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2023-2024学年江苏省无锡市常州市四校高三上学期12月联考 物理试题（含解析）
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这是一份2023-2024学年江苏省无锡市常州市四校高三上学期12月联考 物理试题（含解析），共20页。试卷主要包含了0V等内容，欢迎下载使用。
考生在答题前请认真阅读本注意事项
1.本试卷包含选择题和非选择题两部分。考生答题全部答在答题卡上，答在本试卷上无效。全卷共16题，本次考试时间为75分钟，满分100分。
2.答选择题必须用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，请用橡皮擦干净后，再选涂其它答案。答非选择题必须用书写黑色字迹的0.5毫米签字笔写在答题卡上的指定位置，在其它位置答题一律无效。
3.如需作图，必须用2B铅笔绘、写清楚，线条、符号等须加黑、加粗。
一、单项选择题：共11题，每题44分，共40分。每题只有一个选项最符合题意。
1．如图示，两个行李箱完全相同，甲拉着走，乙推着走，两人都是匀速运动，下列说法正确的是（ ）
A．甲省力
B．乙省力
C．两人对箱子的作用力大小相同
D．两种情况箱子与地面间的摩擦力大小相同
2．在月球上的宇航员，手头有一个质量为m的砝码，如果已知引力常量G和月球半径R，若要估测月球质量M，则只需要一个（ ）
A．秒表B．刻度尺C．弹簧测力计D．长1m轻质细线
3．如图所示，两个用相同材料制成的靠摩擦转动的轮A和B水平放置，两轮半径。当主动轮A匀速转动时，在A轮边缘上放置的小木块恰能相对静止在A轮边缘上。若将小木块放在B轮上，欲使小木块相对B轮也静止，则小木块距B轮转动轴的最大距离为（ ）
A．B．C．D．
4．光滑的水平面上叠放有质量分别为m和的两木块，下方木块与一劲度系数为k的弹簧相连，弹簧的另一端固定在墙上，如图所示，已知两木块之间的最大静摩擦力为f，为使这两个木块组成的系统象一个整体一样地振动，系统的最大振幅为（ ）
A．B．C．D．
5．如图所示，足够长的斜面静止在水平地面上，先后两次将带负电的小球从斜面底端A处以相同的速度抛出，不计空气阻力，第一次不加电场，小球恰好沿水平方向撞到斜面上B点，第二次施加范围足够大，竖直向上的匀强电场，则小球（ ）
A．撞击点在点上方B．仍然水平撞击斜面
C．飞行时间比第一次长D．撞击斜面时的速度比第一次大
6．某同学利用如图甲的实验电路观察电容器的充、放电现象，U、I分别为电压表、电流表示数，下列说法正确的是（ ）
A．开关S接1到稳定过程中，图像如乙图所示
B．开关S接1到稳定过程中，图像如乙图所示
C．电容器充电结束后将开关S接2，两次电阻R的取值不同，对比图像应如丙图所示
D．电容器充电结束后将开关S接2，两次电容C的取值不同，对比图像应如丁图所示
7．在如图所示电路中，电源电动势为10V，内阻为1.0Ω，电路中电阻R0为1.5Ω，小型直流电动机M的内阻为0.5Ω，闭合开关S后，电动机转动，理想电流表的示数为2.0A，则下列说法中错误的是（ ）
A．电源两端的电压为8V
B．电源输出的电功率为16W
C．电动机两端的电压为5.0V
D．电动机的输出功率为10W
8．如图所示为某种静电喷涂装置的原理图，发射极与吸极接在高压电源两端，两极间产生强电场，虚线为电场线，在强电场作用下，一带电液滴从发射极由静止加速飞向吸极，A、B、C、D四点的电场强度大小分别为、、、，电势分别为、、、，重力忽略不计。下列说法正确的是（ ）
A．
B．>>
C．带电液滴向右运动的过程中电势能减小
D．带电液滴在电场力作用下一定沿电场线运动
9．如图所示，宽度为h、厚度为d的霍尔元件放在与它垂直的磁感应强度大小为B=B0sinωt的磁场中，当恒定电流I通过霍尔元件时，在它的前后两个侧面之间会产生交流电压，这样就实现了将直流输入转化为交流输出。为减小输出的交流电压，可采取的措施为（ ）
