北京市丰台区2017-2018学年高三上学期物理期末考试试卷
一、单选题
1．（2018高三上·丰台期末）物体的温度升高时，物体内（ ）
A．分子间的距离一定增大 B．分子间的作用力一定增大
C．分子的平均动能一定增加 D．每个分子的动能一定增加
【答案】C
【知识点】分子动理论的基本内容
【解析】【解答】温度是分子热运动平均动能的标志，温度升高，分子热运动平均动能一定增加，ABD不符合题意，C符合题意；
故答案为：C.
【分析】分子的平均动能只与温度有关系，温度高，分子的平均动能越大，分子运动的越剧烈。
2．（2018高三上·丰台期末）下列关于 粒子的说法，正确的是（ ）
A． 粒子是氦原子核，对外不显电性
B．卢瑟福根据 粒子散射实验，提出了原子“枣糕模型”
C．天然放射现象中， 粒子形成的射线速度很快，穿透能力很强
D．核反应 中，X代表 粒子，则是 衰变
【答案】D
【知识点】原子核的衰变、半衰期；α粒子的散射
【解析】【解答】 粒子是氦原子核，带正电，A不符合题意；卢瑟福根据 粒子散射实验，提出了原子“核式结构模型”，B不符合题意；天然放射性现象中产生的 射线速度为光速的十分之一，电离能力较强，穿透能力较弱．C不符合题意．根据电荷数守恒和质量数守恒得： ，故X代表 粒，该反应是 衰变，D符合题意；
故答案为：D.
【分析】原子核衰变时，遵循质量数守恒、能量守恒、电荷守恒，结合衰变前后的物质分析即可。
3．（2018高三上·丰台期末）如图所示，一束可见光穿过平行玻璃砖后，变为a、b两束单色光，则（ ）
A．a光的频率大于b光的频率
B．若a光是蓝色光，则b光可能是黄色光
C．若两种光通过相同双缝，则a光产生的干涉条纹间距比b光大
D．若a光不能使某金属发生光电效应，则b光一定不能使该金属发生光电效应
【答案】C
【知识点】光的折射及折射定律；光电效应
【解析】【解答】由图可知，b光的偏折程度大，B光的折射率较大，则b光频率大，A不符合题意；因蓝色光的频率大于黄色光频率，所以若a光是蓝色光，则b光不可能黄色光，B不符合题意；a光的频率较小，波长较长，根据 知，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距，C符合题意．a光的频率小，若a光不能使某金属发生光电效应，b光不一定不能使金属发生光电效应，D不符合题意．
故答案为：C.
【分析】通过折射定律分析求解出两束光的频率大小，再结合选项逐一分析求解即可。
4．（2018高三上·丰台期末）如图所示，真空中有一个半径为R、质量分布均匀的玻璃球，一细激光束在真空中沿直线BC传播，并与玻璃球表面的C点经折射进入玻璃球，在玻璃球表面的D点又经折射进入真空中，已知 ，激光束的入射角为 ，则下列说法中正确的是（ ）
A．玻璃球对该激光的折射率为
B．该激光在玻璃中的波长是在真空中波长的 倍
C．该激光束的光子在玻璃球中的能量小于在真空中的能量
D．改变入射角 ，该激光束可能在玻璃球的内表面发生全反射
【答案】A
【知识点】光的全反射；光的折射及折射定律
【解析】【解答】由几何知识得到激光束在C点的折射角 ，则玻璃球对该激光束的折射率为 ，A符合题意；激光在玻璃中的传播速度为 ，根据 可知，激光由真空射入玻璃球时频率f不变，故波长与波速成正比，即该激光在玻璃中的波长是在真空中波长的 倍，B不符合题意；根据激光光子的能量 ，可知h为常数，激光由真空射入玻璃球时频率f不变，故该激光束的光子在玻璃球中的能量等于在真空中的能量，C不符合题意；激光束从C点进入玻璃球时，无论怎样改变入射角，折射角都小于临界角，根据几何知识可知光线在玻璃球内表面的入射角不可能大于临界角，所以都不可能发生全反射，D不符合题意．
故答案为：A.
【分析】利用几何关系求出光的入射角和折射角，利用光的折射定律求解介质的折射率。
5．（2018高三上·丰台期末）静止在光滑的水平面上的物体，在水平推力F的作用下开始运动，推力F随时间t变化的规律如图所示，则物体在 时间内（ ）
A．速度一直增大 B．加速度一直增大
C．速度先增大后减小 D．位移先增大后减小
【答案】A
【知识点】对单物体(质点)的应用
【解析】【解答】对物体受力分析可知，物体受到的合力推力F，由图可知，物体受到的力先增大后减小，由 可得：a先增大后减小，但一直和运动方向相同；故物体一直加速，即物体先做加速度增大的加速运动，后做加速度减小的加速运动，故速度一直在变大，位移一直变大，A符合题意，BCD不符合题意；
故答案为：A.
【分析】根据牛顿第二定律可知，外力为正时，物体的加速度为正，故物体的速度一直在增加。
6．（2018高三上·丰台期末）2017年9月12日，天舟一号货运飞船顺利完成了与天宫二号空间实验室的自主快速交会对接，在对接前的某段时间内，若天宫二号和天舟一号分别处在不同的圆形轨道上逆时针运行，如图所示，下列说法正确的是（ ）
A． 天宫二号的运行速率大于天舟一号的运行速率
B．天宫二号的运行周期大于天舟一号的运行周期
C．天宫二号的向心加速度大于天舟一号的向心加速度
D．天舟一号适当减速才可能与天宫二号实线对接
【答案】B
【知识点】线速度、角速度和周期、转速；万有引力定律的应用；卫星问题
【解析】【解答】根据 ，得： ，知轨道半径越大，则向心加速度越小，线速度越小，周期越大．AC不符合题意，B符合题意；天舟一号适当加速，使得万有引力小于向心力，做离心运动，可能与天宫二号对接，D不符合题意；
故答案为：B.
【分析】卫星离地球远近，线速度越大，环绕周期越短，受到的万有引力就比较大，所以加速度就比较大，结合两颗卫星的半径和选项分析求解即可。
7．（2018高三上·丰台期末）如图甲所示为一列简谐横波在t=2s时的波形图，图乙是该列波中的质点P的振动图像，由图甲 乙中所提供的信息可知这列波的传播速度v以及传播方向分别是（ ）
A． ，向左传播 B． ，向左传播
C． ，向右传播 D． ，向右传播
【答案】B
【知识点】横波的图象
【解析】【解答】由图得到该波的波长 ，周期 T=2s，则波速为 ，由振动图象乙得知t=2s时P点的速度方向沿y轴正方向，在波动图象甲判断出波的传播方向向左，
故答案为：B.
