2023年高考山東卷物理真題（解析版）

2023年全省普通高中學(xué)業(yè)水平等級考試

物理

注意事項(xiàng)：

1.答卷前，考生務(wù)必將自己的姓名、考生號(hào)等填寫在答題卡和試卷指定位置。

2.回答選擇題時(shí)，選出每小題答案后，用鉛筆把答題卡上對應(yīng)題目的答案標(biāo)號(hào)涂黑。如需

改動(dòng)，用橡皮擦干凈后，再選涂其他答案標(biāo)號(hào)?；卮鸱沁x擇題時(shí)，將答案寫在答題卡上寫在

本試卷上無效。

3.考試結(jié)束后、將本試卷和答題卡一并交回。

一、單項(xiàng)選擇題：本題共8小題，每小題3分，共24分。每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要

求。

1.“夢天號(hào)”實(shí)驗(yàn)艙攜帶世界首套可相互比對的冷原子鐘組發(fā)射升空，對提升我國導(dǎo)航定位、深空探測等

技術(shù)具有重要意義。如圖所示為某原子鐘工作的四能級體系，原子吸收頻率為%的光子從基態(tài)能級I躍遷

至激發(fā)態(tài)能級H,然后自發(fā)輻射出頻率為吟的光子，躍遷到鐘躍遷的上能級2,并在一定條件下可躍遷到

鐘躍遷的下能級1,實(shí)現(xiàn)受激輻射，發(fā)出鐘激光，最后輻射出頻率為％的光子回到基態(tài)。該原子鐘產(chǎn)生的

C匕）一匕+%D.Vo-V,-V3

【答案】D

【解析】

【詳解】原子吸收頻率為乙光子從基態(tài)能級I躍遷至激發(fā)態(tài)能級II時(shí)有

，一耳=牝

且從激發(fā)態(tài)能級II向下躍遷到基態(tài)I的過程有

En一%=hv]+hv2+hv3

聯(lián)立解得

%=%一匕一%

故選D。

2.餐廳暖盤車的儲(chǔ)盤裝置示意圖如圖所示，三根完全相同的彈簧等間距豎直懸掛在水平固定圓環(huán)上，下端

連接托盤。托盤上疊放若干相同的盤子，取走一個(gè)盤子，穩(wěn)定后余下的正好升高補(bǔ)平。已知單個(gè)盤子的質(zhì)

量為300g,相鄰兩盤間距1.0cm,重力加速度大小取10m/s2。彈簧始終在彈性限度內(nèi)，每根彈簧的勁度系

B.lOON/mC.200N/mD.300N/m

【答案】B

【解析】

【詳解】由題知，取走一個(gè)盤子，穩(wěn)定后余下的正好升高補(bǔ)平，則說明一個(gè)盤子的重力可以使彈簧形變相

鄰兩盤間距，則有

mg=3-kx

解得

k=100N/m

故選B。

3.牛頓認(rèn)為物體落地是由于地球?qū)ξ矬w的吸引，這種吸引力可能與天體間（如地球與月球）的引力具有相

同的性質(zhì)、且都滿足尸區(qū)尸。已知地月之間的距離「大約是地球半徑的60倍，地球表面的重力加速度

為g，根據(jù)牛頓的猜想，月球繞地球公轉(zhuǎn)的周期為（）

B.30端D.120兀產(chǎn)

A3。喘C.120無-

【答案】C

【解析】

【詳解】設(shè)地球半徑為R，由題知，地球表面的重力加速度為g,則有

R2

月球繞地球公轉(zhuǎn)有

4n-

加月下丁

r=60R

聯(lián)立有

T=120兀

故選C。

4.《天工開物》中記載了古人借助水力使用高轉(zhuǎn)筒車往稻田里引水的場景.引水過程簡化如下：兩個(gè)半徑

均為R的水輪，以角速度。勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。水筒在筒車上均勻排布，單位長度上有〃個(gè)，與水輪間無相對滑

