广东省汕尾市2023-2024学年高三上学期1月期末考试物理试题
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．（2023高三上·汕尾期末） 托马斯·杨于1801年进行了一次光的干涉实验，即著名的杨氏双缝干涉实验，该实验被誉为物理学史上十大最美实验之一. 关于该实验，下列说法正确的是
A．该实验证明了光是横波
B．该实验说明了光具有粒子性
C．彩虹的形成与该实验现象具有相同的本质
D．该实验与光的衍射现象都说明了光具有波动性
【答案】D
【知识点】光的双缝干涉
【解析】【解答】A.光的双缝干涉实验只能证明光是波，但不能证明了光是横波，A不符合题意；
BD.光的干涉和衍射现象都说明了光具有波动性，B不符合题意，D符合题意；
C.彩虹是由光的折射引起的，与光的干涉原理有本质区别，C不符合题意。
故答案为：D。
【分析】双缝干涉实验证明是光是一中波，具有波动性；彩虹是由光的折射而产生的。
2．（2023高三上·汕尾期末） 2023 年，我国科研团队成功开展国内首个对铯137 ( Cs)放射源的年龄测量方法研究，该方法的测量精度比碳14 ( C) 法的更高. 原因可能是
A．二者的化学性质不同
B．铯137 ( Cs)的密度比碳14 ( C)的大
C．铯137 ( Cs)的半衰期比碳14 ( C)的短
D．温度等环境因素对铯137 ( Cs)的半衰期的影响比对碳 的影响小
【答案】C
【知识点】原子核的衰变、半衰期
【解析】【解答】AB.铯137（137Cs）和碳14（14C）是不同的两种元素，化学性质不同，铯137（137Cs）的密度比碳14（14C）的大，都不是对铯137（137Cs）放射源的年龄测量方法比碳14（14C）法的测量精度更高的原因，AB不符合题意；
C.碳14（14C）的半衰期为5730年，铯137（137Cs）的半衰期为30年，铯137（137Cs）的半衰期比碳14（14C）的短，因此对铯137（137Cs）放射源的年龄测量方法比碳14（14C）法的测量精度更高，C符合题意；
D.放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部环境都没有关系，温度等环境因素对半衰期没有影响，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】铯137（137Cs）放射源的年龄测量比碳14（14C）法的测量精度更高，是因为铯137（137Cs）半衰期短。
3．（2023高三上·汕尾期末） 在某次伐木工攀爬大赛中，伐木工甲和乙同时开始攀爬，伐木工甲率先爬到顶端，结果却是乙第一个返回到出发点. 则
A．向上爬的过程中，经过中点时甲的速度一定大于乙的速度
B．甲在最高点的速度一定大于乙在最高点的速度
C．从顶端返回的过程中，甲的平均速度一定大于乙的平均速度
D．全过程中，甲、乙的平均速度一样大
【答案】D
【知识点】平均速度；瞬时速度
【解析】【解答】A.根据题中条件，无法比较甲、乙在中点时的瞬时速度速度，A不符合题意；
B.甲、乙在最高点的速度都为零，所以二者在最高点的速度相等，B不符合题意；
C.从顶端返回的过程中，甲、乙的位移相等，伐木工甲率先爬到顶端，乙先返回到出发点，说明从顶端返回的过程中，乙所用的时间较短，根据平均速度公式可知，甲的平均速度一定小于乙的平均速度，C不符合题意；
D.全过程中，甲、乙的位移均为零，故甲、乙的平均速度一样大，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据题意条件，只能判断甲、乙平均速度的大小关系，不能判断瞬时速度的大小关系；根据平均速度的公式，比较甲、乙返回过程中的平均速度关系和全过程的平均速度关系。
4．（2023高三上·汕尾期末） 如图所示为一个免打孔伸缩晾衣杆的示意图. 使用时，先调节杆的长度使其恰好与两侧的竖直墙面接触，然后打开锁紧装置保持杆长不变，最后旋转增压旋钮增加杆头与墙面间的压力，使其在晾衣物时能保持静止. 下列说法正确的是
A．杆头与墙面间的压力越大，杆头与墙面间的摩擦力就越大
B．所晾衣物的质量越大，杆头与墙面间的摩擦力就越大
C．在湿衣物晾干的过程中，杆头与墙面间的摩擦力保持不变
D．为了能晾更大质量的衣物，可增加杆头与墙面的接触面积
【答案】B
【知识点】静摩擦力；共点力的平衡
【解析】【解答】AB.对晾衣杆与衣物整体分析，在竖直方向上，整体受重力和摩擦力，由共点力平衡条件可知，两边杆头与墙面间的静摩擦力等于晾衣杆与衣物的总重力，即
故杆头与墙面间的压力越大，杆头与墙面间的摩擦力不变，所晾衣物的质量越大，杆头与墙面间的摩擦力就越大，A不符合题意，B符合题意；
C.在湿衣物晾干的过程中，由于水汽的蒸发，晾衣杆与衣物的总重力减小，杆头与墙面间的摩擦力减小，C不符合题意；
D.为了能晾更大质量的衣物，需要增加杆头与墙面间的最大摩擦力，使晾衣杆和衣物的重力不超过最大静摩擦力，增加杆头与墙面的粗糙程度或增大杆头与墙面间的压力，都可以增大杆头与墙面间的最大静摩擦力，但杆头与墙面的接触面积大小不能影响杆头与墙面间的最大静摩擦力，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】以对晾衣杆与衣物整体分析，由共点力平衡条件分析杆头与墙面间的摩擦力与杆头与墙面间的压力和衣物重力的关系；最大静摩擦力与正压力和接触面的材料和粗糙程度有关。
5．（2023高三上·汕尾期末） 如图所示，一个带电油滴以初速度 v 从P 点斜向上进入水平向右的匀强电场中. 若油滴恰好能做直线运动，则油滴在向上运动的过程中
A．可能做匀速直线运动 B．一定做匀加速直线运动
C．机械能可能不变 D．电势能一定增加
【答案】D
【知识点】带电粒子在重力场和电场复合场中的运动
【解析】【解答】AB.由题意可知，油滴恰好能做直线运动，则合外力为零或合外力方向与速度方向在同一直线上，油滴受到竖直向下的重力、水平方向的电场力，合力不可能为零，故油滴不可能做匀速直线运动，要使油滴合外力方向与速度方向在同一直线上，油滴受到的电场力一定水平向左，重力与电场力的合力与速度方向相反，油滴做匀减速直线运动，AB不符合题意；
