1.神舟十九號(hào)載人飛船與中國(guó)空間站在2024年10月順利實(shí)現(xiàn)第五次“太空會(huì)師”，飛船太空艙與空間站對(duì)接成為整體，對(duì)接后的空間站整體仍在原軌道穩(wěn)定運(yùn)行，則對(duì)接后的空間站整體相對(duì)于對(duì)接前的空間站( )
A. 所受地球的萬(wàn)有引力變大B. 在軌飛行速度變大
C. 在軌飛行周期變大D. 在軌飛行加速度變大
2.海上航行的船只大都裝備有隨時(shí)可用的充氣救生船。充氣船使用時(shí)在船的浮筒內(nèi)充入氣體，充滿氣后浮筒的體積可視為不變。海上晝夜溫差較大，若將充氣船放置在海上，則夜間充氣船浮筒內(nèi)的氣體與白天相比( )
A. 內(nèi)能更小
B. 壓強(qiáng)更大
C. 分子數(shù)密度更小
D. 單位時(shí)間撞擊到單位面積浮筒內(nèi)壁的分子數(shù)增多
3.1967年我國(guó)第一顆氫彈成功爆炸，氫彈爆炸的核反應(yīng)方程為 12H+13H→24He+X，下列說(shuō)法中正確的是( )
A. X粒子為中子B. 該核反應(yīng)為裂變反應(yīng)
C. 該核反應(yīng)為α衰變D. 24He的比結(jié)合能小于 13H的比結(jié)合能
4.對(duì)如圖所示的圖片、示意圖或?qū)嶒?yàn)裝置圖，下列說(shuō)法正確的是( )
A. 甲圖屬于圓盤衍射，中間的圓形叫“泊松亮斑”
B. 乙圖是薄膜干涉的應(yīng)用，用來(lái)檢測(cè)平面的平整程度
C. 丙圖是雙縫干涉原理圖，若P到S1、S2的路程差是半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍，則P處是暗條紋
D. 丁圖是薄膜干涉現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)裝置圖，在附有肥皂膜的鐵絲圈上，出現(xiàn)豎直干涉條紋
5.2023年我國(guó)首套高溫超導(dǎo)電動(dòng)懸浮全要素試驗(yàn)系統(tǒng)完成首次懸浮運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)重要技術(shù)突破。設(shè)該系統(tǒng)的試驗(yàn)列車質(zhì)量為m，某次試驗(yàn)中列車以速率v在平直軌道上勻速行駛，剎車時(shí)牽引系統(tǒng)處于關(guān)閉狀態(tài)，制動(dòng)裝置提供大小為F的制動(dòng)力，列車減速直至停止。若列車行駛時(shí)始終受到大小為f的空氣阻力，則( )
A. 列車減速過(guò)程的加速度大小為Fm
B. 列車減速過(guò)程F的沖量大小為mv
C. 列車減速過(guò)程通過(guò)的位移大小為mv22(F+f)
D. 列車勻速行駛時(shí)，牽引系統(tǒng)的輸出功率為(F+f)v
二、多選題：本大題共3小題，共15分。
6.如圖所示是發(fā)電廠通過(guò)升壓變壓器進(jìn)行高壓輸電，接近用戶端時(shí)再通過(guò)降壓變壓器降壓給用戶供電的示意圖(圖中變壓器均可視為理想變壓器，圖中電表均為理想交流電表)。設(shè)發(fā)電廠輸出的電壓一定，兩條輸電線總電阻用R0表示，變阻器R相當(dāng)于用戶用電器的總電阻，當(dāng)用電器增加時(shí)，相當(dāng)于R變小。則在用電高峰時(shí)，下列說(shuō)法正確的是( )
A. 輸電導(dǎo)線的損耗功率變大
B. 發(fā)電廠輸出功率變大
C. 電壓表V1、V2的示數(shù)之比變大
D. 因發(fā)電廠輸出電壓一定，所以用戶端電壓不發(fā)生變化
7.藝術(shù)體操作為體育項(xiàng)目同時(shí)又具有觀賞性。藝術(shù)體操運(yùn)動(dòng)員以5Hz的頻率上下抖動(dòng)長(zhǎng)綢帶的一端，“抖”出了一列以O(shè)點(diǎn)為波源、水平向右傳播的正弦波。t=0時(shí)刻的波形如圖所示，質(zhì)點(diǎn)P恰處于波谷位置，下列說(shuō)法正確的是( )
A. 該波的波速大小為1m/s
B. 從t=0至t=0.5s質(zhì)點(diǎn)P通過(guò)的路程為150cm
C. 質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)方程為y=30sin(10πt?π2)cm
D. 若運(yùn)動(dòng)員保持抖動(dòng)幅度不變，增大抖動(dòng)頻率，則波長(zhǎng)變長(zhǎng)
