精品解析：河南省青桐鸣大联考2024-2025学年高三下学期开学考物理试卷

2024-2025学年河南省青桐鸣大联考高三（下）开学考物理试卷（2月） 一、单选题：本大题共7小题，共28分。 1. 我国已成功发射的月球探测车上装有核电池提供动力。玉兔号月球车是采用核能来提供能量的，该装置使钚238衰变产生的核能转化为电能，核反应方程为，则新物质X为（　　） A. B. C. D. 2. 天平是实验室中测量质量的重要仪器。在学完共点力平衡后，小明设计了一款质量测量装置如图甲所示，OA、OB为不可伸长的等长轻绳，悬挂于竖直杆的顶端O，不可压缩的轻杆AB为刻度尺，OAB可绕O点无摩擦在竖直平面内转动。现在B端挂上标准砝码，质量为m0，A端挂上待测物体，如图乙所示，此时竖直杆交AB刻度尺处即为示数刻度P。不考虑竖直杆与AB间的相互作用，下列说法正确的是（　　） A. 刻度尺AB中点的刻度为零 B. 刻度尺AB上的刻度不均匀 C. 待测物体的质量为 D. 该装置在月球上不能使用 3. 如图所示，一倾角为37°的倾斜轨道底端有一垂直轨道的缓冲装置。质量为20kg、可视为质点的物块从轨道顶端A以速度1m/s沿轨道向下运动，运动2m后到达B点碰到缓冲装置，与缓冲装置相互作用0.5s后速度减为零，物块与倾斜轨道间的动摩擦因数为0.5，重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，则缓冲装置对物块的平均作用力大小为（　　） A. 40N B. 80N C. 160N D. 240N 4. 随着全球新能源领域的蓬勃发展，电动汽车已经成为我们生活中的常用交通工具，某些电动汽车搭载了弹射起步功能，在起步阶段获得较大加速度。如图所示，某品牌电动汽车在测试斜坡弹射起步功能，该汽车可看成质点，从静止沿倾斜平直公路向上加速16m时速度达到，该倾斜平直公路与水平方向的夹角为，已知该汽车的质量为2000kg，加速过程中受到的阻力恒为200N，牵引力恒定，重力加速度为，，，忽略汽车质量的变化，关于这段加速过程，下列说法正确的是（　　） A. 汽车发动机提供的牵引力大小为 B. 汽车的速度达到时，汽车的输出功率为 C. 汽车增加的机械能为 D. 汽车发动机对汽车做的功为 5. 如图所示为半径为的半球形透明材料的截面图，AOB为直径。一束单色光从OB之间的某点垂直OB射入该材料，恰好发生全反射后射向圆弧面的点，真空中的光速为，下列说法正确的是（　　） A. 透明材料对光的折射率为 B. 入射点到点的距离为 C. 光从入射到点的传播时间为 D. 增大入射光的频率，其他条件不变，光射向圆弧面时不能发生全反射 6. 小明参加体育活动折返跑时的图像如图所示，已知3s内小明的位移为6m，6s时返回到出发点，此过程中小明一直在做直线运动，以初速度方向为正方向。下列说法正确的是（　　） A. 小明内的加速度为 B. 小明内的位移为6m C. 小明全程平均速度为 D. 小明速度减为零时，距离出发点的位移为8m 7. 在某电场中建立x坐标轴，一个质子从坐标原点O仅在电场力作用下由静止开始沿x轴正方向运动，该质子的电势能Ep随坐标x变化的关系如图所示。则下列说法中正确的是（　　） A. x0处的电势低于3x0处的电势 B. 质子在x0处的加速度小于7x0处的加速度 C. 质子从x0处到7x0处电场力先做正功后做负功 D. 若具有一定初速度的电子从O点沿x轴运动到3x0，则电子的电势能一直在减小 二、多选题：本大题共3小题，共12分。 8. 如图所示电路中，电源内阻不能忽略不计，L1、L2为小灯泡，M为电动机，电流表A，电压表V均视为理想电表，电表的示数分别用I、U表示，电表示数变化量的绝对值分别用∆I、∆U表示。