山东省日照市2022-2023学年高三上学期物理期末校际考试试卷

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山东省日照市2022-2023学年高三上学期物理期末校际考试试卷
一、单选题
1．（2023高三上·日照期末）关于磁场、电场及电磁波，下列说法正确的是（　　）
A．库仑通过库仑扭秤实验测得了静电力常量
B．麦克斯韦提出只要空间某处的电场或磁场发生变化就一定会产生电磁波
C．法拉第经过多年对电与磁的实验研究，发现了电磁感应现象
D．普朗克认为光本身是由一个个不可分割的能量子组成的
【答案】C
【知识点】电磁场与电磁波的产生；光电效应
【解析】【解答】A．库仑通过库仑扭秤实验得到了库仑定律，但静电常量不是用实验测出的，是后人根据麦克斯韦方程计算出来的，A不符合题意；
B．只要空间在某处有周期性变化的电场或磁场，就能产生电磁波，均匀变化的磁场或者电场的周围不能产生电磁波，B不符合题意；
C．法拉第经过多年对电与磁的实验研究，发现了电磁感应现象，C符合题意；
D．爱因斯坦认为光本身是由一个个不可分割的能量子组成，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】周期性变的电场和磁场周围产生电磁波，均匀变化的磁场和电场周围不产生电磁波，法拉第发现了电磁感应现象，爱因斯坦认为光由能量子组成的。
2．（2023高三上·日照期末）关于生活中的光现象，下列判断正确的是（　　）
A．自行车的尾灯应用了光的折射原理
B．雨后天边出现彩虹属于光的干涉现象
C．照相机的增透膜是应用了光的衍射现象
D．荷叶上的水珠在阳光下晶莹透亮属于光的全反射现象
【答案】D
【知识点】光的干涉；光的折射及折射定律；光的全反射
【解析】【解答】A．自行车“尾灯”为全反射棱镜，利用了光的全反射现象，A不符合题意；
B．雨后的彩虹是光发生折射形成的色散现象，B不符合题意；
C．照相机的增透膜，利用了光的干涉，薄膜两个表面的反射光干涉减弱，从而增加透射光的强度，C不符合题意；
D．荷叶上的水珠在阳光下晶莹透亮是光发生全反射的结果，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】自行车“尾灯”利用了光的全反射，彩虹是光发生折射，照相机的增透膜，利用了光的干涉，水柱晶莹透亮是光发生全反射。
3．（2023高三上·日照期末）如图所示，斜面体B放置在水平地面上，物块A放在斜面体B上，在水平恒力F的作用下，A、B均处于静止状态。若将F变为2F，物块A和斜面体B仍处于静止状态。下列判断正确的是（　　）
A．斜面体B对地面的压力变大
B．物块A受到的摩擦力一定变小
C．物块A受到的摩擦力可能为0
D．物块A受到斜面体B的支持力变为
【答案】C
【知识点】受力分析的应用；共点力的平衡
【解析】【解答】A．对整体研究，在竖直方向上，地面对整体的支持力等于整体的重力，则支持力不变，根据牛顿第三定律可知，斜面体B对地面的压力不变，A不符合题意；
BC．对A研究，若开始时 ，则物体A所受到的静摩擦力沿斜面向上，即 ，则将F变为2F，摩擦力减小，可能减为0；若开始时 ，则物体A所受到的摩擦力为0，则将F变为2F，摩擦力增大，方向沿斜面向下；若开始时 ，则物体A所受到的静摩擦力沿斜面向下，即 ，则将F变为2F，摩擦力增大，B不符合题意，C符合题意；
D．对A研究，A一直处于静止状态，在垂直于斜面方向，根据平衡条件可得 ，当F增大为2F，则 ，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】对整体和A分别为研究对象进行过受力分析，根据力的分解和共点力平衡进行分析判断。
4．（2023高三上·日照期末）图甲左侧的调压装置可视为理想变压器，若原线圈接入如图乙所示的正弦交变电压，负载电路中的电阻R=10，电流表的示数为11A，电流表、电压表均视为理想电表。下列表述正确的是（　　）
A．电压表的示数为
B．电流表的示数为交变电流的有效值
C．原、副线圈的匝数比为1：2
D．输入电压的瞬时值表达式
【答案】B
【知识点】变压器的应用；欧姆定律的内容、表达式及简单应用
【解析】【解答】AB．电压表、电流表的示数均为有效值，由欧姆定律可得，电压表的示数为 ，A不符合题意，B符合题意；
C．副线圈输出电压的有效值为 ，由图乙可知，原线圈输入电压的有效值为 ，所以原、副线圈的匝数比为 ，C不符合题意；
D．由图乙可知，输入电压的周期为 ，峰值为 ，则 的瞬时值表达式为 ，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】根据欧姆定律以得出电压表的示数；结合理想变压器的原副线圈的匝数比和电压比的关系得出原副线圈的匝数比，利用你正弦交流电的图像得出电压的瞬时值表达式。
5．（2023高三上·日照期末）如图所示，OA、OB为两条不同的光滑轨道，端点O、A、B都在竖直圆周上，OC竖直直径。完全相同的两个小球分别从A、B两点沿两条轨道由静止开始同时释放，不计空气阻力。两小球到达O点的过程中，下列判断正确的是（　　）
A．沿BO轨道运动的小球先到达O点
B．两个小球重力的冲量不相同
C．两小球的动量变化率相同
D．沿AO轨道运动小球的动量变化率大
【答案】D
【知识点】动量定理；冲量
【解析】【解答】A．设轨道与水平方向的夹角为 ，对小球研究，小球受重力和支持力，将重力沿轨道方向和垂直轨道方向正交分解，根据牛顿第二定律可得 ，由图中的直角三角形可知，小球的位移为 ，由于小球下落过程中做初速度为0的匀加速直线运动，故下落时间为 ，所以下落时间与 无关，故两小球一起到达，A不符合题意；
B．下落时间相同，重力相同，由 ，可得两个小球重力的冲量相同，B不符合题意；
CD．小球的末速度为 ，由于A点下落的 大，即 大，故从A点下落的末速度大，根据 ，可知沿AO轨道运动小球的动量变化率大，C不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】对小球进行受力分析，根据力的分解和牛顿第二定律得出小球的加速度，结合匀变速直线运动的位移与时间的关系得出下落的时间，利用匀变速直线运动的速度与时间的关系和动量的表达式得出小区动量的变化率。
6．（2023高三上·日照期末）如图所示，半轻分别为r和2r的两个同心圆，其圆心为O，只在环形区域内存在着磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场（磁场区域包括边界）大量质量为m、电荷量为的带电粒子从M点沿各个方向以不同速率射入磁场区域。不计粒子间的相互作用及重力，。下列判断正确的是（　　）
A．沿MO方向射入磁场且恰好未能进入内部圆形区域的带电粒子的轨道半径为
B．沿MO方向射入磁场且恰好未能进入内部圆形区域的带电粒子在磁场中运动的时间为
C．第一次穿过磁场后恰能经过O点的带电粒子的最小入射速率为
D．第一次穿过磁场后恰能经过O点的带电粒子的最小入射速率为
【答案】B
【知识点】带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【解答】A．带电粒子从P点沿 方向射入磁场，恰好未能进入内部圆形区域，说明运动轨迹恰好与内圆相切，如图所示
设圆弧的半径为 ，圆心为 ，连接OA、AM和OM，在直角三角形OAM中，由于 ，即 ，解得 ，A不符合题意；
