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福建省福州市八县（市）协作校2023-2024学年高二下学期期末联考物理试卷（Word版附解析）
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这是一份福建省福州市八县（市）协作校2023-2024学年高二下学期期末联考物理试卷（Word版附解析），共24页。
【完卷时间：75分钟；满分：100分】
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，只有一个选项正确。）
1. 2024年3月，华为小折叠屏PcketS2手机正式发售。该款手机搭载了麒麟990E芯片，支持5G网络，可以满足用户对于高速网络的需求。已知4G网络通信技术采用1880MHz~2635MHz频段的无线电波，5G网络通信技术采用3300MHz~5000MHz频段的无线电波。在真空中，下列说法正确的是（ ）
A. 真空中，5G信号比4G信号频率更小
B. 在真空中，5G信号比4G信号传播速度快
C. 在真空中，5G信号比4G信号的波长更小
D. 在真空中，5G信号比4G信号更容易发生明显衍射现象
2. 下列四幅图为光的相关现象，关于它们说法正确的是（ ）
A. 图甲是单色光通过双缝后得到的干涉条纹
B. 图乙中内窥镜应用了光的全反射原理
C. 图丙为检验工件平整度的装置，利用了光的衍射原理
D. 图丁是立体电影原理，利用了光的干涉现象
3. 如图，A、B是两个规格相同的小灯泡，L为自感系数较大的线圈，、是零刻度在中间的相同电流表，闭合开关稳定后，调节滑动变阻器R，使、两电流表示数相同，偏转方向相同，两个灯泡的亮度相同。则下列说法正确的是（ ）
A. 闭合S瞬间，灯泡A立刻变亮，灯泡B逐渐变亮
B. 闭合S瞬间，电流表示数大于示数
C. 闭合S稳定后，断开S瞬间，灯泡B先闪亮一下，再熄灭
D. 闭合S稳定后，断开S瞬间，电流表和指针偏转方向相反
4. 如图，通入电流为I的导体板放在磁感应强度为B的匀强磁场中，电流与磁场方向垂直时，导体板上、下表面间产生一定的电势差，这种现象称为霍尔效应。导体板中自由电子电荷量为e，导体板的宽度为d，厚度为h，下列说法正确的是（ ）
A. 上表面的电势高于下表面电势
B. 保持电流I不变，仅增大d时，上下表面的电势差减小
C. 保持电流I不变，仅增大h时，上下表面的电势差增大
D. 电势差稳定后，电子受到的洛伦兹力大小为
二、双项选择题：（共4小题，每小题6分，共24分。每小题有两项符合题目要求，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. 图甲所示为某一列沿x轴传播的简谐横波在t=0时刻的波形图，图乙所示为质点M的振动图像，则下列说法正确的是（ ）
A. 该简谐波的传播速度为4m/s
B. 这列波的传播方向沿x轴负方向
C. t=2.0s时M质点的振动速度小于Q质点的振动速度
D. 从t=0时刻开始P点的振动方程
6. 图甲为小型交流发动机的原理图，矩形线圈绕垂直于匀强磁场方向的轴匀速转动。线圈的匝数匝、电阻，外接的电阻，电流表和电压表均为理想交流电表。穿过线圈的磁通量随时间t按如图乙的余弦规律变化，则（ ）
A. 当时，线圈产生的感应电动势最大
B. 当时，线圈产生的感应电动势为零
C. 当时，感应电流方向发生改变
D. 当时，电压表示数为V
7. 如图甲所示，一圆环上半部分处于匀强磁场中，圆环固定不动。时匀强磁场的磁感应强度的方向垂直纸面向里，磁感应强度随时间变化的关系图像如图乙所示，已知圆环的半径为，圆环的电阻为，则（ ）
A. 圆环所受安培力的方向始终不变
B. 时刻，线圈受到的安培力最大
C. 圆环中的感应电流始终沿顺时针方向
D. 圆环中的感应电动势大小为
8. 如图，一半径为R的光滑绝缘半球面开口向下，固定在水平面上。整个空间存在磁感应强度为B、方向竖直向上的匀强磁场。一电荷量为q（q>0）、质量为m的小球P在球面上做水平方向的匀速圆周运动，圆心为O′。球心O到该圆周上任一点的连线与竖直方向的夹角为θ=60°。若重力加速度为g，以下说法正确的是（ ）
A. 从上面俯视小球沿顺时针方向运转
B. 小球的速率越大，则小球受到的洛伦兹力越小
C. 球面对小球弹力大小为
D. 磁感应强度的大小不可能为
三、非选择题（本大题共7小题，共60分）
9. 如图，一细束复色光射向平行板玻璃砖后，分散成两束单色光a和b，则玻璃对a光的折射率_____（选填“大于”“等于”或“小于”）玻璃对b光的折射率；当用光分别照射同一双缝干涉装置时，_____（选填“”或“”）光形成的干涉条纹间距较大。
10. 如何有效地提高能源利用率是人类所面临的一项重要任务。如下图是远距离输电示意图，变压器为理想变压器，若输入电压U1不变，图示的用电设备消耗总功率变大，则输电线上消耗的电功率______；降压变压器副线圈两端的电压U4______；（均选填“变小”、“变大”或“不变”）。
11. 家用电子调光灯的调光原理是用电子线路将输入的正弦式交流电压的波形截去一部分来实现调节电压，从而调节灯光的亮度。某电子调光灯经调整后的电压波形如图所示，则该交流电的电压有效值为_____。若将此电压加在阻值的电热丝两端，功率为_____。
12. 在“测量玻璃的折射率”实验中，某实验小组做了如下操作：
（1）如图，先将方格纸平铺在木板上并用图钉固定，长方体玻璃砖平放在纸上，然后在方格纸中画出玻璃砖与空气的两个界面和。在相应位置插上、两枚大头针。然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针和。在插和时，应使（ ）
