南京師范大學(xué)附屬中學(xué) 2022-2023 學(xué)年度高三年級(jí)寒假學(xué)情調(diào)研測(cè)試物理試卷(解析版)

南京師范大學(xué)附屬中學(xué)2022-2023學(xué)年度

高三年級(jí)寒假學(xué)情調(diào)研測(cè)試物理試卷

（滿分：100分考試時(shí)間：75分鐘）

一、選擇題：共10題，每題4分，共40分.每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意.

I.對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體，下列說(shuō)法正確的是（）

A.若氣體的溫度不斷升高，其壓強(qiáng)也一定不斷增大

B.在完全失重的狀態(tài)下，氣體的壓強(qiáng)為零

C.若氣體的壓強(qiáng)和體積都不變，其內(nèi)能也一定不變

D.當(dāng)分子熱運(yùn)動(dòng)變劇烈時(shí)，壓強(qiáng)一定增大

【答案】C

【詳解】A.根據(jù)牛=C可知，若氣體的溫度T不斷升高，氣體的壓強(qiáng)P和體積V的乘積

一定增大，但其壓強(qiáng)P不一定增大，A錯(cuò)誤：

B.從微觀角度，氣體的壓強(qiáng)是由大量氣體分子對(duì)容器壁的頻繁碰撞產(chǎn)生的，即使在完全

失重的狀態(tài)下，只要容器密閉，氣體分子仍然會(huì)不停的頻繁碰撞器壁，B錯(cuò)誤；

C.對(duì)于一定量的理想氣體，若氣體的壓強(qiáng)和體積都不變，根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程:與=C,

可知其溫度不變；而理想氣體的內(nèi)能僅僅與溫度有關(guān)，所以其內(nèi)能也一定不變。C正確；

D.當(dāng)分子熱運(yùn)動(dòng)變劇烈時(shí)，分子數(shù)密度可能減小，故氣體壓強(qiáng)也可以減小或者不變，D

錯(cuò)誤：

故選C。

2.如圖所示為某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在研究光電效應(yīng)現(xiàn)象時(shí)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描繪的光電流與光

電管兩端電壓的關(guān)系圖象，已知圖線甲、乙所對(duì)應(yīng)的光的頻率分別為內(nèi)、以，逸出的光電子

的最大速度之比為2：1.則下列說(shuō)法正確的是（）

A.vx:v2=4:1

B.甲光與乙光的波長(zhǎng)之比為1：4

C.\U1\-.\U2\=2:1

D.用乙光實(shí)驗(yàn)時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)從陰極表面逸出的光電子數(shù)較多