CD.油滴在向上运动的过程中，电场力对油滴做负功，油滴的机械能减小，电势能一定增加，C不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据油滴恰能做直线运动的限定，分析油滴的受力，确定电场力方向，得出油滴的运动性质；根据电场力做功的正负，分析油滴的机械能和电势能的变化。
6．（2023高三上·汕尾期末） 2023 年 10 月30日，“神舟十六号”载人飞船与“天宫”空间站组合体成功分离，分离后“神舟十六号”绕飞至空间站正上方 600 m点位后， “神舟十六号”航天员手持高清相机进行了以地球为背景的空间站组合体全景图像拍摄. 如图所示的照片就是航天员在“神舟十六号”上拍摄的. 若在照片拍摄时，“神舟十六号”和“天宫”空间站均只在地球引力的作用下做匀速圆周运动，则此时
A．“神舟十六号” 的线速度小于“天宫”空间站的线速度
B．“神舟十六号”的加速度大于“天宫”空间站的加速度
C．“神舟十六号”与“天宫”空间站保持相对静止
D．“神舟十六号”中的航天员处于平衡状态
【答案】A
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【解答】根据万有引力充当向心力可得
得
因为“神舟十六号”轨道半径大于“天宫”空间站的轨道半径，所以“神舟十六号”的线速度小于“天宫”空间站的线速度，A符合题意；
B．由牛顿第二定律可得卫星的加速度
因为“神舟十六号”轨道半径大于“天宫”空间站的轨道半径，可知“神舟十六号”的加速度小于“天宫”空间站的加速度，B不符合题意；
C.根据
可知“神舟十六号”的角速度与“天宫”空间站的角速度不相等，所以不能保持相对静止，C不符合题意；
D.“神舟十六号”中的航天员受到万有引力作用，不是平衡状态，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】由万有引力充当向心力，推导卫星线速度的表达式，根据“神舟十六号”和“天宫”空间站轨道半径的关系，分析二者线速度的关系；由牛顿第二定律推导卫星的加速度的表达式，判断“神舟十六号”和“天宫”空间站的加速度关系；根据二者的角速度关系，分析二者是否相对静止；航天员受到万有引力作用，合力不为零。
7．（2023高三上·汕尾期末） “挑射”是足球运动员常用的一种射门方式. 一运动员在距离球门线8 m 远的位置，采用挑射的方式使足球恰好越过其正前方 2m 处的守门员，落到球门线的中点上. 已知守门员的防守高度可达2.4m，挑射时，足球与守门员都在球门线的中垂线上. 忽略空气阻力的影响，取 则足球
A．在空中飞行的时间为1s
B．在最高点时的速率为5m /s
C．落地时的水平分速度比竖直分速度大
D．经过守门员正上方时水平分速度与竖直分速度大小相等
【答案】B
【知识点】斜抛运动
【解析】【解答】A.足球射出后做斜抛运动，如图：
足球在水平方向做匀速直线运动，因为AD=2CA=4AB=8m，可知足球射出后，从足球到守门员的时间是到最高点的时间的一半，设足球到守门员的时间为t，则
，
又，解得
斜抛运动的总时间
A不符合题意；
B.因为足球在水平方向做匀速直线运动，可得足球在最高点时的速率为
B符合题意；
C.落地时竖直分速度
C不符合题意；
D.经过守门员正上方时竖直分速度大小
D符合题意。
故答案为：B。
【分析】根据斜抛运动水平方向上做匀速直线运动，竖直方向上做竖直上抛运动，由相应的运动学公式求解。
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，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8．（2023高三上·汕尾期末） 如图所示，自行车上的自发电灯(磨电灯) 由磨电机、 车灯及固定装置组成. 其原理可简化为自行车运动时车轮带动磨头转动，磨头通过转轴带动线圈在匀强磁场中转动，产生正弦交变电流使车灯发光. 以下说法正确的是
A．自行车骑行速度越快，交流电的周期越大
B．自行车骑行速度越快，交流电的峰值越大
C．自行车骑行速度越快，车灯越亮
D．若自行车前进时，车灯能发光，则自行车后退时不会发光
【答案】B,C
【知识点】法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】A.自行车骑行速度越快，车轮转一圈的时间越短，产生交流电的周期越小，A不符合题意；
BC.自行车骑行速度越快，磁通量变化率增大，由法拉第电磁感应定律
可知，交流电的峰值越大，车灯也越亮，BC符合题意；
D.若自行车前进时，车灯能发光，则自行车后退时线圈磁通量也发生改变，也会产生感应电流，故车灯也会发光，D不符合题意；
故答案为：BC。
【分析】自行车骑行速度越快，产生交流电的周期越小；由法拉第电磁感应定律分析自行车速度对所产生的交流电的峰值的影响，判断灯的亮度；自行车前进和后退均会导致线圈中磁通量发生改变，产生感应电流，使车灯发光。
9．（2023高三上·汕尾期末） 如图所示的是模拟横波形成的动画截图. 由图可知
A．此时波源正在向下振动
B．此时处在平衡位置的质点，速度都为零
C．图中任意质点，在一个周期内的位移大小都为零
D．图中任意质点，在一个周期内的位移大小都是一个波长
【答案】A,C
【知识点】机械波及其形成和传播；横波的图象
【解析】【解答】A.由图可知，波向右传播，根据波形平移法可知，此时波源正在向下振动，A符合题意；
B.根据简谐振动的特点可知，处在平衡位置的质点，速度最大，B不符合题意；
CD.图中介质中的质点上下振动，不随波迁移，根据简谐振动的周期性可知，任意质点在一个周期内的位移大小都为零，C符合题意，D不符合题意。
故答案为：AC。
【分析】根据波的传播方向，由波形平移法确定波源的振动方向；处在平衡位置的质点，速度最大，处在波峰和波谷的质点速度为零；介质中的质点在平衡位置附近做简谐振动，不随波迁移，由简谐振动的周期性，分析质点一个周期内的位移。
10．（2023高三上·汕尾期末） 图甲为中国研制的国际上最大的紧凑型质子回旋加速器，其直径为6.16 m、质量为435 t.该加速度器可使质子的动能达到 100 MeV。图乙为该质子回旋加速器的简化原理图. 已知质子的质量约为 电荷量约为 忽略相对论效应，下列说法正确的是