A. 只挡住的像
B. 只挡住的像
C. 同时挡住、的像
（2）为了减小实验误差，实验时应注意的是（ ）
A. 大头针、之间的距离及大头针、之间的距离应适当大些
B. 入射角应尽量小些
C. 玻璃砖的宽度应小一些
（3）该实验小组的同学通过“插针法”确定了四枚大头针的位置，请根据实验原理在图中补全光路图______。
13. 在探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系实验中：
（1）按下图连接电路，变压器左侧线圈接线柱0、8与学生电源的“交流6V”接线柱相连。闭合开关，用多用电表测得右侧线圈0、4接线柱之间的电压为_____。
A. 0B. 3.0VC. 6.0VD. 12.0V
（2）某次实验中，变压器选用左侧0、2接线柱和右侧0、4接线柱进行实验，测得左侧的电压为，右侧的电压为，数据如表所示，可判断学生电源接在了接线柱_____上（选填“左侧0、2”或“右侧0、4”）。
（3）实验时，某同学听到变压器内部有轻微“嗡嗡”声，他做出如下猜想，正确的是_____。
A. “嗡嗡”声来自副线圈中电流流动的声音
B. “嗡嗡”声是由于铁芯中存在过大的涡流而发出的
C. 交变电流的磁场对铁芯有吸、斥作用，使铁芯振动发声
14. 如图一质谱仪由加速器、速度选择器和磁分析器组成，其装置简化成如图所示。质量为m、带电量为q粒子由静止被加速电场加速后，以速度v进入速度选择器。速度选择器内存有相互正交的匀强磁场和匀强电场，其中电场强度大小为E、磁感应强度大小未知；通过速度选择器后，粒子从O点垂直于磁场边界SP的方向进入磁分析器，最后离子击中磁场边界上的P点。磁分析器分布着向外的匀强磁场，磁感应强度大小为；不计粒子重力。求：
（1）加速电场的电压；
（2）速度选择器中匀强磁场磁感应强度大小；
（3）磁分析器中O、P两点间的距离d。
15. 一固定的光滑圆弧轨道与光滑水平面相切，物块B静止在水平面上，物块A从圆弧轨道上距水平面高h处由静止释放，A与B发生碰撞后粘在一起，组合成的物块AB随后与另一静止在水平面上的物块C发生弹性碰撞，已知物块A、B、C物块的质量均为m，重力加速度为g，不计空气阻力。
（1）与B碰撞前瞬间，物块A的速度大小；
（2）A与B碰撞过程损失的机械能；
（3）物块AB对C的冲量I大小。
16. 某课外实践小组根据所学物理知识，为飞船返回舱设计了一种电磁缓冲着陆装置。其原理如图，该装置由返回舱、间距为的平行导轨、产生垂直导轨平面的磁感应强度大小为B的匀强磁场的磁体和“人”字形刚性（忽略质量及形变）绝缘支架组成。导体棒固定“人”字形支架顶部，且可沿导轨滑动并接触良好。整个装置竖直着陆到水平地面前瞬间的速度大小为，“人”字形支架接触水平地面立即静止，此后静止的导体棒边与磁场发生相互作用，返回舱一直减速直至达到匀速运动状态，从而实现缓冲。已知返回舱、导轨和磁体固定在一起，总质量为。导体棒电阻为3r，不计其余部分电阻，重力加速度为，整个运动过程中只有边在磁场中，不计一切摩擦阻力，忽略地磁场的影响。求：
（1）线框刚接触水平地面时，流过的电流大小和方向；
（2）返回舱达到匀速运动状态的速度；
（3）若返回舱的速度大小从减到的过程中，经历的时间为，求该过程中返回舱下落的高度和该装置中产生的焦耳热。（结果保留）
实验次数
1
2
3
4
5
1.00
1.90
3.00
4.00
4.80
2.10
4.00
610
8.20
10.00
福州市八县（市）协作校2023—2024学年第二学期期末联考
高二物理试卷
【完卷时间：75分钟；满分：100分】
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，只有一个选项正确。）
1. 2024年3月，华为小折叠屏PcketS2手机正式发售。该款手机搭载了麒麟990E芯片，支持5G网络，可以满足用户对于高速网络的需求。已知4G网络通信技术采用1880MHz~2635MHz频段的无线电波，5G网络通信技术采用3300MHz~5000MHz频段的无线电波。在真空中，下列说法正确的是（ ）
A. 在真空中，5G信号比4G信号频率更小
B. 在真空中，5G信号比4G信号传播速度快
C. 在真空中，5G信号比4G信号的波长更小
D. 在真空中，5G信号比4G信号更容易发生明显衍射现象
【答案】C
【解析】
【详解】A．结合题意可知，在真空中，5G信号比4G信号频率更大，故A错误；
B．在真空中，5G信号与4G信号传播速度相同，均等于光速c，故B错误；
C．根据
在真空中，5G信号比4G信号的频率更大，则5G信号比4G信号的波长更小，故C正确；
D．在真空中，由于5G信号比4G信号的波长更小，则4G信号比5G信号更容易发生明显衍射现象，故D错误。
故选C。
2. 下列四幅图为光的相关现象，关于它们说法正确的是（ ）
A. 图甲是单色光通过双缝后得到的干涉条纹
B. 图乙中内窥镜应用了光的全反射原理
C. 图丙为检验工件平整度的装置，利用了光的衍射原理
D. 图丁是立体电影原理，利用了光的干涉现象
【答案】B
【解析】
【详解】A．干涉条纹是等宽、等亮度的，衍射条纹是中央条纹最亮、最宽，向两侧越来越暗，越来越窄，甲图是单色光通过单缝后得到的衍射条纹，故A错误；
B．图乙中内窥镜应用了光的全反射原理，故B正确；
C．丙图是薄膜干涉的应用，用来检测平面的平整程度，故C错误；
D．丁图是立体电影原理，利用了光的偏振现象，故D错误。
故选B
3. 如图，A、B是两个规格相同的小灯泡，L为自感系数较大的线圈，、是零刻度在中间的相同电流表，闭合开关稳定后，调节滑动变阻器R，使、两电流表示数相同，偏转方向相同，两个灯泡的亮度相同。则下列说法正确的是（ ）
