浙江省稽阳联谊学校2022-2023学年高三物理上学期11月期中联考试题（Word版附解析）

2022年11月稽阳联谊学校高三联考物理选考试题卷本试题卷分选择题和非选择题两部分，共8页，满分100分，考试时间90分钟。考生注意：1.答题前，请将自己的姓名、准考证号用黑色字迹的签字笔或钢笔分别填写在试题卷和答题纸规定的位置上。2.答题时，请按照答题纸上“注意事项”的要求，在答题纸相应的位置上规范作答，在试题卷上的作答一律无效。3.非选择题的答案必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔写在答题纸上相应区域内。作图时，先使用2B铅笔，确定后必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔描黑。4.可能用到的相关公式或参数：重力加速度g均取。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.下列不属于能量单位符号的是（　　）A.MeVB.JC.D.【答案】C【解析】【详解】MeV、J、均为能量单位，为功率单位。故选C。2.下列关于物理学家及其贡献，描述正确的是（）A.普朗克最早提出能量子概念并成功解释了光电效应现象B.伽利略通过斜面实验并合理外推得到落体运动是匀加速运动C.卡文迪什利用扭秤实验总结出了万有引力定律D.麦克斯韦总结了电磁感应现象产生的条件，也创造性地引入了场“力线”来研究电磁场【答案】B【解析】【详解】A．爱因斯坦提出光子说，成功解释了光电效应，故A错误；B．伽利略通过斜面实验并合理外推得到落体运动是匀加速运动，故B正确； C．卡文迪什利用扭秤实验测量得到引力常量G，牛顿根据行星运动的规律，提出万有引力定律，故C错误；D．法拉第总结了电磁感应现象产生的条件，也创造性地引入了“力线”形象地描述“场”，故D错误。故选B。3.下列关于冬奥会运动项目的描述正确的是（　　）A.甲图研究短道速滑运动员的弯道动作时，可以将运动员视为质点B.乙图自由式滑雪运动员在空中上升时，处于失重状态C.丙图中国队夺得2000米速滑（完整滑行18圈）接力冠军，平均速度比其他国家大D.丁图钢架雪车运动员以4分01秒77获得铜牌，4分01秒77表示的是时刻【答案】B【解析】【详解】A．研究短道速滑运动员的弯道动作时，运动员大小形状不可忽略，不能视为质点，故A错误；B．自由式滑雪运动员在空中上升时，加速度方向向下，处于失重状态，故B正确；C．因为位移相同为0，所以平均速度均为0，故C错误；D．4分01秒77表示的是时间间隔，故D错误。故选B。4.在军事演习中，空降兵从高空跳伞一段时间后沿斜线匀速下降，可简化成图示模型，伞面可看成半径为3m的半球面，伞兵和降落伞之间可看成由三股绳子按图示方式牵连，三股绳子分别连接降落伞圆面上的三等分点，绳长为5m，伞兵体重60kg，不计人受到的空气阻力，则下列说法正确的是（　　）A.降落伞受空气作用力方向沿虚线方向B.三股绳子对伞兵作用力在水平方向的合力可能不为0C.每股绳子对伞兵的作用力为250ND.空气对降落伞的作用力等于伞兵的重力【答案】C 【解析】【详解】A．做匀速直线运动，所以空气作用力与重力等大反向，向上，故A错误；B．根据平衡条件，三股绳子对伞兵作用力在水平方向合力为0，故B错误；C．每股绳与竖直夹角均为，每股绳拉力的竖直分力等于重力的三分之一，可得每股绳子拉力为250N，故C正确；D．空气对降落伞的作用力等于整体的总重力，故D错误。故选C。5.消防员在水平地面上使用喷水枪对着火房屋喷水灭火，出水轨迹可简化为如图乙，假设该消防员控制水柱恰好垂直击中竖直墙面，此时喷水枪出水口和水平面夹角为，不计空气阻力，下列做法仍可能让水柱垂直打到竖直墙面的是（　　）A.喷水枪与水平面夹角不变，增大喷水初速度，人向前走一定距离B.喷水枪初速度大小不变，增大与水平面夹角，人向后走一定距离C.喷水枪初速度大小不变，减小与水平面夹角，人向后走一定距离D.喷水枪初速度大小不变，夹角减小为，人向前走一定距离【答案】C【解析】【详解】A．设初速度，与水平面夹角，整个过程运动时间水平射程所以当时，射程最大，垂直打到墙壁，则水平距离必为射程的一半，速度增大，射程增大，人需后退，故A错误；B．夹角增大，射程减小，人需要前进，故B错误；C．速度不变，夹角减小，则射程可能增大，人需后退，也可能减小，人需要前进，故C正确； D．和时，射程相同，可以不动，故D错误。故选C。6.2022年2月3日，远在400公里外的空间站的太空出差三人组，在空间站“变”出奥运五环（如图），希望冬奥会选手们取得好成绩为国争光，下列说法正确的是（　　）A.该空间站始终与地球自转保持同步B.奥运五环能悬浮在空中是因为处于完全失重状态，不受重力C.若不对空间站及时补充能量，空间站的轨道半径将会越来越大，直至脱离地球引力束缚D.空间站运行速度必定大于地球上任一点的自转线速度【答案】D【解析】【详解】A．将卫星运动近似看为匀速圆周运动，地球同步卫星距离地表高度约为36000公里，比空间站的轨道高度大，根据解得可知，空间站的角速度大于地球同步卫星的角速度，即该空间站始终与地球自转不能保持同步，A错误；B．将卫星运动近似看为匀速圆周运动，奥运五环能悬浮在空中是因为万有引力提供圆周运动的向心力，奥运五环处于完全失重状态，但是奥运五环仍然受到重力作用，B错误；C．若不对空间站及时补充能量，空间站由于机械能的损耗，在轨道上的动能减小，即速度减小，万有引力随后将大于该轨道上运行所需要的向心力，则空间站将由高轨道向低轨道变轨，空间站的轨道半径将会越来越小，C错误；D．将卫星运动近似看为匀速圆周运动，根据 解得地球同步卫星距离地表高度约为36000公里，比空间站的轨道高度大，则空间站的线速度大于地球同步卫星的线速度，根据可知，地球同步卫星的角速度与地球自转角速度相等，地球同步卫星的线速度大于地球上任一点的自转线速度，则空间站运行速度必定大于地球上任一点的自转线速度，D正确。故选D。7.某家用空气净化器的内部结构原理如图所示，图中充电极接电源正极而带上正电，尘埃采集金属球接地，在充电极的感应作用下带上感应电荷，两者形成的电场如图所示，b、d两点在同一等势面上，且b、d两点到充电极的距离不等，当空气中的尘埃进入装置前，通过滤网后带正电，此后会吸附在尘埃采集球上，尘埃与金属球接触时可以发生电荷转移。尘埃的重力忽略不计。下列说法正确的是（　　）A.b点与d点场强大小相等B.采集球右侧一定会带上正电C.采集球左侧因为吸附带正电的尘埃，工作完毕后会带上正电D.感应电荷产生的电场中b点的电势和d点的电势不相等【答案】D【解析】【详解】A．由图可知，b点电场线较密，d点电场线较疏，所以b点场强大于d点场强，故A错误；D．b、d两点在同一等势面上，但b、d两点到充电极距离不等，即充电极在这两点的电势不等，故感应电荷产生的电场在两点的电势也不相等，故D正确；BC．充电极带正电，采集球由于静电感应，靠近充电球侧会带负电，远离充电球一侧会带正电，但采集球接地，则采集球的右侧正电会被大地中的电子中和，所以采集球带负电，故BC错误。故选D。8.下列说法错误的是（　　）A.分子间同时存在着引力和斥力，当分子间距离增大时，分子间的引力增大、斥力减小 B.扩散现象在气体、液体和固体中均能发生C.做功和传热在改变物体的内能上是等价的D.热量在一定条件下可能由低温物体传递给高温物体【答案】A【解析】【详解】A．分子间同时存在引力和斥力，当分子间距增大时，引力与斥力同时减小，但斥力减小的快，故A错误，符合题意；B．扩散现象在气体、液体和固体中均能发生，故B正确，不符合题意；C．做功和传热在改变物体的内能上是等价的，故C正确，不符合题意；D．热量在一定条件下可能由低温物体传递给高温物体，比如电冰箱的工作，故D正确，不符合题意。故选A。9.如图所示，水平面上有一半径为R的透明均质球，下半球内竖直中心轴上有a、b两种单色灯（可视为点光源，都发可见光），发现从两个光源照射到上半球面的光恰好全部都能发生折射（不考虑光线在球内反射后的折射），则下列说法中正确的是（）A.a光光子动量小于b光光子动量B.a光的在透明介质球中的折射率为C.若发出b光的某光源高速靠近探测器，探测器接受到的b光频率可能与a光相同D.若b光是氢原子从能级跃迁到能级时发出的，a光可能是氢原子从能级跃迁到能级时发出的【答案】C【解析】【详解】A．分析如图所示： 由几何关系得因为R和距离不变，光在上半球面射出时越大越大。上半球面的光恰能都发生折射，故光源射到球心等高处入射角恰为临界角；由于b在a的下方，则有，，根据公式可得故A错误；B．对于a光有故B错误；C．观察者与波源靠近，接收频率大于波源频率，探测器接受到的频率大于b光频率，可能与a光相同，即故C正确；D．从能级跃迁到能级，不能发出可见光，故D错误。故选C。10.利用霍尔效应传感器可以设计出自行车速度计。如图甲所示，一块磁铁安装在自行车前轮上，轮子每转一圈，这块磁铁就靠近传感器一次，传感器会输出一个脉冲电压。如图乙所示，为传感器核心即霍尔元件的工作原理图，电源为恒流源。当磁场靠近霍尔元件时，在元件前后表面间出现电势差，称为霍尔电势差。下列说法正确的是（　　） A.若霍尔元件中载流子带负电，则B.若霍尔元件中载流子带正电，则载流子在定向移动时，向元件的后表面偏转C.元件中的自由电荷只有负电荷时的一定等于元件中自由电荷既有正电荷又有负电荷时的D.若ab间接一电阻，当ab间有霍尔电压时，霍尔元件的电阻R等于恒流源两端电压除以恒流源电流I【答案】A【解析】【详解】A．由左手定则可知，带负电的载流子受到指向前表面的洛伦兹力，则故A正确；B．由左手定则可知，带正电的载流子受到指向前表面的洛伦兹力，则载流子在定向移动时，向元件的前表面偏转，故B错误；C．若元件中自由电荷有正有负时，正负电荷的受力方向都指向前表面，最终前表面电荷为0故C错误；D．霍尔元件输入的电能有一部分会转化为ab间电阻的电热，没有全转化成自身的电热，故欧姆定律不适用，故D错误。故选A。11.下列说法中正确的是（　　） A.图甲为氢原子能级图，依据玻尔原子模型可知，能级对应的电子运行轨道半径比能级的小，且电子运行轨道离氢原子核越远分布越密B.图乙中，中子速度越大越容易击中铀235，越适于引发核裂变C.波动力学和矩阵力学，在数学上是等价的，它们是同一种理论的两种表达方式D.图丙中带小孔的空腔可近似为一个绝对黑体。黑体类似黑洞，不反射电磁波也不向外辐射电磁波【答案】C【解析】【详解】A．根据玻尔原子模型可知，能级对应的电子运行轨道半径比能级的小，且电子运行轨道离氢原子核越远分布越疏，故A错误；B．运动速度越慢的中子才最适于引发核裂变，故B错误；C．波动力学和矩阵力学在数学上是等价的，它们是同一种理论的两种表达方式，故C正确；D．黑体不反射电磁波，却可以向外辐射电磁波，故D错误。故选C。12.直角坐标xoy的y轴为两种均匀介质Ⅰ、Ⅱ的分界线。位于和处的波源先后发出的两列频率都为1Hz的机械波相向传播（不考虑波在界面的反射），某时刻两列波均第一次传到处，该时刻波形图如图所示。下列说法正确的是（　　）A.两列波波源的起振方向相反B.右边的波传到处时，处的质点正处于平衡位置C.两列波波源频率相同，相遇后会发生干涉，且处为振动减弱点D.两列波波源频率相同，但从一种介质传到另一种介质过程频率变化，故不会发生干涉【答案】C 【解析】【详解】A．根据带动法可知波源起振方向均沿y轴正方向，起振方向相同，故A错误；B．两列频率都为1Hz，则周期左边介质中传播速度为右边介质中传播速度为机械波的波速由介质决定，从图示时刻起，右边的波一旦进入左边介质速度也变为4m/s，传到－3m处需要此时的质点在波谷处，故B错误；C．右边的波传到－3m处时起振方向沿y轴正方向，而经过0.75s即时左边－3m的质点向沿y轴负方向振动，两列波相遇振动减弱，故C正确；D．从一种介质传到另一种介质过程频率不会发生变化，故D错误。故选C。13.金属探测仪被各考场广泛应用，从而营造了良好的考试公平环境。如图甲为某一款金属探测仪，探测仪内部的线圈与电容器构成LC振荡电路，当探测仪检测到金属物体时，探测仪线圈的自感系数发生变化，从而引起振荡电路中的电流频率发生变化，探测仪检测到这个变化就会驱动蜂鸣器发出声响。在LC振荡电路中，某时刻磁场方向如图乙所示，且电容器上极板带正电，下列说法正确的是（　　）A.此时电容器中的电场能正在减小B.此时线圈中的自感电动势正在减小C.此时电路中电流沿顺时针方向且LC振荡电路中电流减小 D.若LC振荡电路中的电感变小，其振荡频率也变小【答案】C【解析】【详解】ABC．如图所示时刻，电容器正在充电，电荷量在增大，电流减小，根据线圈中的自感电动势正在增大，电场能正在增大，故AB错误，C正确；D．L减小，根据T减小，f增大，故D错误。故选C。二、选择题Ⅱ（本题共3小题，每小题2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2分，选对但不全的得1分，有选错的得0分）14.下列说法中正确的是（　　）A.太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应B.某种天然放射性元素及其人工放射性同位素一定具有相同的半衰期C.组成原子核的核子之间存在的核力是短程力，且与电荷无关D.用质子流工作的显微镜比用相同速率的电子流工作的显微镜分辨率更高【答案】ACD【解析】【详解】A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应，故A正确；B．天然放射性元素的半衰期比人工放射性同位素的半衰期长的多，故B错误；C．组成原子核的核子之间存在的核力是短程力，且与电荷无关，故C正确；D．根据质子的质量比电子大很多，所以质子的物质波波长小，分辨率高，故D正确。故选ACD。15.如图所示，正方形线圈面积为S，匝数为N，线圈电阻为R，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R。下列判断正确的是（　　） A.线圈的ab部分克服安培力做的功大小等于电阻R上产生的热量B.当线圈由图示位置转过60°的过程中，通过电阻R的电荷量为C.在线圈转过半圈的过程中，电阻R上产生的焦耳热为D.当线圈由图示位置转过30°时，线圈的ab部分受到的安培力大小为【答案】AD【解析】【详解】A．正方形线圈克服安培力做的功全部转化为线圈电阻和外电路电阻的焦耳热，正方形线圈由ab和cd两部分做功，且相等，线圈电阻和外电路电阻的焦耳热相等，故线圈的ab部分克服安培力做的功等于电阻R上产生的热量，故A正确；B．通过电阻R的电荷量为故B错误；C．在线圈转过半圈过程中，电阻R上产生的焦耳热为故C错误；D．当线圈由图示位置转过30°时，线圈的ab部分受到的安培力大小为故D正确。故选AD。 16.我国新能源汽车发展迅猛，从技术到生产都已经走在世界最前列。某公司对某款电动汽车性能进行了一项测试，让质量为m的汽车沿水平路面直线行驶，该电动汽车的额定功率为P，测试得到能长时间以最大速度v行驶，测试时有一段限速路段，汽车进入限速路段开始功率减小并以此功率运动，汽车从开始减速到再次达到稳定速度的过程中，行驶的位移为x。设整个路面上汽车所受的阻力大小不变，则在整个过程中，下列说法正确的是（）A.从开始减速到再次达到稳定速度的过程中，电动汽车的牵引力不断减小B.汽车再次达到的稳定速度大小为C.从开始减速到再次达到稳定速度经历的时间为D.汽车进入限速路段瞬间的加速度大小为【答案】BC【解析】【详解】D．最大速度行驶时，牵引力与阻力相等，则有功率变为瞬间，汽车牵引力为此时，汽车减速，加速度大小为故D错误；B．汽车再次达到稳定速度时得 故B正确；A．汽车再次达到稳定速度时，汽车牵引力为f，所以从开始减速到再次达到稳定速度的过程中，电动汽车的牵引力并不是不断减小，故A错误；C．从开始减速到再次达到稳定速度的过程中，动能定理解得故C正确。故选BC。非选择题部分三、非选择題（本题共6小题，共55分）17.如图甲装置为探究加速度与力、质量的关系的装置。（1）实验中，需要平衡摩擦，下列相关操作正确的是______。A.平衡摩擦力时，应先将空砂桶用细线绕过定滑轮系在小车上B.平衡摩擦力时，小车后面应固定一条纸带，纸带穿过打点计时器，调节木板的倾斜度，使小车在不受绳的拉力时能拖动纸带沿木板做匀速直线运动C.器材调整完毕后，每一次都要保证小车从同一位置由静止释放D.平衡摩擦力后，改变小车质量多次实验，但长木板与水平桌面间的角度无需再调整（2）操作正确的情况下得到一条纸带如图乙所示，已知打点计时器电源的频率为50Hz，相邻两个计数点之间还有4个点未画出。则小车的加速度______。（结果保留两位有效数字）（3）图丙为实验得到的图像，从图像上可以看到直线不过原点，可能的原因是______ A.平衡摩擦过度B.长木板左端偏低C.钩码质量偏大D.小车质量偏小【答案】①.BD##DB②.0.40③.B【解析】【详解】（1）[1]A．平衡摩擦力时，细线不用牵引小车，故A错误；B．平衡摩擦力时，小车后面应固定一条纸带，纸带穿过打点计时器，调节木板的倾斜度，使小车在不受绳的拉力时能拖动纸带沿木板做匀速直线运动，故B正确；C．器材调整完毕后，尽量让小车靠近打点计时器，不一定每一次都要从同一位置由静止释放，故C错误；D．平衡摩擦力后，改变小车质量多次实验，但长木板与水平桌面间的角度无需调整，故D正确。故选BD。（2）[2]由可得小车的加速度大小为（3）[3]由图所示图像可知，图像不过原点，在横轴上有截距，当时，a=0，即绳子有拉力时，小车加速度扔为0，这是由于平衡摩擦力不足，即长木板左端偏低造成的。故选B。18.如图所示，用气体压强传感器探究气体等温变化的规律，下列操作或说法正确的是（　　）A.注射器必须固定在水平面内B.活塞移至某位置时，应迅速记录此时注射器内气柱的长度和压力表的压强值C.不必测出注射器内封闭气体的质量D.气体的压强和体积必须用国际制单位【答案】C【解析】【详解】A.注射器不必固定在水平面内，故A错误；B.移动活塞时应缓慢一些，不应迅速记录，要等稳定后再记录，故B错误； C.探究气体等温变化，不需测出注射器内封闭气体的质量，故C正确；D.气体的压强和体积单位可以不使用国际单位，故D错误。故选C。19.温控报警系统在各行各业中都有重要的消防预警作用，其核心电学元件是热敏电阻。小余同学想探究热敏电阻特性并自制简易温控报警系统。（1）小余首先对该热敏电阻的温度特性进行研究，提供以下实验器材：A.热敏电阻（常温下的阻值约为）B烧杯、热水、温度计C.电流表（量程0~0.6A，内阻）D.电压表（量程0~6V，内阻约）E.滑动变阻器（最大阻值，额定电流2A）F.滑动变阻器（最大阻值为，额定电流0.5A）G.电源（电动势6V，额定电流2A，内阻不计）H.开关一个，导线若干①要求通过热敏电阻的电流从零开始增大，为使测量尽量准确，则滑动变阻器应选择______；（填器材前的字母标号） ②请你按照上述实验要求用笔画线代替导线在实物图甲中完成余下导线的连接（画在答题纸的图甲上）____；③由图乙可知，热敏电阻的阻值随温度升高而______（选填“增大”或“减小”）；④某温度下，电压表示数4.5V，电流表示数如图丙所示，读数为______A，此时热敏电阻阻值为______。（2）小余利用上述热敏电阻制作简易温控报警系统。如图丁所示，当热敏电阻两端所加电压低于1V时，温控控制开关自动启动报警系统，现要求当温度升高至约时启动报警系统。其中直流电源E（电动势3V，内阻不计），则电阻箱阻值应调至______。【答案】①.E②.③.减小④.0.20⑤.17.5⑥.28【解析】【详解】（1）①[1]待测电阻大约30欧姆，且由题意知滑动变阻器应该是分压式接法，故选滑动变阻器，以小控大，方便测量，故选E；②[2]电流从0开始增大，需要滑动变阻器分压式解法，且因电流表电阻已知，故选电流表内接法。如图③[3]由图像变化规律可知，热敏电阻的阻值随温度升高而减小。④[4]电流表量程0.6A，最小刻度0.02A，读数保留两位小数，故指针此时所指读数为0.20A；[5]由 可得此时热敏电阻（2）[6]当温度为时，由图像可估读电阻，此时热敏电阻上的电压达到临界电压1V得20.图为一滑梯的示意图，倾角的斜面AB与水平面BC平滑连接。一个小孩从滑梯上某点滑下过B后经1s时间运动1m后停止运动。不计空气阻力，g取，已知，。求：（1）小孩滑到B点时速度的大小；（2）小孩与水平地面间动摩擦因数；（3）两小孩玩闹，甲在B点给乙一沿斜面向上的初速度，发现在乙向上滑的过程中，给乙任意大小的水平向右的推力F，都不会改变乙的运动，求小孩与斜面间的动摩擦因数。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）由B到C由得（2）由B到C （3）沿斜面可得改变F不会改变乙的运动，即加速度不变，故得21.某兴趣小组设计了一个游戏装置，其简化模型如图所示，斜面轨道AB长、倾角，与小球间动摩擦因数；BC为光滑水平轨道；CDEFG轨道竖直放置，由4个半径的四分之一光滑圆弧轨道组成，D点与F点为竖直连接点，当小球在圆弧轨道上运动时，轨道与小球间存在沿半径方向、大小为的特殊引力；GH为粗糙水平轨道，轨道某处与小球的摩擦因数为（其中x表示GH上某点到G点的距离）；上述各部分轨道平滑连接，一质量为的小球从斜面顶端A点以一定的初速度沿斜面滑下，不计空气阻力，g取。（提醒：可以用图像下的“面积”代表力F做的功）。（1）若小球以的初速度从A点滑下时①求小球到达斜面底端B点的速度；②求小球刚过D点瞬间对轨道的压力；（2）要使小球能沿轨道运动，最后成功停在GH上区间，求小球在A点初速度的取值范围。 【答案】（1）①；②0；（2）【解析】【详解】（1）①小球从斜面上滑下，由得由得②小球从B到D点得小球刚过D点得由牛顿第三定律可知，小球对轨道的压力为0（2）①要使小球不脱离圆轨道，对应最大速度时，在刚过D点刚好不脱离轨道，则由上题②可知②要使小球能通过圆轨道，对应最小速度时，在E点速度为0，小球从B到E点 得③要使小球能成功停在GH上区间，有得综上小球从A到B过程，由得22.一位大学生在研究电磁感应问题时设计了如下实验。实验装置如图所示，水平放置的金属轨道，FM与平行，相距，NZ与平行，相距，轨道间区域被边界、和分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个区域，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ处于竖直向下的匀强磁场中，Ⅲ处于水平向左的磁场中，磁场磁感应强度的大小均为。轨道上放置着AB、CD两根金属棒，位置如图所示。两金属棒质量均为，电阻均为，其中AB棒在Ⅰ区域运动时接入电路的有效电阻为。时，AB棒有向右的初速度，CD棒的速度为0（此后各运动过程，两棒与导轨都始终垂直且接触良好），在CD棒到达时AB棒恰好到达，且两棒均已匀速。此时开始给AB棒一个外力，使AB棒在Ⅱ区域做匀加速运动，发现该外力随时间每秒增加4N，且CD棒在Ⅲ区域的运动时间为1s。当CD棒到达时，撤去AB棒外力。此后AB棒继续在Ⅱ区域运动，CD棒在Ⅳ区域运动，直到两者稳定。所有轨道电阻不计，Ⅲ区域轨道粗糙，，其他轨道光滑，g取。求：（1）时，AB棒两端的电势差；（2）当CD棒到达时，AB棒的速度大小以及当CD棒到达时AB棒的速度大小；（3）CD棒在区域运动过程中整个回路产生的焦耳热Q。 【答案】（1）；（2）4m/s，；（3）【解析】【详解】（1）感应电动势AB棒两端的电势差为路端电压（2）①在到达前两棒均已匀速，设AB、CD棒的速度分别为、在到达前对两棒各应用动量定理AB：CD：解得故当CD棒到达时，AB棒的速度大小同时可得②CD棒在Ⅲ区域的运动时对AB棒应用牛顿第二定律AB：得 每秒增加4N即解得CD棒到达时，AB的速度（3）CD棒进入Ⅲ区域时时CD棒到达时速度为Ⅲ区域：CD棒进入在区域后直到稳定时，AB、CD棒系统动量守恒，最终以共同速度运动，设为有CD棒进入在区域后整个回路产生的焦耳热23.某粒子收集器如图所示，左侧容器P中存在、、三种原子核，中心开有小孔正对O点；区域存在水平向右的匀强电场，电场区域宽度为d；区域存在垂直纸面向外的匀强磁场（包含边界），磁感应强度大小为B，磁场区域宽度也为d，两区域长度都为；电场与磁场交界处存在一薄隔离层。容器P中原子核不断地从小孔飘入电场，粒子每次穿透薄隔离层后，动能相对穿透前损失 ，但粒子带电量不变，速度方向不变。磁场区域下方处平放着粒子收集板，粒子打到即被收集。已知原子核的质量为m，电量为e。不计各原子核重力及相互间影响。（1）若电场强度大小为，求原子核第一次在磁场中运动的轨迹半径；（2）为保证所有原子核都能被收集板收集，求匀强电场中的电场强度E的范围；（3）若原子核最终能够垂直打到收集板上距点超过的区域内，求在磁场中可能的运动时间t。【答案】（1）；（2）；（3）见解析【解析】【详解】（1）原子核在电场中加速有穿过隔离层得根据洛伦兹力提供向心力有代入得 （2）当电场强度为E时，设粒子质量，则满足可得则质量越大，在磁场中轨迹半径越大。所有离子都能打到收集板，需满足下列情况：①不从磁场右边界离开，则考虑离子不从右边界离开，则有可得②向下位移最小的离子也能打到收集板，则考虑离子向下的总位移大于3d。设第n次进入磁场动能为，则可得，所以其中得综上电场强度E的范围 （3）设离子第一次进入磁场半径为，在磁场中转了n个半圈，最后垂直打到收集板的右边四分之三区域内，则有解得需满足解得也要满足解得则n可取2和3。则当时时