精品解析：湖北省鄂东新领先协作体2023-2024学年高二下学期3月联考物理试卷

高二物理试卷 （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 注意事项： 1、答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。 2、回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。 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. 以下四幅图中，图甲为“共振曲线”，图乙为“双缝干涉”实验，图丙为“用干涉法检测工件表面平整度”实验，图丁为“研究光的偏振现象”实验，针对这四幅图，下列说法中正确的是（　　） A. 由图甲可知，驱动力频率越大，能量越大，受迫振动的振动幅度越大 B. 图乙实验中，若只将光源由黄色光改为绿色光，则两相邻亮条纹间距离增大 C. 图丙中，若将薄片向右移动，条纹间距将变小 D. 图丁中，当M固定不动，将N从图示位置开始绕水平轴在竖直面内缓慢转动90°的过程中，光屏P上光的亮度保持不变 2. 冰壶运动深受观众喜爱，在某次投掷中，冰壶甲运动一段时间后与静止的冰壶乙发生正碰，如图所示。若两冰壶质量相等，则碰后两冰壶最终停止的位置，可能是选项图中的哪幅图（　　） A. B. C. D. 3. 如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数之比，副线圈接有一负载电阻和一个闪光灯，闪光灯两端的电压不小于55V时，闪光灯就会发光。已知a、b间接有V的交流电压，负载电阻，则下列说法错误的是（　　） A. 1min内，闪光灯发光时间为30s B. 电压表的示数为55V C. 电流表的示数大于1A D. 闪光灯闪光的频率为50Hz 4. 如图甲所示为安装在某特高压输电线路上的一个六分导线间隔棒，图乙为其截面图。间隔棒将6条输电导线分别固定在一个正六边形的顶点a、b、c、d、e、f上，O为正六边形的中心。已知通电导线在周围形成磁场的磁感应强度与电流大小成正比，与到导线的距离成反比，某瞬时，6条输电导线中通过垂直纸面向外，大小相等的电流，其中a导线中的电流对b导线中电流的安培力大小为F，该时刻（　　） A. O点的磁感应强度为零 B. c导线所受安培力方向沿Oc指向c C. d导线中电流对a导线中电流的安培力为2F D. a导线所受安培力为3F 5. 如图所示是用来测量各种发动机转速的转速计原理图。在同一铁支架上焊有固有频率依次为、、、的四个钢片a、b、c、d，将M端与正在转动的电动机接触，发现b钢片振幅很大，其余钢片振幅很小。则（　　） A. 钢片a的振动频率约为 B. 钢片b的受到的驱动力最大 C. 钢片c的振幅最小 D. 电动机的转速约为 6. 如图所示，有一个平行边界的匀强磁场区域，宽度为L，磁场方向垂直纸面向外，一对角线长为L的正方形导线框ABCD从图示位置开始沿x轴正方向匀速穿过磁场区域。取沿A→B→C→D→A的方向为感应电流的正方向，则导线框ABCD中电流i随A点的位置坐标x变化的图像正确的是（　　） A. B. C. D. 7. 某同学根据法拉第的设想，设计用两块金属板验证是否真的能利用地磁场以及河流来发电，他在西江中插入两块金属板，河水以速度v自西向东从两板间流过，已知佛山地磁场竖直向下的分量为B，则以下推测符合物理规律的是（　　） A. 若将P、Q两金属板用导线连通，将有电流经导线由P流向Q B. 河水流速越大，则P、Q两板间的电势差越大 C. P、Q两金属板靠得越近，则两板间的电势差越大 D. 河水电阻率越小，则P、Q两板间的电势差越大 二、多项选择题：本题共3小题，每小题5分，共15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5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 8. 