山东省临沂市2021-2022学年高三上学期期末模拟试卷（1）物理试题(Word版含答案)

2021-2022学年山东省临沂市高三（上）期末物理模拟试卷（1）
一．选择题（共8小题，满分24分，每小题3分）
1．（3分）下列说法正确的是（　　）
A．康普顿在研究石墨中的电子对X射线的散射时发现，有些散射波的波长比入射波的波长略小
B．由玻尔的原子模型可以推知，氢原子处于激发态的量子数越大，核外电子动能越大
C．在研究光电效应现象实验中，饱和光电流的大小与入射光的强弱无关
D．平均结合能小的原子核结合成或分裂成平均结合能大的原子核时一定会放出核能
2．（3分）一定质量的理想气体在某一过程中，外界对气体做了4×104J的功，气体的内能减少了1.2×105J，则下列各项中正确的是（　　）
A．温度降低，密度减小
B．温度升高，密度增大
C．W＝﹣4×104J，△U＝1.2×105J，Q＝2×104J
D．W＝4×104J，△U＝﹣1.2×105J，Q＝﹣1.6×105J
3．（3分）如图为某一处于静电平衡状态下导体周围的电场分布示意图，a和b是导体表面上的两点，下列判断正确的是（　　）
A．图中的“线”为一系列的等势线
B．a点处的电荷密度大于b点
C．电荷从a移动到b，电场力可能做正功
D．a点周围的电场强度小于b点周围电场强度
4．（3分）下列现象属于折射现象的是（　　）
A．白光经过杨氏双缝得到彩色图样
B．白光照射肥皂膜呈现彩色图样
C．白光经过三棱镜得到彩色图样
D．白光照射单缝后，在光屏上出现彩色条纹
5．（3分）原点O处有一简谐横波波源，t＝0时波源开始振动，形成沿x轴正向传播的机械波，当t＝0.6s的波形图如图所示，此时质点P刚好开始振动，下面说法中错误的是（　　）
A．这列波的传播速度为10m/s
B．t＝0.7s时，质点b运动方向沿y轴正方向
C．再经过0.1s质点a通过的路程小于10cm
D．此时质点a与质点b运动方向相反
6．（3分）北斗导航系统中有几颗卫星是地球同步卫星，GPS导航系统是由周期约为12h的卫星群组成，则北斗系统的同步卫星与GPS导航卫星相比（　　）
A．北斗导航系统的同步卫星的角速度大
B．北斗导航系统的同步卫星的轨道半径小
C．GPS导航卫星的向心加速度小
D．GPS导航卫星的线速度大
7．（3分）如图所示，一个木块固定在水平面上，质量为m的子弹以大小为v0的水平速度射入木块，子弹穿过木块后的速度大小为v0，若不固定木块，子弹以相同的水平速度射入木块，子弹刚好不穿出木块，木块在水平面上滑行的距离为L，重力加速度为g，子弹与木块作用时间极短，木块对子弹的阻力恒定，则（　　）
A．木块固定时，子弹穿过木块因摩擦产生的热量为mv02
B．木块的质量为2m
C．木块不固定时，子弹射入木块后，木块获得的最大速度为v0
D．木块与水平面间的动摩擦因数为
8．（3分）如图所示，滑块2套在光滑的竖直杆上并通过细绳绕过光滑定滑轮连接滑块1，滑块1又与一轻质弹簧连接在一起，轻质弹簧另一端固定在地面上。开始时用手托住滑块2，使绳子刚好伸直处于水平位置但无张力，此时弹簧的压缩量为d。现将滑块2从A处由静止释放，经过B处时速度最大，到达C处时速度为零，此时滑块1还没有到达滑轮位置。已知滑轮与杆的水平距离为3d，AC间距离为4d，不计滑轮质量、大小及摩擦。下列说法正确的是（　　）
A．滑块1和滑块2的质量相等
B．滑块2的加速度先增大后减小，最后减为0
C．滑块1、2组成的系统机械能先增大后减小
D．除A、C两点外，滑块1的速度大小始终大于滑块2的速度大小
二．多选题（共4小题，满分16分，每小题4分）
9．（4分）某人站在与电脑连接的力传感器上做原地纵向摸高训练，图甲是他做下蹲、起跳和回落动作的示意图，图中的小黑点表示人的重心。图乙是电脑上显示的力传感器所受压力随时间变化的图象，已知重力加速度g＝10m/s2，空气阻力不计，则根据图象分析可知（　　）
A．b到c的过程中，人先处于失重状态再处于超重状态
B．人跳起的最大高度为1.8m
C．起跳过程中人做的功大于360J
D．人从起跳到双脚离开力传感器的过程中，重力的冲量大小为240N s
10．（4分）如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为5：1，R1、R2、R3为三只阻值均为10Ω的电阻，C为电容器，L为电阻可以忽略的线圈，输入端接入如图乙所示的交变电压，以下说法中正确的是（　　）
A．通过R1的电流最大值为2A
B．通过R2的电流始终为2A
C．电阻R3的电功率小于20W
D．副线圈输出电压的瞬时值表达式为u＝20sin（50πt）V
11．（4分）如图所示，某同学用硬塑料管和一个质量为m的铁质螺丝帽研究匀速圆周运动，将螺丝帽套在塑料管上，手握塑料管使其保持竖直并在水平方向做半径为r的匀速圆周运动，则只要运动角速度合适，螺丝恰好不下滑，假设螺丝帽与塑料管间的动摩擦因数为μ，认为最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力。则在该同学手转塑料管使螺丝帽恰好不下滑时，下列分析正确的是（　　）
A．螺丝帽的重力与其受到的最大静摩擦力平衡
B．螺丝帽受到塑料管的弹力方向水平向外，背离圆心
C．此时手转动塑料管的角速度
D．若塑料管的转动加快，螺丝帽不可能相对塑料管发生运动
12．（4分）如图所示，绝缘的水平面上固定有两条平行的光滑金属导轨，导轨电阻不计，两相同金属棒a、b垂直导轨放置，其右侧矩形区域内存在恒定的匀强磁场，磁场方向竖直向上。现两金属棒分别以初速度2v0和v0同时沿导轨自由运动，先后进入磁场区域。已知a棒离开磁场区域时b棒已经进入磁场区域，则a棒从进入到离开磁场区域的过程中，电流i随时间t的变化图象可能正确的有（　　）
A． B．
C． D．
三．实验题（共6小题，满分60分）
13．（6分）如图所示是某同学设计的验证系统机械能守恒的实验装置图，他用两根轻质细线系住质量均为m的小钢球1、2，悬挂在铁架台上的O点，把线下垂时悬点O到钢球1的球心距离等于钢球1、2球心间的距离，在O点的正下方A点安装光电门，按下列步骤操作：
①调节光电门位置，使光电门中心与细线下垂时钢球2的球心重合，并用刻度尺测量悬点到光电门中心的距离L；
②将两钢球拉至水平位置，使细线伸直，由静止释放，记录钢球2经过光电门的挡光时间t；
③用螺旋测微器测量钢球2的直径d。
回答下列问题：
（1）两钢球重力势能的减少量△Ep＝　 　，动能增加量△Ek＝　 　，比较△Ep与△Ek，就能验证两钢球组成的系统机械能是否守恒（重力加速度为g）。
（2）在误差允许的范围内，有△Ep＝△Ek，由此可得出每一个钢球的机械能也守恒。你是否同意该结论，请说明理由：　 　。
14．（8分）实验室在“探究金属丝的电阻与长度关系”的实验中取一段粗细均匀的金属丝（电阻几欧姆）拉直后连接在A、B接线柱上，金属丝上安装一个可滑动的金属夹P。实验室提供了下列器材：电压表V（0～3V～15V）、电流表A（0～0.6A～3A）、4V直流电源、滑动变阻器（0～20Ω）、刻度尺、开关和导线若干。
（1）用刻度尺测量金属丝AP段长度l，用电压表和电流表测量AP段的电阻R，请你用笔画线代替导线，在图甲中用两根导线连接好电路；
（2）闭合开关前，应将变阻器滑片移到 　 　端（填：右、中、左）；
（3）实验中两电表指针偏转如图乙所示，读数分别为I＝　 　A，U＝　 　V；
（4）实验中测出AP段长度l以及对应的电阻值R如表：
l/cm 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00
R/Ω 2.1 2.9 3.5 4.2 5.0 5.7
请在图丙坐标系中，描点作出R﹣l图线；
（5）如果金属丝截面积为1×10﹣6m2，根据图线得到电阻率为 　 　；
（6）某实验小组在实验中，调节金属夹P时，发现电压表有示数，电流表的示数为零，原因可能是 　 　；
A．连接电源的导线松动了
B．连接金属夹P的导线松动了
C．滑动变阻器出现短路
D．开关无意中被断开
（7）考虑到电表对电路的影响，电阻的测量值 　 　真实值（填：大于、等于、小于）。
15．（8分）如图所示，一质量为m＝1.0kg的木块在水平推力F作用下沿倾角θ＝37°的斜面做匀速直线运动，已知木块与斜面间的动摩擦因数μ＝0.50，g＝10m/s2，sin37°＝0.60。求：
（1）水平推力F的大小；
（2）当F＝30N时，木块从斜面底端由静止开始向上做加速运动，2.0s末撤去F，之后木块恰好到达斜面顶端，求撤去F时木块的速度及斜面的长度。
16．（8分）如图所示为某社区在今年防治新冠疫情中用于喷洒消毒液的喷雾器，由三部分构成，左侧喷雾阀门连接手持式喷雾管，中间为贮液桶，右侧为用软细管（不计体积）相连的打气筒。已知贮液桶的体积为V0，装入V1＝V0的药液后，密封加水口，关闭喷雾阀门。用打气筒向贮液桶内再压入压强为1atm、体积为V＝V0的空气。设大气压强恒为p0＝1atm，打气过程中贮液桶内气体温度保持不变。药液的密度为ρ，其摩尔质量为M。阿伏加德罗常数为NA，求：（空气可视为理想气体，不考虑空气溶于液体）
（i）压入空气后贮液桶内药液上方的气体压强；
（ii）若打开喷雾头阀门至贮液桶内气压变为p1＝2atm时，贮液桶向外喷出药液的分子数N。
17．（14分）如图所示，某一匀强电场平行于竖直平面内半径为R的圆，ABC为圆周上三个点，O为圆心，D为AB中点。已知质量为m、电荷量为+q的微粒从C点沿CA方向以速率v0入射，恰垂直AB方向通过D点，∠ACB＝60°。
（1）求微粒所受合外力的大小和方向；
（2）若在AC两侧分别加上垂直纸面向外和向里的大小相等的匀强磁场，改变匀强电场的大小和方向，微粒恰能做圆周运动，求此时匀强电场的大小和方向？又发现从C点沿垂直BC方向入射的微粒恰能经过A点，求磁感应强度的大小。
18．（16分）如图所示，在水平光滑轨道PQ上有一个轻弹簧其左端固定，现用一质量m＝2.0kg的小物块（视为质点）将弹簧压缩后释放，物块离开弹簧后经过水平轨道右端恰好沿半圆轨道的切线进入竖直固定的轨道，小物块进入半圆轨道后恰好能沿轨道运动，经过最低点后滑上质量M＝8.0kg的长木板，最后恰好停在长木板最左端．已知竖直半圆轨道光滑且半径R＝0.5m，物块与木板间的动摩擦因数μ＝0.2，木板与水平地面间摩擦不计，取g＝10m/s2．求：
（1）释放小物块前弹簧具有的弹性势能；
（2）木板的长度．
2021-2022学年山东省临沂市高三（上）期末物理模拟试卷（1）
参考答案与试题解析
一．选择题（共8小题，满分24分，每小题3分）
1．（3分）下列说法正确的是（　　）
A．康普顿在研究石墨中的电子对X射线的散射时发现，有些散射波的波长比入射波的波长略小
B．由玻尔的原子模型可以推知，氢原子处于激发态的量子数越大，核外电子动能越大
C．在研究光电效应现象实验中，饱和光电流的大小与入射光的强弱无关
D．平均结合能小的原子核结合成或分裂成平均结合能大的原子核时一定会放出核能
【解答】解：A、美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了与入射波长相同的成分外，还有波长大于入射波波长的成分，此现象称为康普顿效应，故A错误；
B、根据玻尔模型知，量子数越大，电子的轨道半径越大，根据k＝m，核外电子的动能：＝，即动能越小，故B错误；
C、在入射光频率一定的情况下，入射光的强度越大，含有的光子数越多，逸出的光电子越多，饱和光电流越大，故饱和光电流的大小与入射光的强弱有关，故C错误；
D、原子核内的平均结合能越大，核子结合的越牢固，原子核越稳定，平均结合能小的原子核结合成或分裂成平均结合能大的原子核时一定会放出核能，故D正确。
故选：D。
2．（3分）一定质量的理想气体在某一过程中，外界对气体做了4×104J的功，气体的内能减少了1.2×105J，则下列各项中正确的是（　　）
A．温度降低，密度减小
B．温度升高，密度增大
C．W＝﹣4×104J，△U＝1.2×105J，Q＝2×104J
D．W＝4×104J，△U＝﹣1.2×105J，Q＝﹣1.6×105J
【解答】解：AB、气体内能减小，温度降低；又外界对气体做功，气体体积减小，则密度增大，故AB错误；
CD、外界对气体做了4×104J的功，则W＝4×104J，气体的内能减少了1.2×105J，则△U＝﹣1.2×105J；
由热力学第一定律可得：Q＝△U﹣W＝﹣1.2×105J﹣4.0×104J＝﹣1.6×105J，气体向外放出的热量为1.6×105J；故C错误，D正确；
故选：D。
3．（3分）如图为某一处于静电平衡状态下导体周围的电场分布示意图，a和b是导体表面上的两点，下列判断正确的是（　　）
A．图中的“线”为一系列的等势线
B．a点处的电荷密度大于b点
C．电荷从a移动到b，电场力可能做正功
D．a点周围的电场强度小于b点周围电场强度
【解答】解：A、根据静电平衡状态的特点可知，处于静电平衡状态的导体是等势体，导体的表面是等势面，结合电场线与等势面垂直的特点可知，图中的曲线是电场线，不是等势线，故A错误；
BD、电场线的疏密程度表示电场强度的大小，图中a处的电场线密，则a处的电场强度大；再结合点电荷电场强度的公式可知，导体上a点处的电荷密度大于b点，故B正确，D错误；
C、处于静电平衡状态的导体是等势体，导体的表面是等势面，所以电荷从a移动到b，电场力不做功，故C错误。
故选：B。
4．（3分）下列现象属于折射现象的是（　　）
A．白光经过杨氏双缝得到彩色图样
B．白光照射肥皂膜呈现彩色图样
C．白光经过三棱镜得到彩色图样
D．白光照射单缝后，在光屏上出现彩色条纹
【解答】解：A、白光经过杨氏双缝得到彩色条纹是光的干涉现象，故A错误；
B、白光照射肥皂膜呈现彩色图样是光的薄膜干涉现象，故B错误；
C、白光经过三棱镜得到彩色图样是光的折射现象，故C正确；
D、白光照射单缝后，在光屏上出现彩色条纹是光的衍射现象，故D错误。
故选：C。
5．（3分）原点O处有一简谐横波波源，t＝0时波源开始振动，形成沿x轴正向传播的机械波，当t＝0.6s的波形图如图所示，此时质点P刚好开始振动，下面说法中错误的是（　　）
A．这列波的传播速度为10m/s
B．t＝0.7s时，质点b运动方向沿y轴正方向
C．再经过0.1s质点a通过的路程小于10cm
D．此时质点a与质点b运动方向相反
【解答】解：A、这列波t＝0.6s时间内传播的距离为x＝6m，则这列波的传播速度为v＝＝m/s＝10m/s，故A正确；
B、由图读出波长λ＝4m，则该波的周期为T＝＝s＝0.4s，根据波形平移法可知，t＝0.6s质点b正沿y轴负方向，t＝0.7s时，即再经过周期，质点b运动方向仍沿y轴负方向，故B错误；
C、t＝0.6s时质点a正沿y轴正方向运动，远离平衡位置，其速度在减小，再经过0.1s即经过周期，质点a通过的路程小于一个振幅，即小于10cm，故C正确；
D、此刻质点a运动方向沿y轴正方向，质点b运动方向沿y轴负方向，质点a与质点b运动方向相反，故D正确。
本题选错误的，
故选：B。
6．（3分）北斗导航系统中有几颗卫星是地球同步卫星，GPS导航系统是由周期约为12h的卫星群组成，则北斗系统的同步卫星与GPS导航卫星相比（　　）
A．北斗导航系统的同步卫星的角速度大
B．北斗导航系统的同步卫星的轨道半径小
C．GPS导航卫星的向心加速度小
D．GPS导航卫星的线速度大
【解答】解：A、地球同步卫星的周期为24h，根据可知北斗导航系统的同步卫星的角速度小，故A错误；
B、卫星绕地球做匀速圆周运动，根据开普勒第三定律可知＝K，北斗导航系统的同步卫星的周期大，则轨道半径大，故B错误；
C、根据牛顿第二定律可得＝ma，解得：a＝，GPS导航卫星的轨道半径小，则向心加速度大，故C错误；
D、根据＝m可得：v＝，GPS导航卫星的轨道半径小，则线速度大，故D正确。
故选：D。
7．（3分）如图所示，一个木块固定在水平面上，质量为m的子弹以大小为v0的水平速度射入木块，子弹穿过木块后的速度大小为v0，若不固定木块，子弹以相同的水平速度射入木块，子弹刚好不穿出木块，木块在水平面上滑行的距离为L，重力加速度为g，子弹与木块作用时间极短，木块对子弹的阻力恒定，则（　　）
A．木块固定时，子弹穿过木块因摩擦产生的热量为mv02
B．木块的质量为2m
C．木块不固定时，子弹射入木块后，木块获得的最大速度为v0
D．木块与水平面间的动摩擦因数为
【解答】解：A、木块固定时，子弹穿过木块因摩擦产生的热量为Q，由能量守恒定律得：+Q，解得：Q＝mv02，故A错误；
BC、木块不固定时子弹刚好不穿出木块，设子弹与木块的共同速度为v，由于子弹与木块作用时间极短，子弹击中木块过程系统内力远大于外力，系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得：mv0＝（M+m）v，
子弹恰好没有穿出木块，子弹相对木块运动的距离与木块固定时子弹相对木块运动的距离相等，都等于木块的厚度，木块对子弹的阻力恒定，两种情况下因摩擦产生的热量Q相等，木块不固定时，由能量守恒定律得：+Q，
解得：M＝3m，v＝v0，故B错误，C正确；
D、设木块与水平面间的动摩擦因数为μ，子弹与木块一起运动直到静止过程，由动能定理得：﹣μ（M+m）gL＝0﹣（M+m）v2，解得：μ＝，故D错误。
故选：C。
8．（3分）如图所示，滑块2套在光滑的竖直杆上并通过细绳绕过光滑定滑轮连接滑块1，滑块1又与一轻质弹簧连接在一起，轻质弹簧另一端固定在地面上。开始时用手托住滑块2，使绳子刚好伸直处于水平位置但无张力，此时弹簧的压缩量为d。现将滑块2从A处由静止释放，经过B处时速度最大，到达C处时速度为零，此时滑块1还没有到达滑轮位置。已知滑轮与杆的水平距离为3d，AC间距离为4d，不计滑轮质量、大小及摩擦。下列说法正确的是（　　）
A．滑块1和滑块2的质量相等
B．滑块2的加速度先增大后减小，最后减为0
C．滑块1、2组成的系统机械能先增大后减小
D．除A、C两点外，滑块1的速度大小始终大于滑块2的速度大小
【解答】解：A、滑块1静止时，弹簧压缩量为x＝d；当滑块2从A下滑到C点时，滑块1上升的高度为
h＝﹣3d＝2d，
则当滑块2到达C时弹簧伸长的长度为d，此时弹簧的弹性势能等于滑块1静止时的弹性势能；
对于A与B及弹簧组成的系统，由机械能守恒定律应有
m1g 2d＝m2g 4d
解得：
m1：m2＝2：1
故A错误；
B、滑块2从A点静止下滑到C点速度减为0，下滑的过程中，加速度先减小后增大，速度最大时加速度为0，故B错误；
C、当滑块2到达C时弹簧伸长的长度为d，此时弹簧的弹性势能等于滑块1静止时的弹性势能，弹簧的弹性势能先减小后增大，滑块1、2组成的系统机械能先增大后减小，故C正确；
D、设绳与杆的夹角为θ，根据滑块1和2沿绳子方向的分速度大小相等
v2cosθ＝v1，
可得：
＝cosθ，
v1始终小于v2，故D错误；
故选：C。
二．多选题（共4小题，满分16分，每小题4分）
9．（4分）某人站在与电脑连接的力传感器上做原地纵向摸高训练，图甲是他做下蹲、起跳和回落动作的示意图，图中的小黑点表示人的重心。图乙是电脑上显示的力传感器所受压力随时间变化的图象，已知重力加速度g＝10m/s2，空气阻力不计，则根据图象分析可知（　　）
A．b到c的过程中，人先处于失重状态再处于超重状态
B．人跳起的最大高度为1.8m
C．起跳过程中人做的功大于360J
D．人从起跳到双脚离开力传感器的过程中，重力的冲量大小为240N s
【解答】解：A、由图象知，人的重力为800N，b到c的过程中，人在b点压力月为180N小于重力，处于失重状态，到c点时压力为1800N大于重力，人处于超重状态，故A正确；
B、由图象知，人在空中的时间为0.6s，最大高度为：h＝＝×10×0.32m＝0.45m，故B错误。
C、人起跳过程获得的速度为：v＝gt＝10×0.3m/s＝3m/s，动能为：EK＝＝J＝360J，而重心还要升高一定高度，则起跳过程中人做的功要大于360J，故C正确；
D、重力大小为800N，双脚离开力板的过程中历时约0.3S，则重力的冲量约为800N×0.3s＝240N S，故D错误。
故选：AC。
10．（4分）如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为5：1，R1、R2、R3为三只阻值均为10Ω的电阻，C为电容器，L为电阻可以忽略的线圈，输入端接入如图乙所示的交变电压，以下说法中正确的是（　　）
A．通过R1的电流最大值为2A
B．通过R2的电流始终为2A
C．电阻R3的电功率小于20W
D．副线圈输出电压的瞬时值表达式为u＝20sin（50πt）V
【解答】解：A、由原线圈最大电压100V和匝数比5：1可求得，副线圈两端电压的最大值为50 V，根据欧姆定律，通过R1的电流最大值Im1＝＝＝2A，故A正确；
B、由于加到R2和电容器C两端的电压是正弦式交流电，因此流过R2的电流也是交变电流但电容器也有容抗，故R2两端小于20V，故B错误；
C、由于R3和电感线圈串联，因此加到R3两端的电压最大值小于20 V，有效值小于10V，因此功率P＝20W，故C正确；
D、变压器可以改变电压，但是不可以改变频率，因此负线圈交流电的频率仍然是50 Hz，即圆频率为ω＝100π rad/s，故D错误。
故选：AC。
11．（4分）如图所示，某同学用硬塑料管和一个质量为m的铁质螺丝帽研究匀速圆周运动，将螺丝帽套在塑料管上，手握塑料管使其保持竖直并在水平方向做半径为r的匀速圆周运动，则只要运动角速度合适，螺丝恰好不下滑，假设螺丝帽与塑料管间的动摩擦因数为μ，认为最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力。则在该同学手转塑料管使螺丝帽恰好不下滑时，下列分析正确的是（　　）
A．螺丝帽的重力与其受到的最大静摩擦力平衡
B．螺丝帽受到塑料管的弹力方向水平向外，背离圆心
C．此时手转动塑料管的角速度
D．若塑料管的转动加快，螺丝帽不可能相对塑料管发生运动
【解答】解：A、螺丝帽受到竖直向下的重力、水平方向的弹力和竖直向上的最大静摩擦力，螺丝帽在竖直方向上没有加速度，所以螺丝帽的重力与最大静摩擦力平衡，故A正确；
B、螺丝帽做匀速圆周运动，由弹力提供向心力，所以弹力方向水平向里，指向圆心，故B错误；
C、对螺丝帽受力分析，根据牛顿第二定律得：N＝mω2r
竖直方向上，由平衡条件得：fm＝mg
又根据滑动摩擦力公式得：fm＝μN
联立解得：ω＝，故C正确；
D、若塑料管的转动加快，角速度ω增大，螺丝帽受到的弹力N增大，最大静摩擦力增大，螺丝帽不可能相对塑料管发生运动，故D正确。
故选：ACD。
12．（4分）如图所示，绝缘的水平面上固定有两条平行的光滑金属导轨，导轨电阻不计，两相同金属棒a、b垂直导轨放置，其右侧矩形区域内存在恒定的匀强磁场，磁场方向竖直向上。现两金属棒分别以初速度2v0和v0同时沿导轨自由运动，先后进入磁场区域。已知a棒离开磁场区域时b棒已经进入磁场区域，则a棒从进入到离开磁场区域的过程中，电流i随时间t的变化图象可能正确的有（　　）
A． B．
C． D．
【解答】解：a棒以速度2v0先进入磁场切割磁感线产生的感应电流为i0＝，a棒受到安培阻力做减速直线运动，感应电流也随之减小；设当b棒刚进入磁场时a棒的速度为v1，此时的瞬时电流为i1＝。
AC、若v1＝v0，则i1＝＝，此时双棒双电源反接，电流为零，不受安培力，两棒均匀速运动离开，i﹣t图象中无电流，故A正确，C错误；
BD、若v1＜v0，即i1＝＜，此时双棒双电源的电动势不等要抵消一部分，因b棒的速度大，电流方向为b棒的流向，大小为i＝，b棒受安培力要减速，a棒受安培力而加速，则电流逐渐减小，故B正确，D错误。
故选：AB。
三．实验题（共6小题，满分60分）
13．（6分）如图所示是某同学设计的验证系统机械能守恒的实验装置图，他用两根轻质细线系住质量均为m的小钢球1、2，悬挂在铁架台上的O点，把线下垂时悬点O到钢球1的球心距离等于钢球1、2球心间的距离，在O点的正下方A点安装光电门，按下列步骤操作：
①调节光电门位置，使光电门中心与细线下垂时钢球2的球心重合，并用刻度尺测量悬点到光电门中心的距离L；
②将两钢球拉至水平位置，使细线伸直，由静止释放，记录钢球2经过光电门的挡光时间t；
③用螺旋测微器测量钢球2的直径d。
回答下列问题：
（1）两钢球重力势能的减少量△Ep＝　mgL　，动能增加量△Ek＝　　，比较△Ep与△Ek，就能验证两钢球组成的系统机械能是否守恒（重力加速度为g）。
（2）在误差允许的范围内，有△Ep＝△Ek，由此可得出每一个钢球的机械能也守恒。你是否同意该结论，请说明理由：　不同意；因为钢球2重力势能的减少量是钢球1重力势能减少量的2倍，但钢球2动能的增加量是钢球1动能增加量的4倍，两球组成的系统机械能守恒，但单个钢球的机械能不守恒　。
【解答】解：（1）两钢球重力势能的减少量△Ep＝mgL+mg ＝mgL，
钢球2经过光电门时的速度：v2＝，
两球运动过程角速度ω相等，钢球2到达最低点时的速度v2＝ωL，
钢球1到达最低点时的速度v1＝ω＝v1，
两钢球动能的增加量△Ek＝＝；
（2）钢球到达最低点过程，钢球2减小的重力势能是钢球1减少的重力势能的2倍，
到达最低点时钢球2的速度是钢球1速度的2倍，钢球2动能的增加量是钢球1增加动能的4倍，
每个钢球的机械能不守恒，两钢球组成的系统机械能守恒，不同意该同学的意见。
故答案为：（1）mgL；；（2）不同意；因为钢球2重力势能的减少量是钢球1重力势能减少量的2倍，但钢球2动能的增加量是钢球1动能增加量的4倍，两球组成的系统机械能守恒，但单个钢球的机械能不守恒。
14．（8分）实验室在“探究金属丝的电阻与长度关系”的实验中取一段粗细均匀的金属丝（电阻几欧姆）拉直后连接在A、B接线柱上，金属丝上安装一个可滑动的金属夹P。实验室提供了下列器材：电压表V（0～3V～15V）、电流表A（0～0.6A～3A）、4V直流电源、滑动变阻器（0～20Ω）、刻度尺、开关和导线若干。
（1）用刻度尺测量金属丝AP段长度l，用电压表和电流表测量AP段的电阻R，请你用笔画线代替导线，在图甲中用两根导线连接好电路；
（2）闭合开关前，应将变阻器滑片移到 　右　端（填：右、中、左）；
（3）实验中两电表指针偏转如图乙所示，读数分别为I＝　0.42　A，U＝　2.28　V；
（4）实验中测出AP段长度l以及对应的电阻值R如表：
l/cm 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00
R/Ω 2.1 2.9 3.5 4.2 5.0 5.7
请在图丙坐标系中，描点作出R﹣l图线；
（5）如果金属丝截面积为1×10﹣6m2，根据图线得到电阻率为 　7.0×10﹣6Ω m　；
（6）某实验小组在实验中，调节金属夹P时，发现电压表有示数，电流表的示数为零，原因可能是 　B　；
A．连接电源的导线松动了
B．连接金属夹P的导线松动了
C．滑动变阻器出现短路
D．开关无意中被断开
（7）考虑到电表对电路的影响，电阻的测量值 　小于　真实值（填：大于、等于、小于）。
【解答】解：（1）金属丝的电阻相比于电压表内阻来说比较小，与电流表内阻接近，所以采用电流表外接法，连接电路如图甲所示。
（2）闭合开关前，变阻器滑片应置于阻值最大处，即闭合开关前，应将变阻器滑片移到右端。
（3）电流表量程是0.6A，其分度值是0.02A，则示数为I＝0.42A；电压表量程为3V，其分度值为0.1V，示数为U＝2.28V。
（4）根据表中实验数据在坐标系中描点，然后作出R﹣I图象如图丙所示。
（5）根据图象的斜率得：k＝＝Ω/m＝7.0Ω/m
由电阻定律得R＝ρ
则ρ＝S＝7.0×1×10﹣6Ω m＝7.0×10﹣6Ω m
（6）闭合开关，调节金属夹P时，发现电流表的示数为零，说明电路存在断路；电压表有示数，说明电压表与电源两极相连，电压表并联电路之外电路不存在断路，则电路故障是：连接金属夹P的导线松动了，故B正确，ACD错误。
故选：B。
（7）本实验采用电流表外接法，由于电压表分流，使得电流表测得的电流大于通过金属丝的电流，由R＝知电阻的测量值小于真实值。
故答案为：（1）连图一根3与P，第二根0.6与滑动变阻器上端相连；（2）右；（3）0.42，2.28；（4）如图丙所示；（5）7.0×10﹣6Ω m；（6）B；（7）小于。
15．（8分）如图所示，一质量为m＝1.0kg的木块在水平推力F作用下沿倾角θ＝37°的斜面做匀速直线运动，已知木块与斜面间的动摩擦因数μ＝0.50，g＝10m/s2，sin37°＝0.60。求：
（1）水平推力F的大小；
（2）当F＝30N时，木块从斜面底端由静止开始向上做加速运动，2.0s末撤去F，之后木块恰好到达斜面顶端，求撤去F时木块的速度及斜面的长度。
【解答】解：（1）若物块匀速上滑，对木块受力分析如图所示，
根据共点力平衡可知：垂直于斜面方向，FN＝mgcosθ+Fsinθ
沿斜面方向Fcosθ＝f+mgsinθ
f＝μFN
联立解得F＝20N
若木块沿斜面匀速下滑，对木块受力分析可知此时受到的滑动摩擦力沿斜面向上，则
垂直于斜面方向，FN＝mgcosθ+Fsinθ
沿斜面方向Fcosθ+f＝mgsinθ
f＝μFN
联立解得F＝1.82N
（2）木块从斜面向上做加速运动的过程，设加速度为a1，根据牛顿第二定律可得：
垂直于斜面方向，FN＝mgcosθ+Fsinθ
沿斜面方向Fcosθ﹣f﹣mgsinθ＝ma1
f＝μFN
解得：，平行于斜面向上，
2.0s末的速度为v＝a1t＝5×2m/s＝10m/s
2s内通过的位移为
撤去外力后，根据牛顿第二定律可得：mgsinθ+f＝ma2
FN＝mgcosθ
f＝μFN
联立解得，方向沿斜面向下
该过程发生的位移为
斜面的长度为L＝x1＝x1+x2＝10m+5m＝15m
答：（1）水平推力F的大小为20N或者未1.82N；
（2）撤去F时木块的速度及斜面的长度分别为10m/s和15m。
16．（8分）如图所示为某社区在今年防治新冠疫情中用于喷洒消毒液的喷雾器，由三部分构成，左侧喷雾阀门连接手持式喷雾管，中间为贮液桶，右侧为用软细管（不计体积）相连的打气筒。已知贮液桶的体积为V0，装入V1＝V0的药液后，密封加水口，关闭喷雾阀门。用打气筒向贮液桶内再压入压强为1atm、体积为V＝V0的空气。设大气压强恒为p0＝1atm，打气过程中贮液桶内气体温度保持不变。药液的密度为ρ，其摩尔质量为M。阿伏加德罗常数为NA，求：（空气可视为理想气体，不考虑空气溶于液体）
（i）压入空气后贮液桶内药液上方的气体压强；
（ii）若打开喷雾头阀门至贮液桶内气压变为p1＝2atm时，贮液桶向外喷出药液的分子数N。
【解答】解：（i）开始时贮液桶内药液上方有压强为p0＝1atm，体积为（V0﹣V1）的气体，再压入压强为1atm体积为V的空气后，
气体温度不变，以桶内原有气体与压入的气体整体为研究对象，由玻意耳定律得：p0（V0﹣V1+V）＝p（V0﹣V1）
解得：p＝3atm
（ii）贮液桶内气压为p1＝1.5atm时，根据玻意耳定律有：p（V0﹣V1）＝p1（V0﹣V1+V2）
解得，喷出的液体的体积：v2＝0.1V0
则贮液桶向外喷出药液的分子数：N＝NA＝
答：（i）压入空气后贮液桶内药液上方的气体压强是3atm；
（ii）若打开喷雾头阀门至贮液桶内气压变为p1＝2atm时，贮液桶向外喷出药液的分子数N是。
17．（14分）如图所示，某一匀强电场平行于竖直平面内半径为R的圆，ABC为圆周上三个点，O为圆心，D为AB中点。已知质量为m、电荷量为+q的微粒从C点沿CA方向以速率v0入射，恰垂直AB方向通过D点，∠ACB＝60°。
（1）求微粒所受合外力的大小和方向；
（2）若在AC两侧分别加上垂直纸面向外和向里的大小相等的匀强磁场，改变匀强电场的大小和方向，微粒恰能做圆周运动，求此时匀强电场的大小和方向？又发现从C点沿垂直BC方向入射的微粒恰能经过A点，求磁感应强度的大小。
【解答】解：（1）微粒轨迹如图甲所示.分析C到D的运动，沿BC方向和垂直于BC方向研究分运动，设从C运动到D所需时间为t，BC方向的加速度为a1，垂直于BC方向的加速度为a2，
vC1＝v0cos60°，vC2＝v0sin60°
垂直于BC方向的末速度为0，则
，
联立解得：，a1＝0，
则合外力方向沿垂直于BC方向向下，合外力为F＝ma2＝，大小为
（2）微粒恰能做圆周运动，则电场力与重力必平衡，
则qE＝mg，解得E＝，方向竖直向上。
带电微粒经过A点分多种情况，如图乙、丙、丁所示
由几何关系2R＝nR′（n＝1，2，3…）
洛伦兹力提供向心力，则
解得：（n＝1，2，3…）
答：（1）微粒所受合外力的大小和方向分别为，方向垂直于BC方向向下；
（2）此时匀强电场的大小和方向分别为，方向竖直向上，磁感应强度的大小为（n＝1，2，3…）
18．（16分）如图所示，在水平光滑轨道PQ上有一个轻弹簧其左端固定，现用一质量m＝2.0kg的小物块（视为质点）将弹簧压缩后释放，物块离开弹簧后经过水平轨道右端恰好沿半圆轨道的切线进入竖直固定的轨道，小物块进入半圆轨道后恰好能沿轨道运动，经过最低点后滑上质量M＝8.0kg的长木板，最后恰好停在长木板最左端．已知竖直半圆轨道光滑且半径R＝0.5m，物块与木板间的动摩擦因数μ＝0.2，木板与水平地面间摩擦不计，取g＝10m/s2．求：
（1）释放小物块前弹簧具有的弹性势能；
（2）木板的长度．
【解答】解：（1）设释放小物块时弹簧具有弹性势能为Ep，小物块在轨道右端的速度为v1，由于物块进入轨道后恰与轨道无相互作用，所以由牛顿第二定律：
mg＝m…①
由能的转化和守恒定律得弹簧具有弹性势能：
Ep＝mv2…②
解①②代入数据得：Ep＝5J…③
（2）设小物块滑上长木板时速度为v2，最后小物块与木板相对静止时共同速度为v，则物块由顶端滑到底端过程由机械能守恒定律：
mg2R＝…④
小物块在长木板上滑动过程中，由动量守恒定律：
mv2＝（m+M）v…⑤
根据功能关系，对小物块与木板组成系统：
fs＝（m+M）…⑥
解④⑤⑥代入数据得：L＝5 m
答：（1）弹簧具有的弹性势能是5J；
（2）木板的长度是5m．