天津市河东区2022届高三上学期物理期末质量检测试卷
一、单选题
1．（2022高三上·河东期末）2021年开始实行的“十四五”规划提出，把量子技术与人工智能和半导体一起列为重点研发对象，在量子通信技术方面，中国已有量子通信专利数超3000项，领先美国。下列有关说法正确的是（ ）
A．玻尔在1900年把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统观念
B．动能相同的一个质子和电子，质子的德布罗意波长比电子长
C．康普顿效应表明光子不仅具有能量，还具有动量
D．普朗克大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子，预言实物粒子也具有波动性
【答案】C
【知识点】康普顿效应
【解析】【解答】A．普朗克在1900年把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统观念，A不符合题意；
B．根据p =
因为质子质量大于电子质量，所以质子动量大于电子的动量，由λ =
知质子的德布罗意波长比电子的短，B不符合题意；
C．康普顿根据p =
对康普顿效应进行解释，其基本思想是光子不仅具有能量，而且具有动量，C符合题意；
D．德布罗意大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子，预言实物粒子也具有波动性，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】普朗克在1900年把能量子引入物理学，结合动量和动能的关系以及实物粒子波长和动量的表达式得出质子和电子的波长大小。
2．（2022高三上·河东期末）某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要由汽缸和活塞组成。开箱时，密闭于汽缸内的压缩气体膨胀，将箱盖顶起，如图所示。在此过程中，若缸内气体与外界无热交换，忽略气体分子间相互作用，则（ ）
A．缸内气体对外做功，分子的平均动能减小
B．缸内气体对外做功，内能增大
C．外界对缸内气体做功，分子的平均动能增大
D．外界对缸内气体做功，内能减小
【答案】A
【知识点】温度
【解析】【解答】缸内气体体积变大，对外做功，缸内气体与外界无热交换，可知气体的内能减小，温度降低，则分子的平均动能减小。
故答案为：A。
【分析】温度是物体内能的标志，结合气体对外做功进行分析判断。
3．（2021高二下·浙江月考）按压式圆珠笔内装有一根小弹簧，尾部有一个小帽，压一下小帽，笔尖就伸出来。如图所示，使笔的尾部朝下，将笔在桌面上竖直向下按到最低点，使小帽缩进，然后放手，笔将竖直向上弹起至一定的高度。忽略摩擦和空气阻力，则笔从最低点运动至最高点的过程中（ ）
A．笔的动能一直增大
B．笔的重力势能与弹簧的弹性势能总和一直减小
C．弹簧的弹性势能减少量等于笔的动能增加量
D．笔、弹簧和地球组成的系统机械能守恒
【答案】D
【知识点】机械能
【解析】【解答】A．笔向上先做加速运动，到加速度变为零再做减速运动，则动能先增加后减小，A不符合题意；
B．笔的重力势能，动能，弹簧的弹性势能总和一定，动能先增加后减小，则笔的重力势能与弹簧的弹性势能总和先减小后增加，B不符合题意；
C．笔的重力势能，动能，弹簧的弹性势能总和一定，则弹簧的弹性势能减少量等于笔的动能与重力势能之和的增加量，而最后动能为0，则弹簧的弹性势能减少量等于笔的重力势能增加量，C不符合题意；
D．对笔、弹簧和地球组成的系统，整个过程能量只在动能和势能之间相互转化，总的机械能守恒，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】由于弹力不断减小，利用弹力等于重力时可以判别其笔的动能最大，其笔的动能先增大后减小；由于动能先增大后减小所以其重力势能和弹性势能的总和先减小后增大；弹簧弹性势能的减少量最后等于重力势能的增加量，其笔、弹簧、地球的系统机械能守恒。
4．（2022高三上·河东期末）两个固定的等量异种点电荷所形成的电场的等势面如图中虚线所示，一带电粒子以某一速度从图中a点进入电场，其运动轨迹为图中实线所示，若粒子只受静电力作用，则下列关于带电粒子的判断正确的是（ ）
A．带正电 B．速度先变大后变小
C．电势能先变小后变大 D．经过b点和d点时的速度大小相同
【答案】D
【知识点】电场力做功；曲线运动；电场强度；等势面
【解析】【解答】A．根据两个固定的等量异种点电荷所形成电场的等势面的特点可得，该图中的等势面中，正电荷在上方，负电荷在下方；从粒子运动轨迹看出，轨迹向上弯曲，可知带电粒子受到了向上的力的作用，所以粒子带负电，A不符合题意；
BC．粒子从a到c到e的过程中电场力先做负功后做正功，速度先减小后增大，电势能先增大后减小，BC不符合题意；
