2021届山东省普通高中高三（下）学业水平等级考试物理试题（解析版）

山东省2021年普通高中学业水平等级考试物理

一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。

1.2020年12月4日，新一代“人造太阳”装置一一中国环流器二号M装置（HL-2M）在成都建成并实现

首次放电，该装置是中国目前规模最大、参数最高的先进托卡马克装置，是中国新一代先进磁约束核聚变

实验研究装置。我国重大科学工程“人造太阳”主要是将笊核聚变反应释放的能量用来发电。核聚变反应

的方程为；；H+；Hfx+[n。已知笊核的质量为风，比结合能为E,中子的质量为〃与，反应中释放的

核能为AE,光速为c,下列说法正确的是（）

A.要使该聚变反应发生，必须克服两笊核间巨大的核力

B.反应产物x为；He

△E

C.x核的质量为二-+慢-2班

4AE

白苫的比结合能为一片+—

33

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】A.要发生聚变反应，两个原子核要足够近，故需要克服两笊核间巨大的库仑斥力，A错误；

B..根据质量数守恒和电荷数守恒，可知尤的质量数为3,电荷数为2,所以反应产物x应为;He,B错误;

C.由爱因斯坦质能方程

AE1=me2

得至U

2

AE=(2ml—mx—m^c

解得

砥=2叫-牡-丁

C错误；

D.根据

4石+AE=3Ex

解得

+竺

33

D正确。

故选D。

2.现在骑自行车成为一种流行的运动，而山地自行车更是受到大众的青睐。山地自行车前轮有气压式减震

装置来抵抗颠簸，其原理如图所示，随着骑行时自行车的颠簸，活塞上下振动，在气缸内封闭的气体的作

用下，起到延缓震动的目的，如果路面不平，下列关于该减震装置的说法正确的是（）

气缸

A.活塞迅速下压时气缸内的气体温度不变

B.活塞迅速下压时气缸内的气体压强增大

C.活塞下压后迅速反弹时气缸内有些气体分子的速率增大

D.活塞下压后迅速反弹时气缸内气体内能增加

【答案】BC

【解析】

【分析】

【详解】AB.如果活塞迅速下压，活塞对气体做功，气体来不及散热，则由热力学第一定律可知，气体内

能增加，温度升高，压强增大，A错误，B正确；

CD.活塞下压后迅速反弹时，气体对外做功，来不及吸热，气体内能减少，温度降低，气体分子平均速率

减小，但不是每个气体分子速率都减小，有些分子的速率可能增大，故C正确，D错误。

故选BCo

3.蹦床运动员仅在竖直方向上运动，弹簧床对该运动员的弹力尸随时间，的规律如图。不计阻力，取

g=10m/s2。根据信息可求得（）

A.该运动员跳起的最大高度为10m

B.该运动员最大加速度为50m/s2

C.每次接触过程中，蹦床对该运动员的最大冲量为500N-S

D.人体内力做功至少要消耗2500J的能量

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】A.从图像可以看出，运动员在空中的最大时间

t=8.7s-6.7s=2.0s

根据运动的对称行可知，运动员从最高点下落的时间

t=—=1.0s

on2

由上抛运动的规律可得，（竖直上抛可看成反向自由落体运动），所以最大高度

1,19

h=—gt0=-xl0xrm=5m

故A错误；

B.从图像上可以看出，运动员的重力为500N,质量为

入以&kg=50kg

gio

当弹簧的弹力最大时，根据牛顿定律，有

F-G2500-500,2,八,2

«max--------=-------------m/s=40m/s

m50

故B错误;

c.稳定后每次运动员接触蹦床时的速度

%=g%=10m/s

由对称性可知，离开时的速度为T0m/s

接触过程中，对运动员运动员应用动量定理

I=^P=m^v=50kg?20m/s=lOOON?

