2023高考物理上海卷【名师解析】
图片预览
文档简介
1
2023年上海高中物理学业水平等级考试解析
时间：2023年5月6日下午3:30~4:30
一、单项选择题（共40分，第1~8题，每题3分；第9~12题，每题4分）
1. （2023学业水平等级考试上海卷）关于α粒子散射实验，下列说法正确的是
A. 实验必须在真空中进行
B. 荧光屏的作用是为了阻挡α粒子
C. 实验用显微镜必须正对放射源
D. 证明了原子核内有质子存在
【参考答案】A
【名师解析】由于α粒子具有很强的电离作用，所以α粒子散射实验装置必须在真空中进行，否则α粒子会电离空气，影响实验结果，A正确；α粒子打在荧光屏上产生荧光，所以荧光屏的作用是为了便于观察，B错误； 为了观察射向不同方向的α粒子数目，显微镜要更换不同位置观察，C错误；卢瑟福利用α粒子散射实验， 证明了原子的有核模型，不能证明核内有质子存在，D错误。
2、（2023学业水平等级考试上海卷）如图所示电路中，有四个完全相同的小灯泡，不考虑电阻随温度的变化，则最亮的灯泡是
A. 灯泡1 B. 灯泡2 C. 灯泡3 D. 灯泡4
【参考答案】A
【名师解析】最亮的灯泡是实际电功率最大，通过的电流最大，根据串并联电路规律可知，最亮的灯泡是灯泡1，A正确。
3. （2023学业水平等级考试上海卷）若有个物体在空中发生爆炸，分裂成三个速率相同但质量不同的物块，忽略空气阻力，则它们落到水平地面上是速率的大小关系是
A. 质量大的落地速率大
B. 质量大的落地速率大
C. 三者落地速率相同
D. 无法判断
【参考答案】C
【名师解析】. 分裂成三个速率相同但质量不同的物块，下落过程中都是只有重力做功，机械能守恒，所以三者落地速率相同，C正确。
4. （2023学业水平等级考试上海卷）如图所示，一定质量的理想气体经历ab、bc、cd和da四个过程，期中ab和cd为双曲线的一部分，则下列温度大小关系正确的是
A. Ta＞Tb B. Tb＞Tc C. Tc＞Td D.Td＞Ta
【参考答案】B
【名师解析】根据玻意耳定律，气体等温变化时p—V图像是双曲线，且越靠上的温度越高，所以Ta=Tb＞Tc=Td，B正确。
5. （2023学业水平等级考试上海卷）在跑步比赛中，第三跑道的运动员刚好跑到30m处时秒表示数为3.289s，根据以上信息，能否计算出该运动员在这段时间内的平均速度和该时刻的瞬时速度？
A. 可以算得平均速度，可以算得瞬时速度
B. 无法算得平均速度，可以算得瞬时速度
C. 可以算得平均速度，无法算得瞬时速度
D. 无法算得平均速度，可以算得瞬时速度
【参考答案】C
【名师解析】利用位移和所用时间的比值得出这段时间内的平均速度，无法得出其瞬时速度，C正确。
6. （2023学业水平等级考试上海卷）三个大小相同的导体小球x、y、z分别带电+4μC、0μC和-10μC，小球x先于小球y接触，分开后小球y再与小球z接触，最后小球y的带电量为
A. -4μC B. -3μC C.-2μC D.-1μC
【参考答案】A【名师解析】根据完全相同导体小球接触后电荷量均分，可知x先于小球y接触，分开后小球y带电荷量为+2C，再与小球z接触，先中和后将剩余-8C均分，最后小球y的带电量为-4C，A正确。
7. （2023学业水平等级考试上海卷）有一列沿x轴正方向传播的简谐机械波，t=0时的波形图如图所示，则t=8T时在C、D之间的波形图为
【参考答案】C
【名师解析】从t=0时的波形图可知，波长λ=0.5m，经过8T，需要将沿x轴正方向平移8个波长即4m，所以则t=8T时在C、D之间的波形图为C。
8. （2023学业水平等级考试上海卷）空间内有一电场，其电势在x轴上分布如图所示。在该电场中一负电荷的电势能随x变化的图像可能正确的是
【参考答案】C
