2023-2024学年度第二学期期初联考试题
高 三 物 理
一、单项选择题：共11题，每题4分，共44分。每题只有一个选项最符合题意。
1. 下列说法正确的是（ ）
A. 重核分裂成中等大小的原子核，或者较小的核合并成中等大小的原子核，比结合能均增大
B. γ射线是由于原子核外电子跃迁而产生的
C. 核力也叫做强相互作用，发生在原子核与原子核之间
D. 放射性元素的半衰期将随着时间的推移，不断减小
【答案】A
【解析】
【详解】A．重核分裂成中等大小的原子核，或者较小的核合并成中等大小的原子核，均会出现质量亏损，释放巨大的能量，使原子核更稳定，可知比结合能均增大。故A正确；
B．γ射线是由于原子核能级跃迁而产生的。故B错误；
C．核力也叫做强相互作用，发生在原子核内部相邻的核子之间。故C错误；
D．半衰期由原子核本身决定，与外界任何因素都无关故D错误。
故选A。
2. 电容式加速度传感器可用于汽车安全气囊系统，传感器核心部件为由M、N两块极板组成的平行板电容器，其中极板N固定，极板M可以自由移动，移动的距离与汽车的加速度大小成正比。已知电容器所带电荷量始终保持不变，当汽车速度减小时，由于惯性导致极板M、N之间的相对位置发生变化，电容器M、N两极板之间的电压减小，当电压减小到某一值时，安全气囊弹出。下列车内平行板电容器的安装方式正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】由电容的定义式和决定式
，
由于当汽车速度减小时，由于惯性导致极板M、N之间的相对位置发生变化，电容器M、N两极板之间的电压减小，而电容器所带电荷量不变，因此可知电容器的电容增大，而增大电容的方式有填充电介质、增加正对面积以及减小两板间的间距，根据题意可知是因为两板的相对运动而改变了电容，因此填充电介质不满足题意，而若两板水平放置，当汽车匀速运动时正对面积最大，减速时由于M板的相对运动正对面积会减小，电容会减小，不符要求，因此两板只能竖直放置，若N板后置、M板前置，由于N板固定在汽车上，随汽车一起减速运动，M板由于具有惯性会继续向前运动，两板间距增大，电容将减小，不符合要求，因此只有N板前置，M板后置，汽车减速时N板随汽车一起减速，而M板由于具有惯性继续保持原有运动状态，两板间距减小，电容增大，符合要求。
故选B。
3. 为探究物体质量一定时加速度与力的关系，某同学设计了如图所示的实验装置，其中M包括小车和与小车固定连接的滑轮的质量，钩码的总质量用m表示。弹簧测力计可测出细线中的拉力大小。则实验时，一定要进行正确操作的是（ ）
A. 将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力
B. 用天平测出钩码的总质量
C. 为减小误差，实验中一定要保证m远小于M
D. 小车放在长木板上任意位置，先通电源，后放小车，打出一条纸带，同时记录弹簧测力计的示数
【答案】A
【解析】
【详解】A．该实验是用弹簧测力计测量绳子上的拉力，根据小车上所连接动滑轮的作用，可知需平衡摩擦力后，小车和与小车固定连接的滑轮所受到的合外力即为弹簧测力计所测力大小的两倍，而平衡摩擦力的方法是将带滑轮的长木板右端垫高，故A正确；
B．本实验中不需要测钩码的质量，因为通过弹簧测力计可直接读取绳子上拉力的大小，从而知道小车和与小车固定连接的滑轮所受到的合外力的大小，故B错误；
C．如果该实验装置没有测力仪器，那么就需要让钩码的重力来代替小车和与小车固定连接的滑轮所受到的合外力，而要让钩码的重力代替小车和与小车固定连接的滑轮所受的到合外力则必须满足m远小于M，而该实验中用到了弹簧测力计，可直接测得绳子上得拉力从而知道小车和与小车固定连接的滑轮所受到得合外力，因此该实验不需要保证m远小于M，故C错误；
