河北省衡水市高中联考2026届高三上学期开学考试 物理试卷（含解析）

2026 届上学期质检一
高三物理
一。单选题（每小题 4 分，共 7 小题）
1. 关于核反应与核能，下列说法正确的是（ ）
A. ，核反应中 X 是电子
B. 是太阳内部发生的核反应之一
C. 一重核发生衰变过程中释放核能，则衰变产物结合能之和一定大于原来重核结合能
D. 由于裂变时要释放核能，根据 ，衰变过程平均每一个核子质量会增加
2. 如图所示，两个小球 a、b 质量均为 m，用细线相连并悬挂于 O 点，现用一轻质弹簧给小球 a 施加一个
拉力 F，使整个装置处于静止状态，且 Oa 与竖直方向夹角为 ，已知弹簧的劲度系数为 k，则弹簧
形变量不可能是（ ）
A. B. C. D.
3. 2024 年 6 月 2 日，嫦娥六号在月球背面南极——艾特肯盆地中的预选着陆点着陆，顺利完成月壤与月岩
采样任务。4 日 7 时 38 分，嫦娥六号上升器携带月球样品自月球背面起飞，并成功进入预定环月轨道，经
过多次变轨，最终顺利回到地球。如图所示为嫦娥六号顺利返航的简化示意图，假设环月圆形轨道Ⅰ半径
为 R，周期为 T，环月椭圆轨道Ⅱ半长轴为 a，周期为 t，月球半径为 ，月球表面重力加速度为 ，则下
列说法正确的是（ ）
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A. 月球的第一宇宙速度为 7.9km/s
B. 嫦娥六号在环月轨道 I 上 P 点处的速度比在环月轨道Ⅱ上 P 点处的速度小
C.
D. 嫦娥六号在环月轨道 I 上运行的周期
4. 明代学者方以智在《阳燧倒影》中记载，“凡宝石面凸，则光成一条，有数棱则必有面五色”，表明白光通
过多棱晶体折射会发生色散现象。如图所示，一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光 a、b，下列说法
正确的是（ ）
A 若增大入射角 i，则 b 光先消失
B. 在该三棱镜中 a 光波长小于 b 光
C. a 光能发生偏振现象，b 光不能发生
D. 若 a、b 光分别照射同一光电管都能发生光电效应，则 a 光的遏止电压低
5. 2024 年 10 月 31 日，全球海拔最高的我国大唐八宿风电站正式并网发电。若输电线路示意图如图所示，
风力发电机输出的正弦式交变电压为 U1，输出功率为 P0，输电线总电阻为 r，用户端的电压为 U4，两变压
器均为理想变压器，升压变压器原、副线圈的匝数比 ，降压变压器原、副线圈的匝数比 ，则
（ ）
第 2页/共 9页
A. 用户端的电压 B. 用户端的功率
C. 输电线中的电流 D. 输电线上损失的电压为
6. 已知一定质量的理想气体的内能与其热力学温度成正比。某密闭容器内的理想气体自状态 A 变化至状态
B，其变化过程的 p-V 图像如图中的实线所示，若该气体在状态 A 时的温度为 T0，内能为 U0，下列说法正
确的是（ ）
A. 气体在状态 B 时的内能为 2U0
B. 气体在状态 B 时的温度为 2T0
C. 自状态 A 至状态 B，气体吸收的热量为
D. 自状态 A 至状态 B，气体对外界做功为 p0V0
7. 运动会开幕式上表演者舞动绸带宛如水波荡漾，现将绸带上的波浪简化为一列沿 轴方向传播的简谐横
波。图（a）是 时的波形图； 是介质中位于 处的质点，其振动图像如图（b）所示。下列说
法正确的是（ ）
A. 波沿 轴负方向传播
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B. 质点 在 将移动到 位置处
C. 处的质点在 时位于波峰
D. 质点 在 时间内运动的路程为
二。多选题（每小题 6 分，共 3 小题，选不全得 3 分）
8. 如图为水流导光实验，已知出水口 横截面积为 3.30×10-5m2，出水口中心到水池水面的竖直高度为 0.8m，
水柱在水面的落点中心到出水口的水平距离为 0.4m，水的密度为 1.0×10 kg/m ，g 取 10m/s 。假设水落到水
面后竖直速度立即减为 0，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A. 水离开出水口时的速度大小为 0.5m/s
B. 水离开出水口时的速度大小为 1.0m/s
C. 落水对水面竖直方向的冲击力大小为 0.12N
D. 落水对水面竖直方向的冲击力大小为 1.2N
9. 如图所示，在倾角为θ的固定绝缘斜面上，质量分别为 m1 和 m2 的两个物块 P 和 Q 用与斜面平行的绝缘
轻质弹簧相连接，弹簧劲度系数为 k，带电物块 P 下表面光滑，不带电物块 Q 下表面粗糙。初始时物块 P
和 Q 静止在斜面上，物块 Q 恰好不下滑。现在该空间加上沿斜面向上的匀强电场，物块 P 开始沿斜面向上
运动，运动到最高点 A 时，物块 Q 恰好不上滑。下列说法正确的是（ ）
A. 物块 P 从开始到运动到 A 点，运动的位移大小为
B. 物块 P 从开始到运动到 A 点，运动的位移大小为
C. 物块 P 所受的电场力大小为
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D. 若仅将电场强度变为原来的 2 倍，物块 P 运动到 A 点时的速度大小为
10. 两相距为 的长平行导轨 EMP、FNQ 按图示方式固定，MP、NQ 水平，EM、FN 与水平面夹角为 ，
EFNM 及 MNQP 区域内存在磁感应强度大小均为 ，方向垂直轨道平面向上的匀强磁场。金属杆 ab 以速度
进入 EFNM 区域的同时，静止释放位于 MNQP 区域内的金属杆 cd。整个过程 ab，cd 与
两轨道始终垂直并保持良好接触，ab 未到达 MN，cd 未离开 PQ。两金属杆质量均为 ，电阻均为 ，重
力加速度大小为 ，忽略导轨电阻及一切摩擦阻力。则（ ）
A. ab 刚进入 EFNM 区域时，cd 中电流方向由 d 到 c
B. ab 进入 EFNM 区域后，cd 做加速度增大的加速运动，最终加速度保持恒定
C. ab 中电流不变后的 时间内，cd 动量变化量的大小为
D. cd 中电流不变后的 时间内，cd 上产生的焦耳热为
三。实验题（共 16 分，共 2 道题）
11.
（1）某同学利用如图 1 所示的向心力演示器探究向心力大小与物体质量、角速度和轨道半径的关系，其简
化示意图如图 2 所示：挡板 到转轴的距离相等，挡板 到转轴的距离是挡板 到转轴距离的 2 倍；
塔轮①、④半径相同。实验中可供选择的三个体积相等的小球分别为质量均为 的球 1，球 2 和质量为
的球 3。
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①本实验采用的主要实验方法为控制变量法。在探究向心力的大小与轨道半径之间的关系时应将皮带套在
塔轮___________上（选填“①④”、“②⑤”或“③⑥”）；
②通过该装置得到了向心力大小与物体质量、角速度和轨道半径的关系为 ，则在某次实验中把
球 1、球 2 分别放在挡板 位置，当匀速转动手柄时，左边标尺露出 1 格，右边标尺露出 4 格，则皮带
连接的左、右塔轮半径之比为___________（小球受到的弹力与标尺露出的格子数成正比）。
（2）“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验体现了构建分子模型的物理思想，应用了通过测量宏观量来
测量微观量的方法。以下给出的是实验操作步骤，把步骤前的字母按操作的先后顺序填写在横线上
___________，并补充实验步骤 中的表达式。
A.在浅盘里盛上水，将爽身粉均匀地撒在水面上
B 用注射器向水面上滴 1 滴该溶液，待油膜形状稳定
C.将带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描下薄膜的形状
D.根据画有油膜轮廓的玻璃板的坐标方格，得到轮廓范围内完整的正方形的个数为 ，多于半个的不完整
的个数为 ，不足半个的个数为 。已知单个正方形的边长为
E.用测量的物理量估算出油酸分子直径的表达式为 ___________
F.向体积 的油酸中加酒精，直至体积总量达到 ，用注射器和量筒测得体积为 的该溶液有 滴
12. 酒驾严重危害交通安全，“喝酒不开车”已经成为准则。酒精检测仪 核心部件为酒精气体传感器，其
电阻 R 与酒精气体浓度 c 的关系如图甲所示。某校课外学习小组的同学利用该酒精气体传感器及小组的一
些器材设计了酒精检测仪，其原理图如图乙所示。
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（1）由于学习小组只有量程为 的电压表，学习小组的同学们正确使用多用电表欧姆挡测得该电压表
的内阻为 ，为了把电压表的量程提升为 ，应将与电压表串联的电阻箱 的阻值调为__________
（结果保留一位小数）。
（2）学习小组使用的电源电动势 ，内阻 ，若同学们想将酒精气体浓度为零的位置标注
在电压表上 处（表盘已改装完毕），则应将电阻箱 的助理值调为__________ ．
（3）已知酒精气体浓度在 之间属于饮酒驾驶；酒精气体浓度达到或超过