【答案】D

【詳解】AB.由于光電子的最大速度之比為2：1,由

1

Ekm=2*7

可得最大初動(dòng)能之比為4：1,由愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程

Ekm=hv-wo

可知甲、乙兩種光的頻率之比不等于4：1,又由

c=Av

可知甲、乙兩種光的波長(zhǎng)之比不等于1：4,故AB錯(cuò)誤；

C.又因

Ekm=叫

則遏止電壓之比為

|UJ02I=4：1

故C錯(cuò)誤；

D.由以上分析可知乙光的頻率比甲光的頻率小，又由圖象可知乙的飽和光電流比甲的大，

則乙光的光照強(qiáng)度大于甲光的光照強(qiáng)度，所以在單位時(shí)間內(nèi)照射到陰極的光子數(shù)多，從陰極

表面逸出的光電子數(shù)較多，故D正確。

故選D。

3.貧鈾彈在爆炸中有很多昭'U殘留，其半衰期極為漫長(zhǎng)且清理困難，所以對(duì)環(huán)境的污染

嚴(yán)重而持久。設(shè)多8U發(fā)生a衰變形成新核X,以下說(shuō)法正確的是（）

A.卷8u的比結(jié)合能小于新核x的比結(jié)合能

8

B.該衰變過(guò)程的方程可寫為ilU+汨e-142X

C.衰變反應(yīng)中的a射線在幾種放射線中電離能力最弱

D.2個(gè)原子核經(jīng)過(guò)一個(gè)半衰期后必定有一個(gè)發(fā)生衰變

【答案】A

【詳解】A.重核衰變較輕質(zhì)量的核時(shí)，比結(jié)合能變大，時(shí)8U比結(jié)合能小于新核X的比結(jié)合

能,A正確；

B.該哀變過(guò)程的方程應(yīng)寫為第8u-234X+犯e,B錯(cuò)誤；

C.衰變反應(yīng)中的a射線在幾種放射線中電離能力最強(qiáng),C錯(cuò)誤；

D.半衰期是大量原子核衰變的統(tǒng)計(jì)結(jié)果,單個(gè)原子核的衰變時(shí)間無(wú)法預(yù)測(cè),D錯(cuò)誤；

故選Ao

4.某興趣小組想利用小孔成像實(shí)驗(yàn)估測(cè)太陽(yáng)的密度。設(shè)計(jì)如圖所示的裝置，不透明的圓桶

一端密封，中央有一小孔，另一端為半透明紙。將圓桶軸線正對(duì)太陽(yáng)方向，可觀察到太陽(yáng)的

像的直徑為d。已知圓桶長(zhǎng)為3地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)周期為T。估測(cè)太陽(yáng)密度的表達(dá)式為（）

試卷第2頁(yè)，共21頁(yè)

太陽(yáng)

33

A247rL33TTL303nd門6nd

??

A.GT2d3B.GT2d3CGT2L3DGT2L3

【答案】A

【詳解】設(shè)太陽(yáng)的半徑為R,太陽(yáng)到地球的距離為r,由成像光路圖，根據(jù)相似三角形可得

d

R

2-

-=-

rL

解得

dr

R=2L

地球繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，萬(wàn)有引力提供向心力，設(shè)太陽(yáng)質(zhì)量為M,地球質(zhì)量為?n,則有

GMm4n'2

-=m—r

太陽(yáng)體積為

4,

V=-7tR3

太陽(yáng)密度為

M

P=V

聯(lián)立解得

247rL3

P=GT2d3

A正確，BCD錯(cuò)誤；

故選A。

5.如圖所示，兩種不同材料的彈性細(xì)繩在。處連接，M、。和N是該繩上的三個(gè)點(diǎn)，0M

間距離為7.0m,ON間距離為5.0m。。點(diǎn)上下振動(dòng)，則形成以。點(diǎn)為波源向左和向右傳播

的簡(jiǎn)諧橫波I和H,其中波II的波速為1.0m/sot=0時(shí)刻O點(diǎn)處在波谷位置，觀察發(fā)現(xiàn)5s

后此波谷傳到M點(diǎn)，此時(shí)。點(diǎn)正通過(guò)平衡位置向上運(yùn)動(dòng)，OM間還有一個(gè)波谷。則（）

[II

MON-

A.波1的波長(zhǎng)為4mB.N點(diǎn)的振動(dòng)周期為5s

C.六3s時(shí)，N點(diǎn)恰好處于波谷D.當(dāng)M點(diǎn)處于波峰時(shí)，N點(diǎn)也一定處于波峰

【答案】D

【詳解】AB.0M之間有兩個(gè)波谷，即

1

1-Ai=7m

4

解得波I的波長(zhǎng)為

兀1=5.6m

根據(jù)題意可知波I的波速為

7.0m

Vi=——=1.4m/s

5s

故波的周期為

入5.6

T=—=-—s=4s

1.4

同一波源的頻率相同，故N點(diǎn)的振動(dòng)周期為4s,AB錯(cuò)誤；

C.波II的波長(zhǎng)為

X，2=V2T=4m

故在/=0時(shí)刻N(yùn)處于平衡位置向下振動(dòng)，經(jīng)過(guò)3s,即四分之三周期，N點(diǎn)在波峰，C錯(cuò)誤；

D.因?yàn)镸N兩點(diǎn)到波源的距離都為其各自波長(zhǎng)的1；,又兩者振動(dòng)周期相同，起振方向相同，

所以兩者振動(dòng)步調(diào)相同，即當(dāng)M點(diǎn)處于波峰時(shí)，N點(diǎn)也一定處于波峰，D正確。

故選Do

6.如圖1所示，水平地面上有一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形ABCZ）區(qū)域，其下方埋有與地面平行

的金屬管線。為探測(cè)地下金屬管線的位置、走向和埋覆深度，先讓金屬管線載有電流，然后

用閉合的試探小線圈P在地面探測(cè)。如圖2所示，將暴露于地面的金屬管接頭接到電源的

一端，將接地棒接到電源的另一端，這樣金屬管線中就有沿管線方向的電流。使線圈P在

直線AC上的不同位置保持靜止（線圈平面與地面平行），線圈中沒(méi)有感應(yīng)電流。將線圈P

靜置于B處，當(dāng)線圈平面與地面平行時(shí)，線圈中有感應(yīng)電流，當(dāng)線圈平面與射線BD成45。

角時(shí)，線圈中感應(yīng)電流消失。由上述現(xiàn)象可以推測(cè)（）

A.金屬管線中的電流大小和方向一定不變

試卷第4頁(yè)，共21頁(yè)

