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北京市朝阳区2020届高三下学期4月测试物理试题（A）
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2020年北京朝阳区高三年级4月份测试题（A）
物理试卷
第一部分
一、本部分共14题，每题3分，共42分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。
1.下列说法正确的是（ ）
A. 两个轻核结合成质量较大的核，总质量较聚变前一定增加
B. 稀薄气体发出的辉光经分光镜分析得到线状谱说明原子的能量是量子化的
C. α粒子轰击金箔发生散射现象说明原子核存在复杂的内部结构
D. 当放射性物质的温度升高后，其半衰期会变小
【答案】B
【解析】
【详解】A. 两个轻核结合成质量较大的核，释放大量能量，根据质能方程可得总质量较聚变前减小，故A错误；
B. 稀薄气体发出的辉光经分光镜分析得到线状谱说明原子的能量是量子化的，故B正确；
C. α粒子轰击金箔发生散射现象说明原子内部非常空旷，带正电的部分体积很小，但集中几乎全部质量，故C错误；
D. 半衰期是由放射性元素原子核的内部因素所决定的，跟元素的化学状态、温度、压强等因素无关，故D错误。
故选B。
2.关于热现象，下列说法正确的是（ ）
A. 布朗运动反映了悬浮在液体中的固体小颗粒内部分子的无规则运动
B. 自行车打气越打越困难是因为车胎内气体分子间斥力增大
C. 从单一热源吸收热量用来全部对外做功是不可能的
D. 一定质量理想气体在压强不变而体积增大时，单位时间内碰撞容器壁单位面积的分子数减少
【答案】D
【解析】
【详解】A. 布朗运动是观察悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，间接反映了液体分子的无规则运动，而不是固体小颗粒内部分子的无规则运动，故A错误；
B. 自行车打气越来越困难是因为充入气体越来越多，压强增大导致，由于气体分子间距离较大，气体分子仍然处于自由状态，分子间引力和斥力几乎为零，故并非分子间斥力引起，故B错误；
C. 根据热力学第二定律的第二种表述可知从单一热源吸收热量全部用来对外做功在引起其它变化时是可能的，故C错误；
D. 一定质量的理想气体压强不变，则分子撞击器壁的平均冲量不变，而体积增大时，温度一定升高，分子的平均速率加大，故单位时间撞击单位器壁面积的分子数一定减少，故D正确。
故选D。
3.ABCDE为单反照相机取景器中五棱镜的一个截面示意图，AB⊥BC由a、b两种单色光组成的细光束从空气垂直于AB射入棱镜，经两次反射后光线垂直于BC射出，且在CD、AE边只有a光射出，光路如图中所示。则a、b两束光（ ）
A. 在真空中，a光的频率比b光的大
B. 在棱镜内，a光的传播速度比b光的小
C. 以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射角较小
D. 用两光照射某一金属板，若a光不能发生光电效应，则b光也一定不能
【答案】C
【解析】
【详解】由图知：光线在CD界面上，相同入射角的a光发生了折射，b光发生了全反射，说明
b光比a光折射率大，故A错误；
B. 由公式
可知同种介质中a光速度大，故B错误；
C. 根据折射定律
可知以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射角较小，故C正确；
D. 根据光电效应方程
b光比a光频率大，b光有可能发生光电效应，故D错误。
故选C。
4.如图，乒乓球从斜面上滚下，以一定的速度沿直线运动．在与乒乓球路径相垂直的方向上 放一个纸筒(纸筒的直径略大于乒乓球的直径），当乒乓球经过筒口时，对着球横向吹气，则关于乒乓球的运动，下列说法中正确的是
A. 乒乓球将保持原有的速度继续前进
B. 乒乓球将偏离原有的运动路径,但不进人纸筒
C. .乒乓球一定能沿吹气方向进入纸筒
D. .只有用力吹气，乒乓球才能沿吹气方向进入纸筒
【答案】B
【解析】
【详解】当乒乓球经过筒口时，对着球横向吹气，乒乓球沿着原方向做匀速直线运动的同时也会沿着吹气方向做加速运动，实际运动是两个运动的合运动；故一定不会进入纸筒，要提前吹才会进入纸筒，故ACD错误，B正确．
【点睛】本题关键明确乒乓球参与的两个分运动，然后合成得到合运动．
5.一定质量的某种气体在不同温度下的气体分子速率分布曲线如图所示，除相互碰撞外忽略分子间的相互作用力，由图可知（ ）
A. 气体在T1状态下的内能大于T2状态下的内能
B. 气体温度越高对应图象中的峰值越大
C. T2状态大多数分子的速率大于T1状态大多数分子的速率
D. 气体在T2状态下的压强大于T1状态下的压强
【答案】C
【解析】
【详解】A. 由图可得T2状态下气体分子平均速率大，可得，温度越高，气体内能越大，故气体在T1状态下的内能小于T2状态下的内能，故A错误；
B. 气体温度越高气体内能越大，分子平均速率越大，故B错误；
C. T2状态分子平均速率大于T1状态分子平均速率，故T2状态大多数分子的速率大于T1状态大多数分子的速率，故C正确；
D. 气体在T2、 T1状态下的体积不知，根据理想气体方程得，无法判断气体在T2、 T1状态下的压强大小，故D错误。
故选C。
6.如图所示，1、2、3、4……是一个水平放置松弛状态下的弹簧（可认为是均匀介质）上一系列等间距的质点。某时刻，质点在外力作用下从平衡位置开始沿左右方向做简谐运动，带动2、3、4……各个质点离开平衡位置依次左右振动，形成一列简谐纵波。已知质点1开始振动的方向是向左，经过二分之一周期，质点9开始运动，则针对此时刻，下列说法正确的是（ ）
A. 质点3向右运动 B. 质点5所受回复力为零
C. 质点6的加速度向左 D. 质点9的振幅为零
【答案】A
【解析】
【详解】A.经过时，质点1从平衡位置再次运动到平衡位置，质点3振动了，即质点3在从波谷向平衡位置的运动过程中(向右运动)，故A正确；
B.经过时，质点5从平衡位置运动到波谷，根据
可知加速度方向向右，质点5所受回复力向右，故B错误；
C.经过时，质点6振动了，根据
可知，质点6的加速度方向向右，故C错误；
D.在波传播过程中，后一个质点重复前一个质点的振动，可知每一个质点开始振动的时候都和波源起振的情况相同，其振幅一样大，所以质点9的振幅不为零，故D错误。
故选A。
7.2019年1月3日，“嫦娥四号”探测器成功着陆在月球背面。着陆前的部分运动过程简化如下：在距月面15km高处绕月做匀速圆周运动，然后减速下降至距月面100m处悬停，再缓慢降落到月面。己知万有引力常量和月球的第一宇宙速度，月球半径约为1.7×103km，由上述条件不能估算出（ ）
A. 月球质量 B. 月球表面的重力加速度
C. 探测器在15km高处绕月运动的周期 D. 探测器悬停时发动机产生的推力
【答案】D
【解析】
【详解】AB.第一宇宙速度
已知万有引力常量和月球的第一宇宙速度，月球半径约为1.7×103km，所以可以求出月球质量M和月球表面的重力加速度g，故AB错误；
C.根据万有引力提供环绕天体的向心力得
，
解得，所以可以求出探测器在15km高处绕月运动的周期T，故C错误；
D.探测器悬停时发动机产生的推力大小等于探测器的重力，由于不知道探测器的质量，所以无法求出探测器悬停时发动机产生的推力，故D正确。
故选D。
8.如图所示的电路中，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，各电表均为理想电表。在a、b两点间接入一个内阻不可忽略的电源后，调节R2。关于电压表V1、V2的示数随电流表A示数变化的图象，下列说法正确的是（ ）
A. 只有图①是合理的 B. 只有图②是合理的
C. 只有图③是合理的 D. 图①、③是合理的
【答案】C
【解析】
【详解】设理想电源电动势为E，内阻为r，根据串联电路分压原理得
整理得
根据图像得
可得电压表的图像的斜率大于的图像的斜率，故ABD错误，C正确。
故选C。
9.在某次短道速滑接力比赛中，“接棒”的运动员甲提前在滑道内侧加速，然后滑入赛道，此时队友乙刚好也在同一位置，两人速度几乎相等，此时乙猛推甲，使甲获得更大的速度向前冲出（如图所示），完成接力过程。在乙推甲的过程中，忽略运动员与冰面间在水平方向上的相互作用，则（ ）
A. 甲对乙做功的大小等于乙对甲做的功的大小
B. 甲对乙的冲量大小大于乙对甲的冲量大小
C. 甲、乙两人组成的系统总动量增加
D. 甲、乙两人组成的系统机械能增加
【答案】D
【解析】
【详解】A. 在乙推甲的过程，甲速度增大，乙对甲做正功，甲对乙做功多少无法判断，故A错误；
B.根据牛顿第三定律，甲对乙的作用力大小等于乙对甲的作用力大小，根据，可知甲对乙的冲量大小等于乙对甲的冲量大小，反向相反，故B错误；
C.在乙推甲过程中，忽略运动员与冰面间在水平方向上的相互作用，则两人组成的系统所受的合力为0，系统动量守恒，故C错误；
D.在乙推甲的过程中，要消耗人体内的化学能转化为甲的动能，根据能量守恒，甲、乙两人组成的系统机械能增加，故D正确。
故选D。
10.向心力演示器如图所示。转动手柄1，可使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动，槽内的小球就做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由横臂6的挡板对小球的压力提供，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆使弹簧测力套筒7下降，从而露出标尺8，标尺8上露出的红白相间等分格子的多少可以显示出两个球所受向心力的大小。皮带分别套在塔轮2和3上的不同圆盘上，可改变两个塔轮的转速比，以探究物体做圆周运动的向心力大小跟哪些因素有关、具体关系怎样。现将小球A和B分别放在两边的槽内，小球A和B的质量分别为mA和mB，做圆周运动的半径分别为rA和rB。皮带套在两塔轮半径相同的两个轮子上，实验现象显示标尺8上左边露出的格子多于右边，则下列说法正确的是（ ）
A. 若rA>rB，mA=mB，说明物体的质量和角速度相同时，半径越大向心力越大
B. 若rA>rB，mA=mB，说明物体的质量和线速度相同时，半径越大向心力越大
C. 若rA=rB，mA≠mB，说明物体运动的半径和线速度相同时，质量越小向心力越大
D. 若rA=rB，mA≠mB，说明物体运动的半径和角速度相同时，质量越大向心力越小
【答案】A
【解析】
【详解】根据题意，皮带套在两塔轮半径相同的两个轮子上，因而，标尺8上左边露出的等分格子多于右边，因而，根据向心力公式
A.若rA>rB，mA=mB，说明物体的质量和角速度相同时，半径越大向心力越大，故A正确；
B.若rA>rB，mA=mB，说明物体的质量和线速度相同时，半径越大向心力越小，故B错误；
C.若rA=rB，mA≠mB，说明物体运动的半径和线速度相同时，质量越小向心力越小，故C错误；
D.若rA=rB，mA≠mB，说明物体运动的半径和角速度相同时，质量越大向心力越大，故D错误。
故选A。
11.如图所示，在x轴上放有两个电荷量分别为q1和q2的点电荷，其中q1位于x轴的坐标原点，电荷q2的右侧各点电势φ随x变化的关系如图曲线所示，其余部分的电势变化情况没有画出，其中B点电势为零，BD段中的电势最低点为C点，则（ ）
A. B点的电场强度大小为零
B. A点的电场强度强度方向向左
C. 两点电荷的电荷量的大小关系为q1
【答案】B
【解析】
【详解】A．根据，可得B点的电场强度等于图像在B点的斜率，故B点的电场强度大小为零，故A错误；
B.由图知CD段电场强度向右，可得电荷q2为正电荷，BC段电场强度向左，可得电荷q1为负电荷，故A点的电场强度强度方向向左，故B正确；
C．C点电场强度强度为0，且C点靠近电荷q2，故q1>q2，故C错误；
D．根据电场力做功
将一带负电的试探电荷从C点移到D点，电场力做正功，故D错误。
故选B
12.如图所示，物体A、B通过细绳及轻质弹簧连接在轻滑轮两侧，物体A、B的质量为m和1.5m。开始时细绳伸直，用手托着物体A使弹簧处于原长且A与地面的距离为h，物体B静止在地面上。放手后物体A下落，与地面即将接触时速度大小为v，此时物体B对地面恰好无压力，则下列说法中正确的是（ ）
A. 弹簧的劲度系数为
B. 此时弹簧的弹性势能等于
C. 此时物体B的加速度大小为，方向竖直向下
D. 此时物体A的加速度大小为，方向竖直向上
【答案】D
【解析】
【详解】A.物体B对地压力恰好为零，故细线的拉力为，故弹簧对A的拉力也等于，弹簧的伸长量为h，由胡克定律得
故 A错误；
B.物体A与弹簧系统机械能守恒
弹簧的弹性势能等于，故B错误；
C.此时物体B受重力和细线的拉力，处于平衡状态，加速度为零，故C错误；
D.根据牛顿第二定律
解得物体A的加速度，方向竖直向上，故D正确。
故选D。
13.如图，是磁电式转速传感器的结构简图。该装置主要由测量齿轮、T形软铁、永久磁铁、线圈等原件组成。测量齿轮为磁性材料，N个齿等距离地安装在被测旋转体的一个圆周上（圆心在旋转体的轴线上），齿轮转动过程中，当齿靠近T形软铁时，由于磁化作用，软铁中的磁场增强，相反，远离时磁场减弱。现测得线圈中感应电流的变化频率为f，旋转体角速度为。则（ ）
A.
