2023-2024学年广东省广州市番禺区七校高三（上）第一次联考物理试卷（8月份）

2023-2024学年广东省广州市番禺区七校高三（上）第一次联考物理试卷（8月份）一、单选题（本大题共7小题，每小题4分，共28分）1．（4分）物理学是一门实验科学，也是一门崇尚理性、遵循逻辑推理的理论学科。下列有关原子、原子核的说法正确的是（）A．电子的发现使人们认识到原子具有核式结构 B．天然放射现象说明原子核是有复杂结构的 C．α粒子散射实验证明了原子核内存在中子 D．结合能越大，原子核越稳定2．（4分）P、Q、M是某弹性绳上的三个质点，沿绳建立x坐标轴。一简谐横波正在沿x轴的正方向传播，振源的周期为0.4s。在t＝0时刻的波形如图所示，（）A．质点P处于波谷 B．质点Q处于波峰 C．质点P处于平衡位置且向上运动 D．质点M处于平衡位置且向上运动3．（4分）寒冷的冬季，容易让高压输电线因结冰而损毁。为清除高压输电线上的冰，有人设计了这样的融冰思路：利用电流的热效应除冰。若在正常供电时，电流为I，热损耗功率为ΔP，输电线上的热损耗功率需变为9ΔP，则除冰时（认为输电功率和输电线的电阻不变）（）A．输电电流为9I B．输电电流为 C．输电电压为 D．输电电压为3U4．（4分）《天问》是中国战国时期诗人屈原创作的一首长诗，全诗问天问地问自然，表现了作者对传统的质疑和对真理的探索精神，屈原的“天问”梦想成为现实，也标志着我国深空探测迈向一个新台阶，轨道1是圆轨道，轨道2是椭圆轨道，天问一号经过变轨成功进入近火圆轨道3，已知引力常量G（）A．天问一号在B点需要点火加速才能从轨道2进入轨道3 B．天问一号在轨道2上经过B点时的加速度大于在轨道3上经过B点时的加速度 C．天问一号进入近火轨道3后，测出其近火环绕周期T，可计算出火星的平均密度 D．天问一号进入近火轨道3后，测出其近火环绕周期T，可计算出火星的质量5．（4分）如图所示，一对等量异号点电荷分别固定在正方体的c、d两个顶点上，a、b是正方体的另外两个顶点，以一定的初速度从a点运动到b点的轨迹如图中虚线所示，则下列说法中正确的是（）A．c点固定的是负电荷 B．a、b两点的电势相等 C．带电粒子在a点和b点的加速度相同 D．带电粒子的动量先增加后减小6．（4分）如图所示，有一长为L的轻绳，一端系在固定在O点的拉力传感器上，让小球能够在竖直平面内做完整的圆周运动，测出小球在最低点时细绳拉力大小与小球在最高点时细绳拉力大小之差为ΔF，已知重力加速度为g，则ΔF大小与v2的关系正确的是（）A． B． C． D．7．（4分）如图所示，一种质谱仪由速度选择器和偏转磁场组成。平行金属板M、N水平放置，它们带等量异种电荷，板间匀强电场的电场强度大小为E，匀强磁场的磁感应强度大小为B0.核乳胶片与竖直方向的夹角θ＝37°，胶片右侧存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一束电性相反、带电量大小均为q的质量不同的两种粒子以相同的速度沿虚线通过平行金属板，分别打在胶片上的P点和Q点。已知OP＝L1，OQ＝L2，L2＞L1，不计粒子的重力以及它们之间的相互作用，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8下列说法正确的是（）A．极板间匀强磁场的方向垂直于纸面向里 B．粒子束的速度大小为 C．打在P点的粒子的质量为 D．打在P、Q两点的粒子的质量之差的绝对值为二、多选题（本大题共3小题，每小题6分，共18分，漏选得3分，多选不得分）（多选）8．（6分）将某均匀的长方体锯成如图所示的A、B两块后，放在水平桌面上并排放在一起，现用水平力F垂直于B的左边推B物体，则（）A．物体A在水平方向上受三个力的作用，且合力为零 B．物体A在水平方向上受两个力的作用，且合力为零 C．B对A的作用力方向与F方向相同 D．B对A的弹力等于桌面对A的摩擦力（多选）9．（6分）如图所示，物体A、B通过细绳及轻质弹簧连接在轻滑轮两侧，物体A、B的质量分别为2m、m．开始时细绳伸直，物体B静止在地面上．放手后物体A下落，与地面即将接触时速度大小为v，不计一切摩擦及空气阻力，重力加速度大小为g（）A．物体A下落过程中，物体A和弹簧组成的系统机械能守恒 B．弹簧的劲度系数为 C．物体A着地时的加速度大小为 D．物体A着地时弹簧的弹性势能为mgh﹣mv2（多选）10．（6分）如图所示，MN、PQ两平行光滑水平导轨分别与半径r＝0.5m的相同的竖直半圆导轨在N、Q端平滑连接，M、P端连接定值电阻R，其质量为m＝1kg，现垂直且静止在水平导轨上（第二条虚线处）的区域内充满竖直向上的匀强磁场。现有质量M＝2kg的ab金属杆以初速度v0＝9m/s水平向右运动，与cd绝缘杆发生正碰后粘在一起，两杆恰好通过半圆导轨最高点，运动过程中一切摩擦不计，ab和cd两杆始终与导轨垂直且接触良好2，则（）A．cd绝缘杆通过半圆导轨最高点时的速度为零 B．ab与cd碰撞完成后瞬间它们的速度v＝6m/s C．两杆因为碰撞而损失的能量E＝27J D．电阻R产生的焦耳热Q＝16.5J三、实验题（本大题共2小题，共16分）11．（6分）某同学利用如图所示的装置测量滑块P与水平桌面间的动摩擦因数。一轻质弹簧左端固定在墙面上，右端与滑块P接触不粘连，滑块P上面安装有宽度为d（约为2mm），每次光电门都记录下遮光条通过光电门的时间（滑块经过光电门正下方B点时已经与弹簧分离），已知滑块P（包括遮光条），重力加速度为g，某一次实验操作步骤如下：（1）按要求安装好各实验器材；（2）先用外力将滑块P缓慢的推到A位置，然后撤去外力，滑块由静止开始运动，记录下光电门的读数t，则滑块通过光电门的速度大小为；用刻度尺测量出BC的长度L，利用已知条件和所测量的量可以得到动摩擦因数的表达式μ＝；（用题中所给已知物理量的符号表示）（3）重复以上操作，多次测量，记录多组数据，动摩擦因数测量值的结果取平均值即可；（4）另一实验小组的同学实验结束后发现还可以用该装置测量弹簧最初储存的弹性势能。他们测得AB两点间的距离为L1，BC两点间的距离为L2，那么这次操作时弹簧最初储存的弹性势能等于。（用L1、L2、m、g、μ表示）12．（10分）某学习小组用水果和两种金属电极做了一个“水果电池”，进行了以下实验：（1）按图甲所示电路图，测量水果电池的电动势和内阻。使用的实验器材有：数字式多用电表（其中电压表可视为理想表）、滑动变阻器、电流表、导线、开关等。请根据电路图在如图乙中完成实物连线；（2）连接好电路后闭合开关，调节滑动变阻器，记录数字电压表和电流表的示数。作出U﹣I图像V，内阻r＝kΩ（结果保留两位有效数字）；（3）该同学用三个一样的水果电池串联形成一个电池组，能使某发光二极管（LED）正常发光，则LED正常发光时的电压U＝V（保留三位有效数字）；（4）在（3）中，LED正常发光时，该同学用普通电压表（内阻约为2kΩ），发现电压表示数小于LED正常发光时的电压且LED熄灭，造成电压减小原因可能是。