D．为了节约纸带，同时获得足够多得数据点，实验开始前小车要放在长木板上靠近打点计时器的位置，实验时还应先通电源，后放小车，打出一条纸带，同时记录弹簧测力计的示数，而该过程应重复几次，在打出的纸带中选择点迹清晰的一条纸带用作实验，故D错误。
故选A。
4. A、B两颗卫星在同一平面内沿同一方向绕地球做匀速圆周运动互相追逐，时而近时而远，它们之间的距离随时间变化的关系如图所示，不考虑A、B之间的万有引力，万有引力常量为G，已知卫星A的线速度大于卫星B的线速度，则（ ）
A. 两颗卫星的半径之比
B. 两颗卫星的周期之比
C. 两颗卫星的线速度之比
D. 两颗卫星的角速度之比
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据图像可知，两卫星相距最近时相距，相距最远时相距，设卫星A、B的轨道半径分别为、，根据题意，卫星A的线速度大于卫星B的线速度，由万有引力充当向心力有
可得
可知轨道半径越小线速度越大，因此可得
而两卫星在同侧且连线过地心时相距最近，在异侧且连线过地心时相距最远，则有
，
可得
故A错误；
B．根据开普勒第三定律有
可得
故B错误；
C．两颗卫星的线速度之比
故C正确；
D．根据角速度与线速度之间的关系
可得两颗卫星的角速度之比
故选C。
5. 将两本质量均为m的书叠放在一起，用手从下面缓慢撬起，如图所示，当与水平面夹角为θ时，上面那本书刚刚开始滑动，则（ ）
A. 两本书之间的动摩擦因数小于tanθ
B. 在缓慢撬起的过程中，上面那本书受到下面那本书的作用力不断减小
C. 当书开始滑动后，继续增大角度，摩擦力保持不变
D. 在撬起的过程中，下面那本书对上面那本书的摩擦力的冲量为零
【答案】A
【解析】
详解】A．对上面得书受力分析如图所示
根据平衡条件，在垂直斜面的方向有
在平行于斜面的方向上有
而当上面的书刚刚开始滑动时有
联立解得
故A正确；
B．在缓慢撬起的过程中，下面那本书对上面那本书始终有两个力的作用，分别是支持力和摩擦力，在相对滑动之前这两个力的合力大小始终等于重力大小，方向始终竖直向上，因此可知，在缓慢撬起的过程中，上面那本书受到下面那本书的作用力不变，故B错误；
C．当书开始滑动后，书受到的摩擦力
可知，继续增大角度，减小，则摩擦力变小，故C错误；
D．在撬起的过程中，下面那本书对上面那本书的摩擦力始终存在，而根据冲量的定义，即力与力的作用时间的乘积即为冲量的大小，可知下面那本书对上面那本书的摩擦力的冲量不为零，故D错误。
故选A。
6. 在如图所示的劈尖干涉中，将一块平板玻璃a放置在另一块平板玻璃b上，一端夹入一张纸片，当单色光从上方入射后，可观察到明暗相间的条纹，下列说法正确的是（ ）
A. 干涉条纹是由a、b上表面的反射光叠加产生的
B. 相邻暗条纹对应位置下方的空气膜厚度差均为一个波长
C. 若将所夹纸片向右移动，条纹变密
D. 若某亮纹发生弯曲，该亮纹所对应的下方空气膜厚度则发生了变化
【答案】C
【解析】
【详解】A．干涉条纹是由a的下表面和b的上表面的反射光叠加产生的，故A错误；
B．干涉条纹的光程差为
当光程差为
（n＝0，1，2，3…）
时，此处表现为暗条纹，则
故相邻暗条纹对应位置下方的空气膜厚度差均为半个波长，故B错误；
C．当光程差为
（n＝0，1，2，3…）
时，此处表现为亮条纹，若将所夹纸片向右移动，平板玻璃a、b间的夹角增大，故相邻亮条纹之间的距离变小，条纹变密，故C正确；
D．由上述分析可知，若某亮纹发生弯曲，该亮纹所对应的下方空气膜厚度仍相等，故D错误。
故选C。
7. 手机屏幕的亮度传感器与光电效应原理有关，在某次实验中，我们得到了如下关于遏止电压和入射光频率的关系，如图，其中UC为遏止电压，ν为入射光的频率，电子的电量为e，则下列说法正确的是（ ）
A. 普朗克常量
B. 入射光频率越高，得到的光电子的初动能越大
C. 若更换材料再实验，则得到的图线斜率改变，b改变
