杭十四中高三物理学科检测卷
一、单选题（本大题共13小题，每题3分，共39分）
1. 华为的Wi-Fi6+采用了芯片级协同、动态窄频宽技术，大幅提升了手机等终端侧的功率谱密度（PSD），带来了信号穿墙能力的大幅提升。功率谱密度的单位是瓦特每纳米（W/nm），改用国际单位制基本单位表示正确的是（ ）
A. B. C. D.
2. 2024年4月，杭州某中学举办春季运动会，图中师生正在进行“60米毛毛虫竞速赛”。下列说法正确的是（ ）
A. 正常完成比赛的队伍运动路程一定大于60米
B. “毛毛虫”向前加速过程中，王老师对“毛毛虫”的力大于“毛毛虫”对王老师的力
C. 比赛中，可以把“毛毛虫”看作质点
D. 比赛开始前，“毛毛虫”静止时，所有人对“毛毛虫”的作用力倾斜向前方
3. 电梯下降过程中，某同学用智能手机记录了电梯速度随时间变化的关系，如图所示。出现超重现象的时段是（ ）
A. 从20.0s到30.0s B. 从30.0s到40.0s
C. 从40.0s到50.0s D. 从50.0s到60.0s
4. 下列关于教材中的四幅插图说法正确的是（ ）
A. 图甲是显微镜下三颗小炭粒的运动位置连线图，连线表示小炭粒的运动轨迹
B. 图乙是某材料制作的细管竖直插入水中的情景，证明水浸润该材料
C. 图丙是一定质量理想气体在不同温度下的两条等温线，则
D. 图丁中一只水黾能停在水面上，是浮力作用的结果
5. 2024年3月20日，我国“鹊桥二号”卫星发射成功，多次调整后进入周期为24h的环月椭圆轨道运行，并与在月球上开展探测任务的“嫦娥四号”进行通讯测试。已知月球自转周期27.3天，下列说法正确的是（ ）
A. 月球处于“鹊桥二号”椭圆轨道的中心位置
B. “鹊桥二号”在近月点和远月点的加速度大小相同
C. “鹊桥二号”在远月点的运行速度小于月球第一宇宙速度
D. “鹊桥二号”与月心连线和“嫦娥四号”与月心连线在相等时间内分别扫过的面积相等
6. 如图所示是户外露营中使用的一种便携式三脚架，它由三根完全相同的轻杆通过铰链组合在一起，每根轻杆均可绕铰链自由转动，将三脚架静止放在水平地面上，吊锅通过细铁链静止悬挂在三脚架正中央，三脚架正中央离地高度为h且小于杆长，吊锅和细铁链的总质量为m，支架与铰链间的摩擦忽略不计，则（ ）
A. 吊锅受3个力
B. 减小h时，每根轻杆对地面压力减小
C 减小h时，每根轻杆对地面摩擦力增大
D. 每根轻杆受到地面的作用力大小为
7. 智能呼啦圈可以提供全面的数据记录，让人合理管理自己的身材。如图甲，腰带外侧带有轨道，将带有滑轮的短杆穿入轨道，短杆的另一端悬挂一根带有配重的轻绳，其简化模型如图乙所示。可视为质点的配重质量为0.4kg，轻绳长为0.4m，悬挂点P到腰带中心点O的距离为0.26m，配重随短杆做水平匀速圆周运动，绳子与竖直方向夹角为，运动过程中腰带可视为静止，重力加速度g取，，下列说法正确的是（ ）
A. 若增大转速，腰带受到的摩擦力变大
B. 当转速时，则绳子与竖直方向夹角
C. 若增大转速，则绳子与竖直方向夹角将减小
D. 若增加配重，保持转速不变，则绳子与竖直方向夹角将减小
8. 如图所示，一轻弹簧竖直放置，下端固定在水平地面上，自然伸长时弹簧上端处于A点。时将小球从A点正上方O点由静止释放，时到达A点，时弹簧被压缩到最低点B。以O为原点，向下为正方向建立x坐标轴，以B点为重力势能零点；弹簧形变始终处于弹性限度内。小球在运动过程中的动能Ek、重力势能Ep1、机械能E0及弹簧的弹性势能Ep2变化图像可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
9. 某同学制作了一除尘装置，装置由带正电的圆筒Q和带负电的线状电极P组成。由于制作失误线状电极偏离圆心，形成如图所示的电场线。若A、B两点到P距离相等，A、C两点到Q距离相等，则（ ）
A. A、B两点电场强度相等
B. A点的电势比B点电势高
C. 带负电的粉尘从B点运动到C点电场力做负功
D. 带电荷量均为的粉尘在A、C两点电势能相等
10. 利用霍尔传感器可测量自行车的运动速率，如图所示，一块磁铁安装在前轮上，霍尔传感器固定在前叉上，离轮轴距离为r，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。当磁铁靠霍尔元件最近时，通过元件的磁场可视为匀强磁场，磁感应强度为B，在导体前后表面间出现电势差U。已知霍尔元件沿磁场方向的厚度为d，载流子的电荷量为，电流I向左。下列说法正确的是（ ）
A. 前表面的电势高于后表面的电势
B. 若车速越大，则霍尔电势差U越大
C. 元件内单位体积中的载流子数为
D. 若单位时间内霍尔元件检测到m个脉冲，则自行车行驶的速度大小
11. 如图所示，平行金属板中有一个带电油滴悬浮在两板间的P点，不考虑电流表和电压表对电路的影响，选地面的电势为零，当滑动变阻器的滑片向b端移动时，下列说法正确的是（ ）
A. 油滴带负电，将向上运动 B. P点的电势升高
C. 电源的效率变低 D. 电压表、电流表的示数均变小
12. 为上学方便，某同学新买了一辆电动自行车如图所示。该车的使用说明书上记载有如下数据：根据此表中的相关数据，下列说法正确的是（ ）
车型 电池规格
20寸（车轮直径：） （蓄电池）
整车质量：30kg 额定转速：（转/分）
外形尺寸： 充电时间：
电机：后轮驱动、直流永磁式电机 额定工作电压/电流：
A. 该车的额定电功率约为
B. 该车的额定时速约为
C. 该车电池充满电后所储存的电能约为
D. 若保持额定功率行驶且不计能量损失，充满电后，该车约能行驶
13. 如图甲所示，发光二极管（LED）可高效地将电能转化为光能，在照明、平板显示、医疗器件等领域具有广泛的用途。LED的原理结构如图乙所示，管芯的发光面紧贴半球形透明介质，人们能从半球形表面看到发出的光。已知半球球心点为发光面的中点，半球和发光面的半径分别为和，则（ ）
A. 发光面射出的光进入透明介质后，光的颜色发生了变化
B. 若半球形表面（弧面）的任意位置都有整个发光面的光射出，则介质折射率应小于
C. 若透明介质的折射率为，发光面的直径为，为了半球形表面（弧面）的任意位置都有整个发光面的光射出，必须大于
D. 无论和大小关系如何，不可能在半球形表面（弧面）任意位置都有整个发光面的光射出
二、多选题（本大题共2小题，每题3分，共6分）
14. 一列简谐横波沿x轴正方向传播，此波在某时刻的波形图如图甲所示。质点M的平衡位置在处，质点N的平衡位置是处。质点N从时刻开始振动，其振动图像如图乙所示。此波传播到达平衡位置为处的质点Q时，遇到一障碍物（未画出）之后立刻传播方向反向，反射波与原入射波在相遇区域发生干涉，某时刻两列波部分波形如图丙所示。则下列说法中正确的是（ ）
A. 图甲时刻波刚好传播到N点，波速为20m/s
B. 从到，质点M通过的路程大于15cm
C. 时，质点N的位移为0
D. 足够长时间后，O、Q之间有5个振动加强点（不包括O、Q两点）
15. 一群处于第3能级的氢原子跃迁发出多种不同频率的光，将这些光分别照射到图甲的阴极K上，测得3条图线，如图乙所示，图丙为氢原子的能级图。则下列说法正确的是（ ）
A. 能量为1.89eV的光子能使处于第3能级的氢原子发生跃迁
B. 用图乙中的c光工作的光学显微镜分辨率最高
C. 图甲中阴极金属的逸出功可能为
D. 图乙点（，0）对应图甲实验中滑片P位于O的左侧
三、实验题（本大题共3小题，每空1分，共14分）
16. 小明同学利用图所示装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验。
（1）对于该实验，下列说法正确的是______（多选）。
A. 每次改变小车质量后，都需重新补偿阻力
B. 为了减小实验误差，槽码的质量应远小于小车质量
C. 处理数据时，在纸带上必须连续5个计时点选取一个计数点
D. 补偿阻力时，应取下细线与槽码，而小车后面的纸带需穿过限位孔
（2）用该实验装置还能完成的实验是______。
A. 探究平抛运动的特点 B. 探究小车速度随时间变化的规律
C. 验证机械能守恒定律 D. 探究两个互成角度的力的合成规律
17. 小王同学在“用单摆测量重力加速度实验”时，用游标卡尺测得小铁球的直径为______cm（如图）。他计算得出的重力加速度比实际测量的重力加速度要大，其原因可能是______。
A．摆球太重 B．摆角太小
C．计时开始时停表按下过迟 D．实验中全振动次数记少了
18. 小明同学采用“油膜法”估算油酸分子直径。油酸酒精溶液浓度为每1000mL油酸酒精溶液中有油酸0.5mL，用滴管向量筒内滴50滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加1mL。若把一滴这样的溶液滴入盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面展开，稳定后形成单分子油膜的形状如图3所示（根据大于半格算一格小于半格舍弃不计的原则，数得油膜共占据约83个小方格），已知每一小方格的边长为10mm。
（1）根据上述数据，估算出油酸分子的直径为______m（计算结果保留两位有效数字）。
（2）为了尽可能准确地估测出油膜分子的大小，下列措施可行的是______（多选）。
A. 油酸浓度要大一些
B. 爽身粉要尽量均匀地撒在水面上
C. 油酸扩散并待其收缩稳定后再绘出轮廓图
D. 轮廓范围内的完整正方形总面积即代表油膜铺开的面积
19. 在测绘发光二极管在导通状态下的伏安特性曲线实验中，
（1）用多用电表欧姆挡判断发光二极管的正负极选用×100挡时，变换表笔与二极管两极的连接方式，发现电表指针均不偏转。选用挡______选填“×10”或“×1k”）重新测试，指针仍不偏转，更换二极管极性后，发现指针偏转，此时与多用电表红色表笔相连的是二极管______（选填“正极”或“负极”）。
（2）图（A）是已完成部分连线的实物图，为实现电压可从零开始调节，并完成实验，P应连接______接线柱（选填“a”“b”“c”或“d”），Q应连接______接线柱（选填“a”、“b”、“c”或“d”）。某次选用多用电表量程为50mA挡测量，指针如图（B）所示，则电流______mA。
（3）根据测得数据，绘出伏安特性曲线如图（C）所示，说明该二极管是______元件（选填“线性”或“非线性”。
20.
