1、2018 年 普 通 高 等 学 校 招 生 全 国 统 一 考 试 （ 天 津 卷 ） 物 理一 、 单 项 选 择 题 （ 每 小 题 6 分 ， 共 30 分 。 每 小 题 给 出 的 四 个 选 项 中 ， 只 有 一 个 选 项 是 正 确的 ）1.（ 6分 ） 国 家 大 科 学 工 程 中 国 散 裂 中 子 源 （ CSNS） 于 2017 年 8 月 28 日 首 次 打 靶 成 功 ，获 得 中 子 束 流 ， 可 以 为 诸 多 领 域 的 研 究 和 工 业 应 用 提 供 先 进 的 研 究 平 台 。 下 列 核 反 应 中 放 出的 粒 子 为 中 子 的 是
2、( ) A. 147 N 俘 获 一 个 粒 子 ， 产 生 178 O 并 放 出 一 个 粒 子B. 2713 Al俘 获 一 个 粒 子 ， 产 生 3015 P并 放 出 一 个 粒 子C. 115 B 俘 获 一 个 质 子 ， 产 生 84 Be并 放 出 一 个 粒 子D. 63 Li俘 获 一 个 质 子 ， 产 生 32 He并 放 出 一 个 粒 子解 析 ： A、 147 N俘 获 一 个 粒 子 ， 产 生 178 O后 ， 新 粒 子 的 质 量 数 为 14+4 17=1， 电 荷 数 为 ：7+2 8=1， 所 以 粒 子 为 质 子 。 故 A错 误 ；B、 2
3、713 Al 俘 获 一 个 粒 子 ， 产 生 3015 P 后 ， 粒 子 的 质 量 数 为 27+4 30=1， 电 荷 数 为 ： 13+2 15=0，所 以 粒 子 为 中 子 。 故 B 正 确 ；C、 115 B 俘 获 一 个 质 子 ， 产 生 84 Be 后 ， 粒 子 的 质 量 数 为 11+1 8=4， 电 荷 数 为 ： 5+1 4=2， 所以 粒 子 为 粒 子 。 故 C 错 误 ；D、 63Li 俘 获 一 个 质 子 ， 产 生 32 He 后 ， 粒 子 的 质 量 数 为 6+1 3=4， 电 荷 数 为 ： 3+1 2=2， 所 以 粒 子 为 粒
4、子 。 故 D 错 误 。答 案 ： B2.（ 6 分 ） 滑 雪 运 动 深 受 人 民 群 众 喜 爱 。 某 滑 雪 运 动 员 （ 可 视 为 质 点 ） 由 坡 道 进 入 竖 直 圆 面内 的 圆 弧 形 滑 道 AB， 从 滑 道 的 A 点 滑 行 到 最 低 点 B 的 过 程 中 ， 由 于 摩 擦 力 的 存 在 ， 运 动 员的 速 率 不 变 ， 则 运 动 员 沿 AB 下 滑 过 程 中 ( )A.所 受 合 外 力 始 终 为 零B.所 受 摩 擦 力 大 小 不 变C.合 外 力 做 功 一 定 为 零D.机 械 能 始 终 保 持 不 变解 析 ： A、 滑
5、 雪 运 动 员 的 速 率 不 变 ， 而 速 度 方 向 是 变 化 的 ， 速 度 是 变 化 的 ， 运 动 员 的 加 速 度 不 为 零 ， 由 牛 顿 第 二 定 律 可 知 ， 运 动 员 所 受 合 外 力 始 终 不 为 零 。 故 A 错 误 。B、 运 动 员 下 滑 过 程 中 受 到 重 力 、 滑 道 的 支 持 力 与 滑 动 摩 擦 力 ， 由 图 可 知 ， 运 动 员 从 A 到 B的 过 程 中 ， 滑 道 与 水 平 方 向 之 间 的 夹 角 逐 渐 减 小 ， 则 重 力 沿 斜 面 向 下 的 分 力 逐 渐 减 小 ， 运 动员 的 速 率 不