B.線圈P在。處，P中一定沒(méi)有感應(yīng)電流

C.電流金屬管線沿AC走向，埋覆深度為乎L

D.電流金屬管線沿BD走向，埋覆深度為日L

【答案】C

【詳解】A.由題意知，當(dāng)線圈靜止時(shí)存在感應(yīng)電流，則說(shuō)明穿過(guò)線圈的磁通量是變化的，所

以金屬管線中的電流應(yīng)該大小或方向是變化的,A錯(cuò)誤；

B.若線圈P在D處，如果與地面的夾角為45,則線圈可能有感應(yīng)電流，,B錯(cuò)誤；

C.因?yàn)榫€圈P在直線AC上的不同位置保持靜止（線圈平面與地面平行），線圈中沒(méi)有感

應(yīng)電流，說(shuō)明穿過(guò)線圈的磁通量為零，即線圈平面與通電導(dǎo)體平行放置，金屬管線沿AC方

向放置，如下圖所示

剖面圖的最上面的線圈的磁通量為零，而線圈P靜置于B處，當(dāng)線圈平面與地面平行時(shí)，

線圈中有感應(yīng)電流，說(shuō)明線圈處于右上方的位置時(shí)磁通量不為零，而當(dāng)線圈平面與射線BD

成45。角時(shí)，線圈中感應(yīng)電流消失，說(shuō)明B處與導(dǎo)線的連線與水平方向夾角為45。，故金屬

管線深度為當(dāng)L故C正確；

D.經(jīng)C項(xiàng)分析,D錯(cuò)誤。

故選C。

7.近十年來(lái)，我國(guó)環(huán)形變壓器從無(wú)到有，已形成相當(dāng)大的生產(chǎn)規(guī)模，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、

醫(yī)療設(shè)備、家電設(shè)備和燈光照明等方面，如圖甲所示。環(huán)形變壓器與傳統(tǒng)方形變壓器相比，

漏磁和能量損耗都很小，可視為理想變壓器。原線圈匝數(shù)%=880匝，副線圈接一個(gè)“12V

22W”的照明電燈，示意圖如圖乙所示，圖中電壓表與電流表均為理想交流電表。原線圈接

交流電源，原線圈兩端的電壓隨時(shí)間變化的關(guān)系圖像如圖丙所示，最大值Um=220V?V,最

大值始終保持不變，照明電燈恰好正常發(fā)光。則（）

u/V

甲

A.原線圈兩端電壓的有效值和t=2.5x10-3s的電壓瞬時(shí)值相等

B.若電壓表為非理想電表（電流表理想），電壓表的讀數(shù)會(huì)變小

C.照明電燈正常發(fā)光時(shí)，電流表的讀數(shù)為0.05A

D.在t=5x10-3s時(shí)刻，電壓表的示數(shù)為零

【答案】A

【詳解】A.原線圈兩端電壓的有效值為

U=戈=220V

由圖丙可知電壓周期T=2x102s,則電壓瞬時(shí)值表達(dá)式為

2n「

u=Umcos—t=220V2cos(1007rt)

當(dāng)t=2.5x10-3$的電壓瞬時(shí)值為

u=220V2cos（100zrX2.5x10-3）V=220V

故A正確；

B.電壓表測(cè)的是輸出電壓，不會(huì)隨外電阻的變化。故B錯(cuò)誤；

C.照明電燈正常發(fā)光時(shí)，電流為

P11

，2=可=至八

線圈匝數(shù)比為

nj_1/_220_55

n^=t^='ir=T

電流表的讀數(shù)為

n

/j二2=0.1A

故C錯(cuò)誤；

D.電壓表的示數(shù)為有效值，即為12V。故D錯(cuò)誤。

故選Ao

8.如圖所示，兩個(gè)相鄰的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小分別為B、2B,磁場(chǎng)方向

分別為垂直紙面向外、向里，兩磁場(chǎng)邊界均與x軸垂直且寬度均為3在y軸方向足夠長(zhǎng)。現(xiàn)

有一邊長(zhǎng)為4L的正方形導(dǎo)線框，從圖示位置開始，在外力F的作用下沿%軸正方向勻速穿過(guò)

磁場(chǎng)區(qū)域，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，對(duì)角線ab始終與x軸平行。線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為E、線框

