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1、2024年普通高中学业水平选择性考试（广东卷）物理木试卷满分100分，考试时间75分钟一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题列出的四个选项中，只有一项符合题目要求）1. 将阻值为电阻接在正弦式交流电源上。电阻两端电压随时间的变化规律如图所示。下列说法正确的是（）A. 该交流电的频率为B. 通过电阻电流的峰值为C. 电阻在1秒内消耗的电能为D. 电阻两端电压表达式2. 我国正在建设的大科学装置“强流重离子加速器”。其科学目标之一是探寻神秘的“119号”元素，科学家尝试使用核反应产生该元素。关于原子核Y和质量数A，下列选项正确的是（）A. Y为B. Y为C. Y为为D. Y为
2、3. 一列简谐横波沿x轴正方向传播。波速为，时的波形如图所示。时，处的质点相对平衡位置的位移为（）A. 0B. C. D. 4. 电磁俘能器可在汽车发动机振动时利用电磁感应发电实现能量回收，结构如图甲所示。两对永磁铁可随发动机一起上下振动，每对永磁铁间有水平方向的匀强磁场，磁感应强度大小均为B磁场中，边长为L的正方形线圈竖直固定在减震装置上。某时刻磁场分布与线圈位置如图乙所示，永磁铁振动时磁场分界线不会离开线圈。关于图乙中的线圈。下列说法正确的是（）A. 穿过线圈磁通量为B. 永磁铁相对线圈上升越高，线圈中感应电动势越大C. 永磁铁相对线圈上升越快，线圈中感应电动势越小D. 永磁铁相对线圈下降
3、时，线圈中感应电流的方向为顺时针方向5. 如图所示，在细绳的拉动下，半径为r的卷轴可绕其固定的中心点O在水平面内转动。卷轴上沿半径方向固定着长度为l的细管，管底在O点。细管内有一根原长为、劲度系数为k的轻质弹簧，弹簧底端固定在管底，顶端连接质量为m、可视为质点的插销。当以速度v匀速拉动细绳时，插销做匀速圆周运动。若v过大，插销会卡进固定的端盖。使卷轴转动停止。忽略摩擦力，弹簧在弹性限度内。要使卷轴转动不停止，v的最大值为（）A. B. C. D. 6. 如图所示，红绿两束单色光，同时从空气中沿同一路径以角从MN面射入某长方体透明均匀介质。折射光束在NP面发生全反射。反射光射向PQ面。若逐渐增大
4、。两束光在NP面上的全反射现象会先后消失。已知在该介质中红光的折射率小于绿光的折射率。下列说法正确的是（）A. 在PQ面上，红光比绿光更靠近P点B. 逐渐增大时，红光的全反射现象先消失C. 逐渐增大时，入射光可能在MN面发生全反射D. 逐渐减小时，两束光在MN面折射的折射角逐渐增大7. 如图所示，轻质弹簧竖直放置，下端固定。木块从弹簧正上方H高度处由静止释放。以木块释放点为原点，取竖直向下为正方向。木块的位移为y。所受合外力为F，运动时间为t。忽略空气阻力，弹簧在弹性限度内。关于木块从释放到第一次回到原点的过程中。其图像或图像可能正确的是（）A. B. C. D. 二、多项选择题（本题共3小题
5、，每小题6分，共18分。在每小题列出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）8. 污水中的污泥絮体经处理后带负电，可利用电泳技术对其进行沉淀去污，基本原理如图所示。涂有绝缘层的金属圆盘和金属棒分别接电源正、负极、金属圆盘置于底部、金属棒插入污水中，形成如图所示的电场分布，其中实线为电场线，虚线为等势面。M点和N点在同一电场线上，M点和P点在同一等势面上。下列说法正确的有（）A. M点的电势比N点的低B. N点的电场强度比P点的大C. 污泥絮体从M点移到N点，电场力对其做正功D. 污泥絮体在N点的电势能比其在P点的大9. 如图所示，探测器及其保护背