6、 变 ， 则 运 动 员 沿 滑 道 方 向 的 合 外 力 始 终 等 于 0， 所 以 滑 动 摩 擦 力 也 逐 渐 减 小 。 故B错 误 。C、 滑 雪 运 动 员 的 速 率 不 变 则 动 能 不 变 ， 由 动 能 定 理 可 知 ， 合 外 力 对 运 动 员 做 功 为 0。 故 C正 确 。 D、 运 动 员 从 A 到 B 下 滑 过 程 中 的 动 能 不 变 而 重 力 势 能 减 小 ， 所 以 机 械 能 减 小 。 故 D 错 误 。答 案 ： C3.（ 6分 ） 如 图 所 示 ， 实 线 表 示 某 电 场 的 电 场 线 （ 方 向 未 标 出 ） ，
7、虚 线 是 一 带 负 电 的 粒 子 只在 电 场 力 作 用 下 的 运 动 轨 迹 ， 设 M点 和 N 点 的 电 势 分 别 为 M、 N， 粒 子 在 M 和 N 时 加 速 度大 小 分 别 为 aM、 aN， 速 度 大 小 分 别 为 vM、 vN， 电 势 能 分 别 为 EPM、 EPN。 下 列 判 断 正 确 的 是 ( )A.v M vN， aM aNB.vM vN， M NC. M N， EPM EPND.aM aN， EPM EPN解 析 ： 带 电 粒 子 所 受 电 场 力 指 向 轨 迹 弯 曲 的 内 侧 ， 根 据 带 负 电 粒 子 受 力 情 况
8、可 知 ， 电 场 线 方向 斜 向 左 上 方 ， 又 沿 着 电 场 线 方 向 ， 电 势 逐 渐 降 低 ， 故 M N ；若 粒 子 从 M到 N过 程 ， 电 场 力 做 负 功 ， 动 能 减 小 ， 电 势 能 增 加 ， 故 带 电 粒 子 通 过 M 点 时 的 速度 比 通 过 N点 时 的 速 度 大 ， 即 vM vN ，在 M 点 具 有 的 电 势 能 比 在 N 点 具 有 的 电 势 能 小 ， 即 E PM EPN ；根 据 电 场 线 疏 密 可 知 ， EM EN， 根 据 F=Eq和 牛 顿 第 二 定 律 可 知 ， aM aN ；A、 由 可 知
9、， A 错 误 ；B、 由 可 知 ， B 错 误 ；C、 由 可 知 ， C 错 误 ；D、 由 可 知 ， D 正 确 。答 案 ： D4.（ 6 分 ） 教 学 用 发 电 机 能 够 产 生 正 弦 式 交 变 电 流 。 利 用 该 发 电 机 （ 内 阻 可 忽 略 ） 通 过 理 想变 压 器 向 定 值 电 阻 R供 电 ， 电 路 如 图 所 示 ， 理 想 交 流 电 流 表 A、 理 想 交 流 电 压 表 V 的 读 数 分别 为 I、 U， R 消 耗 的 功 率 为 P。 若 发 电 机 线 圈 的 转 速 变 为 原 来 的 12 ， 则 ( ) A.R消 耗 的
10、 功 率 变 为 12 PB.电 压 表 V的 读 数 变 为 12 UC.电 流 表 A的 读 数 变 为 2ID.通 过 R 的 交 变 电 流 频 率 不 变解 析 ： A、 B、 线 圈 在 匀 强 磁 场 中 匀 速 转 动 ， 设 线 圈 的 最 大 横 截 面 积 为 S， 磁 场 的 磁 感 应 强 度为 B， 线 圈 转 动 的 角 速 度 为 ， 则 产 生 的 最 大 电 动 势 为 ：E m=nBS原 线 圈 两 端 的 电 压 等 于 电 动 势 的 有 效 值 ， 为 ： 1 2 22 2mU E nBS 设 原 副 线 圈 的 匝 数 比 为 k， 则 副 线 圈
11、 两 端 的 电 压 为 ： 2 11 22U U U nBSk k 当 发 电 机 线 圈 的 转 速 变 为 原 来 的 12 时 ， 有 ： 1 1 2 2m mE nBS nBS E 副 线 圈 两 端 的 电 压 为 ： 2 4U nBSk 联 立 可 知 ， 12UU ， 即 电 压 表 的 读 数 变 为 12 U；由 ： P= 2URR消 耗 的 电 功 率 ： 22 14P UP U ， 即 R 消 耗 的 功 率 变 为 14 P； 故 A 错 误 ， B 正 确 ； C、 由 变 压 器 的 特 点 可 知 ， 副 线 圈 消 耗 的 功 率 为 原 来 的 14 ， 则
