山东省临沂市临沭县三校2022届高三上学期物理期末试卷
一、单选题
1．（2022高三上·临沭期末）下列说法正确的是（ ）
A．原子从低能级向高能级跃迁时，只有吸收光子才能实现
B．自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能
C．放射性β射线其实质是高速中子流，可用于医学的放射治疗
D．核电站可通过控制中子数目来控制核反应剧烈程度
【答案】D
【知识点】玻尔理论与氢原子的能级跃迁
【解析】【解答】A．原子从低能级向高能级跃迁时，可能吸收光子，也可能是吸收实物粒子如自由电子使原子获得能量，不吸收光子也能实现，A不符合题意；
B．根据质能方程可知，自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量等于该原子核的结合能，B不符合题意；
C．放射性β射线其实质是高速电子流；放射性γ射线可用于医学的放射治疗，C不符合题意；
D．核电站可通过控制慢中子的数目来控制核反应剧烈程度，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】原子从低能级到高能级会吸收光子或者吸收实物粒子；自由核子组成原子核时，其质量亏损对应的能量等于该原子核的结合能；放射性射线属于高速电子流。
2．（2018高二上·南宁月考）a、b两个带电小球的质量均为m，所带电荷量分别为＋q和－q，两球间用绝缘细线连接，a球又用长度相同的绝缘细线悬挂在天花板上，在两球所在的空间有方向斜向下的匀强电场，电场强度为E，平衡时细线都被拉紧，则平衡时可能位置是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】A
【知识点】共点力平衡条件的应用
【解析】【解答】首先取整体为研究对象，整体受到重力、电场力和上面绳子的拉力，由于两个电场力的矢量和为： ，所以上边的绳子对小球的拉力与总重力平衡，位于竖直方向，所以上边的绳子应保持在绳子竖直位置，再对负电荷研究可知，负电荷受到的电场力水平向右，所以下面的绳子向右偏转，A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A
【分析】利用整体法分析可以判断连接a球绳子方向竖直，利用b球的平衡可以判断b球的位置。
3．（2022高三上·临沭期末）地球赤道上的一个物体A，近地卫星B（周期约200min），地球的同步卫星C，它们运行的轨道示意图如图所示，它们都绕地心做匀速圆周运动。下列有关说法中正确的是（ ）
A．它们运动的线速度大小关系是
B．它们运动的向心加速度大小关系是
C．已知B运动的周期TB及地球半径rB，可计算出地球质量
D．已知A运动的周期TA=24h，可计算出地球的密度
【答案】B
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【解答】A．同步卫星C的轨道半径大于近地卫星B的轨道半径，由可知，vB>vC；由v=ωr知vC>vA，所以有vB>vC>vA，A不符合题意；
B．同步卫星C的轨道半径大于近地卫星B的轨道半径，根据可得，知aB>aC。物体A与同步卫星C的角速度相等，C的轨道半径大于A的轨道半径，根据a=rω2知aC>aA，所以有aA < aC< aB，B符合题意；
C．已知B运动的周期TB及B的轨道半径，才可计算出地球质量，C不符合题意；
D．因为A不是卫星，它的周期与贴近地球表面做匀速圆周运动的周期不同，根据A的周期无法求出地球的密度，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】利用引力提供向心力可以比较线速度、加速度的大小；利用引力提供向心力可以判别不能求出地球质量；由于A不属于引力提供向心力不能利用牛顿第二定律求出地球的密度。
4．（2022高三上·临沭期末）如图所示，水平圆形线圈共有n匝用三条细线悬挂的，线圈由粗细均匀、单位长度的质量为5g的导线绕制而成，三条细线呈对称分布，稳定时线圈平面水平，在线圈正下方放有一个圆柱形条形磁铁，磁铁中轴线OO'垂直于线圈平面且通过其圆心O，测得线圈的导线所在处磁感应强度大小为0.25T，方向与竖直线成30°角，要使三条细线上的张力为零，线圈中通过的电流至少为（ ）
A．0.4A B．0.3A C．0.2A D．0.1A
【答案】A
【知识点】共点力平衡条件的应用；安培力
【解析】【解答】A.设圆环的半径为r，则圆环的质量为，磁场的水平分量为Bsin30°，环受到的安培力为，当环受到向上的安培力等于环的重力，则有，解得，A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】利用磁场水平方向的分量结合安培力的表达式可以求出环受到的安培力大小，结合平衡方程可以求出电流的大小。
5．（2022高三上·临沭期末）将一个小球以某一初速度竖直上抛，空气阻力与速度大小成正比，且始终小于小球的重力。从抛出到落回抛出点的全过程中，下列判断正确的是（ ）
A．上升经历的时间一定大于下降经历的时间
B．上升到最高点时，小球的速度为零，加速度也为零
C．小球的加速度方向不变，大小一直在减小
D．小球上升过程处于超重状态，下降过程处于失重状态
【答案】C
【知识点】牛顿第二定律；超重与失重
【解析】【解答】A．上升的过程中阻力向下，由牛顿第二定律，，下降的过程中阻力向上，同理，，可知上升过程的平均加速度大于下降过程中的平均加速度，由将向上的过程看作逆过程为向下的匀加速直线运动，根据可知，上升经历的时间一定小于下降经历的时间，A不符合题意；
B．最高点处速度为零，小球仍然受到重力的作用，加速度为g，B不符合题意；
CD．无论上升还是下降，合力始终向下，加速度方向不变，始终向下，所以始终处于失重状态，上升过程，v减小因此a减小；下降过程，v增大因此a减小，即小球的加速度一直减小，C符合题意， D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】利用牛顿第二定律可以求出上升和下降过程加速度的大小，利用平均加速度的大小可以比较运动的时间；小球到达最高点的速度等于0则加速度等于重力加速度；利用加速度的方向可以判别超重与失重；利用加速度的方向可以判别速度的大小变化。
6．（2022高三上·临沭期末）一交流发电机产生的感应电动势图像如图所示，该交流电通过一自耦变压器对一电阻供电，不计发电机内阻，则下列说法正确的是（ ）
A．电压表V示数为12V
B．电阻中电流方向每秒钟改变100次
C．t=0.05s时发电机线圈平面与磁场方向垂直
D．当自耦变压器滑片P向上滑动时，电阻消耗的功率减小
【答案】D
【知识点】交变电流的产生及规律；变压器原理
【解析】【解答】A．电压表的示数为交流电压的有效值，则，A不符合题意；
B．交流电的周期为，则频率为，一个周期内，电流方向改变2次，所以电阻中电流方向每秒钟改变10次，B不符合题意；
C．t=0.05s时，感应电动势最大，磁通量为零，此时发电机线圈平面与磁场方向平行，C不符合题意；
D．当自耦变压器滑片P向上滑动时，根据，可知两端的电压减小，电流减小，电阻消耗的功率减小，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】利用电压的峰值可以求出有效值的大小；利用周期的大小可以求出频率的大小进而判别电流方向改变的次数；利用电动势的大小可以判别磁通量的大小进而判别线圈的位置；利用变压器的规律可以判别电阻两端电压的大小变化，结合电功率的表达式可以判别功率的大小变化。
7．（2022高三上·临沭期末）在研究沿直线运动的机动车的运动情况时，小张同学绘制了图像（如图）。但是不知机动车是处于加速还是刹车状态，请你帮他判定以下合理的说法是（ ）
A．机动车处于匀加速状态
B．机动车的初速度为-4m/s
C．机动车的加速度为大小为0.2m/s2
D．机动车在前4秒的位移是25m
【答案】D
【知识点】匀变速直线运动的速度与时间的关系；匀变速直线运动的位移与时间的关系
【解析】【解答】ABC. 根据图像，化解的，根据匀变速直线运动公式，可知，，机动车做匀减速直线运动，ABC不符合题意；
D．机动车减为零的时间为，所以机动车2.5s就停止了，代入公式解得机动车在前4秒的位移为，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】利用匀变速的位移公式可以求出加速度和初速度的大小，进而判别机动车做匀减速直线运动；利用速度公式可以求出减速的时间；利用位移公式可以求出运动的位移。
8．（2022高三上·临沭期末）如图所示，在一水平面上放置了一个顶端固定有滑轮的斜面，物块B、C重叠放置在斜面上，细绳的一端与B物块相连，另一端有结点O，结点处还有两段细绳，一段连接重物A，另一段用外力F拉住。现让外力F将物块A缓慢向上运动，拉至OO’水平，拉动过程中始终保证夹角，且绳子OO'始终拉直，物块B和C以及斜面体始终静止，则下列说法正确的是（ ）
A．绳子OO’的拉力始终增大
B．B对C的摩擦力可能在减小
C．斜面对B的摩擦力可能先增大后减小
D．地面对斜面体的摩擦力可能先减小后增大
【答案】C
【知识点】共点力平衡条件的应用
【解析】【解答】A. 结点O转动过程中，动态分析如图，则
由于不变，结点O转动至水平的过程中，角一直减小至直角，从60°一直增大到150°，可得，F一直增大，绳子的拉力F1先增大后减小，A不符合题意；
B．斜面的倾角没变，A物体的重力沿斜面向下的分力不变，B对C的摩擦力等于A物体的重力沿斜面向下的分力不变，B不符合题意；
C．对B、C整体受力分析可知，绳子的拉力先增大后减下，但是不清楚开始状态绳子的拉力与物体B、C重力沿斜面向下方向分力大小关系，所以根据平衡条件可知，斜面对B的摩擦力可能先增大后减小，C符合题意；
D．对B、C整体受力分析可知，绳子对整体水平方向的拉力先增大后减下，则地面对斜面体的摩擦力先增大后减小，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】利用支点O的平衡条件结合相似三角形定则可以判别绳子拉力的大小变化；利用C的平衡条件可以判别B对C的摩擦力大小不变；由于未知B受到的摩擦力方向不能判别摩擦力的大小变化；利用整体的平衡方程可以判别地面对斜面体的摩擦力大小变化。
二、多选题
9．（2022高三上·临沭期末）高二年级某同学在天鹅湖中投入一颗小石块激起一列水波，该同学发现湖中有两片小树叶在做上下振动，当一片树叶在波峰时恰好另一片树叶在波谷，两树叶之间还有2个波峰。用手机测量两树叶间水面距离是5m，再通过手机计时发现两树叶在1min内都上下振动了120次。则下列说法正确的是（ ）
A．该列水波的波速是 B．该列水波的频率是120Hz
C．该列水波的波长是2.5m D．两片树叶的振动方向相反
【答案】A,D
【知识点】横波的图象
【解析】【解答】B．手机计时发现两树叶在1min内都上下振动了120次，该列水波的频率是，B不符合题意；
C．当一片树叶在波峰时恰好另一片树叶在波谷，两树叶之间还有2个波峰，用手机测量两树叶间水面距离是5m，则有，解得，C不符合题意；
A．该列水波的波速是，A符合题意；
D．两树叶间，相差，则两片树叶的振动方向相反，D符合题意。
故答案为：AD。
【分析】利用振动的次数和时间可以求出水波频率的大小；利用两树叶之间的距离可以求出波长的大小；利用波长和周期的大小可以求出波速的大小；利用两树叶之间的间距可以判别振动的方向。
10．（2022高三上·临沭期末）足够长的平行光滑金属导轨水平放置于竖直向上的匀强磁场中，ac之间连接阻值为R的电阻，导轨间距为L，导体棒ef垂直导轨放置且与导轨接触良好，导体棒质量为m，电阻为r。t = 0时刻对导体棒施加一个水平向右的力F，导体棒在F的作用下开始做初速度为零的匀加速直线运动，当导体棒运动x距离时撤去外力F，此时导体棒的速度大小为v0。若不计导轨电阻，则下列说法正确的是（ ）
A．外力F的大小与时间关系式
B．t = 0时刻外力F的大小为
C．从撤去外力F到导体棒停止运动，电阻R上产生的焦耳热为
D．从撤去外力F到导体棒停止运动，金属棒运动的位移大小为
【答案】A,B,D
【知识点】电磁感应中的电路类问题；电磁感应中的动力学问题
【解析】【解答】A．由题知导体棒在F的作用下开始做初速度为零的匀加速直线运动，根据牛顿第二定律有，v = at，整理有，A符合题意；
B．由题知导体棒在F的作用下开始做初速度为零的匀加速直线运动，则有v02 = 2ax，在t = 0时刻根据选项A有，B符合题意；
C．从撤去外力F到导体棒停止运动，根据动能定理有，则R上产生的焦耳热有，C不符合题意；
D．从撤去外力F到导体棒停止运动，根据动量定理有BILt = BqL = mv0，再根据，解得，D符合题意。
故答案为：ABD。
【分析】利用导体棒的牛顿第二定律结合速度公式可以判别外力与时间的关系；利用牛顿第二定律结合速度位移公式可以求出外力的大小；利用动能定理可以求出电阻R产生的焦耳热的大小；利用动量定理及电流的表达式可以求出电荷量的大小。
11．（2022高三上·临沭期末）现有一定质量的理想气体，让其从状态a开始，经历过程ab、bc、cd、da回到原状态a，其V-T图像如图所示，其中对角线ac的延长线过原点O。下列说法正确的是（ ）
A．气体从a到b再到c的过程中压强先增大后减小
B．状态a与状态c相比较，气体分子在状态a单位时间内撞击器壁单位面积上的次数相等
C．气体在状态a时的内能大于它在状态c时的内能
D．在过程cd中，气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功
【答案】A,C
【知识点】气体的变化图像P-V图、P-T图、V-T图
【解析】【解答】A．由图像可知，从a到b过程气体温度不变而体积减小，由玻意耳定律可知，气体压强增大；从b到c过程气体体积不变而温度降低，由查理定律可知，气体压强减小，因此从a到b再到c过程气体的压强先增大后减小，A符合题意；
B．由理想气体状态方程可知，由图像可知，从a到c过程，气体的V与T成正比，则气体的压强不变，状态a的温度比状态c的温度高，状态a气体分子平均动能大于状态c气体分子平均动能；状态a单个分子撞击器壁的作用力较大，由于a、c两状态压强相等，因此状态a与状态c相比较，气体分子在状态a单位时间内撞击器壁单位面积上的次数较少，B不符合题意；
C．一定质量的理想气体内能由温度决定，状态a气体的温度比状态c的温度高，因此气体在状态a时的内能大于在状态c时的内能，C符合题意；
D．cd过程气体的温度不变，气体内能不变，气体体积增大，气体对外做功，由热力学第一定律可知，cd过程气体从外界吸收的热量等于气体对外做的功，D不符合题意。
故答案为：AC。
【分析】利用坐标点与原点连线的斜率大小可以判别压强的大小变化；利用a与c状态压强相同结合温度不同可以判别单位时间内撞击容器壁单位面积的次数不相等；利用温度的高低可以比较气体内能的大小；利用cd过程中气体内能不变，则气体吸收的热量等于对外做功的大小。
12．（2022高三上·临沭期末）情景一：如图甲所示，在xOy平面内有很多质量为m，电量为e的电子，从坐标原点O以相同速度沿不同方向平行于xOy平面射入第一象限。现在加一垂直xOy平面向里的、磁感应强度为B的匀强磁场，要求这些入射电子都能平行轴且沿x轴正方向运动，设符合条件的磁场的最小面积。
情景二：如图乙所示，在.xOy平面内有很多质量为m，电量为e的电子，从坐标原点O以速度大小从、沿y轴正方向平行于xOy平面射入。现在加一垂直xOy平面向里的、磁感应强度为B的匀强磁场，要求这些入射电子都能平行x轴且沿x轴正方向运动，设符合条件的磁场的最小面积。则下列正确的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】A,C
【知识点】带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【解答】AB．如图所示
电子在磁场中做匀速圆周运动，半径为，在由O点射入第I象限的所有电子中，沿y轴正方向射出的电子转过圆周，速度变为沿x轴正方向，这条轨迹为磁场区域的上边界。下面确定磁场区域的下边界．设某电子做匀速圆周运动的圆心O′与O点的连线与y轴正方向夹角为θ，若离开磁场时电子速度变为沿x轴正方向，其射出点（也就是轨迹与磁场边界的交点）的坐标为（x，y）。由图中几何关系可得x=Rsinθ，y=R-Rcosθ，消去参数θ可知磁场区域的下边界满足的方程为（x>0，y>0），这是一个圆的方程，圆心在（0，R）处，磁场区域为图中两条圆弧所围成的面积，磁场的最小面积为，A符合题意，B不符合题意；
CD．由题意可知最小区域面积为如图所示
磁场的最小面积为，C符合题意，D不符合题意。
故答案为：AC。
【分析】利用牛顿第二定律可以求出粒子在磁场中运动的轨迹半径大小，利用粒子运动轨迹可以判别磁场的变化，结合几何关系可以求出磁场面积的大小；当粒子速度变化时，利用粒子运动的轨迹可以求出磁场面积的大小。
三、实验题
13．（2022高三上·临沭期末）某同学为研究橡皮筋伸长与所受拉力的关系，做了如图实验：
①如图所示，将白纸固定在制图板上，橡皮筋一端固定在O点，另一端A系一小段轻绳（带绳结）；将制图板竖直固定在铁架台上。
②将质量为m=100g的钩码挂在绳结上，静止时描下橡皮筋下端点的位置A0；用水平力拉A点，使A点在新的位置静止，描下此时橡皮筋端点的位置A1；逐步增大水平力，重复5次……
③取下制图板，量出A1、A2……各点到O的距离l1、l2……；量出各次橡皮筋与OA0之间的夹角、、……
④在坐标纸上做出的图像如图。
完成下列填空：
（1）已知重力加速度为g，当橡皮筋与OA0间的夹角为时，橡皮筋所受的拉力大小为 （用g、m、表示）。
（2）由图可得橡皮筋的劲度系数k= N/m，橡皮筋的原长l0 m。（结果保留2位有效数字）。（g=9.8m/s2）
【答案】（1）
（2）98；0.21
【知识点】共点力平衡条件的应用；胡克定律
【解析】【解答】（1）由三力合成可知，
（2）由胡克定律可知，
由上式可知：图象的斜率为，
由图象可知，
图象的横轴截距为，由图象可知
【分析】（1）利用竖直方向的平衡方程可以求出橡皮筋拉力的大小；
（2）利用胡克定律结合图像斜率可以求出劲度系数的大小；利用横截距的大小可以求出弹簧原长的大小。
14．（2022高三上·临沭期末）某同学要将一量程为的微安表改装为量程为30mA的电流表。该同学测得微安表内阻为，经计算后将一阻值为R的电阻与该微安表连接，进行改装，然后利用一标准毫安表根据图（a）所示电路对改装后的电表进行检测（虚线框内是改装后的电表）。
（1）将此微安表改装成30mA的电流表，应并联一个阻值为 的电阻（保留3位有效数字）；
（2）当标准毫安表的示数为16.0mA时，微安表的指针位置如图所示，由此可以推测出改装的电表量程不是预期值，而是____（填正确答案标号）
A．28mA B．25mA C．21mA D．18mA
（3）产生上述问题的原因可能是____；（填正确答案标号）
A．微安表内阻测量错误，实际内阻小于
B．微安表内阻测量错误，实际内阻大于
C．R值计算错误，接入的电阻偏大
D．R值计算错误，接入的电阻偏小
（4）要达到预期目的，无论测得的内阻值是否正确，都不必重新测量，只需要将并联的电阻换为阻值为 的电阻（保留3位有效数字）。
【答案】（1）16.8
（2）B
（3）A；C
（4）14.0Ω
【知识点】表头的改装
【解析】【解答】（1）由并联分流的原理可知，计算得
（2）由图可读出流经微安表的电流为160时，干路电流为l6mA，干路电流与微安表的电流比例不变，，故答案为：B；
（3）由，得，量程偏小可能是实际偏小或R偏大，选BD；
（4）由，，得
【分析】（1）利用微安表的内阻结合欧姆定律及改装后电表的量程可以求出并联电阻的大小；
（2）利用电流的比值可以求出改装后电压表的量程大小；
（3）利用并联电路的欧姆定律可以判别量程偏小可能是并联的电阻太大；或者微安表的内阻偏小；
（4）利用并联电路的欧姆定律可以求出并联电阻的大小。
四、解答题
15．（2022高三上·临沭期末）如图所示，左端封闭、粗细均匀的U形玻璃管竖直放置，左管中封闭有长为L=35cm的空气柱，两管水银面相平，竖直管内水银柱足够长，已知大气压强为p=75cmHg。（设环境温度不变）
（1）若将图甲中的阀门S打开，缓慢流出部分水银，然后关闭阀门S，左管中水银面下了H=15cm，求右管水银面下降的高度；
（2）若将装置沿顺时针缓慢翻转180°，使U形管倒置（水银未溢出）如图乙所示，当管中水银静止时，求管中封闭空气柱的长度。
【答案】（1）解：设右管水银面下降，则由玻意尔定律可得，
解得右管水银面下降的高度为h=37.5cm
（2）解设空气柱长度为，则由玻意尔定律可得，，
则管中封闭空气柱的长度为37.5cm。
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程
【解析】【分析】（1）当甲中阀门打开时，利用气体的等温变化的状态方程可以求出右管内水银面下降的高度；
（2）当装置旋转的过程中，利用理想气体的状态方程可以求出封闭气体的长度。
16．（2022高三上·临沭期末）如图所示，三角形ABC是横截面为直角三角形的三棱镜，其中，AB长度为L。一细束单色光从AB边上的D点射入棱镜，入射角的正弦值为，进入棱镜后折射到BC边的中点，已知A、D两点间距离为。求：
（1）三棱镜材料对这束单色光的折射率；
（2）该光束从棱镜中射出时折射角的正弦值；
（3）该光束在棱镜中传播的时间。
【答案】（1）解：光路如图所示
由几何关系可得DE//AC，所以光束在D点的折射角等于30°，则有
解得
（2）解：由几何关系知光束在E点的入射角为60°，临界角C满足
解得
所以光束在E点发生全反射，由几何关系知△CDE是等腰三角形，所以光束在D点的入射角等于30°，设折射角为θ，由折射定律可知
解得
（3）解：由几何关系可知
△CDE是等腰三角形，由
可得光在棱镜中的传播速度为
该光束在棱镜中传播的时间
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【分析】（1）画出光线折射的路径，利用几何关系可以求出折射率的大小；
（2）已知折射率的大小，结合折射定律可以求出全反射临界角的大小，结合折射定律可以求出射出时折射角正弦值的大小；
（3）已知光传播的路径，利用几何关系可以求出传播的路程，结合传播的速度可以求出传播的时间。
17．（2022高三上·临沭期末）课外研究小组的同学在研究速度选择器时，将一带电量为，质量为m的小球，沿极板正中间平行极板方向，沿中线射入速度选择器（如图甲所示），发现小球沿直线通过速度选择器。已知磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，电场强度的大小，方向与B方向垂直。
（1）求小球的初速度；
（2）若已知板间距为d，板长为L，且.如图乙，现在速度选择器的上极板正中间开一小孔H，将电场的方向反向，大小不变，且仍然让小球以第（1）问的速度从中点出发，判定是否能够通过小孔H？若能够通过，求从射入速度选择器到第2次通过小孔H的时间；若不能通过，求打在上极板的位置。
（3）若将小球以速度垂直极板从小孔H射入板间（如图丙），将电场强度大小变为2E，方向竖直向上，发现小球恰好能到达下极板，求板间距d。
【答案】（1）解：小球沿直线通过速度选择器
解得
（2）解：粒子匀速圆周运动，
联立解得
粒子刚好能过小孔
在磁场中运动时间
匀变速运动时间
粒子运动总时间为
（3）解：水平方向，由动量定理
即
由动能定理可得
则
【知识点】动量定理；匀变速直线运动的速度与时间的关系；牛顿第二定律；速度选择器
【解析】【分析】（1）小球通过速度选择器时，利用小球的平衡方程可以求出小球初速度的大小；
（2）由于小球受到的电场力等于重力，所以小球做匀速圆周运动，利用牛顿第二定律可以求出小球运动轨迹半径的大小，结合周期的大小可以求出粒子在磁场中运动的时间；再利用匀变速的速度位移公式可以求出粒子匀变速的时间；
（3）当粒子从小孔射入时，利用动量定理结合动能定理可以求出板间距离的大小。
18．（2022高三上·临沭期末）如图所示，在光滑水平面上通过锁定装置固定一辆质量的小车，小车左边部分为半径的四分之一光滑圆弧轨道，轨道末端平滑连接一长度的水平粗糙面，粗糙面右端是一挡板，有一个质量为的小物块（可视为质点）从小车左侧圆弧轨道顶端点静止释放，小物块和小车在粗糙区域的滑动摩擦因数，小物块与挡板的碰撞无机械能损失，重力加速度。
（1）求小物块滑到圆弧轨道末端时轨道对小物块的支持力大小；
（2）若解除小车锁定，让小物块由点静止释放，求小物块滑到圆弧轨道末端时的速度和小物块从圆弧末端到与右侧挡板发生第一次碰撞经历的时间；
（3）在（2）问的初始条件下，小物块将与小车右端发生多次碰撞，求整个运动过程中小车发生的位移。
【答案】（1）解：小车被固定，小物块下滑到最低点过程机械能守恒
在最低点，有
解得
（2）解：解除固定后，小车可以在光滑水平面上自由运动，小物块和小车组成的系统水平方向动量守恒，设小物块刚滑上右侧粗糙区域时候速度大小为v1，小车速度大小为v2，，
代入数据解得，
小物块冲上粗糙面后，小物块加速度大小为a1，小车加速度大小为a2，由牛顿第二定律有（水平向左），（水平向右）
当小物块和小车右侧挡板发生碰撞时满足
即
代入数据得，（舍去）
故经历0.5s第一次和右侧挡板发生碰撞；
（3）解：从小物块滑下到最终相对小车静止，物块在小车粗糙面上滑动的路程为
解得，
当时，，即物块将停在离开右侧挡板0.75m处。
物块相对小车停下时，小车也停止运动。
整个过程中，物块相对小车发生位移为
选取m和M为系统，由于水平方向动量守恒，设m水平向右发生位移大小为x1，M水平向左发生位移大小为x2，可推得
又
求得，方向水平向左。
【知识点】动量守恒定律；能量守恒定律
【解析】【分析】（1）小车固定时，利用机械能守恒定律可以求出物块滑动最低点的速度大小，结合牛顿第二定律可以求出轨道对物块支持力的大小；
（2）当解除固定时，利用机械能守恒定律结合动量守恒定律可以求出物块到达小车底部的速度大小，结合牛顿第二定律可以求出物块和小车加速度的大小，结合位移公式可以求出碰撞所花的时间；
（3）当物块从滑下到最终相对小车静止时，利用能量守恒定律可以求出物块相对小车运动的路程大小，利用运动的路程可以判别物块停止的位置；利用动量守恒定律可以求出小车运动的路程大小。
1 / 1山东省临沂市临沭县三校2022届高三上学期物理期末试卷
一、单选题
1．（2022高三上·临沭期末）下列说法正确的是（ ）
A．原子从低能级向高能级跃迁时，只有吸收光子才能实现
B．自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能
C．放射性β射线其实质是高速中子流，可用于医学的放射治疗
D．核电站可通过控制中子数目来控制核反应剧烈程度
2．（2018高二上·南宁月考）a、b两个带电小球的质量均为m，所带电荷量分别为＋q和－q，两球间用绝缘细线连接，a球又用长度相同的绝缘细线悬挂在天花板上，在两球所在的空间有方向斜向下的匀强电场，电场强度为E，平衡时细线都被拉紧，则平衡时可能位置是（ ）
A． B．
C． D．
3．（2022高三上·临沭期末）地球赤道上的一个物体A，近地卫星B（周期约200min），地球的同步卫星C，它们运行的轨道示意图如图所示，它们都绕地心做匀速圆周运动。下列有关说法中正确的是（ ）
A．它们运动的线速度大小关系是
B．它们运动的向心加速度大小关系是
C．已知B运动的周期TB及地球半径rB，可计算出地球质量
D．已知A运动的周期TA=24h，可计算出地球的密度
4．（2022高三上·临沭期末）如图所示，水平圆形线圈共有n匝用三条细线悬挂的，线圈由粗细均匀、单位长度的质量为5g的导线绕制而成，三条细线呈对称分布，稳定时线圈平面水平，在线圈正下方放有一个圆柱形条形磁铁，磁铁中轴线OO'垂直于线圈平面且通过其圆心O，测得线圈的导线所在处磁感应强度大小为0.25T，方向与竖直线成30°角，要使三条细线上的张力为零，线圈中通过的电流至少为（ ）
A．0.4A B．0.3A C．0.2A D．0.1A
5．（2022高三上·临沭期末）将一个小球以某一初速度竖直上抛，空气阻力与速度大小成正比，且始终小于小球的重力。从抛出到落回抛出点的全过程中，下列判断正确的是（ ）
A．上升经历的时间一定大于下降经历的时间
B．上升到最高点时，小球的速度为零，加速度也为零
C．小球的加速度方向不变，大小一直在减小
D．小球上升过程处于超重状态，下降过程处于失重状态
6．（2022高三上·临沭期末）一交流发电机产生的感应电动势图像如图所示，该交流电通过一自耦变压器对一电阻供电，不计发电机内阻，则下列说法正确的是（ ）
A．电压表V示数为12V
B．电阻中电流方向每秒钟改变100次
C．t=0.05s时发电机线圈平面与磁场方向垂直
D．当自耦变压器滑片P向上滑动时，电阻消耗的功率减小
7．（2022高三上·临沭期末）在研究沿直线运动的机动车的运动情况时，小张同学绘制了图像（如图）。但是不知机动车是处于加速还是刹车状态，请你帮他判定以下合理的说法是（ ）
A．机动车处于匀加速状态
B．机动车的初速度为-4m/s
C．机动车的加速度为大小为0.2m/s2
D．机动车在前4秒的位移是25m
8．（2022高三上·临沭期末）如图所示，在一水平面上放置了一个顶端固定有滑轮的斜面，物块B、C重叠放置在斜面上，细绳的一端与B物块相连，另一端有结点O，结点处还有两段细绳，一段连接重物A，另一段用外力F拉住。现让外力F将物块A缓慢向上运动，拉至OO’水平，拉动过程中始终保证夹角，且绳子OO'始终拉直，物块B和C以及斜面体始终静止，则下列说法正确的是（ ）
A．绳子OO’的拉力始终增大
B．B对C的摩擦力可能在减小
C．斜面对B的摩擦力可能先增大后减小
D．地面对斜面体的摩擦力可能先减小后增大
二、多选题
9．（2022高三上·临沭期末）高二年级某同学在天鹅湖中投入一颗小石块激起一列水波，该同学发现湖中有两片小树叶在做上下振动，当一片树叶在波峰时恰好另一片树叶在波谷，两树叶之间还有2个波峰。用手机测量两树叶间水面距离是5m，再通过手机计时发现两树叶在1min内都上下振动了120次。则下列说法正确的是（ ）
A．该列水波的波速是 B．该列水波的频率是120Hz
C．该列水波的波长是2.5m D．两片树叶的振动方向相反
10．（2022高三上·临沭期末）足够长的平行光滑金属导轨水平放置于竖直向上的匀强磁场中，ac之间连接阻值为R的电阻，导轨间距为L，导体棒ef垂直导轨放置且与导轨接触良好，导体棒质量为m，电阻为r。t = 0时刻对导体棒施加一个水平向右的力F，导体棒在F的作用下开始做初速度为零的匀加速直线运动，当导体棒运动x距离时撤去外力F，此时导体棒的速度大小为v0。若不计导轨电阻，则下列说法正确的是（ ）
A．外力F的大小与时间关系式
B．t = 0时刻外力F的大小为
C．从撤去外力F到导体棒停止运动，电阻R上产生的焦耳热为
D．从撤去外力F到导体棒停止运动，金属棒运动的位移大小为
11．（2022高三上·临沭期末）现有一定质量的理想气体，让其从状态a开始，经历过程ab、bc、cd、da回到原状态a，其V-T图像如图所示，其中对角线ac的延长线过原点O。下列说法正确的是（ ）
A．气体从a到b再到c的过程中压强先增大后减小
B．状态a与状态c相比较，气体分子在状态a单位时间内撞击器壁单位面积上的次数相等
C．气体在状态a时的内能大于它在状态c时的内能
D．在过程cd中，气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功
12．（2022高三上·临沭期末）情景一：如图甲所示，在xOy平面内有很多质量为m，电量为e的电子，从坐标原点O以相同速度沿不同方向平行于xOy平面射入第一象限。现在加一垂直xOy平面向里的、磁感应强度为B的匀强磁场，要求这些入射电子都能平行轴且沿x轴正方向运动，设符合条件的磁场的最小面积。
情景二：如图乙所示，在.xOy平面内有很多质量为m，电量为e的电子，从坐标原点O以速度大小从、沿y轴正方向平行于xOy平面射入。现在加一垂直xOy平面向里的、磁感应强度为B的匀强磁场，要求这些入射电子都能平行x轴且沿x轴正方向运动，设符合条件的磁场的最小面积。则下列正确的是（ ）
A． B．
C． D．
三、实验题
13．（2022高三上·临沭期末）某同学为研究橡皮筋伸长与所受拉力的关系，做了如图实验：
①如图所示，将白纸固定在制图板上，橡皮筋一端固定在O点，另一端A系一小段轻绳（带绳结）；将制图板竖直固定在铁架台上。
②将质量为m=100g的钩码挂在绳结上，静止时描下橡皮筋下端点的位置A0；用水平力拉A点，使A点在新的位置静止，描下此时橡皮筋端点的位置A1；逐步增大水平力，重复5次……
③取下制图板，量出A1、A2……各点到O的距离l1、l2……；量出各次橡皮筋与OA0之间的夹角、、……
④在坐标纸上做出的图像如图。
完成下列填空：
（1）已知重力加速度为g，当橡皮筋与OA0间的夹角为时，橡皮筋所受的拉力大小为 （用g、m、表示）。
（2）由图可得橡皮筋的劲度系数k= N/m，橡皮筋的原长l0 m。（结果保留2位有效数字）。（g=9.8m/s2）
14．（2022高三上·临沭期末）某同学要将一量程为的微安表改装为量程为30mA的电流表。该同学测得微安表内阻为，经计算后将一阻值为R的电阻与该微安表连接，进行改装，然后利用一标准毫安表根据图（a）所示电路对改装后的电表进行检测（虚线框内是改装后的电表）。
（1）将此微安表改装成30mA的电流表，应并联一个阻值为 的电阻（保留3位有效数字）；
（2）当标准毫安表的示数为16.0mA时，微安表的指针位置如图所示，由此可以推测出改装的电表量程不是预期值，而是____（填正确答案标号）
A．28mA B．25mA C．21mA D．18mA
（3）产生上述问题的原因可能是____；（填正确答案标号）
A．微安表内阻测量错误，实际内阻小于
B．微安表内阻测量错误，实际内阻大于
C．R值计算错误，接入的电阻偏大
D．R值计算错误，接入的电阻偏小
（4）要达到预期目的，无论测得的内阻值是否正确，都不必重新测量，只需要将并联的电阻换为阻值为 的电阻（保留3位有效数字）。
四、解答题
15．（2022高三上·临沭期末）如图所示，左端封闭、粗细均匀的U形玻璃管竖直放置，左管中封闭有长为L=35cm的空气柱，两管水银面相平，竖直管内水银柱足够长，已知大气压强为p=75cmHg。（设环境温度不变）
（1）若将图甲中的阀门S打开，缓慢流出部分水银，然后关闭阀门S，左管中水银面下了H=15cm，求右管水银面下降的高度；
（2）若将装置沿顺时针缓慢翻转180°，使U形管倒置（水银未溢出）如图乙所示，当管中水银静止时，求管中封闭空气柱的长度。
16．（2022高三上·临沭期末）如图所示，三角形ABC是横截面为直角三角形的三棱镜，其中，AB长度为L。一细束单色光从AB边上的D点射入棱镜，入射角的正弦值为，进入棱镜后折射到BC边的中点，已知A、D两点间距离为。求：
（1）三棱镜材料对这束单色光的折射率；
（2）该光束从棱镜中射出时折射角的正弦值；
（3）该光束在棱镜中传播的时间。
17．（2022高三上·临沭期末）课外研究小组的同学在研究速度选择器时，将一带电量为，质量为m的小球，沿极板正中间平行极板方向，沿中线射入速度选择器（如图甲所示），发现小球沿直线通过速度选择器。已知磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，电场强度的大小，方向与B方向垂直。
（1）求小球的初速度；
（2）若已知板间距为d，板长为L，且.如图乙，现在速度选择器的上极板正中间开一小孔H，将电场的方向反向，大小不变，且仍然让小球以第（1）问的速度从中点出发，判定是否能够通过小孔H？若能够通过，求从射入速度选择器到第2次通过小孔H的时间；若不能通过，求打在上极板的位置。
（3）若将小球以速度垂直极板从小孔H射入板间（如图丙），将电场强度大小变为2E，方向竖直向上，发现小球恰好能到达下极板，求板间距d。
18．（2022高三上·临沭期末）如图所示，在光滑水平面上通过锁定装置固定一辆质量的小车，小车左边部分为半径的四分之一光滑圆弧轨道，轨道末端平滑连接一长度的水平粗糙面，粗糙面右端是一挡板，有一个质量为的小物块（可视为质点）从小车左侧圆弧轨道顶端点静止释放，小物块和小车在粗糙区域的滑动摩擦因数，小物块与挡板的碰撞无机械能损失，重力加速度。
（1）求小物块滑到圆弧轨道末端时轨道对小物块的支持力大小；
（2）若解除小车锁定，让小物块由点静止释放，求小物块滑到圆弧轨道末端时的速度和小物块从圆弧末端到与右侧挡板发生第一次碰撞经历的时间；
（3）在（2）问的初始条件下，小物块将与小车右端发生多次碰撞，求整个运动过程中小车发生的位移。
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】玻尔理论与氢原子的能级跃迁
【解析】【解答】A．原子从低能级向高能级跃迁时，可能吸收光子，也可能是吸收实物粒子如自由电子使原子获得能量，不吸收光子也能实现，A不符合题意；
B．根据质能方程可知，自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量等于该原子核的结合能，B不符合题意；
C．放射性β射线其实质是高速电子流；放射性γ射线可用于医学的放射治疗，C不符合题意；
D．核电站可通过控制慢中子的数目来控制核反应剧烈程度，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】原子从低能级到高能级会吸收光子或者吸收实物粒子；自由核子组成原子核时，其质量亏损对应的能量等于该原子核的结合能；放射性射线属于高速电子流。
2．【答案】A
【知识点】共点力平衡条件的应用
【解析】【解答】首先取整体为研究对象，整体受到重力、电场力和上面绳子的拉力，由于两个电场力的矢量和为： ，所以上边的绳子对小球的拉力与总重力平衡，位于竖直方向，所以上边的绳子应保持在绳子竖直位置，再对负电荷研究可知，负电荷受到的电场力水平向右，所以下面的绳子向右偏转，A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A
【分析】利用整体法分析可以判断连接a球绳子方向竖直，利用b球的平衡可以判断b球的位置。
3．【答案】B
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【解答】A．同步卫星C的轨道半径大于近地卫星B的轨道半径，由可知，vB>vC；由v=ωr知vC>vA，所以有vB>vC>vA，A不符合题意；
B．同步卫星C的轨道半径大于近地卫星B的轨道半径，根据可得，知aB>aC。物体A与同步卫星C的角速度相等，C的轨道半径大于A的轨道半径，根据a=rω2知aC>aA，所以有aA < aC< aB，B符合题意；
C．已知B运动的周期TB及B的轨道半径，才可计算出地球质量，C不符合题意；
D．因为A不是卫星，它的周期与贴近地球表面做匀速圆周运动的周期不同，根据A的周期无法求出地球的密度，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】利用引力提供向心力可以比较线速度、加速度的大小；利用引力提供向心力可以判别不能求出地球质量；由于A不属于引力提供向心力不能利用牛顿第二定律求出地球的密度。
4．【答案】A
【知识点】共点力平衡条件的应用；安培力
【解析】【解答】A.设圆环的半径为r，则圆环的质量为，磁场的水平分量为Bsin30°，环受到的安培力为，当环受到向上的安培力等于环的重力，则有，解得，A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】利用磁场水平方向的分量结合安培力的表达式可以求出环受到的安培力大小，结合平衡方程可以求出电流的大小。
5．【答案】C
【知识点】牛顿第二定律；超重与失重
【解析】【解答】A．上升的过程中阻力向下，由牛顿第二定律，，下降的过程中阻力向上，同理，，可知上升过程的平均加速度大于下降过程中的平均加速度，由将向上的过程看作逆过程为向下的匀加速直线运动，根据可知，上升经历的时间一定小于下降经历的时间，A不符合题意；
B．最高点处速度为零，小球仍然受到重力的作用，加速度为g，B不符合题意；
CD．无论上升还是下降，合力始终向下，加速度方向不变，始终向下，所以始终处于失重状态，上升过程，v减小因此a减小；下降过程，v增大因此a减小，即小球的加速度一直减小，C符合题意， D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】利用牛顿第二定律可以求出上升和下降过程加速度的大小，利用平均加速度的大小可以比较运动的时间；小球到达最高点的速度等于0则加速度等于重力加速度；利用加速度的方向可以判别超重与失重；利用加速度的方向可以判别速度的大小变化。
6．【答案】D
【知识点】交变电流的产生及规律；变压器原理
【解析】【解答】A．电压表的示数为交流电压的有效值，则，A不符合题意；
B．交流电的周期为，则频率为，一个周期内，电流方向改变2次，所以电阻中电流方向每秒钟改变10次，B不符合题意；
C．t=0.05s时，感应电动势最大，磁通量为零，此时发电机线圈平面与磁场方向平行，C不符合题意；
D．当自耦变压器滑片P向上滑动时，根据，可知两端的电压减小，电流减小，电阻消耗的功率减小，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】利用电压的峰值可以求出有效值的大小；利用周期的大小可以求出频率的大小进而判别电流方向改变的次数；利用电动势的大小可以判别磁通量的大小进而判别线圈的位置；利用变压器的规律可以判别电阻两端电压的大小变化，结合电功率的表达式可以判别功率的大小变化。
7．【答案】D
【知识点】匀变速直线运动的速度与时间的关系；匀变速直线运动的位移与时间的关系
【解析】【解答】ABC. 根据图像，化解的，根据匀变速直线运动公式，可知，，机动车做匀减速直线运动，ABC不符合题意；
D．机动车减为零的时间为，所以机动车2.5s就停止了，代入公式解得机动车在前4秒的位移为，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】利用匀变速的位移公式可以求出加速度和初速度的大小，进而判别机动车做匀减速直线运动；利用速度公式可以求出减速的时间；利用位移公式可以求出运动的位移。
8．【答案】C
【知识点】共点力平衡条件的应用
【解析】【解答】A. 结点O转动过程中，动态分析如图，则
由于不变，结点O转动至水平的过程中，角一直减小至直角，从60°一直增大到150°，可得，F一直增大，绳子的拉力F1先增大后减小，A不符合题意；
B．斜面的倾角没变，A物体的重力沿斜面向下的分力不变，B对C的摩擦力等于A物体的重力沿斜面向下的分力不变，B不符合题意；
C．对B、C整体受力分析可知，绳子的拉力先增大后减下，但是不清楚开始状态绳子的拉力与物体B、C重力沿斜面向下方向分力大小关系，所以根据平衡条件可知，斜面对B的摩擦力可能先增大后减小，C符合题意；
D．对B、C整体受力分析可知，绳子对整体水平方向的拉力先增大后减下，则地面对斜面体的摩擦力先增大后减小，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】利用支点O的平衡条件结合相似三角形定则可以判别绳子拉力的大小变化；利用C的平衡条件可以判别B对C的摩擦力大小不变；由于未知B受到的摩擦力方向不能判别摩擦力的大小变化；利用整体的平衡方程可以判别地面对斜面体的摩擦力大小变化。
9．【答案】A,D
【知识点】横波的图象
【解析】【解答】B．手机计时发现两树叶在1min内都上下振动了120次，该列水波的频率是，B不符合题意；
C．当一片树叶在波峰时恰好另一片树叶在波谷，两树叶之间还有2个波峰，用手机测量两树叶间水面距离是5m，则有，解得，C不符合题意；
A．该列水波的波速是，A符合题意；
D．两树叶间，相差，则两片树叶的振动方向相反，D符合题意。
故答案为：AD。
【分析】利用振动的次数和时间可以求出水波频率的大小；利用两树叶之间的距离可以求出波长的大小；利用波长和周期的大小可以求出波速的大小；利用两树叶之间的间距可以判别振动的方向。
10．【答案】A,B,D
【知识点】电磁感应中的电路类问题；电磁感应中的动力学问题
【解析】【解答】A．由题知导体棒在F的作用下开始做初速度为零的匀加速直线运动，根据牛顿第二定律有，v = at，整理有，A符合题意；
B．由题知导体棒在F的作用下开始做初速度为零的匀加速直线运动，则有v02 = 2ax，在t = 0时刻根据选项A有，B符合题意；
C．从撤去外力F到导体棒停止运动，根据动能定理有，则R上产生的焦耳热有，C不符合题意；
D．从撤去外力F到导体棒停止运动，根据动量定理有BILt = BqL = mv0，再根据，解得，D符合题意。
故答案为：ABD。
【分析】利用导体棒的牛顿第二定律结合速度公式可以判别外力与时间的关系；利用牛顿第二定律结合速度位移公式可以求出外力的大小；利用动能定理可以求出电阻R产生的焦耳热的大小；利用动量定理及电流的表达式可以求出电荷量的大小。
11．【答案】A,C
【知识点】气体的变化图像P-V图、P-T图、V-T图
【解析】【解答】A．由图像可知，从a到b过程气体温度不变而体积减小，由玻意耳定律可知，气体压强增大；从b到c过程气体体积不变而温度降低，由查理定律可知，气体压强减小，因此从a到b再到c过程气体的压强先增大后减小，A符合题意；
B．由理想气体状态方程可知，由图像可知，从a到c过程，气体的V与T成正比，则气体的压强不变，状态a的温度比状态c的温度高，状态a气体分子平均动能大于状态c气体分子平均动能；状态a单个分子撞击器壁的作用力较大，由于a、c两状态压强相等，因此状态a与状态c相比较，气体分子在状态a单位时间内撞击器壁单位面积上的次数较少，B不符合题意；
C．一定质量的理想气体内能由温度决定，状态a气体的温度比状态c的温度高，因此气体在状态a时的内能大于在状态c时的内能，C符合题意；
D．cd过程气体的温度不变，气体内能不变，气体体积增大，气体对外做功，由热力学第一定律可知，cd过程气体从外界吸收的热量等于气体对外做的功，D不符合题意。
故答案为：AC。
【分析】利用坐标点与原点连线的斜率大小可以判别压强的大小变化；利用a与c状态压强相同结合温度不同可以判别单位时间内撞击容器壁单位面积的次数不相等；利用温度的高低可以比较气体内能的大小；利用cd过程中气体内能不变，则气体吸收的热量等于对外做功的大小。
12．【答案】A,C
【知识点】带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【解答】AB．如图所示
电子在磁场中做匀速圆周运动，半径为，在由O点射入第I象限的所有电子中，沿y轴正方向射出的电子转过圆周，速度变为沿x轴正方向，这条轨迹为磁场区域的上边界。下面确定磁场区域的下边界．设某电子做匀速圆周运动的圆心O′与O点的连线与y轴正方向夹角为θ，若离开磁场时电子速度变为沿x轴正方向，其射出点（也就是轨迹与磁场边界的交点）的坐标为（x，y）。由图中几何关系可得x=Rsinθ，y=R-Rcosθ，消去参数θ可知磁场区域的下边界满足的方程为（x>0，y>0），这是一个圆的方程，圆心在（0，R）处，磁场区域为图中两条圆弧所围成的面积，磁场的最小面积为，A符合题意，B不符合题意；
CD．由题意可知最小区域面积为如图所示
磁场的最小面积为，C符合题意，D不符合题意。
故答案为：AC。
【分析】利用牛顿第二定律可以求出粒子在磁场中运动的轨迹半径大小，利用粒子运动轨迹可以判别磁场的变化，结合几何关系可以求出磁场面积的大小；当粒子速度变化时，利用粒子运动的轨迹可以求出磁场面积的大小。
13．【答案】（1）
（2）98；0.21
【知识点】共点力平衡条件的应用；胡克定律
【解析】【解答】（1）由三力合成可知，
（2）由胡克定律可知，
由上式可知：图象的斜率为，
由图象可知，
图象的横轴截距为，由图象可知
【分析】（1）利用竖直方向的平衡方程可以求出橡皮筋拉力的大小；
（2）利用胡克定律结合图像斜率可以求出劲度系数的大小；利用横截距的大小可以求出弹簧原长的大小。
14．【答案】（1）16.8
（2）B
（3）A；C
（4）14.0Ω
【知识点】表头的改装
【解析】【解答】（1）由并联分流的原理可知，计算得
（2）由图可读出流经微安表的电流为160时，干路电流为l6mA，干路电流与微安表的电流比例不变，，故答案为：B；
（3）由，得，量程偏小可能是实际偏小或R偏大，选BD；
（4）由，，得
【分析】（1）利用微安表的内阻结合欧姆定律及改装后电表的量程可以求出并联电阻的大小；
（2）利用电流的比值可以求出改装后电压表的量程大小；
（3）利用并联电路的欧姆定律可以判别量程偏小可能是并联的电阻太大；或者微安表的内阻偏小；
（4）利用并联电路的欧姆定律可以求出并联电阻的大小。
15．【答案】（1）解：设右管水银面下降，则由玻意尔定律可得，
解得右管水银面下降的高度为h=37.5cm
（2）解设空气柱长度为，则由玻意尔定律可得，，
则管中封闭空气柱的长度为37.5cm。
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程
【解析】【分析】（1）当甲中阀门打开时，利用气体的等温变化的状态方程可以求出右管内水银面下降的高度；
（2）当装置旋转的过程中，利用理想气体的状态方程可以求出封闭气体的长度。
16．【答案】（1）解：光路如图所示
由几何关系可得DE//AC，所以光束在D点的折射角等于30°，则有
解得
（2）解：由几何关系知光束在E点的入射角为60°，临界角C满足
解得
所以光束在E点发生全反射，由几何关系知△CDE是等腰三角形，所以光束在D点的入射角等于30°，设折射角为θ，由折射定律可知
解得
（3）解：由几何关系可知
△CDE是等腰三角形，由
可得光在棱镜中的传播速度为
该光束在棱镜中传播的时间
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【分析】（1）画出光线折射的路径，利用几何关系可以求出折射率的大小；
（2）已知折射率的大小，结合折射定律可以求出全反射临界角的大小，结合折射定律可以求出射出时折射角正弦值的大小；
（3）已知光传播的路径，利用几何关系可以求出传播的路程，结合传播的速度可以求出传播的时间。
17．【答案】（1）解：小球沿直线通过速度选择器
解得
（2）解：粒子匀速圆周运动，
联立解得
粒子刚好能过小孔
在磁场中运动时间
匀变速运动时间
粒子运动总时间为
（3）解：水平方向，由动量定理
即
由动能定理可得
则
【知识点】动量定理；匀变速直线运动的速度与时间的关系；牛顿第二定律；速度选择器
【解析】【分析】（1）小球通过速度选择器时，利用小球的平衡方程可以求出小球初速度的大小；
（2）由于小球受到的电场力等于重力，所以小球做匀速圆周运动，利用牛顿第二定律可以求出小球运动轨迹半径的大小，结合周期的大小可以求出粒子在磁场中运动的时间；再利用匀变速的速度位移公式可以求出粒子匀变速的时间；
（3）当粒子从小孔射入时，利用动量定理结合动能定理可以求出板间距离的大小。
18．【答案】（1）解：小车被固定，小物块下滑到最低点过程机械能守恒
在最低点，有
解得
（2）解：解除固定后，小车可以在光滑水平面上自由运动，小物块和小车组成的系统水平方向动量守恒，设小物块刚滑上右侧粗糙区域时候速度大小为v1，小车速度大小为v2，，
代入数据解得，
小物块冲上粗糙面后，小物块加速度大小为a1，小车加速度大小为a2，由牛顿第二定律有（水平向左），（水平向右）
当小物块和小车右侧挡板发生碰撞时满足
即
代入数据得，（舍去）
故经历0.5s第一次和右侧挡板发生碰撞；
（3）解：从小物块滑下到最终相对小车静止，物块在小车粗糙面上滑动的路程为
解得，
当时，，即物块将停在离开右侧挡板0.75m处。
物块相对小车停下时，小车也停止运动。
整个过程中，物块相对小车发生位移为
选取m和M为系统，由于水平方向动量守恒，设m水平向右发生位移大小为x1，M水平向左发生位移大小为x2，可推得
又
求得，方向水平向左。
【知识点】动量守恒定律；能量守恒定律
【解析】【分析】（1）小车固定时，利用机械能守恒定律可以求出物块滑动最低点的速度大小，结合牛顿第二定律可以求出轨道对物块支持力的大小；
（2）当解除固定时，利用机械能守恒定律结合动量守恒定律可以求出物块到达小车底部的速度大小，结合牛顿第二定律可以求出物块和小车加速度的大小，结合位移公式可以求出碰撞所花的时间；
（3）当物块从滑下到最终相对小车静止时，利用能量守恒定律可以求出物块相对小车运动的路程大小，利用运动的路程可以判别物块停止的位置；利用动量守恒定律可以求出小车运动的路程大小。
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