闭合开关，电动机正常工作，某时刻电动机突然被卡住了，灯泡始终处于发光状态，下列说法中正确的是（　　） A. 电流表的示数增大，电压表的示数减小 B. 有电流从a流向b C. 灯泡L1变亮，L2变暗 D. 变大，不变 9. 如图1所示，战绳运动是一种高强度、全身性的有氧运动，主要锻炼心肺功能，肌肉力量和耐力，同时促进脂肪燃烧。如图2所示为t=0.3s时形成的绳波，可视为简谐横波，波沿x轴正方向传播。图2中某质点P的振动图像如图3所示，下列说法正确的是（　　） A. 质点P平衡位置的坐标为x=2.1m B. 再经过1s，x=1m处的质点位移为 C. 再经过1s，x=1m处的质点速度沿y轴正方向 D. 若从图2时刻开始计时，则x=1m处的质点振动方程为 10. 如图所示，光滑水平面上分布着垂直于水平面向下的平行边界匀强磁场Ⅰ和Ⅱ，磁场Ⅰ的磁感应强度大小为，磁场Ⅱ的磁感应强度大小未知，磁场宽度均为，磁场Ⅰ和磁场Ⅱ的相近边界距离为。距磁场Ⅰ左边界处有一边长为、电阻为、质量为的单匝金属线框abcd，受到恒力的作用从静止开始运动，线框穿过磁场Ⅰ、Ⅱ过程中均匀速。不计一切摩擦阻力，运动过程中bc边始终平行于磁场边界，下列说法正确的是（　　） A. 磁场Ⅱ的磁感应强度大小为 B. 线框穿过磁场Ⅰ产生的焦耳热与线框穿过磁场Ⅱ产生的焦耳热相等，都为 C. 线框完全经过磁场Ⅰ、Ⅱ产生的总焦耳热为 D. 线框从开始运动到bc边与磁场Ⅰ右边界重合时，通过线框横截面的电荷量为 三、实验题：本大题共2小题，共18分。 11. 某同学选用如图甲所示的实验装置验证滑块（含遮光条）与钩码组成的系统机械能守恒，调节气垫导轨水平，装有遮光条的滑块用绕过定滑轮的细线与钩码相连，调节细线与导轨水平，滑块与遮光条的总质量为M，钩码的质量为m，重力加速度为g。 （1）滑块和遮光条的总质量M______（填“需要”或“不需要”）远大于钩码质量m。 （2）实验时，应选用______（填“较宽”或“较窄”）的遮光条，用螺旋测微器测得遮光条的宽度如图乙所示，则遮光条的宽度为d=______mm。 （3）测量遮光条到光电门的距离L，由静止释放滑块后，记录遮光条的遮光时间t，如果表达式____________成立（用题中所给物理量符号表示），即可验证滑块（含遮光条）与钩码组成的系统机械能守恒。 12. 小明要测量定值电阻的阻值（约为），实验室提供了如下实验器材： A．电压表V（量程为1V，内阻） B．双量程电流表A（量程0.6A，内阻约；量程3A，内阻约） C．滑动变阻器（最大阻值为） D．滑动变阻器（最大阻值为） E．电阻箱（最大阻值为） F．电源（电动势3V，内阻不计） G．开关，导线若干 （1）小明设计的电路图如图甲所示，为了得到更精确的数据和减小实验误差，电流表选用的量程为________，滑动变阻器选用________（填写器材前的字母代号）。 （2）小明欲将电压表改装成3V量程，应把与电压表串联的电阻箱的阻值调为________。 （3）某次测量时，电流表示数如图乙所示，此时电流表的示数为________A。 （4）经过多次测量，得到多组电压表示数与电流表的示数，并作出图像如图丙所示，则________（结果保留3位有效数字）。 四、计算题：本大题共3小题，共30分。 13. 如图所示，水平面上固定放置一个汽缸，用轻质活塞密封有一定质量的气体，活塞厚度不计，可在汽缸内无摩擦滑动，移动范围被限制在卡销、之间，与汽缸底部的距离为1m，卡销、间的距离为0.5m，活塞的表面积为。初始时，活塞在水平向左的外力作用下静止在卡销处，此时汽缸内气体的压强为，温度为300K。将汽缸内的气体加热，使活塞缓慢移动，活塞恰好到达卡销。忽略卡销、的大小，大气压强为。 （1）求活塞恰好到达卡销时汽缸内气体的温度； （2）若加热过程中汽缸内气体吸收热量为400J，求汽缸内气体内能的增加量。 14. 如图所示，平面直角坐标系xOy的y轴右侧（包含y轴）存在匀强电场和匀强磁场，x轴上方的匀强电场与y轴负方向成θ角（θ未知），x轴下方的匀强磁场垂直于纸面向外。一质量为m、带电荷量为+q（q>0）的粒子以速度v0从y轴上P点（0，d）垂直于电场方向射入x轴上方的匀强电场，以速度2v0从Q点与x轴正方向成θ角斜向下进入x轴下方的磁场。不计粒子重力。 （1）求角度θ及粒子由P点运动到Q点电势能的变化量； （2）求Q点横坐标； （3）为使粒子能再次返回电场，求磁感应强度的大小范围。 15. 如图所示（俯视图），一底部水平且足够长的U形槽固定在地面上，其底部光滑，两侧粗糙，质量为的足够长的木板放在槽的正中间，一个质量为的滑块在木板上且置于的左端，与间的动摩擦因数为。一质量的滑块卡在槽之间，与槽两侧面间的滑动摩擦力均为。开始时、、均静止，距足够远。现使滑块瞬间获得水平向右的初速度，、宽度较窄，与槽的侧面始终无接触，、间的碰撞为弹性碰撞，每次碰撞时间极短，重力加速度大小。 （1）求木板与滑块第1次碰撞前，与组成的系统产生的热量； （2）求木板与滑块第1次碰撞到第2次碰撞之间的时间（结果保留3位有效数字）； （3）经过足够长的时间，求沿槽滑动的距离及相对滑动的距离（结果保留3位有效数字）。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2024-2025学年河南省青桐鸣大联考高三（下）开学考物理试卷（2月） 一、单选题：本大题共7小题，共28分。 1. 我国已成功发射的月球探测车上装有核电池提供动力。玉兔号月球车是采用核能来提供能量的，该装置使钚238衰变产生的核能转化为电能，核反应方程为，则新物质X为（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】根据质量数守恒，电荷数守恒，可知新物质X质量数为234，电荷数为92。 故选A。 2. 天平是实验室中测量质量的重要仪器。在学完共点力平衡后，小明设计了一款质量测量装置如图甲所示，OA、OB为不可伸长的等长轻绳，悬挂于竖直杆的顶端O，不可压缩的轻杆AB为刻度尺，OAB可绕O点无摩擦在竖直平面内转动。现在B端挂上标准砝码，质量为m0，A端挂上待测物体，如图乙所示，此时竖直杆交AB刻度尺处即为示数刻度P。不考虑竖直杆与AB间的相互作用，下列说法正确的是（　　） A. 刻度尺AB中点的刻度为零 B. 刻度尺AB上的刻度不均匀 C. 待测物体的质量为 D. 该装置在月球上不能使用 【答案】B 【解析】 【详解】ABC．设轻杆AB上的力大小为F，由砝码与待测物体均平衡及力的三角形与几何三角形相似，可知， 联立解得 所以刻度尺AB的右端为零，左端为∞，中点为m0，刻度不均匀，故AC错误，B正确； D．由于月球上物体仍然受到重力作用，则该装置可在月球上使用，故D错误。 故选B。 3. 如图所示，一倾角为37°的倾斜轨道底端有一垂直轨道的缓冲装置。质量为20kg、可视为质点的物块从轨道顶端A以速度1m/s沿轨道向下运动，运动2m后到达B点碰到缓冲装置，与缓冲装置相互作用0.5s后速度减为零，物块与倾斜轨道间的动摩擦因数为0.5，重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，则缓冲装置对物块的平均作用力大小为（　　） A. 40N B. 80N C. 160N D. 240N 【答案】C 【解析】 【详解】物块由A点到B点过程，根据牛顿第二定律可得 由运动学公式有 代入数据得 物块减速过程，以沿倾斜轨道向上为正方向，由动量定理，有 代入数据得 故选C。 4. 随着全球新能源领域的蓬勃发展，电动汽车已经成为我们生活中的常用交通工具，某些电动汽车搭载了弹射起步功能，在起步阶段获得较大加速度。如图所示，某品牌电动汽车在测试斜坡弹射起步功能，该汽车可看成质点，从静止沿倾斜平直公路向上加速16m时速度达到，该倾斜平直公路与水平方向的夹角为，已知该汽车的质量为2000kg，加速过程中受到的阻力恒为200N，牵引力恒定，重力加速度为，，，忽略汽车质量的变化，关于这段加速过程，下列说法正确的是（　　） A. 汽车发动机提供的牵引力大小为 B. 汽车的速度达到时，汽车的输出功率为 C. 汽车增加的机械能为 D. 汽车发动机对汽车做的功为 【答案】B 【解析】 【详解】A．汽车加速过程，根据动能定理可得 代入数据解得牵引力大小为 故A错误； B．汽车的速度达到时，汽车的输出功率 故B正确； C．汽车增加的机械能为 故C错误； D．汽车发动机对汽车做的功为 故D错误。 故选B。 5. 如图所示为半径为的半球形透明材料的截面图，AOB为直径。一束单色光从OB之间的某点垂直OB射入该材料，恰好发生全反射后射向圆弧面的点，真空中的光速为，下列说法正确的是（　　） A. 透明材料对光的折射率为 B. 入射点到点的距离为 C. 光从入射到点的传播时间为 D. 增大入射光的频率，其他条件不变，光射向圆弧面时不能发生全反射 【答案】C 【解析】 【详解】A．作出光路图如图所示 由几何知识求得全反射临界角，透明材料对光的折射率 故A错误； B．入射点到点的距离 故B错误； C．光在透明材料中传播的路程为 光在透明材料中传播速度 时间 故C正确； D．增大入射光的频率，则全反射临界角将减小，光仍然会发生全反射，故D错误。 故选C。 6. 小明参加体育活动折返跑时的图像如图所示，已知3s内小明的位移为6m，6s时返回到出发点，此过程中小明一直在做直线运动，以初速度方向为正方向。下列说法正确的是（　　） A. 小明内的加速度为 B. 小明内的位移为6m C. 小明全程的平均速度为 D. 小明速度减为零时，距离出发点的位移为8m 【答案】D 【解析】 【详解】A．由题意可知 可得 内的加速度 故A错误； B．6s时返回到出发点，则内的位移为，故B错误； C．全程的位移为0，则平均速度为0，故C错误； D．内，有 得 所以内的加速度 速度从减为零的时间 所以小明速度减为零时，距离出发点的位移 故D正确。 故选D。 7. 在某电场中建立x坐标轴，一个质子从坐标原点O仅在电场力作用下由静止开始沿x轴正方向运动，该质子的电势能Ep随坐标x变化的关系如图所示。则下列说法中正确的是（　　） A. x0处的电势低于3x0处的电势 B. 质子在x0处的加速度小于7x0处的加速度 C. 质子从x0处到7x0处电场力先做正功后做负功 D. 若具有一定初速度的电子从O点沿x轴运动到3x0，则电子的电势能一直在减小 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据，结合质子的电势能Ep随坐标x变化的图像可知，x0处的电势高于3x0处的电势，故A错误； B．图像斜率的绝对值表示电场力的大小，由图像可知质子在x0处的加速度大于7x0处的加速度，故B错误； C．根据图像可知电势能先减小后增加，电场力先做正功后做负功，故C正确； D．根据图像可知O点到3x0处的电场线沿x轴的正方向，电子受到的电场力做负功，电势能一直在增加，故D错误。 故选C。 二、多选题：本大题共3小题，共12分。 8. 