D. 金属逸出功为eb
【答案】D
【解析】
【详解】A．由光电效应方程
又
解得
图线的斜率
解得
故A错误；
B．只有超过极限频率的入射光，频率越高，得到的光电子的初动能越大，故B错误；
D．纵轴截距的绝对值
解得逸出功
故D正确；
C．若更换材料再实验，即逸出功改变，得到的图线的斜率不变，b改变，故C错误。
故选D。
8. 如图所示的实线和虚线分别是x轴上传播的一列简谐横波t＝0和t＝0.03s时刻的波形图，x＝1.2m处的质点在t＝0.03s时刻向y轴正方向运动，则（ ）
A. 该波向x轴负方向传播
B. 该波的频率可能是75Hz
C. 该波的周期可能为0.024s
D. 该波的波速可能是230m/s
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据题已知，x＝1.2m处的质点在t＝0.03s时刻向y轴正方向运动，则由“同侧法”可知，该波向x轴正方向传播，故A错误；
BC．根据波形图可知，该波的波长
还可知在时处的质点处于波峰位置，在时处的质点处于平衡位置，且在t＝0.03s时刻向y轴正方向运动，则可得
解得
当时
，
当时
，
当时
，
因此，该波的频率不可能是75Hz，周期不可能是0.024s，故BC错误；
D．根据波速与周期之间得关系
可知，当时
此种情况下波速
故D正确。
故选D。
9. 机场附近每天都能听到飞机发动机的轰鸣声，一位父亲带着孩子散步的过程中，有一架飞机从上空匀速驶过，如图所示，问飞机从图中A位置到B位置过程中，他们所听到的轰鸣声的频率如何变化（ ）
A. 一直增大
B. 一直减小
C. 先增大，后减小
D. 先减小，后增大
【答案】C
【解析】
【详解】飞机从上空匀速驶过，飞机相对人的距离先减小后增大，由多普勒效应可知，听到的轰鸣声的频率先增大后减小，故ABD错误，C正确。
故选C。
10. 霍尔效应传感器可用于自行车速度计上，如图甲所示，将霍尔传感器固定在前叉上，磁铁安装在前轮辐条上，轮子每转一圈，磁铁就靠近霍尔传感器一次，传感器就会输出一个脉冲电压。霍尔传感器原理如图乙所示，电源电压为，当磁场通过霍尔元件时，在导体前后表面间出现电压。某次行驶时，霍尔传感器测得的电压随时间t变化如图丙所示，车轮半径为R，霍尔传感器离轮轴距离为r，下列说法中正确的是（ ）
A. 如图乙所示，霍尔元件前表面电势低于后表面的电势，则载流子带正电
B. 霍尔电压的峰值与电源电压无关，与自行车的车速有关
C. 自行车的速度可表示为
D. 若前轮漏气，不影响速度计测得的骑行速度
【答案】C
【解析】
【详解】A．如图乙所示，电流的方向向左，如果载流子带正电，则根据左手定则可知，载流子将向前表面偏转从而使前表面的电势高于后表面的电势，而霍尔元件前表面电势低于后表面的电势，因此载流子一定带负电，其运动方向与电流方向相反，在磁场力的作用下向前表面偏转，从而使前表面电势低于后表面电势，故A错误；
B．根据题意可知，自行车车速越大，则磁铁到达霍尔元件处的时间就越短，脉冲电压的频率就越大，设霍尔元件左右面间距为，上下面间距为，前后面间距为，载流子的速率为，单位体积内的自由电荷数为，脉冲电压出现峰值时，有洛伦兹力等于电场力，即
根据电流的微观表达式有
可得
可知，霍尔电压的峰值与自行车的车速无关，但若电源电压越大，则通过霍尔元件的电流就越大，从而使霍尔电压越大，故B错误；
C．根据图乙可知自行车转动一周所需的时间
则自行车的速度可表示为
故C正确；
D．若前轮漏气，则因漏气而使车轮半径减小，从而使速度计测得的骑行速度偏大，故D错误。
故选C。
11. 轻质弹簧下端固定在斜面底部，弹簧处于原长时上端在O点。小球将弹簧压缩到A点（未栓接）由静止释放后，运动到B点速度为零。设阻力恒定，以O点为坐标原点， 沿斜面向上为正方向建立x轴，小球上升过程的速度v、加速度a、动能Ek及其机械能E随位置坐标x的变化规律可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】A．设O点速度为v小球由O到B的过程中由动能定理可知