8.如圖所示，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形區(qū)域位于豎直平面內(nèi)，AB邊和CD邊水平，該區(qū)域內(nèi)存在水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)。質(zhì)量為m、帶電量為+q的小球從A點(diǎn)以某一初速度水平向右射入電場(chǎng)中，一段時(shí)間后從P點(diǎn)豎直向下射出電場(chǎng)，P點(diǎn)到C點(diǎn)的距離為L(zhǎng)4。小球可視為質(zhì)點(diǎn)，重力加速度為g，下列說(shuō)法正確的是( )
A. 勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為3mg8q
B. 小球射入電場(chǎng)時(shí)的初動(dòng)能為34mgL
C. P、B兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差為?3mgL16q
D. 若增大小球初速度(方向不變)使小球從BC邊中點(diǎn)射出電場(chǎng)，則射出電場(chǎng)時(shí)小球的動(dòng)能為89128mgL
三、實(shí)驗(yàn)題：本大題共1小題，共12分。
9.物理實(shí)驗(yàn)一般都涉及實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)分析等。
(1)某同學(xué)利用游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器分別測(cè)量一圓柱形工件的高度和直徑，測(cè)量結(jié)果如圖1甲、乙所示。該工件的高度為_(kāi)_____ mm，直徑為_(kāi)_____ mm。
(2)在“練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器”的實(shí)驗(yàn)中，電源頻率為50Hz，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下如圖2所示的一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)未畫出，打下E點(diǎn)時(shí)物體的速度vE=______m/s。
(3)利用如圖3甲裝置研究小球在豎直平面內(nèi)擺動(dòng)過(guò)程的機(jī)械能，不可伸長(zhǎng)的輕繩一端系住一小球，另一端連接力傳感器，小球質(zhì)量為m，球心到懸掛點(diǎn)的距離為L(zhǎng)，小球釋放的位置到最低點(diǎn)的高度差為h，實(shí)驗(yàn)記錄輕繩拉力大小隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖3乙所示，其中Fm是實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的最大拉力值，重力加速度為g，小球第一次運(yùn)動(dòng)至最低點(diǎn)的過(guò)程，動(dòng)能的增加量ΔEK=______(用題中所給字母表示)，重力勢(shì)能的減少量ΔEP______動(dòng)能的增加量ΔEK(選填“大于”、“小于”或“等于”)。
四、計(jì)算題：本大題共3小題，共48分。
10.如圖甲所示，天花板上有一力傳感器，一輕質(zhì)桿上端與傳感器連接，下方固定一個(gè)正方形線圈，線圈的質(zhì)量為m=0.1kg，邊長(zhǎng)為l=1m，線圈總電阻R=0.5Ω。當(dāng)線圈上半部分處于垂直線圈平面的磁場(chǎng)中，B隨t變化如圖乙所示，規(guī)定垂直線圈平面向里為正方向。g取10m/s2。
(1)線圈下半部分端點(diǎn)的路端電壓Uab是多少；
(2)當(dāng)力傳感器的示數(shù)F=3N時(shí)，求相應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B。
11.如圖所示，一足夠長(zhǎng)的固定斜面與水平方向夾角為α，質(zhì)量為3m的物塊A在斜面上恰好不下滑，質(zhì)量為m的光滑物塊B從距A一定距離處由靜止釋放，與A發(fā)生正碰，碰撞時(shí)間極短。B與A碰撞前瞬間的速度大小為v0，碰撞后B以12v0的速率彈回。已知重力加速度大小為g，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，兩物塊均可視為質(zhì)點(diǎn)，不計(jì)空氣阻力。求：
(1)B從釋放到與A碰撞所運(yùn)動(dòng)的距離；
(2)B與A第一次碰撞過(guò)程中，B對(duì)A的沖量大小；
(3)B與A第一次碰撞到第二次碰撞過(guò)程中，A與斜面因摩擦產(chǎn)生的熱量。
12.回旋加速器是獲取高能粒子的重要工具，被廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究和醫(yī)學(xué)治療中?；匦铀倨鞯墓ぷ髟砣鐖D甲所示，真空中兩個(gè)相同的半圓形區(qū)域D1和D2的圓心分別為O1、O2，兩半圓形區(qū)域內(nèi)分布著方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。兩區(qū)域間狹縫的寬度為d，在狹縫間施加如圖乙所示的交變電壓，電壓值的大小為U。t=0時(shí)刻，在O1點(diǎn)由靜止釋放質(zhì)量為m、電荷量為+q帶電粒子，粒子經(jīng)過(guò)狹縫的時(shí)間不能忽略，粒子在狹縫間的運(yùn)動(dòng)可視為勻變速直線運(yùn)動(dòng)，交變電壓的變化周期T=16d 2mqU，勻強(qiáng)磁場(chǎng)感應(yīng)強(qiáng)度的大小B=πm6d U2qm，不計(jì)粒子重力及粒子的相對(duì)論效應(yīng)，求：
(1)粒子第一次在D2區(qū)域內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑；
(2)粒子從開(kāi)始釋放到第二次剛離開(kāi)D2區(qū)域所用的時(shí)間；
(3)若半圓形區(qū)域的直徑足夠大，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最大速度。
答案和解析
1.【答案】A
【解析】解：A.根據(jù)萬(wàn)有引力表達(dá)式F=GMmr2可知，神舟十九號(hào)載人飛船與中國(guó)空間站對(duì)接后，空間站的質(zhì)量變大，軌道半徑不變，可知空間站所受地球的萬(wàn)有引力變大，故A正確；
BCD.根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力GMmr2=ma=mv2r=m4π2T2r
可得a=GMr2，v= GMr，T=2π r3GM
軌道半徑不變，則在軌飛行速度不變，在軌飛行周期不變，在軌飛行加速度不變，故BCD錯(cuò)誤。
故選：A。
A.根據(jù)萬(wàn)有引力定律的表達(dá)式分析作答；
BCD.空間站做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，萬(wàn)有引力提供向心力，結(jié)合向心力公式分析作答。
本題主要考查了萬(wàn)有引力定律在天體運(yùn)動(dòng)中的運(yùn)用，明確向心力的來(lái)源、掌握向心力公式是解題的關(guān)鍵。
2.【答案】A
【解析】解：A.夜間充氣船浮筒內(nèi)的氣體溫度較低，分子的平均動(dòng)能更小，分子勢(shì)能不變，內(nèi)能更小，故A正確；
B.充氣船內(nèi)氣體體積不變，夜間溫度低，由查理定律可知，壓強(qiáng)更小，故B錯(cuò)誤；
C.氣體的質(zhì)量不變，氣體分子總數(shù)不變，體積不變，則分子數(shù)密度不變，故C錯(cuò)誤；
D.夜間溫度低，分子的平均動(dòng)能更小，則分子的平均速率更小，而分子數(shù)密度不變，所以單位時(shí)間撞擊到單位面積浮筒內(nèi)壁的分子數(shù)減小，故D錯(cuò)誤。
故選：A。
根據(jù)氣體分子的平均動(dòng)能和溫度關(guān)系，查理定律以及分子數(shù)密度與體積關(guān)系，壓強(qiáng)等知識(shí)進(jìn)行分析解答。
考查氣體分子的平均動(dòng)能和溫度關(guān)系，查理定律以及分子數(shù)密度與體積關(guān)系，壓強(qiáng)等知識(shí)，會(huì)根據(jù)題意進(jìn)行準(zhǔn)確分析解答。
3.【答案】A
【解析】解：ABC、氫彈爆炸的核反應(yīng)方程為 12H+13H→24He+X，此反應(yīng)為核聚變，根據(jù)核反應(yīng)方程質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)守恒可知，X的質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)為 01X，為中子，故A正確，BC錯(cuò)誤；
D、該核聚變釋放能量，生成物的原子核更穩(wěn)定， 24He的比結(jié)合能大于 13H的比結(jié)合能，故D錯(cuò)誤；
故選：A。
根據(jù)聚變和裂變、衰變的定義去判斷核反應(yīng)方程的類型；
比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定，生成物的原子核比反應(yīng)物的原子核穩(wěn)定，故比結(jié)合能更大。
本題的關(guān)鍵在于理解核反應(yīng)的基本類型和比結(jié)合能的概念。核反應(yīng)類型包括聚變、裂變和衰變，而比結(jié)合能是衡量原子核穩(wěn)定性的重要指標(biāo)。在分析核反應(yīng)方程時(shí)，應(yīng)根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒原則來(lái)確定未知粒子的性質(zhì)。
4.【答案】B
【解析】解：A、甲圖是小孔衍射的圖樣，而“泊松亮斑”是圓板衍射，故不是“泊松亮斑”，故A錯(cuò)誤；
B、乙圖是薄膜干涉的應(yīng)用，用來(lái)檢測(cè)平面的平整程度。若干涉條紋是直的干涉條紋則表明平面平整，故B正確；
C、丙圖是雙縫干涉原理圖，若P到S1、S2的路程差是光的半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍，則P是亮條紋，若P到S1、S2的路程差是光的半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，則P是暗條紋，故C錯(cuò)誤；
D、丁圖是薄膜干涉現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)裝置圖，在附有肥皂膜的鐵絲圈上，出現(xiàn)水平干涉條紋，故D錯(cuò)誤。
故選：B。
小孔衍射的圖樣與圓板衍射圖樣的區(qū)別；根據(jù)薄膜干涉可檢測(cè)平面的平整程度；根據(jù)光的疊加原理分析，附有肥皂膜的鐵絲圈上，出現(xiàn)水平干涉條紋。
本題考查干涉、衍射原理，掌握干涉現(xiàn)象，及理解其發(fā)生條件，注意干涉與衍射條紋間距的區(qū)別。
5.【答案】C
【解析】解：A.設(shè)磁懸浮列車減速過(guò)程中加速度的大小為a，根據(jù)牛頓第二定律F+f=ma
解得加速度的大小為a=F+fm，故A錯(cuò)誤；
B.取列車運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)檎较颍鶕?jù)動(dòng)量定理?(IF+If)=0?mv
解得F的沖量IF=mv?If，故B錯(cuò)誤；
C.根據(jù)動(dòng)能定理?(F+f)x=0?12mv2
解得列車減速過(guò)程通過(guò)的位移大小為x=mv22(F+f)，故C正確；
D.列車勻速行駛時(shí)，牽引力等于阻力，列車的功率P=fv，故D錯(cuò)誤。
故選：C。
A.根據(jù)牛頓第二定律求加速度；
B.根據(jù)動(dòng)量定理分析作答；
C.根據(jù)動(dòng)能定理求解作答；
D.列車勻速行駛時(shí)，牽引力等于阻力，根據(jù)功率公式求解作答。
本題考查了牛頓第二定律、動(dòng)量定理、動(dòng)能定理和功率公式；考查了考生的邏輯推論能力。
6.【答案】AB
【解析】解：C.發(fā)電廠輸出的電壓一定，則升壓變壓器原線圈輸入電壓U1保持不變，
根據(jù)電壓比等于匝數(shù)比，可得電壓表V1、V2的示數(shù)之比為：U1U2=n1n2，
可知電壓表V1、V2的示數(shù)之比不變，且升壓變壓器副線圈輸出電壓U2不變，故C錯(cuò)誤；
AD.根據(jù)U2=I2R0+U3，U3U4=n3n4，I2I4=n4n3，U4=I4R，
可得：U2=I2R0+I2n32n42R=I2(R0+n32n42R)，
在用電高峰時(shí)，變阻器R阻值變小，則I2增大；
根據(jù)ΔP=I22R0，ΔU=I2R0，
可知輸電導(dǎo)線的損耗功率變大，輸電導(dǎo)線的兩端電壓變大，則降壓變壓器原線圈輸入電壓U3減小，降壓變壓器副線圈輸出電壓U4減小，即用戶端電壓減小，故A正確，D錯(cuò)誤；
B.因?yàn)镻出=U1I1=U2I2，且I2增大，
所以發(fā)電廠輸出功率變大，故B正確；
故選：AB。
C.發(fā)電廠輸出的電壓一定，則升壓變壓器原線圈輸入電壓U1保持不變，根據(jù)電壓比等于匝數(shù)比列式，即可分析判斷；
AD.根據(jù)歐姆定律、理想變壓器兩端的電壓和電流與匝數(shù)的關(guān)系、電功率的計(jì)算公式分別列式，即可分析判斷；
B.根據(jù)電功率的關(guān)系及前面分析，即可判斷求解。
本題主要考查變壓器的動(dòng)態(tài)分析，解題時(shí)需注意，分清不變量和變量，弄清理想變壓器中電壓、電流、功率之間的聯(lián)系和相互制約關(guān)系，利用閉合電路歐姆定律，串、并聯(lián)電路特點(diǎn)進(jìn)行分析判定。
7.【答案】AC
