山东省日照市校际联考2021-2022学年高三上学期期末物理试卷(Word版含答案)

2021-2022学年山东省日照市校际联考高三（上）期末物理模拟试卷
一．选择题（共8小题，满分24分，每小题3分）
1．安全气囊是现代轿车必备的安全防护设备，它在汽车发生撞车瞬间打开，增大人与车体碰撞的时间，如图所示．若一辆汽车以30m/s的速度行驶，驾驶员质量50kg，汽车发生正面碰撞时经0.05s停止运动，而人与安全气囊的碰撞时间为0.2s，则碰撞过程中，下述说法正确的是（　　）
A．人与汽车的平均作用力大约为7500N
B．安全气囊减少了汽车对人的冲量
C．安全气囊减少了人的惯性
D．此碰撞过程中人与汽车的动量守恒
2．以下关于近代物理的相关叙述，说法正确的是（　　）
A．铀核（U）衰变为铅核（Pb）的过程中，要经过8次α衰变和6次β衰变
B．从金属表面逸出的光电子的最大初动能与照射光的强度无关，与照射光的频率成正比
C．根据玻尔理论可知，一群处于n＝4激发态的氢原子共能辐射出4种不同频率的光
D．在天然放射现象中放出的β射线是电子流，该电子是原子的内层电子受激后辐射出来的
3．如图，光滑实心球被架在物块与竖直墙之间，此时物块在水平地面上处于静止状态；现将物块向右稍移动一小段距离（物块还没有到达实心球最低点），放开瞬间物块再次处于静止状态。则物块再次平衡与原来平衡时相比（　　）
A．球受到物块的作用力不变
B．球受到墙的作用力变大
C．物块受到地面的摩擦力变大
D．物块受到地面的支持力不变
4．ED型硅钢铁芯如图甲所示，其结构为三相两半拼合形成的闭合磁路，广泛应用于三相变压器、扼流圈、电抗器等电磁原件。用ED型硅钢铁芯绕制变压器，并连接成如图乙所示电路，原副线圈绕制匝数分别为n1、n2，原线圈输入的交流电压为U1，副线圈的输出电压为U2。现将滑动变阻器滑片向下滑动，下列说法错误的是（　　）
A．U1：U2＝n1：n2
B．灯泡亮度变暗
C．电流表示数减小
D．用相互绝缘的硅钢片叠成ED型铁芯有利于减小涡流
5．如图所示，摩天轮悬挂透明座舱，乘客随座舱在竖直面内做匀速圆周运动。下列叙述正确的是（　　）
A．摩天轮转动一周的过程中，乘客重力的冲量为零
B．摩天轮转动过程中，乘客的机械能保持不变
C．摩天轮转动过程中，乘客重力的瞬时功率保持不变
D．通过最低点时，乘客的重力小于座椅对他的支持力
6．一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针的下方，并与磁针指向平行，如图所示。此时小磁针的N极向纸内偏转，则这束带电粒子可能是（　　）
A．向右飞行的正离子束 B．向右飞行的负离子束
C．向左飞行的电子 D．向左飞行的负离子束
7．正六边形ABCDEF区域内有平行于纸面方向的匀强电场（图中未标出），A、B、C三点电势分别为1V、2V、3V，现有一个电子从E点以初速度v0的沿EB方向射入。下列说法正确的是（　　）
A．F点电势为2V
B．DF的连线是电场中一条等势线
C．电子射出六边形区域时速度大小可能仍是v0
D．电子离开此区域动能增量的最大值是1eV
8．如图所示，置于竖直面内的光滑细圆环半径为R，质量为m的小球套在环上，一原长为R的轻弹簧一端系于球上，另一端系于圆环最低点，圆环绕竖直直径转动，重力加速度为g。若角速度ω由零开始缓慢增大，下列说法正确的是（　　）
A．当ω＜时，小球仅受两个力的作用
B．当ω＝时，弹簧恰好处于原长状态
C．当ω＞时，弹簧一定处于压缩状态
D．当ω足够大时，小球能够到达与圆心等高的位置
二．多选题（共4小题，满分16分，每小题4分）
9．（4分）下列说法中正确的是（　　）
A．物体从外界吸热，其内能不一定增大
B．布朗运动是液体分子无规则的运动
C．温度相同的氢气和氧气，它们分子的平均动能相同
D．用气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数可以估算气体分子的体积
E．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大
10．（4分）图甲是一列简谐横波在t＝0.2s时刻的波形图象，P是距离原点1.5m的一个质点，Q是距离原点2m的一个质点，图乙是质点Q的振动图象。下列说法正确的是（　　）
A．这列简谐波的波速为10m/s
B．这列简谐波的传播方向为+x方向
C．0.3s时P的速度正在增大，加速度正在减小
D．t＝0.4s到t＝0.6s质点P通过的路程s＝2cm
E．质点Q的简谐运动的表达式y＝0.02sin（5πt）
11．（4分）如图所示为太阳系中某行星探测器的轨迹示意图，探测器在圆轨道1的P点点火实施变轨进入椭圆轨道2，探测器到达行星附近的Q点时，再次点火实施变轨，当探测器距行星表面的距离为h时速度减为零，之后开始自由下落，经测量可知探测器自由下落的时间为t。已知该行星可视为半径为R的质量分布均匀的球体，引力常量为G。则下列说法正确的是（　　）
A．探测器的发射速度应大于第三宇宙速度
B．探测器在圆轨道1上的运行周期等于在椭圆轨道2上的运行周期
C．探测器在P点减速才能使其由圆轨道1进入椭圆轨道2
D．该行星的平均密度为
12．（4分）如图所示，有一范围足够大的水平匀强磁场，磁感应强度为B，一个质量为m，电荷量为+q的带电小圆环套在一根固定的绝缘竖直长杆上，环与杆间的动摩擦因数为μ，现使圆环以初速度v0向上运动，经时间t0圆环回到出发点，不计空气阻力，取竖直向上为正方向，下列描述该过程中圆环的速度v随时间t、摩擦力f随时间t、动能Et随位移x、机械能E随位移x变化规律的图象中，可能正确的是（　　）
A． B．
C． D．
三．实验题（共6小题，满分60分）
13．（6分）一同学通过图甲所示的装置探究物体做圆周运动的向心力与质量、轨道半径及线速度的关系。滑块套在光滑水平杆上，随杆一起绕竖直杆做匀速圆周运动，力传感器通过一细绳连接滑块，用来测量向心力F的大小。滑块上固定一遮光片，与固定在铁架台上的光电门可测量滑块的线速度v。该同学先保持滑块质量和半径不变，来探究向心力与线速度的关系。
（1）该同学采用的实验方法主要是　 　（填正确答案标号）。
A．理想模型法
B．控制变量法
C．等效替代法
（2）用螺旋测微器测量遮光片的宽度d，示数如图乙所示，则d＝　 　mm。
（3）该同学通过改变转速测量多组数据，记录力传感器示数F，算出对应的线速度v及v2的数值，以v2为横轴，F为纵轴，作出F﹣v2图线，如图丙所示，若滑块运动半径r＝0.2m，由图线可得滑块的质量m＝　 　kg（保留2位有效数字）。
14．（8分）某物理探究小组想利用实验室提供的器材测量一节干电池的电动势和内阻，电动势标称值为1.5V，内阻很小。可选用的实验器材如下：
A．待测干电池
B．电流表A1（最大量程为200μA，内阻为500Ω）
C．电流表A2（最大量程为0.6A，内阻约为0.3Ω）
D．电阻箱R（0～9999.9Ω）
E．定值电阻R0（阻值约为1Ω）
F．滑动变阻器R1（最大阻值为10Ω）
G．开关、导线若干
（1）本实验缺少电压表，若要改装一块量程为2V电压表，需要将电流表A1串联一个阻值为　 　Ω的电阻。
（2）为使电路中电表的测量范围更精确合理，请依据上述提供的实验器材，在方框内画出合理的实验电路图。
（3）接通开关，逐次调节滑动变阻器，读取电流表A1的示数I1和对应电流表A2的示数I2，记录多组数据，描点连线得到如图2所示的图线，纵轴截距为a，横轴截距为b，则被测干电池的电动势E＝　 　V，内阻r＝　 　Ω（可用a、b、R0表示）。
15．（6分）如图所示，桶的底面直径与高均为d，从某点A恰能看到桶底边缘的某点B，当桶内透明液体的深度等于桶高的一半时，仍沿AB方向看去，恰好看到桶底上的C点，C、B两的相距d，求液体的折射率。
16．（10分）导热良好、粗细均匀的U形玻璃管竖直放置，左端封闭，右端开口。初始时，管内水银柱及空气柱长度如图所示，下方水银柱足够长且左、右两侧水银面等高。已知大气压强p0＝75cmHg保持不变，环境初始温度为T1＝300K。现缓慢将玻璃管处环境温度提升至T2＝330K。求：
（i）右侧空气柱长度；
（ii）左侧管内水银面下降的高度。
17．（14分）如图所示，质量分别为mA、mB的两个弹性小球A、B静止在地面上方，B球距地面的高度h＝1.8m，A球在B球的正上方，距地面的高度H＝4.2m。同时将两球释放，经过一段时间后两球发生第一次弹性正撞。所有碰撞时间忽略不计，已知mB＝3mA，重力加速度g＝10m/s2，忽略空气阻力和球的大小及所有碰撞中的动能损失。求：
（1）第一次碰撞点距地面的高度；
（2）第一次碰后A球上升的最大距离；
（3）两球第二次相碰时距地面的高度（计算中取≈2.45，结果保留两位有效数字）。
18．（16分）如图所示，竖直条形区域存在磁感应强度大小为B、方向水平向外的匀强磁场，磁场宽度为L且足够长，M、N为涂有荧光物质的竖直板。现使一束质子在竖直平面内从M板上的A点射入磁场，入射方向与水平方向的夹角θ＝53°，质子束的速度大小在0到无穷大范围内变化。质子的质量为m、电荷量为e，取sin53°＝0.8，cos53°＝0.6，不计质子所受重力和质子间的相互作用。求：
（1）速度大小为v0的粒子在磁场中运动的半径R0；
（2）运动轨迹与N板相切的质子的速度大小v；
（3）M板出现亮斑的长度y1以及N板出现亮斑的长度y2。
2021-2022学年山东省日照市校际联考高三（上）期末物理模拟试卷（1）
参考答案与试题解析
一．选择题（共8小题，满分24分，每小题3分）
1．安全气囊是现代轿车必备的安全防护设备，它在汽车发生撞车瞬间打开，增大人与车体碰撞的时间，如图所示．若一辆汽车以30m/s的速度行驶，驾驶员质量50kg，汽车发生正面碰撞时经0.05s停止运动，而人与安全气囊的碰撞时间为0.2s，则碰撞过程中，下述说法正确的是（　　）
A．人与汽车的平均作用力大约为7500N
B．安全气囊减少了汽车对人的冲量
C．安全气囊减少了人的惯性
D．此碰撞过程中人与汽车的动量守恒
【解答】解：A、设汽车的前进方向为正方向，人在停止运动的过程中，由动量定理可得：Ft＝0﹣mv；
解得：F＝＝7500N；故A正确；
B、安全气囊减少了汽车对人的冲击力，但根据动量定理可知，没有改变汽车对人的冲量；故B错误；
C、惯性是由人的质量决定的，故不能减少人的惯性；故C错误；
D、由于汽车受到较大的阻力，故在碰撞过程中动量不守恒；故D错误；
故选：A。
2．以下关于近代物理的相关叙述，说法正确的是（　　）
A．铀核（U）衰变为铅核（Pb）的过程中，要经过8次α衰变和6次β衰变
B．从金属表面逸出的光电子的最大初动能与照射光的强度无关，与照射光的频率成正比
C．根据玻尔理论可知，一群处于n＝4激发态的氢原子共能辐射出4种不同频率的光
D．在天然放射现象中放出的β射线是电子流，该电子是原子的内层电子受激后辐射出来的
【解答】解：A、铀核（U）衰变为铅核（Pb）的过程中，每经一次α衰变质子数少2，质量数少4；而每经一次β衰变质子数增1，中子数不变；由质量数和核电荷数守恒，要经过α衰变的次数为：m＝次＝8次，β衰变的次数：n＝（82+2×8﹣92）次＝6次，故A正确；
B、根据光电效应方程Ek＝hv﹣W0可知，从金属表面逸出光电子的最大初动能与照射光的强度无关，与照射光的频率成线性关系，但不是与照射光的频率成正比，故B错误；
C、由玻尔理论可知，一群氢原子从n＝4能级向低能级跃迁可能最多时可辐射种频率的光子，故C错误；
D、发生β衰变时，原子核中的一个中子，转变为一个质子和一个电子，电子释放出来，不是原子的内层电子受激后辐射出来的，故D错误。
故选：A。
3．如图，光滑实心球被架在物块与竖直墙之间，此时物块在水平地面上处于静止状态；现将物块向右稍移动一小段距离（物块还没有到达实心球最低点），放开瞬间物块再次处于静止状态。则物块再次平衡与原来平衡时相比（　　）
A．球受到物块的作用力不变
B．球受到墙的作用力变大
C．物块受到地面的摩擦力变大
D．物块受到地面的支持力不变
【解答】解：AB.对球受力分析可知，设F1与竖直方向夹角为θ，则球受到物块的作用力F1＝，球受到墙的作用力变大，F2＝Gtanθ，将物块向右稍移动一小段距离，则θ角减小，F1减小，F2减小，故AB错误；
C.对整体受力分析可知，地面对木块的摩擦力等于墙壁对球的弹力，即f＝F2，因F2减小，则物块受到地面的摩擦力变小，故C错误；
D.对整体受力分析，直方向地面对木块的支持力等于整体的重力，则物块受到地面的支持力不变，故D正确。
故选：D。
4．ED型硅钢铁芯如图甲所示，其结构为三相两半拼合形成的闭合磁路，广泛应用于三相变压器、扼流圈、电抗器等电磁原件。用ED型硅钢铁芯绕制变压器，并连接成如图乙所示电路，原副线圈绕制匝数分别为n1、n2，原线圈输入的交流电压为U1，副线圈的输出电压为U2。现将滑动变阻器滑片向下滑动，下列说法错误的是（　　）
A．U1：U2＝n1：n2
B．灯泡亮度变暗
C．电流表示数减小
D．用相互绝缘的硅钢片叠成ED型铁芯有利于减小涡流
【解答】解：A、因为穿过原线圈的磁场并未全部穿过右侧线圈，也有穿过左侧线圈的磁场，故不满足U1：U2＝n1：n2，故A错误；
BC、将滑动变阻器滑片向下滑动，副线圈的电阻变大，副线圈电流变小，则灯泡亮度变暗，灯泡分压变小，则并联部分分压变大，R1支路电压变大，电流表示数减小，故BC正确；
D、用相互绝缘的硅钢片叠成ED型铁芯来代替整块的铁芯，以减小涡流，故D正确；
本题选错误的，故选：A。
5．如图所示，摩天轮悬挂透明座舱，乘客随座舱在竖直面内做匀速圆周运动。下列叙述正确的是（　　）
A．摩天轮转动一周的过程中，乘客重力的冲量为零
B．摩天轮转动过程中，乘客的机械能保持不变
C．摩天轮转动过程中，乘客重力的瞬时功率保持不变
D．通过最低点时，乘客的重力小于座椅对他的支持力
【解答】解：A、由冲量的定义I＝Ft，摩天轮转动一周的过程中，乘客重力的冲量I＝mgT（T为摩天轮转动周期），不等于零，故A错误；
B、摩天轮匀速转动过程中，乘客的动能不变，但重力势能不断变化，所以乘客的机械能不断变化，故B错误；
C、摩天轮转动过程中，乘客的速度大小不变，但乘客速度的竖直分量vy在不断变化，所以乘客重力的瞬时功率P＝mgvy不断变化，故C错误；
D、通过最低点时，乘客受重力和座椅对他的支持力，由向心力公式，FN﹣mg＝m得：FN＝mg+m，故D正确。
故选：D。
6．一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针的下方，并与磁针指向平行，如图所示。此时小磁针的N极向纸内偏转，则这束带电粒子可能是（　　）
A．向右飞行的正离子束 B．向右飞行的负离子束
C．向左飞行的电子 D．向左飞行的负离子束
【解答】解：A、向右飞行的正离子束形成的电流方向向右，根据安培定则可知，离子在上方产生的磁场方向向外，则N极转向外，S极转向里，不符合题意，故A错误；
B、向右飞行的负离子束形成的电流方向向左，根据安培定则可知，离子在上方产生的磁场方向向里，则N极转向里，S极转向外，符合题意，故B正确；
C、向左飞行的电子束形成的电流方向向右，根据安培定则可知，电子在上方产生的磁场方向向外，则N极转向外，S极转向里，不符合题意，故C错误；
D、向左飞行的负离子束形成的电流方向向右，根据安培定则可知，离子在上方产生的磁场方向向外，则N极转向外，S极转向里，不符合题意，故D错误。
故选：B。
7．正六边形ABCDEF区域内有平行于纸面方向的匀强电场（图中未标出），A、B、C三点电势分别为1V、2V、3V，现有一个电子从E点以初速度v0的沿EB方向射入。下列说法正确的是（　　）
A．F点电势为2V
B．DF的连线是电场中一条等势线
C．电子射出六边形区域时速度大小可能仍是v0
D．电子离开此区域动能增量的最大值是1eV
【解答】解：AB、连接AC，根据匀强电场电势随距离均匀变化（除等势面）的特点，则知AC中点G的电势为φG＝V＝2V，连接EB，EB即为一条等势线，CA连线即为一条电场线，DF与CA平行，所以DF也是一条电场线，由上可知AF为等势面，所以F点电势也为1V，故AB错误；
C、电子在电场中做类平抛运动，根据平抛运动的知识和等势面与电场线的关系可知电子不可能再回到同一等势面上，故C错误；
D、由图可知电子从DC等势面离开时动能最大，即动能增量为：△Ek＝eUBC＝1eV，故D正确；
故选：D。
8．如图所示，置于竖直面内的光滑细圆环半径为R，质量为m的小球套在环上，一原长为R的轻弹簧一端系于球上，另一端系于圆环最低点，圆环绕竖直直径转动，重力加速度为g。若角速度ω由零开始缓慢增大，下列说法正确的是（　　）
A．当ω＜时，小球仅受两个力的作用
B．当ω＝时，弹簧恰好处于原长状态
C．当ω＞时，弹簧一定处于压缩状态
D．当ω足够大时，小球能够到达与圆心等高的位置
【解答】解：ABC、设角速度为ω时弹簧处于原长状态，球受到重力与环的弹力两个力的作用，弹力与竖直方向夹角为θ＝60°，则有mgtan θ＝mRsin θ ω2，即ω＝，当角速度不等于ω时，小球受三个力作用，当ω＜时，弹簧被压缩，故B正确，AC错误；
D、当ω足够大时，假设小球能够到达与圆心等高的位置，则圆环的支持力向左指向圆心，而弹簧的拉力斜向下，重力竖直向下，小球在竖直方向合力向下，竖直方向无法平衡，故假设不成立，故D错误。
故选：B。
二．多选题（共4小题，满分16分，每小题4分）
9．（4分）下列说法中正确的是（　　）
A．物体从外界吸热，其内能不一定增大
B．布朗运动是液体分子无规则的运动
C．温度相同的氢气和氧气，它们分子的平均动能相同
D．用气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数可以估算气体分子的体积
E．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大
【解答】解：A、做功与热传递都可以改变物体的内能，物体从外界吸热，若同时对外做功，其内能不一定增大，故A正确；
B、布朗运动悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，反映了液体分子无规则的运动，故B错误；
C、温度是分子的平均动能的标志，温度相同的氢气和氧气，它们分子的平均动能是相等的，故C正确；
D、因为气体分子之间的距离远大于分子的大小，所以用气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数可以估算分子的之间的距离，但不能估算气体分子的大小，故D错误；
E、两分子之间的平衡距离为r0，当两分子之间的距离大于r0，分子力表现为引力，分子力随着分子间距的增大而减小，分子势能也随着分子间距的增大而增大；当分子间距小于r0，分子力表现为斥力，随着分子间距的减小而增大，分子势能也随着分子间距的减小而增大，故E正确。
故选：ACE。
10．（4分）图甲是一列简谐横波在t＝0.2s时刻的波形图象，P是距离原点1.5m的一个质点，Q是距离原点2m的一个质点，图乙是质点Q的振动图象。下列说法正确的是（　　）
A．这列简谐波的波速为10m/s
B．这列简谐波的传播方向为+x方向
C．0.3s时P的速度正在增大，加速度正在减小
D．t＝0.4s到t＝0.6s质点P通过的路程s＝2cm
E．质点Q的简谐运动的表达式y＝0.02sin（5πt）
【解答】解：A、由甲图知波长λ＝4m，由图乙可知，周期：T＝0.40s，则波速为：v＝＝m/s＝10m/s，故A正确；
B、由乙图知，在t＝0.20s时，质点Q正向下运动，根据波形平移法可知该波沿x轴负方向传播，故B错误；
C、该波沿x轴负方向传播，则P点运动的方向也向下，从t＝0.2s到t＝0.3s时间为，则P运动到平衡位置与负的最大位置之间，正在向下运动，所以P的速度正在减小，加速度正在增大，故C错误；
D、从t＝0.4s到t＝0.6s时间为，质点P通过的路程等于两个振幅，为s＝4cm，故D错误；
E、设质点Q简谐运动的表达式为y＝Asin（t+φ0）。由图知振幅A＝2cm＝0.02m，由图乙可知在t＝0时刻Q恰好经过平衡位置向上运动，则初相位φ0＝0，所以质点Q简谐运动的表达式为y＝Asin（t+φ0）＝0.2sin（t+0）＝0.2sin（5πt）。故E正确。
故选：AE。
11．（4分）如图所示为太阳系中某行星探测器的轨迹示意图，探测器在圆轨道1的P点点火实施变轨进入椭圆轨道2，探测器到达行星附近的Q点时，再次点火实施变轨，当探测器距行星表面的距离为h时速度减为零，之后开始自由下落，经测量可知探测器自由下落的时间为t。已知该行星可视为半径为R的质量分布均匀的球体，引力常量为G。则下列说法正确的是（　　）
A．探测器的发射速度应大于第三宇宙速度
B．探测器在圆轨道1上的运行周期等于在椭圆轨道2上的运行周期
C．探测器在P点减速才能使其由圆轨道1进入椭圆轨道2
D．该行星的平均密度为
【解答】解：A、由于发射的是太阳系中行星的探测器，因此发射速度应介于第二宇宙速度与第三宇宙速度之间，故A错误；
B、圆轨道I的半径大于椭圆轨道2的半长轴，根据开普勒第三定律可知，探测器在两轨道上的运行周期不相等，故B错误；
C、探测器由高轨道进入该轨道需要点火减速，故C正确；
D、设行星表面的重力加速度为g，由黄金代换式GM＝gR2，得到行星的质量应为M＝，行星的体积V＝，得到密度ρ＝＝，由探测器自由下落可知，g＝，联立解得：ρ＝，故D正确。
故选：CD。
12．（4分）如图所示，有一范围足够大的水平匀强磁场，磁感应强度为B，一个质量为m，电荷量为+q的带电小圆环套在一根固定的绝缘竖直长杆上，环与杆间的动摩擦因数为μ，现使圆环以初速度v0向上运动，经时间t0圆环回到出发点，不计空气阻力，取竖直向上为正方向，下列描述该过程中圆环的速度v随时间t、摩擦力f随时间t、动能Et随位移x、机械能E随位移x变化规律的图象中，可能正确的是（　　）
A． B．
C． D．
【解答】解：小球向上运动的过程中受重力、洛伦兹力、支持力和向下的滑动摩擦力，向上运动，重力和摩擦力做负功，速度不断减小，洛伦兹力不断减小，支持力减小，故滑动摩擦力减小，合力减小，物体做加速度不断减小的加速运动，当速度减为零时，向上的位移最大，摩擦力等于0，而加速度等于重力加速度；
小球达到最高点后向下运动的过程中受重力、洛伦兹力、支持力和向上的滑动摩擦力，由于速度不断变大，洛伦兹力不断变大，支持力变大，故滑动摩擦力变大，合力减小，物体做加速度不断减小的加速运动，当加速度减为零时，速度最大；
A、由以上的分析可知，小球先向上运动，加速度逐渐减小；后小球向下运动，加速度仍然继续减小。负号表示速度的方向前后相反。故A正确；
B、由以上的分析可知，小球先向上运动，摩擦力的方向向下，逐渐减小；后小球向下运动，摩擦力的方向向上，逐渐增大。故B正确；
C、小球向上运动的过程中：Ek＝Ek0﹣WG﹣Wf＝Ek0﹣mgx﹣fx，由于f逐渐减小，所以动能的变化率逐渐减小。故C错误；
D、小球运动的过程中摩擦力做功使小球的机械能减小，向上运动的过程中：△E＝﹣f△x，由于向上运动的过程中f逐渐减小，所以机械能的变化率逐渐减小；而向下运动的过程中摩擦力之间增大，所以机械能的变化率逐渐增大。故D正确。
故选：ABD。
三．实验题（共6小题，满分60分）
13．（6分）一同学通过图甲所示的装置探究物体做圆周运动的向心力与质量、轨道半径及线速度的关系。滑块套在光滑水平杆上，随杆一起绕竖直杆做匀速圆周运动，力传感器通过一细绳连接滑块，用来测量向心力F的大小。滑块上固定一遮光片，与固定在铁架台上的光电门可测量滑块的线速度v。该同学先保持滑块质量和半径不变，来探究向心力与线速度的关系。
（1）该同学采用的实验方法主要是　B　（填正确答案标号）。
A．理想模型法
B．控制变量法
C．等效替代法
（2）用螺旋测微器测量遮光片的宽度d，示数如图乙所示，则d＝　1.731　mm。
（3）该同学通过改变转速测量多组数据，记录力传感器示数F，算出对应的线速度v及v2的数值，以v2为横轴，F为纵轴，作出F﹣v2图线，如图丙所示，若滑块运动半径r＝0.2m，由图线可得滑块的质量m＝　0.13　kg（保留2位有效数字）。
【解答】解：（1）研究一个物理量与多个物理量的关系，先要控制一些物理量不变，再进行研究，这种方法叫控制变量法，故AC错误，B正确；
（2）螺旋测微器的最小分度是0.01mm，由固定刻度和可动刻度分别读数，所以d＝1.5mm+23.1×0.01mm＝1.731mm；
（3）根据图丙可知图像的斜率k＝Ns2/m2，据向心力公式F＝m可得：，解得m＝kr＝
故答案为：（1）B；（2）1.731；（3）0.13
14．（8分）某物理探究小组想利用实验室提供的器材测量一节干电池的电动势和内阻，电动势标称值为1.5V，内阻很小。可选用的实验器材如下：
A．待测干电池
B．电流表A1（最大量程为200μA，内阻为500Ω）
C．电流表A2（最大量程为0.6A，内阻约为0.3Ω）
D．电阻箱R（0～9999.9Ω）
E．定值电阻R0（阻值约为1Ω）
F．滑动变阻器R1（最大阻值为10Ω）
G．开关、导线若干
（1）本实验缺少电压表，若要改装一块量程为2V电压表，需要将电流表A1串联一个阻值为　9500　Ω的电阻。
（2）为使电路中电表的测量范围更精确合理，请依据上述提供的实验器材，在方框内画出合理的实验电路图。
（3）接通开关，逐次调节滑动变阻器，读取电流表A1的示数I1和对应电流表A2的示数I2，记录多组数据，描点连线得到如图2所示的图线，纵轴截距为a，横轴截距为b，则被测干电池的电动势E＝　10000a　V，内阻r＝　　Ω（可用a、b、R0表示）。
【解答】解：（1）根据改装的电压表的量程和原电流表的参数求分压电阻的值：R＝＝＝9500Ω；
（2）由于一节干电池的内阻很小，电流表A2采用外接法（相对于电源内阻），改装的电压表测路端电压。设计的电路图如图所示；
（3）根据闭合电路的欧姆定律及串并联电路的关系可写出：I1（R+RA1）＝E﹣I2（R0+r ），变形并代入已知数据得：
I1＝﹣×I2，结合图象的斜率和截距有：a＝，＝，所以E＝10000a，r＝。
故答案为：（1）9500；（2）如图所示；（3）10000a、
15．（6分）如图所示，桶的底面直径与高均为d，从某点A恰能看到桶底边缘的某点B，当桶内透明液体的深度等于桶高的一半时，仍沿AB方向看去，恰好看到桶底上的C点，C、B两的相距d，求液体的折射率。
【解答】解：由题意知，底面直径与桶高相等，所以图中角r＝45°
根据几何关系可得：CN′＝﹣BC，解得：CN′＝
OC＝，解得：OC＝
入射角i的正弦为：sini＝＝＝
所以油的折射率为：n＝＝＝。
答：液体的折射率为。
16．（10分）导热良好、粗细均匀的U形玻璃管竖直放置，左端封闭，右端开口。初始时，管内水银柱及空气柱长度如图所示，下方水银柱足够长且左、右两侧水银面等高。已知大气压强p0＝75cmHg保持不变，环境初始温度为T1＝300K。现缓慢将玻璃管处环境温度提升至T2＝330K。求：
（i）右侧空气柱长度；
（ii）左侧管内水银面下降的高度。
【解答】解：（i）设玻璃管的横截面积为S，右侧气体初状态体积V右1＝5S，
温度升高过程气体压强不变，由盖﹣吕萨克定律得：
代入数据解得，右侧空气柱的长度：L＝5.5cm
（ii）大气压强p0＝75cmHg，由图示可知，右管气体压强p右＝（75+15）cmHg＝90cmHg
左管初状态压强p左1＝p右＝90cmHg，左管初状态体积V左1＝32S，
温度升高后，设左侧管内水银面下降的高度为h，左管气体末状态压强p左2＝p右+pp2h＝（90+2h）cmHg
左管内气体末状态的体积V左2＝（32+h）S，对左管内气体，由理想气体状态方程得：
代入数据解得：h≈1.83cm
答：（i）右侧空气柱长度是5.5cm；
（ii）左侧管内水银面下降的高度是1.83cm。
17．（14分）如图所示，质量分别为mA、mB的两个弹性小球A、B静止在地面上方，B球距地面的高度h＝1.8m，A球在B球的正上方，距地面的高度H＝4.2m。同时将两球释放，经过一段时间后两球发生第一次弹性正撞。所有碰撞时间忽略不计，已知mB＝3mA，重力加速度g＝10m/s2，忽略空气阻力和球的大小及所有碰撞中的动能损失。求：
（1）第一次碰撞点距地面的高度；
（2）第一次碰后A球上升的最大距离；
（3）两球第二次相碰时距地面的高度（计算中取≈2.45，结果保留两位有效数字）。
【解答】解：（1）设释放后t1时刻B球落地h＝gt12，解得t1＝0.6s；
B球速度大小v1与A球速度大小相等v1＝gt1，v1＝6m/s，
此时A球距离地面H1＝H﹣h＝2.4m
设B球反弹后再经过t2时间相遇，有v1t2﹣gt22+v1t2+gt22＝H1，解得t2＝0.2s；
相遇点距地面的高度h1＝v1t2﹣gt22解得h1＝1.0m
（2）碰撞前A球的速度vA＝v1+gt2，vA＝8m/s
B 球的速度大小vB＝v1﹣gt2，vB＝4m/s
A、B碰撞过程动量守恒，机械能守恒，规定竖直向上为正方向
3mvB﹣mvA＝3mvB1+mvA1
3mvB2+mvA2＝ 3mvB12+mvA12
联立得vB1＝﹣2m/s，vA1＝10m/s，
球A上升的最大距离，h’＝5.0m
（3）第一次碰后B球再经t3时间与地面第二次相碰，碰撞前速度
，
碰撞后下落时间，t3＝0.29s，
碰后经过t3＝1s，A球运动到最高点。
B球在，t4＝0.78s末到达最高点，
高度为1.2m，在1.27s时刻落地，反弹速度为4.9m/s，
A球从最高点下落tA＝0.27s时离地面高度为5.636m，此时速度
vA2＝gtA，vA2＝2.7m/s
设再经t5时间相遇，有
vB2t5﹣gt52+vA2t5+gt52＝5.636m
解得t5＝0.74s
相遇点高度为H2＝vB2t5﹣gt52，
代入数据解得H2＝0.89m
答：（1）第一次碰撞点距地面的高度为1.0m；
（2）第一次碰后A球上升的最大距离为5.0m；
（3）两球第二次相碰时距地面的高度为0.89m。
18．（16分）如图所示，竖直条形区域存在磁感应强度大小为B、方向水平向外的匀强磁场，磁场宽度为L且足够长，M、N为涂有荧光物质的竖直板。现使一束质子在竖直平面内从M板上的A点射入磁场，入射方向与水平方向的夹角θ＝53°，质子束的速度大小在0到无穷大范围内变化。质子的质量为m、电荷量为e，取sin53°＝0.8，cos53°＝0.6，不计质子所受重力和质子间的相互作用。求：
（1）速度大小为v0的粒子在磁场中运动的半径R0；
（2）运动轨迹与N板相切的质子的速度大小v；
（3）M板出现亮斑的长度y1以及N板出现亮斑的长度y2。
【解答】解：（1）粒子在磁场中由洛伦兹力提供向心力可知：
ev0B＝
解得：R0＝
（2）画出题设要求的轨迹与N板相切于C点，由几何关系有：
R+Rsinθ＝L
又因为：evB＝
联立可得：R＝，v＝
（3）当与N板相切的轨迹最终打在M板上的E点，这是打在M板的最低点
由几何关系知：AE＝2Rcosθ＝2×＝
当半径减小时，粒子打在E点上方直到A点。
所以y1＝AE＝
若粒子的速度达到无穷大，则粒子无限接近做直线运动打在N板上，
其长度为△y＝＝，而打在N板上的最低点在C处。
所以y2＝△y＝﹣＝
答：（1）速度大小为v0的粒子在磁场中运动的半径R0为；
（2）运动轨迹与N板相切的质子的速度大小v为；
（3）M板出现亮斑的长度y1为、N板出现亮斑的长度y2为。