解得
图像中过O点后应为曲线，故A错误；
B．设滑块的质量为m，弹簧的劲度系数为k，滑块与水平面间的摩擦力为，当滑块在O点左侧位置坐标为x时，弹簧压缩量为，由牛顿第二定律，有
得
当滑块在O点右侧时，有
得
图像为两段直线，若平衡位置在O点左侧，则两段直线的转折点在O点左侧，故B正确；
C．设A点的弹性势能为，小球在恢复原长过程中由能量守恒定律可知
整理可得
可知在O点前图像应为开口向下的抛物线，由O到B的过程中动能定理可知
图像为直线，故C错误；
D．设A点的弹性势能为，小球在恢复原长过程中由能量守恒定律可知
整理可得
图像为开口向下的抛物线，故D错误。
故选B。
二、非选择题：共5题，共56分。其中第13题~第16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。
12. 某实验室有如下器材：
A．表头G1（2mA，2Ω），
B．表头G2，（20mA，3Ω）；
C．滑动变阻器R1（0~10Ω），
D．滑动变阻器R2（0~10kΩ）
E．电源一个，开关、导线若干
F．不同定值电阻若干，其中R=4Ω
G．两个相同的非线性元件
（1）需要一个量程为0~3V的电压表，可用G1串联一个___________Ω的电阻改装而成；
（2）利用改装的电压表和电流表测电源的电动势和内阻，用图甲的电路图，滑动变阻器应选用______（填“R1”或“R2”），得到多组数据，绘出图乙中的U-I图像，则电源电动势为______V，内阻为______Ω（结果保留两位有效数字）。
（3）将两个相同的非线性元件接入电路图丙，图丁是该非线性元件的电压和电流关系，则该电源的效率是______%（结果保留一位小数）。
【答案】12. 1498
13. ①. R1 ②. 3.0 ③. 10
14. 90.7
【解析】
【小问1详解】
将G1改装成0~3V的电压表，根据串联分压得改装原理有
可得需要串联得电阻得阻值
【小问2详解】
[1]由于电源内阻较小，为了便于调节，因此滑动变阻器应选择阻值较小的采用限流式接法接入电路；
[2][3]表头G1改装成了适当量程的电压表，而根据题意可知，表头G2改装成了电流表，由实验电路图甲，根据闭合电路的欧姆定律可得
整理得
结合图像可知
E=30V，，
【小问3详解】
将两个相同的非线性元件并联接入电路，根据闭合电路欧姆定律有
可得
在非线性元件的伏安特性曲线图像中作出电源的U I图线如图所示
交点的横、纵坐标即电路的工作点，此时
则电源的效率是
η=×100%=90.7%
13. 真空电阻蒸发镀膜是在真空室中利用电阻加热，将紧贴在电阻丝上的金属丝（铝丝）熔融汽化，汽化了的金属分子沉积于基片上形成均匀膜层．在一块面积为S的方形基片上形成共有k层铝分子组成的镀膜，铝膜的质量为m．已知铝的摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA．
①求基片上每层铝分子单位面积内的分子数n；
②真空气泵将真空室中的气体压强从p0=1.0×105Pa减小到p1=1.0×10-4Pa，设抽气后真空室中气体温度与抽气前相同，求抽气前后真空室中气体分子数之比．
【答案】（1）（2）
【解析】
【详解】（1）基片上铝分子得总数
解得
（2）设真空室中原来气体得体积为，经过等温变化后这部分气体得体积为，根据玻意耳定律有
设抽气前和抽气后真空室内气体分子数分别为，则
