一、原子與原子核（21分）
隨著電子、原子、原子核的發(fā)現(xiàn)，人們對組成物質(zhì)的粒子有了越來越多的認(rèn)識。
1. 若在如圖所示的陰極射線管中部加上平行于紙面、通有順時針電流的線圈，陰極射線將向________偏轉(zhuǎn)；若要使陰極射線的軌跡是一條直線，則還需要施加一個平行于紙面向________的電場。（均選填“上”或“下”）
2. 質(zhì)子由 2 個 u 夸克和 1 個 d 夸克組成，表示為 p＝uud，則反質(zhì)子可表示為_________；中子由 1 個 u 夸克和 2 個 d 夸克組成，由此可推算出d 夸克的電量為______e。（已知質(zhì)子帶電量為e ）
3. 質(zhì)子、中子和氘核的質(zhì)量分別為m1、m2和m3。當(dāng)一個質(zhì)子和一個中子結(jié)合成氘核時，釋放的能量是（c表示真空中的光速）（ ）
A. B. （m3－m2－ m1） c
C. D. （m3－m2－ m1） c2
4. 在云室中有垂直于紙面勻強(qiáng)磁場，從 P 點(diǎn)發(fā)出兩個電子和一個正電子，三個粒子運(yùn)動軌跡如圖中 1、2、3 所示，三個粒子的初速度分別為v1、v2、v3。根據(jù)軌跡可以推斷出（ ）
A. 正電子的軌跡是1
B. 正電子的軌跡是2
C. v1＞v2＞v3
D. v3＞v2＞v1
5. 鈾235受到中子轟擊后，會發(fā)生核裂變。
（1）完成核裂變方程： n＋ U?Ba＋Kr ＋______。
（2）如果按一個鈾235原子核裂變時放出200MeV 能量計算，1g 鈾235全部裂變后釋放的能量是_____J ？（阿伏加德羅常數(shù)6.02×1023 ml-1，鈾235的摩爾質(zhì)量235g/ml，e =1.60×10-19C）（結(jié)果保留 2 位有效數(shù)字）
二、機(jī)械波與電磁波（18分）
機(jī)械波與電磁波在本質(zhì)上雖然不同，但具有波動的共同特征。
6. 在介質(zhì)中有一沿水平方向傳播的簡諧橫波。一質(zhì)點(diǎn)由平衡位置豎直向上運(yùn)動，經(jīng)0.2 s第一次到達(dá)最大位移處，在這段時間內(nèi)波傳播了1.2m，則這列波的周期是_____s，波速是_____m/s。
7. 某種電磁波的頻率為，光速為c，則該電磁波對應(yīng)的光子的動量為________。
8. 分析下列物理現(xiàn)象：①“空山不見人，但聞人語響”；②彩超測出反射波頻率的變化，從而知道血液流速；③圍繞發(fā)聲的雙股音叉走一圈，聽到聲音忽強(qiáng)忽弱；④聲吶系統(tǒng)，用于探測海中的物體，這些物理現(xiàn)象分別屬于波的（ ）
A. 衍射、多普勒效應(yīng)、干涉、反射
B. 衍射、干涉、多普勒效應(yīng)、折射
C. 折射、干涉、多普勒效應(yīng)、反射
D. 衍射、折射、多普勒效應(yīng)、干涉
9. 電磁波在日常生活中有廣泛的應(yīng)用，涉及科研、軍事、通信、醫(yī)療、能源等多個領(lǐng)域。下列關(guān)于電磁波的說法，正確的是（ ）
A. 利用電磁波傳遞信號可以實現(xiàn)無線通信，但電磁波不能通過電纜、光纜傳輸
B. 均勻變化的電場和均勻變化的磁場可以相互激發(fā)，形成電磁波
C. 用微波爐加熱食物時，通過紅外線傳熱使食物的溫度升高
D. 麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，赫茲通過實驗證實了電磁波的存在
10. 宇宙中到處存在的中性氫可以產(chǎn)生波長為21cm的譜線，這一譜線書寫了宇宙的故事。我國于2016年在貴州落成啟用的世界最大的500m口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（簡稱FAST）其中一個重要的任務(wù)就是在茫茫宇宙中探索中性氫的蹤跡。下列數(shù)據(jù)與中性氫諧線的頻率最接近的是（ ）
A 106HzB. 107HzC. 108HzD. 109Hz
11. 某些特殊的人工材料，入射角i與折射角r依然滿足，但是折射線與入射線位于法線的同一側(cè)，因此其折射率為負(fù)值（n < 0），稱為負(fù)折射率材料?？諝庵杏幸簧舷卤砻嫫叫械呢?fù)折射率材料，一束電磁波從其上表面射入，下表面射出。若該材料對此電磁波的折射率n = ?1.2，正確反映電磁波穿過該材料的傳播路徑的示意圖是（ ）
