2016年北京市海淀区高考物理二模试卷

2016年北京市海淀区高考物理二模试卷一.选择题（每小题6分）1．（6分）如图所示，在一个配有活塞的厚壁有机玻璃筒底放置一小团硝化棉，迅速向下压活塞，筒内气体被压缩后可点燃硝化棉．在筒内封闭的气体被活塞压缩的过程中（）A．气体对外界做正功，气体内能增加B．外界对气体做正功，气体内能增加C．气体的温度升高，压强不变D．气体的体积减小，压强不变2．（6分）对下列各原子核变化的方程，表述正确的是（）A．H+H→He+n是核聚变反应B．H+H→He+n是α衰变C．Se→Kr+2e是核裂变反应D．U+n→Xe+Sr+2n是β衰变3．（6分）平行的a、b两种单色光的光束以相同的入射角从空气斜射向某种长方体玻璃砖上表面的同一位置，在玻璃砖下表面将分开为不同的单色光光束．若a光的频率小于b光的频率，则以下光路图中正确的是（）A．B．C．D．4．（6分）一列横波沿x轴正方向传播，t=0时刻的波形图如图甲所示，则图乙描述的可能是（）A．x=0处质点的振动图象B．x=0.5m处质点的振动图象C．x=1.5m处质点的振动图象D．x=2.5m处质点的振动图象5．（6分）若已知引力常量G，则利用下列哪组数据可以算出地球的质量（）A．一颗绕地球做匀速圆周运动的人造卫星的质量和地球表面的重力加速度B．一颗绕地球做匀速圆周运动的人造卫星的质量和地球的第一宇宙速度C．一颗绕地球做匀速圆周运动的人造卫星的运行速率和周期D．地球绕太阳公转的周期和轨道半径6．（6分）如图甲所示，交流发电机的矩形金属线圈abcd的匝数n=100，线圈的总电阻r=5.0Ω，线圈位于匀强磁场中，且线圈平面与磁场方向平行．线圈的两端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F（集流环）焊接在一起，并通过电刷与阻值R=95Ω的定值电阻连接．现使线圈绕过bc和ad边中点、且垂直于磁场的转轴OOˊ以一定的角速度匀速转动．穿过线圈的磁通量Φ随时间t变化的图象如图乙所示．若电路其他部分的电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计．则下列说法中正确的是（）A．线圈匀速转动的角速度为100rad/sB．线圈中产生感应电动势的最大值为100VC．线圈中产生感应电动势的有效值为100VD．线圈中产生感应电流的有效值为A7．（6分）某同学用半径相同的两个小球a、b来研究碰撞问题，实验装置示意图如图所示，O点是小球水平抛出点在水平地面上的垂直投影．实验时，先让入射小球a多次从斜轨上的某一确定位置由静止释放，从水平轨道的右端水平抛出，经多次重复上述操作，确定出其平均落地点的位置P；然后，把被碰小球b 置于水平轨道的末端，再将入射小球a从斜轨上的同一位置由静止释放，使其与小球b对心正碰，多次重复实验，确定出a、b相碰后它们各自的平均落地点的位置M、N；分别测量平抛射程OM、ON和OP．已知a、b两小球质量之比为6：1，在实验误差允许范围内，下列说法中正确的是（）A．a、b两个小球相碰后在空中运动的时间之比为OM：ONB．a、b两个小球相碰后落地时重力的瞬时功率之比为6OM：ONC．若a、b两个小球在碰撞前后动量守恒，则一定有6 ON=6OM+OPD．若a、b两个小球的碰撞为弹性碰撞，则一定有OP+OM=ON8．（6分）物理图象能够直观、简洁地展现两个物理量之间的关系，利用图象分析物理问题的方法有着广泛的应用．如图，若令x轴和y轴分别表示某个物理量，则图象可以反映在某种情况下，相应物理量之间的关系．x轴上有A、B两点，分别为图线与x轴交点、图线的最低点所对应的x轴上的坐标值位置．下列说法中正确的是（）A．