江苏省苏州市甪直中学2025-2026学年上学期高三上学期12月月考物理试卷（原卷+解析）

这是一份江苏省苏州市甪直中学2025-2026学年上学期高三上学期12月月考物理试卷（原卷+解析），共27页。试卷主要包含了单项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
一、单项选择题：本题共11小题，每小题4分，共44分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1. 高速摄影机可以对影视剧中高速移动目标进行跟踪拍摄。在某剧情拍摄中，用一在轨道旁运动的高速摄影机跟踪拍摄某特技演员，将高速摄影机和该特技演员都视为质点，他们的位移—时间图像如图所示，图线交点对应的时刻为，下列说法正确的是（ ）
A. 时间内，该特技演员速率变大
B. 时间内，摄影机的瞬时速率越来越大
C. 时刻，该特技演员的速度大于摄影机的速度
D. 时间内，该特技演员的平均速度小于摄影机的平均速度
2. 利用智能手机中的加速度传感器可以采集手机的加速度a随时间t变化的图像。某同学将手机竖直向上抛出，测得手机在竖直方向的图像如图所示。g取，不计空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A. 时刻，手机与手发生分离B. 时刻，手机处于超重状态
C. 时刻，手机的运动方向发生改变D. 时刻以后，手机的速率一直增大
3. 图为水面上的两列振动步调相同的相干波在某时刻的叠加情况，以波源、为圆心的两组同心圆弧分别表示该时刻两列波的波峰（实线）和波谷（虚线），已知的振幅为3cm，的振幅为5cm，下列说法正确的是（ ）
A. 质点A和B在该时刻的高度差为16cm
B. B点始终处于平衡位置
C. 质点C的振幅为5cm
D. 再过二分之一个周期后，D点位于平衡位置上方8cm处
4. 如图甲所示，实验小组用向心力演示仪探究影响向心力大小的因素。已知小球在槽中A、B、C位置做圆周运动的半径之比为。某次实验时，选择两个质量相等的球分别放置于甲图中A、C位置，选用的变速塔轮如图中所示，该实验是探究哪两个物理量之间的关系（ ）
A. 探究向心力与角速度之间的关系
B. 探究向心力与质量之间的关系
C. 探究向心力与半径之间的关系
D. 探究向心力与半径的倒数之间的关系
5. 某同学利用电压传感器来研究电感线圈工作时的特点。图甲中三个灯泡完全相同，不考虑温度对灯泡电阻的影响。在闭合开关S的同时开始采集数据，当电路达到稳定状态后断开开关。图乙是由传感器得到的电压u随时间t变化的图像。不计电源内阻及电感线圈L的电阻。下列说法正确的是（ ）
A. 开关S闭合瞬间，流经灯和电流相等
B. 开关S闭合瞬间至断开前，流经灯的电流保持不变
C. 开关S断开瞬间，灯闪亮一下再熄灭
D. 根据题中信息，可以推算出图乙中与的比值
6. 真空中某电场的电场线如图中实线所示，M、O、N为同一根电场线上的不同位置的点，两个带电粒子a、b均从P点以相同速度射入该电场区域，仅在电场力作用下的运动轨迹如图中虚线所示，下列说法正确的是（ ）
A. a粒子带正电，b粒子带负电
B. 电场力对a、b粒子均做正功
C. a粒子的电势能减小，b粒子的电势能增加
D. 图中的两条虚线可能都是等势线
7. “嫦娥六号”探测器于2024年5月8日进入环月轨道，后续经调整环月轨道高度和倾角，实施月球背面软着陆。当探测器的轨道半径从r1调整到r2时（两轨道均可视为圆形轨道），其动能和周期从Ek1、T1分别变为Ek2、T2。下列选项正确的是（ ）
A B. C. D.