属于醉酒驾驶。在正确完成步骤（2）、开关闭合的情况下，若酒精气体传感器处在酒精气体浓
度为 的环境中，则电压表的示数__________（填“大于”“小于”或“等于”） 。
（4）该仪器使用较长时间后，电源内阻增大，但电源电动势不变，若不做调整直接测量，则此时所测的酒
精气体浓度与真实值相比__________（填“偏大”“偏小”或“不变”）。
四。计算题（共 3 道题，共 38 分）
13. 如图所示，某种自动洗衣机进水时，与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的空气（视为理想气体）。
粗细均匀的细管上端的压力传感器能感知细管中的空气压力，从而控制进水量。初始时，洗衣缸和细管内
的水面等高。封闭的空气长度 ，周围环境的热力学温度为 300K。已知管内空气温度始终保持
与周围环境的温度相同，水的密度 ，大气压强恒为 ，取重力加速度大小
。
（1）当封闭的空气长度 时，洗衣缸刚好停止进水，求洗衣缸内的水面上升的高度；
（2）若周围环境的温度变为 285K，且注水结束时洗衣缸和细管内的水面高度差和（1）中的相同，求此时
细管内空气的长度
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14. 如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨固定在水平面上，导轨间距 m，单边有界匀强磁场
垂直导轨平面竖直向下，磁场左边界为 （垂直导轨），磁感应强度大小为 T，两根长度相同的金属
棒 a、b 垂直放置在导轨上，金属棒 a、b 的质量分别为 、 ，其电阻分别为 、
，金属棒 a 位于磁场边界紧靠 PQ 放置，金属棒 b 在磁场内部。 时刻同时给两金属棒大小相等、
方向相反的初速度 ，两金属棒相向运动，且始终没有发生碰撞， 时刻回路中电流强度为零，此
时金属棒 a 又恰好运动到磁场边界 处，金属棒 b 最终恰好停在磁场边界 处，运动过程中两金属棒始终
与导轨垂直且接触良好，不计导轨电阻及摩擦，求：
（1） 时刻金属棒 b 加速度大小；
（2） 时间内通过回路 电荷量；
（3） 时刻金属棒 b 距离磁场边界 的距离及整个过程金属棒 b 产生的热量。
15. 现代科学仪器常利用电场、磁场控制带电粒子的运动。如图所示，在真空坐标系 xOy 中，第二象限内有
边界互相平行且宽度均为 d 的两个区域，分别分布着方向竖直向下的匀强电场和方向垂直纸面向里的匀强
磁场，调节电场和磁场大小，可以控制飞出的带电粒子的速度大小及方向，现将质量为 m、电荷量为 q 的
带正电粒子在边界 P 处由静止释放，粒子恰好以速度大小为 v0、沿 x 轴正方向从坐标原点 O 进入 x>0 区域，
x>0 区域存在磁感应强度大小 B1、方向垂直 xOy 平面向里的匀强磁场和另一未知的匀强电场，粒子进入 x
>0 区域后恰好做匀速直线运动，不计粒子重力，求：
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（1）x>0 区域中电场强度 E1 的大小和方向；
（2）第二象限中电场强度大小 E0 与磁感应强度大小 B0；
（3）保持第二象限中磁感应强度大小不变，将电场强度大小增大为原来的 4 倍，同时左右调整入射 P 点的
位置，使粒子仍能从 O 点进入 x>0 区域，求粒子进入 x>0 区域后，运动过程中距离 x 轴最远位置的坐标。
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2026 届上学期质检一
高三物理
一。单选题（每小题 4 分，共 7 小题）
1. 关于核反应与核能，下列说法正确的是（ ）
A. ，核反应中 X 是电子
B. 是太阳内部发生的核反应之一
C. 一重核发生衰变过程中释放核能，则衰变产物结合能之和一定大于原来重核结合能
D. 由于裂变时要释放核能，根据 ，衰变过程平均每一个核子质量会增加
【答案】C
【解析】
【详解】A．核反应方程满足质量数守恒和核电荷数守恒，根据核反应方程，X 的质量数为 1，核电荷数为
0，所以 X 为中子，A 错误；
B．核反应 是重核裂变反应，而太阳内部的核反应是轻核聚变（如氢聚变为
氦），B 错误；
C．重核衰变释放核能，说明衰变产物的总结合能大于原重核的结合能（能量释放对应系统更稳定，结合能
更高），结合能总和增加，C 正确；
D．根据
可知裂变释放能量时总质量会减少（质量亏损）。虽然裂变产物的平均结合能增加，但每个核子的平均质量