動(dòng)。每個(gè)水筒離開水面時(shí)裝有質(zhì)量為〃?的水，其中的60%被輸送到高出水面H處灌入稻田。當(dāng)?shù)氐闹亓?/p>

加速度為g，則筒車對灌入稻田的水做功的功率為（）

2nmeco~RH?3nmgcoRH3mngarRH八

AA------2---------B.---------------C.------2----------D.nmgmRII

【答案】B

【解析】

【詳解】由題知，水筒在筒車上均勻排布，單位長度上有〃個(gè)，且每個(gè)水筒離開水面時(shí)裝有質(zhì)量為，"的

水、其中的60%被輸送到高出水面H處灌入稻田，則水輪轉(zhuǎn)一圈灌入農(nóng)田的水的總質(zhì)量為

m總=2nRnmx60%=1.2nRnm

則水輪轉(zhuǎn)一圈灌入稻田的水克服重力做的功

W=1

則筒車對灌入稻田水做功的功率為

T

（o

聯(lián)立有

3nmgcoRH

r二------------------------

5

故選Bo

5.如圖所示為一種干涉熱膨脹儀原理圖。G為標(biāo)準(zhǔn)石英環(huán)，C為待測柱形樣品，C的上表面與上方標(biāo)準(zhǔn)平

面石英板之間存在劈形空氣層。用單色平行光垂直照射上方石英板，會(huì)形成干涉條紋。已知C的膨脹系數(shù)

A.劈形空氣層的厚度變大，條紋向左移動(dòng)B.劈形空氣層的厚度變小，條紋向左移動(dòng)

C.劈形空氣層的厚度變大，條紋向右移動(dòng)D.劈形空氣層的厚度變小，條紋向右移動(dòng)

【答案】A

【解析】

【詳解】由題知，C的膨脹系數(shù)小于G的膨脹系數(shù)，當(dāng)溫度升高時(shí)，G增長的高度大于C增長的高度，則

劈形空氣層的厚度變大，且同一厚度的空氣膜向劈尖移動(dòng)，則條紋向左移動(dòng)。

故選A。

6.如圖所示，電動(dòng)公交車做勻減速直線運(yùn)動(dòng)進(jìn)站，連續(xù)經(jīng)過R、S、T三點(diǎn)，已知ST間的距離是HS的兩

倍，RS段的平均速度是10m/s,ST段的平均速度是5m/s,則公交車經(jīng)過T點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度為（）

RST

A.3m/sB.2m/sC.Im/sD.0.5m/s

【答案】c

【解析】

【詳解】由題知，電動(dòng)公交車做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，且設(shè)RS間的距離為X,則根據(jù)題意有

2x_vs+vT

VRSVST

4一2

聯(lián)立解得

t2-4/1,VT-V/?—10

再根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)速度與時(shí)間的關(guān)系有

VT=VR—a'5t\

at\=2m/s

其中還有

解得

VR-llm/s

聯(lián)立解得

VT=1m/s

故選C。

7.某節(jié)能儲(chǔ)能輸電網(wǎng)絡(luò)如圖所示，發(fā)電機(jī)的輸出電壓Ui=250V,輸出功率500kW。降壓變壓器的匝數(shù)比

