2017年高考理综真题试卷（物理部分）（天津卷）
一、单项选择题（每小题6分，共30分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的）
1．（2017·天津）我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证，这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献。下列核反应方程中属于聚变反应的是
A．
B．
C．
D．
2．（2017·天津）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，有数棱则必有一面五色”，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
3．（2017·天津）如图所示，两根平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接有电阻R。金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下。现使磁感应强度随时间均匀减小，ab始终保持静止，下列说法正确的是
A．ab中的感应电流方向由b到a B．ab中的感应电流逐渐减小
C．ab所受的安培力保持不变 D．ab所受的静摩擦力逐渐减小
4．（2017·天津）“天津之眼”是一座跨河建设、桥轮合一的摩天轮，是天津市的地标之一。摩天轮悬挂透明座舱，乘客随座舱在竖直面内做匀速圆周运动。下列叙述正确的是
A．摩天轮转动过程中，乘客的机械能保持不变
B．在最高点，乘客重力大于座椅对他的支持力
C．摩天轮转动一周的过程中，乘客重力的冲量为零
D．摩天轮转动过程中，乘客重力的瞬时功率保持不变
5．（2017·天津）手持较长软绳端点O以周期T在竖直方向上做简谐运动，带动绳上的其他质点振动形成简谐波沿绳水平传播，示意如图。绳上有另一质点P，且O、P的平衡位置间距为L。t=0时，O位于最高点，P的位移恰好为零，速度方向竖直向上，下列判断正确的是
A．该简谐波是纵波
B．该简谐波的最大波长为2L
C．时，P在平衡位置上方
D．时，P的速度方向竖直向上
二、不定项选择题（每小题6分，共18分。每小题给出的四个选项中，都有多个选项是正确的。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，选错或不答的得0分）
6．（2017·天津）在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化。设线圈总电阻为2 Ω，则
A．t=0时，线圈平面平行于磁感线
B．t=1 s时，线圈中的电流改变方向
C．t=1.5 s时，线圈中的感应电动势最大
D．一个周期内，线圈产生的热量为
7．（2017·天津）如图所示，在点电荷Q产生的电场中，实线MN是一条方向未标出的电场线，虚线AB是一个电子只在静电力作用下的运动轨迹。设电子在A、B两点的加速度大小分别为aA、aB，电势能分别为EpA、EpB。下列说法正确的是
A．电子一定从A向B运动
B．若aA>aB，则Q靠近M端且为正电荷
C．无论Q为正电荷还是负电荷一定有EpAD．B点电势可能高于A点电势
8．（2017·天津）如图所示，轻质不可伸长的晾衣绳两端分别固定在竖直杆M、N上的a、b两点，悬挂衣服的衣架钩是光滑的，挂于绳上处于静止状态。如果只人为改变一个条件，挡衣架静止时，下列说法正确的是
A．绳的右端上移到 ，绳子拉力不变
B．将杆N向右移一些，绳子拉力变大
C．绳的两端高度差越小，绳子拉力越小
D．若换挂质量更大的衣服，则衣服架悬挂点右移
三、非选择题
9．（2017·天津）（1）我国自主研制的首艘货运飞船“天舟一号”发射升空后，与已经在轨运行的“天宫二号”成功对接形成组合体。假设组合体在距地面高度为h的圆形轨道上绕地球做匀速圆周运动，已知地球半径为R，地球表面重力加速度为g，且不考虑地球自转的影响。则组合体运动的线速度大小为 ，向心加速度大小为 。
（2）如图所示，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置验证机械能守恒定律。
①对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是 。
A．重物选用质量和密度较大的金属锤
B．两限位孔在同一竖直面内上下对正
C．精确测量出重物的质量
D．用手托稳重物，接通电源后，撒手释放重物
②某实验小组利用上述装置将打点计时器接到50 Hz的交流电源上，按正确操作得到了一条完整的纸带，由于纸带较长，图中有部分未画出，如图所示。纸带上各点是打点计时器打出的计时点，其中O点为纸带上打出的第一个点。重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出，利用下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有 。
A．OA、AD和EG的长度 B．OC、BC和CD的长度
C．BD、CF和EG的长度 C．AC、BD和EG的长度
（3）某探究性学习小组利用如图所示的电路测量电池的电动势和内阻。其中电流表A1的内阻r1=1.0 kΩ，电阻R1=9.0 kΩ，为了方便读数和作图，给电池串联一个R0=3.0 Ω的电阻。
①按图示电路进行连接后，发现 、 和 三条导线中，混进了一条内部断开的导线。为了确定哪一条导线内部是断开的，将电建S闭合，用多用电表的电压挡先测量
a、 间电压，读数不为零，再测量 、 间电压，若读数不为零，则一定是 导线断开；若读数为零，则一定是 导线断开。
②排除故障后，该小组顺利完成实验。通过多次改变滑动变阻器触头位置，得到电流表A1和A2的多组I1、I2数据，作出图象如右图。由I1–I2图象得到的电池的电动势E= V，内阻r= Ω。
10．（2017·天津）如图所示，物块A和B通过一根轻质不可伸长的细绳连接，跨放在质量不计的光滑定滑轮两侧，质量分别为mA=2 kg、mB=1 kg。初始时A静止与水平地面上，B悬于空中。先将B竖直向上再举高h=1.8 m（未触及滑轮）然后由静止释放。一段时间后细绳绷直，A、B以大小相等的速度一起运动，之后B恰好可以和地面接触。取g=10 m/s2。
（1）B从释放到细绳绷直时的运动时间t；
（2）A的最大速度v的大小；
（3）初始时B离地面的高度H。
11．（2017·天津）平面直角坐标系xOy中，第Ⅰ象限存在垂直于平面向里的匀强磁场，第Ⅲ现象存在沿y轴负方向的匀强电场，如图所示。一带负电的粒子从电场中的Q点以速度v0沿x轴正方向开始运动，Q点到y轴的距离为到x轴距离的2倍。粒子从坐标原点O离开电场进入电场，最终从x轴上的P点射出磁场，P点到y轴距离与Q点到y轴距离相等。不计粒子重力，为：
（1）粒子到达O点时速度的大小和方向；
（2）电场强度和磁感应强度的大小之比。
12．（2017·天津）电磁轨道炮利用电流和磁场的作用使炮弹获得超高速度，其原理可用来研制新武器和航天运载器。电磁轨道炮示意如图，图中直流电源电动势为E，电容器的电容为C。两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为l，电阻不计。炮弹可视为一质量为m、电阻为R的金属棒MN，垂直放在两导轨间处于静止状态，并与导轨良好接触。首先开关S接1，使电容器完全充电。然后将S接至2，导轨间存在垂直于导轨平面、磁感应强度大小为B的匀强磁场（图中未画出），MN开始向右加速运动。当MN上的感应电动势与电容器两极板间的电压相等时，回路中电流为零，MN达到最大速度，之后离开导轨。问：
（1）磁场的方向；
（2）MN刚开始运动时加速度a的大小；
（3）MN离开导轨后电容器上剩余的电荷量Q是多少。
答案解析部分
1．【答案】A
【知识点】核裂变与核聚变；原子核的人工转变
【解析】【解答】A项是两个原子核聚合成一个原子核的过程，是氢弹的原理方程，故A项正确；B、C选项都是一种离子轰击原子核生成一种新核的反应，属于人工转变，故B、C项错误；D项是原子弹的原理方程，属于裂变，故D项错误。
【分析】识记住轻核聚变、人工转变、重核裂变的定义就能正确判断。
2．【答案】D
【知识点】光的全反射；光的反射；光的偏振现象；光电效应
【解析】【解答】设折射角为 ，在右边界的入射角为 ，根据几何关系有： ，根据折射定律 ，增大入射角 ，折射角 增大，右边界入射角 减小，所以不会发生全反射，故A项错误；由光路图知， 光折射率小于 光折射率，所以 光频率小于 光频率，则 光波长大于 光波长，故B项错误；因为光是横波，横波能发生偏振现象，故C项错误；根据爱因斯坦光电方程可知：最大初动能 ，再根据动能定理： ，得遏止电压 ，得出入射光的频率越大，光电子的最大初动能越大，需要的遏止电压越大，a 光频率小于 b 光频率，所以a 光的遏止电压小，故D项正确。
【分析】能根据光路图判断出折射率的大小，从而判出光的频率关系、波长关系，根据发生光电效应条件和爱因斯坦光电方程判断D项，只有横波才能发生偏振现象。
3．【答案】D
【知识点】安培力；静摩擦力；楞次定律；法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】导体棒ab、电阻R、导轨构成闭合回路，磁感应强度均匀减小，则闭合回路中的磁通量减小，根据楞次定律，可知回路中产生与原磁场方向相同的感应磁场，由安培定则判得顺时针方向的感应电流，ab中的电流方向由a到b，故A项 错误；根据法拉第电磁感应定律，，回路面积S不变，磁感应强度均匀减小，得感应电动势为定值，根据欧姆定律，所以ab中的电流大小不变，故B项错误；安培力，电流大小不变，磁感应强度减小，则安培力减小，故C项错误；导体棒处于静止状态，所受合力为零，对其受力分析，水平方向静摩擦力f与安培力F等大反向，安培力减小，则静摩擦力减小，故D项正确。
【分析】根据楞次定律的增反减同可以判出电流方向，根据法拉第电磁感应定律判断感应电动势恒定，所以电流大小不变。导体棒处于静止状态，得出静摩擦力等于安培力，由安培力 判出安培力减小，所以静摩擦力减小。
4．【答案】B
【知识点】机械能守恒及其条件；匀速圆周运动；向心力；功率及其计算；冲量
【解析】【解答】乘客的机械能包括动能和重力势能，摩天轮做匀速圆周运动，所以动能不变，重力势能时刻改变，即机械能时刻改变，故A项错误；在最高点对乘客进行受力分析，列牛顿第二定律方程，得所以，故B项正确；根据冲量，重力不为零，作用时间不为零，所以重力的冲量不为零，故C项错误；乘客重力的瞬时功率，指线速度和竖直方向的夹角，转动过程中、不变，角不断变化，重力瞬时功率不断变化，故D项错误。
【分析】因为动能不变，重力势能时刻变化，判出机械能不断变化；根据牛顿第二定律计算重力与支持力的关系；冲量是力在时间上的积累，力的作用时间不为零，冲量就不为零；根据计算瞬时功率。
5．【答案】C
【知识点】机械波及其形成和传播；横波的图象；波长、波速与频率的关系
【解析】【解答】绳波中质点的振动方向和传播方向垂直，属于横波，故A项错误；根据波形图和波的传播方向可知，间距离应为，、1、2、，得出波长，所以当 时有波长的最大值为，故B项错误；根据波的传播规律，内，由平衡位置振动到波峰，内由波峰回到平衡位置，得到时在平衡位置上方向上振动，故C项正确；时，在平衡位置上方向下振动，故D项错误。
【分析】根据质点振动方向和传播方向关系判是横波还是纵波，借助波的图像确定间距和波长关系求出波长，再结合振动规律判出某时刻质点的位置。
6．【答案】A,D
【知识点】交变电流的产生及规律；交变电流的图像与函数表达式；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【解答】由图知t=0时，磁通量为零，线圈平面平行于磁感线，故A项正确；每经过一次中性面（线圈平面垂直于磁感线，磁通量有最大值）电流的方向改变一次，图中t=1 s时，磁通量为零，线圈平面与中性面垂直，故B项错误；t=1.5 s时，磁通量有最大值，因为图像的斜率为零，所以磁通量的变化率为零，根据法拉第电磁感应定律可知线圈中的感应电动势为零，故C项错误；计算交流电产生的热量必须用有效值，感应电动势最大值，所以有效值，一个周期内线圈产生的热量，故D项正确。
【分析】由图知磁通量为零得出线圈平面平行于磁感线，中性面是电流方向改变的位置，根据法拉第电磁感应定律计算电动势大小，计算线圈产生的热量必须用有效值。
7．【答案】B,C
【知识点】电场强度和电场线；电势差、电势、电势能；带电粒子在交变电场中的运动
【解析】【解答】电子在电场中只在电场力作用下沿虚线做曲线运动，根据物体做曲线运动条件知电子受到的电场力沿电场线直线指向曲线凹侧（如图），负电荷受到的电场力与电场线方向相反，即
指向
。根据所知条件无法判断电子的运动方向，故A项错误；若
，说明电子在靠近
点受到的电场力大，根据点电荷产生电场分布规律知，靠近
端为场源电荷位置，电场线方向
指向
，应为正电荷，故B项正确；若电子由
运动到
，电场力做负功，电势能增加，若电子由
运动到
，电场力做正功，电势能减小，得出电势能一定是EpA【分析】根据物体做曲线运动的条件判断电场力的方向，因为电子带负电得出电场线方向，判出电势的高低，根据点电荷产生电场分布规律知场源电荷位置和电性，根据力和速度方向关系得出电场力做功的正负，判出电势能大小。
8．【答案】A,B
【知识点】共点力平衡条件的应用；动态平衡分析；力的合成；力的分解
【解析】【解答】设两杆间距离为 ，绳长为 ， 段长度分别为 、 ，则 ，两部分绳子与竖直方向夹角分别为 和 ，受力分析如图。同一根绳中张力处处相等， ，则 ，根据几何知识 ，由平衡知识得 ，因为 和 不变，所以 角是定值，得出绳子拉力不变，故A项正确，C、D项错误；将杆 右移， 增大， 角变大， 变小，绳子拉力变大，故B项正确。
【分析】同一细绳中弹力处处相等，两等大分力的合力沿角平分线方向，再借助平衡知识得出夹角与两杆间的距离和绳长有关。
9．【答案】（1）；
（2）AB；BC
（3）aa'；bb'；1.4（1.36~1.44均可）；0.5（0.4~0.6均可）
【知识点】验证机械能守恒定律；万有引力定律的应用；电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】（1）在地球表面附近，物体所受万有引力和重力近似相等，有，航天器绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，即，解得 ，
（2）①重物选用质量或密度较大的金属锤，减小空气阻力，以减小实验误差，故A项正确；两限位孔在同一竖直面内，减小纸带和限位孔之间的摩擦，以减小实验误差，故B项正确；此实验只是验证机械能是否相等，可以约掉，所以不需要精确测出重物的质量，故C项错误；用手拉住纸带而不是拖住重物，先接通电源再释放纸带，故D项错误。
②由EG的长度长度可求出打F点的速度v2，打O点的速度v1=0，但求不出OF之间的距离h，故A错误；由BC和CD的长度长度可求出打C点的速度v2，打O点的速度v1=0，有OC之间的距离h，可以来验证机械能守恒定律，故B正确；由BD和EG的长度可分别求出打C点的速度v1和打F点的速度v2，有CF之间的距离h，可以来验证机械能守恒定律，故C正确；AC、BD和EG的长度可分别求出打BCF三点的速度，但BC、CF、BF之间的距离都无法求出，无法验证机械能守恒定律，故D错误。
（3）用电压挡检测电路故障，原电路有断路，回路中无电流，将电压表接在间后有示数，说明电路被接通，即间有断路故障，再测量间电压，电压表读数不为零，说明断路故障的范围被缩小到间，则一定是a a ' 导线断开；若读数为零，则说明电路仍未接通，断路故障的范围被确定在间。
根据闭合电路欧姆定律，，上式可简化为，读出两点坐标代入方程解得，.
【分析】（1）根据万有引力提供向心力和黄金代换式列方程求解。
（2）①自由落体情景遵守机械能守恒定律，为减小实验误差，必须尽量减小空气阻力，纸带与打点计时器间的摩擦力，不用计算机械能具体数值，所以不用测出质量数值，计时器的使用方法是先接通电源在释放物体。
②验证机械能守恒，测出距离利用平均速度算出瞬时速度。
（3）根据电压表示数判断故障，根据闭合电路欧姆和电路图列方程求和。
10．【答案】（1）B从释放到细绳刚绷直前做自由落体运动，有
①
代入数据解得
T=0.6 s ②
（2）根据动量定理得：
对A (取向上为正方向)，则有：F2t-mAgt=mAv' ，
对B (取向下为正方向) ，则有：-F1t+mBgt=mgv' -mBvB ；
而F1=F2
且vB=6m/s ，
得： -gt=2v'+v'-6.
由于碰撞时间极短，因此有：v'=2 m/s
（3）细绳绷直后，A、B一起运动，B恰好可以和地面接触，说明此时A、B的速度为零，这一过程中A、B组成的系统机械能守恒，有
⑥
代入数据解得
H=0.6 m⑦
【知识点】机械能守恒及其条件；动量守恒定律；自由落体运动
【解析】【分析】（1）知道物体自由下落高度，有位移公式算出时间。
（2）有上问的时间算出绳绷紧前的速度，根据动量守恒算出绷紧后共同速度即的最大速度。
（3）B恰好可以和地面接触，说明此时A、B的速度为零，根据A、B组成的系统机械能守恒算的初始时的离地高度。
11．【答案】（1）在电场中，粒子做类平抛运动，设Q点到x轴的距离为L，到y轴的距离为2L，粒子的加速度为a，运动时间为t，有①②
设粒子到达O点时沿y轴方向的分速度为vy
vy= at③
设粒子到达O点时速度方向与x轴方向的夹角为α，有
④联立①②③④式得
α=45° ⑤
即粒子到达O点时速度方向与x轴方向的夹角为45°角斜向上。
设粒子到达O点时的速度大小为v，由运动的合成有
⑥联立①②③⑥式得⑦
（2）设电场强度为E，粒子电荷量为q，质量为m，粒子在电场中受到的电场力为F，由牛顿第二定律可得
F=ma ⑧
又F=qE ⑨
设磁场的磁感应强度大小为B，粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为R，所受的洛伦兹力提供向心力，有 ⑩由几何关系可知 联立①②⑦⑧⑨⑩ 式得
【知识点】带电粒子在电场中的偏转；带电粒子在电场与磁场混合场中的运动
【解析】【分析】（1）因为离子在电场中做类平抛运动，正交分解列方程，再用勾股定理求速度。
（2）画出运动轨迹图，由几何知识求得半径，列牛顿第二定律和半径公式方程求解。
12．【答案】（1）垂直于导轨平面向下。
（2）电容器完全充电后，两极板间电压为E，当开关S接2时，电容器放电，设刚放电时流经MN的电流为I，有 ①
设MN受到的安培力为F，有
F=IlB②
由牛顿第二定律有
F=ma③
联立①②③式得 ④
（3）当电容器充电完毕时，设电容器上电量为Q0，有
Q0=CE⑤
开关S接2后，MN开始向右加速运动，速度达到最大值vmax时，设MN上的感应电动势为 ，有 ⑥依题意有 ⑦
设在此过程中MN的平均电流为 ，MN上受到的平均安培力为 ，有
⑧由动量定理，有 ⑨又 ⑩联立⑤⑥⑦⑧⑨⑩式得
【知识点】动量定理；电容器及其应用；电磁感应中的电路类问题；电磁感应中的动力学问题
【解析】【分析】（1）由左手定则判出磁场方向。
（2）根据电路知识求得电流，由安培力公式算的安培力，由牛顿第二定律算得加速度。
（3）当导体棒速度最大时做匀速运动，切割磁感线产生电动势，此时电容器上电荷不变即剩余电量。根据动量定理算出导体棒变速运动过程中产生电量，用原来电量减掉该过程中电量即是剩余电量。
1 / 12017年高考理综真题试卷（物理部分）（天津卷）
一、单项选择题（每小题6分，共30分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的）
1．（2017·天津）我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证，这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献。下列核反应方程中属于聚变反应的是
A．
B．
C．
D．
【答案】A
【知识点】核裂变与核聚变；原子核的人工转变
【解析】【解答】A项是两个原子核聚合成一个原子核的过程，是氢弹的原理方程，故A项正确；B、C选项都是一种离子轰击原子核生成一种新核的反应，属于人工转变，故B、C项错误；D项是原子弹的原理方程，属于裂变，故D项错误。
【分析】识记住轻核聚变、人工转变、重核裂变的定义就能正确判断。
2．（2017·天津）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，有数棱则必有一面五色”，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
【知识点】光的全反射；光的反射；光的偏振现象；光电效应
【解析】【解答】设折射角为 ，在右边界的入射角为 ，根据几何关系有： ，根据折射定律 ，增大入射角 ，折射角 增大，右边界入射角 减小，所以不会发生全反射，故A项错误；由光路图知， 光折射率小于 光折射率，所以 光频率小于 光频率，则 光波长大于 光波长，故B项错误；因为光是横波，横波能发生偏振现象，故C项错误；根据爱因斯坦光电方程可知：最大初动能 ，再根据动能定理： ，得遏止电压 ，得出入射光的频率越大，光电子的最大初动能越大，需要的遏止电压越大，a 光频率小于 b 光频率，所以a 光的遏止电压小，故D项正确。
【分析】能根据光路图判断出折射率的大小，从而判出光的频率关系、波长关系，根据发生光电效应条件和爱因斯坦光电方程判断D项，只有横波才能发生偏振现象。
3．（2017·天津）如图所示，两根平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接有电阻R。金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下。现使磁感应强度随时间均匀减小，ab始终保持静止，下列说法正确的是
A．ab中的感应电流方向由b到a B．ab中的感应电流逐渐减小
C．ab所受的安培力保持不变 D．ab所受的静摩擦力逐渐减小
【答案】D
【知识点】安培力；静摩擦力；楞次定律；法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】导体棒ab、电阻R、导轨构成闭合回路，磁感应强度均匀减小，则闭合回路中的磁通量减小，根据楞次定律，可知回路中产生与原磁场方向相同的感应磁场，由安培定则判得顺时针方向的感应电流，ab中的电流方向由a到b，故A项 错误；根据法拉第电磁感应定律，，回路面积S不变，磁感应强度均匀减小，得感应电动势为定值，根据欧姆定律，所以ab中的电流大小不变，故B项错误；安培力，电流大小不变，磁感应强度减小，则安培力减小，故C项错误；导体棒处于静止状态，所受合力为零，对其受力分析，水平方向静摩擦力f与安培力F等大反向，安培力减小，则静摩擦力减小，故D项正确。
【分析】根据楞次定律的增反减同可以判出电流方向，根据法拉第电磁感应定律判断感应电动势恒定，所以电流大小不变。导体棒处于静止状态，得出静摩擦力等于安培力，由安培力 判出安培力减小，所以静摩擦力减小。
4．（2017·天津）“天津之眼”是一座跨河建设、桥轮合一的摩天轮，是天津市的地标之一。摩天轮悬挂透明座舱，乘客随座舱在竖直面内做匀速圆周运动。下列叙述正确的是
A．摩天轮转动过程中，乘客的机械能保持不变
B．在最高点，乘客重力大于座椅对他的支持力
C．摩天轮转动一周的过程中，乘客重力的冲量为零
D．摩天轮转动过程中，乘客重力的瞬时功率保持不变
【答案】B
【知识点】机械能守恒及其条件；匀速圆周运动；向心力；功率及其计算；冲量
【解析】【解答】乘客的机械能包括动能和重力势能，摩天轮做匀速圆周运动，所以动能不变，重力势能时刻改变，即机械能时刻改变，故A项错误；在最高点对乘客进行受力分析，列牛顿第二定律方程，得所以，故B项正确；根据冲量，重力不为零，作用时间不为零，所以重力的冲量不为零，故C项错误；乘客重力的瞬时功率，指线速度和竖直方向的夹角，转动过程中、不变，角不断变化，重力瞬时功率不断变化，故D项错误。
【分析】因为动能不变，重力势能时刻变化，判出机械能不断变化；根据牛顿第二定律计算重力与支持力的关系；冲量是力在时间上的积累，力的作用时间不为零，冲量就不为零；根据计算瞬时功率。
5．（2017·天津）手持较长软绳端点O以周期T在竖直方向上做简谐运动，带动绳上的其他质点振动形成简谐波沿绳水平传播，示意如图。绳上有另一质点P，且O、P的平衡位置间距为L。t=0时，O位于最高点，P的位移恰好为零，速度方向竖直向上，下列判断正确的是
A．该简谐波是纵波
B．该简谐波的最大波长为2L
C．时，P在平衡位置上方
D．时，P的速度方向竖直向上
【答案】C
【知识点】机械波及其形成和传播；横波的图象；波长、波速与频率的关系
【解析】【解答】绳波中质点的振动方向和传播方向垂直，属于横波，故A项错误；根据波形图和波的传播方向可知，间距离应为，、1、2、，得出波长，所以当 时有波长的最大值为，故B项错误；根据波的传播规律，内，由平衡位置振动到波峰，内由波峰回到平衡位置，得到时在平衡位置上方向上振动，故C项正确；时，在平衡位置上方向下振动，故D项错误。
【分析】根据质点振动方向和传播方向关系判是横波还是纵波，借助波的图像确定间距和波长关系求出波长，再结合振动规律判出某时刻质点的位置。
二、不定项选择题（每小题6分，共18分。每小题给出的四个选项中，都有多个选项是正确的。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，选错或不答的得0分）
6．（2017·天津）在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化。设线圈总电阻为2 Ω，则
A．t=0时，线圈平面平行于磁感线
B．t=1 s时，线圈中的电流改变方向
C．t=1.5 s时，线圈中的感应电动势最大
D．一个周期内，线圈产生的热量为
【答案】A,D
【知识点】交变电流的产生及规律；交变电流的图像与函数表达式；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【解答】由图知t=0时，磁通量为零，线圈平面平行于磁感线，故A项正确；每经过一次中性面（线圈平面垂直于磁感线，磁通量有最大值）电流的方向改变一次，图中t=1 s时，磁通量为零，线圈平面与中性面垂直，故B项错误；t=1.5 s时，磁通量有最大值，因为图像的斜率为零，所以磁通量的变化率为零，根据法拉第电磁感应定律可知线圈中的感应电动势为零，故C项错误；计算交流电产生的热量必须用有效值，感应电动势最大值，所以有效值，一个周期内线圈产生的热量，故D项正确。
【分析】由图知磁通量为零得出线圈平面平行于磁感线，中性面是电流方向改变的位置，根据法拉第电磁感应定律计算电动势大小，计算线圈产生的热量必须用有效值。
7．（2017·天津）如图所示，在点电荷Q产生的电场中，实线MN是一条方向未标出的电场线，虚线AB是一个电子只在静电力作用下的运动轨迹。设电子在A、B两点的加速度大小分别为aA、aB，电势能分别为EpA、EpB。下列说法正确的是
A．电子一定从A向B运动
B．若aA>aB，则Q靠近M端且为正电荷
C．无论Q为正电荷还是负电荷一定有EpAD．B点电势可能高于A点电势
【答案】B,C
【知识点】电场强度和电场线；电势差、电势、电势能；带电粒子在交变电场中的运动
【解析】【解答】电子在电场中只在电场力作用下沿虚线做曲线运动，根据物体做曲线运动条件知电子受到的电场力沿电场线直线指向曲线凹侧（如图），负电荷受到的电场力与电场线方向相反，即
指向
。根据所知条件无法判断电子的运动方向，故A项错误；若
，说明电子在靠近
点受到的电场力大，根据点电荷产生电场分布规律知，靠近
端为场源电荷位置，电场线方向
指向
，应为正电荷，故B项正确；若电子由
运动到
，电场力做负功，电势能增加，若电子由
运动到
，电场力做正功，电势能减小，得出电势能一定是EpA【分析】根据物体做曲线运动的条件判断电场力的方向，因为电子带负电得出电场线方向，判出电势的高低，根据点电荷产生电场分布规律知场源电荷位置和电性，根据力和速度方向关系得出电场力做功的正负，判出电势能大小。
8．（2017·天津）如图所示，轻质不可伸长的晾衣绳两端分别固定在竖直杆M、N上的a、b两点，悬挂衣服的衣架钩是光滑的，挂于绳上处于静止状态。如果只人为改变一个条件，挡衣架静止时，下列说法正确的是
A．绳的右端上移到 ，绳子拉力不变
B．将杆N向右移一些，绳子拉力变大
C．绳的两端高度差越小，绳子拉力越小
D．若换挂质量更大的衣服，则衣服架悬挂点右移
【答案】A,B
【知识点】共点力平衡条件的应用；动态平衡分析；力的合成；力的分解
【解析】【解答】设两杆间距离为 ，绳长为 ， 段长度分别为 、 ，则 ，两部分绳子与竖直方向夹角分别为 和 ，受力分析如图。同一根绳中张力处处相等， ，则 ，根据几何知识 ，由平衡知识得 ，因为 和 不变，所以 角是定值，得出绳子拉力不变，故A项正确，C、D项错误；将杆 右移， 增大， 角变大， 变小，绳子拉力变大，故B项正确。
【分析】同一细绳中弹力处处相等，两等大分力的合力沿角平分线方向，再借助平衡知识得出夹角与两杆间的距离和绳长有关。
三、非选择题
9．（2017·天津）（1）我国自主研制的首艘货运飞船“天舟一号”发射升空后，与已经在轨运行的“天宫二号”成功对接形成组合体。假设组合体在距地面高度为h的圆形轨道上绕地球做匀速圆周运动，已知地球半径为R，地球表面重力加速度为g，且不考虑地球自转的影响。则组合体运动的线速度大小为 ，向心加速度大小为 。
（2）如图所示，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置验证机械能守恒定律。
①对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是 。
A．重物选用质量和密度较大的金属锤
B．两限位孔在同一竖直面内上下对正
C．精确测量出重物的质量
D．用手托稳重物，接通电源后，撒手释放重物
②某实验小组利用上述装置将打点计时器接到50 Hz的交流电源上，按正确操作得到了一条完整的纸带，由于纸带较长，图中有部分未画出，如图所示。纸带上各点是打点计时器打出的计时点，其中O点为纸带上打出的第一个点。重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出，利用下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有 。
A．OA、AD和EG的长度 B．OC、BC和CD的长度
C．BD、CF和EG的长度 C．AC、BD和EG的长度
（3）某探究性学习小组利用如图所示的电路测量电池的电动势和内阻。其中电流表A1的内阻r1=1.0 kΩ，电阻R1=9.0 kΩ，为了方便读数和作图，给电池串联一个R0=3.0 Ω的电阻。
①按图示电路进行连接后，发现 、 和 三条导线中，混进了一条内部断开的导线。为了确定哪一条导线内部是断开的，将电建S闭合，用多用电表的电压挡先测量
a、 间电压，读数不为零，再测量 、 间电压，若读数不为零，则一定是 导线断开；若读数为零，则一定是 导线断开。
②排除故障后，该小组顺利完成实验。通过多次改变滑动变阻器触头位置，得到电流表A1和A2的多组I1、I2数据，作出图象如右图。由I1–I2图象得到的电池的电动势E= V，内阻r= Ω。
【答案】（1）；
（2）AB；BC
（3）aa'；bb'；1.4（1.36~1.44均可）；0.5（0.4~0.6均可）
【知识点】验证机械能守恒定律；万有引力定律的应用；电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】（1）在地球表面附近，物体所受万有引力和重力近似相等，有，航天器绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，即，解得 ，
（2）①重物选用质量或密度较大的金属锤，减小空气阻力，以减小实验误差，故A项正确；两限位孔在同一竖直面内，减小纸带和限位孔之间的摩擦，以减小实验误差，故B项正确；此实验只是验证机械能是否相等，可以约掉，所以不需要精确测出重物的质量，故C项错误；用手拉住纸带而不是拖住重物，先接通电源再释放纸带，故D项错误。
②由EG的长度长度可求出打F点的速度v2，打O点的速度v1=0，但求不出OF之间的距离h，故A错误；由BC和CD的长度长度可求出打C点的速度v2，打O点的速度v1=0，有OC之间的距离h，可以来验证机械能守恒定律，故B正确；由BD和EG的长度可分别求出打C点的速度v1和打F点的速度v2，有CF之间的距离h，可以来验证机械能守恒定律，故C正确；AC、BD和EG的长度可分别求出打BCF三点的速度，但BC、CF、BF之间的距离都无法求出，无法验证机械能守恒定律，故D错误。
（3）用电压挡检测电路故障，原电路有断路，回路中无电流，将电压表接在间后有示数，说明电路被接通，即间有断路故障，再测量间电压，电压表读数不为零，说明断路故障的范围被缩小到间，则一定是a a ' 导线断开；若读数为零，则说明电路仍未接通，断路故障的范围被确定在间。
根据闭合电路欧姆定律，，上式可简化为，读出两点坐标代入方程解得，.
【分析】（1）根据万有引力提供向心力和黄金代换式列方程求解。
（2）①自由落体情景遵守机械能守恒定律，为减小实验误差，必须尽量减小空气阻力，纸带与打点计时器间的摩擦力，不用计算机械能具体数值，所以不用测出质量数值，计时器的使用方法是先接通电源在释放物体。
②验证机械能守恒，测出距离利用平均速度算出瞬时速度。
（3）根据电压表示数判断故障，根据闭合电路欧姆和电路图列方程求和。
10．（2017·天津）如图所示，物块A和B通过一根轻质不可伸长的细绳连接，跨放在质量不计的光滑定滑轮两侧，质量分别为mA=2 kg、mB=1 kg。初始时A静止与水平地面上，B悬于空中。先将B竖直向上再举高h=1.8 m（未触及滑轮）然后由静止释放。一段时间后细绳绷直，A、B以大小相等的速度一起运动，之后B恰好可以和地面接触。取g=10 m/s2。
（1）B从释放到细绳绷直时的运动时间t；
（2）A的最大速度v的大小；
（3）初始时B离地面的高度H。
【答案】（1）B从释放到细绳刚绷直前做自由落体运动，有
①
代入数据解得
T=0.6 s ②
（2）根据动量定理得：
对A (取向上为正方向)，则有：F2t-mAgt=mAv' ，
对B (取向下为正方向) ，则有：-F1t+mBgt=mgv' -mBvB ；
而F1=F2
且vB=6m/s ，
得： -gt=2v'+v'-6.
由于碰撞时间极短，因此有：v'=2 m/s
（3）细绳绷直后，A、B一起运动，B恰好可以和地面接触，说明此时A、B的速度为零，这一过程中A、B组成的系统机械能守恒，有
⑥
代入数据解得
H=0.6 m⑦
【知识点】机械能守恒及其条件；动量守恒定律；自由落体运动
【解析】【分析】（1）知道物体自由下落高度，有位移公式算出时间。
（2）有上问的时间算出绳绷紧前的速度，根据动量守恒算出绷紧后共同速度即的最大速度。
（3）B恰好可以和地面接触，说明此时A、B的速度为零，根据A、B组成的系统机械能守恒算的初始时的离地高度。
11．（2017·天津）平面直角坐标系xOy中，第Ⅰ象限存在垂直于平面向里的匀强磁场，第Ⅲ现象存在沿y轴负方向的匀强电场，如图所示。一带负电的粒子从电场中的Q点以速度v0沿x轴正方向开始运动，Q点到y轴的距离为到x轴距离的2倍。粒子从坐标原点O离开电场进入电场，最终从x轴上的P点射出磁场，P点到y轴距离与Q点到y轴距离相等。不计粒子重力，为：
（1）粒子到达O点时速度的大小和方向；
（2）电场强度和磁感应强度的大小之比。
【答案】（1）在电场中，粒子做类平抛运动，设Q点到x轴的距离为L，到y轴的距离为2L，粒子的加速度为a，运动时间为t，有①②
设粒子到达O点时沿y轴方向的分速度为vy
vy= at③
设粒子到达O点时速度方向与x轴方向的夹角为α，有
④联立①②③④式得
α=45° ⑤
即粒子到达O点时速度方向与x轴方向的夹角为45°角斜向上。
设粒子到达O点时的速度大小为v，由运动的合成有
⑥联立①②③⑥式得⑦
（2）设电场强度为E，粒子电荷量为q，质量为m，粒子在电场中受到的电场力为F，由牛顿第二定律可得
F=ma ⑧
又F=qE ⑨
设磁场的磁感应强度大小为B，粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为R，所受的洛伦兹力提供向心力，有 ⑩由几何关系可知 联立①②⑦⑧⑨⑩ 式得
【知识点】带电粒子在电场中的偏转；带电粒子在电场与磁场混合场中的运动
【解析】【分析】（1）因为离子在电场中做类平抛运动，正交分解列方程，再用勾股定理求速度。
（2）画出运动轨迹图，由几何知识求得半径，列牛顿第二定律和半径公式方程求解。
12．（2017·天津）电磁轨道炮利用电流和磁场的作用使炮弹获得超高速度，其原理可用来研制新武器和航天运载器。电磁轨道炮示意如图，图中直流电源电动势为E，电容器的电容为C。两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为l，电阻不计。炮弹可视为一质量为m、电阻为R的金属棒MN，垂直放在两导轨间处于静止状态，并与导轨良好接触。首先开关S接1，使电容器完全充电。然后将S接至2，导轨间存在垂直于导轨平面、磁感应强度大小为B的匀强磁场（图中未画出），MN开始向右加速运动。当MN上的感应电动势与电容器两极板间的电压相等时，回路中电流为零，MN达到最大速度，之后离开导轨。问：
（1）磁场的方向；
（2）MN刚开始运动时加速度a的大小；
（3）MN离开导轨后电容器上剩余的电荷量Q是多少。
【答案】（1）垂直于导轨平面向下。
（2）电容器完全充电后，两极板间电压为E，当开关S接2时，电容器放电，设刚放电时流经MN的电流为I，有 ①
设MN受到的安培力为F，有
F=IlB②
由牛顿第二定律有
F=ma③
联立①②③式得 ④
（3）当电容器充电完毕时，设电容器上电量为Q0，有
Q0=CE⑤
开关S接2后，MN开始向右加速运动，速度达到最大值vmax时，设MN上的感应电动势为 ，有 ⑥依题意有 ⑦
设在此过程中MN的平均电流为 ，MN上受到的平均安培力为 ，有
⑧由动量定理，有 ⑨又 ⑩联立⑤⑥⑦⑧⑨⑩式得
【知识点】动量定理；电容器及其应用；电磁感应中的电路类问题；电磁感应中的动力学问题
【解析】【分析】（1）由左手定则判出磁场方向。
（2）根据电路知识求得电流，由安培力公式算的安培力，由牛顿第二定律算得加速度。
（3）当导体棒速度最大时做匀速运动，切割磁感线产生电动势，此时电容器上电荷不变即剩余电量。根据动量定理算出导体棒变速运动过程中产生电量，用原来电量减掉该过程中电量即是剩余电量。
1 / 1