四、计算题（本大题共3小题，共40分）13．（10分）如图所示，半圆形玻璃砖的半径为R，光屏PQ置于直径的右端并与直径垂直，在光屏上出现了一个光斑，玻璃对该种单色光的折射率为n＝，求：（1）光屏上的光斑与O点之间的距离；（2）光进入玻璃后经过多少时间到达光屏；（3）使入射光线绕O点逆时针方向旋转，为使光屏上的光斑消失，至少要转过多少角度？14．（12分）某质谱仪部分结构的原理图如图所示。在空间直角坐标系Oxyz的y＞0区域有沿﹣z方向的匀强电场，电场强度大小为E，在y＜0区域有沿﹣z方向的匀强磁场，俯视图如图乙。质量为m、电荷量为q的粒子从y轴上P（0，﹣d，0）以初速度v0沿+y方向射出，粒子第一次经过x轴时速度方向与﹣x方向的夹角θ＝60°。不计粒子的重力，粒子打到屏上立即被吸收。求：（1）粒子的电性；（2）磁感应强度大小B；（3）粒子打到屏上位置的z轴坐标z1。15．（16分）在航空托运中，时有损坏行李的事情发生，小华同学设计了如下图所示的缓冲转运装置，缓冲装置A紧靠飞机，转运车B靠紧A。包裹C沿缓冲装置A的光滑曲面由静止滑下，滑上转运车B并最终停在转运车B上被运走，B的右端有一固定挡板。已知C与A、B水平面间的动摩擦因数均为μ1＝0.4，缓冲装置A与水平地面间的动摩擦因数为μ2＝0.2，转运车B与地面间的摩擦可忽略。A、B的质量均为M＝60kg，A、B水平部分的长度均为L＝4m。包裹C可视为质点且无其它包裹影响2。C与B的右挡板发生碰撞时间极短，碰撞时间和损失的机械能都可忽略。（1）要求包裹C在缓冲装置A上运动时A不动，则包裹C的质量m最大不超过多少；（2）若某包裹的质量为m1＝20kg，从h＝2.4m处静止滑下，求包裹在距转运车右端多远的位置停下来；（3）若包裹的质量还是m1＝20kg，为使该包裹能滑上转运车B上，则该包裹释放时h的范围。（结果保留两位有效数字）

参考答案与试题解析一、单选题（本大题共7小题，每小题4分，共28分）1．（4分）物理学是一门实验科学，也是一门崇尚理性、遵循逻辑推理的理论学科。下列有关原子、原子核的说法正确的是（）A．电子的发现使人们认识到原子具有核式结构 B．天然放射现象说明原子核是有复杂结构的 C．α粒子散射实验证明了原子核内存在中子 D．结合能越大，原子核越稳定【分析】根据卢瑟福、贝克勒尔等人的物理学贡献分析；比结合能越大，原子核中核子结合的越牢固，原子核越稳定。【解答】解：AC、电子的发现使人们认识到原子可以再分，提出了原子核式结构模型，故AC错误；B、贝克勒尔发现的天然放射性现象，故B正确；D、比结合能，比结合能越大，原子核越稳定，故D错误。故选：B。【点评】本题考查了物理学史能容，其中结合能与比结合能区别和联系是必须掌握的内容。2．（4分）P、Q、M是某弹性绳上的三个质点，沿绳建立x坐标轴。一简谐横波正在沿x轴的正方向传播，振源的周期为0.4s。在t＝0时刻的波形如图所示，（）A．质点P处于波谷 B．质点Q处于波峰 C．质点P处于平衡位置且向上运动 D．质点M处于平衡位置且向上运动【分析】简谐横波沿x轴的正方向传播，可知质点P的速度方向，t＝0.2s＝T，分析质点P的位置。波从P传到Q的时间为T，分析Q的位置。波从P传到M的时间为，分析M的状态。