河北省唐山市2021届高三高考一模考试物理试题含解析

唐山市2021年普通高中学业水平选择性考试第一次模拟演练

物理

注意事项：

1、答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。

2、回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改

动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号。写在本试卷上无效。

3、考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。

一、选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项

是符合题目要求的。

1.氢原子吸收一个光子后，根据玻尔理论，下列判断正确的是（）

A.电子绕核旋转轨道半径增大B.电子的动能会增大

C.氢原子的电势能减小D.氢原子的能级减小

2.如图所示，ABCD为倾角为30°正方形斜面，其中AB与底边DC平行、BC与AD平行。斜面上一质

量为1kg的物块，在斜面内施加平行于AB向左的拉力凡物块恰好沿斜面对角线BD匀速下滑。下列叙述

正确的（g=10m/s2）（）

A.物块受到摩擦力的方向平行于AD沿斜面向上

B.水平向左外力大小等于5eN

C.滑动摩擦力的大小等于5N

D.物块与斜面间的动摩擦因数为Y5

3

3.如图所示，水平地面固定半径为5m的四分之一圆弧A8C,。为圆心。在圆心。右侧同一水平线上某点

水平向左抛出一个小球，可视为质点，恰好垂直击中圆弧上的。点，。点到水平地面的高度为2m,取

g=10m/s2,则小球的抛出速度是（）

6

3小4758后4715

F亍33

4.如图所示，在平直公路上行驶的箱式货车内，用轻绳AO、B0在0点悬挂质量为5kg的重物，轻绳A0、

B0与车顶部夹角分别为30。、60%在汽车加速行驶过程中，为保持重物悬挂在。点位置不动，重力加速度

为g，箱式货车的最大加速度（）

A.D.有g

2

Q

5.如图所示，水平向右的匀强电场，电场强度大小为女4、B、C、力是电场中一条电场线上相邻且

间距均为R的四个点，在。点固定正点电荷Q。现使一个带负电的粒子从A点以某一速度向右运动，粒子

经过的各点电势9、粒子的速度丫、电势能品及机械能E变化正确的（不计带负电粒子的重力及对电场的影

6.假设在月球表面将物体以某速度竖直上抛，经过时间,物体落回地面，上升的最大高度为儿已知月球半

径为R、万有引力常量为G,不计一切阻力。则月球的密度为（）

37rh6M26h87rh

A.-----彳B.------彳C.--------不D.--------彳

4RrGRt2GnRt13GRt2

二、选择题：本题共4小题，每小题6分，共24分。在每小题给出的四个选项中，有多项符

合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

7.如图所示，理想变压器的初级线圈连接电压恒定的交流电源，初、次级线圈均接入阻值为R的负载电阻。

当电键S断开时，与初级线圈连接的电压表Vi的示数为G,与次级线圈连接的电压表V2的示数为S,则

以下判断中正确的是（）

R

（J~+[J2

B.交流电源电压为」——-

q

C.电犍闭合时，电压表V1的示数减小

D.电键闭合时，交流电源输出功率减小

X

8.A、B两物体沿同一直线同向运动，0时刻开始计时，A、B两物体的，图像如下图所示，已知在UlOs

时A、B在同一位置，根据图像信息，下列正确的是（）

A.B做匀加速直线运动，加速度大小为lm/$

B./=6s时，A在前、B在后，B正在追赶A

C.A、B在零时刻相距30m

D.在070s内A、B之间的最大距离为49m

9.如图所示，质量为0.4kg的四分之一圆弧轨道静止在光滑水平面，右侧有固定在竖直平面内的光滑半圆

轨道，半径为0.4m,下端与水平面相切。现在将质量为0.2kg可视为质点的小球，从图中A点静止释放，

小球离开圆弧轨道后恰好能通过半圆轨道的最高点，重力加速度为lOm/s2,不计一切阻力。下列说法正确

的（）

A.小球沿圆弧轨道下滑过程，系统动量守恒

B.小球沿圆弧轨道下滑过程，系统机械能守恒

C.小球通过半圆轨道D点时，对轨道的压力大小为4N

D.小球与圆弧轨道分离时，圆弧轨道的位移为0.5m

10.如图，直角三角形OAC区域内有垂直于纸面向外、磁感应强度大小未知的匀强磁场，NA=30。、OC边

长为3在C点有放射源S,可以向磁场内各个方向发射速率为vo的同种带正电的粒子，粒子的比荷为K。

2

S发射的粒子有§可以穿过04边界，OA含在边界以内，不计重力、及粒子之间的相互影响。则（）

A.磁感应强度大小一^2—

2KL

B.磁感应强度大小上”

