山东省枣庄市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学年山东省枣庄市高三（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）一物体静止在某水平地面上，0时刻起受到水平拉力F作用，其速度随时间变化关系如图所示，已知物体在匀速运动时受水平拉力大小为6N，第8s末撤去拉力，则（　　）
A．物体在加速度阶段的加速度大小为1m/s2
B．物体的质量为2kg
C．第2s末到第10s末的平均速度大小为3m/s
D．第2s末到第6s末物体所受拉力逐渐增大
2．（3分）如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比为5：1，R1＝40Ω，R2＝80Ω，L为电感线圈，通过电阻R1的正弦交流电如图乙所示，灯泡L1正常发光，则（　　）
A．原线圈输入电压为200V
B．原线圈电压频率为250Hz
C．电阻R2的电功率为10W
D．若增大U的频率，则灯泡L1将变亮
3．（3分）抗日战争时期，我军缴获不少敌军武器武装自己，其中某轻机枪子弹弹头质量约8g，出膛速度大小约750m/s。某战士在使用该机枪连续射击1分钟的过程中，机枪所受子弹的平均反冲力大小约12N，则机枪在这1分钟内射出子弹的数量约为（　　）
A．40 B．80 C．120 D．160
4．（3分）如图所示，质量为m的滑环套在足够长的光滑水平杆上，质量为M＝3m的小球（可视为质点）用长为L的轻质细绳与滑环连接。滑环固定时，给小球一个水平冲量I，小球摆起的最大高度为h1（h1＜L）；滑环不固定时，仍给小球以同样的水平冲量I，小球摆起的最大高度为h2。则h1：h2（　　）
A．6：1 B．4：1 C．2：1 D．4：3
5．（3分）2020年11月28日晚间，嫦娥五号探测器经过四天多的奔月飞行，成功实施第一次近月制动，完成“太空刹车减速”被月球捕获。顺利进入一个近月点为P的环月大椭圆轨道Ⅰ，经过一段时间后，嫦娥五号探测器再次制动，最终进入圆轨道Ⅱ环绕月球运动，如图所示。则（　　）
A．探测器在轨道Ⅰ上运行的周期大于在轨道Ⅱ上运行的周期
B．探测器在轨道Ⅰ上运行时的机械能等于在轨道Ⅱ上运行时的机械能
C．探测器沿轨道Ⅰ经过P点的速度小于沿轨道Ⅱ经过P点的速度
D．探测器沿轨道Ⅰ经过P点的加速度小于沿轨道Ⅱ经过P点的加速度
6．（3分）“空气击穿电压”是指空气失去绝缘性能变为导体的临界电压。已知高铁上方高压电网的电压峰值为27.5kV。阴雨天雨伞伞尖周围的电场强度达到5×105V/m时，空气就有可能被击穿。乘客阴雨天打伞站在站台上，试估算伞尖靠近高压电网距离约为多少时空气会被击穿？（　　）
A．5.5cm B．55cm C．1.1m D．1.82m
7．（3分）如图甲所示，线圈ab中通有如图乙所示的电流，电流从a到b为正方向，那么在0～t0这段时间内，用丝线悬挂的铝环M中产生感应电流，则（　　）
A．从左向右看感应电流先逆时针后顺时针
B．感应电流的大小先减小后增加
C．铝环受到的安培力先向左后向右
D．铝环始终有收缩趋势
8．（3分）如图所示，竖直平面内有一圆环，圆心为O，半径为R，PQ为水平直径，MN为倾斜直径，PQ与MN间的夹角为θ，一条不可伸长的轻绳长为L，两端分别固定在圆环的M、N两点，轻质滑轮连接一个质量为m的重物，放置在轻绳上，不计滑轮与轻绳间的摩擦。现将圆环从图示位置绕圆心O顺时针缓慢转过2θ角，下列说法正确的是（　　）
A．图示位置时，轻绳的张力大小为
B．直径MN水平时，轻绳的张力大小为
C．轻绳与竖直方向间的夹角逐渐减小
D．圆环从图示位置顺时针缓慢转过 2θ的过程中，轻绳的张力先增大再减小
二．多选题（共4小题，满分16分，每小题4分）
9．（4分）水平光滑直轨道ab与半径为R的竖直半圆形光滑轨道bc相切，一小球以初速度v0沿直轨道向右运动，如图所示，小球进入圆形轨道后刚好能通过c点，然后小球做平抛运动落在直轨道上的d点，则（　　）
A．小球到达c点的速度为
B．小球在c点将向下做自由落体运动
C．小球在直轨道上的落点d与b点距离为2R
D．小球从c点落到d点需要时间为2
10．（4分）如图所示，电源的电动势E＝12V，内阻r＝2Ω，R1＝1Ω，R2＝3Ω，R3＝10Ω，R4＝4Ω，R5为电阻箱，调节范围为0～10Ω，电容器C＝10μF，电容器的下极板接地，两极板正中间有一点P（未标出），初始时刻开关S断开，R5＝0，则下列说法正确的是（　　）
A．若将电容器的下极板稍向下移动，则P点的电势增大
B．闭合开关S后，流过R3的电荷量Q＝1.5×10﹣5C
C．将电阻箱调到9Ω后再闭合开关S，稳定后电容器上的电量为0
D．闭合开关S后，将电阻箱从0开始逐渐调到最大值，电源的输出功率先增大后减小
11．（4分）一辆小汽车在水平路面上由静止启动，在前5s内做匀加速直线运动，5s末达到额定功率，之后保持以额定功率运动，其v﹣t图像如图所示。已知汽车的质量为m＝1×103kg，汽车受到地面的阻力为车重的0.1倍，g取10m/s2，则以下说法正确的是（　　）
A．汽车在前5s内的牵引力为5×102N
B．汽车速度为25m/s时的加速度为5m/s2
C．汽车的额定功率为100kW
D．汽车的最大速度为100m/s
12．（4分）如图所示，水平地面上矩形区域CDEF上方存在竖直向下的匀强磁场，将一水平放置的金属棒ab从矩形区域CD边的正上方以某一速度水平抛出，不计空气阻力，金属棒在运动过程中始终保持水平，最后落在地面EF边上。下列说法正确的是（　　）
A．如果初速度减小，运动时间随之减小
B．金属棒运动过程中，a、b两点间电势差保持不变
C．单位时间内，金属棒的动量增量增大
D．金属棒ab扫过的曲面中的磁通量大小与其抛出的高度相关
三．实验题（共6小题，满分60分）
13．（5分）某实验小组要测量一栋楼的高度H及当地的重力加速度g。如图1所示，让小钢球从楼顶静止释放，小钢球下落过程中通过正下方的光电门，计时装置测出小钢球通过光电门的时间为t，光电门距地面的高度为h（h可以调节），小钢球的直径为d，忽略空气阻力。试求：
（1）测量d时，某次螺旋测微器的示数如图2所示，其读数为d＝　 　mm。
（2）小钢球通过光电门的瞬时速度可以表示为v＝　 　。（用题目中出现的物理量表示）
（3）调节h的大小，可以得到不同的t，当作h﹣　 　图象时，图象为直线，已知该图象的斜率为k，截距为b，则该楼的高度H＝　 　，当地的重力加速度g＝　 　（用k、b、d表示）。
14．（9分）在“测定电池的电动势和内阻”的实验中，给定以下的器材来完成实验。
待测干电池E一节
电压表V（量程0～3～15V，内阻约为10kΩ）
电流表A（量程0～0.6～3A，内阻约为1Ω）
滑动变阻器R1（0～10Ω）
滑动变阻器R2（0～200Ω）
导线、开关S
（1）为方便实验调节且能较准确地进行测量，滑动变阻器应选用　 　（选填“R1”或“R2”）。
（2）在相应的方框中画出图1的电路图。
（3）该同学根据实验数据得到图2中的图线a，根据图线a求得电源电动势E＝　 　V（结果保留三位有效数字），内电阻r＝　 　Ω（结果保留两位有效数字）。
（4）图丙中b图线是标有“1.5V、1.6W”的小灯泡的伏安特性曲线，该同学将该小灯泡与本实验中的电池连成一闭合电路，小灯泡实际消耗的电功率是　 　W（保留2位有效数字）。
15．（8分）如图所示，一质量为m1＝1kg的小车上表面AB段不光滑，BC段为一个半径R＝0.2m的四分之一光滑圆弧与AB相切。小车在光滑水平地面上以大小为v1的初速度向左匀速运动，在小车运动前方有一固定挡板，为使小车不能碰到挡板，让一质量为m2＝2kg的小球以某一速度从小车的左端冲上小车，最后小球刚好运动到小车最高点C时速度为零。已知小车AB段的长度为l＝2m，小球与小车间的动摩擦因数为0.2，重力加速度g＝10m/s2。求：
（1）开始时小车速度v1的大小，小球冲上小车时的速度v2的大小；
（2）小球从C点滑下后，最后将停在何处。
16．（9分）如图甲所示，固定在水平面上电阻不计的光滑金属导轨，间距d＝3m，导轨右端连接一阻值为R＝3Ω的小灯泡L。在CDEF矩形区域内有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化如图乙所示，CF长为2m。在t＝0时刻，电阻不计的金属棒ab在水平恒力F作用下，由静止开始沿导轨向右运动。金属棒从图中位置运动到EF位置的整个过程中，通过小灯泡的电流强度始终没有发生变化。求：
（1）通过小灯泡的电流强度；
（2）恒力F的大小；
（3）金属棒进入磁场前做匀加速直线运动的加速度大小。
17．（13分）如图所示，一质量为M＝3kg、长为L＝2m的长木板B静止于水平地面上，一质量为m＝2kg、可视为质点的物块A放在长木板B的最右端，物块A与木板B之间的动摩擦因数为μ1＝0.5，B与地面之间的动摩擦因数为μ2＝0.4。现给木板B施加一水平向右的F＝54N的拉力作用，经过1s后撤去拉力F。取g＝10m/s2，求：
（1）在F作用时间内，物块A和木板B的加速度大小；
（2）在撤去F时，物块A相对木板B滑动的距离；
（3）物块A运动的总距离。
18．（16分）现代科学仪器常利用电场加速，磁场偏转控制带电粒子的运动，如图所示，真空中存在着多层紧密相邻的匀强电场和匀强磁场，电场、磁场宽度均为d，电场强度为E，方向水平向右；垂直纸面向里磁场的磁感应强度为B，电场磁场的边界互相平行且与电场方向垂直。一个质量为m、电荷量为q的带正电粒子在第1层电场左侧边界某处由静止释放，粒子始终在电场、磁场中运动，不计粒子重力及运动时的电磁辐射。
（1）求粒子在第2层磁场中运动时速度v2的大小与轨迹半径r2；
（2）粒子从第n层磁场右侧边界穿出时，速度的方向与水平方向的夹角为θn，试求sinθn；
2021-2022学年山东省枣庄市高三（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）一物体静止在某水平地面上，0时刻起受到水平拉力F作用，其速度随时间变化关系如图所示，已知物体在匀速运动时受水平拉力大小为6N，第8s末撤去拉力，则（　　）
A．物体在加速度阶段的加速度大小为1m/s2
B．物体的质量为2kg
C．第2s末到第10s末的平均速度大小为3m/s
D．第2s末到第6s末物体所受拉力逐渐增大
【解答】解：A.物体在加速度阶段的加速度大小为
m/s2＝1.5m/s2
故A错误；
B.减速阶段的加速度大小
m/s2＝3m/s2
根据牛顿第二定律可知：
a2＝μg
解得μ＝0.3
匀速时
F＝μmg
代入数据可得物体的质量为
m＝2kg
故B正确；
C.第2s末到第10s末的位移为图像与坐标轴围成的面积
x＝×（2+8）×6m＝30m
平均速度大小为
v＝＝m/s＝3.75m/s
故C错误；
D.第2s末到第6s末物体做匀加速运动，所受拉力不变，故D错误。
故选：B。
2．（3分）如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比为5：1，R1＝40Ω，R2＝80Ω，L为电感线圈，通过电阻R1的正弦交流电如图乙所示，灯泡L1正常发光，则（　　）
A．原线圈输入电压为200V
B．原线圈电压频率为250Hz
C．电阻R2的电功率为10W
D．若增大U的频率，则灯泡L1将变亮
【解答】解：A、由图乙可知，通过R1的电流的有效值为，所以副线圈两端的输出电压为，则原线圈的输入电压为，故A错误；
B、由图乙可知交电电流的周期T＝0.02s，所以频率为，变压器只改变电压，不改变电流的频率，故B正确；
C、电阻R2消耗的电功率为，故C正确；
D、若增大U的频率，副线圈输出电压不变，但电感线圈的感抗增大，通过灯泡的电流减小，所以灯泡变暗，故D错误。
故选：C。
3．（3分）抗日战争时期，我军缴获不少敌军武器武装自己，其中某轻机枪子弹弹头质量约8g，出膛速度大小约750m/s。某战士在使用该机枪连续射击1分钟的过程中，机枪所受子弹的平均反冲力大小约12N，则机枪在这1分钟内射出子弹的数量约为（　　）
A．40 B．80 C．120 D．160
【解答】解：对子弹根据动量定理得：Ft＝nmv﹣0
代入数据解得
n≈120
故ABD错误，C正确
故选：C。
4．（3分）如图所示，质量为m的滑环套在足够长的光滑水平杆上，质量为M＝3m的小球（可视为质点）用长为L的轻质细绳与滑环连接。滑环固定时，给小球一个水平冲量I，小球摆起的最大高度为h1（h1＜L）；滑环不固定时，仍给小球以同样的水平冲量I，小球摆起的最大高度为h2。则h1：h2（　　）
