一、單選題
1. 如圖甲，在力傳感器下端懸掛一鉤碼。某同學(xué)手持該傳感器，從站立狀態(tài)下蹲，再從下蹲狀態(tài)起立回到站立狀態(tài)，此過程中手和上身保持相對靜止。下蹲過程傳感器受到的拉力隨時間變化情況如圖乙，則起立過程傳感器受到的拉力隨時間變化情況可能是（ ）

A B C D
【答案】C
【解析】下蹲過程，鉤碼先向下加速再向下減速，則加速度方向先向下后向上，則鉤碼先處于失重狀態(tài)，再處于超重狀態(tài)，傳感器受到的拉力先小于鉤碼的重力再大于鉤碼的重力。起立過程，鉤碼先向上加速再向上減速，則加速度方向先向上后向下，則鉤碼先處于超重狀態(tài)，再處于失重狀態(tài)，傳感器受到的拉力先大于鉤碼的重力再小于鉤碼的重力。
2. 如圖所示，通以恒定電流的形導(dǎo)線放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為、方向水平向右的勻強(qiáng)磁場中。已知導(dǎo)線組成的平面與磁場方向平行，導(dǎo)線的、段的長度均為，兩段導(dǎo)線間的夾角為，且兩段導(dǎo)線與磁場方向的夾角均為，則導(dǎo)線受到的安培力為（ ）
A. 0B. C. D.
【答案】A
【解析】計算導(dǎo)線受到的安培力可利用其有效長度，導(dǎo)線的有效長度為線段ac，因線段ac與磁感應(yīng)強(qiáng)度B平行，故導(dǎo)線所受安培力為0。故選A。
3. 如圖所示為一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)變化時的圖像，由圖像可知，此氣體的體積（ ）
A. 先不變后變大B. 先不變后變小
C. 先變大后不變D. 先變小后不變
【答案】B
【解析】根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，可得，可知為等容變化，即體積不變；由題圖可知為等溫變化，壓強(qiáng)變大，由可知體積變小，所以氣體的體積先不變后變小。故選B。
4. 如圖所示，地球和月球連線上的P1、P2兩點(diǎn)為兩個拉格朗日點(diǎn)，處在拉格朗日點(diǎn)的物體在地球和月球引力的共同作用下，可與月球一起以相同的周期繞地球運(yùn)動?？茖W(xué)家設(shè)想分別在兩個拉格朗日點(diǎn)建立兩個空間站，使其與月球同周期繞地球運(yùn)動。以、分別表示P1、P2處兩空間站的向心加速度大小，表示月球的向心加速度大小，下列判斷正確的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】因空間站建在拉格朗日點(diǎn)，故周期等于月球的周期，根據(jù)可知，軌道半徑越大，其加速度就越大，故有，D正確，A、B、C錯誤。
5. 半徑為R的半圓柱形透明材料的橫截面如圖所示，某實(shí)驗小組將該透明材料的A處磨去少許，使一激光束從A處射入時能夠沿AC方向傳播。已知AC與直徑AB的夾角為30°，激光束到達(dá)材料內(nèi)表面的C點(diǎn)后同時發(fā)生反射和折射現(xiàn)象。已知該材料的折射率為，則在C點(diǎn)的反射光束與折射光束的夾角為（ ）
A. 60°B. 75°C. 90°D. 105°
【答案】D
【解析】光路圖如圖所示
根據(jù)幾何關(guān)系可知，光束在C點(diǎn)的入射角、反射角均為，根據(jù)折射定律有，解得，則在C點(diǎn)的反射光束與折射光束的夾角。故選D。
6. 1801年，托馬斯·楊進(jìn)行了著名的楊氏雙縫干涉實(shí)驗，有力地支持了光的波動說。如圖甲所示是雙縫干涉實(shí)驗裝置的示意圖，某次實(shí)驗中，利用黃光得到的干涉條紋如圖乙所示。為了增大條紋間距，下列做法中可行的是（ ）
A. 只增大濾光片到單縫的距離B. 只增大雙縫間的距離
C. 只增大雙縫到屏的距離D. 只把黃色濾光片換成綠色濾光片
【答案】C
【解析】根據(jù)條紋間距公式可知，增大濾光片到單縫的距離，對條紋間距沒有影響；增大雙縫間的距離，條紋間距將減小；增大雙縫到屏的距離，條紋間距將增大；把黃色濾光片換成綠色濾光片，則色光的波長變小了，條紋間距也將減小。故選C。
7. 如圖所示，質(zhì)量為1kg的小球用一輕繩懸掛， 在恒力 F 作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)， 此時懸線與豎直方向的夾角為60°。若把小球換成一質(zhì)量為2kg的另一小球，仍在該恒力F的作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，懸線與豎直方向的夾角變?yōu)?0°。重力加速度為g=10m/s2，則恒力F的大小為（ ）