A. 闭合S瞬间，灯泡A立刻变亮，灯泡B逐渐变亮
B. 闭合S瞬间，电流表示数大于示数
C. 闭合S稳定后，断开S瞬间，灯泡B先闪亮一下，再熄灭
D. 闭合S稳定后，断开S瞬间，电流表和指针偏转方向相反
【答案】D
【解析】
【详解】AB．闭合S瞬间，灯泡B立刻变亮，与灯泡A串联的线圈产生自感电动势，导致灯泡A逐渐变亮，所以电流表示数小于示数，故AB错误；
CD．稳定后，断开S瞬间，线圈相当于电源放电，灯泡A与灯泡B所在支路形成闭合回路，因为断开前两支路电流相等，所以断开瞬间两灯不会先闪亮一下，再熄灭。而稳定后电流表和电流方向相同，指针偏转方向相同，断开S瞬间，在新的回路中电流表的指针方向不变，电流表指针偏转方向反向，所以断开S瞬间，电流表和指针偏转方向相反，故C错误，D正确。
故选D。
4. 如图，通入电流为I的导体板放在磁感应强度为B的匀强磁场中，电流与磁场方向垂直时，导体板上、下表面间产生一定的电势差，这种现象称为霍尔效应。导体板中自由电子电荷量为e，导体板的宽度为d，厚度为h，下列说法正确的是（ ）
A. 上表面的电势高于下表面电势
B. 保持电流I不变，仅增大d时，上下表面的电势差减小
C. 保持电流I不变，仅增大h时，上下表面的电势差增大
D. 电势差稳定后，电子受到的洛伦兹力大小为
【答案】B
【解析】
【详解】A．电子定向移动中受洛伦兹力向上，导体上表面带上负电，而下表面带正电，所以导体上表面的电势低于下表面电势，故A错误；
BCD．电势差稳定后，电场力与洛伦兹力平衡，则有
得
导体中通过的电流为
得
与I成正比，与d成反比，保持电流I不变，仅增大d时，上下表面的电势差减小，故CD错误，B正确。
故选B。
二、双项选择题：（共4小题，每小题6分，共24分。每小题有两项符合题目要求，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. 图甲所示为某一列沿x轴传播的简谐横波在t=0时刻的波形图，图乙所示为质点M的振动图像，则下列说法正确的是（ ）
A. 该简谐波的传播速度为4m/s
B. 这列波的传播方向沿x轴负方向
C. t=2.0s时M质点的振动速度小于Q质点的振动速度
D. 从t=0时刻开始P点的振动方程
【答案】AB
【解析】
【详解】A．简谐波的传播速度为
故A正确；
B．根据图乙可知，0时刻，质点M向下振动，根据图甲，利用同侧法可知，波的传播方向沿x轴负方向，故B正确；
C．由于周期为1s，可知，t=2.0s时的波形与0时刻的波形相同，根据图甲可知，此时M质点的位移小于Q质点的位移，则M质点的振动速度大于Q质点的振动速度，故C错误；
D．从t=0时刻开始P点的振动方程为
故D错误。
故选AB。
6. 图甲为小型交流发动机的原理图，矩形线圈绕垂直于匀强磁场方向的轴匀速转动。线圈的匝数匝、电阻，外接的电阻，电流表和电压表均为理想交流电表。穿过线圈的磁通量随时间t按如图乙的余弦规律变化，则（ ）
A. 当时，线圈产生的感应电动势最大
B. 当时，线圈产生的感应电动势为零
C. 当时，感应电流方向发生改变
D. 当时，电压表示数为V
【答案】BC
【解析】
【详解】AB．当时，穿过线圈平面的磁通量最大，磁通量变化率为零，则线圈产生的感应电动势为零，故A错误，B正确；
C．当时，穿过线圈平面的磁通量最大，磁通量变化率为零，则线圈产生的感应电动势为零，感应电流为零，感应电流方向发生改变，故C正确；
D．电压表示数为有效值，感应电动势的最大值为
有效值为
则电压表示数
故D错误。
故选BC。
7. 如图甲所示，一圆环上半部分处于匀强磁场中，圆环固定不动。时匀强磁场的磁感应强度的方向垂直纸面向里，磁感应强度随时间变化的关系图像如图乙所示，已知圆环的半径为，圆环的电阻为，则（ ）
A. 圆环所受安培力的方向始终不变
B. 时刻，线圈受到的安培力最大
C. 圆环中的感应电流始终沿顺时针方向
D. 圆环中的感应电动势大小为
【答案】CD
【解析】
【详解】C．根据楞次定律可知，圆环中的感应电流始终沿顺时针方向，故C正确；
A．结合上述，圆环中的感应电流方向不变，由于前后磁感应强度的方向发生变化，根据左手定则可知，圆环所受安培力的方向发生变化，故A错误；
B．时刻，磁感应强度为0，则此时线圈受到的安培力最小，故B错误；
D．根据法拉第电磁感应定律有
故D正确。
故选CD。
8. 如图，一半径为R的光滑绝缘半球面开口向下，固定在水平面上。整个空间存在磁感应强度为B、方向竖直向上的匀强磁场。一电荷量为q（q>0）、质量为m的小球P在球面上做水平方向的匀速圆周运动，圆心为O′。球心O到该圆周上任一点的连线与竖直方向的夹角为θ=60°。若重力加速度为g，以下说法正确的是（ ）
A. 从上面俯视小球沿顺时针方向运转
B. 小球的速率越大，则小球受到的洛伦兹力越小
C. 球面对小球的弹力大小为
D. 磁感应强度的大小不可能为
【答案】AD
【解析】
【详解】A．根据左手定则，可知从上面俯视小球沿顺时针方向运转，A正确；
B．根据
可知小球的速率越大，受到的洛伦兹力越大，B错误；
C．对小球受力分析可知
可知球面对小球的弹力大小为
C错误；
D．在水平方向上，根据牛顿第二定律
整理得
由于v实数，则
解得
D正确。
故选AD
三、非选择题（本大题共7小题，共60分）
9. 如图，一细束复色光射向平行板玻璃砖后，分散成两束单色光a和b，则玻璃对a光的折射率_____（选填“大于”“等于”或“小于”）玻璃对b光的折射率；当用光分别照射同一双缝干涉装置时，_____（选填“”或“”）光形成的干涉条纹间距较大。
【答案】 ①. 大于 ②.
