1、 2021 年高考全国乙卷物理试卷年高考全国乙卷物理试卷 二、选择题：本题共二、选择题：本题共 8 小题，每小题小题，每小题 6 分，共分，共 48 分。在每小题给出的四个选项中，第分。在每小题给出的四个选项中，第 15 题只有一项符合题目要求，第题只有一项符合题目要求，第 68题有多项符合题目要求。全部选对的得题有多项符合题目要求。全部选对的得 6 分，选对但不全分，选对但不全 的得的得 3 分，有选错的得分，有选错的得 0 分。分。 1. 如图，光滑水平地面上有一小车，一轻弹簧一端与车厢的挡板相连，另一端与滑块相连，滑块与车厢 的水平底板间有摩擦。用力向右推动车厢使弹簧压缩，撤去推力时滑块
2、在车厢底板上有相对滑动。在地面 参考系（可视为惯性系）中，从撤去推力开始，小车、弹簧和滑块组成的系统（ ） A. 动量守恒，机械能守恒 B. 动量守恒，机械能不守恒 C. 动量不守恒，机械能守恒 D. 动量不守恒，机械能不守恒 2. 如图（a） ，在一块很大的接地金属平板的上方固定一负电荷。由于静电感应，在金属平板上表面产生感 应电荷，金属板上方电场的等势面如图（b）中虚线所示，相邻等势面间的电势差都相等。若将一正试探电 荷先后放于 M和 N 处，该试探电荷受到的电场力大小分别为 M F和 N F，相应的电势能分别为 pM E 和 pN E ， 则（ ） A. , MNpMpN FFEE B.
3、 , MNpMpN FFEE C. , MNpMpN FFEE D. , MNpMpN FFEE 3. 如图，圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，质量为 m、电荷量为0q q 的带电粒子从圆周上的 M 点沿直径MON方向射入磁场。若粒子射入磁场时的速度大小为 1 v，离开磁场时速度方向偏转90；若射 入磁场时的速度大小为 2 v，离开磁场时速度方向偏转60，不计重力，则 1 2 v v 为（ ） A. 1 2 B. 3 3 C. 3 2 D. 3 4. 医学治疗中常用放射性核素113In产生射线，而113In是由半衰期相对较长的113Sn衰变产生的。对于质 量为 0 m的113Sn，经过时间
4、t后剩余的113Sn质量为 m，其 0 m t m 图线如图所示。从图中可以得到113Sn的 半衰期为（ ） A. 67.3d B. 101.0d C. 115.1d D. 124.9d 5. 科学家对银河系中心附近的恒星 S2进行了多年的持续观测，给出 1994年到 2002年间 S2的位置如图所 示。科学家认为 S2 的运动轨迹是半长轴约为1000AU（太阳到地球的距离为1AU）的椭圆，银河系中心 可能存在超大质量黑洞。这项研究工作获得了 2020年诺贝尔物理学奖。若认为 S2 所受的作用力主要为该 大质量黑洞的引力，设太阳的质量为 M，可以推测出该黑洞质量约为（ ） A. 4 4 10
5、M B. 6 4 10 M C. 8 4 10 M D. 10 4 10 M 6. 水平桌面上，一质量为 m的物体在水平恒力 F拉动下从静止开始运动，物体通过的路程等于 0 s时，速度 的大小为 0 v，此时撤去 F，物体继续滑行 0 2s的路程后停止运动，重力加速度大小为 g，则（ ） A. 在此过程中 F 所做的功为 2 0 1 2 mv B. 在此过中 F 的冲量大小等于 0 3 2 mv C. 物体与桌面间的动摩擦因数等于 2 0 0 4 v s g D. F的大小等于物体所受滑动摩擦力大小的 2 倍 7. 四个带电粒子电荷量和质量分别( )qm ， 、(2 )q m ，、( 3 3
6、)q m，、()qm ，它们先后以相同的速度 从坐标原点沿 x 轴正方向射入一匀强电场中，电场方向与 y轴平行，不计重力，下列描绘这四个粒子运动轨 迹的图像中，可能正确的是（ ） A. B. C. D. 8. 水平地面上有一质量为 1 m的长木板，木板的左端上有一质量为 2 m的物块，如图（a）所示。用水平向右 的拉力 F 作用在物块上，F 随时间 t的变化关系如图（b）所示，其中 1 F、 2 F分别为 1 t、 2 t时刻 F 的大小。 木板的加速度 1 a随时间 t的变化关系如图（c）所示。已知木板与地面间的动摩擦因数为 1 ，物块与木板间 的动摩擦因数为 2 ，假设最大静摩擦力均与相应