如图所示，一束复色光沿PO方向射向一上、下表面平行的无限大的厚玻璃平面镜的上表面，一共得到三束光Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ则（　　） A. 该复色光由三种颜色的光混合而成 B. 光束Ⅱ在玻璃平面镜中的传播速度比光束Ⅲ小 C. 改变角且，光束Ⅱ、Ⅲ一定始终与光束Ⅰ平行 D. 光束Ⅱ、Ⅲ在玻璃平面镜内部传播的时间一定相同 9. 如图所示，电路中有两个相同的灯泡、，电感线圈L的自感系数很大，直流电阻可忽略不计，电源内阻不计。第一次：合向1，再闭合，电路稳定后再断开；第二次：合向2，再闭合，电路稳定后再断开，则下列说法正确的是（　　） A. 第一次：闭合后，会看到先变亮、后变亮，此后逐渐熄灭 B. 第一次：断开后，会看到立即熄灭、亮一下后熄灭 C. 第二次：闭合后，会看到立即变亮，逐渐变亮 D. 第二次：断开后，会看到、逐渐熄灭 10. 如图所示，两位同学分别拉着一根长为1.4m的弹性绳两端A、B抖动，使A、B在竖直方向持续做简谐运动，产生沿绳传播的两列波。已知时A开始振动，某时刻两列波的波形如图甲所示，图乙为A的振动图像，M、N、P为绳上三个质点，则（　　） A. 两列波的波速都为2m/s B. 时，质点M、N的速度方向不同 C. 经过足够长的时间后，处的质点是振动减弱点 D. 时，P点的位移为15cm 三、非选择题：本题共5小题，共57分。 11. 在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中，先按如图甲所示连线，不通电时，电流计指针停在正中央，闭合开关S时，观察到电流表指针向左偏。然后按如图乙所示将灵敏电流计与副线圈B连成一个闭合回路，将原线圈A、电源、滑动变阻器和开关S串联成另一个闭合电路。 （1）图乙中，开关S闭合后，在原线圈A插入副线圈B的过程中，灵敏电流计的指针将______（选填“向左”“向右”或“不”）偏转。 （2）图乙中，开关S闭合后，线圈A放在B中不动，在滑动变阻器的滑片P向左滑动的过程中，灵敏电流计的指针将______（选填“向左”“向右”或“不”）偏转。 （3）图乙中，开关S闭合后，线圈A放在B中不动，在突然断开开关S时，灵敏电流计的指针将______（选填“向左”“向右”或“不”）偏转。 12. 利用“类牛顿摆”验证碰撞过程中的动量守恒定律。 实验器材：两个半径相同的球1和球2，细线若干，坐标纸，刻度尺。 实验步骤： （1）测量小球1、2的质量分别为m1、m2，将小球各用两细线悬挂于水平支架上，各悬点位于同一水平面，如图甲； （2）将坐标纸竖直固定在一个水平支架上，使坐标纸与小球运动平面平行且尽量靠近。坐标纸每一小格是边长为d的正方形。将小球1拉至某一位置A，由静止释放，垂直坐标纸方向用手机高速连拍； （3）分析连拍照片得出，球1从A点由静止释放，在最低点与球2发生水平方向的正碰，球1反弹后到达最高位置为B，球2向左摆动的最高位置为C，如图乙。已知重力加速度为g，碰前球1的动量大小为_____。若满足关系式______，则验证碰撞中动量守恒； （4）与用一根细线悬挂小球相比，本实验采用双线摆的优点是：______。 （5）球1在最低点与静止的球2水平正碰后，球1向右反弹摆动，球2向左摆动。若为弹性碰撞，则可判断球1的质量______球2的质量（填写“大于”、“等于”或“小于”）。 13. 如图所示，一辆汽车以速度v向右匀速运动，汽车顶部固定了一开口向上的轻质光滑绝缘管道，整个空间存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。管道内有一个带正电小球，开始位于管道M端且相对管道速度为0，一段时间后，小球运动到管道N端，小球质量为m，电量为q，管道高度为l，小球直径略小于管道内径。若不计小球重力，试求在小球从M端到N端的过程中： （1）小球运动的时间t； （2）管道对小球作用力的平均功率。 14. 有两列简谐横波a、b在同一媒质中沿轴正方向传播，波速均为。在时，两列波的波峰正好在处重合，如图所示。求： （1）两列波的周期分别为多少？ （2）当时，横波b的传播使质点P的位移为多少？ （3）时，两列波的波峰重合处所有位置。 15. 如图所示，两平行光滑长直导轨水平放置，MN左侧绝缘，右侧导电，导轨间距为L，导电部分电阻可忽略不计。MNPQ区域间有方向向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。导轨左侧距离MN足够远处固定一绝缘轻质弹簧，初始时质量为的绝缘棒a压缩弹簧（不拴接）后由静止释放，与静置在MN处的导体棒b发生弹性碰撞，碰后立即撤去a，a、b碰撞前磁场内的导体棒c处于静止状态，b、c间初始距离为x。导体棒运动过程中与导轨接触良好且始终与导轨垂直。b、c两棒的长度均为L，电阻均为R，质量均为m。 （1）若a脱离弹簧时的速度为v，求碰后瞬间导体棒b所受安培力大小； （2）若b、c在磁场内共速时恰好未发生碰撞，求弹簧的最大弹性势能； （3）若a脱离弹簧时的速度为，c出磁场时b、c刚要碰撞，且此时c的速度为，将MN向左移动，改变磁场区域长度，使b、c间初始距离变为kx，b出磁场后不与c发生碰撞，求k的取值范围。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 高二物理试卷 （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 注意事项： 1、答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。 2、回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。 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. 以下四幅图中，图甲为“共振曲线”，图乙为“双缝干涉”实验，图丙为“用干涉法检测工件表面平整度”实验，图丁为“研究光的偏振现象”实验，针对这四幅图，下列说法中正确的是（　　） A. 由图甲可知，驱动力频率越大，能量越大，受迫振动的振动幅度越大 B. 图乙实验中，若只将光源由黄色光改为绿色光，则两相邻亮条纹间距离增大 C. 图丙中，若将薄片向右移动，条纹间距将变小 D. 图丁中，当M固定不动，将N从图示位置开始绕水平轴在竖直面内缓慢转动90°的过程中，光屏P上光的亮度保持不变 【答案】C 【解析】 【详解】A．由图甲共振曲线可知，当驱动力频率等于系统的固有频率时，受迫振动的振幅最大；当时，随着驱动力频率增大，振幅反而减小，故A错误； B．图乙为双缝干涉实验，相邻亮条纹间距公式为。绿光的波长小于黄光的波长（），若将光源由黄色光改为绿色光，波长减小，则两相邻亮条纹间距离减小，故B错误； C．图丙是利用薄膜干涉检测工件表面平整度。干涉条纹是由空气劈尖上下表面反射光叠加形成的。相邻亮条纹对应的空气层厚度差为。设劈尖倾角为，则条纹间距 若将薄片向右移动，在薄片厚度不变的情况下，劈尖的水平长度变短，导致倾角增大，因此条纹间距将变小，故C正确； D．图丁中，M是起偏器，N是检偏器。自然光通过M后成为偏振光。将N从图示位置开始绕水平轴在竖直面内缓慢转动90°的过程中，N的透振方向与M的透振方向的夹角发生变化，光屏P上光的亮度会发生变化，故D错误。 故选C。 2. 冰壶运动深受观众喜爱，在某次投掷中，冰壶甲运动一段时间后与静止的冰壶乙发生正碰，如图所示。若两冰壶质量相等，则碰后两冰壶最终停止的位置，可能是选项图中的哪幅图（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】D．两冰壶发生正碰，动量守恒。设甲初速度为，碰后甲、乙速度分别为、。由动量守恒定律得 即 碰撞过程中机械能不增加，有 即 联立解得 因为乙被撞后向前运动， 所以 即甲碰后速度方向向前或静止，不可能向后反弹，故D错误。 C．碰后乙的速度一定大于等于甲的速度，否则甲会穿过乙，所以乙的滑行距离应大于等于甲的滑行距离，乙应在甲的前方，故C错误。 A．正碰后两冰壶应在同一直线上运动，故A错误。 B．若两冰壶发生完全弹性碰撞，因质量相等，两者交换速度，甲停下，乙以向前运动，甲停在碰撞点，乙停在圆心右侧，与图B相符，故B正确。 故选B。 3. 