12、 发 电 机 产 生 的 电 功 率 变 成 原 来的 14 ； 由 可 知 ， 线 圈 产 生 的 电 动 势 是 原 来 的 12 ， 由 P=UI 可 知 ， 电 流 表 的 读 数 变 成 原 来 的12 。 故 C错 误 ；D、 发 电 机 线 圈 的 转 速 变 为 原 来 的 12 ， 则 原 线 圈 中 电 流 的 频 率 变 成 原 来 的 12 ， 所 以 副 线 圈 中 ，通 过 R的 频 率 变 成 原 来 的 12 。 故 D 错 误 。答 案 ： B5.（ 6分 ） 氢 原 子 光 谱 在 可 见 光 区 域 内 有 四 条 谱 线 H 、 H 、 H 和 H ，
13、都 是 氢 原 子 中 电 子 从量 子 数 n 2 的 能 级 跃 迁 到 n=2的 能 级 时 发 出 的 光 ， 它 们 在 真 空 中 的 波 长 由 长 到 短 ， 可 以 判定 ( )A.H 对 应 的 前 后 能 级 之 差 最 小B.同 一 介 质 对 H 的 折 射 率 最 大C.同 一 介 质 中 H 的 传 播 速 度 最 大D.用 H 照 射 某 一 金 属 能 发 生 光 电 效 应 ， 则 H 也 一 定 能解 析 ： A、 四 条 谱 线 H 、 H 、 H 和 H ， 在 真 空 中 的 波 长 由 长 到 短 ， 根 据 c ， 可 知 ， 四 条谱 线 H
14、、 H 、 H 和 H ， 的 频 率 是 由 低 到 高 ； 那 么 它 们 的 能 量 也 是 由 小 到 大 ，而 E=Em En=h ， 则 H 对 应 的 前 后 能 级 之 差 最 小 ， 故 A正 确 ；B、 当 在 同 一 介 质 ， 由 于 H ， 能 量 最 大 ， 那 么 其 的 折 射 率 也 最 大 ， 而 对 H 的 折 射 率 最 小 ， 故B错 误 ；C、 在 同 一 介 质 中 ， H 的 折 射 率 最 大 ， 由 v= cn ， 可 知 ， 其 传 播 速 度 最 小 ， 故 C错 误 ；D、 若 用 H 照 射 某 一 金 属 能 发 生 光 电 效 应
15、 ， 由 于 H 的 能 量 小 于 H ， 即 H 的 频 率 小 于 H ， 依据 光 电 效 应 发 生 条 件 ， 其 入 射 频 率 不 小 于 极 限 频 率 则 H 不 一 定 能 ， 故 D错 误 。答 案 ： A二 、 不 定 项 选 择 题 （ 每 小 题 6分 ， 共 18分 。 每 小 题 给 出 的 四 个 选 项 中 ， 都 有 多 个 选 项 是 正确 的 。 全 部 选 对 的 得 6 分 ， 选 对 但 不 全 的 得 3 分 ， 选 错 或 不 答 的 得 0 分 ）6.（ 6 分 ） 2018年 2 月 2 日 ， 我 国 成 功 将 电 磁 监 测 试
16、验 卫 星 “ 张 衡 一 号 ” 发 射 升 空 ， 标 志 我 国 成 为 世 界 上 少 数 拥 有 在 轨 运 行 高 精 度 地 球 物 理 场 探 测 卫 星 的 国 家 之 一 。 通 过 观 测 可 以 得 到卫 星 绕 地 球 运 动 的 周 期 ， 并 已 知 地 球 的 半 径 和 地 球 表 面 处 的 重 力 加 速 度 。 若 将 卫 星 绕 地 球 的运 动 看 作 是 匀 速 圆 周 运 动 ， 且 不 考 虑 地 球 自 转 的 影 响 ， 根 据 以 上 数 据 可 以 计 算 出 卫 星 的( )A.密 度B.向 心 力 的 大 小C.离 地 高 度 D.
