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2023届湖南省高三一轮复习联考物理试题（四）（解析版）
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这是一份2023届湖南省高三一轮复习联考物理试题（四）（解析版），共28页。试卷主要包含了选择题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
2023届高三一轮复习联考（四）湖南卷
物理试题
一、选择题（1-7小题，每小题4分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的；8-11小题，每小题5分，在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求的，全部选对得5分，不全的得3分，有选错的得0分，共48分。）
1. 随着现代科学的发展，大量的科学发现促进了人们对原子、原子核的认识，下列有关原子、原子核的叙述正确的是（ ）
A. 贝克勒尔发现天然放射现象说明原子核内部具有复杂的结构
B. 卢瑟福粒子散射实验说明质子是原子核的组成部分
C. 康普顿效应证实了光具有波动性
D. 衰变中释放电子与化学反应中失去电子都是使原子核外电子减少
2. 月球夜晚温度低至，“玉兔二号”月球车携带的放射性同位素238（）会不断发生衰变，释放能量为仪器设备供热。可以通过以下反应过程得到，，，下列说法正确的是（ ）
A. B. X电子
C. 为轻核聚变 D. 的比结合能比的比结合能大
3. 国际科研团队发现了两颗距离地球仅100光年的新行星，其中一颗可能适合生命生存。这两颗行星分别是LP890-9b（以下简称行星A）和LP890-9c（以下简称行星B）。行星A的半径约为8370公里，仅需2.7天就能绕恒星C一圈；行星B半径约为8690公里，8.5天能绕恒星C一圈，行星B到恒星C的距离约为水星与太阳间距离的0.1倍，水星的公转周期约为88天。假设行星A、B绕恒星C做匀速圆周运动。则（ ）
A. 行星A表面的重力加速度大于行星B表面的重力加速度
B. 行星A的公转轨道半径大于行星B的公转轨道半径
C. 太阳的质量大于恒星C的质量
D. 水星的公转速度大于行星B的公转速度
4. 如图所示，A、B是相同的白炽灯，L是自感系数很大、电阻可忽略的自感线圈，C是电容很大的电容器，下列说法正确的是（ ）
A. 图甲中，闭合开关S时，A、B两灯立刻达到相同的亮度
B. 图甲中，闭合开关S足够长时问后再断开，A、B两灯逐渐变暗，同时熄灭
C. 图乙中，闭合开关S足够长时间后，A灯发光，B灯不发光
D. 图乙中，闭合开关S足够长时间后再断开，流过B灯中的电流反向并逐渐减小至零
5. 如图甲所示，是倾角、表面粗糙的绝缘斜面，是匝数、质量、总电阻、边长的正方形金属线框。线框与斜面间的动摩擦因数，在的区域加上垂直斜面向上的匀强磁场，使线框的一半处于磁场中，磁场的磁感应强度随时间变化的图像如图乙所示。取，，。下列说法正确的是（ ）
A. 0~6s内，线框中的感应电流大小为1A
B. 0~6s内，线框产生的焦耳热为6J
C. 时，线框受到的安培力大小为8N
D. 时，线框即将开始运动
6. 在轴的坐标原点固定一电荷最绝对值为的点电荷，在处固定另一点电荷，两者所在区域为真空，在两者连线上某点的电场强度与该点位置的关系如图所示。选取轴正方向为电场强度的正方向，无限远处电势为零，则下列说法正确的是（ ）
A. 处的电场强度大于处电场强度
B. 处的电势高于处的电势
C. 在处点电荷的电荷量的绝对值为
D. 电子沿轴从移动到过程中电势能先增加后减少
7. 对静止在水平地面上物体施加一竖直向上的恒力，物体上升4.8m时撤去力，物体的机械能随距离地面高度的变化关系如图所示，已知物体所受阻力大小恒定，重力加速度取，以地面为参考平面。则（ ）
A. 物体的质量为0.4kg
B. 物体所受阻力的大小为4N
C. 力的最大功率为96W
D. 物体回到地面前瞬间速度大小为
