一、單選題：本大題共7小題，共28分。
1.相隔一定距離的電荷或磁體間的相互作用是怎樣發(fā)生的？這是一個曾經(jīng)使人感到困惑、引起猜想且有過長期爭論的科學問題。19世紀以前，不少物理學家支持超距作用的觀點。英國的邁克爾·法拉第于1837年提出了電場和磁場的概念，解釋了電荷之間以及磁體之間相互作用的傳遞方式，打破了超距作用的傳統(tǒng)觀念。1838年，他用電力線(即電場線)和磁力線(即磁感線)形象地描述電場和磁場，并解釋電荷磁的各種現(xiàn)象。下列對電場和磁場的認識，正確的是( )
A. 法拉第提出的磁場和電場以及電力線和磁力線都是客觀存在的
B. 在電場中由靜止釋放的帶正電粒子，一定會沿著電場線運動
C. 通電導體與通電導體之間的相互作用是通過磁場發(fā)生的
D. 磁感線上某點的切線方向跟放在該點的通電導線的受力方向一致
2.在真空中靜止的兩個等量正點電荷，O點為兩電荷連線的中點，a點在連線的中垂線上，若在a點由靜止釋放一個電子，如圖所示，僅在靜電力作用下，關(guān)于電子的運動，下列說法正確的是( )
A. 電子在從a點到O點運動的過程中，加速度可能先增大后減小，速度一定越來越大
B. 電子在從a點到O點運動的過程中，加速度越來越小，速度越來越大
C. 電子運動到O點時，加速度為零，速度也為零
D. 電子通過O點后，速度越來越大
3.如圖所示，水力采煤時，用水槍在高壓下噴出強力的水柱沖擊煤層，設(shè)水柱橫截面積為S，水速為v，水的密度ρ，假設(shè)水柱射在煤層的表面上，沖擊煤層后水的速度變?yōu)榱悖笏鶎γ簩拥钠骄鶝_擊力大小是( )
A. ρv2SB. ρv2SC. 12ρv2SD. ρvS
4.如圖所示，電源電動勢為E，內(nèi)阻為r，所有電表均為理想電表。閉合開關(guān)S1和S2，待電路穩(wěn)定后，兩極板中間位置M處有一帶電油滴恰好靜止。R1、R2為定值電阻，下列說法正確的是( )
A. 閉合開關(guān)S1、S2，待電路穩(wěn)定后，將電容器上極板向上移動時，帶電油滴的電勢能減小
B. 閉合開關(guān)S1，斷開開關(guān)S2，將滑動變阻器滑片P向下滑動的過程中，電源的輸出功率增大
C. 閉合開關(guān)S1、S2，將滑動變阻器滑片P向下滑動的過程中，電壓表V的示數(shù)變化量絕對值ΔU與電流表A1的示數(shù)變化量絕對值ΔI1的比值減小
D. 閉合開關(guān)S1，S2，將滑動變阻器滑片P向下滑動的過程中，通過電流表A2的電流方向由a→b
5.如圖所示，在豎直固定的光滑絕緣圓環(huán)軌道上，套著兩帶電小環(huán)a、b。兩小環(huán)處于靜止狀態(tài)，且剛好位于同一水平線上。若小環(huán)b緩慢漏電，則( )
A. 漏電前，a、b兩小環(huán)質(zhì)量和電量均相同
B. 漏電過程中，小環(huán)a對軌道的壓力大小不變
C. 漏電過程中，兩小環(huán)始終在同一高度且?guī)靵隽χ饾u減小
D. 漏電過程中，若小環(huán)a固定，則小環(huán)b受到軌道的支持力逐漸增大
6.如圖所示，一半徑為R的圓盤上均勻分布著電荷為為Q的正電荷，在垂直于圓盤且過圓心c的軸線上有a、b、d，e四個點，a和b、b和c，c和d，d和e間的距離均為R，在a點處有一電荷量為q(q>0)的固定點電荷，在e點有一電荷量為-q的固定點電荷。已知b點處的電場強度大小為E=kq9R2(k為靜電力常量)，方向由b指向a，則d點處的電場強度大小為( )
A. 21EB. 15EC. 9ED. 7E
7.新冠肺炎疫情發(fā)生以來，國產(chǎn)大型運輸機運–20“胖妞”成為眾多馳援武漢運輸隊伍中最亮眼的明星。設(shè)想運–20在平直跑道上起飛的過程：飛機從O點由靜止出發(fā)，依次經(jīng)過跑道上的A，B兩點，OA=x0、OB=2x0，其速度v隨位移x的變化規(guī)律如圖。飛機從O點到B點的運動過程中質(zhì)量視為不變，則下列說法正確的是
A. 運–20飛機在直跑道上起飛的過程是勻加速直線運動
B. 運–20飛機在A點的加速度小于在B點的加速度
C. 運–20飛機在OA之間和AB之間的動能增加量相等
D. 運–20飛機在A點所受合外力等于在B點所受合外力
二、多選題：本大題共3小題，共12分。