KL

C.04上粒子出射区域长度为L

D.OA上粒子出射区域长度为人

2

三、非选择题：共52分。第11~14题为必考题，每个试题考生都必须作答。第15~16题为选

考题，考生根据要求作答。

（一）必考题：共43分。

11.在探究物体质量一定时加速度与力的关系实验中，小明同学做了如图甲所示的实验改进，在调节桌面水

平后，添加了用力传感器来测细线中的拉力。

（1）关于该实验的操作，下列说法正确的是

A.必须用天平测出砂和砂桶的质量

B.一定要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量

C.应当先释放小车，再接通电源

D.需要改变砂和砂桶的总质量，打出多条纸带

(2)实验得到如图乙所示的纸带，已知打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz,相邻两计数点之间还有四

个点未画出，由图中的数据可知，小车运动的加速度大小是_______m/s2。(计算结果保留三位有效数字)

(3)由实验得到小车的加速度“与力传感器示数F的关系如图丙所示。则小车与轨道的滑动摩擦力

F尸No

12.新能源汽车是汽车发展的主流方向，如图(a)为车载动力电池组中一块电池，其技术参数是额定容量

约120Ah,额定电压约3.3V,内阻约0.03C。现有一块该型号的旧电池，某研究小组用如图(b)所示电路

测量该电池的电动势和内阻，其中电流表量程为100mA、内阻为9C；定值电阻凡=1。。测得的数据如下表

所示。

图(a)图(b)

次数12345

R(。)0.94.27.310.814.1

/o(mA)10050342520

(1)实验中将电流表与定值电阻并联使用的目的是;

(2)利用测得的数据在坐标纸上作出R和;的图像，其中/表示干路电流；

(3)由图像可知，该电池的电动势E=V,内阻尸.C。

13.如图所示，固定斜面倾角为。，小物块A和8的质量分别为2〃?和加，与斜面之间的动摩擦因数分别为

川和〃2。开始时小物块B恰好静止在距离斜面顶端X0处，此时小物块8所受摩擦力为最大静摩擦力。小物

块A从斜面顶端由静止释放，一段时间后与物块8发生弹性正碰，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，A与8

