2024年高考物理模擬卷01（山東卷）（全解全析）

2024年高考物理第一次模擬考試

物理?全解全析

注意事項：

1.答卷前，考生務(wù)必將自己的姓名、準(zhǔn)考證號等填寫在答題卡和試卷指定位置上。

2.回答選擇題時，選出每小題答案后，用鉛筆把答題卡上對應(yīng)題目的答案標(biāo)號涂黑。如

需改動，用橡皮擦干凈后，再選涂其他答案標(biāo)號?；卮鸱沁x擇題時，將答案寫在答題卡上。寫

在本試卷上無效。

3.考試結(jié)束后，將本試卷和答題卡一并交回

一、單項選擇題：本題共8小題，每小題3分，共24分。在每個題給出的四個選項中，

只有一項是符合題目要求的。

1.圖像可以直觀地反映物理量之間的關(guān)系，如圖所示，甲圖是光電管中光電流與電壓關(guān)系圖像，乙

圖是c、，兩種金屬遏止電壓與入射光頻率之間的關(guān)系圖像，丙圖是放射性元素氨的質(zhì)量和初始時質(zhì)

量比值與時間之間的關(guān)系圖像，丁圖是原子核的比結(jié)合能與質(zhì)量數(shù)之間關(guān)系圖像，下列判斷正確的

是（）

A.甲圖中，。光的波長大于人光的波長

B.乙圖中，金屬。的逸出功小于金屬d的逸出功

D.丁圖中，質(zhì)量數(shù)越大原子核越穩(wěn)定

【答案】B

【解析】A.由圖可知，。光的截止電壓大，根據(jù)逸出功表達式

所以。光頻率大，。光波長短，故A錯誤；

B.由光電效應(yīng)可知

能量守恒有

有

當(dāng)頻率相等時，由于金屬。遏止電壓大，所以。的逸出功小，故B正確；

C.由圖可知氨半衰期為3.8天，由于每次衰變后的氨質(zhì)量均變成原來的一半，故每過3.8天要衰變

掉質(zhì)量不相同的氨，故C錯誤；

D.質(zhì)量數(shù)大，比結(jié)合能不一定大，故D錯誤。

故選B。

2.在成都舉行第31屆世界大學(xué)生夏季運動會男子3米跳板決賽中，中國選手包攬冠亞軍。從運動

員離開跳板開始計時，跳水過程中運動員重心的UT圖像如圖，不計空氣阻力，重力加速度g取

IOm/s\運動員的軌跡視為直線，取豎直向下為正方向。下列說法正確的是()

A.運動員在入水前做自由落體運動B.運動員在，=2s時已浮出水面

C.運動員在Is2s的位移大小為4mD.運動員在O~ls的平均速度大小為3m/s

【答案】D

【解析】A.運動員離開跳板時，有向上的初速度，則運動員在入水前做的不是自由落體運動，故A

錯誤；

B.運動員在f=2s時速度為0,運動到最低點，即入水最深處，故B錯誤；

C.f=ls時運動員的速度為

若運動員在1~2s內(nèi)做勻減速運動，VT圖像如圖所示

由VT圖像中面積表位移可知，此時，運動員在1~2s內(nèi)的位移為

則運動員在1~2s內(nèi)的實際位移小于4m,故C錯誤；

D.由圖可知，運動員在O~ls的平均速度大小為

故D正確。

故選Do

3.如圖是氫原子電子軌道示意圖，。、。兩束光是由處在〃=4態(tài)的氫原子躍遷到〃=2態(tài)和〃=1態(tài)

時產(chǎn)生的，現(xiàn)分別用。、“兩束單色光照射同一光電管陰極時，都發(fā)生了光電效應(yīng)，則關(guān)于。、。這

兩束光，下列說法正確的是()

A.a.力兩束光的光子能量滿足J＞與，

B.光子動量P〃＞P/,

C.兩束光照射光電管時對應(yīng)的遏止電壓

D.入射同一雙縫干涉裝置上，相鄰亮紋的間距＞入％

【答案】D

【解析】A.由題意，根據(jù)

可知，處在〃=4態(tài)的氫原子躍遷到〃=2態(tài)產(chǎn)生。光子的能量小于處在〃=4態(tài)的氫原子躍遷到〃=1

態(tài)時產(chǎn)生的〃光子的能量，即

故A錯誤；

B.根據(jù)

