河北省邯郸市2023届高三下学期5月考前冲刺物理试题（含解析）
文档属性
| 名称 | 河北省邯郸市2023届高三下学期5月考前冲刺物理试题（含解析） |
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| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 4.4MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-06-03 00:00:00 | ||
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文档简介
邯郸市2023届高三下学期5月考前冲刺 物理试题．
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28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．如图所示，铯133原子基态有两个超精细能级，从能级2跃迁到能级1发出光子的频率约为9.2×109Hz，时间单位“秒”是根据该辐射光子的频率定义的。可见光波长范围为400nm～700nm。则
A．秒是国际单位制中的导出单位
B．该跃迁辐射出的是γ射线
C．铯133从激发态向基态跃迁时辐射光子的频率大于9.2×109Hz
D．用频率为9.2×109Hz的光照射锌板，能发生光电效应
2．如图所示是卫星绕不同行星在不同轨道上运动的图像，其中T为卫星的周期，r为卫星的轨道半径。卫星M绕行星P运动的图线是a，卫星N绕行星Q运动的图线是b，若卫星绕行星的运动可以看成匀速圆周运动，则（ ）
A．直线a的斜率与行星P质量有关
B．行星P的质量大于行星Q的质量
C．卫星M在1处的向心加速度小于在2处的向心加速度
D．卫星M在2处的向心加速度小于卫星N在3处的向心加速度
3．甲、乙两个质点分别在两个并排直轨道上运动，其速度随时间的变化规律分别如图中、所示，图线是直线，图线是抛物线，时间内图线a、b与横轴围成的面积之比是，抛物线顶点的横坐标为，下列说法正确的是（ ）
A．0-t1时间内甲、乙的距离一直在减小
B．0-t1时间内乙的平均速度等于
C．0-t2时间内乙的加速度一直小于甲的加速度
D．0-t3时间内甲、乙的位移大小相等
4．如图所示，可视为质点、质量为的物块用长为的细绳拴接放在转盘上，细绳的另一端固定在通过转盘轴心的竖直杆上，细绳刚好伸直且与竖直方向的夹角为。已知物块与转盘之间的动摩擦因数为，且，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，现让整个装置由静止开始缓慢的加速转动起来。则下列说法正确的是（ ）
A．整个过程中，细绳的拉力不可能为零
B．从开始转动到细绳对物块刚有作用力的过程，转盘对物块所做的功为
C．当转盘的转速为时，物块刚好与转盘分离
D．从开始转动到物块刚好与转盘分离的过程中，转盘对物块所做的功为
5．如图所示，两个平行板电容器水平放置，A板用导线连接一理想二极管与M板相连，B板和N板都接地。M板和N板中间插有电介质，A板和B板正中均有一小孔，两孔在同一竖直线上，让A板带正电，稳定后，一带电粒子从小孔正上方由静止开始下落，穿过小孔到达B板处速度恰为零。空气阻力忽略不计，极板间电场视为匀强电场。若想使带电粒子从小孔正上方同一位置由静止开始下落后能穿过B板小孔，下列方法中不可行的是（ ）
A．A板向下移动一小段距离 B．M板向下移动一小段距离
C．M、N板间换相对介电常数更大的电介质 D．N板向右移一小段距离
6．如图所示，间距的光滑U形金属导轨固定在绝缘斜面上，斜面倾角。区域Ⅰ、Ⅱ分别以、为边界，均存在垂直于斜面向上的磁场，Ⅰ区中磁感应强度从0开始随时间均匀增加，Ⅱ区中为匀强磁场，磁感应强度，与之间为无磁场区域。质量、电阻的导体棒垂直于导轨放置，从两磁场之间的无磁场区域由静止释放，经过进入Ⅱ区恰好匀速下滑。运动中棒与导轨始终保持良好接触，导轨足够长且电阻不计。重力加速度，。则下列说法错误的是（ ）
A．进入Ⅱ区后，导体棒中的电流
B．无磁场区域的面积至少为
C．前导体棒产生的焦耳热
D．若Ⅰ区磁场面积为，则Ⅰ区的磁感应强度随时间变化的表达式为
7．为建设美丽乡村，某兴建的小型水电站交流发电机输出功率恒为P，输电线总电阻为R线；升压变压器、降压变压器均为理想变压器。如图为发电站为用户供电的电路图及相关物理量。则输电线上的电流大小为（ ）
A． B． C． D．
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，每题有多项符合题目要求。
8．一定质量的理想气体，在经历如图所示的A→B→C→A的状态变化过程，下列描述正确的是（ ）
A．气体从状态A到状态B的过程是等容变化，温度升高，内能增大
B．气体从状态B到状态C的过程，温度升高，对外做功，内能增大
C．气体从状态C回到状态A的过程是等压变化，温度降低，对外做功
D．气体从状态C回到状态A的过程，内能减少，放出热量
E．气体从状态A再回到状态A的全过程，外界对气体做功，气体放出热量，内能增大
9．如图所示，在竖直平面内有一粗糙程度处处相同的轨道，由水平和四分之一圆弧两部分相切构成。一质量为的物块从轨道上的P点以水平速度向左运动，恰好到达C点，而后又刚好滑回到P点。若换成质量为m、材料相同的物块，仍从P点以水平速度向左运动，物块均可视为质点，则（ ）
A．若，则物块也一定能到达C点
B．若，则物块能越过C点向上运动
C．无论m多大，物块均能滑回到P点
D．质量为的物块沿轨道向左、向右滑行过程中因摩擦产生的热量相等
10．如图，间距为d、倾角为θ的两足够长光滑平行金属导轨，导轨间存在垂直导轨平面向上的磁感应强度为B的匀强磁场。导轨上端接一自感系数为L的电感线圈，当流过线圈的电流变化时，线圈中产生自感电动势。将一根质量为m、长度略大于d的金属棒垂直导轨放置，时刻由静止释放。已知电感线圈的直流电阻、金属棒及导轨电阻均为零，当金属棒下滑时切割磁感线产生的电动势与线圈的自感电动势大小相等；质量为m的质点做简谐运动的回复力满足，振动周期，重力加速度为g，电磁辐射忽略不计。关于金属棒的运动，下列正确的是（ ）
A．金属棒沿导轨先做变加速运动，最终匀速下滑
B．金属棒沿导轨下滑的最大距离为
C．金属棒释放后经时间速度再次减为0
D．释放金属棒后，在时刻速度第一次达到最大
三、非选择题：共5题，共54分。
11．（10分）使用如图所示的实验装置验证动量守恒定律。气垫导轨上安装了1、2两个与计算机相连的光电门，既能获得挡光时间，也能获得滑块在两个光电门间运动的时间。两滑块上均固定一相同的竖直遮光条。
（1）实验前，接通气源后，在导轨上轻放一个滑块，给滑块一初速度，使它从导轨左端向右运动，发现___________说明导轨已调平；
（2）测出滑块A和遮光条的总质量为，滑块B和遮光条的总质量为，遮光条的宽度用表示。接通气源，将滑块A静置于两光电门之间，滑块B置于光电门2右侧，推动滑块B，使其获得水平向左的速度，经过光电门2与A发生碰撞被弹回，再次经过光电门2。光电门2先后记录的挡光时间为，光电门1记录的挡光时间为。要验证两滑块碰撞前后动量守恒，需验证关系式___________是否成立；
（3）现取走滑块B，再提供细线、质量为（）的槽码、可固定在气垫导轨左端且高度可调的轻质定滑轮，重力加速度为。利用上述器材验证动量定理，请写出实验还需要测量的物理量_______及这些物理量应满足的关系式_________；
（4）写出一条减小（3）中实验系统误差的方法________。
12．（10分）取下无人机的一块电池，并拆下“热得快”中的一段粗细均匀的电热丝，小李和同学们想测量电热丝的电阻率：
（1）图（a）中，E是无人机的电池，MN是他们从“热得快”中拆下的一段粗细均匀的电热丝，选择适当的电表量程后，他们发现大范围移动滑片P，电压表的示数变化却不明显。为解决这一问题，他们在讨论后将的定值电阻接入电路中，那么，选择图（b）中的电路___________（选填“甲”“乙”或“丙”）可解决这一问题。
（2）他们用改进后的电路进行了实验，同时记录电压表的示数U、电流表的示数I及对应的PN的长度x，部分实验数据如下：
实验次数 1 2 3 4 5
3.09 2.92 2.66 2.23 1.80
0.10 0.12 0.15 0.20 0.25
30.9 24.3 17.7 11.2 7.2
41.8 31.9 22.0 12.3 6.3
（3）根据表格中的实验数据，在图（c）中补全数据点绘出MN的图像_____。
（4）已知MN横截面积为，可求得MN材料的电阻率___________（结果保留1位有效数字）。
（5）测量MN的电阻率时，电流表内阻对电阻率的测量___________（选填“有“或“没有”）影响。
（6）根据表格中的实验数据，是否可以求出无人机电池的电动势和内阻？若“可以求”请简述数据处理方法（不需要计算具体结果），若“不能求”请简述理由_____。
13．（8分）气压式升降椅通过气缸上下运动来支配椅子升降，其简易结构如图乙所示，圆柱形气缸与椅面固定连接，总质量为m。横截面积为S柱状气动杆与底座固定连接。可自由移动的气缸与气动杆之间封闭一定质量的理想气体，升降椅无人坐时，稳定后测得封闭气体的体积为V1。某人缓慢坐在座椅上，直至双脚离开地面，稳定后测得此时封闭气体的体积V2。随后打开室内空调，经过一段时间后室内温度缓慢降低到设定的温度T2。设气缸封闭性、导热性良好，忽略气动杆与气缸间的摩擦，已知大气压强为p0，室内初始温度为T1，重力加速度为g。求：
（1）坐在座椅上人的质量M；
（2）室内降温的过程中，外界对封闭气体所做的功。
14．（12分）如图，abc是竖直面内的固定轨道，ab为水平轨道，长度为3R，小球与ab间的动摩擦因数为；bc是半径为R的四分之一光滑圆弧轨道，与ab相切于b点。一质量为m的小球，始终受到恒定的水平外力F作用，且，自a点处从静止开始向右运动。重力加速度大小为g。求：
（1）小球运动到b点时，对轨道的压力？
（2）小球从a点开始运动到其轨迹最高点，机械能的增量为多少？