（1）在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，如图中a、b、c三个位置对应的器材为（ ）
A. a是滤光片、b是单缝、c是双缝
B. a是单缝、b是双缝、c是滤光片
C. a是双缝、b是单缝、c是滤光片
（2）为减小误差，该实验并未直接测量相邻亮条纹间的距离，而是先测量n个条纹的间距再求出。下列实验采用了类似方法的有（ ）
A. “用单摆测量重力加速度的大小”的实验中单摆周期的测量
B. “探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中合力的测量
C. “探究弹簧弹力与形变量关系”的实验中弹簧的形变量的测量
D. “用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中1滴油酸酒精溶液的体积测量
四、计算题（本大题共4小题，共41分）
21. 如图所示是用导热性能良好的材料制成的空气压缩引火仪，活塞的横截面积；开始时封闭的空气柱长度为、温度为、压强为大气压强；现在用竖直向下的外力F压缩气体，使封闭空气柱长度变为，不计活塞的质量、活塞与器壁的摩擦以及漏气。
（1）若用足够长的时间缓慢压缩气体，求压缩后气体的压强；
（2）若以适当的速度压缩气体，压强达到时，求空气柱的温度
（3）若压缩气体过程中，人对活塞做功为，气体向外散失的热量为，求气体的内能增加值。
22. 如图所示，某固定装置由长度的水平传送带，圆心角、半径的两圆弧管道BC、CD组成，轨道间平滑连接。在轨道末端D的右侧光滑水平面上紧靠着轻质小车，其上表面与轨道末端D所在的水平面平齐，右端放置质量的物块b。质量的物块a从传送带左端A点由静止释放，经过BCD滑出圆弧管道。已知传送带以速度顺时针转动，物块a与传送带及小车的动摩擦因数均为，物块b与小车的动摩擦因数，其它轨道均光滑，物块均视为质点，不计空气阻力。
（1）求物块a和传送带之间因摩擦产生的热量Q；
（2）求物块a 到达D点时对管道的作用力FN；
（3）要使物块a恰好不与物块b发生碰撞，求小车长度的最小值d。
23. 如图所示，间距的两平行金属导轨由倾斜部分与水平部分平滑连接而成。倾斜部分MN、粗糙，与水平面夹角；水平部分NP、光滑。间接有电容器和二极管，电容器电容，二极管正向电阻为零，反向电阻无穷大。虚线区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ内有垂直于导轨平面的匀强磁场，方向如图所示，磁感应强度大小均为。区域Ⅰ、Ⅱ沿导轨长度均为，区域Ⅱ下边界与齐平。区域Ⅲ沿导轨长度足够长。现有两根完全相同的导体棒ab、cd，每根导体棒质量，电阻，长度，始终与导轨垂直且接触良好。开始时，cd棒静止在区域Ⅲ左侧的水平导轨上，让ab棒从区域Ⅰ上边界上方某处无初速度释放。已知ab棒与倾斜导轨动摩擦因数，ab棒从释放到抵达的时间。ab棒与cd棒碰撞后立即粘在一起继续运动。导轨电阻不计。求：
（1）ab棒在倾斜轨道上运动过程中，通过cd棒的电荷量q；
（2）两棒碰撞后瞬间的速度v的大小；
（3）若电容器储存的电能满足（U为电容器两极板间电压），进入水平导轨后ab棒产生的焦耳热。
24. 如图甲所示，某种离子分析器由加速区、偏转区和检测区组成，分别分布在第Ⅲ、Ⅱ、I象限内。在加速通道内分布着沿y轴负方向匀强电场，场强大小 在 范围内调节；在偏转通道内分布着垂直xOy坐标平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小 随E 的变化而变化；在检测区内，分布着匀强电场或磁场，检测区内适当位置放有长为2L的检测板。在坐标为(-L，-1.5L)的A处有一离子源，可连续释放质量为m、电荷量为 的离子（释放时的速度可视为零），离子沿直线到达坐标为(-L，0)的小孔 C，再经偏转区后从坐标为(0，L)的小孔D 进入检测区，打在检测板上。三个区域的场互不影响，不计离子的重力及其间的相互作用。
（1）要保证所有的离子都能从C孔出来后从D孔进入检测区，试推导磁感应强度大小 随场强E 变化的关系式；
（2）如图乙所示，将检测板左端放在D孔上沿，板面与x轴正方向的夹角检测区内加沿y轴负方向、场强大小 的匀强电场，在满足（1）的条件下，
①求检测板上收集到离子记录线的长度；
②调整θ角使检测板上收集到离子的记录线最长，求此记录线的长度及调整后的角度正弦值；
（3）如图丙所示，检测板与y轴平行，并可沿x轴及y轴平移。检测区内加垂直xOy坐标平面向里的磁场，磁感应强度大小 沿x轴均匀变化，即 （k为大于零的常量），在满足（1）的条件下，要使检测板能收集到离子，求检测板x坐标的最大值。杭十四中高三物理学科检测卷
一、单选题（本大题共13小题，每题3分，共39分）
1. 华为的Wi-Fi6+采用了芯片级协同、动态窄频宽技术，大幅提升了手机等终端侧的功率谱密度（PSD），带来了信号穿墙能力的大幅提升。功率谱密度的单位是瓦特每纳米（W/nm），改用国际单位制基本单位表示正确的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】根据功率与功的公式结合牛顿第二定律可知
故选A。
2. 2024年4月，杭州某中学举办春季运动会，图中师生正在进行“60米毛毛虫竞速赛”。下列说法正确的是（ ）