均可视为质点，求：

（1）物块A与B发生碰撞后物块B的速度；

（2）若物块A与8在斜面上只能发生一次碰撞，斜面长度应小于多少？

14.如图所示为一研究导体棒在磁场中运动装置。两平行光滑金属轨道倾角为30。，导轨间距41m。导

轨上端通过单刀双掷开关可以分别与1、2相连，其中1连接光电管，2连接一个电容C=0.25F的电容器。

两平行导轨间存在着垂直于轨道平面向上的匀强有界磁场，磁感应强度8=IT,磁场长度。E=lm。现利用光

电管把光信号转换为电信号，A和K分别是光电管的阳极和阴极，电源电压为U。用发光功率为P的激光

器发出频率为V的光全部照射在K上，开关与1接通，回路中形成电流。已知阴极K材料的逸出功为Wo,

普朗克常量为人,电子电荷量为e。初始时导体棒恰好能静止在磁场上边缘。处，导体棒垂直导轨放置，各

处电阻均不计，重力加速度取10m/s2。求：

（1）光电子到达4时的最大动能反“；（答案用字母表示）

（2）假设每个入射的光子会产生1个光电子，所有的光电子都能到达4激光器发光功率P=13.26w,

l49

V=6.4x10Hz.”=6.63x10-34"、e=1.6xlO'C,求导体棒的质量相；

（3）把开关快速搬到位置2,导体棒向下运动起来，在运动过程中始终与导轨垂直，求导体棒运动到E处

时的速度大小。

（二）选考题：共9分。请考生从2道题中任选一题作答，并用2B铅笔将答题卡上所选题目

对应的题号右侧方框涂黑，按所涂题号进行评分；多涂、多答，按所涂的首题进行评分；不

涂，按本选考题的首题进行评分。

15.2020年抗击新冠病毒已成为常态。如图为某学校所用手持3L消毒喷雾壶结构图，某同学装入1.5L水后

旋紧壶盖，关闭喷水阀门，拉动手柄打气20次，每次打入气体体积相同，压强均为105pa。从较高层教室

窗口释放一软细塑料管并连接置于地面的喷壶嘴，接着打开喷水阀门，壶内水沿塑料软管上升停止上升时

管内水面与壶内水面的高度差为10m。测出塑料软管每米容纳水匕=20ml,不考虑环境温度的变化和壶内

喷水管的体积，g=10m/s2。求加压20次后壶内的气体压强为多少。

16.某种光学元件由两种不同透明物质I和II制成，其横截面如图所示，。为AB中点，ZBAC=30°,半圆

形透明物质I的半径为R，一束光线在纸面内从半圆面上的P点沿P0方向射入，折射至AC面时恰好发生

全发射，再从BC边上的Q点垂直射出BC边，真空中光速为c,光从P传到Q所用时间片空R,求：（结

果可用根式表示）

（1）该透明物质H对该光的折射率"2：

（2）该透明物质H对该光的折射率四0

唐山市2021年普通高中学业水平选择性考试第一次模拟演练

物理（解+析版）

注意事项：

1、答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。

2、回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改

动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号。写在本试卷上无效。

3、考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。

一、选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项

是符合题目要求的。

1.氢原子吸收一个光子后，根据玻尔理论，下列判断正确的是（）

A.电子绕核旋转的轨道半径增大B.电子的动能会增大

C.氢原子的电势能减小D.氢原子的能级减小

【答案】A

【分析】

【详解】氢原子吸收一个光子后，由玻尔理论可知，由低能级跃迁到高能级，电子绕核旋转的轨道半径增

大，电子的动能减小，氢原子的电势能增大，氢原子的能级增大。

故选A。

2.如图所示，ABCD为倾角为30。的正方形斜面，其中AB与底边DC平行、BC与AD平行。斜面上一质

量为1kg的物块，在斜面内施加平行于AB向左的拉力品物块恰好沿斜面对角线BD匀速下滑。下列叙述

正确的(g=10m/s2)()

A.物块受到摩擦力的方向平行于AD沿斜面向上

B.水平向左的外力大小等于56N

C.滑动摩擦力的大小等于5N

D.物块与斜面间的动摩擦因数为迈

3

【答案】D

【分析】

【详解】A.物块受到摩擦力的方向沿着DB斜向上，A错误;

B.水平向左的外力大小等于

F=mgsin30°tan45°=5N

B错误；

C.滑动摩擦力的大小等于

f=7（^gsin300）2+F2=V2F=5及N

C错误；

D.物块与斜面间的动摩擦因数为

f_f5V2V6

4——=---------=-----产=—

FNmgcos30°63

1UX--

2

D正确。

故选Do

3.如图所示，水平地面固定半径为5m的四分之一圆弧A8C,。为圆心。在圆心。右侧同一水平线上某点

水平向左抛出一个小球，可视为质点，恰好垂直击中圆弧上的。点，力点到水平地面的高度为2m,取

g=10m/s2,则小球的抛出速度是（）

3亚口4石„8厉4厉

L------------D.------------C.--------------nD.---------------

2333

【答案】C

【分析】

【详解】小球在竖直方向做自由落体运动，则竖直分速度

vv=y]2ghED=^2xl0x（5-2）m/s=2y/\5m/s

垂直击中D点，速度反向延长线过圆心，如图所示

sinO=^-=—

R5

解得夕=37°

则在D点，分解速度可得

0区/s

V。

tan3703

故选C。

4.如图所示，在平直公路上行驶的箱式货车内，用轻绳AO、B0在0点悬挂质量为5kg的重物，轻绳A0、

B0与车顶部夹角分别为30。、60%在汽车加速行驶过程中，为保持重物悬挂在。点位置不动，重力加速度

为g，箱式货车的最大加速度（)

&

cD.岛

2

【答案】B

【分析】

【详解】对小球受力分析可得

FAsin30°+FBsin60°=mg

FBCOS600-FACOS30°=ma

联立解得

1百八拒=

整理得

82百"

mFma

—8--—A=

当心=0时，。取得最大值

故选B。

5.如图所示，水平向右的匀强电场，电场强度大小为A条，A、B、C、。是电场中一条电场线上相邻且

间距均为R的四个点，在。点固定正点电荷Q。现使一个带负电的粒子从A点以某一速度向右运动，粒子

经过的各点电势外粒子的速度V、电势能Ep及机械能E变化正确的（不计带负电粒子的重力及对电场的影

【分析】

Q

【详解】A.点电荷。在C点的场强大小为左,C点的合场强为零，所以从4到C两点的合场强水平向

右，则从A到C电势降低，C点到D点的合场强方向向左，从C点到D点电势增大，故A错误;