因总质量亏损而减少，而非增加，D 错误。
故选 C。
2. 如图所示，两个小球 a、b 质量均为 m，用细线相连并悬挂于 O 点，现用一轻质弹簧给小球 a 施加一个
拉力 F，使整个装置处于静止状态，且 Oa 与竖直方向夹角为 ，已知弹簧的劲度系数为 k，则弹簧
形变量不可能是（ ）
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A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】对 a 球进行受力分析，利用图解法，如下图所示
当弹簧上的拉力 F 与细线上的拉力垂直时，拉力 F 最小，为
再根据胡克定律得求出最小形变量为
所以形变量小于 是不可能的。
故选 B。
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3. 2024 年 6 月 2 日，嫦娥六号在月球背面南极——艾特肯盆地中的预选着陆点着陆，顺利完成月壤与月岩
采样任务。4 日 7 时 38 分，嫦娥六号上升器携带月球样品自月球背面起飞，并成功进入预定环月轨道，经
过多次变轨，最终顺利回到地球。如图所示为嫦娥六号顺利返航的简化示意图，假设环月圆形轨道Ⅰ半径
为 R，周期为 T，环月椭圆轨道Ⅱ半长轴为 a，周期为 t，月球半径为 ，月球表面重力加速度为 ，则下
列说法正确的是（ ）
A. 月球的第一宇宙速度为 7.9km/s
B. 嫦娥六号在环月轨道 I 上 P 点处的速度比在环月轨道Ⅱ上 P 点处的速度小
C
D. 嫦娥六号在环月轨道 I 上运行的周期
【答案】D
【解析】
【详解】A．设中心天体的质量为 ，半径为 ，根据
可得第一宇宙速度的表达式为
已知地球的第一宇宙速度是 ，而月球的质量和半径与地球不同，所以月球的第一宇宙速度不一定等
于 ，故 A 错误；
B．嫦娥六号从环月椭圆轨道Ⅱ上的 P 点进入环月圆轨道Ⅰ，需要加速，所以嫦娥六号在环月轨道Ⅰ上 P
点处的速度比在环月轨道Ⅱ上 P 点处的速度大，故 B 错误；
C．开普勒第三定律适用于围绕同一中心天体运动的天体，环月圆轨道Ⅰ和环月椭圆轨道Ⅱ都是围绕月球运
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动的，所以应该是 ，故 C 错误；
D．在月球表面，物体的重力等于万有引力，即
可得
对于环月圆轨道Ⅰ，根据万有引力提供向心力有
联立解得嫦娥六号在环月轨道 I 上运行的周期为 ，故 D 正确。
故选 D。
4. 明代学者方以智在《阳燧倒影》中记载，“凡宝石面凸，则光成一条，有数棱则必有面五色”，表明白光通
过多棱晶体折射会发生色散现象。如图所示，一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光 a、b，下列说法
正确的是（ ）
A. 若增大入射角 i，则 b 光先消失
B. 在该三棱镜中 a 光波长小于 b 光
C. a 光能发生偏振现象，b 光不能发生
D. 若 a、b 光分别照射同一光电管都能发生光电效应，则 a 光的遏止电压低
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】A．当光从光密介质射向光疏介质且入射角大于等于临界角时才会发生全反射，若增大入射角 i，
在第二折射面上，两束光的入射角较小，不会发生全反射，故光线不会消失，A 错误；
B．由图可知，a 光的偏折程度较小，折射率 n 较小，由
可知，在该三棱镜中，a 光的传播速度较大，频率较低，波长较长，B 错误；
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C．光波属于横波，均能发生偏振现象，C 错误；
D．由
可知，若 a、b 光分别照射同一光电管都能发生光电效应，由于 a 光频率 较低，故 a 光的遏止电压 较低，
D 正确。
故选 D。
5. 2024 年 10 月 31 日，全球海拔最高的我国大唐八宿风电站正式并网发电。若输电线路示意图如图所示，
风力发电机输出的正弦式交变电压为 U1，输出功率为 P0，输电线总电阻为 r，用户端的电压为 U4，两变压
器均为理想变压器，升压变压器原、副线圈的匝数比 ，降压变压器原、副线圈的匝数比 ，则
（ ）
A. 用户端的电压 B. 用户端的功率
C. 输电线中的电流 D. 输电线上损失的电压为
【答案】B
【解析】
【详解】A．对升压变压器有
对降压变压器有
可得
又
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则
故 A 错误；
B．对升压变压器有
对降压变压器有
可得
又
用户端的功率
可得
故 B 正确；
C．输电线中的电流
故 C 错误；
D．输电线上损失 电压
故 D 错误。
故选 B。
6. 已知一定质量的理想气体的内能与其热力学温度成正比。某密闭容器内的理想气体自状态 A 变化至状态
B，其变化过程的 p-V 图像如图中的实线所示，若该气体在状态 A 时的温度为 T0，内能为 U0，下列说法正
确的是（ ）
A. 气体在状态 B 时的内能为 2U0
B. 气体在状态 B 时的温度为 2T0
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C. 自状态 A 至状态 B，气体吸收的热量为
D. 自状态 A 至状态 B，气体对外界做功为 p0V0
【答案】C
【解析】
【详解】A．由图可知，气体在状态 B 时的体积为 ，由
即
可得
依题意可知，气体在状态 B 时的内能为 ，A 错误；
B．由前面分析可知，气体在状态 B 时的温度为 4T0，B 错误；
C．自状态 A 至状态 B，气体膨胀对外做功，p-V 图像中，图线与坐标轴围的面积为气体做的功
则外界对气体做的功为
由
解得 ，C 正确；
D．由前面分析可知，自状态 A 至状态 B，气体对外界做功为 ，D 错误。
故选 C。
7. 运动会开幕式上表演者舞动绸带宛如水波荡漾，现将绸带上的波浪简化为一列沿 轴方向传播的简谐横
波。图（a）是 时的波形图； 是介质中位于 处的质点，其振动图像如图（b）所示。下列说
法正确的是（ ）
A. 波沿 轴负方向传播
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B. 质点 在 将移动到 位置处
C. 处的质点在 时位于波峰
D. 质点 在 时间内运动的路程为
【答案】C
【解析】
【详解】A．由图（b）可知 时， 点向上运动，根据“同侧法”可知波向右传播，故 A 错误；
B．质点 在平衡位置上下振动，不会随波迁移，故 B 错误；
C．根据图（a）可知， 处的质点在 时位于波峰，再经过 即 时经过 仍然处于波峰，
故 C 正确；
D．质点 在 的时间内运动的路程为 ，故 D 错误。
故选 C。
二。多选题（每小题 6 分，共 3 小题，选不全得 3 分）
8. 如图为水流导光实验，已知出水口的横截面积为 3.30×10-5m2，出水口中心到水池水面的竖直高度为 0.8m，
水柱在水面的落点中心到出水口的水平距离为 0.4m，水的密度为 1.0×10 kg/m ，g 取 10m/s 。假设水落到水
面后竖直速度立即减为 0，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A. 水离开出水口时的速度大小为 0.5m/s
B. 水离开出水口时的速度大小为 1.0m/s
C. 落水对水面竖直方向的冲击力大小为 0.12N
D. 落水对水面竖直方向的冲击力大小为 1.2N
【答案】B
【解析】
【详解】AB．根据平抛运动的规律，在水平方向，有
在竖直方向，有
联立解得 v0=1.0m/s
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故 A 错误，B 正确；
CD．在 t 时间内流出水的质量
落地时的竖直速度
由动量定理
解得 F=0.132N
故 CD 错误。
故选 B。
9. 如图所示，在倾角为θ的固定绝缘斜面上，质量分别为 m1 和 m2 的两个物块 P 和 Q 用与斜面平行的绝缘
轻质弹簧相连接，弹簧劲度系数为 k，带电物块 P 下表面光滑，不带电物块 Q 下表面粗糙。初始时物块 P
和 Q 静止在斜面上，物块 Q 恰好不下滑。现在该空间加上沿斜面向上的匀强电场，物块 P 开始沿斜面向上
运动，运动到最高点 A 时，物块 Q 恰好不上滑。下列说法正确的是（ ）
A. 物块 P 从开始到运动到 A 点，运动的位移大小为
B. 物块 P 从开始到运动到 A 点，运动的位移大小为
C. 物块 P 所受的电场力大小为
D. 若仅将电场强度变为原来的 2 倍，物块 P 运动到 A 点时的速度大小为
【答案】BD
【解析】
【详解】AB．设物块与斜面的最大静摩擦力为 ，没有加电场时，设弹簧的压缩量为 ，弹簧弹力为 ，
对 Q 根据平衡条件有
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对 P 根据平衡条件有