M3：“4=50：1,輸電線總電阻R=62.5。。其余線路電阻不計(jì)，用戶端電壓U4=220V,功率88kW,所有

變壓器均為理想變壓器。下列說法正確的是（）

A.發(fā)電機(jī)的輸出電流為368AB.輸電線上損失的功率為4.8kW

C.輸送給儲(chǔ)能站的功率為408kWD,升壓變壓器的匝數(shù)比/2=1：44

【答案】C

【解析】

【詳解】A.由題知，發(fā)電機(jī)的輸出電壓Ui=250V,輸出功率500kW,則有

P

L=—=2X103A

5

A錯(cuò)誤；

BD.由題知，用戶端電壓a=220V,功率88kW,則有

u3__￡L_&

U4I3n4

P'=U4I4

聯(lián)立解得

/4=400A,/3=8A,U3=11000V

則輸電線上損失的功率為

p損=&/?=4kW

且

Uz=U3+/3R=11500V

U.n,

再根據(jù)h=」，解得

U2的

5.=±

n246

BD錯(cuò)誤；

C.根據(jù)理想變壓器無功率損失有

P=S/3+尸肺

代入數(shù)據(jù)有

p韜=408kW

C正確。

故選C。

8.質(zhì)量為M的玩具動(dòng)力小車在水平面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，牽引力尸和受到的阻力/均為恒力，如圖所示，小車用一

根不可伸長的輕繩拉著質(zhì)量為m的物體由靜止開始運(yùn)動(dòng)。當(dāng)小車拖動(dòng)物體行駛的位移為$時(shí)，小車達(dá)到額

定功率，輕繩從物體上脫落。物體繼續(xù)滑行一段時(shí)間后停下，其總位移為S2。物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)

不變，不計(jì)空氣阻力。小車的額定功率尸。為()

m,M

―................

//ZZZZ/ZZZ///ZZZ/ZZ/Z/Z//ZZZZZZ

Ap尸(DG-sJSiB]2」(一―年⑸一SJE

V(M+m)S-mS

"\(M+m)S2-MS,2x

22

r/2F(F-/)(S2-S,)S2nl2F(F-f)(S2-Sl)S2

(A/+—MS](M+m)S2+mSl

【答案】A

【解析】

【詳解】設(shè)物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為〃，當(dāng)小車拖動(dòng)物體行駛的位移為S的過程中有

聲二2asi

Po=Fv

輕繩從物體上脫落后

所隔

盧二2〃2(S2—S1)

聯(lián)立有

2尸(E_/)(S2_SJS]

(M+m)S2-MS}

故選Ao

二、多項(xiàng)選擇題：本題共4小題，每小題4分，共16分。每小題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，

全部選對得4分，選對但不全的得2分，有選錯(cuò)的得0分。

9.一定質(zhì)量的理想氣體，初始溫度為300K,壓強(qiáng)為lxl()5pa。經(jīng)等容過程，該氣體吸收400J的熱量后

溫度上升1()()K：若經(jīng)等壓過程，需要吸收600J的熱量才能使氣體溫度上升100K。下列說法正確的是

()

A.初始狀態(tài)下，氣體的體積為6LB.等壓過程中，氣體對外做功400J

C.等壓過程中，氣體體積增加了原體積的D.兩個(gè)過程中，氣體的內(nèi)能增加量都為400J

【答案】AD

【解析】

【詳解】C.令理想氣體的初始狀態(tài)的壓強(qiáng)，體積和溫度分別為

p=p°，K=%,7；=300K

等容過程為狀態(tài)二

%=?,%=■=%,(=400K

等壓過程為狀態(tài)三

P3=Po，%=?，n=4OOK

由理想氣體狀態(tài)方程可得

P1X_。2匕_，3匕

不一了一了

解得

4,4

〃2=5〃o，X=]%

體積增加了原來的」，C錯(cuò)誤；

3

D.等容過程中氣體做功為零，由熱力學(xué)第一定律

△U=W+Q=4()()J

兩個(gè)過程的初末溫度相同即內(nèi)能變化相同，因此內(nèi)能增加都為400J,D正確；

AB.等壓過程內(nèi)能增加了400J,吸收熱量為600J,由熱力學(xué)第一定律可知?dú)怏w對外做功為200J，即做功

的大小為

W=P°臣f[=200J

解得

匕=6L

A正確B錯(cuò)誤；

故選AD。

10.如圖所示，沿水平方向做簡諧振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)，依次通過相距L的A、B兩點(diǎn)。已知質(zhì)點(diǎn)在A點(diǎn)的位移大

小為振幅的一半，B點(diǎn)位移大小是A點(diǎn)的石倍，質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí)，，時(shí)刻第二次經(jīng)過B點(diǎn)，該振

動(dòng)的振幅和周期可能是()

力-B

----------?---------.

