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2021-2022学年浙江省宁波十校高三（下）3月联考物理试题含解析
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这是一份2021-2022学年浙江省宁波十校高三（下）3月联考物理试题含解析，共36页。试卷主要包含了选择题Ⅰ，选择题Ⅱ，非选择题等内容，欢迎下载使用。
宁波“十校”2022届高三3月联考
物理试题卷
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. 科技日新月异，下列提到的单位是国际制单位中的基本单位的是（ ）
A. 四川到上海的特高压输电线路采用正负800V直流输电技术
B. 上海建成世界最大规模超导电缆，设计电流可达2200A
C. 冬奥会的高铁采用无人驾驶技术，时速可达350km/h
D. 冬奥会的5G云转播背包非常轻便，质量大约930g
【答案】B
【解析】
【详解】A. 电压单位“V”是国际制单位中的导出单位，A错误；
B. 电流单位“A”是国际制单位中的基本单位，B正确；
C. 速度单位是基本单位，但在国际制单位中的单位是“m/s”，不是“km/h”，C错误；
D. 质量单位是基本单位，但在国际制单位中的单位是“kg”，不是“g”，D错误；
故选B。
2. 如图是北京冬奥会中我国优秀运动员们在比赛中的身姿，下列研究的问题中可以把运动员视为质点的是（ ）
A. 研究钢架雪车运动员的快慢
B. 研究自由式滑雪运动员的空中姿态
C. 研究单板滑雪运动员的空中转体
D. 研究花样滑冰运动员的花样动作
【答案】A
【解析】
【详解】A. 研究钢架雪车运动员的快慢时，钢架雪车运动员的形状大小对研究的过程来说可以忽略不计，所以可以看成质点，A正确；
B. 研究自由式滑雪运动员的空中姿态，运动员的形状不能忽略，不可以将运动员看成质点，B错误；
C. 研究单板滑雪运动员的空中转体，要研究运动员的动作，不可以将运动员看成质点，C错误；
D. 研究花样滑冰运动员的花样动作时，要观看运动员的动作，不可以将运动员看成质点，D错误；
故选A。
3. 下面四幅图涉及不同的物理知识，其中说法不正确的是（ ）
A. 甲图中，挡板上缝宽代表粒子位置的不确定范围，屏幕上中央亮条的宽度代表粒子动量的不确定范围
B. 乙图是汤姆生用于研究阴极射线本质的气体放电管，通过该装置可以获得阴极射线是带电微粒而非电磁辐射
C. 丙图中，奥斯特提出著名的分子电流假说，他认为分子电流的取向是否有规律，决定了物体对外是否显磁性
D. 丁图是卢瑟福研究α粒子散射的实验装置图，分析此实验结果，他提出了原子的核式结构模型
【答案】C
【解析】
【详解】A．甲图中，粒子通过狭缝发生衍射，挡板上缝宽代表粒子位置的不确定范围，屏幕上中央亮条的宽度代表粒子动量的不确定范围，A正确；
B．乙图是汤姆生用于研究阴极射线本质的气体放电管，通过该装置可以获得阴极射线是电子而非电磁辐射，B正确；
C．丙图中，是安培提出分子电流假说，他认为分子电流的取向是否有规律，决定了物体对外是否显磁性，C错误；
D．丁图是卢瑟福研究α粒子散射的实验装置图，分析此实验结果，他提出了原子的核式结构模型，D正确。
本题要求选不正确的，故选C。
4. 某同学想测地铁在平直轨道上启动过程中的加速度，他把一根细绳的下端绑着一支圆珠笔，细绳的上端用电工胶布固定在地铁的竖直扶手上，在地铁启动后的某段加速过程中，细绳偏离了竖直方向，他用手机拍摄了当时的情景，如图所示，拍摄方向跟地铁前进方向垂直，已知当地重力加速度为g，根据这张照片，以下说法正确的是（ ）
A. 此时地铁的速度方向向右 B. 此时地铁的加速度方向向右
C. 此时绳子拉力小于圆珠笔的重力 D. 由图可以估算出此时地铁加速度的大小
【答案】D
【解析】
【详解】AB．圆珠笔受力如图所示
有图可知，拉力有一个水平向左的分离，所以圆珠笔有一个向左的加速度，启动过程，速度在增加，所以此时地铁的速度方向向左，故AB错误；
CD．要想求出加速度的大小，根据竖直方向
水平方向
可得
可知此时绳子拉力大于圆珠笔的重力，由图可以估计角大小，算出此时地铁加速度的大小，故D正确，C错误。
故选D。
5. 某城市边缘的一小山岗，在干燥的季节发生了山顶局部火灾，消防员及时赶到，启动多个喷水口进行围堵式灭火，喷水口所处高度和口径都相同。其中两支喷水枪喷出的水在空中运动的轨迹甲和乙几乎在同一竖直面内，且最高点高度、落到失火处的高度均相同，如图所示，不计空气阻力，则下列说法正确的是（ ）
A. 水甲落到失火处的速度一定较大 B. 水乙在最高点的速度一定较大
C. 喷出水甲的喷水枪的功率一定较大 D. 水乙在空中运动的时间一定较长
【答案】B
【解析】
【详解】ABD．由抛体运动的特点可知，轨迹甲和乙的最高点高度、落到失火处的高度均相同，则由
甲乙在可知运动时间相同，运动到失火处的时间相同，在最高点乙的水平距离较大，则有
可知乙的水平速度较大，即在最高处乙的速度最大，由
可知水乙落到失火处速度一定较大，故B正确，AD错误；
C．由以上分析可知，乙喷水枪喷出水的速度较大，喷水口径相同，所以乙喷水枪喷水的功率较大，故C错误。
故选B。
6. 2021年10月14日，我国成功发射了“羲和号”卫星，全称太阳Hα光谱探测与双超平台科学技术试验卫星，是中国首颗太阳探测科学技术试验卫星，运行于距地面高度为517km的太阳同步轨道，主要科学载荷为太阳空间望远镜。已知Hα是氢原子从能级跃迁到能级时发出的光谱线，氢原子基态能量为，地球半径是6400km。下列说法正确的是（ ）
A. 辐射Hα后，氢原子核外电子的动能变大，电势能变小
B. “羲和号”的运行速率在7.9km/s到11.2km/s之间
C. “羲和号”的运行周期比地球同步卫星的周期大
D. 要能全天候观测到太阳，“羲和号”绕行轨道应在赤道平面内
【答案】A
【解析】
【详解】A．辐射Hα后，氢原子从高能级跃迁到低能级，氢原子核外电子轨道半径变小，动能变大，电势能变小，A正确；
B．由万有引力充当向心力可知
解得
因为“羲和号”运行的轨道半径大于近地卫星的轨道半径，故其运行速率小于环绕速度7.9km/s，B错误；
C．由万有引力充当向心力可知
解得
因为“羲和号”轨道半径比同步卫星小，故“羲和号”运行周期比同步卫星短，C错误；
D．“羲和号”绕行轨道经过地球的南北极，能够24小时连续对太阳进行观测。D错误。
故选A。
7. 为了降低潜艇噪音，科学家设想用电磁推进器替代螺旋桨。装置的截面图如图所示，电磁推进器用绝缘材料制成海水管道，马鞍形超导线圈形成如图所示的磁场，现潜艇在前进过程中海水正源源不断地被推向纸外。则下列说法正确的是（ ）
A. 图中所接电源为直流电源，a极为电源正极
B. 同时改变磁场方向和电源正负极可实现潜艇倒退