【解析】解：A、從波動(dòng)圖像，可以得到波長(zhǎng)λ=20cm=0.2m，結(jié)合題意中的振動(dòng)頻率f=5Hz，可得波速：v=fλ=5×0.2m/s=1m/s，故A正確；
B、該波的振幅為：A=30cm，周期為：T=1f=15s=0.2s，P點(diǎn)在0.5s時(shí)間內(nèi)的路程為：s=0.5T×4A=0.50.2×4×30cm=300cm，故B錯(cuò)誤；
C、在0時(shí)刻，P點(diǎn)處于波谷，質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)方程為：y=Asin(2πTt?π2)=30sin(2π0.2t?π2)cm=30sin(10πt?π2)cm，故C正確；
D、波速與介質(zhì)有關(guān)，在頻率變化后，波速不變；由v=λf可知，在頻率加快后，波長(zhǎng)減小，故D錯(cuò)誤。
故選：AC。
從波動(dòng)圖像，可以得到波長(zhǎng)、波谷、傳播方向，結(jié)合題意中的振動(dòng)頻率，可計(jì)算波速、振幅、周期，判斷P點(diǎn)在限定時(shí)間內(nèi)的路程；由波動(dòng)圖像，P點(diǎn)在0時(shí)刻的位置，即可得到振動(dòng)方程；由波速、波長(zhǎng)、頻率的關(guān)系，可判讀頻率變化后的波長(zhǎng)。
本題主要是考查了波的圖像；解答本題關(guān)鍵是要掌握振動(dòng)的一般方程y=Asinωt，知道方程中各字母表示的物理意義，能夠根據(jù)圖像直接讀出振幅、波長(zhǎng)和各個(gè)位置處的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向，知道波速、波長(zhǎng)和頻率之間的關(guān)系v=fλ。
8.【答案】CD
【解析】解：A.小球從P點(diǎn)豎直向下射出電場(chǎng)，則水平速度減為0，根據(jù)運(yùn)動(dòng)的分解，在豎直方向有
L=12gt2
在水平方向有
34L=12?qEmt2
解得
E=3mg4q
故A錯(cuò)誤；
B.水平方向有
v0=qEmt
小球射入電場(chǎng)時(shí)的初動(dòng)能為
Ek0=12mv02=9mgL16q
故B錯(cuò)誤；
C.根據(jù)勻強(qiáng)電場(chǎng)電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度關(guān)系可知，P、B兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差為
UPB=?E×14L=?3mgL16q
故C正確；
D.根據(jù)運(yùn)動(dòng)的分解，在豎直方向有
12L=12gt12
在水平方向有
L=v01t1?12?qEmt12
解得
v01=118 gL
根據(jù)動(dòng)能定理有
mg×12L?qEL=Ek?12mv012
解得
Ek=89128mgL
故D正確。
故選：CD。
A.根據(jù)運(yùn)動(dòng)的分解求勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小；
B.根據(jù)動(dòng)能公式求小球射入電場(chǎng)時(shí)的初動(dòng)能；
C.根據(jù)勻強(qiáng)電場(chǎng)電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度關(guān)系求P、B兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差；
D.根據(jù)運(yùn)動(dòng)的分解和動(dòng)能定理求射出電場(chǎng)時(shí)小球的動(dòng)能。
本題考查了帶電體在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，根據(jù)力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系分析受力情況，熟練應(yīng)用對(duì)應(yīng)的規(guī)律解題。
9.【答案】21.45，0.360； 0.246； 12(Fm?mg)L，大于。
【解析】解：(1)游標(biāo)卡尺是20分度，所以工件的高度為21mm+9×0.05mm=21.45mm，直徑為0+36.0×0.01mm=0.360mm
(2)兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為T=5×1f=5×150s=0.1s，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度可得vE=DF2T=2.30+2.622×0.1×10?2m/s=0.246m/s
(3)設(shè)小球在最低點(diǎn)的速度為v，根據(jù)牛頓第二定律有Fm?mg=mv2L，解得小球的動(dòng)能增加量ΔEk=12mv2=12(Fm?mg)L，由乙圖可以看出，輕繩拉力的最大值在不斷減小，說(shuō)明小球在最低點(diǎn)的速度不斷減小的，有空氣阻力的存在，所以重力勢(shì)能的減小量大于小球動(dòng)能的增加量。
故答案為：(1)21.45，0.360；(2)0.246；(3)12(Fm?mg)L，大于。
(1)根據(jù)游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器的讀數(shù)規(guī)則讀數(shù)；
(2)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度計(jì)算；
(3)根據(jù)牛頓第二定律可以得到小球在最低點(diǎn)的速度，即可得到動(dòng)能增加量，根據(jù)圖乙分析速度的變化，可以得到小球受阻力的影響，進(jìn)而判斷動(dòng)能與重力勢(shì)能變化量的關(guān)系。
熟練掌握游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器的讀數(shù)規(guī)則，以及在紙帶問(wèn)題中計(jì)算速度的方法，尤其是能夠根據(jù)乙圖可以得到小球的速度大小以及受阻力影響。
10.【答案】線圈下半部分端點(diǎn)的路端電壓Uab是0.25V；
當(dāng)力傳感器的示數(shù)F=3N時(shí)，相應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B為4T。
【解析】解：(1)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：
E=ΔΦΔt=ΔBΔt?l22=55×122V=0.5V
由閉合電路的歐姆定律有：
I=ER=
線圈下半部分端點(diǎn)的路端電壓Uab=I?R2=1×0.52V=0.25V
(2)穿過(guò)線圈的磁通量減小，根據(jù)楞次定律可知，線圈受到的安培力向上。
因F=3N>mg=0.1×10N=1N，所以細(xì)桿對(duì)線圈的作用力向下
由安培力公式和平衡條件有：BIL=F+mg
代入數(shù)據(jù)解得：B=4T
答：(1)線圈下半部分端點(diǎn)的路端電壓Uab是0.25V；
(2)當(dāng)力傳感器的示數(shù)F=3N時(shí)，相應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B為4T。
(1)由法拉第電磁感應(yīng)定律可求得線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由閉合電路歐姆定律可求得感應(yīng)電流，再求線圈下半部分端點(diǎn)的路端電壓Uab；
(2)當(dāng)力傳感器的示數(shù)F=3N時(shí)，由平衡條件求出線圈受到的安培力大小，再由安培力公式可求得相應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B。
本題是電磁感應(yīng)與力學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用，它們聯(lián)系的紐帶是安培力，要熟練運(yùn)用法拉第電磁感應(yīng)定律計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，要注意線圈的有效面積為l22。
11.【答案】B從釋放到與A碰撞所運(yùn)動(dòng)的距離為v022gsinα；
B與A第一次碰撞過(guò)程中，B對(duì)A的沖量大小為32mv0；
B與A第一次碰撞到第二次碰撞過(guò)程中，A與斜面因摩擦產(chǎn)生的熱量為3mv02。
【解析】解：(1)對(duì)B物體，根據(jù)動(dòng)能定理，有
mgxsinα=12mv02
解得
x=v022gsinα
(2)在B與A碰撞時(shí)，以沿斜面向下為正方向，設(shè)碰撞后A的速度為v，根據(jù)動(dòng)量守恒定律，
有：mv0=?m×12v0+3mv
解得
v=12v0
對(duì)A應(yīng)用動(dòng)量定理，有
I=3mv
聯(lián)立解得
I=32mv0
(3)設(shè)第一次碰撞后，經(jīng)過(guò)時(shí)間t，B與A要發(fā)生第二次碰撞，在這過(guò)程中，兩者運(yùn)動(dòng)的位移相同。對(duì)B根據(jù)牛頓第二定律，有
mgsinα=ma
則對(duì)A、B根據(jù)位移與時(shí)間公式有
x=12v0t
x=?12v0t+12at2
對(duì)A受力分析可知，A受到的摩擦力大小
f=3mgsinα
在這過(guò)程中，物塊A與斜面因摩擦產(chǎn)生的熱量
Q=fx
聯(lián)立解得
Q=3mv02。
答：(1)B從釋放到與A碰撞所運(yùn)動(dòng)的距離為v022gsinα；
(2)B與A第一次碰撞過(guò)程中，B對(duì)A的沖量大小為32mv0；
(3)B與A第一次碰撞到第二次碰撞過(guò)程中，A與斜面因摩擦產(chǎn)生的熱量為3mv02。
(1)根據(jù)動(dòng)能定理求出B與A碰撞前的速度；
(2)再根據(jù)彈性碰撞的規(guī)律求出AB碰撞后的速度，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出B從開(kāi)始下滑至第2次與A碰撞的過(guò)程中運(yùn)動(dòng)的二者的位移，由位移相等列方程求出兩次碰撞的時(shí)間間隔；
(3)由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式分別求出各碰撞之間B的位移，從而找到規(guī)律，得到結(jié)論。
本題考查了動(dòng)量守恒定律、動(dòng)能定理、運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和推論，綜合性較強(qiáng)，關(guān)鍵是理清運(yùn)動(dòng)過(guò)程，選擇合適的規(guī)律進(jìn)行求解。
12.【答案】解：(1)帶電粒子在電場(chǎng)中加速，由動(dòng)能定理得
qU=12mv2
在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)
qvB=mv2r
解得
r=16dπ
(2)從開(kāi)始釋放到第二次剛離開(kāi)D2區(qū)域帶電粒子共加速3次，設(shè)在電場(chǎng)中加速的總時(shí)間為t1
qUd=ma
3d=12at12
解得
t1=d 6mqU
設(shè)帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為t2
T=2πmqB
解得
t2=32T=24d 2mqU
從開(kāi)始釋放到第二次剛離開(kāi)D2區(qū)域的總時(shí)間為
t=d 6mqU+24d 2mqU
(3)設(shè)帶電粒子在電場(chǎng)中加速 n次時(shí)速度達(dá)到最大，此過(guò)程用的總時(shí)間為
nd=12atn2
當(dāng)在電場(chǎng)中加速 n次的總時(shí)間小于等于時(shí)，帶電粒子通過(guò)狹縫時(shí)一直做加速運(yùn)動(dòng)
tn=T2
解得
n=64
此后帶電粒子經(jīng)過(guò)狹縫時(shí)將做減速運(yùn)動(dòng)，故
nqU=12mvm2
解得
vm=8 2qUm
答：(1)粒子第一次在D2區(qū)域內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑16dπ；
(2)粒子從開(kāi)始釋放到第二次剛離開(kāi)D2區(qū)域所用的時(shí)間d 6mqU+24d 2mqU；
(3)若半圓形區(qū)域的直徑足夠大，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最大速度8 2qUm。
【解析】(1)由動(dòng)能定理、洛倫茲力提供向心力求粒子第一次在D2區(qū)域內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑；
(2)由牛頓第二定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求粒子從開(kāi)始釋放到第二次剛離開(kāi)D2區(qū)域所用的時(shí)間；
(3)由動(dòng)能定理、運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最大速度。
解決本題的關(guān)鍵知道回旋加速器利用磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)和電場(chǎng)加速實(shí)現(xiàn)加速粒子，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期和交流電的周期相等。

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