A. 正常完成比赛的队伍运动路程一定大于60米
B. “毛毛虫”向前加速过程中，王老师对“毛毛虫”的力大于“毛毛虫”对王老师的力
C. 比赛中，可以把“毛毛虫”看作质点
D. 比赛开始前，“毛毛虫”静止时，所有人对“毛毛虫”的作用力倾斜向前方
【答案】A
【解析】
【详解】A．路程为运动物体实际运动轨迹的长度，所以正常完成比赛的队伍运动路程一定大于60米，故A正确；
B．“毛毛虫”向前加速过程中，根据牛顿第三定律可得，王老师对“毛毛虫”的力等于“毛毛虫”对王老师的力，故B错误；
C．当物体的形状、大小对所研究的问题没有影响或者影响很小，可以忽略不计时，可以将物体看成质点，所以比赛中，不能把“毛毛虫”看作质点，故C错误；
D．比赛开始前，“毛毛虫”静止时，所受重力与所有人对“毛毛虫”的作用力等大反向，所以所有人对“毛毛虫”的作用力竖直向上，故D错误。
故选A。
3. 电梯下降过程中，某同学用智能手机记录了电梯速度随时间变化的关系，如图所示。出现超重现象的时段是（ ）
A. 从20.0s到30.0s B. 从30.0s到40.0s
C. 从40.0s到50.0s D. 从50.0s到60.0s
【答案】C
【解析】
【详解】根据v-t图像可知，在20.0～30.0s过程中，电梯加速下降，加速度向下电梯处于失重状态，在30.0～40.0s过程中电梯匀速下降，电梯既不超重也不失重，40.0～50.0s过程中电梯减速下降，加速度向上，电梯处于超重状态，50.0～60.0s过程中电梯处于静止状态。
故选C。
4. 下列关于教材中的四幅插图说法正确的是（ ）
A. 图甲是显微镜下三颗小炭粒的运动位置连线图，连线表示小炭粒的运动轨迹
B. 图乙是某材料制作的细管竖直插入水中的情景，证明水浸润该材料
C. 图丙是一定质量的理想气体在不同温度下的两条等温线，则
D. 图丁中一只水黾能停在水面上，是浮力作用的结果
【答案】C
【解析】
【详解】A．每隔一段时间把观察到的炭粒的位置记录下来，然后用直线把这些位置依次连接成折线，所以布朗运动图像反映每隔一段时间固体微粒的位置，而不是运动轨迹，故A错误；
B．管内的页面低于管外液面，液体不浸润管壁，即水与该材料属于不浸润，故B错误；
C．做一条竖直的等容线，与两条等温线的交点分别表示为p1、T1、p2、T2，根据
解得
故C正确；
D．水有表面张力，所以水黾能停在水面上，故D错误。
故选C。
5. 2024年3月20日，我国“鹊桥二号”卫星发射成功，多次调整后进入周期为24h的环月椭圆轨道运行，并与在月球上开展探测任务的“嫦娥四号”进行通讯测试。已知月球自转周期27.3天，下列说法正确的是（ ）
A. 月球处于“鹊桥二号”椭圆轨道的中心位置
B. “鹊桥二号”在近月点和远月点的加速度大小相同
C. “鹊桥二号”在远月点的运行速度小于月球第一宇宙速度
D. “鹊桥二号”与月心连线和“嫦娥四号”与月心连线在相等时间内分别扫过的面积相等
【答案】C
【解析】
【详解】A．由开普勒第一定律可知，月球处于“鹊桥二号”椭圆轨道的一个焦点上，A错误；
B．“鹊桥二号”在近月点距离月球最近，受到的万有引力最大，加速度最大；在远月点距离月球最远，受到的万有引力最小，加速度最小，故“鹊桥二号”在近月点和远月点的加速度大小不相同，B错误；
C．“鹊桥二号”在远月点的速度小于轨道与远月点相切的卫星的线速度，轨道与远月点相切的卫星的线速度小于第一宇宙速度，故“鹊桥二号”在远月点的运行速度小于月球第一宇宙速度，C正确；
D．由开普勒第二定律可知，同一颗卫星与月球的连线在相同时间扫过的面积相等，但是“鹊桥二号”与 “嫦娥四号”是两颗轨道不同的卫星，相同时间扫过的面积不相等，D错误。
故选C。
6. 如图所示是户外露营中使用的一种便携式三脚架，它由三根完全相同的轻杆通过铰链组合在一起，每根轻杆均可绕铰链自由转动，将三脚架静止放在水平地面上，吊锅通过细铁链静止悬挂在三脚架正中央，三脚架正中央离地高度为h且小于杆长，吊锅和细铁链的总质量为m，支架与铰链间的摩擦忽略不计，则（ ）
A. 吊锅受3个力
B. 减小h时，每根轻杆对地面压力减小
C. 减小h时，每根轻杆对地面摩擦力增大
D. 每根轻杆受到地面的作用力大小为
【答案】C
【解析】
【详解】A．吊锅受到自身重力及细铁链的拉力两个力的作用，故A错误；
B．以整个装置为研究对象，设地面对每根杆的支持力为，根据受力平衡可得
解得
显然减小h，仍然保持不变，根据牛顿第三定律知每根杆对地面的压力不变，B错误；
C．以吊锅和细铁链为研究对象，设每根杆中的弹力为，杆与竖直方向夹角为，在竖直方向上，受力平衡有
解得
水平方向上，地面对杆的摩擦力为
当减小h时，增大，则可知增大，根据牛顿第三定律可知：每根轻杆对地面的摩擦力均增大，故C正确。
D．以杆为研究对象，设每根轻杆受到地面的作用力大小为F，则有
故D错误。
故选C。
7. 智能呼啦圈可以提供全面的数据记录，让人合理管理自己的身材。如图甲，腰带外侧带有轨道，将带有滑轮的短杆穿入轨道，短杆的另一端悬挂一根带有配重的轻绳，其简化模型如图乙所示。可视为质点的配重质量为0.4kg，轻绳长为0.4m，悬挂点P到腰带中心点O的距离为0.26m，配重随短杆做水平匀速圆周运动，绳子与竖直方向夹角为，运动过程中腰带可视为静止，重力加速度g取，，下列说法正确的是（ ）
A. 若增大转速，腰带受到的摩擦力变大
B. 当转速时，则绳子与竖直方向夹角
C. 若增大转速，则绳子与竖直方向夹角将减小
D 若增加配重，保持转速不变，则绳子与竖直方向夹角将减小
【答案】B
【解析】
【详解】A．转动过程中，以腰带和配重整体为研究对象，整体在竖直方向处于平衡状态，根据平衡条件有
故增大转速，腰带受到的摩擦力不变，故A错误；
B．对配重进行受力分析，根据牛顿第二定律可得
当转速时，代入数据可得
故B正确；
CD．对配重进行受力分析，其在水平面上做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律可得
整理得
故增大转速，则绳子与竖直方向夹角将增大，绳子与竖直方向夹角与配重质量无关，故CD错误。
故选B。
8. 如图所示，一轻弹簧竖直放置，下端固定在水平地面上，自然伸长时弹簧上端处于A点。时将小球从A点正上方O点由静止释放，时到达A点，时弹簧被压缩到最低点B。以O为原点，向下为正方向建立x坐标轴，以B点为重力势能零点；弹簧形变始终处于弹性限度内。小球在运动过程中的动能Ek、重力势能Ep1、机械能E0及弹簧的弹性势能Ep2变化图像可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】AB．以B点为重力势能零点，可知小球在下降的过程中有
可知图像为一条直线，接触弹簧前小球机械能不变，接触后，设弹簧的劲度系数为k，根据弹簧的弹性势能公式有
小球机械能
因此A错误，B正确；
CD．当弹簧弹力等于重力时动能最大，但小于小球初始时的机械能，压缩到最短时小球的机械能完全转化成弹簧的弹性势能，因此C错误，D错误。
故选B。
9. 某同学制作了一除尘装置，装置由带正电的圆筒Q和带负电的线状电极P组成。由于制作失误线状电极偏离圆心，形成如图所示的电场线。若A、B两点到P距离相等，A、C两点到Q距离相等，则（ ）
A. A、B两点电场强度相等
B. A点的电势比B点电势高
C. 带负电的粉尘从B点运动到C点电场力做负功
D. 带电荷量均为的粉尘在A、C两点电势能相等
【答案】B
【解析】
【详解】A．由题图电场线的分布特点可以看出，A点附近电场线密集，B点附近电场线稀疏，所以A点电场强度大于B点电场强度，A错误；
B．由电场线疏密程度可以看出，AP间平均场强大于BP间平均场强，由U=Ed知AP间电势差大于BP间电势差，结合电场线方向有
所以A点电势高于B点电势，B正确；
C．带负电的粉尘从B点运动到C点，电场力与位移同向，都向右，电场力做正功，C错误；
D．由B中分析可知，A与圆筒间平均场强大于C与圆筒间平均场强，所以有
得
由电势能决定式，知带电荷量均为的粉尘在A、C两点电势能不等，D错误。
故选B
10. 利用霍尔传感器可测量自行车的运动速率，如图所示，一块磁铁安装在前轮上，霍尔传感器固定在前叉上，离轮轴距离为r，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。当磁铁靠霍尔元件最近时，通过元件的磁场可视为匀强磁场，磁感应强度为B，在导体前后表面间出现电势差U。已知霍尔元件沿磁场方向的厚度为d，载流子的电荷量为，电流I向左。下列说法正确的是（ ）
A. 前表面的电势高于后表面的电势
B. 若车速越大，则霍尔电势差U越大
C. 元件内单位体积中的载流子数为
D. 若单位时间内霍尔元件检测到m个脉冲，则自行车行驶的速度大小
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据左手定则可知载流子受到的洛伦兹力指向前表面，所以载流子会在前表面聚集，载流子带负电，所以霍尔元件的前表面电势低于后表面电势，故A错误；
B．设霍尔元件的宽为b，稳定后电荷所受电场力和洛伦兹力平衡，即
解得
设单位体积内自由移动的载流子数为n，由电流微观表达式
整理得
由于电流强度I和磁感强度B不变，因此霍尔电势差U与车速大小无关，故B错误；
C．由B可知，单位体积内自由移动的载流子数为
故C正确；
D．若单位时间内霍尔元件检测到m个脉冲，周期为
角速度为
自行车行驶的速度大小
故D错误。
故选C。
11. 如图所示，平行金属板中有一个带电油滴悬浮在两板间的P点，不考虑电流表和电压表对电路的影响，选地面的电势为零，当滑动变阻器的滑片向b端移动时，下列说法正确的是（ ）
A. 油滴带负电，将向上运动 B. P点的电势升高
C. 电源的效率变低 D. 电压表、电流表的示数均变小
【答案】C
【解析】
【详解】AD．油滴原来静止在电容器内，受向上的电场力与重力平衡，由图可知电容器内部电场方向向下，则油滴带负电，当滑片向b移动时，滑动变阻器接入电阻减小，则电路中总电阻减小；由闭合电路欧姆定律可知，电路中干路电流增大，即电流表的示数变大，路端电压减小，R1两端的电压增大，则电容器两端电压减小，电流表的示数减小，电容器内场强减小，油滴所受电场力将小于重力，油滴将向下运动， 故A错误，D错误；
B．P点的电势等于P点与下极板（接地，电势为零）的电势差，由
可知，E减小，P与下极板间距不变，所以电势差减小，P点电势降低，故B错误；
C．电源的效率为
当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时，R4的阻值减小，外电阻R减小，电源的效率变低，故C正确。
故选C。
12. 为上学方便，某同学新买了一辆电动自行车如图所示。该车的使用说明书上记载有如下数据：根据此表中的相关数据，下列说法正确的是（ ）
车型 电池规格
20寸（车轮直径：） （蓄电池）
整车质量：30kg 额定转速：（转/分）
外形尺寸： 充电时间：
电机：后轮驱动、直流永磁式电机 额定工作电压/电流：
A. 该车的额定电功率约为
B. 该车的额定时速约为
C. 该车电池充满电后所储存的电能约为
D. 若保持额定功率行驶且不计能量损失，充满电后，该车约能行驶
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】A．额定电功率
故A错误；
B．额定时速
故B错误；
C．蓄电池充满电后，所储存的电能
故C错误；
D．能行驶的时间
故D正确。
故选D。
13. 如图甲所示，发光二极管（LED）可高效地将电能转化为光能，在照明、平板显示、医疗器件等领域具有广泛的用途。LED的原理结构如图乙所示，管芯的发光面紧贴半球形透明介质，人们能从半球形表面看到发出的光。已知半球球心点为发光面的中点，半球和发光面的半径分别为和，则（ ）
A. 发光面射出的光进入透明介质后，光的颜色发生了变化
B. 若半球形表面（弧面）的任意位置都有整个发光面的光射出，则介质折射率应小于
C. 若透明介质的折射率为，发光面的直径为，为了半球形表面（弧面）的任意位置都有整个发光面的光射出，必须大于
D. 无论和大小关系如何，不可能在半球形表面（弧面）任意位置都有整个发光面的光射出
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】A．光的颜色由频率决定，所以光进入透明介质后，光的颜色不变，故A错误；
BD．从发光面的两端点或沿垂直方向射出的光线有最大的入射角，如果此时不发生全反射，那么任意位置都有整个发光面的光射出，可得
则有
介质折射率应小于，故B正确，D错误；
C．由，解得
则必须大于，C错误；
故选B。
二、多选题（本大题共2小题，每题3分，共6分）
14. 一列简谐横波沿x轴正方向传播，此波在某时刻的波形图如图甲所示。质点M的平衡位置在处，质点N的平衡位置是处。质点N从时刻开始振动，其振动图像如图乙所示。此波传播到达平衡位置为处的质点Q时，遇到一障碍物（未画出）之后立刻传播方向反向，反射波与原入射波在相遇区域发生干涉，某时刻两列波部分波形如图丙所示。则下列说法中正确的是（ ）
A. 图甲时刻波刚好传播到N点，波速为20m/s
B. 从到，质点M通过的路程大于15cm
C. 时，质点N的位移为0
D. 足够长时间后，O、Q之间有5个振动加强点（不包括O、Q两点）
【答案】BD
【解析】
【详解】A．质点N从t=0时刻开始振动，由振动图像可知此时质点N向上振动，由波形图可知图示时刻，N点向下振动，则图甲时刻波并非刚好传播到N点；由图可知波长为4m，周期为0.2s，波速为
20m/s
故A错误；
B．因t=0时刻质点N在平衡位置沿y轴正向振动，可知t=0时刻质点M在x轴下方沿y轴负向振动，速度减小，从开始，M点处于y轴负方向，且此时向上向平衡位置振动，速度变大，则从到经历了0.15s，即，则质点M通过的路程大于
故B正确；
C．根据振动图像可知时，质点N在最大位移处，故C错误；
D．振动加强点到两波源距离差满足
由题意可知
解得，，，共有5个振动加强点，故D正确。
故选BD。
15. 一群处于第3能级的氢原子跃迁发出多种不同频率的光，将这些光分别照射到图甲的阴极K上，测得3条图线，如图乙所示，图丙为氢原子的能级图。则下列说法正确的是（ ）
A. 能量为1.89eV的光子能使处于第3能级的氢原子发生跃迁
B. 用图乙中的c光工作的光学显微镜分辨率最高
C. 图甲中阴极金属的逸出功可能为
D. 图乙点（，0）对应图甲实验中滑片P位于O的左侧
【答案】AD
【解析】
【详解】A．依题意，有
可知能量为1.89eV的光子能使处于第3能级的氢原子向上跃迁电离。故A正确；
B．根据
结合乙图可知c光的频率最低，其波长最长，衍射最明显，用c光工作的光学显微镜分辨率最低。故B错误；
C．第3能级的氢原子向下跃迁的三种光子中，能量最小的为
可知图甲中阴极金属的逸出功不可能为，其逸出功最大要小于。故C错误；
D．由甲图可知，滑片P位于O的左侧时，光电管加的是反向电压，对应乙图中第二象限中的数据。故D正确。
故选AD。
三、实验题（本大题共3小题，每空1分，共14分）
16. 小明同学利用图所示装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验。
（1）对于该实验，下列说法正确的是______（多选）。
A. 每次改变小车质量后，都需重新补偿阻力
B. 为了减小实验误差，槽码的质量应远小于小车质量
C. 处理数据时，在纸带上必须连续5个计时点选取一个计数点
D. 补偿阻力时，应取下细线与槽码，而小车后面的纸带需穿过限位孔
（2）用该实验装置还能完成的实验是______。
A. 探究平抛运动的特点 B. 探究小车速度随时间变化的规律
C. 验证机械能守恒定律 D. 探究两个互成角度的力的合成规律
【答案】（1）BD （2）B
【解析】
【小问1详解】
A．平衡摩擦力时，小车受力满足
可得
可知每次改变小车质量后，不需重新补偿阻力故A错误；
B．分别以小车和槽码为对象，根据牛顿第二定律可得
，
可得
为了减小实验误差，使绳子拉力近似等于槽码的重力，槽码的质量应远小于小车质量，故B正确；