7、的滑动摩擦力相等，重力加速度大小为 g。则（ ） A. 111 Fm g B. 212 221 1 () () m mm Fg m C. 2 21 1 2 mm m D. 2 0 t时间段物块与木板加速度相等 三、非选择题：第三、非选择题：第 91 12 题为必考题，每个试题考生都必须作答。第题为必考题，每个试题考生都必须作答。第 1 1316 题为选考题，考生题为选考题，考生 根据要求作答。根据要求作答。 （一）必考题：（一）必考题： 9. 某同学利用图（a）所示装置研究平抛运动规律。实验时该同学使用频闪仪和照相机对做平抛运动的小 球进行拍摄，频闪仪每隔0.05s发出一次闪光，某次拍摄后得到
8、的照片如图（b）所示（图中未包括小球刚 离开轨道的影像） 。图中的背景是放在竖直平面内的带有方格的纸板，纸板与小球轨迹所在平面平行，其上 每个方格的边长为5cm。该同学在实验中测得的小球影像的高度差已经在图（b）中标出。 完成下列填空： （结果均保留 2位有效数字） （1） 小球运动到图 （b） 中位置A时， 其速度的水平分量大小为_m/s， 竖直分量大小为_ m/s； （2）根据图（b）中数据可得，当地重力加速度的大小为_ 2 m/s。 10. 一实验小组利用图（a）所示的电路测量电池的电动势 E（约1.5V）和内阻 r（小于2） 。图中电压 表量程为1V，内阻380.0 V R ：定值电阻
9、 0 20.0R ；电阻箱 R，最大阻值为999.9；S 为开关。按 电路图连接电路。完成下列填空： （1） 为保护电压表， 闭合开关前， 电阻箱接入电路的电阻值可以选_（填“5.0”或“15.0”） ； （2）闭合开关，多次调节电阻箱，记录下阻值 R 和电压表相应读数 U； （3）根据图（a）所示电路，用 R、 0 R、 V R、E 和 r 表示 1 U ，得 1 U _； （4）利用测量数据，做 1 R U 图线，如图（b）所示： （5）通过图（b）可得E _V（保留 2位小数） ，r _（保留 1位小数） ； （6） 若将图 （a） 中的电压表当成理想电表， 得到的电源电动势为 E ，
10、由此产生的误差为100% EE E _%。 11. 一篮球质量为 0.60kgm ，一运动员使其从距地面高度为 1 1.8mh 处由静止自由落下，反弹高度为 2 1.2mh 。若使篮球从距地面 3 1.5mh 的高度由静止下落，并在开始下落的同时向下拍球、球落地后反 弹的高度也为1.5m。假设运动员拍球时对球的作用力为恒力，作用时间为0.20st ；该篮球每次与地面碰 撞前后的动能的比值不变。重力加速度大小取 2 10m/sg ，不计空气阻力。求： （1）运动员拍球过程中对篮球所做的功； （2）运动员拍球时对篮球的作用力的大小。 12. 如图， 一倾角为的光滑固定斜面的顶端放有质量 0.06k
11、gM 的 U 型导体框， 导体框的电阻忽略不计； 一电阻3R 的金属棒CD的两端置于导体框上， 与导体框构成矩形回路CDEF；EF与斜面底边平行， 长度0.6mL 。初始时CD与EF相距 0 0.4ms ，金属棒与导体框同时由静止开始下滑，金属棒下滑距离 1 3 m 16 s 后进入一方向垂直于斜面的匀强磁场区域，磁场边界（图中虚线）与斜面底边平行；金属棒在磁 场中做匀速运动，直至离开磁场区域。当金属棒离开磁场的瞬间，导体框的EF边正好进入磁场，并在匀速 运动一段距离后开始加速。已知金属棒与导体框之间始终接触良好，磁场的磁感应强度大小1TB ，重力 加速度大小取 2 10m/s ,sin0.6
