精品解析：上海市格致中学2024-2025学年高二上学期期末物理试卷

格致中学二〇二四学年度第一学期期末考试 高二年级物理（等级）试卷 一、选择题（共40分。1-8题每小题3分；9-12题每小题4分。其中第11、12题为多选题，每题至少有两个正确答案，错选、不选均不得分，漏选得2分） 1. 下列说法错误的是（　　） A. 地磁南极在地理北极附近 B. 一小段通电导线在某处不受磁场力的作用，则该处的磁感应强度一定为零 C. 安培力F的方向一定垂直于磁感应强度B的方向，但是磁感应强度B的方向不一定垂直于电流I的方向 D. 磁感线的疏密代表磁场的强弱 2. 在国际单位制中磁感应强度的单位是“T”，若用国际单位制的基本单位来表示，正确的是（　　） A. B. C. D. 3. 单摆在振动过程中，对摆球的分析正确的是（　　） A. 摆球在最低点加速度为零 B. 回复力始终由线的拉力与重力的合力提供 C. 摆球在任何位置加速度都不等于零 D. 摆球在最低点回复力不为零 4. 如图所示的U一I图像中，直线a表示某电源路端电压与电流的关系，直线b为某一电阻R的伏安特性曲线。用该电源直接与电阻R连接成闭合电路，由图像可知 A. R的阻值为0. 5 Ω B. 电源电动势为4. 0V，内阻为0. 5 Ω C. 电源的短路电流为1. 0 A D. 电源内部消耗功率为2. 0 W 5. 假设太阳风中的一电子以一定的速度竖直向下运动穿过处的地磁场，如图所示。则该电子受到的洛伦兹力方向为（　　） A. 向东 B. 向南 C. 向西 D. 向北 6. 如图所示，固定在光滑水平桌面上的导体棒MN中通有较强的恒定电流，PQ是一段能够在水平桌面上自由运动的导体棒。初始时刻，PQ垂直于MN放在MN的一侧，现给PQ通以恒定电流，则下列四幅图中，能够正确反映此后紧接着的一段时间内PQ的可能位置的是（时间先后顺序为a，b，c）（　　） A. B. C. D. 7. 如图所示为某一时刻波源S1、S2在水槽中形成的水波，其中实线表示波峰，虚线表示波谷，已知两列波的频率相同，振幅相同，则下列说法正确的是（　　） A. 这两列波的波长相同，在两波相遇的区域中会产生干涉 B. a、c、d三点位移始终最大，等于两列波的振幅之和 C. a、c、d三点的振动始终加强，b点的振动始终减弱 D. 从此刻再经过四分之一个周期，a、b、c、d四点的位移均为零 8. 某种高速带电粒子流，具有较强的穿透能力。如图虚线为该粒子流在气泡室中穿透一张黑纸的粒子径迹照片，气泡室里有垂直纸面的匀强磁场，不计粒子重力及粒子间相互作用，下列说法正确的是（　　） A. 磁场方向一定垂直纸面向里 B. 磁场方向一定垂直纸面向外 C. 粒子一定从左向右穿越黑纸 D. 粒子一定从右向左穿越黑纸 9. 如图所示，ACD为一边长为L的等边三角形，两根完全相同的无限长直导线分别垂直纸面固定于A、D两个顶点，两根长直导线中的电流大小相等且方向均垂直纸面向里，此时C处的磁感应强度大小为。已知通电长直导线在其周围某点处产生的磁感应强度大小为（k为常量，r为该点到通电直导线的距离），若仅将D处长直导线中的电流方向改为垂直纸面向外，则C处磁感应强度大小为（　　） A. B. C. D. 10. 三个相同的小钢球用轻绳悬挂在水平支架上，轻绳互相平行，三个钢球球心等高，彼此间有小间隙。它们之间的碰撞可视为弹性碰撞。不计空气阻力。现向左拉起小球1，由静止释放。则在此后的运动过程中会出现下面哪个图所示的情景（　　） A. B. C. D. 11. 如图，轴方向有一根均匀弹性轻绳，坐标分别为与的质点同时沿竖直方向做简谐运动，形成相向传播的甲、乙两列波，时刻的波形如图。则（　　） A. 两列波的起振方向均为向上起振 B. 甲乙两波的频率之比为 C. 第一次波峰相遇在位置 D. 乙波的衍射本领比甲波强 12. 