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2020届浙江高考物理考前仿真模拟卷（十）（解析版）
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考前仿真模拟卷(十)
(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．如图所示为飞机起飞时，在同一底片上相隔同样时间多次曝光“拍摄”的照片，可以看出，在同样时间间隔中，飞机的位移不断增大，则下列说法中正确的是( )
A．从图中可看出飞机是做匀加速直线运动
B．量取图中数据可以求得飞机在中间位置的速度
C．量取图中数据可以求出飞机在该过程的平均速度
D．量取图中数据可以判断飞机是否做匀变速直线运动
2．目前交警部门开展的“车让人”活动深入人心，不遵守“车让人”的驾驶员将受到罚款、扣分的严厉处罚．以8 m/s的速度匀速行驶的汽车即将通过路口，有一老人正在过人行横道，此时汽车的车头距离停车线8 m，该车减速时的加速度大小为5 m/s2.下列说法正确的是( )
A．如果驾驶员立即刹车制动，则t＝2 s时汽车离停车线的距离为2 m
B．如果在距停车线6 m处开始刹车制动，则汽车能在停车线处刹住停车让人
C．如果驾驶员的反应时间为0.4 s，则汽车刚好能在停车线处刹住停车让人
D．如果驾驶员的反应时间为0.2 s，则汽车刚好能在停车线处刹住停车让人
3.如图所示，天鹅、大虾和梭鱼想一起把一辆大车拖着跑，它们都给自己上了套，天鹅伸着脖子要往云里钻，大虾弓着腰儿使劲往前拉，梭鱼一心想往水里跳，它们都在拼命地拉，结果大车却一动不动．则下列说法正确的是( )
A．它们三者对大车拉力的合力大小一定比天鹅的拉力大小大
B．它们三者对大车拉力的合力与大车所受的摩擦力一定平衡
C．它们三者对大车拉力的合力大小小于大车受到的摩擦力大小
D．大车所受的合力大小一定为零
4．一旅客在站台8号车厢候车线处候车，若动车一节车厢长25 m，动车进站时可以看做匀减速直线运动．他发现第6节车厢经过他时用了4 s，动车停下时旅客刚好在8号车厢门口(8号车厢最前端)，则该动车的加速度大小约为( )
A．2 m/s2 B．1 m/s2
C．0.5 m/s2 D．0.2 m/s2
5.铅球是田径运动的投掷项目之一．如图所示为某学生在体育场上抛出铅球的运动轨迹．已知铅球在B点时的速度方向与加速度方向相互垂直，则下列说法正确的是( )
A．铅球从A点运动到F点的过程中在相同时间内速度变化量相同
B．铅球在D点时的加速度大小比在C点时的加速度大小大
C．铅球从A点运动到F点的过程中机械能增大
D．铅球从B点运动到D点的过程中加速度与速度的夹角先增大后减小
6．“神舟十号”与“天宫一号”对接时，轨道高度是343公里．“神舟十一号”和“天宫二号”对接时的轨道高度是393公里，比过去高了50公里，为何要高出50公里？航天科技集团五院GNC分系统指挥罗谷清说，主要是为了我国载人航天“三步走”发展战略的第三步——建造空间站做准备，因为这与未来空间站的轨道高度基本相同，飞行也更加接近未来空间站要求．假设“神舟十一号”和“神舟十号”分别与“天宫二号”“天宫一号”对接时均绕地球做匀速圆周运动，则对接时( )
A．“神舟十一号”的运行速度可能大于第一宇宙速度
B．“神舟十一号”的运行速度大小比“神舟十号”的大
C．“神舟十一号”的运行周期比“神舟十号”的长
D．“神舟十一号”的运行加速度大小比“神舟十号”的大
7．如图所示，把一根通电直导线AB放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由移动．当导线通过电流I时，如果只考虑安培力的作用，则从上往下看，导线的运动情况是( )
A．顺时针方向转动，同时下降
B．顺时针方向转动，同时上升
C．逆时针方向转动，同时下降
D．逆时针方向转动，同时上升
8.2016年12月7日，超级电容现代无轨电车欧洲首跑成功．如图所示，该电车的载客量达135人，以60 000法拉超级电容作为主动力源，采用快充方式充电，则下列说法正确的是( )
A．60 000法拉是指该超级电容器存储的电荷量
B．电容器储存电荷的本领随着电容器两端电压的增大而增大
C．超级电容器充电的过程中把化学能转化为电能
D．充电时电源的负极应接超级电容器的负极
9．如图所示为某电子元器件的工作原理示意图，在外界磁场的作用下，当存在AB方向流动的电流时，电子元器件C、D两侧面会形成电势差UCD，下列说法中正确的是( )
A．若在AB方向上通以由A向B运动的粒子流，带正电粒子会在C板聚集
B．当增大AB方向的电流I时， C、D两面的电势差会减小
C．若在AB方向上通以由A向B运动的正电荷流，电子元器件C端电势低于D端电势
D．电势差UCD的大小仅与电子元器件的制造材料有关
10．用电压表检查如图所示电路中的故障，测得Uad＝5.0 V，Ucd＝0 V，Ubc＝0 V，Uab＝5.0 V，则此故障可能是( )
A．L断路
B．R断路
C．R′断路
D．S断路
11.如图是“神舟”系列航天飞船返回舱返回地面的示意图，假定其过程可简化为：打开降落伞一段时间后，整个装置匀速下降，为确保安全着陆，需点燃返回舱的缓冲火箭，在火箭喷气过程中返回舱做减速直线运动，则( )
A．火箭开始喷气瞬间伞绳对返回舱的拉力变小
B．返回舱在喷气过程中减速的主要原因是空气阻力
C．返回舱在喷气过程中所受合外力可能做正功
D．返回舱在喷气过程中处于失重状态
12．如图所示，在光滑绝缘的水平桌面上方固定着电荷量大小相等的两个点电荷q1、q2，一个带电小球(可视为点电荷)恰好围绕O点在桌面上做匀速圆周运动．已知O、q1、q2在同一竖直线上，下列判断正确的是( )
A．圆轨道上的电势处处相等
B．圆轨道上的电场强度处处相等
C．点电荷q1对小球的库仑力可能是排斥力