14. 某同学制作一个简易的手摇发电机，将匝数，边长L=0.1m，内阻的正方形线圈放入磁感应强度的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的轴以角速度rad/s匀速转动。其简化示意图如图，输出端与理想变压器的原线圈相连，理想变压器原、副线圈的匝数比为，副线圈外接电阻。求：
（1）发电机产生的电动势有效值E；
（2）电阻R消耗的电功率P。
【答案】（1）；（2）P=16W
【解析】
【详解】（1）由题可知，线圈产生电动势的最大值为
则线圈产生电动势的有效值为
（2）设变压器原线圈的电流为I1，则根据能量守恒有
根据变压器的电流关系有
联立解得，电阻R中的电流强度为
则消耗的电功率
15. 如图所示，足够长的水平轻杆中点固定在竖直轻质转轴O1O2上的O点，小球A和B分别套在水平杆中点的左右两侧，套在转轴上原长L=0.4m的轻质弹簧上端固定在O点，下端与小球C连接，小球A、C间和B、C间均用长度为的不可伸缩的轻质细线连接，可视为质点的三个小球的质量均为1kg。装置静止时，小球A、B紧靠在转轴上，两根绳子恰被拉直且张力为零。转动该装置并缓慢增大转速，小球C缓慢上升，弹簧始终在弹性限度内，忽略一切摩擦和空气阻力，重力加速度取10m/s2。求：
（1）弹簧的劲度系数k；
（2）当弹簧恢复原长时，装置的转动角速度；
（3）在弹簧的长度由初状态变为的过程中，外界对装置所做的功。
【答案】（1）100N/m；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）设弹簧为L，静止时，细线恰好被拉直，细线中拉力为
弹簧长度等于细线长，对小球C，有
所以
（2）设弹簧恢复原长时，细线的拉力为F2，装置转动的角速度为ω1，细线与转轴间的夹角为θ1，由几何关系可知
，
对小球C有
对小球A有
解得
（3）设弹簧长度为0.3m时，细线的拉力为F3，装置转动的角速度为ω2，细线与转轴间的夹角为θ2，对小球C有
对小球A有
在弹簧的长度由初状态变为0.3m的过程中，弹簧弹性势能不变，外界对装置所做的功
解得
16. 如图为质谱仪的原理示意图，初速度为0的带电粒子经加速电压U加速之后进入磁感应强度为B的磁场，已知带电粒子形成的电流大小为I，显示屏上亮斑在磁场入口左边，与入口距离为d。
（1）计算粒子的比荷的大小；
（2）求显示屏受力大小F；
（3）若粒子进入磁场后受到了与速度大小成正比、方向相反的阻力，发现该粒子与磁场上边界相切于点M点（未画出），求M点到入口的距离x。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）带电粒子在电场中加速，根据动能定理，有
由洛伦兹力提供向心力，有
可得
则粒子的比荷的大小为
（2）设时间内有个粒子打在屏上，根据电流的定义式有
由牛顿第三定律，显示屏受力F与粒子受力大小相等，取打在屏上时速度方向为正，由动量定理，有
解得
（3）取一小段时间，对粒子在y方向上列动量定理（如图）
两边同时对过程求和
可得
由于，则有
结合（1）中
解得2023-2024学年度第二学期期初联考试题
高 三 物 理
一、单项选择题：共11题，每题4分，共44分。每题只有一个选项最符合题意。
1. 下列说法正确的是（ ）
A. 重核分裂成中等大小的原子核，或者较小的核合并成中等大小的原子核，比结合能均增大
B. γ射线是由于原子核外电子跃迁而产生的
C. 核力也叫做强相互作用，发生在原子核与原子核之间
D. 放射性元素的半衰期将随着时间的推移，不断减小
2. 电容式加速度传感器可用于汽车安全气囊系统，传感器的核心部件为由M、N两块极板组成的平行板电容器，其中极板N固定，极板M可以自由移动，移动的距离与汽车的加速度大小成正比。已知电容器所带电荷量始终保持不变，当汽车速度减小时，由于惯性导致极板M、N之间的相对位置发生变化，电容器M、N两极板之间的电压减小，当电压减小到某一值时，安全气囊弹出。下列车内平行板电容器的安装方式正确的是（ ）
