精品解析：湖北荆州市沙市中学2025-2026学年高二下学期3月阶段检测物理试题

2025—2026学年度下学期2024级 3月月考物理试卷 一、选择题∶本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，第8~10题有多项符合题目要求。每小题全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 1. 以下四幅图片：图甲中闭合线圈平面垂直于磁场，线圈在磁场中旋转；图乙是真空冶炼炉；图丙是在匀强磁场内运动的闭合线框；图丁是匀速转动的法拉第圆盘发电机。下列说法正确的是（　　） A. 图甲中，线圈在磁场中旋转会产生感应电流 B. 图乙中，真空冶炼炉是利用交流电直接来熔化金属的装置 C. 图丙中，线框bc两点电势差等于ac两点电势差 D. 图丁中，法拉第圆盘发电机产生是交变电流 2. 如图为理想LC振荡电路工作中的某时刻，电容器两极板间的电场强度方向与线圈内的磁感应强度方向如图所示，下列说法中正确的是（　　） A. 电路中电流正在增大 B. 电容器正在充电 C. 电场能和磁场能的变化周期与电流的相同 D. 增大电容器的电容C，电流的振荡频率增大 3. 如图所示，小李站在小车右端，人和车均处于静止状态，水平地面光滑。某时刻小李以斜向左上方的速度v起跳，最终落在小车左端且相对于小车静止。下列说法正确的是（　　） A. 小李起跳的过程中，小李和小车构成的系统机械能守恒 B. 小李在空中运动时，小车向右运动 C. 最终小车和小李一起向左运动 D. 小李起跳的过程中，小李和小车构成的系统动量守恒 4. 高层建筑中的电梯系统安装了电磁缓冲装置。在电梯轿厢底部对称安装了8台永久强磁铁，磁铁极均朝上，电梯井道内壁上铺设若干金属线圈，当电梯轿厢超速下降时会迅速启动缓冲系统，使线圈立即闭合。当电梯轿厢超速下降到如图所示位置时，下列说法正确的是（　　） A. 超速下降时只有轿厢下方线圈对轿厢有阻碍作用 B 轿厢上方与下方金属线圈中感应电流方向相同 C. 上、下方线圈都有扩张的趋势 D. 上方线圈有扩张的趋势，下方线圈有收缩的趋势 5. 下列四幅图分别是等离子体发电机、质谱仪、回旋加速器、霍尔元件的示意图，进入装置的带电粒子重力均不计，下列说法正确的是（　　） A. 图甲中上极板A板是电源的正极 B. 图乙中粒子打在照相底片D上的位置越靠近S3，粒子的比荷越大 C. 图丙中若增大回旋加速器的加速电压，粒子获得的最大动能增大 D. 图丁中若导体中的载流子是质子，则导体左右两侧电势φN<φM 6. 如图甲所示，单匝矩形线框在匀强磁场B中，绕与磁场B垂直的轴匀速转动。已知线框电阻为R，转动周期为T，穿过线框的磁通量与时间t的关系如图乙所示。则下列说法不正确的是（　　） A. 时刻，线框平面与中性面垂直 B. 感应电流的有效值为 C. 到过程中，线框中平均感应电动势为 D. 线框转动一周，线框中产生的热量为 7. 如图甲所示为沿着x轴传播简谐横波于t=1s时的波形图，M、Q、P三个质点的平衡位置分别在x轴的2m、3.5m、4m处，图乙为P质点的振动图像。下列说法正确的是（　　） A. 波沿x轴负方向传播 B. 从图甲时刻开始计时，Q质点经过2.5s第一次到达波谷 C. 从t=0时刻计时，M质点的振动方程为 D. 从图甲时刻开始计时，再经7s，P质点的路程为2.8cm 8. 下图是我们现实生活、生产和科研中遇到的现象。下列说法中正确的是（　　） A. 图甲中医用纤维式内窥镜，光信号在光导纤维中发生全反射，则光导纤维内芯是光疏介质，外套是光密介质 B. 图乙中肥皂膜在阳光下呈现彩色条纹，这是光的干涉现象 C. 图丙中单色光通过狭缝可以在光屏上呈现条纹状图样，这是光的衍射现象 D. 图丁表示声源远离观察者时，观察者接收到的声音频率增大 9. 如图所示，一理想变压器原、副线圈匝数比为，副线圈电路中定值电阻与灯泡并联，原线圈中的灯泡与副线圈中的灯泡相同，当输入端接入一正弦交变电源后，电路中两个灯泡均恰好正常发光，已知灯泡的铭牌为（18V，9W），下列说法正确的是（　　） A. 灯泡正常发光时的电阻为 B. 原线圈的输入功率为 C. 副线圈中的电流为 D. 定值电阻 10. 如图，质量为2m，半径为R，圆心角为150°的光滑圆弧轨道ABC，静置于光滑的水平面上，不固定，一质量为m的小球从圆弧轨道的A点静止释放，已知重力加速度为g，下面说法正确的是（　　） A. 轨道与小球组成的系统动量守恒 B. 轨道的最大速度为 C. 小球从C点射出时，轨道的位移为 D. 小球从C点射出时，轨道的位移为 二、实验题（共20分） 11. 在“探究单摆周期与摆长的关系”实验中，测量单摆的周期时，图中___（填“甲”、“乙”或“丙”）作为计时开始与终止的位置更好些。 12. 某实验小组用插针法测量玻璃的折射率。 （1）如图甲所示，A、B、C、D表示大头针，下列说法正确的是___。 A. 为减小实验误差，大头针A、B及C、D之间的距离应适当大些 B. 若A、B连线与法线间夹角较大时，则可能在一侧发生全反射 C. 可用玻璃砖代替尺子画出边界 （2）如图乙所示，该小组确定了界面以及四枚大头针位置，并画出了光路图。并以O点为圆心，以10cm为半径画圆，分别交线段OA于A点，交线段的延长线于C点，过A点作法线的垂线AB交于B点，过C点作法线的垂线CD交于D点，如图所示用刻度尺量得，，由此可得出玻璃的折射率___。（结果保留两位有效数字） 13. 某同学想利用双缝干涉实验来测量某种单色光的波长，该同学所使用的装置如图所示，光具座上放置的光学元件依次为光源、透镜、M、N、P、遮光筒、毛玻璃、屏。 （1）M、N、P三个光学元件依次为（ ） A. 滤光片、单缝、双缝 B. 单缝、滤光片、双缝 C 单缝、双缝、滤光片 D. 滤光片、双缝、单缝 （2）实验时，要想增加从目镜中观察到的条纹个数，需将毛玻璃屏向____（填“靠近”或“远离”）双缝的方向移动。 14. 某兴趣小组为了验证一维对心碰撞过程中遵循动量守恒，设计了如下实验：如图所示，在一墙角将刚好接触、质量分别为、的A、B两皮球由静止释放，竖直墙壁上有标尺刻度，用摄像机拍摄实验的全过程。已知A球与地面碰后等速率反弹，然后与B球碰撞，A球与地面，A球与B球间作用时间极短，碰撞前后两球速度都沿竖直方向，慢放录像，测出释放时A球下端距地面高度为，碰后，A球反弹上升的最大高度为，B球反弹上升的最大高度为，已知，重力加速度为g，不计空气阻力。 （1）该实验中两球的质量关系为_________。（填“>”、“<”或“=”） （2）A、B球碰前瞬间，A球速度大小为________，A、B球碰后瞬间，B球速度大小为________。 （3）若关系式________在误差允许的范围内成立，则A、B球碰撞过程中动量守恒。 （4）若关系式________在误差允许的范围内成立，则A、B球间的碰撞为弹性碰撞。（用、、表示） 三、解答题（共40分） 15. 导光管采光系统是一套采集天然光并经管道传输到室内的采光系统，如图为过系统中心轴线的截面图。上面部分是收集阳光的半径为的某种均匀透明材料的采光半球，为球心，下面部分是内侧涂有反光涂层的高度为的空心导光管，直径为两部分的分界线，导光管与垂直。平行单色光在该竖直平面内从采光装置上方以与竖直方向成角射入圆面。已知采光半球对该单色光的折射率为，空气中的光速为，求： （1）直径上有光照射的长度； （2）从点入射的光在采光系统中传播的时间。 16. 如图甲所示，两条相距的平行金属导轨位于同一水平面内固定放置，其左端接一阻值为的定值电阻，右端放置一接入阻值、质量的金属杆，金属杆与导轨间的动摩擦因数，初始时杆与MP端相距。导轨置于竖直向下的磁场中，其磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示。在金属杆中点施加一水平作用力F（F未知），使0~2s内杆静止不动。在时，改变F使杆开始向右做加速度大小的匀加速直线运动，至5s末力F做的功为27J，导轨电阻不计，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取。求： （1）时力F的最小值和对应方向； （2）0~5s内通过金属杆的电荷量； （3）0~5s内电阻R上产生的焦耳热。 17. 某科研小组将威尔逊云室置于如图所示的匀强电场和匀强磁场中，用来显示带电粒子的运动径迹，进而研究带电粒子的性质。平面直角坐标系xOy位于竖直平面内，x轴上有M、N、P三点，三点的横坐标满足，。在区域内，存在沿y轴负方向的匀强电场；在区域内，存在垂直于xOy平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B．一未知粒子从坐标原点O沿与x轴正方向成角射入（速度大小未知），在点以速度垂直于磁场边界射入磁场，并从P点射出磁场。已知整个装置处于真空中，不计粒子的重力，。 （1）求该粒子的比荷； （2）求匀强电场的电场强度E的大小及N、P两点之间的距离lNP。 （3）若粒子进入磁场后受到了与速度大小成正比、方向相反的阻力，观察发现该粒子的轨迹呈螺旋状并与磁场左边界相切于D点（图中未画出）。求粒子由C点运动到D点的时间t，以及D点的纵坐标。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025—2026学年度下学期2024级 3月月考物理试卷 一、选择题∶本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，第8~10题有多项符合题目要求。每小题全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 1. 以下四幅图片：图甲中闭合线圈平面垂直于磁场，线圈在磁场中旋转；图乙是真空冶炼炉；图丙是在匀强磁场内运动的闭合线框；图丁是匀速转动的法拉第圆盘发电机。下列说法正确的是（　　） A. 图甲中，线圈在磁场中旋转会产生感应电流 B. 图乙中，真空冶炼炉是利用交流电直接来熔化金属的装置 C. 图丙中，线框bc两点电势差等于ac两点电势差 D. 图丁中，法拉第圆盘发电机产生的是交变电流 【答案】C 【解析】 【详解】A．图甲中，线圈旋转时通过线圈的磁通量是不变的，不会产生感应电流，故A错误； B．图乙中，冶炼炉在交流电的作用下产生涡流效应来发热，从而熔化金属，故B错误； C．图丙中，通过旋转切割磁感线使导线两端产生电势差，由于回路中的磁通量一直为0，不会产生感应电流。其中ac边转动切割磁感线的有效长度与bc边长度相同，故产生的电势差也相同，故C正确； D．图丁中，法拉第圆盘切割磁感线产生的感应电动势大小为 电动势大小恒定，不是交变电流，故D错误。 故选C。 2. 如图为理想LC振荡电路工作中的某时刻，电容器两极板间的电场强度方向与线圈内的磁感应强度方向如图所示，下列说法中正确的是（　　） A. 电路中电流正在增大 B. 电容器正在充电 C. 电场能和磁场能的变化周期与电流的相同 D. 增大电容器的电容C，电流的振荡频率增大 【答案】B 【解析】 【详解】B．由线圈内磁感应强度方向可知电路中的电流为逆时针方向，由极板间电场强度方向可知，下极板带正电，所以电容器正处于充电状态，故B正确； A．电容器正处于充电状态，电容器所带电荷量增大，电容器中的电场能增大，则线圈中的磁场能减小，所以电路中电流正在减小，故A错误； C．电场能和磁场能没有负值，所以电场能和磁场能的变化周期是电流变化周期的一半，故C错误； D．增大电容器的电容，由和 可知振荡周期变大，振荡频率减小，故D错误。 故选B。 3. 如图所示，小李站在小车右端，人和车均处于静止状态，水平地面光滑。某时刻小李以斜向左上方的速度v起跳，最终落在小车左端且相对于小车静止。下列说法正确的是（　　） A. 小李起跳的过程中，小李和小车构成的系统机械能守恒 B. 小李在空中运动时，小车向右运动 C. 最终小车和小李一起向左运动 D. 小李起跳的过程中，小李和小车构成的系统动量守恒 【答案】B 【解析】 【详解】A．小李起跳的过程中，小李的化学能转化为机械能，因此系统的机械能不守恒，故A错误； BD．由于小李和小车组成的系统在水平方向不受外力，竖直方向受到重力的作用，因此系统动量不守恒，只是在水平方向动量守恒，根据动量守恒定律可知，当小李具有向左的分速度时，小车具有向右的速度，即小车向右运动，故B正确，D错误； C．由于系统在水平方向动量守恒，初始状态，系统动量为零，根据动量守恒定律可知，末状态系统的动量也为零，即最终小李和小车也处于静止状态，故C错误。 故选B。 4. 高层建筑中的电梯系统安装了电磁缓冲装置。在电梯轿厢底部对称安装了8台永久强磁铁，磁铁极均朝上，电梯井道内壁上铺设若干金属线圈，当电梯轿厢超速下降时会迅速启动缓冲系统，使线圈立即闭合。当电梯轿厢超速下降到如图所示位置时，下列说法正确的是（　　） A. 超速下降时只有轿厢下方线圈对轿厢有阻碍作用 B. 轿厢上方与下方金属线圈中感应电流方向相同 C. 上、下方线圈都有扩张的趋势 D. 上方线圈有扩张的趋势，下方线圈有收缩的趋势 【答案】D 【解析】 【详解】B．电梯轿厢底部安装了永磁铁，故上、下方线圈在电梯轿厢下降时会产生感应电流，根据楞次定律，从上往下看可知，上方线圈电流方向为顺时针，下方线圈电流方向为逆时针，两线圈相互排斥，故B错误； ACD．上、下方线圈均对轿厢有阻碍作用，轿厢向下运动，远离上方线圈，故上方线圈有扩张的趋势，轿厢靠近下方线圈，故下方线圈有收缩的趋势，故AC错误，D正确。 故选D。 5. 下列四幅图分别是等离子体发电机、质谱仪、回旋加速器、霍尔元件的示意图，进入装置的带电粒子重力均不计，下列说法正确的是（　　） A. 图甲中上极板A板是电源的正极 B. 图乙中粒子打在照相底片D上的位置越靠近S3，粒子的比荷越大 C. 图丙中若增大回旋加速器的加速电压，粒子获得的最大动能增大 D. 图丁中若导体中的载流子是质子，则导体左右两侧电势φN<φM 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据左手定则可知，图甲中上极板A板是电源负极，故A错误； B．粒子在电场中，根据动能定理 在磁场中，根据牛顿第二定律可得 粒子打在照相底片D上的位置到S3的距离为 联立，解得 所以，图乙中粒子打在照相底片D上的位置越靠近S3，粒子的比荷越大，故B正确； C．设回旋加速器D形盒的半径为R，粒子获得的最大速度为，根据牛顿第二定律有 粒子获得的最大动能为 由上式可知粒子获得的最大速度与加速电压无关，所以无法通过增大加速电压使带电粒子获得的最大动能增大，故C错误； D．图丁中若导体中的载流子是质子，根据左手定则可知，质子运动到N板，则导体左右两侧的电势，故D错误。 故选B。 6. 如图甲所示，单匝矩形线框在匀强磁场B中，绕与磁场B垂直的轴匀速转动。已知线框电阻为R，转动周期为T，穿过线框的磁通量与时间t的关系如图乙所示。则下列说法不正确的是（　　） A. 时刻，线框平面与中性面垂直 B. 感应电流的有效值为 C. 到过程中，线框中平均感应电动势为 D. 线框转动一周，线框中产生热量为 【答案】C 【解析】 【详解】A．由图可知在时刻，回路的磁通量为零，所以线圈平面与中性面垂直，故A正确，不符合题意； B．线圈转动的角速度大小为 感应电动势的最大值为 则感应电流的最大值为 感应电流的有效值为 整理可得 故B正确，不符合题意； C．到过程中，磁通量变化量的绝对值为 所以这段时间内感应电动势的平均值为 故C错误，符合题意； D．线框转动一周产生的热量为 解得 故D正确，不符合题意。 故选C。 7. 如图甲所示为沿着x轴传播的简谐横波于t=1s时的波形图，M、Q、P三个质点的平衡位置分别在x轴的2m、3.5m、4m处，图乙为P质点的振动图像。下列说法正确的是（　　） A. 波沿x轴负方向传播 B. 从图甲时刻开始计时，Q质点经过2.5s第一次到达波谷 C. 从t=0时刻计时，M质点的振动方程为 D. 从图甲时刻开始计时，再经7s，P质点路程为2.8cm 【答案】D 【解析】 【详解】A．由图乙可知，t=1s时质点P沿y轴正方向振动，根据“上下坡”法可知，简谐波沿x轴正方向传播，故A错误； B．由图甲和图乙可知波长和周期分别为，，则波速 从图甲时刻开始计时，Q点第一次到达波谷所用时间，故B错误； C．由图甲可知，t=1s时M点位于平衡位置且正在向y轴负方向振动，可知t=0时M点位于平衡位置且正在向y轴正方向振动，则初相，由图乙可知，振幅 角频率 因此M质点的振动方程为，故C错误； D．因为，故从t=1s计时，再经7s，P质点的路程为，故D正确。 故选D。 8. 下图是我们现实生活、生产和科研中遇到的现象。下列说法中正确的是（　　） A. 图甲中医用纤维式内窥镜，光信号在光导纤维中发生全反射，则光导纤维内芯是光疏介质，外套是光密介质 B. 图乙中肥皂膜在阳光下呈现彩色条纹，这是光的干涉现象 C. 图丙中单色光通过狭缝可以在光屏上呈现条纹状图样，这是光的衍射现象 D. 图丁表示声源远离观察者时，观察者接收到的声音频率增大 【答案】BC 【解析】 【详解】A．光发生全反射的条件是从光密介质射向光疏介质，因此光导纤维的内芯折射率更大，是光密介质，外套是光疏介质，故A错误； B．肥皂膜在阳光下呈现彩色条纹，是因为肥皂膜前后两个表面反射的光发生薄膜干涉，不同波长的可见光干涉条纹间距不同，从而呈现出彩色图案，属于光的干涉现象，故B正确； C．单色光通过狭缝后呈现出条纹状图样，是光绕过狭缝发生衍射的结果，属于光的衍射现象，故C正确； D．根据多普勒效应，声源远离观察者时，观察者接收到的声波波长变长，频率减小，故D错误。 故选BC。 9. 如图所示，一理想变压器原、副线圈匝数比为，副线圈电路中定值电阻与灯泡并联，原线圈中的灯泡与副线圈中的灯泡相同，当输入端接入一正弦交变电源后，电路中两个灯泡均恰好正常发光，已知灯泡的铭牌为（18V，9W），下列说法正确的是（　　） A. 灯泡正常发光时的电阻为 B. 原线圈的输入功率为 C. 副线圈中的电流为 D. 定值电阻 【答案】ABC 【解析】 【详解】A．灯泡的铭牌为（18V，9W），则灯泡正常发光时的电阻为，故A正确； C．电路中两个灯泡均恰好正常发光，原线圈中的电流等于灯泡的额定电流，则有 根据电流匝数关系有 解得，故C正确； B．电路中两个灯泡均恰好正常发光，副线圈两端电压与灯泡的额定电压相等，由于理想变压器不消耗功率，则原线圈的输入功率为，故B正确； D．结合上述可知，定值电阻，故D错误。 故选ABC。 10. 如图，质量为2m，半径为R，圆心角为150°的光滑圆弧轨道ABC，静置于光滑的水平面上，不固定，一质量为m的小球从圆弧轨道的A点静止释放，已知重力加速度为g，下面说法正确的是（　　） A. 轨道与小球组成的系统动量守恒 B. 轨道的最大速度为 C. 小球从C点射出时，轨道的位移为 D. 小球从C点射出时，轨道的位移为 【答案】BC 【解析】 【详解】A．轨道与小球组成的系统，在竖直方向有重力和支持力的合力不为零，动量不守恒；水平方向不受外力，动量守恒。因此系统总动量不守恒，故A错误； B．当小球到达轨道最低点B时，轨道速度最大。水平方向动量守恒 根据机械能守恒 联立解得，故B正确； CD．小球从A到C，水平方向动量守恒，设轨道位移为 x ，小球水平位移为 s ，根据动量守恒，有 两边同乘以t，可得 又因 联立解得，故C正确，D错误。 故选BC。 二、实验题（共20分） 11. 在“探究单摆周期与摆长的关系”实验中，测量单摆的周期时，图中___（填“甲”、“乙”或“丙”）作为计时开始与终止的位置更好些。 【答案】乙 【解析】 【详解】测量单摆周期时，要从摆球过平衡位置时开始计时，因为此处速度大、计时误差小，而最高点速度小、计时误差大，所以图乙正确。 12. 某实验小组用插针法测量玻璃的折射率。 （1）如图甲所示，A、B、C、D表示大头针，下列说法正确的是___。 A. 为减小实验误差，大头针A、B及C、D之间的距离应适当大些 B. 若A、B连线与法线间夹角较大时，则可能在一侧发生全反射 C. 可用玻璃砖代替尺子画出边界 （2）如图乙所示，该小组确定了界面以及四枚大头针的位置，并画出了光路图。并以O点为圆心，以10cm为半径画圆，分别交线段OA于A点，交线段的延长线于C点，过A点作法线的垂线AB交于B点，过C点作法线的垂线CD交于D点，如图所示用刻度尺量得，，由此可得出玻璃的折射率___。（结果保留两位有效数字） 【答案】（1）A （2）1.5 【解析】 【小问1详解】 A．为减小实验误差，大头针A、B及C、D之间的距离应适当大些，故A正确； B．因光线在a面的折射角等于在面时的入射角，则即使A、B连线与法线间夹角较大时，也不可能在一侧发生全反射，故B错误； C．不可用玻璃砖代替尺子画出边界，以免损坏反光面，故C错误。 故选A。 【小问2详解】 玻璃的折射率 13. 某同学想利用双缝干涉实验来测量某种单色光的波长，该同学所使用的装置如图所示，光具座上放置的光学元件依次为光源、透镜、M、N、P、遮光筒、毛玻璃、屏。 （1）M、N、P三个光学元件依次（ ） A 滤光片、单缝、双缝 B. 单缝、滤光片、双缝 C. 单缝、双缝、滤光片 D. 滤光片、双缝、单缝 （2）实验时，要想增加从目镜中观察到的条纹个数，需将毛玻璃屏向____（填“靠近”或“远离”）双缝的方向移动。 【答案】（1）A （2）靠近 【解析】 【小问1详解】 双缝干涉测量波长实验中，光学元件的作用顺序为，先通过滤光片获得单色光，再通过单缝获得线光源，最后通过双缝获得相干光，因此M、N、P依次为滤光片、单缝、双缝，故选A。 【小问2详解】 根据双缝干涉条纹间距公式 要增加目镜中观察到的条纹个数，需要减小条纹间距（视野宽度固定，越小，条纹总数越多）。已知波长、双缝间距不变，因此需要减小双缝到屏的距离，即需将毛玻璃屏向靠近双缝的方向移动。 14. 某兴趣小组为了验证一维对心碰撞过程中遵循动量守恒，设计了如下实验：如图所示，在一墙角将刚好接触、质量分别为、的A、B两皮球由静止释放，竖直墙壁上有标尺刻度，用摄像机拍摄实验的全过程。已知A球与地面碰后等速率反弹，然后与B球碰撞，A球与地面，A球与B球间作用时间极短，碰撞前后两球速度都沿竖直方向，慢放录像，测出释放时A球下端距地面高度为，碰后，A球反弹上升的最大高度为，B球反弹上升的最大高度为，已知，重力加速度为g，不计空气阻力。 （1）该实验中两球的质量关系为_________。（填“>”、“<”或“=”） （2）A、B球碰前瞬间，A球速度大小为________，A、B球碰后瞬间，B球速度大小为________。 （3）若关系式________在误差允许的范围内成立，则A、B球碰撞过程中动量守恒。 （4）若关系式________在误差允许的范围内成立，则A、B球间的碰撞为弹性碰撞。（用、、表示） 【答案】（1）> （2） ①. ②. （3） （4） 【解析】 【小问1详解】 依题意知碰后A、B球的速度方向都向上，即A、B球碰前的总动量向上，即。 【小问2详解】 A、B球碰前自由下落，即碰前瞬间A、B球的速度都为，A、B球碰后B竖直上抛的最大高度为，即A、B球碰后瞬间，B球速度大小为。 【小问3详解】 若A、B球碰撞过程动量守恒，则有，即有成立。 【小问4详解】 若A、B球碰撞过程为弹性碰撞，则有和 同时成立，化简可得 三、解答题（共40分） 15. 导光管采光系统是一套采集天然光并经管道传输到室内的采光系统，如图为过系统中心轴线的截面图。上面部分是收集阳光的半径为的某种均匀透明材料的采光半球，为球心，下面部分是内侧涂有反光涂层的高度为的空心导光管，直径为两部分的分界线，导光管与垂直。平行单色光在该竖直平面内从采光装置上方以与竖直方向成角射入圆面。已知采光半球对该单色光的折射率为，空气中的光速为，求： （1）直径上有光照射的长度； （2）从点入射的光在采光系统中传播的时间。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 从C点射入的光线，根据折射定律有 得 则直径上有光照射的长度 【小问2详解】 由几何知识可得，从点入射的光在采光半球中运动的路程 速度 在采光球中运动时间 光线进入导光管有 可得 由几何知识得，光线在导光管中运动的路程 时间 得 16. 如图甲所示，两条相距的平行金属导轨位于同一水平面内固定放置，其左端接一阻值为的定值电阻，右端放置一接入阻值、质量的金属杆，金属杆与导轨间的动摩擦因数，初始时杆与MP端相距。导轨置于竖直向下的磁场中，其磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示。在金属杆中点施加一水平作用力F（F未知），使0~2s内杆静止不动。在时，改变F使杆开始向右做加速度大小的匀加速直线运动，至5s末力F做的功为27J，导轨电阻不计，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取。求： （1）时力F的最小值和对应方向； （2）0~5s内通过金属杆的电荷量； （3）0~5s内电阻R上产生的焦耳热。 【答案】（1）1N，方向水平向右 （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 0∼2s内感应电动势 感应电流 安培力 由左手定则可知安培力方向水平向左 最大静摩擦力 由题可知金属杆静止，当最小时，则有 解得，方向水平向右 【小问2详解】 0∼2s内通过金属杆的电荷量 2∼5s内金属杆的位移 通过金属杆的电荷量 故0∼5s内通过杆的电荷量为 【小问3详解】 0∼2s内，电阻R的焦耳热为 2∼5s内，由功能关系有 5s 时金属杆的速度 联立解得 电阻R的焦耳热为 故 17. 某科研小组将威尔逊云室置于如图所示的匀强电场和匀强磁场中，用来显示带电粒子的运动径迹，进而研究带电粒子的性质。平面直角坐标系xOy位于竖直平面内，x轴上有M、N、P三点，三点的横坐标满足，。在区域内，存在沿y轴负方向的匀强电场；在区域内，存在垂直于xOy平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B．一未知粒子从坐标原点O沿与x轴正方向成角射入（速度大小未知），在点以速度垂直于磁场边界射入磁场，并从P点射出磁场。已知整个装置处于真空中，不计粒子的重力，。 （1）求该粒子的比荷； （2）求匀强电场的电场强度E的大小及N、P两点之间的距离lNP。 （3）若粒子进入磁场后受到了与速度大小成正比、方向相反的阻力，观察发现该粒子的轨迹呈螺旋状并与磁场左边界相切于D点（图中未画出）。求粒子由C点运动到D点的时间t，以及D点的纵坐标。 【答案】（1） （2）， （3）， 【解析】 【小问1详解】 由题意可知，粒子在磁场中做匀速圆周运动，且运动半径为r=d 洛伦兹力提供向心力，则 可得 【小问2详解】 粒子在电场中做一个反向的平抛运动，则， 解得 由位移关系可得 可得 则 【小问3详解】 由于阻力作用，粒子速度减小，故半径也减小，但是粒子运动的 周期与速度无关，由 可得 所以 又由粒子的运动轨迹可知 则粒子由C运动到D的时间为 设某时刻粒子的速度大小为v，方向如图所示，将速度分解为粒子到达D点时 把和f=kv作正交分解，则在x方向有 选择的微元过程，即上式两边同时乘以，并有； 对C点到D点全过程累加求和，且有 则 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $