精品解析：山西省吕梁市2024-2025学年高二下学期期末调研测试物理试卷

吕梁市2024-2025学年高二第二学期期末调研测试 物理试题 （本试题满分100分，考试时间75分钟。答案一律写在答题卡上） 注意事项： 1、答题前，先将自己的姓名、准考证号等信息填写在答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。 2、选择题的作答∶每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。 3、填空题和解答题的作答∶用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。 4、考试结束后，将答题卡上交。 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，只有一项符合题目要求。 1. 在氢原子跃迁中，辐射如图所示的4种波长的光子，其中只有一种波长的光子不能使某金属发生光电效应，是（　　） A. λ4 B. λ3 C. λ2 D. λ1 2. 在离地面同一高度有质量相同的四个小球a、b、c、d，将球a以初速度v0竖直上抛，将球b以初速度v0竖直下抛，将球c以初速度v0水平抛出，球d做自由落体运动，不计空气阻力，从开始运动到刚要落地，下列说法正确的是（　　） A. a、b两小球所受重力的冲量相同 B. c、d两小球所受重力的冲量相同 C. 落地时球a、b、c的动量相同 D. 球d动量的变化量最小 3. 将粗细均匀、边长为的正三角形铜线框用两根不可伸长的绝缘线悬挂于天花板上，置于垂直于线框平面向外的匀强磁场中，磁感应强度大小为，现用细导线给三角形线框通入大小为的电流，如图所示，则（　　） A. 通电后两绝缘线拉力不变 B. 通电后两绝缘线拉力变小 C. 水平边框所受安培力大小为 D. 三角形线框所受安培力大小为 4. 为了打击酒驾醉驾行为，保障交通安全，交警常用酒精浓度检测仪对驾驶员进行酒精测试。图1是某型号酒精测试仪，其工作原理如图2所示，R为气敏电阻，其阻值随酒精气体浓度的增大而减小。电源的电动势为E、内阻为r，电路中的电表均为理想电表，R0为定值电阻且R0=r。酒驾驾驶员对着测试仪吹气过程中，下列说法正确的是（　　） A. 饮酒量越多，电源的输出功率一定越小 B. 饮酒量越多，气敏电阻R消耗的功率一定越小 C. 电压表的示数变小，电流表的示数变大 D. 电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比变小 5. 如图，健身者在公园以每分钟60次的频率上下抖动长绳的一端，长绳自右向左呈现波浪状起伏，可近似为单向传播的简谐横波。长绳上、两点平衡位置相距6m，时刻点位于波谷，点位于波峰，两者之间还有一个波谷。下列说法正确的是（　　） A. 波长为3m B. 波速为12m/s C. 时刻，点加速度最大 D. 时刻，点速度为0 6. 如图所示的理想变压器，输入电压为220V，可输出12V、18V、30V电压。匝数为的原线圈中电压随时间变化为，单匝线圈绕过铁芯连接交流电压表，电压表的示数为0.1V。将阻值为12Ω的电阻接在、两端时，其功率为12W。下列说法正确的是（　　） A. 为1100匝，为220V B. 、间线圈匝数为120匝，流过电流的最大值为A C. 若将接在A、两端，两端的电压为18V，频率为100Hz D. 若将接在A、两端，流过的电流为2.5A，周期为0.05s 7. 某种卡车轮胎的标准胎压范围为2.8×105Pa~3.5×105Pa。卡车行驶过程中，一般胎内气体的温度会升高，体积及压强也会增大。若某一行驶过程中胎内气体压强p随体积V线性变化如图所示，温度T为300K时，体积V和压强p分别为0.528m³、3.0×105Pa；当胎内气体温度升高到T为350K时，体积增大到V=0.560m³，气体可视为理想气体。此时胎内气体的压强为p2，若该过程中胎内气体吸收的热量，胎内气体内能增加量为ΔU，则（　　） 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，有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但选不全的得3分，有选错的得0分。 8. 