【解答】解：AC、简谐横波沿x轴的正方向传播，t＝0.2s＝。故A错误。B、波从P传到Q的时间为，t＝3.2s时，而质点Q的起振方向向下。故B错误。D、波传播到M点所需的时间t＝＝，所以在t＝0.8s时波刚传到M点，故D错误。故选：C。【点评】已知波的传播方向要能够判断出质点的振动方向，根据距离分析波传播的方向，根据时间与周期的关系分析质点的状态，都是基本问题，要熟练掌握。3．（4分）寒冷的冬季，容易让高压输电线因结冰而损毁。为清除高压输电线上的冰，有人设计了这样的融冰思路：利用电流的热效应除冰。若在正常供电时，电流为I，热损耗功率为ΔP，输电线上的热损耗功率需变为9ΔP，则除冰时（认为输电功率和输电线的电阻不变）（）A．输电电流为9I B．输电电流为 C．输电电压为 D．输电电压为3U【分析】（1）根据I＝，可以求出输电线上的电流；（2）根据P＝I2R可以求出输电线上损失的电功率。【解答】解：AB．高压线上的热耗功率为：ΔP＝I2R线①若热耗功率变为9ΔP，则有：5ΔP＝I′2R线②由①②得I′＝3I，故AB错误。CD．又输送功率不变U，故C正确。故选：C。【点评】熟记功率与电压、电流的关系式，知道损耗功率等于输电电流平方乘以输电线电阻；4．（4分）《天问》是中国战国时期诗人屈原创作的一首长诗，全诗问天问地问自然，表现了作者对传统的质疑和对真理的探索精神，屈原的“天问”梦想成为现实，也标志着我国深空探测迈向一个新台阶，轨道1是圆轨道，轨道2是椭圆轨道，天问一号经过变轨成功进入近火圆轨道3，已知引力常量G（）A．天问一号在B点需要点火加速才能从轨道2进入轨道3 B．天问一号在轨道2上经过B点时的加速度大于在轨道3上经过B点时的加速度 C．天问一号进入近火轨道3后，测出其近火环绕周期T，可计算出火星的平均密度 D．天问一号进入近火轨道3后，测出其近火环绕周期T，可计算出火星的质量【分析】进入低轨道，需要减速；轨道交点处，受力相同，加速度相同；由万有引力提供向心力，先求火星质量，再求火星密度。【解答】解：A．轨道3更低，故A错误；B．轨道交点处，根据牛顿第二定律，加速度相同；CD．假设火星的半径为R，r≈R，天问一号质量为m解得：可得火星的密度：题干仅提供了引力常量，火星半径未知，D错误。故选：C。【点评】本题根据变轨知识：低轨减速、高轨加速以及万有引力提供向心力的圆周运动模型知识，即可解答，中等难度。5．（4分）如图所示，一对等量异号点电荷分别固定在正方体的c、d两个顶点上，a、b是正方体的另外两个顶点，以一定的初速度从a点运动到b点的轨迹如图中虚线所示，则下列说法中正确的是（）A．c点固定的是负电荷 B．a、b两点的电势相等 C．带电粒子在a点和b点的加速度相同 D．带电粒子的动量先增加后减小【分析】粒子做曲线运动，所受电场力指向轨迹的内侧，分析粒子受到的电场力方向，再确定c点处电荷的电性；根据等量异号电荷电场的分布特点判断a、b两点的电势和场强关系，再分析带电粒子在a点和b点的加速度；根据电场力做功正负分析动能的变化，从而判断动量的变化。【解答】解：A、由粒子的运动轨迹可知，可知c点固定的是正电荷，故A错误；BC、c点固定的是正电荷，由等量异号点电荷形成的电场分布特点知，且a和b两点的电场强度相同，则加速度相同，C正确；D、由运动轨迹可知，再靠近负电荷，粒子的动能先减小再增加，故D错误。故选：C。