A. B.
C. D.
三、電容與電感線圈（14分）
電容器和電感線圈均是重要的電學(xué)元件，電容器由兩個彼此絕緣又相距很近的導(dǎo)體構(gòu)成，電感線圈一般由帶鐵芯的線圈構(gòu)成，兩者在電路中所起的作用各不相同。
12. 用如圖所示電路給電容器充、放電，電源電動勢E，內(nèi)阻為r。開關(guān) S 接通 1，穩(wěn)定后改接 2，穩(wěn)定后又改接1，如此往復(fù)。
（1）當(dāng)開關(guān)接在2位置時，電路中的能量從______能轉(zhuǎn)化為_______能。
（2）從t＝0開始，開關(guān)接1，得到電流表示數(shù)隨時間變化的I-t 圖像和電壓表示數(shù)隨時間變化的U-t圖像。t1時刻，把開關(guān)改接2，請在I-t圖像和U-t 圖像中畫出改接2后圖像的大致形狀____。
13. 在圖示電路中，電阻R和線圈L的阻值相同，L1和L2是兩個完全相同的燈泡，線圈電感足夠大。下列說法正確的是（ ）
A. 閉合開關(guān)瞬間，L1和L2的亮度相同
B. 閉合開關(guān)瞬間， L2比L1更亮
C. 斷開開關(guān)后，L1慢慢熄滅，L2立即熄滅
D. 斷開開關(guān)后，L1和L2都慢慢熄滅
14. 如圖所示為某振蕩電路，電流流向A極板且逐漸減小的過程中，下列說法正確的是（ ）
A. A極板帶負(fù)電
B. 電場能正轉(zhuǎn)化磁場能
C. 線圈的自感電動勢增大
D. 電磁振蕩頻率會隨時間逐漸減小
四、電磁撬（9分）
2022年，我國階段性建成并成功運(yùn)行了“電磁撬”，創(chuàng)造了大質(zhì)量電磁推進(jìn)技術(shù)的世界最高速度紀(jì)錄。一種兩級導(dǎo)軌式電磁推進(jìn)的原理如圖所示，兩間距為L的平行長直光滑金屬導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi)，導(dǎo)軌間垂直安放金屬棒，電流從一導(dǎo)軌流入，經(jīng)過金屬棒，再從另一導(dǎo)軌流回（圖中未畫出電源）。兩導(dǎo)軌電流在金屬棒所在處產(chǎn)生的磁場可視為勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B與電流I的關(guān)系為B?kI（k為常量）。
15. 金屬棒經(jīng)過第一級區(qū)域時，回路中的電流為I，則金屬棒在大小為F＝______的安培力作用下被推動。
16. 當(dāng)金屬棒由第一級區(qū)域進(jìn)入第二級區(qū)域時，回路中的電流由I變?yōu)?I。則
（1）金屬棒在第一、第二級區(qū)域的加速度大小之比a1∶a2＝______。
（2）（計算）每一級區(qū)域中金屬棒被推進(jìn)的距離若均為s，金屬棒的質(zhì)量為m，求金屬棒從靜止開始經(jīng)過兩級區(qū)域推進(jìn)后的速度大小v=______
五、霍爾元件與磁傳感器（14分）
根據(jù)霍爾效應(yīng)用半導(dǎo)體材料制成的元件叫霍爾元件，它可將許多非電、非磁的物理量轉(zhuǎn)變成電學(xué)量來進(jìn)行檢測和控制，在自動化生產(chǎn)等技術(shù)領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。
17. 某型號霍爾元件的主要部分由一塊邊長為L、厚度為d的正方形半導(dǎo)體薄片構(gòu)成，電子的移動方向從SR邊進(jìn)入薄片朝PQ邊運(yùn)動。當(dāng)突然垂直PQRS面施加一磁感強(qiáng)度為B方向如圖所示的勻強(qiáng)磁場時，電子將（ ）
A. 在安培力作用下向PS側(cè)積聚
B. 在洛倫茲力作用下向PS側(cè)積聚
C. 在安培力作用下向QR側(cè)積聚
D. 在洛倫茲力作用下向QR側(cè)積聚
18. 已知在電子積聚一側(cè)的對側(cè)會同時積累等量的正電荷，穩(wěn)定后在薄片中形成場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場，該電場中PS與QR邊之間的電勢差大小為（ ）
A. ELB. C. EdD.
19. 利用該元件構(gòu)成的磁傳感器可將_______（填物理量名稱）轉(zhuǎn)化為 PS與QR邊之間的電勢差，并加以測量。如圖所示，將這種傳感器固定在自行車的車架上，并在車輪輻條上固定強(qiáng)磁鐵，當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動時，磁鐵每次經(jīng)過傳感器都會在元件兩側(cè)產(chǎn)生一個電勢差，只要測出哪些物理量，即可測得自行車的平均速率大??？請寫出需要測量的物理量及其字母：_______、_______，自行車的平均速率測量公式為：_________。
六、碰撞（24分）
某同學(xué)使用數(shù)碼小車研究碰撞過程，實驗裝置如圖。兩材質(zhì)完全相同的數(shù)碼小車1、2置于水平長直軌道上，小車質(zhì)量m1=0.30kg、m2=0.20kg。小車1前方固定有輕質(zhì)彈簧，以一定的速度撞擊原本靜止在軌道上的小車2，測得一段時間內(nèi)里兩車速度v隨時間t變化的圖像，各時刻小車的速度值標(biāo)示如圖。該同學(xué)由圖判斷兩車發(fā)生碰撞的時間段約為0.01s至0.05s，不計空氣阻力。
20. 碰撞過程中，兩車間的相互作用力（ ）
A. 保持不變B. 持續(xù)增大
C. 先增大后減小D. 先減小后增大
21. 碰撞過程中彈簧彈性勢能的最大值最接近（ ）
A. 0.007JB. 0.018J
C. 0.025JD. 0.050J
22. 該同學(xué)對實驗結(jié)果進(jìn)行誤差分析，發(fā)現(xiàn)碰撞過程中兩車動量之和實際在不斷減少，他認(rèn)為是軌道對車的摩擦力引起的。求碰撞過程中兩輛小車組成的系統(tǒng)受到的平均摩擦力大小________。
23. 如圖所示，質(zhì)量為3kg、半徑為0.6m的四分之一光滑圓弧體靜止在光滑的水平面上，圓弧面的最低點(diǎn)與水平面上的點(diǎn)對齊，且與水平面相切，水平面僅部分粗糙，摩擦因數(shù)為0.1，部分長為2.5m。現(xiàn)將質(zhì)量為1kg、可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊從圓弧面的最高點(diǎn)由靜止釋放，物塊滑過段與靜止在水平面上點(diǎn)、可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊發(fā)生彈性碰撞。已知物塊的質(zhì)量為3kg，重力加速度取10m/s2，不計空氣阻力，求：
（1）物塊從釋放運(yùn)動到圓弧面最低點(diǎn)時，物塊a和圓弧體b的速度之比；
（2）物塊第一次運(yùn)動到點(diǎn)時的速度v1；
（3）物塊a最終停止在距離B點(diǎn)多遠(yuǎn)。
2024學(xué)年第二學(xué)期3月質(zhì)量檢測
高三物理
一、原子與原子核（21分）
隨著電子、原子、原子核的發(fā)現(xiàn)，人們對組成物質(zhì)的粒子有了越來越多的認(rèn)識。
1. 若在如圖所示的陰極射線管中部加上平行于紙面、通有順時針電流的線圈，陰極射線將向________偏轉(zhuǎn)；若要使陰極射線的軌跡是一條直線，則還需要施加一個平行于紙面向________的電場。（均選填“上”或“下”）
2. 質(zhì)子由 2 個 u 夸克和 1 個 d 夸克組成，表示為 p＝uud，則反質(zhì)子可表示為_________；中子由 1 個 u 夸克和 2 個 d 夸克組成，由此可推算出d 夸克的電量為______e。（已知質(zhì)子帶電量為e ）
3. 質(zhì)子、中子和氘核的質(zhì)量分別為m1、m2和m3。當(dāng)一個質(zhì)子和一個中子結(jié)合成氘核時，釋放的能量是（c表示真空中的光速）（ ）
A. B. （m3－m2－ m1） c
C. D. （m3－m2－ m1） c2
4. 在云室中有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場，從 P 點(diǎn)發(fā)出兩個電子和一個正電子，三個粒子運(yùn)動軌跡如圖中 1、2、3 所示，三個粒子的初速度分別為v1、v2、v3。根據(jù)軌跡可以推斷出（ ）
A. 正電子的軌跡是1
B. 正電子的軌跡是2
C. v1＞v2＞v3
D. v3＞v2＞v1
5. 鈾235受到中子轟擊后，會發(fā)生核裂變。
（1）完成核裂變方程： n＋ U?Ba＋Kr ＋______。
（2）如果按一個鈾235原子核裂變時放出200MeV 能量計算，1g 鈾235全部裂變后釋放的能量是_____J ？（阿伏加德羅常數(shù)6.02×1023 ml-1，鈾235的摩爾質(zhì)量235g/ml，e =1.60×10-19C）（結(jié)果保留 2 位有效數(shù)字）
【答案】1. ①. 下 ②. 下
2. ①. ②. 3. C 4. BD
5. ①. ②. 8.2×1010J
【解析】
【1題詳解】
[1]若在如圖所示的陰極射線管中部加上平行于紙面、通有順時針電流的線圈，根據(jù)左手定則知，陰極射線將向下偏轉(zhuǎn)；
[2]若要使陰極射線的軌跡是一條直線，根據(jù)平衡條件知，則還需要施加一個向上的力，陰極射線帶負(fù)電，故還需要施加一個平行于紙面向下的電場。
【2題詳解】
[1]質(zhì)子由 2 個 u 夸克和 1 個 d 夸克組成，表示為 p＝uud，則反質(zhì)子可表示為；
[2]中子由 1 個 u 夸克和 2 個 d 夸克組成，根據(jù)題意，
聯(lián)立解得d 夸克的電量為e。
【3題詳解】
根據(jù)質(zhì)能方程知一個質(zhì)子和一個中子結(jié)合成氘核時，釋放的能量是。
故選C。
【4題詳解】
AB．根據(jù)左手定則判斷知，兩個電子向同一方向偏轉(zhuǎn)，一個正電子與電子偏轉(zhuǎn)方向相反，故正電子的軌跡是2，故A錯誤，B正確；
CD．根據(jù)牛頓第二定律
解得
即
因
可得
故C錯誤，D正確；
故選BD。
【5題詳解】
[1]根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，推知核裂變方程n＋U→Ba＋Kr＋3n
[2]1g鈾235全部裂變后釋放的能量是
二、機(jī)械波與電磁波（18分）
機(jī)械波與電磁波在本質(zhì)上雖然不同，但具有波動的共同特征。
6. 在介質(zhì)中有一沿水平方向傳播的簡諧橫波。一質(zhì)點(diǎn)由平衡位置豎直向上運(yùn)動，經(jīng)0.2 s第一次到達(dá)最大位移處，在這段時間內(nèi)波傳播了1.2m，則這列波的周期是_____s，波速是_____m/s。
7. 某種電磁波的頻率為，光速為c，則該電磁波對應(yīng)的光子的動量為________。
8. 分析下列物理現(xiàn)象：①“空山不見人，但聞人語響”；②彩超測出反射波頻率的變化，從而知道血液流速；③圍繞發(fā)聲的雙股音叉走一圈，聽到聲音忽強(qiáng)忽弱；④聲吶系統(tǒng)，用于探測海中的物體，這些物理現(xiàn)象分別屬于波的（ ）
A. 衍射、多普勒效應(yīng)、干涉、反射
B. 衍射、干涉、多普勒效應(yīng)、折射
C. 折射、干涉、多普勒效應(yīng)、反射
D. 衍射、折射、多普勒效應(yīng)、干涉
9. 電磁波在日常生活中有廣泛的應(yīng)用，涉及科研、軍事、通信、醫(yī)療、能源等多個領(lǐng)域。下列關(guān)于電磁波的說法，正確的是（ ）
A. 利用電磁波傳遞信號可以實現(xiàn)無線通信，但電磁波不能通過電纜、光纜傳輸
B. 均勻變化的電場和均勻變化的磁場可以相互激發(fā)，形成電磁波
C. 用微波爐加熱食物時，通過紅外線傳熱使食物的溫度升高
D. 麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，赫茲通過實驗證實了電磁波的存在
10. 宇宙中到處存在的中性氫可以產(chǎn)生波長為21cm的譜線，這一譜線書寫了宇宙的故事。我國于2016年在貴州落成啟用的世界最大的500m口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（簡稱FAST）其中一個重要的任務(wù)就是在茫茫宇宙中探索中性氫的蹤跡。下列數(shù)據(jù)與中性氫諧線的頻率最接近的是（ ）
A. 106HzB. 107HzC. 108HzD. 109Hz
11. 某些特殊的人工材料，入射角i與折射角r依然滿足，但是折射線與入射線位于法線的同一側(cè)，因此其折射率為負(fù)值（n < 0），稱為負(fù)折射率材料?？諝庵杏幸簧舷卤砻嫫叫械呢?fù)折射率材料，一束電磁波從其上表面射入，下表面射出。若該材料對此電磁波的折射率n = ?1.2，正確反映電磁波穿過該材料的傳播路徑的示意圖是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】6. ①. 0.8 ②. 6
7.
8. A 9. D
10. D 11. C
【解析】
【6題詳解】
[1]一質(zhì)點(diǎn)由平衡位置豎直向上運(yùn)動，經(jīng)0.2 s第一次到達(dá)最大位移處，則有
解得這列波的周期
[2]在這段時間內(nèi)波傳播了1.2m，則波速為
【7題詳解】
某種電磁波的頻率為v，光速為c，則該電磁波對應(yīng)的光子的動量為
【8題詳解】
“空山不見人，但聞人語響”，屬于衍射現(xiàn)象；彩超測出反射波頻率的變化，從而知道血液流速，屬于多普勒效應(yīng)；圍繞發(fā)聲的雙股音叉走一圈，聽到聲音忽強(qiáng)忽弱，屬于干涉現(xiàn)象；聲吶系統(tǒng)，用于探測海中的物體，屬于波的反射現(xiàn)象。
故選A。
【9題詳解】
A．利用電磁波傳遞信號可以實現(xiàn)無線通信，但電磁波能通過電纜、光纜傳輸，故A錯誤；
B．均勻變化的電場產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，均勻變化的磁場穩(wěn)定的電場，不會形成電磁波，故B錯誤；
C．微波爐加熱食物的原理主要是利用微波與食物中的水分子產(chǎn)生共振摩擦，使食物中水的溫度升高，進(jìn)而使食物本身的溫度也隨著升高，可知，用微波爐加熱食物時，并不是通過紅外線傳熱使食物的溫度升高，故C錯誤；
D．麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，赫茲通過實驗證實了電磁波的存在，故D正確。
故選D。
【10題詳解】
宇宙中到處存在的中性氫可以產(chǎn)生波長為21cm的譜線，根據(jù)
可得中性氫諧線的頻率
故選D。
【11題詳解】
根據(jù)題意可知負(fù)折射率材料的折射線與入射線位于法線的同一側(cè)；光從上表面入射時，由折射定律可得
可得；根據(jù)對稱性可知光從下表面射出時的出射光線與法線的夾角應(yīng)為。
故選C。
三、電容與電感線圈（14分）
電容器和電感線圈均是重要的電學(xué)元件，電容器由兩個彼此絕緣又相距很近的導(dǎo)體構(gòu)成，電感線圈一般由帶鐵芯的線圈構(gòu)成，兩者在電路中所起的作用各不相同。
12. 用如圖所示電路給電容器充、放電，電源電動勢為E，內(nèi)阻為r。開關(guān) S 接通 1，穩(wěn)定后改接 2，穩(wěn)定后又改接1，如此往復(fù)。
（1）當(dāng)開關(guān)接在2位置時，電路中的能量從______能轉(zhuǎn)化為_______能。
（2）從t＝0開始，開關(guān)接1，得到電流表示數(shù)隨時間變化的I-t 圖像和電壓表示數(shù)隨時間變化的U-t圖像。t1時刻，把開關(guān)改接2，請在I-t圖像和U-t 圖像中畫出改接2后圖像的大致形狀____。
13. 在圖示電路中，電阻R和線圈L的阻值相同，L1和L2是兩個完全相同的燈泡，線圈電感足夠大。下列說法正確的是（ ）
A. 閉合開關(guān)瞬間，L1和L2的亮度相同
B. 閉合開關(guān)瞬間， L2比L1更亮
C. 斷開開關(guān)后，L1慢慢熄滅，L2立即熄滅
D. 斷開開關(guān)后，L1和L2都慢慢熄滅
14. 如圖所示為某振蕩電路，電流流向A極板且逐漸減小的過程中，下列說法正確的是（ ）
A. A極板帶負(fù)電
B. 電場能正轉(zhuǎn)化為磁場能
C. 線圈的自感電動勢增大
D. 電磁振蕩的頻率會隨時間逐漸減小
【答案】12. ①. 電（場）能 ②. 內(nèi)能 ③. 13. C 14. C
【解析】
【12題詳解】
（1）[1][2]當(dāng)開關(guān)接在2位置時，電容器放電，電路中的能量從電場能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。
（2）[3]在電容器充電后，t1時刻，把開關(guān)改接2，則電容器開始放電，放電電流開始比較大，而隨著電容器兩極板所帶電荷量的減小，兩極板間的電勢差逐漸減小，電場強(qiáng)度逐漸減小，因此放電電流逐漸減小，其、圖像如圖所示
【13題詳解】
AB．閉合開關(guān)瞬間，由于線圈的自感，通過線圈的電流為0，即通過燈泡L1的電流等于通過燈泡L2的電流與通過電阻R的電流之和，則L1比L2更亮，故AB錯誤；
BC．?dāng)嚅_開關(guān)后，由于線圈的自感，線圈相當(dāng)于一個等效電源，線圈與燈泡L1構(gòu)成新的回路，可知，斷開開關(guān)后，L1慢慢熄滅，L2立即熄滅，故C正確，D錯誤。
故選C。
【14題詳解】
ABC．由題可知電流正在減小，表明電容器正在充電，所以A板帶正電，磁場能在減小，電場能正在增大，磁場能正轉(zhuǎn)化為電場能，且電流變化變快，線圈中感應(yīng)電動勢正在增大，故AB錯誤，C正確；
D．電磁振蕩的頻率
與時間無關(guān)，故D錯誤。
故選C
四、電磁撬（9分）
2022年，我國階段性建成并成功運(yùn)行了“電磁撬”，創(chuàng)造了大質(zhì)量電磁推進(jìn)技術(shù)的世界最高速度紀(jì)錄。一種兩級導(dǎo)軌式電磁推進(jìn)的原理如圖所示，兩間距為L的平行長直光滑金屬導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi)，導(dǎo)軌間垂直安放金屬棒，電流從一導(dǎo)軌流入，經(jīng)過金屬棒，再從另一導(dǎo)軌流回（圖中未畫出電源）。兩導(dǎo)軌電流在金屬棒所在處產(chǎn)生的磁場可視為勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B與電流I的關(guān)系為B?kI（k為常量）。
15. 金屬棒經(jīng)過第一級區(qū)域時，回路中的電流為I，則金屬棒在大小為F＝______的安培力作用下被推動。
16. 當(dāng)金屬棒由第一級區(qū)域進(jìn)入第二級區(qū)域時，回路中的電流由I變?yōu)?I。則
（1）金屬棒在第一、第二級區(qū)域的加速度大小之比a1∶a2＝______。
（2）（計算）每一級區(qū)域中金屬棒被推進(jìn)的距離若均為s，金屬棒的質(zhì)量為m，求金屬棒從靜止開始經(jīng)過兩級區(qū)域推進(jìn)后的速度大小v=______
【答案】15. kI2L
16 ①. 1：4 ②.
【解析】
【15題詳解】
由題意可知第一級區(qū)域中磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為
金屬棒經(jīng)過第一級區(qū)域時受到安培力的大小為
故填kI2L；
【16題詳解】
（1）[1]根據(jù)牛頓第二定律可知，金屬棒經(jīng)過第一級區(qū)域的加速度大小為
金屬棒經(jīng)過第二級區(qū)域時磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為
受到安培力的大小為
金屬棒經(jīng)過第二級區(qū)域的加速度大小為
聯(lián)立解得金屬棒經(jīng)過第一、二級區(qū)域的加速度大小之比為
故填；
（2）[2]金屬棒從靜止開始經(jīng)過兩級區(qū)域推進(jìn)后，根據(jù)動能定理可得
解得金屬棒從靜止開始經(jīng)過兩級區(qū)域推進(jìn)后的速度大小為
故填。
五、霍爾元件與磁傳感器（14分）
根據(jù)霍爾效應(yīng)用半導(dǎo)體材料制成的元件叫霍爾元件，它可將許多非電、非磁的物理量轉(zhuǎn)變成電學(xué)量來進(jìn)行檢測和控制，在自動化生產(chǎn)等技術(shù)領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。
17. 某型號霍爾元件的主要部分由一塊邊長為L、厚度為d的正方形半導(dǎo)體薄片構(gòu)成，電子的移動方向從SR邊進(jìn)入薄片朝PQ邊運(yùn)動。當(dāng)突然垂直PQRS面施加一磁感強(qiáng)度為B方向如圖所示的勻強(qiáng)磁場時，電子將（ ）
A. 在安培力作用下向PS側(cè)積聚
B. 在洛倫茲力作用下向PS側(cè)積聚
C. 在安培力作用下向QR側(cè)積聚
D. 在洛倫茲力作用下向QR側(cè)積聚
18. 已知在電子積聚一側(cè)的對側(cè)會同時積累等量的正電荷，穩(wěn)定后在薄片中形成場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場，該電場中PS與QR邊之間的電勢差大小為（ ）
A. ELB. C. EdD.
19. 利用該元件構(gòu)成的磁傳感器可將_______（填物理量名稱）轉(zhuǎn)化為 PS與QR邊之間的電勢差，并加以測量。如圖所示，將這種傳感器固定在自行車的車架上，并在車輪輻條上固定強(qiáng)磁鐵，當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動時，磁鐵每次經(jīng)過傳感器都會在元件兩側(cè)產(chǎn)生一個電勢差，只要測出哪些物理量，即可測得自行車的平均速率大小？請寫出需要測量的物理量及其字母：_______、_______，自行車的平均速率測量公式為：_________。
【答案】17. D 18. A
19. ①. 垂直PQRS方向的磁感強(qiáng)度 ②. 相鄰兩次電勢差之間的時間間隔T ③. 車輪半徑R ④.
【解析】
【17題詳解】
根據(jù)左手定則，則電子在洛倫茲力作用下向QR側(cè)積聚。
故選D。
【18題詳解】
電場中PS與QR邊之間電勢差大小為U=EL。
故選A。
【19題詳解】
[1]根據(jù)
可知，
則利用該元件構(gòu)成的磁傳感器可將垂直PQRS方向的磁感應(yīng)強(qiáng)度轉(zhuǎn)化為 PS與QR邊之間的電勢差，并加以測量。
[2][3][4]自行車的平均速率大小為
當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動時，強(qiáng)磁鐵每次經(jīng)過傳感器都會在元件兩側(cè)產(chǎn)生一個電勢差，可知還需測量相鄰兩次電勢差之間的時間間隔T、車輪半徑R。
六、碰撞（24分）
某同學(xué)使用數(shù)碼小車研究碰撞過程，實驗裝置如圖。兩材質(zhì)完全相同的數(shù)碼小車1、2置于水平長直軌道上，小車質(zhì)量m1=0.30kg、m2=0.20kg。小車1前方固定有輕質(zhì)彈簧，以一定的速度撞擊原本靜止在軌道上的小車2，測得一段時間內(nèi)里兩車速度v隨時間t變化的圖像，各時刻小車的速度值標(biāo)示如圖。該同學(xué)由圖判斷兩車發(fā)生碰撞的時間段約為0.01s至0.05s，不計空氣阻力。
20. 碰撞過程中，兩車間的相互作用力（ ）
A. 保持不變B. 持續(xù)增大
C. 先增大后減小D. 先減小后增大
21. 碰撞過程中彈簧彈性勢能的最大值最接近（ ）
A. 0.007JB. 0.018J
C. 0.025JD. 0.050J
22. 該同學(xué)對實驗結(jié)果進(jìn)行誤差分析，發(fā)現(xiàn)碰撞過程中兩車動量之和實際在不斷減少，他認(rèn)為是軌道對車的摩擦力引起的。求碰撞過程中兩輛小車組成的系統(tǒng)受到的平均摩擦力大小________。
23. 如圖所示，質(zhì)量為3kg、半徑為0.6m的四分之一光滑圓弧體靜止在光滑的水平面上，圓弧面的最低點(diǎn)與水平面上的點(diǎn)對齊，且與水平面相切，水平面僅部分粗糙，摩擦因數(shù)為0.1，部分長為2.5m?，F(xiàn)將質(zhì)量為1kg、可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊從圓弧面的最高點(diǎn)由靜止釋放，物塊滑過段與靜止在水平面上點(diǎn)、可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊發(fā)生彈性碰撞。已知物塊的質(zhì)量為3kg，重力加速度取10m/s2，不計空氣阻力，求：
（1）物塊從釋放運(yùn)動到圓弧面最低點(diǎn)時，物塊a和圓弧體b的速度之比；
（2）物塊第一次運(yùn)動到點(diǎn)時的速度v1；
（3）物塊a最終停止在距離B點(diǎn)多遠(yuǎn)。
【答案】20. C 21. C
22 0.5N 23. （1）3∶1；（2） 3m/s；（3） 0.5m
【解析】
【20題詳解】
由圖像斜率表示加速度，可知加速度先增大后減小，根據(jù)牛頓第二定律可知兩車間的相互作用力先增大后減小。
故選C。
【21題詳解】
兩車共速時，彈簧的彈性勢能最大，由圖可知兩車共速的速度為0.35m/s，小車1初始速度為0.610m/s，根據(jù)能量守恒定律有
解得
故選C。
【22題詳解】
碰撞過程中兩車總動量變化
該過程中，根據(jù)動量定理有
根據(jù)圖像，把，，代入，聯(lián)立可求得碰撞過程中兩輛小車組成的系統(tǒng)受到的平均摩擦力大小
【23題詳解】
（1）設(shè)物塊質(zhì)量為，圓弧體質(zhì)量為。取水平向右為正方向，從釋放運(yùn)動到圓弧面最低點(diǎn)時，根據(jù)水平方向動量守恒有
物塊a和圓弧體b的速度之比
（2）根據(jù)能量守恒定律有，
求得
（3）根據(jù)動能定理，有
求得物塊與碰前的速度大小為
物塊與發(fā)生彈性碰撞，有，
求得，
對利用動能定理有
求得物塊a最終停止距離B點(diǎn)左側(cè)處。

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