A．加速电压需要达到 100 MV
B．质子在磁场中回旋时，每半圈用时相等
C．质子在磁场中运动时，洛伦兹力不做功
D．若磁感应强度为1 T，则最大回旋半径约1.4m
【答案】B,C,D
【知识点】质谱仪和回旋加速器
【解析】【解答】AD.质子在磁场中做圆周运动时，洛伦兹力充当向心力，可得
在粒子离开回旋加速器时，粒子轨迹半径等于D型盒的半径，粒子获得的动能
可得
其中r为D型盒半径，可知质子的动能与加速电压无关，若磁感应强度为1T，则有
得最大回旋半径约
A不符合题意，D符合题意；
B.质子在磁场中做圆周运动的周期为
可知质子在磁场中回旋时，每半圈用时相等，B符合题意；
C.质子在磁场中运动时，洛伦兹力总是与速度垂直，永远不做功，C符合题意；
故答案为：BCD。
【分析】由洛伦兹力充当向心力，以及动能的定义式，推导粒子离开回旋加速器时，获得动能的表达式，分析加速度电压与该动能的关系；根据粒子获得动能的表达式，求解磁感应强度为1T时，粒子最大回旋半径；粒子在回旋加速器中运动的周期与速度和半径无关；洛伦兹力与速度总垂直，永远不做功。
三、非选择题：本题共5 小题，共54分。
11．（2023高三上·汕尾期末） 某实验小组利用智能手机的相关软件来验证机械能守恒定律，装置如图甲所示，盒子A、B分别系在一条跨过定滑轮的不可伸长的轻质细线的两端. 实验步骤如下：
a. 测出盒子 A 和手机的总质量 M；
b. 将手机放到盒子A 中，调整盒子 B 中细沙的质量，使整个装置恰能处于静止状态；
c. 在盒子 B的下端挂一个质量为m的钩码C，用手拉住盒子A，稳定后由静止释放；
d. 通过软件测得手机的加速度随时间变化的图像如图乙所示；
（1） 根据图像，最好选择 时间段的运动过程，进行机械能守恒定律的验证；
（2） 在(1) 所选的时间段内， 盒子 B 的末速度大小 m/s， 下落的高度h= m；(结果均保留两位有效数字)
（3） 已知当地的重力加速度为g，若要验证机械能守恒定律，需要验证的关系式为 (用所给物理量的符号表示).
【答案】（1）2.0-3.5s
（2）1.2；0.90
（3）
【知识点】验证机械能守恒定律
【解析】【解答】（1）0~2s内加速度为零，手机还没有释放，4~6s内加速度为零，手机已经落地，2~3.5s内加速度不为零，手机在加速运动，所以最好选择2~3.5s时间段的运动过程，进行机械能守恒定律的验证。
（2）由图像可得，2~3.5s时间段时间的手机和盒子A加速度约为，盒子B与手机和盒子A的加速度大小相同，故B的末速度大小
下落的高度
（3）A、B、C组成的系统加速运动时，如果机械能守恒，B、C减少的重力势能等于A增加的重力势能和系统增加的动能之和，则有
即
【分析】（1）根据图乙中各时间段的加速度值判断手机可能的运动状态，选择最佳时间段；（2）根据匀变速直线运动的速度公式和位移公式求解；（3）对A、B、C组成的系统，由机械能守恒定律推导该实验要验证的关系式。
12．（2023高三上·汕尾期末）某学校物理课外学习小组为了更精确地测量旧干电池的电动势和内阻，设计了如图甲所示的测量电路，并从学校实验室借用以下器材进行实验.
A. 电流表(量程为0~10 mA， 内阻约为1 Ω)
B. 电压表(量程为0~1.5 V， 内阻约为1.5 kΩ)
C. 滑动变阻器(最大阻值 500 Ω， 额定电流 1 A)
D. 电阻箱(最大阻值99.99 Ω)
E. 开关、导线若干
实验步骤如下：
（1） 按电路图连接电路，并保持所有的开关断开；
闭合开关S 前，需将滑动变阻器的滑片移至 (选填“a”或“b”) 端；
（2） 只闭合开关S ，调节滑动变阻器的滑片，使电流表满偏；
保持滑动变阻器的滑片不动，闭合开关S ，调节电阻箱，使电流表半偏，此时电阻箱的阻值
为R，则电流表的内阻为 ；
（3） 断开开关S ，闭合开关S ，改变滑动变阻器接入电路的阻值，记录多组电压表、电流表的示数U 和I，绘制出 U-I图像，如图乙所示，图像纵截距为 m，横截距为 n；
根据以上数据计算该旧干电池的电动势E= ， 内阻 ； (均用所给物理量的符号表示)
（4） 电动势的测量值 真实值，内阻的测量值 真实值 (均选填“大于”“等于”或“小于”)
【答案】（1）b
（2）R
（3）m；
（4）等于；大于
【知识点】电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】（1）闭合开关前，为防止电路中电流过大，烧坏电流表，需将滑动变阻器阻值调到最大，即滑片移至b端。
（2）只闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电流表满偏；保持滑动变阻器的滑片不动，闭合后，电路中总电流可认为不变，等于，电流表半偏，说明通过电流表和电阻箱的电流相同，均为，结合并联电路的特点可知，电流表内阻等于电阻箱的电阻R。
（3）根据闭合电路的欧姆定律可得
整理得
结合U-I图像的纵轴截距和斜率可得，干电池的电动势为
E=m
图像斜率的绝对值为
解得电源内阻为
（4）实验处理数据时考虑了电流表的内阻，电动势的测量值等于真实值；由于变阻箱接入电路后，电流表与变阻箱并联，实际流过电阻箱的电流大于电流表半偏值，电流表内阻的测量值偏小，内阻的测量值为
可知内阻的测量值大于真实值。
【分析】（1）根据保护电路的目的，分析滑动变阻器在闭合开关前，滑片应处于的位置；（2）根据半偏法原理，分析电流表的内阻；（3）由闭合电路欧姆定律推导U-I的关系式，再结合U-I图像的纵轴截距和斜率，求出电源电动势和内阻；（4）根据实验原理分析实验误差。
13．（2023高三上·汕尾期末）压缩比是发动机的一个非常重要的概念，它是气体压缩前的总容积与气体压缩后的容积之比，即汽缸总容积与燃烧室容积之比. 某发动机的总容积为0.4 L，压缩比为10. 压缩前汽缸内的气体压强为 温度为27℃，活塞将气体全部压缩到燃烧室后温度达到127 ℃. 此时点燃喷入燃烧室内的汽油，汽缸内的气体压强突然增加到点火前瞬间的2倍，保持此压强不变将活塞推回原位置. 汽缸密闭性良好，缸内气体可视为理想气体，喷入燃烧室内汽油的体积可忽略不计. 求：
（1） 气体全部压缩到燃烧室时，气体的压强；
（2） 活塞返回过程中，气体对活塞所做的功.
