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精品解析：福建省莆田市2022-2023学年高二下学期期末质量监测物理试题（解析版）
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这是一份精品解析：福建省莆田市2022-2023学年高二下学期期末质量监测物理试题（解析版），共17页。试卷主要包含了2mm的时刻是等内容，欢迎下载使用。
莆田市2022—2023学年下学期期末质量监测
高二物理
满分：100分 考试时间：75分钟
注意事项：
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上并粘贴条形码。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号，回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
一、单项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16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。
1. 光学在生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是（ ）
A. 光学镜头上的增透膜是应用了光的偏振
B. 观看立体电影时戴的眼镜是应用了光的干涉
C. 肥皂膜在阳光下呈现彩色条纹是光的干涉现象
D. 拍摄池中的游鱼时为减少水面反射光干扰，在镜头前装滤光片是应用了光的衍射
【答案】C
【解析】
【详解】A．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，故A错误；
B．观看立体电影时戴的眼镜是应用了光的偏振，故B错误；
C．肥皂膜在阳光下呈现彩色条纹是光干涉现象，故C正确；
D．反射光是偏振光，摄影师在拍摄池中的游鱼是在照相机前装了偏振滤光片，应用了光的偏振现象减弱水面反射光的影响，故D错误。
故选C。
2. 一定质量理想气体的体积V与温度T的关系如图所示，该气体经状态的变化过程。状态A、B、C、D对应的压强分别为、、、，下列关系式正确的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】由题图可知，A、B在一条等压线上，则有，D、C在一条等压线上，则有，由理想气体的状态方程，可知越小，压强越大，因此则有
ABC错误，D正确。
故选D。
3. 在如图所示的电路中，和是两个相同的灯泡。线圈L的自感系数足够大，其直流电阻不可忽略。下列说法正确的是（ ）
A. 闭合开关S时，先亮，逐渐变亮
B. 断开开关S时，流过、的电流大小相等
C. 断开开关S时，闪亮一下再熄灭
D. 断开开关S的瞬间，左端电势比右端电势高
【答案】B
【解析】
【详解】A．灯A1与电感线圈串联，当开关S闭合时，灯A2立即发光，通过线圈L的电流增大，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律可知线圈产生的感应电动势与原来电流方向相反，阻碍电流的增大，通过线圈的电流只能逐渐增大，A1逐渐亮起来。所以A2比A1先亮，故A错误；
B．当开关S断开后，灯泡A1、A2构成闭合回路，流过、的电流大小相等，故B正确；
C．由于线圈直流电阻不可以忽略，当电流逐渐稳定时，线圈不产生感应电动势，A2的电流比A1的电流大，当开关S断开后，由于自感，线圈中的电流只能慢慢减小，其相当于电源，与灯泡A1、A2构成闭合回路放电，两灯都过一会儿熄灭，由于稳定后A2的电流比A1的电流大，所以A2不会闪亮一下，故C错误；
D．断开开关S的瞬间，线圈相当于电源，电流向左通过，因此左端电势比右端电势低，故D错误。
故选B。
4. 英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发涡旋电场。如图所示，一个半径为r的绝缘光滑细圆环水平放置，环内存在竖直向上的匀强磁场，环上套一电荷量为q的带正电的小球。已知磁感应强度B随时间均匀增加，其变化率为k，若小球从静止释放，在环上运动两圈回到初位置时的动能是（ ）
