一、單選題：本大題共8小題，共32分。
1. 如圖所示，在河北固安舉行的2024年“嘉克杯”國際焊接大賽中，一名選手在進行電焊作業(yè)，電焊弧光中含有大量波長為的紫外線。已知普朗克常量，真空中光速為，電子的電荷量，則該紫外線光子的能量約為（ ）
A. 4eVB. 5eVC. 6eVD. 7eV
【答案】A
【解析】由
、
及，得紫外線光子能量
故選A。
2. 如圖所示為某同學自制的靜電除塵器。穿過去底的礦泉水瓶瓶蓋（瓶蓋打孔）安裝一直導線M，瓶外繞多圈鐵絲N。a、b端與高壓直流電源相連。斷開開關S，點燃蚊香，瓶內煙霧繚繞。閉合S，頓時瓶內清澈透明，則S閉合時（ ）
A. M附近電場強度最小B. M附近電場強度最大
C. 煙塵吸附在M上D. N附近空氣中的氣體分子易被電離
【答案】B
【解析】因為靜電平衡時，M上電荷密度大，附近電場強度最大，其周圍空氣中的氣體分子被電離，成為正離子和電子，電子在向著正極N運動的過程中，遇到煙氣塵中的粉塵，使粉塵帶負電，粉塵被吸附在瓶身上，從而達到除塵效果。
故選B。
3. 如圖是某新國標電動車使用的鋰電池，部分參數(shù)如銘牌所示，其中100公里指以最大限速行駛時的續(xù)航。充滿電后，該電池貯存的電能為E，釋放的總電荷量為q，車以的速度行駛時的工作電流為I、續(xù)航時間為t。則（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】A．由銘牌信息知，該電池能貯存的能量
可得
故A錯誤；
B．釋放的總電荷量
故B錯誤；
CD．電動車以的速度行駛時，續(xù)航時間
工作電流
故C正確，D錯誤
故選C。
4. 兩個點電荷和產生電場中的等勢線如圖中實線所示，a、b、c為三條等勢線上的點。則（ ）
A. 帶負電
B. 電子在a點的電勢能為
C. 三點中，電子在b點受到的電場力最大
D. 將電子由a經b移到c點，電場力做功為
【答案】D
【解析】A．連接和，順著電場線方向電勢降低，知帶正電，故A錯誤；
B．根據(jù)，知電子在a點的電勢能為，故B錯誤；
C．三點中，b處等勢線最疏，電場強度最小，電子在b點受到的電場力最小，故C錯誤；
D．將電子由a經b移到c點，電場力做功
故D正確。
故選D。
5. 如圖所示的電路中，R0是定值電阻，滑動變阻器的最大電阻。電壓表和電流表均為理想電表，C為電容器。閉合開關S，將滑動變阻器滑片由a滑到b的過程中（ ）
A. 電流表示數(shù)減小
B. 電壓表示數(shù)減小
C. 電容器所帶電荷量增多
D. 滑動變阻器消耗的功率先增大后減小
【答案】D
【解析】A．分析電路圖可知，電阻R0和滑動變阻器R屬于串聯(lián)關系，滑片P由a滑到b的過程中，電路總電阻減小，由閉合電路歐姆定律知干路電流I增大，電流表示數(shù)增大，故A錯誤；
B．電壓表所測電壓
增大，故B錯誤；
C．電容器兩端電壓
減小，電容器所帶電荷量
減小，故C錯誤；
D．將R0看作電源內阻，由于
當滑動變阻器電阻值等于時，其功率最大，因此滑動變阻器滑片由a滑到b的過程中，滑動變阻器消耗的功率先增大后減小，故D正確。
故選D。
6. E、F、G三點的坐標如圖所示，空間內勻強磁場的磁感應強度大小為B，方向沿∠xOz的平分線方向，則通過面積SEFG的磁通量Φ為（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】由數(shù)學知識和對稱性知，穿過的磁通量是通過面積的磁通量的2倍，將B沿垂直平面EOF和平行該平面分解為和，可得
則通過面積的磁通量為
故選A。
7. 蹦床運動是小孩喜愛的運動。一質量為40kg的小孩在t=0時從離水平網面某高度處自由落下，著網后沿豎直方向蹦離水平網面，對蹦床作用力大小F與時間t的關系如圖所示。不計空氣阻力，重力加速度g取10m/s2，在0.8s~1.6s時間內，網對小孩的平均作用力大小為（ ）
A. 1300NB. 1200NC. 1100ND. 1000N
【答案】B
【解析】由題圖知，在0.8s~1.6s內，小孩著網時的速度
離網時速度為
取豎直向上為正方向，對小孩依據(jù)動量定理，有
解得
故選B。
8. 如圖所示，在與水平方向成斜向左下的勻強電場E中，質量均為m、電荷量絕對值相等、可視為質點的帶電小球M和N用不可伸長的絕緣輕繩a和b連接，a上端懸于O點。靜止時，M、N與圖中電場線在同一豎直面內，a豎直，b剛好拉直且與水平面成、張力為零。已知輕繩b長度l遠大于球的直徑，重力加速度大小為g，靜電力常量為k，則E的值為（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】M、N靜止時，輕繩a豎直，b中無張力，說明兩球沿電場線方向所受的電場力平衡，M帶正電、N帶負電，所帶電荷量的絕對值相等設為q，隔離N，其受重力G、兩球間的庫侖力及電場力作用，如圖所示
由于，根據(jù)平衡條件可得
即
解得
故選B。
二、多選題：本大題共2小題，共8分。
9. 人們用手拋撒種子進行播種，某次拋撒種子后，其中質量相等兩顆種子a、b的運動軌跡如圖所示，其軌跡在同一豎直平面內，拋出點均為O，M、N分別為運動軌跡上與O在同一水平線上的兩點，P、Q是兩軌跡的最高點。從O到M和O到N的過程中，不計空氣阻力，則（ ）
A. a受到重力的沖量比b大B. b受到重力的沖量比a大
C. a在P點的動量大于b在Q點的動量D. a在P點的動量小于b在Q點的動量
【答案】AD
【解析】兩種子分別從O拋出到M、N的過程中做斜拋運動，由軌跡知種子a上升的最大高度較高，根據(jù)可知，種子在空中的運動時間
根據(jù)，知水平速度
結合重力沖量
動量
可知，a受到重力的沖量比b大，a在P點動量小于b在Q點的動量。
10. 如圖所示，在豎直xOy平面第三象限內有電壓為U0的加速電場，第一象限內有由一對水平平行板形成的偏轉電場，板間電壓為U，平行板下極板與x軸重合，左端緊靠O，上極板左端坐標為（0，d）。一價氫離子和二價氦離子的混合物從O′由靜止開始加速后，從O點射入偏轉電場，O′O與x軸正方向夾角θ=30°。氫離子從O運動到最高點E的軌跡方程為（k、b為常數(shù)），F(xiàn)為其出射點，離子重力和離子間相互作用均不計，則（ ）
A.
B. 二價氦離子在F點下方離開電場
C. 氦離子在O點動能較氫離子大
D. E點坐標為
【答案】ACD
【解析】AB．設離子射入偏轉電場時的速度為v0，在偏轉電場中運動的加速度大小為a，由O到E時間為t，豎直方向有
水平方向有
而
解得
可得
因方程與帶電粒子的電荷量及質量無關，二價氦離子的軌跡與一價氫離子軌跡相同，射出電場的位置也一樣，故A正確，B錯誤；
C．在加速電場中，從O′到O，對一價氫離子有
對二價氦離子有
氦離子在O點動能較氫離子大，故C正確；
D．在最高點E，有
解得
橫坐標
結合前面結論，得
即E點坐標為
，故D正確。
故選ACD。
三、實驗題：本大題共2小題，共18分。
11. 某同學用圖1所示的裝置驗證動量定理。器材有：滑塊（含遮光片，總質量為）、與計算機相連的光電門1和2、裝有沙的沙袋、長木板（帶滑輪））、天平和細線等。已知重力加速度大小為g。
實驗步驟如下：
（1）用游標卡尺測量遮光片寬度d，示數(shù)如圖2所示，________mm。
（2）掛上沙袋，改變木板的傾角，使滑塊勻速滑下。
（3）取下沙袋，用天平測出其總質量為m，讓滑塊沿木板下滑，和計算機相連的光電門測量出遮光片經過光電門1、2的遮光時間、及遮光片從1運動到2所用時間t，則滑塊從1運動到2的過程中，所受合力的沖量大小________，滑塊動量的變化量大小為________（用題中給出的物理量表示）。
（4）改變沙袋的質量和木板的傾角，多次重復實驗。在誤差允許的范圍內，若有，則動量定理得以驗證。
【答案】（1） （3）
【解析】（1）[1]由游標卡尺的讀數(shù)規(guī)則得
（3）[2]掛上裝沙的沙袋，滑塊勻速下滑，其受到的合力為零，取下沙袋，滑塊受到的合力即為沙袋的重力，有
則滑塊受合力的沖量大小
[3]滑塊經過光電門1、2的速度大小分別
、
其動量的變化量
12. 某實驗小組研究一個額定電壓為（常溫下電阻約6歐）的小燈泡的伏安特性。用電流表、電壓表、滑動變阻器（最大電阻為）、電動勢為6V的電池（內阻不計）、定值電阻、開關和導線等組成圖1所示的實驗電路。電表均為理想電表，實驗要求小燈泡兩端電壓從0開始變化。
回答下列問題：
（1）根據(jù)實驗要求，完成圖1中的實物連線__________。
（2）閉合開關S前，滑動變阻器的滑片應置于變阻器的__________（填“a”或“b”）端。
（3）將滑動變阻器的電阻調至最大時，燈泡與滑動變阻器并聯(lián)的總電阻為，小燈泡恰好正常發(fā)光，則定值電阻__________保留2位有效數(shù)字）。
（4）小組通過實驗作出小燈泡的圖線如圖2所示，結合信息可知，滑動變阻器最大電阻__________保留2位有效數(shù)字）。
（5）將小燈泡與另一電源（電動勢、內阻、的定值電阻構成圖3所示的電路，閉合開關S，小燈泡工作的實際功率約為__________W（保留2位有效數(shù)字）。
【答案】（1） （2）a （3）5.2 （4）10 （5）0.28
【解析】（1）實驗中要求小燈泡兩端電壓從0開始，滑動變阻器應采用分壓式接法，連接方法如圖所示。
（2）閉合開關S前，要保證小燈泡所在支路電壓（或電流）為零，滑動變阻器滑片應置于a端。
（3）將滑動變阻器的電阻調至最大時，小燈泡恰好正常發(fā)光，說明燈泡兩端電壓為，又燈泡與滑動變阻器的并聯(lián)電阻值為，由分壓原理，知
解得
（4）由下圖可知，小燈泡正常工作時的電流，電阻定義式得
由并聯(lián)電阻關系式得
解得
（5）將定值電阻R看作電源的內阻，在小問4題圖中作出該電源的圖線，即關系式為
I
它與小燈泡的圖線相交于點，則小燈泡在該電路中工作時的實際功率為
四、計算題：本大題共3小題，共30分。
13. 如圖所示，水平絕緣平臺與傾角為θ的斜面固定在同一豎直平面內，空間有水平向右的勻強電場。一質量為m、帶電量為q（q>0）的金屬機器人（視為質點）在平臺O點水平拋出一絕緣小球（不帶電），同時機器人由O點懸空僅在重力和靜電力的作用下從靜止開始運動。小球垂直打在斜面上的P點時，機器人恰好到達P點。O、P間豎直高度為h，不計空氣阻力，重力加速度大小為g，設O點電勢為零。求：
（1）小球運動初速度大小v0；
（2）電場強度大小E。
【答案】（1） （2）
【解析】（1）如圖所示
絕緣小球在空間做平拋運動，垂直打在斜面上P點，有
解得
（2）機器人受電場力和重力作用，從靜止開始運動，必做勻變速直線運動，軌跡從O到P，設P點處小球速度與水平方向成α角，OP與水平方向成β角，由幾何知識知
依據(jù)平拋運動推論，有
則
解得
14. 如圖所示的電路位于豎直面內，電源電動勢，內阻，電阻，為定值電阻，為電阻箱。間距的兩平行正對金屬板AB、CD垂直紙面放置與水平面成，A、D剛好在同一水平線上。將調至最大，閉合開關S。調節(jié)電阻箱時，將一質量、帶電量的小球以某一速度從A邊緣水平射入板間，小球恰好沿直線AD運動。不計空氣阻力，重力加速度取，，求：
（1）小球從A到D，靜電力所做的功；
（2）電阻的阻值及它消耗的功率P。
【答案】（1） （2），
【解析】（1）小球在平行板間恰好沿直線AD運動，受電場力F和重力G作用，合力沿DA方向，如圖所示
有
電場力做功
得
（2）設兩平行板間的電勢差為U，電場強度為E，
由
由第（1）問得
得
設回路總電流為I，依據(jù)閉合電路歐姆定律，
有
得
通過的電流
則
代入數(shù)據(jù)，得
功率
15. 如圖所示，在豎直平面內有圓弧軌道AB和半圓軌道CD組成的光滑固定軌道， AB軌道的半徑，CD軌道的直徑，圓心、及B、C和D在同一豎直線上，B、C間有一空隙（寬略大于小球e的直徑）。CD軌道與水平地面相切于D點，D點右側有一質量為4m的長木板a靜止在水平地面上，質量為m的小物塊b靜止在a的最右端。質量為m的小球e從A點由靜止釋放，經空隙進入CD軌道運動，恰好不脫離軌道CD。在D點，e與a發(fā)生彈性碰撞（碰撞時間極短），碰后瞬間鎖定e，a向右運動。一段時間后，b剛好不滑離a，最后木板a的右端靜止在M點（圖中未畫出）。已知a與b間的動摩擦因數(shù)，a與地面間的動摩擦因數(shù)，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度g取，不計空隙大小和空氣阻力，小球e和物塊b均可視為質點。求：
（1）圓弧軌道CD的半徑；
（2）木板a的長度
（3）點離D點的距離s。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）設小球在B點的速度大小為，小球e從A運動到B，機械能守恒，有
在B點進入軌道CD，恰好不脫離軌道，有
得
（2）設小球e在D點與木板a碰撞前的速度為，碰撞后e和a的速度分別為和，取水平向右為正方向，小球e由A運動D，機械能守恒，有
得
小球與木板彈性碰撞，動量守恒與機械能守恒，有
解得
，
碰撞后，a向右做勻減速運動，b從靜止開始向右做勻加速運動，加速度大小分別為和。對a，合力
對b，合力
a向右運動一段時間t后，b剛好不滑離a，兩者速度相等。設此過程中，a的位移為，b的位移為，有
代入數(shù)據(jù)，得
a的位移
b的位移為
木板a的長度
（3）、b速度相等時設為，此后兩者一起無相對滑動做勻減速運動，加速度為，停止運動時的位移為，有
由
得
M點離D點的距離

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