辽宁省凤城市通远堡中学2019-2020学年高三上学期理综物理第三次月考试卷
一、单选题
1．（2019高三上·凤城月考）如图所示，氢原子在不同能级间发生a、b、c三种跃迁时，释放光子的频率分别是va、vb、vc，下列关系式正确的是（ ）
A．vb =va+vc B． C． D．
【答案】A
【知识点】玻尔理论与氢原子的能级跃迁
【解析】【解答】因为Em-En=hv，知Eb=Ea+EC，即 ，解得 ，
故答案为：A.
【分析】利用能级跃迁的能量差结合能量子的表达式可以求出光子的频率大小。
2．（2019高三上·凤城月考）某公司为了测试摩托车的性能，让两驾驶员分别驾驶摩托车在一平直路面上行驶，利用速度传感器测出摩托车A、B的速度随时间变化的规律并描绘在计算机中，如图所示，发现两摩托车在t =25s时同时到达目的地．则下列叙述正确的是( )
A．摩托车B的加速度为摩托车A的4倍
B．两辆摩托车从同一地点出发，且摩托车B晚出发10s
C．在0～25s时间内，两辆摩托车间的最远距离为180m
D．在0～25s时间内，两辆摩托车间的最远距离为400m
【答案】D
【知识点】运动学 v-t 图象
【解析】【解答】速度时间图像的斜率表示加速度大小，故 ， ， ，A不符合题意；图像与坐标轴围成的面积表示位移，故 ， ，因为两者在25s相遇，而发生的位移不同，故两者不是从同一地点出发的，B不符合题意；在t=25 s时两车达到相同的速度，在此之前摩托车A速度一直大于摩托车B速度，两辆摩托车距离一直在缩小，所以在t=0时刻，两辆摩托车距离最远，故 ，D符合题意．
故答案为：D
【分析】速度-时间图象的斜率表示该时刻的加速度大小，图线与时间轴包围的面积表示对应时间内的位移大小，据此分析即可．
3．（2020·天津模拟）科幻电影《流浪地球》中讲述了人类想方设法让地球脱离太阳系的故事．地球流浪途中在接近木星时被木星吸引，当地球快要撞击木星的危险时刻，点燃木星产生强大气流推开地球拯救了地球．若逃逸前，地球、木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，且航天器在地球表面的重力为G1，在木星表面的重力为G2；地球与木星均可视为球体，其半径分别为R1、R2，则下列说法正确的是（ ）
A．地球逃逸前，发射的航天器逃出太阳系的最小速度为
B．木星与地球的第一宇宙速度之比为
C．地球与木星绕太阳公转周期之比的立方等于它们轨道半长轴之比的平方
D．地球与木星的质量之比为
【答案】D
【知识点】万有引力定律及其应用；卫星问题
【解析】【解答】A．在地球的表面发射飞出太阳系的最小发射速度，叫做第三宇宙速度v3=16.7km/s，A不符合题意；
B．根据重力提供向心力得 ，解得：地球上的第一宇宙速度 ，同理得：木星上的第一宇宙速度为： ，故木星与地球的第一宇宙速度之比 ，B不符合题意；
C．根据开普勒第三定律得： ，故 ，即地球与木星绕太阳公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的三次方，C不符合题意；
D．根据重力与万有引力相等， ，解得： ，同理可得木星质量： ，故 ，D符合题意；
故答案为：D
【分析】卫星做圆周运动，万有引力提供向心力，结合卫星的周期，根据向心力公式列方程求解中心天体的质量。
4．（2019高三上·凤城月考）如图所示，在光滑的水平面上，有一垂直向下的匀强磁场分布在宽为L的区域内，现有一个边长为 的正方形闭合线圈以速度 垂直磁场边界滑过磁场后速度变为 ）那么（ ）
A．完全进入磁场时线圈的速度大于 /2
B．.完全进入磁场时线圈的速度等于 /2
C．完全进入磁场时线圈的速度小于 /2
D．以上情况AB均有可能，而C是不可能的
【答案】B
【知识点】电磁感应中的动力学问题
【解析】【解答】对线框进入或穿出磁场过程，设初速度为 ，末速度为v．由动量定理可知： ，又电量 ，得 ，得速度变化量 ，由 可知，进入和穿出磁场过程，磁通量的变化量相等，则进入和穿出磁场的两个过程通过导线框横截面积的电量相等，故由上式得知，进入过程导线框的速度变化量等于离开过程导线框的速度变化量。设完全进入磁场中时，线圈的速度大小为 ，则有 ，解得 ，B符合题意．
故答案为：B
【分析】利用动量定理结合磁通量变化量相等可以判别速度变化量相等，结合初末速度可以求出线圈完全进入磁场的速度大小。
5．（2019高三上·凤城月考）某综合娱乐节目中有这样一种项目，选手需要借助悬挂在高处的绳飞跃到鸿沟对面的平台上，如果已知选手的质量为m，选手抓住绳由静止开始摆动，此时绳与竖直方向的夹角为α，如图所示，不考虑空气的阻力和绳的质量，选手可视为质点．下列说法正确的是( )
A．选手摆到最低点时，绳子对选手的拉力大于选手对绳子的拉力
B．选手摆到最低点时，绳子对选手的拉力大于mg
C．选手从初始位置摆到最低点的运动过程中所受重力的功率一直增大
D．选手从初始位置摆到最低点的运动过程为匀变速曲线运动
【答案】B
【知识点】牛顿第二定律；功率及其计算
【解析】【解答】A．根据牛顿第三定律知，选手对绳子的拉力和绳子对选手的拉力大小相等，A不符合题意；
B．在最低点，根据牛顿第二定律得
得
B符合题意；
C．初位置速度为零，重力的瞬时功率为零，在最低点，速度最大，但是重力与速度垂直，重力的瞬时功率为零，可知重力的功率先增大后减小，C不符合题意；
D．选手摆动最低点的过程中，加速度在变化，不是匀变速曲线运动，D不符合题意．
故答案为：B
【分析】利用牛顿第二定律可以比较拉力和重力的大小；利用牛顿第三定律可以判别选手和绳子之间的拉力大小相等；利用最低点速度方向和重力方向垂直可以判别重力的瞬时功率等于0；由于加速度不断变化所以不是匀变速运动。
二、多选题
6．（2019高三上·凤城月考）如图所示，半圆形框架竖直放置在粗糙的水平地面上，光滑的小球P在水平外力F的作用下处于静止状态，P与圆心O的连线与水平面的夹角为θ，将力F在竖直面内沿顺时针方向缓慢地转过 ，框架与小球始终保持静止状态．在此过程中下列说法正确的是（ ）
A．框架对小球的支持力先减小后增大
B．拉力F的最小值为mgcosθ
C．地面对框架的摩擦力减小
D．框架对地面的压力先增大后减小
【答案】B,C
【知识点】共点力平衡条件的应用
【解析】【解答】AB．以小球为研究对象，分析受力情况，作出受力示意力图，如图所示，根据几何关系可知，当F顺时针转动至竖直向上之前，支持力逐渐减小，F先减小后增大，当F的方向沿圆的切线方向向上时，F最小，此时：
F=mgcosθ
A不符合题意，B符合题意；
C．以框架与小球组成的整体为研究对象，整体受到重力、地面的支持力、地面的摩擦力以及力F的作用；由图可知，F在顺时针方向转动的过程中，F沿水平方向的分力逐渐减小，所以地面对框架的摩擦力始终在减小，C符合题意；
D．以框架与小球组成的整体为研究对象，整体受到重力、地面的支持力、地面的摩擦力以及力F的作用；由图可知，F在顺时针方向转动的过程中，F沿竖直方向的分力逐渐增大，所以地面对框架的支持力始终在减小，D不符合题意．
故答案为：BC
【分析】利用小球的平衡方程结合F的方向变化可以判别框架对小球的支持力及F的大小变化；利用整体的平衡条件可以判别地面对框架的支持力和摩擦力大小变化。
7．（2019高三上·凤城月考）霍尔元件广泛应用于测量和自动控制等领域，霍尔元件一般用半导体材料做成，有的半导体中的载流子(自由电荷)是自由电子，有的半导体中的载流子是空穴(相当于正电荷)．如图所示为用半导体材料做成的霍尔元件的工作原理示意图，磁感应强度B垂直于霍尔元件的工作面向下，通入电流I的方向如图所示，C、D两侧面会形成电势差．则下列说法中正确的是 ( )
A．若元件的载流子是自由电子，则D侧面的电势高于C侧面的电势
B．若元件的载流子是空穴，则D侧面的电势高于C侧面的电势
C．在测地球赤道上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持竖直
D．在测地球赤道上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持水平
【答案】A,C
【知识点】洛伦兹力的计算；霍尔元件
【解析】【解答】若载流子为自由电子，由左手定则可判断电子受洛伦兹力作用使其偏向C侧面，则C侧面的电势会低于D侧面，A符合题意；若载流子为空穴，根据左手定则，空穴在洛伦兹力的作用下也是向C侧面聚集，C侧面的电势会高于D侧面，B不符合题意；地球赤道上方的地磁场的方向水平向北，霍尔元件的工作面应保持竖直才能让地磁场垂直其工作面，C符合题意，D不符合题意．
故答案为：AC．
【分析】利用左手定则可以判别粒子的偏转进而比较面电势的高低；利用赤道上方地磁场的方向可以判别霍尔元件的工作面放置方向。
8．（2019高三上·凤城月考）如图所示,倾角为 的光滑斜面下端固定一绝缘轻弹簧,M点固定一个质量为 、带电荷量为-q的小球Q,整个装置处于场强大小为E、方向沿斜面向下的匀强电场中.现把一个带电荷量为+q的小球P从N点由静止释放,释放后P沿着斜面向下运动.N点与弹簧的上端和M的距离均 ,PQ以及弹簧的轴线 与斜面平行.两小球均可视为质点和点电荷,弹簧的劲度系数为 ,静电力常量为k,则（ ）
A．小球P返回时,不可能撞到小球Q
B．当弹簧的压缩量为 时,小球P的速度最大
C．小球P沿着斜面向下运动过程中,其电势能一定减少
D．小球P在N点的加速度大小为
【答案】A,D
【知识点】能量守恒定律；牛顿第二定律
【解析】【解答】A.由题意知，小球P向下运动的过程中电场力qE及重力做正功，库仑引力做负功，向上运动的过程中电场力qE与重力均做负功，库仑引力做正功，根据能量守恒，小球返回时不可能撞到小球Q，A符合题意；
B.当合外力为零时，速度最大，即弹力 ，则 ，B不符合题意；
