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2020届浙江高考物理考前仿真模拟卷（十六）（解析版）
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考前仿真模拟卷(十六)
(时间：90分钟 满分：100分)
本卷计算中，无特殊说明时，重力加速度g均取10 m/s2.
一、选择题Ⅰ(本题共13小题，每小题3分，共39分．每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分)
1．在国际单位制中，功率的单位“瓦”是导出单位，用基本单位表示正确的是( )
A．J/s B．N·m/s
C．kg·m2/s3 D．kg·m/s2
2．如图所示，水平传送带匀速运动，在传送带的右侧固定一弹性挡杆．在t＝0时刻，将工件轻轻放在传送带的左端，当工件运动到弹性挡杆所在的位置时与挡杆发生碰撞，已知碰撞时间极短，不计碰撞过程的能量损失．则从工件开始运动到与挡杆第二次碰撞前的运动过程中，下列工件运动的v－t图象可能正确的是( )
3．重力为100 N的木箱放在水平地板上，至少要用35 N的水平推力，才能使它从原地开始运动.30 N的力可以使木箱做匀速直线运动，则木箱与地板间的最大静摩擦力Fmax和木箱与地板间的摩擦因数分别为( )
A．35 N，0.35 B．30 N，0.3
C．35 N，0.3 D．30 N，0.35
4．两个力F1、F2间的夹角为θ，两个力的合力为F，以下说法符合要求的是( )
(1)若F1、F2大小不变，θ角越小，合力F就越大．
(2)合力F总比分力F1和F2中的任何一个力都大．
(3)如果夹角θ不变，F1大小不变，只要F2增大，合力F就必然增大．
A．(1)正确 B．(3)正确
C．(1)(3)正确 D．(1)(2)正确
5．如图所示，a、b分别表示由相同材料制成的两条长度相同、粗细均匀电阻丝的伏安特性曲线，下列判断中正确的是( )
A．a代表的电阻丝较粗
B．b代表的电阻丝较粗
C．a电阻丝的阻值小于b电阻丝的阻值
D．图线表示的电阻丝的阻值与电压成正比
6．在磁场中的同一位置放置一根导线，导线的方向与磁场方向垂直．先后在导线中通入不同的电流，导线所受力也不一样．图中的几幅图象表现的是导线受的力F与通电导线的电流I的关系．a、b代表一组F、I数据．在甲、乙、丙、丁四幅图中，正确的是( )
A．甲、乙正确 B．乙、丙正确
C．乙、丁正确 D．甲、丁正确
7．功率为10 W的发光二极管(LED灯)的亮度与功率为60 W的白炽灯相当．根据国家节能战略，2016年前普通白炽灯应被淘汰．假设每户家庭有2只60 W的白炽灯，均用10 W的LED灯替代，估算出全国一年节省的电能最接近( )
A．8×108 kW·h B．8×1010 kW·h
C．8×1011 kW·h D．8×1013 kW·h
8．如图所示，一倾角为30°的匀质圆盘绕垂直于盘面的固定对称轴以恒定角速度ω转动，盘面上离转轴距离d处有一带负电的电荷量为q、质量为m的小物体与圆盘始终保持相对静止，整个装置放在竖直向上的匀强电场中，电场强度E＝，则物体与盘面间的动摩擦因数至少为(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g为重力加速度)( )
A. B.
C. D.
9．如图所示，与水平面夹角为30°的固定斜面上有一质量m＝1.0 kg的物体，细绳的一端与物体相连，另一端经摩擦不计的定滑轮与固定的弹簧秤相连．物体静止在斜面上，弹簧秤的示数为4.9 N．关于物体受力的判断(取g＝9.8 m/s2)，下列说法正确的是( )
A．斜面对物体的摩擦力大小为零
B．斜面对物体的摩擦力大小为4.9 N，方向沿斜面向上
C．斜面对物体的支持力大小为4.9 N，方向竖直向上
D．斜面对物体的支持力大小为4.9 N，方向垂直斜面向上
10．如图所示，飞船从轨道1变轨至轨道2.若飞船在两轨道上都做匀速圆周运动，不考虑质量变化，相对于在轨道1上，飞船在轨道2上的( )
A．动能大
B．向心加速度大
C．运行周期长
D．角速度大
11．将地面上静止的货物竖直向上吊起，货物由地面运动至最高点的过程中，v－t图象如图所示．以下判断正确的是( )
A．前3 s内货物处于失重状态
B．最后2 s内货物只受重力作用
C．前3 s内与最后2 s内货物的平均速度相同
D．第3 s末至第5 s末的过程中，货物的机械能守恒
12．处于匀强磁场中的一个带电粒子，仅在磁场力作用下做匀速圆周运动．将该粒子的运动等效为环形电流，那么此电流值( )
A．与粒子电荷量成正比 B．与粒子速率成正比
C．与粒子质量成正比 D．与磁感应强度成正比
13．如图所示，真空中有一边长为a的立方体，在图中A、C、F三个顶点放上电荷量相等的负点电荷q，已知静电力常量为k，设无穷远处的电势为零，下列说法不正确的是( )
A．A处点电荷受到另两个点电荷对其作用力的合力大小为
B．B点处的电场强度的大小为
C．D、E、G三点电势相等
D．将一电子先后置于H点和B点，电子在H点的电势能小于其在B点的电势能
