（山东新高考）2020年高三最新信息卷 物理（十二） Word版含答案 8页

绝密 ★ 启用前 2020 年高三最新信息卷 物 理 （十二） 注意事项： 1．本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。答题前，考生务必将自 己的姓名、考生号填写在答题卡上。 2．回答第Ⅰ卷时，选出每小题的答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑， 如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。写在试卷上无效。 3．回答第Ⅱ卷时，将答案填写在答题卡上，写在试卷上无效。 4．考试结束，将本试卷和答题卡一并交回。 一、单项选择题：本题共 8 小题，每小题 3 分，共 24 分。在每小题给出的四个选项中，只有一 项是符合题目要求的。 1．某金属发生光电效应，光电子的最大初动能 Ek 与入射光频率 v 之间的关系如图所示。已知 h 为普朗克常量，e 为电子电荷量的绝对值，结合图象所给信息，下列说法正确的是( ) A．频率大于 v0 的入射光不可能使该金属发生光电效应现象 B．该金属的逸出功等于 hv0 C．若用频率是 3v0 的光照射该金属，则遏止电压为 0hv e D．遏止电压随入射光的频率增大而减小 2．一定质量的理想气体从状态 A 经过状态 B 变化到状态 C，其 V－t 图象如图所示，下列说法 中不正确的是( ) A．A→B 的过程中，气体对外做功 B．A→B 的过程中，气体放出热量 C．B→C 的过程中，气体压强变大 D．B→C 的过程中，单位体积内的分子数目增加 3．若想检验“使月球绕地球运动的力”与“使苹果落地的力”遵循同样的规律，在已知月地距离约 为地球半径 60 倍的情况下，需要验证( ) A．地球吸引月球的力约为地球吸引苹果的力的 2 1 60 B．月球公转的加速度约为苹果落向地面加速度的 2 1 60 C．自由落体在月球表面的加速度约为地球表面的 1 6 D．苹果在月球表面受到的引力约为在地球表面的 1 60 4．如图所示是彩虹成因的简化示意图，设水滴是球形的，图中的圆代表水滴过球心的截面。入 射光线在过此截面的平面内，a、b 是两种不同频率的单色光。下列说法正确的是( ) A．雨后太阳光入射到水滴中发生色散而形成彩虹 B．水滴对 a 光的临界角大于对 b 光的临界角 C．在水滴中，a 光的传播速度大于 b 光的传播速度 D．在水滴中，a 光的波长大于 b 光的波长 5．教学用发电机能够产生正弦式交变电流，利用该发电机(内阻可忽略)通过理想变压器向定值 电阻 R 供电，电路如图所示，理想交流电流表 A、理想交流电压表 V 的读数分别为 I、U，R 消耗的 功率为 P。若发电机线圈的转速变为原来的1 2 ，则( ) A．R 消耗的功率变为 1 2P B．电流表 A 的读数变为 2I C．电压表 V 的读数变为 1 2U D．通过 R 的交变电流频率不变 6．一质点在 t＝0 时刻从 x＝0 处沿 x 轴正方向做直线运动，其运动的 v－t 图象如图所示，下列 说法正确的是( ) 此 卷 只 装 订 不 密 封 班 级 姓 名 准 考 证 号 考 场 号 座 位 号 A．第 3 s 内和第 4 s 内，质点动量的变化相同 B．0～2 s 内和 0～4 s 内，质点的平均速度相同 C．2～4 s 质点受到的合力的冲量为零 D．t＝4 s 时，质点在 x＝6 m 处 7．如图所示，两个等量异种点电荷分别位于 P、Q 两点，P、Q 两点在同一竖直线上，水平面 内有一正三角形 ABC，且 PQ 连线的中点 O 为三角形 ABC 的中心，M、N 为 PQ 连线上关于 O 点对 称的两点，则下列说法中正确的是( ) A．A、B、C 三点的电势相等 B．