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江苏省扬州市2022届高三上学期物理期末检测试卷
一、单选题
1．（2022高三上·扬州期末）质量为m的翼装飞行者从高空跳下，通过调整身体实现飞行并控制方向，如图所示，当他斜向上以加速度g减速直线飞行时，所受空气作用力（ ）
A．大小等于mg B．大小等于
C．方向竖直向上 D．方向垂直于AB向上
【答案】A
【知识点】牛顿第二定律
【解析】【解答】翼装飞行者斜向上以加速度g减速直线飞行时，由牛顿第二定律可知F=ma=mg
重力与空气作用力的合力大小为mg，方向斜向左下方，如图所示
由图可得空气作用力大小为F=mg
方向与AB成60°角，斜向左上方。
故答案为：A。
【分析】翼装飞行者斜向上以加速度g减速直线飞行，由牛顿第二定律可知，合力大小为mg，方向与加速度方向一样。由几何关系得出空气阻力大小。
2．（2022高三上·扬州期末）科学家用直流高压加速器加速质子（H）轰击锂原子核X，得到两个氦核（），已知、Ｘ、的质量分别为、、光在真空中的速度为c，则（ ）
A．X是 B．X核的中子数是4
C．释放的核能 D．上述核反应的类型是核裂变
【答案】B
【知识点】原子核的人工转变；质量亏损与质能方程
【解析】【解答】AB．设锂原子核X的质量数和质子数分别为A和Z，则由题意可得核反应方程式为
由质量数守恒和电荷数守恒得
所以X是，且其中子数为4，A不符合题意，B符合题意；
C．由质能方程得
C不符合题意；
D．核裂变是重核被粒子轰击发生的核反应，上述核反应的类型不是核裂变，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】由质量数守恒和电荷数守恒得出 X核的中子数 。上述核反应的类型不是核裂变。由质能方程得释放的核能。
3．（2022高三上·扬州期末）如图所示为氢原子的能级图，现有大量的氢原子处于n=3的激发态，当氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级时，辐射出光子a；当氢原子从n=3能级跃迁到n=1能级时，辐射出光子b，下列说法正确的是（ ）
A．由于跃迁所发射的谱线仅有2条
B．光子a的能量大于光子b的能量
C．光子a的动量小于光子b的动量
D．用光子能量是0.7eV的光照射可被吸收
【答案】C
【知识点】玻尔理论与氢原子的能级跃迁
【解析】【解答】A．因为大量处于n=3激发态的氢原子，跃迁时能释放种不同频率的光子，则跃迁所发射的谱线有3条，A不符合题意；
B．由题意知当氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级时，辐射出光子a的能量为
当氢原子从n=3能级跃迁到n=1能级时，辐射出光子B的能量为
所以光子a的能量小于光子b的能量，B不符合题意；
C．由光子能量
可知，光子a的波长大于光子b的波长，又因为
可知，光子a的动量小于光子b的动量，C符合题意；
D．因为大量处于n=3激发态的氢原子，向高能级跃迁时吸收能量为两能级之差，经分析知用光子能量是0.7eV的光照射不能被吸收，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】大量处于n=3激发态的氢原子，跃迁时能释放3种不同光子。跃迁射出光子a的能量为两个能级之差。向高能级跃迁时吸收能量为两能级之差，光子能量是0.7eV的光照射不能被吸收。
4．（2022高三上·扬州期末）2021年12月9日，在“天宫课堂"中王亚平往水球中注入一个气泡，如图所示，气泡静止在水中，此时（ ）
A．气泡受到浮力
B．气泡内分子热运动停止
C．气泡内气体在界面处对水产生压力
D．水与气泡界面处，水分子间作用力表现为斥力
【答案】C
【知识点】分子间的作用力
【解析】【解答】A．由于在失重状态下，气泡不会受到浮力，A不符合题意；
B．气泡内分子一直在做无规则的热运动，B不符合题意；
C．由于在失重状态下，气泡内气体在界面处存在压力差，所以对水产生压力，C符合题意；
D．水与气泡界面处，水分子较为稀疏，水分子间作用力表现为引力，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】失重状态下，气泡不会受到浮力，气泡内分子一直在做无规则的热运动，水分子较为稀疏，距离较远，水分子间作用力表现为引力。
5．（2022高三上·扬州期末）如图所示，一定质量理想气体经历A→B的等压过程，B→C的等容过程，则（ ）
A．A→B过程，气体吸收热量 B．A→B过程，气体内能不变
C．B→C过程，气体压强减小 D．B→C过程，外界对气体做功
【答案】A
【知识点】气体的变化图像P-V图、P-T图、V-T图
【解析】【解答】AB．由题图知A→B过程，气体压强不变，体积膨胀，气体对外做功（）；温度升高，内能增大（），根据热力学第一定律
可知该过程气体吸收热量（），A符合题意，B不符合题意；