C．处理数据时，为了方便测量和计算，在纸带上可以连续5个计时点选取一个计数点，但不是必须连续5个计时点选取一个计数点，故C错误；
D．补偿阻力时，应取下细线与槽码，而小车后面的纸带需穿过限位孔，故D正确。
故选BD。
【小问2详解】
用该实验装置还能完成的实验是探究小车速度随时间变化的规律。
故选B。
17. 小王同学在“用单摆测量重力加速度实验”时，用游标卡尺测得小铁球的直径为______cm（如图）。他计算得出的重力加速度比实际测量的重力加速度要大，其原因可能是______。
A．摆球太重 B．摆角太小
C．计时开始时停表按下过迟 D．实验中全振动次数记少了
【答案】 ①. 1.75 ②. C
【解析】
【详解】[1]根据题意，由图可知，游标为10分度，且第5个小格与主尺对齐，则小铁球的直径为
[2]根据题意，由单摆周期公式可得
AB．可知，值测量与摆球质量和摆角无关，故AB错误；
C．计时开始时停表按下过迟，使记录时间变小，次数不变，测量周期偏小，则值偏大，故C正确；
D．实验中全振动次数记少了，记录时间不变，测量周期偏大，则值偏小，故D错误。
故选C。
18. 小明同学采用“油膜法”估算油酸分子直径。油酸酒精溶液的浓度为每1000mL油酸酒精溶液中有油酸0.5mL，用滴管向量筒内滴50滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加1mL。若把一滴这样的溶液滴入盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面展开，稳定后形成单分子油膜的形状如图3所示（根据大于半格算一格小于半格舍弃不计的原则，数得油膜共占据约83个小方格），已知每一小方格的边长为10mm。
（1）根据上述数据，估算出油酸分子的直径为______m（计算结果保留两位有效数字）。
（2）为了尽可能准确地估测出油膜分子的大小，下列措施可行的是______（多选）。
A. 油酸浓度要大一些
B. 爽身粉要尽量均匀地撒在水面上
C. 油酸扩散并待其收缩稳定后再绘出轮廓图
D. 轮廓范围内的完整正方形总面积即代表油膜铺开的面积
【答案】（1） （2）BC
【解析】
【小问1详解】
根据题意可知，1滴油酸酒精溶液中的纯油酸体积为
数得油膜共占据约83个小方格，则有
则估算出油酸分子的直径为
【小问2详解】
A．为能形成单分子油膜，油膜浓度应适当小些，故A错误；
B．在水面上均匀的撒上痱子粉，便于绘制轮廓图，故B正确；
C．绘制轮廓图应在油酸扩散并待其收缩稳定后进行，故C正确；
D．轮廓范围内的不足半格舍掉，多于半格算1格，故D错误。
故选BC。
19. 在测绘发光二极管在导通状态下的伏安特性曲线实验中，
（1）用多用电表欧姆挡判断发光二极管的正负极选用×100挡时，变换表笔与二极管两极的连接方式，发现电表指针均不偏转。选用挡______选填“×10”或“×1k”）重新测试，指针仍不偏转，更换二极管极性后，发现指针偏转，此时与多用电表红色表笔相连的是二极管______（选填“正极”或“负极”）。
（2）图（A）是已完成部分连线的实物图，为实现电压可从零开始调节，并完成实验，P应连接______接线柱（选填“a”“b”“c”或“d”），Q应连接______接线柱（选填“a”、“b”、“c”或“d”）。某次选用多用电表量程为50mA挡测量，指针如图（B）所示，则电流______mA。
（3）根据测得数据，绘出伏安特性曲线如图（C）所示，说明该二极管是______元件（选填“线性”或“非线性”。
【答案】（1） ①. ②. 负极
（2） ①. a ②. d ③. 45.0
（3）非线性
【解析】
【小问1详解】
[1][2]指针未偏转，说明可能电阻过大，应换用档继续实验；根据“红进黑出”原则及二极管单向导电性可知红色表笔相连的是二极管负极。
【小问2详解】
[1][2]实现电压可从零开始调节，滑动变阻器采用分压式接法，P应连接a；根据图C可知电压表选取量程，故Q接d；
[3]多用电表量程为50 mA，分度值为1mA，需要估读到0.1mA，故电表的读数为
【小问3详解】
根据图像可知I随U非线性变化，故说明该二极管是非线性元件。
20.
（1）在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，如图中a、b、c三个位置对应的器材为（ ）
A. a是滤光片、b是单缝、c是双缝
B. a是单缝、b是双缝、c是滤光片
C. a是双缝、b是单缝、c是滤光片
（2）为减小误差，该实验并未直接测量相邻亮条纹间的距离，而是先测量n个条纹的间距再求出。下列实验采用了类似方法的有（ ）
A. “用单摆测量重力加速度的大小”的实验中单摆周期的测量
B. “探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中合力的测量
C. “探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验中弹簧的形变量的测量
D. “用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中1滴油酸酒精溶液的体积测量
【答案】（1）C （2）AD
【解析】
小问1详解】
图1中的a、b、c三个位置对应的器材分别为双缝、单缝和滤光片.
