精品解析：北京市怀柔区第一中学2023-2024学年高二下学期4月期中物理试题

2022--2023怀柔一中期中考试 一、单选题（每题3分，共48分） 1. 关于简谐运动，下列说法正确的是（　　） A. 简谐运动是最基本的振动 B. 所有的振动都可以看作简谐运动 C. 简谐运动一定是水平方向的运动 D. 物体做简谐运动时一定可以得到正弦曲线形的轨迹线 2. 如图所示，弹簧振子在A、B之间做简谐运动．以平衡位置O为原点，建立Ox轴．向右为x轴的正方向．若振子位于B点时开始计时，则其振动图像为（ ） A. B. C. D. 3. 质量为2kg的物体，当它的运动状态发生变化时，以下分析正确的（　　） A. 速度由3m/s增大为9m/s，它的动量增大为原来的9倍 B. 速度由3m/s增大为6m/s，它的动能增大为原来的4倍 C. 速度由向东的3m/s变为向西的3m/s，它的动量变化量为0 D. 速度由向东的3m/s变为向西的3m/s，它的动能变化量为18J 4. 如图，一物体静止在水平地面上，受到与水平方向成θ角的恒定拉力F作用时间t，物体仍保持静止。以下看法正确的（　　） A. 物体的动量变化量为Ft B. 物体所受合力的冲量大小为0 C. 物体所受摩擦力的冲量大小为Ftsinθ D. 物体所受拉力F的冲量大小是 Ftcosθ ，方向水平向右 5. 一质量为1kg的质点静止于光滑水平面上，从时刻开始，受到水平外力F作用，如图所示。下列判断正确的是（　　） A. 第1s末的速度为1.5m/s B. 第1s内F的冲量为 C. 前2s内F的冲量为 D. 第2s末的动量为 6. 质量为m1和m2的两个物体在光滑的水平面上正碰，碰撞时间不计，其位移—时间图像如图所示，若m1＝1kg。以下说法正确的（　　） A. m2等于1kg B. m1在碰撞过程中的动量变化量Δp1=-2kg·m/s C. m2在碰撞后动能增加了6J D. 两个物体的碰撞是非弹性碰撞 7. 如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，原、副线圈两端的电压分别为U1、U2，通过原、副线圈中的电流分别为I1、I2。若保持n1、n2和U1不变，且闭合开关S后两灯泡均能发光，则下列说法中正确的是（　　） A. B. C. 开关S由闭合变为断开，U2将变大 D. 不论开关S闭合或断开，始终都不符合U1I1=U2I2的关系 8. 下列选项中属于电磁感应现象的是（　　） A. 通电导体周围产生磁场 B. 磁场对通电导体发生作用 C. 电荷在磁场中定向移动形成电流 D. 闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，在电路中产生电流的现象 9. 关于电磁感应，下述说法中正确的是（　　） A. 穿过线圈的磁通量越大,感应电动势越大 B. 穿过线圈的磁通量为零,感应电动势不一定为零 C. 穿过线圈的磁通量的变化越大,感应电动势越大 D. 穿过线圈的磁通量变化越快,感应电动势越大 10. 如图所示的情况中，金属导体中产生的感应电动势不是Blv的是（　　） A. B. C. D. 11. 如图所示，在通有电流I的长直导线附近有一个矩形线圈ABCD，线圈与导线始终在同一个平面内。线圈在导线的一侧，其中产生了A→B→C→D→A方向的电流。已知距离载流直导线较近的位置磁场较强，下列说法正确的（　　） A. 线圈向左平动 B 线圈向右平动 C. 线圈以导线到AB的距离为半径绕导线运动 D. 导线远离线圈加速运动 12. 物理课上，老师做了一个奇妙的“自感现象”实验。按图连接电路，先闭合开关S，电路稳定后小灯泡A正常发光，然后断开开关S，同学们发现小灯泡A闪亮一下再熄灭。已知自感线圈L的直流电阻为RL，小灯泡A正常发光时电阻为RA。下列说法中正确的是（　　） A. RL>RA B RL=RA C. 断开开关S瞬间，小灯泡A中电流大于自感线圈中流过电流 D. 断开开关S的瞬间，小灯泡A中的电流方向为 13. 一矩形线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，产生的正弦交流电压u随时间t变化的关系如图所示．下列说法正确的是(　　) A. 该交流电的频率为100Hz B. t＝0时刻，线框平面与磁场方向平行 C. 用交流电压表测量该电压时示数为220V D. 电压瞬时值表达式为u＝220sin 100πt(V) 14. 如图所示，小明在演示惯性现象时，将一杯水放在桌边，杯下压一张纸条．