2024合肥六中高三下学期最后一卷物理试题含解析

这是一份2024合肥六中高三下学期最后一卷物理试题含解析，共9页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

1.在近代物理发展的进程中，实验和理论相互推动，促进了人类对自然界认识的不断深入。对下列四幅图描述不正确的是
A.图1为黑体辐射强度随波长的变化规律，由图可知，方＞八
B.图2所示的现象由爱因斯坦给出了合理的解释
C.图3中氢原子从n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光照射逸出功为6.34eV的金属铂，能发生光电效应现象
D.图4中由原子核的比结合能与质量数的关系可知，若12H和13H发生核反应，则结合过程一定会吸收能量
2.天体运动中有一种有趣的“潮汐锁定”现象：被锁定的天体永远以同一面朝向锁定天体。如月球就被地球潮汐锁定，即月球永远以同一面朝向地球，月球绕地球公转周期等于月球自转周期。已知月球绕地球做匀速圆周运动且环绕半径为r，地球半径为R，地球表面两极的重力加速度为g。由上述条件不能求出
A.月球绕地球运动的角速度大小
B.月球的自转周期
C.引力常量
D.月球的线速度大小
3.如图1所示，质量为0.4kg的物块在水平力F的作用下由静止释放，物块与足够高的竖直墙面间的动摩擦因数为0.4，力F随时间力变化的关系图像如图2所示，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小g=10m/s2，不计空气阻力。在0~8s时间内，下列判断正确的是
A.物块运动的最大速度为10m/s
B.物块一直向下运动，且速度不为0
C.t=6s时物块距离出发点最远
D.0~4s内摩擦力的冲量大小为32N⋅s
4.如图所示为由24个光滑铁环组成的铁链，其两端等高地悬挂在竖直的固定桩上，铁环从左到右依次编号为1、2、3…24。在重力作用下铁链自然下垂形成一条曲线，曲线两端点的切线与竖直方向的夹角均为45°，第12个和第13个铁环水平穿连，每个铁环质量相等均为m，已知重力加速度为g，关于铁环之间的弹力，下列说法正确的是
A.每个铁环受上方铁环的弹力比受下方铁环的弹力小
B.第24个铁环受到固定桩的弹力大小等于12mg
C.第7个和第8个铁环之间的弹力大小为13mg
D.第12个和第13个铁环之间的弹力大小为mg
5.直径为d的半圆形金属线框放置在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向外，PQ两点连线与磁场垂直，线框绕PQ轴以角速度ω匀速转动，将线框接入如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为1：2，已知线框电阻也为凡，与原线圈串联电阻的阻值为凡，副线圈两端的滑动变阻器接入电路的阻值为此，其他电阻不计，则
A.通过滑动变阻器的电流方向不变
B.若R1=4R0，则R1两端电压等于2πd2Bω24
C.若滑动变阻器的滑片上滑，则R1消耗的功率一定增大
D.滑动变阻器的滑片下滑，原线圈两端的电压减小
6.在一个均匀带负电的绝缘实心球体中沿直径开一个光滑水平细管道AB，将一个带正电的小球P(视为质点)从入口的A点由静止释放，小球P将穿过管道到达另一端的B点，在运动过程中球体和小球的带电量及电荷分布均无变化。已知均匀带电的球壳在球内任意位置产生的电场强度为0，下列判断正确的是
A.球心O处的电场强度大小为零，电势最高
B.小球P在管道AB中做简谐运动
C.小球P从入口的A点运动到B点的过程中，电势能先增大后减小
D.在管道AB上，A点的电场强度最大，电势最低
7.如图所示，小玺同学站在向东以速度v1匀速直线运动的滑板上，该同学侧面有一堵沿东西方向的墙，并且墙侧壁固定一根竖直细管，O点在细管正南方，该同学在运动过程中某时刻，在固定高度将箭水平射出，已知弓静止时发射箭的速度大小为v0，且v0>v1，忽略空气阻力，则
A.不管在何位置发射箭，在其击中细管前，空中运动的时间都相同
B.为使细管上的击中位置最高，小玺同学应在O点西侧某位置发射箭
C.小玺同学运动到O点时，为击中细管，他应瞄准细管发射箭
D.为使箭命中细管且在水平方向位移最短，小玺同学应在O点西侧发射箭
8.如图1所示，质量为m=1kg的物体B放在水平面上，通过轻弹簧与质量为M=2kg的物体A连接。现在竖直方向给物体A一初速度，当物体A运动到最高点时，物体B与水平面间的作用力刚好为零。从某时刻开始计时，取竖直向上为位移正方向，物体A的位移随时间的变化规律如图2所示，已知重力加速度g=10m/s2，不计空气阻力。下列说法正确的是
A.物体A在任意一个1.25s内通过的路程均为50cm
B.23s~1112s这段时间内，物体A的速度方向与加速度方向相反
C.物体A的振动方程为y=0.1sin(2πt+π4)m
D.弹簧的劲度系数k=300N/m
二、多项选择题：本题共2小题，每小题5分，共10分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
9.局部空间的地磁场对宇宙射线的作用原理可以用如下的简化模型来研究。如图所示，正圆柱体形状的空间内存在沿轴线方向、大小为B的匀强磁场。一个带电量为e、质量为m的电子以初速度v0从圆柱体的上底面圆心O点射入磁场，速度方向与轴线成30°夹角，一段时间后恰好经过该圆柱体空间的另一底面圆心O'点。已知粒子在此过程中不会与圆柱体壁发生碰撞，不考虑洛伦兹力以外的其他力，下列说法正确的是
A.圆柱体空间的底面半径可能等于mv02eB
B.电子在圆柱体空间内运动的时间可能为2πmeB
C.圆柱体空间的高可能为3πmv02eB
D.电子在圆柱体空间内运动的某段时间里动量变化量的大小可能为mv0
10.如图所示，两条足够长的光滑导轨MN、PQ平行固定在水面上，导轨间距为L=1m，电阻不计，两导体棒a、b垂直放置于导轨上，导体棒a的电阻不计，b棒接入电路的阻值为R=1Ω，单刀双掷开关1接电容为C=65F的电容器上，初始状态，电容器不带电。电容器的右侧有竖直向下的匀强磁场B1=1T，电容器左侧有竖直向上的匀强磁场B2=0.5T，导体棒a通过细线跨过光滑定滑轮与竖直悬挂的重物A相连，已知重物A、两导体棒a、b三者的质量均为m=1kg。现将开关S置于1位置，由静止释放重物A，同时开始计时，t1=0.25s时断开开关S，t2=0.45s时将开关S置于2位置，导体棒b开始运动；t3时刻两导体棒的加速度大小相等。已知运动过程中，a、b两棒始终垂直于导轨，重力加速度g=10m/s2，不计空气阻力。下列说法正确的是
A.t1时刻电容器极板上储存的电荷量为0.5C
B.0~t2时间内导体棒。的位移大小为0.425m
C.t3时刻导体棒a的加速度大小为103m/s2
D.t3时刻回路的产热功率为25W
三、非选择题：本题共5小题，共58分°
11.(8分)利用双缝干涉测定光的波长的实验中，双缝间距d=0.4mm，双缝到光屏间的距离L=0.6m。实验时，接通电源使光源正常发光，调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。
(1)实验中，选用红色滤光片测量红光波长，当分划板的中心刻线与第3条亮条纹的中心对齐时，手轮上读数为8.995mm，转动手轮，使分划线向一侧移动，当分划板的中心刻线与第8条亮条纹的中心对齐时，手轮上示数如图2所示，其读数为____________mm，由以上数据求得红光的波长为____________m(结果保留3位有效数字)。
(2)用单色光照射双缝后，在目镜中观察到如图3所示的情形。若其他操作无误，想对图中的情形进行调整，则需要的操作是：____________(单选)。
A.前后移动透镜
B.左右拨动拨杆
C.其他不动，同步旋转单缝和双缝
(3)关于本实验，下列说法正确的是____________(多选)。
A.增大双缝到屏的距离，干涉条纹间距增大
B.减小双缝间距，干涉条纹间距减小
C.若挡住双缝中的一条缝，屏上也会有条纹
D.去掉滤光片后，干涉现象消失
12.(10分)利用如图1所示的电路测量电流表A1的内阻，实验仪器有：
待测电流表A1(量程3mA，内阻约10Ω)
电流表A2(量程6mA，内阻约5Ω)
直流电源E(电动势1.5V，内阻不计)
滑动变阻器R1(0~2000Ω，额定电流0.5A)
电阻箱R2(最大阻值999.9Ω)
主要实验步骤如下：
(1)①开关S1闭合，S2断开，调节滑动变阻器R1的阻值，使电流表A1指针偏转到满刻度，读出此时电流表A2的示数I0；
②开关S1、S2均闭合，同时调节滑动变阻器R1和变阻箱R2，使电流表A2的示数仍为I0，并使电流表A1指针偏转到满刻度的一半，记录此时变阻箱R2的阻值；
若步骤②中记录的变阻箱R2的阻值为9.9Ω，则电流表A1内阻的测量值为____________Ω，该测量值____________(选填“大于”“小于”或“等于”)电流表A1内阻的实际值。
(2)若将该电流表A1改装成量程为100mA的电流表A，则改装表A的内阻RA=____________Ω(结果保留2位有效数字)。
(3)为测量一节旧干电池的电动势E和内阻r，现利用电流表A和其他实验器材设计了如图2所示的电路。在实验中，多次改变电阻箱阻值，记录每组的电阻箱阻值R0和电流表A的读数I，画出1I-R0图像为一条直线，如图3所示。由图中数据可计算出该电池的电动势E=____________V，内阻r=____________Ω(结果均保留3位有效数字)。
13.(10分)如图是一种由汽缸、活塞柱(柱体、汽缸内活塞、卡环)、弹簧和上下支座构成的汽车氮气减震装置，汽缸内的气体可视为理想气体。该装置未安装到汽车上时，弹簧处于原长状态，这时汽缸内封闭气体长度为0.20m，气体压强p1=4.0×105Pa，活塞被卡环锁住。将四台这样的减震装置竖直安装在车架和车轮之间，解除卡环，稳定时封闭气体被压缩了0.04m(弹簧仍在弹性限度内)。已知活塞柱横截面积20cm2，弹簧的劲度系数k=1×105N/m。该装置的质量、活塞柱与汽缸间的摩擦均可忽略不计，汽缸导热性和气密性良好，环境温度不变，重力加速度g=10m/s2，大气压强p0=1.0×105Pa。求：
(1)压缩后汽缸内氮气的压强；
(2)由四台减震装置支撑的汽车部分的质量M。
14.(14分)如图1所示，极板长L=10cm、间距d=10cm的平行正对金属极板垂直纸面放置，板间接有如图2所示的周期性变化的电场，周期T=2×10-6s。以极板右端为左边界的正方形内适当区域中存在垂直纸面向外的匀强磁场(图中未画出)。位于极板左侧中点O处的粒子源不断沿纸面平行于极板方向射出比荷qm=5×106C/kg、初速度v0=5×104m/s的带正电粒子，所有粒子都从P点离开磁场。已知t=0时刻从粒子源射出的粒子恰好从上极板右端M点离开电场。不计粒子重力，π取3.14，求：
(1)电压U的大小；
(2)t=T4时刻从粒子源射出的粒子在磁场中运动的时间(结果保留2位有效数字)；
(3)磁场区域的最小面积(结果保留2位有效数字)。
15.(16分)如图所示，光滑轨道AB水平固定，紧靠B的右侧水平地面上停放着质量M=2kg的小车，其上表面EF段粗糙，与水平轨道AB等高，EF段长度L=1.8m；FG段为半径R=0.2m的14光滑圆弧轨道；小车与地面间的阻力忽略不计。水平轨道AB左端墙体与物块P间压缩着一轻质弹簧并锁定(弹簧左端与墙体固定，物块与弹簧不连接)，物块P的质量m=1kg且可视为质点，与EF间的动摩擦因数为μ=0.5，重力加速度g=10m/s2。现解除弹簧锁定，物块P被弹簧弹出后以某一速度从小车的左端E点滑上小车，不计物块经过各连接点时的机械能损失。
(1)若初始弹簧的弹性势能Ep=18J，求物块运动到F点时速度的大小；
(2)若初始弹簧的弹性势能Ep=18J，求物块冲出小车后运动到最高点处与F点竖直距离；
(3)若弹簧解除锁定后，物块向右滑上小车后能通过F点，并且后续运动过程始终不滑离小车，求被锁定弹簧的弹性势能取值范围。
合肥六中2024届高三最后一卷物理答案
选择题：共10小题，共42分。在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一个选项符合题目要求，每小题4分，共32分，第9~10题有多个选项符合题目要求，每小题5分，共10分。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1.答案 D
命题透析 本题考查考生在原子及原子核部分物理概念的理解，能从物理学的视角描述和解释自然现象，能应，用物理知识解决实际问题。
思路点拨 图1中随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故T1>T2，A正确；针对图2中的光电效应现象，爱因斯坦提出光电效应方程，故B正确；图3中根据能级跃迁公式，氢原子从n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光的光子的能量为hν=E2-E1=10.2eV>6.34eV，能发生光电效应，故C正确；图4中，由原子核的比结合能与质量数的关系可知，若12H和13H能结合成24He，结合能变大，结合过程一定会放出能量，，故D错误。
2.答案 C
命题透析 本题是对考生天体运行的知识和规律的考查，让学生能够把物理概念和物理规律应用到实际情境中。
思路点拨 根据万有引力提供月球向心力可得Gm地m月r2=m月ω2r，在地球上有Gm地mR2=mg，可得ω=gR2r3，故A选项可求出；根据环绕周期与角速度的关系可得公转周期T=2πω=2πgR2r3=2πr3gR2，v=2πrT，公转周期与自转周期相同，故B、D选项可求出；因为月球作为地球的环绕天体，在万有引力提供向心力的公式中无法求出地球质量，也无法求出引力常量，故选C。
3.答案 A
命题透析 本题重点考查学生的科学思维，并能在新的情境中对综合性物理问题进行分析和推理，获得正确结论并作出解释。
思路点拨 当物块受到摩擦力与重力相等时，有mg=μF0，解得F0=10N，a-t图像如图所示，可知0~2s内，物块向下做加速运动，2s~4s内物块向下做减速运动，4s末物块的速度为零，4s~6s内物块静止，6s~8s内物块向下做加速运动，故t=8s时物块离出发点最远，故B、C错误；t=2s时刻和t=8s时刻速度最大，为图像所围面积v=12×10×2m/s=10m/s，故A正确；0~4s内物体受到的摩擦力f=μF，0~4s内摩擦力的冲量If1=f1t1=0+82×4N⋅s=16N⋅s，故D错误。
4.答案 C
命题透析 本题考查学生能够把生活情境中的受力转化为物理模型，并能对合适的研究对象进行正确的受力，分析，建立正确的物理观念，培养他们的科学态度与责任。
思路点拨 对单个铁环受力分析，上方铁环施加的弹力F上较大，故A错误；对1-12个或13-24个铁链受力，分析，可得F1=122mg，故B错误；对第8-12个铁环受力分析，可得F7-8=5mg2+12mg2=13mg，C正确；对半条铁链受力分析，可得F2=12mg，故D错误。
5.答案 B
命题透析 本题旨在考查考生对理想变压器的理解和应用，通过新的情境中对综合性物理问题进行分析和推理，培养他们科学探究和物理思维的能力。
思路点拨 线框绕PQ连线以角速度ω匀速转动，产生正弦式交变电流，故A错误；原线圈的等效电阻R等=n1n22R1=14R1，由Em=NBSω=B12πr2ω=18πd2Bω，得到E的有效值E=Em2=216πd2Bω，E=I1(R0+R0+R等)，
，R1=4R0时，R等=R0，得到U1=13E=248πd2Bω，U2=2U1=224πd2Bω，故B正确；等效内阻r'=2R0，当R等=r'时R等时功率最大，R1的功率最大，因为不知道R1和R0的关系，不能判断R1消耗的功率一定增大，故C错误；变阻器的滑片下滑时，R1的阻值增加，U1增加，故D错误。
6.答案 B
命题透析 ，本题旨在考查在电场中的简谐运动，培养考生能将实际问题中的对象和过程转换成物理模型的科学素养。
思路点拨 设带电球体的电荷密度为ρ，到球心O点的距离为x的点电场强度为E，根据电场强度的定义可得电场强度大小E=kQx2=k43ρπx3x2=43kρπx，球心O处的电场强度为零，电势最低，A点的电场强度最大，电势最高，故A、D错误；设小球P到O点的距离为x，则根据库仑定律可得F=-kqρ43πx3x2=-43qkπρx，小球P在管道AB中做简谐运动，B项正确；小球P从入口的A点运动到B点的过程中，电场力先做正功，后做负功，电势能先减小后增大，选项C错误。
7.答案 B
命题透析 本题旨在考生对复杂曲线运动常用处理方法的考查。通过对箭三维分运动的规律分析，学会建立物理模型并应用物理规律解决实际问题，培养考生分析问题解决问题的能力，达成科学探究和科学思维的培养。
思路点拨 根据题意人运动方向与墙面平行，而弓静止时发射箭的速度大小一定，方向不定，箭在速度v0方向上做匀速直线运动，当人运动到O点西侧某一位置时，箭垂直墙壁发射击中细管，用时最短，则由h=12gt2可知，击中位置最高，故A错误，B正确；当运动到O点时，由运动的合成可知向左前方发射，箭才能获得指向细管的水平合速度，此时箭指向细管的水平合速度方向恰好与墙面垂直，此方式水平位移最短，故C、D错误。
8.答案 D
命题透析 本题是对机械振动和机械波知识的考查，学生通过读取图像获取有用信息，实现知识的应用和迁移，促进他们物理观念和物理模型的形成。
思路点拨 物体A由特殊位置(平衡位置或最大位移处)开始计时，在任意一个1.25s=54T内，质点通过的路程等于振幅的5倍，除此外在1.25s的时间内通过的路程不等于振幅的5倍，故A错误；由题图2可知振幅为A=10cm，周期为T=1.0s，角速度为ω=2πT=2πrad/s，规定向上为正方向，t=0时刻位移为0.05m，表示振子由平衡位置上方0.05m处开始运动，所以初相为φ0=π6，则振子的振动方程为y=Asin(ωt+φ0)=0.1sin(2πt+π6)m，故C错误；t1=12T-112T=512s，所以23s~1112s时间内，物体A由最低点回到平衡位置，其速度方向与加速度方向相同，故B错误；由物体A在最高点时，物体B与水平面间的作用力刚好为零，可知此时弹簧的拉力为kx2=mg，物体A简谐运动的平衡位置弹簧向上的弹力为kx1=Mg，由图像知物体A运动的振幅为10cm，且x1+x2=10cm，解得k=300N/m，故D正确。
9.答案 BD
命题透析 本题是对带电粒子在磁场中的运动的知识考查，考生通过对运动规律的掌握，实现在情境中建构模，型运用规律，达到解决的目的，实现知识迁移和归纳分析能力的培养。
思路点拨 将速度分解为沿磁场方向和垂直磁场方向，则电子在沿磁场方向做匀速直线运动，在垂直磁场方向做匀速圆周运动，其匀速圆周运动r=mv02eB。其在圆柱体中心一侧运动范围为直径，故圆柱体半径应不小于2r=2mv02eB=mv0eB，故A错误；一段时间后恰好经过该圆柱体空间的另一底面圆心O'点，则运动时间与圆周运动周期关系为t=nT=2nπmeB(n=1、2、3⋯)，故B正确；电子沿B方向位移h=3v02t=3nπmv0eB，故C错误；电子运动时间为半个周期时动量变化量大小为mv0，故D正确。
10.答案 ABD
命题透析 本题考查电磁感应中导体棒切割引起的运动规律的考查，旨在通过对研究对象的运动和受力分析，确定运动过程，运用运动学规律和电路的相关知识考查学生综合运用规律解决实际问题的能力。
思路点拨 对导体棒a，根据牛顿第二定律mg-B1IL=2ma1，根据I=ΔQΔt，ΔQ=CΔU，ΔU=BLΔv，联立解得a1=mg2m+CB12L2=4m/s2，t1时刻导体棒a的速度v1=a1t1=1m/s，所以Q=CBLv1=0.5C，故A正确；断开开关S后，不受安培力mg=2ma2，t2时刻导体棒a的速度为v2=v1+a2t2-t1=2m/s，0~t1时间段导体棒a运动的位移x1=12a1t12=0.125m，t1~t2时间段导体棒a运动的位移x2=v1+v22t2=1+22×0.2=0.3m，所以0~t2时间段导体棒a共发生的位移为x1+x2=0.425m，故B正确；开关S置于2位置，t3时刻导体棒a的加速度mg-B1IL=2ma3，导体棒b的加速度B2IL=ma3，解得a3=2.5m/s2，I=5A，回路消耗的热功率为P=I2R=25W，故C错误，D正确。
11.答案 (1)13.870(13.869~13.871，2分) 6.50×10-7(2分)
(2)C(2分)
(3)AC(2分)
说明：(3)漏选得1分，有错选得0分。
命题透析 本题考查用双缝干涉测量光的波长，考查考生的理解能力、实验探究能力，涉及螺旋测微器的读数、干涉条纹间距和波长关系公式、实验操作及有效数字等知识点。
思路点拨 (1)螺旋测微器固定刻度上的读数为13.5mm，可动刻度第37格和固定刻度轴线对齐，因此可读得读数为13.5mm+37.0×0.01mm=13.870mm，由题图可知，条纹间距Δx=x8-x35=13.870-8.9955=0.975mm，根据Δx=Ldλ，得λ=ΔxdL=0.975×10-3×0.4×10-30.6=6.50×10-7m。
(2)前后移动透镜会影响进光量进而影响条纹亮度，拨动拨杆的作用是为了使单缝和双缝平行，获得清晰的干涉图样，因为已有清晰图样，不用调节，故A、B错误；图中成因是单双缝与分划板的中心刻线不平行，所以需要旋转单双缝使分划线与干涉条纹平行，故C正确。
(3)增大双缝到屏的距离L，干涉条纹间距将增大，A正确；由Δx=Ldλ可知，减小双缝间距d，干涉条纹间距将增大，B错误；发生干涉现象时，若挡住双缝中的一条缝，屏上也会有条纹，是衍射条纹，C正确；去掉滤光片后，干涉现象不会消失，会出现彩色的干涉条纹，D错误。
12.答案 (1) 9.9(2分) 等于(2分)
(2) 0.30(2分)
(3) 1.13(2分) 11.0(2分)
命题透析 本题考查了半偏法测毫安表内阻及安阻法测电源电动势和内阻两个实验。考查考生的理解能力、实验探究能力、创新能力，考查了串并联电路、电表改装、闭合电路欧姆定律、有效数字、误差分析等知识点。
思路点拨 (1)题中图1是半偏法测电流表的内阻，由于第②步中同时调整滑动变阻器，使得电路中总电流保持Ig不变，由题意有12IgRg=Ig-12IgR2，可得Rg=R2=9.9Ω，因为总电流等于Ig不变，所以该测量值等于电流表A1内阻的实际值，没有系统误差。
(2)若将该电流表A1改装成量程为100mA的电流表A，则改装后的电流表A的内阻RA=IgRgI=0.30Ω。
(3)根据I=Er+RA+R0整理得1I=1ER0+RA+rE根据题意，结合图3可得1E=0.05-0.0145×103，r+RAE=0.01×103，解得E=1.13V，r=11.0Ω。
13.命题透析 本题以车辆的空气减震装置为素材，创设了定量气体等温压缩的情境，主要考查了学生的理解能，力和推理论证能力，考查了气体实验定律、理想气体、胡克定律、共点力平衡等知识点。
思路点拨 (1)当减震装置安装到汽车上后，设汽缸压缩后的体积为V2，压强为p2，由玻意耳定律可知
p1V1=p2V2(2分)
解得p2=5×105Pa(2分)
(2)设汽车对一个减震装置的压力为F，取上支座及活塞为研究对象，受力分析可知
p0S+F=p2S+kΔx(2分)
代入题中数据解得F=4800N(2分)
撑起的汽车部分的重力Mg=4F(1分)
解得M=1920kg(1分)
14.命题透析 本题主要考查了学生的理解能力和推理论证能力，考查了带电粒子在偏转电场中的运动、交变电场、粒子在磁场中的运动规律等知识点。
思路点拨 (1)粒子穿过电场的时间t=Lv0=2×10-6s(1分)
粒子在电场中运动的加速度大小a=qUmd(1分)
在t=0时刻进入电场的粒子，恰好从M板右边缘射出，有12d=12aT22×2(1分)
解得U=1000V(2分)
(2)由t=Lv0=2×10-6s=T，两段时间内的偏转电压大小又相等，可知所有粒子经过电场后的速度都还是如v0，平行向右射出。根据对称性，t=T2时刻入射的粒子，会从N板右边缘射出。一排平行入射的粒子汇聚到P点，可知磁场是以P为最低点的圆形磁场的一部分。若磁场半径大于d，M点入射的粒子还未到正方形区域，就得进入圆形磁场；若磁场半径小于d，M点入射的粒子会偏转到正方形区域的右侧。故磁场半径R=d=0.1m(1分)
t=T4时刻从粒子源射出的粒子在电场中偏转距离为零，从两板中间进入正方形区域轨迹如图所示，设圆心角为θ，则有R1-csθ=d2，得到θ=π3(1分)
得到t=π15×10-5s=2.1×10-6s(2分)
(3)最小磁场面积应该是圆形磁场的左下14圆弧和M点入射的粒子轨迹所包围的面积，
S=π4R2-12R2×2(2分)
得到S=5.7×10-3m2(2分)
15.命题透析 本题创设了滑块在圆轨道、水平轨道运动，等效碰撞的情境，主要考查学生的推理论证能力，考查，了机械能守恒、等效碰撞、匀变速运动规律、临界情况等知识点。
思路点拨 (1)物块P被弹出到运动到B过程，根据动能定理有Ep=12mv02，解得v0=6m/s(1分)
物块在小车EF段运动时，根据动量守恒定律mv0=mv1+Mv2(1分)
能量守恒定律：12mv02=12mv12+12Mv22+μmg⋅L(1分)
解得：v1=4m/s，v2=1m/s(2，分)
所以物块运动到F点时速度的大小为4m/s
(2)滑块滑上圆周轨道到最高点过程，
对二者在水平方向根据动量守恒定律有mv0=m+M⋅vx(1分)
根据能量守恒定律有12mv12+12Mv22=12m+Mvx2+mgh(1分)
解得h=0.3m(2分)
(3)当物块Q向右滑上小车后恰好到达F点与小车共速时，弹簧弹性势能最小
弹开过程：Ep1=12mv012(1分)
对物块P和小车有：mv01=m+M⋅v3，Ep1=12m+M⋅v32+μmg⋅L(1分)
解得：Ep1=13.5J(1分)
由于mgR=2J<μmgL=9J，所以只要滑块没有从G点离开小车也一定不会从小车左端E点离开小车，当物块P冲上FG圆弧恰好在G点与小车共速时，弹簧弹性势能达到最大值，
弹开过程：Ep2=12mv022(1分)
对二者在水平方向根据动量守恒定律有mv02=m+M⋅v4(1分)
根据能量守恒定律有Ep2=12m+M⋅v42+μmg⋅L+mgR(1分)
解得：Ep2=16.5J
综合上述，物块向右滑上小车后能通过F点，并且后续运动过程始终不滑离小车，被锁定弹簧的弹性势能取值，范围13.5J≤Ep≤16.5J(1，分)
说明：开闭区间均不扣分。