15．（14分）如图1所示，电子感应加速器是利用变化磁场产生的电场来加速带电粒子的装置。在两个圆形电磁铁之间的圆柱形区域内存在方向竖直向下的匀强磁场，在此区域内，沿水平面固定一半径为r的圆环形光滑、真空细玻璃管，环形玻璃管中心O在磁场区域中心。一质量为m、带电量为q（q>0）的小球，在管内沿逆时针方向（从上向下看）做圆周运动，图2为其简化示意图。通过改变电磁铁中的电流可以改变磁场的磁感应强度B，若B的大小随时间t的变化关系如图3所示，图中。设小球在运动过程中电量保持不变，对原磁场的影响可忽略。
（1）在t＝0到t＝T0时间内，小球不受玻璃管侧壁的作用力，求小球的速度大小v0；
（2）在磁感应强度增大的过程中，将产生涡旋电场，其电场线是在水平面内一系列沿逆时针方向的同心圆，同一条电场线上各点的场强大小相等。求从t＝T0到t＝1.5T0时间段内细管内涡旋电场的场强大小E；
（3）某同学利用以下规律求出了t＝2T0时电荷定向运动形成的等效电流：
根据 ①
②
得：等效电流 ③
你认为上述解法是否正确，并阐述理由。
答案以及解析
1．C
【详解】A．秒是国际单位制中的基本单位不是导出单位，A错误；
B．γ射线是波长短于0.01埃的电磁波，频率超过300EHz（3×1020Hz），从能级2跃迁到能级1发出光子的频率约为9.2×109Hz，故跃迁辐射出的不是γ射线，B错误；
C．铯133从激发态向基态跃迁时辐射光子的频率大于从能级2跃迁到能级1发出光子的频率即大于9.2×109Hz，C正确；
D．已知可见光的紫光可以照射锌板使其发生光电效应，而红光不能发生光电效应。紫光的频率约为
红光的频率约为
频率为9.2×109Hz远小于可见光的频率，故用频率为9.2×109Hz的光照射锌板，不能发生光电效应，D错误。
故选C。
2．D
【详解】设中心天体质量为M，由万有引力提供向心力
两边同时取对数，整理可得
①
A．由①式可知，图像的斜率为，与行星的质量无关，故A错误；
B．由①式可知，图像与纵轴的交点为，故
故
B错误；
CD．由图像a可知，卫星M在1处的轨道半径小于轨道2处的轨道半径，卫星M在2处的轨道半径大于卫星N在3处的轨道半径，由
卫星M在1处的向心加速度大于在2处的向心加速度，卫星M在2处的向心加速度小于卫星N在3处的向心加速度，C错误，D正确；
故选D。
3．D
【详解】A．v-t图像中，图线与时间轴围成的面积表示位移，由图可知时间内甲、乙的距离一直在增大，故A错误；
B．假设乙是做匀变速直线运动，则在时间内满足，但图线b是抛物线，则在时间内平均速度大于，故B错误；
C．v-t图像中，图象的斜率代表加速度，由图可知初始阶段乙的加速度大于甲的加速度，故C错误；
D．由图可知是0~的中间时刻，根据匀变速直线运动规律可知甲在0~的位移是~的3倍，时间内图线a、b与横轴围成的面积之比是，根据数学方法可知，时间内甲、乙的位移大小相等，故D正确。
故选D。
4．B
【详解】AB．转盘刚开始转动，细绳未硼紧，此时静摩摖力提供向心力，当转动到某一角速度吋，静摩擦力达到最大值，根据牛顿第二定律有
此时物块线速度大小为
从开始运动到细绳中将要出现拉力过程中，设转盘对物块做的功为，对物块由动能定理，可得
联立解得
故A错误、B正确；
C．当转盘对物块支持力恰好为零时，竖直方向
水平方向
联立解得
此时转盘的转速大小为
故C错误；
D．此时物块的线速度大小为
从开始运动到转盘对物块的支持力刚好为零过程上，设转盘对物块做的功为，对物块由动能定理，可得
联立解得
故D错误。
故选B。
5．D
【详解】根据
解得
A．根据，A板向下移动一小段距离，d减小，A、B两板之间的电势差U减小，二极管截止，Q不变；又因为U减小，电场力做负功减小，带电粒子从小孔正上方同一位置由静止开始下落后能穿过B板小孔，此方法可行，A不符合题意；
B．根据 ，M板向下移动一小段距离，d减小，M、N板间的电势差减小，M板电势降低，二极管导通，A板的电荷量减少，A、B两板之间的电势差U减小；又因为U减小，电场力做负功减小，带电粒子从小孔正上方同一位置由静止开始下落后能穿过B板小孔，此方法可行，B不符合题意；
C．根据， M、N板间换相对介电常数更大的电介质，ε增大，M、N板间的电势差减小，M板电势降低，二极管导通，A板的电荷量减少，A、B两板之间的电势差U减小；又因为U减小，电场力做负功减小，带电粒子从小孔正上方同一位置由静止开始下落后能穿过B板小孔，此方法可行，C不符合题意；
D．根据， N板向右移一小段距离，M、N板间的正对面积减小，M、N板间的电势差增大，M板电势升高，二极管截止，A板的电荷量不变，A、B两板之间的电势差U不变；又因为U不变，电场力做负功不变，带电粒子从小孔正上方同一位置由静止开始下落后到达B板处速度为零，不能穿过B板，此方法不可行，D符合题意；
故选D。
6．B
【详解】A．导体棒进入Ⅱ区恰好匀速下滑，则有
导体棒中的电流为
故A正确；
B．导体棒进入Ⅱ区域磁场的速度为
根据牛顿第二定律
导体棒在无磁场区域做匀加速直线运动，则
无磁场区域的面积最小值为
代入数据联立解得
故B错误；
C．导体棒进入Ⅱ区域后，Ⅰ区中磁感应强度变化产生的感生电动势为，Ⅱ区域导体棒切割磁感线产生的动生电动势为，则
解得感生电动势为
前导体棒未切割磁感线，则产生的焦耳热为
故C正确，不符合题意；
D．根据电磁感应定律
若Ⅰ区磁场面积为，Ⅰ区磁感应强度的变化率为
由题意，Ⅰ区中磁感应强度从0开始随时间均匀增加，则Ⅰ区的磁感应强度随时间变化的表达式为
