【文档说明】新疆生产建设兵团第二中学2023-2024学年高三上学期12月月考试题+物理+含解析.docx，共(27)页，2.297 MB，由小赞的店铺上传

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第四次月考物理试卷（问卷）（卷面分值：100分；考试时间：100分钟）注意：本试卷在计算时，重力加速度取g=10m/s2第Ⅰ卷（选择题共40分）一、选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1-6题

只有一项符合题目要求，第7-10题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）1.将托在手掌上石块竖直向上抛出，石块脱离手掌的瞬间，手掌的运动方向和加速度方向分别是（）A.向上、向下B.向下、向上C.向上、向上D.向下、向下2.如图所示为玻尔理

论的氢原子能级图，当一群处于激发态n=3能级的氢原子向低能级跃迁时，发出的光中有两种频率的光能使某种金属发生光电效应。以下说法中正确的是（）A.这群氢原子由n=3能级向低能级跃迁时能发出6种不同频率的光B.用发

出的波长最短的光照射该金属，产生光电子的最大初动能一定大于3.4eVC.这种金属的逸出功可能为10eVD.由n=3能级跃迁到n=2能级时产生的光一定能够使该金属发生光电效应3.已知电子的电荷量为1.6×10-19C，质量为0.91×10-30kg，质子质量为电子质量

的1836倍。静电力常量k=9×109N·m2/C2，引力常量G=6.67×10−11N·m2/kg2。氢原子中，电子和质子间的库仑力和万有引力之比的量级为（）A.1037B.1039C.1041D.10434.如图，平行板电容器两极板间有

一负电荷（电量很小）固定在P点。E表示两极板间场强，EP表示负电荷在P点的电势能。若将负极板向上移动少许。则（）A.Ep变小，E变小B.Ep变大，E变小C.Ep变小，E变大D.Ep变大，E变大的的5.如图是15kg的正棱台形金砖，a、b侧面与底面的夹角为

78.5°。某大力士可用单手的食指和拇指按住金砖的a、b面，保持c面水平将其提起。已知手指与金砖之间的动摩擦因数为0.5，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，sin78.5°=0.98，cos78.5°=0.2，g取210m/s。提起金砖，手指施加给金砖单侧的压力至少为（）A.

150NB.259NC.300ND.518N6.如图，A、B两点固定等量同种点电荷。P点的电场强度方向所在直线延长线与直线AB交于C点（未标出）。若32PAPB=，则ACBC为（）A.94B.49C.278D.8277.两同学

练习接力赛接棒技术，他们奔跑时的最大速度相同。乙从静止匀加速全力奔跑，需跑25m才能达到最大速度。现在甲持棒以最大速度向乙奔来，乙在接力区伺机全力奔出。若要乙接棒时的速度达到最大速度的80%。则（）A.乙距甲16m开始起跑B.乙距甲24m开始起跑C.乙在接力区奔出的距离为32mD.

乙在接力区奔出的距离为16m8.一质量为1kg的物体静止在粗糙水平面上，物体受到的水平拉力F与时间t的关系如图所示。物体与水平地面间的动摩擦因数为0.4，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是（）A.t=1s时，

物体开始运动B.t=2s时，拉力的功率为16WC.前3s拉力的冲量大小为18N·sD.t=4s时，物体的动能为128J9.坐标原点处的波源从t=0开始沿y轴负方向振动，形成沿x轴正向传播的简谐横波。某时刻在0≤x≤12m之间第一次出现如图所示的波形，此时质点P、Q的位移大小相等。

从该时刻起，质点P第一次回到平衡位置和质点Q第一次回到平衡位置所用时间之比为1:5。t=1.0s时，质点Q恰好第一次到达波峰处。以下说法正确的是（）A.质点P的平衡位置位于x=1m处B.这列波的波速为14m/sC.这列波的周期为0.6sD.从t=0到t=1.0s，质点P经过

的路程为12cm10.如图，abcd是边长为L的正方形导线框，线框上固定导线ef，3Lfdec==。ab、fe、dc的电阻均为0R，ad、bc边的电阻不计。线框处在磁感应强度为B的有界匀强磁场中。现用外力将线框向右匀速移出磁场，从cd

