2021年山东省淄博市高考物理一模试卷.pdf

山东省淄博市高考物理一模试卷一、单项选择题：本题共8 小题，每小题3 分，共 24分.在每个题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的.1.（3 分）给旱区送水的消防车停于水平面，在缓缓放水的过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度不变，不计分子势能，则胎内气体（）A.从外界吸热 B.对外界做负功C.分子平均动能减少 D.内能增加2.（3 分）如图所示，物块a、b 和 c 的质量相同，a 和 b、b 和 c 之间用完全相同的轻弹簧S i和 S2相连，通过系在a 上的细线悬挂于固定点0；整个系统处于静止状态；现将细绳剪断，将物块a 的加速度记为ai,S i和 S2相 对 原 长 的 伸 长 量 分 别 为 和 重 力 加速度大小为g,在剪断瞬间（）0A.ai=2gB.ai=gC.A1I=2A12 D.A1I=A123.（3 分）如图，将额定电压为60V的用电器，通过一理想变压器接在正弦交变电源上。闭合开关S 后，用电器正常工作，交流电压表和交流电流表（均为理想电表）的示数分别为 220V和 2.2 A.以下判断正确的是（）A.变压器输入功率为484WB.通过原线圈的电流的有效值为0.6AC.通过副线圈的电流的最大值为2.2AD.变压器原、副线圈匝数比n n2=10：34.（3 分）某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论其中的两个核反应方程为;H+昔c-1 3 N+Q 1,；H+；5N-产+X+Q 2 方程中Q i、Q 2 表示释放的能量，相关的原子核质量见下表:原子核1 H13 H e24 H e21 2 C61 3 N71 5 N1质量/u1.0 0 7 83.0 1 6 04.0 0 2 61 2.0 0 0 01 3.0 0 5 71 5.0 0 0 1以下推断正确的是（）A.X 是g H e,Q 2 QI B.X 是：H e,Q 2 QIC.X 是 g H e,Q 2 Q 1 D.X 是：H e,Q 2 0）、质量为m的粒子沿平行于直径ab的方向射入磁场区域，射入点与ab 的距离为尺.已知粒子射出磁场与射入磁场时运动方2向间的夹角为6 0。，则粒子的速率为（不计重力）（）b/：B：V ,!,77书A q B R B q B R c 3 q B R D 2 q B R2m in 2m m7.（3分）世纪人类最伟大的创举之一是开拓了太空的全新领域。现有一艘远离星球在太空中直线飞行的宇宙飞船，为了测量自身质量，启动推进器，测出飞船在短时间a t内速度的改变为,和飞船受到的推力F（其它星球对它的引力可忽略）。飞船在某次航行中，当它飞近一个孤立的星球时，飞船能以速度V,在离星球的较高轨道上绕星球做周期为T的匀速圆周运动。已知星球的半径为R,引力常量用G表示。则宇宙飞船和星球的质量分 别 是（）A F/kv v、R B Rv3T,A t G A t 2兀Gc.F At V2R D.V3Tv G A v 2兀G8.（3分）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。有一种探测方法是，首先给金属长直管线通上电流，再用可以测量磁场强弱、方向的仪器进行以下操作：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；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；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4 5 的b、c两点，测得b、c两点距离为L.由此可确定金属管线（）水平地面I金属管线0 ）A.平行于E F,深度为L B.平行于E F,深度为L2C.垂直于E F,深度为L D.垂直于E F,深度为L2二、多项选择题：本题共4 小题，每小题4 分，共 16分.在每个题给出的四个选项中，有多项符合题目要求.全部选对的得4 分，选对但不全的得2 分，有选错的得0 分.9.（4分）一质点在外力作用下做直线运动，其速度v随时间t变化的图象如图所示，在图中标出的时刻中，质点所受合外力的方向与速度方向相同的有（）A.tiB.t2C.t3D.t410.（4 分）如图所示，楔形木块abc固定在水平面上，粗糙斜面ab和光滑斜面be与水平面的夹角相同，顶角b 处安装一定滑轮。质量分别为M、m（M m）的滑块，通过不可伸长的轻绳跨过定滑轮连接，轻绳与斜面平行。两滑块由静止释放后，沿斜面做匀加速运动。若不计滑轮的质量和摩擦，在两滑块沿斜面运动的过程中（）A.两滑块组成系统的机械能守恒B.重力对M 做的功等于M 动能的增加C.轻绳对m 做的功等于m 机械能的增加D.两滑块组成系统的机械能损失等于M 克服摩擦力做的功11.（4 分）如图所示，两固定的竖直光滑金属导轨足够长且电阻不计二 两质量、长度均相同的导体棒c、d,置于边界水平的匀强磁场上方同一高度h 处。磁场宽为3 h,方向与导轨平面垂直。先由静止释放c,c 刚进入磁场即匀速运动，此时再由静止释放d,两导体棒与导轨始终保持良好接触。用 ac表示c 的加速度，Ebd表示d 的动能，xc、xd分别表示c、d 相对释放点的位移。图中正确的是（）12.（4 分）如图，两等量异号的点电荷相距为2a.M 与两点电荷共线，N 位于两点电荷连线的中垂线上，两点电荷连线中点到M 和 N 的距离都为L,且 L a.略 去（旦）n（nL2 2）项的贡献，则两点电荷的合电场在M 和 N 点的强度（)N 垃 挈 _ _ _ _ _M_A.大小之比为2,方向相反B.大小之比为1,方向相反C.大小均与a 成正比，方向相反D.大小均与L的平方成反比，方向相互垂直三、非选择题：本题共6 小题，共 60分.1 3.(7 分)建 国 7 0 周年，我国桥梁建设取得了举世瞩目成就。如图甲所示，是建造某大桥将长百米、重千余吨的钢梁从江水中吊起的情景。施工时采用了将钢梁与水面成一定倾角出水的起吊方案，为了探究该方案的合理性，某研究性学习小组做了两个模拟实验。实 验 1：研究将钢板从水下水平拉出的过程中总拉力的变化情况。实验2：研究将钢板从水下以一定倾角拉出的过程中总拉力的变化情况。图甲 图乙(1)必要的实验器材有：钢板、细绳、水盆、水、支架、刻度尺、计时器和 等。(2)根据图乙中的实验曲线可知，实验2中的最大总拉力比实验1 中的最大总拉力降低了 N,钢板完全浸没在水中时受到的浮力是 N.(结果均保留两位有效数字)(3)根据分子动理论，实 验 1 中 最 大 总 拉 力 明 显 增 大 的 原 因 是。1 4.(8 分)霍尔效应是电磁基本现象之一，我国科学家在该领域的实验研究上取得了突破性进展.如图甲所示，在一矩形半导体薄片的P、Q间通入电流I,同时外加与薄片垂直的磁场B,在 M、N间出现电压UH,这个现象称为霍尔效应，UH称为霍尔电压，且满足 U H =k 比，式中d为薄片的厚度，k 为霍尔系数。某同学通过实验来测定该半导体薄d片的霍尔系数。（1）若该半导体材料是空穴（可视为带正电粒子）导电，电流与磁场方向如图甲所示,该同学用电压表 测 量 UH时，应将电压表的“+”接线柱与（填“M”或 N”）端通过导线相连。（2）已知薄片厚度d=0.4 0m m,该同学保持磁感应强度B=0.1 0T 不变，大小，测量相应的UH值，记录数据如表所示。改变电流I 的I (X 1 0 3A)3.0 6.0 9.01 2.01 5.01 8.0UH(X 1 0 1.0 2.0 3.03V)4.05.06.0根据表中数据，求出该材料的霍尔系数为_ _ _ _ _ _字）。_ X 1 0 3V*n r A（保留2位有效数为了保证测量安全，该同学改进了测量电路，将一合适的定值电阻串联在电路中。在保持其它连接不变的情况下，该定值电阻应串联在相邻器件 和（填器件代号）之间。1 5.（7分）1 8 0 1 年，托马斯杨用双缝干涉实验研究了光波的性质.1 8 3 4 年，洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干涉的结果（称洛埃镜实验）（1）洛埃镜实验的基本装置如图所示，S为单色光源，M 为一平面镜.试用平面镜成像作图法在答题卡上画出S经平面镜反射后的光与直接发出的光在光屏上相交的区域.（2）设光源S到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为a 和 L,光的波长为人，在光屏上形成干涉条纹.写出相邻两条亮纹（或暗纹）间 距 离 的 表 达 式.光屏 _.sa 丁丁 z *1 6.(8 分)根据流体力学知识，流体对物体的作用力可用f=a po A v 2 来表达。a为一系数,po 为空气密度,A为物体的截面积,v 为物体相对于流体的速度。已知地球表面处a=0.4 5,po=1.2 5 k g/m3,g=1 0 m/s2.球体积公式为V=P 若将沙尘颗粒近似为球形，沙尘颗3粒密度 ps=2.7 X l()3 k g/m 3,半径 r=2.5 X 1 0”m.求：(1)沙尘颗粒在空气中由静止竖直下落过程中最大加速度的大小；(2)沙尘颗粒在空气中竖直下落时的速度最大值，并说明地面附近要形成扬沙天气的风速至少为多少。1 7.(1 4 分)真空中存在空间范围足够大的、水平向右的匀强电场。在电场中，若将一个质量为m、带正电的小球由静止释放，运动中小球速度与竖直方向夹角为3 7 (取 si n 3 7=0.6,c o s3 7 =0.8)。现将该小球从电场中某点以初速度v o 竖直向上抛出。求运动过程中(1)小球受到的电场力的大小及方向(2)小球从抛出点至最高点的电势能变化量(3)小球的最小动量的大小及方向。1 8.(1 6分)如 图，半径为R的光滑圆形轨道固定在竖直面内.小球A、B质量分别为m、0 m(B为待定系数).A球从左边与圆心等高处由静止开始沿轨道下滑，与静止于轨道最低点的B球相撞，碰撞后A、B球能达到的最大高度均为qR,碰撞中无机械能损失.重力加速度为g.试求：(1)待定系数P；(2)第一次碰撞刚结束时小球A、B各自的速度和B球对轨道的压力；(3)小球A、B在轨道最低处第二次碰撞刚结束时各自的速度，并讨论小球A、B在轨道最低处第n次碰撞刚结束时各自的速度.2020年山东省淄博市高考物理一模试卷参考答案与试题解析一、单项选择题：本题共8 小题，每小题3 分，共 24分.在每个题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的.1 .（3分）给旱区送水的消防车停于水平面，在缓缓放水的过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度不变，不计分子势能，则胎内气体（）A.从外界吸热 B.对外界做负功C.分子平均动能减少 D.内能增加【分析】在缓缓放水的过程中，胎内气体压强减小，温度不变，即气体发生了等温变化过程，由理想气体状态方程可知，气体体积变大，对外做功，根据能量守恒定律可以知道与外界的热量交换情况.【解答】解：B、胎内气体经历了一个温度不变，压强减小，由理想气体状态方程可知,气体体积变大，故气体对外界做正功，B错误；C、温度是分子平均动能的标志，由于气体的温度不变，故分子平均动能不变，C错误;D、不计分子势能，分子平均动能不变，故气体内能不变，D错误；A、胎内气体内能不变，又对外做正功，根据能量守恒定律，气体从外界吸收热量，故 A正确；故选：A。【点评】本题中气体经历了等温过程，根据理想气体状态方程判断各状态参量的变化，再结合能量守恒定律求解.2 .（3分）如图所示，物块a、b和 c的质量相同，a 和 b、b和 c 之间用完全相同的轻弹簧S i 和 S 2 相连，通过系在a 上的细线悬挂于固定点O；整个系统处于静止状态；现将细绳剪断，将物块a的加速度记为a i,S i 和 S 2 相对原长的伸长量分别为Ah和1 2,重力加速度大小为g，在剪断瞬间（），号A.ai=2 g B.ai=g C.h=2 Z l2 D.A li=A h【分析】对细绳剪断前后a、b、c三个物体分别进行受力分析，抓住剪断细绳瞬间弹簧的弹力不变，然后根据牛顿第二定律求解加速度与弹簧的伸长量关系。【解答】解：A B、设a、b和c三个物体的质量均为m。剪断细绳的瞬间，绳子的拉力消失，弹簧的弹力还没有来得及改变，所以剪断细绳的瞬间，a受到重力和弹簧S i的拉力T 1。剪断前对b、c和弹簧组成的整体分析可知T i=2 mg,故剪断细绳瞬间a受到的合力F=mg+T i=mg+2 mg=3 mg,故加速度 ai=E=3 g,故 A B 错误；mC D、设弹簧S 2的拉力为T 2,则T 2=mg,则TI=2 T 2,根据胡克定律F=k a x可得1I=2 A 1 2,故C正确，D错误。故选：C o【点评】解决这类题目时，需要知道剪断细线的瞬间，弹簧的弹力来不及发生变化，即弹簧的弹力不变，然后根据整体法和隔离法分析。3.（3分）如图，将额定电压为6 0 V的用电器，通过一理想变压器接在正弦交变电源上。闭合开关S后，用电器正常工作，交流电压表和交流电流表（均为理想电表）的示数分别为2 2 0 V和2.2 A.以下判断正确的是（）A.变压器输入功率为4 8 4 WB.通过原线圈的电流的有效值为0.6 AC.通过副线圈的电流的最大值为2.2 AD.变压器原、副线圈匝数比n n2=1 0：3【分析】副线圈的用电器正常工作，电压为额定电压，即为副线圈电压，再根据副线圈的电流，可以计算出输出功率，理想变压器的输入功率等于输出功率。再根据变压器原、副线圈电压、电流与线圈匝数的关系即可求解，要知道电流表和电压表都是有效值。【解答】解：A、变压器的输入功率等于输出功率，P入=PHI=I2U2=2.2X60W=132W,故A错误；B、根据P 入=I iU i,所以I i=Z X=丝 A=0.6 A,故 B 正确；III 220C、电流表示数为有效值，故通过副线圈的电流的有效值为2.2 A,则最大值为Im=&X2.2 A=2.2&A,故 C 错误；D、根据变压器的工作原理可知，输入电压和输出电压之比等于原、副线圈匝数比，则变压器原、副线圈匝数比n”n2=220：60=11：3,故 D 错误。故选：B。【点评】此题考查了变压器的构造和原理，掌握住理想变压器的输入功率等于输出功率，知道电压、电流之间的关系，还要知道电流表和电压表都是有效值。4.(3 分)某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为旧+121 6C-1 3N+QI,1H+15N-12C+X+Q2方程中QI、Q2表示释放的能量，相关的原子核质量7 1 7 6见下表:原子核1H13He He2 212C613N715N7质量/u1.00783.0160 4.002612.000013.005715.0001以下推断正确的是()A.X 是,He,Q2QI B.X 是：He,Q2QIC.X 是 He,Q2Q|D.X 是 gHe,Q2QI【分析】根据核反应方程的质量数和电荷数守恒可判断出X 是那种原子核，根据爱因斯坦质能方程可知质量亏损大的释放能量大。【解答】解：山+1 2 cf 1取 中质量亏损为：mi=1.(X)78+12.0000-13.0057=0.00211 6 7(u),根据根据电荷数守恒和质量数守恒可知1H+15N-12C+X中 X 的电荷数为2、质量1 7 6数为 4,故 X 为 a 粒子即 jH e,质量亏损为：Am2=1.0078+15.0001-12.0000-4.0026=0.0053(u)。根据爱因斯坦的质能方程可知：Qi=AmiC2,Q2=Zm2c2,则 QI 0）、质量为m的粒子沿平行于直径a b的方向射入磁场区域，射入点与a b的距离为旦.已知粒子射出磁场与射入磁场时运动方2向间的夹角为6 0 ,则粒子的速率为（不计重力）（）bH、：.J.：、.;.B：7A qBR B qBR 3qBR D 2qBR2m m 2m m【分析】画出运动过程图，带负电的粒子垂直磁场方向进入圆形匀强磁场区域，由洛伦兹力提供向心力运用牛顿第二定律，再与由几何知识求出的轨迹半径r 联立即可求出粒子的速率。【解答】解：带电粒子沿平行于直径ab的方向射入磁场区域做匀速圆周运动，运动轨迹如图。设运动半径为r,圆心为O,连接OC、0 0,0 0 垂直平分弦长CD。已知粒子射出磁场与射入磁场时运动方向间的夹角为60,所以：ZCOD=60,又CE=AR,2所以：ZCOE=30,则：/C O O =/C 0 0=30,CO =C 0,即：r=R。2再根据洛仑兹力提供向心力有：qvB=mJR可得粒子速率：V=_ m故 B 正确，ACD错误。故选：B.【点评】本题考查带电粒子在磁场中的运动，解决本题的关键在于对几何关系的分析，要求同学们一定要规范作图，以便更快地确定圆心，分析出几何关系。7.（3 分）世纪人类最伟大的创举之一是开拓了太空的全新领域。现有一艘远离星球在太空中直线飞行的宇宙飞船，为了测量自身质量，启动推进器，测出飞船在短时间内速度的改变为4 v,和飞船受到的推力F（其它星球对它的引力可忽略）。飞船在某次航行中，当它飞近一个孤立的星球时，飞船能以速度v,在离星球的较高轨道上绕星球做周期为T的匀速圆周运动。已知星球的半径为R,引力常量用G表示。则宇宙飞船和星球的质量分 别 是（）A V、RB F/kv v 3T-A t G A t 2兀Gc.V2R D.F At V3TAv G Av 2兀G【分析】根据动量定理求解飞船质量；根据牛顿第二定律与万有引力定律求解星球质量；【解答】解：飞船直线推进时，根据动量定理可得：FAt=mAv解得飞船的质量为：Av2 2飞船绕孤立星球运动时，根据公式（?与=11与-并结合G 等=i1rz解得：r2p2 r3TM=-V_T-,2兀G故ABC错误，D正确.故选：D。【点评】本题需要注意的是飞船在绕孤立星球运动时，轨道不是星球的半径，切记切记。8.（3分）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。有一种探测方法是，首先给金属长直管线通上电流，再用可以测量磁场强弱、方向的仪器进行以下操作：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；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；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4 5 的b、c两点，测得b、c两点距离为L.由此可确定金属管线（）水平地面I金属管线(L-1_)A.平行于E F,深度为L B.平行于E F,深度为L2C.垂直于E F,深度为L D.垂直于E F,深度为L2【分析】根据左手定则判断电流方向，然后画出直线电流的磁感线方向，结合几何关系确定金属管线深度。【解答】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E F,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L,2故 A 正确，BCD错误；故选：Ao【点评】本题考查直线电流的磁感线分布情况，关键时作图分析，结合几何关系确定导线位置，基础题目。二、多项选择题：本题共4 小题，每小题4 分，共 16分.在每个题给出的四个选项中，有多项符合题目要求.全部选对的得4 分，选对但不全的得2 分，有选错的得0 分.9.（4 分）一质点在外力作用下做直线运动，其速度v 随时间t 变化的图象如图所示，在图中标出的时刻中，质点所受合外力的方向与速度方向相同的有（）【分析】根据牛顿第二定律，合外力方向与加速度方向相同，当加速度与速度同向时物体做加速运动.【解答】解：A、C、t i时刻与t3时刻，物体正加速，故加速度与速度同向，而加速度和合力同向，故合力与速度同方向，故 A 正确，C 正确；B、D、t2时刻与t4时刻，物体正减速，故合力与速度反向，故 B 错误，D 错误；故选：AC。【点评】本题关键是明确直线运动中，物体加速时合力与速度同向；物体减速时合力与速度反向，基础题目.10.（4 分）如图所示，楔形木块abc固定在水平面上，粗糙斜面ab和光滑斜面b e与水平面的夹角相同，顶角b 处安装一定滑轮。质量分别为M、m（M m）的滑块，通过不可伸长的轻绳跨过定滑轮连接，轻绳与斜面平行。两滑块由静止释放后，沿斜面做匀加速运动。若不计滑轮的质量和摩擦，在两滑块沿斜面运动的过程中（）A.两滑块组成系统的机械能守恒B.重力对M 做的功等于M 动能的增加C.轻绳对m 做的功等于m 机械能的增加D.两滑块组成系统的机械能损失等于M 克服摩擦力做的功【分析】机械能守恒的条件是只有重力或系统内弹力做功，发生的能量转化为重力势能和弹性势能的转化，不产生其他形式的能量。功与能量转化相联系，是能量转化的量度。【解答】解：A、由 于“粗糙斜面ab”，故两滑块组成系统的机械能不守恒，故 A 错误;B、由动能定理得，重力、拉力、摩擦力对M 做的总功等于M 动能的增加，故 B 错误;C、除重力弹力以外的力做功，将导致机械能变化，故 C 正确；D、除重力弹力以外的力做功，将导致机械能变化，摩擦力做负功，故造成机械能损失,故 D 正确；故选：CD。【点评】关键理解透机械能守恒的条件和功能关系，重力做功对应重力势能变化、弹力做功对应弹性势能变化、合力做功对应动能变化、除重力或系统内的弹力做功对应机械能变化。1 1.（4 分）如图所示，两固定的竖直光滑金属导轨足够长且电阻不计。两质量、长度均相同的导体棒c、d,置于边界水平的匀强磁场上方同一高度h 处。磁场宽为3 h,方向与导轨平面垂直。先由静止释放c,c 刚进入磁场即匀速运动，此时再由静止释放d,两导体棒与导轨始终保持良好接触。用 ac表示c 的加速度，Ebd表示d 的动能，xc、xd分别表示c、d 相对释放点的位移。图中正确的是（）【分析】c、d未进入磁场时均做自由落体运动，到达磁场上边界时速度相同。c、d都进入磁场后，两者速度相同，没有感应电流产生，只受重力，都做匀加速直线运动，加速度为g。C出磁场后，d在切割磁感线时，此时d的速度比进磁场时大，产生感应电动势增大，感应电流增大，受到的安培力增大，则 d做匀减速直线运动。根据动能与高度的关系选择动能图象。【解答】解：A B、设导体棒c、d刚进磁场时速度为v。c 刚进入磁场做匀速运动，此时再由静止释放d。设 d经时间t 进入磁场，并设这段时间内c的位移为x,由 于 h=*t，2x =v t,得到x=2 h,则 d刚进入磁场时，c 相对释放点的位移为3 h,d进入磁场后，c、d速度相同，二者与导轨组成的回路磁通量不变，没有感应电流，不受安培力，两导体棒均做加速度为g的匀加速运动，故 A错误，B正确；C D、c出磁场时d下落2 h,c出磁场后，只有导体棒d切割磁感线，此时d的速度大于进磁场时的速度，d受到安培力大于重力，开始做减速运动，随着速度减小，d棒产生的感应电动势减小，回路中感应电流减小，d棒受到的安培力减小，合力减小，根据动能定理知E b d-x d 图象的切线斜率表示合力大小，则知图象切线斜率减小，所以x=2 h 到 x=4 h 的过程中，做加速度逐渐减小的变减速运动，动能减小，d出磁场后动能随下落高度的增加而均匀增大，故 C错误，D正确。故选：B D o【点评】本题关键在于分析两导体棒的受力情况和运动情况，抓住安培力大小与速度大小成正比这个结论，分析只有d切割磁感线过程d的运动情况。12.（4 分）如图，两等量异号的点电荷相距为2a.M 与两点电荷共线，N 位于两点电荷连线的中垂线上，两点电荷连线中点到M 和 N 的距离都为L,且 L a.略 去（/）n（nN 2）项的贡献，则两点电荷的合电场在M 和 N 点的强度（）A.大小之比为2,方向相反B.大小之比为1,方向相反C.大小均与a 成正比，方向相反D.大小均与L 的平方成反比，方向相互垂直【分析】先根据点电荷的场强公式E=3 求解出两电荷单独存在时的场强，再根据平行2r四边形定则求解出合场强，再运用近似条件比较.【解答】解：如图，根据点电荷的场强公心二号，运用平行四边形定则，结合结几何关系，M、N 点的场强分别为EM=k q -k q(L-a)2 (L+a)*L*根据相似三角形定则EN=,t口)(L2+a2)Vl?-Z k q a+a?L 3由两式，M 点的场强是N 点场强的2 倍，故 A 正确，B 错误；由两式，M 点的场强与N 点场强都与a 成正比，与 L 的三次方成反比，故 C 正确，D 错误；故选：AC。【点评】本题关键通过矢量合成求出M 与 N 两点的场强的一般表达式进行讨论.三、非选择题：本题共6 小题，共 60分.13.（7 分）建国70周年，我国桥梁建设取得了举世瞩目成就。如图甲所示，是建造某大桥将长百米、重千余吨的钢梁从江水中吊起的情景。施工时采用了将钢梁与水面成一定倾角出水的起吊方案，为了探究该方案的合理性，某研究性学习小组做了两个模拟实验。实 验 1：研究将钢板从水下水平拉出的过程中总拉力的变化情况。实验2：研究将钢板从水下以一定倾角拉出的过程中总拉力的变化情况。图乙（1）必要的实验器材有：钢板、细绳、水盆、水、支架、刻度尺、计时器和 测力计 等。（2）根据图乙中的实验曲线可知，实验2 中的最大总拉力比实验1中的最大总拉力降低了 0.60 N,钢板完全浸没在水中时受到的浮力是0.35 N.（结果均保留两位有效数字）（3）根据分子动理论，实 验 1 中最大总拉力明显增大的原因是 钢板即将出水时，钢板与水面的接触面积大，分子之间存在引力。【分析】（1）根据实验中的原理，可知实验中应用到的仪器；（2）由图乙得出实验2 弹簧测力计拉力最大值和实验1 中弹簧测力计拉力最大值，进而求出二者之差，分析实验1 的将钢板拉出水面过程中拉力的变化情况：拉力最大值为玻璃板与水面接触面积最大时，13s以后玻璃板离开水面，此时弹簧测力计的示数为物重大小，02s玻璃板浸没在水中，读出此时的弹簧测力计的示数，利用称重法求浮力；（3）钢板分子与水分子之间存在引力，钢板即将出水时，钢板与水面的接触面积大，需要的拉力变大。【解答】解：（1）因为本实验是要判断拉力的变化情况，故应用到测力计；（2）由图乙可得，实 验 1 中的弹簧测力计拉力最大值为4.35N,实验2 中弹簧测力计拉力最大值为3.75N,所以实验2 中的最大总拉力比实验1 中的最大总拉力降低了 0.60N,由图乙知道，13s以后玻璃板离开水面，此时弹簧测力计的示数为3.75N,则钢板重力G=3.75N,0 2s玻璃板浸没在水中，F 示=3.4N,钢板完全浸没在水中时受到的浮力：F；?=G-F 示=3.75N-3.4N=0.35 N；（3）钢板即将出水时，钢板与水面的接触面积大，分子之间存在引力，使得实验1 中最大拉力明显增大。故答案为：（I）测力计，（2）0.60,0.35,（3）钢板即将出水时，钢板与水面的接触面积大，分子之间存在引力。【点评】本题考查了弹簧测力计的读数、称重法测浮力、误差分析、分子动理论的相关知识，知识点多，能从图丙中得出相关信息是本题的关键。14.（8 分）霍尔效应是电磁基本现象之一，我国科学家在该领域的实验研究上取得了突破性进展。如图甲所示，在一矩形半导体薄片的P、Q 间通入电流I,同时外加与薄片垂直的磁场B,在 M、N 间出现电压UH,这个现象称为霍尔效应，UH称为霍尔电压，且满足 UH=k型，式中d 为薄片的厚度，k 为霍尔系数。某同学通过实验来测定该半导体薄d片的霍尔系数。（1）若该半导体材料是空穴（可视为带正电粒子）导电，电流与磁场方向如图甲所示，该同学用电压表测量UH时，应将电压表的“+”接线柱与 M（填“M”或 N”）端通过导线相连。图甲 图乙（2）已知薄片厚度d=0.40m m,该同学保持磁感应强度B=0.10T 不变，改变电流I 的大小，测量相应的UH值，记录数据如表所示。I(X io 3A)UH(XIO3V)3.0 6.0 9.0 12.0 15.01.0 2.0 3.0 4.0 5.018.06.0根据表中数据，求出该材料的霍尔系数为1.5 X10-3v.m A 工 丁 1 （保留2 位有效数字）。为了保证测量安全，该同学改进了测量电路，将一合适的定值电阻串联在电路中。在保持其它连接不变的情况下，该定值电阻应串联在相邻器件Si 和E（填器件代号）之间。【分析】（1）根据左手定则判断出正电荷所受洛伦兹力的方向，从而确定出偏转的俄方向，得出电势的高低；（2）根据表格中的数据作出UH-I 图线，根据图线的斜率，结合表达式求出霍尔系数;（3）根据电流的流向确定单刀双掷开关的掷向位置。【解答】解：（1）根据左手定则得，正电荷向M 端偏转，所以应将电压表的“+”接线柱与M 端通过导线相连。（2）UH-I 图线如图所示，根据UH=k1S知，图线的斜率为k =k _=0.375,d d 0.4 X IO-3解得霍尔系数为：k=1.5X10-3Vm*A IT l,（3）为使电流从Q 端流入，P 端流出，应将S i掷向b,S2掷向c,为了保护电路，定值电阻应串联在Si,E（或 S2,E）之间。故答案为：（1）M,（2）1.5,（3）b,c；Si,E.O.O.O.O.O.O.0.0O8.7.65.4.3.zLf LVX10-3V3.06.09.012.015.018.021.0【点评】本题的解决关键在于明确霍尔效应的原理，并能灵活运用。掌握运用描点法作图的方法结合斜率的物理意义求解某个物理量。15.（7 分）1801年，托马斯杨用双缝干涉实验研究了光波的性质.1834年，洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干涉的结果（称洛埃镜实验）（1）洛埃镜实验的基本装置如图所示，S为单色光源，M为一平面镜.试用平面镜成像作图法在答题卡上画出S经平面镜反射后的光与直接发出的光在光屏上相交的区域.（2）设光源S到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为a和L,光的波长为人，在光屏上形成干涉条纹.写出相邻两条亮纹（或暗纹）间 距 离 的 表 达 式.【分析】（1）利用平面镜成像的特点确定像点和反射光线所能到达的极限区域是本题的突破口.（2）光源直接发出的光和经平面镜反射发出的光是相干光，反射光相当于直接从像点发出的光，故光源S和像点S 相当于双缝干涉的双缝，那 么S到光屏的垂直距离相当于双缝屏到光屏的距离，再根据双缝干涉的相邻条 纹 之 间 的 距 离 公 式 人 求 解 即 可.d【解答】解：（I）根据对称性作出光源S在平面镜中所成的像S.连接平面镜的最左端和光源，即为最左端的入射光线，连接平面镜的最左端和像点S,并延长交光屏于一点，该点即为反射光线到达的光屏的最上端；同理连接平面镜的最右端和像点S,即可找到反射光线所能到达的平面镜的最下端.故经平面镜反射后的光与直接发出的光在光屏上相交的区域如图所示.（2）从光源直接发出的光和被平面镜反射的光实际上是同一列光，故是相干光，该干涉现象可以看做双缝干涉，所以S S 之间的距离为d,而光源S到光屏的距离看以看做双孔屏到像屏距离L,根据双缝干涉的相邻条纹之间的距离公式 x-L入因为d=2 a,所 d以相邻两条亮纹（或暗纹）间距离 x J j人.【点评】理解了该实验的原理即可顺利解决此题，故在学习过程中要深入理解各个物理现象产生的机理是什么.1 6.(8 分)根据流体力学知识，流体对物体的作用力可用f=a p o A v 2 来表达。a为一系数，p o 为空气密度,A为物体的截面积,v 为物体相对于流体的速度。己知地球表面处a=0.4 5,p o=1.2 5 kg/m3,g=1 0 m/s2.球体积公式为V=&若将沙尘颗粒近似为球形，沙尘颗3粒密度 p s=2.7 X l()3 kg/m 3,半径 r=2.5 X 1 0-m.求：(1)沙尘颗粒在空气中由静止竖直下落过程中最大加速度的大小；(2)沙尘颗粒在空气中竖直下落时的速度最大值，并说明地面附近要形成扬沙天气的风速至少为多少。【分析】(1)当沙尘颗粒的速度为零时，阻力为零，加速度最大，根据牛顿第二定律求解。(2)当加速度为零时，速度最大，根据共点力平衡求出最大速度的大小。地面附近形成扬沙天气，则流体对物体的作用力大于重力，从而得出风速的最小值。【解答】解：(1)沙尘颗粒刚开始下落速度为零时，受到的空气阻力f=O,则其最大加速度为：ama x=.=g=IO m/s2m方向竖直向下；(2)速度最大时加速度为零，有：f=m g可得：a po Av 2=m g,且：A=i r r2,m=ps*n r3代入数据解得：V m a x =4m/s当 a po Av2m g,沙尘颗粒会向上加速，形成扬沙天气。代入数据解得v 4m/s,故地面附近要形成扬沙天气的风速至少为4m/s。答：（1）沙尘颗粒在空气中由静止竖直下落过程中最大加速度的大小是10m/s 2；（2）沙尘颗粒在空气中竖直下落时的速度最大值是4m/s,并说明地面附近要形成扬沙天气的风速至少为4m/s【点评】本题是信息题，关键能从题干中挖掘信息，要知道沙尘颗粒速度为零时，加速度最大，加速度为零时，速度最大。17.（14分）真空中存在空间范围足够大的、水平向右的匀强电场。在电场中，若将一个质量为m、带正电的小球由静止释放，运动中小球速度与竖直方向夹角为37 （取 s i n 37=0.6,c o s 37=0.8）。现将该小球从电场中某点以初速度v o 竖直向上抛出。求运动过程中（1）小球受到的电场力的大小及方向（2）小球从抛出点至最高点的电势能变化量（3）小球的最小动量的大小及方向。【分析】（1）小球静止释放时，由于所受电场力与重力均为恒力，故其运动方向和合外力方向一致，根据这点可以求出电场力大小和方向；（2）小球抛出后，水平方向做匀加速直线运动，竖直方向上做竖直上抛运动，根据运动的等时性，可求出水平方向的位移，利用电场力做功即可求出电势能的变化量，或者求出高点时小球水平方向速速，然后利用动能定理求解；（3）利用运动的合成求出运动过程中合速度的表达式，然后利用数学求极值的办法即可求出最小动量。【解答】解：（1）根据题设条件可知，合外力和竖直方向夹角为37 ,所以电场力大小为：Fe=m g t a n 37=mg,电场力的方向水平向右。故 电 场 力 为 方 向 水 平 向 右。（2）小球沿竖直方向做匀减速运动，有：V y =V（）-g t沿水平方向做初速度为。的匀加速运动，加速度为a：ax=gm 4小球上升到最高点的时间t=2 2,此过程小球沿电场方向位移：S x =Lxt2=_3*乙g 2 8g电场力做功W=Fx Sx=-m v（）232故小球上升到最高点的过程中，电势能减少9-m v o 232（3）水平速度:V x =a x t竖直速度：V y =v o -g t小球的速度v=j v j+v,由以上各式得出：至g 2t 2-2v o g t+（v o2-V2）=016解得当t=-1-6-V2n 时，V有 最 小 值V m i n =QV O25g 5此时v x=12v o,vy=-5-v o,t a n 0=_ X X.=.2.,即与电场方向夹角为37斜向上25 25 vx 4故小球动量的最小值为pm i n =m V m i n =g m V O,方向为：与电场方向夹角为37 ,斜向上。5【点评】本题在复合场中考查了运动的合成、分运动之间的关系等，有一定的综合性。解这类问题的关键是：正确进行受力分析，弄清运动形式，利用相应物理规律求解。1 8.（1 6分）如图，半径为R的光滑圆形轨道固定在竖直面内.小球A、B质量分别为m、0 m （0为待定系数）.A球从左边与圆心等高处由静止开始沿轨道下滑，与静止于轨道最低点的B球相撞，碰撞后A、B球能达到的最大高度均为q R,碰撞中无机械能损失.重力加速度为g.试求：（1）待定系数P；（2）第一次碰撞刚结束时小球A、B各自的速度和B球对轨道的压力；（3）小球A、B在轨道最低处第二次碰撞刚结束时各自的速度，并讨论小球A、B在轨道最低处第n次碰撞刚结束时各自的速度.【分析】（1）由题，碰撞中无机械能损失，以AB组成的系统研究，由机械能守恒定律研究A球从静止开始下滑到碰撞后A、B球达到的最大高度的过程，可求出待定系数p；（2）碰撞后，A、B两球各自的机械能守恒，可求出碰撞后的速度，B球由轨道的支持力和重力的合力提供向心