故C错误；

D.由能量守恒可知

1,1,

W=-/nv2=-x50xl02J=2500J

22

故D正确;

故选：Do

4.某理想变压器原线圈a的匝数4=400匝，副线圈b的匝数〃2=200匝，原线圈接在

M=100j1sin(50m)(V)的交流电源上，副线圈中“12V,6W”的灯泡L恰好正常发光，电阻&=36。。

则下列结论正确的是()

A.电阻耳的阻值为160。

B.灯泡L中电流方向每秒钟改变100次

C.流过电阻用的电流为1A

D.穿过铁芯的磁通量的变化率最大值为走Wb/s

4

【答案】A

【解析】

【分析】

【详解】B.由交流电的表达式可得

/=—=25Hz

171

一个周期电流方向改变2次，故灯泡L中电流方向每秒钟改变50次，B错误;

C.副线圈中的电流为

/,=区=0.5A

由

=〃2

12〃1

可得，原线圈中的电流为

L=0.25A

即流过电阻与的电流为0.25A,C错误;

A.灯泡的电阻为

U2

R=-^=24Q

PL

副线圈两端电压有效值为

。2=，2（4+&）=30V

由

U2%

可得，原线圈两端电压有效值为

U[=60V

电源电压有效值为100V,则电阻Ri两端电压有效值为40V,可得以阻值为

40

R=^^Q=160Q

10.25

A正确;

D.原线圈两端电压的最大值为

Um=6心=%空

解得

△①3忘、、皿

-----=------Wb/s

M20

故穿过铁芯的磁通量的变化率最大值为述Wb/s，D错误。

20

故选A„

5.如图所示，空间中a、b、c、d、e、于、优、b'、c'、d'、d、/分别为两个完全一样的边长为L的立

方体图形的顶点（其中b、e、，、〃为两个立方体重合面的顶点），在储、〃、C'所在直线上放置电荷量

均为。的异种点电荷M、N,M带正电且M、N关于〃对称且间距为4L。下列说法正确的是（）

d

b/____2

rer

a'Vc'

A.a、d两点的电势相等

B.将电子从a点移到/■点，电子的电势能减少

C./点和"点的电场强度大小不相等

D.6点和e'点的电场强度大小相等，其大小为撞9

25c

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】A.如图为等量异种电荷周围的电场线分布图

沿电场线方向电势降低，对比可知，a点电势高于b点，A错误;

B.。点电势高于b点，由

Ep=q（P

可知，将电子从a点移到了点，电子的电势能增大，B错误；

C.由对称性可知，/点和d点的电场强度大小相等，方向不同，C错误;

D.b点离M距离为

x=42L）2+匕=国

且连线与水平方向夹角的正弦值为

2L2有

cosa==------

V5L5

故b点的电场强度大小为

E=2•kgeos。

%

联立解得

-4&Q

乜------%-

25L2

由对称性可知，e'点电场强度大小与b点相等，也为撞挈，D正确。

25?

故选D。

6.如图所示是利用薄膜干涉检查平整度装置，同样的装置也可以用于液体折射率的测定.方法是只需要

将待测液体填充到两平板间的空隙（之前为空气）中，通过比对填充后的干涉条纹间距〃和填充前的干涉

条纹间距d就可以计算出该液体的折射率.已知空气的折射率为1.则下列说法正确的是（）

,三薄片•观测到的图样

平板2

A.d'<d,该液体的折射率为一

a

B.d'<d,该液体的折射率为，

C.d'>d,该液体的折射率为一

a

D.d'>d,该液体的折射率为一

【答案】B

【解析】

【详解】薄膜干涉是光在空气层的上下两次反射叠加后形成的，光程差为厚度的两倍，所以相同的厚度形

成同一条亮（暗）条纹，再有&=换掉液体后光速减小，波长减小，所以条纹间距减小，由此可知

a

折射率为—,B对；

7.如图甲所示，在静水中，当风的方向与无自带动力帆船的目标航向（图中由A指向8）一致时，只需将

帆面与船身垂直安放，则帆船能沿直线顺利到达目标位置8;如图乙所示，在静水中，当风的方向与无自带

动力帆船的目标航向（图中由A指向8）相反时，若调整船身和帆面的位置（其中目标方向AB与船身的夹

角为仇帆面与船身的夹角为夕），帆船也可以逆风到达目标位置3,例如，帆船可先到达C再到达目标位

置瓦帆船能沿AC段运动的动力来源可简化解释为：风以某一角度a吹到帆面上，碰撞后弹出的角度也是

a,碰撞前、后的风速大小相同。风与帆面的碰撞导致风对帆面施加了一个垂直于帆面的冲量，使帆船受到

了一个方向与帆面垂直的压力E这个压力沿船身方向及垂直于船身方向的分力分别为B和B就是船

沿AC航线前进的动力（其大小与v风的大小关系可表示为折I）,&则有使船侧向漂移的作用，可以认为该

力被水对船的横向阻力平衡。结合以上解释和所学的物理知识，下列说法中不亚南的是（）

B8

甲

A.k与＜p、。和空气密度〃都有关

B.要使无自带动力帆船沿C2航行，帆面必须处于锐角的两边之间

C.若不断改变船身和帆面的方位，无自带动力帆船可沿锯齿形航线从A驶向B

D.空气分子与帆面发生弹性碰撞前后，空气分子的动量改变量垂直于帆面

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】A.风对帆面压力尸，则帆面对风的作用力大小也为尸，如图

B

对风，根据动量定理有

FA?=A”=风sin（8-（p）

可见P的大小与风的质量（密度）、以及角度外。有关,而书为风对帆面压力P的一个分力，居=脸,所

以上与外。和空气密度.都有关，选项A正确；

D.因尸与帆面垂直，根据尸加=即可知空气分子的动量改变量垂直于帆面，选项D正确;

B.要使无自带动力帆船沿CB航行，即船身沿CB方向，B就是船沿航线前进的动力，所以尸1沿CB方向,

而后垂直于船身方向，即垂直于方向，则合力厂的方向大致如图所示，又P的方向与帆面垂直，则帆

面并不处于锐角/AC8的两边之间，选项B错误；

C.由题意和B项的分析可知船可以沿AC和CB航行，则若不断改变船身和帆面的方位，无自带动力帆船

可沿锯齿形航线从A驶向B,选项C正确。

本题选不正确的，故选B。

8.如图所示，光滑圆环竖直固定，A为最高点，橡皮条上端固定在A点，下端连接一套在圆环上的轻质小

环，小环位于B点，A3与竖直方向夹角为30°,用光滑钩拉橡皮条中点，将橡皮条中点拉至C点时，钩

的拉力火小为R为保持小环静止于8点，需给小环施加一作用力b'，下列说法正确的是（）

A.若b,沿水平方向，则戌=且/

3

B.若F沿竖直方向，则/，=二二/

3

c.尸的最大值为@/

3

D.尸的最小值为且歹

3

【答案】A

【解析】

【分析】

【详解】设圆的半径为R,根据几何关系可知，橡皮条的原长

/0=2Z?cos30°=V37?

设橡皮条的劲度系数为k，将橡皮条中点拉至C点时，橡皮条弹力

/=左（/_幻=同？

而此时拉力

77=2/cos30°=3kR

由于BC沿水平方向，若少沿水平方向，则

F'=f=^-F

A正确；

B.若尸'沿竖直方向，由于在过8点的切线方向合力为零，因此

Psin600=/sin300

可得

B错误；

C.当尸,的方向接近指向圆心时，产值趋近于无穷大，C错误；

D.当F方向垂直于过B点的半径时，取最小值

k=/sin300

D错误。

故选Ao

二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。

全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

9.在同种均匀介质中，％=0处的波源完成半个周期振动产生沿x轴正方向传播的简谐横波，间隔△，时间

后又产生一列简谐横波以波源第一次从平衡位置开始振动为计时零点，/=3s时首次出现如图所示波形。则

)

