熱點06智能手機

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熱點解讀

智能手機作為高科技的集大成者，其最新發展狀況令人矚目。智能手機內置的加速度計、陀螺儀等

傳感器，能夠精確感知手機的運動狀態，為用戶提供智能導航、健康監測等功能。攝像頭利用光學成

像原理，通過鏡頭、感光元件等組件，捕捉并記錄外界影像。而電池作為能量供應源，基于電化學原

理，將化學能轉化為電能，保障手機的持久續航。同時，5G技術的全面普及，使智能手機實現了超高

速、低延遲的網絡連接，推動了遠程辦公、高清視頻播放等新興應用場景的發展。止匕外，人工智能技

術的深度融入，讓智能手機更加能夠根據用戶需求提供個性化的服務。

智能手機不僅是科技的產物，更是物理原理在現實生活中的精彩演繹。

限時提升練

考點01

力學原理

i.利用智能手機的加速度傳感器可直觀顯示手機的加速度情況。用手掌托著手機，打開加速度傳感器

后，手掌從靜止開始上下運動。以豎直向上為正方向，測得手機在豎直方向的加速度隨時間變化的圖

像如圖所示，則手機（）

A.在。時刻開始減速上升B.在芍時刻到達最高點

C.在4時間內處于超重狀態D.在4時間內受到的支持力逐漸增大

【答案】C

【詳解】A.由圖像可知。~%時間內，加速度向上逐漸變大，速度逐漸增大，4時刻加速度最大，而速

度還在繼續增大，故A錯誤；

B.由圖可知，時刻后加速度方向向下，為失重狀態，速度方向向上，所以向上做減速運動，時刻

還沒有達到最高點，故B錯誤；

C.4~馬時間內，加速度的方向依然向上，應處于超重狀態，故C正確；

D.對手機進行受力分析可知，6~馬時間內，有FN-mg=ma

該段時間內，。逐漸減小，因此支持力外逐漸減小，故D錯誤。

故選Co

2.高層住宅的層高一般為3m,小明某次從地面1層乘電梯回家，用智能手機記錄了電梯運行的速度隨時

間變化關系，如圖所示。取豎直向上為正方向，根據圖像可推斷（）

A.小明家大約住在10層

B.在4-7s內小明所受合力最大

C.1-4s內小明的加速度先增大后減小

D.如果電梯的最大速度不變而加速度可以改變，從1層到31層所用時間可能小于10s

【答案】C

9+3

【詳解】A.因v-f圖像的面積等于位移，可知x=------x8m=48m

2

可知小明家大約住在17層，選項A錯誤；

B.在4-7s內電梯勻速運動，則小明所受合力為零，選項B錯誤；

C.圖像的斜率等于加速度，可知1-4s內小明的加速度先增大后減小，選項C正確；

D.從1層到31層位移為90m,如果電梯整個過程中均以最大速度8m/s上升，則用時間為

90

t=—s=11.25s

8

可知從1層到31層所用時間不可能小于10s,選項D錯誤。

故選C。

3.近年來，智能手機的普及使“低頭族”應運而生。研究發現，玩手機時有可能讓頸椎承受270N的重量。

不當的姿勢會引起一系列的健康問題。當人體直立時，頸椎所承受的壓力等于頭部的重量；但當低頭

時，頸椎受到的壓力會隨之變化。現將人低頭時頭頸部簡化為如圖所示的模型：重心在頭部的P點，

頸椎0P(輕桿)可繞。點轉動，人的頭部在頸椎的支持力和沿E4方向肌肉拉力的作用下處于靜止狀

態。假設低頭時。尸與豎直方向的夾角為45。，與豎直方向的夾角為60。，此時頸椎受到的壓力約為

直立時頸椎受到的壓力的(血印.414,73-1.732)()

【答案】B

【詳解】設頭部的質量為小，當人體直立時，頸椎受到的壓力F=mg

當低頭時，設頸椎受到的壓力為以尸點為研究對象，受力分析如圖所示

故選B?

4.智能手機具有連拍功能，甲乙兩同學設計如下實驗來測手機連拍時的時間間隔。甲同學在豎直放置的

刻度尺旁邊靜止釋放一個小球，同時乙同學按住拍攝按鈕不動，可以拍出小球下落過程的多張照片。

然后他們將連續拍攝的幾張照片疊在一起，如圖所示由照片中的刻度尺得到小球在BC,。間的距離

分別為無/=98.0cm,%2=137.2cm,已知當地重力加速度為g=9.8m/s2則：

(1)手機連拍時，連續拍攝兩張照片的時間間隔為;

(2)小球在C點時的速度為；

(3)由于有空氣阻力的影響，測得的時間間隔(選填"大于”、"小于”或"等于”)真實的時間間

隔。

A°

B0

Co

八

%2

Do

E。

【答案】0.20s5.88m/s小于

【詳解】⑴口］設時間間隔為T，由位移差公式得g=專三解得T=0.20s

(2)⑵小球在C點時的速度為％=為"=5.88向$

(3)［3］由上式得7=后工

由于空氣阻力，小球下落真實的加速度小于重力加速度，由上式可知，真實的時間間隔大于測量值，

即時間間隔的測量值小于真實值。

5.如圖所示，把智能手機置于汽車前臺面的“磁力支架''上，支架具有磁性，對手機施加垂直于表面的吸

引力。手機的重力為G,手機平面與水平面成。角，始終和支架保持相對靜止，下列說法正確的是

()

A.汽車勻速運動時支架對手機的支持力大小為G8S0

B.汽車勻速運動時支架對手機的摩擦力大小為Gsin。

C.汽車加速向前時支架對手機的摩擦力可能為零

D.汽車減速向前時支架對手機的支持力可能為零

【答案】B

【詳解】A.把智能手機置于汽車前臺面的“磁力支架”上的生活情境可以轉化為下圖的斜面模型

汽車勻速運動時支架對手機的支持力大小為^=，+GcoseA錯誤;

B.汽車勻速運動時支架對手機的摩擦力大小為Gsin。，B正確；

C.汽車加速向前時，正交分解如下

則有f-Gcos0=max由上可知，汽車加速向前時支架對手機的摩擦力不可能為零，C錯誤;

D.汽車減速向前時，正交分解如下

則有穌-』-Gcose=m%由上可知，汽車減速向前時支架對手機的支持力不可能為零，D錯

誤。

故選B。

6.（多選）如圖1所示，游客乘坐景區纜車沿直線運動，智能手機記錄了纜車的位移無隨時間/的變化圖

像如圖2所示，其中。4和段為曲線，直線段的方程為％=2/-10。則纜車（）

A.在。4段一定做勻加速運動B.在BC段一定做勻減速運動

C.在段的速度大小為2m/sD.在40s內的平均速度大小為1.5m/s

【答案】CD

【詳解】A.圖XT的斜率表示的是速度，則在。4段一定做加速直線運動，不一定是勻加速，A錯

誤;

B.圖XV的斜率表示的是速度，則在3c段一定做減速直線運動，不一定是勻減速運動，B錯誤;

C.由直線段AB的方程為x=2f-10

可知=2x10-10=10m=2x30-10=50m

xAR50-10,仁/

位移時間圖象的斜率表示速度，貝|JvAB=-^=—r—m/s=2m/sC正確；

tAB4

D.在40s內的平均速度大小為v=-=—m/s=1.5m/sD正確。

t40

故選CD。

7.近年來我國生產的多款智能手機都有加速度傳感器，用手托著手機，迅速向下運動，然后停止，手機

A.〃時刻手機壓力最大

B.這時刻手機在最低點

C.從ti到打這段時間手受的壓力先減小后增大

D.從。到打這段時間手機所受合力沖量為零

【答案】D

【詳解】A.根據牛頓第二定律，手機加速度向上并且加速度最大時，手給手機的作用力最大，即手受

到的壓力最大，由圖可知，B時刻手受的壓力最大，A錯誤；

B.手機停止時，位置最低，根據—圖像與t軸圍成面積表示速度可知〃時刻手機在最低點，B錯

誤；

C.4到質時間段，加速度向下，根據牛頓第二定律mg-N=ma可得N=mg-ma

加速度逐漸變小，可知手對手機的支持力變大，到J時間段，加速度向上，

根據牛頓第二定律N-mg=ma可得N=mg+ma

加速度逐漸變大，則手對手機的支持力逐漸變大，可知從〃到匕這段時間手對手機支持力一直變大，

結合牛頓第三定律可知手受的壓力一直增大，C錯誤；

D.合外力F-ma則合外力的沖量I=Ft=mat

從。到門這段時間aT圖像與Z軸圍成面積為零，可知從〃到仃這段時間手機所受合力沖量為零，D正

確。

故選D。

8.利用手機內置加速度傳感器可實時顯示手機加速度的數值。小明通過智能手機探究加速度與合外力的

關系，實驗裝置如圖甲所示，已知當地重力加速度為g。

（1）突然剪斷細繩，通過手機軟件記錄豎直方向加速度。隨時間變化的圖像如圖乙所示，剪斷細繩瞬間

手機的加速度對應圖中的（選填或點；

⑵剪斷細繩瞬間手機受到的合力大小尸等于（）

A.祛碼的重力大小B.小桶和祛碼的重力大小

C.手機的重力大小D.彈簧對手機的拉力大小

（3）如圖丙所示，某同學在處理數據時，以剪斷細繩瞬間手機豎直方向上的加速度。為縱坐標，祛碼質

量〃2為橫坐標，繪制。-加圖像，獲得一條斜率為鼠截距為6的直線，則可推算出手機的質量為

（選用k、b、g表示）。

【答案】(1)A(2)B(3)與

k

【詳解】(1)前面的數據波動是保持平衡時的輕微擾動，后續的數據波動是因為手機在做(近似)簡

諧運動，故第一個峰值即為我們要的繩子被剪斷時的瞬時加速度，故選2”點；

(2)剪斷細繩瞬間，彈簧的彈力大小不變，手機受到的合力大小尸等于小桶和祛碼的重力大小。

故選B。

(3)繩子剪斷前，設彈力為凡小桶質量為%°,手機質量為M,對手機由平衡知

F-{m+m^g-Mg=0

繩子剪斷后，對手機，由牛頓第二定律有F-Mg=Ma

結合圖丙的斜率解得M=與

9.在“利用單擺測重力加速度”的實驗中，兩名同學采用了不同類型的傳感器來完成實驗。一同學利用智

能手機軟件中的“磁傳感器”功能，能實時記錄手機附近磁場的變化，磁極越靠近手機，“磁傳感器”記錄

下的磁感應強度越大。現用智能手機、磁化小球、鐵架臺、塑料夾子等實驗器材組裝成如圖甲所示的

裝置，來測量重力加速度，實驗步驟如下：

①把智能手機正面朝上放在懸點的正下方，接著往側邊拉開小球，并用夾子夾住；

②打開夾子釋放磁化小球，小球運動，取下夾子；

③運行軟件，點開“磁傳感器”功能，手機記錄下磁感應強度的變化；

④改變擺線長和夾子的位置，測量出每次實驗的擺線長度L及相應的周期7。

根據以上實驗過程，回答下列問題：

(1)圖乙記錄了實驗中磁感應強度的變化情況，測得連續N個磁感應強度最大值之間的總時間為f,則單

擺周期T的測量值為=

(2)實驗中得到多組擺線長度L及相應的周期T后，作出了伊一入圖線，圖線的斜率為上在縱軸上的截

距為c,由此得到當地重力加速度g=，小球的半徑R==

(3)另一同學利用了位移傳感器，他將單擺固定在鐵架臺上，使其做小角度左右擺動，擺動路徑如圖丙

中虛線所示，通過位移傳感器得到了擺球位移隨時間的變化曲線，如圖丁所示，已知擺長/=Q64m,

根據圖丁中的信息可得，重力加速度g=______m/s2o(結果保留3位有效數字，取后=9.86)

圖表絕對值多方向簡明值幫助

精確度高

絕對值

600

位移傳感器

0.0020.040.0

時間(s)

絕對值359.70

微特斯拉

乙

2t47r2

【答案】⑴八a⑵4-(3)9.86

K

【詳解】(1)測得連續N個磁感應強度最大值之間的總時間為f,相鄰的磁感應強度最大值之間時間間

TT2t

隔為萬。貝U(N-D]=r解得T=—

(2)口]⑵單擺擺長為l=L+R

rr4萬24萬2

由單擺周期公式T=17i\-得T2=——￡+——R

Nggg

47r247r之

圖線的斜率為k=—縱軸上的截距為c=-R

gg

4萬2

解得當地重力加速度g=—

小球的半徑R=￡

k

(3)由圖丁可得，周期為T=4.4s—2.8s=1.6s

由單擺周期公式7=2^-解得g=9.86m/s2

考點02

電池和電路

io.某手機的說明書的部分內容如表所示，而手機常用電池為鋰電池，下圖為常用手機鋰電池的內部結

構，鋰離子電池主要依靠鋰離子Li+在正極和負極之間移動來工作。某過程中Li+從負極脫嵌通過

隔膜嵌入正極。此鋰電池的電動勢為3.7V,則（)

手機類型智能手機、4G手機

負極隔澳

正極

屏幕分辨率1920x1080像素

,1.1

----->

電池容量3500mAh

?之G加

電池類型不可拆卸式電池3@-----?話i)

待機時間約19天

A.將鋰電池接入電路，鋰電池兩端電壓為3.7V

B.此過程電池內部電流方向從正極到負極

C.電源每將一個Li+由負極移送到正極，非靜電力做功3.7eV

D.充滿電時電池可儲存的最大能量為3.5J

【答案】C

【詳解】A.將鋰電池接入電路，鋰電池兩端電壓為路端電壓要小于3.7V,故A錯誤；

B.由于正電荷移動方向為電流方向，故電池內部電流方向從負極到正極，故B錯誤；

C.非靜電力做功W=qU=3JeV電源內部每搬運一個鋰離子非靜電力做功3.7eV,故C正確;

D.充滿電時電池可儲存的最大能量為E=3500mA?x=故D錯誤。

故選Co

11.智能手機耗電量大，移動充電寶應運而生，它是能直接為移動設備充電的儲能裝置，充電寶的轉換率

是指充電寶放電總量占充電寶容量的比值，一般在0.6~0.7,如圖為某一款移動充電寶，其參數見下

表，下列說法正確的是（）

容量20000mAh兼容性所有智能手機

邊充邊放否保護電器是

輸入DC5V2AMAX輸出DC5V0.1A-2.5A

尺寸156*82*22mm轉換率0.60

產品名稱索楊SY10-200重量約430g

A.充電寶充電時將電能轉化為內能

B.該充電寶最多能儲存的能量為3.6X105J

C.該充電寶電量從零到完全充滿所用時間約為2h

D.用該充滿電的充電寶給剩余電量為零、容量為3000mAh的手機充電，理論上能充滿3次

【答案】B

【詳解】A.充電寶充電時將電能轉化為化學能，故A錯誤；

B.電池容量為^=//=20000mA?h=20000xl0-3x3600C=72000C

電動勢為5V,最多能儲存的能量為E=qU=72000x5J=3.6xl05j故B正確；

C.用最大電流2A充電，充滿所需時間為7=幺=衛Ss=36000s=10h故C錯誤；

12

D.轉化率為0.6,給容量為3000mA?h的手機充電次數為〃="喘"=4次故D錯誤。

故選B

12.（2022?上海楊浦?一模）智能手機有自動調節屏幕亮度的功能，光照強度變大時屏幕變亮，反之變暗。

圖中電路元件R/、&中一個為定值電阻，另一個為光敏電阻（其有“阻值隨光照強度的減小而增大”這

一特性）。該電路可實現“有光照射光敏電阻時小燈泡變亮，反之變暗”這一功能。分析可得：光敏電

阻應為（選填“用”或“&”），理由是：o

【答案】Ri見解析

【詳解】①⑵若處是光敏電阻，貝ij照射以的光照強度增大時，Q阻值減小，則電路總電阻減小，總

電流增大，電源內電壓升高，路端電壓減小，R2兩端電壓減小，流過R2的電流減小，流過Ri和小

燈泡的電流增大，小燈泡的實際功率變大，小燈泡變亮，因此光敏電阻應為R/。

13.（多選）如今，人們對手機的依賴程度越來越高，手機已成為現代人必不可少的隨身物品，然而長時

間的使用手機會對眼睛造成一定的傷害，因此現在的智能手機都有一項可以調節亮度的功能，該功能

既可以自動調節，也可以手動調節。某同學為了模擬該功能，設計了如圖所示的電路，飛為光敏電

阻，光照增強，阻值變小，&為滑動變阻器，閉合開關后，下列說法正確的是（）

A.僅光照變弱，小燈泡變亮

B.僅光照變強，小燈泡變亮

C.僅將滑片向。端滑動，小燈泡變亮

D.僅將滑片向。端滑動，電池輸出的路端電壓變大

【答案】BD

【詳解】A.僅光照變弱，光敏電阻R1的阻值變大，回路總電阻變大，電流變小，則燈泡變暗，故A

錯誤；

B.僅光照變強，光敏電阻舄的阻值變小，回路總電阻變小，電流變大，則燈泡變亮，故B正確；

C.僅將滑片向。端滑動，滑動變阻器&的阻值變大，回路總電阻變大，電流變小，則燈泡變暗，故

C錯誤；

D.僅將滑片向。端滑動，滑動變阻器&的阻值變大，回路總電阻變大，電流變小，根據U=E-Ir

可知，路端電壓變大，故D正確。

故選BD。

(23-24高三上?上海虹口?期中)智能手機具有獨立的操作系統，大多采用大容量電池、電容式觸摸

屏，并可安裝第三方程序，功能強大實用性高。

14.第56屆日本電池大會上華為發布了5分鐘即可充3000mA-h電池50%電量的快充技術成果，引起業

界廣泛關注。如圖是某智能手機電池上的信息，第一行標有“3.8V3000mA-H(l1.4W.h)-o對該銘牌

參數的分析，下列說法中正確的是()

3.8V3000mAh(11.4Wh)

GB/T18277-2013

鋰聚合物電池/Li-PolymerBattery

充電限制電壓：4.35V

Limitedchargevoltage:4.35V

警告

員露使用專用充電器充電/

請按照說明書指示使用電池.

A.銘牌中的W-h是能量的單位

B.銘牌中的mA-h是功率的單位

C.該電池放電時能輸出的總能量約為11.4J

D.該電池放電時能輸出的總電荷量約為1.08xl（）5C

15.如圖，某同學將物塊放在車廂底板上，并拴接輕繩通過光滑定滑輪連接智能手機，打開智能手機中加

速度傳感器的APP,使車廂在水平地面上做直線運動，手機屏幕上數字顯出手機的加速度大小。假設

物塊始終相對車廂靜止，下列說法正確的是（）

A.手機顯示加速度數值越小,滑輪左側繩與豎直方向夾角。越大

B.手機顯示加速度數值越小,物塊對車廂的壓力越小

C.手機顯示加速度數值越大,物塊與車廂間摩擦力越小

D.手機顯示加速度數值越大,物塊與車廂間最大靜摩擦力越小

16.隨著智能手機的廣泛應用，充電寶成為手機及時充電的一種重要選擇。某學習個組為了測量一充電寶

電動勢和內阻（充電寶的電動勢約為5V,內阻很小,最大放電電流為2A）進行了以下實驗:

UN

5.0

4.0

3.0

紅導線2.0

1.0

0

0.20.40.60.81.01.21.41.61.87/A

丙

（1）為了盡可能準確地測出充電寶的電動勢和內阻,使用的實驗器材有：數字式多用電表（可視為

理想電壓表）、滑動變阻器（最大阻值足夠大）、電流表、導線、開關等。實驗電路如圖甲所示，己知

定值電阻&=3。，請根據電路圖在圖乙中完成實物連線。o

（2）連接好電路后閉合開關，調節滑動變阻器，記錄數字電壓表和電流表的讀數。作出U-/圖像，

如圖丙所示。由圖像求得充電寶的電動勢￡=V,內阻「=Qo（結果均保留兩位有

效數字）

(3)若實驗室中沒有數字式多用電表，上述電路只能用普通電壓表做實驗，這樣會使內阻的測量

值________0(選填“偏大”、“偏小”或“無偏差”)

【答案】14.A15.D16.見解析5.00.13偏小

【分析】14.AB.根據W=PtQ=It

可知銘牌中的W-h是能量的單位，mA-h為電量的單位，故A正確，B錯誤；

C.該電池輸出的總能量E=Pr=l1.4Wx3600s=4.104x104J故C錯誤；

D.該電池放電時輸出的總電荷量約為q=〃=3Ax3600C=L08xl()4c故D錯誤。

故選Ao

15.A.對手機進行受力分析，重力，繩的拉力的合力水平向右，然后由力的三解形得,

繩子對手機的拉力

cosd

手機受到的合力Fi-mgtand

其加速度ai=gtand由此得，a越大，。也應越大。故A錯誤;

B.對物塊，豎直方向上有T+Pmig

即F^=tnlg-T=mlg--吟

COS，

加速度越小，6也應越小，物塊對車廂的壓力越大，故B錯誤；

CD.對物塊有f*mia

加速度越大，靜摩擦力越大，最大靜摩擦力與正壓力成正比，所以加速度越大，最大靜摩擦力越小,

故D正確，C錯誤。

故選D。

(2)⑵⑶由閉合電路歐姆定律E=U+/(r+&)得U=E-I(r+4)

圖像求得充電寶的電動勢I0V內阻”等--十。-3。=。.13。

(3)[4]由于電壓表的分流，電流表的測量值比通過電源的電流偏小，所以電動勢偏小，圖像的斜率

的絕對值偏小，內阻偏小。

考點03

磁場和電磁感應

17.智能手機可測量磁感應強度。建立如圖甲所示坐標系，xOy平面為水平面，z軸正方向豎直向上。手

機如圖甲放置，測量地磁場結果如圖乙所示。在同一地點，手機繞x軸旋轉某一角度，測量結果如圖

丙所示。已知手機屏幕面積約為0.009m2,則兩次穿過屏幕的磁通量的變化量約為（）

1磁力計1磁力計]

|X軸O.OO^TX軸-O.OOgT

y軸29.38/Ty軸-51.06"

Z軸-45.3l^Tz軸16.00pT

絕對值54.00pT絕對值53.51nT

乙丙

C.5.5xW7WbD.7.2xlO^7Wb

【答案】C

【詳解】根據題意，計算通過手機顯示屏的磁通量時，應利用地磁場的z軸分量，則圖甲時穿過顯示

屏的磁通量大小約為①J=45.31xl()Yx0.009Wb=4.1xl(r7Wb

圖乙時穿過顯示屏的磁通量大小約為=16.00x10-6x0.009Wb=1.4X107Wb

由數據可得，第一次地磁場從手機顯示屏穿過，z軸磁場分量為負值，第二次z軸地磁場分量為正

值，可知地磁場從手機背面穿過，則磁通量的變化量約為△①=中2+9=5.5x10-7wb

故選C。

18.安裝適當的軟件后，利用智能手機中的磁傳感器可以測量磁感應強度及如圖，在手機上建立直角坐

標系，手機顯示屏所在平面為xOy面。某同學在某地對地磁場進行了四次測量，每次測量時y軸指向

不同方向而z軸正向保持豎直向上。根據表中測量結果可推知（）

測量序號

層/〃T4/〃T瓦/〃T

115200

20-250

32500

4-15-200

A.測量地點位于南極極點附近B.測量地點位于北極極點附近

C.當地的地磁場大小約為25〃TD.第3次測量時y軸正向指向東方

【答案】C

【詳解】AB.z軸正向保持豎直向上，4=0,測量地點位于赤道。AB錯誤；

C.e=0,當地的地磁場大小約為2=西+母=25〃TC正確；

D.赤道上地磁場的方向沿水平方向從南指向北，第3次測量時y軸正向指向西方

BV=0,BV=25AT>0D錯誤。

故選Co

19.（多選）某智能手機充電器的內部電路如圖所示，主要由氮化線開關管和一個變壓器構成。工作時仍

端輸入恒定的電壓U,通過氮化線開關管高頻率的通斷，使變壓器cd端獲得如圖乙所示的輸入電壓

小則（）

氮化線開關管

圖甲圖乙

A.增加開關管的通斷頻率，加端輸入電壓的有效值增加

B.cd端輸入電壓的有效值為回

2

C.若氮化錢開關管因故障短路，端無輸出電壓

D.若氮化線開關管因故障短路，^端仍有輸出電壓

【答案】BC

【詳解】AB.由圖乙可知，在周期T內只有一半時間cd端電壓為U,若cd端接定值電阻R,

由電壓有效值定義=—?-得U”顯U

RR2有效2

A錯誤,B正確；

CD.若氮化錢開關管因故障短路，cd端電壓恒定不變，不能產生互感效果，7■端無輸出電壓。C正

確，D錯誤。

故選BC?

20.（1）Phyphox是一個智能手機APP,可以利用手機里的傳感器來采集數據，并將原始數據與結果導

出，做進一步的分析。我校物理興趣小組的同學利用Phyphox測量了操場的地磁場數據，他面向北

方，手機水平拿在手中，測量出如下圖的所示的一組數據。請分析并描述出此時手機所處位置的磁場

的情況。

<-磁力計?■:

圖表絕對值多方向簡明值幫助

精確度高

X軸磁力計-0.19MT

y軸磁力計17.002

z軸磁力計-43.44HT

絕對值46.65HT

（2）如圖所示，油必是位于豎直平面內的正方形閉合金屬線框邊長為L,在金屬線框的下方有一勻

強磁場區域，和尸。是勻強磁場區域的水平邊界，磁場寬度為/7,并與線框的6c邊平行，磁場方

向垂直于線框平面向里。現使金屬線框從上方某一高度處由靜止開始下落，若L=請你分析

出線框下落過程的速度如何變化，并在坐標系中畫出線框漏源從靜止開始下落到穿過磁場的、v-t

圖像的可能性。（坐標系不夠可以自己畫）

a

b

M

xxxxxxxxxN

xxxxxxxxx

xxxxxxxxx

p'、Q

【答案】（1）見解析；（2）見解析

【詳解】（1）將磁場沿著尤，y,z軸分解，由圖可知

B>=17.00|iT,BZ=-43.44)IT

而合磁場B=46.65piT

合磁場指向東北偏下方向。

（2）線框進入磁場之前做自由落體運動，進入磁場后如果安培力大小等于重力，則從下邊框進入磁

場到上邊框離開磁場的過程中，線框做勻速運動，離開磁場后做勻加速運動，VT圖像如圖所示

線框進入磁場后，如果安培力小于重力，線框繼續做加速運動，但隨著速度的增加，安培力逐漸增

大，加速度逐漸減小，因此從下邊框進入磁場到上邊框離開磁場的過程中，線框做加速度逐漸減小的

加速運動，離開磁場后做勻加速運動，v-r圖像如圖2所示

線框進入磁場后，如果安培力大于重力，線框將做減速運動，但隨著速度的減小，安培力逐漸減小,

加速度逐漸減小，因此從下邊框進入磁場到上邊框離開磁場的過程中，線框做加速度逐漸減小的減速

運動，離開磁場后做勻加速運動，vT圖像如圖3所示

考點04

光學原理

21.隨著我們在液晶屏幕、智能手機和平板電腦前花費越來越多的時間，我們接收到的藍光也越來越多,

藍光是一種高能可見光，會對我們的眼睛產生負面影響。某同學利用如圖所示的雙縫干涉實驗裝置測

量藍光的波長，測得雙縫之間的距離為0.24mm,光屏與雙縫之間的距離為1.20m,第1條到第7條藍

色亮條紋中心間的距離為14.70mm,試回答下列問題：

(1)相鄰兩條亮條紋的間距為mm。

(2)實驗中測得的藍光的波長為m?

(3)若將圖中濾光片換為紫色，則干涉條紋間距將(填“變大”“不變”或“變小”)。

【答案】⑴2.45⑵4.9x10-7⑶變小

【詳解】(1)相鄰兩條亮條紋的間距Ax=mm=2.45mm

6

(2)根據Ax=|2

a

左力/日-w小田［/位。2.45mmx0.24mm._._

解得藍光的波長為彳=-------------=4.9x1077m

1.2m

(3)若將題圖中濾光片換為紫色，由于紫光的波長比藍光短，則干涉條紋間距將變小。

拓展培優練

22.某同學利用如圖裝置測量小車和智能手機的質量，智能手機可以利用APP直接測量出手機運動時的加

速度。懸掛質量為根的鉤碼，用智能手機測出小車運動的加速度。；改變鉤碼的質量，〃，進行多次測

量：做出。與根(g-a)的圖像如圖，已知圖像中直線的截距為6,斜率為鼠不計空氣阻力，重力加

速度為g。

(1)(多選)以下說法正確的是；

A,鉤碼的質量不需要遠小于智能手機和小車的質量

B.細繩應該始終與長木板平行

C.不懸掛鉤碼時，應使小車和智能手機勻速沿木板下滑

D.細線的拉力等于鉤碼的重力

(2)根據圖像可得，小車和手機的質量為；

⑶再利用手機APP測出斜面傾角為6,則木板摩擦系數〃=o

1gsinO-b

【答案】(1)AB(2)-(3)A=--------—

kgcose

【詳解】(1)設小車和手機的質量為M,斜面傾角為。，對鉤碼和小車以及手機的系統,

由牛頓第二定律有mg+Mgsin0-juMgcos0=[M+m)a

可得a=m(g一0)+Mgsin--〃Mgcos)

~MM

可得本實驗的原理為。與加(g-a)成一次函數。

A.因本實驗驗證牛頓第二定律為對系統采用準確的方法，故不需要近似的用鉤碼重力代替繩的拉

力，也就不需要質量關系，即不需要鈞碼的質量應該遠小于智能手機和小車的質量，故A正確；

B.為了讓繩子拉小車的力為恒力，則細繩應該始終與長木板平行，故B正確；

C.本實驗若平衡了摩擦力，系統的牛頓第二定律表達式為a=。與"(g-a)成正比例函

數，不符合實驗實驗結果，則不需要平衡摩擦力，故C錯誤；

D.本實驗研究系統的牛頓第二定律，則繩子的拉力小于鉤碼的重力，故D錯誤。

故選Bo

(2)根據。與m(g-a)的一次函數關系，可知圖像的斜率的意義為y=k

則小車和手機的質量為

k

(3)根據。與%(g-a)的一次函數關系，可知縱截距的物理意義為(=Mgsm?Mgss0

gsmO-b

聯立解得〃二--------

geos8

23.某校物理小組嘗試利用智能手機對豎直面內的圓周運動進行探究。實驗裝置如圖甲所示，輕繩一端連

接拉力傳感器，另一端連接智能手機，把手機拉開一定角度，由靜止釋放，手機在豎直面內擺動過程

中，手機中的陀螺儀傳感器可以采集角速度實時變化的數據并輸出圖像，同時，拉力傳感器可以采集

輕繩拉力實時變化的數據并輸出圖像。經查閱資料可知，面向手機屏幕，手機逆時針擺動時陀螺儀傳

感器記錄的角速度為正值，反之為負值。

力傳感器to

（1）某次實驗，手機輸出的角速度隨時間變化的圖像如圖乙所示，由此可知在。到時間段內

A.手機20次通過最低點

B.手機10次通過最低點

C.手機在整個擺動過程中，機械能守恒

（2）為進一步拓展研究，分別從力傳感器輸出圖和手機角速度一時間圖中讀取幾對手機運動到最低點時

的拉力和角速度的數據，并在坐標圖中以F（單位：N）為縱坐標、小（單位：s-2）為橫坐標進行描

點，請在圖中作出尸-蘇的圖像o

F

kF-a>2

2.30

X

2.25

)

2.20X

2.15X

2.10

2.05

2.00

_4一2

i.yj?co

0.001.002.003.004.005.00

丙

根據圖像求得實驗所用手機的質量為kg,手機重心做圓周運動的半徑為m。（結果均保留兩

位有效數字，重力加速度9.8向『）

【答案】（1）A（2）見解析0.203.5

【詳解】（1）AB.手機經過最低點時，速度達到峰值，根據圖乙可知，在。到為時間段內，手機20

次通過最低點，故A正確，B錯誤；

C.根據圖乙可知，角速度的峰值隨時間減小，表明手機在最低點的速度逐漸減小，即手機經過最低

點的動能減小，可知，手機在整個擺動過程中，機械能減小，故c錯誤。

故選Ao

（2）口］將圖中的數據點用平滑直線連接起來，如圖所示

⑵［3］手機在最低點，對手機進行分析，根據牛頓第二定律有F—mg=m/R

則有F=m①2R+mg

幾何圖形有mg=1-95N,mR=二500,一3,m

解得m=0.20kg,7?=3.5m

24.（2023?上海黃浦?一模）利用智能手機中的磁傳感器可以測量磁感應強度瓦如圖，在手機上建立直角

坐標系，手機顯示屏所在平面為尤Oy面。某同學在某地對地磁場進行了五次測量，每次測量時y軸指

向不同方向而z軸正向保持豎直向上。當磁感應強度沿坐標軸各分量方向與坐標軸的正方向一致時軟

件讀數為正，反之讀數為負。根據表中測量結果可推理得測量地點位于半球（選填“南”或

“北”），當地的地磁場大小約為uTo（保留2位有效數字）

測量序號Bx/nTBy/|1TBz/piT

1030-32.L

20-29-33

3290-33

4-290-33

5-300-32-y