所受安培力的大小為尸安。下列關(guān)于E、F安隨線框向右勻速運(yùn)動(dòng)距離x的圖像正確的是（）

試卷第6頁(yè)，共21頁(yè)

【答案】B

【詳解】AB.線框右半部分進(jìn)入左邊磁場(chǎng)過(guò)程，在0卷過(guò)程中，有效切割長(zhǎng)度在隨位移均

勻增大，線圈在，位置有效切割長(zhǎng)度達(dá)到最大3電動(dòng)勢(shì)達(dá)到最大值為瓦，在過(guò)程中，

左半部分也進(jìn)入左邊磁場(chǎng)，有效切割長(zhǎng)度隨位移均勻減小，到L位置時(shí)有效切割長(zhǎng)度減小到

零，電動(dòng)勢(shì)減小到零；在小與過(guò)程中，線框右半部分進(jìn)入右方磁場(chǎng)，左半部分在左方磁場(chǎng)，

兩部分切割磁感線的有效切割長(zhǎng)度都在增大，當(dāng)?shù)竭_(dá)學(xué)位置時(shí)，有效切割長(zhǎng)度都達(dá)到最大值

L,由楞次定律知兩磁場(chǎng)中兩部分感應(yīng)電流（電動(dòng)勢(shì)）對(duì)線圈來(lái)說(shuō)方向相同，都為逆時(shí)針?lè)?/p>

向，故總電動(dòng)勢(shì)為3瓦，故A錯(cuò)誤，B正確；

CD.設(shè)線圈有效切割長(zhǎng)度為/,本題中也是各階段計(jì)算安培力的等效長(zhǎng)度，線圈受到的安培

力大小

由于等效長(zhǎng)度/在隨位移變化，成線性關(guān)系，所以安培力與位移不成線性關(guān)系，故CD錯(cuò)誤。

故選B。

9.如圖所示，有一長(zhǎng)方體4BCD-A/iGDi，AB=2BC,BBr=BC,M、N、P、。分別

為4B、4當(dāng)、G小、CD的中點(diǎn)（圖中未畫出），下列說(shuō)法正確的是（）

A.若B點(diǎn)放置一正點(diǎn)電荷，則電勢(shì)差UCQ<UNP

B.若B點(diǎn)放置一正點(diǎn)電荷，則電勢(shì)差%G=UNP

C.若在B1、B兩點(diǎn)分別放置等量異種點(diǎn)電荷，則G、M兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等

D.若在當(dāng)、B兩點(diǎn)分別放置等量異種點(diǎn)電荷，則D、5兩點(diǎn)的電勢(shì)相等

【答案】C

【詳解】AB.8點(diǎn)放一正點(diǎn)電荷時(shí)，如圖所示

連接B、P,以B為圓心，分別以8C、8N（長(zhǎng)度與8cl相等）的長(zhǎng)為半徑作圓弧，分別交

BP于R、S,因

Vc=0R

9cl=3s

故

Ues=URS

又因

VN=Vs

故

UNP=/口

設(shè)BC=d,則有

RS=(&-l)d

SP=(國(guó)一V2)d

顯然RS>SP,根據(jù)正點(diǎn)電荷電場(chǎng)的特點(diǎn)，RS段的平均電場(chǎng)強(qiáng)度大于SP段，且離電荷越遠(yuǎn)

試卷第8頁(yè)，共21頁(yè)

場(chǎng)強(qiáng)越小、電勢(shì)越低，故必有

URS>

綜上可知

Ucc、＞UNP

故AB錯(cuò)誤；

C.若在當(dāng)、8兩點(diǎn)分別放置等量異種點(diǎn)電荷，由等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)特點(diǎn)可知M、N兩

點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等，C、6兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等，M、C兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等，

則的、M兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等，故C正確；

D.若在當(dāng)、8兩點(diǎn)處放置等量異種點(diǎn)電荷，則當(dāng)、8連線的中垂面是等勢(shì)面，則。、5兩

點(diǎn)分布在中垂面的兩側(cè)，電勢(shì)不相等，故D錯(cuò)誤。

故選C。

10.如圖所示，勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧一端固定，另一端連接一質(zhì)量為m的小木塊放置在

粗糙程度相同的水平面上的。點(diǎn)，此時(shí)彈簧長(zhǎng)度為彈簧原長(zhǎng)。一顆質(zhì)量為的子彈以水平速

度％擊中木塊，木塊和子彈一起向左側(cè)運(yùn)動(dòng)到4點(diǎn)后向右運(yùn)動(dòng)，最遠(yuǎn)到達(dá)B點(diǎn)，然后在。點(diǎn)兩

側(cè)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。已知力。之間的距離為L(zhǎng),小木塊與水平面的動(dòng)摩擦因數(shù)為出取重力加速度為g,

下列選項(xiàng)正確的是（已知簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)周期7=27r聆,M為運(yùn)動(dòng)物體質(zhì)量,k為比例系數(shù)）（）

A.子彈打入小木塊后，子彈和木塊共同運(yùn)動(dòng)的速度為吧

m

B.小木塊從開始運(yùn)動(dòng)到第一次回到。點(diǎn)的過(guò)程中克服摩擦力做功為2/nngL

C.。8間的距離為L(zhǎng)一到3還

k

D.小木塊第一次從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到。點(diǎn)的時(shí)間為T林g

m+m0

【答案】C

【詳解】A.子彈打入小木塊時(shí)，子彈與木塊組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，可得

movo=（m+m0）v

解得

mv

v-o---o-------

m+m0

A錯(cuò)誤；

B.根據(jù)公式可得，小木塊從開始運(yùn)動(dòng)到第一次回到。點(diǎn)的過(guò)程中克服摩擦力做功為

勿克f=2n（jn4-m0）gL

B錯(cuò)誤;

C.從4T8過(guò)程中，。1為平衡位置，如圖所示

L-X]x]

------------%

^WVWVWW

〃〃〃〃/"〃/〃〃/力〃〃〃》〃〃〃/

A0。B

則有

”(ni+m0)g=fcxt

規(guī)定向右為正向，滑塊運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的合力滿足

F=-kx

其中久為滑塊偏離平衡位置。1的位移，由此可知從4-B過(guò)程中小滑塊做筒諧運(yùn)動(dòng)，簡(jiǎn)諧運(yùn)

動(dòng)的振幅為4可知

〃(m+m0)g

4=LAOI=L—X1=L

k

08間的距離為

2〃(mo+m)g

L=2A—L=L—

OBk

C正確;

D.根據(jù)簡(jiǎn)諧振動(dòng)的規(guī)律可得，從A-B過(guò)程中滑塊的振動(dòng)可以表示為

X=一力cos(cot)

其中3為振動(dòng)的角頻率，滿足

k

co=-------

lm0-km

從A-B過(guò)程中，。點(diǎn)處為位移為

“Oo+m)g

x°=一k-

解得

mm

m0+mKo+)9

---：---arccosl-瓦］

k\M(^o+m)9-

D錯(cuò)誤。

故選C。

二、非選擇題：共5題，共60分.其中第12-15題解答時(shí)請(qǐng)寫出必要的文字說(shuō)明、方

程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不能得分；有數(shù)據(jù)計(jì)算時(shí)，答案中必須寫出數(shù)值

和單位.

11.(15分)(1)某同學(xué)用如圖1所示的裝置做“探究加速度與力，質(zhì)量關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)時(shí)得到一條

試卷第10頁(yè)，共21頁(yè)

如圖2所示的紙帶，他在紙帶上便于測(cè)量的地方選取第一個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)，標(biāo)為A,第六個(gè)點(diǎn)標(biāo)為

B,第十一個(gè)點(diǎn)標(biāo)為C,第十六個(gè)點(diǎn)標(biāo)為。，第二十一個(gè)點(diǎn)標(biāo)為及測(cè)量時(shí)發(fā)現(xiàn)B點(diǎn)已模糊

不清，于是他測(cè)得AC長(zhǎng)為14.56cm,CD長(zhǎng)為11.15cm,長(zhǎng)為13.73cm,則打C點(diǎn)時(shí)瞬

時(shí)速度大小為m/s,小車運(yùn)動(dòng)的加速度大小為m/s2,AB的長(zhǎng)度應(yīng)為cm。（保

圖1圖2

（2）該同學(xué)掌握了測(cè)量加速度的方法后，在保持小車質(zhì)量M不變條件下，用兩種方法探究小

車的加速度〃與其所受力F（即小掛盤和其中的硅碼的重力〃?g）之間的關(guān)系。一是用圖1

所示的裝置，經(jīng)平衡摩擦后，在不同外力尸作用下，測(cè)得小車的加速度的；二是將圖1所示

的裝置改為圖3所示，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：①改變墊塊高度，調(diào)節(jié)。角，使車勻速下滑；②取下