若x轴表示空间位置，y轴表示电势，图象可以反映某静电场的电势在x轴上分布情况，则A、B两点之间电场强度在x轴上的分量沿x轴负方向B．若x轴表示空间位置，y轴表示电场强度在x轴上的分量，图象可以反映某静电场的电场强度在x轴上分布情况，则A点的电势一定高于B点的电势C．若x轴表示分子间距离，y轴表示分子势能，图象可以反映分子势能随分子间距离变化的情况，则将分子甲固定在O点，将分子乙从A点由静止释放，分子乙仅在分子甲的作用下运动至B点时速度最大D．若x轴表示分子间距离，y轴表示分子间作用力，图象可以反映分子间作用力随分子间距离变化的情况，则将分子甲固定在O点，将分子乙从B点由静止释放，分子乙仅在分子甲的作用下一直做加速运动二、非选择题共180分）9．（18分）在“测定金属的电阻率”实验中，（1）利用螺旋测微器测量合金丝的直径d．某次测量时，螺旋测微器的示数如图1所示，则该合金丝直径的测量值d=mm．（2）若测出合金丝长度为L，直径为d，电阻为R，则该合金电阻率的表达式ρ=．（用上述字母和通用数学符号表示）（3）按图2所示的电路图测量合金丝的电阻R x．实验中除开关、若干导线之外还提供下列器材：A．待测合金丝R x（接入电路部分的阻值约5Ω）B．电源（电动势4V，内阻不计）C．电流表（0～3A，内阻约0.01Ω）D．电流表（0～0.6A，内阻约0.2Ω）E．灵敏电流计G（满偏电流I g为200µA，内阻r g为500Ω）F．滑动变阻器（0～10Ω，允许通过的最大电流l A）G．滑动变阻器（0～100Ω，允许通过的最大电流0.3A）H．电阻箱R0（0～99999.9Ω）为了测量准确、调节方便，实验中电流表应选，滑动变阻器应选．（均填写仪器前的字母）（4）按图2所示的电路图测量合金丝的电阻R x，开关闭合前应将滑动变阻器的滑片P置于端（选填“a”或“b”）．（5）甲同学按照图2电路图正确连接好电路，将电阻箱接入电路的阻值调为R0=14500Ω，改变滑动变阻器接入电路的电阻值，进行多次实验，根据实验数据，画出了灵敏电流计的示数I G和电流表Ⓐ的示数I A的关系图线如图3所示．由此可知，合金丝接入电路的电阻测量值R x=Ω（保留两位有效数字）．（6）乙同学选择同样的器材，按图4所示电路测量合金丝的阻值R x，保持电阻箱接入电路的阻值不变．在不损坏电表的前提下，他将滑动变阻器滑片P从一端滑向另一端，随滑片P移动距离x的增加，灵敏电流计的示数I G和电流表Ⓐ的示数I A也随之增加，图5反映I G﹣x和I A﹣x关系的示意图中可能正确的是．10．（16分）如图所示，一个少年脚踩滑板沿倾斜街梯扶手从A点由静止滑下，经过一段时间后从C点沿水平方向飞出，落在倾斜街梯扶手上的D点．已知C 点是一段倾斜街梯扶手的起点，倾斜的街梯扶手与水平面的夹角θ=37°，CD间的距离s=3.0m，少年的质量m=60kg．滑板及少年均可视为质点，不计空气阻力．取sin37°=0.60，cos37°=0.80，重力加速度g=10m/s2，求：（1）少年从C点水平飞出到落在倾斜街梯扶手上D点所用的时间t；（2）少年从C点水平飞出时的速度大小v C；（3）少年落到D点时的动能E k．11．（18分）如图所示，有一固定在水平面的平直轨道，该轨道由白色轨道和黑色轨道交替排列并平滑连接而成．各段轨道的编号已在图中标出．仅黑色轨道处在竖直向上的匀强电场中，一不带电的小滑块A静止在第1段轨道的最左端，绝缘带电小滑块B静止在第1段轨道的最右端．某时刻给小滑块A施加一水平向右的恒力F，使其从静止开始沿轨道向右运动，小滑块A运动到与小滑块B碰撞前瞬间撤去小滑块A所受水平恒力．滑块A、B碰撞时间极短，碰后粘在一起沿轨道向右运动．