C.小球P沿着斜面向下运动过程中qE做正功，库仑力做负功， ，不能确定 是否为正，故电势能的变化不确定，C不符合题意；
D.在N点，根据牛顿第二定律可得 ,所以 ，D符合题意．
故答案为：AD
【分析】利用能量守恒定律可以判别小球P返回时不能撞到Q；利用平衡条件可以求出小球P速度最大时弹簧的形变量大小；利用电场力做功可以判别电势能的变化；利用牛顿第二定律可以求出小球P在N点的加速度大小。
9．（2019高三上·凤城月考）下列说法正确的是（ ）
A．分子间距离增大时，分子间的引力减小，斥力增大
B．当分子间的作用力表现为引力时，随分子间距离的增大分子势能增大
C．一定质量的理想气体发生等温膨胀，一定从外界吸收热量
D．一定质量的理想气体发生等压膨胀，一定向外界放出热量
E．熵的大小可以反映物体内分子运动的无序程度
【答案】B,C,E
【知识点】热力学第一定律（能量守恒定律）；分子间的作用力
【解析】【解答】（1）分子间距离增大时，分子间的引力减小，斥力也减小，A不符合题意；（2）当分子间的作用力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大，B符合题意；（3）保持理想气体温度不变，内能不变，增大其体积时，气体从外界吸热，C符合题意；（4）一定质量的理想气体发生等压膨胀，根据理想气体的状态方程： 可知，气体的温度一定升高，内能增大，而对外做功，所以一定向从外界吸收热量，D不符合题意；（5）根据熵的微观意义可知，熵的大小可以反映物体内分子运动的无序程度．E符合题意．
故答案为：BCE．
【分析】分子间的作用力表现为引力时，分子力总是随分子间距离的增大而减小，分子势能随分子间距离的增大而增大；一定质量的理想气体，根据理想气体的状态方程判定状态参量的变化，根据热力学第一定律判断吸放热；熵的意义是反映物体内分子运动的无序程度．
三、实验题
10．（2019高三上·凤城月考）某实验小组采用如图甲所示的装置探究小车在斜面上的运动情况，实验步骤如下：
a．把纸带的一端固定在小车的后面，另一端穿过打点计时器；
b．用细线将木板上的小车通过一个定滑轮与悬吊的砂桶相连；
c．先接通电源，轻推小车，小车在左边细线的牵引力下从静止开始匀加速运动，打点计时器在纸带上打下一系列的点；
d．测出 、 、 （如图乙所示），已知打的周期为T．
回答下列问题：
（1）小车运动时，打点计时器打下C点时小车的速度为 ．
（2）小车运动的加速度 （用相应的符号表示）．
【答案】（1）
（2）
【知识点】探究小车速度随时间变化的规律
【解析】【解答】（1）根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上C点时小车的瞬时速度大小， ；（2）根据匀变速直线运动的推论公式 ，有： ．
【分析】（1）利用平均速度公式可以求出瞬时速度的大小；
（2）利用邻差公式可以求出加速度的大小。
11．（2019高二上·安平月考）为测定干电池的电动势和内阻，提供的实验器材如下：
A．完全相同的干电池两节(每节干电池电动势为1.5
V左右，内阻较小)
B．电流表A(量程为0.6 A，内阻约为0.5 Ω)
C．滑动变阻器R1(0～10
Ω，10 A)
D．滑动变阻器R2(0～100
Ω，1 A)
E．电流表G(0～3.0 mA，Rg=10 Ω)
F．定值电阻R3=990 Ω
G．定值电阻R4=90 Ω
H．定值电阻R0=3.0 Ω
（1）由于两节干电池的内阻较小，现将定值电阻R0=3.0Ω与两节干电池串联后作为一个整体进行测量．在进行实验时，滑动变阻器应选用 ，由于无电压表，故将电流表G与某定值电阻串联改装成适当量程的电压表，则定值电阻应选用 ．(填实验器材前的字母)
（2）在下图的虚线方框中补充完整本实验电路的原理图．
（3）根据实验测得数据作出I2－I1的图象如图所示，其中I2为通过电流表G的电流，I1为通过电流表A的电流．根据该图象可知每节干电池的电动势为 V，内阻为 Ω．
【答案】（1）C；F
（2）
（3）1.5；1
【知识点】电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】(1)电源为两节干电池，则电动势为3V较小，电源的内阻较小，为多测几组实验数据，方便实验操作，应选最大阻值较小的滑动变阻器，因此滑动变阻器应选：C；[2]上述器材中虽然没有电压表，但给出了两个电流表，将电流表G与定值电阻R0串联，改装成电压表；改装后电压应约大于等于3V，则根据串联电路规律可知，应串联的电阻
故答案为：F；(2)用改装后的电压表测量电压值，用电流表A与滑动变阻器串联测电路电流，如图所示
；(3)根据欧姆定律和串联的知识得电源两端电压为
根据图象与纵轴的交点得电动势为
则一节干电池的电动势为1.5V，与横轴的交点可得出路端电压为2.0V时电流是0.2A
由闭合电路欧姆定律 可得，电源内阻
故内阻
一节干电池的内阻为1Ω.
