浙江省强基联盟2023-2024学年高三物理上学期10月联考试题（Word版附解析）

浙江强基联盟2023学年第一学期高三年级10月联考 物理学科试题 考生须知： 1．本卷满分100分，考试时间90分钟。 2．答题前，请务必将自己的姓名、准考证号用黑色字迹的签字笔或钢笔分别填写在答题纸规定的位置上。 3．答题时，请按照答题纸上“注意事项”的要求，在答题纸相应的位置上规范作答，在试题卷上的作答一律无效。 4．非选择题的答案必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔在答题纸上相应区域内。作图时先使用2B铅笔，确定后必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔描黑，答案写在本试题卷上无效。 5．可能用到的相关参数：重力加速度g均取 选择题部分 一、选择题Ⅰ（本题共13小题，每小题3分，共39分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合要求的。） 1. 下列物理量单位中，用国际单位制的基本单位表示，正确的是（　　） A. 劲度系数k的单位是 B. 自感系数L的单位是 C. 电阻率的单位是 D. 普朗克常量h的单位是 【答案】A 【解析】 【详解】A．根据 F=kx 劲度系数k的单位是，故A正确； BC．非基本单位，故BC错误； D．根据 普朗克常量h的单位是，故D错误。 故选A。 2. 网球运动中，运动员常利用切球使网球产生复杂的曲线轨迹，下列说法正确的是（ ） A. 研究运动员切球动作时，网球可以看成质点 B. 击球时，球拍对网球的作用力大于网球对球拍的作用力 C. 击球时，球拍对网球的弹力是因为球拍发生了形变 D. 击球后，网球在空中继续向前运动时受到重力、推力和阻力 【答案】C 【解析】 【详解】A．研究运动员切球动作时，由于切球时网球有旋转，所以网球的形状和大小不能忽略不计，不可以看成质点，故A错误。 B．击球时，球拍对网球的作用力与网球对球拍的作用力为一对相互作用力，大小相等，故B错误。 C．击球时，球拍对网球的弹力是因为球拍发生了形变而产生的，故C正确； D．击球后，网球在空中继续向前运动时受到重力和阻力的作用，飞行过程无推力，故D错误。 故选C。 3. 如今，因为气排球相对标准排球质量轻，打法多变，深受人们喜爱。下列关于发球后球在空中运动过程中竖直方向的加速度a、水平方向的速度v、动能、机械能E的大小随运动时间t的变化关系中，正确的是（ ） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】AB．由题意，可知气排球在飞行过程中需要考虑空气阻力的作用，其运动轨迹应为曲线，故可知在竖直方向上气排球的加速度应不是一个定值，水平方向也不可能合力为零，做匀速运动，故AB错误。 C．由于气排球飞出后，受空气阻力的影响较大，合力对气排球做负功，可知出手后其动能将减小，故C错误； D．据功能关系可知，由于空气阻力对气排球做负功，则其机械能将减小，且由于气排球的速度减小，可知空气阻力也将减小，即图像的斜率减小，故D正确。 故选D。 4. 如图为落水车辆救援过程的照片，救援吊机将车辆从水里匀速吊离水面，到达一定高度后，汽车沿圆弧轨迹被吊至河边公路，下列说法正确的是（　　） A. 固定汽车的吊绳拉力等于吊臂上的钢绳拉力的大小 B. 汽车沿圆弧轨迹运动阶段一定有加速度 C. 汽车离开水面后的匀速上升阶段，吊绳的拉力大小不变 D. 汽车在水面下匀速上升时，吊绳对车的力一定等于汽车的重力 【答案】B 【解析】 【详解】A．吊绳间夹角为锐角，根据平行四边形法则 固定汽车的吊绳拉力F不等于吊臂上的钢绳拉力的大小T，故A错误； B．