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2022-2023学年浙江省金华第一中学高二上学期期中考试物理试题（领军班） （解析版）
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这是一份2022-2023学年浙江省金华第一中学高二上学期期中考试物理试题（领军班） （解析版），共23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。
金华一中2022学年第一学期期中考试（领军班）
高二物理试题卷
第Ⅰ卷（选择题 共45分）
一、选择题Ⅰ（本题共12小题，每小题3分，共36分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的，选对的得3分，选错的得0分）
1. 关于课本上的四幅插图，下列说法正确的是（ ）
A. 火车在转弯时如果内轨高于外轨能够减轻轮缘与轨道间的挤压
B. 开普勒通过20年的时间研究第谷的行星观测记录发现了行星运动三大定律
C. 汽车上坡时司机通过“换挡”的办法减小牵引力来得到较大的速度
D. 宇航员把手中小物体扔出他自己也会向扔出方向运动体现了反冲原理
【答案】B
【解析】
【详解】A．为了减轻轮缘与轨道间的挤压，应外轨高于内轨，故A错误；
B．开普勒通过研究第谷的行星观测记录，发现了行星运动三大定律，故B正确；
C．根据
上坡时，一定，用“换挡”的办法减小速度来得到较大的牵引力，故C错误；
D．宇航员把物体扔出后，自己会向扔出的反方向运动，故D错误。
故选B。
2. 以下是对一些生活中的现象进行的解，你认为不正确的是（ ）
A. 太阳光下的肥皂泡呈现出五彩缤纷的颜色，是因为太阳光经肥皂液薄膜发生了干涉现象
B. “海市蜃楼”是因为大气密度不均匀，物体反射太阳光发生了色散现象
C. 用手把两片无色透明的玻璃片捏在一起，阳光下能看到彩色花纹，是因为光产生了干涉现象
D. 用两支铅笔夹成一条狭缝，将眼睛紧贴着狭缝观看远处的日光灯管或线状白炽灯丝（灯管或灯丝都要平行于狭缝）可以看到彩色条纹，是因为发生了衍射现象
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】A．太阳光下的肥皂泡呈现出彩色条纹，这是光的薄膜干涉现象，A正确，不符合题意；
B．海市蜃楼是光的全反射，故B错误，符合题意；
C．将两块平玻璃片紧紧捏在一起，会从玻璃片面上看到许多彩色花纹，是薄膜干涉产生的，C正确，不符合题意；
D．通过两根并在一起的铅笔狭缝去观察发光的白炽灯，会看到彩色条纹，是衍射现象，故D正确，不符合题意；
故选B。
3. 202年7月7日消息，南京林业大学学子发明智能分拣系统，助力新疆棉花丰产增收纯棉衣服手感柔软舒适度高，不会起静电而且吸湿和透气性都不错，如果是皮肤敏感人群的话一定是优选关于静电的防止与利用，下列说法正确的是（ ）
A. 手术室的医生和护士都要穿绝缘性能良好的化纤制品，可防止静电对手术的影响
B. 为了防止静电危害保证乘客的安全，飞机起落架的轮胎用绝缘橡胶制成
C. 金属导体有静电屏蔽的作用，运输汽油时把汽油装进金属桶比装进塑料桶安全
D. 轿车上有一根露在外面的小天线是用来避免雷击的
【答案】C
【解析】
【详解】A．绝缘性能良好的化纤制品衣服不能及时把静电导入大地，容易造成手术事故，故A错误；
B．飞机轮胎用导电橡胶制成可以将飞机产生的静电迅速导走，故B错误；
C．由于金属导体能做到静电屏蔽，故用金属桶装易燃的汽油要安全，故C正确；
D．轿车上有一根露在外面的小天线是无线广播的接收天线，故D错误。
故选C。
4. 1930年，师从密立根的中国科学家赵忠尧，在实验中最早观察到正负电子对产生与湮没，成为第一个发现正电子的科学家。此后，人们在气泡室中，观察到一对正负电子的运动轨迹，如图所示。已知匀强磁场的方向垂直照片平面向里，电子重力忽略不计，则下列说法正确的是（ ）
A. 右侧正电子运动轨迹
B 正电子与负电子分离瞬间，正电子速度大于负电子速度
C. 正、负电子在气泡室运动时，有能量损失，则动能减小、半径减小、周期减小
D. 正、负电子所受洛伦兹力始终相同
【答案】B
【解析】
【详解】A．根据左手定则知，题图中右侧为负电子运动轨迹，A错误；
B．由洛伦兹力提供向心力，可得
解得电子的速度为
由题图知正电子轨迹半径大，则正电子速度大于负电子速度，B正确；
C．带电粒子在磁场中运动周期为
与速度大小、轨迹半径无关，则正、负电子在气泡室运动时，有能量损失，则动能减小、轨迹半径减小、周期不变，C错误；
D．正、负电子所受洛伦兹力的方向时刻发生变化，D错误。
故选B。
5. 如图所示，上海国际一级方程式赛车场呈“上”字造型，赛道总长约5.4公里，拥有14个不同转弯半径的弯道和9种不同组合的赛道。若一辆赛车正以50m/s的恒定速率转过一段弯道（可视为圆周运动），一观众发现该赛车在2s内转过的路程所对圆心角约为，则在此2s时间内，下列说法正确的是（取π=3）（ ）
A. 赛车的合力方向与速度的方向不垂直 B. 向心加速度大小约为8.3m/s2
C. 转弯半径约为150m D. 赛车在转弯过程中的2s内合外力的冲量为零
【答案】B
【解析】
【详解】A．赛车做匀速圆周运动，所以，它所受合力方向与速度的方向一定垂直，故A错误；
C．赛车匀速转过的路程所对圆心角约为，角速度
由
可得转弯半径约为300m，故C错误；
B．向心加速度大小
故B正确；
D．赛车在转弯过程中的2s内，速度大小不变，方向不断改变，根据
p=mv
可知动量大小不变，方向不断改变，所以初动量与末动量大小相等，方向不同，根据动量定理
I=Δp
可知赛车所受合外力的冲量不为零，故D错误；
故选B。
6. 高压线是非常危险的远距输电线，但是我们也经常会看到许多鸟儿双脚站上面却相安无事。经查，某城的高压线输送电流为300A，输送导线所用的是LGJ型钢芯铝绞线，其横截面积是120mm2，其电阻率=3.0×10-8Ω.m。现发现一只小鸟双脚停留在高压裸线上，鸟两爪间的距离为2cm，则该小鸟承受的电压大小为（ ）
A. 1.5V B. 1.5×10-1V C. 1.5×10-3V D. 1.5×10-5V
【答案】C
【解析】
【详解】小鸟两爪间的输送导线电阻约为
小鸟和这部分电阻并联，则小鸟双脚停留在高压线上时承受的电压为
故选C。
7. 某同学设计了一个可测定升降机在竖直方向加速度的装置。其原理可简化如图所示，连接在竖直弹簧上的重物与滑动变阻器的滑动头连接，该装置在静止时其电压表的指针指在表盘中央的零刻度处，在零刻度的两侧分别标上对应的正、负加速度值，当加速度竖直向上时电压表的示数为正。这个装置随升降机运行过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 升降机减速上升时，电压表示数为正
