山东省德州2021届高三上学期物理期末考试试卷

山东省德州2021届高三上学期物理期末考试试卷
一、单选题
1．（2020高三上·德州期末）下列物理现象：①闻其声而不见其人；②当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时，我们听到音调变高。这两种现象分别属于声波的（　　）
A．衍射、多普勒效应 B．干涉、衍射
C．共振、干涉 D．衍射、共振
【答案】A
【知识点】多普勒效应；波的衍射现象
【解析】【解答】闻其声而不见其人，是声波绕过阻碍物而传播过来的，属于声波的衍射，而当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时，我们听到音调变高，是属于多普勒效应，所以A符合题意；BCD不符合题意；
故答案为：A。
【分析】闻其声不见其人是属于声波的衍射现象；我们听到的音调变高是由于多普勒效应。
2．（2020高三上·德州期末）以下关于热学的说法正确的是（　　）
A．物体温度升高时，物体内所有分子的动能都增大
B．水表面层的分子间的作用表现为相互吸引
C．气体产生压强是由于分子间相互排斥
D．符合能量守恒定律的过程都能自发进行
【答案】B
【知识点】温度；热力学第二定律
【解析】【解答】A．温度是表征物体内所有分子平均动能的物理量，物体温度升高，说明物体内所有分子的平均动能增大了，并不是所有分子的动能都增大了，A不符合题意；
B．水面表层分子很容易脱离水而进入空气中，所以水面表层的分子相对于水面以下较为稀疏，分子间距较大，分子间表现出相互吸引力，B符合题意；
C．气体产生压强是由于气体分子不停息的运动而对接触物表面产生了持续的作用力，而不是由于分子间相互排斥的原因，C不符合题意；
D．电冰箱能将热量从低温物体转移到高温物体，其工作过程符合能量守恒定律，但不能自发的进行，需要消耗电能才能进行，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】温度只是影响物体平均动能的大小不会影响所有分子的动能大小；气体产生的压强是由于气体分子撞击容器壁产生的；符合能量守恒定律但不符合热力学第二定律的过程不能自发产生。
3．（2020高三上·德州期末）为了夜间行车安全，很多公路的护栏上都安装有反光板，反光板是由实心透明材料做成的结构体，并不发光，如图所示为反光板的剖面图，由矩形和多个等腰直角三角形组成。当汽车灯光垂直矩形左侧照射时，光线经右侧边缘两次全反射后会沿着相反的方向返回。反光板的折射率至少应为（　　）
A． B． C． D．
【答案】B
【知识点】光的全反射
【解析】【解答】光线经右侧边缘两次全反射后会沿着相反的方向返回，光路图如上图所示，
由几何关系可知入射角为 ，反射角为 有 则
所以B符合题意；ACD不符合题意；
故答案为：B。
【分析】利用几何关系可以求出入射角和反射角的大小，结合临界角的大小可以求出折射率的大小。
4．（2020高三上·德州期末）如图所示，一束复色光a自空气射向上下表面平行的足够长的玻璃砖，经过玻璃砖后分成b、c两束光，以下说法正确的是（　　）
A．b、c两束光一定相互平行
B．b光在玻璃砖中的传播速度大于c光
C．若c光能使氢原子自基态向高能级跃迁，则b光也一定能使氢原子自基态向高能级跃迁
D．若b、c两束光分别经过同一双缝发生干涉，b光的条纹间距较宽
【答案】A
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【解答】A．因为光射到玻璃砖下表面时的入射角等于上表面的折射角，由于光的折射定律可知上表面入射角一样，由光路的可逆性原理可知光经过玻璃砖后分成b、c两束光一定相互平行，所以A符合题意；
B．根据偏移情况可知玻璃对b光的折射率大于c光的折射率，根据公式 可知b光在玻璃砖中的传播速度小于c光，所以B不符合题意；
C．氢原子自基态向高能级跃迁所需要光子能量是一一对应的不能大也不能小，由于b光的折射率大于c光的折射率，则b光子的频率大于c光子的频率，所以b光子能量大于c光子能量，则b光可能使氢原子自基态向更高能级跃迁，但不一定，所以C不符合题意；
D．由于b光子的频率大于c光子的频率，则b的波长小于C的波长，根据双缝干涉条纹间距公式 ，若b、c两束光分别经过同一双缝发生干涉，c光的条纹间距较宽，所以D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】利用光的折射定律可以判别光路经过玻璃砖后分成的两束光一定平行；利用折射率的大小可以比较光传播速度的大小；利用折射率的比较可以判别光的频率大小，但是只有特定频率才可以使氢原子发生跃迁；利用光的频率可以比较光的波长进而比较干涉条纹间距的大小。
5．（2020高三上·德州期末）如图所示为两列相干水波的干涉图样，图中的实线表示波峰，虚线表示波谷。已知两列波的振幅均为5cm，C点是BE连线的中点，下列说法中正确的是（　　）
A．再过半个周期，A点变为减弱点
B．图示时刻C点正处于平衡位置且向下运动
C．D点保持静止不动
D．图示时刻A，B两点的竖直高度差为10cm
【答案】C
【知识点】波的干涉现象
【解析】【解答】A．此时A点波峰与波峰相遇，振动加强点，但不是总是处于波峰位置，不过总是处于振动加强点，所以再过半个周期，A点还是振动加强点，所以A不符合题意；
B．图示时刻点C处于平衡位置，两列波单独引起的速度均向上，故点此时的合速度向上，则B不符合题意；
C．由图可知，D点是波峰与波谷相遇点，所以D点保持静止不动，则C符合题意；
D．A点是波峰与波峰相遇，则A点相对平衡位置高10cm，而B点是波谷与波谷相遇，则B点相对平衡位置低10cm，所以AB相差20cm，则D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】A为振动的加强点不管经历多久的振动时间还是振动的加强点；图示C处于平衡位置，利用两列波引起的速度方向可以判别合速度的方向；其D点处于减弱点所以保持静止不动；利用振幅的叠加可以判别两个质点竖直方向的高度差。
6．（2020高三上·德州期末）如图甲所示，在光滑水平面上，使电路abcd的ad端加上如图乙所示的交变电压，a点电势高于d点电势时电压u为正值，电路abcd所围区域内还有一弹性导线框MNPQ置于光滑水平面上，以下说法不正确的是（　　）