如图所示，图1为探究晶体与非晶体上石蜡熔化区域的形状示意图；图2为铀核发生衰变的示意图；图3为不同温度下的黑体辐射强度随波长λ的变化规律图；图4为放射性元素14C剩余质量m与原质量m0的比值随时间t的变化规律图；下列说法中正确的是（　　） A. 图1中，b一定是晶体 B. 图2中，铀核的比结合能大于钍核的比结合能 C. 图3中，随着温度升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 D. 图4中，14C的半衰期是5730年，则100个14C经过5730年还剩50个14C 9. 如图，有两个电性相同且质量分别为m、4m的粒子A、B，初始时刻相距l0，粒子A以速度v0沿两粒子连线向速度为0的粒子B运动，此时A、B两粒子系统的电势能等于Ep0，经时间t1粒子B到达P点，此时两粒子速度相同为v1。同时开始给粒子B施加一恒力F，方向与速度方向相同。当粒子B的速度为v0时，粒子A速度恰好变为0，A、B粒子间距离恢复为l0，这时撤去恒力。恒力F作用的时间为t2，此期间粒子B发生的位移为x。已知任意两带电粒子系统的电势能与其距离成反比，忽略两粒子所受重力。下列关系式正确的是（　　） A. B. C. D. 10. 如图所示，边长为的等边三角形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。底边中点O处有一粒子源，可平行于纸面向磁场内任意方向均匀发射同种带正电的粒子，粒子质量均为m，电荷量均为q，速度大小均为。不计粒子的重力及粒子之间的相互作用，下列说法正确的是（　　） A. 带电粒子不可能垂直边出射 B. 从Q点射出的带电粒子在磁场中做圆周运动的时间为 C. 从P点射出的带电粒子在磁场中做圆周运动的时间为 D. 从边射出的粒子占总粒子数的 三、非选择题∶本题共5小题，共54分。 11. 某小组探究气体在等温变化时压强随体积变化的规律。实验方案如下： 在带刻度的注射器内密封一段掺入酒精蒸气的空气，然后将注射器与气体压强传感器连接管相连接。气体压强由传感器测量，气体体积等于注射器读数与连接管的容积（）之和。 （1）实验时手________（选填“可以”或“不可以”）直接握注射器筒，且应________（选填“迅速”或“缓慢”）推动注射器活塞 （2）下表是小组采集的一组数据，数据真实可靠。某小组依据实验数据绘制图像是曲线，很难直观看出图线是否为双曲线。如果采用作图法判断与是否成反比例关系，以下选项可以直观判断的有________。（多选，填正确答案标号） 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 99.0 110.0 120.9 135.4 154.7 181.2 223.3 291.1 330.0 21.0 19.0 17.0 15.0 13.0 11.0 9.0 7.0 5.0 0.048 0.053 0.059 0.067 0.077 0.091 0.111 0.143 0.200 A 图像 B. 图像 C 图像 D. 图像 （3）由所绘制的图像可知，前8个数据点的分布情况近似在一条直线上，第9个数据点显著偏离上述规律，小组猜想是因为气体的质量减小了，下列哪个选项支持该猜想？________。 A. 部分酒精蒸气进入气体压强传感器连接管 B. 测量第9个数据点时发现注射器筒壁出现模糊，部分酒精蒸气液化 12. 某实验小组利用手机内置的加速度传感器探究碰撞中的动量是否守恒，主要实验步骤如下： ①将两手机A、B放入防撞包内，然后用等长的轻细绳分别悬挂在同一高度处的O、O′点，静止时A、B刚好接触，如图甲所示； ②将手机A拉高至某一位置，然后由静止释放，手机A摆动到最低点时与手机B发生碰撞，如图乙所示； ③利用电脑软件远程控制手机并记录两手机碰撞过程中水平方向的加速度随时间变化图像，如图丙（a）、丙（b）所示； ④将图像进一步处理，如图丁所示，根据图像数据进行分析，从而验证手机碰撞过程中是否满足动量守恒。 分析实验，回答以下问题： （1）为达到实验目的，本实验不需要测量的物理量有________。 A. 手机A拉高的高度 B. 手机A的质量 C. 手机B的质量 （2）软件中设置加速度水平向左为正，图丙中________（选填“（a）”或“（b）”）图为B手机的a−t图像。 （3）若测得手机A的质量为0.23kg，手机B的质量为0.25kg，根据图丁所示数据（图丁t轴每小格表示0.005s）可知，碰撞过程中手机A的动量变化量大小为________kg·m/s，手机B的动量变化量大小为________kg·m/s，由实验结果可知，在误差允许的范围内两手机在碰撞过程中满足动量守恒。（结果保留3位有效数字） 13. 某湿地主题公园的湖里安装了一圆形线状光源的红灯，线状光源圆面与液面平行，半径为R，如图甲所示。线状光源上某点发出的光在湖面上形成直径为的红色圆形亮斑，整个圆形线状光源在水面上形成红色亮环，如图乙所示。已知水对红光的折射率为，光在真空中的传播速度为c。求： （1）红灯离水面的垂直距离h； （2）红灯发出的光从发出到射出水面的最长时间t。 14. 如图，光滑水平面上存在方向竖直向上、宽度为的匀强磁场，磁感应强度大小为。某个合金导线框的质量为，长为，宽为，电阻为。已知，线框在光滑水平面上以初速度进入磁场。求 （1）线框刚进入磁场区域时，所受安培力的大小； （2）线框完全进入磁场区域时的速度大小； （3）线框进入磁场区域的过程与离开磁场区域的过程产生的焦耳热之比。 15. 如图甲所示，平面直角坐标系xOy第一、四象限内存在垂直于坐标平面的匀强磁场（未画出），规定垂直于纸面向外为磁场的正方向，磁场的磁感应强度随时间t的变化规律如图乙所示，B0为已知量；第二象限内存在沿y轴负方向、电场强度大小为E（未知）的匀强电场。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子，由点A（−L，0）处以大小为v0的初速度射入电场区域，其方向平行于xOy平面且与x轴正方向成θ=60°的夹角。t=0时刻粒子经y轴上的P点沿x轴正方向射入磁场区域。不考虑磁场变化的影响，忽略粒子的重力。求： （1）匀强电场的电场强度E； （2）从t=0至时间内，粒子动量变化量的大小； （3）粒子在时刻的x坐标。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 吕梁市2024-2025学年高二第二学期期末调研测试 物理试题 （本试题满分100分，考试时间75分钟。答案一律写在答题卡上） 注意事项： 1、答题前，先将自己的姓名、准考证号等信息填写在答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。 2、选择题的作答∶每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。 3、填空题和解答题的作答∶用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。 4、考试结束后，将答题卡上交。 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，只有一项符合题目要求。 1. 在氢原子跃迁中，辐射如图所示的4种波长的光子，其中只有一种波长的光子不能使某金属发生光电效应，是（　　） A. λ4 B. λ3 C. λ2 D. λ1 【答案】A 【解析】 【详解】用辐射的这四种光照射某金属，只有一种光子不可使金属发生光电效应，那该种光子的能量一定最小，由能级图可知从第4能级跃迁到第2能级时释放的光子的能量最小，该光子对应的波长为λ4。 故选A。 2. 在离地面同一高度有质量相同的四个小球a、b、c、d，将球a以初速度v0竖直上抛，将球b以初速度v0竖直下抛，将球c以初速度v0水平抛出，球d做自由落体运动，不计空气阻力，从开始运动到刚要落地，下列说法正确的是（　　） A. a、b两小球所受重力的冲量相同 B. c、d两小球所受重力的冲量相同 C. 落地时球a、b、c的动量相同 D. 球d动量的变化量最小 【答案】B 【解析】 【详解】A．重力的冲量为 a球竖直上抛，需先上升再下落，运动时间ta较长；b球竖直下抛，初速度向下，运动时间tb较短，因此Ia>Ib，故A错误； B．c球平抛，竖直方向为自由下落；d球自由下落。两者竖直方向初速度均为零，下落时间相同（），同理可知重力冲量Ic=Id，故B正确； C．动量是矢量，a、b落地时速度方向竖直向下，但c球有水平速度分量，动量方向不同，故三者动量不可能相同，故C错误； D．