D．因为bd两点在同一等势面上，所以在bd两点的电势能相同，所以经过b点和d点时的速度大小相同，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】曲线运动所受的合力指向曲线的凹侧，结合点电荷周围电场的分布以及电场力做功进行分析判断电势能的变化情况。
二、多选题
5．（2022高三上·河东期末）如图所示，物体A用轻质细绳与圆环B连接，圆环套在固定竖直杆MN上．现用一水平力F作用在绳上的O点，将O点缓慢向左移动，使细绳与竖直方向的夹角增大，在此过程中圆环B始终处于静止状态，下列说法正确的是 （ ）
A．水平力F逐渐增大 B．绳对圆环B的弹力不变
C．杆对圆环B的摩擦力变大 D．杆对圆环B的弹力不变
【答案】A
【知识点】共点力平衡条件的应用；受力分析的应用
【解析】【解答】A．设细绳与水平方向的夹角为α，物体的质量为m，对结点O受力分析，运用合成法，则由平衡条件得：
α减小，则F增大。A符合题意；
B．设绳对圆环的弹力为T，则
Tsinα=mg
α减小，则T增大，即绳对圆环B的弹力变大，B不符合题意；
C．以圆环和物体整体为研究对象受力分析，由平衡条件，竖直方向杆对圆环B的摩擦力等于物体与圆环的重力之和，故杆对圆环B的摩擦力不变，C不符合题意；
D．以圆环和物体整体为研究对象受力分析，由平衡条件，水平方向拉力F等于杆对环的弹力，F增大，杆对圆环B的弹力增大，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】对结点O受力分析，运用合成法得出F和绳对圆环的弹力的表达式，并判断各力的变化情况，以圆环和物体整体为研究对象受力分析，结合共点力平衡得出杆对圆环B的摩擦力的变化情况。
6．（2022高三上·河东期末）2021年6月17日18时48分，航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波先后进入天和核心舱，标志着中国人首次进入自己的空间站。已知天和空间站离地面高度约为400km，同步卫星距地面高度约为36000km，下列关于天和空间站的说法正确的是（ ）
A．线速度大于7.9km/s
B．角速度小于同步卫星的角速度
C．周期小于同步卫星的周期
D．加速度小于地球表面的重力加速度
【答案】C,D
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【解答】A．空间站围绕地球做匀速圆周运动，由万有引力充当向心力
解得
因为空间站的轨道半径大于地球半径，所以空间站的线速度小于第一宇宙速度7.9km/s，A不符合题意；
B．空间站围绕地球做匀速圆周运动，由万有引力充当向心力
解得
因为空间站的半径小于同步卫星轨道半径，所以空间站的角速度大于同步卫星角速度，B不符合题意；
C．空间站围绕地球做匀速圆周运动，由万有引力充当向心力
解得
因为空间站的半径小于同步卫星轨道半径，所以空间站的周期小于同步卫星周期，C符合题意；
D．空间站围绕地球做匀速圆周运动，由万有引力充当向心力
解得
在地球表面上的物体，万有引力等于重力，则有
解得
因空间站的半径大于地球半径，故，D符合题意。
故答案为：CD。
【分析】根据万有引力提供向心力提供向心力从而得出线速度、角速度和周期的表达式，并判断大小关系，在星体表面重力等于万有引力从而得出重力加速度的表达式，从而得出加速度和重力加速度的大小关系。
7．（2022高三上·河东期末）如图所示，交流发电机的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的虚线轴匀速转动，线圈的电阻不计，电流表、电压表均为理想电表，下列说法正确的是（ ）
A．图示时刻电压表的示数为零
B．只将R的滑片上移，R2的电功率变小
C．只将R的滑片上移，电流表的示数变小
D．只将R的滑片上移，电压表的示数变小
【答案】B,C
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】A．电压表测的是交变电流的有效值，不是瞬时值，不会随时间而改变，故电压表示数不为零，A不符合题意；
BD．电压表测量的是线圈的路端电压，也即变压器副线圈的输入电压U1，应线圈产生的感应电动势的峰值不会变化，则U1不变，即电压表示数不变，根据变压器可得，变压器副线圈输出电压U2不变，副线圈电路里的R2与R先串联再与R1并联，通过R2的电流为
当只将R的滑片上移时，R增大，则减小，则
即R2的电功率变小，B符合题意，D不符合题意；
C．当只将R的滑片上移时，负载总电阻R总增大，根据
可知副线圈中的电流I2减小，根据变压器电流关系可得
由于n1、n2不变，则可知原线圈中电流11减小，即电流表示数变小，C符合题意。
故答案为：BC。
【分析】电压表的测量值为有效值，结合理想变压器的原副线圈的匝数比和电压比的关系以及欧姆定律得出R2的电功率的变化情况，通过原副线圈的匝数比和电流比的关系得出电流表示数的变化情况。
8．（2022高三上·河东期末）随着新能源轿车的普及，无线充电技术得到进一步开发和应用。一般给大功率电动汽车充电时利用的是电磁感应原理。如图所示，由地面供电装置（主要装置有线圈和电源）将电能传送至电动车底部的感应装置（主要装置是线圈），该装置使用接收到的电能对车载电池进行充电，供电装置与车身接收装置之间通过磁场传送能量，由于电磁辐射等因素，其能量传输效率只能达到90%左右。无线充电桩一般采用平铺式放置，用户无需下车、无需插电即可对电动车进行充电。目前，无线充电桩可以允许的充电有效距离一般为15～25cm，允许的错位误差一般为15cm左右。下列说法正确的是（ ）
A．无线充电桩的优越性之一是在百米开外也可以对电车快速充电
B．车身感应线圈中感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化
C．车身感应线圈中感应电流的磁场总是与地面发射线圈中电流的磁场方向相反
D．地面供电装置中的电源输出的不可能是恒定电压
【答案】B,D
【知识点】磁通量；楞次定律
【解析】【解答】A．根据题意无线充电桩可以允许的充电有效距离一般为15～25cm，允许的错位误差一般为15cm左右，不可以在百米开外对电车快速充电，A不符合题意；
B．根据楞次定律，车身感应线圈中感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，B符合题意
C．当地面发射线圈中电流增加时，穿过车身感应线圈的磁通量增加，根据楞次定律此时车身感应线圈中感应电流的磁场与地面发射线圈中电流的磁场方向相反；当地面发射线圈中电流减小时，穿过车身感应线圈的磁通量减少，根据楞次定律此时车身感应线圈中感应电流的磁场与地面发射线圈中电流的磁场方向相同，C不符合题意；
D．因为是利用电磁感应原理，故地面供电装置中的电源输出的不可能是恒定电压，D符合题意；
故答案为：BD。
【分析】根据楞次定律得出车身感应线圈中感应电流的磁场方向，利用磁通量的表达式以及楞次定律得出感应线圈中感应电流的磁场与地面发射线圈中电流的磁场方向的关系，通过电磁感应原理得出电源输出电源是否恒定。
三、实验题
9．（2022高三上·河东期末）如图甲所示，一同学利用力传感器和光电门探究加速度与物体受力的关系。在长木板上相距为L的A、B两点各安装一个光电门，分别记录小车上的遮光条经过A、B时的时间。实验中使用的小车及力传感器总质量约为200g，每个钩码的质量约为50g。
（1）该同学用20分度的游标卡尺测得遮光条的宽度d如图乙所示，则 mm。
（2）某次实验时，测得小车上的遮光条依次经过光电门A、B的时间分别为、，则小车运动的加速度大小可表示为 ；（用相应的字母符号表示）
（3）增加钩码数量，得到多组数据，并作出（F为力传感器的示数）图像，在图丙中可能正确的是 。
【答案】（1）6.40
（2）
（3）A
【知识点】探究加速度与力、质量的关系
【解析】【解答】（1）该同学用20分度的游标卡尺测得遮光条的宽度d=0.6cm+0.05cm×8=0.64cm=6.40mm。
（2）小车经过两个光电门时的速度为
根据
可得
（3）根据
可得
则a-F图像为A。
【分析】（1）结合游标卡尺的读数原理得出遮光条的宽度；
（2）利用中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度得出小车经过两光电门的速度，通过匀变速直线运动的位移与速度的关系得出加速度的表达式；
（3）通过欧姆定律得出小车加速度的表达式，从而得出a-F的图像。
10．（2022高三上·河东期末）某学生用如图甲所示的电路测金属导线的电阻率，可供使用的器材有：被测金属导线ab（电阻约10Ω，允许流过的最大电流0.8A），稳恒电源E（电源输出电压恒为12V），电压表V（量程为3V，内阻约为5kΩ），保护电阻：R1=10Ω ，R2=30Ω ，R3=200Ω ，刻度尺、螺旋测微器，开关S，导线若干等。
实验时的主要步骤如下：
Ⅰ用刻度尺量出导线ab的长度L，用螺旋测微器测出导线的直径d；
Ⅱ按如图甲所示电路将实验所需器材用导线连接好；
Ⅲ闭合开关S，移动接线触片P，测出aP长度x，读出电压表的示数U；
Ⅳ描点作出U-x 曲线求出金属导线的电阻率ρ 。
完成下列填空：①用螺旋测微器测量金属导线的直径d，其示数如图乙所示，该金属导线的直径 d= mm；
②如果实验时既要保证安全，又要测量误差较小，保护电阻R应选 ；
③根据多次实验测出的aP长度x和对应每次实验读出的电压表的示数U给出的 图线如图丙所示，其中图线的斜率为k，则金属导线的电阻率 ρ= （用实验器材中给出的物理量字母和实验步骤中测出的物理量字母表示）。
【答案】0.870；R2；
【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由图中可知，加在ab上的电压最大为3V，故电路中最大电流约为
故总电阻最小为
故保护电阻应该选择R2；
③电压表示数为
故图像的斜率为
又
解得
【分析】（1）利用螺旋测微器的读数原理得出金属导线的直径；
（2）结合闭合电路欧姆定律得出电路中的电流以及总电阻的最小值，从而选择滑动变阻器；
（3）根据闭合电路欧姆定律得出U-X的表达式，结合图像得出电阻率的表达式。
四、解答题
11．（2019·宝坻模拟）如图甲所示，光滑曲面轨道固定在竖直平面内，下端出口处在水平方向上．一平板车静止在光滑水平地面上，右端紧靠曲面轨道，平板车上表面恰好与曲面轨道下端相平．一质量为m=0.1kg的小物块从曲面轨道上某点由静止释放，初始位置距曲面下端高度h=0.8m．物块经曲面轨道下滑后滑上平板车，最终没有脱离平板车．平板车开始运动后的速度图象如图乙所示，重力加速度g=10m/s2．
（1）根据图乙写出平板车在加速过程中速度v与时间t的关系式．
（2）求平板车的质量M．
（3）求物块与平板车间的动摩擦因数μ和在车上滑动过程中产生的内能Q．
【答案】（1）解：由图象知平板车的加速度：
平板车在加速过程中 与 的关系式为：
（2）解：物块沿曲面下滑过程，机械能守恒，则有：
解得：
物块滑上车之后最终没有脱离平板车，动量守恒，则有：
由图象知物块与平板车最后的共同速度：
代入数据解得平板车的质量：
（3）解：平板车在加速过程中，由牛顿第二定律可得：
由图象知平板车的加速度：
代入数据解得物块与平板车间的动摩擦因数：
根据能量守恒可得在车上滑动过程中产生的内能：
【知识点】对单物体(质点)的应用；动能定理的综合应用；动量守恒定律
【解析】【分析】（1）结合物体的速度变化量以及对应的时间，利用加速度的定义式求解物体的加速度；
（2）两个物体组成系统动量守恒和机械能守恒，利用动量守恒定律和机械能守恒列方程分析求解即可；
（3）利用运动学公式求解物体与小车的相对位移，摩擦力产生的热量用摩擦力的大小乘以两物体相对运动的距离即可。
12．（2022高三上·河东期末）如图所示，两足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ相距为L，导轨平面与水平面夹角，导轨上端连接一定值电阻R，导轨电阻不计，整个装置处于方向垂直斜面向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中。有一长为L的金属棒cd垂直于MN、PQ放置在导轨上，且与导轨保持接触良好，金属棒的质量为m、电阻为r，重力加速度为g，现将金属棒由底端以初速度沿导轨向上滑出，上滑过程中始终保持金属棒cd垂直于MN、PQ，当金属棒沿导轨向上滑行距离为s时，速度恰好为零。求：
（1）金属棒由底端刚开始运动时加速度a的大小；
（2）当金属棒沿导轨向上滑行距离为s的过程中，电阻R上产生的焦耳热的大小。
【答案】（1）解：金属棒由底端刚开始运动时，有
解得
（2）解：由能量关系可得
回路中总热量为
电阻R上产生的焦耳热为
【知识点】牛顿第二定律；电路动态分析；法拉第电磁感应定律
【解析】【分析】（1） 金属棒由底端刚开始运动时 ，利用牛顿第二定律以及法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律得出金属棒中电流的表达式，结合牛顿第二定律得出加速度的表达式；
（2） 当金属棒沿导轨向上滑行的过程结合能量关系以及焦耳定律得出。
13．（2022高三上·河东期末）科技在我国的“蓝天保卫战”中发挥了重要作用，某科研团队设计了一款用于收集工业生产中产生的固体颗粒的装置，其原理简图如图所示。固体颗粒通过带电室时带上正电荷，颗粒从A点无初速度地进入加速区，经B点进入径向电场区，沿圆弧BC运动，再经C点竖直向下进入偏转电场区，最终打在竖直收集挡板上的G点。建立如图所示坐标系，带电室、加速区、径向电场区在第二象限，偏转电场区和挡板在第四象限。已知固体颗粒的比荷为10-3 C/kg，加速区板间电压为U=2×103V，圆弧BC上各点的场强大小相同且为E1=2.5×104V/m，方向都指向圆弧BC的圆心D点，偏转电场大小为E2=4×104V/m，方向水平向右，挡板距离y轴0.2m。不计重力、空气阻力及颗粒间的作用力，求：
（1）带电固体颗粒离开加速区的速度大小及圆弧BC的半径；
（2）G点与x轴之间的距离。
【答案】（1）解：从A到B的加速过程
则
解得
从B到C的过程，固体颗粒受到的径向电场力提供向心力
解得
（2）解：在C到G过程固体颗粒做类平抛运动
则，，
解得
【知识点】带电粒子在电场中的加速；带电粒子在电场中的偏转
【解析】【分析】（1） 带电固体颗粒在加速区运动的过程根据动能定理得出离开加速区的速度，从B到C的过程 ，结合电场力提供向心力，从而得出圆弧BC的半径；
（2）固体颗粒 ，结合平抛运动的规律得出在C到G过程固体颗粒做类平抛运动G点与x轴之间的距离。
1 / 1天津市河东区2022届高三上学期物理期末质量检测试卷
一、单选题
1．（2022高三上·河东期末）2021年开始实行的“十四五”规划提出，把量子技术与人工智能和半导体一起列为重点研发对象，在量子通信技术方面，中国已有量子通信专利数超3000项，领先美国。下列有关说法正确的是（ ）
A．玻尔在1900年把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统观念
B．动能相同的一个质子和电子，质子的德布罗意波长比电子长
C．康普顿效应表明光子不仅具有能量，还具有动量
D．普朗克大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子，预言实物粒子也具有波动性
2．（2022高三上·河东期末）某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要由汽缸和活塞组成。开箱时，密闭于汽缸内的压缩气体膨胀，将箱盖顶起，如图所示。在此过程中，若缸内气体与外界无热交换，忽略气体分子间相互作用，则（ ）
A．缸内气体对外做功，分子的平均动能减小
B．缸内气体对外做功，内能增大
C．外界对缸内气体做功，分子的平均动能增大
D．外界对缸内气体做功，内能减小
3．（2021高二下·浙江月考）按压式圆珠笔内装有一根小弹簧，尾部有一个小帽，压一下小帽，笔尖就伸出来。如图所示，使笔的尾部朝下，将笔在桌面上竖直向下按到最低点，使小帽缩进，然后放手，笔将竖直向上弹起至一定的高度。忽略摩擦和空气阻力，则笔从最低点运动至最高点的过程中（ ）
A．笔的动能一直增大
B．笔的重力势能与弹簧的弹性势能总和一直减小
C．弹簧的弹性势能减少量等于笔的动能增加量
D．笔、弹簧和地球组成的系统机械能守恒
4．（2022高三上·河东期末）两个固定的等量异种点电荷所形成的电场的等势面如图中虚线所示，一带电粒子以某一速度从图中a点进入电场，其运动轨迹为图中实线所示，若粒子只受静电力作用，则下列关于带电粒子的判断正确的是（ ）
A．带正电 B．速度先变大后变小
C．电势能先变小后变大 D．经过b点和d点时的速度大小相同
二、多选题
5．（2022高三上·河东期末）如图所示，物体A用轻质细绳与圆环B连接，圆环套在固定竖直杆MN上．现用一水平力F作用在绳上的O点，将O点缓慢向左移动，使细绳与竖直方向的夹角增大，在此过程中圆环B始终处于静止状态，下列说法正确的是 （ ）
A．水平力F逐渐增大 B．绳对圆环B的弹力不变
C．杆对圆环B的摩擦力变大 D．杆对圆环B的弹力不变
6．（2022高三上·河东期末）2021年6月17日18时48分，航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波先后进入天和核心舱，标志着中国人首次进入自己的空间站。已知天和空间站离地面高度约为400km，同步卫星距地面高度约为36000km，下列关于天和空间站的说法正确的是（ ）
A．线速度大于7.9km/s
B．角速度小于同步卫星的角速度
C．周期小于同步卫星的周期
D．加速度小于地球表面的重力加速度
7．（2022高三上·河东期末）如图所示，交流发电机的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的虚线轴匀速转动，线圈的电阻不计，电流表、电压表均为理想电表，下列说法正确的是（ ）
A．图示时刻电压表的示数为零
B．只将R的滑片上移，R2的电功率变小
C．只将R的滑片上移，电流表的示数变小
D．只将R的滑片上移，电压表的示数变小
8．（2022高三上·河东期末）随着新能源轿车的普及，无线充电技术得到进一步开发和应用。一般给大功率电动汽车充电时利用的是电磁感应原理。如图所示，由地面供电装置（主要装置有线圈和电源）将电能传送至电动车底部的感应装置（主要装置是线圈），该装置使用接收到的电能对车载电池进行充电，供电装置与车身接收装置之间通过磁场传送能量，由于电磁辐射等因素，其能量传输效率只能达到90%左右。无线充电桩一般采用平铺式放置，用户无需下车、无需插电即可对电动车进行充电。目前，无线充电桩可以允许的充电有效距离一般为15～25cm，允许的错位误差一般为15cm左右。下列说法正确的是（ ）
A．无线充电桩的优越性之一是在百米开外也可以对电车快速充电
B．车身感应线圈中感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化
C．车身感应线圈中感应电流的磁场总是与地面发射线圈中电流的磁场方向相反
D．地面供电装置中的电源输出的不可能是恒定电压
三、实验题
9．（2022高三上·河东期末）如图甲所示，一同学利用力传感器和光电门探究加速度与物体受力的关系。在长木板上相距为L的A、B两点各安装一个光电门，分别记录小车上的遮光条经过A、B时的时间。实验中使用的小车及力传感器总质量约为200g，每个钩码的质量约为50g。
（1）该同学用20分度的游标卡尺测得遮光条的宽度d如图乙所示，则 mm。
（2）某次实验时，测得小车上的遮光条依次经过光电门A、B的时间分别为、，则小车运动的加速度大小可表示为 ；（用相应的字母符号表示）
（3）增加钩码数量，得到多组数据，并作出（F为力传感器的示数）图像，在图丙中可能正确的是 。
10．（2022高三上·河东期末）某学生用如图甲所示的电路测金属导线的电阻率，可供使用的器材有：被测金属导线ab（电阻约10Ω，允许流过的最大电流0.8A），稳恒电源E（电源输出电压恒为12V），电压表V（量程为3V，内阻约为5kΩ），保护电阻：R1=10Ω ，R2=30Ω ，R3=200Ω ，刻度尺、螺旋测微器，开关S，导线若干等。
实验时的主要步骤如下：
Ⅰ用刻度尺量出导线ab的长度L，用螺旋测微器测出导线的直径d；
Ⅱ按如图甲所示电路将实验所需器材用导线连接好；
Ⅲ闭合开关S，移动接线触片P，测出aP长度x，读出电压表的示数U；
Ⅳ描点作出U-x 曲线求出金属导线的电阻率ρ 。
完成下列填空：①用螺旋测微器测量金属导线的直径d，其示数如图乙所示，该金属导线的直径 d= mm；
②如果实验时既要保证安全，又要测量误差较小，保护电阻R应选 ；
③根据多次实验测出的aP长度x和对应每次实验读出的电压表的示数U给出的 图线如图丙所示，其中图线的斜率为k，则金属导线的电阻率 ρ= （用实验器材中给出的物理量字母和实验步骤中测出的物理量字母表示）。
四、解答题
11．（2019·宝坻模拟）如图甲所示，光滑曲面轨道固定在竖直平面内，下端出口处在水平方向上．一平板车静止在光滑水平地面上，右端紧靠曲面轨道，平板车上表面恰好与曲面轨道下端相平．一质量为m=0.1kg的小物块从曲面轨道上某点由静止释放，初始位置距曲面下端高度h=0.8m．物块经曲面轨道下滑后滑上平板车，最终没有脱离平板车．平板车开始运动后的速度图象如图乙所示，重力加速度g=10m/s2．
（1）根据图乙写出平板车在加速过程中速度v与时间t的关系式．
（2）求平板车的质量M．
（3）求物块与平板车间的动摩擦因数μ和在车上滑动过程中产生的内能Q．
12．（2022高三上·河东期末）如图所示，两足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ相距为L，导轨平面与水平面夹角，导轨上端连接一定值电阻R，导轨电阻不计，整个装置处于方向垂直斜面向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中。有一长为L的金属棒cd垂直于MN、PQ放置在导轨上，且与导轨保持接触良好，金属棒的质量为m、电阻为r，重力加速度为g，现将金属棒由底端以初速度沿导轨向上滑出，上滑过程中始终保持金属棒cd垂直于MN、PQ，当金属棒沿导轨向上滑行距离为s时，速度恰好为零。求：
（1）金属棒由底端刚开始运动时加速度a的大小；
（2）当金属棒沿导轨向上滑行距离为s的过程中，电阻R上产生的焦耳热的大小。
13．（2022高三上·河东期末）科技在我国的“蓝天保卫战”中发挥了重要作用，某科研团队设计了一款用于收集工业生产中产生的固体颗粒的装置，其原理简图如图所示。固体颗粒通过带电室时带上正电荷，颗粒从A点无初速度地进入加速区，经B点进入径向电场区，沿圆弧BC运动，再经C点竖直向下进入偏转电场区，最终打在竖直收集挡板上的G点。建立如图所示坐标系，带电室、加速区、径向电场区在第二象限，偏转电场区和挡板在第四象限。已知固体颗粒的比荷为10-3 C/kg，加速区板间电压为U=2×103V，圆弧BC上各点的场强大小相同且为E1=2.5×104V/m，方向都指向圆弧BC的圆心D点，偏转电场大小为E2=4×104V/m，方向水平向右，挡板距离y轴0.2m。不计重力、空气阻力及颗粒间的作用力，求：
（1）带电固体颗粒离开加速区的速度大小及圆弧BC的半径；
（2）G点与x轴之间的距离。
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】康普顿效应
【解析】【解答】A．普朗克在1900年把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统观念，A不符合题意；
B．根据p =
因为质子质量大于电子质量，所以质子动量大于电子的动量，由λ =
知质子的德布罗意波长比电子的短，B不符合题意；
C．康普顿根据p =
对康普顿效应进行解释，其基本思想是光子不仅具有能量，而且具有动量，C符合题意；
D．德布罗意大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子，预言实物粒子也具有波动性，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】普朗克在1900年把能量子引入物理学，结合动量和动能的关系以及实物粒子波长和动量的表达式得出质子和电子的波长大小。
2．【答案】A
【知识点】温度
【解析】【解答】缸内气体体积变大，对外做功，缸内气体与外界无热交换，可知气体的内能减小，温度降低，则分子的平均动能减小。
故答案为：A。
【分析】温度是物体内能的标志，结合气体对外做功进行分析判断。
3．【答案】D
【知识点】机械能
【解析】【解答】A．笔向上先做加速运动，到加速度变为零再做减速运动，则动能先增加后减小，A不符合题意；
B．笔的重力势能，动能，弹簧的弹性势能总和一定，动能先增加后减小，则笔的重力势能与弹簧的弹性势能总和先减小后增加，B不符合题意；
C．笔的重力势能，动能，弹簧的弹性势能总和一定，则弹簧的弹性势能减少量等于笔的动能与重力势能之和的增加量，而最后动能为0，则弹簧的弹性势能减少量等于笔的重力势能增加量，C不符合题意；
D．对笔、弹簧和地球组成的系统，整个过程能量只在动能和势能之间相互转化，总的机械能守恒，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】由于弹力不断减小，利用弹力等于重力时可以判别其笔的动能最大，其笔的动能先增大后减小；由于动能先增大后减小所以其重力势能和弹性势能的总和先减小后增大；弹簧弹性势能的减少量最后等于重力势能的增加量，其笔、弹簧、地球的系统机械能守恒。
4．【答案】D
【知识点】电场力做功；曲线运动；电场强度；等势面
【解析】【解答】A．根据两个固定的等量异种点电荷所形成电场的等势面的特点可得，该图中的等势面中，正电荷在上方，负电荷在下方；从粒子运动轨迹看出，轨迹向上弯曲，可知带电粒子受到了向上的力的作用，所以粒子带负电，A不符合题意；
BC．粒子从a到c到e的过程中电场力先做负功后做正功，速度先减小后增大，电势能先增大后减小，BC不符合题意；
D．因为bd两点在同一等势面上，所以在bd两点的电势能相同，所以经过b点和d点时的速度大小相同，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】曲线运动所受的合力指向曲线的凹侧，结合点电荷周围电场的分布以及电场力做功进行分析判断电势能的变化情况。
5．【答案】A
【知识点】共点力平衡条件的应用；受力分析的应用
【解析】【解答】A．设细绳与水平方向的夹角为α，物体的质量为m，对结点O受力分析，运用合成法，则由平衡条件得：
α减小，则F增大。A符合题意；
B．设绳对圆环的弹力为T，则
Tsinα=mg
α减小，则T增大，即绳对圆环B的弹力变大，B不符合题意；
C．以圆环和物体整体为研究对象受力分析，由平衡条件，竖直方向杆对圆环B的摩擦力等于物体与圆环的重力之和，故杆对圆环B的摩擦力不变，C不符合题意；
D．以圆环和物体整体为研究对象受力分析，由平衡条件，水平方向拉力F等于杆对环的弹力，F增大，杆对圆环B的弹力增大，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】对结点O受力分析，运用合成法得出F和绳对圆环的弹力的表达式，并判断各力的变化情况，以圆环和物体整体为研究对象受力分析，结合共点力平衡得出杆对圆环B的摩擦力的变化情况。
6．【答案】C,D
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【解答】A．空间站围绕地球做匀速圆周运动，由万有引力充当向心力
解得
因为空间站的轨道半径大于地球半径，所以空间站的线速度小于第一宇宙速度7.9km/s，A不符合题意；
B．空间站围绕地球做匀速圆周运动，由万有引力充当向心力
解得
因为空间站的半径小于同步卫星轨道半径，所以空间站的角速度大于同步卫星角速度，B不符合题意；
C．空间站围绕地球做匀速圆周运动，由万有引力充当向心力
解得
因为空间站的半径小于同步卫星轨道半径，所以空间站的周期小于同步卫星周期，C符合题意；
D．空间站围绕地球做匀速圆周运动，由万有引力充当向心力
解得
在地球表面上的物体，万有引力等于重力，则有
解得
因空间站的半径大于地球半径，故，D符合题意。
故答案为：CD。
【分析】根据万有引力提供向心力提供向心力从而得出线速度、角速度和周期的表达式，并判断大小关系，在星体表面重力等于万有引力从而得出重力加速度的表达式，从而得出加速度和重力加速度的大小关系。
7．【答案】B,C
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】A．电压表测的是交变电流的有效值，不是瞬时值，不会随时间而改变，故电压表示数不为零，A不符合题意；
BD．电压表测量的是线圈的路端电压，也即变压器副线圈的输入电压U1，应线圈产生的感应电动势的峰值不会变化，则U1不变，即电压表示数不变，根据变压器可得，变压器副线圈输出电压U2不变，副线圈电路里的R2与R先串联再与R1并联，通过R2的电流为
当只将R的滑片上移时，R增大，则减小，则
即R2的电功率变小，B符合题意，D不符合题意；
C．当只将R的滑片上移时，负载总电阻R总增大，根据
可知副线圈中的电流I2减小，根据变压器电流关系可得
由于n1、n2不变，则可知原线圈中电流11减小，即电流表示数变小，C符合题意。
故答案为：BC。
【分析】电压表的测量值为有效值，结合理想变压器的原副线圈的匝数比和电压比的关系以及欧姆定律得出R2的电功率的变化情况，通过原副线圈的匝数比和电流比的关系得出电流表示数的变化情况。
8．【答案】B,D
【知识点】磁通量；楞次定律
【解析】【解答】A．根据题意无线充电桩可以允许的充电有效距离一般为15～25cm，允许的错位误差一般为15cm左右，不可以在百米开外对电车快速充电，A不符合题意；
B．根据楞次定律，车身感应线圈中感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，B符合题意
C．当地面发射线圈中电流增加时，穿过车身感应线圈的磁通量增加，根据楞次定律此时车身感应线圈中感应电流的磁场与地面发射线圈中电流的磁场方向相反；当地面发射线圈中电流减小时，穿过车身感应线圈的磁通量减少，根据楞次定律此时车身感应线圈中感应电流的磁场与地面发射线圈中电流的磁场方向相同，C不符合题意；
D．因为是利用电磁感应原理，故地面供电装置中的电源输出的不可能是恒定电压，D符合题意；
故答案为：BD。
【分析】根据楞次定律得出车身感应线圈中感应电流的磁场方向，利用磁通量的表达式以及楞次定律得出感应线圈中感应电流的磁场与地面发射线圈中电流的磁场方向的关系，通过电磁感应原理得出电源输出电源是否恒定。
9．【答案】（1）6.40
（2）
（3）A
【知识点】探究加速度与力、质量的关系
【解析】【解答】（1）该同学用20分度的游标卡尺测得遮光条的宽度d=0.6cm+0.05cm×8=0.64cm=6.40mm。
（2）小车经过两个光电门时的速度为
根据
可得
（3）根据
可得
则a-F图像为A。
【分析】（1）结合游标卡尺的读数原理得出遮光条的宽度；
（2）利用中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度得出小车经过两光电门的速度，通过匀变速直线运动的位移与速度的关系得出加速度的表达式；
（3）通过欧姆定律得出小车加速度的表达式，从而得出a-F的图像。
10．【答案】0.870；R2；
【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由图中可知，加在ab上的电压最大为3V，故电路中最大电流约为
故总电阻最小为
故保护电阻应该选择R2；
③电压表示数为
故图像的斜率为
又
解得
【分析】（1）利用螺旋测微器的读数原理得出金属导线的直径；
（2）结合闭合电路欧姆定律得出电路中的电流以及总电阻的最小值，从而选择滑动变阻器；
（3）根据闭合电路欧姆定律得出U-X的表达式，结合图像得出电阻率的表达式。
11．【答案】（1）解：由图象知平板车的加速度：
平板车在加速过程中 与 的关系式为：
（2）解：物块沿曲面下滑过程，机械能守恒，则有：
解得：
物块滑上车之后最终没有脱离平板车，动量守恒，则有：
由图象知物块与平板车最后的共同速度：
代入数据解得平板车的质量：
（3）解：平板车在加速过程中，由牛顿第二定律可得：
由图象知平板车的加速度：
代入数据解得物块与平板车间的动摩擦因数：
根据能量守恒可得在车上滑动过程中产生的内能：
【知识点】对单物体(质点)的应用；动能定理的综合应用；动量守恒定律
【解析】【分析】（1）结合物体的速度变化量以及对应的时间，利用加速度的定义式求解物体的加速度；
（2）两个物体组成系统动量守恒和机械能守恒，利用动量守恒定律和机械能守恒列方程分析求解即可；
（3）利用运动学公式求解物体与小车的相对位移，摩擦力产生的热量用摩擦力的大小乘以两物体相对运动的距离即可。
12．【答案】（1）解：金属棒由底端刚开始运动时，有
解得
（2）解：由能量关系可得
回路中总热量为
电阻R上产生的焦耳热为
【知识点】牛顿第二定律；电路动态分析；法拉第电磁感应定律
【解析】【分析】（1） 金属棒由底端刚开始运动时 ，利用牛顿第二定律以及法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律得出金属棒中电流的表达式，结合牛顿第二定律得出加速度的表达式；
（2） 当金属棒沿导轨向上滑行的过程结合能量关系以及焦耳定律得出。
13．【答案】（1）解：从A到B的加速过程
则
解得
从B到C的过程，固体颗粒受到的径向电场力提供向心力
解得
（2）解：在C到G过程固体颗粒做类平抛运动
则，，
解得
【知识点】带电粒子在电场中的加速；带电粒子在电场中的偏转
【解析】【分析】（1） 带电固体颗粒在加速区运动的过程根据动能定理得出离开加速区的速度，从B到C的过程 ，结合电场力提供向心力，从而得出圆弧BC的半径；
（2）固体颗粒 ，结合平抛运动的规律得出在C到G过程固体颗粒做类平抛运动G点与x轴之间的距离。
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