加上沿斜面向上的匀强电场后，P 到达 点时，设弹簧的伸长量为 ，弹簧弹力为 ，对 Q 根据平衡条件
物块 P 从开始到运动到 A 点，运动的位移大小为
联立可得
故 B 正确，A 错误；
C．设物块 P 所受电场力为 ，物块 P 从初始状态到最高点过程中，根据能量守恒定律有
解得
故 C 错误；
D．若仅将电场强度变为原来的 2 倍，物块 P 从初始位置到 点过程，根据动能定理
解得
故 D 正确。
故选 BD。
10. 两相距为 的长平行导轨 EMP、FNQ 按图示方式固定，MP、NQ 水平，EM、FN 与水平面夹角为 ，
EFNM 及 MNQP 区域内存在磁感应强度大小均为 ，方向垂直轨道平面向上的匀强磁场。金属杆 ab 以速度
进入 EFNM 区域的同时，静止释放位于 MNQP 区域内的金属杆 cd。整个过程 ab，cd 与
两轨道始终垂直并保持良好接触，ab 未到达 MN，cd 未离开 PQ。两金属杆质量均为 ，电阻均为 ，重
力加速度大小为 ，忽略导轨电阻及一切摩擦阻力。则（ ）
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A. ab 刚进入 EFNM 区域时，cd 中电流方向由 d 到 c
B. ab 进入 EFNM 区域后，cd 做加速度增大的加速运动，最终加速度保持恒定
C. ab 中电流不变后的 时间内，cd 动量变化量的大小为
D. cd 中电流不变后的 时间内，cd 上产生的焦耳热为
【答案】BD
【解析】
【详解】A．根据题意，由右手定则可知，ab 刚进入 EFNM 区域时，cd 中电流方向 c 由 d，故 A 错误；
B. ab 刚进入 EFNM 区域时，感应电动势
感应电流为
安培力为
可知，ab 的加速度
cd 的加速度为
ab 进入 EFNM 区域后继续加速，同时 cd 开始加速运动，且速度差越来越大，则感应电流越来越大，ab 的
加速度减小，cd 的加速度增大，当 ab 的加速度和 cd 的加速度相等时，速度差保持不变，感应电流不变，
两棒的加速度不变，之后均做匀加速运动，故 B 正确；
C．当 ab 的加速度和 cd 的加速度相等时，有
第 11页/共 21页
解得
由动量定理可知，ab 中电流不变后的 时间内，cd 动量变化量的大小为
故 C 错误；
D．cd 中电流不变后，由 可得，电流大小为
cd 中电流不变后的 时间内，cd 上产生的焦耳热为
故 D 正确。
故选 BD。
三。实验题（共 16 分，共 2 道题）
11.
（1）某同学利用如图 1 所示的向心力演示器探究向心力大小与物体质量、角速度和轨道半径的关系，其简
化示意图如图 2 所示：挡板 到转轴的距离相等，挡板 到转轴的距离是挡板 到转轴距离的 2 倍；
塔轮①、④半径相同。实验中可供选择的三个体积相等的小球分别为质量均为 的球 1，球 2 和质量为
的球 3。
①本实验采用的主要实验方法为控制变量法。在探究向心力的大小与轨道半径之间的关系时应将皮带套在
塔轮___________上（选填“①④”、“②⑤”或“③⑥”）；
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②通过该装置得到了向心力大小与物体质量、角速度和轨道半径的关系为 ，则在某次实验中把
球 1、球 2 分别放在挡板 位置，当匀速转动手柄时，左边标尺露出 1 格，右边标尺露出 4 格，则皮带
连接的左、右塔轮半径之比为___________（小球受到的弹力与标尺露出的格子数成正比）。
（2）“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验体现了构建分子模型的物理思想，应用了通过测量宏观量来
测量微观量的方法。以下给出的是实验操作步骤，把步骤前的字母按操作的先后顺序填写在横线上
___________，并补充实验步骤 中的表达式。
A.在浅盘里盛上水，将爽身粉均匀地撒在水面上
B.用注射器向水面上滴 1 滴该溶液，待油膜形状稳定
C.将带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描下薄膜的形状
D.根据画有油膜轮廓的玻璃板的坐标方格，得到轮廓范围内完整的正方形的个数为 ，多于半个的不完整
的个数为 ，不足半个的个数为 。已知单个正方形的边长为
E.用测量的物理量估算出油酸分子直径的表达式为 ___________
F.向体积 的油酸中加酒精，直至体积总量达到 ，用注射器和量筒测得体积为 的该溶液有 滴
【答案】（1） ① ①④ ②. 2：1
（2） ①. FABCDE ②.