【答案】（1）解：以封闭`(体为研究对象
初态
压缩后， 体积
温度
根据理想乞体状态方程有
解得 或
（2）解：
又
解得
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程
【解析】【分析】（1）分析气体的状态参量，然后由理想气体状态方程求解气体全部压缩到燃烧室时，气体的压强；（2）根据求解气体做功。
14．（2023高三上·汕尾期末） 中国科学院成功研制并建设了亚洲首个电磁弹射微重力实验装置，如图甲所示.该装置的总高度 主要由三条完全相同的竖直导轨(内部均安装有电磁弹射装置) 和高 质量 的实验舱组成，实验舱上端固定有三根导体棒(电阻忽略不计)，可沿导轨无摩擦地滑动. 电磁弹射装置可将实验舱由静止向上发射，一段时间后进入无磁场区，恰好到达顶部后再自由回落下来，整个过程可以获得 的完全失重环境. 该装置工作原理图(俯视) 可简化为图乙，导轨内分布有匀强磁场(侧视，如图丙所示)，方向如图所示. 若发射实验舱时，通过导体棒的电流均恒为1000 A，导体棒在匀强磁场中的长度. 取重力加速度
（1） 试判断装置启动时，导体棒 ab 中的电流方向；
（2） 求无磁场区域的高度. 及匀强磁场的磁感应强度大小B；
（3） 若落回磁场区域时，每根导体棒分别给阻值. 的发热元件供电，求此刻总的热功率.
【答案】（1）解： 由左手定则可知装置启动时导体棒中的电流方向由 指向
（2）解： 因能提供 的完全失重环境， 其中各有 的竖直上抛运动和自由落体运动无磁场区城的高度
解得
则实验舱加速的高度
实验舱加速的木速度
因通恒定电流， 实验舱满足
解得
（3）解：返回磁场区域时， 导体棒的速度
感应电动势大小
此时每个发热元件的功率
总发热功率
【知识点】电功率和电功；左手定则—磁场对通电导线的作用；导体切割磁感线时的感应电动势
【解析】【分析】（1）由左手定则判断装置启动时，导体棒 ab 中的电流方向；（2）由竖直上抛运动的规律求出求出实验舱在有磁场区域获得的速度，再由牛顿第二定律和运动学公式，分析实验舱在有磁场区域的运动，求出磁感应强度；（3）由法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律和电功率的公式，求解落回磁场区域时总的发热功率。
15．（2023高三上·汕尾期末） 大型超市通常安装有倾斜自动扶梯以方便顾客的通行. 如图所示，自动扶梯长 与水平面的夹角 以速度 匀速向上运动. 小李使用该扶梯运送两箱质量均为 的货物. 某时刻小李将第一箱货物轻放在扶梯底端，待第一箱货物与扶梯共速时，小李沿扶梯向上用恒力 推动第二箱货物，使其以速度 7 m/s从底端沿扶梯匀速向上运动. 两箱货物与扶梯间的动摩擦因数均为μ，取重力加速度 货物可视为质点，若货物间发生碰撞则瞬间粘在一起.
（1） 求动摩擦因数μ；
（2） 求第一箱货物从出发到与传送带共速过程中摩擦产生的热量
（3） 若第二箱货物匀速运动， ；后，推力调整为 ，试判断两箱货物能否在扶梯上发生碰撞，若能发生碰撞，求碰撞过程中损失的能量
【答案】（1）解： 第二箱货物做勺速直线运动， 受力平衡， 有
解得
（2）解： 对第一箱货物， 有
解得
对扶梯：
解得
（3）解：第二箱货物匀速运动 后， 两箱货物相距
推力 改变后， 对第二箱货物：
解得
假设两箱货物可以发生碰撞，
设从 后至两箱货物相械经历的时间为 则有：
解得
全过程第一箱货物的位移
假设成立， 即两箱货物能发生砂撞.