如图所示电路中，电源内阻不能忽略不计，L1、L2为小灯泡，M为电动机，电流表A，电压表V均视为理想电表，电表的示数分别用I、U表示，电表示数变化量的绝对值分别用∆I、∆U表示。闭合开关，电动机正常工作，某时刻电动机突然被卡住了，灯泡始终处于发光状态，下列说法中正确的是（　　） A. 电流表的示数增大，电压表的示数减小 B. 有电流从a流向b C. 灯泡L1变亮，L2变暗 D. 变大，不变 【答案】AC 【解析】 【详解】A．电动机被卡住后，电流增大，内电压增大，路端电压减小，即电流表的示数增大，电压表的示数减小，故A正确； B．由于路端电压减小，则电容器两端电压减小，电荷量减小，电容器放电，则有电流从b流向a，故B错误； C．由于路端电压减小，则L2两端电压减小，流过L2的电流减小，则L2变暗，流过L1的电流变大，则L1变亮，故C正确； D．根据闭合电路欧姆定律可得 所以 电流增大，路端电压减小，则减小，不变，故D错误。 故选AC。 9. 如图1所示，战绳运动是一种高强度、全身性的有氧运动，主要锻炼心肺功能，肌肉力量和耐力，同时促进脂肪燃烧。如图2所示为t=0.3s时形成的绳波，可视为简谐横波，波沿x轴正方向传播。图2中某质点P的振动图像如图3所示，下列说法正确的是（　　） A. 质点P平衡位置的坐标为x=2.1m B. 再经过1s，x=1m处的质点位移为 C. 再经过1s，x=1m处的质点速度沿y轴正方向 D. 若从图2时刻开始计时，则x=1m处的质点振动方程为 【答案】BD 【解析】 【详解】A．由图3可知，t=0.3s时质点P沿y轴正向运动，位移为，由图2可知，位移为的质点平衡位置坐标为x=1.5m和x=2.1m，因为波沿x轴正方向传播，x=1.5m处质点沿y轴正方向运动，x=2.1m处质点沿y轴负方向运动，所以质点P平衡位置的坐标为x=1.5m，故A错误； BC．由图2可知此波波长 由图3可知此波传播的周期 波传播的速度 再经过1s时的波形与时的波形相同，波向前传播的位移 即x=0.4m处质点的运动形式传播到x=1m处，则x=1m处质点的位移为，速度沿y轴负方向，故B正确，C错误； D．图2时刻x=1m处质点位移为20cm，速度沿y轴正方向，若从图2时刻开始计时，x=1m处的质点的初相位为， 振幅 其振动方程为 故D正确。 故选BD。 10. 如图所示，光滑水平面上分布着垂直于水平面向下的平行边界匀强磁场Ⅰ和Ⅱ，磁场Ⅰ的磁感应强度大小为，磁场Ⅱ的磁感应强度大小未知，磁场宽度均为，磁场Ⅰ和磁场Ⅱ的相近边界距离为。距磁场Ⅰ左边界处有一边长为、电阻为、质量为的单匝金属线框abcd，受到恒力的作用从静止开始运动，线框穿过磁场Ⅰ、Ⅱ过程中均匀速。不计一切摩擦阻力，运动过程中bc边始终平行于磁场边界，下列说法正确的是（　　） A. 磁场Ⅱ的磁感应强度大小为 B. 线框穿过磁场Ⅰ产生的焦耳热与线框穿过磁场Ⅱ产生的焦耳热相等，都为 C. 线框完全经过磁场Ⅰ、Ⅱ产生的总焦耳热为 D. 线框从开始运动到bc边与磁场Ⅰ右边界重合时，通过线框横截面的电荷量为 【答案】BCD 【解析】 【详解】A．线框从静止开始至bc边到达磁场Ⅰ左边界过程，有 得 线框ad边到达磁场Ⅰ右边界至bc边到达磁场Ⅱ左边界过程，有 得 因为线框匀速进入磁场Ⅰ、Ⅱ，所以， 得 故A错误； B．根据功能关系，可知线框穿过磁场Ⅰ产生的焦耳热与线框穿过磁场Ⅱ产生的焦耳热相等，都为 故B正确； C．线框完全经过磁场Ⅰ、Ⅱ产生的总焦耳热为 故C正确； D．线框从开始运动到bc边与磁场Ⅰ右边界重合时，通过线框横截面的电荷量为 故D正确。 故选BCD。 三、实验题：本大题共2小题，共18分。 11. 某同学选用如图甲所示的实验装置验证滑块（含遮光条）与钩码组成的系统机械能守恒，调节气垫导轨水平，装有遮光条的滑块用绕过定滑轮的细线与钩码相连，调节细线与导轨水平，滑块与遮光条的总质量为M，钩码的质量为m，重力加速度为g。 （1）滑块和遮光条的总质量M______（填“需要”或“不需要”）远大于钩码质量m。 （2）实验时，应选用______（填“较宽”或“较窄”）的遮光条，用螺旋测微器测得遮光条的宽度如图乙所示，则遮光条的宽度为d=______mm。 （3）测量遮光条到光电门的距离L，由静止释放滑块后，记录遮光条的遮光时间t，如果表达式____________成立（用题中所给物理量符号表示），即可验证滑块（含遮光条）与钩码组成的系统机械能守恒。 【答案】（1）不需要 （2） ①. 较窄 ②. 5.4 （3） 【解析】 【小问1详解】 该实验装置是为了验证滑块（含遮光条）与钩码组成的系统机械能守恒，滑块（含遮光条）和钩码作为整体研究，所以滑块和遮光条的质量不需要远大于钩码质量。 【小问2详解】 [1]为了减小实验误差，要求滑块经过光电门时挡光时间越短越好，因此实验时应选择较窄的遮光条； [2]图乙是10分度的游标卡尺，根据图乙可知遮光条的宽度 【小问3详解】 若钩码和滑块组成的系统机械能守恒，滑块从释放到经过光电门的过程中，有 即 12. 小明要测量定值电阻的阻值（约为），实验室提供了如下实验器材： A．电压表V（量程为1V，内阻） B．双量程电流表A（量程0.6A，内阻约；量程3A，内阻约） C．滑动变阻器（最大阻值为） D．滑动变阻器（最大阻值为） E．电阻箱（最大阻值为） F．电源（电动势3V，内阻不计） G．开关，导线若干 （1）小明设计的电路图如图甲所示，为了得到更精确的数据和减小实验误差，电流表选用的量程为________，滑动变阻器选用________（填写器材前的字母代号）。 （2）小明欲将电压表改装成3V量程，应把与电压表串联的电阻箱的阻值调为________。 （3）某次测量时，电流表的示数如图乙所示，此时电流表的示数为________A。 （4）经过多次测量，得到多组电压表的示数与电流表的示数，并作出图像如图丙所示，则________（结果保留3位有效数字）。 【答案】（1） ①. 0.6A ②. C （2）400##400.0 （3）0.46 （4）4.84 【解析】 【详解】（1）[1]根据电路图，可知电路中电流最大值为，故电流表选择0.6A量程更合适； [2]本实验选用分压式接法，为了调节方便，滑动变阻器选最大阻值较小的滑动变阻器。 故选C。 （2）根据电压表改装原理，可得将电压表改装成3V量程，应把与电压表串联电阻箱的阻值调为。 （3）根据图乙结合（1）可知，电流表的分度值为0.02A，则指针所指对应示数为0.46A。 （4）根据电路可得 整理得 根据图丙可得 解得 四、计算题：本大题共3小题，共30分。 13. 如图所示，水平面上固定放置一个汽缸，用轻质活塞密封有一定质量的气体，活塞厚度不计，可在汽缸内无摩擦滑动，移动范围被限制在卡销、之间，与汽缸底部的距离为1m，卡销、间的距离为0.5m，活塞的表面积为。初始时，活塞在水平向左的外力作用下静止在卡销处，此时汽缸内气体的压强为，温度为300K。将汽缸内的气体加热，使活塞缓慢移动，活塞恰好到达卡销。忽略卡销、的大小，大气压强为。 （1）求活塞恰好到达卡销时汽缸内气体的温度； （2）若加热过程中汽缸内气体吸收的热量为400J，求汽缸内气体内能的增加量。 【答案】（1）562.5K （2）150J 【解析】 【详解】（1）当活塞恰好离开卡销时，对活塞受力分析可得 可得 根据查理定律，有，把，代入 可得 当活塞离开卡销恰好到达卡销过程，密封气体压强一定，有，把，代入 可得 （2）当活塞恰好到达卡销处时，外界对气体做功 由热力学第一定律可知 14. 