C. 加速阶段，海水对潜艇的力与潜艇对海水的力的大小相等
D. 电源输出的能量完全转化为海水的动能和潜艇的动能
【答案】C
【解析】
【详解】A．海水被推向纸外，根据左手定则可知，电流方向由b指向a，b为电源正极，A错误；
B．同时改变电流和磁场方向，海水受到的安培力不变，航行方向不变，B错误；
C．根据牛顿第三定律，海水对潜艇的力与潜艇对海水的力大小相等，方向相反，C正确；
D．电源输出的能量不可能完全转化为动能，有焦耳热损耗，D错误；
故选C。
8. 小明坐在汽车的副驾驶位上看到一个现象：当汽车的电动机启动时，汽车的车灯会瞬时变暗。汽车的电源、电流表、车灯、电动机连接的简化电路如图所示，已知汽车电源电动势为12.5V，内阻为0.05Ω．仅接通时电流表示数为10A：保持接通、闭合瞬间，电流表示数达到60A。下列说法正确的是（ ）
A. 当电动机未启动时，电源每秒有125J的电能转化为化学能
B. 在电动机启动瞬间，流过电动机的电流为50A
C. 在电动机启动瞬间，车灯的功率减少了44.8W
D. 当电动机正常工作时，电流表示数将比60A更大
【答案】C
【解析】
【详解】A．当电动机未启动时，每秒非静电力做功为
W=EI1t=125J
即电源每秒有125J的化学能转化为电能，故A错误；
B．由题意可知：在电动机启动瞬间，流过灯泡的电流小于10A，所以流过电动机的电流大于50A，故B错误；
C．车灯接通电动机未启动时，车灯两端的电压
车灯的功率
车灯的电阻
电动机启动时，车灯两端的电压
车灯的功率
在电动机启动瞬间，车灯的功率减少了
故C正确；
D．在电动机启动瞬间，电动机相当于纯电阻电路，由于电动机内阻较小，所以电流较大，当电动机正常工作时，相当于电动机电阻变大，所以电流表示数小于60A，故D错误。
故选C。
9. 如图所示，空间有一圆锥OBD，点A、E分别是两母线的中点，C为AB的中点，现在顶点O处固定一负的点电荷，下列说法正确的是（ ）
A. A、B两点的电场强度之比为2:1
B. 圆锥底面圆所在平面为等势面
C. 若A点的电势为，B点的电势为，则C点的电势小于
D. 将一负的试探电荷从B点沿直线移到D点，试探电荷的电势能先增大后减小
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据题意可知
根据点电荷的场强公式
可知A、B两点的电场强度之比为，故A错误；
B．点电荷的等势面是同心球面，圆锥底面圆所在平面上各点到的距离不相等，所以不是等势面，故B错误；
C．若A点的电势为，B点的电势为，若电场为匀强电场，则则C点的电势等于，由于间的场强小于间的场强，根据
定性分析可知
可知
解得
故C错误；
D．将一负的试探电荷从B点沿直线移到D点，电势先降低后升高，则电势能先增大后减小，故D正确。
故选D。
10. 如图，是电子感应加速器的示意图，上图是侧视图，下图是真空室的俯视图，如果从上向下看，要实现电子沿逆时针方向在环中加速运动。那么电磁铁线圈中的电流应满足（ ）
A. 与图示线圈中电流方向一致，电流在减小 B. 与图示线圈中电流方向一致，电流在增大
C. 与图示线圈中电流方向相反，电流在减小 D. 与图示线圈中电流方向相反，电流在增大
【答案】B
【解析】
【详解】电子在真空室内逆时针做圆周运动，由左手定则可知，真空室内磁场从下到上，则上方为S极，由右手螺旋定则可知电流方向应与图示线圈中电流方向一致，与图示线圈中电流方向一致，要使电子逆时针加速，则感生电场的方向应为顺时针，由右手定则线圈产生的磁场向上增大，所以电流在增大，故B正确，ACD错误。
故选B。
11. 我们有时候可以观察到太阳周围的明亮光晕圈，如图1所示。这种光学现象是由太阳光线在卷层云中的冰晶折射而产生的，其色彩排序为内红外紫。为了理解光晕现象，我们将问题简化为二维。如图3为一束紫光在冰晶上的折射光线，表示冰晶上的入射角，表示为经过第一个界面的折射角，表示为光线离开晶体的折射角，以及表示为入射和出射光线之间的偏转角。假设冰晶可以在二维上看成一个正六边形且不考虑其他的反射、折射。则以下说法中正确的是（ ）
A. 在冰晶内红光的波长比紫光短
B. 若图3中紫光满足，则可知冰晶对该光折射率
C. 对于从H点以相同入射角入射的光线，红光的偏转角比紫光的偏转角大
D. 若红光和紫光均能使同一金属产生光电效应，则紫光对应的光电子初动能一定比红光的大
【答案】BD
【解析】
【详解】A．根据
可得
由于红光的折射率小于紫光的折射率，红光的频率小于紫光的频率，则红光的波长大于紫光的波长，故A错误；
B．图3中紫光满足
根据几何关系可知
则折射率为
故B正确；
C．红光的折射率小于紫光的折射率，则红光的偏转角比紫光的偏转角小，故C错误；
D．根据光电效应方程有
可知，由于红光频率小于紫光频率，则红光和紫光均能使同一金属产生光电效应，则紫光对应的光电子最大初动能一定比红光的大，故D正确。
故选BD。
12. 学了发电机的原理后，小明所在的研究小组设计了如下的方案，边长为L的正方形金属框，以恒定角速度ω绕水平轴转动，仅在轴的右侧存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B，线圈外部连有阻值为R的电阻，其它电阻不计。则金属框转动一周（ ）
A. 电阻R上通过的电流方向不变 B. 线圈产生的感应电动势的有效值为
C. 电阻R上通过的电量是 D. 电阻R上产生的焦耳热是
【答案】D
【解析】
【详解】A．图中线圈所在的平面垂直磁场方向，是中性面，线圈经过中性面时，电流方向变化，根据楞次定律可知，使流过电阻R上通过的电流方向发生改变，A错误；
B．线圈中产生的电流是正弦式变化的电流，线圈产生的感应电动势的最大值为
所以有效值为
B错误；
C．由图示位置开始计时，线圈每转过四分之一周，电阻R上通过的电量是
但一周期内，总的磁通量变化量为零，电阻R上通过的电量是
C错误；
D．电阻R上产生的焦耳热是
其中周期为
则
D正确。
故选D。
13. 如图甲所示，一带电量为的物块置于绝缘光滑水平面上，其右端通过水平弹性轻绳固定在竖直墙壁上，整个装置处于水平向左的匀强电场中。用力将物块向左拉至O处后由静止释放，用传感器测出物块的位移x和对应的速度，作出物块的动能关系图象如图乙所示，其中0.40m处物块的动能最大但未知，0.50m处的动能为1.50J，0.50m～1.25m间的图线为直线，其余部分为曲线。弹性轻绳的弹力与形变量始终符合胡克定律，下列说法正确的是（ ）
A. 该匀强电场的场强为 B. 弹性绳的劲度系数为5N/m
C. 弹性绳弹性势能的最大值为2.5J D. 物块会作往复运动，且全过程是简谐运动
【答案】C
【解析】
【详解】A．在从0.50m～1.25m范围内，动能变化等于克服电场力做的功，则有
ΔEk=qEΔx
图线斜率绝对值为
k=qE=
解得匀强电场的场强为
故A错误；