已知白色轨道和黑色轨道各段的长度均为L=0.10m，匀强电场的电场强度的大小E=1.0×104N/C；滑块A、B的质量均为m=0.010kg，滑块A、B 与轨道间的动摩擦因数处处相等，均为μ=0.40，绝缘滑块B所带电荷量q=+1.0×10﹣5C，小滑块A与小滑块B碰撞前瞬间的速度大小v=6.0m/s．A、B均可视为质点（忽略它们的尺寸大小），且不计A、B间的静电力作．在A、B粘在一起沿轨道向右运动过程中电荷量保持不变，取重力加速度g=10m/s2．（1）求F的大小；（2）碰撞过程中滑块B对滑块A的冲量；（3）若A和B最终停在轨道上编号为k的一段，求k的数值．12．（20分）如图为某种质谱仪的结构的截面示意图，该种质谱仪由加速电场、静电分析器、磁分析器及收集器组成．其中静电分析器由两个相互绝缘且同心的四分之一圆柱面的金属电极K1和K2构成，两柱面电极的半径分别为R1和R2，O1点是圆柱面电极的圆心．S1和S2分别为静电分析器两端为带电粒子进出所留的狭缝．静电分析器中的电场的等势面在该截面图中是一系列以O1为圆心的同心圆弧，图中虚线A是到K1、K2距离相等的等势线．磁分析器中有以O2为圆心的四分之一圆弧的区域，该区域有垂直于截面的匀强磁场，磁场左边界与静电分析器的右边界平行．P1为磁分析器上为带电粒子进入所留的狭缝，O2P1的连线与O1S1的连线垂直．离子源不断地发出正离子束，正离子束包含电荷量均为q的两种质量分别为m、m′（m＜m′＜2m）的同位素离子，其中质量为m的同位素离子个数所占的百分比为α．离子束从离子源发出的初速度可忽略不计，经电压为U的加速电场加速后，全部从狭缝S1沿垂直于O1S1的方向进入静电分析器．稳定情况下，离子束进入静电分析器时的等效电流为I．进入静电分析器后，质量为m的同位素离子沿等势线A运动并从狭缝S2射出静电分析器，而后由狭缝P1沿垂直于O2P1的方向进入磁场中，偏转后从磁场下边界中点P2沿垂直于O2P2的方向射出，最后进入收集器．忽略离子的重力、离子之间的相互作用、离子对场的影响和场的边缘效应．（1）求静电分析器中等势线A上各点的电场强度E的大小；（2）通过计算说明质量为m′的同位素离子能否从狭缝S2射出电场并最终从磁场下边界射出；（3）求收集器单位时间内收集的离子的质量M0．2016年北京市海淀区高考物理二模试卷参考答案与试题解析一.选择题（每小题6分）1．（6分）如图所示，在一个配有活塞的厚壁有机玻璃筒底放置一小团硝化棉，迅速向下压活塞，筒内气体被压缩后可点燃硝化棉．在筒内封闭的气体被活塞压缩的过程中（）A．气体对外界做正功，气体内能增加B．外界对气体做正功，气体内能增加C．气体的温度升高，压强不变D．气体的体积减小，压强不变【解答】解：压缩玻璃筒内的空气，气体的压强变大，机械能转化为筒内空气的内能，空气的内能增加，温度升高，当达到棉花的燃点后，棉花会燃烧；故B 正确，ACD错误故选：B2．（6分）对下列各原子核变化的方程，表述正确的是（）A．H+H→He+n是核聚变反应B．H+H→He+n是α衰变C．Se→Kr+2e是核裂变反应D．U+n→Xe+Sr+2n是β衰变【解答】解：A、H+H→He+n是核聚变反应，故A正确，B错误；C、重核分裂成质量较小的核的反应较核裂变反应，需要其它粒子轰击，不能自发地进行，故C错误．D、U+n→Xe+Sr+2n是重核裂变反应，故D错误．故选：A．3．（6分）平行的a、b两种单色光的光束以相同的入射角从空气斜射向某种长方体玻璃砖上表面的同一位置，在玻璃砖下表面将分开为不同的单色光光束．若a光的频率小于b光的频率，则以下光路图中正确的是（）A．B．C．D．