黑龙江省2021-2022学年高三上学期期末物理模拟试卷（1）(Word版含答案)

2021-2022学年黑龙江省高三（上）期末物理模拟试卷（1）
一．选择题（共9小题，满分36分，每小题4分）
1．（4分）某物体从斜面顶端由静止开始匀加速下滑，它到达斜面底端时的速度是2m/s，用时5s，则下列说法正确的是（　　）
A．斜面长度为10m
B．物体的加速度大小为0.4m/s2，方向沿斜面向下
C．物体在第2s末的速度为1m/s
D．物体全过程的平均速度大小为0.4m/s
2．（4分）如图所示，质量分别为3kg、5kg的P、Q两滑块，用轻弹簧连接后置于光滑水平地面上。现用大小F＝8N的水平拉力拉Q，使P、Q一起向右做匀加速直线运动，则此过程中弹簧的弹力大小为（　　）
A．3N B．4N C．5N D．8N
3．（4分）光滑水平面上有一静止的木块，一颗子弹以某一水平速度击中木块后没有射出，对于这个过程，下列分析正确的是（　　）
A．子弹与木块组成的系统动量守恒，机械能也守恒
B．子弹与木块组成的系统动量不守恒，机械能也不守恒
C．子弹与木块组成的系统动量守恒，机械能不守恒
D．子弹与木块组成的系统动量不守恒，机械能守恒
4．（4分）利用三颗位置适当的地球同步卫星，可使地球赤道上任意两点之间保持无线电通讯。目前，地球同步卫星的轨道半径约为地球半径的6.6倍。假设地球的自转周期变小，若仍仅用三颗同步卫星来实现上述目的，则地球自转周期的最小值约为（　　）
A．1 h B．4 h C．8 h D．16 h
5．（4分）带电粒子射入两块平行板间的匀强电场中，入射方向跟极板平行，重力不计，若初动能为EK，则出场时动能为2EK．如果初速度增加为原来的2倍，则出场时动能为（　　）
A．3EK B．4EK C． D．
6．（4分）如图所示，两个固定的等量异种电荷相距为4L，其连线中点为O，以O为圆心、L为半径的圆与两点电荷间的连线及连线的中垂线分别交于a、b和c、d．则（　　）
A．a、b两点的电场强度大小相等，方向相反
B．c、d两点的电场强度大小相等，方向相同
C．将一带正电的试探电荷从a点沿直线移到b点，其电势能先减小后增大
D．将一带正电的试探电荷从c点沿直线移到d点，其电势能先增大后减小
7．（4分）如图所示，匀强磁场限定在一个圆形区域内，磁感应强度大小为B，一个质量为m、电荷量为q、初速度大小为v的带电粒子沿磁场区域的直径方向从P点射入磁场，从Q点沿半径方向射出磁场，粒子射出磁场时的速度方向与射入磁场时相比偏转了θ角，忽略重力及粒子间的相互作用力，下列说法错误的是（　　）
A．粒子带正电
B．粒子在磁场中运动的轨迹长度为
C．粒子在磁场中运动的时间为
D．圆形磁场区域的半径为
8．（4分）如图是质谱仪的工作原理示意图，带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器，速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E。平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2，平板S下方有磁感应强度为B0的匀强磁场。现有大量的质子（H）、氘核（H）和α粒子（He）以不同的初速度进入加速电场上端，经狭缝P沿如图轨迹打在胶片A1A2上的M点和N点，最后在胶片上出现了两个亮条纹。忽略粒子重力和粒子间相互作用。关于该过程，下列表述正确的是（　　）
A．一定只有两种粒子经过速度选择器后进入到了下方磁场
B．三种粒子通过加速电场的过程中电场力做功相等
C．N处条纹是质子打到胶片上形成的
D．PN间的距离是MN间的距离的两倍