A．6：1 B．4：1 C．2：1 D．4：3
【解答】解：设物块获得的初速度为v0。根据动量定理得：I＝mv0﹣0＝mv0
可知，两次小球获得的初速度相同。
滑环固定时，对小球上摆的过程，取初位置为零势能参考点，根据机械能守恒定律有：Mv02＝Mgh1
可得h1＝；
滑环不固定时，物块的初速度仍为v0，取水平向右为正方向，根据系统水平方向动量守恒和系统的机械能守恒得
Mv0＝（M+m）v
Mv02＝（M+m）v2+Mgh2
结合M＝3m
联立解得小球摆起的最大高度：h2＝，则h1：h2＝4：1，故ACD错误，B正确。
故选：B。
5．（3分）2020年11月28日晚间，嫦娥五号探测器经过四天多的奔月飞行，成功实施第一次近月制动，完成“太空刹车减速”被月球捕获。顺利进入一个近月点为P的环月大椭圆轨道Ⅰ，经过一段时间后，嫦娥五号探测器再次制动，最终进入圆轨道Ⅱ环绕月球运动，如图所示。则（　　）
A．探测器在轨道Ⅰ上运行的周期大于在轨道Ⅱ上运行的周期
B．探测器在轨道Ⅰ上运行时的机械能等于在轨道Ⅱ上运行时的机械能
C．探测器沿轨道Ⅰ经过P点的速度小于沿轨道Ⅱ经过P点的速度
D．探测器沿轨道Ⅰ经过P点的加速度小于沿轨道Ⅱ经过P点的加速度
【解答】解：A、根据开普勒第三定律可得＝k，根据题意可知环月椭圆轨道Ⅰ的半长轴大于最终环月圆轨道Ⅱ的半径，所以嫦娥五号探测器在环月椭圆轨道Ⅰ的运动周期大于在最终环月圆轨道Ⅱ的运动周期，故A正确；
B、嫦娥五号探测器在环月椭圆轨道上P点制动减速进入最终环月圆轨道，机械能减少，即嫦娥五号探测器在环月椭圆轨道Ⅰ的机械能大于在最终环月圆轨道Ⅱ的机械能，故B错误；
C、探测器沿轨道Ⅰ经过P点的需要减速做近心运动才能够进入Ⅱ轨道，所以探测器沿轨道Ⅰ经过P点的速度大于沿轨道Ⅱ经过P点的速度，故C错误；
D、根据万有引力结合牛顿第二定律可得：，解得：a＝，所以探测器沿轨道Ⅰ经过P点的加速度等于沿轨道Ⅱ经过P点的加速度，故D错误。
故选：A。
6．（3分）“空气击穿电压”是指空气失去绝缘性能变为导体的临界电压。已知高铁上方高压电网的电压峰值为27.5kV。阴雨天雨伞伞尖周围的电场强度达到5×105V/m时，空气就有可能被击穿。乘客阴雨天打伞站在站台上，试估算伞尖靠近高压电网距离约为多少时空气会被击穿？（　　）
A．5.5cm B．55cm C．1.1m D．1.82m
【解答】解：将雨伞伞尖周围的电场看成匀强电场，已知U＝27.5kV＝2.75×104V，E＝5×105V/m
由U＝Ed得：d＝＝m＝0.055m＝5.5cm，所以伞尖靠近高压电网距离约为5.5cm时空气会被击穿，故A正确，BCD错误。
故选：A。
7．（3分）如图甲所示，线圈ab中通有如图乙所示的电流，电流从a到b为正方向，那么在0～t0这段时间内，用丝线悬挂的铝环M中产生感应电流，则（　　）
A．从左向右看感应电流先逆时针后顺时针
B．感应电流的大小先减小后增加
C．铝环受到的安培力先向左后向右
D．铝环始终有收缩趋势
【解答】解：A、根据题意可知，由于电流从a到b为正方向，当电流是从a流向b，由右手螺旋定则可知，螺线管的磁场的方向水平向右，则穿过铝环的磁场水平向右，由于电流的减小，所以磁通量变小，根据楞次定律可得，铝环上的感应电流顺时针（从左向右看）；
当电流是从b流向a，由右手螺旋定则可知，穿过铝环的磁场水平向左，当电流增大，则磁通量变大，根据楞次定律可得，所以感应电流顺时针（从左向右看），故电流方向不变，故A错误；
B、由图乙可知，ab内的电流的变化率不变，则产生的磁场的变化率不变，根据法拉第电磁感应定律可知，产生的电动势的大小不变，所以感应电流的大小也不变，故B错误；
C、当线圈ab中的电流减小时，铝环中的感应电流的方向与ab内电流的方向相同，根据同向电流相互吸引可知，铝环受到的安培力的方向向左；当线圈ab中的电流反向增大时，铝环中的感应电流的方向与ab内电流的方向相反，根据反向电流相互排斥可知，铝环受到的安培力的方向向右，故C正确；
D、穿过铝环的磁场存在相反的两个方向，如果用“×”和“ ”来描述的话，铝环内既有“×”场又有“ ”场，当螺线管的电流正向减小时，从左向右看，铝环中，靠近圆心是全部的“×”场，靠近圆周的地方是部分的“ ”场，净磁通是“×”场而在减小，那么铝环会收缩使“ ”场减少等效增加了“×”场，反之，当螺线管的电流反向增大时，从左向右看，铝环中间是全部的“ ”场，靠近圆周处是部分的“×”场，净磁通是“ ”场而在增大，那么铝环会扩展使“×”场增多等效减少了“ ”场，所以先有收缩的趋势后有扩张的趋势，故D错误。
故选：C。
8．（3分）如图所示，竖直平面内有一圆环，圆心为O，半径为R，PQ为水平直径，MN为倾斜直径，PQ与MN间的夹角为θ，一条不可伸长的轻绳长为L，两端分别固定在圆环的M、N两点，轻质滑轮连接一个质量为m的重物，放置在轻绳上，不计滑轮与轻绳间的摩擦。现将圆环从图示位置绕圆心O顺时针缓慢转过2θ角，下列说法正确的是（　　）
A．图示位置时，轻绳的张力大小为
B．直径MN水平时，轻绳的张力大小为
C．轻绳与竖直方向间的夹角逐渐减小
D．圆环从图示位置顺时针缓慢转过 2θ的过程中，轻绳的张力先增大再减小
【解答】解：AB、同一绳子拉力相等，所以与竖直方向的夹角相等，设两段绳子与竖直方向的夹角为α，如图所示；
根据几何关系可得：2Rcosθ＝MQ，而MQ＝MPsinα+PNsinα＝Lsinα，可得：sinα＝，
根据平衡条件得：2Fcosα＝mg，解得：F＝，直径MN水平时，θ＝0°，F＝，故AB错误；
CD、M、N连线与水平直径的夹角θ（θ≤90°）越大，M、N之间的水平距离越小，轻绳与竖直方向的夹角α越小，根据mg＝2Fcosα，知轻绳的张力F越小，当转过θ时绳子拉力最小；后来又逐渐增大，故圆环从图示位置顺时针缓慢转过2θ的过程，轻绳的张力先增大再减小，故D正确，C错误；
故选：D。
二．多选题（共4小题，满分16分，每小题4分）
9．（4分）水平光滑直轨道ab与半径为R的竖直半圆形光滑轨道bc相切，一小球以初速度v0沿直轨道向右运动，如图所示，小球进入圆形轨道后刚好能通过c点，然后小球做平抛运动落在直轨道上的d点，则（　　）
A．小球到达c点的速度为
B．小球在c点将向下做自由落体运动
C．小球在直轨道上的落点d与b点距离为2R
D．小球从c点落到d点需要时间为2
【解答】解；A、小球恰好通过最高点c，根据重力提供向心力，有：mg＝m，解得：vc＝，故A正确；
BCD、小球离开C点后做平抛运动，有：
x＝vct
2R＝gt2
解得：小球从c点落到d点需要时间为：t＝2，小球在直轨道上的落点d与b点距离为 x＝2R．故B错误，CD正确；
故选：ACD。
10．（4分）如图所示，电源的电动势E＝12V，内阻r＝2Ω，R1＝1Ω，R2＝3Ω，R3＝10Ω，R4＝4Ω，R5为电阻箱，调节范围为0～10Ω，电容器C＝10μF，电容器的下极板接地，两极板正中间有一点P（未标出），初始时刻开关S断开，R5＝0，则下列说法正确的是（　　）
A．若将电容器的下极板稍向下移动，则P点的电势增大
B．闭合开关S后，流过R3的电荷量Q＝1.5×10﹣5C
C．将电阻箱调到9Ω后再闭合开关S，稳定后电容器上的电量为0
D．闭合开关S后，将电阻箱从0开始逐渐调到最大值，电源的输出功率先增大后减小
【解答】解：当开关S断开时，R3、R4和R5断路，R1、R2串联，电容器的电压等于R2所分的电压；当开关S闭合时，R3断路，R1、R2串联，R4、R5串联后再并联，电容器的电压等于R1和R4所分的电压差。
A、开关S断开时，将电容器的下极板稍向下移动，电容器的电压U不变，电容器的下极板接地，其电势为零。设电容器间距离为d，P点与上极板的距离为x，则P点的电势为φ＝U﹣x，可知将电容器的下极板稍向下移动，d增大，x、U不变，故P点电势增大，故A正确；
B、开关S断开时，电容器的电压U1＝E＝×12V＝6V，此时电容器的电荷量为Q1＝CU1＝10×10﹣6×6C＝6×10﹣5C，上极板为正，下极板为负；
开关S闭合时，由于R5＝0，此时电容器电压依然为R2电压，外电路总电阻为R＝＝Ω＝2Ω，路端电压为U＝R＝×2V＝6V
电容器板间电压U2＝U＝×6V＝4.5V，此时电容器电荷量为Q2＝CU2＝10×10﹣6×4.5C＝4.5×10﹣5C，上极板为正，下极板为负，故流过R3的电荷量Q＝Q1﹣Q2＝6×10﹣5C﹣4.5×10﹣5C＝1.5×10﹣5C，故B正确；
C、将电阻箱调到9Ω后再闭合开关S时，由于，故电容器两端的电压不为零，故电容器所带的电荷量不为零，故C错误；
D、闭合开关S时，外电阻R＝r，此时电源的输出功率最大，在电阻箱从0开始逐渐调到最大值过程，外阻R一直增大，故电源的输出功率一直减小，故D错误。
故选：AB。
11．（4分）一辆小汽车在水平路面上由静止启动，在前5s内做匀加速直线运动，5s末达到额定功率，之后保持以额定功率运动，其v﹣t图像如图所示。已知汽车的质量为m＝1×103kg，汽车受到地面的阻力为车重的0.1倍，g取10m/s2，则以下说法正确的是（　　）
A．汽车在前5s内的牵引力为5×102N
B．汽车速度为25m/s时的加速度为5m/s2
C．汽车的额定功率为100kW
D．汽车的最大速度为100m/s
【解答】解：A、汽车在前5s内做匀加速运动，加速度
由牛顿第二定律得F﹣F阻＝ma
解得F＝5×103N，故A错误；
BCD、汽车在5s末功率达到额定功率P＝Fv＝5×103×20W＝100kW
当汽车速度最大时，牵引力与阻力大小相等，即
F＝F阻
最大速度
汽车速度为25m/s时，则有
解得a′＝3m/s2，故B错误，CD正确；
故选：CD。
12．（4分）如图所示，水平地面上矩形区域CDEF上方存在竖直向下的匀强磁场，将一水平放置的金属棒ab从矩形区域CD边的正上方以某一速度水平抛出，不计空气阻力，金属棒在运动过程中始终保持水平，最后落在地面EF边上。下列说法正确的是（　　）
A．如果初速度减小，运动时间随之减小
B．金属棒运动过程中，a、b两点间电势差保持不变
C．单位时间内，金属棒的动量增量增大
D．金属棒ab扫过的曲面中的磁通量大小与其抛出的高度相关
【解答】解：A、金属棒ab做平抛运动，根据h＝得t＝，知平抛运动的时间与初速度无关，所以，如果初速度减小，运动时间不变，故A错误；
B、金属棒ab做平抛运动，其水平方向的分运动是匀速直线运动，水平分速度v0保持不变。金属棒ab有效切割速度即为水平方向的分速度，由E＝BLv0可知感应电动势大小保持不变，a、b两点间电势差等于金属棒ab产生的感应电动势，则a、b两点间电势差保持不变，故B正确；
C、金属棒在运动过程中只受重力，由动量定理得△p＝mgt，得＝mg，故单位时间内，金属棒的动量增量等于金属棒的重力，保持不变，故C错误；
D、由于磁场方向竖直向下，金属棒ab扫过的曲面中的磁通量大小Φ＝B△S＝BLv0t＝BLv0，所以磁通量大小与其抛出的高度相关，故D正确。
故选：BD。
三．实验题（共6小题，满分60分）
13．（5分）某实验小组要测量一栋楼的高度H及当地的重力加速度g。如图1所示，让小钢球从楼顶静止释放，小钢球下落过程中通过正下方的光电门，计时装置测出小钢球通过光电门的时间为t，光电门距地面的高度为h（h可以调节），小钢球的直径为d，忽略空气阻力。试求：
（1）测量d时，某次螺旋测微器的示数如图2所示，其读数为d＝　1.200　mm。
（2）小钢球通过光电门的瞬时速度可以表示为v＝　　。（用题目中出现的物理量表示）
（3）调节h的大小，可以得到不同的t，当作h﹣　　图象时，图象为直线，已知该图象的斜率为k，截距为b，则该楼的高度H＝　b　，当地的重力加速度g＝　﹣　（用k、b、d表示）。
【解答】解：（1）螺旋测微器的精确度为0.01mm，由图示可知，其示数为：d＝1.0mm+20.0×0.01mm＝1.200mm（1.199mm～1.21mm均正确）；
（2）极短时间内的平均速度可以近似表示瞬时速度，则有小钢球通过光电门的瞬时速度为：v＝；
（3）根据自由落体运动的速度﹣位移公式，则有：，
化简得：h＝﹣+H，
因此当调节h的大小，可以得到不同的t，当作h﹣图象时，且图象为直线，
该图象的斜率为k，截距为b，则该楼的高度H＝b，
而k＝﹣，则当地的重力加速度为：g＝﹣；
故答案为：（1）1.200；（2）；（3）；b；﹣。
14．（9分）在“测定电池的电动势和内阻”的实验中，给定以下的器材来完成实验。
待测干电池E一节
电压表V（量程0～3～15V，内阻约为10kΩ）
电流表A（量程0～0.6～3A，内阻约为1Ω）
滑动变阻器R1（0～10Ω）
滑动变阻器R2（0～200Ω）
导线、开关S
（1）为方便实验调节且能较准确地进行测量，滑动变阻器应选用　R1　（选填“R1”或“R2”）。
（2）在相应的方框中画出图1的电路图。
（3）该同学根据实验数据得到图2中的图线a，根据图线a求得电源电动势E＝　1.45　V（结果保留三位有效数字），内电阻r＝　0.50　Ω（结果保留两位有效数字）。
（4）图丙中b图线是标有“1.5V、1.6W”的小灯泡的伏安特性曲线，该同学将该小灯泡与本实验中的电池连成一闭合电路，小灯泡实际消耗的电功率是　0.69　W（保留2位有效数字）。
【解答】解：（1）因电源的内阻一般较小，为保证调节滑动变阻器时，电流表示数变化明显，所以滑动变阻器应选R1；
（2）根据实物图可知，采用伏安法测量电源的电动势和内电阻，电流表采用相对电源的外接法，原理图如图所示；
（3）根据U＝E﹣Ir可知，a图线与纵轴的截距表示电动势的大小，即E＝1.45V，斜率表示电源的内阻，即r＝＝Ω＝0.50Ω；
（4）a、b两图线交点纵横坐标的乘积就表示小灯泡实际消耗的电功率，由图可知，电压U＝1.15V，I＝0.6A，电功率P＝UI＝1.15×0.6 W＝0.69 W.
故答案为：（1）R1；（2）如图所示；（3）1.45；0.50；（4）0.69。
15．（8分）如图所示，一质量为m1＝1kg的小车上表面AB段不光滑，BC段为一个半径R＝0.2m的四分之一光滑圆弧与AB相切。小车在光滑水平地面上以大小为v1的初速度向左匀速运动，在小车运动前方有一固定挡板，为使小车不能碰到挡板，让一质量为m2＝2kg的小球以某一速度从小车的左端冲上小车，最后小球刚好运动到小车最高点C时速度为零。已知小车AB段的长度为l＝2m，小球与小车间的动摩擦因数为0.2，重力加速度g＝10m/s2。求：
（1）开始时小车速度v1的大小，小球冲上小车时的速度v2的大小；
（2）小球从C点滑下后，最后将停在何处。
【解答】解：（1）从小球冲上小车到运动到C点的过程，由于水平地面光滑，水平方向不受外力作用，系统在水平方向上动量守恒，取向右为正方向，由动量守恒定律得
0＝m2v2﹣m1v1
由能量守恒定律得
m2v22+m1v12＝μm2gl+m2gR
联立解得 v1＝4m/s，v2＝2m/s
（2）如果小球从C点滑下时没有离开小车，根据功能关系有
μm2gx＝m2gR
可得 x＝1m＜l＝2m，假设成立
再由动量守恒定律知：系统的总动量为零，当小球相对小车静止时，小车也停止运动，故小球最后将停在AB中点处，与A、B两点各相距1m。
答：（1）开始时小车速度v1的大小是4m/s，小球冲上小车时的速度v2的大小为2m/s；
（2）小球从C点滑下后，最后将停在AB中点处，与A、B两点各相距1m。
16．（9分）如图甲所示，固定在水平面上电阻不计的光滑金属导轨，间距d＝3m，导轨右端连接一阻值为R＝3Ω的小灯泡L。在CDEF矩形区域内有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化如图乙所示，CF长为2m。在t＝0时刻，电阻不计的金属棒ab在水平恒力F作用下，由静止开始沿导轨向右运动。金属棒从图中位置运动到EF位置的整个过程中，通过小灯泡的电流强度始终没有发生变化。求：
（1）通过小灯泡的电流强度；
（2）恒力F的大小；
（3）金属棒进入磁场前做匀加速直线运动的加速度大小。
【解答】解：（1）金属棒未进入磁场，由法拉第电磁感应定律可知，回路中感应电动势：
E1＝×3×2V＝3V
灯泡中的电流强度：
IL＝A＝1A
（2）因灯泡亮度不变，故在t＝4s末金属棒刚好进入磁场，且做匀速运动，
此时金属棒中的电流强度：I＝IL＝1A
由图乙所示图象可知，t＝4s后磁感应强度B＝2T，
金属棒受到的安培：F安培＝BId＝2×1×3N＝6N
金属棒做匀速直线运动，由平衡条件可知，恒力大小：F＝F安培＝6N
（3）因灯泡亮度不变，整个过程回路的感应电动势不变，
