2021年1月浙江省普通高校招生选考科目考试
物理仿真模拟试题（二）
考生须知：
1．本试题卷分选择题和非选择题两部分，共8页，满分100分，考试时间90分钟。
2．考生答题前，务必将自己的姓名、准考证号用黑色字迹的签字笔或钢笔填写在答题卡上。
3．选择题的答案须用2B铅笔将答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如要改动，须将原填涂处用橡皮擦净。
4．非选择题的答案须用黑色字迹的签字笔或钢笔写在答题卡上相应区域内，作图时可先使用2B铅笔，确定后须用黑色字迹的签字笔或钢笔描黑，答案写在本试题卷上无效。
5．本卷中涉及数值计算的，重力加速度g均取10
m/s2。
选择题部分
一、选择题Ⅰ（本题共10小题，每小题3分，共39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．以下物理量为标量，且单位是国际单位制导出单位的是（ ）
A.
电流、A
B.
力、N
C.
功、J
D.
电场强度、N/C
2.如图甲所示，某工地上起重机将重为G的正方形工件缓缓吊起，四根质量不计等长的钢绳，一端分别固定在正方形工件的四个角上，另一端汇聚于一处挂在挂钩上，绳端汇聚处到每个角的距离均与正方形工件的对角线长度相等，如图乙所示．则每根钢绳的受力大小为
A.
B.
C.
D.
3.手机导航成为现代人们出行必不可少的工具如图所示为某次导航推荐的具体路线，关于此次导航下列说法正确的是（ ）
A.
“时间最短”路线的平均速度最大
B.
“大路优先”路线比“距离最短”路线的平均速度大
C.
“距离最短”路线的位移最小
D.
由三条推荐路线可知，位移不小于6.5公里
4.有关氢原子光谱的说法中不正确的是（ ）
A.
氢原子发射光谱是连续光谱
B.
氢原子光谱的频率与氢原子能级的能量差有关
C.
氢原子光谱说明氢原子能级是分立的
D.
氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光
5.将一物体以一定的初速度竖直上抛，从抛出到落回抛出点的时间为t。取抛出位置为参考平面，若物体上升的最大高度为h，在处设置一水平挡板，仍将该物体以相同的初速度整直上抛，设物体撞击挡板时间不计且动能不损失，不计空气阻力作用，则这种情况下物体从抛出到落回抛出点所用的时间为（ ）
A
0.25t
B.
0.5t
C.
0.75t
D.
t
6.一个直流电动机，线圈电阻是0.5Ω，当它两端所加电压为6V时，通过电动机的电流是2A。由此可知（ ）
A.
电动机消耗的电功率为10W
B.
电动机发热的功率为10W
C.
电动机输出的机械功率为10W
D.
电动机的工作效率为20%
7.如右图，M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点，点为半圆弧的圆心，.电荷量相等、符号相反的两个电荷分别置于M、N两点，这时点电场强度的大小为E1；若将N点处的点电荷移至P点，则点的场强大小变为E2.E1与E2之比为(
)
A.
1：2
B.
2：1
C.
D.
8.如图所示，n匝矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小为B的水平匀强磁场中，线框面积为S，电阻不计。线框绕垂直于磁场的轴以角速度匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，变压器副线圈接入一只额定电压为U的灯泡，灯泡正常发光。从线圈通过中性面开始计时，下列说法正确的是（ ）
A.
图示位置穿过线框的磁通量变化率最大
B.
灯泡中的电流方向每秒改变2次
C.
线框中产生感应电动势的表达式为e=nBSωsinωt
D.
变压器原、副线圈匝数之比为nBSω：U
9.为测量线圈L的直流电阻R0，某研究小组设计了如图所示电路。已知线圈的自感系数较大，两电表可视为理想电表，其示数分别记为U、I，实验开始前，S1处于断开状态，S2处于闭合状态。关于实验过程，下列说法不正确的是（ ）
A.
闭合S1，电流表示数逐渐增大至稳定值
B.
闭合S1，电压表示数逐渐减小至稳定值
C.
待两电表示数稳定后，方可读取U、I的值
D
实验结束后，应先断开S1
10.在牛顿力学体系中，当两个质量分别为m1、m2的质点相距为r时具有的势能，称为引力势能，其大小为（规定两个物体相距无穷远处时势能为零）。假设一颗人造卫星在距地球表面高度为h的轨道上做匀速圆周运动，已知地球质量为M，地球半径为R，该人造卫星的质量为m，引力常量为G，则该人造卫星的机械能大小为（ ）
A.
B.
C.
D.
11.在垂直纸面向外的匀强磁场B中，有不计重力的a、b两个带电粒子，在纸面内做匀速圆周运动，运动方向和轨迹示意如图所示。下列说法正确的是
（
）
A．a、b两粒子所带电性相同
B．a粒子所带的电荷量较大
C．a粒子运动的速率较大
D．a粒子所做圆周运动的周期较长
12.OMN为玻璃等腰三棱镜的横截面，ON=OM，a、b两束可见单色光（关于OO′）对称，从空气垂直射入棱镜底面
MN，在棱镜侧面
OM、ON上反射和折射的情况如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A.
在棱镜中a光束的折射率大于b光束的折射率
B.
在棱镜中，a光束的传播速度小于b光束的传播速度
C.
a、b
两束光用同样的装置分别做单缝衍射实验，a光束比b光束的中央亮条纹宽
D.
a、b两束光用同样的装置分别做双缝干涉实验，a光束比b光束的条纹间距小
13.电子束焊机是一种高精密的焊接设备，它利用高速运动的电子束流轰击工件进行焊接加工。电子束焊机中的电场线如图所示，曲面
K
为阴极，A
为阳极，加有高压
U，A
到曲面各点的距离均为d，电子在
K
极由静止被加速，其电量大小为
e，不考虑电子重力，则下列说法正确的是(
)
A.
与
A
点距离相同的
P、Q
两点，电场强度相同
B.
A、K
之间的电场强度大小为
C.
电子由
K
沿直线到
A
加速度逐渐减小
D.
电子由
K
到
A
电势能减小了eU
二、选择题Ⅱ（本题共3小题，每小题2分，共6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2分，选对但不全的得1分，有错选的得0分）
14.氢原子能级示意图的一部分如图所示，一群氢原子处于n=4能级。当这些氢原子在这些能级间跃迁时，下列说法正确的是（ ）
A.
可能放出6种能量的光子
B.
由n=4能级跃迁到n=3能级的过程中，放出光子的频率最大
C.
从n=2能级跃迁到n=1能级的过程中，辐射出的光子的能量最大
D.
处于n=1能级的氢原子能吸收15eV的能量发生跃迁
15.下列说法正确的是_______
A.
单缝衍射实验中，缝越宽，条纹越亮，衍射现象越明显
B.
光纤通信，医用纤维式内窥镜都利用了光的全反射原理
C.
机械波传播过程中，某质点在一个周期内向前移动一个波长的距离
D.
地球上的人看来，接近光速运动的飞船中的时钟变慢了
16.如图甲所示，沿波的传播方向上有间距均为1m的六个质点a、b、c、d、e、f，均静止在各自的平衡位置上，t=0时刻振源a从平衡位置竖直向上做简谐运动，其振动图像如图乙所示，形成的简谐横波以1m/s的速度水平向右传播，则下列说法正确的是（ ）
A．此六个质点都振动起来后，质点c运动方向始终与质点a运动方向相反
B．6s时质点e的速度大小为1m/s，水平向右
C．4－5s内质点c的加速度在减小
D．0－3s内质点b的运动路程为4cm
三、非选择题（本题共6小题，共55分）
17．（7分）如图所示的实验装置可以验证牛顿运动定律，小车上固定一个盒子，盒子内盛有沙子．沙桶的总质量(包括桶以及桶内沙子质量)记为m，小车的总质量(包括车、盒子及盒内沙子质量)记为M.
(1)验证在质量不变的情况下，加速度与合外力成正比：从盒子中取出一些沙子，装入沙桶中，称量并记录沙桶的总重力mg，将该力视为合外力F，对应的加速度a则从打下的纸带中计算得出．多次改变合外力F的大小，每次都会得到一个相应的加速度．本次实验中，桶内的沙子取自小车中，故系统的总质量不变．以合外力F为横轴，以加速度a为纵轴，画出a－F图象，图象是一条过原点的直线．
①a－F图象斜率的物理意义是_________________________________________．
②你认为把沙桶的总重力mg当作合外力F是否合理？答：______.(填“合理”或“不合理”)
③本次实验中，是否应该满足M?m这样的条件？答：_______(填“是”或“否”)；理由是________．
(2)验证在合外力不变的情况下，加速度与质量成反比：保持桶内沙子质量m不变，在盒子内添加或去掉一些沙子，验证加速度与质量的关系．本次实验中，桶内的沙子总质量不变，故系统所受的合外力不变．用图象法处理数据时，以加速度a为纵横，应该以______倒数为横轴．
18．（7分）某同学用伏安法测一节干电池的电动势和内阻，现备有下列器材：
A．被测干电池一节
B．电流表：量程0～0.6A，内阻0.1Ω
C．电流表：量程0～3A，内阻0.024Ω
D．电压表：量程0～3V，内阻未知
E．电压表：量程0～15V，内阻未知
F．滑动变阻器：0～10Ω，2A
G．滑动变阻器：0～100Ω，1A
H．开关、导线若干
伏安法测电池电动势和内阻的实验中，由于电流表和电压表内阻的影响，测量结果存在系统误差．在现有器材的条件下，要尽可能准确地测量电池的电动势和内阻．
(1)在上述器材中请选择适当的器材：________(填写选项前的字母)；
(2)在图甲方框中画出相应的实验电路图_______；
(3)根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图乙所示的U－I图象，则在修正了实验系统误差后，干电池的电动势E＝________V，内电阻r＝________Ω.
19．（9分）如图所示，斜面AC长L=1m，倾角=37°，CD段为与斜面平滑连接水平地面．一个质量m=2kg的小物块从斜面顶端A由静止开始滑下．小物块与斜面、地面间的动摩擦因数均为=0.5．不计空气阻力，g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8．求：
（1）小物块沿斜面下滑时的加速度大小；
（2）小物块滑到斜面底端C点时的速度大小v；
（3）小物块在水平地面上滑行的最远距离x．
20．（12分）如图所示，质量为2kg、左端有挡板的长木板置于水平地面上，上表面光滑，下表面与地面间的动摩擦因数为0.2。一辆固定有电动机的小车，质量共2kg，放置在木板上，电动机可收拢与挡板拴接的水平轻绳，初始时离挡板的距离为4m。开启电动机收拢轻绳使小车匀加速运动到挡板处。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，空气阻力不计，取g
=10m/s2。
(1)若运动时间为2s，且木板不动，求轻绳的拉力大小；
(2)若要运动时间最短，且木板不动，求加速过程中轻绳拉力的最大功率；
(3)若小车与挡板碰撞后结合成一个牢固整体（碰撞时间极短，同时电动机停止运转），求最终停止时，木板与初位置距离的最大值及对应的轻绳拉力。
21．（10分）如图所示的平面直角坐标系xOy，在第Ⅰ象限内有平行于y轴的匀强电场，方向沿y正方向；在第Ⅳ象限的正三角形abc区域内有匀强电场，方向垂直于xOy平面向里，正三角形边长为L，且ab边与y轴平行．一质量为m、电荷量为q的粒子，从y轴上的P（0，h）点，以大小为v0的速度沿x轴正方向射入电场，通过电场后从x轴上的a（2h，0）点进入第Ⅳ象限，又经过磁场从y轴上的某点进入第Ⅲ象限，且速度与y轴负方向成45°角，不计粒子所受的重力．求：
（1）电场强度E的大小；
（2）粒子到达a点时速度的大小和方向；
（3）abc区域内磁场的磁感应强度B的最小值．
22．（10分）处于自然状态的物体会不断地向外辐射电磁波，同时也会吸收由其他物体辐射来的电磁波，当辐射和吸收达到平衡时，物体的温度保持不变。如果某物体能完全吸收入射到其表面的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就称为黑体。黑体也会同时向外辐射电磁波，已知单位时间内从黑体表面单位面积辐射出电磁波的能量I与黑体表面热力学温度T的4次方成正比，即I=σT4，其中σ为已知常量。
（1）若将火星看成表面温度相同的球形黑体，火星的半径为r，火星中心到太阳中心的距离为L，且L远远大于r，所以火星接收到来自太阳的辐射可视为垂直射到面积为πr2的圆面上。已知太阳向外辐射电磁波的总功率为P1。火星大气层对太阳辐射的吸收和反射、太阳辐射在传播过程中的能量损失，以及其他天体和宇宙空间的辐射均可忽略不计。
①
求在火星表面垂直于太阳和火星连线的单位面积接收到的来自太阳辐射的功率P0；
②
设火星向四面八方各个方向均匀辐射，请写出当吸收和辐射达到平衡时火星表面热力学温度T火的表达式。
（2）太阳辐射电磁波的能量来源于如图甲所示的太阳中心的“核反应区”。“核反应区”产生的电磁波在向太阳表面传播的过程中，会不断被太阳的其他部分吸收，然后再辐射出频率更低的电磁波。为了研究“核反应区”的温度，某同学建立如下简化模型：如图乙所示，将“核反应区”到太阳表面的区域视为由很多个“薄球壳层”组成，第1“薄球壳层”的外表面为太阳表面；各“薄球壳层”的内、外表面都同时分别向相邻内“薄球壳层”和外“薄球壳层”均匀辐射功率相等的电磁波（第1“薄球壳层”的外表面向太空辐射电磁波，最内侧的“薄球壳层”的内表面向“核反应区”辐射电磁波），如图丙所示；“核反应区”产生的电磁波的能量依次穿过各“薄球壳层”到达太阳的表面，每个“薄球壳层”都视为黑体，且辐射和吸收电磁波的能量已达到平衡，所以各“薄球壳层”的温度均匀且恒定。
已知太阳表面热力学温度为T1，所构想的“薄球壳层”数目为N，太阳半径R1与“核反应区”的半径RN满足R1=kRN（k为已知的常数），第1“薄球壳层”的外表面向外辐射电磁波的总功率为P1。请根据该同学建立的模型和题目中给出的信息，解答下列问题。
①
求第2、第3和第N“薄球壳层”向相邻的外“薄球壳层”辐射电磁波的功率P2、P3和PN；
②
若认为“核反应区”的温度和第N“薄球壳层”的温度TN相等，请推导出“核反应区”热力学温度TN的表达式。结合所得到TN的表达式，请说明该同学的模型是否合理？若不合理，请说明理由。2021年1月浙江省普通高校招生选考科目考试
物理仿真模拟试题（二）
考生须知：
1．本试题卷分选择题和非选择题两部分，共8页，满分100分，考试时间90分钟。
2．考生答题前，务必将自己的姓名、准考证号用黑色字迹的签字笔或钢笔填写在答题卡上。
3．选择题的答案须用2B铅笔将答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如要改动，须将原填涂处用橡皮擦净。
4．非选择题的答案须用黑色字迹的签字笔或钢笔写在答题卡上相应区域内，作图时可先使用2B铅笔，确定后须用黑色字迹的签字笔或钢笔描黑，答案写在本试题卷上无效。
5．本卷中涉及数值计算的，重力加速度g均取10
m/s2。
选择题部分
一、选择题Ⅰ（本题共10小题，每小题3分，共39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．以下物理量为标量，且单位是国际单位制导出单位的是（ ）
A.