【解答】解：CD、光线通过玻璃砖发生了两次折射，在玻璃砖下表面的入射角等于上表面的折射角，根据光路的可逆性原理可知，在玻璃砖下表面的折射角等于上表面的入射角，由几何关系可知，出射光线与入射光线平行，所以出射时a、b两束单色光互相平行．故C、D错误．AB、a光的频率小于b光的频率，则玻璃对a光的折射率比b光的小，根据折射定律可知，b光通过玻璃砖时侧移较大，故A正确，B错误．故选：A4．（6分）一列横波沿x轴正方向传播，t=0时刻的波形图如图甲所示，则图乙描述的可能是（）A．x=0处质点的振动图象B．x=0.5m处质点的振动图象C．x=1.5m处质点的振动图象D．x=2.5m处质点的振动图象【解答】解：由乙图可知，t=0时刻，质点在接近正向最大位置处向上振动；而甲图可知，x=0处质点处在平衡位置向下振动，x=0.5m处的质点在向下振动；而2.5m的质点在负向位移处向上振动，只有x=1.5m处质点位置和振动方向符合，故C正确，ABD错误．故选：C．5．（6分）若已知引力常量G，则利用下列哪组数据可以算出地球的质量（）A．一颗绕地球做匀速圆周运动的人造卫星的质量和地球表面的重力加速度B．一颗绕地球做匀速圆周运动的人造卫星的质量和地球的第一宇宙速度C．一颗绕地球做匀速圆周运动的人造卫星的运行速率和周期D．地球绕太阳公转的周期和轨道半径【解答】解：A、根据万有引力提供向心力得，卫星质量同时出现在等号两边被约掉，，必须还要知道地球半径才能求出地球质量，故A错误．B、根据近地卫星与地球之间的万有引力提供向心力，有G，解得，卫星质量约掉，仅知道第一宇宙速度，必须还要加上地球半径才能求出地球质量，故B错误．C、由得，根据万有引力提供向心力得，得，能求出地球质量，故C正确．D、中心天体是太阳，故无法求地球质量，故D错误．故选：C6．（6分）如图甲所示，交流发电机的矩形金属线圈abcd的匝数n=100，线圈的总电阻r=5.0Ω，线圈位于匀强磁场中，且线圈平面与磁场方向平行．线圈的两端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F（集流环）焊接在一起，并通过电刷与阻值R=95Ω的定值电阻连接．现使线圈绕过bc和ad边中点、且垂直于磁场的转轴OOˊ以一定的角速度匀速转动．穿过线圈的磁通量Φ随时间t变化的图象如图乙所示．若电路其他部分的电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计．则下列说法中正确的是（）A．线圈匀速转动的角速度为100rad/sB．线圈中产生感应电动势的最大值为100VC．线圈中产生感应电动势的有效值为100VD．线圈中产生感应电流的有效值为A【解答】解：A、由图知T=π×10﹣2S，则ω==2×100rad/sB、交流发电机产生电动势的最大值E m=nBSω，而Φm=BS，ω=，所以E m=，由Φ﹣t图线可知：Φm=2.0×10﹣2 Wb，T=6.28×10﹣2s 所以E m=200 V．交流发电机产生的电动势最大值为200V．则B错误C、电动势的有效值=100V则C错误D、由闭合电路的欧姆定律，电路中电流的有效值为I===A，则D 正确故选：D7．（6分）某同学用半径相同的两个小球a、b来研究碰撞问题，实验装置示意图如图所示，O点是小球水平抛出点在水平地面上的垂直投影．实验时，先让入射小球a多次从斜轨上的某一确定位置由静止释放，从水平轨道的右端水平抛出，经多次重复上述操作，确定出其平均落地点的位置P；然后，把被碰小球b 置于水平轨道的末端，再将入射小球a从斜轨上的同一位置由静止释放，使其与小球b对心正碰，多次重复实验，确定出a、b相碰后它们各自的平均落地点的位置M、N；分别测量平抛射程OM、ON和OP．