2L2L*2L122L12

A.-7=—,n3zB.-j=—,4/C.-7=—,——tD.-r=—,——t

V3-1V3-1V3+15V3+17

【答案】BC

【解析】

【詳解】AB.當(dāng)AB兩點(diǎn)在平衡位置的同側(cè)時(shí)有

1...6...

—=Asin(pa,——A=Asm(ph

可得

乃乃一生2萬

%或者乃行

2萬

因此可知第二次經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)處=飛-，

271

—71------

3―=/

2萬

解得

T=4t

此時(shí)位移關(guān)系為

6A1一

—A—A=L

22

解得

2L

1-V3-1

故A錯(cuò)誤，B正確；

CD.當(dāng)AB兩點(diǎn)在平衡位置兩側(cè)時(shí)有

-A=Asin(p“弓A=Asin(ph

解得

S777T27r

心=一不或者％=（由圖中運(yùn)動(dòng)方向舍去），或者%=一￡

633

當(dāng)?shù)诙谓?jīng)過B點(diǎn)時(shí)必=會(huì)，則

------=r

2萬

解得

5

此時(shí)位移關(guān)系為

正"』

22

解得

2L

A

A/3+1

C正確D錯(cuò)誤;

故選BC?

H.如圖所示，正六棱柱上下底面的中心為。和O',A、。兩點(diǎn)分別固定等量異號(hào)的點(diǎn)電荷，下列說法正

A.F'點(diǎn)與C'點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小相等

B.3'點(diǎn)與￡點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向相同

c.A'點(diǎn)與F'點(diǎn)的電勢差小于O'點(diǎn)與點(diǎn)的電勢差

D.將試探電荷+4由F點(diǎn)沿直線移動(dòng)到。點(diǎn)，其電勢能先增大后減小

【答案】ACD

【解析】

【詳解】D.將六棱柱的上表面拿出

由幾何條件可知正電荷在。F中點(diǎn)K的場強(qiáng)方向垂直O(jiān)F,則K點(diǎn)的合場強(qiáng)與。尸的夾角為銳角，在F點(diǎn)、

的場強(qiáng)和OF的夾角為鈍角，因此將正電荷從F移到。點(diǎn)過程中電場力先做負(fù)功后做正功，電勢能先增大

后減小，D正確；

C.由等量異種電荷的電勢分布可知

9.=9>0，/爐=一/<0，90=0，（PF>°

因此

(pA-(pF=<p-<PF<<pd-<PD=<p

C正確；

AB.由等量異種電荷的對稱性可知F'和C電場強(qiáng)度大小相等，？和￡'電場強(qiáng)度方向不同，A正確B錯(cuò)

誤；

故選ACD。

12.足夠長U形導(dǎo)軌平置在光滑水平絕緣桌面上，寬為1m，電阻不計(jì)。質(zhì)量為1kg、長為1m、電阻為

的導(dǎo)體棒MN放置在導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌形成矩形回路并始終接觸良好，I和II區(qū)域內(nèi)分別存在豎直方向的

勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為g和其中用=2T,方向向下。用不可伸長的輕繩跨過固定輕滑輪將導(dǎo)

軌C￡＞段中點(diǎn)與質(zhì)量為0.1kg的重物相連，繩與CO垂直且平行于桌面。如圖所示，某時(shí)刻MMCD同時(shí)

分別進(jìn)入磁場區(qū)域I和II并做勻速直線運(yùn)動(dòng)，MN、C。與磁場邊界平行。MN的速度匕=2m/s,CD的速

度為匕且3＞匕，MN和導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2。重力加速度大小取lOm/s),下列說法正確的是