电流、A
B.
力、N
C.
功、J
D.
电场强度、N/C
【答案】C
【解析】
A．电流是标量，A是国际单位的基本单位，所以A错误；
B．力是矢量，N是国际单位的导出单位，所以B错误；
C．功是标量，J是国际单位的导出单位，所以C正确；
D．电场强度是矢量，N/C是国际单位的导出单位，所以D错误。
故选C。
2.如图甲所示，某工地上起重机将重为G的正方形工件缓缓吊起，四根质量不计等长的钢绳，一端分别固定在正方形工件的四个角上，另一端汇聚于一处挂在挂钩上，绳端汇聚处到每个角的距离均与正方形工件的对角线长度相等，如图乙所示．则每根钢绳的受力大小为
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【解析】
设每根钢丝绳的拉力为F，由题意可知每根绳与竖直方向的夹角为30°；根据共点力的平衡条件可得
解得
D正确。
3.手机导航成为现代人们出行必不可少的工具如图所示为某次导航推荐的具体路线，关于此次导航下列说法正确的是（ ）
A.
“时间最短”路线的平均速度最大
B.
“大路优先”路线比“距离最短”路线的平均速度大
C.
“距离最短”路线的位移最小
D.
由三条推荐路线可知，位移不小于6.5公里
【答案】A
【解析】
AC．因为起点与终点位置确定，故三条路线位移相同，因“时间最短”路线时间最短，故平均速度最大，故A正确，C错误；
B．“大路优先”路线比“距离最短”路线所用时间相同，则平均速度相同，故B错误；
D．因实际路径不是直线，故位移一定小于6.5公里，故D错误。
故选A。
4.有关氢原子光谱的说法中不正确的是（ ）
A.
氢原子发射光谱是连续光谱
B.
氢原子光谱的频率与氢原子能级的能量差有关
C.
氢原子光谱说明氢原子能级是分立的
D.
氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光
【答案】A
【解析】
A．由于氢原子发射的光子的能量：,所以发射的光子的能量值E是不连续的，只能是一些特殊频率的谱线，A错误，符合题意；
B．当氢原子从较高轨道跃第n能级迁到较低轨道第m能级时，发射的光子的能量为，显然n、m的取值不同，发射光子的频率就不同故氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能力差有关，B正确，不符合题意；
C．由于氢原子的轨道是不连续的，而氢原子在不同的轨道上的能级，故氢原子的能级是不连续的即是分立的，故C正确，不符合题意；
D．由于氢原子发射的光子的能量：,所以发射的光子的能量值E是不连续的，只能是一些特殊频率的谱线，D正确，不符合题意。
故选A。
5.将一物体以一定的初速度竖直上抛，从抛出到落回抛出点的时间为t。取抛出位置为参考平面，若物体上升的最大高度为h，在处设置一水平挡板，仍将该物体以相同的初速度整直上抛，设物体撞击挡板时间不计且动能不损失，不计空气阻力作用，则这种情况下物体从抛出到落回抛出点所用的时间为（ ）
A
0.25t
B.
0.5t
C.
0.75t
D.
t
【答案】B
【解析】
由题意可知，
设物体抛到处需要的时间为，则
解得
物体碰到挡板后，速度大小不变方向相反，故物体反弹后落回原处的时间任然为，故物体从抛出到落回原点的时间为
故B正确；
故选B。
6.一个直流电动机，线圈电阻是0.5Ω，当它两端所加电压为6V时，通过电动机的电流是2A。由此可知（ ）
A.
电动机消耗的电功率为10W
B.
电动机发热的功率为10W
C.
电动机输出的机械功率为10W
D.
电动机的工作效率为20%
【答案】C
【解析】
A．设直流电动机线圈电阻为r，电动机工作时通过的电流为I，两端的电压为U。
总功率为
P=UI=2×6=12W
所以A错误。
B．发热功率为
P热=I2r=22×0.5=2W
所以B错误。
C．根据能量守恒定律，其输出功率为
P出=P?P热=12W?2W=10W
所以C正确。
D．电动机的工作效率为
所以D错误。
故选C。
7.如右图，M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点，点为半圆弧的圆心，.电荷量相等、符号相反的两个电荷分别置于M、N两点，这时点电场强度的大小为E1；若将N点处的点电荷移至P点，则点的场强大小变为E2.E1与E2之比为(
)
A.
1：2
B.
2：1
C.
D.
【答案】B
【解析】
试题分析：由得：；若将N点处的点电荷移至P点，则O点的场强大小变为E2，知两点电荷在O点的场强夹角为1200，由矢量的合成知，得：，B对
8.如图所示，n匝矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小为B的水平匀强磁场中，线框面积为S，电阻不计。线框绕垂直于磁场的轴以角速度匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，变压器副线圈接入一只额定电压为U的灯泡，灯泡正常发光。从线圈通过中性面开始计时，下列说法正确的是（ ）
A.
图示位置穿过线框的磁通量变化率最大
B.
灯泡中的电流方向每秒改变2次
C.
线框中产生感应电动势的表达式为e=nBSωsinωt
D.