BCD.因为在AC之间，负电荷受力方向向左，所以从A点到C点，电场力对负电荷做负功，速度减小，

动能减小，电势能增大，从C点到D,负电荷受力方向向右，电场力对负电荷做正功，速度增加，动能增

加，电势能减少，故机械能先减少后增大，故C正确，BD错误。

故选Co

6.假设在月球表面将物体以某速度竖直上抛，经过时间，物体落回地面，上升的最大高度为九已知月球半

径为R、万有引力常量为G,不计一切阻力•则月球的密度为（）

3切26兀h6h84/z

A.---7C.----D.----

B,rr2

4放2而7G兀RF3GRt

【答案】C

【分析】

【详解】由自由落体公式得

设月球质量为月球表面质量为次的物体所受重力

—Mm

mg=G-^~

设月球体积为V

4

3

则月球密度为

M

p

V

联立以上各式得

6/?

p--------------T

GTTRF

故选Co

二、选择题：本题共4小题，每小题6分，共24分。在每小题给出的四个选项中，有多项符

合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

7.如图所示，理想变压器的初级线圈连接电压恒定的交流电源，初、次级线圈均接入阻值为R的负载电阻。

当电键S断开时，与初级线圈连接的电压表Vi的示数为U,与次级线圈连接的电压表V2的示数为S,则

以下判断中正确的是（）

（J2

A.电键断开时，初级线圈中的输入电流为

U2R

u2+u2

B.交流电源的电压为'2

q

C.电键闭合时，电压表V1的示数减小

D.电键闭合时，交流电源输出功率减小

【答案】BC

【分析】

【详解】A.设初级线圈中的电流为人,理想变压器原副线圈功率相等，可得

U；

~R

।畸，A错误;

化简可得,

B.原线圈中电阻R两端电压为

ui

U'

5

故交流电源的电压为

B正确;

C.电键闭合时，副线圈电阻减小，电流增大，原线圈电流随之增大，原线圈所接电阻R两端电压增大，原

线圈电压减小，即电压表V1的示数减小，C正确；

D.电键闭合时，交流电源输出功率尸由于电流增大，功率增大，D错误。

故选BCo

X

8.A、B两物体沿同一直线同向运动，0时刻开始计时，A、B两物体的一-，图像如下图所示，已知在r=10s

t

时A、B在同一位置，根据图像信息，下列正确的是（）

A.B做匀加速直线运动，加速度大小为lm/s，

B.r=6s时，A在前、B在后，B正在追赶A

C.A、B在零时刻相距30m

D.在0~10s内A、B之间的最大距离为49m

【答案】BD

【分析】

【详解】A.由匀变速直线运动的位移公式

12

可得

x1

7=%+”

对比B物体的图线可知

1

一a

210-6

由相似三角形可知，图线与纵轴的交点坐标为4m/s,即初速度%=4m/s,加速度a=2m/s2,B物体做匀

加速直线运动，A错误;

C.对比A物体的图线可知，A物体做匀速直线运动，速度为v=10m/s,在片10s时A、B的位移分别为

xA=vt=100m

1,

xB=vot+—at=140m

此时到达同一位置，故在0时刻，A在B前40m处，C错误;

B./=6s时，由C中位移公式可得，A、B位移均为60m,故A在前、B在后，B正在追赶A,B正确:

D.当A、B速度相等时，相距最远,

%+at'=v

代入数据可得，=3s,由C中位移公式可得，A、B的位移分别为30m、21m,故此时的距离为

Ac=40m+30m-21m=49m

D正确。

故选BD«

9.如图所示，质量为0.4kg的四分之一圆弧轨道静止在光滑水平面，右侧有固定在竖直平面内的光滑半圆

轨道，半径为0.4m,下端与水平面相切。现在将质量为0.2kg可视为质点的小球，从图中A点静止释放，

小球离开圆弧轨道后恰好能通过半圆轨道的最高点，重力加速度为10m/s2,不计一切阻力。下列说法正确

A.小球沿圆弧轨道下滑过程，系统动量守恒

B.小球沿圆弧轨道下滑过程，系统机械能守恒

C.小球通过半圆轨道D点时，对轨道的压力大小为4N

D.小球与圆弧轨道分离时，圆弧轨道的位移为0.5m

【答案】BD

【分析】

【详解】A.小球沿圆弧轨道下滑过程，系统竖直方向合力不为零，故系统动量不守恒，故A错误;

B.小球沿圆弧轨道下滑过程，只有重力做功，系统机械能守恒，故B正确；

C.小球离开圆弧轨道后恰好能通过半圆轨道的最高点，在半圆轨道的最高点

V2

mg=m—

从D点到最高点

~^mv~~~mvD--mgR

在D点

N==6N

R

根据牛顿第三定律可知，对轨道的压力大小为6N,故C错误；

D.小球与圆弧轨道分离，由水平方向动量守恒得

mv,n=MVM

由系统机械能守恒得

mg%

其中

1,1

—mv~——mv~2=—2mgR

22m

且

mxm=MXM,+

解得

xM-0.5m

故D正确。

故选BD。

10.如图，直角三角形OAC区域内有垂直于纸面向外、磁感应强度大小未知的匀强磁场，NA=30。、OC边

长为L在C点有放射源S,可以向磁场内各个方向发射速率为w的同种带正电的粒子，粒子的比荷为K。

2

S发射的粒子有§可以穿过04边界，OA含在边界以内，不计重力、及粒子之间的相互影响。则（）

A

A.磁感应强度大小』一

2KL

B.磁感应强度大小’”

KL

C.。4上粒子出射区域长度为L

D.上粒子出射区域长度为人

2

【答案】BC

【分析】

2

【详解】S发射的粒子有］可以穿过0A边界，根据左手定则可知，当入射角与0C夹角为30°的粒子刚好

从。点射出，根据几何关系可知，粒子运动半径为

R=L

根据洛伦兹力提供向心力，则有

V?

K

解得

B=R~

KL

则沿CA方向入射粒子运动最远，半径为L,从OA上射出，故OA上粒子出射区域长度为乙

故选BCo

三、非选择题：共52分。第11~14题为必考题，每个试题考生都必须作答。第15~16题为选

考题，考生根据要求作答。

(~)必考题：共43分。

11.在探究物体质量一定时加速度与力的关系实验中，小明同学做了如图甲所示的实验改进，在调节桌面水

平后，添加了用力传感器来测细线中的拉力。

(1)关于该实验的操作，下列说法正确的是

A.必须用天平测出砂和砂桶的质量

B.一定要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量

C.应当先释放小车，再接通电源

D.需要改变砂和砂桶的总质量，打出多条纸带

(2)实验得到如图乙所示的纸带，已知打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz,相邻两计数点之间还有四

个点未画出，由图中的数据可知，小车运动的加速度大小是m/s2。(计算结果保留三位有效数字)

(3)由实验得到小车加速度”与力传感器示数尸的关系如图丙所示。则小车与轨道的滑动摩擦力

N。

【答案】⑴.D⑵.2.40(3),1.0

【分析】

【详解】(1)U]AB.对小车的拉力是通过力传感器得到的，故无需测量沙和沙桶的质量，也不需要满足沙和

沙桶的总质量远小于小车的质量，故AB错误；

C.使用打点计时器，应先接通电源，在释放小车，故C错误；

D.探究物体质量一定时加速度与力的关系，要改变沙和沙桶的总质量，打出多条纸带，故D正确。

故选D

(2)[2J打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz,相邻两计数点之间还有四个点未画出，可知相邻两计数

点之间的时间间隔为

T=5x—=0.1s

根据Ax=aT2可得

a=XBD-：OBx10-2=2

4T2240m/s

(3)［3］根据牛顿第二定律可知

2F-Ff=ma

解得B=1.0N。

12.新能源汽车是汽车发展的主流方向，如图(a)为车载动力电池组中一块电池，其技术参数是额定容量

约120Ah,额定电压约3.3V,内阻约0.03C。现有一块该型号的旧电池，某研究小组用如图(b)所示电路

测量该电池的电动势和内阻，其中电流表量程为100mA、内阻为9C；定值电阻R°=1C。测得的数据如下表

所示。

图(a)图(b)

次数12345

R(Q)0.94.27.310.814.1

Io(mA)10050342520

(1)实验中将电流表与定值电阻并联使用的目的是;

(2)利用测得的数据在坐标纸上作出R和;的图像，其中/表示干路电流；

(3)由图像可知，该电池的电动势£=V,内阻尸

【答案】(1).扩大电流表的量程(2).图见解+析(3).3.2~3.4(4).1.1±0.2

分析】

【详解】(1)口］实验中将电流表与定值电阻并联使用的目的是扩大电流表的量程;

(2)［2］电流表扩大量程后

/=/O+"=O.1A+^^A=1A

&i

即量程扩大10倍，则5次试验对应的干路电流I分别为1A、0.5A、0.34A、0.25A、0.20A,则对应的;分

（3）[3]⑷由闭合电路的欧姆定律

E=/(7?+r)

即

由图像可知

14-4

E=k=*~；V=3.3V

5-2

r=3=1.30

13.如图所示，固定斜面倾角为仇小物块A和B的质量分别为2〃?和如与斜面之间的动摩擦因数分别为

W和〃2。开始时小物块B恰好静止在距离斜面顶端回处，此时小物块8所受摩擦力为最大静摩擦力。小物

块A从斜面顶端由静止释放，一段时间后与物块B发生弹性正碰，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，A与8

均可视为质点，求：

（1）物块A与B发生碰撞后物块B的速度；

（2）若物块A与2在斜面上只能发生一次碰撞，斜面长度应小于多少？

A

［答案］(1)47^g(sin-jcose)x。(2)巨员

3’3

【分析】

【详解】(1)A加速下滑，由动能定理得

1,

(2mgsin0-2/2}mgcos0)xo-—•2mv„

对于AB碰撞过程，由动量守恒定律得

2mvQ=2mvt+mv2

由机械能守恒定律得

1c21c21，

—•2/wv0=—•2mv{+—mv^

联立方程，解得

J2g(sin0-内cos0)xo4j2g(sin0-//,cos0)xo

(2)若A、B发生第一次碰撞后到恰好要发生第二次，运动时间为f,A的位移为

12

xA=v,t+-at

。=g(sin6-Mcos&)

B的位移为

Vl

XB=2

且有

解得

t=2I2x°—

'g(sin6_〃]cos3)

则斜面的长度

£=1+»=野

14.如图所示为一研究导体棒在磁场中运动的装置。两平行光滑金属轨道倾角为30。，导轨间距d=lm。导

轨上端通过单刀双掷开关可以分别与1、2相连，其中1连接光电管，2连接一个电容C=0.25F的电容器。

两平行导轨间存在着垂直于轨道平面向上的匀强有界磁场，磁感应强度B=IT,磁场长度OE=lm。现利用光

电管把光信号转换为电信号，A和K分别是光电管的阳极和阴极，电源电压为U。用发光功率为P的激光

器发出频率为^的光全部照射在K上，开关与1接通，回路中形成电流。已知阴极K材料的逸出功为Wo,

普朗克常量为〃，电子电荷量为e。初始时导体棒恰好能静止在磁场上边缘。处，导体棒垂直导轨放置，各

处电阻均不计，重力加速度取10m/s2»求：

（1）光电子到达A时的最大动能Em；（答案用字母表示）

（2）假设每个入射的光子会产生1个光电子，所有的光电子都能到达A,激光器发光功率尸=13.26w,

l49

y=6.4x10Hz,"=6.63x10-34"、e=i.6xlO>C,求导体棒的质量m；

（3）把开关快速搬到位置2,导体棒向下运动起来，在运动过程中始终与导轨垂直，求导体棒运动到E处

时的速度大小。

【答案】⑴％=心+椒-叽；（2）1kg；（3）2亚m/s

【分析】

【详解】（1）根据光电效应方程可知

hv-W0=Ek0

逸出的电子在电场中加速向A运动，根据动能定理

eU=Ew-后卜。

联立解得

Ekm=eU+hv-W0

（2）每秒钟到达K极的光子数量为〃，则

nhv=P

每秒钟逸出电子个数为〃个，则回路的电流强度

IT=—q=ne

t

得/==,由平衡条件知，初始时刻

hv

mgsin0=Bld

解得

PeBd

m=-----------=1kg

hvgsin0

⑶开关拨向2后，导体棒开始在磁场中运动，当速度为v时，由牛顿运动定律得

mgsin3-Bld-ma

由满足

/=故

q=CU

△U=Bd•Av

Av

a--

Ar

联立代入数据可解得

所以