8. 如图所示，在一个足够大、表面平坦的雪坡顶端，有一个小孩坐在滑雪板上。给他一个大小为的水平初速度使其运动。设雪坡与滑雪板之间的动摩擦因数，不计空气阻力，则小孩（ ）
A. 一直做曲线运动
B. 时间足够长速度方向会与初速度垂直
C. 若值合适可以沿初速度方向做匀速直线运动
D. 做与初速度方向保持小于角的加速直线运动
9. 如图所示，两小球P、Q竖直叠放在一起，小球间留有较小空隙，从距水平地面高度为h处同时由静止释放。已知小球Q的质量是P的2倍。设所有碰撞均为弹性碰撞，重力加速度为g。忽略空气阻力及碰撞时间，则两球第一次碰撞后小球P上升的高度为（ ）
A. hB. hC. hD. h
10. 一宇宙飞船的横截面积为S，以v0的恒定速率航行，当进入有宇宙尘埃的区域时，设在该区域，单位体积内有n颗尘埃，每颗尘埃的质量为m，若尘埃碰到飞船前是静止的，且碰到飞船后就粘在飞船上，不计其他阻力，为保持飞船匀速航行，飞船发动机的牵引力功率为（ ）
A Snmv02B. 2Snmv02C. Snmv03D. 2Snmv03
11. 如图所示，竖直轻弹簧两端连接两个小物块A、B，置于水平地面上且处于静止状态，现将小物块C从A正上方某位置静止释放，物块C与A碰后粘连在一起共同运动。已知在以后的运动过程中，当A向上运动到最高点时，B受地面支持力恰好变为开始的。重力加速度为g，弹簧劲度系数为k，A的质量为m，B的质量为3m，C的质量为2m。已知质量为m，弹簧劲度系数为k的弹簧振子，做简谐运动的固有周期为。下列说法不正确的是（ ）
A 物块A与物块C粘连共同向下运动过程，速度先变大后变小
B. 物块A与物块C粘连的瞬间加速度为g
C. 地面受到的最大压力为10mg
D. 物块A与物块C粘连到运动到最低点的最短时间为
二、非选择题：（本题共5小题，共56分；15+6+8+13+14）。
12. 用图甲的实验装置可以验证动量守恒定律。O是铅垂线在地面上的垂直投影点。实验时，先让入射小球多次从斜轨上S位置由静止释放，找到其落地点的平均位置P，测量平抛水平射程OP。然后把被碰小球静置于水平轨道的末端，再将入射小球从斜轨上S位置由静止释放，与小球相撞，多次重复实验，找到两个小球落地的平均位置M、N。
（1）关于本实验，下列说法正确的是________
A. 铅垂线的作用是确保斜槽末端水平
B. 可选用半径不同的两小球
C. 选用两球的质量应满足
D. 需用秒表测量小球在空中飞行的时间
（2）图乙是小球的多次落点痕迹，由此可确定其落点的平均位置对应的读数为________cm
（3）在某次实验中，测量出两小球的质量分别为、，三个落点的平均位置与O点的距离分别为OM、OP、ON。在实验误差允许范围内，若满足关系式________，即验证了该碰撞满足动量守恒定律。（用所给符号表示）。
13. 一个实验小组在实验室中测量一段金属丝（电阻约为5Ω）的电阻率。本次实验提供的器材如下：
电流表A：量程0.6A，大约1Ω；
电池组E：电动势3V，内阻不计；
电压表V：量程0~3V，内阻约为5kΩ；
滑动变阻器：最大阻值10Ω，额定电流为2A；
滑动变阻器：最大阻值1000Ω，额定电流为2A；
开关一个、导线若干。
（1）小组同学某次用10分度游标卡尺测得金属丝的长度时，不小心使部分刻度被污迹遮住了，如图所示，则该次测量的读数为________cm。
（2）小组同学调节滑动变阻器滑片时，使电压表示数能够从零开始连续变化并尽可能减少误差，请选择最合适的滑动变阻器，根据提供的器材在方框内画出实验的电路图，并在电路图中标出所选器材的符号。
14. 抖动绳子一端可以在绳子上形成一列简谐横波。如图所示为一列沿x轴传播的简谐横波时刻的波动图像，此时振动恰好传播到的质点A处，经过0.1s质点A第一次回到平衡位置，质点B在x轴上位于处，求：