8. 甲图为不同温度下的黑体辐射强度随波长的变化规律；乙图中，某种单色光照射到光电管的阴极上时，电流表有示数；丙图为氢原子能级图，有大量处于能级的氢原子向低能级跃迁；丁图为放射性元素剩余质量与原质量的比值随时间的变化规律，下列说法正确的是（ ）
A. 甲图中，随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
B. 乙图中，用频率更低的光照射光电管的阴极时，电流表一定没有示数
C. 丙图中，从能级跃迁到能级时产生的光子波长最长
D. 丁图中，的半衰期是5730年，则100个经过5730年还剩50个
9. 如图甲为小型交流发电机的示意图，两磁板N，S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，匝的线圈绕垂直于磁场的水平轴沿逆时针方向以角速度匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图乙所示。已知线圈内阻，与线圈连接的定值电阻，其他部分的电阻不计。下列说法正确的是（ ）
A. 图甲所示位置是图乙的计时起点
B. 线圈中产生电动势的最大值为
C. 在0~0.1s内，通过电阻的电荷量为0.8C
D. 在0~0.1s内，电阻产生的焦耳热为
10. 1897年，物理学家汤姆孙正式测定了电子的比荷，说明了原子内部具有复杂结构。因此，汤姆孙的实验是物理学发展史上最著名的经典实验之一。在实验中汤姆孙采用了如图所示的气体放电管，从K极出来的阴极射线经过电场加速后，水平射入长为的D、G两平行板间，若平行板D、G间未施加电场，在荧光屏F的中心处将出现光点。若在D、G两板间加上电场强度大小为、方向竖直向下的匀强电场，阴极射线将向上偏转，在D、G两板之间区域再加上垂直于纸面、磁感应强度为的匀强磁场（图中未画出），阴极射线产生的光点恰好又回到荧光屏中心点；接着撤去电场保留磁场，阴极射线向下偏转；离开磁场时速度偏转角为。只考虑D、G两板间电场和磁场对阴极射线的作用。下列说法正确的是（ ）
A. 通过上述实验，可知阴极射线带负电
B. D、G两板间所加匀强磁场的方向垂直纸面向外
C. 阴极射线进入D、G两板间的初速度大小为
D. 根据、、和，求得阴极射线的比荷
11. 在如图所示的电路中，理想变压器的原、副线圈的匝数比为，在、端输入正弦交流电压，为定值电阻，调节电阻箱，当时，电压表、电流表的示数分别为、；当时，电压表、电流表的示数分别为、，两电表均为理想交流电表。则下列说法正确的是（ ）
A. B. C. D.
二、实验题（12小题6分，13小题9分，共15分。）
12. 某物理兴趣小组在一次探究活动中，想测量滑块和长木板之间的动摩擦因数，实验装置示意图如图1所示，光电门固定在水平长木板的O点，拉力传感器（图中未画出）固定在滑块上，不可伸长的细线通过定滑轮将传感器与钩码相连。
①用刻度尺测出遮光条释放点A到固定光电门的O点距离为L，用游标卡尺测量遮光条的宽度d；
②调整定滑轮使细线水平；
③让滑块从A点由静止释放，滑块在钩码的拉动下做加速运动，测出遮光条经过光电门所用的时间，然后求遮光条经过光电门时的速度为v，读出力传感器的示数为F；
④换用不同质量的钩码多次重复步骤③，测出多组遮光条经过光电门时的速度v和力传感器的示数F；
⑤根据上述实验数据作出图像，根据图像求出动摩擦因数。
回答下列问题：
（1）根据上述步骤测出的物理量可知，滑块的加速度a＝______；
（2）根据数据作出______（选填“v-F”、“”或“”）图像，得到如图2所示的一条直线，纵坐标取国际单位，根据所作图像求出滑块、力传感器以及遮光条的总质量M＝______kg；滑块和长木板之间的动摩擦因数______。（测得L＝1m，重力加速度g取，结果均保留2位有效数字）
13. 某实验小组在“探究影响感应电流方向的因素”实验中，利用如图所示的实物电路进行探究。
（1）将实物电路连接完整______
（2）电路连接完成后，闭合开关瞬间，发现灵敏电流计的指针向右偏转了一下。指针停止摆动后，开关保持闭合状态，将滑动变阻器的滑片迅速向右滑动，灵敏电流计指针将____________；保持滑动变阻器滑片不动，将线圈A从线圈B中迅速拔出时，灵敏电流计指针将________________。（两空均选填“向左偏转”“向右偏转”或“不偏转”）