A．增大dB．减小d
C．增大hD．减小h
10．蹦床运动是运动员利用弹性蹦床的反弹在空中表演杂技的竞技运动，如图所示。t=0时，运动员在最高点自由下落，直至运动到弹性蹦床最低点的过程中，空气阻力大小恒定，则运动员的位移x、加速度a随时间t及动能Ek、机械能E随位移x变化的关系图像可能正确的是（ ）
A．B．
C．D．
11．如图所示，从离子源释放的无初速带电粒子经电场U加速后，进入静电分析器（内有辐向电场E）中做匀速圆周运动，从小孔S2射出电场后自P1处垂直边界进入磁分析器中（内有垂直纸面向外的匀强磁场B），最后再从小孔P2垂直下边界射出磁场被收集。则（ ）
A．静电分析器中K1极板的电势高于K2电势
B．从S2射出的粒子具有相同的电荷量
C．从S2射出的粒子具有相同的速度
D．从P2射出的粒子具有相同的比荷
二、非选择题：共5题，共56分，其中第13~16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。
12．小明用如图1所示的电路测量电池组的电动势和内阻。
（1）闭合开关，发现电压表指针不偏转，小明用多用电表的直流电压挡来检测故障，保持开关闭合，将 （选填“红”或“黑”）表笔始终接触a位置，另一表笔依次试触b、c、d、e、f五个接线柱，发现试触b、c、d时，多用电表均有示数，试触e、f时多用电表均无示数。若电路中仅有一处故障，则故障是 。
A．接线柱bd间短路
B．接线柱de间断路
C．定值电阻断路
（2）排除故障后按规范操作进行实验，改变电阻箱R的阻值，分别读出电压表和电阻箱的示数U、R。某一次测量，电压表的示数如图2所示，示数为 V。
（3）作出图线如图3所示，已知图线斜率为k，纵轴截距为b，则可得电池组的电动势E= ，内阻r= 。（用k、b和R0表示）
（4）为了分析电表内阻引起的误差，有同学根据所测数据，用计算出相应的电流，并作出U-I图像，如图中实线所示。电压表示数U随通过电源中的电流I变化的图像如图中虚线所示，其中正确图像关系的是 。
13．如图甲所示，a、b为沿x轴传播的一列简谐横波上的两质点，相距为。a、b的振动图像分别如图乙、丙所示。求：
（1）当该波在该介质中传播的速度为时，该波的波长；
（2）经过时间内a质点运动的路程s；
（3）若该波的波长大于，可能的波速v。
14．趣味活动课上，老师邀请一位女生为大家演示了一个有趣实验，如图，女生托举着一块质量为M的砖块，老师用小铁锤以大小为v1的速率向下击打砖块（击打时间极短），击打后小铁锤以大小为v1的速率弹回，已知小铁锤质量为m，砖块受到击打后在手中的缓冲时间为t，重力加速度用g表示。求：
（1）在击打过程中，铁锤所受冲量I的大小与击打后瞬间砖块的速度；
（2）砖块在缓冲过程中对手的压力F的大小。
15．现将等宽双线在水平面内绕制成如图所示轨道，两段半圆形轨道半径均为R=m，两段直轨道AB、A′B′长度均为l=1.35m。在轨道上放置一个质量m=0.1kg的小圆柱体，如图所示，圆柱体与轨道两侧相切处和圆柱截面圆心O连线的夹角θ为120°，如图所示。两轨道与小圆柱体的动摩擦因数均为μ=0.5，小圆柱尺寸和轨道间距相对轨道长度可忽略不计。初始时小圆柱位于A点处，现使之获得沿直轨道AB方向的初速度v0.求：
（1）小圆柱沿AB运动时，内外轨道对小圆柱的摩擦力f1、f2的大小；
（2）当v0=6m/s，小圆柱刚经B点进入圆弧轨道时，外轨和内轨对小圆柱的压力N1、N2的大小；
（3）为了让小圆柱不脱离内侧轨道，v0的最大值，以及在v0取最大值情形下小圆柱最终滑过的路程s。
16．如图甲所示为质谱仪的原理图，加速电压为U。粒子源A持续释放出初速度可忽略、比荷分别和的两种正电荷，。粒子从O点沿垂直磁场边界方向进入匀强磁场，磁场下边界放置胶片C．比荷为的粒子恰好打在距O点为L的M点，不计粒子重力和粒子间的相互作用。求：
（1）磁感应强度B的大小；
（2）若加速电压存在波动，在到之间变化，在胶片上分开两种粒子，ΔU的取值范围；
（3）如图乙所示，若比荷为的粒子进入磁场时存在散射角θ=600，粒子在2θ范围内均匀射入，现撤去胶片C，紧靠M点在其左侧水平放置一长度为0.4L的接收器，求接收器中点左右两侧在单位时间内接收到比荷为的粒子数之比。
1．A
【详解】甲拉着行李箱走，受力如图所示
根据平衡条件有
解得
乙推着行李箱走，受力如图所示
根据平衡条件有
解得
可知，人对箱子的作用力与水平方向夹角近似相等，则有
故A正确，BCD错误。
故选A。
2．C
【详解】根据
又
联立，解得
可知，只需用弹簧测力计测量出砝码的重力，即可估测出月球的质量。
故选C。
3．C
【详解】依题意，两轮边缘的线速度大小相等，两轮半径
则由
解得
依题意，小木块恰能相对静止在A轮边缘上，有
设小木块距B轮转动轴的最大距离为r，则有
联立，可得
故选C。
4．D
【详解】对整体最大振幅时有
可得
隔离分析，当最大振幅时，两木块间的摩擦力达到最大静摩擦力
所以
故选D。
5．B
【详解】B．第一次不加电场，小球恰好沿水平方向撞到斜面上，采用逆向思维，将其看成平抛运动，则小球撞上斜面时与斜面的夹角为θ，设斜面倾角为α，即平抛运动位移方向与水平方向夹角为α，则平抛运动的末速度方向与水平方向夹角为，则有
第二次施加范围足够大，竖直向上的匀强电场，小球竖直方向的加速度变大，初速度不变，小球的逆运动为类平抛运动，上述结论
依然成立，所以小球仍然水平撞击斜面，故B正确；
AC．不加电场时，设小球运动时间为t，有
施加电场后，小球的加速度变大，设小球运动时间为，则有
所以
加电场后，小球的水平分速度不变，小球做平抛运动的水平位移
变小，而
故竖直分位移变小，即撞击点在B点下方，故AC错误；
D．加电场与不加电场小球水平方向速度vx不变，所以两次撞击斜面时的速度一样大，故D错误。
故选B。
6．B
【详解】AB．电容器充电时，刚开始电流比较大，充电结束后，电流为0；电压表测量的是电容器两端的电压，示数逐渐增大，故乙图符合电流的变化情况，故A错误，B正确；
C．充电之后，把开关S接2，电容器处于放电过程，电容器带电量逐渐减小，由于放电量不变，则图像的“面积”不变，图丙不符合题意，故C错误；
D．根据
可知电容大，所带电荷量多，由于图像的“面积”不变，则电容大的图像所围成的面积较大，故D错误。
故选B。
7．D
【详解】A．根据闭合电路欧姆定律可得
代入数据解得电源两端的电压为
故A正确，不符合题意；
B．电源输出的电功率为
故B正确，不符合题意；
C．电动机两端的电压为
故C正确，不符合题意；
D．电动机的输出功率为
故D错误，符合题意。
故选D。
8．C
【详解】A．根据电场线的疏密可判定，A、B、C三点的电场强度大小关系为
故A错误；
B．电场方向由正极指向负极，根据沿着电场线方向电势降低可知，A、B、D三点的电势大小关系为
故B错误；
C．带电液滴向右运动的过程中，电场力做正功，电势能减小，故C正确；
D．带电液滴受到的电场力方向沿电场线切线方向，其运动轨迹还与初速度方向有关，带电液滴在电场力作用下不一定沿着电场线运动，故D错误。
故选C。
9．A
【详解】自由电子做定向运动，电子受的电场力和洛伦兹力平衡，因此有
电流的微观表达式为
联立解得
因此为减小输出的交流电压，可增大d， A正确。
故选A。
10．D
【详解】A．一运动员在最高点自由下落，直至运动到弹性蹦床最低点的过程中，运动员开始一段时间受到重力和恒定的空气阻力作用，做匀加速直线运动，之后受到重力、恒定的空气阻力和弹性蹦床的的弹力作用，根据牛顿第二定律有
弹性床对运动员的弹力逐渐变大，运动员的速度逐渐减小，所以运动员做加速度减小的加速运动，当弹性床的弹力大于运动员的重力之后，合力向上，根据牛顿第二定律可知
运动员做加速度增大的减速运动，而图像的斜率表示速度，第一段图像应该为开口向上的抛物线，第二段速度先增大后减小，则斜率先增大后减小，故A错误；
B．将重力和空气阻力合成为等效重力，则运动员在弹性床上运动属于简谐运动的一部分，根据加速度的对称性可知，运动员在最低点的加速度大于自由落体加速度，故B错误；
C．自由下落阶段对运动员分析，根据动能定理，有即接触弹性床之前，动能增加与下落距离成正比，图像为倾斜直线；接触弹性床之后到弹力等于等效重力之前，运动员依然做加速运动，所以动能继续增大，图像为向上斜率变小的曲线，之后，弹力大于等效重力后动能减少，故C错误；
D．运动员在接触到弹性床之前，空气阻力大小恒定一直做负功，则机械能均匀减小，接触弹性床之后，由于弹性床对运动员做负功和空气阻力做负功，所以运动员的机械能减少的更快，故D正确。
故选D。
11．D
【详解】A．根据题意可知，粒子在磁分析器的磁场内做匀速圆周运动，磁场区域的磁感应强度垂直纸面向外，由左手定则可以判断粒子一定带正电，同时在静电分析器中由电场力提供向心力做圆周运动，可知的电势高于的电势，故A错误；
BC．根据题意，设粒子的质量为，电荷量为，粒子在加速电场中，由动能定理有
解得
粒子在静电分析器中做匀速圆周运动，则有
联立解得
可知，所有粒子都能从S2射出，则不能确定从S2射出的粒子是否具有相同的电荷量和速度，故BC错误；
D．根据题意可知，由于粒子在静电分析器中做匀速圆周运动，则粒子进入磁分析器中时的速度仍为，由牛顿第二定律有
整理可得
可知，从P2射出的粒子具有相同的比荷，故D正确。
故选D。
12． 黑 B 2.50 D
【详解】（1）[1]根据多用电表电流“红进黑出”，可知a与电源负极相连，应将黑表笔始终接触a位置；
[2]试触b、c、d时，多用电表均有示数，试触e、f时多用电表均无示数，说明接线柱de间断路。故选B。
（2）[3]电压表接量程为3V的接线柱，如图2所示，则电压表的分度值为0.1V，电压表指针所指的示数为2.50V。
（3）[4][5]由欧姆定律和闭合电路欧姆定律可知
整理可得
结合图像可知
解得电动势为
内阻为
（4）[6]由题意可知
可知电流为电阻箱中的电流，由于电压表的分流作用，可知当相同时，通过电源的电流满足
当电压表示数为0时，即外电路短路时，有
结合选项图像，D正确，ABC错误。
故选D。
13．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）根据振动图像可得周期为，根据波速公式有
代入数据，解得
（2）由题意，可知
所以质点a运动的路程为
（3）如果波向右传播，则有
而由于，可得
所以
代入公式，可得
如果波向左传播，则有
而由于，可得
当时，有，代入公式，可得
当时，有，代入公式，可得
14．（1），，方向向下；（2）
【详解】（1）以铁锤为研究对象，规定向下为正方向，由于时间极短，重力的冲量忽略不计，则
铁锤所受冲量大小为，方向向上。砖块所受的冲量与铁锤所受的冲量等大反向，即砖块所受的冲量
则击打后瞬间砖块的速度
方向向下。
（2）以砖块为研究对象，根据动量定理
解得手对砖块的支持力
根据牛顿第三定律，砖块对手的压力大小
15．（1）0.5N，0.5N；（2）；（3），2.85m
【详解】（1）圆柱体与轨道两侧相切处和圆柱截面圆心O连线的夹角θ为120°，根据对称性可知，两侧弹力大小均与重力相等为1N，内外轨道对小圆柱的摩擦力
（2）当v0=6m/s，小圆柱刚经B点进入圆弧轨道时
在B点
，
解得
（3）为了让小圆柱不脱离内侧轨道，v0最大时，在B点
，
且
解得v0的最大值为，在圆弧上受摩擦力仍为
所以
解得
16．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）粒子电场中加速
粒子磁场中匀速圆周运动
联立得
（2）根据第一问中的分析可得
由于比荷，当B和U相同时
当电压波动时，在胶片上分开两种粒子，需满足
即
解得
（3）粒子恰好打在接收器中点N时，设粒子进入磁场时速度与竖直方向夹角为β，则
解得
粒子恰好打在接收器最左端时，设粒子进入磁场时速度与竖直方向夹角为a，则
解得
进入磁场速度与竖直方向夹角在到的粒子打在接收器中点N左侧，夹角在到的粒子打在接收器中点N右侧。接收器中点左右两侧在单位时间内接收到比荷为的粒子数之比
考生在答题前请认真阅读本注意事项
1.本试卷包含选择题和非选择题两部分。考生答题全部答在答题卡上，答在本试卷上无效。全卷共16题，本次考试时间为75分钟，满分100分。
2.答选择题必须用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，请用橡皮擦干净后，再选涂其它答案。答非选择题必须用书写黑色字迹的0.5毫米签字笔写在答题卡上的指定位置，在其它位置答题一律无效。
3.如需作图，必须用2B铅笔绘、写清楚，线条、符号等须加黑、加粗。
一、单项选择题：共11题，每题44分，共40分。每题只有一个选项最符合题意。
1．如图示，两个行李箱完全相同，甲拉着走，乙推着走，两人都是匀速运动，下列说法正确的是（ ）
A．甲省力
B．乙省力
C．两人对箱子的作用力大小相同
D．两种情况箱子与地面间的摩擦力大小相同
2．在月球上的宇航员，手头有一个质量为m的砝码，如果已知引力常量G和月球半径R，若要估测月球质量M，则只需要一个（ ）
A．秒表B．刻度尺C．弹簧测力计D．长1m轻质细线
3．如图所示，两个用相同材料制成的靠摩擦转动的轮A和B水平放置，两轮半径。当主动轮A匀速转动时，在A轮边缘上放置的小木块恰能相对静止在A轮边缘上。若将小木块放在B轮上，欲使小木块相对B轮也静止，则小木块距B轮转动轴的最大距离为（ ）
A．B．C．D．
4．光滑的水平面上叠放有质量分别为m和的两木块，下方木块与一劲度系数为k的弹簧相连，弹簧的另一端固定在墙上，如图所示，已知两木块之间的最大静摩擦力为f，为使这两个木块组成的系统象一个整体一样地振动，系统的最大振幅为（ ）
A．B．C．D．
5．如图所示，足够长的斜面静止在水平地面上，先后两次将带负电的小球从斜面底端A处以相同的速度抛出，不计空气阻力，第一次不加电场，小球恰好沿水平方向撞到斜面上B点，第二次施加范围足够大，竖直向上的匀强电场，则小球（ ）
A．撞击点在点上方B．仍然水平撞击斜面
C．飞行时间比第一次长D．撞击斜面时的速度比第一次大
6．某同学利用如图甲的实验电路观察电容器的充、放电现象，U、I分别为电压表、电流表示数，下列说法正确的是（ ）
A．开关S接1到稳定过程中，图像如乙图所示
B．开关S接1到稳定过程中，图像如乙图所示
C．电容器充电结束后将开关S接2，两次电阻R的取值不同，对比图像应如丙图所示
D．电容器充电结束后将开关S接2，两次电容C的取值不同，对比图像应如丁图所示
7．在如图所示电路中，电源电动势为10V，内阻为1.0Ω，电路中电阻R0为1.5Ω，小型直流电动机M的内阻为0.5Ω，闭合开关S后，电动机转动，理想电流表的示数为2.0A，则下列说法中错误的是（ ）
A．电源两端的电压为8V
B．电源输出的电功率为16W
C．电动机两端的电压为5.0V
D．电动机的输出功率为10W
8．如图所示为某种静电喷涂装置的原理图，发射极与吸极接在高压电源两端，两极间产生强电场，虚线为电场线，在强电场作用下，一带电液滴从发射极由静止加速飞向吸极，A、B、C、D四点的电场强度大小分别为、、、，电势分别为、、、，重力忽略不计。下列说法正确的是（ ）
A．
B．>>
C．带电液滴向右运动的过程中电势能减小
D．带电液滴在电场力作用下一定沿电场线运动
9．如图所示，宽度为h、厚度为d的霍尔元件放在与它垂直的磁感应强度大小为B=B0sinωt的磁场中，当恒定电流I通过霍尔元件时，在它的前后两个侧面之间会产生交流电压，这样就实现了将直流输入转化为交流输出。为减小输出的交流电压，可采取的措施为（ ）
A．增大dB．减小d
C．增大hD．减小h
10．蹦床运动是运动员利用弹性蹦床的反弹在空中表演杂技的竞技运动，如图所示。t=0时，运动员在最高点自由下落，直至运动到弹性蹦床最低点的过程中，空气阻力大小恒定，则运动员的位移x、加速度a随时间t及动能Ek、机械能E随位移x变化的关系图像可能正确的是（ ）
A．B．
C．D．
11．如图所示，从离子源释放的无初速带电粒子经电场U加速后，进入静电分析器（内有辐向电场E）中做匀速圆周运动，从小孔S2射出电场后自P1处垂直边界进入磁分析器中（内有垂直纸面向外的匀强磁场B），最后再从小孔P2垂直下边界射出磁场被收集。则（ ）
A．静电分析器中K1极板的电势高于K2电势
B．从S2射出的粒子具有相同的电荷量
C．从S2射出的粒子具有相同的速度
D．从P2射出的粒子具有相同的比荷
二、非选择题：共5题，共56分，其中第13~16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。
12．小明用如图1所示的电路测量电池组的电动势和内阻。
（1）闭合开关，发现电压表指针不偏转，小明用多用电表的直流电压挡来检测故障，保持开关闭合，将 （选填“红”或“黑”）表笔始终接触a位置，另一表笔依次试触b、c、d、e、f五个接线柱，发现试触b、c、d时，多用电表均有示数，试触e、f时多用电表均无示数。若电路中仅有一处故障，则故障是 。
A．接线柱bd间短路
B．接线柱de间断路
C．定值电阻断路
（2）排除故障后按规范操作进行实验，改变电阻箱R的阻值，分别读出电压表和电阻箱的示数U、R。某一次测量，电压表的示数如图2所示，示数为 V。
（3）作出图线如图3所示，已知图线斜率为k，纵轴截距为b，则可得电池组的电动势E= ，内阻r= 。（用k、b和R0表示）
（4）为了分析电表内阻引起的误差，有同学根据所测数据，用计算出相应的电流，并作出U-I图像，如图中实线所示。电压表示数U随通过电源中的电流I变化的图像如图中虚线所示，其中正确图像关系的是 。
13．如图甲所示，a、b为沿x轴传播的一列简谐横波上的两质点，相距为。a、b的振动图像分别如图乙、丙所示。求：
（1）当该波在该介质中传播的速度为时，该波的波长；
（2）经过时间内a质点运动的路程s；
（3）若该波的波长大于，可能的波速v。
14．趣味活动课上，老师邀请一位女生为大家演示了一个有趣实验，如图，女生托举着一块质量为M的砖块，老师用小铁锤以大小为v1的速率向下击打砖块（击打时间极短），击打后小铁锤以大小为v1的速率弹回，已知小铁锤质量为m，砖块受到击打后在手中的缓冲时间为t，重力加速度用g表示。求：
（1）在击打过程中，铁锤所受冲量I的大小与击打后瞬间砖块的速度；
（2）砖块在缓冲过程中对手的压力F的大小。
15．现将等宽双线在水平面内绕制成如图所示轨道，两段半圆形轨道半径均为R=m，两段直轨道AB、A′B′长度均为l=1.35m。在轨道上放置一个质量m=0.1kg的小圆柱体，如图所示，圆柱体与轨道两侧相切处和圆柱截面圆心O连线的夹角θ为120°，如图所示。两轨道与小圆柱体的动摩擦因数均为μ=0.5，小圆柱尺寸和轨道间距相对轨道长度可忽略不计。初始时小圆柱位于A点处，现使之获得沿直轨道AB方向的初速度v0.求：
（1）小圆柱沿AB运动时，内外轨道对小圆柱的摩擦力f1、f2的大小；
（2）当v0=6m/s，小圆柱刚经B点进入圆弧轨道时，外轨和内轨对小圆柱的压力N1、N2的大小；
（3）为了让小圆柱不脱离内侧轨道，v0的最大值，以及在v0取最大值情形下小圆柱最终滑过的路程s。
16．如图甲所示为质谱仪的原理图，加速电压为U。粒子源A持续释放出初速度可忽略、比荷分别和的两种正电荷，。粒子从O点沿垂直磁场边界方向进入匀强磁场，磁场下边界放置胶片C．比荷为的粒子恰好打在距O点为L的M点，不计粒子重力和粒子间的相互作用。求：
（1）磁感应强度B的大小；
（2）若加速电压存在波动，在到之间变化，在胶片上分开两种粒子，ΔU的取值范围；
（3）如图乙所示，若比荷为的粒子进入磁场时存在散射角θ=600，粒子在2θ范围内均匀射入，现撤去胶片C，紧靠M点在其左侧水平放置一长度为0.4L的接收器，求接收器中点左右两侧在单位时间内接收到比荷为的粒子数之比。
1．A
【详解】甲拉着行李箱走，受力如图所示
根据平衡条件有
解得
乙推着行李箱走，受力如图所示
根据平衡条件有
解得
可知，人对箱子的作用力与水平方向夹角近似相等，则有
故A正确，BCD错误。
故选A。
2．C
【详解】根据
又
联立，解得
可知，只需用弹簧测力计测量出砝码的重力，即可估测出月球的质量。
故选C。
3．C
【详解】依题意，两轮边缘的线速度大小相等，两轮半径
则由
解得
依题意，小木块恰能相对静止在A轮边缘上，有
设小木块距B轮转动轴的最大距离为r，则有
联立，可得
故选C。
4．D
【详解】对整体最大振幅时有
可得
隔离分析，当最大振幅时，两木块间的摩擦力达到最大静摩擦力
所以
故选D。
5．B
【详解】B．第一次不加电场，小球恰好沿水平方向撞到斜面上，采用逆向思维，将其看成平抛运动，则小球撞上斜面时与斜面的夹角为θ，设斜面倾角为α，即平抛运动位移方向与水平方向夹角为α，则平抛运动的末速度方向与水平方向夹角为，则有
第二次施加范围足够大，竖直向上的匀强电场，小球竖直方向的加速度变大，初速度不变，小球的逆运动为类平抛运动，上述结论
依然成立，所以小球仍然水平撞击斜面，故B正确；
AC．不加电场时，设小球运动时间为t，有
施加电场后，小球的加速度变大，设小球运动时间为，则有
所以
加电场后，小球的水平分速度不变，小球做平抛运动的水平位移
变小，而
故竖直分位移变小，即撞击点在B点下方，故AC错误；
D．加电场与不加电场小球水平方向速度vx不变，所以两次撞击斜面时的速度一样大，故D错误。
故选B。
6．B
【详解】AB．电容器充电时，刚开始电流比较大，充电结束后，电流为0；电压表测量的是电容器两端的电压，示数逐渐增大，故乙图符合电流的变化情况，故A错误，B正确；
C．充电之后，把开关S接2，电容器处于放电过程，电容器带电量逐渐减小，由于放电量不变，则图像的“面积”不变，图丙不符合题意，故C错误；
D．根据
可知电容大，所带电荷量多，由于图像的“面积”不变，则电容大的图像所围成的面积较大，故D错误。
故选B。
7．D
【详解】A．根据闭合电路欧姆定律可得
代入数据解得电源两端的电压为
故A正确，不符合题意；
B．电源输出的电功率为
故B正确，不符合题意；
C．电动机两端的电压为
故C正确，不符合题意；
D．电动机的输出功率为
故D错误，符合题意。
故选D。
8．C
【详解】A．根据电场线的疏密可判定，A、B、C三点的电场强度大小关系为
故A错误；
B．电场方向由正极指向负极，根据沿着电场线方向电势降低可知，A、B、D三点的电势大小关系为
故B错误；
C．带电液滴向右运动的过程中，电场力做正功，电势能减小，故C正确；
D．带电液滴受到的电场力方向沿电场线切线方向，其运动轨迹还与初速度方向有关，带电液滴在电场力作用下不一定沿着电场线运动，故D错误。
故选C。
9．A
【详解】自由电子做定向运动，电子受的电场力和洛伦兹力平衡，因此有
电流的微观表达式为
联立解得
因此为减小输出的交流电压，可增大d， A正确。
故选A。
10．D
【详解】A．一运动员在最高点自由下落，直至运动到弹性蹦床最低点的过程中，运动员开始一段时间受到重力和恒定的空气阻力作用，做匀加速直线运动，之后受到重力、恒定的空气阻力和弹性蹦床的的弹力作用，根据牛顿第二定律有
弹性床对运动员的弹力逐渐变大，运动员的速度逐渐减小，所以运动员做加速度减小的加速运动，当弹性床的弹力大于运动员的重力之后，合力向上，根据牛顿第二定律可知
运动员做加速度增大的减速运动，而图像的斜率表示速度，第一段图像应该为开口向上的抛物线，第二段速度先增大后减小，则斜率先增大后减小，故A错误；
B．将重力和空气阻力合成为等效重力，则运动员在弹性床上运动属于简谐运动的一部分，根据加速度的对称性可知，运动员在最低点的加速度大于自由落体加速度，故B错误；
C．自由下落阶段对运动员分析，根据动能定理，有即接触弹性床之前，动能增加与下落距离成正比，图像为倾斜直线；接触弹性床之后到弹力等于等效重力之前，运动员依然做加速运动，所以动能继续增大，图像为向上斜率变小的曲线，之后，弹力大于等效重力后动能减少，故C错误；
D．运动员在接触到弹性床之前，空气阻力大小恒定一直做负功，则机械能均匀减小，接触弹性床之后，由于弹性床对运动员做负功和空气阻力做负功，所以运动员的机械能减少的更快，故D正确。
故选D。
11．D
【详解】A．根据题意可知，粒子在磁分析器的磁场内做匀速圆周运动，磁场区域的磁感应强度垂直纸面向外，由左手定则可以判断粒子一定带正电，同时在静电分析器中由电场力提供向心力做圆周运动，可知的电势高于的电势，故A错误；
BC．根据题意，设粒子的质量为，电荷量为，粒子在加速电场中，由动能定理有
解得
粒子在静电分析器中做匀速圆周运动，则有
联立解得
可知，所有粒子都能从S2射出，则不能确定从S2射出的粒子是否具有相同的电荷量和速度，故BC错误；
D．根据题意可知，由于粒子在静电分析器中做匀速圆周运动，则粒子进入磁分析器中时的速度仍为，由牛顿第二定律有
整理可得
可知，从P2射出的粒子具有相同的比荷，故D正确。
故选D。
12． 黑 B 2.50 D
【详解】（1）[1]根据多用电表电流“红进黑出”，可知a与电源负极相连，应将黑表笔始终接触a位置；
[2]试触b、c、d时，多用电表均有示数，试触e、f时多用电表均无示数，说明接线柱de间断路。故选B。
（2）[3]电压表接量程为3V的接线柱，如图2所示，则电压表的分度值为0.1V，电压表指针所指的示数为2.50V。
（3）[4][5]由欧姆定律和闭合电路欧姆定律可知
整理可得
结合图像可知
解得电动势为
内阻为
（4）[6]由题意可知
可知电流为电阻箱中的电流，由于电压表的分流作用，可知当相同时，通过电源的电流满足
当电压表示数为0时，即外电路短路时，有
结合选项图像，D正确，ABC错误。
故选D。
13．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）根据振动图像可得周期为，根据波速公式有
代入数据，解得
（2）由题意，可知
所以质点a运动的路程为
（3）如果波向右传播，则有
而由于，可得
所以
代入公式，可得
如果波向左传播，则有
而由于，可得
当时，有，代入公式，可得
当时，有，代入公式，可得
14．（1），，方向向下；（2）
【详解】（1）以铁锤为研究对象，规定向下为正方向，由于时间极短，重力的冲量忽略不计，则
铁锤所受冲量大小为，方向向上。砖块所受的冲量与铁锤所受的冲量等大反向，即砖块所受的冲量
则击打后瞬间砖块的速度
方向向下。
（2）以砖块为研究对象，根据动量定理
解得手对砖块的支持力
根据牛顿第三定律，砖块对手的压力大小
15．（1）0.5N，0.5N；（2）；（3），2.85m
【详解】（1）圆柱体与轨道两侧相切处和圆柱截面圆心O连线的夹角θ为120°，根据对称性可知，两侧弹力大小均与重力相等为1N，内外轨道对小圆柱的摩擦力
（2）当v0=6m/s，小圆柱刚经B点进入圆弧轨道时
在B点
，
解得
（3）为了让小圆柱不脱离内侧轨道，v0最大时，在B点
，
且
解得v0的最大值为，在圆弧上受摩擦力仍为
所以
解得
16．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）粒子电场中加速
粒子磁场中匀速圆周运动
联立得
（2）根据第一问中的分析可得
由于比荷，当B和U相同时
当电压波动时，在胶片上分开两种粒子，需满足
即
解得
（3）粒子恰好打在接收器中点N时，设粒子进入磁场时速度与竖直方向夹角为β，则
解得
粒子恰好打在接收器最左端时，设粒子进入磁场时速度与竖直方向夹角为a，则
解得
进入磁场速度与竖直方向夹角在到的粒子打在接收器中点N左侧，夹角在到的粒子打在接收器中点N右侧。接收器中点左右两侧在单位时间内接收到比荷为的粒子数之比
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