D．点电荷q2对小球的库仑力一定是吸引力
13．如图所示，距小定滑轮O正下方L处的B点用绝缘底座固定一带电荷量为＋q的小球1，绝缘轻质弹性绳一端悬挂在定滑轮O正上方处的D点，另一端与质量为m的带电小球2连接，发现小球2恰好在A位置平衡，已知OA长为L，与竖直方向的夹角为60°.由于弹性绳的绝缘效果不好，小球2缓慢漏电，一段时间后，当滑轮下方的弹性绳与竖直方向夹角为30°时，小球2恰好在AB连线上的C位置．已知静电力常量为k，重力加速度为g，则下列说法正确的是( )
A．小球2带负电
B．弹性绳原长为L
C．小球2在A位置时所带的电荷量为
D．小球2在C位置时所带的电荷量为
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．如图所示为卢瑟福和他的同事们做α粒子散射实验装置的示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置．下列说法中正确的是( )
A．放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多
B．放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数比A位置时明显偏少
C．放在C、D位置时，屏上观察不到闪光
D．放在D位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少
15．如图所示为一沿x轴负方向传播的简谐横波在t＝0时的波形图，当Q点在t＝0时的振动状态传到P点时，则( )
A．1 cm
C．Q处的质点此时正在波峰位置
D．Q处的质点此时运动到P处
16．以下四幅图涉及不同的原子物理知识，其中说法正确的是( )
A．图甲中少量电子的运动表现粒子性，大量电子的运动表现波动性
B．图乙中卢瑟福通过α粒子散射实验，发现当显微镜放在C、D位置时，荧光屏上观察不到闪光
C．图丙中A、B、C分别表示电子在三种不同能级间跃迁时释放出的光子，频率最高的是B
D．图丁中轧制钢板时需要动态地监测钢板厚度，该装置中探测器接收到的可能是γ射线
三、非选择题(本题共7小题，共55分)
17．(5分)某实验小组用如图所示的实验装置和实验器材做“探究动能定理”实验，在实验中，该小组同学把砂和砂桶的总重力当成小车受到的合外力．
(1)除实验装置中的仪器外，还需要的测量仪器有______________、______________．
(2)为了保证实验结果的误差尽量小，在实验操作中，下面做法必要的是________．
A．实验前要对装置进行平衡摩擦力的操作
B．实验操作时要先放小车，后接通电源
C．在利用纸带进行数据处理时，所选的两个研究点离得越近越好
D．在实验过程中要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量
18．(5分)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，现有一个标有“2.5 V 0.5 A”的小灯泡、导线和开关，还有以下实验仪器供选择：
A．直流电源(电动势约为5 V，内阻可不计)
B．直流电流表(量程0～3 A，内阻约为0.1 Ω)
C．直流电流表(量程0～0.6 A，内阻约为5 Ω)
D．直流电压表(量程0～3 V，内阻约为10 kΩ)
E．滑动变阻器(最大阻值10 Ω，允许通过的最大电流为2 A)
F．滑动变阻器(最大阻值11 kΩ，允许通过的最大电流为0.5 A)
实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能测多组数据．
(1)实验中电流表应选用________，滑动变阻器应选用________．(填字母)
(2)请在虚线框中按要求画出所需的实验电路图．
(3)某次实验测得电压表与电流表读数分别如图所示，其中电压表的读数为________V，此时灯泡的实际功率为________W．(结果保留两位有效数字)
19．(9分)晓宇在研究一辆额定功率为P＝20 kW的轿车的性能，他驾驶一轿车在如图甲所示的平直路面上运动，其中轿车与ON段路面间的动摩擦因数比轿车与MO段路面间的动摩擦因数大．晓宇驾驶轿车保持额定功率以10 m/s的速度由M向右运动，该轿车从M向右运动到N的过程中，通过速度传感器测量出轿车的速度随时间的变化规律图象如图乙所示，在t＝15 s时图线的切线与横轴平行．已知轿车的质量为m＝2 t，轿车在MO段、ON段运动时与路面之间的阻力大小分别保持不变．求：
(1)该轿车在MO段行驶时的阻力大小；
(2)该轿车在运动过程中刚好通过O点时加速度的大小；
(3)该轿车由O运动到N的过程中位移的大小．
20．(12分)如图甲所示．饲养员对着长l＝1.0 m的水平细长管的一端吹气，将位于吹气端口的质量m＝0.02 kg的注射器射到动物身上．注射器飞离长管末端的速度大小v＝20 m/s.可视为质点的注射器在长管内做匀变速直线运动，离开长管后做平抛运动，如图乙所示．
(1)求注射器在长管内运动时的加速度大小．
(2)求注射器在长管内运动时受到的合力大小．
(3)若动物与长管末端的水平距离x＝4.0 m，求注射器下降的高度h.
21．(4分)某同学用如图所示的装置做验证动量守恒定律的实验．先将a球从斜槽轨道上某固定点处由静止开始滚下，在水平地面上的记录纸上留下压痕，重复10次；再把同样大小的b球放在斜槽轨道水平段的最右端上，让a球仍从固定点由静止开始滚下，和b球相碰后，两球分别落在记录纸的不同位置处，重复10次．
(1)本实验必须测量的物理量有________．
A．斜槽轨道末端距水平地面的高度H
B．小球a、b的质量ma、mb
C．小球a、b的半径ra、rb
D．小球a、b离开斜槽轨道末端后平抛飞行的时间t