物理学中用照度描述光的强弱，光越强照度越大，照度的单位为Lx。某实验室采用光敏电阻制作光控开关来控制照明系统，光敏电阻在不同照度下的阻值如下表。控制电路原理如图所示，电路中的电阻和，其中一个是定值电阻，另一个是光敏电阻，已知直流电源电动势，内阻不计，实验室某日的光照强度随时间变化曲线如图，当控制开关两端电压时，控制开关自动启动照明系统。则下列说法正确的是（　　） 照度/Lx 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 电阻/kΩ 75 40 24 20 18 15 A. 为定值电阻，为光敏电阻 B. 照度越大，该电路控制开关两端的电压越小 C. 若将定值电阻的阻值变为20kΩ，该天后该系统即可工作 D. 该电路中定值电阻阻值越大，该天的照明系统工作的时间越短 二、填空题（共22分，每空2分） 13. 在回旋加速器两D形盒之间的窄缝区域存在___________（选填“周期性变化”或“均匀不变”）的电场，使带电粒子经过该区域时被加速。带电粒子每次通过盒中的匀强磁场时做___________运动。 14. 一块宽为、长为、厚为的霍尔元件，元件内的导电粒子是电荷量为的自由电子。电流方向如图，电子的定向移动速度为。若元件处于垂直于上表面、方向向下的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为，此时前表面的电势___________（填“高于”、“低于”或“等于”）后表面的电势。元件的前、后表面间电压___________。 15. 图乙表示一列简谐横波在某时刻的波形图，图甲表示质点M从此时刻开始的振动图像，此时质点N运动方向沿着y轴___________（填“正”或“负”）方向。则再经过时间，波向前传播___________。 16. 电磁炮的工作原理如图，水平面上放置两根间距为、长度为的平行导轨，导轨上放有质量为的炮弹，通上电流后，炮弹沿导轨水平加速运动。设炮弹与导轨间的弹力沿竖直方向，导轨间的磁感应强度为，方向垂直导轨平面向下，不计空气阻力，已知重力加速度大小为。当电流为时（不考虑电流对磁场的影响），炮弹恰好做匀速直线运动。则炮弹受到安培力的大小为___________，炮弹与导轨间的动摩擦因数为___________；若将电流增大一倍，则静止的炮弹可在导轨上获得的最大速度的大小为___________。 17. 台风“贝碧嘉”来袭，给高层建筑物带来了不小的挑战。已知空气密度为，风速为，空气吹到建筑物上后速度瞬间减为0，建筑物的面积为，则单位时间内吹到建筑物上的空气质量为___________。已知三级风速约为，十四级风速约为。则十四级风速作用在建筑物上的风力大约是三级风速作用在建筑物上的风力的___________倍。 三、综合应用（共38分。其中18题12分，19题12分，20题14分） 注意：计算题在列式计算、逻辑推理以及回答问题的过程中，要求给出必要的图示、文字说明、公式、演算等 18. 为了完成“用单摆测定重力加速度”的实验。 （1）甲就地取材组装了几种实验装置。 ①最合理的装置是_____。 A． B. C. D. ②为测量周期，应使摆球在竖直平面内摆动稳定后，当摆球到达_____（选填“最低点”或“最高点”）时启动停表开始计时。 （2）乙同学利用力传感器进行实验。 ①如图，将不可伸长的细绳一端系一小球，另一端连接力传感器，在小球摆动过程与力传感器连接的计算机屏幕上显示出拉力随时间的变化图像，如下图，其中、、和均为已知量。由图像可知，从时刻开始，小球第一次摆到最低点的时刻为____，摆动周期为______；若想求出当地的重力加速度，还需要测出的物理量及需要使用器材分别是_____（填选项前的字母标号）。 A.细绳的长度、米尺 B.细绳的长度和小球的直径、米尺 C.