变压器原、副线圈匝数之比为nBSω：U
【答案】C
【解析】
A．图示位置线框位于中性面，穿过线框的磁通量最大，磁通量的变化率为0，故A错误；
B．交流电的周期，1s内完成周期性变化的次数，1个周期电流方向改变2次，所以灯泡中电流方向每秒改变，故B错误；
C．线框中感应电动势的峰值
Em=nBSω
线框是从中性面开始计时，所以线框中产生感应电动势的表达式为
e=nBSωsinωt
故C正确；
D．原线圈电压的有效值
副线圈电压的有效值U，所以原副线圈的匝数比为
故D错误；
故选C。
9.为测量线圈L的直流电阻R0，某研究小组设计了如图所示电路。已知线圈的自感系数较大，两电表可视为理想电表，其示数分别记为U、I，实验开始前，S1处于断开状态，S2处于闭合状态。关于实验过程，下列说法不正确的是（ ）
A.
闭合S1，电流表示数逐渐增大至稳定值
B.
闭合S1，电压表示数逐渐减小至稳定值
C.
待两电表示数稳定后，方可读取U、I的值
D
实验结束后，应先断开S1
【答案】D
【解析】A．闭合S1，所以电流通过L流向电流表，由于线圈的自感电动势，导致电路中电流慢慢增大，直到一稳定值，A选项不合题意，故A错误；
B．闭合S1，电压表示数相当于线圈两端的电压为
电路中电流慢慢增大，直到一稳定值，电压表示数逐渐减小至稳定值，B选项不合题意，故B错误；
C．待两电表示数稳定后，方可读取U、I的值，此时
C选项不合题意，故C错误；
D．若先断开开关S1或先拆去电流表或先拆去电阻R，由于L的自感作用都会使L和电压表组成回路，原先L中有较大的电流通过，现在这个电流将通过电压表，造成电表损坏，所以实验完毕应先断开开关S2。D选项符合题意，故D正确。
故选D。
10.在牛顿力学体系中，当两个质量分别为m1、m2的质点相距为r时具有的势能，称为引力势能，其大小为（规定两个物体相距无穷远处时势能为零）。假设一颗人造卫星在距地球表面高度为h的轨道上做匀速圆周运动，已知地球质量为M，地球半径为R，该人造卫星的质量为m，引力常量为G，则该人造卫星的机械能大小为（ ）
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【解析】卫星做匀速圆周运动，则
解得卫星的动能
卫星的势能
卫星的机械能
故选B。
11.在垂直纸面向外的匀强磁场B中，有不计重力的a、b两个带电粒子，在纸面内做匀速圆周运动，运动方向和轨迹示意如图所示。下列说法正确的是
（
）
A．a、b两粒子所带电性相同
B．a粒子所带的电荷量较大
C．a粒子运动的速率较大
D．a粒子所做圆周运动的周期较长
【答案】A
【解析】由图可知，两种粒子都是沿顺时针方向运动的，磁场是垂直纸面向外的，根据左手定则可判断出它们都是带负电的，故a、b两粒子所带电性相同，选项A正确；
而两种粒子的运动半径不同，根据带粒子在磁场中运动的规律可知Bqv=，即R=，a的半径较大，则不能说明a粒子所带的电荷量较大，题中没有说明二者动量的关系，选项B错误；
当然根据R=也不能说明a粒子运动的速率较大，选项C错误；由周期公式T=也不能得出a粒子所做圆周运动的周期较长，选项D错误。
12.OMN为玻璃等腰三棱镜的横截面，ON=OM，a、b两束可见单色光（关于OO′）对称，从空气垂直射入棱镜底面
MN，在棱镜侧面
OM、ON上反射和折射的情况如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A.
在棱镜中a光束的折射率大于b光束的折射率
B.
在棱镜中，a光束的传播速度小于b光束的传播速度
C.
a、b
两束光用同样的装置分别做单缝衍射实验，a光束比b光束的中央亮条纹宽
D.
a、b两束光用同样的装置分别做双缝干涉实验，a光束比b光束的条纹间距小
【答案】C
【解析】
AB．由光路图看出，光束在面上发生了全反射，而光束在面上没有发生全反射，而入射角相同，说明光的临界角小于光的临界角，由
分析得知，玻璃对光束的折射率小于光束的折射率，由
得知在玻璃砖中光的传播速度比光大，故AB错误；
C．由于玻璃对光的折射率小于光的折射率，则光的频率比光的低，光的波长比光的长，所以光比光更容易发生明显的衍射现象，用同样的装置分别做单缝衍射实验，光束比光束的中央亮条纹宽，故C正确；
D．根据条纹间距公式
可知双缝干涉条纹间距与波长成正比，所以光束的条纹间距大，故D错误。
故选C。
13.电子束焊机是一种高精密的焊接设备，它利用高速运动的电子束流轰击工件进行焊接加工。电子束焊机中的电场线如图所示，曲面
K
为阴极，A
为阳极，加有高压
U，A
到曲面各点的距离均为d，电子在
K
极由静止被加速，其电量大小为
e，不考虑电子重力，则下列说法正确的是(
)
A.
与
A
点距离相同的
P、Q
两点，电场强度相同
B.
A、K
之间的电场强度大小为
C.
电子由
K
沿直线到
A
加速度逐渐减小
D.
电子由
K
到
A
电势能减小了eU
【答案】D
【解析】A．与
A
点距离相同的
P、Q
两点，电场强度大小相同，但是方向不同，选项A错误；
B．A、K
之间电场不是匀强电场，不能通过求解场强，选项B错误；
C．由K到A电场线逐渐变密集，场强变大，则电子由
K
沿直线到
A
加速度逐渐变大，选项C错误；
D．电子由
K
到
A
，电场力做正功eU，则电势能减小了
eU，选项D正确；
故选D.
二、选择题Ⅱ（本题共3小题，每小题2分，共6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2分，选对但不全的得1分，有错选的得0分）
14.氢原子能级示意图的一部分如图所示，一群氢原子处于n=4能级。当这些氢原子在这些能级间跃迁时，下列说法正确的是（ ）
A.
可能放出6种能量的光子
B.
由n=4能级跃迁到n=3能级的过程中，放出光子的频率最大
C.
从n=2能级跃迁到n=1能级的过程中，辐射出的光子的能量最大
D.
处于n=1能级的氢原子能吸收15eV的能量发生跃迁
【答案】AD
【解析】A．可能放出种能量的光子，选项A正确；
BC．由n=4能级跃迁到n=1能级的过程中，能级差最大，则放出光子的频率最大，光子的能量最大，选项BC错误；
D．处于n=1能级的氢原子能吸收15eV的能量后，原子的能量大于零，可发生电离，选项D正确。
故选AD。
15.下列说法正确的是_______
A.
单缝衍射实验中，缝越宽，条纹越亮，衍射现象越明显
B.
光纤通信，医用纤维式内窥镜都利用了光的全反射原理
C.
机械波传播过程中，某质点在一个周期内向前移动一个波长的距离
D.
地球上的人看来，接近光速运动的飞船中的时钟变慢了
【答案】BD
【解析】
单缝衍射实验中，缝越宽，条纹越暗，衍射现象越不明显，选项A错误；光纤通信，医用纤维式内窥镜都利用了光的全反射原理，选项B正确；机械波传播过程中，质点不随波迁移，选项C错误；
根据相对论原理可知，地球上的人看来，接近光速运动的飞船中的时钟变慢了，选项D正确；故选BD.
16.如图甲所示，沿波的传播方向上有间距均为1m的六个质点a、b、c、d、e、f，均静止在各自的平衡位置上，t=0时刻振源a从平衡位置竖直向上做简谐运动，其振动图像如图乙所示，形成的简谐横波以1m/s的速度水平向右传播，则下列说法正确的是（ ）
A．此六个质点都振动起来后，质点c运动方向始终与质点a运动方向相反
B．6s时质点e的速度大小为1m/s，水平向右
C．4－5s内质点c的加速度在减小
D．0－3s内质点b的运动路程为4cm
【答案】AD
【解析】
A．波的周期与a点振动周期相等，由图乙知：周期为T=4s；该波的波长
此六质点都振动起来后，a、c的距离等于半个波长，所以质点a的运动方向始终与质点c的运动方向相反，故AE正确；
B．质点e只在上下振动，不可能向右运动，故B错误；
C．波从a传到c点的时间为
则在2s时，质点c刚开始振动，则在4－5s这段时间内质点c正由平衡位置向波谷运动，加速度在增大，故C错误；
D．波从a传到b点的时间为
则在0－3s内质点b已经振动了t=2s时间，而
所以质点b运动路程为
故D正确。
故选AD。
三、非选择题（本题共6小题，共55分）
17．（7分）如图所示的实验装置可以验证牛顿运动定律，小车上固定一个盒子，盒子内盛有沙子．沙桶的总质量(包括桶以及桶内沙子质量)记为m，小车的总质量(包括车、盒子及盒内沙子质量)记为M.
(1)验证在质量不变的情况下，加速度与合外力成正比：从盒子中取出一些沙子，装入沙桶中，称量并记录沙桶的总重力mg，将该力视为合外力F，对应的加速度a则从打下的纸带中计算得出．多次改变合外力F的大小，每次都会得到一个相应的加速度．本次实验中，桶内的沙子取自小车中，故系统的总质量不变．以合外力F为横轴，以加速度a为纵轴，画出a－F图象，图象是一条过原点的直线．
①a－F图象斜率的物理意义是_________________________________________．
②你认为把沙桶的总重力mg当作合外力F是否合理？答：______.(填“合理”或“不合理”)
③本次实验中，是否应该满足M?m这样的条件？答：_______(填“是”或“否”)；理由是________．
(2)验证在合外力不变的情况下，加速度与质量成反比：保持桶内沙子质量m不变，在盒子内添加或去掉一些沙子，验证加速度与质量的关系．本次实验中，桶内的沙子总质量不变，故系统所受的合外力不变．用图象法处理数据时，以加速度a为纵横，应该以______倒数为横轴．
【答案】
(1).
(1)
(2).
合理
(3).
否
(4).
因为实验的研究对象是整个系统，系统受到的合外力就等于mg
(5).