B. 升降机加速上升时，弹簧长度比静止时变短
C. 若弹簧处于原长时，电梯正在匀速运行
D. A点电势高于B点电势时，电梯一定加速下降
【答案】B
【解析】
【详解】A．升降机减速上升时，加速度方向竖直向下，则此时电压表的示数为负，故A错误；
B．升降机加速上升时，重物加速度方向竖直向上，合外力方向竖直向上，所以此时重物受到竖直向上的弹力作用，则弹簧长度比静止时变短，故B正确；
C．弹簧处于原长时，电梯加速度为零，可能正在匀速运行，也可能静止，故C错误；
D．A点电势高于B点电势时，根据沿电流方向电势降低可知此时A点比B点位置高，则弹簧伸长，重物所受合外力竖直向下，电梯加速度竖直向下，可能加速下降，也可能减速上升，故D错误。
故选B。
8. 2022年9月16日12时40分前后，台风“梅花”（热带风暴）的中心在金普新区再次登陆，登陆时中心附近最大风力有9级。小李同学用所学知识设计了一个电容式风力传感器。如图所示，将电容器与静电计组成回路，可动电极在风力作用下向右移动，引起电容的变化，风力越大，移动距离越大（两电极不接触）。在受到风力作用时，下列说法正确的是（ ）
A. 电容器电容变小
B. 若极板上电荷量保持不变，则极板间电场强度变大
C. 若电容器始终接在恒压电源上，则极板所带电荷量增大
D. 只有保持极板电荷量不变，才能通过静电计指针张角反映风力大小，且风力越大张角越大
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据
在受到风力作用时，减小，则电容器电容变大，故A错误；
B．极板间电场强度
不变，故B错误；
C．始终接电源一定，极板带电量
增大，故C正确；
D．一定时静电计指针张角不变；一定时，风力越大，越小，电容C越大，则极板间电压越小，静电计指针张角越小，故D错误。
故选C。
9. 玩具水枪是儿童们夏天喜爱的玩具之一，但水枪伤眼的事件也时有发生，因此，限制儿童水枪的威力就成了生产厂家必须关注的问题。现有一水枪样品，如图所示，枪口直径为d，水的密度为，水平出射速度为v，垂直击中竖直目标后以大小为0.2v的速度反向溅回，则水柱水平击中目标的平均冲击力大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】设t时间内水枪喷出的水柱长度为l，则有
t时间内冲击墙壁的水的质量为
设墙壁对水柱的平均冲击力大小为F，根据动量定理有
联立以上三式解得
根据牛顿第三定律可知水柱水平击中目标的平均冲击力大小为
故选B。
10. 如图所示，正三棱柱的A点固定一个电荷量为的点电荷，点固定一个电荷量为的点电荷，、点分别为、边的中点，取无穷远处电势为零。下列说法中正确的是（ ）
A. 、两点的电场强度相同
B. 将一负试探电荷从点移到点，其电势能增加
C 将一正试探电荷沿直线从点移到点，电场力做正功
D. 若在点和点分别再固定电荷量为和的点电荷，则点的场强方向指向点
【答案】B
【解析】
【详解】A.、两点在连线中垂线上，根据等量异种电荷的电场线分布特征可知，、两点的电场强度方向都与平行，方向相同，但离较远，故点的电场强度大于点的电场强度，A错误；
B．根据等量异种电荷的电场线分布特征可知，点电势高于点，故负试探电荷从点移到点，电场力做负功，电势能增大，B正确；
C．由等量异种电荷电场线分布可知，面为等势面，将一正试探电荷沿直线从点移到点，电场力始终不做功，C错误；
D．在点再固定一电荷量为的点电荷，点再固定一个电荷量为的点电荷，由电场强度的叠加原理和场强方向特征可知A、C两点电荷在D点合场强方向沿AC方向，和两点电荷在D点合场强也沿AC方向，故总的合场强方向指向C点，D错误。
故选B。
11. 玻璃是人类现代生活中常用的一种物质，它可以做成各种器具、器皿来满足人们的生活需要，有关玻璃下列说法中正确的是（ ）
A. 玻璃熔化时没有固定的熔点，它可能是多晶体
B. 玻璃中的气泡看起来比较明亮是由于光的衍射
C. 把玻璃管的裂口放在火焰上烧熔，它的尖端就变钝了，这是表面张力的作用
D. 细玻璃管中的水面成凹月面型，水银面成凸月面型，是水不浸润玻璃而水银浸润玻璃的缘故
【答案】C
【解析】
【详解】A．玻璃是非晶体，没有固定的熔点，故A错误；
B． 玻璃中的气泡看起来比较明亮，这是由于光从玻璃进入气泡时，会发生全反射，故B错误；
C．把玻璃管的裂口放在火焰上烧熔，由于表面张力的作用，尖端表面有收缩的趋势，所以变钝， 故C正确；
D．细玻璃管中，水不浸润玻璃管壁，水面成凸月面型，水银浸润玻璃管壁，水银面成凹月面型，故D错误。
故选C。
12. 氢原子的能级图如图甲所示，一群处于第4能级的氢原子，向低能级跃迁过程中能发出6种不同频率的光，其中只有频率为、两种光可让图乙所示的光电管阴极K发生光电效应。分别用频率为、的两个光源照射光电管阴极K，测得电流随电压变化的图像如图丙所示。下列说法中正确的是（ ）
A. 处于第4能级的氢原子可以吸收一个能量为0.75eV的光子并电离
B. 图丙中的图线a所表示的光是氢原子由第4能级向基态跃迁发出的
C. 图丙中的图线b所表示的光的光子能量为12.75eV
D. 用图丙中的图线a所表示的光照射阴极K时，光电子的最大初动能比用图线b所表示的光照射时更大
【答案】C
【解析】
【详解】A．处于第4能级的氢原子至少要吸收能量为0.85eV的光子才能电离，故A错误；
B．让图乙所示的光电管阴极K发生光电效应，所以发生光电效应的能量值对应的跃迁为氢原子由第4能级向基态跃迁或氢原子由第3能级向基态跃迁。由图乙可知，b光的遏止电压大，a光的遏制电压小，根据光电效应方程，及知各光对应的跃迁为b光为氢原子由第4能级向基态跃迁发出的；a光为氢原子由第3能级向基态跃迁发出的。故B错误；
C．图丙中的图线b所表示的光的光子能量为
故C正确；
D．由图乙可知，b光的遏止电压大，a光的遏制电压小，根据光电效应方程，用图丙中的图线a所表示的光照射阴极K时，光电子的最大初动能比用图线b所表示的光照射时更小，故D错误。
故选C。
13. 如图甲所示，橡皮筋弹弓夜光飞箭是一种小玩具，其运动过程可简化为：质量为m的飞箭以初速度v0竖直向上射出，运动过程中受到的空气阻力与其速率成正比，速度随时间的变化关系如图乙所示。时刻落回发射点，且此前已做匀速运动，则下列关于飞箭运动的描述中正确的是（ ）
A. 飞箭的加速度先减小后增大
B. 飞箭上升的最大高度为
C. 上升和下落过程中平均速度大小相等
D. 从射出到落回发射点的过程中克服阻力做功为