A.當(dāng)?shù)姆较蛳蛏螧.當(dāng)?shù)姆较蛳蛳翪.v2=5m/sD.v2=3m/s

【答案】BD

【解析】

【詳解】AB.導(dǎo)軌的速度彩＞4,因此對導(dǎo)體棒受力分析可知導(dǎo)體棒受到向右的摩擦力以及向左的安培

力，摩擦力大小為

f=Mg=2N

導(dǎo)體棒的安培力大小為

6=/=2N

由左手定則可知導(dǎo)體棒的電流方向?yàn)镹fMfOfCfN,導(dǎo)體框受到向左的摩擦力，向右的拉力和

向右的安培力，安培力大小為

K=/_恤g=lN

由左手定則可知B2的方向?yàn)榇怪敝泵嫦蚶?，A錯(cuò)誤B正確；

CD.對導(dǎo)體棒分析

R=BJL

對導(dǎo)體框分析

F2=BJL

電路中的電流為

_B.LVj-BLV

1—22

r

聯(lián)立解得

v2=3m/s

C錯(cuò)誤D正確；

故選BD。

三、非選擇題：本題共6小題，共60分。

13.利用圖甲所示實(shí)驗(yàn)裝置可探究等溫條件下氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系。將帶有刻度的注射器豎直固定在鐵

架臺(tái)上，注射器內(nèi)封閉一定質(zhì)量的空氣，下端通過塑料管與壓強(qiáng)傳感器相連?；钊隙斯潭ㄒ煌斜P，托盤

中放入祛碼，待氣體狀態(tài)穩(wěn)定后，記錄氣體壓強(qiáng)〃和體積V(等于注射器示數(shù)％與塑料管容積AV之

和)，逐次增加祛碼質(zhì)量，采集多組數(shù)據(jù)并作出擬合曲線如圖乙所示。

八p/(xl0，pa)

220

TTT吩一7十!■十TT十卜.

/

十卜"/

200

-T十卜十十卜-i-H：-：-

香

”+I十｝十：一十|"十七

-1--T-r-"TTI-'-r-T-r-rn-

180

TYd十--J-fTT44-J-4-/-4-P-N-

—-5T-

160>*

十“卜

T”-}"十一T-l■十十

X

140,?,?1'1'

/十+-

.十日_卜/十卜-:十斗十!吩一

7十十卜“-H：--十卜-H-

120

X士中二

-1--r-?Tr-r,-r-r1-1--r1-7-r---1-1-r-r-m-

--J-；-!--：-

60708090100],,

-(xlO-3mL')

圖甲圖乙

回答以下問題：

(1)在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi),圖乙中的擬合曲線為一條過原點(diǎn)的直線，說明在等溫情況下，一定質(zhì)量的

氣體?

A.P與V成正比B.P與上成正比

(2)若氣體被壓縮到V=l().()mL,由圖乙可讀出封閉氣體壓強(qiáng)為Pa(保留3位有效數(shù)

字)。

（3）某組同學(xué)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，一同學(xué)在記錄數(shù)據(jù)時(shí)漏掉了△V,則在計(jì)算pV乘積時(shí)，他的計(jì)算結(jié)果與同組

正確記錄數(shù)據(jù)同學(xué)的計(jì)算結(jié)果之差的絕對值會(huì)隨。的增大而（填“增大”或“減小”）o

【答案】①.B②.204x1（）3③.增大

【解析】

【詳解】（1）[1]在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，圖乙中的擬合曲線為一條過原點(diǎn)的直線，說明在等溫情況下，一

定質(zhì)量的氣體，P與1成正比。

故選Bo

（2）[2]若氣體被壓縮到V=10.0mL,則有

-=-mL7'=100x10-3mL-'