【分析】假设播的传播方向，利用几何关系求解波移动的距离，结合运动的时间求解传播的速度。
8．（2018高三上·丰台期末）在磁场中的同一位置放置一条长为L的直导线，导线的方向与磁场方向垂直，先后在导线中通入不同的电流，导线所受的安培力也不一定，图中几幅图像表示导线受安培力F与通过电流I的关系，a、b分别代表一组F、I的数据，正确的图像是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】C
【知识点】安培力
【解析】【解答】在匀强磁场中，当电流方向与磁场垂直时所受安培力为：F=BIL，由于磁场强度B和导线长度L不变，因此F与I的关系图象为过原点的直线，ABD不符合题意，C符合题意．
故答案为：C．
【分析】根据导线的电流方向和磁场的方向，利用右手定则和公式求解安培力大小，结合图像分析求解即可。
9．（2018高三上·丰台期末）如图所示，将带正电的甲球放在不带电的乙球左侧，在空间形成了稳定的静电场，实线为电场线，虚线为等势线，A、B两点与两球球心连线位于同一直线上，C、D两点关于直线AB对称，则（ ）
A．A点和B点的电势相等
B．C点和D点的电场强度相同
C．负电荷从C点移至D点，电势能增大
D．正电荷从A点移至B点，电场力做正功
【答案】D
【知识点】电场强度；电势能与电场力做功的关系
【解析】【解答】A点和B点不在同一个等势面上，所以它们的电势不同，A不符合题意．根据电场的对称性可知，C点和D点的电场强度的大小相同，但是它们的方向不同，所以电场强度不同，B不符合题意．C点和D点在同一个等势面上，负电荷从C点移至D点，电场力不做功，电势能不变，C不符合题意．从A点移至B点，电势降低，所以正电荷从A点移至B点，电场力做正功，D符合题意．
故答案为：D．
【分析】结合题目中给出的电场线模型，电场线密集的区域电场强度大，沿电场线方向电势减小，电场力做正功，电势能减小，电场力做负功，电势能增加。
10．（2018高三上·丰台期末）如图所示，理想变压器的原线圈接在 的交流电源上，副线圈接在负载电阻 ，原副线圈匝数之比为20:1，交流电流表，电压表均为理想电表，下列说法正确的是（ ）
A．交流电压表的读数为15.6V B．交流电流表的读数为0.1A
C．副线圈输出交流电的周期为50s D．原线圈的输入功率为
【答案】B
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】由题意知，原线圈电压有效值为220V，原、副线圈匝数之比为20:1，由 ，得 ，电压表的读数为有效值，即 ，A不符合题意；副线圈的电流为 ，由 ，得 ，B符合题意；由 ，可知 ，由 ，解得： ，理想变压器不改变周期，C不符合题意．原线圈中的输入功率为 ，D不符合题意；
故答案为：B.
【分析】通过交流电压的表达式读出电压的最大值和角速度，计算出电压的有效值和频率，利用变压器原副线圈匝数比与电压的关系求解副线圈的电压即可，再利用欧姆定律副线圈中的电流，进而求出用电器的功率。
11．（2018高三上·丰台期末）如图所示，光滑水平面上有A、B两物块，已知A物块的质量 ，以一定的初速度向右运动，与静止的物块B发生碰撞并一起运动，碰撞前后的位移时间图像如图所示（规定向右为正方向），则碰撞后的速度及物体B的质量分别为（ ）
A． B．
C． D．
【答案】B
【知识点】动量守恒定律；运动学 v-t 图象
【解析】【解答】由图象可知，碰前A的速度为： ，碰后AB的共同速度为： ，A、B碰撞过程中动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得： ，解得： ，
故答案为：B.
【分析】s-t图像中，横坐标为时间，纵坐标为位移，图像的斜率是速度，结合物体碰撞前后的速度，利用动量守恒定理求解物体的质量。
12．（2018高三上·丰台期末）如图所示，由相同导线制成的两个金属圆环a、b置于匀强磁场中，磁场方向与圆环所在平面垂直。磁感应强度B随时间均匀增大，两圆环半径之比为2：1，圆环中产生的感应电流分别为 和 ，不考虑两圆环间的相互影响，下列说法正确的是（ ）
A． ，感应电流均沿逆时针方向
B． ，感应电流均沿顺时针方向
C． ，感应电流均沿逆时针方向
D． ，感应电流均沿顺时针方向
【答案】C
【知识点】楞次定律；法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】因金属圆环a、b是由相同导线制成的，故两个圆环的电阻率和横截面积相同，设电阻率为 ，横截面积为 ；根据法拉第电磁感应定律得感应电动势为 ，根据闭合电路欧姆定律与电阻定律，则有： ，即电流与半径成正比，故 ，感应电流产生的磁场要阻碍原磁场的增大，即感应电流产生向外的感应磁场，根据楞次定律可得，感应电流均沿逆时针方向，C符合题意，ABD不符合题意；
故答案为：C．
【分析】闭合电路中的磁通量发生改变，回路中就会产生感应电流，利用楞次定律判断电流的流向，利用法拉第电磁感应定律求解电压的大小，再利用欧姆定律求解回路中电流的大小。
二、实验题
13．（2018高三上·丰台期末）
（1）电磁打点计时器和电火花打点计时器统称为打点计时器，其中电磁打点计时器使用时，电源要求是（ ）
A．220V直流 B．220V交流 C．4~6V直流 D．4~6V交流
（2）利用如图装置可以做力学中的许多实验，以下说法正确的是______
A．用此装置“研究匀变速直线运动”时，必须设法消除小车和滑轨间的摩擦力阻力的影响
B．用此装置“研究匀变速直线运动”时，必须调整滑轮高度使连接小车的细线与滑轨平行
C．用此装置“探究加速度a与力F的关系”时，每次改变沙和沙桶总质量之后，需要重新平衡摩擦力
D．用此装置“探究加速度a与力F的关系”时，应使沙和沙桶总质量远小于小车的质量
（3）如图甲所示是某同学设计的“探究加速度a与力F、质量m的关系”的实验装置图，实验中认为细绳对小车拉力F等于沙和沙桶总重力，小车运动加速度可由纸带求得。
①如图乙所示是该同学在某次实验中利用打点计时器打出的一条纸带，A、B、C、D、E、F是该同学在纸带上选取的六个计数点，其中计数点间还有若干个点未标出，设相邻两个计数点间的时间间隔为T．该同学用刻度尺测出AC间的距离为 ，BD间的距离为 ，则打B点时小车运动的速度 = ，小车运动的加速度a= ．
②某实验小组在实验时保持砂和砂桶质量不变，改变小车质量m，分别得到小车加速度a与质量m及对应的 数据如表中所示．根据表中数据，在图丙坐标纸中作出F不变时a与 的图象．
③根据图线分析，得到实验结论： 。
【答案】（1）D
（2）B；D
（3）；；；在合外力不变时，物体的加速度与质量成反比
【知识点】探究加速度与力、质量的关系；探究小车速度随时间变化的规律
【解析】【解答】（1）电磁打点计时器使用的电源是4V～6V的交流电，D符合题意，选D（2）此装置可以用来研究匀变速直线运动，但不需要平衡摩擦力，A不符合题意；用此装置“研究匀变速直线运动”时，必须调整滑轮高度使连接小车的细线与滑轨平行，保持小车的加速度不变．B符合题意；平衡摩擦力的方法是将木板带打点计时器的一端适当垫高，这样做的目的是利用小车重力沿斜面方向的分力补偿小车运动中所受阻力的影响，即 ，式子成立与质量无关，故改变质量后不需重新进行平衡，C不符合题意．在利用该装置来“探究物体的加速度与力、质量的关系”时，设小车的质量为M，小吊盘和盘中物块的质量为m，设绳子上拉力为F，以整体为研究对象有 ，解得： ，以M为研究对象有绳子的拉力为： ，显然要有 ，必有 ，故有 ，即只有 时才可以认为绳对小车的拉力大小等于小吊盘和盘中物块的重力．D符合题意.选BD.（3①根据匀变速直线运动规律知道B点的瞬时速度等于A点到C点的平均速度， ；根据 得： ；②直观反映两个物理量的关系就是要找出这两个量的线性关系，即画出直线图象．如图所示
③在合外力不变时，物体的加速度与质量成反比.