【解析】
【详解】（1）[1]探究向心力的大小与轨道半径之间的关系，要保持角速度和质量一定，应将皮带套在塔轮
①④上；
[2]根据 可知皮带连接的左、右塔轮的角速度之比为 ，结合 可知皮带连接的左、右塔
轮半径之比为 。
（2）[1]该实验的实验步骤为：配制油酸酒精溶液，测定一滴油酸酒精溶液的体积，准备浅水盘，撒上爽身
粉，向水面滴一滴油酸酒精溶液，形成油膜，描绘油膜边缘，测量油膜面积，计算分子直径大小。所以实
验步骤合理的顺序为 FABCDE。
[2]由于体积总量为 的油酸酒精溶液中有纯油酸体积 ，则溶液的浓度为
用注射器和量筒测得体积为 的该溶液有 滴，则一滴溶液中纯油酸的体积为
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用轮廓范围内正方形的个数乘以单个正方形的面积表示油膜面积，计算正方形个数时多于半个的算一个，
不足半个的舍去，则可得油膜面积
油酸分子直径为
联立解得
12. 酒驾严重危害交通安全，“喝酒不开车”已经成为准则。酒精检测仪的核心部件为酒精气体传感器，其
电阻 R 与酒精气体浓度 c 的关系如图甲所示。某校课外学习小组的同学利用该酒精气体传感器及小组的一
些器材设计了酒精检测仪，其原理图如图乙所示。
（1）由于学习小组只有量程为 的电压表，学习小组的同学们正确使用多用电表欧姆挡测得该电压表
的内阻为 ，为了把电压表的量程提升为 ，应将与电压表串联的电阻箱 的阻值调为__________
（结果保留一位小数）。
（2）学习小组使用的电源电动势 ，内阻 ，若同学们想将酒精气体浓度为零的位置标注
在电压表上 处（表盘已改装完毕），则应将电阻箱 的助理值调为__________ ．
（3）已知酒精气体浓度在 之间属于饮酒驾驶；酒精气体浓度达到或超过
属于醉酒驾驶。在正确完成步骤（2）、开关闭合的情况下，若酒精气体传感器处在酒精气体浓
度为 的环境中，则电压表的示数__________（填“大于”“小于”或“等于”） 。
（4）该仪器使用较长时间后，电源内阻增大，但电源电动势不变，若不做调整直接测量，则此时所测的酒
精气体浓度与真实值相比__________（填“偏大”“偏小”或“不变”）。
【答案】（1）600 （2）35.2
（3）大于 （4）偏大
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【解析】
【小问 1 详解】
根据电压表的改装原理可知
解得
【小问 2 详解】
由电表改装可知改装后的电压表内阻为 ，由图甲可知，当酒精气体浓度为零时，该酒精气体传
感器电阻 ，并联电阻为
电压表读数为 3V，由串联分压原理可知
解得
【小问 3 详解】
若酒精气体传感器处在酒精气体浓度为 的环境中，则 ，并联电阻为
由串联分压原理可知
V>1.5V
【小问 4 详解】
使用较长时间后，干电池组电动势不变，内阻增大，若在 3V 处酒精浓度为 0，则酒精气体传感器与改装后
的电压表所并联的电阻也增大，则酒精气体传感器的电阻也增大，由于不做调整直接测量，导致酒精气体
传感器的电阻偏小，则所测的酒精气体浓度比真实值偏大。
四。计算题（共 3 道题，共 38 分）
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13. 如图所示，某种自动洗衣机进水时，与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的空气（视为理想气体）。
粗细均匀的细管上端的压力传感器能感知细管中的空气压力，从而控制进水量。初始时，洗衣缸和细管内
的水面等高。封闭的空气长度 ，周围环境的热力学温度为 300K。已知管内空气温度始终保持
与周围环境的温度相同，水的密度 ，大气压强恒为 ，取重力加速度大小
。
（1）当封闭的空气长度 时，洗衣缸刚好停止进水，求洗衣缸内的水面上升的高度；
（2）若周围环境的温度变为 285K，且注水结束时洗衣缸和细管内的水面高度差和（1）中的相同，求此时
细管内空气的长度
【答案】（1）50.5cm；（2）9.5cm
【解析】
【详解】（1）由玻意耳定律，有
解得
又
解得
h＝50cm
洗衣缸内的水面上升的高度
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（2）由理想气体状态方程有
根据题意知
解得
L＝9.5cm
