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2022-2023学年上海市闵行区高三（上）期末物理试卷（一模）（含答案解析）
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这是一份2022-2023学年上海市闵行区高三（上）期末物理试卷（一模）（含答案解析），共16页。
2022-2023学年上海市闵行区高三（上）期末物理试卷（一模）
1. 下面关于物理量的正负表述正确的是( )
A. 功的正负表示大小 B. 重力势能的正负表示大小
C. 电量的正负表示方向 D. 电势的正负表示方向
2. 下列式子不属于比值法定义物理量的是( )
A. a=Fm B. E=Fq C. B=FIL D. R=UI
3. 下列用国际基本单位表达电场强度的单位正确的是( )
A. kg⋅m/(C⋅s2) B. kg⋅m/(A⋅s3) C. V/m D. N/C
4. 笔记本电脑静止在可调节角度的底座上，如图所示，对比底座处于卡位1和卡位4时( )
A. 卡位4电脑受到的摩擦力大
B. 卡位4电脑受到的支持力小
C. 底座对电脑的作用力始终不变
D. 电脑受到的支持力与摩擦力大小之和等于其重力
5. 如图为“反向蹦极”运动简化示意图。假设弹性轻绳的上端固定在O点，拉长后将下端固定在体验者身上，并通过扣环和地面固定。打开扣环，人从A点静止释放，沿竖直方向经B点上升到最高位置C点，B点时速度最大。不计空气阻力，则下列说法正确的是( )
A. 从A点到C点过程中，人的机械能一直在增大
B. 从A点到B点过程中，弹性轻绳的弹性势能一直在减小
C. B点为弹性轻绳处于原长的位置
D. 从B点到C点过程中，人的机械能保持不变
6. 电路如图所示，电源内阻为r，L1，L2，L3为相同规格小灯泡，当可变电阻R的滑片向右滑动时( )
A. 小灯泡L1比L2亮，L2比L3亮 B. 电源损耗功率增加
C. 电源效率降低 D. 灯泡L2变暗
7. 关于“手动挡”汽车爬陡坡，下面司机的操作合理的是( )
A. 司机只要踩油门即可，无需关心挡位是否合适
B. 为了提高速度冲上陡坡，司机应该换挡位至“高速挡”
C. 为增大牵引力，司机应该换挡位至“低速挡”
D. 司机应该换挡位至“高速挡”，并踩油门
8. 如图为一列简谐横波某时刻的波形图，此后N质点比M质点先回到平衡位置。下列判断正确的是( )
A. 该简谐横波沿x轴正方向传播 B. 此时M质点速度沿曲线的切线方向向上
C. 此时M质点的速度比N质点的小 D. 此时M质点的加速度比N质点的小
9. 某质点沿竖直方向做直线运动的位移一时间图像如图所示，以竖直向上为正方向，下列说法正确的是( )
A. 该质点在t3时刻到达最高点
B. 该质点在0∼t1时间内的速度大于在t2∼t3时间内的速度
C. 在t1∼t2时间内，该质点的平均速度方向为正方向
D. 在t1∼t2时间内，该质点始终处于失重状态
10. 为研究木板与物块之间的摩擦力，某同学在粗糙的长木板上放置一物块，物块通过细线连接固定在试验台上的力传感器，如图(a)。水平向左拉木板，传感器记录的F−t图像如图(b)。下列说法中不正确的是( )
A. 物块受到的摩擦力方向始终水平向左
B. 1.0∼1.3s时间内，木板与物块间的摩擦力大小与物块对木板的正压力成正比
C. 1.0∼1.3s时间内，物块与木板之间的摩擦力是静摩擦力
D. 2.4∼3.0s时间内，木板可能做变速直线运动
11. 如图所示，AB、CD为一圆的两条直径且相互垂直。O点为圆心，空间存在一未知静电场，方向与圆周所在平面平行。现有一电子，在电场力作用下，先从A点运动至C点，动能减少了E；又从C点运动到B点，动能增加了E，那么( )
A. A到C电场力做正功，C点电势φc高于A点φA
B. C到B电场力做正功，C点电势φc高于B点φB
C. 该电场可能是匀强电场，电场线方向为D指向C
D. 该电场可能为正点电荷电场，且电荷处于O点
12. 如图所示，一均匀扁平条形磁铁与一圆形线 圈同在一平面内，磁铁中央与圆心O重合，为了在磁铁开始运动时在线圈中产生感应电流，磁铁的运动方式应为( )
A. N极向纸内，S极向纸外使磁铁绕O转动
B. 使磁铁沿垂直于线圈平面的方向向纸外平动
C. 使磁铁沿垂直于线圈平面的方向向纸内平动
D. 使磁铁在线圈平面内绕O点沿顺时针方向转动
13. 用2×106Hz的超声波检查胆结石，该超声波在结石和胆汁中的波速分别为2250m/s和1500m/s，则该超声波在结石中的波长是胆汁中的______倍，用超声波检查胆结石是因为超声波的波长较短，遇到结石时______(选填“容易”或“不容易”)发生衍射．
14. 在高度180m处有两只气球(气球a和气球b)，以相同速度10m/s分别匀速上升和匀速下降，此时，在这两只气球上各掉出一物体，则这两个物体落到地面时的时间差______ s，所经过的路程差______ m。(物体空气阻力不计)
15. 天舟五号货运飞船通过两次变轨抬升轨道高度，实现与空间站组合体共轨，创造了两小时自主交会对接的世界纪录，若将其变轨前后稳定运行时的运动近似为匀速圆周运动，则变轨后运行速度______(选填“变大”、“变小”或“不变”)，对接后组合体运行周期为90分钟，则组合体的角速度约为______rad/s。(用科学记数法表示，保留到小数点后两位)
16. 如图，倾角为θ的光滑斜面固定在水平地面，与斜面平行的轻质绝缘细线上端固定在斜面顶端，下端系质量为m、电荷量为q的小球A。A右侧等高处固定带等量同种电荷的小球B，若AB间距为kq2mgtanθ，则B在A处激发的电场强度大小是______，斜面受到A的压大小为______。(A、B可视为点电荷)
17. 四根平行的通电长直导线，其横截面恰好在一个边长为L的正方形的四个顶点上，电流方向如图，其中A、C导线中的电流大小为I1，B、D导线中的电流大小为I2。若通电长直导线产生的磁场中某点的磁感应强度满足B=kIr(其中k为比例系数，I为电流强度，r为该点到直导线的距离)，k、I1、I2、L为已知量，则正方形中心O处的磁感应强度大小为______。若A导线所受的磁场力恰好为零，则Il：I2=______。
18. 如图(a)所示为“用DIS测电源的电动势和内电阻”的部分实验电路图，电流传感器有微小电阻，图乙是某同学实验中得到的U−I图线。
(1)实验中还需要______传感器，其接线应接在图(a)电路中的“1”和______位置(“2、3、4”中选填)；
(2)由图(b)实验图线的拟合方程y=−1.12x+2.96可得，该电源电动势E=______V，内阻r=______Ω；
(3)根据实验测得的I、U数据，若令y=IU，x=I则由计算机拟合得出的y−x图线应是图(c)中的______(选填“a”、“b”或“c”)，其余两条图线分别是令y=IE，y=I2r得出的；
(4)由第(2)问中得到的电源电动势和内阻的值，推测图c中M点的坐标为______。(保留到小数点后面2位)