17、线 速 度 的 大 小解 析 ： A、 设 观 测 可 以 得 到 卫 星 绕 地 球 运 动 的 周 期 为 T， 地 球 的 半 径 为 R， 地 球 表 面 的 重 力 加速 度 为 g；地 球 表 面 的 重 力 由 万 有 引 力 提 供 ， 所 以 ： mg= 2GMmR所 以 地 球 的 质 量 ： M= 2gRG ， 没 有 告 诉 万 有 引 力 常 量 ， 所 以 不 能 求 出 地 球 的 质 量 ， 就 不 能 求出 地 球 的 密 度 。 故 A错 误 ；B、 题 目 中 没 有 告 诉 卫 星 的 质 量 ， 不 能 求 出 卫 星 受 到 的 向 心 力 。 故
18、B 错 误 ；C、 根 据 万 有 引 力 提 供 向 心 力 ， 由 牛 顿 第 二 定 律 得 ： 2(R h)GMm =m 22( )T （ R+h）解 得 ： h= 23 24GMT R = 2 23 24gR T R 可 以 求 出 卫 星 的 高 度 。 故 C 正 确 ； D、 由 牛 顿 第 二 定 律 得 ： 2(R h)GMm = 2mvR h解 得 ： v= GMR h = 22 2234gRgR T ， 可 知 可 以 求 出 卫 星 的 线 速 度 。 故 D 正 确 。答 案 ： CD7.（ 6 分 ） 明 朝 谢 肇 淛 的 五 杂 组 中 记 载 ： “ 明 姑
19、 苏 虎 丘 寺 塔 倾 侧 ， 议 欲 正 之 ， 非 万 缗 不可 。 一 游 僧 见 之 曰 ： 无 烦 也 ， 我 能 正 之 。 ” 游 僧 每 天 将 木 楔 从 塔 身 倾 斜 一 侧 的 砖 缝 间 敲 进 去 ，经 月 余 扶 正 了 塔 身 。 假 设 所 用 的 木 楔 为 等 腰 三 角 形 ， 木 楔 的 顶 角 为 ， 现 在 木 楔 背 上 加 一 力F， 方 向 如 图 所 示 ， 木 楔 两 侧 产 生 推 力 F N， 则 ( )A.若 F一 定 ， 大 时 FN大B.若 F一 定 ， 小 时 FN大C.若 一 定 ， F大 时 F N大D.若 一 定 ，
20、F小 时 FN大 解 析 ： 选 木 楔 为 研 究 对 象 ， 木 楔 受 到 的 力 有 ： 水 平 向 左 的 F、 和 两 侧 给 它 的 与 木 楔 的 斜 面 垂直 的 弹 力 ， 由 于 木 楔 处 于 平 衡 状 态 ， 所 以 侧 给 它 的 与 木 楔 的 斜 面 垂 直 的 弹 力 与 F 沿 两 侧 分 解的 分 力 是 相 等 的 ， 力 F 的 分 解 如 图 ： 则 ： 1 2 1 1cos(90 ) F cos(90 ) 2 cos(90 ) 2 sin2 2 2 2F F F F 所 以 ： 1 2sin 2FF 由 公 式 可 知 ， 当 F 一 定 ， 小
21、 时 FN大 ； 当 一 定 ， F大 时 FN大 。 故 AD 错 误 ， BC正 确 。答 案 ： BC8.（ 6分 ） 一 振 子 沿 x 轴 做 简 谐 运 动 ， 平 衡 位 置 在 坐 标 原 点 。 t=0 时 振 子 的 位 移 为 0.1m，t=1s时 位 移 为 0.1m， 则 ( )A.若 振 幅 为 0.1m， 振 子 的 周 期 可 能 为 23 sB.若 振 幅 为 0.1m， 振 子 的 周 期 可 能 为 45 s C.若 振 幅 为 0.2m， 振 子 的 周 期 可 能 为 4sD.若 振 幅 为 0.2m， 振 子 的 周 期 可 能 为 6s解 析 ：
22、A、 B、 t=0时 刻 振 子 的 位 移 x= 0.1m， t=1s时 刻 x=0.1m， 如 果 振 幅 为 0.1m， 则 ：（ n+ 12 ）T=t解 得 ： T= 22 1tn = 22 1n当 n=0时 ， T=2s；当 n=1时 ， T= 23 s；当 n=2时 ， T= 25 s故 A 正 确 ， B 错 误 ； C、 D、 t=0时 刻 振 子 的 位 移 x= 0.1m， t=4s时 刻 x=0.1m， 如 果 振 幅 为 0.2m， 结 合 位 移 时 间关 系 图 象 ， 有 ：t= 2T +nT 或 者 t= 56 T+nT 或 者 t= 6T +nT 对 于 式