边开始离开磁场到ab边离开磁场所用时间为t。整个过程中（）A.外力对线框做的功为24023BLRtB.外力对线框做的功为24023BLRtC.cd导线中产生的热量为24029BLRtD.cd导线中产生的热量为2409BLRt第Ⅱ卷（非选择题

共60分）二、实验题（本题共2小题，共14分）11.某实验小组同时测量A、B两个箱子质量的装置图如图甲所示，其中D为铁架台，E为固定在铁架台上的轻质光滑滑轮，F为光电门，C为固定在A上、宽度为d的细遮光条（质量不计），另外，该实验小组还准备了刻度尺和一套总

质量m0=0.5kg的砝码。（1）在铁架台上标记一位置O，并测得该位置与光电门F之间的距离为h。取出质量为m的砝码放在A箱子中，剩余砝码全部放在B箱子中，让A从位置O由静止开始下降，则A下落过程中，测得遮光条通过光电门的时间

为Δt，下落过程中的加速度大小a=_________（用d、Δt、h表示）。（2）改变m，测得遮光条通过光电门对应的时间，算出加速度a，得到多组m与a的数据，作出a-m图像如图乙所示，可得A的质量mA=________kg，B的质量mB=________k

g。（均保留两位有效数字，重力加速度g取210m/s）12.用电流表和电压表测定电池的电动势E和内阻r，所用的电路如图甲所示，一位同学测得的六组数据如表所示：123456I/A0.120.200.310.320.

500.57U/V1.371.321241.181.101.05（1）根据实验电路图，完成图乙中的实物连线。__________.（2）试根据这些数据在图丙中作出U-I图像。________（3）根据图像得出电池电动势E=________V，电池的内阻r=________Ω。（均保留

两位小数）（4）若不作图线，只选用其中两组U和I数据，选用第_______组和第______组的数据，求得的E和r误差最大。三、计算题（本题共5小题，共46分。解答时，要有必要的步骤、公式和文字说明，只写结果不得分）13.新疆的冬季有着丰富的冰雪资源。一个晴朗无风的周末，小华同学乘坐滑雪圈从静

止开始沿倾斜直雪道下滑，滑行到倾斜直雪道底端速度达到最大14m/s，然后平滑进入水平直雪道继续滑行直至速度为零。已知小华同学和滑雪圈的总质量为70kg，整个滑行过程时间为18s。两个过程均可视为匀变速运动，水平雪道上滑行总长42m，

斜直雪道倾角为37°，sin37°=0.6。求：（1）小华在斜直雪道上滑行的时间；（2）滑雪车在斜直雪道上受到的平均阻力（保留整数）。14.在研究某些问题时，可以把地球和月球系统视作双星系统。它们在彼此间万有引力作用下绕着共同的引力中心C点做匀速圆周运动

。已知地月球心间的距离约为38万公里，地球的质量约为月球质量的81倍，地球半径约为6370公里。（1）计算地球球心到C点的距离；（2）说明C点位置特点。15.如图，MN、PQ为间距L，足够长的平行金属导轨，NQ⊥MN。导轨平面与水平面间的夹角为θ，NQ间有阻值为R的电阻，导轨与金属棒的电阻

均不计。磁感应强度为B0的匀强磁场垂直于导轨平面斜向上。将质量为m的金属棒ab紧靠NQ放置在导轨上，由静止释放。已知金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ，当金属棒滑行距离为s到达cd时，其速度达到最大值。（1）求金属棒的最大速度；（2）若金属棒滑行至

cd处记作t=0，从此时刻起，磁感应强度的大小开始变化，为使金属棒中不产生感应电流，推导出磁感应强度B随时间t变化的关系式。的的16.16世纪末，汤姆孙的学生阿斯顿设计了如图所示的质谱仪。原子质量为39和41的钾的单价离子，先后从容

器A下方的小孔S1飘入电势差为U的加速电场，然后经过S3沿着与磁场垂直的方向进入匀强磁场，最后打到照相底片D上。求：（1）钾39和钾41被电场加速后的速度之比（已知x很小时，1112xx++）（保留两位小数）。（2）若

加速电压U=200V有U的波动，为使钾的这两种同位素谱不发生覆盖，确定U的上限。17.一辆质量m=2kg的平板车左端放有质量M=3kg的小滑块，滑块与平板车之间的动摩擦因数μ=0.4。开始时平板车和滑块以v0=2m/s的速度在光滑水平面上向右运动，并与竖直墙壁发生碰撞，碰撞时间极短且碰

撞后平板车速度大小保持不变，但方向与原来相反。平板车足够长，以至滑块不会滑到平板车右端。（1）平板车最终停在何处？（2）为使滑块不滑离平板车，平板车至少多长？（3）从平板车第一次与墙壁碰撞后算起，平板车运

动的总时间是多少？第四次月考物理试卷（问卷）（卷面分值：100分；考试时间：100分钟）注意：本试卷在计算时，重力加速度取g=10m/s2第Ⅰ卷（选择题共40分）一、选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1-6题只有一项符合题目要求

，第7-10题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）1.将托在手掌上的石块竖直向上抛出，石块脱离手掌的瞬间，手掌的运动方向和加速度方向分别是（）A.向上、向下B.向下、向上C.向上、向上D.向下、向下

【答案】A【解析】【详解】物体的运动是由于手对物体的作用形成的，在物体和手掌分离的瞬间，物体的速度与手掌的速度相同，物体由于惯性继续向上运动，则手掌的运动方向向上；在物体和手掌分离的瞬间，物体只受到重力作用，物体的加速度为重力加速度g，方向向下，要使物体脱离，手掌的加速度的大小要

大于g，方向向下。故选A2.如图所示为玻尔理论的氢原子能级图，当一群处于激发态n=3能级的氢原子向低能级跃迁时，发出的光中有两种频率的光能使某种金属发生光电效应。以下说法中正确的是（）A.这群氢原子由n=3能级向低能级跃迁时能发出6种不同频率的光B.用发出的波长最短的光照射该

金属，产生光电子的最大初动能一定大于3.4eVC.这种金属的逸出功可能为10eVD.由n=3能级跃迁到n=2能级时产生的光一定能够使该金属发生光电效应【答案】C【解析】【详解】AC．一群氢原子由3n=能级向低能级跃迁时，

根据233C=。可知能发出3种不同频率的光，光子的能量分别为12.09eV、10.2eV、1.89eV；由题意可知发出的光中有两种频率的光能使某种金属发生光电效应，则这种金属的逸出功一定小于10.2eV大于1.89eV，这

种金属的逸出功可能为10eV，故A错误，C正确；B．用波长最短（即光子能量为12.09eV）的光照射该金属时，其最大初动能满足k012.09eV12.09eV10.2eV1.89eVEW=−−=可知产生光电子的最

大初动能不一定大于3.4eV，故B错误；D．由题意可知只有两种频率的光能使该金属发生光电效应，由3n=能级跃迁到2n=能级时产生的光，不能使该金属发生光电效应，故D错误。故选C。3.已知电子的电荷量为1.6×10-19C，质量为0.91

×10-30kg，质子质量为电子质量的1836倍。静电力常量k=9×109N·m2/C2，引力常量G=6.67×10−11N·m2/kg2。氢原子中，电子和质子间的库仑力和万有引力之比的量级为（）A.1037B.

1039C.1041D.1043【答案】B【解析】【详解】设质子和电子间的库仑力为1F，万有引力为2F，质子所带电荷量为1q，电子所带电荷量为2q，则由库仑定律和万有引力定律分别可得1212qqFkr=，1222mmFGr=可得电子和质子间的库仑力和万有引力大小之比为9191939111313

1212129101.6101.6102.3106.671018369.0109.010FqkFmmqG−−−−−==故选B。4.如图，平行板电容器两极板间有一负电荷（电量很小）固定在P点。E表示两极板间的场强，EP表示负电荷在P点的电势能。若将负极板向上移动少

许。则（）A.Ep变小，E变小B.Ep变大，E变小C.Ep变小，E变大D.Ep变大，E变大【答案】D【解析】【详解】由于电容器一直与电源相连，则极板间电压不变，根据UEd=若将负极板向上移动少许，可知板间距离减小

，则板间场强E变大，由于负极板接地，电势一直为0，则正极板电势不变，由于P点与正极板距离不变，则正极板与P点的电势差增大，P点电势降低，根据pEq=由于电荷带负电，则负电荷在P点的电势能pE变大。故选D。5.如图是15kg的正棱台形金砖，a、b侧面与底面的夹角为

78.5°。某大力士可用单手的食指和拇指按住金砖的a、b面，保持c面水平将其提起。已知手指与金砖之间的动摩擦因数为0.5，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，sin78.5°=0.98，cos78.5°=0.2，g取210m/s。提起金砖，手指施加

给金砖单侧的压力至少为（）A.150NB.259NC.300ND.518N【答案】B【解析】【详解】对金块受力分析如图所示由平衡条件可得2sin78.52cos78.5fmgF=+又fF=联立解得

手指施加给金砖单侧的压力至少为259NF故选B。6.如图，A、B两点固定等量同种点电荷。P点的电场强度方向所在直线延长线与直线AB交于C点（未标出）。若32PAPB=，则ACBC为（）A.94B.49C.278D.827【答案】C【解析】【详解】设A、B两点固定等量同种点电荷为正点电荷，

P点的电场强度如图所示则有2AQEkPA=，2BQEkPB=由图可得22sin9sin4BAEPAEPB===由正弦定理可得sinsinACPC=，sinsinBCPC=可得sinsinsin9327sinsinsin428APAPBCBC====故选C。7

.两同学练习接力赛接棒技术，他们奔跑时的最大速度相同。乙从静止匀加速全力奔跑，需跑25m才能达到最大速度。现在甲持棒以最大速度向乙奔来，乙在接力区伺机全力奔出。若要乙接棒时的速度达到最大速度的80%。则（）A.乙距甲16m开始起跑B.乙距甲24m开始起跑C.乙在接力区奔出的距离为32mD

.乙在接力区奔出的距离为16m【答案】BD【解析】【详解】乙起跑后做初速度为零的匀加速直线运动，设最大速度为1v，1x为达到最大速度经历的位移；2v为乙接棒时的速度，2x为接棒时经历的位移；则有2112vax=，2

222vax=又125mx=，2180%vv=联立解得216mx=故乙在接力区奔出距离为16m；设乙加速至交接棒的时间为t，则有2210.416m02vxtvt+===甲的位移为1=甲xvt则有210.624mxxx

vt=−==甲故乙应在距离甲24m处开始起跑。的故选BD。8.一质量为1kg的物体静止在粗糙水平面上，物体受到的水平拉力F与时间t的关系如图所示。物体与水平地面间的动摩擦因数为0.4，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是（）A.t=1s时，物体开始运动B.t=2

s时，拉力的功率为16WC.前3s拉力的冲量大小为18N·sD.t=4s时，物体的动能为128J【答案】AB【解析】【详解】A．物体受到的最大静摩擦力大小为max4Nffmg===由图像可知，1st=时水平拉力增大到4N，则1st=时，物体开始

运动，故A正确；B．在1~2s内，拉力的冲量大小为F1(48)1Ns6Ns2I=+=在1~2s内，根据动量定理可得F20Iftmv−=−解得2s=t时，物体的速度为22m/sv=则2s=t时，拉力的功率为228

2W16WPFv===故B正确；C．根据Ft−图像可知，前3s拉力的冲量大小为F1182Ns(810)1Ns17Ns22I=++=故C错误；D．在1~4s内，拉力的冲量大小为F11(48)1Ns(812)2

Ns26Ns22I=+++=在1~4s内，根据动量定理可得F40Iftmv−=−解得4st=时，物体的速度为414m/sv=则4st=时，物体的动能为2k4198J2Emv==故D错误。故选AB。9.坐标原点处的波源从t=

0开始沿y轴负方向振动，形成沿x轴正向传播的简谐横波。某时刻在0≤x≤12m之间第一次出现如图所示的波形，此时质点P、Q的位移大小相等。从该时刻起，质点P第一次回到平衡位置和质点Q第一次回到平衡位置所用时间之比为1:5。t=1.0s时

，质点Q恰好第一次到达波峰处。以下说法正确的是（）A.质点P的平衡位置位于x=1m处B.这列波的波速为14m/sC.这列波的周期为0.6sD.从t=0到t=1.0s，质点P经过的路程为12cm【答案】AC

【解析】【详解】A．设质点P的平衡位置坐标为Px，质点Q的平衡位置坐标为Qx，这列波的波速为v，由图中波形平移法可知615pQxxvv−=又12mPQxx+=联立解得1mPx=，11mQx=故A正确；BC．根据Tv=，12m=质点Q开始起振的时刻为QQxtv=由

于质点Q开始起振时沿y轴负方向振动，则再经过34T质点Q第一次到达波峰，则有31s4QtT+=联立解得0.6sT=，20m/sv=故B错误，C正确；D．质点P开始起振时刻为1s0.05s20PPxtv===则从t=0到

t=1.0s，质点P振动的时间为31.0s0.05s0.95s0.05s2tT=−==+则从t=0到t=1.0s，质点P经过的路程满足34612cm2sAA==故D错误。故选AC。10.如图，abcd是

边长为L的正方形导线框，线框上固定导线ef，3Lfdec==。ab、fe、dc的电阻均为0R，ad、bc边的电阻不计。线框处在磁感应强度为B的有界匀强磁场中。现用外力将线框向右匀速移出磁场，从cd边开始离开磁场到ab边离开磁场所用时间为t。整个过程中（）的A.外力对线框做的功为24023BLRt

B.外力对线框做的功为24023BLRtC.cd导线中产生的热量为24029BLRtD.cd导线中产生的热量为2409BLRt【答案】AC【解析】【详解】设线框向右匀速运动的速度为v，根据题意可得Ltv=在0~3t时

间内，ab和fe同时在磁场中切割磁感线，产生的电动势均为EBLv=把ab和fe看成一等效电源，等效电源的电动势和内阻分别为EEBLv==等，02Rr=等则通过cd导线的电流为10023EBLvIrRR=

=+等等此过程cd导线中产生的热量为2421004327cdtBLQIRRt==此过程整个线框产生的热量为242210102339ttBLQIRIrRt=+=总等在~3tt时间内，只有在磁场中切

割磁感线，产生的电动势为EBLv=则回路的总电流为20000232EEBLvIRRRRR===++外此过程cd导线中产生的热量为224200222327cdItBLQRRt==此过程整

个线框产生的热量为24222020224339ttBLQIRIRRt=+=总外则整个过程中，cd导线中产生的热量为24029cdcdcdBLQQQRt=+=总根据能量守恒可得整个过程中，外力对线框做的功为24023BLWQQRt=+=外总总故选AC。第Ⅱ卷（非选

择题共60分）二、实验题（本题共2小题，共14分）11.某实验小组同时测量A、B两个箱子质量的装置图如图甲所示，其中D为铁架台，E为固定在铁架台上的轻质光滑滑轮，F为光电门，C为固定在A上、宽度为d的细遮光条（质量不计），另外

，该实验小组还准备了刻度尺和一套总质量m0=0.5kg的砝码。（1）在铁架台上标记一位置O，并测得该位置与光电门F之间的距离为h。取出质量为m的砝码放在A箱子中，剩余砝码全部放在B箱子中，让A从位置O由静止开始下降，则A下落过程中，测得遮光条通过光电门

的时间为Δt，下落过程中的加速度大小a=_________（用d、Δt、h表示）。（2）改变m，测得遮光条通过光电门对应的时间，算出加速度a，得到多组m与a的数据，作出a-m图像如图乙所示，可得A的质量mA=________kg，B的质量mB=________kg。（均保留两位有效数字，重

力加速度g取210m/s）【答案】①.222dht②.2.2③.0.67【解析】【详解】（1）[1]A下落到F处的速率为dvt=由匀变速直线运动规律得v2=2ah解得下落过程中加速度为22222vdahht==（2）[2][3]

对箱子A、B及其中砝码整体分析，由牛顿第二定律得AB0AB0()()()mmgmmmgmmma+−+−=++解得AB0AB0AB0()2mmmggammmmmmm−−=+++++由a-m图像的斜率得2

AB023m/s0.5kggmmm=++由a-m图像的纵截距得2AB0AB0()3m/sgmmmmmm−−=++解得mA=2.2kgmB=0.67kg12.用电流表和电压表测定电池的电动势E和内阻r，所用的电路如图甲所示，一位同学测得

的六组数据如表所示：123456I/A0.120.200.310.320.500.57U/V1.371.321.241.181.101.05（1）根据实验电路图，完成图乙中的实物连线。__________（2）试根据这些数据在图丙中作出U-I图像。________（3）根据图像

得出电池的电动势E=________V，电池的内阻r=________Ω。（均保留两位小数）（4）若不作图线，只选用其中两组U和I数据，选用第_______组和第______组的数据，求得的E和r误差最大。【答案】①.见解析②.见解析③.1.45##1.44##1.46##1.47④.0.71#

#0.70##0.72##0.73##0.74⑤.3⑥.4【解析】【详解】（1）[1]根据电路图，实物连接如图所示（2）[2]根据表格数据描点，作图线时排除个别不合理的数据，并用直线进行拟合，所得UI−图像

如图所示（3）[3][4]根据闭合电路欧姆定律可得UEIr=−可知UI−图像的纵轴截距等于电动势，则有1.45VE=UI−图像的斜率绝对值等于内阻，则有1.451.000.710.63r−=（4）[5][6]由UI−图像可知，第3组和第4组数据连线偏离直线最大，若选取这两组数

据进行计算，求得E和r的误差最大。三、计算题（本题共5小题，共46分。解答时，要有必要的步骤、公式和文字说明，只写结果不得分）13.新疆的冬季有着丰富的冰雪资源。一个晴朗无风的周末，小华同学乘坐滑雪圈从静止开始沿倾斜直雪道下滑，滑行到倾斜直雪道底端速度达到最大14m/

s，然后平滑进入水平直雪道继续滑行直至速度为零。已知小华同学和滑雪圈的总质量为70kg，整个滑行过程时间为18s。两个过程均可视为匀变速运动，水平雪道上滑行总长42m，斜直雪道倾角为37°，sin37°=0.6。求：（1）小华在斜直雪道上滑行的时间；（2

）滑雪车在斜直雪道上受到的平均阻力（保留整数）。【答案】（1）12s；（2）338N【解析】【详解】（1）在水平直雪道上时222mvxt=解得26st=小华在斜直雪道上运动的时间1212sttt=−=（2）小华

在斜直雪道上时的加速度10mvat−=由牛顿第二定律sinfmgFma−=解得fF=338N14.在研究某些问题时，可以把地球和月球系统视作双星系统。它们在彼此间万有引力作用下绕着共同的引力中心C点做匀速圆周

运动。已知地月球心间的距离约为38万公里，地球的质量约为月球质量的81倍，地球半径约为6370公里。（1）计算地球球心到C点的距离；（2）说明C点位置的特点。【答案】（1）14634r公里；（2）C点位于地球内

部【解析】【详解】（1）设地心到C点的距离为1r，月心到C点距离为2r，地球质量为M，月球质量为m，地月球心间距为L，由牛顿第二定律可得212GMmMrL=222GMmmrL=又12rrL+=联立解得41138104

634811mrLMm==++公里公里（2）由于146346370rR地公里公里可知C点位于地球内部。15.如图，MN、PQ为间距L，足够长的平行金属导轨，NQ⊥MN。导轨平面与水平面间的夹角为θ，NQ间有阻值为R的电阻，导轨与金属棒的电阻均不计。磁感应强度为B0的匀强

磁场垂直于导轨平面斜向上。将质量为m的金属棒ab紧靠NQ放置在导轨上，由静止释放。已知金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ，当金属棒滑行距离为s到达cd时，其速度达到最大值。（1）求金属棒的最大速度；（2）若金属棒滑行至cd处记作t=0，从此时刻起，磁感应强度的大小开始变化，为使金属棒

中不产生感应电流，推导出磁感应强度B随时间t变化的关系式。【答案】（1）()220sincosLmgRB−；（2）320222220022(sincos)(sincos)2BBsmgRtBLsLtgBL=−+−+【解析】【详解】（1）设金属棒的最

大速度为mv，此时感应电动势为0mEBLv=金属棒受到的安培力为0FBIL=金属棒中通过的电流为EIR=金属棒速度最大时，由平衡条件可得sincosmgmgF=+联立解得金属棒最大速度为()2m20s

incosmgRvBL−=（2）金属棒不产生感应电流时做匀加速直线运动，t时刻位移为2m12xvtat=+由牛顿第二定律可得sincosmgmgma−=闭合电路磁通量不变，则有()0BsLxsBL=+联立解得磁感应强度B随时间t

变化的关系为320222220022(sincos)(sincos)2BBsmgRtBLsLtgBL=−+−+16.16世纪末，汤姆孙的学生阿斯顿设计了如图所示的质谱仪。原子质量为39和41的钾的

单价离子，先后从容器A下方的小孔S1飘入电势差为U的加速电场，然后经过S3沿着与磁场垂直的方向进入匀强磁场，最后打到照相底片D上。求：（1）钾39和钾41被电场加速后的速度之比（已知x很小时，1112xx++）（保留两位小数）。（2）若加速电压U=200V有U的

波动，为使钾的这两种同位素谱不发生覆盖，确定U的上限。【答案】（1）1.03；（2）5V的【解析】【详解】（1）离子在电场中加速的过程中，由动能定理得212qUmv=可得离子被电场加速后的速度为2qUvm=钾39和钾41被电场加速后的速度之比为1

221vmvm=可得12411211.0339239vv==+（2）因为离子进入磁场后做匀速圆周运动，则有2mvqvBR=联立可得12mvmURqBBq==电压为UU时，钾39离子在磁场中运动的最大半径为()21mUUmvRqBBq+==设m为钾41的离子质量，钾4

1离子在磁场中运动的最小半径为()21mUUmvRqBBq−==两种离子在磁场中运动的轨迹不发生覆盖的条件为RR解得5VU所以U的上限为5V。17.一辆质量m=2kg的平板车左端放有质量M=3kg的小滑块，滑块与平板车之间的动摩擦因数

μ=0.4。开始时平板车和滑块以v0=2m/s的速度在光滑水平面上向右运动，并与竖直墙壁发生碰撞，碰撞时间极短且碰撞后平板车速度大小保持不变，但方向与原来相反。平板车足够长，以至滑块不会滑到平板车右端。（1）平板车最终停在何处？（2）为使滑块不滑离平板车，平板车至少多长？（3）从平板车第一次与墙壁

碰撞后算起，平板车运动的总时间是多少？【答案】（1）平板车最终停在右侧紧靠墙壁处；（2）5m6；（3）1.5s【解析】【详解】（1）平板车每次碰撞后速度大小保持不变，方向相反，由于小滑块的质量M大于平板车的质量m，可知

每次碰撞后，系统的总动量一直向右，所以经过多次碰撞后，平板车最终停在右侧紧靠墙壁处。（2）平板车与墙壁碰撞无能量损失，滑块与平板车动能最终转化为内能，则有()2012MmvMgL+=解得平板车至少长为5m6L=（3）设平板车做变速运动的总时间为t，该时间与小滑块匀减速

的时间相等；根据牛顿第二定律得MgMa=又0vat=解得0.5st=平板车第一次与墙壁碰撞后，与滑块以共同速1v向右匀速运动，由动量守恒可得001()MvmvMmv−=+10MmvvMm−=+第一次碰后至平板车与滑块共速，平板车的位移为1s，对平板车由功能关系22

1101122Mgsmvmv−=−解得()202112mvsMgv=−共速后平板车与滑块匀速直线运动至第二次碰撞时间为1t，则有111svt=可得()2012210221422vmvmtMgvMmvg=−−=同理第二次碰撞后至平板车与滑块共速2v，平板车匀速时

间2t，则有220MmvvMm−=+可得()2122242mvtgMm=−第n次碰撞，小车速度0nnMmvvMm−=+()22242nnmvtgMm=−平板车与滑块匀速运动的时间为()()2123012122

4......2nnmtttttvvvvgMm−=++++=++++−可得()21202241111...5552nmvtgMm−=++++−当n→时()202252mvtgMm=−解得t=1s的平板车

运动的总时间1.5sttt=+=总获得更多资源请扫码加入享学资源网微信公众号www.xiangxue100.com