m（記錄〃］）后，讓小車下滑，測(cè)出a2;③改變m重新掛上，重復(fù)上面的①②操作，得到在

不同外力作用下小車的加速度。

現(xiàn)在同一坐標(biāo)中以。為縱坐標(biāo)，F(xiàn)為橫坐標(biāo)做出a-F圖像如圖4所示，則的-尸圖像是一

（填“I”或“II”），小車質(zhì)量歷=_kg（保留兩位有效數(shù)字）。兩條曲線不重疊，且隨尸增加

偏差越來(lái)越大，其主要原因是。

打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

圖3

【答案】0.9862.585.99I0.99-1.1當(dāng)，〃增加時(shí)，方法1不滿足條

件，而方法H滿足

【詳解】計(jì)時(shí)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔

T=0.02x5s=0.1s

打C點(diǎn)時(shí)瞬時(shí)速度大小為

x+x14.56cm4-11.15cm+13.73cm

ACCE=98.6cm/s=0.986m/s

4T4x0.1s

⑵由逐差法，小車運(yùn)動(dòng)的加速度大小為

xCE-xAC(11.15+13.73)-14.56

n---------=一x10-2m/s2=2.58m/s2

(27)2(2x0.1)2

⑶相鄰的計(jì)時(shí)點(diǎn)之間的位移差

Ax=xDE—xCD=13.73cm—11.15cm=2.58cm

則

△X=xBC-xAB=(xAC-XAB)-xAB=xAC-2XAB

AB的長(zhǎng)度應(yīng)為

%-Ax14.56cm—2.58cm

XAB-2-------------------------=5.99cm

(2)[4]用圖1所示的裝置，經(jīng)平衡摩擦后，在不同外力尸作用卜，測(cè)得小車的加速度

_F_mg_mg

~m+M~m+M~+1^

可知，只有在MNm的條件下，？近似趨近于零，才可以認(rèn)為小車所受力尸=mg,當(dāng)尸逐

漸增大時(shí)，即〃?逐漸增大時(shí)，(1+1)就不能近似等于1,所以的-F圖線會(huì)發(fā)生彎曲；而

將裝置改為圖3,按題中的實(shí)驗(yàn)方法，取下〃？(記錄"?)后，小車所受的合力即為尸=巾9,

滿足

F

M

試卷第12頁(yè)，共21頁(yè)

是一條過(guò)原點(diǎn)的直線，故選I;

⑸由n圖線可知，圖線斜率的大小

1

M=1

則小車的質(zhì)量

M=1kg

⑹由上分析知，兩條曲線不重疊，且隨F增加偏差越來(lái)越大，其主要原因是當(dāng)，〃增加時(shí)，

即E增大時(shí)，方法1不滿足的條件，而方法H滿足。

12.（8分）如圖所示，一圓柱形透明介質(zhì)，其高度是底面半徑的2倍，其中軸線。N的中點(diǎn)M

處有一點(diǎn)光源，能發(fā)射出單色光。當(dāng)光射到側(cè)面上，側(cè)面上亮區(qū)域的高度為|R,其中R為

底面的半徑，光在真空中的傳播速度為c,取sin37o=|,cos37。，，求：

（1）透明介質(zhì)對(duì)此種單色光的折射率；

（2）光從M點(diǎn)沿直線傳播到。點(diǎn)的時(shí)間。

【答案】⑴*（2）g

【詳解】（1）設(shè)全反射的臨界角為C,光照到側(cè)面上，剛好發(fā)生全反射時(shí)

由幾何關(guān)系有

31

2^nx?3

tanC=/-'=-

R4

解得

C=37°

透明介質(zhì)對(duì)此種單色光的折射率為

115

n=-----=--------=—

sinCsin3703

（2）根據(jù)

C

n=-

V

解得

c3c

v=-=—

n5

光從M點(diǎn)傳播到。點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為

R

t=-

V

解得

5R

t=—

3c

13.（8分）如圖左所示，邊長(zhǎng)為/和工的矩形線框aa'、bb'互相垂直，彼此絕緣，可繞中心軸

。1。2轉(zhuǎn)動(dòng)，將兩線框的始端并在一起接到滑環(huán)C,末端并在一起接到滑環(huán)。，C、。彼此絕

緣。通過(guò)電刷跟C、。連接。線框處于磁鐵和圓柱形鐵芯之間的磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)邊緣中心的張

角為45。，如圖右所示（圖中的圓表示圓柱形鐵芯，它使磁鐵和鐵芯之間的磁場(chǎng)沿半徑方向，

如圖箭頭所示）。不論線框轉(zhuǎn)到磁場(chǎng)中的什么位置，磁場(chǎng)的方向總是沿著線框平面。磁場(chǎng)中

長(zhǎng)為/的線框邊所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小恒為B,設(shè)線框。優(yōu)和b"的電阻都是r,兩個(gè)線框