A. B.
C. D.
3. 为探究物体质量一定时加速度与力的关系，某同学设计了如图所示的实验装置，其中M包括小车和与小车固定连接的滑轮的质量，钩码的总质量用m表示。弹簧测力计可测出细线中的拉力大小。则实验时，一定要进行正确操作的是（ ）
A. 将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力
B. 用天平测出钩码的总质量
C. 为减小误差，实验中一定要保证m远小于M
D. 小车放在长木板上任意位置，先通电源，后放小车，打出一条纸带，同时记录弹簧测力计的示数
4. A、B两颗卫星在同一平面内沿同一方向绕地球做匀速圆周运动互相追逐，时而近时而远，它们之间的距离随时间变化的关系如图所示，不考虑A、B之间的万有引力，万有引力常量为G，已知卫星A的线速度大于卫星B的线速度，则（ ）
A. 两颗卫星的半径之比
B. 两颗卫星周期之比
C. 两颗卫星的线速度之比
D. 两颗卫星的角速度之比
5. 将两本质量均为m的书叠放在一起，用手从下面缓慢撬起，如图所示，当与水平面夹角为θ时，上面那本书刚刚开始滑动，则（ ）
A. 两本书之间动摩擦因数小于tanθ
B. 在缓慢撬起过程中，上面那本书受到下面那本书的作用力不断减小
C. 当书开始滑动后，继续增大角度，摩擦力保持不变
D. 在撬起过程中，下面那本书对上面那本书的摩擦力的冲量为零
6. 在如图所示的劈尖干涉中，将一块平板玻璃a放置在另一块平板玻璃b上，一端夹入一张纸片，当单色光从上方入射后，可观察到明暗相间的条纹，下列说法正确的是（ ）
A. 干涉条纹是由a、b上表面的反射光叠加产生的
B. 相邻暗条纹对应位置下方的空气膜厚度差均为一个波长
C. 若将所夹纸片向右移动，条纹变密
D. 若某亮纹发生弯曲，该亮纹所对应的下方空气膜厚度则发生了变化
7. 手机屏幕的亮度传感器与光电效应原理有关，在某次实验中，我们得到了如下关于遏止电压和入射光频率的关系，如图，其中UC为遏止电压，ν为入射光的频率，电子的电量为e，则下列说法正确的是（ ）
A. 普朗克常量
B. 入射光频率越高，得到的光电子的初动能越大
C. 若更换材料再实验，则得到图线斜率改变，b改变
D. 金属的逸出功为eb
8. 如图所示的实线和虚线分别是x轴上传播的一列简谐横波t＝0和t＝0.03s时刻的波形图，x＝1.2m处的质点在t＝0.03s时刻向y轴正方向运动，则（ ）
A. 该波向x轴负方向传播
B. 该波的频率可能是75Hz
C. 该波的周期可能为0.024s
D. 该波的波速可能是230m/s
9. 机场附近每天都能听到飞机发动机的轰鸣声，一位父亲带着孩子散步的过程中，有一架飞机从上空匀速驶过，如图所示，问飞机从图中A位置到B位置过程中，他们所听到的轰鸣声的频率如何变化（ ）
A. 一直增大
B. 一直减小
C. 先增大，后减小
D. 先减小，后增大
10. 霍尔效应传感器可用于自行车速度计上，如图甲所示，将霍尔传感器固定在前叉上，磁铁安装在前轮辐条上，轮子每转一圈，磁铁就靠近霍尔传感器一次，传感器就会输出一个脉冲电压。霍尔传感器原理如图乙所示，电源电压为，当磁场通过霍尔元件时，在导体前后表面间出现电压。某次行驶时，霍尔传感器测得的电压随时间t变化如图丙所示，车轮半径为R，霍尔传感器离轮轴距离为r，下列说法中正确的是（ ）
A. 如图乙所示，霍尔元件前表面电势低于后表面的电势，则载流子带正电
B. 霍尔电压的峰值与电源电压无关，与自行车的车速有关
C. 自行车的速度可表示为
D. 若前轮漏气，不影响速度计测得的骑行速度