如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数之比，副线圈接有一负载电阻和一个闪光灯，闪光灯两端的电压不小于55V时，闪光灯就会发光。已知a、b间接有V的交流电压，负载电阻，则下列说法错误的是（　　） A. 1min内，闪光灯发光时间为30s B. 电压表的示数为55V C. 电流表的示数大于1A D. 闪光灯闪光的频率为50Hz 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据理想变压器电压与匝数成正比，有 可得 交变电流的周期为 在时间内不发光的时间为t1，则有 解得 一个周期内的发光时间为，所以1分钟内，闪光灯发光时间为，故A正确； BC．根据理想变压器电压与匝数成正比，有 可知，副线圈两端的电压有效值 则电压表的示数为55V，通过电阻R的电流 由于闪光灯也有电流通过，故电流表的示数大于1A，故BC正确； D．根据正弦交变电流的特点可知，一个周期内闪光灯有两次闪光，因此闪光灯的频率为交流电频率的2倍，即为100Hz，故D错误。 本题选错误的，故选D。 4. 如图甲所示为安装在某特高压输电线路上的一个六分导线间隔棒，图乙为其截面图。间隔棒将6条输电导线分别固定在一个正六边形的顶点a、b、c、d、e、f上，O为正六边形的中心。已知通电导线在周围形成磁场的磁感应强度与电流大小成正比，与到导线的距离成反比，某瞬时，6条输电导线中通过垂直纸面向外，大小相等的电流，其中a导线中的电流对b导线中电流的安培力大小为F，该时刻（　　） A. O点的磁感应强度为零 B. c导线所受安培力方向沿Oc指向c C. d导线中电流对a导线中电流的安培力为2F D. a导线所受安培力为3F 【答案】A 【解析】 【详解】A．由题意可知，a与d、b与e、c与f在O点的磁场大小相等、方向相反，故O点的磁感应强度为零，故A正确； B．根据安培定则，其他5根输电线在c处产生的磁场方向垂直fc向上，根据左手定则，c导线所受安培力方向沿Oc指向O，故B错误； CD．由题意可知，b、f对a的安培力大小为F，c、e对a的安培力为，d对a的安培力为，则a导线所受安培力为，故CD错误。 故选A。 5. 如图所示是用来测量各种发动机转速的转速计原理图。在同一铁支架上焊有固有频率依次为、、、的四个钢片a、b、c、d，将M端与正在转动的电动机接触，发现b钢片振幅很大，其余钢片振幅很小。则（　　） A. 钢片a的振动频率约为 B. 钢片b的受到的驱动力最大 C. 钢片c的振幅最小 D. 电动机的转速约为 【答案】D 【解析】 【详解】AB．当驱动力的频率等于钢片的固有频率时，将发生共振，振幅最大，发现b钢片振幅很大，其驱动力的频率等于固有频率，约为，四个钢片a、b、c、d都是受迫振动，其频率都等于驱动力频率约为，且驱动力都是一样大，故AB错误； C．当驱动力的频率与钢片的固有频率相差越大，振幅越小，所以钢片d的振幅最小，故C错误； D．电动机的频率为驱动力频率，电动机的频率和转速相同，所以转速为，故D正确。 故选D。 6. 如图所示，有一个平行边界的匀强磁场区域，宽度为L，磁场方向垂直纸面向外，一对角线长为L的正方形导线框ABCD从图示位置开始沿x轴正方向匀速穿过磁场区域。取沿A→B→C→D→A的方向为感应电流的正方向，则导线框ABCD中电流i随A点的位置坐标x变化的图像正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】当时，导线框ABCD切割磁场的有效长度随x均匀增大，当时，导线框ABCD切割磁场的有效长度随x均匀减小，根据楞次定律可知导线框ABCD中感应电流的方向为顺时针方向；当时，同理，导线框ABCD切割磁场的有效长度随x先均匀增大后均匀减小，根据楞次定律可知导线框ABCD中感应电流的方向为逆时针方向。结合选项图像。 故选C。 7. 某同学根据法拉第的设想，设计用两块金属板验证是否真的能利用地磁场以及河流来发电，他在西江中插入两块金属板，河水以速度v自西向东从两板间流过，已知佛山地磁场竖直向下的分量为B，则以下推测符合物理规律的是（　　） A. 若将P、Q两金属板用导线连通，将有电流经导线由P流向Q B. 河水流速越大，则P、Q两板间的电势差越大 C. P、Q两金属板靠得越近，则两板间的电势差越大 D. 河水电阻率越小，则P、Q两板间的电势差越大 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据左手定则可知，Q板带正电，P板带负电，则用导线连通，电流应由Q流向P，故A错误； B．设金属板间的距离为d，两极板间电势差为U，则有 可得P、Q两板间的电势差为。则河水流速越大， P、Q两板间的电势差越大，故B正确； C．同理可知，P、Q两金属板靠得越近，金属板间的距离d越小，两板间的电势差越小，故C错误； D．由于此时两板间没有连接外电路，则由上可知，河水电阻率不会影响P、Q两板间的电势差，则电阻率越小， P、Q两板间的电势差不变，故D错误。 故选B。 二、多项选择题：本题共3小题，每小题5分，共15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5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 8. 如图所示，一束复色光沿PO方向射向一上、下表面平行的无限大的厚玻璃平面镜的上表面，一共得到三束光Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ则（　　） A. 该复色光由三种颜色的光混合而成 B. 光束Ⅱ在玻璃平面镜中的传播速度比光束Ⅲ小 C. 改变角且，光束Ⅱ、Ⅲ一定始终与光束Ⅰ平行 D. 光束Ⅱ、Ⅲ在玻璃平面镜内部传播的时间一定相同 【答案】BC 【解析】 【详解】A．根据题意将光路图补充完整，如图所示，其中β为光束Ⅱ的折射角，γ为光束Ⅲ的折射角光束Ⅰ为反射光线，仍是复色光，光束Ⅱ、Ⅲ由于折射率不同导致偏折分离，为单色光，即该复色光由两种颜色的光混合而成，故A错误；    B．根据折射率的定义，光束Ⅱ、Ⅲ的折射率表示为 因为β<γ<90° 则有n2>n3 可得 v2<v3 光束Ⅱ在玻璃平面镜中的传播速度比光束Ⅲ小，故B正确； C．玻璃平面镜上、下表面平行，根据光的反射定律及光路的可逆性，改变α角且α<90°，光束Ⅱ、Ⅲ一定始终与光束Ⅰ平行，故C正确； D．设玻璃平面镜的厚度为d，光束Ⅱ、Ⅲ在玻璃平面镜中传播的时间表示为 当满足sin 2β＝sin 2γ 时，则有t2＝t3 即2γ＝π－2β 或2β＝2γ 又因为β<γ，且均为锐角，则有 因此光束Ⅱ、Ⅲ在玻璃平面镜内部传播的时间有可能相同，故D错误。 故选BC。 9. 如图所示，电路中有两个相同的灯泡、，电感线圈L的自感系数很大，直流电阻可忽略不计，电源内阻不计。第一次：合向1，再闭合，电路稳定后再断开；第二次：合向2，再闭合，电路稳定后再断开，则下列说法正确的是（　　） A. 第一次：闭合后，会看到先变亮、后变亮，此后逐渐熄灭 B. 第一次：断开后，会看到立即熄灭、亮一下后熄灭 C. 第二次：闭合后，会看到立即变亮，逐渐变亮 D. 第二次：断开后，会看到、逐渐熄灭 【答案】BCD 【解析】 【详解】AB．第一次：S2合向1，闭合S1后，由于线圈产生自感电动势阻碍通过线圈电流的增大，所以会看到L1、L2立即变亮，之后，随着通过线圈的电流增大，逐渐将L2短路，L2逐渐熄灭；断开S1后，线圈产生自感电动势阻碍通过线圈电流的减小，线圈与L2形成闭合回路，会看到L1立即熄灭，L2亮一下后逐渐熄灭，A错误，B正确； CD．第二次：S2合向2，闭合S1后，L2立即变亮，由于线圈的自感作用，L1逐渐变亮；断开S1后，两灯泡与电感线圈形成闭合回路，此时通过小灯泡的电流不会大于断开开关之前通过小灯泡的电流，所以会看到L1、L2逐渐熄灭，故CD正确。 故选BCD。 10. 如图所示，两位同学分别拉着一根长为1.4m的弹性绳两端A、B抖动，使A、B在竖直方向持续做简谐运动，产生沿绳传播的两列波。已知时A开始振动，某时刻两列波的波形如图甲所示，图乙为A的振动图像，M、N、P为绳上三个质点，则（　　） A. 两列波的波速都为2m/s B. 时，质点M、N的速度方向不同 C. 经过足够长的时间后，处的质点是振动减弱点 D. 