A．t1时刻，线框MNPQ中的感应电流为零
B．t2时刻，电路abcd对线框MN的安培力为零
C．t3时刻，线框MNPQ中的感应电流为顺时针方向
D．t2~t3时间内，线框MNPQ的面积会变大
【答案】D
【知识点】电磁感应中的图像类问题
【解析】【解答】A．t1时刻，电势最大但是图像的斜率为0，则其变化率也为0，所以线框MNPQ中的感应电流为零，A正确，不符合题意；
B．t2时刻，线框MNPQ中的感应电流最大，但是电路中电流为0，其产生的磁场也为0，则电路abcd对线框MN的安培力为零，B正确，不符合题意；
C．t3时刻，由右手定则电路abcd产生的磁场方向垂直水平面向上，并且磁通量增大，由楞次定律及右手定则，所以线框MNPQ中的感应电流为顺时针方向，C正确，不符合题意；
D．t2~t3时间内，电路中的电流增大，线框MNPQ中的磁通量增大，由楞次定律推论则线框MNPQ的面积会变小，所以D错误，符合题意；
故答案为：D。
【分析】利用图像斜率可以判别磁通量变化率的大小进而判别感应电流的大小；当回路中电流为0则产生的磁场强度和安培力都等于0；利用楞次定律可以判别感应电流的方向；利用楞次定律可以判别安培力的方向进而判别线圈面积的变化。
7．（2020高三上·德州期末）如图所示，L1和L2是不计电阻的输电线，电压互感器原、副线圈匝数比 为k1，电流互感器原、副线圈匝数比 为k2，电压表V的示数为U，电流表A的示数为I，则输电线的输送功率为（　　）
A． B． C． D．
【答案】D
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】已知电压与匝数成正比，所以变压比为k1，电压表示数为U，故传输电压为
已知电流与匝数成反比，所以变流比为 ，电流表示数为I，故传输电流为
故输电线的输送电功率为
故答案为：D。
【分析】利用变压器其匝数之比可以求出原电路的电流和电压的大小，两者结合可以求出输送功率的大小。
8．（2020高三上·德州期末）已知普朗克常量为 ，元电荷 ，如图所示为金属钙的遏止电压Uc随入射光频率v变化的图像，图像中v0的数值约为（　　）
A． B． C． D．
【答案】A
【知识点】光电效应
【解析】【解答】根据
当 时
解得
当 时
故答案为：A。
【分析】利用光电效应方程结合图像坐标可以求出逸出功的大小，再利用光电效应方程可以求出截止频率的大小。
二、多选题
9．（2020高三上·德州期末）2020年12月4日，一个应该载入世界核聚变史册的日子。核聚变关键装置“中国环流器二号M装置”首次放电，标志着我国自主掌握了大型先进托卡马克装置的设计、建造和运行技术。该装置内释放核能的核反应方程为 ，对此以下说法正确的是（　　）
A．核反应产物中的X粒子为
B．反应后核子的总质量等于反应前核子的总质量
C．反应后产生的新核的比结合能变大
D．该核反应也是世界各地正在运行的核电站中的主要核反应
【答案】A,C
【知识点】原子核的人工转变
【解析】【解答】A．根据核反应方程两边质量数，电荷数守恒可写出该核反应方程为
故X为中子 ，A符合题意。
B．任何核反应都存在质量亏损，并释放能量。故反应后核子的总质量小于反应前核子的总质量，B不符合题意；
C．氦核的比结合能大于氘核和氚核，是因为氦核的核间结合更牢固，性质更稳定，C符合题意；
D．当今世界各地正在运行的核电站中的主要核反应方程是
D不符合题意。
故答案为：AC。
【分析】利用质量数和电荷数守恒可以判别X粒子属于中子；任何核反应的过程都会出现质量亏损；现在时间各地正在运行的核电站是利用铀的裂变反应。
10．（2020高三上·德州期末）水平地面上固定一段光滑绝缘圆弧轨道，过轨道左端N点的竖直线恰好经过轨道的圆心（图上未画出），紧贴N点左侧还固定有绝缘竖直挡板。自零时刻起将一带正电的小球自轨道上的M点由静止释放。小球与挡板碰撞时无能量损失，碰撞时间不计，运动周期为T，MN间的距离为L并且远远小于轨道半径，以下说法正确的是（　　）
A．圆弧轨道的半径为
B．空间加上竖直向下的匀强电场，小球的运动周期会增大
C．空间加上垂直纸面向里的匀强磁场，若小球不脱离轨道，运动周期会增大
D． 时小球距N点的距离约为
【答案】A,D
【知识点】单摆及其回复力与周期
【解析】【解答】A．由MN间的距离为L并且远远小于轨道半径，则小球在圆弧轨道过程，可看成单摆模型，其周期为单摆的半个周期，根据单摆的周期公式有 ，
解得圆弧轨道的半径为
所以A符合题意；
B．空间加上竖直向下的匀强电场，等效重力加速度增大，根据单摆的周期公式可知小球的运动周期将减小，所以B不符合题意；
C．空间加上垂直纸面向里的匀强磁场，小球下滑时由洛仑兹力总是于速度方向垂直，洛仑兹力总不做功，不改变速度大小，所以若小球不脱离轨道，运动周期将不改变，则C不符合题意；
D．将MN过程看成初速度为0的匀加速直线运动，连续相等位移通过的时间之比为 ，约为2:1，所以经过 时小球距N点的距离约为 ，则D符合题意；
故答案为：AD。
【分析】利用单摆的周期公式可以求出轨道半径的大小；当施加竖直向下的匀强电场时相当于重力加速度变大则运动的周期变小；由于洛伦兹力不改变速度的大小所以其运动的周期保持不变；利用匀变速直线运动的位移公式可以判别小球距离N点的距离大小。
11．（2020高三上·德州期末）如图所示，水平向左的匀强磁场的磁感应强度大小为B，磁场中固定着两个水平放置的相同金属圆环，两金属圆环通过导线与阻值为R的电阻和理想电压表相连，两金属圆环的圆心在同一竖直线上。现有一导体棒在外力作用下以大小为ω的角速度沿金属圆环内侧逆时针（俯视）匀速转动，转动过程中导体棒始终处于竖直状态并且上下两端始终与金属圆环接触良好，导体棒的长度为L，电阻为r，金属圆环的半径为 ，金属圆环与导线的电阻不计，初始时导体棒在图示位置，速度与磁感线垂直。以下说法正确的是（　　）
A．导体棒转每转动一周电流方向改变一次
B．导体棒转过 时产生的电动势为
C．电压表的示数为
D．导体棒转动一周外力做功为
【答案】C,D
【知识点】导体切割磁感线时的感应电动势
【解析】【解答】A．导体棒在金属圆环上转动时切割磁感线产生的瞬时感应电动势为
也是正弦交变电流，一个周期电流方向也改变两次，所以A不符合题意；
B．导体棒转过 时产生的电动势为
所以B不符合题意；
C．电压表的示数为有效电压则有
所以C符合题意；
