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江苏省海安市2022届高三上学期物理期末学业质量监测试卷
一、单选题
1．（2022高三上·海安期末）神舟十三号飞船首次采用径向端口对接：飞船从空间站下方的停泊点进行俯仰调姿和滚动调姿后与天宫空间站完成对接。飞船在完成对接后与停泊点相比（ ）
A．线速度变大 B．绕行周期增大
C．万有引力变大 D．向心加速度增大
【答案】B
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【解答】飞船绕地球稳定运行时，万有引力提供向心力，有
解得
依题意，飞船从停泊点到完成对接属于从低轨到高轨，即轨道半径增加，可知线速度减小，周期增大。万有引力减小，向心加速度减小。ACD不符合题意；B符合题意。
故答案为：B。
【分析】利用引力提供向心力结合半径的变化可以判别线速度、周期、万有引力和向心加速度的大小变化。
2．（2022高三上·海安期末）如图所示，在探究平抛运动规律的实验中用小锤打击弹性金属片，金属片把A球沿水平方向抛出，同时B球被松开而自由下落，A、B两球同时开始运动，则（ ）
A．B球先落地
B．A，B两球可以选用泡沫小球
C．小锤打击力越大，A球在空中运动时间越长
D．实验现象可以说明平抛运动竖直分运动的特点
【答案】D
【知识点】研究平抛物体的运动
【解析】【解答】AC．根据装置图可知，两球由相同高度同时运动，A做平抛运动，B做自由落体运动，因此同时落地。A球在空中运动时间与小锤的打击力无关。AC不符合题意；
B．A、B两球选用泡沫小球时，所受空气阻力较大，两球的运动不能看成平抛和自由落体了，所以不能选用泡沫小球。B不符合题意；
D．由于两球同时落地，因此说明两球在竖直方向运动规律是相同的，平抛运动在竖直方向的运动就是自由落体运动。D符合题意。
故答案为：D。
【分析】利用两个小球在竖直方向做自由落体运动所以下落时间相等；为了减小阻力的影响不能选用泡沫小球；利用位移公式可以判别运动的时间与打击力大小无关。
3．（2022高二下·无锡期末）绝热容器内封闭一定质量的理想气体，气体分子的速率分布由状态①变为②，如图所示。则（ ）
A．气体的内能一定减小 B．气体的体积一定增大
C．气体的压强一定增大 D．气体一定对外界做功
【答案】C
【知识点】温度；理想气体与理想气体的状态方程
【解析】【解答】速率在某一范围内的分子数占总分子数的百分比总是一定的，这个比值只与气体的种类及温度有关。由图像可知，由状态①变为②，分子速率变大的分子数占总分子数的百分比在增加，说明气体温度升高，对于理想气体，不计分子势能，所以温度升高内能一定增大；由于容器是封闭的，所以气体体积不变，气体无法对外做功，由一定质量理想气体状态变化规律（C为定值）可知其压强一定增大，ABD不符合题意，C符合题意。
故答案为：C。
【分析】速率在某一范围内的分子数占总分子数的百分比总是一定的，当温度发生变化时，该百分比会发生变化，利用理想气体状态方程 得出封闭气体压强的变化情况。
4．（2022高三上·海安期末）实验表明衰变为时，每分钟会放出750个粒子，若粒子全部沿同一方向定向移动，电子电荷量为。则该衰变过程中形成的电流为（ ）
A． B．
C． D．
【答案】B
【知识点】电流的概念
【解析】【解答】根据电流的定义式，有
故答案为：B。
【分析】利用电流的定义式可以求出电流的大小。
5．（2022高三上·海安期末）图示为半圆柱体玻璃的横截面，为直径。一束复色光沿方向从真空射入玻璃，光线分别从、点射出。下列说法正确的是（ ）
A．光线的频率
B．光线在玻璃中传播速度
C．光线在玻璃中传播时间
D．增大复色光入射角，光线将会在半圆面上发生全反射
【答案】C
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【解答】A．从B点射出的光线在O点折射时光的传播方向偏折大，说明玻璃对从B点射出的单色光折射率大，频率高，即，，A不符合题意；
B．由光在介质中传播速度公式，，所以有，B不符合题意；
C．设光在O点折射时入射角、折射角分别为i，r，根据折射定律有
又根据几何关系，光从O到射出玻璃的光程=
则折射光在玻璃中传播时间
可见时间与折射光线方向无关，C符合题意。
D．发生全反射的必要条件之一是光从光密介质射向光疏介质，所以光线不会从空气射入玻璃时发生全反射，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】利用折射角的大小可以比较折射率的大小，利用折射率的大小可以比较光频率的大小及传播速度的大小；利用位移和速度可以比较传播的时间；光从光密介质射向光疏介质不会发生全反射。
