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2022-2023学年安徽省皖南名校教育研究会高二（下）期末物理试卷（含详细答案解析）
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这是一份2022-2023学年安徽省皖南名校教育研究会高二（下）期末物理试卷（含详细答案解析），共17页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，简答题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.嫦娥五号探测器是我国首个实施月面采样返回的航天器，由轨道器、返回器、着陆器和上升器等多个部分组成。为等待月面采集的样品，轨道器与返回器的组合体环月做圆周运动。已知引力常量G=6.67×10−11N⋅m2/kg2地球质量m1=6.0×1024kg，月球质量m2=7.3×1022kg，月地距离r1=3.8×105km，月球半径r2=1.7×103km。当轨道器与返回器的组合体在月球表面上方约200km处做环月匀速圆周运动时，其环绕速度约为( )
A. 16m/sB. 1.1×102m/sC. 1.6×103m/sD. 1.4×104m/s
2.如图，用OA、OB两根轻绳将花盆悬于两竖直墙之间，开始时OB绳水平。现保持O点位置不变，改变OB绳长使绳右端由B点缓慢上移至B′点，此时OB′与OA之间的夹角θ<90∘。设此过程中OA、OB绳的拉力分别为FOA、FOB，则下列说法正确的是( )
A. FOA一直减小B. FOA一直增大C. FOB一直减小D. FOB先增大后减小
3.如图所示的平面内，光束a经圆心O射入半圆形玻璃砖，出射光为b、c两束单色光。下列说法正确的是( )
A. 这是光的干涉现象
B. 在真空中光束b的波长大于光束c的波长
C. 玻璃砖对光束b的折射率大于对光束c的折射率
D. 在玻璃砖中光束b的传播速度大于光束c的传播速度
4.如图所示，一长为l的轻绳，一端固定在过O点的水平转轴上，另一端固定一质量为m、可视为质点的小球，整个装置绕O点在竖直面内转动，并恰能通过最高点。重力加速度为g。下列判断正确的是( )
A. 小球经最高点时的速度为0
B. 小球经最高点时的速度为 3gl
C. 小球在最低点拉力大于mg
D. 小球在最低点拉力小于mg
5.人们在抗击新冠病毒过程中常使用84消毒液对一些场所的地面等进行消毒，84消毒液的主要成分是次氯酸钠(NaClO)，在喷洒过程中人们常闻到一些刺鼻的味道，下列说法正确的是( )
A. 说明分子间存在斥力
B. 这是次氯酸钠分子做布朗运动的结果
C. 如果场所温度升高，能更快的闻到刺鼻的味道
D. 如果场所温度降到0℃以下，就闻不到刺鼻的味道了
6.如图是密闭的汽缸，外力推动活塞P压缩理想气体，对缸内气体做功200J，同时气体向外界放热100J，缸内气体的( )
A. 温度升高，内能增加100JB. 温度升高，内能减少200J
C. 温度降低，内能增加100JD. 温度降低，内能减少200J
7.如图所示，用天平测量匀强磁场的磁感应强度，下列各选项所示的载流线圈匝数相同，边长MN相等，将它们分别挂在天平的右臂下方，线圈中通有大小相同的电流，天平处于平衡状态，若磁场发生微小变化，天平最容易失去平衡的是( )
A.
B.
C.
D.
8.一个静止的放射性原子核处于匀强磁场中，由于发生了衰变而在磁场中形成如图所示的两个圆形径迹，两圆半径之比为1：16，下列判断中正确的是( )
A. 该原子核发生了α衰变
B. 反冲原子核在小圆上顺时针运动
C. 生成的粒子与反冲核运动周期相同
D. 原来静止的核，其原子序数为15
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
9.如图所示是利用光电管研究光电效应的实验原理图，用一定强度的某频率的可见光照射光电管的阴极K，电流表中有电流通过，则( )
A. 若改用紫外线照射阴极K，电流表中一定有电流通过
B. 若将电源反接，光电管中可能有电流通过
C. 若减小可见光的光照强度，电流表中一定无电流通过
D. 若将滑动变阻器的滑动触头置于b端，电流表中一定有电流通过
10.在坐标原点的波源产生一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波速v=100m/s。已知t=0时，波刚好传播到x=40m处，如图所示，在x=200m处有一接收器(图中未画出)，则下列说法正确的是( )
A. 波源开始振动时方向沿y轴负方向
B. 从t=0开始经过0.15s，x=40m处的质点运动路程为0.3m
C. 接收器在t=1.8s时才能接收到此波
D. 若波源向x轴负方向运动，根据多普勒效应，接收器接收到的波源频率可能为6Hz
11.如图所示，A板发出的电子经加速后，水平射入水平放置的两平行金属板间，金属板间所加的电压为U，电子最终打在光屏P上，关于电子的运动，下列说法中正确的是( )
A. 滑头触头向右移动时，电子打在荧光屏上的位置上升
B. 滑头触头向左移动时，电子打在荧光屏上的位置上升
C. 电压U增大时，电子打在荧光屏上的速度大小不变
D. 电压U增大时，电子从发出到打在荧光屏上的时间不变
12.如图所示，重10N的滑块在倾角为30∘的光滑斜面上，从a点由静止下滑，到b点接触到一个轻弹簧。滑块压缩弹簧到c点开始弹回，返回b点时离开弹簧，最后又回到a点，已知ab=0.8m，bc=0.4m，重力加速度g=10m/s2，则下列说法中正确的是( )
A. 滑块动能的最大值是4J
B. 弹簧弹性势能的最大值是6J
C. 滑块从c到b的运动过程中，加速度先减小后增大
D. 整个运动过程中滑块的机械能守恒
三、实验题：本大题共1小题，共9分。
13.某同学用图甲所示装置研究自由下落运动，实验打出一条较长纸带。在该纸带上不同位置，该同学截取了(a)(b)(c)(d)四段进行测量处理，每段纸带上有三个计时点，这些计时点按打点的先后顺序依次编号为0∼11，测量结果如图所示。所用电源频率为50Hz。
(1)8、9两点之间被撕掉的纸带上有______个计时点；
(2)打上面纸带的点“7”时，重锤的速度为______m/s(保留2位小数)。
(3)若重锤、纸带和夹子的总质量为400g，当地重力加速度为9.85m/s2，则重锤、纸带这个系统下落过程中受到的阻力约为______N(保留2位有效数字)。
四、简答题：本大题共3小题，共34分。
14.如图(1)所示电路中，定值电阻R0=10Ω，R为电阻箱，S2为单刀双掷开关。闭合S1，将S2切换到a，调节电阻箱，读出其阻值为R1，记录电压传感器测得的数据为Ul，然后保持电阻箱阻值不变，将S2切换到b，记录电压传感器示数为U2。
(1)试写出电阻Rx的表达式
(2)若求得电阻Rx=2.5Ω，将S2切换到a，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱阻值R和记录对应的电压传感器数据U，对测得的数据进行处理，绘出如图(2)所示的1U−1R图线。求电源电动势E和内阻r。
15.某学校门口平直公路上设有图甲所示减速带，一摩托车经过校门口前因有减速带，司机控制摩托车的加速度a，a随位移x变化的图像如图乙所示，x=0时车速v0=8m/s，此时加速度方向与速度方向相同；x=50m时摩托车到达减速带处。求：
(1)摩托车在0∼18m位移内所用的时间t1及其末速度大小v1；
(2)摩托车经过减速带处时的速度大小v2。
16.如图所示R=1Ω的电阻连接在相距L=0.4m的光滑平行导轨之间，导轨与斜面成θ=30∘，A1B1B2A2和B1C1C2B2两正方形区域分别有垂直于斜面向上和垂直斜面向下的匀强磁场，磁感应强度B= 30T。绝缘杆a置于A1A2上方L处，金属杆b置于B1B2处，静止释放a杆的同时，给金属杆b一个平行于斜面向上的拉力F使其从静止开始以a=5m/s2的加速度沿斜面向上做匀加速直线运动，a杆和b杆相遇瞬间立即撤去外力，两杆发生完全非弹性碰撞，之后ab杆会再次进入磁场。已知ma=0.36kg，mb=0.12kg，Rb=1Ω，ab杆粘在一起以后Rab=1Ω，g=10m/s2，求：
(1)从开始运动到ab杆发生碰撞，通过电阻R的电量；
(2)写出F关于t的表达式；
(3)若从a杆、b杆开始运动至ab杆一起沿斜面向下刚通过磁场边界C1C2这个过程中电阻R上产生的热量Q=1.6J，求外力做的功。
五、计算题：本大题共1小题，共9分。
17.如图所示，一定质量理想气体被活塞封闭在气缸中，活塞的面积为S，与气缸底部相距L，气缸和活塞绝热性能良好，气体的压强、温度与外界大气相同，分别为P0、T0.现接通电热丝加热气体，一段时间后断开，活塞缓慢向右移动距离L后停止，活塞与气缸间的滑动摩擦为f，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，整个过程中气体吸收的热量为Q，求该过程中：
(1)内能的增加量ΔU；
(2)最终温度T.
答案和解析
1.【答案】C
【解析】【分析】
组合体绕月球做圆周运动，根据月球的万有引力充当向心力列式即可求出环绕速度的表达式，代入数据即可求出环绕速度。
本题考查万有引力定律的应用，明确万有引力充当向心力的应用，注意排除题中给出的干扰项。
【解答】
设组合体质量为m，组合体在离月球表面距离为r=r2+h；
根据Gm⋅m2r2=mv2r
可得v= Gm2r= 6.67×10−11×7.3×1022(1.7×103+200)×103m/s=1.6×103m/s，故C正确，ABD错误。
故选：C。
2.【答案】A
【解析】以结点O为研究对象，分析受力：重力G、绳OA的拉力FOA和绳BO的拉力FOB，如图所示：
根据平衡条件知，两根绳子的拉力的合力与重力大小相等、方向相反，
作出轻绳OB在两个位置时力的合成图如图，由图看出，FOA逐渐减小，FOB先减小后增大，当θ=90∘时，FOB最小。
故选：A。
3.【答案】C
【解析】A.这是光的折射现象，故A错误。
BC.由题图可知，玻璃砖对b光的折射程度大，则nb>nc，故b光的频率较大，根据v=λf可知b光波长较小，故B错误，C正确。
D.由v=cn知，在玻璃砖中，nb>nc，所以vb故选C。
根据光路图，判断出玻璃砖对两束光的折射率大小，从而知道两束光的波长大小，根据v=cn判断出光在玻璃砖中的速度大小。
解答此类问题的思路是：由光线的偏折程度判断折射率的关系，或由折射定律可得出两光的折射率；再由光的性质可知光的传播速度、波长的关系。
4.【答案】C
【解析】解：AB、小球恰能通过最高点：mg=mv2l，得v= gl,故AB错误；
CD、从最高点到最低点，由动能定理：12mvt2−12mv2=2mgl，
解得：vt= 5gl
对小球在最低点列牛顿第二定律，得：F−mg=mvt2l，
解得：F=6mg，故C正确，D错误。
故选：C。
在最高点，根据牛顿第二定律列式得到最小速度，再结合动能定理列式得到最低点的最大速度，在最低点，细线拉力有最大值。
本题考查竖直面内的圆周运动，结合牛顿第二定律和动能定理求解，基础题目。
5.【答案】C
【解析】解：AB、在喷洒过程中人们常闻到一些刺鼻的味道，这是因为84消毒液分子扩散的结果，扩散现象的本质是分子的无规则运动，不能体现分子的斥力，故AB错误；
C、分子的运动与温度有关，温度越高，分子运动越剧烈，如果场所温度升高，能更快的闻到刺鼻的味道，故C正确；
D、分子热运动永不停止，如果场所温度降到0℃以下，也能闻到刺鼻的味道，故D错误；
故选：C。
能闻到一些刺鼻的味道，这是分子扩散现象，扩散现象是分子的无规则运动的体现，温度越高，分子的扩散现象越明显，温度降低扩散现象缓慢。
明确分子热运动的特点，知道分子热运动永不停止。
6.【答案】A
【解析】解：外界对气体做功200J，则有：W=200J
气体向外放热100J，则有：Q=−100J
根据热力学第一定律得气体内能的变化量为：
ΔU=W+Q=200J−100J=100J
即内能增加100J，对于一定质量的理想气体，内能增加温度必然升高，故A正确，BCD错误。
故选：A。
已知做功和热传递的数据，根据热力学第一定律可求得气体内能的改变量及温度的变化。
热力学第一定律在应用时一定要注意各量符号的意义，ΔU为正表示内能增加，Q为正表示物体吸热，W为正表示外界对物体做功。
7.【答案】A
【解析】解：天平原本处于平衡状态，所以线框所受安培力越大，天平越容易失去平衡，
由于线框平面与磁场强度垂直，且线框不全在磁场区域内，所以线框与磁场区域的交点的长度等于线框在磁场中的有效长度，由图可知，A图的有效长度最长，
磁场强度B和电流大小I相等，所以A所受的安培力最大，则A图最容易使天平失去平衡。
故选：A。
线框所受的安培力越大，天平越容易失去平衡；由于磁场强度B和电流大小I相等，即根据线框在磁场中的有效长度大小关系即可判断其受力大小关系。
本题主要考查了安培力，在计算通电导体在磁场中受到的安培力时，一定要注意F=BIL公式的L是指导体的有效长度。
8.【答案】D
【解析】解：A、由图示粒子运动轨迹可知，原子核衰变后放出的粒子与新核所受的洛伦兹力方向相同，而两者速度方向相反，则知两者的电性相反，新核带正电，则放出的必定是β粒子，发生了β衰变，故A错误。
B、原子核衰变过程系统动量守恒，由动量守恒定律可知，放出的β粒子与新核的动量大小相等，粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：qvB=mv2r，解得：r=mvqB=pqB，由此可知，半径与电荷量成反比，两圆半径之比为1：16，由于新核的电荷量较大，则小圆是新核的轨迹，衰变后新核所受的洛伦兹力方向向右，根据左手定则判断得知，其速度方向向下，沿小圆作逆时针方向运动，故B错误。
C、粒子做圆周运动的周期T=2πrv=2πmqB可知两粒子在磁场中运动的周期不相等，故C错误；
D、粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径r=mvqB=pqB，由于两圆半径之比为1：16，由半径之比可知：新核的电荷量为16e，原子序数为16，则原来静止的原子核的原子序数为15，故D正确。
故选：D。
根据不同粒子的向心力方向分析出衰变的类型；
根据粒子在磁场中运动的半径公式结合动量的电性分析出反冲核的运动方向；
根据粒子在磁场中运动的周期公式完成分析；
根据质量比得出电荷量之比，从而分析出对应的原子序数。
本题主要考查了粒子在磁场中的运动，同时要理解衰变后的粒子特点和电性的关系，结合半径公式和周期公式即可完成分析。
9.【答案】ABD
【解析】解：A、分析电路结构可知，光电管两端加正向电压，紫外线的频率大于可见光的频率，可见光照射能发生光电效应，则紫外线照射一定能发生光电效应，电流表中一定有电流通过，故A正确；
B、将电源反接，光电管两端加反向电压，光电子若能克服电场斥力做功的，则会在光电管中形成电流，故B正确；
C、发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，与入射光的强度无关，减小可见光的光照强度，电流表中有电流通过，故C错误；
D、滑动变阻器的滑动触头置于b端，正向电压增大，电流表中一定有电流通过，故D正确。
故选：ABD。
分析电路结构可知，光电管两端加正向电压。
发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，根据光电效应的条件判断能否发生光电效应，从而判断是否有光电流。
该题考查了爱因斯坦光电效应方程的相关知识，解决本题的关键知道光电效应的条件，知道影响光电子最大初动能的因素，知道影响光电流的因素。
10.【答案】AB
【解析】解：A.根据波的图像和波的传播方向可知，波源开始振动时方向沿y轴负方向，故A正确；
B.根据波的图像可知波长λ=20m，振幅A=10cm，周期T=λv=20100s=0.2s
从t=0开始经过0.15s(0.75个周期)，x=40m处的质点运动路程为3个振幅，即3A=3×0.1m=0.3m，故B正确；
C.接收器在t=Δxv=200−40100s=1.6s，时能够接收到此波，故C错误；
D.波源频率为f=1T=10.2Hz=5Hz
若波源向x轴负方向运动，根据多普勒效应，接收器接收到的波源频率小于5Hz，不可能为6Hz，故D错误。
故选：AB。
运用波形平移法可知，x=40m处的质点的起振方向向下，则波源的起振方向也向下；根据波速的计算公式解得时间与周期的关系，再解得质点运动的路程，由多普勒效应知，接收器收到的频率将小于波源频率。
本题考查波长、频率与波速的关系，解题关键掌握波速的计算公式，注意多普勒效应的应用。
11.【答案】BD
【解析】【分析】
滑动触头向右移动时，加速电压增大，加速后速度变大，粒子在偏转电场中运动时间变短，粒子在平行偏转电场方向的位移减小．同理触头向左移动时，加速电压减小，加速后速度变小，粒子在电场中运动时间变长，粒子在平行偏转电场方向的位移增大；当加速电压不变时，偏转电压变化，影响平行电场方向的电场力的大小，也就是影响加速度的大小，粒子在电场中运动时间不变，改变偏转的位移大小．
电子在加速电场作用下做加速运动，要能运用动能定理可得电子获得的速度与加速电场大小间的关系．
电子进入偏转电场后，做类平抛运动，运动时间受电场的宽度和进入电场时的速度所决定，电子在电场方向偏转的距离与时间和电场强度共同决定．熟练用矢量合成与分解的方法处理类平抛运动问题．
【解答】
电子在加速电场中做加速运动，根据动能定理得：eU′=12mv2−0，则得电子获得的速度为：v= 2eU′m。
电子进入偏转电场后做类平抛运动，电子在沿极板方向做匀速直线运动，粒子在电场中运动时间：t=Lv；
在平行电场方向做初速度为0的匀加速直线运动，加速度a=eUmd，电子在电场方向偏转的位移y=12at2。
解得：y=UL24U′d，又因为偏转电场方向向下，所以电子在偏转电场里向上偏转。
AB、滑动触头向右移动时，加速电压U′变大，由上可知电子偏转位移变小，因为电子向上偏转，故在屏上的位置下降，相反，滑动触头向左移动时，电子打在荧光屏上的位置上升，故A错误，B正确；
C、偏转电压U增大时，电子在电场中受到的电场力增大，即电子偏转的加速度a增大，又因为电子加速获得的速度v不变，电子在电场中运动的时间不变，a增大，而电子打在屏上的速度为v′= v2+(at)2，故电子打在屏上的速度增大，故C错误。
D、电子在电场中运动的时间不变，离开电场后做匀速直线运动，由于水平速度不变，运动时间也不变，所以电子从发出到打在荧光屏上的时间不变，故D正确。
故选：BD。
12.【答案】BC
【解析】解：A、滑块在到达b后开始受到弹簧弹力的作用，弹力先小于滑块的重力沿斜面向下的分力，后大于滑块的重力沿斜面向下的分力，滑块的合力先沿斜面向下后沿斜面向上，滑块先加速后减速，当加速度为零时动能最大。
a→b，由滑块的机械能守恒可得：Ekb=mg⋅ab⋅sin30∘=10×0.8×0.5J=4J，即滑块在b点时动能为4J，滑块的最大动能大于b点时的动能，故A错误；
B、弹簧压缩量最大时，弹簧的弹性势能最大，根据滑块和弹簧组成的系统机械能守恒可得弹簧弹性势能的最大值：Ep=mg⋅ac⋅sin30∘=10×1.2×0.5J=6J，故B正确；
C、从c到b的运动过程中，弹簧的弹力逐渐减小，当弹簧弹力大于滑块重力在斜面方向的分量时，合外力沿斜面向上，所受合外力减小，加速度减小。当弹簧弹力小于滑块重力在斜面方向的分量时，此时随着滑块继续向上运动，滑块所受合外力反向，合力随着弹力减小而增大，加速也反向增大，故C正确；
D、整个运动过程中，弹簧弹力对滑块做功，滑块的机械能与弹簧的弹性势能相互转化，所以滑块的机械能不守恒，故D错误。
故选：BC。
滑块压缩弹簧时，当滑块的加速度为零时，速度最大，动能最大。根据机械能守恒定律求出滑块到达b点时的动能，从而确定滑块动能的最大值。弹簧压缩量最大时，弹簧的弹性势能最大，根据系统机械能守恒求弹簧弹性势能的最大值。分析滑块的受力情况，根据牛顿第二定律判断加速度的变化情况。结合机械能守恒的条件分析滑块的机械能是否守恒。
本题的关键要认真分析物理过程，把复杂的物理过程分成几个子过程研究，并且找到每个过程遵守的物理规律。要注意在整个过程中，滑块的机械能不守恒，滑块和弹簧组成的系统机械能才守恒。
13.【答案】
【解析】解：(1)由图示纸带可知，相邻计数点的位移之差Δx=(1.37−0.98)cm=0.39cm；由图示纸带可知，计数点7与10间的间隔x=(5.26−4.09)cm=1.17cm=3Δx，则7与10间有三段时间间隔，7与10间有3个计数点，8、9两点间被撕掉的纸带上有1个计数点。
(2)源频率为50Hz，打点计时器打点时间间隔T=1f=150s=0.02s，计数点间的时间间隔t=T=0.02s，做匀变速直线运动的物体在某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，打点7时重锤的速度v=x682t=(3.70+4.09)×10−22×0.02m/s≈1.95m/s
(3)重锤质量m=400g=0.400kg，由匀变速直线运动的推论可知Δx=at2，重锤的加速度大小a=Δxt2=0.39×10−20.022m/s2=9.75m/s2，对重锤，由牛顿第二定律得：mg−f=ma，代入数据解得阻力大小f=0.040N
故答案为：(1)1；(2)1.95；(3)0.040。
(1)根据匀变速直线运动的推论求解。
(2)应用匀变速直线运动的推论求出打点7时重锤的速度。
(3)求出重锤的加速度，然后应用牛顿第二定律求出阻力大小。
理解实验原理、掌握基础知识是解题的前提，应用匀变速直线运动的推论与牛顿第二定律即可解题，解题时注意单位换算与有效数字的保留。
14.【答案】解：(1)闭合S1，将S2切换到a时，有：I=U1R1
S2切换到b时，有：I=U2R1+Rx
所以U1R1=U2R1+Rx
解得：Rx=U2−U1U1R1
(2)由图象可知：当R=0时，电压传感器测量的是电源的电动势，所以E=2V
当R=5Ω时，U=59V，由闭合电路欧姆定律得：
ER0+RX+R+r=UR
代入数据得：
210+2.5+5+r=19
解得：r=0.5Ω
答：(1)电阻Rx的表达式为Rx=U2−U1U1R1；
(2)电源电动势为2V，内阻为0.5Ω。
【解析】(1)闭合S1，将S2切换到a时，电压传感器示数为电阻箱的电压；S2切换到b，电压传感器示数为电阻箱和Rx的电压，根据欧姆定律可知切换过程中电流不变，列式即可求解；
(2)由图象可知：当R=0时，电压传感器测量的是电源的电动势，当R=5Ω时，U=59V，由闭合电路欧姆定律即可求解内阻。
本题主要考查了闭合电路欧姆定律得应用，要求同学们能从图象中读出有效信息，难度适中。
15.【答案】解：(1)摩托车在0∼18m位移内做匀加速直线运动，设在0∼18m位移内摩托车的加速度为a0=1m/s2，位移x1=18m，根据运动学公式有：
x1=v0t1+12a0t12
代入数据解得
t1=2s
根据匀变速直线运动的规律有：
v1=v0+a0t1
代入数据解得v1=10m/s
(2)对摩托车在18m∼50m位移内的运动，设摩托车所受合力大小为F，加速度大小为a。
此过程由动能定理得：
−Fx2=12mv22−12mv12
可得：v22−v12=−2Fm⋅x2=−2∑a⋅x2
其中：∑a⋅x2=12×2×(50−18)m2/s2=32m2/s2
解得：v2=6m/s。
答：(1)摩托车在0∼18m位移内所用的时间t1为2s，末速度大小v1为10m/s；
(2)摩托车经过减速带处时的速度大小v2为6m/s。
【解析】(1)摩托车在0∼18m位移内做匀加速直线运动，在已知位移和初速度的情况下，用运动学公式可直接解出运动时间和末速度。
(2)摩托车在18m∼50m位移内做加速度匀速减小的减速运动，不能直接使用运动学公式，可用动能定理进行求解。
本题的难点在于第二问中的加速度是一个变化的量，在求解时要注意a−x图像中图线和坐标轴所围成的面积的意义。
16.【答案】解：(1)根据电荷量的定义式有q=I−t
根据闭合电路欧姆定律有
E−=I−(R+Rb)
根据法拉第电磁感应定律有
E−=ΔΦΔt=BL2t
解得：q=2 3025C
(2)t时刻的速度为v，则v=at=5t
电动势：E=BLv= 30×0.4×5t=2 30t
安培力：F安=BIL
由牛顿第二定律：F−F安−mbgsin30∘=mba
得：F=1.2+12t
(3)a杆、b杆相碰速度相等，根据运动学规律有L=12gsin30∘t2，v=gsin30∘t
解得t=0.4s，v=2m/s
ab杆碰撞动量守恒，规定沿斜面向下为正方向：mav−mbv=(ma+mb)v′
此时：F安′=BI′L
I′=BLv′R+Rb
得：F安=2.4N
设F′=(ma+mb)gsin30∘
解得F′=2.4N=F安
ab棒碰后沿斜面向下匀速运动进入磁场，ab棒穿过磁场的时间：
t′=2Lv′
ab棒匀速穿过磁场时回路中产生的热量：Q1=2I′2Rt′
从开始到ab杆碰撞的过程回路中产生的热量：Q2=2Q−Q1
由动能定理：WF−W安−mbgLsin30∘=12mbv2
其中v2=2gLsin30∘，W安=Q2
解得：WF=1.76J
答：(1)从开始运动到ab杆发生碰撞，通过电阻R的电量为2 3025C；
(2)F关于t的表达式为F=1.2+12t；
(3)外力做的功为1.76J。
【解析】(1)根据法拉第电磁感应定律结合闭合电路欧姆定律与电荷量的定义式解答；
(2)根据牛顿第二定律解答；
(3)ab杆碰撞时动量守恒，再结合功能关系解答。
解决本题的关键理清两杆在整个过程中的运动情况，结合牛顿第二定律、切割产生的感应电动势大小公式、闭合电路欧姆定律以及能量守恒定律进行求解。
17.【答案】解：(1)因为活塞缓慢移动过程中，活塞受封闭气体压力为F，对活塞有：
F−p0S−f=0，
所以外界对气体做功为：
W=−FL=−(p0S+f)L，
根据热力学第一定律得内能的增加量：
ΔU=W+Q=Q−p0SL−fL。
(2)活塞刚移动时，气体发生等容变化，移动之后做等圧変化末态的压强设为p，根据平衡条件得
pS=p0S+f，
全过程根据一定质量理想气体的状态方程得
p0LST0=p⋅2LST，
解得：T=2T0(1+fp0S)。
【解析】(1)先对活塞受力分析，求出外界对气体做功，再根据热力学第一定律求内能的增加量；
(2)根据一定质量理想气体的状态方程即可求得最终温度。
本题考查一定质量理想气体的状态方程和热力学第一定律，解题关键是找出气体始末状态温度、气压、体积，列式求解即可。
1.嫦娥五号探测器是我国首个实施月面采样返回的航天器，由轨道器、返回器、着陆器和上升器等多个部分组成。为等待月面采集的样品，轨道器与返回器的组合体环月做圆周运动。已知引力常量G=6.67×10−11N⋅m2/kg2地球质量m1=6.0×1024kg，月球质量m2=7.3×1022kg，月地距离r1=3.8×105km，月球半径r2=1.7×103km。当轨道器与返回器的组合体在月球表面上方约200km处做环月匀速圆周运动时，其环绕速度约为( )
A. 16m/sB. 1.1×102m/sC. 1.6×103m/sD. 1.4×104m/s
2.如图，用OA、OB两根轻绳将花盆悬于两竖直墙之间，开始时OB绳水平。现保持O点位置不变，改变OB绳长使绳右端由B点缓慢上移至B′点，此时OB′与OA之间的夹角θ<90∘。设此过程中OA、OB绳的拉力分别为FOA、FOB，则下列说法正确的是( )
A. FOA一直减小B. FOA一直增大C. FOB一直减小D. FOB先增大后减小
3.如图所示的平面内，光束a经圆心O射入半圆形玻璃砖，出射光为b、c两束单色光。下列说法正确的是( )
A. 这是光的干涉现象
B. 在真空中光束b的波长大于光束c的波长
C. 玻璃砖对光束b的折射率大于对光束c的折射率
D. 在玻璃砖中光束b的传播速度大于光束c的传播速度
4.如图所示，一长为l的轻绳，一端固定在过O点的水平转轴上，另一端固定一质量为m、可视为质点的小球，整个装置绕O点在竖直面内转动，并恰能通过最高点。重力加速度为g。下列判断正确的是( )
A. 小球经最高点时的速度为0
B. 小球经最高点时的速度为 3gl
C. 小球在最低点拉力大于mg
D. 小球在最低点拉力小于mg
5.人们在抗击新冠病毒过程中常使用84消毒液对一些场所的地面等进行消毒，84消毒液的主要成分是次氯酸钠(NaClO)，在喷洒过程中人们常闻到一些刺鼻的味道，下列说法正确的是( )
A. 说明分子间存在斥力
B. 这是次氯酸钠分子做布朗运动的结果
C. 如果场所温度升高，能更快的闻到刺鼻的味道
D. 如果场所温度降到0℃以下，就闻不到刺鼻的味道了
6.如图是密闭的汽缸，外力推动活塞P压缩理想气体，对缸内气体做功200J，同时气体向外界放热100J，缸内气体的( )
A. 温度升高，内能增加100JB. 温度升高，内能减少200J
C. 温度降低，内能增加100JD. 温度降低，内能减少200J
7.如图所示，用天平测量匀强磁场的磁感应强度，下列各选项所示的载流线圈匝数相同，边长MN相等，将它们分别挂在天平的右臂下方，线圈中通有大小相同的电流，天平处于平衡状态，若磁场发生微小变化，天平最容易失去平衡的是( )
A.
B.
C.
D.
8.一个静止的放射性原子核处于匀强磁场中，由于发生了衰变而在磁场中形成如图所示的两个圆形径迹，两圆半径之比为1：16，下列判断中正确的是( )
A. 该原子核发生了α衰变
B. 反冲原子核在小圆上顺时针运动
C. 生成的粒子与反冲核运动周期相同
D. 原来静止的核，其原子序数为15
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
9.如图所示是利用光电管研究光电效应的实验原理图，用一定强度的某频率的可见光照射光电管的阴极K，电流表中有电流通过，则( )
A. 若改用紫外线照射阴极K，电流表中一定有电流通过
B. 若将电源反接，光电管中可能有电流通过
C. 若减小可见光的光照强度，电流表中一定无电流通过
D. 若将滑动变阻器的滑动触头置于b端，电流表中一定有电流通过
10.在坐标原点的波源产生一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波速v=100m/s。已知t=0时，波刚好传播到x=40m处，如图所示，在x=200m处有一接收器(图中未画出)，则下列说法正确的是( )
A. 波源开始振动时方向沿y轴负方向
B. 从t=0开始经过0.15s，x=40m处的质点运动路程为0.3m
C. 接收器在t=1.8s时才能接收到此波
D. 若波源向x轴负方向运动，根据多普勒效应，接收器接收到的波源频率可能为6Hz
11.如图所示，A板发出的电子经加速后，水平射入水平放置的两平行金属板间，金属板间所加的电压为U，电子最终打在光屏P上，关于电子的运动，下列说法中正确的是( )
A. 滑头触头向右移动时，电子打在荧光屏上的位置上升
B. 滑头触头向左移动时，电子打在荧光屏上的位置上升
C. 电压U增大时，电子打在荧光屏上的速度大小不变
D. 电压U增大时，电子从发出到打在荧光屏上的时间不变
12.如图所示，重10N的滑块在倾角为30∘的光滑斜面上，从a点由静止下滑，到b点接触到一个轻弹簧。滑块压缩弹簧到c点开始弹回，返回b点时离开弹簧，最后又回到a点，已知ab=0.8m，bc=0.4m，重力加速度g=10m/s2，则下列说法中正确的是( )
A. 滑块动能的最大值是4J
B. 弹簧弹性势能的最大值是6J
C. 滑块从c到b的运动过程中，加速度先减小后增大
D. 整个运动过程中滑块的机械能守恒
三、实验题：本大题共1小题，共9分。
13.某同学用图甲所示装置研究自由下落运动，实验打出一条较长纸带。在该纸带上不同位置，该同学截取了(a)(b)(c)(d)四段进行测量处理，每段纸带上有三个计时点，这些计时点按打点的先后顺序依次编号为0∼11，测量结果如图所示。所用电源频率为50Hz。
(1)8、9两点之间被撕掉的纸带上有______个计时点；
(2)打上面纸带的点“7”时，重锤的速度为______m/s(保留2位小数)。
(3)若重锤、纸带和夹子的总质量为400g，当地重力加速度为9.85m/s2，则重锤、纸带这个系统下落过程中受到的阻力约为______N(保留2位有效数字)。
四、简答题：本大题共3小题，共34分。
14.如图(1)所示电路中，定值电阻R0=10Ω，R为电阻箱，S2为单刀双掷开关。闭合S1，将S2切换到a，调节电阻箱，读出其阻值为R1，记录电压传感器测得的数据为Ul，然后保持电阻箱阻值不变，将S2切换到b，记录电压传感器示数为U2。
(1)试写出电阻Rx的表达式
(2)若求得电阻Rx=2.5Ω，将S2切换到a，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱阻值R和记录对应的电压传感器数据U，对测得的数据进行处理，绘出如图(2)所示的1U−1R图线。求电源电动势E和内阻r。
15.某学校门口平直公路上设有图甲所示减速带，一摩托车经过校门口前因有减速带，司机控制摩托车的加速度a，a随位移x变化的图像如图乙所示，x=0时车速v0=8m/s，此时加速度方向与速度方向相同；x=50m时摩托车到达减速带处。求：
(1)摩托车在0∼18m位移内所用的时间t1及其末速度大小v1；
(2)摩托车经过减速带处时的速度大小v2。
16.如图所示R=1Ω的电阻连接在相距L=0.4m的光滑平行导轨之间，导轨与斜面成θ=30∘，A1B1B2A2和B1C1C2B2两正方形区域分别有垂直于斜面向上和垂直斜面向下的匀强磁场，磁感应强度B= 30T。绝缘杆a置于A1A2上方L处，金属杆b置于B1B2处，静止释放a杆的同时，给金属杆b一个平行于斜面向上的拉力F使其从静止开始以a=5m/s2的加速度沿斜面向上做匀加速直线运动，a杆和b杆相遇瞬间立即撤去外力，两杆发生完全非弹性碰撞，之后ab杆会再次进入磁场。已知ma=0.36kg，mb=0.12kg，Rb=1Ω，ab杆粘在一起以后Rab=1Ω，g=10m/s2，求：
(1)从开始运动到ab杆发生碰撞，通过电阻R的电量；
(2)写出F关于t的表达式；
(3)若从a杆、b杆开始运动至ab杆一起沿斜面向下刚通过磁场边界C1C2这个过程中电阻R上产生的热量Q=1.6J，求外力做的功。
五、计算题：本大题共1小题，共9分。
17.如图所示，一定质量理想气体被活塞封闭在气缸中，活塞的面积为S，与气缸底部相距L，气缸和活塞绝热性能良好，气体的压强、温度与外界大气相同，分别为P0、T0.现接通电热丝加热气体，一段时间后断开，活塞缓慢向右移动距离L后停止，活塞与气缸间的滑动摩擦为f，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，整个过程中气体吸收的热量为Q，求该过程中：
(1)内能的增加量ΔU；
(2)最终温度T.
答案和解析
1.【答案】C
【解析】【分析】
组合体绕月球做圆周运动，根据月球的万有引力充当向心力列式即可求出环绕速度的表达式，代入数据即可求出环绕速度。
本题考查万有引力定律的应用，明确万有引力充当向心力的应用，注意排除题中给出的干扰项。
【解答】
设组合体质量为m，组合体在离月球表面距离为r=r2+h；
根据Gm⋅m2r2=mv2r
可得v= Gm2r= 6.67×10−11×7.3×1022(1.7×103+200)×103m/s=1.6×103m/s，故C正确，ABD错误。
故选：C。
2.【答案】A
【解析】以结点O为研究对象，分析受力：重力G、绳OA的拉力FOA和绳BO的拉力FOB，如图所示：
根据平衡条件知，两根绳子的拉力的合力与重力大小相等、方向相反，
作出轻绳OB在两个位置时力的合成图如图，由图看出，FOA逐渐减小，FOB先减小后增大，当θ=90∘时，FOB最小。
故选：A。
3.【答案】C
【解析】A.这是光的折射现象，故A错误。
BC.由题图可知，玻璃砖对b光的折射程度大，则nb>nc，故b光的频率较大，根据v=λf可知b光波长较小，故B错误，C正确。
D.由v=cn知，在玻璃砖中，nb>nc，所以vb
根据光路图，判断出玻璃砖对两束光的折射率大小，从而知道两束光的波长大小，根据v=cn判断出光在玻璃砖中的速度大小。
解答此类问题的思路是：由光线的偏折程度判断折射率的关系，或由折射定律可得出两光的折射率；再由光的性质可知光的传播速度、波长的关系。
4.【答案】C
【解析】解：AB、小球恰能通过最高点：mg=mv2l，得v= gl,故AB错误；
CD、从最高点到最低点，由动能定理：12mvt2−12mv2=2mgl，
解得：vt= 5gl
对小球在最低点列牛顿第二定律，得：F−mg=mvt2l，
解得：F=6mg，故C正确，D错误。
故选：C。
在最高点，根据牛顿第二定律列式得到最小速度，再结合动能定理列式得到最低点的最大速度，在最低点，细线拉力有最大值。
本题考查竖直面内的圆周运动，结合牛顿第二定律和动能定理求解，基础题目。
5.【答案】C
【解析】解：AB、在喷洒过程中人们常闻到一些刺鼻的味道，这是因为84消毒液分子扩散的结果，扩散现象的本质是分子的无规则运动，不能体现分子的斥力，故AB错误；
C、分子的运动与温度有关，温度越高，分子运动越剧烈，如果场所温度升高，能更快的闻到刺鼻的味道，故C正确；
D、分子热运动永不停止，如果场所温度降到0℃以下，也能闻到刺鼻的味道，故D错误；
故选：C。
能闻到一些刺鼻的味道，这是分子扩散现象，扩散现象是分子的无规则运动的体现，温度越高，分子的扩散现象越明显，温度降低扩散现象缓慢。
明确分子热运动的特点，知道分子热运动永不停止。
6.【答案】A
【解析】解：外界对气体做功200J，则有：W=200J
气体向外放热100J，则有：Q=−100J
根据热力学第一定律得气体内能的变化量为：
ΔU=W+Q=200J−100J=100J
即内能增加100J，对于一定质量的理想气体，内能增加温度必然升高，故A正确，BCD错误。
故选：A。
已知做功和热传递的数据，根据热力学第一定律可求得气体内能的改变量及温度的变化。
热力学第一定律在应用时一定要注意各量符号的意义，ΔU为正表示内能增加，Q为正表示物体吸热，W为正表示外界对物体做功。
7.【答案】A
【解析】解：天平原本处于平衡状态，所以线框所受安培力越大，天平越容易失去平衡，
由于线框平面与磁场强度垂直，且线框不全在磁场区域内，所以线框与磁场区域的交点的长度等于线框在磁场中的有效长度，由图可知，A图的有效长度最长，
磁场强度B和电流大小I相等，所以A所受的安培力最大，则A图最容易使天平失去平衡。
故选：A。
线框所受的安培力越大，天平越容易失去平衡；由于磁场强度B和电流大小I相等，即根据线框在磁场中的有效长度大小关系即可判断其受力大小关系。
本题主要考查了安培力，在计算通电导体在磁场中受到的安培力时，一定要注意F=BIL公式的L是指导体的有效长度。
8.【答案】D
【解析】解：A、由图示粒子运动轨迹可知，原子核衰变后放出的粒子与新核所受的洛伦兹力方向相同，而两者速度方向相反，则知两者的电性相反，新核带正电，则放出的必定是β粒子，发生了β衰变，故A错误。
B、原子核衰变过程系统动量守恒，由动量守恒定律可知，放出的β粒子与新核的动量大小相等，粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：qvB=mv2r，解得：r=mvqB=pqB，由此可知，半径与电荷量成反比，两圆半径之比为1：16，由于新核的电荷量较大，则小圆是新核的轨迹，衰变后新核所受的洛伦兹力方向向右，根据左手定则判断得知，其速度方向向下，沿小圆作逆时针方向运动，故B错误。
C、粒子做圆周运动的周期T=2πrv=2πmqB可知两粒子在磁场中运动的周期不相等，故C错误；
D、粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径r=mvqB=pqB，由于两圆半径之比为1：16，由半径之比可知：新核的电荷量为16e，原子序数为16，则原来静止的原子核的原子序数为15，故D正确。
故选：D。
根据不同粒子的向心力方向分析出衰变的类型；
根据粒子在磁场中运动的半径公式结合动量的电性分析出反冲核的运动方向；
根据粒子在磁场中运动的周期公式完成分析；
根据质量比得出电荷量之比，从而分析出对应的原子序数。
本题主要考查了粒子在磁场中的运动，同时要理解衰变后的粒子特点和电性的关系，结合半径公式和周期公式即可完成分析。
9.【答案】ABD
【解析】解：A、分析电路结构可知，光电管两端加正向电压，紫外线的频率大于可见光的频率，可见光照射能发生光电效应，则紫外线照射一定能发生光电效应，电流表中一定有电流通过，故A正确；
B、将电源反接，光电管两端加反向电压，光电子若能克服电场斥力做功的，则会在光电管中形成电流，故B正确；
C、发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，与入射光的强度无关，减小可见光的光照强度，电流表中有电流通过，故C错误；
D、滑动变阻器的滑动触头置于b端，正向电压增大，电流表中一定有电流通过，故D正确。
故选：ABD。
分析电路结构可知，光电管两端加正向电压。
发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，根据光电效应的条件判断能否发生光电效应，从而判断是否有光电流。
该题考查了爱因斯坦光电效应方程的相关知识，解决本题的关键知道光电效应的条件，知道影响光电子最大初动能的因素，知道影响光电流的因素。
10.【答案】AB
【解析】解：A.根据波的图像和波的传播方向可知，波源开始振动时方向沿y轴负方向，故A正确；
B.根据波的图像可知波长λ=20m，振幅A=10cm，周期T=λv=20100s=0.2s
从t=0开始经过0.15s(0.75个周期)，x=40m处的质点运动路程为3个振幅，即3A=3×0.1m=0.3m，故B正确；
C.接收器在t=Δxv=200−40100s=1.6s，时能够接收到此波，故C错误；
D.波源频率为f=1T=10.2Hz=5Hz
若波源向x轴负方向运动，根据多普勒效应，接收器接收到的波源频率小于5Hz，不可能为6Hz，故D错误。
故选：AB。
运用波形平移法可知，x=40m处的质点的起振方向向下，则波源的起振方向也向下；根据波速的计算公式解得时间与周期的关系，再解得质点运动的路程，由多普勒效应知，接收器收到的频率将小于波源频率。
本题考查波长、频率与波速的关系，解题关键掌握波速的计算公式，注意多普勒效应的应用。
11.【答案】BD
【解析】【分析】
滑动触头向右移动时，加速电压增大，加速后速度变大，粒子在偏转电场中运动时间变短，粒子在平行偏转电场方向的位移减小．同理触头向左移动时，加速电压减小，加速后速度变小，粒子在电场中运动时间变长，粒子在平行偏转电场方向的位移增大；当加速电压不变时，偏转电压变化，影响平行电场方向的电场力的大小，也就是影响加速度的大小，粒子在电场中运动时间不变，改变偏转的位移大小．
电子在加速电场作用下做加速运动，要能运用动能定理可得电子获得的速度与加速电场大小间的关系．
电子进入偏转电场后，做类平抛运动，运动时间受电场的宽度和进入电场时的速度所决定，电子在电场方向偏转的距离与时间和电场强度共同决定．熟练用矢量合成与分解的方法处理类平抛运动问题．
【解答】
电子在加速电场中做加速运动，根据动能定理得：eU′=12mv2−0，则得电子获得的速度为：v= 2eU′m。
电子进入偏转电场后做类平抛运动，电子在沿极板方向做匀速直线运动，粒子在电场中运动时间：t=Lv；
在平行电场方向做初速度为0的匀加速直线运动，加速度a=eUmd，电子在电场方向偏转的位移y=12at2。
解得：y=UL24U′d，又因为偏转电场方向向下，所以电子在偏转电场里向上偏转。
AB、滑动触头向右移动时，加速电压U′变大，由上可知电子偏转位移变小，因为电子向上偏转，故在屏上的位置下降，相反，滑动触头向左移动时，电子打在荧光屏上的位置上升，故A错误，B正确；
C、偏转电压U增大时，电子在电场中受到的电场力增大，即电子偏转的加速度a增大，又因为电子加速获得的速度v不变，电子在电场中运动的时间不变，a增大，而电子打在屏上的速度为v′= v2+(at)2，故电子打在屏上的速度增大，故C错误。
D、电子在电场中运动的时间不变，离开电场后做匀速直线运动，由于水平速度不变，运动时间也不变，所以电子从发出到打在荧光屏上的时间不变，故D正确。
故选：BD。
12.【答案】BC
【解析】解：A、滑块在到达b后开始受到弹簧弹力的作用，弹力先小于滑块的重力沿斜面向下的分力，后大于滑块的重力沿斜面向下的分力，滑块的合力先沿斜面向下后沿斜面向上，滑块先加速后减速，当加速度为零时动能最大。
a→b，由滑块的机械能守恒可得：Ekb=mg⋅ab⋅sin30∘=10×0.8×0.5J=4J，即滑块在b点时动能为4J，滑块的最大动能大于b点时的动能，故A错误；
B、弹簧压缩量最大时，弹簧的弹性势能最大，根据滑块和弹簧组成的系统机械能守恒可得弹簧弹性势能的最大值：Ep=mg⋅ac⋅sin30∘=10×1.2×0.5J=6J，故B正确；
C、从c到b的运动过程中，弹簧的弹力逐渐减小，当弹簧弹力大于滑块重力在斜面方向的分量时，合外力沿斜面向上，所受合外力减小，加速度减小。当弹簧弹力小于滑块重力在斜面方向的分量时，此时随着滑块继续向上运动，滑块所受合外力反向，合力随着弹力减小而增大，加速也反向增大，故C正确；
D、整个运动过程中，弹簧弹力对滑块做功，滑块的机械能与弹簧的弹性势能相互转化，所以滑块的机械能不守恒，故D错误。
故选：BC。
滑块压缩弹簧时，当滑块的加速度为零时，速度最大，动能最大。根据机械能守恒定律求出滑块到达b点时的动能，从而确定滑块动能的最大值。弹簧压缩量最大时，弹簧的弹性势能最大，根据系统机械能守恒求弹簧弹性势能的最大值。分析滑块的受力情况，根据牛顿第二定律判断加速度的变化情况。结合机械能守恒的条件分析滑块的机械能是否守恒。
本题的关键要认真分析物理过程，把复杂的物理过程分成几个子过程研究，并且找到每个过程遵守的物理规律。要注意在整个过程中，滑块的机械能不守恒，滑块和弹簧组成的系统机械能才守恒。
13.【答案】
【解析】解：(1)由图示纸带可知，相邻计数点的位移之差Δx=(1.37−0.98)cm=0.39cm；由图示纸带可知，计数点7与10间的间隔x=(5.26−4.09)cm=1.17cm=3Δx，则7与10间有三段时间间隔，7与10间有3个计数点，8、9两点间被撕掉的纸带上有1个计数点。
(2)源频率为50Hz，打点计时器打点时间间隔T=1f=150s=0.02s，计数点间的时间间隔t=T=0.02s，做匀变速直线运动的物体在某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，打点7时重锤的速度v=x682t=(3.70+4.09)×10−22×0.02m/s≈1.95m/s
(3)重锤质量m=400g=0.400kg，由匀变速直线运动的推论可知Δx=at2，重锤的加速度大小a=Δxt2=0.39×10−20.022m/s2=9.75m/s2，对重锤，由牛顿第二定律得：mg−f=ma，代入数据解得阻力大小f=0.040N
故答案为：(1)1；(2)1.95；(3)0.040。
(1)根据匀变速直线运动的推论求解。
(2)应用匀变速直线运动的推论求出打点7时重锤的速度。
(3)求出重锤的加速度，然后应用牛顿第二定律求出阻力大小。
理解实验原理、掌握基础知识是解题的前提，应用匀变速直线运动的推论与牛顿第二定律即可解题，解题时注意单位换算与有效数字的保留。
14.【答案】解：(1)闭合S1，将S2切换到a时，有：I=U1R1
S2切换到b时，有：I=U2R1+Rx
所以U1R1=U2R1+Rx
解得：Rx=U2−U1U1R1
(2)由图象可知：当R=0时，电压传感器测量的是电源的电动势，所以E=2V
当R=5Ω时，U=59V，由闭合电路欧姆定律得：
ER0+RX+R+r=UR
代入数据得：
210+2.5+5+r=19
解得：r=0.5Ω
答：(1)电阻Rx的表达式为Rx=U2−U1U1R1；
(2)电源电动势为2V，内阻为0.5Ω。
【解析】(1)闭合S1，将S2切换到a时，电压传感器示数为电阻箱的电压；S2切换到b，电压传感器示数为电阻箱和Rx的电压，根据欧姆定律可知切换过程中电流不变，列式即可求解；
(2)由图象可知：当R=0时，电压传感器测量的是电源的电动势，当R=5Ω时，U=59V，由闭合电路欧姆定律即可求解内阻。
本题主要考查了闭合电路欧姆定律得应用，要求同学们能从图象中读出有效信息，难度适中。
15.【答案】解：(1)摩托车在0∼18m位移内做匀加速直线运动，设在0∼18m位移内摩托车的加速度为a0=1m/s2，位移x1=18m，根据运动学公式有：
x1=v0t1+12a0t12
代入数据解得
t1=2s
根据匀变速直线运动的规律有：
v1=v0+a0t1
代入数据解得v1=10m/s
(2)对摩托车在18m∼50m位移内的运动，设摩托车所受合力大小为F，加速度大小为a。
此过程由动能定理得：
−Fx2=12mv22−12mv12
可得：v22−v12=−2Fm⋅x2=−2∑a⋅x2
其中：∑a⋅x2=12×2×(50−18)m2/s2=32m2/s2
解得：v2=6m/s。
答：(1)摩托车在0∼18m位移内所用的时间t1为2s，末速度大小v1为10m/s；
(2)摩托车经过减速带处时的速度大小v2为6m/s。
【解析】(1)摩托车在0∼18m位移内做匀加速直线运动，在已知位移和初速度的情况下，用运动学公式可直接解出运动时间和末速度。
(2)摩托车在18m∼50m位移内做加速度匀速减小的减速运动，不能直接使用运动学公式，可用动能定理进行求解。
本题的难点在于第二问中的加速度是一个变化的量，在求解时要注意a−x图像中图线和坐标轴所围成的面积的意义。
16.【答案】解：(1)根据电荷量的定义式有q=I−t
根据闭合电路欧姆定律有
E−=I−(R+Rb)
根据法拉第电磁感应定律有
E−=ΔΦΔt=BL2t
解得：q=2 3025C
(2)t时刻的速度为v，则v=at=5t
电动势：E=BLv= 30×0.4×5t=2 30t
安培力：F安=BIL
由牛顿第二定律：F−F安−mbgsin30∘=mba
得：F=1.2+12t
(3)a杆、b杆相碰速度相等，根据运动学规律有L=12gsin30∘t2，v=gsin30∘t
解得t=0.4s，v=2m/s
ab杆碰撞动量守恒，规定沿斜面向下为正方向：mav−mbv=(ma+mb)v′
此时：F安′=BI′L
I′=BLv′R+Rb
得：F安=2.4N
设F′=(ma+mb)gsin30∘
解得F′=2.4N=F安
ab棒碰后沿斜面向下匀速运动进入磁场，ab棒穿过磁场的时间：
t′=2Lv′
ab棒匀速穿过磁场时回路中产生的热量：Q1=2I′2Rt′
从开始到ab杆碰撞的过程回路中产生的热量：Q2=2Q−Q1
由动能定理：WF−W安−mbgLsin30∘=12mbv2
其中v2=2gLsin30∘，W安=Q2
解得：WF=1.76J
答：(1)从开始运动到ab杆发生碰撞，通过电阻R的电量为2 3025C；
(2)F关于t的表达式为F=1.2+12t；
(3)外力做的功为1.76J。
【解析】(1)根据法拉第电磁感应定律结合闭合电路欧姆定律与电荷量的定义式解答；
(2)根据牛顿第二定律解答；
(3)ab杆碰撞时动量守恒，再结合功能关系解答。
解决本题的关键理清两杆在整个过程中的运动情况，结合牛顿第二定律、切割产生的感应电动势大小公式、闭合电路欧姆定律以及能量守恒定律进行求解。
17.【答案】解：(1)因为活塞缓慢移动过程中，活塞受封闭气体压力为F，对活塞有：
F−p0S−f=0，
所以外界对气体做功为：
W=−FL=−(p0S+f)L，
根据热力学第一定律得内能的增加量：
ΔU=W+Q=Q−p0SL−fL。
(2)活塞刚移动时，气体发生等容变化，移动之后做等圧変化末态的压强设为p，根据平衡条件得
pS=p0S+f，
全过程根据一定质量理想气体的状态方程得
p0LST0=p⋅2LST，
解得：T=2T0(1+fp0S)。
【解析】(1)先对活塞受力分析，求出外界对气体做功，再根据热力学第一定律求内能的增加量；
(2)根据一定质量理想气体的状态方程即可求得最终温度。
本题考查一定质量理想气体的状态方程和热力学第一定律，解题关键是找出气体始末状态温度、气压、体积，列式求解即可。
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