2023届高三下学期5月高考物理考前冲刺卷 【山东专版】（含解析）
文档属性
| 名称 | 2023届高三下学期5月高考物理考前冲刺卷 【山东专版】（含解析） |
|
|
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 843.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-05-24 00:00:00 | ||
图片预览
文档简介
2023届新高考物理考前冲刺卷 【山东专版】
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1.玻尔原子模型认为氢原子的轨道和能量都是量子化的，轨道半径，能级，其中表示基态氢原子半径，表示氢原子所在能级的量子数，…。在高真空与极低温度的宇宙空间观察到一种量子数的氢原子，处在很高的激发态，被称为里德伯原子，它具有寿命长、半径大、电偶极矩强等普通氢原子不具有的特点。关于里德伯原子，下列说法正确的是( )
A.里德伯原子的能量比普通氢原子的小
B.里德伯原子的电离能比普通氢原子的大
C.已知普通氢原子从能级跃迁到能级放出紫光，则里德伯原子从能级跃迁到能级放出紫外线
D.已知基态氢原子半径为0.053 nm，则里德伯原子半径会达到微米级
2.一同学研究某款保温壶（如图）的保温性能，将保温壶装半壶水后盖上盖，壶内水面上方就封闭一部分空气，开始时水的温度为97 ℃，封闭空气的压强为，过一天后，水的温度变为57 ℃，此时封闭空气的压强为，封闭空气的温度与壶内水的温度相同，封闭空气可视为一定质量的理想气体，不考虑水的蒸发对封闭空气体积和压强的影响，下列说法正确的是( )
A.此过程中气体的内能增大 B.此过程中每个气体分子的动能均减小
C.此过程中气体向外界放出热量 D.前后两次气体压强之比
3.高铁已成为中国的“国家名片”，截至2022年末，全国高速铁路营业里程4.2万千米，位居世界第一.如图所示，一列高铁列车的质量为m，额定功率为，列车以额定功率在平直轨道上从静止开始运动，经时间t达到该功率下的最大速度，设高铁列车行驶过程所受到的阻力为，且保持不变.则( )
A.列车在时间t内可能做匀加速直线运动
B.如果改为以恒定牵引力启动，则列车达到最大速度经历的时间一定大于t
C.列车达到的最大速度大小为
D.列车在时间t内牵引力做功为
4.在同一根绳子上有两波源和，其平衡位置坐标分别为，两波源和分别产生沿绳传播的简谐横波甲和乙，甲波和乙波的振幅均为4 cm。时刻的波形图如图所示，甲、乙两波分别刚好传播到和处，乙波比甲波先起振3 s，下列说法正确的是( )
A.两波源起振方向相反，甲波的振动周期为3 s
B.两波源起振方向相同，乙波的振动周期为3 s
C.两列波的波速均为
D.0~1.5 s时间内质点P运动的路程为8 cm
5.2023年春节，为增加节日的喜庆气氛，某街道两旁用如图所示的装置挂上了大红灯笼.为轻绳，OA与竖直墙壁的夹角为53°，OB为轻弹簧，弹簧的劲度系数为1000 N/m，弹簧处于水平方向上，已知灯笼质量为，重力加速度大小g取，则下列说法正确的是( )
A.弹簧可能处于拉伸状态，也可能处于压缩状态
B.弹簧和轻绳OA对O点的作用力大小为30 N
C.弹簧的形变量为8 cm
D.轻绳OA上的弹力大小为50 N
6.2022年10月，我国成功将“夸父一号”发射升空，它在距离地球表面高度约720 km的圆轨道上绕地球做匀速圆周运动，已知地球同步卫星离地球表面高度约36000 km，下列说法正确的是( )
A.“夸父一号”围绕地球公转周期约为1天
B.“夸父一号”围绕地球公转周期约为365天
C.“夸父一号”的运行速度大于第一宇宙速度
D.“夸父一号”的运行速度大于地球同步卫星的运行速度
7.图甲是某燃气灶点火装置的原理图，转换器将干电池提供的直流电压转换为图乙所示的正弦交流电压，并加在理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为，电压表为理想交流电表。当变压器副线圈电压的瞬时值大于15 kV时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体，则下列说法正确的是( )
A.钢针和金属板间由于电磁感应引发电火花
B.在转换器损坏的情况下，可以调整副线圈匝数实现气体点燃
C.开关闭合时电压表的示数为5 V
D.