可知，〃光子的波長大于匕光子的波長；根據(jù)光子的動量公式

可知，光子動量

故B錯誤；

C.依據(jù)光電效應(yīng)方程

及

可知兩束光照射光電管時對應(yīng)的遏止電壓

故C錯誤；

D.根據(jù)雙縫干涉的條紋間距公式=可知，波長較小的〃光子，其光束的干涉條紋間距更小，

a

即

故D正確。

故選Do

4.一定質(zhì)量的理想氣體，經(jīng)過如圖所示一系列的狀態(tài)變化，從初始狀態(tài)。經(jīng)狀態(tài)〃、c、d再回到狀

態(tài)心圖中。。曲線為一條等溫線，則下列說法正確的是（）

A.氣體在狀態(tài)c的溫度大于氣體在狀態(tài)d的溫度

B.從狀態(tài)d到。的過程中，代體可能向外界放熱

C.從狀態(tài)。到狀態(tài)c與從狀態(tài)。到狀態(tài)。的過程中，氣體對外界做功的大小相等

D.從狀態(tài)力到c的過程中，氣體分子對容器壁單位面積上單位時間內(nèi)撞擊次數(shù)減少

【答案】A

【解析】A.氣體在狀態(tài)c的“V乘枳大于氣體在狀態(tài)d的“V乘積，則氣體在狀態(tài)c的溫度大于氣體

在狀態(tài)d的溫度，選項A正確；

B.從狀態(tài)d到。的過程中，壓強不變，體積增大，溫度升高，氣體對外做功，內(nèi)能增加，可知氣體

一定吸熱，選項B錯誤；

C.因〃丫圖像與坐標(biāo)軸圍成的面積等于氣體做功的大小，由圖像可知，從狀態(tài)。到狀態(tài)。外界對氣

體做功大于從狀態(tài)C到狀態(tài)4的過程中氣體對外界做的功，選項C錯誤；

D.從狀態(tài)。到c的過程中，氣體溫度不變，壓強變大，體積減小，氣體的數(shù)密度增加，氣體分子平

均速率不變，則氣體分子對容器壁單位面積上單位時間內(nèi)撞擊次數(shù)增加，選項D錯誤。

故選A,

5.如圖為小明設(shè)計的發(fā)電機的原理圖，邊長為L的〃匝正方形線圈，線圈電阻不計，在磁感應(yīng)強度

為8的勻強磁場中，繞垂直于磁場的中心軸做勻速轉(zhuǎn)動，角速度為。轉(zhuǎn)動時線圈兩端在固定的半

圓環(huán)P、Q上滑動，且始終與半圓環(huán)保持良好接觸，AQ通過導(dǎo)線連接到電阻R的兩端，下列說法

何關(guān)系知

由正弦定理可得

。增大，0減小，則拉力B增大，拉力后減小，故AB錯誤；

C.王進處于平衡狀態(tài)，兩繩拉力的合力等于，叫，故C錯誤；

D.當(dāng)a=30。時，夕=30。，則

解得

故D正確。

故選D

7.電影中的太空電梯非常吸引人,現(xiàn)假設(shè)已經(jīng)建成了如圖所示的太空電梯，其通過超級纜繩將地球

赤道上的固定基地、同步空間站和配重空間站連接在一起，它們隨地球同步旋轉(zhuǎn)。圖中配重空間站

比同步空間站更高，P是纜繩上的一個平臺。則下列說法正確的是（）

A.太空電梯上各點線速度的平方與該點離地球球心的距離成反比

B.宇航員在配重空間站時處于完全失重狀態(tài)

C.若從P平臺向外自由釋放一個小物塊，則小物塊會一邊朝P點轉(zhuǎn)動的方向向前運動一邊落向

地球

D.若兩空間站之間纜繩斷裂，配重空間站將繞地球做橢圓運動，且斷裂處為橢圓的遠地點

【答案】C

【解析】A.太空電梯上各點具有相同的角速度，根據(jù)

可知，太空電梯上各點線速度與該點離地球球心的距離成正比，故A錯誤；

B.配重空間站軌道半徑大于同步軌道，由，?知其線速度和向心加速度均大于同步衛(wèi)星：而由

知同步衛(wèi)星的加速度大于配重空間站所在軌道的正常運行衛(wèi)星的加速度，所以配重空間站內(nèi)的宇航

員的加速度大于同軟道衛(wèi)星的運行加速度，所以不是處于完全失重狀態(tài)，故B錯誤；

C.若從P平臺向外自由釋放一個小物塊，則小物塊會一邊朝P點轉(zhuǎn)動的方向向前運動一邊落向地

球，做近心運動，故C正確；

D.若兩空間站之間纜繩斷裂，配重空間站將繞地球做橢圓運動，其斷裂處為橢圓的近地點，因為

在近地點線速度較大，半徑較小，需要的向心力更大，故D錯誤。

故選ACO

8.空間中存在平行于紙面的勻強電場，在紙面內(nèi)取。點為坐標(biāo)原點建立大軸，如圖甲所示?，F(xiàn)有

一個質(zhì)量為機、電量為”的帶電微粒，在/=0時刻以一定初速度從x軸上的。點開始沿逆時針做勻

速圓周運動，圓心為。、半徑為R。已知圖中圓為其軌跡，，山為圓軌跡的一條直徑；除電場力外微

粒還受到一個變力凡不計其它力的作用；測得試探電荷所處位置的電勢°隨時間，的變化圖像如

圖乙所示。下列說法正確的是（）

A.電場強度的大小為羯著，方向與.1軸正方向成g

2A6

B.一點與a點的電勢差中切=聲（夕—仍）

2

C.微粒在〃時所受變力尸可能達最大值

2

D.圓周運動的過程中變力”的最大值為機?欠+4空等

?3or?

【答案】D

【解析】A.根據(jù)勻強電場場強與電勢差的關(guān)系

方問與x軸正方向成竽，故A錯誤；

0

B.b點與a點的電勢差J刖=-2ERcos30。=一＞（彳+科）故B錯誤；

C.由于場強方向斜向左下方，所以微粒在7。時所受變力尸可能達最大值，在力時所受變力尸可能

達最小值，故C錯誤；

D.圓周運動的過程中變力戶的最大值為

所以

故D正確。

故選Do

二、多項選擇題：本題共4小題，每小題4分，共16分。在每個題給出的四個選項中，

有多項符合題目要求。全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分。

9.用帶有彈簧的晾衣夾自制的湯匙投球器，將一小球擲出去，同時用高頻攝像機記錄投射與飛行過

程，如圖1所示。逐幀分析小球的運動軌跡，并繪制出小球水平及豎直方向的速度與時間的關(guān)系圖

像如圖2所示。圖2中實線為球水平速度，虛線為球豎直速度。不計風(fēng)力和空氣阻力，則下列分析

正確的是（）

C.當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮〖s為lOm/s?

D.該小球擲出過程獲得的動能等于投球器做的功

【答案】AC

【解析】A.不計風(fēng)力和空氣阻力，小球被擲出水平方向做勻速直線運動，則由圖2可知，f=0.1s時

小球被擲出，被擲出瞬間水平分速度為2m/s,豎直分速度為L5m/s,則小球被擲出瞬間的速率為

故A正確；

B.有圖2可知，0.25s?0.45s小球從最高點落到地面，輕直方向做勻變速直線運動，落地速率為2m/s,

則下落高度為

故B錯誤；

C.豎直方向上，由位移與時間公式可得，重力加速度為

故c正確；

D.由功能關(guān)系可知，小球擲出過程投球器做的功等于小球機械能的增加量，小球高度增加，重力

勢能增加，即小球擲出過程投球器做的功等于小球獲得的動能和增加的重力勢能之和，故D錯誤。

故選AC。

10.多個點波源在空間也可以形成干涉圖樣，如圖甲是利用軟件模擬出某時刻三個完全相同的橫波

波源產(chǎn)生的干涉圖樣。圖乙是三個完全相同的橫波波源在均勻介質(zhì)中位置，波源S,S,S3分別位

于等邊三角形的三個頂點上，且邊長為2m。三個波源1=0時刻同時開始振動，振動方向垂直紙面,

振動圖像均如圖丙所示。已知波的傳播速度為0.25m/s,。處質(zhì)點位于三角形中心，C處質(zhì)點位于

S2與邑連線中點。下列說法正確的是（）

A.位于O處的質(zhì)點的振幅為6cm

B.其中一列波遇到尺寸為0.8m的障礙物時，不能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象

C./=4.5$時?，。處質(zhì)點與平衡位置之間的距離是2&cm

D.由于三列波在同一種介質(zhì)中傳播，所以三列波的頻率不同時也能夠發(fā)生干涉現(xiàn)象

【答案】AC

【解析】A.。處質(zhì)點位于三角形中心，該點到三個波源的間距相等，可知，該點為振動加強點，則

該點振幅為

故A止確；

B.根據(jù)圖內(nèi)可知，周期為4s,根據(jù)波速表達式有

解得

根據(jù)發(fā)生明顯衍射的條件可知，其中一列波遇到尺寸為0.8m的障礙物時，能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象,

故B錯誤；

C.根據(jù)幾何關(guān)系可知

則波源5/的振動傳播到C所需要時間

表明弋4.5s時，波源5的振動還沒有傳播到C點。由于C處質(zhì)點位于S2與S3連線中點，則波源S2

與S3的振動傳播到C所需要時間均為

表明/=4.5s時，波源S2與S3的振動傳播到了。點，由于

S2C=53c=Im=Z,4.5s=T+/

C先與S3在J時刻振動形式的疊加，圖丙的振動方程為

O

當(dāng)時間為5時，解得

O

則口4.5s時，C處質(zhì)點與平衡位置之間的距離是

故C正確；

D.根據(jù)干涉的條件可知，機械波要發(fā)生干涉，波的頻率必須相等，即三列波的頻率不同時不能夠

發(fā)生干涉現(xiàn)象，故D錯誤。

故選AC,

11.半徑為R、內(nèi)壁光滑的半圓弧軌道ABC固定在光滑的水平地面上的A點，AC是豎直直徑，4

是圓心。的等高點，把質(zhì)量相等小球甲、乙（均視為質(zhì)點）用長為2R的輕質(zhì)細桿連接，放置在地

面上?，F(xiàn)讓甲、乙同時獲得水平向右的速度%,乙進入半圓弧軌道48c并沿著內(nèi)壁向上運動，且

乙能運動到B點，重力加速度為g,下列說法正確的是（）

A.乙沿著圓弧上升甲在水平面上運動，甲的機械能不守恒

B.乙沿著圓弧上升甲在水平面上運動，甲、乙組成的整體機械能不守恒

C.乙運動到B點,甲、乙的速度大小之比為L6

D.乙運動到B點,甲的速度為叵三HE

2

【答案】ACD

【解析】AC.當(dāng)乙運動到B點時，設(shè)輕桿與水平方向的夾角為優(yōu)當(dāng)乙運動到8點時，乙的速度沿

切線整直向上，甲的速度水平向右，把乙和甲的速度沿桿和垂直桿的方向分解，如圖所示，則有乙

和甲沿桿方向的速度大小相等，由圖可得

由幾何關(guān)系可得

聯(lián)立解得

可知乙沿著圓弧上升甲在水平面上運動時，乙的速度在增大，甲的速度在減小，則甲的動能在減小，

重力勢能不變，因此甲的機械能不守恒，AC正確：

B.乙沿著圓弧上升甲在水平面上運動，甲、乙組成的整體只有重力做功，因此甲、乙組成的整體

機械能守恒，B錯誤；

D.對甲、乙組成的整體從開始運動到乙到達8點的運動中機械能守恒，設(shè)每個小球的質(zhì)量為〃?，

由機械能守恒定律可得

又有

聯(lián)立解得

D正確。

故選ACD.,

12.如圖，傾角。=30。的足夠長傳送帶向上勻速傳動，與傳送帶運動方向垂直的虛線MN與PQ間

存在垂直傳送帶向上的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為瓦質(zhì)量為〃八邊長為￡的正方形單匝導(dǎo)線框

Hcd隨傳送帶一起向上運動；經(jīng)過一段時間，當(dāng)線框岫邊越過虛線MN進入磁場后，線框與傳送

帶間發(fā)生相對運動；當(dāng)線框完全進入磁場時，速度大小變?yōu)榫€框時邊剛進入磁場時速度大小的g,

當(dāng)線框外邊到達虛線PQ處時，線框恰好與傳送帶相對靜止。已知兩虛線間距離為八線框的阻

值為R，線框與傳送帶間的動摩擦因數(shù)〃=等，重力加速度為g,整個過程中線框〃〃邊始終與兩虛

線平行，下列說法正確的是（）

A.穿過磁場過程中，線框的最小速度不小于鬻T

482

B.線框從開始進入磁場到開始離開磁場的過程中，摩擦力的沖量為塞?

C.傳送帶的速度大小為同

D.線框離開磁場的過程中產(chǎn)生的焦耳熱為三25也山

36

【答案】ABD

【解析】A.線框可能減速上升直到達到最小速度后保持勻速，也可能一直減速，設(shè)線框的最小速

度為％in，則

解得，

所以，穿過磁場過程中，線框的最小速度不小于黑T，故A正確；

4BL-

B.從開始進入磁場到開始離開磁場的過程中，對線框列動量定理

可得，

則摩擦力的沖量為

解得

故B正確;

C.從線框時邊剛進入磁場到完全進入磁場，設(shè)進入磁場的過程中線框克服安培力做功為W-對線

框列動能定理，

從開始進入磁場到開始離開磁場的過程中，對線框列動能定理

可得,

依題意，傳送帶的速度

即

C錯誤；

D.根據(jù)對稱性，可得，線框進入磁場產(chǎn)牛?的焦耳熱等于離開磁場過程中產(chǎn)生的焦耳熱，則

即

故D正確。

故選ABDO

三、非選擇題：本題共6小題，共60分。

13.某物理課外小組通過如圖甲、乙、內(nèi)所示的實驗裝置探究物體加速度與其所受合外力之間的關(guān)

系。已知他們使用的小車完全相同且質(zhì)量為M，重物的質(zhì)量為加，試回答下列問題：

（1）實驗時，必須滿足遠大于相〃的實驗裝置是（選填“甲"、”乙〃或"丙〃）

（2）按乙圖實驗裝置得到如圖丙所示的紙帶，已知打點計時器打點的周期7=0.02s,其中A、

B、CD、E每相鄰兩個計數(shù)點之間還有4個點沒有標(biāo)出，根據(jù)紙帶提供的數(shù)據(jù)，算得小車加速度

的大小為m/s2（計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。

（3）采用（丙）圖實驗裝置探究質(zhì)量一定時加速度與力的關(guān)系的實驗，以彈簧測力計的示數(shù)廣為

橫坐標(biāo)，加速度”為縱坐標(biāo)，畫出的。-/圖線是如圖（丁）的一條直線。測出圖線與橫坐標(biāo)的夾角

為9,求得圖線的斜率為〃，則小車的質(zhì)量為。

212

A.-B.-------C.-D.k

lan。lan。k

（4）采用（甲）圖實驗裝置，把重物改成槽碼，槽碼總數(shù)N,將〃（依次取〃=2,3,4,5）個槽

碼掛在細線左端，其余N-〃個槽碼仍留在小車內(nèi)，重復(fù)前面的步驟，并得到相應(yīng)的加速度〃，得到

圖線是過原點的直線，但實驗時漏了平衡摩擦力這一步驟，下列說法正確的是o

A.〃圖線不再是直線

B.〃圖線仍是過原點的直線，但該直線的斜率變小

C.〃圖線仍是直線，但該直線不過原點

【解析】（1）[1]乙、丙兩圖繩上的拉力都可測量直接讀出，不需要重物重力替代，甲圖需要用重物

重力替代拉力，所以需要滿足遠大于〃，“：

（2）⑵根據(jù)逐差法公式可得

解得

（3）⑶根據(jù)牛頓第二定律可得

整理得

2

所以小車的質(zhì)量為故選C。

k

（4）⑷因為沒有平衡摩擦力，所以可得

整理得

所以〃圖線仍是直線，但該直線不過原點，故選C。

14.某研究性學(xué)習(xí)小組在學(xué)習(xí)了化學(xué)課上的原電池原理后，將銅片和鋅片插入兩個新鮮的檸椽中制

成一個水果電池，并利用下列所給器材測量水果電池的電動勢E和內(nèi)阻

A.待測水果電池（電動勢E約為2V,內(nèi)阻約為幾百歐）

B.滑動變阻器（最大阻值為KX4,額定電流為1A）

C.滑動變阻器（最大阻值為1000Q,額定電流為O.1A）

D.電流表A（量程為3mA,內(nèi)阻為20C）

V,（量程為3V,內(nèi)阻約為3kQ）

V2（量程為15V,內(nèi)阻約為15k。）

G.開關(guān)S,導(dǎo)線若干

（1）研究小組設(shè)計了甲、乙兩種電路，應(yīng)選擇（填"甲"或"乙"）電路?；瑒幼冏杵鲬?yīng)選

擇，電壓表應(yīng)選擇（均填對應(yīng)器材前的字母序號）

（2）根據(jù)選擇的電路，移動滑動變阻器的滑片，得到電壓表示數(shù)U與電流表示數(shù)/的多組數(shù)據(jù)，作

出〃-/圖像如圖丙所示，根據(jù)圖像和題中所給信息，得到該水果電池的電動勢K_V.內(nèi)

阻,=_________

（3）如果不考慮偶然誤差，根據(jù)選擇的電路，電動勢的測量值_________（填“>〃"〃或"二〃）真實

值。

【答案】甲CE2.0480=

【解析】（1）口][2][3]為了調(diào)節(jié)過程中電流變化明顯，滑動變阻器最大阻值應(yīng)當(dāng)比待測電源內(nèi)阻大,

所以選擇C；由于電動勢約為2V,電壓表選擇電壓表V-即選E：電流表A的內(nèi)阻已知，采用內(nèi)

接法可以避免系統(tǒng)誤差，因此電路選擇甲；

（2）⑷⑸由

可知

根據(jù)圖丙可知，縱截距為

斜率為

因此

（3）[6]由于電流表A的內(nèi)阻已知，故測得的電動勢無系統(tǒng)誤差，測量值等于真實值。

四、解答題

15.如圖所示，一種光學(xué)傳感器是通過接收器。接收到光的強度變化而觸發(fā)工作的。當(dāng)光從玻璃內(nèi)

側(cè)P點以入射角用37。射向外側(cè)M點時，其折射光線與反射光線恰好垂直；而當(dāng)光從P點射向外側(cè)

的N點時，在N點恰好發(fā)生全反射后被。接收。已知光在真空中的傳播速度為c,戶。的距離為L,

sin370=0.6o求:

（1）玻璃的折射率；

（2）光由P點經(jīng)N點發(fā)生全反射到達接收器。的時間。

【答案】（1）：；（2）甦

39c

【解析】（1）光線在M點發(fā)生折射，光路如下圖所示

由幾何關(guān)系得

夕=53°

由折射定律得

代人數(shù)值可得

（2）在N點全反射，則有

PNQ的光程為

光在介質(zhì)中的傳播速度為速度

得

解得

16.如圖所示為游樂場的空中飛椅項目.長度為L的輕質(zhì)高分子繩一端系著座椅，另一端固定在半

徑為L的水平轉(zhuǎn)盤邊緣，電機帶動水平轉(zhuǎn)盤繞穿過其中心的豎直軸轉(zhuǎn)動，從而帶動繩、座椅、游玩

者一起轉(zhuǎn)動，座椅P與該座椅上的游玩者的總質(zhì)量為機，水平轉(zhuǎn)盤先在較低位置4處，以某一轉(zhuǎn)速

勻速轉(zhuǎn)動，此時輕繩與豎直方向的夾角a=37。；然后再在慢慢加速轉(zhuǎn)動的同時將水平轉(zhuǎn)盤的高度提

升10L到達位置8處，再在8處保持另一轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動，此時輕繩與豎直方向的夾角a=53。不計空

氣阻力，將座椅P與游玩者整體視為質(zhì)點，重力加速度為g,sin37o=0.6,cos37°=0.8,求：

（1）轉(zhuǎn)盤在48處勻速轉(zhuǎn)動時，〃的線速度大小片、匕；

（2）從轉(zhuǎn)盤在A處勻速轉(zhuǎn)動到轉(zhuǎn)盤提升后在A處勻速轉(zhuǎn)動的過程中，輕繩對座椅P和游玩者所做的

功W。

【答案】（1）<2）W=\（）.SmgL

JJ

【解析】（1）座椅尸和游玩者在4處的轉(zhuǎn)動半徑％

由牛頓第二定律，有

解得

座椅尸和游玩者在8處的轉(zhuǎn)動半徑與

由牛頓第二定律，有

解得

（2）座椅戶和游玩者上升的高度H

輕絕對座椅P和游玩者所做的功W

解得

17.中國"人造太陽"在核聚變實驗方面取得新突破，該裝置中用電磁場約束和加速高能離子，其部

分電磁場簡化模型如圖所示，在三維坐標(biāo)系Q“z中，0<zK4空間內(nèi)充滿勻強磁場I,磁感應(yīng)強度

大小為8,方向沿x軸正方向；-3dKz<0,），20的空間內(nèi)充滿勻強磁場口，磁感應(yīng)強度大小為38,

方向平行于1O.y平面，與x軸正方向夾角為60。。zv0,），W0空間內(nèi)充滿沿>〃?、帶電量為+g的粒

子甲，從），。平面第三象限內(nèi)距丁軸為L的A點以一定速度出射.速度方向與z軸正方向夾角為45。，

在了。平面內(nèi)運動一段時間后，經(jīng)坐標(biāo)原點。沿z軸正方向進入磁場I。不計粒子重力。

（1）當(dāng)電場強度的大小為E時，求粒子甲從A點出射速度%的大??；

（2）若使粒子甲進入磁場后始終在磁場中運動，求進入磁場時的最大速度％；

（3）若粒子甲以察的速度從。點進入磁場I一段時間后，質(zhì)量為《〃?，電量為的粒子乙，

2m22

也從。點沿z軸正方向以相同的動量進入磁場I,若使兩粒子在它們運動軌跡的第一個交點處相撞,

求兩粒子從。點進入磁場I的時間差。（忽略除碰撞外粒子間相互作用）。

【答案】⑴%=舊里;（2）%=嗎⑶嘿

VmtnqB

【解析】（1）粒子甲在A點的受刀和速度關(guān)系如圖1所示：

將粒子甲從A點出射速度如分解到沿y軸方向和z軸方向。粒子受到的電場力沿），軸負方向，可?知

粒子沿z軸方向做勻速直線運動，沿y軸方向做勻減速直線運動，則從A到。的過程，有

聯(lián)立解得

（2）從坐標(biāo)原點0以速度v沿z軸正方向進入磁場I中，做勻速圓周運動，經(jīng)過半個圓周進入磁場

口絆.續(xù)做勻速圓周運動，如圖2

由洛倫茲力提供向心力可得

可得

根據(jù)幾何關(guān)系可知粒子甲經(jīng)過磁場口后從x軸進入磁場I中，為了使粒子甲進入磁場后始終在磁場

中運動，則粒子甲在磁場I中運冽時，不能從磁場I上力穿出，在磁場口中運動時，不能從z=3d平

面穿出，則粒子在磁場中運動的軌跡半徑需滿足，r?￡3d

聯(lián)立可得

要使粒子甲進入磁場后始終在磁場中運動，進入磁場時的最大速度

（3）設(shè)粒子乙的速度大小為根據(jù)粒子甲、乙動量相同，可得

且

,1,1

Cm=-fn

設(shè)粒子甲、乙在磁場I中運動時軌跡半徑分別為。和則

粒子甲、乙在磁場II中運動時軌跡半徑分別為&和匕，則

wv-tn'v'

4=-j-=dr2=----=2d

拙，

根據(jù)幾何關(guān)系可知，粒子甲、乙運動軌跡第一個交點在粒子乙第一次穿過x軸的位置，如圖3所示。

粒子甲、乙從。點進入磁場到第一個交點的過程，有

可得粒子甲、乙在它們運動軌跡的第一個交點相遇，兩粒子從。點進入磁場I的時間差為

18.如圖，光滑水平軌道上固定一個光滑圓弧軌道，圓弧的半徑為R=1.2m,圓心角為60。，圓弧

右端有一個質(zhì)量為〃?=lkg的長木板A與之接觸但不粘連，且A上表面與圓弧右端相切。在長木板A

右側(cè)放著很多個滑塊（視為質(zhì)點），滑塊的質(zhì)量均為2〃?，編號依次為1、2、3、4、…、開始時