CD．由题图知B→C过程，气体体积不变，则外界对气体不做功；温度升高，根据查理定律，可知压强增大，CD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】水分子较为稀疏，水分子间作用力表现为引力，该过程气体吸收热量。B→C过程，气体体积不变，外界对气体不做功，温度升高，压强增大。
6．（2022高三上·扬州期末）如图所示，滑板爱好者先后两次从坡道A点滑出，均落至B点，第二次的滞空时间比第一次长，则（ ）
A．两次滑出速度方向相同 B．两次腾空最大高度相同
C．第二次滑出速度一定大 D．第二次在最高点速度小
【答案】D
【知识点】曲线运动；斜抛运动
【解析】【解答】AB．对运动员运动分析可知，从坡道A点滑出后，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做竖直上抛运动，根据竖直上抛运动的对称性，即上升时间等于下降时间，由题知第二次的滞空时间比第一次长，所以第二次下降时间大于第一次，由知，第二次腾空最大高度大于第一次，又因为两次水平位移相等，所以两次位移角不同，即两次滑出速度方向不相同，AB不符合题意；
CD．因为第二次下降时间大于第一次，且两次水平位移相等，由知，第二次滑出后水平分速度小于第一次，即第二次在最高点速度小。又由可知，第二次滑出后竖直分速度大于第一次，所以第二次滑出速度不一定大。C不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】坡道A点滑出后，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做竖直上抛运动。竖直上抛运动的对称性，上升时间等于下降时间。两次位移角不同，即两次滑出速度方向不相同。第二次下降时间大于第一次，两次水平位移相等，第二次滑出后水平分速度小于第一次。
7．（2022高三上·扬州期末）某同学利用如图所示的装置做“探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系”实验，先后测得5组数据列于下表。如果读数和计算无误，分析数据发现随着实验的进行（ ）
序号 1 2 3 4 5
p 1.05 1.12 1.23 1.40 1.63
V 3.8 3.6 3.3 2.9 2.2
pV 3.99 4.03 4.06 4.06 3.59
A．有气体泄漏
B．有空气进入
C．气体温度升高
D．气体不再近似遵守气体实验定律
【答案】A
【知识点】其他实验
【解析】【解答】因为对于一定质量的理想气体满足气体状态方程
其中M为相对原子质量，由表格数据可知PV的乘积变小，则可能的原因是气体质量减小或是温度降低。
故答案为：A。
【分析】根据理想气体状态方程，PV的乘积变小可能的原因是气体质量减小或是温度降低。
8．（2022高三上·扬州期末）一对平行金属板带有等量异种电荷，上极板带正电，形成的电场线如图所示，一带正电的粒子从P点沿两板间中线MN方向射入。则（ ）
A．b点场强比a点大
B．c点电势比b点高
C．粒子将沿MN做直线运动
D．粒子从右侧离开极板后做匀速直线运动
【答案】B
【知识点】电场强度和电场线；电势差、电势、电势能
【解析】【解答】A．因为电场线的疏密程度代表电场强度的大小，由图可知b点场强比a点小，A不符合题意；
B．因为沿电场线电势降低，且b与d点在同一等势面上，由图可知c点电势比d点高，C点电势比b点高，B符合题意；
C．因为粒子受到电场力作用，且电场力方向与速度方向不共线，所以粒子做曲线运动，C不符合题意；
D．粒子从右侧离开极板仍受到电场力的作用，所以不会做匀速直线运动，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】可能的原因是气体质量减小或是温度降低。电场力方向与速度方向不共线，粒子做曲线运动。粒子从右侧离开极板仍受到电场力的作用，不会做匀速直线运动。沿电场线电势降低。
9．（2022高三上·扬州期末）如图所示，R为用于热处理的电阻炉，正常工作电压为交流220V，通电后R在升温过程中电阻值增大很多，利用自耦变压器可使R升温过程中的热功率与正常工作时基本相同，通电后刚开始的一段时间内，应将变压器的滑片P（ ）
A．从a缓慢调至b B．从b缓慢调至a
C．从b缓慢调至c D．从c缓慢调至b
【答案】D
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】R的热功率为
刚开始工作时R温度较低，阻值较小，其两端电压小于正常工作时的电压，所以开始时滑片应位于c。为了使R升温过程中的热功率与正常工作时基本相同，需要逐渐增大其两端电压，根据变压器的变压规律可知应增大变压器输出端匝数，即从c缓慢调至b。
故答案为：D。
【分析】根据变压器的变压规律增大变压器输出端匝数，可以增大输出电压，即R两端电压。时其两端电压等于正常工作时的电压。