二、选择题Ⅱ(本题共3小题，每小题2分，共6分．每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的．全部选对的得2分，选对但不全的得1分，有选错的得0分)
14．产生光电效应时，关于逸出光电子的最大初动能Ek，下列说法正确的是( )
A．对于同种金属，Ek与照射光的强度无关
B．对于同种金属，Ek与照射光的波长成反比
C．对于同种金属，Ek与照射光的时间成正比
D．对于同种金属，Ek与照射光的频率成线性关系
15．一束单色光经由空气射入玻璃，这束光的( )
A．速度变慢，波长变短
B．速度不变，波长变短
C．频率增高，波长变长
D．频率不变，波长变短
16．在均匀介质中选取平衡位置在同一直线上的9个质点，相邻质点间的距离均为L，如图(a)所示．一列横波沿该直线向右传播，t＝0时到达质点1，质点1开始向下运动，经过时间Δt第一次出现如图(b)所示的波形，则该波的( )
A．周期为Δt，波长为8L
B．周期为Δt，波长为8L
C．周期为Δt，波速为
D．周期为Δt，波速为
三、非选择题(本题共7小题，共55分)
17．(5分)小文同学在探究物体做曲线运动的条件时，将一条形磁铁放在桌面的不同位置，让小钢珠在水平桌面上从同一位置以相同初速度v0运动，得到不同轨迹．图中a、b、c、d为其中四条运动轨迹，磁铁放在位置A时，小钢珠的运动轨迹是________(填轨迹字母代号)，磁铁放在位置B时，小钢珠的运动轨迹是________(填轨迹字母代号)．实验表明，当物体所受合外力的方向跟它的速度方向________(选填“在”或“不在”)同一直线上时，物体做曲线运动．
18．(5分)电流传感器可以像电流表一样测量电流，不同的是，它的反应非常快，可以捕捉到瞬间的电流变化．此外，由于它与计算机相连，能在几秒内画出电流随时间变化的图象．
照图连接电路．电源用直流8 V左右，电容器可选几十微法的电解电容器．先使开关S与1端相连，电源对电容器充电，这个过程可以在瞬间完成．然后把开关S掷向2端，电容器通过电阻R放电，传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流随时间变化的I－t曲线．一位同学测得图象如图所示，它的电源电压是8 V.
(1)在图中画出的一个竖直的狭长矩形(在图的最左边)，它的面积的物理意义是________________________________________________________________________．
(2)怎样根据图估算电容器在全部放电过程中释放的电荷量______________________
________________________________________________________________________.
(3)根据以上数据估算的电容是________．
19．(9分)节能混合动力车是一种可以利用汽油及所储存电能作为动力来源的汽车．有一质量m＝1 000 kg的混合动力轿车，在平直公路上以v1＝90 km/h匀速行驶，发动机的输出功率为P＝50 kW.当驾驶员看到前方有80 km/h的限速标志时，保持发动机功率不变，立即启动利用电磁阻尼带动的发电机给电池充电，使轿车做减速运动，运动L＝72 m后，速度变为v2＝72 km/h.此过程中发动机功率的用于轿车的牵引，用于供给发电机工作，发动机输送给发电机的能量最后有50%转化为电池的电能．假设轿车在上述运动过程中所受阻力保持不变．求：
(1)轿车以90 km/h在平直公路上匀速行驶时，所受阻力F阻的大小；
(2)轿车从90 km/h减速到72 km/h过程中，获得的电能E电；
(3)轿车仅用其在上述减速过程中获得的电能E电维持72 km/h 匀速运动的距离L′.
20．(12分)为了研究过山车的原理，某物理小组提出了下列的设想：取一个与水平方向夹角为θ＝60°，长为L1＝2 m的倾斜轨道AB，通过微小圆弧与长为L2＝ m的水平轨道BC相连，然后在C处设计一个竖直完整的光滑圆轨道，出口为水平轨道D，如图所示．现将一个小球从距A点左上方的水平台面上以一定的初速度v0水平弹出，到A点时速度大小vA＝2 m/s，方向恰沿AB方向，并沿倾斜轨道滑下．已知小球与AB和BC间的动摩擦因数均为μ＝.(g取10 m/s2，空气阻力不计并且整个轨道在同一竖直平面内)求：
(1)小球初速度v0的大小；
(2)小球滑过C点时的速率vC；
(3)要使小球不离开轨道，则竖直圆弧轨道的半径R应该满足什么条件．
21．(4分)(1)如图所示，沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔A、B和C.假想有一列车沿AC方向以接近光速行驶，当铁塔B发出一个闪光，列车上的观测者测得A、C两铁塔被照亮的顺序是________．
A．同时被照亮 B．A先被照亮
C．C先被照亮 D．无法判断
(2)一束光从空气射向折射率为的某种介质，若反射光线与折射光线垂直，则入射角为__________．真空中的光速为c，则光在该介质中的传播速度为________．
(3)将一劲度系数为k的轻质弹簧竖直悬挂，下端系上质量为m的物块，将物块向下拉离平衡位置后松开，物块上下做简谐运动，其振动周期恰好等于以物块平衡时弹簧的伸长量为摆长的单摆周期．请由单摆周期公式推算出物块做简谐运动的周期T.