电子在 O 点具有的电势能大于在 B 点具有的电势能 C．M 点场强大于 N 点场强 D．将一正点电荷从 A 点移到 O 点，电场力做正功 8．如图所示，一质量为 m 的质点做平抛运动，依次经过 A、B、C 三点，A 到 B 和 B 到 C 的时 间相等。A、C 两点距水平地面高度分别为 h1、h2，质点经过 A、C 两点时速度与水平方向的夹角分 别为 30°、60°，重力加速度大小为 g，则( ) A．质点经过 C 点时动能为 mg(h1－h2) B．质点经过 B 点时速度与水平方向的夹角为 45° C．B、C 间的高度差是 A、B 间的 3 倍 D．质点的水平速度大小为 1 23 ( ) 2 g h h 二、多项选择题：本题共 4 小题，每小题 4 分，共 16 分。在每小题给出的四个选项中，有多项 符合题目要求，全部选对得 4 分，选对但不全的得 2 分，有选错的得 0 分。 9．如图甲所示，水平放置的平行金属导轨左端连接一个平行板电容器 C 和一个定值电阻 R，导 体棒 MN 放在导轨上且接触良好。装置放于垂直导轨平面的磁场中，磁感应强度 B 的变化情况如图 乙所示（垂直纸面向上为正），MN 始终保持静止。不计电容器充电时间，则在 0～t2 时间内，下列 说法正确的是( ) A．电阻 R 两端的电压大小始终不变 B．电容 C 的 a 板先带正电后带负电 C．MN 棒所受安培力的大小始终不变 D．MN 棒所受安培力的方向先向右后向左 10．如图所示，两种不同材料的弹性细绳在 O 处连接，M、O 和 N 是该绳上的三个点，OM 间 距离为 7.0 m，ON 间距离为 5.0 m。O 点上下振动，则形成以 O 点为波源向左和向右传播的简谐横 波Ⅰ和Ⅱ，其中波Ⅱ的波速为 1.0 m/s。t＝0 时刻 O 点处在波谷位置，观察发现 5 s 后此波谷传到 M 点，此时 O 点正通过平衡位置向上运动，OM 间还有一个波谷。则( ) A．波Ⅰ的波长为 4 m B．N 点的振动周期为 4 s C．t＝3 s 时，N 点恰好处于波谷 D．当 M 点处于波峰时，N 点也一定处于波峰 11．如图所示电路，R1 是定值电阻，R2 是滑动变阻器，L 是小灯泡，C 是电容器，电源内阻为 r。开关 S 闭合后，在滑动变阻器的滑片向上滑动的过程中( ) A．小灯泡变亮 B．电压表示数变小 C．电容器所带电荷量增大 D．电源的输出功率一定先变大后变小 12．一物体放在倾角为θ且足够长的光滑斜面上，初始位置如图甲所示，在平行于斜面的力 F(图 中未画出)的作用下由静止开始沿斜面运动，运动过程中物体的机械能 E 随位置 x 的变化关系如图乙 所示。其中 0～x1 过程的图线是曲线，x1～x2 过程的图线是平行于 x 轴的直线，x2～x3 过程的图线是 倾斜的直线，则下列说法正确的是( ) A．在 0～x1 的过程中，力 F 方向沿斜面向下 B．在 0～x1 的过程中，物体的加速度逐渐增大 C．在 x1～x2 的过程中，物体的动能逐渐增大 D．在 x2～x3 的过程中，物体的重力势能逐渐增大 三、非选择题：本题共 6 小题，共 60 分。 13．(6 分)某实验小组利用如图所示的实验装置测定滑块与长木板之间的动摩擦因数，实验的主 要步骤如下： (1)将长木板放置在水平桌面上并固定好，并在其中间某一位置固定一光电门传感器； (2)用游标卡尺测量固定在滑块上端的挡光片的宽度 d，测量结果如图所示，则挡光片的宽度 d ＝_________mm； (3)滑块放在长木板上，用手拨动滑块，通过光电门，运动一段距离后静止，记录挡光片的挡光 时间 t、滑块静止位置与光电门之间的距离 x； (4)已知重力加速度为 g，则动摩擦因数μ＝_________（用题中所给字母表示）； (5)若某次实验时，手拨动滑块的位置到滑块静止位置的距离恰好是光电门到滑块静止位置的距 离的两倍，已知挡光时间为 t1，滑块质量为 m，则人拨动滑块时，对滑块的冲量大小为_________（用 题中所给字母表示）。 14．(10 分)某课外小组在参观工厂时，看到一丢弃不用的电池，同学们想用物理上学到的知识 来测定这个电池的电动势和内阻，已知这个电池的电动势约为 11～13 V，内阻小于 3 Ω，由于直流 电压表量程只有 3 V，需要将这只电压表通过连接一固定电阻（用电阻箱代替），改装为量程为 15 V 的电压表，然后再用伏安法测电池的电动势和内阻，以下是他们的实验操作过程： (1)把电压表量程扩大，实验电路如图甲所示，实验步骤如下，完成填空： 第一步：按电路图连接实物 第二步：把滑动变阻器滑片移到最右端，把电阻箱阻值调到零 第三步：闭合开关，把滑动变阻器滑片调到适当位置，使电压表读数为 3 V 第四步：把电阻箱阻值调到适当值，使电压表读数为________V 第五步：不再改变电阻箱阻值，保持电压表和电阻箱串联，撤去其他线路，即得量程为 15 V 的 电压表。 (2)实验可供选择的器材有： A．电压表（量程为 3 V，内阻约 2 kΩ） B．电流表（量程为 3 A，内阻约 0.1 Ω） C．电阻箱（阻值范围 0～9999 Ω） D．电阻箱（阻值范围 0～999 Ω） E．滑动变阻器（阻值为 0～20 Ω，额定电流 2 A） F．滑动变阻器（阻值为 0～20 kΩ） 回答：电阻箱应选_________，滑动变阻器应选_________。 (3)用该扩大了量程的电压表（电压表的表盘没变），测电池电动势 E 和内阻 r，实验电路如图 乙所示，得到多组电压 U 和电流 I 的值，并作出 U－I 图线如图丙所示，可知电池的电动势为_____V， 内阻为_____Ω。 15．(7 分)如图导热气缸 A、B 固定在同一水平面上，A 的横截面积为 S，B 的横截面积为 A 的 2 倍，用两不计质量的活塞密封了等高的理想气体气柱，起初连接两活塞的轻绳均处于伸直状态，但 绳中无张力。现向 A 气缸的活塞上方缓慢加入细沙，直至 A 气缸中气体体积减小为原来的一半。已 知大气压强为 p0，求此时： (1)B 气缸中气体的压强； (2)加入细沙的质量。 16．(10 分)如图所示，相距为 l 的平行光滑导轨 ABCD 和 MNPQ 两侧倾斜、中间水平，且电阻 不计，在导轨的两端分别连有电阻 R1 和 R2，左侧倾角为θ，在 ABNM 区域内存在垂直斜面向上的匀 强磁场，磁感应强度大小为 B0，水平部分虚线 ef 和 gi 之间的矩形区域内，有竖直向上垂直于导轨平 面的匀强磁场，磁感应强度也为 B0。一质量为 m、长度也为 l 的金属导体棒，从距水平轨道 h 高处 由静止释放，滑到底端时的速度为 v0，穿过 efig 区域磁场后速度变为 1 3v0。已知导轨和金属棒始终接 触良好，倾斜部分轨道和水平部分用光滑圆弧相连，导体棒的电阻和 R1、R2 的阻值均为 r。求： (1)导体棒从静止开始下滑到底端 BN 过程中电阻 R1 上产生的热量； (2)虚线 ef 和 gi 之间的距离； (3)导体棒最终停在什么位置。 17．(13 分)如图所示，从离子源产生的甲、乙两离子，由静止经加速电压 U 加速后在纸面内竖 直向下运动，自 M 点垂直于磁场边界射入匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁场上边界 RS 处 有一荧光屏。已知甲离子射入磁场的速度大小为 v1，最后打在荧光屏上的 N 点，乙离子射入磁场的 速度大小为 v2，最后打在荧光屏上的 P 点。已知 MN＝d1，NP＝d2，不计重力影响和离子间的相互 作用。 (1)求甲、乙两离子的比荷之比； (2)求 d1 与 d2 之比； (3)若去掉 RS 上 N 处的荧光屏，在 RS 上方某处加上一个矩形边界的匀强磁场，磁场方向垂直纸 面向外，其下边界平行于 RS 且相距 h，若甲离子经过 RS 上方磁场偏转后也到达 P 点，已知甲离子 的比荷为 k，求在 RS 上方所加磁场的磁感应强度大小、甲离子从 M 点运动到 P 点所用的时间和所 加磁场区域的最小面积。 18．(14 分)如图所示，某同学搭建的轨道，CDE 为半径 R＝0.3 m 的光滑圆弧型轨道，C 点与斜 面 BC 相切，D 点为轨道最高点，斜面倾角θ＝30°，与水平轨道 AB 相交点 B 点附近用一段小圆弧平 滑连接。该同学用一辆质量 m＝0.2 kg 的玩具小车从 A 点由静止开始出发，先做匀加速直线运动到 达 B 点时恰好达到额定功率，匀加速时间 t＝1 s，此后再以恒定功率行驶到 C 点关闭玩具车电动机。 已知玩具车在 AB 段受到恒定阻力 f＝0.2 N，BC 段、CDE 段都不受阻力，AB 段长为 2 m，BC 段长 为 1.3 m。试求： (1)玩具车在 AB 段的牵引力及额定功率 P； (2)判断玩具车能否运动到 D 点，若能，则求对 D 点的压力；若不能，则说明理由； (3)若小车行驶到 B 点时，突然出现了故障，额定功率降为 3 W，发现玩具车到达 C 点前已经匀 速，则求玩具车在 BC 段行驶的时间。 绝密 ★ 启用前 2020 高考高三最新信息卷 物理答案（十二） 一、单项选择题：本题共 8 小题，每小题 3 分，共 24 分。在每小题给出的四个选项中，只有一 项是符合题目要求的。 1．【答案】B 【解析】由题知，金属的极限频率为 v0，而发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极 限频率，故频率大于 v0 的入射光可以使该金属发生光电效应现象，故 A 错误；该金属的逸出功等于 W0＝hv0，故 B 正确；根据光电效应方程知 Ekm＝hν－W0，若用频率是 3v0 的光照射该金属，则光电 子的最大初动能 Ekm＝2hv0，则遏止电压 0km c 2hEU e e   ，故 C 错误；遏止电压为 0km c hv hvEU e e   ， 可知遏止电压随入射光的频率增大而增大，故 D 错误。 2．【答案】B 【解析】A→B 的过程中，气体体积变大，则气体对外做功，温度不变，内能不变，则气体吸收 热量，选项 A 正确，B 错误；根据pV T ＝C 则 CV Tp  ，在 B→C 的过程中，图线上的点与横轴上－273℃ 点连线的斜率减小，则气体压强变大；气体体积减小，则单位体积内的分子数目增加，选项 CD 正 确。本题选不正确的，故选 B。 3．【答案】B 【解析】设月球质量为 M 月，地球质量为 M，苹果质量为 m，则月球受到的万有引力 2(60 ) MMF G r  月 ， 苹果受到的万有引力 F＝GMm r2 ，由于月球质量和苹果质量之间的关系未知，故二者之间万有引力的 关系无法确定，故 A 错误；根据牛顿第二定律 2(60 ) MMG M ar 月 月 月 ，GMm r2 ＝ma，整理可以得到 2 1 60a a月 ， 故 B 正确；在地球表面处 2 MmG m gR   地 地 ，在月球表面处 2 M mG m gR  月 月 月 ，由于地球、月球本身的半 径大小、质量大小关系未知，故无法求出月球表面和地面表面重力加速度的关系，进而无法求出苹 果在月球表面受到的引力与地球表面引力之间的关系，故 CD 错误。 4．【答案】AD 【解析】水对不同色光的偏折程度不同，所以雨后太阳光入射到水滴中发生色散而形成彩虹， A 正确；根据图中光路图可知水对 a 光的偏折程度大，所以 a 光的折射率大，根据 sin C＝1 n 可知 a 光的临界角小于 b 光的临界角，B 错误；根据 v＝c n 可知在水滴中，a 光的传播速度小于 b 光的传播 速度，C 错误；a 光折射率大，频率高，根据 c＝λf 可知 a 光的波长小于 b 光的波长，D 错误。 5．【答案】C 【解析】根据ω＝2πn 可知，转速变为原来的1 2 ，则角速度变为原来的1 2 ，根据 Em＝nBSω可知电 动机产生的最大电动势为原来的1 2 ，根据 U＝Um 2 可知发电机的输出电压有效值变为原来的1 2 ，即原线 圈的输出电压变为原来的1 2 ，根据U1 U2 ＝n1 n2 可知副线圈的输入电压变为原来的1 2 ，即电压表示数变为原 来的1 2 ，根据 P＝U2 R 可知 R 消耗的电功率变为 1 4P，A 错误，C 正确；副线圈中的电流 2 2 UI R  ，变为 原来的1 2 ，根据I1 I2 ＝n2 n1 可知原线圈中的电流也变为原来的1 2 ，B 错误；转速减小为原来的1 2 ，则频率变 为原来的1 2 ，D 错误。 6．【答案】A 【解析】第 3 s 内质点的速度由 3 m/s 减小到 0，第 4 s 内质点的速度由 0 增大到－3 m/s，质点 动量的变化相同，A 正确；在 v－t 图象中，图象与时间轴围成的面积等于质点的位移，因此在 0～2 s 内，质点的位移 x1＝4.5 m，由于 2～4 s 内总位移为零，因此在 0～4 s 内，质点的位移 x2＝4.5 m， 位移相同但时间不同，因此平均速度不同，且 t＝4 s 时，物体位于 x2＝4.5 m 处，BD 错误；在 2～4 s 内质点速度由 3 m/s 变为－3 m/s，动量发生变化，根据动量定理，合力的冲量不为零，C 错误。 7．【答案】A 【解析】根据空间几何的位置关系可知，A、B、C 三点到 P、Q 两点的距离均相等，三点的场 强和电势均相等，故 A 正确；电子带负电，电势小的地方电势能大，由于 O 点电势大于 B 点的电势， 电子在 O 点具有的电势能小于在 B 点具有的电势能，故 B 错误；根据等量异种电荷电场线的分布， 可知电场线的疏密程度是关于 O 点所在的中垂线对称的，所以 M 点场强等于 N 点场强，故 C 错误； A 点电势小于 O 点电势，正点电荷从 A 点移到 O 点，电势升高，电势能升高，电场力做负功，故 D 错误。 8．【答案】D 【解析】质点从 A 到 C 过程中，质点的初速度不为零，因此由动能定理可知 mg(h1－h2)＝ΔEk， 故 A 错误；设 A 到 B 和 B 到 C 的时间为 t，则有 v0tan 60°＝v0tan 30°＋2gt，B 点竖直方向的速度 vBy ＝v0tan 30°＋gt，解得 vBy＝2 3 3 v0，则质点在 B 点时速度与水平方向的夹角的正切值 tan θ＝2 3 3 ，故 B 错误；如果 A 点为抛出点，竖直方向为初速度为 0 的匀加速度直线运动，由于 A 到 B 和 B 到 C 的 时间相等，则 B、C 间的高度差是 A、B 间的 3 倍，但 A 点不是抛出点，故 C 错误；由 vBy＝v0tan 30° ＋gt， 1 2 2By h hv t  ，解得 1 2 0 3 ( ) 2 g h hv  ，故 D 正确。 二、多项选择题：本题共 4 小题，每小题 4 分，共 16 分。在每小题给出的四个选项中，有多项 符合题目要求，全部选对得 4 分，选对但不全的得 2 分，有选错的得 0 分。 9．【答案】AD 【解析】由乙图知，磁感应强度均匀变化，根据法拉第电磁感应定律可以知道，回路中产生恒 定电动势，电路中电流恒定，电阻 R 两端的电压恒定，故 A 正确；根据楞次定律判断可以知道，通 过 R 的电流一直向下，电容器 a 板电势较高，一直带正电，故 B 错误；根据安培力公式 F＝BIL，I、 L 不变，因为磁感应强度变化，MN 所受安培力的大小变化，故 C 错误；由右手定则判断得知，MN 中感应电流方向一直向上，由左手定则判断可以知道，MN 所受安培力的方向先向右后向左，故 D 正确。 10．【答案】BD 【解析】OM 之间有两个波谷，即 11 4λ1＝7 m，解得波 I 的波长λ1＝5.6 m，根据题意可知波 I 的波 速 1 7 m/s=1.4 m/s5v  ，周期 1 1 4 sT v   ，同一波源的频率相同，故 N 点的振动周期为 4 s，A 错误 B 正确；波 II 的波长λ2＝v2T＝7 m，故在 t＝0 时刻 N 处于平衡位置向下振动，经过 3s，即四分之三周期， N 点在波峰，C 错误；因为 MN 两点到波源的距离都为其各自波长的 1 1 4 倍，又两者振动周期相同，起 振方向相同，所以两者振动步调相同，即当 M 点处于波峰时，N 点也一定处于波峰，D 正确。 11．【答案】AB 【解析】滑片向上滑动，R2 阻值减小，电路总电阻减小，根据 EI R  总 ，可知干路电流增大，即 流过小灯泡的电流增大，小灯泡变亮，A 正确；电压表测量路端电压，干路电流增大，根据 E＝U＋ Ir，可知路端电压减小，电压表示数变小，B 正确；路端电压减小，小灯泡分压增大，所以滑动变阻 器两端电压减小，电容器两端电压即为滑动变阻器分压，根据 C＝Q U ，可知电容器所带电荷量减小， C 错误；电源输出功率与外电阻的关系为 P 出＝ E R 外＋r 2R 外，外电阻与电源内阻关系未知，所以电 源输出功率变化未知，D 错误。 12．【答案】BC 【解析】由图可知在 0～x1 过程中物体机械能在减小，知拉力在做负功，如果拉力方向向下，则 知物体在沿斜面向上运动，这种情况不可能，所以拉力方向向上，则知物体在沿斜面向下运动，根 据功能关系ΔE＝FΔx，0～x1 过程中图线的斜率逐渐减小到零，知物体的拉力逐渐减小，根据牛顿第 二定律 mgsin θ－F＝ma，可知加速度逐渐增大，故 A 错误，B 正确；在 x1～x2 过程中，拉力 F＝0， 机械能守恒，向下运动，重力势能减小，动能增大，故 C 正确；在 0～x1 过程中，加速度的方向与 速度方向相同，都沿斜面向下，所以物体做加速运动，x1～x2 过程中 F＝0，物体做匀加速运动；x2～ x3 过程，机械能增大，拉力做正功，沿斜面向下，故物体继续向下做加速运动，即物体一直沿斜面 向下运动，故 D 错误。 三、非选择题：本题共 6 小题，共 60 分。 13．(6 分) 【答案】(2)4.45 (4) 2 22 d gxt (5) 1 2md t 【解析】(2)游标卡尺主尺读数为 4 mm，游标尺上第 9 个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以读 数为 4 mm＋9×0.05 mm＝4.45 mm。 (4)滑块经过光电门的速度 dv t  ，整个过程根据动能定理可知μmgx＝1 2mv2，解得 2 22 d gxt   。 (5)根据题意滑块经过光电门的速度 1 dv t  ，该速度为整个过程中中间位置的速度，故 v02－v2＝ 2ax，v2＝2ax，初速度 v0＝ 2v，所以人拨动滑块时，对滑块的冲量大小 0 1 2mdI mv t   。 14．(10 分) 【答案】(1)0.6 (2)C E (3)11.5 2.5 【解析】(1)把 3 V 的直流电压表接一电阻箱，改装为量程为 15 V 的电压表时，将直流电压表与 电阻箱串联，整个作为一只电压表，据题分析，电阻箱阻值调到零，电压表读数为 3 V，则知把电 阻箱阻值调到适当值，使电压表读数为 0.6 V。 (2)由题，电压表的量程为 3 V，内阻约为 2 kΩ，要改装成 15 V 的电压表，根据串联电路的特点 可知，所串联的电阻箱电阻应为 8 kΩ，故电阻箱应选 C。在分压电路中，为方便调节，滑动变阻器 选用阻值较小的，即选 E。 (3)由丙读出，外电路断路时，电压表的电压 U＝2.3 V，则电源的电动势 E＝2.3×5＝11.5 V，内 阻 2.5Ur I  = = 。 15．(7 分) 【解析】(i)设开始时气缸 B 内气体为 VB，后来体积 VB′，由题可知 VB′＝1.5VB 对气缸 B 的气体 p0VB＝pBVB′ 解得：pB＝2 3p0。 (2)对气缸 A 的气体：p0VA＝pA‧1 2VA 即 pA＝2p0 对气缸 B 活塞进行受力分析，由受力平衡：p0‧2S＝pB‧2S＋T 对气缸 A 活塞进行受力分析，由受力平衡：mg＋p0S＝T＋pAS 解得加入细沙的质量 05 3 p Sm g  。 16．(10 分) 【解析】(1)设此过程整个装置产生的热量为 Q，R1 产生的热量为 Q1，则： mgh＝Q＋1 2mv02 Q1＝1 6Q＝1 6(mgh－Q＋1 2mv02)。 (2)设 ef 和 gi 之间的距离为 x，穿过磁场过程中流过导体棒的电荷量为 q1，根据动量定理可得： BIlΔt＝Δp －Blq1＝m‧1 3v0－mv0 1Δ Δ Δ q tR t   其中ΔΦ＝B0lx，R＝3 2r 得 0 2 2 mv rx B l  。 (3)设导体棒在磁场区经过的路程为 s，通过导体的电荷量为 q2，则： －Blq2＝0－mv0 2 Δ Δ qBls tR t  得 0 2 2 3 3 2 2 mv rs xB l   所以导体棒最终停在水平磁场的正中间。 17．(13 分) 【解析】(1)设甲离子所带电荷量为 q1、质量为 m1，由动能定理得： q1U＝1 2m1v12 解得 2 1 1 1 2 q v m U  设乙离子所带电荷量为 q2、质量为 m2，同理可得： 2 2 2 2 2 q v m U  甲、乙两离子的比荷之比 2 21 1 1 2 1 1 : :q q v vm m  。 (2)甲离子在磁场中做匀速圆周运动的半径 R1＝1 2d1，设磁场的磁感应强度大小为 B，由牛顿第二 定律有： 2 1 1 1 1 1 vq v B m R  乙离子在磁场中做匀速圆周运动的半径 R2＝1 2(d1＋d2)，由牛顿第二定律有： 2 2 2 2 2 2 vq v B m R  联立解得： 1 2 2 1 2 d v d v v   。 (3)设在 RS 上方所加磁场的磁感应强度大小为 B′，由 2 1 1 1 1 1 vq v B m R    ，R1′＝1 2d2 解得 1 2 2vB kd   甲离子从 M 点运动到 N 点所用的时间 1 1 1 π 2 dt v  在无磁场区域运动的时间 2 1 2ht v  在磁感应强度为 B′的磁场区域运动的时间 2 3 1 π 2 dt v  甲离子从 M 点运动到 P 点所用的时间 1 2 1 2 2 1 4 π( ) 2 h d dt t t t v      所加磁场区域的最小矩形面积 2 2 1 2S d 。 18．(14 分) 【解析】(1)汽车在 AB 段做匀加速直线运动，有： xAB＝1 2at2 F－f＝ma 联立可得 F＝1 N 玩具车到达 B 点时恰好达到额定功率，有：vB＝at＝4 m/s，P＝FvB＝4 W。 (2)玩具车在 BC 段保持功率恒定，准备爬坡时牵引力为 F＝1 N，而不受阻力，重力的分力为 mgsin θ＝1 N＝F 故在 BC 段玩具车做匀速直线运动，C 点的速度为 4 m/s，假设玩具车能经过最高点 D 点，由动 能定理有： －mgR(1＋cos θ)＝1 2mvD2－1 2mvC2 解得 10 3 3 m/sDv   若要安全过 D 点的最小速度满足只有重力提供向心力，有： 2 minvmg m R  则可得 vmin＝ 3 m/s 故 vD>vmin，可知玩具车能安全通过最高点 D，由牛顿第二定律有： 2 D D vmg N m R   由牛顿第三定律有 ND＝ND′ 联立可得玩具车对 D 点的压力 14 6 3 N14DN   。 (3)玩具车从 B 点到 C 点保持功率 P1＝3 W 不变，设运动时间为 t1，匀速的速度为 v1，有： P1t1－mgsin θ‧sBC＝1 2mv12－1 2mvB2 P1＝mgsin θ‧v1 联立可得 t1＝0.2 s。