10．（2022高三上·扬州期末）冰壶队备战2022年北京冬奥会，如图所示，在某次训练中，蓝壶静止在大本营Q处，质量相等的红壶与蓝壶发生正碰，最终分别停在M点和N点，下列说法正确的是（ ）
A．碰后两壶所受摩擦力的冲量相同
B．碰后蓝壶速度约为红壶速度的4倍
C．红壶碰前速度约为碰后速度的3倍
D．碰撞过程两壶组成的系统机械能守恒
【答案】C
【知识点】动量守恒定律；动能定理的综合应用
【解析】【解答】A．碰后两壶运动距离不相同，所以碰后两球速度不相同，根据动量定理可判断出碰后两壶所受摩擦力的冲量不相同，A不符合题意；
B．碰后红壶运动的距离为
蓝壶运动的距离为
二者质量相同，假设二者碰后的所受摩擦力相同，则二者做减速运动的加速度也相同，对红壶，有
对蓝壶有联立可得
即碰后蓝壶速度约为红壶速度的2倍，B不符合题意；
C．设红壶碰前速度为v0，则有
故有
即红壶碰前速度约为碰后速度的3倍，C符合题意；
D．碰前的动能为
碰后动能为
则有
机械能不守恒，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据动量定理，冲量等于红壶与蓝壶发生正碰时动量变化。由匀变速直线运动的速度位移关系，碰后蓝壶速度约为红壶速度的2倍。碰撞过程代入机械能表达式可知碰撞过程两壶组成的系统机械能不守恒。
二、实验题
11．（2022高三上·扬州期末）小明要将一量程为3mA的电流表改装成量程为3V的电压表。他测得该电流表内阻为120欧姆，经计算后将一阻值为R0的电阻与该电流表连接，进行改装。然后利用一标准电压表，根据图甲所示电路对改装后的电压表进行检测。
（1）请在图甲的虚线框中将电流表和电阻R0的连接电路画好 ，滑动变阻器R有两种规格，分别是R1（0~20欧姆）和R2（0~2000欧姆），应选择 ；
（2）实物电路如图乙所示，请以笔画线代替导线，连接电路；
（3）当标准电压表的示数为2.20V时，改装表的指针位置如图丙所示，读数为 V；
（4）产生上述问题的原因可能是____
A．电流表内阻测量值偏大，导致电阻R0的计算值偏大
B．电流表内阻测量值偏大，导致电阻R0的计算值偏小
C．电流表内阻测量值偏小，导致电阻R0的计算值偏大
D．电流表内阻测量值准确，但实际满偏电流小于3mA
（5）为了解决上述问题，小华提出改进方案如下：用电阻箱（0～99999欧姆）替换R0接入电路，他接下来的操作顺序是 ；
①闭合电键；
②缓慢移动滑片P，使得标准电压表示数约为2V；
③记录电阻箱的示数，选用与此示数相等的电阻替换R0；
④调节电阻箱，使得改装表的示数与标准表的示数相同；
⑤将滑片P置于滑动变阻器的最左端，电阻箱的阻值调至最大。
【答案】（1）；
（2）
（3）2.33（2.31～2.35）
（4）B；D
（5）⑤①②④③
【知识点】表头的改装
【解析】【解答】（1）因为改装电压表需要将电流表和定值电阻串联，所以电路图如下
因为该电路是分压式电路，应该选最大阻值较小的滑动变阻器，即应选；
（2）因为滑动变阻器是分压式接法，故实物图如图
（3） 因为将一量程为3mA的电流表改装成量程为3V的电压表，所以电压表精确度为，则需要估读到小数点后两位，所以读数为；
（4）因为电表指针偏角比标准值偏大，所以有可能是电流偏大，即电流表内阻测量值偏大，导致电阻R0的计算值偏小。也有可能是电流准确，但原电流表满偏电流就偏小，即电流表内阻测量值准确，但实际满偏电流小于3mA。
故答案为：BD。
（5）为了解决上述问题，可以用电阻箱（0～99999欧姆）替换R0接入电路，操作顺序应为：先将滑片P置于滑动变阻器的最左端，电阻箱的阻值调至最大；之后闭合电键，然后缓慢移动滑片P，先使得标准电压表示数约为2V，然后再调节电阻箱，使得改装表的示数与标准表的示数相同，最后记录电阻箱的示数，选用与此示数相等的电阻替换R0。
所以顺序为⑤①②④③。
【分析】（1）电压表改装需要将电流表和定值电阻串联，压式电路应该选最大阻值较小的滑动变阻器，可以调节时电压电流变化比较均匀。
（2）滑动变阻器是分压式接法，连线时导线不交叉。
（3）3mA的电流表改装成量程为3V的电压表， 标准电压表的示数为2.20V时 ，数据精确度和题目保持一致。
（4）电表指针偏角比标准值偏大，可能是电流偏大，也可能是原电流表满偏电流就偏小。
（5）滑片P置于滑动变阻器的最左端阻值最大处，电阻箱的阻值调至最大，改装表的示数与标准表的示数相同，电压相同，电阻也相同。
三、解答题
12．（2022高三上·扬州期末）研究光电效应的装置如图甲所示，通过实验记录电流表和电压表示数，绘制出I-U图像如图乙所示，图中Uc、I0、Im均为已知。已知入射光的频率为v0，普朗克常量为h，电子电量为e，求：
（1）时间t内从阴极K表面射出的光电子数n；
（2）该光电管阴极K的极限频率。
【答案】（1）解：饱和光电流为
解得时间t内光电子数
（2）解：光电子最大初动能为
由动能定理
设该金属逸出功为，由光电效应方程
该金属的截止频率为，则
解得
【知识点】光电效应
【解析】【分析】（1）根据电流定义式求出电荷量大小，除以每个电子电荷量即为时间t内从阴极K表面射出的光电子数n。