故选C。
【小问2详解】
A．“用单摆测量重力加速度的大小”的实验中单摆周期的测量，采用的放大测量取平均值的方法，故A正确；
B．“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中合力的测量，采用等效替代的方法，故B错误；
C．“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验中弹簧形变量的测量，采用多次测量求平均值的方法，故C错误；
D．“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中1滴油酸酒精溶液的体积测量，属于放大测量取平均值，故D正确。
故选AD。
四、计算题（本大题共4小题，共41分）
21. 如图所示是用导热性能良好的材料制成的空气压缩引火仪，活塞的横截面积；开始时封闭的空气柱长度为、温度为、压强为大气压强；现在用竖直向下的外力F压缩气体，使封闭空气柱长度变为，不计活塞的质量、活塞与器壁的摩擦以及漏气。
（1）若用足够长的时间缓慢压缩气体，求压缩后气体的压强；
（2）若以适当的速度压缩气体，压强达到时，求空气柱的温度
（3）若压缩气体过程中，人对活塞做功为，气体向外散失的热量为，求气体的内能增加值。
【答案】（1）；（2）312K；（3）84J
【解析】
【详解】（1）设压缩后气体的压强为p，活塞的横截面积为S，L0=22cm，L=2cm，V0=L0S，V=LS，缓慢压缩气体温度不变，由玻意耳定律得
解得
（2）由理想气体状态方程
解得
T=312K
（3）大气压力对活塞做功
由热力学第一定律得
解得
22. 如图所示，某固定装置由长度的水平传送带，圆心角、半径的两圆弧管道BC、CD组成，轨道间平滑连接。在轨道末端D的右侧光滑水平面上紧靠着轻质小车，其上表面与轨道末端D所在的水平面平齐，右端放置质量的物块b。质量的物块a从传送带左端A点由静止释放，经过BCD滑出圆弧管道。已知传送带以速度顺时针转动，物块a与传送带及小车的动摩擦因数均为，物块b与小车的动摩擦因数，其它轨道均光滑，物块均视为质点，不计空气阻力。
（1）求物块a和传送带之间因摩擦产生的热量Q；
（2）求物块a 到达D点时对管道的作用力FN；
（3）要使物块a恰好不与物块b发生碰撞，求小车长度的最小值d。
【答案】（1）30J；（2）6N，方向竖直向上；（3）2m
【解析】
【详解】（1）对小物块分析有
设小物块一直加速到传送到右端点时，其速度为，有
解得
所以在小物块a到达传送带右侧时并没有加速到与传送带共速，设该过程时间为t，有
该时间传送带的位移为，有
物块a相对传送带的位移为
摩擦产生的热量为
（2）由题意可知圆弧轨道光滑，所以从B到D，由动能定理有
在D点有
解得
由牛顿第三定律可知，物块a对管道的作用力等于管道对物块a的支持力，所以物块a 到达D点时对管道的作用力为6N，方向竖直向上。
（3）当物块滑上小车后，由于
所以小车与物块a保持相对静止，而物块b相对于小车发生滑动，当两者速度相同时，为物块a与物块b相碰的临界状态，其运动示意图如图所示
该过程由动量守恒有
能量守恒方面有
解得
23. 如图所示，间距的两平行金属导轨由倾斜部分与水平部分平滑连接而成。倾斜部分MN、粗糙，与水平面夹角；水平部分NP、光滑。间接有电容器和二极管，电容器电容，二极管正向电阻为零，反向电阻无穷大。虚线区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ内有垂直于导轨平面的匀强磁场，方向如图所示，磁感应强度大小均为。区域Ⅰ、Ⅱ沿导轨长度均为，区域Ⅱ下边界与齐平。区域Ⅲ沿导轨长度足够长。现有两根完全相同的导体棒ab、cd，每根导体棒质量，电阻，长度，始终与导轨垂直且接触良好。开始时，cd棒静止在区域Ⅲ左侧的水平导轨上，让ab棒从区域Ⅰ上边界上方某处无初速度释放。已知ab棒与倾斜导轨动摩擦因数，ab棒从释放到抵达的时间。ab棒与cd棒碰撞后立即粘在一起继续运动。导轨电阻不计。求：
（1）ab棒在倾斜轨道上运动过程中，通过cd棒的电荷量q；
（2）两棒碰撞后瞬间的速度v的大小；
（3）若电容器储存的电能满足（U为电容器两极板间电压），进入水平导轨后ab棒产生的焦耳热。
【答案】（1）0.1C；（2）1m/s；（3）0.001J
【解析】
【详解】（1）ab棒在倾斜轨道上运动过程中的平均感应电动势
由欧姆定律得平均电流
电荷量
解得
（2）ab从开始释放到运动至的过程中，由动量定理得
ab和cd碰撞过程中动量守恒
解得
（3）ab在斜轨道上向下滑动时，由于二极管的单向导电性作用，电容器不能充电，相当断路；ab与cd碰撞后到匀速运动的过程中，二极管导通，电容器充电，由能量守恒定律及动量定理得
解得
24. 如图甲所示，某种离子分析器由加速区、偏转区和检测区组成，分别分布在第Ⅲ、Ⅱ、I象限内。在加速通道内分布着沿y轴负方向的匀强电场，场强大小 在 范围内调节；在偏转通道内分布着垂直xOy坐标平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小 随E 的变化而变化；在检测区内，分布着匀强电场或磁场，检测区内适当位置放有长为2L的检测板。在坐标为(-L，-1.5L)的A处有一离子源，可连续释放质量为m、电荷量为 的离子（释放时的速度可视为零），离子沿直线到达坐标为(-L，0)的小孔 C，再经偏转区后从坐标为(0，L)的小孔D 进入检测区，打在检测板上。三个区域的场互不影响，不计离子的重力及其间的相互作用。
（1）要保证所有的离子都能从C孔出来后从D孔进入检测区，试推导磁感应强度大小 随场强E 变化的关系式；
（2）如图乙所示，将检测板左端放在D孔上沿，板面与x轴正方向的夹角检测区内加沿y轴负方向、场强大小 的匀强电场，在满足（1）的条件下，
①求检测板上收集到离子记录线的长度；
②调整θ角使检测板上收集到离子的记录线最长，求此记录线的长度及调整后的角度正弦值；
（3）如图丙所示，检测板与y轴平行，并可沿x轴及y轴平移。检测区内加垂直xOy坐标平面向里的磁场，磁感应强度大小 沿x轴均匀变化，即 （k为大于零的常量），在满足（1）的条件下，要使检测板能收集到离子，求检测板x坐标的最大值。
【答案】（1）；（2）①0.3L；②L；0.8；（3）
【解析】
【详解】（1）粒子从A到C由动能定理
粒子在偏转区做圆周运动，则
解得
（2）①粒子进入检测区后做类平抛运动，则
带入有
则
②由平抛运动可知
解得
当时d=2L，即
则
sinθ=0.8
当时
所以
（3）由动能定理和动量定理可知
解得
或者