19. 如图(a)所示，一根足够长的细杆与水平成θ=37∘固定，质量为m=1kg的小球穿在细杆上静止于细杆底端O点，水平向右的F作用于小球上，经时间t1=0.2s后停止作用，小球沿细杆运动的部分v−t图像如图(b)所示(取g=10m/s2，sin37∘=0.6，cos37∘=0.8)。求：
(1)小球在0∼0.2s内的加速度a1和0.2∼0.4s内的加速度a2；
(2)小球与细杆之间的动摩擦因数μ；
(3)0∼0.2s内水平作用力F的大小；
(4)试分析小球是否可以返回O点？说明原因。
20. 发电机和电动机具有装置上和机理上的类似性。直流发电机和直流电动机的工作原理可以简化为如图(a)、图(b)所示的情景。
在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，两根光滑平行金属轨道MN、PQ固定在水平面内，相距为L，电阻不计。电阻为R的金属导体棒ab垂直于MN、PQ放在轨道上，与轨道接触良好，以速度v(v平行于MN)向右做匀速运动。
图(a)轨道端点MP间接有阻值为r的电阻，导体棒ab受到水平向右的外力作用。图(b)轨道端点MP间接有直流电源，内阻为r，导体棒ab通过光滑滑轮匀速提升重物，电路中的电流为I。
(1)求图(a)、图(b)中，金属棒两端a、b两点间的电压；
(2)求在Δt时间内，图(a)“发电机”产生的电能E1和图(b)“电动机”输出的机械能E2；
(3)分析Δt时间内，图(a)和图(b)中能量转化的过程。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】解：A.功的正负表示动力做功或阻力做功，不表示大小，故A错误；
B.重力势能的正负表示重力势能比零势能大或小，其正负表示大小，故B正确；
C.电量的正负表示缺少电子或者多余电子，电荷量的正负不表示方向，故C错误；
D.电势的正负表示某点的电势比零电势高或者低，电势的正负不表示方向，故D错误。
故选：B。
A.功的正负表示动力做功或阻力做功，据此作答；
B.重力势能的正负表示重力势能比零势能大或小，据此作答；
C.电量的正负表示缺少电子或者多余电子，据此作答；
D.电势的正负表示某点的电势比零电势高或者低，据此作答。
物理量分为矢量和标量，矢量的正负表示方向，标量的正负有不同的含义，需要加深理解。
2.【答案】A
【解析】解：A、根据牛顿第二定律，可知加速度a与合外力成正比，与质量成反比，所以公式a=Fm不属于比值定义法，故A错误；
B、某点的电场强度E由电场本身决定，所以电场强度公式E=Fq属于比值定义法，故B正确；
C、磁感应强度与在磁场中的电流元无关，B=FIL运用的是比值定义法，故C正确；
D、电阻R与电压及电流无关，所以电阻公式R=UI属于比值定义法，故D正确。
本题选不属于比值定义法的，
故选：A。
所谓比值定义法，就是用两个物理量的“比值”来定义一个新的物理量的方法，比值法定义的基本特点是被定义的物理量往往是反映物质的属性，与参与定义所用的物理量无关。根据物理量的定义分析是否是比值定义法。
本题的关键是理解比值定义法的特点：被定义的物理量往往是反映物质的最本质的属性，它不随定义所用的物理量的大小取舍而改变。
3.【答案】B
【解析】解：AB、1N/C=kg⋅m/(C⋅s2)=1kg⋅m⋅s−2A⋅s=1kg⋅m⋅A−1⋅s−3，C不是基本单位，故B正确，A错误。
C、根据U=Ed可知，E=Ud，故单位可以为V/m，但V不是基本单位，故C错误；
D、根据电场强度的E=Fq可知，电场力的单位为N，电量的单位为C，所以电场强度的单位是N/C；但N与C都不是基本单位，故D错误。
故选：B。
物理公式不仅确定了各个物理量之间的关系，同时也确定了物理量的单位之间的关系，根据物理公式来分析物理量的单位即可。
本题考查力学单位制的计算，要注意物理公式在确定物理量间的关系的时候，同时也确定了单位之间的关系，根据不同的公式来确定单位之间的关系。
4.【答案】C
【解析】解：AB、电脑在底座上受到重力mg、底座的支持力N和摩擦力f，在这三个力的作用下保持平衡状态，其所受合力为零，受力分析如图所示：
根据平衡状态的条件可得：
摩擦力大小：f=mgsinθ，
支持力大小：N=mgcosθ，
当卡位调至卡4时，倾角θ变小，则电脑受到的摩擦力f变小，支持力N变大，故AB错误。
CD、底座对电脑的作用力大小等于电脑的重力，始终不变，但f+N=mg(sinθ+cosθ)≠mg，故C正确，D错误；
故选：C。
电脑受重力、支持力和静摩擦力，根据平衡条件求解静摩擦力和支持力表达式，再分析即可。
本题主要是考查了共点力的平衡问题，解答此类问题的一般步骤是：确定研究对象、进行受力分析、利用平行四边形法则进行力的合成或者是正交分解法进行力的分解，然后在坐标轴上建立平衡方程进行解答。
5.【答案】B
【解析】解：AD、从A点到B点过程中，弹性轻绳对人做正功，人的机械能增大；从B到C过程中，不知道弹性轻绳的原长，无法判断弹性轻绳是否一直做正功，此过程中人的机械能可能先增大、后不变，也有可能一直增大，故AD错误；
B、从A点到B点过程中，弹性轻绳的弹力一直减小，则弹性轻绳的弹性势能一直在减小，故B正确；
C、在B点人的速度最大，此时弹性轻绳的弹力等于人的重力，所以B点弹性轻绳仍处于拉长状态，故C错误。
故选：B。
从A点到B点过程中，弹性轻绳对人做正功，人的机械能增大；从B到C过程中，人的机械能变化情况可能是一直增大、也可能是先增大后不变，根据弹性轻绳做功情况分析弹性势能的变化情况。
本题主要是考查了功能关系和机械能守恒定律，首先要选取研究过程，分析运动过程中人的受力情况和弹性轻绳的做功情况，根据功能关系列方程解答。
6.【答案】D
【解析】解：电路连接情况是：L2与滑动变阻器串联后与L3并联，再与L1串联。
A、根据电路连接情况可知，L1的电流等于L2与L3的电流之和，L2两端电压小于L3两端电压，所以小灯泡L1比L2亮，L2比L3暗，故A错误；
B、可变电阻R的滑片向右滑动时接入电路中的电阻增大，使得电路中的总电流减小，根据P=I2r可知电源损耗功率减小，故B错误；
C、电源的效率η=UIEI=UE×100%，由于外电阻增大、则路端电压增大，所以电源的效率增大，故C错误；
D、可变电阻R的滑片向右滑动时接入电路中的电阻增大，使得电路中的总电流减小，L1两端电压减小，內电压减小、路端电压增大、则并联部分电压增大，通过L3的电流增大，则通过L2的电流减小，灯泡L2变暗，故D正确。
故选：D。
分析电路的连接情况和通过灯泡的电流大小，分析灯泡的亮度；可变电阻R的滑片向右滑动时接入电路中的电阻增大，由此分析电路中的总电流的变化，根据P=I2r可知电源损耗功率的变化；根据电源的效率计算公式分析电源的效率的变化；进一步分析通过L3的电流的变化，则通过L2的电流的变化，灯泡L2亮度的变化。
本题考查欧姆定律中的动态分析，解题方法一般是先分析总电阻的变化、再分析总电流的变化、內电压的变化、路端电压的变化，要求学生能灵活选择闭合电路的欧姆定律的表达形式。
