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2022-2023学年上海市向明中学高二（下）期末物理试卷（含详细答案解析）
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这是一份2022-2023学年上海市向明中学高二（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，填空题，实验题，简答题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.彩虹锹甲的甲壳颜色艳丽，在阳光下呈现出彩虹色，甲壳结构及光路示意图如图所示，产生此现象的主要原因是阳光在甲壳表面发生( )
A. 反射
B. 折射
C. 衍射
D. 干涉
2.如图所示，在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上分别放一小铁锅水和一杯玻璃水。给线圈通入电流，一段时间后，一个容器中的水温升高，则通入的电流与水温升高的是( )
A. 恒定电流，小铁锅
B. 恒定电流，玻璃杯
C. 正弦式交变电流，玻璃杯
D. 正弦式交变电流，小铁锅
3.关于一密闭容器中的氧气，下列说法正确的是( )
A. 体积增大时，氧气分子的密集程度保持不变
B. 温度升高时，每个氧气分子的运动速率都会变大
C. 压强增大是因为氧气分子之间斥力增大
D. 压强增大是因为单位面积上氧气分子对器壁的作用力增大
4.如图是在月球上不同位置所探测到的电子运动轨迹的照片，若电子速率相同，且电子速度均与磁场方向垂直。则这四个位置中磁场最强的是( )
A. B. C. D.
5.如图为演示自感现象的实验电路，A1、A2位相同的灯泡，电感线圈的自感系数较大，且使得滑动变阻器R接入电路中的阻值与线圈直流电阻相等，下列判断正确的是( )
A. 接通开关S，灯A1、A2立即变亮
B. 接通开关S，灯A2逐渐变亮，A1立即变亮
C. 断开开关S，灯A1、A2逐渐熄灭
D. 断开开关S，灯A1逐渐熄灭，A2闪一下逐渐熄灭
6.如图是氧气分子在不同温度0℃和100℃下的速率分布，ΔNN是分子数所占的比例。由图线信息可得到的正确结论是( )
A. 同一温度下，速率大的氧气分子数所占的比例大
B. 温度升高使得速率较小的氧气分子所占的比例变小
C. 在任何速率区间内，温度越高，处于该速率区间内的氧气分子所占比例都越小
D. 100℃时图像与横轴围成的面积大于0℃时的面积
7.小明参加校运会跳远比赛的示意图如图所示，忽略空气阻力，从起跳至着地的整个过程中，下列说法正确的是( )
A. 小明所受重力的冲量为0
B. 小明着地过程中地面的支持力一直等于他的重力
C. 着地点是沙池的目的是减小着地前后小明动量的变化量
D. 任意一段时间内重力的冲量的方向都相同
8.如图为一定质量理想气体的压强p与体积V的关系图象，它由状态A经过等容过程到状态B，再经过等压过程到状态C.设A、B、C状态对应的温度分别为TA、TB、TC，则下列关系式中正确的是( )
A. TATB，TB=TC
C. TA>TB，TBTC
9.现要测量一玻璃圆盘的折射率，但是由于手边没有角度测量工具，一同学想到用表盘辅助测量。使一束单色光从11点处水平射入，发现从7点处水平射出，则玻璃折射率n为( )
A. 1.5
B. 2
C. 2
D. 3
10.某课外探究小组设计了如图所示的电路。理想变压器的原线圈匝数为n1，连接一个理想电流表，副线圈接入电路的匝数n2可以通过滑动触头调节，副线圈接有定值电阻R0和压敏电阻R(R的阻值会随压力的增大而减小)，物块m置于压敏电阻上，保持原线圈输入的交流电压不变。以下说法正确的是( )
A. 原副线圈两端的电流之比为n1：n2
B. 只增大物块对R的压力，电流表示数变大
C. 只增大物块对R的压力，R两端电压变大
D. 若图中滑片向左滑，变压器的输出电压一定增大
11.如图所示，i−t图象表示LC振荡电路的电流随时间变化的图象，在t=0时刻，回路中电容器的M板带正电，在某段时间里，回路的磁场能在减小，而M板仍带正电，则这段时间对应图象中的( )
A. Oa段B. ab段C. bc段D. cd段
12.如图所示，(a)→(b)→(c)→(d)→(e)过程是交流发电机发电的示意图，线圈的ab边连在金属滑环K上，cd边连在金属滑环L上，用导体制成的两个电刷分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路连接，线圈转动的角速度为ω，线圈中最大电流为Im，以下说法正确的是( )
A. 图(a)中，线圈平面与磁感线垂直，磁通量变化率最大
B. 从图(b)开始计时，线圈中电流随时间t变化的关系式i=Imsinωt
C. 当线圈转到图(c)位置时，感应电流最小，且电流改变方向
D. 当线圈转到图(d)位置时，感应电动势最小，ab边电流方向为b→a
二、填空题：本大题共4小题，共16分。
13.悬浮在水中的花粉颗粒所做的布朗运动表明______在做热运动(选填“花粉颗粒”或“液体分子”)；大量事实表明分子的无规则运动与______有关。
14.如图装置处于静止状态，水银柱高度均为h=10mm，大气压强p0=760mmHg，则封闭气体的压强p1=______；p2=______。
15.一质量为2kg的物体在合力的作用下从静止开始沿直线运动，F随时间t变化的图象如图所示，则3s末物体的动量为______；4s末物体的动能为______。
16.折射率不仅和透明介质自身性质有关，还和入射光的频率有关。图为红、绿、蓝三束光从水中射向空气即将发生全反射时的光路图。已知C2是绿光的临界角，则红光的临界角为______(选填：C1、C2或C3)。在水中，______(选填：“红”或“蓝”)光的传播速度大于绿光的传播速度。
三、实验题：本大题共1小题，共10分。
17.用气体压强传感器做“探究气体等温变化的规律”实验，实验装置如图甲所示。
(1)关于该实验下列说法正确的是______。
A.为保证封闭气体的气密性，应在活塞与注射器壁间涂上润滑油
B.为方便推拉活塞，应用手握住注射器
C.为节约时间，实验时应快速推拉活塞和读取数据
D.实验中气体的压强和体积都可以通过数据采集器获得
(2)A组同学在操作规范、不漏气的前提下，测得多组压强p和体积V的数据并作出V−1p图线，发现图线不通过坐标原点，如图丙所示。则
①造成这一结果的原因是______；
②图中V0代表的物理含义是______；
(3)若A组同学利用所得实验数据作出的p−1V图线(图丁)，应该是______。
(4)B组同学测得多组压强p和体积V的数据片，在P−1V坐标平面上描点作图，因压缩气体过程中注射器漏气，则作出的图线应为图戊中______(选填“①”或“②”)。
四、简答题：本大题共2小题，共20分。
18.阴极射线是从阴极射线管的阴极发出的高速运动的粒子流，这些微观粒子是______.若在如图所示的阴极射线管中部加上垂直于纸面向外的磁场，阴极射线将______(填“向上”、“向下”、“向里”或“向外”)偏转．
19.如图甲，在倾角为30∘的斜面上固定放置的两足够长光滑导轨MN、PQ相距为d，M、P两端连接一阻值为R的电阻。垂直于导轨平面有向上的匀强磁场按图乙的规律变化，原先金属棒ab垂直于导轨且接触良好，并通过水平细线跨过滑轮与物体A相连，使得棒ab紧靠其右侧的两个固定支柱E、F处于静止状态，与导轨最下端的距离为L。t=0时刻起，磁感应强度从2B0减小到B0时支柱E、F受到的弹力恰好为零，此后磁感应强度保持不变，棒ab开始运动，测得棒ab从开始运动到最大速度的过程中，流过电阻R的电量为q。已知棒ab质量为3m、物体A质量为m，重力加速度为g，不计除R外其余部分的电阻、一切摩擦以及细线和滑轮的质量。问
(1)图乙中t=0时刻棒ab上电流的方向以及磁感应强度减小到B0时对应的时刻t0；
(2)棒ab运动过程中达到的最大速度vm；
(3)棒ab从开始运动到最大速度的过程中电阻R上产生的焦耳热Q。
五、计算题：本大题共1小题，共14分。
20.如图所示，质量为1kg的小球A系在细线的一端，线的另一端固定在O点，O点到水平面的距离h=0.8m。物块B质量是小球的5倍，置于粗糙的水平面上且位于O点正下方，物块与水平面间的动摩擦因数μ=0.4。现拉动小球使线水平伸直，小球由静止开始释放，运动到最低点时与物块发生正碰(碰撞时间极短)，反弹后上升至最高点时到水平面的距离为h16。小球与物块均视为质点，不计空气阻力，重力加速度g=10m/s2，求：
(1)碰撞过程中A对B做功的大小；
(2)碰撞过程中系统的机械能损失；
(3)物块在水平面上滑行的时间t。
答案和解析
1.【答案】D
【解析】解：彩虹锹甲的甲壳颜色艳丽，在阳光下呈现出彩虹色，是因为阳光在甲壳表面发生干涉，故D正确，ABC错误；
故选：D。
理解生活中与光相关的现象，结合题意完成分析。
本题主要考查了光的干涉现象，理解生活中与光相关的现象对应的产生原理即可，难度不大。
2.【答案】D
【解析】【分析】
线圈中的电流做周期性的变化，在附近的导体中产生感应电流(涡流)，注意涡流产生的条件以及掌握产生热量的原理是求解关键。
【解答】
由于容器中水温升高，则是电能转化成内能所致。因此只有变化的电流才能导致磁通量变化，且只有小铁锅处于变化的磁通量时，才能产生感应电动势，从而产生感应电流，导致电流发热。玻璃杯是绝缘体，不能产生感应电流。故只有D正确，ABC错误；
故选：D。
3.【答案】D
【解析】解：A.体积增大时，氧气分子的密集程度减小，故A错误；
B.温度升高时，氧气分子的平均动能增大，分子的平均速率增大，由于碰撞等原因，某些分子的速率可能很小，因此温度升高，并不是每个氧气运动速率都会变大，故B错误；
CD.气体的压强是指大量气体分子对容器壁的碰撞而产生的，并不是氧气分子的排斥力增大而产生的，单位面积上氧气分子对器壁的作用力增大，气体压强增大，故C错误，D正确。
故选：D。
A.体积增大时，氧气分子的密集程度减小，据此分析作答；
B.温度是分子平均动能大小的标志，温度高不能代表每个气体分子的速率都大；
CD.根据气体压强产生的原因作答。
本题考查了气体压强的微观解释，温度与分子的平均动能的大小关系；
注意：对应理想气体而言不计分子之间的相互作用力，因此气体压强增大并不是因为氧气分子之间斥力增大的缘故。
4.【答案】A
【解析】解：根据牛顿第二定律，洛伦兹力产生向心加速度：qvB=mv2r
可得粒子做圆周运动的半径：r=mvqB
则磁场越强，半径越小，因A图粒子运动的半径最小，可知磁场最强的是A。故BCD错误，A正确。
故选：A。
电子在月球磁场中做圆周运动时，根据半径公式r=mvqB分析得知，半径与磁感应强度成反比，由图分析轨迹半径的大小，即可得到磁感应强度的大小。
本题考查运用物理知识分析实际问题，背景较新，但落点较低，实质是带电粒子在磁场中圆周运动半径公式r=mvqB的直接应用。
5.【答案】C
【解析】解：当通过线圈本身的电流变化时，线圈中会产生自感现象，
AB、接通开关S，由于自感线圈的自感作用，A2立即变亮，A1逐渐变亮，故AB均错误；
CD、断开开关时，同理由于线圈产生自感电动势，立即反向对A2“供电”但开始两灯的直流电流相等，所以不会出现A2闪亮，而时两灯同时逐渐熄灭，故C正确，D错误。
故选：C。
由题意，闭合开关S达到稳定后两灯均可以正常发光，说明L与R的直流电阻相等．闭合开关的瞬间，通过L的电流增大，产生自感电动势，根据楞次定律分析电流的变化，判断通过两灯电流的关系．待电路稳定后断开开关，线圈产生自感电动势，分析通过两灯的电流关系，判断两灯是否同时熄灭．
本题考查自感现象，产生的原理是回路中的电流发生变化时，在自己回路中产生自感电动势问题，这是一种特殊的电磁感应现象，可运用楞次定律分析自感电动势对电流的影响．
6.【答案】B
【解析】解：A.一定温度下，氧气分子的速率呈现出“中间多，两头少”的分布规律，因此同一温度下，中等速率大的氧气分子数所占的比例大，故A错误；
B.温度升高，分子的平均动能增大，使得速率较小的氧气分子所占的比例变小，故B正确；
C.从两曲线可以看出，温度越高，速率约在450m/s以下的氧气分子占比下降而该速率以上的氧气分子占比上升，故C错误；
D.由题图可知，在100℃与0℃两种不同情况下各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系图线与横轴所围面积都应该等于1，即相等，故D错误。
故选：B。
温度是分子平均动能的标志，温度升高分子的平均动能增加，不同温度下相同速率的分子所占比例不同
本题考查了分子运动速率的统计分布规律，记住图象的特点。
7.【答案】D
【解析】解：A.由冲量定义I=Ft，小明所受重力冲量I=mgt，故不为0，故A错误；
B.小明落地时减速下降，有竖直向上的加速度，是超重状态，故地面对他的支持力大于他的重力，故B错误；
C.小明在落地的过程中，动量变化一定，由动量定理，小明在跳时跳到沙池时可以延长着地过程的作用时间t，由
I=Ft
可知，延长时间t可以减小运动员所受到的平均冲力F，故C错误；
D.小明所受重力冲量
I=mgt
重力的冲量的方向与重力的方向相同，在任意一段时间内重力冲量方向都相同，故D正确。
故选：D。
由冲量定义，分析小明所受重力冲量；
有向上的加速度，是超重状态；
由动量定理，延长时间可以减小运动员所受到的平均冲力；
由冲量定义，分析任意一段时间内重力的冲量的方向都相同。
本题考查学生对冲量定义、超重本质、动量定理规律的掌握，其中解题关键是分析出延长时间可以减小运动员所受到的平均冲力。
8.【答案】C
【解析】【分析】
由图象求出A、B、C三状态的压强与体积，然后由理想气体的状态方程求出各状态的温度，然后比较温度大小．
本题考查了比较气体的温度高低，由图象求出气体的压强与体积、应用理想气体压强公式即可正确解题．
【解答】
A与B状态的体积相同，则：pATA=pBTB，得：TATB=pApB>1，TA>TB；
B与C的压强相同，则：VBTB=VCTC得：TBTC=VBVC<1，TB故选：C。
9.【答案】D
【解析】解：根据题意，由折射定律和反射定律画出光路图，如图所示
由几何关系可得，光线在11点处的入射角为60∘，折射角为30∘，则折射率为
n=sin60∘sin30∘= 3212= 3，故D正确，ABC错误；
故选：D。
根据题意画出光路图，结合几何关系和光的折射定律得出玻璃折射率的大小。
本题主要考查了光的折射定律，理解光的传播特点，结合几何关系和折射定律即可完成分析。
10.【答案】B
【解析】解：A、根据理想变压器原、副线圈电流与匝数关系可得：I1I2=n2n1，故A错误；
BC、只增大物块对R的压力，则副线圈总电阻减小，根据变压器的变压规律：U2U1=n2n1，及欧姆定律：I2=U2R总，可知副线圈输出电压U2不变，副线圈总电流I2增大，则定值电阻R0两端电压增大，R两端电压减小；根据：P入=U1I1=P出=U2I2，可知原线圈电流I1增大，则电流表示数变大，故B正确，C错误。
D、若图中滑片向左滑，可知副线圈匝数n2减小，根据变压规律U2U1=n2n1可知，变压器的副线圈两端电压减小，故D错误。
故选：B。
本题和闭合电路中的动态分析类似，可以根据R的变化或者滑动变阻器的移动情况，确定出总电路的电阻的变化或匝数比的变化，进而可以确定总电路的电流的变化的情况，再根据电压不变，结合题目的条件来分析其他元件的电流、电压及功率的变化情况。
变压器动态分析的题型：一是压敏电阻R的阻值在压力增大时，R的阻值会变小，由此可以判断电路中电阻的变化的情况；而是负载不变改变匝数，从而引起电流和功率的变化。
11.【答案】D
【解析】解：由题意可知，开始时M板带正电，而第一个四分之一周期内，电容在放电，故开始时M板放电过程；电流由M到N；
而在某段时间内；磁场能在减小，说明电流在减小；电容器在充电；而M板带正电，说明电流应反向；
故符合条件的只有cd过程；
故选：D。
根据电流的变化及电容器的充放电过程分析符合条件的过程。
对于电路的振荡过程要注意明确：电容器具有储存电荷的作用，而线圈对电流有阻碍作用。
12.【答案】C
【解析】解：A、图(a)中，线圈与磁场垂直，位于中性面位置，穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率为0，故A错误；
B、从图(b)开始计时，此时线圈垂直于中性面，线圈中感应电流最大，感应电流的表达式为i=Imcsωt，故B错误；
C、当线圈转到图(c)位置时，线圈在中性面位置，穿过线圈的磁通量最大，产生的感应电流为零，电流方向将改变，故C正确；
D、当线圈转到图(d)位置时，磁通量最小，磁通量的变化率最大，故线圈产生的感应电动势最大，由右手定则可知，ab边感应电流方向为b→a，故D错误。
故选：C。
交流发电机是根据电磁感应原理制成的，根据线圈与磁场的关系确定磁通量及磁通量变化率的大小；从垂直于中性面计时时，电流i瞬时值表达式为余弦形式；线圈经过中性面时，感应电流为零，但感应电流方向改变，根据右手定则判断感应电流方向。
本题考查交流发电机产生正弦式电流的原理，关键要理解并掌握中性面以及和中性面垂直的面磁通量、磁通量变化率、感应电动势的特点，要明确感应电流瞬时值表达式与计时起点有关。
13.【答案】液体分子 温度
【解析】解：悬浮在水中的花粉颗粒所做的布朗运动，是由于大量水分子对固体颗粒无规则撞击造成的，间接地反映了液体分子在做无规则热运动；液体分子无规则运动的剧烈程度与温度有关。
故答案为：液体分子，温度。
布朗运动间接地反映了液体分子在做无规则热运动，分子无规则的运动与温度有关。
本题考查了布朗运动的定义和物理意义，要求学生明确布朗运动是悬浮在液体中的固体颗粒的无规则运动。
14.【答案】750mmHg 760mmHg
【解析】解：以封闭气体1为研究对象，根据平衡条件p1+h(mmHg)=p0
解得p1=p0−h(mmHg)=760mmHg−10mmHg=750mmHg
以封闭气体2为研究对象，根据平衡条件p1+h(mmHg)=p2
解得p2=750mmHg+10mmHg=760mmHg
故答案为：750 mmHg；760 mmHg。
分别以封闭气体1、2为研究对象，根据平衡条件求封闭气体压强。
本题考查了封闭气体的压强，解题的关键是根据平衡条件列式求解；注意气体压强的单位。
15.【答案】6kg⋅m/s4J
【解析】解：0∼3s内根据动量定理，有：F1t1+F2t2=mv3−0，即为：4×2−2×1=mv3，解得：mv3=6kg⋅m/s，所以第 3s 末物块的动量大小为6kg⋅m/s；
0∼5s内根据动量定理，有：F1t1+F2t3=mv4−0，即 4×2−2×2=mv5，解得：mv5=4kg⋅m/s，所以第 4s 末物块的动量大小为：P=4kg⋅m/s，
根据动能和动量的关系知，4s末物体的动能为：Ek=P22m=422×2J=4J；
故答案为：6kg⋅m/s，4J；
根据图象求出合力的冲量，结合动量定理求出各个时刻的动量，据动量和动能关系求动能；
解决该题的关键是在F−t图象中面积表示力在对应时间内的冲量，要确定正负，再应用动量定理解决问题即可；
16.【答案】C3 红
【解析】解：红光的折射率小于绿光的折射率，也小于蓝光的折射率，根据sinC=1n可知，红光的临界角大于绿光的临界角，也大于蓝光的临界角，可知红光的临界角为C3；
根据v=cn可知在水中，红光的传播速度大于绿光的传播速度。
故答案为：C3，红。
根据红光的折射率比绿光的小，由临界角公式sinC=1n比较临界角的大小，由v=cn分析光在水中传播速度大小。
对于七种色光的折射率大小，可根据光的色散实验结合记牢，同时，要掌握临界角公式sinC=1n、光速与折射率的关系公式v=cn。
17.【答案】A 由于胶管内存在气体 胶管内气体的体积 A ②
【解析】解：(1)A.为保证封闭气体的气密性，应在活塞与注射器壁间涂上润滑油，故A正确；
B.手握住注射器，会使注射器内的气体温度升高，不符合实验要求，故B错误；
C.实验时应缓慢推拉活塞和读取数据，故C错误；
D.实验中气体的压强可以通过数据采集器获得，体积不行，故D错误。
故选：A。
(2)根据p(V+V0)=C可知
V=Cp−V0
故造成图线不过原点的原因是由于胶管内存在气体，V0是胶管内气体的体积。
(3)由p=CV可知，图像为过原点的倾斜直线。故A正确，BCD错误。
故选：A。
(4)由于存在漏气，故pV在减小，可知图线的斜率在减小，图线应为②。
故答案为：(1)A；(2)①由于胶管内存在气体；②胶管内气体的体积；(3)A；(4)②。
(1)根据实验原理和注意事项分析判断；
(2)①根据理想气体状态方程推导函数关系式分析判断；②考虑胶管内气体的体积分析判断；
(3)根据查理定律分析判断；
(4)分析图像斜率的物理意义分析判断。
本题关键掌握实验原理和实验注意事项，掌握利用图像法处理数据。
18.【答案】电子 向上
【解析】解：由阴极射线管射出的为高速电子流；电子在阳极的作用下高速向阳极运动；因磁场向外，则由左手定则可得带电粒子向上运动．
故答案为：电子；向上．
阴极射线管射的是高速电子流，运动的电荷在磁场中会发生偏转，由左手定则可判断偏转方向．
判断带电粒子在磁场中的受力方向时，若为正电荷则四指指向运动方向，若为负电荷，则四指向向运动的反方向．
19.【答案】解：(1)图乙中t=0时刻，由于穿过闭合回路的磁通量减小，根据楞次定律可知，棒ab上电流的方向从b到a；
据题，磁感应强度减小到B0时支柱E、F受到的弹力恰好为零，由平衡条件有
mg+B0Id=3mgsin30∘
又I=ER，E=2B0−B0t0dl
联立解得：t0=2d2lB02mgR
(2)当ab棒的合力为零时，向下运动的速度达到最大，当ab棒向下运动达到最大速度时，满足
3mgsin30∘=B0I′d+mg
又I′=B0dvmR
联立解得：vm=mgR2B02d2
(3)设导体棒下滑距离x时达到最大速度，则流过电阻R的电量为
q=I−Δt=E−RΔt=ΔΦR=B0dxR
解得：x=qRB0d
由能量守恒定律得
3mgxsin30∘=mgx+12(m+3m)vm2+Q
解得：Q=mgqR2B0d−m3g2R22B04d4
答：(1)图乙中t=0时刻棒ab上电流的方向从b到a；磁感应强度减小到B0时对应的时刻t0为2d2lB02mgR；
(2)棒ab运动过程中达到的最大速度vm为mgR2B02d2；
(3)棒ab从开始运动到最大速度的过程中电阻R上产生的焦耳热Q为mgqR2B0d−m3g2R22B04d4。
【解析】(1)根据楞次定律分析感应电流方向。磁感应强度减小到B0时，支柱E、F受到的弹力恰好为零，根据平衡条件和法拉第电磁感应定律、欧姆定律、安培力公式相结合求t0。
(2)当ab棒的合力为零时，向下运动的速度达到最大，根据平衡条件以及安培力与速度的关系求解最大速度vm；
(3)棒ab从开始运动到最大速度的过程中，流过电阻R的电量为q，根据q与磁通量变化量的关系求出棒ab运动的距离，再由能量守恒定律求电阻R上产生的焦耳热Q。
对于电磁感应问题的研究常常有两个角度：一条从力的角度，根据牛顿第二定律或平衡条件研究；另一条是能量，分析涉及电磁感应现象中的能量转化问题，根据动能定理、功能关系、能量守恒定律研究。
20.【答案】解：(1)设小球的质量为m，运动到最低点与物块碰撞前的速度大小为v0，取小球运动到最低点重力势能为零，根据机械能守恒定律，有
mgh=12mv02
解得：v0=4m/s
设碰撞后小球反弹的速度大小为v1，同理有：mg⋅h16=12mv12
解得：v1=1m/s
因为小球与物块发生正碰，由于碰撞时间极短，内力远大于外力，所以小球和物块组成的系统水平方向动量守恒，取水平向右为正方向，根据动量守恒定律，有：mv0=5mv2−mv1
解得：v2=1m/s
根据动能定理可知，碰撞过程中A对B做功的大小：W=12×5mv22
代入数据解的：W=2.5J
(2)根据能量守恒定律知，碰撞过程中系统的机械能损失：ΔE=mgh−mg⋅h16−12×5mv22
代入数据解得：ΔE=5J
(3)物块在水平面上滑行所受摩擦力的大小为：f=5μmg
设物块在水平面上滑行的时间为t，根据动量定理有：−ft=0−5mv2
代入数据解得：t=0.25s
答：(1)碰撞过程中A对B做功的大小为2.5J；
(2)碰撞过程中系统的机械能损失为5J；
(3)物块在水平面上滑行的时间t为0.25s。
【解析】(1)对小球由机械能守恒和动量守恒定律，可求得反弹的速度，再由动能定理求碰撞过程中A对B做功的大小；
(2)对小球下落过程由机械能守恒定律可求得小球与物块碰撞前的速度，根据动量守恒定律求解碰撞后物块的速度大小，再根据能量守恒定律求解损失的机械能；
(3)对物块滑行过程由动量定理可求得其滑行的时间。
本题主要是考查了动量守恒定律和能量守恒定律；对于动量守恒定律，其守恒条件是：系统不受外力作用或某一方向不受外力作用(或合外力为零)；解答时要首先确定一个正方向，利用碰撞前系统的动量和碰撞后系统的动量相等列方程，再根据能量关系列方程求解。
1.彩虹锹甲的甲壳颜色艳丽，在阳光下呈现出彩虹色，甲壳结构及光路示意图如图所示，产生此现象的主要原因是阳光在甲壳表面发生( )
A. 反射
B. 折射
C. 衍射
D. 干涉
2.如图所示，在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上分别放一小铁锅水和一杯玻璃水。给线圈通入电流，一段时间后，一个容器中的水温升高，则通入的电流与水温升高的是( )
A. 恒定电流，小铁锅
B. 恒定电流，玻璃杯
C. 正弦式交变电流，玻璃杯
D. 正弦式交变电流，小铁锅
3.关于一密闭容器中的氧气，下列说法正确的是( )
A. 体积增大时，氧气分子的密集程度保持不变
B. 温度升高时，每个氧气分子的运动速率都会变大
C. 压强增大是因为氧气分子之间斥力增大
D. 压强增大是因为单位面积上氧气分子对器壁的作用力增大
4.如图是在月球上不同位置所探测到的电子运动轨迹的照片，若电子速率相同，且电子速度均与磁场方向垂直。则这四个位置中磁场最强的是( )
A. B. C. D.
5.如图为演示自感现象的实验电路，A1、A2位相同的灯泡，电感线圈的自感系数较大，且使得滑动变阻器R接入电路中的阻值与线圈直流电阻相等，下列判断正确的是( )
A. 接通开关S，灯A1、A2立即变亮
B. 接通开关S，灯A2逐渐变亮，A1立即变亮
C. 断开开关S，灯A1、A2逐渐熄灭
D. 断开开关S，灯A1逐渐熄灭，A2闪一下逐渐熄灭
6.如图是氧气分子在不同温度0℃和100℃下的速率分布，ΔNN是分子数所占的比例。由图线信息可得到的正确结论是( )
A. 同一温度下，速率大的氧气分子数所占的比例大
B. 温度升高使得速率较小的氧气分子所占的比例变小
C. 在任何速率区间内，温度越高，处于该速率区间内的氧气分子所占比例都越小
D. 100℃时图像与横轴围成的面积大于0℃时的面积
7.小明参加校运会跳远比赛的示意图如图所示，忽略空气阻力，从起跳至着地的整个过程中，下列说法正确的是( )
A. 小明所受重力的冲量为0
B. 小明着地过程中地面的支持力一直等于他的重力
C. 着地点是沙池的目的是减小着地前后小明动量的变化量
D. 任意一段时间内重力的冲量的方向都相同
8.如图为一定质量理想气体的压强p与体积V的关系图象，它由状态A经过等容过程到状态B，再经过等压过程到状态C.设A、B、C状态对应的温度分别为TA、TB、TC，则下列关系式中正确的是( )
A. TA
C. TA>TB，TB
9.现要测量一玻璃圆盘的折射率，但是由于手边没有角度测量工具，一同学想到用表盘辅助测量。使一束单色光从11点处水平射入，发现从7点处水平射出，则玻璃折射率n为( )
A. 1.5
B. 2
C. 2
D. 3
10.某课外探究小组设计了如图所示的电路。理想变压器的原线圈匝数为n1，连接一个理想电流表，副线圈接入电路的匝数n2可以通过滑动触头调节，副线圈接有定值电阻R0和压敏电阻R(R的阻值会随压力的增大而减小)，物块m置于压敏电阻上，保持原线圈输入的交流电压不变。以下说法正确的是( )
A. 原副线圈两端的电流之比为n1：n2
B. 只增大物块对R的压力，电流表示数变大
C. 只增大物块对R的压力，R两端电压变大
D. 若图中滑片向左滑，变压器的输出电压一定增大
11.如图所示，i−t图象表示LC振荡电路的电流随时间变化的图象，在t=0时刻，回路中电容器的M板带正电，在某段时间里，回路的磁场能在减小，而M板仍带正电，则这段时间对应图象中的( )
A. Oa段B. ab段C. bc段D. cd段
12.如图所示，(a)→(b)→(c)→(d)→(e)过程是交流发电机发电的示意图，线圈的ab边连在金属滑环K上，cd边连在金属滑环L上，用导体制成的两个电刷分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路连接，线圈转动的角速度为ω，线圈中最大电流为Im，以下说法正确的是( )
A. 图(a)中，线圈平面与磁感线垂直，磁通量变化率最大
B. 从图(b)开始计时，线圈中电流随时间t变化的关系式i=Imsinωt
C. 当线圈转到图(c)位置时，感应电流最小，且电流改变方向
D. 当线圈转到图(d)位置时，感应电动势最小，ab边电流方向为b→a
二、填空题：本大题共4小题，共16分。
13.悬浮在水中的花粉颗粒所做的布朗运动表明______在做热运动(选填“花粉颗粒”或“液体分子”)；大量事实表明分子的无规则运动与______有关。
14.如图装置处于静止状态，水银柱高度均为h=10mm，大气压强p0=760mmHg，则封闭气体的压强p1=______；p2=______。
15.一质量为2kg的物体在合力的作用下从静止开始沿直线运动，F随时间t变化的图象如图所示，则3s末物体的动量为______；4s末物体的动能为______。
16.折射率不仅和透明介质自身性质有关，还和入射光的频率有关。图为红、绿、蓝三束光从水中射向空气即将发生全反射时的光路图。已知C2是绿光的临界角，则红光的临界角为______(选填：C1、C2或C3)。在水中，______(选填：“红”或“蓝”)光的传播速度大于绿光的传播速度。
三、实验题：本大题共1小题，共10分。
17.用气体压强传感器做“探究气体等温变化的规律”实验，实验装置如图甲所示。
(1)关于该实验下列说法正确的是______。
A.为保证封闭气体的气密性，应在活塞与注射器壁间涂上润滑油
B.为方便推拉活塞，应用手握住注射器
C.为节约时间，实验时应快速推拉活塞和读取数据
D.实验中气体的压强和体积都可以通过数据采集器获得
(2)A组同学在操作规范、不漏气的前提下，测得多组压强p和体积V的数据并作出V−1p图线，发现图线不通过坐标原点，如图丙所示。则
①造成这一结果的原因是______；
②图中V0代表的物理含义是______；
(3)若A组同学利用所得实验数据作出的p−1V图线(图丁)，应该是______。
(4)B组同学测得多组压强p和体积V的数据片，在P−1V坐标平面上描点作图，因压缩气体过程中注射器漏气，则作出的图线应为图戊中______(选填“①”或“②”)。
四、简答题：本大题共2小题，共20分。
18.阴极射线是从阴极射线管的阴极发出的高速运动的粒子流，这些微观粒子是______.若在如图所示的阴极射线管中部加上垂直于纸面向外的磁场，阴极射线将______(填“向上”、“向下”、“向里”或“向外”)偏转．
19.如图甲，在倾角为30∘的斜面上固定放置的两足够长光滑导轨MN、PQ相距为d，M、P两端连接一阻值为R的电阻。垂直于导轨平面有向上的匀强磁场按图乙的规律变化，原先金属棒ab垂直于导轨且接触良好，并通过水平细线跨过滑轮与物体A相连，使得棒ab紧靠其右侧的两个固定支柱E、F处于静止状态，与导轨最下端的距离为L。t=0时刻起，磁感应强度从2B0减小到B0时支柱E、F受到的弹力恰好为零，此后磁感应强度保持不变，棒ab开始运动，测得棒ab从开始运动到最大速度的过程中，流过电阻R的电量为q。已知棒ab质量为3m、物体A质量为m，重力加速度为g，不计除R外其余部分的电阻、一切摩擦以及细线和滑轮的质量。问
(1)图乙中t=0时刻棒ab上电流的方向以及磁感应强度减小到B0时对应的时刻t0；
(2)棒ab运动过程中达到的最大速度vm；
(3)棒ab从开始运动到最大速度的过程中电阻R上产生的焦耳热Q。
五、计算题：本大题共1小题，共14分。
20.如图所示，质量为1kg的小球A系在细线的一端，线的另一端固定在O点，O点到水平面的距离h=0.8m。物块B质量是小球的5倍，置于粗糙的水平面上且位于O点正下方，物块与水平面间的动摩擦因数μ=0.4。现拉动小球使线水平伸直，小球由静止开始释放，运动到最低点时与物块发生正碰(碰撞时间极短)，反弹后上升至最高点时到水平面的距离为h16。小球与物块均视为质点，不计空气阻力，重力加速度g=10m/s2，求：
(1)碰撞过程中A对B做功的大小；
(2)碰撞过程中系统的机械能损失；
(3)物块在水平面上滑行的时间t。
答案和解析
1.【答案】D
【解析】解：彩虹锹甲的甲壳颜色艳丽，在阳光下呈现出彩虹色，是因为阳光在甲壳表面发生干涉，故D正确，ABC错误；
故选：D。
理解生活中与光相关的现象，结合题意完成分析。
本题主要考查了光的干涉现象，理解生活中与光相关的现象对应的产生原理即可，难度不大。
2.【答案】D
【解析】【分析】
线圈中的电流做周期性的变化，在附近的导体中产生感应电流(涡流)，注意涡流产生的条件以及掌握产生热量的原理是求解关键。
【解答】
由于容器中水温升高，则是电能转化成内能所致。因此只有变化的电流才能导致磁通量变化，且只有小铁锅处于变化的磁通量时，才能产生感应电动势，从而产生感应电流，导致电流发热。玻璃杯是绝缘体，不能产生感应电流。故只有D正确，ABC错误；
故选：D。
3.【答案】D
【解析】解：A.体积增大时，氧气分子的密集程度减小，故A错误；
B.温度升高时，氧气分子的平均动能增大，分子的平均速率增大，由于碰撞等原因，某些分子的速率可能很小，因此温度升高，并不是每个氧气运动速率都会变大，故B错误；
CD.气体的压强是指大量气体分子对容器壁的碰撞而产生的，并不是氧气分子的排斥力增大而产生的，单位面积上氧气分子对器壁的作用力增大，气体压强增大，故C错误，D正确。
故选：D。
A.体积增大时，氧气分子的密集程度减小，据此分析作答；
B.温度是分子平均动能大小的标志，温度高不能代表每个气体分子的速率都大；
CD.根据气体压强产生的原因作答。
本题考查了气体压强的微观解释，温度与分子的平均动能的大小关系；
注意：对应理想气体而言不计分子之间的相互作用力，因此气体压强增大并不是因为氧气分子之间斥力增大的缘故。
4.【答案】A
【解析】解：根据牛顿第二定律，洛伦兹力产生向心加速度：qvB=mv2r
可得粒子做圆周运动的半径：r=mvqB
则磁场越强，半径越小，因A图粒子运动的半径最小，可知磁场最强的是A。故BCD错误，A正确。
故选：A。
电子在月球磁场中做圆周运动时，根据半径公式r=mvqB分析得知，半径与磁感应强度成反比，由图分析轨迹半径的大小，即可得到磁感应强度的大小。
本题考查运用物理知识分析实际问题，背景较新，但落点较低，实质是带电粒子在磁场中圆周运动半径公式r=mvqB的直接应用。
5.【答案】C
【解析】解：当通过线圈本身的电流变化时，线圈中会产生自感现象，
AB、接通开关S，由于自感线圈的自感作用，A2立即变亮，A1逐渐变亮，故AB均错误；
CD、断开开关时，同理由于线圈产生自感电动势，立即反向对A2“供电”但开始两灯的直流电流相等，所以不会出现A2闪亮，而时两灯同时逐渐熄灭，故C正确，D错误。
故选：C。
由题意，闭合开关S达到稳定后两灯均可以正常发光，说明L与R的直流电阻相等．闭合开关的瞬间，通过L的电流增大，产生自感电动势，根据楞次定律分析电流的变化，判断通过两灯电流的关系．待电路稳定后断开开关，线圈产生自感电动势，分析通过两灯的电流关系，判断两灯是否同时熄灭．
本题考查自感现象，产生的原理是回路中的电流发生变化时，在自己回路中产生自感电动势问题，这是一种特殊的电磁感应现象，可运用楞次定律分析自感电动势对电流的影响．
6.【答案】B
【解析】解：A.一定温度下，氧气分子的速率呈现出“中间多，两头少”的分布规律，因此同一温度下，中等速率大的氧气分子数所占的比例大，故A错误；
B.温度升高，分子的平均动能增大，使得速率较小的氧气分子所占的比例变小，故B正确；
C.从两曲线可以看出，温度越高，速率约在450m/s以下的氧气分子占比下降而该速率以上的氧气分子占比上升，故C错误；
D.由题图可知，在100℃与0℃两种不同情况下各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系图线与横轴所围面积都应该等于1，即相等，故D错误。
故选：B。
温度是分子平均动能的标志，温度升高分子的平均动能增加，不同温度下相同速率的分子所占比例不同
本题考查了分子运动速率的统计分布规律，记住图象的特点。
7.【答案】D
【解析】解：A.由冲量定义I=Ft，小明所受重力冲量I=mgt，故不为0，故A错误；
B.小明落地时减速下降，有竖直向上的加速度，是超重状态，故地面对他的支持力大于他的重力，故B错误；
C.小明在落地的过程中，动量变化一定，由动量定理，小明在跳时跳到沙池时可以延长着地过程的作用时间t，由
I=Ft
可知，延长时间t可以减小运动员所受到的平均冲力F，故C错误；
D.小明所受重力冲量
I=mgt
重力的冲量的方向与重力的方向相同，在任意一段时间内重力冲量方向都相同，故D正确。
故选：D。
由冲量定义，分析小明所受重力冲量；
有向上的加速度，是超重状态；
由动量定理，延长时间可以减小运动员所受到的平均冲力；
由冲量定义，分析任意一段时间内重力的冲量的方向都相同。
本题考查学生对冲量定义、超重本质、动量定理规律的掌握，其中解题关键是分析出延长时间可以减小运动员所受到的平均冲力。
8.【答案】C
【解析】【分析】
由图象求出A、B、C三状态的压强与体积，然后由理想气体的状态方程求出各状态的温度，然后比较温度大小．
本题考查了比较气体的温度高低，由图象求出气体的压强与体积、应用理想气体压强公式即可正确解题．
【解答】
A与B状态的体积相同，则：pATA=pBTB，得：TATB=pApB>1，TA>TB；
B与C的压强相同，则：VBTB=VCTC得：TBTC=VBVC<1，TB
9.【答案】D
【解析】解：根据题意，由折射定律和反射定律画出光路图，如图所示
由几何关系可得，光线在11点处的入射角为60∘，折射角为30∘，则折射率为
n=sin60∘sin30∘= 3212= 3，故D正确，ABC错误；
故选：D。
根据题意画出光路图，结合几何关系和光的折射定律得出玻璃折射率的大小。
本题主要考查了光的折射定律，理解光的传播特点，结合几何关系和折射定律即可完成分析。
10.【答案】B
【解析】解：A、根据理想变压器原、副线圈电流与匝数关系可得：I1I2=n2n1，故A错误；
BC、只增大物块对R的压力，则副线圈总电阻减小，根据变压器的变压规律：U2U1=n2n1，及欧姆定律：I2=U2R总，可知副线圈输出电压U2不变，副线圈总电流I2增大，则定值电阻R0两端电压增大，R两端电压减小；根据：P入=U1I1=P出=U2I2，可知原线圈电流I1增大，则电流表示数变大，故B正确，C错误。
D、若图中滑片向左滑，可知副线圈匝数n2减小，根据变压规律U2U1=n2n1可知，变压器的副线圈两端电压减小，故D错误。
故选：B。
本题和闭合电路中的动态分析类似，可以根据R的变化或者滑动变阻器的移动情况，确定出总电路的电阻的变化或匝数比的变化，进而可以确定总电路的电流的变化的情况，再根据电压不变，结合题目的条件来分析其他元件的电流、电压及功率的变化情况。
变压器动态分析的题型：一是压敏电阻R的阻值在压力增大时，R的阻值会变小，由此可以判断电路中电阻的变化的情况；而是负载不变改变匝数，从而引起电流和功率的变化。
11.【答案】D
【解析】解：由题意可知，开始时M板带正电，而第一个四分之一周期内，电容在放电，故开始时M板放电过程；电流由M到N；
而在某段时间内；磁场能在减小，说明电流在减小；电容器在充电；而M板带正电，说明电流应反向；
故符合条件的只有cd过程；
故选：D。
根据电流的变化及电容器的充放电过程分析符合条件的过程。
对于电路的振荡过程要注意明确：电容器具有储存电荷的作用，而线圈对电流有阻碍作用。
12.【答案】C
【解析】解：A、图(a)中，线圈与磁场垂直，位于中性面位置，穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率为0，故A错误；
B、从图(b)开始计时，此时线圈垂直于中性面，线圈中感应电流最大，感应电流的表达式为i=Imcsωt，故B错误；
C、当线圈转到图(c)位置时，线圈在中性面位置，穿过线圈的磁通量最大，产生的感应电流为零，电流方向将改变，故C正确；
D、当线圈转到图(d)位置时，磁通量最小，磁通量的变化率最大，故线圈产生的感应电动势最大，由右手定则可知，ab边感应电流方向为b→a，故D错误。
故选：C。
交流发电机是根据电磁感应原理制成的，根据线圈与磁场的关系确定磁通量及磁通量变化率的大小；从垂直于中性面计时时，电流i瞬时值表达式为余弦形式；线圈经过中性面时，感应电流为零，但感应电流方向改变，根据右手定则判断感应电流方向。
本题考查交流发电机产生正弦式电流的原理，关键要理解并掌握中性面以及和中性面垂直的面磁通量、磁通量变化率、感应电动势的特点，要明确感应电流瞬时值表达式与计时起点有关。
13.【答案】液体分子 温度
【解析】解：悬浮在水中的花粉颗粒所做的布朗运动，是由于大量水分子对固体颗粒无规则撞击造成的，间接地反映了液体分子在做无规则热运动；液体分子无规则运动的剧烈程度与温度有关。
故答案为：液体分子，温度。
布朗运动间接地反映了液体分子在做无规则热运动，分子无规则的运动与温度有关。
本题考查了布朗运动的定义和物理意义，要求学生明确布朗运动是悬浮在液体中的固体颗粒的无规则运动。
14.【答案】750mmHg 760mmHg
【解析】解：以封闭气体1为研究对象，根据平衡条件p1+h(mmHg)=p0
解得p1=p0−h(mmHg)=760mmHg−10mmHg=750mmHg
以封闭气体2为研究对象，根据平衡条件p1+h(mmHg)=p2
解得p2=750mmHg+10mmHg=760mmHg
故答案为：750 mmHg；760 mmHg。
分别以封闭气体1、2为研究对象，根据平衡条件求封闭气体压强。
本题考查了封闭气体的压强，解题的关键是根据平衡条件列式求解；注意气体压强的单位。
15.【答案】6kg⋅m/s4J
【解析】解：0∼3s内根据动量定理，有：F1t1+F2t2=mv3−0，即为：4×2−2×1=mv3，解得：mv3=6kg⋅m/s，所以第 3s 末物块的动量大小为6kg⋅m/s；
0∼5s内根据动量定理，有：F1t1+F2t3=mv4−0，即 4×2−2×2=mv5，解得：mv5=4kg⋅m/s，所以第 4s 末物块的动量大小为：P=4kg⋅m/s，
根据动能和动量的关系知，4s末物体的动能为：Ek=P22m=422×2J=4J；
故答案为：6kg⋅m/s，4J；
根据图象求出合力的冲量，结合动量定理求出各个时刻的动量，据动量和动能关系求动能；
解决该题的关键是在F−t图象中面积表示力在对应时间内的冲量，要确定正负，再应用动量定理解决问题即可；
16.【答案】C3 红
【解析】解：红光的折射率小于绿光的折射率，也小于蓝光的折射率，根据sinC=1n可知，红光的临界角大于绿光的临界角，也大于蓝光的临界角，可知红光的临界角为C3；
根据v=cn可知在水中，红光的传播速度大于绿光的传播速度。
故答案为：C3，红。
根据红光的折射率比绿光的小，由临界角公式sinC=1n比较临界角的大小，由v=cn分析光在水中传播速度大小。
对于七种色光的折射率大小，可根据光的色散实验结合记牢，同时，要掌握临界角公式sinC=1n、光速与折射率的关系公式v=cn。
17.【答案】A 由于胶管内存在气体 胶管内气体的体积 A ②
【解析】解：(1)A.为保证封闭气体的气密性，应在活塞与注射器壁间涂上润滑油，故A正确；
B.手握住注射器，会使注射器内的气体温度升高，不符合实验要求，故B错误；
C.实验时应缓慢推拉活塞和读取数据，故C错误；
D.实验中气体的压强可以通过数据采集器获得，体积不行，故D错误。
故选：A。
(2)根据p(V+V0)=C可知
V=Cp−V0
故造成图线不过原点的原因是由于胶管内存在气体，V0是胶管内气体的体积。
(3)由p=CV可知，图像为过原点的倾斜直线。故A正确，BCD错误。
故选：A。
(4)由于存在漏气，故pV在减小，可知图线的斜率在减小，图线应为②。
故答案为：(1)A；(2)①由于胶管内存在气体；②胶管内气体的体积；(3)A；(4)②。
(1)根据实验原理和注意事项分析判断；
(2)①根据理想气体状态方程推导函数关系式分析判断；②考虑胶管内气体的体积分析判断；
(3)根据查理定律分析判断；
(4)分析图像斜率的物理意义分析判断。
本题关键掌握实验原理和实验注意事项，掌握利用图像法处理数据。
18.【答案】电子 向上
【解析】解：由阴极射线管射出的为高速电子流；电子在阳极的作用下高速向阳极运动；因磁场向外，则由左手定则可得带电粒子向上运动．
故答案为：电子；向上．
阴极射线管射的是高速电子流，运动的电荷在磁场中会发生偏转，由左手定则可判断偏转方向．
判断带电粒子在磁场中的受力方向时，若为正电荷则四指指向运动方向，若为负电荷，则四指向向运动的反方向．
19.【答案】解：(1)图乙中t=0时刻，由于穿过闭合回路的磁通量减小，根据楞次定律可知，棒ab上电流的方向从b到a；
据题，磁感应强度减小到B0时支柱E、F受到的弹力恰好为零，由平衡条件有
mg+B0Id=3mgsin30∘
又I=ER，E=2B0−B0t0dl
联立解得：t0=2d2lB02mgR
(2)当ab棒的合力为零时，向下运动的速度达到最大，当ab棒向下运动达到最大速度时，满足
3mgsin30∘=B0I′d+mg
又I′=B0dvmR
联立解得：vm=mgR2B02d2
(3)设导体棒下滑距离x时达到最大速度，则流过电阻R的电量为
q=I−Δt=E−RΔt=ΔΦR=B0dxR
解得：x=qRB0d
由能量守恒定律得
3mgxsin30∘=mgx+12(m+3m)vm2+Q
解得：Q=mgqR2B0d−m3g2R22B04d4
答：(1)图乙中t=0时刻棒ab上电流的方向从b到a；磁感应强度减小到B0时对应的时刻t0为2d2lB02mgR；
(2)棒ab运动过程中达到的最大速度vm为mgR2B02d2；
(3)棒ab从开始运动到最大速度的过程中电阻R上产生的焦耳热Q为mgqR2B0d−m3g2R22B04d4。
【解析】(1)根据楞次定律分析感应电流方向。磁感应强度减小到B0时，支柱E、F受到的弹力恰好为零，根据平衡条件和法拉第电磁感应定律、欧姆定律、安培力公式相结合求t0。
(2)当ab棒的合力为零时，向下运动的速度达到最大，根据平衡条件以及安培力与速度的关系求解最大速度vm；
(3)棒ab从开始运动到最大速度的过程中，流过电阻R的电量为q，根据q与磁通量变化量的关系求出棒ab运动的距离，再由能量守恒定律求电阻R上产生的焦耳热Q。
对于电磁感应问题的研究常常有两个角度：一条从力的角度，根据牛顿第二定律或平衡条件研究；另一条是能量，分析涉及电磁感应现象中的能量转化问题，根据动能定理、功能关系、能量守恒定律研究。
20.【答案】解：(1)设小球的质量为m，运动到最低点与物块碰撞前的速度大小为v0，取小球运动到最低点重力势能为零，根据机械能守恒定律，有
mgh=12mv02
解得：v0=4m/s
设碰撞后小球反弹的速度大小为v1，同理有：mg⋅h16=12mv12
解得：v1=1m/s
因为小球与物块发生正碰，由于碰撞时间极短，内力远大于外力，所以小球和物块组成的系统水平方向动量守恒，取水平向右为正方向，根据动量守恒定律，有：mv0=5mv2−mv1
解得：v2=1m/s
根据动能定理可知，碰撞过程中A对B做功的大小：W=12×5mv22
代入数据解的：W=2.5J
(2)根据能量守恒定律知，碰撞过程中系统的机械能损失：ΔE=mgh−mg⋅h16−12×5mv22
代入数据解得：ΔE=5J
(3)物块在水平面上滑行所受摩擦力的大小为：f=5μmg
设物块在水平面上滑行的时间为t，根据动量定理有：−ft=0−5mv2
代入数据解得：t=0.25s
答：(1)碰撞过程中A对B做功的大小为2.5J；
(2)碰撞过程中系统的机械能损失为5J；
(3)物块在水平面上滑行的时间t为0.25s。
【解析】(1)对小球由机械能守恒和动量守恒定律，可求得反弹的速度，再由动能定理求碰撞过程中A对B做功的大小；
(2)对小球下落过程由机械能守恒定律可求得小球与物块碰撞前的速度，根据动量守恒定律求解碰撞后物块的速度大小，再根据能量守恒定律求解损失的机械能；
(3)对物块滑行过程由动量定理可求得其滑行的时间。
本题主要是考查了动量守恒定律和能量守恒定律；对于动量守恒定律，其守恒条件是：系统不受外力作用或某一方向不受外力作用(或合外力为零)；解答时要首先确定一个正方向，利用碰撞前系统的动量和碰撞后系统的动量相等列方程，再根据能量关系列方程求解。
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