B．在直角三角形OAM中，由于 ，则 ，整个圆弧轨道所对的圆心角为 ，带电粒子做圆周运动，则 ， ，解得 ，粒子在磁场中的运动时间为 ，B符合题意；
CD．带电粒子的入射速率最小，则粒子圆周运动的半径最小，粒子从M点经圆周运动通过圆心O，根据逆向运动，半径最小的圆周运动其圆弧与大圆相切，如图所示
设圆弧半径为 ，圆心为D，其中M、D、O在一条直线上，连接OM、CD，在直角三角形 中，由于 ，即 ，解得 ，带电粒子做圆周运动，则 ，解得 ，CD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，结合几何关系得出粒子运动周期的表达式和速度的表达式。
7．（2023高三上·日照期末）两组彼此平行、靠近且正对的金属板如图所示，A、B两板竖直放置，板间有加速电压，C、D两板水平放置，板间有偏转电压，B板中间的小孔在C、D两板的中轴线上。一带电粒子，从紧靠A板的内侧由静止释放，被加速后经过B板的小孔沿C、D金属板的中轴线水平射入两板中间，又从C、D两板的右侧射出。不计粒子的重力。下列判断正确的是（　　）
A．带电粒子从C，D两板右侧射出时的速度方向与C，D两板中轴线的夹角大小，与其质量和电荷量无关
B．仅将电荷量变为原来的两倍，带电粒子从C，D两板右侧射出时的竖直位移变大
C．仅将质量变为原来的两倍，带电粒子从C，D两板右侧射出时的竖直位移变小
D．仅提高加速电压，带电粒子从C，D两板右侧射出时的竖直位移变大
【答案】A
【知识点】带电粒子在电场中的偏转
【解析】【解答】A．设A、B板间电压为 ，C、D两板间电压为 ，若粒子飞出C、D两板右侧时速度方向与水平方向的夹角为 。由于粒子在两板间做类平抛运动，根据速度方向反向延长线过水平位移的中点可得 ，C、D两板间，粒子在竖直方向位移为 ，粒子在A、B板间做加速运动，则 ，则 ，则 ，可知夹角 大小，与其质量和电荷量无关，A符合题意；
BC．由于 ，可知y的大小电荷量和质量无关，BC不符合题意；
D．由 ，仅提高加速电压，即 增大，则y减小，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】粒子在偏转电场中做类平抛运动，类平抛运动分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动，结合平抛运动的规律进行分析判断。
8．（2023高三上·日照期末）如图所示，半径分别为R和2R的两光滑圆轨道放置在同一竖直平面内，两圆轨道之间由一条光滑水平轨道CD相连。一轻质弹簧被静止的两个小球a、b压缩在水平轨道CD上，同时释放两小球，a、b球恰好能分别到达圆轨道的最高点。已知a球的质量为m，重力加速度为g，两小球进入圆轨道前已与弹簧分离。下列判断正确的是（　　）
A．b球的质量为
B．两小球与弹簧分离时，动量相同
C．b球刚进入圆轨道时，对轨道的压力为6mg
D．若，要求a、b都能通过轨道的最高点，弹簧释放前至少应具有的弹性势能
【答案】A
【知识点】动量守恒定律；牛顿运动定律的应用—连接体；机械能守恒定律
【解析】【解答】A．设小球a离开弹簧后的速度大小为 ， 球恰好能通过圆轨道的最高点，设在最高点速度为 ，则有 ，解得 ，从最低点到最高点的过程，根据机械能守恒定律得 ，解得 ，同理可得b球离开弹簧后的速度大小为 ，根据动量守恒定律得 ，可得 ，A符合题意；
B．两小球与弹簧分离时，动量大小相等，方向相反，B不符合题意；
C．b球刚进入圆轨道时，由牛顿第二定律得 ，解得 ，由牛顿第三定律可得，b球刚进入圆轨道时，对轨道的压力为 ，C不符合题意；
D．若 ，由动量守恒定律得 ，则分离时两小球速度大小相等，若要求a、b都能通过各自的最高点，由A项中的分析可知，只要b球能够通过，则a球也能通过。b刚好通过最高点时，与弹簧分离时速度为 ，则弹簧释放前至少应具有的弹性势能为 ，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】粒子刚好通过最高点时重力等于向心力，从而得出粒子的速度表达式，从最低点到最高点的过程根据机械能守恒定律以及动量守恒得出b求得质量，b球刚进入圆轨道时，由牛顿第二定律和牛顿第三定律得出b球对轨道的压力。
二、多选题
9．（2023高三上·日照期末）利用光电管研究光电效应实验，如图所示。用可见光照射阴极，电流表中有电流通过，则（　　）
A．流过电流表G的电流方向是由b流向a
B．改用紫外线照射，电流表中一定有电流通过
C．改用紫外线照射，电流表中的电流增大
D．改用紫外线照射，所产生的光电子的最大初动能变大
【答案】B,D
【知识点】光电效应
【解析】【解答】A．用可见光照射阴极，阴极有电子逸出到达阳极形成电流，电流方向与电子定向移动的方向相反，则流过电流表G的电流方向是由a流向b，A不符合题意；
BC．紫外线频率高于可见光，根据光电效应可知，紫外线频率一定大于阴极的截止频率，阴极一定有电子逸出到达阳极，则改用紫外线照射，电流表中一定有电流通过，但光照强度未知，电流强度不一定大于可见光照射，B符合题意，C不符合题意；
D．根据光电效应方程 ，紫外线频率高于可见光，则改用紫外线照射，所产生的光电子的最大初动能变大，D符合题意。
故答案为：BD。
【分析】正电荷定向移动的方向为电流的方向，从而得出流过电流表的方向，当入射光的频率大于金属的极限频率时会发生光电效应，结合光电效应方程得出将可见光改为紫外线时最大初动能的变化情况。
10．（2023高三上·日照期末）如图所示，将一质量为m的物块P置于一质量为M的物块Q上，一劲度系数为k的轻质弹簧一端固定，另一端与物块Q相连。在弹性限度范围内，P和Q在光滑水平面上做振幅为A的往复运动（不计空气阻力），并保持相对静止。则下列说法正确的是（　　）
A．物块P和Q均做简谐运动
B．作用在物块Q上的最大静摩擦力为
C．轻质弹簧、物块P和Q组成的系统机械能不变
D．物块Q对P的静摩擦力始终对P做正功
【答案】A,B,C
【知识点】牛顿运动定律的应用—连接体；机械能守恒定律
【解析】【解答】A．以P、Q的平衡位置为坐标原点，水平向右为x轴的正方向，建立坐标系。P、Q的位移为x时，所受合力为 ，所以P、Q做简谐运动，A符合题意；
B．对P、Q整体，由牛顿第二定律，有 ，对P，由牛顿第二定律，有 ，解得 ，当 时，P所受静摩擦力 最大，最大值为 ，由牛顿第三定律可得作用在物块Q上的最大静摩擦力为 ，B符合题意；
C．由机械能守恒定律可知，在轻质弹簧、物块P和Q组成的系统内，只有动能和弹性势能相互转化，总的机械能保持不变，C符合题意；
D．在衡位置的过程中，Q对P的静摩擦力做正功，在远离平衡位置的过程中，Q对P的静摩擦力做负功，D不符合题意。
故答案为：ABC。
【分析】根据PQ所受弹力的表达式得出PQ和运动情况，分别以PQ整体以及P为研究对象结合牛顿第二定律得出最大静摩擦力的最大值，机械能守恒的条件是只有重力或弹簧弹力做功。
11．（2023高三上·日照期末）如图所示，在某星球表面上，将一个小球以初速度水平抛出，下落距离H后恰好垂直打到一倾角为的斜面上。已知该星球的半径为R，引力常量为G，不计阻力。下列判断正确的是（　　）
A．该星球的质量为
B．该星球的第一宇宙速度为
C．该星球的密度为
D．该星球表面的重力加速度为
【答案】A,C
【知识点】匀变速直线运动的位移与速度的关系；第一、第二和第三宇宙速度
【解析】【解答】AD．恰好垂直打到一倾角为 的斜面上，根据几何关系可知，末速度与竖直方向的夹角为 ，则 ， ，解得 ，在星球表面有 ，解得 ，A符合题意，D不符合题意；
