精品解析：河南省信阳市商城县上石桥高中联考2023-2024学年高二下学期7月期末物理试题

商城县上石桥高中联考2023-2024学年下期期末考试 高二物理卷 本试卷满分100分，考试时间为75分钟 注意事项∶ 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、考号填写在答题卡上； 2．考试结束，将答题卡交回。 一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。） 1. 两分子间的作用力F与分子间距离r的关系如图所示。若将甲分子固定在坐标原点O，乙分子从r=r2处由静止释放，仅考虑这两个分子间的作用力，下列说法正确的是（　　） A. 从r= r2到r=r0，分子间引力、斥力都在增大 B. 从r= r2到r=r1，分子力的大小先减小后增大 C. 从r= r2到r= r0，分子势能先减小后增大 D. 从r= r2到r=r1，分子动能先减小后增大 2. 如图甲所示，某理想变压器原线圈接入如图乙所示的交流电源，副线圈所接的滑动变阻器的最大阻值为，电压表和电流表均为理想电表，原、副线圈的匝数比为6∶1。下列说法正确的是（ ） A. 电压表的示数为 B. 副线圈两端的电压为 C. 原线圈所加电压频率为 D. 电流表的最小示数为 3. 如图为某实验小组模拟远距离输电的实验电路图，已知两理想变压器的匝数，定值电阻、、、的阻值，A1，A2为理想交流电流表，当a、b端接入低压交流电源时，下列说法正确的是（ ） A. A1的示数大于A2的示数 B. 的功率小于的功率 C. 两端的电压大于两端的电压 D. 两端的电压大于两端的电压 4. 某发射星云可认为完全由氢原子构成，其发光机理可简化为：能量为12.09eV的紫外光子照射该星云时，会使其氢原子从基态跃迁到激发态，处于激发态的氢原子会辐射光子。氢原子能级图如图所示，部分颜色的可见光光子能量范围见下表，则观测到该星云的颜色是（　　） 颜色 红 黄 蓝 紫 能量范围（eV） 1.62～1.99 2.07～2.20 2.78～2.90 2.90～3.11 A. 红色 B. 黄色 C. 蓝色 D. 紫色 5. 飞机失事后，为了分析事故原因，必须寻找黑匣子，而黑匣子在30天内能以一定的频率自动发出信号，人们就可利用探测仪查找黑匣子发出的电磁波信号来确定黑匣子的位置。如图甲是黑匣子中电磁波发射电路中的LC 电磁振荡电路，图乙为电容器的电荷量q随时间t变化的图像，t=0时刻电容器的M板带正电。下列关于 LC 电磁振荡电路的说法中正确的是（　　） A. 若减小电容器的电容，则发射的电磁波波长变长 B. 0~t₁时间内，线圈中的磁场方向向下 C. 时间内，线圈的磁场能不断减小 D. 时间内，电容器N板带正电，电容器正在充电 6. 如图所示，一束混合光入射到某一介质后的，经折射分成光束1和光束2，则下列说法正确的是（　　） A. 如增大入射角，光束2可能在下底面发生全反射 B. 在介质中，光束1的传播速度大于光束2的传播速度 C. 若光束1、2先后通过同一双缝干涉装置，光束1的条纹间距比光束2的小 D. 若光束1、2都能使某种金属发生光电效应，则光束1照射下逸出光电子的最大初动能较小 7. 空间存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面，线段是屏与纸面的交线，长度为，其左侧有一粒子源S，可沿纸面内各个方向不断发射质量为m、电荷量为q、速率相同的粒子；，P为垂足，如图所示，已知，若上所有的点都能被粒子从其右侧直接打中，则粒子的速率至少为（　　） A. B. C. D. 二、多项选择题（本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。） 8. 如图所示，轻质不可伸长的晾衣绳左端固定在晾衣架上O点，右端系在a点，光滑小滑轮悬挂一衣服可在轻绳上滑动。