以角速度3逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，電阻R=2r。在線框旋轉(zhuǎn)一周的過(guò)程中（）

（1）線框在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)最大值

（2）流過(guò)電阻R的電流最大值

（3）為維持線框勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，外力至少對(duì)系統(tǒng)做功

【答案】⑵一嚶⑶陋產(chǎn)

【詳解】AB.線框切割磁感線時(shí)速度與磁場(chǎng)方向垂直，故感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為

E=2Blv

a)L

則

E=BlLa）

此既為線框在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)最大值

（2）線框轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，只有一個(gè)線框進(jìn)入磁場(chǎng)切割磁感線作為電源，另一個(gè)線框與電阻R

并聯(lián)后作為外電路，故外電路總電阻

試卷第14頁(yè)，共21頁(yè)

Rr2

R^=R+r=3r

因此電路的總電流為

EBLla)3BLla)

一/?%+「一|r_5r

故R兩端電壓的最大值

3BLla)22BLla)

UR=%=5rX3r=5

根據(jù)并聯(lián)電路的分流關(guān)系可知通過(guò)R的電流大小為總電流的%即

_BlLa)

二5r

（3）在旋轉(zhuǎn)一周的過(guò)程中每個(gè)線框只有兩次進(jìn)入磁場(chǎng)，每次在磁場(chǎng)內(nèi)的時(shí)間（即作為電源

時(shí)的做功時(shí)間）為?所以整個(gè)回路產(chǎn)生的焦耳熱

,T3BLI0),52n_37TB2產(chǎn)房?

Q=4x外+r)--=4x(5ry-y

8o)5r

根據(jù)能的轉(zhuǎn)化和守恒定律，為維持線框勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，外力至少對(duì)系統(tǒng)做功

3TTB212L2O)

證外=

Q=5r

14.（14分）如圖所示，在豎直平面內(nèi)，某一游戲軌道由直軌道48、光滑圓弧細(xì)管道BC。和

光滑圓弧軌道OE平滑連接組成，兩段圓弧半徑相等R=0.5m,B、。等高，圖中。角均為

37°,AB與圓弧相切，AM水平。直軌道AB上方有與AB相平行的勻強(qiáng)電場(chǎng)E=108N/C,

且電場(chǎng)只分布在AB之間。直軌道AB底端裝有彈射系統(tǒng)（彈簧長(zhǎng)度很短，長(zhǎng)度和質(zhì)量不計(jì)，

可以認(rèn)為滑塊從A點(diǎn)射出），具有初始彈性勢(shì)能瓦=2.5J,某次彈射系統(tǒng)將尺寸略小于管道

內(nèi)徑的帶正電的滑塊彈出，沖上直軌道AB,直軌道A8上鋪有特殊材料，使滑塊與軌道AB

間的動(dòng)摩擦因數(shù)〃大小可調(diào)?；瑝K進(jìn)入光滑圓軌道后，最后能在E點(diǎn)與彈性擋板相互作用后

以等速率彈回。已知滑塊的質(zhì)量為m=0.1kg,帶電量為q=+8.0xl0-9c,B點(diǎn)的高度九=

1.8m,整個(gè)過(guò)程中滑塊可視為質(zhì)點(diǎn)，所帶電量保持不變，sin37°=0.6,cos37。=0.8。

（1）若調(diào)節(jié)AB間的特殊材料，使其變?yōu)楣饣?，求滑塊在最高點(diǎn)C點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的作用力;

（2）現(xiàn)調(diào)節(jié)AB間的動(dòng)摩擦因數(shù)四，求滑塊首次到達(dá)E點(diǎn)時(shí)的速率加與“之間的關(guān)系式；

（3）若滑塊與彈性擋板相碰后最終能靜止在軌道A8的中點(diǎn)，求動(dòng)摩擦因數(shù)

【答案】（1）11N,方向豎直向上；（2）n=,64-48〃（且〃.）；（3）”取彳卷|,捺這4

個(gè)值

【詳解】（1）由幾何關(guān)系得

h

I=.八=3m

sin0

由4點(diǎn)到C點(diǎn)的動(dòng)能定理

1

2

EP+Eql—mgh—mgR（l—cos0）=-mvc

在C點(diǎn)根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律

v2

F-^g=—c—

NmmK

解得

FN=UN

牛頓第三定律

FN'=FN=UN

方向豎直向上

（2）由A點(diǎn)到C點(diǎn)的動(dòng)能定理

mv2

EP+Eql-mgh+mgR（l—cos。）—卬ngcos。-I=^e-0

解得

vE=J64—48〃（m/s）

考慮到滑塊需先過(guò)C點(diǎn)