【点评】本题的解题关键是要掌握等量异种电荷电场线和等势线的分布情况，知道物体做曲线运动时，所受的合力方向指向轨迹的内侧，由轨迹弯曲方向就能判断粒子受到的电场力方向。6．（4分）如图所示，有一长为L的轻绳，一端系在固定在O点的拉力传感器上，让小球能够在竖直平面内做完整的圆周运动，测出小球在最低点时细绳拉力大小与小球在最高点时细绳拉力大小之差为ΔF，已知重力加速度为g，则ΔF大小与v2的关系正确的是（）A． B． C． D．【分析】明确小球在整个过程中机械能守恒，当小球恰好能到达最高点时，此时距离最小，而小球在最低点时拉力最大时，此时距离最大，根据机械能守恒定律和向心力公式列式，联立即可求得ΔF大小与v2的关系。【解答】解：AC、小球能够过最高点需满足的临界条件：则最高点速度最小值为：，故AC错误；BD、在最高点在最低点，由向心力方程得：从最高点到最低点，利用机械能守恒定律得：解得：ΔF＝F2﹣F1＝6mg，故B错误。故选：D。【点评】本题考查的是竖直面内圆周运动，涉及到向心力方程与机械能守恒定律的综合应用，特别需要注意小球能够过最高点需满足的临界条件。7．（4分）如图所示，一种质谱仪由速度选择器和偏转磁场组成。平行金属板M、N水平放置，它们带等量异种电荷，板间匀强电场的电场强度大小为E，匀强磁场的磁感应强度大小为B0.核乳胶片与竖直方向的夹角θ＝37°，胶片右侧存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一束电性相反、带电量大小均为q的质量不同的两种粒子以相同的速度沿虚线通过平行金属板，分别打在胶片上的P点和Q点。已知OP＝L1，OQ＝L2，L2＞L1，不计粒子的重力以及它们之间的相互作用，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8下列说法正确的是（）A．极板间匀强磁场的方向垂直于纸面向里 B．粒子束的速度大小为 C．打在P点的粒子的质量为 D．打在P、Q两点的粒子的质量之差的绝对值为【分析】电场力与洛伦兹力等大反向，由左手定则可知，极板间匀强磁场的方向垂直于纸面向外在速度选择器中根据电场力方向来确定电场方向；带电的粒子在速度选择器中做匀速直线运动，说明粒子受力平衡，根据粒子的受力状态可以求得速度选择器中的速度大小；粒子在磁场中做匀速圆周运动，根据粒子在磁场中运动的半径公式可以求得半径大小；从而判断质量之差的绝对值。【解答】解：A、由题可知电场力与洛伦兹力等大反向，电场力向上，由左手定则可知，故A错误；B、由电场力与洛伦兹力等大反向得qvB0＝qE解得，故B错误；CD两带电粒子速度相同，均为，带正电粒子打在Q点2，带负电的粒子打在P点，半径为R1，则有7R1cos37°＝L1，2R2cos37°＝L2解得R4＝又由洛伦兹力提供向心力可得得则粒子的质量之差的绝对值为故D正确，C错误。故选：D。【点评】本题考查速度选择器和磁场的综合，应采取分段分析的方法，由平衡条件和牛顿第二定律就能求出相关的物理量。二、多选题（本大题共3小题，每小题6分，共18分，漏选得3分，多选不得分）（多选）8．（6分）将某均匀的长方体锯成如图所示的A、B两块后，放在水平桌面上并排放在一起，现用水平力F垂直于B的左边推B物体，则（）A．物体A在水平方向上受三个力的作用，且合力为零 B．物体A在水平方向上受两个力的作用，且合力为零 C．B对A的作用力方向与F方向相同 D．B对A的弹力等于桌面对A的摩擦力【分析】A、B两木板在水平面做匀速运动，合力均为零，根据平衡条件分析受力情况，分析的结果必须满足条件．【解答】解：AB、对木板A分析受力情况如图：木板A在水平面受到水平向左的滑动摩擦力f，B的弹力NBA和摩擦力fBA，竖直方向受重力和桌面的支持力，所以A受到5个力作用，合力为零，B错误C、B对A的作用力即NBA和fBA的合力，作出NBA和fBA的合力如图，根据平衡条件得知：NBA和fBA的合力与f大小相等，方向相反，故C正确。D、B对A的压力和静摩擦力的合力与桌面对A的滑动摩擦力等大反向。故选：AC。【点评】本题主要考查了共点力的平衡的应用、力的合成，分析受力一般按重力、弹力和摩擦力顺序进行，要防止漏力，可以运用平衡条件进行检验．（多选）9．（6分）如图所示，物体A、B通过细绳及轻质弹簧连接在轻滑轮两侧，物体A、B的质量分别为2m、m．开始时细绳伸直，物体B静止在地面上．放手后物体A下落，与地面即将接触时速度大小为v，不计一切摩擦及空气阻力，重力加速度大小为g（）A．物体A下落过程中，物体A和弹簧组成的系统机械能守恒 B．弹簧的劲度系数为 C．物体A着地时的加速度大小为 D．物体A着地时弹簧的弹性势能为mgh﹣mv2【分析】物体A下落过程中，B一直静止不动．根据机械能守恒的条件：只有重力和弹力做功，分析物体A和弹簧组成的系统机械能是否守恒．先对物体B受力分析，求得弹簧的拉力，由胡克定律求弹簧的劲度系数；再对物体A受力分析，由牛顿第二定律求其加速度．结合机械能守恒定律列式分析物体A着地时弹簧的弹性势能．【解答】解：A、由题知道，B一直静止不动，只有重力和弹力做功。故A正确。B、物体B对地面的压力恰好为零，开始时弹簧处于原长，得弹簧的劲度系数为k＝。C、物体A着地时，对A，得a＝。D、物体A与弹簧系统机械能守恒2mgh＝Ep弹+×2mv5故：Ep弹＝2mgh﹣mv2，故D错误；故选：AC。【点评】本题的关键分别对两个物体受力分析，然后根据机械能守恒定律列式求解，采用隔离与整体相结合的思想分析．（多选）10．（6分）如图所示，MN、PQ两平行光滑水平导轨分别与半径r＝0.5m的相同的竖直半圆导轨在N、Q端平滑连接，M、P端连接定值电阻R，其质量为m＝1kg，现垂直且静止在水平导轨上（第二条虚线处）的区域内充满竖直向上的匀强磁场。现有质量M＝2kg的ab金属杆以初速度v0＝9m/s水平向右运动，与cd绝缘杆发生正碰后粘在一起，两杆恰好通过半圆导轨最高点，运动过程中一切摩擦不计，ab和cd两杆始终与导轨垂直且接触良好2，则（）A．cd绝缘杆通过半圆导轨最高点时的速度为零 B．ab与cd碰撞完成后瞬间它们的速度v＝6m/s C．两杆因为碰撞而损失的能量E＝27J D．电阻R产生的焦耳热Q＝16.5J【分析】cd杆恰好通过半圆轨道的最高点，在最高点，重力提供向心力，由牛顿第二定律可以求出速度。两杆碰撞过程动量守恒，由动量守恒定律求出碰撞后ab杆的速度；由能量守恒定律可以求出碰撞过程和两杆电阻产生的焦耳热。【解答】解：A、两杆恰好通过半圆导轨最高点代入解得：，故A错误；B、ab金属杆与cd绝缘杆发生正碰后粘在一起，以向右方向为正方向5＝（m+M）v解得ab与cd碰撞完成后瞬间它们的速度：v＝6m/s，故B正确；C、ab杆与cd杆发生碰撞时﹣，代入得到：ΔE＝27J；D、根据题意知8滑至最高点的过程中，由动能定理有：﹣（M+m）g•2r＝﹣两杆进入磁场的过程，由能量守恒定律有：解得电阻R产生的焦耳热：Q＝16.5J，故D正确。故选：BCD。【点评】本题考查了求速度、焦耳热问题，应用牛顿第二定律、机械能守恒定律、动量守恒定律、能量守恒定律即可正确解题；分析清楚运动过程是正确解题的前提与关键。三、实验题（本大题共2小题，共16分）11．（6分）某同学利用如图所示的装置测量滑块P与水平桌面间的动摩擦因数。一轻质弹簧左端固定在墙面上，右端与滑块P接触不粘连，滑块P上面安装有宽度为d（约为2mm），每次光电门都记录下遮光条通过光电门的时间（滑块经过光电门正下方B点时已经与弹簧分离），已知滑块P（包括遮光条），重力加速度为g，某一次实验操作步骤如下：（1）按要求安装好各实验器材；（2）先用外力将滑块P缓慢的推到A位置，然后撤去外力，滑块由静止开始运动，记录下光电门的读数t，则滑块通过光电门的速度大小为；用刻度尺测量出BC的长度L，利用已知条件和所测量的量可以得到动摩擦因数的表达式μ＝；（用题中所给已知物理量的符号表示）（3）重复以上操作，多次测量，记录多组数据，动摩擦因数测量值的结果取平均值即可；（4）另一实验小组的同学实验结束后发现还可以用该装置测量弹簧最初储存的弹性势能。他们测得AB两点间的距离为L1，BC两点间的距离为L2，那么这次操作时弹簧最初储存的弹性势能等于μmg（L1+L2）。（用L1、L2、m、g、μ表示）【分析】（2）根据平均速度计算滑块通过光电门的速度；根据牛顿第二定律和运动学公式计算动摩擦因数；（4）根据功能关系计算弹性势能。【解答】解：（2）因遮光条的宽度d（约为2mm）很小，通过光电门的时间极短，则滑块经光电门的速度大小可为对滑块和遮光条，由牛顿第二定律可得Ff＝﹣μmg＝ma解得滑块和遮光条运动的加速度为a＝﹣μg由速度—位移关系公式，解得（4）由功能关系，可得弹簧最初储存的弹性势能等于Ep＝μmg（L2+L2）故答案为：（2），；（4）μmg（L1+L5）。【点评】本题关键掌握实验原理，根据牛顿第二定律和运动学公式、功能关系推导。12．（10分）某学习小组用水果和两种金属电极做了一个“水果电池”，进行了以下实验：（1）按图甲所示电路图，测量水果电池的电动势和内阻。使用的实验器材有：数字式多用电表（其中电压表可视为理想表）、滑动变阻器、电流表、导线、开关等。请根据电路图在如图乙中完成实物连线；（2）连接好电路后闭合开关，调节滑动变阻器，记录数字电压表和电流表的示数。作出U﹣I图像0.97V，内阻r＝0.75kΩ（结果保留两位有效数字）；（3）该同学用三个一样的水果电池串联形成一个电池组，能使某发光二极管（LED）正常发光，则LED正常发光时的电压U＝2.06V（保留三位有效数字）；（4）在（3）中，LED正常发光时，该同学用普通电压表（内阻约为2kΩ），发现电压表示数小于LED正常发光时的电压且LED熄灭，造成电压减小原因可能是电压表内阻与LED等电阻相比较小，使得回路总电阻减小较明显，电流增大，内电压增大，路端电压减小。【分析】（1）根据实验原理连接实物图；（2）U﹣I图线的纵轴截距表示电源的电动势，图线斜率的绝对值表示水果电池的内阻；（3）作出电源的I﹣U图象，通过交点分析解答（4）根据实验原理分析。【解答】解：（1）根据电路图连接实物图如图1：图1（2）根据闭合电路欧姆定律有U＝E﹣Ir图象的斜率代表电源电动势，则E＝3.97V图象的斜率代表电源内则，则k＝r＝Ω＝750Ω＝0.75kΩ（3）三个一样的水果电池串联形成一个电池组，则电源的I﹣U图象如图2所示：两图像的交点横坐标即为LED正常发光的电压，即U＝3.06V（4）造成电压减小原因可能是电压表内阻与LED等电阻相比较小，使得回路总电阻减小较明显，内电压增大。故答案为：（1）；（2）0.97，0.75；（4）电压表内阻与LED等电阻相比较小，电流增大，路端电压减小【点评】本题考查了实验数据处理与实验设计，会根据图示U﹣I图线求电源电动势与内阻是关键，另外要特别注意这里电源内阻很大，远大于电流表内阻，应采用电流表内接法进行实验。四、计算题（本大题共3小题，共40分）13．（10分）如图所示，半圆形玻璃砖的半径为R，光屏PQ置于直径的右端并与直径垂直，在光屏上出现了一个光斑，玻璃对该种单色光的折射率为n＝，求：（1）光屏上的光斑与O点之间的距离；（2）光进入玻璃后经过多少时间到达光屏；（3）使入射光线绕O点逆时针方向旋转，为使光屏上的光斑消失，至少要转过多少角度？【分析】（1）作出光路图，根据折射定律求出折射角，由几何关系求解光斑与O点之间的距离；（2）先由v＝求出光在玻璃中的速度，从而求出光在玻璃中传播所用的时间；再求得光从玻璃砖射到光屏的时间，即可得到总时间．（3）为使光屏上的光斑消失，要使光线发生全反射．由临界角公式sinC＝求出临界角C，即得到入射角的大小，即可得解．【解答】解：（1）作出光路图如图所示，由折射定律得：n＝代入数据解得：γ＝45°光斑与O点之间的距离S＝＝R（2）设光在玻璃中的速度为v，则v＝＝光在玻璃中的传播时间t8＝＝，光从O点到达光屏的时间t2＝＝光进入玻璃后到达光屏的时间t＝t1+t2＝（3）当光在界面处发生全反射时光屏上的光斑消失，故sinC＝即入射角α′＝C＝45°时光斑消失，入射光线至少要转过的角度为α′﹣α＝15°答：（1）光屏上的光斑与O点之间的距离为R；（2）光进入玻璃后经过时间到达光屏；（3）使入射光线绕O点逆时针方向旋转，为使光屏上的光斑消失．【点评】对于涉及全反射的问题，要紧扣全反射产生的条件：一是光从光密介质射入光疏介质；二是入射角大于临界角．14．（12分）某质谱仪部分结构的原理图如图所示。在空间直角坐标系Oxyz的y＞0区域有沿﹣z方向的匀强电场，电场强度大小为E，在y＜0区域有沿﹣z方向的匀强磁场，俯视图如图乙。质量为m、电荷量为q的粒子从y轴上P（0，﹣d，0）以初速度v0沿+y方向射出，粒子第一次经过x轴时速度方向与﹣x方向的夹角θ＝60°。不计粒子的重力，粒子打到屏上立即被吸收。求：（1）粒子的电性；（2）磁感应强度大小B；（3）粒子打到屏上位置的z轴坐标z1。【分析】（1）根据题意分析带电粒子在﹣z方向的匀强磁场中所做的运动，根据左手定则判断洛伦兹力方向，进而判断出电性；（2）画出运动轨迹，根据几何关系求解轨迹半径，再根据带电粒子在磁场中洛伦兹力提供向心力求出磁感应强度B；（3）根据带电粒子在电场中做类平抛运动求出在平行于Oxy平面方向，沿与﹣x方向的夹角θ＝60°运动到屏的时间，由运动分解的等时性，再根据z方向的匀加速直线运动求解z坐标。【解答】解：（1）根据左手定则，掌心朝向z轴正方向0方向，即+y方向，说明粒子带正电；（2）带电粒子在Oxy平面在洛伦兹力作用下做圆周运动，轨迹如下图所示：根据几何关系得：r＝＝2d根据带电粒子在磁场中洛伦兹力提供向心力得：Bqv3＝m，解得：B＝＝。（3