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江苏省泰州市2022届高三上学期物理期末试卷
一、单选题
1．（2022高三上·泰州期末）2021年12月9日，我国航天员在空间站成功进行了太空授课。实验时宇航员从注射器中挤出一滴水，水滴在空中形状是（ ）
A． B． C． D．
2．（2022高三上·泰州期末）在“用油膜法估测分子直径大小”实验中，某同学测得到油酸分子直径的结果明显偏小，可能是由于（ ）
A．油酸酒精溶液中含有大量酒精
B．油酸在水面未完全散开
C．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格
D．在向量筒中滴入1mL油酸酒精溶液时，滴数多数了几滴
3．（2022高三上·泰州期末）“L”型的细铜棒在磁感应强度为B的匀强磁场中运动，已知“L”型细铜棒两边相互垂直，长度均为l，运动速度大小为v，则铜棒两端电势差的最大值为（ ）
A． B． C． D．
4．（2022高三上·泰州期末）我国航天人发扬“两弹一星”精神砥砺前行，从“东方红一号”到“北斗”不断创造奇迹。“北斗”导航系统第49颗卫星为地球倾斜同步轨道卫星，该卫星的轨道平面与地球赤道平面成一定夹角。它绕地球做匀速圆周运动的运行周期等于地球的自转周期，关于地球倾斜同步轨道卫星（ ）
A．卫星的向心加速度大于地球表面重力加速度
B．卫星的发射速度一定大于11.2km/s
C．卫星一天两次经过赤道正上方同一位置
D．卫星的运行速度大于第一宇宙速度
5．（2022高三上·泰州期末）如图为某静电除尘装置的示意图。A、B、C三点的连线与集尘板垂直，且，烟尘微粒只在电场力作用下最终被吸附在集尘板上，下列说法正确的是（ ）
A．烟尘微粒一定带正电
B．B，A两点间比C，B两点间的电势差大
C．同一烟尘微粒在C点电势能大于在B点电势能
D．同一烟尘微粒在C点加速度大于在A点加速度
6．（2022高三上·泰州期末）霍尔效应可用来测量血流速度，其原理如图所示。在动脉血管上下两侧安装电极，左右两侧加以磁场，毫伏表测出上下两极的电压为U。则（ ）
A．上电极电势一定低于下电极
B．若血液中负离子较多时，上电极电势低于下电极
C．毫伏表的示数U与血液的流速成正比
D．毫伏表的示数U与血液中正负离子的电荷量成正比
7．（2022高三上·泰州期末）将小球以初速度v0竖直向上抛出，该小球所受的空气阻力与速度大小成正比，其速度—时间图象（v-t）如图所示。t1时刻到达最高点，t2时刻落回抛出点，且下落过程中小球一直加速，下列说法正确的是（ ）
A．0到t2时间内，小球的加速度先减小再增大
B．小球上升过程和下降过程，动量变化量相同
C．小球上升过程和下降过程，重力的冲量相同
D．0到t2时间内，小球的动量变化率一直减小
8．（2022高三上·泰州期末）如图所示，有一质量、边长为0.2m的正方体木块，静止于光滑水平面上，木块内部有一从顶面贯通至底面的通道，一个质量为的小球由静止开始从轨道的左端运动到右端，在该过程中木块的位移为（ ）
A．0.05m B．0.10m C．0.15m D．0.5m
9．（2020·新课标Ⅰ）图（a）所示的电路中，K与L间接一智能电源，用以控制电容器C两端的电压UC。如果UC随时间t的变化如图（b）所示，则下列描述电阻R两端电压UR随时间t变化的图像中，正确的是（ ）
A． B．
C． D．
10．（2022高三上·泰州期末）如图所示，光滑水平面上有一劲度系数为k的轻弹簧左端固定，右端连一质量为m、电量为q带负电小物块，水平面上方有一电场强度大小为E、水平向右的匀强电场。开始时物块在大小为2qE，方向向右的外力F作用下静止在M点，设物块在M点的电势能为零。现将力F撤去，则物块运动过程中，下列说法正确的是（ ）
A．弹簧和物块组成的系统机械能之和不变
B．弹簧处于原长时物块的速度最大
C．弹簧最短时物块加速度大小为
D．物块电势能的最小值为
二、实验题
11．（2022高三上·泰州期末）图甲为某同学测量一节干电池的电动势和内电阻的电路图。
（1）若电路中电阻箱的示数如图乙所示，其阻值为 Ω。
（2）虚线框内为用毫安表改装成电流表的电路，已知：毫安表内阻为10Ω、满偏电流为100mA，若阻值为2.5Ω，则改装后电流表的量程为 mA。
（3）实验步骤如下：
①将滑动变阻器R的滑片移到 端（选填“左”或“右”）；
②闭合开关S，将电阻箱阻值由图乙阻值调为2.5Ω，操作正确的是 （选填选项前序号）；
A．先将“×10档”中3调至0，再将“×1档”调至2，“×0.1档”调至5
B．先将“×1档”调至2，“×0.1档”调至5，再将“×10档”中3调至0