先将轻绳右端沿竖直杆缓慢上移到b点，然后再沿水平杆缓慢移至c点，整个过程衣服始终没与地面和杆接触，设轻绳张力为F，滑轮左侧轻绳与竖直方向夹角为，则轻绳右端沿杆（ ） A. 由的过程，F不变，不变，衣服的位置不变 B. 由的过程，F不变，不变，衣服的位置升高 C. 由的过程，F减小，变小，衣服的位置下降 D. 由的过程，F不变，不变，衣服的位置升高 9. 如图所示，a、b两束单色光沿相同方向从同一点P沿圆心O射入半圆形玻璃砖，其中b光刚好发生全反射，a光由玻璃砖下表面射出，a、b两束单色光在玻璃砖下表面的入射角均为37°。取。下列说法正确的是（　　） A. 玻璃对b光的折射率为 B. 玻璃对b光的折射率为 C. 在真空中，a光的频率大于b光的频率 D. 玻璃对a光折射率小于玻璃对b光的折射率 10. 风能是可再生的清洁能源，储量大、分布广，在一定的技术条件下，风能可作为一种重要的能源得到开发利用。如图为风力发电机的简化模型，风带动叶片转动，使叶片的转速为 n 转/秒，升速齿轮箱的转速比为1：k，高速转轴使匝数为 N 的发电机线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的交流电通过理想变压器后向用户端的m盏灯泡供电，其中A灯为指示灯，A灯与用户端的灯泡相同，额定电压均为 U，所有灯泡正常发光，已知匀强磁场的磁感应强度为 B，线圈电阻不计。下列说法正确的是（　　） A. 用户端的交变电流的频率为 B. 变压器原副线圈的匝数比为1：m C. 发电机线圈的面积为 D. 若增多用户端的灯泡数量，且叶片的转速不变，则A灯变亮（设灯泡不会被烧坏），其余灯泡的亮度变暗 三、非选择题（共54分。） 11. 有同学完成“用油膜法估测油酸分子的大小”实验。 （1）假设将分子看成球形、不考虑各油酸分子间的间隙及将形成的油膜视为单分子油膜，此方法在物理研究方法中被称为___________ A. 理想模型法 B. 极限思维法 C. 微元法 D. 微小量放大法 （2）在实验中油酸体积占油酸酒精溶液总体积的比例最为合适的是___________ A. 1：50 B. 1：500 C. 1：5000 （3）由于没有方格纸，该同学首先在一张透明胶片上描出油膜的轮廓，测量胶片的面积，并用高精度的电子天平称量出整张胶片的质量M，然后沿轮廓剪下对应的油膜形状的胶片，其质量为m，则油膜的面积为 ___________（用所给物理量符号来表示）； （4）下列操作有助于减小实验误差的是___________ A. 撒粉时要尽量厚一些，覆盖整个浅盘 B. 滴油酸酒精溶液时，针头需远离液面 C. 滴油酸酒精溶液后需待油膜稳定后再测其面积 12. 在验证动量守恒定律实验中，实验装置如图所示，a、b是两个半径相等的小球，按照以下步骤进行操作： Ⅰ.在平木板表面钉上白纸和复写纸，并将该木板竖直立于紧靠槽口处，将小球a从斜槽轨道上固定点处由静止释放，撞到木板并在白纸上留下痕迹O； Ⅱ.将木板水平向右移动一定距离并固定，再将小球a从固定点处由静止释放，撞到木板上得到痕迹B； Ⅲ.把小球b静止放在斜槽轨道水平段的最右端，让小球a仍从固定点处由静止释放，和小球b相碰后，两球撞在木板上得到痕迹A和C。 ①若碰撞过程中没有机械能损失，为了保证在碰撞过程中a球不反弹，a、b两球的质量、间的关系是___________。（选填“”“”或“”） ②为完成本实验，必须测量的物理量有___________。 A．小球a开始释放的高度h B．木板水平向右移动的距离l C．a球和b球的质量、 D．O点到A、B、C三点的距离、、 ③在实验误差允许范围内，若满足关系式___________，则动量守恒（用②所选的物理量表示，要求化简） ④在实验误差允许范围内，若满足关系式___________，则机械能守恒（用②所选物理量表示，要求化简） 13. 已知中子n的质量，质子p的质量，粒子的质量为，氚核（）的质量为，光在真空中速度大小．求： （1）分别写出质子和中子结合成氚核（）和结合成粒子的核反应方程； （2）分别求出氚核（）与粒子的结合能为多少焦耳？