碰撞时第二箱货物的速度
两箱货物发生碰撞， 有：
解得
【知识点】动量守恒定律；能量守恒定律；匀变速直线运动规律的综合运用；牛顿第二定律
【解析】【分析】（1）分析第二箱货物的受力，由共点力平衡条件求解动摩擦因数μ；（2）由牛顿第二定律和运动学公式，求出第一箱货物与传送带共速时的速度和发生的位移，再求出相对位移，然后由功能关系计算第一箱货物从出发到与传送带共速过程中摩擦产生的热量；（3）由牛顿第二定律和运动学公式求解两货箱的位移，分析两物体能否发生碰撞，得出能够发生碰撞的结论后，根据动量守恒定律和能量守恒定律，求解碰撞过程中损失的能量。
1 / 1广东省汕尾市2023-2024学年高三上学期1月期末考试物理试题
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．（2023高三上·汕尾期末） 托马斯·杨于1801年进行了一次光的干涉实验，即著名的杨氏双缝干涉实验，该实验被誉为物理学史上十大最美实验之一. 关于该实验，下列说法正确的是
A．该实验证明了光是横波
B．该实验说明了光具有粒子性
C．彩虹的形成与该实验现象具有相同的本质
D．该实验与光的衍射现象都说明了光具有波动性
2．（2023高三上·汕尾期末） 2023 年，我国科研团队成功开展国内首个对铯137 ( Cs)放射源的年龄测量方法研究，该方法的测量精度比碳14 ( C) 法的更高. 原因可能是
A．二者的化学性质不同
B．铯137 ( Cs)的密度比碳14 ( C)的大
C．铯137 ( Cs)的半衰期比碳14 ( C)的短
D．温度等环境因素对铯137 ( Cs)的半衰期的影响比对碳 的影响小
3．（2023高三上·汕尾期末） 在某次伐木工攀爬大赛中，伐木工甲和乙同时开始攀爬，伐木工甲率先爬到顶端，结果却是乙第一个返回到出发点. 则
A．向上爬的过程中，经过中点时甲的速度一定大于乙的速度
B．甲在最高点的速度一定大于乙在最高点的速度
C．从顶端返回的过程中，甲的平均速度一定大于乙的平均速度
D．全过程中，甲、乙的平均速度一样大
4．（2023高三上·汕尾期末） 如图所示为一个免打孔伸缩晾衣杆的示意图. 使用时，先调节杆的长度使其恰好与两侧的竖直墙面接触，然后打开锁紧装置保持杆长不变，最后旋转增压旋钮增加杆头与墙面间的压力，使其在晾衣物时能保持静止. 下列说法正确的是
A．杆头与墙面间的压力越大，杆头与墙面间的摩擦力就越大
B．所晾衣物的质量越大，杆头与墙面间的摩擦力就越大
C．在湿衣物晾干的过程中，杆头与墙面间的摩擦力保持不变
D．为了能晾更大质量的衣物，可增加杆头与墙面的接触面积
5．（2023高三上·汕尾期末） 如图所示，一个带电油滴以初速度 v 从P 点斜向上进入水平向右的匀强电场中. 若油滴恰好能做直线运动，则油滴在向上运动的过程中
A．可能做匀速直线运动 B．一定做匀加速直线运动
C．机械能可能不变 D．电势能一定增加
6．（2023高三上·汕尾期末） 2023 年 10 月30日，“神舟十六号”载人飞船与“天宫”空间站组合体成功分离，分离后“神舟十六号”绕飞至空间站正上方 600 m点位后， “神舟十六号”航天员手持高清相机进行了以地球为背景的空间站组合体全景图像拍摄. 如图所示的照片就是航天员在“神舟十六号”上拍摄的. 若在照片拍摄时，“神舟十六号”和“天宫”空间站均只在地球引力的作用下做匀速圆周运动，则此时
A．“神舟十六号” 的线速度小于“天宫”空间站的线速度
B．“神舟十六号”的加速度大于“天宫”空间站的加速度
C．“神舟十六号”与“天宫”空间站保持相对静止
D．“神舟十六号”中的航天员处于平衡状态
7．（2023高三上·汕尾期末） “挑射”是足球运动员常用的一种射门方式. 一运动员在距离球门线8 m 远的位置，采用挑射的方式使足球恰好越过其正前方 2m 处的守门员，落到球门线的中点上. 已知守门员的防守高度可达2.4m，挑射时，足球与守门员都在球门线的中垂线上. 忽略空气阻力的影响，取 则足球
A．在空中飞行的时间为1s
B．在最高点时的速率为5m /s
C．落地时的水平分速度比竖直分速度大
D．经过守门员正上方时水平分速度与竖直分速度大小相等
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，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8．（2023高三上·汕尾期末） 如图所示，自行车上的自发电灯(磨电灯) 由磨电机、 车灯及固定装置组成. 其原理可简化为自行车运动时车轮带动磨头转动，磨头通过转轴带动线圈在匀强磁场中转动，产生正弦交变电流使车灯发光. 以下说法正确的是
A．自行车骑行速度越快，交流电的周期越大
B．自行车骑行速度越快，交流电的峰值越大
C．自行车骑行速度越快，车灯越亮
D．若自行车前进时，车灯能发光，则自行车后退时不会发光
9．（2023高三上·汕尾期末） 如图所示的是模拟横波形成的动画截图. 由图可知
A．此时波源正在向下振动
B．此时处在平衡位置的质点，速度都为零
C．图中任意质点，在一个周期内的位移大小都为零
D．图中任意质点，在一个周期内的位移大小都是一个波长
10．（2023高三上·汕尾期末） 图甲为中国研制的国际上最大的紧凑型质子回旋加速器，其直径为6.16 m、质量为435 t.该加速度器可使质子的动能达到 100 MeV。图乙为该质子回旋加速器的简化原理图. 已知质子的质量约为 电荷量约为 忽略相对论效应，下列说法正确的是
A．加速电压需要达到 100 MV
B．质子在磁场中回旋时，每半圈用时相等
C．质子在磁场中运动时，洛伦兹力不做功
D．若磁感应强度为1 T，则最大回旋半径约1.4m
三、非选择题：本题共5 小题，共54分。
11．（2023高三上·汕尾期末） 某实验小组利用智能手机的相关软件来验证机械能守恒定律，装置如图甲所示，盒子A、B分别系在一条跨过定滑轮的不可伸长的轻质细线的两端. 实验步骤如下：
a. 测出盒子 A 和手机的总质量 M；
b. 将手机放到盒子A 中，调整盒子 B 中细沙的质量，使整个装置恰能处于静止状态；
c. 在盒子 B的下端挂一个质量为m的钩码C，用手拉住盒子A，稳定后由静止释放；
d. 通过软件测得手机的加速度随时间变化的图像如图乙所示；
（1） 根据图像，最好选择 时间段的运动过程，进行机械能守恒定律的验证；
（2） 在(1) 所选的时间段内， 盒子 B 的末速度大小 m/s， 下落的高度h= m；(结果均保留两位有效数字)
（3） 已知当地的重力加速度为g，若要验证机械能守恒定律，需要验证的关系式为 (用所给物理量的符号表示).