已知a、b两小球质量之比为6：1，在实验误差允许范围内，下列说法中正确的是（）A．a、b两个小球相碰后在空中运动的时间之比为OM：ONB．a、b两个小球相碰后落地时重力的瞬时功率之比为6OM：ONC．若a、b两个小球在碰撞前后动量守恒，则一定有6 ON=6OM+OPD．若a、b两个小球的碰撞为弹性碰撞，则一定有OP+OM=ON【解答】解：A、根据t=知，高度相同，则两球运动的时间相同，故A错误．B、两球落地时的竖直分速度相等，根据P=mgv y知，a、b两球的质量之比为6：1，则重力的瞬时功率之比为6：1，故B错误．C、开始a球平抛运动的初速度，碰撞后，a球的速度，b球的速度，根据动量守恒有：m a v0=m a v1+m b v2，则有：6OP=6OM+ON，故C错误．D、若为弹性碰撞，动量守恒，有：6OP=6OM+ON，机械能守恒，有：，则有：6（OP）2=6（OM）2+（0N）2，联立解得OP+OM=ON，故D正确．故选：D．8．（6分）物理图象能够直观、简洁地展现两个物理量之间的关系，利用图象分析物理问题的方法有着广泛的应用．如图，若令x轴和y轴分别表示某个物理量，则图象可以反映在某种情况下，相应物理量之间的关系．x轴上有A、B两点，分别为图线与x轴交点、图线的最低点所对应的x轴上的坐标值位置．下列说法中正确的是（）A．若x轴表示空间位置，y轴表示电势，图象可以反映某静电场的电势在x轴上分布情况，则A、B两点之间电场强度在x轴上的分量沿x轴负方向B．若x轴表示空间位置，y轴表示电场强度在x轴上的分量，图象可以反映某静电场的电场强度在x轴上分布情况，则A点的电势一定高于B点的电势C．若x轴表示分子间距离，y轴表示分子势能，图象可以反映分子势能随分子间距离变化的情况，则将分子甲固定在O点，将分子乙从A点由静止释放，分子乙仅在分子甲的作用下运动至B点时速度最大D．若x轴表示分子间距离，y轴表示分子间作用力，图象可以反映分子间作用力随分子间距离变化的情况，则将分子甲固定在O点，将分子乙从B点由静止释放，分子乙仅在分子甲的作用下一直做加速运动【解答】解：A、若x轴表示空间位置，y轴表示电势，由于点电荷的电势随x 的增大而减小，所以不是某静电场的电势在x轴上分布情况，故A错误；B、若x轴表示空间位置，y轴表示电场强度，由于点电荷的电场强度随x的增大而减小，所以不是某静电场的电场强度在x轴上分布情况，故B错误；C、若x轴表示分子间距离，y轴表示分子势能，结合分子势能的特点可知，图象可以反映分子势能随分子间距离变化的情况；则将分子甲固定在O点，将分子乙从A点由静止释放，分子乙仅在分子甲的作用下运动至B点时分子势能最小，所以动能最大，速度最大．故C正确；D、若x轴表示分子间距离，y轴表示分子间作用力，结合分子力的特点可知，图象可以反映分子间作用力随分子间距离变化的情况；若则将分子甲固定在O 点，将分子乙从B点由静止释放，分子乙仅在分子甲的作用下运动时，开始时受到的是分子引力，做加速运动，过A点后乙分子受到的是分子斥力，开始做减速运动．故D错误．故选：C二、非选择题共180分）9．（18分）在“测定金属的电阻率”实验中，（1）利用螺旋测微器测量合金丝的直径d．某次测量时，螺旋测微器的示数如图1所示，则该合金丝直径的测量值d= 1.170mm．（2）若测出合金丝长度为L，直径为d，电阻为R，则该合金电阻率的表达式ρ=．（用上述字母和通用数学符号表示）（3）按图2所示的电路图测量合金丝的电阻R x．实验中除开关、若干导线之外还提供下列器材：A．待测合金丝R x（接入电路部分的阻值约5Ω）B．电源（电动势4V，内阻不计）C．电流表（0～3A，内阻约0.01Ω）D．电流表（0～0.6A，内阻约0.2Ω）E．灵敏电流计G（满偏电流I g为200µA，内阻r g为500Ω）F．滑动变阻器（0～10Ω，允许通过的最大电流l A）G．滑动变阻器（0～100Ω，允许通过的最大电流0.3A）H．电阻箱R0（0～99999.9Ω）为了测量准确、调节方便，实验中电流表应选D，滑动变阻器应选F．（均填写仪器前的字母）（4）按图2所示的电路图测量合金丝的电阻R x，开关闭合前应将滑动变阻器的滑片P置于b端（选填“a”或“b”）．（5）甲同学按照图2电路图正确连接好电路，将电阻箱接入电路的阻值调为R0=14500Ω，改变滑动变阻器接入电路的电阻值，进行多次实验，根据实验数据，画出了灵敏电流计的示数I G和电流表Ⓐ的示数I A的关系图线如图3所示．由此可知，合金丝接入电路的电阻测量值R x= 4.5Ω（保留两位有效数字）．（6）乙同学选择同样的器材，按图4所示电路测量合金丝的阻值R x，保持电阻箱接入电路的阻值不变．在不损坏电表的前提下，他将滑动变阻器滑片P从一端滑向另一端，随滑片P移动距离x的增加，灵敏电流计的示数I G和电流表Ⓐ的示数I A也随之增加，图5反映I G﹣x和I A﹣x关系的示意图中可能正确的是A．【解答】解：（1）由图示螺旋测微器可知，其示数为：1mm+17.0×0.01mm=1.170mm．（2）合金丝的电阻：R=ρ=ρ，电阻率：ρ=；（3）电路最大电流约为：I===0.8A，电流表应选择D；为方便实验操作滑动变阻器应选择F．（4）由图2所示电路图可知，滑动变阻器采用分压接法，为保护电路闭合开关前滑片应置于b端．（5）根据图2所示电路，由欧姆定律可知，合金丝阻值：R x====4.5Ω．（6）根据图4所示电路图，由欧姆定律可知，电表示数：I A==，I G==，I A与x不是线性关系，I G与x也不是线性关系，随x增大I A与I G增大变快，由图示图象可知，图A所示图象准确，BCD错误，故选A；故答案为：（1）1.170；（2）；（3）D；F；（4）b；（5）4.5；（6）A．10．（16分）如图所示，一个少年脚踩滑板沿倾斜街梯扶手从A点由静止滑下，经过一段时间后从C点沿水平方向飞出，落在倾斜街梯扶手上的D点．已知C 点是一段倾斜街梯扶手的起点，倾斜的街梯扶手与水平面的夹角θ=37°，CD间的距离s=3.0m，少年的质量m=60kg．滑板及少年均可视为质点，不计空气阻力．取sin37°=0.60，cos37°=0.80，重力加速度g=10m/s2，求：（1）少年从C点水平飞出到落在倾斜街梯扶手上D点所用的时间t；（2）少年从C点水平飞出时的速度大小v C；（3）少年落到D点时的动能E k．【解答】解：（1）少年从C点水平飞出做平抛运动在竖直方向：y=gt2由图有y=ssin37°解得：t=0.60s（2）在水平方向：x=v C t又x=scos37°解得：v C=4.0m/s（3）少年到D点时竖直方向的速度v y=gt=6.0m/s少年到D点时速度大小为动能为解得：E k=1560J答：（1）少年从C点水平飞出到落在倾斜街梯扶手上D点所用的时间t是0.60s；（2）少年从C点水平飞出时的速度大小v C是4.0m/s．（3）少年落到D点时的动能E k是1560J．11．（18分）如图所示，有一固定在水平面的平直轨道，该轨道由白色轨道和黑色轨道交替排列并平滑连接而成．各段轨道的编号已在图中标出．仅黑色轨道处在竖直向上的匀强电场中，一不带电的小滑块A静止在第1段轨道的最左端，绝缘带电小滑块B静止在第1段轨道的最右端．某时刻给小滑块A施加一水平向右的恒力F，使其从静止开始沿轨道向右运动，小滑块A运动到与小滑块B碰撞前瞬间撤去小滑块A所受水平恒力．滑块A、B碰撞时间极短，碰后粘在一起沿轨道向右运动．已知白色轨道和黑色轨道各段的长度均为L=0.10m，匀强电场的电场强度的大小E=1.0×104N/C；滑块A、B的质量均为m=0.010kg，滑块A、B 与轨道间的动摩擦因数处处相等，均为μ=0.40，绝缘滑块B所带电荷量q=+1.0×10﹣5C，小滑块A与小滑块B碰撞前瞬间的速度大小v=6.0m/s．A、B均可视为质点（忽略它们的尺寸大小），且不计A、B间的静电力作．在A、B粘在一起沿轨道向右运动过程中电荷量保持不变，取重力加速度g=10m/s2．（1）求F的大小；（2）碰撞过程中滑块B对滑块A的冲量；（3）若A和B最终停在轨道上编号为k的一段，求k的数值．【解答】解：（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=μmg，对于滑块A在第1段轨道上从最左端到最右端的过程，根据动能定理得：﹣0，解得：F=1.84N；（2）设滑块A、B碰撞后瞬间A和B的共同速度为v AB，碰撞过程系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得：mv=2mv AB，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，解得：I=﹣0.030N•s，滑块B对滑块A冲量的方向水平向左；（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△E1，则△E1=μ（2mg﹣Eq）L，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△E2，则△E2=μ2mgL，设滑块A和B碰撞后瞬间的总动能为E kAB，令，解得：N=7.5，即滑块通过标号为15的白色轨道后，仍有动能：E k=0.5（△E1+△E2）=6×10﹣3J，因E k＞△E1，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﹣△E1=2×10﹣3J＜△E2，故将不能通过第17号轨道，即最终停在第17号轨道上．答：（1）F的大小为1.84N；（2）碰撞过程中滑块B对滑块A的冲量大小为：0.030N•s，方向：水平向左；（3）若A和B最终停在轨道上编号为k的一段，k的数值为17．12．（20分）如图为某种质谱仪的结构的截面示意图，该种质谱仪由加速电场、静电分析器、磁分析器及收集器组成．其中静电分析器由两个相互绝缘且同心的四分之一圆柱面的金属电极K1和K2构成，两柱面电极的半径分别为R1和R2，O1点是圆柱面电极的圆心．S1和S2分别为静电分析器两端为带电粒子进出所留的狭缝．静电分析器中的电场的等势面在该截面图中是一系列以O1为圆心的同心圆弧，图中虚线A是到K1、K2距离相等的等势线．磁分析器中有以O2为圆心的四分之一圆弧的区域，该区域有垂直于截面的匀强磁场，磁场左边界与静电分析器的右边界平行．P1为磁分析器上为带电粒子进入所留的狭缝，O2P1的连线与O1S1的连线垂直．离子源不断地发出正离子束，正离子束包含电荷量均为q的两种质量分别为m、m′（m＜m′＜2m）的同位素离子，其中质量为m的同位素离子个数所占的百分比为α．离子束从离子源发出的初速度可忽略不计，经电压为U的加速电场加速后，全部从狭缝S1沿垂直于O1S1的方向进入静电分析器．稳定情况下，离子束进入静电分析器时的等效电流为I．进入静电分析器后，质量为m的同位素离子沿等势线A运动并从狭缝S2射出静电分析器，而后由狭缝P1沿垂直于O2P1的方向进入磁场中，偏转后从磁场下边界中点P2沿垂直于O2P2的方向射出，最后进入收集器．忽略离子的重力、离子之间的相互作用、离子对场的影响和场的边缘。