23、， 当 n=0时 ， T=2s；对 于 式 ， 当 n=1时 ， T= 23 s；对 于 式 ， 当 n=0时 ， T= 65 s；对 于 式 ， 当 n=1时 ， T= 611s对 于 式 ， 当 n=0时 ， T=6s；对 于 式 ， 当 n=1时 ， T= 67 s故 C 错 误 ， D 正 确 。答 案 ： AD 三 、 非 选 择 题 。 本 题 共 4题 ， 共 72分 。9.（ 4分 ） 质 量 为 0.45kg的 木 块 静 止 在 光 滑 水 平 面 上 ， 一 质 量 为 0.05kg的 子 弹 以 200m/s的 水 平 速 度 击 中 木 块 ， 并 留 在 其 中 ，
24、 整 个 木 块 沿 子 弹 原 方 向 运 动 ， 则 木 块 最 终 速 度 的 大 小 是m/s。 若 子 弹 在 木 块 中 运 动 时 受 到 的 平 均 阻 力 为 4.5 103N， 则 子 弹 射 入 木 块 的 深 度 为m。解 析 ： 木 块 的 质 量 M=0045kg， 子 弹 的 质 量 为 m=0.05kg， 初 速 度 为 v0=200m/s，二 者 组 成 的 系 统 水 平 方 向 动 量 守 恒 ， 设 子 弹 初 速 度 方 向 为 正 方 向 ， 根 据 动 量 守 恒 定 律 可 得 ：mv 0=（ m+M） v解 得 木 块 最 终 速 度 的 大
25、小 v= 0mvm M = 0.05 2000.05 0.45 x m/s=20m/s；设 子 弹 射 入 木 块 的 深 度 为 d， 根 据 能 量 守 恒 定 律 可 得 ：fd= 2 201 1 (m M)v2 2mv ，解 得 ： d=0.2m。答 案 ： 20； 0.2。10.（ 4分 ） 某 研 究 小 组 做 “ 验 证 力 的 平 行 四 边 形 定 则 ” 实 验 ， 所 有 器 材 有 ： 方 木 板 一 块 ，白 纸 ， 量 程 为 5N 的 弹 簧 测 力 计 两 个 ， 橡 皮 条 （ 带 两 个 较 长 的 细 绳 套 ） ， 刻 度 尺 ， 图 钉 （ 若 干个
26、 ） 。(1)具 体 操 作 前 ， 同 学 们 提 出 了 如 下 关 于 实 验 操 作 的 建 议 ， 其 中 正 确 的 有 。 A.橡 皮 条 应 和 两 绳 套 夹 角 的 角 平 分 线 在 一 条 直 线 上B.重 复 实 验 再 次 进 行 验 证 时 ， 结 点 O 的 位 置 可 以 与 前 一 次 不 同C.使 用 测 力 计 时 ， 施 力 方 向 应 沿 测 力 计 轴 线 ； 读 数 时 视 线 应 正 对 测 力 计 刻 度D.用 两 个 测 力 计 互 成 角 度 拉 橡 皮 条 时 的 拉 力 必 须 都 小 于 只 用 一 个 测 力 计 时 的 拉 力解
27、 析 ： A、 F1、 F2方 向 间 夹 角 大 小 适 当 即 可 ， 不 一 定 要 橡 皮 条 应 和 两 绳 套 夹 角 的 角 平 分 线 在一 条 直 线 上 ， 故 A 错 误 ；B、 合 力 与 分 力 的 关 系 为 等 效 替 代 的 关 系 ， 效 果 是 相 同 的 ， 所 以 在 同 一 次 实 验 时 ， 需 要 让 两个 力 拉 橡 皮 条 和 一 个 力 拉 橡 皮 条 产 生 的 作 用 效 果 相 同 ， 则 必 定 结 点 O的 位 置 要 相 同 ； 而 在 重复 实 验 再 次 进 行 验 证 时 ， 结 点 O 的 位 置 可 以 与 前 一 次
28、不 同 。 故 B 正 确 ；C、 使 用 测 力 计 时 ， 施 力 方 向 应 沿 测 力 计 轴 线 ， 可 以 减 小 引 摩 擦 产 生 的 误 差 ； 读 数 时 视 线 应正 对 测 力 计 刻 度 ， 可 以 减 小 偶 然 误 差 。 故 C正 确 ；D、 用 两 个 测 力 计 互 成 角 度 拉 橡 皮 条 时 的 拉 力 不 一 定 必 须 都 小 于 只 用 一 个 测 力 计 时 的 拉 力 ， 故 D 错 误 。答 案 ： BC(2)该 小 组 的 同 学 用 同 一 套 器 材 做 了 四 次 实 验 ， 白 纸 上 留 下 的 标 注 信 息 有 结 点 位