12．（2023高三上·汕尾期末）某学校物理课外学习小组为了更精确地测量旧干电池的电动势和内阻，设计了如图甲所示的测量电路，并从学校实验室借用以下器材进行实验.
A. 电流表(量程为0~10 mA， 内阻约为1 Ω)
B. 电压表(量程为0~1.5 V， 内阻约为1.5 kΩ)
C. 滑动变阻器(最大阻值 500 Ω， 额定电流 1 A)
D. 电阻箱(最大阻值99.99 Ω)
E. 开关、导线若干
实验步骤如下：
（1） 按电路图连接电路，并保持所有的开关断开；
闭合开关S 前，需将滑动变阻器的滑片移至 (选填“a”或“b”) 端；
（2） 只闭合开关S ，调节滑动变阻器的滑片，使电流表满偏；
保持滑动变阻器的滑片不动，闭合开关S ，调节电阻箱，使电流表半偏，此时电阻箱的阻值
为R，则电流表的内阻为 ；
（3） 断开开关S ，闭合开关S ，改变滑动变阻器接入电路的阻值，记录多组电压表、电流表的示数U 和I，绘制出 U-I图像，如图乙所示，图像纵截距为 m，横截距为 n；
根据以上数据计算该旧干电池的电动势E= ， 内阻 ； (均用所给物理量的符号表示)
（4） 电动势的测量值 真实值，内阻的测量值 真实值 (均选填“大于”“等于”或“小于”)
13．（2023高三上·汕尾期末）压缩比是发动机的一个非常重要的概念，它是气体压缩前的总容积与气体压缩后的容积之比，即汽缸总容积与燃烧室容积之比. 某发动机的总容积为0.4 L，压缩比为10. 压缩前汽缸内的气体压强为 温度为27℃，活塞将气体全部压缩到燃烧室后温度达到127 ℃. 此时点燃喷入燃烧室内的汽油，汽缸内的气体压强突然增加到点火前瞬间的2倍，保持此压强不变将活塞推回原位置. 汽缸密闭性良好，缸内气体可视为理想气体，喷入燃烧室内汽油的体积可忽略不计. 求：
（1） 气体全部压缩到燃烧室时，气体的压强；
（2） 活塞返回过程中，气体对活塞所做的功.
14．（2023高三上·汕尾期末） 中国科学院成功研制并建设了亚洲首个电磁弹射微重力实验装置，如图甲所示.该装置的总高度 主要由三条完全相同的竖直导轨(内部均安装有电磁弹射装置) 和高 质量 的实验舱组成，实验舱上端固定有三根导体棒(电阻忽略不计)，可沿导轨无摩擦地滑动. 电磁弹射装置可将实验舱由静止向上发射，一段时间后进入无磁场区，恰好到达顶部后再自由回落下来，整个过程可以获得 的完全失重环境. 该装置工作原理图(俯视) 可简化为图乙，导轨内分布有匀强磁场(侧视，如图丙所示)，方向如图所示. 若发射实验舱时，通过导体棒的电流均恒为1000 A，导体棒在匀强磁场中的长度. 取重力加速度
（1） 试判断装置启动时，导体棒 ab 中的电流方向；
（2） 求无磁场区域的高度. 及匀强磁场的磁感应强度大小B；
（3） 若落回磁场区域时，每根导体棒分别给阻值. 的发热元件供电，求此刻总的热功率.
15．（2023高三上·汕尾期末） 大型超市通常安装有倾斜自动扶梯以方便顾客的通行. 如图所示，自动扶梯长 与水平面的夹角 以速度 匀速向上运动. 小李使用该扶梯运送两箱质量均为 的货物. 某时刻小李将第一箱货物轻放在扶梯底端，待第一箱货物与扶梯共速时，小李沿扶梯向上用恒力 推动第二箱货物，使其以速度 7 m/s从底端沿扶梯匀速向上运动. 两箱货物与扶梯间的动摩擦因数均为μ，取重力加速度 货物可视为质点，若货物间发生碰撞则瞬间粘在一起.
（1） 求动摩擦因数μ；
（2） 求第一箱货物从出发到与传送带共速过程中摩擦产生的热量
（3） 若第二箱货物匀速运动， ；后，推力调整为 ，试判断两箱货物能否在扶梯上发生碰撞，若能发生碰撞，求碰撞过程中损失的能量
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】光的双缝干涉
【解析】【解答】A.光的双缝干涉实验只能证明光是波，但不能证明了光是横波，A不符合题意；
BD.光的干涉和衍射现象都说明了光具有波动性，B不符合题意，D符合题意；
C.彩虹是由光的折射引起的，与光的干涉原理有本质区别，C不符合题意。
故答案为：D。
【分析】双缝干涉实验证明是光是一中波，具有波动性；彩虹是由光的折射而产生的。
2．【答案】C
【知识点】原子核的衰变、半衰期
【解析】【解答】AB.铯137（137Cs）和碳14（14C）是不同的两种元素，化学性质不同，铯137（137Cs）的密度比碳14（14C）的大，都不是对铯137（137Cs）放射源的年龄测量方法比碳14（14C）法的测量精度更高的原因，AB不符合题意；
C.碳14（14C）的半衰期为5730年，铯137（137Cs）的半衰期为30年，铯137（137Cs）的半衰期比碳14（14C）的短，因此对铯137（137Cs）放射源的年龄测量方法比碳14（14C）法的测量精度更高，C符合题意；
D.放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部环境都没有关系，温度等环境因素对半衰期没有影响，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】铯137（137Cs）放射源的年龄测量比碳14（14C）法的测量精度更高，是因为铯137（137Cs）半衰期短。
3．【答案】D
【知识点】平均速度；瞬时速度
【解析】【解答】A.根据题中条件，无法比较甲、乙在中点时的瞬时速度速度，A不符合题意；
B.甲、乙在最高点的速度都为零，所以二者在最高点的速度相等，B不符合题意；
C.从顶端返回的过程中，甲、乙的位移相等，伐木工甲率先爬到顶端，乙先返回到出发点，说明从顶端返回的过程中，乙所用的时间较短，根据平均速度公式可知，甲的平均速度一定小于乙的平均速度，C不符合题意；
D.全过程中，甲、乙的位移均为零，故甲、乙的平均速度一样大，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据题意条件，只能判断甲、乙平均速度的大小关系，不能判断瞬时速度的大小关系；根据平均速度的公式，比较甲、乙返回过程中的平均速度关系和全过程的平均速度关系。
4．【答案】B
【知识点】静摩擦力；共点力的平衡
【解析】【解答】AB.对晾衣杆与衣物整体分析，在竖直方向上，整体受重力和摩擦力，由共点力平衡条件可知，两边杆头与墙面间的静摩擦力等于晾衣杆与衣物的总重力，即
故杆头与墙面间的压力越大，杆头与墙面间的摩擦力不变，所晾衣物的质量越大，杆头与墙面间的摩擦力就越大，A不符合题意，B符合题意；
C.在湿衣物晾干的过程中，由于水汽的蒸发，晾衣杆与衣物的总重力减小，杆头与墙面间的摩擦力减小，C不符合题意；
D.为了能晾更大质量的衣物，需要增加杆头与墙面间的最大摩擦力，使晾衣杆和衣物的重力不超过最大静摩擦力，增加杆头与墙面的粗糙程度或增大杆头与墙面间的压力，都可以增大杆头与墙面间的最大静摩擦力，但杆头与墙面的接触面积大小不能影响杆头与墙面间的最大静摩擦力，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】以对晾衣杆与衣物整体分析，由共点力平衡条件分析杆头与墙面间的摩擦力与杆头与墙面间的压力和衣物重力的关系；最大静摩擦力与正压力和接触面的材料和粗糙程度有关。
5．【答案】D
【知识点】带电粒子在重力场和电场复合场中的运动
【解析】【解答】AB.由题意可知，油滴恰好能做直线运动，则合外力为零或合外力方向与速度方向在同一直线上，油滴受到竖直向下的重力、水平方向的电场力，合力不可能为零，故油滴不可能做匀速直线运动，要使油滴合外力方向与速度方向在同一直线上，油滴受到的电场力一定水平向左，重力与电场力的合力与速度方向相反，油滴做匀减速直线运动，AB不符合题意；
CD.油滴在向上运动的过程中，电场力对油滴做负功，油滴的机械能减小，电势能一定增加，C不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据油滴恰能做直线运动的限定，分析油滴的受力，确定电场力方向，得出油滴的运动性质；根据电场力做功的正负，分析油滴的机械能和电势能的变化。
6．【答案】A
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【解答】根据万有引力充当向心力可得
得
因为“神舟十六号”轨道半径大于“天宫”空间站的轨道半径，所以“神舟十六号”的线速度小于“天宫”空间站的线速度，A符合题意；
B．由牛顿第二定律可得卫星的加速度
因为“神舟十六号”轨道半径大于“天宫”空间站的轨道半径，可知“神舟十六号”的加速度小于“天宫”空间站的加速度，B不符合题意；
C.根据
可知“神舟十六号”的角速度与“天宫”空间站的角速度不相等，所以不能保持相对静止，C不符合题意；
D.“神舟十六号”中的航天员受到万有引力作用，不是平衡状态，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】由万有引力充当向心力，推导卫星线速度的表达式，根据“神舟十六号”和“天宫”空间站轨道半径的关系，分析二者线速度的关系；由牛顿第二定律推导卫星的加速度的表达式，判断“神舟十六号”和“天宫”空间站的加速度关系；根据二者的角速度关系，分析二者是否相对静止；航天员受到万有引力作用，合力不为零。
7．【答案】B
【知识点】斜抛运动
【解析】【解答】A.足球射出后做斜抛运动，如图：
足球在水平方向做匀速直线运动，因为AD=2CA=4AB=8m，可知足球射出后，从足球到守门员的时间是到最高点的时间的一半，设足球到守门员的时间为t，则
，
又，解得
斜抛运动的总时间
A不符合题意；
B.因为足球在水平方向做匀速直线运动，可得足球在最高点时的速率为
B符合题意；
C.落地时竖直分速度
C不符合题意；
D.经过守门员正上方时竖直分速度大小
D符合题意。
故答案为：B。
【分析】根据斜抛运动水平方向上做匀速直线运动，竖直方向上做竖直上抛运动，由相应的运动学公式求解。
8．【答案】B,C
【知识点】法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】A.自行车骑行速度越快，车轮转一圈的时间越短，产生交流电的周期越小，A不符合题意；
BC.自行车骑行速度越快，磁通量变化率增大，由法拉第电磁感应定律
可知，交流电的峰值越大，车灯也越亮，BC符合题意；