【分析】（1）利用电源内阻偏小可以选择偏小的滑动变阻器进行调节；利用电表的改装可以选择定值电阻的大小；
（2）利用伏安法测量内阻，电流计和定值电阻串联为电压表；由于电压表内阻知道所以使用电流表内接法；
（3）利用斜率和截距可以求出电动势和内阻的大小。
四、解答题
12．（2019高三上·凤城月考）如图所示，光滑轨道abc固定在竖直平面内，ab倾斜、bc水平，与半径R=0.4 m竖直固定的粗糙半圆形轨道cd在c点平滑连接．可视为质点的小球甲和乙静止在水平轨道上，二者中间压缩有轻质弹簧，弹簧与两小球均不拴接且被锁定．现解除对弹簧的锁定，小球甲在脱离弹簧后恰能沿轨道运动到a处，小球乙在脱离弹簧后沿半圆形轨道恰好能到达最高点d．已知小球甲的质量m1=2 kg，a、b的竖直高度差h=0.45 m，已知小球乙在c点时轨道对其弹力的大小F=100 N，弹簧恢复原长时两小球均在水平轨道上，不计空气阻力，重力加速度g取10 m/s2．求：
（1）小球乙的质量；
（2）小球乙在半圆形轨道上克服摩擦力所做的功．
【答案】（1）解：对小球甲，由机械能守恒定律得m1gh= m1
对小球甲、乙，由动量守恒定律得m1v1=m2v2
对小球乙，在c点，由牛顿第二定律得F－m2g=m2
联立解得m2=1kg，v2=6m/s或m2=9kg，v2= m/s
小球乙恰好过d点，有m2g=m2
解得vd= =2m/s
由题意vd
解得小球乙克服摩擦力所做的功Wf=8J
【知识点】动量守恒定律；牛顿第二定律
【解析】【分析】（1）由于甲球上升过程机械能守恒，利用机械能守恒定律可以求出甲球解锁后速度的大小；乙球在c点可以根据牛顿第二定律列出质量和速度的表达式；利用甲乙两球为系统动量守恒定律可以求出乙球的质量和速度大小，结合最高点的临界速度可以判别小球的质量大小；
（2）小球在半圆形轨道运动时，利用动能定理可以求出克服摩擦力做功的大小。
13．（2019高三上·凤城月考）如图，在xOy平面坐标系的第Ⅰ象限内有沿x轴负方向的匀强电场，它的场强大小为E=4×105V/m，第Ⅱ象限有垂直平面向里的匀强磁场—个带正电粒子以速度大小v0=2×107m/s从上A点沿y轴正方向射入电场，并从C点进入磁场.已知A点坐标为（0.2m，0），该粒子的比荷 =2.5×109C/kg，不计粒子的重力.
（1）求C点的坐标；
（2）求粒子刚进入磁场时的速度；
（3）若要使粒子不能进入第Ⅲ象限，求磁感应强度B的大小.
【答案】（1）解：粒子在第I象限内的运动类似平抛运动，轨迹如图
沿x轴负方向做匀加速运动，则有： ，
沿y轴正方向做匀速运动，则有：
联立解得：y=0.4m
故粒子经过y轴时的坐标为（0，0.4m）
（2）解：设粒子进入磁场时的速度为v
则x轴方向的速度为 ，y轴方向的速度为
由 ，解得：
设速度v的方向与y轴的夹角为
则有：
解得： ，即速度v的方向与y轴的夹角为
（3）解：粒子在磁场中做匀速圆周运动，其最大半径为R的圆弧
在运动轨迹图中，由几何关系得： ，
又
联立解得：磁感应强度最小值为
则第 II象限内的磁场磁感应强度
【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）粒子在第一象限内做类平抛运动，即沿y轴正方向做匀速直线运动，沿x轴负方向做匀加速直线运动，由类平抛运动规律可以求出水平位移．（2）在第一问手基础上，求出类平抛运动的末速度即为进入磁场的初速度．（3）粒子进入第二象限后做匀速圆周运动，若要使粒子不进入第三象限，则当粒子的运动轨迹恰与x轴相切时，是粒子的最大的半径，对应最小的磁感应强度
14．（2020·焦作模拟）热等静压设备广泛用于材料加工中．该设备工作时，先在室温下把惰性气体用压缩机压入到一个预抽真空的炉腔中，然后炉腔升温，利用高温高气压环境对放入炉腔中的材料加工处理，改部其性能．一台热等静压设备的炉腔中某次放入固体材料后剩余的容积为013 m3，炉腔抽真空后，在室温下用压缩机将10瓶氩气压入到炉腔中．已知每瓶氩气的容积为3.2×10-2 m3，使用前瓶中气体压强为1.5×107 Pa，使用后瓶中剩余气体压强为2.0×106 Pa；室温温度为27 ℃．氩气可视为理想气体．
（1）求压入氩气后炉腔中气体在室温下的压强；
（2）将压入氩气后的炉腔加热到1 227 ℃，求此时炉腔中气体的压强．
【答案】（1）解：设初始时每瓶气体的体积为 ，压强为 ；使用后气瓶中剩余气体的压强为 ，假设体积为 ，压强为 的气体压强变为 时，其体积膨胀为 ，由玻意耳定律得：
被压入进炉腔的气体在室温和 条件下的体积为：
设10瓶气体压入完成后炉腔中气体的压强为 ，体积为 ，由玻意耳定律得：
联立方程并代入数据得：
（2）解：设加热前炉腔的温度为 ，加热后炉腔的温度为 ，气体压强为 ，由查理定律得：
联立方程并代入数据得：
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程
【解析】【分析】（1）利用等温变化的状态方程可以求出压强的大小；
（2）利用等容变化可以求出气体压强的大小。
辽宁省凤城市通远堡中学2019-2020学年高三上学期理综物理第三次月考试卷
一、单选题
1．（2019高三上·凤城月考）如图所示，氢原子在不同能级间发生a、b、c三种跃迁时，释放光子的频率分别是va、vb、vc，下列关系式正确的是（ ）
A．vb =va+vc B． C． D．
2．（2019高三上·凤城月考）某公司为了测试摩托车的性能，让两驾驶员分别驾驶摩托车在一平直路面上行驶，利用速度传感器测出摩托车A、B的速度随时间变化的规律并描绘在计算机中，如图所示，发现两摩托车在t =25s时同时到达目的地．则下列叙述正确的是( )
A．摩托车B的加速度为摩托车A的4倍
B．两辆摩托车从同一地点出发，且摩托车B晚出发10s
C．在0～25s时间内，两辆摩托车间的最远距离为180m
D．在0～25s时间内，两辆摩托车间的最远距离为400m
3．（2020·天津模拟）科幻电影《流浪地球》中讲述了人类想方设法让地球脱离太阳系的故事．地球流浪途中在接近木星时被木星吸引，当地球快要撞击木星的危险时刻，点燃木星产生强大气流推开地球拯救了地球．若逃逸前，地球、木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，且航天器在地球表面的重力为G1，在木星表面的重力为G2；地球与木星均可视为球体，其半径分别为R1、R2，则下列说法正确的是（ ）
A．地球逃逸前，发射的航天器逃出太阳系的最小速度为
B．木星与地球的第一宇宙速度之比为
C．地球与木星绕太阳公转周期之比的立方等于它们轨道半长轴之比的平方
D．地球与木星的质量之比为
4．（2019高三上·凤城月考）如图所示，在光滑的水平面上，有一垂直向下的匀强磁场分布在宽为L的区域内，现有一个边长为 的正方形闭合线圈以速度 垂直磁场边界滑过磁场后速度变为 ）那么（ ）
A．完全进入磁场时线圈的速度大于 /2
B．.完全进入磁场时线圈的速度等于 /2
C．完全进入磁场时线圈的速度小于 /2
D．以上情况AB均有可能，而C是不可能的
5．（2019高三上·凤城月考）某综合娱乐节目中有这样一种项目，选手需要借助悬挂在高处的绳飞跃到鸿沟对面的平台上，如果已知选手的质量为m，选手抓住绳由静止开始摆动，此时绳与竖直方向的夹角为α，如图所示，不考虑空气的阻力和绳的质量，选手可视为质点．下列说法正确的是( )
A．选手摆到最低点时，绳子对选手的拉力大于选手对绳子的拉力
B．选手摆到最低点时，绳子对选手的拉力大于mg
C．选手从初始位置摆到最低点的运动过程中所受重力的功率一直增大
D．选手从初始位置摆到最低点的运动过程为匀变速曲线运动
二、多选题
6．（2019高三上·凤城月考）如图所示，半圆形框架竖直放置在粗糙的水平地面上，光滑的小球P在水平外力F的作用下处于静止状态，P与圆心O的连线与水平面的夹角为θ，将力F在竖直面内沿顺时针方向缓慢地转过 ，框架与小球始终保持静止状态．在此过程中下列说法正确的是（ ）
A．框架对小球的支持力先减小后增大
B．拉力F的最小值为mgcosθ
C．地面对框架的摩擦力减小
D．框架对地面的压力先增大后减小
7．（2019高三上·凤城月考）霍尔元件广泛应用于测量和自动控制等领域，霍尔元件一般用半导体材料做成，有的半导体中的载流子(自由电荷)是自由电子，有的半导体中的载流子是空穴(相当于正电荷)．如图所示为用半导体材料做成的霍尔元件的工作原理示意图，磁感应强度B垂直于霍尔元件的工作面向下，通入电流I的方向如图所示，C、D两侧面会形成电势差．则下列说法中正确的是 ( )
A．若元件的载流子是自由电子，则D侧面的电势高于C侧面的电势
B．若元件的载流子是空穴，则D侧面的电势高于C侧面的电势
C．在测地球赤道上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持竖直
D．在测地球赤道上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持水平
8．（2019高三上·凤城月考）如图所示,倾角为 的光滑斜面下端固定一绝缘轻弹簧,M点固定一个质量为 、带电荷量为-q的小球Q,整个装置处于场强大小为E、方向沿斜面向下的匀强电场中.现把一个带电荷量为+q的小球P从N点由静止释放,释放后P沿着斜面向下运动.N点与弹簧的上端和M的距离均 ,PQ以及弹簧的轴线 与斜面平行.两小球均可视为质点和点电荷,弹簧的劲度系数为 ,静电力常量为k,则（ ）
A．小球P返回时,不可能撞到小球Q
B．当弹簧的压缩量为 时,小球P的速度最大
C．小球P沿着斜面向下运动过程中,其电势能一定减少
D．小球P在N点的加速度大小为
9．（2019高三上·凤城月考）下列说法正确的是（ ）
A．分子间距离增大时，分子间的引力减小，斥力增大
B．当分子间的作用力表现为引力时，随分子间距离的增大分子势能增大
C．一定质量的理想气体发生等温膨胀，一定从外界吸收热量
D．一定质量的理想气体发生等压膨胀，一定向外界放出热量
E．熵的大小可以反映物体内分子运动的无序程度
三、实验题
10．（2019高三上·凤城月考）某实验小组采用如图甲所示的装置探究小车在斜面上的运动情况，实验步骤如下：
a．把纸带的一端固定在小车的后面，另一端穿过打点计时器；
b．用细线将木板上的小车通过一个定滑轮与悬吊的砂桶相连；
c．先接通电源，轻推小车，小车在左边细线的牵引力下从静止开始匀加速运动，打点计时器在纸带上打下一系列的点；
d．测出 、 、 （如图乙所示），已知打的周期为T．
回答下列问题：
（1）小车运动时，打点计时器打下C点时小车的速度为 ．
（2）小车运动的加速度 （用相应的符号表示）．
11．（2019高二上·安平月考）为测定干电池的电动势和内阻，提供的实验器材如下：
A．完全相同的干电池两节(每节干电池电动势为1.5
V左右，内阻较小)
B．电流表A(量程为0.6 A，内阻约为0.5 Ω)
C．滑动变阻器R1(0～10
Ω，10 A)
D．滑动变阻器R2(0～100
Ω，1 A)
E．电流表G(0～3.0 mA，Rg=10 Ω)
F．定值电阻R3=990 Ω
G．定值电阻R4=90 Ω
H．定值电阻R0=3.0 Ω
（1）由于两节干电池的内阻较小，现将定值电阻R0=3.0Ω与两节干电池串联后作为一个整体进行测量．在进行实验时，滑动变阻器应选用 ，由于无电压表，故将电流表G与某定值电阻串联改装成适当量程的电压表，则定值电阻应选用 ．(填实验器材前的字母)
（2）在下图的虚线方框中补充完整本实验电路的原理图．
（3）根据实验测得数据作出I2－I1的图象如图所示，其中I2为通过电流表G的电流，I1为通过电流表A的电流．根据该图象可知每节干电池的电动势为 V，内阻为 Ω．
四、解答题
12．（2019高三上·凤城月考）如图所示，光滑轨道abc固定在竖直平面内，ab倾斜、bc水平，与半径R=0.4 m竖直固定的粗糙半圆形轨道cd在c点平滑连接．可视为质点的小球甲和乙静止在水平轨道上，二者中间压缩有轻质弹簧，弹簧与两小球均不拴接且被锁定．现解除对弹簧的锁定，小球甲在脱离弹簧后恰能沿轨道运动到a处，小球乙在脱离弹簧后沿半圆形轨道恰好能到达最高点d．已知小球甲的质量m1=2 kg，a、b的竖直高度差h=0.45 m，已知小球乙在c点时轨道对其弹力的大小F=100 N，弹簧恢复原长时两小球均在水平轨道上，不计空气阻力，重力加速度g取10 m/s2．求：
（1）小球乙的质量；
（2）小球乙在半圆形轨道上克服摩擦力所做的功．
13．（2019高三上·凤城月考）如图，在xOy平面坐标系的第Ⅰ象限内有沿x轴负方向的匀强电场，它的场强大小为E=4×105V/m，第Ⅱ象限有垂直平面向里的匀强磁场—个带正电粒子以速度大小v0=2×107m/s从上A点沿y轴正方向射入电场，并从C点进入磁场.已知A点坐标为（0.2m，0），该粒子的比荷 =2.5×109C/kg，不计粒子的重力.
（1）求C点的坐标；
（2）求粒子刚进入磁场时的速度；
（3）若要使粒子不能进入第Ⅲ象限，求磁感应强度B的大小.
14．（2020·焦作模拟）热等静压设备广泛用于材料加工中．该设备工作时，先在室温下把惰性气体用压缩机压入到一个预抽真空的炉腔中，然后炉腔升温，利用高温高气压环境对放入炉腔中的材料加工处理，改部其性能．一台热等静压设备的炉腔中某次放入固体材料后剩余的容积为013 m3，炉腔抽真空后，在室温下用压缩机将10瓶氩气压入到炉腔中．已知每瓶氩气的容积为3.2×10-2 m3，使用前瓶中气体压强为1.5×107 Pa，使用后瓶中剩余气体压强为2.0×106 Pa；室温温度为27 ℃．氩气可视为理想气体．
（1）求压入氩气后炉腔中气体在室温下的压强；
（2）将压入氩气后的炉腔加热到1 227 ℃，求此时炉腔中气体的压强．
答案解析部分
1．【答案】A
【知识点】玻尔理论与氢原子的能级跃迁
【解析】【解答】因为Em-En=hv，知Eb=Ea+EC，即 ，解得 ，
故答案为：A.
【分析】利用能级跃迁的能量差结合能量子的表达式可以求出光子的频率大小。
2．【答案】D
【知识点】运动学 v-t 图象
【解析】【解答】速度时间图像的斜率表示加速度大小，故 ， ， ，A不符合题意；图像与坐标轴围成的面积表示位移，故 ， ，因为两者在25s相遇，而发生的位移不同，故两者不是从同一地点出发的，B不符合题意；在t=25 s时两车达到相同的速度，在此之前摩托车A速度一直大于摩托车B速度，两辆摩托车距离一直在缩小，所以在t=0时刻，两辆摩托车距离最远，故 ，D符合题意．
故答案为：D
【分析】速度-时间图象的斜率表示该时刻的加速度大小，图线与时间轴包围的面积表示对应时间内的位移大小，据此分析即可．
3．【答案】D
【知识点】万有引力定律及其应用；卫星问题
【解析】【解答】A．在地球的表面发射飞出太阳系的最小发射速度，叫做第三宇宙速度v3=16.7km/s，A不符合题意；
B．根据重力提供向心力得 ，解得：地球上的第一宇宙速度 ，同理得：木星上的第一宇宙速度为： ，故木星与地球的第一宇宙速度之比 ，B不符合题意；
C．根据开普勒第三定律得： ，故 ，即地球与木星绕太阳公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的三次方，C不符合题意；
D．根据重力与万有引力相等， ，解得： ，同理可得木星质量： ，故 ，D符合题意；
故答案为：D
【分析】卫星做圆周运动，万有引力提供向心力，结合卫星的周期，根据向心力公式列方程求解中心天体的质量。
4．【答案】B
【知识点】电磁感应中的动力学问题
【解析】【解答】对线框进入或穿出磁场过程，设初速度为 ，末速度为v．由动量定理可知： ，又电量 ，得 ，得速度变化量 ，由 可知，进入和穿出磁场过程，磁通量的变化量相等，则进入和穿出磁场的两个过程通过导线框横截面积的电量相等，故由上式得知，进入过程导线框的速度变化量等于离开过程导线框的速度变化量。设完全进入磁场中时，线圈的速度大小为 ，则有 ，解得 ，B符合题意．
故答案为：B
【分析】利用动量定理结合磁通量变化量相等可以判别速度变化量相等，结合初末速度可以求出线圈完全进入磁场的速度大小。
5．【答案】B
【知识点】牛顿第二定律；功率及其计算
【解析】【解答】A．根据牛顿第三定律知，选手对绳子的拉力和绳子对选手的拉力大小相等，A不符合题意；
B．在最低点，根据牛顿第二定律得
得
B符合题意；
C．初位置速度为零，重力的瞬时功率为零，在最低点，速度最大，但是重力与速度垂直，重力的瞬时功率为零，可知重力的功率先增大后减小，C不符合题意；
D．选手摆动最低点的过程中，加速度在变化，不是匀变速曲线运动，D不符合题意．
故答案为：B
【分析】利用牛顿第二定律可以比较拉力和重力的大小；利用牛顿第三定律可以判别选手和绳子之间的拉力大小相等；利用最低点速度方向和重力方向垂直可以判别重力的瞬时功率等于0；由于加速度不断变化所以不是匀变速运动。
6．【答案】B,C
【知识点】共点力平衡条件的应用
【解析】【解答】AB．以小球为研究对象，分析受力情况，作出受力示意力图，如图所示，根据几何关系可知，当F顺时针转动至竖直向上之前，支持力逐渐减小，F先减小后增大，当F的方向沿圆的切线方向向上时，F最小，此时：
F=mgcosθ
A不符合题意，B符合题意；
C．以框架与小球组成的整体为研究对象，整体受到重力、地面的支持力、地面的摩擦力以及力F的作用；由图可知，F在顺时针方向转动的过程中，F沿水平方向的分力逐渐减小，所以地面对框架的摩擦力始终在减小，C符合题意；
D．以框架与小球组成的整体为研究对象，整体受到重力、地面的支持力、地面的摩擦力以及力F的作用；由图可知，F在顺时针方向转动的过程中，F沿竖直方向的分力逐渐增大，所以地面对框架的支持力始终在减小，D不符合题意．
故答案为：BC
【分析】利用小球的平衡方程结合F的方向变化可以判别框架对小球的支持力及F的大小变化；利用整体的平衡条件可以判别地面对框架的支持力和摩擦力大小变化。
7．【答案】A,C
【知识点】洛伦兹力的计算；霍尔元件
【解析】【解答】若载流子为自由电子，由左手定则可判断电子受洛伦兹力作用使其偏向C侧面，则C侧面的电势会低于D侧面，A符合题意；若载流子为空穴，根据左手定则，空穴在洛伦兹力的作用下也是向C侧面聚集，C侧面的电势会高于D侧面，B不符合题意；地球赤道上方的地磁场的方向水平向北，霍尔元件的工作面应保持竖直才能让地磁场垂直其工作面，C符合题意，D不符合题意．
故答案为：AC．
【分析】利用左手定则可以判别粒子的偏转进而比较面电势的高低；利用赤道上方地磁场的方向可以判别霍尔元件的工作面放置方向。
8．【答案】A,D
【知识点】能量守恒定律；牛顿第二定律
【解析】【解答】A.由题意知，小球P向下运动的过程中电场力qE及重力做正功，库仑引力做负功，向上运动的过程中电场力qE与重力均做负功，库仑引力做正功，根据能量守恒，小球返回时不可能撞到小球Q，A符合题意；
B.当合外力为零时，速度最大，即弹力 ，则 ，B不符合题意；
C.小球P沿着斜面向下运动过程中qE做正功，库仑力做负功， ，不能确定 是否为正，故电势能的变化不确定，C不符合题意；
D.在N点，根据牛顿第二定律可得 ,所以 ，D符合题意．
故答案为：AD
【分析】利用能量守恒定律可以判别小球P返回时不能撞到Q；利用平衡条件可以求出小球P速度最大时弹簧的形变量大小；利用电场力做功可以判别电势能的变化；利用牛顿第二定律可以求出小球P在N点的加速度大小。
9．【答案】B,C,E
【知识点】热力学第一定律（能量守恒定律）；分子间的作用力
【解析】【解答】（1）分子间距离增大时，分子间的引力减小，斥力也减小，A不符合题意；（2）当分子间的作用力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大，B符合题意；（3）保持理想气体温度不变，内能不变，增大其体积时，气体从外界吸热，C符合题意；（4）一定质量的理想气体发生等压膨胀，根据理想气体的状态方程： 可知，气体的温度一定升高，内能增大，而对外做功，所以一定向从外界吸收热量，D不符合题意；（5）根据熵的微观意义可知，熵的大小可以反映物体内分子运动的无序程度．E符合题意．
故答案为：BCE．
【分析】分子间的作用力表现为引力时，分子力总是随分子间距离的增大而减小，分子势能随分子间距离的增大而增大；一定质量的理想气体，根据理想气体的状态方程判定状态参量的变化，根据热力学第一定律判断吸放热；熵的意义是反映物体内分子运动的无序程度．
10．【答案】（1）
（2）
【知识点】探究小车速度随时间变化的规律
【解析】【解答】（1）根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上C点时小车的瞬时速度大小， ；（2）根据匀变速直线运动的推论公式 ，有： ．
【分析】（1）利用平均速度公式可以求出瞬时速度的大小；
（2）利用邻差公式可以求出加速度的大小。
11．【答案】（1）C；F
（2）
（3）1.5；1
【知识点】电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】(1)电源为两节干电池，则电动势为3V较小，电源的内阻较小，为多测几组实验数据，方便实验操作，应选最大阻值较小的滑动变阻器，因此滑动变阻器应选：C；[2]上述器材中虽然没有电压表，但给出了两个电流表，将电流表G与定值电阻R0串联，改装成电压表；改装后电压应约大于等于3V，则根据串联电路规律可知，应串联的电阻
故答案为：F；(2)用改装后的电压表测量电压值，用电流表A与滑动变阻器串联测电路电流，如图所示
；(3)根据欧姆定律和串联的知识得电源两端电压为
根据图象与纵轴的交点得电动势为
则一节干电池的电动势为1.5V，与横轴的交点可得出路端电压为2.0V时电流是0.2A
由闭合电路欧姆定律 可得，电源内阻
故内阻
一节干电池的内阻为1Ω.
【分析】（1）利用电源内阻偏小可以选择偏小的滑动变阻器进行调节；利用电表的改装可以选择定值电阻的大小；
（2）利用伏安法测量内阻，电流计和定值电阻串联为电压表；由于电压表内阻知道所以使用电流表内接法；
（3）利用斜率和截距可以求出电动势和内阻的大小。
12．【答案】（1）解：对小球甲，由机械能守恒定律得m1gh= m1
对小球甲、乙，由动量守恒定律得m1v1=m2v2
对小球乙，在c点，由牛顿第二定律得F－m2g=m2
联立解得m2=1kg，v2=6m/s或m2=9kg，v2= m/s
小球乙恰好过d点，有m2g=m2
解得vd= =2m/s
由题意vd
解得小球乙克服摩擦力所做的功Wf=8J
【知识点】动量守恒定律；牛顿第二定律
【解析】【分析】（1）由于甲球上升过程机械能守恒，利用机械能守恒定律可以求出甲球解锁后速度的大小；乙球在c点可以根据牛顿第二定律列出质量和速度的表达式；利用甲乙两球为系统动量守恒定律可以求出乙球的质量和速度大小，结合最高点的临界速度可以判别小球的质量大小；
（2）小球在半圆形轨道运动时，利用动能定理可以求出克服摩擦力做功的大小。
13．【答案】（1）解：粒子在第I象限内的运动类似平抛运动，轨迹如图
沿x轴负方向做匀加速运动，则有： ，
沿y轴正方向做匀速运动，则有：
联立解得：y=0.4m
故粒子经过y轴时的坐标为（0，0.4m）
（2）解：设粒子进入磁场时的速度为v
则x轴方向的速度为 ，y轴方向的速度为
由 ，解得：
设速度v的方向与y轴的夹角为
则有：
解得： ，即速度v的方向与y轴的夹角为
（3）解：粒子在磁场中做匀速圆周运动，其最大半径为R的圆弧
在运动轨迹图中，由几何关系得： ，
又
联立解得：磁感应强度最小值为
则第 II象限内的磁场磁感应强度
【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）粒子在第一象限内做类平抛运动，即沿y轴正方向做匀速直线运动，沿x轴负方向做匀加速直线运动，由类平抛运动规律可以求出水平位移．（2）在第一问手基础上，求出类平抛运动的末速度即为进入磁场的初速度．（3）粒子进入第二象限后做匀速圆周运动，若要使粒子不进入第三象限，则当粒子的运动轨迹恰与x轴相切时，是粒子的最大的半径，对应最小的磁感应强度
14．【答案】（1）解：设初始时每瓶气体的体积为 ，压强为 ；使用后气瓶中剩余气体的压强为 ，假设体积为 ，压强为 的气体压强变为 时，其体积膨胀为 ，由玻意耳定律得：
被压入进炉腔的气体在室温和 条件下的体积为：
设10瓶气体压入完成后炉腔中气体的压强为 ，体积为 ，由玻意耳定律得：
联立方程并代入数据得：
（2）解：设加热前炉腔的温度为 ，加热后炉腔的温度为 ，气体压强为 ，由查理定律得：
联立方程并代入数据得：
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程
【解析】【分析】（1）利用等温变化的状态方程可以求出压强的大小；
（2）利用等容变化可以求出气体压强的大小。