【分析】（1）电磁打点计时器需要低压交流电来工作；
（2）当m<（3）B点的速度等于物体在AC段中运动的平均速度，即利用AC的长度除以对应的时间即可；结合纸带上点的距离，利用逐差法求解物体的加速度即可；
根据表格中的数据在坐标中描点连线即可；
图像是一条直线，可以看出图像的横纵坐标成正比。
14．（2018高三上·丰台期末）某同学把一电流表G（满偏电流为1mA，内阻为30Ω）改装成一块量程为0~0.6A的电流表A，请你画出改装的电路图 ，并计算出连接电阻的阻值 。
【答案】；0.05Ω
【知识点】表头的改装
【解析】【解答】将小量程电流表G改装成大量程电流表A，应并联一个小电阻，改装的电路图，如图所示：
电流表G与电阻并联，它们的电压相等，则有： ，解得：
【分析】通过并联一个小电阻起分流作用，可以把电流计改装成电流表，利用欧姆定律求解量程即可。
15．（2018高三上·丰台期末）某同学利用如图甲所示的电路测量一微安表（满偏电流为100μA，内阻大约为2700Ω）的内阻，可使用的器材有：两个滑动变阻器 、 （其中一个阻值为0~20Ω，另一个阻值为0~2000Ω）；电阻箱 （最大阻值为99999.9Ω）；电源E（电动势约为1.5V）；单刀双掷开关 和 ．C、D分别为两个滑动变阻器的滑片．
（1）按原理图甲将图乙中的实物电路图补充完整。
（2）完成下列填空：
① 的阻值为 Ω（填“20”或“2000”）
②为了保护微安表，开始时将 的滑片C滑到接近图（a）中的滑动变阻器的端 （填“左”或“右”）对应的位置；将 的滑片D置于中间位置附近．
③将电阻箱 的阻值置于2500Ω，接通 ．将 的滑片置于适当位置，再反复调节 的滑片D的位置、最终使得接通 前后，微安表的示数保持不变，这说明 接通前B与D所在位置的电势 （填“相等”或“不相等”）
④将电阻箱 和微安表位置对调，其他条件保持不变，发现将 的阻值置于3025Ω时，在接通 前后，微安表的示数也保持不变．待微安表的内阻为 Ω．
【答案】（1）解：如图所示：
（2）20；左；相等；2750
【知识点】电阻的测量
【解析】【解答】（1）根据电路原理图在实物图上连线，如图所示：
；（2）① 选择 ，是因为滑动变阻器的分压式接法要求滑动变阻器的最大阻值远小于负载阻值，滑动变阻器的最大阻值越小，滑片滑动时，电压变化越均匀，越有利于实验的进行；②为了保护微安表，通过微安表的电流应从零逐渐增大，当滑片C滑到滑动变阻器的最左端时，通过微安表的电流为零．所以开始时，滑片C应滑到滑动变阻器的最左端；③接通 前后，微安表的示数保持不变，则微安表两端的电压不变，又微安表右端电势在 接通前后保持不变，所以说明 接通前B与D所在位置的电势相等；④设微安表内阻为 ，根据题意有 ，解得： .
【分析】（1）为了能得到比较多的数据，采用分压法；
（2）分压滑动变阻器选择小阻值的即可，可以比较灵明的调节电压；
为了使测量部分的电压比较低，应该使滑动变阻器的分压变小，划片靠左才可以；
电流表的示数一定，内阻不变，根据欧姆定律可得电流表两端的电压不变；
位置对调后电流表的示数不变，故电流不变，利用欧姆定律求解即可。
三、解答题
16．（2018高三上·丰台期末）跳台滑雪是冬奥会的比赛项目之一，如图位移简化后的跳台滑雪的雪道示意图。助滑坡由AB和BC组成，AB为斜坡，BC为R=10m的圆弧面，二者相切与B点，与水平面相切于C，AC竖直高度差 ，CD为竖直跳台，运动员连通滑雪装备总质量为80kg，从A点由静止滑下，通过C点水平飞出，飞行一段时间落到着陆到DE上，CE间水平方向的距离x=100m，竖直高度差为 ，不计空气阻力，取 ，求：
（1）运动员到达C点的速度大小；
（2）运动员到达C点时对滑道的压力大小；
（3）运动员由A滑到C雪坡阻力做了多少功．
【答案】（1）解：依据题意，运动员从C点飞出做平抛运动，设C点的速度为v
水平方向：
竖直方向：
联立得：
（2）解：运动员在C点，竖直方向受重力、支持力作用
由牛顿第二定律得：
解得：
由牛顿第三定律可知运动员到达C点时对滑道的压力大小为5800N
（3）解：运动员从A滑到C过程，由动能定理得：
解得：
【知识点】动能定理的综合应用；竖直平面的圆周运动
【解析】【分析】（1）物体做平抛运动，水平方向匀速运动，竖直方向自由落体运动，落地时利用水平位移和竖直位移的关系列方程求解运动时间，进而求出水平速度；
（2）对处在C点的物体进行受力分析，结合此时物体的速度，利用向心力公式求解物体对地面的压力；
（3）对人进行受力分析，结合人的初末速度，对人从A点运动到C点的过程应用动能定理求解外力做功。
17．（2018高三上·丰台期末）两根足够长平行金属导轨MN、PQ固定在倾角 的光滑绝缘斜面上，顶部接有一阻值R=3Ω的定值电阻，下端开口，轨道间距L=1m．整个装置处于磁感应强度B=2T的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向上．质量m=1kg的金属棒ab，由静止释放后沿导轨运动，运动时始终垂直于导轨，且与导轨接触良好。从金属棒ab开始运动至达到最大速度过程中，金属棒下降的竖直高度为h=3m，金属棒ab在导轨之间的电阻 ，电路中其余电阻不计， ，取 ．求：
（1）金属棒ab达到的最大速度 ；
（2）金属棒ab沿导轨向下运动速度 时的加速度大小；
（3）从金属棒ab开始运动至达到最大速度过程中，电阻R上产生的热量 ；
【答案】（1）解：金属棒由静止释放后，在重力、轨道支持力和安培力作用下沿斜面做变加速运动，加速度不断减小，当加速度为零时达到最大速度 ，后保持匀速运动
由平衡条件得：
金属棒ab产生的感应电动势为
感应电流为
金属棒ab受到的安培力
联立解得金属棒ab达到的最大速度
（2）解：当速度为 时，金属棒ab产生的感应电动势
感应电流为
金属棒ab到的安培力
代入数据解得：
由牛顿第二定律得：
解得：
（3）解：从金属棒ab开始运动至达到最大速度过程中，由能量守恒定律得：
解得：产生的总热量为Q=12J
根据 可知电阻R上产生的热量
代入数据可得
【知识点】对单物体(质点)的应用；安培力；焦耳定律；受力分析的应用
【解析】【分析】（1）导体棒受到的拉力等于重力沿斜面的和分力和摩擦力之和时，导体棒达到稳定状态，合力为零，利用此条件列方程求解此时的速度；
（2）当导体棒的速度为5m/s时，求出导体棒受到的安培力，利用牛顿第二定律求解此时的加速度；
