北京市海淀区2016届高三下学期期末考试(二模)物理试卷 扫描版含答案

物理部分
海淀区高三年级第二学期期末练习
物理学科参考答案 2016.5 选择题（共48分，13题~20题每题6分）
13．B 14．A 15．A 16．C 17．C 18．D 19．D 20．C
21．（18分）
（1）1.170（说明1.168~1.172之间均可得分）（2分）（2）L Rd 42
π（3分）
（3）D （3分）；F （3分）（4）b （2分）
（5）4.5（说明：4.3~4.7之间均可得分）（2分）（6）A （3分）
22．(16分)
（1）少年从C 点水平飞出做平抛运动
在竖直方向： y ＝2
1gt 2…………………………………………………………（2分） y=︒37sin s ………………………………………………………………………（2分）
解得：t =0.60s……………………………………………………………………（1分）
（2）在水平方向： x =v C t ……………………………………………………………（2分）
︒=37cos s x ………………………………………………………………………（2分）
解得：v C =4.0m/s ………………………………………………………………（1分）
（3）少年到D 点时竖直方向的速度gt v y ==6.0m/s………………………………（2分）
少年到D 点时速度大小为22y C D v v v += …………………………………………（2分）
22
1D k mv E =………………………………………………………………………（1分） 解得：E k =1560J…………………………………………………………………（1分）
23．（18分）
（1）以滑块A 为研究对象，
在第1段轨道上，滑块A 受到摩擦力的大小f mg μ=…………………………（1分） 对于滑块A 在第1段轨道上从最左端到最右端的过程，
根据动能定理有21()2
F f L mv -=……………………………………………（2分） 解得：F =1.84N ……………………………………………………………………（2分）
（2）设滑块A 、B 碰撞后瞬间A 和B 的共同速度为v AB ，根据动量守恒定律有
mv =2m v AB …………………………………………………………………………（2分） 设滑块B 对滑块A 的冲量为I ， 规定水平向右为正方向。

以滑块A 为研究对象，根据动量定理有：I =mv AB －mv ，…………………………（2分） 解得：I =－0.030N •s……………………………………………………………………（1分） 滑块B 对滑块A 冲量的方向水平向左………………………………………………（1分）
（3）设滑块A 和B 每经过一段长为L 的黑色轨道损失的动能为ΔE 1，则
1(2-)E mg Eq L μ∆=……………………………………………………………………（2分） 设滑块A 和B 每经过一段长为L 的白色轨道，损失的动能为ΔE 2，则
22E mgL μ∆=…………………………………………………………………………（2分） 设滑块A 和B 碰撞后瞬间的总动能为E k AB ，令2
1k E E E N AB ∆+∆=…………………（1分） 解得：N =7.5……………………………………………………………………………（1分） 即滑块通过标号为15的白色轨道后，仍有动能E k =0.5(ΔE 1+ΔE 2) =6×10-3J ，
因E k >ΔE 1，故物块可通过第16号轨道而进入第17号轨道，
进入第17号轨道时的动能E k ′= E k －ΔE 1=2×10-3J< ΔE 2，故将不能通过第17号轨道，即最终停在第17号轨道上。

………………………………………………………………（1分）
24．（20分）
(1)由题意可知，等势线A 的半径R ＝R 1+R 22 …………………………………………（1分）
质量为m 的离子在静电分析器中做匀速圆周运动，
根据牛顿第二定律有qE ＝m v 2R …………………………………………………………（2分）
设质量为m 的离子从狭缝S 1进入静电分析器时的速度为v ，
则其在加速电场中加速过程中，根据动能定理有qU ＝12mv 2 ………………………（2分）
解得：E ＝4U R 1+R 2
…………………………………………………………………………（1分） (2)设质量为m ′的离子经加速电场加速后，速度为v ′，由动能定理可得qU ＝12m ′v ′2
质量为m ′的离子在电场中做半径为R 的匀速圆周运动，所需要的向心力F 向＝m ′v ′2R 解得：F 向＝qE …………………………………………………………………………（1分）
即该离子所受电场力，恰好等于它若做匀速圆周运动的向心力，因此这个离子仍然在静电分析器中做半径为R 的匀速圆周运动。

故质量为m ′的离子能从狭缝S 2射出，仍从狭缝P 1进入磁场做匀速圆周运动。

……………………………………………………（1分）
设质量为m ′的离子进入磁场做匀速圆周运动的半径为r′，O 2P 2=d ，
若质量为m ′的离子能从磁场下边界射出，则出射位置到O 2距离为x 须满足的条件为0<x <2d ……………………………………………………………………………………（1分）
质量为m 的离子在磁分析器中做匀速圆周运动，
根据牛顿第二定律有qvB ＝m v 2r ………………………………………………………（1分）
离子在磁分析器中做匀速圆周运动的半径r ＝1B 2mU q ，r ∝m …………………（1分）
由题意可知，质量为m 的离子圆周运动的轨道半径r ＝d
所以质量为m ′的离子在磁分析器中做匀速圆周运动的半径
r ′＝m ′m r ＝m ′
m d ………………………………………（1分） 因m <m ′<2m ，故d <r ′<2d 。

……………………………（1分）
则由几何关系有r ′2＝x 2＋(r ′－d )2…………………………（1分）
解得：x 2max ＝（22-1）d 2<4d 2，所以质量为m ′的离子能从磁场下边界射
出。

……………………………………………………………………………（1分）
(3)时间Δt 内能进入静电分析器的离子个数N ＝I Δt q ……………………………（2分）
因所有离子都能进入磁场并从磁场下边界射出进入收集器，由题意可知，进入收集器的离子中，质量为m 的离子个数N 1=αN ，质量为m ′的离子个数 N 2=(1－α)N …………（2分）
解得：M 0=N 1﹒m + N 2﹒m ′Δt
=I q [α﹒m +(1－α) m ′] ……………………………………（1分）。