（3）进一步实验，为探究感应电流方向的规律，应研究原磁场方向、磁通量的变化情况、____________三者的关系。在实验过程中，除了查清流入灵敏电流计的电流方向与指针偏转方向之间的关系之外，还应查清_____________（选填“A”“B”或“A和B”）中导线的绕制方向。
（4）某同学在完成实验后未断开开关，也未把A、B两线圈和铁芯分开放置。在拆除电路时突然被电击了一下，则被电击是在拆除______________（选填“A”或“B”）线圈所在电路时发生。分析可知，要避免电击发生，在拆除电路前应_____________（选填“断开开关”或“把A、B线圈分开放置”）。
三、解答题（14题9分，15题13分，16题15分，共37分。）
14. 如图所示，自行车车轮半径，车轮与轮轴之间均匀地连接有4根金属条，每根金属条中间分别接有小灯泡，阻值均为。在自行车支架上装有强磁铁，形成了磁感应强度、方向垂直于纸面向外的“扇形”匀强磁场，圆心角。自行车匀速前进的速度（等于车轮边缘相对轴的线速度），不计其他电阻和车轮厚度，并忽略磁场边缘效应。
（1）当其中一根金属条进入磁场时，指出上感应电流的方向，并求ab中感应电流的大小；
（2）连续骑行过程中，求中感应电流的有效值。（结果可用分数表示）
15. 如图所示，竖直平面内xOy坐标系y轴竖直，第IV象限内充满了沿y轴正方向的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q的带正电小球，从y轴上的点以垂直于y轴的初速度进入第I象限，一段时间后经过x轴上的Q点（未画出）进入第IV象限，且速度方向与x轴正方向成角。若小球在第IV象限内做匀速圆周运动，且恰好没有进入第III象限，重力加速度为g。求：
（1）带电小球从P点开始运动的初速度的大小；
（2）匀强磁场的磁感应强度B的大小；
（3）小球从离开P点到第三次经过x轴所需的时间。
16. 如图甲所示，光滑且足够长的平行金属导轨、固定在同一水平面上，两导轨间的距离为，与定值电阻相连，导轨上放置一金属杆，金属杆和导轨的电阻不计。整个装置处于磁感应强度为、垂直导轨平面向下的匀强磁场中。若给金属杆一水平向右的初速度，同时对金属杆施加一水平外力，以确保金属杆做匀减速直线运动。在此过程中，外力随时间的变化关系图线如图乙所示（以初速度方向为正方向，其中、已知）。若仅给金属杆以不同的初速度，金属杆能在导轨上滑行的最大距离为，其图像如图丙所示（其中、已知）。求：
（1）在图乙过程中，时刻金属杆所受安培力的大小；
（2）在图乙过程中，金属杆的加速度大小；
（3）在图丙过程中，若初速度大小为，金属杆滑行距离（小于最大距离）时，电阻产生的焦耳热。
2023届高三一轮复习联考（四）湖南卷
物理试题
一、选择题（1-7小题，每小题4分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的；8-11小题，每小题5分，在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求的，全部选对得5分，不全的得3分，有选错的得0分，共48分。）
1. 随着现代科学的发展，大量的科学发现促进了人们对原子、原子核的认识，下列有关原子、原子核的叙述正确的是（ ）
A. 贝克勒尔发现天然放射现象说明原子核内部具有复杂的结构
B. 卢瑟福粒子散射实验说明质子是原子核的组成部分
C. 康普顿效应证实了光具有波动性
D. 衰变中释放电子与化学反应中失去电子都是使原子核外电子减少
【答案】A
【解析】
【详解】A．贝克勒尔发现天然放射现象说明原子核内部具有复杂的结构，故A正确；
B．卢瑟福通过α粒子散射实验证实原子具有核式结构，故B错误；
C．光具有波粒二象性，而康普顿效应说明光具有粒子性，故C错误；
D．β衰变的本质是原子核内的一个中子转变为一个质子与一个电子，即β衰变中释放的电子来源于原子核内部，不是原子核外的电子，故D错误。
故选A。