29、置 O、 力 的标 度 、 分 力 和 合 力 的 大 小 及 表 示 力 的 作 用 线 的 点 ， 如 下 图 所 示 。 其 中 对 于 提 高 实 验 精 度 最 有利 的 是 。 解 析 ： A、 为 了 便 于 确 定 拉 力 的 方 向 ， 拉 橡 皮 条 的 细 绳 要 稍 长 一 些 ， 同 时 在 纸 上 描 点 时 ， 所描 的 点 不 要 太 靠 近 结 点 ， 该 图 中 所 描 的 点 太 靠 近 结 点 。 故 A 错 误 ；B、 该 图 中 所 描 的 点 到 结 点 的 距 离 适 中 ， 力 的 大 小 适 中 ， 而 且 两 个 力 的 角 度 的 大 小
30、 也 适 中 。故 B 正 确 ；C、 实 验 要 方 便 、 准 确 ， 两 分 力 适 当 大 点 ， 读 数 时 相 对 误 差 小 ， 但 不 宜 太 大 ， 该 图 中 的 读 数都 太 小 ， 故 C 错 误 ；D、 该 图 中 两 个 分 力 之 间 的 夹 角 太 小 ， 这 样 误 差 容 易 大 ， 故 D 错 误 。答 案 ： B11.（ 10分 ） 某 同 学 用 伏 安 法 测 定 待 测 电 阻 R x的 阻 值 （ 约 为 10k ） ， 除 了 Rx、 开 关 S、 导 线外 ， 还 有 下 列 器 材 供 选 用 ：A.电 压 表 （ 量 程 0 1V， 内
31、阻 约 10k ）B.电 压 表 （ 量 程 0 10V， 内 阻 约 100k ）C.电 流 表 （ 量 程 0 1mA， 内 阻 约 30 ）D.电 流 表 （ 量 程 0 0.6A， 内 阻 约 0.05 ）E.电 源 （ 电 动 势 1.5V， 额 定 电 流 0.5A， 内 阻 不 计 ）F.电 源 （ 电 动 势 12V， 额 定 电 流 2A， 内 阻 不 计 ）G.滑 动 变 阻 器 R 0（ 阻 值 范 围 0 10 ， 额 定 电 流 2A）(1)为 使 测 量 尽 量 准 确 ， 电 压 表 选 用 ， 电 流 表 选 用 ， 电 源 选 用 。 （ 均 填 器 材 的字
32、 母 代 号 ）解 析 ： 因 待 测 电 阻 阻 值 较 大 ， 为 了 准 确 测 量 ， 应 采 用 较 大 的 电 动 势 ， 故 选 电 动 势 为 12V 的 电源 F； 电 压 表 选 择 10V的 量 程 ， 最 大 电 流 I约 为 ：I= 1010000 =0.001A=1mA， 故 电 流 表 选 择 C。答 案 ： B； C； F。(2)画 出 测 量 R x阻 值 的 实 验 电 路 图 。解 析 ： 因 给 出 的 滑 动 变 阻 器 总 阻 值 较 小 ， 所 以 应 采 用 分 压 接 法 ， 同 时 因 待 测 电 阻 较 大 ， 为 了准 确 测 量 ， 电
33、 流 表 选 择 内 接 法 ， 故 电 路 图 如 图 所 示 ： 答 案 ： 如 图 所 示 。(3)该 同 学 选 择 器 材 、 连 接 电 路 和 操 作 均 正 确 ， 从 实 验 原 理 上 看 ， 待 测 电 阻 测 量 值 会 其真 实 值 （ 填 “ 大 于 ” 、 “ 小 于 ” 或 “ 等 于 ” ） ， 原 因 是 。解 析 ： 因 本 实 验 采 用 电 流 表 内 接 法 ， 由 于 电 流 表 分 压 影 响 ， 电 压 表 测 量 值 将 大 于 真 实 值 ， 由欧 姆 定 律 可 知 ， 电 阻 测 量 值 将 大 于 真 实 值 。答 案 ： 大 于 ；
34、 电 压 表 的 读 数 大 于 待 测 电 阻 两 端 的 实 际 电 压 。12.（ 16分 ） 我 国 自 行 研 制 、 具 有 完 全 自 主 知 识 产 权 的 新 一 代 大 型 喷 气 式 客 机 C919首 飞 成功 后 ， 拉 开 了 全 面 试 验 试 飞 的 新 征 程 。 假 设 飞 机 在 水 平 跑 道 上 的 滑 跑 是 初 速 度 为 零 的 匀 加 速直 线 运 动 ， 当 位 移 x=1.6 10 3m时 才 能 达 到 起 飞 所 要 求 的 速 度 v=80m/s。 已 知 飞 机 质 量 m=7.0 104kg， 滑 跑 时 受 到 的 阻 力 为
35、自 身 重 力 的 0.1倍 ， 重 力 加 速 度 取 g=10m/s2。 求 飞 机 滑 跑 过程 中 ：(1)加 速 度 a 的 大 小 ； 解 析 ： 根 据 速 度 位 移 公 式 得 ， v2=2as代 入 数 据 得 a=2m/s2。答 案 ： 飞 机 滑 行 过 程 中 加 速 度 大 小 a 是 2m/s2。(2)牵 引 力 的 平 均 功 率 P。解 析 ： 由 v=at 得 ：t= 80 402va s飞 机 受 到 的 阻 力 ： F 阻 =0.1mg设 牵 引 力 做 的 功 为 W， 则 由 动 能 定 理 可 得 ： W F 阻 x= 212 mv牵 引 力 的
36、平 均 功 率 ： WP t代 入 数 据 联 立 可 得 ： P=8.4 106W。答 案 ： 牵 引 力 的 平 均 功 率 是 8.4 106W。13.（ 18分 ） 如 图 所 示 ， 在 水 平 线 ab 的 下 方 有 一 匀 强 电 场 ， 电 场 强 度 为 E， 方 向 竖 直 向 下 ， ab的 上 方 存 在 匀 强 磁 场 ， 磁 感 应 强 度 为 B， 方 向 垂 直 纸 面 向 里 。 磁 场 中 有 一 内 、 外 半 径 分 别为 R、 3R 的 半 圆 环 形 区 域 ， 外 圆 与 ab的 交 点 分 别 为 M、 N。 一 质 量 为 m、 电 荷 量
37、为 q 的 带负 电 粒 子 在 电 场 中 P点 静 止 释 放 ， 由 M进 入 磁 场 ， 从 N 射 出 。 不 计 粒 子 重 力 。 (1)求 粒 子 从 P 到 M 所 用 的 时 间 t；解 析 ： 设 粒 子 第 一 次 在 磁 场 中 运 动 的 速 度 为 v， 粒 子 在 磁 场 中 受 到 的 洛 伦 兹 力 提 供 向 心 力 ，可 得 ： 23mvqvB R可 得 ： v= 3qBRm粒 子 在 电 场 中 受 到 的 电 场 力 为 qE， 设 运 动 的 时 间 为 t， 则 ：qEt=mv 0联 立 可 得 ： t= 3BRE 。答 案 ： 粒 子 从 P到
38、 M所 用 的 时 间 是 3BRE 。 (2)若 粒 子 从 与 P 同 一 水 平 线 上 的 Q 点 水 平 射 出 ， 同 样 能 由 M 进 入 磁 场 ， 从 N 射 出 。 粒 子 从M到 N的 过 程 中 ， 始 终 在 环 形 区 域 中 运 动 ， 且 所 用 的 时 间 最 少 ， 求 粒 子 在 Q时 速 度 v0的 大 小 。解 析 ： 粒 子 在 磁 场 中 做 匀 速 圆 周 运 动 的 过 程 中 ， 其 周 期 ： T= 2 mqB ， 可 知 粒 子 在 磁 场 中 运 动的 周 期 与 其 速 度 、 半 径 都 无 关 ；根 据 ： 0 2tT 可 知
39、粒 子 在 磁 场 中 运 动 的 时 间 由 轨 迹 的 圆 弧 对 应 的 圆 心 角 有 关 ， 圆 心 角 越 小 ， 则 时 间 越 短 ；所 以 当 轨 迹 与 内 圆 相 切 时 ， 所 用 的 时 间 最 短 ， 设 粒 子 此 时 的 半 径 为 r， 如 图 ： 由 几 何 关 系 可 得 ： 2 2 2(r R) ( 3R) r 设 粒 子 进 入 磁 场 时 速 度 的 方 向 与 ab的 夹 角 为 ， 则 圆 弧 所 对 的 圆 心 角 为 2 ， 由 几 何 关 系可 得 ：tan = 3Rr R粒 子 从 Q 点 抛 出 后 做 类 平 抛 运 动 ， 在 电
40、场 方 向 向 上 的 分 运 动 与 从 P 释 放 后 的 情 况 相 同 ， 所 以粒 子 进 入 磁 场 时 ， 沿 竖 直 方 向 的 分 速 度 同 样 也 为 v， 在 垂 直 于 电 场 方 向 的 分 速 度 始 终 为 v0，则 ：tan = 0vv联 立 可 得 ： v 0= qBRm 。答 案 ： 所 用 的 时 间 最 少 时 ， 粒 子 在 Q 时 速 度 v0的 大 小 是 qBRm 。14.（ 20分 ） 真 空 管 道 超 高 速 列 车 的 动 力 系 统 是 一 种 将 电 能 直 接 转 换 成 平 动 动 能 的 装 置 。 图1是 某 种 动 力 系
41、 统 的 简 化 模 型 ， 图 中 粗 实 线 表 示 固 定 在 水 平 面 上 间 距 为 l 的 两 条 平 行 光 滑 金属 导 轨 ， 电 阻 忽 略 不 计 。 ab 和 cd是 两 根 与 导 轨 垂 直 、 长 度 均 为 l、 电 阻 均 为 R 的 金 属 棒 ，通 过 绝 缘 材 料 固 定 在 列 车 底 部 ， 并 与 导 轨 良 好 接 触 ， 其 间 距 也 为 l， 列 车 的 总 质 量 为 m。 列车 启 动 前 ， ab、 cd 处 于 磁 感 应 强 度 为 B的 匀 强 磁 场 中 ， 磁 场 方 向 垂 直 于 导 轨 平 面 向 下 ， 如图 1
42、 所 示 。 为 使 列 车 启 动 ， 需 在 M、 N 间 连 接 电 动 势 为 E 的 直 流 电 源 ， 电 源 内 阻 及 导 线 电 阻忽 略 不 计 。 列 车 启 动 后 电 源 自 动 关 闭 。 图 1 图 2(1)要 使 列 车 向 右 运 行 ， 启 动 时 图 1 中 M、 N哪 个 接 电 源 正 极 ， 并 简 要 说 明 理 由 ；解 析 ： M接 电 压 正 极 ， 列 车 要 向 右 运 动 ， 安 培 力 方 向 向 右 ， 根 据 左 手 定 则 ， 接 通 电 源 后 ， 金属 棒 中 电 流 方 向 由 a到 b、 由 c 到 d， 故 M 接 电
43、 源 正 极 。答 案 ： 要 使 列 车 向 右 运 行 ， 启 动 时 图 1中 M接 电 源 正 极 ， 理 由 见 解 答 。(2)求 刚 接 通 电 源 时 列 车 加 速 度 a 的 大 小 ；解 析 ： 由 题 意 ， 启 动 时 ab、 cd并 联 ， 设 回 路 总 电 阻 为 R 总 ， 由 电 阻 的 串 并 联 知 识 可 得 ：2总 RR 设 回 路 总 电 流 为 I， 根 据 闭 合 电 路 欧 姆 定 律 有 ：总EI R设 两 根 金 属 棒 所 受 安 培 力 之 和 为 F， 有 ：F=BIl根 据 牛 顿 第 二 定 律 有 ：F=ma得 ： a= 2F
44、 BIl BElm m mR 。 答 案 ： 刚 接 通 电 源 时 列 车 加 速 度 a的 大 小 为 2BElmR 。(3)列 车 减 速 时 ， 需 在 前 方 设 置 如 图 2 所 示 的 一 系 列 磁 感 应 强 度 为 B 的 匀 强 磁 场 区 域 ， 磁 场宽 度 和 相 邻 磁 场 间 距 均 大 于 l。 若 某 时 刻 列 车 的 速 度 为 v0， 此 时 ab、 cd均 在 无 磁 场 区 域 ，试 讨 论 ： 要 使 列 车 停 下 来 ， 前 方 至 少 需 要 多 少 块 这 样 的 有 界 磁 场 ？解 析 ： 设 列 车 减 速 时 ， cd进 入 磁
45、 场 后 经 t时 间 ab 恰 好 进 入 磁 场 ， 此 过 程 中 穿 过 金 属 棒 与导 轨 所 围 回 路 的 磁 通 量 的 变 化 率 为 ， 平 均 感 应 电 动 势 为 E1， 则 由 法 拉 第 电 磁 感 应 定 律 有 ：1E t 其 中 =Bl 2设 回 路 中 平 均 电 流 为 I ， 由 闭 合 电 路 欧 姆 定 律 有 ：1 2EI R设 cd 受 到 的 平 均 安 培 力 为 F ， 有 ：F =BI l以 向 右 为 正 方 向 ， 设 t时 间 内 cd受 到 安 培 力 冲 量 为 I 冲 ， 有 ：I 冲 = F t同 理 可 知 ， 回 路
46、 出 磁 场 时 ab 受 安 培 力 冲 量 仍 为 上 述 值 ， 设 回 路 进 出 一 块 有 界 磁 场 区 域 安 培力 冲 量 为 I0， 有 ：I0=2I 冲设 列 车 停 下 来 受 到 的 总 冲 量 为 I 总 ， 由 动 量 定 理 有 ：I 总 =0 mv0联 立 上 式 解 得 ：02 30总I mv RI B I讨 论 ： 若 0总II 恰 好 为 整 数 ， 设 其 为 n， 则 需 设 置 n 块 磁 场 ， 若 0总II 的 整 数 部 分 为 N， 则 需 设 置N+1 块 磁 场 。答 案 ： 列 车 减 速 时 ， 需 在 前 方 设 置 如 图 2 所 示 的 一 系 列 磁 感 应 强 度 为 B 的 匀 强 磁 场 区 域 ， 磁 场 宽 度 和 相 邻 磁 场 间 距 均 大 于 l。 若 某 时 刻 列 车 的 速 度 为 v0， 此 时 ab、 cd 均 在 无 磁 场 区 域 ，试 讨 论 ： 若 02 3mv RB I 恰 好 为 整 数 ， 设 其 为 n， 则 需 设 置 n 块 磁 场 ， 若 02 3mv RB I 的 整 数 部 分 为 N，则 需 设 置 N+1 块 磁 场 。
