《领跑高中》 物理二轮复习高考题型组合练 3.选择题＋实验题组合练（3）（教师用书）

3.选择题＋实验题组合练（3）
一、单项选择题
1.（2024·山东青岛三模）“玉兔二号”月球车于2022年7月5日后开始休眠。月球夜晚温度低至零下180 ℃，为避免低温损坏仪器，月球车携带的放射性元素钚Pu会不断衰变，释放能量为仪器保温。Pu通过以下反应得到：UHNp＋n，NpPu＋X，下列说法正确的是（　　）
A.k＝1，X为电子
B.UHNp＋n是重核裂变
C.Pu的比结合能比Np的大
D.Np衰变前的质量等于衰变后X和Pu的质量之和
解析：C　衰变方程为NpPu＋X，由质量数守恒和核电荷数守恒可得X为电子，对于核反应方程UHNp＋n，由质量数守恒可得238＋2＝238＋k，解得k＝2，A错误；核反应方程U＋Np＋n，不是重核裂变反应，是人工核反应，B错误；衰变方程为NpPu＋X，该反应释放核能，总核子数不变，所以Pu的比结合能比Np的大，C正确；衰变方程为NpPu＋X，该反应释放核能，有质量亏损，所以Np衰变前的质量大于衰变后X和Pu的质量之和，D错误。
2.（2024·广东惠州期末）某款天花板消防自动感温喷淋头如图a所示，当室内达到一定温度时，感温玻璃球自动爆开，喷淋开始启动达到自动喷水灭火的目的。如图b所示，某次演示过程，测量出水落在面积为16π m2的圆内，喷头出水口离地面的垂直距离为2.45 m。若喷出水的速度方向近似为水平方向，忽略空气阻力，重力加速度g取10 m/s2，则出水口水的最大初速度约为（　　）
A.4.7 m/s B.5.7 m/s
C.8.2 m/s D.11.4 m/s
解析：B　由平抛运动规律得x＝v0t，y＝gt2，又16π m2＝πx2，联立解得v0≈5.7 m/s，故选B。
3.（2024·山东聊城三模）如图甲所示，把一矩形均匀薄玻璃板ABCD压在另一个待测矩形平行玻璃板上，BC一侧用薄片垫起，将红单色光从上方射入，这时可以看到明暗相间的条纹，如图乙所示，下列关于这些条纹的说法中正确的是（　　）
A.条纹与DC边平行
B.乙图弯曲条纹表示下方待测板在该处有凹陷
C.如果用手用力捏右侧三层，会发现条纹保持间距不变，整体向AD侧移动
D.看到的条纹越多，说明薄片的厚度越厚
解析：D　设薄膜厚度为d'，薄膜干涉的光程差Δs＝2d'，厚度相同处产生的条纹明暗情况相同，因此条纹应与AD边平行，故A错误；根据薄膜干涉的产生原理可知，该处有突起，故B错误；如果用手用力捏右侧三层，d'变小，根据薄膜干涉特征可知条纹间距变大，导致满足亮条纹光程差的间距向劈尖移动，所以条纹向着劈尖移动，故C错误；看到的条纹越多，那么相邻亮条纹间距越小，说明薄片的厚度越厚，故D正确。
4.（2024·浙江杭州模拟）2024年4月25日20时59分，神舟十八号载人飞船成功发射，最后对接于空间站天和核心舱径向端口。神舟十八号发射后会在停泊轨道Ⅰ上进行数据确认，在P点瞬间加速后进入转移轨道（椭圆轨道）Ⅱ，最后在Q点瞬间加速后进入空间站轨道，完成与中国空间站的交会对接，其变轨过程可简化为如图所示，已知停泊轨道半径近似为地球半径R，中国空间站轨道距地面的平均高度为h，飞船在停泊轨道上的周期为T1，飞船和空间站均视为质点，则（　　）
A.飞船在转移轨道Ⅱ上各点的速度均小于7.9 km/s
B.不考虑变轨瞬间，飞船在轨道Ⅲ上运行时航天员对椅子有压力作用
C.飞船在停泊轨道Ⅰ与组合体在空间站轨道Ⅲ上的速率之比为∶