汽车沿圆弧轨迹运动阶段速度方向一定变化，速度一定变化，一定有加速度，故B正确； C．汽车离开水面后有水流出，吊绳的拉力大小改变，故C错误； D．汽车在水面下匀速上升时，车受到吊绳的拉力、重力和浮力的作用，吊绳对车的力不等于汽车的重力，故D错误。 故选B。 5. 2023年8月24日，日本政府正式向海洋排放福岛第一核电站的核污水。核污水中的发生衰变时的核反应方程为，该核反应过程中放出的能量为Q。设的比结合能为，的比结合能为，X的比结合能为，已知光在真空中的传播速度为c，则下列说法正确的是（ ） A. 在该核反应方程中，X表示电子 B. 该核反应过程中放出的能量 C. 该核反应过程中的质量亏损可以表示为 D. 由于海水的稀释，放射性物质因浓度降低而导致半衰期变长 【答案】B 【解析】 【详解】A．在该核反应方程中，根据质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为4，电荷数为2，为α粒子，故A错误； B．该核反应过程中放出的能量 故B正确； C．根据爱因斯坦质能方程可知 可得 故C错误； D．半衰期不会因为浓度的改变而改变，故D错误。 故选B。 6. 振动方向相同的两波源，频率均为4Hz，振幅均为2cm，置于均匀介质中，两波源产生的简谐横波在纸面内传播。图为相遇时某时刻的情况，实线表示波峰，虚线表示波谷，P是波峰与波峰相遇的点，是凸起最高的位置之一。则下列说法正确的是（　　） A. 这个凸起最高的位置在向y轴负方向移动 B. P质点正在向y轴正方向迁移 C. 此刻图中M点是凹下最低的位置 D. 由图中时刻经过0.75s后，N点的路程为0 【答案】D 【解析】 【详解】A．凸起最高的位置应向y轴正向运动，故A错误； B．质点不随波迁移，故B错误； C．M点处于平衡位置，故C错误； D．N点为振动减弱点，其振幅为零，所以经过0.75s后，N点的路程为0，故D正确。 故选D。 7. 如图为某同学自制的简易无线充电装置给充电限制电压为4.4V的手机充电，装置由一个电磁炉（发射线圈）、一个接收线圈、一个二极管、一个车载充电器构成，发射线圈、接收线圈匝数比为，若电磁炉两端所加电压为，不考虑充电过程中的各种能量损失。则下列说法正确的是（ ） A. 接收线圈两端电压的有效值约为6.2V B. 通过车载充电器的电流为交流电 C. 发射线圈、接收线圈匝数比为 D. 接收线圈1s内电流方向变化50次 【答案】A 【解析】 【详解】A．设接收线圈两端电压的有效值约为，充电器两端电压有效值为，由题意可知 根据有效值的定义可得 解得 故A正确； B．因为二极管单向导电，则通过车载充电器的电流方向一定，为直流电，故B错误； C．由题意可知发射线圈电压有效值为 故发射线圈、接收线圈匝数比为 故C错误； D．根据所加电压表达式可知，电流的频率 接收线圈1个周期内电流方向改变两次，故1s内电流方向变化100次，故D错误。 故选A。 8. 电子墨水是一种无光源显示技术，它利用电场调控带电颜料微粒的分布，使之在自然光的照射下呈现出不同颜色。顶部显示电极为透明面板，下面有一层胶囊，其中每个胶囊都是一个像素。如图所示，胶囊中有带正电的白色微粒和带负电的黑色微粒。当胶囊下方的电极极性由负变正时，微粒在胶囊内迁移（每个微粒电量保持不变），像素由黑色变成白色。下列说法正确的有（ ）  A. 像素呈黑色时，黑色微粒所在区域的电势低于白色微粒所在区域的电势 B. 像素由黑变白的过程中，电场力对白色微粒做负功 C. 像素由白变黑的过程中，电场力对黑色微粒做正功 D. 把电场换成某种方向的恒定磁场，也可以使像素显示白或者黑 【答案】C 【解析】 【详解】A．像素呈黑色时，当胶囊下方的电极带负电，像素胶囊里电场线方向向下，所以黑色微粒所在的区域的电势高于白色微粒所在区域的电势，故A错误； B．像素由黑变白的过程中，白色微粒受到的电场力向上，位移向上，电场力对白色微粒做正功，故B错误； C．像素由白变黑的过程中，黑色微粒受到的电场力向下，位移向下，电场力对黑色微粒做正功，故C正确； D．把电场换成某种方向的恒定磁场，静止电荷在磁场中不受力，微粒不能移动，不能使像素显示白或者黑，故D错误。 故选C。 9. 如图所示，一质量为m0的探测器绕月球运动，椭圆轨道的近月点A在月球表面上，远月点B离月心的距离为3r0，其中r0为月球的半径。已知月球的第一宇宙速度为v0，万有引力常量为G，下列说法正确的是（　　） A. 月球表面的重力加速度小于 B. 探测器在A点和B点的速度之比为3:1 C. 探测器在B点受到的万有引力为 D. 探测器从A运动到B点的过程中，机械能增大 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据月球表面的重力加速度与向心加速度相等可得 故A错误； B．根据开普勒第二定律可得 故B正确； C．星球表面万有引力等于重力可得 探测器在B点受到的万有引力为 故C错误； D．探测器从A运动到B点的过程中，只有万有引力做功，故机械能守恒，故D错误。 故选B。 10. 磁敏元件在越来越多的电子产品中被使用，市场上看到的带皮套的智能手机就是使用磁性物质和霍尔元件等起到开关控制的，当打开皮套，磁体远离霍尔元件，手机屏幕亮；当合上皮套，磁体靠近霍尔元件，屏幕熄灭，手机进入省电模式。如图所示，一块宽度为、长为、厚度为的矩形半导体霍尔元件，元件内的导电粒子是电荷量为的自由电子，通入水平向右大小为的电流时，当手机套合上时元件处于垂直于上表面、方向向上且磁感应强度大小为的匀强磁场中，于是元件的前、后表面产生稳定电势差；以此来控制屏幕熄灭，则下列说法正确的是（　　） A. 前表面的电势比后表面的电势高 B. 自由电子所受洛伦兹力的大小为 C. 用这种霍尔元件探测某空间的磁场时，霍尔元件的摆放方向对无影响 D. 若该元件单位体积内的自由电子个数为，则发生霍尔效应时，元件前后表面的电势差为 【答案】D 【解析】 【详解】A．元件内的导电粒子是电荷量为e的自由电子，通入水平向右大小为I的电流时，电子向左运动，由左手定律可得电子受洛伦兹力的作用往前表面偏转，故前表面的电势比后表面的电势低，故A错误； BC．元件的前、后表面产生稳定电势差时，电子受到的洛伦兹力与电场力平衡 整理得 为垂直于上表面的磁感应强度的大小，故霍尔元件的摆放方向对有影响，故BC错误； D．元件单位体积内的自由电子个数为n，根据电流的微观表达式 整理得 电子受到的洛伦兹力与电场力平衡 联立得元件前后表面的电势差为 D正确。 故选D。 11. 如图（a），我国某些农村地区人们用手抛撒谷粒进行水稻播种。某次抛出的谷粒中有两颗的运动轨迹如图（b）所示，其轨迹在同一竖直平面内，抛出点均为，且轨迹交于点，抛出时谷粒1和谷粒2的初速度分别为和，其中方向水平，方向斜向上。忽略空气阻力，关于两谷粒在空中的运动，下列说法正确的是（ ）  A. 谷粒1的加速度小于谷粒2的加速度 B. 谷粒2在最高点的速度小于 C. 两谷粒从到的运动时间相等 D. 两谷粒从到的平均速度相等 【答案】B 【解析】 【详解】A．抛出的两谷粒在空中均仅受重力作用，加速度均为重力加速度，故谷粒1的加速度等于谷粒2的加速度，A错误； C．谷粒2做斜向上抛运动，谷粒1做平抛运动，均从O点运动到P点，故位移相同。在竖直方向上谷粒2做竖直上抛运动，谷粒1做自由落体运动，竖直方向上位移相同故谷粒2运动时间较长，C错误； B．谷粒2做斜抛运动，水平方向上为匀速直线运动，故运动到最高点的速度即为水平方向上的分速度。与谷粒1比较水平位移相同，但运动时间较长，故谷粒2水平方向上的速度较小即最高点的速度小于，B正确； D．两谷粒从O点运动到P点的位移相同，运动时间不同，故平均速度不相等，谷粒1的平均速度大于谷粒2的平均速度，D错误。 故选B。 12. 如图所示，磁控管内局部区域分布有水平向右的匀强电场E和垂直纸面向里的匀强磁场B。电子从M点由静止释放，沿图中所示轨迹依次经过N、P两点。已知M、P在同一等势面上，且电子从M到P点运动的时间为t，P、M间的距离为d。下列说法正确的有（　　） A. 电子到达P点时的速度为0 B. 电子在M点所受的合力大于在P点所受的合力 C. 电子从N到P，电场力做正功 D. 该匀强电场的电场强度 【答案】A 【解析】 【详解】AB．由于M点和P点在同一等势面上，故从M到P电场力做功为0，而洛伦兹力不做功，M点速度为0，根据动能定理可知电子在P点速度也为0，则电子在M点和P点都只受电场力作用，在匀强电场中电子在这两点电场力相等，即合力相等，故A正确，B错误； C．从N到P电场力做负功，故C错误； D．通过单位判断物理量关系错误，故D错误 故选A。 13. 如图所示，某种防窥屏由透明介质和对光完全吸收的屏障构成，其中屏障垂直于屏幕平行排列，可实现对像素单元可视角度的控制（可视角度定义为某像素单元发出的光在图示平面内折射到空气后最大折射角的2倍）。发光像素单元紧贴屏下，位于相邻两屏障的正中间，并且可视为点光源。透明介质的折射率为n，屏障的高度为d，相邻屏障的间隙为L。不考虑光的衍射，下列说法正确的是（ ） A. 防窥屏实现防窥效果主要是因为光的干涉 B. 相邻屏障间隙L越大，防窥效果越好 C. 透明介质的折射率越大，可视角度越大 D. 从上往下看，看到的图像比实际位置低 【答案】C 【解析】 【详解】AB．防窥屏实现防窥效果的原理是因为某些角度范围内的光被屏障吸收，故相邻屏障间隙L越大，防窥效果越差，故AB错误； C．透明介质的折射率越大，折射角越大，可视角度越大，故C正确； D．从上往下看，看到图像比实际位置高，故D错误。 故选C。 二、选择题Ⅱ（本题共2小题，每小题3分，共6分。每小题列出的四个选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得3分，选对但不全的得，有选错的得0分。） 14. 下列说法正确的是（ ） A. 射电望远镜是在无线电波段观测天体的，原因是无线电波可穿透大量存在的星际尘埃 B. 布朗运动是悬浮在液体中的固体分子所做的无规则运动 C. 电阻温度计一般用电阻率几乎不受温度影响的合金来制作 D. 彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点 【答案】AD 【解析】 【详解】A．射电望远镜是在无线电波段观测天体的，原因是无线电波可穿透大量存在的星际尘埃，故A正确； B．布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒所做的无规则运动，故B错误； C．电阻温度计应采用电阻率受温度变化而变化的金属，故C错误； D．彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点，故D正确。 故选AD。 15. “梦天号”实验舱携带世界首套可相互比对的冷原子钟组发射升空，对提升我国导航定位、深空探测等技术具有重要意义。如图所示为某原子钟工作的四能级体系，原子吸收波长为的光子从基态能级Ⅰ跃迁至激发态能级Ⅱ，然后自发辐射出波长为的光子，跃迁到钟跃迁的上能级2，并在一定条件下可跃迁到钟跃迁的下能级1，实现受激辐射，发出钟激光，最后辐射出波长为的光子回到基态。下列说法正确的是（　　） A. 该原子钟产生的钟激光的波长 B. 该钟激光的光子的能量 C. 该钟激光的光子的动量为 D. 该钟激光可以让截止频率为的金属材料发生光电效应 【答案】BC 【解析】 【详解】A．原子吸收波长为的光子从基态能级Ⅰ跃迁至激发态能级Ⅱ，有 且从激发态能级Ⅱ向下跃迁到基态I的过程有 联立得 故A错误； B．该钟激光的光子的能量 故B正确； C．该钟激光的光子的动量为 故C正确； D．该钟激光频率小于，不可以让截止频率为的金属材料发生光电效应，故D错误。 故选BC。 非选择题部分 三、非选择题（本题共8小题，共55分） 16. 如图1为孙华和刘刚两位同学设计的一个实验装置，用来探究一定质量的小车其加速度与力的关系。其中电源为50Hz的交流电，一质量为的光滑滑轮用一轻质细杆固定在小车的前端，小车的质量为M，砂和砂桶的质量为m。 （1）此实验中正确的操作是______ A．实验需要用天平测出砂和砂桶的质量m B．实验前需要将带滑轮的长木板右端垫高，以补偿阻力 C．小车靠近打点计时器，应先接通电源，再释放小车 D．为减小系统误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M （2）该同学在实验中得到一条纸带如图2所示，相邻计数点间有4个点未画出，打点计时器所接交流电的频率为50Hz，小车的加速度大小为______（结果保留两位有效数字）。 （3）孙华同学以小车的加速度a为纵坐标，力传感器的示数F为横坐标，画出的图线与横坐标轴的夹角为，且斜率为k，如图3所示，则小车的质量为______。 A． B． C． D． 【答案】 ①. BC##CB ②. 2.4 ③. C 【解析】 【详解】（1）[1] A．由题图可知，细绳上的拉力大小由传感器读出，不需要用砂和砂桶的重力代替细绳上的拉力，因此实验不需要用天平测出砂和砂桶的质量m，A错误； B．为了使小车受到的合力为力传感器示数的2倍，应平衡摩擦力，因此实验前需要将带滑轮的长木板右端垫高，以补偿阻力，B正确； C．为了充分利用纸带，获取更多的数据，实验时小车应靠近打点计时器，应先接通电源，待打点计时器打点稳定后再释放小车，C正确； D．细绳上的拉力大小由传感器读出，因此实验中不需要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M，D错误。 故选BC。 （2）[2]纸带上相邻计数点间有4个点未画出，打点计时器所接交流电的频率为50Hz，因此纸带上相邻两计数点间的时间间隔为 由匀变速直线运动的推论，可得小车的加速度大小为 （3）[3]对小车和滑轮，由牛顿第二定律可得 整理可得 可知图线的斜率为 解得 ABD错误，C正确。 故选C。 17. 某实验小组用以下方案测量电源电动势E和内阻r。 （1）先截取了一段长为60cm的电阻丝，拉直后固定在绝缘的米尺上，并在金属丝上夹上一个小金属夹，金属夹可在金属丝上移动，如图1所示。将金属夹移至金属丝最右端，先用伏安法测定该电阻丝的电阻，部分电路如图2所示。小组同学采用试触的方法，让电压表的一端接在A点，另一端先后接到B点和C点。他发现电压表示数有明显变化，而电流表示数没有明显变化。据此判断另一端应该接在______（填写“B”或“C”）点。按照正确方法测量后，测得该金属丝总电阻为。 （2）取下金属丝，按如下步骤进行操作： ①正确连接电路（如图3），其中保护电阻，开启电源，合上开关； ②读出电流表的示数，记录金属夹的位置； ③断开开关，移动金属夹的位置，合上开关，重复操作。测得多组L和I的值，并计算出对应的，根据测量到的多组实验数据作出图像，如图4所示，由图像可求得电源电动势______V，电源内阻______（计算结果均保留两位有效数字）。 （3）该小组对实验进行误差分析：步骤（2）中得到的电源内阻的测量值______真实值（填“大于”、“等于”或“小于”）。 【答案】 ①. B ②. 4.1##4.2##4.3 ③. 5.2##5.3##5.4##5.5##5.6 ④. 大于 【解析】 【详解】（1）[1]用伏安法的外接法和内接法分别测待测电阻的电压和电流，电压表示数有明显变化，而电流表示数没有明显变化，说明电流表的分压比较明显，故电流表的内阻较大而待测电阻较小，故用外接法可以减小系统误差，故电压表的另一端应接B点； （2）[2][3]接入电路的电阻值由电阻定律有 由闭合电路的欧姆定律可知 联立可得 则图像的纵截距和斜率为 ， 解得 （4.1~4.3） （5.2~5.6） （3）[4]考虑电流表的内阻，则欧姆定律为 可得 故在利用纵截距解电源内阻时多了电流表的内阻，故测量值大于真实值。 18. 以下实验中说法正确的是（ ） A. “用单摆测重力加速度”的实验中，释放摆球后，应从平衡位置开始计时，测量多次全振动所需的时间来计算摆球的周期 B. “用双缝干涉测量光波长”的实验中，可以通过拨杆调节单缝角度使其与双缝平行，从而得到清晰的图样 C. “探究气体等温变化的规律”的实验中，应该快速向下压或向上拉柱塞，读取空气柱长度和压强 D. “探究影响感应电流方向的因素”的实验中，只需记录磁极、磁极运动方向以及灵敏电流计中指针偏转方向，不需要知道线圈绕向 【答案】AB 【解析】 【详解】A.“用单摆测重力加速度”的实验中，释放摆球后，从平衡位置开始计时可以方便观察和计数，测量多次全振动所需的时间来计算摆球的周期，故A正确； B.“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，可以通过拨杆调节单缝角度使其与双缝平行，从而得到清晰的图样，故B正确； C.“探究气体等温变化的规律”的实验中，若快速向下压或向上拉柱塞，会改变气体的温度，故应缓慢移动柱塞，保证气体的温度不变才能读取空气柱长度和压强，故C错误； D.“探究影响感应电流方向的因素”的实验中，需要记录磁极、磁极运动方向以及灵敏电流计中指针偏转方向，且需要知道线圈绕向，才能推出感应电流的流向，故D错误。 故选AB。 19. 如图所示为一种“马德堡半球演示器”，两“半球”合在一起时，可形成一直径的球形空腔。现将两“半球”合起，球形空腔内的气体压强与大气压强相同，通过细软管用容积100mL，活塞横截面积的注射器满量从球内缓慢抽出空气。球形空腔、软管及注射器气密性好，忽略软管的容积，抽气前、后球形空腔形状不变，环境温度保持不变，摩擦不计；已知大气压强。（，结果均保留两位有效数字） （1）抽气过程封闭气体是______（“吸热”或“放热”）； （2）抽气后，球形空腔内气体的压强是多少； （3）完成抽气的最后时刻，手对注射器活塞的拉力是多少。 【答案】（1）吸热；（2）；（3）48N 【解析】 【详解】（1）抽气过程温度不变，所以气体的内能不变，此过程气体体积变大，气体对外界做功，，由热力学第一定律，可得，吸热 。 （2）抽气过程，以原球内气体为研究对象，缓慢过程为等温变化过程，由玻意耳定律可得 得 （3）抽气完成的最后时刻对活塞分析，则有 解得 20. 如图是一游戏装置的简易模型，它由光滑的水平轨道CDM和竖直平面内的光滑圆轨道组成，竖直圆轨道的半径，圆轨道内侧最高点E点装有一力传感器，且竖直圆轨道的最低点D、点相互靠近且错开。水平轨道左侧放置着两个用细绳连接的物体A和B，其间有一压缩的轻弹簧（物体与轻弹簧不粘连），烧断细绳，物体被弹出。轨道右侧M端与水平传送带MN等高，并能平滑对接，传送带总长度，传送带速度大小和方向均可调。已知A物体质量，B物体质量可变，A、B间被压缩的弹簧的弹性势能为30J。则： （1）求测得的力传感器能显示的力的最小值； （2）要使物体A冲上传送带后，均能到达N点，求传送带的动摩擦因数的最大值； （3）要使物体A在圆轨道上运动时不脱离轨道，则物体B的质量范围。 【答案】（1）0；（2）0.45；（2） 【解析】 【详解】（1）当由重力提供向心力时，对E点压力为0，所以测得的力传感器能显示的力的最小值 （2）当物体A恰好通过圆轨道最高点后进入传送带时速度最小，此时若传送带静止或逆时针转动，则物体一直在传送带上做匀减速直线运动。当物体到达N点的速度为0时，则动摩擦因数最大，即：对物体A分析 得： 所以传送带的动摩擦因数应满足 （2）物体A不脱离圆轨道有两种情况，①过最高点的速度 则从弹簧弹出开始到最高点列动能定理 得 ②到达圆轨道的圆心等高处时速度恰好为0，则从弹簧弹出开始到圆心等高处列动能定理 得 因为物体A是通过释放弹簧的弹性势能获得速度，且A与B反向弹开，满足动量守恒 得 代入数据得 21. 如图1所示，纸面内有abc和de两光滑导体轨道，bc与de平行且足够长，ab与bc成135°角，两导轨左右两端接有定值电阻，阻值分别为R和2R，不计导轨电阻。一质量为m，电阻不计的导体棒横跨在两导轨上，导体棒与ab，de两轨道分别接触于G，H。导体棒与de轨道垂直，GH间距为L，导体棒与b点间距也为L。以H点为原点建立坐标系，x、y两轴分别与de轨道和导体棒重合。空间存在一垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。从某时刻开始，给导体棒一水平向右的初速度，同时在一沿x轴方向的外力F作用下开始运动，运动至b点前的速度与位移关系如图2所示，导体棒运动至b点时撤去外力F，随后又前进一段距离后停止运动，过程中棒与两导轨始终接触良好。 （1）判断流过电阻R电流方向； （2）求导体棒在bc轨道上通过的距离d； （3）求撤去外力F前流过电阻R的电流； （4）求导体棒运动过程中电阻2R中产生的焦耳热。 【答案】（1）电流方向为；（2）；（3）；（4） 【解析】 【详解】（1）根据右手定则，流过R的电流方向为； （2）由图2知，导体棒运动至b点时速度为，对导体棒从b点开始沿轨道运动直至静止，根据动量定理 则 得 （3）导体棒在ab轨道上运动时 得 均为不变的量； （4）撤力前电路中的总热量 t由图像面积可知为 撤力后导轨运动，整个回路产生的热量 电阻2R产生的热量 22. 如图所示，真空环境内，垂直纸面的空间内存在两足够大平行金属板M，N（厚度不计），N板开一小孔O，并以O为坐标原点建立坐标系，y轴右侧空间存在与x轴平行的匀强磁场，磁感应强度为B，方向水平向右。空间有两块粒子收集板P和Q，垂直坐标系放置，P板与N板间距为，且可左右移动，Q板与x轴间距为。特定光照下，仅M板上有大量光电子逸出，穿过小孔O后进入磁场空间，各向均匀分布，随后全部打在两收集板上被吸收并立刻导走，其中沿垂直纸面向里的电子在进入磁场后沿y轴正向最远能到达处（电子电荷量大小为e，质量为m)。 （1）求电子从小孔O进入磁场的最大速度； （2）当Q板恰好收集不到粒子时，求MN两板间的电压； （3）当MN两板间的电压为时，矩形收集板Q能收集到最多粒子数所需的最小面积。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）沿垂直纸面向里的电子在y轴正向最远为可知，电子在磁场中做匀速圆周运动得最大半径为。即 则电子的最大速度 （2）电子通过O点后，若速度垂直纸面向里，且速度最大时都不能击中Q板，则不会有电子击中。即 得 （3）当M、N两板电压为时，从O点进入磁场的电子的最大速度为，即 得 以最大速度做圆周运动，能打在Q板上的临界粒子轨迹如图所示，分别能达在Q板上的A点和B点 根据几何关系 可得 从O点飞出的粒子水平方向速度不同，当粒子水平方向速度最大，且又能打在Q板上即要求 得