A. 10NB. 20NC. D.
【答案】A
【解析】分別對兩個位置受力分析，并建立如圖所示的三角形
設(shè)恒力F與豎直方向的夾角為，根據(jù)正弦定理可得，，聯(lián)立解得。故選A。
8. 如圖所示，導(dǎo)體AB長為2R，繞O點(diǎn)以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，OB長為R，且OBA三點(diǎn)在一條直線上，有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場充滿轉(zhuǎn)動平面，且與轉(zhuǎn)動平面垂直，那么A、B兩端的電勢差為（ ）
A. BωR2B. 2BωR2
C. 4BωR2D. 6BωR2
【答案】C
【解析】導(dǎo)體AB切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小E=B?2Rv，因?qū)wAB上各點(diǎn)的角速度相等，由v=ωr知v與r成正比，則平均速度，聯(lián)立可得E=4BR2ω，AB兩端的電勢差大小等于導(dǎo)體AB中感應(yīng)電動勢的大小，即為4BR2ω。故選C。
9. 如圖所示，用氣體壓強(qiáng)傳感器“探究等溫情況下一定質(zhì)量氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系”，下列說法正確的是（ ）
A. 注射器必須水平放置
B. 推拉活塞時，動作要快，以免氣體進(jìn)入或漏出
C. 活塞移至某位置時，應(yīng)等狀態(tài)穩(wěn)定后再記錄數(shù)據(jù)
D. 實(shí)驗中氣體的壓強(qiáng)和體積都可以通過數(shù)據(jù)采集器獲得
【答案】C
【解析】實(shí)驗時注射器如何放置對實(shí)驗結(jié)果沒有影響，故A錯誤；推拉活塞時，動作要慢，使其溫度與環(huán)境保持一致，故B錯誤；活塞移至某位置時，應(yīng)等狀態(tài)穩(wěn)定后再記錄數(shù)據(jù)，故C正確；注射器中封閉一定質(zhì)量的氣體，用壓強(qiáng)傳感器與注射器相連，通過數(shù)據(jù)采集器和計算機(jī)可以測出注射器中封閉氣體的壓強(qiáng)，體積可以從注射器上的刻度讀出，故D錯誤。
10. 某款游戲中，參與者身著各種游戲裝備及護(hù)具，進(jìn)行模擬作戰(zhàn)訓(xùn)練。若某游戲參與者以相等間隔時間連續(xù)水平發(fā)射三顆子彈，不計空氣阻力，O為圖線中點(diǎn)，則子彈在空中的排列形狀應(yīng)為（ ）

A B C D
【答案】C
【解析】三發(fā)子彈均做平拋運(yùn)動，且拋出點(diǎn)相同，初速度相同，軌跡相同，所以三發(fā)子彈一定在同一條拋物線上，不可能在同一條直線上，A、B錯誤；因為游戲參與者以相等間隔時間連續(xù)水平發(fā)射，所以三發(fā)子彈所在的豎直線一定是等間距分布的，因為O點(diǎn)是圖線的中點(diǎn)，所以，第二發(fā)子彈一定在O點(diǎn)的正上方，C正確，D錯誤。
11. 如圖所示，輕質(zhì)彈簧一端固定，另一端與質(zhì)量為m的圓環(huán)相連，圓環(huán)套在傾斜的粗糙固定桿上，桿與水平面之間的夾角為α，圓環(huán)在A處時彈簧豎直且處于原長。將圓環(huán)從A處靜止釋放，到達(dá)C處時速度為零。若圓環(huán)在C處獲得沿桿向上的速度v，恰好能回到A。已知，B是AC的中點(diǎn)，彈簧始終在彈性限度之內(nèi)，重力加速度為g，則（ ）
A. 下滑過程中，環(huán)的加速度逐漸減小
B. 下滑過程中，環(huán)與桿摩擦產(chǎn)生的熱量為
C. 從C到A過程，彈簧對環(huán)做功為
D. 環(huán)經(jīng)過B時，上滑的速度小于下滑的速度
【答案】C
【解析】環(huán)由A到C，初速度和末速度均為0，可知環(huán)先加速后減速。圓環(huán)所受彈簧的彈力逐漸增大，彈簧一直處于伸長狀態(tài)。并且，彈簧彈力方向越來越靠近斜桿，分析圓環(huán)的受力可知，其合力先沿著斜桿向下，再沿著斜桿向上，且合力的大小先減小后增大，所以圓環(huán)的加速度先減小后增大，故A錯誤；環(huán)由A到C，有，環(huán)由C到A，有，解得，，故B錯誤，C正確；由功能關(guān)系可知，圓環(huán)由A下滑至B，有，圓環(huán)由B上滑至A，有，則，即環(huán)經(jīng)過B時，上滑的速度大于下滑的速度，故D錯誤。
二、實(shí)驗題
12. 某興趣小組為了測量量程為5mA毫安表的內(nèi)阻，設(shè)計了如圖甲所示的電路。
（1）在檢查電路連接正確后，實(shí)驗時， 操作步驟如下：先將滑動變阻器R的滑片P移到最右端，調(diào)整電阻箱R0的阻值為零，閉合開關(guān)S，再將滑片P緩慢左移，使毫安表上電流滿偏；保持滑片P不動，調(diào)整R0的阻值，使毫安表上讀數(shù)為2mA，記下此時R0的電阻為300.0Ω。
（2）則該毫安表的內(nèi)阻的測量值為________，該測量值________實(shí)際值（選填“大于”、“等于”或“小于”）。
（3）現(xiàn)將某定值電阻R?與該毫安表連接，將該毫安表改裝為一個量程為30mA的電流表，并用標(biāo)準(zhǔn)電流表進(jìn)行檢測，如圖乙所示。
①需要接入的定值電阻R1的阻值為________Ω；
②在乙圖中虛線框內(nèi)補(bǔ)全改裝電路圖；
③當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)電流表的示數(shù)為12mA時，流經(jīng)毫安表中的電流示數(shù)可能為________。
A．1.9mA B．2mA C．2.1mA
【答案】（2）200 大于 （3）① ②見解析圖 ③C
【解析】（2）根據(jù)，，解得。當(dāng)?shù)淖柚祻?開始增大時，電路中的總電阻在增大，干路電流會減小，所以毫安表和電阻箱實(shí)際分去的電壓會增大，大于，根據(jù)，可得，可知毫安表內(nèi)阻的測量值要大于實(shí)際值。
（3）①根據(jù)，，解得。
②如圖所示
③由上述分析可知，的測量值偏大，實(shí)際值比小，因此分流能力強(qiáng)，電流，其中。故選C
三、解答題
13. 如圖所示，圓形水平餐桌面上有一個半徑為r可轉(zhuǎn)動的圓盤，圓盤的邊緣放置一個可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊，物塊質(zhì)量為m，與圓盤間的動摩擦因數(shù)為μ。從靜止開始緩慢增大圓盤轉(zhuǎn)動的角速度至物塊恰好要發(fā)生相對滑動。最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度大小為g。在上述過程中，求：
（1）圓盤轉(zhuǎn)動的角速度大小為ω時，物塊所受摩擦力大小f；
（2）物塊恰好發(fā)生相對滑動時，圓盤轉(zhuǎn)動的角速度大小。
【答案】（1） （2）
【解析】（1）圓盤轉(zhuǎn)動的角速度為ω時，有
解得。
（2）對滑塊，恰要發(fā)生相對滑動時
解得。
14. 激光冷卻中性原子的原理如圖所示，質(zhì)量為m、速度為v0的原子連續(xù)吸收多個迎面射來的頻率為的光子后，速度減小。不考慮原子質(zhì)量的變化，光速為c。求：
（1）一個光子的動量；
（2）原子吸收第一個光子后速度的大小。
【答案】（1） （2）
【解析】（1）根據(jù)德布羅意波長公式有
可得一個光子的動量。
（2）根據(jù)動量守恒有
所以原子吸收第一個光子后速度的大小。
15. 如圖甲所示，兩根足夠長的平行光滑金屬導(dǎo)軌固定在水平面內(nèi)，導(dǎo)軌間距L = 1.0 m，左端連接阻值R = 4.0 Ω的電阻，勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度B = 0.5 T方向豎直向下。質(zhì)量m = 0.2 kg、長度L = 1.0 m、電阻r = 1.0 Ω的金屬桿置于導(dǎo)軌上，向右運(yùn)動并與導(dǎo)軌始終保持垂直且接觸良好，從t = 0時刻開始對桿施加一平行于導(dǎo)軌方向的外力F，桿運(yùn)動的v ? t圖像如圖乙所示，其余電阻不計。求：
（1）在t = 2.0 s時，電路中的電流I和金屬桿PQ兩端的電壓UPQ；
（2）在t = 2.0 s時，外力F大??；
（3）若0 ~ 3.0 s內(nèi)克服外力F做功1.8 J，求此過程流過電阻R的電荷量和電阻R產(chǎn)生的焦耳熱。
【答案】（1）0.2 A 0.8 V （2）0.3 N （3）0.9 C 1.44 J
【解析】（1）根據(jù)乙圖可知t = 2.0 s時，v = 2 m/s，則此時電動勢
電路中的電流
金屬桿PQ兩端的電壓為外電壓，即。
（2）由乙圖可知v ? t圖像斜率表示加速度
對金屬桿PQ進(jìn)行受力分析，則由牛頓第二定律得
解得
方向與運(yùn)動方向相反。
（3）根據(jù)電荷量表達(dá)式可知
v ? t圖像與橫軸圍成的面積表示位移大小，則
解得
根據(jù)能量守恒定律可知
解得
電阻R產(chǎn)生的焦耳熱。
16. 為測量帶電粒子在電磁場中的運(yùn)動情況，在某實(shí)驗裝置中建立如圖所示三維坐標(biāo)系，并沿y軸負(fù)方向施加磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場。此裝置中還可以添加任意方向、大小可調(diào)的勻強(qiáng)電場。一質(zhì)量為m、電量為的粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)O以初速度v沿x軸正方向射入該裝置，不計粒子重力的影響。
（1）若該粒子恰好能做勻速直線運(yùn)動，求所加電場強(qiáng)度E的大小和方向；
（2）若不加電場，保持磁場方向不變，改變磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，使該粒子恰好能夠經(jīng)過坐標(biāo)為的點(diǎn)，求改變后的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大?。?br>（3）若保持磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小和方向不變，將電場強(qiáng)度大小調(diào)整為，方向平行于yOz平面，使該粒子能夠在xOy平面內(nèi)做勻變速曲線運(yùn)動，并經(jīng)過坐標(biāo)為的點(diǎn)，求調(diào)整后電場強(qiáng)度的大小和方向。
【答案】（1） 沿z軸正方向 （2） （3），
【解析】（1）由左手定則可知，帶電粒子所受洛倫茲力沿z軸負(fù)方向，則有平衡條件可知，電場力沿z軸正方向，即電場強(qiáng)度沿z軸正方向，且有
解得
方向沿z軸正方向。
（2）粒子運(yùn)動的軌跡如圖所示
由幾何關(guān)系，有
解得粒子運(yùn)動半徑r = 2a
由牛頓第二定律，有
解得。
（3）由題意，電場力的一個分力沿z軸正方向平衡洛倫茲力，另一個分力沿y軸正方向提供類平拋運(yùn)動加速度，如圖所示
則由平衡條件，有qE1= qvB
曲平拋運(yùn)動規(guī)律，有，
其中
解得，
則合場強(qiáng)
。

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