D.飞船在转移轨道Ⅱ上正常运行的周期为T＝T1
解析：D　在停泊轨道Ⅰ运行时，其速度接近于7.9 km/s，在P点要进入转移轨道Ⅱ，必须加速，因此转移轨道Ⅱ上有的位置速度大于7.9 km/s，选项A错误；不考虑变轨瞬间，飞船在轨道Ⅲ上运行时均处于完全失重状态，故航天员对椅子无压力作用，选项B错误；由G＝m，得v＝，所以飞船在停泊轨道Ⅰ与组合体在空间站轨道Ⅲ上的速率之比为∶，选项C错误；由开普勒第三定律得＝，得T＝T1，选项D正确。
5.（2024·重庆沙坪坝三模）如图所示，用轻绳把边长为L的正方形金属框竖直悬挂于一个有界的匀强磁场边缘，磁场方向垂直于纸面向里，金属框的上半部处于磁场内，下半部处于磁场外，磁感应强度大小随时间变化规律为B＝kt，已知金属框阻值一定，从t＝0开始的全过程轻绳不会被拉断，关于该过程，下列说法正确的是（　　）
A.金属框受到竖直向上的安培力
B.金属框的感应电动势大小E＝kL2
C.金属框中感应电流的大小方向均不变
D.金属框受到的安培力大小不变
解析：C　线框在磁场中的面积S＝×L＝，根据法拉第电磁感应定律可知E＝＝＝，设线框的电阻为R，由闭合电路欧姆定律知I＝＝＝，故电流大小始终不发生改变，故B错误， C正确；根据楞次定律可得感应电流为逆时针方向，线框上边的电流方向水平向左，根据左手定则可以判定安培力方向竖直向下，故A错误；线框中电流大小不变，但磁感应强度大小随时间变化规律为B＝kt，由F＝ILB可知安培力在增大，故D错误。
6.（2024·安徽合肥模拟）在匀质轻绳上有两个相距12 m的波源S1、S2，两波源的连线上有两质点A、B，A与波源S1相距3 m，B与波源S2相距8 m，如图甲所示。t＝0 s时两波源同时上下振动产生两列绳波，其中S2的振动图像如图乙所示，经过一段时间观察到A点振动始终加强，B点振动始终减弱，两者振幅差20 cm，且A、B之间没有振动加强点和减弱点，则下列说法正确的是（　　）
A.波源S1产生的波的波长为6 m
B.波源S1起振的方向向下
C.稳定后在两波源之间（不包括波源）有奇数个加强点
D.0～1 s内质点B通过的路程为64 cm
解析：D　两波源在匀质轻绳上传播，速度相同，且能发生稳定的干涉，频率相同，故则两列波的波长相同，A、B两者相距1 m，A点振动始终加强，B点振动始终减弱，且A、B之间没有振动加强点和减弱点，则2xAB＝λ，解得波源S1产生的波的波长为λ＝4 m，故A错误；在A点，波程差为6 m，为λ，A点振动始终加强，故两波源起振相反，由图乙可知S2起振方向向下，故S1起振的方向向上，故B错误；两波源起振相反，故中间点是减弱点，根据对称性可知加强点为偶数个，故C错误；设S2的振幅为A2＝12 cm且A2＞A1，振动加强点的振幅为A0＝A1＋A2，振动减弱点的振幅为A0'＝A2－A1，则ΔA＝A0－A0'＝2A1＝20 cm，解得A1＝10 cm，符合题意，故S1的振幅为10 cm，先传到B点用时0.2 s，B点振动0.2后，S2传到B，接下来一起振动0.6 s，所以质点B运动的路程为s＝4A1＋12＝64 cm，故D正确。
7.（2024·山东聊城三模）如图所示，由同种材料制成的玻璃吊坠下部分是半径为R的半球体，上部分是高为R的圆锥体，O点为半球体的球心，M为圆锥体的顶点。平行于MO的光线从半球体表面N点射入玻璃吊坠，经折射后恰好经过M点，N点到直线MO的距离为R，则该玻璃吊坠的折射率为（　　）
