9．如图所示，A、B两小球用轻杆连接，竖直放置．由于微小的扰动，A球沿竖直光滑槽运动，B球沿水平光滑槽运动．则在A球到达底端前（）
A．A球做匀加速直线运动
B．轻杆对A球做负功，对B球做正功
C．A球到达竖直槽底端时B球的速度为零
D．A球的机械能最小时轻杆对B球的作用力为零
三、简答题：
本题分必做题（第10、11、12题）和选做题（第13题）两部分，共42分．请将解答填写在相应的位置．
10．（8分）
（1）用DIS测电源电动势和内电阻电路如图（a）所示，R0为定值电阻。
调节电阻箱R，记录电阻箱的阻值R和相应的电流值I，通过变换坐标，经计算机拟合得到如图（b）所示图线，则该图线选取了_______为纵坐标，由图线可得该电源电动势为________V。
（2）现有三个标有“2.5V，0.6A”相同规格的小灯泡，其I-U特性曲线如图（c）所示，将它们与图（a）中电源按图（d）所示电路相连，A灯恰好正常发光，则电源内阻r=____Ω，图（a）中定值电阻R0=____Ω。
（3）若将图（a）中定值电阻R0换成图（d）中小灯泡A，调节电阻箱R的阻值，使电阻箱R消耗的电功率是小灯泡A的两倍，则此时电阻箱阻值应调到_______Ω。
调节电阻箱R的阻值，能否使小灯泡A、电阻箱R和电源内阻r上消耗的电功率相同？
答____________（选填“能”、“不能”或“不能确定”）
11．（10分）在探究“动能定理”实验时，某同学设计了如图所示的实验，其实验操作如下：
先将沙和沙桶通过滑轮悬挂于小车一端，调节平板的倾角θ，使小车沿斜面向下做匀速直线运动，测出沙和沙桶的总质量m；保持平板倾角θ不变，去掉沙和沙桶，小车即在平板上沿斜面向下运动并打出一条纸带，以此来探究小车的合力做功与其动能变化的关系。
（1）在本实验中（选填“需要”或“不需要”）满足沙和沙桶的质量远小于小车的总质量；
（2）某次实验中，小车的质量为0.60kg，沙和沙桶的为0.05kg。
得到图乙所示的纸带。
纸带上O为小车运动起始时刻所打的点，选取时间间隔为0.1s的相邻计数点A、B、C、D、E、F。
取g=9.8m/s2，小车从O到E，所受合力做的功W＝J；在记录E点时小车的速度为vE＝________J。
（计算结果保留三位有效数字）
（3）实验中该同学发现W总小于ΔEk，其主要原因是（写出一条即可）。
（4）该同学想改变小车的质量重新进行实验，（选填“需要”或“不需要”）重新调节平板的倾角．
12.[选修3-5]（12分）
（1）存在下列事实：
①一对高能的γ光子相遇时可能产生一对正负电子；②一个孤立的γ光子不论其频率多高都不可能产生一对正负电子；③一个高能的γ光子经过重核附近时可能产生一对正负电子；④原子核发生变化时，只发射一些特定频率的γ光子．关于上述事实下列说法正确的是（电子质量me，光在在真空中速度c，普朗克常量h）
A．事实①表明，微观世界中的相互作用，只要符合能量守恒的事件就一定能发生
B．事实②说明，动量守恒定律和能量守恒定律是自然界的普遍规律
C．事实③中，由于外界重核的参与，系统动量不守恒，而γ光子的频率需满足v≥mec2/h
D．事实④中表明，原子核的能级也是不连续的
（2）如图所示，在实验室用两端带有竖直挡板C和D的气垫导轨和有固定挡板的质量都是M的滑块A和B做“探究碰撞中的守恒量”的实验，实验步骤如下：
a．调整气垫导轨，使其水平
b．把两滑块A和B紧贴在一起，在A上放质量为m的砝码，置于导轨上，用电动卡销卡住A和B，在A和B固定挡板间放入一轻弹簧，使弹簧水平压缩。
c．按下电钮使电动卡销放开，同时启动两个记录两滑块运动时间的电子计时器，当A和B与固定挡板C和D碰撞同时，电子计时器自动停表，记下A至C和B至D的运动时间t1和t2。