6．（2022高三上·海安期末）手摇式发电机的简化图如图所示：发电机线圈内阻，产生的电动势随时间变化的规律为。现将发电机与阻值为的灯泡组成闭合电路，则（ ）
A．电压表的示数为
B．线框转动到图示位置时，灯泡中电流瞬时值为零
C．线框由图示位置转圈，回路中消耗的电能
D．线框由图示位置转圈，通过灯泡的电荷量为
【答案】D
【知识点】交变电流的产生及规律
【解析】【解答】A．依题意，正弦交变电流的电动势峰值为，则其有效值为
由闭合电路欧姆定律，可得
解得
电压表的示数为。A不符合题意；
B．线框转动到图示位置即与中性面垂直的位置时，电动势的瞬时值为最大值，所以灯泡中电流瞬时值也为最大值。B不符合题意；
C．依题意，线框的转动周期为
线框由图示位置转圈，所需时间为
回路中消耗的电能
C不符合题意；
D．根据公式
可得
线框由图示位置转圈，有
又
联立，可得
即通过灯泡的电荷量为。D符合题意。
故答案为：D。
【分析】利用电动势的峰值可以求出有效值的大小，结合欧姆定律可以求出电流和电压的大小；当线圈转到图示位置，线圈与磁感线平行，电动势最大；利用焦耳定律可以求出回路消耗的电能大小；利用法拉第电磁感应定律结合电流的定义式可以求出电荷量的大小。
7．（2022高三上·海安期末）甲、乙两列简谐横波在同一均匀介质中传播，甲波沿轴正方向传播，乙波沿轴负方向传播，时刻两列波的波形如图所示。已知波速，下列说法正确的是（ ）
A．波的频率
B．两列波波源的起振方向相同
C．在时刻，处质点第一次到达处
D．两列波相遇时，处质点第一次到达处
【答案】C
【知识点】横波的图象
【解析】【解答】A．由图可知，波长为4m，由
解得
A不符合题意；
B．波最前端起振方向和波源起振方向相同，由图可知，甲波最前端起振方向沿y轴正方向，乙波最前端起振方向沿y轴负方向，所以波源起振方向相反。B不符合题意；
C．根据
可知在时刻，甲波传到处为波峰，位移为4cm，乙波传到处为波峰，位移为3cm，质点第一次到达波峰，即处。C符合题意；
D．由图可知，两列波相遇时，甲波的波峰传到处，质点第一次到达处。D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】利用图像波长及波速的大小可以求出频率的大小；利用质点的起振方向可以判别波源的起振方向；利用位移的叠加可以判别质点位移的大小。
8．（2022高三上·海安期末）一轻弹簧悬挂在点，下端静止悬挂一质量为的小物块A。现将质量同为的小物块B无初速度悬挂在A下方，重力加速度为，则下列说法正确的是（ ）
A．挂上B的瞬间，弹簧中的弹力变大
B．挂上B的瞬间，B对A的拉力为
C．A对B最大拉力为
D．弹簧中的最大拉力为
【答案】C
【知识点】牛顿第二定律
【解析】【解答】AB．挂上B之前，对A受力分析，有
挂上B的瞬间，弹簧中的弹力不变，对A、B整体进行受力分析，可得
设A对B的拉力大小为，对B受力分析，有
联立，可得
根据牛顿第三定律，可知B对A的拉力为
AB不符合题意；
CD．根据运动的对称性，当A、B运动到最低点时，加速度为竖直向上的a，设此时弹簧弹力为，A对B拉力最大为，对A、B整体和B分别由牛顿第二定律可得
解得
C符合题意；D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】当挂上B瞬间，弹簧的弹力保持不变；利用整体的牛顿第二定律结合B的牛顿第二定律可以求出B对A拉力的大小；当运动到最低点时，利用整体的牛顿第二定律结合B的牛顿第二定律可以求出弹簧最大的拉力及A对B的最大拉力。
9．（2022高三上·海安期末）某研究小组在实验室内做外力作用下落体运动的研究，得到物体在竖直向下运动时的速度随下降高度变化关系，如图所示。已知，重力加速度。则（ ）
A．物体做匀变速直线运动
B．下落过程中物体的加速度不断减小
C．下落过程中物体的机械能一直减小
D．物体在和处的机械能可能相等
【答案】C
【知识点】牛顿第二定律；机械能守恒定律
【解析】【解答】AB．由图可知，物体的速度随位移均匀变化，可得
又
即物体的加速度与速度成正比，依题意物体速度一直在增加，所以加速度不断增加。AB不符合题意；
CD．依题意，，重力加速度，则物体所受外力与重力反向，为竖直向上，由牛顿第二定律可得
由图像信息结合题意可知，外力一直存在。即对物体始终做负功，根据
可知，物体的机械能一直减小。不会出现在和处的机械能相等的情况。C符合题意；D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】利用图像速度和位移的关系结合加速度的表达式可以判别加速度的大小变化；利用牛顿第二定律可以判别外力的方向，进而判别机械能不断减小。
10．（2022高三上·海安期末）一点电荷固定在空间点，在点上下空间内分别有、两点电荷在水平面内做匀速圆周运动，如图所示。、两点电荷的电量分别为、，质量为、，不计重力作用。则（ ）
A．， B．，
C．， D．，
【答案】A
【知识点】库仑定律；牛顿第二定律
【解析】【解答】由于、两点电荷在水平面内做匀速圆周运动，则、两点电荷必然是同种电荷，O点点电荷电性与、两点电荷电性相异，且、两点电荷始终保持相对静止，即有相同的角速度，设轨迹半径分别为rA、rB，O点点电荷电荷量为Q，受力如图
竖直方向上，对A点电荷有
对B点电荷有
联立解得
由于，则有
水平方向上，对A点电荷有
对B点电荷有
联立方程，解得
由于，则有
故答案为：A。
【分析】利用竖直方向的平衡方程可以求出电荷量之比进而比较电荷量的大小；利用水平方向的牛顿第二定律进而比较质量的大小。
二、实验题
11．（2022高三上·海安期末）某实验小组设计了如图（a）所示的电路测量一节干电池的电动势和内阻。
（1）请用笔画线代替导线，在图（b）中完成实验电路连接。
（2）合上开关S1，S2接图（a）中的1位置，改变滑动变阻器的阻值，记录下几组电压表示数和对应的电流表示数；S2改接图（a）中的2位置，改变滑动变阻器的阻值，再记录下几组电压表示数和对应的电流表示数；
某次测量时电流表和电压表的示数如图所示，则电流 ，电压 ；
（3）在同一坐标系内分别描点作出电压表示数和对应的电流表示数的图像，如图（d）所示，两直线与纵轴的截距分别为、，与横轴的截距分别为、。
①S2接2位置时，作出的图像是图（d）中的 线（选填“A”或“B”）；
②使用S2接2位置时的数据，测出的电池电动势和内阻，存在系统误差的原因是 表（选填“电压”或“电流”）的示数偏 （选填“大”或“小”）；
③根据图像（d）中给出信息，能否求出电源内阻的真实值，若能请写出结果，若不能说明理由。
【答案】（1）
（2）0.40；1.30
（3）B；电流；小；
【知识点】电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】（1）S2接1位置时，电流表外接，S2接2位置时，电流表内接，实物图如图所示
（2）测量一节干电池的电动势和内阻电流表量程为0~0.6A，最小分度是0.02A，故示数为0.40A；电压表量程为0~3V，最小分度是0.01V，故示数为1.30V。
（3）当S2接2位置时，可把电压表与电源看做一个等效电源，根据闭合电路欧姆定律可知，电动势
同时由于电压表的分流作用，使电流表示数偏小，因此电动势和内阻的测量值均小于真实值，所以作出的U-I图线应是B。
S2接2位置时，引起误差的原因是电压表的分流，使得电流的测量值偏小，故电动势和内阻的测量值都偏小。
S2接2位置时，当电压表示数为零时，流过电源的电流等于IB，当S2接1位置时，当电流表示数为零时，电压表示数UA等于电源电动势，则
【分析】（1）利用电路图进行实物图连线；
（2）利用电压表和电流表的分度值可以读出对应的读数；
（3）当开关S2接2位置时，会导致电压表分流，会导致电动势和内阻的测量值偏小；所以对应的图线为B；由于电压表分流会导致电流表的读数偏小；利用图像斜率可以求出内阻的大小。
三、解答题
12．（2022高三上·海安期末）光电效应实验中，用波长为的单色光A照射某金属板时，刚好有光电子从金属表面逸出。已知普朗克常量为，光速为，电子质量为。若用波长为的单色光B照射该金属板，求：
（1）光电子的最大初动能；
（2）金属表面逸出光电子的物质波的最短波长。
【答案】（1）解：依题意，用波长为的单色光A照射某金属板时，根据光电效应方程，有
同理，用波长为的单色光B照射该金属板，有
联立，可得
（2）解：根据德布罗意波关系，有
又
金属表面逸出光电子的物质波的最短波长
【知识点】光电效应
【解析】【分析】（1）已知光的波长，结合光电效应方程可以求出光电子最大初动能的大小；
（2）已知光电子的最大初动能，结合动量和动能的表达式关系可以求出粒子的动量，结合德布罗意波关系可以求出物质波的最短波长。
13．（2022高三上·海安期末）如图所示，两条平行光滑导轨相距，水平导轨足够长，导轨电阻不计。水平轨道处在竖直向上匀强磁场中，磁感应强度为。金属棒放在水平导轨上，金属棒从斜轨上高处自由滑下。已知金属棒、质量均为，金属棒、电阻均为，整个过程中金属棒、始终未相撞。求：
（1）金属棒的最大加速度；
（2）金属棒最多产生的热量。
【答案】（1）解：当金属棒a刚进入磁场时速度最大，产生的感应电动势最大，回路中感应电流最大，金属棒b所受安培力最大，加速度最大。设金属棒a刚进入磁场时的速度大小为v1，根据机械能守恒定律有
解得
此时金属棒a产生的感应电动势大小为
根据闭合电路欧姆定律可得此时回路中的感应电流大小为
此时金属棒b所受安培力大小为
根据牛顿第二定律可得金属棒的最大加速度为
（2）解：金属棒a和b组成的系统动量守恒，易知二者最终将以共同速度运动，设此速度大小为v2，根据动量守恒定律有
解得
两金属棒电阻相同，通过的电流大小相等，所以产生的总焦耳热相同，根据能量守恒定律有
解得
【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）金属棒进入磁场时，利用机械能守恒定律可以求出进入磁场速度的大小，结合动生电动势及欧姆定律可以求出感应电流的大小，结合安培力的表达式及牛顿第二定律可以求出金属棒的加速度的大小；
（2）当金属棒a与b为系统时，利用动量守恒定律结合能量守恒定律可以求出产生的焦耳热的大小。
14．（2022高三上·海安期末）如图所示，一个工作台由水平传送带与倾角的斜面体组成，传送带间的长度，皮带顺时针匀速转动，现让质量的物块以水平速度从A点滑上皮带，恰好能滑到斜面上高度的点，物块与斜面体和传送带之间的动摩擦因数均为，传送带与斜面平滑连接，取。（，）
（1）求物块由A运动到时的速度；
（2）求物块由A运动所需要的时间；
（3）若改变传送带转速，物块以初动能从A点水平滑上皮带，滑上斜面后恰好能返回出发点A，求物块初动能的可能值。
【答案】（1）解：物块从B运动到C过程，由动能定理可得
解得
（2）解：设物块从A运动到B过程中相对传送带的位移是，由动能定理可得
解得
即物块在传送带上先匀加速到，然后匀速运动。设物块在传送带上匀加速时间为，有
解得
设物块在传送带上匀速时间为，有
解得
设物块从B运动到C所用时间为，由牛顿第二定律可得又
联立，可得
物块由A运动所需要的时间为
（3）解：物块以初动能从A点水平滑上皮带，设到达B点动能为，相对传送带位移为x，则有
物块从B运动到斜面最高点，设上滑距离为s，有
物块从B上滑后又返回B过程，有
其中是物块返回B时的动能，从B经传送带返回A过程，有
联立，可得
【知识点】能量守恒定律；牛顿运动定律的应用—传送带模型；动能定理的综合应用
【解析】【分析】（1）物块从B到C的过程中，利用动能定理可以求出物块到达B点的速度大小；
（2）物块从A到B的过程中，利用动能定理可以求出相对位移的大小；物块在传送带上先做匀加速直线运动再做匀速直线运动，利用速度公式可以求出加速的时间，结合匀速直线运动的位移公式可以求出匀速运动的时间；物块从B到C的过程中，利用牛顿第二定律可以求出加速度的大小，结合速度公式可以求出运动的时间；
（3）物块从A到B的过程中，利用动能定理可以求出初动能的大小范围。
15．（2022高三上·海安期末）如图所示，在轴上方有竖直向下的匀强电场，轴下方的区域有垂直于纸面向外的匀强磁场。现有质量为、电量为的带电粒子（不计重力），从点处沿轴正方向以初速度射出，粒子第一次从点进入磁场后恰好能够从磁场返回电场。
（1）求磁感应强度；
（2）让两个相同的该粒子先后从点以初速度射出，要使两粒子在电场中相遇，求两粒子射出的时间差（不计两粒子间的相互作用）；
（3）增大粒子在点的发射速度，若粒子还能返回电场，求粒子的最大发射速度。
【答案】（1）解：粒子在电场中做类平抛运动，有
解得
又
解得
粒子在磁场中，做匀速圆周运动，轨迹如图，洛伦兹力提供向心力，有
由几何关系，可得
联立，可得
（2）解：第一个从开始进入电场到与第二个粒子相遇共经历三个过程，首先在电场中类平抛，设运动时间为t1，有
然后在磁场中做匀速圆周运动，设运动时间为t2，有
最后再次进入电场，做类平抛运动的逆运动，设运动时间为t3，根据对称性可得
即第一个粒子的运动总时间为
第二个粒子从进入电场，到相遇设时间为，有
两粒子射出的时间差为
（3）解：设粒子以最大发射速度进入电场，类平抛与x轴正方向成角进入磁场做匀速圆周运动，其轨迹恰好与磁场下边界相切，由几何关系可得
其轨道半径为
联立可得
【知识点】带电粒子在电场中的偏转；带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【分析】（1）粒子在电场中做类平抛运动，利用类平抛的位移公式结合速度公式可以求出竖直方向的速度大小，结合速度的分解可以求出进入磁场时速度的大小，结合牛顿第二定律及轨迹半径的大小可以求出磁感应强度的大小；
（2）两个粒子在电场中相遇，利用粒子在电场中的位移公式可以求出在电场中运动的时间，在磁场中，利用粒子做圆周运动的轨迹所对圆心角可以求出粒子在磁场中运动的时间，结合相遇的位移公式可以求出运动的时间；
（3）当粒子以最大速度射入电场时，利用几何关系可以求出轨迹半径的大小，结合牛顿第二定律及速度的分布可以求出粒子发射速度的大小。
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江苏省海安市2022届高三上学期物理期末学业质量监测试卷
一、单选题
1．（2022高三上·海安期末）神舟十三号飞船首次采用径向端口对接：飞船从空间站下方的停泊点进行俯仰调姿和滚动调姿后与天宫空间站完成对接。飞船在完成对接后与停泊点相比（ ）
A．线速度变大 B．绕行周期增大
C．万有引力变大 D．向心加速度增大
2．（2022高三上·海安期末）如图所示，在探究平抛运动规律的实验中用小锤打击弹性金属片，金属片把A球沿水平方向抛出，同时B球被松开而自由下落，A、B两球同时开始运动，则（ ）
A．B球先落地
B．A，B两球可以选用泡沫小球
C．小锤打击力越大，A球在空中运动时间越长
D．实验现象可以说明平抛运动竖直分运动的特点
3．（2022高二下·无锡期末）绝热容器内封闭一定质量的理想气体，气体分子的速率分布由状态①变为②，如图所示。则（ ）
A．气体的内能一定减小 B．气体的体积一定增大
C．气体的压强一定增大 D．气体一定对外界做功
4．（2022高三上·海安期末）实验表明衰变为时，每分钟会放出750个粒子，若粒子全部沿同一方向定向移动，电子电荷量为。则该衰变过程中形成的电流为（ ）
A． B．
C． D．
5．（2022高三上·海安期末）图示为半圆柱体玻璃的横截面，为直径。一束复色光沿方向从真空射入玻璃，光线分别从、点射出。下列说法正确的是（ ）
A．光线的频率
B．光线在玻璃中传播速度
C．光线在玻璃中传播时间
D．增大复色光入射角，光线将会在半圆面上发生全反射
6．（2022高三上·海安期末）手摇式发电机的简化图如图所示：发电机线圈内阻，产生的电动势随时间变化的规律为。现将发电机与阻值为的灯泡组成闭合电路，则（ ）
A．电压表的示数为
B．线框转动到图示位置时，灯泡中电流瞬时值为零
C．线框由图示位置转圈，回路中消耗的电能
D．线框由图示位置转圈，通过灯泡的电荷量为
7．（2022高三上·海安期末）甲、乙两列简谐横波在同一均匀介质中传播，甲波沿轴正方向传播，乙波沿轴负方向传播，时刻两列波的波形如图所示。已知波速，下列说法正确的是（ ）
A．波的频率
B．两列波波源的起振方向相同
C．在时刻，处质点第一次到达处
D．两列波相遇时，处质点第一次到达处
8．（2022高三上·海安期末）一轻弹簧悬挂在点，下端静止悬挂一质量为的小物块A。现将质量同为的小物块B无初速度悬挂在A下方，重力加速度为，则下列说法正确的是（ ）
A．挂上B的瞬间，弹簧中的弹力变大
B．挂上B的瞬间，B对A的拉力为
C．A对B最大拉力为
D．弹簧中的最大拉力为
9．（2022高三上·海安期末）某研究小组在实验室内做外力作用下落体运动的研究，得到物体在竖直向下运动时的速度随下降高度变化关系，如图所示。已知，重力加速度。则（ ）
A．物体做匀变速直线运动
B．下落过程中物体的加速度不断减小
C．下落过程中物体的机械能一直减小
D．物体在和处的机械能可能相等
10．（2022高三上·海安期末）一点电荷固定在空间点，在点上下空间内分别有、两点电荷在水平面内做匀速圆周运动，如图所示。、两点电荷的电量分别为、，质量为、，不计重力作用。则（ ）
A．， B．，
C．， D．，
二、实验题
11．（2022高三上·海安期末）某实验小组设计了如图（a）所示的电路测量一节干电池的电动势和内阻。
（1）请用笔画线代替导线，在图（b）中完成实验电路连接。
（2）合上开关S1，S2接图（a）中的1位置，改变滑动变阻器的阻值，记录下几组电压表示数和对应的电流表示数；S2改接图（a）中的2位置，改变滑动变阻器的阻值，再记录下几组电压表示数和对应的电流表示数；
某次测量时电流表和电压表的示数如图所示，则电流 ，电压 ；
（3）在同一坐标系内分别描点作出电压表示数和对应的电流表示数的图像，如图（d）所示，两直线与纵轴的截距分别为、，与横轴的截距分别为、。
①S2接2位置时，作出的图像是图（d）中的 线（选填“A”或“B”）；
②使用S2接2位置时的数据，测出的电池电动势和内阻，存在系统误差的原因是 表（选填“电压”或“电流”）的示数偏 （选填“大”或“小”）；
③根据图像（d）中给出信息，能否求出电源内阻的真实值，若能请写出结果，若不能说明理由。
三、解答题
12．（2022高三上·海安期末）光电效应实验中，用波长为的单色光A照射某金属板时，刚好有光电子从金属表面逸出。已知普朗克常量为，光速为，电子质量为。若用波长为的单色光B照射该金属板，求：
（1）光电子的最大初动能；
（2）金属表面逸出光电子的物质波的最短波长。
13．（2022高三上·海安期末）如图所示，两条平行光滑导轨相距，水平导轨足够长，导轨电阻不计。水平轨道处在竖直向上匀强磁场中，磁感应强度为。金属棒放在水平导轨上，金属棒从斜轨上高处自由滑下。已知金属棒、质量均为，金属棒、电阻均为，整个过程中金属棒、始终未相撞。求：
（1）金属棒的最大加速度；
（2）金属棒最多产生的热量。
14．（2022高三上·海安期末）如图所示，一个工作台由水平传送带与倾角的斜面体组成，传送带间的长度，皮带顺时针匀速转动，现让质量的物块以水平速度从A点滑上皮带，恰好能滑到斜面上高度的点，物块与斜面体和传送带之间的动摩擦因数均为，传送带与斜面平滑连接，取。（，）
（1）求物块由A运动到时的速度；
（2）求物块由A运动所需要的时间；
（3）若改变传送带转速，物块以初动能从A点水平滑上皮带，滑上斜面后恰好能返回出发点A，求物块初动能的可能值。
15．（2022高三上·海安期末）如图所示，在轴上方有竖直向下的匀强电场，轴下方的区域有垂直于纸面向外的匀强磁场。现有质量为、电量为的带电粒子（不计重力），从点处沿轴正方向以初速度射出，粒子第一次从点进入磁场后恰好能够从磁场返回电场。
（1）求磁感应强度；
（2）让两个相同的该粒子先后从点以初速度射出，要使两粒子在电场中相遇，求两粒子射出的时间差（不计两粒子间的相互作用）；
（3）增大粒子在点的发射速度，若粒子还能返回电场，求粒子的最大发射速度。
答案解析部分
1．【答案】B
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【解答】飞船绕地球稳定运行时，万有引力提供向心力，有
解得
依题意，飞船从停泊点到完成对接属于从低轨到高轨，即轨道半径增加，可知线速度减小，周期增大。万有引力减小，向心加速度减小。ACD不符合题意；B符合题意。
故答案为：B。
【分析】利用引力提供向心力结合半径的变化可以判别线速度、周期、万有引力和向心加速度的大小变化。
2．【答案】D
【知识点】研究平抛物体的运动
【解析】【解答】AC．根据装置图可知，两球由相同高度同时运动，A做平抛运动，B做自由落体运动，因此同时落地。A球在空中运动时间与小锤的打击力无关。AC不符合题意；
B．A、B两球选用泡沫小球时，所受空气阻力较大，两球的运动不能看成平抛和自由落体了，所以不能选用泡沫小球。B不符合题意；
D．由于两球同时落地，因此说明两球在竖直方向运动规律是相同的，平抛运动在竖直方向的运动就是自由落体运动。D符合题意。
故答案为：D。
【分析】利用两个小球在竖直方向做自由落体运动所以下落时间相等；为了减小阻力的影响不能选用泡沫小球；利用位移公式可以判别运动的时间与打击力大小无关。
3．【答案】C
【知识点】温度；理想气体与理想气体的状态方程
【解析】【解答】速率在某一范围内的分子数占总分子数的百分比总是一定的，这个比值只与气体的种类及温度有关。由图像可知，由状态①变为②，分子速率变大的分子数占总分子数的百分比在增加，说明气体温度升高，对于理想气体，不计分子势能，所以温度升高内能一定增大；由于容器是封闭的，所以气体体积不变，气体无法对外做功，由一定质量理想气体状态变化规律（C为定值）可知其压强一定增大，ABD不符合题意，C符合题意。
故答案为：C。
【分析】速率在某一范围内的分子数占总分子数的百分比总是一定的，当温度发生变化时，该百分比会发生变化，利用理想气体状态方程 得出封闭气体压强的变化情况。
4．【答案】B
【知识点】电流的概念
【解析】【解答】根据电流的定义式，有
故答案为：B。
【分析】利用电流的定义式可以求出电流的大小。
5．【答案】C
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【解答】A．从B点射出的光线在O点折射时光的传播方向偏折大，说明玻璃对从B点射出的单色光折射率大，频率高，即，，A不符合题意；
B．由光在介质中传播速度公式，，所以有，B不符合题意；
C．设光在O点折射时入射角、折射角分别为i，r，根据折射定律有
又根据几何关系，光从O到射出玻璃的光程=
则折射光在玻璃中传播时间
可见时间与折射光线方向无关，C符合题意。
D．发生全反射的必要条件之一是光从光密介质射向光疏介质，所以光线不会从空气射入玻璃时发生全反射，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】利用折射角的大小可以比较折射率的大小，利用折射率的大小可以比较光频率的大小及传播速度的大小；利用位移和速度可以比较传播的时间；光从光密介质射向光疏介质不会发生全反射。
6．【答案】D
【知识点】交变电流的产生及规律
【解析】【解答】A．依题意，正弦交变电流的电动势峰值为，则其有效值为
由闭合电路欧姆定律，可得
解得
电压表的示数为。A不符合题意；
B．线框转动到图示位置即与中性面垂直的位置时，电动势的瞬时值为最大值，所以灯泡中电流瞬时值也为最大值。B不符合题意；
C．依题意，线框的转动周期为
线框由图示位置转圈，所需时间为
回路中消耗的电能
C不符合题意；
D．根据公式
可得
线框由图示位置转圈，有
又
联立，可得
即通过灯泡的电荷量为。D符合题意。
故答案为：D。
【分析】利用电动势的峰值可以求出有效值的大小，结合欧姆定律可以求出电流和电压的大小；当线圈转到图示位置，线圈与磁感线平行，电动势最大；利用焦耳定律可以求出回路消耗的电能大小；利用法拉第电磁感应定律结合电流的定义式可以求出电荷量的大小。
7．【答案】C
【知识点】横波的图象
【解析】【解答】A．由图可知，波长为4m，由
解得
A不符合题意；
B．波最前端起振方向和波源起振方向相同，由图可知，甲波最前端起振方向沿y轴正方向，乙波最前端起振方向沿y轴负方向，所以波源起振方向相反。B不符合题意；
C．根据
可知在时刻，甲波传到处为波峰，位移为4cm，乙波传到处为波峰，位移为3cm，质点第一次到达波峰，即处。C符合题意；
D．由图可知，两列波相遇时，甲波的波峰传到处，质点第一次到达处。D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】利用图像波长及波速的大小可以求出频率的大小；利用质点的起振方向可以判别波源的起振方向；利用位移的叠加可以判别质点位移的大小。
8．【答案】C
【知识点】牛顿第二定律
【解析】【解答】AB．挂上B之前，对A受力分析，有
挂上B的瞬间，弹簧中的弹力不变，对A、B整体进行受力分析，可得
设A对B的拉力大小为，对B受力分析，有
联立，可得
根据牛顿第三定律，可知B对A的拉力为
AB不符合题意；
CD．根据运动的对称性，当A、B运动到最低点时，加速度为竖直向上的a，设此时弹簧弹力为，A对B拉力最大为，对A、B整体和B分别由牛顿第二定律可得
解得
C符合题意；D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】当挂上B瞬间，弹簧的弹力保持不变；利用整体的牛顿第二定律结合B的牛顿第二定律可以求出B对A拉力的大小；当运动到最低点时，利用整体的牛顿第二定律结合B的牛顿第二定律可以求出弹簧最大的拉力及A对B的最大拉力。
9．【答案】C
【知识点】牛顿第二定律；机械能守恒定律
【解析】【解答】AB．由图可知，物体的速度随位移均匀变化，可得
又
即物体的加速度与速度成正比，依题意物体速度一直在增加，所以加速度不断增加。AB不符合题意；
CD．依题意，，重力加速度，则物体所受外力与重力反向，为竖直向上，由牛顿第二定律可得
由图像信息结合题意可知，外力一直存在。即对物体始终做负功，根据
可知，物体的机械能一直减小。不会出现在和处的机械能相等的情况。C符合题意；D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】利用图像速度和位移的关系结合加速度的表达式可以判别加速度的大小变化；利用牛顿第二定律可以判别外力的方向，进而判别机械能不断减小。
10．【答案】A
【知识点】库仑定律；牛顿第二定律
【解析】【解答】由于、两点电荷在水平面内做匀速圆周运动，则、两点电荷必然是同种电荷，O点点电荷电性与、两点电荷电性相异，且、两点电荷始终保持相对静止，即有相同的角速度，设轨迹半径分别为rA、rB，O点点电荷电荷量为Q，受力如图
竖直方向上，对A点电荷有
对B点电荷有
联立解得
由于，则有
水平方向上，对A点电荷有
对B点电荷有
联立方程，解得
由于，则有
故答案为：A。
【分析】利用竖直方向的平衡方程可以求出电荷量之比进而比较电荷量的大小；利用水平方向的牛顿第二定律进而比较质量的大小。
11．【答案】（1）
（2）0.40；1.30
（3）B；电流；小；
【知识点】电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】（1）S2接1位置时，电流表外接，S2接2位置时，电流表内接，实物图如图所示
（2）测量一节干电池的电动势和内阻电流表量程为0~0.6A，最小分度是0.02A，故示数为0.40A；电压表量程为0~3V，最小分度是0.01V，故示数为1.30V。
（3）当S2接2位置时，可把电压表与电源看做一个等效电源，根据闭合电路欧姆定律可知，电动势
同时由于电压表的分流作用，使电流表示数偏小，因此电动势和内阻的测量值均小于真实值，所以作出的U-I图线应是B。
S2接2位置时，引起误差的原因是电压表的分流，使得电流的测量值偏小，故电动势和内阻的测量值都偏小。
S2接2位置时，当电压表示数为零时，流过电源的电流等于IB，当S2接1位置时，当电流表示数为零时，电压表示数UA等于电源电动势，则
【分析】（1）利用电路图进行实物图连线；
（2）利用电压表和电流表的分度值可以读出对应的读数；
（3）当开关S2接2位置时，会导致电压表分流，会导致电动势和内阻的测量值偏小；所以对应的图线为B；由于电压表分流会导致电流表的读数偏小；利用图像斜率可以求出内阻的大小。
12．【答案】（1）解：依题意，用波长为的单色光A照射某金属板时，根据光电效应方程，有
同理，用波长为的单色光B照射该金属板，有
联立，可得
（2）解：根据德布罗意波关系，有
又
金属表面逸出光电子的物质波的最短波长
【知识点】光电效应
【解析】【分析】（1）已知光的波长，结合光电效应方程可以求出光电子最大初动能的大小；
（2）已知光电子的最大初动能，结合动量和动能的表达式关系可以求出粒子的动量，结合德布罗意波关系可以求出物质波的最短波长。
13．【答案】（1）解：当金属棒a刚进入磁场时速度最大，产生的感应电动势最大，回路中感应电流最大，金属棒b所受安培力最大，加速度最大。设金属棒a刚进入磁场时的速度大小为v1，根据机械能守恒定律有
解得
此时金属棒a产生的感应电动势大小为
根据闭合电路欧姆定律可得此时回路中的感应电流大小为
此时金属棒b所受安培力大小为
根据牛顿第二定律可得金属棒的最大加速度为
（2）解：金属棒a和b组成的系统动量守恒，易知二者最终将以共同速度运动，设此速度大小为v2，根据动量守恒定律有
解得
两金属棒电阻相同，通过的电流大小相等，所以产生的总焦耳热相同，根据能量守恒定律有
解得
【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）金属棒进入磁场时，利用机械能守恒定律可以求出进入磁场速度的大小，结合动生电动势及欧姆定律可以求出感应电流的大小，结合安培力的表达式及牛顿第二定律可以求出金属棒的加速度的大小；
（2）当金属棒a与b为系统时，利用动量守恒定律结合能量守恒定律可以求出产生的焦耳热的大小。
14．【答案】（1）解：物块从B运动到C过程，由动能定理可得
解得
（2）解：设物块从A运动到B过程中相对传送带的位移是，由动能定理可得
解得
即物块在传送带上先匀加速到，然后匀速运动。设物块在传送带上匀加速时间为，有
解得
设物块在传送带上匀速时间为，有
解得
设物块从B运动到C所用时间为，由牛顿第二定律可得又
联立，可得
物块由A运动所需要的时间为
（3）解：物块以初动能从A点水平滑上皮带，设到达B点动能为，相对传送带位移为x，则有
物块从B运动到斜面最高点，设上滑距离为s，有
物块从B上滑后又返回B过程，有
其中是物块返回B时的动能，从B经传送带返回A过程，有
联立，可得
【知识点】能量守恒定律；牛顿运动定律的应用—传送带模型；动能定理的综合应用
【解析】【分析】（1）物块从B到C的过程中，利用动能定理可以求出物块到达B点的速度大小；
（2）物块从A到B的过程中，利用动能定理可以求出相对位移的大小；物块在传送带上先做匀加速直线运动再做匀速直线运动，利用速度公式可以求出加速的时间，结合匀速直线运动的位移公式可以求出匀速运动的时间；物块从B到C的过程中，利用牛顿第二定律可以求出加速度的大小，结合速度公式可以求出运动的时间；
（3）物块从A到B的过程中，利用动能定理可以求出初动能的大小范围。
15．【答案】（1）解：粒子在电场中做类平抛运动，有
解得
又
解得
粒子在磁场中，做匀速圆周运动，轨迹如图，洛伦兹力提供向心力，有
由几何关系，可得
联立，可得
（2）解：第一个从开始进入电场到与第二个粒子相遇共经历三个过程，首先在电场中类平抛，设运动时间为t1，有
然后在磁场中做匀速圆周运动，设运动时间为t2，有
最后再次进入电场，做类平抛运动的逆运动，设运动时间为t3，根据对称性可得
即第一个粒子的运动总时间为
第二个粒子从进入电场，到相遇设时间为，有
两粒子射出的时间差为
（3）解：设粒子以最大发射速度进入电场，类平抛与x轴正方向成角进入磁场做匀速圆周运动，其轨迹恰好与磁场下边界相切，由几何关系可得
其轨道半径为
联立可得
【知识点】带电粒子在电场中的偏转；带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【分析】（1）粒子在电场中做类平抛运动，利用类平抛的位移公式结合速度公式可以求出竖直方向的速度大小，结合速度的分解可以求出进入磁场时速度的大小，结合牛顿第二定律及轨迹半径的大小可以求出磁感应强度的大小；
（2）两个粒子在电场中相遇，利用粒子在电场中的位移公式可以求出在电场中运动的时间，在磁场中，利用粒子做圆周运动的轨迹所对圆心角可以求出粒子在磁场中运动的时间，结合相遇的位移公式可以求出运动的时间；
（3）当粒子以最大速度射入电场时，利用几何关系可以求出轨迹半径的大小，结合牛顿第二定律及速度的分布可以求出粒子发射速度的大小。
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