V10.0

由圖乙可讀出封閉氣體壓強(qiáng)為

p=204xl03Pa

（3）[3]某組同學(xué)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，一同學(xué)在記錄數(shù)據(jù)時(shí)漏掉了AV,則在計(jì)算pV乘積時(shí)，根據(jù)

p(Va+^V)-pVa=p^V

可知他的計(jì)算結(jié)果與同組正確記錄數(shù)據(jù)同學(xué)的計(jì)算結(jié)果之差的絕對值會(huì)隨〃的增大而增大。

14.電容儲(chǔ)能已經(jīng)在電動(dòng)汽車，風(fēng)、光發(fā)電、脈沖電源等方面得到廣泛應(yīng)用.某同學(xué)設(shè)計(jì)圖甲所示電路,

探究不同電壓下電容器的充、放電過程，器材如下：

電容器c（額定電壓iov,電容標(biāo)識(shí)不清）;

電源E（電動(dòng)勢12V,內(nèi)阻不計(jì)）;

電阻箱R1（阻值0?99999.90）；

滑動(dòng)變阻器&（最大阻值20Q,額定電流2A）；

電壓表V（量程15V,內(nèi)阻很大）;

發(fā)光二極管D：D2,開關(guān)S「S2,電流傳感器，計(jì)算機(jī)，導(dǎo)線若干。

（1）按照圖甲連接電路，閉合開關(guān)S「若要升高電容器充電電壓，滑動(dòng)變阻器滑片應(yīng)向端滑

動(dòng)（填"a”或"b”）。

（2）調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片位置，電壓表表盤如圖乙所示，示數(shù)為V（保留1位小數(shù)）。

（3）繼續(xù)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片位置，電壓表示數(shù)為8.0V時(shí)，開關(guān)S2擲向1,得到電容器充電過程的

/-r圖像，如圖丙所示。借鑒“用油膜法估測油酸分子的大小''實(shí)驗(yàn)中估算油膜面積的方法，根據(jù)圖像可估

算出充電結(jié)束后，電容器存儲(chǔ)的電荷量為C（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）。

（4）本電路中所使用電容器的電容約為F（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）。

（5）電容器充電后，將開關(guān)52擲向2,發(fā)光二極管（填“DJ或"D2”）閃光。

【答案】①b

6.5（3）.3.5x10-3④.4.4xlC）-4⑤.D,

【解析】

【詳解】（1）[1]滑動(dòng)變阻器分壓式接法，故向b端滑動(dòng)充電電壓升高；

（2）⑵量程15V,每個(gè)小格0.5V,（估讀，故6.5V；

（3）[3]/圖像所圍的面積，等于電容器存儲(chǔ)的電荷量，35個(gè)小格，故電容器存儲(chǔ)的電荷量為3.5x10-3

C；

（4）[4J由電容的定義式C噂得：C^^xlO^C；

（5）⑸開關(guān)S2擲向2,電容器放電，故D1閃光。

15.電磁炮滅火消防車（圖甲）采用電磁彈射技術(shù)投射滅火彈進(jìn)入高層建筑快速滅火。電容器儲(chǔ)存的能量

通過電磁感應(yīng)轉(zhuǎn)化成滅火彈的動(dòng)能，設(shè)置儲(chǔ)能電容器的工作電壓可獲得所需的滅火彈出膛速度。如圖乙所

示，若電磁炮正對高樓，與高樓之間的水平距離L=60m,滅火彈出膛速度1=50m/s,方向與水平面

夾角，=53°,不計(jì)炮口離地面高度及空氣阻力，取重力加速度大小g=10m/s2,sin53°=0.8?

