浙江省浙里特色聯(lián)盟2023-2024學(xué)年高二下學(xué)期4月期中考試物理試題（Word版附解析）-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

高二年級物理學(xué)科試題
考生須知：
1.本卷共8頁滿分100分，考試時間90分鐘。
2.答題前，在答題卷指定區(qū)域填寫班級、姓名、考場號、座位號及準(zhǔn)考證號并填涂相應(yīng)數(shù)字。
3.所有答案必須寫在答題紙上，寫在試卷上無效。
4.考試結(jié)束后，只需上交答題紙。
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. 下列屬于國際單位制基本單位符號的是（）
A. kgB. m/sC. ND. T
【答案】A
【解析】
【詳解】國際單位制中的基本單位分別是：長度的單位是米，符號m；電流的單位是安培，符號是A；熱力學(xué)溫度的單位是開爾文，符號K；物質(zhì)的量單位是摩爾，符號ml；發(fā)光強度的單位是坎德拉，符號cd；質(zhì)量的單位是千克，符號kg；時間的單位是秒，符號s；故A正確，BCD錯誤。
故選A。
2. 小明同學(xué)在2024年4月3日上午8時40分乘坐學(xué)校研學(xué)車輛在弧形匝道內(nèi)行駛時，車速達到55km/h，下列說法正確的是（）
A. “上午8時40分”指的是時間間隔
B. 匝道限速“60km/h”指的是瞬時速度的大小
C. 車速達到“55km/h”指的是平均速度的大小
D. 汽車過匝道過程中，速度不變
【答案】B
【解析】
【詳解】A．“上午8時40分”指的是時刻，故A錯誤；
B．匝道限速“60km/h”指的是最大速度，是瞬時速度的大小，故B正確；
C．車速達到“55km/h”指的是瞬時速度的大小，故C錯誤；
D．汽車過弧形匝道過程中，速度方向變化，所以是變速度運動，故D錯誤。
故選B。
3. 如圖是奧斯特實驗裝置，導(dǎo)線和小磁針平行放置，小磁針放在導(dǎo)線下方。當(dāng)導(dǎo)線中通有向左的電流時，小磁針偏轉(zhuǎn)，說明小磁針受到力的作用，下列說法正確的（）
A. 小磁針的N極向內(nèi)偏轉(zhuǎn)
B. 把小磁針平移至圖中導(dǎo)線的上方，小磁針的偏轉(zhuǎn)方向不變
C. 小磁針位置不變，改變導(dǎo)線中電流方向，小磁針偏轉(zhuǎn)方向改變
D. 無論通電導(dǎo)線怎么放置，只要導(dǎo)線中有電流，小磁針就發(fā)生偏轉(zhuǎn)
【答案】C
【解析】
【詳解】A．由右手定則可知，直導(dǎo)線下面的磁場方向垂直紙面向外，則小磁針的N極向外偏轉(zhuǎn)，故A錯誤；
B．由右手定則可知，直導(dǎo)線上面的磁場方向垂直紙面向里，則小磁針的N極向內(nèi)偏轉(zhuǎn)，故B錯誤；
C．小磁針位置不變，改變導(dǎo)線中電流的方向，直導(dǎo)線下面的磁場方向垂直紙面向里，則小磁針的N極向內(nèi)偏轉(zhuǎn)，與之前相反。故C正確；
D．若通電導(dǎo)線與小磁針垂直，導(dǎo)線中有電流垂直紙面向外，此時磁場方向與小磁針N極指向平行且同向，小磁針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，故D錯誤。
故選C。
4. 關(guān)于圖中彈簧振子的簡諧運動，下列說法中正確的是（）
A. 振幅越大，則彈簧振子的周期越大
B. 振子從最低點向平衡位置運動的過程中，彈簧彈力始終做正功
C. 振子在振動過程中的回復(fù)力由彈簧的彈力提供
D. 振子在振動過程中，動能與重力勢能之和保持不變
【答案】B
【解析】
【詳解】A．彈簧振子的周期與振幅無關(guān)，與彈簧的勁度系數(shù)和振子的質(zhì)量有關(guān)，故A錯誤；
B．振子從最低點向平衡位置運動的過程中，彈簧的彈力豎直向上，彈簧彈力始終做正功，故B正確；
C．振子在振動過程中的回復(fù)力由彈簧的彈力和重力的合力提供，故C錯誤；
D．振子在振動過程中，動能、重力勢能與彈性勢能之和保持不變，故D錯誤。
故選B。
5. 彩繩是中國民間的一種藝術(shù)，能豐富人們的生活。上下抖動彩繩，在某時刻彩繩呈正弦波形狀，如圖所示，此時波剛好傳播到A點。下列說法正確的是（）

A. 手首先向上抖動繩子
B. 此時B點正在向下運動
C. 若人加快抖動繩子，則在相同時間內(nèi)波的傳播距離會增大
D. 若人加快抖動繩子，則兩個相鄰波峰之間的距離會減小
【答案】AD
【解析】
【詳解】B．由圖可知，質(zhì)點A、B兩點大致處于平衡位置，波向右傳播，根據(jù)同側(cè)法，可以判斷質(zhì)點A、B此時均向上運動，故B錯誤；
A．質(zhì)點的起振方向與波源起振方向相同，質(zhì)點A的向上起振，則手（波源）起始的振動方向為向上，故A正確；
C．波的傳播速度只與介質(zhì)本身有關(guān)，則加快抖動繩子，波速不變，根據(jù)
可知相同時間，傳播距離不變，故C錯誤；
D．若人加快抖動繩子，波頻率增大，根據(jù)
可知周期減小，根據(jù)
可知相鄰波峰距離（波長）減小，故D正確。
故選AD。
6. 如圖所示，圓形鐵絲圈蘸一些肥皂液后會形成肥皂膜，將鐵絲圈豎直放置，肥皂膜呈現(xiàn)出水平彩色橫紋。下列說法正確的是（）
A. 這是由肥皂膜前、后表面的兩列反射光相互干涉形成的
B. 若將鐵絲圈緩慢順時針旋轉(zhuǎn)90°，肥皂膜將呈現(xiàn)豎直彩色豎紋
C. 此現(xiàn)象屬于光的衍射現(xiàn)象
D. 此現(xiàn)象與透過狹縫看太陽呈現(xiàn)彩色條紋原理相同
【答案】A
【解析】
【詳解】A．肥皂膜上呈現(xiàn)出水平彩色橫紋是由肥皂膜的前表面反射光與后表面反射光干涉形成的，故A正確；
B．鐵絲圈豎直放置時，肥皂膜在重力作用下不同高度厚度不同，膜的下部較厚、上部較薄，在同一水平線上的膜厚度相同，出現(xiàn)在同一個水平干涉條紋，因此將鐵絲圈緩慢順時針旋轉(zhuǎn)90°，條紋不會隨著鐵絲圈轉(zhuǎn)動，仍在水平方向，故B錯誤；
C．此現(xiàn)象屬于光的薄膜干涉現(xiàn)象，故C錯誤；
D．透過狹縫看太陽呈現(xiàn)彩色條紋原理是衍射現(xiàn)象，故D錯誤。
故選A。
7. 如圖甲，用裝有墨水的小漏斗和細線做成單擺，水平紙帶中央的虛線在單擺平衡位置的正下方。用電動機勻速拉動紙帶時，讓單擺小幅度前后擺動，于是在紙帶上留下徑跡。調(diào)節(jié)電動機拉動速度，分別得出圖乙和丙兩條紙帶，取3.14，重力加速度g大小取。下列說法正確的是（）
A. 無論紙帶是否勻速拉動，都可以用紙帶通過的距離表示時間
B. 由圖知乙紙帶的速度為丙紙帶速度的0.5倍
C. 單擺漏斗在P點和Q點運動的方向相同
D. 若乙圖中，紙帶拖動速度為10cm/s，可推算該單擺的擺長約為1m
【答案】D
【解析】
【詳解】A．紙帶勻速運動時，由知，位移與時間成正比，因此只有在勻速運動的條件下，才可以用紙帶通過的距離表示時間，故A錯誤；
B．由于乙圖中有單擺的擺動時間為兩個周期，丙圖中有單擺的擺動時間為四個周期，紙帶同樣移動40cm，丙的時間是乙的兩倍，故乙紙帶的速度為丙紙帶速度的2倍，故B錯誤；
C．根據(jù)同側(cè)法，可知單擺漏斗在P點向上振動，在Q點向下振動，單擺漏斗在P點和Q點運動的方向相反，故C錯誤；
D．乙圖中，紙帶拖動速度為10cm/s，可得單擺周期為
根據(jù)單擺周期公式
可得單擺的擺長約為
故D正確。
故選D。
8. 如圖所示，實線和虛線分別表示振幅、頻率均相同的兩列波的波峰和波谷。此刻，M是波峰與波峰的相遇點，下列說法中正確的是（）
A. 該時刻位于O處的質(zhì)點正處于平衡位置
B. P、N兩處的質(zhì)點始終處在平衡位置
C. 隨著時間的推移，M處的質(zhì)點將向O處移動
D. O、M連線的中點是振動減弱的點，其振幅為零
【答案】B
【解析】
【詳解】A．由圖知O處是波谷和波谷疊加，正處于最低點，故A錯誤；
B．P、N兩處是波谷和波峰疊加，位移始終為零，即處于平衡位置，故B正確；
C．振動的質(zhì)點只是在各自的平衡位置附近上下振動，不會“隨波遷移”，故C錯誤；
D．O、M兩點都是振動加強點，則O、M連線的中點也是振動加強的點，其振幅為2A，故D錯誤。
故選B。
9. 《天工開物》中提到一種古法榨油——撞木榨油。如圖，撞木榨油是先將包裹好的油餅整齊地擺到榨具里，然后用撞木撞擊木楔，擠壓油餅，油就流出來。某次撞擊前撞木的速度為6m/s，撞擊后撞木反彈，且速度大小變?yōu)樵瓉淼囊话?。已知撞木撞擊木楔的時間為0.5s，撞木的質(zhì)量為100kg。則撞木對木楔撞擊力大小為（）
A. 600NB. 1600NC. 1800ND. 2800N
【答案】C
【解析】
【詳解】取撞擊前撞木的速度方向為正方向，根據(jù)動量定律有
解得
根據(jù)牛頓第三定律可知撞木對木楔撞擊力大小為1800N。
故選C。
10. 如圖所示，OBCD為半圓柱體玻璃的橫截面，OD為直徑，一束由紫光和紅光組成的復(fù)色光沿AO方向從真空射入玻璃。設(shè)紫光和紅光從O點第一次傳播射到圓弧面的時間分別為和，則下列說法中正確的是（）
A. B.
C. 在玻璃中紅光的速度比紫光小D. 光線OB是紅光的折射光線
【答案】A
【解析】
【詳解】AB．設(shè)光線在O點的入射角為i，任一光線的折射角為r，光在玻璃中傳播的路程是s，半圓柱的半徑為R。則光在玻璃中的速度為
由幾何知識得
則光由O到圓弧面的傳播時間為
由折射率，解得
由題知，入射角i相同，R、c相等，所以傳播時間t相同，即
故A正確，B錯誤；
C．在玻璃中紫光的折射率比紅光的折射率較大，由分析可知，紫光在半圓柱體玻璃中傳播速度比紅光較小，故C錯誤；
D．在玻璃中紫光的折射率比紅光的折射率較大，由，可知在O點，紫光和紅光的入射角相同，紫光折射角較小，所以光線OB是紫光的折射光線，故D錯誤。
故選A。
11. 如圖，兩根通電長直導(dǎo)線a、b平行放置，a、b中的電流強度分別為I和2I，此時a受到的磁場力為F，以該磁場力方向為正方向。a、b的正中間再放置一根與a、b平行共面的通電長直導(dǎo)線c后，a受到的磁場力大小變?yōu)?F，則此時（）
A. c導(dǎo)線中的電流為2I，方向向上B. b受到的磁場力的大小可能為7F
C. c導(dǎo)線中的電流為I，方向向下D. b受到的磁場力的大小為F
【答案】B
【解析】
【詳解】AC．由題意可知，設(shè)a、b導(dǎo)線距離為，則b導(dǎo)線在a處產(chǎn)生的磁場為
則a導(dǎo)線所受安培力為
a、b導(dǎo)線電流方向相反，兩導(dǎo)線相互排斥，所以a受到b導(dǎo)線的磁場力方向為向左，當(dāng)放置c導(dǎo)線后，a受到的磁場力大小變?yōu)?，即可能a受到c導(dǎo)線向左的大小為的力，此時需要c導(dǎo)線電流方向向上，設(shè)此時c導(dǎo)線的電流為，則c導(dǎo)線在a處產(chǎn)生的磁場為
則a導(dǎo)線所受c導(dǎo)線的安培力為
聯(lián)立上式解得
即c導(dǎo)線中的電流為I，方向向上；同理可知，也能a受到c導(dǎo)線向右的大小為的力，此時需要c導(dǎo)線電流方向向下，電流大小為；AC錯誤
BD．由于中電流是中電流的2倍，且方向相反，在、正中間，則b受到的磁場力是受到的磁場力的2倍，且方向相同，若c導(dǎo)線電流方向向上，此時b導(dǎo)線受到a的磁場力為，b導(dǎo)線受到c的磁場力為，則合磁場力為；若c導(dǎo)線電流方向向下，此時b導(dǎo)線受到a的磁場力為，b導(dǎo)線受到c的磁場力為，則合磁場力為，即b導(dǎo)線的合磁場力大小可能為或，故B正確，D錯誤。
故選B。
12. 質(zhì)量為和的兩個物體在光滑的水平面上正碰，碰撞時間不計，其位移—時間圖像如圖所示，由圖像可判斷以下說法正確的是（）
A. 碰后兩物體的運動方向相同B. 碰后的速度大小為
C. 兩物體的質(zhì)量之比D. 兩物體的碰撞是彈性碰撞
【答案】C
【解析】
【詳解】A．圖像斜率表示速度可知碰后兩物體的運動方向相反，故A錯誤；
B．碰后的速度大小為
故B錯誤；
C．碰撞后的速度為
碰撞前的速度為
碰撞前的速度為0，根據(jù)動量守恒定律得
代入數(shù)據(jù)得
故C正確；
D．碰撞前的總動能為
碰撞后的總動能為
代入數(shù)據(jù)比較可得
由能量損失，可知不是彈性碰撞，故D錯誤。
故選C。
13. 如圖所示為一帶電粒子探測器裝置的側(cè)視圖：在一水平放置、厚度為d的薄板上下，有磁感應(yīng)強度大小均為B但方向相反的勻強磁場：上方的磁場方向垂直紙面向里，而下方磁場方向垂直紙面向外。有一電荷量為q、質(zhì)量為m的粒子進入該探測器，其運動軌跡如圖中曲線所示，粒子的軌跡垂直于磁場方向且垂直穿過薄板。如果薄板下方軌跡的半徑R大于薄板上方軌跡的半徑r，設(shè)粒子重力與空氣阻力可忽略不計，則下列說法正確的是（）
A. 粒子帶正電，由O點沿著軌跡運動至P點
B. 穿過薄板后，粒子的動能為
C. 穿過薄板導(dǎo)致的粒子動能改變
D. 粒子穿過薄板時，所受到的平均阻力大小為
【答案】C
【解析】
【詳解】A．粒子穿過薄板后速度會減小，由
可得半徑
且
可見粒子做圓周運動的半徑會減小，由于
則粒子是由P點沿著軌跡運動到O點的，由左手定則知，粒子帶正電，故A錯誤；
BCD．粒子在磁場中運動時的動能
可見粒子穿過薄板前的動能前
粒子穿過薄板后的動能
則穿過薄板過程動能變化量
即穿過薄板導(dǎo)致的粒子動能改變了
粒子穿過薄板過程，由動能定理
解得粒子所受的平均阻力大小
故C正確，BD錯誤。
故選C。
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. 下列說法正確的是（）
A. 麥克風(fēng)和電動機的工作原理是相同的
B. 物體受合外力越大，則動量變化越快
C. 利用脫水機甩干洗完衣服上的水滴時，隨著脫水機結(jié)束工作轉(zhuǎn)速緩慢減小時，機器的擺動反而變得劇烈了起來，這是共振現(xiàn)象
D. “彩超”的利用電磁波的反射檢查病變
【答案】BC
【解析】
【詳解】A．麥克風(fēng)的工作原理是將聲音信號轉(zhuǎn)化為電信號的裝置；電動機是將電能轉(zhuǎn)化為機械能，兩者工作原理不同，故A錯誤；
B．根據(jù)動量定理，有
可知物體受合外力越大，則動量變化越快，故B正確。
C．小紅利用脫水機甩干洗完衣服上的水滴時，發(fā)現(xiàn)隨著脫水機結(jié)束工作轉(zhuǎn)速緩慢減小時，機器的擺動反而變得劇烈了起來，這是由于機器的固有頻率與脫水機轉(zhuǎn)動的頻率越來越接近，從而產(chǎn)生了共振引起的，故C正確；
D．醫(yī)用彩超可以用來檢查心臟、大腦、眼底的病變是利用了多普勒效應(yīng)，不是反射，故D錯誤。
故選BC。
15. 如圖甲所示，“充氣碰碰球”游戲是一項很減壓的趣味運動項目。為了研究其中的碰撞規(guī)律，簡化為如圖乙所示的模型：直徑相同的A球和B球碰撞前后都在同一水平直線上運動，碰前A球的動量，B球靜止，碰后B球的動量變?yōu)?。則兩球質(zhì)量與間的關(guān)系可能是（）
甲乙
A. B. C. D.
【答案】BC
【解析】
【詳解】以A球的初速度方向為正方向，由碰撞過程系統(tǒng)動量守恒得
解得
根據(jù)碰撞過程總動能不增加，有
解得
碰后兩球同向運動，A的速度不大于B的速度，則有
解得
因此，兩球質(zhì)量關(guān)系為
故選 BC。
非選擇題部分
三、非選擇題（本題共5小題，共55分）
16. 某同學(xué)在做“驗證動量守恒定律”的實驗，裝置如圖1所示。
（1）按圖1裝置進行實驗，以下測量工具中必需的是__________。
A. 刻度尺B. 彈簧測力計C. 秒表
（2）關(guān)于本實驗，下列說法中正確的是__________。
A. 兩小球碰撞時，可用體積不同的小球
B. 同一次實驗中，入射球可以從不同的位置由靜止?jié)L下
C. 斜槽軌道末端的切線必須水平
（3）小球1的質(zhì)量與小球2的質(zhì)量應(yīng)滿足的關(guān)系是__________（填“＞”“＜”或“＝”）。
（4）某次實驗中得出的落點情況如圖2所示，忽略本次實驗的誤差，則入射小球質(zhì)量和被碰小球質(zhì)量之比為__________。
【答案】（1）A （2）C
（3）＞（4）
【解析】
【小問1詳解】
某同學(xué)在做“驗證動量守恒定律”的實驗，裝置如圖1所示，需要刻度尺測量小球平拋運動的水平位移，不需要彈簧測力計和秒表，故A正確，BC錯誤。
故選A。
【小問2詳解】
A．為了使兩球發(fā)生對心正碰，兩小球的半徑相同，小球的體積相同，故A錯誤；
B．為了保證球的初速度相等，入射球每次都要從同一高度由靜止?jié)L下，故B錯誤；
C．為了保證小球做平拋運動，必須保證斜槽軌道末端切線水平，故C正確。
故選C。
【小問3詳解】
小球碰撞過程中水平方向動量守恒定律，則
在碰撞過程中動能守恒，則
解得
為了防止小球A碰后反彈，則
【小問4詳解】
兩球離開斜槽軌道后做平拋運動，由于拋出點的高度相等，小球做平拋運動的時間t相等，入射球碰撞前做平拋運動的初速度
碰撞后入射球的速度
被碰球的速度
兩球碰撞過程系統(tǒng)動量守恒，以向右為正方向，由動量守恒定律得
可得
由圖2所示可知
，，
解得
17. 某實驗小組用單擺測重力加速度。
（1）下列懸掛單擺的裝置中最合理的是__________。
A. B.
C. D.
（2）單擺固定在鐵架臺上，刻度尺豎直放置，0刻度與單擺懸掛點對齊并靠近單擺，如下圖。測得單擺的擺長__________cm（結(jié)果保留小數(shù)點后2位）。
（3）由于懸掛點松動，單擺實際擺長比測量值大，則測量出的重力加速度比實際值__________（填“偏大”、“偏小”或“準(zhǔn)確”）。
（4）另一組同學(xué)測出了擺線長度L和擺動周期T，如圖a所示。通過改變懸線長度L，測出對應(yīng)的擺動周期T，獲得多組T與L，再以為縱軸、L為橫軸畫出函數(shù)關(guān)系圖像如圖b所示。由圖像可知，當(dāng)?shù)刂亓铀俣萠_________（結(jié)果用含π的表達式）。
【答案】（1）D （2）
（3）偏小（4）
【解析】
【小問1詳解】
實驗中單擺的擺長不能發(fā)生變化，不能使用彈性棉繩，可以使用細絲線，擺球要使用質(zhì)量大體積小的鐵球。
故選D。
小問2詳解】
刻度尺的最小刻度為1mm，單擺的擺長為
【小問3詳解】
由于懸掛點松動，單擺實際擺長比測量值大，根據(jù)單擺周期公式
可知測量出的重力加速度比實際值偏小。
【小問4詳解】
根據(jù)單擺周期公式有
整理得
根據(jù)圖像斜率有
解得
18.
（1）小明同學(xué)正在用雙縫干涉實驗儀測量光的波長，在光具座上正確安裝好儀器后，他在測量端觀察的同時，不斷調(diào)節(jié)儀器的A部件（如照片所示），這樣做的目的是__________（填選項）。
A. 使各部件的中心在同一直線上
B. 使單縫與雙縫相互平行
C. 使觀察到的圖樣呈現(xiàn)在視野中央
（2）某次測量時，選用雙縫的間距為0.200mm，測得屏與雙縫間的距離為0.80m，第1條暗條紋到第4條暗條紋之間的距離為7.56mm。則所測單色光的波長為__________m（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）。
【答案】（1）B （2）
【解析】
【小問1詳解】
調(diào)節(jié)撥桿的作用是使單縫與雙縫相互平行。
故選B。
【小問2詳解】
相鄰暗條紋的間距為
根據(jù)相鄰暗條紋公式
可得
19. 2024年初“南方小土豆勇闖哈爾濱”上了熱搜，豐富的冰雪運動吸引了大量的南方游客。在冰雪大世界有一個冰滑梯，如圖所示，與水平面成37°角的傾斜冰滑道與水平冰滑道在B點平滑連接，滑梯頂端高度。小孩乘坐冰車由靜止開始從滑道頂端A出發(fā)，經(jīng)過B點后與處于靜止?fàn)顟B(tài)的家長所乘坐的冰車發(fā)生碰撞（碰撞時間極短），碰撞后兩冰車（包含小孩和家長）一起共同運動，已知小孩和冰車的總質(zhì)量，家長和冰車的總質(zhì)量，人與冰車均可視為質(zhì)點，冰車與冰面的動摩擦因數(shù)為0.25，忽略空氣阻力，取重力加速，，，求：
（1）小孩（含冰車）與家長（含冰車）碰前速度的大?。?br>（2）小孩（含冰車）在傾斜冰道上滑動過程中摩擦力沖量的大??；
（3）小孩（含冰車）與家長（含冰車）碰后速度的大小。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【詳解】（1）小孩（含冰車）在傾斜冰滑道上的加速下滑時，由牛頓第二定律可有
解得
由運動學(xué)公式可知
由幾何關(guān)系可知
解得
（2）小孩（含冰車）在傾斜冰滑道上的下滑時間為t，則
此過程中摩擦力的沖量I大小為
（3）小孩與家長（含各自冰車）在碰撞過程中動量守恒，則
解得
20. 如圖所示為等臂電流天平，左臂掛盤和砝碼的總質(zhì)量為0.4kg，右臂所掛矩形線圈的總質(zhì)量為0.3kg，線圈水平邊的長為0.1m。下邊處在磁感應(yīng)強度大小為1.0T，方向垂直線圈平面（紙面）向里的勻強磁場中。當(dāng)線圈中通過大小為1.0A，方向如圖中所示（順時針）的電流時兩臂正好平衡。重力加速度為g，（g取10m/s2）
（1）求右邊線圈的匝數(shù)N為多少？
（2）若線圈的電流方向突然方向（逆時針），則左臂的掛盤及砝碼的總質(zhì)量應(yīng)為多少才能保持天平再次平衡？
【答案】（1）；（2）
【解析】
【詳解】（1）設(shè)左臂掛盤與砝碼的總質(zhì)量為m1，右臂所掛的矩形線圈質(zhì)量為m2，通過線圈的電流為I，線框的邊長為L，則線框底邊受到的安培力
線框受力平衡有
解得
（2）電流反向后，安培力反向，設(shè)此時左臂掛盤與砝碼的總質(zhì)量為
21. 在芯片制造過程中，離子注入是芯片制造重要的工序。甲圖是我國自主研發(fā)的離子注入機，乙圖是離子注入機的部分工作原理示意圖。初速為零的離子經(jīng)電場加速后沿水平方向先通過速度選擇器，再進入磁分析器，磁分析器是中心線半徑為R的四分之一圓環(huán)，其兩端中心位置M和N處各有一個小孔，利用磁分析器選擇出特定比荷的離子后經(jīng)N點打在硅片（未畫出）上，完成離子注入。已知速度選擇器和磁分析器中的勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小均為B、方向均垂直紙面向外；速度選擇器中勻強電場的電場強度大小為E。整個系統(tǒng)置于真空中，不計離子重力。求：
（1）能從速度選擇器中心線通過的離子的速度大小v；
（2）能通過N打到硅片上的離子的比荷，并判斷該離子的帶電性質(zhì)。
（3）加速電場的電壓U。
（4）離子在磁分析器中的運動時間t。
【答案】（1）；（2），帶正電荷；（3）；（4）
【解析】
【詳解】（1）離子通過速度選擇器時，有
解得
（2）離子在磁分析器中，有
解得
對離子受力分析可知，離子受到洛侖茲力指向圓心O，根據(jù)左手定則可知離子帶正電荷。
（3）離子經(jīng)加速電場，由動能定理可有
解得
（4）離子在磁分析器中，經(jīng)四分之一周期
22. 航空公司裝卸貨物時常因拋擲而造成物品損壞，為解決這個問題，某同學(xué)設(shè)計了如圖所示的緩沖轉(zhuǎn)運裝置。裝置A上表面由光滑曲面和粗糙水平面組成，裝置A緊靠飛機，轉(zhuǎn)運車B緊靠A。已知包裹與裝置A、轉(zhuǎn)運車B水平上表面的動摩擦因數(shù)均為1=0.2，裝置A與水平地面間的動摩擦因數(shù)2=0.1，最大靜摩擦力大小等于滑動摩擦力，不計轉(zhuǎn)運車B與水平地面間的摩擦。A、B的質(zhì)量均為M=40kg，A、B水平上表面的長度均為L=4m。包裹可視為質(zhì)點，將其由裝置A的光滑曲面某高度h處靜止釋放，包裹與B的右擋板碰撞損失的機械能可忽略。重力加速度g取10m/s2。
（1）要使包裹在裝置A上運動時A不動，則包裹的質(zhì)量最大不超過多少kg；
（2）若包裹質(zhì)量m1=50kg，從高度h=0.2m處靜止釋放，包裹最終沒有滑出裝置A，求轉(zhuǎn)運車B最終勻速運動時的動量；
（3）若包裹質(zhì)量m2=10kg，為使包裹能停在轉(zhuǎn)運車B上，則該包裹靜止釋放時高度h應(yīng)滿足的條件。
【答案】（1）40kg；（2）；方向水平向右；（3）
【解析】
【詳解】（1）要求A不動時需滿足
解得
即包裹C的質(zhì)量不能超過40kg。
（2）由于包裹質(zhì)量m1=50kg大于40kg，則裝置A帶動B車運動，加速度為
包裹加速度
包裹在光滑曲面下滑，有
解得
當(dāng)三者共速有
此時三者速度
此后，A開始減速與B分離，最終動量
方向水平向右。
（3）由于包裹質(zhì)量m2=10kg小于40kg，則裝置A始終靜止不動，所以A釋放高度最小時，包裹C恰好滑上B車，則有
解得
A釋放高度最大時，則包裹C滑上B車與擋板碰撞后返回B車最左端時二者恰好共速，下滑至B車時有
與B車相互作用過程滿足
解得
即包裹靜止釋放時的高度h應(yīng)滿足

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