B．设近地卫星的质量为 ，根据重力等于向心力得 ，解得该星球的第一宇宙速度为 ，B不符合题意；
C．该星球的密度为 ，C符合题意。
故答案为：AC。
【分析】根据速度的分解以及匀变速直线运动的位移与速度的关系得出该星球表面的重力加速度表达式，在星球表面重力等于万有引力，从而得出该星球的质量和第一宇宙速度的表达式，利用质量和密度的关系得出该星球的密度。
12．（2023高三上·日照期末）如图，平行金属导轨由水平部分和倾斜部分组成，倾斜部分是两个竖直放置的四分之一光滑圆弧导轨，圆弧半径为。水平部分是两段均足够长但不等宽的光滑导轨，且，水平导轨与圆弧导轨在处平滑连接。整个装置处于范围足够大、方向竖直向上的匀强磁场中，磁场区域远大于导轨面积，磁感应强度，两根完全相同的导体棒MN、PQ的质量均为，长度为，电阻均为。若PQ固定，现给导体棒MN一个大小为2m/s、竖直向下的初速度，同时对其施加外力F，使其恰好沿圆弧导轨从最高点匀速率下滑，导体棒刚到达瞬间，撤去外力F的作用，不计导轨电阻，导体棒MN、PQ与导轨一直接触良好。重力加速度，取3，下列判断正确的是（　　）
A．导体棒MN从圆弧导轨最高点下滑到的过程中，外力F对MN做的功为
B．导体棒MN从圆弧导轨最高点下滑到的过程中，MN上产生的焦耳热为
C．导体棒MN从圆弧导轨最高点下滑到时，MN两端点的电压为6V
D．若MN到达位置时释放PQ，此时到两棒运动稳定时通过回路的电荷量为
【答案】B,D
【知识点】功能关系；动量定理；动量守恒定律；法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】A．以导体棒MN开始运动的时刻为计时零点，MN沿圆弧轨道下滑过程中的角速度为 ，则 时刻其速度方向与竖直方向的夹角为 ，则导体棒MN产生的感应电动势为 ，其中 ，则可知e随时间t成正弦规律变化，所以得出感应电动势的有效值，为 ，MN从最高点下滑到 的过程中，所经历的时间为 ，其中 ，根据焦耳定律可知，导体棒MN沿圆弧导轨下滑的过程中回路中产生的总焦耳热为 ，根据功能关系得 ，解得 ，由于导体棒MN接入电阻与PQ的电阻之比为 ，则MN上产生的焦耳热与总热量之比为 ，解得 ，A不符合题意，B符合题意；
C．导体棒MN从圆弧导轨最高点下滑到 时，MN两端点的电压为 ，C不符合题意；
D．释放PQ并运动足够长时间后，设MN和PQ的速度大小为 和 ，此时回路产生的感应电流为0，MN和PQ产生的感应电动势大小相等，方向相反，所以有 ，对MN和PQ，取向右为正方向，根据动量定理可得 ， ，根据电流的定义可得 ，其中 ，联立解得 ，D符合题意。
故答案为：BD。
【分析】根据法拉第电磁感应定律以及交流电的有效值和最大值的关系得出感应电动势的有效值，利用功能关系以及动量定理和电流的定义式进行分析判断。
三、实验题
13．（2023高三上·日照期末）在“用单摆测量重力加速度”的实验中：
（1）三位同学作出单摆周期T的平方与摆长L（）的图线，分别如图中的a、b、c所示，其中a和b都过原点，b和c平行，图线b对应的重力加速度g值最接近当地重力加速度的值。则对于图线a和c，下列分析正确的是_____
A．出现图线c的原因可能是计算摆长时未加小球半径
B．图线a对应的g值小于图线b对应的g值
C．出现图线a的原因可能是开始计时时，秒表按下过晚
（2）若把在日照市走时准确的摆钟带到北京，发现钟走得　 　（填“快”或“慢”）了，要让该钟在北京也走时准确，他应该　 　（填“调长”或“调短”）摆长。
（3）某同学利用双线摆测量当地的重力加速度，如图所示，已知每根轻细线长度为L，细线与水平横杆夹角为θ，测得双线摆的周期为T，小球可视为质点，则通过该单摆测出的重力加速度为　 　．
【答案】（1）A；C
（2）快；调长
（3）
【知识点】用单摆测定重力加速度
【解析】【解答】（1）B．根据单摆的周期公式 ，即 ，因为图线a的斜率小于b的斜率，所以图线a对应的g值大于图线b对应的g值，B不符合题意；
A．出现图线c有纵截距的原因可能是计算摆长时未加小球半径，才使图像反应出当 时周期不为零，A符合题意；
C．开始计时时，若秒表按下过晚，测出的单摆的运动周期就小，与图像a比较对应相同的L时周期较小，C符合题意。
故答案为：AC。
（2）越靠近赤道重力加速度越小，所以北京的重力加速度大于日照的重力加速度，根据 ，可得摆钟带到北京后周期变小即钟走得快了；要让该钟在北京也走时准确，应该调长摆长。
（3）图中双线摆的等效摆长为 ，所以此时有 ，解得
【分析】（1）根据 “用单摆测量重力加速度”的实验 原理分析判断正确的选项；
（2）根据单摆周期的表达式得出 要让该钟在北京也走时准确 应才去的措施；
（3）结合单摆周期的表达式得出重力加速度的表达式。
14．（2023高三上·日照期末）某物理兴趣小组测量一段粗细均匀的合金丝的电阻率。
该合金丝电阻的阻值约为，现要精确测量其电阻，实验室提供以下器材：
A．电源E（电动势为12V，内阻约为）
B．电压表V1（量程0~3V，内阻约为）
C．电压表V2（量程0~15V，内阻约为）
D．电流表A（量程0~0.6A，内阻约为）
E．滑动变阻器R（最大阻值，额定电流1A）
F．滑动变限器（最大阻值，额定电流1A）
G．定值电阻
H．定值电阻
L．开关S及导线若干
为了精确测量该合金丝的阻值，要求电表读数不少于量程的。
（1）实验开始前，用螺旋测微器测量合金丝的直径D，如图读数为　 　mm。
（2）在可供选择的器材中，滑动变阻器应选　 　，定值电阻应选　 　（皆填仪器前的序号）。
（3）在答题卡的虚线框中补充完整电路结构（并标注所用器材符号）。
（4）若在某次实验中，电压表的读数为U，电流表的读数为I，该合金丝接入电路的有效长度为L，则该合金丝的电阻率　 　（物理量用题中所给字母表示）。
【答案】（1）0.700
（2）E；H
（3）
（4）
【知识点】导体电阻率的测量
【解析】【解答】（1）螺旋测微器的读数为
（2）根据题意可得滑动变阻器为分压式接法，当选用最大阻值为 变阻器时最大电流会超过额定电流1A，所以变阻器选择最大阻值 的滑动变阻器E；通过待测电阻的最大电流大约为 ，根据题意要求电表读数不少于量程的 ，所以应该在待测电阻上并联一个定值电阻，若选用 电阻并联后可得电流过大会超过电流表量程，选用阻值 的定值电阻并联后可得并联后的电阻大约为 ，此时最大电流为 ，较为合适，所以定值电阻应选H。
（3）电动势为12V，电压表选择V2，电压表内阻远远大于待测电阻阻值，为了减小实验误差，电流表采用外接法，实验电路图如下：
（4）根据欧姆定律可得 ，同时根据电阻定律有 ，联立解得
【分析】（1）根据螺旋测微器的读数原理得出和警示的直径；
（2）滑动变阻器采用了分压式接法，应选择电阻值大的电阻，根据欧姆定律得出电路中的最大电流，从而得出应选择的定值电阻；
（3） 测量一段粗细均匀的合金丝的电阻率 时为减小误差应选择电流表的外接法，从而画出实验电路图；
（4）利用欧姆定律以及店最多能够屡得出电阻率的表达式。
四、解答题
15．（2023高三上·日照期末）一竖直放置的圆柱形试管内，通过一段长的水银柱封闭了一段理想气体，气柱高、温度，水银的上表面与管侧面小孔的竖直高度差，小孔左边用一橡胶软管连接另一支上端开口的空试管，如图所示。通过加热装置使气体温度缓慢升高到一定值时，水银就会从右边试管通过小孔溢到左边试管中，左边试管可上下移动，上移时可使左边试管中的水银回流到右边试管中，从而调节右边试管中水银柱的长度，调节完后左边试管回到原始位置。已知当地大气压强。
