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安徽省宿城第一中学2023-2024学年高二下学期期中考试模拟物理试题
一、选择题（共40分，错选不选得0分，漏选得2分）
1．如图所示，两束单色光a、b从水面下射向A点，光线经折射后合成一束光c，则下列说法正确的是（　　）
A．在水中a光的波速比b光的波速小
B．用同一单缝衍射实验装置分别以a、b光做实验时，b光的衍射现象更明显
C．用同一双缝干涉实验装置分别以a、b光做实验时，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距
D．当a、b两束光以相同的入射角从水中射到A点，入射角从开始逐渐增大，最先消失的是a光
【答案】C
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射；干涉条纹和光的波长之间的关系；光的衍射
【解析】【解答】A．b光的偏折程度大于a光的偏折程度，所以b光的折射率大于a光的折射率，a光的折射率小，根据知a光在介质中的速度大，故A错误；
B．波长
则
同一单缝，波长越长，衍射现象越明显，故B错误；
C．条纹间距
同一双缝，波长越长，条纹间距越大，故C正确；
D．临界角的正弦值
折射率越大，临界角越小
光束b先达到临界角， b光束先消失，故D错误。
故选C。
【分析】根据光的偏折程度比较出光的折射率大小，从而根据比较出光在介质中的速度，根据比较出临界角的大小．
2．原子弹威力巨大，其主要原料有铀和钚，若有一铀原子核发生了如下的裂变反应： U+ n→A+B+2 n则A+B可能是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】A
【知识点】核裂变与核聚变；原子核的人工转变
【解析】【解答】解：根据核反应的特点可知，核反应前后质量数和电荷数都守恒；由题，反应前的质量数：A=235+1=236，电荷数：z=92
A、质量数：A=140+94+2=236，电荷数：z=54+38=92．可知质量数与电荷数都守恒，故A是可能的；
B、质量数：A=140+93+2=235，质量数不守恒；电荷数：z=54+36=90，电荷数也不守恒．故B错误；
C、质量数：A=141+92+2=235，质量数不守恒；电荷数：z=56+36．电荷数守恒，故C错误；
D、质量数：A=140+94+2=236，电荷数：z=56+38=94，电荷数不守恒．故D错误；
故选：A
【分析】根据核反应前后质量数和电荷数都守恒逐项分析即可．
3．一圆线圈位于垂直纸面向里的匀强磁场中，如图所示．下列操作中始终保证线圈在磁场中，且能使线圈中产生感应电流的是
A．把线圈向右拉动 B．把线圈向上拉动
C．垂直纸面向外运动 D．以圆线圈的任意直径为轴转动
【答案】D
【知识点】电磁感应的发现及产生感应电流的条件
【解析】【解答】A、把线圈向右拉动，线圈的磁通量不变，故不能产生感应电动势，故A错误；B、把线圈向上拉动，线圈的磁通量不变，故不能产生感应电动势，故B错误；
C、垂直纸面向外运动，磁通量也不变，故C错误；
D、以圆线圈的任意直径为轴转动，磁通量变化，根据法拉第电磁感应定律知，线圈中产生感应电动势，形成感应电流，故D正确
故选：D。
【分析】当闭合线圈在磁场中的磁通量发生变化时，才产生感应电流，明确了产生感应电流的条件，即可正确解答本题。
4．甲的质量为50kg，乙的质量为25kg，两人在溜冰场的水平冰面上，开始时都是静止的。两人互推后，甲、乙反向直线运动，甲的速率为0.1m/s，乙的速率为0.2m/s，假设互推的时间为0.01s，忽略摩擦力及空气阻力，则下列叙述哪一项正确（　　）
A．甲、乙所受的平均推力均为500N，方向相反
B．甲、乙所受的平均推力均为250N，方向相反
C．甲受的平均推力500N，乙受的平均推力250N，方向相反
D．甲受的平均推力250N，乙受的平均推力500N，方向相反
【答案】A
【知识点】动量定理
【解析】【解答】设乙运动的方向为正方向， 甲、乙反向直线运动，甲的速率为0.1m/s，乙的速率为0.2m/s， 由动量定理可得，甲受到乙的推力
乙受到甲的推力
故甲、乙所受的平均推力均为500N，方向相反，故选A。
【分析】整体满足动量守恒，规定正方向，根据动量定理求解。
5．在如图所示的电路中，A1和A2是两个相同的灯泡。线圈L的自感系数足够大，电阻可以忽略不计，下列说法正确的是（　　）
A．闭合开关S时，A2先亮，A1逐渐变亮
B．闭合开关S时，A1和A2同时亮
C．断开开关S时，A2闪亮一下再熄灭
D．断开开关S时，流过A2的电流方向向左
【答案】A
【知识点】自感与互感
【解析】【解答】AB、闭合开关S时，A2立即发光，线圈L的自感系数足够大，根据楞次定律线圈产生的感应电动势阻碍电流的增大，电路的电流只能逐渐增大，A1逐渐亮起来。所以A2比A1先亮。由于线圈直流电阻忽略不计，当电流逐渐稳定时，线圈不产生感应电动势，两灯电流相等，亮度相同，故A正确，B错误；CD、稳定后当开关S断开后，由于自感，线圈相当于电源，与灯泡1、2串联，两灯电流相同，都过一会儿熄灭，灯2不会闪亮，流过A2的电流方向向右，故CD错误。
故选：A。
【分析】当开关S闭合时，通过线圈L的电流增大，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律判断感应电动势的方向和作用，分析哪个灯先亮。断开瞬间也可以按照同样的思路分析。
6．氦氖激光器能产生三种波长的激光，其中两种波长分别为λ1=0.6328μm，λ2=3.39μm．已知波长为λ1的激光是氖原子在能级间隔为ΔE1=1.96eV的两个能级之间跃迁产生的．用ΔE2表示产生波长为λ2的激光所对应的跃迁的能级间隔，则ΔE2的近似值为
A．10.50eV B．0.98eV C．0.53eV D．0.36eV
【答案】D
【知识点】玻尔理论与氢原子的能级跃迁
【解析】【解答】辐射光子的能量与能级差存在这样的关系，所以：
两种波长分别为λ1=0.6328μm，λ2=3.39μm，联立两式得：
D正确，ABC错误。
故选：D。
【分析】辐射光子的能量与能级差存在这样的关系，代入数据求解即可。
7．如图所示电路中，线圈L与灯泡A并联，当合上开关S后灯A正常发光。已知，线圈L的电阻小于灯泡A的电阻。则下列现象可能发生的是（　　）
A．当断开S时，灯泡A立即熄灭
B．当断开S时，灯泡A突然闪亮一下，然后逐渐熄灭
C．若把线圈L换成电阻，断开S时，灯泡A逐渐熄灭
D．若把线圈L换成电阻，断开S时，灯泡A闪亮一下，然后逐渐熄灭
【答案】B
【知识点】自感与互感
【解析】【解答】AB．电键断开前，电路稳定，灯A正常发光，线圈相当于直导线，电阻较小，故流过线圈的电流较大；电键断开后，线圈中的电流会减小，发生自感现象，线圈成为A、L回路的电源，故灯泡反而会更亮一下后熄灭 ，A错误，B正确；
CD．若把线圈L换成电阻，则当断开S后，电阻无法发生电磁感应现象，没有自感电流，所以灯泡A立即熄灭，选项CD错误。
故选B。
【分析】当开关接通和断开的瞬间，流过线圈的电流发生变化，产生自感电动势，阻碍原来电流的变化，根据欧姆定律和楞次定来分析。
8．如图所示，仅在电场力作用下，一带电粒子沿图中虚线从A运动到B，则（　　）
A．电场力做正功 B．动能减少
C．电势能增加 D．加速度增大
【答案】B,C,D
【知识点】带电粒子在电场中的运动综合
【解析】【解答】ABC． 带电粒子在电场中受到的电场力的方向应该指向运动轨迹的弯曲的内侧，由此可以判断带电粒子受到的电场力是向下的，与电场线的方向相反，在从A运动的B的过程中，电场力做负功，动能减小，电荷的电势能增加，所以A错误，BC正确；
D．电场线的疏密程度可表示电场强度大小，电场线越密电场强度越大，故粒子在A点的电场力小于在B点的电场力，根据牛顿第二定律可知加速度变大，故D正确。
故选BCD。
【分析】电场线是从正电荷或者无穷远发出，到负电荷或无穷远处为止，沿电场线的方向，电势降低，电场线密的地方电场的强度大，电场线疏的地方电场的强度小。
9．如图所示，在光滑的水平轨道上有甲、乙两个等大的小球沿轨道向右运动，取向右为正方向，它们的动量分别为 和。若两球能发生正碰，则碰后两球动量的增量和可能是（　　）
A．，
B．，
C．，
D．，
【答案】A
【知识点】碰撞模型
【解析】【解答】A、根据碰撞过程动量守恒定律，如果ΔpA=-3kg m/s、ΔpB=3kg m/s，所以碰后两球的动量分别为p'A=2kg m/s、p'B=10kg m/s，根据碰撞过程总动能可能不增加，是可能发生的，故A正确。
B、两球碰撞过程，系统的动量守恒，两球动量变化量应大小相等，方向相反，若ΔPA=3kg m/s，ΔPB=-3kg m/s，违反了动量守恒定律，不可能，故B错误。
C、根据碰撞过程动量守恒定律，如果ΔpA=3kg m/s、ΔpB=-3kg m/s，所以碰后两球的动量分别为p'A=8kg m/s、p'B=4kg m/s，由题，碰撞后，两球的动量方向都与原来方向相同，A的动量不可能沿原方向增大，与实际运动不符，故C错误。
D、如果ΔpA=-10kg m/s、ΔpB=10kg m/s，所以碰后两球的动量分别为p'A=-5kg m/s、p'B=17kg m/s，可以看出，碰撞后A的动能不变，而B的动能增大，违反了能量守恒定律，不可能。故D错误。
故选：A。
【分析】当A球追上B球时发生碰撞，遵守动量守恒。由动量守恒定律和碰撞过程总动能不增加，进行选择。
10．右端带有光滑圆弧轨道质量为M的小车静置于光滑水平面上，如图所示。一质量为m的小球以速度v0水平冲上小车，关于小球此后的运动情况，以下说法正确的是（　　）
A．小球可能离开小车水平向右做平抛运动
B．小球可能从圆弧轨道上端抛出而不再回到小车
C．小球不可能离开小车水平向左做平抛运动
D．小球可能离开小车做自由落体运动
【答案】A,D
【知识点】碰撞模型
【解析】【解答】B．小球从圆弧轨道上端抛出后，由于水平方向小球和车的速度相同，所以小球仍会落回到小车上，故B错误；
ACD．若小球从小车左端离开小车，根据动量守恒和机械能守恒有
解得
由此可知m、M质量大小不确定，所以小球离开车时可能没得速度，小球离开车做自由落体运动；可能有水平向左或者向右的速度，小球离开小车可能做向左或向右的平抛运动，故AD正确，C错误。
故选AD。
【分析】小球和小车组成的系统，在水平方向上动量守恒，小球越过圆弧轨道后，在水平方向上与小车的速度相同，返回时仍然落回轨道，根据动量守恒定律判断小球的运动情况。
二、填空题（本题有3小题，共18分，请将答案写在题中的横线上）
11．如图，使单匝闭合矩形线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴，匀速转动，在线框中就会产生交流电。已知磁场的磁感应强度为B，线框abcd面积为S，线框转动的角速度为，当线框转到图示位置时，即线框平面与磁场方向垂直，线框中的感应电动势大小为　 　；当线框从图示位置转过90°时，线框中的感应电动势大小为　 　。
【答案】0；
【知识点】交变电流的产生及规律
【解析】【解答】当线框平面与磁场垂直时，穿过线框的磁通量变化率为零，感应电动势为零；
从图示位置转过90°时，线圈与磁感线平行，磁通量变化率最大，感应电动势最大，则
【分析】线框位于中性面时，穿过线框的磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势为零；
由法拉第电磁感应定律可以求出感应电动势．
12．氦3是一种十分清洁、安全的能源，开发月壤中蕴藏丰富的氦3资源，对人类社会今后的可持续发展具有深远意义。研究发现在太阳内部两个氘核可聚变成氦3，已知氘核的质量为2.0136u，中子的质量为1.0087u，核质量为3.0150u。若质量亏损1u释放的核能为931.5MeV，则两个氘核聚变成核的核反应方程为　 　；上述反应中释放的核能为　 　J。（结果保留三位有效数字）
【答案】；
【知识点】原子核的人工转变；核聚变
【解析】【解答】根据质量数守恒和核电荷数守恒知，聚变的核反应方程：
根据爱因斯坦质能方程
解得
【分析】根据核反应过程遵循质量数守恒和核电荷数守恒求出新核的质量数、核电荷数从而确定新核，并最终写出核反应方程式。要计算计算释放的核能，就必须知道核反应亏损的质量，根据爱因斯坦质能方程ΔE=ΔmC2即可求出核反应释放的能量。
13．如图，有位于竖直平面上的半径为R的圆形光滑绝缘轨道，其上半部分处于竖直向下，场强为E的匀强电场中，下半部分处于垂直水平面向里的匀强磁场中；质量为m，带正电，电荷量为q的小球，从轨道的水平直径的M端由静止释放，若小球在某一次通过最低点时对轨道的压力为零，磁感应强度B的大小为　 　；小球对轨道最低点的最大压为　 　。
【答案】；
【知识点】带电粒子在电场与磁场混合场中的运动
【解析】【解答】设小球向右通过最低点时的速率为v， 从轨道的水平直径的M端由静止释放， 根据动能定理可得
根据牛顿第二定律可得
解得
小球向左通过最低点时对轨道的压力最大，
根据牛顿第二定律可得
解得
【分析】小球在通过最低点时对轨道的压力为零，由此可知，在最低点时洛伦兹力和重力的合力恰好作为圆周运动的向心力，根据向心力的公式即可以求得磁感应强度B的大小；当小球反向运动时，小球受到的洛伦兹力的反向反向，在最低点时对小球受力分析，由向心力的公式可以求得小球对轨道最低点的最大压力；
三、计算题（本题有4小题，共42分，解答应写出必要的文字说明﹑方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
14．静止的锂核（）俘获一个速度为7.7×106m/s的中子，发生核反应后若只产生了两个新粒子，其中一个粒子为氦核（），它的速度大小是8.0×106m/s，方向与反应前的中子速度方向相同。
（1）写出此核反应的方程式
（2）求反应后产生的另一个粒子的速度大小及方向；③此反应过程中是否发生了质量亏损，说明依据。
（3）此反应过程中是否发生了质量亏损，说明依据
【答案】①根据电荷数守恒、质量数守恒可知②设中子（）、氦核（）和氚核（）的质量分别为m1、m2、m3，速度分别为v1、v2、v3，由动量守恒定律得解得即方向与反应前中子的速度方向相反。③反应前的总动能反应后的总动能代入数据可知，反应中发生了质量亏损。
（1）解：根据电荷数守恒、质量数守恒可知
（2）解：设中子（）、氦核（）和氚核（）的质量分别为m1、m2、m3，速度分别为v1、v2、v3，由动量守恒定律得
解得
即方向与反应前中子的速度方向相反。
（3）解：反应前的总动能
反应后的总动能
代入数据可知，反应中发生了质量亏损。
【知识点】原子核的人工转变；质量亏损与质能方程
【解析】【分析】①根据质量数守恒和电荷数守恒，书写核反应方程；
②根据俘获中子发生核反应的过程，动量守恒，根据动量守恒定律求解未知粒子xyX的速度大小和方向；
③表示出反应前后得总动能进行比较解答。
15．如图所示，匀强磁场磁感应强度B为1T，矩形线圈的匝数为100匝，面积为0.2m2，内阻为1Ω，外接电阻为4Ω的电路，线圈绕OO'轴以角速度rad/s做匀速转动。当它从如图所示的位置转过90°的过程中，求：
（1）通过电阻的电荷量是多少？
（2）外力所做的功是多少？
（3）电阻R上产生的热是多少？
【答案】（1）转动90 的过程中，产生的平均感应电动势为
形成的电流
通过电阻的电荷量为
代入数据解得
C
（2）产生的感应电动势的有效值为
故在内回路中消耗的总电功为
其中
联立解得W=20J
故外力做功为20J
（3）R上产生的热量为
J
【知识点】交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【分析】（1）根据求得产生的平均感应电动势，根据电流定义式求得通过电阻的电荷量；
（2）根据线圈转动产生的最大感应电动势，求得电动势的有效值，外力做功等于回路中消耗的总电功；
（3）回路中消耗的总电功，根据串联电路的特点借口求得电阻R产生的热量。
16．如图所示，有界匀强磁场的磁感应强度B＝2×10－3T；磁场右边是宽度L＝0.2m、场强E＝40V/m、方向向左的匀强电场。一带电粒子电荷量q＝－3.2×10－19C，质量m＝6.4×10－27kg，以v＝4×104m/s的速度沿OO'垂直射入磁场，在磁场中偏转后射入右侧的电场，最后从电场右边界射出。（不计重力）求：
（1）大致画出带电粒子的运动轨迹；
（2）带电粒子在磁场中运动的轨道半径；
（3）带电粒子飞出电场时的动能Ek。
【答案】（1）轨迹如图
（2）带电粒子在磁场中运动时，由牛顿第二定律，有
（3）带电粒子飞出电场时的动能为
【知识点】带电粒子在有界磁场中的运动
【解析】【分析】（1）粒子在磁场中受到洛伦兹力而做匀速圆周运动，在电场中做匀变速曲线运动，画出大致轨迹；
（2）由洛伦兹力提供向心力求出带电粒子做匀速圆周运动的半径；
（3）粒子在飞出电场的过程中，洛伦兹力不做功，仅电场力做功。由动能定理求出粒子飞出电场时的动能Ek。
17．如图所示，两根足够长的平行金属导轨固定在倾角θ＝30°的斜面上，导轨电阻不计，间距L＝0.4m，导轨所在空间被分成区域Ⅰ和Ⅱ，两区域的边界与斜面的交线为MN，Ⅰ中的匀强磁场方向垂直斜面向下，Ⅱ中的匀强磁场方向垂直斜面向上，两磁场的磁感应强度大小均为B＝0.5T。在区域Ⅰ中，将质量m1＝0.1kg，电阻R1＝0.1Ω的金属条ab放在导轨上，ab刚好不下滑，然后，在区域Ⅱ中将质量m2＝0.4kg，电阻R2＝0.1Ω的光滑导体棒cd置于导轨上，由静止开始下滑，cd在滑动过程中始终处于区域Ⅱ的磁场中，ab，cd始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，取g＝10m/s2，问：
（1）cd下滑的过程中，ab中的电流方向；
（2）ab刚要向上滑动时，cd的速度v多大；
（3）从cd开始下滑到ab刚要向上滑动的过程中，cd滑动的距离x＝3.8m，此过程中ab上产生的热量Q是多少。
【答案】（1）由右手定则可知，cd下滑的过程中，ab中的电流方向：由a流向b；
（2）开始放置ab刚好不下滑时，ab所受摩擦力为最大静摩擦力，由平衡条件得
ab刚好要上滑时，感应电动势
电路电流
ab受到的安培力
此时ab受到的最大静摩擦力方向沿斜面向下，由平衡条件得
代入数据解得
（3）cd棒运动过程中电路产生的总热量为Q总，由能量守恒定律得
ab上产生的热量
解得
【知识点】共点力的平衡；电磁感应中的动力学问题；电磁感应中的能量类问题
【解析】【分析】（1）当cd棒下滑的过程中，利用右手定则可以判别电流的方向；
（2）当ab棒恰好不滑动时，利用安培力与重力的分力相等，再利用ab棒恰好上滑时的平衡方程可以求出cd棒速度的大小；
（3）当cd棒运动的过程中，利用能量守恒定律可以求出ab棒产生的热量大小。
1 / 1安徽省宿城第一中学2023-2024学年高二下学期期中考试模拟物理试题
一、选择题（共40分，错选不选得0分，漏选得2分）
1．如图所示，两束单色光a、b从水面下射向A点，光线经折射后合成一束光c，则下列说法正确的是（　　）
A．在水中a光的波速比b光的波速小
B．用同一单缝衍射实验装置分别以a、b光做实验时，b光的衍射现象更明显
C．用同一双缝干涉实验装置分别以a、b光做实验时，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距
D．当a、b两束光以相同的入射角从水中射到A点，入射角从开始逐渐增大，最先消失的是a光
2．原子弹威力巨大，其主要原料有铀和钚，若有一铀原子核发生了如下的裂变反应： U+ n→A+B+2 n则A+B可能是（　　）
A． B．
C． D．
3．一圆线圈位于垂直纸面向里的匀强磁场中，如图所示．下列操作中始终保证线圈在磁场中，且能使线圈中产生感应电流的是
A．把线圈向右拉动 B．把线圈向上拉动
C．垂直纸面向外运动 D．以圆线圈的任意直径为轴转动
4．甲的质量为50kg，乙的质量为25kg，两人在溜冰场的水平冰面上，开始时都是静止的。两人互推后，甲、乙反向直线运动，甲的速率为0.1m/s，乙的速率为0.2m/s，假设互推的时间为0.01s，忽略摩擦力及空气阻力，则下列叙述哪一项正确（　　）
A．甲、乙所受的平均推力均为500N，方向相反
B．甲、乙所受的平均推力均为250N，方向相反
C．甲受的平均推力500N，乙受的平均推力250N，方向相反
D．甲受的平均推力250N，乙受的平均推力500N，方向相反
5．在如图所示的电路中，A1和A2是两个相同的灯泡。线圈L的自感系数足够大，电阻可以忽略不计，下列说法正确的是（　　）
A．闭合开关S时，A2先亮，A1逐渐变亮
B．闭合开关S时，A1和A2同时亮
C．断开开关S时，A2闪亮一下再熄灭
D．断开开关S时，流过A2的电流方向向左
6．氦氖激光器能产生三种波长的激光，其中两种波长分别为λ1=0.6328μm，λ2=3.39μm．已知波长为λ1的激光是氖原子在能级间隔为ΔE1=1.96eV的两个能级之间跃迁产生的．用ΔE2表示产生波长为λ2的激光所对应的跃迁的能级间隔，则ΔE2的近似值为
A．10.50eV B．0.98eV C．0.53eV D．0.36eV
7．如图所示电路中，线圈L与灯泡A并联，当合上开关S后灯A正常发光。已知，线圈L的电阻小于灯泡A的电阻。则下列现象可能发生的是（　　）
A．当断开S时，灯泡A立即熄灭
B．当断开S时，灯泡A突然闪亮一下，然后逐渐熄灭
C．若把线圈L换成电阻，断开S时，灯泡A逐渐熄灭
D．若把线圈L换成电阻，断开S时，灯泡A闪亮一下，然后逐渐熄灭
8．如图所示，仅在电场力作用下，一带电粒子沿图中虚线从A运动到B，则（　　）
A．电场力做正功 B．动能减少
C．电势能增加 D．加速度增大
9．如图所示，在光滑的水平轨道上有甲、乙两个等大的小球沿轨道向右运动，取向右为正方向，它们的动量分别为 和。若两球能发生正碰，则碰后两球动量的增量和可能是（　　）
A．，
B．，
C．，
D．，
10．右端带有光滑圆弧轨道质量为M的小车静置于光滑水平面上，如图所示。一质量为m的小球以速度v0水平冲上小车，关于小球此后的运动情况，以下说法正确的是（　　）
A．小球可能离开小车水平向右做平抛运动
B．小球可能从圆弧轨道上端抛出而不再回到小车
C．小球不可能离开小车水平向左做平抛运动
D．小球可能离开小车做自由落体运动
二、填空题（本题有3小题，共18分，请将答案写在题中的横线上）
11．如图，使单匝闭合矩形线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴，匀速转动，在线框中就会产生交流电。已知磁场的磁感应强度为B，线框abcd面积为S，线框转动的角速度为，当线框转到图示位置时，即线框平面与磁场方向垂直，线框中的感应电动势大小为　 　；当线框从图示位置转过90°时，线框中的感应电动势大小为　 　。
12．氦3是一种十分清洁、安全的能源，开发月壤中蕴藏丰富的氦3资源，对人类社会今后的可持续发展具有深远意义。研究发现在太阳内部两个氘核可聚变成氦3，已知氘核的质量为2.0136u，中子的质量为1.0087u，核质量为3.0150u。若质量亏损1u释放的核能为931.5MeV，则两个氘核聚变成核的核反应方程为　 　；上述反应中释放的核能为　 　J。（结果保留三位有效数字）
13．如图，有位于竖直平面上的半径为R的圆形光滑绝缘轨道，其上半部分处于竖直向下，场强为E的匀强电场中，下半部分处于垂直水平面向里的匀强磁场中；质量为m，带正电，电荷量为q的小球，从轨道的水平直径的M端由静止释放，若小球在某一次通过最低点时对轨道的压力为零，磁感应强度B的大小为　 　；小球对轨道最低点的最大压为　 　。
三、计算题（本题有4小题，共42分，解答应写出必要的文字说明﹑方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
14．静止的锂核（）俘获一个速度为7.7×106m/s的中子，发生核反应后若只产生了两个新粒子，其中一个粒子为氦核（），它的速度大小是8.0×106m/s，方向与反应前的中子速度方向相同。
（1）写出此核反应的方程式
（2）求反应后产生的另一个粒子的速度大小及方向；③此反应过程中是否发生了质量亏损，说明依据。
（3）此反应过程中是否发生了质量亏损，说明依据
15．如图所示，匀强磁场磁感应强度B为1T，矩形线圈的匝数为100匝，面积为0.2m2，内阻为1Ω，外接电阻为4Ω的电路，线圈绕OO'轴以角速度rad/s做匀速转动。当它从如图所示的位置转过90°的过程中，求：
（1）通过电阻的电荷量是多少？
（2）外力所做的功是多少？
（3）电阻R上产生的热是多少？
16．如图所示，有界匀强磁场的磁感应强度B＝2×10－3T；磁场右边是宽度L＝0.2m、场强E＝40V/m、方向向左的匀强电场。一带电粒子电荷量q＝－3.2×10－19C，质量m＝6.4×10－27kg，以v＝4×104m/s的速度沿OO'垂直射入磁场，在磁场中偏转后射入右侧的电场，最后从电场右边界射出。（不计重力）求：
（1）大致画出带电粒子的运动轨迹；
（2）带电粒子在磁场中运动的轨道半径；
（3）带电粒子飞出电场时的动能Ek。
17．如图所示，两根足够长的平行金属导轨固定在倾角θ＝30°的斜面上，导轨电阻不计，间距L＝0.4m，导轨所在空间被分成区域Ⅰ和Ⅱ，两区域的边界与斜面的交线为MN，Ⅰ中的匀强磁场方向垂直斜面向下，Ⅱ中的匀强磁场方向垂直斜面向上，两磁场的磁感应强度大小均为B＝0.5T。在区域Ⅰ中，将质量m1＝0.1kg，电阻R1＝0.1Ω的金属条ab放在导轨上，ab刚好不下滑，然后，在区域Ⅱ中将质量m2＝0.4kg，电阻R2＝0.1Ω的光滑导体棒cd置于导轨上，由静止开始下滑，cd在滑动过程中始终处于区域Ⅱ的磁场中，ab，cd始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，取g＝10m/s2，问：
（1）cd下滑的过程中，ab中的电流方向；
（2）ab刚要向上滑动时，cd的速度v多大；
（3）从cd开始下滑到ab刚要向上滑动的过程中，cd滑动的距离x＝3.8m，此过程中ab上产生的热量Q是多少。
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射；干涉条纹和光的波长之间的关系；光的衍射
【解析】【解答】A．b光的偏折程度大于a光的偏折程度，所以b光的折射率大于a光的折射率，a光的折射率小，根据知a光在介质中的速度大，故A错误；
B．波长
则
同一单缝，波长越长，衍射现象越明显，故B错误；
C．条纹间距
同一双缝，波长越长，条纹间距越大，故C正确；
D．临界角的正弦值
折射率越大，临界角越小
光束b先达到临界角， b光束先消失，故D错误。
故选C。
【分析】根据光的偏折程度比较出光的折射率大小，从而根据比较出光在介质中的速度，根据比较出临界角的大小．
2．【答案】A
【知识点】核裂变与核聚变；原子核的人工转变
【解析】【解答】解：根据核反应的特点可知，核反应前后质量数和电荷数都守恒；由题，反应前的质量数：A=235+1=236，电荷数：z=92
A、质量数：A=140+94+2=236，电荷数：z=54+38=92．可知质量数与电荷数都守恒，故A是可能的；
B、质量数：A=140+93+2=235，质量数不守恒；电荷数：z=54+36=90，电荷数也不守恒．故B错误；
C、质量数：A=141+92+2=235，质量数不守恒；电荷数：z=56+36．电荷数守恒，故C错误；
D、质量数：A=140+94+2=236，电荷数：z=56+38=94，电荷数不守恒．故D错误；
故选：A
【分析】根据核反应前后质量数和电荷数都守恒逐项分析即可．
3．【答案】D
【知识点】电磁感应的发现及产生感应电流的条件
【解析】【解答】A、把线圈向右拉动，线圈的磁通量不变，故不能产生感应电动势，故A错误；B、把线圈向上拉动，线圈的磁通量不变，故不能产生感应电动势，故B错误；
C、垂直纸面向外运动，磁通量也不变，故C错误；
D、以圆线圈的任意直径为轴转动，磁通量变化，根据法拉第电磁感应定律知，线圈中产生感应电动势，形成感应电流，故D正确
故选：D。
【分析】当闭合线圈在磁场中的磁通量发生变化时，才产生感应电流，明确了产生感应电流的条件，即可正确解答本题。
4．【答案】A
【知识点】动量定理
【解析】【解答】设乙运动的方向为正方向， 甲、乙反向直线运动，甲的速率为0.1m/s，乙的速率为0.2m/s， 由动量定理可得，甲受到乙的推力
乙受到甲的推力
故甲、乙所受的平均推力均为500N，方向相反，故选A。
【分析】整体满足动量守恒，规定正方向，根据动量定理求解。
5．【答案】A
【知识点】自感与互感
【解析】【解答】AB、闭合开关S时，A2立即发光，线圈L的自感系数足够大，根据楞次定律线圈产生的感应电动势阻碍电流的增大，电路的电流只能逐渐增大，A1逐渐亮起来。所以A2比A1先亮。由于线圈直流电阻忽略不计，当电流逐渐稳定时，线圈不产生感应电动势，两灯电流相等，亮度相同，故A正确，B错误；CD、稳定后当开关S断开后，由于自感，线圈相当于电源，与灯泡1、2串联，两灯电流相同，都过一会儿熄灭，灯2不会闪亮，流过A2的电流方向向右，故CD错误。
故选：A。
【分析】当开关S闭合时，通过线圈L的电流增大，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律判断感应电动势的方向和作用，分析哪个灯先亮。断开瞬间也可以按照同样的思路分析。
6．【答案】D
【知识点】玻尔理论与氢原子的能级跃迁
【解析】【解答】辐射光子的能量与能级差存在这样的关系，所以：
两种波长分别为λ1=0.6328μm，λ2=3.39μm，联立两式得：
D正确，ABC错误。
故选：D。
【分析】辐射光子的能量与能级差存在这样的关系，代入数据求解即可。
7．【答案】B
【知识点】自感与互感
【解析】【解答】AB．电键断开前，电路稳定，灯A正常发光，线圈相当于直导线，电阻较小，故流过线圈的电流较大；电键断开后，线圈中的电流会减小，发生自感现象，线圈成为A、L回路的电源，故灯泡反而会更亮一下后熄灭 ，A错误，B正确；
CD．若把线圈L换成电阻，则当断开S后，电阻无法发生电磁感应现象，没有自感电流，所以灯泡A立即熄灭，选项CD错误。
故选B。
【分析】当开关接通和断开的瞬间，流过线圈的电流发生变化，产生自感电动势，阻碍原来电流的变化，根据欧姆定律和楞次定来分析。
8．【答案】B,C,D
【知识点】带电粒子在电场中的运动综合
【解析】【解答】ABC． 带电粒子在电场中受到的电场力的方向应该指向运动轨迹的弯曲的内侧，由此可以判断带电粒子受到的电场力是向下的，与电场线的方向相反，在从A运动的B的过程中，电场力做负功，动能减小，电荷的电势能增加，所以A错误，BC正确；
D．电场线的疏密程度可表示电场强度大小，电场线越密电场强度越大，故粒子在A点的电场力小于在B点的电场力，根据牛顿第二定律可知加速度变大，故D正确。
故选BCD。
【分析】电场线是从正电荷或者无穷远发出，到负电荷或无穷远处为止，沿电场线的方向，电势降低，电场线密的地方电场的强度大，电场线疏的地方电场的强度小。
9．【答案】A
【知识点】碰撞模型
【解析】【解答】A、根据碰撞过程动量守恒定律，如果ΔpA=-3kg m/s、ΔpB=3kg m/s，所以碰后两球的动量分别为p'A=2kg m/s、p'B=10kg m/s，根据碰撞过程总动能可能不增加，是可能发生的，故A正确。
B、两球碰撞过程，系统的动量守恒，两球动量变化量应大小相等，方向相反，若ΔPA=3kg m/s，ΔPB=-3kg m/s，违反了动量守恒定律，不可能，故B错误。
C、根据碰撞过程动量守恒定律，如果ΔpA=3kg m/s、ΔpB=-3kg m/s，所以碰后两球的动量分别为p'A=8kg m/s、p'B=4kg m/s，由题，碰撞后，两球的动量方向都与原来方向相同，A的动量不可能沿原方向增大，与实际运动不符，故C错误。
D、如果ΔpA=-10kg m/s、ΔpB=10kg m/s，所以碰后两球的动量分别为p'A=-5kg m/s、p'B=17kg m/s，可以看出，碰撞后A的动能不变，而B的动能增大，违反了能量守恒定律，不可能。故D错误。
故选：A。
【分析】当A球追上B球时发生碰撞，遵守动量守恒。由动量守恒定律和碰撞过程总动能不增加，进行选择。
10．【答案】A,D
【知识点】碰撞模型
【解析】【解答】B．小球从圆弧轨道上端抛出后，由于水平方向小球和车的速度相同，所以小球仍会落回到小车上，故B错误；
ACD．若小球从小车左端离开小车，根据动量守恒和机械能守恒有
解得
由此可知m、M质量大小不确定，所以小球离开车时可能没得速度，小球离开车做自由落体运动；可能有水平向左或者向右的速度，小球离开小车可能做向左或向右的平抛运动，故AD正确，C错误。
故选AD。
【分析】小球和小车组成的系统，在水平方向上动量守恒，小球越过圆弧轨道后，在水平方向上与小车的速度相同，返回时仍然落回轨道，根据动量守恒定律判断小球的运动情况。
11．【答案】0；
【知识点】交变电流的产生及规律
【解析】【解答】当线框平面与磁场垂直时，穿过线框的磁通量变化率为零，感应电动势为零；
从图示位置转过90°时，线圈与磁感线平行，磁通量变化率最大，感应电动势最大，则
【分析】线框位于中性面时，穿过线框的磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势为零；
由法拉第电磁感应定律可以求出感应电动势．
12．【答案】；
【知识点】原子核的人工转变；核聚变
【解析】【解答】根据质量数守恒和核电荷数守恒知，聚变的核反应方程：
根据爱因斯坦质能方程
解得
【分析】根据核反应过程遵循质量数守恒和核电荷数守恒求出新核的质量数、核电荷数从而确定新核，并最终写出核反应方程式。要计算计算释放的核能，就必须知道核反应亏损的质量，根据爱因斯坦质能方程ΔE=ΔmC2即可求出核反应释放的能量。
13．【答案】；
【知识点】带电粒子在电场与磁场混合场中的运动
【解析】【解答】设小球向右通过最低点时的速率为v， 从轨道的水平直径的M端由静止释放， 根据动能定理可得
根据牛顿第二定律可得
解得
小球向左通过最低点时对轨道的压力最大，
根据牛顿第二定律可得
解得
【分析】小球在通过最低点时对轨道的压力为零，由此可知，在最低点时洛伦兹力和重力的合力恰好作为圆周运动的向心力，根据向心力的公式即可以求得磁感应强度B的大小；当小球反向运动时，小球受到的洛伦兹力的反向反向，在最低点时对小球受力分析，由向心力的公式可以求得小球对轨道最低点的最大压力；
14．【答案】①根据电荷数守恒、质量数守恒可知②设中子（）、氦核（）和氚核（）的质量分别为m1、m2、m3，速度分别为v1、v2、v3，由动量守恒定律得解得即方向与反应前中子的速度方向相反。③反应前的总动能反应后的总动能代入数据可知，反应中发生了质量亏损。
（1）解：根据电荷数守恒、质量数守恒可知
（2）解：设中子（）、氦核（）和氚核（）的质量分别为m1、m2、m3，速度分别为v1、v2、v3，由动量守恒定律得
解得
即方向与反应前中子的速度方向相反。
（3）解：反应前的总动能
反应后的总动能
代入数据可知，反应中发生了质量亏损。
【知识点】原子核的人工转变；质量亏损与质能方程
【解析】【分析】①根据质量数守恒和电荷数守恒，书写核反应方程；
②根据俘获中子发生核反应的过程，动量守恒，根据动量守恒定律求解未知粒子xyX的速度大小和方向；
③表示出反应前后得总动能进行比较解答。
15．【答案】（1）转动90 的过程中，产生的平均感应电动势为
形成的电流
通过电阻的电荷量为
代入数据解得
C
（2）产生的感应电动势的有效值为
故在内回路中消耗的总电功为
其中
联立解得W=20J
故外力做功为20J
（3）R上产生的热量为
J
【知识点】交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【分析】（1）根据求得产生的平均感应电动势，根据电流定义式求得通过电阻的电荷量；
（2）根据线圈转动产生的最大感应电动势，求得电动势的有效值，外力做功等于回路中消耗的总电功；
（3）回路中消耗的总电功，根据串联电路的特点借口求得电阻R产生的热量。
16．【答案】（1）轨迹如图
（2）带电粒子在磁场中运动时，由牛顿第二定律，有
（3）带电粒子飞出电场时的动能为
【知识点】带电粒子在有界磁场中的运动
【解析】【分析】（1）粒子在磁场中受到洛伦兹力而做匀速圆周运动，在电场中做匀变速曲线运动，画出大致轨迹；
（2）由洛伦兹力提供向心力求出带电粒子做匀速圆周运动的半径；
（3）粒子在飞出电场的过程中，洛伦兹力不做功，仅电场力做功。由动能定理求出粒子飞出电场时的动能Ek。
17．【答案】（1）由右手定则可知，cd下滑的过程中，ab中的电流方向：由a流向b；
（2）开始放置ab刚好不下滑时，ab所受摩擦力为最大静摩擦力，由平衡条件得
ab刚好要上滑时，感应电动势
电路电流
ab受到的安培力
此时ab受到的最大静摩擦力方向沿斜面向下，由平衡条件得
代入数据解得
（3）cd棒运动过程中电路产生的总热量为Q总，由能量守恒定律得
ab上产生的热量
解得
【知识点】共点力的平衡；电磁感应中的动力学问题；电磁感应中的能量类问题
【解析】【分析】（1）当cd棒下滑的过程中，利用右手定则可以判别电流的方向；
（2）当ab棒恰好不滑动时，利用安培力与重力的分力相等，再利用ab棒恰好上滑时的平衡方程可以求出cd棒速度的大小；
（3）当cd棒运动的过程中，利用能量守恒定律可以求出ab棒产生的热量大小。
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