D．导体棒转动一周外力做功由功能关系可知其等于电路在一个周期产生的热量则有 ， ，
解得
所以D符合题意；
故先CD。
【分析】利用感应电动势的表达式可以判别一个周期内电流方向改变两次；利用电动势的表达式结合导体棒的位置可以求出电动势的大小；利用欧姆定律结合有效值和峰值的关系可以求出电压表的读数；利用功能关系结合焦耳定律可以求出外力做功的大小。
12．（2020高三上·德州期末）如图所示，圆形区域存在磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外的匀强磁场，MN、PQ为圆形区域相互垂直的两条直径。一电荷量为q，质量为m的粒子以大小为v的速度沿平行于直径MN的方向射入磁场，射入点到MN的距离为圆形区域半径的一半，粒子从P点射出磁场，不计粒子的重力，以下说法正确的是（　　）
A．粒子在P点沿QP方向离开磁场
B．粒子在磁场中运动的时间为
C．圆形匀强磁场区域的半径为
D．仅把磁场方向改为与原来相反的方向，粒子在磁场中的运动时间变为
【答案】B,D
【知识点】带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【解答】带电粒子从P点射出磁场，轨迹如上图所示，由几何关系可得：轨道半径r=R，圆心角
ABC．由洛仑兹力提供向心力则有
解得
粒子在磁场中运动的时间为
圆形匀强磁场区域的半径为
所以AC不符合题意；B符合题意；
D．仅把磁场方向改为与原来相反的方向，粒子在磁场中的运动轨迹如下图
由几何关系可得圆心角为 ，所以粒子在磁场中的运动时间变为 ，则D符合题意；
故答案为：BD。
【分析】利用入射速度方向结合弦长可以判别粒子出射速度的方向；利用几何关系可以求出圆心角的大小，结合粒子运动的周期可以求出运动的时间；利用牛顿第二定律结合几何关系可以求出磁场半径的大小；画出当磁场方向改变后的运动轨迹；利用轨迹的圆心角可以求出运动的时间。
三、实验题
13．（2020高三上·德州期末）某实验小组用注射器和压强传感器探究一定质量的气体发生等温变化时遵循的规律，实验装置如图1所示。用活塞和注射器外筒封闭一定的气体，其压强可由左侧的压强传感器测得。
（1）关于该实验，下列说法正确的是______。
A．该实验用控制变量法研究气体的变化规律
B．实验时注射器必须水平放置
C．注射器内部的橫截面积没必要测量
D．注射器旁的刻度尺只要刻度分布均匀即可，可以不标注单位
（2）进行实验操作时，不能推拉活塞过快，其原因是　 　。
（3）该实验小组首先在甲实验室进行了实验，下表为记录的实验数据，其中有一次记录的实验数据错误，记录错误的是　 　（填错误数据对应的实验序号）。
实验序号 1 2 3 4 5
封闭气柱长度L（cm） 12.00 11.00 10.00 9.00 8.00
封闭气柱压强p（ ） 1.01 1.09 1.19 1.33 1.90
（4）该实验小组又利用同一装置对同一封闭气体在另一温度稍高的乙实验室进行了实验，根据甲、乙实验室记录的数据用正确的方法画出的 图像如图2所示，根据乙实验室记录数据画出的图像应为　 　（填图线代号）。
【答案】（1）A；C；D
（2）防止封闭气体温度发生改变
（3）5
（4）①
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程
【解析】【解答】（1）该实验过程中控制气体的温度不变，即运用了控制变量法；实验时注射器如何放置对实验结果没有影响；实验中要探究的是压强与体积之间的比例关系，所以不需要测量气体的体积，注射器内部的橫截面积没有必要测量；注射器旁的刻度尺只要刻度分布均匀即可，便于等量的改变体积，可以不标注单位。故答案为：ACD。（2）如果活塞推拉的过快，气体的温度将产生显著的变化，实验误差将增大；（3）由实验数据可知气柱长度与气柱压强的乘积基本恒定，前四组数据符合的很好，乘积在11.9~12.0之间，第5组数据的乘积较大，为15.2，说明第5组数据记录错误；（4）气体压强与气体的温度有关，一定量的气体，在相同体积下，温度越高，压强越大，故图像①是在温度稍高的乙实验室中测量获得的。
【分析】（1）该实验保持温度不变使用了控制变量法；注射器如何放置对实验没有影响；
（2）推拉活塞太快会导致封闭气体的温度发生改变；
（3）利用气柱长度和压强的大小的乘积可以判别数据错误是第5组数据；
（4）气体的温度越高，在相同体积的条件下，其压强越大所以图线1是在温度较高的实验室测量的。
四、填空题
14．（2020高三上·德州期末）某科技小组设计了一种“车辆闯红灯违规记录仪”，在路面停止线前侧埋上压敏电阻，其阻值随压力的变化如图甲所示，和压敏电阻组合的仪器如图乙所示，仪器主要由控制电路和工作电路组成，控制电路中的光控开关接收到红光时会自动闭合，接收到绿光或黄光时会自动断开；控制电路中电源的电动势为9V，内阻为2Ω，继电器线圈电阻为8Ω，滑动变阻器连人电路的电阻为50Ω；当控制电路中的电流大于0.06A时，衔铁会被吸引，从而启动工作电路，电控照相机拍照记录违规车辆。
（1）当红灯亮时，若车辆越过停止线，电流表A的示数会变　 　（选填“大”或“小”）。
（2）质量超过　 　kg的车辆闯红灯时才会被拍照记录（重力加速度为10m/s2）。
（3）若要增大“车辆闯红灯违规记录仪”的灵敏度，即违规车辆的质量比第（2）问结果小，也会被拍照记录，则滑动变阻器的滑片应向　 　（选填“a”或“b”）端滑动。
【答案】（1）大
（2）500
（3）b
【知识点】传感器
【解析】【解答】(1)当红灯亮时，若车辆越过停止线，压敏电阻所受压力增大，阻值减小，控制电路中总电阻减小，电流增大，电流表得示数会变大；(2)设压敏电阻阻值为R时，控制电路中得电流等于0.06A，则
解得
由图甲可知，此时压敏电阻受到得压力为5×103N，则汽车的质量为500kg，所以质量超过500kg的车辆闯红灯时才会被拍照记录。(3)若要增大“车辆闯红灯违规记录仪”的灵敏度，即车辆质量小于500kg也要拍照，当车辆小于500kg，压敏电阻阻值大于 ，此时若要拍照，电路中的总电阻不大于150Ω，就要减小接入电路的滑动变阻器的阻值，滑片应该向b端滑动。
【分析】（1）当红灯亮起时，其压敏电阻受到的压力大其阻值小所以回路中的电流变大；
（2）利用闭合电路的欧姆定律可以求出压敏电阻的大小，结合压敏电阻和压力的大小关系可以求出汽车的质量大小；