B. 当齿距离T形软铁最近的时候，线圈中电流最大
C. 线圈中的感应电流方向不变，只是大小发生周期性变化
D. 随着旋转体转速的增加，线圈中的电流的有效值也随之增大
【答案】D
【解析】
【详解】A.旋转体转一圈，测量齿轮靠近和远离线圈N次，线圈中的感应电流变化N次，旋转体的角速度为，故转速为，故线圈中感应电流的变化频率为
故A错误；
B.当齿距离T形软铁最近的时候，通过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，线圈中电流最小，故B错误；
C.测量齿轮靠近和远离线圈时，线圈中磁通量的变化相反，产生的感应电流方向相反，故C错误；
D.旋转体转速越高，测量齿轮靠近和远离线圈越快，线圈中磁通量的变化越大，线圈中感应电动势越大，线圈中的感应电流越强，故D正确。
故选D。
14.在城市建设施工中，经常需要确定地下金属管线的位置，如图所示，一根金属管线平行于水平地面。有一种探测方法，首先给金属长直管线通上恒定电流，再用可以测量磁场强弱、方向的仪器进行以下操作：①用测量仪在金属管线附近的水平地面上找到磁感应强度最强的某点，记为a；②在a点附近的地面上，找到与a点磁感应强度相同的若干点，将这些点连成直线EF；③在地面上过a点垂直于EF的直线上，找到磁场方向与地面夹角为45°的b、c两点，测得b、c两点距离为L。由此可确定（ ）
A. 金属管线在EF正下方，深度为
B. 金属管线在EF正下方，深度为
C. 金属管线的走向垂直于EF，深度为
D. 金属管线在EF正下方，深度为
【答案】B
【解析】
【详解】用测量仪在金属管线附近的水平地面，上找到磁感应强度最强的某点，记为a，说明a点离电流最近；找到与a点磁感应强度相同的若干点，将这些点连成直线EF，故说明这些点均离电流最近，根据电流应该时是平行EF，画出左侧视图，如图所示
b、c间距为L，且磁场方向与地面夹角为45°，故深度为，故A正确，BCD错误。
故选:A。
第二部分
本部分共6题，共58分。
15.某同学用图甲所示的实验装置研究小车在斜面上的匀变速直线运动。实验步骤如下：
a．安装好实验器材，将打点计时器接到频率为50Hz的交流电源上。
b．接通电源后，让拖着纸带的小车沿斜面向下运动，重复几次。选出一条点迹清晰的纸带，舍去开始密集的点迹，从便于测量的点开始，每2个打点间隔取一个计数点，如图乙中0、1、2……8点所示。
c．用最小刻度是毫米的刻度尺测量各计数点的刻度数值，分别记作x0、x1、x2……x8。
d．分别计算出打点计时器打下计数点1、2、3……7时小车的瞬时速度v1、v2、v3……v7。
e．以v为纵坐标、t为横坐标，标出v与对应时间t的坐标点，画出v－t图线。
结合上述实验步骤，请你完成下列任务：
①表1记录该同学测出计数点的刻度数值，其中x5未测定，请你根据图乙将这个测量值填入表1中___________。
表1：
符号
x0
x1
x2
x3
x4
x5
x6
x7
x8
刻度数值/cm
0
1.12
2.75
4.86
7.49
14.19
18.27
22.03
②表2记录该同学根据各计数点的刻度数值，计算出打点计时器打下各计数点时小车的瞬时速度，请你根据表1中x5和x7计算出v6的值，并填入表2中_________。
表2：
符号
v1
v2
v3
v4
v5
v6
v7
速度数值/(m·s-1)
0.34
0.47
0.59
0.72
0.84
0.98
③该同学在图丙中已标出v1、v2、v3、v4、v5和v7对应的坐标点，请你在图中标出v6对应的坐标点，并画出v－t图线_________。
④根据v－t图线可计算出小车的加速度a=___________m/s2。（保留两位有效数字）
⑤为验证上述结果，该同学将打点计时器打下相邻计数点的时间间隔记为T，并做了以下的计算：
；；
；。
求出其平均值。你认为a和a′哪个更准确，请说明理由。____________
【答案】 (1). 10.60（10.59-10.61） (2). 0.96 (3). (4). 3.1（3.0-3.2） (5). a更准确，因为在计算a′的过程中，没有剔除错误数据
【解析】
【详解】① [1]根据图乙得x5测量值是10.60cm；
②[2]每2个打点间隔取一个计数点，所以相邻的计数点间的时间间隔T = 0.04s，根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上6点时小车的瞬时速度大小
③[3]根据实验数据画出图象
④[4]根据图象的斜率即是小车的加速度大小
⑤[5][6]a更准确，因为在计算a′的过程中，没有剔除错误数据。
16.有一根长陶瓷管，表面均匀地镀有一层很薄的电阻膜，管的两端有导电箍M和N，如图1所示。用多用表电阻挡测得MN间的电阻膜的电阻约为100Ω，陶瓷管的直径远大于电阻膜的厚度。某同学利用下列器材设计了一个测量该电阻膜厚度d的实验。
A．米尺(最小分度为mm)；
B．游标卡尺(游标为20分度)；
C．电流表A1(量程0～30mA，内阻约1W)；
D．电流表A2(量程0～100mA，内阻约0.3W)；
E．电压表V1(量程3V，内阻约3kW)；
F．电压表V2(量程15V，内阻约15kW)；
G．滑动变阻器R1(阻值范围0～10W，额定电流1A)；
H．滑动变阻器R2(阻值范围0～1.5KW，额定电流0.01A)；
I．电源E(电动势6V，内阻可不计)；
J．开关一个，导线若干。
①他用毫米刻度尺测出电阻膜的长度为l=10.00cm，用20分度游标卡尺测量该陶瓷管的外径，其示数如图2所示，该陶瓷管的外径D=_______cm
②为了比较准确地测量电阻膜的电阻，且调节方便，实验中应选用电流表_______，电压表_______，滑动变阻器_______。（填写器材前面的字母代号）
③在方框内画出测量电阻膜的电阻R的实验电路图______________。
④若电压表的读数为U，电流表的读数为I，镀膜材料的电阻率为r，计算电阻膜厚度d的数学表达式为：d=___________（用所测得的量和已知量的符号表示）。
⑤常用的金属膜电阻的阻值小到几欧，大到几万欧，应用十分广泛。例如我们经常在电源插座上看到指示灯，其中就用到了这种电阻。根据下面的电路原理图，请你判断这里使用的电阻较小还是较大，并说明你判断的依据______________。
