北京市朝阳区2020届高三物理4月测试试题（A）（Word版附解析）

2020 年北京朝阳区高三年级 4 月份测试题（A） 物理试卷 第一部分 一、本部分共 14 题，每题 3 分，共 42 分。在每题列出的四个选项中，选出最符 合题目要求的一项。 1.下列说法正确的是（　　） A. 两个轻核结合成质量较大的核，总质量较聚变前一定增加 B. 稀薄气体发出的辉光经分光镜分析得到线状谱说明原子的能量是量子化的 C. α 粒子轰击金箔发生散射现象说明原子核存在复杂的内部结构 D. 当放射性物质的温度升高后，其半衰期会变小 【答案】B 【解析】 【详解】A. 两个轻核结合成质量较大的核，释放大量能量，根据质能方程可得总质量较聚变 前减小，故 A 错误； B. 稀薄气体发出的辉光经分光镜分析得到线状谱说明原子的能量是量子化的，故 B 正确； C. α 粒子轰击金箔发生散射现象说明原子内部非常空旷，带正电的部分体积很小，但集中几乎 全部质量，故 C 错误； D. 半衰期是由放射性元素原子核的内部因素所决定的，跟元素的化学状态、温度、压强等因 素无关，故 D 错误。 故选 B。 2.关于热现象，下列说法正确的是（　　） A. 布朗运动反映了悬浮在液体中的固体小颗粒内部分子的无规则运动 B. 自行车打气越打越困难是因为车胎内气体分子间斥力增大 C. 从单一热源吸收热量用来全部对外做功是不可能的 D. 一定质量 理想气体在压强不变而体积增大时，单位时间内碰撞容器壁单位面积的分子数 减少 【答案】D 【解析】 【详解】A. 布朗运动是观察悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，间接反映了液体分子 的的无规则运动，而不是固体小颗粒内部分子的无规则运动，故 A 错误； B. 自行车打气越来越困难是因为充入气体越来越多，压强增大导致，由于气体分子间距离较 大，气体分子仍然处于自由状态，分子间引力和斥力几乎为零，故并非分子间斥力引起，故 B 错误； C. 根据热力学第二定律的第二种表述可知从单一热源吸收热量全部用来对外做功在引起其它 变化时是可能的，故 C 错误； D. 一定质量的理想气体压强不变，则分子撞击器壁的平均冲量不变，而体积增大时，温度一 定升高，分子的平均速率加大，故单位时间撞击单位器壁面积的分子数一定减少，故 D 正确。 故选 D。 3.ABCDE 为单反照相机取景器中五棱镜的一个截面示意图，AB⊥BC 由 a、b 两种单色光组成 的细光束从空气垂直于 AB 射入棱镜，经两次反射后光线垂直于 BC 射出，且在 CD、AE 边只 有 a 光射出，光路如图中所示。则 a、b 两束光（　　） A. 在真空中，a 光的频率比 b 光的大 B. 在棱镜内，a 光的传播速度比 b 光的小 C. 以相同的入射角从空气斜射入水中，b 光的折射角较小 D. 用两光照射某一金属板，若 a 光不能发生光电效应，则 b 光也一定不能 【答案】C 【解析】 【详解】由图知：光线在 CD 界面上，相同 入射角的 a 光发生了折射，b 光发生了全反射， 说明 b 光比 a 光折射率大，故 A 错误； B. 由公式 可知同种介质中 a 光速度大，故 B 错误； C. 根据折射定律 的 cv n =可知以相同的入射角从空气斜射入水中，b 光的折射角较小，故 C 正确； D. 根据光电效应方程 b 光比 a 光频率大，b 光有可能发生光电效应，故 D 错误。 故选 C。 4.如图，乒乓球从斜面上滚下，以一定的速度沿直线运动．在与乒乓球路径相垂直的方向上 放一个纸筒(纸筒的直径略大于乒乓球的直径），当乒乓球经过筒口时，对着球横向吹气，则关 于乒乓球的运动，下列说法中正确的是 A. 乒乓球将保持原有的速度继续前进 B. 乒乓球将偏离原有的运动路径,但不进人纸筒 C. .乒乓球一定能沿吹气方向进入纸筒 D. .只有用力吹气，乒乓球才能沿吹气方向进入纸筒 【答案】B 【解析】 【详解】当乒乓球经过筒口时，对着球横向吹气，乒乓球沿着原方向做匀速直线运动的同时 也会沿着吹气方向做加速运动，实际运动是两个运动的合运动；故一定不会进入纸筒，要提 前吹才会进入纸筒，故 ACD 错误，B 正确． 【点睛】本题关键明确乒乓球参与的两个分运动，然后合成得到合运动． 5.一定质量的某种气体在不同温度下的气体分子速率分布曲线如图所示，除相互碰撞外忽略分 子间的相互作用力，由图可知（　　） sin sinn i γ= 空气 介质 0kE h Wν= −A. 气体在 T1 状态下的内能大于 T2 状态下的内能 B. 气体温度越高对应图象中的峰值越大 C. T2 状态大多数分子的速率大于 T1 状态大多数分子的速率 D. 气体在 T2 状态下的压强大于 T1 状态下的压强 【答案】C 【解析】 【详解】A. 由图可得 T2 状态下气体分子平均速率大，可得 ，温度越高，气体内能越大， 故气体在 T1 状态下的内能小于 T2 状态下的内能，故 A 错误； B. 气体温度越高气体内能越大，分子平均速率越大，故 B 错误； C. T2 状态分子平均速率大于 T1 状态分子平均速率，故 T2 状态大多数分子的速率大于 T1 状态 大多数分子的速率，故 C 正确； D. 气体在 T2、 T1 状态下的体积不知，根据理想气体方程 得，无法判断气体在 T2、 T1 状态下的压强大小，故 D 错误。 故选 C。 6.如图所示，1、2、3、4……是一个水平放置松弛状态下的弹簧（可认为是均匀介质）上一系 列等间距的质点。某时刻，质点 在外力作用下从平衡位置开始沿左右方向做简谐运动，带动 2、3、4……各个质点离开平衡位置依次左右振动，形成一列简谐纵波。已知质点 1 开始振动 的方向是向左，经过二分之一周期，质点 9 开始运动，则针对此时刻，下列说法正确的是（　　） A. 质点 3 向右运动 B. 质点 5 所受回复力为零 C. 质点 6 的加速度向左 D. 质点 9 的振幅为零 【答案】A 1T T>2 pVC T = 1【解析】 【详解】A.经过 时，质点 1 从平衡位置再次运动到平衡位置，质点 3 振动了 ，即质点 3 在从波谷向平衡位置的运动过程中(向右运动)，故 A 正确； B.经过 时，质点 5 从平衡位置运动到波谷，根据 可知加速度方向向右，质点 5 所受回复力向右，故 B 错误； C.经过 时，质点 6 振动了 ，根据 可知，质点 6 的加速度方向向右，故 C 错误； D.在波传播过程中，后一个质点重复前一个质点的振动，可知每一个质点开始振动的时候都和 波源起振的情况相同，其振幅一样大，所以质点 9 的振幅不为零，故 D 错误。 故选 A。 7.2019 年 1 月 3 日，“嫦娥四号”探测器成功着陆在月球背面。着陆前的部分运动过程简化 如下：在距月面 15km 高处绕月做匀速圆周运动，然后减速下降至距月面 100m 处悬停，再缓 慢降落到月面。己知万有引力常量和月球的第一宇宙速度，月球半径约为 1.7×103km，由上述 条件不能估算出（　　） A. 月球质量 B. 月球表面的重力加速度 C. 探测器在 15km 高处绕月运动的周期 D. 探测器悬停时发动机产生的推力 【答案】D 【解析】 【详解】AB.第一宇宙速度 已知万有引力常量和月球的第一宇宙速度，月球半径约为 1.7×103km，所以可以求出月球质量 M 和月球表面的重力加速度 g，故 AB 错误； C.根据万有引力提供环绕天体的向心力得 ， 2 T 3 8T 2 T F kx ma= − = 2 T 3 16T ka xm = − GMv gRR = = 2 2 2 4πMmG m rr T = r R h= +解得 ，所以可以求出探测器在 15km 高处绕月运动的周期 T，故 C 错误； D.探测器悬停时发动机产生的推力大小等于探测器的重力，由于不知道探测器的质量，所以无 法求出探测器悬停时发动机产生的推力，故 D 正确。 故选 D。 8.如图所示的电路中，R1 为定值电阻，R2 为滑动变阻器，各电表均为理想电表。在 a、b 两点 间接入一个内阻不可忽略的电源后，调节 R2。关于电压表 V1、V2 的示数随电流表 A 示数变化 的图象，下列说法正确的是（　　） A. 只有图①是合理的 B. 只有图②是合理的 C. 只有图③是合理的 D. 图①、③是合理的 【答案】C 【解析】 【详解】设理想电源电动势为 E，内阻为 r，根据串联电路分压原理得 整理得 根据 图像得 可得电压表 的 图像的斜率大于 的 图像的斜率，故 ABD 错误，C 正确。 故选 C。 3 2π rT GM = 1 1 2 1 2( + ) ( )E Ir I R R I r R V= + = + + 1 1V R I= 2 1= ( )V R r I E− + + 1 1V R I= -U I 1 1k R= 2 1( )k R r= − + 2V -U I 1V -U I9.在某次短道速滑接力比赛中，“接棒”的运动员甲提前在滑道内侧加速，然后滑入赛道，此 时队友乙刚好也在同一位置，两人速度几乎相等，此时乙猛推甲，使甲获得更大的速度向前 冲出（如图所示），完成接力过程。在乙推甲的过程中，忽略运动员与冰面间在水平方向上的 相互作用，则（　　） A. 甲对乙做功的大小等于乙对甲做的功的大小 B. 甲对乙的冲量大小大于乙对甲的冲量大小 C. 甲、乙两人组成的系统总动量增加 D. 甲、乙两人组成的系统机械能增加 【答案】D 【解析】 【详解】A. 在乙推甲的过程，甲速度增大，乙对甲做正功，甲对乙做功多少无法判断，故 A 错误； B.根据牛顿第三定律，甲对乙的作用力大小等于乙对甲的作用力大小，根据 ，可知甲 对乙的冲量大小等于乙对甲的冲量大小，反向相反，故 B 错误； C.在乙推甲过程中，忽略运动员与冰面间在水平方向上的相互作用，则两人组成的系统所受的 合力为 0，系统动量守恒，故 C 错误； D.在乙推甲的过程中，要消耗人体内的化学能转化为甲的动能，根据能量守恒，甲、乙两人组 成的系统机械能增加，故 D 正确。 故选 D。 10.向心力演示器如图所示。转动手柄 1，可使变速塔轮 2 和 3 以及长槽 4 和短槽 5 随之匀速 转动，槽内的小球就做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由横臂 6 的挡板对小球的压 力提供，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆使弹簧测力套筒 7 下降，从而露出标尺 8，标尺 8 上露出的红白相间等分格子的多少可以显示出两个球所受向心力的大小。皮带分别套在塔轮 2 和 3 上的不同圆盘上，可改变两个塔轮的转速比，以探究物体做圆周运动的向心力大小跟哪 些因素有关、具体关系怎样。现将小球 A 和 B 分别放在两边的槽内，小球 A 和 B 的质量分别 为 mA 和 mB，做圆周运动的半径分别为 rA 和 rB。皮带套在两塔轮半径相同的两个轮子上，实 I Ft=验现象显示标尺 8 上左边露出的格子多于右边，则下列说法正确的是（　　） A. 若 rA>rB，mA=mB，说明物体的质量和角速度相同时，半径越大向心力越大 B. 若 rA>rB，mA=mB，说明物体的质量和线速度相同时，半径越大向心力越大 C. 若 rA=rB，mA≠mB，说明物体运动的半径和线速度相同时，质量越小向心力越大 D. 若 rA=rB，mA≠mB，说明物体运动的半径和角速度相同时，质量越大向心力越小 【答案】A 【解析】 【详解】根据题意，皮带套在两塔轮半径相同的两个轮子上，因而 ，标尺 8 上左边 露出的等分格子多于右边，因而 ，根据向心力公式 A.若 rA>rB，mA=mB，说明物体的质量和角速度相同时，半径越大向心力越大，故 A 正确； B.若 rA>rB，mA=mB，说明物体的质量和线速度相同时，半径越大向心力越小，故 B 错误； C.若 rA=rB，mA≠mB，说明物体运动的半径和线速度相同时，质量越小向心力越小，故 C 错误； D.若 rA=rB，mA≠mB，说明物体运动的半径和角速度相同时，质量越大向心力越大，故 D 错误。 故选 A。 11.如图所示，在 x 轴上放有两个电荷量分别为 q1 和 q2 的点电荷，其中 q1 位于 x 轴的坐标原点， 电荷 q2 的右侧各点电势 φ 随 x 变化的关系如图曲线所示，其余部分的电势变化情况没有画出， 其中 B 点电势为零，BD 段中的电势最低点为 C 点，则（　　） A. B 点的电场强度大小为零 B. A 点的电场强度强度方向向左 A B ω ω= A BF F> 2F m rω= 2 F r vm=C. 两点电荷的电荷量的大小关系为 q1q2，故 C 错误； D．根据电场力做功 将一带负电的试探电荷从 C 点移到 D 点，电场力做正功，故 D 错误。 故选 B 12.如图所示，物体 A、B 通过细绳及轻质弹簧连接在轻滑轮两侧，物体 A、B 的质量为 m 和 1.5m。开始时细绳伸直，用手托着物体 A 使弹簧处于原长且 A 与地面的距离为 h，物体 B 静 止在地面上。放手后物体 A 下落，与地面即将接触时速度大小为 v，此时物体 B 对地面恰好 无压力，则下列说法中正确的是（　　） A. 弹簧的劲度系数为 B. 此时弹簧的弹性势能等于 C. 此时物体 B 的加速度大小为 ，方向竖直向下 D. 此时物体 A 的加速度大小为 ，方向竖直向上 【答案】D 。 E x ϕ∆= ∆ ( )( ) 0CD C DW U q eϕ ϕ= = − − > mg h 21 2mgh mv+ 1 2 g 1 2 g【解析】 【详解】A.物体 B 对地压力恰好为零，故细线的拉力为 ，故弹簧对 A 的拉力也等于 ，弹簧的伸长量为 h，由胡克定律得 故 A 错误； B.物体 A 与弹簧系统机械能守恒 弹簧的弹性势能等于 ，故 B 错误； C.此时物体 B 受重力和细线的拉力，处于平衡状态，加速度为零，故 C 错误； D.根据牛顿第二定律 解得物体 A 的加速度 ，方向竖直向上，故 D 正确。 故选 D。 13.如图，是磁电式转速传感器的结构简图。该装置主要由测量齿轮、T 形软铁、永久磁铁、 线圈等原件组成。测量齿轮为磁性材料，N 个齿等距离地安装在被测旋转体的一个圆周上（圆 心在旋转体的轴线上），齿轮转动过程中，当齿靠近 T 形软铁时，由于磁化作用，软铁中的磁 场增强，相反，远离时磁场减弱。现测得线圈中感应电流的变化频率为 f，旋转体角速度为 。则（　　） A. B. 当齿距离 T 形软铁最近的时候，线圈中电流最大 C. 线圈中的感应电流方向不变，只是大小发生周期性变化 D. 随着旋转体转速的增加，线圈中的电流的有效值也随之增大 3 2 mg 3 2 mg 3 32 2 mg mgk h h = = 21+ 2pmgh E mv= 弹 21 2mgh mv− F mg ma− = 2 ga = ω Nf ω π=【答案】D 【解析】 【详解】A.旋转体转一圈，测量齿轮靠近和远离线圈 N 次，线圈中的感应电流变化 N 次，旋 转体的角速度为 ，故转速为 ，故线圈中感应电流的变化频率为 故 A 错误； B.当齿距离 T 形软铁最近的时候，通过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，线圈中电 流最小，故 B 错误； C.测量齿轮靠近和远离线圈时，线圈中磁通量的变化相反，产生的感应电流方向相反，故 C 错误； D.旋转体转速越高，测量齿轮靠近和远离线圈越快，线圈中磁通量的变化越大，线圈中感应电 动势越大，线圈中的感应电流越强，故 D 正确。 故选 D。 14.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，一根金属管线平行于 水平地面。有一种探测方法，首先给金属长直管线通上恒定电流，再用可以测量磁场强弱、 方向的仪器进行以下操作：①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；②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；③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 45°的 b、c 两 点，测得 b、c 两点距离为 L。由此可确定（　　） A. 金属管线在 EF 正下方，深度为 B. 金属管线在 EF 正下方，深度为 C. 金属管线的走向垂直于 EF，深度为 D. 金属管线在 EF 正下方，深度为 【答案】B 【解析】 ω 2π ω 2π Nf nN ω= = 2 2 L 1 2 L 2 2 L L【详解】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 EF，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 ，故 A 正确，BCD 错误。 故选:A。 第二部分 本部分共 6 题，共 58 分。 15.某同学用图甲所示的实验装置研究小车在斜面上的匀变速直线运动。实验步骤如下： a．安装好实验器材，将打点计时器接到频率为 50Hz 的交流电源上。 b．接通电源后，让拖着纸带的小车沿斜面向下运动，重复几次。选出一条点迹清晰的纸带， 舍去开始密集的点迹，从便于测量的点开始，每 2 个打点间隔取一个计数点，如图乙中 0、1、 2……8 点所示。 c．用最小刻度是毫米的刻度尺测量各计数点的刻度数值，分别记作 x0、x1、x2……x8。 d．分别计算出打点计时器打下计数点 1、2、3……7 时小车的瞬时速度 v1、v2、v3……v7。 e．以 v 为纵坐标、t 为横坐标，标出 v 与对应时间 t 的坐标点，画出 v－t 图线。 2 L结合上述实验步骤，请你完成下列任务： ①表 1 记录该同学测出计数点的刻度数值，其中 x5 未测定，请你根据图乙将这个测量值填入 表 1 中___________。 表 1： 符号 x0 x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7 x8 刻度数值/cm 0 1.12 2.75 4.86 7.49 14.19 18.27 22.03 ②表 2 记录该同学根据各计数点的刻度数值，计算出打点计时器打下各计数点时小车的瞬时 速度，请你根据表 1 中 x5 和 x7 计算出 v6 的值，并填入表 2 中_________。 表 2： 符号 v1 v2 v3 v4 v5 v6 v7 速度数值/(m·s-1) 0.34 0.47 0.59 0.72 0.84 0.98 ③该同学在图丙中已标出 v1、v2、v3、v4、v5 和 v7 对应的坐标点，请你在图中标出 v6 对应的坐 标点，并画出 v－t 图线_________。④根据 v－t 图线可计算出小车的加速度 a=___________m/s2。（保留两位有效数字） ⑤为验证上述结果，该同学将打点计时器打下相邻计数点的时间间隔记为 T，并做了以下的计 算： ； ； ； 。 求出其平均值 。你认为 a 和 a′哪个更准确，请说明理由。____________ 【 答 案 】 (1). 10.60 （ 10.59-10.61 ） (2). 0.96 (3). (4). 3.1（3.0-3.2） (5). a 更准确， 因为在计算 a′的过程中，没有剔除错误数据 【解析】 【详解】① [1]根据图乙得 x5 测量值是 10.60cm； ②[2]每 2 个打点间隔取一个计数点，所以相邻的计数点间的时间间隔 T = 0.04s，根据匀变速 2 1 1 0 1 2 ( ) ( )x x x xa T − − −= 4 3 3 2 2 2 ( ) ( )x x x xa T − − −= 6 5 5 4 3 2 ( ) ( )x x x xa T − − −= 8 7 7 6 4 2 ( ) ( )x x x xa T − − −= 1 2 3 4' 4 a a a aa + + +=直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上 6 点时小车的瞬时 速度大小 ③[3]根据实验数据画出 图象 ④[4]根据 图象的斜率即是小车的加速度大小 ⑤[5][6]a 更准确，因为在计算 a′的过程中，没有剔除错误数据。 16.有一根长陶瓷管，表面均匀地镀有一层很薄的电阻膜，管的两端有导电箍 M 和 N，如图 1 所示。用多用表电阻挡测得 MN 间的电阻膜的电阻约为 100Ω，陶瓷管的直径远大于电阻膜的 厚度。某同学利用下列器材设计了一个测量该电阻膜厚度 d 的实验。 A．米尺(最小分度为 mm)； B．游标卡尺(游标为 20 分度)； C．电流表 A1(量程 0～30mA，内阻约 1Ω)； D．电流表 A2(量程 0～100mA，内阻约 0.3Ω)； E．电压表 V1(量程 3V，内阻约 3kΩ)； F．电压表 V2(量程 15V，内阻约 15kΩ)； G．滑动变阻器 R1(阻值范围 0～10Ω，额定电流 1A)； H．滑动变阻器 R2(阻值范围 0～1.5KΩ，额定电流 0.01A)； 6 0.1827 0.1060 m/s=0.96m/s2 0.04 xv t ∆ −= =∆ × -v t -v t 23.1m/sva t ∆= =∆I．电源 E(电动势 6V，内阻可不计)； J．开关一个，导线若干。 ①他用毫米刻度尺测出电阻膜的长度为 l=10.00cm，用 20 分度游标卡尺测量该陶瓷管的外径， 其示数如图 2 所示，该陶瓷管的外径 D=_______cm ②为了比较准确地测量电阻膜的电阻，且调节方便，实验中应选用电流表_______，电压表 _______，滑动变阻器_______。（填写器材前面的字母代号） ③在方框内画出测量电阻膜的电阻 R 的实验电路图______________。 ④若电压表的读数为 U，电流表的读数为 I，镀膜材料的电阻率为ρ，计算电阻膜厚度 d 的数 学表达式为：d=___________（用所测得的量和已知量的符号表示）。 ⑤常用的金属膜电阻的阻值小到几欧，大到几万欧，应用十分广泛。例如我们经常在电源插 座上看到指示灯，其中就用到了这种电阻。根据下面的电路原理图，请你判断这里使用的电 阻较小还是较大，并说明你判断的依据______________。 【答案】 (1). 0.820cm (2). C (3). E (4). G (5). (6). (7). 此电阻阻值较大。因为二极管和电阻所在支路是与插座并联的，两端 的电压为 220V。而发光二极管仅作为指示灯，其工作功率一定很小，电流一定很小，因此需 要一个较大阻值的电阻与二极管串联 【解析】 lId DU ρ π=【详解】①[1]由图示游标卡尺可知，主尺示数为 ，游标尺示数为 ②[2][3][4]电路最大电流约为 则电流表应选 C，电源电动势为 6V，则电压表应选 E，为方便调节，滑动变阻器采用分压接 法，滑动变阻器应选 G； ③[5]待测电阻阻值远大于滑动变阻器阻值，滑动变阻器应采用分压接法，待测电阻阻值远大 于电流表内阻，电流表应采用内接法，实验电路图如图所示； ④[6]待测电阻阻值 由电阻定律得 可得电阻膜厚度 ⑤ [7][8]此电阻阻值较大。因为二极管和电阻所在支路是与插座并联的，两端的电压为 220V。 而发光二极管仅作为指示灯，其工作功率一定很小，电流一定很小，因此需要一个较大阻值 的电阻与二极管串联。 17.一辆卡车的平板车厢上放置一个木箱，木箱与接触面间的摩擦因数为 μ=0.5，卡车运行在一 条平直的公路上，重力加速度 g=10m/s2。（已知木箱所受的最大静摩擦力与滑动摩擦力相等） (1)当卡车以 a=2m/s2 的加速度启动时，请分析说明木箱是否会发生滑动； (2)当卡车遇到紧急情况刹车停止后，司机下车发现木箱已经撞在驾驶室后边缘，已知木箱在 车上滑行的距离 d=4m，刹车前卡车的车速为 v=72km/h，求卡车刹车时的加速度 a1 至少为多 大。 8mm=0.8cm 4 0.05mm 0.20mm 0.020cm× = = 0.8 0.20cm=0.82cmd = + 6 60mA100 E VI R = = =Ω UR I = π l lR S Dd ρ ρ= = π lId DU ρ=【答案】(1)没有发生滑动；(2) 【解析】 【详解】(1)当卡车的加速度为 a=2m/s2 时，假设木箱与卡车一起运动。 则对于木箱由牛顿第二定律得 木箱所受的最大静摩擦力为 代入数据可知 ，假设成立，木箱没有发生滑动。 (2)刹车过程中，汽车向前运动的距离为 如不撞击，木箱向前运动的距离为 其中 根据题意 代入数据解得 18.如图所示，足够长的 U 形光滑导体框固定在水平面上，宽度为 L，一端连接的电阻为 R。 导体框所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为 B。电阻为 r 的导体棒 MN 放在 导体框上，其长度恰好等于导体框的宽度，且相互接触良好。其余电阻均可忽略不计。在水 平拉力作用下，导体棒向右匀速运动，速度大小为 v。 (1)请根据法拉第电磁感应定律推导导体棒匀速运动时产生 感应电动势的大小 E=BLv；的 25.6m/s =f ma mf mgµ= mf f< 2 1 12 vs a = 2 2 22 vs a = 2 mga gm µ µ= = 2 1s s d− ≥ 2 1 5.6m/sa ≥(2)求回路中感应电流 I 和导体棒两端的电压 U； (3)若改用某变力使导体棒在滑轨上做简谐运动，其速度满足公式 v'= ，求在一段较 长时间 t 内，回路产生的电能大小 E 电。 【答案】(1)推导过程见解析；(2) ， ；(3) 【解析】 【详解】(1)根据法拉第电磁感应定律 其中 ，N=1 则 (2)根据闭合电路欧姆定律 可得回路中的电流 导体棒两端的电压为 (3)该电路中产生了交流电 其电动势有效值为 cos50mv tπ I r BLv R = + R BLvR r+ 2 2 2 2( ) mB L vE tR r = +电 E N t ∆Φ= ∆ =B S BLv t∆Φ ∆ = ∆ = BLv tE N BLvt t φ∆ ∆= =∆ ∆ EI R r = + I r BLv R = + RU IR BLvR r = = + cos50πme BLv t= 2 2 mE BLv=时间 t 内消耗的电能为 解得 19.静电场有很多性质，其中之一就是电场力做功只与电荷运动的初末位置有关，与运动的路 径无关。 (1)如图所示，电子以初速度 v0 沿平行于板面的方向从 A 点射入偏转电场，并从另一侧的某点 射出。已知电子质量为 m，电荷量为 e。偏转电场可以看作匀强电场，极板间电压为 U，极板 长度为 L，板间距为 d。忽略电子所受重力。 a．求电子通过偏转电场的过程中的加速度大小 a； b．求电子通过偏转电场的过程中电场力对电子所做的功 W. (2)某同学突发奇想，设计了下图所示的永动机模型。如图所示，在水平方向上设置相反方向 的匀强电场，在场中放置一光滑圆形绝缘管道，将带正电的小球放置于管道中某点，在电场 力的作用下，小球的速度会逐渐变大，一直运动下去。请你结合静电场的基本性质，分析论 证这位同学的设计是否可行。 【答案】(1)a． ；b． ；(2)不可行 【解析】 【详解】(1)a．根据牛顿第二定律 在匀强电场中 解得 2EE tR r = +电 2 2 2 2( ) mB L vE tR r = +电 Uea md = 2 2 2 2 2 02 U e LW d mv = Ee ma= U Ed=b．电子在垂直于板面方向做匀加速直线运动 平行板面方向做匀速直线运动 联立以上各式解得 根据静电力做功公式 解得 (2)此永动机设计不可行。根据电场的性质，电场力做功只与电荷运动的初末位置有关，与运 动的路径无关；而在他设计的电场中，如果带电小球从 C 点沿圆轨道左右两侧轨道运动至 D 点，电场力做功不相同，即电场力做功与路径有关，这违背了电场的性质，因此这样的电场 是不可能存在的，那么利用这样的电场来实现该同学设计是不可能的。 20.物理问题的研究首先要确定研究对象。当我们研究水流，气流等流体问题时，经常会选取 流体中的一小段来进行研究，通过分析能够得出一些有关流体的重要结论。 (1)水刀应用高压水流切割技术，相比于激光切割有切割材料范围广，效率高，安全环保等优 势。某型号水刀工作过程中，将水从面积 S=0.1mm2 的细喷嘴高速喷出，直接打在被切割材料 表面，从而产生极大压强，实现切割。已知该水刀每分钟用水 600g，水的密度为 ρ=1.0×103kg/m3 a．求从喷嘴喷出水的流度 v 的大小 Uea md = 21 2y at= 0L v t= 2 2 0 1 2 UeLy dmv = ⋅ W Eey= 2 2 2 2 2 02 U e LW d mv =b．高速水流垂直打在材料表面上后，水速几乎减为 0，求水对材料表面的压强 p 约为多大。 (2)某同学应用压力传感器完成以下实验，如图所示，他将一根均匀的细铁链上端用细线悬挂 在铁架台上，调整高度使铁链的下端刚好与压力传感器的探测面接触。剪断细线，铁链逐渐 落在探测面上。传感器得到了探测面所受压力随时间的变化图象。通过对图线分析发现铁链 最上端落到探测面前后瞬间的压力大小之比大约是 N1:N2=3:1，后来他换用不同长度和粗细的 铁链重复该实验，都得到相同结果。请你通过理论推理来说明实验测得的结果是正确的。（推 理过程中需要用到的物理量的字母请自行设定） 【答案】(1)a．100m/s；b． ；(2)推导过程见解析 【解析】 【详解】(1)a．一分钟喷出的水的质量为 所以水的流速 代入数据得 v=100m/s b．选取 时间内打在材料表面质量为 水为研究对象，由动量定理得 其中 解得 根据牛顿第三定律，材料表面受到的压力 则根据压强公式 71.0 10 pap = × m Svtρ= mv Stρ= t∆ m∆ 0F t mv− ∆ = − ∆ =m Sv tρ∆ ∆ 2F Svρ= 'F F=解得 (2)设单位长度的铁链质量为 b，铁链的长度为 L，当铁链的最上端落在探测面上时，选取铁链 最上端的一小段为研究对象，其质量 根据自由落体运动公式 可知速度 设向下方向为正，根据动量定理 解得 则探测面受到铁链最上端的压力为 此时除最上端外，其余部分 铁链已经落在探测面上，对探测面的压力 其中 则探测面受到的总压力为 当铁链的最上端落在探测面上后，探测面受到的压力大小 由此可得 的 'Fp S = 2 7=1.0 10 pap vρ= × m bv t∆ = ∆ 2 2v gL= 2v gL= 0F t mv− ∆ = − ∆ 2F bgL= ' 2F F bgL= = N mg= m bL= 1 ' 3N N F bgL= + = 2N mg bgL= = 1 2 3 1 N N =实验结果是正确的。