9．（4分）如图所示，在光滑水平面上，有一个粗细均匀的单匝正方形闭合线框abcd。t＝0时刻，线框在水平外力的作用下，从静止开始向右做匀加速直线运动，bc边刚进入磁场的时刻为t1，ad边刚进入磁场的时刻为t2，设线框中产生的感应电流的大小为i，ad边两端电压大小为U，水平拉力大小为F，则下列i、U、F随运动时间t变化关系图象正确的是（　　）
A． B．
C． D．
二．多选题（共3小题，满分12分，每小题4分）
10．（4分）（改、浙江省六校联考）如图所示，足够长的水平传送带以速度v沿顺时针方向运动，传送带的右端与光滑曲面的底部平滑连接，曲面上的A点距离底部的高度为h＝0.45m．一小物块从A点静止滑下，再滑上传送带，经过一段时间又返回曲面，g取10m/s2，则下列说法正确的是（　　）
A．若v＝1m/s，则小物块能回到A点
B．若v＝3m/s，则小物块能回到A点
C．若v＝5m/s，则小物块能回到A点
D．若小物块能回到A点，小物块机械能不变，但在皮带上滑动时有内能产生，所以违背了能量守恒定律
11．（4分）如图所示，理想变压器原副线圈匝数比为1：2，原线圈接有阻值为1Ω的定值电阻R0，副线圈接有两个阻值均为2Ω的定值电阻R1、R2，A、B两端接在u＝5sin100πt（V）的电源上，则下列说法正确的是（　　）
A．R0两端的电压为4V B．R1两端的电压为4V
C．R0消耗的电功率为20W D．R2消耗的电功率为2W
12．（4分）如图所示，直径为d的合金材料圆环粗细均匀，直径PQ左右两侧存在垂直圆环所在平面的匀强磁场，磁感应强度大小均为B，但方向相反，圆环的电阻为R．一根长度为d、电阻也为R的金属棒MN绕着圆心O以角速度ω沿顺时针方向匀速转动，转动过程中金属板MN与圆环始终接触良好，则下列说法正确的是（　　）
A．金属棒MN两端电压的有效值为
B．金属棒MN中电流的有效值为
C．金属棒MN的电功率为
D．金属棒MN旋转一周的过程中，电路中产生的热量为
三．实验题（共3小题，满分16分）
13．（6分）（1）如图所示，游标卡尺的读数为　 　cm；
（2）如图所示，电流表接0～0.6A量程，电流表的读数为　 　A。
14．（4分）用如图所示的装置可验证机械能守恒定律。轻绳两端系着质量相等的物块A、B，物块B上放置一金属片C。铁架台上固定一金属圆环，圆环处在物块B正下方。系统静止时，金属片C与圆环间的高度差为h。由此释放，系统开始运动，当物块B穿过圆环时，金属片C被搁置在圆环上。两光电门固定在铁架台P1、P2处，通过数字计时器可测出物块B通过P1、P2这段时间。
（1）若测得P1、P2之间的距离为d，物块B通过这段距离的时间为t，则物块B刚穿过圆环后的速度v＝　 　。
（2）若物块A、B的质量均为M表示，金属片C的质量用m表示，该实验中验证了下面哪个等式成立，即可验证机械能守恒定律。正确选项为　 　。
A．mgh＝Mv2
B．mgh＝Mv2
C．mgh＝（2M+m）v2
D．mgh＝（M+m）v2
（3）改变物块B的初始位置，使物块B由不同的高度落下穿过圆环，记录各次高度差h以及物块B通过P1、P2这段距离的时间为t，以h为纵轴，以　 　（填“t2”或“”）为横轴，通过描点作出的图线是一条过原点的直线。
15．（6分）为了研究一个“2.5V，0.1W”的小灯泡的伏安特性，现有蓄电池一组，电键一个，导线若干，其他可供选择的器材如下：
A．量程为0﹣3A，内阻为0.025Ω的电流表；
B．量程为0﹣0.6A，内阻为0.2Ω的电流表；
C．量程为0﹣100mA，内阻为5Ω的电流表；
D．量程为0﹣3V，内阻为10KΩ的电压表；
E．量程为0﹣15V，内阻为50kΩ的电压表；
F．0﹣5Ω的滑动变阻器，额定电流为1A。
（1）要正确地完成这个实验，电流表应选　 　，电压表应选　 　（填代号）。
（2）请在方框中画出该实验的电路原理图。
（3）在某次实验中，有一小组的同学测量的电压和电流的数据如表中所示，请根据表中的数据在答题卡上的坐标纸中作出伏安特性I﹣U图象。
编号 1 2 3 4 5 6 7 8
U（V） 0.20 0.60 1.00 1.40 1.80 2.20 2.60 3.00
I（A） 0.020 0.060 0.100 0.140 0.170 0.190 0.200 0.205
（4）从以上作出的I﹣U图象可以看出，图线弯曲的原因是：　 　
四．计算题（共3小题，满分36分，每小题12分）
16．（12分）如图所示，一长木板B的质量M＝4kg，静止在光滑水平地面上。现有一质量m＝1kg的小滑块A以v0＝3m/s的初速度向右滑上长木板，同时对滑块施加一个大小F＝2N的水平向右的恒定拉力。当木板与滑块的速度达到相等的瞬间，木板恰好碰到右方的固定挡板P并立刻停止运动，滑块继续运动一段时间后停在木板上。已知A、B间的动摩擦因数μ＝0.4，取重力加速度g＝10m/s2．求：
（1）滑块与木板各自的加速度
（2）木板右端与挡板P之间的初始距离d。
（3）整个过程滑块和木板组成的系统克服摩擦力做的功。
17．（12分）如图所示，在xOy平面内，位于原点O的放射源向x轴上方各方向射出速率为v0的带正电相同粒子，粒子的质量为m、电荷量为q。在直线y＝d下方分布着一个左右足够宽、方向沿y轴正向的匀强电场；在直线y＝d上方有一平行于x轴的感光板MN，直线y＝d和MN之间区域有左右足够宽、方向垂直于纸平面向里的匀强磁场，磁感应强度为B＝。已知沿x轴正方向射出的粒子在坐标为（d，d）的点进入磁场，不计粒子重力以及粒子间的相互作用，只考虑每个粒子在电场中和磁场中各运动一次。
（1）求电场强度的大小E；
（2）若要求所有粒子都能打在感光板MN上，求MN到磁场下边缘的最大距离h；
（3）若磁场上下边界恰为第（2）问所求的最大距离，求MN板上被粒子击中的长度。
18．（12分）如图所示，两条相互平行的光滑金属导轨相距1，其中水平部分位于同一水平面内，倾斜部分构成一倾角为θ的斜面，倾斜导轨与水平导轨平滑连接。在水平导轨区域内存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B．两长度均为l的金属棒ab、cd垂直导轨且接触良好，分别置于倾斜和水平轨道上，ab距水平轨道面高度为h。ab的质量为m，ab、cd电阻分别为r和2r。由静止释放ab棒，导轨电阻不计。重力加速度为g，不计两金属棒之间的相互作用，两金属棒始终没有相碰。求：
（1）ab棒刚进入水平轨道时cd棒的电流I；
（2）若最终通过cd棒的电荷量q已知，求cd棒的质量。
参考答案与试题解析
一．选择题（共9小题，满分36分，每小题4分）
1．（4分）某物体从斜面顶端由静止开始匀加速下滑，它到达斜面底端时的速度是2m/s，用时5s，则下列说法正确的是（　　）
A．斜面长度为10m
B．物体的加速度大小为0.4m/s2，方向沿斜面向下
C．物体在第2s末的速度为1m/s
D．物体全过程的平均速度大小为0.4m/s
【解答】解：A、由推论及位移公式得斜面长度：x＝，故A错误；
B、由速度公式：v＝at 得：a＝，故B正确；
C、由速度公式：v＝at 得第2s末的速度为：v＝0.4×2m/s＝0.8m/s，故C错误；
D、物体全过程的平均速度大小为：＝＝1m/s，故D错误；
故选：B。
2．（4分）如图所示，质量分别为3kg、5kg的P、Q两滑块，用轻弹簧连接后置于光滑水平地面上。现用大小F＝8N的水平拉力拉Q，使P、Q一起向右做匀加速直线运动，则此过程中弹簧的弹力大小为（　　）
A．3N B．4N C．5N D．8N
【解答】解：以P、Q两滑块为整体，设加速度为a，根据牛顿第二定律有
F＝（mP+mQ）a
对滑块P，设弹簧弹力为T，利用牛顿第二定律有
T＝mPa
联立代入数据可得
T＝3N
故A正确，BCD错误。
故选：A。
3．（4分）光滑水平面上有一静止的木块，一颗子弹以某一水平速度击中木块后没有射出，对于这个过程，下列分析正确的是（　　）
A．子弹与木块组成的系统动量守恒，机械能也守恒
B．子弹与木块组成的系统动量不守恒，机械能也不守恒
C．子弹与木块组成的系统动量守恒，机械能不守恒
D．子弹与木块组成的系统动量不守恒，机械能守恒
【解答】解：子弹射入木块过程，系统受外力的合力为零，动量守恒。
由于子弹和木块有相对运动，对地位移不等，故子弹对木块做的功与木块对子弹做的功大小不相等，子弹射入木块过程，系统减少的机械能转化为内能，机械能不守恒。
故选：C。
4．（4分）利用三颗位置适当的地球同步卫星，可使地球赤道上任意两点之间保持无线电通讯。目前，地球同步卫星的轨道半径约为地球半径的6.6倍。假设地球的自转周期变小，若仍仅用三颗同步卫星来实现上述目的，则地球自转周期的最小值约为（　　）
A．1 h B．4 h C．8 h D．16 h
【解答】解：设地球半径为R，画出仅用三颗地球同步卫星使地球赤道上任意两点之间保持无线电通讯时同步卫星的最小轨道半径示意图，如图所示。
由图中几何关系可得，同步卫星的最小轨道半径r＝2R．设地球自转周期的最小值为T，则由开普勒第三定律可得：，解得：T≈4 h，故ACD错误，B正确。
故选：B。
5．（4分）带电粒子射入两块平行板间的匀强电场中，入射方向跟极板平行，重力不计，若初动能为EK，则出场时动能为2EK．如果初速度增加为原来的2倍，则出场时动能为（　　）
A．3EK B．4EK C． D．
【解答】解：设粒子第一个过程中初速度为v，电场宽度为L，初动能为 Ek＝。
第一个过程中粒子沿电场线方向的位移为：y＝at2＝
第一个过程由动能定理：qEy＝2Kk﹣Ek＝Ek；
第二个过程中沿电场线方向的位移为：Y＝，初动能为Ek′＝；
根据动能定理得：qEY＝Ek末﹣4Ek
代入得：qE y＝Ek末﹣4Ek，
解得：EK末＝4.25Ek
故选：D。
6．（4分）如图所示，两个固定的等量异种电荷相距为4L，其连线中点为O，以O为圆心、L为半径的圆与两点电荷间的连线及连线的中垂线分别交于a、b和c、d．则（　　）
A．a、b两点的电场强度大小相等，方向相反
B．c、d两点的电场强度大小相等，方向相同
C．将一带正电的试探电荷从a点沿直线移到b点，其电势能先减小后增大
D．将一带正电的试探电荷从c点沿直线移到d点，其电势能先增大后减小
【解答】解：A、根据等量异种电荷周围的电场分布情况和对称性，可知，a、b两点的电场强度的大小相等，方向相同，方向都向右，故A错误；
B、根据电场线分布的对称性知c、d两点的电场强度大小相等，方向相同都垂直于中垂线，即方向也相同，故B正确；
C、将一带正电的试探电荷从a点沿直线移到b点，电场力一直做正功，其电势能一直减小，故C错误；
D、在两点电荷连线的中垂线上电场方向垂直于中垂线向右，所以将一检验电荷沿中垂线由c移动到d，所受电场力方向垂直于中垂线向右，电场力不做功，电势能不变，故D错误。
故选：B。
7．（4分）如图所示，匀强磁场限定在一个圆形区域内，磁感应强度大小为B，一个质量为m、电荷量为q、初速度大小为v的带电粒子沿磁场区域的直径方向从P点射入磁场，从Q点沿半径方向射出磁场，粒子射出磁场时的速度方向与射入磁场时相比偏转了θ角，忽略重力及粒子间的相互作用力，下列说法错误的是（　　）
A．粒子带正电
B．粒子在磁场中运动的轨迹长度为
C．粒子在磁场中运动的时间为
D．圆形磁场区域的半径为
【解答】解：A、根据粒子的偏转方向，由左手定则可以判断出粒子带正电，故A正确；
B、由洛伦兹力提供向心力得：qvB＝m，解得粒子在磁场中运动时，其轨迹的半径为：r＝，由几何关系可知其对应的圆心角为θ，则粒子在磁场中运动的轨迹长度为：s＝θr＝，故B正确；
C、粒子做匀速圆周运动的周期为T＝＝，则粒子在磁场中运动的时间t＝ T＝＝，故C正确；
D、设圆形磁场区域的半径为R，tan＝，解得R＝rtan＝，故D错误；
本题选错误的；
故选：D。
8．（4分）如图是质谱仪的工作原理示意图，带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器，速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E。平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2，平板S下方有磁感应强度为B0的匀强磁场。现有大量的质子（H）、氘核（H）和α粒子（He）以不同的初速度进入加速电场上端，经狭缝P沿如图轨迹打在胶片A1A2上的M点和N点，最后在胶片上出现了两个亮条纹。忽略粒子重力和粒子间相互作用。关于该过程，下列表述正确的是（　　）
A．一定只有两种粒子经过速度选择器后进入到了下方磁场
B．三种粒子通过加速电场的过程中电场力做功相等
C．N处条纹是质子打到胶片上形成的
D．PN间的距离是MN间的距离的两倍
【解答】解：A、粒子通过加速电场时，由动能定理得qU＝﹣，得v＝，氘核（H）和α粒子（He）的比荷相同，初速度相等，经过加速后获得的速度相同，而粒子速度选择器选择速度一定的粒子，最后在胶片上出现了两个亮条纹，可知，三种粒子经过速度选择器后都进入到了下方磁场，故A错误；
B、根据W＝qU，知U一定，W与q成正比，可知，质子（H）、氘核（H）通过加速电场的过程中电场力做功相等，小于电场力对α粒子做的功，故B错误；
C、粒子在磁场中做匀速圆周运动，轨迹半径为r＝，v、B相同，r与比荷成反比，质子（H）比荷最大，轨迹半径最小，氘核（H）和α粒子（He）的比荷相同，轨迹半径相等，所以，N处条纹是质子打到胶片上形成的，M处条纹是氘核和α粒子打到胶片上形成的，故C正确；
D、粒子在磁场中运动时轨迹的直径d＝2r＝，v、B相同，d与比荷成反比，则质子（H）比荷是氘核（H）和α粒子（He）比荷的两倍，则PM间的距离是PN间的距离的两倍，因此，PN间的距离等于MN间的距离，故D错误。
故选：C。
9．（4分）如图所示，在光滑水平面上，有一个粗细均匀的单匝正方形闭合线框abcd。t＝0时刻，线框在水平外力的作用下，从静止开始向右做匀加速直线运动，bc边刚进入磁场的时刻为t1，ad边刚进入磁场的时刻为t2，设线框中产生的感应电流的大小为i，ad边两端电压大小为U，水平拉力大小为F，则下列i、U、F随运动时间t变化关系图象正确的是（　　）
A． B．
C． D．
【解答】解：A、B由题得到，金属杆的速度与时间的关系式为v＝at，a是加速度。由E＝BLv和I＝得，感应电流与时间的关系式为
I＝，B、L、a均不变，当0﹣t1时间内，感应电流为零，t1﹣t2时间内，电流I与t成正比，t2时间后无感应电流。故AB错误。
C、由E＝BLv和I＝得，感应电流与时间的关系式为 I＝，当0﹣t1时间内，感应电流为零，ad的电压为零，t1﹣t2时间内，电流I与t成正比，，电压随时间均匀增加，t2时间后无感应电流，但有感应电动势，Uad＝E＝BLat电压随时间均匀增加，故C正确。
D、根据推论得知：金属杆所受的安培力为FA＝，由牛顿第二定律得
F﹣FA＝ma，得 F＝+ma，当0﹣t1时间内，感应电流为零，F＝ma，为定值，t1﹣t2时间内，F与t成正比，F与t是线性关系，但不过原点，t2时间后无感应电流，F＝ma，为定值，故D错误。
故选：C。
二．多选题（共3小题，满分12分，每小题4分）
10．（4分）（改、浙江省六校联考）如图所示，足够长的水平传送带以速度v沿顺时针方向运动，传送带的右端与光滑曲面的底部平滑连接，曲面上的A点距离底部的高度为h＝0.45m．一小物块从A点静止滑下，再滑上传送带，经过一段时间又返回曲面，g取10m/s2，则下列说法正确的是（　　）
A．若v＝1m/s，则小物块能回到A点
B．若v＝3m/s，则小物块能回到A点
C．若v＝5m/s，则小物块能回到A点
D．若小物块能回到A点，小物块机械能不变，但在皮带上滑动时有内能产生，所以违背了能量守恒定律
【解答】解：物体在曲面上下滑的过程中，物体的机械能守恒，
根据机械能守恒可得，mgh＝mv02，
所以小物块滑上传送带的初速度 v0＝＝3 m/s，
物体到达传送带上之后，由于摩擦力的作用开始减速，速度减小为零之后，又在传送带的摩擦力的作用下反向加速，
根据物体的受力可知，物体在减速和加速的过程物体的加速度的大小是相同的，
当传送带的速度v≥3 m/s时，由匀变速直线运动的规律v2﹣v02＝2ax分析可知，
物体的加速和减速运动的位移的大小相同，小物块返回曲面的初速度都等于3 m/s，物体恰好能回到A点，
当传送带的传送速度v＜3 m/s 时，物体反向加速时的位移的大小要比减速时位移小，当和传送带的速度相同之后，物体就和传送带一起做匀速直线运动，
所以小物块返回曲面的初速度等于传送带的速度v，小于3 m/s，物体上升的高度比原来的高度要小，不能回到A点。
根据以上的分析可知，当传送带的速度v≥3 m/s时，物体就能够回到原来的A点，所以BC正确。
故选：BC。
11．（4分）如图所示，理想变压器原副线圈匝数比为1：2，原线圈接有阻值为1Ω的定值电阻R0，副线圈接有两个阻值均为2Ω的定值电阻R1、R2，A、B两端接在u＝5sin100πt（V）的电源上，则下列说法正确的是（　　）
A．R0两端的电压为4V B．R1两端的电压为4V
C．R0消耗的电功率为20W D．R2消耗的电功率为2W
【解答】解：BD、通过原、副线圈的电流之比为＝，原、副线圈两端的电压之比为，定值电阻R0、R1两端的电压分别为U0＝I1R0、，又U0+U1＝5V，联立解得I1＝4A，I2＝2A，则R1两端的电压为＝2V，R2消耗的电功率为P＝＝2W，故B错误，D正确。
AC、R0两端的电压和消耗的电功率分别为U0＝I1R0＝4V，＝16W，故A正确，C错误。
故选：AD。
12．（4分）如图所示，直径为d的合金材料圆环粗细均匀，直径PQ左右两侧存在垂直圆环所在平面的匀强磁场，磁感应强度大小均为B，但方向相反，圆环的电阻为R．一根长度为d、电阻也为R的金属棒MN绕着圆心O以角速度ω沿顺时针方向匀速转动，转动过程中金属板MN与圆环始终接触良好，则下列说法正确的是（　　）
A．金属棒MN两端电压的有效值为
B．金属棒MN中电流的有效值为
C．金属棒MN的电功率为
D．金属棒MN旋转一周的过程中，电路中产生的热量为
【解答】解：根据楞次定律，由右手定则可得：MN中电流方向由M到N；
根据法拉第电磁感应定律可得：产生的感应电动势；
环的电阻由两个电阻为的半圆电阻并联组成，所以环的总电阻为；所以通过金属棒MN的电流＝；MN两端的电压；
金属棒MN在电路中作为电源，故金属棒MN的电功率；
MN旋转一周的时间为，故金属棒MN旋转一周的过程中，电路中产生的热量；故AD正确，BC错误；
故选：AD。
三．实验题（共3小题，满分16分）
13．（6分）（1）如图所示，游标卡尺的读数为　5.015　cm；
（2）如图所示，电流表接0～0.6A量程，电流表的读数为　0.16　A。
【解答】解：游标卡尺的精度为0.05mm，故读数为：50mm+3×0.05＝50.15mm＝5.015cm；
电流表量程为0.6A，故最小分度为0.02A，则估读到0.01，读作：0.16A
故答案为：5.015；0.16。
14．（4分）用如图所示的装置可验证机械能守恒定律。轻绳两端系着质量相等的物块A、B，物块B上放置一金属片C。铁架台上固定一金属圆环，圆环处在物块B正下方。系统静止时，金属片C与圆环间的高度差为h。由此释放，系统开始运动，当物块B穿过圆环时，金属片C被搁置在圆环上。两光电门固定在铁架台P1、P2处，通过数字计时器可测出物块B通过P1、P2这段时间。
（1）若测得P1、P2之间的距离为d，物块B通过这段距离的时间为t，则物块B刚穿过圆环后的速度v＝　　。
（2）若物块A、B的质量均为M表示，金属片C的质量用m表示，该实验中验证了下面哪个等式成立，即可验证机械能守恒定律。正确选项为　C　。
A．mgh＝Mv2
B．mgh＝Mv2
C．mgh＝（2M+m）v2
D．mgh＝（M+m）v2
（3）改变物块B的初始位置，使物块B由不同的高度落下穿过圆环，记录各次高度差h以及物块B通过P1、P2这段距离的时间为t，以h为纵轴，以　　（填“t2”或“”）为横轴，通过描点作出的图线是一条过原点的直线。
【解答】解：（1）金属片B通过圆环后，C被搁置在圆环上，之后，AB系统由于所受的合力为零做匀速直线运动，这段时间的速度为v＝，
（2）对ABC整个系统，增加的机械能有，而减少的机械能有（M+m）gh，若两者相等，化简后有：mgh＝，故C正确。
（3）通过改变B的高度h，获得多组时间t，由机械能守恒律有：mgh＝，变形有：h＝，所以h﹣是线性关系，那么要以为纵轴画图象。
故答案为：（1）；（2）C；（3）
15．（6分）为了研究一个“2.5V，0.1W”的小灯泡的伏安特性，现有蓄电池一组，电键一个，导线若干，其他可供选择的器材如下：
A．量程为0﹣3A，内阻为0.025Ω的电流表；
B．量程为0﹣0.6A，内阻为0.2Ω的电流表；
C．量程为0﹣100mA，内阻为5Ω的电流表；
D．量程为0﹣3V，内阻为10KΩ的电压表；
E．量程为0﹣15V，内阻为50kΩ的电压表；
F．0﹣5Ω的滑动变阻器，额定电流为1A。
（1）要正确地完成这个实验，电流表应选　C　，电压表应选　D　（填代号）。
（2）请在方框中画出该实验的电路原理图。
（3）在某次实验中，有一小组的同学测量的电压和电流的数据如表中所示，请根据表中的数据在答题卡上的坐标纸中作出伏安特性I﹣U图象。
编号 1 2 3 4 5 6 7 8
U（V） 0.20 0.60 1.00 1.40 1.80 2.20 2.60 3.00
I（A） 0.020 0.060 0.100 0.140 0.170 0.190 0.200 0.205
（4）从以上作出的I﹣U图象可以看出，图线弯曲的原因是：　电压越高时，灯泡中的温度越高，小灯泡的电阻率增大。　
【解答】解：（1）小灯泡的额定电流为：I＝，故电流表选择C；
小灯泡的额定电压为2.5V，故电压表选择D；
（2）由于电表示数从零变化，故滑动变阻器采用分压接法，小灯泡的额定电阻为：
＞，故电流表采用外接法，
实验电路图如图所示：
；
（3）描点作图如图所示：
；
（4）根据表中数据可知，随电压的增大，电流增大较慢；故电压与电流的比值增大，故说明灯泡电阻随电压的升高而增大；而电压越高时，灯泡中的温度越高，小灯泡的电阻率增大。
故答案为：（1）C、D；
（2）
；
（3）
；
（4）电压越高时，灯泡中的温度越高，小灯泡的电阻率增大。
四．计算题（共3小题，满分36分，每小题12分）
16．（12分）如图所示，一长木板B的质量M＝4kg，静止在光滑水平地面上。现有一质量m＝1kg的小滑块A以v0＝3m/s的初速度向右滑上长木板，同时对滑块施加一个大小F＝2N的水平向右的恒定拉力。当木板与滑块的速度达到相等的瞬间，木板恰好碰到右方的固定挡板P并立刻停止运动，滑块继续运动一段时间后停在木板上。已知A、B间的动摩擦因数μ＝0.4，取重力加速度g＝10m/s2．求：
（1）滑块与木板各自的加速度
（2）木板右端与挡板P之间的初始距离d。
（3）整个过程滑块和木板组成的系统克服摩擦力做的功。
【解答】解：（1）A、B间的滑动摩擦力为：f＝μmg＝4N，F＝2N＜f
可知A做匀速减速运动，经时间t与B速度达到相等，
对A物体根据牛顿第二定律有其加速度为：＝＝2m/s2
B的加速度
（2）当A、B两物体的速度相等时有：v0﹣a1t＝a2t
代入数据解得t＝1s，
木板右端与挡板P之间的初始距离为：d＝＝0.5m；
（3）木板停下后，A继续做匀减速运动至停下，A全过程相对于地面的位移为＝，
整个过程系统克服摩探力做的功为：Wf＝f（xA﹣d）＝7J，
答：（1）滑块与木板各自的加速度分别为2m/s2和1m/s2
（2）木板右端与挡板P之间的初始距离d为0.5m。
（3）整个过程滑块和木板组成的系统克服摩擦力做的功为7J；
17．（12分）如图所示，在xOy平面内，位于原点O的放射源向x轴上方各方向射出速率为v0的带正电相同粒子，粒子的质量为m、电荷量为q。在直线y＝d下方分布着一个左右足够宽、方向沿y轴正向的匀强电场；在直线y＝d上方有一平行于x轴的感光板MN，直线y＝d和MN之间区域有左右足够宽、方向垂直于纸平面向里的匀强磁场，磁感应强度为B＝。已知沿x轴正方向射出的粒子在坐标为（d，d）的点进入磁场，不计粒子重力以及粒子间的相互作用，只考虑每个粒子在电场中和磁场中各运动一次。
（1）求电场强度的大小E；
（2）若要求所有粒子都能打在感光板MN上，求MN到磁场下边缘的最大距离h；
（3）若磁场上下边界恰为第（2）问所求的最大距离，求MN板上被粒子击中的长度。
【解答】解：（1）沿x轴正方向发射的粒子能够到达最右侧的位置为（d，d），由类平抛运动规律得：
x＝d＝v0t，
y＝d＝，
根据牛顿第二定律可得：a＝，
解得：E＝；
（2）只要沿﹣x方向运动的粒子在磁场中只要能够达到荧光屏上，所有粒子都能够打在荧光屏上，如图所示；
根据动能定理可得：qEd＝﹣
解得粒子进入磁场的速度均为：v＝2v0，
根据洛伦兹力提供向心力可得：qvB＝m
解得粒子运动轨迹半径均为：R＝2d
沿﹣x方向运动的粒子进入磁场时与磁场边界的夹角为θ，则cosθ＝＝
所以θ＝60°
MN到磁场下边缘的最大距离为h，根据几何关系可得则h＝R﹣Rcosθ＝d；
（3）MN板上被粒子击中左侧到y轴的距离为x1＝d+Rsinθ＝d
MN板上被粒子击中右侧到y轴的距离为x2＝d﹣Rsinθ+R＝2d﹣d
所以MN板上被粒子击中的长度是L＝x1+x2＝2d+d。
答：（1）电场强度的大小E为；
（2）若要求所有粒子都能打在感光板MN上，则MN到磁场下边缘的最大距离为d；
（3）若磁场上下边界恰为第（2）问所求的最大距离，则MN板上被粒子击中的长度为2d+d。
18．（12分）如图所示，两条相互平行的光滑金属导轨相距1，其中水平部分位于同一水平面内，倾斜部分构成一倾角为θ的斜面，倾斜导轨与水平导轨平滑连接。在水平导轨区域内存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B．两长度均为l的金属棒ab、cd垂直导轨且接触良好，分别置于倾斜和水平轨道上，ab距水平轨道面高度为h。ab的质量为m，ab、cd电阻分别为r和2r。由静止释放ab棒，导轨电阻不计。重力加速度为g，不计两金属棒之间的相互作用，两金属棒始终没有相碰。求：
（1）ab棒刚进入水平轨道时cd棒的电流I；
（2）若最终通过cd棒的电荷量q已知，求cd棒的质量。
【解答】解：（1）ab棒下滑过程机械能守恒，由机械能守恒定律得：mgh＝，
解得：v0＝，
ab棒进入磁场时感应电动势：E＝Blv0，
通过ab棒的电流：I＝，
解得：I＝；
（2）ab、cd两棒组成的系统动量守恒，由动量守恒定律得：mv0＝（m+M）v，
对cd棒，由动量定理得：Bilt＝Mv﹣0，
其中：q＝it，即：Blq＝Mv，
解得，cd棒的质量：M＝；
答：（1）ab棒刚进入水平轨道时cd棒的电流I为；
（2）若最终通过cd棒的电荷量q已知，cd棒的质量为。