6、罩通过弹性轻绳连接降落伞。在接近某行星表面时以的速度竖直匀速下落。此时启动“背罩分离”，探测器与背罩断开连接，背罩与降落伞保持连接。已知探测器质量为1000kg，背罩质量为50kg，该行星的质量和半径分别为地球的和。地球表面重力加速度大小取。忽略大气对探测器和背罩的阻力。下列说法正确的有（）A. 该行星表面的重力加速度大小为B. 该行星的第一宇宙速度为C. “背罩分离”后瞬间，背罩的加速度大小为D. “背罩分离”后瞬间，探测器所受重力对其做功的功率为30kW10. 如图所示，光滑斜坡上，可视为质点的甲、乙两个相同滑块，分别从、高度同时由静止开始下滑。斜坡与水平面在O处平滑相接，滑块与水平面间的
7、动摩擦因数为，乙在水平面上追上甲时发生弹性碰撞。忽略空气阻力。下列说法正确的有（）A. 甲在斜坡上运动时与乙相对静止B. 碰撞后瞬间甲的速度等于碰撞前瞬间乙的速度C. 乙的运动时间与无关D. 甲最终停止位置与O处相距三、非选择题（本题共5小题，共54分。考生根据要求作答）11. 下列是普通高中物理课程标准中列出的三个必做实验的部分步骤，请完成实验操作和计算。（1）图甲是“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验装置示意图。图中木板右端垫高的目的是_。图乙是实验得到纸带的一部分，每相邻两计数点间有四个点未画出。相邻计数点的间距已在图中给出。打点计时器电源频率为50Hz，则小车的加速度大小为_（
8、结果保留3位有效数字）。（2）在“长度的测量及其测量工具的选用”实验中，某同学用50分度的游标卡尺测量一例柱体的长度，示数如图丙所示，图丁为局部放大图，读数为_cm。（3）在“用双缝干涉实验测量光的波长”实验调节过程中，在光具座上安装光源、遮光筒和光屏。遮光筒不可调节。打开并调节_。使光束沿遮光筒的轴线把光屏照亮。取下光屏，装上单缝、双缝和测量头。调节测量头，并缓慢调节单缝的角度直到目镜中观察到_。12. 某科技小组模仿太阳能发电中的太阳光自动跟踪系统，制作光源跟踪演示装置，实现太阳能电池板方向的调整，使电池板正对光源。图甲是光照方向检测电路。所用器材有：电源E（电动势3V）电压表（V1）和（
9、V2）（量程均有3V和15V，内阻均可视为无穷大）：滑动变阻器R：两个相同的光敏电阻和；开关S：手电筒：导线若干。图乙是实物图。图中电池板上垂直安装有半透明隔板，隔板两侧装有光敏电阻，电池板固定在电动机转轴上。控制单元与检测电路的连接未画出。控制单元对光照方向检测电路无影响。请完成下列实验操作和判断。（1）电路连接。图乙中已正确连接了部分电路，请完成虚线框中滑动变阻器R、电源E、开关S和电压表（V）间的实物图连线_。（2）光敏电阻阻值与光照强度关系测试。将图甲中R的滑片置于_端。用手电筒的光斜照射到和，使表面的光照强度比表面的小。闭合S，将R的滑片缓慢滑到某一位置。（V）的示数如图丙所示，读数
10、为_V，U2的示数为1.17V。由此可知，表面光照强度较小的光敏电阻的阻值_（填“较大”或“较小”）。断开S。（3）光源跟踪测试。将手电筒的光从电池板上方斜照射到和。闭合S。并启动控制单元。控制单元检测并比较两光敏电阻的电压，控制电动机转动。此时两电压表的示数，图乙中的电动机带动电池板_（填“逆时针”或“顺时针”）转动，直至_时停止转动，电池板正对手电筒发出的光13. 差压阀可控制气体进行单向流动，广泛应用于减震系统。如图所示，A、B两个导热良好的气缸通过差压阀连接，A内轻质活塞的上方与大气连通，B内气体体积不变。当A内气体压强减去B内气体压强大于时差压阀打开，A内气体缓慢进入B中；当该差值小
11、于或等于时差压阀关闭。当环境温度时，A内气体体积，B内气体压强等于大气压强，已知活塞的横截面积，重力加速度大小取，A、B内的气体可视为理想气体，忽略活塞与气缸间的摩擦、差压阀与连接管内的气体体积不计。当环境温度降到时：（1）求B内气体压强；（2）求A内气体体积；（3）在活塞上缓慢倒入铁砂，若B内气体压强回到并保持不变，求已倒入铁砂质量。14. 汽车的安全带和安全气囊是有效保护乘客的装置。（1）安全带能通过感应车的加速度自动锁定，其原理的简化模型如图甲所示。在水平路面上刹车的过程中，敏感球由于惯性沿底座斜面上滑直到与车达到共同的加速度a，同时顶起敏感臂，使之处于水平状态，并卡住卷轴外齿轮，锁定安
12、全带。此时敏感臂对敏感球的压力大小为，敏感球的质量为m，重力加速度为g。忽略敏感球受到的摩擦力。求斜面倾角的正切值。（2）如图乙所示，在安全气囊的性能测试中，可视为质点的头锤从离气囊表面高度为H处做自由落体运动。与正下方的气囊发生碰撞。以头锤到气囊表面为计时起点，气囊对头锤竖直方向作用力F随时间t的变化规律，可近似用图丙所示的图像描述。已知头锤质量，重力加速度大小取。求：碰撞过程中F冲量大小和方向；碰撞结束后头锤上升的最大高度。15. 如图甲所示。两块平行正对的金属板水平放置，板间加上如图乙所示幅值为、周期为的交变电压。金属板左侧存在一水平向右的恒定匀强电场，右侧分布着垂直纸面向外的匀强磁场。
13、磁感应强度大小为B一带电粒子在时刻从左侧电场某处由静止释放，在时刻从下板左端边缘位置水平向右进入金属板间的电场内，在时刻第一次离开金属板间的电场、水平向右进入磁场，并在时刻从下板右端边缘位置再次水平进入金属板间的电场。已知金属板的板长是板间距离的倍，粒子质量为m。忽略粒子所受的重力和场的边缘效应。（1）判断带电粒子的电性并求其所带的电荷量q；（2）求金属板的板间距离D和带电粒子在时刻的速度大小v；（3）求从时刻开始到带电粒子最终碰到上金属板的过程中，电场力对粒子做的功W。2024年普通高中学业水平选择性考试（广东卷）物理木试卷满分100分，考试时间75分钟一、单项选择题（本题共7小题，每小题4
14、分，共28分。在每小题列出的四个选项中，只有一项符合题目要求）1. 将阻值为的电阻接在正弦式交流电源上。电阻两端电压随时间的变化规律如图所示。下列说法正确的是（）A. 该交流电的频率为B. 通过电阻电流的峰值为C. 电阻在1秒内消耗的电能为D. 电阻两端电压表达式为【答案】D【解析】【详解】A由图可知交流电的周期为0.02s，则频率为故A错误；B根据图像可知电压峰值为，根据欧姆定律可知电流的峰值故B错误；C电流的有效值为所以电阻在1s内消耗的电能为故C错误；D根据图像可知其电压表达式为故D正确。故选D。2. 我国正在建设的大科学装置“强流重离子加速器”。其科学目标之一是探寻神秘的“119号”元
15、素，科学家尝试使用核反应产生该元素。关于原子核Y和质量数A，下列选项正确的是（）A. Y为B. Y为C. Y为为D. Y为【答案】C【解析】【详解】根据核反应方程根据质子数守恒设Y的质子数为y，则有可得即Y为；根据质量数守恒，则有可得故选C。3. 一列简谐横波沿x轴正方向传播。波速为，时的波形如图所示。时，处的质点相对平衡位置的位移为（）A 0B. C. D. 【答案】B【解析】【详解】由图可知简谐波的波长为，所以周期为当t=1s时，x=1.5m处的质点运动半个周期到达波峰处，故相对平衡位置的位移为0.1m。故选B。4. 电磁俘能器可在汽车发动机振动时利用电磁感应发电实现能量回收，结构如图甲所
16、示。两对永磁铁可随发动机一起上下振动，每对永磁铁间有水平方向的匀强磁场，磁感应强度大小均为B磁场中，边长为L的正方形线圈竖直固定在减震装置上。某时刻磁场分布与线圈位置如图乙所示，永磁铁振动时磁场分界线不会离开线圈。关于图乙中的线圈。下列说法正确的是（）A. 穿过线圈的磁通量为B 永磁铁相对线圈上升越高，线圈中感应电动势越大C. 永磁铁相对线圈上升越快，线圈中感应电动势越小D. 永磁铁相对线圈下降时，线圈中感应电流的方向为顺时针方向【答案】D【解析】【详解】A根据图乙可知此时穿过线圈的磁通量为0，故A错误；BC根据法拉第电磁感应定律可知永磁铁相对线圈上升越快，磁通量变化越快，线圈中感应电动势越大
17、，故BC错误；D永磁铁相对线圈下降时，根据安培定则可知线圈中感应电流的方向为顺时针方向，故D正确。故选D。5. 如图所示，在细绳的拉动下，半径为r的卷轴可绕其固定的中心点O在水平面内转动。卷轴上沿半径方向固定着长度为l的细管，管底在O点。细管内有一根原长为、劲度系数为k的轻质弹簧，弹簧底端固定在管底，顶端连接质量为m、可视为质点的插销。当以速度v匀速拉动细绳时，插销做匀速圆周运动。若v过大，插销会卡进固定的端盖。使卷轴转动停止。忽略摩擦力，弹簧在弹性限度内。要使卷轴转动不停止，v的最大值为（）A. B. C. D. 【答案】A【解析】【详解】有题意可知当插销刚卡紧固定端盖时弹簧的伸长量为，根据
18、胡克定律有插销与卷轴同轴转动，角速度相同，对插销有弹力提供向心力对卷轴有联立解得故选A。6. 如图所示，红绿两束单色光，同时从空气中沿同一路径以角从MN面射入某长方体透明均匀介质。折射光束在NP面发生全反射。反射光射向PQ面。若逐渐增大。两束光在NP面上全反射现象会先后消失。已知在该介质中红光的折射率小于绿光的折射率。下列说法正确的是（）A. 在PQ面上，红光比绿光更靠近P点B. 逐渐增大时，红光的全反射现象先消失C. 逐渐增大时，入射光可能在MN面发生全反射D. 逐渐减小时，两束光在MN面折射的折射角逐渐增大【答案】B【解析】【详解】A红光的频率比绿光的频率小，则红光的折射率小于绿光的折射率
19、，在面，入射角相同，根据折射定律可知绿光在面的折射角较小，根据几何关系可知绿光比红光更靠近P点，故A错误；B根据全反射发生的条件可知红光发生全反射的临界角较大，逐渐增大时，折射光线与面的交点左移过程中，在面的入射角先大于红光发生全反射的临界角，所以红光的全反射现象先消失，故B正确；C在面，光是从光疏介质到光密介质，无论多大，在MN面都不可能发生全反射，故C错误；D根据折射定律可知逐渐减小时，两束光在MN面折射的折射角逐渐减小，故D错误。故选B。7. 如图所示，轻质弹簧竖直放置，下端固定。木块从弹簧正上方H高度处由静止释放。以木块释放点为原点，取竖直向下为正方向。木块的位移为y。所受合外力为F，
20、运动时间为t。忽略空气阻力，弹簧在弹性限度内。关于木块从释放到第一次回到原点的过程中。其图像或图像可能正确的是（）A. B. C. D. 【答案】B【解析】【详解】AB在木块下落高度之前，木块所受合外力为木块的重力保持不变，即当木块接触弹簧后到合力为零前，根据牛顿第二定律随着增大减小；当弹簧弹力大于木块的重力后到最低点过程中木块所受合外力向上，随着增大增大；图像如图所示故B正确，A错误；CD同理，在木块下落高度之前，木块做匀加速直线运动，根据速度逐渐增大，所以图像斜率逐渐增大，当木块接触弹簧后到合力为零前，根据牛顿第二定律木块的速度继续增大，做加速度减小的加速运动，所以图像斜率继续增大，当弹簧
21、弹力大于木块的重力后到最低点过程中木块所受合外力向上，木块做加速度增大的减速运动，所以图斜率减小，到达最低点后，木块向上运动，经以上分析可知，木块先做加速度减小的加速运动，再做加速度增大的减速运动，再做匀减速直线运动到最高点，图像大致为故CD错误。故选B。二、多项选择题（本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题列出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）8. 污水中的污泥絮体经处理后带负电，可利用电泳技术对其进行沉淀去污，基本原理如图所示。涂有绝缘层的金属圆盘和金属棒分别接电源正、负极、金属圆盘置于底部、金属棒插入污水中，形成如图所示的电场分
22、布，其中实线为电场线，虚线为等势面。M点和N点在同一电场线上，M点和P点在同一等势面上。下列说法正确的有（）A. M点的电势比N点的低B. N点的电场强度比P点的大C. 污泥絮体从M点移到N点，电场力对其做正功D. 污泥絮体在N点的电势能比其在P点的大【答案】AC【解析】【详解】AC根据沿着电场线方向电势降低可知M点的电势比N点的低，污泥絮体带负电，根据可知污泥絮体在M点的电势能比在N点的电势能大，污泥絮体从M点移到N点，电势能减小，电场力对其做正功，故AC正确；B根据电场线的疏密程度可知N点的电场强度比P点的小，故B错误；D M点和P点在同一等势面上，则污泥絮体在M点的电势能与在P点的电势能
23、相等，结合AC选项分析可知污泥絮体在P点的电势能比其在N点的大，故D错误。故选AC。9. 如图所示，探测器及其保护背罩通过弹性轻绳连接降落伞。在接近某行星表面时以的速度竖直匀速下落。此时启动“背罩分离”，探测器与背罩断开连接，背罩与降落伞保持连接。已知探测器质量为1000kg，背罩质量为50kg，该行星的质量和半径分别为地球的和。地球表面重力加速度大小取。忽略大气对探测器和背罩的阻力。下列说法正确的有（）A. 该行星表面的重力加速度大小为B. 该行星的第一宇宙速度为C. “背罩分离”后瞬间，背罩的加速度大小为D. “背罩分离”后瞬间，探测器所受重力对其做功的功率为30kW【答案】AC【解析】【
24、详解】A在星球表面，根据可得行星的质量和半径分别为地球的和。地球表面重力加速度大小取，可得该行星表面的重力加速度大小故A正确；B在星球表面上空，根据万有引力提供向心力可得星球的第一宇宙速度行星的质量和半径分别为地球的和，可得该行星的第一宇宙速度地球的第一宇宙速度为，所以该行星的第一宇宙速度故B错误；C“背罩分离”前，探测器及其保护背罩和降落伞整体做匀速直线运动，对探测器受力分子，可知探测器与保护背罩之间的作用力“背罩分离”后，背罩所受的合力大小为4000N，对背罩，根据牛顿第二定律解得故C正确；D“背罩分离”后瞬间探测器所受重力对其做功的功率故D错误。故选AC。10. 如图所示，光滑斜坡上，可
25、视为质点的甲、乙两个相同滑块，分别从、高度同时由静止开始下滑。斜坡与水平面在O处平滑相接，滑块与水平面间的动摩擦因数为，乙在水平面上追上甲时发生弹性碰撞。忽略空气阻力。下列说法正确的有（）A. 甲在斜坡上运动时与乙相对静止B. 碰撞后瞬间甲的速度等于碰撞前瞬间乙的速度C. 乙的运动时间与无关D. 甲最终停止位置与O处相距【答案】ABD【解析】【详解】A两滑块在光滑斜坡上加速度相同，同时由静止开始下滑，则相对速度为0，故A正确；B两滑块滑到水平面后均做匀减速运动，由于两滑块质量相同，且发生弹性碰撞，可知碰后两滑块交换速度，即碰撞后瞬间甲的速度等于碰撞前瞬间乙的速度，故B正确；C设斜面倾角为，乙下
26、滑过程有在水平面运动一段时间t2后与甲相碰，碰后以甲碰前速度做匀减速运动t3，乙运动的时间为由于t1与有关，则总时间与有关，故C错误；D乙下滑过程有由于甲和乙发生弹性碰撞，交换速度，则可知甲最终停止位置与不发生碰撞时乙最终停止的位置相同；则如果不发生碰撞，乙在水平面运动到停止有联立可得即发生碰撞后甲最终停止位置与O处相距。故D正确。故选ABD。三、非选择题（本题共5小题，共54分。考生根据要求作答）11. 下列是普通高中物理课程标准中列出的三个必做实验的部分步骤，请完成实验操作和计算。（1）图甲是“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验装置示意图。图中木板右端垫高的目的是_。图乙是实验得到
27、纸带的一部分，每相邻两计数点间有四个点未画出。相邻计数点的间距已在图中给出。打点计时器电源频率为50Hz，则小车的加速度大小为_（结果保留3位有效数字）。（2）在“长度的测量及其测量工具的选用”实验中，某同学用50分度的游标卡尺测量一例柱体的长度，示数如图丙所示，图丁为局部放大图，读数为_cm。（3）在“用双缝干涉实验测量光的波长”实验调节过程中，在光具座上安装光源、遮光筒和光屏。遮光筒不可调节。打开并调节_。使光束沿遮光筒的轴线把光屏照亮。取下光屏，装上单缝、双缝和测量头。调节测量头，并缓慢调节单缝的角度直到目镜中观察到_。【答案】（1） . 平衡摩擦力 . 2.86 （2）4.108 （3
28、） . 光源 . 干涉条纹【解析】【小问1详解】1木板右端抬高的目的是平衡摩擦力；2小车的加速度大小【小问2详解】游标卡尺读数为4.1cm+40.02mm=4.108cm【小问3详解】12在“用双缝干涉实验测量光的波长”实验调节过程中，在光具座上安装光源、遮光筒和光屏，遮光筒不可调节，打开并调节光源，使光束沿遮光筒的轴线把光屏照亮，取下光屏，装上、双缝和测量头，调节测量头，并缓慢调节单缝的角度直到目镜中观察到干涉条纹。12. 某科技小组模仿太阳能发电中的太阳光自动跟踪系统，制作光源跟踪演示装置，实现太阳能电池板方向的调整，使电池板正对光源。图甲是光照方向检测电路。所用器材有：电源E（电动势3V
29、）电压表（V1）和（V2）（量程均有3V和15V，内阻均可视为无穷大）：滑动变阻器R：两个相同的光敏电阻和；开关S：手电筒：导线若干。图乙是实物图。图中电池板上垂直安装有半透明隔板，隔板两侧装有光敏电阻，电池板固定在电动机转轴上。控制单元与检测电路的连接未画出。控制单元对光照方向检测电路无影响。请完成下列实验操作和判断。（1）电路连接。图乙中已正确连接了部分电路，请完成虚线框中滑动变阻器R、电源E、开关S和电压表（V）间的实物图连线_。（2）光敏电阻阻值与光照强度关系测试。将图甲中R的滑片置于_端。用手电筒的光斜照射到和，使表面的光照强度比表面的小。闭合S，将R的滑片缓慢滑到某一位置。（V）的
30、示数如图丙所示，读数为_V，U2的示数为1.17V。由此可知，表面光照强度较小的光敏电阻的阻值_（填“较大”或“较小”）。断开S。（3）光源跟踪测试。将手电筒的光从电池板上方斜照射到和。闭合S。并启动控制单元。控制单元检测并比较两光敏电阻的电压，控制电动机转动。此时两电压表的示数，图乙中的电动机带动电池板_（填“逆时针”或“顺时针”）转动，直至_时停止转动，电池板正对手电筒发出的光【答案】（1）见解析图 （2） . b . 1.60 . 较大 （3） . 顺时针 . 转过90【解析】【小问1详解】电路连线如图【小问2详解】1将图甲中的R的滑片置于b端；23电压表量程为3V，最小刻度为0.1V，
31、则读数为1.60V；由此可知表面光照强度较小的RG1两端电压较大，说明表面光照强度较小的阻值较大；【小问3详解】12由于两电压表的示数，可知RG1光照强度较大，则说明电动机带动电池板顺时针转动，直至转过90时停止转动，电池板正对手电筒发出的光13. 差压阀可控制气体进行单向流动，广泛应用于减震系统。如图所示，A、B两个导热良好的气缸通过差压阀连接，A内轻质活塞的上方与大气连通，B内气体体积不变。当A内气体压强减去B内气体压强大于时差压阀打开，A内气体缓慢进入B中；当该差值小于或等于时差压阀关闭。当环境温度时，A内气体体积，B内气体压强等于大气压强，已知活塞的横截面积，重力加速度大小取，A、B内
32、的气体可视为理想气体，忽略活塞与气缸间的摩擦、差压阀与连接管内的气体体积不计。当环境温度降到时：（1）求B内气体压强；（2）求A内气体体积；（3）在活塞上缓慢倒入铁砂，若B内气体压强回到并保持不变，求已倒入铁砂的质量。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1、2）假设温度降低到时，差压阀没有打开，A、B两个气缸导热良好，B内气体做等容变化，初态，末态根据代入数据可得A内气体做等压变化，压强保持不变，初态，末态根据代入数据可得由于假设成立，即（3）恰好稳定时，A内气体压强为B内气体压强此时差压阀恰好关闭，所以有代入数据联立解得14. 汽车的安全带和安全气囊是有效保护乘客的装置。（1）安
33、全带能通过感应车的加速度自动锁定，其原理的简化模型如图甲所示。在水平路面上刹车的过程中，敏感球由于惯性沿底座斜面上滑直到与车达到共同的加速度a，同时顶起敏感臂，使之处于水平状态，并卡住卷轴外齿轮，锁定安全带。此时敏感臂对敏感球的压力大小为，敏感球的质量为m，重力加速度为g。忽略敏感球受到的摩擦力。求斜面倾角的正切值。（2）如图乙所示，在安全气囊的性能测试中，可视为质点的头锤从离气囊表面高度为H处做自由落体运动。与正下方的气囊发生碰撞。以头锤到气囊表面为计时起点，气囊对头锤竖直方向作用力F随时间t的变化规律，可近似用图丙所示的图像描述。已知头锤质量，重力加速度大小取。求：碰撞过程中F的冲量大小和
34、方向；碰撞结束后头锤上升的最大高度。【答案】（1）；（2）330Ns，方向竖直向上；0.2m【解析】【详解】（1）敏感球受向下的重力mg和敏感臂向下的压力FN以及斜面的支持力N，则由牛顿第二定律可知解得（2）由图像可知碰撞过程中F的冲量大小方向竖直向上；头锤落到气囊上时的速度与气囊作用过程由动量定理（向上为正方向）解得v=2m/s则上升的最大高度15. 如图甲所示。两块平行正对的金属板水平放置，板间加上如图乙所示幅值为、周期为的交变电压。金属板左侧存在一水平向右的恒定匀强电场，右侧分布着垂直纸面向外的匀强磁场。磁感应强度大小为B一带电粒子在时刻从左侧电场某处由静止释放，在时刻从下板左端边缘位置
35、水平向右进入金属板间的电场内，在时刻第一次离开金属板间的电场、水平向右进入磁场，并在时刻从下板右端边缘位置再次水平进入金属板间的电场。已知金属板的板长是板间距离的倍，粒子质量为m。忽略粒子所受的重力和场的边缘效应。（1）判断带电粒子的电性并求其所带的电荷量q；（2）求金属板的板间距离D和带电粒子在时刻的速度大小v；（3）求从时刻开始到带电粒子最终碰到上金属板的过程中，电场力对粒子做的功W。【答案】（1）正电；（2）；（3）【解析】【详解】（1）根据带电粒子在右侧磁场中运动轨迹结合左手定则可知，粒子带正电；粒子在磁场中运动的周期为根据则粒子所带的电荷量（2）若金属板的板间距离为D，则板长粒子在板间运动时出电场时竖直速度为零，则竖直方向在磁场中时其中的联立解得（3）带电粒子在电场和磁场中的运动轨迹如图，由（2）的计算可知金属板的板间距离则粒子在3t0时刻再次进入中间的偏转电场，在4 t0时刻进入左侧的电场做减速运动速度为零后反向加速，在6 t0时刻再次进入中间的偏转电场，6.5 t0时刻碰到上极板，因粒子在偏转电场中运动时，在时间t0内电场力做功为零，在左侧电场中运动时，往返一次电场力做功也为零，可知整个过程中只有开始进入左侧电场时电场力做功和最后0.5t0时间内电场力做功，则