備元件有：加熱電阻絲R（阻值為60C,用于加熱煮飯）；限流電阻4和R2,（阻值均為

IkQ）：指示燈L和L2（2.5V,0.6W,當(dāng)電流低于30mA時(shí)可視為熄滅）；保險(xiǎn)絲T。

（1）按照興趣小組設(shè)計(jì)的電路，下列說法正確的是（多選）。

A.按下S|,Li和L2均發(fā)光

B.當(dāng)鍋內(nèi)溫度高于103。（2時(shí)，Si自動(dòng)斷開，L1和L2均發(fā)光

C.保溫過程中，S2自動(dòng)在閉合、斷開狀態(tài)之間交替切換

D.當(dāng)鍋內(nèi)溫度低于7（TC時(shí)，S2自動(dòng)閉合，L發(fā)光，L2熄滅

（2）簡(jiǎn)易電飯煲制作完成后，試用時(shí)L始終不亮，但加熱和保溫功能均正常。在不增加元件的前提下,

斷開電源，使用多用電表判斷發(fā)生故障的元件。下列操作步驟的正確順序是（填寫各步驟前的字

母）。

A.將選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到“xA0”位置

B.將兩支表筆直接接觸，調(diào)節(jié)“歐姆調(diào)零旋鈕”，使指針指向歐姆零點(diǎn)

C.調(diào)整“指針定位螺絲”，使指針指到零刻度

D.測(cè)量指示燈L兩端的阻值

E.將選擇開關(guān)置于OFF位置或交流電壓最高擋

圖3

操作時(shí)，將多用電表兩表筆與L兩端接觸，若指針如圖3所示，可判斷是斷路損壞；若指針如圖4

所示，可判斷是_____斷路損壞。（用電路中的元件符號(hào)表示）

【答案】①.CD##DC②.CABDE③.L]④.當(dāng)

【解析】

【詳解】[1]A.按下比后L2支路被短路，則L2不會(huì)發(fā)光，A錯(cuò)誤；

B.當(dāng)鍋內(nèi)溫度高于103°C時(shí)，Si斷開，而要溫度降到70℃以下時(shí)S2才會(huì)閉合，則此時(shí)L2可能發(fā)光，此時(shí)

電路中/?與R和L的串聯(lián)部分并聯(lián)，并聯(lián)的整體再和Lz、&串聯(lián)，則回路中并聯(lián)的整體電阻

/?,.=10.42Q

R并=56.64Q

則回路總電阻

R總=1067.06Q

則回路總電流

,220

/也=---=0.21A

心R總

則一定發(fā)光，此時(shí)并聯(lián)的整體的電壓為

。并=1總R并=11.89V

則流過L的電流為

□=。并=一9^一A=0.012A

Ru+&1000+10.42

則流過L的電流小于30mA,則LI熄滅，B錯(cuò)誤;

C.由題知，S2在鍋內(nèi)溫度高于80℃時(shí)自動(dòng)斷開，鍋內(nèi)溫度降到70℃以下時(shí)S2自動(dòng)閉合，C正確;

D.當(dāng)鍋內(nèi)迢度低于70℃時(shí)，S2自動(dòng)閉合，L2支路被短路，則L2不會(huì)發(fā)光，此時(shí)電路中及與R和L的串

聯(lián)部分并聯(lián)，則此時(shí)流過L的電流為

E

兒———A=0.218A

凡+41000+10.42

則此時(shí)流過L1的電流大于30mA,則Li發(fā)光，D正確。

故選CD?

（2）[2]多用電表的操作步驟為：調(diào)整“指針定位螺絲”，使指什指到零刻度一一機(jī)械調(diào)零；將選擇開關(guān)旋

轉(zhuǎn)到“x100”位置一一選檔；將兩支表筆直接接觸，調(diào)節(jié)“歐姆調(diào)零旋鈕”，使指計(jì)指向歐姆零點(diǎn)一一歐