③多次调节滑动变阻器的滑片，记下电压表的示数U和毫安表的示数I。某次测量时毫安表的示数如图丙所示，其读数为 mA；
④以U为纵坐标，I为横坐标，作出图象如图丁所示；
根据图象求得电源的电动势E= V，内阻r= Ω。
三、解答题
12．（2022高三上·泰州期末）如图所示，质量为M、内部高为H、底面积为S的绝热气缸内部带有加热装置，气缸顶部有挡板，用绝热活塞封闭一定质量的理想气体，用绳将活塞悬挂在天花板上，开始时缸内气体温度为T0，活塞到气缸底部的距离为0.5H。已知大气压强恒为p0，忽略活塞和气缸壁的厚度，不计一切摩擦。
（1）求活塞刚碰到挡板时气体温度；
（2）气缸内气体的温度从T0升高到3T0的过程中，气体吸收的热量为Q，求气体内能的增加量。
13．（2022高三上·泰州期末）有一种儿童滑板车，轮子一转动就闪光，车轮里有磁体、线圈组成的简易发电系统，可对发光二极管供电。该系统可简化为以下模型：如图所示，一边长为l的正方形单匝线框abcd在水平向右的匀强磁场中绕垂直于磁场的ab边匀速转动。已知线框的电阻为R，线框匀速转动的转速为n，匀强磁场的磁感应强度为B。求：
（1）在图示水平位置时，线框中感应电动势的大小；
（2）从图示水平位置转过90°的过程中，流过线框的电荷量及线框中产生的焦耳热。
14．（2022高三上·泰州期末）如图所示，质量均为m完全相同的两个弹性环A，B用不可伸长的、长为L的轻绳连接，分别套在光滑水平细杆OM和足够长光滑竖直细杆ON上，杆OM与杆ON在O点用一小段圆弧平滑相连，A环通过O点时速率不变。现将轻绳拉至水平位置伸直，B环位于O点，并同时由静止释放两环。
（1）若B环下降高度h（）时，B环加速度恰好为零，求此时绳中拉力大小；
（2）求A环从开始运动到O点过程中，轻绳对A环拉力所做的功；
（3）求A环和B环第一次碰撞前瞬间A、B两环速度的大小。
15．（2022高三上·泰州期末）如图甲所示，M、N为水平放置长为L的平行金属板，两板相距也为L。一束带正电、比荷为的粒子流（重力不计），以初速度沿两板正中间水平射入两板间。粒子恰好由N板下边缘A点射出，以A点为坐标原点建立直角坐标系。
（1）求粒子经过A点时速度大小和方向；
（2）若y轴右侧有一方向垂直纸面向里的足够大的匀强磁场，x轴下方磁感应强度大小为，x轴上方磁感应强度大小为，要使粒子进入磁场后恰好不离开磁场。求：；
（3）仅撤去（2）中的磁场，在y轴右侧加上如图乙所示足够大的周期性变化的磁场（已知），设磁场方向垂直于纸面向里为正。求：时刻从A点进入磁场的粒子经过x轴时的坐标值。
答案解析部分
1．【答案】A
【知识点】毛细现象和液体的表面张力
【解析】【解答】空间站中水滴处于完全失重状态，则在水的表面张力作用下，水滴在空中应该呈现球形。
故答案为：A。
【分析】在水的表面张力作用下，完全失重状态的水滴在空中应该呈现球形。
2．【答案】D
【知识点】用油膜法估测油酸分子的大小
【解析】【解答】计算油酸分子直径的公式是，V是纯油酸的体积，S是油膜的面积。
A．计算时利用的是纯油酸的体积，酒精的作用是更易于油酸平铺成单层薄膜，自身溶于水或挥发掉，使测量结果更精确，A不符合题意；
B．油膜没有充分展开，则测量的面积S偏小，导致结果计算偏大，B不符合题意；
C．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，S将偏小，故得到的分子直径将偏大，C不符合题意；
D．计算时把向量筒中滴入1mL油脂酒精溶液时，滴数多数了几滴，浓度降低，则d偏小，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】酒精使易于油酸平铺成单层薄膜，使测量结果更精确。油膜没有充分展开，则测量的面积S偏小，导致结果计算偏大。1mL油脂酒精溶液时，滴数多数了几滴，浓度降低，d偏小。
3．【答案】B
【知识点】法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】当细铜棒切割磁感线的有效长度最大时，铜棒两端的感应电动势最大。如图所示
当L型铜棒速度方向垂直铜棒两端连线时，切割磁感线的有效长度为，此时铜棒两端电势差最大，最大值为
B符合题意。
故答案为：B。
【分析】切割的有效长度等于导线端点的长度，有效长度最大时，铜棒两端的感应电动势最大。根据法拉第电磁感应定律求出铜棒两端电势差的最大值。
4．【答案】C
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【解答】A．根据
可得
可知，卫星的向心加速度小于地球表面重力加速度，A不符合题意；
B．卫星没有脱离地球的引力，则其发射速度一定小于11.2km/s，B不符合题意；
C．倾斜同步卫星若某时刻经过赤道正上方某位置，经过半个周期，恰好地球也转了半个周期，因此又会经过赤道上方的同一位置，故该卫星在一个周期内有2次经过赤道上同一位置，C符合题意。
D．第一宇宙速度是所有绕地球做圆周运动卫星的最大速度，则卫星的运行速度小于第一宇宙速度，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】万有引力提供卫星运动的向心力，求出向心加速度。11.2km/s为第二宇宙速度，达到此速度，卫星将脱离地球束缚，成为太阳系行星。
5．【答案】B
【知识点】电场及电场力；电势能；电势差
【解析】【解答】A．电极带负电，烟尘微粒向集尘板运动，可知微粒一定带负电，A不符合题意；
B．电场线与集尘板垂直，方向从集尘板到电极，可知BA间电场线较CB之间密集，即BA间场强大于CB间场强，根据U=Ed可知，B、A两点间比C、B两点间的电势差大，B符合题意；
C．因C点的电势高于B点，可知带负电的同一烟尘微粒在C点电势能小于在B点电势能，C不符合题意；
D．由B的分析可知，C点的场强小于A点场强，可知同一烟尘微粒在C点加速度小于在A点加速度，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】电极带负电，烟尘微粒被电极排斥，向集尘板运动，所以微粒一定带负电。BA间场强大于CB间场强，U=Ed，B、A两点间比C、B两点间的电势差大。C点的场强小于A点场强，同一烟尘微粒在C点加速度小于在A点加速度。
6．【答案】C
【知识点】霍尔元件
【解析】【解答】AB．根据左手定则，正离子受到洛伦兹力方向向上，负离子受到洛伦兹力方向向下，上电极聚集正离子，下电极聚集负离子，所以上电极电势高于下电极，电极电势高低与血液中正、负离子多少无关，AB不符合题意；
CD．当电场力和洛伦兹力相等时有
解得
可知，毫伏表的示数U与血液的流速成正比，与血液中正负离子的电荷量无关，C符合题意，D不符合题意。
故答案为：C
【分析】由洛伦兹力方向，上电极电势高于下电极。当电场力和洛伦兹力相等时，根据场强和电势差关系得到电压表表的示数U。
7．【答案】D
【知识点】动量；冲量
【解析】【解答】A.0到t2时间内，图像的斜率一直减小，所以小球的加速度一直减小，A不符合题意；
B．小球上升过程和下降过程，动量变化量分别为
所以小球上升过程和下降过程，动量变化量不相同，B不符合题意；
C．小球上升过程和下降过程，重力的冲量分别为
所以小球上升过程和下降过程，冲量不相同，C不符合题意；
D.0到t1时间内，小球的动量变化率为
随着的速度减小，动量变化率也减小；
t1到t2时间内，小球的动量变化率为
随着速度的增大，动量变化率减小；所以0到t2时间内，小球的动量变化率一直减小，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】图像的斜率表示加速度，图像的斜率一直减小，所以小球的加速度一直减小。小球动量变化量等于小球合力冲量。随着速度的增大，速度变化率减小，动量变化率减小。
8．【答案】A
【知识点】动量守恒定律
【解析】【解答】小球由静止开始从如图所示轨道的左端运动到右端过程中，小球与木块组成的系统，水平方向平均动量守恒，则有
即
根据题意，有
联立解得
故答案为：A。
【分析】小球与木块组成的系统，水平方向不受外力，动量守恒。结合运动学公式求解木块的位移。
9．【答案】A
【知识点】电容器及其应用
【解析】【解答】根据电容器的定义式 可知
结合图像可知，图像的斜率为 ，则 内的电流 与 内的电流 关系为
且两段时间中的电流方向相反，根据欧姆定律 可知 两端电压大小关系满足
由于电流方向不同，所以电压方向不同。
故答案为：A。
【分析】结合电容器公式和电流的定义式求解电容器电压和时间的函数关系，结合图像求解电路中的电流，利用欧姆定律求解定值电阻两端电压的关系。
10．【答案】C
【知识点】电场及电场力；牛顿第二定律；电势能与电场力做功的关系
【解析】【解答】A．弹簧和物块组成的系统，撤去F后受到弹簧的弹力和电场力作用，则机械能与电势能之和不变，A不符合题意；
B．当所受的合力为零时速度最大，即此时弹力等于电场力，此时弹簧不是处于原长位置，B不符合题意；
C．开始撤去F时，物块受到的合力为2qE，由对称性可知，弹簧最短时物块所受的合力为2qE，此时物块加速度大小为
C符合题意；
D．开始时弹簧的弹力为F弹=qE
此时弹簧伸长状态；在平衡位置时F弹=qE
此时弹簧为压缩状态，则从开始运动到平衡位置的距离为
弹簧在最短位置时物块的电势能最小，从开始释放到该位置电场力做功为
即物块的电势能减小；因M点的电势为零，则物块电势能的最小值为，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】弹簧和物块组成的系统，受到弹簧的弹力和电场力作用，机械能与电势能之和不变。当所受的合力为零时速度最大。弹簧在最短位置时物块的电势能最小，弹性势能最大。
11．【答案】（1）30.0
（2）500
（3）左；B；58；1.46（1.45~1.47）；0.40（0.39~0.41）
【知识点】电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】（1）电阻箱阻值为
（2）改装后电流表的量程为
（3）为防止电路中电流过大，烧坏电流表，闭合开关前应将滑动变阻器R的滑片移到最大阻值处，即移到左端；
为防止电阻箱短路，电阻箱操作时应先将“1档”调至2，“0.1档”调至5，再将“10档”中3调至0，故答案为：B。
毫安表量程为100mA，由图示毫安表表盘可知，其分度值为2mA，示数为58mA；
改装后的电流表内阻为
根据改装原理可知，实际电流为电流表读数的5倍，由闭合电路欧姆定律可知
由图可知，电源的电动势
则电源内阻为
【分析】（1）各个档位乘以表盘示数，相加得到电阻箱示数。
（2）毫安表量程加上并联电阻电流等于改装后电流表的量程。
（3） 为防止电路中电流过大，烧坏电流表，闭合开关前应将滑动变阻器R的滑片移到最大阻值处，使电路电流最小。电阻箱调节时先调小档位，再调大挡位，防止电阻突然变小，导致电流突然变大。图像与纵坐标交点等于电动势，图像斜率绝对值等于内阻。
12．【答案】（1）解：在活塞碰到挡板前，气体等压变化，则
解得
（2）解：从T0升高到3T0的过程中，气体先做等压变化，活塞碰到挡板后气体做等容变化，在等压变化过程中，设气体的压强为p，对气缸有
此过程气体对外做功
根据热力学第一定律
解得
【知识点】热力学第一定律（能量守恒定律）；理想气体与理想气体的状态方程
【解析】【分析】（1） 在活塞碰到挡板前，气体等压变化 ，由理想气体状态方程，得到活塞刚碰到挡板时气体温度。
（2）气体先做等压变化然后做等容变化 ，根据活塞受力平衡和 热力学第一定律可得气体内能的增加量。
13．【答案】（1）解：感应电动势的大小为
（2）解：线框由水平位置转90°的过程中
流过线框的电荷量为
线框由水平位置转90°的过程中，线框电动势的有效值
由焦耳定律可得
【知识点】导体切割磁感线时的感应电动势；电磁感应中的电路类问题
【解析】【分析】（1）求出在图示位置线框速度大小，由法拉第电磁感应定律可得感应电动势的大小。
（2）由法拉第电磁感应定律和电流定义式可得流过线框的电荷量。由焦耳定律可得线框中产生的焦耳热。
14．【答案】（1）解：若B环下降高度h（）加速度为零时设轻绳与竖直方向夹角，如图
因B环加速度恰好为零，则有
解得
（2）解：设A环到达O点时速度为，此时B环的速度等于0，B环下降L过程中，A、B系统机械能守恒，有
解得
轻绳对A环拉力所做的功
（3）解：A环过O点后做初速度为、加速度为g的匀加速直线运动，B环做自由落体运动，设从A环经过O点开始，追上B环用时t，A、B即将发生第一次碰撞时二者的速度分别为、，则有
解得
A环追上B环时
【知识点】匀变速直线运动规律的综合运用；动能定理的综合应用；机械能守恒定律；碰撞模型
【解析】【分析】（1）加速度为零，物体受力平衡，结合几何关系求出绳中拉力大小。
（2）B环下降L过程中，A、B系统机械能守恒 。由机械能守恒定律求出轻绳对A环拉力所做的功 。
（3） A、B即将发生第一次碰撞时 ，二者到达相同位置。由运动学公式求出 A环和B环第一次碰撞前瞬间A、B两环速度的大小。
15．【答案】（1）解：粒子在偏转电场中做类平抛运动，水平方向有
竖直方向有
解得
粒子经过A点时的速度大小
即速度方向与水平成45°斜向下
（2）解：设x轴下方磁场中轨道半径为，x轴上方磁场中轨道半径为，运动轨迹如图
由几何关系可得
解得
根据洛伦兹力提供向心力，有
解得
联立解得
（3）解：粒子在时刻进入磁场，如图
一个磁场变化周期中粒子沿x轴前进的距离
其中
可能：①经过x轴时的坐标值，，1，2，3…
可能：②经过x轴时的坐标值，，1，2，3…
【知识点】带电粒子在电场与磁场混合场中的运动
【解析】【分析】（1） 粒子在偏转电场中做类平抛运动 ，竖直方向做自由落体运动。由平行四边形法则求出 粒子经过A点时速度大小和方向 。
（2）画出粒子运动轨迹，在磁场中洛伦兹力提供向心力 ，由几何关系求出磁感应强度之比。
（3）画出粒子运动轨迹，求出1个磁场变化周期中粒子沿x轴前进的距离 ，分情况讨论得出 时刻从A点进入磁场的粒子经过x轴时的坐标值。
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江苏省泰州市2022届高三上学期物理期末试卷
一、单选题
1．（2022高三上·泰州期末）2021年12月9日，我国航天员在空间站成功进行了太空授课。实验时宇航员从注射器中挤出一滴水，水滴在空中形状是（ ）
A． B． C． D．
【答案】A
【知识点】毛细现象和液体的表面张力
【解析】【解答】空间站中水滴处于完全失重状态，则在水的表面张力作用下，水滴在空中应该呈现球形。
故答案为：A。
【分析】在水的表面张力作用下，完全失重状态的水滴在空中应该呈现球形。
2．（2022高三上·泰州期末）在“用油膜法估测分子直径大小”实验中，某同学测得到油酸分子直径的结果明显偏小，可能是由于（ ）
A．油酸酒精溶液中含有大量酒精
B．油酸在水面未完全散开
C．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格
D．在向量筒中滴入1mL油酸酒精溶液时，滴数多数了几滴
【答案】D
【知识点】用油膜法估测油酸分子的大小
【解析】【解答】计算油酸分子直径的公式是，V是纯油酸的体积，S是油膜的面积。
A．计算时利用的是纯油酸的体积，酒精的作用是更易于油酸平铺成单层薄膜，自身溶于水或挥发掉，使测量结果更精确，A不符合题意；
B．油膜没有充分展开，则测量的面积S偏小，导致结果计算偏大，B不符合题意；
C．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，S将偏小，故得到的分子直径将偏大，C不符合题意；
D．计算时把向量筒中滴入1mL油脂酒精溶液时，滴数多数了几滴，浓度降低，则d偏小，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】酒精使易于油酸平铺成单层薄膜，使测量结果更精确。油膜没有充分展开，则测量的面积S偏小，导致结果计算偏大。1mL油脂酒精溶液时，滴数多数了几滴，浓度降低，d偏小。
3．（2022高三上·泰州期末）“L”型的细铜棒在磁感应强度为B的匀强磁场中运动，已知“L”型细铜棒两边相互垂直，长度均为l，运动速度大小为v，则铜棒两端电势差的最大值为（ ）
A． B． C． D．
【答案】B
【知识点】法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】当细铜棒切割磁感线的有效长度最大时，铜棒两端的感应电动势最大。如图所示
当L型铜棒速度方向垂直铜棒两端连线时，切割磁感线的有效长度为，此时铜棒两端电势差最大，最大值为
B符合题意。
故答案为：B。
【分析】切割的有效长度等于导线端点的长度，有效长度最大时，铜棒两端的感应电动势最大。根据法拉第电磁感应定律求出铜棒两端电势差的最大值。
4．（2022高三上·泰州期末）我国航天人发扬“两弹一星”精神砥砺前行，从“东方红一号”到“北斗”不断创造奇迹。“北斗”导航系统第49颗卫星为地球倾斜同步轨道卫星，该卫星的轨道平面与地球赤道平面成一定夹角。它绕地球做匀速圆周运动的运行周期等于地球的自转周期，关于地球倾斜同步轨道卫星（ ）
A．卫星的向心加速度大于地球表面重力加速度
B．卫星的发射速度一定大于11.2km/s
C．卫星一天两次经过赤道正上方同一位置
D．卫星的运行速度大于第一宇宙速度
【答案】C
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【解答】A．根据
可得
可知，卫星的向心加速度小于地球表面重力加速度，A不符合题意；
B．卫星没有脱离地球的引力，则其发射速度一定小于11.2km/s，B不符合题意；
C．倾斜同步卫星若某时刻经过赤道正上方某位置，经过半个周期，恰好地球也转了半个周期，因此又会经过赤道上方的同一位置，故该卫星在一个周期内有2次经过赤道上同一位置，C符合题意。
D．第一宇宙速度是所有绕地球做圆周运动卫星的最大速度，则卫星的运行速度小于第一宇宙速度，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】万有引力提供卫星运动的向心力，求出向心加速度。11.2km/s为第二宇宙速度，达到此速度，卫星将脱离地球束缚，成为太阳系行星。
5．（2022高三上·泰州期末）如图为某静电除尘装置的示意图。A、B、C三点的连线与集尘板垂直，且，烟尘微粒只在电场力作用下最终被吸附在集尘板上，下列说法正确的是（ ）
A．烟尘微粒一定带正电
B．B，A两点间比C，B两点间的电势差大
C．同一烟尘微粒在C点电势能大于在B点电势能
D．同一烟尘微粒在C点加速度大于在A点加速度
【答案】B
【知识点】电场及电场力；电势能；电势差
【解析】【解答】A．电极带负电，烟尘微粒向集尘板运动，可知微粒一定带负电，A不符合题意；
B．电场线与集尘板垂直，方向从集尘板到电极，可知BA间电场线较CB之间密集，即BA间场强大于CB间场强，根据U=Ed可知，B、A两点间比C、B两点间的电势差大，B符合题意；
C．因C点的电势高于B点，可知带负电的同一烟尘微粒在C点电势能小于在B点电势能，C不符合题意；
D．由B的分析可知，C点的场强小于A点场强，可知同一烟尘微粒在C点加速度小于在A点加速度，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】电极带负电，烟尘微粒被电极排斥，向集尘板运动，所以微粒一定带负电。BA间场强大于CB间场强，U=Ed，B、A两点间比C、B两点间的电势差大。C点的场强小于A点场强，同一烟尘微粒在C点加速度小于在A点加速度。
6．（2022高三上·泰州期末）霍尔效应可用来测量血流速度，其原理如图所示。在动脉血管上下两侧安装电极，左右两侧加以磁场，毫伏表测出上下两极的电压为U。则（ ）
A．上电极电势一定低于下电极
B．若血液中负离子较多时，上电极电势低于下电极
C．毫伏表的示数U与血液的流速成正比
D．毫伏表的示数U与血液中正负离子的电荷量成正比
【答案】C
【知识点】霍尔元件
【解析】【解答】AB．根据左手定则，正离子受到洛伦兹力方向向上，负离子受到洛伦兹力方向向下，上电极聚集正离子，下电极聚集负离子，所以上电极电势高于下电极，电极电势高低与血液中正、负离子多少无关，AB不符合题意；
CD．当电场力和洛伦兹力相等时有
解得
可知，毫伏表的示数U与血液的流速成正比，与血液中正负离子的电荷量无关，C符合题意，D不符合题意。
故答案为：C
【分析】由洛伦兹力方向，上电极电势高于下电极。当电场力和洛伦兹力相等时，根据场强和电势差关系得到电压表表的示数U。
7．（2022高三上·泰州期末）将小球以初速度v0竖直向上抛出，该小球所受的空气阻力与速度大小成正比，其速度—时间图象（v-t）如图所示。t1时刻到达最高点，t2时刻落回抛出点，且下落过程中小球一直加速，下列说法正确的是（ ）
A．0到t2时间内，小球的加速度先减小再增大
B．小球上升过程和下降过程，动量变化量相同
C．小球上升过程和下降过程，重力的冲量相同
D．0到t2时间内，小球的动量变化率一直减小
【答案】D
【知识点】动量；冲量
【解析】【解答】A.0到t2时间内，图像的斜率一直减小，所以小球的加速度一直减小，A不符合题意；
B．小球上升过程和下降过程，动量变化量分别为
所以小球上升过程和下降过程，动量变化量不相同，B不符合题意；
C．小球上升过程和下降过程，重力的冲量分别为
所以小球上升过程和下降过程，冲量不相同，C不符合题意；
D.0到t1时间内，小球的动量变化率为
随着的速度减小，动量变化率也减小；
t1到t2时间内，小球的动量变化率为
随着速度的增大，动量变化率减小；所以0到t2时间内，小球的动量变化率一直减小，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】图像的斜率表示加速度，图像的斜率一直减小，所以小球的加速度一直减小。小球动量变化量等于小球合力冲量。随着速度的增大，速度变化率减小，动量变化率减小。
8．（2022高三上·泰州期末）如图所示，有一质量、边长为0.2m的正方体木块，静止于光滑水平面上，木块内部有一从顶面贯通至底面的通道，一个质量为的小球由静止开始从轨道的左端运动到右端，在该过程中木块的位移为（ ）
A．0.05m B．0.10m C．0.15m D．0.5m
【答案】A
【知识点】动量守恒定律
【解析】【解答】小球由静止开始从如图所示轨道的左端运动到右端过程中，小球与木块组成的系统，水平方向平均动量守恒，则有
即
根据题意，有
联立解得
故答案为：A。
【分析】小球与木块组成的系统，水平方向不受外力，动量守恒。结合运动学公式求解木块的位移。
9．（2020·新课标Ⅰ）图（a）所示的电路中，K与L间接一智能电源，用以控制电容器C两端的电压UC。如果UC随时间t的变化如图（b）所示，则下列描述电阻R两端电压UR随时间t变化的图像中，正确的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】A
【知识点】电容器及其应用
【解析】【解答】根据电容器的定义式 可知
结合图像可知，图像的斜率为 ，则 内的电流 与 内的电流 关系为
且两段时间中的电流方向相反，根据欧姆定律 可知 两端电压大小关系满足
由于电流方向不同，所以电压方向不同。
故答案为：A。
【分析】结合电容器公式和电流的定义式求解电容器电压和时间的函数关系，结合图像求解电路中的电流，利用欧姆定律求解定值电阻两端电压的关系。
10．（2022高三上·泰州期末）如图所示，光滑水平面上有一劲度系数为k的轻弹簧左端固定，右端连一质量为m、电量为q带负电小物块，水平面上方有一电场强度大小为E、水平向右的匀强电场。开始时物块在大小为2qE，方向向右的外力F作用下静止在M点，设物块在M点的电势能为零。现将力F撤去，则物块运动过程中，下列说法正确的是（ ）
A．弹簧和物块组成的系统机械能之和不变
B．弹簧处于原长时物块的速度最大
C．弹簧最短时物块加速度大小为
D．物块电势能的最小值为
【答案】C
【知识点】电场及电场力；牛顿第二定律；电势能与电场力做功的关系
【解析】【解答】A．弹簧和物块组成的系统，撤去F后受到弹簧的弹力和电场力作用，则机械能与电势能之和不变，A不符合题意；
B．当所受的合力为零时速度最大，即此时弹力等于电场力，此时弹簧不是处于原长位置，B不符合题意；
C．开始撤去F时，物块受到的合力为2qE，由对称性可知，弹簧最短时物块所受的合力为2qE，此时物块加速度大小为
C符合题意；
D．开始时弹簧的弹力为F弹=qE
此时弹簧伸长状态；在平衡位置时F弹=qE
此时弹簧为压缩状态，则从开始运动到平衡位置的距离为
弹簧在最短位置时物块的电势能最小，从开始释放到该位置电场力做功为
即物块的电势能减小；因M点的电势为零，则物块电势能的最小值为，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】弹簧和物块组成的系统，受到弹簧的弹力和电场力作用，机械能与电势能之和不变。当所受的合力为零时速度最大。弹簧在最短位置时物块的电势能最小，弹性势能最大。
二、实验题
11．（2022高三上·泰州期末）图甲为某同学测量一节干电池的电动势和内电阻的电路图。
（1）若电路中电阻箱的示数如图乙所示，其阻值为 Ω。
（2）虚线框内为用毫安表改装成电流表的电路，已知：毫安表内阻为10Ω、满偏电流为100mA，若阻值为2.5Ω，则改装后电流表的量程为 mA。
（3）实验步骤如下：
①将滑动变阻器R的滑片移到 端（选填“左”或“右”）；
②闭合开关S，将电阻箱阻值由图乙阻值调为2.5Ω，操作正确的是 （选填选项前序号）；
A．先将“×10档”中3调至0，再将“×1档”调至2，“×0.1档”调至5
B．先将“×1档”调至2，“×0.1档”调至5，再将“×10档”中3调至0
③多次调节滑动变阻器的滑片，记下电压表的示数U和毫安表的示数I。某次测量时毫安表的示数如图丙所示，其读数为 mA；
④以U为纵坐标，I为横坐标，作出图象如图丁所示；
根据图象求得电源的电动势E= V，内阻r= Ω。
【答案】（1）30.0
（2）500
（3）左；B；58；1.46（1.45~1.47）；0.40（0.39~0.41）
【知识点】电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】（1）电阻箱阻值为
（2）改装后电流表的量程为
（3）为防止电路中电流过大，烧坏电流表，闭合开关前应将滑动变阻器R的滑片移到最大阻值处，即移到左端；
为防止电阻箱短路，电阻箱操作时应先将“1档”调至2，“0.1档”调至5，再将“10档”中3调至0，故答案为：B。
毫安表量程为100mA，由图示毫安表表盘可知，其分度值为2mA，示数为58mA；
改装后的电流表内阻为
根据改装原理可知，实际电流为电流表读数的5倍，由闭合电路欧姆定律可知
由图可知，电源的电动势
则电源内阻为
【分析】（1）各个档位乘以表盘示数，相加得到电阻箱示数。
（2）毫安表量程加上并联电阻电流等于改装后电流表的量程。
（3） 为防止电路中电流过大，烧坏电流表，闭合开关前应将滑动变阻器R的滑片移到最大阻值处，使电路电流最小。电阻箱调节时先调小档位，再调大挡位，防止电阻突然变小，导致电流突然变大。图像与纵坐标交点等于电动势，图像斜率绝对值等于内阻。
三、解答题
12．（2022高三上·泰州期末）如图所示，质量为M、内部高为H、底面积为S的绝热气缸内部带有加热装置，气缸顶部有挡板，用绝热活塞封闭一定质量的理想气体，用绳将活塞悬挂在天花板上，开始时缸内气体温度为T0，活塞到气缸底部的距离为0.5H。已知大气压强恒为p0，忽略活塞和气缸壁的厚度，不计一切摩擦。
（1）求活塞刚碰到挡板时气体温度；
（2）气缸内气体的温度从T0升高到3T0的过程中，气体吸收的热量为Q，求气体内能的增加量。
【答案】（1）解：在活塞碰到挡板前，气体等压变化，则
解得
（2）解：从T0升高到3T0的过程中，气体先做等压变化，活塞碰到挡板后气体做等容变化，在等压变化过程中，设气体的压强为p，对气缸有
此过程气体对外做功
根据热力学第一定律
解得
【知识点】热力学第一定律（能量守恒定律）；理想气体与理想气体的状态方程
【解析】【分析】（1） 在活塞碰到挡板前，气体等压变化 ，由理想气体状态方程，得到活塞刚碰到挡板时气体温度。
（2）气体先做等压变化然后做等容变化 ，根据活塞受力平衡和 热力学第一定律可得气体内能的增加量。
13．（2022高三上·泰州期末）有一种儿童滑板车，轮子一转动就闪光，车轮里有磁体、线圈组成的简易发电系统，可对发光二极管供电。该系统可简化为以下模型：如图所示，一边长为l的正方形单匝线框abcd在水平向右的匀强磁场中绕垂直于磁场的ab边匀速转动。已知线框的电阻为R，线框匀速转动的转速为n，匀强磁场的磁感应强度为B。求：
（1）在图示水平位置时，线框中感应电动势的大小；
（2）从图示水平位置转过90°的过程中，流过线框的电荷量及线框中产生的焦耳热。
【答案】（1）解：感应电动势的大小为
（2）解：线框由水平位置转90°的过程中
流过线框的电荷量为
线框由水平位置转90°的过程中，线框电动势的有效值
由焦耳定律可得
【知识点】导体切割磁感线时的感应电动势；电磁感应中的电路类问题
【解析】【分析】（1）求出在图示位置线框速度大小，由法拉第电磁感应定律可得感应电动势的大小。
（2）由法拉第电磁感应定律和电流定义式可得流过线框的电荷量。由焦耳定律可得线框中产生的焦耳热。
14．（2022高三上·泰州期末）如图所示，质量均为m完全相同的两个弹性环A，B用不可伸长的、长为L的轻绳连接，分别套在光滑水平细杆OM和足够长光滑竖直细杆ON上，杆OM与杆ON在O点用一小段圆弧平滑相连，A环通过O点时速率不变。现将轻绳拉至水平位置伸直，B环位于O点，并同时由静止释放两环。
（1）若B环下降高度h（）时，B环加速度恰好为零，求此时绳中拉力大小；
（2）求A环从开始运动到O点过程中，轻绳对A环拉力所做的功；
（3）求A环和B环第一次碰撞前瞬间A、B两环速度的大小。
【答案】（1）解：若B环下降高度h（）加速度为零时设轻绳与竖直方向夹角，如图
因B环加速度恰好为零，则有
解得
（2）解：设A环到达O点时速度为，此时B环的速度等于0，B环下降L过程中，A、B系统机械能守恒，有
解得
轻绳对A环拉力所做的功
（3）解：A环过O点后做初速度为、加速度为g的匀加速直线运动，B环做自由落体运动，设从A环经过O点开始，追上B环用时t，A、B即将发生第一次碰撞时二者的速度分别为、，则有
解得
A环追上B环时
【知识点】匀变速直线运动规律的综合运用；动能定理的综合应用；机械能守恒定律；碰撞模型
【解析】【分析】（1）加速度为零，物体受力平衡，结合几何关系求出绳中拉力大小。
（2）B环下降L过程中，A、B系统机械能守恒 。由机械能守恒定律求出轻绳对A环拉力所做的功 。
（3） A、B即将发生第一次碰撞时 ，二者到达相同位置。由运动学公式求出 A环和B环第一次碰撞前瞬间A、B两环速度的大小。
15．（2022高三上·泰州期末）如图甲所示，M、N为水平放置长为L的平行金属板，两板相距也为L。一束带正电、比荷为的粒子流（重力不计），以初速度沿两板正中间水平射入两板间。粒子恰好由N板下边缘A点射出，以A点为坐标原点建立直角坐标系。
（1）求粒子经过A点时速度大小和方向；
（2）若y轴右侧有一方向垂直纸面向里的足够大的匀强磁场，x轴下方磁感应强度大小为，x轴上方磁感应强度大小为，要使粒子进入磁场后恰好不离开磁场。求：；
（3）仅撤去（2）中的磁场，在y轴右侧加上如图乙所示足够大的周期性变化的磁场（已知），设磁场方向垂直于纸面向里为正。求：时刻从A点进入磁场的粒子经过x轴时的坐标值。
【答案】（1）解：粒子在偏转电场中做类平抛运动，水平方向有
竖直方向有
解得
粒子经过A点时的速度大小
即速度方向与水平成45°斜向下
（2）解：设x轴下方磁场中轨道半径为，x轴上方磁场中轨道半径为，运动轨迹如图
由几何关系可得
解得
根据洛伦兹力提供向心力，有
解得
联立解得
（3）解：粒子在时刻进入磁场，如图
一个磁场变化周期中粒子沿x轴前进的距离
其中
可能：①经过x轴时的坐标值，，1，2，3…
可能：②经过x轴时的坐标值，，1，2，3…
【知识点】带电粒子在电场与磁场混合场中的运动
【解析】【分析】（1） 粒子在偏转电场中做类平抛运动 ，竖直方向做自由落体运动。由平行四边形法则求出 粒子经过A点时速度大小和方向 。
（2）画出粒子运动轨迹，在磁场中洛伦兹力提供向心力 ，由几何关系求出磁感应强度之比。
（3）画出粒子运动轨迹，求出1个磁场变化周期中粒子沿x轴前进的距离 ，分情况讨论得出 时刻从A点进入磁场的粒子经过x轴时的坐标值。
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