（1）求右边试管中水银上表面恰好与小孔平齐时，封闭气体的温度T2；
（2）若封闭气体温度，求右边试管中水银柱可能的长度。
【答案】（1）解：被封闭气体从初始状态到水银上表面恰好与小孔平齐的过程中，压强 不变，设右侧试管横截面积为S，则根据盖-吕萨克定律
解得
（2）解：假设右侧水银不会进入左侧，则封闭气体从T1升到T3是等压过程
解得
因为
所以此时右边试管中水银柱上表面已经超过了小孔的位置，即假设不成立，实际有一部分水银流到了左侧，设右边试管中水银柱剩余长度为 ，封闭气体长度为 ，压强为 ，数字x等于 的大小，则
解得 或
【知识点】气体的等压变化及盖-吕萨克定律
【解析】【分析】 （1）右边试管中水银上表面恰好与小孔平齐时 根据盖吕萨克定律得出封闭气体的温度；
（2） 封闭气体温度 时根据盖吕萨克定律得出水银柱的可能长度。
16．（2023高三上·日照期末）下图是某公园设计的一种惊险刺激的娱乐设施的简化图，除倾斜轨道AB段粗糙外，娱乐设施的其余轨道均光滑。根据设计要求，在竖直圆形轨道最高点安装一个压力传感器，测试挑战者对轨道的压力，并通过计算机显示出来。一质量m=60kg的挑战者由静止沿倾斜轨道滑下，然后无机械能损失地经水平轨道进入竖直圆形轨道，测得挑战者到达圆形轨道最高点时刚好对轨道无压力，离开圆形轨道后继续在水平直轨道上运动到D点，之后挑战越过壕沟。已知挑战者与倾斜轨道间的动摩擦因数，图中，R=0.32m，h=1.25m，s=1.50m，，重力加速度g=10m/s2。
（1）通过计算判断挑战者能否越过壕沟；
（2）求挑战者在倾斜轨道上滑行的距离。（计算结果保留三位有效数字）
【答案】（1）解：挑战者到达圆形轨道最高点时刚好对轨道无压力，在圆形轨道最高点有
从最高点到D点的过程，由机械能守恒定律可得
解得
从D点做平抛运动，下落高度h时，有 ，
可得
所以挑战者能越过壕沟。
（2）解：挑战者由静止沿倾斜轨道下滑过程中，由动能定理得
解得挑战者在倾斜轨道上滑行的距离
【知识点】平抛运动；动能定理的综合应用；机械能守恒定律
【解析】【分析】（1）在最高点处重力等于向心力， 从最高点到D点的过程，由机械能守恒定律 得出D点的速度，从D点后利用平抛运动的规律判断挑战者能否越过壕沟；
（2） 挑战者由静止沿倾斜轨道下滑过程中，由动能定理得挑战者在倾斜轨道上滑行的距离 。
17．（2023高三上·日照期末）如图所示，正方形绝缘光滑水平台面OPQN边长L=1.8m，距水平地面高H=4.05m，平行板电容器的极板XY间距d=0.2m且垂直放置于台面，X板位于边界OP上，Y板与边界ON相交处有一小孔。电容器外的台面区域内有磁感应强度B=1T、方向竖直向上的匀强磁场（磁场区域包括边界）。质量、电荷量的微粒静止于O处，在XY间加上恒定电压U，板间微粒经电场加速后由Y板所开小孔进入磁场。假定微粒在真空中运动，极板间电场视为匀强电场，重力加速度g=10m/s2，，。（计算结果均保留3位有效数字）
（1）若XY两板间的电压，求微粒在磁场中运动的时间；
（2）若保证微粒能从台面的PQ边离开，求微粒在磁场中运动时速率的取值范围；
（3）若微粒以大小为的速率离开台面，求微粒落地点到P点正下方W点的距离。（已知）
【答案】（1）解：若XY两板间的电压 ，在加速度电场中由动能定理可得
在磁场中洛伦兹力提供向心力
联立可得
粒子在磁场中的运动轨迹如图所示
由几何关系可得
故
粒子在磁场中做圆周运动的周期为
故粒子在磁场中的运动时间为
（2）解：若保证微粒能从台面的PQ边离开，则两条临界轨迹如图所示
由几何关系可知，半径的最小值、最大值分别为
由 可得
故 ，
所以微粒在磁场中运动时速率的取值范围为
（3）解：若微粒以大小为 的速率离开台面，则粒子在磁场中的半径为
则粒子在磁场中的运动轨迹如图所示
由几何关系可得
离开台面后粒子做平抛运动 ，
联立可得 ，
粒子轨迹如图
由几何关系可得
由余弦定理可得
故微粒落地点到P点正下方W点的距离为9.37m。
【知识点】平抛运动；动能与动能定理的理解；带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【分析】（1）粒子在加速电场中根据动能定理得出粒子的速度，结合洛伦兹力提供向心力得出粒子轨道的半径表达式，结合几何关系以及粒子运动的周期和时间的关系得出 粒子在磁场中的运动时间 ；
（2）粒子在磁场中做匀速圆周运动，结合几何关系以及洛伦兹力提供向心力得出粒子速度的表达式，从而得出微粒在磁场中运动时速率的取值范围 ；
（3）粒子离开平台后做平抛运动，结合平抛运动的规律以及几何关系得出微粒落地点到P点正下方W点的距离 。
18．（2023高三上·日照期末）如图甲所示，质量M=0.5kg，长度L=1m的木板静止在光滑水平面上，木板最左端恰好在O点正下方。质量m=1kg的物块静止在木板的左端，物块与木板之间的动摩擦因数μ=0.2。用长，不可伸长的轻绳将质量的小球悬挂在O点，初始时刻轻绳水平拉直，某时刻由静止释放小球，小球下摆至最低点时恰与物块发生弹性碰撞（碰撞时间极短）。在物块获得速度的同时，给木板施加一个水平向右的恒力F。当恒力F取某一值时，物块与木板间产生的摩擦热为Q，给木板施加不同大小的恒力F，得到关系的部分图像如图乙所示，其中AB与横轴平行，其中AB段的纵坐标为0.5J-1，将物块视为质点，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g=10m/s2。
（1）若恒力F=0，则物块会从木板的右端滑下，求物块在木板上滑行的时间；
（2）若物块刚好不会从长木板右端滑下，求F的大小；
（3）图乙中BC为倾斜直线，求BC段对应的函数关系式并标明F的取值范围。
【答案】（1）解：小球下降到O点正下方根据动能定理有
解得
因为小球和物块的质量相等，发生弹性碰撞，根据碰撞规律可得碰后二者速度交换，即碰后物块的速度为
物块在木板上运动，加速度大小为
木板的加速度大小为
所以物块相对木板的位移有
代入数值解得
可知当 时，物块的速度为 ，木板的速度为 ，物块从木板右端滑出时物块的速度不可能小于木板的速度，所以舍去 ，可得物块在木板上滑行的时间为 。
（2）解：若物块刚好不会从长木板右端滑下，即物块到达木板右端时两者共速设为 ，经历的时间为 ，可得木板的加速度为
共速时有
相对位移关系有
联立解得
（3）解：随着F的增大，物块减速木板加速，二者在木板上某一位置时共速，共速后一起做匀加速运动，加速度为
物块与木板相对静止时，加速度最大时有
解得此时
根据上面分析可得乙图图像中 ，
即当 时，物块不从右端滑落，根据前面分析当二者达到共同速度 ，经历时间为 ，相对位移为 ，同理可得 ，
同时有
联立可得
又有
即 ，
【知识点】功能关系；牛顿运动定律的应用—板块模型；动能定理的综合应用
【解析】【分析】（1） 小球下降到O点正下方根据动能定理 得出小球的速度，对物块和木板分别利用牛顿第二定律得出加速度的大小，利用匀变速直线运动的位移与时间得出物块在木板上滑行的时间；
（2）对木板进行受力分析，根据牛顿第二定律以及匀变速直线运动的速度与时间的关系以及位移与时间的关系得出F的大小；
（3）根据牛顿第二定律得出加速度最大时F的大小，结合匀变速直线运动的位移与时间的关系以及速度与时间的关系得出相对位移的表达式，通过功能关系得出 F的取值范围。
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山东省日照市2022-2023学年高三上学期物理期末校际考试试卷