7.【答案】C
【解析】解：汽车爬陡坡时，需要更大的牵引力，由P=Fv知，在功率一定时，可减速来增大牵引力，因此司机应该换挡位至“低速挡”，故ABD错误，C正确。
故选：C。
司机用“换挡”的办法来减速行驶是为了获得更大的牵引力来上坡，由P=Fv可知，在功率一定的情况下，当速度减小时，汽车的牵引力就会增大。
本题很好的把现实生活中的事情与所学的物理知识结合了起来，掌握功率和速度的关系：P=Fv是解答本题的关键。
8.【答案】D
【解析】解：AB、N质点比M质点先回到平衡位置，可知此时M质点速度向上，根据同侧法可知，该简谐横波沿x轴负方向传播，故AB错误；
C、此时N质点在负向最大位移处，速度是零，而M质点沿y轴正方向运动，可知此时M质点的速度比N质点的大，故C错误；
D、此时M质点的位移比N质点的小，根据a=−kxm可知质点的加速度大小与位移成正比，所以此时M质点的加速度比N质点的小，故D正确。
故选：D。
N质点比M质点先回到平衡位置，说明图示时刻M点向上运动，根据同侧法判断波的传播方向；根据N处于最大位移，判断M、N的速度大小；根据a=−kxm判断质点的加速度大小。
本题考查波的图象，解答本题的关键是根据质点的振动方向判断出波的传播方向，一般的判断方法是根据“平移法”或“同侧法”来判断。
9.【答案】D
【解析】解：A、根据位移一时间图像纵坐标的物理意义，可知该质点在t3时刻回到出发点，故A错误；
B、根据位移-时间图像的斜率表示速度，该质点在0∼t1时间内的小于在t2∼t3时间内的速度，故B错误；
C、根据位移一时间图像的纵坐标变化量表示位移，在t1∼t2时间内，该质点的位移方向为负方向，所以其平均速度的方向也为负方向，故C错误；
D、竖直向上为正方向，在t1∼t2时间内，该质点先向正方向做减速直线运动，后向负方向做加速直线运动，加速度方向一直向下，所以该质点始终处于失重状态，故D正确。
故选：D。
根据位移一时间图像纵坐标的物理意义判断质点的位置；根据位移-时间图像的斜率表示速度判断速度的大小关系；根据位移一时间图像的纵坐标变化量表示位移，结合平均速度的定义分析；根据加速度的方向判断超失重。
本题考查了位移-时间图像的应用，要求学生掌握位移-时间图像的斜率表示速度，纵坐标的变化量表示位移。
10.【答案】B
【解析】解：C、物块始终静止，受力平衡，力传感器的示数始终等于物块所受的摩擦力，由图像得，1.0∼1.3s时间内，摩擦力随时间增大而增大，则此时的摩擦力为静摩擦力，1.3s时，静摩擦力达到最大值，摩擦力发生突变，由静摩擦力突变为滑动摩擦力，木板与物块发生相对运动，故C正确；
B、1.0∼1.3s时间内，物块所受摩擦力为静摩擦力，大小与外力有关，与物块对木板的正压力不成正比，故B错误；
D、由题意可知，2.4∼3.0s时间内，木板与物块间的摩擦力为滑动摩擦力，只能判断木板与物块间发生相对滑动，不能判断木板的运动情况，木板可能做变速直线运动，也可能做匀速直线运动，故D正确；
A、1.0∼1.3s时间内，木板相对物块有向左运动的趋势，物块相对木板有向右运动的趋势，受到向左的静摩擦力，木板运动后，木板相对物块向左运动，物块相对木板向右运动，受到向左的滑动摩擦力，故物块受到的摩擦力方向始终水平向左，故A正确；
本题要求选不正确的，
故选：B。
物块始终静止，受力平衡，力传感器的示数始终等于物块所受的摩擦力，由图像即可判断摩擦力大小的变化；当摩擦力随时间增大时，说明物块与木板间没有相对运动，摩擦力为静摩擦力，根据相对运动趋势方向判断静摩擦力的方向；当摩擦力不变时，说明物块与木板间有相对运动，摩擦力为滑动摩擦力，根据相对运动方向判断滑动摩擦力的方向，滑动摩擦力大小与木板的运动状态无关；静摩擦力的大小与外力有关，与物块对木板的正压力不成正比。
本题考查摩擦力，解题关键是知道静摩擦力和滑动摩擦力的方向和大小的判断方法，理解“相对”的含义。
11.【答案】C
【解析】解：AB、让一电子先从A点运动至C点，动能减少了E，电场力做负功，且C点电势φc低于A点φA；又从C点运动到B点，动能增加了E，电场力做正功；C点电势φc低于B点φB，故AB错误；
C、由题可知AB两点为等势点，如果是匀强电场，AB连线是等势线，匀强电场垂直于AB，沿着电场线电势一定降低。所以方向垂直于AB由D点指向C点，故C正确。
D、若是位于O点的正电荷形成的电场，ABC三点电势相等，故D错误。
故选：C。
根据电子的电势能的变化确定A、B、C三点电势高低．如果是匀强电场，AB连线是等势线．根据电子先从A点运动至C点，根据动能减少了W去判断A点和C点电势高低，从而判断场强方向，若是位于O点的正电荷形成的电场，ABC三点电势相等。
注意电势能不仅与电荷有关还与电势有关，分析时一定要代入符号进行研究．
12.【答案】A
【解析】解：A、图示时刻穿过线圈的磁通量为零，N极向纸内，S极向纸外转动时，磁通量增大，则线圈中产生感应电流．故A正确．
B、C使磁铁沿垂直于线圈平面的方向向纸外或内平动时，穿过线圈的磁通量仍为零，不变，不产生感应电流．故B错误．
D、磁铁在线圈平面内绕O点沿顺时针方向转动时，线圈磁通量保持为零不变，不产生感应电流．故D错误．
故选A
根据产生感应电流的条件：穿过闭合线圈的磁通量要发生变化来判断．图示时刻穿过线圈的磁通量为零．
本题考查分析、判断能力．对于A项，也可以根据线圈切割磁感线产生感应电流来判断．
13.【答案】1.5不容易
【解析】解：超声波在传播中频率不变，波长λ=vf；则说明波长与波速成正比，故波长之比为：22501500=1.5倍；
由于波长越短越不容易发生衍射现象；故采用超声波可以有效检查胆结石；
故答案为：1.5；不容易．
本题考查波长、波速及频率的关系，解题时要注意频率与波源决定；而波速由介质决定；同时明确三者间的关系．
本题考查声波中波长、波速和频率的关系，要注意明确三个物理量各自的决定因素及相互关系．
14.【答案】2 10
【解析】解：随气球上升的物体离开气球后做竖直上抛运动，设落地时间为t1
取向下为正方向，根据竖直上抛运动规律：h=−v0t1+12gt12
随气球上升的物体离开气球后做匀加速直线运动，设落地时间为t2
取向下为正方向，根据h=v0t2+12gt22
时间差Δt=t1−t2
代入数据联立解得：Δt=2s
做竖直上抛运动的物体，从抛出点上升的最大高度H=v022g=1022×10m=5m
两物体Δs=2H+h−h=2H=2×5m=10m
故答案为：2；10。
根据竖直上抛运动规律求时间；根据匀加速运动规律求时间，再求时间差；根据运动学公式求做竖直上抛运动的物体的上升的最大高度，再求路程差。
无论竖直上抛运动还是竖直下抛运动都是加速度a=g的匀变速直线运动；随气球上升的物体脱离气球时，并不会立即下落，要先向上做匀减速运动，到达最高点再下落。
15.【答案】变小 1.16×10−3
【解析】解：根据万有引力提供向心力有：GMmr2=mv2r，解得：v=GMr，则变轨后运行速度变小；