d．重复几次，取t1和t2的平均值；
应测量的数据还有；
只要关系式成立，即可得出碰撞中守恒量是mv的矢量和。
（3）图为通过某光电管的光电流与两极间电压的关系，当用光子能量为4.5eV的蓝光照射光电管的阴极K时，对应图线的与横轴交点U1=-2．37V．（普朗克常量h=6.63×10-34Js，电子电量e=1.6×10-19C）（以下计算结果保留两位有效数字）
（1）求出阴极K发生光电效应的极限频率
（2）当用光子能量为7.0eV的紫外线持续照射光电管的阴极K时，测得饱和电流为0.32μA，求阴极K单位时间发射的光电子数．
13.【选做题】本题包括A、B两小题，请选定其中一小题，并在相应区域内作答，若全做，则按A小题评分．
A.[选修3-3]（12分）
（1）一定质量的乙醚液体全部蒸发，变为同温度的乙醚气体，在这一过程中（）
A．分子引力增大，分子斥力减小B．分子势能减小
C．乙醚的内能不变D．分子平均动能不变
（2）如图所示,两个相通的容器A、B间装有阀门S,A中充满气体,分子与分子之间存在着微弱的引力,B为真空.打开阀门S后,A中的气体进入B中,最终达到平衡,整个系统与外界没有热交换,则气体的内能（填“减小”、“不变”或“增大”）,气体的分子势能（填“减小”、“不变”或“增大”）.
（3）如图所示是一定质量的理想气体沿直线ABC发生状态变化的p-V图象.已知气体在状态A时温度TA=300K，A→B的过程中,理想气体内能变化量为50J，求：
①该气体在状态C时的温度TC为多少？
②B→C的过程中，与外界交换的热量大小为多少？
四、计算题（本题共47分）
14．（15分）如图所示，质量为m的小物块放在长直水平面上，用水平细线紧绕在半径为R、质量为2m的薄壁圆筒上．t=0时刻，圆筒在电动机带动下由静止开始绕竖直中心轴转动，转动中角速度满足ω=β1t（β1为已知常数），物块和地面之间动摩擦因数为μ．求：
（1）请说明物块做何种运动？
并求出物块运动中受到的拉力．
（2）从开始运动至t=t1时刻，电动机做了多少功？
（3）若当圆筒角速度达到ω0时，使其减速转动，并以此时刻为t=0，且角速度满足ω=ω0－β2t（式中ω0、β2均为已知），则减速多长时间后小物块停止运动？
15．（16分）如图所示存在范围足够大的磁场区，在虚线OO′为磁场边界，左侧为竖直向下的匀强磁场，磁感强度为B1，右侧为竖直向上的磁感强度B2的匀强磁场区，B1=B2=B．有一质量为m且足够长的U形金属框架MNPQ平放在光滑的水平面上，框架跨过两磁场区，磁场边界OO′与框架的两平行导轨MN、PQ垂直，两导轨相距L，一质量也为m的金属棒垂直放置在右侧磁场区光滑的水平导轨上，并用一不可伸长的绳子拉住，绳子能承受的最大拉力是F0，超过F0绳子会自动断裂．已知棒的电阻是R，导轨电阻不计．t=0时刻对U形金属框架施加水平向左的拉力F让其从静止开始做加速度为a的匀加速直线运动．
（1）求在绳未断前U形金属框架做匀加速运动t时刻水平拉力F的大小；绳子断开后那时刻棒的加速度．
（2）若在绳子断开的时刻立即撤去拉力F，框架和导体棒将怎样运动，求出它们的最终状态的速度．
（3）在
（2）的情景下，求出撤去拉力F后棒上产生的电热和通过导体棒的电量．
16．（16分）如图所示，一长为L的薄壁玻璃管放置在水平面上，在玻璃管的a端放置一个直径比玻璃管直径略小的小球，小球带电荷量为-q、质量为m。
玻璃管右边的空间存在方向竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场。
磁场的左边界与玻璃管平行，右边界足够远。
玻璃管带着小球以水平速度v0垂直于左边界向右运动，由于水平外力的作用，玻璃管进入磁场后速度保持不变，经一段时间后小球从玻璃管b端滑出并能在水平面内自由运动，最后从左边界飞离磁场。
设运动过程中小球的电荷量保持不变，不计一切阻力。
求：
（1）小球从玻璃管b端滑出时速度的大小；
（2）从玻璃管进入磁场至小球从b端滑出的过程中，外力F随时间t变化的关系；
（3）小球飞离磁场时速度的方向。
物理参考答案
一、单项选择题：
1．C2．A3．D4．B5．D
二、多项选择题：
6．BC7．BC8．ABD9．CD
三、简答题：
10．（8分）
（1）1/I，4.5（每空2分）
（2）2.5，2（每空1分）
（3）4.60-4.90，不能（每空1分）
11．（10分）
（1）不需要
（2）0.2300.960（3）木板的倾角过大（4）需要（每空2分）
12.[选修3-5]（12分）
（1）BD（3分）
（2）①滑块A的左端到挡板C的距离x1和滑块B的右端到挡板D的距离x2；（2分）
②
（2分）
（3）①5.15×1014Hz（3分）②n=2×1012（2分）
13.A.[选修3-3]（12分）
（1）D（3分）
（2）不变，增大（每空2分）
（3）
①由
，得：
TC=TA=300K（2分）
②气体在状态C与状态A内能相等，B→C的过程：
气体对外做功
气体内能减少50J，则气体吸热100J。
（3分）
四、计算题（本题共47分）
14．（15分）
解
（1）圆筒边缘线速度与物块前进速度大小相同
根据v=ωR=Rβ1t，线速度与时间成正比
物块做初速为零的匀加速直线运动（2分）
分析结论，物块加速度为a=Rβ1（1分）
根据物块受力，由牛顿第二定律得T－μmg=ma
则细线拉力为T=μmg+mRβ1（2分）
（2）对整体运用动能定理，有
W电+Wf=
（2分）
其中Wf=－μmgs=－μmg
（1分）
则电动机做的功为W电=μmg
+
（1分）
（或对圆筒分析，求出细线拉力的做功，结果正确同样给分）
（3）圆筒减速后，边缘线速度大小v=ωR=ω0R－Rβ2t，线速度变化率为a=Rβ2
若a≤μg，细线处于拉紧状态，物块与圆筒同时停止，物块减速时间为t=ω0/β2（3分）
若a>μg，细线松弛，物块水平方向仅受摩擦力，物块减速时间为t=ω0R/μg（3分）
15．（16分）
解：
（1）对框架
安培力
（1分）
（1分）
（1分）
绳子断开时刻绳子拉力F0=F安（1分）
棒的加速度
（1分）
（2）绳子断裂时刻F0=
（1分）
框架速度
（1分）
以后框架减速，棒向右加速，当两者速度大小相等时回路磁通量不再变化，一起匀速度运动
由于框架和棒都是受安培力作用，且质量相等，所以任意刻加速度大小相等，相等时间内速度变化的大小也等，最终速度都是v，（1分）
（2分）
框架向左匀速，棒向右匀速．
（3）撤去拉力F后系统动能减少等于回路消耗电能，即棒上产生电热
（2分）
对棒F安=BIL=ma
（1分）
Δt时间速度变化Δv=aΔt=
（1分）
速度由零增加到v过程
（1分）
（1分）
16．（16分）
解：
（1）如图所示，小球管中运动的加速度为：
①…
设小球运动至b端时的y方向速度分量为vy，
则：
②
又：
③
由①～③式，可解得小球运动至b端时速度大
小为：
④
（2）由平衡条件可知，玻璃管受到的水平外力为：
F=Fx=Bvyq⑤
⑥…
由⑤～⑥式可得外力随时间变化关系为：
F=
⑦
（3）设小球在管中运动时间为t0，小球在磁场中做圆周运动的半径为R，轨迹如图所示，
t0时间内玻璃管的运动距离x=v0t0⑧
⑨
由牛顿第二定律得：
⑩
由几何关系得：
由①～②、⑧～
式可得：
sinα=0
故
，即小球飞离磁场时速度方向垂直于磁场边界向左。
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