2022年1月浙江省普通高校招生选考科目考试物理试题（解析版）.pdf

2022年 1 月浙江省普通高校招生选考科目考试9 物理试题本试卷共100分，考试时间90分钟。可能用到的相关公式或参数：重力加速度g 均 取 lOm/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.单位为Jim的物理量是（）A.力 B.功C.动能 D.电场强度【答案】A【解析】根据功的定义式W=&可知J=N-m,所以=N,N 是力的单位，A 正确。2.下列说法正确的是（）甲 乙 一丙 丁第 2 题图A.研究甲图中排球运动员扣球动作时，排球可以看成质点B.研究乙图中乒乓球运动员的发球技术时，乒乓球不能看成质点C.研究丙图中羽毛球运动员回击羽毛球动作时，羽毛球大小可以忽略D.研究丁图中体操运动员的平衡木动作时，运动员身体各部分的速度可视为相同【答案】B【解析】研究题图甲中排球运动员扣球动作时，需要考虑运动员扣球的位置，故排球不可以看成质点，A 错误；研究题图乙中乒乓球运动员的发球技术时，需要考虑球是否旋转，则乒乓球不能看成质点，B 正确；研究题图丙中羽毛球运动员回击羽毛球动作时，需要考虑球拍击球的具体位置，则羽毛球大小不可以忽略，C 错误；研究题图丁中体操运动员的平衡木动作时，运动员身体各部分有相对运动，则运动员身体各部分的速度不相同，D 错误。3.利用如图所示装置探究匀强磁场中影响通电导线受力的因素，导线垂直匀强磁场方向放置。先保持导线通电部分的长度L 不变，改变电流I 的大小，然后保持电流I 不变，改变导线通电部分的长度L,得到导线受到的力F 分别与I 和 L 的关系图像，则正确的是（）【答案】B【解析】根据F=B I L可知先保持导线通电部分的长度L不变，改变电流/的大小，则F-1图线是过原点的直线，B 正确，A 错误；若保持电流/不变，改变导线通电部分的长度L则尸一心图线是过原点的直线，C、D 错误。4.如图所示，公园里有一仿制我国古代欹器的U 形水桶，桶可绕水平轴转动，水管口持续有水流出，过一段时间桶会翻转一次。决定桶能否翻转的主要因素是（）第 4 题图A.水桶自身重力的大小5.水 管每秒出水量的大小C.水流对桶撞击力的大小D.水桶与水整体的重心高低【答案】D【解析】水管口持续有水流出且过一段时间桶会翻转一次，主要原因是装的水到了一定量之后，水桶与水整体的重心上移，不能平衡，发生翻转，D 正确。5.如图所示，学校门口水平地面上有一质量为m 的石碳，石做与水平地面间的动摩擦因数为 小 工作人员用轻绳按图示方式匀速移动石磁时，两平行轻绳与水平面间的夹角均为0,则下列说法正确的是（）第 5 题图A.轻绳的合拉力大小为端B.轻绳的合拉力大小为一比8.ACOS。十 帆 6C.减小夹角。，轻绳的合拉力一定减小D.轻绳的合拉力最小时，地面对石瞰的摩擦力也最小【答案】B【解析】对石瞰受力分析，由平衡条件可知Tbos 6=力 Fsin 9+N=m g,其中f=N,联立解得轻绳的合拉力大小T=:心.“A 错误，B 正确；合拉力的大小T=-.=cos 十sin a cos 十 sin u,其中t a n e g,可知当。+0=90。时，合拉力有最小值，所以减小夹角yj 1 +/z2sin（0+（/）e,轻绳的合拉力不一定减小，C 错误；摩擦力大小/=7bos 9=匕簟s “J cos 夕 十 sin 0 1 十 tan 0所以增大夹角优摩擦力一直减小，当。趋近于90。时，摩擦力最小，故轻绳的合拉力最小时，地面对石瞰的摩擦力不是最小，D 错误。6.图甲中的装置水平放置，将小球从平衡位置。拉到A 后释放，小球在O 点附近来回振动；图乙中被细绳拴着的小球由静止释放后可绕固定点来回摆动。若将上述装置安装在太空中的我国空间站内进行同样操作，下列说法正确的是（）第 6 题图A.甲图中的小球将保持静止B.甲图中的小球仍将来回振动C.乙图中的小球仍将来回摆动D.乙图中的小球将做匀速圆周运动【答案】B【解析】空间站中的物体处于完全失重状态，题图甲中的小球所受弹簧的弹力不受失重的影响，则小球仍将来回振动，A 错误，B 正确；题图乙中的小球在地面上由静止释放时，所受的回复力是重力的分量，而在空间站中处于完全失重状态，回复力为零，则小球由静止释放时，小球仍静止，若给小球一定的初速度，则小球将做匀速圆周运动，C、D 错误。7.如图所示，水平放置的电子秤上有一磁性玩具，玩具由哑铃状物件P 和左端有玻璃挡板的凹形底座Q 构成，其重量分别为GP和GQ。用手使P 的左端与玻璃挡板靠近时，感受到P对手有靠向玻璃挡板的力，P 与挡板接触后放开手，P 处于“磁悬浮 状态（即 P 和 Q 的其余部分均不接触），P 与 Q 间的磁力大小为F。下列说法正确的是（）玻璃挡板第 7 题图A.Q 对 P 的磁力大小等于GPB.P 对 Q 的磁力方向竖直向下C.Q 对电子秤的压力大小等于GQ+FD.电子秤对Q 的支持力大小等于GP+G0【答案】D【解析】由题意可知，用手使P 的左端与玻璃挡板靠近时，感受到P 对手有靠向玻璃挡板的力，即。对 P 有水平向左的磁力，P 与挡板接触后放开手，P 处于“磁悬浮”状态，则说明。对 P 有竖直向上的磁力，则 Q 对 P 的磁力方向斜向左上方，其磁力厂大小大于GP，A、B 错误；对 P、。整体受力分析，竖直方向电子秤对。的支持力大小等于GP+GS即。对电子秤的压力大小等于GP+GQ,C 错误，D 正确。8.“天问一号”从地球发射后，在如图甲所示的P 点沿地火转移轨道到Q 点，再依次进入如图乙所示的调相轨道和停泊轨道，则天问一号（）第 8 题图A.发射速度介于7.9 kin/s与 11.2 km/s之间B.从 P 点转移到Q 点的时间小于6 个月C.在环绕火星的停泊轨道运行的周期比在调相轨道上小D.在地火转移轨道运动时的速度均大于地球绕太阳的速度【答案】C【解析】因发射的卫星要能变轨到绕太阳转动，则发射速度要大于第二宇宙速度且小于第三宇宙速度，即发射速度介于11.2km/s与 16.7km/s之间，A 错误；因地火转移轨道的半长轴大于地球公转轨道半径，则地火转移轨道周期大于地球公转周期（12个月），故“天问一号”从 P 点转移到。点的时间大于6 个月，B 错误；因在环绕火星的停泊轨道的半长轴小于调相轨道的半长轴，由开普勒第三定律可知，“天问一号”在环绕火星的停泊轨道运行的周期比在调相轨道上小，C 正确；“天问一号”从 P 点变轨时，要瞬时加速做离心运动，运动过程中速度逐渐减小，在某点之后，“天问一号”在地火转移轨道上运动的速度小于地球绕太阳的速度，D 错误。9.如图所示，甲图是一种手摇发电机及用细短铁丝显示的磁场分布情况，摇动手柄可使对称固定在转轴上的矩形线圈转动；乙图是另一种手摇发电机及磁场分布情况，皮带轮带动固定在转轴两侧的两个线圈转动。下列说法正确的是（）矩形线里 上 口 八甲乙第 9 题图A.甲图中线圈转动区域磁场可视为匀强磁场B.乙图中线圈转动区域磁场可视为匀强磁场C.甲图中线圈转动时产生的电流是正弦交流电D.乙图中线圈匀速转动时产生的电流是正弦交流电【答案】A【解析】题图甲中细短铁丝显示的磁场分布均匀，则线圈转动区域磁场可视为匀强磁场，A正确；题图乙中细短铁丝显示的磁场分布不均匀，则线圈转动区域磁场不能视为匀强磁场，B错误；根据发电机原理可知题图甲中线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的转轴匀速转动时才能产生正弦交流电,C错误;题图乙中是非匀强磁场,则线圈匀速转动时不能产生正弦交流电，D错误。1 0.某种气体一电子放大器的局部结构是由两块夹有绝缘介质的平行金属薄膜构成，其上存在等间距小孔，其中相邻两孔截面上的电场线和等势线的分布如图所示。下列说法正确的是（）第10题图A.a点所在的线是等势线B.b点的电场强度比c点大C.b、c两点间的电势差的值比a、c两点间的大D.将电荷沿图中的线从d eg移动时电场力做功为零【答案】C【解析】点所在的线从无穷远经过放大器延伸到无穷远处，相同的线有多条，则不可能为等势线，所以此线是电场线，A错误；因c点处的电场线较方点处密集，则c点的电场强度比6点大，B错误；由题图可推知，a点所处的等势线处于仄c,两点所处的等势线之间，所 以 氏c两点间的电势差的值比a、c两点间的大，C正确；将 电 荷 沿 图 中 的 线 从 移动，电场力不做功，从 f 电场力做功，从Jg,电场力不做功，故将电荷沿图中的线从de r/J g移动时，电场力做功不为零，D错误。11.如图所示，用激光笔照射半圆形玻璃砖圆心O点，发现有a、b、c、d四条细光束，其中d是光经折射和反射形成的。当入射光束a绕O点逆时针方向转过小角度J 6时，b、c、d也会随之转动，则（）d第 i i 题图A.光束b顺时针旋转角度小于/OB.光束c 逆时针旋转角度小于/eC.光束d顺时针旋转角度大于D.光束b、c 之间的夹角减小了 2/8【答案】B【解析】设入射光束”的入射角为a,则反射角为a,设光束c的折射角为尸，光束d的反射角也为口，入射光束a绕。点逆时针方向转过小角度，时，入射角变为a+仇由反射定律可知反射角等于入射角，则光束人顺时针旋转角度等于 a A错误：由折射定律有=瑞=:;次/，因为正弦函数在1 0，9 0。范围内单调递增 且增加的幅度越来越慢又 因 为 所 以 夕 仇即光束c 逆时针旋转角度小于 a B正确；光束”的角度变化与光束c的角度变化相等，则光束d顺时针旋转角度小于仇C 错误；光束b顺时针旋转角度等于仇光束c逆时针旋转角度小于仇则光束b、c之间的夹角减小的角度小于2 A 0,D错误。1 2.某节水喷灌系统如图所示，水以v=1 5 m/s的速度水平喷出，每秒喷出水的质量为2.0 kg。喷出的水是从井下抽取的，喷口离水面的高度保持H=3.7 5 机不变。水泵由电动机带动，电动机正常工作时，输入电压为2 2 0 匕 输入电流为2.0 4。不计电动机的摩擦损耗，电动机的输出功率等于水泵所需要的输入功率。已知水泵的抽水效率（水泵的输出功率与输入功率之比）为 7 5%,忽略水在管道中运动的机械能损失，则（）第 12题图A.每秒水泵对水做功为75/B.每秒水泵对水做功为225 1/C.水泵输入功率为440 WD.电动机线圈的电阻为10。【答案】D【解析】每秒喷出水的质量为价=2.0 k g,抽水增加了水的重力势能和动能，则每秒水泵对水做功为W=w?()gH+；，oVo2=3OOj,A、B 错误；水泵的输出能量转化为水的机械能，则 Pivp.P出=7=3 0 0 W,而水泵的抽水效率为7 5%,则 入=哉=400,C 错误；电动机的输出功率等于水泵所需要的输入功率，则电动机的机械功率为尸就=尸 人=400W,而电动机的电功率为尸屯=U/=4 4 0 W,则有P 电=冏?+尸机，联立解得R=10C,D 正确。13.如图所示，将一通电螺线管竖直放置，螺线管内部形成方向竖直向上、磁感应强度大小B=k t的匀强磁场，在内部用绝缘轻绳悬挂一与螺线管共轴的金属薄圆管，其电阻率为p、高度为h、半径为r、厚度为d(d r),贝 ij()A.从上向下看，圆管中的感应电流为逆时针方向B.圆管的感应电动势大小为詈C.圆管的热功率大小为7rd嘤hk工2a。.轻绳对圆管的拉力随时间减小 第 13题图【答案】C【解析】穿过圆管的磁通量向上逐渐增加，根据楞次定律可知，从上向下看，圆管中的感应电流为顺时针方向，A 错误；圆 管 的 感 应 电 动 势 大 小 为 石=等/=/，B 错误；圆管的电阻R=部，圆管的热功率大小为尸=1=号2，C正确；根据左手定则可知，圆管中各段电流元所受的安培力方向水平指向圆管的轴线，则轻绳对圆管的拉力的合力始终等于圆管的重力，不随时间变化，D错误。二、选择题n（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）1 4.20 21 年 1 2月 1 5日秦山核电站迎来了安全发电3 0 周年，核电站累计发电约6.9 x 1 0 kW-h,相当于减排二氧化碳六亿多吨。为了提高能源利用率，核电站还将利用冷却水给周围居民供热。下列说法正确的是（）第 1 4题图A.秦山核电站利用的是核聚变释放的能量B.秦山核电站发电使原子核亏损的质量约为27.6 kgC.核电站反应堆中需要用镉棒控制链式反应的速度D.反应堆中存在 9 223 50+（）1 561 44gf l-|-3 68 9 -r_|_ 30,n 的核反应【答案】C D【解析】秦山核电站利用的是重核裂变释放的能量，A错误；由质能方程可知，原子核亏损的 质 量 全 部 转 化 为 电 能 时，秦 山 核 电 站 发 电 使 原 子 核 亏 损 的 质 量=W=6也吃震3 600 k g=27.6 k g,但实际情况下转化率不会达到1 0 0%,则实际亏损的质量大于27.6 k g,B错误；核电站反应堆中利用镉棒吸收中子的特性，控制中子的数量，从而控制链式反应的速度，C 正确；反应堆利用铀23 5裂变释放的能量来发电，核反应方程为9 223 5U+O n 56l 44B a+368 9K r+3 oln,D 正确。1 5.两列振幅相等、波长均为限周期均为T的简谐横波沿同一绳子相向传播，若两列波均由一次全振动产生，t=0 时刻的波形如图1 所示，此时两列波相距3 则（）TA.t=a时，波形如图2甲所示TB.t=5时，波形如图2乙所示C.t=时，波形如图2丙所示O.t=T时，波形如图2 丁所示【答案】BD【解析】根据波长和波速的关系式v=彳可知，时，两列波各自向前传播的距离x=v f=东 故两列波的波前还未相遇，A错误；T时，两列波各自向前传播的距离为尸片今故两列波的波前刚好相遇，B正确；1=半时，两列波各自向前传播的距离x=w=半，根据波的叠加原理可知，在搭处两列波的波谷相遇，振动加强，该处的位移为一2/1,C错误；f=7时，两列波各自向前传播的距离为x=W=2,两列波的波峰与波谷叠加，振动减弱，位移为零，D正确。1 6.电子双缝干涉实验是近代证实物质波存在的实验。如图所示，电子枪持续发射的电子动量为1.2x10 23仅/s,然后让它们通过双缝打到屏上。已知电子质量取9.汉10-31依，普朗克常量取6.6x10-34 J.S,下列说法正确的是（）第16题图A.发射电子的动能约为8.0 x10-15 jB.发射电子的物质波波长约为5.5X10 U,”C.只有成对电子分别同时通过双缝才能发生干涉D.如果电子是一个一个发射的，仍能得到干涉图样【答案】B D0 2 (1 2 x l()-2 3)2【解析】根据动量的大小与动能的关系可知发射电子的动能约为E k=%=2x9 1x10 3 1及8.0 x l(r J,A错误；发 射 电 子 的 物 质 波 波 长 约 为或;m=5.5 x l 0 m,B正确；物质波也具有波粒二象性，故电子的波动性是每个电子本身的性质，则每个电子依次通过双缝都能发生干涉现象，只是需要大量电子才能显示出干涉图样，C错误，D正确。三、非选择题(本题共6小题，共 5 5 分)1 7.(7 分)(1)在“研究平抛运动”实验中，以小钢球离开轨道末端时球心位置为坐标原点O,建立水平与竖直坐标轴。让小球从斜槽上离水平桌面高为h处静止释放，使其水平抛出，通过多次描点可绘出小球做平抛运动时球心的轨迹，如 图 1 所示。在轨迹上取一点A,读取其坐标(x o,y o)第 1 7 题 图 1 下 列 说 法 正 确 的 是(单 选)。A.实验所用斜槽应尽量光滑B.画轨迹时应把所有描出的点用平滑的曲线连接起来C.求平抛运动初速度时应读取轨迹上离原点较远的点的数据根据题目所给信息，小球做平抛运动的初速度大小v0=(单选)。A.、2 g h B:j2 gyoC x。出 D.x 叭 恁 在 本 实 验 中 要 求 小 球 多 次 从 斜 槽 上 同 一 位 置 由 静 止 释 放 的 理 由 是(2)“探究碰撞中的不变量”的实验装置如图2所示，阻力很小的滑轨上有两辆小车A、B,给小 车A 一定速度去碰撞静止的小车B,小 车A、B碰撞前后的速度大小可由速度传感器测 实 验 应 进 行 的 操 作 有（单选）。A.测量滑轨的长度B.测量小车的长度和高度C.碰撞前将滑轨调成水平下表是某次实验时测得的数据：A的质量/kgB的质量/kg碰撞前A的速度大小/（加 口）碰撞后A的速度大小/（%5一|）碰撞后B的速度大小/（?$）0.2 0 00.30 01.0 1 00.2 0 00.8 0 0由表中数据可知，碰撞后小车A、B所构成系统的总动量大小是 依巾/s（结果保留3位有效数字）。【答案】（1）C。确保多次运动的轨迹相同；（2）C0.2 0 0【解析】（1）小球每次从同一位置由静止释放，到达斜槽末端时的速度大小均相同，与实验所用斜槽是否光滑无关，A错误；画轨迹时应舍去误差较大的点，把误差较小的点用平滑的曲线连接起来，B错误；求平抛运动初速度时应读取轨迹上离原点较远的点的数据，以减小读数产生的偶然误差，C正确。坐标原点O为抛出点，由平抛规律有x o=v o t,y o=：g t 2,联立解得小球做平抛运动的初速度大小v o=x o、y,D正确。小球多次从斜槽上同一位置由静止释放是为了保证到达斜槽末端的速度大小均相同，从而能确保小球多次抛出的运动轨迹相同。（2）碰撞前将滑轨调成水平，保证碰撞前后A、B做匀速直线运动即可，没有必要测量滑轨的长度和小车的长度、高度，C正确。由表中数据可知小车A的质量小于B的质量，则碰后小车A反向运动，设碰前小车A的运动方向为正方向，则碰后系统的总动量大小为p=mBVB-mAVA解得p=0.200 kg-tn/s.18.（7分）小明同学根据图1的电路连接器材来“探究导体电阻与其影响因素的定量关系实验时多次改变合金丝甲接入电路的长度1、调节滑动变阻器的阻值，使电流表的读数I达到某一相同值时记录电压表的示数U,从而得到多个半的值，作出?一1图像，如图2中图线a所示。第18题图2（1）在 实 验 中 使 用 的 是（填“020 Q”或“0200 Q”）的滑动变阻器。（2）在某次测量时，电压表的指针位置如图3所示，则读数U=Vo（3）已知合金丝甲的横截面积为7.0 x10 8 落 则 合 金 丝 甲 的 电 阻 率 为。皿结果保留2位有效数字）。（4）图2中图线b是另一根长度相同、材料相同的合金丝乙与合金丝甲并联后采用同样的方法获得的,一1图像，由 图 可 知 合 金 丝 甲 的 横 截 面 积（填“大于”“等于”或“小于”）合金丝乙的横截面积。【答案】（1）020。（2）1.32（1.31 1.34 均可）；（3）0.99x10-6（0.96x10 6i.o xi（）-6均可）小于【解析】（1）由实验原理可知Rx=苧，而由?一1图像可知待测电阻最大约为8 Q,为了使电压表有明显的读数变化且便于调节，滑动变阻器的最大阻值不能太大，故选o 2 0 a 比较合适。(2)避免电流过大，产生较大热量，致使电阻率发生变化，故电压表量程为3 V,精度为0.1 V,估读到0.01 V,则电压为1.32*1.31 1.34均可)。(3)根据电阻定律有导=&=各，则卜1图像的斜率为k=,可得合金丝甲的电阻率 p=kS7 4-4 0=八44_n；cX7.0 x 10-8 Q.g o.99x 10-6 2 团(0.96x 10】Qx 10 均可)。7.*I I U.NIJ(4)另一根长度相同、材料相同的合金丝乙与合金丝甲并联后，电阻率不变，而横截面积变为 S S+S 乙，由题图2 中图线b 可 得S，d=”，m2a27.2X1 0%2,则SSK b 2.2 1.40.42-0.20S=20.2xl0 8/?72 S,故合金丝甲的横截面积小于合金丝乙的横截面积。19.(9分)第24届冬奥会将在我国举办。钢架雪车比赛的一段赛道如图1 所示，长 12机水平直道A B与长20 m的倾斜直道BC在 B 点平滑连接，斜道与水平面的夹角为15。运动员从A 点由静止出发，推着雪车匀加速到B 点时速度大小为8 m/s,紧接着快速俯卧到车上沿 BC匀加速下滑(图2 所示)，到 C 点共用时 5.0 s。若雪车(包括运动员)可视为质点，始终在冰面上运动，其总质量为110依，si”15。=0.2 6,求雪车(包括运动员)(1)在直道A B上的加速度大小；(2)过 C 点的速度大小；(3)在斜道BC上运动时受到的阻力大小。A B第 19题图28【答案】(l)g mis2(2)1 2 m/s(3)6 6 N【解析】(1)钢架雪车在AB段做匀加速直线运动，有 /=2 a i x i，Q解得 a i=m/s2(2)在 AB段做匀加速直线运动，有 v i=a g,解得t i=3 s,在 BC段做匀加速直线运动，有 x2-v i t 2+|a2t 22,在 BC段运动的时间t 2=L t i，解得 a：=2 m/s2,则过C点的速度大小v=v i+a 2 t 2=1 2 m/s。(3)在 BC段由牛顿第二定律有m g s i 1 5。-6=m a 2，解得F/=6 6 M2 0.(1 2 分)如图所示，处于竖直平面内的一探究装置，由倾角a=3 7。的光滑直轨道A B、圆心 为 O i 的半圆形光滑轨道B C D、圆心为O 2 的半圆形光滑细圆管轨道D E F、倾角也为3 7。的粗糙直轨道FG组成，B、D和 F为轨道间的相切点，弹性板垂直轨道固定在G 点(与B点等高)，B、OH D、C h 和 F点处于同一直线上。已知可视为质点的滑块质量m=0.1 kg,轨道BCD和 D E F 的半径R=0.1 5 m,轨道AB长度1AB=3 m,滑块与轨道FG间的动摩擦因数卜1=；，滑块与弹性板作用后，以等大速度弹回，3 7。=0.6,c o s 3 7。=0.8。滑块开始时均从轨道AB上某点静止释放。(1)若释放点距B点的长度1=0.7 m,求滑块到最低点C时轨道对其支持力FN的大小；(2)设释放点距B点的长度为l x,滑块第一次经F点时的速度v与 k之间的关系式；(3)若滑块最终静止在轨道FG的中点，求释放点距B点长度k的值。A第2 0题图【答案】(1)7 N (2)v=1 2 1 x-9.6(l x 0.85 m)(3)见解析【解析】(1)滑块从释放点到C点过程，由动能定理有m g l si 3 7+m g R(l c w 3 7)=m v c2,滑块运动到C点时，由牛顿第二定律有Pv c2Fw-m g=m-,解得FN=7 N。(2)滑块能运动到DEF段的最高点，才会经过F点，则滑块恰好运动到DEF段的最高点时有m g lx57 n 3 7-m g(3 Rc w 3 7+R)=0,解得 h=0.85 m,能过F点，则1之0.85”?,设滑块第一次经F点时的速度为v,由动能定理有m g k si“3 7 m g-4Rc o s 3 7=/m v 2 0,解得 v=H 1 2 1 x 9.6(1仑0.85 tri).(3)设摩擦力做功为滑块第一次到达轨道FG中点时的n倍，由动能定理有m g k si 3 7-m g与si”3 7 n j i m g c o s 3 7 0=0,其中 IFG=370，解 得 卜=弟 也，由题意可知，n只能取1,3,5,1 3当n=l时，1=正m9当 n=3 时，1 x 2=5 m41当 n=5 时，1=正 机。2 1.（1 0 分）如图所示，水平固定一半径r=0.2?的金属圆环，长均为r、电阻均为Ro 的两金属棒沿直径放置，其中一端与圆环接触良好，另一端固定在过圆心的导电竖直转轴0 0,上,并随轴以角速度3=6 0 0 匀速转动，圆环内左半圆均存在磁感应强度大小为B i 的匀强磁场。圆环边缘、与转轴良好接触的电刷分别与间距l i 的水平放置的平行金属轨道相连，轨道间接有电容C=0.0 9/的电容器，通过单刀双掷开关S可分别与接线柱1、2 相连。电容器左侧宽度也为1 卜 长度为1 2、磁感应强度大小为B 2 的匀强磁场区域。在磁场区域内靠近左侧边缘处垂直轨道放置金属棒a b,磁场区域外有间距也为l i 的绝缘轨道与金属轨道平滑连接，在绝缘轨道的水平段上放置“口形金属框f c d e。棒 a b 长度和形框的宽度也均为h、质量均为 m=0.0 1 Ag,d e 与 c f 长度均为 b=O.O8 7,已知 h=0.25 ，L=0.0 6 8 机，BI=B2=17、方向均为竖直向上；棒 a b 和“”形框的c d 边的电阻均为R=01 Q,除已给电阻外其他电阻不计，轨道均光滑，棒 a b 与轨道接触良好且运动过程中始终与轨道垂直。开始时开关 S和接线柱1 接通，待电容器充电完毕后，将 S从 1拨到2,电容器放电，棒 a b 被弹出磁场后与形框粘在一起形成闭合框a b e d,此时将S与 2 断开，已知框a b e d 在倾斜轨道上重心上升0.2 m后返回进入磁场。求电容器充电完毕后所带的电荷量Q，哪个极板（M 或 N）带正电？求电容器释放的电荷量/Q；求框a b e d 进入磁场后，a b 边与磁场区域左边界的最大距离X。绝缘轨道第 21题图【答案】（D0.5 4C M 板（2）0.16 C（3）0.14/7 7【解析】（1）开 关 S和接线柱1 接通，电容器为充电过程，对绕转轴0 0,转动的棒，由右手定则可知，其动生电源的电流沿径向向外，即边缘为电源正极，圆心为负极，则 M 板带正电，根据法拉第电磁感应定律可知En;Bi c o r2,则充电完毕后电容器所带电荷量为Q=C U=0.5 4 Co(2)电容器放电过程有B21i J Q=m v,.棒 a b 被弹出磁场后与“”形框粘在一起的过程有m v i=(m+m)v 2,框 a b e d 在上滑过程中，由机械能守恒有T x 2m v 22=2m g h,联立解得/Q=0.16 C。(3)设框a b e d 在磁场中减速滑行的总路程为/x,由动量定理有整P=2 m v 2,解得/x=0.128 i 0.0 8，”，匀速运动距离为h 12=0.0 12 m,则 a b 边与磁场区域左边界的最大距离x=/x+b 12=0.14,”。22.(10 分)如图为研究光电效应的装置示意图，该装置可用于分析光子的信息。在 x O y 平面(纸面)内，垂直纸面的金属薄板M、N与 y 轴平行放置，板 N中间有一小孔0。有一由x轴、y 轴和以。为圆心、圆心角为9 0。的半径不同的两条圆弧所围的区域I ,整个区域I内存在大小可调、方向垂直纸面向里的匀强电场和磁感应强度大小恒为B i、磁感线与圆弧平行且逆时针方向的磁场。区 域 1 右侧还有一左边界与y 轴平行且相距为1、下边界与x 轴重合的匀强磁场区域I I,其宽度为a,长度足够长，其中的磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小可调。光电子从板M 逸出后经极板间电压U加速(板间电场视为匀强电场)，调节区域 I 的电场强度和区域I I 的磁感应强度，使电子恰好打在坐标为(a+2 L 0)的点上，被置于该处的探测器接收。已知电子质量为m、电荷量为e,板 M 的逸出功为W o,普朗克常量为h。忽略电子的重力及电子间的作用力。当频率为v的光照射板M 时有光电子逸出。(1)求逸出光电子的最大初动能E*,”,并求光电子从O点射入区域I 时的速度V。的大小范围；(2)若区域I 的电场强度大小E=B i 僧，区域H的磁感应强度大小B 2=警，求被探测到的电子刚从板M 逸出时速度V M 的大小及与x 轴的夹角p；(3)为了使从O点以各种大小和方向的速度射向区域I 的电子都能被探测到，需要调节区域I 的电场强度E和区域I I 的磁感应强度B 2,求 E的最大值和B2的最大值。第 2 2 题图答 案】(D h v -W0 ;怎寸(To)；2 (h v+eU-Wo)2 72 m(h v-Wo)mea3 0【解析】(1)由光电效应方程可知，逸出光电子的最大初动能E 麻尸h v Wo 光电子在M、N间电场中获得能量，有5 m v()2=EH eU(O WE 区E m)切,曰 国/2 (h v+eU-Wo)解 得寸。可-m-。(2)由速度选择器知识可知ev o B 尸 eE 解得从区域I出来的光电子速度丫。=寻=、昌,D I 1 m由动能定理可知|m v o 2 一V N?=e U 解得 v M=、y ,如图所示，由几何关系可知翳s i a=1 VMS山 P=V(XH7?(X解得P=3 0。m由和v（）sin a 2 （hv-W（）m解得 B 2 3=2 4 2 m （1：工。