本試題卷分選擇題和非選擇題兩部分，共6頁，滿分100分，考試時間90分鐘。
考生注意：
1．答題前，請務(wù)必將自己的姓名、準考證號用黑色字跡的簽字筆或鋼筆分別填寫在試題卷和答題紙規(guī)定的位置上。
2．答題時，請按照答題紙上“注意事項”的要求，在答題紙相應(yīng)的位置上規(guī)范作答，在本試題卷上的作答一律無效。
3．非選擇題的答案必須使用黑色字跡的簽字筆或鋼筆寫在答題紙上相應(yīng)的區(qū)域內(nèi)，作圖時先使用2B鉛筆，確定后必須使用黑色字跡的簽字筆或鋼筆描黑。
4．可能用到的相關(guān)參數(shù)：重力加速度g取。
選擇題部分
一、選擇題Ⅰ（本題共13小題，每小題3分，共39分，每小題列出的四個備選項中只有一個是符合題目要求的，不選、多選、錯選均不得分）
1. 單位為的物理量是（ ）
A. 功B. 功率C. 沖量D. 動能
【答案】C
【解析】
【詳解】根據(jù)公式
可知單位為的物理量是沖量。
故選C。
2. 隨著“第十四屆全國冬季運動會”的開展，各類冰雪運動綻放出冬日激情，下列說法正確的是（ ）
A. 評委給花樣滑冰選手評分時可以將運動員看作質(zhì)點
B. 滑雪比賽中運動員做空中技巧時，處于失重狀態(tài)
C. 冰壺比賽中刷冰不會影響壓力大小，則滑動摩擦力不變
D. 短道速滑轉(zhuǎn)彎時是運動員重力的分力充當向心力
【答案】B
【解析】
【詳解】A．評委給花樣滑冰選手評分時看的就是選手的細節(jié)動作，此時不能看成質(zhì)點，故A錯誤；
B．滑雪比賽中運動員做空中技巧時，只受重力，此時有豎直向下的加速度，屬于失重狀態(tài)，故B正確；
C．冰壺比賽中刷冰不會影響壓力大小，但是接觸面粗糙程度發(fā)生變化，滑動摩擦力也發(fā)生變化，故C錯誤；
D．短道速滑轉(zhuǎn)彎時是運動員與地面間的摩擦力充當向心力，故D錯誤。
故選B。
3. 一輛汽車勻速通過圓弧形拱橋的過程中，汽車（ ）
A. 向心加速度不變
B. 動量不斷變化
C. 受到的支持力和重力沿半徑方向的分力始終等大反向
D. 通過最高點時對地壓力小于支持力
【答案】B
【解析】
【詳解】A．汽車向心加速度的大小不變，方向改變，故A錯誤；
B．汽車速度的大小不變，方向不斷改變，則動量不斷改變，故B正確；
C．重力沿半徑方向的分力與受到的支持力的合力提供做圓周運動的向心力，則重力沿半徑方向的分力的大小大于受到的支持力的大小，故C錯誤；
D．對地壓力和受到的支持力是一對相互作用力，一直等大反向，故D錯誤。
故選B。
4. 在某個點電荷所產(chǎn)生電場中畫一個圓，如圖所示，O為圓心，圓周上的A、C兩點的電場強度方向與圓相切，B是AC右側(cè)圓弧的中點，下列說法正確的是（ ）
A. A點的場強小于B點的場強
B. O點的電勢低于B點的電勢
C. 電子沿圓弧ABC運動，電場力先做正功后做負功
D. 電子沿半徑從A到O，電勢能變大
【答案】D
【解析】
【詳解】AB．根據(jù)正點電荷的電場線由正電荷出發(fā)向外輻射的特點，做出電場線與等勢面如圖所示
正點電荷位于P點，A、C位于同一等勢面，根據(jù)
由幾何關(guān)系可知，A點離點電荷比B點離點電荷更近，則A點的場強大于B點的場強；離正點電荷越近，電勢越高，則O點的電勢高于B點的電勢，故AB錯誤；
C．電子沿圓弧ABC運動，電勢先減小后增大，根據(jù)
由于電子帶負電，則電子的電勢能先增大后減小，電場力先做負功后做正功，故C錯誤；
D．由圖中幾何關(guān)系可知，A點離點電荷比O點離點電荷更近，電子沿半徑從A到O，電勢降低，根據(jù)
由于電子帶負電，則電子電勢能變大，故D正確。
故選D。
5. 低壓鹵素燈在家庭電路中使用時需要變壓器降壓。若將“10V 40W”交流鹵素燈直接通過變壓器（視為理想變壓器）接入電壓為220V的交流電后能正常工作，則（ ）
A. 鹵素燈兩端電壓的有效值為B. 流過鹵素燈的電流為
C. 鹵素燈的瞬時功率最大值為80WD. 變壓器原、副線圈交流電的頻率比為22∶1
【答案】C
【解析】
【詳解】A．鹵素燈兩端電壓的有效值為，故A錯誤；
B．流過鹵素燈的電流為
故B錯誤；
C．鹵素燈兩端電壓的最大值為
此時流過鹵素燈的電流也最大，為
鹵素燈的瞬時功率最大值為
故C正確；
D．變壓器不改變交流電的頻率，故變壓器原、副線圈交流電的頻率比為1∶1，故D錯誤。
故選C。
6. 一種離心測速器的簡化工作原理如圖所示。光滑細桿的一端固定在豎直轉(zhuǎn)軸上的O點，并可隨軸一起轉(zhuǎn)動。桿上套有一輕質(zhì)彈簧，彈簧一端固定于O點，另一端與套在桿上的圓環(huán)相連。當測速器穩(wěn)定工作時，通過圓環(huán)的位置可以確定細桿勻速轉(zhuǎn)動的角速度。桿與豎直轉(zhuǎn)軸的夾角始終為60°，則（ ）
A. 角速度越大，圓環(huán)受到的桿的支持力越大
B. 角速度越大，圓環(huán)受到的彈簧彈力越大
C. 彈簧處于原長狀態(tài)時，圓環(huán)的向心加速度為
D. 突然停止轉(zhuǎn)動后，圓環(huán)下滑過程中重力勢能和彈簧彈性勢能之和一直減小
【答案】A
【解析】
【詳解】C．若彈簧處于原長，則圓環(huán)僅受重力和支持力，其合力使得圓環(huán)沿水平方向做勻速圓周運動。設(shè)此時角速度為，根據(jù)牛頓第二定律得
設(shè)彈簧原長為l，圓環(huán)此時轉(zhuǎn)動的半徑為
解得
此時的向心加速度為
故C錯誤；
AB．設(shè)彈簧的長度為x，則圓環(huán)做圓周運動的半徑為
圓環(huán)受到的桿的支持力為N，圓環(huán)受到的桿的支持力為T，則當時，圓環(huán)受力分析如圖
對圓環(huán)，根據(jù)平衡條件可得
解得
當時，圓環(huán)受力分析如圖
對圓環(huán)，根據(jù)平衡條件可得
解得
當角速度增大時，彈簧的長度變大，則角速度越大時，圓環(huán)受到的桿的支持力也越大；當時，圓環(huán)受到的彈簧彈力隨角速度變大在變小，當時，圓環(huán)受到的彈簧彈力隨角速度變大在變大，即圓環(huán)受到的彈簧彈力隨角速度變大在先變小后變大，故A正確，B錯誤；
D．突然停止轉(zhuǎn)動后，圓環(huán)下滑過程中，圓環(huán)先加速下滑后減速下滑，即圓環(huán)的動能先增大后減小，根據(jù)圓環(huán)和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒，則重力勢能和彈簧彈性勢能之和先減小后增大，故D錯誤。
故選A。
7. 把一塊鈾礦石放在一只玻璃管內(nèi)，過幾天在管內(nèi)發(fā)現(xiàn)了氦氣，已知礦石中存在鈾核，則在此過程中（ ）
A. 礦石必須達到一臨界質(zhì)量才有氦氣產(chǎn)生
B. 放入礦石后至少需等待一個半衰期才有氦氣產(chǎn)生
C. 礦石中的鈾核發(fā)生衰變生成氦原子
D. 涉及到反應(yīng)方程式為
【答案】D
【解析】
【詳解】鈾核自發(fā)的進行衰變和衰變，分別放射出氦核和電子，氦核和電子再形成氦原子，因為氦氣分子是單原子分子，所以大量的氦原子就形成了氦氣，涉及到反應(yīng)方程式為。
故選D。
8. 如圖在水平地面上放置一邊長為0.8m的正方形水箱，一水管可在ABCD面內(nèi)繞A點轉(zhuǎn)動，已知出水口截面積為，出水速率為2.5m/s，不計水管管口長度及一切阻力，水落至液面或打至側(cè)壁不再彈起，則（ ）
A. 任何方向噴出的水柱都能打到DCGH或CGFB側(cè)面
B. 水在空中運動時間的最大值為
C. 空中運動的水的質(zhì)量最大值為0.5kg
D. 若保持不變，則隨著液面上升，水在空中運動的時長逐漸縮短
【答案】C
【解析】
【詳解】AB．根據(jù)平拋知識，如果全都落在水平面上，則在豎直方向上
水平方向上
求得
，
而由幾何關(guān)系可知
所以不是所有方向噴出的水都能達到DCGH或CGFB側(cè)面，水在空中運動時間的最大值為，AB錯誤；
C．水的流量為
空中運動的水的質(zhì)量最大值為
C正確；
D．若保持與AD邊一個較小的角或者與AB邊一個較小的角不變，使噴出的水打到側(cè)面一個較高位置處，則隨著液面上升，水在空中運動的時長先不變，然后再減小，D錯誤。
故選C。
9. 為了粗略測量月球的直徑，小月同學(xué)在滿月的夜晚取來一枚硬幣并放置在合適的位置，使之恰好垂直于視線且剛剛遮住整個月亮，然后測得此時硬幣到眼睛的距離為x，硬幣的直徑為d，若已知月球的公轉(zhuǎn)周期為T，地表的重力加速度g和地球半徑R，以這種方法測得的月球直徑為（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【詳解】由月球的公轉(zhuǎn)周期為T，地表的重力加速度g和地球半徑R，月球所受的萬有引力提供向心力，可得
可得月球公轉(zhuǎn)的軌道半徑為
根據(jù)題意可作出視線剛剛遮住整個月亮的光路如圖所示
則，，月球的直徑為，而為地球到月球的距離約等于月球公轉(zhuǎn)的軌道半徑，由兩直角三角形相似，，可知
聯(lián)立各式可解得月球直徑為
故選A。
10. 如圖一足夠大的“”形導(dǎo)軌固定在水平面，導(dǎo)軌左端接一靈敏電流計G，兩側(cè)導(dǎo)軌平行。空間中各處的磁感應(yīng)強度大小均為B且隨時間同步變化，時刻，在電流計右側(cè)某處放置一導(dǎo)體棒，并使之以速度向右勻速運動，發(fā)現(xiàn)運動過程中電流計讀數(shù)始終為零，已知導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好，則磁感應(yīng)強度隨時間變化的關(guān)系可能正確的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【詳解】設(shè)導(dǎo)體棒開始運動時，距離導(dǎo)軌左端為x，磁場的磁感應(yīng)強度為，依題意，導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌內(nèi)部始終無電流，可得
整理得
故與t為一次函數(shù)關(guān)系。
故選C。
11. 如圖所示，一可視為質(zhì)點的小球，左右與兩條完全相同的輕質(zhì)橡皮繩相連，橡皮繩另外兩端固定，小球處于靜止狀態(tài)時橡皮繩恰處于原長狀態(tài)，繩長為l且遵從胡克定律，小球的質(zhì)量為m，裝置處于光滑水平面上?，F(xiàn)甲將小球沿垂直繩方向緩慢推動一段距離后釋放，乙將小球沿繩方向緩慢推動距離4d后釋放，且小球始終在水平面內(nèi)運動。已知質(zhì)量為m的物體受回復(fù)力滿足時，其做簡諧運動對應(yīng)的振動周期為，則兩種情況下小球首次回到平衡位置所需時間的比值為（ ）
A. B. 1∶2C. D. 2∶1
【答案】A
【解析】
【詳解】對于甲
小球受到的合力
由于
有
則
做簡諧振動的周期
對于乙，小球受到的合力
做簡諧振動的周期
兩種情況下小球首次回到平衡位置所需時間均為周期，則兩種情況下小球首次回到平衡位置所需時間的比值為。
故選A。
12. 氫原子光譜按波長展開的譜線如圖甲所示，此譜線滿足巴耳末公式，…，圖乙為氫原子能級圖。普朗克常量約為，則（ ）
A. 垂直入射到同一單縫衍射裝置，光的衍射中央亮條紋寬度小于
B. 氫原子從躍遷到能級時會輻射出γ射線
C. 氫原子從躍遷到與躍遷到產(chǎn)生光子的動量之比為286∶255
D. 在同一光電效應(yīng)裝置中，光照射產(chǎn)生光電子初動能都大于光照射產(chǎn)生的光電子
【答案】C
【解析】
【詳解】A．由圖甲可知，的波長大于，垂直入射到同一單縫衍射裝置，光的衍射中央亮條紋寬度大于，A錯誤；
B．氫原子從躍遷到能級輻射出光的波長由
求得
氫原子從躍遷到能級時會輻射出光，不會輻射出γ射線，B錯誤；
C．根據(jù)及可得
因此動量之比為
C正確；
D．在同一光電效應(yīng)裝置中，光的能量大于光，照射產(chǎn)生的光電子最大初動能大于光照射產(chǎn)生的光電子的最大初動能，而不是光照射產(chǎn)生的光電子初動能都大于光照射產(chǎn)生的光電子，D錯誤。
故選C。
13. 為模擬航天器著陸，研究室構(gòu)建了如圖一個立體非勻強磁場，關(guān)于中心軸對稱分布，磁感應(yīng)強度可分為縱向分量和水平徑向分量（背向軸心），的大小只隨高度h變化（計初始位置為），關(guān)系為，（r為到對稱軸的距離）?，F(xiàn)有橫截面半徑為1mm的金屬細絲構(gòu)成直徑為1cm的圓環(huán)在磁場中由靜止開始下落，其電阻率為。其中，沿圓環(huán)中心的磁場方向始終豎直向上，在運動過程中圓環(huán)平面始終保持水平，速度在下落1.6m后達到穩(wěn)定狀態(tài)。則從開始下落到穩(wěn)定時圓環(huán)上通過的電荷量為（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【詳解】根據(jù)題意可知，由、和可得
又有
運動過程中，豎直方向上，由楞次定律可知，線圈中產(chǎn)生順時針的感應(yīng)電流（從上往下看），
則有
水平方向上
由右手定則可知，下落過程中線圈切割水平磁場，同樣產(chǎn)生順時針電流（從上往下看），則有
則從開始下落到穩(wěn)定時圓環(huán)上通過的電荷量為
故選B。
二、選擇題Ⅱ（本題共2小題，每小題3分，共6分。每小題列出的四個備選項中至少有一個是符合題目要求的。全部選對的得3分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分）
14. 下列說法中正確的是（ ）
A. 當處于電諧振時，所有電磁波仍能在接收電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流
B. 泊松亮斑是光通過小圓孔時發(fā)生的衍射現(xiàn)象
C. 照相機鏡頭上所涂的增透膜利用了光的偏振原理
D. 液晶顯示器利用光的偏振顯示圖像
【答案】AD
【解析】
【詳解】A．當處于電諧振時，所有的電磁波仍能在接收電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，只不過頻率跟調(diào)諧電路固有頻率相等的電磁波，在接收電路中激起的感應(yīng)電流最強，故A正確；
B．泊松亮斑是光通過不透明的小圓盤發(fā)生衍射時形成的，而不是圓孔衍射，故B錯誤；
C．照相機鏡頭上涂有一層增透膜，增透膜利用了光的薄膜干涉原理，故C錯誤；
D．液晶顯示器利用光的偏振原理顯示數(shù)字，故D正確。
故選AD。
15. 某均勻介質(zhì)中的O處有一波源做簡諧運動，所激發(fā)的波沿水平方向向四周傳播。波源在0~0.5s內(nèi)以9Hz的頻率振動，0.5s后的振動圖像如圖乙所示且頻率不再發(fā)生變化。圖甲為波源頻率穩(wěn)定較長時間后某時刻的俯視圖，實線表示波峰，虛線表示波谷。下列說法正確的是（ ）
A. 該波波源起振方向向下，波速為4m/s
B. 從圖示時刻開始，質(zhì)點A經(jīng)s后運動的路程為
C. 在時，距離波源5.0m處的質(zhì)點向上振動
D. 距離波源1.0m與2.0m處的質(zhì)點的振動情況始終相反
【答案】BC
【解析】
【詳解】A．波源在0~0.5s內(nèi)，振動周期為s，則波源在0~0.5s內(nèi)振動了個周期，由乙圖可得，當時，波源在向下振動，即起振方向向上；0.5s后波源的振動周期為
由甲圖可知，機械波的波長為
則機械波的波速為
故A錯誤；
B．質(zhì)點A的振動時間為
圖示時質(zhì)點A在波峰處，則在時間內(nèi)通過的路程為
在時間內(nèi)通過的路程為
則，質(zhì)點A經(jīng)后運動的路程為
故B正確；
C．因為
故波源在時的振動與波源在時的振動相同，由圖乙可知，此時波源在向下振動，距離波源5.0m處的質(zhì)點與波源的距離為
則該質(zhì)點的振動始終與波源的振動相反，即在t=1.9s時，距離波源5.0m處的質(zhì)點向上振動，故C正確；
D．距離波源1.0m與2.0m處的質(zhì)點的距離差為
則距離波源1.0m與2.0m處的質(zhì)點的振動相同，故D錯誤。
故選BC。
非選擇題部分
三、非選擇題（本題共5小題，共55分）
實驗題（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三題共14分）
16. 甲同學(xué)利用留跡法做平拋運動實驗，在飲料瓶側(cè)面開一小孔，讓水流水平射出，并用照相機拍下了某時刻的水柱軌跡，沖洗后的照片和實物的尺寸比例為1∶4。利用部分軌跡在水平方向和豎直方向建立坐標軸（如圖a），取軌跡上三個點A、B和C點的坐標分別為、和，重力加速度g取。通過處理實驗數(shù)據(jù)可得：
（1）該時刻水柱初速度大小為______m/s；
（2）水柱上B點的速度大小為______m/s；
（3）圖b所示為乙同學(xué)設(shè)計的實驗裝置，每次將質(zhì)量為m的小球從半徑為R的四分之一圓弧形軌道不同位置靜止釋放，并在弧形軌道最低點水平部分處裝有壓力傳感器測出小球?qū)壍缐毫Φ拇笮。在軌道最低點右側(cè)水平距離為處固定一等高豎直擋板，實驗獲得小球在豎直面上的下落距離y，處理數(shù)據(jù)后作出了如圖c所示的圖象，則由圖可求得小球的質(zhì)量______kg，四分之一圓弧形軌道半徑______m。
【答案】（1）1 （2）
（3） ①. 0.5 ②. 0.25
【解析】
【小問1詳解】
豎直方向有
水平方向有
解得
=1m/s
【小問2詳解】
B點豎直方向的速度為
則B點的速度為
解得
m/s
【小問3詳解】
最低點根據(jù)牛頓第二定律有
根據(jù)平拋運動規(guī)律有
解得
根據(jù)圖像的斜率與截距有
，
解得
kg，m
17. 磁敏電阻是一種對磁敏感、具有磁阻效應(yīng)的電阻元件。物質(zhì)在磁場中電阻發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為磁阻效應(yīng)。某實驗小組利用伏安法測量一磁敏電阻的阻值（約幾千歐）隨磁感應(yīng)強度的變化關(guān)系。
所用器材：電源E（6V）、滑動變阻器R（最大阻值為20Ω），電壓表（量程為0~3V，內(nèi)阻為2kΩ）和毫安表（量程為0~3mA，內(nèi)阻不計）。定值電阻、開關(guān)、導(dǎo)線若干
（1）為了使磁敏電阻兩端電壓調(diào)節(jié)范圍盡可能大，實驗小組設(shè)計了電路圖甲，請用筆代替導(dǎo)線在乙圖中將實物連線補充完整。
（2）某次測量時電壓表的示數(shù)如圖丙所示，電壓表的讀數(shù)為______V，電流表讀數(shù)為0.5mA，則此時磁敏電阻的阻值為______。
（3）實驗中得到該磁敏電阻阻值R隨磁感應(yīng)強度B變化的曲線如圖丁所示，某同學(xué)利用該磁敏電阻制作了一種報警器，其電路的一部分如圖戊所示。圖中E為直流電源（電動勢為6.0V，內(nèi)阻可忽略），當圖中的輸出電壓達到或超過2.0V時，便觸發(fā)報警器（圖中未畫出）報警。若要求開始報警時磁感應(yīng)強度為0.2T，則圖中______（填“”或“”）應(yīng)使用磁敏電阻，另一固定電阻的阻值應(yīng)為______（保留2位有效數(shù)字）。
【答案】17. 18. ①. 1.30 ②. 3900Ω##
19. ①. ②. 2.8
【解析】
【小問1詳解】
根據(jù)電路圖甲，在乙圖中補充實物連線圖如下
【小問2詳解】
[1]電壓表的最小刻度值為0.1V，如圖丙所示，電壓表的讀數(shù)為1.30V,
[2]根據(jù)串聯(lián)電路電壓與電阻成正比的關(guān)系，磁敏電阻兩端的電壓為
電流表讀數(shù)為0.5mA，故此時磁敏電阻的阻值為
【小問3詳解】
[1]根據(jù)閉合電路可得可得輸出電壓為
要求輸出電壓達到或超過3.0V時報警，即要求磁感應(yīng)強度增大時，電阻的阻值增大，從而需要輸出電壓增大，故需要的阻值增大才能實現(xiàn)此功能，故為磁敏電阻；
[2]開始報警時磁感應(yīng)強度為0.2T，此時
電壓
根據(jù)電路關(guān)系
解得另一固定電阻的阻值應(yīng)為
18. 下列說法正確的是（ ）
A. 圖甲所示實驗中，AB兩小球位置可互換
B. 圖乙所示裝置中，該容器在水從下方彎曲噴口流出時會發(fā)生旋轉(zhuǎn)，這是反沖現(xiàn)象
C. 圖丙所示電路中，若在線圈中放入鐵芯，穩(wěn)定狀態(tài)下燈泡會比沒有鐵芯時更暗
D. 圖丁所示實驗中，b圖為玻璃片上石蠟受熱融化區(qū)域的形狀
【答案】BC
【解析】
【詳解】A．圖甲所示實驗中，為防止入射小球反彈，入射小球質(zhì)量應(yīng)大于被撞小球，則AB兩小球位置不可互換，故A錯誤；
B．圖乙所示裝置中，該容器在水從下方彎曲噴口流出時會發(fā)生旋轉(zhuǎn)，這是反沖現(xiàn)象，故B正確；
C．圖丙所示電路中，若在線圈中放入鐵芯，線圈的感抗變大，則穩(wěn)定狀態(tài)下燈泡會比沒有鐵芯時更暗，故C正確；
D．圖丁所示實驗中，由于玻璃是非晶體，表現(xiàn)為各向同性，因此各個方向上導(dǎo)熱均勻，石蠟熔化區(qū)域形狀為圓形（a圖），故D錯誤。
故選BC。
19. 某種理想氣體A內(nèi)能公式可表示為，n表示物質(zhì)的量，R為氣體常數(shù)（），T為熱力學(xué)溫度。如圖所示，帶有閥門的連通器在頂部連接兩個絕熱氣缸，其橫截面積均為，高度分別為，用一個質(zhì)量的絕熱活塞在左側(cè)氣缸距底部10cm處封閉，的氣體A，氣缸底部有電阻絲可對其進行加熱，活塞運動到氣缸頂部時（圖中虛線位置）被鎖住，右側(cè)氣缸初始為真空?，F(xiàn)對電阻絲通電一段時間，活塞剛好緩慢移動至氣缸頂部時斷開電源并打開閥門。已知外界大氣壓強為，重力加速度，不計活塞與氣缸的摩擦及連通器氣柱和電阻絲的體積。求：
（1）上升過程中左側(cè)缸內(nèi)氣體的壓強。
（2）斷開電源時氣體升高的溫度。
（3）穩(wěn)定后整個過程中氣體吸收的熱量。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【詳解】（1）由平衡條件知
壓強為
（2）氣體做等壓變化，由蓋-呂薩克定律可得
解得
則
（3）氣體增加的內(nèi)能為
氣體對外界做功為
根據(jù)熱力學(xué)第一定律有
解得
故氣體吸收的熱量為293.5J。
20. 如圖所示為一處于豎直平面內(nèi)實驗探究裝置示意圖，該裝置由光滑圓弧軌道AB、速度可調(diào)節(jié)，長度為的固定水平傳送帶BC及兩半徑均為的固定四分之一光滑細圓管DEF組成，其中圓弧軌道的B、D端與水平傳送帶相切且平滑連接。緊靠F處有一質(zhì)量為的小車靜止在光滑水平地面上，小車的上表面由長為的水平面GH和半徑為的四分之一的光滑圓弧面HI組成，GH與F等高且相切?，F(xiàn)有一質(zhì)量為的滑塊（可視為質(zhì)點）從圓弧軌道AB上距B點高度為處自由下滑，滑塊與傳送帶及小車上表面間的動摩擦因數(shù)均為，不計其他阻力，取。求
（1）當傳送帶靜止時，滑塊運動到圓弧軌道上的D點時，細圓管道受到滑塊的作用力；
（2）當傳送帶靜止時，滑塊在小車上運動過程中離上表面GH的最大高度；
（3）調(diào)節(jié)傳送帶以不同速度v勻速轉(zhuǎn)動，試分析滑塊最終在小車上表面GH滑行的路程S與速度v的關(guān)系。
【答案】（1），方向豎直向下；（2）；（3）見解析
【解析】
【詳解】（1）滑塊運動到圓弧軌道上的D點時，根據(jù)動能定理
解得
在D點，根據(jù)牛頓第二定律
解得
方向豎直向下。
（2）從D點到F點，根據(jù)動能定理
解得
根據(jù)動量守恒
解得
根據(jù)能量守恒有
解得
（3）要求滑塊不脫離小車，有
①滑塊不離開小車的右端時
解得
②滑塊不離開小車左端時
解得
所以滑塊到F點時的最大速度為，則D點時的最大速度為，根據(jù)動能定理
解得
所以，當傳送帶逆時針或傳送帶的速度順時針時，則
滑行的路程為
當傳送帶的速度順時針時，滑塊會脫離小車
當傳送帶的速度順時針時，根據(jù)動能定理
解得
根據(jù)能量守恒
解得
21. 如圖“自由落體塔”是一種驚險刺激的游樂設(shè)備，將游客升至數(shù)十米高空，自由下落至近地面再減速停下，讓游客體驗失重的樂趣。物理興趣小組設(shè)計了如圖乙的減速模型，線圈代表乘客乘坐艙，質(zhì)量為m，匝數(shù)N匝，線圈半徑為r，總電阻為R。減速區(qū)設(shè)置一輻向磁場，俯視圖如圖丙，其到中心軸距離r處磁感應(yīng)強度。線圈被提升到離地處由靜止釋放做自由落體運動，減速區(qū)高度為，忽略一切空氣阻力，重力加速度為g。
（1）判斷線圈剛進入磁場時感應(yīng)電流方向（從上往下看），計算此時受到的安培力大小。
（2）若落地時速度為v，求全程運動的時間。
（3）為增加安全系數(shù)，加裝三根完全相同的輕質(zhì)彈力繩（關(guān)于中心軸對稱）如圖丁，已知每一條彈力繩形變量時，都能提供彈力，同時儲存彈性勢能，其原長等于懸掛點到磁場上沿的距離。線圈仍從離地處靜止釋放，由于彈力繩的作用會上下往復(fù)（未碰地），運動時間t后靜止，求線圈在往復(fù)運動過程中產(chǎn)生的焦耳熱Q，及每根彈力繩彈力提供的沖量大小。
【答案】（1）；（2）；（3），
【解析】
【詳解】（1）右手定則判斷電流沿順時針方向，N匝線圈切割磁感線，由歐姆定律得，其中
聯(lián)立得速度為v時線圈中通過電流
進入磁場前自由落體過程，由運動學(xué)公式得
則線圈受安培力
（2）全過程對線圈用動量定理，取向下為正，有
其中由（1）知
故有
回代解得
（3）最終靜止時不切割，不受安培力，有
全過程系統(tǒng)能量守恒，有
解得線圈產(chǎn)生焦耳熱
全過程對線圈用動量定理，取向下為正，有
其中由（2）知
回代解得
由于彈力繩提供沖量向上，故
其大小為。
22. 研究光電效應(yīng)的裝置如甲圖所示，該裝置可用于分析光子的信息。在xOy平面（紙面）內(nèi)，垂直紙面的金屬薄板M、N與y軸平行放置，板N中間有一小孔，坐標為。第一象限存在垂直向里的勻強磁場，x軸處有小孔，平行板電容器A，K的上極板與x軸緊靠且平行，其長度為L，板間距為，A板中央小孔與對齊，K板連接電流表后接地。在入射光的照射下，質(zhì)量為m，電荷量為e的電子從M板逸出后經(jīng)極板電壓加速從點持續(xù)不斷進入磁場，速度大小在與之間，已知速度為的電子經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后恰能垂直x軸射入點，板M的逸出功為W，普朗克常量為h。忽略電子之間的相互作用，電子到達邊界或極板立即吸收并導(dǎo)走。
（1）求逸出光電子的最大初動能和入射光的頻率；
（2）求勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小和所有能到達x軸上的電子在磁場中運動的最短時間；
（3）時，求到達K板最左端的電子剛從板M逸出時速度的大小及與x軸的夾角；
（4）若在小孔處增加一特殊裝置，可使進入的電子沿各方向均勻分布在與軸成0~90°范圍內(nèi)，速率在與之間。監(jiān)測發(fā)現(xiàn)每秒鐘有n個電子通過小孔，調(diào)節(jié)加載在k與A板之間的電壓，試在乙圖中大致畫出流過電流表的電流i隨變化的關(guān)系曲線。標出相關(guān)數(shù)據(jù)，寫出必要的計算過程。
【答案】（1），；（2），；（3），；（4）
【解析】
【詳解】（1）根據(jù)題意，逸出速度為0時，由動能定理有
逸出速度為時有
解得
由光電效應(yīng)方程有
解得
（2）根據(jù)題意可知，速度為電子經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后恰能垂直x軸射入點，由幾何關(guān)系有
又有
解得
由幾何關(guān)系可知，到點的電子運動軌跡所對圓心角最新，時間最短時間，對應(yīng)的圓心角為60°，則最短時間為
（3）若打中左端，則剛好為偏轉(zhuǎn)軌跡直徑，則有
可得
又有
解得
豎直方向上
解得
即
（4）入射電場的粒子與x軸負半軸的夾角為：
當電壓為0時，的所有粒子都可以被收集，此時電流為
當加反向電壓時，若90°的粒子都無法到達，則其他粒子都不能被收集
則有
解得
當加正向電壓時，若0°的粒子都可到達，則其他粒子都能被收集，則有
又有
解得
畫出流過電流表的電流i隨變化的關(guān)系曲線，如圖所示

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