（计算结果均保留3位有效数字） （3）试比较说明氚核（）与粒子谁更加稳定？ 14. 在芯片加工制作中，需要对带电粒子的运动进行精准调控。如图所示，在xoy平面内，在内有匀强电场E（大小未知），方向沿y轴正方向；在第三象限内有边界与坐标轴相切的圆形磁场区，圆边界的半径为a，匀强磁场的磁感应强度大小为、方向垂直于纸面向外；内有垂直纸面向里的匀强磁场B（大小未知），OC边长为4a，，边界有磁场。一质量为m、带电量为+q的带正电粒子，从A点以与直线的夹角为（未知）的速度射入第四象限的电场，经电场偏转后从点垂直于y轴进入第三象限，经圆形磁场后从点进入中，粒子在圆磁场中运动的轨迹半径也为a，最后垂直于CD边离开磁场。不计粒子的重力。求： （1）匀强电场的电场强度E的大小； （2）内匀强磁场的磁感强度B的大小； （3）粒子在两个磁场中的运动总时间。 15. 如图，一滑板的上表面由长度为L的粗糙水平部分AB和半径为R的四分之一光滑圆弧BC组成，滑板静止于光滑的水平地面上，物体P（可视为质点）置于滑板上面的A点，物体P与滑板水平部分的动摩擦因数为（已知，但具体大小未知），一根长度为L、不可伸长的轻细线，一端固定于点，另一端系一小球Q，小球Q位于最低点时与物体P处于同一高度并恰好接触。现将小球Q拉至与同一高度（细线处于水平拉直状态），然后由静止释放，小球Q向下摆动并与物体P发生弹性碰撞（碰撞时间极短）。已知小球Q的质量为m，物体P的质量为2m，滑板的质量为6m，，重力加速度为g，不计空气阻力。 （1）小球Q与物体P碰撞后瞬间，求物体P速度的大小； （2）若物体P恰不从C点滑出，求的值； （3）若要保证物体P既能到达圆弧BC，同时不会从C点滑出，求物体P在AB上滑行路程s与的关系。（结果均可用根式和分式表示） 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 商城县上石桥高中联考2023-2024学年下期期末考试 高二物理卷 本试卷满分100分，考试时间为75分钟 注意事项∶ 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、考号填写在答题卡上； 2．考试结束，将答题卡交回。 一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。） 1. 两分子间的作用力F与分子间距离r的关系如图所示。若将甲分子固定在坐标原点O，乙分子从r=r2处由静止释放，仅考虑这两个分子间的作用力，下列说法正确的是（　　） A. 从r= r2到r=r0，分子间引力、斥力都在增大 B. 从r= r2到r=r1，分子力的大小先减小后增大 C. 从r= r2到r= r0，分子势能先减小后增大 D. 从r= r2到r=r1，分子动能先减小后增大 【答案】A 【解析】 【详解】A．从r= r2到r=r0，分子之间间距减小，分子间引力、斥力都在增大，故A正确； B．从r= r2到r=r1，分子力的大小先增大后减小，最后增大，故B错误； C．从r= r2到r= r0，分子力做正功，分子势能一直减小，故C错误； D．从r= r2到r=r1，分子力先做正功后做负功，则分子动能先增大后减小，故D错误。 故选A。 2. 如图甲所示，某理想变压器原线圈接入如图乙所示的交流电源，副线圈所接的滑动变阻器的最大阻值为，电压表和电流表均为理想电表，原、副线圈的匝数比为6∶1。下列说法正确的是（ ） A. 电压表示数为 B. 副线圈两端的电压为 C. 原线圈所加电压的频率为 D. 电流表的最小示数为 【答案】B 【解析】 【详解】A．电压表的示数应是该交流电原线圈两端电压的有效值，应为 A错误； B．根据变压器的原理可知 所以，副线圈两端的电压 B正确； C．由乙图可知，交流电的频率 C错误； D．电流表的最小示数应是滑动变阻器接入电路中的阻值最大时，故由 D错误。 故选B。 3. 