ω=2πT=2×3.1490×60rad/s=0.00116rad/s=1.16×10−3rad/s
故答案为：变小；1.16×10−3
根据万有引力提供向心力分析速度的变化，根据ω=2πT可解得角速度大小。
本题考查万有引力定律，解题关键掌握万有引力提供向心力的应用。
16.【答案】mgtanθq mgcosθ
【解析】解：根据点电荷产生的电场公式可知，B在A处激发的电场强度大小E=kqr2=kqkq2mgtanθ=mgtanθq；
由于mgsinθ=qEcosθ
所以小球A受重力、支持力和库仑斥力而平衡，根据几何关系有：
N=mgcosθ
所以斜面受到A的压大小为mgcosθ；
故答案为：mgtanθq，mgcosθ
根据点电荷产生的电场公式求解电场强度大小，然后根据共点力平衡条件列式求解斜面对小球A的支持力大小，可知小球对斜面的压力。
本题关键是明确A球的受力情况，然后根据共点力平衡条件列方程求解，采用正交分解法研究．
17.【答案】0 2：1
【解析】解：根据左手定则，导线A、B、C、D分别在O点的磁感应强度如图所示：
根据B=kIr可知，导线A、C在O处产生的磁感应强度大小相等、方向相反，导线B、D在O处产生的磁感应强度大小相等、方向相反；根据矢量的合成法则可知导线A与C在O点的合磁场为零，导线B与D在O点的合磁场为零，因此O点总的合磁场也为零；
通电长直导线产生的磁场中某点的磁感应强度满足B=kIr，那么导线B在A处的磁场BB=kI2L，导线D在A处的磁场BD=kI2L，
根据数学知识导线B、D在A处的合磁感应强度B=BB2+BD2=(kI2L)2+(kI2L)2=2kI2L
导线C在A处的磁场BC=kI12L，
A导线所受的磁场力恰好为零，则A处的合磁感应强度为零，根据场强的叠加原理B=BC
联立解得I1=2I2，即I1I2=2:1
故答案为：0；2：1。
根据左手定则确定通电导线分别在O点、A点的磁场方向，根据B=kIr确定场强的大小，最后根据矢量的合成法则求合场强。
考查某点的磁感应强度满足B=kIr的应用，掌握矢量的合成法则，同时理解安培定则的内容。
18.【答案】电压 32.961.12c(2.64,7.82)
【解析】解：(1)实验中还需要电压传感器测路端电压，应分别接在电路中电源的正负极两端，但是开关要起到作用，又电流传感器有微小电阻，为了减小误差，电流传感器应采用外接法。则电压传感器接线应分别接在图(a)电路中1和3位置。
(2)根据闭合电路欧姆定律U=E−Ir，由图(b)实验图线的拟合方程可得，图像纵坐标的截距表示电源电动势，则有E=2.96V，斜率的绝对值表示电源的内阻，则有r=1.12Ω。
(3)根据实验测得的I、U数据，若令y=IU，x=I，则由计算机拟合得出的y−x图线应是电源的输出功率与干路电流的关系，由于电源的输出功率随外电阻的增大是先增大后减小，当外电阻等于电源内阻时输出功率最大，所以该图线应是c。
(4)根据第(2)问中得到的电源电动势和内阻的值，则有ym=ImE=E2r=2.9621.12W≈7.83W，xm=Im=Er=2.961.12A≈2.64A，所以推测图(丙)中M点的坐标为(2.64,7.82)。
故答案为：(1)电压，3；(2)(2)2.96，1.12；(3)c；(4)(2.64,7.82)。
(1)测电源电动势和内电阻的实验的实验中，除了电流传感器之外还需电压传感器，电压表应测量路端电压；
(2)根据闭合电路欧姆定律结合表达式求解电动势和内阻；
(3)明确图象的性质，知道输出功率、电源总功率以及内阻消耗功率的关系，从而确定图象的性质；
(4)明确图象对应的意义，根据M点的性质即可明确对应的坐标值
本题考查了电路的连接、求电源电动势与内阻、求定值电阻阻值，知道实验原理是正确解题的前提与关键，分析清楚电路结构、根据图示图象即可正确解题；电源的U−I图象与纵轴交点坐标值是电源电动势，图象斜率的绝对值是电源内阻。
19.【答案】解：(1)由图像得，0∼0.2s内小球的加速度a1=Δv1Δt1=40.2m/s2=20m/s2
方向沿杆斜向上；
0.2∼0.6s内小球的加速度a2=Δv2Δt2=0−40.6−0.2m/s2=−10m/s2
即加速度的大小为方10m/s2，向沿杆斜向下；
(2)0.2∼0.6s内，对小球受力分析，根据牛顿第二定律得：
−μmgcosθ−mgsinθ=ma2
代入数据解得：μ=0.5
(3)0∼0.2s内，对小球受力分析，根据牛顿第二定律得：
Fcosθ−μ(mgcosθ+Fsinθ)−mgsinθ=ma1
代入数据解得：F=60N
(4)小球到达最高点时，μ=0.5
答：(1)小球在0∼0.2s内的加速度a1大小为20m/s2，方向沿杆斜向上，0.2∼0.4s内的加速度a2大小为10m/s2，方向沿杆斜向下；
(2)小球与细杆之间的动摩擦因数μ为0.5；
(3)0∼0.2s内水平作用力F的大小为60N；
(4)小球能返回O点，重力沿杆方向的分力大于最大静摩擦力。
【解析】(1)v−t图像的斜率表示加速度，根据图像求解两段过程的加速度；
(2)撤去外力F后，对小球受力分析，根据牛顿第二定律列式即可求解动摩擦因数；
(3)力F作用于小球时，对小球受力分析，根据牛顿第二定律列式即可求解水平作用力F；
(4)判断重力沿杆方向的分力与最大静摩擦力的大小即可。
本题考查牛顿第二定律和v−t图像，解题关键是根据图像分析小球的运动情况，求解小球的加速度，根据牛顿第二定律分析受力情况。知道加速度是联系力和运动的桥梁。
20.【答案】解：(1)图(a)中：
导体棒ab产生的感应电动势为：Eab=BLv
金属棒两端a、b两点间的电压为：U1=I1r=EabR+rr=BLvrR+r
图(b)中：
金属棒两端a、b两点间的电压为：U2=IR
(2)图(a)中：
“发电机”产生的电能E1=PabΔt=Eab2R+rΔt
图(b)中：
导体棒所受安培力FA=BIL
“电动机”输出的机械功率为P机=FAv
“电动机”输出的机械能E2=P机Δt=BILvΔt
(3)图(a)中导体棒克服安培力(阻力)做功将外界能量转化为电能(相当于发电机)，电路中电流做功将电能转化为焦耳热。
图(b)中电源产生的电能，一部分通过电流做功转化为焦耳热，另一部分通过导体棒所受安培力(动力)做功将电能机械能(被提升重物增加了重力势能)。
答：(1)图(a)、图(b)中，金属棒两端a、b两点间的电压分别为BLvrR+r、IR；
(2)在Δt时间内，图(a)“发电机”产生的电能E1为Eab2R+rΔt和图(b)“电动机”输出的机械能E2为BILvΔt；
(3)分析Δt时间内，图(a)和图(b)中能量转化的过程见解答。
【解析】(1)图(a)中导体棒ab相当电源应用闭合电路欧姆定律求解棒两端的电压；图(b)中导体棒是用电器，已知电流，由U=IR求解；
(2)图(a)中“发电机”产生的电能由电源的总功率乘以时间求解；图(b)中由机械功率P机=Fv，求解输出的机械能；
(3)通过功能关系分析能量转化过程。
本题考查了电磁感应现象中功能问题，理解“发电机”和“电动机”模型的原理及其中的功能关系，“发电机”中安培力是阻力，克服安培力做功将其它能量转化为电能；“电动机”中安培力是动力，安培力做功将电能转化为机械能。
2022-2023学年上海市闵行区高三（上）期末物理试卷（一模）
1. 下面关于物理量的正负表述正确的是( )
A. 功的正负表示大小 B. 重力势能的正负表示大小
C. 电量的正负表示方向 D. 电势的正负表示方向
2. 下列式子不属于比值法定义物理量的是( )
A. a=Fm B. E=Fq C. B=FIL D. R=UI
3. 下列用国际基本单位表达电场强度的单位正确的是( )
A. kg⋅m/(C⋅s2) B. kg⋅m/(A⋅s3) C. V/m D. N/C
4. 笔记本电脑静止在可调节角度的底座上，如图所示，对比底座处于卡位1和卡位4时( )
A. 卡位4电脑受到的摩擦力大
B. 卡位4电脑受到的支持力小
C. 底座对电脑的作用力始终不变
D. 电脑受到的支持力与摩擦力大小之和等于其重力
5. 如图为“反向蹦极”运动简化示意图。假设弹性轻绳的上端固定在O点，拉长后将下端固定在体验者身上，并通过扣环和地面固定。打开扣环，人从A点静止释放，沿竖直方向经B点上升到最高位置C点，B点时速度最大。不计空气阻力，则下列说法正确的是( )
A. 从A点到C点过程中，人的机械能一直在增大
B. 从A点到B点过程中，弹性轻绳的弹性势能一直在减小
C. B点为弹性轻绳处于原长的位置
D. 从B点到C点过程中，人的机械能保持不变
6. 电路如图所示，电源内阻为r，L1，L2，L3为相同规格小灯泡，当可变电阻R的滑片向右滑动时( )
A. 小灯泡L1比L2亮，L2比L3亮 B. 电源损耗功率增加
C. 电源效率降低 D. 灯泡L2变暗
7. 关于“手动挡”汽车爬陡坡，下面司机的操作合理的是( )
A. 司机只要踩油门即可，无需关心挡位是否合适
B. 为了提高速度冲上陡坡，司机应该换挡位至“高速挡”
C. 为增大牵引力，司机应该换挡位至“低速挡”
D. 司机应该换挡位至“高速挡”，并踩油门
8. 如图为一列简谐横波某时刻的波形图，此后N质点比M质点先回到平衡位置。下列判断正确的是( )
A. 该简谐横波沿x轴正方向传播 B. 此时M质点速度沿曲线的切线方向向上
C. 此时M质点的速度比N质点的小 D. 此时M质点的加速度比N质点的小
9. 某质点沿竖直方向做直线运动的位移一时间图像如图所示，以竖直向上为正方向，下列说法正确的是( )
A. 该质点在t3时刻到达最高点
B. 该质点在0∼t1时间内的速度大于在t2∼t3时间内的速度
C. 在t1∼t2时间内，该质点的平均速度方向为正方向
D. 在t1∼t2时间内，该质点始终处于失重状态
10. 为研究木板与物块之间的摩擦力，某同学在粗糙的长木板上放置一物块，物块通过细线连接固定在试验台上的力传感器，如图(a)。水平向左拉木板，传感器记录的F−t图像如图(b)。下列说法中不正确的是( )
A. 物块受到的摩擦力方向始终水平向左
B. 1.0∼1.3s时间内，木板与物块间的摩擦力大小与物块对木板的正压力成正比
C. 1.0∼1.3s时间内，物块与木板之间的摩擦力是静摩擦力
D. 2.4∼3.0s时间内，木板可能做变速直线运动
11. 如图所示，AB、CD为一圆的两条直径且相互垂直。O点为圆心，空间存在一未知静电场，方向与圆周所在平面平行。现有一电子，在电场力作用下，先从A点运动至C点，动能减少了E；又从C点运动到B点，动能增加了E，那么( )
A. A到C电场力做正功，C点电势φc高于A点φA
B. C到B电场力做正功，C点电势φc高于B点φB
C. 该电场可能是匀强电场，电场线方向为D指向C
D. 该电场可能为正点电荷电场，且电荷处于O点
12. 如图所示，一均匀扁平条形磁铁与一圆形线 圈同在一平面内，磁铁中央与圆心O重合，为了在磁铁开始运动时在线圈中产生感应电流，磁铁的运动方式应为( )
A. N极向纸内，S极向纸外使磁铁绕O转动
B. 使磁铁沿垂直于线圈平面的方向向纸外平动
C. 使磁铁沿垂直于线圈平面的方向向纸内平动
D. 使磁铁在线圈平面内绕O点沿顺时针方向转动
13. 用2×106Hz的超声波检查胆结石，该超声波在结石和胆汁中的波速分别为2250m/s和1500m/s，则该超声波在结石中的波长是胆汁中的______倍，用超声波检查胆结石是因为超声波的波长较短，遇到结石时______(选填“容易”或“不容易”)发生衍射．
14. 在高度180m处有两只气球(气球a和气球b)，以相同速度10m/s分别匀速上升和匀速下降，此时，在这两只气球上各掉出一物体，则这两个物体落到地面时的时间差______ s，所经过的路程差______ m。(物体空气阻力不计)
15. 天舟五号货运飞船通过两次变轨抬升轨道高度，实现与空间站组合体共轨，创造了两小时自主交会对接的世界纪录，若将其变轨前后稳定运行时的运动近似为匀速圆周运动，则变轨后运行速度______(选填“变大”、“变小”或“不变”)，对接后组合体运行周期为90分钟，则组合体的角速度约为______rad/s。(用科学记数法表示，保留到小数点后两位)
16. 如图，倾角为θ的光滑斜面固定在水平地面，与斜面平行的轻质绝缘细线上端固定在斜面顶端，下端系质量为m、电荷量为q的小球A。A右侧等高处固定带等量同种电荷的小球B，若AB间距为kq2mgtanθ，则B在A处激发的电场强度大小是______，斜面受到A的压大小为______。(A、B可视为点电荷)
17. 四根平行的通电长直导线，其横截面恰好在一个边长为L的正方形的四个顶点上，电流方向如图，其中A、C导线中的电流大小为I1，B、D导线中的电流大小为I2。若通电长直导线产生的磁场中某点的磁感应强度满足B=kIr(其中k为比例系数，I为电流强度，r为该点到直导线的距离)，k、I1、I2、L为已知量，则正方形中心O处的磁感应强度大小为______。若A导线所受的磁场力恰好为零，则Il：I2=______。
18. 如图(a)所示为“用DIS测电源的电动势和内电阻”的部分实验电路图，电流传感器有微小电阻，图乙是某同学实验中得到的U−I图线。
(1)实验中还需要______传感器，其接线应接在图(a)电路中的“1”和______位置(“2、3、4”中选填)；
(2)由图(b)实验图线的拟合方程y=−1.12x+2.96可得，该电源电动势E=______V，内阻r=______Ω；
(3)根据实验测得的I、U数据，若令y=IU，x=I则由计算机拟合得出的y−x图线应是图(c)中的______(选填“a”、“b”或“c”)，其余两条图线分别是令y=IE，y=I2r得出的；
(4)由第(2)问中得到的电源电动势和内阻的值，推测图c中M点的坐标为______。(保留到小数点后面2位)
19. 如图(a)所示，一根足够长的细杆与水平成θ=37∘固定，质量为m=1kg的小球穿在细杆上静止于细杆底端O点，水平向右的F作用于小球上，经时间t1=0.2s后停止作用，小球沿细杆运动的部分v−t图像如图(b)所示(取g=10m/s2，sin37∘=0.6，cos37∘=0.8)。求：
(1)小球在0∼0.2s内的加速度a1和0.2∼0.4s内的加速度a2；
(2)小球与细杆之间的动摩擦因数μ；
(3)0∼0.2s内水平作用力F的大小；
(4)试分析小球是否可以返回O点？说明原因。
20. 发电机和电动机具有装置上和机理上的类似性。直流发电机和直流电动机的工作原理可以简化为如图(a)、图(b)所示的情景。
在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，两根光滑平行金属轨道MN、PQ固定在水平面内，相距为L，电阻不计。电阻为R的金属导体棒ab垂直于MN、PQ放在轨道上，与轨道接触良好，以速度v(v平行于MN)向右做匀速运动。
图(a)轨道端点MP间接有阻值为r的电阻，导体棒ab受到水平向右的外力作用。图(b)轨道端点MP间接有直流电源，内阻为r，导体棒ab通过光滑滑轮匀速提升重物，电路中的电流为I。
(1)求图(a)、图(b)中，金属棒两端a、b两点间的电压；
(2)求在Δt时间内，图(a)“发电机”产生的电能E1和图(b)“电动机”输出的机械能E2；
(3)分析Δt时间内，图(a)和图(b)中能量转化的过程。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】解：A.功的正负表示动力做功或阻力做功，不表示大小，故A错误；
B.重力势能的正负表示重力势能比零势能大或小，其正负表示大小，故B正确；
C.电量的正负表示缺少电子或者多余电子，电荷量的正负不表示方向，故C错误；
D.电势的正负表示某点的电势比零电势高或者低，电势的正负不表示方向，故D错误。
故选：B。
A.功的正负表示动力做功或阻力做功，据此作答；
B.重力势能的正负表示重力势能比零势能大或小，据此作答；
C.电量的正负表示缺少电子或者多余电子，据此作答；
D.电势的正负表示某点的电势比零电势高或者低，据此作答。
物理量分为矢量和标量，矢量的正负表示方向，标量的正负有不同的含义，需要加深理解。
2.【答案】A
【解析】解：A、根据牛顿第二定律，可知加速度a与合外力成正比，与质量成反比，所以公式a=Fm不属于比值定义法，故A错误；
B、某点的电场强度E由电场本身决定，所以电场强度公式E=Fq属于比值定义法，故B正确；
C、磁感应强度与在磁场中的电流元无关，B=FIL运用的是比值定义法，故C正确；
D、电阻R与电压及电流无关，所以电阻公式R=UI属于比值定义法，故D正确。
本题选不属于比值定义法的，
故选：A。
所谓比值定义法，就是用两个物理量的“比值”来定义一个新的物理量的方法，比值法定义的基本特点是被定义的物理量往往是反映物质的属性，与参与定义所用的物理量无关。根据物理量的定义分析是否是比值定义法。
本题的关键是理解比值定义法的特点：被定义的物理量往往是反映物质的最本质的属性，它不随定义所用的物理量的大小取舍而改变。
3.【答案】B
【解析】解：AB、1N/C=kg⋅m/(C⋅s2)=1kg⋅m⋅s−2A⋅s=1kg⋅m⋅A−1⋅s−3，C不是基本单位，故B正确，A错误。
C、根据U=Ed可知，E=Ud，故单位可以为V/m，但V不是基本单位，故C错误；
D、根据电场强度的E=Fq可知，电场力的单位为N，电量的单位为C，所以电场强度的单位是N/C；但N与C都不是基本单位，故D错误。
故选：B。
物理公式不仅确定了各个物理量之间的关系，同时也确定了物理量的单位之间的关系，根据物理公式来分析物理量的单位即可。
本题考查力学单位制的计算，要注意物理公式在确定物理量间的关系的时候，同时也确定了单位之间的关系，根据不同的公式来确定单位之间的关系。
4.【答案】C
【解析】解：AB、电脑在底座上受到重力mg、底座的支持力N和摩擦力f，在这三个力的作用下保持平衡状态，其所受合力为零，受力分析如图所示：
根据平衡状态的条件可得：
摩擦力大小：f=mgsinθ，
支持力大小：N=mgcosθ，
当卡位调至卡4时，倾角θ变小，则电脑受到的摩擦力f变小，支持力N变大，故AB错误。
CD、底座对电脑的作用力大小等于电脑的重力，始终不变，但f+N=mg(sinθ+cosθ)≠mg，故C正确，D错误；
故选：C。
电脑受重力、支持力和静摩擦力，根据平衡条件求解静摩擦力和支持力表达式，再分析即可。
本题主要是考查了共点力的平衡问题，解答此类问题的一般步骤是：确定研究对象、进行受力分析、利用平行四边形法则进行力的合成或者是正交分解法进行力的分解，然后在坐标轴上建立平衡方程进行解答。
5.【答案】B
【解析】解：AD、从A点到B点过程中，弹性轻绳对人做正功，人的机械能增大；从B到C过程中，不知道弹性轻绳的原长，无法判断弹性轻绳是否一直做正功，此过程中人的机械能可能先增大、后不变，也有可能一直增大，故AD错误；
B、从A点到B点过程中，弹性轻绳的弹力一直减小，则弹性轻绳的弹性势能一直在减小，故B正确；
C、在B点人的速度最大，此时弹性轻绳的弹力等于人的重力，所以B点弹性轻绳仍处于拉长状态，故C错误。
故选：B。
从A点到B点过程中，弹性轻绳对人做正功，人的机械能增大；从B到C过程中，人的机械能变化情况可能是一直增大、也可能是先增大后不变，根据弹性轻绳做功情况分析弹性势能的变化情况。
本题主要是考查了功能关系和机械能守恒定律，首先要选取研究过程，分析运动过程中人的受力情况和弹性轻绳的做功情况，根据功能关系列方程解答。
6.【答案】D
【解析】解：电路连接情况是：L2与滑动变阻器串联后与L3并联，再与L1串联。
A、根据电路连接情况可知，L1的电流等于L2与L3的电流之和，L2两端电压小于L3两端电压，所以小灯泡L1比L2亮，L2比L3暗，故A错误；
B、可变电阻R的滑片向右滑动时接入电路中的电阻增大，使得电路中的总电流减小，根据P=I2r可知电源损耗功率减小，故B错误；
C、电源的效率η=UIEI=UE×100%，由于外电阻增大、则路端电压增大，所以电源的效率增大，故C错误；
D、可变电阻R的滑片向右滑动时接入电路中的电阻增大，使得电路中的总电流减小，L1两端电压减小，內电压减小、路端电压增大、则并联部分电压增大，通过L3的电流增大，则通过L2的电流减小，灯泡L2变暗，故D正确。
故选：D。
分析电路的连接情况和通过灯泡的电流大小，分析灯泡的亮度；可变电阻R的滑片向右滑动时接入电路中的电阻增大，由此分析电路中的总电流的变化，根据P=I2r可知电源损耗功率的变化；根据电源的效率计算公式分析电源的效率的变化；进一步分析通过L3的电流的变化，则通过L2的电流的变化，灯泡L2亮度的变化。
本题考查欧姆定律中的动态分析，解题方法一般是先分析总电阻的变化、再分析总电流的变化、內电压的变化、路端电压的变化，要求学生能灵活选择闭合电路的欧姆定律的表达形式。
7.【答案】C
【解析】解：汽车爬陡坡时，需要更大的牵引力，由P=Fv知，在功率一定时，可减速来增大牵引力，因此司机应该换挡位至“低速挡”，故ABD错误，C正确。
故选：C。
司机用“换挡”的办法来减速行驶是为了获得更大的牵引力来上坡，由P=Fv可知，在功率一定的情况下，当速度减小时，汽车的牵引力就会增大。
本题很好的把现实生活中的事情与所学的物理知识结合了起来，掌握功率和速度的关系：P=Fv是解答本题的关键。
8.【答案】D
【解析】解：AB、N质点比M质点先回到平衡位置，可知此时M质点速度向上，根据同侧法可知，该简谐横波沿x轴负方向传播，故AB错误；
C、此时N质点在负向最大位移处，速度是零，而M质点沿y轴正方向运动，可知此时M质点的速度比N质点的大，故C错误；
D、此时M质点的位移比N质点的小，根据a=−kxm可知质点的加速度大小与位移成正比，所以此时M质点的加速度比N质点的小，故D正确。
故选：D。
N质点比M质点先回到平衡位置，说明图示时刻M点向上运动，根据同侧法判断波的传播方向；根据N处于最大位移，判断M、N的速度大小；根据a=−kxm判断质点的加速度大小。
本题考查波的图象，解答本题的关键是根据质点的振动方向判断出波的传播方向，一般的判断方法是根据“平移法”或“同侧法”来判断。
9.【答案】D
【解析】解：A、根据位移一时间图像纵坐标的物理意义，可知该质点在t3时刻回到出发点，故A错误；
B、根据位移-时间图像的斜率表示速度，该质点在0∼t1时间内的小于在t2∼t3时间内的速度，故B错误；
C、根据位移一时间图像的纵坐标变化量表示位移，在t1∼t2时间内，该质点的位移方向为负方向，所以其平均速度的方向也为负方向，故C错误；
D、竖直向上为正方向，在t1∼t2时间内，该质点先向正方向做减速直线运动，后向负方向做加速直线运动，加速度方向一直向下，所以该质点始终处于失重状态，故D正确。
故选：D。
根据位移一时间图像纵坐标的物理意义判断质点的位置；根据位移-时间图像的斜率表示速度判断速度的大小关系；根据位移一时间图像的纵坐标变化量表示位移，结合平均速度的定义分析；根据加速度的方向判断超失重。
本题考查了位移-时间图像的应用，要求学生掌握位移-时间图像的斜率表示速度，纵坐标的变化量表示位移。
10.【答案】B
【解析】解：C、物块始终静止，受力平衡，力传感器的示数始终等于物块所受的摩擦力，由图像得，1.0∼1.3s时间内，摩擦力随时间增大而增大，则此时的摩擦力为静摩擦力，1.3s时，静摩擦力达到最大值，摩擦力发生突变，由静摩擦力突变为滑动摩擦力，木板与物块发生相对运动，故C正确；
B、1.0∼1.3s时间内，物块所受摩擦力为静摩擦力，大小与外力有关，与物块对木板的正压力不成正比，故B错误；
D、由题意可知，2.4∼3.0s时间内，木板与物块间的摩擦力为滑动摩擦力，只能判断木板与物块间发生相对滑动，不能判断木板的运动情况，木板可能做变速直线运动，也可能做匀速直线运动，故D正确；
A、1.0∼1.3s时间内，木板相对物块有向左运动的趋势，物块相对木板有向右运动的趋势，受到向左的静摩擦力，木板运动后，木板相对物块向左运动，物块相对木板向右运动，受到向左的滑动摩擦力，故物块受到的摩擦力方向始终水平向左，故A正确；
本题要求选不正确的，
故选：B。
物块始终静止，受力平衡，力传感器的示数始终等于物块所受的摩擦力，由图像即可判断摩擦力大小的变化；当摩擦力随时间增大时，说明物块与木板间没有相对运动，摩擦力为静摩擦力，根据相对运动趋势方向判断静摩擦力的方向；当摩擦力不变时，说明物块与木板间有相对运动，摩擦力为滑动摩擦力，根据相对运动方向判断滑动摩擦力的方向，滑动摩擦力大小与木板的运动状态无关；静摩擦力的大小与外力有关，与物块对木板的正压力不成正比。
本题考查摩擦力，解题关键是知道静摩擦力和滑动摩擦力的方向和大小的判断方法，理解“相对”的含义。
11.【答案】C
【解析】解：AB、让一电子先从A点运动至C点，动能减少了E，电场力做负功，且C点电势φc低于A点φA；又从C点运动到B点，动能增加了E，电场力做正功；C点电势φc低于B点φB，故AB错误；
C、由题可知AB两点为等势点，如果是匀强电场，AB连线是等势线，匀强电场垂直于AB，沿着电场线电势一定降低。所以方向垂直于AB由D点指向C点，故C正确。
D、若是位于O点的正电荷形成的电场，ABC三点电势相等，故D错误。
故选：C。
根据电子的电势能的变化确定A、B、C三点电势高低．如果是匀强电场，AB连线是等势线．根据电子先从A点运动至C点，根据动能减少了W去判断A点和C点电势高低，从而判断场强方向，若是位于O点的正电荷形成的电场，ABC三点电势相等。
注意电势能不仅与电荷有关还与电势有关，分析时一定要代入符号进行研究．
12.【答案】A
【解析】解：A、图示时刻穿过线圈的磁通量为零，N极向纸内，S极向纸外转动时，磁通量增大，则线圈中产生感应电流．故A正确．
B、C使磁铁沿垂直于线圈平面的方向向纸外或内平动时，穿过线圈的磁通量仍为零，不变，不产生感应电流．故B错误．
D、磁铁在线圈平面内绕O点沿顺时针方向转动时，线圈磁通量保持为零不变，不产生感应电流．故D错误．
故选A
根据产生感应电流的条件：穿过闭合线圈的磁通量要发生变化来判断．图示时刻穿过线圈的磁通量为零．
本题考查分析、判断能力．对于A项，也可以根据线圈切割磁感线产生感应电流来判断．
13.【答案】1.5不容易
【解析】解：超声波在传播中频率不变，波长λ=vf；则说明波长与波速成正比，故波长之比为：22501500=1.5倍；
由于波长越短越不容易发生衍射现象；故采用超声波可以有效检查胆结石；
故答案为：1.5；不容易．
本题考查波长、波速及频率的关系，解题时要注意频率与波源决定；而波速由介质决定；同时明确三者间的关系．
本题考查声波中波长、波速和频率的关系，要注意明确三个物理量各自的决定因素及相互关系．
14.【答案】2 10
【解析】解：随气球上升的物体离开气球后做竖直上抛运动，设落地时间为t1
取向下为正方向，根据竖直上抛运动规律：h=−v0t1+12gt12
随气球上升的物体离开气球后做匀加速直线运动，设落地时间为t2
取向下为正方向，根据h=v0t2+12gt22
时间差Δt=t1−t2
代入数据联立解得：Δt=2s
做竖直上抛运动的物体，从抛出点上升的最大高度H=v022g=1022×10m=5m
两物体Δs=2H+h−h=2H=2×5m=10m
故答案为：2；10。
根据竖直上抛运动规律求时间；根据匀加速运动规律求时间，再求时间差；根据运动学公式求做竖直上抛运动的物体的上升的最大高度，再求路程差。
无论竖直上抛运动还是竖直下抛运动都是加速度a=g的匀变速直线运动；随气球上升的物体脱离气球时，并不会立即下落，要先向上做匀减速运动，到达最高点再下落。
15.【答案】变小 1.16×10−3
【解析】解：根据万有引力提供向心力有：GMmr2=mv2r，解得：v=GMr，则变轨后运行速度变小；
ω=2πT=2×3.1490×60rad/s=0.00116rad/s=1.16×10−3rad/s
故答案为：变小；1.16×10−3
根据万有引力提供向心力分析速度的变化，根据ω=2πT可解得角速度大小。
本题考查万有引力定律，解题关键掌握万有引力提供向心力的应用。
16.【答案】mgtanθq mgcosθ
【解析】解：根据点电荷产生的电场公式可知，B在A处激发的电场强度大小E=kqr2=kqkq2mgtanθ=mgtanθq；
由于mgsinθ=qEcosθ
所以小球A受重力、支持力和库仑斥力而平衡，根据几何关系有：
N=mgcosθ
所以斜面受到A的压大小为mgcosθ；
故答案为：mgtanθq，mgcosθ
根据点电荷产生的电场公式求解电场强度大小，然后根据共点力平衡条件列式求解斜面对小球A的支持力大小，可知小球对斜面的压力。
本题关键是明确A球的受力情况，然后根据共点力平衡条件列方程求解，采用正交分解法研究．
17.【答案】0 2：1
【解析】解：根据左手定则，导线A、B、C、D分别在O点的磁感应强度如图所示：
根据B=kIr可知，导线A、C在O处产生的磁感应强度大小相等、方向相反，导线B、D在O处产生的磁感应强度大小相等、方向相反；根据矢量的合成法则可知导线A与C在O点的合磁场为零，导线B与D在O点的合磁场为零，因此O点总的合磁场也为零；
通电长直导线产生的磁场中某点的磁感应强度满足B=kIr，那么导线B在A处的磁场BB=kI2L，导线D在A处的磁场BD=kI2L，
根据数学知识导线B、D在A处的合磁感应强度B=BB2+BD2=(kI2L)2+(kI2L)2=2kI2L
导线C在A处的磁场BC=kI12L，
A导线所受的磁场力恰好为零，则A处的合磁感应强度为零，根据场强的叠加原理B=BC
联立解得I1=2I2，即I1I2=2:1
故答案为：0；2：1。
根据左手定则确定通电导线分别在O点、A点的磁场方向，根据B=kIr确定场强的大小，最后根据矢量的合成法则求合场强。
考查某点的磁感应强度满足B=kIr的应用，掌握矢量的合成法则，同时理解安培定则的内容。
18.【答案】电压 32.961.12c(2.64,7.82)
【解析】解：(1)实验中还需要电压传感器测路端电压，应分别接在电路中电源的正负极两端，但是开关要起到作用，又电流传感器有微小电阻，为了减小误差，电流传感器应采用外接法。则电压传感器接线应分别接在图(a)电路中1和3位置。
(2)根据闭合电路欧姆定律U=E−Ir，由图(b)实验图线的拟合方程可得，图像纵坐标的截距表示电源电动势，则有E=2.96V，斜率的绝对值表示电源的内阻，则有r=1.12Ω。
(3)根据实验测得的I、U数据，若令y=IU，x=I，则由计算机拟合得出的y−x图线应是电源的输出功率与干路电流的关系，由于电源的输出功率随外电阻的增大是先增大后减小，当外电阻等于电源内阻时输出功率最大，所以该图线应是c。
(4)根据第(2)问中得到的电源电动势和内阻的值，则有ym=ImE=E2r=2.9621.12W≈7.83W，xm=Im=Er=2.961.12A≈2.64A，所以推测图(丙)中M点的坐标为(2.64,7.82)。
故答案为：(1)电压，3；(2)(2)2.96，1.12；(3)c；(4)(2.64,7.82)。
(1)测电源电动势和内电阻的实验的实验中，除了电流传感器之外还需电压传感器，电压表应测量路端电压；
(2)根据闭合电路欧姆定律结合表达式求解电动势和内阻；
(3)明确图象的性质，知道输出功率、电源总功率以及内阻消耗功率的关系，从而确定图象的性质；
(4)明确图象对应的意义，根据M点的性质即可明确对应的坐标值
本题考查了电路的连接、求电源电动势与内阻、求定值电阻阻值，知道实验原理是正确解题的前提与关键，分析清楚电路结构、根据图示图象即可正确解题；电源的U−I图象与纵轴交点坐标值是电源电动势，图象斜率的绝对值是电源内阻。
19.【答案】解：(1)由图像得，0∼0.2s内小球的加速度a1=Δv1Δt1=40.2m/s2=20m/s2
方向沿杆斜向上；
0.2∼0.6s内小球的加速度a2=Δv2Δt2=0−40.6−0.2m/s2=−10m/s2
即加速度的大小为方10m/s2，向沿杆斜向下；
(2)0.2∼0.6s内，对小球受力分析，根据牛顿第二定律得：
−μmgcosθ−mgsinθ=ma2
代入数据解得：μ=0.5
(3)0∼0.2s内，对小球受力分析，根据牛顿第二定律得：
Fcosθ−μ(mgcosθ+Fsinθ)−mgsinθ=ma1
代入数据解得：F=60N
(4)小球到达最高点时，μ=0.5
答：(1)小球在0∼0.2s内的加速度a1大小为20m/s2，方向沿杆斜向上，0.2∼0.4s内的加速度a2大小为10m/s2，方向沿杆斜向下；
(2)小球与细杆之间的动摩擦因数μ为0.5；
(3)0∼0.2s内水平作用力F的大小为60N；
(4)小球能返回O点，重力沿杆方向的分力大于最大静摩擦力。
【解析】(1)v−t图像的斜率表示加速度，根据图像求解两段过程的加速度；
(2)撤去外力F后，对小球受力分析，根据牛顿第二定律列式即可求解动摩擦因数；
(3)力F作用于小球时，对小球受力分析，根据牛顿第二定律列式即可求解水平作用力F；
(4)判断重力沿杆方向的分力与最大静摩擦力的大小即可。
本题考查牛顿第二定律和v−t图像，解题关键是根据图像分析小球的运动情况，求解小球的加速度，根据牛顿第二定律分析受力情况。知道加速度是联系力和运动的桥梁。
20.【答案】解：(1)图(a)中：
导体棒ab产生的感应电动势为：Eab=BLv
金属棒两端a、b两点间的电压为：U1=I1r=EabR+rr=BLvrR+r
图(b)中：
金属棒两端a、b两点间的电压为：U2=IR
(2)图(a)中：
“发电机”产生的电能E1=PabΔt=Eab2R+rΔt
图(b)中：
导体棒所受安培力FA=BIL
“电动机”输出的机械功率为P机=FAv
“电动机”输出的机械能E2=P机Δt=BILvΔt
(3)图(a)中导体棒克服安培力(阻力)做功将外界能量转化为电能(相当于发电机)，电路中电流做功将电能转化为焦耳热。
图(b)中电源产生的电能，一部分通过电流做功转化为焦耳热，另一部分通过导体棒所受安培力(动力)做功将电能机械能(被提升重物增加了重力势能)。
答：(1)图(a)、图(b)中，金属棒两端a、b两点间的电压分别为BLvrR+r、IR；
(2)在Δt时间内，图(a)“发电机”产生的电能E1为Eab2R+rΔt和图(b)“电动机”输出的机械能E2为BILvΔt；
(3)分析Δt时间内，图(a)和图(b)中能量转化的过程见解答。
【解析】(1)图(a)中导体棒ab相当电源应用闭合电路欧姆定律求解棒两端的电压；图(b)中导体棒是用电器，已知电流，由U=IR求解；
(2)图(a)中“发电机”产生的电能由电源的总功率乘以时间求解；图(b)中由机械功率P机=Fv，求解输出的机械能；
(3)通过功能关系分析能量转化过程。
本题考查了电磁感应现象中功能问题，理解“发电机”和“电动机”模型的原理及其中的功能关系，“发电机”中安培力是阻力，克服安培力做功将其它能量转化为电能；“电动机”中安培力是动力，安培力做功将电能转化为机械能。
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