8.如图所示，光滑斜面倾角，斜面O点静置一个质量为1 kg的物体，从某时刻开始，沿斜面向上的恒力F作用在物体上，使物体沿斜面向上滑动，经过一段时间到达A点，突然撤去外力，又经过相同时间物体返回到斜面B点，且物体具有180 J的动能，已知，重力加速度g取，以下说法正确的是( )
A.恒力F大小为7.5 N
B.撤去外力F时物体的动能为40 J
C.恒力F对物体所做的功为100 J
D.下滑过程中，物体由A点到O点所用时间与由O点到B点所用时间之比为
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9.如图，一椭圆的两焦点处固定两个等量异种电荷为椭圆中心，ab是椭圆短轴上的两个端点，c是OM上的一点，d是Oa上的一点，ef是椭圆上关于O点对称的两个点，设无穷远处电势和电势能为零，下列说法中正确的是( )
A.两点电势相等，但电场强度不同
B.两点电场强度相同，电势也相同
C.一电子在c点受到的静电力大于在d点受到的静电力，且在c点的电势能小于在d点的电势能
D.一质子从d点移到无穷远处，静电力做功为零
10.半径为R的光滑圆环竖直放置，环上套有两个质量分别为m和的小球A和B。两球之间用一长为的轻杆相连，如图所示。开始时，两球都静止，且A球在圆环的最高点，现将两球由静止释放，则下列说法正确的是( )
A.和轻杆组成的系统在运动过程中机械能守恒
B.B球到达最低点时的速度大小为
C.B球到达最低点的过程中，杆对A球做负功
D.B球在圆环右侧区域内能达到的最高点位置高于圆环圆心
11.如图1所示，水平面上一质量为2 kg的木箱在水平向右的力的作用下向右移动4 m的距离后，在另一水平力作用下，又匀速运动4 m的距离到达斜面底端，撤去外力，木箱冲上倾角为37°的斜面，斜面和水平面间通过光滑小圆弧轨道（未画出）连接。在木箱从静止开始运动到斜面上最高点的过程中，其动能随运动路程变化的图像如图2所示。已知木箱与斜面间的动摩擦因数为0.5，重力加速度g取，。下列说法正确的是( )
A.的大小为4 N
B.木箱在斜面上能到达的最大高度为1.8 m
C.木箱返回水平面后向左运动的最大距离为1.8 m
D.整个运动过程中，木箱克服摩擦力做的功为36 J
12.如图所示的正方形区域存在垂直纸面向里的匀强磁场，一带电粒子从ad边中点e沿ec方向射入磁场。当射入速度大小为v时，恰好从bc边中点f飞出磁场。不计粒子所受重力。下列说法正确的是( )
A.当粒子速度大小为时，粒子离开磁场时的速度方向与磁场边界垂直
B.当粒子速度大小为时，粒子在磁场区域运动过程中速度方向改变了90°
C.粒子两次射入速度大小分别为，在磁场中运动时间分别为，若，则有
D.若粒子射入速度大小合适，可能从ab边界上任一点飞出磁场
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13.（6分）某同学用如图1所示的实验装置测量木块与长木板之间的动摩擦因数。将左端带有滑轮的长木板放置在水平桌面上，轻绳跨过定滑轮后左端与重物连接，右端与装有力传感器的木块连接，力传感器可以直接测出绳子的拉力大小。木块拖动穿过打点计时器的纸带运动。
（1）某次实验中打下如图2所示的纸带，图中为相邻的计数点，相邻两计数点间还有4个点未画出，已知打点计时器所接交流电的频率为50 Hz，则木块运动的加速度大小为_______。（结果保留3位有效数字）
（2）该同学根据测量所得数据在坐标纸上作出木块的加速度a随受到的拉力F变化的图像如图3所示，取重力加速度，可得木块（含力传感器）的质量为_______kg，木块与长木板之间的动摩擦因数为_______。（结果均保留2位有效数字）
14.（8分）某实验小组用多用电表、电流表G和电阻箱进行一系列实验，分别是练习使用多用电表测量电流表的内阻、改装电压表.实验器材如下：
A.多用电表
B.电流表G（满偏电流，内阻未知）
C.标准电流表
D.电阻箱R（最大阻值为9999.9 Ω）
E.电源（电动势，内阻可忽略不计）
F.导线、开关若干
（Ⅰ）用多用电表欧姆挡粗略测量电流表的内阻.
（Ⅱ）精确测量电流表G的内阻：
①按如图甲所示的电路图连接好电路，先将电阻箱R的阻值调到最大，闭合开关，断开开关，调节电阻箱R，使标准电流表的示数大于量程的，且两电流表的示数都没有超过量程，读出标准电流表的示数为，电阻箱的示数为；
②保持开关闭合，再闭合开关，调节电阻箱R，使标准电流表的示数仍为，读出电阻箱的示数为.
（Ⅲ）用该电流表G和电阻箱R改装一个电压表.
根据实验回答以下问题：
（1）用多用电表欧姆挡测量电流表G的阻值，应将多用电表的红表笔与电流表G的_______（填“正”或“负”）接线柱相连，开始时选用“×100”的挡位发现指针偏角太大，挡位应调整为_______（填“×1000”或“×10”）挡，正确调整挡位后经过欧姆调零重新测量，指针如图乙所示，那么电流表阻值为_______Ω.
（2）电流表G内阻的表达式为_______（用表示）.
（3）通过以上测量得到电流表G内阻为，用电流表G和电阻箱R改装成量程为0~5 V的电压表，应将电阻箱R与电流表G_______（填“串联”或“并联”），将电阻箱R的阻值调到_______Ω.
15.（7分）如图所示，游泳池中水的深度为2.65 m，一小孩在游泳池水面上游泳，某时刻他看到自己正下方的泳池底部a点有一单色光源，当他沿直线运动3 m时恰好看不到光源并停止运动，已知光在真空中传播速度为，2.65在计算时可简化为。求：
（1）游泳池中水的折射率（结果用分数表示）；
（2）此时单色光源发出的光到达小孩所在处水面的时间（保留两位有效数字）。
16.（9分）如图所示，桌面右侧的水平地面有一竖直放置的半径为R的光滑圆弧轨道为其竖直直径，桌面与圆弧轨道MNP中间有一光滑管道Q，其右端与P相切平滑连接，管道内径略大于小球直径，桌面到水平地面的竖直距离也为R，劲度系数为k的轻质弹簧放置在光滑的水平桌面上，一端固定在光滑桌面左端的挡板上。一质量为m、可视为质点的小球与弹簧不粘连，现移动小球压缩弹簧后由静止释放小球，小球到达圆弧的C点时刚好脱离轨道。已知弹簧压缩量为s，弹簧弹性势能的表达式为（x为弹簧的形变量），不计其他阻力及小球在管道Q和圆弧轨道中运动的能量损耗，重力加速度为g。
（1）求C点与O点的高度差h；
（2）若只改变小球的质量，使小球运动过程中不脱离圆弧轨道，求小球质量的取值范围。
17.（14分）如图，质量为，长度为的长木板B静止于粗糙的水平面上，其右端带有一竖直挡板，长木板与水平面间的动摩擦因数为，有一质量的物块A静止于长木板左端，物块与长木板间的动摩擦因数为，物块A上方O点固定一长度为轻绳，轻绳另一端固定一质量为的小球，现将小球向左拉起，使轻绳伸直并与竖直方向成60°角由静止释放，当小球运动到最低点时恰好与物块A发生弹性碰撞，碰撞之后将小球立即锁定，物块A沿长木板运动至右端与竖直挡板发生弹性碰撞，重力加速度大小取，小球和物块可看作质点，求：
（1）小球与物块A碰撞之后物块A的速度大小；
（2）在物块A与长木板B右侧挡板碰撞之后瞬间物块A的速度.
18.（16分）如图甲所示，空间直角坐标系中，界面均与xOy平面平行，界面将空间分为区域Ⅰ、区域Ⅱ两部分，界面M与xOy平面和界面N间的距离均为轴与界面M相交于与界面N相交于。区域Ⅰ中在的范围内存在着沿y轴负方向的匀强电场，在的范围内存在着沿y轴正方向的匀强电场，两个电场强度大小相等；区域Ⅱ中，在的区域里有垂直xOz平面的匀强磁场，磁感应强度大小为B，如图乙所示，B随时间t的变化规律如图丙所示（和均未知），规定磁场方向沿y轴负方向为正。有一质量为m、电荷量为的粒子，初速度为零，经加速器加速后获得大小为的速度，然后从y轴上的点沿z轴正方向进入区域Ⅰ，之后经过z轴后从Q点垂直穿过界面M进入区域Ⅱ。不考虑粒子的重力，求：
（1）加速器的加速电压；
（2）区域Ⅰ中匀强电场的场强大小；
（3）若粒子从时刻射入区域Ⅱ，在的某时刻从平面的点（以Q点为坐标原点）射出磁场，求的大小；
（4）若粒子的比荷为，粒子在的任一时刻射入区域Ⅱ时，粒子离开磁场时的位置都不在轴上，求的取值范围。
答案以及解析
1.答案：D
解析：A.基态氢原子的能量为，里德伯原子的能量为，，错误。
B.将处于量子数为n的激发态的氢原子电离，需要能量，量子数n越大，电离能越小，错误。
C.氢原子从能级m跃迁到n放出光子的能量，里德伯原子从能级跃迁到能级放出光子的能量比紫光小，频率比紫光低，不可能是紫外线，错误。
D.里德伯原子半径，正确。
2.答案：C
解析：此过程中气体体积不变，所以不做功，即，气体温度降低，则气体内能减小，即，根据热力学第一定律，则，即气体向外界放出热量，选项C正确，A错误；气体温度降低，气体分子的平均动能减小，但并不是每个分子的动能都减小，选项B错误；初始状态封闭空气的温度为，一天后壶内封闭空气的温度为，又空气体积不变，根据查理定律可得，数学变换得，选项D错误.
3.答案：B
解析：列车以恒定功率运动，根据牛顿第二定律可得，列车的速度v逐渐增大，则加速度a逐渐减小，所以列车做加速度减小的加速直线运动，直到达到最大速度，选项A错误；当牵引力等于阻力时，列车速度达到最大，有，解得最大速度为，选项C错误；列车以恒定牵引力启动时先做匀加速直线运动，根据功率，可知列车速度增大，功率增大，达到额定功率后又开始做加速度减小的加速运动，直至达到最大速度，并且此过程与以额定功率启动的最后阶段运动情况完全相同，而开始时的加速度比以额定功率启动的加速度小，所以经历的时间较长，列车达到最大速度经历的时间一定大于t，选项B正确；列车从开始到最大速度过程中，根据动能定理，将代入解得，选项D错误.
4.答案：C
解析：
5.答案：C
解析：以O点为研究对象，轻绳OC对O点的拉力方向竖直向下，轻绳OA对O点的拉力方向沿OA方向指向左上方，根据共点力的平衡条件可得，弹簧对O点的弹力方向应该为水平向右，所以弹簧应处于压缩状态，选项A错误；弹簧和轻绳OA对O点的作用力大小与轻绳OC对O点竖直向下的拉力大小相等，方向相反，轻绳OC对O点竖直向下的拉力大小等于灯笼重力大小，即，选项B错误；根据共点力的平衡条件和力的正交分解可得，水平方向上有，竖直方向上有，两式联立解得轻绳OA上的弹力为，弹簧的形变量为，选项C正确，D错误.
6.答案：D
解析：根据万有引力提供向心力有，解得，“夸父一号”的轨道半径小于地球同步卫星的轨道半径，故“夸父一号”公转周期小于1天，A、B错误；根据得，“夸父一号”的轨道半径比地球同步卫星的轨道半径小，比近地卫星的轨道半径大，所以“夸父一号”的运行速度比地球同步卫星的运行速度大，比第一宇宙速度小，C错误，D正确。
7.答案：D
解析：当变压器副线圈电压的瞬时值大于15 kV时，钢针和金属板间由于尖端放电引发电火花，A错误；转换器的功能是将直流电转为交流电，若其损坏，无法实现点火，B错误；由题图乙可知，原线圈的电压最大值为5 V，电压表的示数为电压有效值，即电压表示数为，C错误；副线圈电压的最大值要大于15 kV，由得，D正确。
8.答案：C
解析：设物体由O到A过程中加速度大小为，由牛顿第二定律有，撤去外力后物体做减速变向运动，其加速度大小为，由于，物体由A到B过程中有，得，则，A错误；物体到达B点时动能，物体由O点到B点过程，由动能定理有，得，设撤去外力F时物体的动能为，物体从O点到A点过程由动能定理有，得，B错误；恒力F对物体所做的功，C正确；下滑过程中，物体由A点到O点和由O点到B点位移相同，但物体在A点速度不为零，故物体由A点到O点所用时间与由O点到B点所用时间之比不是，D错误。
9.答案：CD
解析：根据等量异种电荷电场线和等势面的分布规律可知，两点电场强度相同，电势均为零，两点关于O点对称，则电场强度相同，根据沿电场线方向电势降低，则e点的电势大于f点的电势，即电势不同，选项AB错误；根据等量异种电荷电场分布规律可知，c点电场强度大于O点的电场强度，O点的电场强度又大于d点的电场强度，则电子在c点受到的静电力大于在d点受到的静电力，根据沿电场线方向电势降低，知c点的电势大于d点的电势，根据电势能，又因为电子带负电，则电子在c点的电势能小于在d点的电势能，选项C正确；由题意可知，无穷远处电势为零，则两电荷在d点产生的电势大小相等，符号相反，代数和为零，即d点电势为零，一质子在d点和无穷远处具有的电势能都为零，即电势能相等，所以将质子从d点移到无穷远处，静电力做功为零，选项D正确.
10.答案：ABD
解析：球和轻杆组成的系统只有动能和势能间的相互转化，系统机械能守恒，A正确；释放后B球到达最低点的过程中，由机械能守恒定律，有，因为均做半径相同的圆周运动且角速度相等，可得，解得，B正确；B球到达最低点的过程中，设轻杆对A球做的功为，对A球应用动能定理可得，又，解得，C错误；设B球到达右侧最高点时，OB与竖直方向之间的夹角为θ，如图所示，取圆环的圆心O所在的水平面为参考平面，由系统机械能守恒可得，代入数据可得，所以B球在圆环右侧区域内达到最高点时，高于圆心O的高度，D正确。
11.答案：AC
解析：A.由题图2可知，木箱初动能为0，则木箱在的作用下做初速度为零的匀加速直线运动，应用动能定理有，由题图2知，可得，之后木箱在的作用下做匀速运动，所以，正确。
B.木箱冲上斜面后做匀减速运动，根据动能定理有，由题图2知，可得，木箱在斜面上能到达的最大高度，错误。
C.因为，所以当木箱运动至斜面上的最高点后，沿斜面向下做匀加速运动，到达水平面后，在摩擦力作用下再减速直到停止。木箱从冲上斜面到最终停下来，对这一过程应用动能定理可得，可得，正确。
D.对整个运动过程，由动能定理有，，所以，错误
12.答案：ABC
解析：A.由左手定则判断，粒子带负电，做匀速圆周运动的周期。设正方形边长为L，粒子射入速度方向与ef时夹角为θ，有。当粒子射入速度大小为v时，轨迹对应的圆心角为，运动时间。设轨迹半径为r，有，由几何关系可得，。当粒子速度大小为时，轨迹半径，粒子的轨迹圆心恰好位于cb边的延长线上，如图1所示，粒子离开磁场时速度方向应与磁场边界垂直，正确。
B.设粒子速度大小为时，在磁场区域运动过程中速度方向改变了90°，轨迹半径，如图2所示。由几何关系可得，，解得，即，正确。
C.粒子入射速度变小，轨迹半径变小，粒子两次射入速度大小分别为，只要两次不都是从ea边射出，时，轨迹半径，轨迹对应的圆心角，则有；若两次都是从ea边射出，时，轨迹半径，轨迹对应的圆心角，则有，正确。
D.当入射速度使粒子运动轨迹恰好与ab边界相切时，设切点为g，速度再小时，粒子就从ea边射出，所以粒子不可能在ag间飞出磁场，错误。
13.答案：（1）2.00
（2）0.43；0.26
解析：（1）相邻两计数点间还有4个点未画出，则相邻两计数点之间的时间间隔，由逐差法可得，木块运动的加速度大小为。
（2）由牛顿第二定律有，由题图3可知，可得。当时，，可知。
14.答案：（1）负；×10；110
（2）
（3）串联；233.3
解析：（1）多用电表红表笔接内电源的负极，所以应与电流表负接线柱相连；用多用电表测电阻时选用“×100”的挡位发现指针偏角太大，说明待测电阻阻值较小，需要把倍率调小，所以挡位应调整为“×10”；读数为.
（2）第一次和第二次电流表读数相同，说明两次电路中总电阻相同，闭合开关后电流表G短路，则电阻箱的阻值要增大，电阻箱增大的阻值，即为电流表G的内阻，即.
（3）改装电压表应将电阻箱R与电流表G串联，串联的电阻为，因为电阻箱的最大阻值为9999.9 Ω，可精确到0.1 Ω，所以电阻箱阻值调到233.3 Ω.
15.答案：（1）
（2）
解析：（1）当他沿直线运动3 m时恰好看不到光源，说明刚好发生全反射，作出光路图如图所示，由几何关系有
由全反射规律有
解得
（2）设该单色光源在池水中传播速度为v，则
此时单色光源发出的光到达小孩所在处水面的距离
时间
解得
16.答案：（1）
（2）
解析：（1）小球到达圆弧的C点时刚好脱离轨道，则小球在C点只有重力沿方向的分力提供向心力，设重力方向与的夹角为θ，由牛顿第二定律有
由几何关系有
从静止释放到C点，由能量守恒定律有
联立解得
（2）小球在运动过程中不脱离轨道，可知小球能通过M点，
则应有
从静止释放到M点，由能量守恒定律有
解得
17.答案：（1）12 m/s
（2）见解析
解析：（1）小球向下摆动过程中，根据机械能守恒定律有
解得
小球与物块A弹性碰撞过程，根据动量守恒定律有
根据机械能守恒定律有
两式联立解得
（2）对物块A，根据牛第二定律
对长木板B，根据牛顿第二定律
解得
设从开始到与挡板碰撞过程中
两位移关系为
解得或（舍掉）
碰撞前物块的速度
碰撞前长木板的速度
物块A与挡板间的碰撞为弹性碰撞，根据动量守恒定律和机械能守恒定律，有
两式联立代入数据解得，则物块A的速度方向水平向左，大小为1 m/s
18.答案：（1）
（2）
（3）
（4）
解析：（1）粒子经加速器加速，由动能定理得
可得
（2）设粒子在区域Ⅰ中运动时间为，区域Ⅰ中匀强电场的场强大小为E，根据题意得
又，联立可得
（3）粒子进入区域Ⅱ，在平面内做匀速圆周运动，轨迹如图甲所示，洛伦兹力提供向心力，有
由几何关系可得
联立解得
（4）由题意可得粒子运动的轨迹半径为
临界情况为粒子从时刻入射，并且轨迹恰好与轴相切，此时刻进入的粒子不从轴射出，其他情况粒子都不会从轴射出，轨迹如图乙所示
该情况下根据洛伦兹力提供向心力可得圆周运动的周期为，
由几何关系可得，内，粒子转过的圆心角为，对应运动时间为
故要使粒子离开磁场时的位置都不在轴上，应满足
联立可得
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1.玻尔原子模型认为氢原子的轨道和能量都是量子化的，轨道半径，能级，其中表示基态氢原子半径，表示氢原子所在能级的量子数，…。在高真空与极低温度的宇宙空间观察到一种量子数的氢原子，处在很高的激发态，被称为里德伯原子，它具有寿命长、半径大、电偶极矩强等普通氢原子不具有的特点。关于里德伯原子，下列说法正确的是( )
A.里德伯原子的能量比普通氢原子的小
B.里德伯原子的电离能比普通氢原子的大
C.已知普通氢原子从能级跃迁到能级放出紫光，则里德伯原子从能级跃迁到能级放出紫外线
D.已知基态氢原子半径为0.053 nm，则里德伯原子半径会达到微米级
2.一同学研究某款保温壶（如图）的保温性能，将保温壶装半壶水后盖上盖，壶内水面上方就封闭一部分空气，开始时水的温度为97 ℃，封闭空气的压强为，过一天后，水的温度变为57 ℃，此时封闭空气的压强为，封闭空气的温度与壶内水的温度相同，封闭空气可视为一定质量的理想气体，不考虑水的蒸发对封闭空气体积和压强的影响，下列说法正确的是( )
A.此过程中气体的内能增大 B.此过程中每个气体分子的动能均减小
C.此过程中气体向外界放出热量 D.前后两次气体压强之比
3.高铁已成为中国的“国家名片”，截至2022年末，全国高速铁路营业里程4.2万千米，位居世界第一.如图所示，一列高铁列车的质量为m，额定功率为，列车以额定功率在平直轨道上从静止开始运动，经时间t达到该功率下的最大速度，设高铁列车行驶过程所受到的阻力为，且保持不变.则( )
A.列车在时间t内可能做匀加速直线运动
B.如果改为以恒定牵引力启动，则列车达到最大速度经历的时间一定大于t
C.列车达到的最大速度大小为
D.列车在时间t内牵引力做功为
4.在同一根绳子上有两波源和，其平衡位置坐标分别为，两波源和分别产生沿绳传播的简谐横波甲和乙，甲波和乙波的振幅均为4 cm。时刻的波形图如图所示，甲、乙两波分别刚好传播到和处，乙波比甲波先起振3 s，下列说法正确的是( )
A.两波源起振方向相反，甲波的振动周期为3 s
B.两波源起振方向相同，乙波的振动周期为3 s
C.两列波的波速均为
D.0~1.5 s时间内质点P运动的路程为8 cm
5.2023年春节，为增加节日的喜庆气氛，某街道两旁用如图所示的装置挂上了大红灯笼.为轻绳，OA与竖直墙壁的夹角为53°，OB为轻弹簧，弹簧的劲度系数为1000 N/m，弹簧处于水平方向上，已知灯笼质量为，重力加速度大小g取，则下列说法正确的是( )
A.弹簧可能处于拉伸状态，也可能处于压缩状态
B.弹簧和轻绳OA对O点的作用力大小为30 N
C.弹簧的形变量为8 cm
D.轻绳OA上的弹力大小为50 N
6.2022年10月，我国成功将“夸父一号”发射升空，它在距离地球表面高度约720 km的圆轨道上绕地球做匀速圆周运动，已知地球同步卫星离地球表面高度约36000 km，下列说法正确的是( )
A.“夸父一号”围绕地球公转周期约为1天
B.“夸父一号”围绕地球公转周期约为365天
C.“夸父一号”的运行速度大于第一宇宙速度
D.“夸父一号”的运行速度大于地球同步卫星的运行速度
7.图甲是某燃气灶点火装置的原理图，转换器将干电池提供的直流电压转换为图乙所示的正弦交流电压，并加在理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为，电压表为理想交流电表。当变压器副线圈电压的瞬时值大于15 kV时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体，则下列说法正确的是( )
A.钢针和金属板间由于电磁感应引发电火花
B.在转换器损坏的情况下，可以调整副线圈匝数实现气体点燃
C.开关闭合时电压表的示数为5 V
D.
8.如图所示，光滑斜面倾角，斜面O点静置一个质量为1 kg的物体，从某时刻开始，沿斜面向上的恒力F作用在物体上，使物体沿斜面向上滑动，经过一段时间到达A点，突然撤去外力，又经过相同时间物体返回到斜面B点，且物体具有180 J的动能，已知，重力加速度g取，以下说法正确的是( )
A.恒力F大小为7.5 N
B.撤去外力F时物体的动能为40 J
C.恒力F对物体所做的功为100 J
D.下滑过程中，物体由A点到O点所用时间与由O点到B点所用时间之比为
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9.如图，一椭圆的两焦点处固定两个等量异种电荷为椭圆中心，ab是椭圆短轴上的两个端点，c是OM上的一点，d是Oa上的一点，ef是椭圆上关于O点对称的两个点，设无穷远处电势和电势能为零，下列说法中正确的是( )
A.两点电势相等，但电场强度不同
B.两点电场强度相同，电势也相同
C.一电子在c点受到的静电力大于在d点受到的静电力，且在c点的电势能小于在d点的电势能
D.一质子从d点移到无穷远处，静电力做功为零
10.半径为R的光滑圆环竖直放置，环上套有两个质量分别为m和的小球A和B。两球之间用一长为的轻杆相连，如图所示。开始时，两球都静止，且A球在圆环的最高点，现将两球由静止释放，则下列说法正确的是( )
A.和轻杆组成的系统在运动过程中机械能守恒
B.B球到达最低点时的速度大小为
C.B球到达最低点的过程中，杆对A球做负功
D.B球在圆环右侧区域内能达到的最高点位置高于圆环圆心
11.如图1所示，水平面上一质量为2 kg的木箱在水平向右的力的作用下向右移动4 m的距离后，在另一水平力作用下，又匀速运动4 m的距离到达斜面底端，撤去外力，木箱冲上倾角为37°的斜面，斜面和水平面间通过光滑小圆弧轨道（未画出）连接。在木箱从静止开始运动到斜面上最高点的过程中，其动能随运动路程变化的图像如图2所示。已知木箱与斜面间的动摩擦因数为0.5，重力加速度g取，。下列说法正确的是( )
A.的大小为4 N
B.木箱在斜面上能到达的最大高度为1.8 m
C.木箱返回水平面后向左运动的最大距离为1.8 m
D.整个运动过程中，木箱克服摩擦力做的功为36 J
12.如图所示的正方形区域存在垂直纸面向里的匀强磁场，一带电粒子从ad边中点e沿ec方向射入磁场。当射入速度大小为v时，恰好从bc边中点f飞出磁场。不计粒子所受重力。下列说法正确的是( )
A.当粒子速度大小为时，粒子离开磁场时的速度方向与磁场边界垂直
B.当粒子速度大小为时，粒子在磁场区域运动过程中速度方向改变了90°
C.粒子两次射入速度大小分别为，在磁场中运动时间分别为，若，则有
D.若粒子射入速度大小合适，可能从ab边界上任一点飞出磁场
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13.（6分）某同学用如图1所示的实验装置测量木块与长木板之间的动摩擦因数。将左端带有滑轮的长木板放置在水平桌面上，轻绳跨过定滑轮后左端与重物连接，右端与装有力传感器的木块连接，力传感器可以直接测出绳子的拉力大小。木块拖动穿过打点计时器的纸带运动。
（1）某次实验中打下如图2所示的纸带，图中为相邻的计数点，相邻两计数点间还有4个点未画出，已知打点计时器所接交流电的频率为50 Hz，则木块运动的加速度大小为_______。（结果保留3位有效数字）
（2）该同学根据测量所得数据在坐标纸上作出木块的加速度a随受到的拉力F变化的图像如图3所示，取重力加速度，可得木块（含力传感器）的质量为_______kg，木块与长木板之间的动摩擦因数为_______。（结果均保留2位有效数字）
14.（8分）某实验小组用多用电表、电流表G和电阻箱进行一系列实验，分别是练习使用多用电表测量电流表的内阻、改装电压表.实验器材如下：
A.多用电表
B.电流表G（满偏电流，内阻未知）
C.标准电流表
D.电阻箱R（最大阻值为9999.9 Ω）
E.电源（电动势，内阻可忽略不计）
F.导线、开关若干
（Ⅰ）用多用电表欧姆挡粗略测量电流表的内阻.
（Ⅱ）精确测量电流表G的内阻：
①按如图甲所示的电路图连接好电路，先将电阻箱R的阻值调到最大，闭合开关，断开开关，调节电阻箱R，使标准电流表的示数大于量程的，且两电流表的示数都没有超过量程，读出标准电流表的示数为，电阻箱的示数为；
②保持开关闭合，再闭合开关，调节电阻箱R，使标准电流表的示数仍为，读出电阻箱的示数为.
（Ⅲ）用该电流表G和电阻箱R改装一个电压表.
根据实验回答以下问题：
（1）用多用电表欧姆挡测量电流表G的阻值，应将多用电表的红表笔与电流表G的_______（填“正”或“负”）接线柱相连，开始时选用“×100”的挡位发现指针偏角太大，挡位应调整为_______（填“×1000”或“×10”）挡，正确调整挡位后经过欧姆调零重新测量，指针如图乙所示，那么电流表阻值为_______Ω.
（2）电流表G内阻的表达式为_______（用表示）.
（3）通过以上测量得到电流表G内阻为，用电流表G和电阻箱R改装成量程为0~5 V的电压表，应将电阻箱R与电流表G_______（填“串联”或“并联”），将电阻箱R的阻值调到_______Ω.
15.（7分）如图所示，游泳池中水的深度为2.65 m，一小孩在游泳池水面上游泳，某时刻他看到自己正下方的泳池底部a点有一单色光源，当他沿直线运动3 m时恰好看不到光源并停止运动，已知光在真空中传播速度为，2.65在计算时可简化为。求：
（1）游泳池中水的折射率（结果用分数表示）；
（2）此时单色光源发出的光到达小孩所在处水面的时间（保留两位有效数字）。
16.（9分）如图所示，桌面右侧的水平地面有一竖直放置的半径为R的光滑圆弧轨道为其竖直直径，桌面与圆弧轨道MNP中间有一光滑管道Q，其右端与P相切平滑连接，管道内径略大于小球直径，桌面到水平地面的竖直距离也为R，劲度系数为k的轻质弹簧放置在光滑的水平桌面上，一端固定在光滑桌面左端的挡板上。一质量为m、可视为质点的小球与弹簧不粘连，现移动小球压缩弹簧后由静止释放小球，小球到达圆弧的C点时刚好脱离轨道。已知弹簧压缩量为s，弹簧弹性势能的表达式为（x为弹簧的形变量），不计其他阻力及小球在管道Q和圆弧轨道中运动的能量损耗，重力加速度为g。
（1）求C点与O点的高度差h；
（2）若只改变小球的质量，使小球运动过程中不脱离圆弧轨道，求小球质量的取值范围。
17.（14分）如图，质量为，长度为的长木板B静止于粗糙的水平面上，其右端带有一竖直挡板，长木板与水平面间的动摩擦因数为，有一质量的物块A静止于长木板左端，物块与长木板间的动摩擦因数为，物块A上方O点固定一长度为轻绳，轻绳另一端固定一质量为的小球，现将小球向左拉起，使轻绳伸直并与竖直方向成60°角由静止释放，当小球运动到最低点时恰好与物块A发生弹性碰撞，碰撞之后将小球立即锁定，物块A沿长木板运动至右端与竖直挡板发生弹性碰撞，重力加速度大小取，小球和物块可看作质点，求：
（1）小球与物块A碰撞之后物块A的速度大小；
（2）在物块A与长木板B右侧挡板碰撞之后瞬间物块A的速度.