12、g。求： （1）金属棒在磁场中运动时所受安培力的大小； （2）金属棒的质量以及金属棒与导体框之间的动摩擦因数； （3）导体框匀速运动的距离。 （二）选考题：（二）选考题： 物理物理选修选修 3-3 13. 如图， 一定量的理想气体从状态 000 a pVT， ，经热力学过程ab、bc、ca后又回到状态 a。 对于ab、 bc、ca三个过程，下列说法正确的是（ ） A. ab过程中，气体始终吸热 B. ca过程中，气体始终放热 C. ca过程中，气体对外界做功 D. bc过程中，气体的温度先降低后升高 E. bc过程中，气体的温度先升高后降低 14. 如图，一玻璃装置放在水平桌面上，竖直玻璃管
13、A、B、C粗细均匀，A、B 两管的上端封闭，C 管上端 开口，三管的下端在同一水平面内且相互连通。A、B两管的长度分别为 1 13.5cml ， 2 32cml 。将水银 从 C 管缓慢注入，直至 B、C 两管内水银柱的高度差5cmh 。已知外界大气压为 0 75cmHgp 。求 A、B 两管内水银柱的高度差。 【物理【物理选修选修 3-4】 15. 图中实线为一列简谐横波在某一时刻的波形曲线，经过0.3s后，其波形曲线如图中虚线所示。已知该 波的周期 T 大于0.3s，若波是沿 x轴正方向传播的，则该波的速度大小为_m/s，周期为 _s，若波是沿 x 轴负方向传播的，该波的周期为_s。 16
14、. 用插针法测量上、下表面平行的玻璃砖的折射率。实验中用 A、B两个大头针确定入射光路、C、D两 个大头针确定出射光路， O和 O 分别是入射点和出射点， 如图 （a） 所示。 测得玻璃砖厚度为15.0mmh ， A 到过 O点的法线OM的距离10.0mmAM ，M到玻璃砖的距离20.0mmMO ， O 到OM的距离为 5.0mms 。 （）求玻璃砖的折射率； （）用另一块材料相同，但上下两表面不平行的玻璃砖继续实验，玻璃砖的截面如图（b）所示。光从上 表面入射，入时角从 0 逐渐增大，达到45时、玻璃砖下表面的出射光线恰好消失。求此玻璃砖上下表面的 夹角。 2021 年高考全国乙卷物理试卷年
15、高考全国乙卷物理试卷 二、选择题：本题共二、选择题：本题共 8 小题，每小题小题，每小题 6 分，共分，共 48 分。在每小题给出的四个选项中，第分。在每小题给出的四个选项中，第 15 题只有一项符合题目要求，第题只有一项符合题目要求，第 68题有多项符合题目要求。全部选对的得题有多项符合题目要求。全部选对的得 6 分，选对但不全分，选对但不全 的得的得 3 分，有选错的得分，有选错的得 0 分。分。 1. 如图，光滑水平地面上有一小车，一轻弹簧的一端与车厢的挡板相连，另一端与滑块相连，滑块与车厢 的水平底板间有摩擦。用力向右推动车厢使弹簧压缩，撤去推力时滑块在车厢底板上有相对滑动。在地面 参
16、考系（可视为惯性系）中，从撤去推力开始，小车、弹簧和滑块组成的系统（ ） A. 动量守恒，机械能守恒 B. 动量守恒，机械能不守恒 C. 动量不守恒，机械能守恒 D. 动量不守恒，机械能不守恒 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】 因为滑块与车厢水平底板间有摩擦，且撤去推力后滑块在车厢底板上有相对滑动，即摩擦力做功， 而水平地面是光滑的；以小车、弹簧和滑块组成的系统，根据动量守恒和机械能守恒的条件可知撤去推力 后该系统动量守恒，机械能不守恒。 故选 B。 2. 如图（a） ，在一块很大的接地金属平板的上方固定一负电荷。由于静电感应，在金属平板上表面产生感 应电荷，金属板上方电场的等势面如图
17、（b）中虚线所示，相邻等势面间的电势差都相等。若将一正试探电 荷先后放于 M和 N 处，该试探电荷受到的电场力大小分别为 M F和 N F，相应的电势能分别为 pM E 和 pN E ， 则（ ） A. , MNpMpN FFEE B. , MNpMpN FFEE C. , MNpMpN FFEE D. , MNpMpN FFEE 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】由图中等势面的疏密程度可知 MN EE 根据 FqE 可知 MN FF 由题可知图中电场线是由金属板指向负电荷，设将该试探电荷从 M 点移到 N点，可知电场力做正功，电势 能减小，即 ppMN EE 故选 A。 3. 如图，圆
18、形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，质量为 m、电荷量为0q q 的带电粒子从圆周上的 M 点沿直径MON方向射入磁场。若粒子射入磁场时的速度大小为 1 v，离开磁场时速度方向偏转90；若射 入磁场时的速度大小为 2 v，离开磁场时速度方向偏转60，不计重力，则 1 2 v v 为（ ） A. 1 2 B. 3 3 C. 3 2 D. 3 【答案】B 【解析】 分析】 【详解】根据题意做出粒子的圆心如图所示 设圆形磁场区域的半径为 R，根据几何关系有第一次的半径 1 rR 第二次的半径 2 3rR 根据洛伦兹力提供向心力有 2 mv qvB r 可得 qrB v m 所以 11 22 3 3 v
19、r vr 故选 B。 4. 医学治疗中常用放射性核素113In产生射线，而113In是由半衰期相对较长的113Sn衰变产生的。对于质 量为 0 m的113Sn，经过时间 t后剩余的113Sn质量为 m，其 0 m t m 图线如图所示。从图中可以得到113Sn的 半衰期为（ ） A. 67.3d B. 101.0d C. 115.1d D. 124.9d 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】由图可知从 0 2 3 m m 到 0 1 3 m m 恰好衰变了一半，根据半衰期的定义可知半衰期为 182.4d 67.3d115.1dT 故选 C。 5. 科学家对银河系中心附近的恒星 S2进行了多
20、年的持续观测，给出 1994年到 2002年间 S2的位置如图所 示。科学家认为 S2 的运动轨迹是半长轴约为1000AU（太阳到地球的距离为1AU）的椭圆，银河系中心 可能存在超大质量黑洞。这项研究工作获得了 2020年诺贝尔物理学奖。若认为 S2 所受的作用力主要为该 大质量黑洞的引力，设太阳的质量为 M，可以推测出该黑洞质量约为（ ） A. 4 4 10 M B. 6 4 10 M C. 8 4 10 M D. 10 4 10 M 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】 可以近似把 S2 看成匀速圆周运动， 由图可知， S2 绕黑洞的周期 T=16 年， 地球的公转周期 T0=1 年，
21、 S2绕黑洞做圆周运动的半径 r 与地球绕太阳做圆周运动的半径 R 关系是 1000rR 地球绕太阳的向心力由太阳对地球的引力提供，由向心力公式可知 22 2 2 () Mm GmRmR RT 解得太阳的质量为 3 2 0 4 R M GT 同理 S2绕黑洞的向心力由黑洞对它的万有引力提供，由向心力公式可知 22 2 2 () x M m Gm rm r rT 解得黑洞的质量为 3 2 4 x r M GT 综上可得 6 3.90 10 x MM 故选 B。 6. 水平桌面上，一质量为 m的物体在水平恒力 F拉动下从静止开始运动，物体通过的路程等于 0 s时，速度 的大小为 0 v，此时撤去
22、F，物体继续滑行 0 2s的路程后停止运动，重力加速度大小为 g，则（ ） A. 在此过程中 F所做的功为 2 0 1 2 mv B. 在此过中 F 的冲量大小等于 0 3 2 mv C. 物体与桌面间的动摩擦因数等于 2 0 0 4 v s g D. F 的大小等于物体所受滑动摩擦力大小的 2 倍 【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】CD外力撤去前，由牛顿第二定律可知 1 Fmgma 由速度位移公式有 2 01 0 2va s 外力撤去后，由牛顿第二定律可知 2 mgma 由速度位移公式有 2 020 2(2)vas 由可得，水平恒力 2 0 0 3 4 mv F s 动摩擦因数 2
23、0 0 4 v gs 滑动摩擦力 2 0 f 0 4 mv Fmg s 可知 F大小等于物体所受滑动摩擦力大小的 3 倍， 故 C 正确，D错误； A在此过程中，外力 F做功为 2 00 3 4 WFsmv 故 A 错误； B由平均速度公式可知，外力 F作用时间 00 1 0 0 2 0 2 ss t v v 在此过程中，F 的冲量大小是 10 3 2 IFtmv 故 B 正确。 故选 BC。 7. 四个带电粒子的电荷量和质量分别()qm ，、( 2 )q m ， 、( 3 3 )q m，、()qm ，它们先后以相同的速度 从坐标原点沿 x 轴正方向射入一匀强电场中，电场方向与 y轴平行，不计
24、重力，下列描绘这四个粒子运动轨 迹的图像中，可能正确的是（ ） A. B. C. D. 【答案】AD 【解析】 【分析】 【详解】带电粒子在匀强电场中做类平抛运动，加速度为 qE a m 由类平抛运动规律可知，带电粒子的在电场中运动时间为 0 l t v 离开电场时，带电粒子的偏转角的正切为 2 00 tan y x v atqEl vvmv 因为四个带电的粒子的初速相同，电场强度相同，极板长度相同，所以偏转角只与比荷有关，前面三种带 电粒子带正电，第四种带电粒子带负电，所以第四个粒子与前面三个粒子的偏转方向不同；第一种粒子与 第三种粒子的比荷相同，所以偏转角相同，轨迹相同，且与第四种粒子的比
25、荷也相同，所以一、三、四粒 子偏转角相同，但第四种粒子与前两个粒子的偏转方向相反；第二种粒子的比荷与第一、三种粒子的比荷 小，所以第二种粒子比第一、三种粒子的偏转角小，但都还正电，偏转方向相同。 故选 AD。 8. 水平地面上有一质量为 1 m的长木板，木板的左端上有一质量为 2 m的物块，如图（a）所示。用水平向右 的拉力 F 作用在物块上，F 随时间 t的变化关系如图（b）所示，其中 1 F、 2 F分别为 1 t、 2 t时刻 F 的大小。 木板的加速度 1 a随时间 t的变化关系如图（c）所示。已知木板与地面间的动摩擦因数为 1 ，物块与木板间 的动摩擦因数为 2 ，假设最大静摩擦力均
26、与相应的滑动摩擦力相等，重力加速度大小为 g。则（ ） A. 111 Fm g B. 212 221 1 () () m mm Fg m C. 2 21 1 2 mm m D. 在 2 0 t时间段物块与木板加速度相等 【答案】BCD 【解析】 【分析】 【详解】A图（c）可知，t1时滑块木板一起刚在从水平滑动，此时滑块与木板相对静止，木板刚要滑动， 此时以整体为对象有 1112 ()Fmm g 故 A 错误； BC图（c）可知，t2滑块与木板刚要发生相对滑动，以整体为对象， 根据牛顿第二定律，有 211212 ()()Fmm gmm a 以木板为对象，根据牛顿第二定律，有 221121 ()
27、0m gmm gma 解得 212 221 1 () () m mm Fg m 12 21 1 mm m 故 BC正确； D图（c）可知，0t2这段时间滑块与木板相对静止，所以有相同的加速度，故 D正确。 故选 BCD。 三、非选择题：第三、非选择题：第 91 12 题为必考题，每个试题考生都必须作答。第题为必考题，每个试题考生都必须作答。第 1 1316 题为选考题，考生题为选考题，考生 根据要求作答。根据要求作答。 （一）必考题：（一）必考题： 9. 某同学利用图（a）所示装置研究平抛运动的规律。实验时该同学使用频闪仪和照相机对做平抛运动的小 球进行拍摄，频闪仪每隔0.05s发出一次闪光，
28、某次拍摄后得到的照片如图（b）所示（图中未包括小球刚 离开轨道的影像） 。图中的背景是放在竖直平面内的带有方格的纸板，纸板与小球轨迹所在平面平行，其上 每个方格的边长为5cm。该同学在实验中测得的小球影像的高度差已经在图（b）中标出。 完成下列填空： （结果均保留 2位有效数字） （1） 小球运动到图 （b） 中位置A时， 其速度的水平分量大小为_m/s， 竖直分量大小为_ m/s； （2）根据图（b）中数据可得，当地重力加速度的大小为_ 2 m/s。 【答案】 (1). 1.0 (2). 2.0 (3). 9.7 【解析】 【分析】 【详解】 （1）1因小球水平方向做匀速直线运动，因此速度为
29、 0 0.05 m/s1.0m/s 0.05 x v t 2竖直方向做自由落体运动，因此 A点的竖直速度可由平均速度等于时间中点的瞬时速度求得 2 8 5 10 m/s2.0m/s 0.05 4 y v （2）3由竖直方向的自由落体运动可得 3421 2 4 yyyy g T 代入数据可得 2 9.7m/sg 10. 一实验小组利用图（a）所示的电路测量电池的电动势 E（约1.5V）和内阻 r（小于2） 。图中电压 表量程为1V，内阻380.0 V R ：定值电阻 0 20.0R ；电阻箱 R，最大阻值为999.9；S 为开关。按 电路图连接电路。完成下列填空： （1） 为保护电压表， 闭合开
30、关前， 电阻箱接入电路的电阻值可以选_（填“5.0”或“15.0”） ； （2）闭合开关，多次调节电阻箱，记录下阻值 R 和电压表的相应读数 U； （3）根据图（a）所示电路，用 R、 0 R、 V R、E 和 r 表示 1 U ，得 1 U _； （4）利用测量数据，做 1 R U 图线，如图（b）所示： （5）通过图（b）可得E _V（保留 2位小数） ，r _（保留 1位小数） ； （6） 若将图 （a） 中的电压表当成理想电表， 得到的电源电动势为 E ， 由此产生的误差为100% EE E _%。 【答案】 (1). 15.0 (2). 00 00 ()1 VV VV RRRR r
31、R ER REER R (3). 1.55 (4). 1.0 (5). 5 【解析】 【分析】 【详解】 （1）1为了避免电压表被烧坏，接通电路时电压表两端的电压不能比电表满偏电压大，则由并联 电路分压可得 0 0 V V UEU R R Rr RR 代入数据解得 7.5R 因此选15.0。 （3）2由闭合回路的欧姆定律可得 0 0 V V U EURr R R RR 化简可得 00 00 11 VV VV RRRR Rr UER REER R （5）34由上面公式可得 0 0 1 19 V V RR k ER RE ， 0 0 11 19 V V RRr rb EER REE 由 1 R U
32、 图象计算可得 1 0.034Vk ， 1 0.68Vb 代入可得 1.55VE ，1.0r （6）5如果电压表为理想电压表，则可有 00 111r R UEERER 则此时 1 20 E k 因此误差为 00 00 11 2019 100=5 1 19 kk k 11. 一篮球质量为 0.60kgm ，一运动员使其从距地面高度为 1 1.8mh 处由静止自由落下，反弹高度为 2 1.2mh 。若使篮球从距地面 3 1.5mh 的高度由静止下落，并在开始下落的同时向下拍球、球落地后反 弹的高度也为1.5m。假设运动员拍球时对球的作用力为恒力，作用时间为0.20st ；该篮球每次与地面碰 撞前后
33、的动能的比值不变。重力加速度大小取 2 10m/sg ，不计空气阻力。求： （1）运动员拍球过程中对篮球所做的功； （2）运动员拍球时对篮球作用力的大小。 【答案】 （1）4.5JW ； （2）9NF 【解析】 【分析】 【详解】 （1）第一次篮球下落的过程中由动能定理可得 11 Emgh 篮球反弹后向上运动的过程由动能定理可得 22 0Emgh 第二次从 1.5m的高度静止下落，同时向下拍球，在篮球反弹上升的过程中，由动能定理可得 44 00Emgh 第二次从 1.5m的高度静止下落，同时向下拍球，篮球下落过程中，由动能定理可得 33 WmghE 因篮球每次和地面撞击的前后动能的比值不变，则
34、有比例关系 24 13 EE EE 代入数据可得 4.5JW （2）因作用力是恒力，在恒力作用下篮球向下做匀加速直线运动，因此有牛顿第二定律可得 Fmgma 在拍球时间内运动的位移为 2 1 2 xat 做得功为 WFx 联立可得 9NF （-15NF 舍去） 12. 如图， 一倾角为光滑固定斜面的顶端放有质量 0.06kgM 的 U型导体框， 导体框的电阻忽略不计； 一电阻3R 的金属棒CD的两端置于导体框上， 与导体框构成矩形回路CDEF；EF与斜面底边平行， 长度0.6mL 。初始时CD与EF相距 0 0.4ms ，金属棒与导体框同时由静止开始下滑，金属棒下滑距离 1 3 m 16 s
35、后进入一方向垂直于斜面的匀强磁场区域，磁场边界（图中虚线）与斜面底边平行；金属棒在磁 场中做匀速运动，直至离开磁场区域。当金属棒离开磁场的瞬间，导体框的EF边正好进入磁场，并在匀速 运动一段距离后开始加速。已知金属棒与导体框之间始终接触良好，磁场的磁感应强度大小1TB ，重力 加速度大小取 2 10m/s ,sin0.6g。求： （1）金属棒在磁场中运动时所受安培力的大小； （2）金属棒质量以及金属棒与导体框之间的动摩擦因数； （3）导体框匀速运动的距离。 【答案】 （1）0.18N； （2）0.02kgm ， 3 8 ； （3） 2 5 m 18 x 【解析】 【分析】 【详解】 （1）根据
36、题意可得金属棒和导体框在没有进入磁场时一起做匀加速直线运动，由动能定理可得 2 10 1 sin 2 Mm gsMm v 代入数据解得 0 3 m/s 2 v 金属棒在磁场中切割磁场产生感应电动势，由法拉第电磁感应定律可得 0 EBLv 由闭合回路的欧姆定律可得 E I R 则导体棒刚进入磁场时受到的安培力为 0.18NFBIL 安 （2）金属棒进入磁场以后因为瞬间受到安培力的作用，根据楞次定律可知金属棒的安培力沿斜面向上，之 后金属棒相对导体框向上运动，因此金属棒受到导体框给的沿斜面向下的滑动摩擦力，因匀速运动，可有 sincosmgmgF 安 此时导体框向下做匀加速运动，根据牛顿第二定律可
37、得 sincosMgmgMa 设磁场区域的宽度为 x，则金属棒在磁场中运动的时间为 0 x t v 则此时导体框的速度为 10 vvat 则导体框的位移 2 10 1 2 xv tat 因此导体框和金属棒的相对位移为 2 1 1 2 xxxat 由题意当金属棒离开磁场时金属框的上端 EF刚好进入线框，则有位移关系 0 sxx 金属框进入磁场时匀速运动，此时的电动势为 11 EBLv， 1 1 BLv I R 导体框受到向上的安培力和滑动摩擦力，因此可得 1 sincosMgmgBI L 联立以上可得 0.3mx， 2 5m/sa ，0.02kgm ， 3 8 （3）金属棒出磁场以后，速度小于导
38、体框的速度，因此受到向下的摩擦力，做加速运动，则有 1 sincosmgmgma 金属棒向下加速，导体框匀速，当共速时导体框不再匀速，则有 01 11 vatv 导体框匀速运动的距离为 21 1 xvt 代入数据解得 2 2.55 mm 918 x （二）选考题：（二）选考题： 物理物理选修选修 3-3 13. 如图， 一定量的理想气体从状态 000 a pVT， ，经热力学过程ab、bc、ca后又回到状态 a。 对于ab、 bc、ca三个过程，下列说法正确的是（ ） A. ab过程中，气体始终吸热 B. ca过程中，气体始终放热 C. ca过程中，气体对外界做功 D. bc过程中，气体的温度
39、先降低后升高 E. bc过程中，气体的温度先升高后降低 【答案】ABE 【解析】 【分析】 【详解】A由理想气体的pV图可知，理想气体经历 ab 过程，体积不变，则0W ，而压强增大，由 pVnRT 可知，理想气体的温度升高，则内能增大，由UQW可知，气体一直吸热，故 A 正确； BC理想气体经历 ca 过程为等压压缩，则外界对气体做功0W ，由pV nRT 知温度降低，即内能减 少0U，由UQW可知，0Q ，即气体放热，故 B 正确，C错误； DE由pV nRT 可知，pV图像的坐标围成的面积反映温度，b状态和 c状态的坐标面积相等，而中 间状态的坐标面积更大，故 bc过程的温度先升高后降低
40、，故 D错误，E 正确； 故选 ABE。 14. 如图，一玻璃装置放在水平桌面上，竖直玻璃管 A、B、C粗细均匀，A、B 两管的上端封闭，C 管上端 开口，三管的下端在同一水平面内且相互连通。A、B两管的长度分别为 1 13.5cml ， 2 32cml 。将水银 从 C 管缓慢注入，直至 B、C 两管内水银柱的高度差5cmh 。已知外界大气压为 0 75cmHgp 。求 A、B 两管内水银柱的高度差。 【答案】1cmh 【解析】 【分析】 【详解】对 B 管中的气体，水银还未上升产生高度差时，初态为压强 10B pp，体积为 12B Vl S，末态压 强为 2 p，设水银柱离下端同一水平面的
41、高度为 2 h，体积为 222 () B Vlh S，由水银柱的平衡条件有 20B ppgh B 管气体发生等温压缩，有 1122BBBB p Vp V 联立解得 2 2cmh 对 A 管中的气体，初态为压强 10A pp，体积为 11A Vl S，末态压强为 2A p，设水银柱离下端同一水平面 的高度为 1 h，则气体体积为 211 () A Vlh S，由水银柱的平衡条件有 2021 () A ppg hhh A 管气体发生等温压缩，有 1122AAAA p Vp V 联立可得 2 11 21911890hh 解得 1 1cmh 或 11 189 cm () 2 hl舍去 则两水银柱的高度
42、差为 21 1cmhhh 【物理【物理选修选修 3-4】 15. 图中实线为一列简谐横波在某一时刻的波形曲线，经过0.3s后，其波形曲线如图中虚线所示。已知该 波的周期 T 大于0.3s，若波是沿 x轴正方向传播的，则该波的速度大小为_m/s，周期为 _s，若波是沿 x 轴负方向传播的，该波的周期为_s。 【答案】 (1). 0.5 (2). 0.4 (3). 1.2 【解析】 【分析】 【详解】 （1）若波是沿 x轴正方向传播的，波形移动了 15cm，由此可求出波速和周期： 1 0.15 m/s0.5m/s 0.3 v 1 0.2 s0.4s 0.5 T v （2）若波是沿 x 轴负方向传播
43、的，波形移动了 5cm，由此可求出波速和周期： 2 0.051 m/sm/s 0.36 v 2 0.2 s1.2s 1 6 T v 16. 用插针法测量上、下表面平行的玻璃砖的折射率。实验中用 A、B两个大头针确定入射光路、C、D两 个大头针确定出射光路， O和 O 分别是入射点和出射点， 如图 （a） 所示。 测得玻璃砖厚度为15.0mmh ， A 到过 O点的法线OM的距离10.0mmAM ，M到玻璃砖的距离20.0mmMO ， O 到OM的距离为 5.0mms 。 （）求玻璃砖的折射率； （）用另一块材料相同，但上下两表面不平行的玻璃砖继续实验，玻璃砖的截面如图（b）所示。光从上 表面入
44、射，入时角从 0 逐渐增大，达到45时、玻璃砖下表面的出射光线恰好消失。求此玻璃砖上下表面的 夹角。 【答案】 （i） 2 （ii）15 【解析】 【分析】 【详解】 （i）从 O点射入时，设入射角为 ，折射角为 。根据题中所给数据可得： 22 10.05 sin 5 10.020.0 22 5.010 sin 10 15.05.0 再由折射定律可得玻璃砖的折射率： sin 2 sin n （ii）当入射角为 45时，设折射角为 ，由折射定律： sin45 sin n 可求得： 30 再设此玻璃砖上下表面的夹角为 ，光路图如下： 而此时出射光线恰好消失，则说明发生全反射，有： 1 sinC n 解得： 45C 由几何关系可知： 30C 即玻璃砖上下表面的夹角： 15