2. 月球夜晚温度低至，“玉兔二号”月球车携带的放射性同位素238（）会不断发生衰变，释放能量为仪器设备供热。可以通过以下反应过程得到，，，下列说法正确的是（ ）
A. B. X为电子
C. 为轻核聚变 D. 的比结合能比的比结合能大
【答案】B
【解析】
【详解】A．根据质量数守恒可得
解得
故A错误；
B．根据质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为0，电荷数为-1，即X为电子，故B正确；
C．代表的核反应并不是轻核聚变，故C错误；
D．因月球车携带的放射性同位素238（ ）会不断发生α衰变，且放出热量，所以的比结合能比的比结合能小，故D错误。
故选B。
3. 国际科研团队发现了两颗距离地球仅100光年的新行星，其中一颗可能适合生命生存。这两颗行星分别是LP890-9b（以下简称行星A）和LP890-9c（以下简称行星B）。行星A的半径约为8370公里，仅需2.7天就能绕恒星C一圈；行星B半径约为8690公里，8.5天能绕恒星C一圈，行星B到恒星C的距离约为水星与太阳间距离的0.1倍，水星的公转周期约为88天。假设行星A、B绕恒星C做匀速圆周运动。则（ ）
A. 行星A表面的重力加速度大于行星B表面的重力加速度
B. 行星A的公转轨道半径大于行星B的公转轨道半径
C. 太阳的质量大于恒星C的质量
D. 水星的公转速度大于行星B的公转速度
【答案】C
【解析】
详解】A．根据牛顿第二定律，万有引力提供行星上表面重力加速度得
故重力加速度为
行星A与行星B的质量关系未知，故无法判断两行星表面的重力加速度的大小，A错误；
B．根据开普勒第三定律，由题意可知，行星A的周期比行星B的周期小，故行星A的轨道半径小于行星B的轨道半径，B错误；
C．由题意，设行星B到恒星C的距离与水星到太阳的距离之比为，行星B绕恒星C的一周所用时间与水星绕太阳一周所用时间之比为，根据万有引力提供向心力可得
解得
所以恒星C与太阳的质量之比
故太阳的质量大于恒星C的质量，C正确；
D．公转速度与公转周期的关系为
故行星B的公转速度v1与水星的公转速度v2之比为
故水星的公转速度小于行星B的公转速度，D错误。
故选C。
4. 如图所示，A、B是相同的白炽灯，L是自感系数很大、电阻可忽略的自感线圈，C是电容很大的电容器，下列说法正确的是（ ）
A. 图甲中，闭合开关S时，A、B两灯立刻达到相同的亮度
B. 图甲中，闭合开关S足够长时问后再断开，A、B两灯逐渐变暗，同时熄灭
C. 图乙中，闭合开关S足够长时间后，A灯发光，B灯不发光
D. 图乙中，闭合开关S足够长时间后再断开，流过B灯中的电流反向并逐渐减小至零
【答案】B
【解析】
【详解】A．图甲中，闭合开关S时，L是自感系数很大，对电流的阻碍能力较强，所以灯泡A逐渐变亮，B立即变亮，A错误；
B．图甲中，闭合开关S足够长时问后再断开，自感线圈与灯泡A、B组成回路，回路中的电流逐渐减小，灯泡A、B逐渐变暗，最后熄灭，B正确；
C．图乙中，闭合开关S足够长时间后，自感线圈相当于短路，灯泡A不发光，电容器充电完成，灯泡B发光，C错误；
D．图乙中，闭合开关S足够长时间后再断开，电容器和灯泡B形成回路并开始放电，放电形成的电流与原本通过灯泡B的电流方向相同，电流的大小逐渐减小最后变为零，D错误。
故选B。
5. 如图甲所示，是倾角、表面粗糙的绝缘斜面，是匝数、质量、总电阻、边长的正方形金属线框。线框与斜面间的动摩擦因数，在的区域加上垂直斜面向上的匀强磁场，使线框的一半处于磁场中，磁场的磁感应强度随时间变化的图像如图乙所示。取，，。下列说法正确的是（ ）
A. 0~6s内，线框中的感应电流大小为1A
B. 0~6s内，线框产生的焦耳热为6J
C. 时，线框受到的安培力大小为8N
D. 时，线框即将开始运动
【答案】C
【解析】
【详解】AD．由图乙知
设线框即将向运动的时间为t，则
线框未动时，根据法拉第电磁感应定律
由闭合电路欧姆定律得
解得
t=10.4s
0~10.4s内线框处于静止，线框中的感应电流大小为0.5A，故AD错误；
B．0~6s内，框产生焦耳热为
故B错误；
C．时，磁感应强度为
线框受到的安培力大小为
故C正确。
故选C。
6. 在轴的坐标原点固定一电荷最绝对值为的点电荷，在处固定另一点电荷，两者所在区域为真空，在两者连线上某点的电场强度与该点位置的关系如图所示。选取轴正方向为电场强度的正方向，无限远处电势为零，则下列说法正确的是（ ）
A. 处的电场强度大于处电场强度
B. 处的电势高于处的电势
C. 在处点电荷的电荷量的绝对值为
D. 电子沿轴从移动到过程中电势能先增加后减少
【答案】D
【解析】
【详解】A．由图可知，从处到处，电场强度反方向不断增大，所以处的电场强度小于处电场强度，故A错误；
B．在轴的坐标原点固定一电荷最绝对值为的点电荷，在处固定另一点电荷，选取轴正方向为电场强度的正方向，分析可知为两不等量正电荷产生的电场，类比等量同种正电荷产生的电场，可知从处到处逆着电场线方向，电势逐渐升高，所以处的电势低于处的电势，故B错误；
C．设在处固定另一点电荷的电荷量为，在处场强为0，可得
解得
故C错误；
D．电子从移动到过程，顺着电场线运动，可知电场力做负功，电势能增加，
从移动到过程，逆着电场线运动，可知电场力做正功，电势能减少，所以电子沿轴从移动到过程中电势能先增加后减少，故D正确。
故选D。
7. 对静止在水平地面上的物体施加一竖直向上的恒力，物体上升4.8m时撤去力，物体的机械能随距离地面高度的变化关系如图所示，已知物体所受阻力大小恒定，重力加速度取，以地面为参考平面。则（ ）
A. 物体的质量为0.4kg
B. 物体所受阻力的大小为4N
C. 力的最大功率为96W
D. 物体回到地面前瞬间的速度大小为
【答案】C
【解析】
【详解】AB．由功能关系结合图像可知
解得
，
由题意可知，撤去至最高点过程有
解得，最高点时候的机械能为
在最高点动能为0，此时机械能只有重力势能，所以
解得
故AB错误；
C．当物体向上运动4.8m时速度最大，此时力的功率最大，则有
解得
所以力F的最大功率为
故C正确；
D．物体回到地面前瞬间，重力势能为0，此时机械能只有动能，则
解得
故D错误。
故选C
8. 甲图为不同温度下的黑体辐射强度随波长的变化规律；乙图中，某种单色光照射到光电管的阴极上时，电流表有示数；丙图为氢原子能级图，有大量处于能级的氢原子向低能级跃迁；丁图为放射性元素剩余质量与原质量的比值随时间的变化规律，下列说法正确的是（ ）
A. 甲图中，随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
B. 乙图中，用频率更低的光照射光电管的阴极时，电流表一定没有示数
C. 丙图中，从能级跃迁到能级时产生的光子波长最长
D. 丁图中，的半衰期是5730年，则100个经过5730年还剩50个
【答案】AC
【解析】
【详解】A．随着温度的升高，各种波长辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故A正确；
B．用频率更低的光照射光电管的阴极时，如果频率小于极限频率电流表没有示数，如果大于极限频率有示数，故B错误；
C．从能级跃迁到能级时，能级差最小，根据
可知光子频率最小，波长最长，故C正确；
D．半衰期指的是大量原子核衰变时的统计规律，100个不是大量，经过一个半衰期后不一定剩余50个，故D错误。
故选AC。
9. 如图甲为小型交流发电机的示意图，两磁板N，S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，匝的线圈绕垂直于磁场的水平轴沿逆时针方向以角速度匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图乙所示。已知线圈内阻，与线圈连接的定值电阻，其他部分的电阻不计。下列说法正确的是（ ）
A. 图甲所示位置是图乙的计时起点
B. 线圈中产生电动势最大值为
C. 在0~0.1s内，通过电阻的电荷量为0.8C
D. 在0~0.1s内，电阻产生焦耳热为
【答案】ABD
【解析】
【详解】A．图甲所示线圈位置磁通量为零，图乙的起始磁通量也为零，因此图乙的磁通量曲线可以描述为以图甲为起点的线圈磁通量变化情况，故A正确；
B．最大电动势为
故B正确；
C．通过电阻R的电荷量为
由闭合电路欧姆定律得
由法拉第电磁感应定律得
解得
故C错误；
D．电流有效值为
因此在0~0.1s内，电阻R产生的焦耳热为
故D正确。
故选ABD。
10. 1897年，物理学家汤姆孙正式测定了电子的比荷，说明了原子内部具有复杂结构。因此，汤姆孙的实验是物理学发展史上最著名的经典实验之一。在实验中汤姆孙采用了如图所示的气体放电管，从K极出来的阴极射线经过电场加速后，水平射入长为的D、G两平行板间，若平行板D、G间未施加电场，在荧光屏F的中心处将出现光点。若在D、G两板间加上电场强度大小为、方向竖直向下的匀强电场，阴极射线将向上偏转，在D、G两板之间区域再加上垂直于纸面、磁感应强度为的匀强磁场（图中未画出），阴极射线产生的光点恰好又回到荧光屏中心点；接着撤去电场保留磁场，阴极射线向下偏转；离开磁场时速度偏转角为。只考虑D、G两板间电场和磁场对阴极射线的作用。下列说法正确的是（ ）
A. 通过上述实验，可知阴极射线带负电
B. D、G两板间所加匀强磁场的方向垂直纸面向外
C. 阴极射线进入D、G两板间的初速度大小为
D. 根据、、和，求得阴极射线的比荷
【答案】AD
【解析】
【详解】A．依题意，在D、G两板间加上电场强度大小为、方向竖直向下的匀强电场时，阴极射线向上偏转，可知阴极射线受到的电场力方向竖直向上，与场强方向相反，则该射线带负电，故A正确；
B．依题意，在D、G两板之间区域再加上垂直于纸面、磁感应强度为的匀强磁场，阴极射线产生的光点恰好又回到荧光屏中心点，可知射线受到的洛伦兹力竖直向下，根据左手定则，可判断知在D、G两板间匀强磁场的方向垂直纸面向里，故B错误；
C．当射线在电磁场中沿直线打在荧光屏中心O点时，满足
可得阴极射线进入D、G两板间的初速度大小为
故C错误；
D．撤去电场保留磁场，阴极射线向下偏转；离开磁场时速度偏转角为，由几何知识可得
又因为
联立以上式子，求得阴极射线的比荷
故D正确。
故选AD。
11. 在如图所示的电路中，理想变压器的原、副线圈的匝数比为，在、端输入正弦交流电压，为定值电阻，调节电阻箱，当时，电压表、电流表的示数分别为、；当时，电压表、电流表的示数分别为、，两电表均为理想交流电表。则下列说法正确的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】BC
【解析】
【详解】设电源电压为U0，原线圈电压为U，电流为I，根据原、副线圈电压、电流的关系有
，
在原线圈回路中，有
在副线圈回路中，有
又
联立解得
，
同理当有
，
所以
，
故选BC。
二、实验题（12小题6分，13小题9分，共15分。）
12. 某物理兴趣小组在一次探究活动中，想测量滑块和长木板之间的动摩擦因数，实验装置示意图如图1所示，光电门固定在水平长木板的O点，拉力传感器（图中未画出）固定在滑块上，不可伸长的细线通过定滑轮将传感器与钩码相连。
①用刻度尺测出遮光条释放点A到固定光电门的O点距离为L，用游标卡尺测量遮光条的宽度d；
②调整定滑轮使细线水平；
③让滑块从A点由静止释放，滑块在钩码的拉动下做加速运动，测出遮光条经过光电门所用的时间，然后求遮光条经过光电门时的速度为v，读出力传感器的示数为F；
④换用不同质量的钩码多次重复步骤③，测出多组遮光条经过光电门时的速度v和力传感器的示数F；
⑤根据上述实验数据作出图像，根据图像求出动摩擦因数。
回答下列问题：
（1）根据上述步骤测出的物理量可知，滑块的加速度a＝______；
（2）根据数据作出______（选填“v-F”、“”或“”）图像，得到如图2所示的一条直线，纵坐标取国际单位，根据所作图像求出滑块、力传感器以及遮光条的总质量M＝______kg；滑块和长木板之间的动摩擦因数______。（测得L＝1m，重力加速度g取，结果均保留2位有效数字）
【答案】 ①. ②. ③. 1.0 ④. 0.60
【解析】
【详解】（1）[1]根据速度位移公式
解得加速度为
（2）[2][3][4]滑块受到的摩擦力为
f=μMg
由牛顿第二定律可得
F-f=Ma
根据速度位移公式
联立可得
由此可知作的图像为一条直线，图像的斜率
可得
M=1.0kg
图像的截距
解得
13. 某实验小组在“探究影响感应电流方向的因素”实验中，利用如图所示的实物电路进行探究。
