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湖北省仙桃、天门、潜江三市2023届高三下学期“三诊”模拟考试物理试题
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这是一份湖北省仙桃、天门、潜江三市2023届高三下学期“三诊”模拟考试物理试题，共20页。试卷主要包含了考生要认真填写考场号和座位序号等内容，欢迎下载使用。
湖北省仙桃、天门、潜江三市2023届高三下学期“三诊”模拟考试物理试题
注意事项
1．考生要认真填写考场号和座位序号。
2．试题所有答案必须填涂或书写在答题卡上，在试卷上作答无效。第一部分必须用2B 铅笔作答；第二部分必须用黑色字迹的签字笔作答。
3．考试结束后，考生须将试卷和答题卡放在桌面上，待监考员收回。
一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1、如图所示，两根相距为L的平行直导轨水平放置，R为固定电阻，导轨电阻不计。电阻阻值也为R的金属杆MN垂直于导轨放置，杆与导轨之间有摩擦，整个装置处在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。t=0时刻对金属杆施加一水平外力F作用，使金属杆从静止开始做匀加速直线运动。下列关于通过R的电流I、杆与导轨间的摩擦生热Q、外力F、外力F的功率P随时间t变化的图像中正确的是（ ）
A． B． C． D．
2、关于元电荷，正确的说法是（ ）
A．元电荷就是点电荷.
B．1C电量叫元电荷.
C．元电荷就是质子.
D．元电荷目前被认为是自然界中电荷的最小单元.
3、空中飞椅是游乐场里少年儿童们十分喜爱的娱乐项目，其模型如图所示，顶端转盘上吊着多个座椅，甲、乙两个儿童分别坐在A、B两个吊椅中，当转盘以一定的角速度稳定匀速转动时，连接座椅的钢丝绳与竖直方向的夹角分别为a、θ。巳知连接A、B座椅的钢丝绳长度分别为L1、L2，甲、乙两儿童的质量分别为m1、m2，两座椅的质量相等，若a>θ，则一定有
A．L1>L2 B．L1
A．当时，O点处导线受到的安培力大小为4F
B．当时，O点处导线受到的安培力大小为
C．当时，O点处导线受到的安培力大小为
D．当时，O点处导线受到的安培力大小为2F
5、真空中的某装置如图所示，现有质子、氘核和α粒子都从O点由静止释放，经过相同加速电场和偏转电场，射出后都打在同一个与垂直的荧光屏上，使荧光屏上出现亮点。粒子重力不计。下列说法中正确的是（ ）
A．在荧光屏上只出现1个亮点
B．三种粒子出偏转电场时的速度相同
C．三种粒子在偏转电场中运动时间之比为2∶1∶1
D．偏转电场的电场力对三种粒子做功之比为1∶2∶2
6、现有一轻质绳拉动小球在水平面内做匀速圆周运动，如图所示，小球质量为m，速度为v，重力加速度为g，轻绳与竖直方向夹角为，小球在运动半周时，绳对小球施加的冲量为（ ）
A． B．
C． D．
二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
7、如左图所示,假设某星球表面上有一倾角为θ的固定斜面,一质量为m的小物块从斜面底端沿斜面向上运动,其速度–时间图象如右图所示.已知小物块和斜面间的动摩擦因数为μ＝该星球半径为R=6×104km.引力常量G＝6.67×10－11N·m2/kg2,则下列正确的是:( )
A．该星球的第一宇宙速度
B．该星球的质量
C．该星球的自转周期
D．该星球的密度
8、假设何雯娜质量为m=40kg，在某次蹦床比赛中，她从最低点以一定的初速度v0竖直向上跳起，取运动过程的最低点为重力零势能面，她的机械能和重力势能随离开最低点的高度h的变化规律如图所示，在整个运动过程中，可将她视为质点，空气阻力不可忽略并且大小恒定，取g=10m/s2，则（ ）
A．初速度v0=11m/s
B．下降加速度为7m/s2
C．落回最低点的动能1480J
D．上升运动时间为
9、如图所示，两平行金属板A、B板间电压恒为U，一束波长为λ的入射光射到金属板B上，使B板发生了光电效应，已知该金属板的逸出功为W，电子的质量为m。电荷量为e，已知普朗克常量为h，真空中光速为c，下列说法中正确的是（ ）
A．若增大入射光的频率，金属板的逸出功将大于W
B．到达A板的光电子的最大动能为－W＋eU
C．若减小入射光的波长一定会有光电子逸出
D．入射光子的能量为