EP+Eql—mgh—mgRQL-cosff）—/imgcosff-I>0

所以

5

^-4

所以

試卷第16頁(yè)，共21頁(yè)

vE—,64—48〃(且〃<：)

(3)滑塊經(jīng)多次碰撞，最終在軌道48中點(diǎn)速度減為0,由動(dòng)能定理可得

Ep+Eq；-mgg—^mgcosd?^|/+nl)=0

其中"=0,1,2,3...

解得

7

“=3(2.+3)

其中n=Ot1r2,3...

要讓滑塊在中點(diǎn)能停住

Eq—mgsind<^mgcosO

所以

1

>

-4-

因此，只有〃=0,1,2,3時(shí)滿足條件

所以動(dòng)摩擦因數(shù)〃只能取g,高p5這4個(gè)值

15.（15分）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%0y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)量為加、

電荷量為q（q>0）、初速度為零的粒子，不計(jì)重力及粒子間的相互作用，圖中物理量均為已

知量。求：

（1）t=0時(shí)刻釋放的粒子，在￡=等時(shí)刻的位置坐標(biāo)；

qBo

（2）在0?等時(shí)間內(nèi)，靜電力對(duì)t=0時(shí)刻釋放的粒子所做的功；

qB°

（3）在M（甯，需）點(diǎn)放置一粒接收器，在0~舞時(shí)間內(nèi)什么時(shí)刻釋放的粒子在電場(chǎng)

存在期間被捕獲。

yk

->

oX

圖i圖2

【答案】⑴（管甯）;⑵甯;⑶葭饋

【詳解】（1）在0?啰時(shí)間內(nèi)，電場(chǎng)強(qiáng)度為Eo,帶電粒子在電場(chǎng)中加速度，根據(jù)動(dòng)量定理可

QBo

知

nm

qE（）?菽-=mv1

解得粒子在就時(shí)刻的速度大小為

嗚

V1

方向豎直向上，粒子豎直向上運(yùn)動(dòng)的距離

2

17tmnEQm

乃=清.福=為4

在警?等時(shí)間內(nèi)，根據(jù)粒子在磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的周期7=等可知粒子偏轉(zhuǎn)180°,速度反向，根

qB°qB°qB

2

據(jù)quB=可知粒子水平向右運(yùn)動(dòng)的距離為

mvx2nEQm

…2=2代=7既~

試卷第18頁(yè)，共21頁(yè)

所以粒子在t=等時(shí)刻粒子的位置坐標(biāo)為。2,%），即（審，苧翟）；

q%qb。zq%

（2）在粵?等時(shí)間內(nèi)，電場(chǎng)強(qiáng)度為2E。，粒子受到的電場(chǎng)力豎直向上，在豎直方向

qBoqBo

nm

q?2E?——=mv+

oqB。2

解得翳時(shí)刻粒子的速度

嗚

"2=既

方向豎直向上，粒子在豎直方向上運(yùn)動(dòng)的距離為

一巧+v2Tim

為0

2qB0

在翳?翳時(shí)間內(nèi)，粒子在水平方向運(yùn)動(dòng)的距離為

mv2nEm

2=o

XA=27k=2—―-—――

qB。qB。

此時(shí)粒子速度方向向下，大小為藝，在等?等時(shí)間內(nèi)，電場(chǎng)強(qiáng)度為3&）,豎直方向

qBoqBou

nm

q-3E?—-=mv+mv

0qB。32

解得粒子在翳時(shí)刻的速度

2nE0

%石

粒子在豎直方向運(yùn)動(dòng)的距離

2

f2+V3TimnE0m

，5=-y—qB0—2qB^

27r2以m

W=qE0-y1+q-2E0-y3+q-3E0-y5=4qE0-=—彥一

電場(chǎng)力做正功;

⑶若粒子在磁場(chǎng)中加速兩個(gè)半圓恰好能夠到達(dá)M點(diǎn)，則釋放的位置一定在。嗡時(shí)間內(nèi),

粒子加速度時(shí)間為G，在豎直方向上

/

qE0?=mv1

1

y/=2vir，ti

在寫?等時(shí)間內(nèi)粒子在水平方