细绳的长度和小球的直径、米尺和螺旋测微器 ②测出重力加速度后，小明认为也能利用图中的数据求出小球的质量，则小球质量的表达式为______（用、、和表示）。 19. 柴油打桩机由重锤汽缸、活塞桩帽等组成。重锤汽缸的质量为，钢筋混凝土桩固定在活塞桩帽下端，桩帽和桩总质量为。汽缸从桩帽正上方一定高度自由下落，汽缸下落过程中，桩体始终静止。当汽缸到最低点时，向缸内喷射柴油，柴油燃烧，产生猛烈推力，汽缸和桩体瞬间分离，汽缸上升的最大高度为，重力加速度为。 （1）求汽缸和桩体分离瞬间汽缸的速度大小； （2）求柴油燃烧产生的推力对汽缸的冲量大小和方向； （3）设桩体向下运动过程中所受阻力恒为，求该次燃烧后桩体在泥土中向下移动的距离。 20. 如图所示为一质谱仪的工作原理示意图，其中速度选择器内的磁场磁感应强度大小为、方向垂直纸面向里，两竖直放置极板之间存在一定的电势差，板间距离为d。O处为一粒子源，发射一带正电粒子以速度v恰能沿直线通过速度选择器，并从A孔垂直于磁场方向射入磁感应强度大小为、方向垂直纸面向外的匀强磁场中，运动半周后打在照相底片上的C点，测得AC长度为L。不计粒子重力，求： （1）速度选择器两极板间的电势差U； （2）粒子的比荷及其在磁场中的运动时间； （3）该粒子有一种同位素，质量是该粒子的倍，两种粒子带电量相同。从O处连续射出多个这两种粒子，速度范围均为，粒子之间作用力忽略不计，若撤去速度选择器，求照相底片上两种粒子落点重叠区域的宽度。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 格致中学二〇二四学年度第一学期期末考试 高二年级物理（等级）试卷 一、选择题（共40分。1-8题每小题3分；9-12题每小题4分。其中第11、12题为多选题，每题至少有两个正确答案，错选、不选均不得分，漏选得2分） 1. 下列说法错误的是（　　） A. 地磁南极在地理北极附近 B. 一小段通电导线在某处不受磁场力的作用，则该处的磁感应强度一定为零 C. 安培力F的方向一定垂直于磁感应强度B的方向，但是磁感应强度B的方向不一定垂直于电流I的方向 D. 磁感线的疏密代表磁场的强弱 【答案】B 【解析】 【详解】A．地磁南极在地理北极附近，地磁北极在地理南极附近，故A正确，不满足题意要求； B．一小段通电导线在某处不受磁场力的作用，可能是电流方向与磁场方向平行，该处的磁感应强度不一定为零，故B错误，满足题意要求； C．根据左手定则可知，安培力的方向一定垂直于磁感应强度的方向，但是磁感应强度的方向不一定垂直于电流的方向，故C正确，不满足题意要求； D．磁感线的疏密代表磁场的强弱，磁感线密集的地方磁场强，磁感线稀疏的地方磁场弱，故D正确，不满足题意要求。 故选B。 2. 在国际单位制中磁感应强度的单位是“T”，若用国际单位制的基本单位来表示，正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】根据 可知 故选D。 3. 单摆在振动过程中，对摆球的分析正确的是（　　） A. 摆球在最低点加速度为零 B. 回复力始终由线的拉力与重力的合力提供 C. 摆球在任何位置加速度都不等于零 D. 摆球在最低点回复力不为零 【答案】C 【解析】 【详解】A．摆球在最低点时沿切线方向的加速度为0，但向心加速度不为0，故A错误； BD．回复力由重力沿切线方向的分力提供，摆球在最低点回复力为零，故BD错误； C．由于摆球做圆周运动，轨迹为曲线，摆球在最高点时沿切线方向的加速度不为0，在最低点时向心加速度不为0，所以摆球在任何位置加速度都不等于零，故C正确。 故选C。 4. 如图所示的U一I图像中，直线a表示某电源路端电压与电流的关系，直线b为某一电阻R的伏安特性曲线。用该电源直接与电阻R连接成闭合电路，由图像可知 A. R的阻值为0. 