10、如图所示，圆形区域内以直线AB为分界线，上半圆内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。下半圆内有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小未知，圆的半径为R。在磁场左侧有一粒子水平加速器，质量为m，电量大小为q的粒子在极板M右侧附近，由静止释放，在电场力的作用下加速，以一定的速度沿直线CD射入磁场，直线CD与直径AB距离为0.6R。粒子在AB上方磁场中偏转后，恰能垂直直径AB进入下面的磁场，之后在AB下方磁场中偏转后恰好从O点进入AB上方的磁场。带电粒子的重力不计。则
A．带电粒子带负电
B．加速电场的电压为
C．粒子进入AB下方磁场时的运动半径为0.1R
D．AB下方磁场的磁感应强度为上方磁场的3倍
三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。
11．（6分）实验小组的同学用如图所示的装置做“用单摆测重力加速度”的实验。
（1）实验室有如下器材可供选用：
A．长约1m的细线
B．长约1m的橡皮绳
C．直径约2cm的铁球
D．直径约2cm的塑料球
E.米尺
F.时钟
G.停表
实验时需要从上述器材中选择：____（填写器材前面的字母）。
（2）在挑选合适的器材制成单摆后他们开始实验，操作步骤如下：
①将单摆上端固定在铁架台上
②测得摆线长度，作为单摆的摆长
③在偏角较小的位置将小球由静止释放
④记录小球完成n次全振动所用的总时间t，得到单摆振动周期
⑤根据单摆周期公式计算重力加速度的大小。其中有一处操作不妥当的是____。（填写操作步骤前面的序号）
（3）按照以上的实验步骤，测量多组摆长和对应的周期，并根据实验数据做出了图像，根据该图像得出重力加速度的测量值为____m/s2。
（4）实验后同学们进行了反思。他们发现由单摆周期公式可知周期与摆角无关，而实验中却要求摆角较小。请你简要说明其中的原因______。
12．（12分）某物理兴趣小组的同学用如图甲所示装置验证机械能守恒定律，轻绳一端固定在光滑固定转轴O处，另一端系一小球．
（1）张小明同学在小球运动的最低点和最高点附近分别放置了一组光电门，用螺旋测微器测出了小球的直径，如图乙所示，则小球的直径d＝____ mm，使小球在竖直面内做圆周运动，测出小球经过最高点的挡光时间为Δt1，经过最低点的挡光时间为Δt2.
（2）戴小军同学在光滑水平转轴O处安装了一个拉力传感器，已知当地重力加速度为g.现使小球在竖直平面内做圆周运动，通过拉力传感器读出小球在最高点时绳上的拉力大小是F1，在最低点时绳上的拉力大小是F2.
（3）如果要验证小球从最低点到最高点机械能守恒，张小明同学还需要测量的物理量有_____（填字母代号）．戴小军同学还需要测量的物理量有______（填字母代号）．
A．小球的质量m B．轻绳的长度L C．小球运行一周所需要的时间T
（4）根据张小明同学的思路，请你写出验证小球从最低点运动到最高点的过程中机械能守恒的表达式：________________ (用题目所给得字母表示）
（5）根据戴小军同学的思路，请你写出验证小球从最低点运动到最高点的过程中机械能守恒的表达式：____________________ (用题目所给得字母表示）
四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
13．（10分）质量为的小型无人机下面悬挂着一个质量为的小物块，正以的速度匀速下降，某时刻悬绳断裂小物块竖直下落，小物块经过落地，已知无人机运动中受到的空气阻力大小始终为其自身重力的0.1倍，无人机的升力始终恒定，不计小物块受到的空气阻力，重力加速度为，求当小物块刚要落地时:
（1）无人机的速度;
（2）无人机离地面的高度。
14．（16分）汤姆孙利用磁偏转法测定电子比荷的装置如图所示，真空管内的阴极K发出的电子（不计初速度、重力和电子间的相互作用）经加速电压加速后，穿过B中心的小孔沿中心轴的方向进入到两块水平正对放置的平行极板D1和D2间的区域。当D1、D2两极板间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏的中心P1点处，形成了一个亮点；加上图示的电压为U的偏转电压后，亮点移到P2点，再加上一个方向垂直于纸面的匀强磁场，调节磁场的强弱，当磁感应强度的大小为B时，亮点重新回到P1点，去掉偏转电压后，亮点移到P3点。假设电子的电量为e，质量为m，D1、D2两极板的长度为L，极板间距为d，极板右端到荧光屏中心的距离为s，R与P竖直间距为y，水平间距可忽略不计。（只存在磁场时电子穿过场区后的偏角很小，tan≈sin；电子做圆周运动的半径r很大，计算时略去项的贡献）。
（1）判定磁场的方向，求加速电压的大小；
（2）若测得电子束不偏转时形成的电流为I，且假设电子打在荧光屏。上后不反弹，求电子对荧光屏的撞击力大小；
（3）推导出电子比荷的表达式。