【名师解析】根据电势与电势能的关系可知，Ep=-qφ，所以则t=8T时在C、D之间的波形图为图像C。
9. （2023学业水平等级考试上海卷）真空中有一点P，微粒Q在运动过程中受到方向指向P且大小与Q离开P的位移成正比的回复力，给在P点的微粒Q一微小速度后，则在接下来的短时间内，Q的
A. 速度增大，加速度增大
B. 速度减小，加速度增大
C. 速度增大， 加速度不变
D. 速度减小，加速度不变
【参考答案】B
【名师解析】微粒受到方向指向P且大小与Q离开P的位移成正比的回复力，做简谐运动，给在P点的微粒Q一微小速度后，微粒从平衡位置开始运动，在接下来的短时间内，Q的速度减小，加速度增大，B正确。
10、（2023学业水平等级考试上海卷）一炮管发射数百发炮弹后报废，已知炮弹飞出的速度为1000m/s，则发射的所有炮弹在炮管中运行的总时间大约为
A. 5秒 B. 5分钟 C. 5小时 D.5天
【参考答案】A
【名师解析】炮管长度按照5m计算，炮弹在炮管内做初速度为零的匀加速运动，其平均速度为500m/s，炮弹在炮管内运动时间为0.01s，发射数百发炮弹，按照500发，500发炮弹在炮管内运行的总时间为500×0.01s=5s，A正确。
11. （2023学业水平等级考试上海卷）如图所示，a为匀强电场，b为非匀强电场，三个电荷用绝缘轻杆连接成正三角形，则整个系统所受合力的情况是
A. a为0，b为0
B. a为0，b不为0
C. a不为0，b为0
D. a不为0，b不为0
【参考答案】B
【名师解析】a为匀强电场，整个系统所受电场力为零，b为非匀强电场，整个系统所受电场力不为零，B正确。
12. （2023学业水平等级考试上海卷）如图所示，左侧连接有电阻R的光滑平行导轨处于垂直纸面向里的匀强磁场中，一金属棒置于导轨上，对其施加外力使其运动，所受安培力变化如图所示，取向右为正方向，则外力随时间变化的图像正确的是
【参考答案】C
【名师解析】对照安培力随时间变化图像可知，金属棒做匀变速直线运动，t0时刻速度减小到零，设加速度大小为a，所受安培力先向左后向右，金属棒速度方向先向右后向左。金属棒在匀强磁场中做切割磁感线运动，产生感应电动势和感应电流，I=BLv/R，v=v0-at。所受安培力FA=BIL=-=-=-F0+，安培力随时间变化图像中。根据牛顿第二定律，F+FA=-ma，解得F=-ma += F0 -ma - ，对照各个选项图，可知C正确。
二、填空题（20分）
13 （2023学业水平等级考试上海卷）一个绝热密闭容器，装有一定质量的气体。容器以一定速度平移时，突然施加外力使其停止，容器中的气体温度 ，气体分子碰撞容器壁的剧烈程度 （选填：“变大”、“变小”或“不变”）
【参考答案】不变 不变
【名师解析】由于气体温度只与分子平均动能有关，与机械运动无关，所以容器以一定速度平移时，突然施加外力使其停止，容器中的气体温度不变。由于气体的压强不变，根据压强的微观含义可知。气体分子碰撞容器壁的剧烈程度不变。
14. （2023学业水平等级考试上海卷）月球绕地球做匀速圆周运动，已知月球的公转周期为T，质量为m，地月距离为r，则月球绕地球转动的线速度大小为 ，地球和月球之间的引力为 。
【参考答案】 ，
【名师解析】月球绕地球转动的线速度大小为v=，由向心力公式可知，地球和月球之间的引力为F=mr=，。
15. （2023学业水平等级考试上海卷） 我国科学家获得单色性很好的两种光A，B，且频率νA小于νB，若它们在真空中通过相同距离的时间分别是tA和tB，则tA tB，（选填“＞”“＜”“=”）。若它们通过相同的双缝达到同一光屏，则频率为 的光产生的干涉条纹间隔更宽。
【参考答案】= νA
【名师解析】真空中所有光的传播速度相同，所以tA= tB，由于频率大的光波长短，若它们通过相同的双缝达到同一光屏，根据双缝干涉条纹间隔公式可知波长较长的νA 光产生的干涉条纹间隔更宽。
16. （2023学业水平等级考试上海卷）单光子能量为8eV的一种光的波长是 ；下一代超高精度原子钟中，发生如下核反应：U→Th+ 。已知普朗克常数h=6.63×10-34Js，e=1.6×10-19C。
【参考答案】1.55×10-7m He。
【名师解析】先把单光子能量8eV变换成8×1.6×10-19 J=12.8×10-19J，由E=hc/λ得出光的波长λ=1.55×10-7m。根据核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒，可知释放出的粒子为质量数4，电荷数2的氦核。
17. （2023学业水平等级考试上海卷）导热性能良好、内壁光滑的气缸开口向上放在水平桌面上，轻质活塞封闭了一定质量的气体，活塞上放置了一个质量为m的砝码，稳定时活塞距离气缸底的高度为h，改变所放砝码的质量，得到了对应的h。以m为纵轴，1/h为横轴，画出的图线为一条倾斜直线，其斜率为k，在纵轴的截距为b，已知活塞横截面积为S，由此可知大气压为 ；不放砝码时h为 。
【参考答案】-bg/S -k/b
【名师解析】对活塞受力分析，设由平衡条件可得pS=mg+p0S，
气体等温变化，pSh=C（常量），
不放砝码时，气缸内气体压强为p0，活塞处于气缸顶部，设气缸内部高度为H，p0SH=C
联立解得（mg+p0S）h= p0SH
变形为m=-。
由=k，-=b，解得p0=-bg/S，H=-k/b。
三、综合题
18. （2023学业水平等级考试上海卷）如图，利用光电门研究“小车的加速度与所受合外力的关系”，先测出单个钩码所受重力G，之后改变绳端钩码个数，可以近似认为钩码受到的重力等于小车受到的拉力，小车每次从水平面上同一位置释放，测出挡光片通过光电门的时间△t。
（1）实验中 （选填“必须”或“不必”）测出小车的质量。
（2）为完成实验，还需要测量① 。② 。
（3）实际小车受到的拉力小于钩码的总重力，原因是 。
（4）若轨道保持水平，定滑轮偏低导致细线与轨道不平行，则细线平行时小车的加速度a1与细线不平行时小车的加速度a2相比，a1 a2（选填“大于”、“小于”或“等于”）。
【参考答案】（1）不必 （2）①挡光片宽度d，②小车释放点到光电门的距离s，
（3）钩码下落有向下的加速度， （4）大于
【名师解析】（1）研究“小车的加速度与所受合外力的关系”实验，不需要测量小车质量。
（2）为完成实验，还需要测量①挡光片宽度d，以便计算小车通过光电门时的速度；②小车释放点到光电门的距离s，以便计算加速度。
（3）由于钩码下落有向下的加速度，所以小车受到的拉力小于钩码的总重力。
（4）细线与轨道不平行时细线拉力斜向下，导致小车所受的合外力小于细线拉力，小车的加速度减小，所以a1 大于a2。
19. （2023学业水平等级考试上海卷）如图（a）单匝矩形线框cdef放置在倾角θ=30°的斜面上，在宽度为D=0.4m的区域有垂直于斜面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B=0.5T，线框质量m=0.1kg，总电阻R=0.25Ω。现对线框施加一沿斜面向上的力F使线框向上运动，ed边离开磁场时撤去外力F，线框速度随时间变化的图像如图（b）。已知线框ef=0.4m，线框与斜面之间的动摩擦因数μ=，g取9.8m/s2。求：
（1）外力F的大小；
（2）线框cf的长度L；
（3）整个过程中线框产生的焦耳热Q。
【参考答案】（1）1.48N （2）0.5m （3）0.4J
【名师解析】（1）对线框受力分析如图所示。
由牛顿第二定律，F-mgsinθ-f=ma，
N=mgcosθ，f=μN。
由速度图像可知，在0~0.4s内，a==5m/s2。
联立解得：F=1.5N.
（2）对线框受力分析如图所示。
在线框匀速运动阶段，F=mgsinθ+f+FA，
N=mgcosθ，f=μN。
安培力FA=BIL，I=E/R,E=BLv，v=2.0m/s
联立解得：L=0.5m
（3）由I=E/R,E=BLv，可得I=2A，
线框进入磁场时间和出磁场时间相等，都是t=ef/v=0.2s，
由焦耳定律可得整个过程中线框产生的焦耳热Q=I2R（2t）=0.4J
20. （2023学业水平等级考试上海卷）（16分）如图，将质量mP=0.15kg的小球P系在长度L=1.2m轻绳一端，轻绳另一端固定在天花板上O点。在O点正下方1.2m处的A点放置质量为mQ=0.1kg的物块Q，将小球向左拉开一段距离后释放，运动到最低点与物块Q弹性碰撞，P与Q碰撞前瞬间的向心加速度为1.6m/s2，碰撞前后P的速度之比为5 1,。已知重力加速度g=9.8m/s2，物块与水平地面之间的动摩擦因数μ=0.28.
（1）求碰撞后瞬间物块Q的速度；（2）在P与Q碰撞后再次回到A点的时间内，物块Q运动的距离。
【参考答案】（1）1.4m/s （2）0.36m
【名师解析】
（1）由圆周运动的向心加速度公式，a=，解得v0=1.4m/s
碰撞后P的速度vP=v0=0.28m/s
碰撞过程，由动量守恒定律，mPv0= mPvP+ mQvQ，解得：vQ=1.68m/s
（2）设碰撞后P摆动到最高点的高度为h，根据机械能守恒定律，mgh=
解得h=0.004m
由sinθ==，θ小于5°，
P的摆动可以看作单摆的简谐运动，
P与Q碰撞后再次回到A点的时间为t=T/2=π=1.1s
物块在水平面上滑动的加速度 a=μg=2.74m/s2
Q在水平面上运动时间t’==0.6s，小于t=1.1s，即Q已经停止。
所以Q运动的距离为s==0.504m。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
HYPERLINK "http://21世纪教育网(www.21cnjy.com)
" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)
2023年上海高中物理学业水平等级考试解析
时间：2023年5月6日下午3:30~4:30
一、单项选择题（共40分，第1~8题，每题3分；第9~12题，每题4分）
1. （2023学业水平等级考试上海卷）关于α粒子散射实验，下列说法正确的是
A. 实验必须在真空中进行
B. 荧光屏的作用是为了阻挡α粒子
C. 实验用显微镜必须正对放射源
D. 证明了原子核内有质子存在
【参考答案】A
【名师解析】由于α粒子具有很强的电离作用，所以α粒子散射实验装置必须在真空中进行，否则α粒子会电离空气，影响实验结果，A正确；α粒子打在荧光屏上产生荧光，所以荧光屏的作用是为了便于观察，B错误； 为了观察射向不同方向的α粒子数目，显微镜要更换不同位置观察，C错误；卢瑟福利用α粒子散射实验， 证明了原子的有核模型，不能证明核内有质子存在，D错误。
2、（2023学业水平等级考试上海卷）如图所示电路中，有四个完全相同的小灯泡，不考虑电阻随温度的变化，则最亮的灯泡是
A. 灯泡1 B. 灯泡2 C. 灯泡3 D. 灯泡4
【参考答案】A
【名师解析】最亮的灯泡是实际电功率最大，通过的电流最大，根据串并联电路规律可知，最亮的灯泡是灯泡1，A正确。
3. （2023学业水平等级考试上海卷）若有个物体在空中发生爆炸，分裂成三个速率相同但质量不同的物块，忽略空气阻力，则它们落到水平地面上是速率的大小关系是
A. 质量大的落地速率大
B. 质量大的落地速率大
C. 三者落地速率相同
D. 无法判断
【参考答案】C
【名师解析】. 分裂成三个速率相同但质量不同的物块，下落过程中都是只有重力做功，机械能守恒，所以三者落地速率相同，C正确。
4. （2023学业水平等级考试上海卷）如图所示，一定质量的理想气体经历ab、bc、cd和da四个过程，期中ab和cd为双曲线的一部分，则下列温度大小关系正确的是
A. Ta＞Tb B. Tb＞Tc C. Tc＞Td D.Td＞Ta
【参考答案】B
【名师解析】根据玻意耳定律，气体等温变化时p—V图像是双曲线，且越靠上的温度越高，所以Ta=Tb＞Tc=Td，B正确。
5. （2023学业水平等级考试上海卷）在跑步比赛中，第三跑道的运动员刚好跑到30m处时秒表示数为3.289s，根据以上信息，能否计算出该运动员在这段时间内的平均速度和该时刻的瞬时速度？
A. 可以算得平均速度，可以算得瞬时速度
B. 无法算得平均速度，可以算得瞬时速度
C. 可以算得平均速度，无法算得瞬时速度
D. 无法算得平均速度，可以算得瞬时速度
【参考答案】C
【名师解析】利用位移和所用时间的比值得出这段时间内的平均速度，无法得出其瞬时速度，C正确。
6. （2023学业水平等级考试上海卷）三个大小相同的导体小球x、y、z分别带电+4μC、0μC和-10μC，小球x先于小球y接触，分开后小球y再与小球z接触，最后小球y的带电量为
A. -4μC B. -3μC C.-2μC D.-1μC
【参考答案】A【名师解析】根据完全相同导体小球接触后电荷量均分，可知x先于小球y接触，分开后小球y带电荷量为+2C，再与小球z接触，先中和后将剩余-8C均分，最后小球y的带电量为-4C，A正确。
7. （2023学业水平等级考试上海卷）有一列沿x轴正方向传播的简谐机械波，t=0时的波形图如图所示，则t=8T时在C、D之间的波形图为
【参考答案】C
【名师解析】从t=0时的波形图可知，波长λ=0.5m，经过8T，需要将沿x轴正方向平移8个波长即4m，所以则t=8T时在C、D之间的波形图为C。
8. （2023学业水平等级考试上海卷）空间内有一电场，其电势在x轴上分布如图所示。在该电场中一负电荷的电势能随x变化的图像可能正确的是
【参考答案】C
【名师解析】根据电势与电势能的关系可知，Ep=-qφ，所以则t=8T时在C、D之间的波形图为图像C。
9. （2023学业水平等级考试上海卷）真空中有一点P，微粒Q在运动过程中受到方向指向P且大小与Q离开P的位移成正比的回复力，给在P点的微粒Q一微小速度后，则在接下来的短时间内，Q的
A. 速度增大，加速度增大
B. 速度减小，加速度增大
C. 速度增大， 加速度不变
D. 速度减小，加速度不变
【参考答案】B
【名师解析】微粒受到方向指向P且大小与Q离开P的位移成正比的回复力，做简谐运动，给在P点的微粒Q一微小速度后，微粒从平衡位置开始运动，在接下来的短时间内，Q的速度减小，加速度增大，B正确。
10、（2023学业水平等级考试上海卷）一炮管发射数百发炮弹后报废，已知炮弹飞出的速度为1000m/s，则发射的所有炮弹在炮管中运行的总时间大约为
A. 5秒 B. 5分钟 C. 5小时 D.5天
【参考答案】A
【名师解析】炮管长度按照5m计算，炮弹在炮管内做初速度为零的匀加速运动，其平均速度为500m/s，炮弹在炮管内运动时间为0.01s，发射数百发炮弹，按照500发，500发炮弹在炮管内运行的总时间为500×0.01s=5s，A正确。
11. （2023学业水平等级考试上海卷）如图所示，a为匀强电场，b为非匀强电场，三个电荷用绝缘轻杆连接成正三角形，则整个系统所受合力的情况是
A. a为0，b为0
B. a为0，b不为0
C. a不为0，b为0
D. a不为0，b不为0
【参考答案】B
【名师解析】a为匀强电场，整个系统所受电场力为零，b为非匀强电场，整个系统所受电场力不为零，B正确。
12. （2023学业水平等级考试上海卷）如图所示，左侧连接有电阻R的光滑平行导轨处于垂直纸面向里的匀强磁场中，一金属棒置于导轨上，对其施加外力使其运动，所受安培力变化如图所示，取向右为正方向，则外力随时间变化的图像正确的是
【参考答案】C
【名师解析】对照安培力随时间变化图像可知，金属棒做匀变速直线运动，t0时刻速度减小到零，设加速度大小为a，所受安培力先向左后向右，金属棒速度方向先向右后向左。金属棒在匀强磁场中做切割磁感线运动，产生感应电动势和感应电流，I=BLv/R，v=v0-at。所受安培力FA=BIL=-=-=-F0+，安培力随时间变化图像中。根据牛顿第二定律，F+FA=-ma，解得F=-ma += F0 -ma - ，对照各个选项图，可知C正确。
二、填空题（20分）
13 （2023学业水平等级考试上海卷）一个绝热密闭容器，装有一定质量的气体。容器以一定速度平移时，突然施加外力使其停止，容器中的气体温度 ，气体分子碰撞容器壁的剧烈程度 （选填：“变大”、“变小”或“不变”）
【参考答案】不变 不变
【名师解析】由于气体温度只与分子平均动能有关，与机械运动无关，所以容器以一定速度平移时，突然施加外力使其停止，容器中的气体温度不变。由于气体的压强不变，根据压强的微观含义可知。气体分子碰撞容器壁的剧烈程度不变。
14. （2023学业水平等级考试上海卷）月球绕地球做匀速圆周运动，已知月球的公转周期为T，质量为m，地月距离为r，则月球绕地球转动的线速度大小为 ，地球和月球之间的引力为 。
【参考答案】 ，
【名师解析】月球绕地球转动的线速度大小为v=，由向心力公式可知，地球和月球之间的引力为F=mr=，。
15. （2023学业水平等级考试上海卷） 我国科学家获得单色性很好的两种光A，B，且频率νA小于νB，若它们在真空中通过相同距离的时间分别是tA和tB，则tA tB，（选填“＞”“＜”“=”）。若它们通过相同的双缝达到同一光屏，则频率为 的光产生的干涉条纹间隔更宽。
【参考答案】= νA
【名师解析】真空中所有光的传播速度相同，所以tA= tB，由于频率大的光波长短，若它们通过相同的双缝达到同一光屏，根据双缝干涉条纹间隔公式可知波长较长的νA 光产生的干涉条纹间隔更宽。
16. （2023学业水平等级考试上海卷）单光子能量为8eV的一种光的波长是 ；下一代超高精度原子钟中，发生如下核反应：U→Th+ 。已知普朗克常数h=6.63×10-34Js，e=1.6×10-19C。
【参考答案】1.55×10-7m He。
【名师解析】先把单光子能量8eV变换成8×1.6×10-19 J=12.8×10-19J，由E=hc/λ得出光的波长λ=1.55×10-7m。根据核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒，可知释放出的粒子为质量数4，电荷数2的氦核。
17. （2023学业水平等级考试上海卷）导热性能良好、内壁光滑的气缸开口向上放在水平桌面上，轻质活塞封闭了一定质量的气体，活塞上放置了一个质量为m的砝码，稳定时活塞距离气缸底的高度为h，改变所放砝码的质量，得到了对应的h。以m为纵轴，1/h为横轴，画出的图线为一条倾斜直线，其斜率为k，在纵轴的截距为b，已知活塞横截面积为S，由此可知大气压为 ；不放砝码时h为 。
【参考答案】-bg/S -k/b
【名师解析】对活塞受力分析，设由平衡条件可得pS=mg+p0S，
气体等温变化，pSh=C（常量），
不放砝码时，气缸内气体压强为p0，活塞处于气缸顶部，设气缸内部高度为H，p0SH=C
联立解得（mg+p0S）h= p0SH
变形为m=-。
由=k，-=b，解得p0=-bg/S，H=-k/b。
三、综合题
18. （2023学业水平等级考试上海卷）如图，利用光电门研究“小车的加速度与所受合外力的关系”，先测出单个钩码所受重力G，之后改变绳端钩码个数，可以近似认为钩码受到的重力等于小车受到的拉力，小车每次从水平面上同一位置释放，测出挡光片通过光电门的时间△t。
（1）实验中 （选填“必须”或“不必”）测出小车的质量。
（2）为完成实验，还需要测量① 。② 。
（3）实际小车受到的拉力小于钩码的总重力，原因是 。
（4）若轨道保持水平，定滑轮偏低导致细线与轨道不平行，则细线平行时小车的加速度a1与细线不平行时小车的加速度a2相比，a1 a2（选填“大于”、“小于”或“等于”）。
【参考答案】（1）不必 （2）①挡光片宽度d，②小车释放点到光电门的距离s，
（3）钩码下落有向下的加速度， （4）大于
【名师解析】（1）研究“小车的加速度与所受合外力的关系”实验，不需要测量小车质量。
（2）为完成实验，还需要测量①挡光片宽度d，以便计算小车通过光电门时的速度；②小车释放点到光电门的距离s，以便计算加速度。
（3）由于钩码下落有向下的加速度，所以小车受到的拉力小于钩码的总重力。
（4）细线与轨道不平行时细线拉力斜向下，导致小车所受的合外力小于细线拉力，小车的加速度减小，所以a1 大于a2。
19. （2023学业水平等级考试上海卷）如图（a）单匝矩形线框cdef放置在倾角θ=30°的斜面上，在宽度为D=0.4m的区域有垂直于斜面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B=0.5T，线框质量m=0.1kg，总电阻R=0.25Ω。现对线框施加一沿斜面向上的力F使线框向上运动，ed边离开磁场时撤去外力F，线框速度随时间变化的图像如图（b）。已知线框ef=0.4m，线框与斜面之间的动摩擦因数μ=，g取9.8m/s2。求：
（1）外力F的大小；
（2）线框cf的长度L；
（3）整个过程中线框产生的焦耳热Q。
【参考答案】（1）1.48N （2）0.5m （3）0.4J
【名师解析】（1）对线框受力分析如图所示。
由牛顿第二定律，F-mgsinθ-f=ma，
N=mgcosθ，f=μN。
由速度图像可知，在0~0.4s内，a==5m/s2。
联立解得：F=1.5N.
（2）对线框受力分析如图所示。
在线框匀速运动阶段，F=mgsinθ+f+FA，
N=mgcosθ，f=μN。
安培力FA=BIL，I=E/R,E=BLv，v=2.0m/s
联立解得：L=0.5m
（3）由I=E/R,E=BLv，可得I=2A，
线框进入磁场时间和出磁场时间相等，都是t=ef/v=0.2s，
由焦耳定律可得整个过程中线框产生的焦耳热Q=I2R（2t）=0.4J
20. （2023学业水平等级考试上海卷）（16分）如图，将质量mP=0.15kg的小球P系在长度L=1.2m轻绳一端，轻绳另一端固定在天花板上O点。在O点正下方1.2m处的A点放置质量为mQ=0.1kg的物块Q，将小球向左拉开一段距离后释放，运动到最低点与物块Q弹性碰撞，P与Q碰撞前瞬间的向心加速度为1.6m/s2，碰撞前后P的速度之比为5 1,。已知重力加速度g=9.8m/s2，物块与水平地面之间的动摩擦因数μ=0.28.
（1）求碰撞后瞬间物块Q的速度；（2）在P与Q碰撞后再次回到A点的时间内，物块Q运动的距离。
【参考答案】（1）1.4m/s （2）0.36m
【名师解析】
（1）由圆周运动的向心加速度公式，a=，解得v0=1.4m/s
碰撞后P的速度vP=v0=0.28m/s
碰撞过程，由动量守恒定律，mPv0= mPvP+ mQvQ，解得：vQ=1.68m/s
（2）设碰撞后P摆动到最高点的高度为h，根据机械能守恒定律，mgh=
解得h=0.004m
由sinθ==，θ小于5°，
P的摆动可以看作单摆的简谐运动，
P与Q碰撞后再次回到A点的时间为t=T/2=π=1.1s
物块在水平面上滑动的加速度 a=μg=2.74m/s2
Q在水平面上运动时间t’==0.6s，小于t=1.1s，即Q已经停止。
所以Q运动的距离为s==0.504m。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
HYPERLINK "http://21世纪教育网(www.21cnjy.com)
" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)
同课章节目录