M＋m
【解析】
(1)①将车内的沙子转移到桶中，就保证了不变，即系统的总质量不变，研究对象是整个系统，，可见a-F图象斜率的物理意义是．系统的合外力就等于所悬挂沙桶的重力mg，不必满足这样的条件．
②因为实验的研究对象是整个系统，系统受到的合外力就等于mg，当作合外力F是合理的；
③系统的合外力就等于所悬挂沙桶的重力mg，不必满足M?m这样的条件．
(2)向小车内添加或去掉部分沙子，是改变系统的总质量，而系统的合外力仍等于所悬挂沙桶的重力mg，保证了合外力不变．所以用图象法处理数据时，以加速度a为纵轴，应该以倒数为横轴。
18．（7分）某同学用伏安法测一节干电池的电动势和内阻，现备有下列器材：
A．被测干电池一节
B．电流表：量程0～0.6A，内阻0.1Ω
C．电流表：量程0～3A，内阻0.024Ω
D．电压表：量程0～3V，内阻未知
E．电压表：量程0～15V，内阻未知
F．滑动变阻器：0～10Ω，2A
G．滑动变阻器：0～100Ω，1A
H．开关、导线若干
伏安法测电池电动势和内阻的实验中，由于电流表和电压表内阻的影响，测量结果存在系统误差．在现有器材的条件下，要尽可能准确地测量电池的电动势和内阻．
(1)在上述器材中请选择适当的器材：________(填写选项前的字母)；
(2)在图甲方框中画出相应的实验电路图_______；
(3)根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图乙所示的U－I图象，则在修正了实验系统误差后，干电池的电动势E＝________V，内电阻r＝________Ω.
【答案】
(1).
ABDFH
(2).
(3).
1.50
(4).
0.9
【解析】
第一空.在上述器材中请选择适当的器材：被测干电池一节.最大电压为1.5V为了读数准确，所以选择3V的量程；电流表：量程0～0.6A，电压表：量程0～3V，滑动变阻器阻值较小有利于电表的数值变化，减小误差，故选F，开关、导线若干；故应为ABDFH；
第二空.因电流表内阻已知，故可将电流表内阻等效为电源内阻，从而选择电流表的外接法，可以消除电流表分压带来的系统误差，故选滑动变阻器的限流式和电流表外接法，电路如图所示：
第三空.根据U=E-Ir可知，U-I图像的纵截距为电源的电动势，有；图象的斜率表示等效内阻，而，故.
19．（9分）如图所示，斜面AC长L=1m，倾角=37°，CD段为与斜面平滑连接水平地面．一个质量m=2kg的小物块从斜面顶端A由静止开始滑下．小物块与斜面、地面间的动摩擦因数均为=0.5．不计空气阻力，g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8．求：
（1）小物块沿斜面下滑时的加速度大小；
（2）小物块滑到斜面底端C点时的速度大小v；
（3）小物块在水平地面上滑行的最远距离x．
【答案】（1）2m/s2
；（2）2m/s
；（3）0.4m
【解析】
（1）根据牛顿第二定律
mgsinθ－μmgcosθ
=
ma
解得
a
=
2m/s2
（2）根据匀变速直线运动规律
v2=2aL
解得
v
=
2m/s
（3）根据动能定理
解得
x
=
0.4m
20．（12分）如图所示，质量为2kg、左端有挡板的长木板置于水平地面上，上表面光滑，下表面与地面间的动摩擦因数为0.2。一辆固定有电动机的小车，质量共2kg，放置在木板上，电动机可收拢与挡板拴接的水平轻绳，初始时离挡板的距离为4m。开启电动机收拢轻绳使小车匀加速运动到挡板处。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，空气阻力不计，取g
=10m/s2。
(1)若运动时间为2s，且木板不动，求轻绳的拉力大小；
(2)若要运动时间最短，且木板不动，求加速过程中轻绳拉力的最大功率；
(3)若小车与挡板碰撞后结合成一个牢固整体（碰撞时间极短，同时电动机停止运转），求最终停止时，木板与初位置距离的最大值及对应的轻绳拉力。
【答案】(1)4N；(2)45W；(3)xm=2m；F=8N
【解析】
(1)对小车的匀加速过程，有：
F=ma
①
②
代入数据，联立①②式解得小车所受牵引力
F=4N
(2)要木板不移动，绳对木板的拉力F应满足
③
要小车运动时间最短，绳对木板的拉力F应为最大
故对小车，有
④
小车与挡板相碰前瞬间，拉力对小车做功的功率达最大
⑤
代入数据，联立④⑤式解得最大功率
（44.8、45.1）
(3)须分为“木板不动”和“木板移动”两种情况，分别讨论如下：
①若小车加速时木板不动，对小车加速、与板相碰、共同减速到停的过程，分别有
，mv=2mv共，
联立解得木板移动距离
⑥
即时，木板移动距离最大为xm=2m
⑦
②若小车加速过程木板移动，即，从起动到碰，对小车和木板，分别有：
⑧
，，
代入数据，联立解得木板向右移动距离
⑨
及碰前瞬间车与木板的速度大小
，
⑩
对碰撞过程，有
mv1-mv2=2mv共