一、单选题
1．（2023高三上·日照期末）关于磁场、电场及电磁波，下列说法正确的是（　　）
A．库仑通过库仑扭秤实验测得了静电力常量
B．麦克斯韦提出只要空间某处的电场或磁场发生变化就一定会产生电磁波
C．法拉第经过多年对电与磁的实验研究，发现了电磁感应现象
D．普朗克认为光本身是由一个个不可分割的能量子组成的
2．（2023高三上·日照期末）关于生活中的光现象，下列判断正确的是（　　）
A．自行车的尾灯应用了光的折射原理
B．雨后天边出现彩虹属于光的干涉现象
C．照相机的增透膜是应用了光的衍射现象
D．荷叶上的水珠在阳光下晶莹透亮属于光的全反射现象
3．（2023高三上·日照期末）如图所示，斜面体B放置在水平地面上，物块A放在斜面体B上，在水平恒力F的作用下，A、B均处于静止状态。若将F变为2F，物块A和斜面体B仍处于静止状态。下列判断正确的是（　　）
A．斜面体B对地面的压力变大
B．物块A受到的摩擦力一定变小
C．物块A受到的摩擦力可能为0
D．物块A受到斜面体B的支持力变为
4．（2023高三上·日照期末）图甲左侧的调压装置可视为理想变压器，若原线圈接入如图乙所示的正弦交变电压，负载电路中的电阻R=10，电流表的示数为11A，电流表、电压表均视为理想电表。下列表述正确的是（　　）
A．电压表的示数为
B．电流表的示数为交变电流的有效值
C．原、副线圈的匝数比为1：2
D．输入电压的瞬时值表达式
5．（2023高三上·日照期末）如图所示，OA、OB为两条不同的光滑轨道，端点O、A、B都在竖直圆周上，OC竖直直径。完全相同的两个小球分别从A、B两点沿两条轨道由静止开始同时释放，不计空气阻力。两小球到达O点的过程中，下列判断正确的是（　　）
A．沿BO轨道运动的小球先到达O点
B．两个小球重力的冲量不相同
C．两小球的动量变化率相同
D．沿AO轨道运动小球的动量变化率大
6．（2023高三上·日照期末）如图所示，半轻分别为r和2r的两个同心圆，其圆心为O，只在环形区域内存在着磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场（磁场区域包括边界）大量质量为m、电荷量为的带电粒子从M点沿各个方向以不同速率射入磁场区域。不计粒子间的相互作用及重力，。下列判断正确的是（　　）
A．沿MO方向射入磁场且恰好未能进入内部圆形区域的带电粒子的轨道半径为
B．沿MO方向射入磁场且恰好未能进入内部圆形区域的带电粒子在磁场中运动的时间为
C．第一次穿过磁场后恰能经过O点的带电粒子的最小入射速率为
D．第一次穿过磁场后恰能经过O点的带电粒子的最小入射速率为
7．（2023高三上·日照期末）两组彼此平行、靠近且正对的金属板如图所示，A、B两板竖直放置，板间有加速电压，C、D两板水平放置，板间有偏转电压，B板中间的小孔在C、D两板的中轴线上。一带电粒子，从紧靠A板的内侧由静止释放，被加速后经过B板的小孔沿C、D金属板的中轴线水平射入两板中间，又从C、D两板的右侧射出。不计粒子的重力。下列判断正确的是（　　）
A．带电粒子从C，D两板右侧射出时的速度方向与C，D两板中轴线的夹角大小，与其质量和电荷量无关
B．仅将电荷量变为原来的两倍，带电粒子从C，D两板右侧射出时的竖直位移变大
C．仅将质量变为原来的两倍，带电粒子从C，D两板右侧射出时的竖直位移变小
D．仅提高加速电压，带电粒子从C，D两板右侧射出时的竖直位移变大
8．（2023高三上·日照期末）如图所示，半径分别为R和2R的两光滑圆轨道放置在同一竖直平面内，两圆轨道之间由一条光滑水平轨道CD相连。一轻质弹簧被静止的两个小球a、b压缩在水平轨道CD上，同时释放两小球，a、b球恰好能分别到达圆轨道的最高点。已知a球的质量为m，重力加速度为g，两小球进入圆轨道前已与弹簧分离。下列判断正确的是（　　）
A．b球的质量为
B．两小球与弹簧分离时，动量相同
C．b球刚进入圆轨道时，对轨道的压力为6mg
D．若，要求a、b都能通过轨道的最高点，弹簧释放前至少应具有的弹性势能
二、多选题
9．（2023高三上·日照期末）利用光电管研究光电效应实验，如图所示。用可见光照射阴极，电流表中有电流通过，则（　　）
A．流过电流表G的电流方向是由b流向a
B．改用紫外线照射，电流表中一定有电流通过
C．改用紫外线照射，电流表中的电流增大
D．改用紫外线照射，所产生的光电子的最大初动能变大
10．（2023高三上·日照期末）如图所示，将一质量为m的物块P置于一质量为M的物块Q上，一劲度系数为k的轻质弹簧一端固定，另一端与物块Q相连。在弹性限度范围内，P和Q在光滑水平面上做振幅为A的往复运动（不计空气阻力），并保持相对静止。则下列说法正确的是（　　）
A．物块P和Q均做简谐运动
B．作用在物块Q上的最大静摩擦力为
C．轻质弹簧、物块P和Q组成的系统机械能不变
D．物块Q对P的静摩擦力始终对P做正功
11．（2023高三上·日照期末）如图所示，在某星球表面上，将一个小球以初速度水平抛出，下落距离H后恰好垂直打到一倾角为的斜面上。已知该星球的半径为R，引力常量为G，不计阻力。下列判断正确的是（　　）
A．该星球的质量为
B．该星球的第一宇宙速度为
C．该星球的密度为
D．该星球表面的重力加速度为
12．（2023高三上·日照期末）如图，平行金属导轨由水平部分和倾斜部分组成，倾斜部分是两个竖直放置的四分之一光滑圆弧导轨，圆弧半径为。水平部分是两段均足够长但不等宽的光滑导轨，且，水平导轨与圆弧导轨在处平滑连接。整个装置处于范围足够大、方向竖直向上的匀强磁场中，磁场区域远大于导轨面积，磁感应强度，两根完全相同的导体棒MN、PQ的质量均为，长度为，电阻均为。若PQ固定，现给导体棒MN一个大小为2m/s、竖直向下的初速度，同时对其施加外力F，使其恰好沿圆弧导轨从最高点匀速率下滑，导体棒刚到达瞬间，撤去外力F的作用，不计导轨电阻，导体棒MN、PQ与导轨一直接触良好。重力加速度，取3，下列判断正确的是（　　）
A．导体棒MN从圆弧导轨最高点下滑到的过程中，外力F对MN做的功为
B．导体棒MN从圆弧导轨最高点下滑到的过程中，MN上产生的焦耳热为
C．导体棒MN从圆弧导轨最高点下滑到时，MN两端点的电压为6V
D．若MN到达位置时释放PQ，此时到两棒运动稳定时通过回路的电荷量为
三、实验题
13．（2023高三上·日照期末）在“用单摆测量重力加速度”的实验中：
（1）三位同学作出单摆周期T的平方与摆长L（）的图线，分别如图中的a、b、c所示，其中a和b都过原点，b和c平行，图线b对应的重力加速度g值最接近当地重力加速度的值。则对于图线a和c，下列分析正确的是_____
A．出现图线c的原因可能是计算摆长时未加小球半径
B．图线a对应的g值小于图线b对应的g值
C．出现图线a的原因可能是开始计时时，秒表按下过晚
（2）若把在日照市走时准确的摆钟带到北京，发现钟走得　 　（填“快”或“慢”）了，要让该钟在北京也走时准确，他应该　 　（填“调长”或“调短”）摆长。
（3）某同学利用双线摆测量当地的重力加速度，如图所示，已知每根轻细线长度为L，细线与水平横杆夹角为θ，测得双线摆的周期为T，小球可视为质点，则通过该单摆测出的重力加速度为　 　．
14．（2023高三上·日照期末）某物理兴趣小组测量一段粗细均匀的合金丝的电阻率。
该合金丝电阻的阻值约为，现要精确测量其电阻，实验室提供以下器材：
A．电源E（电动势为12V，内阻约为）
B．电压表V1（量程0~3V，内阻约为）