如图为某实验小组模拟远距离输电的实验电路图，已知两理想变压器的匝数，定值电阻、、、的阻值，A1，A2为理想交流电流表，当a、b端接入低压交流电源时，下列说法正确的是（ ） A. A1的示数大于A2的示数 B. 的功率小于的功率 C. 两端的电压大于两端的电压 D. 两端的电压大于两端的电压 【答案】C 【解析】 【详解】A．在远距离输电的过程中，在输电线路相同时，通过升压变压器，使输送的电压升高，从而减小了输电电流，所以A1的示数小于A2的示数。故A错误； B．根据 可知输电线路电阻相等时，高压输电时损失功率较小，到达用户的功率较大，即的功率大于的功率。故B错误； C．根据 可知用户电阻不变情况下，高压输电时用户端的电压较大，即两端的电压大于两端的电压。故C正确； D．由欧姆定律 可知两端的电压小于两端的电压。故D错误。 故选C。 4. 某发射星云可认为完全由氢原子构成，其发光机理可简化为：能量为12.09eV的紫外光子照射该星云时，会使其氢原子从基态跃迁到激发态，处于激发态的氢原子会辐射光子。氢原子能级图如图所示，部分颜色的可见光光子能量范围见下表，则观测到该星云的颜色是（　　） 颜色 红 黄 蓝 紫 能量范围（eV） 1.62～1.99 2.07～2.20 2.78～2.90 2.90～3.11 A. 红色 B. 黄色 C. 蓝色 D. 紫色 【答案】A 【解析】 【详解】根据题意可知，此为大量氢原子跃迁的过程，而基态氢原子吸收紫外光子后发生跃迁，跃迁后的能量为 可知跃迁后的氢原子处于能级，而跃迁后的氢原子并不稳定，会向外辐射光子，再次跃迁回基态，其跃迁方式可以从能级跃迁至能级，再由能级跃迁至能级，或直接由能级跃迁至能级，由此可知氢原子从能级向基态跃迁的过程中会辐射3种频率的光子。从能级跃迁至能级释放的能量为 从能级跃迁至能级释放的能量 由能级跃迁至能级释放的能量 对比表中各种色光光子能量范围可知，从能级跃迁至能级时辐射的能量在红光光子能量范围内，其他两种跃迁所辐射的光子能量均不在所给色光光子能量范围内，因此，观测到该星云的颜色为红色。 故选A。 5. 飞机失事后，为了分析事故的原因，必须寻找黑匣子，而黑匣子在30天内能以一定的频率自动发出信号，人们就可利用探测仪查找黑匣子发出的电磁波信号来确定黑匣子的位置。如图甲是黑匣子中电磁波发射电路中的LC 电磁振荡电路，图乙为电容器的电荷量q随时间t变化的图像，t=0时刻电容器的M板带正电。下列关于 LC 电磁振荡电路的说法中正确的是（　　） A. 若减小电容器的电容，则发射的电磁波波长变长 B. 0~t₁时间内，线圈中的磁场方向向下 C. 时间内，线圈的磁场能不断减小 D. 时间内，电容器N板带正电，电容器正在充电 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据 可知若减小电容器的电容，则发射的电磁波频率变大，根据 可知波长变短，故A错误； B．0~t₁时间内，电容器的电荷量减少，电容器放电，电流由M极板流向N极板，根据右手定则可知线圈中的磁场方向向上，故B错误； C．图像的切线的斜率大小表示电流，时间内，由图像可知电流逐渐增大，线圈的磁场能不断增大，故C错误； D．时间内，线圈产生的感应电流对电容器反向充电，所以电容器N板带正电，电容器正在充电，故D正确。 故选D。 6. 如图所示，一束混合光入射到某一介质后的，经折射分成光束1和光束2，则下列说法正确的是（　　） A. 如增大入射角，光束2可能在下底面发生全反射 B. 在介质中，光束1的传播速度大于光束2的传播速度 C. 若光束1、2先后通过同一双缝干涉装置，光束1的条纹间距比光束2的小 D. 若光束1、2都能使某种金属发生光电效应，则光束1照射下逸出的光电子的最大初动能较小 【答案】C 【解析】 【详解】A．光线在上表面的折射角等于在下表面的入射角，根据光路的可逆性，可知如增大入射角，光束2不可能在下底面发生全反射，故A错误； B．由折射率，可知在光线1与光线2的入射角相同的情况下，光线1的折射角小，所以光线1的折射率大；又由可知，在介质中，光束1的传播速度小于光束2的传播速度，故B错误； C．