（3）结合导体棒初末状态的速度，对导体棒的运动过程应用动能定理，其中导体棒克服安培力做的功即为电路产生的热量。
18．（2018高三上·丰台期末）如图所示，在荧光屏的左侧空间存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向下，电场强度为 ，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度为B=0.2T。场中A点与荧光屏的距离为L=0.4m，一个带正电粒子，从A点以某一速度垂直射向荧光屏，恰好能够做匀速直线运动，打在屏上的O点（不计粒子重力）
（1）求粒子做匀速直线运动的速度大小v；
（2）若撤去磁场，保持电场不变，粒子只在电场力的作用下运动，打在屏上的位置距O点的距离 ，求粒子的比荷 ；
（3）若撤去电场，保持磁场不变，粒子只在磁场力的作用下运动，求打在屏上的位置与O点的距离 。
【答案】（1）解：由于带电粒子在电场和磁场中恰好做匀速直线运动
则有：
解得：
（2）解：带电粒子在电场中做类平抛运动，根据类平抛运动规律得：
垂直电场方向匀速直线运动：
平行电场方向匀加速直线运动：
联立解得：
（3）解：带电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：
解得：
由几何关系得：
联立解得：
【知识点】带电粒子在电场与磁场混合场中的运动
【解析】【分析】（1）粒子做直线运动，故粒子受到的电场力等于洛伦兹力，列方程求解此时粒子的速度；
（2）粒子在水平方向沿匀速直线运动，在竖直方向上受电场力的方向而做加速运动，根据水平位移和竖直的大小，利用牛顿第二定律和匀变速直线运动公式求解即可；
（3）带电粒子在磁场中受到洛伦兹力，在洛伦兹力的作用下粒子做圆周运动，根据磁场方向、电性和运动方向确定粒子的运动轨迹，结合向心力公式求解轨道半径，再利用几何关系求解距离。
19．（2018高三上·丰台期末）如图所示，一光滑杆固定在底座上，构成支架，放置在水平地面上，光滑杆沿竖直方向，一劲度系数为
k的轻弹簧套在光滑杆上，一套在杆上的圆弧从距弹簧上端H处由静止释放，接触弹簧后，将弹簧压缩，弹簧的形变始终在弹性限度内。已知圆环的质量为m，重力加速度为g，不计空气阻力，取竖直向下为正方向，圆弧刚接触弹簧时的位置为坐标原点O，建立x轴。
（1）请画出弹簧弹力F随压缩量x变化的图线；并根据图像确定弹力做功的规律。
（2）求圆环下落过程中的最大动能 ；
（3）证明在圆环压缩弹簧的过程中机械能是守恒的。
【答案】（1）解：由胡可定律可知 ，其关系如图所示：
由图中面积可知弹簧弹力做功
（2）解：在圆环下落过程中，当所受合力为零时，其有最大动能
此时弹簧压缩量为 ，
由动能定理可得：
联立可得：
（3）解：圆环接触弹簧后，设在某位置系统动能、重力势能、弹簧弹性势能分别为 ，在另一位置系统动能、重力势能、弹簧弹性势能分别为 。则
由重力做功与重力势能的关系可知：
由弹力做功与弹性势能变化的关系可知：
又由动能定理可得：
联立可得：
【知识点】动能定理的综合应用；机械能守恒及其条件
【解析】【分析】（1）弹簧在发生弹性形变时，弹簧的弹力F和弹簧的伸长量（或压缩量）x成正比，即F= kx ，k是物质的弹性系数；
（2）对物体进行受力分析，合外力对物体做的功为物体动能的改变量，合外力对物体做正功，物体的动能增加，对圆环进行受力分析即可；
（3）如果一个系统，除重力外，不受到外力和非保守内力，那么这个系统机械能守恒，结合选项中物体的受力情况分析求解即可。
20．（2018高三上·丰台期末）导线中带电粒子的定向移动形成电流，电流可以从宏观和微观两个角度来认识。
（1）一段通电直导线的横截面积为S，单位体积的带电粒子数为n，到西安中每个带电粒子定向移动的速率为v，粒子的电荷量为q，并认为做定向运动的电荷是正电荷。
a．试推导出电流的微观表达式 ；
b．如图所示，电荷定向运动时所受洛伦兹力的矢量和，在宏观上表现为导线所受的安培力。按照这个思路，请你尝试由安培力的表达式推导出洛伦兹力的表达式。
（2）经典物理学认为金属导体总恒定电场形成稳恒电流。金属导体中的自由电子在电场力的作用下，定向运动形成电流。自由电子在定向运动的过程中，不断地与金属离子发生碰撞。碰撞后自由电子定向运动的速度变为零，将能量转移给金属离子，使得金属离子的热运动更加剧烈。自由电子定向运动过程中，频繁地与金属离子碰撞产生了焦耳热。某金属直导线电阻为R，通过的电流为I。请从宏观和微观相联系的角度，推导在时间t内导线中产生的焦耳热为 （需要的物理量可自设）。
【答案】（1）解：a．在时间t内流过导线横截面的带电离子数
通过导线横截面的总电荷量
导线中电流
联立以上三式可得：
b．导线受安培力的大小
长L的导线内的总的带电粒子数 ，又
电荷定向运动时所受洛伦兹力的矢量和，表现为导线所受的安培力，即
联立以上三式可以推导出洛伦兹力的表达式
（2）解：设金属导体长为L，横截面积为S，两端电压为U，导线中的电场强度
设金属导体中单位体积中的自由电子数为m，则金属导体中自由电子数
设自由电子的带电量为e，连续两次碰撞时间间隔为 ，定向移动的速度为v
则一次碰撞的能量转移
一个自由电子在时间t内与金属离子碰撞次数为
金属导体中在时间t内全部自由电子与金属离子碰撞，产生的焦耳热
又 ，
联立解以上各式推导可得
【知识点】左手定则；焦耳定律；洛伦兹力的计算
【解析】【分析】（1）求解电流的微观表达式，利用电流的定义式，结合电子的漂移速度和电子的密度求解即可；
（2）导体内电子受到的洛伦兹力的宏观体现就是安培力，结合安培力的表达式和第一问电流的微观表达式求解即可。
1 / 1北京市丰台区2017-2018学年高三上学期物理期末考试试卷
一、单选题
1．（2018高三上·丰台期末）物体的温度升高时，物体内（ ）
A．分子间的距离一定增大 B．分子间的作用力一定增大
C．分子的平均动能一定增加 D．每个分子的动能一定增加
2．（2018高三上·丰台期末）下列关于 粒子的说法，正确的是（ ）
A． 粒子是氦原子核，对外不显电性
B．卢瑟福根据 粒子散射实验，提出了原子“枣糕模型”
C．天然放射现象中， 粒子形成的射线速度很快，穿透能力很强
D．核反应 中，X代表 粒子，则是 衰变
3．（2018高三上·丰台期末）如图所示，一束可见光穿过平行玻璃砖后，变为a、b两束单色光，则（ ）
A．a光的频率大于b光的频率
B．若a光是蓝色光，则b光可能是黄色光
C．若两种光通过相同双缝，则a光产生的干涉条纹间距比b光大
D．若a光不能使某金属发生光电效应，则b光一定不能使该金属发生光电效应
4．（2018高三上·丰台期末）如图所示，真空中有一个半径为R、质量分布均匀的玻璃球，一细激光束在真空中沿直线BC传播，并与玻璃球表面的C点经折射进入玻璃球，在玻璃球表面的D点又经折射进入真空中，已知 ，激光束的入射角为 ，则下列说法中正确的是（ ）
A．玻璃球对该激光的折射率为
B．该激光在玻璃中的波长是在真空中波长的 倍
C．该激光束的光子在玻璃球中的能量小于在真空中的能量
D．改变入射角 ，该激光束可能在玻璃球的内表面发生全反射
5．（2018高三上·丰台期末）静止在光滑的水平面上的物体，在水平推力F的作用下开始运动，推力F随时间t变化的规律如图所示，则物体在 时间内（ ）
A．速度一直增大 B．加速度一直增大
C．速度先增大后减小 D．位移先增大后减小
6．（2018高三上·丰台期末）2017年9月12日，天舟一号货运飞船顺利完成了与天宫二号空间实验室的自主快速交会对接，在对接前的某段时间内，若天宫二号和天舟一号分别处在不同的圆形轨道上逆时针运行，如图所示，下列说法正确的是（ ）
A． 天宫二号的运行速率大于天舟一号的运行速率
B．天宫二号的运行周期大于天舟一号的运行周期
C．天宫二号的向心加速度大于天舟一号的向心加速度
D．天舟一号适当减速才可能与天宫二号实线对接
7．（2018高三上·丰台期末）如图甲所示为一列简谐横波在t=2s时的波形图，图乙是该列波中的质点P的振动图像，由图甲 乙中所提供的信息可知这列波的传播速度v以及传播方向分别是（ ）
A． ，向左传播 B． ，向左传播
C． ，向右传播 D． ，向右传播
8．（2018高三上·丰台期末）在磁场中的同一位置放置一条长为L的直导线，导线的方向与磁场方向垂直，先后在导线中通入不同的电流，导线所受的安培力也不一定，图中几幅图像表示导线受安培力F与通过电流I的关系，a、b分别代表一组F、I的数据，正确的图像是（ ）
A． B．
C． D．
9．（2018高三上·丰台期末）如图所示，将带正电的甲球放在不带电的乙球左侧，在空间形成了稳定的静电场，实线为电场线，虚线为等势线，A、B两点与两球球心连线位于同一直线上，C、D两点关于直线AB对称，则（ ）
A．A点和B点的电势相等
B．C点和D点的电场强度相同
C．负电荷从C点移至D点，电势能增大
D．正电荷从A点移至B点，电场力做正功
10．（2018高三上·丰台期末）如图所示，理想变压器的原线圈接在 的交流电源上，副线圈接在负载电阻 ，原副线圈匝数之比为20:1，交流电流表，电压表均为理想电表，下列说法正确的是（ ）
A．交流电压表的读数为15.6V B．交流电流表的读数为0.1A
C．副线圈输出交流电的周期为50s D．原线圈的输入功率为
11．（2018高三上·丰台期末）如图所示，光滑水平面上有A、B两物块，已知A物块的质量 ，以一定的初速度向右运动，与静止的物块B发生碰撞并一起运动，碰撞前后的位移时间图像如图所示（规定向右为正方向），则碰撞后的速度及物体B的质量分别为（ ）
A． B．
C． D．
12．（2018高三上·丰台期末）如图所示，由相同导线制成的两个金属圆环a、b置于匀强磁场中，磁场方向与圆环所在平面垂直。磁感应强度B随时间均匀增大，两圆环半径之比为2：1，圆环中产生的感应电流分别为 和 ，不考虑两圆环间的相互影响，下列说法正确的是（ ）
A． ，感应电流均沿逆时针方向
B． ，感应电流均沿顺时针方向
C． ，感应电流均沿逆时针方向
D． ，感应电流均沿顺时针方向
二、实验题
13．（2018高三上·丰台期末）
（1）电磁打点计时器和电火花打点计时器统称为打点计时器，其中电磁打点计时器使用时，电源要求是（ ）
A．220V直流 B．220V交流 C．4~6V直流 D．4~6V交流
（2）利用如图装置可以做力学中的许多实验，以下说法正确的是______
A．用此装置“研究匀变速直线运动”时，必须设法消除小车和滑轨间的摩擦力阻力的影响
B．用此装置“研究匀变速直线运动”时，必须调整滑轮高度使连接小车的细线与滑轨平行
C．用此装置“探究加速度a与力F的关系”时，每次改变沙和沙桶总质量之后，需要重新平衡摩擦力
D．用此装置“探究加速度a与力F的关系”时，应使沙和沙桶总质量远小于小车的质量
（3）如图甲所示是某同学设计的“探究加速度a与力F、质量m的关系”的实验装置图，实验中认为细绳对小车拉力F等于沙和沙桶总重力，小车运动加速度可由纸带求得。
①如图乙所示是该同学在某次实验中利用打点计时器打出的一条纸带，A、B、C、D、E、F是该同学在纸带上选取的六个计数点，其中计数点间还有若干个点未标出，设相邻两个计数点间的时间间隔为T．该同学用刻度尺测出AC间的距离为 ，BD间的距离为 ，则打B点时小车运动的速度 = ，小车运动的加速度a= ．
②某实验小组在实验时保持砂和砂桶质量不变，改变小车质量m，分别得到小车加速度a与质量m及对应的 数据如表中所示．根据表中数据，在图丙坐标纸中作出F不变时a与 的图象．
③根据图线分析，得到实验结论： 。
14．（2018高三上·丰台期末）某同学把一电流表G（满偏电流为1mA，内阻为30Ω）改装成一块量程为0~0.6A的电流表A，请你画出改装的电路图 ，并计算出连接电阻的阻值 。
15．（2018高三上·丰台期末）某同学利用如图甲所示的电路测量一微安表（满偏电流为100μA，内阻大约为2700Ω）的内阻，可使用的器材有：两个滑动变阻器 、 （其中一个阻值为0~20Ω，另一个阻值为0~2000Ω）；电阻箱 （最大阻值为99999.9Ω）；电源E（电动势约为1.5V）；单刀双掷开关 和 ．C、D分别为两个滑动变阻器的滑片．
（1）按原理图甲将图乙中的实物电路图补充完整。
（2）完成下列填空：
① 的阻值为 Ω（填“20”或“2000”）
②为了保护微安表，开始时将 的滑片C滑到接近图（a）中的滑动变阻器的端 （填“左”或“右”）对应的位置；将 的滑片D置于中间位置附近．
③将电阻箱 的阻值置于2500Ω，接通 ．将 的滑片置于适当位置，再反复调节 的滑片D的位置、最终使得接通 前后，微安表的示数保持不变，这说明 接通前B与D所在位置的电势 （填“相等”或“不相等”）