11. 轻质弹簧下端固定在斜面底部，弹簧处于原长时上端在O点。小球将弹簧压缩到A点（未栓接）由静止释放后，运动到B点速度为零。设阻力恒定，以O点为坐标原点， 沿斜面向上为正方向建立x轴，小球上升过程的速度v、加速度a、动能Ek及其机械能E随位置坐标x的变化规律可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
二、非选择题：共5题，共56分。其中第13题~第16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。
12. 某实验室有如下器材：
A．表头G1（2mA，2Ω），
B．表头G2，（20mA，3Ω）；
C．滑动变阻器R1（0~10Ω），
D．滑动变阻器R2（0~10kΩ）
E．电源一个，开关、导线若干
F．不同定值电阻若干，其中R=4Ω
G．两个相同的非线性元件
（1）需要一个量程为0~3V的电压表，可用G1串联一个___________Ω的电阻改装而成；
（2）利用改装的电压表和电流表测电源的电动势和内阻，用图甲的电路图，滑动变阻器应选用______（填“R1”或“R2”），得到多组数据，绘出图乙中的U-I图像，则电源电动势为______V，内阻为______Ω（结果保留两位有效数字）。
（3）将两个相同的非线性元件接入电路图丙，图丁是该非线性元件的电压和电流关系，则该电源的效率是______%（结果保留一位小数）。
13. 真空电阻蒸发镀膜是在真空室中利用电阻加热，将紧贴在电阻丝上的金属丝（铝丝）熔融汽化，汽化了的金属分子沉积于基片上形成均匀膜层．在一块面积为S的方形基片上形成共有k层铝分子组成的镀膜，铝膜的质量为m．已知铝的摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA．
①求基片上每层铝分子单位面积内的分子数n；
②真空气泵将真空室中的气体压强从p0=1.0×105Pa减小到p1=1.0×10-4Pa，设抽气后真空室中气体温度与抽气前相同，求抽气前后真空室中气体分子数之比．
14. 某同学制作一个简易的手摇发电机，将匝数，边长L=0.1m，内阻的正方形线圈放入磁感应强度的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的轴以角速度rad/s匀速转动。其简化示意图如图，输出端与理想变压器的原线圈相连，理想变压器原、副线圈的匝数比为，副线圈外接电阻。求：
（1）发电机产生的电动势有效值E；
（2）电阻R消耗的电功率P。
15. 如图所示，足够长的水平轻杆中点固定在竖直轻质转轴O1O2上的O点，小球A和B分别套在水平杆中点的左右两侧，套在转轴上原长L=0.4m的轻质弹簧上端固定在O点，下端与小球C连接，小球A、C间和B、C间均用长度为的不可伸缩的轻质细线连接，可视为质点的三个小球的质量均为1kg。装置静止时，小球A、B紧靠在转轴上，两根绳子恰被拉直且张力为零。转动该装置并缓慢增大转速，小球C缓慢上升，弹簧始终在弹性限度内，忽略一切摩擦和空气阻力，重力加速度取10m/s2。求：
（1）弹簧的劲度系数k；
（2）当弹簧恢复原长时，装置的转动角速度；
（3）在弹簧的长度由初状态变为的过程中，外界对装置所做的功。
16. 如图为质谱仪的原理示意图，初速度为0的带电粒子经加速电压U加速之后进入磁感应强度为B的磁场，已知带电粒子形成的电流大小为I，显示屏上亮斑在磁场入口左边，与入口距离为d。
（1）计算粒子的比荷的大小；
（2）求显示屏受力大小F；
（3）若粒子进入磁场后受到了与速度大小成正比、方向相反的阻力，发现该粒子与磁场上边界相切于点M点（未画出），求M点到入口的距离x。