E．记录纸上O点到A、B、C各点的距离OA、OB、OC
F．a球的固定释放点到斜槽轨道末端水平部分间的高度差h
(2)放上被碰小球b，两球(ma＞mb)相碰后，小球a、b的落地点依次是图中水平面上的______点和______点．
(3)某同学在做实验时，测量了过程中的各个物理量，利用上述数据验证碰撞中的动量守恒，那么判断的依据是________________________________________________．
22．(10分)如图，在直角坐标系xOy平面内有足够长的OP、OQ两挡板，O与平面直角坐标系xOy的坐标原点重合，竖直挡板OQ位于y轴上，倾斜挡板OP与OQ成θ＝60°角．平行正对的金属板A、B间距d＝0.5 m，板长L＝ m，A板置于x轴上，B板的右侧边缘恰好位于OP上的一个小孔K处．现有一质子从AB左端紧贴A板处沿x轴正方向以v0＝2×105 m/s的速度射入，能恰好通过小孔K.质子从小孔K射向OP、OQ两挡板间．两挡板间存在磁感应强度B＝0.2 T、方向垂直纸面向里，边界为矩形的磁场区域．已知该质子在运动过程中始终不碰及两挡板，且在飞出磁场区域后能垂直打在OQ面上，质子比荷＝108 C/kg，重力不计，不考虑极板外的电场．求：
(1)A、B两板间电场强度大小E；
(2)质子到达K点时速度v的大小和方向；
(3)所加矩形磁场的最小面积．
23．(10分)如图所示装置中，区域Ⅰ和Ⅲ中分别有竖直向上和水平向右的匀强电场，电场强度分别为E和；区域Ⅱ内有垂直向外的水平匀强磁场，磁感应强度为B.一质量为m、带电荷量为q的带负电粒子(不计重力)从左边界O点正上方的M点以速度v0水平射入电场，经水平分界线OP上的A点与OP成60°角射入区域Ⅱ的磁场，并垂直竖直边界CD进入Ⅲ区域的匀强电场中．求：
(1)粒子在区域Ⅱ匀强磁场中运动的轨迹半径；
(2)O、M间的距离；
(3)粒子从M点出发到第二次通过CD边界所经历的时间．
考前仿真模拟卷(十)
1．解析：选D.通过图片，可以知道飞机在相等时间内的位移在增大，可知飞机做加速直线运动，但是根据题意无法得出飞机做匀加速直线运动，故A错误．量取图中数据，但不知道图片中飞机和真实飞机的比例关系，无法确定时间和真实位移大小，则无法求出飞机的位移和时间间隔大小，故B、C错误．量取图中数据，若连续相等时间内的位移之差是一恒量，则飞机做匀变速直线运动，故D正确．
2．解析：选D.若汽车做匀减速运动，则速度减为零的时间t0＝＝ s＝1.6 s<2 s，所以从刹车到停止的位移x＝＝ m＝6.4 m，汽车离停车线的距离为Δx＝8 m－6.4 m＝1.6 m，故A错误；如果在距停车线6 m处开始刹车制动，因从刹车到停止的位移是6.4 m，所以汽车不能在停车线处刹住停车让人，故B错误；因从刹车到停止的位移是6.4 m，所以若汽车刚好能在停车线处刹住，则汽车匀速运动的位移是1.6 m，驾驶员的反应时间t＝ s＝0.2 s，故C错误，D正确．
3．解析：选D.天鹅、大虾和梭鱼对大车拉力的合力可能比天鹅的拉力大，也可能小，所以A错误．它们三者拉力的合力与大车所受的摩擦力不一定平衡，它们拉力的合力与大车的重力、地面对大车的支持力和摩擦力的合力平衡，所以B错误．如果它们三者拉力的合力不在水平方向上，则它们三者拉力的合力的水平分力等于摩擦力，如果它们的合力在水平方向上，则它们三者拉力的合力等于摩擦力，所以C错误．因为大车处于静止状态，所以所受合力为零，故D正确．
4．解析：选C.设第6节车厢刚到达旅客处时，车的速度为v0，加速度为a，则有L＝v0t＋at2
从第6节车厢刚到达旅客处到动车停下来，
有0－v＝2a·2L，
解得a≈－0.5 m/s2或a≈－18 m/s2(舍去)，则加速度大小约为0.5 m/s2.
5．解析：选A.铅球做斜抛运动，运动过程中只受重力作用，加速度为g，由Δv＝gΔt可知，A正确．铅球在D、C两点时的加速度一样大，都等于重力加速度，B错误．整个运动过程中只有重力做功，所以铅球的机械能守恒，C错误．根据曲线运动的特点，可判断铅球从B点运动到D点的过程中加速度与速度的夹角一直减小，D错误．
6．解析：选C.“神舟十一号”和“神舟十号”的运行速度都要小于第一宇宙速度，A错误．根据＝，得v＝，因为“神舟十一号”的轨道半径比“神舟十号”的大，所以“神舟十一号”的运行速度大小比“神舟十号”的小，B错误．根据＝mr，得T＝2π，“神舟十一号”的运行周期比“神舟十号”的长，C正确．根据G＝ma知，“神舟十一号”的运行加速度大小比“神舟十号”的小，D错误．
7．解析：选C.第一步：电流元受力分析法
把直线电流等效为OA、OB两段电流元，由左手定则判定蹄形磁铁磁感线分布以及两段电流元受安培力方向相反，如图a所示．可见从上往下看时，导线将逆时针方向转动．
第二步：特殊位置分析法
取导线逆时针转过90°的特殊位置来分析，如图b所示．根据左手定则判断其所受安培力方向向下，故导线在逆时针转动的同时向下运动．
8．解析：选D.60 000法拉是指该超级电容器电容的大小，A错误．电容器的电容反映电容器储存电荷的本领，由电容器本身决定，与电压无关，B错误．充电过程中由电源获得的电能储存在电容器中，并不是把化学能转化为电能，C错误．充电时电源的负极应接超级电容器的负极，D正确．
9．解析：选C.若在AB方向上通以由A向B运动的粒子流，根据左手定则可知，带正电粒子会在D板聚集，电子元器件D端电势高于C端电势，选项A错误，C正确；随着粒子的不断积聚，当平衡时满足：q＝Bqv，则UCD＝Bvd，则当增大AB方向的电流I时，粒子运动的速率v增加，则 C、D两面的电势差会增加，选项B错误；由UCD＝Bvd可知，电势差UCD的大小不只与电子元器件的制造材料有关，选项D错误．
10．解析：选B.可按以下表格逐项分析
现象
结论
答案
Uad＝5.0 V
dcba间断路，其余电路接通
综上所述，故障为R断路，B选项正确.
Ucd＝0 V
灯L短路或其余电路某处断路
Ubc＝0 V
电阻R′短路或其余电路某处断路
Uab＝5.0 V
滑动变阻器R断路，其余电路接通
11．解析：选A.点火前，降落伞和返回舱做匀速直线运动．对返回舱，返回舱的重力大小等于伞绳拉力F大小；点火后瞬间，返回舱立刻获得向上的反冲力，使伞绳对返回舱的拉力变小，选项A正确；返回舱做减速运动的主要原因是反冲力，选项B错误；返回舱所受合力向上，处于超重状态，选项D错误；由于喷气过程中，动能减小，由动能定理可知合力做负功，选项C错误．
12．解析：选A.带电小球做匀速圆周运动，其所受的电场力为向心力，电场力不做功，因此圆轨道上的电势处处相等，选项A正确；因为带电小球所受的电场力始终指向圆心，所以圆轨道上的电场强度大小相等，方向不同，因此圆轨道上的电场强度不同，选项B错误；q1对小球的库仑力较大，若q1对小球的库仑力为斥力，则其竖直向下的分力大于q2对小球吸引力向上的分力，小球不能在水平面内做匀速圆周运动，故q1对小球的库仑力为吸引力，选项C错误；q2对小球的库仑力可以为吸引力，也可以为排斥力，选项D错误．
13．解析：选C.由于小球2处于平衡状态，可知2所受的库仑力为斥力，故小球2带正电，故A错误；在A位置时，绳长为L，绳子拉力F绳＝mg，在C位置时，绳长L，绳子拉力F绳＝mg，可知绳原长为，故B错误；在A位置时，受力情况与三角形AOB相似，小球2有F库＝mg即＝mg解得q2＝，故C正确；在C位置时，受力情况与三角形BOC相似，小球2有F库＝mgsin 30°即＝解得q2＝，故D错误．
14．解析：选ABD.本题考查原子物理．根据α粒子散射实验的现象，绝大多数α粒子沿原方向前进，少数α粒子发生大角度偏转，有的甚至被弹回，A、B、D正确．
15．解析：选B.当Q点在t＝0时的振动状态传播到P点时，波形图如图中虚线所示．此时，1 cm
17．解析：本题的实验原理是验证砂和砂桶做的功等于小车动能的增加量，所以要测砂桶和砂、小车的质量，还要测纸带上各点的距离来求速度，所以所需的器材还应有天平和刻度尺．
答案：(1)刻度尺 天平(或天平 刻度尺) (2)AD
18．解析：(1)小灯泡的额定电流为I＝0.5 A，故电流表选C；要求小灯泡两端的电压从零开始变化，应采用分压接法，为便于调节，滑动变阻器要选阻值较小的，故选E；
(2)小灯泡两端的电压从零开始变化，故滑动变阻器采用分压接法；
小灯泡的电阻为：R＝＝ Ω＝5 Ω，由于＝＝1≪＝＝2 000，故电流表采用外接法，故设计实验原理图如图所示；
(3)电压表的最小刻度为0.1 V，估读到0.01 V，故读数为U＝2.10 V，电流表读数为I＝0.38 A，
故功率为：P＝UI＝2.10×0.38 W≈0.80 W.
答案：(1)C E (2)见解析图 (3)2.10 0.80
19．解析：该题涉及机车以恒定功率启动的模型，轿车在MO段以10 m/s的速度匀速运动一段时间，进入ON段后轿车所受的摩擦阻力变大，仍保持额定功率20 kW不变做加速度逐渐减小的变减速运动，最终轿车以5 m/s的速度做匀速直线运动．
(1)轿车在MO段运动时，以10 m/s的速度匀速运动，有
F1＝Ff1，P＝F1v1
联立解得Ff1＝ N＝2 000 N.
(2)轿车在ON段保持额定功率不变，由图象可知t＝15 s时轿车开始做匀速直线运动，此时由力的平衡条件有
F2＝Ff2，P＝F2v2
联立解得Ff2＝ N＝4 000 N
t＝5 s时轿车经过O点，开始做减速运动，有F1－Ff2＝ma
解得a＝－1 m/s2
轿车通过O点时加速度大小为1 m/s2.
(3)由动能定理可知Pt－Ff2x＝mv－mv
解得x＝68.75 m.
答案：见解析
20．解析：(1)由匀变速直线运动规律v2－0＝2al
得a＝＝2.0×102 m/s2.
(2)由牛顿第二定律F＝ma
得F＝4 N.
(3)由平抛运动规律x＝vt
得t＝＝0.2 s
由h＝gt2
得h＝0.2 m.
答案：(1)2.0×102 m/s2 (2)4 N (3)0.2 m
21．解析：(1)B点是不发生碰撞时a球的落地点，A点是发生碰撞后a球的落地点，C点是碰后b球的落地点．设小球a运动到轨道末端时的速度大小为vB，与球b发生碰撞后的瞬时速度大小为vA，碰后b球的速度大小为vC，根据动量守恒定律，本实验就是要验证关系式mavB＝mavA＋mbvC是否成立．因为小球做平抛运动下落的高度相同，下落时间相同，它们在水平方向上位移与水平方向上的速度成正比，所以本实验也可以验证ma·OB＝ma·OA＋mb·OC是否成立，选项B、E正确．
(2)两球碰撞后，a球在水平方向上的分速度较小，落地时的水平位移也较小，所以小球a、b的落地点依次是图中水平面上的A点和C点．
(3)根据(1)的分析，判断两球碰撞过程中的动量是否守恒的依据是ma·OB和ma·OA＋mb·OC在误差允许范围内是否相等．
答案：(1)BE (2)A C (3)ma·OB和ma·OA＋mb·OC在误差允许范围内是否相等
22．解析：(1)质子在A、B板间做类平抛运动，设加速度为a，运动时间为t，偏转角为α
根据质子恰能通过K孔有L＝v0t①
d＝at2②
根据牛顿第二定律得qE＝ma③
由①②③得a＝＝1.2×1011 m/s2④
E＝＝1.2×103 V/m.⑤
(2)根据动能定理得qEd＝mv2－mv⑥
由⑤⑥得质子到达小孔K时速度大小为v＝4×105 m/s⑦
质子沿y方向运动的分速度为vy＝at⑧
vx＝v0，tan α＝⑨
由①④⑧⑨得 tan α＝，α＝60°
即质子到达K点时的速度大小为4×105 m/s，与水平方向夹角为60°.
(3)当磁场方向垂直纸面向里时，质子从K点入射后做匀速直线运动从点M开始进入磁场，质子在进入磁场后从点N射出(质子的运动轨迹如图所示)
要使质子能垂直打在竖直挡板OQ上，设质子运动轨迹对应的偏转角为β，矩形磁场区域面积最小时为CDEF(如图所示)
由几何关系可得∠MO′N＝α＝60°
质子进入磁场做匀速圆周运动，有
qvB＝m，R＝0.02 m
矩形边长CD＝2R＝0.04 m
CF＝R＋Rcos＝(0.02＋0.01)m
矩形最小面积
S＝CD×CF＝4(2＋)×10－4m2≈1.5×10－3m2.
答案：(1)1.2×103V/m (2)4×105m/s 与水平方向夹角为60°
(3)1.5×10－3m2
23．解析：(1)粒子的运动轨迹如图所示，其在区域Ⅰ的匀强电场中做类平抛运动，设粒子过A点时速度为v，由类平抛运动规律知v＝
粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律得Bqv＝m，
所以R＝.
(2)设粒子在区域Ⅰ的电场中运动时间为t1，加速度为a.则有
qE＝ma，
v0tan 60°＝at1，即t1＝
O、M两点间的距离为L＝at＝.
(3)设粒子在Ⅱ区域磁场中运动时间为t2
则由几何关系知t2＝＝
设粒子在Ⅲ区域电场中运动时间为t3，a′＝＝
则t3＝2×＝
粒子从M点出发到第二次通过CD边界所用时间为
t＝t1＋t2＋t3＝＋＋＝＋.
答案：(1) (2) (3)＋
(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．如图所示为飞机起飞时，在同一底片上相隔同样时间多次曝光“拍摄”的照片，可以看出，在同样时间间隔中，飞机的位移不断增大，则下列说法中正确的是( )
A．从图中可看出飞机是做匀加速直线运动
B．量取图中数据可以求得飞机在中间位置的速度
C．量取图中数据可以求出飞机在该过程的平均速度
D．量取图中数据可以判断飞机是否做匀变速直线运动
2．目前交警部门开展的“车让人”活动深入人心，不遵守“车让人”的驾驶员将受到罚款、扣分的严厉处罚．以8 m/s的速度匀速行驶的汽车即将通过路口，有一老人正在过人行横道，此时汽车的车头距离停车线8 m，该车减速时的加速度大小为5 m/s2.下列说法正确的是( )
A．如果驾驶员立即刹车制动，则t＝2 s时汽车离停车线的距离为2 m
B．如果在距停车线6 m处开始刹车制动，则汽车能在停车线处刹住停车让人
C．如果驾驶员的反应时间为0.4 s，则汽车刚好能在停车线处刹住停车让人
D．如果驾驶员的反应时间为0.2 s，则汽车刚好能在停车线处刹住停车让人
3.如图所示，天鹅、大虾和梭鱼想一起把一辆大车拖着跑，它们都给自己上了套，天鹅伸着脖子要往云里钻，大虾弓着腰儿使劲往前拉，梭鱼一心想往水里跳，它们都在拼命地拉，结果大车却一动不动．则下列说法正确的是( )
A．它们三者对大车拉力的合力大小一定比天鹅的拉力大小大
B．它们三者对大车拉力的合力与大车所受的摩擦力一定平衡
C．它们三者对大车拉力的合力大小小于大车受到的摩擦力大小
D．大车所受的合力大小一定为零
4．一旅客在站台8号车厢候车线处候车，若动车一节车厢长25 m，动车进站时可以看做匀减速直线运动．他发现第6节车厢经过他时用了4 s，动车停下时旅客刚好在8号车厢门口(8号车厢最前端)，则该动车的加速度大小约为( )
A．2 m/s2 B．1 m/s2
C．0.5 m/s2 D．0.2 m/s2
5.铅球是田径运动的投掷项目之一．如图所示为某学生在体育场上抛出铅球的运动轨迹．已知铅球在B点时的速度方向与加速度方向相互垂直，则下列说法正确的是( )
A．铅球从A点运动到F点的过程中在相同时间内速度变化量相同
B．铅球在D点时的加速度大小比在C点时的加速度大小大
C．铅球从A点运动到F点的过程中机械能增大
D．铅球从B点运动到D点的过程中加速度与速度的夹角先增大后减小
6．“神舟十号”与“天宫一号”对接时，轨道高度是343公里．“神舟十一号”和“天宫二号”对接时的轨道高度是393公里，比过去高了50公里，为何要高出50公里？航天科技集团五院GNC分系统指挥罗谷清说，主要是为了我国载人航天“三步走”发展战略的第三步——建造空间站做准备，因为这与未来空间站的轨道高度基本相同，飞行也更加接近未来空间站要求．假设“神舟十一号”和“神舟十号”分别与“天宫二号”“天宫一号”对接时均绕地球做匀速圆周运动，则对接时( )
A．“神舟十一号”的运行速度可能大于第一宇宙速度
B．“神舟十一号”的运行速度大小比“神舟十号”的大
C．“神舟十一号”的运行周期比“神舟十号”的长
D．“神舟十一号”的运行加速度大小比“神舟十号”的大
7．如图所示，把一根通电直导线AB放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由移动．当导线通过电流I时，如果只考虑安培力的作用，则从上往下看，导线的运动情况是( )
A．顺时针方向转动，同时下降
B．顺时针方向转动，同时上升
C．逆时针方向转动，同时下降
D．逆时针方向转动，同时上升
8.2016年12月7日，超级电容现代无轨电车欧洲首跑成功．如图所示，该电车的载客量达135人，以60 000法拉超级电容作为主动力源，采用快充方式充电，则下列说法正确的是( )
A．60 000法拉是指该超级电容器存储的电荷量
B．电容器储存电荷的本领随着电容器两端电压的增大而增大
C．超级电容器充电的过程中把化学能转化为电能
D．充电时电源的负极应接超级电容器的负极
9．如图所示为某电子元器件的工作原理示意图，在外界磁场的作用下，当存在AB方向流动的电流时，电子元器件C、D两侧面会形成电势差UCD，下列说法中正确的是( )
A．若在AB方向上通以由A向B运动的粒子流，带正电粒子会在C板聚集
B．当增大AB方向的电流I时， C、D两面的电势差会减小
C．若在AB方向上通以由A向B运动的正电荷流，电子元器件C端电势低于D端电势
D．电势差UCD的大小仅与电子元器件的制造材料有关
10．用电压表检查如图所示电路中的故障，测得Uad＝5.0 V，Ucd＝0 V，Ubc＝0 V，Uab＝5.0 V，则此故障可能是( )
A．L断路
B．R断路
C．R′断路
D．S断路
11.如图是“神舟”系列航天飞船返回舱返回地面的示意图，假定其过程可简化为：打开降落伞一段时间后，整个装置匀速下降，为确保安全着陆，需点燃返回舱的缓冲火箭，在火箭喷气过程中返回舱做减速直线运动，则( )
A．火箭开始喷气瞬间伞绳对返回舱的拉力变小
B．返回舱在喷气过程中减速的主要原因是空气阻力
C．返回舱在喷气过程中所受合外力可能做正功
D．返回舱在喷气过程中处于失重状态
12．如图所示，在光滑绝缘的水平桌面上方固定着电荷量大小相等的两个点电荷q1、q2，一个带电小球(可视为点电荷)恰好围绕O点在桌面上做匀速圆周运动．已知O、q1、q2在同一竖直线上，下列判断正确的是( )
A．圆轨道上的电势处处相等
B．圆轨道上的电场强度处处相等
C．点电荷q1对小球的库仑力可能是排斥力
D．点电荷q2对小球的库仑力一定是吸引力
13．如图所示，距小定滑轮O正下方L处的B点用绝缘底座固定一带电荷量为＋q的小球1，绝缘轻质弹性绳一端悬挂在定滑轮O正上方处的D点，另一端与质量为m的带电小球2连接，发现小球2恰好在A位置平衡，已知OA长为L，与竖直方向的夹角为60°.由于弹性绳的绝缘效果不好，小球2缓慢漏电，一段时间后，当滑轮下方的弹性绳与竖直方向夹角为30°时，小球2恰好在AB连线上的C位置．已知静电力常量为k，重力加速度为g，则下列说法正确的是( )
A．小球2带负电
B．弹性绳原长为L
C．小球2在A位置时所带的电荷量为
D．小球2在C位置时所带的电荷量为
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．如图所示为卢瑟福和他的同事们做α粒子散射实验装置的示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置．下列说法中正确的是( )
A．放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多
B．放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数比A位置时明显偏少
C．放在C、D位置时，屏上观察不到闪光
D．放在D位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少
15．如图所示为一沿x轴负方向传播的简谐横波在t＝0时的波形图，当Q点在t＝0时的振动状态传到P点时，则( )
A．1 cm
C．Q处的质点此时正在波峰位置
D．Q处的质点此时运动到P处
16．以下四幅图涉及不同的原子物理知识，其中说法正确的是( )
A．图甲中少量电子的运动表现粒子性，大量电子的运动表现波动性
B．图乙中卢瑟福通过α粒子散射实验，发现当显微镜放在C、D位置时，荧光屏上观察不到闪光
C．图丙中A、B、C分别表示电子在三种不同能级间跃迁时释放出的光子，频率最高的是B
D．图丁中轧制钢板时需要动态地监测钢板厚度，该装置中探测器接收到的可能是γ射线
三、非选择题(本题共7小题，共55分)
17．(5分)某实验小组用如图所示的实验装置和实验器材做“探究动能定理”实验，在实验中，该小组同学把砂和砂桶的总重力当成小车受到的合外力．
(1)除实验装置中的仪器外，还需要的测量仪器有______________、______________．
(2)为了保证实验结果的误差尽量小，在实验操作中，下面做法必要的是________．
A．实验前要对装置进行平衡摩擦力的操作
B．实验操作时要先放小车，后接通电源
C．在利用纸带进行数据处理时，所选的两个研究点离得越近越好
D．在实验过程中要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量
18．(5分)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，现有一个标有“2.5 V 0.5 A”的小灯泡、导线和开关，还有以下实验仪器供选择：
A．直流电源(电动势约为5 V，内阻可不计)
B．直流电流表(量程0～3 A，内阻约为0.1 Ω)
C．直流电流表(量程0～0.6 A，内阻约为5 Ω)
D．直流电压表(量程0～3 V，内阻约为10 kΩ)
E．滑动变阻器(最大阻值10 Ω，允许通过的最大电流为2 A)
F．滑动变阻器(最大阻值11 kΩ，允许通过的最大电流为0.5 A)
实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能测多组数据．
(1)实验中电流表应选用________，滑动变阻器应选用________．(填字母)
(2)请在虚线框中按要求画出所需的实验电路图．
(3)某次实验测得电压表与电流表读数分别如图所示，其中电压表的读数为________V，此时灯泡的实际功率为________W．(结果保留两位有效数字)
19．(9分)晓宇在研究一辆额定功率为P＝20 kW的轿车的性能，他驾驶一轿车在如图甲所示的平直路面上运动，其中轿车与ON段路面间的动摩擦因数比轿车与MO段路面间的动摩擦因数大．晓宇驾驶轿车保持额定功率以10 m/s的速度由M向右运动，该轿车从M向右运动到N的过程中，通过速度传感器测量出轿车的速度随时间的变化规律图象如图乙所示，在t＝15 s时图线的切线与横轴平行．已知轿车的质量为m＝2 t，轿车在MO段、ON段运动时与路面之间的阻力大小分别保持不变．求：
(1)该轿车在MO段行驶时的阻力大小；
(2)该轿车在运动过程中刚好通过O点时加速度的大小；
(3)该轿车由O运动到N的过程中位移的大小．
20．(12分)如图甲所示．饲养员对着长l＝1.0 m的水平细长管的一端吹气，将位于吹气端口的质量m＝0.02 kg的注射器射到动物身上．注射器飞离长管末端的速度大小v＝20 m/s.可视为质点的注射器在长管内做匀变速直线运动，离开长管后做平抛运动，如图乙所示．
(1)求注射器在长管内运动时的加速度大小．
(2)求注射器在长管内运动时受到的合力大小．
(3)若动物与长管末端的水平距离x＝4.0 m，求注射器下降的高度h.
21．(4分)某同学用如图所示的装置做验证动量守恒定律的实验．先将a球从斜槽轨道上某固定点处由静止开始滚下，在水平地面上的记录纸上留下压痕，重复10次；再把同样大小的b球放在斜槽轨道水平段的最右端上，让a球仍从固定点由静止开始滚下，和b球相碰后，两球分别落在记录纸的不同位置处，重复10次．
(1)本实验必须测量的物理量有________．
A．斜槽轨道末端距水平地面的高度H
B．小球a、b的质量ma、mb
C．小球a、b的半径ra、rb
D．小球a、b离开斜槽轨道末端后平抛飞行的时间t
E．记录纸上O点到A、B、C各点的距离OA、OB、OC
F．a球的固定释放点到斜槽轨道末端水平部分间的高度差h
(2)放上被碰小球b，两球(ma＞mb)相碰后，小球a、b的落地点依次是图中水平面上的______点和______点．
(3)某同学在做实验时，测量了过程中的各个物理量，利用上述数据验证碰撞中的动量守恒，那么判断的依据是________________________________________________．
22．(10分)如图，在直角坐标系xOy平面内有足够长的OP、OQ两挡板，O与平面直角坐标系xOy的坐标原点重合，竖直挡板OQ位于y轴上，倾斜挡板OP与OQ成θ＝60°角．平行正对的金属板A、B间距d＝0.5 m，板长L＝ m，A板置于x轴上，B板的右侧边缘恰好位于OP上的一个小孔K处．现有一质子从AB左端紧贴A板处沿x轴正方向以v0＝2×105 m/s的速度射入，能恰好通过小孔K.质子从小孔K射向OP、OQ两挡板间．两挡板间存在磁感应强度B＝0.2 T、方向垂直纸面向里，边界为矩形的磁场区域．已知该质子在运动过程中始终不碰及两挡板，且在飞出磁场区域后能垂直打在OQ面上，质子比荷＝108 C/kg，重力不计，不考虑极板外的电场．求：
(1)A、B两板间电场强度大小E；
(2)质子到达K点时速度v的大小和方向；
(3)所加矩形磁场的最小面积．
23．(10分)如图所示装置中，区域Ⅰ和Ⅲ中分别有竖直向上和水平向右的匀强电场，电场强度分别为E和；区域Ⅱ内有垂直向外的水平匀强磁场，磁感应强度为B.一质量为m、带电荷量为q的带负电粒子(不计重力)从左边界O点正上方的M点以速度v0水平射入电场，经水平分界线OP上的A点与OP成60°角射入区域Ⅱ的磁场，并垂直竖直边界CD进入Ⅲ区域的匀强电场中．求：
(1)粒子在区域Ⅱ匀强磁场中运动的轨迹半径；
(2)O、M间的距离；
(3)粒子从M点出发到第二次通过CD边界所经历的时间．
考前仿真模拟卷(十)
1．解析：选D.通过图片，可以知道飞机在相等时间内的位移在增大，可知飞机做加速直线运动，但是根据题意无法得出飞机做匀加速直线运动，故A错误．量取图中数据，但不知道图片中飞机和真实飞机的比例关系，无法确定时间和真实位移大小，则无法求出飞机的位移和时间间隔大小，故B、C错误．量取图中数据，若连续相等时间内的位移之差是一恒量，则飞机做匀变速直线运动，故D正确．
2．解析：选D.若汽车做匀减速运动，则速度减为零的时间t0＝＝ s＝1.6 s<2 s，所以从刹车到停止的位移x＝＝ m＝6.4 m，汽车离停车线的距离为Δx＝8 m－6.4 m＝1.6 m，故A错误；如果在距停车线6 m处开始刹车制动，因从刹车到停止的位移是6.4 m，所以汽车不能在停车线处刹住停车让人，故B错误；因从刹车到停止的位移是6.4 m，所以若汽车刚好能在停车线处刹住，则汽车匀速运动的位移是1.6 m，驾驶员的反应时间t＝ s＝0.2 s，故C错误，D正确．
3．解析：选D.天鹅、大虾和梭鱼对大车拉力的合力可能比天鹅的拉力大，也可能小，所以A错误．它们三者拉力的合力与大车所受的摩擦力不一定平衡，它们拉力的合力与大车的重力、地面对大车的支持力和摩擦力的合力平衡，所以B错误．如果它们三者拉力的合力不在水平方向上，则它们三者拉力的合力的水平分力等于摩擦力，如果它们的合力在水平方向上，则它们三者拉力的合力等于摩擦力，所以C错误．因为大车处于静止状态，所以所受合力为零，故D正确．
4．解析：选C.设第6节车厢刚到达旅客处时，车的速度为v0，加速度为a，则有L＝v0t＋at2
从第6节车厢刚到达旅客处到动车停下来，
有0－v＝2a·2L，
解得a≈－0.5 m/s2或a≈－18 m/s2(舍去)，则加速度大小约为0.5 m/s2.
5．解析：选A.铅球做斜抛运动，运动过程中只受重力作用，加速度为g，由Δv＝gΔt可知，A正确．铅球在D、C两点时的加速度一样大，都等于重力加速度，B错误．整个运动过程中只有重力做功，所以铅球的机械能守恒，C错误．根据曲线运动的特点，可判断铅球从B点运动到D点的过程中加速度与速度的夹角一直减小，D错误．
6．解析：选C.“神舟十一号”和“神舟十号”的运行速度都要小于第一宇宙速度，A错误．根据＝，得v＝，因为“神舟十一号”的轨道半径比“神舟十号”的大，所以“神舟十一号”的运行速度大小比“神舟十号”的小，B错误．根据＝mr，得T＝2π，“神舟十一号”的运行周期比“神舟十号”的长，C正确．根据G＝ma知，“神舟十一号”的运行加速度大小比“神舟十号”的小，D错误．
7．解析：选C.第一步：电流元受力分析法
把直线电流等效为OA、OB两段电流元，由左手定则判定蹄形磁铁磁感线分布以及两段电流元受安培力方向相反，如图a所示．可见从上往下看时，导线将逆时针方向转动．
第二步：特殊位置分析法
取导线逆时针转过90°的特殊位置来分析，如图b所示．根据左手定则判断其所受安培力方向向下，故导线在逆时针转动的同时向下运动．
8．解析：选D.60 000法拉是指该超级电容器电容的大小，A错误．电容器的电容反映电容器储存电荷的本领，由电容器本身决定，与电压无关，B错误．充电过程中由电源获得的电能储存在电容器中，并不是把化学能转化为电能，C错误．充电时电源的负极应接超级电容器的负极，D正确．
9．解析：选C.若在AB方向上通以由A向B运动的粒子流，根据左手定则可知，带正电粒子会在D板聚集，电子元器件D端电势高于C端电势，选项A错误，C正确；随着粒子的不断积聚，当平衡时满足：q＝Bqv，则UCD＝Bvd，则当增大AB方向的电流I时，粒子运动的速率v增加，则 C、D两面的电势差会增加，选项B错误；由UCD＝Bvd可知，电势差UCD的大小不只与电子元器件的制造材料有关，选项D错误．
10．解析：选B.可按以下表格逐项分析
现象
结论
答案
Uad＝5.0 V
dcba间断路，其余电路接通
综上所述，故障为R断路，B选项正确.
Ucd＝0 V
灯L短路或其余电路某处断路
Ubc＝0 V
电阻R′短路或其余电路某处断路
Uab＝5.0 V
滑动变阻器R断路，其余电路接通
11．解析：选A.点火前，降落伞和返回舱做匀速直线运动．对返回舱，返回舱的重力大小等于伞绳拉力F大小；点火后瞬间，返回舱立刻获得向上的反冲力，使伞绳对返回舱的拉力变小，选项A正确；返回舱做减速运动的主要原因是反冲力，选项B错误；返回舱所受合力向上，处于超重状态，选项D错误；由于喷气过程中，动能减小，由动能定理可知合力做负功，选项C错误．
12．解析：选A.带电小球做匀速圆周运动，其所受的电场力为向心力，电场力不做功，因此圆轨道上的电势处处相等，选项A正确；因为带电小球所受的电场力始终指向圆心，所以圆轨道上的电场强度大小相等，方向不同，因此圆轨道上的电场强度不同，选项B错误；q1对小球的库仑力较大，若q1对小球的库仑力为斥力，则其竖直向下的分力大于q2对小球吸引力向上的分力，小球不能在水平面内做匀速圆周运动，故q1对小球的库仑力为吸引力，选项C错误；q2对小球的库仑力可以为吸引力，也可以为排斥力，选项D错误．
13．解析：选C.由于小球2处于平衡状态，可知2所受的库仑力为斥力，故小球2带正电，故A错误；在A位置时，绳长为L，绳子拉力F绳＝mg，在C位置时，绳长L，绳子拉力F绳＝mg，可知绳原长为，故B错误；在A位置时，受力情况与三角形AOB相似，小球2有F库＝mg即＝mg解得q2＝，故C正确；在C位置时，受力情况与三角形BOC相似，小球2有F库＝mgsin 30°即＝解得q2＝，故D错误．
14．解析：选ABD.本题考查原子物理．根据α粒子散射实验的现象，绝大多数α粒子沿原方向前进，少数α粒子发生大角度偏转，有的甚至被弹回，A、B、D正确．
15．解析：选B.当Q点在t＝0时的振动状态传播到P点时，波形图如图中虚线所示．此时，1 cm
17．解析：本题的实验原理是验证砂和砂桶做的功等于小车动能的增加量，所以要测砂桶和砂、小车的质量，还要测纸带上各点的距离来求速度，所以所需的器材还应有天平和刻度尺．
答案：(1)刻度尺 天平(或天平 刻度尺) (2)AD
18．解析：(1)小灯泡的额定电流为I＝0.5 A，故电流表选C；要求小灯泡两端的电压从零开始变化，应采用分压接法，为便于调节，滑动变阻器要选阻值较小的，故选E；
(2)小灯泡两端的电压从零开始变化，故滑动变阻器采用分压接法；
小灯泡的电阻为：R＝＝ Ω＝5 Ω，由于＝＝1≪＝＝2 000，故电流表采用外接法，故设计实验原理图如图所示；
(3)电压表的最小刻度为0.1 V，估读到0.01 V，故读数为U＝2.10 V，电流表读数为I＝0.38 A，
故功率为：P＝UI＝2.10×0.38 W≈0.80 W.
答案：(1)C E (2)见解析图 (3)2.10 0.80
19．解析：该题涉及机车以恒定功率启动的模型，轿车在MO段以10 m/s的速度匀速运动一段时间，进入ON段后轿车所受的摩擦阻力变大，仍保持额定功率20 kW不变做加速度逐渐减小的变减速运动，最终轿车以5 m/s的速度做匀速直线运动．
(1)轿车在MO段运动时，以10 m/s的速度匀速运动，有
F1＝Ff1，P＝F1v1
联立解得Ff1＝ N＝2 000 N.
(2)轿车在ON段保持额定功率不变，由图象可知t＝15 s时轿车开始做匀速直线运动，此时由力的平衡条件有
F2＝Ff2，P＝F2v2
联立解得Ff2＝ N＝4 000 N
t＝5 s时轿车经过O点，开始做减速运动，有F1－Ff2＝ma
解得a＝－1 m/s2
轿车通过O点时加速度大小为1 m/s2.
(3)由动能定理可知Pt－Ff2x＝mv－mv
解得x＝68.75 m.
答案：见解析
20．解析：(1)由匀变速直线运动规律v2－0＝2al
得a＝＝2.0×102 m/s2.
(2)由牛顿第二定律F＝ma
得F＝4 N.
(3)由平抛运动规律x＝vt
得t＝＝0.2 s
由h＝gt2
得h＝0.2 m.
答案：(1)2.0×102 m/s2 (2)4 N (3)0.2 m
21．解析：(1)B点是不发生碰撞时a球的落地点，A点是发生碰撞后a球的落地点，C点是碰后b球的落地点．设小球a运动到轨道末端时的速度大小为vB，与球b发生碰撞后的瞬时速度大小为vA，碰后b球的速度大小为vC，根据动量守恒定律，本实验就是要验证关系式mavB＝mavA＋mbvC是否成立．因为小球做平抛运动下落的高度相同，下落时间相同，它们在水平方向上位移与水平方向上的速度成正比，所以本实验也可以验证ma·OB＝ma·OA＋mb·OC是否成立，选项B、E正确．
(2)两球碰撞后，a球在水平方向上的分速度较小，落地时的水平位移也较小，所以小球a、b的落地点依次是图中水平面上的A点和C点．
(3)根据(1)的分析，判断两球碰撞过程中的动量是否守恒的依据是ma·OB和ma·OA＋mb·OC在误差允许范围内是否相等．
答案：(1)BE (2)A C (3)ma·OB和ma·OA＋mb·OC在误差允许范围内是否相等
22．解析：(1)质子在A、B板间做类平抛运动，设加速度为a，运动时间为t，偏转角为α
根据质子恰能通过K孔有L＝v0t①
d＝at2②
根据牛顿第二定律得qE＝ma③
由①②③得a＝＝1.2×1011 m/s2④
E＝＝1.2×103 V/m.⑤
(2)根据动能定理得qEd＝mv2－mv⑥
由⑤⑥得质子到达小孔K时速度大小为v＝4×105 m/s⑦
质子沿y方向运动的分速度为vy＝at⑧
vx＝v0，tan α＝⑨
由①④⑧⑨得 tan α＝，α＝60°
即质子到达K点时的速度大小为4×105 m/s，与水平方向夹角为60°.
(3)当磁场方向垂直纸面向里时，质子从K点入射后做匀速直线运动从点M开始进入磁场，质子在进入磁场后从点N射出(质子的运动轨迹如图所示)
要使质子能垂直打在竖直挡板OQ上，设质子运动轨迹对应的偏转角为β，矩形磁场区域面积最小时为CDEF(如图所示)
由几何关系可得∠MO′N＝α＝60°
质子进入磁场做匀速圆周运动，有
qvB＝m，R＝0.02 m
矩形边长CD＝2R＝0.04 m
CF＝R＋Rcos＝(0.02＋0.01)m
矩形最小面积
S＝CD×CF＝4(2＋)×10－4m2≈1.5×10－3m2.
答案：(1)1.2×103V/m (2)4×105m/s 与水平方向夹角为60°
(3)1.5×10－3m2
23．解析：(1)粒子的运动轨迹如图所示，其在区域Ⅰ的匀强电场中做类平抛运动，设粒子过A点时速度为v，由类平抛运动规律知v＝
粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律得Bqv＝m，
所以R＝.
(2)设粒子在区域Ⅰ的电场中运动时间为t1，加速度为a.则有
qE＝ma，
v0tan 60°＝at1，即t1＝
O、M两点间的距离为L＝at＝.
(3)设粒子在Ⅱ区域磁场中运动时间为t2
则由几何关系知t2＝＝
设粒子在Ⅲ区域电场中运动时间为t3，a′＝＝
则t3＝2×＝
粒子从M点出发到第二次通过CD边界所用时间为
t＝t1＋t2＋t3＝＋＋＝＋.
答案：(1) (2) (3)＋
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