22．(10分)如图所示，在平面直角坐标系中的三角形FGH区域内存在着垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，三点坐标分别为F(－3L，5L)、G(－3L，－3L)、H(5L，－3L)．坐标原点O处有一体积可忽略的粒子发射装置，能够连续不断地在该平面内向各个方向均匀地发射速度大小相等的带正电的同种粒子，单位时间内发射粒子数目稳定．粒子的质量为m，电荷量为q，不计粒子间的相互作用以及粒子的重力．
(1)速率在什么范围内所有粒子均不可能射出该三角形区域？
(2)如果粒子的发射速率为，设在时间t内粒子源发射粒子的总个数为N，在FH边上安装一个可以吸收粒子的挡板，那么该时间段内能够打在挡板FH上的粒子有多少？
(3)在第(2)问的基础上求出挡板上被粒子打中的长度．
23．(10分)如图是水平放置的小型粒子加速器的原理示意图，区域Ⅰ和Ⅱ存在方向垂直纸面向里的匀强磁场B1和B2，长L＝1.0 m的区域Ⅲ存在场强大小E＝5.0×104 V/m、方向水平向右的匀强电场．区域Ⅲ中间上方有一离子源S，水平向左发射动能Ek0＝4.0×104 eV的氘核，氘核最终从区域Ⅱ下方的P点水平射出．S、P两点间的高度差h＝0.10 m.
(氘核质量m＝2×1.67×10－27 kg、电荷量q＝1.60×10－19 C，1 eV＝1.60×10－19 J.≈1×10－4)
(1)求氘核经过两次加速后从P点射出时的动能Ek2；
(2)若B1＝1.0 T，要使氘核经过两次加速后从P点射出，求区域Ⅰ的最小宽度d；
(3)若B1＝1.0 T，要使氘核经过两次加速后从P点射出，求区域Ⅱ的磁感应强度B2.
考前仿真模拟卷(十六)
1．C
2．解析：选C.工件与挡杆碰前可能未达传送带的速度(选项A)，也可能已与传送带一起匀速运动(选项B、C、D)，碰后以碰前大小相等的速度反弹，这部分四个选项均正确．反弹后工件向左匀减速到零，然后向右匀加速到传送带的速度时再与挡杆相碰，可见只有C正确．
3．C
4．解析：选A.(1)正确．夹角越小，则合力F大小越接近F1＋F2；(2)错误．当夹角大于90°时，根据平行四边形定则，对角线长度代表合力大小，它的长度可能小于F1或F2；用极限法，夹角为180°时，合力F肯定小于F1和F2中较大的力；(3)错误．若夹角为180°，合力F大小为F1－F2，假设F1大于F2，那么增大F2的过程中，合力F的大小是先变小后变大．
5．解析：选B.b图线的斜率大，表示电阻小，由电阻定律R＝ρ知，b代表的电阻丝粗，选项B正确，A、C错误；电阻是导体本身的性质，与电阻两端的电压无关，选项D错误．
6．解析：选B.由B＝可知，乙、丙正确，选B.
7．解析：选B.每个家庭节省的功率为0.1 kW，全国约有4×108 个家庭，每个家庭平均每天用电5小时，则全国一年节省的电能为ΔW＝ΔP·t＝0.1 kW×4×108×365×5 h＝7.3×1010 kW·h，选项B正确．
8．解析：选A.对物体跟着圆盘转动的各个位置分析比较可知，当物体转到圆盘的最低点时，所受的静摩擦力沿斜面向上达到最大，即将相对滑动，由牛顿第二定律得：μ(mg＋qE)cos 30°－(mg＋qE)sin 30°＝mω2d，解得μ＝，故A正确，B、C、D错误．
9．解析：选A.物体受到重力、支持力和绳子的拉力作用，重力沿斜面向下的分力为mgsin 30°＝4.9 N，沿斜面方向的合力为零，所以物体没有沿斜面运动的趋势，摩擦力大小为零，选项A正确、B错误；斜面对物体的支持力大小等于mgcos 30°＝4.9 N，方向垂直斜面向上，选项C、D错误．
10．解析：选C.由万有引力定律及向心力公式得G＝ma＝m＝mrω2＝mr，由题知r2＞r1，由此可知Ek＝mv2＝，则Ek2＜Ek1，A错．a＝，则a2＜a1，B错．ω＝，则ω2＜ω1，D错．T＝，则T2＞T1，C对．
11．解析：选C.由货物运动的v－t图象可知，前3 s内，货物向上做匀加速直线运动，货物处于超重状态，A错误；最后2 s内货物向上做匀减速直线运动，加速度为－3 m/s2，说明货物除受重力外，还受其他力的作用，B错误；由平均速度公式＝得前3秒内与最后2 s内货物的平均速度都为3 m/s，C正确；第3 s末至第5 s末的过程中，货物的速度不变，动能不变，重力势能增加，故机械能增加，D错误．
12．解析：选D.粒子在洛伦兹力作用下做圆周运动的周期T＝，电流强度I＝＝，所以电流强度I与磁感应强度B成正比，D正确．
13．解析：选B.A、C、F三点形成了一个等边三角形，有F＝，故A正确；B点处的电场强度是由三个点电荷各自产生的电场强度叠加而成的，合电场强度为，故B错误；D、E、G三点在电场中相对A、C、F三点的位置相同，故电势相等，故C正确；H点到三个固定负点电荷的距离大于B点到三个固定负点电荷的距离，所以φH>φB，根据Ep＝－eφ得EpH
15．解析：选AD.玻璃的折射率n＝＞1，所以光经空气进入玻璃速度减小．波长、波速和频率三者的关系是v＝λf，光经空气进入玻璃频率f不变，波长变短．所以A、D正确．
16．解析：选BC.由质点1到3之间的距离2 L＝λ，得波长λ＝8L；t＝0时刻，质点1开始向下运动，说明波的起振方向向下，根据波向右传播可知，Δt时刻质点9向上运动，说明质点9已至少振动了半个周期，波的前沿已传至距质点9之后半个波长处．故Δt＝T＋T，得T＝Δt，则波速v＝＝.选项B、C正确．
17．解析：当磁铁放在A位置时，小钢珠受到的合外力与b在一条直线上，则小钢珠的运动轨迹为b.当磁铁放在B位置时，小钢珠受到b到d之间的合外力的作用，则小钢珠的运动轨迹为c.物体做曲线运动时所受合外力的方向与速度方向不在一条直线上．
答案：b c 不在
18．解析：(1)将横坐标t分成许多很小的时间间隔Δt，在这些很小的时间间隔里，放电电流I可以视为不变，则IΔt为这段时间内的电量．
(2)由(1)题可知，电容器所带的电荷量为Q＝I1Δt1＋I2Δt2＋I3Δt3＋…＋InΔtn式中I1Δt1、I2Δt2…为图中的狭条形面积，由此可知，电容器所带的电荷量在数值上等于图象与坐标轴所包围的面积．
具体的做法是：首先以坐标纸上0.5×0.5 cm2的一个小正方形作为一个面积计量单位，数出图象与坐标轴有多少个完整的小正方形．对于曲线下的部分超过该格一半面积的记为一个，不足一半的则舍去不计，这样就可以得到曲线下包含的小正方形的个数为39个；其次确定每个小方格所对应的电荷量值，纵坐标的每个小格为0.2 mA，横坐标的每个小格为0.4 s，则每个小格所代表的电荷量数值为q＝0.2×10－3×0.4＝8×10－5 C．最后由曲线下方的方格数与q的乘积即得电容器所带的电荷量Q.
(3)由电容器的计算公式，可得电容值C＝＝ F＝3.9×10－4 F＝390 μF.
答案：(1)这段时间内的电量 (2)见解析 (3)390 μF
19．解析：(1)轿车牵引力与输出功率的关系
P＝F牵v1
将P＝50 kW，v1＝90 km/h＝25 m/s代入得
F牵＝＝2×103 N
当轿车匀速行驶时，牵引力与阻力大小相等，有
F阻＝2×103 N.
(2)在减速过程中，注意到发动机只有P用于轿车的牵引，根据动能定理有Pt－F阻L＝mv－mv
代入数据得Pt＝1.575×105 J
电源获得的电能为E电＝0.5×Pt＝6.3×104 J.
(3)根据题设，轿车在平直公路上匀速行驶时受到的阻力仍为F阻＝2×103 N．在此过程中，由能量守恒定律可知，电能用于克服阻力做的功E电＝F阻L′
代入数据得L′＝31.5 m.
答案：见解析
20．解析：(1)v0＝vAcos θ＝ m/s.
(2)从A到C由动能定理得
mgL1sin θ－μmgL1cos θ－μmg L2＝mv－mv
得vC＝3 m/s.
(3)小球刚刚过最高点时，重力提供向心力，则：mg＝
mv＝2mgR1＋mv2
代入数据解得R1＝1.08 m
当小球刚能到达与圆心等高时mv＝mgR2
代入数据解得R2＝2.7 m
又因圆最大时与AB相切，即Rmax＝＝2L2＝ m<2.7 m，故此情况不成立
综上所述，要使小球不离开轨道，R应该满足的条件是
0＜R≤1.08 m.
答案：(1) m/s (2)3 m/s (3)0＜R≤1.08 m
21．解析：(1)列车上的观测者看到的是由B出发后经过A和C发射的光，由于列车在这段时间内靠近C，而远离A，所以C的反射光先到达列车上的观测者，观测者看到C先被照亮，故只有C正确．
(2)设入射角为i，折射角为90°－i，根据n＝，可以得到i＝60°，再根据n＝，可得v＝c.
(3)单摆周期公式为T＝2π
由力的平衡条件知道kl＝mg
联立解得T＝2π.
答案：(1)C (2)60° c (3)2π
22．解析：(1)如图所示，以OM为直径的粒子在运动过程中刚好不飞离磁场，可以保证所有粒子均不能射出三角形区域．
根据数学几何关系，
OM＝2r0＝L
根据牛顿第二定律qv0B＝m
可得满足v0≤的粒子均不可能射出该三角形区域．
(2)当粒子速率v＝时，可求得其做圆周运动半径r＝L
如图所示，当粒子的入射速度方向沿OM的反方向时，运动轨迹与FH相切于J点；当粒子的入射速度方向沿OM时，运动轨迹与FH相切于I点，介于这二者之间的入射粒子均可打在挡板FH上，共计.
(3)挡板上被粒子打中的长度为图中IK之间的距离，其中
IM＝r＝L
OK＝2r＝2L
MK＝＝L
挡板上被粒子打中的长度IK＝(＋)L .
答案：(1)v0≤ (2) (3)(＋)L
23．解析：(1)由动能定律W＝Ek2－Ek0
电场力做功W＝qE·2L
得Ek2＝Ek0＋qE·2L＝1.4×105 eV＝2.24×10－14 J.
(2)洛伦兹力提供向心力qvB＝m
第一次进入B1区域，半径R0＝＝0.04 m
第二次进入B1区域，
mv＝Ek0＋qEL
R2＝＝0.06 m
故d＝R2＝0.06 m.
(3)氘核运动轨迹如图所示
由图中几何关系可知
2R2＝h＋(2R1－2R0)
得R1＝0.05 m
由R1＝
得B2＝＝1.2 T.
答案：见解析
(时间：90分钟 满分：100分)
本卷计算中，无特殊说明时，重力加速度g均取10 m/s2.
一、选择题Ⅰ(本题共13小题，每小题3分，共39分．每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分)
1．在国际单位制中，功率的单位“瓦”是导出单位，用基本单位表示正确的是( )
A．J/s B．N·m/s
C．kg·m2/s3 D．kg·m/s2
2．如图所示，水平传送带匀速运动，在传送带的右侧固定一弹性挡杆．在t＝0时刻，将工件轻轻放在传送带的左端，当工件运动到弹性挡杆所在的位置时与挡杆发生碰撞，已知碰撞时间极短，不计碰撞过程的能量损失．则从工件开始运动到与挡杆第二次碰撞前的运动过程中，下列工件运动的v－t图象可能正确的是( )
3．重力为100 N的木箱放在水平地板上，至少要用35 N的水平推力，才能使它从原地开始运动.30 N的力可以使木箱做匀速直线运动，则木箱与地板间的最大静摩擦力Fmax和木箱与地板间的摩擦因数分别为( )
A．35 N，0.35 B．30 N，0.3
C．35 N，0.3 D．30 N，0.35
4．两个力F1、F2间的夹角为θ，两个力的合力为F，以下说法符合要求的是( )
(1)若F1、F2大小不变，θ角越小，合力F就越大．
(2)合力F总比分力F1和F2中的任何一个力都大．
(3)如果夹角θ不变，F1大小不变，只要F2增大，合力F就必然增大．
A．(1)正确 B．(3)正确
C．(1)(3)正确 D．(1)(2)正确
5．如图所示，a、b分别表示由相同材料制成的两条长度相同、粗细均匀电阻丝的伏安特性曲线，下列判断中正确的是( )
A．a代表的电阻丝较粗
B．b代表的电阻丝较粗
C．a电阻丝的阻值小于b电阻丝的阻值
D．图线表示的电阻丝的阻值与电压成正比
6．在磁场中的同一位置放置一根导线，导线的方向与磁场方向垂直．先后在导线中通入不同的电流，导线所受力也不一样．图中的几幅图象表现的是导线受的力F与通电导线的电流I的关系．a、b代表一组F、I数据．在甲、乙、丙、丁四幅图中，正确的是( )
A．甲、乙正确 B．乙、丙正确
C．乙、丁正确 D．甲、丁正确
7．功率为10 W的发光二极管(LED灯)的亮度与功率为60 W的白炽灯相当．根据国家节能战略，2016年前普通白炽灯应被淘汰．假设每户家庭有2只60 W的白炽灯，均用10 W的LED灯替代，估算出全国一年节省的电能最接近( )
A．8×108 kW·h B．8×1010 kW·h
C．8×1011 kW·h D．8×1013 kW·h
8．如图所示，一倾角为30°的匀质圆盘绕垂直于盘面的固定对称轴以恒定角速度ω转动，盘面上离转轴距离d处有一带负电的电荷量为q、质量为m的小物体与圆盘始终保持相对静止，整个装置放在竖直向上的匀强电场中，电场强度E＝，则物体与盘面间的动摩擦因数至少为(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g为重力加速度)( )
A. B.
C. D.
9．如图所示，与水平面夹角为30°的固定斜面上有一质量m＝1.0 kg的物体，细绳的一端与物体相连，另一端经摩擦不计的定滑轮与固定的弹簧秤相连．物体静止在斜面上，弹簧秤的示数为4.9 N．关于物体受力的判断(取g＝9.8 m/s2)，下列说法正确的是( )
A．斜面对物体的摩擦力大小为零
B．斜面对物体的摩擦力大小为4.9 N，方向沿斜面向上
C．斜面对物体的支持力大小为4.9 N，方向竖直向上
D．斜面对物体的支持力大小为4.9 N，方向垂直斜面向上
10．如图所示，飞船从轨道1变轨至轨道2.若飞船在两轨道上都做匀速圆周运动，不考虑质量变化，相对于在轨道1上，飞船在轨道2上的( )
A．动能大
B．向心加速度大
C．运行周期长
D．角速度大
11．将地面上静止的货物竖直向上吊起，货物由地面运动至最高点的过程中，v－t图象如图所示．以下判断正确的是( )
A．前3 s内货物处于失重状态
B．最后2 s内货物只受重力作用
C．前3 s内与最后2 s内货物的平均速度相同
D．第3 s末至第5 s末的过程中，货物的机械能守恒
12．处于匀强磁场中的一个带电粒子，仅在磁场力作用下做匀速圆周运动．将该粒子的运动等效为环形电流，那么此电流值( )
A．与粒子电荷量成正比 B．与粒子速率成正比
C．与粒子质量成正比 D．与磁感应强度成正比
13．如图所示，真空中有一边长为a的立方体，在图中A、C、F三个顶点放上电荷量相等的负点电荷q，已知静电力常量为k，设无穷远处的电势为零，下列说法不正确的是( )
A．A处点电荷受到另两个点电荷对其作用力的合力大小为
B．B点处的电场强度的大小为
C．D、E、G三点电势相等
D．将一电子先后置于H点和B点，电子在H点的电势能小于其在B点的电势能
二、选择题Ⅱ(本题共3小题，每小题2分，共6分．每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的．全部选对的得2分，选对但不全的得1分，有选错的得0分)
14．产生光电效应时，关于逸出光电子的最大初动能Ek，下列说法正确的是( )
A．对于同种金属，Ek与照射光的强度无关
B．对于同种金属，Ek与照射光的波长成反比
C．对于同种金属，Ek与照射光的时间成正比
D．对于同种金属，Ek与照射光的频率成线性关系
15．一束单色光经由空气射入玻璃，这束光的( )
A．速度变慢，波长变短
B．速度不变，波长变短
C．频率增高，波长变长
D．频率不变，波长变短
16．在均匀介质中选取平衡位置在同一直线上的9个质点，相邻质点间的距离均为L，如图(a)所示．一列横波沿该直线向右传播，t＝0时到达质点1，质点1开始向下运动，经过时间Δt第一次出现如图(b)所示的波形，则该波的( )
A．周期为Δt，波长为8L
B．周期为Δt，波长为8L
C．周期为Δt，波速为
D．周期为Δt，波速为
三、非选择题(本题共7小题，共55分)
17．(5分)小文同学在探究物体做曲线运动的条件时，将一条形磁铁放在桌面的不同位置，让小钢珠在水平桌面上从同一位置以相同初速度v0运动，得到不同轨迹．图中a、b、c、d为其中四条运动轨迹，磁铁放在位置A时，小钢珠的运动轨迹是________(填轨迹字母代号)，磁铁放在位置B时，小钢珠的运动轨迹是________(填轨迹字母代号)．实验表明，当物体所受合外力的方向跟它的速度方向________(选填“在”或“不在”)同一直线上时，物体做曲线运动．
18．(5分)电流传感器可以像电流表一样测量电流，不同的是，它的反应非常快，可以捕捉到瞬间的电流变化．此外，由于它与计算机相连，能在几秒内画出电流随时间变化的图象．
照图连接电路．电源用直流8 V左右，电容器可选几十微法的电解电容器．先使开关S与1端相连，电源对电容器充电，这个过程可以在瞬间完成．然后把开关S掷向2端，电容器通过电阻R放电，传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流随时间变化的I－t曲线．一位同学测得图象如图所示，它的电源电压是8 V.
(1)在图中画出的一个竖直的狭长矩形(在图的最左边)，它的面积的物理意义是________________________________________________________________________．
(2)怎样根据图估算电容器在全部放电过程中释放的电荷量______________________
________________________________________________________________________.
(3)根据以上数据估算的电容是________．
19．(9分)节能混合动力车是一种可以利用汽油及所储存电能作为动力来源的汽车．有一质量m＝1 000 kg的混合动力轿车，在平直公路上以v1＝90 km/h匀速行驶，发动机的输出功率为P＝50 kW.当驾驶员看到前方有80 km/h的限速标志时，保持发动机功率不变，立即启动利用电磁阻尼带动的发电机给电池充电，使轿车做减速运动，运动L＝72 m后，速度变为v2＝72 km/h.此过程中发动机功率的用于轿车的牵引，用于供给发电机工作，发动机输送给发电机的能量最后有50%转化为电池的电能．假设轿车在上述运动过程中所受阻力保持不变．求：
(1)轿车以90 km/h在平直公路上匀速行驶时，所受阻力F阻的大小；
(2)轿车从90 km/h减速到72 km/h过程中，获得的电能E电；
(3)轿车仅用其在上述减速过程中获得的电能E电维持72 km/h 匀速运动的距离L′.
20．(12分)为了研究过山车的原理，某物理小组提出了下列的设想：取一个与水平方向夹角为θ＝60°，长为L1＝2 m的倾斜轨道AB，通过微小圆弧与长为L2＝ m的水平轨道BC相连，然后在C处设计一个竖直完整的光滑圆轨道，出口为水平轨道D，如图所示．现将一个小球从距A点左上方的水平台面上以一定的初速度v0水平弹出，到A点时速度大小vA＝2 m/s，方向恰沿AB方向，并沿倾斜轨道滑下．已知小球与AB和BC间的动摩擦因数均为μ＝.(g取10 m/s2，空气阻力不计并且整个轨道在同一竖直平面内)求：
(1)小球初速度v0的大小；
(2)小球滑过C点时的速率vC；
(3)要使小球不离开轨道，则竖直圆弧轨道的半径R应该满足什么条件．
21．(4分)(1)如图所示，沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔A、B和C.假想有一列车沿AC方向以接近光速行驶，当铁塔B发出一个闪光，列车上的观测者测得A、C两铁塔被照亮的顺序是________．
A．同时被照亮 B．A先被照亮
C．C先被照亮 D．无法判断
(2)一束光从空气射向折射率为的某种介质，若反射光线与折射光线垂直，则入射角为__________．真空中的光速为c，则光在该介质中的传播速度为________．
(3)将一劲度系数为k的轻质弹簧竖直悬挂，下端系上质量为m的物块，将物块向下拉离平衡位置后松开，物块上下做简谐运动，其振动周期恰好等于以物块平衡时弹簧的伸长量为摆长的单摆周期．请由单摆周期公式推算出物块做简谐运动的周期T.
22．(10分)如图所示，在平面直角坐标系中的三角形FGH区域内存在着垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，三点坐标分别为F(－3L，5L)、G(－3L，－3L)、H(5L，－3L)．坐标原点O处有一体积可忽略的粒子发射装置，能够连续不断地在该平面内向各个方向均匀地发射速度大小相等的带正电的同种粒子，单位时间内发射粒子数目稳定．粒子的质量为m，电荷量为q，不计粒子间的相互作用以及粒子的重力．
(1)速率在什么范围内所有粒子均不可能射出该三角形区域？
(2)如果粒子的发射速率为，设在时间t内粒子源发射粒子的总个数为N，在FH边上安装一个可以吸收粒子的挡板，那么该时间段内能够打在挡板FH上的粒子有多少？
(3)在第(2)问的基础上求出挡板上被粒子打中的长度．
23．(10分)如图是水平放置的小型粒子加速器的原理示意图，区域Ⅰ和Ⅱ存在方向垂直纸面向里的匀强磁场B1和B2，长L＝1.0 m的区域Ⅲ存在场强大小E＝5.0×104 V/m、方向水平向右的匀强电场．区域Ⅲ中间上方有一离子源S，水平向左发射动能Ek0＝4.0×104 eV的氘核，氘核最终从区域Ⅱ下方的P点水平射出．S、P两点间的高度差h＝0.10 m.
(氘核质量m＝2×1.67×10－27 kg、电荷量q＝1.60×10－19 C，1 eV＝1.60×10－19 J.≈1×10－4)
(1)求氘核经过两次加速后从P点射出时的动能Ek2；
(2)若B1＝1.0 T，要使氘核经过两次加速后从P点射出，求区域Ⅰ的最小宽度d；
(3)若B1＝1.0 T，要使氘核经过两次加速后从P点射出，求区域Ⅱ的磁感应强度B2.
考前仿真模拟卷(十六)
1．C
2．解析：选C.工件与挡杆碰前可能未达传送带的速度(选项A)，也可能已与传送带一起匀速运动(选项B、C、D)，碰后以碰前大小相等的速度反弹，这部分四个选项均正确．反弹后工件向左匀减速到零，然后向右匀加速到传送带的速度时再与挡杆相碰，可见只有C正确．
3．C
4．解析：选A.(1)正确．夹角越小，则合力F大小越接近F1＋F2；(2)错误．当夹角大于90°时，根据平行四边形定则，对角线长度代表合力大小，它的长度可能小于F1或F2；用极限法，夹角为180°时，合力F肯定小于F1和F2中较大的力；(3)错误．若夹角为180°，合力F大小为F1－F2，假设F1大于F2，那么增大F2的过程中，合力F的大小是先变小后变大．
5．解析：选B.b图线的斜率大，表示电阻小，由电阻定律R＝ρ知，b代表的电阻丝粗，选项B正确，A、C错误；电阻是导体本身的性质，与电阻两端的电压无关，选项D错误．
6．解析：选B.由B＝可知，乙、丙正确，选B.
7．解析：选B.每个家庭节省的功率为0.1 kW，全国约有4×108 个家庭，每个家庭平均每天用电5小时，则全国一年节省的电能为ΔW＝ΔP·t＝0.1 kW×4×108×365×5 h＝7.3×1010 kW·h，选项B正确．
8．解析：选A.对物体跟着圆盘转动的各个位置分析比较可知，当物体转到圆盘的最低点时，所受的静摩擦力沿斜面向上达到最大，即将相对滑动，由牛顿第二定律得：μ(mg＋qE)cos 30°－(mg＋qE)sin 30°＝mω2d，解得μ＝，故A正确，B、C、D错误．
9．解析：选A.物体受到重力、支持力和绳子的拉力作用，重力沿斜面向下的分力为mgsin 30°＝4.9 N，沿斜面方向的合力为零，所以物体没有沿斜面运动的趋势，摩擦力大小为零，选项A正确、B错误；斜面对物体的支持力大小等于mgcos 30°＝4.9 N，方向垂直斜面向上，选项C、D错误．
10．解析：选C.由万有引力定律及向心力公式得G＝ma＝m＝mrω2＝mr，由题知r2＞r1，由此可知Ek＝mv2＝，则Ek2＜Ek1，A错．a＝，则a2＜a1，B错．ω＝，则ω2＜ω1，D错．T＝，则T2＞T1，C对．
11．解析：选C.由货物运动的v－t图象可知，前3 s内，货物向上做匀加速直线运动，货物处于超重状态，A错误；最后2 s内货物向上做匀减速直线运动，加速度为－3 m/s2，说明货物除受重力外，还受其他力的作用，B错误；由平均速度公式＝得前3秒内与最后2 s内货物的平均速度都为3 m/s，C正确；第3 s末至第5 s末的过程中，货物的速度不变，动能不变，重力势能增加，故机械能增加，D错误．
12．解析：选D.粒子在洛伦兹力作用下做圆周运动的周期T＝，电流强度I＝＝，所以电流强度I与磁感应强度B成正比，D正确．
13．解析：选B.A、C、F三点形成了一个等边三角形，有F＝，故A正确；B点处的电场强度是由三个点电荷各自产生的电场强度叠加而成的，合电场强度为，故B错误；D、E、G三点在电场中相对A、C、F三点的位置相同，故电势相等，故C正确；H点到三个固定负点电荷的距离大于B点到三个固定负点电荷的距离，所以φH>φB，根据Ep＝－eφ得EpH
15．解析：选AD.玻璃的折射率n＝＞1，所以光经空气进入玻璃速度减小．波长、波速和频率三者的关系是v＝λf，光经空气进入玻璃频率f不变，波长变短．所以A、D正确．
16．解析：选BC.由质点1到3之间的距离2 L＝λ，得波长λ＝8L；t＝0时刻，质点1开始向下运动，说明波的起振方向向下，根据波向右传播可知，Δt时刻质点9向上运动，说明质点9已至少振动了半个周期，波的前沿已传至距质点9之后半个波长处．故Δt＝T＋T，得T＝Δt，则波速v＝＝.选项B、C正确．
17．解析：当磁铁放在A位置时，小钢珠受到的合外力与b在一条直线上，则小钢珠的运动轨迹为b.当磁铁放在B位置时，小钢珠受到b到d之间的合外力的作用，则小钢珠的运动轨迹为c.物体做曲线运动时所受合外力的方向与速度方向不在一条直线上．
答案：b c 不在
18．解析：(1)将横坐标t分成许多很小的时间间隔Δt，在这些很小的时间间隔里，放电电流I可以视为不变，则IΔt为这段时间内的电量．
(2)由(1)题可知，电容器所带的电荷量为Q＝I1Δt1＋I2Δt2＋I3Δt3＋…＋InΔtn式中I1Δt1、I2Δt2…为图中的狭条形面积，由此可知，电容器所带的电荷量在数值上等于图象与坐标轴所包围的面积．
具体的做法是：首先以坐标纸上0.5×0.5 cm2的一个小正方形作为一个面积计量单位，数出图象与坐标轴有多少个完整的小正方形．对于曲线下的部分超过该格一半面积的记为一个，不足一半的则舍去不计，这样就可以得到曲线下包含的小正方形的个数为39个；其次确定每个小方格所对应的电荷量值，纵坐标的每个小格为0.2 mA，横坐标的每个小格为0.4 s，则每个小格所代表的电荷量数值为q＝0.2×10－3×0.4＝8×10－5 C．最后由曲线下方的方格数与q的乘积即得电容器所带的电荷量Q.
(3)由电容器的计算公式，可得电容值C＝＝ F＝3.9×10－4 F＝390 μF.
答案：(1)这段时间内的电量 (2)见解析 (3)390 μF
19．解析：(1)轿车牵引力与输出功率的关系
P＝F牵v1
将P＝50 kW，v1＝90 km/h＝25 m/s代入得
F牵＝＝2×103 N
当轿车匀速行驶时，牵引力与阻力大小相等，有
F阻＝2×103 N.
(2)在减速过程中，注意到发动机只有P用于轿车的牵引，根据动能定理有Pt－F阻L＝mv－mv
代入数据得Pt＝1.575×105 J
电源获得的电能为E电＝0.5×Pt＝6.3×104 J.
(3)根据题设，轿车在平直公路上匀速行驶时受到的阻力仍为F阻＝2×103 N．在此过程中，由能量守恒定律可知，电能用于克服阻力做的功E电＝F阻L′
代入数据得L′＝31.5 m.
答案：见解析
20．解析：(1)v0＝vAcos θ＝ m/s.
(2)从A到C由动能定理得
mgL1sin θ－μmgL1cos θ－μmg L2＝mv－mv
得vC＝3 m/s.
(3)小球刚刚过最高点时，重力提供向心力，则：mg＝
mv＝2mgR1＋mv2
代入数据解得R1＝1.08 m
当小球刚能到达与圆心等高时mv＝mgR2
代入数据解得R2＝2.7 m
又因圆最大时与AB相切，即Rmax＝＝2L2＝ m<2.7 m，故此情况不成立
综上所述，要使小球不离开轨道，R应该满足的条件是
0＜R≤1.08 m.
答案：(1) m/s (2)3 m/s (3)0＜R≤1.08 m
21．解析：(1)列车上的观测者看到的是由B出发后经过A和C发射的光，由于列车在这段时间内靠近C，而远离A，所以C的反射光先到达列车上的观测者，观测者看到C先被照亮，故只有C正确．
(2)设入射角为i，折射角为90°－i，根据n＝，可以得到i＝60°，再根据n＝，可得v＝c.
(3)单摆周期公式为T＝2π
由力的平衡条件知道kl＝mg
联立解得T＝2π.
答案：(1)C (2)60° c (3)2π
22．解析：(1)如图所示，以OM为直径的粒子在运动过程中刚好不飞离磁场，可以保证所有粒子均不能射出三角形区域．
根据数学几何关系，
OM＝2r0＝L
根据牛顿第二定律qv0B＝m
可得满足v0≤的粒子均不可能射出该三角形区域．
(2)当粒子速率v＝时，可求得其做圆周运动半径r＝L
如图所示，当粒子的入射速度方向沿OM的反方向时，运动轨迹与FH相切于J点；当粒子的入射速度方向沿OM时，运动轨迹与FH相切于I点，介于这二者之间的入射粒子均可打在挡板FH上，共计.
(3)挡板上被粒子打中的长度为图中IK之间的距离，其中
IM＝r＝L
OK＝2r＝2L
MK＝＝L
挡板上被粒子打中的长度IK＝(＋)L .
答案：(1)v0≤ (2) (3)(＋)L
23．解析：(1)由动能定律W＝Ek2－Ek0
电场力做功W＝qE·2L
得Ek2＝Ek0＋qE·2L＝1.4×105 eV＝2.24×10－14 J.
(2)洛伦兹力提供向心力qvB＝m
第一次进入B1区域，半径R0＝＝0.04 m
第二次进入B1区域，
mv＝Ek0＋qEL
R2＝＝0.06 m
故d＝R2＝0.06 m.
(3)氘核运动轨迹如图所示
由图中几何关系可知
2R2＝h＋(2R1－2R0)
得R1＝0.05 m
由R1＝
得B2＝＝1.2 T.
答案：见解析
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