A. 0 B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】变化磁场在圆环所在位置产生的感应电动势为
若小球在环上运动两圈，则感生电场对小球的作用力所做功的大小是
根据动能定理可得
解得
故选C。
二、双项选择题：本题共4小题，每小题6分，共24分.在每小题给出的四个选项中，有两个选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
5. 气压式升降椅通过气缸上下运动来控制椅子升降，气缸与椅面固定连接，柱状气动杆与底座固定连接。可自由移动的气缸与气动杆之间封闭一定质量的理想气体，初态如图所示，气缸气密性、导热性良好，忽略与气动杆之间的摩擦，若一个人坐在椅子上，气体最终达到稳定状态，与初态相比（ ）
A. 气体温度降低
B. 气体的压强增大
C. 所有气体分子的运动速率均减小
D. 气体分子单位时间内与缸壁单位面积碰撞的次数增加
【答案】BD
【解析】
【详解】A．因为气缸导热性良好，故密封气体温度不变，故A错误；
B．密封气体温度不变，体积减小，由公式
得气体压强增大，故B正确；
C．密封气体温度不变，平均分子运动速率不变，是大量分子统计结果，不是所有分子速率都不变或减小，故C错误；
D．气体温度不变，体积减小，所以分子密度增大，气体分子单位时间内与缸壁单位面积碰撞的次数增加，故D正确。
故选BD。
6. 我国航天员王亚平在天宫课堂演示了微重力环境下的水球光学实验。如图所示，往水球球心注入空气，形成一个同心球形气泡，内球面半径为3a，外球面半径为5a。若一细光束以53°的入射角从A点射入水球，折射光线刚好与其内球面相切，到达外球面上的B点。已知真空中光速为c，，则（ ）
A. 水的折射率 B. 水的折射率为
C. 细光束从A点到B点所用时间 D. 细光束从A点到B点所用时间为
【答案】AD
【解析】
【详解】AB．如图
由题意，入射角
i=53°
内球面半径为
OC=3a
外球面半径为
OA=5a
则折射角
r=37°
水的折射率
故A正确，B错误；
CD．光在水中的速度
根据几何关系
细光束从A点到B点所用时间为
故C错误，D正确。
故选AD。
7. B超成像原理是通过探头向人体发射超声波，遇到人体组织产生反射，经仪器处理形成B超图像。探头沿x轴正方向发射一列简谱超声波，如图所示，时刻波恰好传到质点P，质点Q的平衡位置横坐标为，已知该超声波在人体内传播的速度，下列说法正确的是（ ）
A. 该超声波的频率为
B. 质点Q起振方向沿y轴负方向
C. 时，质点Q到达波谷
D. 质点P第一次位移为0.2mm的时刻是
【答案】BD
【解析】
【详解】A．由图知该超声波的波长为
则周期为
该超声波的频率为
故A错误；
B．由图可知，根据波形平移法可知质点P开始振动方向沿y轴负方向，则质点Q起振方向沿y轴负方向，故B正确；
C．波从P传播Q的时间
到时，质点Q振动的时间为
所以时，质点Q到达平衡位置，故C错误；
D．由图可知振幅为
质点P的振动方程为
当时，解得
故D正确。
故选BD。
8. 一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻、和的阻值分别为、和，U为正弦交流电源，输出电压的有效值恒定，当开关S闭合和断开时，变压器输出端功率相等。下列说法正确的是（ ）
A. 开关S闭合和断开时，变压器副线圈两端电压比为
B. 开关S闭合和断开时，变压器副线圈两端电压比为
C. 变压器原、副线圈匝数比为
D. 变压器原、副线圈匝数比为
【答案】AD
【解析】
【详解】AB．由题意知开关S闭合和断开时，变压器输出的功率相等，设为P，设闭合开关时，副线圈电压为，断开开关时，副线圈电压为，根据
可得
解得
故A正确，B错误；
CD．由于输出功率相等有
可得
当开关闭合时
当开关断开时
联立解得
故C错误，D正确。
故选AD。
三、非选择题：本题共8小题，共60分，其中9、10、11题为填空题，12、13为实验题，14～16题为计算题。考生根据要求作答。
9. 如图所示为某正弦式半波电流的图，则该电流的最大值为______A，有效值为______A，时的瞬时值为______A。
【答案】 ①. ②. ③.
【解析】
【详解】[1]根据图像，该交流电的最大电流为。
[2]时间内交流电的最大值为
根据有效值的定义有
得
[3]时间内交流电的最大值为
时电流瞬时值为
10. 如图所示，在一竖直面内有两根平行的长直导线1和2，通有大小相等、方向相反的电流，a、b两点与两导线共面，a点在两导线中间，与两导线的距离均为r，b点在导线1上方，与导线1的距离也为r，现测得a点的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面___（选填“向里”或“向外”）；若去掉导线2后，b点的磁感应强度大小为___，方向垂直纸面___（选填“向里”或“向外”）。
【答案】 ①. 向里 ②. 0.5B ③. 向外
【解析】
【详解】[1]根据右手螺旋定则可知两导线在a点形成磁场方向相同，故磁感应强度方向纸面向里。
[2][3]由于两导线电流大小相等，a点与两导线的距离也相等，故单根导线在a点形成磁感应强度大小为0.5B，故撤掉导线2后，b点磁感应强度大小为0.5B，根据安培定则可知b点磁场方向垂直纸面向外。
11. 1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示，这台加速器由两个铜质D形盒构成，若不计粒子在电场中的运动时间，工作时交变电场的周期和粒子做圆周运动的周期的关系为：______。（选填“>”、“<”或“=”），粒子从______（选填“磁场”或“电场”）中获得动能的增量，仅增大交变电压，粒子在D形盒中运动的时间变______（选填“长”或“短”）。
【答案】 ①. ②. 电场 ③. 短
【解析】
【详解】[1]由回旋加速器的工作原理可知，欲使粒子每次经过狭缝时都被加速，若不计粒子在电场中的运动时间，应满足交变电场的周期与带电粒子做圆周运动的周期相等；
[2]粒子在电场中加速，获得动能的增量；
[3]带电粒子每次经过狭缝，交变电场使粒子加速，有
仅增大交变电压，粒子达到最大动能被加速的次数减少，粒子在D形盒中运动的时间变短。
12. 小田同学在实验室利用如图甲所示的单摆测量当地的重力加速度。
（1）如图乙所示，用螺旋测微器测摆球的直径d，测得______mm；
（2）测量单摆周期T时，计时的起止位置应选在小球运动过程中的______（选填“最高点处”或“平衡位置处”）；
（3）该同学测得多组周期T和摆长L的数据，利用计算机拟合得出如图丙所示的图像，其关系方程为：。由此可以得出当地重力加速度______。（取3.14，结果保留3位有效数字）
【答案】 ①. 13.887（13.885~13.888） ②. 平衡位置 ③. 9.86
【解析】
【详解】（1）[1]根据螺旋测微器的读数规律，该读数为
（2）[2]为了减小测量误差，测量单摆周期T时，计时的起止位置应选择在小球运动过程中的速度大，便于快速确定位置的最低点，即选择平衡位置作为计时起点。
（3）[3]根据
则有
结合题中函数可知
解得
13. 某物理兴趣小组研究两个小球在轨道末端碰撞前后的动量关系，装置如图所示。安装好实验装置，记录重锤线所指的位置O。经测定两个直径相同的小球1、2质量分别为、，实验时，不放小球2，让小球1从固定的斜槽上C点自由滚下，在水平面上得到一个落点位置；将小球2放置在斜槽末端，让小球1再次从斜槽上C点自由滚下，与小球2发生正碰，在水平面上又得到两个落点位置，三个落点位置标记为M、P、N，用刻度尺测出、和。
（1）如果实验操作正确，小球1碰后在水平面上的落点位置为______（选填“M”、“P”或“N”）；
（2）要验证碰撞前后动量守恒，需验证关系式______（用、、、和表示）；
（3）同学们做了多组测量，取，，横纵坐标取相同标度，作出图像，该图像接近于图______。
A. B. C.
【答案】 ①. M ②. ③. A
【解析】
【详解】（1）[1]若碰撞为弹性碰撞，则有
解得
，
由于、则有
即小球1单独滚下的落地点为P，小球1碰后的落地点为M，小球2落地点为N，即小球1碰后在水平面上的落点位置为M。
（2）[2]碰撞前后动量守恒，则有
小球飞出后做平抛运动，竖直高度相同，则有
解得需要验证关系式为
（3）[3]根据
解得
即图像斜率大于1，由于横纵坐标取相同标度，可知第一个选择性最接近。
故选A。
14. 2023年6月9日在杭州举行中国质谱学术大会。某种带有速度选择器的质谱仪如图所示，一个带正电的粒子从狭缝进入速度选择器做直线运动，经狭缝后垂直MN进入偏转磁场，最后打在荧光屏上的H点。已知速度选择器、两板间的电压为U，间距为d，板间磁场的磁感应强度大小为，方向垂直纸面向外；偏转磁场的磁感应强度大小为，方向垂直纸面向外。已知、H两点间的距离为x，粒子重力忽略不计，求
（1）带电粒子离开速度选择器时的速度大小v；
（2）带电粒子的比荷。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）带电粒子在速度选择器中做匀速直线运动，有
解得
（2）带电粒子进入偏转电场做圆周运动，有
解得
15. 如图甲所示，一质量为的物块B与轻质弹簧连接，静止在光滑水平面上，物块A向右运动。已知时A刚与弹簧接触，时弹簧压缩至最短，此过程A、B的图像如图乙所示，弹簧始终处于弹性限度内，求
（1）物块A的质量；
（2）此过程中，弹簧弹性势能的最大值；
（3）当弹簧恢复至原长的瞬间，物块A的速度。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）物块A、B及弹簧组成的系统动量守恒，根据动量守恒定理可知
其中，，则解得
（2）当弹簧被压缩到最短时，弹簧的弹性势能最大，则
代入数据解得
（3）从A刚与弹簧接触到弹簧恢复至原长的过程动量守恒，则
代入数据解得
16. 据媒体报道，采用先进电磁弹射技术的航母福建舰已经完成动力测试和系泊试验。某研究性学习小组开展电磁弹射系统模型的设计研究，如图甲所示，两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为l，电阻不计，导轨区域存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一质量为m、电阻为R的金属棒，垂直放在导轨间。实验时，将质量为M的绝缘模型飞机（图中未画出）锁定在金属棒上；时开关S与1接通，金属棒从静止开始推动模型飞机一起加速；时刻，模型飞机达到起飞速度并立即与金属棒解锁，同时掷向2接通定值电阻R；时刻金属棒停止运动，全过程金属棒的（图像如图乙所示，已知恒流源的电流为I，不计空气阻力和飞机起飞对金属棒速度的影响，全过程金属棒与导轨接触良好，求
（1）飞机起飞的速度大小；
（2）飞机起飞后通过金属棒的电荷量；
（3）全过程金属棒的位移大小。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）时开关S与1接通，，已知恒流源的电流为I，则
根据公式
解得飞机起飞的速度大小为
（2） 时间里，流过的电荷量为
时间里，流过的电荷量为q2，根据动量定理有
解得
飞机起飞后通过金属棒的电荷量为
（3） 时间里，金属棒的位移大小为
解得
时间里，根据
解得
全过程金属棒的位移大小为
解得
莆田市2022—2023学年下学期期末质量监测
高二物理
满分：100分 考试时间：75分钟
注意事项：
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上并粘贴条形码。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号，回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
一、单项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16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。
1. 光学在生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是（ ）
A. 光学镜头上的增透膜是应用了光的偏振
B. 观看立体电影时戴的眼镜是应用了光的干涉
C. 肥皂膜在阳光下呈现彩色条纹是光的干涉现象
D. 拍摄池中的游鱼时为减少水面反射光干扰，在镜头前装滤光片是应用了光的衍射
【答案】C
【解析】
【详解】A．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，故A错误；
B．观看立体电影时戴的眼镜是应用了光的偏振，故B错误；
C．肥皂膜在阳光下呈现彩色条纹是光干涉现象，故C正确；
D．反射光是偏振光，摄影师在拍摄池中的游鱼是在照相机前装了偏振滤光片，应用了光的偏振现象减弱水面反射光的影响，故D错误。
故选C。
2. 一定质量理想气体的体积V与温度T的关系如图所示，该气体经状态的变化过程。状态A、B、C、D对应的压强分别为、、、，下列关系式正确的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】由题图可知，A、B在一条等压线上，则有，D、C在一条等压线上，则有，由理想气体的状态方程，可知越小，压强越大，因此则有
ABC错误，D正确。
故选D。
3. 在如图所示的电路中，和是两个相同的灯泡。线圈L的自感系数足够大，其直流电阻不可忽略。下列说法正确的是（ ）
A. 闭合开关S时，先亮，逐渐变亮
B. 断开开关S时，流过、的电流大小相等
C. 断开开关S时，闪亮一下再熄灭
D. 断开开关S的瞬间，左端电势比右端电势高
【答案】B
【解析】
【详解】A．灯A1与电感线圈串联，当开关S闭合时，灯A2立即发光，通过线圈L的电流增大，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律可知线圈产生的感应电动势与原来电流方向相反，阻碍电流的增大，通过线圈的电流只能逐渐增大，A1逐渐亮起来。所以A2比A1先亮，故A错误；
B．当开关S断开后，灯泡A1、A2构成闭合回路，流过、的电流大小相等，故B正确；
C．由于线圈直流电阻不可以忽略，当电流逐渐稳定时，线圈不产生感应电动势，A2的电流比A1的电流大，当开关S断开后，由于自感，线圈中的电流只能慢慢减小，其相当于电源，与灯泡A1、A2构成闭合回路放电，两灯都过一会儿熄灭，由于稳定后A2的电流比A1的电流大，所以A2不会闪亮一下，故C错误；
D．断开开关S的瞬间，线圈相当于电源，电流向左通过，因此左端电势比右端电势低，故D错误。
故选B。
4. 英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发涡旋电场。如图所示，一个半径为r的绝缘光滑细圆环水平放置，环内存在竖直向上的匀强磁场，环上套一电荷量为q的带正电的小球。已知磁感应强度B随时间均匀增加，其变化率为k，若小球从静止释放，在环上运动两圈回到初位置时的动能是（ ）
A. 0 B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】变化磁场在圆环所在位置产生的感应电动势为
若小球在环上运动两圈，则感生电场对小球的作用力所做功的大小是
根据动能定理可得
解得
故选C。
二、双项选择题：本题共4小题，每小题6分，共24分.在每小题给出的四个选项中，有两个选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
5. 气压式升降椅通过气缸上下运动来控制椅子升降，气缸与椅面固定连接，柱状气动杆与底座固定连接。可自由移动的气缸与气动杆之间封闭一定质量的理想气体，初态如图所示，气缸气密性、导热性良好，忽略与气动杆之间的摩擦，若一个人坐在椅子上，气体最终达到稳定状态，与初态相比（ ）
A. 气体温度降低
B. 气体的压强增大
C. 所有气体分子的运动速率均减小
D. 气体分子单位时间内与缸壁单位面积碰撞的次数增加
【答案】BD
【解析】
【详解】A．因为气缸导热性良好，故密封气体温度不变，故A错误；
B．密封气体温度不变，体积减小，由公式
得气体压强增大，故B正确；
C．密封气体温度不变，平均分子运动速率不变，是大量分子统计结果，不是所有分子速率都不变或减小，故C错误；
D．气体温度不变，体积减小，所以分子密度增大，气体分子单位时间内与缸壁单位面积碰撞的次数增加，故D正确。
故选BD。
6. 我国航天员王亚平在天宫课堂演示了微重力环境下的水球光学实验。如图所示，往水球球心注入空气，形成一个同心球形气泡，内球面半径为3a，外球面半径为5a。若一细光束以53°的入射角从A点射入水球，折射光线刚好与其内球面相切，到达外球面上的B点。已知真空中光速为c，，则（ ）
A. 水的折射率 B. 水的折射率为
C. 细光束从A点到B点所用时间 D. 细光束从A点到B点所用时间为
【答案】AD
【解析】
【详解】AB．如图
由题意，入射角
i=53°
内球面半径为
OC=3a
外球面半径为
OA=5a
则折射角
r=37°
水的折射率
故A正确，B错误；
CD．光在水中的速度
根据几何关系
细光束从A点到B点所用时间为
故C错误，D正确。
故选AD。
7. B超成像原理是通过探头向人体发射超声波，遇到人体组织产生反射，经仪器处理形成B超图像。探头沿x轴正方向发射一列简谱超声波，如图所示，时刻波恰好传到质点P，质点Q的平衡位置横坐标为，已知该超声波在人体内传播的速度，下列说法正确的是（ ）
A. 该超声波的频率为
B. 质点Q起振方向沿y轴负方向
C. 时，质点Q到达波谷
D. 质点P第一次位移为0.2mm的时刻是
【答案】BD
【解析】
【详解】A．由图知该超声波的波长为
则周期为
该超声波的频率为
故A错误；
B．由图可知，根据波形平移法可知质点P开始振动方向沿y轴负方向，则质点Q起振方向沿y轴负方向，故B正确；
C．波从P传播Q的时间
到时，质点Q振动的时间为
所以时，质点Q到达平衡位置，故C错误；
D．由图可知振幅为
质点P的振动方程为
当时，解得
故D正确。
故选BD。
8. 一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻、和的阻值分别为、和，U为正弦交流电源，输出电压的有效值恒定，当开关S闭合和断开时，变压器输出端功率相等。下列说法正确的是（ ）
A. 开关S闭合和断开时，变压器副线圈两端电压比为
B. 开关S闭合和断开时，变压器副线圈两端电压比为
C. 变压器原、副线圈匝数比为
D. 变压器原、副线圈匝数比为
【答案】AD
【解析】
【详解】AB．由题意知开关S闭合和断开时，变压器输出的功率相等，设为P，设闭合开关时，副线圈电压为，断开开关时，副线圈电压为，根据
可得
解得
故A正确，B错误；
CD．由于输出功率相等有
可得
当开关闭合时
当开关断开时
联立解得
故C错误，D正确。
故选AD。
三、非选择题：本题共8小题，共60分，其中9、10、11题为填空题，12、13为实验题，14～16题为计算题。考生根据要求作答。
9. 如图所示为某正弦式半波电流的图，则该电流的最大值为______A，有效值为______A，时的瞬时值为______A。
【答案】 ①. ②. ③.
【解析】
【详解】[1]根据图像，该交流电的最大电流为。
[2]时间内交流电的最大值为
根据有效值的定义有
得
[3]时间内交流电的最大值为
时电流瞬时值为
10. 如图所示，在一竖直面内有两根平行的长直导线1和2，通有大小相等、方向相反的电流，a、b两点与两导线共面，a点在两导线中间，与两导线的距离均为r，b点在导线1上方，与导线1的距离也为r，现测得a点的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面___（选填“向里”或“向外”）；若去掉导线2后，b点的磁感应强度大小为___，方向垂直纸面___（选填“向里”或“向外”）。
【答案】 ①. 向里 ②. 0.5B ③. 向外
【解析】
【详解】[1]根据右手螺旋定则可知两导线在a点形成磁场方向相同，故磁感应强度方向纸面向里。
[2][3]由于两导线电流大小相等，a点与两导线的距离也相等，故单根导线在a点形成磁感应强度大小为0.5B，故撤掉导线2后，b点磁感应强度大小为0.5B，根据安培定则可知b点磁场方向垂直纸面向外。
11. 1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示，这台加速器由两个铜质D形盒构成，若不计粒子在电场中的运动时间，工作时交变电场的周期和粒子做圆周运动的周期的关系为：______。（选填“>”、“<”或“=”），粒子从______（选填“磁场”或“电场”）中获得动能的增量，仅增大交变电压，粒子在D形盒中运动的时间变______（选填“长”或“短”）。
【答案】 ①. ②. 电场 ③. 短
【解析】
【详解】[1]由回旋加速器的工作原理可知，欲使粒子每次经过狭缝时都被加速，若不计粒子在电场中的运动时间，应满足交变电场的周期与带电粒子做圆周运动的周期相等；
[2]粒子在电场中加速，获得动能的增量；
[3]带电粒子每次经过狭缝，交变电场使粒子加速，有
仅增大交变电压，粒子达到最大动能被加速的次数减少，粒子在D形盒中运动的时间变短。
12. 小田同学在实验室利用如图甲所示的单摆测量当地的重力加速度。
（1）如图乙所示，用螺旋测微器测摆球的直径d，测得______mm；
（2）测量单摆周期T时，计时的起止位置应选在小球运动过程中的______（选填“最高点处”或“平衡位置处”）；
（3）该同学测得多组周期T和摆长L的数据，利用计算机拟合得出如图丙所示的图像，其关系方程为：。由此可以得出当地重力加速度______。（取3.14，结果保留3位有效数字）
【答案】 ①. 13.887（13.885~13.888） ②. 平衡位置 ③. 9.86
【解析】
【详解】（1）[1]根据螺旋测微器的读数规律，该读数为
（2）[2]为了减小测量误差，测量单摆周期T时，计时的起止位置应选择在小球运动过程中的速度大，便于快速确定位置的最低点，即选择平衡位置作为计时起点。
（3）[3]根据
则有
结合题中函数可知
解得
13. 某物理兴趣小组研究两个小球在轨道末端碰撞前后的动量关系，装置如图所示。安装好实验装置，记录重锤线所指的位置O。经测定两个直径相同的小球1、2质量分别为、，实验时，不放小球2，让小球1从固定的斜槽上C点自由滚下，在水平面上得到一个落点位置；将小球2放置在斜槽末端，让小球1再次从斜槽上C点自由滚下，与小球2发生正碰，在水平面上又得到两个落点位置，三个落点位置标记为M、P、N，用刻度尺测出、和。
（1）如果实验操作正确，小球1碰后在水平面上的落点位置为______（选填“M”、“P”或“N”）；
（2）要验证碰撞前后动量守恒，需验证关系式______（用、、、和表示）；
（3）同学们做了多组测量，取，，横纵坐标取相同标度，作出图像，该图像接近于图______。
A. B. C.
【答案】 ①. M ②. ③. A
【解析】
【详解】（1）[1]若碰撞为弹性碰撞，则有
解得
，
由于、则有
即小球1单独滚下的落地点为P，小球1碰后的落地点为M，小球2落地点为N，即小球1碰后在水平面上的落点位置为M。
（2）[2]碰撞前后动量守恒，则有
小球飞出后做平抛运动，竖直高度相同，则有
解得需要验证关系式为
（3）[3]根据
解得
即图像斜率大于1，由于横纵坐标取相同标度，可知第一个选择性最接近。
故选A。
14. 2023年6月9日在杭州举行中国质谱学术大会。某种带有速度选择器的质谱仪如图所示，一个带正电的粒子从狭缝进入速度选择器做直线运动，经狭缝后垂直MN进入偏转磁场，最后打在荧光屏上的H点。已知速度选择器、两板间的电压为U，间距为d，板间磁场的磁感应强度大小为，方向垂直纸面向外；偏转磁场的磁感应强度大小为，方向垂直纸面向外。已知、H两点间的距离为x，粒子重力忽略不计，求
（1）带电粒子离开速度选择器时的速度大小v；
（2）带电粒子的比荷。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）带电粒子在速度选择器中做匀速直线运动，有
解得
（2）带电粒子进入偏转电场做圆周运动，有
解得
15. 如图甲所示，一质量为的物块B与轻质弹簧连接，静止在光滑水平面上，物块A向右运动。已知时A刚与弹簧接触，时弹簧压缩至最短，此过程A、B的图像如图乙所示，弹簧始终处于弹性限度内，求
（1）物块A的质量；
（2）此过程中，弹簧弹性势能的最大值；
（3）当弹簧恢复至原长的瞬间，物块A的速度。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）物块A、B及弹簧组成的系统动量守恒，根据动量守恒定理可知
其中，，则解得
（2）当弹簧被压缩到最短时，弹簧的弹性势能最大，则
代入数据解得
（3）从A刚与弹簧接触到弹簧恢复至原长的过程动量守恒，则
代入数据解得
16. 据媒体报道，采用先进电磁弹射技术的航母福建舰已经完成动力测试和系泊试验。某研究性学习小组开展电磁弹射系统模型的设计研究，如图甲所示，两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为l，电阻不计，导轨区域存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一质量为m、电阻为R的金属棒，垂直放在导轨间。实验时，将质量为M的绝缘模型飞机（图中未画出）锁定在金属棒上；时开关S与1接通，金属棒从静止开始推动模型飞机一起加速；时刻，模型飞机达到起飞速度并立即与金属棒解锁，同时掷向2接通定值电阻R；时刻金属棒停止运动，全过程金属棒的（图像如图乙所示，已知恒流源的电流为I，不计空气阻力和飞机起飞对金属棒速度的影响，全过程金属棒与导轨接触良好，求
（1）飞机起飞的速度大小；
（2）飞机起飞后通过金属棒的电荷量；
（3）全过程金属棒的位移大小。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）时开关S与1接通，，已知恒流源的电流为I，则
根据公式
解得飞机起飞的速度大小为
（2） 时间里，流过的电荷量为
时间里，流过的电荷量为q2，根据动量定理有
解得
飞机起飞后通过金属棒的电荷量为
（3） 时间里，金属棒的位移大小为
解得
时间里，根据
解得
全过程金属棒的位移大小为
解得
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