姆調(diào)零；測(cè)量指示燈L兩端的阻值一一測(cè)量；將選擇開關(guān)置于OFF位置或交流電壓最高擋一一關(guān)閉多用

電表。

故正確順序?yàn)镃ABDEo

[3]由于使用時(shí)Li始終不亮，但加熱和保溫功能均正常，則說明R、L2、&、T均正常，如圖3可看出L

兩端有1090Q左右的電阻，則說明Li始終不亮的原因是L,斷路損壞。

[4]由于使用時(shí)L始終不亮，但加熱和保溫功能均正常，則說明R、L2、&、T均正常，如圖3可看出歐姆

表的示數(shù)幾乎為零，但由于RL=10.42Q此時(shí)選用的是“x100”檔則說明燈泡L,正常，則說明L始終不

亮的原因是R斷路損壞。

13.如圖，光滑水平面上有兩個(gè)等高的滑板A和B,質(zhì)量分別為1kg和2kg,A右端和B左端分別放置物

塊C、D,物塊質(zhì)量均為1kg,A和C以相同速度%向右運(yùn)動(dòng)，B和D以相同速度"％向左運(yùn)

動(dòng)，在某時(shí)刻發(fā)生碰撞，作用時(shí)間極短，碰撞后C與D粘在一起形成一個(gè)新滑塊，A與B粘在一起形成

一個(gè)新滑板，物塊與滑板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為〃=°1。重力加速度大小取g=l°m/s2。

（1）若°（左＜0.5,求碰撞后瞬間新物塊和新滑板各自速度的大小和方向；

（2）若％=0-5,從碰撞后到新滑塊與新滑板相對(duì)靜止時(shí)，求兩者相對(duì)位移的大小。

,_10-20^

【答案】⑴"=5（i）m/s,勺-31ns，方向均向右：⑵1875m

【解析】

【詳解】（1）物塊C、D碰撞過程中滿足動(dòng)量守恒，設(shè)碰撞后物塊C、D形成的新物塊的速度為"物，C、

D的質(zhì)量均為"'=lkg,以向右方向?yàn)檎较?，則有

加%-m??0=（加+物

解得

丫物=-y-%=5(1一左)m/s>0

可知碰撞后滑塊C、D形成的新滑塊的速度大小為5(1一%)m/s,方向向右.

滑板A、B碰撞過程中滿足動(dòng)量守恒，設(shè)碰撞后滑板A、B形成的新滑板的速度為啼，滑板A和B質(zhì)量

分別為此和2kg,則由

Mv0-2M-kvn=(M+2M)v^

解得

1-2左10-20人,八

-------v=----------m/s>0

v滑3n°3

則新滑板速度方向也向右。

(2)若4=0-5,可知碰后瞬間物塊C、D形成的新物塊的速度為

v物'=5(1—Qm/s=5x(1-0.5)m/s=2,5m/s

碰后瞬間滑板A、B形成的新滑板的速度為

小,m/s=Om/s

可知碰后新物塊相對(duì)于新滑板向右運(yùn)動(dòng)，新物塊向右做勻減速運(yùn)動(dòng)，新滑板向右做勻加速運(yùn)動(dòng)，設(shè)新物塊

的質(zhì)量為〃''=2kg,新滑板的質(zhì)量為"'=3kg,相對(duì)靜止時(shí)的共同速度為v共，根據(jù)動(dòng)量守恒可得

解得

v共=Im/s

根據(jù)能量守恒可得

2

〃〃?'gx相乖;帆'F一；(〃??+M-)V

解得

x相=1.875m

14.兩塊面積和間距均足夠大的金屬板水平放置，如圖1所示，金屬板與可調(diào)電源相連形成電場(chǎng)，方向沿

y軸正方向。在兩板之間施加磁場(chǎng)，方向垂直工⑦平面向外。電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化規(guī)律如

圖2所示。板間。點(diǎn)放置一粒子源，可連續(xù)釋放質(zhì)量為，，八電荷量為譏夕＞°）、初速度為零的粒子，不

計(jì)重力及粒子間的相互作用，圖中物理量均為己知量。求：

2?！?

t=------

（1）/=°時(shí)刻釋放的粒子，在qB。時(shí)刻的位置坐標(biāo);

6兀加

0--------

（2）在qBo時(shí)間內(nèi)，靜電力對(duì)'=°時(shí)刻釋放的粒子所做的功;

J4GTCE^m、6兀機(jī)