B．根据图乙可知，物块在0.50m时离开弹性绳，物块在0.40m时速度最大，此时弹簧弹力和电场力相等，所以物块在平衡位置处弹性绳伸长
Δx=0.5m-0.4m=0.1m
根据胡克定律可得
kΔx=qE
解得
k=20N/m
故B错误；
C．根据能量守恒定律可知，弹性绳弹性势能的最大值
Ep0=qEΔxm=2×1.25J=2.5J
故C正确；
D．因物块离开弹性绳后受恒定的电场力作用，可知物块在全过程中的运动不是简谐振动，选项D错误。
故选C。
二、选择题Ⅱ（本题共3小题，每小题2分，共6分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得2分，选对但不选全的得1分，有选错的得0分）
14. 核电站一般分为两部分，一是利用原子核裂变生产蒸汽的核岛（包括核反应堆和回路系统），二是利用蒸汽驱动汽轮发电的常规岛（包括汽轮机发电系统）。某核电站装机容量是300万千瓦，核能转化为电能的效率是35%。下列说法正确的是（ ）
A. 反应堆中用水做慢化剂，可以起到减缓链式反应的作用
B. 从核能到电能，中间能量还转化成了内能和机械能两种形式
C. 若一直满负荷运行，参与核裂变的轴棒每年减少的质量约为3.0kg
D. 若产生的电能通过同一线路进行远距离输电，相同电压下采用直流输电和交流输电输电线上损耗的电能相同
【答案】BC
【解析】
【详解】A．水做慢化剂，但不是减缓链式反应的作用，是降低中子的速度，提高其与铀原子核反应机会，A错误；
B．核反应堆是将核能转化为内能，经过蒸汽将内能转化为机械能，再经发电机转化为电能，B正确；
C．若满负荷运行，一年发电为
解得
由爱因斯坦质能方程
可得
C正确；
D．相同电压时，直流输电损耗小，其只有电阻发热，而交流输电还存在电抗、容抗等，D错误。
故选BC。
15. 下列说法正确的是（ ）
A. 利用X射线拍摄DNA分子的照片，原理是利用了X射线的衍射
B. LC振荡回路产生的电磁波的频率与自感系数和电容的乘积成反比
C. 为了清晰拍摄玻璃橱窗内的物品应选用镀有增透膜的相机镜头
D. 利用普通灯泡做双缝干涉实验同时需要单缝和双缝，若改成激光，则仅需双缝
【答案】AD
【解析】
【详解】A．拍摄所用X射线的波长与DNA分子大小接近，可以产生明显衍射，从而形成DNA分子的照片，A正确；
B．根据
可知LC振荡回路产生的电磁波的频率与成反比，B错误；
C．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片使反射光减弱，可以将玻璃橱窗内的物体拍摄得更加清晰， C错误；
D．激光是相干光源，单色性好，所以可以去掉单缝，仅用双缝，故D正确。
故选AD。
16. 如图，在同一均匀介质中有两列振幅均为2cm的简谐横波正相向传播，甲波（实线）沿x轴正方向传播，乙波（虚线）沿x轴负方向传播。在时刻的部分波形如图所示，在时，两列波第一次完全重合。下列说法正确的是（ ）
A. 甲、乙两列波的波速大小均为5m/s
B. 在0～6m的区间内一共有3个振动加强点
C. 时两波形在P处相交，随着时间的推移该交点会向x轴正方向移动
D. 时，甲、乙两列波的波形第二次完全重合
【答案】ABD
【解析】
【详解】A．取甲、乙两个相邻波峰为研究对象，甲、乙两列波的波速大小均为
故A正确；
B．根据同侧法可知在时刻0～6m的区间两列波的交点振动方向相同，都属于振动加强点，一共有三个，故B正确；
C．质点不随波迁移，两波形在P处相交，随着时间的推移该交点不会向x轴正方向移动，故C错误；
D．由图可知，甲、乙两列波的波形第二次完全重合波形运动的距离
需要的时间
故D正确。
故选ABD。
三、非选择题（本题共6小题，共55分）
17. 如图是四个高中物理实验的装置图，探究过程中对于需要的物理量我们并没有直接测量。
甲 探究加速度与力、质量的关系
乙 探究力对物体做的功与物体速度的关系
丙 定量探究影响导体电阻大小的因素
丁 利用平抛运动探究碰撞中的守恒量
（1）甲图中需要比较两辆小车的加速度，实际我们控制了____________使得两车的位移之比即加速度之比。
（2）乙图中需要改变橡皮筋对小车做的功，实际我们控制了___________使得橡皮筋做的功实现倍增。
（3）丙图中需要比较金属丝的电阻，实际我们控制了______使得各金属丝上的电压之比即电阻之比。
（4）丁图中需要获得小球碰撞前后的初速度之比，实际我们测量____________来替代初速度用于数据处理。
【答案】 ①. 两辆小车运动时间相同 ②. 每条橡皮筋拉长长度都一样 ③. 流过各金属丝的电流相同 ④. 小球做平抛运动的射程
【解析】
【详解】（1）甲图中，两小车同时启动又同时停止，运动时间t 相同。由运动学公式
得
（2）该实验中利用相同橡皮筋形变量相同时对小车做功相同，通过增加橡皮筋的条数可以使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加。
（3）各段金属丝串联接入电路，因此流入各金属丝的电流相同。根据部分电路欧姆定律
得
（4）入射小球和被碰小球从相同高度做平抛运动，落到地面所用时间相同。两小球碰撞前后的平抛运动射程之比即为初速度之比。
18. 小明想描绘一个“3.8V，0.3A”的小灯泡的伏安特性曲线，他在实验室进行如下操作：
（1）用多用电表的欧姆挡对小灯泡的电阻进行粗测，其中正确的操作应为图甲中的______。
（2）部分电路设计如图乙所示，为完成实验，实验室有如下器材可供选择：
A．直流电源E（电动势6V，内阻等于2Ω） B．电压表（量程0～3V，内阻等于3kΩ）
C．电压表（量程0～15V，内阻等于15kΩ） D．滑动变阻器（阻值0～1）
E．滑动变阻器（阻值0～10Ω） F．定值电阻（阻值等于100Ω）
G．定值电阻（阻值等于1kΩ） H．定值电阻（阻值等于10kΩ）
为了能测量小灯泡在额定电压情况下的电阻大小，且能尽量减小测量误差，滑动变阻器应选用______（填“D”或“E”）。
（3）在虚框内补全测量电压的电路设计，作图时请标清字母及对应脚标______（此处不用填，请画在乙图上）。
（4）实验时使用的毫安表的量程为0～300mA，某一次测量中，毫安表的示数如图丙所示，此时电压表对应的示数为2.10V，请你计算此时小灯泡的功率为______W（结果保留两位有效数字）。
【答案】 ①. C ②. D ③. 见详解 ④. 0.56W
【解析】
【详解】（1）[1]螺旋式灯泡，一极在底端，一极在侧面，故AB错误C正确。
故选C。
（2）[2]由电路图可知，滑动变阻器采用分压接法，为了能测量小灯泡在额定电压情况下的电阻大小，且能尽量减小测量误差，滑动变阻器应选用D。
（3）[3]灯泡的额定电压为，则电压表选用，但电压表的量程为，应扩大量程，则需要串联一个电阻，为了减小误差，电压表量程扩大到即可，则串联电阻为
故定值电阻选，则电路图如图所示
（4）由图丙可知，毫安表的示数为，流过电压表的电流为
则流过灯泡的电流为
此时电压表对应的示数为2.10V，则灯泡两端的电压为
此时小灯泡的功率为
19. 如图，冬奥会上运动员把冰壶沿水平冰面投出，让冰壶在冰面上自由滑行，在不与其他冰壶碰撞的情况下，最终停在远处的某个位置。按比赛规则，投掷冰壶运动员的队友，可以用毛刷在冰壶滑行前方来回摩擦冰面，减小冰面的动摩擦因数以调节冰壶的运动。现运动员以一定的初速度投掷出冰壶，冰壶能自由滑行28.9m远。已知冰壶的质量为19kg，在未摩擦冰面的情况下，冰壶和冰面的动摩擦因素为0.02，摩擦后动摩擦因素变为原来的90%，不计空气阻力，不考虑冰壶的旋转。
（1）冰壶被掷出时的初速度大小？
（2）相同的初速下，在冰壶自由滑行一定距离后，队友开始在其滑行前方一直摩擦冰面，最终使得冰壶多滑行了2.1m。则冰壶自由滑行的距离有多远？
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）冰壶自由滑行时，初速度方向为正方向，根据牛顿第二定律有
设冰壶被掷出时的初速度为，根据运动学公式有
联立代入数据解得
（2）在摩擦冰面时，根据牛顿第二定律有
设自由滑行的距离为，摩擦冰面时的滑行距离为，自由滑行结束时的速度为，根据运动学公式有
，
又有
联立代入数据解得
20. 如图所示，一游戏装置由安装在水平台面上的高度h可调的斜轨道AB、竖直圆轨道（在最低点E分别与水平轨道AE和EG相连）、细圆管道GHIJ（HI和IJ为两段四分之一圆弧）和与J相切的水平直轨道JK组成。可认为所有轨道均处在同一竖直平面内，连接处均平滑。已知，滑块质量为且可视为质点，竖直圆轨道半径为，小圆弧管道HI和大圆弧管道IJ的半径之比为1:4，不变，，滑块与AB、EG及JK间摩擦因数均为，其他轨道均光滑，不计空气阻力，忽略管道内外半径差异。现调节，滑块从B点由静止释放后，贴着轨道恰好能滑上水平直轨道JK，求
（1）大圆弧管道IJ的半径R；
（2）滑块经过竖直圆轨道与圆心O等高的P点时对轨道的压力与运动到圆弧管道最低点H时对轨道的压力大小之比；
（3）若在水平轨道JK水上某一位置固定一弹性挡板，当滑块与之发生弹性碰撞后能以原速率返回，若第一次返回时滑块不脱轨就算游戏闯关成功。调节斜轨道的高度为，仍让滑块从B点由静止滑下，问弹性挡板与J的间距L满足什么条件时游戏能闯关成功。
【答案】（1）0.8m；（2）；（3）L≤0.625m或者2m≥L≥1m
【解析】
【详解】（1）物块从B点开始下滑，恰能达到水平直轨道JK，则由能量关系
解得
R=0.8m
（2）运动到P点时
解得
vP=4m/s
F1=N
运动到H点时
解得
F2=3.3N
则
（3）由题目数据可知，若小球在J点的速度为零时，返回到P点时
即vP>0，即只要小球被挡板反弹后能到达J点就一定能到达P点，即若小球只要与挡板相碰能到达J点就一定能越过P点，所以要想满足题目的条件，必须是能越过最高点，当L最大时对应于物块恰能到达与圆轨道最高点的位置，此时
则由能量关系
解得
Lmax=0.625m
若物块与挡板碰后反弹不能到达J点，则
Lmin=1m
若物块恰能到达挡板位置，则
解得
L′max=2m
则弹性挡板与J的间距L满足L≤0.625m或者2m≥L≥1m才能闯关成功。
21. 如图所示，间距为的平行光滑导轨由水平部分和倾角为的斜面部分平滑连接而成。整个导轨上有三个区域存在匀强磁场，且磁感应强度大小均为，其中Ⅰ区磁场垂直于水平导轨但方向未知，Ⅱ区磁场方向竖直向下，Ⅲ区磁场下边界位于斜面底端且方向垂直于斜面向下，Ⅰ区宽度足够大，Ⅱ区和Ⅲ区的宽度均为。除Ⅰ区和Ⅱ区之间的导轨由绝缘材料制成外，其余导轨均由电阻可以忽略的金属材料制成且接触良好。两根质量均为、电阻均为的金属棒垂直于水平部分的导轨放置，初始时刻a棒静置于Ⅰ区、b棒静置于Ⅱ区和Ⅲ区间的无磁场区。水平导轨左侧接有电源和电容为的电容器，斜面导轨上端接有阻值为的电阻，且斜面上还固定着一根绝缘轻弹簧。当单刀双掷开关S接“1”对电容器充满电后，切换至“2”，电容器连通a棒，a棒会在Ⅰ区达到稳定速度后进入Ⅱ区，然后与无磁场区的b棒碰撞后变成一个联合体，联合体耗时穿越Ⅲ区后继续沿斜面向上运动并把弹簧压缩到最短，然后联合体和弹簧都被锁定，已知锁定后的弹簧弹性势能。不计联合体从水平面进入斜面的能量损失，忽略磁场的边界效应。则
（1）Ⅰ区磁场方向（“竖直向上”或“竖直向下）和即将出Ⅲ区时联合体所受的安培力大小；
（2）a棒通过Ⅱ区时，a棒上产生的焦耳热；
（3）电源的电动势E。
【答案】（1）竖直向上，；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）电容器充电后，下极板带正电，放电时，通过棒的电流从下至上，棒所受安培力向右，根据左手定则知Ⅰ区磁场方向竖直向上；
出Ⅲ区后根据联合体和弹簧构成的系统机械能守恒得
代入数据解得
即将出Ⅲ区时回路的总电阻为
感应电动势
则
则安培力
联立可得
代入数据解得
（2）穿越Ⅲ区过程中，对联合体由动量定理得
其中
代入数据解得
两棒碰撞过程
解得
棒穿越Ⅱ区过程中，等效电路总电阻为
对棒由动量定理得
其中
代入数据解得
整个回路中产生的焦耳热
棒的焦耳热
代入数据得
（3）穿越Ⅰ区过程中，电容器和棒构成回路，最终棒匀速，回路中电流为0，则
电容器放电电量
对棒由动量定理
其中
联立可得
代入数据解得
22. 如图甲所示，在坐标系xoy的第一、二象限内存在一有界匀强磁场区域，两边界都为圆形，其中大圆半径，圆心在y轴上的；小圆半径，圆心在坐标原点O；M、N为两圆形边界的交点。小圆内存在辐向电场，圆心与边界间的电压恒为；在磁场右侧与x轴垂直放置一平行板电容器，其左极板P中间开有一狭缝（如图乙所示），电容器两极板间电压为U（U的大小和极板电性都未知）。在O点，存在一粒子源（图中未画出），可以在纸面内沿电场向各方向同时均匀发射质量为、带电量为的粒子（粒子初速度较小，可以忽略），经辐向电场加速后进入磁场，部分粒子能以水平向右的速度从大圆边界的右侧离开磁场，已知粒子源每秒发射的粒子数为个。不计粒子的重力及粒子间的相互作用力，不考虑场的边界效应，整个装置处在真空环境中，，，求：
（1）带电粒子进入磁场时的速度大小v；
（2）带电粒子在磁场中的运动半径r以及匀强磁场的磁感应强度B；
（3）极板P上的狭缝刚好处在纸面位置，水平向右离开磁场的粒子，一部分会打在P极板（狭缝上方、下方），另一部分会通过狭缝进入电容器，粒子一旦接触极板，立刻被吸收，但不会影响电容器的电压。试求在较长的一段时间内，带电粒子对电容器的平均作用力F的大小与极板电压的关系。（结果保留3位有效数字）
【答案】（1）；（2）0.04m，0.1T；（3）
【解析】
【详解】(1)由动能定理
得
（2）大部分粒子能以水平向右的速度从大圆边界的右侧离开磁场，如图所示
由几何关系可得
可得
由洛伦兹力提供向心力可得
则
（3）图中粒子速度方向与竖直方向的夹角由
可得
所以水平向右的粒子为
进入电容器极板间的粒子数为
若粒子进入电容器被电场加速，则
与极板相碰后被极板吸收，平均作用力为
其中t0=1s，解得
宁波“十校”2022届高三3月联考
物理试题卷
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. 科技日新月异，下列提到的单位是国际制单位中的基本单位的是（ ）
A. 四川到上海的特高压输电线路采用正负800V直流输电技术
B. 上海建成世界最大规模超导电缆，设计电流可达2200A
C. 冬奥会的高铁采用无人驾驶技术，时速可达350km/h
D. 冬奥会的5G云转播背包非常轻便，质量大约930g
【答案】B
【解析】
【详解】A. 电压单位“V”是国际制单位中的导出单位，A错误；
B. 电流单位“A”是国际制单位中的基本单位，B正确；
C. 速度单位是基本单位，但在国际制单位中的单位是“m/s”，不是“km/h”，C错误；
D. 质量单位是基本单位，但在国际制单位中的单位是“kg”，不是“g”，D错误；
故选B。
2. 如图是北京冬奥会中我国优秀运动员们在比赛中的身姿，下列研究的问题中可以把运动员视为质点的是（ ）
A. 研究钢架雪车运动员的快慢
B. 研究自由式滑雪运动员的空中姿态
C. 研究单板滑雪运动员的空中转体
D. 研究花样滑冰运动员的花样动作
【答案】A
【解析】
【详解】A. 研究钢架雪车运动员的快慢时，钢架雪车运动员的形状大小对研究的过程来说可以忽略不计，所以可以看成质点，A正确；
B. 研究自由式滑雪运动员的空中姿态，运动员的形状不能忽略，不可以将运动员看成质点，B错误；
C. 研究单板滑雪运动员的空中转体，要研究运动员的动作，不可以将运动员看成质点，C错误；
D. 研究花样滑冰运动员的花样动作时，要观看运动员的动作，不可以将运动员看成质点，D错误；
故选A。
3. 下面四幅图涉及不同的物理知识，其中说法不正确的是（ ）
A. 甲图中，挡板上缝宽代表粒子位置的不确定范围，屏幕上中央亮条的宽度代表粒子动量的不确定范围
B. 乙图是汤姆生用于研究阴极射线本质的气体放电管，通过该装置可以获得阴极射线是带电微粒而非电磁辐射
C. 丙图中，奥斯特提出著名的分子电流假说，他认为分子电流的取向是否有规律，决定了物体对外是否显磁性
D. 丁图是卢瑟福研究α粒子散射的实验装置图，分析此实验结果，他提出了原子的核式结构模型
【答案】C
【解析】
【详解】A．甲图中，粒子通过狭缝发生衍射，挡板上缝宽代表粒子位置的不确定范围，屏幕上中央亮条的宽度代表粒子动量的不确定范围，A正确；
B．乙图是汤姆生用于研究阴极射线本质的气体放电管，通过该装置可以获得阴极射线是电子而非电磁辐射，B正确；
C．丙图中，是安培提出分子电流假说，他认为分子电流的取向是否有规律，决定了物体对外是否显磁性，C错误；
D．丁图是卢瑟福研究α粒子散射的实验装置图，分析此实验结果，他提出了原子的核式结构模型，D正确。
本题要求选不正确的，故选C。
4. 某同学想测地铁在平直轨道上启动过程中的加速度，他把一根细绳的下端绑着一支圆珠笔，细绳的上端用电工胶布固定在地铁的竖直扶手上，在地铁启动后的某段加速过程中，细绳偏离了竖直方向，他用手机拍摄了当时的情景，如图所示，拍摄方向跟地铁前进方向垂直，已知当地重力加速度为g，根据这张照片，以下说法正确的是（ ）
A. 此时地铁的速度方向向右 B. 此时地铁的加速度方向向右
C. 此时绳子拉力小于圆珠笔的重力 D. 由图可以估算出此时地铁加速度的大小
【答案】D
【解析】
【详解】AB．圆珠笔受力如图所示
有图可知，拉力有一个水平向左的分离，所以圆珠笔有一个向左的加速度，启动过程，速度在增加，所以此时地铁的速度方向向左，故AB错误；
CD．要想求出加速度的大小，根据竖直方向
水平方向
可得
可知此时绳子拉力大于圆珠笔的重力，由图可以估计角大小，算出此时地铁加速度的大小，故D正确，C错误。
故选D。
5. 某城市边缘的一小山岗，在干燥的季节发生了山顶局部火灾，消防员及时赶到，启动多个喷水口进行围堵式灭火，喷水口所处高度和口径都相同。其中两支喷水枪喷出的水在空中运动的轨迹甲和乙几乎在同一竖直面内，且最高点高度、落到失火处的高度均相同，如图所示，不计空气阻力，则下列说法正确的是（ ）
A. 水甲落到失火处的速度一定较大 B. 水乙在最高点的速度一定较大
C. 喷出水甲的喷水枪的功率一定较大 D. 水乙在空中运动的时间一定较长
【答案】B
【解析】
【详解】ABD．由抛体运动的特点可知，轨迹甲和乙的最高点高度、落到失火处的高度均相同，则由
甲乙在可知运动时间相同，运动到失火处的时间相同，在最高点乙的水平距离较大，则有
可知乙的水平速度较大，即在最高处乙的速度最大，由
可知水乙落到失火处速度一定较大，故B正确，AD错误；
C．由以上分析可知，乙喷水枪喷出水的速度较大，喷水口径相同，所以乙喷水枪喷水的功率较大，故C错误。
故选B。
6. 2021年10月14日，我国成功发射了“羲和号”卫星，全称太阳Hα光谱探测与双超平台科学技术试验卫星，是中国首颗太阳探测科学技术试验卫星，运行于距地面高度为517km的太阳同步轨道，主要科学载荷为太阳空间望远镜。已知Hα是氢原子从能级跃迁到能级时发出的光谱线，氢原子基态能量为，地球半径是6400km。下列说法正确的是（ ）
A. 辐射Hα后，氢原子核外电子的动能变大，电势能变小
B. “羲和号”的运行速率在7.9km/s到11.2km/s之间
C. “羲和号”的运行周期比地球同步卫星的周期大
D. 要能全天候观测到太阳，“羲和号”绕行轨道应在赤道平面内
【答案】A
【解析】
【详解】A．辐射Hα后，氢原子从高能级跃迁到低能级，氢原子核外电子轨道半径变小，动能变大，电势能变小，A正确；
B．由万有引力充当向心力可知
解得
因为“羲和号”运行的轨道半径大于近地卫星的轨道半径，故其运行速率小于环绕速度7.9km/s，B错误；
C．由万有引力充当向心力可知
解得
因为“羲和号”轨道半径比同步卫星小，故“羲和号”运行周期比同步卫星短，C错误；
D．“羲和号”绕行轨道经过地球的南北极，能够24小时连续对太阳进行观测。D错误。
故选A。
7. 为了降低潜艇噪音，科学家设想用电磁推进器替代螺旋桨。装置的截面图如图所示，电磁推进器用绝缘材料制成海水管道，马鞍形超导线圈形成如图所示的磁场，现潜艇在前进过程中海水正源源不断地被推向纸外。则下列说法正确的是（ ）
A. 图中所接电源为直流电源，a极为电源正极
B. 同时改变磁场方向和电源正负极可实现潜艇倒退
C. 加速阶段，海水对潜艇的力与潜艇对海水的力的大小相等
D. 电源输出的能量完全转化为海水的动能和潜艇的动能
【答案】C
【解析】
【详解】A．海水被推向纸外，根据左手定则可知，电流方向由b指向a，b为电源正极，A错误；
B．同时改变电流和磁场方向，海水受到的安培力不变，航行方向不变，B错误；
C．根据牛顿第三定律，海水对潜艇的力与潜艇对海水的力大小相等，方向相反，C正确；
D．电源输出的能量不可能完全转化为动能，有焦耳热损耗，D错误；
故选C。
8. 小明坐在汽车的副驾驶位上看到一个现象：当汽车的电动机启动时，汽车的车灯会瞬时变暗。汽车的电源、电流表、车灯、电动机连接的简化电路如图所示，已知汽车电源电动势为12.5V，内阻为0.05Ω．仅接通时电流表示数为10A：保持接通、闭合瞬间，电流表示数达到60A。下列说法正确的是（ ）
A. 当电动机未启动时，电源每秒有125J的电能转化为化学能
B. 在电动机启动瞬间，流过电动机的电流为50A
C. 在电动机启动瞬间，车灯的功率减少了44.8W
D. 当电动机正常工作时，电流表示数将比60A更大
【答案】C
【解析】
【详解】A．当电动机未启动时，每秒非静电力做功为
W=EI1t=125J
即电源每秒有125J的化学能转化为电能，故A错误；
B．由题意可知：在电动机启动瞬间，流过灯泡的电流小于10A，所以流过电动机的电流大于50A，故B错误；
C．车灯接通电动机未启动时，车灯两端的电压
车灯的功率
车灯的电阻
电动机启动时，车灯两端的电压
车灯的功率
在电动机启动瞬间，车灯的功率减少了
故C正确；
D．在电动机启动瞬间，电动机相当于纯电阻电路，由于电动机内阻较小，所以电流较大，当电动机正常工作时，相当于电动机电阻变大，所以电流表示数小于60A，故D错误。
故选C。
9. 如图所示，空间有一圆锥OBD，点A、E分别是两母线的中点，C为AB的中点，现在顶点O处固定一负的点电荷，下列说法正确的是（ ）
A. A、B两点的电场强度之比为2:1
B. 圆锥底面圆所在平面为等势面
C. 若A点的电势为，B点的电势为，则C点的电势小于
D. 将一负的试探电荷从B点沿直线移到D点，试探电荷的电势能先增大后减小
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据题意可知
根据点电荷的场强公式
可知A、B两点的电场强度之比为，故A错误；
B．点电荷的等势面是同心球面，圆锥底面圆所在平面上各点到的距离不相等，所以不是等势面，故B错误；
C．若A点的电势为，B点的电势为，若电场为匀强电场，则则C点的电势等于，由于间的场强小于间的场强，根据
定性分析可知
可知
解得
故C错误；
D．将一负的试探电荷从B点沿直线移到D点，电势先降低后升高，则电势能先增大后减小，故D正确。
故选D。
10. 如图，是电子感应加速器的示意图，上图是侧视图，下图是真空室的俯视图，如果从上向下看，要实现电子沿逆时针方向在环中加速运动。那么电磁铁线圈中的电流应满足（ ）
A. 与图示线圈中电流方向一致，电流在减小 B. 与图示线圈中电流方向一致，电流在增大
C. 与图示线圈中电流方向相反，电流在减小 D. 与图示线圈中电流方向相反，电流在增大
【答案】B
【解析】
【详解】电子在真空室内逆时针做圆周运动，由左手定则可知，真空室内磁场从下到上，则上方为S极，由右手螺旋定则可知电流方向应与图示线圈中电流方向一致，与图示线圈中电流方向一致，要使电子逆时针加速，则感生电场的方向应为顺时针，由右手定则线圈产生的磁场向上增大，所以电流在增大，故B正确，ACD错误。
故选B。
11. 我们有时候可以观察到太阳周围的明亮光晕圈，如图1所示。这种光学现象是由太阳光线在卷层云中的冰晶折射而产生的，其色彩排序为内红外紫。为了理解光晕现象，我们将问题简化为二维。如图3为一束紫光在冰晶上的折射光线，表示冰晶上的入射角，表示为经过第一个界面的折射角，表示为光线离开晶体的折射角，以及表示为入射和出射光线之间的偏转角。假设冰晶可以在二维上看成一个正六边形且不考虑其他的反射、折射。则以下说法中正确的是（ ）
A. 在冰晶内红光的波长比紫光短
B. 若图3中紫光满足，则可知冰晶对该光折射率
C. 对于从H点以相同入射角入射的光线，红光的偏转角比紫光的偏转角大
D. 若红光和紫光均能使同一金属产生光电效应，则紫光对应的光电子初动能一定比红光的大
【答案】BD
【解析】
【详解】A．根据
可得
由于红光的折射率小于紫光的折射率，红光的频率小于紫光的频率，则红光的波长大于紫光的波长，故A错误；
B．图3中紫光满足
根据几何关系可知
则折射率为
故B正确；
C．红光的折射率小于紫光的折射率，则红光的偏转角比紫光的偏转角小，故C错误；
D．根据光电效应方程有
可知，由于红光频率小于紫光频率，则红光和紫光均能使同一金属产生光电效应，则紫光对应的光电子最大初动能一定比红光的大，故D正确。
故选BD。
12. 学了发电机的原理后，小明所在的研究小组设计了如下的方案，边长为L的正方形金属框，以恒定角速度ω绕水平轴转动，仅在轴的右侧存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B，线圈外部连有阻值为R的电阻，其它电阻不计。则金属框转动一周（ ）
A. 电阻R上通过的电流方向不变 B. 线圈产生的感应电动势的有效值为
C. 电阻R上通过的电量是 D. 电阻R上产生的焦耳热是
【答案】D
【解析】
【详解】A．图中线圈所在的平面垂直磁场方向，是中性面，线圈经过中性面时，电流方向变化，根据楞次定律可知，使流过电阻R上通过的电流方向发生改变，A错误；
B．线圈中产生的电流是正弦式变化的电流，线圈产生的感应电动势的最大值为
所以有效值为
B错误；
C．由图示位置开始计时，线圈每转过四分之一周，电阻R上通过的电量是
但一周期内，总的磁通量变化量为零，电阻R上通过的电量是
C错误；
D．电阻R上产生的焦耳热是
其中周期为
则
D正确。
故选D。
13. 如图甲所示，一带电量为的物块置于绝缘光滑水平面上，其右端通过水平弹性轻绳固定在竖直墙壁上，整个装置处于水平向左的匀强电场中。用力将物块向左拉至O处后由静止释放，用传感器测出物块的位移x和对应的速度，作出物块的动能关系图象如图乙所示，其中0.40m处物块的动能最大但未知，0.50m处的动能为1.50J，0.50m～1.25m间的图线为直线，其余部分为曲线。弹性轻绳的弹力与形变量始终符合胡克定律，下列说法正确的是（ ）
A. 该匀强电场的场强为 B. 弹性绳的劲度系数为5N/m
C. 弹性绳弹性势能的最大值为2.5J D. 物块会作往复运动，且全过程是简谐运动
【答案】C
【解析】
【详解】A．在从0.50m～1.25m范围内，动能变化等于克服电场力做的功，则有
ΔEk=qEΔx
图线斜率绝对值为
k=qE=
解得匀强电场的场强为
故A错误；
B．根据图乙可知，物块在0.50m时离开弹性绳，物块在0.40m时速度最大，此时弹簧弹力和电场力相等，所以物块在平衡位置处弹性绳伸长
Δx=0.5m-0.4m=0.1m
根据胡克定律可得
kΔx=qE
解得
k=20N/m
故B错误；
C．根据能量守恒定律可知，弹性绳弹性势能的最大值
Ep0=qEΔxm=2×1.25J=2.5J
故C正确；
D．因物块离开弹性绳后受恒定的电场力作用，可知物块在全过程中的运动不是简谐振动，选项D错误。
故选C。
二、选择题Ⅱ（本题共3小题，每小题2分，共6分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得2分，选对但不选全的得1分，有选错的得0分）
14. 核电站一般分为两部分，一是利用原子核裂变生产蒸汽的核岛（包括核反应堆和回路系统），二是利用蒸汽驱动汽轮发电的常规岛（包括汽轮机发电系统）。某核电站装机容量是300万千瓦，核能转化为电能的效率是35%。下列说法正确的是（ ）
A. 反应堆中用水做慢化剂，可以起到减缓链式反应的作用
B. 从核能到电能，中间能量还转化成了内能和机械能两种形式
C. 若一直满负荷运行，参与核裂变的轴棒每年减少的质量约为3.0kg
D. 若产生的电能通过同一线路进行远距离输电，相同电压下采用直流输电和交流输电输电线上损耗的电能相同
【答案】BC
【解析】
【详解】A．水做慢化剂，但不是减缓链式反应的作用，是降低中子的速度，提高其与铀原子核反应机会，A错误；
B．核反应堆是将核能转化为内能，经过蒸汽将内能转化为机械能，再经发电机转化为电能，B正确；
C．若满负荷运行，一年发电为
解得
由爱因斯坦质能方程
可得
C正确；
D．相同电压时，直流输电损耗小，其只有电阻发热，而交流输电还存在电抗、容抗等，D错误。
故选BC。
15. 下列说法正确的是（ ）
A. 利用X射线拍摄DNA分子的照片，原理是利用了X射线的衍射
B. LC振荡回路产生的电磁波的频率与自感系数和电容的乘积成反比
C. 为了清晰拍摄玻璃橱窗内的物品应选用镀有增透膜的相机镜头
D. 利用普通灯泡做双缝干涉实验同时需要单缝和双缝，若改成激光，则仅需双缝
【答案】AD
【解析】
【详解】A．拍摄所用X射线的波长与DNA分子大小接近，可以产生明显衍射，从而形成DNA分子的照片，A正确；
B．根据
可知LC振荡回路产生的电磁波的频率与成反比，B错误；
C．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片使反射光减弱，可以将玻璃橱窗内的物体拍摄得更加清晰， C错误；
D．激光是相干光源，单色性好，所以可以去掉单缝，仅用双缝，故D正确。
故选AD。
16. 如图，在同一均匀介质中有两列振幅均为2cm的简谐横波正相向传播，甲波（实线）沿x轴正方向传播，乙波（虚线）沿x轴负方向传播。在时刻的部分波形如图所示，在时，两列波第一次完全重合。下列说法正确的是（ ）
A. 甲、乙两列波的波速大小均为5m/s
B. 在0～6m的区间内一共有3个振动加强点
C. 时两波形在P处相交，随着时间的推移该交点会向x轴正方向移动
D. 时，甲、乙两列波的波形第二次完全重合
【答案】ABD
【解析】
【详解】A．取甲、乙两个相邻波峰为研究对象，甲、乙两列波的波速大小均为
故A正确；
B．根据同侧法可知在时刻0～6m的区间两列波的交点振动方向相同，都属于振动加强点，一共有三个，故B正确；
C．质点不随波迁移，两波形在P处相交，随着时间的推移该交点不会向x轴正方向移动，故C错误；
D．由图可知，甲、乙两列波的波形第二次完全重合波形运动的距离
需要的时间
故D正确。
故选ABD。
三、非选择题（本题共6小题，共55分）
17. 如图是四个高中物理实验的装置图，探究过程中对于需要的物理量我们并没有直接测量。
甲 探究加速度与力、质量的关系
乙 探究力对物体做的功与物体速度的关系
丙 定量探究影响导体电阻大小的因素
丁 利用平抛运动探究碰撞中的守恒量
（1）甲图中需要比较两辆小车的加速度，实际我们控制了____________使得两车的位移之比即加速度之比。
（2）乙图中需要改变橡皮筋对小车做的功，实际我们控制了___________使得橡皮筋做的功实现倍增。
（3）丙图中需要比较金属丝的电阻，实际我们控制了______使得各金属丝上的电压之比即电阻之比。
（4）丁图中需要获得小球碰撞前后的初速度之比，实际我们测量____________来替代初速度用于数据处理。
【答案】 ①. 两辆小车运动时间相同 ②. 每条橡皮筋拉长长度都一样 ③. 流过各金属丝的电流相同 ④. 小球做平抛运动的射程
【解析】
【详解】（1）甲图中，两小车同时启动又同时停止，运动时间t 相同。由运动学公式
得
（2）该实验中利用相同橡皮筋形变量相同时对小车做功相同，通过增加橡皮筋的条数可以使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加。
（3）各段金属丝串联接入电路，因此流入各金属丝的电流相同。根据部分电路欧姆定律
得
（4）入射小球和被碰小球从相同高度做平抛运动，落到地面所用时间相同。两小球碰撞前后的平抛运动射程之比即为初速度之比。
18. 小明想描绘一个“3.8V，0.3A”的小灯泡的伏安特性曲线，他在实验室进行如下操作：
（1）用多用电表的欧姆挡对小灯泡的电阻进行粗测，其中正确的操作应为图甲中的______。
（2）部分电路设计如图乙所示，为完成实验，实验室有如下器材可供选择：
A．直流电源E（电动势6V，内阻等于2Ω） B．电压表（量程0～3V，内阻等于3kΩ）
C．电压表（量程0～15V，内阻等于15kΩ） D．滑动变阻器（阻值0～1）
E．滑动变阻器（阻值0～10Ω） F．定值电阻（阻值等于100Ω）
G．定值电阻（阻值等于1kΩ） H．定值电阻（阻值等于10kΩ）
为了能测量小灯泡在额定电压情况下的电阻大小，且能尽量减小测量误差，滑动变阻器应选用______（填“D”或“E”）。
（3）在虚框内补全测量电压的电路设计，作图时请标清字母及对应脚标______（此处不用填，请画在乙图上）。
（4）实验时使用的毫安表的量程为0～300mA，某一次测量中，毫安表的示数如图丙所示，此时电压表对应的示数为2.10V，请你计算此时小灯泡的功率为______W（结果保留两位有效数字）。
【答案】 ①. C ②. D ③. 见详解 ④. 0.56W
【解析】
【详解】（1）[1]螺旋式灯泡，一极在底端，一极在侧面，故AB错误C正确。
故选C。
（2）[2]由电路图可知，滑动变阻器采用分压接法，为了能测量小灯泡在额定电压情况下的电阻大小，且能尽量减小测量误差，滑动变阻器应选用D。
（3）[3]灯泡的额定电压为，则电压表选用，但电压表的量程为，应扩大量程，则需要串联一个电阻，为了减小误差，电压表量程扩大到即可，则串联电阻为
故定值电阻选，则电路图如图所示
（4）由图丙可知，毫安表的示数为，流过电压表的电流为
则流过灯泡的电流为
此时电压表对应的示数为2.10V，则灯泡两端的电压为
此时小灯泡的功率为
19. 如图，冬奥会上运动员把冰壶沿水平冰面投出，让冰壶在冰面上自由滑行，在不与其他冰壶碰撞的情况下，最终停在远处的某个位置。按比赛规则，投掷冰壶运动员的队友，可以用毛刷在冰壶滑行前方来回摩擦冰面，减小冰面的动摩擦因数以调节冰壶的运动。现运动员以一定的初速度投掷出冰壶，冰壶能自由滑行28.9m远。已知冰壶的质量为19kg，在未摩擦冰面的情况下，冰壶和冰面的动摩擦因素为0.02，摩擦后动摩擦因素变为原来的90%，不计空气阻力，不考虑冰壶的旋转。
（1）冰壶被掷出时的初速度大小？
（2）相同的初速下，在冰壶自由滑行一定距离后，队友开始在其滑行前方一直摩擦冰面，最终使得冰壶多滑行了2.1m。则冰壶自由滑行的距离有多远？
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）冰壶自由滑行时，初速度方向为正方向，根据牛顿第二定律有
设冰壶被掷出时的初速度为，根据运动学公式有
联立代入数据解得
（2）在摩擦冰面时，根据牛顿第二定律有
设自由滑行的距离为，摩擦冰面时的滑行距离为，自由滑行结束时的速度为，根据运动学公式有
，
又有
联立代入数据解得
20. 如图所示，一游戏装置由安装在水平台面上的高度h可调的斜轨道AB、竖直圆轨道（在最低点E分别与水平轨道AE和EG相连）、细圆管道GHIJ（HI和IJ为两段四分之一圆弧）和与J相切的水平直轨道JK组成。可认为所有轨道均处在同一竖直平面内，连接处均平滑。已知，滑块质量为且可视为质点，竖直圆轨道半径为，小圆弧管道HI和大圆弧管道IJ的半径之比为1:4，不变，，滑块与AB、EG及JK间摩擦因数均为，其他轨道均光滑，不计空气阻力，忽略管道内外半径差异。现调节，滑块从B点由静止释放后，贴着轨道恰好能滑上水平直轨道JK，求
（1）大圆弧管道IJ的半径R；
（2）滑块经过竖直圆轨道与圆心O等高的P点时对轨道的压力与运动到圆弧管道最低点H时对轨道的压力大小之比；
（3）若在水平轨道JK水上某一位置固定一弹性挡板，当滑块与之发生弹性碰撞后能以原速率返回，若第一次返回时滑块不脱轨就算游戏闯关成功。调节斜轨道的高度为，仍让滑块从B点由静止滑下，问弹性挡板与J的间距L满足什么条件时游戏能闯关成功。
【答案】（1）0.8m；（2）；（3）L≤0.625m或者2m≥L≥1m
【解析】
【详解】（1）物块从B点开始下滑，恰能达到水平直轨道JK，则由能量关系
解得
R=0.8m
（2）运动到P点时
解得
vP=4m/s
F1=N
运动到H点时
解得
F2=3.3N
则
（3）由题目数据可知，若小球在J点的速度为零时，返回到P点时
即vP>0，即只要小球被挡板反弹后能到达J点就一定能到达P点，即若小球只要与挡板相碰能到达J点就一定能越过P点，所以要想满足题目的条件，必须是能越过最高点，当L最大时对应于物块恰能到达与圆轨道最高点的位置，此时
则由能量关系
解得
Lmax=0.625m
若物块与挡板碰后反弹不能到达J点，则
Lmin=1m
若物块恰能到达挡板位置，则
解得
L′max=2m
则弹性挡板与J的间距L满足L≤0.625m或者2m≥L≥1m才能闯关成功。
21. 如图所示，间距为的平行光滑导轨由水平部分和倾角为的斜面部分平滑连接而成。整个导轨上有三个区域存在匀强磁场，且磁感应强度大小均为，其中Ⅰ区磁场垂直于水平导轨但方向未知，Ⅱ区磁场方向竖直向下，Ⅲ区磁场下边界位于斜面底端且方向垂直于斜面向下，Ⅰ区宽度足够大，Ⅱ区和Ⅲ区的宽度均为。除Ⅰ区和Ⅱ区之间的导轨由绝缘材料制成外，其余导轨均由电阻可以忽略的金属材料制成且接触良好。两根质量均为、电阻均为的金属棒垂直于水平部分的导轨放置，初始时刻a棒静置于Ⅰ区、b棒静置于Ⅱ区和Ⅲ区间的无磁场区。水平导轨左侧接有电源和电容为的电容器，斜面导轨上端接有阻值为的电阻，且斜面上还固定着一根绝缘轻弹簧。当单刀双掷开关S接“1”对电容器充满电后，切换至“2”，电容器连通a棒，a棒会在Ⅰ区达到稳定速度后进入Ⅱ区，然后与无磁场区的b棒碰撞后变成一个联合体，联合体耗时穿越Ⅲ区后继续沿斜面向上运动并把弹簧压缩到最短，然后联合体和弹簧都被锁定，已知锁定后的弹簧弹性势能。不计联合体从水平面进入斜面的能量损失，忽略磁场的边界效应。则
（1）Ⅰ区磁场方向（“竖直向上”或“竖直向下）和即将出Ⅲ区时联合体所受的安培力大小；
（2）a棒通过Ⅱ区时，a棒上产生的焦耳热；
（3）电源的电动势E。
【答案】（1）竖直向上，；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）电容器充电后，下极板带正电，放电时，通过棒的电流从下至上，棒所受安培力向右，根据左手定则知Ⅰ区磁场方向竖直向上；
出Ⅲ区后根据联合体和弹簧构成的系统机械能守恒得
代入数据解得
即将出Ⅲ区时回路的总电阻为
感应电动势
则
则安培力
联立可得
代入数据解得
（2）穿越Ⅲ区过程中，对联合体由动量定理得
其中
代入数据解得
两棒碰撞过程
解得
棒穿越Ⅱ区过程中，等效电路总电阻为
对棒由动量定理得
其中
代入数据解得
整个回路中产生的焦耳热
棒的焦耳热
代入数据得
（3）穿越Ⅰ区过程中，电容器和棒构成回路，最终棒匀速，回路中电流为0，则
电容器放电电量
对棒由动量定理
其中
联立可得
代入数据解得
22. 如图甲所示，在坐标系xoy的第一、二象限内存在一有界匀强磁场区域，两边界都为圆形，其中大圆半径，圆心在y轴上的；小圆半径，圆心在坐标原点O；M、N为两圆形边界的交点。小圆内存在辐向电场，圆心与边界间的电压恒为；在磁场右侧与x轴垂直放置一平行板电容器，其左极板P中间开有一狭缝（如图乙所示），电容器两极板间电压为U（U的大小和极板电性都未知）。在O点，存在一粒子源（图中未画出），可以在纸面内沿电场向各方向同时均匀发射质量为、带电量为的粒子（粒子初速度较小，可以忽略），经辐向电场加速后进入磁场，部分粒子能以水平向右的速度从大圆边界的右侧离开磁场，已知粒子源每秒发射的粒子数为个。不计粒子的重力及粒子间的相互作用力，不考虑场的边界效应，整个装置处在真空环境中，，，求：
（1）带电粒子进入磁场时的速度大小v；
（2）带电粒子在磁场中的运动半径r以及匀强磁场的磁感应强度B；
（3）极板P上的狭缝刚好处在纸面位置，水平向右离开磁场的粒子，一部分会打在P极板（狭缝上方、下方），另一部分会通过狭缝进入电容器，粒子一旦接触极板，立刻被吸收，但不会影响电容器的电压。试求在较长的一段时间内，带电粒子对电容器的平均作用力F的大小与极板电压的关系。（结果保留3位有效数字）
【答案】（1）；（2）0.04m，0.1T；（3）
【解析】
【详解】(1)由动能定理
得
（2）大部分粒子能以水平向右的速度从大圆边界的右侧离开磁场，如图所示
由几何关系可得
可得
由洛伦兹力提供向心力可得
则
（3）图中粒子速度方向与竖直方向的夹角由
可得
所以水平向右的粒子为
进入电容器极板间的粒子数为
若粒子进入电容器被电场加速，则
与极板相碰后被极板吸收，平均作用力为
其中t0=1s，解得
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