代入⑩式，解得碰后瞬间共同速度方向向左，大小
从共速到停下，对整体，有
代入数据，解得木板向右移动距离
木板总位移
x板=x板2-x板1
代入，整理得
代入，得
-2m综合两种情形得木板移动的最大距离xm=2m，对应F=8N。
21．（10分）如图所示的平面直角坐标系xOy，在第Ⅰ象限内有平行于y轴的匀强电场，方向沿y正方向；在第Ⅳ象限的正三角形abc区域内有匀强电场，方向垂直于xOy平面向里，正三角形边长为L，且ab边与y轴平行．一质量为m、电荷量为q的粒子，从y轴上的P（0，h）点，以大小为v0的速度沿x轴正方向射入电场，通过电场后从x轴上的a（2h，0）点进入第Ⅳ象限，又经过磁场从y轴上的某点进入第Ⅲ象限，且速度与y轴负方向成45°角，不计粒子所受的重力．求：
（1）电场强度E的大小；
（2）粒子到达a点时速度的大小和方向；
（3）abc区域内磁场的磁感应强度B的最小值．
【答案】（1）；（2），方向与x轴的夹角为45°；（3）
【解析】
（1）设粒子在电场中运动的时间为t，
则有x=v0t=2h，
qE=ma，
联立以上各式可得
；
（2）粒子达到a点时沿负y方向的分速度为vy=at=v0，
所以
，
方向指向第IV象限与x轴正方和成45o角；
（3）粒子在磁场中运动时，有
，
当粒子从b点射出时，磁场的磁感应强度为最小值，此时有
，
所以磁感应强度B的最小值
22．（10分）处于自然状态的物体会不断地向外辐射电磁波，同时也会吸收由其他物体辐射来的电磁波，当辐射和吸收达到平衡时，物体的温度保持不变。如果某物体能完全吸收入射到其表面的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就称为黑体。黑体也会同时向外辐射电磁波，已知单位时间内从黑体表面单位面积辐射出电磁波的能量I与黑体表面热力学温度T的4次方成正比，即I=σT4，其中σ为已知常量。
（1）若将火星看成表面温度相同的球形黑体，火星的半径为r，火星中心到太阳中心的距离为L，且L远远大于r，所以火星接收到来自太阳的辐射可视为垂直射到面积为πr2的圆面上。已知太阳向外辐射电磁波的总功率为P1。火星大气层对太阳辐射的吸收和反射、太阳辐射在传播过程中的能量损失，以及其他天体和宇宙空间的辐射均可忽略不计。
①
求在火星表面垂直于太阳和火星连线的单位面积接收到的来自太阳辐射的功率P0；
②
设火星向四面八方各个方向均匀辐射，请写出当吸收和辐射达到平衡时火星表面热力学温度T火的表达式。
（2）太阳辐射电磁波的能量来源于如图甲所示的太阳中心的“核反应区”。“核反应区”产生的电磁波在向太阳表面传播的过程中，会不断被太阳的其他部分吸收，然后再辐射出频率更低的电磁波。为了研究“核反应区”的温度，某同学建立如下简化模型：如图乙所示，将“核反应区”到太阳表面的区域视为由很多个“薄球壳层”组成，第1“薄球壳层”的外表面为太阳表面；各“薄球壳层”的内、外表面都同时分别向相邻内“薄球壳层”和外“薄球壳层”均匀辐射功率相等的电磁波（第1“薄球壳层”的外表面向太空辐射电磁波，最内侧的“薄球壳层”的内表面向“核反应区”辐射电磁波），如图丙所示；“核反应区”产生的电磁波的能量依次穿过各“薄球壳层”到达太阳的表面，每个“薄球壳层”都视为黑体，且辐射和吸收电磁波的能量已达到平衡，所以各“薄球壳层”的温度均匀且恒定。
已知太阳表面热力学温度为T1，所构想的“薄球壳层”数目为N，太阳半径R1与“核反应区”的半径RN满足R1=kRN（k为已知的常数），第1“薄球壳层”的外表面向外辐射电磁波的总功率为P1。请根据该同学建立的模型和题目中给出的信息，解答下列问题。
①
求第2、第3和第N“薄球壳层”向相邻的外“薄球壳层”辐射电磁波的功率P2、P3和PN；
②
若认为“核反应区”的温度和第N“薄球壳层”的温度TN相等，请推导出“核反应区”热力学温度TN的表达式。结合所得到TN的表达式，请说明该同学的模型是否合理？若不合理，请说明理由。
【答案】（1）①；②T火=；（2）①2P1，3P1，NP1；②见解析
【解析】
（1）①在以太阳为中心L为半径的球面上，单位面积接收到的太阳辐射的功率为
这就是在火星表面垂直于太阳和火星连线上单位面积接收到的来自太阳辐射的功率。
②火星接收到的来自太阳的电磁辐射总功率
P火=
火星吸收太阳的电磁波的能量与自身辐射电磁波的能量达到平衡时有
P火=
根据题意有
I=σT火4
联立以上3式，解得
T火=
（2）①根据题意，当辐射和吸收电磁波的能量达到平衡时
对于第一层有
P2=2P1
对于第二层有
2P2=
P3+P1
所以
P3=3P1
对于第三层有
2P3=
P4+P2
所以
P4=4P1
由此可推知
PN=NP1
②
太阳表面单位时间内向外辐射的总功率为P1，则在太阳表面
同理，对于第N薄球壳层应有
联立以上两式得
这个模型不太合理。薄球壳的层数没有确定，而根据表达式，分的薄球壳层数越多，核反应层温度越高，当N趋近无穷大时，温度趋近于无穷高。但实际核反应层的温度应该是一个有限值。