时，P点的位移为15cm 【答案】AC 【解析】 【详解】A．由图乙可知，A的振动周期。由图甲可知，波长 则波速 两列波在同一根绳上传播，介质相同，波速相同，故A正确； B．t=0.25s即，波向右传播了，甲图中左边波向右传播了，则还需将波向左平移，图像如图所示 可知质点M、N的速度方向相同，均沿y轴正向，故B错误； C．处的质点到A、B两波源的距离差 根据两波最前端的点结合平移法可知，两波源起振方向相同，均沿y轴正向，振动步调一致，则该点为振动减弱点，故C正确； D．时，A波传播距离 未传到P点（）。根据图甲可知，B波比A波晚起振半个周期，传播距离 传到处，P点未振动，位移为0，故D错误。 故选AC。 三、非选择题：本题共5小题，共57分。 11. 在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中，先按如图甲所示连线，不通电时，电流计指针停在正中央，闭合开关S时，观察到电流表指针向左偏。然后按如图乙所示将灵敏电流计与副线圈B连成一个闭合回路，将原线圈A、电源、滑动变阻器和开关S串联成另一个闭合电路。 （1）图乙中，开关S闭合后，在原线圈A插入副线圈B的过程中，灵敏电流计的指针将______（选填“向左”“向右”或“不”）偏转。 （2）图乙中，开关S闭合后，线圈A放在B中不动，在滑动变阻器的滑片P向左滑动的过程中，灵敏电流计的指针将______（选填“向左”“向右”或“不”）偏转。 （3）图乙中，开关S闭合后，线圈A放在B中不动，在突然断开开关S时，灵敏电流计的指针将______（选填“向左”“向右”或“不”）偏转。 【答案】（1）向左 （2）向左 （3）向右 【解析】 【小问1详解】 闭合开关S时，观察到电流表指针向左偏。即电流从正接线柱流入，指针向左偏。在图乙中，闭合开关后，由安培定则可知，线圈 A中的电流产生的磁场竖直向下。 将S闭合后，将螺线管A插入螺线管B的过程中，穿过B的磁场向下，磁通量变大，由楞次定律可知，感应电流磁场向上，电流从电流表正接线柱流入，则电流表的指针将左偏。 【小问2详解】 图乙中，开关S闭合后，线圈A放在B中不动，在滑动变阻器的滑片P向左滑动的过程中，A中电流变大，产生磁场变强，根据（1）分析可知，穿过B的磁通量向下变大，由楞次定律可知，感应电流磁场向上，电流从电流表正接线柱流入，则电流表的指针将左偏。 【小问3详解】 开关S闭合后，线圈A放在B中不动，在突然断开开关S时，A中电流减小，磁场减小，根据（1）分析可知，穿过B的磁通量向下减小，感应电流磁场向下，电流从电流表负接线柱流入，则电流表的指针将右偏。 12. 利用“类牛顿摆”验证碰撞过程中的动量守恒定律。 实验器材：两个半径相同的球1和球2，细线若干，坐标纸，刻度尺。 实验步骤： （1）测量小球1、2的质量分别为m1、m2，将小球各用两细线悬挂于水平支架上，各悬点位于同一水平面，如图甲； （2）将坐标纸竖直固定在一个水平支架上，使坐标纸与小球运动平面平行且尽量靠近。坐标纸每一小格是边长为d的正方形。将小球1拉至某一位置A，由静止释放，垂直坐标纸方向用手机高速连拍； （3）分析连拍照片得出，球1从A点由静止释放，在最低点与球2发生水平方向的正碰，球1反弹后到达最高位置为B，球2向左摆动的最高位置为C，如图乙。已知重力加速度为g，碰前球1的动量大小为_____。若满足关系式______，则验证碰撞中动量守恒； （4）与用一根细线悬挂小球相比，本实验采用双线摆的优点是：______。 （5）球1在最低点与静止的球2水平正碰后，球1向右反弹摆动，球2向左摆动。若为弹性碰撞，则可判断球1的质量______球2的质量（填写“大于”、“等于”或“小于”）。 【答案】 ①. ②. ③. 双摆线能保证小球运动更稳定，使得小球运动轨迹在同一竖直平面内 ④. 小于 【解析】 【分析】 【详解】（3）[1][2]对小球1，根据动能定理得 碰前动量为 碰后小球1、2的速度分别为 如果动量守恒，则满足 即 。 （4）[3]双摆线能保证小球运动更稳定，使得小球运动轨迹在同一竖直平面内，避免小球做圆锥摆运动。 （5）[4]根据弹性碰撞的特征有 解得 球1反弹，则说明球1的质量小于球2的质量。 13. 如图所示，一辆汽车以速度v向右匀速运动，汽车顶部固定了一开口向上的轻质光滑绝缘管道，整个空间存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。管道内有一个带正电小球，开始位于管道M端且相对管道速度为0，一段时间后，小球运动到管道N端，小球质量为m，电量为q，管道高度为l，小球直径略小于管道内径。若不计小球重力，试求在小球从M端到N端的过程中： （1）小球运动的时间t； （2）管道对小球作用力的平均功率。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 小球竖直方向的洛伦兹力 可知，小球所受竖直洛伦兹力恒定，设小球的加速度为，由牛顿第二定律有 设运动时间为，由运动学公式可得 解得 【小问2详解】 小球所受洛伦兹力不做功，因此洛伦兹力在沿管道方向分力做正功的大小等于垂直于管道向左的分力做负功的大小，管道对小球的作用力始终与洛伦兹力垂直于管道向左的分力平衡，则有 管道对小球作用力的平均功率 14. 有两列简谐横波a、b在同一媒质中沿轴正方向传播，波速均为。在时，两列波的波峰正好在处重合，如图所示。求： （1）两列波的周期分别为多少？ （2）当时，横波b的传播使质点P的位移为多少？ （3）时，两列波的波峰重合处所有位置。 【答案】（1），；（2）；（3）（，，，） 【解析】 【详解】（1）从图中可以看出两列波的波长分别为 ， 因此它们的周期分别为 ， （2）根据波形平移法可知，时质点P向下振动，由于 可知当时，横波b的传播使质点P的位移为。 （3）两列波波长的最小公倍数为 时，两列波的波峰重合处的所有位置为 （，，，） 15. 如图所示，两平行光滑长直导轨水平放置，MN左侧绝缘，右侧导电，导轨间距为L，导电部分电阻可忽略不计。MNPQ区域间有方向向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。导轨左侧距离MN足够远处固定一绝缘轻质弹簧，初始时质量为的绝缘棒a压缩弹簧（不拴接）后由静止释放，与静置在MN处的导体棒b发生弹性碰撞，碰后立即撤去a，a、b碰撞前磁场内的导体棒c处于静止状态，b、c间初始距离为x。导体棒运动过程中与导轨接触良好且始终与导轨垂直。b、c两棒的长度均为L，电阻均为R，质量均为m。 （1）若a脱离弹簧时的速度为v，求碰后瞬间导体棒b所受安培力大小； （2）若b、c在磁场内共速时恰好未发生碰撞，求弹簧的最大弹性势能； （3）若a脱离弹簧时的速度为，c出磁场时b、c刚要碰撞，且此时c的速度为，将MN向左移动，改变磁场区域长度，使b、c间初始距离变为kx，b出磁场后不与c发生碰撞，求k的取值范围。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 发生弹性碰撞，根据动量守恒定律和机械能守恒定律有， 解得， 回路总电阻，根据法拉第电磁感应定律有 回路中电流 碰后瞬间导体棒b所受安培力大小为 联立解得。 【小问2详解】 在磁场中共速时二者恰未发生碰撞，即二者的相对位移为x，设碰后瞬间b的速度为共速时的速度为，对碰后的导体棒b根据动量定理有 对导体棒c根据动量定理有 又 根据（1）中分析可知，碰撞前瞬间a的速度是碰撞后瞬间b速度的两倍，则碰撞前瞬间a的速度为，根据能量守恒定律可知弹簧的最大弹性势能等于碰撞前瞬间a的动能，则有 联立解得。 【小问3详解】 对碰撞过程根据动量守恒和能量守恒有， 解得 c出磁场时刚要碰撞，此时二者的相对位移为x，根据动量守恒定律有 根据动量定理有 将向左移动，改变磁场的长度，b的初速度未变，c到的距离不变，则c出磁场时的速度始终不变，且c出磁场时b到的距离为 b出磁场后未与c发生碰撞，有两个临界条件，①b出磁场时的速度为，②b到PQ时的速度恰为零；当b出磁场时的速度为时，根据动量定理有解得 当b出磁场时的速度为零时，根据动量定理有 解得 综上，k的取值范围为。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $