物理学科
考生须知:
1. 本试题卷共 8 页, 满分 100 分, 考试时间 90 分钟。
2. 答题前,在答题卷指定区域填写班级、姓名、考场号、座位号及准考证号。
3. 所有答案必须写在答题卷上, 写在试卷上无效。
4. 考试结束后, 只需上交答题卷。
5. 可能用到的相关参数:重力加速度 取 。
选择题部分
一、选择题 I (本题共 10 小题,每小题 3 分,共 30 分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合 题目要求的, 不选、多选、错选均不得分)
1. 磁感应强度 也叫磁通密度,其大小可以用磁感线的疏密表示,下列 的单位正确的是
A. B.T/m C. D.
2. 2025 年 9 月 25 日,歼-35 在福建舰完成起降训练的画面被公开。如图所示为歼-35 舰载战斗机在福建舰电磁弹射起飞。关于歼-35
第 2 题图
A. 研究电磁弹射起飞推力的作用点时, 可将歼-35 视为质点
B. 加速飞行时, 空气对歼-35 的作用力大于歼-35 对空气的作用力
C. 匀速爬升时,歼-35 的机械能增大
D. 在航母甲板上减速时,歼-35 对飞行员的作用力小于飞行员的重力
3. 在 粒子散射实验中,假设所有 粒子初速度都相同,当 粒子靠近静止的金原子核, 它们发生了不同角度的偏转, 如图所示。图中虚线是以金原子核为圆心的圆,轨迹 2 中的 点离金原子核最近,不考虑 粒子间的相互作用。则在与金原子核相互作用过程中,沿轨迹 2 运动的 粒子
第 3 题图
A. 与沿轨迹 1 运动的 粒子相比,动量变化大
B. 与沿轨迹 1 运动的 粒子相比,散射后获得的动能大
C. 与图中其它的 粒子相比,经过虚线位置时动能较大
D. 经过 点时电势能最小,且速度方向与库仑力方向垂直
4. 一质量为 的物体 用轻弹簧悬挂,悬点为 ,此时轻弹簧的长度为 ; 现对 点施加一始终垂直弹簧轴线方向的作用力 ,缓慢拉至 与竖直方向的夹角为 时
A. 弹簧长度保持不变 B. 作用力 不断增大
C. 弹簧的弹性势能先增大后减小 D. 拉力做的功等于物体 增加的机械能
5. 如图所示,一个匝数 、横截面积 、电阻不计的圆形导体线圈,线圈内存在垂直线圈平面的匀强磁场区域,面积 。电路中灯 的电阻均为 与直流电阻为 的自感线圈 串联。线圈内的磁感应强度 随时间 变化的规律为 ,则
第 5 题图
A. 所产生的感应电流的频率为
B. 线圈产生的感应电动势的有效值为
C. 线圈中的感应电流的有效值为
D. 灯 的功率为灯 的 倍
6. 如图所示,航天器在绕月飞行时,月球位于 点,航天器甲沿半径为 的圆轨道 飞行; 航天器乙沿焦点为 的椭圆轨道II飞行,其中 为近月点, 为远月点,且 ,则
第 6 题图
A. 航天器乙在 点时的加速度大小是甲的 倍
B. 航天器乙在 点时的加速度大小与在 点时相等
C. 航天器乙在 点时的速度大小是在 点时的 3 倍
D. 航天器乙和甲与月球的连线在相同的时间内扫过的面积相等
7. 如图所示,在一场人形机器人跑步大赛中,某型号机器人在平直路面上以速度 匀速跑步,此时电池工作电压为 ,输出电流为 ,已知输出功率的 80% 用于电机驱动,驱动电机的输出能量转化为机器人跑步的机械能的效率为 , 机器人跑步时受到的阻力为 ,则
第 7 题图
A. 驱动电机的输出功率为
B. 驱动电机线圈的电阻为
C. 驱动电机的效率为
D. 机器人克服阻力做功的功率为
8. 某同学在对竖直墙练习网球时,球竖直落到地面弹起到最高点时把球击出, 两次击球点的位置与球飞出的方向均相同, 第一次球恰好水平击中墙面, 第二次击中墙面的位置与击球点高度相同, 如图所示。设第一次击出球的速度大小为 ,球的运动时间为 ,第二次击出球的速度大小为 ,球的运动时间为 ,空气阻力忽略不计。则
第 8 题图
A.
B.
C. 两次击球时对球做功之比为 2 :1
D. 两次击球后,球在空中飞行过程中动量变化量为 1 :2
9. 光控继电器是一种利用光信号控制电路通断的半导体器件, 其工作原理如图所示。它由电源、光电管、放大器、电磁继电器等组成。当光照强度达到一定值时, 形成的光电流被放大器放大后, 电磁铁产生足够强的磁场吸引衔铁, 从而达到控制电路通断的目的。已知“硬磁材料”一经磁化即能保持恒定磁性, 而 “软磁材料” 则易于磁化, 也易于退磁。对于这一控制电路, 下列说法正确的是
第 9 题图
A. 放大器左边的电路电流方向沿顺时针
B. 光控继电器的电磁铁的铁芯应采用 “硬磁材料”
C. 如果蓝光能使该继电器工作, 那么黄光也一定能使其工作
D. 用该光控继电器控制路灯工作时, 白天电磁铁吸住衔铁接通电路
10. 如图甲所示,实验中水波从深水区 传向浅水区 ,沿垂直波面(振动相同的点构成的面)方向画出波线(波的传播方向)得水波在深浅水分界线上的入射角为 ,折射角为 ,已知水波的折射原理与光的折射原理相同(在光的折射中,某种介质的折射率等于光在真空中的传播速度 与光在这种介质中的传播速度 之比)。 是 轴上的两个完全相同的波源,它们到原点 的距离相等,质点 在 轴上, 点位于第一象限,如图乙所示。 都在 区时, 是振动极弱点,且 连线上还有 3 个振动极弱点。则
第 10 题图
A. 水波在浅水区 中的波速比深水区 中的大
B. 浅水区 中水波的波长是深水区 中水波波长的 倍
C. 若 都在 区, 连线上 (不包括 点) 有 3 个振动极弱点
D. 若 都在 区, 连线上 (不包括 点) 有 5 个振动极弱点
二、选择题 II (本题共 3 小题,每小题 4 分,共 12 分,每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合 题目要求的。全部选对的得 4 分, 选对但不全的得 2 分, 有选错的得 0 分)
11. 下列判断正确的是
A. 比结合能越大的原子核越稳定
B. 放射性元素经过 4 个半衰期还剩 的元素没有发生衰变
C. 红外线和 射线都是电磁波,在真空中传播的速度相等
D. 一个系统把所吸收的热量全部用来对外做功是不可能的
12. 氢光谱中有 4 条可见光光谱,如图甲所示,对其发出的 和 两种光,下列说法正确的是
第 12 题图
A. 光子的能量比 的小
B. 和 两种光射向三棱镜后光线如乙图,则 光是
C. 在图丙实验中,把 换成 后条纹间距将变大
D. 用同一装置做圆孔衍射实验, 的中央亮斑直径比 的小
第 13 题图
13. 如图所示的电路中, 是两个完全相同的小灯泡,分别与线圈 和电容器 串联后并接在 两点间。两个小灯泡的额定电压都是 ,电阻随温度的变化可忽略不计,线圈 有较大的自感系数,其直流电阻可忽略不计,电容器 有较大的电容。电源 的电动势为 1.5V,内阻可忽略不计,则
A. 开关 闭合时, 同时亮
B. 开关 闭合时, 逐渐变亮, 立即变亮后逐渐熄灭
C. 电路稳定后断开 , 闪亮后逐渐熄灭
D. 电路稳定后断开 瞬间, 间的电压为 0
非选择题部分
三、实验题(本大题共 14I、II二小题,共 14 分)
14-I. (7 分)在 “探究平抛运动的特点” 实验中
第 14-I 题图 1
第 14-I 题图 2
第 14-I 题图 3
(1)用图 1 装置研究 “平抛运动在竖直方向的运动规律”
① 下列说法正确的是_____▲_____
A. A 与 B 应选用大小相同的小球
B. A 与 B 应选用质量相同的小球
C. 托板离地面的高度越大, 两小球落地时间差也越大
D. 减小铁锤打击金属片的力度,A 球落地的时间会变短
②实验时总是发现两小球不是同步落地,可能的原因是_____▲_____(多选)
A. 托板未调水平
B. 托板长度偏大
C. 小铁锤打击金属片的力度偏大
D. 小球与金属片之间的存在摩擦力
(2)用图 2 装置重复实验,记录钢球经过的多个位置,拟合所得到的点迹,就可以得到平抛运动的轨迹。
①某同学实验后发现在白纸上留下的点迹如图 3 所示,原因可能是_____▲_____
A. 斜槽有摩擦
B. 实验小球的密度太小, 受到阻力的影响较大
C. 小球没有每次都从斜槽上同一个位置释放
②经规范操作得到相应点迹后,某同学以槽口上边缘为原点 建立坐标系,得到轨迹曲线如图 4。 在曲线上取 两点,其坐标值分别为 和 。
(i) 若测得 ,则 _____▲_____ (填“>”、“=”或“<”);
(ii)用图中 两点的坐标值计算水平抛出的初速度,其结果_____▲_____实际值(填“大于”、“等于” 或“小于”)。
第 14-I 题图 4
14-II. (7 分) 实验小组测量某一棒材的电阻率,测得其直径 、长 。实验室提供了如下器材:电流表(量程 ,电阻 约为 ),电压表(量程 ,电阻 约为 ), 滑动变阻器 ,额定电流 ),电源 ,内阻约 ,多用电表,开关一只,导线若干。
(1)测量直径所用仪器是_____▲_____
A. 50 分度的游标卡尺 B. 螺旋测微器 C. 毫米刻度尺
第 14-II 题图 1
(2)用多用电表的“×100”欧姆挡粗测该棒的电阻值时,表盘上指针如图 1 所示,则该棒的电阻约为 。
(3)为更精确测量这根棒的电阻,实验小组用如图 2 所示的电路进行测量,导线①、②最优的连线方式应选_____▲_____
C. ①连 ,②连 D. ①连 ,②连
第 14-II 题图 2
第 14-II 题图 3
(4)正确连接电路后,闭合开关,测得一组 、 值;再调节滑动变阻器,重复上述测量步骤,得到多组 、 值,并在坐标纸中作出 - 关系图线,如图 3 所示。则
①棒的电阻 _____▲_____(结果保留三位有效数字);
②棒电阻率 _____▲_____ (结果保留三位有效数字)。
15. (8 分) 氦气球是小孩喜欢的玩具。在地面附近时,气温为 ,大气压强为 , 一充气铝膜气球内氦气的压强与外界大气压相等,体积为 。小孩不小心气球脱手, 气球缓慢上升,由于外界气压降低,球内气体压强大于外界大气压,气球体积增大,当气球上升到离地 高度时,球内气体体积膨胀为原来的 1.05 倍,周围气温降至 294K,气球刚好悬浮, 铝膜导热良好。则:
第 15 题图
(1)气球在上升过程中,球内气体分子的平均动能_____(填“增大”、“减小”或“不变”),球内气体的压强_____(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)气球悬浮时,球内气体的压强多大?(保留 2 位有效数字)
(3)已知氦气的内能与温度成正比,球内气体在 时的内能为 ,上升过程中,球内气体从外界吸热 31.4J,则球内气体对外做多少功
16. (11 分) 如图所示,一装置由以 为圆心、半径为 的 竖直圆弧轨道 、水平传送带 、水平轨道 构成,各部分之间平滑连接, 和 的长度均为 。质量为 的滑块 1 从 点静止自由释放,当其下滑到 点时,质量为 的滑块 2 以初速度 从 处向左运动。传送带以恒定速度 顺时针转动,滑块与 的动摩擦因数均为 , 其他表面均光滑, 滑块 1 和 2 之间的碰撞为弹性碰撞。求滑块 1:
第 16 题图
(1)第一次经过圆弧最低点 时轨道所受的压力 ;
(2)第一次碰撞后滑块 1 的速度大小 ;
(3)碰后能上升的最大高度 。
17. (12 分) 如图所示,在光滑水平桌面上有一质量为 、边长为 的正方形超导线框,其右侧有一长度大于 、宽度为 的长方形区间存在方向垂直桌面向下、大小为 的匀强磁场。建立坐标原点 位于磁场左边界中点、水平向右为正方向坐标轴 ,则超导线框在水平桌面上的位置坐标用其右边界的中点来描述。当超导线框的位置坐标 时,表示超导线框恰好开始进入磁场,此时 。已知超导线框开始进磁场时的初速度 ,在运动过程中超导线框边长始终保持平行磁场边界。由于超导电阻为零, 当超导线框进入磁场时会产生感应电流, 该感应电流产生的磁场会阻止超导线框的磁通量变化, 以保持超导线框的磁通量不变。已知超导线框的电感为 ,若超导线框中有电流 ,则由此电流产生的磁通量为 。
第 17 题图
(1)当超导线框运动至 处时,求其中的电流 ;
(2)超导线框运动至 的过程中,求安培力所做的功与安培力的冲量;
(3)求超导线框最终的速度和超导线框具有的磁能。
18.(13 分)某物理实验室利用回旋加速器加速氘核( )轰击静止的硅-28 靶( ),研究核反应。回旋加速器的 形盒半径为 ,加速电压为 ,磁感应强度大小为 。氘核被加速至最大动能后引出轰击靶核,发生核反应:
已知相关核质量:
氘核
硅-28
硅-29
质子
其中 ,电子电荷量 ,真空光速 。忽略相对论效应和核反应的辐射能量损失,相关数值计算均保留二位有效数字。
(1)求氘核在磁场中回旋的时间(用题给字母表示);
(2)若氘核经加速后获得动能为 ,求反应后子核(硅-29)和质子的动能之和(以 为单位)
(3)实际核反应中,质子射出方向与氘核入射方向的夹角 可在0°到180°之间变化,因而质子速率 在一定范围内连续分布,试给出 取最大值和最小值的条件;
(4)若氘核经加速后获得动能为 ,反应后质子以垂直于氘核入射方向的速度射出(氘核入射方向为 轴正方向,质子沿 轴正方向射出),求质子的动量大小(以 为单位)。
1.【答案】D
由 得 ,磁通量 的单位为 ,所以磁场应强度的单位也以可表示为 。
2.【答案】C
纤-35 起飞时既有电磁弹射的推力, 又有发动机的推力, 推力的作用效果与战斗机的结构有关,所以此时不能把歼-35 视为质点,A 错。加速飞行时,空气对歼-35 的作用力与歼-35 对空气的作用力是作用力与反作用力, 大小相等, 所以 B 错。歼-35匀速爬升时, 动能不变, 重力势能增大,所以机械能增大,C 正确。在航母甲板上减速时,歼-35 对飞行员的作用力大于重力,D 错。 故选 C。
3.【答案】A
粒子与静止的原子核相互排斥,靠近时库仑力做负功,远离时电场力做正功,散射前后库仑力总功为 粒子的动能不变,速度大小相等,因沿轨迹 2 运动的 粒子与 1 比,经散射后偏转的角度较大,所以速度变化量较大,即动量变化大,故 A 对 B 错。虚线是一条等势线,不同的 粒子经过虚线时的电势能相等,因为 粒子的初动能都相等,所以经过虚线位置时的动能也相等, 错; 经过 点时 粒子的电势能最大,动能最小,力与速度垂直,所以 错。故选 A。
4.【答案】B
对 A 点受力分析, 可得弹力与拉力的合力等于重力, 在缓慢拉动的过程中, 弹力减小, 拉力增大,所以弹簧的长度减小,弹性势能减小,故 错, 对; 又因为弹力也做了功,所以拉力做的功小于物体 增加的机械能, 错。故选 B。
5.【答案】B
由 可知,磁场变化的频率 , A 错; 线圈的磁通量变化情况与一个面积为 的矩形在 的匀强磁场中绕垂直于磁场的轴转动情的磁通理变化情况相一致,所以其感应电动势的最大值为 ,所以电动势的有效值为 正确; 灯 中的电流 ,灯 中的电流由于电感对交流电有阻碍作用,所以电流小于 , 所以灯 的功率小于灯 的 , 错。故选 B。
6.【答案】A
由 得航天器的加速度与航天器到月球的距离的平方成反比,所以航天器乙在 点时到月球的距离是甲的 倍,所以加速度甲的 倍, 对 错; 由开普勒第二定律可得,航天器乙在 点时的速度是在 点时的 3 倍, 错; 航天器乙和甲周期相同,椭圆的长轴与圆的直径相等时, 其面积小于圆面积, 所以航天器乙与月球的连线在相同的时间内扫过的面积小于甲, D 错。
7.【答案】答案: B
由题意得,驱动电机的输入功率为 错; 机器人克服阻力做功的功率为 ,驱动电机的输出功率为 ,所以驱动电机的电热功率为 ,又 ,所以 , 驱动电机的效率为 ,CD 错,B 正确。故选 B。
8.【答案】C
设击球点到墙的水平距离为 ,球飞出的方向与水平方向成则 角,则 , ,得 错; 击球时对球所做的功等于球的动能,因为 ,所以 正确。球飞行过程中只受重力作用, 球的动量变化量等于重力的冲量,而冲量与时间成正比,所以冲量之比为 , D 错。故选 C。
9.【答案】A
当光电管工作时,光照阴极 打出的电子向阳极运动形成光电流,电流方向与电子运动方向相反,所以放大器左边的电路电流方向沿顺时针,A 正确。电磁铁通过电流控制磁场变化, 的铁芯应采用“软磁材料”, B错; 黄光频率比蓝光低, 蓝光能照射时光电管阴极是能发生光电效应,改用黄光照射时就不一定能发生光电效应,所以 C 错;用路灯白天断开,晚上工作时, 所以控制器白天电磁铁吸住衔铁时应断开电路, D 错。故选 A。
10.【答案】D
光的折射率 ,水波折射时 ,所以水波在深水区 波速较大,A 错;波的传播过程中,频率不变,波长与波速成正比,所以 区水波的波长是 区水波波长的 倍,B 错;因 点到两波源的路程差为 0, 点与 点的连线上有 3 个振动极弱点, 点本身也是振动极弱点,意味着 点到两波源的路程差为 ,所以若 、 都在 区, 连线上有 5 个振动极弱点, 错 对。故选 D。
11.【答案】AC
比结合能越大, 即核子结合成原子核时平均每个核子释放的能量越多, 原子核结合越牢固, 正确;放射性元素经过 4 个半衰期还剩( 的元素没有发生衰变, 错;红外线和 X 射线都是电磁波,在真空中传播的速度相等, 正确; 在气体等温膨胀时,所吸收的热量全部用来对外做功, 错。故选 AC。
12.【答案】CD
由甲图可知, 光子的频率比 的大,所以 光子的能量比 的大, A 错; 在乙图 光偏折角度较小,折射率较小,即 光的频率较小,所以 光是 错; 在劈尖干涉中,条纹间距与波长成正比,所以 在图丙实验中的条纹间距换成 后将变大, 正确,在圆孔衍射时,波长越短,中央亮斑的直径越小,所以 D 正确。故选 CD。
13.【答案】BD
开关 闭合时,线圈上的电流要从 0 开始逐渐增大,当电路稳定时,线圈上没有电压, 小灯泡 L1 正常发光; 而电容器上原来不带电, 会有一个充电过程, 充电流逐渐减小为 0 , 所以 逐渐变亮, 立即变亮后逐渐熄灭, 错 对; . 电路稳定后断开 ,线圈上的电流从原来值逐渐减小,所以 不会闪亮, 错。电路稳定时,线圈 中的电流 ,电容器所在支
路电流为 0 ,电容器两端电压为 ,断开 瞬间,线圈中的电流 保持不变,线圈 与电容器 及两个灯泡构成回路, 电流方向为逆时针方向, 所以电容器处于放电状态, 两个小灯泡上的电流都是 ,所以小灯泡两端电压 ,可得 间的电压为 0,也可得线圈 的自感电动势为 , D 正确。故选 BD。
14. 实验题(I、II二题, 共 14 分)
【答案】14-I. (7 分)
(1) ①A
② AB 1 分
(2)①C 2 分
② (i) 1 分
(ii) 大于 2 分
【答案】14-II. (7 分) 1 分
(1) B
(2)2000 1 分
(3)C 1 分
(4)①R = 2.21 × 10 2 分
1 分
2 分
15.【答案】(1)减小,减小;(2) ;(3)
(1)球内气体温度降低,分子平均动能减小(1分),体积增大,压强减小(1分)
(2)由 (2 分),得 (1 分) 也给分
(3)由 (1 分), (1 分), (1 分)
16. 【答案】(11 分)
(1)机械能守恒定律 ①
牛顿第二定律 ②
牛顿第三定律, 即方向向下③
(2)滑块 1 与传送带达到共速用时
滑块 1 从共速到达 点用时
滑块 2 运动到 点的时间
,滑块 1 与滑块 2 在 CD 段发生完全弹性碰撞(向左为正)④
⑤
⑥
解得 即第一次碰撞后滑块 1 的速度为 (往左运动),滑块 2 碰撞后静止。⑦
另一组解 (舍去)
(3)由功能关系,有 ⑧
⑨
评分标准:①~⑨式,⑦⑧两式各 2 分,其它式子各 1 分,共 11 分
③方向错或牛三不写均不给分;④没有判断出在CD段碰撞不给分;
⑦另一组解没有不扣分; ⑧分两步得到答案也给分。
17. (12 分)
(1)超导线框中磁通量不变, ①
②
(2) ③
④
⑤
⑦中v需题干所给等式代换
后正确也给分⑥
沿负 轴方向
(3)若 ,超导线框先减速至 ,其右边出磁场, 左边仍在磁场中, 而电流方向不变, 超导线圈受力方向与速度方向一致,沿 轴方向加速运动,根据对称性知,超导线圈以速度 全部出磁场, 电流减小至 0⑨
超导线框中电流为零, 磁场能也为零⑩
若 s ≥ d 超导线框减速至 0,电流最大
超导线框停止运动,电流最大,磁场能最大
评分标准: ① ○12式各 1 分, 共 12 分
18. 【答案】(13 分)
(1) 或 ①
动能定理 ② ③
①②未用 题给字母表示且答案错误,则不得分;
答案正确,给3分
(2)质量亏损 ④
能量守恒 ⑤
(3)根据动量守恒定律和能量守恒定律,知
。(质子沿氘核方向射出),速率最大⑥
(质子反氘核方向射出),速率最小⑦
(4)动量守恒: 方向: (29 硅 分量动量)⑧
方向: (29 硅 分量动量)⑨
或
能量守恒: 总
⑩