A. B. C. D.
解析：C　光路图如图所示，其中ON为法线，入射角为θ，折射角为α，因为MO＝NO，所以∠NMO＝∠MNO＝α，由几何知识可得θ＝∠NOC＝∠NMO＋∠MNO＝2α，故折射率为n＝＝＝2cos α，由题意可知sin θ＝＝，解得θ＝60°，所以α＝30°，故n＝，故选C。
二、多项选择题
8.（2024·广东惠州期末）为模拟空气净化过程，设计了如图甲和乙所示的两种密闭除尘桶。在甲圆桶顶部和底面间加上恒定电压U，沿圆桶的轴线方向会形成一片匀强电场，初速度为零的带电尘粒的运动方向如图甲箭头方向所示：而在乙圆桶轴线处放一直导线，在导线与桶壁间也加上恒定电压U，会形成沿半径方向的辐向电场，初速度为零的带电尘粒的运动方向如图乙箭头方向所示。已知带电尘粒运动时受到的空气阻力大小与其速度大小成正比，假设每个尘粒的质量和带电荷量均相同，带电尘粒的重力忽略不计，则（　　）
A.在甲桶中，尘粒的加速度一直不变
B.在乙桶中，尘粒在向桶壁运动过程中，尘粒所受电场力变小
C.任意相等时间内，甲桶中电场力对单个尘粒做的功一定相等
D.甲、乙两桶中，电场力对单个尘粒做功的最大值相等
解析：BD　在甲桶中的电场为匀强电场，根据F＝qE可知，尘粒受电场力为恒力，由于空气阻力与尘粒运动的速度成正比，可知尘粒所受的合力随速度的变化而改变，根据公式F＝ma，可知，尘粒合外力改变，则尘粒的加速度变化，A错误；乙空间中的电场为放射状的，不是匀强电场，因此越远离导线的地方电场强度越小，所以尘粒在向桶壁运动过程中，尘粒所受电场力变小，B正确；根据公式W＝Fs，F＝qE，整理可知W＝qEs，由于尘粒在电场中，不做匀速直线运动，故在任意相等时间内，位移s可能不同，即任意相等时间内，甲桶中电场力对单个尘粒做的功不一定相等，C错误；根据公式W＝qU，可知，电场力对单个尘粒做功的最大值都等于qU，D正确。
9.（2024·河南郑州预测）如图，虚线MN右侧有垂直于纸面向外的磁场，取MN上一点O作为原点，水平向右建立x轴，磁场的磁感应强度B随x坐标（以m为单位）的分布规律为B＝1＋x（T），一质量为1 kg、边长为1 m、电阻为2 Ω的正方形金属框abcd在MN左侧的光滑水平面上在水平力的作用下进入磁场，在金属框运动的过程中，ab边始终与MN平行，金属框进入磁场的过程中电流大小始终为1 A，之后以完全进入时的速度做匀速直线运动，则下列说法正确的是（　　）
A.金属框ab边刚进磁场时的速度大小为2 m/s
B.金属框进磁场过程通过金属框截面的电荷量为 C
C.金属框进入磁场的过程动能减小了1 J
D.金属框完全进入磁场后，外力做功的功率大小为0.5 W
解析：ABD　金属框ab边刚进磁场时I＝，解得v1＝2 m/s，故A正确；金属框进入磁场的过程通过金属框截面的电荷量q＝·Δt＝·Δt＝·Δt＝＝＝ C＝ C，故B正确；当金属框cd边刚好要进磁场时，设速度为v2，则I＝，解得v2＝1 m/s，因此金属框进入磁场的过程动能的减少量为ΔEk＝m－m＝1.5 J，故C错误；金属框完全进入磁场后速度保持不变，由I'＝，可知，I'为定值0.5 A，外力做功的功率大小为P＝I'2R＝0.5 W，故D正确。
10.（2024·湖南师大附模拟）如图甲所示，竖直弹簧固定在水平地面上，一质量为m、可视为质点的铁球从距弹簧上端h的O点静止释放，以O点为坐标原点，铁球所受弹力F的大小随铁球下落的位置坐标x的变化关系如图乙所示，不计空气阻力，重力加速度为g。下列结论正确的是（　　）
A.弹簧弹性势能最大值为mg（h＋2x0）
B.铁球运动过程中最大动能mgh＋mgx0
C.当x＝h时铁球重力势能与弹簧弹性势能之和最小
D.铁球压缩弹簧过程中重力做功功率先增大后减小