【答案】 (1). 0.820cm (2). C (3). E (4). G (5). (6). (7). 此电阻阻值较大。因为二极管和电阻所在支路是与插座并联的，两端的电压为220V。而发光二极管仅作为指示灯，其工作功率一定很小，电流一定很小，因此需要一个较大阻值的电阻与二极管串联
【解析】
【详解】①[1]由图示游标卡尺可知，主尺示数为，游标尺示数为
②[2][3][4]电路最大电流约为
则电流表应选C，电源电动势为6V，则电压表应选E，为方便调节，滑动变阻器采用分压接法，滑动变阻器应选G；
③[5]待测电阻阻值远大于滑动变阻器阻值，滑动变阻器应采用分压接法，待测电阻阻值远大于电流表内阻，电流表应采用内接法，实验电路图如图所示；
④[6]待测电阻阻值
由电阻定律得
可得电阻膜厚度
⑤ [7][8]此电阻阻值较大。因为二极管和电阻所在支路是与插座并联的，两端的电压为220V。而发光二极管仅作为指示灯，其工作功率一定很小，电流一定很小，因此需要一个较大阻值的电阻与二极管串联。
17.一辆卡车的平板车厢上放置一个木箱，木箱与接触面间的摩擦因数为μ=0.5，卡车运行在一条平直的公路上，重力加速度g=10m/s2。（已知木箱所受的最大静摩擦力与滑动摩擦力相等）
(1)当卡车以a=2m/s2的加速度启动时，请分析说明木箱是否会发生滑动；
(2)当卡车遇到紧急情况刹车停止后，司机下车发现木箱已经撞在驾驶室后边缘，已知木箱在车上滑行的距离d=4m，刹车前卡车的车速为v=72km/h，求卡车刹车时的加速度a1至少为多大。
【答案】(1)没有发生滑动；(2)
【解析】
【详解】(1)当卡车的加速度为a=2m/s2时，假设木箱与卡车一起运动。
则对于木箱由牛顿第二定律得
木箱所受的最大静摩擦力为
代入数据可知，假设成立，木箱没有发生滑动。
(2)刹车过程中，汽车向前运动的距离为
如不撞击，木箱向前运动的距离为
其中
根据题意
代入数据解得
18.如图所示，足够长的U形光滑导体框固定在水平面上，宽度为L，一端连接的电阻为R。导体框所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。电阻为r的导体棒MN放在导体框上，其长度恰好等于导体框的宽度，且相互接触良好。其余电阻均可忽略不计。在水平拉力作用下，导体棒向右匀速运动，速度大小为v。
(1)请根据法拉第电磁感应定律推导导体棒匀速运动时产生感应电动势的大小E=BLv；
(2)求回路中感应电流I和导体棒两端的电压U；
(3)若改用某变力使导体棒在滑轨上做简谐运动，其速度满足公式v'=，求在一段较长时间t内，回路产生的电能大小E电。
【答案】(1)推导过程见解析；(2)，；(3)
【解析】
【详解】(1)根据法拉第电磁感应定律
其中
，N=1
则
(2)根据闭合电路欧姆定律
可得回路中的电流
导体棒两端的电压为
(3)该电路中产生了交流电
其电动势有效值为
时间t内消耗的电能为
解得
19.静电场有很多性质，其中之一就是电场力做功只与电荷运动的初末位置有关，与运动的路径无关。
(1)如图所示，电子以初速度v0沿平行于板面的方向从A点射入偏转电场，并从另一侧的某点射出。已知电子质量为m，电荷量为e。偏转电场可以看作匀强电场，极板间电压为U，极板长度为L，板间距为d。忽略电子所受重力。
a．求电子通过偏转电场的过程中的加速度大小a；
b．求电子通过偏转电场的过程中电场力对电子所做的功W.
(2)某同学突发奇想，设计了下图所示的永动机模型。如图所示，在水平方向上设置相反方向的匀强电场，在场中放置一光滑圆形绝缘管道，将带正电的小球放置于管道中某点，在电场力的作用下，小球的速度会逐渐变大，一直运动下去。请你结合静电场的基本性质，分析论证这位同学的设计是否可行。
【答案】(1)a．；b．；(2)不可行
【解析】
【详解】(1)a．根据牛顿第二定律
在匀强电场中
解得
b．电子在垂直于板面方向做匀加速直线运动
平行板面方向做匀速直线运动
联立以上各式解得
根据静电力做功公式
解得
(2)此永动机设计不可行。根据电场的性质，电场力做功只与电荷运动的初末位置有关，与运动的路径无关；而在他设计的电场中，如果带电小球从C点沿圆轨道左右两侧轨道运动至D点，电场力做功不相同，即电场力做功与路径有关，这违背了电场的性质，因此这样的电场是不可能存在的，那么利用这样的电场来实现该同学设计是不可能的。
20.物理问题的研究首先要确定研究对象。当我们研究水流，气流等流体问题时，经常会选取流体中的一小段来进行研究，通过分析能够得出一些有关流体的重要结论。
(1)水刀应用高压水流切割技术，相比于激光切割有切割材料范围广，效率高，安全环保等优势。某型号水刀工作过程中，将水从面积S=0.1mm2的细喷嘴高速喷出，直接打在被切割材料表面，从而产生极大压强，实现切割。已知该水刀每分钟用水600g，水的密度为ρ=1.0×103kg/m3
a．求从喷嘴喷出水的流度v的大小
b．高速水流垂直打在材料表面上后，水速几乎减为0，求水对材料表面的压强p约为多大。
(2)某同学应用压力传感器完成以下实验，如图所示，他将一根均匀的细铁链上端用细线悬挂在铁架台上，调整高度使铁链的下端刚好与压力传感器的探测面接触。剪断细线，铁链逐渐落在探测面上。传感器得到了探测面所受压力随时间的变化图象。通过对图线分析发现铁链最上端落到探测面前后瞬间的压力大小之比大约是N1:N2=3:1，后来他换用不同长度和粗细的铁链重复该实验，都得到相同结果。请你通过理论推理来说明实验测得的结果是正确的。（推理过程中需要用到的物理量的字母请自行设定）
【答案】(1)a．100m/s；b．；(2)推导过程见解析
【解析】
【详解】(1)a．一分钟喷出的水的质量为
所以水的流速
代入数据得v=100m/s
b．选取时间内打在材料表面质量为水为研究对象，由动量定理得
其中
解得
根据牛顿第三定律，材料表面受到的压力
则根据压强公式
解得
(2)设单位长度的铁链质量为b，铁链的长度为L，当铁链的最上端落在探测面上时，选取铁链最上端的一小段为研究对象，其质量
根据自由落体运动公式
可知速度
设向下方向为正，根据动量定理
解得
则探测面受到铁链最上端的压力为
此时除最上端外，其余部分铁链已经落在探测面上，对探测面的压力
其中
则探测面受到的总压力为
当铁链的最上端落在探测面上后，探测面受到的压力大小
由此可得
实验结果是正确的。
物理试卷
第一部分
一、本部分共14题，每题3分，共42分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。
1.下列说法正确的是（ ）
A. 两个轻核结合成质量较大的核，总质量较聚变前一定增加
B. 稀薄气体发出的辉光经分光镜分析得到线状谱说明原子的能量是量子化的
C. α粒子轰击金箔发生散射现象说明原子核存在复杂的内部结构
D. 当放射性物质的温度升高后，其半衰期会变小
【答案】B
【解析】
【详解】A. 两个轻核结合成质量较大的核，释放大量能量，根据质能方程可得总质量较聚变前减小，故A错误；
B. 稀薄气体发出的辉光经分光镜分析得到线状谱说明原子的能量是量子化的，故B正确；
C. α粒子轰击金箔发生散射现象说明原子内部非常空旷，带正电的部分体积很小，但集中几乎全部质量，故C错误；
D. 半衰期是由放射性元素原子核的内部因素所决定的，跟元素的化学状态、温度、压强等因素无关，故D错误。
故选B。
2.关于热现象，下列说法正确的是（ ）
A. 布朗运动反映了悬浮在液体中的固体小颗粒内部分子的无规则运动
B. 自行车打气越打越困难是因为车胎内气体分子间斥力增大
C. 从单一热源吸收热量用来全部对外做功是不可能的
D. 一定质量理想气体在压强不变而体积增大时，单位时间内碰撞容器壁单位面积的分子数减少
【答案】D
【解析】
【详解】A. 布朗运动是观察悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，间接反映了液体分子的无规则运动，而不是固体小颗粒内部分子的无规则运动，故A错误；
B. 自行车打气越来越困难是因为充入气体越来越多，压强增大导致，由于气体分子间距离较大，气体分子仍然处于自由状态，分子间引力和斥力几乎为零，故并非分子间斥力引起，故B错误；
C. 根据热力学第二定律的第二种表述可知从单一热源吸收热量全部用来对外做功在引起其它变化时是可能的，故C错误；
D. 一定质量的理想气体压强不变，则分子撞击器壁的平均冲量不变，而体积增大时，温度一定升高，分子的平均速率加大，故单位时间撞击单位器壁面积的分子数一定减少，故D正确。
故选D。
3.ABCDE为单反照相机取景器中五棱镜的一个截面示意图，AB⊥BC由a、b两种单色光组成的细光束从空气垂直于AB射入棱镜，经两次反射后光线垂直于BC射出，且在CD、AE边只有a光射出，光路如图中所示。则a、b两束光（ ）
A. 在真空中，a光的频率比b光的大
B. 在棱镜内，a光的传播速度比b光的小
C. 以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射角较小
D. 用两光照射某一金属板，若a光不能发生光电效应，则b光也一定不能
【答案】C
【解析】
【详解】由图知：光线在CD界面上，相同入射角的a光发生了折射，b光发生了全反射，说明
b光比a光折射率大，故A错误；
B. 由公式
可知同种介质中a光速度大，故B错误；
C. 根据折射定律
可知以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射角较小，故C正确；
D. 根据光电效应方程
b光比a光频率大，b光有可能发生光电效应，故D错误。
故选C。
4.如图，乒乓球从斜面上滚下，以一定的速度沿直线运动．在与乒乓球路径相垂直的方向上 放一个纸筒(纸筒的直径略大于乒乓球的直径），当乒乓球经过筒口时，对着球横向吹气，则关于乒乓球的运动，下列说法中正确的是
A. 乒乓球将保持原有的速度继续前进
B. 乒乓球将偏离原有的运动路径,但不进人纸筒
C. .乒乓球一定能沿吹气方向进入纸筒
D. .只有用力吹气，乒乓球才能沿吹气方向进入纸筒
【答案】B
【解析】
【详解】当乒乓球经过筒口时，对着球横向吹气，乒乓球沿着原方向做匀速直线运动的同时也会沿着吹气方向做加速运动，实际运动是两个运动的合运动；故一定不会进入纸筒，要提前吹才会进入纸筒，故ACD错误，B正确．
【点睛】本题关键明确乒乓球参与的两个分运动，然后合成得到合运动．
5.一定质量的某种气体在不同温度下的气体分子速率分布曲线如图所示，除相互碰撞外忽略分子间的相互作用力，由图可知（ ）
A. 气体在T1状态下的内能大于T2状态下的内能
B. 气体温度越高对应图象中的峰值越大
C. T2状态大多数分子的速率大于T1状态大多数分子的速率
D. 气体在T2状态下的压强大于T1状态下的压强
【答案】C
【解析】
【详解】A. 由图可得T2状态下气体分子平均速率大，可得，温度越高，气体内能越大，故气体在T1状态下的内能小于T2状态下的内能，故A错误；
B. 气体温度越高气体内能越大，分子平均速率越大，故B错误；
C. T2状态分子平均速率大于T1状态分子平均速率，故T2状态大多数分子的速率大于T1状态大多数分子的速率，故C正确；
D. 气体在T2、 T1状态下的体积不知，根据理想气体方程得，无法判断气体在T2、 T1状态下的压强大小，故D错误。
故选C。
6.如图所示，1、2、3、4……是一个水平放置松弛状态下的弹簧（可认为是均匀介质）上一系列等间距的质点。某时刻，质点在外力作用下从平衡位置开始沿左右方向做简谐运动，带动2、3、4……各个质点离开平衡位置依次左右振动，形成一列简谐纵波。已知质点1开始振动的方向是向左，经过二分之一周期，质点9开始运动，则针对此时刻，下列说法正确的是（ ）
A. 质点3向右运动 B. 质点5所受回复力为零
C. 质点6的加速度向左 D. 质点9的振幅为零
【答案】A
【解析】
【详解】A.经过时，质点1从平衡位置再次运动到平衡位置，质点3振动了，即质点3在从波谷向平衡位置的运动过程中(向右运动)，故A正确；
B.经过时，质点5从平衡位置运动到波谷，根据
可知加速度方向向右，质点5所受回复力向右，故B错误；
C.经过时，质点6振动了，根据
可知，质点6的加速度方向向右，故C错误；
D.在波传播过程中，后一个质点重复前一个质点的振动，可知每一个质点开始振动的时候都和波源起振的情况相同，其振幅一样大，所以质点9的振幅不为零，故D错误。
故选A。
7.2019年1月3日，“嫦娥四号”探测器成功着陆在月球背面。着陆前的部分运动过程简化如下：在距月面15km高处绕月做匀速圆周运动，然后减速下降至距月面100m处悬停，再缓慢降落到月面。己知万有引力常量和月球的第一宇宙速度，月球半径约为1.7×103km，由上述条件不能估算出（ ）
A. 月球质量 B. 月球表面的重力加速度
C. 探测器在15km高处绕月运动的周期 D. 探测器悬停时发动机产生的推力
【答案】D
【解析】
【详解】AB.第一宇宙速度
已知万有引力常量和月球的第一宇宙速度，月球半径约为1.7×103km，所以可以求出月球质量M和月球表面的重力加速度g，故AB错误；
C.根据万有引力提供环绕天体的向心力得
，
解得，所以可以求出探测器在15km高处绕月运动的周期T，故C错误；
D.探测器悬停时发动机产生的推力大小等于探测器的重力，由于不知道探测器的质量，所以无法求出探测器悬停时发动机产生的推力，故D正确。
故选D。
8.如图所示的电路中，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，各电表均为理想电表。在a、b两点间接入一个内阻不可忽略的电源后，调节R2。关于电压表V1、V2的示数随电流表A示数变化的图象，下列说法正确的是（ ）
A. 只有图①是合理的 B. 只有图②是合理的
C. 只有图③是合理的 D. 图①、③是合理的
【答案】C
【解析】
【详解】设理想电源电动势为E，内阻为r，根据串联电路分压原理得
整理得
根据图像得
可得电压表的图像的斜率大于的图像的斜率，故ABD错误，C正确。
故选C。
9.在某次短道速滑接力比赛中，“接棒”的运动员甲提前在滑道内侧加速，然后滑入赛道，此时队友乙刚好也在同一位置，两人速度几乎相等，此时乙猛推甲，使甲获得更大的速度向前冲出（如图所示），完成接力过程。在乙推甲的过程中，忽略运动员与冰面间在水平方向上的相互作用，则（ ）
A. 甲对乙做功的大小等于乙对甲做的功的大小
B. 甲对乙的冲量大小大于乙对甲的冲量大小
C. 甲、乙两人组成的系统总动量增加
D. 甲、乙两人组成的系统机械能增加
【答案】D
【解析】
【详解】A. 在乙推甲的过程，甲速度增大，乙对甲做正功，甲对乙做功多少无法判断，故A错误；
B.根据牛顿第三定律，甲对乙的作用力大小等于乙对甲的作用力大小，根据，可知甲对乙的冲量大小等于乙对甲的冲量大小，反向相反，故B错误；
C.在乙推甲过程中，忽略运动员与冰面间在水平方向上的相互作用，则两人组成的系统所受的合力为0，系统动量守恒，故C错误；
D.在乙推甲的过程中，要消耗人体内的化学能转化为甲的动能，根据能量守恒，甲、乙两人组成的系统机械能增加，故D正确。
故选D。
10.向心力演示器如图所示。转动手柄1，可使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动，槽内的小球就做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由横臂6的挡板对小球的压力提供，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆使弹簧测力套筒7下降，从而露出标尺8，标尺8上露出的红白相间等分格子的多少可以显示出两个球所受向心力的大小。皮带分别套在塔轮2和3上的不同圆盘上，可改变两个塔轮的转速比，以探究物体做圆周运动的向心力大小跟哪些因素有关、具体关系怎样。现将小球A和B分别放在两边的槽内，小球A和B的质量分别为mA和mB，做圆周运动的半径分别为rA和rB。皮带套在两塔轮半径相同的两个轮子上，实验现象显示标尺8上左边露出的格子多于右边，则下列说法正确的是（ ）
A. 若rA>rB，mA=mB，说明物体的质量和角速度相同时，半径越大向心力越大
B. 若rA>rB，mA=mB，说明物体的质量和线速度相同时，半径越大向心力越大
C. 若rA=rB，mA≠mB，说明物体运动的半径和线速度相同时，质量越小向心力越大
D. 若rA=rB，mA≠mB，说明物体运动的半径和角速度相同时，质量越大向心力越小
【答案】A
【解析】
【详解】根据题意，皮带套在两塔轮半径相同的两个轮子上，因而，标尺8上左边露出的等分格子多于右边，因而，根据向心力公式
A.若rA>rB，mA=mB，说明物体的质量和角速度相同时，半径越大向心力越大，故A正确；
B.若rA>rB，mA=mB，说明物体的质量和线速度相同时，半径越大向心力越小，故B错误；
C.若rA=rB，mA≠mB，说明物体运动的半径和线速度相同时，质量越小向心力越小，故C错误；
D.若rA=rB，mA≠mB，说明物体运动的半径和角速度相同时，质量越大向心力越大，故D错误。
故选A。
11.如图所示，在x轴上放有两个电荷量分别为q1和q2的点电荷，其中q1位于x轴的坐标原点，电荷q2的右侧各点电势φ随x变化的关系如图曲线所示，其余部分的电势变化情况没有画出，其中B点电势为零，BD段中的电势最低点为C点，则（ ）
A. B点的电场强度大小为零
B. A点的电场强度强度方向向左
C. 两点电荷的电荷量的大小关系为q1
【答案】B
【解析】
【详解】A．根据，可得B点的电场强度等于图像在B点的斜率，故B点的电场强度大小为零，故A错误；
B.由图知CD段电场强度向右，可得电荷q2为正电荷，BC段电场强度向左，可得电荷q1为负电荷，故A点的电场强度强度方向向左，故B正确；
C．C点电场强度强度为0，且C点靠近电荷q2，故q1>q2，故C错误；
D．根据电场力做功
将一带负电的试探电荷从C点移到D点，电场力做正功，故D错误。
故选B
12.如图所示，物体A、B通过细绳及轻质弹簧连接在轻滑轮两侧，物体A、B的质量为m和1.5m。开始时细绳伸直，用手托着物体A使弹簧处于原长且A与地面的距离为h，物体B静止在地面上。放手后物体A下落，与地面即将接触时速度大小为v，此时物体B对地面恰好无压力，则下列说法中正确的是（ ）
A. 弹簧的劲度系数为
B. 此时弹簧的弹性势能等于
C. 此时物体B的加速度大小为，方向竖直向下
D. 此时物体A的加速度大小为，方向竖直向上
【答案】D
【解析】
【详解】A.物体B对地压力恰好为零，故细线的拉力为，故弹簧对A的拉力也等于，弹簧的伸长量为h，由胡克定律得
故 A错误；
B.物体A与弹簧系统机械能守恒
弹簧的弹性势能等于，故B错误；
C.此时物体B受重力和细线的拉力，处于平衡状态，加速度为零，故C错误；
D.根据牛顿第二定律
解得物体A的加速度，方向竖直向上，故D正确。
故选D。
13.如图，是磁电式转速传感器的结构简图。该装置主要由测量齿轮、T形软铁、永久磁铁、线圈等原件组成。测量齿轮为磁性材料，N个齿等距离地安装在被测旋转体的一个圆周上（圆心在旋转体的轴线上），齿轮转动过程中，当齿靠近T形软铁时，由于磁化作用，软铁中的磁场增强，相反，远离时磁场减弱。现测得线圈中感应电流的变化频率为f，旋转体角速度为。则（ ）
A.
B. 当齿距离T形软铁最近的时候，线圈中电流最大
C. 线圈中的感应电流方向不变，只是大小发生周期性变化
D. 随着旋转体转速的增加，线圈中的电流的有效值也随之增大
【答案】D
【解析】
【详解】A.旋转体转一圈，测量齿轮靠近和远离线圈N次，线圈中的感应电流变化N次，旋转体的角速度为，故转速为，故线圈中感应电流的变化频率为
故A错误；
B.当齿距离T形软铁最近的时候，通过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，线圈中电流最小，故B错误；
C.测量齿轮靠近和远离线圈时，线圈中磁通量的变化相反，产生的感应电流方向相反，故C错误；
D.旋转体转速越高，测量齿轮靠近和远离线圈越快，线圈中磁通量的变化越大，线圈中感应电动势越大，线圈中的感应电流越强，故D正确。
故选D。
14.在城市建设施工中，经常需要确定地下金属管线的位置，如图所示，一根金属管线平行于水平地面。有一种探测方法，首先给金属长直管线通上恒定电流，再用可以测量磁场强弱、方向的仪器进行以下操作：①用测量仪在金属管线附近的水平地面上找到磁感应强度最强的某点，记为a；②在a点附近的地面上，找到与a点磁感应强度相同的若干点，将这些点连成直线EF；③在地面上过a点垂直于EF的直线上，找到磁场方向与地面夹角为45°的b、c两点，测得b、c两点距离为L。由此可确定（ ）
A. 金属管线在EF正下方，深度为
B. 金属管线在EF正下方，深度为
C. 金属管线的走向垂直于EF，深度为
D. 金属管线在EF正下方，深度为
【答案】B
【解析】
【详解】用测量仪在金属管线附近的水平地面，上找到磁感应强度最强的某点，记为a，说明a点离电流最近；找到与a点磁感应强度相同的若干点，将这些点连成直线EF，故说明这些点均离电流最近，根据电流应该时是平行EF，画出左侧视图，如图所示
b、c间距为L，且磁场方向与地面夹角为45°，故深度为，故A正确，BCD错误。
故选:A。
第二部分
本部分共6题，共58分。
15.某同学用图甲所示的实验装置研究小车在斜面上的匀变速直线运动。实验步骤如下：
a．安装好实验器材，将打点计时器接到频率为50Hz的交流电源上。
b．接通电源后，让拖着纸带的小车沿斜面向下运动，重复几次。选出一条点迹清晰的纸带，舍去开始密集的点迹，从便于测量的点开始，每2个打点间隔取一个计数点，如图乙中0、1、2……8点所示。
c．用最小刻度是毫米的刻度尺测量各计数点的刻度数值，分别记作x0、x1、x2……x8。
d．分别计算出打点计时器打下计数点1、2、3……7时小车的瞬时速度v1、v2、v3……v7。
e．以v为纵坐标、t为横坐标，标出v与对应时间t的坐标点，画出v－t图线。
结合上述实验步骤，请你完成下列任务：
①表1记录该同学测出计数点的刻度数值，其中x5未测定，请你根据图乙将这个测量值填入表1中___________。
表1：
符号
x0
x1
x2
x3
x4
x5
x6
x7
x8
刻度数值/cm
0
1.12
2.75
4.86
7.49
14.19
18.27
22.03
②表2记录该同学根据各计数点的刻度数值，计算出打点计时器打下各计数点时小车的瞬时速度，请你根据表1中x5和x7计算出v6的值，并填入表2中_________。
表2：
符号
v1
v2
v3
v4
v5
v6
v7
速度数值/(m·s-1)
0.34
0.47
0.59
0.72
0.84
0.98
③该同学在图丙中已标出v1、v2、v3、v4、v5和v7对应的坐标点，请你在图中标出v6对应的坐标点，并画出v－t图线_________。
④根据v－t图线可计算出小车的加速度a=___________m/s2。（保留两位有效数字）
⑤为验证上述结果，该同学将打点计时器打下相邻计数点的时间间隔记为T，并做了以下的计算：
；；
；。
求出其平均值。你认为a和a′哪个更准确，请说明理由。____________
【答案】 (1). 10.60（10.59-10.61） (2). 0.96 (3). (4). 3.1（3.0-3.2） (5). a更准确，因为在计算a′的过程中，没有剔除错误数据
【解析】
【详解】① [1]根据图乙得x5测量值是10.60cm；
②[2]每2个打点间隔取一个计数点，所以相邻的计数点间的时间间隔T = 0.04s，根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上6点时小车的瞬时速度大小
③[3]根据实验数据画出图象
④[4]根据图象的斜率即是小车的加速度大小
⑤[5][6]a更准确，因为在计算a′的过程中，没有剔除错误数据。
16.有一根长陶瓷管，表面均匀地镀有一层很薄的电阻膜，管的两端有导电箍M和N，如图1所示。用多用表电阻挡测得MN间的电阻膜的电阻约为100Ω，陶瓷管的直径远大于电阻膜的厚度。某同学利用下列器材设计了一个测量该电阻膜厚度d的实验。
A．米尺(最小分度为mm)；
B．游标卡尺(游标为20分度)；
C．电流表A1(量程0～30mA，内阻约1W)；
D．电流表A2(量程0～100mA，内阻约0.3W)；
E．电压表V1(量程3V，内阻约3kW)；
F．电压表V2(量程15V，内阻约15kW)；
G．滑动变阻器R1(阻值范围0～10W，额定电流1A)；
H．滑动变阻器R2(阻值范围0～1.5KW，额定电流0.01A)；
I．电源E(电动势6V，内阻可不计)；
J．开关一个，导线若干。
①他用毫米刻度尺测出电阻膜的长度为l=10.00cm，用20分度游标卡尺测量该陶瓷管的外径，其示数如图2所示，该陶瓷管的外径D=_______cm
②为了比较准确地测量电阻膜的电阻，且调节方便，实验中应选用电流表_______，电压表_______，滑动变阻器_______。（填写器材前面的字母代号）
③在方框内画出测量电阻膜的电阻R的实验电路图______________。
④若电压表的读数为U，电流表的读数为I，镀膜材料的电阻率为r，计算电阻膜厚度d的数学表达式为：d=___________（用所测得的量和已知量的符号表示）。
⑤常用的金属膜电阻的阻值小到几欧，大到几万欧，应用十分广泛。例如我们经常在电源插座上看到指示灯，其中就用到了这种电阻。根据下面的电路原理图，请你判断这里使用的电阻较小还是较大，并说明你判断的依据______________。
【答案】 (1). 0.820cm (2). C (3). E (4). G (5). (6). (7). 此电阻阻值较大。因为二极管和电阻所在支路是与插座并联的，两端的电压为220V。而发光二极管仅作为指示灯，其工作功率一定很小，电流一定很小，因此需要一个较大阻值的电阻与二极管串联
【解析】
【详解】①[1]由图示游标卡尺可知，主尺示数为，游标尺示数为
②[2][3][4]电路最大电流约为
则电流表应选C，电源电动势为6V，则电压表应选E，为方便调节，滑动变阻器采用分压接法，滑动变阻器应选G；
③[5]待测电阻阻值远大于滑动变阻器阻值，滑动变阻器应采用分压接法，待测电阻阻值远大于电流表内阻，电流表应采用内接法，实验电路图如图所示；
④[6]待测电阻阻值
由电阻定律得
可得电阻膜厚度
⑤ [7][8]此电阻阻值较大。因为二极管和电阻所在支路是与插座并联的，两端的电压为220V。而发光二极管仅作为指示灯，其工作功率一定很小，电流一定很小，因此需要一个较大阻值的电阻与二极管串联。
17.一辆卡车的平板车厢上放置一个木箱，木箱与接触面间的摩擦因数为μ=0.5，卡车运行在一条平直的公路上，重力加速度g=10m/s2。（已知木箱所受的最大静摩擦力与滑动摩擦力相等）
(1)当卡车以a=2m/s2的加速度启动时，请分析说明木箱是否会发生滑动；
(2)当卡车遇到紧急情况刹车停止后，司机下车发现木箱已经撞在驾驶室后边缘，已知木箱在车上滑行的距离d=4m，刹车前卡车的车速为v=72km/h，求卡车刹车时的加速度a1至少为多大。
【答案】(1)没有发生滑动；(2)
【解析】
【详解】(1)当卡车的加速度为a=2m/s2时，假设木箱与卡车一起运动。
则对于木箱由牛顿第二定律得
木箱所受的最大静摩擦力为
代入数据可知，假设成立，木箱没有发生滑动。
(2)刹车过程中，汽车向前运动的距离为
如不撞击，木箱向前运动的距离为
其中
根据题意
代入数据解得
18.如图所示，足够长的U形光滑导体框固定在水平面上，宽度为L，一端连接的电阻为R。导体框所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。电阻为r的导体棒MN放在导体框上，其长度恰好等于导体框的宽度，且相互接触良好。其余电阻均可忽略不计。在水平拉力作用下，导体棒向右匀速运动，速度大小为v。
(1)请根据法拉第电磁感应定律推导导体棒匀速运动时产生感应电动势的大小E=BLv；
(2)求回路中感应电流I和导体棒两端的电压U；
(3)若改用某变力使导体棒在滑轨上做简谐运动，其速度满足公式v'=，求在一段较长时间t内，回路产生的电能大小E电。
【答案】(1)推导过程见解析；(2)，；(3)
【解析】
【详解】(1)根据法拉第电磁感应定律
其中
，N=1
则
(2)根据闭合电路欧姆定律
可得回路中的电流
导体棒两端的电压为
(3)该电路中产生了交流电
其电动势有效值为
时间t内消耗的电能为
解得
19.静电场有很多性质，其中之一就是电场力做功只与电荷运动的初末位置有关，与运动的路径无关。
(1)如图所示，电子以初速度v0沿平行于板面的方向从A点射入偏转电场，并从另一侧的某点射出。已知电子质量为m，电荷量为e。偏转电场可以看作匀强电场，极板间电压为U，极板长度为L，板间距为d。忽略电子所受重力。
a．求电子通过偏转电场的过程中的加速度大小a；
b．求电子通过偏转电场的过程中电场力对电子所做的功W.
(2)某同学突发奇想，设计了下图所示的永动机模型。如图所示，在水平方向上设置相反方向的匀强电场，在场中放置一光滑圆形绝缘管道，将带正电的小球放置于管道中某点，在电场力的作用下，小球的速度会逐渐变大，一直运动下去。请你结合静电场的基本性质，分析论证这位同学的设计是否可行。
【答案】(1)a．；b．；(2)不可行
【解析】
【详解】(1)a．根据牛顿第二定律
在匀强电场中
解得
b．电子在垂直于板面方向做匀加速直线运动
平行板面方向做匀速直线运动
联立以上各式解得
根据静电力做功公式
解得
(2)此永动机设计不可行。根据电场的性质，电场力做功只与电荷运动的初末位置有关，与运动的路径无关；而在他设计的电场中，如果带电小球从C点沿圆轨道左右两侧轨道运动至D点，电场力做功不相同，即电场力做功与路径有关，这违背了电场的性质，因此这样的电场是不可能存在的，那么利用这样的电场来实现该同学设计是不可能的。
20.物理问题的研究首先要确定研究对象。当我们研究水流，气流等流体问题时，经常会选取流体中的一小段来进行研究，通过分析能够得出一些有关流体的重要结论。
(1)水刀应用高压水流切割技术，相比于激光切割有切割材料范围广，效率高，安全环保等优势。某型号水刀工作过程中，将水从面积S=0.1mm2的细喷嘴高速喷出，直接打在被切割材料表面，从而产生极大压强，实现切割。已知该水刀每分钟用水600g，水的密度为ρ=1.0×103kg/m3
a．求从喷嘴喷出水的流度v的大小
b．高速水流垂直打在材料表面上后，水速几乎减为0，求水对材料表面的压强p约为多大。
(2)某同学应用压力传感器完成以下实验，如图所示，他将一根均匀的细铁链上端用细线悬挂在铁架台上，调整高度使铁链的下端刚好与压力传感器的探测面接触。剪断细线，铁链逐渐落在探测面上。传感器得到了探测面所受压力随时间的变化图象。通过对图线分析发现铁链最上端落到探测面前后瞬间的压力大小之比大约是N1:N2=3:1，后来他换用不同长度和粗细的铁链重复该实验，都得到相同结果。请你通过理论推理来说明实验测得的结果是正确的。（推理过程中需要用到的物理量的字母请自行设定）
【答案】(1)a．100m/s；b．；(2)推导过程见解析
【解析】
【详解】(1)a．一分钟喷出的水的质量为
所以水的流速
代入数据得v=100m/s
b．选取时间内打在材料表面质量为水为研究对象，由动量定理得
其中
解得
根据牛顿第三定律，材料表面受到的压力
则根据压强公式
解得
(2)设单位长度的铁链质量为b，铁链的长度为L，当铁链的最上端落在探测面上时，选取铁链最上端的一小段为研究对象，其质量
根据自由落体运动公式
可知速度
设向下方向为正，根据动量定理
解得
则探测面受到铁链最上端的压力为
此时除最上端外，其余部分铁链已经落在探测面上，对探测面的压力
其中
则探测面受到的总压力为
当铁链的最上端落在探测面上后，探测面受到的压力大小
由此可得
实验结果是正确的。
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