（2）根据图中数据结合功能定理求出最大初动能，根据光电效应方程求出粒子逸出功，逸出功大小对应频率即为极限频率。
13．（2022高三上·扬州期末）我国新一代航母阻拦系统的研制引入了电磁阻拦技术，其基本原理如图所示，飞机着舰时关闭动力系统，通过绝缘阻拦索钩住轨道上的一根金属棒，飞机与金属棒瞬间获得共同速度 ，在磁场中共同减速滑行至停下，已知歼-15舰载机质 ，金属棒质量 、电阻，导轨间距 ，匀强磁场磁感应强度 ，导轨电阻不计，除安培力外飞机克服其它阻力做的功为 ，求：
（1）飞机着舰瞬间金属棒中感应电流I的大小和方向；
（2）金属棒中产生的焦耳热Q。
【答案】（1）解：飞机着舰瞬间金属棒中感应电动势
感应电流
代入数据解得
根据右手定则判断感应电流方向由b到a
（2）解：飞机从着舰到停止，根据动能定理
代入数据解得
【知识点】导线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）根据法拉第电磁感应定律求出感应电动势大小，根据欧姆定律求出飞机着舰瞬间金属棒中感应电流I的大小。根据右手定则判断感应电流方向由b到a 。
（2） 根据动能定理求出飞机从着舰到停止金属棒中产生的焦耳热Q。
14．（2022高三上·扬州期末）如图所示，轻杆的上端可绕光滑铰链O在竖直平面内自由转动，小球固定在轻杆上Q点，用细绳连接小物块与小球，绳子穿过铰链正下方的小孔P，现用手沿绳方向拉住小球，使小球和物块保持静止，此时OQP=90°，POQ=37°。已知小球和小物块的质量均为1kg，轻杆长度为1m，重力加速度g取10m/，忽略一切摩擦，sin37°=0.6，sin53°=0.8，求：
（1）拉力F的大小；
（2）松手后，小球运动到最低点时的速度大小v；
（3）松手后，小球在左侧最高点时绳对小球的拉力大小T。
【答案】（1）解：对小球受力分析如图
对物块满足
对小球满足
解得
（2）解：撤去F后，小球、物块组成系统机械能守恒，小球运动到最低点时，物块速度为零。由机械能守恒定律得
解得
（3）解：小球在左侧最高点时，物块与小球沿绳方向加速度大小相等。如图所示
对小球
对物块
解得
【知识点】牛顿第二定律；机械能守恒定律
【解析】【分析】（1）对小球进行受力分析，由平行四边形法则和受力平衡得拉力F大小.
（2） 小球运动到最低点时，物块速度为零，对小球运动过程由动能定理或者机械能守恒定律得到小球运动到最低点时的速度大小v 。
（3） 物块与小球沿绳方向加速度大小相等，由牛顿第二定律得，小球在左侧最高点时绳对小球的拉力大小T。
15．（2022高三上·扬州期末）如图1所示，在直角坐标系第一象限内，以x轴和y轴为边界存在足够大匀强磁场。磁感应强度B随时间t作周期性变化的图像如图2所示，B0已知，垂直纸面向外为B的正方向，一粒子源可持续均匀发射速度为v0的粒子，粒子质量和电荷量分别为m和+q，不计重力；t=0时刻，打开粒子源，粒子从坐标原点O沿y轴正方向发射，在t=时刻进入磁场的粒子恰好在t=时刻离开磁场，求：
（1）磁场变化的周期T0；
（2）粒子从x轴射出的区域宽度d以及从第一象限射出的粒子在磁场中运动的最长时间；
（3）若在时刻关闭粒子源，求从x轴和y轴射出的粒子数之比。
【答案】（1）解：粒子在磁场中圆周运动的周期为
在到时间内磁场不变，如图1所示，粒子做匀速圆周运动从x轴离开磁场，则
解得
（2）解：粒子在磁场中圆周运动的半径为
如图2所示，某时刻进入磁场的粒子恰好从x轴上F点离开磁场区域，为粒子从x轴射出区域范围
解得
因为
所以粒子在磁场变化的半个周期内圆周运动的圆心角为。比较图2和图3可知：从第一象限射出的粒子在磁场中运动时间最长的应该是从y轴上D点射出的粒子，解得
（3）解：若磁场无限大且不变，时间内射出的粒子在时刻均匀分布在圆心角为的圆周上。
由于磁场变化，范围内的粒子从x轴射出。范围内的粒子从y轴射出，所以从x轴和y轴射出的粒子数之比为。
另解：
图2中，恰从F点射出的粒子，其射入磁场的时刻为
此时刻之前发射的粒子从x轴射出，时长
图3中，拾从D点射出的粒子，其射入磁场的时刻为
此时刻至时刻发射的粒子从y轴射出，时长
所以从x轴和y轴射出的粒子数之比为
【知识点】复杂边界；带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【分析】（1）求出粒子在磁场中完整运动的周期，画出粒子运动轨迹，结合几何关系求出 磁场变化的周期T0 。
（2）画出粒子在磁场中可能的运动轨迹，粒子在磁场中偏转圆心角越大，运动时间越长。结合粒子运动的几何关系求出粒子运动的时间。
（3） 磁场无限大且不变 ，前半个周期射出的粒子根据粒子受力分析和左手定则，画出运动轨迹可得 粒子均匀分布在圆心角为的圆周上。磁场变化，部分粒子从x轴射出，部分粒子从y轴射出 。结合几何关系求出从x轴和y轴射出的粒子数之比。
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江苏省扬州市2022届高三上学期物理期末检测试卷
