浙江省名校协作体2023-2024学年高三物理上学期开学考试试题（Word版附解析）

2023学年第一学期浙江省名校协作体适应性试题高三物理考生须知：1.本卷满分100分，考试时间90分钟；2.答题前，在答题卷指定区域填写学校、班级、姓名、试场号、座位号及准考证号；3.所有答案必须写在答题卷上，写在试卷上无效；4.考试结束后，只需上交答题卷。选择题部分一、选择题Ⅰ（本题共13小题，每小题3分，共39分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分）1.下列属于矢量，且其国际单位制单位用基本单位表示正确的是（　　）A.力：B.功：C.电势：D.电场强度：【答案】D【解析】【详解】A．力是矢量，其国际单位制单位用基本单位表示为，故A错误；B．功是标量，其国际单位制单位用基本单位表示为，故B错误；C．电势是标量，其国际单位制单位用基本单位表示为，故C错误；D．电场强度是矢量，其国际单位制单位用基本单位表示为，故D正确。故选D。2.篮球比赛中，为闪躲防守队员，持球者将球经击地后传给队友，如图所示，则水平地面对篮球的弹力是由（　　）A.篮球的形变而产生，方向斜向上B.地面的形变而产生，方向斜向上C.篮球的形变而产生，方向竖直向上 D.地面的形变而产生，方向竖直向上【答案】D【解析】【详解】弹力的方向垂直于接触面而指向受力物体，水平地面对篮球的弹力的施力物体是地面，受力物体是篮球，可知该力是由地面的形变而产生，方向竖直向上。故选D。3.某汽车在平直公路上行驶，其图像如图所示，下列说法正确的是（　　）A.和汽车均做匀加速直线运动B.汽车静止不动C.比运动的路程长D.比运动的加速度小【答案】A【解析】【详解】AB．由图像可知，和汽车均做匀加速直线运动，汽车做匀速直线运动，A正确，B错误；C．由于汽车始终做单向直线运动，图线与时间轴所围的面积表示路程，可知比运动的路程短，C错误；D．图线的斜率表示加速度，可知比运动的加速度大，D错误。故选A。4.如图为某鱼漂示意图。当鱼漂静止时，水位恰好在O点。用手将鱼漂往下按，使水位到达M点。松手后，鱼漂会上下运动，水位在M、N之间来回移动，且鱼漂的运动是简谐运动。下列说法正确的是（　　） A.水位在O点时，鱼漂的速度最大B.水位到达N点时，鱼漂的位移向下最大C.水位到达M点时，鱼漂具有向下的加速度D.MN之间的距离即鱼漂的振幅【答案】A【解析】【详解】A．O点是平衡位置，根据简谐振动的特点可知，水位在O点时，鱼漂的速度最大，故A正确；B．水位由O点到达N点时，说明鱼漂向上运动，到达N点时，位移方向向上且最大，速度为零，故B错误；C．水位到达M点时，鱼漂向下的位移最大，具有向上的加速度，故C错误；D．鱼漂上下做简谐运动，偏离平衡位置的最大位移叫振幅，水位到达M点或N点时，位移最大，振幅是OM的长度或者ON的长度不变，故D错误。故选A。5.太阳内部发生的一种核聚变反应的方程为，其中X为某种微观粒子，下列说法正确的是（　　）A.该核反应原理与原子弹爆炸的原理相同B.核的比结合能小于核的比结合能C.X为电子，最早由卢瑟福通过实验发现D.X为中子，其质量稍大于质子的质量【答案】D【解析】【详解】A．太阳内部的核反应为核聚变，原子弹爆炸的原理为核裂变，故A错误；B．分析核反应方程为，该反应释放核能，故生成物的比结合能大，核的比结合能大于核的比结合能，故B错误；CD．根据质量数守恒和电荷数守恒可知，X为中子，最早由查德威克通过实验发现，中子的质量稍微大于质子的质量，故C错误，D正确。 故选D。6.如图所示为一种干涉热膨胀仪原理图。G为标准石英环，C为待测柱形样品，C的上表面与上方标准平面石英板之间存在劈形空气层。用单色平行光垂直照射上方石英板，会形成干涉条纹。已知C的膨胀系数小于G的膨胀系数，当温度升高时，下列说法正确的是（）A.劈形空气层的厚度变大，条纹向左移动B.劈形空气层的厚度变小，条纹向左移动C.劈形空气层的厚度变大，条纹向右移动D.劈形空气层的厚度变小，条纹向右移动【答案】A【解析】【详解】由题知，C的膨胀系数小于G的膨胀系数，当温度升高时，G增长的高度大于C增长的高度，则劈形空气层的厚度变大，且同一厚度的空气膜向劈尖移动，则条纹向左移动。故选A7.2022年6月23日，我国在西昌卫星发射中心使用“长征二号”丁运载火箭，采取“一箭三星”方式，成功将“遥感三十五号”02组卫星发射升空。卫星发射并进入轨道是一个复杂的过程，如图所示，发射同步卫星时是先将卫星发射至近地轨道，在近地轨道的A点加速后进入转移轨道，在转移轨道上的远地点B加速后进入同步轨道；已知近地轨道半径为，同步轨道半径为。则下列说法正确的是（　　）A.卫星在转移轨道上运动时，A、B两点的线速度大小之比为B.卫星在近地轨道与同步轨道上运动的向心加速度大小之比为C.卫星在近地轨道与同步轨道上运动的周期之比为 D.卫星在转移轨道上运动时，引力做负功，机械能减小【答案】A【解析】【详解】A．根据开普勒第二定律得可知卫星在转移轨道上运动时，A、B两点的线速度大小之比为故A正确；B．卫星绕地球做匀速圆周运动时，根据万有引力提供向心力，得可知卫星在近地轨道与同步轨道上运动的向心加速度大小之比为故B错误；C．卫星绕地球做匀速圆周运动时，根据万有引力提供向心力，得得可知卫星在近地轨道与同步轨道上运动的周期之比为故C错误；D．卫星在转移轨道上运动时，只受地球引力作用，即只有引力做功，机械能守恒，故D错误。故选A。8.如图所示为一地下电缆探测装置，圆形金属线圈可沿水平面不同方向运动，若水平地面下有一平行于y轴且通有恒定电流I的长直导线，P、M和N为地面上的三点，线圈圆心P点位于导线正上方，平行于y轴，平行于x轴、关于导线上下对称。则（） A.电流I在P、Q两点产生磁感应强度相同B.电流I在M、N两点产生磁感应强度大小C.线圈从P点匀速运动到N点过程中磁通量不变D.线圈沿y方向匀加速运动时，产生恒定的感应电流【答案】B【解析】【详解】A．根据安培定则，电流I在P处产生的磁感应强度沿x轴负方向，在Q处产生的磁感应强度沿x轴正方向，故A错误；B．由于MN平行y轴，电流I也平行y轴，且M、N到长直导线的距离相等，故B正确；C．电流I在P处产生的磁感应强度沿x轴负方向，故线圈在P点的磁通量为零，电流I在N处产生的磁感应强度斜向左下方，故线圈在N点的磁通量不为零，故线圈从P点到N点的过程中的磁通量发生了变化，故C错误；D．线圈沿y方向运动，线圈始终在长直导线的正上方，磁感应强度始终沿x轴负方向，线圈中磁通量始终为零，故线圈中不会产生感应电流，故D错误。故选B。9.恒流源是一种特殊的电源，其输出的电流能始终保持不变；恒压源也是一种特殊的电源，其输出的电压能始终保持不变。如图所示，电路中电流表、电压表均为理想电表，当滑动变阻器的滑动触头向上滑动时。电压表示数的变化量大小为，电流表示数的变化量大小为，下列说法正确的是（　　）A.当电源为恒流源时，电压表示数U变小B.当电源为恒压源时，电流表示数I变大 C.当电源为恒流源时，不变D.当电源为恒压源时，电源的输出功率增大【答案】C【解析】【详解】AC．当电源为恒流源时，通过R2的干路电流始终不变，当滑动触头向上滑动时，R0增大，总电阻也增大，由可知电压表示数U变大；由欧姆定律整理得所以当滑动触头向上滑动时，不变。故A错误，C正确；BD．当电源为恒压源时，电压表示数U不变，当滑动触头向上滑动时，总电阻增大，由可知干路电流减小，所以由可得电源的输出功率减小；又因为R0增大，并联电路两端电压增大，故流过R1的电流增大，而干路电流减小，所以流过另一支路的电流减小，电流表示数减小，B、D错误。故选C。10.激光制冷技术在很多领域得到了广泛的应用。由分子动理论可知，分子或原子运动越激烈，物体温度越高。激光制冷的原理就是利用大量光子（光子说认为光是一份一份的，每一份为一个光子）阻碍原子运动，使其减速，从而降低物体的温度。如图所示，某时刻一个原子位于Oxyz坐标系的原点，两束完全相同的激光，沿x轴从相反的方向对原子进行照射。根据多普勒效应，当原子迎着光束的方向运动时，其接收到的光的频率会升高。当原子接收到的光的频率等于该原子的固有频率时，原子吸收光子的概率最大。 下列说法正确的是（　　）A.为使原子减速，所用激光的频率应等于原子的固有频率B.为使原子减速，所用激光的频率应大于原子的固有频率C.假设原子可以吸收光子，当原子向x轴正向运动时，a激光可使原子减速D.假设原子可以吸收光子，当原子向x轴负向运动时，a激光可使原子减速【答案】D【解析】【详解】设原子动量大小为，激光的光子动量大小为，因为原子动量需要减小为，则根据动量守恒定律可知，为了使原子动量减小，激光的照射方向应与原子的运动方向相反。根据多普勒效应，原子迎着光束的方向运动时，其接收到的光的频率会升高。当原子接收到的光的频率等于该原子的固有频率时，原子吸收光子的概率最大。则所用激光的频率应小于原子的固有频率。故ABC错误，D正确。故选D。11.某节能储能输电网络如图所示，发电机的输出电压U1=250V，输出功率500kW。降压变压器的匝数比n3：n4=50：1，输电线总电阻R=62.5Ω。其余线路电阻不计，用户端电压U4=220V，功率88kW，所有变压器均为理想变压器。下列说法正确的是（）A.发电机的输出电流为368AB.输电线上损失的功率为4.8kWC.输送给储能站的功率为408kWD.升压变压器的匝数比n1：n2=1：44【答案】C 【解析】【详解】A．由题知，发电机的输出电压U1=250V，输出功率500kW，则有A错误；BD．由题知，用户端电压U4=220V，功率88kW，则有P′=U4I4联立解得I4=400A，I3=8A，U3=11000V则输电线上损失的功率为P损=I32R=4kW且U2=U3＋I3R=11500V再根据，解得BD错误；C．根据理想变压器无功率损失有P=U2I3＋P储代入数据有P储=408kWC正确。故选C。12.如图所示，足够长的水平光滑金属导轨所在空间中，分布着垂直于导轨平面且方向竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为。两导体棒、均垂直于导轨静止放置，接触良好。已知导体棒质量为，导体棒质量为，长度均为，电阻均为，其余部分电阻不计。现使导体棒获得瞬时平行于导轨水平向右的初速度。除磁场作用外，两棒沿导轨方向无其他外力作用，在两导体棒运动过程中，下 列说法正确的是（　　）A.从开始到最终稳定的任意一段时间内，导体棒的动能增加量等于于导体棒的动能减少量B.从开始到最终稳定的任意一段时间内，导体棒的动量改变量与导体棒的动量改变量相同C.从开始到最终稳定的全过程中，通过导体棒的电荷量为D.从开始到最终稳定的全过程中，两棒共产生的焦耳热为【答案】C【解析】【详解】AB．根据题意可知，两棒组成回路，电流相同，故所受安培力合力为零，动量守恒，故任何一段时间内，导体棒b的动量改变量跟导体棒a的动量改变量总是大小相等、方向相反；根据能量守恒定律可知，a的动能减少量等于b的动能增加量与回路中产生的焦耳热之和，A、B错误；CD．a、b两棒的速度最终相等，设为v，根据动量守恒定律可得对b棒，由动量定理有解得根据能量守恒定律，两棒共产生的焦耳热为D错误，C正确。故选C。13.如图所示，一顶角为直角的“”形光滑细杆竖直放置。质量均为的两金属环套在细杆上，高度相同，用一劲度系数为的轻质弹簧相连，此时弹簧为原长。两金属环同时由静止释放，运动过程中弹簧的伸长在弹性限度内，且弹簧始终保持水平，已知弹簧的长度为时，弹性势能为，重力加速度为，下列说法正确的是（　　） A.金属环在最高点与最低点加速度大小相等B.左边金属环下滑过程机械能守恒C.弹簧的最大拉力为D.金属环的最大速度为【答案】A【解析】【详解】B．左边金属环下滑过程，除重力以外，弹簧的弹力对它做功；故对金属环而言，下滑过程中机械能不守恒；故B错误；C．金属环下降达到最低时，速度减小为，形变量最大为，根据机械能守恒定律有解得弹簧的最大伸长量弹簧最大拉力为故C错误；A．在最高点时金属环只受重力和支持力作用，此时重力沿杆方向的分力提供加速度，有在最低点，可知 根据牛顿第二定律可知解得则金属环在最高点与最低点加速度大小相等，故A正确；D．当金属环的加速度为时，速度最大，金属环受力如图所示：金属环受到重力、杆的弹力和弹簧的弹力，沿杆方向加速度为，即合力为，有又解得形变量根据几何知识，两个小球下降的高度为对系统只有重力，弹力做功，对两个金属环和弹簧根据机械能守恒，有解得 故D错误。故选A。二、选择题Ⅱ（本题共2小题，每小题3分，共6分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得3分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）14.下列说法中正确的是（　　）A.非晶体具有各向异性，且在熔化过程中温度保持不变B.布朗运动是液体分子无规则运动的反映C.分子间的距离增大，分子势能不一定增大D.一定质量的理想气体从外界吸热，内能可能减小【答案】BCD【解析】【详解】A．非晶体具有各向同性，且在熔化过程中温度也升高；晶体具有各向异性，且在熔化过程中温度保持不变，A错误；B．布朗运动是悬浮在液体中固体小颗粒的运动，是液体分子无规则运动的反映，B正确；C．由分子势能与分子之间距离的关系可知，当r>r0时，增大分子间的距离必须克服引力做功，分子势能增大，当r<r0时，增大分子间的距离斥力做正功，分子势能减小，因此分子间的距离增大，分子势能不一定增大，C正确；D．由热力学第一定律可知，一定质量的理想气体从外界吸热，同时若气体对外做较多的功，则气体内能可能减小，D正确。故选BCD。15.图甲为某种光电烟雾探测器的装置示意图，光源S发出频率为的光束，当有烟雾进入该探测器时，光束会被烟雾散射进入光电管C，当光照射到光电管中的金属钠表面时会产生光电子，进而在光电管中形成光电流，当光电流大于临界值时，便会触发报警系统报警。用如图乙所示的电路（光电管K极是金属钠）研究光电效应规律，可得钠的遏止电压Uc与入射光频率之间的关系如图丙所示，元电荷为e。下列说法正确的是（　　） A.由图丙知，金属钠的极限频率为B.由图丙知，普朗克常量为C.图甲中，光电子的最大初动能为eUc1D.图甲中，光源S发出的光束越强，光电烟雾探测器的灵敏度越高【答案】BCD【解析】【分析】以光电效应和光电烟雾探测器工作原理为命题背景，考查学生的科学推理和应用数学知识解决物理问题的能力。【详解】A．由光电效应方程有又 可知时对应的光照频率为极限频率，由丙图可求得选项A错误；B．由得遏止电压Uc与入射光频率之间的关系图中的斜率为，结合图像可求得选项B正确；C．图甲中光源频率为，其在丙图中对应的遏止电压为Uc1，则光电子的最大初动能为eUc1，选项C正确；D．在光源频率不变条件下，光束越强，相同时间内相同烟雾浓度下散射到光电管上的光子数越多，产生的光电流越强，越容易触发报警器报警，选项D正确。故选BCD。非选择题部分三、非选择题（本题共5小题，共55分）实验题（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三题共14分）16.（1）以下是“探究加速度与力、质量的关系”的实验，请回答相关问题。①本实验需要补偿小车所受的阻力，如图甲所示是为补偿阻力进行的四种操作，其中正确的是___________（单选）。②如图乙所示是本实验中打下的一条纸带，在其上取了0、1、2、3、4、5、6这7个计数点（相邻两计数 点间均有4个计时点未画出），已知交流电的频率为50Hz，则打下计数点3时小车的速度大小为___________m/s，小车的加速度大小为___________m/s2.（结果均保留两位有效数字）（2）小梁同学利用如图丙所示的装置来探究碰撞中的不变量，将斜槽固定在铁架台上，使槽的末端水平。先将小球A从斜槽上某一位置静止释放（未放小球B），把小球A的落点位置标记为1；然后在斜槽末端放上小球B，再将小球A从原先位置静止释放与小球B发生弹性正碰，把小球A与B的落点位置分别标记为2和3。若将小球A抛出点的正下方标记为O，球A的质量大于B的质量，则0、1、2、3四点位置分布正确的应为图丁中的___________（单选）。【答案】①.乙②.0.33（0.32～0.33）③.0.50（0.49～0.50）④.B【解析】【分析】【详解】（1）①[1]取下小桶，轻推一下小车，让小车做匀速直线运动，则平衡摩擦力了，所以乙正确；甲、丙、丁错误；故选乙。②[2]打下计数点3时小车的速度大小为[3]小车的加速度大小为 （2）[4]由于球A的质量大于B的质量，碰撞过程动量守恒，则碰撞后A球动量减小，B球动量增大，则没有碰撞时的落点在中间，碰撞后，被碰的B球落点在最前面，A球的落点在最后面，所以B正确；AC错误；故选B。17.电流传感器可以在电脑端记录电流随时间变化的图线，探究实验小组设计了如图甲所示的实验电路，探究电容器在不同电路中的充放电现象。（1）第一次探究中先将开关接1，待电路稳定后再接2。探究电容器充电及通过电阻放电的电流规律。①已知电流从右向左流过电流传感器时，电流为正，则与本次实验相符的I‒t图像是________。A．B．C．D．②从I‒t图像的面积可以计算得出电容器电荷量的大小。关于本次实验探究，下列判断正确的是_______。A．若只增大电阻箱R的阻值，电容器放电的时间将变短B．若只增大电阻箱R的阻值，I‒t图像的面积将增大C．在误差允许的范围内，放电和充电图像的面积应大致相等（2）第二次探究中，该同学先将开关接1给电容器充电，待电路稳定后再接3，探究LC振荡电路的电流变化规律。③探究实验小组得到的振荡电路电流波形图像，选取了开关接3之后的LC振荡电流的部分图像，如图乙所示，根据图像中记录的坐标信息可知，振荡电路的周期T=_________s（结果保留两位有效数字）。 ④如果使用电动势更大的电源给电容器充电，则LC振荡电路的频率将______（填“增大”、“减小”或“不变”）。⑤已知电源电动势E，测得充电过程I‒t图像的面积为S，以及振荡电路的周期T，可以得到电感线圈的电感表达式L=_________。（以上物理量的单位均为国际单位制单位）【答案】①.A②.C③.9.2×10-3④.不变⑤.【解析】【详解】（1）①[1]第一次探究过程为先给电容器充电，后电容器通过R放电，给电容器充电过程中电流从右向左流过传感器，即为正，由于充电后电容器上极板带正电，电容器通过R放电时，电流从左向右流过传感器，即为负。故选A。②[2]I‒t图像的面积可以计算得出电容器电荷量的大小，则放电和充电图像的面积应大致相等，若只增大电阻箱R的阻值，电容器的电荷量不变，I‒t图像的面积不变，若只增大电阻箱R的阻值，对电流的阻碍作用变大，电容器放电的时间将变长故选C。（2）③[3]由图乙可知④[4]由振荡周期可知，如果使用电动势更大的电源给电容器充电，则LC振荡电路的周期不变，则频率也不变；⑤[5]充电过程I‒t图像的面积为S，则得 由得18.以下实验中，说法正确的是（　　）A.在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，干涉图样橙光比绿光的条纹间距大B.在“用单摆测量重力加速度”实验中，未记录小球的半径，利用实验数据作出图像，利用斜率计算重力加速度，其结果偏小C.在“测量平行玻璃砖的折射率”实验中，误将玻璃砖的宽度画宽了，其他操作均正确，则测得的折射率将偏小D.“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，滴入油酸酒精溶液后，需尽快描下油膜轮廓，测出油膜面积【答案】AC【解析】【详解】A．橙光比绿光的波长更长，由双缝干涉条纹间距公式可知，在相同条件下，波长越长，条纹间距越大，因此干涉图样橙光比绿光的条纹间距大，A正确；B．由单摆的周期公式，化简可得可得图像斜率由此可知，实验中是否记录小球的半径对图像的斜率没有影响，因此利用实验数据作出图像，利用图像斜率求得加速度值不变，B错误；C．在“测量平行玻璃砖的折射率”实验中，误将玻璃砖的宽度画宽了，作出实际的光路图如图所示，可知折射角的测量值将偏大，入射角不变，其他操作均正确，因此由折射定律可得 则测得的折射率将偏小，C正确；D．“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，滴入油酸酒精溶液后，需待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，描下油膜轮廓，测出油膜面积，D错误。故选AC。19.小明在使用运动吸管杯时发现了这样的现象：在热力学温度恒为300K的室内，向吸管杯内注入开水并迅速盖上带有吸管的杯盖，吸管上端封闭、杯盖与杯体未拧紧，这时有大量气泡从吸管底溢出，过了一会儿，吸管底端不再有气泡溢出，此时水与吸管内气体热力学温度均为367.2K，测得杯体水面与吸管顶端的高度差，吸管总长。已知水面上方气体的压强始终与外界大气压强相同，外界大气压强，吸管内气体可视为理想气体，重力加速度，水的密度，求：（1）吸管底端不再有气泡溢出时，吸管内气体的压强；（2）从吸管内溢出气体的质量与吸管内初始气体质量的比值。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）设吸管内气体压强为，则有 解得（2）吸管中的气体初始状态为，，假设温度升高时，吸管中的气体没有溢出，而是膨胀成一个整体，该整体的状态为，，则有逸出气体的体积为则从吸管内溢出气体的质量与吸管内初始气体质量的比值联立解得20.有一种水上滑梯结构可以简化如图甲∶可看作质点的总质量为m的滑船（包括游客），从倾角θ=37°的光滑斜轨道上高为H=0.25R的A点由静止开始下滑，到达离地高为h=0.2R的B点时，进入一段与斜轨道相切的半径为R的光滑圆弧轨道BCD（C点为与地面相切的圆弧轨道最低点，BD两点等高，CE、EG在同一水平面内），紧接着滑上一底面离地高度也为h且与水平面成β=60°角的足够大光滑斜面abcd（圆弧轨道在D点切线恰好在斜面abcd内，切线方向与斜面水平底边ad成夹角α=60°），当滑船沿斜面上升到最高点J（图中未画出）时，会触发一个提供水平风力的装置（图中未画出），装置开始在整个斜面内提供水平风力（如图乙）。滑船最后在斜面水平底边ad上某点进入滑动摩擦因数为μ的足够大水平接收平台defp（不计进入时的能量损失）试求∶（本题最终结果均用字母m、R、g和μ表达）（1）滑船滑到C点时对圆弧轨道的压力大小；（2）触发风力装置前，滑船在斜面上运动的加速度大小和运动最高点J到水平底边ad的距离；（3）当水平风力大小为F0时，滑船运动到最高点J后的轨迹与斜面底线ad的交点为E（E点未画出），JE恰好垂直底线ad；现改变风力为F（滑船在整个斜面运动过程中F不变，且F≤F0），求滑船在接收平台defp内滑行总路程S的可能范围。 【答案】（1）1.5mg；（2）；；（3）【解析】【详解】（1）滑船从A点滑到C点时，由机械能守恒定律可知在C点时由牛顿第二定律可得解得（2）划船到达D点时速度解得滑船在斜面上只受重力和斜面支持力，则运动的加速度大小运动最高点J到水平底边ad的距离（3）当水平风力大小为F0时，从最高点到ad，则沿斜面方向 沿平行斜面方向解得此时回到ad面时沿着垂直ad方向的速度大小为沿着ad方向的速度大小仍为即进入接收平台的速度仍为vD最大，则进入平台后的位移最大，因进入defp内做匀减速运动，加速度则最终滑行的最大路程为现改变风力为F，因F≤F0，则滑船回到ad边时沿垂直ad方向的速度不变，若沿ad方向的速度为零，此时进入平台的速度最小，此时可解得F=0.5mg则进入平台的最小位移为即滑船在接收平台defp内滑行总路程S的可能范围。21.为了提高自行车夜间行驶的安全性，小明同学设计了两种发电装置为车灯供电。方式一：如图甲所示，固定磁极N、S在中间区域产生匀强磁场，磁感应强度，矩形线圈abcd固定在转轴上，转轴过ab边中点，与ad边平行，转轴一端通过半径的摩擦小轮与车轮边缘相接触，两者无相对滑动。当车轮转动时，可通过摩擦小轮带动线圈发电，使、两灯发光。已知矩形 线圈N=100匝，面积，线圈abcd总电阻，小灯泡电阻均为。方式二：如图乙所示，自行车后轮由半径的金属内圈、半径的金属外圈（可认为等于后轮半径）和绝缘辐条构成。后轮的内、外圈之间沿同一直径接有两根金属条，每根金属条中间分别接有小灯泡、，阻值均为。在自行车支架上装有强磁铁，形成了磁感应强度、方向垂直纸面向里的“扇形”匀强磁场，张角。以上两方式，都不计其它电阻，忽略磁场的边缘效应。求：（1）“方式一”情况下，当自行车匀速骑行速度时，小灯泡电流有效值；（2）“方式二”情况下，当自行车匀速骑行速度时，小灯泡的电流有效值；（3）在两种情况下，若自行车以相同速度匀速骑行，为使两电路获得的总电能相等，“方式一”骑行的距离和“方式二”骑行的距离之比。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）根据题意则有代入数据可得由于产生的是正弦式交变电流，则 回路总电阻小灯泡的电流有效值（2）根据题意则有产生方波式的交变电流，设有效值为，则由可得回路总电阻小灯泡的电流有效值（3）由相同，相同所以有可得 22.如图甲所示，某多级直线加速器由横截面相同的金属圆板和4个金属圆筒依次排列组成，圆筒的两底面中心开有小孔，其中心轴线在同一直线上，相邻金属圆筒分别接在周期性交变电压的两端。粒子从圆板中心沿轴线无初速度进入加速器，在间隙中被电场加速（穿过间隙的时间忽略不计），在圆筒内做匀速直线运动。若粒子在筒内运动时间恰好等于交变电压周期的一半，这样粒子就能“踏准节奏”在间隙处一直被加速。粒子离开加速器后，从O点垂直直线边界OP进入匀强磁场区域I，OP距离为a，区域I的PO、PQ两直线边界垂直。区域I的上边界PQ与匀强磁场区域Ⅱ的下直线边界MN平行，其间距L可调。两区域的匀强磁场方向均垂直纸面向里，磁感应强度大小。现有质子（）和氘核（）两种粒子先后通过此加速器加速，加速质子的交变电压如图乙所示，图中、已知。已知质子的电荷量为、质量为，不计一切阻力，忽略磁场的边缘效应。求：（1）金属圆筒2与金属圆筒4的长度之比；（2）加速氘核时，交变电压周期仍为，则需要将图乙中交变电压调至多少；加速后，氘核在匀强磁场中做匀速圆周运动的轨道半径多大；（3）为使上述先后通过此加速器的质子与氘核在匀强磁场Ⅱ中的运动轨迹无交点，两磁场间距的取值范围。【答案】（1）；（2），；（3）或者【解析】【详解】（1）设质子进入第个圆筒的速度为，则有 解得由于在筒中的运动时间相同，金属圆筒2与金属圆筒4的长度之比为（2）要让氘核也能“踏准节奏”在间隙处被加速，则需要氘核在每个筒中的速度与质子相同，由，氘核电荷量与质子相同，质量为质子两倍，所以要调至；根据洛伦兹力提供向心力可得解得代入与，可得质子的轨道半径为氘核质量为质子两倍，与质子相同，可得氘核的轨道半径为（3）如图所示，氘核离开磁场I的速度方向与边界成角 ①两轨迹相交于点（如图1），根据图中几何关系有联立解得②两轨迹外切（如图2），根据图中几何关系有联立解得综上所述