D.若自行车前进时，车灯能发光，则自行车后退时线圈磁通量也发生改变，也会产生感应电流，故车灯也会发光，D不符合题意；
故答案为：BC。
【分析】自行车骑行速度越快，产生交流电的周期越小；由法拉第电磁感应定律分析自行车速度对所产生的交流电的峰值的影响，判断灯的亮度；自行车前进和后退均会导致线圈中磁通量发生改变，产生感应电流，使车灯发光。
9．【答案】A,C
【知识点】机械波及其形成和传播；横波的图象
【解析】【解答】A.由图可知，波向右传播，根据波形平移法可知，此时波源正在向下振动，A符合题意；
B.根据简谐振动的特点可知，处在平衡位置的质点，速度最大，B不符合题意；
CD.图中介质中的质点上下振动，不随波迁移，根据简谐振动的周期性可知，任意质点在一个周期内的位移大小都为零，C符合题意，D不符合题意。
故答案为：AC。
【分析】根据波的传播方向，由波形平移法确定波源的振动方向；处在平衡位置的质点，速度最大，处在波峰和波谷的质点速度为零；介质中的质点在平衡位置附近做简谐振动，不随波迁移，由简谐振动的周期性，分析质点一个周期内的位移。
10．【答案】B,C,D
【知识点】质谱仪和回旋加速器
【解析】【解答】AD.质子在磁场中做圆周运动时，洛伦兹力充当向心力，可得
在粒子离开回旋加速器时，粒子轨迹半径等于D型盒的半径，粒子获得的动能
可得
其中r为D型盒半径，可知质子的动能与加速电压无关，若磁感应强度为1T，则有
得最大回旋半径约
A不符合题意，D符合题意；
B.质子在磁场中做圆周运动的周期为
可知质子在磁场中回旋时，每半圈用时相等，B符合题意；
C.质子在磁场中运动时，洛伦兹力总是与速度垂直，永远不做功，C符合题意；
故答案为：BCD。
【分析】由洛伦兹力充当向心力，以及动能的定义式，推导粒子离开回旋加速器时，获得动能的表达式，分析加速度电压与该动能的关系；根据粒子获得动能的表达式，求解磁感应强度为1T时，粒子最大回旋半径；粒子在回旋加速器中运动的周期与速度和半径无关；洛伦兹力与速度总垂直，永远不做功。
11．【答案】（1）2.0-3.5s
（2）1.2；0.90
（3）
【知识点】验证机械能守恒定律
【解析】【解答】（1）0~2s内加速度为零，手机还没有释放，4~6s内加速度为零，手机已经落地，2~3.5s内加速度不为零，手机在加速运动，所以最好选择2~3.5s时间段的运动过程，进行机械能守恒定律的验证。
（2）由图像可得，2~3.5s时间段时间的手机和盒子A加速度约为，盒子B与手机和盒子A的加速度大小相同，故B的末速度大小
下落的高度
（3）A、B、C组成的系统加速运动时，如果机械能守恒，B、C减少的重力势能等于A增加的重力势能和系统增加的动能之和，则有
即
【分析】（1）根据图乙中各时间段的加速度值判断手机可能的运动状态，选择最佳时间段；（2）根据匀变速直线运动的速度公式和位移公式求解；（3）对A、B、C组成的系统，由机械能守恒定律推导该实验要验证的关系式。
12．【答案】（1）b
（2）R
（3）m；
（4）等于；大于
【知识点】电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】（1）闭合开关前，为防止电路中电流过大，烧坏电流表，需将滑动变阻器阻值调到最大，即滑片移至b端。
（2）只闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电流表满偏；保持滑动变阻器的滑片不动，闭合后，电路中总电流可认为不变，等于，电流表半偏，说明通过电流表和电阻箱的电流相同，均为，结合并联电路的特点可知，电流表内阻等于电阻箱的电阻R。
（3）根据闭合电路的欧姆定律可得
整理得
结合U-I图像的纵轴截距和斜率可得，干电池的电动势为
E=m
图像斜率的绝对值为
解得电源内阻为
（4）实验处理数据时考虑了电流表的内阻，电动势的测量值等于真实值；由于变阻箱接入电路后，电流表与变阻箱并联，实际流过电阻箱的电流大于电流表半偏值，电流表内阻的测量值偏小，内阻的测量值为
可知内阻的测量值大于真实值。
【分析】（1）根据保护电路的目的，分析滑动变阻器在闭合开关前，滑片应处于的位置；（2）根据半偏法原理，分析电流表的内阻；（3）由闭合电路欧姆定律推导U-I的关系式，再结合U-I图像的纵轴截距和斜率，求出电源电动势和内阻；（4）根据实验原理分析实验误差。
13．【答案】（1）解：以封闭`(体为研究对象
初态
压缩后， 体积
温度
根据理想乞体状态方程有
解得 或
（2）解：
又
解得
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程
【解析】【分析】（1）分析气体的状态参量，然后由理想气体状态方程求解气体全部压缩到燃烧室时，气体的压强；（2）根据求解气体做功。
14．【答案】（1）解： 由左手定则可知装置启动时导体棒中的电流方向由 指向
（2）解： 因能提供 的完全失重环境， 其中各有 的竖直上抛运动和自由落体运动无磁场区城的高度
解得
则实验舱加速的高度
实验舱加速的木速度
因通恒定电流， 实验舱满足
解得
（3）解：返回磁场区域时， 导体棒的速度
感应电动势大小
此时每个发热元件的功率
总发热功率
【知识点】电功率和电功；左手定则—磁场对通电导线的作用；导体切割磁感线时的感应电动势
【解析】【分析】（1）由左手定则判断装置启动时，导体棒 ab 中的电流方向；（2）由竖直上抛运动的规律求出求出实验舱在有磁场区域获得的速度，再由牛顿第二定律和运动学公式，分析实验舱在有磁场区域的运动，求出磁感应强度；（3）由法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律和电功率的公式，求解落回磁场区域时总的发热功率。
15．【答案】（1）解： 第二箱货物做勺速直线运动， 受力平衡， 有
解得
（2）解： 对第一箱货物， 有
解得
对扶梯：
解得
（3）解：第二箱货物匀速运动 后， 两箱货物相距
推力 改变后， 对第二箱货物：
解得
假设两箱货物可以发生碰撞，
设从 后至两箱货物相械经历的时间为 则有：
解得
全过程第一箱货物的位移
假设成立， 即两箱货物能发生砂撞.
碰撞时第二箱货物的速度
两箱货物发生碰撞， 有：
解得
【知识点】动量守恒定律；能量守恒定律；匀变速直线运动规律的综合运用；牛顿第二定律
【解析】【分析】（1）分析第二箱货物的受力，由共点力平衡条件求解动摩擦因数μ；（2）由牛顿第二定律和运动学公式，求出第一箱货物与传送带共速时的速度和发生的位移，再求出相对位移，然后由功能关系计算第一箱货物从出发到与传送带共速过程中摩擦产生的热量；（3）由牛顿第二定律和运动学公式求解两货箱的位移，分析两物体能否发生碰撞，得出能够发生碰撞的结论后，根据动量守恒定律和能量守恒定律，求解碰撞过程中损失的能量。
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