（1）求滅火彈擊中高樓位置距地面的高度”；

（2）已知電容器儲(chǔ)存的電能七=3。。2,轉(zhuǎn)化為滅火彈動(dòng)能的效率〃=15%,滅火彈的質(zhì)量為3kg,電

容C=2.5xl01F,電容器工作電壓U應(yīng)設(shè)置為多少？

乙

【答案】（1）60m；（2）t/=1000V2V

【解析】

【詳解】（1）滅火彈做斜向上拋運(yùn)動(dòng)，則水平方向上有

L=%cos0-1

豎直方向上有

1,

H=vos\nOt-^gt~

代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得

”=60m

（2）根據(jù)題意可知

1,

2

Ek=t]E=\50/ox-CU

又因?yàn)?/p>

聯(lián)立可得

。=1000回

16.一種反射式光纖位移傳感器可以實(shí)現(xiàn)微小位移測量，其部分原理簡化如圖所示。兩光纖可等效為圓柱

狀玻璃絲M、N,相距為d,直徑均為2a,折射率為〃（〃＜起）。M、N下端橫截面平齊且與被測物體

表面平行。激光在M內(nèi)多次全反射后從下端面射向被測物體，經(jīng)被測物體表面鏡面反射至N下端面，N

下端面被照亮的面積與玻璃絲下端面到被測物體距離有關(guān)。

（1）從M下端面出射的光與豎直方向的最大偏角為6,求。的正弦值；

（2）被測物體自上而下微小移動(dòng)，使N下端面從剛能接收反射激光到恰好全部被照亮，求玻璃絲下端面

到被測物體距離〃的相應(yīng)范圍（只考慮在被測物體表面反射一次的光線）。

I答案】⑴⑵層

【解析】

【詳解】（1）由題意可知當(dāng)光在兩側(cè)剛好發(fā)生全反射時(shí)從MF端面出射的光與豎直方向夾角最大，設(shè)光在

M下端與豎直方向的偏角為a,此時(shí)

可得

又因?yàn)?/p>

sina

所以

sin(9=〃sina=J7？-1

（2）根據(jù)題意要使N下端面從剛能接收反射激光到恰好全部被照亮，光路圖如圖所示

祓測物體表面

則玻璃絲下端面到被測物體距離b的相應(yīng)范圍應(yīng)該為

4<b<b2

當(dāng)距離最近時(shí)有

tan0=—

當(dāng)距離最遠(yuǎn)時(shí)有

d+2a

tan0=―--

b2

根據(jù)（1）可知

_A/H2-1

tanA0——.r

A/2^7

聯(lián)立可得

r,md\l?-rr

.d+2。I2—rT

所以滿足條件的范圍為

dl2-n2,d+2al2-n2

17.如圖所示，在OWxW2d,（）Wy?2d的區(qū)域中，存在沿y軸正方向、場強(qiáng)大小為E的勻強(qiáng)電場，電

場的周圍分布著垂直紙面向外的恒定勻強(qiáng)磁場。一個(gè)質(zhì)量為機(jī)，電量為q的帶正電粒子從。尸中點(diǎn)A進(jìn)入

電場（不計(jì)粒子重力）。

(1)若粒子初速度為零，粒子從上邊界垂直QN第二次離開電場后，垂直NP再次進(jìn)入電場，求磁場的磁

感應(yīng)強(qiáng)度8的大??；

(2)若改變電場強(qiáng)度大小，粒子以一定的初速度從A點(diǎn)沿y軸正方向第一次進(jìn)入電場、離開電場后從P

點(diǎn)第二次進(jìn)入電場，在電場的作用下從。點(diǎn)離開。

(i)求改變后電場強(qiáng)度E'的大小和粒子的初速度?；

(ii)通過計(jì)算判斷粒子能否從P點(diǎn)第三次進(jìn)入電場.

y

Q——:N

E

X

【答案】(1)6=6E'=36E(ii)不會(huì)

【解析】

【詳解】(1)由題意粒子在電場中做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)動(dòng)能定理有

qE-2d=^mv2

粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，有

V2

qvB-m—

R

粒子從上邊界垂直QN第二次離開電場后，垂直NP再次進(jìn)入電場，軌跡如圖

R4

聯(lián)立可得

mE

6=6

qd

(2)(i)由題意可知，做出粒子在電場和磁場中運(yùn)動(dòng)軌跡如圖

6=(2d—力

解得

R.=-d

12

所以有

6=53，。=37

洛倫茲力提供向心力

2

q%B八=m—v,

R,

帶電粒子從A點(diǎn)開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)動(dòng)能定理有

qE?2d=；mv^-；mv1

再一次進(jìn)入電場后做類似斜拋運(yùn)動(dòng)，沿x方向有

2d=Wcosa-t

沿y方向上有

=v,sina-z+—ar

12

其中根據(jù)牛頓第二定律有

qE'=tna

聯(lián)立以上各式解得

I15產(chǎn)