8.質(zhì)量為m=1kg的物塊在豎直向上的拉力F作用下由靜止開始運動，物塊運動的v-t圖像如圖所示。忽略空氣阻力的影響，重力加速度g取10m/s2，下列說法正確的是( )
A. 0～2s內(nèi)，拉力F的大小為12NB. 4s時，物塊開始下降
C. 4～6s內(nèi)，物體處于超重狀態(tài)D. 物體上升的最大高度為16m
9.波源位于坐標原點，從t=0時刻開始沿y軸正方向做簡諧運動，其振動圖像如圖甲所示，一個周期之后波源停止運動，當t=5s時形成的簡諧波波形圖如圖乙所示，質(zhì)點M的平衡位置xM=20m。關(guān)于此時刻的該簡諧波，下列說法正確的是( )
A. 質(zhì)點N的平衡位置的坐標為xN=6m
B. 該簡諧波的波長為λ=16m
C. 質(zhì)點P的平衡位置xP=323m
D. 質(zhì)點P從計時開始到t=5s時運動的路程為30cm
10.隨著我國航空母艦數(shù)量的增加，我國海上軍事力量進一步加強，新一代航母阻攔系統(tǒng)將采用電磁阻攔技術(shù)，基本原理如圖所示，飛機著艦時關(guān)閉動力系統(tǒng)，利用尾鉤鉤住絕緣阻攔索并拉動軌道上的一根金屬棒ab，導軌間距為d，飛機質(zhì)量為M，金屬棒質(zhì)量為m，飛機著艦后與金屬棒以共同速度v0進入磁場，軌道端點MP間電阻為R，金屬棒電阻為r，不計其它電阻和阻攔索的質(zhì)量。軌道內(nèi)有豎直方向的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B。金屬棒運動一段距離x后與飛機一起停下，測得此過程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為Q，不計一切摩擦，則( )
A. 整個過程中通過電阻R的電荷量為BdxR+r
B. 整個過程中通過電阻R的電荷量為mv0Bd
C. 經(jīng)過x2位置時，克服安培力做功的功率小于B2d2v024(R+r)
D. 通過最后x2的過程中，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為Q4
第II卷（非選擇題）
三、實驗題：本大題共2小題，共22分。
11.(1)在“測定電池的電動勢和內(nèi)阻”實驗中，甲圖為某同學采用的電路以及獲得的電壓與電流的關(guān)系圖像，由此可得該電池的電動勢為 V，內(nèi)阻為 Ω。(答案保留三位有效數(shù)字)
(2)本實驗的誤差來自于電壓表的分流作用，這將導致電動勢的測量值 (選填“偏大”或“偏小”)，內(nèi)阻的測量值 (選填“偏大”或“偏小”)。
(3)為了盡可能減小誤差，該同學用相同的實驗器材又采用了如圖乙的電路接法，獲得的電壓與電流的關(guān)系圖像如圖乙所示，結(jié)合甲、乙兩次實驗數(shù)據(jù)，可得電池真實的電動勢為 V，內(nèi)阻為 Ω。
12.某同學利用氣墊導軌驗證動量守恒定律。他在氣墊旁加裝了位置感應(yīng)器(可以將任一時刻該滑塊與某點的距離記錄下來)，測得兩滑塊的質(zhì)量分別為mA=199g，mB=301g，兩滑塊A、B在氣墊導軌上(摩擦力可忽略不計)發(fā)生正碰，該同學通過實驗描繪出碰撞前后滑塊A、B的位移-時間圖像如圖所示。
(1)由圖可知滑塊A、B在t= s時發(fā)生碰撞;
(2)碰撞前滑塊A的動量為 kg-m/s，滑塊B的動量為 kg?m/s，碰撞后滑塊A、B粘在一起運動，兩滑塊整體的動量為 kg?m/s;
(3)若實驗允許的相對誤差絕對值(|碰撞前后總動量之差碰撞前總動量|)最大為5%，則本實驗的相對誤差絕對值為 ，可得出的實驗結(jié)論是 。
四、計算題：本大題共3小題，共38分。
13.如圖所示，一半徑為R的玻璃半球，O點是半球的球心，虛線OO'過球心O與半球截面垂直的直線。有一束單色光平行于OO'從A點射入玻璃，從B點射出玻璃后交OO'于C點，已知OA=R2，BO=BC，光在真空中的傳播速度為c。不考慮被半球的內(nèi)表面反射后的光線，求：(結(jié)果保留根號)
(1)玻璃的折射率;
(2)若不改變光的入射方向，僅將入射點A向左平移，移到A'點(圖中未畫出)時，在圓弧面上剛好沒有光線射出，求OA'的長度是多少?
14.如圖，將一質(zhì)量為4kg、高度為4m的光滑圓弧槽放置在足夠大的光滑水平面上，在其左側(cè)放置一質(zhì)量未知的滑塊。某時刻，將一質(zhì)量為1kg的小球(可視為質(zhì)點)從光滑圓弧槽的頂點處由靜止釋放，三個物體均在同一直線上運動，重力加速度g大小取10m/s2，求：
(1)若圓弧槽固定，小球滑到水平面上時，小球的速度大小;
(2)若圓弧槽不固定，小球滑到水平面上時，圓弧槽和小球的速度大小;
(3)接(2)問，若小球與滑塊發(fā)生彈性碰撞后恰好不能追上圓弧槽，滑塊的質(zhì)量大小(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)
15.如圖所示，在平行板電容器的兩板之間，存在相互垂直的勻強磁場和勻強電場，磁感應(yīng)強度B1=0.40T，方向垂直紙面向里，電場強度E=2.0×105V/m，PQ為板間中線。緊靠平行板右側(cè)邊緣xOy坐標系的第一象限內(nèi)，有垂直紙面向外的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B2=0.25T，磁場邊界AO和y軸的夾角∠AOy=45°。一束帶電量q=8.0×10-19C的同位素正離子從P點射入平行板間，沿中線PQ做直線運動，穿出平行板后從y軸上坐標為(0,0.2m)的Q點垂直y軸射入磁場區(qū)，離子通過x軸時的速度方向與x軸正方向夾角在45°～90°之間，不計離子重力，求：
(1)離子運動的速度大小;
(2)離子從Q運動到x軸的最長時間;
(3)若只改變AOy區(qū)域內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強度大小，使離子都不能打到x軸上，磁感應(yīng)強度大小B2應(yīng)滿足什么條件?
1.C
2.A
3.A
4.D
5.C
6.A
7.B
8.AD
9.BC
10.AD
11.(1)1.48 1.97
(2)偏小 偏小
(3)1.50 2.00

12.(1) 2
(2)-0.398 0.903 0.5
(3)0.99% 在誤差允許的范圍內(nèi)，動量守恒

13.解：(1)作出過B點的法線，如圖所示
根據(jù)幾何關(guān)系有sini=R2R=12
解得i=30°
由于BO=BC
則β=α=i=30°
由幾何關(guān)系，得r=β+α=60°
由折射定律，得玻璃的折射率n=sinrsini=sin60°sin30°= 3
(2)當移到A'時，在圓弧面恰好發(fā)生全反射，有sinC=1n
又由幾何關(guān)系可知sinC=OA'R
聯(lián)立解得OA'= 33R

14.解：(1)由動能定理mgH=12mv2，
解得v=4 5m/s。
(2)以圓弧槽和小球為系統(tǒng)，在水平方向動量守恒，機械能守恒，以水平向左為正方向，有mv1+4mv2=0，
mgH=12mv12+12×4mv22，
解得v1=8m/s，v2=-2m/s，
所以圓弧槽和小球的速度大小分別為2m/s和8m/s。
(3)小球與滑塊發(fā)生彈性碰撞，動量和機械能均守恒，有mv1=Mv3+mv4，
12mv12=12Mv32+12mv42，
小球與滑塊彈性碰撞后恰好不能追上圓弧槽，則v4=v2，
解得M=1.7kg。
15.解：(1)離子在兩板間時有qE=qvB1
解得：v=5.0×105m/s
(2)當通過x軸時的速度方向與x軸正方向夾角為45°時，到達x軸上的M點，如圖所示
則r1=0.2m
所以O(shè)M= 2r1=0.2 2m
當通過x軸時的速度方向與x軸正方向夾角為90°時，到達x軸上的N點，則r2=0.1m
所以O(shè)N=r2=0.1m
所有離子速度都相同，當離子運動路程最長時，時間也最長，由圖知當r=r1時離子運動時間最長，則tmax=πr14v+r1v=7.1×10-7s
(3)由牛頓第二定律有qvB2=mv2r
則m=qB2rv
當r=r1時，同位素離子質(zhì)量最大m1=qB2r1v=8.0×10-26kg
若質(zhì)量最大的離子不能穿過直線OA，則所有離子必都不能到達x軸，由圖可知使離子不能打到x軸上的最大半徑r3=0.2 2+1m
如圖所示
設(shè)使離子都不能打到x軸上，最小的磁感應(yīng)強度大小為B0，則qvB0=m1v2r3
解得B0= 2+14T=0.60T
則B2'≥0.60T

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