金属棒切割磁感线产生的感应电动势：E2＝E1＝3V
感应电动势：E2＝Bdv
金属棒进入磁场前做初速度为零的匀加速直线运动，
由图乙所示图象可知，金属棒匀加速直线运动的时间t＝4s
金属棒进入磁场时的速度：v＝at
代入数据解得，金属棒未进入磁场的加速度：a＝0.125m/s2
答：（1）通过小灯泡的电流强度是1A；
（2）恒力F的大小是6N；
（3）金属棒进入磁场前做匀加速直线运动的加速度大小是0.125m/s2。
17．（13分）如图所示，一质量为M＝3kg、长为L＝2m的长木板B静止于水平地面上，一质量为m＝2kg、可视为质点的物块A放在长木板B的最右端，物块A与木板B之间的动摩擦因数为μ1＝0.5，B与地面之间的动摩擦因数为μ2＝0.4。现给木板B施加一水平向右的F＝54N的拉力作用，经过1s后撤去拉力F。取g＝10m/s2，求：
（1）在F作用时间内，物块A和木板B的加速度大小；
（2）在撤去F时，物块A相对木板B滑动的距离；
（3）物块A运动的总距离。
【解答】解：（1）AB刚好不发生相对滑动时，对物块A分析，根据牛顿第二定律可得：
μ1mg＝ma1，解得，
对木板和物块A组成的整体，根据牛顿第二定律可得：
F′＝（M+m）（a+μ2g）＝（3+2）×（5+0.4×10）N＝45N＜54N，
故两者发生相对滑动，对木板，根据牛顿第二定律可得：
F﹣μ1mg﹣μ2（M+m）g＝Ma2，解得：
（2）物块A在1s内通过的位移为
木板B通过的位移为。
发生的相对位移为△x＝x2﹣x1＝4m﹣2.5m＝1.5m
（3）撤去外力时，物块A的速度v1＝a1t＝5×1m/s＝5m/s，
木板B的速度为v2＝a2t＝8×1m＝8m/s
撤去外力后，木板B的加速度＝＝﹣10m/s2
设经过t1时间两者达到共速，则v＝v1+a1t1＝v2+a′t1，解得t1＝0.2s，v＝6m/s
在t1时间内物块A前进的位移为
达到共同速度后，假设两者不发生相对运动，
此时加速度为a，
小于物块A发生相对滑动时的加速度，故假设成立，
此后物块A前进的位移为
故物块A前进的总位移为：x＝x1+x′1+x″1＝2.5m+1.1m+4.5m＝8.1m
答：（1）在F作用时间内，物块A和木板B的加速度大小分别为5m/s2和8m/s2；
（2）在撤去F时，物块A相对木板B滑动的距离为1.5m；
（3）物块A运动的总距离为8.1m。
18．（16分）现代科学仪器常利用电场加速，磁场偏转控制带电粒子的运动，如图所示，真空中存在着多层紧密相邻的匀强电场和匀强磁场，电场、磁场宽度均为d，电场强度为E，方向水平向右；垂直纸面向里磁场的磁感应强度为B，电场磁场的边界互相平行且与电场方向垂直。一个质量为m、电荷量为q的带正电粒子在第1层电场左侧边界某处由静止释放，粒子始终在电场、磁场中运动，不计粒子重力及运动时的电磁辐射。
（1）求粒子在第2层磁场中运动时速度v2的大小与轨迹半径r2；
（2）粒子从第n层磁场右侧边界穿出时，速度的方向与水平方向的夹角为θn，试求sinθn；
【解答】解：（1）粒子在进入第2层磁场时，经两次电场加速，中间穿过磁场时洛伦兹力不做功，由动能定理有2qEd＝
解得v2＝2，
粒子在第2层磁场中受到的洛伦兹力充当向心力，有，
联立解得r2＝。
（2）设粒子在第n层磁场中运动的速度为vn，轨迹半径为rn（下标表示粒子所在层数），
则有，
，
粒子进入到第n层磁场时，速度的方向与水平方向的夹角为αn，从第n层磁场右侧边界穿出时速度方向与水平方向的夹角为θn，
粒子在电场中运动时，垂直于电场线方向的速度分量不变，有：vn﹣1sinθn﹣1＝vnsinαn
由图根据几何关系可以得到rnsinθn﹣rnsinαn＝d，
联立解得rnsinθn﹣rn﹣1sinθn﹣1＝d
由此可看出r1sinθ1，r2sinθ2，r3sinθ3…rnsinθn为一等差数列，公差为d，可得：rnsinθn＝r1sinθ1+（n﹣1）d
当n＝1时，由右图可看出：r1sinθ1＝d，
联立可解得sinθn＝B。
答：（1）粒子在第2层磁场中运动时速度v2的大小为2，轨迹半径为；
（2）粒子从第n层磁场右侧边界穿出时，速度的方向与水平方向的夹角为θn，sinθn的值为B。