（1）将实物电路连接完整______。
（2）电路连接完成后，闭合开关瞬间，发现灵敏电流计的指针向右偏转了一下。指针停止摆动后，开关保持闭合状态，将滑动变阻器的滑片迅速向右滑动，灵敏电流计指针将____________；保持滑动变阻器滑片不动，将线圈A从线圈B中迅速拔出时，灵敏电流计指针将________________。（两空均选填“向左偏转”“向右偏转”或“不偏转”）
（3）进一步实验，为探究感应电流方向的规律，应研究原磁场方向、磁通量的变化情况、____________三者的关系。在实验过程中，除了查清流入灵敏电流计的电流方向与指针偏转方向之间的关系之外，还应查清_____________（选填“A”“B”或“A和B”）中导线的绕制方向。
（4）某同学在完成实验后未断开开关，也未把A、B两线圈和铁芯分开放置。在拆除电路时突然被电击了一下，则被电击是在拆除______________（选填“A”或“B”）线圈所在电路时发生的。分析可知，要避免电击发生，在拆除电路前应_____________（选填“断开开关”或“把A、B线圈分开放置”）。
【答案】 ①. ②. 向左偏转 ③. 向左偏转 ④. 感应电流产生的磁场方向 ⑤. A和B ⑥. A ⑦. 断开开关
【解析】
【详解】（1）[1] 实验电路图如图所示
（2）[2]依题意“闭合开关开关瞬间，发现灵敏电流计的指针向右偏转了一下”，说明穿过线圈B的磁通量增加时，灵敏电流计的指针向右偏转。
将滑动变阻器的滑片迅速向右滑动，电阻变大，电流变小，产生的磁场减弱，则穿过线圈B的磁通量变小，灵敏电流计的指针将向左偏转；
[3]保持滑动变阻器滑片不动，将线圈A从线圈B中迅速拔出时，则穿过线圈B的磁通量变小，灵敏电流计的指针将向左偏转。
（3）[4]为探究感应电流方向的规律，应研究原磁场方向、磁通量的变化情况、感应电流产生的磁场方向三者的关系。
[5]在实验过程中，除了查清流入灵敏电流计的电流方向与指针偏转方向之间的关系之外，还应查清线圈A和B中导线的绕制方向。
（4）[6]在拆除线圈A时，A中的电流快速减小，由于自感作用，线圈A会产生很大的自感电动势，导致该同学被电击一下。
[7]要避免电击发生，应在拆除电路前先断开开关。
三、解答题（14题9分，15题13分，16题15分，共37分。）
14. 如图所示，自行车车轮半径，车轮与轮轴之间均匀地连接有4根金属条，每根金属条中间分别接有小灯泡，阻值均为。在自行车支架上装有强磁铁，形成了磁感应强度、方向垂直于纸面向外的“扇形”匀强磁场，圆心角。自行车匀速前进的速度（等于车轮边缘相对轴的线速度），不计其他电阻和车轮厚度，并忽略磁场边缘效应。
（1）当其中一根金属条进入磁场时，指出上感应电流的方向，并求ab中感应电流的大小；
（2）连续骑行过程中，求中感应电流的有效值。（结果可用分数表示）
【答案】（1）电流方向为b→a，；（2）
【解析】
【详解】（1）根据右手定则知：ab中的电流方向为b→a。
角速度为
设金属条ab在Δt时间内扫过的面积为ΔS，则
所以
根据法拉第电磁感应定律
电路总电阻
通过ab中的电流
（2）骑行一周过程中，0~30°时，ab相当于电源，电流为，30°~90°，无电流，90°~120°，ab为外电路的一条支路，电流为，120°~180°，无电流，依次类推；取一个周期0~360°，产生热量
解得
15. 如图所示，竖直平面内xOy坐标系y轴竖直，第IV象限内充满了沿y轴正方向的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q的带正电小球，从y轴上的点以垂直于y轴的初速度进入第I象限，一段时间后经过x轴上的Q点（未画出）进入第IV象限，且速度方向与x轴正方向成角。若小球在第IV象限内做匀速圆周运动，且恰好没有进入第III象限，重力加速度为g。求：
（1）带电小球从P点开始运动的初速度的大小；
（2）匀强磁场的磁感应强度B的大小；
（3）小球从离开P点到第三次经过x轴所需的时间。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）小球的运动轨迹如图所示