④将电阻箱 和微安表位置对调，其他条件保持不变，发现将 的阻值置于3025Ω时，在接通 前后，微安表的示数也保持不变．待微安表的内阻为 Ω．
三、解答题
16．（2018高三上·丰台期末）跳台滑雪是冬奥会的比赛项目之一，如图位移简化后的跳台滑雪的雪道示意图。助滑坡由AB和BC组成，AB为斜坡，BC为R=10m的圆弧面，二者相切与B点，与水平面相切于C，AC竖直高度差 ，CD为竖直跳台，运动员连通滑雪装备总质量为80kg，从A点由静止滑下，通过C点水平飞出，飞行一段时间落到着陆到DE上，CE间水平方向的距离x=100m，竖直高度差为 ，不计空气阻力，取 ，求：
（1）运动员到达C点的速度大小；
（2）运动员到达C点时对滑道的压力大小；
（3）运动员由A滑到C雪坡阻力做了多少功．
17．（2018高三上·丰台期末）两根足够长平行金属导轨MN、PQ固定在倾角 的光滑绝缘斜面上，顶部接有一阻值R=3Ω的定值电阻，下端开口，轨道间距L=1m．整个装置处于磁感应强度B=2T的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向上．质量m=1kg的金属棒ab，由静止释放后沿导轨运动，运动时始终垂直于导轨，且与导轨接触良好。从金属棒ab开始运动至达到最大速度过程中，金属棒下降的竖直高度为h=3m，金属棒ab在导轨之间的电阻 ，电路中其余电阻不计， ，取 ．求：
（1）金属棒ab达到的最大速度 ；
（2）金属棒ab沿导轨向下运动速度 时的加速度大小；
（3）从金属棒ab开始运动至达到最大速度过程中，电阻R上产生的热量 ；
18．（2018高三上·丰台期末）如图所示，在荧光屏的左侧空间存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向下，电场强度为 ，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度为B=0.2T。场中A点与荧光屏的距离为L=0.4m，一个带正电粒子，从A点以某一速度垂直射向荧光屏，恰好能够做匀速直线运动，打在屏上的O点（不计粒子重力）
（1）求粒子做匀速直线运动的速度大小v；
（2）若撤去磁场，保持电场不变，粒子只在电场力的作用下运动，打在屏上的位置距O点的距离 ，求粒子的比荷 ；
（3）若撤去电场，保持磁场不变，粒子只在磁场力的作用下运动，求打在屏上的位置与O点的距离 。
19．（2018高三上·丰台期末）如图所示，一光滑杆固定在底座上，构成支架，放置在水平地面上，光滑杆沿竖直方向，一劲度系数为
k的轻弹簧套在光滑杆上，一套在杆上的圆弧从距弹簧上端H处由静止释放，接触弹簧后，将弹簧压缩，弹簧的形变始终在弹性限度内。已知圆环的质量为m，重力加速度为g，不计空气阻力，取竖直向下为正方向，圆弧刚接触弹簧时的位置为坐标原点O，建立x轴。
（1）请画出弹簧弹力F随压缩量x变化的图线；并根据图像确定弹力做功的规律。
（2）求圆环下落过程中的最大动能 ；
（3）证明在圆环压缩弹簧的过程中机械能是守恒的。
20．（2018高三上·丰台期末）导线中带电粒子的定向移动形成电流，电流可以从宏观和微观两个角度来认识。
（1）一段通电直导线的横截面积为S，单位体积的带电粒子数为n，到西安中每个带电粒子定向移动的速率为v，粒子的电荷量为q，并认为做定向运动的电荷是正电荷。
a．试推导出电流的微观表达式 ；
b．如图所示，电荷定向运动时所受洛伦兹力的矢量和，在宏观上表现为导线所受的安培力。按照这个思路，请你尝试由安培力的表达式推导出洛伦兹力的表达式。
（2）经典物理学认为金属导体总恒定电场形成稳恒电流。金属导体中的自由电子在电场力的作用下，定向运动形成电流。自由电子在定向运动的过程中，不断地与金属离子发生碰撞。碰撞后自由电子定向运动的速度变为零，将能量转移给金属离子，使得金属离子的热运动更加剧烈。自由电子定向运动过程中，频繁地与金属离子碰撞产生了焦耳热。某金属直导线电阻为R，通过的电流为I。请从宏观和微观相联系的角度，推导在时间t内导线中产生的焦耳热为 （需要的物理量可自设）。
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】分子动理论的基本内容
【解析】【解答】温度是分子热运动平均动能的标志，温度升高，分子热运动平均动能一定增加，ABD不符合题意，C符合题意；
故答案为：C.
【分析】分子的平均动能只与温度有关系，温度高，分子的平均动能越大，分子运动的越剧烈。
2．【答案】D
【知识点】原子核的衰变、半衰期；α粒子的散射
【解析】【解答】 粒子是氦原子核，带正电，A不符合题意；卢瑟福根据 粒子散射实验，提出了原子“核式结构模型”，B不符合题意；天然放射性现象中产生的 射线速度为光速的十分之一，电离能力较强，穿透能力较弱．C不符合题意．根据电荷数守恒和质量数守恒得： ，故X代表 粒，该反应是 衰变，D符合题意；
故答案为：D.
【分析】原子核衰变时，遵循质量数守恒、能量守恒、电荷守恒，结合衰变前后的物质分析即可。
3．【答案】C
【知识点】光的折射及折射定律；光电效应
【解析】【解答】由图可知，b光的偏折程度大，B光的折射率较大，则b光频率大，A不符合题意；因蓝色光的频率大于黄色光频率，所以若a光是蓝色光，则b光不可能黄色光，B不符合题意；a光的频率较小，波长较长，根据 知，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距，C符合题意．a光的频率小，若a光不能使某金属发生光电效应，b光不一定不能使金属发生光电效应，D不符合题意．
故答案为：C.
【分析】通过折射定律分析求解出两束光的频率大小，再结合选项逐一分析求解即可。
4．【答案】A
【知识点】光的全反射；光的折射及折射定律
【解析】【解答】由几何知识得到激光束在C点的折射角 ，则玻璃球对该激光束的折射率为 ，A符合题意；激光在玻璃中的传播速度为 ，根据 可知，激光由真空射入玻璃球时频率f不变，故波长与波速成正比，即该激光在玻璃中的波长是在真空中波长的 倍，B不符合题意；根据激光光子的能量 ，可知h为常数，激光由真空射入玻璃球时频率f不变，故该激光束的光子在玻璃球中的能量等于在真空中的能量，C不符合题意；激光束从C点进入玻璃球时，无论怎样改变入射角，折射角都小于临界角，根据几何知识可知光线在玻璃球内表面的入射角不可能大于临界角，所以都不可能发生全反射，D不符合题意．
故答案为：A.
【分析】利用几何关系求出光的入射角和折射角，利用光的折射定律求解介质的折射率。
5．【答案】A
【知识点】对单物体(质点)的应用
【解析】【解答】对物体受力分析可知，物体受到的合力推力F，由图可知，物体受到的力先增大后减小，由 可得：a先增大后减小，但一直和运动方向相同；故物体一直加速，即物体先做加速度增大的加速运动，后做加速度减小的加速运动，故速度一直在变大，位移一直变大，A符合题意，BCD不符合题意；
故答案为：A.
【分析】根据牛顿第二定律可知，外力为正时，物体的加速度为正，故物体的速度一直在增加。
6．【答案】B
【知识点】线速度、角速度和周期、转速；万有引力定律的应用；卫星问题
【解析】【解答】根据 ，得： ，知轨道半径越大，则向心加速度越小，线速度越小，周期越大．AC不符合题意，B符合题意；天舟一号适当加速，使得万有引力小于向心力，做离心运动，可能与天宫二号对接，D不符合题意；
故答案为：B.
【分析】卫星离地球远近，线速度越大，环绕周期越短，受到的万有引力就比较大，所以加速度就比较大，结合两颗卫星的半径和选项分析求解即可。
7．【答案】B
【知识点】横波的图象
【解析】【解答】由图得到该波的波长 ，周期 T=2s，则波速为 ，由振动图象乙得知t=2s时P点的速度方向沿y轴正方向，在波动图象甲判断出波的传播方向向左，
故答案为：B.
【分析】假设播的传播方向，利用几何关系求解波移动的距离，结合运动的时间求解传播的速度。
8．【答案】C
【知识点】安培力
【解析】【解答】在匀强磁场中，当电流方向与磁场垂直时所受安培力为：F=BIL，由于磁场强度B和导线长度L不变，因此F与I的关系图象为过原点的直线，ABD不符合题意，C符合题意．
故答案为：C．
【分析】根据导线的电流方向和磁场的方向，利用右手定则和公式求解安培力大小，结合图像分析求解即可。
9．【答案】D
【知识点】电场强度；电势能与电场力做功的关系
【解析】【解答】A点和B点不在同一个等势面上，所以它们的电势不同，A不符合题意．根据电场的对称性可知，C点和D点的电场强度的大小相同，但是它们的方向不同，所以电场强度不同，B不符合题意．C点和D点在同一个等势面上，负电荷从C点移至D点，电场力不做功，电势能不变，C不符合题意．从A点移至B点，电势降低，所以正电荷从A点移至B点，电场力做正功，D符合题意．
故答案为：D．
【分析】结合题目中给出的电场线模型，电场线密集的区域电场强度大，沿电场线方向电势减小，电场力做正功，电势能减小，电场力做负功，电势能增加。
10．【答案】B
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】由题意知，原线圈电压有效值为220V，原、副线圈匝数之比为20:1，由 ，得 ，电压表的读数为有效值，即 ，A不符合题意；副线圈的电流为 ，由 ，得 ，B符合题意；由 ，可知 ，由 ，解得： ，理想变压器不改变周期，C不符合题意．原线圈中的输入功率为 ，D不符合题意；
故答案为：B.
【分析】通过交流电压的表达式读出电压的最大值和角速度，计算出电压的有效值和频率，利用变压器原副线圈匝数比与电压的关系求解副线圈的电压即可，再利用欧姆定律副线圈中的电流，进而求出用电器的功率。
11．【答案】B
【知识点】动量守恒定律；运动学 v-t 图象
【解析】【解答】由图象可知，碰前A的速度为： ，碰后AB的共同速度为： ，A、B碰撞过程中动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得： ，解得： ，
故答案为：B.
【分析】s-t图像中，横坐标为时间，纵坐标为位移，图像的斜率是速度，结合物体碰撞前后的速度，利用动量守恒定理求解物体的质量。
12．【答案】C
【知识点】楞次定律；法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】因金属圆环a、b是由相同导线制成的，故两个圆环的电阻率和横截面积相同，设电阻率为 ，横截面积为 ；根据法拉第电磁感应定律得感应电动势为 ，根据闭合电路欧姆定律与电阻定律，则有： ，即电流与半径成正比，故 ，感应电流产生的磁场要阻碍原磁场的增大，即感应电流产生向外的感应磁场，根据楞次定律可得，感应电流均沿逆时针方向，C符合题意，ABD不符合题意；
故答案为：C．
【分析】闭合电路中的磁通量发生改变，回路中就会产生感应电流，利用楞次定律判断电流的流向，利用法拉第电磁感应定律求解电压的大小，再利用欧姆定律求解回路中电流的大小。
13．【答案】（1）D
（2）B；D
（3）；；；在合外力不变时，物体的加速度与质量成反比
【知识点】探究加速度与力、质量的关系；探究小车速度随时间变化的规律
【解析】【解答】（1）电磁打点计时器使用的电源是4V～6V的交流电，D符合题意，选D（2）此装置可以用来研究匀变速直线运动，但不需要平衡摩擦力，A不符合题意；用此装置“研究匀变速直线运动”时，必须调整滑轮高度使连接小车的细线与滑轨平行，保持小车的加速度不变．B符合题意；平衡摩擦力的方法是将木板带打点计时器的一端适当垫高，这样做的目的是利用小车重力沿斜面方向的分力补偿小车运动中所受阻力的影响，即 ，式子成立与质量无关，故改变质量后不需重新进行平衡，C不符合题意．在利用该装置来“探究物体的加速度与力、质量的关系”时，设小车的质量为M，小吊盘和盘中物块的质量为m，设绳子上拉力为F，以整体为研究对象有 ，解得： ，以M为研究对象有绳子的拉力为： ，显然要有 ，必有 ，故有 ，即只有 时才可以认为绳对小车的拉力大小等于小吊盘和盘中物块的重力．D符合题意.选BD.（3①根据匀变速直线运动规律知道B点的瞬时速度等于A点到C点的平均速度， ；根据 得： ；②直观反映两个物理量的关系就是要找出这两个量的线性关系，即画出直线图象．如图所示
③在合外力不变时，物体的加速度与质量成反比.
【分析】（1）电磁打点计时器需要低压交流电来工作；
（2）当m<（3）B点的速度等于物体在AC段中运动的平均速度，即利用AC的长度除以对应的时间即可；结合纸带上点的距离，利用逐差法求解物体的加速度即可；
根据表格中的数据在坐标中描点连线即可；
图像是一条直线，可以看出图像的横纵坐标成正比。
14．【答案】；0.05Ω
【知识点】表头的改装
【解析】【解答】将小量程电流表G改装成大量程电流表A，应并联一个小电阻，改装的电路图，如图所示：
电流表G与电阻并联，它们的电压相等，则有： ，解得：
【分析】通过并联一个小电阻起分流作用，可以把电流计改装成电流表，利用欧姆定律求解量程即可。
15．【答案】（1）解：如图所示：
（2）20；左；相等；2750
【知识点】电阻的测量
【解析】【解答】（1）根据电路原理图在实物图上连线，如图所示：
；（2）① 选择 ，是因为滑动变阻器的分压式接法要求滑动变阻器的最大阻值远小于负载阻值，滑动变阻器的最大阻值越小，滑片滑动时，电压变化越均匀，越有利于实验的进行；②为了保护微安表，通过微安表的电流应从零逐渐增大，当滑片C滑到滑动变阻器的最左端时，通过微安表的电流为零．所以开始时，滑片C应滑到滑动变阻器的最左端；③接通 前后，微安表的示数保持不变，则微安表两端的电压不变，又微安表右端电势在 接通前后保持不变，所以说明 接通前B与D所在位置的电势相等；④设微安表内阻为 ，根据题意有 ，解得： .
【分析】（1）为了能得到比较多的数据，采用分压法；
（2）分压滑动变阻器选择小阻值的即可，可以比较灵明的调节电压；
为了使测量部分的电压比较低，应该使滑动变阻器的分压变小，划片靠左才可以；
电流表的示数一定，内阻不变，根据欧姆定律可得电流表两端的电压不变；
位置对调后电流表的示数不变，故电流不变，利用欧姆定律求解即可。
16．【答案】（1）解：依据题意，运动员从C点飞出做平抛运动，设C点的速度为v
水平方向：
竖直方向：
联立得：
（2）解：运动员在C点，竖直方向受重力、支持力作用
由牛顿第二定律得：
解得：
由牛顿第三定律可知运动员到达C点时对滑道的压力大小为5800N
（3）解：运动员从A滑到C过程，由动能定理得：
解得：
【知识点】动能定理的综合应用；竖直平面的圆周运动
【解析】【分析】（1）物体做平抛运动，水平方向匀速运动，竖直方向自由落体运动，落地时利用水平位移和竖直位移的关系列方程求解运动时间，进而求出水平速度；
（2）对处在C点的物体进行受力分析，结合此时物体的速度，利用向心力公式求解物体对地面的压力；
（3）对人进行受力分析，结合人的初末速度，对人从A点运动到C点的过程应用动能定理求解外力做功。
17．【答案】（1）解：金属棒由静止释放后，在重力、轨道支持力和安培力作用下沿斜面做变加速运动，加速度不断减小，当加速度为零时达到最大速度 ，后保持匀速运动
由平衡条件得：
金属棒ab产生的感应电动势为
感应电流为
金属棒ab受到的安培力
联立解得金属棒ab达到的最大速度
（2）解：当速度为 时，金属棒ab产生的感应电动势
感应电流为
金属棒ab到的安培力
代入数据解得：
由牛顿第二定律得：
解得：
（3）解：从金属棒ab开始运动至达到最大速度过程中，由能量守恒定律得：
解得：产生的总热量为Q=12J
根据 可知电阻R上产生的热量
代入数据可得
【知识点】对单物体(质点)的应用；安培力；焦耳定律；受力分析的应用
【解析】【分析】（1）导体棒受到的拉力等于重力沿斜面的和分力和摩擦力之和时，导体棒达到稳定状态，合力为零，利用此条件列方程求解此时的速度；
（2）当导体棒的速度为5m/s时，求出导体棒受到的安培力，利用牛顿第二定律求解此时的加速度；
（3）结合导体棒初末状态的速度，对导体棒的运动过程应用动能定理，其中导体棒克服安培力做的功即为电路产生的热量。
18．【答案】（1）解：由于带电粒子在电场和磁场中恰好做匀速直线运动
则有：
解得：
（2）解：带电粒子在电场中做类平抛运动，根据类平抛运动规律得：
垂直电场方向匀速直线运动：
平行电场方向匀加速直线运动：
联立解得：
（3）解：带电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：
解得：
由几何关系得：
联立解得：
【知识点】带电粒子在电场与磁场混合场中的运动
【解析】【分析】（1）粒子做直线运动，故粒子受到的电场力等于洛伦兹力，列方程求解此时粒子的速度；
（2）粒子在水平方向沿匀速直线运动，在竖直方向上受电场力的方向而做加速运动，根据水平位移和竖直的大小，利用牛顿第二定律和匀变速直线运动公式求解即可；
（3）带电粒子在磁场中受到洛伦兹力，在洛伦兹力的作用下粒子做圆周运动，根据磁场方向、电性和运动方向确定粒子的运动轨迹，结合向心力公式求解轨道半径，再利用几何关系求解距离。
19．【答案】（1）解：由胡可定律可知 ，其关系如图所示：
由图中面积可知弹簧弹力做功
（2）解：在圆环下落过程中，当所受合力为零时，其有最大动能
此时弹簧压缩量为 ，
由动能定理可得：
联立可得：
（3）解：圆环接触弹簧后，设在某位置系统动能、重力势能、弹簧弹性势能分别为 ，在另一位置系统动能、重力势能、弹簧弹性势能分别为 。则
由重力做功与重力势能的关系可知：
由弹力做功与弹性势能变化的关系可知：
又由动能定理可得：
联立可得：
【知识点】动能定理的综合应用；机械能守恒及其条件
【解析】【分析】（1）弹簧在发生弹性形变时，弹簧的弹力F和弹簧的伸长量（或压缩量）x成正比，即F= kx ，k是物质的弹性系数；
（2）对物体进行受力分析，合外力对物体做的功为物体动能的改变量，合外力对物体做正功，物体的动能增加，对圆环进行受力分析即可；
（3）如果一个系统，除重力外，不受到外力和非保守内力，那么这个系统机械能守恒，结合选项中物体的受力情况分析求解即可。
20．【答案】（1）解：a．在时间t内流过导线横截面的带电离子数
通过导线横截面的总电荷量
导线中电流
联立以上三式可得：
b．导线受安培力的大小
长L的导线内的总的带电粒子数 ，又
电荷定向运动时所受洛伦兹力的矢量和，表现为导线所受的安培力，即
联立以上三式可以推导出洛伦兹力的表达式
（2）解：设金属导体长为L，横截面积为S，两端电压为U，导线中的电场强度
设金属导体中单位体积中的自由电子数为m，则金属导体中自由电子数
设自由电子的带电量为e，连续两次碰撞时间间隔为 ，定向移动的速度为v
则一次碰撞的能量转移
一个自由电子在时间t内与金属离子碰撞次数为
金属导体中在时间t内全部自由电子与金属离子碰撞，产生的焦耳热
又 ，
联立解以上各式推导可得
【知识点】左手定则；焦耳定律；洛伦兹力的计算
【解析】【分析】（1）求解电流的微观表达式，利用电流的定义式，结合电子的漂移速度和电子的密度求解即可；
（2）导体内电子受到的洛伦兹力的宏观体现就是安培力，结合安培力的表达式和第一问电流的微观表达式求解即可。
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