（3）为了使回路中的电流更容易变大则滑动变阻器阻值变小其滑片要向b端滑动。
五、解答题
15．（2020高三上·德州期末）如图所示，内壁光滑的固定气缸水平放置，其右端由于有固定挡板，厚度不计的活塞不能离开气缸，气缸内封闭着一定质量的理想气体，温度为27℃，活塞距气缸左端底部的距离为0.6m。现对封闭气体加热，活塞缓慢移动，一段时间后停止加热，此时封闭气体的压强变为 。已知气缸内壁水平长度为0.8m，横截面积为0.04m2，外部大气压强为 。
（1）求刚停止加热时封闭气体的温度；
（2）若加热过程中封闭气体吸收的热量为2000J，求封闭气体的内能变化量。
【答案】（1）解：对封闭气体，初状态的热力学温度为
压强 ，体积
刚停止加热时因压强 。故此时活塞已到达最右端
体积
由
得刚停止加热时封闭气体的温度 ，即527℃
（2）解：此过程外界对气体做的功
又由
得封闭气体的内能变化量
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程
【解析】【分析】（1）对于封闭气体，当活塞恰好到达汽缸的右端时，利用等压变化的状态方程可以求出此时气体的温度，再结合理想气体的状态方程可以求出末状态的温度；
（2）已知气体体积的变化，利用压强和气体变化的体积可以求出外界对气体做功的大小；结合热力学第一定律可以求出内能变化量的大小。
16．（2020高三上·德州期末）一列简谐波沿x轴正向传播， 时刻恰好传播到 处，波形如图所示。 时，平衡位置为 的质点第一次到达波峰。
（1）写出平衡位置为 的质点离开平衡位置的位移随时间变化的函数表达式；
（2）自 时刻起经过多长时间平衡位置 的质点处于波峰？
【答案】（1）解：由
得该简谐波的周期T=3s
平衡位置为 的质点的位移随时间变化的函数表达式
（2）解：由波形图可知，该简谐波的波长
波速
波自平衡位置为 的质点传播到 的质点所需的时间
的质点自平衡位置到波峰的时间为
所求时间
代入数据解得
【知识点】横波的图象
【解析】【分析】（1）已知质点的振动时间及波的传播方向可以求出波的周期，结合振幅的大小可以求出质点的位移随时间变化的函数表达式；
（2）已知波长的大小，结合周期的大小可以求出波速的大小；利用质点的距离可以求出传播的时间；结合周期可以求出质点到达波峰的时刻。
17．（2020高三上·德州期末）如图所示，间距为L的两平行光滑金属导轨固定在水平面上，导轨电阻不计，水平面上虚线MN左右两侧都有磁感应强度大小均为B的匀强磁场，左侧磁场的方向竖直向下；右侧磁场的方向竖直向上，与导轨垂直的金属棒ab和cd的质量都为m，电阻都为r，分别静止在MN的左右两侧。现对两金属棒都施加水平向右的恒力，恒力的大小都为F，ab棒经过位移L达到最大速度，此时cd棒恰好到达虚线MN处。运动过程中两金属棒始终垂直于导轨，求：
（1）ab棒的最大速度；
（2）自开始施加力F至ab棒达最大速度，回路中产生的焦耳热；
（3）自开始施加力F至ab棒达最大速度的时间。
【答案】（1）解：ab棒达到最大速度时
解得
（2）解：两金属棒同时达到最大速度，并且最大速度相同，对系统由功能关系
得回路中产生的焦耳热
（3）解：自开始施加力F至ab棒达最大速度，对ab或cd，安培力的冲量大小
其中 、 、
又
得
对ab或cd，由动量定理
得时间间隔
【知识点】导体切割磁感线时的感应电动势；电磁感应中的电路类问题
【解析】【分析】（1）ab棒达到最大速度时，其安培力与外力相等，利用平衡方程结合安培力的表达式可以求出金属棒的速度大小；
（2）外力做功等于系统动能及内能的增加，利用能量守恒定律可以求出产生的焦耳热大小；
（3）自开始施加F至棒达到最大速度时，利用动量定理可以求出时间间隔的大小。
18．（2020高三上·德州期末）宇宙中的暗物质湮灭会产生大量的高能正电子，正电子的质量为m，电量为e，通过寻找宇宙中暗物质湮灭产生的正电子是探测暗物质的一种方法（称为“间接探测”）。如图所示是某科研攻关小组为空间站设计的探测器截面图，粒子入口的宽度为d，以粒子入口处的上沿为坐标原点建立xOy平面直角坐标系，以虚线AB、CD、EF为边界， 区域有垂直纸面向外的匀强磁场， 区域有垂直纸面向里的匀强磁场， 区域内磁感应强度的大小均为B； 区域有沿y轴负方向的匀强电场，电场强度大小为 ； 处放置一块与y轴平行的足够长的探测板PQ。在某次探测中，仅考虑沿x轴正方向射入的大量速度不等的正电子，正电子的重力以及相互作用不计，其中一些正电子到达边界AB时，速度与x轴的最小夹角为 ，对此次探测，求：
（1）初速度多大的正电子不能到达探测板PQ？
（2）正电子自入口到探测板PQ的最短时间；
（3）正电子经过边界CD时的y轴坐标范围；
（4）自坐标原点O射入的速度最大的正电子到达探测板PQ时的y轴坐标。
【答案】（1）解：正电子只要能经过边界AB就能到达探测板PQ半径 又
解得
（2）解：在边界AB速度与x轴夹角为 的正电子到PQ的时间最短，在磁场中转动时
在入口和AB间、AB和CD间的运动时间相同，设为t1
解得
自CD至PQ
（3）解：速度最大的正电子在每一磁场区域沿y轴负方向偏移的距离
速度最小的正电子在每一磁场区域沿y轴负方向偏移的距离正电子经过边界CD时的y轴坐标范围
即
（4）解：速度最大的正电子在电场中的运动
得 ，
离开电场时沿y轴负方向分速度
沿y轴方向运动距离
速度最大的正电子到达探测板PQ时的y轴坐标
即
【知识点】带电粒子在电场中的偏转；带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【分析】（1）正电子不能经过边界AB则不能到达探测板，利用轨迹可以求出轨迹半径的大小，结合牛顿第二定律可以求出初速度的大小；
（2）当电子运动的弦长最短时其运动的时间最短，利用牛顿第二定律结合轨迹所对圆心角的大小可以求出电子在磁场中运动的时间，利用粒子在电场中水平方向的位移公式可以求出在电场中运动的时间；
（3）利用几何关系可以求出粒子在磁场中偏转的距离；利用速度最大和最小的距离可以求出y轴坐标的范围；
（4）速度最大的正电子在电场中做类平抛运动；利用牛顿第二定律可以求出加速度的大小，结合类平抛的位移公式可以求出竖直方向的位移，离开电场后做匀速直线运动，利用竖直方向的速度可以求出继续沿y轴偏转的距离大小。
1 / 1山东省德州2021届高三上学期物理期末考试试卷
一、单选题
1．（2020高三上·德州期末）下列物理现象：①闻其声而不见其人；②当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时，我们听到音调变高。这两种现象分别属于声波的（　　）
A．衍射、多普勒效应 B．干涉、衍射
C．共振、干涉 D．衍射、共振
2．（2020高三上·德州期末）以下关于热学的说法正确的是（　　）
A．物体温度升高时，物体内所有分子的动能都增大
B．水表面层的分子间的作用表现为相互吸引
C．气体产生压强是由于分子间相互排斥
D．符合能量守恒定律的过程都能自发进行
3．（2020高三上·德州期末）为了夜间行车安全，很多公路的护栏上都安装有反光板，反光板是由实心透明材料做成的结构体，并不发光，如图所示为反光板的剖面图，由矩形和多个等腰直角三角形组成。当汽车灯光垂直矩形左侧照射时，光线经右侧边缘两次全反射后会沿着相反的方向返回。反光板的折射率至少应为（　　）
A． B． C． D．
4．（2020高三上·德州期末）如图所示，一束复色光a自空气射向上下表面平行的足够长的玻璃砖，经过玻璃砖后分成b、c两束光，以下说法正确的是（　　）
A．b、c两束光一定相互平行
B．b光在玻璃砖中的传播速度大于c光
C．若c光能使氢原子自基态向高能级跃迁，则b光也一定能使氢原子自基态向高能级跃迁
D．若b、c两束光分别经过同一双缝发生干涉，b光的条纹间距较宽
5．（2020高三上·德州期末）如图所示为两列相干水波的干涉图样，图中的实线表示波峰，虚线表示波谷。已知两列波的振幅均为5cm，C点是BE连线的中点，下列说法中正确的是（　　）
A．再过半个周期，A点变为减弱点
B．图示时刻C点正处于平衡位置且向下运动
C．D点保持静止不动
D．图示时刻A，B两点的竖直高度差为10cm
6．（2020高三上·德州期末）如图甲所示，在光滑水平面上，使电路abcd的ad端加上如图乙所示的交变电压，a点电势高于d点电势时电压u为正值，电路abcd所围区域内还有一弹性导线框MNPQ置于光滑水平面上，以下说法不正确的是（　　）
A．t1时刻，线框MNPQ中的感应电流为零
B．t2时刻，电路abcd对线框MN的安培力为零
C．t3时刻，线框MNPQ中的感应电流为顺时针方向
D．t2~t3时间内，线框MNPQ的面积会变大
7．（2020高三上·德州期末）如图所示，L1和L2是不计电阻的输电线，电压互感器原、副线圈匝数比 为k1，电流互感器原、副线圈匝数比 为k2，电压表V的示数为U，电流表A的示数为I，则输电线的输送功率为（　　）
A． B． C． D．
8．（2020高三上·德州期末）已知普朗克常量为 ，元电荷 ，如图所示为金属钙的遏止电压Uc随入射光频率v变化的图像，图像中v0的数值约为（　　）
A． B． C． D．
二、多选题
9．（2020高三上·德州期末）2020年12月4日，一个应该载入世界核聚变史册的日子。核聚变关键装置“中国环流器二号M装置”首次放电，标志着我国自主掌握了大型先进托卡马克装置的设计、建造和运行技术。该装置内释放核能的核反应方程为 ，对此以下说法正确的是（　　）
A．核反应产物中的X粒子为
B．反应后核子的总质量等于反应前核子的总质量
C．反应后产生的新核的比结合能变大
D．该核反应也是世界各地正在运行的核电站中的主要核反应
10．（2020高三上·德州期末）水平地面上固定一段光滑绝缘圆弧轨道，过轨道左端N点的竖直线恰好经过轨道的圆心（图上未画出），紧贴N点左侧还固定有绝缘竖直挡板。自零时刻起将一带正电的小球自轨道上的M点由静止释放。小球与挡板碰撞时无能量损失，碰撞时间不计，运动周期为T，MN间的距离为L并且远远小于轨道半径，以下说法正确的是（　　）
A．圆弧轨道的半径为
B．空间加上竖直向下的匀强电场，小球的运动周期会增大
C．空间加上垂直纸面向里的匀强磁场，若小球不脱离轨道，运动周期会增大
D． 时小球距N点的距离约为
11．（2020高三上·德州期末）如图所示，水平向左的匀强磁场的磁感应强度大小为B，磁场中固定着两个水平放置的相同金属圆环，两金属圆环通过导线与阻值为R的电阻和理想电压表相连，两金属圆环的圆心在同一竖直线上。现有一导体棒在外力作用下以大小为ω的角速度沿金属圆环内侧逆时针（俯视）匀速转动，转动过程中导体棒始终处于竖直状态并且上下两端始终与金属圆环接触良好，导体棒的长度为L，电阻为r，金属圆环的半径为 ，金属圆环与导线的电阻不计，初始时导体棒在图示位置，速度与磁感线垂直。以下说法正确的是（　　）
A．导体棒转每转动一周电流方向改变一次
B．导体棒转过 时产生的电动势为
C．电压表的示数为
D．导体棒转动一周外力做功为
12．（2020高三上·德州期末）如图所示，圆形区域存在磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外的匀强磁场，MN、PQ为圆形区域相互垂直的两条直径。一电荷量为q，质量为m的粒子以大小为v的速度沿平行于直径MN的方向射入磁场，射入点到MN的距离为圆形区域半径的一半，粒子从P点射出磁场，不计粒子的重力，以下说法正确的是（　　）
A．粒子在P点沿QP方向离开磁场
B．粒子在磁场中运动的时间为
C．圆形匀强磁场区域的半径为
D．仅把磁场方向改为与原来相反的方向，粒子在磁场中的运动时间变为
三、实验题
13．（2020高三上·德州期末）某实验小组用注射器和压强传感器探究一定质量的气体发生等温变化时遵循的规律，实验装置如图1所示。用活塞和注射器外筒封闭一定的气体，其压强可由左侧的压强传感器测得。
（1）关于该实验，下列说法正确的是______。
A．该实验用控制变量法研究气体的变化规律
B．实验时注射器必须水平放置
C．注射器内部的橫截面积没必要测量
D．注射器旁的刻度尺只要刻度分布均匀即可，可以不标注单位
（2）进行实验操作时，不能推拉活塞过快，其原因是　 　。
（3）该实验小组首先在甲实验室进行了实验，下表为记录的实验数据，其中有一次记录的实验数据错误，记录错误的是　 　（填错误数据对应的实验序号）。
实验序号 1 2 3 4 5
封闭气柱长度L（cm） 12.00 11.00 10.00 9.00 8.00
封闭气柱压强p（ ） 1.01 1.09 1.19 1.33 1.90
（4）该实验小组又利用同一装置对同一封闭气体在另一温度稍高的乙实验室进行了实验，根据甲、乙实验室记录的数据用正确的方法画出的 图像如图2所示，根据乙实验室记录数据画出的图像应为　 　（填图线代号）。
四、填空题
14．（2020高三上·德州期末）某科技小组设计了一种“车辆闯红灯违规记录仪”，在路面停止线前侧埋上压敏电阻，其阻值随压力的变化如图甲所示，和压敏电阻组合的仪器如图乙所示，仪器主要由控制电路和工作电路组成，控制电路中的光控开关接收到红光时会自动闭合，接收到绿光或黄光时会自动断开；控制电路中电源的电动势为9V，内阻为2Ω，继电器线圈电阻为8Ω，滑动变阻器连人电路的电阻为50Ω；当控制电路中的电流大于0.06A时，衔铁会被吸引，从而启动工作电路，电控照相机拍照记录违规车辆。
（1）当红灯亮时，若车辆越过停止线，电流表A的示数会变　 　（选填“大”或“小”）。
（2）质量超过　 　kg的车辆闯红灯时才会被拍照记录（重力加速度为10m/s2）。
（3）若要增大“车辆闯红灯违规记录仪”的灵敏度，即违规车辆的质量比第（2）问结果小，也会被拍照记录，则滑动变阻器的滑片应向　 　（选填“a”或“b”）端滑动。
五、解答题
15．（2020高三上·德州期末）如图所示，内壁光滑的固定气缸水平放置，其右端由于有固定挡板，厚度不计的活塞不能离开气缸，气缸内封闭着一定质量的理想气体，温度为27℃，活塞距气缸左端底部的距离为0.6m。现对封闭气体加热，活塞缓慢移动，一段时间后停止加热，此时封闭气体的压强变为 。已知气缸内壁水平长度为0.8m，横截面积为0.04m2，外部大气压强为 。
（1）求刚停止加热时封闭气体的温度；
（2）若加热过程中封闭气体吸收的热量为2000J，求封闭气体的内能变化量。
16．（2020高三上·德州期末）一列简谐波沿x轴正向传播， 时刻恰好传播到 处，波形如图所示。 时，平衡位置为 的质点第一次到达波峰。
（1）写出平衡位置为 的质点离开平衡位置的位移随时间变化的函数表达式；
（2）自 时刻起经过多长时间平衡位置 的质点处于波峰？
17．（2020高三上·德州期末）如图所示，间距为L的两平行光滑金属导轨固定在水平面上，导轨电阻不计，水平面上虚线MN左右两侧都有磁感应强度大小均为B的匀强磁场，左侧磁场的方向竖直向下；右侧磁场的方向竖直向上，与导轨垂直的金属棒ab和cd的质量都为m，电阻都为r，分别静止在MN的左右两侧。现对两金属棒都施加水平向右的恒力，恒力的大小都为F，ab棒经过位移L达到最大速度，此时cd棒恰好到达虚线MN处。运动过程中两金属棒始终垂直于导轨，求：
（1）ab棒的最大速度；
（2）自开始施加力F至ab棒达最大速度，回路中产生的焦耳热；
（3）自开始施加力F至ab棒达最大速度的时间。
18．（2020高三上·德州期末）宇宙中的暗物质湮灭会产生大量的高能正电子，正电子的质量为m，电量为e，通过寻找宇宙中暗物质湮灭产生的正电子是探测暗物质的一种方法（称为“间接探测”）。如图所示是某科研攻关小组为空间站设计的探测器截面图，粒子入口的宽度为d，以粒子入口处的上沿为坐标原点建立xOy平面直角坐标系，以虚线AB、CD、EF为边界， 区域有垂直纸面向外的匀强磁场， 区域有垂直纸面向里的匀强磁场， 区域内磁感应强度的大小均为B； 区域有沿y轴负方向的匀强电场，电场强度大小为 ； 处放置一块与y轴平行的足够长的探测板PQ。在某次探测中，仅考虑沿x轴正方向射入的大量速度不等的正电子，正电子的重力以及相互作用不计，其中一些正电子到达边界AB时，速度与x轴的最小夹角为 ，对此次探测，求：
（1）初速度多大的正电子不能到达探测板PQ？
（2）正电子自入口到探测板PQ的最短时间；
（3）正电子经过边界CD时的y轴坐标范围；
（4）自坐标原点O射入的速度最大的正电子到达探测板PQ时的y轴坐标。
答案解析部分
1．【答案】A
【知识点】多普勒效应；波的衍射现象
【解析】【解答】闻其声而不见其人，是声波绕过阻碍物而传播过来的，属于声波的衍射，而当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时，我们听到音调变高，是属于多普勒效应，所以A符合题意；BCD不符合题意；
故答案为：A。
【分析】闻其声不见其人是属于声波的衍射现象；我们听到的音调变高是由于多普勒效应。
2．【答案】B
【知识点】温度；热力学第二定律
【解析】【解答】A．温度是表征物体内所有分子平均动能的物理量，物体温度升高，说明物体内所有分子的平均动能增大了，并不是所有分子的动能都增大了，A不符合题意；
B．水面表层分子很容易脱离水而进入空气中，所以水面表层的分子相对于水面以下较为稀疏，分子间距较大，分子间表现出相互吸引力，B符合题意；
C．气体产生压强是由于气体分子不停息的运动而对接触物表面产生了持续的作用力，而不是由于分子间相互排斥的原因，C不符合题意；
D．电冰箱能将热量从低温物体转移到高温物体，其工作过程符合能量守恒定律，但不能自发的进行，需要消耗电能才能进行，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】温度只是影响物体平均动能的大小不会影响所有分子的动能大小；气体产生的压强是由于气体分子撞击容器壁产生的；符合能量守恒定律但不符合热力学第二定律的过程不能自发产生。
3．【答案】B
【知识点】光的全反射
【解析】【解答】光线经右侧边缘两次全反射后会沿着相反的方向返回，光路图如上图所示，
由几何关系可知入射角为 ，反射角为 有 则
所以B符合题意；ACD不符合题意；
故答案为：B。
【分析】利用几何关系可以求出入射角和反射角的大小，结合临界角的大小可以求出折射率的大小。
4．【答案】A
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【解答】A．因为光射到玻璃砖下表面时的入射角等于上表面的折射角，由于光的折射定律可知上表面入射角一样，由光路的可逆性原理可知光经过玻璃砖后分成b、c两束光一定相互平行，所以A符合题意；
B．根据偏移情况可知玻璃对b光的折射率大于c光的折射率，根据公式 可知b光在玻璃砖中的传播速度小于c光，所以B不符合题意；
C．氢原子自基态向高能级跃迁所需要光子能量是一一对应的不能大也不能小，由于b光的折射率大于c光的折射率，则b光子的频率大于c光子的频率，所以b光子能量大于c光子能量，则b光可能使氢原子自基态向更高能级跃迁，但不一定，所以C不符合题意；
D．由于b光子的频率大于c光子的频率，则b的波长小于C的波长，根据双缝干涉条纹间距公式 ，若b、c两束光分别经过同一双缝发生干涉，c光的条纹间距较宽，所以D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】利用光的折射定律可以判别光路经过玻璃砖后分成的两束光一定平行；利用折射率的大小可以比较光传播速度的大小；利用折射率的比较可以判别光的频率大小，但是只有特定频率才可以使氢原子发生跃迁；利用光的频率可以比较光的波长进而比较干涉条纹间距的大小。
5．【答案】C
【知识点】波的干涉现象
【解析】【解答】A．此时A点波峰与波峰相遇，振动加强点，但不是总是处于波峰位置，不过总是处于振动加强点，所以再过半个周期，A点还是振动加强点，所以A不符合题意；
B．图示时刻点C处于平衡位置，两列波单独引起的速度均向上，故点此时的合速度向上，则B不符合题意；
C．由图可知，D点是波峰与波谷相遇点，所以D点保持静止不动，则C符合题意；
D．A点是波峰与波峰相遇，则A点相对平衡位置高10cm，而B点是波谷与波谷相遇，则B点相对平衡位置低10cm，所以AB相差20cm，则D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】A为振动的加强点不管经历多久的振动时间还是振动的加强点；图示C处于平衡位置，利用两列波引起的速度方向可以判别合速度的方向；其D点处于减弱点所以保持静止不动；利用振幅的叠加可以判别两个质点竖直方向的高度差。
6．【答案】D
【知识点】电磁感应中的图像类问题
【解析】【解答】A．t1时刻，电势最大但是图像的斜率为0，则其变化率也为0，所以线框MNPQ中的感应电流为零，A正确，不符合题意；
B．t2时刻，线框MNPQ中的感应电流最大，但是电路中电流为0，其产生的磁场也为0，则电路abcd对线框MN的安培力为零，B正确，不符合题意；
C．t3时刻，由右手定则电路abcd产生的磁场方向垂直水平面向上，并且磁通量增大，由楞次定律及右手定则，所以线框MNPQ中的感应电流为顺时针方向，C正确，不符合题意；
D．t2~t3时间内，电路中的电流增大，线框MNPQ中的磁通量增大，由楞次定律推论则线框MNPQ的面积会变小，所以D错误，符合题意；
故答案为：D。
【分析】利用图像斜率可以判别磁通量变化率的大小进而判别感应电流的大小；当回路中电流为0则产生的磁场强度和安培力都等于0；利用楞次定律可以判别感应电流的方向；利用楞次定律可以判别安培力的方向进而判别线圈面积的变化。
7．【答案】D
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】已知电压与匝数成正比，所以变压比为k1，电压表示数为U，故传输电压为
已知电流与匝数成反比，所以变流比为 ，电流表示数为I，故传输电流为
故输电线的输送电功率为
故答案为：D。
【分析】利用变压器其匝数之比可以求出原电路的电流和电压的大小，两者结合可以求出输送功率的大小。
8．【答案】A
【知识点】光电效应
【解析】【解答】根据
当 时
解得
当 时
故答案为：A。
【分析】利用光电效应方程结合图像坐标可以求出逸出功的大小，再利用光电效应方程可以求出截止频率的大小。
9．【答案】A,C
【知识点】原子核的人工转变
【解析】【解答】A．根据核反应方程两边质量数，电荷数守恒可写出该核反应方程为
故X为中子 ，A符合题意。
B．任何核反应都存在质量亏损，并释放能量。故反应后核子的总质量小于反应前核子的总质量，B不符合题意；
C．氦核的比结合能大于氘核和氚核，是因为氦核的核间结合更牢固，性质更稳定，C符合题意；
D．当今世界各地正在运行的核电站中的主要核反应方程是
D不符合题意。
故答案为：AC。
【分析】利用质量数和电荷数守恒可以判别X粒子属于中子；任何核反应的过程都会出现质量亏损；现在时间各地正在运行的核电站是利用铀的裂变反应。
10．【答案】A,D
【知识点】单摆及其回复力与周期
【解析】【解答】A．由MN间的距离为L并且远远小于轨道半径，则小球在圆弧轨道过程，可看成单摆模型，其周期为单摆的半个周期，根据单摆的周期公式有 ，
解得圆弧轨道的半径为
所以A符合题意；
B．空间加上竖直向下的匀强电场，等效重力加速度增大，根据单摆的周期公式可知小球的运动周期将减小，所以B不符合题意；
C．空间加上垂直纸面向里的匀强磁场，小球下滑时由洛仑兹力总是于速度方向垂直，洛仑兹力总不做功，不改变速度大小，所以若小球不脱离轨道，运动周期将不改变，则C不符合题意；
D．将MN过程看成初速度为0的匀加速直线运动，连续相等位移通过的时间之比为 ，约为2:1，所以经过 时小球距N点的距离约为 ，则D符合题意；
故答案为：AD。
【分析】利用单摆的周期公式可以求出轨道半径的大小；当施加竖直向下的匀强电场时相当于重力加速度变大则运动的周期变小；由于洛伦兹力不改变速度的大小所以其运动的周期保持不变；利用匀变速直线运动的位移公式可以判别小球距离N点的距离大小。
11．【答案】C,D
【知识点】导体切割磁感线时的感应电动势
【解析】【解答】A．导体棒在金属圆环上转动时切割磁感线产生的瞬时感应电动势为
也是正弦交变电流，一个周期电流方向也改变两次，所以A不符合题意；
B．导体棒转过 时产生的电动势为
所以B不符合题意；
C．电压表的示数为有效电压则有
所以C符合题意；
D．导体棒转动一周外力做功由功能关系可知其等于电路在一个周期产生的热量则有 ， ，
解得
所以D符合题意；
故先CD。
【分析】利用感应电动势的表达式可以判别一个周期内电流方向改变两次；利用电动势的表达式结合导体棒的位置可以求出电动势的大小；利用欧姆定律结合有效值和峰值的关系可以求出电压表的读数；利用功能关系结合焦耳定律可以求出外力做功的大小。
12．【答案】B,D
【知识点】带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【解答】带电粒子从P点射出磁场，轨迹如上图所示，由几何关系可得：轨道半径r=R，圆心角
ABC．由洛仑兹力提供向心力则有
解得
粒子在磁场中运动的时间为
圆形匀强磁场区域的半径为
所以AC不符合题意；B符合题意；
D．仅把磁场方向改为与原来相反的方向，粒子在磁场中的运动轨迹如下图
由几何关系可得圆心角为 ，所以粒子在磁场中的运动时间变为 ，则D符合题意；
故答案为：BD。
【分析】利用入射速度方向结合弦长可以判别粒子出射速度的方向；利用几何关系可以求出圆心角的大小，结合粒子运动的周期可以求出运动的时间；利用牛顿第二定律结合几何关系可以求出磁场半径的大小；画出当磁场方向改变后的运动轨迹；利用轨迹的圆心角可以求出运动的时间。
13．【答案】（1）A；C；D
（2）防止封闭气体温度发生改变
（3）5
（4）①
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程
【解析】【解答】（1）该实验过程中控制气体的温度不变，即运用了控制变量法；实验时注射器如何放置对实验结果没有影响；实验中要探究的是压强与体积之间的比例关系，所以不需要测量气体的体积，注射器内部的橫截面积没有必要测量；注射器旁的刻度尺只要刻度分布均匀即可，便于等量的改变体积，可以不标注单位。故答案为：ACD。（2）如果活塞推拉的过快，气体的温度将产生显著的变化，实验误差将增大；（3）由实验数据可知气柱长度与气柱压强的乘积基本恒定，前四组数据符合的很好，乘积在11.9~12.0之间，第5组数据的乘积较大，为15.2，说明第5组数据记录错误；（4）气体压强与气体的温度有关，一定量的气体，在相同体积下，温度越高，压强越大，故图像①是在温度稍高的乙实验室中测量获得的。
【分析】（1）该实验保持温度不变使用了控制变量法；注射器如何放置对实验没有影响；
（2）推拉活塞太快会导致封闭气体的温度发生改变；
（3）利用气柱长度和压强的大小的乘积可以判别数据错误是第5组数据；
（4）气体的温度越高，在相同体积的条件下，其压强越大所以图线1是在温度较高的实验室测量的。
14．【答案】（1）大
（2）500
（3）b
【知识点】传感器
【解析】【解答】(1)当红灯亮时，若车辆越过停止线，压敏电阻所受压力增大，阻值减小，控制电路中总电阻减小，电流增大，电流表得示数会变大；(2)设压敏电阻阻值为R时，控制电路中得电流等于0.06A，则
解得
由图甲可知，此时压敏电阻受到得压力为5×103N，则汽车的质量为500kg，所以质量超过500kg的车辆闯红灯时才会被拍照记录。(3)若要增大“车辆闯红灯违规记录仪”的灵敏度，即车辆质量小于500kg也要拍照，当车辆小于500kg，压敏电阻阻值大于 ，此时若要拍照，电路中的总电阻不大于150Ω，就要减小接入电路的滑动变阻器的阻值，滑片应该向b端滑动。
【分析】（1）当红灯亮起时，其压敏电阻受到的压力大其阻值小所以回路中的电流变大；
（2）利用闭合电路的欧姆定律可以求出压敏电阻的大小，结合压敏电阻和压力的大小关系可以求出汽车的质量大小；
（3）为了使回路中的电流更容易变大则滑动变阻器阻值变小其滑片要向b端滑动。
15．【答案】（1）解：对封闭气体，初状态的热力学温度为
压强 ，体积
刚停止加热时因压强 。故此时活塞已到达最右端
体积
由
得刚停止加热时封闭气体的温度 ，即527℃
（2）解：此过程外界对气体做的功
又由
得封闭气体的内能变化量
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程
【解析】【分析】（1）对于封闭气体，当活塞恰好到达汽缸的右端时，利用等压变化的状态方程可以求出此时气体的温度，再结合理想气体的状态方程可以求出末状态的温度；
（2）已知气体体积的变化，利用压强和气体变化的体积可以求出外界对气体做功的大小；结合热力学第一定律可以求出内能变化量的大小。
16．【答案】（1）解：由
得该简谐波的周期T=3s
平衡位置为 的质点的位移随时间变化的函数表达式
（2）解：由波形图可知，该简谐波的波长
波速
波自平衡位置为 的质点传播到 的质点所需的时间
的质点自平衡位置到波峰的时间为
所求时间
代入数据解得
【知识点】横波的图象
【解析】【分析】（1）已知质点的振动时间及波的传播方向可以求出波的周期，结合振幅的大小可以求出质点的位移随时间变化的函数表达式；
（2）已知波长的大小，结合周期的大小可以求出波速的大小；利用质点的距离可以求出传播的时间；结合周期可以求出质点到达波峰的时刻。
17．【答案】（1）解：ab棒达到最大速度时
解得
（2）解：两金属棒同时达到最大速度，并且最大速度相同，对系统由功能关系
得回路中产生的焦耳热
（3）解：自开始施加力F至ab棒达最大速度，对ab或cd，安培力的冲量大小
其中 、 、
又
得
对ab或cd，由动量定理
得时间间隔
【知识点】导体切割磁感线时的感应电动势；电磁感应中的电路类问题
【解析】【分析】（1）ab棒达到最大速度时，其安培力与外力相等，利用平衡方程结合安培力的表达式可以求出金属棒的速度大小；
（2）外力做功等于系统动能及内能的增加，利用能量守恒定律可以求出产生的焦耳热大小；
（3）自开始施加F至棒达到最大速度时，利用动量定理可以求出时间间隔的大小。
18．【答案】（1）解：正电子只要能经过边界AB就能到达探测板PQ半径 又
解得
（2）解：在边界AB速度与x轴夹角为 的正电子到PQ的时间最短，在磁场中转动时
在入口和AB间、AB和CD间的运动时间相同，设为t1
解得
自CD至PQ
（3）解：速度最大的正电子在每一磁场区域沿y轴负方向偏移的距离
速度最小的正电子在每一磁场区域沿y轴负方向偏移的距离正电子经过边界CD时的y轴坐标范围
即
（4）解：速度最大的正电子在电场中的运动
得 ，
离开电场时沿y轴负方向分速度
沿y轴方向运动距离
速度最大的正电子到达探测板PQ时的y轴坐标
即
【知识点】带电粒子在电场中的偏转；带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【分析】（1）正电子不能经过边界AB则不能到达探测板，利用轨迹可以求出轨迹半径的大小，结合牛顿第二定律可以求出初速度的大小；
（2）当电子运动的弦长最短时其运动的时间最短，利用牛顿第二定律结合轨迹所对圆心角的大小可以求出电子在磁场中运动的时间，利用粒子在电场中水平方向的位移公式可以求出在电场中运动的时间；
（3）利用几何关系可以求出粒子在磁场中偏转的距离；利用速度最大和最小的距离可以求出y轴坐标的范围；
（4）速度最大的正电子在电场中做类平抛运动；利用牛顿第二定律可以求出加速度的大小，结合类平抛的位移公式可以求出竖直方向的位移，离开电场后做匀速直线运动，利用竖直方向的速度可以求出继续沿y轴偏转的距离大小。
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