18.（16分）如图甲所示，空间直角坐标系中，界面均与xOy平面平行，界面将空间分为区域Ⅰ、区域Ⅱ两部分，界面M与xOy平面和界面N间的距离均为轴与界面M相交于与界面N相交于。区域Ⅰ中在的范围内存在着沿y轴负方向的匀强电场，在的范围内存在着沿y轴正方向的匀强电场，两个电场强度大小相等；区域Ⅱ中，在的区域里有垂直xOz平面的匀强磁场，磁感应强度大小为B，如图乙所示，B随时间t的变化规律如图丙所示（和均未知），规定磁场方向沿y轴负方向为正。有一质量为m、电荷量为的粒子，初速度为零，经加速器加速后获得大小为的速度，然后从y轴上的点沿z轴正方向进入区域Ⅰ，之后经过z轴后从Q点垂直穿过界面M进入区域Ⅱ。不考虑粒子的重力，求：
（1）加速器的加速电压；
（2）区域Ⅰ中匀强电场的场强大小；
（3）若粒子从时刻射入区域Ⅱ，在的某时刻从平面的点（以Q点为坐标原点）射出磁场，求的大小；
（4）若粒子的比荷为，粒子在的任一时刻射入区域Ⅱ时，粒子离开磁场时的位置都不在轴上，求的取值范围。
答案以及解析
1.答案：D
解析：A.基态氢原子的能量为，里德伯原子的能量为，，错误。
B.将处于量子数为n的激发态的氢原子电离，需要能量，量子数n越大，电离能越小，错误。
C.氢原子从能级m跃迁到n放出光子的能量，里德伯原子从能级跃迁到能级放出光子的能量比紫光小，频率比紫光低，不可能是紫外线，错误。
D.里德伯原子半径，正确。
2.答案：C
解析：此过程中气体体积不变，所以不做功，即，气体温度降低，则气体内能减小，即，根据热力学第一定律，则，即气体向外界放出热量，选项C正确，A错误；气体温度降低，气体分子的平均动能减小，但并不是每个分子的动能都减小，选项B错误；初始状态封闭空气的温度为，一天后壶内封闭空气的温度为，又空气体积不变，根据查理定律可得，数学变换得，选项D错误.
3.答案：B
解析：列车以恒定功率运动，根据牛顿第二定律可得，列车的速度v逐渐增大，则加速度a逐渐减小，所以列车做加速度减小的加速直线运动，直到达到最大速度，选项A错误；当牵引力等于阻力时，列车速度达到最大，有，解得最大速度为，选项C错误；列车以恒定牵引力启动时先做匀加速直线运动，根据功率，可知列车速度增大，功率增大，达到额定功率后又开始做加速度减小的加速运动，直至达到最大速度，并且此过程与以额定功率启动的最后阶段运动情况完全相同，而开始时的加速度比以额定功率启动的加速度小，所以经历的时间较长，列车达到最大速度经历的时间一定大于t，选项B正确；列车从开始到最大速度过程中，根据动能定理，将代入解得，选项D错误.
4.答案：C
解析：
5.答案：C
解析：以O点为研究对象，轻绳OC对O点的拉力方向竖直向下，轻绳OA对O点的拉力方向沿OA方向指向左上方，根据共点力的平衡条件可得，弹簧对O点的弹力方向应该为水平向右，所以弹簧应处于压缩状态，选项A错误；弹簧和轻绳OA对O点的作用力大小与轻绳OC对O点竖直向下的拉力大小相等，方向相反，轻绳OC对O点竖直向下的拉力大小等于灯笼重力大小，即，选项B错误；根据共点力的平衡条件和力的正交分解可得，水平方向上有，竖直方向上有，两式联立解得轻绳OA上的弹力为，弹簧的形变量为，选项C正确，D错误.
6.答案：D
解析：根据万有引力提供向心力有，解得，“夸父一号”的轨道半径小于地球同步卫星的轨道半径，故“夸父一号”公转周期小于1天，A、B错误；根据得，“夸父一号”的轨道半径比地球同步卫星的轨道半径小，比近地卫星的轨道半径大，所以“夸父一号”的运行速度比地球同步卫星的运行速度大，比第一宇宙速度小，C错误，D正确。
7.答案：D
解析：当变压器副线圈电压的瞬时值大于15 kV时，钢针和金属板间由于尖端放电引发电火花，A错误；转换器的功能是将直流电转为交流电，若其损坏，无法实现点火，B错误；由题图乙可知，原线圈的电压最大值为5 V，电压表的示数为电压有效值，即电压表示数为，C错误；副线圈电压的最大值要大于15 kV，由得，D正确。
8.答案：C
解析：设物体由O到A过程中加速度大小为，由牛顿第二定律有，撤去外力后物体做减速变向运动，其加速度大小为，由于，物体由A到B过程中有，得，则，A错误；物体到达B点时动能，物体由O点到B点过程，由动能定理有，得，设撤去外力F时物体的动能为，物体从O点到A点过程由动能定理有，得，B错误；恒力F对物体所做的功，C正确；下滑过程中，物体由A点到O点和由O点到B点位移相同，但物体在A点速度不为零，故物体由A点到O点所用时间与由O点到B点所用时间之比不是，D错误。
9.答案：CD
解析：根据等量异种电荷电场线和等势面的分布规律可知，两点电场强度相同，电势均为零，两点关于O点对称，则电场强度相同，根据沿电场线方向电势降低，则e点的电势大于f点的电势，即电势不同，选项AB错误；根据等量异种电荷电场分布规律可知，c点电场强度大于O点的电场强度，O点的电场强度又大于d点的电场强度，则电子在c点受到的静电力大于在d点受到的静电力，根据沿电场线方向电势降低，知c点的电势大于d点的电势，根据电势能，又因为电子带负电，则电子在c点的电势能小于在d点的电势能，选项C正确；由题意可知，无穷远处电势为零，则两电荷在d点产生的电势大小相等，符号相反，代数和为零，即d点电势为零，一质子在d点和无穷远处具有的电势能都为零，即电势能相等，所以将质子从d点移到无穷远处，静电力做功为零，选项D正确.
10.答案：ABD
解析：球和轻杆组成的系统只有动能和势能间的相互转化，系统机械能守恒，A正确；释放后B球到达最低点的过程中，由机械能守恒定律，有，因为均做半径相同的圆周运动且角速度相等，可得，解得，B正确；B球到达最低点的过程中，设轻杆对A球做的功为，对A球应用动能定理可得，又，解得，C错误；设B球到达右侧最高点时，OB与竖直方向之间的夹角为θ，如图所示，取圆环的圆心O所在的水平面为参考平面，由系统机械能守恒可得，代入数据可得，所以B球在圆环右侧区域内达到最高点时，高于圆心O的高度，D正确。
11.答案：AC
解析：A.由题图2可知，木箱初动能为0，则木箱在的作用下做初速度为零的匀加速直线运动，应用动能定理有，由题图2知，可得，之后木箱在的作用下做匀速运动，所以，正确。
B.木箱冲上斜面后做匀减速运动，根据动能定理有，由题图2知，可得，木箱在斜面上能到达的最大高度，错误。
C.因为，所以当木箱运动至斜面上的最高点后，沿斜面向下做匀加速运动，到达水平面后，在摩擦力作用下再减速直到停止。木箱从冲上斜面到最终停下来，对这一过程应用动能定理可得，可得，正确。
D.对整个运动过程，由动能定理有，，所以，错误
12.答案：ABC
解析：A.由左手定则判断，粒子带负电，做匀速圆周运动的周期。设正方形边长为L，粒子射入速度方向与ef时夹角为θ，有。当粒子射入速度大小为v时，轨迹对应的圆心角为，运动时间。设轨迹半径为r，有，由几何关系可得，。当粒子速度大小为时，轨迹半径，粒子的轨迹圆心恰好位于cb边的延长线上，如图1所示，粒子离开磁场时速度方向应与磁场边界垂直，正确。
B.设粒子速度大小为时，在磁场区域运动过程中速度方向改变了90°，轨迹半径，如图2所示。由几何关系可得，，解得，即，正确。
C.粒子入射速度变小，轨迹半径变小，粒子两次射入速度大小分别为，只要两次不都是从ea边射出，时，轨迹半径，轨迹对应的圆心角，则有；若两次都是从ea边射出，时，轨迹半径，轨迹对应的圆心角，则有，正确。
D.当入射速度使粒子运动轨迹恰好与ab边界相切时，设切点为g，速度再小时，粒子就从ea边射出，所以粒子不可能在ag间飞出磁场，错误。
13.答案：（1）2.00
（2）0.43；0.26
解析：（1）相邻两计数点间还有4个点未画出，则相邻两计数点之间的时间间隔，由逐差法可得，木块运动的加速度大小为。
（2）由牛顿第二定律有，由题图3可知，可得。当时，，可知。
14.答案：（1）负；×10；110
（2）
（3）串联；233.3
解析：（1）多用电表红表笔接内电源的负极，所以应与电流表负接线柱相连；用多用电表测电阻时选用“×100”的挡位发现指针偏角太大，说明待测电阻阻值较小，需要把倍率调小，所以挡位应调整为“×10”；读数为.
（2）第一次和第二次电流表读数相同，说明两次电路中总电阻相同，闭合开关后电流表G短路，则电阻箱的阻值要增大，电阻箱增大的阻值，即为电流表G的内阻，即.
（3）改装电压表应将电阻箱R与电流表G串联，串联的电阻为，因为电阻箱的最大阻值为9999.9 Ω，可精确到0.1 Ω，所以电阻箱阻值调到233.3 Ω.
15.答案：（1）
（2）
解析：（1）当他沿直线运动3 m时恰好看不到光源，说明刚好发生全反射，作出光路图如图所示，由几何关系有
由全反射规律有
解得
（2）设该单色光源在池水中传播速度为v，则
此时单色光源发出的光到达小孩所在处水面的距离
时间
解得
16.答案：（1）
（2）
解析：（1）小球到达圆弧的C点时刚好脱离轨道，则小球在C点只有重力沿方向的分力提供向心力，设重力方向与的夹角为θ，由牛顿第二定律有
由几何关系有
从静止释放到C点，由能量守恒定律有
联立解得
（2）小球在运动过程中不脱离轨道，可知小球能通过M点，
则应有
从静止释放到M点，由能量守恒定律有
解得
17.答案：（1）12 m/s
（2）见解析
解析：（1）小球向下摆动过程中，根据机械能守恒定律有
解得
小球与物块A弹性碰撞过程，根据动量守恒定律有
根据机械能守恒定律有
两式联立解得
（2）对物块A，根据牛第二定律
对长木板B，根据牛顿第二定律
解得
设从开始到与挡板碰撞过程中
两位移关系为
解得或（舍掉）
碰撞前物块的速度
碰撞前长木板的速度
物块A与挡板间的碰撞为弹性碰撞，根据动量守恒定律和机械能守恒定律，有
两式联立代入数据解得，则物块A的速度方向水平向左，大小为1 m/s
18.答案：（1）
（2）
（3）
（4）
解析：（1）粒子经加速器加速，由动能定理得
可得
（2）设粒子在区域Ⅰ中运动时间为，区域Ⅰ中匀强电场的场强大小为E，根据题意得
又，联立可得
（3）粒子进入区域Ⅱ，在平面内做匀速圆周运动，轨迹如图甲所示，洛伦兹力提供向心力，有
由几何关系可得
联立解得
（4）由题意可得粒子运动的轨迹半径为
临界情况为粒子从时刻入射，并且轨迹恰好与轴相切，此时刻进入的粒子不从轴射出，其他情况粒子都不会从轴射出，轨迹如图乙所示
该情况下根据洛伦兹力提供向心力可得圆周运动的周期为，
由几何关系可得，内，粒子转过的圆心角为，对应运动时间为
故要使粒子离开磁场时的位置都不在轴上，应满足
联立可得
同课章节目录