15．（12分）如图所示为玻璃制成的长方体，已知长AB=l=0.6m，宽d=AD=0.2m，高h=AA1=m，底面中心O点有一个点光源，玻璃对光的折射率为1.5，俯视看ABCD面的一部分会被光照亮，求：照亮部分的面积。
参考答案
一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1、B
【解析】
A．t时刻杆的速度为
v=at
产生的感应电流
则I∝t；故A错误。
B．摩擦生热为
则Q∝t2，故B正确。
C．杆受到的安培力
根据牛顿第二定律得
F-f-F安=ma
得
F随t的增大而线性增大，故C错误。
D．外力F的功率为
P-t图象应是曲线，故D错误。
故选B。
2、D
【解析】
点电荷是当两个带电体的形状对它的相互作用力的影响可忽略时，这两个带电体可看作点电荷．而元电荷是带电量的最小值，它不是电荷，所有带电体电荷量均是元电荷的整数倍．
【详解】
元电荷是最小的带电量，而点电荷是一种理想化的物理模型，二者不是同一物理量；故A错误；元电荷是带电量的最小值，大小是，故B错误；元电荷是指最小的电荷量，不是指质子，故C错误；元电荷是自然界中电荷的最小单元，故D正确；故选D。
【点睛】
本题关键是对点电荷、元电荷的概念要有清晰的认识，同时要明确它们之间的区别，这是理清概念的一种重要方法．
3、A
【解析】
设座椅做匀速圆周运动时转速为n，由重力和绳子的拉力的合力提供座椅圆周运动的向心力，如图，则有：
解得
据题知：n相同，r也相同，则当L变长时，θ变大，与m无关。
A. L1>L2与计算结果相符，故A正确。
B. L1
D. m1
【解析】
根据安培定则画出在O点的磁感应强度的示意图如图所示
当时，三根导线在O点产生的磁感应强度大小相等，设为，根据磁场叠加原理可知，此时O点的磁感应强度为
此时O点处对应的导线的安培力
AB．由于通电长直导线在某点产生的磁感应强度大小和电流成正比，当时，则有
，
根据磁场叠加原理可知，此时O点的磁感应强度为
此时O点处对应的导线的安培力
故AB错误；
C．当时，有
，
如图所示
根据磁场叠加原理可知
此时O点处对应的导线的安培力
故C正确；
D．当时，有
，
如图所示
根据磁场叠加原理可知
此时O点处对应的导线的安培力
故D错误。
故选C。
5、A
【解析】
ABC．根据动能定理得
则进入偏转电场的速度
因为质子、氘核和α粒子的比荷之比为2：1：1，则初速度之比为，在偏转电场中运动时间，则知时间之比为，在竖直方向上的分速度
则出电场时的速度
因为粒子的比荷不同，则速度的大小不同，偏转位移
因为
则有
与粒子的电量和质量无关，则粒子的偏转位移相等，荧光屏将只出现一个亮点，故A正确，BC错误；
D．偏转电场的电场力对粒子做功
W=qEy
因为E和y相同，电量之比为1：1：2，则电场力做功为1：1：2，故D错误。
故选A。
6、A
【解析】
由题意可知在水平方向运动半周，速度反向，水平方向有
Ix=2mv
竖直方向上绳子与竖直线夹角满足
mgtan=
故竖直方向冲量为
根据矢量的合成的三角形法则可知绳对小球施加的冲量为
故A正确，BCD错误。
故选A。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
7、ABD
【解析】
上滑过程中，根据牛顿第二定律，在沿斜面方向上有，下滑过程中，在沿斜面方向上有，又知v-t图像的斜率表示加速度，则上滑和下滑过程中的加速度大小分别为：，，联立解得，故该星球的第一宇宙速度为，A正确；根据黄金替代公式可得该星球的质量为，B正确；根据所给条件无法计算自转周期，C错误；该星球的密度，D正确．
8、AD
【解析】
A．运动员的机械能由动能和重力势能构成，当h=0m时，重力势能为零，动能为Ek0=2420J，根据：
则v0=11m/s，A正确；
B．空气阻力做功改变机械能，所以E机-h的斜率大小为空气阻力，即：
根据牛顿第二定律，下降加速度为：
B错误；
C．由于存在空气阻力，上升过程和下降过程损失的机械能均为420J，故回到最低点时动能为：
Ek=2420J -840J =1580J
C错误；
D．上升加速度为：
上升时间为：
D正确。
故选AD。
9、BCD
【解析】
A．金属板的逸出功取决于金属材料，与入射光的频率无关，故A错误；
B．由爱因斯坦光电效应方程可知，光电子的逸出最大动能
根据动能定理
则当到达A板的光电子的最大动能为
故B正确；
C．若减小入射光的波长，那么频率增大，仍一定会有光电子逸出，故C正确；
D．根据，而，则光子的能量为
故D正确。
故选BCD。
10、AC
【解析】
A．从C点入射的粒子向下做匀速圆周运动，即受到洛仑兹力向下，由左手定则知道粒子带负电，所以选项A正确；
B．由题意知，粒子在AB上方磁场中做匀速圆周运动的半径r1＝0.6R，在电场中加速有：
在AB上方磁场中：
联立得：
所以选项B错误；
C．粒子在AB下方磁场中做匀速圆周运动，由几何关系：
解得
r2＝0.1R
所以选项C正确；
D．由洛仑兹力提供向心力得到半径：
由于r1＝6r2，所以
B2＝6B1
所以选项D错误。
故选AC。
三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。
11、ACEG ②，单摆的摆长应等于摆线长度加摆球的半径； 9.86 是单摆做简谐运动的周期公式。当摆角较小时才可以将单摆的运动视为简谐运动。
【解析】
（1）[1]．单摆的摆长不可伸长，为减小空气阻力的影响和实验误差，先选用长约1m的细线，直径约2cm的铁球，要用米尺测量摆长，停表测量周期，故答案为：ACEG。
（2）[2]．操作不妥当的是②．单摆的摆长应等于摆线长度加摆球的半径。
（3）[3]．根据单摆的周期公式得
解得
由图像可知
解得
g=9.86m/s2
（4）[4]．公式是单摆做简谐运动的周期公式。当摆角较小时才可以将单摆的运动视为简谐运动。
12、5.700 B A F2－F1＝6mg
【解析】
（1）[1]．螺旋测微器固定刻度读数为5.5 mm，可动刻度读数为20.0×0.01 mm，故最终读数为两者相加，即5.700 mm.
（3）[2][3]．根据小明同学的实验方案，小球在最高点的速度大小为
v1＝
小球在最低点的速度大小为
v2＝
设轻绳长度为L，则从最低点到最高点依据机械能守恒定律有
化简得
所以小明同学还需要测量的物理量是轻绳的长度L；根据小军同学的实验方案，设小球做圆周运动的半径为r，则小球在最低点有
在最高点有
从最低点到最高点依据机械能守恒定律有
联立方程化简得
F2－F1＝6mg
所以小军同学还需要测量的物理量就是小球的质量m.
（4）[4]．由（3）可知，根据小明同学的思路，验证小球从最低点运动到最高点的过程中机械能守恒的表达式为
（5）[5]．由（3）可知，根据小军同学的思路，验证小球从最低点运动到最高点的过程中机械能守恒的表达式为
F2－F1＝6mg.
四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
13、（1）；方向竖直向.上（2）27.44 m
【解析】
（1）设无人机的升力为，则
求得
悬绳断开后，无人机先向下做匀减速运动，设加速度大小为，则
求得
运动到速度为零时，需要的时间
然后无人机向上做加速运动，设加速度大小为，
根据牛顿第二定律有
求得
再经过无人机的速度
方向竖直向上
（2）小物块从无人机上刚脱落时，
离地的高度
小物块脱落后，无人机下落的高度
后又在内上升的高度
因此当小物块落地时，无人机离地面的高度
14、（1）垂直纸面向外，；（2）；（3）
【解析】
（1）磁场方向垂直纸面向外。设加速电压为，电子刚进入偏转极板时的速度大小为v，则对加速的电子应用动能定理得
两种场都存在的情况中，电子不偏转，则电子受到的洛伦兹力为
极板间电场强度为
电场力为
电子不偏转，则
联立解得
（2）设一个极短时间t内撞击荧光屏的电子个数为n，撞击力为，则对这些电子用动量定理，得
由电流的定义式得
联立解得
（3）在撤去电场后，设电子的偏转角为，电子轨迹半径为r，如图所示
由图可知
由于很小，则
由于可略去，所以
又洛伦兹力充当向心力，所以
联立解得电子的荷质比
15、
【解析】
光照亮部分的边界为全反射的边界，
带入数据可得
由于长方体的宽小于2r，光照亮的区域是圆的一部分
如图所示
OE=r=0.2m
OF= 0.1m
解得
三角形面积
扇形面积
总面积
湖北省仙桃、天门、潜江三市2023届高三下学期“三诊”模拟考试物理试题
注意事项
1．考生要认真填写考场号和座位序号。
2．试题所有答案必须填涂或书写在答题卡上，在试卷上作答无效。第一部分必须用2B 铅笔作答；第二部分必须用黑色字迹的签字笔作答。
3．考试结束后，考生须将试卷和答题卡放在桌面上，待监考员收回。
一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1、如图所示，两根相距为L的平行直导轨水平放置，R为固定电阻，导轨电阻不计。电阻阻值也为R的金属杆MN垂直于导轨放置，杆与导轨之间有摩擦，整个装置处在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。t=0时刻对金属杆施加一水平外力F作用，使金属杆从静止开始做匀加速直线运动。下列关于通过R的电流I、杆与导轨间的摩擦生热Q、外力F、外力F的功率P随时间t变化的图像中正确的是（ ）
A． B． C． D．
2、关于元电荷，正确的说法是（ ）
A．元电荷就是点电荷.
B．1C电量叫元电荷.
C．元电荷就是质子.
D．元电荷目前被认为是自然界中电荷的最小单元.
3、空中飞椅是游乐场里少年儿童们十分喜爱的娱乐项目，其模型如图所示，顶端转盘上吊着多个座椅，甲、乙两个儿童分别坐在A、B两个吊椅中，当转盘以一定的角速度稳定匀速转动时，连接座椅的钢丝绳与竖直方向的夹角分别为a、θ。巳知连接A、B座椅的钢丝绳长度分别为L1、L2，甲、乙两儿童的质量分别为m1、m2，两座椅的质量相等，若a>θ，则一定有
A．L1>L2 B．L1
A．当时，O点处导线受到的安培力大小为4F
B．当时，O点处导线受到的安培力大小为
C．当时，O点处导线受到的安培力大小为
D．当时，O点处导线受到的安培力大小为2F
5、真空中的某装置如图所示，现有质子、氘核和α粒子都从O点由静止释放，经过相同加速电场和偏转电场，射出后都打在同一个与垂直的荧光屏上，使荧光屏上出现亮点。粒子重力不计。下列说法中正确的是（ ）
A．在荧光屏上只出现1个亮点
B．三种粒子出偏转电场时的速度相同
C．三种粒子在偏转电场中运动时间之比为2∶1∶1
D．偏转电场的电场力对三种粒子做功之比为1∶2∶2
6、现有一轻质绳拉动小球在水平面内做匀速圆周运动，如图所示，小球质量为m，速度为v，重力加速度为g，轻绳与竖直方向夹角为，小球在运动半周时，绳对小球施加的冲量为（ ）
A． B．
C． D．
二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
7、如左图所示,假设某星球表面上有一倾角为θ的固定斜面,一质量为m的小物块从斜面底端沿斜面向上运动,其速度–时间图象如右图所示.已知小物块和斜面间的动摩擦因数为μ＝该星球半径为R=6×104km.引力常量G＝6.67×10－11N·m2/kg2,则下列正确的是:( )
A．该星球的第一宇宙速度
B．该星球的质量
C．该星球的自转周期
D．该星球的密度
8、假设何雯娜质量为m=40kg，在某次蹦床比赛中，她从最低点以一定的初速度v0竖直向上跳起，取运动过程的最低点为重力零势能面，她的机械能和重力势能随离开最低点的高度h的变化规律如图所示，在整个运动过程中，可将她视为质点，空气阻力不可忽略并且大小恒定，取g=10m/s2，则（ ）
A．初速度v0=11m/s
B．下降加速度为7m/s2
C．落回最低点的动能1480J
D．上升运动时间为
9、如图所示，两平行金属板A、B板间电压恒为U，一束波长为λ的入射光射到金属板B上，使B板发生了光电效应，已知该金属板的逸出功为W，电子的质量为m。电荷量为e，已知普朗克常量为h，真空中光速为c，下列说法中正确的是（ ）
A．若增大入射光的频率，金属板的逸出功将大于W
B．到达A板的光电子的最大动能为－W＋eU
C．若减小入射光的波长一定会有光电子逸出
D．入射光子的能量为
10、如图所示，圆形区域内以直线AB为分界线，上半圆内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。下半圆内有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小未知，圆的半径为R。在磁场左侧有一粒子水平加速器，质量为m，电量大小为q的粒子在极板M右侧附近，由静止释放，在电场力的作用下加速，以一定的速度沿直线CD射入磁场，直线CD与直径AB距离为0.6R。粒子在AB上方磁场中偏转后，恰能垂直直径AB进入下面的磁场，之后在AB下方磁场中偏转后恰好从O点进入AB上方的磁场。带电粒子的重力不计。则
A．带电粒子带负电
B．加速电场的电压为
C．粒子进入AB下方磁场时的运动半径为0.1R
D．AB下方磁场的磁感应强度为上方磁场的3倍
三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。
11．（6分）实验小组的同学用如图所示的装置做“用单摆测重力加速度”的实验。
（1）实验室有如下器材可供选用：
A．长约1m的细线
B．长约1m的橡皮绳
C．直径约2cm的铁球
D．直径约2cm的塑料球
E.米尺
F.时钟
G.停表
实验时需要从上述器材中选择：____（填写器材前面的字母）。
（2）在挑选合适的器材制成单摆后他们开始实验，操作步骤如下：
①将单摆上端固定在铁架台上
②测得摆线长度，作为单摆的摆长
③在偏角较小的位置将小球由静止释放
④记录小球完成n次全振动所用的总时间t，得到单摆振动周期
⑤根据单摆周期公式计算重力加速度的大小。其中有一处操作不妥当的是____。（填写操作步骤前面的序号）
（3）按照以上的实验步骤，测量多组摆长和对应的周期，并根据实验数据做出了图像，根据该图像得出重力加速度的测量值为____m/s2。
（4）实验后同学们进行了反思。他们发现由单摆周期公式可知周期与摆角无关，而实验中却要求摆角较小。请你简要说明其中的原因______。
12．（12分）某物理兴趣小组的同学用如图甲所示装置验证机械能守恒定律，轻绳一端固定在光滑固定转轴O处，另一端系一小球．
（1）张小明同学在小球运动的最低点和最高点附近分别放置了一组光电门，用螺旋测微器测出了小球的直径，如图乙所示，则小球的直径d＝____ mm，使小球在竖直面内做圆周运动，测出小球经过最高点的挡光时间为Δt1，经过最低点的挡光时间为Δt2.
（2）戴小军同学在光滑水平转轴O处安装了一个拉力传感器，已知当地重力加速度为g.现使小球在竖直平面内做圆周运动，通过拉力传感器读出小球在最高点时绳上的拉力大小是F1，在最低点时绳上的拉力大小是F2.
（3）如果要验证小球从最低点到最高点机械能守恒，张小明同学还需要测量的物理量有_____（填字母代号）．戴小军同学还需要测量的物理量有______（填字母代号）．
A．小球的质量m B．轻绳的长度L C．小球运行一周所需要的时间T
（4）根据张小明同学的思路，请你写出验证小球从最低点运动到最高点的过程中机械能守恒的表达式：________________ (用题目所给得字母表示）
（5）根据戴小军同学的思路，请你写出验证小球从最低点运动到最高点的过程中机械能守恒的表达式：____________________ (用题目所给得字母表示）
四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
13．（10分）质量为的小型无人机下面悬挂着一个质量为的小物块，正以的速度匀速下降，某时刻悬绳断裂小物块竖直下落，小物块经过落地，已知无人机运动中受到的空气阻力大小始终为其自身重力的0.1倍，无人机的升力始终恒定，不计小物块受到的空气阻力，重力加速度为，求当小物块刚要落地时:
（1）无人机的速度;
（2）无人机离地面的高度。
14．（16分）汤姆孙利用磁偏转法测定电子比荷的装置如图所示，真空管内的阴极K发出的电子（不计初速度、重力和电子间的相互作用）经加速电压加速后，穿过B中心的小孔沿中心轴的方向进入到两块水平正对放置的平行极板D1和D2间的区域。当D1、D2两极板间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏的中心P1点处，形成了一个亮点；加上图示的电压为U的偏转电压后，亮点移到P2点，再加上一个方向垂直于纸面的匀强磁场，调节磁场的强弱，当磁感应强度的大小为B时，亮点重新回到P1点，去掉偏转电压后，亮点移到P3点。假设电子的电量为e，质量为m，D1、D2两极板的长度为L，极板间距为d，极板右端到荧光屏中心的距离为s，R与P竖直间距为y，水平间距可忽略不计。（只存在磁场时电子穿过场区后的偏角很小，tan≈sin；电子做圆周运动的半径r很大，计算时略去项的贡献）。
（1）判定磁场的方向，求加速电压的大小；
（2）若测得电子束不偏转时形成的电流为I，且假设电子打在荧光屏。上后不反弹，求电子对荧光屏的撞击力大小；
（3）推导出电子比荷的表达式。
15．（12分）如图所示为玻璃制成的长方体，已知长AB=l=0.6m，宽d=AD=0.2m，高h=AA1=m，底面中心O点有一个点光源，玻璃对光的折射率为1.5，俯视看ABCD面的一部分会被光照亮，求：照亮部分的面积。
参考答案
一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1、B
【解析】
A．t时刻杆的速度为
v=at
产生的感应电流
则I∝t；故A错误。
B．摩擦生热为
则Q∝t2，故B正确。
C．杆受到的安培力
根据牛顿第二定律得
F-f-F安=ma
得
F随t的增大而线性增大，故C错误。
D．外力F的功率为
P-t图象应是曲线，故D错误。
故选B。
2、D
【解析】
点电荷是当两个带电体的形状对它的相互作用力的影响可忽略时，这两个带电体可看作点电荷．而元电荷是带电量的最小值，它不是电荷，所有带电体电荷量均是元电荷的整数倍．
【详解】
元电荷是最小的带电量，而点电荷是一种理想化的物理模型，二者不是同一物理量；故A错误；元电荷是带电量的最小值，大小是，故B错误；元电荷是指最小的电荷量，不是指质子，故C错误；元电荷是自然界中电荷的最小单元，故D正确；故选D。
【点睛】
本题关键是对点电荷、元电荷的概念要有清晰的认识，同时要明确它们之间的区别，这是理清概念的一种重要方法．
3、A
【解析】
设座椅做匀速圆周运动时转速为n，由重力和绳子的拉力的合力提供座椅圆周运动的向心力，如图，则有：
解得
据题知：n相同，r也相同，则当L变长时，θ变大，与m无关。
A. L1>L2与计算结果相符，故A正确。
B. L1
D. m1
【解析】
根据安培定则画出在O点的磁感应强度的示意图如图所示
当时，三根导线在O点产生的磁感应强度大小相等，设为，根据磁场叠加原理可知，此时O点的磁感应强度为
此时O点处对应的导线的安培力
AB．由于通电长直导线在某点产生的磁感应强度大小和电流成正比，当时，则有
，
根据磁场叠加原理可知，此时O点的磁感应强度为
此时O点处对应的导线的安培力
故AB错误；
C．当时，有
，
如图所示
根据磁场叠加原理可知
此时O点处对应的导线的安培力
故C正确；
D．当时，有
，
如图所示
根据磁场叠加原理可知
此时O点处对应的导线的安培力
故D错误。
故选C。
5、A
【解析】
ABC．根据动能定理得
则进入偏转电场的速度
因为质子、氘核和α粒子的比荷之比为2：1：1，则初速度之比为，在偏转电场中运动时间，则知时间之比为，在竖直方向上的分速度
则出电场时的速度
因为粒子的比荷不同，则速度的大小不同，偏转位移
因为
则有
与粒子的电量和质量无关，则粒子的偏转位移相等，荧光屏将只出现一个亮点，故A正确，BC错误；
D．偏转电场的电场力对粒子做功
W=qEy
因为E和y相同，电量之比为1：1：2，则电场力做功为1：1：2，故D错误。
故选A。
6、A
【解析】
由题意可知在水平方向运动半周，速度反向，水平方向有
Ix=2mv
竖直方向上绳子与竖直线夹角满足
mgtan=
故竖直方向冲量为
根据矢量的合成的三角形法则可知绳对小球施加的冲量为
故A正确，BCD错误。
故选A。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
7、ABD
【解析】
上滑过程中，根据牛顿第二定律，在沿斜面方向上有，下滑过程中，在沿斜面方向上有，又知v-t图像的斜率表示加速度，则上滑和下滑过程中的加速度大小分别为：，，联立解得，故该星球的第一宇宙速度为，A正确；根据黄金替代公式可得该星球的质量为，B正确；根据所给条件无法计算自转周期，C错误；该星球的密度，D正确．
8、AD
【解析】
A．运动员的机械能由动能和重力势能构成，当h=0m时，重力势能为零，动能为Ek0=2420J，根据：
则v0=11m/s，A正确；
B．空气阻力做功改变机械能，所以E机-h的斜率大小为空气阻力，即：
根据牛顿第二定律，下降加速度为：
B错误；
C．由于存在空气阻力，上升过程和下降过程损失的机械能均为420J，故回到最低点时动能为：
Ek=2420J -840J =1580J
C错误；
D．上升加速度为：
上升时间为：
D正确。
故选AD。
9、BCD
【解析】
A．金属板的逸出功取决于金属材料，与入射光的频率无关，故A错误；
B．由爱因斯坦光电效应方程可知，光电子的逸出最大动能
根据动能定理
则当到达A板的光电子的最大动能为
故B正确；
C．若减小入射光的波长，那么频率增大，仍一定会有光电子逸出，故C正确；
D．根据，而，则光子的能量为
故D正确。
故选BCD。
10、AC
【解析】
A．从C点入射的粒子向下做匀速圆周运动，即受到洛仑兹力向下，由左手定则知道粒子带负电，所以选项A正确；
B．由题意知，粒子在AB上方磁场中做匀速圆周运动的半径r1＝0.6R，在电场中加速有：
在AB上方磁场中：
联立得：
所以选项B错误；
C．粒子在AB下方磁场中做匀速圆周运动，由几何关系：
解得
r2＝0.1R
所以选项C正确；
D．由洛仑兹力提供向心力得到半径：
由于r1＝6r2，所以
B2＝6B1
所以选项D错误。
故选AC。
三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。
11、ACEG ②，单摆的摆长应等于摆线长度加摆球的半径； 9.86 是单摆做简谐运动的周期公式。当摆角较小时才可以将单摆的运动视为简谐运动。
【解析】
（1）[1]．单摆的摆长不可伸长，为减小空气阻力的影响和实验误差，先选用长约1m的细线，直径约2cm的铁球，要用米尺测量摆长，停表测量周期，故答案为：ACEG。
（2）[2]．操作不妥当的是②．单摆的摆长应等于摆线长度加摆球的半径。
（3）[3]．根据单摆的周期公式得
解得
由图像可知
解得
g=9.86m/s2
（4）[4]．公式是单摆做简谐运动的周期公式。当摆角较小时才可以将单摆的运动视为简谐运动。
12、5.700 B A F2－F1＝6mg
【解析】
（1）[1]．螺旋测微器固定刻度读数为5.5 mm，可动刻度读数为20.0×0.01 mm，故最终读数为两者相加，即5.700 mm.
（3）[2][3]．根据小明同学的实验方案，小球在最高点的速度大小为
v1＝
小球在最低点的速度大小为
v2＝
设轻绳长度为L，则从最低点到最高点依据机械能守恒定律有
化简得
所以小明同学还需要测量的物理量是轻绳的长度L；根据小军同学的实验方案，设小球做圆周运动的半径为r，则小球在最低点有
在最高点有
从最低点到最高点依据机械能守恒定律有
联立方程化简得
F2－F1＝6mg
所以小军同学还需要测量的物理量就是小球的质量m.
（4）[4]．由（3）可知，根据小明同学的思路，验证小球从最低点运动到最高点的过程中机械能守恒的表达式为
（5）[5]．由（3）可知，根据小军同学的思路，验证小球从最低点运动到最高点的过程中机械能守恒的表达式为
F2－F1＝6mg.
四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
13、（1）；方向竖直向.上（2）27.44 m
【解析】
（1）设无人机的升力为，则
求得
悬绳断开后，无人机先向下做匀减速运动，设加速度大小为，则
求得
运动到速度为零时，需要的时间
然后无人机向上做加速运动，设加速度大小为，
根据牛顿第二定律有
求得
再经过无人机的速度
方向竖直向上
（2）小物块从无人机上刚脱落时，
离地的高度
小物块脱落后，无人机下落的高度
后又在内上升的高度
因此当小物块落地时，无人机离地面的高度
14、（1）垂直纸面向外，；（2）；（3）
【解析】
（1）磁场方向垂直纸面向外。设加速电压为，电子刚进入偏转极板时的速度大小为v，则对加速的电子应用动能定理得
两种场都存在的情况中，电子不偏转，则电子受到的洛伦兹力为
极板间电场强度为
电场力为
电子不偏转，则
联立解得
（2）设一个极短时间t内撞击荧光屏的电子个数为n，撞击力为，则对这些电子用动量定理，得
由电流的定义式得
联立解得
（3）在撤去电场后，设电子的偏转角为，电子轨迹半径为r，如图所示
由图可知
由于很小，则
由于可略去，所以
又洛伦兹力充当向心力，所以
联立解得电子的荷质比
15、
【解析】
光照亮部分的边界为全反射的边界，
带入数据可得
由于长方体的宽小于2r，光照亮的区域是圆的一部分
如图所示
OE=r=0.2m
OF= 0.1m
解得
三角形面积
扇形面积
总面积
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