一、单选题
1．（2022高三上·扬州期末）质量为m的翼装飞行者从高空跳下，通过调整身体实现飞行并控制方向，如图所示，当他斜向上以加速度g减速直线飞行时，所受空气作用力（ ）
A．大小等于mg B．大小等于
C．方向竖直向上 D．方向垂直于AB向上
2．（2022高三上·扬州期末）科学家用直流高压加速器加速质子（H）轰击锂原子核X，得到两个氦核（），已知、Ｘ、的质量分别为、、光在真空中的速度为c，则（ ）
A．X是 B．X核的中子数是4
C．释放的核能 D．上述核反应的类型是核裂变
3．（2022高三上·扬州期末）如图所示为氢原子的能级图，现有大量的氢原子处于n=3的激发态，当氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级时，辐射出光子a；当氢原子从n=3能级跃迁到n=1能级时，辐射出光子b，下列说法正确的是（ ）
A．由于跃迁所发射的谱线仅有2条
B．光子a的能量大于光子b的能量
C．光子a的动量小于光子b的动量
D．用光子能量是0.7eV的光照射可被吸收
4．（2022高三上·扬州期末）2021年12月9日，在“天宫课堂"中王亚平往水球中注入一个气泡，如图所示，气泡静止在水中，此时（ ）
A．气泡受到浮力
B．气泡内分子热运动停止
C．气泡内气体在界面处对水产生压力
D．水与气泡界面处，水分子间作用力表现为斥力
5．（2022高三上·扬州期末）如图所示，一定质量理想气体经历A→B的等压过程，B→C的等容过程，则（ ）
A．A→B过程，气体吸收热量 B．A→B过程，气体内能不变
C．B→C过程，气体压强减小 D．B→C过程，外界对气体做功
6．（2022高三上·扬州期末）如图所示，滑板爱好者先后两次从坡道A点滑出，均落至B点，第二次的滞空时间比第一次长，则（ ）
A．两次滑出速度方向相同 B．两次腾空最大高度相同
C．第二次滑出速度一定大 D．第二次在最高点速度小
7．（2022高三上·扬州期末）某同学利用如图所示的装置做“探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系”实验，先后测得5组数据列于下表。如果读数和计算无误，分析数据发现随着实验的进行（ ）
序号 1 2 3 4 5
p 1.05 1.12 1.23 1.40 1.63
V 3.8 3.6 3.3 2.9 2.2
pV 3.99 4.03 4.06 4.06 3.59
A．有气体泄漏
B．有空气进入
C．气体温度升高
D．气体不再近似遵守气体实验定律
8．（2022高三上·扬州期末）一对平行金属板带有等量异种电荷，上极板带正电，形成的电场线如图所示，一带正电的粒子从P点沿两板间中线MN方向射入。则（ ）
A．b点场强比a点大
B．c点电势比b点高
C．粒子将沿MN做直线运动
D．粒子从右侧离开极板后做匀速直线运动
9．（2022高三上·扬州期末）如图所示，R为用于热处理的电阻炉，正常工作电压为交流220V，通电后R在升温过程中电阻值增大很多，利用自耦变压器可使R升温过程中的热功率与正常工作时基本相同，通电后刚开始的一段时间内，应将变压器的滑片P（ ）
A．从a缓慢调至b B．从b缓慢调至a
C．从b缓慢调至c D．从c缓慢调至b
10．（2022高三上·扬州期末）冰壶队备战2022年北京冬奥会，如图所示，在某次训练中，蓝壶静止在大本营Q处，质量相等的红壶与蓝壶发生正碰，最终分别停在M点和N点，下列说法正确的是（ ）
A．碰后两壶所受摩擦力的冲量相同
B．碰后蓝壶速度约为红壶速度的4倍
C．红壶碰前速度约为碰后速度的3倍
D．碰撞过程两壶组成的系统机械能守恒
二、实验题
11．（2022高三上·扬州期末）小明要将一量程为3mA的电流表改装成量程为3V的电压表。他测得该电流表内阻为120欧姆，经计算后将一阻值为R0的电阻与该电流表连接，进行改装。然后利用一标准电压表，根据图甲所示电路对改装后的电压表进行检测。
（1）请在图甲的虚线框中将电流表和电阻R0的连接电路画好 ，滑动变阻器R有两种规格，分别是R1（0~20欧姆）和R2（0~2000欧姆），应选择 ；
（2）实物电路如图乙所示，请以笔画线代替导线，连接电路；
（3）当标准电压表的示数为2.20V时，改装表的指针位置如图丙所示，读数为 V；
（4）产生上述问题的原因可能是____
A．电流表内阻测量值偏大，导致电阻R0的计算值偏大
B．电流表内阻测量值偏大，导致电阻R0的计算值偏小
C．电流表内阻测量值偏小，导致电阻R0的计算值偏大
D．电流表内阻测量值准确，但实际满偏电流小于3mA
（5）为了解决上述问题，小华提出改进方案如下：用电阻箱（0～99999欧姆）替换R0接入电路，他接下来的操作顺序是 ；
①闭合电键；
②缓慢移动滑片P，使得标准电压表示数约为2V；
③记录电阻箱的示数，选用与此示数相等的电阻替换R0；
④调节电阻箱，使得改装表的示数与标准表的示数相同；
⑤将滑片P置于滑动变阻器的最左端，电阻箱的阻值调至最大。
三、解答题
12．（2022高三上·扬州期末）研究光电效应的装置如图甲所示，通过实验记录电流表和电压表示数，绘制出I-U图像如图乙所示，图中Uc、I0、Im均为已知。已知入射光的频率为v0，普朗克常量为h，电子电量为e，求：
（1）时间t内从阴极K表面射出的光电子数n；
（2）该光电管阴极K的极限频率。
13．（2022高三上·扬州期末）我国新一代航母阻拦系统的研制引入了电磁阻拦技术，其基本原理如图所示，飞机着舰时关闭动力系统，通过绝缘阻拦索钩住轨道上的一根金属棒，飞机与金属棒瞬间获得共同速度 ，在磁场中共同减速滑行至停下，已知歼-15舰载机质 ，金属棒质量 、电阻，导轨间距 ，匀强磁场磁感应强度 ，导轨电阻不计，除安培力外飞机克服其它阻力做的功为 ，求：
（1）飞机着舰瞬间金属棒中感应电流I的大小和方向；
（2）金属棒中产生的焦耳热Q。
14．（2022高三上·扬州期末）如图所示，轻杆的上端可绕光滑铰链O在竖直平面内自由转动，小球固定在轻杆上Q点，用细绳连接小物块与小球，绳子穿过铰链正下方的小孔P，现用手沿绳方向拉住小球，使小球和物块保持静止，此时OQP=90°，POQ=37°。已知小球和小物块的质量均为1kg，轻杆长度为1m，重力加速度g取10m/，忽略一切摩擦，sin37°=0.6，sin53°=0.8，求：
（1）拉力F的大小；
（2）松手后，小球运动到最低点时的速度大小v；
（3）松手后，小球在左侧最高点时绳对小球的拉力大小T。
15．（2022高三上·扬州期末）如图1所示，在直角坐标系第一象限内，以x轴和y轴为边界存在足够大匀强磁场。磁感应强度B随时间t作周期性变化的图像如图2所示，B0已知，垂直纸面向外为B的正方向，一粒子源可持续均匀发射速度为v0的粒子，粒子质量和电荷量分别为m和+q，不计重力；t=0时刻，打开粒子源，粒子从坐标原点O沿y轴正方向发射，在t=时刻进入磁场的粒子恰好在t=时刻离开磁场，求：
（1）磁场变化的周期T0；
（2）粒子从x轴射出的区域宽度d以及从第一象限射出的粒子在磁场中运动的最长时间；
（3）若在时刻关闭粒子源，求从x轴和y轴射出的粒子数之比。
答案解析部分
1．【答案】A
【知识点】牛顿第二定律
【解析】【解答】翼装飞行者斜向上以加速度g减速直线飞行时，由牛顿第二定律可知F=ma=mg
重力与空气作用力的合力大小为mg，方向斜向左下方，如图所示
由图可得空气作用力大小为F=mg
方向与AB成60°角，斜向左上方。
故答案为：A。
【分析】翼装飞行者斜向上以加速度g减速直线飞行，由牛顿第二定律可知，合力大小为mg，方向与加速度方向一样。由几何关系得出空气阻力大小。
2．【答案】B
【知识点】原子核的人工转变；质量亏损与质能方程
【解析】【解答】AB．设锂原子核X的质量数和质子数分别为A和Z，则由题意可得核反应方程式为
由质量数守恒和电荷数守恒得
所以X是，且其中子数为4，A不符合题意，B符合题意；
C．由质能方程得
C不符合题意；
D．核裂变是重核被粒子轰击发生的核反应，上述核反应的类型不是核裂变，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】由质量数守恒和电荷数守恒得出 X核的中子数 。上述核反应的类型不是核裂变。由质能方程得释放的核能。
3．【答案】C
【知识点】玻尔理论与氢原子的能级跃迁
【解析】【解答】A．因为大量处于n=3激发态的氢原子，跃迁时能释放种不同频率的光子，则跃迁所发射的谱线有3条，A不符合题意；
B．由题意知当氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级时，辐射出光子a的能量为
当氢原子从n=3能级跃迁到n=1能级时，辐射出光子B的能量为
所以光子a的能量小于光子b的能量，B不符合题意；
C．由光子能量
可知，光子a的波长大于光子b的波长，又因为
可知，光子a的动量小于光子b的动量，C符合题意；
D．因为大量处于n=3激发态的氢原子，向高能级跃迁时吸收能量为两能级之差，经分析知用光子能量是0.7eV的光照射不能被吸收，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】大量处于n=3激发态的氢原子，跃迁时能释放3种不同光子。跃迁射出光子a的能量为两个能级之差。向高能级跃迁时吸收能量为两能级之差，光子能量是0.7eV的光照射不能被吸收。
4．【答案】C
【知识点】分子间的作用力
【解析】【解答】A．由于在失重状态下，气泡不会受到浮力，A不符合题意；
B．气泡内分子一直在做无规则的热运动，B不符合题意；
C．由于在失重状态下，气泡内气体在界面处存在压力差，所以对水产生压力，C符合题意；
D．水与气泡界面处，水分子较为稀疏，水分子间作用力表现为引力，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】失重状态下，气泡不会受到浮力，气泡内分子一直在做无规则的热运动，水分子较为稀疏，距离较远，水分子间作用力表现为引力。
5．【答案】A
【知识点】气体的变化图像P-V图、P-T图、V-T图
【解析】【解答】AB．由题图知A→B过程，气体压强不变，体积膨胀，气体对外做功（）；温度升高，内能增大（），根据热力学第一定律
可知该过程气体吸收热量（），A符合题意，B不符合题意；
CD．由题图知B→C过程，气体体积不变，则外界对气体不做功；温度升高，根据查理定律，可知压强增大，CD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】水分子较为稀疏，水分子间作用力表现为引力，该过程气体吸收热量。B→C过程，气体体积不变，外界对气体不做功，温度升高，压强增大。
6．【答案】D
【知识点】曲线运动；斜抛运动
【解析】【解答】AB．对运动员运动分析可知，从坡道A点滑出后，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做竖直上抛运动，根据竖直上抛运动的对称性，即上升时间等于下降时间，由题知第二次的滞空时间比第一次长，所以第二次下降时间大于第一次，由知，第二次腾空最大高度大于第一次，又因为两次水平位移相等，所以两次位移角不同，即两次滑出速度方向不相同，AB不符合题意；
CD．因为第二次下降时间大于第一次，且两次水平位移相等，由知，第二次滑出后水平分速度小于第一次，即第二次在最高点速度小。又由可知，第二次滑出后竖直分速度大于第一次，所以第二次滑出速度不一定大。C不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】坡道A点滑出后，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做竖直上抛运动。竖直上抛运动的对称性，上升时间等于下降时间。两次位移角不同，即两次滑出速度方向不相同。第二次下降时间大于第一次，两次水平位移相等，第二次滑出后水平分速度小于第一次。
7．【答案】A
【知识点】其他实验
【解析】【解答】因为对于一定质量的理想气体满足气体状态方程
其中M为相对原子质量，由表格数据可知PV的乘积变小，则可能的原因是气体质量减小或是温度降低。
故答案为：A。
【分析】根据理想气体状态方程，PV的乘积变小可能的原因是气体质量减小或是温度降低。
8．【答案】B
【知识点】电场强度和电场线；电势差、电势、电势能
【解析】【解答】A．因为电场线的疏密程度代表电场强度的大小，由图可知b点场强比a点小，A不符合题意；
B．因为沿电场线电势降低，且b与d点在同一等势面上，由图可知c点电势比d点高，C点电势比b点高，B符合题意；
C．因为粒子受到电场力作用，且电场力方向与速度方向不共线，所以粒子做曲线运动，C不符合题意；
D．粒子从右侧离开极板仍受到电场力的作用，所以不会做匀速直线运动，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】可能的原因是气体质量减小或是温度降低。电场力方向与速度方向不共线，粒子做曲线运动。粒子从右侧离开极板仍受到电场力的作用，不会做匀速直线运动。沿电场线电势降低。
9．【答案】D
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】R的热功率为
刚开始工作时R温度较低，阻值较小，其两端电压小于正常工作时的电压，所以开始时滑片应位于c。为了使R升温过程中的热功率与正常工作时基本相同，需要逐渐增大其两端电压，根据变压器的变压规律可知应增大变压器输出端匝数，即从c缓慢调至b。
故答案为：D。
【分析】根据变压器的变压规律增大变压器输出端匝数，可以增大输出电压，即R两端电压。时其两端电压等于正常工作时的电压。
10．【答案】C
【知识点】动量守恒定律；动能定理的综合应用
【解析】【解答】A．碰后两壶运动距离不相同，所以碰后两球速度不相同，根据动量定理可判断出碰后两壶所受摩擦力的冲量不相同，A不符合题意；
B．碰后红壶运动的距离为
蓝壶运动的距离为
二者质量相同，假设二者碰后的所受摩擦力相同，则二者做减速运动的加速度也相同，对红壶，有
对蓝壶有联立可得
即碰后蓝壶速度约为红壶速度的2倍，B不符合题意；
C．设红壶碰前速度为v0，则有
故有
即红壶碰前速度约为碰后速度的3倍，C符合题意；
D．碰前的动能为
碰后动能为
则有
机械能不守恒，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据动量定理，冲量等于红壶与蓝壶发生正碰时动量变化。由匀变速直线运动的速度位移关系，碰后蓝壶速度约为红壶速度的2倍。碰撞过程代入机械能表达式可知碰撞过程两壶组成的系统机械能不守恒。
11．【答案】（1）；
（2）
（3）2.33（2.31～2.35）
（4）B；D
（5）⑤①②④③
【知识点】表头的改装
【解析】【解答】（1）因为改装电压表需要将电流表和定值电阻串联，所以电路图如下
因为该电路是分压式电路，应该选最大阻值较小的滑动变阻器，即应选；
（2）因为滑动变阻器是分压式接法，故实物图如图
（3） 因为将一量程为3mA的电流表改装成量程为3V的电压表，所以电压表精确度为，则需要估读到小数点后两位，所以读数为；
（4）因为电表指针偏角比标准值偏大，所以有可能是电流偏大，即电流表内阻测量值偏大，导致电阻R0的计算值偏小。也有可能是电流准确，但原电流表满偏电流就偏小，即电流表内阻测量值准确，但实际满偏电流小于3mA。
故答案为：BD。
（5）为了解决上述问题，可以用电阻箱（0～99999欧姆）替换R0接入电路，操作顺序应为：先将滑片P置于滑动变阻器的最左端，电阻箱的阻值调至最大；之后闭合电键，然后缓慢移动滑片P，先使得标准电压表示数约为2V，然后再调节电阻箱，使得改装表的示数与标准表的示数相同，最后记录电阻箱的示数，选用与此示数相等的电阻替换R0。
所以顺序为⑤①②④③。
【分析】（1）电压表改装需要将电流表和定值电阻串联，压式电路应该选最大阻值较小的滑动变阻器，可以调节时电压电流变化比较均匀。
（2）滑动变阻器是分压式接法，连线时导线不交叉。
（3）3mA的电流表改装成量程为3V的电压表， 标准电压表的示数为2.20V时 ，数据精确度和题目保持一致。
（4）电表指针偏角比标准值偏大，可能是电流偏大，也可能是原电流表满偏电流就偏小。
（5）滑片P置于滑动变阻器的最左端阻值最大处，电阻箱的阻值调至最大，改装表的示数与标准表的示数相同，电压相同，电阻也相同。
12．【答案】（1）解：饱和光电流为
解得时间t内光电子数
（2）解：光电子最大初动能为
由动能定理
设该金属逸出功为，由光电效应方程
该金属的截止频率为，则
解得
【知识点】光电效应
【解析】【分析】（1）根据电流定义式求出电荷量大小，除以每个电子电荷量即为时间t内从阴极K表面射出的光电子数n。
（2）根据图中数据结合功能定理求出最大初动能，根据光电效应方程求出粒子逸出功，逸出功大小对应频率即为极限频率。
13．【答案】（1）解：飞机着舰瞬间金属棒中感应电动势
感应电流
代入数据解得
根据右手定则判断感应电流方向由b到a
（2）解：飞机从着舰到停止，根据动能定理
代入数据解得
【知识点】导线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）根据法拉第电磁感应定律求出感应电动势大小，根据欧姆定律求出飞机着舰瞬间金属棒中感应电流I的大小。根据右手定则判断感应电流方向由b到a 。
（2） 根据动能定理求出飞机从着舰到停止金属棒中产生的焦耳热Q。
14．【答案】（1）解：对小球受力分析如图
对物块满足
对小球满足
解得
（2）解：撤去F后，小球、物块组成系统机械能守恒，小球运动到最低点时，物块速度为零。由机械能守恒定律得
解得
（3）解：小球在左侧最高点时，物块与小球沿绳方向加速度大小相等。如图所示
对小球
对物块
解得
【知识点】牛顿第二定律；机械能守恒定律
【解析】【分析】（1）对小球进行受力分析，由平行四边形法则和受力平衡得拉力F大小.
（2） 小球运动到最低点时，物块速度为零，对小球运动过程由动能定理或者机械能守恒定律得到小球运动到最低点时的速度大小v 。
（3） 物块与小球沿绳方向加速度大小相等，由牛顿第二定律得，小球在左侧最高点时绳对小球的拉力大小T。
15．【答案】（1）解：粒子在磁场中圆周运动的周期为
在到时间内磁场不变，如图1所示，粒子做匀速圆周运动从x轴离开磁场，则
解得
（2）解：粒子在磁场中圆周运动的半径为
如图2所示，某时刻进入磁场的粒子恰好从x轴上F点离开磁场区域，为粒子从x轴射出区域范围
解得
因为
所以粒子在磁场变化的半个周期内圆周运动的圆心角为。比较图2和图3可知：从第一象限射出的粒子在磁场中运动时间最长的应该是从y轴上D点射出的粒子，解得
（3）解：若磁场无限大且不变，时间内射出的粒子在时刻均匀分布在圆心角为的圆周上。
由于磁场变化，范围内的粒子从x轴射出。范围内的粒子从y轴射出，所以从x轴和y轴射出的粒子数之比为。
另解：
图2中，恰从F点射出的粒子，其射入磁场的时刻为
此时刻之前发射的粒子从x轴射出，时长
图3中，拾从D点射出的粒子，其射入磁场的时刻为
此时刻至时刻发射的粒子从y轴射出，时长
所以从x轴和y轴射出的粒子数之比为
【知识点】复杂边界；带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【分析】（1）求出粒子在磁场中完整运动的周期，画出粒子运动轨迹，结合几何关系求出 磁场变化的周期T0 。
（2）画出粒子在磁场中可能的运动轨迹，粒子在磁场中偏转圆心角越大，运动时间越长。结合粒子运动的几何关系求出粒子运动的时间。
（3） 磁场无限大且不变 ，前半个周期射出的粒子根据粒子受力分析和左手定则，画出运动轨迹可得 粒子均匀分布在圆心角为的圆周上。磁场变化，部分粒子从x轴射出，部分粒子从y轴射出 。结合几何关系求出从x轴和y轴射出的粒子数之比。
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