故D正确。
本题选错误的，故选B。
7．C
【详解】AD．由于
因此
故AD错误；
B．由于
因此
故B错误；
C．由于
解得
故C正确。
故选C。
8．ABD
【详解】A．气体从状态A到状态B的过程，图线是过原点直线，所以
此过程等容变化，温度升高，内能增大；故A正确；
B．气体从状态B到状态C的过程，温度升高，内能增大
图线上的点与原点连线的斜率等于，可知减小，由理想气体状态方程，知气体体积V增大，气体对外做功；故B正确；
C．气体从状态C回到状态A的过程是等压变化，温度降低，由，可知气体体积V减小，外界对气体做功；故C错误；
D．气体从状态C回到状态A的过程，温度降低，内能减少
外界对气体做功
由热力学第一定律，可知
即放出热量；故D正确；
E．作出p﹣V图像
根据p﹣V图像与V轴所围的面积表示气体做功，可知气体从状态A再回到状态A的全过程，气体对外界做功
W＜0
内能不变
由热力学第一定律，可知
所以气体吸收热量，故E错误。
故选ABD。
9．AC
【详解】ABC．在圆弧轨道上，做圆周运动如图，根据向心力公式
此时的摩擦力
在水平轨道上摩擦力大小
全过程根据动能定理列方程式，两边质量可以消去，因此无论质量大小，均能到达C点再返回P点，AC正确，B错误；
D．在圆弧轨道上，经同一位置时，向左运动的速度快，对轨道的压力大，摩擦力大，因此向左运动时产生的热量多，D错误。
故选AC。
10．BC
【详解】A．依题意，当金属棒下滑时切割磁感线产生的电动势与线圈的自感电动势大小相等，有
可得
金属棒所受安培力为
设金属棒下滑时受力平衡，有
当金属棒再下滑x时，安培力为
回复力大小为
方向沿斜面向上，与位移方向相反，即
满足做简谐运动的回复力的条件，金属棒做简谐运动。故A错误；
B．金属棒沿导轨下滑的最大距离为两倍振幅，即
故B正确；
C．依题意，有
又
金属棒释放后经半个周期速度再次减为0，即
联立，可得
故C正确；
D．释放金属棒后，经四分之一周期速度第一次达到最大，即
故D错误。
故选BC。
11． 通过光电门1和通过光电门2的时间相等 遮光条通过光电门1、2的时间分别为、以及这两次遮光的时间间隔 选用质量更大的滑块（或采用计算动量的变化量等）
【详解】（1）[1]若导轨水平则滑块通过光电门1和通过光电门2的时间相等，由此可说明滑块经过光电门的速度相等，即滑块做匀速直线运动，导轨已调平。
（2）[2] 设B碰前速度大小为，碰后速度大小为，A碰后速度大小为，取水平向左为正方向，为验证动量守恒，只需证明下面等式成立即可
同时有
，，
带入可得
（3）[3] 实验中槽码的质量远远小于滑块A的质量，因此可以用槽码的重力代替细线的拉力。为验证动量定理，其中
，
因此还需要测量的物理量有遮光条通过光电门1、2的时间分别为、以及这两次遮光的时间间隔。
[4]因此需要探究的表达式为
（4）[5]实验过程中系统向下做加速运动，可知槽码的重力略大于细线的拉力；故系统误差主要由于细线的拉力小于槽码的重力引起的。 故选用质量更大的滑块或采用计算动量的变化量等可减小系统误差。
12． 乙 见解析 没有 见解析
【详解】（1）[1]根据闭合电路欧姆定律有
即
可知电压表的示数变化不明显是由于电源的内阻较小引起的，所以需要将定值电阻接在干路上，将定值电阻与电源看成一个等效电阻，从而增大等效内阻的测量值，使电压表示数变化明显，故选图乙。
（3）[2]根据表格中的实验数据，在图（c）中补全数据点，作出图像如图所示
（4）[3]根据欧姆定律和电阻定律可得
可知图线的斜率为
解得MN材料的电阻率为
（5）[4]根据
可知为图像的纵截距，对图线的斜率无影响，故电流表内阻对电阻率的测量没有影响。
（6）[5]根据闭合电路欧姆定律
取表格其中两组数据，分别为、，，，代入方程可得
联立可得无人机电池的电动势和内阻分别为
13．（1）；（2）
【详解】（1）人坐上座椅直至双脚离地后稳定的过程中，封闭气体发生等温变化
初始状态时，以圆柱形气缸与椅面整体为研究对象，根据平衡条件得
对应封闭气体的体积为；人坐上座椅稳定后，根据平衡条件得
对应封闭气体的体积为
由玻意耳定律得
解得
（2）室内降温的过程中，封闭气体发生等压变化，设温度降至时，封闭气体的体积为
由盖吕萨克定律知
外界对缸内气体所做的功
解得
14．（1）；方向竖直向下；（2）
【详解】从a到b，根据动能定理有
根据牛顿第二定律有
根据牛顿第三定律
解得
方向竖直向下
从a到c的过程中，根据动能定理有
过c点后，小球只受力F和重力作用，从c到达轨迹最高点的过程中，竖直方向
水平方向
联立解得
根据功能关系可知从a点开始运动到其轨迹最高点的过程中小球机械能的增量为
解得
15．（1）；（2）；（3）见解析
【详解】（1）从t＝0到t＝T0时间内小球运动不受细管侧壁的作用力，因而小球所受洛伦兹力提供向心力，有
得
（2）从t＝T0到t＝1.5T0时间内，细管内一周的感应电动势
因为同一条电场线上各点的电场强度大小相等，故电场强度
得
将带入，得
（3）该解法不正确。理由是：周期公式是根据仅由洛伦兹力提供向心力得出的，而实际情况是洛仑兹力与管道侧壁对小球的作用力共同提供向心力。小球在t＝T0到t＝1.5T0时间内受到切向电场力，有
F＝qE
小球切向加速度
t＝1.5T0时小球速率
v＝v0+a·Δt
得
所需向心力
而此时洛伦兹力
可以看出两者并不相等，故该同学的解法是错误的。此外，可以求出正确的等效电流：在T0~1.5T0时间内在沿切线方向用动量定理
0.5EqT0＝mv－mv0
得
因此等效电流
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28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．如图所示，铯133原子基态有两个超精细能级，从能级2跃迁到能级1发出光子的频率约为9.2×109Hz，时间单位“秒”是根据该辐射光子的频率定义的。可见光波长范围为400nm～700nm。则
A．秒是国际单位制中的导出单位
B．该跃迁辐射出的是γ射线
C．铯133从激发态向基态跃迁时辐射光子的频率大于9.2×109Hz
D．用频率为9.2×109Hz的光照射锌板，能发生光电效应
2．如图所示是卫星绕不同行星在不同轨道上运动的图像，其中T为卫星的周期，r为卫星的轨道半径。卫星M绕行星P运动的图线是a，卫星N绕行星Q运动的图线是b，若卫星绕行星的运动可以看成匀速圆周运动，则（ ）
A．直线a的斜率与行星P质量有关
B．行星P的质量大于行星Q的质量
C．卫星M在1处的向心加速度小于在2处的向心加速度
D．卫星M在2处的向心加速度小于卫星N在3处的向心加速度
3．甲、乙两个质点分别在两个并排直轨道上运动，其速度随时间的变化规律分别如图中、所示，图线是直线，图线是抛物线，时间内图线a、b与横轴围成的面积之比是，抛物线顶点的横坐标为，下列说法正确的是（ ）
A．0-t1时间内甲、乙的距离一直在减小
B．0-t1时间内乙的平均速度等于
C．0-t2时间内乙的加速度一直小于甲的加速度
D．0-t3时间内甲、乙的位移大小相等
4．如图所示，可视为质点、质量为的物块用长为的细绳拴接放在转盘上，细绳的另一端固定在通过转盘轴心的竖直杆上，细绳刚好伸直且与竖直方向的夹角为。已知物块与转盘之间的动摩擦因数为，且，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，现让整个装置由静止开始缓慢的加速转动起来。则下列说法正确的是（ ）
A．整个过程中，细绳的拉力不可能为零
B．从开始转动到细绳对物块刚有作用力的过程，转盘对物块所做的功为
C．当转盘的转速为时，物块刚好与转盘分离
D．从开始转动到物块刚好与转盘分离的过程中，转盘对物块所做的功为
5．如图所示，两个平行板电容器水平放置，A板用导线连接一理想二极管与M板相连，B板和N板都接地。M板和N板中间插有电介质，A板和B板正中均有一小孔，两孔在同一竖直线上，让A板带正电，稳定后，一带电粒子从小孔正上方由静止开始下落，穿过小孔到达B板处速度恰为零。空气阻力忽略不计，极板间电场视为匀强电场。若想使带电粒子从小孔正上方同一位置由静止开始下落后能穿过B板小孔，下列方法中不可行的是（ ）
A．A板向下移动一小段距离 B．M板向下移动一小段距离
C．M、N板间换相对介电常数更大的电介质 D．N板向右移一小段距离
6．如图所示，间距的光滑U形金属导轨固定在绝缘斜面上，斜面倾角。区域Ⅰ、Ⅱ分别以、为边界，均存在垂直于斜面向上的磁场，Ⅰ区中磁感应强度从0开始随时间均匀增加，Ⅱ区中为匀强磁场，磁感应强度，与之间为无磁场区域。质量、电阻的导体棒垂直于导轨放置，从两磁场之间的无磁场区域由静止释放，经过进入Ⅱ区恰好匀速下滑。运动中棒与导轨始终保持良好接触，导轨足够长且电阻不计。重力加速度，。则下列说法错误的是（ ）
A．进入Ⅱ区后，导体棒中的电流
B．无磁场区域的面积至少为
C．前导体棒产生的焦耳热
D．若Ⅰ区磁场面积为，则Ⅰ区的磁感应强度随时间变化的表达式为
7．为建设美丽乡村，某兴建的小型水电站交流发电机输出功率恒为P，输电线总电阻为R线；升压变压器、降压变压器均为理想变压器。如图为发电站为用户供电的电路图及相关物理量。则输电线上的电流大小为（ ）
A． B． C． D．
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，每题有多项符合题目要求。
8．一定质量的理想气体，在经历如图所示的A→B→C→A的状态变化过程，下列描述正确的是（ ）
A．气体从状态A到状态B的过程是等容变化，温度升高，内能增大
B．气体从状态B到状态C的过程，温度升高，对外做功，内能增大
C．气体从状态C回到状态A的过程是等压变化，温度降低，对外做功
D．气体从状态C回到状态A的过程，内能减少，放出热量
E．气体从状态A再回到状态A的全过程，外界对气体做功，气体放出热量，内能增大
9．如图所示，在竖直平面内有一粗糙程度处处相同的轨道，由水平和四分之一圆弧两部分相切构成。一质量为的物块从轨道上的P点以水平速度向左运动，恰好到达C点，而后又刚好滑回到P点。若换成质量为m、材料相同的物块，仍从P点以水平速度向左运动，物块均可视为质点，则（ ）
A．若，则物块也一定能到达C点
B．若，则物块能越过C点向上运动
C．无论m多大，物块均能滑回到P点
D．质量为的物块沿轨道向左、向右滑行过程中因摩擦产生的热量相等
10．如图，间距为d、倾角为θ的两足够长光滑平行金属导轨，导轨间存在垂直导轨平面向上的磁感应强度为B的匀强磁场。导轨上端接一自感系数为L的电感线圈，当流过线圈的电流变化时，线圈中产生自感电动势。将一根质量为m、长度略大于d的金属棒垂直导轨放置，时刻由静止释放。已知电感线圈的直流电阻、金属棒及导轨电阻均为零，当金属棒下滑时切割磁感线产生的电动势与线圈的自感电动势大小相等；质量为m的质点做简谐运动的回复力满足，振动周期，重力加速度为g，电磁辐射忽略不计。关于金属棒的运动，下列正确的是（ ）
A．金属棒沿导轨先做变加速运动，最终匀速下滑
B．金属棒沿导轨下滑的最大距离为
C．金属棒释放后经时间速度再次减为0
D．释放金属棒后，在时刻速度第一次达到最大
三、非选择题：共5题，共54分。
11．（10分）使用如图所示的实验装置验证动量守恒定律。气垫导轨上安装了1、2两个与计算机相连的光电门，既能获得挡光时间，也能获得滑块在两个光电门间运动的时间。两滑块上均固定一相同的竖直遮光条。
（1）实验前，接通气源后，在导轨上轻放一个滑块，给滑块一初速度，使它从导轨左端向右运动，发现___________说明导轨已调平；
（2）测出滑块A和遮光条的总质量为，滑块B和遮光条的总质量为，遮光条的宽度用表示。接通气源，将滑块A静置于两光电门之间，滑块B置于光电门2右侧，推动滑块B，使其获得水平向左的速度，经过光电门2与A发生碰撞被弹回，再次经过光电门2。光电门2先后记录的挡光时间为，光电门1记录的挡光时间为。要验证两滑块碰撞前后动量守恒，需验证关系式___________是否成立；
（3）现取走滑块B，再提供细线、质量为（）的槽码、可固定在气垫导轨左端且高度可调的轻质定滑轮，重力加速度为。利用上述器材验证动量定理，请写出实验还需要测量的物理量_______及这些物理量应满足的关系式_________；
（4）写出一条减小（3）中实验系统误差的方法________。
12．（10分）取下无人机的一块电池，并拆下“热得快”中的一段粗细均匀的电热丝，小李和同学们想测量电热丝的电阻率：
（1）图（a）中，E是无人机的电池，MN是他们从“热得快”中拆下的一段粗细均匀的电热丝，选择适当的电表量程后，他们发现大范围移动滑片P，电压表的示数变化却不明显。为解决这一问题，他们在讨论后将的定值电阻接入电路中，那么，选择图（b）中的电路___________（选填“甲”“乙”或“丙”）可解决这一问题。
（2）他们用改进后的电路进行了实验，同时记录电压表的示数U、电流表的示数I及对应的PN的长度x，部分实验数据如下：
实验次数 1 2 3 4 5
3.09 2.92 2.66 2.23 1.80
0.10 0.12 0.15 0.20 0.25
30.9 24.3 17.7 11.2 7.2
41.8 31.9 22.0 12.3 6.3
（3）根据表格中的实验数据，在图（c）中补全数据点绘出MN的图像_____。
（4）已知MN横截面积为，可求得MN材料的电阻率___________（结果保留1位有效数字）。
（5）测量MN的电阻率时，电流表内阻对电阻率的测量___________（选填“有“或“没有”）影响。
（6）根据表格中的实验数据，是否可以求出无人机电池的电动势和内阻？若“可以求”请简述数据处理方法（不需要计算具体结果），若“不能求”请简述理由_____。
13．（8分）气压式升降椅通过气缸上下运动来支配椅子升降，其简易结构如图乙所示，圆柱形气缸与椅面固定连接，总质量为m。横截面积为S柱状气动杆与底座固定连接。可自由移动的气缸与气动杆之间封闭一定质量的理想气体，升降椅无人坐时，稳定后测得封闭气体的体积为V1。某人缓慢坐在座椅上，直至双脚离开地面，稳定后测得此时封闭气体的体积V2。随后打开室内空调，经过一段时间后室内温度缓慢降低到设定的温度T2。设气缸封闭性、导热性良好，忽略气动杆与气缸间的摩擦，已知大气压强为p0，室内初始温度为T1，重力加速度为g。求：
（1）坐在座椅上人的质量M；
（2）室内降温的过程中，外界对封闭气体所做的功。
14．（12分）如图，abc是竖直面内的固定轨道，ab为水平轨道，长度为3R，小球与ab间的动摩擦因数为；bc是半径为R的四分之一光滑圆弧轨道，与ab相切于b点。一质量为m的小球，始终受到恒定的水平外力F作用，且，自a点处从静止开始向右运动。重力加速度大小为g。求：
（1）小球运动到b点时，对轨道的压力？
（2）小球从a点开始运动到其轨迹最高点，机械能的增量为多少？
15．（14分）如图1所示，电子感应加速器是利用变化磁场产生的电场来加速带电粒子的装置。在两个圆形电磁铁之间的圆柱形区域内存在方向竖直向下的匀强磁场，在此区域内，沿水平面固定一半径为r的圆环形光滑、真空细玻璃管，环形玻璃管中心O在磁场区域中心。一质量为m、带电量为q（q>0）的小球，在管内沿逆时针方向（从上向下看）做圆周运动，图2为其简化示意图。通过改变电磁铁中的电流可以改变磁场的磁感应强度B，若B的大小随时间t的变化关系如图3所示，图中。设小球在运动过程中电量保持不变，对原磁场的影响可忽略。
（1）在t＝0到t＝T0时间内，小球不受玻璃管侧壁的作用力，求小球的速度大小v0；
（2）在磁感应强度增大的过程中，将产生涡旋电场，其电场线是在水平面内一系列沿逆时针方向的同心圆，同一条电场线上各点的场强大小相等。求从t＝T0到t＝1.5T0时间段内细管内涡旋电场的场强大小E；
（3）某同学利用以下规律求出了t＝2T0时电荷定向运动形成的等效电流：
根据 ①
②
得：等效电流 ③
你认为上述解法是否正确，并阐述理由。
答案以及解析
1．C
【详解】A．秒是国际单位制中的基本单位不是导出单位，A错误；
B．γ射线是波长短于0.01埃的电磁波，频率超过300EHz（3×1020Hz），从能级2跃迁到能级1发出光子的频率约为9.2×109Hz，故跃迁辐射出的不是γ射线，B错误；
C．铯133从激发态向基态跃迁时辐射光子的频率大于从能级2跃迁到能级1发出光子的频率即大于9.2×109Hz，C正确；
D．已知可见光的紫光可以照射锌板使其发生光电效应，而红光不能发生光电效应。紫光的频率约为
红光的频率约为
频率为9.2×109Hz远小于可见光的频率，故用频率为9.2×109Hz的光照射锌板，不能发生光电效应，D错误。
故选C。
2．D
【详解】设中心天体质量为M，由万有引力提供向心力
两边同时取对数，整理可得
①
A．由①式可知，图像的斜率为，与行星的质量无关，故A错误；
B．由①式可知，图像与纵轴的交点为，故
故
B错误；
CD．由图像a可知，卫星M在1处的轨道半径小于轨道2处的轨道半径，卫星M在2处的轨道半径大于卫星N在3处的轨道半径，由
卫星M在1处的向心加速度大于在2处的向心加速度，卫星M在2处的向心加速度小于卫星N在3处的向心加速度，C错误，D正确；
故选D。
3．D
【详解】A．v-t图像中，图线与时间轴围成的面积表示位移，由图可知时间内甲、乙的距离一直在增大，故A错误；
B．假设乙是做匀变速直线运动，则在时间内满足，但图线b是抛物线，则在时间内平均速度大于，故B错误；
C．v-t图像中，图象的斜率代表加速度，由图可知初始阶段乙的加速度大于甲的加速度，故C错误；
D．由图可知是0~的中间时刻，根据匀变速直线运动规律可知甲在0~的位移是~的3倍，时间内图线a、b与横轴围成的面积之比是，根据数学方法可知，时间内甲、乙的位移大小相等，故D正确。
故选D。
4．B
【详解】AB．转盘刚开始转动，细绳未硼紧，此时静摩摖力提供向心力，当转动到某一角速度吋，静摩擦力达到最大值，根据牛顿第二定律有
此时物块线速度大小为
从开始运动到细绳中将要出现拉力过程中，设转盘对物块做的功为，对物块由动能定理，可得
联立解得
故A错误、B正确；
C．当转盘对物块支持力恰好为零时，竖直方向
水平方向
联立解得
此时转盘的转速大小为
故C错误；
D．此时物块的线速度大小为
从开始运动到转盘对物块的支持力刚好为零过程上，设转盘对物块做的功为，对物块由动能定理，可得
联立解得
故D错误。
故选B。
5．D
【详解】根据
解得
A．根据，A板向下移动一小段距离，d减小，A、B两板之间的电势差U减小，二极管截止，Q不变；又因为U减小，电场力做负功减小，带电粒子从小孔正上方同一位置由静止开始下落后能穿过B板小孔，此方法可行，A不符合题意；
B．根据 ，M板向下移动一小段距离，d减小，M、N板间的电势差减小，M板电势降低，二极管导通，A板的电荷量减少，A、B两板之间的电势差U减小；又因为U减小，电场力做负功减小，带电粒子从小孔正上方同一位置由静止开始下落后能穿过B板小孔，此方法可行，B不符合题意；
C．根据， M、N板间换相对介电常数更大的电介质，ε增大，M、N板间的电势差减小，M板电势降低，二极管导通，A板的电荷量减少，A、B两板之间的电势差U减小；又因为U减小，电场力做负功减小，带电粒子从小孔正上方同一位置由静止开始下落后能穿过B板小孔，此方法可行，C不符合题意；
D．根据， N板向右移一小段距离，M、N板间的正对面积减小，M、N板间的电势差增大，M板电势升高，二极管截止，A板的电荷量不变，A、B两板之间的电势差U不变；又因为U不变，电场力做负功不变，带电粒子从小孔正上方同一位置由静止开始下落后到达B板处速度为零，不能穿过B板，此方法不可行，D符合题意；
故选D。
6．B
【详解】A．导体棒进入Ⅱ区恰好匀速下滑，则有
导体棒中的电流为
故A正确；
B．导体棒进入Ⅱ区域磁场的速度为
根据牛顿第二定律
导体棒在无磁场区域做匀加速直线运动，则
无磁场区域的面积最小值为
代入数据联立解得
故B错误；
C．导体棒进入Ⅱ区域后，Ⅰ区中磁感应强度变化产生的感生电动势为，Ⅱ区域导体棒切割磁感线产生的动生电动势为，则
解得感生电动势为
前导体棒未切割磁感线，则产生的焦耳热为
故C正确，不符合题意；
D．根据电磁感应定律
若Ⅰ区磁场面积为，Ⅰ区磁感应强度的变化率为
由题意，Ⅰ区中磁感应强度从0开始随时间均匀增加，则Ⅰ区的磁感应强度随时间变化的表达式为
故D正确。
本题选错误的，故选B。
7．C
【详解】AD．由于
因此
故AD错误；
B．由于
因此
故B错误；
C．由于
解得
故C正确。
故选C。
8．ABD
【详解】A．气体从状态A到状态B的过程，图线是过原点直线，所以
此过程等容变化，温度升高，内能增大；故A正确；
B．气体从状态B到状态C的过程，温度升高，内能增大
图线上的点与原点连线的斜率等于，可知减小，由理想气体状态方程，知气体体积V增大，气体对外做功；故B正确；
C．气体从状态C回到状态A的过程是等压变化，温度降低，由，可知气体体积V减小，外界对气体做功；故C错误；
D．气体从状态C回到状态A的过程，温度降低，内能减少
外界对气体做功
由热力学第一定律，可知
即放出热量；故D正确；
E．作出p﹣V图像
根据p﹣V图像与V轴所围的面积表示气体做功，可知气体从状态A再回到状态A的全过程，气体对外界做功
W＜0
内能不变
由热力学第一定律，可知
所以气体吸收热量，故E错误。
故选ABD。
9．AC
【详解】ABC．在圆弧轨道上，做圆周运动如图，根据向心力公式
此时的摩擦力
在水平轨道上摩擦力大小
全过程根据动能定理列方程式，两边质量可以消去，因此无论质量大小，均能到达C点再返回P点，AC正确，B错误；
D．在圆弧轨道上，经同一位置时，向左运动的速度快，对轨道的压力大，摩擦力大，因此向左运动时产生的热量多，D错误。
故选AC。
10．BC
【详解】A．依题意，当金属棒下滑时切割磁感线产生的电动势与线圈的自感电动势大小相等，有
可得
金属棒所受安培力为
设金属棒下滑时受力平衡，有
当金属棒再下滑x时，安培力为
回复力大小为
方向沿斜面向上，与位移方向相反，即
满足做简谐运动的回复力的条件，金属棒做简谐运动。故A错误；
B．金属棒沿导轨下滑的最大距离为两倍振幅，即
故B正确；
C．依题意，有
又
金属棒释放后经半个周期速度再次减为0，即
联立，可得
故C正确；
D．释放金属棒后，经四分之一周期速度第一次达到最大，即
故D错误。
故选BC。
11． 通过光电门1和通过光电门2的时间相等 遮光条通过光电门1、2的时间分别为、以及这两次遮光的时间间隔 选用质量更大的滑块（或采用计算动量的变化量等）
【详解】（1）[1]若导轨水平则滑块通过光电门1和通过光电门2的时间相等，由此可说明滑块经过光电门的速度相等，即滑块做匀速直线运动，导轨已调平。
（2）[2] 设B碰前速度大小为，碰后速度大小为，A碰后速度大小为，取水平向左为正方向，为验证动量守恒，只需证明下面等式成立即可
同时有
，，
带入可得
（3）[3] 实验中槽码的质量远远小于滑块A的质量，因此可以用槽码的重力代替细线的拉力。为验证动量定理，其中
，
因此还需要测量的物理量有遮光条通过光电门1、2的时间分别为、以及这两次遮光的时间间隔。
[4]因此需要探究的表达式为
（4）[5]实验过程中系统向下做加速运动，可知槽码的重力略大于细线的拉力；故系统误差主要由于细线的拉力小于槽码的重力引起的。 故选用质量更大的滑块或采用计算动量的变化量等可减小系统误差。
12． 乙 见解析 没有 见解析
【详解】（1）[1]根据闭合电路欧姆定律有
即
可知电压表的示数变化不明显是由于电源的内阻较小引起的，所以需要将定值电阻接在干路上，将定值电阻与电源看成一个等效电阻，从而增大等效内阻的测量值，使电压表示数变化明显，故选图乙。
（3）[2]根据表格中的实验数据，在图（c）中补全数据点，作出图像如图所示
（4）[3]根据欧姆定律和电阻定律可得
可知图线的斜率为
解得MN材料的电阻率为
（5）[4]根据
可知为图像的纵截距，对图线的斜率无影响，故电流表内阻对电阻率的测量没有影响。
（6）[5]根据闭合电路欧姆定律
取表格其中两组数据，分别为、，，，代入方程可得
联立可得无人机电池的电动势和内阻分别为
13．（1）；（2）
【详解】（1）人坐上座椅直至双脚离地后稳定的过程中，封闭气体发生等温变化
初始状态时，以圆柱形气缸与椅面整体为研究对象，根据平衡条件得
对应封闭气体的体积为；人坐上座椅稳定后，根据平衡条件得
对应封闭气体的体积为
由玻意耳定律得
解得
（2）室内降温的过程中，封闭气体发生等压变化，设温度降至时，封闭气体的体积为
由盖吕萨克定律知
外界对缸内气体所做的功
解得
14．（1）；方向竖直向下；（2）
【详解】从a到b，根据动能定理有
根据牛顿第二定律有
根据牛顿第三定律
解得
方向竖直向下
从a到c的过程中，根据动能定理有
过c点后，小球只受力F和重力作用，从c到达轨迹最高点的过程中，竖直方向
水平方向
联立解得
根据功能关系可知从a点开始运动到其轨迹最高点的过程中小球机械能的增量为
解得
15．（1）；（2）；（3）见解析
【详解】（1）从t＝0到t＝T0时间内小球运动不受细管侧壁的作用力，因而小球所受洛伦兹力提供向心力，有
得
（2）从t＝T0到t＝1.5T0时间内，细管内一周的感应电动势
因为同一条电场线上各点的电场强度大小相等，故电场强度
得
将带入，得
（3）该解法不正确。理由是：周期公式是根据仅由洛伦兹力提供向心力得出的，而实际情况是洛仑兹力与管道侧壁对小球的作用力共同提供向心力。小球在t＝T0到t＝1.5T0时间内受到切向电场力，有
F＝qE
小球切向加速度
t＝1.5T0时小球速率
v＝v0+a·Δt
得
所需向心力
而此时洛伦兹力
可以看出两者并不相等，故该同学的解法是错误的。此外，可以求出正确的等效电流：在T0~1.5T0时间内在沿切线方向用动量定理
0.5EqT0＝mv－mv0
得
因此等效电流
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