C．电压表V2（量程0~15V，内阻约为）
D．电流表A（量程0~0.6A，内阻约为）
E．滑动变阻器R（最大阻值，额定电流1A）
F．滑动变限器（最大阻值，额定电流1A）
G．定值电阻
H．定值电阻
L．开关S及导线若干
为了精确测量该合金丝的阻值，要求电表读数不少于量程的。
（1）实验开始前，用螺旋测微器测量合金丝的直径D，如图读数为　 　mm。
（2）在可供选择的器材中，滑动变阻器应选　 　，定值电阻应选　 　（皆填仪器前的序号）。
（3）在答题卡的虚线框中补充完整电路结构（并标注所用器材符号）。
（4）若在某次实验中，电压表的读数为U，电流表的读数为I，该合金丝接入电路的有效长度为L，则该合金丝的电阻率　 　（物理量用题中所给字母表示）。
四、解答题
15．（2023高三上·日照期末）一竖直放置的圆柱形试管内，通过一段长的水银柱封闭了一段理想气体，气柱高、温度，水银的上表面与管侧面小孔的竖直高度差，小孔左边用一橡胶软管连接另一支上端开口的空试管，如图所示。通过加热装置使气体温度缓慢升高到一定值时，水银就会从右边试管通过小孔溢到左边试管中，左边试管可上下移动，上移时可使左边试管中的水银回流到右边试管中，从而调节右边试管中水银柱的长度，调节完后左边试管回到原始位置。已知当地大气压强。
（1）求右边试管中水银上表面恰好与小孔平齐时，封闭气体的温度T2；
（2）若封闭气体温度，求右边试管中水银柱可能的长度。
16．（2023高三上·日照期末）下图是某公园设计的一种惊险刺激的娱乐设施的简化图，除倾斜轨道AB段粗糙外，娱乐设施的其余轨道均光滑。根据设计要求，在竖直圆形轨道最高点安装一个压力传感器，测试挑战者对轨道的压力，并通过计算机显示出来。一质量m=60kg的挑战者由静止沿倾斜轨道滑下，然后无机械能损失地经水平轨道进入竖直圆形轨道，测得挑战者到达圆形轨道最高点时刚好对轨道无压力，离开圆形轨道后继续在水平直轨道上运动到D点，之后挑战越过壕沟。已知挑战者与倾斜轨道间的动摩擦因数，图中，R=0.32m，h=1.25m，s=1.50m，，重力加速度g=10m/s2。
（1）通过计算判断挑战者能否越过壕沟；
（2）求挑战者在倾斜轨道上滑行的距离。（计算结果保留三位有效数字）
17．（2023高三上·日照期末）如图所示，正方形绝缘光滑水平台面OPQN边长L=1.8m，距水平地面高H=4.05m，平行板电容器的极板XY间距d=0.2m且垂直放置于台面，X板位于边界OP上，Y板与边界ON相交处有一小孔。电容器外的台面区域内有磁感应强度B=1T、方向竖直向上的匀强磁场（磁场区域包括边界）。质量、电荷量的微粒静止于O处，在XY间加上恒定电压U，板间微粒经电场加速后由Y板所开小孔进入磁场。假定微粒在真空中运动，极板间电场视为匀强电场，重力加速度g=10m/s2，，。（计算结果均保留3位有效数字）
（1）若XY两板间的电压，求微粒在磁场中运动的时间；
（2）若保证微粒能从台面的PQ边离开，求微粒在磁场中运动时速率的取值范围；
（3）若微粒以大小为的速率离开台面，求微粒落地点到P点正下方W点的距离。（已知）
18．（2023高三上·日照期末）如图甲所示，质量M=0.5kg，长度L=1m的木板静止在光滑水平面上，木板最左端恰好在O点正下方。质量m=1kg的物块静止在木板的左端，物块与木板之间的动摩擦因数μ=0.2。用长，不可伸长的轻绳将质量的小球悬挂在O点，初始时刻轻绳水平拉直，某时刻由静止释放小球，小球下摆至最低点时恰与物块发生弹性碰撞（碰撞时间极短）。在物块获得速度的同时，给木板施加一个水平向右的恒力F。当恒力F取某一值时，物块与木板间产生的摩擦热为Q，给木板施加不同大小的恒力F，得到关系的部分图像如图乙所示，其中AB与横轴平行，其中AB段的纵坐标为0.5J-1，将物块视为质点，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g=10m/s2。
（1）若恒力F=0，则物块会从木板的右端滑下，求物块在木板上滑行的时间；
（2）若物块刚好不会从长木板右端滑下，求F的大小；
（3）图乙中BC为倾斜直线，求BC段对应的函数关系式并标明F的取值范围。
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】电磁场与电磁波的产生；光电效应
【解析】【解答】A．库仑通过库仑扭秤实验得到了库仑定律，但静电常量不是用实验测出的，是后人根据麦克斯韦方程计算出来的，A不符合题意；
B．只要空间在某处有周期性变化的电场或磁场，就能产生电磁波，均匀变化的磁场或者电场的周围不能产生电磁波，B不符合题意；
C．法拉第经过多年对电与磁的实验研究，发现了电磁感应现象，C符合题意；
D．爱因斯坦认为光本身是由一个个不可分割的能量子组成，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】周期性变的电场和磁场周围产生电磁波，均匀变化的磁场和电场周围不产生电磁波，法拉第发现了电磁感应现象，爱因斯坦认为光由能量子组成的。
2．【答案】D
【知识点】光的干涉；光的折射及折射定律；光的全反射
【解析】【解答】A．自行车“尾灯”为全反射棱镜，利用了光的全反射现象，A不符合题意；
B．雨后的彩虹是光发生折射形成的色散现象，B不符合题意；
C．照相机的增透膜，利用了光的干涉，薄膜两个表面的反射光干涉减弱，从而增加透射光的强度，C不符合题意；
D．荷叶上的水珠在阳光下晶莹透亮是光发生全反射的结果，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】自行车“尾灯”利用了光的全反射，彩虹是光发生折射，照相机的增透膜，利用了光的干涉，水柱晶莹透亮是光发生全反射。
3．【答案】C
【知识点】受力分析的应用；共点力的平衡
【解析】【解答】A．对整体研究，在竖直方向上，地面对整体的支持力等于整体的重力，则支持力不变，根据牛顿第三定律可知，斜面体B对地面的压力不变，A不符合题意；
BC．对A研究，若开始时 ，则物体A所受到的静摩擦力沿斜面向上，即 ，则将F变为2F，摩擦力减小，可能减为0；若开始时 ，则物体A所受到的摩擦力为0，则将F变为2F，摩擦力增大，方向沿斜面向下；若开始时 ，则物体A所受到的静摩擦力沿斜面向下，即 ，则将F变为2F，摩擦力增大，B不符合题意，C符合题意；
D．对A研究，A一直处于静止状态，在垂直于斜面方向，根据平衡条件可得 ，当F增大为2F，则 ，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】对整体和A分别为研究对象进行过受力分析，根据力的分解和共点力平衡进行分析判断。
4．【答案】B
【知识点】变压器的应用；欧姆定律的内容、表达式及简单应用
【解析】【解答】AB．电压表、电流表的示数均为有效值，由欧姆定律可得，电压表的示数为 ，A不符合题意，B符合题意；
C．副线圈输出电压的有效值为 ，由图乙可知，原线圈输入电压的有效值为 ，所以原、副线圈的匝数比为 ，C不符合题意；
D．由图乙可知，输入电压的周期为 ，峰值为 ，则 的瞬时值表达式为 ，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】根据欧姆定律以得出电压表的示数；结合理想变压器的原副线圈的匝数比和电压比的关系得出原副线圈的匝数比，利用你正弦交流电的图像得出电压的瞬时值表达式。
5．【答案】D
【知识点】动量定理；冲量
【解析】【解答】A．设轨道与水平方向的夹角为 ，对小球研究，小球受重力和支持力，将重力沿轨道方向和垂直轨道方向正交分解，根据牛顿第二定律可得 ，由图中的直角三角形可知，小球的位移为 ，由于小球下落过程中做初速度为0的匀加速直线运动，故下落时间为 ，所以下落时间与 无关，故两小球一起到达，A不符合题意；
B．下落时间相同，重力相同，由 ，可得两个小球重力的冲量相同，B不符合题意；
CD．小球的末速度为 ，由于A点下落的 大，即 大，故从A点下落的末速度大，根据 ，可知沿AO轨道运动小球的动量变化率大，C不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】对小球进行受力分析，根据力的分解和牛顿第二定律得出小球的加速度，结合匀变速直线运动的位移与时间的关系得出下落的时间，利用匀变速直线运动的速度与时间的关系和动量的表达式得出小区动量的变化率。
6．【答案】B
【知识点】带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【解答】A．带电粒子从P点沿 方向射入磁场，恰好未能进入内部圆形区域，说明运动轨迹恰好与内圆相切，如图所示
设圆弧的半径为 ，圆心为 ，连接OA、AM和OM，在直角三角形OAM中，由于 ，即 ，解得 ，A不符合题意；
B．在直角三角形OAM中，由于 ，则 ，整个圆弧轨道所对的圆心角为 ，带电粒子做圆周运动，则 ， ，解得 ，粒子在磁场中的运动时间为 ，B符合题意；
CD．带电粒子的入射速率最小，则粒子圆周运动的半径最小，粒子从M点经圆周运动通过圆心O，根据逆向运动，半径最小的圆周运动其圆弧与大圆相切，如图所示
设圆弧半径为 ，圆心为D，其中M、D、O在一条直线上，连接OM、CD，在直角三角形 中，由于 ，即 ，解得 ，带电粒子做圆周运动，则 ，解得 ，CD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，结合几何关系得出粒子运动周期的表达式和速度的表达式。
7．【答案】A
【知识点】带电粒子在电场中的偏转
【解析】【解答】A．设A、B板间电压为 ，C、D两板间电压为 ，若粒子飞出C、D两板右侧时速度方向与水平方向的夹角为 。由于粒子在两板间做类平抛运动，根据速度方向反向延长线过水平位移的中点可得 ，C、D两板间，粒子在竖直方向位移为 ，粒子在A、B板间做加速运动，则 ，则 ，则 ，可知夹角 大小，与其质量和电荷量无关，A符合题意；
BC．由于 ，可知y的大小电荷量和质量无关，BC不符合题意；
D．由 ，仅提高加速电压，即 增大，则y减小，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】粒子在偏转电场中做类平抛运动，类平抛运动分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动，结合平抛运动的规律进行分析判断。
8．【答案】A
【知识点】动量守恒定律；牛顿运动定律的应用—连接体；机械能守恒定律
【解析】【解答】A．设小球a离开弹簧后的速度大小为 ， 球恰好能通过圆轨道的最高点，设在最高点速度为 ，则有 ，解得 ，从最低点到最高点的过程，根据机械能守恒定律得 ，解得 ，同理可得b球离开弹簧后的速度大小为 ，根据动量守恒定律得 ，可得 ，A符合题意；
B．两小球与弹簧分离时，动量大小相等，方向相反，B不符合题意；
C．b球刚进入圆轨道时，由牛顿第二定律得 ，解得 ，由牛顿第三定律可得，b球刚进入圆轨道时，对轨道的压力为 ，C不符合题意；
D．若 ，由动量守恒定律得 ，则分离时两小球速度大小相等，若要求a、b都能通过各自的最高点，由A项中的分析可知，只要b球能够通过，则a球也能通过。b刚好通过最高点时，与弹簧分离时速度为 ，则弹簧释放前至少应具有的弹性势能为 ，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】粒子刚好通过最高点时重力等于向心力，从而得出粒子的速度表达式，从最低点到最高点的过程根据机械能守恒定律以及动量守恒得出b求得质量，b球刚进入圆轨道时，由牛顿第二定律和牛顿第三定律得出b球对轨道的压力。
9．【答案】B,D
【知识点】光电效应
【解析】【解答】A．用可见光照射阴极，阴极有电子逸出到达阳极形成电流，电流方向与电子定向移动的方向相反，则流过电流表G的电流方向是由a流向b，A不符合题意；
BC．紫外线频率高于可见光，根据光电效应可知，紫外线频率一定大于阴极的截止频率，阴极一定有电子逸出到达阳极，则改用紫外线照射，电流表中一定有电流通过，但光照强度未知，电流强度不一定大于可见光照射，B符合题意，C不符合题意；
D．根据光电效应方程 ，紫外线频率高于可见光，则改用紫外线照射，所产生的光电子的最大初动能变大，D符合题意。
故答案为：BD。
【分析】正电荷定向移动的方向为电流的方向，从而得出流过电流表的方向，当入射光的频率大于金属的极限频率时会发生光电效应，结合光电效应方程得出将可见光改为紫外线时最大初动能的变化情况。
10．【答案】A,B,C
【知识点】牛顿运动定律的应用—连接体；机械能守恒定律
【解析】【解答】A．以P、Q的平衡位置为坐标原点，水平向右为x轴的正方向，建立坐标系。P、Q的位移为x时，所受合力为 ，所以P、Q做简谐运动，A符合题意；
B．对P、Q整体，由牛顿第二定律，有 ，对P，由牛顿第二定律，有 ，解得 ，当 时，P所受静摩擦力 最大，最大值为 ，由牛顿第三定律可得作用在物块Q上的最大静摩擦力为 ，B符合题意；
C．由机械能守恒定律可知，在轻质弹簧、物块P和Q组成的系统内，只有动能和弹性势能相互转化，总的机械能保持不变，C符合题意；
D．在衡位置的过程中，Q对P的静摩擦力做正功，在远离平衡位置的过程中，Q对P的静摩擦力做负功，D不符合题意。
故答案为：ABC。
【分析】根据PQ所受弹力的表达式得出PQ和运动情况，分别以PQ整体以及P为研究对象结合牛顿第二定律得出最大静摩擦力的最大值，机械能守恒的条件是只有重力或弹簧弹力做功。
11．【答案】A,C
【知识点】匀变速直线运动的位移与速度的关系；第一、第二和第三宇宙速度
【解析】【解答】AD．恰好垂直打到一倾角为 的斜面上，根据几何关系可知，末速度与竖直方向的夹角为 ，则 ， ，解得 ，在星球表面有 ，解得 ，A符合题意，D不符合题意；
B．设近地卫星的质量为 ，根据重力等于向心力得 ，解得该星球的第一宇宙速度为 ，B不符合题意；
C．该星球的密度为 ，C符合题意。
故答案为：AC。
【分析】根据速度的分解以及匀变速直线运动的位移与速度的关系得出该星球表面的重力加速度表达式，在星球表面重力等于万有引力，从而得出该星球的质量和第一宇宙速度的表达式，利用质量和密度的关系得出该星球的密度。
12．【答案】B,D
【知识点】功能关系；动量定理；动量守恒定律；法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】A．以导体棒MN开始运动的时刻为计时零点，MN沿圆弧轨道下滑过程中的角速度为 ，则 时刻其速度方向与竖直方向的夹角为 ，则导体棒MN产生的感应电动势为 ，其中 ，则可知e随时间t成正弦规律变化，所以得出感应电动势的有效值，为 ，MN从最高点下滑到 的过程中，所经历的时间为 ，其中 ，根据焦耳定律可知，导体棒MN沿圆弧导轨下滑的过程中回路中产生的总焦耳热为 ，根据功能关系得 ，解得 ，由于导体棒MN接入电阻与PQ的电阻之比为 ，则MN上产生的焦耳热与总热量之比为 ，解得 ，A不符合题意，B符合题意；
C．导体棒MN从圆弧导轨最高点下滑到 时，MN两端点的电压为 ，C不符合题意；
D．释放PQ并运动足够长时间后，设MN和PQ的速度大小为 和 ，此时回路产生的感应电流为0，MN和PQ产生的感应电动势大小相等，方向相反，所以有 ，对MN和PQ，取向右为正方向，根据动量定理可得 ， ，根据电流的定义可得 ，其中 ，联立解得 ，D符合题意。
故答案为：BD。
【分析】根据法拉第电磁感应定律以及交流电的有效值和最大值的关系得出感应电动势的有效值，利用功能关系以及动量定理和电流的定义式进行分析判断。
13．【答案】（1）A；C
（2）快；调长
（3）
【知识点】用单摆测定重力加速度
【解析】【解答】（1）B．根据单摆的周期公式 ，即 ，因为图线a的斜率小于b的斜率，所以图线a对应的g值大于图线b对应的g值，B不符合题意；
A．出现图线c有纵截距的原因可能是计算摆长时未加小球半径，才使图像反应出当 时周期不为零，A符合题意；
C．开始计时时，若秒表按下过晚，测出的单摆的运动周期就小，与图像a比较对应相同的L时周期较小，C符合题意。
故答案为：AC。
（2）越靠近赤道重力加速度越小，所以北京的重力加速度大于日照的重力加速度，根据 ，可得摆钟带到北京后周期变小即钟走得快了；要让该钟在北京也走时准确，应该调长摆长。
（3）图中双线摆的等效摆长为 ，所以此时有 ，解得
【分析】（1）根据 “用单摆测量重力加速度”的实验 原理分析判断正确的选项；
（2）根据单摆周期的表达式得出 要让该钟在北京也走时准确 应才去的措施；
（3）结合单摆周期的表达式得出重力加速度的表达式。
14．【答案】（1）0.700
（2）E；H
（3）
（4）
【知识点】导体电阻率的测量
【解析】【解答】（1）螺旋测微器的读数为
（2）根据题意可得滑动变阻器为分压式接法，当选用最大阻值为 变阻器时最大电流会超过额定电流1A，所以变阻器选择最大阻值 的滑动变阻器E；通过待测电阻的最大电流大约为 ，根据题意要求电表读数不少于量程的 ，所以应该在待测电阻上并联一个定值电阻，若选用 电阻并联后可得电流过大会超过电流表量程，选用阻值 的定值电阻并联后可得并联后的电阻大约为 ，此时最大电流为 ，较为合适，所以定值电阻应选H。
（3）电动势为12V，电压表选择V2，电压表内阻远远大于待测电阻阻值，为了减小实验误差，电流表采用外接法，实验电路图如下：
（4）根据欧姆定律可得 ，同时根据电阻定律有 ，联立解得
【分析】（1）根据螺旋测微器的读数原理得出和警示的直径；
（2）滑动变阻器采用了分压式接法，应选择电阻值大的电阻，根据欧姆定律得出电路中的最大电流，从而得出应选择的定值电阻；
（3） 测量一段粗细均匀的合金丝的电阻率 时为减小误差应选择电流表的外接法，从而画出实验电路图；
（4）利用欧姆定律以及店最多能够屡得出电阻率的表达式。
15．【答案】（1）解：被封闭气体从初始状态到水银上表面恰好与小孔平齐的过程中，压强 不变，设右侧试管横截面积为S，则根据盖-吕萨克定律
解得
（2）解：假设右侧水银不会进入左侧，则封闭气体从T1升到T3是等压过程
解得
因为
所以此时右边试管中水银柱上表面已经超过了小孔的位置，即假设不成立，实际有一部分水银流到了左侧，设右边试管中水银柱剩余长度为 ，封闭气体长度为 ，压强为 ，数字x等于 的大小，则
解得 或
【知识点】气体的等压变化及盖-吕萨克定律
【解析】【分析】 （1）右边试管中水银上表面恰好与小孔平齐时 根据盖吕萨克定律得出封闭气体的温度；
（2） 封闭气体温度 时根据盖吕萨克定律得出水银柱的可能长度。
16．【答案】（1）解：挑战者到达圆形轨道最高点时刚好对轨道无压力，在圆形轨道最高点有
从最高点到D点的过程，由机械能守恒定律可得
解得
从D点做平抛运动，下落高度h时，有 ，
可得
所以挑战者能越过壕沟。
（2）解：挑战者由静止沿倾斜轨道下滑过程中，由动能定理得
解得挑战者在倾斜轨道上滑行的距离
【知识点】平抛运动；动能定理的综合应用；机械能守恒定律
【解析】【分析】（1）在最高点处重力等于向心力， 从最高点到D点的过程，由机械能守恒定律 得出D点的速度，从D点后利用平抛运动的规律判断挑战者能否越过壕沟；
（2） 挑战者由静止沿倾斜轨道下滑过程中，由动能定理得挑战者在倾斜轨道上滑行的距离 。
17．【答案】（1）解：若XY两板间的电压 ，在加速度电场中由动能定理可得
在磁场中洛伦兹力提供向心力
联立可得
粒子在磁场中的运动轨迹如图所示
由几何关系可得
故
粒子在磁场中做圆周运动的周期为
故粒子在磁场中的运动时间为
（2）解：若保证微粒能从台面的PQ边离开，则两条临界轨迹如图所示
由几何关系可知，半径的最小值、最大值分别为
由 可得
故 ，
所以微粒在磁场中运动时速率的取值范围为
（3）解：若微粒以大小为 的速率离开台面，则粒子在磁场中的半径为
则粒子在磁场中的运动轨迹如图所示
由几何关系可得
离开台面后粒子做平抛运动 ，
联立可得 ，
粒子轨迹如图
由几何关系可得
由余弦定理可得
故微粒落地点到P点正下方W点的距离为9.37m。
【知识点】平抛运动；动能与动能定理的理解；带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【分析】（1）粒子在加速电场中根据动能定理得出粒子的速度，结合洛伦兹力提供向心力得出粒子轨道的半径表达式，结合几何关系以及粒子运动的周期和时间的关系得出 粒子在磁场中的运动时间 ；
（2）粒子在磁场中做匀速圆周运动，结合几何关系以及洛伦兹力提供向心力得出粒子速度的表达式，从而得出微粒在磁场中运动时速率的取值范围 ；
（3）粒子离开平台后做平抛运动，结合平抛运动的规律以及几何关系得出微粒落地点到P点正下方W点的距离 。
18．【答案】（1）解：小球下降到O点正下方根据动能定理有
解得
因为小球和物块的质量相等，发生弹性碰撞，根据碰撞规律可得碰后二者速度交换，即碰后物块的速度为
物块在木板上运动，加速度大小为
木板的加速度大小为
所以物块相对木板的位移有
代入数值解得
可知当 时，物块的速度为 ，木板的速度为 ，物块从木板右端滑出时物块的速度不可能小于木板的速度，所以舍去 ，可得物块在木板上滑行的时间为 。
（2）解：若物块刚好不会从长木板右端滑下，即物块到达木板右端时两者共速设为 ，经历的时间为 ，可得木板的加速度为
共速时有
相对位移关系有
联立解得
（3）解：随着F的增大，物块减速木板加速，二者在木板上某一位置时共速，共速后一起做匀加速运动，加速度为
物块与木板相对静止时，加速度最大时有
解得此时
根据上面分析可得乙图图像中 ，
即当 时，物块不从右端滑落，根据前面分析当二者达到共同速度 ，经历时间为 ，相对位移为 ，同理可得 ，
同时有
联立可得
又有
即 ，
【知识点】功能关系；牛顿运动定律的应用—板块模型；动能定理的综合应用
【解析】【分析】（1） 小球下降到O点正下方根据动能定理 得出小球的速度，对物块和木板分别利用牛顿第二定律得出加速度的大小，利用匀变速直线运动的位移与时间得出物块在木板上滑行的时间；
（2）对木板进行受力分析，根据牛顿第二定律以及匀变速直线运动的速度与时间的关系以及位移与时间的关系得出F的大小；
（3）根据牛顿第二定律得出加速度最大时F的大小，结合匀变速直线运动的位移与时间的关系以及速度与时间的关系得出相对位移的表达式，通过功能关系得出 F的取值范围。
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