若缓慢拉动纸条，发现杯子会出现滑落；当他快速拉动纸条时，发现杯子并没有滑落．对于这个实验，下列说法正确的是（　　） A. 缓慢拉动纸条时，摩擦力对杯子的冲量较小 B. 快速拉动纸条时，摩擦力对杯子的冲量较大 C. 为使杯子不滑落，杯子与纸条的动摩擦因数尽量大一些 D. 为使杯子不滑落，杯子与桌面的动摩擦因数尽量大一些 15. 在同一竖直平面内，3个完全相同的小钢球（1号、2号、3号）悬挂于同一高度，静止时小球恰能接触且悬线平行，如图所示。在下列实验中，悬线始终保持绷紧状态，碰撞均为对心正碰。以下分析正确的是（　　） A. 将1号移至高度h释放，碰撞后，观察到2号静止、3号摆至高度h。若2号换成质量不同的小钢球，重复上述实验，3号仍能摆至高度h B. 将1、2号一起移至高度h释放，碰撞后，观察到1号静止，2、3号一起摆至高度h，释放后整个过程机械能和动量都守恒 C. 将右侧涂胶的1号移至高度h释放，1、2号碰撞后粘在一起，根据机械能守恒，3号不能摆至高度h D. 将1号和右侧涂胶的2号一起移至高度h释放，碰撞后，2、3号粘在一起向右运动，未能摆至高度h，释放后整个过程机械能和动量都守恒 16. 现代科学研究中常要用到高速电子，电子感应加速器是利用感生电场使电子加速设备，它的基本原理如图甲所示，上、下为电磁铁的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室。当电磁铁线圈通入如图乙所示的正弦式交变电流时，真空室中产生磁场，电子在真空室中做圆周运动。以图甲中所示电流方向为正方向，俯视看在0~和~T两个时间段内电子的运动，下列说法正确的是（　　） A. 电子都沿逆时针做加速圆周运动 B. 0~内电子沿逆时针做加速圆周运动，~T内电子沿逆时针做减速圆周运动 C. 0~内电子沿逆时针做减速圆周运动，~T内电子沿逆时针做加速圆周运动 D. 0~内电子沿逆时针做加速圆周运动，~T内电子无法做圆周运动 二、实验题（共14分） 17. 如图所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个半径相同的小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。 （1）为完成此实验，以下提供的测量工具中，本实验必须使用的是______ ①天平 ②秒表 ③刻度尺 ④打点计时器 A.①② B.①③ C.②③ D.③④ （2）关于本实验，下列说法中正确的是______ 。 A.同一组实验中，入射小球不必从同一位置由静止释放 B.入射小球的质量必须大于被碰小球的质量 C.轨道倾斜部分必须光滑，轨道末端必须水平 （3）图1中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影，实验时先让入射小球多次从斜轨上位置S由静止释放，通过白纸和复写纸找到其平均落地点的位置P，测出平抛射程OP。然后，把被碰小球静置于轨道的水平部分末端，仍将入射小球从斜轨上位置S由静止释放，与被碰小球相碰，并多次重复该操作，两小球平均落地点位置分别为M、N。已得知入射小球和被碰小球的质量、，实验中还需要测量的有_______。 A.小球抛出点距地面高度H B.入射小球开始的释放高度h C.两球相碰后的平抛射程OM、ON （4）在某次实验中，记录的落点平均位置M、N几乎与OP在同一条直线上，在实验误差允许范围内，若满足关系式________，则可以认为两球碰撞前后在OP方向上的总动量守恒[用⑶中测量的量表示]。 （5）某同学在上述实验中更换了两个小球的材质，且入射小球和被碰小球的质量关系为，其它条件不变。两小球在记录纸上留下三处落点痕迹如图2所示。他将米尺的零刻线与O点对齐，测量出O点到三处平均落地点的距离分别为OA、OB、OC。该同学通过测量和计算发现，两小球在碰撞前后动量是守恒的。根据上一问的结论，由于质量之比为2：1，那么上式就有：，以下分析正确的是______。 A．M点只能是本图中的A点，即被碰小球碰撞后的落地点 B.N点是本图中的B点，即入射小球碰撞后的落地点 C.P点是此图中的C点，即未放被碰小球，入射小球的落地点 18. 如图所示是“探究影响感应电流方向的因素”的实验装置： ①如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后，将A线圈迅速插入B线圈中，电流计指针将________偏转（填“向左”“向右”或 “不”）； ②连好电路后，并将A线圈插入B线圈中后，若要使灵敏电流计的指针向左偏转，可采取的操作是________； A．