如图所示，平面直角坐标系xOy的y轴右侧（包含y轴）存在匀强电场和匀强磁场，x轴上方的匀强电场与y轴负方向成θ角（θ未知），x轴下方的匀强磁场垂直于纸面向外。一质量为m、带电荷量为+q（q>0）的粒子以速度v0从y轴上P点（0，d）垂直于电场方向射入x轴上方的匀强电场，以速度2v0从Q点与x轴正方向成θ角斜向下进入x轴下方的磁场。不计粒子重力。 （1）求角度θ及粒子由P点运动到Q点电势能的变化量； （2）求Q点的横坐标； （3）为使粒子能再次返回电场，求磁感应强度大小范围。 【答案】（1）30°， （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 粒子在P点垂直于电场方向入射，粒子在电场中做类平抛运动，沿电场方向做匀加速直线运动，垂直于电场方向做匀速直线运动，在Q点将速度沿电场方向与垂直于电场方向分解，如图所示 在垂直于电场方向上有 解得 粒子从P点到Q点过程，电场力做功 电势能的变化量 【小问2详解】 粒子沿初速度方向的位移为 垂直于初速度方向的位移为， 根据几何关系有， 联立解得 【小问3详解】 带电粒子进入磁场后做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，有 粒子能返回电场，在磁场中做匀速圆周运动的轨迹与y轴相切时半径有最大值 此时磁感应强度最小为 磁感应强度的大小范围 15. 如图所示（俯视图），一底部水平且足够长的U形槽固定在地面上，其底部光滑，两侧粗糙，质量为的足够长的木板放在槽的正中间，一个质量为的滑块在木板上且置于的左端，与间的动摩擦因数为。一质量的滑块卡在槽之间，与槽两侧面间的滑动摩擦力均为。开始时、、均静止，距足够远。现使滑块瞬间获得水平向右的初速度，、宽度较窄，与槽的侧面始终无接触，、间的碰撞为弹性碰撞，每次碰撞时间极短，重力加速度大小。 （1）求木板与滑块第1次碰撞前，与组成的系统产生的热量； （2）求木板与滑块第1次碰撞到第2次碰撞之间的时间（结果保留3位有效数字）； （3）经过足够长的时间，求沿槽滑动的距离及相对滑动的距离（结果保留3位有效数字）。 【答案】（1）10J （2）2.05s （3）11.1m，13.9m 【解析】 【详解】（1）将木板B与滑块A视为一个系统，因为水平轨道光滑，木板与滑块所受合力为零，因此木板与滑块组成的系统动量守恒。设木板与滑块第一次共速时的速度为，设向右为速度的正方向，则有 可得 由能量守恒定律可知，木板与滑块减少的机械能转化为系统产生的热量，即 （2）木板与滑块发生弹性碰撞时，将木板与滑块视为一个系统，由于碰撞时间极短，碰撞时内力远大于外力，因此木板与滑块组成的系统动量守恒，设向右为速度的正方向，则有 木板与滑块的碰撞为弹性碰撞，因此 解得木板速度 滑块的速度 碰后减速，假设停止后，与相碰，的加速度大小为 减速到零的位移为 减速的时间为 先加速再匀速，加速时的加速度为 设木板与滑块第二次共速时的速度为，由动量守恒定律有 解得 共速前所用的时间为 木板位移为 木板与滑块匀速运动时间为 由于，所以假设成立，因此，、第1次碰撞到第2次碰撞的时间为 （3）碰后减速到零的位移为 同理可得，木板与滑块第二次共速时速度为 、第二次碰撞后的速度即为 即每一次碰后获得的速度都为上一次的 第二次减速到零的位移为 第三次减速到零的位移为 第次减速到零的位移为 总位移 对整个过程根据能量守恒定律有 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$