【答案】B
【解析】
【详解】A．因v-t图像的斜率等于加速度，由图像可知，飞箭的加速度一直减小，选项A错误；
B．飞箭上升过程
则
在0-t1时间内累加可得
可得
解得最大高度为
选项B正确；
C．根据牛顿第二定律得，上升过程有
mg+f上=ma上
下落过程有
mg-f下=ma下
则
a上＞a下
可知上升过程平均加速度比下落过程的大，两个过程的位移大小相等，由
x=at2
知上升的时间比下落的时间短；上升和下落两个过程的位移大小相等，上升的时间比下落的时间短，则上升过程中平均速度大小大于下落过程中的平均速度大小，故C错误；
D．从射出到落回发射点的过程中克服阻力做功为
选项D错误。
故选B。
二、选择题Ⅱ（本题共3小题，每小题3分，共9分，每小题给出的四个选项中至少有一个是正确的，全部选对得3分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）
14. 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直海水管道，马鞍形超导线圈形成如图所示的磁场，正、负电极与直流电源相连后在海水中形成电流。关于该电磁推进器的说法正确的是（ ）
A. 图示中推进器受到的磁场力方向垂直纸面向里
B. 潜艇要想加速，可以通过增大电源电压的方式实现
C. 由于使用超导线圈，所以海水中不会产生焦耳热
D. 同等情况下此推进装置在纯净的淡水湖中推进效果比在海水中好
【答案】AB
【解析】
【详解】A．根据左手定则，图示中海水受到的磁场力方向垂直纸面向里，故A正确；
B．潜艇要想加速，海水对推进器的推力应该增大，海水受到的磁场力应该增大，根据
潜艇要想加速，可以通过增大电源电压的方式实现，故B正确；
C．海水本身有电阻，通过电流时，海水中还是会产生焦耳热，故C错误；
D．海水导电效果好于淡水，即同等情况下电流更大，磁场力更大，推进效果更好，故D错误。
故选AB。
15. 作为时尚青年热爱的运动，溜旱冰又炫又酷，备受追捧。如图甲所示，水平地面上有、两位同学，的质量为，静止在地面上，以一定的初速度向滑去，一段时间后抱住一起向右运动。若以向右为正，运动的位移-时间图像（图像）如图乙所示，不计空气阻力以及地面对人的阻力，则下列说法正确的是（ ）
A. 的质量为
B. 的质量为
C. 抱住的过程中损失的机械能为
D. 抱住的过程中损失的机械能为
【答案】BC
【解析】
【分析】
【详解】AB．根据题图乙，抱住前的速度大小
抱住后他们的共同速度大小
根据动量守恒定律有
解得
A错误；B正确；
CD．抱住的过程中损失的机械能
解得
C正确，D错误。
故选BC。
16. 在如图甲所示的电路中，、均为定值电阻，，的阻值未知，是一滑动变阻器，当其滑片从最左端滑至最右端的过程中，测得电源的路端电压随总电流I的变化图线如图乙所示，其中图线上的A、B两点是滑片在滑动变阻器的两个不同端点时分别得到的，则（ ）
A. 电源的电动势为 B. 电源的内阻为
C. 定值电阻的阻值为 D. 滑动变阻器的最大阻值为
【答案】ABD
【解析】
【详解】AB．由闭合电路欧姆定律得
将图像中A、B两点的电压和电流代入可得
联立解得
故AB正确；
C．当R3的滑片自左向右滑时，R3阻值变小，使电路总电阻变小，而总电流变大。由此可知，图线上的A、B两点是滑片分别位于最左端和最右端时所得到的。当滑片位于最右端时，R3=0，R1被短路，外电路总电阻即为R2
故C错误；
D．当滑片在最左端时，其阻值最大，并对应着图线上的A点
又
代入数值解得滑动变阻器的最大值
故D正确。
故选ABD。
第Ⅱ卷（非选择题 共55分）
三、非选择题（本题共7小题，共55分）
17. 用如图所示的装置，来完成“验证动量守恒定律”的实验。实验中使用的小球1和2半径相等，用天平测得质量分别为m1、m2.在水平木板上铺一张白纸，白纸上面铺放复写纸，记下重锤线所指的位置O。先不放小球2 ，使小球1从斜槽上某一点S由静止滚下，落到水平木板P点。再把小球2静置于斜槽轨道末端，重复上述操作，小球1和小球2碰撞后分别落在水平木板上，在白纸上留下各自落点的痕迹。
（1）实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，可以通过测量小球做平抛运动的水平射程来解决这个问题。确定碰撞前后落点的位置P、M、N，用刻度尺测量出水平射程OP、OM、ON
①本实验必须满足的条件是___________
A．斜槽轨道必须是光滑的
B．斜槽轨道末端必须是水平的
C．小球1每次必须从同一位置由静止释放
②实验器材准备时，为确保小球1碰后不弹回，要求m1________m2（选填“>”、“<”、“=”）
③若两球相碰前后的动量守恒，其表达式为：OP=________ ；（用m1、m2、OM、ON表示）
（2）在上述实验中换用不同材质的小球，其它条件不变，记录下小球的落点位置。下面三幅图中，可能正确的是________。
【答案】 ①. BC##CB ②. > ③. ④. B
【解析】
【详解】（1）[1]A。因小球在斜槽末端的速度与平抛的水平位移成正比，所以斜槽是否光滑对该实验影响不大，故A错误；
B．斜槽末端保持水平，是为了保证它们在水平碰撞后做平抛运动，故B正确；
C．小球1每次必须从同一高度释放，保证尽可能每次碰撞情况相同，故C正确；
故选BC。
[2] 为确保小球1碰后不弹回，要求m1＞m2
[3] 小球离开斜槽末端做平抛运动，竖直方向满足
下落高度一定，运动时间相同；水平方向满足
水平位移与平抛初速度成正比，两球相碰前后动量守恒，其表达式可表示为
即
（2）[4]两球碰撞，动量守恒，有
……①
则
故排除A。
碰撞过程中有能量损失，则
……②
设单个格子的长度为a，则BC三个图中，、、的长度分别为
OP
OM
ON
B
10a
7a
8a
C
9a
7a
25a
分别代入方程①②可得，B图满足。
故选B。
18. 小明在实验室测量一段粗细均匀的金属丝的电阻率，可供使用的器材如下：
A．待测金属丝
B．电流表A1，量程0.6A，内阻约0.6Ω
C．电流表A2，量程3A，内阻约0.12Ω
D．电压表V1，量程15V，内阻约15kΩ
E．电压表V2，量程3V，内阻约3kΩ
F．滑动变阻器R，其电阻约20Ω
G．直流电源E，电动势3V，内阻不计
H．多用电表
I．毫米刻度尺
J．开关S及导线若干
实验步骤如下：
（1）首先用毫米刻度尺测出接入电路中金属丝的长度l = 50.00cm，再利用螺旋测微器测金属丝直径，示数如图所示，则金属丝直径的测量值d = _____________mm。
（2）用多用电表粗略测量金属丝的电阻，机械调零后将选择开关拨到“ × 1Ω”挡；将红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指到0Ω处；将红、黑表笔接在金属丝两端，多用电表指针指示如图所示，则金属丝电阻值为_____________Ω。
（3）老师要求电表示数从零开始尽可能地多测几组数据，比较精确地测量金属丝的电阻，经过讨论他们连接了如图所示的电路：①电路有几条线没有连接，请你帮助他们完成电路连接；_____________②电路中所选电流表为_____________（填“A1”或“A2”），所选电压表为_____________（填“V1”或“V2”）。
（4）实验过程中，小明移动滑动变阻器的滑片分别处于不同的位置，并依次记录两电表的测量数据，在坐标纸上描点作出如下图所示的U—I图像，则金属丝的电阻R = _____________Ω（结果保留2位有效数字）。
（5）实验过程中，如果长时间保持电路闭合，这样的操作会使电阻率的测量结果_____________（填“偏大”或“偏小”）。
【答案】 ①. 0.360 ②. 6.0 ③. 见解析 ④. A1 ⑤. V2 ⑥. 4.9 ⑦. 偏大
【解析】
【详解】（1）[1]金属丝直径的测量值为
d = 0＋36.0 × 0.01mm = 0.360mm
（2）[2]将选择开关拨到“ × 1Ω”挡；将红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使表针指到0Ω处；将红、黑表笔接在金属丝两端，金属丝电阻值为
Rx = 6.0 × 1Ω = 6.0Ω
（3）①②[3][4][5]电表示数从零开始且尽可能地多测几组数据，滑动变阻器应采用分压式接法，待测电阻的阻值较小，电流表应采用外接法，连线如图所示
电源电动势为3V，电压表选用V2，待测电阻约为6Ω，电路最大电流为0.5A，电流表选用A1。
（4）[6]由U—I图像的斜率可得，金属丝的电阻
（5）[7]实验过程中，如果长时间保持电路闭合，会使电阻丝温度升高，电阻率增大，这样的操作会使电阻率的测量结果偏大。
19. 如图所示，在一横截面积为S的竖直玻璃管内封闭着A、B两部分理想气体，中间用水银柱隔开。玻璃管静止时，A部分气柱长度为3L，压强为P0；B部分气柱长度为2L，水银柱产生的压强为0.5P0。已知大气压强为P0，环境温度保持不变。
（1）若将玻璃管沿竖直平面内缓慢转过90°，待稳定后求气柱A的长度；
（2）若在玻璃管装有气体A的顶端开一小孔，现缓慢加热气体B，当气体B从外界吸收的热量为Q时，水银刚好到达小孔处，求该过程气体B内能的增量△U。
【答案】（1）l＝2.5L；（2）△U＝Q－4.5P0LS
【解析】
【详解】（1）转动前B部分气体压强为
设转过90°后B部分气体长度为，则A部分气体的长度为l
设B部分气体压强为，则A部分气体压强为
由玻意耳定律可得，对A部分气体有
对B部分气体有
联立解得
l＝2.5L
（2）由题意知，在玻璃管装有气体A的顶端开一小孔，现缓慢加热气体，水银上升，这一过程中B部分气体发生等压变化，压强恒为
气体对外界做功为
根据热力学第一定律，可得该过程气体内能的增量为
20. 如图所示，内壁光滑、内径很小的圆弧管固定在竖直平面内，圆弧的半径r为0.2m，在圆心O处固定一个电荷量为﹣1.0×10﹣9C的点电荷。质量为0.06kg、略小于圆管截面的带电小球，从与O点等高的A点沿圆管内由静止运动到最低点B，到达B点小球刚好与圆弧没有作用力，然后从B点进入板距d=0.08m的两平行板电容器后刚好能在水平方向上做匀速直线运动，且此时电路中的电动机刚好能正常工作。已知电源的电动势为12V，内阻为1Ω，定值电阻R的阻值为6Ω，电动机的内阻为0.5Ω。求（取g=10m/s2，静电力常量）
（1）小球到达B点时的速度；
（2）小球所带的电荷量；
（3）电动机的电功率。
【答案】（1） 2m/s；（2）8×10﹣3C；（3）5W
【解析】
【详解】（1）由机械能守恒得
解得
=2m/s
（2）到达B点恰好作用力为0，由牛顿第二定律得
解得
q=8×10-3C
（3）设电容器两端电压为U，由二力平衡得
由欧姆定律得
所以，电动机两端电压
电动机的电功率
解得
21. 如图所示。光滑平面上有一个质量为的“小山”。最高点距地面为h，最高点的曲率半径也为h，被一个弯曲的与“小山”连在一起的光滑曲面挡板罩住形成光滑管道，一个质量为m的小球以某初速度入管道。小球直径比管道内径略小但远小于“小山”的高度，小球恰好能越过“小山”，重力加速度为g。挡板罩质量不计，求：
（1）如果“小山”固定，小球初始速度应该为多大？
（2）如果“小山”可自由移动，小球的初速度为多大？小球到了“小山”的最高点时对“小山”的压力多大？
（3）在小题（2）的前提下，小球离开“小山”后。小球与“小山”的速度分别为多大？
【答案】（1）；（2），mg；（3）
【解析】
【详解】（1）此时小球恰好能越过最高点的临界条件是到达最高点，小球的速度为零，根据动能定理有
解得
（2）此时小球能恰好越过“小山”的临界条件是当小球到达峰顶是，两者的相对速度为零，达到共同速度，分析可得，到达峰顶的过程中，两者组成的系统在水平方向上动量守恒且系统的机械能守恒，故有
解得
由于小球到达峰顶时与“小山”相对静止，故小球在峰顶对“小山”的压力为mg。
（3）分析可得，到达峰顶再到离开小山的过程中，两者组成的系统在水平方向上动量守恒且机械能守恒，故有
解得
22. 半导体掺杂是集成电路生产中最基础的工作，某公司开发的第一代晶圆掺杂机主要由三部分组成：离子发生器，控制器和标靶。简化模型如图所示，离子发生器产生电量为＋q，质量为m的离子，以足够大速度沿电场的中央轴线飞入电场；控制器由靠得很近的平行金属板A、B和相互靠近的两个电磁线圈构成（忽略边缘效应），极板A、B长为，间距为d，加上电压时两板间的电场可当作匀强电场，两电磁线圈间的圆柱形磁场可以当作匀强磁场，磁感应强度与电流的关系B=kI，k为常数，匀强电场与（柱形）匀强磁场的中轴线互相垂直相交，磁场横截面的半径为；标靶是半径为R的单晶硅晶圆，并以晶圆圆心为坐标原点，建立Oxy正交坐标系。晶圆与匀强电场的中轴线垂直，与匀强磁场的中轴线平行，且与匀强电场中心和柱形匀强磁场中轴线的距离分别为和，其中。，I=0时，离子恰好打到晶圆的（0，0）点。
（1）当，时，离子恰好能打到（0，-R）点，求的值。
（2）当，时，离子能打到点（R，0），求的值。
（3）试导出离子打到晶圆上位置（x，y）与和I的关系式。（提示：磁场中运动时间很短，可以不考虑x方向的影响）
【答案】（1）；（2）；（3），；，
【解析】
【详解】（1）在匀强电场中有
，
，
根据相似三角形得
联立解得
（2）粒子在匀强磁场中轨迹图如下
由几何关系得
解得
则
解得
由洛伦兹力提供向心力得
又
解得
（3）纵坐标由匀强电场决定，则
，，
联立解得
由于，则
横坐标由匀强磁场决定，则
解得
由于
又
联立解得
由于，则
金华一中2022学年第一学期期中考试（领军班）
高二物理试题卷
第Ⅰ卷（选择题 共45分）
一、选择题Ⅰ（本题共12小题，每小题3分，共36分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的，选对的得3分，选错的得0分）
1. 关于课本上的四幅插图，下列说法正确的是（ ）
A. 火车在转弯时如果内轨高于外轨能够减轻轮缘与轨道间的挤压
B. 开普勒通过20年的时间研究第谷的行星观测记录发现了行星运动三大定律
C. 汽车上坡时司机通过“换挡”的办法减小牵引力来得到较大的速度
D. 宇航员把手中小物体扔出他自己也会向扔出方向运动体现了反冲原理
【答案】B
【解析】
【详解】A．为了减轻轮缘与轨道间的挤压，应外轨高于内轨，故A错误；
B．开普勒通过研究第谷的行星观测记录，发现了行星运动三大定律，故B正确；
C．根据
上坡时，一定，用“换挡”的办法减小速度来得到较大的牵引力，故C错误；
D．宇航员把物体扔出后，自己会向扔出的反方向运动，故D错误。
故选B。
2. 以下是对一些生活中的现象进行的解，你认为不正确的是（ ）
A. 太阳光下的肥皂泡呈现出五彩缤纷的颜色，是因为太阳光经肥皂液薄膜发生了干涉现象
B. “海市蜃楼”是因为大气密度不均匀，物体反射太阳光发生了色散现象
C. 用手把两片无色透明的玻璃片捏在一起，阳光下能看到彩色花纹，是因为光产生了干涉现象
D. 用两支铅笔夹成一条狭缝，将眼睛紧贴着狭缝观看远处的日光灯管或线状白炽灯丝（灯管或灯丝都要平行于狭缝）可以看到彩色条纹，是因为发生了衍射现象
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】A．太阳光下的肥皂泡呈现出彩色条纹，这是光的薄膜干涉现象，A正确，不符合题意；
B．海市蜃楼是光的全反射，故B错误，符合题意；
C．将两块平玻璃片紧紧捏在一起，会从玻璃片面上看到许多彩色花纹，是薄膜干涉产生的，C正确，不符合题意；
D．通过两根并在一起的铅笔狭缝去观察发光的白炽灯，会看到彩色条纹，是衍射现象，故D正确，不符合题意；
故选B。
3. 202年7月7日消息，南京林业大学学子发明智能分拣系统，助力新疆棉花丰产增收纯棉衣服手感柔软舒适度高，不会起静电而且吸湿和透气性都不错，如果是皮肤敏感人群的话一定是优选关于静电的防止与利用，下列说法正确的是（ ）
A. 手术室的医生和护士都要穿绝缘性能良好的化纤制品，可防止静电对手术的影响
B. 为了防止静电危害保证乘客的安全，飞机起落架的轮胎用绝缘橡胶制成
C. 金属导体有静电屏蔽的作用，运输汽油时把汽油装进金属桶比装进塑料桶安全
D. 轿车上有一根露在外面的小天线是用来避免雷击的
【答案】C
【解析】
【详解】A．绝缘性能良好的化纤制品衣服不能及时把静电导入大地，容易造成手术事故，故A错误；
B．飞机轮胎用导电橡胶制成可以将飞机产生的静电迅速导走，故B错误；
C．由于金属导体能做到静电屏蔽，故用金属桶装易燃的汽油要安全，故C正确；
D．轿车上有一根露在外面的小天线是无线广播的接收天线，故D错误。
故选C。
4. 1930年，师从密立根的中国科学家赵忠尧，在实验中最早观察到正负电子对产生与湮没，成为第一个发现正电子的科学家。此后，人们在气泡室中，观察到一对正负电子的运动轨迹，如图所示。已知匀强磁场的方向垂直照片平面向里，电子重力忽略不计，则下列说法正确的是（ ）
A. 右侧正电子运动轨迹
B 正电子与负电子分离瞬间，正电子速度大于负电子速度
C. 正、负电子在气泡室运动时，有能量损失，则动能减小、半径减小、周期减小
D. 正、负电子所受洛伦兹力始终相同
【答案】B
【解析】
【详解】A．根据左手定则知，题图中右侧为负电子运动轨迹，A错误；
B．由洛伦兹力提供向心力，可得
解得电子的速度为
由题图知正电子轨迹半径大，则正电子速度大于负电子速度，B正确；
C．带电粒子在磁场中运动周期为
与速度大小、轨迹半径无关，则正、负电子在气泡室运动时，有能量损失，则动能减小、轨迹半径减小、周期不变，C错误；
D．正、负电子所受洛伦兹力的方向时刻发生变化，D错误。
故选B。
5. 如图所示，上海国际一级方程式赛车场呈“上”字造型，赛道总长约5.4公里，拥有14个不同转弯半径的弯道和9种不同组合的赛道。若一辆赛车正以50m/s的恒定速率转过一段弯道（可视为圆周运动），一观众发现该赛车在2s内转过的路程所对圆心角约为，则在此2s时间内，下列说法正确的是（取π=3）（ ）
A. 赛车的合力方向与速度的方向不垂直 B. 向心加速度大小约为8.3m/s2
C. 转弯半径约为150m D. 赛车在转弯过程中的2s内合外力的冲量为零
【答案】B
【解析】
【详解】A．赛车做匀速圆周运动，所以，它所受合力方向与速度的方向一定垂直，故A错误；
C．赛车匀速转过的路程所对圆心角约为，角速度
由
可得转弯半径约为300m，故C错误；
B．向心加速度大小
故B正确；
D．赛车在转弯过程中的2s内，速度大小不变，方向不断改变，根据
p=mv
可知动量大小不变，方向不断改变，所以初动量与末动量大小相等，方向不同，根据动量定理
I=Δp
可知赛车所受合外力的冲量不为零，故D错误；
故选B。
6. 高压线是非常危险的远距输电线，但是我们也经常会看到许多鸟儿双脚站上面却相安无事。经查，某城的高压线输送电流为300A，输送导线所用的是LGJ型钢芯铝绞线，其横截面积是120mm2，其电阻率=3.0×10-8Ω.m。现发现一只小鸟双脚停留在高压裸线上，鸟两爪间的距离为2cm，则该小鸟承受的电压大小为（ ）
A. 1.5V B. 1.5×10-1V C. 1.5×10-3V D. 1.5×10-5V
【答案】C
【解析】
【详解】小鸟两爪间的输送导线电阻约为
小鸟和这部分电阻并联，则小鸟双脚停留在高压线上时承受的电压为
故选C。
7. 某同学设计了一个可测定升降机在竖直方向加速度的装置。其原理可简化如图所示，连接在竖直弹簧上的重物与滑动变阻器的滑动头连接，该装置在静止时其电压表的指针指在表盘中央的零刻度处，在零刻度的两侧分别标上对应的正、负加速度值，当加速度竖直向上时电压表的示数为正。这个装置随升降机运行过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 升降机减速上升时，电压表示数为正
B. 升降机加速上升时，弹簧长度比静止时变短
C. 若弹簧处于原长时，电梯正在匀速运行
D. A点电势高于B点电势时，电梯一定加速下降
【答案】B
【解析】
【详解】A．升降机减速上升时，加速度方向竖直向下，则此时电压表的示数为负，故A错误；
B．升降机加速上升时，重物加速度方向竖直向上，合外力方向竖直向上，所以此时重物受到竖直向上的弹力作用，则弹簧长度比静止时变短，故B正确；
C．弹簧处于原长时，电梯加速度为零，可能正在匀速运行，也可能静止，故C错误；
D．A点电势高于B点电势时，根据沿电流方向电势降低可知此时A点比B点位置高，则弹簧伸长，重物所受合外力竖直向下，电梯加速度竖直向下，可能加速下降，也可能减速上升，故D错误。
故选B。
8. 2022年9月16日12时40分前后，台风“梅花”（热带风暴）的中心在金普新区再次登陆，登陆时中心附近最大风力有9级。小李同学用所学知识设计了一个电容式风力传感器。如图所示，将电容器与静电计组成回路，可动电极在风力作用下向右移动，引起电容的变化，风力越大，移动距离越大（两电极不接触）。在受到风力作用时，下列说法正确的是（ ）
A. 电容器电容变小
B. 若极板上电荷量保持不变，则极板间电场强度变大
C. 若电容器始终接在恒压电源上，则极板所带电荷量增大
D. 只有保持极板电荷量不变，才能通过静电计指针张角反映风力大小，且风力越大张角越大
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据
在受到风力作用时，减小，则电容器电容变大，故A错误；
B．极板间电场强度
不变，故B错误；
C．始终接电源一定，极板带电量
增大，故C正确；
D．一定时静电计指针张角不变；一定时，风力越大，越小，电容C越大，则极板间电压越小，静电计指针张角越小，故D错误。
故选C。
9. 玩具水枪是儿童们夏天喜爱的玩具之一，但水枪伤眼的事件也时有发生，因此，限制儿童水枪的威力就成了生产厂家必须关注的问题。现有一水枪样品，如图所示，枪口直径为d，水的密度为，水平出射速度为v，垂直击中竖直目标后以大小为0.2v的速度反向溅回，则水柱水平击中目标的平均冲击力大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】设t时间内水枪喷出的水柱长度为l，则有
t时间内冲击墙壁的水的质量为
设墙壁对水柱的平均冲击力大小为F，根据动量定理有
联立以上三式解得
根据牛顿第三定律可知水柱水平击中目标的平均冲击力大小为
故选B。
10. 如图所示，正三棱柱的A点固定一个电荷量为的点电荷，点固定一个电荷量为的点电荷，、点分别为、边的中点，取无穷远处电势为零。下列说法中正确的是（ ）
A. 、两点的电场强度相同
B. 将一负试探电荷从点移到点，其电势能增加
C 将一正试探电荷沿直线从点移到点，电场力做正功
D. 若在点和点分别再固定电荷量为和的点电荷，则点的场强方向指向点
【答案】B
【解析】
【详解】A.、两点在连线中垂线上，根据等量异种电荷的电场线分布特征可知，、两点的电场强度方向都与平行，方向相同，但离较远，故点的电场强度大于点的电场强度，A错误；
B．根据等量异种电荷的电场线分布特征可知，点电势高于点，故负试探电荷从点移到点，电场力做负功，电势能增大，B正确；
C．由等量异种电荷电场线分布可知，面为等势面，将一正试探电荷沿直线从点移到点，电场力始终不做功，C错误；
D．在点再固定一电荷量为的点电荷，点再固定一个电荷量为的点电荷，由电场强度的叠加原理和场强方向特征可知A、C两点电荷在D点合场强方向沿AC方向，和两点电荷在D点合场强也沿AC方向，故总的合场强方向指向C点，D错误。
故选B。
11. 玻璃是人类现代生活中常用的一种物质，它可以做成各种器具、器皿来满足人们的生活需要，有关玻璃下列说法中正确的是（ ）
A. 玻璃熔化时没有固定的熔点，它可能是多晶体
B. 玻璃中的气泡看起来比较明亮是由于光的衍射
C. 把玻璃管的裂口放在火焰上烧熔，它的尖端就变钝了，这是表面张力的作用
D. 细玻璃管中的水面成凹月面型，水银面成凸月面型，是水不浸润玻璃而水银浸润玻璃的缘故
【答案】C
【解析】
【详解】A．玻璃是非晶体，没有固定的熔点，故A错误；
B． 玻璃中的气泡看起来比较明亮，这是由于光从玻璃进入气泡时，会发生全反射，故B错误；
C．把玻璃管的裂口放在火焰上烧熔，由于表面张力的作用，尖端表面有收缩的趋势，所以变钝， 故C正确；
D．细玻璃管中，水不浸润玻璃管壁，水面成凸月面型，水银浸润玻璃管壁，水银面成凹月面型，故D错误。
故选C。
12. 氢原子的能级图如图甲所示，一群处于第4能级的氢原子，向低能级跃迁过程中能发出6种不同频率的光，其中只有频率为、两种光可让图乙所示的光电管阴极K发生光电效应。分别用频率为、的两个光源照射光电管阴极K，测得电流随电压变化的图像如图丙所示。下列说法中正确的是（ ）
A. 处于第4能级的氢原子可以吸收一个能量为0.75eV的光子并电离
B. 图丙中的图线a所表示的光是氢原子由第4能级向基态跃迁发出的
C. 图丙中的图线b所表示的光的光子能量为12.75eV
D. 用图丙中的图线a所表示的光照射阴极K时，光电子的最大初动能比用图线b所表示的光照射时更大
【答案】C
【解析】
【详解】A．处于第4能级的氢原子至少要吸收能量为0.85eV的光子才能电离，故A错误；
B．让图乙所示的光电管阴极K发生光电效应，所以发生光电效应的能量值对应的跃迁为氢原子由第4能级向基态跃迁或氢原子由第3能级向基态跃迁。由图乙可知，b光的遏止电压大，a光的遏制电压小，根据光电效应方程，及知各光对应的跃迁为b光为氢原子由第4能级向基态跃迁发出的；a光为氢原子由第3能级向基态跃迁发出的。故B错误；
C．图丙中的图线b所表示的光的光子能量为
故C正确；
D．由图乙可知，b光的遏止电压大，a光的遏制电压小，根据光电效应方程，用图丙中的图线a所表示的光照射阴极K时，光电子的最大初动能比用图线b所表示的光照射时更小，故D错误。
故选C。
13. 如图甲所示，橡皮筋弹弓夜光飞箭是一种小玩具，其运动过程可简化为：质量为m的飞箭以初速度v0竖直向上射出，运动过程中受到的空气阻力与其速率成正比，速度随时间的变化关系如图乙所示。时刻落回发射点，且此前已做匀速运动，则下列关于飞箭运动的描述中正确的是（ ）
A. 飞箭的加速度先减小后增大
B. 飞箭上升的最大高度为
C. 上升和下落过程中平均速度大小相等
D. 从射出到落回发射点的过程中克服阻力做功为
【答案】B
【解析】
【详解】A．因v-t图像的斜率等于加速度，由图像可知，飞箭的加速度一直减小，选项A错误；
B．飞箭上升过程
则
在0-t1时间内累加可得
可得
解得最大高度为
选项B正确；
C．根据牛顿第二定律得，上升过程有
mg+f上=ma上
下落过程有
mg-f下=ma下
则
a上＞a下
可知上升过程平均加速度比下落过程的大，两个过程的位移大小相等，由
x=at2
知上升的时间比下落的时间短；上升和下落两个过程的位移大小相等，上升的时间比下落的时间短，则上升过程中平均速度大小大于下落过程中的平均速度大小，故C错误；
D．从射出到落回发射点的过程中克服阻力做功为
选项D错误。
故选B。
二、选择题Ⅱ（本题共3小题，每小题3分，共9分，每小题给出的四个选项中至少有一个是正确的，全部选对得3分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）
14. 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直海水管道，马鞍形超导线圈形成如图所示的磁场，正、负电极与直流电源相连后在海水中形成电流。关于该电磁推进器的说法正确的是（ ）
A. 图示中推进器受到的磁场力方向垂直纸面向里
B. 潜艇要想加速，可以通过增大电源电压的方式实现
C. 由于使用超导线圈，所以海水中不会产生焦耳热
D. 同等情况下此推进装置在纯净的淡水湖中推进效果比在海水中好
【答案】AB
【解析】
【详解】A．根据左手定则，图示中海水受到的磁场力方向垂直纸面向里，故A正确；
B．潜艇要想加速，海水对推进器的推力应该增大，海水受到的磁场力应该增大，根据
潜艇要想加速，可以通过增大电源电压的方式实现，故B正确；
C．海水本身有电阻，通过电流时，海水中还是会产生焦耳热，故C错误；
D．海水导电效果好于淡水，即同等情况下电流更大，磁场力更大，推进效果更好，故D错误。
故选AB。
15. 作为时尚青年热爱的运动，溜旱冰又炫又酷，备受追捧。如图甲所示，水平地面上有、两位同学，的质量为，静止在地面上，以一定的初速度向滑去，一段时间后抱住一起向右运动。若以向右为正，运动的位移-时间图像（图像）如图乙所示，不计空气阻力以及地面对人的阻力，则下列说法正确的是（ ）
A. 的质量为
B. 的质量为
C. 抱住的过程中损失的机械能为
D. 抱住的过程中损失的机械能为
【答案】BC
【解析】
【分析】
【详解】AB．根据题图乙，抱住前的速度大小
抱住后他们的共同速度大小
根据动量守恒定律有
解得
A错误；B正确；
CD．抱住的过程中损失的机械能
解得
C正确，D错误。
故选BC。
16. 在如图甲所示的电路中，、均为定值电阻，，的阻值未知，是一滑动变阻器，当其滑片从最左端滑至最右端的过程中，测得电源的路端电压随总电流I的变化图线如图乙所示，其中图线上的A、B两点是滑片在滑动变阻器的两个不同端点时分别得到的，则（ ）
A. 电源的电动势为 B. 电源的内阻为
C. 定值电阻的阻值为 D. 滑动变阻器的最大阻值为
【答案】ABD
【解析】
【详解】AB．由闭合电路欧姆定律得
将图像中A、B两点的电压和电流代入可得
联立解得
故AB正确；
C．当R3的滑片自左向右滑时，R3阻值变小，使电路总电阻变小，而总电流变大。由此可知，图线上的A、B两点是滑片分别位于最左端和最右端时所得到的。当滑片位于最右端时，R3=0，R1被短路，外电路总电阻即为R2
故C错误；
D．当滑片在最左端时，其阻值最大，并对应着图线上的A点
又
代入数值解得滑动变阻器的最大值
故D正确。
故选ABD。
第Ⅱ卷（非选择题 共55分）
三、非选择题（本题共7小题，共55分）
17. 用如图所示的装置，来完成“验证动量守恒定律”的实验。实验中使用的小球1和2半径相等，用天平测得质量分别为m1、m2.在水平木板上铺一张白纸，白纸上面铺放复写纸，记下重锤线所指的位置O。先不放小球2 ，使小球1从斜槽上某一点S由静止滚下，落到水平木板P点。再把小球2静置于斜槽轨道末端，重复上述操作，小球1和小球2碰撞后分别落在水平木板上，在白纸上留下各自落点的痕迹。
（1）实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，可以通过测量小球做平抛运动的水平射程来解决这个问题。确定碰撞前后落点的位置P、M、N，用刻度尺测量出水平射程OP、OM、ON
①本实验必须满足的条件是___________
A．斜槽轨道必须是光滑的
B．斜槽轨道末端必须是水平的
C．小球1每次必须从同一位置由静止释放
②实验器材准备时，为确保小球1碰后不弹回，要求m1________m2（选填“>”、“<”、“=”）
③若两球相碰前后的动量守恒，其表达式为：OP=________ ；（用m1、m2、OM、ON表示）
（2）在上述实验中换用不同材质的小球，其它条件不变，记录下小球的落点位置。下面三幅图中，可能正确的是________。
【答案】 ①. BC##CB ②. > ③. ④. B
【解析】
【详解】（1）[1]A。因小球在斜槽末端的速度与平抛的水平位移成正比，所以斜槽是否光滑对该实验影响不大，故A错误；
B．斜槽末端保持水平，是为了保证它们在水平碰撞后做平抛运动，故B正确；
C．小球1每次必须从同一高度释放，保证尽可能每次碰撞情况相同，故C正确；
故选BC。
[2] 为确保小球1碰后不弹回，要求m1＞m2
[3] 小球离开斜槽末端做平抛运动，竖直方向满足
下落高度一定，运动时间相同；水平方向满足
水平位移与平抛初速度成正比，两球相碰前后动量守恒，其表达式可表示为
即
（2）[4]两球碰撞，动量守恒，有
……①
则
故排除A。
碰撞过程中有能量损失，则
……②
设单个格子的长度为a，则BC三个图中，、、的长度分别为
OP
OM
ON
B
10a
7a
8a
C
9a
7a
25a
分别代入方程①②可得，B图满足。
故选B。
18. 小明在实验室测量一段粗细均匀的金属丝的电阻率，可供使用的器材如下：
A．待测金属丝
B．电流表A1，量程0.6A，内阻约0.6Ω
C．电流表A2，量程3A，内阻约0.12Ω
D．电压表V1，量程15V，内阻约15kΩ
E．电压表V2，量程3V，内阻约3kΩ
F．滑动变阻器R，其电阻约20Ω
G．直流电源E，电动势3V，内阻不计
H．多用电表
I．毫米刻度尺
J．开关S及导线若干
实验步骤如下：
（1）首先用毫米刻度尺测出接入电路中金属丝的长度l = 50.00cm，再利用螺旋测微器测金属丝直径，示数如图所示，则金属丝直径的测量值d = _____________mm。
（2）用多用电表粗略测量金属丝的电阻，机械调零后将选择开关拨到“ × 1Ω”挡；将红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指到0Ω处；将红、黑表笔接在金属丝两端，多用电表指针指示如图所示，则金属丝电阻值为_____________Ω。
（3）老师要求电表示数从零开始尽可能地多测几组数据，比较精确地测量金属丝的电阻，经过讨论他们连接了如图所示的电路：①电路有几条线没有连接，请你帮助他们完成电路连接；_____________②电路中所选电流表为_____________（填“A1”或“A2”），所选电压表为_____________（填“V1”或“V2”）。
（4）实验过程中，小明移动滑动变阻器的滑片分别处于不同的位置，并依次记录两电表的测量数据，在坐标纸上描点作出如下图所示的U—I图像，则金属丝的电阻R = _____________Ω（结果保留2位有效数字）。
（5）实验过程中，如果长时间保持电路闭合，这样的操作会使电阻率的测量结果_____________（填“偏大”或“偏小”）。
【答案】 ①. 0.360 ②. 6.0 ③. 见解析 ④. A1 ⑤. V2 ⑥. 4.9 ⑦. 偏大
【解析】
【详解】（1）[1]金属丝直径的测量值为
d = 0＋36.0 × 0.01mm = 0.360mm
（2）[2]将选择开关拨到“ × 1Ω”挡；将红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使表针指到0Ω处；将红、黑表笔接在金属丝两端，金属丝电阻值为
Rx = 6.0 × 1Ω = 6.0Ω
（3）①②[3][4][5]电表示数从零开始且尽可能地多测几组数据，滑动变阻器应采用分压式接法，待测电阻的阻值较小，电流表应采用外接法，连线如图所示
电源电动势为3V，电压表选用V2，待测电阻约为6Ω，电路最大电流为0.5A，电流表选用A1。
（4）[6]由U—I图像的斜率可得，金属丝的电阻
（5）[7]实验过程中，如果长时间保持电路闭合，会使电阻丝温度升高，电阻率增大，这样的操作会使电阻率的测量结果偏大。
19. 如图所示，在一横截面积为S的竖直玻璃管内封闭着A、B两部分理想气体，中间用水银柱隔开。玻璃管静止时，A部分气柱长度为3L，压强为P0；B部分气柱长度为2L，水银柱产生的压强为0.5P0。已知大气压强为P0，环境温度保持不变。
（1）若将玻璃管沿竖直平面内缓慢转过90°，待稳定后求气柱A的长度；
（2）若在玻璃管装有气体A的顶端开一小孔，现缓慢加热气体B，当气体B从外界吸收的热量为Q时，水银刚好到达小孔处，求该过程气体B内能的增量△U。
【答案】（1）l＝2.5L；（2）△U＝Q－4.5P0LS
【解析】
【详解】（1）转动前B部分气体压强为
设转过90°后B部分气体长度为，则A部分气体的长度为l
设B部分气体压强为，则A部分气体压强为
由玻意耳定律可得，对A部分气体有
对B部分气体有
联立解得
l＝2.5L
（2）由题意知，在玻璃管装有气体A的顶端开一小孔，现缓慢加热气体，水银上升，这一过程中B部分气体发生等压变化，压强恒为
气体对外界做功为
根据热力学第一定律，可得该过程气体内能的增量为
20. 如图所示，内壁光滑、内径很小的圆弧管固定在竖直平面内，圆弧的半径r为0.2m，在圆心O处固定一个电荷量为﹣1.0×10﹣9C的点电荷。质量为0.06kg、略小于圆管截面的带电小球，从与O点等高的A点沿圆管内由静止运动到最低点B，到达B点小球刚好与圆弧没有作用力，然后从B点进入板距d=0.08m的两平行板电容器后刚好能在水平方向上做匀速直线运动，且此时电路中的电动机刚好能正常工作。已知电源的电动势为12V，内阻为1Ω，定值电阻R的阻值为6Ω，电动机的内阻为0.5Ω。求（取g=10m/s2，静电力常量）
（1）小球到达B点时的速度；
（2）小球所带的电荷量；
（3）电动机的电功率。
【答案】（1） 2m/s；（2）8×10﹣3C；（3）5W
【解析】
【详解】（1）由机械能守恒得
解得
=2m/s
（2）到达B点恰好作用力为0，由牛顿第二定律得
解得
q=8×10-3C
（3）设电容器两端电压为U，由二力平衡得
由欧姆定律得
所以，电动机两端电压
电动机的电功率
解得
21. 如图所示。光滑平面上有一个质量为的“小山”。最高点距地面为h，最高点的曲率半径也为h，被一个弯曲的与“小山”连在一起的光滑曲面挡板罩住形成光滑管道，一个质量为m的小球以某初速度入管道。小球直径比管道内径略小但远小于“小山”的高度，小球恰好能越过“小山”，重力加速度为g。挡板罩质量不计，求：
（1）如果“小山”固定，小球初始速度应该为多大？
（2）如果“小山”可自由移动，小球的初速度为多大？小球到了“小山”的最高点时对“小山”的压力多大？
（3）在小题（2）的前提下，小球离开“小山”后。小球与“小山”的速度分别为多大？
【答案】（1）；（2），mg；（3）
【解析】
【详解】（1）此时小球恰好能越过最高点的临界条件是到达最高点，小球的速度为零，根据动能定理有
解得
（2）此时小球能恰好越过“小山”的临界条件是当小球到达峰顶是，两者的相对速度为零，达到共同速度，分析可得，到达峰顶的过程中，两者组成的系统在水平方向上动量守恒且系统的机械能守恒，故有
解得
由于小球到达峰顶时与“小山”相对静止，故小球在峰顶对“小山”的压力为mg。
（3）分析可得，到达峰顶再到离开小山的过程中，两者组成的系统在水平方向上动量守恒且机械能守恒，故有
解得
22. 半导体掺杂是集成电路生产中最基础的工作，某公司开发的第一代晶圆掺杂机主要由三部分组成：离子发生器，控制器和标靶。简化模型如图所示，离子发生器产生电量为＋q，质量为m的离子，以足够大速度沿电场的中央轴线飞入电场；控制器由靠得很近的平行金属板A、B和相互靠近的两个电磁线圈构成（忽略边缘效应），极板A、B长为，间距为d，加上电压时两板间的电场可当作匀强电场，两电磁线圈间的圆柱形磁场可以当作匀强磁场，磁感应强度与电流的关系B=kI，k为常数，匀强电场与（柱形）匀强磁场的中轴线互相垂直相交，磁场横截面的半径为；标靶是半径为R的单晶硅晶圆，并以晶圆圆心为坐标原点，建立Oxy正交坐标系。晶圆与匀强电场的中轴线垂直，与匀强磁场的中轴线平行，且与匀强电场中心和柱形匀强磁场中轴线的距离分别为和，其中。，I=0时，离子恰好打到晶圆的（0，0）点。
（1）当，时，离子恰好能打到（0，-R）点，求的值。
（2）当，时，离子能打到点（R，0），求的值。
（3）试导出离子打到晶圆上位置（x，y）与和I的关系式。（提示：磁场中运动时间很短，可以不考虑x方向的影响）
【答案】（1）；（2）；（3），；，
【解析】
【详解】（1）在匀强电场中有
，
，
根据相似三角形得
联立解得
（2）粒子在匀强磁场中轨迹图如下
由几何关系得
解得
则
解得
由洛伦兹力提供向心力得
又
解得
（3）纵坐标由匀强电场决定，则
，，
联立解得
由于，则
横坐标由匀强磁场决定，则
解得
由于
又
联立解得
由于，则
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