根据动量定理可知动量变化量等于重力的冲量mgt，d球下落时间，而b球初速度向下，时间更短（tb<td），因此b的动量变化量最小，故D错误。 故选B。 3. 将粗细均匀、边长为的正三角形铜线框用两根不可伸长的绝缘线悬挂于天花板上，置于垂直于线框平面向外的匀强磁场中，磁感应强度大小为，现用细导线给三角形线框通入大小为的电流，如图所示，则（　　） A. 通电后两绝缘线拉力不变 B. 通电后两绝缘线拉力变小 C. 水平边框所受安培力大小为 D. 三角形线框所受安培力大小为 【答案】D 【解析】 【详解】AB．根据左手定则可知，通电后线框所受安培力向下，则通电后两绳拉力变大，故AB错误； CD．根据题意可知，三角形线框两支路电阻之比为1：2，即通过水平边框的电流为，通过另一支路的电流为，水平边框受到的安培力为 三角形线框所受安培力大小为 故D正确，C错误。 故选D。 4. 为了打击酒驾醉驾行为，保障交通安全，交警常用酒精浓度检测仪对驾驶员进行酒精测试。图1是某型号酒精测试仪，其工作原理如图2所示，R为气敏电阻，其阻值随酒精气体浓度的增大而减小。电源的电动势为E、内阻为r，电路中的电表均为理想电表，R0为定值电阻且R0=r。酒驾驾驶员对着测试仪吹气过程中，下列说法正确的是（　　） A. 饮酒量越多，电源的输出功率一定越小 B. 饮酒量越多，气敏电阻R消耗的功率一定越小 C. 电压表的示数变小，电流表的示数变大 D. 电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比变小 【答案】C 【解析】 【详解】A．当电源的内阻和外电阻相等时，电源的输出功率最大，当外电阻大于内电阻时，电源的输出功率随外电阻的减小而增大，因为R0=r，所以饮酒量越多时，R越小，则外电阻减小，但也是大于内阻的，则电源的输出功率变大，故A错误； B．饮酒量越多，酒精气体浓度就越大，则R越小，但是R消耗的功率不确定，故B错误； C．因为气敏电阻的阻值随酒精气体浓度的增大而减小，酒驾驾驶员对着测试仪吹气，气敏电阻的阻值减小，根据闭合电路的欧姆定律 可知，电路中的电流增大，即电流表示数变大，电压表示数为 所以电压表示数变小，故C正确； D．根据电压表示数为 可得电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比为 可知保持不变，故D错误。 故选C。 5. 如图，健身者在公园以每分钟60次的频率上下抖动长绳的一端，长绳自右向左呈现波浪状起伏，可近似为单向传播的简谐横波。长绳上、两点平衡位置相距6m，时刻点位于波谷，点位于波峰，两者之间还有一个波谷。下列说法正确的是（　　） A. 波长为3m B. 波速为12m/s C. 时刻，点加速度最大 D. 时刻，点速度为0 【答案】D 【解析】 详解】A．由题意可知 解得，故A错误。 B．由题意有 由，故B错误。 C．由前面可知，这段时间内质点B从波峰刚好运动到平衡位置，所以在时刻，加速度为0，故C错误。 D．，这段时间内质点A从波谷刚好运动到波峰，所以在时刻，速度为0，故D正确。 故选D。 6. 如图所示的理想变压器，输入电压为220V，可输出12V、18V、30V电压。匝数为的原线圈中电压随时间变化为，单匝线圈绕过铁芯连接交流电压表，电压表的示数为0.1V。将阻值为12Ω的电阻接在、两端时，其功率为12W。下列说法正确的是（　　） A. 为1100匝，为220V B. 、间线圈匝数为120匝，流过电流的最大值为A C. 若将接在A、两端，两端的电压为18V，频率为100Hz D. 若将接在A、两端，流过的电流为2.5A，周期为0.05s 【答案】B 【解析】 【详解】A．由题知，原线圈的输入电压为，则输入电压的最大值为 根据理想变压器的变压规律有 代入数据解得匝，故A错误； B．将12Ω的电阻接在B、C两端时，功率为12W，根据 代入数据解得 根据 解得 根据欧姆定律，流过R的电流 最大电流为，故B正确； C．根据原、副线圈电压与匝数之间的关系可知，原线圈电压和匝数固定时，副线圈匝数越多，输出电压就越大，根据题意可知，，故 由于变压器不能改变交变电流的频率，所以副线圈的频率等于原线圈的频率，根据交流电原线圈电压表达式可知，交流电的角速度 故交流电的周期 则频率 故C错误； D．A、C间的电压为30V，若将R接在A、C两端，根据欧姆定律有而交流电周期，故D错误。 故选B。 7. 某种卡车轮胎的标准胎压范围为2.8×105Pa~3.5×105Pa。卡车行驶过程中，一般胎内气体的温度会升高，体积及压强也会增大。若某一行驶过程中胎内气体压强p随体积V线性变化如图所示，温度T为300K时，体积V和压强p分别为0.528m³、3.0×105Pa；当胎内气体温度升高到T为350K时，体积增大到V=0.560m³，气体可视为理想气体。此时胎内气体的压强为p2，若该过程中胎内气体吸收的热量，胎内气体内能增加量为ΔU，则（　　） A. ， B. ， C. ， D. ， 【答案】C 【解析】 【详解】AB．根据理想气体状态方程 解得，AB错误； CD．气体对外所做的功为 由热力学第一定律，C正确，D错误。 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，有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但选不全的得3分，有选错的得0分。 8. 如图所示，图1为探究晶体与非晶体上石蜡熔化区域的形状示意图；图2为铀核发生衰变的示意图；图3为不同温度下的黑体辐射强度随波长λ的变化规律图；图4为放射性元素14C剩余质量m与原质量m0的比值随时间t的变化规律图；下列说法中正确的是（　　） A. 图1中，b一定是晶体 B. 图2中，铀核的比结合能大于钍核的比结合能 C. 图3中，随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 D. 图4中，14C的半衰期是5730年，则100个14C经过5730年还剩50个14C 【答案】AC 【解析】 【详解】A．图1中，表现出各向异性，一定是单晶体，故A正确； B．图2中，衰变过程释放能量，生成的钍核更稳定，比结合能大于铀核的比结合能，故B错误； C．随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故C正确； D．半衰期指的是大量原子核衰变时的统计规律，100个不是大量的原子核，经过一个半衰期后不一定剩余50个，故D错误。 故选AC。 9. 如图，有两个电性相同且质量分别为m、4m的粒子A、B，初始时刻相距l0，粒子A以速度v0沿两粒子连线向速度为0的粒子B运动，此时A、B两粒子系统的电势能等于Ep0，经时间t1粒子B到达P点，此时两粒子速度相同为v1。同时开始给粒子B施加一恒力F，方向与速度方向相同。当粒子B的速度为v0时，粒子A速度恰好变为0，A、B粒子间距离恢复为l0，这时撤去恒力。恒力F作用的时间为t2，此期间粒子B发生的位移为x。已知任意两带电粒子系统的电势能与其距离成反比，忽略两粒子所受重力。下列关系式正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】ACD 【解析】 【详解】A．在时间内，根据动量守恒定律可得，故A正确； B．在时间内，系统动能和电势能之和守恒，可得，故B错误； C．对全过程，对系统根据功能关系可得，故C正确； D．对全过程，对系统根据动量定理可得，故D正确。 故选ACD。 10. 如图所示，边长为的等边三角形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。底边中点O处有一粒子源，可平行于纸面向磁场内任意方向均匀发射同种带正电的粒子，粒子质量均为m，电荷量均为q，速度大小均为。不计粒子的重力及粒子之间的相互作用，下列说法正确的是（　　） A. 带电粒子不可能垂直边出射 B. 从Q点射出的带电粒子在磁场中做圆周运动的时间为 C. 从P点射出的带电粒子在磁场中做圆周运动的时间为 D. 从边射出的粒子占总粒子数的 【答案】BD 【解析】 【详解】A．粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力得 解得粒子做圆周运动的半径为 由于粒子的运动轨迹半径等于等边三角形边长的一半，如图所示 若粒子沿方向射入磁场，轨迹圆心恰好在Q点，则此粒子可以垂直边出射，故A错误； BD．如上图所示，轨迹恰好经过Q点的粒子在O点入射方向与的夹角为，轨迹的圆心角为60°（为等边三角形），所以从Q点射出的带电粒子在磁场中做圆周运动的时间为 且易知，可得从边出射的粒子应占总粒子数的比为 故BD正确。 C．假设磁场范围允许，粒子从O点出发，在磁场中做圆周运动经过P点射出磁场，所用时间为 题中为有界磁场，粒子欲沿圆周经过P必先从边射出磁场，所以粒子不可能完成上述假设的运动，故C错误。 故选BD。 三、非选择题∶本题共5小题，共54分。 11. 某小组探究气体在等温变化时压强随体积变化的规律。实验方案如下： 在带刻度的注射器内密封一段掺入酒精蒸气的空气，然后将注射器与气体压强传感器连接管相连接。气体压强由传感器测量，气体体积等于注射器读数与连接管的容积（）之和。 （1）实验时手________（选填“可以”或“不可以”）直接握注射器筒，且应________（选填“迅速”或“缓慢”）推动注射器活塞。 （2）下表是小组采集的一组数据，数据真实可靠。某小组依据实验数据绘制图像是曲线，很难直观看出图线是否为双曲线。如果采用作图法判断与是否成反比例关系，以下选项可以直观判断的有________。（多选，填正确答案标号） 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 99.0 110.0 120.9 135.4 154.7 181.2 223.3 291.1 330.0 21.0 19.0 17.0 15.0 13.0 11.0 9.0 7.0 5.0 0.048 0.053 0.059 0.067 0.077 0.091 0.111 0.143 0.200 A. 图像 B. 图像 C. 图像 D. 图像 （3）由所绘制的图像可知，前8个数据点的分布情况近似在一条直线上，第9个数据点显著偏离上述规律，小组猜想是因为气体的质量减小了，下列哪个选项支持该猜想？________。 A. 部分酒精蒸气进入气体压强传感器连接管 B. 在测量第9个数据点时发现注射器筒壁出现模糊，部分酒精蒸气液化 【答案】（1） ①. 不可以 ②. 缓慢 （2）AB （3）B 【解析】 【小问1详解】 [1][2] 实验时手不要握注射器筒，且应缓慢推动注射器活塞，其目的是减小热传递和做功对气体温度的影响，以确保整个过程为等温变化； 【小问2详解】 A．根据玻意耳定律 可知成正比关系，所以通过绘制图像，若图像过原点，则可判定与成反比，故A正确； B．由于，若绘制的的图像是一条与平行的直线，可以说明与成反比，故B正确； CD．根据玻意耳定律 可知及之间都不是线性关系，无法通过图像判定二者之间是否为反比关系，故CD错误。 故选AB。 【小问3详解】 由图可知，第9个数据点显著偏离上述规律，可能是在测量第9个数据点时部分酒精蒸气液化使注射器筒壁出现模糊，使得此时测量的气体的体积偏小。 故选B。 12. 某实验小组利用手机内置的加速度传感器探究碰撞中的动量是否守恒，主要实验步骤如下： ①将两手机A、B放入防撞包内，然后用等长的轻细绳分别悬挂在同一高度处的O、O′点，静止时A、B刚好接触，如图甲所示； ②将手机A拉高至某一位置，然后由静止释放，手机A摆动到最低点时与手机B发生碰撞，如图乙所示； ③利用电脑软件远程控制手机并记录两手机碰撞过程中水平方向的加速度随时间变化图像，如图丙（a）、丙（b）所示； ④将图像进一步处理，如图丁所示，根据图像数据进行分析，从而验证手机碰撞过程中是否满足动量守恒。 分析实验，回答以下问题： （1）为达到实验目的，本实验不需要测量的物理量有________。 A. 手机A拉高的高度 B. 手机A的质量 C. 手机B的质量 （2）软件中设置加速度水平向左为正，图丙中________（选填“（a）”或“（b）”）图为B手机的a−t图像。 （3）若测得手机A的质量为0.23kg，手机B的质量为0.25kg，根据图丁所示数据（图丁t轴每小格表示0.005s）可知，碰撞过程中手机A的动量变化量大小为________kg·m/s，手机B的动量变化量大小为________kg·m/s，由实验结果可知，在误差允许的范围内两手机在碰撞过程中满足动量守恒。（结果保留3位有效数字） 【答案】（1）A （2）（b） （3） ①. 0.230##0.265##0.241##0.253 ②. 0.238##0.275##0.250##0.263 【解析】 【小问1详解】 若要验证动量守恒，则需要碰撞前后两手机的动量变化量大小相等，即 根据上述公式，可知需要通过实验得到两手机的质量和速度变化量，速度变化量可通过图丁得到，故还需要测量两手机的质量，而不需要测量手机A拉高的高度。 故选A。 【小问2详解】 在碰撞的瞬间，B手机受到了水平向右的作用力，故加速度水平向右，软件中设置加速度水平向左为正方向，所以B手机碰撞时加速度为负值，因此图丙中（b）图为B手机的a−t图像。 【小问3详解】 [1][2]由丁图可得，图线与坐标轴围成的面积表示手机的速度变化量，通过数格子（大于半格算一格，小于半个舍去）的方法可以得出A、B手机的速度变化量，则有 手机A的速度变化量为 手机B的速度变化量为 故手机A的动量变化量大小为 （注：结果为0.230、0.241、0.253、0.265kg·m/s均可） 手机B的动量变化量大小为 （注：结果0.238、0.250、0.263、、0.275kg·m/s均可） 13. 某湿地主题公园的湖里安装了一圆形线状光源的红灯，线状光源圆面与液面平行，半径为R，如图甲所示。线状光源上某点发出的光在湖面上形成直径为的红色圆形亮斑，整个圆形线状光源在水面上形成红色亮环，如图乙所示。已知水对红光的折射率为，光在真空中的传播速度为c。求： （1）红灯离水面的垂直距离h； （2）红灯发出的光从发出到射出水面的最长时间t。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 由于，线状光源上某点发出光在湖面上形成直径为d的红色圆形亮斑，湖面上一圈重叠的直径为d的红色圆形亮斑形成了红色的圆环。射到圆环内缘与外缘的光线均恰好发生全反射，则有 所以 根据几何关系可得 解得 【小问2详解】 红灯发出的红光射出水面的最长距离为x，由几何关系可得 则红光从发出到射出水面的最长时间为 红光在水中传播速度 联立解得 14. 如图，光滑水平面上存在方向竖直向上、宽度为的匀强磁场，磁感应强度大小为。某个合金导线框的质量为，长为，宽为，电阻为。已知，线框在光滑水平面上以初速度进入磁场。求 （1）线框刚进入磁场区域时，所受安培力的大小； （2）线框完全进入磁场区域时的速度大小； （3）线框进入磁场区域的过程与离开磁场区域的过程产生的焦耳热之比。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 线框刚进磁场区域时，所受安培力 由欧姆定律可得 根据法拉第电磁感应定律可得 联立解得 【小问2详解】 设乙线框恰好完全出磁场区域时速度大小为v，取向右为正方向，对线框进入过程，根据动量定理可得 根据法拉第电磁感应定律可得 结合欧姆定律则有 其中 联立解得 【小问3详解】 同理（2）过程可得，线框完全离开磁场时候的速度 由能量守恒可得， 解得 15. 如图甲所示，平面直角坐标系xOy第一、四象限内存在垂直于坐标平面的匀强磁场（未画出），规定垂直于纸面向外为磁场的正方向，磁场的磁感应强度随时间t的变化规律如图乙所示，B0为已知量；第二象限内存在沿y轴负方向、电场强度大小为E（未知）的匀强电场。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子，由点A（−L，0）处以大小为v0的初速度射入电场区域，其方向平行于xOy平面且与x轴正方向成θ=60°的夹角。t=0时刻粒子经y轴上的P点沿x轴正方向射入磁场区域。不考虑磁场变化的影响，忽略粒子的重力。求： （1）匀强电场的电场强度E； （2）从t=0至时间内，粒子动量变化量的大小； （3）粒子在时刻的x坐标。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 粒子在P点的速度 设粒子由A至P运动的时间为t0，则 在沿y轴正方向上，根据动量定理，有 联立解得 【小问2详解】 t=0时刻，粒子在P点，其速度为 设粒子在磁感应强度大小分别为B0、2B0，磁场中做圆周运动的周期分别为T1、T2，则周期分别为， 其中横轴1份时间单位 为3份时间单位 粒子运动轨迹如图所示 可知当时刻，粒子速度恰好沿x轴正方向，大小为 此段时间内，粒子动量变化量大小为 【小问3详解】 设粒子在磁感应强度大小分别为B0、2B0磁场中运动的半径分别为r1、r2，根据洛伦兹力提供向心力，有 解得 同理有 为4份时间单位 粒子运动轨迹如图所示 可知当时，粒子在x轴上的坐标为 可得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $