黑龙江省牡丹江市2021-2022学年高三上学期期末物理模拟试卷（1）(Word版含答案)

2021-2022学年黑龙江省牡丹江市高三（上）期末物理模拟试卷（1）
一．选择题（共9小题，满分36分，每小题4分）
1．（4分）完全相同的两物体P、Q，质量均为m，叠放在一起置于水平面上，如图所示．现用两根等长的细线系在两物体上，在细线的结点处施加一水平拉力F，两物体始终保持静止状态，则下列说法不正确的是（重力加速度为g）（　　）
A．物体P受到细线的拉力大小为
B．两物体间的摩擦力大小为
C．物体Q对地面的压力大小为2mg
D．地面对Q的摩擦力为F
2．（4分）如图所示，水平方向上有一弹簧振子，O点是其平衡位置，振子在a和b之间振动，关于振子，下列说法正确的是（　　）
A．在a点时加速度最大，速度最大
B．在O点时速度最大，位移最大
C．在b点时位移最大，速度最小
D．在b点时加速度最大，速度最大
3．（4分）从申请加入国际空间站被拒，到成为全球第三个独立自主拥有全套教人航天技术的国家，中国航天人克难攻坚，成果斐然。2021年4月29日，长征运载火箭在海南文昌成功将空间站“天和”核心舱送入高度约400km的预定轨道，中国空间站在轨组装建造全面展开。今年还将发射“问天”和“梦天“两个实验舱，完成与核心舱对接，并再发射“天舟”货运飞船、“神舟”载人飞船各两艘，为空间站送去乘组和物资，最终完成中国第一座空间站“天宫”的建造。下列说法正确的是（　　）
A．空间站绕地稳定飞行，其内宇航员处于完全失重状态
B．空间站绕地飞行周期大于24小时
C．空间站绕地飞行速度大于第一宇宙速度
D．要实现实验能与核心舱的对接，需要把实验舱送入核心舱轨道后再加速追上核心舱
4．（4分）下列唯一正确的说法是（　　）
A．在单缝衍射实验中，将入射光由红色换成绿色，衍射条纹间距变宽
B．太阳光照射下肥皂膜呈现的彩色属于光的折射现象
C．只有狭缝宽度要远小于波长才发生衍射现象
D．用光的干涉现象可以用检查工件平面的平整度
5．（4分）如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为2：1，原线圈接在u＝Umcos（ωt+φ）的交流电源上，副线圈接一定值电阻R0和滑动变阻器，滑动变阻器的最大阻值为R，并且R＝R0，电流表、电压表均为理想交流电表。当滑动变阻器R的滑片P由a端向b端滑动时，下列说法中正确的是（　　）
A．电流表A1、A2的示数保持不变
B．电压表V1、V2的示数都逐渐增大
C．电压表V3的示数先减小后增大
D．滑动变阻器R消耗的功率可能先增大后减小
E．定值电阻R0消耗的功率逐渐增大
F．原线圈的输入功率可能先增大后减小
6．（4分）如图为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t＝0时刻的波形图（振动刚传到x＝0.2m处），已知该波的周期为0.4s，a、b、c为沿波传播方向上的质点，则下列说法中正确的是（　　）
A．质点a比质点b先回到平衡位置
B．在t＝0.4s时，质点b的速度方向为y轴负方向
C．在t＝0.6s时，质点c的速度达到最大值
D．在t＝0.8s时，质点c的加速度达到y轴正向最大值
7．（4分）如图所示，图甲是某物理兴趣小组自制的小型发电机，单匝线圈逆时针转动。从中性面开始计时，产生的瞬时感应电动势的变化规律如图乙所示，已知线圈电阻r＝2Ω，外接灯泡电阻R＝8Ω，其余电阻不计，下列说法正确的是（　　）
A．发电机产生的交流电的频率是50Hz
B．发电机产生的电动势的有效值是12V
C．交流电压表的示数为9.6V
D．外力做功的功率为14.4W
8．（4分）如图所示，在匀强电场中有直角三角形BOC，∠BOC＝90°，电场方向与三角形所在平面平行，若三角形三顶点处的电势分别为φO＝9V，φB＝0V、φc＝18V，且边长OB＝cm，BC＝cm，将一电荷量为q＝﹣2×10﹣5C的负点电荷由O点开始沿路线OBC运动，则下列说法中正确的是（　　）
A．该点电荷在O点的电势能为﹣1.8×10﹣5J
B．该点电荷在O点由静止释放后会沿直线OB运动
C．该电场电场强度的大小为200V/m
D．该点电荷从O点移到C点过程中，电场力做功为﹣1.8×10﹣4J
9．（4分）如图所示，水平地面上方矩形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，两个边长相等的单匝闭合正方形线圈Ⅰ和Ⅱ，分别用相同材料，不同粗细的导线绕制（Ⅰ为细导线）．两线圈在距磁场上界面h高处由静止开始自由下落，再进入磁场，最后落到地面．运动过程中，线圈平面始终保持在竖直平面内且下边缘平行于磁场上边界．设线圈Ⅰ、Ⅱ落地时的速度大小分别为v1、v2，在磁场中运动时产生的热量分别为Q1、Q2．不计空气阻力，则（　　）
A．v1＜v2，Q1＝Q2 B．v1＝v2，Q1＜Q2
C．v1＜v2，Q1＞Q2 D．v1＝v2，Q1＝Q2
二．多选题（共5小题，满分20分，每小题4分）
10．（4分）空间存在一方向与纸面垂直、大小随时间变化的匀强磁场，其边界如图（a）中虚线MN所示。一硬质细导线的电阻率为ρ、横截面积为S，将该导线做成半径为r的圆环固定在纸面内，圆心O在MN上。t＝0时磁感应强度的方向如图（a）所示；磁感应强度B随时间t的变化关系如图（b）所示。则在t＝0到t＝t1的时间间隔内（　　）
A．圆环所受安培力的方向始终不变
B．圆环中的感应电流始终沿顺时针方向
C．圆环中的感应电流大小为
D．圆环中的感应电动势大小为
11．（4分）如图所示为一列沿x轴正方向传播的简谐横波，从波源起振的某一时刻开始计时，t＝ls时刻波形图，该时刻M点开始振动，再过1.5s，N点开始振动。下列判断正确的是（　　）
A．这列波的传播速度为6m/s
B．波源的起振方向沿y轴正方向
C．t＝0.5s时刻，x＝5.0m处质点在波峰
D．t＝2.7s时刻，质点M、N与各自平衡位置的距离相等
12．（4分）平凸透镜其中一个表面是个球面，球面的半径叫做这个曲面的曲率半径，另一个表面是平面。如图甲所示，把一块平凸透镜压在一块平面玻璃上，让红光从上方射入，从上方入射光观察平凸透镜，可以观察到图乙所示明暗（红黑）相间的圆环状条纹，这就是牛顿环。以下说法正确的是（　　）
A．圆环状条纹是由凸透镜的上、下表面反射光干涉形成的
B．若仅改用绿光照射，则各处条纹间距将变窄
C．若仅换用曲率半径更大的平凸透镜，则各处条纹间距将变宽
D．若仅改用白光照射，则看到的是黑白相间的圆环状条纹
13．（4分）在单色光的双缝干涉实验中（　　）
A．两列光波谷和波谷重叠处出现暗条纹
B．两列光波峰和波峰重叠处出现亮条纹
C．从两个狭缝到达屏上的路程差是光波长的整数倍时，出现亮条纹
D．从两个狭缝到达屏上的路程差是光波长的奇数倍时，出现暗条纹
14．（4分）如图所示，单匝矩形线圈在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的de边匀速转动，周期为0.2s，线圈电阻为5Ω。磁场只分布在de边的左侧，若线圈从如图所示开始计时，线圈转过30°时的感应电流为1A，那么（　　）
A．线圈中感应电流的有效值为2A
B．线圈磁通量变化率的最大值为（wb/s）
C．线圈从图示位置转过90°的整个过程中，流经线圈导线横截面的电量为q＝
D．线圈消耗的电功率为5W
三．实验题（共2小题，满分12分）
15．（4分）某实验小组做“用插针法测定玻璃折射率”的实验。
（1）在白纸上放好平行玻璃砖，aa'和bb'分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图1所示。在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，用“●”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针P3和P4，在插P3时，应使P3　 　，在插P4时，应使P4　 　；
（2）该小组完成了四次实验，记录的玻璃砖界线和四个大头针扎下的孔洞如图2所示，其中实验操作正确的是　 　。
（3）该小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点O为圆心作圆，与入射光线、折射光线分别交于A、B点，再过A、B点作法线NN'的垂线，垂足分别为C、D点，如图3所示，则玻璃的折射率n＝　 　（用图中线段的字母表示）。
16．（8分）用图a的电路测定一节电动势约为2V的蓄电池的电动势和内阻．为防止调节滑动变阻器时造成短路，电路中连接了一个保护电阻R0，除蓄电池、开关、导线外，可供使用的实验器材有：
A．电流表（量程0.6A、内阻约0.5Ω） B．电流表（量程3A、内阻约0.1Ω）
C．电压表（量程3V，内阻约6kΩ） D．电压表（量程15V，内阻约30kΩ）
E．定值电阻（阻值1Ω；额定功率5W）
F．滑动变阻器（阻值范围0～10Ω、额定电流2A）
G．滑动变阻器（阻值范围0～500Ω、额定电流lA）
①在实验中，电流表选　 　，电压表选　 　，滑动变阻器选　 　．（填序号）
②根据图a连接电路实物图b．
③图c是某同学利用图b进行实验测得的数据，请绘出路端电压U随电流I变化的U﹣I图线，由图线可得电动势E＝　 　V，内阻r＝　 　Ω．（结果保留三位有效数字）．测量值和真实值的关系E测　 　E真，r测　 　r真（填“大于”、“小于”或“等于”）．
④下表为某同学用上述方法测量某种电池的电动势和内电阻时的数据，分析可以发现电压表测得的数据　 　，将影响实验图象的准确性，其原因是　 　．
I/A 0.12 0.20 0.31 0.41 0.50
U/V 1.97 1.95 1.92 1.90 1.88
四．计算题（共3小题，满分32分）
17．（10分）如图所示为某种材料制成的透明半球体，球半径为R，一细束单色光从半球上的A点射入球体，入射角i＝60°，经折射后在半球面上另一点B（图中B点未画出）处射出。该单色光从B点射出时的光线方向与从A点射入的光线方向夹角θ＝30°，已知光在真空中传播速度为c，试求：
①该材料的折射率；
②光在此透明半球体内传播的时间。
18．（10分）一静止的钚核发生衰变后放出一个α粒子变成铀核．已知钚核质量为m1，α粒子质量为m2，铀核质量为m3，光在真空中的传播速度为c．
①如果放出的粒子的速度大小为v，求铀核的速度大小v′．
②求此衰变过程中释放的总能量．
19．（12分）如图所示，光滑的长平行金属导轨宽度为L，导轨所在的平面与水平面夹角为θ，导轨上端电阻阻值为R，其他电阻不计，导轨放在垂直斜面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B．质量为m的金属棒ab从上端由静止开始下滑，（sin37°＝0.6，g＝10m/s2）
（1）若L＝50cm，θ＝37°，R＝0.8Ω，B＝0.4T，m＝0.1kg，
①求导体棒下滑的最大速度v1；
②当速度达到6m/s时导体棒的加速度a；
（2）若经过时间t，导体棒下滑的距离为s，速度为v，若在同一时间内，电阻R产生的热与一交变电流在该电阻上产生的热相同，求该交变电流有效值I0的表达式（各物理量全部用字母表示）
（3）若导体棒从静止开始运动到速度稳定过程中，导体杆下滑的距离为S0，到达稳定的速度大小为vm，求导体棒从静止到刚刚达到稳定速度所经历的时间t0的表达式（各物理量全部用字母表示）。
参考答案与试题解析
一．选择题（共9小题，满分36分，每小题4分）
1．（4分）完全相同的两物体P、Q，质量均为m，叠放在一起置于水平面上，如图所示．现用两根等长的细线系在两物体上，在细线的结点处施加一水平拉力F，两物体始终保持静止状态，则下列说法不正确的是（重力加速度为g）（　　）
A．物体P受到细线的拉力大小为
B．两物体间的摩擦力大小为
C．物体Q对地面的压力大小为2mg
D．地面对Q的摩擦力为F
【解答】解：将F按照平行四边形定则进行分解，如图：
设T1与水平方向夹角为θ，根据平衡条件：
细线的拉力T1＝T2，
2T1cosθ＝F
得：T1＝＞，故A错误；
以P为研究对象受力分析，根据平衡条件，水平方向：T2cosθ＝f＝ cosθ＝，故B正确；
以PQ整体为研究对象受力分析，根据平衡条件，竖直方向：N地＝2mg，根据牛顿第三定律则物体Q对地面的压力大小为2mg，故C正确；
以PQ整体为研究对象受力分析，根据平衡条件，水平方向：f′＝F，故D正确；
题目要求选错误的，
故选：A。
2．（4分）如图所示，水平方向上有一弹簧振子，O点是其平衡位置，振子在a和b之间振动，关于振子，下列说法正确的是（　　）
A．在a点时加速度最大，速度最大
B．在O点时速度最大，位移最大
C．在b点时位移最大，速度最小
D．在b点时加速度最大，速度最大
【解答】解：A、振子在a点时位移最大，加速度最大，速度为零，故A错误；
B、振子在O点时，速度最大，位移为零，故B错误；
CD、振子在b点时，位移最大，加速度最大，速度为零，故C正确，D错误；
故选：C。
3．（4分）从申请加入国际空间站被拒，到成为全球第三个独立自主拥有全套教人航天技术的国家，中国航天人克难攻坚，成果斐然。2021年4月29日，长征运载火箭在海南文昌成功将空间站“天和”核心舱送入高度约400km的预定轨道，中国空间站在轨组装建造全面展开。今年还将发射“问天”和“梦天“两个实验舱，完成与核心舱对接，并再发射“天舟”货运飞船、“神舟”载人飞船各两艘，为空间站送去乘组和物资，最终完成中国第一座空间站“天宫”的建造。下列说法正确的是（　　）
A．空间站绕地稳定飞行，其内宇航员处于完全失重状态
B．空间站绕地飞行周期大于24小时
C．空间站绕地飞行速度大于第一宇宙速度
D．要实现实验能与核心舱的对接，需要把实验舱送入核心舱轨道后再加速追上核心舱
【解答】解：A．宇航员所受万有引力正好充当向心力，处于完全失重状态，故A正确；
BC．根据G＝mr＝m得：
空间站轨道高度约400km，远小于地球同步卫星的轨道高度，所以其飞行速度小于第一宇宙速度且周期小于24小时，故BC错误；
D．要完成对接，需要减速降轨再加速升轨对接，不能在轨道上直接加速，故D错误。
故选：A。
4．（4分）下列唯一正确的说法是（　　）
A．在单缝衍射实验中，将入射光由红色换成绿色，衍射条纹间距变宽
B．太阳光照射下肥皂膜呈现的彩色属于光的折射现象
C．只有狭缝宽度要远小于波长才发生衍射现象
D．用光的干涉现象可以用检查工件平面的平整度
【解答】解：A、单缝衍射的条纹间距可以用双缝干涉条纹宽度的公式定性讨论，其中L为屏与缝的距离、d为缝宽、λ为波长，将入射光由红色换成绿色，即光的波长变短，则衍射条纹间距变窄，故A错误；
B、肥皂膜在太阳光照射下呈现彩色条纹是由于前后膜的反射光在肥皂膜的前面膜上产生干涉，即薄膜干涉形成的，故B错误；
C、只有狭缝宽度与波长相差不多或比波长小的情况下，才发生明显衍射现象，故C错误；
D、用透明的标准样板和单色光检查工件平面的平整度，利用了光的薄膜干涉现象，故D正确；
故选：D。
5．（4分）如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为2：1，原线圈接在u＝Umcos（ωt+φ）的交流电源上，副线圈接一定值电阻R0和滑动变阻器，滑动变阻器的最大阻值为R，并且R＝R0，电流表、电压表均为理想交流电表。当滑动变阻器R的滑片P由a端向b端滑动时，下列说法中正确的是（　　）
A．电流表A1、A2的示数保持不变
B．电压表V1、V2的示数都逐渐增大
C．电压表V3的示数先减小后增大
D．滑动变阻器R消耗的功率可能先增大后减小
E．定值电阻R0消耗的功率逐渐增大
F．原线圈的输入功率可能先增大后减小
【解答】解：AB.根据，线圈匝数不变，输入电压不变，输出电压不变；当滑动变阻器R的滑片P由a端向b端滑动，负载总电阻减小，根据I＝，可知通过副线圈的电流增大，根据，可知通过原线圈电流增大；故AB错误；
CE.据上分析，根据U＝IR，R0两端电压UR0增大，根据UR＝U2﹣UR0，可知滑动变阻器两端电压UR减小，根据P＝I2R，定值电阻R0消耗的功率逐渐增大；故C错误，E正确；
D.当滑动变阻器R的滑片P由a端向b端缓慢滑动时，滑动变阻器接入电路中的电阻值逐渐减小，由于输入电压不变，所以输出电压也不变，则滑动变阻器R消耗的功率
P＝R＝
当R＝R0时，滑动变阻器R消耗的功率最大，故滑动变阻器R消耗的功率一直减小，故D错误；
F.根据P＝，R减小，输出功率增大，理想变压器输入功率随着输出功率的变化而变化，所以输入功率一直增大，故D错误。
故选：E。
6．（4分）如图为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t＝0时刻的波形图（振动刚传到x＝0.2m处），已知该波的周期为0.4s，a、b、c为沿波传播方向上的质点，则下列说法中正确的是（　　）
A．质点a比质点b先回到平衡位置
B．在t＝0.4s时，质点b的速度方向为y轴负方向
C．在t＝0.6s时，质点c的速度达到最大值
D．在t＝0.8s时，质点c的加速度达到y轴正向最大值
【解答】解：A、简谐横波沿x轴正方向传播，根据波形平移法可知，在t＝0时刻质点a和质点b均向上运动，可知，质点b比质点a先回到平衡位置，故A错误；
B、因t＝0.4s＝1T，所以在t＝0.4s时与t＝0时，质点b的速度方向相同，均沿y轴正方向，故B错误；
C、因t＝0.6s＝T，所以在t＝0.6s时质点c的运动状态与在t＝0时的运动状态相反，即在t＝0.6s时，质点c到达波峰，速度为零，故C错误；
D、在t＝0.8s＝2T时，质点c位于波谷，加速度达到y轴正向最大值，故D正确。
故选：D。
7．（4分）如图所示，图甲是某物理兴趣小组自制的小型发电机，单匝线圈逆时针转动。从中性面开始计时，产生的瞬时感应电动势的变化规律如图乙所示，已知线圈电阻r＝2Ω，外接灯泡电阻R＝8Ω，其余电阻不计，下列说法正确的是（　　）
A．发电机产生的交流电的频率是50Hz
B．发电机产生的电动势的有效值是12V
C．交流电压表的示数为9.6V
D．外力做功的功率为14.4W
【解答】解：A、分析图乙可知，交流电的周期：T＝0.04s，则频率：f＝＝25Hz，故A错误；
B、分析图乙可知，正弦式交变电动势的最大值：Em＝12V，根据最大值和有效值的关系可知，有效值：E＝＝12V，故B错误；
C、根据闭合电路欧姆定律可知，U＝＝9.6V，故C正确；
D、外力做功的功率等于电路消耗的电功率，P＝EI＝＝14.4W，故D正确。
故选：CD。
8．（4分）如图所示，在匀强电场中有直角三角形BOC，∠BOC＝90°，电场方向与三角形所在平面平行，若三角形三顶点处的电势分别为φO＝9V，φB＝0V、φc＝18V，且边长OB＝cm，BC＝cm，将一电荷量为q＝﹣2×10﹣5C的负点电荷由O点开始沿路线OBC运动，则下列说法中正确的是（　　）
A．该点电荷在O点的电势能为﹣1.8×10﹣5J
B．该点电荷在O点由静止释放后会沿直线OB运动
C．该电场电场强度的大小为200V/m
D．该点电荷从O点移到C点过程中，电场力做功为﹣1.8×10﹣4J
【解答】解：A．点电荷在O点的电势能为EPO＝qφO＝﹣2×10﹣5×9J＝1.8×10﹣5J，故A错误；
BCD．因为是匀强电场，且φB＝0V、φC＝18V，故沿着线段BC，电势从0V均匀增加到18V，所以BC的中点D的电势为9V，又因为φO＝9V，连接OD，故OD为一等势线，又因为沿电场线方向电势逐渐降低，则电场强度的方向斜向上垂直于OD，DB两点间的电势差UBD＝φD﹣φB＝9V﹣0V＝9V，DB两点沿电场线方向上的距离d＝DBcos30°＝＝0.045m，根据电势差与电场强度的关系可得电场强度的大小E＝＝V/m＝200V/m；
该点电荷在O点由静止释放后将沿电场的反方向做沿直线运动，不会是沿OB运动；
点电荷从O点移到C点过程中，电场力做功为WOC＝qUOC＝﹣2×10﹣5×（﹣9）J＝1.8×10﹣4J，故BD错误，C正确。
故选：C。
9．（4分）如图所示，水平地面上方矩形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，两个边长相等的单匝闭合正方形线圈Ⅰ和Ⅱ，分别用相同材料，不同粗细的导线绕制（Ⅰ为细导线）．两线圈在距磁场上界面h高处由静止开始自由下落，再进入磁场，最后落到地面．运动过程中，线圈平面始终保持在竖直平面内且下边缘平行于磁场上边界．设线圈Ⅰ、Ⅱ落地时的速度大小分别为v1、v2，在磁场中运动时产生的热量分别为Q1、Q2．不计空气阻力，则（　　）
A．v1＜v2，Q1＝Q2 B．v1＝v2，Q1＜Q2
C．v1＜v2，Q1＞Q2 D．v1＝v2，Q1＝Q2
【解答】解：据题两个线圈从同一高度下落，到达磁场边界时具有相同的速度v，线圈切割磁感线产生感应电流，同时受到向上的安培力为：F＝
由电阻定律得线圈的电阻 R＝ρ（ρ为材料的电阻率，L为线圈的边长，S为单匝导线横截面积）
所以下边刚进入磁场时所受的安培力为：F＝
此时加速度为：a＝＝g﹣
将线圈的质量m＝ρ0S 4L（ρ0为材料的密度）代入上式，所以得加速度为：a＝g﹣
此式中各量对于两个线圈都相同，两个线圈的加速度a相同，则线圈Ⅰ和Ⅱ同步运动，落地速度相等：v1＝v2
由能量守恒可得：Q＝mg（h+H）﹣（H是磁场区域的高度）
因为Ⅰ为导线细，质量m小，产生的热量小，所以Q1＜Q2．故B正确，ACD错误。
故选：B。
二．多选题（共5小题，满分20分，每小题4分）
10．（4分）空间存在一方向与纸面垂直、大小随时间变化的匀强磁场，其边界如图（a）中虚线MN所示。一硬质细导线的电阻率为ρ、横截面积为S，将该导线做成半径为r的圆环固定在纸面内，圆心O在MN上。t＝0时磁感应强度的方向如图（a）所示；磁感应强度B随时间t的变化关系如图（b）所示。则在t＝0到t＝t1的时间间隔内（　　）
A．圆环所受安培力的方向始终不变
B．圆环中的感应电流始终沿顺时针方向
C．圆环中的感应电流大小为
D．圆环中的感应电动势大小为
【解答】解：AB、由楞次定律可知，在t＝0到t＝t1的时间间隔内感应电流始终沿顺时针方向，
由左手定则可知：0﹣t0时间内圆环受到的安培力向左，t0﹣t1时间内安培力向右，故A错误，B正确；
CD、由电阻定律可知，圆环电阻：R＝ρ＝ρ，
由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势：E＝n＝＝＝，
感应电流：I＝＝×＝，故C正确，D错误；
故选：BC。
11．（4分）如图所示为一列沿x轴正方向传播的简谐横波，从波源起振的某一时刻开始计时，t＝ls时刻波形图，该时刻M点开始振动，再过1.5s，N点开始振动。下列判断正确的是（　　）
A．这列波的传播速度为6m/s
B．波源的起振方向沿y轴正方向
C．t＝0.5s时刻，x＝5.0m处质点在波峰
D．t＝2.7s时刻，质点M、N与各自平衡位置的距离相等
【解答】解：A、质点M和N相距6m，波的传播时间为1.5s，则波速为：v＝＝＝4m/s，故A错误。
B、由于波沿x轴正方向传播，由波的传播方向和质点振动方向的关系知，M点起振方向沿y轴正方向，则波源的起振方向沿y轴正方向，故B正确
C、波长λ＝4m，根据波长、波速和周期的关系可知T＝＝1s，t＝0.5s＝0.5T，波传播到x＝3.0m处，此时x＝5.0m处质点未开始振动，故C错误。
D、当t＝2.5s时N点开始振动，t＝2.7s＝2.7T，N点已经开始运动0.2s，质点M、N的距离为6m＝λ，振动情况完全相反，故质点M．N与各自平衡位置的距离相等，故D正确。
故选：BD。
12．（4分）平凸透镜其中一个表面是个球面，球面的半径叫做这个曲面的曲率半径，另一个表面是平面。如图甲所示，把一块平凸透镜压在一块平面玻璃上，让红光从上方射入，从上方入射光观察平凸透镜，可以观察到图乙所示明暗（红黑）相间的圆环状条纹，这就是牛顿环。以下说法正确的是（　　）
A．圆环状条纹是由凸透镜的上、下表面反射光干涉形成的
B．若仅改用绿光照射，则各处条纹间距将变窄
C．若仅换用曲率半径更大的平凸透镜，则各处条纹间距将变宽
D．若仅改用白光照射，则看到的是黑白相间的圆环状条纹
【解答】解：A、当光从玻璃射入空气时一部分光发生反射，另一部分光透射进入空气，当该部分光从空气进入下面的平面玻璃时又有一部分光发生反射，这样两列反射光在凸透镜的下表面相遇，当光程差为波长的整数倍时是亮条纹，当光程差为半个波长的奇数倍时是暗条纹，故出现亮暗相间的圆环状干涉条纹，故A错误；
B、由于绿光的波长小于红光的波长，故若改用绿光照射，则观察到的圆环状条纹间距变窄，故B正确；
C、若换一个曲率半径更大的凸透镜，仍然相同的水平距离但空气层的厚度变小，所以观察到的圆环状条纹间距变宽，故C正确；
D、白色光是复色光，若仅改用白光照射，则看到的是彩色相间的圆环状条纹，故D错误。
故选：BC。
13．（4分）在单色光的双缝干涉实验中（　　）
A．两列光波谷和波谷重叠处出现暗条纹
B．两列光波峰和波峰重叠处出现亮条纹
C．从两个狭缝到达屏上的路程差是光波长的整数倍时，出现亮条纹
D．从两个狭缝到达屏上的路程差是光波长的奇数倍时，出现暗条纹
【解答】解：频率或波长相同，相差恒定的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些域的振动减弱，并且振动加强和振动减弱的区域互相间隔，形成稳定的干涉图样。当光程差为：δ＝r2﹣r1＝nλ（n＝0，1，2…）时为亮条纹，当光程差为：δ＝r2﹣r1＝λ （n＝0，1，2…）时为暗条纹；
A、两束光波谷和波谷重叠处出现明条纹，故A错误。
B、两束光波峰和波峰重叠处出现明条纹，故B正确。
C、从两个狭缝到达屏上的路程差是光波长的整数倍处，出现亮条纹，故C正确。
D、从两个狭缝到达屏上的路程差是光半个波长的奇数倍处，出现暗条纹，故D错误。
故选：BC。
14．（4分）如图所示，单匝矩形线圈在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的de边匀速转动，周期为0.2s，线圈电阻为5Ω。磁场只分布在de边的左侧，若线圈从如图所示开始计时，线圈转过30°时的感应电流为1A，那么（　　）
A．线圈中感应电流的有效值为2A
B．线圈磁通量变化率的最大值为（wb/s）
C．线圈从图示位置转过90°的整个过程中，流经线圈导线横截面的电量为q＝
D．线圈消耗的电功率为5W
【解答】解：AD、由图可知，产生的交变电流为半波式正弦交变电流，线圈转过30°时的感应电流为i＝1A，根据i＝Imsinωt＝Imsin30°得电流的最大值为Im＝2A，此线框只有半个周期时间内有电流，因此由有效值的定义可得 R ＝I2RT，解得电流的有效值I＝1A，线圈消耗的功率为P＝I2R＝12×5W＝5W，故A错误，D正确；
B、由A可知，电动势的最大值为Em＝ImR＝2×5V＝10V，根据E＝n得线圈磁通量变化率的最大值为10（Wb/s），故B错误；
C、由Em＝nBSω＝nBS ，所以BS＝Wb，线圈从图示位置转过90°的整个过程中，磁通量的变化量为ΔΦ＝BS＝Wb，此时流经横截面的电荷量为
q＝n＝n，解得q＝，故C正确。
故选：CD。
三．实验题（共2小题，满分12分）
15．（4分）某实验小组做“用插针法测定玻璃折射率”的实验。
（1）在白纸上放好平行玻璃砖，aa'和bb'分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图1所示。在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，用“●”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针P3和P4，在插P3时，应使P3　挡住P1、P2的像　，在插P4时，应使P4　挡住P3和P1、P2的像　；
（2）该小组完成了四次实验，记录的玻璃砖界线和四个大头针扎下的孔洞如图2所示，其中实验操作正确的是　D　。
（3）该小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点O为圆心作圆，与入射光线、折射光线分别交于A、B点，再过A、B点作法线NN'的垂线，垂足分别为C、D点，如图3所示，则玻璃的折射率n＝　　（用图中线段的字母表示）。
【解答】解：（1）根据实验的原理，连接P1、P2表示入射光线，连接P3、P4表示出射光线，连接两光线与玻璃砖的交点，即为折射光线。实验的过程中，要先在白纸上放好玻璃砖，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在玻璃砖另一侧观察，调整视线使P1的像被P2的像挡住，接着在眼睛所在一侧相继又插上两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，使P4挡住P3和P1、P2的像。
（2）因玻璃的折射率较大，故在玻璃中的折射角一定小于入射角；实验作出的入射角一定大于折射角；并且光线从玻璃中出来后，应与入射光平行，因此只有D图正确，ABC均错误；
故选：D。
（3）根据折射率公式n＝，其中：sini＝，sinr＝
故折射率为：n＝
故答案为：（1）挡住P1、P2的像，挡住P3和P1、P2的像；（2）D；（3）
16．（8分）用图a的电路测定一节电动势约为2V的蓄电池的电动势和内阻．为防止调节滑动变阻器时造成短路，电路中连接了一个保护电阻R0，除蓄电池、开关、导线外，可供使用的实验器材有：
A．电流表（量程0.6A、内阻约0.5Ω） B．电流表（量程3A、内阻约0.1Ω）
C．电压表（量程3V，内阻约6kΩ） D．电压表（量程15V，内阻约30kΩ）
E．定值电阻（阻值1Ω；额定功率5W）
F．滑动变阻器（阻值范围0～10Ω、额定电流2A）
G．滑动变阻器（阻值范围0～500Ω、额定电流lA）
①在实验中，电流表选　A　，电压表选　C　，滑动变阻器选　F　．（填序号）
②根据图a连接电路实物图b．
③图c是某同学利用图b进行实验测得的数据，请绘出路端电压U随电流I变化的U﹣I图线，由图线可得电动势E＝　2.00　V，内阻r＝　0.800　Ω．（结果保留三位有效数字）．测量值和真实值的关系E测　等于　E真，r测　大于　r真（填“大于”、“小于”或“等于”）．
④下表为某同学用上述方法测量某种电池的电动势和内电阻时的数据，分析可以发现电压表测得的数据　变化间隔很小　，将影响实验图象的准确性，其原因是　得出的内电阻太小　．
I/A 0.12 0.20 0.31 0.41 0.50
U/V 1.97 1.95 1.92 1.90 1.88
【解答】解：①蓄电池电动势约为2V，因此电压表应选C，电压表（量程3V，内阻约6kΩ）；
根据图象得到最大电流在0.5A左右，所以电流表选用A，电流表（量程0.6A、内阻约0.5Ω）；
为方便实验操作，滑动变阻器应选F．滑动变阻器（阻值范围0～10Ω、额定电流2A）．
②根据电路图连接实物电路图，实物电路图如图所示．
③路端电压U随电流I变化的U﹣I图线：
由电源的U﹣I图象可知，图象与纵轴交点坐标值为2.0，则电源电动势E＝2.00V，
电源内阻等于电源U﹣I图象斜率的绝对值，由图象可知电源内阻r＝＝＝0.800Ω
该电路中，电压表测量的是路端电压，当外电路的电阻值趋向无穷大时，电压表的测量值等于电源的电动势．所以电动势的测量值等于真实值；
该电路中，电流表的测量值是电源的电流与电压表的电流的差，测量值小于真实值，即内电阻上电流的测量值偏小，所以内电阻的测量值偏大．
④下表为某同学用上述方法测量某种电池的电动势和内电阻时的数据，分析可以发现电压表测得的数据变化间隔很小．将影响实验图象的准确性，其原因是电池的内阻太小．
故答案为：①A；C；F
②如图
③如图所示；2.00；0.800；等于，大于
④变化间隔很小，电池的内阻太小
四．计算题（共3小题，满分32分）
17．（10分）如图所示为某种材料制成的透明半球体，球半径为R，一细束单色光从半球上的A点射入球体，入射角i＝60°，经折射后在半球面上另一点B（图中B点未画出）处射出。该单色光从B点射出时的光线方向与从A点射入的光线方向夹角θ＝30°，已知光在真空中传播速度为c，试求：
①该材料的折射率；
②光在此透明半球体内传播的时间。
【解答】解：（1）作出光路图如图所示：
由光路可逆原理可知，光在B点射出时的折射角为60°，
又因为∠BDC＝θ＝30°，∠C＝30°
由图中几何关系可知，∠CAO＝i＝60°，则有∠AOC＝180°﹣60°﹣30°＝90°
故光在A处的折射角r＝45°
由折射定律可知，；
所以该材料的折射率为。
（2）根据几何关系可得：，
设光在该介质中传播速度是v，
则有
所以该单色光在半球内传播时间为；
答：（1）该材料的折射率为；
（2）光在此透明半球体内传播的时间为；
18．（10分）一静止的钚核发生衰变后放出一个α粒子变成铀核．已知钚核质量为m1，α粒子质量为m2，铀核质量为m3，光在真空中的传播速度为c．
①如果放出的粒子的速度大小为v，求铀核的速度大小v′．
②求此衰变过程中释放的总能量．
【解答】解：①钚核发生衰变后放出一个α粒子得过程中，系统动量守恒，以铀核的速度方向为正方向，根据动量守恒定律得：
m3v′﹣m2v＝0
解得：
②质量亏损△m＝m1﹣m2﹣m3
根据爱因斯坦质能方程得：
释放的总能量△E＝△mc2＝
答：①如果放出的粒子的速度大小为v，铀核的速度大小v′为．
②求此衰变过程中释放的总能量为．
19．（12分）如图所示，光滑的长平行金属导轨宽度为L，导轨所在的平面与水平面夹角为θ，导轨上端电阻阻值为R，其他电阻不计，导轨放在垂直斜面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B．质量为m的金属棒ab从上端由静止开始下滑，（sin37°＝0.6，g＝10m/s2）
（1）若L＝50cm，θ＝37°，R＝0.8Ω，B＝0.4T，m＝0.1kg，
①求导体棒下滑的最大速度v1；
②当速度达到6m/s时导体棒的加速度a；
（2）若经过时间t，导体棒下滑的距离为s，速度为v，若在同一时间内，电阻R产生的热与一交变电流在该电阻上产生的热相同，求该交变电流有效值I0的表达式（各物理量全部用字母表示）
（3）若导体棒从静止开始运动到速度稳定过程中，导体杆下滑的距离为S0，到达稳定的速度大小为vm，求导体棒从静止到刚刚达到稳定速度所经历的时间t0的表达式（各物理量全部用字母表示）。
【解答】解：（1）①导体棒速度最大时做匀速直线运动，导体棒受到的安培力：
F＝BIL＝
导体棒做匀速直线运动，处于平衡状态，由平衡条件得：
mgsin
解得：v1＝12m/s
②由牛顿第二定律得：mgsin＝ma
已知：v＝6m/s，代入数据解得：a＝3m/s2
（2）由能量守恒定律得：
由焦耳定律得：Q＝
解得：I0＝
（3）导体棒从静止开始运动到速度稳定过程中，产生的电量为
由动量定理得：mgsinθt﹣BILt＝mvm，又q＝It
联立解得：t＝
答：（1）①导体棒下滑的最大速度为12m/s，
②当速度达到6m/s时导体棒的加速度a为3m/s2；
（2）该交变电流有效值I0的表达式为；
（3）导体棒从静止到刚刚达到稳定速度所经历的时间t0的表达式为。