由光线1的折射率大于光线2的折射率，所以光线1的波长小于光线2的波长；又由可知，所以若光束1、2先后通过同一双缝干涉装置，光束1的条纹间距比光束2的小，故C正确； D．由光线1的折射率大于光线2的折射率，所以光线1的频率高于光线2的频率；又由，可知若光束1、2都能使某种金属发生光电效应，则光束1照射下逸出的光电子的最大初动能较大，故D错误。 故选C。 7. 空间存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面，线段是屏与纸面的交线，长度为，其左侧有一粒子源S，可沿纸面内各个方向不断发射质量为m、电荷量为q、速率相同的粒子；，P为垂足，如图所示，已知，若上所有的点都能被粒子从其右侧直接打中，则粒子的速率至少为（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】粒子要打中的右侧所有位置，最容易的方式为粒子从飞出，绕过距离最近的点，从右侧打中最下端的点，粒子运动的轨迹如图所示 为轨迹圆的弦长，为中点，，；粒子运动的半径为，根据几何关系可知四边形为平行四边形，则 解得 粒子在匀强磁场中匀速圆周运动，洛伦兹力完全提供向心力，根据牛顿第二定律可知 解得粒子的最小速率为 故选C。 二、多项选择题（本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。） 8. 如图所示，轻质不可伸长的晾衣绳左端固定在晾衣架上O点，右端系在a点，光滑小滑轮悬挂一衣服可在轻绳上滑动。先将轻绳右端沿竖直杆缓慢上移到b点，然后再沿水平杆缓慢移至c点，整个过程衣服始终没与地面和杆接触，设轻绳张力为F，滑轮左侧轻绳与竖直方向夹角为，则轻绳右端沿杆（ ） A. 由的过程，F不变，不变，衣服的位置不变 B. 由的过程，F不变，不变，衣服的位置升高 C. 由的过程，F减小，变小，衣服的位置下降 D. 由过程，F不变，不变，衣服的位置升高 【答案】BC 【解析】 【详解】根据几何关系可知两段绳子间的夹角为，由平衡条件可知 所以 设绳子总长，两杆间距离为，由几何关系 得 AB．由的过程，、都不变，不变，绳子张力也不变，由几何关系可知衣服的位置升高，故B正确，A错误； CD．由的过程，变小，变小，变大，变小，由几何关系可知衣服的位置下降，故C正确，D错误。 故选BC。 9. 如图所示，a、b两束单色光沿相同方向从同一点P沿圆心O射入半圆形玻璃砖，其中b光刚好发生全反射，a光由玻璃砖下表面射出，a、b两束单色光在玻璃砖下表面入射角均为37°。取。下列说法正确的是（　　） A. 玻璃对b光的折射率为 B. 玻璃对b光的折射率为 C. 在真空中，a光频率大于b光的频率 D. 玻璃对a光的折射率小于玻璃对b光的折射率 【答案】AD 【解析】 【详解】AB．b光刚好发生全反射，即b光在玻璃中发生全反射的临界角，根据可知，玻璃对b光的折射率为 故A正确，B错误； CD．b光在玻璃砖下表面刚好发生全反射，a光由玻璃砖下表面射出，则在玻璃中b光的临界角小于a光的临界角，由公式可知，玻璃对b光的折射率大于玻璃对a光的折射率，即，所以在真空中，b光的频率大于a光的频率，故C错误，D正确。 故选AD。 10. 风能是可再生的清洁能源，储量大、分布广，在一定的技术条件下，风能可作为一种重要的能源得到开发利用。如图为风力发电机的简化模型，风带动叶片转动，使叶片的转速为 n 转/秒，升速齿轮箱的转速比为1：k，高速转轴使匝数为 N 的发电机线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的交流电通过理想变压器后向用户端的m盏灯泡供电，其中A灯为指示灯，A灯与用户端的灯泡相同，额定电压均为 U，所有灯泡正常发光，已知匀强磁场的磁感应强度为 B，线圈电阻不计。下列说法正确的是（　　） A. 用户端的交变电流的频率为 B. 变压器原副线圈的匝数比为1：m C. 发电机线圈的面积为 D. 若增多用户端的灯泡数量，且叶片的转速不变，则A灯变亮（设灯泡不会被烧坏），其余灯泡的亮度变暗 【答案】ACD 【解析】 【详解】A. 低速转轴转速为n，由升速齿轮箱可知发电机线圈转速为kn，所以用户端的交变电流的频率为，故A正确； B. 根据理想变压器原副线圈功率相同 因所有灯泡相同且正常发光，所以 根据理想变压器的原副线圈电压与匝数关系 故B错误； C. 根据条件可知 所以发电线圈的电动势有效值为 则发电线圈的电动势最大值为 且 求得发电机线圈的面积为 故C正确； D. 理想变压器输入功率与输出功率相等，所以 整理得到 若增多用户端的灯泡数量，且叶片的转速不变，所以电动势E不变，R2变小，RA不变，原副线圈电压比值不变，所以u2变小，u1变小，uA变大则A灯变亮（设灯泡不会被烧坏），其余灯泡的亮度变暗，故D正确。 故选ACD。 三、非选择题（共54分。） 11. 有同学完成“用油膜法估测油酸分子的大小”实验。 （1）假设将分子看成球形、不考虑各油酸分子间的间隙及将形成的油膜视为单分子油膜，此方法在物理研究方法中被称为___________ A. 理想模型法 B. 极限思维法 C. 微元法 D. 微小量放大法 （2）在实验中油酸体积占油酸酒精溶液总体积的比例最为合适的是___________ A. 1：50 B. 1：500 C. 1：5000 （3）由于没有方格纸，该同学首先在一张透明胶片上描出油膜的轮廓，测量胶片的面积，并用高精度的电子天平称量出整张胶片的质量M，然后沿轮廓剪下对应的油膜形状的胶片，其质量为m，则油膜的面积为 ___________（用所给物理量符号来表示）； （4）下列操作有助于减小实验误差的是___________ A. 撒粉时要尽量厚一些，覆盖整个浅盘 B. 滴油酸酒精溶液时，针头需远离液面 C. 滴油酸酒精溶液后需待油膜稳定后再测其面积 【答案】（1）A （2）B （3） （4）C 【解析】 【小问1详解】 ；； 假设将分子看成球形、不考虑各油酸分子间的间隙及将形成的油膜视为单分子油膜，此方法在物理研究方法中被称为理想模型法。 故选A。 【小问2详解】 在实验中油酸体积占油酸酒精溶液总体积的比例最为合适的是1:500。 故选B。 【小问3详解】 胶片厚度相同，则面积比等于质量比，即 【小问4详解】 A．撒粉时若过厚，且覆盖整个浅盘，则不利于油酸形成单分子油膜，故A错误； B．滴油酸酒精溶液时，针头远离液面，则油酸酒精溶液滴到水面上时可能会溅起，也不利于形成整片的油膜，故B错误； C．滴油酸酒精溶液后需待油膜稳定后再测其面积，故C正确。 故选C。 12. 在验证动量守恒定律实验中，实验装置如图所示，a、b是两个半径相等的小球，按照以下步骤进行操作： Ⅰ.在平木板表面钉上白纸和复写纸，并将该木板竖直立于紧靠槽口处，将小球a从斜槽轨道上固定点处由静止释放，撞到木板并在白纸上留下痕迹O； Ⅱ.将木板水平向右移动一定距离并固定，再将小球a从固定点处由静止释放，撞到木板上得到痕迹B； Ⅲ.把小球b静止放在斜槽轨道水平段的最右端，让小球a仍从固定点处由静止释放，和小球b相碰后，两球撞在木板上得到痕迹A和C。 ①若碰撞过程中没有机械能损失，为了保证在碰撞过程中a球不反弹，a、b两球的质量、间的关系是___________。（选填“”“”或“”） ②为完成本实验，必须测量的物理量有___________。 A．小球a开始释放的高度h B．木板水平向右移动的距离l C．a球和b球的质量、 D．O点到A、B、C三点的距离、、 ③在实验误差允许范围内，若满足关系式___________，则动量守恒（用②所选的物理量表示，要求化简） ④在实验误差允许范围内，若满足关系式___________，则机械能守恒（用②所选的物理量表示，要求化简） 【答案】 ①. ②. CD ③. ④. 【解析】 【详解】①[1]在小球碰撞过程中水平方向动量守恒，故有 碰撞前后动能相等，故有 解得 若要使球的速度方向不变，则 ②③[2][3]小球平抛运动的时间 则初速度 显然平抛运动的初速度与下降高度二次方根的倒数成正比，当 即 成立时，系统的动量守恒；由以上可知，需测量的物理量有球和球的质量、和点到A、B、C三点距离、、。 故选CD。 ④[4]小球平抛运动的时间 则初速度 由于 整理 成立时，机械能守恒。 13. 已知中子n的质量，质子p的质量，粒子的质量为，氚核（）的质量为，光在真空中速度大小．求： （1）分别写出质子和中子结合成氚核（）和结合成粒子的核反应方程； （2）分别求出氚核（）与粒子的结合能为多少焦耳？（计算结果均保留3位有效数字） （3）试比较说明氚核（）与粒子谁更加稳定？ 【答案】（1）；；（2）；（3）粒子更加稳定 【解析】 【详解】（1）核反应过程遵守质量数和电荷数守恒，则有 （2）根据结合能的定义可知，的结合能为 代入数据解得 粒子的结合能为 代入数据解得 （3）的比结合能为 解得 粒子的比结合能为 解得 氚核（）的比结合能小于粒子的比结合能，所以粒子更加稳定。 14. 在芯片加工制作中，需要对带电粒子的运动进行精准调控。如图所示，在xoy平面内，在内有匀强电场E（大小未知），方向沿y轴正方向；在第三象限内有边界与坐标轴相切的圆形磁场区，圆边界的半径为a，匀强磁场的磁感应强度大小为、方向垂直于纸面向外；内有垂直纸面向里的匀强磁场B（大小未知），OC边长为4a，，边界有磁场。一质量为m、带电量为+q的带正电粒子，从A点以与直线的夹角为（未知）的速度射入第四象限的电场，经电场偏转后从点垂直于y轴进入第三象限，经圆形磁场后从点进入中，粒子在圆磁场中运动的轨迹半径也为a，最后垂直于CD边离开磁场。不计粒子的重力。求： （1）匀强电场的电场强度E的大小； （2）内匀强磁场的磁感强度B的大小； （3）粒子在两个磁场中的运动总时间。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）因为粒子的圆轨迹半径等于磁场圆边界的半径，即 由洛伦兹力提供向心力得 可得 设在电场中的运动时间为，则轴方向 y轴方向应用逆向思维 解得 （2）设粒子进入内磁场时与速度与x轴正方向间的夹角为，由作图几何关系易知 解得 粒子垂直于CD出射，有 解得 又 解得 （3）粒子在两个磁场中的运动轨迹如图所示 在圆形磁场区域运动的时间 在三角形磁场区域运动的时间 由 可得 ， 故在两个磁场中运动的总时间 15. 如图，一滑板的上表面由长度为L的粗糙水平部分AB和半径为R的四分之一光滑圆弧BC组成，滑板静止于光滑的水平地面上，物体P（可视为质点）置于滑板上面的A点，物体P与滑板水平部分的动摩擦因数为（已知，但具体大小未知），一根长度为L、不可伸长的轻细线，一端固定于点，另一端系一小球Q，小球Q位于最低点时与物体P处于同一高度并恰好接触。现将小球Q拉至与同一高度（细线处于水平拉直状态），然后由静止释放，小球Q向下摆动并与物体P发生弹性碰撞（碰撞时间极短）。已知小球Q的质量为m，物体P的质量为2m，滑板的质量为6m，，重力加速度为g，不计空气阻力。 （1）小球Q与物体P碰撞后瞬间，求物体P速度的大小； （2）若物体P恰不从C点滑出，求的值； （3）若要保证物体P既能到达圆弧BC，同时不会从C点滑出，求物体P在AB上滑行路程s与的关系。（结果均可用根式和分式表示） 【答案】（1）；（2）；（3），当时，，当时， 【解析】 【详解】（1）小球Q下摆过程，根据动能定理有 小球Q与物体P发生弹性碰撞过程有 解得 （2）若物体P恰不从C点滑出，即P运动到C点时与滑板的速度相等，则有 解得 （3）若要保证物体P既能到达圆弧BC，同时不会从C点滑出，则（2）中求出的动摩擦因数为最小值，即有 当P恰好能够运动到B点，此时的动摩擦因数为最大值，则有 解得 综合上述有 若物体P最终恰好运动至滑板上的A点与滑板保持相对静止，则有 解得 可知，当动摩擦因数小于时，P最终将从滑板的A点飞出，可知，当时有 当时，P最终在AB之间的某一位置与滑板保持相对静止，则有 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$