解析：BD　由题图乙可知，当x＝h＋x0时，铁球的重力跟弹簧弹力平衡，此时铁球速度最大，动能最大，所以铁球和弹簧组成的系统的重力势能与弹性势能之和最小，根据机械能守恒定律可得mg（h＋x0）－mgx0＝Ekm，可得Ekm＝mgh＋mgx0，故B正确，C错误；铁球刚接触弹簧的一段时间内，重力大于弹簧弹力，铁球加速下降，重力做功功率逐渐增大，重力与弹簧弹力大小相等后，铁球继续向下运动，由于弹簧弹力大于重力，铁球减速下降，重力做功功率逐渐减小，故D正确；假如铁球刚接触弹簧时没有速度，根据简谐运动的对称性可知，弹簧的最大压缩量为2x0，而实际上铁球刚接触弹簧时有向下的速度，可知弹簧的最大压缩量大于2x0，铁球运动到最低点的坐标大于h＋2x0，所以弹簧弹性势能的最大值大于mg（h＋2x0），故A错误。
三、实验题
11.在“验证机械能守恒定律”的实验中
（1）下列操作正确的是　B　。
（2）实验获得一条纸带，截取点迹清晰的一段并测得数据如图所示，已知打点的频率为 50 Hz，则打点“13”时，重锤下落的速度大小为　3.34　 m/s（保留三位有效数字）。
（3）某同学用纸带的数据求出重力加速度g＝9.77 m/s2，并用此g值计算得出打点“1”到“13”过程重锤的重力势能减小值为5.09m，另计算得动能增加值为5.08m（m为重锤质量），则该结果　能　（选填“能”或“不能”）验证机械能守恒，理由是见解析　。
解析：（1）应手提纸带上端使纸带竖直，同时使重物靠近打点计时器，由静止释放。故选B。
（2）根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该过程平均速度可得打点“13”时，重锤下落的速度大小v13＝
＝f＝3.34 m/s。
（3）能验证机械能守恒；理由是“在误差允许的范围内，重锤的重力势能减小值等于动能增加值”。
12.（2024·浙江温州二模）磁敏电阻是一种对磁敏感、具有磁阻效应的电阻元件。物质在磁场中电阻发生变化的现象称为磁阻效应。某实验小组利用伏安法测量一磁敏电阻RM的阻值（约几千欧）随磁感应强度的变化关系。
所用器材：电源E（6 V）、滑动变阻器R（最大阻值为20 Ω），电压表（量程为0～3 V，内阻为2 kΩ）和毫安表（量程为0～3 mA，内阻不计）。定值电阻R0＝1 kΩ、开关、导线若干
（1）为了使磁敏电阻两端电压调节范围尽可能大，实验小组设计的电路图如图甲所示，请用笔画线代替导线在乙图中将实物连线补充完整。
答案： 见解析图　
（2）某次测量时电压表的示数如图丙所示，电压表的读数为　1.30　V，电流表读数为0.5 mA，则此时磁敏电阻的阻值为　3 900 Ω（3.9×103 Ω）　。
（3）实验中得到该磁敏电阻阻值R随磁感应强度B变化的曲线如图丁所示，某同学利用该磁敏电阻制作了一种报警器，其电路的一部分如图戊所示。图中E为直流电源（电动势为6.0 V，内阻可忽略），当图中的输出电压达到或超过2.0 V时，便触发报警器（图中未画出）报警。若要求开始报警时磁感应强度为0.2 T，则图中　R2　（填“R1”或“R2”）应使用磁敏电阻，另一固定电阻的阻值应为　2.8 kΩ（保留2位有效数字）。
解析：（1）根据电路图甲，在乙图中补充实物连线图如图
（2）电压表的最小刻度值为0.1 V，如图丙所示，电压表的读数为1.30 V，
根据串联电路电压与电阻成正比的关系，磁敏电阻两端的电压为×＝1.95 V
电流表读数为0.5 mA，故此时磁敏电阻的阻值为R＝ Ω＝3 900 Ω。
（3）根据闭合电路欧姆定律可得输出电压为U＝
要求输出电压达到或超过2.0 V时报警，即要求磁感应强度增大时，电阻的阻值增大，从而需要输出电压增大，故需要R2的阻值增大才能实现此功能，故R2为磁敏电阻；
开始报警时磁感应强度为0.2 T，此时R2＝1.4 kΩ
电压为U＝2.0 V
根据电路关系有＝
解得另一固定电阻的阻值应为R1＝2.8 kΩ。
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