Vm

(ii)粒子從P到。根據(jù)動(dòng)能定理有

可得從。射出時(shí)的速度為

此時(shí)粒子在磁場中的半徑

-qB2

根據(jù)其幾何關(guān)系可知對應(yīng)的圓心坐標(biāo)為

5,一

x=-d,y-^d

2

而圓心與P的距離為

故不會(huì)再從P點(diǎn)進(jìn)入電場。

18.如圖所示，物塊A和木板B置于水平地面上，固定光滑弧形軌道末端與B的上表面所在平面相切，豎

直擋板P固定在地面上。作用在A上的水平外力，使A與B以相同速度%向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)。當(dāng)B的

左端經(jīng)過軌道末端時(shí)，從弧形軌道某處無初速度下滑的滑塊C恰好到達(dá)最低點(diǎn)，并以水平速度V滑上B的

上表面，同時(shí)撤掉外力，此時(shí)B右端與P板的距離為s。已知%=lm/s,v=4m/s,mA==1kg,

/"B=2kg,A與地面間無摩擦，B與地面間動(dòng)摩擦因數(shù)必=0.1,C與B間動(dòng)摩擦因數(shù)〃2=0.5,B足夠

長，使得C不會(huì)從B上滑下。B與P、A的碰撞均為彈性碰撞，不計(jì)碰撞時(shí)間，取重力加速度大小

g=10m/s2?

(1)求C下滑的高度H；

(2)與P碰撞前，若B與C能達(dá)到共速，且A、B未發(fā)生碰撞，求s的范圍；

(3)若s=0.48m,求B與P碰撞前，摩擦力對C做的功W；

(4)若s=o.48m,自C滑上B開始至A、B、C三個(gè)物體都達(dá)到平衡狀態(tài)，求這三個(gè)物體總動(dòng)量的變化

量”的大小。

C

―>vo

【答案】(1)H=0.8m；(2)0.625m<5<1.707m；(3)-6J；(4)9.02kgm/s

【解析】

【詳解】（1）由題意可知滑塊C靜止滑下過程根據(jù)動(dòng)能定理有

2

mcgH=^mcv

代入數(shù)據(jù)解得

H=0.8m

（2）滑塊C剛滑上B時(shí)可知C受到水平向左的摩擦力，為

fi=%收8

木板B受到C的摩擦力水平向右，為

fi=%〃kg

B受到地面的摩擦力水平向左，為

工=4（性+%）g

所以滑塊C加速度為

2

ac="""eg=42g=5m/s

mc

木板B的加速度為

=lm/s2

設(shè)經(jīng)過時(shí)間h,B和C共速，有

4-5xr,=1+1xr.

代入數(shù)據(jù)解得

t、-0.5s

木板B的位移

2

SB1=1x0.5+1xlx0.5=0.625m

共同的速度

v共I=1+1x0.5m/s=1.5m/s

此后B和C共同減速，加速度大小為

,=叢生①=1府

+mc

設(shè)再經(jīng)過f2時(shí)間,物塊A恰好祖上模板B,有

0.625+^1.5r2-|xlx/2=1X(0.5+/2)

整理得

g-r2-0.25=0

解得

1+5/21—5/2r仝土、

t=-------S，3=-----S(舍去)

7222

此時(shí)B的位移

Sjp=0.625+f1.5/2-/x1x

=lx(O.5+r2)=l+^-?1.707m

共同的速度

丫共2=u共I-QBCx與=L5-1m/s

J+f21-J--m--/--s-

綜上可知滿足條件的s范圍為

0.625m<5