5 Ω B. 电源电动势为4. 0V，内阻为0. 5 Ω C. 电源的短路电流为1. 0 A D. 电源内部消耗功率为2. 0 W 【答案】D 【解析】 【详解】A．R的U-I图线的斜率大小等于R的阻值，则 故A错误； B．根据闭合电路欧姆定：U=E-Ir，当I=0时，U=E，可读出电源的电动势E=4.0V，内阻等于图线a的斜率大小，则 故B错误； C．当路端电压为0时的电流即为短路电流，由图可知，电源的短路电流为2.0A，故C错误； D．电源内部消耗功率为 故D正确。 故选D。 5. 假设太阳风中的一电子以一定的速度竖直向下运动穿过处的地磁场，如图所示。则该电子受到的洛伦兹力方向为（　　） A. 向东 B. 向南 C. 向西 D. 向北 【答案】C 【解析】 【详解】电子带负电，处的地磁场方向由南指向北，根据左手定则可知，该电子受到的洛伦兹力方向为向西。 故选C。 6. 如图所示，固定在光滑水平桌面上的导体棒MN中通有较强的恒定电流，PQ是一段能够在水平桌面上自由运动的导体棒。初始时刻，PQ垂直于MN放在MN的一侧，现给PQ通以恒定电流，则下列四幅图中，能够正确反映此后紧接着的一段时间内PQ的可能位置的是（时间先后顺序为a，b，c）（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】根据右手螺旋定则分析可知，导体棒MN在上方产生的磁场方向垂直于纸面向外。导体棒PQ电流方向向上，根据左手定则可知，导体棒PQ所受安培力方向向右。根据通电直导线在周围产生的磁场分布可知，离导体棒MN越近，磁场越强，离导体棒MN越远，磁场越弱。所以导体棒PQ下半部分受力大于上半部分受力。 故选D。 7. 如图所示为某一时刻波源S1、S2在水槽中形成的水波，其中实线表示波峰，虚线表示波谷，已知两列波的频率相同，振幅相同，则下列说法正确的是（　　） A. 这两列波的波长相同，在两波相遇的区域中会产生干涉 B. a、c、d三点位移始终最大，等于两列波的振幅之和 C. a、c、d三点的振动始终加强，b点的振动始终减弱 D. 从此刻再经过四分之一个周期，a、b、c、d四点的位移均为零 【答案】ACD 【解析】 【详解】A．在同一介质中波速相同，因为两列波的频率相同，所以波长一定相同，在两波相遇的区域会发生干涉，故A正确； BC．此刻a、c、d三点位移最大，等于两列波的振幅之和，在这些点两列波引起的振动总是相互加强的，质点的振幅最大，但位移是时刻在变化，不是始终最大，在b点是两列波波峰和波谷相遇点，两列波引起的振动总是相互减弱的，质点的振幅最小，振动始终减弱，故B错误，C正确； D．从此刻再经过四分之一个周期，a、b、c、d四点的位移均为零，此时刻四点处于平衡位置，故D正确。 故选ACD。 8. 某种高速带电粒子流，具有较强的穿透能力。如图虚线为该粒子流在气泡室中穿透一张黑纸的粒子径迹照片，气泡室里有垂直纸面的匀强磁场，不计粒子重力及粒子间相互作用，下列说法正确的是（　　） A. 磁场方向一定垂直纸面向里 B. 磁场方向一定垂直纸面向外 C. 粒子一定从左向右穿越黑纸 D. 粒子一定从右向左穿越黑纸 【答案】D 【解析】 【详解】AB．粒子可能带正电、也可能带负电，由左手定则可知，磁场方向即可能垂直于纸面向里也可能垂直于纸面向外，故AB错误； CD．粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得 解得 粒子穿过黑纸后速度变小，轨道半径r变小，由图示粒子运动轨迹可知，粒子在右侧轨道半径大，在左侧轨道半径小，粒子从右向左穿过黑纸，故C错误，D正确； 故选D。 9. 如图所示，ACD为一边长为L的等边三角形，两根完全相同的无限长直导线分别垂直纸面固定于A、D两个顶点，两根长直导线中的电流大小相等且方向均垂直纸面向里，此时C处的磁感应强度大小为。已知通电长直导线在其周围某点处产生的磁感应强度大小为（k为常量，r为该点到通电直导线的距离），若仅将D处长直导线中的电流方向改为垂直纸面向外，则C处磁感应强度大小为（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】初始时A、D两处的长直导线在C处产生的磁场磁感应强度大小相等，设为，根据安培定则可知A、D两处的长直导线在C处产生的磁场方向的夹角为60°，根据矢量的合成可知 若将D处长导线中的电流方向改为垂直纸面向外，则A、D两处的长直导线在C处产生的磁场方向的夹角为120°，根据矢量的合成可知，C处磁感应强度大小 故选A。 10. 三个相同的小钢球用轻绳悬挂在水平支架上，轻绳互相平行，三个钢球球心等高，彼此间有小间隙。它们之间的碰撞可视为弹性碰撞。不计空气阻力。现向左拉起小球1，由静止释放。则在此后的运动过程中会出现下面哪个图所示的情景（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】两个质量相等的小球发生弹性碰撞过程有 ， 解得 ， 可知，碰撞过程速度发生交换，则向左拉起小球1，1与2碰撞后，1处于静止，2瞬间获得速度，随后2与3碰撞后，2处于静止，3瞬间获得速度，可知，若3在运动，则1、2均处于静止，若1在运动，则2、3均处于静止，即第三个图形符合要求。 故选C。 11. 如图，轴方向有一根均匀弹性轻绳，坐标分别为与的质点同时沿竖直方向做简谐运动，形成相向传播的甲、乙两列波，时刻的波形如图。则（　　） A. 两列波的起振方向均为向上起振 B. 甲乙两波的频率之比为 C. 第一次波峰相遇在位置 D. 乙波的衍射本领比甲波强 【答案】ABC 【解析】 【详解】A．根据波的传播方向，用同侧法可以判断两列波波源的起振方向相同，均为向上振动，故A正确； B．根据频率 图中可知甲乙波长比为2：1，同种介质中波速v不变，甲乙频率比为1：2，故B正确； C．第一次波峰相遇时的坐标为，故C正确； D．因为甲的波长更大，故乙波的衍射本领比甲波小，故D错误。 故选ABC。 12. 物理学中用照度描述光的强弱，光越强照度越大，照度的单位为Lx。某实验室采用光敏电阻制作光控开关来控制照明系统，光敏电阻在不同照度下的阻值如下表。控制电路原理如图所示，电路中的电阻和，其中一个是定值电阻，另一个是光敏电阻，已知直流电源电动势，内阻不计，实验室某日的光照强度随时间变化曲线如图，当控制开关两端电压时，控制开关自动启动照明系统。则下列说法正确的是（　　） 照度/Lx 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 电阻/kΩ 75 40 24 20 18 15 A. 为定值电阻，为光敏电阻 B. 照度越大，该电路控制开关两端的电压越小 C. 若将定值电阻的阻值变为20kΩ，该天后该系统即可工作 D. 该电路中定值电阻阻值越大，该天的照明系统工作的时间越短 【答案】BD 【解析】 【详解】AB．当控制开关两端电压时，控制开关自动启动照明系统，可知光照小时，控制开关两端电压大；根据表格数据可知光照强度小时，光敏电阻阻值大，则为光敏电阻，为定值电阻；照度越大，光敏电阻阻值越小，该电路控制开关两端的电压越小，故A错误，B正确； C．若将定值电阻的阻值变为20kΩ，则控制开关自动启动时光敏电阻为40kΩ，此时对应照度为0.4 Lx，根据图乙可知该天系统工作时间段为、，故C错误； D．该电路中定值电阻阻值越大，控制开关自动启动时光敏电阻越大，此时对应照度越小，该天的照明系统工作的时间越短，故D正确。 故选BD。 二、填空题（共22分，每空2分） 13. 在回旋加速器两D形盒之间的窄缝区域存在___________（选填“周期性变化”或“均匀不变”）的电场，使带电粒子经过该区域时被加速。带电粒子每次通过盒中的匀强磁场时做___________运动。 【答案】 ①. 周期性变化 ②. 匀速圆周 【解析】 【详解】[1]为了保持粒子每次经过窄缝区域都能被加速，则两D形盒之间的窄缝区域存在周期性变化电场； [2]带电粒子每次通过盒中的匀强磁场时，洛伦兹力提供向心力，做匀速圆周运动。 14. 一块宽为、长为、厚为的霍尔元件，元件内的导电粒子是电荷量为的自由电子。电流方向如图，电子的定向移动速度为。若元件处于垂直于上表面、方向向下的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为，此时前表面的电势___________（填“高于”、“低于”或“等于”）后表面的电势。元件的前、后表面间电压___________。 【答案】 ①. 低于 ②. Bav 【解析】 【详解】[1]左手定则可知，电子向前表面偏转，故前表面电势低于后表面电势。 [2]当电子受到的洛伦兹力与电场力相等时，有 解得元件的前、后表面间电压 15. 图乙表示一列简谐横波在某时刻的波形图，图甲表示质点M从此时刻开始的振动图像，此时质点N运动方向沿着y轴___________（填“正”或“负”）方向。则再经过时间，波向前传播___________。 【答案】 ①. 负 ②. 7 【解析】 【详解】[1]由图甲可知此时质点M沿着y轴负方向运动，根据波形平移法可知，波沿x轴负方向传播，则此时质点N运动方向沿着y轴负方向； [2]由题图可知周期为，波长为，则传播速度为 则再经过时间，波向前传播的距离为 16. 电磁炮的工作原理如图，水平面上放置两根间距为、长度为的平行导轨，导轨上放有质量为的炮弹，通上电流后，炮弹沿导轨水平加速运动。设炮弹与导轨间的弹力沿竖直方向，导轨间的磁感应强度为，方向垂直导轨平面向下，不计空气阻力，已知重力加速度大小为。当电流为时（不考虑电流对磁场的影响），炮弹恰好做匀速直线运动。则炮弹受到安培力的大小为___________，炮弹与导轨间的动摩擦因数为___________；若将电流增大一倍，则静止的炮弹可在导轨上获得的最大速度的大小为___________。 【答案】 ①. ②. ③. 【解析】 【详解】[1][2]当电流为时（不考虑电流对磁场的影响），炮弹恰好做匀速直线运动，则炮弹受到安培力的大小为 根据受力平衡可得 解得炮弹与导轨间的动摩擦因数为 [3]若将电流增大一倍，根据动能定理可得 联立解得静止的炮弹可在导轨上获得的最大速度的大小为 17. 台风“贝碧嘉”来袭，给高层建筑物带来了不小的挑战。已知空气密度为，风速为，空气吹到建筑物上后速度瞬间减为0，建筑物的面积为，则单位时间内吹到建筑物上的空气质量为___________。已知三级风速约为，十四级风速约为。则十四级风速作用在建筑物上的风力大约是三级风速作用在建筑物上的风力的___________倍。 【答案】 ①. ②. 121 【解析】 【详解】[1]单位时间内吹到建筑物上的空气质量为 [2]以t时间内吹到建筑物上的空气为研究对象，根据动量定理可得 其中 联立解得 则十四级风速作用在建筑物上的风力与三级风速作用在建筑物上的风力之比为 三、综合应用（共38分。其中18题12分，19题12分，20题14分） 注意：计算题在列式计算、逻辑推理以及回答问题的过程中，要求给出必要的图示、文字说明、公式、演算等 18. 为了完成“用单摆测定重力加速度”的实验。 （1）甲就地取材组装了几种实验装置。 ①最合理的装置是_____。 A． B. C. D. ②为测量周期，应使摆球在竖直平面内摆动稳定后，当摆球到达_____（选填“最低点”或“最高点”）时启动停表开始计时。 （2）乙同学利用力传感器进行实验。 ①如图，将不可伸长的细绳一端系一小球，另一端连接力传感器，在小球摆动过程与力传感器连接的计算机屏幕上显示出拉力随时间的变化图像，如下图，其中、、和均为已知量。由图像可知，从时刻开始，小球第一次摆到最低点的时刻为____，摆动周期为______；若想求出当地的重力加速度，还需要测出的物理量及需要使用器材分别是_____（填选项前的字母标号）。 A.细绳的长度、米尺 B.细绳的长度和小球的直径、米尺 C.细绳的长度和小球的直径、米尺和螺旋测微器 ②测出重力加速度后，小明认为也能利用图中的数据求出小球的质量，则小球质量的表达式为______（用、、和表示）。 【答案】（1） ①. D ②. 最低点 （2） ①. ②. ③. C ④. 【解析】 【小问1详解】 [1]为了减小空气阻力对单摆的影响，需要密度大的铁球，为了防止悬点滑动造成误差，悬线需要夹子夹住，为了防止摆线长度变化，摆线需用细丝线，D选项符合题意。 故选D。 [2]为了减小计时误差，应选择速度最大的最低点作为计时起点。 【小问2详解】 [1]最低点摆球速度最大，力传感器示数最大，即小球第一次摆到最低点的时刻为。 [2]由图像可知，两次最大拉力的时间间隔是半个周期，因此摆动周期 [3]根据单摆周期 可知还需要测出的物理量是单摆的摆长，即需要测出细绳的长度和小球的直径，细绳的长度用米尺测量，小球的直径用螺旋测微器测量。 故选C。 [4]设单摆的最大偏角为θ，摆长为L，摆球在最高点时细绳上的拉力为 摆球从最高点运动到最低点时，小球的机械能守恒，由机械能守恒定律可得 摆球在最低点时则有 联立解得 19. 柴油打桩机由重锤汽缸、活塞桩帽等组成。重锤汽缸的质量为，钢筋混凝土桩固定在活塞桩帽下端，桩帽和桩总质量为。汽缸从桩帽正上方一定高度自由下落，汽缸下落过程中，桩体始终静止。当汽缸到最低点时，向缸内喷射柴油，柴油燃烧，产生猛烈推力，汽缸和桩体瞬间分离，汽缸上升的最大高度为，重力加速度为。 （1）求汽缸和桩体分离瞬间汽缸的速度大小； （2）求柴油燃烧产生的推力对汽缸的冲量大小和方向； （3）设桩体向下运动过程中所受阻力恒为，求该次燃烧后桩体在泥土中向下移动的距离。 【答案】（1） （2），方向竖直向上。 （3） 【解析】 【小问1详解】 对汽缸，由运动学公式有 解得汽缸和桩体分离瞬间汽缸的速度大小 【小问2详解】 对分离瞬间重锤汽缸，由于内力远大于外力，有规定向上为正方向，由动量定理有 方向竖直向上。 【小问3详解】 分离瞬间，由于内力远大于外力，所以重锤汽缸和桩体组成的系统动量守恒，有 分离后对桩体，由动能定理，有 联立解得该次燃烧后桩体在泥土中向下移动的距离 20. 如图所示为一质谱仪的工作原理示意图，其中速度选择器内的磁场磁感应强度大小为、方向垂直纸面向里，两竖直放置极板之间存在一定的电势差，板间距离为d。O处为一粒子源，发射一带正电粒子以速度v恰能沿直线通过速度选择器，并从A孔垂直于磁场方向射入磁感应强度大小为、方向垂直纸面向外的匀强磁场中，运动半周后打在照相底片上的C点，测得AC长度为L。不计粒子重力，求： （1）速度选择器两极板间的电势差U； （2）粒子的比荷及其在磁场中的运动时间； （3）该粒子有一种同位素，质量是该粒子的倍，两种粒子带电量相同。从O处连续射出多个这两种粒子，速度范围均为，粒子之间作用力忽略不计，若撤去速度选择器，求照相底片上两种粒子落点重叠区域的宽度。 【答案】（1）；（2），；（3） 【解析】 【详解】（1）根据平衡可知 且有 解得 （2）由图可知 根据洛伦兹力提供向心力 解得 根据 ， 解得 （3）撤去速度选择器，对该粒子 ， 解得 由的速度范围为，解得范围为，对同位素粒子 ，， 解得 由的速度范围也为，解得范围为，所以 可得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $