精品解析：福建省泉州市南安华侨中学、石狮八中、泉州外国语学校、泉州市城东中学四校2024-2025学年高二下学期期末联考物理试卷

南安华侨中学、石狮八中、泉州外国语学校、泉州市城东中学2025年春季期末四校联考试卷 高二年物理科 一、单项选择题（本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求） 1. 下列说法正确的是（　　） A. 在太阳光照射下，水面上油膜出现彩色花纹是光的全反射现象 B. 关于双缝干涉实验，明暗相间条纹是两列光在屏上叠加的结果 C. 光导纤维丝外套材料的折射率比内芯材料的折射率大 D. 观察者靠近波源接收到的频率降低 2. 如图所示，R是一个光敏电阻，其阻值随光照强度的增加而减小，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，电压表和电流表均为理想交流电表，从某时刻开始在原线圈两端加上如图所示（图线为正弦曲线）的交变电压。则下列说法中正确的是（　　） A. 电压表的示数为V B. 交变电流的频率为100Hz C. 在天逐渐变黑的过程中，电流表A2的示数变大 D. 在天逐渐变黑的过程中，理想变压器的输入功率变小 3. 如图所示，用高压水枪喷出强力水柱冲击煤层，设水柱直径为，水流速度大小为，方向水平向右。水柱垂直煤层表面，水柱冲击煤层后水的速度变为零，水的密度为，高压水枪的重力不可忽略，手持高压水枪操作，下列说法正确的是（　　） A. 水枪单位时间内喷出水的质量为 B. 高压水枪喷水功率为 C. 水柱对煤层的平均冲击力大小为 D. 为了使高压水枪保持静止状态，手对高压水枪的作用力方向为斜向左上方 4. 如图所示，光滑金属导轨、水平固定放置，间距为，两导轨之间存在着与导轨平面垂直的匀强磁场，磁感应强度大小为。金属棒与质量分别为、，电阻分别为、，长度均为，放置在导轨上并与导轨垂直。现同时给金属棒与一个大小为的初速度，方向分别向左、向右，两金属棒运动过程中始终与导轨接触良好，不计导轨电阻，忽略感应电流产生的磁场，则下列说法正确的是（　　） A. 通过金属棒的最大电流为 B. 金属棒的最大加速度为 C. 金属棒的速度减为零时，回路中的电流为 D. 从初始时刻到金属棒的速度减为零时，两导体棒之间的距离增大了 二、双项选择题（本题共4小题，每小题6分，共24分。在每小题给出的四个选项中，有两项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分） 5. 一列简谐横波沿轴传播，在波的传播方向上有P、Q两质点，两质点在平衡位置的坐标分别为和，图甲为该列简谐波在时的波形图，图乙是Q质点的振动图像，下列说法正确的是（　　） A. 甲图中，此时Q质点的振动方向沿y 轴正方向 B. 波速为4m/s C. 甲图中，此时P 质点的速度最大 D. 在4-6s 内平衡位置x=16cm 的质点通过的路程为8cm 6. 下列说法正确的是（　　） A. 如图甲所示，是用来加速带电粒子回旋加速器的示意图，要想粒子获得的最大动能增大，可增加电压U B. 如图乙所示，是磁流体发电机的结构示意图，可以判断出B极板是发电机的正极，A极板是发电机的负极 C. 如图丙所示，是速度选择器，带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是Eq＝qvB，即 D. 如图丁所示，是霍尔效应示意图，导体上表面的电势比下表面的高 7. Ioffe-Prichard 磁阱常用来约束带电粒子的运动．如图所示，四根通有大小相等且为恒定电流的长直导线垂直穿过 xoy 平面，1、2、3、4 直导线与 xoy 平面的交点成边长为 2a 的正方形且关于 x 轴和 y 轴对称，各导线中电流方向已标出，已知通电无限长直导线产生的磁感应强度大小与到直导线距离成反比，设1导线在O点产生的磁感应强度为B0下列说法正确的是（ ） A. 直导线 1、2 之间的相互作用力为吸引力 B. 直导线 2 受到直导线 1、3、4 的作用力合力方向背离O点 C. 4 根直导线在O点的磁感应强度大小为0 D. 直导线 1、2 在O点的合磁场的磁感应强度大小为2B0 8. 如图甲所示的平面内，y轴右侧被直线分为两个相邻的区域I、Ⅱ。区域I内充满匀强电场，区域Ⅱ内充满垂直平面的匀强磁场，电场和磁场的大小、方向均未知。时刻，质量为m、电荷量为的粒子从O点沿x轴正向出发，在平面内运动，在区域I中的运动轨迹是以y轴为对称轴的抛物线的一部分，如图甲所示。时刻粒子第一次到达两区域分界面，在区域Ⅱ中运动的图像为正弦曲线的一部分，如图乙所示。不计粒子重力。下列说法正确的是（　　） A. 区域I内电场强度大小，方向沿y轴正方向 B. 粒子在区域Ⅱ内圆周运动的半径 C. 区域Ⅱ内磁感应强度大小，方向垂直平面向外 D. 粒子在区域Ⅱ内圆周运动的圆心坐标 三、填空题（本题3小题，每空2分，共12分） 9. 如图（a）所示，演员正在舞台上表演“水袖”，甩出水袖的波浪可简化为简谐横波，沿x轴正方向传播的某时刻部分波形图如图（b）所示（3-18m之间有多个完整波形图未画出）。若手抖动的频率是0.5Hz，袖子足够长且忽略横波传播时振幅的衰减，则图示时刻P点的振动方向为_____________（填“沿y轴正方向”或“沿y轴负方向”），该简谐横波的波长为________________m。 10. 空间站窗外射进一束阳光，照射到一空心水晶球上。航天员发现水晶球特别明亮，这是光在水晶球内部空气表面发生了全反射现象，如图所示。如果水晶全反射的临界角为C。 （1）则水晶的折射率n =_____________。 （2）图中发生全反射的入射光线与反射光线间夹角θ大小一定（　　） A. 小于2C B. 大于等于2C 11. 夏季常出现如图甲所示的日晕现象，日晕是太阳光通过卷层云时，受到冰晶的折射或反射形成的。图乙为一束太阳光射到六角形冰晶上时的光路图，则冰晶对光的折射率比对光的折射率________（填“大”或“小”）；在完全相同的条件下做双缝干涉实验，____________（填“”或“”）光对应的干涉条纹间距较宽。 四 、实验题（本题2小题，每空2分，共14分） 12. 某班同学们用单摆测量重力加速度，实验装置如图甲所示 （1）第一组同学在测量单摆的周期时，从单摆运动到最低点开始计时且计数为1，到第次经过最低点所用的时间为。在测量单摆的摆长时，先用毫米刻度尺测得摆球悬挂后的摆线长（从悬点到摆球的最上端），再用螺旋测微器测得摆球的直径为（读数如图乙所示）。 ①从图乙可知，摆球的直径为_________mm。 ②该小组的一位同学认为单摆周期为， 并由此计算当地的重力加速度，他们的测量结果与实际值相比将__________。 （选填：偏大、偏小、不变） （2）第二组同学经测量得到7组摆长L和对应的周期T，画出图线，如图丙所示。若取，利用图线的斜率，求得当地重力加速度大小___________。处理完数据后，该组同学发现在计算摆长时用的是摆线长度而未计入小球半径，这样 _________ （选填“影响”或“不影响”）重力加速度的计算。 13. 用如图甲所示装置做“验证动量守恒定律”实验，研究小球在斜槽末端碰撞时动量是否守恒。 （1）图甲中O点是小球抛出点在水平地面上的垂直投影，实验时先让入射小球多次从斜槽上同一位置S由静止释放，通过白纸和复写纸找到其平均落地点的位置P，测出平抛射程OP，然后，把半径相同的被碰小球静置于轨道的水平末端，仍将入射小球从斜槽上位置S由静止释放，与被碰小球发生正碰，并多次重复该操作，测得两小球平均落地点位置分别为M、N，实验中还需要测量的物理量有（　　） A. 入射小球和被碰小球的质量m1、m2 B. 入射小球开始的释放高度h C. 两球相碰后的平抛射程OM、ON D. 小球抛出点距地面的高度H （2）在实验误差允许范围内，若满足关系式______（用所测物理量的字母表示），则认为两球碰撞前后的动量守恒。 （3）若采用图乙所示装置来验证碰撞中的动量守恒，实验中小球平均落点位置分别为P′、M′、N′，O′与小球在斜槽末端时球心的位置等高。下列说法中正确的是（　　） A 若，则表明此碰撞过程动量守恒 B. 若，则表明此碰撞过程动量守恒 C. 若，则表明此碰撞过程机械能守恒 D. 若，则表明此碰撞过程机械能守恒 五 、计算题（本题共3小题，共34分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写最后答案不得分，有数值计算的题，答案应明确写出数值和单位。） 14. 如图所示，小物块A的质量=1kg，与A相距s=1m，质量=2kg的小物块B静止在水平桌面边缘，桌面离水平地面的高度h=1.25m，小物块A与桌面间的动摩擦因数μ=0.2，在水平向右的推力F=4N的作用下，由静止开始沿桌面做匀加速直线运动，并与物块B发生弹性正碰，设碰撞时间极短且在即将碰撞的瞬间撤去推力，g=10m/s²，求： （1）碰前小物块A的速度大小； （2）碰后小物块B的速度大小 （3）碰后物块小B落地的水平位移大小； 15. 如图甲所示，列车进站时利用电磁制动技术产生的电磁力来刹车。某种列车制动系统核心部分的模拟原理图如图乙所示，一闭合正方形刚性单匝均匀导线框abcd放在水平面内，其质量为m，阻值为R，边长为L；左、右两边界平行且宽度为L的区域内有磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场。当线框运动到ab边与磁场左边界间的距离为L时，线框具有水平向右的速度，当cd边离开磁场右边界时线框速度为。已知运动中ab边始终与磁场左边界平行，除磁场所给作用力外线框始终还受到与运动方向相反、大小恒为的阻力作用，求： （1）线框ab边刚进入磁场时两端的电压Uba； （2）线框进入磁场的过程中通过线框某一横截面的电荷量绝对值q； （3）线框速度由减小到所经历的时间 t。 16. 如图所示，直角坐标系xOy平面内，第一、二象限分别存在垂直纸面向里的匀强磁场B和沿y轴正方向的匀强电场E，E、B大小均未知。质量为m、电荷量为的粒子从x轴负半轴M点与x轴正方向成60°射入电场，经电场偏转后以速度从点P（0，d）垂直y轴进入磁场，最后从N点与x轴正方向成60°射出磁场，不计粒子重力。 （1）求磁感应强度B的大小； （2）若粒子在磁场中受到与速度大小成正比的阻力f=kv（k为已知常量），粒子恰好从Q点（图中未标出）垂直x轴射出磁场，求Q点的坐标； （3）在第（2）问的情况下，求粒子从P点运动到Q点的轨迹长度。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 南安华侨中学、石狮八中、泉州外国语学校、泉州市城东中学2025年春季期末四校联考试卷 高二年物理科 一、单项选择题（本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求） 1. 下列说法正确的是（　　） A. 在太阳光照射下，水面上油膜出现彩色花纹是光的全反射现象 B. 关于双缝干涉实验，明暗相间条纹是两列光在屏上叠加的结果 C. 光导纤维丝外套材料的折射率比内芯材料的折射率大 D. 观察者靠近波源接收到的频率降低 【答案】B 【解析】 【详解】A．油膜上的彩色花纹是光的薄膜干涉现象，而非全反射，故A错误； B．双缝干涉条纹是两列光波叠加产生的干涉结果，故B正确； C．光导纤维内芯折射率需大于外套，以保证全反射，故C错误； D．根据多普勒效应，观察者靠近波源时，接收频率应该升高，故D错误。 故选B。 2. 如图所示，R是一个光敏电阻，其阻值随光照强度的增加而减小，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，电压表和电流表均为理想交流电表，从某时刻开始在原线圈两端加上如图所示（图线为正弦曲线）的交变电压。则下列说法中正确的是（　　） A. 电压表的示数为V B. 交变电流的频率为100Hz C. 在天逐渐变黑的过程中，电流表A2的示数变大 D. 在天逐渐变黑的过程中，理想变压器的输入功率变小 【答案】D 【解析】 【详解】A．由图可知，交变电压的最大值为，故有效值为，根据理想变压器电压关系，又原、副线圈的匝数比为10∶1，故电压表的示数为，故A错误； B．由图可知，交流电的周期为 故频率为，故B错误； CD．在天逐渐变黑过程中，光敏电阻的阻值变大，副线圈电压不变，故副线圈电流变小，根据电流关系，原线圈的电流变小，故理想变压器的输入功率变小，故C错误，D正确。 故选D。 3. 如图所示，用高压水枪喷出的强力水柱冲击煤层，设水柱直径为，水流速度大小为，方向水平向右。水柱垂直煤层表面，水柱冲击煤层后水的速度变为零，水的密度为，高压水枪的重力不可忽略，手持高压水枪操作，下列说法正确的是（　　） A. 水枪单位时间内喷出水的质量为 B. 高压水枪的喷水功率为 C. 水柱对煤层的平均冲击力大小为 D. 为了使高压水枪保持静止状态，手对高压水枪的作用力方向为斜向左上方 【答案】C 【解析】 【详解】A．高压水枪的流量，水枪单位时间内喷出水的质量，故A错误； B．水枪单位时间内做功转化为水柱的动能，故水枪的功率，故B错误； C． 研究单位时间内喷出水，由动量定理得，解得，根据牛顿第三定律知，水柱对煤层的平均冲击力大小，故C正确； D．水对高压水枪的作用力水平向左，则手对高压水枪的作用力有水平向右的分力，还有竖直向上的分力（与重力平衡），所以手对高压水枪的作用力斜向右上方，故D错误。 故选C。 4. 如图所示，光滑金属导轨、水平固定放置，间距为，两导轨之间存在着与导轨平面垂直的匀强磁场，磁感应强度大小为。金属棒与质量分别为、，电阻分别为、，长度均为，放置在导轨上并与导轨垂直。现同时给金属棒与一个大小为的初速度，方向分别向左、向右，两金属棒运动过程中始终与导轨接触良好，不计导轨电阻，忽略感应电流产生的磁场，则下列说法正确的是（　　） A. 通过金属棒的最大电流为 B. 金属棒的最大加速度为 C. 金属棒的速度减为零时，回路中的电流为 D. 从初始时刻到金属棒的速度减为零时，两导体棒之间的距离增大了 【答案】C 【解析】 【详解】A．开始运动时通过金属棒的电流最大，最大值为，故A错误； B．开始运动时，两棒受安培力最大，加速度最大，则金属棒的最大加速度，故B错误； C．两棒组成的系统受合外力为零，则动量守恒，则从初始时刻到金属棒的速度减为零时，根据动量守恒定律（规定水平向左为正方向） 解得，此时回路中的电流，故C正确； D．该过程中对导体棒，由动量定理 其中 解得，可知两导体棒之间的距离增大了，故D错误。 故选C。 二、双项选择题（本题共4小题，每小题6分，共24分。在每小题给出的四个选项中，有两项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分） 5. 一列简谐横波沿轴传播，在波的传播方向上有P、Q两质点，两质点在平衡位置的坐标分别为和，图甲为该列简谐波在时的波形图，图乙是Q质点的振动图像，下列说法正确的是（　　） A. 甲图中，此时Q质点的振动方向沿y 轴正方向 B. 波速为4m/s C. 甲图中，此时P 质点的速度最大 D. 在4-6s 内平衡位置x=16cm 的质点通过的路程为8cm 【答案】AD 【解析】 【详解】A．由图乙知，在时Q质点的振动方向沿y 轴正方向，故A正确； B．由甲图可知波长为，由乙图可知周期为，则波速为，故B错误； C．甲图中，此时P 质点处于波谷，速度最小为零，故C错误； D．由甲图可知振幅A=4cm，4-6s 内的时间为 在时x=16cm 的质点位于平衡位置向y轴正方向振动，故经过半个周期，其通过的路程为2A=8cm，故D正确。 故选AD。 6. 下列说法正确的是（　　） A. 如图甲所示，是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图，要想粒子获得的最大动能增大，可增加电压U B. 如图乙所示，是磁流体发电机的结构示意图，可以判断出B极板是发电机的正极，A极板是发电机的负极 C. 如图丙所示，是速度选择器，带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是Eq＝qvB，即 D. 如图丁所示，是霍尔效应示意图，导体上表面的电势比下表面的高 【答案】BC 【解析】 【详解】A．由洛仑兹力提供向心力可得 解得回旋加速器的最终速度公式 则动能为 可知粒子最终动能与加速电压无关，故A错误； B．磁感线由N极指向S极，由左手定则可知带正电的粒子将向下偏转，所以B极板将聚集正电荷，是发电机的正极，故B正确； C．带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是电场力与洛仑兹力等大反向，即 Eq＝qvB 解得 故C正确； D．由左手定则可知自由电子向上偏转，即上表面将聚集负电荷，所以上表面的电势比下表面的低，故D错误。 故选BC。 7. Ioffe-Prichard 磁阱常用来约束带电粒子的运动．如图所示，四根通有大小相等且为恒定电流的长直导线垂直穿过 xoy 平面，1、2、3、4 直导线与 xoy 平面的交点成边长为 2a 的正方形且关于 x 轴和 y 轴对称，各导线中电流方向已标出，已知通电无限长直导线产生的磁感应强度大小与到直导线距离成反比，设1导线在O点产生的磁感应强度为B0下列说法正确的是（ ） A. 直导线 1、2 之间的相互作用力为吸引力 B. 直导线 2 受到直导线 1、3、4 的作用力合力方向背离O点 C. 4 根直导线在O点的磁感应强度大小为0 D. 直导线 1、2 在O点的合磁场的磁感应强度大小为2B0 【答案】BC 【解析】 【详解】A．反向电流相互排斥，直导线 1、2 之间的相互作用力为排斥力，A错误； B．根据安培定则可知，直导线1、3在2点的合磁感应强度方向与y轴负方向夹45°向右下，根据可知 4在2点的磁感应强度方向与y轴正方向夹45°向左上 根据矢量合成可知，2点合磁场方向与y轴负方向夹45°向右下，再根据左手定则可以判断，直导线 2 受到直导线 1、3、4 的作用力合力方向背离O点，B正确； C．根据对称性可知，4 根直导线在O点的磁感应强度大小为0，C正确； D．直导线 1、2 在 O 点的合磁场的磁感应强度大小为B0，D错误。 故选BC。 8. 如图甲所示的平面内，y轴右侧被直线分为两个相邻的区域I、Ⅱ。区域I内充满匀强电场，区域Ⅱ内充满垂直平面的匀强磁场，电场和磁场的大小、方向均未知。时刻，质量为m、电荷量为的粒子从O点沿x轴正向出发，在平面内运动，在区域I中的运动轨迹是以y轴为对称轴的抛物线的一部分，如图甲所示。时刻粒子第一次到达两区域分界面，在区域Ⅱ中运动的图像为正弦曲线的一部分，如图乙所示。不计粒子重力。下列说法正确的是（　　） A. 区域I内电场强度大小，方向沿y轴正方向 B. 粒子在区域Ⅱ内圆周运动的半径 C. 区域Ⅱ内磁感应强度大小，方向垂直平面向外 D. 粒子在区域Ⅱ内圆周运动的圆心坐标 【答案】AD 【解析】 【详解】A．粒子在区域I中的运动轨迹是以y轴为对称轴的抛物线的一部分，可以判断出粒子做类平抛运动，根据曲线轨迹可知，可知正粒子受到的电场力方向竖直向上，电场方向沿y轴正方向，设粒子初速度为 竖直方向有 水平方向有 由牛顿第二定律有 联立解得 A正确； B．粒子在区域Ⅱ中运动的图像为正弦曲线的一部分，可以判断粒子做匀速圆周运动， 运动轨迹如图所示，则粒子在区域Ⅱ内圆周运动的半径 B错误； C．粒子做类平抛运动进入匀强磁场时的速度 联立解得 根据洛伦兹力提供向心力有 解得 C错误； D．如图所示， 设圆心为点，设粒子进入匀强磁场时的速度方向与竖直方向夹角为 由速度关系有 可得 由几何关系得 那么有 粒子在区域Ⅱ内圆周运动的圆心坐标 D正确。 故选AD。 三、填空题（本题3小题，每空2分，共12分） 9. 如图（a）所示，演员正在舞台上表演“水袖”，甩出水袖的波浪可简化为简谐横波，沿x轴正方向传播的某时刻部分波形图如图（b）所示（3-18m之间有多个完整波形图未画出）。若手抖动的频率是0.5Hz，袖子足够长且忽略横波传播时振幅的衰减，则图示时刻P点的振动方向为_____________（填“沿y轴正方向”或“沿y轴负方向”），该简谐横波的波长为________________m。 【答案】 ①. 沿y轴负方向 ②. 7.5 【解析】 【详解】[1]由题知，波沿x轴正方向传播，根据上下坡法可知，图示时刻P点的振动方向为沿y轴负方向； [2]由波形图可知 3-18m之间有多个完整波形图未画出，则有 解得， 10. 空间站窗外射进一束阳光，照射到一空心水晶球上。航天员发现水晶球特别明亮，这是光在水晶球内部空气表面发生了全反射现象，如图所示。如果水晶全反射的临界角为C。 （1）则水晶的折射率n =_____________。 （2）图中发生全反射的入射光线与反射光线间夹角θ大小一定（　　） A. 小于2C B. 大于等于2C 【答案】（1） （2）B 【解析】 【小问1详解】 水晶全反射的临界角为C，根据 解得 【小问2详解】 图中发生全反射的入射光线与反射光线间夹角大小一定满足 解得 故选B。 11. 夏季常出现如图甲所示的日晕现象，日晕是太阳光通过卷层云时，受到冰晶的折射或反射形成的。图乙为一束太阳光射到六角形冰晶上时的光路图，则冰晶对光的折射率比对光的折射率________（填“大”或“小”）；在完全相同的条件下做双缝干涉实验，____________（填“”或“”）光对应的干涉条纹间距较宽。 【答案】 ①. 小 ②. 【解析】 【详解】[1]由图乙可知，光从空气进入六角形冰晶后，光偏折程度小于光的偏折程度，则冰晶对光的折射率比对光的折射率小； [2]由于冰晶对光的折射率比对光的折射率小，所以光的频率小于光的频率，光的波长大于光的波长，根据 可知在完全相同的条件下做双缝干涉实验，光对应的干涉条纹间距较宽。 四 、实验题（本题2小题，每空2分，共14分） 12. 某班同学们用单摆测量重力加速度，实验装置如图甲所示。 （1）第一组同学在测量单摆的周期时，从单摆运动到最低点开始计时且计数为1，到第次经过最低点所用的时间为。在测量单摆的摆长时，先用毫米刻度尺测得摆球悬挂后的摆线长（从悬点到摆球的最上端），再用螺旋测微器测得摆球的直径为（读数如图乙所示）。 ①从图乙可知，摆球的直径为_________mm。 ②该小组的一位同学认为单摆周期为， 并由此计算当地的重力加速度，他们的测量结果与实际值相比将__________。 （选填：偏大、偏小、不变） （2）第二组同学经测量得到7组摆长L和对应的周期T，画出图线，如图丙所示。若取，利用图线的斜率，求得当地重力加速度大小___________。处理完数据后，该组同学发现在计算摆长时用的是摆线长度而未计入小球半径，这样 _________ （选填“影响”或“不影响”）重力加速度的计算。 【答案】（1） ①. 5.980/5.981/5.979 ②. 偏大 （2） ①. 9.87 ②. 不影响 【解析】 【小问1详解】 [1]由图乙可知摆球的直径为 [2]在一个周期内摆球有两次经过最低点，所以单摆的实际周期为 而该小组的一位同学认为单摆周期为，比实际周期更小；根据单摆的周期公式 解得 可知得到的重力加速度的测量值偏大。 【小问2详解】 [1]根据单摆的周期公式 可得 则图线的斜率为 解得 [2]如果在测量摆长时，忘记加摆球的半径r，由于图像的斜率并没有受到影响，则不会影响重力加速度的计算。 13. 用如图甲所示装置做“验证动量守恒定律”实验，研究小球在斜槽末端碰撞时动量是否守恒。 （1）图甲中O点是小球抛出点在水平地面上的垂直投影，实验时先让入射小球多次从斜槽上同一位置S由静止释放，通过白纸和复写纸找到其平均落地点的位置P，测出平抛射程OP，然后，把半径相同的被碰小球静置于轨道的水平末端，仍将入射小球从斜槽上位置S由静止释放，与被碰小球发生正碰，并多次重复该操作，测得两小球平均落地点位置分别为M、N，实验中还需要测量的物理量有（　　） A. 入射小球和被碰小球的质量m1、m2 B. 入射小球开始的释放高度h C. 两球相碰后的平抛射程OM、ON D. 小球抛出点距地面的高度H （2）在实验误差允许范围内，若满足关系式______（用所测物理量的字母表示），则认为两球碰撞前后的动量守恒。 （3）若采用图乙所示装置来验证碰撞中的动量守恒，实验中小球平均落点位置分别为P′、M′、N′，O′与小球在斜槽末端时球心的位置等高。下列说法中正确的是（　　） A. 若，则表明此碰撞过程动量守恒 B. 若，则表明此碰撞过程动量守恒 C. 若，则表明此碰撞过程机械能守恒 D. 若，则表明此碰撞过程机械能守恒 【答案】（1）AC （2） （3）BC 【解析】 【小问1详解】 小球离开斜槽后做平抛运动，由于抛出点的高度相等，小球做平抛运动的时间t相等，碰撞前入射球做平抛运动的速度 碰撞后入射球的速度 被碰球的速度 两球碰撞过程系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得 整理得 实验需要测量小球的质量、小球做平抛运动的水平位移，不需要测量入射球释放的高度与小球抛出点的高度。 故选AC。 【小问2详解】 由以上分析可知，在实验误差允许范围内，若满足关系式 则认为两球碰撞前后的动量守恒。 【小问3详解】 设斜槽末端与竖直挡板间的距离为x，小球离开斜槽后做平抛运动，水平方向 竖直方向 解得 则碰撞前入射球的速度 碰撞后入射球的速度 碰撞后被碰球速度 碰撞过程系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得 整理得 如果碰撞过程机械能守恒，由机械能守恒定律得 整理得 故选BC。 五 、计算题（本题共3小题，共34分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写最后答案不得分，有数值计算的题，答案应明确写出数值和单位。） 14. 如图所示，小物块A的质量=1kg，与A相距s=1m，质量=2kg的小物块B静止在水平桌面边缘，桌面离水平地面的高度h=1.25m，小物块A与桌面间的动摩擦因数μ=0.2，在水平向右的推力F=4N的作用下，由静止开始沿桌面做匀加速直线运动，并与物块B发生弹性正碰，设碰撞时间极短且在即将碰撞的瞬间撤去推力，g=10m/s²，求： （1）碰前小物块A的速度大小； （2）碰后小物块B的速度大小 （3）碰后物块小B落地的水平位移大小； 【答案】（1）2m/s；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）设碰前小物块A的速度大小为，由动能定理可得 解得 =2m/s （2）设物块A与物块B发生碰撞后的速度为，物块B的速度为，由动量守恒定律及能量关系得 解得 （3）碰后物块B的速度为，由平抛运动规律有： 解得 15. 如图甲所示，列车进站时利用电磁制动技术产生的电磁力来刹车。某种列车制动系统核心部分的模拟原理图如图乙所示，一闭合正方形刚性单匝均匀导线框abcd放在水平面内，其质量为m，阻值为R，边长为L；左、右两边界平行且宽度为L的区域内有磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场。当线框运动到ab边与磁场左边界间的距离为L时，线框具有水平向右的速度，当cd边离开磁场右边界时线框速度为。已知运动中ab边始终与磁场左边界平行，除磁场所给作用力外线框始终还受到与运动方向相反、大小恒为的阻力作用，求： （1）线框ab边刚进入磁场时两端的电压Uba； （2）线框进入磁场的过程中通过线框某一横截面的电荷量绝对值q； （3）线框速度由减小到所经历的时间 t。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 根据动能定理有 解得 根据法拉第电磁感应定律有 根据闭合电路欧姆定律 则 联立解得 【小问2详解】 根据电流强度定义有 根据闭合电路欧姆定律有 根据法拉第电磁感应定律有 又 联立解得 【小问3详解】 根据动量定理有 又 联立解得 16. 如图所示，直角坐标系xOy平面内，第一、二象限分别存在垂直纸面向里的匀强磁场B和沿y轴正方向的匀强电场E，E、B大小均未知。质量为m、电荷量为的粒子从x轴负半轴M点与x轴正方向成60°射入电场，经电场偏转后以速度从点P（0，d）垂直y轴进入磁场，最后从N点与x轴正方向成60°射出磁场，不计粒子重力。 （1）求磁感应强度B的大小； （2）若粒子在磁场中受到与速度大小成正比的阻力f=kv（k为已知常量），粒子恰好从Q点（图中未标出）垂直x轴射出磁场，求Q点的坐标； （3）在第（2）问的情况下，求粒子从P点运动到Q点的轨迹长度。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 小问1详解】 粒子进入电场后做斜抛运动，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做类竖直上抛运动，则有 解得 粒子在磁场中做匀速圆周运动，其轨迹如图所示 根据几何关系可得粒子在磁场中做圆周运动的轨迹半径为 解得 由洛伦兹力充当向心力有 解得 【小问2详解】 对粒子受力分析可知，速度的x轴的分量会产生x轴的阻力与y轴负方向的洛伦兹力；速度y轴的分量，会产生y轴的阻力与x轴负方向的洛伦兹力，其受力分析如图所示 在x轴上，由动量定理有 由微元法累加后可得 解得 则Q点的坐标为 【小问3详解】 同理在y轴上有 微元法叠加后可得 解得 切线方向，阻力使得粒子速度减小，在切线方向有 - 微元叠加后可得 - 解得轨迹的长度为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $