精品解析：天津市南开中学滨海生态城学校2023-2024学年高二下学期期中物理试题

天津市南开中学滨海生态城学校2023-2024（下） 高二年级期中检测物理学科试卷 一、单选题（本题共8小题，每题4分） 1. 安全气囊是汽车安全保障的重要设施，若某次汽车安全测试中，汽车发生剧烈碰撞时，安全气囊未打开，与安全气囊顺利打开相比，下列说法正确的是（设每次测试汽车速度相同）（　　） A. 安全气囊未打开时，模拟乘员的动量变化量大 B. 安全气囊打开时，模拟乘员受到的撞击力小 C. 安全气囊未打开时，模拟乘员受到撞击力的冲量大 D. 安全气囊打开时，模拟乘员的动量变化快 【答案】B 【解析】 【详解】A．每次测试汽车速度相同，碰撞后速度均减小为0，可知，安全气囊未打开与打开过程，模拟乘员的动量变化量相同，故A错误； B．根据动量定理有 解得 安全气囊打开时，模拟乘员与气囊作用的时间大一些，可知，安全气囊打开时，模拟乘员受到的撞击力小，故B正确； C．根据冲量的定义式有 结合上述解得 可知，安全气囊未打开与打开过程，模拟乘员受到撞击力的冲量相同，故C错误； D．结合上述可知，安全气囊未打开与打开过程，模拟乘员的动量变化量相同，而打开后的作用时间长一些，则安全气囊打开时，模拟乘员的动量变化慢，故D错误。 故选B。 2. 如图所示，两根平行直导轨MN、PQ固定在同一水平面内，间距为L．导轨的左端接有电源E和开关S，导体棒ab垂直于导轨放置．空间存在斜向右上方的匀强磁场，其方向与轨道平面成θ角，且与导体棒ab垂直．闭合开关S，导体棒ab仍保持静止．已知通过导体棒的电流为I，则闭合开关S后，下列说法正确的是 A. 导体棒所受的摩擦力小于ILB，方向水平向左 B. 导体棒所受的摩擦力小于ILB，方向水平向右 C. 导体棒所受的安培力小于ILB，方向水平向左 D. 导体棒所受的安培力小于ILB，方向水平向右 【答案】A 【解析】 【分析】根据电流的方向利用左手定则确定安培力的方向，再根据共点力平衡条件确定摩擦力的大小和方向． 【详解】由图可知，电流由b到a，则根据左手定则可知，安培力斜向右下方，根据平衡条件可知，摩擦力水平向左，大小等于安培力沿水平方向上的分力，故摩擦力一定小于BIL，故A正确，BCD错误． 故选A． 【点睛】本题考查安培力以及共点力的平衡条件，要注意明确左手定则的应用，准确分析安培力的方向是解题的关键． 3. 图是某绳波形成过程的示意图。质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动质点2，3，4，…各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到右端，相邻编号的质点间距离为2cm。已知时，质点1开始向上运动；时，质点1到达上方最大位移处，质点5开始向上运动。则（　　） A. 这列波传播速度为0.5m/s B 时，振动传到质点8 C. 时，质点12加速度方向向下 D. 时，质点16正在向下运动 【答案】C 【解析】 【详解】A．时，质点1到达上方最大位移处，质点5开始向上运动。则振动周期为 相邻编号的质点间距离为2cm，则波长为 这列波传播的速度为 故A错误； B．时，波的传播距离为 振动传到质点9，故B错误； C．时，波的传播距离为 振动传到质点13，则质点12正在向上运动，则其加速度方向向下，故C正确； D．时，波的传播距离为 振动传到质点17，则质点16正在向上运动，故D错误。 故选C。 4. 如图所示，甲、乙两人静止在水平冰面上，甲推乙后，两人向相反方向沿直线做减速运动。已知甲的质量小于乙的质量，两人与冰面间的动摩擦因数相同，两人之间的相互作用力远大于地面的摩擦力。下列说法正确的是（　　） A. 甲推乙过程中，甲和乙的机械能守恒 B. 乙停止运动前任意时刻，甲的速度总是大于乙的速度 C. 减速过程中，地面摩擦力对甲做功等于对乙做的功 D. 减速过程中，地面摩擦力对甲的冲量大于对乙的冲量 【答案】B 【解析】 【详解】A．甲、乙两人静止在水平冰面上，重力势能一定，开始动能为0，甲推乙后，两者动能增大，即甲推乙的过程中，甲和乙的机械能增大，A错误； B．甲推乙过程，由于两人之间的相互作用力远大于地面的摩擦力，则有 由于甲的质量小于乙的质量，则有 两人与冰面间的动摩擦因数相同，即减速过程的加速度大小相等，可知乙停止运动前任意时刻，甲的速度总是大于乙的速度，B正确； C．减速过程中，根据 根据上述，两人互推过程，动量大小相等，甲的速度大于乙的速度，则地面摩擦力对甲做的功大于对乙做的功，C错误； D．根据 根据上述，两人互推过程，动量大小相等，则减速过程中，地面摩擦力对甲的冲量大小等于对乙的冲量，D错误。 故选B。 5. 在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示。产生的交变电动势的图像如图乙所示，则（　　） A. t=0.005s时线框的磁通量最大 B. t=0.01s时线框平面与中性面重合 C. 线框产生的交变电动势有效值为311V D. 线框产生的交变电动势频率为100Hz 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据图乙可知，0.005s时，感应电动势达到最大值，此时线圈平面与中性面垂直，则此时通过线框的磁通量为0，故A错误； B．根据图乙可知，0.01s时，感应电动势为0，此时线框平面与中性面重合，故B正确； C．线框产生的交变电动势最大值为311V，则有效值为 故C错误； D．线框产生的交变电动势频率为 故D错误。 故选B。 6. 矩形导线框固定在匀强磁场中，如图甲所示，磁感线的方向与导线框所在平面垂直，规定磁场的正方向为垂直纸面向外，磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示，则（　　） A. 0～t1时间内，导线框中电流的方向为adcba B. 0～t1时间内，导线框中电流越来越小 C. 0～t2时间内，导线框中电流的方向始终为abcda D. 0～t2时间内，导线框ab边受到的安培力大小恒定不变 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】ABC．0～t2时间内，图像的斜率不变，所以线圈中感应电动势的大小和方向均不变，根据楞次定律得电流方向为abcda。根据闭合电路的欧姆定律得感应电流的大小不变，AB错误，C正确； D．因为电流不变，但是磁场变化，所以导线框ab边受到的安培力大小和方向均改变，D错误。 故选C。 7. 某弹簧振子沿x轴的简谐运动图像如图所示，下列描述正确的是（　　） A. t=1s时，振子的速度为零，加速度为负的最大值 B. t=2s时，振子的速度为负，加速度为正的最大值 C. t=3s时，振子的速度为负的最大值，加速度为零 D. t=4s时，振子的速度为正，加速度为负的最大值 【答案】A 【解析】 【详解】AC．由题图可知，t=1s和t=3s时振子在最大位移处，速度为零，加速度分别为负向最大值、正向最大值，故A正确，B错误； BD．由题图可知，t=2s和t=4s时振子在平衡位置，加速度为零，而速度分别为负向最大值和正向最大值，故BD错误。 故选A。 8. 如图所示，匀强磁场的方向垂直纸面向里，一带电微粒从磁场边界d点垂直于磁场方向射入，沿曲线dpa打到屏MN上的a点，通过pa段用时为t。若该微粒经过P点时，与一个静止的不带电微粒碰撞并结合为一个新微粒，最终打到屏MN上。若两个微粒所受重力均忽略，则新微粒运动的（　　） A. 轨迹为pb，至屏幕的时间将小于t B. 轨迹为pc，至屏幕的时间将大于t C. 轨迹为pa，至屏幕的时间将大于t D. 轨迹为pb，至屏幕的时间将等于t 【答案】C 【解析】 【详解】带电粒子和不带电粒子相碰，遵守动量守恒，故总动量不变，总电量也保持不变，由 得 由于P、q都不变，可知粒子碰撞前后的轨迹半径r不变，故轨迹应为pa，因周期 因m增大，故粒子运动的周期增大，因所对应的弧线不变，圆心角不变，故pa所用的时间将大于t。 故选C。 【点睛】 二、多选题（本题共4小题，每题4分，部分2分） 9. 一列沿x轴传播的简谐横波，在时的波形如图甲所示，P、Q是波上的两个质点，此时质点P沿y轴负方向运动，图乙是波上某一质点的振动图像，下列说法中正确的是（　　） A. 该波沿x轴负方向传播 B. 图乙可能为Q点的振动图像 C. 时，质点P沿y轴正方向运动 D. 该波的波速一定为40m/s 【答案】CD 【解析】 【详解】A．因质点P沿y轴负方向运动，由微小平移法，可知波沿x轴正方向传播，故A错误； B．因为时刻质点Q向上振动，对比振动图像可知，图乙不是Q点的振动图像，故B错误； C．时，波向右传播半个波长的距离，则此时质点P到达x轴下方与t=0位置对称的位置，则此时质点P沿y轴正方向运动，故C正确； D．该波的波速为 故D正确。 故选CD。 10. 如图所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表，开关处于断开状态。下列说法中正确的是（　　） A. 当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，R1消耗的功率变大 B. 当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电流表A1示数变小 C. 当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电压表V示数变小 D. 若闭合开关S，则电流表A1示数变大，A2示数变小 【答案】BD 【解析】 【详解】A．理想变压器原线圈接在交流电源上，原线圈两端电压一定，根据电压匝数关系可知，副线圈两端电压一定，当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动，滑动变阻器接入电阻增大，副线圈接入总电阻增大，副线圈中的电流减小，R1消耗的功率变小，故A错误； B．结合上述，副线圈中的电流减小，根据电流匝数关系可知，电流表A1示数变小，故B正确； C．结合上述，副线圈两端电压一定，副线圈中的电流减小，R1消耗的电压减小，副线圈并联部分的电压增大，则电压表V示数变大，故C错误； D．若闭合开关S，副线圈接入电阻减小，副线圈两端电压一定，副线圈中的电流增大，根据电流匝数关系可知，电流表A1示数变大，R1消耗的电压增大，副线圈并联部分的电压减小，则A2示数变小，故D正确。 故选BD。 11. 2020年12月2日22时，经过约19小时月面工作，嫦娥5号完成了月面自动采样封装，这其中要用到许多压力传感器。有些压力传感器是通过霍尔元件将压力信号转化为电信号，当压力改变时有电流通过霍尔元件。如图所示，一块宽为a、长为c、厚为h的长方体半导体霍尔元件，元件内的导电粒子是电荷量为的自由电子，通入如图所示方向的电流时，电子的定向移动速度为v。若元件处于磁感应强度为B、方向垂直于上表面向下的匀强磁场中，前后两表面会形成电势差U。下列说法中正确的是（　　） A. 自由电子受到的洛伦兹力方向为垂直前表面向外 B. 前表面的电势比后表面的高 C. 自由电子受到的洛伦兹力大小为 D. 前、后表面间电势差 【答案】AC 【解析】 【详解】AB．电流方向向左，电子向右定向移动，由左手定则可知，自由电子受到的洛伦兹力方向为垂直前表面向外，则前表面积累了电子，前表面的电势比后表面的低，故A正确，B错误； CD．由电子受力平衡可得 解得 故C正确，D错误。 故选AC。 12. 如图所示，光滑水平面上的正方形导线框，以某一初速度进入竖直向下的匀强磁场并最终刚好完全穿出。线框的边长小于磁场宽度。下列说法正确的是（  ） A. 线框进磁场的过程中电流方向为顺时针方向 B. 线框进入磁场和穿出磁场的过程中产生的热量之比为3∶1 C. 线框进入磁场和穿出磁场的过程中产生的热量相等 D. 线框在进和出的两过程中通过导线横截面的电荷量相等 【答案】BD 【解析】 【详解】A．线框进磁场的过程中由楞次定律知电流方向为逆时针方向，故A错误； BC．设线框初速度，完全进入磁场速度，线框进磁场的过程中 出磁场过程中 联立得 线框进入磁场过程中产生的热量 穿出磁场的过程中产生的热量 则 故B正确，C错误； D．线框在进和出的两过程中线框内磁通量变化量相等，根据 线框在进和出的两过程中通过导线横截面的电荷量相等，故D正确。 故选BD。 三、填空题（本题两小题，每空2分，共14分） 13. 如图甲所示为“验证碰撞中动量守恒”实验的装置示意图，a是入射小球，b是被碰小球，a和b是质量分别为m1和m2，直径分别为d1和d2，轨道末端在水平地面上的投影为O点。实验中，先将小球a从斜槽上某一固定位置由静止释放，a从斜槽末端飞出后落到水平地面的记录纸上留下落点痕迹，重复10次，描出a的平均落点位置P，再把小球b放在斜槽末端，让小球a仍从斜槽上同一位置由静止释放，与小球b碰撞后，两球分别在记录纸上留下落点痕迹，重复10次，描出碰后小球a，b的平均落点位置M、N，如图乙所示。 （1）实验中需要注意的事项，下列说法正确的是____。 A．需要测出小球抛出点距地面的高度H B．需要测出小球做平抛运动的射程 C．斜槽必须光滑且轨道末端应该保持水平 D．为完成此实验，天平和刻度尺是必需的测量工具 （2）实验中对小球的要求是：质量m1_____m2（选填“>”“=”或“<”），直径d1____d2。（选填“>”“=”或“<”） （3）在图乙中，用毫米刻度尺测得O点与M，P，N三点的水平方向的距离分别为x1、x2、x3，若关系式_______________成立，则说明该实验碰撞前后动量守恒。 【答案】 ①. BD##DB ②. > ③. = ④. 【解析】 【详解】（1）[1]ABD．本实验用代入验证，时间t可以消去，故需要测量小球的水平射程和两小球的质量，不需要测量时间，即不需要测量抛出点距地面的高度，故A错误，BD正确； C．为保证小球从斜槽末端段飞出时做平抛运动，应保证斜槽末端水平，但无需光滑，故C错误； 故选BD。 （2）[2] [3]为了保证小球碰撞为对心碰撞，且碰后不反弹，要求，； （3）[4] 碰撞时满足动量守恒有 两边同时乘以下落时间有 14. 在“用单摆测定重力加速度”实验中，某实验小组在测量单摆的周期时，测得摆球经过n次全振动的总时间为，在测量单摆的摆长时，先用毫米刻度尺测得摆线长为l，再用游标卡尺测量摆球的直径为D。 请回答下列问题： （1）该单摆的周期为_____ （2）为了提高实验的准确度，在实验中可改变几次摆长L并测出相应的周期T，从而得出几组对应的L和T的数值，以L为横坐标、T2为纵坐标作出T2—L图线，但同学们不小心每次都把小球直径当作半径来计算摆长，由此得到的T2—L图像是图乙中的______（选填①、②、③），由图像可得当地重力加速度g=______；由此得到的g值会______（选填“偏小”“不变”“偏大”） 【答案】（1） （2） ①. ① ②. ③. 不变 【解析】 【小问1详解】 摆球经过n次全振动的总时间为，则摆动周期为 【小问2详解】 [1]由于每次都把小球直径当作半径来计算摆长，则有 实际的摆长为 根据单边周期公式有 变形得 可知T2—L图像是一条斜率为正值的倾斜的直线，且直线与纵轴截距为负值，则T2—L图像是图乙中的①； [2]根据上述函数方程与图像有 解得 [3]结合上述可知，求解重力加速度时，是根据函数对应的斜率，由于函数的斜率与直径没有关系，可知，由此得到的g值会不变。 四、计算题（共38分） 15. 如图所示，在光滑水平面上放置A、B两物体，质量均为m，其中B物体带有不计质量的弹簧静止在水平面内。A物体以速度v0向右运动，并压缩弹簧。求： （1）弹簧压缩量达到最大时A、B两物体的速度vA和vB； （2）弹簧弹性势能的最大值EP。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）两物体及弹簧在碰撞中动量守恒；当压缩量最大时，二者速度相同；设向右为正方向；由动量守恒定律可知 mv0=2mv 解得 （2）两物体距离最近时，弹簧弹性势能最大，由能量守恒定律得 解得 16. 如图所示，在直角坐标系的第一象限，有方向竖直向下、场强大小为E的匀强电场，在第四象限有垂直纸面向外的匀强磁场，在x轴下方放置一长度为L的绝缘薄板PQ，挡板平面与x轴垂直且上端紧贴x轴。一质量为m，电荷量为的粒子从y轴上一点以大小为的速度水平向右射出，恰好从薄板上边缘P点处射入磁场，粒子射入磁场时的速度方向与PQ的夹角为60°，之后粒子恰好未与薄板碰撞，不计粒子重力，求： （1）粒子在y轴上的发射位置到P点的水平距离； （2）匀强磁场磁感应强度B的大小： （3）粒子在薄板右侧运动的时间t。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）根据题意可得粒子在P点速度方向与轴的夹角为，可得粒子在P点的竖直分速度 粒子在电场中做类平抛运动，水平方向做匀速直线运动，有 竖直方向根据牛顿第二定律有 而根据速度与时间的关系可得 联立以上各式可得 （2）粒子在点的速度 粒子在磁场中做圆周运动，有 粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨迹如图所示 根据几何关系可得 联立解得 （3）根据几何关系可知，粒子在挡板右侧磁场中运动的时间 而粒子做圆周运动的周期 解得 17. 如图所示，足够长的平行金属导轨MN、PQ相距L=0.5m，导轨平面与水平面夹角α=37°，导轨电阻不计。磁感应强度B=2T的匀强磁场垂直导轨平面斜向上，长L=0.5m的金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，金属棒的质量m=0.1kg、电阻R=5Ω。两金属导轨的上端接定值电阻R=5Ω。金属棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.5。现将金属棒由静止释放，不计空气阻力，g=10m/s2（sin37°=0.6，cos37°=0.8）。求： （1）金属棒下滑的最大速度vm的大小； （2）已知金属棒由静止释放到达到最大速度的过程中，通过金属棒ab横截面的电荷量q=0.3C，求这个过程中金属棒ab所产生的电热Qab？ 【答案】（1）2m/s；（2）0.2J 【解析】 【详解】（1）对金属棒进行分析，当金属棒所受外力的合力为0时，速度达到最大，根据平衡条件有 此时的感应电动势 此时的感应电流 解得 （2）金属棒由静止释放到达到最大速度的过程中，感应电动势的平均值 感应电流的平均值 ， 解得 根据能量守恒定律有 金属棒ab所产生的电热 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 天津市南开中学滨海生态城学校2023-2024（下） 高二年级期中检测物理学科试卷 一、单选题（本题共8小题，每题4分） 1. 安全气囊是汽车安全保障重要设施，若某次汽车安全测试中，汽车发生剧烈碰撞时，安全气囊未打开，与安全气囊顺利打开相比，下列说法正确的是（设每次测试汽车速度相同）（　　） A. 安全气囊未打开时，模拟乘员的动量变化量大 B. 安全气囊打开时，模拟乘员受到的撞击力小 C. 安全气囊未打开时，模拟乘员受到撞击力的冲量大 D. 安全气囊打开时，模拟乘员的动量变化快 2. 如图所示，两根平行直导轨MN、PQ固定在同一水平面内，间距为L．导轨的左端接有电源E和开关S，导体棒ab垂直于导轨放置．空间存在斜向右上方的匀强磁场，其方向与轨道平面成θ角，且与导体棒ab垂直．闭合开关S，导体棒ab仍保持静止．已知通过导体棒的电流为I，则闭合开关S后，下列说法正确的是 A. 导体棒所受摩擦力小于ILB，方向水平向左 B. 导体棒所受的摩擦力小于ILB，方向水平向右 C. 导体棒所受的安培力小于ILB，方向水平向左 D. 导体棒所受的安培力小于ILB，方向水平向右 3. 图是某绳波形成过程的示意图。质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动质点2，3，4，…各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到右端，相邻编号的质点间距离为2cm。已知时，质点1开始向上运动；时，质点1到达上方最大位移处，质点5开始向上运动。则（　　） A. 这列波传播的速度为0.5m/s B. 时，振动传到质点8 C 时，质点12加速度方向向下 D. 时，质点16正在向下运动 4. 如图所示，甲、乙两人静止在水平冰面上，甲推乙后，两人向相反方向沿直线做减速运动。已知甲的质量小于乙的质量，两人与冰面间的动摩擦因数相同，两人之间的相互作用力远大于地面的摩擦力。下列说法正确的是（　　） A. 甲推乙的过程中，甲和乙的机械能守恒 B. 乙停止运动前任意时刻，甲的速度总是大于乙的速度 C. 减速过程中，地面摩擦力对甲做的功等于对乙做的功 D. 减速过程中，地面摩擦力对甲的冲量大于对乙的冲量 5. 在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示。产生的交变电动势的图像如图乙所示，则（　　） A. t=0.005s时线框的磁通量最大 B. t=0.01s时线框平面与中性面重合 C. 线框产生的交变电动势有效值为311V D. 线框产生的交变电动势频率为100Hz 6. 矩形导线框固定在匀强磁场中，如图甲所示，磁感线方向与导线框所在平面垂直，规定磁场的正方向为垂直纸面向外，磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示，则（　　） A. 0～t1时间内，导线框中电流的方向为adcba B. 0～t1时间内，导线框中电流越来越小 C. 0～t2时间内，导线框中电流的方向始终为abcda D. 0～t2时间内，导线框ab边受到的安培力大小恒定不变 7. 某弹簧振子沿x轴的简谐运动图像如图所示，下列描述正确的是（　　） A. t=1s时，振子的速度为零，加速度为负的最大值 B. t=2s时，振子的速度为负，加速度为正的最大值 C. t=3s时，振子的速度为负的最大值，加速度为零 D. t=4s时，振子的速度为正，加速度为负的最大值 8. 如图所示，匀强磁场方向垂直纸面向里，一带电微粒从磁场边界d点垂直于磁场方向射入，沿曲线dpa打到屏MN上的a点，通过pa段用时为t。若该微粒经过P点时，与一个静止的不带电微粒碰撞并结合为一个新微粒，最终打到屏MN上。若两个微粒所受重力均忽略，则新微粒运动的（　　） A. 轨迹为pb，至屏幕的时间将小于t B. 轨迹为pc，至屏幕的时间将大于t C. 轨迹为pa，至屏幕的时间将大于t D. 轨迹为pb，至屏幕的时间将等于t 二、多选题（本题共4小题，每题4分，部分2分） 9. 一列沿x轴传播的简谐横波，在时的波形如图甲所示，P、Q是波上的两个质点，此时质点P沿y轴负方向运动，图乙是波上某一质点的振动图像，下列说法中正确的是（　　） A. 该波沿x轴负方向传播 B. 图乙可能为Q点的振动图像 C. 时，质点P沿y轴正方向运动 D. 该波的波速一定为40m/s 10. 如图所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表，开关处于断开状态。下列说法中正确的是（　　） A. 当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，R1消耗的功率变大 B. 当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电流表A1示数变小 C. 当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电压表V示数变小 D. 若闭合开关S，则电流表A1示数变大，A2示数变小 11. 2020年12月2日22时，经过约19小时月面工作，嫦娥5号完成了月面自动采样封装，这其中要用到许多压力传感器。有些压力传感器是通过霍尔元件将压力信号转化为电信号，当压力改变时有电流通过霍尔元件。如图所示，一块宽为a、长为c、厚为h的长方体半导体霍尔元件，元件内的导电粒子是电荷量为的自由电子，通入如图所示方向的电流时，电子的定向移动速度为v。若元件处于磁感应强度为B、方向垂直于上表面向下的匀强磁场中，前后两表面会形成电势差U。下列说法中正确的是（　　） A. 自由电子受到的洛伦兹力方向为垂直前表面向外 B. 前表面的电势比后表面的高 C. 自由电子受到的洛伦兹力大小为 D. 前、后表面间电势差 12. 如图所示，光滑水平面上的正方形导线框，以某一初速度进入竖直向下的匀强磁场并最终刚好完全穿出。线框的边长小于磁场宽度。下列说法正确的是（  ） A. 线框进磁场的过程中电流方向为顺时针方向 B. 线框进入磁场和穿出磁场的过程中产生的热量之比为3∶1 C. 线框进入磁场和穿出磁场的过程中产生的热量相等 D. 线框在进和出的两过程中通过导线横截面的电荷量相等 三、填空题（本题两小题，每空2分，共14分） 13. 如图甲所示为“验证碰撞中动量守恒”实验的装置示意图，a是入射小球，b是被碰小球，a和b是质量分别为m1和m2，直径分别为d1和d2，轨道末端在水平地面上的投影为O点。实验中，先将小球a从斜槽上某一固定位置由静止释放，a从斜槽末端飞出后落到水平地面的记录纸上留下落点痕迹，重复10次，描出a的平均落点位置P，再把小球b放在斜槽末端，让小球a仍从斜槽上同一位置由静止释放，与小球b碰撞后，两球分别在记录纸上留下落点痕迹，重复10次，描出碰后小球a，b的平均落点位置M、N，如图乙所示。 （1）实验中需要注意的事项，下列说法正确的是____。 A．需要测出小球抛出点距地面的高度H B．需要测出小球做平抛运动的射程 C．斜槽必须光滑且轨道末端应该保持水平 D．为完成此实验，天平和刻度尺是必需的测量工具 （2）实验中对小球的要求是：质量m1_____m2（选填“>”“=”或“<”），直径d1____d2。（选填“>”“=”或“<”） （3）在图乙中，用毫米刻度尺测得O点与M，P，N三点的水平方向的距离分别为x1、x2、x3，若关系式_______________成立，则说明该实验碰撞前后动量守恒。 14. 在“用单摆测定重力加速度”的实验中，某实验小组在测量单摆的周期时，测得摆球经过n次全振动的总时间为，在测量单摆的摆长时，先用毫米刻度尺测得摆线长为l，再用游标卡尺测量摆球的直径为D。 请回答下列问题： （1）该单摆的周期为_____ （2）为了提高实验的准确度，在实验中可改变几次摆长L并测出相应的周期T，从而得出几组对应的L和T的数值，以L为横坐标、T2为纵坐标作出T2—L图线，但同学们不小心每次都把小球直径当作半径来计算摆长，由此得到的T2—L图像是图乙中的______（选填①、②、③），由图像可得当地重力加速度g=______；由此得到的g值会______（选填“偏小”“不变”“偏大”） 四、计算题（共38分） 15. 如图所示，在光滑水平面上放置A、B两物体，质量均为m，其中B物体带有不计质量的弹簧静止在水平面内。A物体以速度v0向右运动，并压缩弹簧。求： （1）弹簧压缩量达到最大时A、B两物体的速度vA和vB； （2）弹簧弹性势能的最大值EP。 16. 如图所示，在直角坐标系的第一象限，有方向竖直向下、场强大小为E的匀强电场，在第四象限有垂直纸面向外的匀强磁场，在x轴下方放置一长度为L的绝缘薄板PQ，挡板平面与x轴垂直且上端紧贴x轴。一质量为m，电荷量为的粒子从y轴上一点以大小为的速度水平向右射出，恰好从薄板上边缘P点处射入磁场，粒子射入磁场时的速度方向与PQ的夹角为60°，之后粒子恰好未与薄板碰撞，不计粒子重力，求： （1）粒子在y轴上的发射位置到P点的水平距离； （2）匀强磁场磁感应强度B的大小： （3）粒子在薄板右侧运动的时间t。 17. 如图所示，足够长的平行金属导轨MN、PQ相距L=0.5m，导轨平面与水平面夹角α=37°，导轨电阻不计。磁感应强度B=2T的匀强磁场垂直导轨平面斜向上，长L=0.5m的金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，金属棒的质量m=0.1kg、电阻R=5Ω。两金属导轨的上端接定值电阻R=5Ω。金属棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.5。现将金属棒由静止释放，不计空气阻力，g=10m/s2（sin37°=0.6，cos37°=0.8）。求： （1）金属棒下滑的最大速度vm的大小； （2）已知金属棒由静止释放到达到最大速度的过程中，通过金属棒ab横截面的电荷量q=0.3C，求这个过程中金属棒ab所产生的电热Qab？ 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $