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江苏省常州市2022届高三上学期物理期末学业水平监测试卷
一、单选题
1．（2022高三上·常州期末）中科院近代物理所将Mg原子核加速后轰击Am原子核，成功合成了超重元素Bh，并同时释放出某种粒子，该粒子为（ ）
A．中子 B．质子 C．电子 D．氨核
【答案】A
【知识点】原子核的人工转变
【解析】【解答】根据核反应过程中电荷数守恒、质量数守恒可得
所以放出中子。
故答案为：A。
【分析】利用质量数和电荷数守恒可以求出粒子为中子。
2．（2022高三上·常州期末）磁传感器是将磁信号转变为电信号的仪器.如图所示，将探头放在磁场中，可以很方便的测量磁场的强弱和方向.探头可能是（ ）
A．感应线圈 B．热敏电阻 C．霍尔元件 D．干簧管
【答案】C
【知识点】霍尔元件
【解析】【解答】将探头放在磁场中，可以很方便的测量磁场的强弱和方向，将磁信号转变为电信号，所以探头可能是霍尔元件。
故答案为：C.
【分析】将磁信号转化为电信号，探头可能为霍尔元件。
3．（2022高三上·常州期末）探究气体等温变化规律的实验装置，如图所示。空气柱的长度由刻度尺读取、气体的压强通过柱塞与注射器内空气柱相连的压力表读取。为得到气体的压强与体积关系，下列做法正确的是（ ）
A．柱塞上涂油是为了减小摩擦力 B．改变气体体积应缓慢推拉柱塞
C．推拉柱塞时可用手握住注射器 D．实验前应测得柱塞受到的重力
【答案】B
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程
【解析】【解答】A．柱塞上涂油是为了防止漏气，并不是为了减小摩擦力，A不符合题意；
B．实验中为了使气体能够做等温变化，改变气体体积应缓慢推拉柱塞，B符合题意；
C．用手握住注射器，会使气体温度变高，C不符合题意；
D．实验前应测量柱塞的横截面积，并不是测量重力，这样才能得到空气柱的体积，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】柱塞涂油是为了防止漏气；手握住注射器会影响气体的温度；实验前应该测量柱塞的横截面积。
4．（2022高三上·常州期末）天问一号的环绕器在绕火星做圆周运动时，绕行速率为v，周期为T，已知引力常量为G，由此可求得（ ）
A．火星表面的重力加速度 B．火星的半径
C．火星的密度 D．火星的质量
【答案】D
【知识点】万有引力定律及其应用
【解析】【解答】根据
则天问一号的轨道半径为
根据万有引力提供向心力，有
可得火星的质量为
因天问一号的轨道半径并不为火星的半径，所以求不出火星的半径，根据密度公式
因火星半径未知，所以火星的密度同样求不出来，根据重力等于万有引力，有
可得
因火星半径未知，所以火星表面重力加速度同样求不出。
故答案为：D。
【分析】利用线速度和周期的关系可以求出轨道半径的大小，结合引力提供向心力可以求出火星的质量；利用密度公式可以判别不能求出火星的半径；利用引力形成重力结合火星半径未知不能求出重力加速度的大小。
5．（2022高三上·常州期末）如图所示，先后用波长为、的单色光照射阴极K均可产生光电流。调节滑片P，当电压表示数分别为U1、U2时，、的的光电流恰减小到零.已知U1A．两种单色光光子的动量p1>p2
B．光电子的最大初动能Ek1>Ek2
C．普朗克恒量为
D．逸出功为
【答案】D
【知识点】光电效应
【解析】【解答】AB．当电压表示数分别为U1、U2时，、的的光电流恰减小到零.已知U1所以
两种单色光光子的动量
所以
光电子的最大初动能
所以
AB不符合题意；
CD．根据，
解得 ，
C不符合题意D符合题意。
故答案为：D。
【分析】利用光电效应方程结合动能定理及遏止电压的大小可以比较光的频率大小，利用光频率的大小可以比较光波长的大小；利用波长的大小可以比较光子动量的大小；利用动能定理可以比较最大初动能的大小；利用光电效应方程可以求出逸出功和普朗克常量的大小。
6．（2022高三上·常州期末）如图为验证动量守恒实验装置图.先让入射球m1多次从斜轨上S位置静止释放，然后把被碰小球m2静止于轨道的水平部分，再将入射小球m1从斜轨上位置静止释放，与小球m2相撞，并多次重复.根据水平地面记录纸上落点痕迹的照片，估算小球m2与m1的质量之比（ ）
A．0.17 B．4.0 C．0.62 D．0.8
【答案】A
【知识点】验证动量守恒定律
【解析】【解答】实验需要验证
根据图中估算
解得
故答案为：A。
【分析】利用动量守恒定律结合平抛运动的位移公式可以导出对应的表达式，利用位移的大小及表达式可以求出质量之比。
7．（2022高三上·常州期末）如图所示，电量为Q正电荷均匀地分布在半径为r的圆环上M为圆环平面内点，过圆心O点的x轴垂直于环面，N为x轴上一点，ON=h.则（ ）
A．M、O两点场强都为零
B．M、O、N三点中O点电势最高
C．N点场强大小为
D．过M点以O点为圆心的圆是一条等势线
【答案】D
【知识点】电场强度和电场线
【解析】【解答】A．根据矢量合成及对称性可知，在O点，圆环上各对称点产生的场强相互抵消，合场强为零，而M点合场强不为零，A不符合题意；
B．根据沿电场线电势降低可知，M、O、N三点中M点电势最高，B不符合题意；
C．设圆环上各点与N点连线和x轴夹角为 ，根据矢量合成N点场强大小为
C不符合题意；
D．根据等量正点电荷的电场线分布可知，连线中点场强最小，且连线上电场从点电荷出发指向中点。故过M点以O点为圆心的圆是一条等势线，D符合题意。
故答案为：D.
【分析】利用电场强度的叠加可以判别合场强的大小；利用电场线的方向可以比较电势的大小；利用电场强度的表达式可以求出场强的大小；利用电场线方向可以判别等势线的分布。
8．（2022高三上·常州期末）往复式内燃机利用迪塞尔循环来工作，该循环由两个绝热过程、一个等压过程和一个等容过程组成.如图所示为一定质量的理想气体所经历的一个迪塞尔循环，则该气体（ ）
A．在状态c和d时的内能可能相等
B．在a→b过程中，外界对其做的功全部用于增加内能
C．a→c过程中增加的内能小于c→d过程中减少的内能
D．在一次循环过程中吸收的热量小于放出的热量
【答案】B
【知识点】气体的变化图像P-V图、P-T图、V-T图
【解析】【解答】A．状态c到d是绝热过程，体积增大，气体对外做功，根据热力学第一定律可知，状态c到d内能减小，A不符合题意；
B．在a→b过程中为绝热压缩，外界对气体做功W＞0，Q=0，根据热力学第一定律，可知△U=W即外界对其做的功全部用于增加内能，B符合题意；
CD．从b→c过程系统从外界吸收热量，从c→d系统对外做功，从d→a系统放出热量，从a→b外界对系统做功，根据p-V图像“面积”即为气体做功大小，可知c到d过程气体做功，图像中b→c→d→a围成的图形的面积为气体对外做的功，整个过程气体能内能变为零，则△W=△Q，即Q吸-Q放=△W＞0
即在一次循环过程中吸收的热量大于放出的热量；因为从d到a，做功为零，温度降低，内能减小，完成一次循环内能不变，所以在整个循环过程中，a→c过程中增加的内能大于c→d过程中减少的内能，CD不符合题意；
故答案为：B。
【分析】当气体从c到d的过程，利用体积变化可以判别气体对外做功，结合热力学第一定律可以判别气体内能减小；当气体从a到b的过程，利用热力学第一定律可以判别外界对气体做功等于内能的变化量；气体从b到c的过程中；利用图象面积结合热力学第一定律可以判别气体热传递的情况；利用热力学第一定律结合外界对系统做功的大小可以比较内能的变化量。
9．（2022高三上·常州期末）一根柔软质地完全均匀的缆绳悬在向右水平匀速飞行的直升机下方，空气对缆绳的阻力不可忽略。下列最能显示缆绳形状示意图的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】C
【知识点】共点力平衡条件的应用
【解析】【解答】因空气对缆绳的阻力不可忽略，则缆绳受到水平向左的空气阻力，且缆绳各段所受空气阻力相同，所以缆绳应为倾斜的直线。
故答案为：C。
【分析】利用缆绳受力平衡结合阻力的方向可以判别其缆绳受到拉力的方向。
10．（2022高三上·常州期末）如图所示，竖直放置的U形光滑导轨与一电容器串联.导轨平面有垂直于纸面的匀强磁场，金属棒ab与导轨接触良好，由静止释放后沿导轨下滑.电容C足够大，原来不带电，不计一切电阻.设导体棒的速度为v、动能为Ek、两端的电压为Uab.电容器上的电荷量为q.它们与时间t，位移x的关系图像正确的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】B
【知识点】牛顿第二定律；导线切割磁感线时的感应电动势
【解析】【解答】AC．设导轨间距为L，释放后电容器充电，电路中充电电流i，棒受到向上的安培力，设瞬时加速度为a，根据牛顿第二定律得mg-BiL=ma
由此得mg-BLCBLa=ma
解得
可见棒的加速度不变，做匀加速直线运动 ，
AC不符合题意；
B．根据
B符合题意；
D．根据
与时间成正比，而棒做匀加速运动，故与位移不是正比关系，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】利用棒的牛顿第二定律结合电容的表达式可以判别棒的加速度保持不变，结合速度公式可以判别速度和时间的关系；利用动生电动势的表达式可以判别电压与时间的关系；结合动能的表达式可以判别动能与距离的关系；利用电容的定义式可以判别电荷量与位移的关系。
二、实验题
11．（2022高三上·常州期末）在“测量金属丝的电阻率”时，某实验小组选用的主要仪器有：待测金属丝（接入电路的长度为50.00cm，电阻约几欧），电压表V（0～3V，内阻约2kΩ；0～15V，内阻约15kΩ），电流表A（0～3A，内阻约0.01Ω；0～0.6A，内阻约0.05Ω），滑动变阻器R（0～10Ω，0.6A），干电池两节，导线若干。
（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，某次测量结果如图甲所示，读数应为 mm；
（2）请用笔画线代替导线，在图乙中完成实物电路的连接；
（3）实验中，调节滑动变阻器，记录到的电压表和电流表的示数如表所示，请在图丙中作出U一I图线；
U/V 1.05 1.40 2.00 2.30 2.60
I/A 0.22 0.28 0.40 0.46 0.51
（4）进一步分析，可得金属丝的电阻率ρ= Ω·m（结果保留两位有效数字）；
（5）测得的电阻率比真实值偏大可能原因有____。
A．金属丝粗细不均匀导致测出的直径偏大
B．开关闭合时间过长导致测出的电阻偏大
C．电压表内阻不够大导致测出的电阻偏大
D．滑动变阻器阻值偏小导致测量范围偏小
【答案】（1）0.400
（2）如图所示：
（3）如图所示：
（4）
（5）A；B
【知识点】导体电阻率的测量
【解析】【解答】（1）螺旋测微器读数为
（2）两节干电池的电动势大约3V，所以电压表的量程选择0～3V的，通过滑动变阻器的最大电流为0.6A，所以电流表量程选择0～0.6A的，且根据题意可知
所以电流表采用外接法，滑动变阻器选用限流式接法，则实验的电路图为
（3）图线如图所示
（4）由图可知，图线的斜率大约为5.0，则金属丝的电阻为
根据电阻定律有
（5）A．金属丝粗细不均匀导致测出的直径偏大会导致测得的电阻率偏大，A符合题意；
B．开关闭合时间过长导致测出的电阻偏大会导致测得的电阻率偏大，B符合题意；
C．由于电压表分流，导致电流表测量值偏大，电阻测量值偏小，则电阻率测量值会偏小，C不符合题意；
D．滑动变阻器阻值偏小导致测量范围偏小，这与结果的精确度无关，D不符合题意。
故答案为：AB。
【分析】（1）利用螺旋测微器的结构可以读出对应的读数；
（2）由于待测电阻为小电阻所以电流表使用外接法；其滑动变阻器使用限流式接法；；
（3）利用表格数据进行描点连线；
（4）利用图像斜率可以求出电阻的大小，结合电阻定律可以求出电阻率的大小；
（5）利用电阻率的表达式结合欧姆定律可以判别电阻率测量值偏大的原因。
三、解答题
12．（2022高三上·常州期末）某个兴趣小组为了研究圆柱体铁芯的涡流热功率，构建了如图所示的分析模型，电阻率为ρ的硅钢薄片绕成一个内径为r、高度为h的圆柱面，其厚度为d<（1）感应电动势的有效值E；
（2）发热功率P
【答案】（1）解：通过圆柱面的截面磁场在变化，所以每一个环形截面都会产生感应电流，由法拉第电磁感应定律可知
正弦式交变电流的有效值是其最大值的，所以硅钢薄片中感应电动势的有效值为
（2）解：将硅钢薄片展开，是一长为，横截面积为hd的立方体电阻，根据电阻定律，其电阻为
则此硅钢薄片发热功率P为
【知识点】法拉第电磁感应定律；电磁感应中的电路类问题
【解析】【分析】（1）已知磁感应强度变化的表达式，结合法拉第电磁感应定律可以求出电动势的表达式，利用电动势的表达式可以求出电动势的峰值，利用电动势的峰值可以求出有效值的大小；
（2）将硅钢薄片展开时，利用电阻定律可以求出电阻的大小，结合电功率的表达式可以求出发热功率的大小。
13．（2022高三上·常州期末）医院里给病人打“吊针”的装置如图所示，输液瓶刚从药房取出时，其内部气体体积为V0、压强为0.825p0（p0为大气压强）、温度为2℃。一段时间后，瓶内气体温度升高到环境温度7℃，准备输液时，在密封瓶口上插入进气管A和输液管B（输液调节器未打开），发现外部有气体进入瓶内。求：
（1）当瓶内气体升高到环境温度后，瓶内气体的气压；
（2）准备输液时，从进气口A进入瓶内的空气与瓶内原有空气的质量之比。
【答案】（1）解：由查理定律可得
其中，，
解得
（2）解：设开始输液，插入输液管后，进入气室E的气体在p0压强下的体积为，则
解得
从进气口A进入气室E的空气与瓶内原有气体质量之比为
联立解得
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程
【解析】【分析】（1）当瓶内气体温度升高时，利用等容变化的状态方程可以求出气体的压强；
（2）准备输液时，利用等温变化的状态方程可以求出质量之比。
14．（2022高三上·常州期末）如图所示的离心装置：水平轻杆被固定在竖直转轴的O点，质量为m的小圆环A和轻质弹簧套在轻杆上，弹簧两端分别固定于O和A，弹簧劲度系数为，小环A与水平杆的动摩擦因数μ=0.5，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。套在竖直转轴上的质量同为m的光滑小圆环B通过可轻质杆与小圆环A相连，链接处可自由转动。装置静止时，长为L的轻质杆与竖直方向的夹角为37°，弹簧处于原长状态。取重力加速度为g，sin37°=0.6，cos37°=0.8，竖直转轴带动装置由静止开始缓慢加速转动，求：
（1）装置静止时，小环A受杆的摩擦力大小f；
（2）轻杆与竖直方向夹角为53°时的角速度ω；
（3）轻杆与竖直方向夹角为从37°变化到53°的过程中，竖直转轴对装置所做的功W。
【答案】（1）解：装置静止时，设杆对A、B的作用力为F，由平衡条件，对B
对A，由平衡条件
联立可得
（2）解：由于竖直转轴带动装置由静止开始缓慢加速转动，所以B处于动平衡状态，合力始终为零，A的任一状态都可看作是一个匀速圆周运动状态。当轻杆与竖直方向夹角为53°时，对B有
设弹簧弹力为T，对A，由牛顿第二定律
又
联立可得
（3）解：轻杆与竖直方向夹角为从37°变化到53°的过程，由动能定理
又
由（2）中分析知在杆与竖直方向夹角变化过程中摩擦力大小不变
所以有
联立可得
【知识点】共点力平衡条件的应用；牛顿第二定律
【解析】【分析】（1）当装置处于静止时，利用A和B的平衡方程可以求出A环受到的摩擦力大小；
（2）当A开始做匀速圆周运动，利用B的平衡方程结合A的牛顿第二定律可以求出角速度的大小；
（3）当轻杆转动的过程中，利用动能定理结合摩擦力和拉力做功可以求出转轴对装置做功的大小。
15．（2022高三上·常州期末）如图所示的速度选择器：在xOy平面内，垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B；两极板构成的圆弧形狭缝，圆心角为60°，半径为R，当极板间加上电压时可在狭缝中形成大小相等的径向电场。（-，0）点有一离子源，向各方向垂直磁场连续发射不同速率的正离子，离子的质量为m，电量为q。以O点为圆心转动圆弧形电极，并其相应改变电场强度大小，各方向的粒子都有机会通过速度选择器的狭缝。
（1）当速度选择器处于图示y轴对称位置时，求通过速度选择器离子的速度大小；
（2）当速度选择器处于图示y轴对称位置时，求速度选择器中电场强度的方向和大小；
（3）求速度选择器P端射出离子的最小速度与最大速度
【答案】（1）解：当速度选择器处于y轴对称位置时，设通过速度选择器离子的速度大小为v，则由带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的对称性可知，粒子初速度方向与SQ连线夹60°角，如下图，设轨迹圆心为O1，半径为r，则为等边三角形，由几何关系可知
洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律
解得
（2）解：当速度选择器处于y轴对称位置时，进入速度选择器的粒子在洛伦兹力和电场力共同作用下通过速度选择器，圆周半径为R，向心力是进入前的一半，则电场力应与洛伦兹力方向相反，即电场强度的方向沿半径向外，设其大小为E，根据牛顿第二定律
带入可得
（3）解：分析可知，粒子从射出到进入速度选择器过程弦长越短则圆周半径越小，速度越小；弦长越长则圆周半径越大，速度越大，所以进入速度选择器速度最小的粒子是圆周运动半周后经过（-R，0）位置进入的，如下图
由几何关系知
解得
进入速度选择器速度最大的粒子是圆周运动半周后经过（R，0）位置进入的，如下图
由几何关系知
解得
则从速度选择器P端射出离子的最小速度为，最大速度为。
【知识点】带电粒子在匀强磁场中的运动；速度选择器
【解析】【分析】（1）粒子在磁场中做匀速圆周运动，利用几何关系可以求出轨迹半径的大小，结合牛顿第二定律可以求出粒子的速度；
（2）粒子在速度选择器做匀速圆周运动，利用牛顿第二定律可以求出电场强度的大小；
（3）画出粒子进入速度选择器的运动轨迹，利用几何关系可以求出轨道半径的大小，结合牛顿第二定律可以求出速度的大小范围。
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江苏省常州市2022届高三上学期物理期末学业水平监测试卷
一、单选题
1．（2022高三上·常州期末）中科院近代物理所将Mg原子核加速后轰击Am原子核，成功合成了超重元素Bh，并同时释放出某种粒子，该粒子为（ ）
A．中子 B．质子 C．电子 D．氨核
2．（2022高三上·常州期末）磁传感器是将磁信号转变为电信号的仪器.如图所示，将探头放在磁场中，可以很方便的测量磁场的强弱和方向.探头可能是（ ）
A．感应线圈 B．热敏电阻 C．霍尔元件 D．干簧管
3．（2022高三上·常州期末）探究气体等温变化规律的实验装置，如图所示。空气柱的长度由刻度尺读取、气体的压强通过柱塞与注射器内空气柱相连的压力表读取。为得到气体的压强与体积关系，下列做法正确的是（ ）
A．柱塞上涂油是为了减小摩擦力 B．改变气体体积应缓慢推拉柱塞
C．推拉柱塞时可用手握住注射器 D．实验前应测得柱塞受到的重力
4．（2022高三上·常州期末）天问一号的环绕器在绕火星做圆周运动时，绕行速率为v，周期为T，已知引力常量为G，由此可求得（ ）
A．火星表面的重力加速度 B．火星的半径
C．火星的密度 D．火星的质量
5．（2022高三上·常州期末）如图所示，先后用波长为、的单色光照射阴极K均可产生光电流。调节滑片P，当电压表示数分别为U1、U2时，、的的光电流恰减小到零.已知U1A．两种单色光光子的动量p1>p2
B．光电子的最大初动能Ek1>Ek2
C．普朗克恒量为
D．逸出功为
6．（2022高三上·常州期末）如图为验证动量守恒实验装置图.先让入射球m1多次从斜轨上S位置静止释放，然后把被碰小球m2静止于轨道的水平部分，再将入射小球m1从斜轨上位置静止释放，与小球m2相撞，并多次重复.根据水平地面记录纸上落点痕迹的照片，估算小球m2与m1的质量之比（ ）
A．0.17 B．4.0 C．0.62 D．0.8
7．（2022高三上·常州期末）如图所示，电量为Q正电荷均匀地分布在半径为r的圆环上M为圆环平面内点，过圆心O点的x轴垂直于环面，N为x轴上一点，ON=h.则（ ）
A．M、O两点场强都为零
B．M、O、N三点中O点电势最高
C．N点场强大小为
D．过M点以O点为圆心的圆是一条等势线
8．（2022高三上·常州期末）往复式内燃机利用迪塞尔循环来工作，该循环由两个绝热过程、一个等压过程和一个等容过程组成.如图所示为一定质量的理想气体所经历的一个迪塞尔循环，则该气体（ ）
A．在状态c和d时的内能可能相等
B．在a→b过程中，外界对其做的功全部用于增加内能
C．a→c过程中增加的内能小于c→d过程中减少的内能
D．在一次循环过程中吸收的热量小于放出的热量
9．（2022高三上·常州期末）一根柔软质地完全均匀的缆绳悬在向右水平匀速飞行的直升机下方，空气对缆绳的阻力不可忽略。下列最能显示缆绳形状示意图的是（ ）
A． B．
C． D．
10．（2022高三上·常州期末）如图所示，竖直放置的U形光滑导轨与一电容器串联.导轨平面有垂直于纸面的匀强磁场，金属棒ab与导轨接触良好，由静止释放后沿导轨下滑.电容C足够大，原来不带电，不计一切电阻.设导体棒的速度为v、动能为Ek、两端的电压为Uab.电容器上的电荷量为q.它们与时间t，位移x的关系图像正确的是（ ）
A． B．
C． D．
二、实验题
11．（2022高三上·常州期末）在“测量金属丝的电阻率”时，某实验小组选用的主要仪器有：待测金属丝（接入电路的长度为50.00cm，电阻约几欧），电压表V（0～3V，内阻约2kΩ；0～15V，内阻约15kΩ），电流表A（0～3A，内阻约0.01Ω；0～0.6A，内阻约0.05Ω），滑动变阻器R（0～10Ω，0.6A），干电池两节，导线若干。
（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，某次测量结果如图甲所示，读数应为 mm；
（2）请用笔画线代替导线，在图乙中完成实物电路的连接；
（3）实验中，调节滑动变阻器，记录到的电压表和电流表的示数如表所示，请在图丙中作出U一I图线；
U/V 1.05 1.40 2.00 2.30 2.60
I/A 0.22 0.28 0.40 0.46 0.51
（4）进一步分析，可得金属丝的电阻率ρ= Ω·m（结果保留两位有效数字）；
（5）测得的电阻率比真实值偏大可能原因有____。
A．金属丝粗细不均匀导致测出的直径偏大
B．开关闭合时间过长导致测出的电阻偏大
C．电压表内阻不够大导致测出的电阻偏大
D．滑动变阻器阻值偏小导致测量范围偏小
三、解答题
12．（2022高三上·常州期末）某个兴趣小组为了研究圆柱体铁芯的涡流热功率，构建了如图所示的分析模型，电阻率为ρ的硅钢薄片绕成一个内径为r、高度为h的圆柱面，其厚度为d<（1）感应电动势的有效值E；
（2）发热功率P
13．（2022高三上·常州期末）医院里给病人打“吊针”的装置如图所示，输液瓶刚从药房取出时，其内部气体体积为V0、压强为0.825p0（p0为大气压强）、温度为2℃。一段时间后，瓶内气体温度升高到环境温度7℃，准备输液时，在密封瓶口上插入进气管A和输液管B（输液调节器未打开），发现外部有气体进入瓶内。求：
（1）当瓶内气体升高到环境温度后，瓶内气体的气压；
（2）准备输液时，从进气口A进入瓶内的空气与瓶内原有空气的质量之比。
14．（2022高三上·常州期末）如图所示的离心装置：水平轻杆被固定在竖直转轴的O点，质量为m的小圆环A和轻质弹簧套在轻杆上，弹簧两端分别固定于O和A，弹簧劲度系数为，小环A与水平杆的动摩擦因数μ=0.5，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。套在竖直转轴上的质量同为m的光滑小圆环B通过可轻质杆与小圆环A相连，链接处可自由转动。装置静止时，长为L的轻质杆与竖直方向的夹角为37°，弹簧处于原长状态。取重力加速度为g，sin37°=0.6，cos37°=0.8，竖直转轴带动装置由静止开始缓慢加速转动，求：
（1）装置静止时，小环A受杆的摩擦力大小f；
（2）轻杆与竖直方向夹角为53°时的角速度ω；
（3）轻杆与竖直方向夹角为从37°变化到53°的过程中，竖直转轴对装置所做的功W。
15．（2022高三上·常州期末）如图所示的速度选择器：在xOy平面内，垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B；两极板构成的圆弧形狭缝，圆心角为60°，半径为R，当极板间加上电压时可在狭缝中形成大小相等的径向电场。（-，0）点有一离子源，向各方向垂直磁场连续发射不同速率的正离子，离子的质量为m，电量为q。以O点为圆心转动圆弧形电极，并其相应改变电场强度大小，各方向的粒子都有机会通过速度选择器的狭缝。
（1）当速度选择器处于图示y轴对称位置时，求通过速度选择器离子的速度大小；
（2）当速度选择器处于图示y轴对称位置时，求速度选择器中电场强度的方向和大小；
（3）求速度选择器P端射出离子的最小速度与最大速度
答案解析部分
1．【答案】A
【知识点】原子核的人工转变
【解析】【解答】根据核反应过程中电荷数守恒、质量数守恒可得
所以放出中子。
故答案为：A。
【分析】利用质量数和电荷数守恒可以求出粒子为中子。
2．【答案】C
【知识点】霍尔元件
【解析】【解答】将探头放在磁场中，可以很方便的测量磁场的强弱和方向，将磁信号转变为电信号，所以探头可能是霍尔元件。
故答案为：C.
【分析】将磁信号转化为电信号，探头可能为霍尔元件。
3．【答案】B
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程
【解析】【解答】A．柱塞上涂油是为了防止漏气，并不是为了减小摩擦力，A不符合题意；
B．实验中为了使气体能够做等温变化，改变气体体积应缓慢推拉柱塞，B符合题意；
C．用手握住注射器，会使气体温度变高，C不符合题意；
D．实验前应测量柱塞的横截面积，并不是测量重力，这样才能得到空气柱的体积，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】柱塞涂油是为了防止漏气；手握住注射器会影响气体的温度；实验前应该测量柱塞的横截面积。
4．【答案】D
【知识点】万有引力定律及其应用
【解析】【解答】根据
则天问一号的轨道半径为
根据万有引力提供向心力，有
可得火星的质量为
因天问一号的轨道半径并不为火星的半径，所以求不出火星的半径，根据密度公式
因火星半径未知，所以火星的密度同样求不出来，根据重力等于万有引力，有
可得
因火星半径未知，所以火星表面重力加速度同样求不出。
故答案为：D。
【分析】利用线速度和周期的关系可以求出轨道半径的大小，结合引力提供向心力可以求出火星的质量；利用密度公式可以判别不能求出火星的半径；利用引力形成重力结合火星半径未知不能求出重力加速度的大小。
5．【答案】D
【知识点】光电效应
【解析】【解答】AB．当电压表示数分别为U1、U2时，、的的光电流恰减小到零.已知U1所以
两种单色光光子的动量
所以
光电子的最大初动能
所以
AB不符合题意；
CD．根据，
解得 ，
C不符合题意D符合题意。
故答案为：D。
【分析】利用光电效应方程结合动能定理及遏止电压的大小可以比较光的频率大小，利用光频率的大小可以比较光波长的大小；利用波长的大小可以比较光子动量的大小；利用动能定理可以比较最大初动能的大小；利用光电效应方程可以求出逸出功和普朗克常量的大小。
6．【答案】A
【知识点】验证动量守恒定律
【解析】【解答】实验需要验证
根据图中估算
解得
故答案为：A。
【分析】利用动量守恒定律结合平抛运动的位移公式可以导出对应的表达式，利用位移的大小及表达式可以求出质量之比。
7．【答案】D
【知识点】电场强度和电场线
【解析】【解答】A．根据矢量合成及对称性可知，在O点，圆环上各对称点产生的场强相互抵消，合场强为零，而M点合场强不为零，A不符合题意；
B．根据沿电场线电势降低可知，M、O、N三点中M点电势最高，B不符合题意；
C．设圆环上各点与N点连线和x轴夹角为 ，根据矢量合成N点场强大小为
C不符合题意；
D．根据等量正点电荷的电场线分布可知，连线中点场强最小，且连线上电场从点电荷出发指向中点。故过M点以O点为圆心的圆是一条等势线，D符合题意。
故答案为：D.
【分析】利用电场强度的叠加可以判别合场强的大小；利用电场线的方向可以比较电势的大小；利用电场强度的表达式可以求出场强的大小；利用电场线方向可以判别等势线的分布。
8．【答案】B
【知识点】气体的变化图像P-V图、P-T图、V-T图
【解析】【解答】A．状态c到d是绝热过程，体积增大，气体对外做功，根据热力学第一定律可知，状态c到d内能减小，A不符合题意；
B．在a→b过程中为绝热压缩，外界对气体做功W＞0，Q=0，根据热力学第一定律，可知△U=W即外界对其做的功全部用于增加内能，B符合题意；
CD．从b→c过程系统从外界吸收热量，从c→d系统对外做功，从d→a系统放出热量，从a→b外界对系统做功，根据p-V图像“面积”即为气体做功大小，可知c到d过程气体做功，图像中b→c→d→a围成的图形的面积为气体对外做的功，整个过程气体能内能变为零，则△W=△Q，即Q吸-Q放=△W＞0
即在一次循环过程中吸收的热量大于放出的热量；因为从d到a，做功为零，温度降低，内能减小，完成一次循环内能不变，所以在整个循环过程中，a→c过程中增加的内能大于c→d过程中减少的内能，CD不符合题意；
故答案为：B。
【分析】当气体从c到d的过程，利用体积变化可以判别气体对外做功，结合热力学第一定律可以判别气体内能减小；当气体从a到b的过程，利用热力学第一定律可以判别外界对气体做功等于内能的变化量；气体从b到c的过程中；利用图象面积结合热力学第一定律可以判别气体热传递的情况；利用热力学第一定律结合外界对系统做功的大小可以比较内能的变化量。
9．【答案】C
【知识点】共点力平衡条件的应用
【解析】【解答】因空气对缆绳的阻力不可忽略，则缆绳受到水平向左的空气阻力，且缆绳各段所受空气阻力相同，所以缆绳应为倾斜的直线。
故答案为：C。
【分析】利用缆绳受力平衡结合阻力的方向可以判别其缆绳受到拉力的方向。
10．【答案】B
【知识点】牛顿第二定律；导线切割磁感线时的感应电动势
【解析】【解答】AC．设导轨间距为L，释放后电容器充电，电路中充电电流i，棒受到向上的安培力，设瞬时加速度为a，根据牛顿第二定律得mg-BiL=ma
由此得mg-BLCBLa=ma
解得
可见棒的加速度不变，做匀加速直线运动 ，
AC不符合题意；
B．根据
B符合题意；
D．根据
与时间成正比，而棒做匀加速运动，故与位移不是正比关系，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】利用棒的牛顿第二定律结合电容的表达式可以判别棒的加速度保持不变，结合速度公式可以判别速度和时间的关系；利用动生电动势的表达式可以判别电压与时间的关系；结合动能的表达式可以判别动能与距离的关系；利用电容的定义式可以判别电荷量与位移的关系。
11．【答案】（1）0.400
（2）如图所示：
（3）如图所示：
（4）
（5）A；B
【知识点】导体电阻率的测量
【解析】【解答】（1）螺旋测微器读数为
（2）两节干电池的电动势大约3V，所以电压表的量程选择0～3V的，通过滑动变阻器的最大电流为0.6A，所以电流表量程选择0～0.6A的，且根据题意可知
所以电流表采用外接法，滑动变阻器选用限流式接法，则实验的电路图为
（3）图线如图所示
（4）由图可知，图线的斜率大约为5.0，则金属丝的电阻为
根据电阻定律有
（5）A．金属丝粗细不均匀导致测出的直径偏大会导致测得的电阻率偏大，A符合题意；
B．开关闭合时间过长导致测出的电阻偏大会导致测得的电阻率偏大，B符合题意；
C．由于电压表分流，导致电流表测量值偏大，电阻测量值偏小，则电阻率测量值会偏小，C不符合题意；
D．滑动变阻器阻值偏小导致测量范围偏小，这与结果的精确度无关，D不符合题意。
故答案为：AB。
【分析】（1）利用螺旋测微器的结构可以读出对应的读数；
（2）由于待测电阻为小电阻所以电流表使用外接法；其滑动变阻器使用限流式接法；；
（3）利用表格数据进行描点连线；
（4）利用图像斜率可以求出电阻的大小，结合电阻定律可以求出电阻率的大小；
（5）利用电阻率的表达式结合欧姆定律可以判别电阻率测量值偏大的原因。
12．【答案】（1）解：通过圆柱面的截面磁场在变化，所以每一个环形截面都会产生感应电流，由法拉第电磁感应定律可知
正弦式交变电流的有效值是其最大值的，所以硅钢薄片中感应电动势的有效值为
（2）解：将硅钢薄片展开，是一长为，横截面积为hd的立方体电阻，根据电阻定律，其电阻为
则此硅钢薄片发热功率P为
【知识点】法拉第电磁感应定律；电磁感应中的电路类问题
【解析】【分析】（1）已知磁感应强度变化的表达式，结合法拉第电磁感应定律可以求出电动势的表达式，利用电动势的表达式可以求出电动势的峰值，利用电动势的峰值可以求出有效值的大小；
（2）将硅钢薄片展开时，利用电阻定律可以求出电阻的大小，结合电功率的表达式可以求出发热功率的大小。
13．【答案】（1）解：由查理定律可得
其中，，
解得
（2）解：设开始输液，插入输液管后，进入气室E的气体在p0压强下的体积为，则
解得
从进气口A进入气室E的空气与瓶内原有气体质量之比为
联立解得
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程
【解析】【分析】（1）当瓶内气体温度升高时，利用等容变化的状态方程可以求出气体的压强；
（2）准备输液时，利用等温变化的状态方程可以求出质量之比。
14．【答案】（1）解：装置静止时，设杆对A、B的作用力为F，由平衡条件，对B
对A，由平衡条件
联立可得
（2）解：由于竖直转轴带动装置由静止开始缓慢加速转动，所以B处于动平衡状态，合力始终为零，A的任一状态都可看作是一个匀速圆周运动状态。当轻杆与竖直方向夹角为53°时，对B有
设弹簧弹力为T，对A，由牛顿第二定律
又
联立可得
（3）解：轻杆与竖直方向夹角为从37°变化到53°的过程，由动能定理
又
由（2）中分析知在杆与竖直方向夹角变化过程中摩擦力大小不变
所以有
联立可得
【知识点】共点力平衡条件的应用；牛顿第二定律
【解析】【分析】（1）当装置处于静止时，利用A和B的平衡方程可以求出A环受到的摩擦力大小；
（2）当A开始做匀速圆周运动，利用B的平衡方程结合A的牛顿第二定律可以求出角速度的大小；
（3）当轻杆转动的过程中，利用动能定理结合摩擦力和拉力做功可以求出转轴对装置做功的大小。
15．【答案】（1）解：当速度选择器处于y轴对称位置时，设通过速度选择器离子的速度大小为v，则由带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的对称性可知，粒子初速度方向与SQ连线夹60°角，如下图，设轨迹圆心为O1，半径为r，则为等边三角形，由几何关系可知
洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律
解得
（2）解：当速度选择器处于y轴对称位置时，进入速度选择器的粒子在洛伦兹力和电场力共同作用下通过速度选择器，圆周半径为R，向心力是进入前的一半，则电场力应与洛伦兹力方向相反，即电场强度的方向沿半径向外，设其大小为E，根据牛顿第二定律
带入可得
（3）解：分析可知，粒子从射出到进入速度选择器过程弦长越短则圆周半径越小，速度越小；弦长越长则圆周半径越大，速度越大，所以进入速度选择器速度最小的粒子是圆周运动半周后经过（-R，0）位置进入的，如下图
由几何关系知
解得
进入速度选择器速度最大的粒子是圆周运动半周后经过（R，0）位置进入的，如下图
由几何关系知
解得
则从速度选择器P端射出离子的最小速度为，最大速度为。
【知识点】带电粒子在匀强磁场中的运动；速度选择器
【解析】【分析】（1）粒子在磁场中做匀速圆周运动，利用几何关系可以求出轨迹半径的大小，结合牛顿第二定律可以求出粒子的速度；
（2）粒子在速度选择器做匀速圆周运动，利用牛顿第二定律可以求出电场强度的大小；
（3）画出粒子进入速度选择器的运动轨迹，利用几何关系可以求出轨道半径的大小，结合牛顿第二定律可以求出速度的大小范围。
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