14. 如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨固定在水平面上，导轨间距 m，单边有界匀强磁场
垂直导轨平面竖直向下，磁场左边界为 （垂直导轨），磁感应强度大小为 T，两根长度相同的金属
棒 a、b 垂直放置在导轨上，金属棒 a、b 的质量分别为 、 ，其电阻分别为 、
，金属棒 a 位于磁场边界紧靠 PQ 放置，金属棒 b 在磁场内部。 时刻同时给两金属棒大小相等、
方向相反的初速度 ，两金属棒相向运动，且始终没有发生碰撞， 时刻回路中电流强度为零，此
时金属棒 a 又恰好运动到磁场边界 处，金属棒 b 最终恰好停在磁场边界 处，运动过程中两金属棒始终
与导轨垂直且接触良好，不计导轨电阻及摩擦，求：
（1） 时刻金属棒 b 加速度大小；
（2） 时间内通过回路的电荷量；
（3） 时刻金属棒 b 距离磁场边界 的距离及整个过程金属棒 b 产生的热量。
【答案】（1）
（2）
（3） ，
【解析】
【小问 1 详解】
根据右手定则可知， 时刻两金属棒产生的感应电流方向相同，回路中感应电动势
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根据欧姆定律可得，回路中感应电流为
对金属棒 b，根据牛顿第二定律则有
联立解得
【小问 2 详解】
时刻回路中电流强度为零，此时两金属棒速度相等，两棒受安培力始终等大反向，系统动量守恒，则有
解得
方向向左，对 b 棒由动量定理有
此过程通过回路电量
联立解得
【小问 3 详解】
最终金属棒 b 恰好停在磁场边界处 处，a 棒以 向左做匀速运动设金属棒 b 距离磁场边界 距
离为 x，对金属棒由动量定理
由
解得
整个回路中产生热量
由于两棒串联，整个过程金属棒 b 产生热量
15. 现代科学仪器常利用电场、磁场控制带电粒子的运动。如图所示，在真空坐标系 xOy 中，第二象限内有
边界互相平行且宽度均为 d 的两个区域，分别分布着方向竖直向下的匀强电场和方向垂直纸面向里的匀强
磁场，调节电场和磁场大小，可以控制飞出的带电粒子的速度大小及方向，现将质量为 m、电荷量为 q 的
带正电粒子在边界 P 处由静止释放，粒子恰好以速度大小为 v0、沿 x 轴正方向从坐标原点 O 进入 x>0 区域，
x>0 区域存在磁感应强度大小 B1、方向垂直 xOy 平面向里的匀强磁场和另一未知的匀强电场，粒子进入 x
>0 区域后恰好做匀速直线运动，不计粒子重力，求：
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（1）x>0 区域中电场强度 E1 的大小和方向；
（2）第二象限中电场强度大小 E0 与磁感应强度大小 B0；
（3）保持第二象限中磁感应强度大小不变，将电场强度大小增大为原来的 4 倍，同时左右调整入射 P 点的
位置，使粒子仍能从 O 点进入 x>0 区域，求粒子进入 x>0 区域后，运动过程中距离 x 轴最远位置的坐标。
【答案】（1） ，方向沿 y 轴负方向
（2） ，
（3） 和
【解析】
【小问 1 详解】
粒子进入 区域后恰好做匀速直线运动，根据平衡条件由
解得
方向沿 y 轴负方向
【小问 2 详解】
粒子从 O 到 P，根据动能定理有
解得
粒子在 中做匀速圆周运动，根据几何关系有
洛伦兹力提供向心力
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解得
小问 3 详解】
将第二象限中电场强度大小增大为原来的 4 倍，根据动能定理有
解得
磁感应强度大小不变
解得
其运动轨迹如图
由图可知
即粒子从 O 点进入 区域时速度方向与 y 轴负方向的夹角为
该速度沿 x 轴和 y 轴正方向的分速度大小为 ，
则粒子进入 区域后的运动可分解为沿 x 轴正方向的匀速直线运动和速度大小为 的匀速圆周
运动，可知
解得
粒子做圆周运动的周期为
第一个周期内粒子运动 和 距离 x 轴最远，根据粒子运动的周期性，粒子运动 和
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时距离 x 轴最远，最远位置的横坐标分别为
纵坐标分别为 ，
综上所述，最远的位置坐标为 和 ，
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