【解析】
【详解】[1]由图可知，单色光a的偏折程度较大，所以玻璃对a光的折射率大于玻璃对b光的折射率。
[2]a光的折射率大，频率高，波长短，a、b光通过同一个双缝干涉装置，根据干涉条纹间距公式可知，b光形成的干涉条纹间距较大。
10. 如何有效地提高能源利用率是人类所面临的一项重要任务。如下图是远距离输电示意图，变压器为理想变压器，若输入电压U1不变，图示的用电设备消耗总功率变大，则输电线上消耗的电功率______；降压变压器副线圈两端的电压U4______；（均选填“变小”、“变大”或“不变”）。
【答案】 ①. 变大 ②. 变小
【解析】
【详解】[1]用电设备消耗总功率变大，则通过降压变压器副线圈的电流增大，根据电流匝数关系，通过降压变压器原线圈的电流增大，则输电线上消耗的电功率变大；
[2]输入电压U1不变，根据电压匝数的关系，电压U2不变，由于通过降压变压器原线圈的电流增大，则输电线上损耗电压增大，降压变压器原线圈电压减小，根据电压匝数的关系，电压U4变小。
11. 家用电子调光灯的调光原理是用电子线路将输入的正弦式交流电压的波形截去一部分来实现调节电压，从而调节灯光的亮度。某电子调光灯经调整后的电压波形如图所示，则该交流电的电压有效值为_____。若将此电压加在阻值的电热丝两端，功率为_____。
【答案】 ①. 110 ②. 1100
【解析】
【详解】[1]根据电流的热效应，可得
解得
[2]若将此电压加在阻值的电热丝两端，功率为
12. 在“测量玻璃的折射率”实验中，某实验小组做了如下操作：
（1）如图，先将方格纸平铺在木板上并用图钉固定，长方体玻璃砖平放在纸上，然后在方格纸中画出玻璃砖与空气的两个界面和。在相应位置插上、两枚大头针。然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针和。在插和时，应使（ ）
A. 只挡住的像
B. 只挡住的像
C. 同时挡住、的像
（2）为了减小实验误差，实验时应注意的是（ ）
A. 大头针、之间的距离及大头针、之间的距离应适当大些
B. 入射角应尽量小些
C. 玻璃砖的宽度应小一些
（3）该实验小组的同学通过“插针法”确定了四枚大头针的位置，请根据实验原理在图中补全光路图______。
【答案】（1）C （2）A
（3）见解析
【解析】
【小问1详解】
AC．为了使得位置经过出射光线，实验中，应使同时挡住、的像，故A错误，C正确；
B．为了使得位置经过出射光线，实验中，应使同时挡住、、的像，故B错误。
故选C。
【小问2详解】
A．为了便于确定入射光与出射光的位置，大头针、之间的距离及大头针、之间的距离应适当大些，故A正确；
B．为了便于入射角与折射角的测量，入射角应尽量大些，故B错误；
C．为了便于确定入射光与出射光的位置，，玻璃砖的宽度应大一些，故C错误。
故选A。
【小问3详解】
根据实验原理在图中作出光路图，如图所示
13. 在探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系实验中：
（1）按下图连接电路，变压器的左侧线圈接线柱0、8与学生电源的“交流6V”接线柱相连。闭合开关，用多用电表测得右侧线圈0、4接线柱之间的电压为_____。
A. 0B. 3.0VC. 6.0VD. 12.0V
（2）某次实验中，变压器选用左侧0、2接线柱和右侧0、4接线柱进行实验，测得左侧的电压为，右侧的电压为，数据如表所示，可判断学生电源接在了接线柱_____上（选填“左侧0、2”或“右侧0、4”）。
（3）实验时，某同学听到变压器内部有轻微的“嗡嗡”声，他做出如下猜想，正确的是_____。
A. “嗡嗡”声来自副线圈中电流流动的声音
B. “嗡嗡”声是由于铁芯中存在过大的涡流而发出的
C. 交变电流的磁场对铁芯有吸、斥作用，使铁芯振动发声
【答案】（1）B （2）右侧0、4
（3）C
【解析】
【小问1详解】
根据变压器电压与线圈匝数关系可知
解得
V
故选B。
【小问2详解】
由于有漏磁，副线圈测量电压小于理论值，所以左侧0、2接线柱为副线圈，可判断连接交流电源原线圈是右侧0、4。
【小问3详解】
听到变压器内部有轻微的“嗡嗡”声，其原因是交变电流的磁场对铁芯有吸、斥作用，使铁芯振动发声。
故选C。
14. 如图一质谱仪由加速器、速度选择器和磁分析器组成，其装置简化成如图所示。质量为m、带电量为q粒子由静止被加速电场加速后，以速度v进入速度选择器。速度选择器内存有相互正交的匀强磁场和匀强电场，其中电场强度大小为E、磁感应强度大小未知；通过速度选择器后，粒子从O点垂直于磁场边界SP的方向进入磁分析器，最后离子击中磁场边界上的P点。磁分析器分布着向外的匀强磁场，磁感应强度大小为；不计粒子重力。求：
（1）加速电场的电压；
（2）速度选择器中匀强磁场磁感应强度大小；
（3）磁分析器中O、P两点间的距离d。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）根据题意，粒子在加速电场中，由动能定理有
解得
（2）粒子在速度选择器中，则有
解得
（3）粒子在磁分析器中有
则有
15. 一固定的光滑圆弧轨道与光滑水平面相切，物块B静止在水平面上，物块A从圆弧轨道上距水平面高h处由静止释放，A与B发生碰撞后粘在一起，组合成的物块AB随后与另一静止在水平面上的物块C发生弹性碰撞，已知物块A、B、C物块的质量均为m，重力加速度为g，不计空气阻力。
（1）与B碰撞前瞬间，物块A的速度大小；
（2）A与B碰撞过程损失的机械能；
（3）物块AB对C的冲量I大小。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）对物块A，下滑过程中，由动能定理有
解得
（2）AB碰撞过程中，由动量守恒定律有
由能量守恒定律有
联立解得
（3）AB与C碰撞过程中，由动量守恒定律和能量守恒定理有
，
对C由动量定理可得，物块AB对C的冲量
联立解得
16. 某课外实践小组根据所学物理知识，为飞船返回舱设计了一种电磁缓冲着陆装置。其原理如图，该装置由返回舱、间距为的平行导轨、产生垂直导轨平面的磁感应强度大小为B的匀强磁场的磁体和“人”字形刚性（忽略质量及形变）绝缘支架组成。导体棒固定“人”字形支架顶部，且可沿导轨滑动并接触良好。整个装置竖直着陆到水平地面前瞬间的速度大小为，“人”字形支架接触水平地面立即静止，此后静止的导体棒边与磁场发生相互作用，返回舱一直减速直至达到匀速运动状态，从而实现缓冲。已知返回舱、导轨和磁体固定在一起，总质量为。导体棒电阻为3r，不计其余部分电阻，重力加速度为，整个运动过程中只有边在磁场中，不计一切摩擦阻力，忽略地磁场的影响。求：
（1）线框刚接触水平地面时，流过的电流大小和方向；
（2）返回舱达到匀速运动状态的速度；
（3）若返回舱的速度大小从减到的过程中，经历的时间为，求该过程中返回舱下落的高度和该装置中产生的焦耳热。（结果保留）
【答案】（1），电流方向从到；（2）；（3），
【解析】
【详解】（1）根据题意可知，边感应电动势
流过的电流大小
由右手定则可知，边电流方向从到。
（2）返回舱向下减速运动，最终达到匀速运动状态，则有
又有
，
解得
（3）设返回舱的速度由减小到的过程中，返回舱下降的高度为，由动量定理得
又有
解得
由能量守恒得
解得
实验次数
1
2
3
4
5
1.00
1.90
3.00
4.00
4.80
2.10
4.00
6.10
8.20
10.00
【完卷时间：75分钟；满分：100分】
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，只有一个选项正确。）
1. 2024年3月，华为小折叠屏PcketS2手机正式发售。该款手机搭载了麒麟990E芯片，支持5G网络，可以满足用户对于高速网络的需求。已知4G网络通信技术采用1880MHz~2635MHz频段的无线电波，5G网络通信技术采用3300MHz~5000MHz频段的无线电波。在真空中，下列说法正确的是（ ）
A. 真空中，5G信号比4G信号频率更小
B. 在真空中，5G信号比4G信号传播速度快
C. 在真空中，5G信号比4G信号的波长更小
D. 在真空中，5G信号比4G信号更容易发生明显衍射现象
2. 下列四幅图为光的相关现象，关于它们说法正确的是（ ）
A. 图甲是单色光通过双缝后得到的干涉条纹
B. 图乙中内窥镜应用了光的全反射原理
C. 图丙为检验工件平整度的装置，利用了光的衍射原理
D. 图丁是立体电影原理，利用了光的干涉现象
3. 如图，A、B是两个规格相同的小灯泡，L为自感系数较大的线圈，、是零刻度在中间的相同电流表，闭合开关稳定后，调节滑动变阻器R，使、两电流表示数相同，偏转方向相同，两个灯泡的亮度相同。则下列说法正确的是（ ）
A. 闭合S瞬间，灯泡A立刻变亮，灯泡B逐渐变亮
B. 闭合S瞬间，电流表示数大于示数
C. 闭合S稳定后，断开S瞬间，灯泡B先闪亮一下，再熄灭
D. 闭合S稳定后，断开S瞬间，电流表和指针偏转方向相反
4. 如图，通入电流为I的导体板放在磁感应强度为B的匀强磁场中，电流与磁场方向垂直时，导体板上、下表面间产生一定的电势差，这种现象称为霍尔效应。导体板中自由电子电荷量为e，导体板的宽度为d，厚度为h，下列说法正确的是（ ）
A. 上表面的电势高于下表面电势
B. 保持电流I不变，仅增大d时，上下表面的电势差减小
C. 保持电流I不变，仅增大h时，上下表面的电势差增大
D. 电势差稳定后，电子受到的洛伦兹力大小为
二、双项选择题：（共4小题，每小题6分，共24分。每小题有两项符合题目要求，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. 图甲所示为某一列沿x轴传播的简谐横波在t=0时刻的波形图，图乙所示为质点M的振动图像，则下列说法正确的是（ ）
A. 该简谐波的传播速度为4m/s
B. 这列波的传播方向沿x轴负方向
C. t=2.0s时M质点的振动速度小于Q质点的振动速度
D. 从t=0时刻开始P点的振动方程
6. 图甲为小型交流发动机的原理图，矩形线圈绕垂直于匀强磁场方向的轴匀速转动。线圈的匝数匝、电阻，外接的电阻，电流表和电压表均为理想交流电表。穿过线圈的磁通量随时间t按如图乙的余弦规律变化，则（ ）
A. 当时，线圈产生的感应电动势最大
B. 当时，线圈产生的感应电动势为零
C. 当时，感应电流方向发生改变
D. 当时，电压表示数为V
7. 如图甲所示，一圆环上半部分处于匀强磁场中，圆环固定不动。时匀强磁场的磁感应强度的方向垂直纸面向里，磁感应强度随时间变化的关系图像如图乙所示，已知圆环的半径为，圆环的电阻为，则（ ）
A. 圆环所受安培力的方向始终不变
B. 时刻，线圈受到的安培力最大
C. 圆环中的感应电流始终沿顺时针方向
D. 圆环中的感应电动势大小为
8. 如图，一半径为R的光滑绝缘半球面开口向下，固定在水平面上。整个空间存在磁感应强度为B、方向竖直向上的匀强磁场。一电荷量为q（q>0）、质量为m的小球P在球面上做水平方向的匀速圆周运动，圆心为O′。球心O到该圆周上任一点的连线与竖直方向的夹角为θ=60°。若重力加速度为g，以下说法正确的是（ ）
A. 从上面俯视小球沿顺时针方向运转
B. 小球的速率越大，则小球受到的洛伦兹力越小
C. 球面对小球弹力大小为
D. 磁感应强度的大小不可能为
三、非选择题（本大题共7小题，共60分）
9. 如图，一细束复色光射向平行板玻璃砖后，分散成两束单色光a和b，则玻璃对a光的折射率_____（选填“大于”“等于”或“小于”）玻璃对b光的折射率；当用光分别照射同一双缝干涉装置时，_____（选填“”或“”）光形成的干涉条纹间距较大。
10. 如何有效地提高能源利用率是人类所面临的一项重要任务。如下图是远距离输电示意图，变压器为理想变压器，若输入电压U1不变，图示的用电设备消耗总功率变大，则输电线上消耗的电功率______；降压变压器副线圈两端的电压U4______；（均选填“变小”、“变大”或“不变”）。
11. 家用电子调光灯的调光原理是用电子线路将输入的正弦式交流电压的波形截去一部分来实现调节电压，从而调节灯光的亮度。某电子调光灯经调整后的电压波形如图所示，则该交流电的电压有效值为_____。若将此电压加在阻值的电热丝两端，功率为_____。
12. 在“测量玻璃的折射率”实验中，某实验小组做了如下操作：
（1）如图，先将方格纸平铺在木板上并用图钉固定，长方体玻璃砖平放在纸上，然后在方格纸中画出玻璃砖与空气的两个界面和。在相应位置插上、两枚大头针。然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针和。在插和时，应使（ ）
A. 只挡住的像
B. 只挡住的像
C. 同时挡住、的像
（2）为了减小实验误差，实验时应注意的是（ ）
A. 大头针、之间的距离及大头针、之间的距离应适当大些
B. 入射角应尽量小些
C. 玻璃砖的宽度应小一些
（3）该实验小组的同学通过“插针法”确定了四枚大头针的位置，请根据实验原理在图中补全光路图______。
13. 在探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系实验中：
（1）按下图连接电路，变压器左侧线圈接线柱0、8与学生电源的“交流6V”接线柱相连。闭合开关，用多用电表测得右侧线圈0、4接线柱之间的电压为_____。
A. 0B. 3.0VC. 6.0VD. 12.0V
（2）某次实验中，变压器选用左侧0、2接线柱和右侧0、4接线柱进行实验，测得左侧的电压为，右侧的电压为，数据如表所示，可判断学生电源接在了接线柱_____上（选填“左侧0、2”或“右侧0、4”）。
（3）实验时，某同学听到变压器内部有轻微“嗡嗡”声，他做出如下猜想，正确的是_____。
A. “嗡嗡”声来自副线圈中电流流动的声音
B. “嗡嗡”声是由于铁芯中存在过大的涡流而发出的
C. 交变电流的磁场对铁芯有吸、斥作用，使铁芯振动发声
14. 如图一质谱仪由加速器、速度选择器和磁分析器组成，其装置简化成如图所示。质量为m、带电量为q粒子由静止被加速电场加速后，以速度v进入速度选择器。速度选择器内存有相互正交的匀强磁场和匀强电场，其中电场强度大小为E、磁感应强度大小未知；通过速度选择器后，粒子从O点垂直于磁场边界SP的方向进入磁分析器，最后离子击中磁场边界上的P点。磁分析器分布着向外的匀强磁场，磁感应强度大小为；不计粒子重力。求：
（1）加速电场的电压；
（2）速度选择器中匀强磁场磁感应强度大小；
（3）磁分析器中O、P两点间的距离d。
15. 一固定的光滑圆弧轨道与光滑水平面相切，物块B静止在水平面上，物块A从圆弧轨道上距水平面高h处由静止释放，A与B发生碰撞后粘在一起，组合成的物块AB随后与另一静止在水平面上的物块C发生弹性碰撞，已知物块A、B、C物块的质量均为m，重力加速度为g，不计空气阻力。
（1）与B碰撞前瞬间，物块A的速度大小；
（2）A与B碰撞过程损失的机械能；
（3）物块AB对C的冲量I大小。
16. 某课外实践小组根据所学物理知识，为飞船返回舱设计了一种电磁缓冲着陆装置。其原理如图，该装置由返回舱、间距为的平行导轨、产生垂直导轨平面的磁感应强度大小为B的匀强磁场的磁体和“人”字形刚性（忽略质量及形变）绝缘支架组成。导体棒固定“人”字形支架顶部，且可沿导轨滑动并接触良好。整个装置竖直着陆到水平地面前瞬间的速度大小为，“人”字形支架接触水平地面立即静止，此后静止的导体棒边与磁场发生相互作用，返回舱一直减速直至达到匀速运动状态，从而实现缓冲。已知返回舱、导轨和磁体固定在一起，总质量为。导体棒电阻为3r，不计其余部分电阻，重力加速度为，整个运动过程中只有边在磁场中，不计一切摩擦阻力，忽略地磁场的影响。求：
（1）线框刚接触水平地面时，流过的电流大小和方向；
（2）返回舱达到匀速运动状态的速度；
（3）若返回舱的速度大小从减到的过程中，经历的时间为，求该过程中返回舱下落的高度和该装置中产生的焦耳热。（结果保留）
实验次数
1
2
3
4
5
1.00
1.90
3.00
4.00
4.80
2.10
4.00
610
8.20
10.00
福州市八县（市）协作校2023—2024学年第二学期期末联考
高二物理试卷
【完卷时间：75分钟；满分：100分】
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，只有一个选项正确。）
1. 2024年3月，华为小折叠屏PcketS2手机正式发售。该款手机搭载了麒麟990E芯片，支持5G网络，可以满足用户对于高速网络的需求。已知4G网络通信技术采用1880MHz~2635MHz频段的无线电波，5G网络通信技术采用3300MHz~5000MHz频段的无线电波。在真空中，下列说法正确的是（ ）
A. 在真空中，5G信号比4G信号频率更小
B. 在真空中，5G信号比4G信号传播速度快
C. 在真空中，5G信号比4G信号的波长更小
D. 在真空中，5G信号比4G信号更容易发生明显衍射现象
【答案】C
【解析】
【详解】A．结合题意可知，在真空中，5G信号比4G信号频率更大，故A错误；
B．在真空中，5G信号与4G信号传播速度相同，均等于光速c，故B错误；
C．根据
在真空中，5G信号比4G信号的频率更大，则5G信号比4G信号的波长更小，故C正确；
D．在真空中，由于5G信号比4G信号的波长更小，则4G信号比5G信号更容易发生明显衍射现象，故D错误。
故选C。
2. 下列四幅图为光的相关现象，关于它们说法正确的是（ ）
A. 图甲是单色光通过双缝后得到的干涉条纹
B. 图乙中内窥镜应用了光的全反射原理
C. 图丙为检验工件平整度的装置，利用了光的衍射原理
D. 图丁是立体电影原理，利用了光的干涉现象
【答案】B
【解析】
【详解】A．干涉条纹是等宽、等亮度的，衍射条纹是中央条纹最亮、最宽，向两侧越来越暗，越来越窄，甲图是单色光通过单缝后得到的衍射条纹，故A错误；
B．图乙中内窥镜应用了光的全反射原理，故B正确；
C．丙图是薄膜干涉的应用，用来检测平面的平整程度，故C错误；
D．丁图是立体电影原理，利用了光的偏振现象，故D错误。
故选B
3. 如图，A、B是两个规格相同的小灯泡，L为自感系数较大的线圈，、是零刻度在中间的相同电流表，闭合开关稳定后，调节滑动变阻器R，使、两电流表示数相同，偏转方向相同，两个灯泡的亮度相同。则下列说法正确的是（ ）
A. 闭合S瞬间，灯泡A立刻变亮，灯泡B逐渐变亮
B. 闭合S瞬间，电流表示数大于示数
C. 闭合S稳定后，断开S瞬间，灯泡B先闪亮一下，再熄灭
D. 闭合S稳定后，断开S瞬间，电流表和指针偏转方向相反
【答案】D
【解析】
【详解】AB．闭合S瞬间，灯泡B立刻变亮，与灯泡A串联的线圈产生自感电动势，导致灯泡A逐渐变亮，所以电流表示数小于示数，故AB错误；
CD．稳定后，断开S瞬间，线圈相当于电源放电，灯泡A与灯泡B所在支路形成闭合回路，因为断开前两支路电流相等，所以断开瞬间两灯不会先闪亮一下，再熄灭。而稳定后电流表和电流方向相同，指针偏转方向相同，断开S瞬间，在新的回路中电流表的指针方向不变，电流表指针偏转方向反向，所以断开S瞬间，电流表和指针偏转方向相反，故C错误，D正确。
故选D。
4. 如图，通入电流为I的导体板放在磁感应强度为B的匀强磁场中，电流与磁场方向垂直时，导体板上、下表面间产生一定的电势差，这种现象称为霍尔效应。导体板中自由电子电荷量为e，导体板的宽度为d，厚度为h，下列说法正确的是（ ）
A. 上表面的电势高于下表面电势
B. 保持电流I不变，仅增大d时，上下表面的电势差减小
C. 保持电流I不变，仅增大h时，上下表面的电势差增大
D. 电势差稳定后，电子受到的洛伦兹力大小为
【答案】B
【解析】
【详解】A．电子定向移动中受洛伦兹力向上，导体上表面带上负电，而下表面带正电，所以导体上表面的电势低于下表面电势，故A错误；
BCD．电势差稳定后，电场力与洛伦兹力平衡，则有
得
导体中通过的电流为
得
与I成正比，与d成反比，保持电流I不变，仅增大d时，上下表面的电势差减小，故CD错误，B正确。
故选B。
二、双项选择题：（共4小题，每小题6分，共24分。每小题有两项符合题目要求，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. 图甲所示为某一列沿x轴传播的简谐横波在t=0时刻的波形图，图乙所示为质点M的振动图像，则下列说法正确的是（ ）
A. 该简谐波的传播速度为4m/s
B. 这列波的传播方向沿x轴负方向
C. t=2.0s时M质点的振动速度小于Q质点的振动速度
D. 从t=0时刻开始P点的振动方程
【答案】AB
【解析】
【详解】A．简谐波的传播速度为
故A正确；
B．根据图乙可知，0时刻，质点M向下振动，根据图甲，利用同侧法可知，波的传播方向沿x轴负方向，故B正确；
C．由于周期为1s，可知，t=2.0s时的波形与0时刻的波形相同，根据图甲可知，此时M质点的位移小于Q质点的位移，则M质点的振动速度大于Q质点的振动速度，故C错误；
D．从t=0时刻开始P点的振动方程为
故D错误。
故选AB。
6. 图甲为小型交流发动机的原理图，矩形线圈绕垂直于匀强磁场方向的轴匀速转动。线圈的匝数匝、电阻，外接的电阻，电流表和电压表均为理想交流电表。穿过线圈的磁通量随时间t按如图乙的余弦规律变化，则（ ）
A. 当时，线圈产生的感应电动势最大
B. 当时，线圈产生的感应电动势为零
C. 当时，感应电流方向发生改变
D. 当时，电压表示数为V
【答案】BC
【解析】
【详解】AB．当时，穿过线圈平面的磁通量最大，磁通量变化率为零，则线圈产生的感应电动势为零，故A错误，B正确；
C．当时，穿过线圈平面的磁通量最大，磁通量变化率为零，则线圈产生的感应电动势为零，感应电流为零，感应电流方向发生改变，故C正确；
D．电压表示数为有效值，感应电动势的最大值为
有效值为
则电压表示数
故D错误。
故选BC。
7. 如图甲所示，一圆环上半部分处于匀强磁场中，圆环固定不动。时匀强磁场的磁感应强度的方向垂直纸面向里，磁感应强度随时间变化的关系图像如图乙所示，已知圆环的半径为，圆环的电阻为，则（ ）
A. 圆环所受安培力的方向始终不变
B. 时刻，线圈受到的安培力最大
C. 圆环中的感应电流始终沿顺时针方向
D. 圆环中的感应电动势大小为
【答案】CD
【解析】
【详解】C．根据楞次定律可知，圆环中的感应电流始终沿顺时针方向，故C正确；
A．结合上述，圆环中的感应电流方向不变，由于前后磁感应强度的方向发生变化，根据左手定则可知，圆环所受安培力的方向发生变化，故A错误；
B．时刻，磁感应强度为0，则此时线圈受到的安培力最小，故B错误；
D．根据法拉第电磁感应定律有
故D正确。
故选CD。
8. 如图，一半径为R的光滑绝缘半球面开口向下，固定在水平面上。整个空间存在磁感应强度为B、方向竖直向上的匀强磁场。一电荷量为q（q>0）、质量为m的小球P在球面上做水平方向的匀速圆周运动，圆心为O′。球心O到该圆周上任一点的连线与竖直方向的夹角为θ=60°。若重力加速度为g，以下说法正确的是（ ）
A. 从上面俯视小球沿顺时针方向运转
B. 小球的速率越大，则小球受到的洛伦兹力越小
C. 球面对小球的弹力大小为
D. 磁感应强度的大小不可能为
【答案】AD
【解析】
【详解】A．根据左手定则，可知从上面俯视小球沿顺时针方向运转，A正确；
B．根据
可知小球的速率越大，受到的洛伦兹力越大，B错误；
C．对小球受力分析可知
可知球面对小球的弹力大小为
C错误；
D．在水平方向上，根据牛顿第二定律
整理得
由于v实数，则
解得
D正确。
故选AD
三、非选择题（本大题共7小题，共60分）
9. 如图，一细束复色光射向平行板玻璃砖后，分散成两束单色光a和b，则玻璃对a光的折射率_____（选填“大于”“等于”或“小于”）玻璃对b光的折射率；当用光分别照射同一双缝干涉装置时，_____（选填“”或“”）光形成的干涉条纹间距较大。
【答案】 ①. 大于 ②.
【解析】
【详解】[1]由图可知，单色光a的偏折程度较大，所以玻璃对a光的折射率大于玻璃对b光的折射率。
[2]a光的折射率大，频率高，波长短，a、b光通过同一个双缝干涉装置，根据干涉条纹间距公式可知，b光形成的干涉条纹间距较大。
10. 如何有效地提高能源利用率是人类所面临的一项重要任务。如下图是远距离输电示意图，变压器为理想变压器，若输入电压U1不变，图示的用电设备消耗总功率变大，则输电线上消耗的电功率______；降压变压器副线圈两端的电压U4______；（均选填“变小”、“变大”或“不变”）。
【答案】 ①. 变大 ②. 变小
【解析】
【详解】[1]用电设备消耗总功率变大，则通过降压变压器副线圈的电流增大，根据电流匝数关系，通过降压变压器原线圈的电流增大，则输电线上消耗的电功率变大；
[2]输入电压U1不变，根据电压匝数的关系，电压U2不变，由于通过降压变压器原线圈的电流增大，则输电线上损耗电压增大，降压变压器原线圈电压减小，根据电压匝数的关系，电压U4变小。
11. 家用电子调光灯的调光原理是用电子线路将输入的正弦式交流电压的波形截去一部分来实现调节电压，从而调节灯光的亮度。某电子调光灯经调整后的电压波形如图所示，则该交流电的电压有效值为_____。若将此电压加在阻值的电热丝两端，功率为_____。
【答案】 ①. 110 ②. 1100
【解析】
【详解】[1]根据电流的热效应，可得
解得
[2]若将此电压加在阻值的电热丝两端，功率为
12. 在“测量玻璃的折射率”实验中，某实验小组做了如下操作：
（1）如图，先将方格纸平铺在木板上并用图钉固定，长方体玻璃砖平放在纸上，然后在方格纸中画出玻璃砖与空气的两个界面和。在相应位置插上、两枚大头针。然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针和。在插和时，应使（ ）
A. 只挡住的像
B. 只挡住的像
C. 同时挡住、的像
（2）为了减小实验误差，实验时应注意的是（ ）
A. 大头针、之间的距离及大头针、之间的距离应适当大些
B. 入射角应尽量小些
C. 玻璃砖的宽度应小一些
（3）该实验小组的同学通过“插针法”确定了四枚大头针的位置，请根据实验原理在图中补全光路图______。
【答案】（1）C （2）A
（3）见解析
【解析】
【小问1详解】
AC．为了使得位置经过出射光线，实验中，应使同时挡住、的像，故A错误，C正确；
B．为了使得位置经过出射光线，实验中，应使同时挡住、、的像，故B错误。
故选C。
【小问2详解】
A．为了便于确定入射光与出射光的位置，大头针、之间的距离及大头针、之间的距离应适当大些，故A正确；
B．为了便于入射角与折射角的测量，入射角应尽量大些，故B错误；
C．为了便于确定入射光与出射光的位置，，玻璃砖的宽度应大一些，故C错误。
故选A。
【小问3详解】
根据实验原理在图中作出光路图，如图所示
13. 在探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系实验中：
（1）按下图连接电路，变压器的左侧线圈接线柱0、8与学生电源的“交流6V”接线柱相连。闭合开关，用多用电表测得右侧线圈0、4接线柱之间的电压为_____。
A. 0B. 3.0VC. 6.0VD. 12.0V
（2）某次实验中，变压器选用左侧0、2接线柱和右侧0、4接线柱进行实验，测得左侧的电压为，右侧的电压为，数据如表所示，可判断学生电源接在了接线柱_____上（选填“左侧0、2”或“右侧0、4”）。
（3）实验时，某同学听到变压器内部有轻微的“嗡嗡”声，他做出如下猜想，正确的是_____。
A. “嗡嗡”声来自副线圈中电流流动的声音
B. “嗡嗡”声是由于铁芯中存在过大的涡流而发出的
C. 交变电流的磁场对铁芯有吸、斥作用，使铁芯振动发声
【答案】（1）B （2）右侧0、4
（3）C
【解析】
【小问1详解】
根据变压器电压与线圈匝数关系可知
解得
V
故选B。
【小问2详解】
由于有漏磁，副线圈测量电压小于理论值，所以左侧0、2接线柱为副线圈，可判断连接交流电源原线圈是右侧0、4。
【小问3详解】
听到变压器内部有轻微的“嗡嗡”声，其原因是交变电流的磁场对铁芯有吸、斥作用，使铁芯振动发声。
故选C。
14. 如图一质谱仪由加速器、速度选择器和磁分析器组成，其装置简化成如图所示。质量为m、带电量为q粒子由静止被加速电场加速后，以速度v进入速度选择器。速度选择器内存有相互正交的匀强磁场和匀强电场，其中电场强度大小为E、磁感应强度大小未知；通过速度选择器后，粒子从O点垂直于磁场边界SP的方向进入磁分析器，最后离子击中磁场边界上的P点。磁分析器分布着向外的匀强磁场，磁感应强度大小为；不计粒子重力。求：
（1）加速电场的电压；
（2）速度选择器中匀强磁场磁感应强度大小；
（3）磁分析器中O、P两点间的距离d。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）根据题意，粒子在加速电场中，由动能定理有
解得
（2）粒子在速度选择器中，则有
解得
（3）粒子在磁分析器中有
则有
15. 一固定的光滑圆弧轨道与光滑水平面相切，物块B静止在水平面上，物块A从圆弧轨道上距水平面高h处由静止释放，A与B发生碰撞后粘在一起，组合成的物块AB随后与另一静止在水平面上的物块C发生弹性碰撞，已知物块A、B、C物块的质量均为m，重力加速度为g，不计空气阻力。
（1）与B碰撞前瞬间，物块A的速度大小；
（2）A与B碰撞过程损失的机械能；
（3）物块AB对C的冲量I大小。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）对物块A，下滑过程中，由动能定理有
解得
（2）AB碰撞过程中，由动量守恒定律有
由能量守恒定律有
联立解得
（3）AB与C碰撞过程中，由动量守恒定律和能量守恒定理有
，
对C由动量定理可得，物块AB对C的冲量
联立解得
16. 某课外实践小组根据所学物理知识，为飞船返回舱设计了一种电磁缓冲着陆装置。其原理如图，该装置由返回舱、间距为的平行导轨、产生垂直导轨平面的磁感应强度大小为B的匀强磁场的磁体和“人”字形刚性（忽略质量及形变）绝缘支架组成。导体棒固定“人”字形支架顶部，且可沿导轨滑动并接触良好。整个装置竖直着陆到水平地面前瞬间的速度大小为，“人”字形支架接触水平地面立即静止，此后静止的导体棒边与磁场发生相互作用，返回舱一直减速直至达到匀速运动状态，从而实现缓冲。已知返回舱、导轨和磁体固定在一起，总质量为。导体棒电阻为3r，不计其余部分电阻，重力加速度为，整个运动过程中只有边在磁场中，不计一切摩擦阻力，忽略地磁场的影响。求：
（1）线框刚接触水平地面时，流过的电流大小和方向；
（2）返回舱达到匀速运动状态的速度；
（3）若返回舱的速度大小从减到的过程中，经历的时间为，求该过程中返回舱下落的高度和该装置中产生的焦耳热。（结果保留）
【答案】（1），电流方向从到；（2）；（3），
【解析】
【详解】（1）根据题意可知，边感应电动势
流过的电流大小
由右手定则可知，边电流方向从到。
（2）返回舱向下减速运动，最终达到匀速运动状态，则有
又有
，
解得
（3）设返回舱的速度由减小到的过程中，返回舱下降的高度为，由动量定理得
又有
解得
由能量守恒得
解得
实验次数
1
2
3
4
5
1.00
1.90
3.00
4.00
4.80
2.10
4.00
6.10
8.20
10.00
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