在I第；0?-----

4用點(diǎn)放置一粒接收器，在“反時(shí)間內(nèi)什么時(shí)刻釋放的粒子在電場(chǎng)存在期

(3)7

間被捕獲。

【解析】

7rm

0?-----

【詳解】（i）在q線時(shí)間內(nèi)，電場(chǎng)強(qiáng)度為《，帶電粒子在電場(chǎng)中加速度，根據(jù)動(dòng)量定理可知

廠7tm

qB。

7rm

解得粒子在qB。時(shí)刻的速度大小為

%=也

B。

方向豎直向上，粒子豎直向上運(yùn)動(dòng)的距離

1Tim7r~Er.ni

y=—v.=--------

}2qB.2q比

7tm27rm.2兀m

1=------

在qB。qB。時(shí)間內(nèi)，根據(jù)粒子在磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的周期qB可知粒子偏轉(zhuǎn)180",速度反向，根據(jù)

V2

qvB=m—

廠可知粒子水平向右運(yùn)動(dòng)的距離為

o加2乃

x,=02“=2-W---

qB。

粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖

（27rE（）m）2/加）

（》2，M），即qB：，2qB；

2兀m37cm

（2）在qBo"為時(shí)間內(nèi)，電場(chǎng)強(qiáng)度為2"。，粒子受到的電場(chǎng)力豎直向上，在豎直方向

q-2E°?=mv2+mvi

qB。

3兀m

解得qB。時(shí)刻粒子的速度

B。

方向豎直向上，粒子在豎直方向上運(yùn)動(dòng)的距離為

-v.+匕Tim八

M=-!——---二0

2qB。

3兀m47rm

在qB。qB。時(shí)間內(nèi)，粒子在水平方向運(yùn)動(dòng)的距離為

2r=2叫=2嗚m

qB。qB。

4萬m57im

此時(shí)粒子速度方向向下，大小為彩，在qBoqB。時(shí)間內(nèi)，電場(chǎng)強(qiáng)度為31,豎直方向

二口兀m

Q^E()-—^mv3+mv2

qB§

5兀m

解得粒子在qB。時(shí)刻的速度

匕=2叫

B。

粒子在豎直方向運(yùn)動(dòng)的距離

-v2+v37rm兀2E＜、m

2qB。2qB：

粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖

在“綜時(shí)間內(nèi)，靜電力對(duì)粒子的做功大小為

%=洛？+七2線4+夕?3心”=4旭，乂

電場(chǎng)力做正功;

(3)若粒子在磁場(chǎng)中加速兩個(gè)半圓恰好能夠到達(dá)3點(diǎn)，則釋放的位置一定在［及)時(shí)間內(nèi)，粒子加速

度時(shí)間為打，在豎直方向上

qEo-mv；

凹'=5匕'為

7tm2？

在qB°“8。時(shí)間內(nèi)粒子在水平方向運(yùn)動(dòng)的距離為

27rm3兀m

在qB。qB0時(shí)間內(nèi)，在豎直方向

Tim

q-2E0---=mv2'+mvi'

qB。

-v,r+vJTim

y=-1----乙---------

2qB°

371m4兀m

在qB。qB°時(shí)間內(nèi)，粒子在水平方向運(yùn)動(dòng)的距離為

（4兀兀2E°m）

接收器的位置為第：’4qB：,根據(jù)距離的關(guān)系可知

,,4^-￡0?2

“2+L"瘋

解得

nm

2Mo

此時(shí)粒子已經(jīng)到達(dá)M點(diǎn)上方，粒子豎直方向減速至°用時(shí)則

豎直方向需要滿足

，，，,萬加

7im

解得△，在一個(gè)電場(chǎng)加速周期之內(nèi)，所以成立，所以粒子釋放的時(shí)刻為中間時(shí)刻2q8。；

Tim2兀m371m

0?-----

若粒子經(jīng)過一個(gè)半圓到達(dá)M點(diǎn)，則粒子在“為時(shí)間內(nèi)釋放不可能，如果在“綜qB°時(shí)間內(nèi)釋放,

47rm571m

經(jīng)過磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)一次的最大橫向距離，即直徑，也無法到達(dá)歷點(diǎn)，所以考慮在“為qB0時(shí)間內(nèi)釋放,

假設(shè)粒子加速的時(shí)間為4,在豎直方向上

q.3E0?t,=加匕〃