A.波源前后两次振动的频率相同

B.波源两次振动的间隔时间Z=1s

C.片4s时，尤=6m和x=21m两质点的速度大小相同

D.从f=2s至/=4.5s的时间内，x=12m处的质点经过的路程为30cm

【答案】BD

【解析】

【分析】

【详解】A.在同种均匀介质中，波传播速度相同，由图可知，波源前后两次振动产生波的波长不同，根据

v=2/可知，波源前后两次振动的频率不同，故A错误；

B.由图知/=3s内，第一列波传播位移为xi=18m,则传播速度为

v=—=6m/s

t

第一列波振动时间为

4

：=2=is

V

第二列波向前传播的位移X2=6m,则传播时间为

?=—=1S

2■V

则波源两次振动的间隔时间为

A?=t—%—?2=1s

故B正确；

C.r=4s时，两列波在第4s内传播的距离为

Ax=vA/=6m

则第一列波的波谷传至x=21m处，此处质点在负向最大位移处，质点速度为零，而第二列波在无=6m的质

点位移为10cm,不是最大位移，故质点速度不为零，故C错误；

D.从/=2s至/=4.5s的时间内，第一列波引起x=12m处的质点经历半个周期的振动，经过的路程为

si=20cm,第二列波引起x=12m处的质点经过的路程为S2=10cm,故x=12m处的质点经过的路程为

s=$1+52=30cm

故D正确。

故选BD。

10.2020年7月23日，我国的“天问一号”火星探测器，搭乘着长征五号遥四运载火箭，成功从地球飞向

了火星，如图所示为“天问一号”发射过程的示意图，从地球上发射之后经过地火转移轨道被火星捕获，

进入环火星圆轨道，经变轨调整后，进入着陆准备轨道，已知“天问一号”火星探测器在轨道半径为厂的环

火星圆轨道上运动时，周期为7],在半长轴为。的着陆准备轨道上运动时，周期为心，则下列判断正确的

ra

A.“天问一号”在环火星圆轨道和着陆准备轨道上运动时满足声=声

3兀

B.火星的平均密度一定大于三

C.“天问一号”环火星圆轨道和着陆准备椭圆轨道上运动经过交汇点A时，两者加速度相等

D.“天问一号”在环火星圆轨道上的机械能小于其在着陆准备轨道上的机械能

【答案】BC

【解析】

【分析】

【详解】A.由开普勒第三定律，“天问一号”在环火星圆轨道和着陆准备轨道上运动时满足

r3a3

72rrt2

故A错误;

B.假设“天问一号”在火星表面附近做圆周运动时，周期为北，则

「Mm4乃2-

G——=m——R

R2T；

火星的平均密度可表示为

M3乃

P

4乃R3GT^

3

由

r3

T=2乃

GM

可知

4<4

故

3万

p>——T

GT

故B正确;

C.飞船在环火星圆轨道经过A点和着陆准备椭圆轨道经过A点时受到的万有引力大小相等，根据牛顿第二

定律可知加速度必定相等，故C正确;

D.“天问一号”由环火星圆轨道变轨到着陆准备轨道，需要在远火点减速，故机械能减小，故D错误。

故选BC。

11.如图所示，质量为根的物块（可视为质点）从倾角为37。的固定斜面顶端由静止开始下滑，到达B点开

始压缩弹簧（弹簧原长为2L）,被弹簧弹回后恰能到达的中点C,已知通=2L，物块与斜面间的动摩

擦因数为〃=:,设弹簧的最大压缩量为Xm,获得的最大弹性势能为经，（sin37°=0.6,cos37°=0.8）,下列

A.物块与弹簧组成的系统机械能守恒

B.弹簧的最大压缩量为1.5L

C.小球运动到2点的速度最大

7

D.弹簧获得的最大弹性势能为一7的L

4

【答案】BD

【解析】

【分析】

【详解】A.对于物块与弹簧组成的系统，由于摩擦力对物体做功，所以系统的机械能不守恒，故A错误;

BD.根据功能关系，在下滑过程有

mg(2L+xm)sin37°=Ep+国〃gcos37°(2L+xm)

上滑过程有

Ep=mg(L+xm)sin37°+p?igcos37°(L+xm)

联立解得

xm=1.5L,Ep=1.15mgL

故BD正确；

C.由于国ngcos37o<mgsin37。，下滑过程中加速度为零时速度最大，故B点速度不是最大，故C错误。

故选BD。

12.如图，质量为3租、总电阻为3R的U形平行金属导轨置于水平绝缘光滑平台上，间距为L,整个

装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为瓦一质量为："、长为L、电阻为R的导体棒置于导轨

A端。现给导轨向右的初速度%,结果导体棒恰好不能从导轨上滑出。运动过程中，与金属框保

持良好接触，且与床边保持平行。不计一切摩擦阻力，下列判断正确的是()

XXXXX

Q----------------b

XXXXXXX

——>°

XXXXXXX

d----------------\c

xxxxXNxx

A.金属棒最终速度为小

4

B.全过程中金属导轨湖加平均速度小于个

3

C.全过程中导体棒上产生的焦耳热为反冽V；9

D.金属框cd边长度小于3

B2G

【答案】ABD

【解析】

【分析】

【详解】A.导体棒与导轨所受合外力为零，满足动量守恒定律，设最后共同速度为v,可得

3mv0=(3m+in)v

解得

即金属棒最终速度为也，A正确；

4

B.若金属导轨abed做匀减速直线运动，则平均速度为

3

_%+po7

V=-----=—K

28

实际上，导轨历边受到的安培阻力随感应电流的减小而减小，导轨做加速度减小的减速运动，故平均速度

小于”,B正确；

8

C.全过程中整个回路产生的焦耳热为

1,13,3,

2=--3mvl--(3m+m)(-v0)-=-mv；

由于导轨电阻不断变化，故无法确定导体棒"N上产生的焦耳热所占的比例，C错误；

D.对导体棒MN,由动量定理可得

3-

m•—v0=BILt=BLq

设金属导轨连入电路的电阻为〃R,其中〃V3,通过导体横截面的电荷量为

BLx

—.E\tBLx(ji<3)

q=IM=---------Ar=zAX二-------

R+nRR+nRR+nR

联立解得

_3mv0(n+1)7?3mvQR

X=4B2£2~

D正确。

故选ABD。

n卷（非选择题）

三、非选择题：本题共6小题，共60分。

13.做“验证力的平行四边形定则”实验，在圆形透明桌面上平铺一张白纸，在桌子边缘安装三个光滑的

滑轮，如图所示，其中滑轮片固定在桌子边，滑轮£、巴可沿桌边移动，第一次实验中，步骤如下：

A.在三根轻绳下挂上一定数量的钩码，并使结点。静止；

B.在白纸上描下。点的位置和三根绳子的方向，以。点为起点，作出三个拉力的图示；

C.以绕过鸟、舄绳的两个拉力为邻边作平行四边形，作出以。点为起点的平行四边形的对角线，量出对

角线的长度；

D.检验对角线的长度和绕过《绳拉力的图示的长度是否一样，方向是否在一条直线上。

（1）这次实验中，若一根绳挂的钩码质量为加，另一根绳挂的钩码质量为2m，则第三根绳挂的钩码质量加

大小的范围是（用含M、加的不等式表示）；

（2）第二次实验时，改变滑轮£、△的位置和相应绳上钩码的数量，使结点平衡，绳的结点（填

“必须”或“不必”）与第一次实验中白纸上描下的。点重合；

（3）实验中，若桌面不水平，（选填"会”或“不会”）影响实验的结论；绳与滑轮的摩擦对实

验结果（选填“有”或“没有”）影响。

【答案】（1）.m<M<3m（2）.不必⑶.不会⑷.有

【解析】

【分析】

【详解】（1）口］若一根绳挂的钩码质量为杨，另一根绳挂的钩码质量为2加，则两绳子的拉力分别为根g、2mg,

两绳子的拉力的合力F的范围是

2mg-mg<F<mg+2mg

即

mg<F<3mg

三力的合力为零，则第三根绳挂的钩码质量在机~3机之间，即第三根绳挂的钩码质量

m<M<3m

(2)[2]本实验不是先用一根绳拉结点，然后用两根绳去拉结点，使一根绳拉的作用效果与两根绳拉的作用效

果相同，而是三根绳都直接拉。点，所以。点的位置可以改变；

(3)[3][4]若桌面不水平，绳子的拉力仍等于下挂祛码的重力，不会影响实验的结论；若某一滑轮与绳间存在

较大摩擦力，则绳的拉力不再等于钩码重力，对实验结论会有影响。

14.某同学为了将一量程为3V的电压表改装成可测量电阻的仪表-欧姆表

(1)先用如图。所示电路测量该电压表的内阻，图中电源内阻可忽略不计，闭合开关，将电阻箱阻值调到

3kC时，电压表恰好满偏；将电阻箱阻值调到6kQ时，电压表指针指在如图。所示位置，由以上数据可得

电压表的内阻Rv=k。，E=V；

(2)将图。的电路稍作改变，在电压表两端接上两个表笔，就改装成了一个可测量电阻的简易欧姆表，如

图c所示，为将表盘的电压刻度转换为电阻刻度，进行了如下操作：将两表笔断开，闭合开关，调节电阻箱,

使指针指在“3.0V”处，此处刻度应标阻值为(填“0”或"8”)；再保持电阻箱阻值不变，在两表笔间接

不同阻值的已知电阻找出对应的电压刻度，则“IV”处对应的电阻刻度为kQ；

(3)若该欧姆表使用一段时间后，电池内阻不能忽略且变大，电动势不变，但将两表笔断开时调节电阻箱,

指针仍能满偏，按正确使用方法再进行测量，其测量结果将。

A.偏大B.偏小C.不变D.无法确定

【答案】⑴.3⑵.6(3).(4).0.75⑸.C

【解析】

【分析】

【详解】(1)口]⑵已知电压表的满偏电压

U=3V

由闭合电路欧姆定律分别可得

E=U+2x3kC

%

2%

E=—U+——x6k。

3R、

联立解得

7?v=3k。，£=6V

(2)[3]闭合开关，调节电阻箱，使指针指在“3.0V”处，此时将两表笔断开，待测电阻为8,故此处刻度应

标阻值为00O

[4]当电压显示为3.0V时，由闭合电路欧姆定律可得

3OV

E=3.0V+二一R

3kQ

可得电阻箱的阻值为

H=3kQ

当电压显示为3.0V时，由闭合电路欧姆定律可得

1OV

E=1.0V+-——R

用

其中扁为电压表与待测电阻的并联值，可知

4二广务

解得待测电阻阻值为

凡=0.75k。

(3)[5]由于电动势不变，内阻变大，可通过调节电阻箱使总电阻不变，故测量结果将不变，C正确。

故选C。

5

15.如图所示，潜艇通过压缩空气排出海水控制浮沉，在海面上潜艇将压强为1.0x10Pa、休积为600m3

空气压入容积为6m3的贮气筒，潜艇潜至海面下方100m深时，将贮气简内一部分压缩空气通过节流阀压

入水舱右侧的气舱内(气舱与水舱通过活塞隔开，活塞与水舱间无靡擦，开始时气舱内没有气体)，使lOn?

的水通过排水孔排向与之相通的大海(排水过程，潜艇的位置不变)，已知海面处的大气压强恒为

Po=1.0xl05Pa，取海水的密度夕nLOxlCPkg/n?,重力加速度大小g=10m/s2,气体温度保持不变。

求:

(1)潜艇下潜前贮气筒内空气的压强;

(2)排水过程中贮气筒排出气体占总气体的百分比。(结果保留三位有效数字)

贮

气

单向排水孔节流阀、

V水舱气舱

活塞/

【答案】(1)A=lxlO7Pa®(2)18.3%

【解析】

【分析】

【详解】(1)潜艇下潜前，贮气筒中发生等温变化，有

Povo=P1K

其中Po=LOxlC)5pa,V；=600m3,^6m3,联立解得

Pi=-^=lxlO7Pa

K

(2)当贮气筒排出气体前后，体积为

K=(6+10)m3,V；=10m3

则由等温变化知

PM'=P2%'

而必=Po+Qg丸=l」xlC)6pa，解得

Pi

所以有

V11

，=—xl00%^18.3%

K6

16.跑酷是以日常生活的环境为运动场所的极限运动。质量m=50kg的跑酷运动员，在水平高台上水平向

右跑到高台边缘，以%的速度从边缘的A点水平向右跳出，运动时间％=0.3s后落在一倾角为53。的斜面8

点，速度方向与斜面垂直。此时运动员迅速转身并调整姿势，以为的速度从2点水平向左蹬出，刚好落到

2

斜面的底端C点。假设该运动员可视为质点，不计空气阻力，g取lOm/s?,sin53°=0.8,cos53°=0.60

求：

（1）运动员从高台边缘跳出的水平速度%大小；

（2）运动员落到斜面底端C时的速度；

（3）假设与斜面的作用时间为0.3秒，求人与斜面作用过程中人对斜面的作用力。

【答案】（1）4m/s；（2）2平向$,方向与水平方向夹角的正切值为|；（3）1OOO0N，斜向右下方

与水平方向夹角45°

【解析】

【分析】

【详解】（1）运动员落至斜面B点时竖直分速度为

vy=gti=3m/s

由于速度方向与斜面垂直，满足

tan53°=%

匕

解得

v0=4m/s

即运动员从高台边缘跳出的水平速度大小为4m/s。

（2）从B点水平向左蹬出的速度为

-=2m/s

2

设落至C点时间为d由位移公式可得

x=­t2

22

12

y=2gt2

由位移偏角公式可得

tan53°=—

x

落至C点的竖直分速度为

巾=sh

运动员落到斜面底端C时的速度大小为

速度方向与水平方向夹角的正切值为

v'

tan=—v

%

2

联立代入数据解得

「旭m/s，tanad

33

(3)设斜面对人的作用力在竖直方向的分量为在水平方向的分量为在竖直方向上，以上为正方向,

由动量定理可得

(耳—mg)At=O-(-mvy)

在水平方向上，以向左为正方向，由动量定理可得

RA?=m-—

22

解得

耳=工=1000N

故斜面对人的作用力大小为

F=J—+.=I。。。底N

斜向左上方与水平方向成45°角，由牛顿第三定律可知，人对斜面的作用力大小为1000&N，方向斜向

右下方，与水平方向夹角45°。

17.示波管的应用非常广泛，其核心就是利用电场或磁场实现电子束线的聚焦，这与透镜将光束聚焦的作

用相似，故称为电聚焦或磁聚焦。现可以将磁聚焦简化成如下的过程：电子枪发射的大量电子从M板上的

小孔无初速进入M、N两板间的加速电场中，并从N板上的小孔飞出，电子在从电场中飞出时，由于各种

原因会散开一个极小的角度。，如图所示。从N板小孔中飞出的电子在离开电场区域后直接进入N板右侧

的匀强磁场区域中，由于磁场的作用会在磁场内再次聚焦。调整荧光屏（图中未画出）到N板的距离，就

能使电子束会聚点正好打在荧光屏上。已知加速电场的电压为U,板间距离为“，匀强磁场沿水平方向、磁

感应强度大小为3,电子的电荷量为-e,质量为加。电子之间的相互作用力很小，可以忽略其对电子速度大

小的影响，不考虑电子之间的碰撞，sin。七。、cosO—l,求：

（1）电子进入磁场时的速度大小；

（2）电子从开始运动到再次会聚一于点时所用的时间；

（3）调整荧光屏到N板的距离为/时，使电子恰好会聚到屏上，贝也应满足什么条件？

【解析】

【详解】（1）设电子进入磁场时的速度大小为功,则由动能定理可得

解得

（2）设电子在加速电场中运动的时间为“，则根据运动学公式有

d=^t.③

2

如图所示，电子进入磁场后，物在平行于磁场和垂直于磁场方向的分量大小分别为

V；=v0COS6*®vo(4)

sin

v2=v00xv06⑤

电子在沿磁场方向做匀速直线运动，在垂直于磁场方向的平面内做匀速圆周运动，所以电子的合运动为螺

旋线运动。设电子在垂直于磁场方向的平面内做匀速圆周运动的半径为r,周期为T,则根据牛顿第二定律

有

2

evB=m—@

2一r

根据匀速圆周运动规律有

2口

T=---⑦

丫2

电子从开始运动到再次会聚一于点时所用的时间为

f=八+T⑧

联立②③⑥⑦⑧解得

,2m2nm人

t=d.\—+------⑨

\eUeB

(3)电子在