插入铁芯 B．拔出A线圈 C．变阻器的滑片向左滑动 D．断开开关S瞬间 三、计算题 19. 如图所示，两根平行光滑金属导轨MN和PQ放置在水平面内，其间距L=0.2m，磁感应强度B=0.5T的匀强磁场垂直轨道平面向下，两导轨之间连接的电阻R=4.8Ω，在导轨上有一金属棒ab，其电阻r=0.2Ω，金属棒与导轨垂直且接触良好，如图所示，在ab棒上施加水平拉力使其以速度v=0.5m/s向右匀速运动，设金属导轨足够长．求： (1)金属棒ab产生的感应电动势； (2)通过电阻R的电流大小和方向； (3)金属棒a、b两点间的电势差． 20. 如图甲所示，匝的线圈（图中只画了2匝），电阻，其两端与一个的电阻相连，线圈内有指向纸内方向的磁场。线圈中的磁通量按图乙所示规律变化。 (1)判断通过电阻的电流方向； (2)求线圈产生的感应电动势； (3)求电阻两端的电压。 21. 如图所示，矩形线圈面积为S，匝数为N，线圈电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴以角速度匀速转动，外电路电阻为R。当线圈由图示位置转过90°的过程中，求： （1）电阻R上所产生的热量Q； （2）通过电阻R电荷量q。 22. 物理学中，力与运动关系密切，而力的空间累积效果——做功，又是能量转化的量度。因此我们研究某些运动时，可以先分析研究对象的受力特点，进而分析其能量问题。已知重力加速度为g，且在下列情境中，均不计空气阻力。 （1）劲度系数为k1的轻质弹簧上端固定，下端连一可视为质点的小物块，若以小物块的平衡位置为坐标原点O，以竖直向下为正方向建立坐标轴Ox，如图所示，用x表示小物块由平衡位置向下发生的位移。 a.求小物块的合力F与x的关系式，并据此说明小物块的运动是否为简谐运动； b.系统的总势能为重力势能与弹性势能之和。请你结合小物块的受力特点和求解变力功的基本方法，以平衡位置为系统总势能的零势能参考点，推导小物块振动位移为x时系统总势能EP的表达式。 （2）图所示为理想单摆，摆角θ足够小，可认为是简谐运动。其平衡位置记为O'点。 a.若已知摆球的质量为m，摆长为L，在偏角很小时，摆球对于O'点的位移x'的大小与θ角对应的弧长、弦长都近似相等，即近似满足：sinθ≈。请推导得出小球在任意位置处的回复力与位移的比例常数k2的表达式； b.若仅知道单摆的振幅A，及小球所受回复力与位移的比例常数k2，求小球在振动位移为时的动能Ek（用A和k2表示）。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2022--2023怀柔一中期中考试 一、单选题（每题3分，共48分） 1. 关于简谐运动，下列说法正确的是（　　） A. 简谐运动是最基本的振动 B. 所有的振动都可以看作简谐运动 C. 简谐运动一定是水平方向的运动 D. 物体做简谐运动时一定可以得到正弦曲线形的轨迹线 【答案】A 【解析】 【详解】A．简谐运动是最基本的振动，选项A正确； B．并非所有的振动都可以看作简谐运动，只有当回复力满足F=-kx时才是简谐振动，选项B错误； C．简谐运动不一定是水平方向的运动，可以是任意方向的运动，选项C错误； D．物体做简谐运动时振动图像是正弦或者余弦线，并不是运动轨迹是正弦曲线，选项D错误。 故选A 2. 如图所示，弹簧振子在A、B之间做简谐运动．以平衡位置O为原点，建立Ox轴．向右为x轴的正方向．若振子位于B点时开始计时，则其振动图像为（ ） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】由题意：设向右为x正方向，振子运动到N点时，振子具有正方向最大位移，所以振子运动到N点时开始计时振动图象应是余弦曲线，故A正确． 3. 质量为2kg的物体，当它的运动状态发生变化时，以下分析正确的（　　） A. 速度由3m/s增大为9m/s，它的动量增大为原来的9倍 B. 速度由3m/s增大为6m/s，它的动能增大为原来的4倍 C. 速度由向东的3m/s变为向西的3m/s，它的动量变化量为0 D. 速度由向东的3m/s变为向西的3m/s，它的动能变化量为18J 【答案】B 【解析】 【详解】A．当速度为3m/s时，动量为 增大为9m/s时，动量为 变为原来的4倍。故A错误； B．当速度为3m/s时，动能为 当速度为6m/s时，动能为 变为原来的4倍。故B正确； C．假设向东为正方向，速度由向东的3m/s变为向西的3m/s，它的动量变化量为 故C错误； D．假设向东为正方向，速度由向东的3m/s变为向西的3m/s，它的动能变化量为 故D错误； 故选B。 4. 如图，一物体静止在水平地面上，受到与水平方向成θ角的恒定拉力F作用时间t，物体仍保持静止。以下看法正确的（　　） A. 物体的动量变化量为Ft B. 物体所受合力的冲量大小为0 C. 物体所受摩擦力的冲量大小为Ftsinθ D. 物体所受拉力F的冲量大小是 Ftcosθ ，方向水平向右 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】ABC．物体所受合力为零，摩擦力和拉力F均为恒力，根据恒力冲量的定义可知，冲量等于力与时间的乘积，故摩擦力对物体的冲量为Ftcosθ，拉力F对物体的冲量大小为Ft，合力的冲量大小为0，选项B正确，AC错误； D．物体所受拉力F的冲量大小为Ft，方向与F方向相同，选项D错误。 故选B。 5. 一质量为1kg的质点静止于光滑水平面上，从时刻开始，受到水平外力F作用，如图所示。下列判断正确的是（　　） A. 第1s末的速度为1.5m/s B. 第1s内F的冲量为 C. 前2s内F的冲量为 D. 第2s末的动量为 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据动量定理可知 解得第1s末的速度为 v1=3m/s 选项A错误； B．第1s内F的冲量为 选项B错误； C．前2s内F的冲量为 选项C错误； D．根据 可得第2s末的动量为 选项D正确。 故选D。 6. 质量为m1和m2的两个物体在光滑的水平面上正碰，碰撞时间不计，其位移—时间图像如图所示，若m1＝1kg。以下说法正确的（　　） A. m2等于1kg B. m1在碰撞过程中的动量变化量Δp1=-2kg·m/s C. m2在碰撞后动能增加了6J D. 两个物体的碰撞是非弹性碰撞 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据x-t图像的斜率等于速度可知，碰前m1和m2的速度分别为v0=4m/s和0；碰后m1和m2的速度分别为v1=-2m/s和v2=2m/s；由动量守恒定律 解得 m2=3kg 选项A错误； B．m1在碰撞过程中的动量变化量 选项B错误； C．m2在碰撞后动能增加了 选项C正确； D．m1在碰撞中动能减小了 两个物体的碰撞是弹性碰撞，选项D错误。 故选C。 7. 如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，原、副线圈两端的电压分别为U1、U2，通过原、副线圈中的电流分别为I1、I2。若保持n1、n2和U1不变，且闭合开关S后两灯泡均能发光，则下列说法中正确的是（　　） A. B. C. 开关S由闭合变为断开，U2将变大 D. 不论开关S闭合或断开，始终都不符合U1I1=U2I2的关系 【答案】B 【解析】 【详解】A． 根据单向变压器的电流规律 解得 故A错误； B．根据单相变压器的电压规律 解得 故B正确； C．输入电压决定输出电压，根据上述分析可知不论开关闭合还是断开，理想变压器的电压规律始终不变，所以也不变，故C错误； D．理想变压器输入功率等于输出功率： 故D错误。 故选B。 8. 下列选项中属于电磁感应现象的是（　　） A. 通电导体周围产生磁场 B. 磁场对通电导体发生作用 C. 电荷在磁场中定向移动形成电流 D. 闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，在电路中产生电流的现象 【答案】D 【解析】 【详解】A．电流能产生磁场，是电流的磁效应，不是电磁感应现象，故A错误； B．通电导体在磁场中受到安培力作用，不是电磁感应现象，故B错误； C．电荷在磁场中定向移动形成电流，不是电磁感应产生的电流，不是电磁感应现象，故C错误； D．闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，在电路中产生电流的现象是电磁感应现象，故D正确。 故选D。 9. 关于电磁感应，下述说法中正确的是（　　） A. 穿过线圈的磁通量越大,感应电动势越大 B. 穿过线圈的磁通量为零,感应电动势不一定为零 C. 穿过线圈的磁通量的变化越大,感应电动势越大 D. 穿过线圈的磁通量变化越快,感应电动势越大 【答案】BD 【解析】 【详解】由法拉第电磁感应定律 知，感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，即与磁通量变化快慢有关 A．穿过线圈的磁通量越大，而磁通量不一定变化，变化也不一定快，所以感应电动势不一定大，A错误； B．穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率不一定为零，则感应电动势可以不为零，B正确； C．穿过线圈的磁通量的变化越大，感应电动势不一定越大，还与变化所用时间有关，C错误； D．穿过线圈的磁通量的变化越快，磁通量的变化率一定越大，则感应电动势一定越大，D正确。 故选BD。 10. 如图所示的情况中，金属导体中产生的感应电动势不是Blv的是（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】A．该图中导体切割磁感线的有效长度为l，则产生的感应电动势为Blv，选项A不符合题意； B．该图中导体切割磁感线的有效长度为l，则产生的感应电动势为Blv，选项B不符合题意； C．该图中导体切割磁感线的有效长度为lsinθ，则产生的感应电动势为Blvsinθ，选项C符合题意； D．该图中导体切割磁感线的有效长度为l，则产生的感应电动势为Blv，选项D不符合题意； 故选C。 11. 如图所示，在通有电流I的长直导线附近有一个矩形线圈ABCD，线圈与导线始终在同一个平面内。线圈在导线的一侧，其中产生了A→B→C→D→A方向的电流。已知距离载流直导线较近的位置磁场较强，下列说法正确的（　　） A. 线圈向左平动 B. 线圈向右平动 C. 线圈以导线到AB的距离为半径绕导线运动 D. 导线远离线圈加速运动 【答案】A 【解析】 【详解】A．线圈向左平动时，穿过线圈的磁通量增大，所以感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，即线圈中感应电流的方向为A→B→C→D→A方向的电流，故A正确； B．线圈向右平动，穿过线圈的磁通量减小，所以感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，即线圈中感应电流的方向为A→D→C→B→A方向的电流，故B错误； C．线圈以导线到AB的距离为半径绕导线运动，穿过线圈的磁通量不变，没有感应电流产生，故C错误； D．导线远离线圈加速运动，穿过线圈的磁通量减小，所以感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，即线圈中感应电流的方向为A→D→C→B→A方向的电流，故D错误。 故选A。 12. 物理课上，老师做了一个奇妙的“自感现象”实验。按图连接电路，先闭合开关S，电路稳定后小灯泡A正常发光，然后断开开关S，同学们发现小灯泡A闪亮一下再熄灭。已知自感线圈L的直流电阻为RL，小灯泡A正常发光时电阻为RA。下列说法中正确的是（　　） A. RL>RA B. RL=RA C. 断开开关S瞬间，小灯泡A中电流大于自感线圈中流过电流 D. 断开开关S的瞬间，小灯泡A中的电流方向为 【答案】D 【解析】 【详解】ABC．稳定时，灯泡A与线圈L并联，故两者电压相等，通过线圈的电流为I1，通过小灯泡的电流为I2，由于稳定后开关S再断开，小灯泡闪亮一下，这是因为线圈产生的自感电动势阻碍磁通量减小，这时线圈相当于电源，电流突然增大到原来线圈的电流I1，所以可以判断I1>I2，结合欧姆定律可知，线圈L的电阻小于灯泡A的电阻，A错误，B错误，C错误； D．在断开开关瞬间，线圈中产生自感电动势，线圈相当于电源，线圈右端为电源正极，是的灯泡中的电流为为b→a，C错误，D正确。 故选D 13. 一矩形线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，产生的正弦交流电压u随时间t变化的关系如图所示．下列说法正确的是(　　) A. 该交流电的频率为100Hz B. t＝0时刻，线框平面与磁场方向平行 C. 用交流电压表测量该电压时示数为220V D. 电压瞬时值表达式为u＝220sin 100πt(V) 【答案】C 【解析】 【详解】A．由u-t图象得到周期T=0.02s，f==50Hz，故A错误； B．t=0时刻，e=0，线框平面与磁场方向垂直，故B错误； C．据图象可知，电动势的峰值是Em=220V，则有效值为 220V，用交流电压表测量该电压时示数为220V，故C正确； D．电压瞬时值表达式为u=Umsinωt=220sin100πt（V），故D错误。 故选C 14. 如图所示，小明在演示惯性现象时，将一杯水放在桌边，杯下压一张纸条．若缓慢拉动纸条，发现杯子会出现滑落；当他快速拉动纸条时，发现杯子并没有滑落．对于这个实验，下列说法正确的是（　　） A. 缓慢拉动纸条时，摩擦力对杯子的冲量较小 B. 快速拉动纸条时，摩擦力对杯子的冲量较大 C. 为使杯子不滑落，杯子与纸条的动摩擦因数尽量大一些 D. 为使杯子不滑落，杯子与桌面的动摩擦因数尽量大一些 【答案】D 【解析】 【分析】在抽动纸条时，杯子受到的摩擦力相等，但由于抽拉的时间不动使杯子受到的冲量不同；根据牛顿第二定律分析加速度大小、位移大小 【详解】AB、纸带对杯子的摩擦力一定，缓慢拉动纸条时，抽出的过程中时间长，则摩擦力对杯子的冲量较大；快速拉动纸条时，抽出的过程中时间短，则摩擦力对杯子的冲量较小，故AB错误； CD、为使杯子不滑落，杯子与桌面的动摩擦因数尽量大一些，这样杯子在桌面上运动的加速度大，位移短，故C错误、D正确． 故选D． 【点睛】本题主要是考查动量定理，利用动量定理解答问题时，要注意分析运动过程中物体的受力情况，知道合外力的冲量才等于动量的变化． 15. 在同一竖直平面内，3个完全相同的小钢球（1号、2号、3号）悬挂于同一高度，静止时小球恰能接触且悬线平行，如图所示。在下列实验中，悬线始终保持绷紧状态，碰撞均为对心正碰。以下分析正确的是（　　） A. 将1号移至高度h释放，碰撞后，观察到2号静止、3号摆至高度h。若2号换成质量不同的小钢球，重复上述实验，3号仍能摆至高度h B. 将1、2号一起移至高度h释放，碰撞后，观察到1号静止，2、3号一起摆至高度h，释放后整个过程机械能和动量都守恒 C. 将右侧涂胶的1号移至高度h释放，1、2号碰撞后粘在一起，根据机械能守恒，3号不能摆至高度h D. 将1号和右侧涂胶的2号一起移至高度h释放，碰撞后，2、3号粘在一起向右运动，未能摆至高度h，释放后整个过程机械能和动量都守恒 【答案】C 【解析】 【详解】A．1号球与质量不同的2号球相碰撞后，1号球速度不为零，则2号球获得的动能小于1号球撞2号球前瞬间的动能，所以2号球与3号球相碰撞后，3号球获得的动能也小于1号球撞2号球前瞬间的动能，则3号不可能摆至高度h，故A错误； B．1、2号球释放后，三小球之间的碰撞为弹性碰撞，且三小球组成的系统只有重力做功，所以系统的机械能守恒，但整个过程中，系统所受合外力不为零，所以系统动量不守恒，故B错误； C．1、2号碰撞后粘在一起，为完全非弹性碰撞，碰撞过程有机械能损失，所以1、2号球再与3号球相碰后，3号球获得动能不足以使其摆至高度h，故C正确； D．碰撞后，2、3号粘在一起，为完全非弹性碰撞，碰撞过程有机械能损失，且整个过程中，系统所受合外力不为零，所以系统的机械能和动量都不守恒，故D错误。 故选C。 16. 现代科学研究中常要用到高速电子，电子感应加速器是利用感生电场使电子加速的设备，它的基本原理如图甲所示，上、下为电磁铁的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室。当电磁铁线圈通入如图乙所示的正弦式交变电流时，真空室中产生磁场，电子在真空室中做圆周运动。以图甲中所示电流方向为正方向，俯视看在0~和~T两个时间段内电子的运动，下列说法正确的是（　　） A. 电子都沿逆时针做加速圆周运动 B. 0~内电子沿逆时针做加速圆周运动，~T内电子沿逆时针做减速圆周运动 C. 0~内电子沿逆时针做减速圆周运动，~T内电子沿逆时针做加速圆周运动 D. 0~内电子沿逆时针做加速圆周运动，~T内电子无法做圆周运动 【答案】D 【解析】 【详解】通电螺线管内部的磁场与电流大小成正比，且变化的磁场产生电场，其中0~时间内，根据右手螺旋定则可知，磁感应强度方向竖直向上，根据楞次定律可知，产生涡旋电场沿着顺时针方向，由于电子在真空室中做圆周运动时，洛伦兹力提供电子做圆周运动的向心力，则电子在该时间内沿逆时针做加速圆周运动；在~T时间内，根据右手螺旋定则可知，磁感应强度方向竖直向下，根据楞次定律可知，产生涡旋电场沿着顺时针方向，则电子在该时间内无法做圆周运动。 故选D。 二、实验题（共14分） 17. 如图所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个半径相同的小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。 （1）为完成此实验，以下提供的测量工具中，本实验必须使用的是______ ①天平 ②秒表 ③刻度尺 ④打点计时器 A.①② B.①③ C.②③ D.③④ （2）关于本实验，下列说法中正确的是______ 。 A.同一组实验中，入射小球不必从同一位置由静止释放 B.入射小球的质量必须大于被碰小球的质量 C.轨道倾斜部分必须光滑，轨道末端必须水平 （3）图1中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影，实验时先让入射小球多次从斜轨上位置S由静止释放，通过白纸和复写纸找到其平均落地点的位置P，测出平抛射程OP。然后，把被碰小球静置于轨道的水平部分末端，仍将入射小球从斜轨上位置S由静止释放，与被碰小球相碰，并多次重复该操作，两小球平均落地点位置分别为M、N。已得知入射小球和被碰小球的质量、，实验中还需要测量的有_______。 A.小球抛出点距地面的高度H B.入射小球开始的释放高度h C.两球相碰后的平抛射程OM、ON （4）在某次实验中，记录的落点平均位置M、N几乎与OP在同一条直线上，在实验误差允许范围内，若满足关系式________，则可以认为两球碰撞前后在OP方向上的总动量守恒[用⑶中测量的量表示]。 （5）某同学在上述实验中更换了两个小球的材质，且入射小球和被碰小球的质量关系为，其它条件不变。两小球在记录纸上留下三处落点痕迹如图2所示。他将米尺的零刻线与O点对齐，测量出O点到三处平均落地点的距离分别为OA、OB、OC。该同学通过测量和计算发现，两小球在碰撞前后动量是守恒的。根据上一问的结论，由于质量之比为2：1，那么上式就有：，以下分析正确的是______。 A．M点只能是本图中的A点，即被碰小球碰撞后的落地点 B.N点是本图中的B点，即入射小球碰撞后的落地点 C.P点是此图中的C点，即未放被碰小球，入射小球的落地点 【答案】 ①. B ②. B ③. C ④. ⑤. C 【解析】 【分析】 【详解】（1）[1]本实验必须使用的有天平，用来测小球的质量，还有刻度尺，用来测小球平抛的水平位移，故选B； （2）[2]AC．同一组实验中，入射小球必须从同一位置由静止释放即可，轨道倾斜部分不必光滑，故AC错误； B．入射小球的质量必须大于被碰小球的质量，才能使两球碰后均向前运动，B正确； 故选B。 （3）[3]实验中还需要测量的有入射小球和被碰小球的质量m1、m2，两球相碰后的平抛射程OM、ON，故选C； （4）[4]若碰撞过程动量守恒，应满足 小球做平抛运动竖直位移相同，故运动时间相同，由可知，平抛初速度与水平位移成正比，故应满足的表达式为 m1·OP =m1·OM+m2·ON （5）[5]若入射小球和被碰小球质量关系为m1=2m2，则表达式为 2OP =2OM+ON 由图可知OA=17.6cm、OB=25.0cm、OC=30.0cm，带入上式对比可得 2OC=2OA+OB 故C点是未放被碰小球时入射球的落地点，B处是被碰小球碰撞后的落地点，A是入射小球碰撞后的落地点；故选C。 18. 如图所示是“探究影响感应电流方向的因素”的实验装置： ①如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后，将A线圈迅速插入B线圈中，电流计指针将________偏转（填“向左”“向右”或 “不”）； ②连好电路后，并将A线圈插入B线圈中后，若要使灵敏电流计的指针向左偏转，可采取的操作是________； A．插入铁芯 B．拔出A线圈 C．变阻器的滑片向左滑动 D．断开开关S瞬间 【答案】 ①. 向右 ②. BD 【解析】 【详解】①[1]已知闭合开关瞬间，A线圈中的磁通量增加，产生的感应电流使灵敏电流计的指针向右偏转，可知磁通量增加时，灵敏电流计的指针向右偏转；当开关闭合后，将A线圈迅速插入B线圈中时，B线圈中的磁通量增加，所以产生的感应电流也应使灵敏电流计的指针向右偏转； ②[2]A．要使灵敏电流计的指针向左偏转，根据楞次定律知，磁通量应减小。插入铁芯时，B线圈中的磁通量增加，A错误； B．拔出A线圈时，B线圈中的磁通量减小，B正确； C．变阻器的滑片向左滑动时，电流增大，B线圈中的磁通量增大，C错误； D．断开开关S瞬间，电流减小，B线圈中的磁通量减小，D正确。 故选BD。 三、计算题 19. 如图所示，两根平行光滑金属导轨MN和PQ放置在水平面内，其间距L=0.2m，磁感应强度B=0.5T的匀强磁场垂直轨道平面向下，两导轨之间连接的电阻R=4.8Ω，在导轨上有一金属棒ab，其电阻r=0.2Ω，金属棒与导轨垂直且接触良好，如图所示，在ab棒上施加水平拉力使其以速度v=0.5m/s向右匀速运动，设金属导轨足够长．求： (1)金属棒ab产生的感应电动势； (2)通过电阻R的电流大小和方向； (3)金属棒a、b两点间的电势差． 【答案】(1)E=0.05V(2)I=0.01A,方向从M通过R流向P(3)Uab=0.048V 【解析】 【详解】（1）设金属棒中感应电动势为E E=BLv 带入数值得E=0.05V （2）设过电阻R的电流大小为I 带入数值得I=0.01A 方向：从M通过R流向P （3）设a、b两点间的电势差为U Uab=IR 带入数值得Uab=0.048V 20. 如图甲所示，匝的线圈（图中只画了2匝），电阻，其两端与一个的电阻相连，线圈内有指向纸内方向的磁场。线圈中的磁通量按图乙所示规律变化。 (1)判断通过电阻的电流方向； (2)求线圈产生的感应电动势； (3)求电阻两端的电压。 【答案】(1)；(2)；(3) 【解析】 【详解】(1)根据图像可知，线圈中垂直于纸面向里的磁场增大，为了阻碍线圈中磁通量的增大，根据楞次定律可知线圈中感应电流产生的磁场垂直于纸面向外，根据安培定则可知线圈中的感应电流为逆时针方向，所通过电阻的电流方向为。 (2)根据法拉第电磁感应定律 (3)电阻两端的电压为路端电压，根据分压规律可知 21. 如图所示，矩形线圈面积为S，匝数为N，线圈电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴以角速度匀速转动，外电路电阻为R。当线圈由图示位置转过90°的过程中，求： （1）电阻R上所产生的热量Q； （2）通过电阻R的电荷量q。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）线圈在磁场中匀速转动时产生的正弦式交变电流，电动势的最大值 Em=NBSω 则电动势的有效值为 电路中电流的有效值 且 再根据焦耳定律，联立得 （2）根据法拉第电磁感应定律 通过电路的平均电流 则通过电阻R的电荷量 22. 物理学中，力与运动关系密切，而力的空间累积效果——做功，又是能量转化的量度。因此我们研究某些运动时，可以先分析研究对象的受力特点，进而分析其能量问题。已知重力加速度为g，且在下列情境中，均不计空气阻力。 （1）劲度系数为k1的轻质弹簧上端固定，下端连一可视为质点的小物块，若以小物块的平衡位置为坐标原点O，以竖直向下为正方向建立坐标轴Ox，如图所示，用x表示小物块由平衡位置向下发生的位移。 a.求小物块的合力F与x的关系式，并据此说明小物块的运动是否为简谐运动； b.系统的总势能为重力势能与弹性势能之和。请你结合小物块的受力特点和求解变力功的基本方法，以平衡位置为系统总势能的零势能参考点，推导小物块振动位移为x时系统总势能EP的表达式。 （2）图所示为理想单摆，摆角θ足够小，可认为是简谐运动。其平衡位置记为O'点。 a.若已知摆球的质量为m，摆长为L，在偏角很小时，摆球对于O'点的位移x'的大小与θ角对应的弧长、弦长都近似相等，即近似满足：sinθ≈。请推导得出小球在任意位置处的回复力与位移的比例常数k2的表达式； b.若仅知道单摆的振幅A，及小球所受回复力与位移的比例常数k2，求小球在振动位移为时的动能Ek（用A和k2表示）。 【答案】（1）a.F=-k1x，是简谐运动，b.； （2）a.，b. 【解析】 【分析】 【详解】(1)a．设小物块位于平衡位置时弹簧的伸长量为x0，有 G=k1x0 当小物块相对于平衡位置的向下位移为x时，受弹力FT和重力G作用，如图所示，合力 F=-FT+G 其中 FT=k1(x+x0) 解得 F=-k1x 即合力与位移大小成正比，方向相反，说明小物块的运动是简谐运动。 b．合力F与位移x关系图线如图所示，由图可知物块由平衡位置到位移为x处的运动过程中合力F做的功 由动能定理有 WF=ΔEK 依据机械能守恒定律有 ΔEK+ΔEp=0 解得 以平衡位置为零势能参考点，则 (2)a．摆球位移为x'处，受力示意图如图所示。以O'为原点，以水平向右的方向为x轴的正方向建立坐标系（图中未画出） 在摆角很小时 sinθ≈ 在摆球位移为x'时，回复力 F=-mgsinθ= 比例常数 b．摆球在位移x'处势能 小球在振幅处的动能为零，依据能量守恒定律有 则 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$