（1）波速的大小；
（2）质点B第一次到达波谷的时刻和此时质点A偏离平衡位置位移的大小；
15. 如图所示，一无限长通电直导线固定在光滑水平面上。一质量为的金属圆环在该平面内以大小、方向与电流方向成角的初速度滑出，直到达到稳定。求：
（1）整个过程金属圆环产生的电能；
（2）整个过程金属圆环受到安培力的冲量。
16. 如图所示为一款游戏的装置结构图，整个轨道固定在竖直平面内，由光滑圆弧轨道AB、水平轨道BC及光滑半圆形轨道CD组成，圆弧轨道AB与水平轨道在B点相切，圆弧AB所对的圆心角为53°，半圆形轨道CD与水平轨道在C点相切，圆弧轨道半径，半圆形轨道半径为0.5m，BC长为2m。在P点以某一初速度水平抛出一个质量为1 kg的物块，物块刚好从A点以速度无碰撞进入轨道，物块可视为质点，不计空气阻力，重力加速度，，。
（1）求P点与A点的高度差；
（2）物块对轨道上A点压力的大小；
（3）要使物块能滑上半圆轨道，且沿半圆轨道再次回到C点，求物块与水平轨道间的动摩擦因数应满足什么条件？
17. 如图所示，在x轴上方存在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，在x轴下方存在方向竖直向上的匀强电场。一个质量为m、电荷量为q、重力不计的带正电粒子从y轴上的点沿y轴正方向以某初速度开始运动，一段时间后，粒子与x轴正方向成进入电场，经过y轴上Q点时速度方向恰好与y轴垂直。求：
（1）粒子在磁场中运动的轨道半径r和速度大小v；
（2）匀强电场的电场强度大小；
（3）若改变匀强电场的电场强度大小，使粒子经过一段时间又能经过P点，求匀强电场的电场强度E的大小？
苏州市吴中区甪直高级中学高三年级12月独立作业
物理
一、单项选择题：本题共11小题，每小题4分，共44分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1. 高速摄影机可以对影视剧中高速移动目标进行跟踪拍摄。在某剧情拍摄中，用一在轨道旁运动的高速摄影机跟踪拍摄某特技演员，将高速摄影机和该特技演员都视为质点，他们的位移—时间图像如图所示，图线交点对应的时刻为，下列说法正确的是（ ）
A. 时间内，该特技演员速率变大
B. 时间内，摄影机的瞬时速率越来越大
C. 时刻，该特技演员的速度大于摄影机的速度
D. 时间内，该特技演员的平均速度小于摄影机的平均速度
【答案】D
【解析】
【详解】A．图像的斜率表示速度，时间内，特技演员对应的图像斜率变小，可知特技演员速率变小，故A错误；
B．时间内，摄影机对应的图像斜率不变，可知摄影机的瞬时速率不变，故B错误；
C．图像的斜率表示速度，时刻，特技演员对应图像的斜率小于摄影机对应图像的斜率，可知时刻该特技演员的速度小于摄影机的速度，故C错误；
D．由图像知时间内，摄影机的位移为，特技演员的位移为，可知该特技演员的位移比摄影机的位移小，根据可知，时间内，该特技演员的平均速度小于摄影机的平均速度，故D正确。
故选D。
2. 利用智能手机中的加速度传感器可以采集手机的加速度a随时间t变化的图像。某同学将手机竖直向上抛出，测得手机在竖直方向的图像如图所示。g取，不计空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A. 时刻，手机与手发生分离B. 时刻，手机处于超重状态
C. 时刻，手机的运动方向发生改变D. 时刻以后，手机的速率一直增大
【答案】B
【解析】
【详解】从图中t4时刻的加速度可判断本题是以上为正方向的，且t4时刻手机与手脱离，时间内，手机加速度向上，手机上升的速度越来越大，处于超重状态，时间内，手机加速度向下，手机上升的速度越来越小，处于失重状态，t4时刻手机与手脱离后将会继续减速上升，即手机先超重后失重，时刻手机不是到达最高点，时刻手机的速度最大。
故选B。
3. 图为水面上的两列振动步调相同的相干波在某时刻的叠加情况，以波源、为圆心的两组同心圆弧分别表示该时刻两列波的波峰（实线）和波谷（虚线），已知的振幅为3cm，的振幅为5cm，下列说法正确的是（ ）
A. 质点A和B在该时刻的高度差为16cm
B. B点始终处于平衡位置
C. 质点C的振幅为5cm
D. 再过二分之一个周期后，D点位于平衡位置上方8cm处
【答案】D
【解析】
【详解】A．因A点为峰峰相遇点，振动加强，振幅为8cm，此时A点在平衡位置以上8cm处；B点为振动减弱点，振幅为2cm，此时B点在平衡位置以下2cm，可知质点A和B在该时刻高度差为10cm，A错误；
B． B点振动减弱，振幅为2cm，并非始终处于平衡位置，B错误；
C．质点C为振动减弱点，则振幅为2cm，C错误；
D．D点为振动加强点，振幅为8cm，因此时位于平衡位置以下8cm，则再过二分之一个周期后，D点位于平衡位置上方8cm处，D正确。
故选D。
4. 如图甲所示，实验小组用向心力演示仪探究影响向心力大小的因素。已知小球在槽中A、B、C位置做圆周运动的半径之比为。某次实验时，选择两个质量相等的球分别放置于甲图中A、C位置，选用的变速塔轮如图中所示，该实验是探究哪两个物理量之间的关系（ ）
A. 探究向心力与角速度之间的关系
B. 探究向心力与质量之间的关系
C. 探究向心力与半径之间的关系
D. 探究向心力与半径的倒数之间的关系
【答案】A
【解析】
【详解】某次实验时，选择两个质量相等的球分别放置于甲图中A、C位置，选用的变速塔轮如图中所示，可知两球做圆周运动的半径相同，该实验是探究向心力与角速度之间的关系。
故选A。
5. 某同学利用电压传感器来研究电感线圈工作时的特点。图甲中三个灯泡完全相同，不考虑温度对灯泡电阻的影响。在闭合开关S的同时开始采集数据，当电路达到稳定状态后断开开关。图乙是由传感器得到的电压u随时间t变化的图像。不计电源内阻及电感线圈L的电阻。下列说法正确的是（ ）
A. 开关S闭合瞬间，流经灯和的电流相等
B. 开关S闭合瞬间至断开前，流经灯的电流保持不变
C. 开关S断开瞬间，灯闪亮一下再熄灭
D. 根据题中信息，可以推算出图乙中与的比值
【答案】D
【解析】
【详解】AB．开关S闭合瞬间，由于电感线圈的阻碍作用，灯D3逐渐变亮，通过灯D3的电流缓慢增加，待稳定后，流经灯和的电流相等；故从开关S闭合瞬间至断开前，流经灯的电流也是逐渐增加，A、B错误；
C．开关S断开瞬间，由于电感线圈阻碍电流减小的作用，由电感线圈继续为灯和提供电流，又因为电路稳定的时候，流经灯和的电流相等，所以灯逐渐熄灭，C错误；
D．开关S闭合瞬间，灯和串联，电压传感器所测电压为D2两端电压，由欧姆定律
电路稳定后，流过D3的电流为
开关S断开瞬间，电感线圈能够和提供与之前等大电流，故其两端电压为
所以
故可以推算出图乙中与比值，D正确。
故选D。
6. 真空中某电场的电场线如图中实线所示，M、O、N为同一根电场线上的不同位置的点，两个带电粒子a、b均从P点以相同速度射入该电场区域，仅在电场力作用下的运动轨迹如图中虚线所示，下列说法正确的是（ ）
A. a粒子带正电，b粒子带负电
B. 电场力对a、b粒子均做正功
C. a粒子的电势能减小，b粒子的电势能增加
D. 图中的两条虚线可能都是等势线
【答案】B
【解析】
【详解】A．根据粒子的受力和运动轨迹可知，a粒子受力逆着电场线，故a粒子带负电，b粒子受力沿电场线，故b粒子带正电，故A错误；
BC．根据粒子的运动轨迹可知，电场力对a、b两个粒子均做正功，电势能均减小，故B正确，C错误；
D．等势线不相交，不相切，粒子受电场力做曲线运动，图中的两条虚线都不是等势线，故D错误。
故选B。
7. “嫦娥六号”探测器于2024年5月8日进入环月轨道，后续经调整环月轨道高度和倾角，实施月球背面软着陆。当探测器的轨道半径从r1调整到r2时（两轨道均可视为圆形轨道），其动能和周期从Ek1、T1分别变为Ek2、T2。下列选项正确的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】探测器绕行过程中，万有引力提供向心力
所以
故
由开普勒第三定律得
解得
故选A。
8. 如图所示，在一个足够大、表面平坦的雪坡顶端，有一个小孩坐在滑雪板上。给他一个大小为的水平初速度使其运动。设雪坡与滑雪板之间的动摩擦因数，不计空气阻力，则小孩（ ）
A. 一直做曲线运动
B. 时间足够长速度方向会与初速度垂直
C. 若值合适可以沿初速度方向做匀速直线运动
D. 做与初速度方向保持小于角的加速直线运动
【答案】B
【解析】
【详解】因为雪坡与滑雪板之间的动摩擦因数，所以
故阻力小于重力沿斜面向下的分力，小孩不会停在斜面上。在垂直于初速度并沿斜面向下的方向上，小孩做初速度为零的加速直线运动；因为摩擦力方向始终与运动方向相反，故小孩在水平方向做减速直线运动，当水平方向速度减为零时，小孩合速度方向与初速度方向垂直并沿斜面向下，合力方向也与初速度方向垂直并沿斜面向下，此后将沿斜面向下做匀加速直线运动。
故选B。
9. 如图所示，两小球P、Q竖直叠放在一起，小球间留有较小空隙，从距水平地面高度为h处同时由静止释放。已知小球Q的质量是P的2倍。设所有碰撞均为弹性碰撞，重力加速度为g。忽略空气阻力及碰撞时间，则两球第一次碰撞后小球P上升的高度为（ ）
A. hB. hC. hD. h
【答案】B
【解析】
【详解】设小球P、Q的质量分别为m、2m，落地前的瞬间二者速度为，由动能定理可得
解得
Q与地面碰撞后速度等大反弹，P、Q碰撞过程满足动量守恒、机械能守恒，规定向上为正方向，则有
解得
碰后小球P机械能守恒
解得
故选B。
10. 一宇宙飞船的横截面积为S，以v0的恒定速率航行，当进入有宇宙尘埃的区域时，设在该区域，单位体积内有n颗尘埃，每颗尘埃的质量为m，若尘埃碰到飞船前是静止的，且碰到飞船后就粘在飞船上，不计其他阻力，为保持飞船匀速航行，飞船发动机的牵引力功率为（ ）
A. Snmv02B. 2Snmv02C. Snmv03D. 2Snmv03
【答案】C
【解析】
【详解】时间t内黏附在飞船上的尘埃质量
对黏附的尘埃，由动量定理得
解得
维持飞船匀速运动，飞船发动机牵引力的功率为
故选C。
11. 如图所示，竖直轻弹簧两端连接两个小物块A、B，置于水平地面上且处于静止状态，现将小物块C从A的正上方某位置静止释放，物块C与A碰后粘连在一起共同运动。已知在以后的运动过程中，当A向上运动到最高点时，B受地面支持力恰好变为开始的。重力加速度为g，弹簧劲度系数为k，A的质量为m，B的质量为3m，C的质量为2m。已知质量为m，弹簧劲度系数为k的弹簧振子，做简谐运动的固有周期为。下列说法不正确的是（ ）
A. 物块A与物块C粘连共同向下运动过程，速度先变大后变小
B. 物块A与物块C粘连的瞬间加速度为g
C. 地面受到的最大压力为10mg
D. 物块A与物块C粘连到运动到最低点的最短时间为
【答案】B
【解析】
【详解】A．物块A与物块C粘连在一起，先向下做加速运动，当弹簧的弹力等于物块A、C的总重力时，物块的速度最大，此后，弹力大于A、C的总重力，AC向下做减速运动，弹簧压缩最短时，AC的速度减为零，因此物块A与物块C粘连共同向下运动过程，速度先变大后变小，故A正确，不符合题意；
B．初始时，由平衡条件可知弹簧处于压缩状态，弹力与A重力等大反向，即
物块A与C物块碰后粘连共同向下运动过程中，刚碰瞬间弹簧弹力不能突变，对整体受力分析，由牛顿第二定律可得
解得，故B错误，符合题意；
C．初始时，弹簧处于压缩状态，对A由平衡条件可知
对B由平衡条件可知
当A向上运动到最高点时，B受地面支持力恰好变为开始的，可得
对B由平衡条件可得
在最高点，对AC整体分析根据牛顿第二定律可得
解得
根据简谐运动的对称性可知，在最高点和最低点的加速度大小相等，在最低点有
解得
对B受力分析，根据平衡条件可得
根据牛顿第三定律可知，地面受最大压力为，故C正确，不符合题意；
D．由题可知，振子的平衡位置满足
解得
物块A与物块C刚粘连时距平衡位置的距离
设物块A与物块C刚粘连到平衡位置的时间为，结合上述分析可知，振子的振幅
则有
解得
从平衡位置运动到最低点的时间为
振子的周期
则物块A与物块C粘连到运动到最低点的最短时间为，故D正确，不符合题意。
本题选择错误选项，故选B。
二、非选择题：（本题共5小题，共56分；15+6+8+13+14）。
12. 用图甲的实验装置可以验证动量守恒定律。O是铅垂线在地面上的垂直投影点。实验时，先让入射小球多次从斜轨上S位置由静止释放，找到其落地点的平均位置P，测量平抛水平射程OP。然后把被碰小球静置于水平轨道的末端，再将入射小球从斜轨上S位置由静止释放，与小球相撞，多次重复实验，找到两个小球落地的平均位置M、N。
（1）关于本实验，下列说法正确的是________
A. 铅垂线的作用是确保斜槽末端水平
B. 可选用半径不同的两小球
C. 选用两球的质量应满足
D. 需用秒表测量小球在空中飞行的时间
（2）图乙是小球的多次落点痕迹，由此可确定其落点的平均位置对应的读数为________cm
（3）在某次实验中，测量出两小球的质量分别为、，三个落点的平均位置与O点的距离分别为OM、OP、ON。在实验误差允许范围内，若满足关系式________，即验证了该碰撞满足动量守恒定律。（用所给符号表示）。
【答案】（1）C （2）56.50
（3）
【解析】
【小问1详解】
A．铅垂线的作用是确定抛出点在地面上的垂直投影点O，而检验斜槽末端是否水平是看小球在斜槽末端是否静止，故A错误；
BC．为了保证小球发生对心正碰，且入射小球不反弹，所以要求入射小球的质量大于被碰小球的质量，且二者半径相同，而斜槽轨道有无摩擦均可，故C正确，B错误；
D．小球做平抛运动，竖直高度相同则飞行时间t相同，水平射程
动量表达式中时间t可约去，无需测量飞行时间，故D错误。
故选C。
【小问2详解】
根据多次落点痕迹，用最小圆法确定平均位置，图乙中刻度尺分度值为，估读到，落点中心位置对应读数为。
【小问3详解】
若在实验误差允许的范围内动量守恒，则
小球离开斜槽轨道做平抛运动，竖直方向位移相等，故运动时间相等；水平方向有，，
联立可得
13. 一个实验小组在实验室中测量一段金属丝（电阻约为5Ω）的电阻率。本次实验提供的器材如下：
电流表A：量程0.6A，大约1Ω；
电池组E：电动势3V，内阻不计；
电压表V：量程0~3V，内阻约为5kΩ；
滑动变阻器：最大阻值10Ω，额定电流2A；
滑动变阻器：最大阻值1000Ω，额定电流为2A；
开关一个、导线若干。
（1）小组同学某次用10分度游标卡尺测得金属丝的长度时，不小心使部分刻度被污迹遮住了，如图所示，则该次测量的读数为________cm。
（2）小组同学调节滑动变阻器滑片时，使电压表示数能够从零开始连续变化并尽可能减少误差，请选择最合适的滑动变阻器，根据提供的器材在方框内画出实验的电路图，并在电路图中标出所选器材的符号。
【答案】（1）4.18
（2）
【解析】
【小问1详解】
游标卡尺读数为4.9cm-8×0.9mm=4.18cm
【小问2详解】
因，可知应采用电流表外接；滑动变阻器用分压电路，则应该选择阻值较小的R1，则电路如图
14. 抖动绳子一端可以在绳子上形成一列简谐横波。如图所示为一列沿x轴传播的简谐横波时刻的波动图像，此时振动恰好传播到的质点A处，经过0.1s质点A第一次回到平衡位置，质点B在x轴上位于处，求：
（1）波速的大小；
（2）质点B第一次到达波谷的时刻和此时质点A偏离平衡位置位移的大小；
【答案】（1）
（2）；0
【解析】
【小问1详解】
由题知经过0.1s质点A第一次回到平衡位置，可知
可知，由图可知
波速
解得
【小问2详解】
B点第一次到达波谷时，波向右传播x=20m-2m=18m，则时间为
因，可知此时质点A仍回到平衡位置，即偏离平衡位置的位移大小为0。
15. 如图所示，一无限长通电直导线固定在光滑水平面上。一质量为的金属圆环在该平面内以大小、方向与电流方向成角的初速度滑出，直到达到稳定。求：
（1）整个过程金属圆环产生的电能；
（2）整个过程金属圆环受到安培力的冲量。
【答案】（1）0.03J；（2），方向垂直导线向左
【解析】
【详解】（1）一无限长通电直导线产生的磁场是非匀强磁场，最初金属环的运动方向与直导线成60°角，可将初速度沿平行于直导线和垂直于直导线的方向分解，沿导线方向的分速度
由于电磁感应，金属环中产生感应电流，安培力的方向与金属环垂直于导线的运动方向相反，最终沿平行直导线的方向匀速运动，由能量守恒定律得金属圆环产生的电能为
解得
（2）由动量定理可知，安培力的冲量大小为
方向垂直导线向左。
16. 如图所示为一款游戏的装置结构图，整个轨道固定在竖直平面内，由光滑圆弧轨道AB、水平轨道BC及光滑半圆形轨道CD组成，圆弧轨道AB与水平轨道在B点相切，圆弧AB所对的圆心角为53°，半圆形轨道CD与水平轨道在C点相切，圆弧轨道半径，半圆形轨道半径为0.5m，BC长为2m。在P点以某一初速度水平抛出一个质量为1 kg的物块，物块刚好从A点以速度无碰撞进入轨道，物块可视为质点，不计空气阻力，重力加速度，，。
（1）求P点与A点的高度差；
（2）物块对轨道上A点压力的大小；
（3）要使物块能滑上半圆轨道，且沿半圆轨道再次回到C点，求物块与水平轨道间的动摩擦因数应满足什么条件？
【答案】（1）0.8m
（2）31N （3）
【解析】
【小问1详解】
由几何关系知
由于
可得
【小问2详解】
在A点，根据牛顿第二定律
解得
根据牛顿第三定律，物块对A点压力的大小为31N。
【小问3详解】
物块能够滑上半圆轨道，满足
解得
物块能够到达与等高处，满足
解得
综上可得。
17. 如图所示，在x轴上方存在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，在x轴下方存在方向竖直向上的匀强电场。一个质量为m、电荷量为q、重力不计的带正电粒子从y轴上的点沿y轴正方向以某初速度开始运动，一段时间后，粒子与x轴正方向成进入电场，经过y轴上Q点时速度方向恰好与y轴垂直。求：
（1）粒子在磁场中运动的轨道半径r和速度大小v；
（2）匀强电场的电场强度大小；
（3）若改变匀强电场的电场强度大小，使粒子经过一段时间又能经过P点，求匀强电场的电场强度E的大小？
【答案】（1），；（2）；（3），或
【解析】
【详解】（1）根据题意画出粒子在复合场中的运动轨迹如图所示：
由几何关系可得
即
根据洛伦兹力提供向心力
解得
（2）粒子进入电场后，在x方向做匀速直线运动，从进入电场到达Q时其x方向的位移
在y方向做匀减速运动，根据动量定理
所以
（3）设粒子进入电场后做类抛体运动的水平位移为，粒子在磁场中做匀速圆周运动在x轴上的弦长为l，为使粒子又能回到P点，需满足几何关系
，
根据速度时间关系
根据牛顿第二定律
联立解得
，
若粒子做类抛体运动的水平位移，恰好等于粒子在磁场中做匀速圆周运动在x轴上的弦长，粒子能在一个闭合的轨迹上运动，每隔相同时间又能回到P点
则
得