2024学年第一学期高二年级10月四校联考
物理学科 试题卷
考生须知：
1．本卷共四大题，21小题，满分100分，考试时间90分钟；
2．所有解答均答在答题纸上，选择题部分需用2B铅笔填涂，其他试题用黑色字迹的笔在相应区域答题；
3．本卷无特别说明，重力加速度取。
选择题部分
一、选择题Ⅰ（本题共13小题，每小题3分，共39分。在每小题给出的四个选项中，只有一个是符合题目要求的）
1. 牛顿在1687年用在流体中拖动的平板，做了著名的粘性流动实验。得出了粘附于上平板的流体在平板切向方向上产生的粘性摩擦力F的关系式：。其中A是平板面积，h是平板间间距，平板的运动速度为v，粘滞力系数的单位为（ ）
A. B. C. D.
2. 下列表述正确的是（ ）
A. 法拉第提出了用电场线描述电场的方法，并用实验测得了元电荷的数值
B. 库仑用扭秤实验研究了电荷间的相互作用规律，并测出了静电力常量
C. 用点电荷来代替实际带电体是采用了等效替代的思想方法
D. 电场强度、电势、电容都是用比值法定义的物理量
3. 蜘蛛网是由部分种类的蜘蛛吐丝所编成的网状物，如图所示，竖直平面内蜘蛛网上A、B、C三点的连线构成正三角形，三根蜘蛛丝a、b、c（可视为弹性绳）的延长线均过三角形的中心，蜘蛛丝c沿竖直方向，且c中有张力。蜘蛛静止在蜘蛛网（不计重力）中央，下列说法正确的是（ ）
A. a中张力大于b中张力
B. a中张力大于c中张力
C. 若c突然断开，则蜘蛛仍能保持静止
D. 若c突然断开，则断后瞬间蜘蛛的加速度竖直向下
4. 充电式果汁机小巧简便，如图甲所示，被誉为出行神器，满足了人们出行也能喝上鲜榨果汁的需求．如图乙所示，其主要部件是四个长短不同的切水果的锋利刀片．工作时，刀片在电机带动下高速旋转，机身和果汁杯可视为保持静止．则果汁机在完成榨汁的过程中
A. 某时刻不同刀片顶点的角速度都相等
B. 不同刀片上各点的加速度方向始终指向圆心
C. 杯壁上的水果颗粒做圆周运动时的向心力由摩擦力提供
D. 消耗的电能一定等于水果颗粒以及果汁机增加的内能
5. “探究影响平行板电容器电容大小因素”的实验装置如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A. 平行板电容器左极板上移时，静电计指针偏角减小
B. 平行板电容器中间插入一层薄导体材料，静电计指针偏角增大
C. 平行板电容器左极板左移时，电容器储存能量增大
D. 静电计测量的是电势差，所以也可以用电压表替代
6. 电影《流浪地球2》中，人类建造了太空电梯直通空间站，如图为科幻电影中的太空电梯示意图。超级缆绳将地球赤道上的固定基地、同步空间站和配重空间站连接在一起，它们随地球同步旋转，P为太空电梯。地球同步卫星的轨道在同步空间站和配重空间站之间。下列说法正确的是（ ）
A. 配重空间站的周期大于
B. 宇航员可以自由漂浮在配重空间站内
C. 若太空电梯沿缆绳匀速运动，则其内部的物体受力平衡
D. 若两空间站之间的缆绳断裂，配重空间站将做离心运动
7. 下列关于磁场的应用，正确的是（ ）
A. 图甲是用来加速带电粒子的回旋加速器示意图要使粒子获得的最大动能增大，可增大加速电场的电压U
B. 图乙是磁流体发电机示意图，由此可判断B极板是发电机的正极，A极板是发电机的负极
C. 图丙是速度选择器示意图，速度方向从P到Q，不考虑重力的带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是
D. 图丁是磁电式电流表内部结构示意图，当有电流流过时，线圈在磁极间产生的匀强磁场中偏转
8. 范德格拉夫静电加速器结构如图所示，其工作原理是先通过传送带将正电荷传送到金属球壳（电荷在金属球壳均匀分布），使金属球与地面间产生几百万伏的高压，然后利用高压给绝缘管中的带电粒子加速。在加速管顶端A点无初速度释放一带电粒子，粒子经过B、C两点到达管底（B为中点）。不计粒子重力，仅考虑球壳产生电场的影响，下列说法正确的是（ ）
A. B点电势比C点电势低
B. 粒子从B点到C点的过程中电势能增大
C. 粒子在B点的加速度小于在C点的加速度
D. 粒子在与间的动能变化量不同
9. 如图所示，小物块以初速度从O点沿斜面向上运动，同时从O点斜向上抛出一个速度大小也为的小球，物块和小球在斜面上的P点相遇．已知物块和小球质量相等(均可视为质点)，空气阻力忽略不计，则下列说法正确的是（ ）．
A. 斜面可能是光滑的
B. 小球运动到最高点时离斜面最远
C. 在P点时，小球的动能大于物块的动能
D. 小球和物块到达P点过程中克服重力做功平均功率不相等
10. 示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器，而示波管则是示波器的主要部件，其原理如图1所示。如果在电极之间所加电压及在电极之间所加电压按图2所示的规律变化，则在荧光屏上呈现出来的图形是（ ）
A. B.
C. D.
11. 电磁炮是利用电磁发射技术制成的新型武器，如图所示为电磁炮的原理结构示意图。若某水平发射轨道长，宽，发射的炮弹质量为，炮弹被发射时从轨道左端由静止开始加速。当电路中的电流恒为，轨道间匀强磁场时，不计空气及摩擦阻力。下列说法正确的是（ ）
A. 磁场方向为竖直向下
B. 炮弹的加速度大小为
C. 炮弹在轨道中加速的时间为
D. 炮弹发射过程中安培力的最大功率为
12. 如图所示，直线Ⅰ、Ⅱ分别是电源1与电源2的路端电压随输出电流变化的特性图线，曲线Ⅲ是一个小灯泡的伏安特性曲线，曲线Ⅲ与直线Ⅰ、Ⅱ相交点的坐标分别为P（5.2，3.5）、Q（6，5）。如果把该小灯泡分别与电源1、电源2单独连接，则下列说法正确的是（ ）
A. 电源1与电源2的内阻之比是2:3
B. 小灯泡的电阻随着电流的增大而减小
C. 在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是21:26
D. 在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是7:10
13. 磁敏元件在越来越多的电子产品中被使用，市场上看到的带皮套的智能手机就是使用磁性物质和霍尔元件等起到开关控制的，当打开皮套，磁体远离霍尔元件，手机屏幕亮；当合上皮套，磁体靠近霍尔元件，屏幕熄灭，手机进入省电模式。如图所示，一块宽度为、长为、厚度为的矩形半导体霍尔元件，元件内的导电粒子是电荷量为的自由电子，通入水平向右大小为的电流时，当手机套合上时元件处于垂直于上表面、方向向上且磁感应强度大小为的匀强磁场中，于是元件的前、后表面产生稳定电势差；以此来控制屏幕熄灭，则下列说法正确的是（ ）
A. 前表面的电势比后表面的电势高
B. 自由电子所受洛伦兹力的大小为
C. 用这种霍尔元件探测某空间的磁场时，霍尔元件的摆放方向对无影响
D. 若该元件单位体积内的自由电子个数为，则发生霍尔效应时，元件前后表面的电势差为
二、选择题Ⅱ（本题共3小题，每小题4分，共12分。在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项是符合题目要求的，漏选得2分，不选、错选均不得分）
14. 下列说法中正确的是（ ）
A. 爱因斯坦相对论指出真空中的光速在不同惯性参考系中大小相同
B. 通电导线在磁场中的受力方向是该点磁感应强度的方向
C. 燃气灶中电子点火器点火应用了尖端放电的原理
D. 第谷通过行星的数据观测与归纳提出了行星运动定律
15. 如图甲所示，某节能路灯可通过光控开关自动随周围环境的亮度改变进行自动控制，图乙为其内部电路简化原理图，和为定值电阻，为光敏电阻（光照强度增大时，其电阻值减小），小灯泡电阻值不变，电压表为理想电压表。当天逐渐变亮时，下列判断正确的是（ ）
A. 电压表的示数变小 B. 通过的电流变小
C. 小灯泡变暗 D. 电源的效率减小
16. 如图所示为某品牌的电动车，质量为，人的质量也为，电动机正常工作的额定输入电流，额定输入电压为，电动车电池的容量为。电动车行驶时所受阻力大小为人和车总重力的0.05倍：该电动车在水平地面上由静止开始以额定功率运行通过的距离，速度达到，忽略电动机转动时的摩擦，重力加速度。下列说法正确的是（ ）
A. 电池能使电动机以额定电流运行的最长时间为180分钟
B. 该过程中驱动电动机的输出功率为
C. 驱动电动机的内阻为
D. 电动车能达到的最大速度为
非选择题部分
三、实验题（本题共2小题，共18分）
17. 如图甲所示是很多力学实验中常使用的装置。
（1）关于该装置的下列说法正确的是______。
A. 利用该装置做“探究小车速度随时间变化规律”的实验时，需要平衡摩擦力
B. 以小车和砝码整体为研究对象，平衡摩擦力后，可利用该装置“验证机械能守恒定律”
C. 利用该装置做“探究小车的加速度与力、质量的关系”的实验时，除应平衡摩擦力外，还必须满足小车的质量远大于砝码与砝码盘的总质量
（2）在用该装置来“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，操作如下：
（a）平衡摩擦力时，若所有的操作均正确，打出的纸带如图乙所示，应______（填“减小”或“增大”）木板的倾角。
（b）图丙为小车质量一定时，根据实验数据描绘的小车加速度的倒数与盘和砝码的总质量的倒数之间的实验关系图像。若牛顿第二定律成立，则小车的质量_______。（g取9.8m/s2）（结果保留2位有效数字）
（3）若用图丁的装置拓展探究方法，按如下步骤进行：
（ⅰ）挂上托盘和砝码，改变木板的倾角，使质量为的小车拖着纸带沿木板匀速下滑；
（ⅱ）取下托盘和砝码，测出总质量为，记为小车受到的作用力，让小车沿木板下滑，测出加速度；
（ⅲ）改变砝码质量和木板倾角，多次测量，通过作图可得到的关系。
若小明同学操作规范，随着托盘内的砝码数增大，作出的图像正确的是_______
A. B. C.
18. 在做“测定干电池电动势和内阻”的实验时，实验室给出下列器材：
A．一节待测干电池
B．电流表，量程，内阻左右
C．电压表，量程，内阻左右
D．滑动变阻器，最大阻值为
E．滑动变阻器，最大阻值
F．电键一只、导线若干
（1）选择哪个滑动变阻器更加合理？_______（填器材前面字母）；
（2）图甲为某同学连接好的电路照片，请在右边虚线框中画出该同学的实验电路图_______
（3）该同学先用多用电表直流2.5V挡估测电池电动势，如图乙所示，其读数______V。
（4）该同学测出的实验数据，并绘制出图线如图丙所示，根据图线计算被测电池的电动势为______，内阻为_______。（结果保留两位小数）
四、计算题（本题共3小题，共31分）
19. 如图所示，长为、倾角为的光滑绝缘斜面处于水平向右的匀强电场中（电场区域足够大）。一电荷量大小为、质量为的小球，以的初速度由斜面底端点沿斜面上滑，恰好不会从斜面顶端处飞出，取，，。
（1）判断该小球的电性，并求电场强度大小；
（2）若在小球到达顶端的同时，仅将电场突然反向，则小球再经过多少时间落回到地面。
20. 如图所示一游戏装置，由四分之一圆弧轨道，水平轨道，以顺时针转动的的倾斜传送带，水平平台组成，各部分之间平滑连接。一木板Q静置于水平面上，其上表面与平台等高并紧靠平台。一可视为质点的木块P从距为h的上某处由静止开始下滑，已知P的质量m和Q的质量M均为，轨道的半径，木板Q的长度，传送带的长度与传送带及Q间的动摩擦因数均为，其余各处摩擦均不计，，则
（1）若，求木块P运动到圆弧轨道最低点B时，受到的支持力大小；
（2）若木块P能滑上平台，求h的最小值；
（3）若木块和木板相互作用时产生的摩擦内能为E，求h与E之间满足的关系。
21. 如图所示，直角坐标系中，y轴左侧有一半径为a圆形匀强磁场区域，与y轴相切于A点，A点坐标为。第一象限内也存在着匀强磁场，两区域磁场的磁感应强度大小均为B，方向垂直纸面向外。圆形磁场区域下方有两长度均为2a的金属极板M、N，两极板与x轴平行放置且右端与y轴齐平。现仅考虑纸面平面内，在极板M的上表面均匀分布着相同的带电粒子，每个粒子的质量为m，电量为。两极板加电压后，在板间产生的匀强电场使这些粒子从静止开始加速，并顺利从网状极板N穿出，然后经过圆形磁场都从A点进入第一象限。其中部分粒子打在放置于x轴的感光板CD上，感光板的长度为2.8a，厚度不计，其左端C点坐标为。打到感光板上的粒子立即被吸收，从第一象限磁场射出的粒子不再重新回到磁场中。不计粒子的重力和相互作用，忽略粒子与感光板碰撞的时间。
（1）求两极板间的电压U；
（2）在感光板上某区域内的同一位置会先后两次接收到粒子，该区域称为“二度感光区”，求：
①“二度感光区”的长度L；
②打在“二度感光区”的粒子数与打在整个感光板上的粒子数的比值；
（3）改变感光板材料，让它仅对垂直打来的粒子有反弹作用（不考虑打在感光板边缘C、D两点的粒子），且每次反弹后速度方向相反，大小变为原来的一半，则该粒子在磁场中运动的总时间t和总路程s。2024学年第一学期高二年级10月四校联考
物理学科 试题卷
考生须知：
1．本卷共四大题，21小题，满分100分，考试时间90分钟；
2．所有解答均答在答题纸上，选择题部分需用2B铅笔填涂，其他试题用黑色字迹的笔在相应区域答题；
3．本卷无特别说明，重力加速度取。
选择题部分
一、选择题Ⅰ（本题共13小题，每小题3分，共39分。在每小题给出的四个选项中，只有一个是符合题目要求的）
1. 牛顿在1687年用在流体中拖动的平板，做了著名的粘性流动实验。得出了粘附于上平板的流体在平板切向方向上产生的粘性摩擦力F的关系式：。其中A是平板面积，h是平板间间距，平板的运动速度为v，粘滞力系数的单位为（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】根据可知
故选C。
2. 下列表述正确的是（ ）
A. 法拉第提出了用电场线描述电场的方法，并用实验测得了元电荷的数值
B. 库仑用扭秤实验研究了电荷间的相互作用规律，并测出了静电力常量
C. 用点电荷来代替实际带电体是采用了等效替代的思想方法
D. 电场强度、电势、电容都是用比值法定义的物理量
【答案】D
【解析】
【详解】A．法拉第提出了用电场线描述电场的方法，密立根用油滴实验测量了元电荷的值，故A错误；
B．库仑通过扭秤实验研究了电荷间的相互作用规律，麦克斯韦通过理论计算得出了静电力常量，故B错误；
C．用点电荷来代替实际带电的电荷是采用了理想化物理模型的方法，故C错误；
D．由电场强度、电势和电容的定义可知，电场强度、电势、电容器的电容都是用比值法定义的，故D正确。
故选D。
3. 蜘蛛网是由部分种类的蜘蛛吐丝所编成的网状物，如图所示，竖直平面内蜘蛛网上A、B、C三点的连线构成正三角形，三根蜘蛛丝a、b、c（可视为弹性绳）的延长线均过三角形的中心，蜘蛛丝c沿竖直方向，且c中有张力。蜘蛛静止在蜘蛛网（不计重力）中央，下列说法正确的是（ ）
A. a中张力大于b中张力
B. a中张力大于c中张力
C. 若c突然断开，则蜘蛛仍能保持静止
D. 若c突然断开，则断后瞬间蜘蛛的加速度竖直向下
【答案】B
【解析】
【详解】A．以网和蜘蛛为研究对象，受力分析如图所示，
由平衡条件有
可得
故A正确；
BCD．在竖直方向上有
由几何关系可知，可得
c突然断开，蜘蛛受到的合力竖直向上，有向上的加速度。故B正确；CD错误。
故选B。
4. 充电式果汁机小巧简便，如图甲所示，被誉为出行神器，满足了人们出行也能喝上鲜榨果汁的需求．如图乙所示，其主要部件是四个长短不同的切水果的锋利刀片．工作时，刀片在电机带动下高速旋转，机身和果汁杯可视为保持静止．则果汁机在完成榨汁的过程中
A. 某时刻不同刀片顶点的角速度都相等
B. 不同刀片上各点的加速度方向始终指向圆心
C. 杯壁上的水果颗粒做圆周运动时的向心力由摩擦力提供
D. 消耗的电能一定等于水果颗粒以及果汁机增加的内能
【答案】A
【解析】
【详解】A．不同刀片相对静止的绕同一轴做圆周运动，属于同轴转动模型，角速度相等，故A正确；
B．刀片旋转角速度越来越大，做变速圆周运动，加速度方向不是指向圆心，故B错误；
C．杯壁上的水果颗粒做圆周运动时的向心力由杯壁的弹力提供，重力和摩擦力平衡，故C错误；
D．消耗电能等于水果颗粒增加的机械能和水果颗粒与果汁机增加的内能，故D错误．
5. “探究影响平行板电容器电容大小因素”的实验装置如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A. 平行板电容器左极板上移时，静电计指针偏角减小
B. 平行板电容器中间插入一层薄的导体材料，静电计指针偏角增大
C. 平行板电容器左极板左移时，电容器储存能量增大
D. 静电计测量的是电势差，所以也可以用电压表替代
【答案】C
【解析】
【详解】A．由于静电计所带的电荷量很少，所以可认为平行板电容器所带的电荷量不变，根据
，
平行板电容器左极板上移时，正对面积减小，电容器电容减小，极板间电压增大，则静电计指针偏角增大，故A错误；
B．平行板电容器中间插入一层薄的导体材料，则板间距离减小，电容器电容增大，极板间电压减小，静电计指针偏角减小，故B错误；
C．平行板电容器左极板左移时，则板间距离增大，电容器电容减小，极板间电压增大，电容器储存能量为
可知电容器储存能量增大，故C正确；
D．静电计测量的是电势差，但电压表是由电流表改装的，所以电压表要有示数必须有电流通过表头，则不能用电压表替代，故D错误。
故选C。
6. 电影《流浪地球2》中，人类建造了太空电梯直通空间站，如图为科幻电影中的太空电梯示意图。超级缆绳将地球赤道上的固定基地、同步空间站和配重空间站连接在一起，它们随地球同步旋转，P为太空电梯。地球同步卫星的轨道在同步空间站和配重空间站之间。下列说法正确的是（ ）
A. 配重空间站的周期大于
B. 宇航员可以自由漂浮在配重空间站内
C. 若太空电梯沿缆绳匀速运动，则其内部的物体受力平衡
D. 若两空间站之间的缆绳断裂，配重空间站将做离心运动
【答案】D
【解析】
【详解】A．超级缆绳将地球赤道上的固定基地、同步空间站和配重空间站连接在一起，它们随地球同步旋转，则配重空间站的周期等于，故A错误；
B．宇航员在同步空间站内，万有引力刚好提供所需的向心力，而宇航员在配重空间站内，万有引力不足以提供宇航员做圆周运动所需的向心力，所以宇航员在配重空间站时受到空间站的作用力，故B错误；
C．若太空电梯沿缆绳匀速运动，由于太空电梯绕地球转动，所以其内的物体受力不平衡，故C错误；
D．若两空间站之间缆绳断裂，则配重空间站受到的万有引力小于所需的向心力，配重空间站将做离心运动，故D正确。
故选D。
7. 下列关于磁场的应用，正确的是（ ）
A. 图甲是用来加速带电粒子的回旋加速器示意图要使粒子获得的最大动能增大，可增大加速电场的电压U
B. 图乙是磁流体发电机示意图，由此可判断B极板是发电机的正极，A极板是发电机的负极
C. 图丙是速度选择器示意图，速度方向从P到Q，不考虑重力的带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是
D. 图丁是磁电式电流表内部结构示意图，当有电流流过时，线圈在磁极间产生的匀强磁场中偏转
【答案】B
【解析】
【详解】A．设回旋加速器的最大半径为，加速后最大速度为，根据
可得
粒子获得的最大动能为
所以粒子的最大动能与加速电场的电压U无关，A错误；
B．根据左手定则，正电荷向下偏转，所以B板带正电，为发电机的正极，A极板是发动机的负极，B正确；
C．速度方向从P到Q，速度选择器不能判断带电粒子的电性，不管是正电，还是负电，只要满足
即
粒子就能匀速通过速度选择器，C错误；
D．线圈在磁极间产生的磁场为均匀辐向磁场，该磁场为非匀强磁场，D错误。
故选B。
8. 范德格拉夫静电加速器结构如图所示，其工作原理是先通过传送带将正电荷传送到金属球壳（电荷在金属球壳均匀分布），使金属球与地面间产生几百万伏的高压，然后利用高压给绝缘管中的带电粒子加速。在加速管顶端A点无初速度释放一带电粒子，粒子经过B、C两点到达管底（B为中点）。不计粒子重力，仅考虑球壳产生电场的影响，下列说法正确的是（ ）
A. B点电势比C点电势低
B. 粒子从B点到C点的过程中电势能增大
C. 粒子在B点的加速度小于在C点的加速度
D. 粒子在与间的动能变化量不同
【答案】D
【解析】
【详解】AB．根据题意可知电场线方向沿着ABC的方向，沿着电场线方向电势逐渐降低，所以B点电势比C点电势高，粒子在加速过程中，动能增大，电势能减小，故AB错误；
C．电场线的疏密程度表示场强的大小，从A到C的过程中电场线逐渐稀疏，所以B点的场强大于C点的场强，根据牛顿第二定律
可知，粒子在B点加速度大于在C点的加速度，故C错误；
D．因为从A到C的过程中场强逐渐减小，根据公式可知，AB两点间的电势差大于BC两点间的电势差，所以粒子在AB间的动能变化量大于在BC间的动能变化量，故D正确；
故选D。
9. 如图所示，小物块以初速度从O点沿斜面向上运动，同时从O点斜向上抛出一个速度大小也为的小球，物块和小球在斜面上的P点相遇．已知物块和小球质量相等(均可视为质点)，空气阻力忽略不计，则下列说法正确的是（ ）．
A. 斜面可能是光滑的
B. 小球运动到最高点时离斜面最远
C. 在P点时，小球的动能大于物块的动能
D. 小球和物块到达P点过程中克服重力做功的平均功率不相等
【答案】C
【解析】
【详解】把小球的速度分解到沿斜面方向和垂直斜面方向，则沿斜面方向的速度小于物块的速度，若斜面光滑，则小球和物块沿斜面方向的加速度相同，则不可能在P点相遇，所以斜面不可能是光滑的，A错误；当小球的速度方向与斜面平行时，离斜面最远，此时竖直方向速度不为零，不是运动到最高点，B错误；物块和小球在斜面上的P点相遇，在沿斜面方向速度相同，由于小球在垂直于斜面方向还有速度，故小球的速度大于物块的速度，故小球的动能大于物块的动能，C正确；小球和物块初末位移相同，则高度差相等，而重力相等，则重力做功相等，时间又相同，所以小球和物块到达P点过程中克服重力做功的平均功率相等，D错误．
【点睛】把小球的速度分解到沿斜面方向和垂直斜面方向，则沿斜面方向的速度小于物块的速度，若斜面光滑，则小球和物块沿斜面方向的加速度相同，则不可能在P点相遇，根据动能定理分析动能的变化，当小球的速度方向与斜面平行时，离斜面最远，求出重力做功的大小，进而求解平均功率．
10. 示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器，而示波管则是示波器的主要部件，其原理如图1所示。如果在电极之间所加电压及在电极之间所加电压按图2所示的规律变化，则在荧光屏上呈现出来的图形是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】在方向加恒定不变的电压，则在此方向上偏转距离不变，因Y板电势高，则电子向Y极板偏转；在之间加逐渐增加的电压，则电子向X方向偏转，且偏转距离逐渐变大，故在荧光屏上呈现出来的图形是A。
故选A。
11. 电磁炮是利用电磁发射技术制成的新型武器，如图所示为电磁炮的原理结构示意图。若某水平发射轨道长，宽，发射的炮弹质量为，炮弹被发射时从轨道左端由静止开始加速。当电路中的电流恒为，轨道间匀强磁场时，不计空气及摩擦阻力。下列说法正确的是（ ）
A. 磁场方向为竖直向下
B. 炮弹的加速度大小为
C. 炮弹在轨道中加速的时间为
D. 炮弹发射过程中安培力的最大功率为
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据左手定则可知，磁场方向为竖直向上，故A错误；
B．根据牛顿第二定律有
解得
故B错误；
C．根据位移公式有
结合上述解得
故C正确；
D．炮弹发射过程中的最大速度
炮弹发射过程中安培力的最大功率
结合上述解得
故D错误。
故选C。
12. 如图所示，直线Ⅰ、Ⅱ分别是电源1与电源2的路端电压随输出电流变化的特性图线，曲线Ⅲ是一个小灯泡的伏安特性曲线，曲线Ⅲ与直线Ⅰ、Ⅱ相交点的坐标分别为P（5.2，3.5）、Q（6，5）。如果把该小灯泡分别与电源1、电源2单独连接，则下列说法正确的是（ ）
A. 电源1与电源2的内阻之比是2:3
B. 小灯泡的电阻随着电流的增大而减小
C. 在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是21:26
D. 在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是7:10
【答案】C
【解析】
【详解】A．电源1与电源2的内阻之比是
A错误；
B．小灯泡的图像斜率增大，小灯泡的电阻随着电流的增大而增大，B错误；
C．在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比
C正确；
D．在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比为
D错误。
故选C。
13. 磁敏元件在越来越多的电子产品中被使用，市场上看到的带皮套的智能手机就是使用磁性物质和霍尔元件等起到开关控制的，当打开皮套，磁体远离霍尔元件，手机屏幕亮；当合上皮套，磁体靠近霍尔元件，屏幕熄灭，手机进入省电模式。如图所示，一块宽度为、长为、厚度为的矩形半导体霍尔元件，元件内的导电粒子是电荷量为的自由电子，通入水平向右大小为的电流时，当手机套合上时元件处于垂直于上表面、方向向上且磁感应强度大小为的匀强磁场中，于是元件的前、后表面产生稳定电势差；以此来控制屏幕熄灭，则下列说法正确的是（ ）
A. 前表面的电势比后表面的电势高
B. 自由电子所受洛伦兹力的大小为
C. 用这种霍尔元件探测某空间的磁场时，霍尔元件的摆放方向对无影响
D. 若该元件单位体积内的自由电子个数为，则发生霍尔效应时，元件前后表面的电势差为
【答案】D
【解析】
【详解】A．元件内的导电粒子是电荷量为e的自由电子，通入水平向右大小为I的电流时，电子向左运动，由左手定律可得电子受洛伦兹力的作用往前表面偏转，故前表面的电势比后表面的电势低，故A错误；
BC．元件的前、后表面产生稳定电势差时，电子受到的洛伦兹力与电场力平衡
整理得
为垂直于上表面的磁感应强度的大小，故霍尔元件的摆放方向对有影响，故BC错误；
D．元件单位体积内的自由电子个数为n，根据电流的微观表达式
整理得
电子受到的洛伦兹力与电场力平衡
联立得元件前后表面的电势差为
D正确。
故选D。
二、选择题Ⅱ（本题共3小题，每小题4分，共12分。在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项是符合题目要求的，漏选得2分，不选、错选均不得分）
14. 下列说法中正确的是（ ）
A. 爱因斯坦相对论指出真空中的光速在不同惯性参考系中大小相同
B. 通电导线在磁场中的受力方向是该点磁感应强度的方向
C. 燃气灶中电子点火器点火应用了尖端放电的原理
D. 第谷通过行星的数据观测与归纳提出了行星运动定律
【答案】AC
【解析】
【详解】A．爱因斯坦相对论指出真空中的光速在不同惯性参考系中大小相同，A正确；
B．通电导线在磁场中的受力方向与该点磁感应强度方向垂直，B错误；
C．燃气灶中电子点火器点火应用了尖端放电的原理，C正确；
D．开普勒通过行星的数据观测与归纳提出了行星运动定律，Ｄ错误。
故选AC
15. 如图甲所示，某节能路灯可通过光控开关自动随周围环境的亮度改变进行自动控制，图乙为其内部电路简化原理图，和为定值电阻，为光敏电阻（光照强度增大时，其电阻值减小），小灯泡电阻值不变，电压表为理想电压表。当天逐渐变亮时，下列判断正确的是（ ）
A. 电压表的示数变小 B. 通过的电流变小
C. 小灯泡变暗 D. 电源的效率减小
【答案】CD
【解析】
【详解】ABD．当天逐渐变亮时，光照强度增大，光敏电阻阻值减小，电路总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律可知，电路总电流变大，两端电压变大，即电压表的示数变大；内阻上的电压变大，路端电压减小，则并联支路的电压减小，灯泡所在支路的电流减小，小灯泡变暗，通过的电流变大，故AB错误，C正确；
D．电源的效率为
由于外电阻减小，则电源效率减小，故D正确。
故选CD。
16. 如图所示为某品牌的电动车，质量为，人的质量也为，电动机正常工作的额定输入电流，额定输入电压为，电动车电池的容量为。电动车行驶时所受阻力大小为人和车总重力的0.05倍：该电动车在水平地面上由静止开始以额定功率运行通过的距离，速度达到，忽略电动机转动时的摩擦，重力加速度。下列说法正确的是（ ）
A. 电池能使电动机以额定电流运行的最长时间为180分钟
B. 该过程中驱动电动机的输出功率为
C. 驱动电动机的内阻为
D. 电动车能达到的最大速度为
【答案】BC
【解析】
【详解】A．电池能使电动机以额定电流运行的最长时间为
故A错误；
B．由动能定理可得
解得
故B正确；
C．根据
解得驱动电动机的内阻为
故C正确；
D．电动车能达到的最大速度为
故D错误。
故选BC。
非选择题部分
三、实验题（本题共2小题，共18分）
17. 如图甲所示是很多力学实验中常使用的装置。
（1）关于该装置的下列说法正确的是______。
A. 利用该装置做“探究小车速度随时间变化规律”的实验时，需要平衡摩擦力
B. 以小车和砝码整体为研究对象，平衡摩擦力后，可利用该装置“验证机械能守恒定律”
C. 利用该装置做“探究小车的加速度与力、质量的关系”的实验时，除应平衡摩擦力外，还必须满足小车的质量远大于砝码与砝码盘的总质量
（2）在用该装置来“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，操作如下：
（a）平衡摩擦力时，若所有的操作均正确，打出的纸带如图乙所示，应______（填“减小”或“增大”）木板的倾角。
（b）图丙为小车质量一定时，根据实验数据描绘的小车加速度的倒数与盘和砝码的总质量的倒数之间的实验关系图像。若牛顿第二定律成立，则小车的质量_______。（g取9.8m/s2）（结果保留2位有效数字）
（3）若用图丁的装置拓展探究方法，按如下步骤进行：
（ⅰ）挂上托盘和砝码，改变木板的倾角，使质量为的小车拖着纸带沿木板匀速下滑；
（ⅱ）取下托盘和砝码，测出总质量为，记为小车受到的作用力，让小车沿木板下滑，测出加速度；
（ⅲ）改变砝码质量和木板倾角，多次测量，通过作图可得到的关系。
若小明同学操作规范，随着托盘内的砝码数增大，作出的图像正确的是_______
A. B. C.
【答案】（1）C （2） ① 增大 ②. 0.18 （3）A
【解析】
【小问1详解】
A．利用该装置做“探究小车速度随时间变化规律”的实验时，只需要保证小车受到的合力恒定不变，不需要平衡摩擦力，故A错误；
B．以小车和砝码整体为研究对象，平衡摩擦力后，由于仍存在摩擦力做功，会产生内能，所以不可利用该装置“验证机械能守恒定律”，故B错误；
C．利用该装置做“探究小车的加速度与力、质量的关系”的实验时，除应平衡摩擦力外，还必须满足小车的质量远大于砝码与砝码盘的总质量。因为只有当小车的质量远大于砝码与砝码盘的总质量时，才能认为绳的拉力近似等于砝码与砝码盘的总重力，故C正确。
故选C。
【小问2详解】
（a）[1]平衡摩擦力时，若所有的操作均正确，打出的纸带如图乙所示，纸带向右运动，点迹变密集，说明小车做减速运动，为了让小车做匀速运动，应该增大木板的倾角；
（b）[2]由牛顿第二定律得
可得
由图像可得
解得小车的质量为
【小问3详解】
取下托盘和砝码前，小车做匀速直线运动，处于平衡状态，合力等于零，取下托盘和砝码后，小车做匀加速直线运动，其所受的合力为
改变砝码质量和木板倾角，多次测量，根据牛顿第二定律，加速度与合力成正比，通过作图可得到的关系一定是一条通过原点的倾斜的直线。
故选A。
18. 在做“测定干电池电动势和内阻”的实验时，实验室给出下列器材：
A．一节待测干电池
B．电流表，量程，内阻左右
C．电压表，量程，内阻左右
D．滑动变阻器，最大阻值为
E．滑动变阻器，最大阻值为
F．电键一只、导线若干
（1）选择哪个滑动变阻器更加合理？_______（填器材前面字母）；
（2）图甲为某同学连接好的电路照片，请在右边虚线框中画出该同学的实验电路图_______
（3）该同学先用多用电表直流2.5V挡估测电池电动势，如图乙所示，其读数为______V。
（4）该同学测出的实验数据，并绘制出图线如图丙所示，根据图线计算被测电池的电动势为______，内阻为_______。（结果保留两位小数）
【答案】（1）E （2）见解析
（3）1.50 （4） ①. 1.45 ②. 0.67
【解析】
【小问1详解】
由于干电池的内阻较小，为了调节方便，使电表示数变化明显，滑动变阻器应选用阻值较小的E。
【小问2详解】
根据图甲中的实物连接图，电路图如图所示
【小问3详解】
该同学先用多用电表直流2.5V挡估测电池电动势，如图乙所示，其读数为。
【小问4详解】
[1][2]根据闭合电路欧姆定律可得
则有
可知图像的纵轴截距等于电动势，则有
图像的斜率绝对值等于内阻，则有
四、计算题（本题共3小题，共31分）
19. 如图所示，长为、倾角为的光滑绝缘斜面处于水平向右的匀强电场中（电场区域足够大）。一电荷量大小为、质量为的小球，以的初速度由斜面底端点沿斜面上滑，恰好不会从斜面顶端处飞出，取，，。
（1）判断该小球的电性，并求电场强度大小；
（2）若在小球到达顶端的同时，仅将电场突然反向，则小球再经过多少时间落回到地面。
【答案】（1）带正电，
（2）
【解析】
【小问1详解】
小球运动到顶端时速度恰好等于零，所以此过程的加速度大小为
由于
可知小球受到的电场力应水平向右，则小球带正电；根据牛顿第二定律可得
解得电场强度大小为
【小问2详解】
小球受到的电场力大小为
仅将电场反向后，小球受到的合力大小为
沿左下方45°方向，如图所示
小球将沿合力F方向做初速度为零的匀加速直线运动；加速度大小为
通过的位移大小为
由匀变速直线运动的规律可得
解得小球落回到地面所用时间为
20. 如图所示一游戏装置，由四分之一圆弧轨道，水平轨道，以顺时针转动的的倾斜传送带，水平平台组成，各部分之间平滑连接。一木板Q静置于水平面上，其上表面与平台等高并紧靠平台。一可视为质点的木块P从距为h的上某处由静止开始下滑，已知P的质量m和Q的质量M均为，轨道的半径，木板Q的长度，传送带的长度与传送带及Q间的动摩擦因数均为，其余各处摩擦均不计，，则
（1）若，求木块P运动到圆弧轨道最低点B时，受到的支持力大小；
（2）若木块P能滑上平台，求h的最小值；
（3）若木块和木板相互作用时产生的摩擦内能为E，求h与E之间满足的关系。
【答案】（1）
（2）
（3）见解析
【解析】
【小问1详解】
由机械能守恒定律可得
根据牛顿第二定律可知
解得
【小问2详解】
木块P在传送带上，先以向上匀减速，再以向上匀减速，到平台时速度恰好为零对应，对物体受力分析，结合牛顿第二定律可得
由匀变速直线运动得规律可得
小问3详解】
设木块刚滑上木板的速度为时，恰好能在木板最右端与木板相对静止，则有
解得
对应下落高度
①当时
②当时
21. 如图所示，直角坐标系中，y轴左侧有一半径为a的圆形匀强磁场区域，与y轴相切于A点，A点坐标为。第一象限内也存在着匀强磁场，两区域磁场的磁感应强度大小均为B，方向垂直纸面向外。圆形磁场区域下方有两长度均为2a的金属极板M、N，两极板与x轴平行放置且右端与y轴齐平。现仅考虑纸面平面内，在极板M的上表面均匀分布着相同的带电粒子，每个粒子的质量为m，电量为。两极板加电压后，在板间产生的匀强电场使这些粒子从静止开始加速，并顺利从网状极板N穿出，然后经过圆形磁场都从A点进入第一象限。其中部分粒子打在放置于x轴的感光板CD上，感光板的长度为2.8a，厚度不计，其左端C点坐标为。打到感光板上的粒子立即被吸收，从第一象限磁场射出的粒子不再重新回到磁场中。不计粒子的重力和相互作用，忽略粒子与感光板碰撞的时间。
（1）求两极板间的电压U；
（2）在感光板上某区域内的同一位置会先后两次接收到粒子，该区域称为“二度感光区”，求：
①“二度感光区”的长度L；
②打在“二度感光区”的粒子数与打在整个感光板上的粒子数的比值；
（3）改变感光板材料，让它仅对垂直打来的粒子有反弹作用（不考虑打在感光板边缘C、D两点的粒子），且每次反弹后速度方向相反，大小变为原来的一半，则该粒子在磁场中运动的总时间t和总路程s。
【答案】（1）；（2）① ，② 1:3；（3），
【解析】
【详解】（1）在圆形磁场中由牛顿第二定律得
由几何关系得
在匀强电场中由动能定理得
解得
（2）①由图可知EF为“二度感光区”，有几何关系得当粒子落在E点时轨迹圆的圆心为C
当粒子落在G点时轨迹圆的圆心为G，由几何关系得
解得
②由图可知，粒子落在C点时轨迹圆的圆心为H，落在CE段的粒子对应A点的出射角度区域大小为θ，落在EF即落在“二度感光区”的粒子对应A点的出射角度区域大小为α，由几何关系得
由几何关系可得由感光板上的长度之比即为个数比
（3）粒子在磁场中运动的半径
粒子每次反弹后速度方向相反，大小变为原来的一半，故半径也变为原来的一半，只有垂直打来的粒子才会反弹，即只有第一次落在E点的粒子能够反弹，由几何关系可知该粒子应从H点进入磁场，第一次落在离C点a处，第二次落在离C点2a处，第三次落在离C点2.5a处，第四次落在离C点2.75a处, 第五次落在离C点2.875a处超出感光板边缘离开第一象限，该粒子在磁场中运动的总时间
解得
该粒子从H到E的路程
从第一次反弹到第二次反弹的路程
从第二次反弹到第三次反弹的路程
从第三次反弹到第四次反弹的路程
从第四次反弹到离开磁场的路程
该粒子在磁场中运动的总路程
解得
