浙江省十校联盟2020届高三下学期寒假返校考试物理试题 Word版含解析

浙江省十校联盟2020届高三下学期寒假返校考试物理试题 Word版含解析

www.ks5u.com 浙江省十校联盟2020届高三寒假返校联考 物理试题卷 本试题卷分选择题和非选择题两部分，共 8 页，满分100分，考试时间90分钟。‎ 考生须知：‎ ‎1.本卷满分100分，考试时间 90 分钟；‎ ‎2.答题前，在答题卷指定区域填写班级、姓名、考场号、座位号及准考证号并填涂相应数字；‎ ‎3.本卷中g取10m/s2‎ ‎4.所有答案必须写在答题卷上，写在试卷上无效；考试结束后，只需上交答题卷。‎ 一、选择题I（本题共13小题，每小题3分，共39分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目 要求的，不选、多选、错选均不得分）‎ ‎1.下列描述物质特性的量或物理学常量中，对应单位表示正确的是（　　）‎ A. 万有引力常量G： B. 劲度系数k：‎ C. 普朗克常量h： D. 电阻率ρ：Ω/m ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】根据 知万有引力常量的单位是，根据知劲度系数的单位是，根据知普朗克常量的单位是，根据知电阻率的单位是。故ABD错误，C正确。‎ 故选C。‎ ‎2.在离地高h处，沿竖直方向同时向上和向下抛出两个小球，它们的初速度大小均为v，不计空气阻力，两球落地的时间差为（ ）‎ A. ‎ B. ‎ C. ‎ - 28 -‎ D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】试题分析：当上抛的物体回到抛出点时，做初速度为v的下抛运动，之后的运动和下抛物体的运动相同，即运动时间相同，所以两者落地的时间差正好是上抛物体上升和回到抛出点的时间，上抛物体回到抛出点的运动过程中，加速度为g，初速度为v，末速度为-v，所以有，A正确 ‎【点睛】关键是知道两者落地的时间差正好是上抛物体上升和回到抛出点的时间 ‎3.某自行车爱好者在水平面上以如图姿势保持静止时，下列说法正确的是（　　）‎ A. 地面对自行车有向右的摩擦力 B. 地面对自行车作用力大于自行车对地面的作用力 C. 地面对自行车支持力小于人和自行车重力之和 D. 人对自行车的作用力竖直向下 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．整体法分析，人和自行车，只受重力和地面的支持力，不受地面的摩擦力，故A错误； ‎ B．地面对自行车作用力与自行车对地面的作用力是一对作用力与反作用力，大小相等，方向相反，故B错误；‎ C．人和自行车，只受重力和地面的支持力处于平衡状态，所以地面对自行车向上的支持力等于人和自行车重力之和，故C错误； ‎ D．选取人为研究对象，人受到重力和自行车的力平衡，所以人对自行车的作用力竖直向下，故D正确。 ‎ - 28 -‎ 故选D。‎ ‎4.如图所示，游乐园中的摩天轮由24个观光球舱组成，每个座舱的质量为m，在竖直面内以角速度为ω做匀速圆周运动，运动半径为R，重力加速度为g，则（　　）‎ A. 每个座舱的线速度都相同 B. 坐在最高处座舱里的人处于超重状态 C. 坐在圆心等高处座舱里的人处于平衡状态 D. 相邻两个座舱经过同一位置最小时间间隔为 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．每个座舱的角速度都是相等的，但是它们的半径不同，所以线速度不同，故A错误；‎ B．坐在最高处座舱里的人具有竖直向下的加速度，处于失重状态，故B错误；‎ C．坐在圆心等高处座舱里的人做的是匀速圆周运动，其合力方向指向圆心，具有向心加速度，处于非平衡状态，故C错误；‎ D．因为摩天轮是由24个座舱组成的，所以相邻两个座舱之间对应的圆心角为 所以相邻两个座舱经过同一位置的最小时间间隔为 故D正确。‎ 故选D。‎ ‎5.月球和太阳对地球引力作用产生的潮汐，就像是一个小小的“刹车片”，使地球自转缓慢变慢，还导致月球以每年3.8cm的速度远离地球，若不考虑其它因素，则在遥远的未来（　　）‎ A. 地球同步卫星的线速度变大 B. 地球近地卫星的周期变大 - 28 -‎ C. 地球赤道处重力加速度变小 D. 月球绕地球做圆周运动的角速度变小 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．地球自转缓慢变慢，则地球自转周期增加，同步卫星的周期变大，根据 有 可知轨道半径变大。轨道半径变大，则线速度减小，故A错误；‎ B．近地卫星的轨道半径为地球半径，故近地卫星的轨道半径不变，则近地卫星的周期不变，故B错误；‎ C．地球自转缓慢变慢，则地球自转周期增加，角速度将减小，根据 可知赤道上的物体做匀速圆周运动需要的向心力减小，所以地球赤道处的重力加速度增大。故C错误；‎ D．月球绕着地球做匀速圆周运动，故有 化简得 月球以每年3.8厘米的速度远离地球，则地月间距增加，月球绕地球做圆周运动的角速度将减小。故D正确。‎ 故选D。‎ ‎6.人的眼球可简化为如图所示的模型。折射率相同、半径不同的两个球体共轴。平行光束宽度为D，对称地沿轴线方向射入半径为R的小球，会聚在轴线上的P点。取球体的折射率为 - 28 -‎ ‎，且D=。则光线的会聚角α为（　　）‎ A. 30° B. 45° C. 60° D. 75°‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】设入射角为i，折射角为r，由几何关系得 由折射定律有 由几何关系有 联立解得 α=30°‎ - 28 -‎ 故A正确，BCD错误。‎ 故选A。‎ ‎7.某同学在做如图所示的自感实验中，灯泡两端并联了自感系数L很大的自感线圈，其直流电阻大于灯泡电阻。关于该实验，下列说法正确的是（　　）‎ A. S接通瞬间，灯泡会逐渐变亮 B. S接通稳定时，灯泡会熄灭 C. S断开后的瞬间，灯泡的电流从右向左 D. S断开后，灯泡会闪亮一下再熄灭 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．闭合开关的瞬间，电压直接加到灯泡两端，所以灯泡立即亮；由于线圈中自感电动势的阻碍，流过线圈的电流逐渐增大，闭合开关稳定后，自感作用消失，通过灯泡的电流比开始时略小，但灯泡不会熄灭，故A错误，B错误；‎ CD．闭合开关，待电路稳定后断开开关，线圈产生的自感电动势维持自身的电流且逐渐减小，线圈与灯泡构成自感回路，电流的方向从右向左流过灯泡，灯泡逐渐熄灭；由于线圈的直流电阻大于灯泡电阻，则电路中的电流稳定时灯泡中的电流大于线圈中的电流，线圈产生的自感电动势维持自身的电流且逐渐减小，所以灯泡逐渐熄灭，不会闪亮一下，故C正确，D错误。‎ 故选C。‎ ‎8.如图甲所示，小物体和轻弹簧均套在竖直光滑的杆上，弹簧下端固定在地面上。让小物体从离地高h处由静止释放，其速度平方v2与离地高度h的关系如图乙所示。其中高度大于0.30m时的图线为直线，其余部分为曲线，忽略空气阻力，弹簧形变在弹性限度内，下列说法正确的是（　　）‎ - 28 -‎ A. 当h=0.10m时，物体刚好接触弹簧 B. 当h=0.10m时，物体的加速度大小大于g C. 当h=0.22m时，物体的加速度大小等于g D. 在运动过程中弹簧最大压缩量为0.22m ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A．分析图乙可知，小物体离地高度大于0.30m时，小物体做自由落体运动，在0.30m时，接触弹簧，在0.22m时，速度最大，重力和弹簧弹力平衡，在0.10m时，运动到最低点。当h=0.30m时，物体刚好接触弹簧，故A错误；‎ B．当h=0.10m时，物体处于最低点，弹簧压缩量最大，根据简谐运动的对称性可知，物体刚与弹簧接触时，加速度为g，则物体处于最低点时，加速度大小大于g，故B正确；‎ C．当h=0.22m时，物体速度最大，处于受力平衡状态，重力和弹簧的弹力等大反向，加速度为零，故C错误；‎ D．分析图乙可知，0.30m处接触弹簧，0.10m处弹簧压缩最短，则运动过程中弹簧的最大压缩量为0.20m，故D错误。‎ 故选B。‎ ‎9.某品牌洗衣机的铭牌上所列的主要技术参数如图所示。在某次洗衣过程中，洗涤时间为24min，脱水时间为12min，烘干时间为30min。结合图中数据，下列说法正确的是（　　） ‎ A. 洗涤过程中的电流为1.1A B. 脱水过程中电路的总电阻为121Ω - 28 -‎ C. 洗涤过程中消耗的电能为0.8kW•h D. 这次洗衣过程消耗的总电能为1.16kW•h ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．洗涤过程中的电流为 故A错误；‎ B．脱水过程中电路的电流 因为 解得 故B错误；‎ C．洗涤过程中消耗的电能为 故C错误；‎ D．脱水过程中消耗的电能为 烘干过程中消耗的电能为 这次洗衣过程消耗的总电能 故D正确。‎ - 28 -‎ 故选D。‎ ‎10.半径为R，均匀带正电荷的球体在空间产生球对称的电场，场强E沿半径方向分布的示意图如图所示，图中E0已知，E—r曲线下O—R部分的面积等于R—2R部分的面积，则下列说法正确的是（　　）‎ A. r=2R处的电场强度大小为E=‎ B. 球体带总电荷量Q=‎ C. 球心与球表面间的电势差U=E0R D. 质量为m、电荷量为-q的负电荷在2R处静止释放，到达球面时的速度大小v=‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．球外电场可等效于电荷量集中在球心的点电荷产生，则 解得r=2R处的电场强度大小为 球体带总电荷量为 故A错误，B正确；‎ - 28 -‎ C．面积表示电势差，则球心与球表面间的电势差 故C错误；‎ D．E-r曲线下O-R部分的面积等于R-2R部分的面积，由动能定理 解得 故D错误。‎ 故选B。‎ ‎11.如图所示，有一圆弧形的槽ABC，槽底B放在水平地面上，槽的两侧A、C与光滑斜坡aa'、bb'分别相切，相切处a、b位于同一水平面内，距水平地面高度为h。一质量为m的小物块从斜坡aa'上距水平面ab的高度为2h处沿斜坡自由滑下，并自a处进入槽内，到达b处后沿斜坡bb'向上滑行，到达的最高处距水平面ab的高度为h，若槽内的动摩擦因数处处相同，不考虑空气阻力，且重力加速度为g，则（　　）‎ A. 小物块第一次从a处运动到b处的过程中克服摩擦力做功mgh B. 小物块第一次经过B点时的动能等于2.5mgh C. 小物块第二次运动到a处时速度为零 D. 经过足够长的时间后，小物块最终一定停在B处 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】A．在第一次运动过程中，克服摩擦力做功，根据动能定理可知 - 28 -‎ 解得 Wf=mgh 故A正确；‎ B．因为小物块从右侧到最低点过程中对轨道的压力较大，所受的摩擦力较大，所以小物块从右侧到最低点的过程中克服摩擦力做的功 设金属小球第1次通过最低点的速度为v，从自由滑下到最低点的过程，由动能定理 解得 Ek<2.5mgh 故B错误；‎ C．由于在AC段，小物块与轨道间有摩擦力，故小物块在某一高度的速度大小相比没有摩擦力时要减小，故与轨道间的摩擦力减小，第二次在AC运动时克服摩擦力做功比第一次要少，故第二次到达a(A)点时，还有速度，故C错误；‎ D．由于在AC段存在摩擦力，故小物块在B点两侧某一位置可能处于静止状态，故D错误。‎ 故选A。‎ ‎12.某同学利用传感器和计算机研究做平抛运动的物体的轨迹，其原理如图所示。物体A从O点以一定水平速度抛出后，它能够每隔相同时间向各个方向同时发射超声波脉冲。在O点的正下方安放着超声波接收装置P。P盒装有P1、P2两个超声波接收器，并与计算机相连。已知P1、P2间距为10cm，OP1=10cm，物体A运动到某一位置时发射超声波到P1和P2的时间分别为t1=×10-3s和t2=×10-3s，已知超声波的速度为340m/s，由此可以确定平抛物体A的初速度为（　　）‎ - 28 -‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】设超声波的速度为v，物体A运动到某一位置时的坐标为（x，y），则由题意有 ‎，‎ 联立解得 故A正确，BCD错误。‎ 故选A。‎ ‎13.空间有两平行的长直导线A、B，电流均为I，方向如图所示，经测量可得长直导线B所受的安培力大小为F；如果在空间平行地放置另一通电长直导线C，且三条导线正好是一正方体的三条棱，空间关系如图所示，经测量可得长直导线B所受的安培力大小为F。已知通有电流i的长直导线在距其r处产生的磁感应强度大小为B=（其中k为一常量），下列说法中正确的是（　　）‎ - 28 -‎ A. 长直导线C的电流大小为I B. 长直导线A对C的安培力大小为 C. 长直导线A对C所受的安培力大小为 D. 长直导线C所受的安培力方向垂直于BC平面 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．根据题意，导线B受到导线A的安培力为F，放置导线C后，导线B的安培力为，根据力的平行四边形定则可知，导线B受到导线C的安培力也为F，所以C导线中电流与A导线中电流大小相等，均为I，故A错误；‎ BCD．根据B=和安培力公式知，安培力 由于 所以 解得 导线C受到导线A的引力和导线B的斥力，根据平行四边形定则可知长直导线C所受的安培力方向不垂直于BC平面，故BD错误，C正确。‎ - 28 -‎ 故选C。‎ 二、选择题Ⅱ（每题3分，至少有一项正确，全对得2分，选对不全得1分，错选不得分）‎ ‎14.下列说法正确的是（　　）‎ A. 金属的逸出功是指电子从金属中逸出需要克服阻力做功的最大值 B. α粒子散射实验中，绝大多数α粒子基本上仍沿原方向前进，只有少数发生了大角度偏转 C. 放射性元素的半衰期是这种放射性元素大量原子核半数发生衰变所需要的时间，与物理和化学状态无关 D. 热核反应时要将轻核加热到很高的温度，使它们具有足够的动能来克服核力，碰撞时十分接近而发生聚变 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】A．金属的逸出功是每个电子从这种金属中飞出过程中，克服金属中正电荷引力所做的功的最小值，故A错误；‎ B．卢瑟福做粒子散射实验时发现绝大多数粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，只有少数粒子发生大角度偏转，卢瑟福通过粒子散射实验建立了原子核式结构模型，故B正确；‎ C．放射性元素的半衰期是这种放射性元素大量原子核半数发生衰变所需要的时间，与原子核所处的温度、压力（物理状态）以及原子所处的化学状态无关，故C正确；‎ D．要使轻核发生聚变，必须使它们的距离达到以内，核力才能起作用，那么热核反应时要将轻核加热到很高的温度，使它们具有足够的动能来克服核力，碰撞时十分接近也不会发生，故D错误。‎ 故选BC。‎ ‎15.两列简谐横波在同种介质中沿x轴相向传播，如图所示是两列波在t=0时的各自波形图，实线波A向右传播，周期为TA=2s，虚线波B向左传播。已知实线波的振幅为10cm，虚线波的振幅为5cm。则下列说法正确的是（　　）‎ - 28 -‎ A. 两列波在相遇区域内会发生干涉现象 B. 虚线波B的波速为3m/s C. x=5m处的质点起振方向向下 D. t=TA时，x=5m处的质点的位移等于10cm ‎【答案】CD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．两列简谐横波在同种介质中沿x轴相向传播，则波速相等，实线波的波长为λ1=4m，虚线波的波长为λ2=6m，由波速公式v=λf得实线波和虚线波的频率不相等，不能发生干涉现象，故A错误；‎ B．A的波速为 两列简谐横波在同种介质中沿x轴相向传播，则波速相等，所以虚线波B的波速为2m/s，故B错误；‎ C．两列波由于波速相同，故同时传播到x=5m处。由同侧法可知实线波的起振方向向下，虚线波的起振方向向上，由于实线波的振幅大，所以x=5m处的质点起振方向向下，故C正确；‎ D．t=TA时，两列波传播的距离 故实线波x=1m处的波峰状态传播到x=5m处，虚线波x=9m处的平衡位置状态传播到x=5m处，根据波的叠加原理可知t=TA时，x=5m处的质点位移为10cm，故D正确。‎ 故选CD。‎ ‎16.如图所示，理想变压器的原副线圈匝数比为1：2，原线圈与光滑水平导轨相连，轨道间距L=0.5m，匀强磁场B=0.2T垂直于轨道，若电阻不计的金属棒ab以速度v=12.5sin(200πt - 28 -‎ ‎)（m/s）在导轨上运动，副线圈上连接规格“2.5V，5W”小灯泡L、电容器C。则下列说法正确的是（　　）‎ A. 小灯泡恰好能正常发光 B. 电容器的支路没有电流 C. 若金属棒v=12.5sin(200πt)（m/s），小灯泡亮度不变 D. 若金属棒向右匀加速运动，电容器上极板带正电 ‎【答案】ACD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．金属棒切割磁感应线产生的感应电动势 所以产生的感应电动势的有效值为 所以原线圈的输入电压为 U1=E=1.25V 根据变压器原理可得 解得副线圈两端电压 所以小灯泡恰好能正常发光，故A正确；‎ B．电容器“隔直流，通交流”，由于原线圈产生的电流为正弦交流电，故有电流通过电容器，故B错误；‎ - 28 -‎ C．若金属棒v=12.5sin(200πt)（m/s），小灯泡两端电压有效值不变，则小灯泡亮度不变，故C正确；‎ D．若金属棒向右匀加速运动，根据右手定则可知金属棒中的感应电流方向由b向a增加，原线圈中的磁场方向向下，副线圈中的磁场方向向上增加，根据楞次定律可知副线圈中感应电流的磁场方向向下，则副线圈的感应电流方向向左（看得见的线圈），副线圈的上方为正极，电容器上极板带正电，故D错误。‎ 故选AC。‎ 三、非选择题（本题6大题，共55分）‎ ‎17.(1)利用如图所示的实验装置探究相关的力学实验，下列说法错误的是（ ）‎ A．“探究速度随时间变化规律”的实验中，不需要平衡摩擦力 B．探究“功和速度变化关系”的实验中，只打出一条纸带不能进行探究 C．探究“加速度和力、质量的关系”实验中，物块的质量应远小于小车和砝码的总质量 D．利用该实验装置，只要平衡摩擦力，就可以用来“探究机械能守恒定律”实验 ‎(2)在探究“加速度和力、质量的关系”实验中，打出了一条纸带，如图所示，已知打点计时器的频率为50Hz，则小车的加速度为______m/s2（结果保留两位有效数字）。‎ ‎(3)在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，实验装置如图丙所示。‎ ‎①小李同学从放大镜中观察到条纹不够清晰，他通过左右调节拨杆，改变______（选填“滤镜”、“单缝”或“双缝”）的方向，成功观察到实验现象。‎ ‎②小李同学已经测量出其中3个距离L1、L2、L3，分别为光源到单缝、单缝到双缝、双缝到毛玻璃的距离，又测出第1条亮条纹中心到第n条亮条纹中心间的距离为a，已知双缝间的距离 - 28 -‎ d，则产生干涉条纹的光的波长为______（用题中所给字母表示）。‎ ‎【答案】 (1). BD (2). 0.8 (3). 单缝 (4). ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)[1]A．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，故A正确，不符合题意；‎ B．探究“功和速度变化关系”的实验中，实验操作正确，打出一条纸带就能进行探究，故B错误，符合题意；‎ C．探究“加速度和力、质量的关系”实验中，物块的质量应远小于小车和砝码的总质量，才能保证小车受到的拉力等于物块的重力，故C正确，不符合题意；‎ D．虽然平衡了摩擦力，但摩擦力并没有消失，在物块运动的过程中有摩擦力做功，故系统机械能不守恒，所以不能用此装置验证系统机械能守恒。故D错误，符合题意。‎ 故选BD。‎ ‎(2)[2]打点计时器的交变电源的频率为50Hz，相邻两计数点之间还有四个点计时点，故相邻两个计数点之间的时间间隔为 T=5×0.02s=0.1s 由逐差法求加速度 ‎(3)[3]小李同学从放大镜中观察到条纹不够清晰，他通过左右调节拨杆，改变单缝的方向。‎ ‎[4]第1条亮条纹中心到第n条亮条纹中心间的距离为a，则相邻两个亮条纹的间距 根据 得 ‎18.小明同学在实验室里发现了一种新型电池，他想要测量该电池的电动势和内阻。‎ - 28 -‎ ‎(1)他先用多用电表粗测该电池的电动势，将选择开关调到直流电压挡量程为10V的挡位，将__（填“红”或“黑”）表笔接电池的正极，另一表笔接电池的负极，多用电表的指针示数如图甲所示，则粗测的电动势大小为__V。‎ ‎(2)为了精确测量电池的电动势和内阻，小明在实验室找到了开关、电阻箱、电流表（内阻不计）和定值电阻（R0=5Ω），电路连接如图乙所示。然后闭合开关，调节电阻箱，测得多组电阻箱接入电路的阻值R及对应的电流表示数I，作出图象（如图丙）。根据图象求出电池的内阻为___Ω。（结果保留2位有效数字）‎ ‎【答案】 (1). 红 (2). 9.8 (3). 5.0‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)[1]电流应从多用电表的红表笔流入多用电表，应将红表笔接电池的正极，另一表笔接电池的负极。‎ ‎[2]多用电压表选择直流电压挡量程为10V的挡位，由甲所示可知，其分度值为0.2V，示数为9.8V，即粗测的电动势大小为9.8V。‎ ‎(2)[3]由图乙所示电路图可知，电源电动势 整理得 - 28 -‎ 根据图像可知 ‎，‎ 解得 ‎19.在大型商场的螺旋滑梯是小孩喜欢游玩的设施，该设施由三段轨道组成，小孩从第一段OA轨道进入后，从第二段轨道A处由静止开始加速下滑到B处，AB段总长为16m，小孩在该段通过的路程s随时间t变化规律为s=0.125t2（m），小孩在第三段BC看作匀减速直线运动，BC长度为x=2m，高度差h=0.4m，小孩最终刚好停在C点处。小孩可视为质点，求：‎ ‎(1)小孩在BC段的加速度大小；‎ ‎(2)小孩与BC轨道的动摩擦因数μ。‎ ‎【答案】(1)2m/s2；(2)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)AB段可看成斜面模型，位移随时间变化规律为 s=0.125t2（m）‎ 对比可知 滑到C处的速度 - 28 -‎ 小孩在BC段的加速度大小 ‎(2)设第三段与水平面的夹角为，根据牛顿第二定律，有 以及 利用数学知识联立解得 ‎20.学校科技小组设计了“e”字型轨道竖直放置在水平面上，该轨道由两个光滑半圆形轨道ABC、CDE和粗糙的水平直轨道EF组成，末端与竖直的弹性挡板OF连接，轨道CDE半径r=0.1m，轨道ABC半径为2r，A端与地面相切。现将质量m=0.2kg小滑块从水平地面P点以速度v0=2m/s沿轨道上滑，运动到F点与挡板发生完全弹性相碰。已知直线轨道EF长为L=0.5m，小滑块与轨道EF的动摩擦因数μ=0.5，其余阻力均不计，小滑块可视为质点。求：‎ ‎(1)小滑块在ABC圆轨道运动时对轨道C点的压力；‎ ‎(2)小滑块最终停止的位置离F点的距离；‎ ‎(3)若改变小滑块的初速度，使小滑块能停在EF轨道上，且运动过程中不脱离轨道，则小滑块的初速度满足什么条件。‎ ‎【答案】(1)2N，竖直向上；(2)0.3m；(3)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)小球从P到C的过程中，根据动能定理可得 - 28 -‎ 在C点对小球根据牛顿第二定律 解得 根据牛顿第三定律可知小滑块对轨道的压力为2N，方向竖直向上。‎ ‎(2)从P点到EF轨道停止过程中，根据动能定理 解得 所以小球最终停在离F点0.3m处。‎ ‎(3)小球刚好经过最高点C，则 小球从P到C的过程中，根据动能定理可得 解得 ‎ ‎ 当小球第一次从挡板弹回时，到达小圆的圆心等高处时速度为零，小球从P到D的过程中，根据动能定理可得 解得 - 28 -‎ 所以小球的初速度范围为 ‎21.如图所示，两条相距d的平行光滑金属导轨位于同一水平面内，其右端接一阻值为R的电阻。质量为m，电阻为r的金属杆静置在导轨上，其左侧的矩形匀强磁场区域MNPQ的磁感应强度大小为B、方向竖直向下。当该磁场区域以速度v0匀速地向右扫过金属杆后，金属杆的速度变为v。已知磁场扫过金属杆所经历的时间为t，导轨足够长且电阻不计，杆在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触。求：‎ ‎(1)MN刚扫过金属杆时，杆的加速度大小a；‎ ‎(2)PQ刚要到达金属杆时，电阻R消耗的电功率P；‎ ‎(3)磁场扫过金属杆的过程中金属杆的位移x。‎ ‎【答案】(1)；(2)；(3)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)MN刚扫过金属杆时，杆上产生的感应电动势为 感应电流为 联立解得 杆的加速度大小 ‎ ‎ ‎(2)PQ刚要到达金属杆时，杆上产生的感应电动势为 - 28 -‎ 感应电流为 电阻R消耗的电功率 ‎ ‎ ‎(3)根据动量定理 其中 解得磁场扫过金属杆过程中金属杆的位移 ‎22.飞行时间质谱仪通过探测不同离子到达探测头时间，可以测得离子比荷。如图甲所示，探测头在探测器左端中点。脉冲阀P喷出微量气体，经激光S照射产生不同价位的离子，假设正离子在A极板处初速度为零，AB极板间的加速电压为U0，离子加速后从B板小孔射出，沿中心线方向进入C、D板间的偏转控制区。已知加速电场AB间距为d，偏转极板CD的长度及宽度均为L。设加速电场和偏转电场均为匀强电场，不计离子重力和离子间相互作用。‎ ‎(1)若偏转电压UCD=0，某比荷为k的离子沿中心线到达探测头，求该离子飞行总时间；‎ ‎(2)若偏转电压UCD=0，在C、D板间加上垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，要使所有离子均能通过控制区域并从右侧飞出，求这些离子比荷的取值范围；‎ ‎(3)若偏转电压UCD与时间t的关系如图乙所示，最大值Um=4U0，周期，假设离子比荷为k，并且在t=0时刻开始连续均匀地射入偏转电场。以D极板的右端点为坐标原点，竖直向上为y轴正方向，探测头可在y轴上自由移动，在t=T到时间内，要使探测头能收集到所有粒子，求探测头坐标y随时间t变化的关系。‎ - 28 -‎ ‎【答案】(1)；(2)；(3)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)在电场中加速过程，由动能定理 得 根据 得离子的加速时间 离子在CD在之间匀速运动的时间 所以离子飞行的总时间 ‎ ‎ ‎(2)若离子从C极板边缘飞出，此时离子做圆周运动的半径是最小的，其运动轨迹如图 - 28 -‎ 由几何关系得 解得 ‎ ‎ 因为 ‎ ‎ 联立解得 离子比荷的取值范围。‎ ‎(3)离子通过CD电场的时间 加速度 ‎ ‎ 若时进入，偏转位移 刚好从极板下边缘飞出。‎ 设离子在时刻进入，探测头接收到的时间 - 28 -‎ 向下偏转位移大小 则探测头所处的坐标为 - 28 -‎ - 28 -‎