小球在第I象限做平抛运动，设时间为，则根据平抛运动可知
在Q点，可知
解得
，x = 2d
（2）设小球进入第IV象限时速度为v，v与x轴的夹角为，则
电子进入磁场后做匀速圆周运动，电场力与重力平衡，洛伦兹力提供向心力，有
由图中几何关系可知
联立解得
（3）小球第一次在第IV象限运动的周期
小球第一次在第IV象限运动的时间为
接着，小球与x轴成夹角45°进入第I象限做斜上抛运动
小球从离开P点到第三次经过x轴所需的时间
联立解得
16. 如图甲所示，光滑且足够长的平行金属导轨、固定在同一水平面上，两导轨间的距离为，与定值电阻相连，导轨上放置一金属杆，金属杆和导轨的电阻不计。整个装置处于磁感应强度为、垂直导轨平面向下的匀强磁场中。若给金属杆一水平向右的初速度，同时对金属杆施加一水平外力，以确保金属杆做匀减速直线运动。在此过程中，外力随时间的变化关系图线如图乙所示（以初速度方向为正方向，其中、已知）。若仅给金属杆以不同的初速度，金属杆能在导轨上滑行的最大距离为，其图像如图丙所示（其中、已知）。求：
（1）在图乙过程中，时刻金属杆所受安培力的大小；
（2）在图乙过程中，金属杆的加速度大小；
（3）在图丙过程中，若初速度大小为，金属杆滑行距离（小于最大距离）时，电阻产生的焦耳热。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）时刻金属杆向右切割磁感线，速度为，产生感应电动势为
由闭合电路欧姆定律可得电路中的电流为
可得金属杆所受安培力的大小为
（2）根据题意可得，初始时刻外力与安培力反向，根据牛顿第二定律可得
①
时刻，假设金属杆速度为，
此时只受安培力作用，此时根据牛顿第二定律可得
②
联立①②式可解得
（3）金属杆在安培力作用下做减速运动，由动量定理可得
又因为
联立以上各式可得
再由图丙可得
解得金属杆质量为
设金属杆滑行时的速度大小为，由动量定理可得
即
解得
根据能量守恒，可得这一过程中电阻上产生的焦耳热Q为
2023届高三一轮复习联考（四）湖南卷
物理试题
一、选择题（1-7小题，每小题4分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的；8-11小题，每小题5分，在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求的，全部选对得5分，不全的得3分，有选错的得0分，共48分。）
1. 随着现代科学的发展，大量的科学发现促进了人们对原子、原子核的认识，下列有关原子、原子核的叙述正确的是（ ）
A. 贝克勒尔发现天然放射现象说明原子核内部具有复杂的结构
B. 卢瑟福粒子散射实验说明质子是原子核的组成部分
C. 康普顿效应证实了光具有波动性
D. 衰变中释放电子与化学反应中失去电子都是使原子核外电子减少
2. 月球夜晚温度低至，“玉兔二号”月球车携带的放射性同位素238（）会不断发生衰变，释放能量为仪器设备供热。可以通过以下反应过程得到，，，下列说法正确的是（ ）
A. B. X电子
C. 为轻核聚变 D. 的比结合能比的比结合能大
3. 国际科研团队发现了两颗距离地球仅100光年的新行星，其中一颗可能适合生命生存。这两颗行星分别是LP890-9b（以下简称行星A）和LP890-9c（以下简称行星B）。行星A的半径约为8370公里，仅需2.7天就能绕恒星C一圈；行星B半径约为8690公里，8.5天能绕恒星C一圈，行星B到恒星C的距离约为水星与太阳间距离的0.1倍，水星的公转周期约为88天。假设行星A、B绕恒星C做匀速圆周运动。则（ ）
A. 行星A表面的重力加速度大于行星B表面的重力加速度
B. 行星A的公转轨道半径大于行星B的公转轨道半径
C. 太阳的质量大于恒星C的质量
D. 水星的公转速度大于行星B的公转速度
4. 如图所示，A、B是相同的白炽灯，L是自感系数很大、电阻可忽略的自感线圈，C是电容很大的电容器，下列说法正确的是（ ）
A. 图甲中，闭合开关S时，A、B两灯立刻达到相同的亮度
B. 图甲中，闭合开关S足够长时问后再断开，A、B两灯逐渐变暗，同时熄灭
C. 图乙中，闭合开关S足够长时间后，A灯发光，B灯不发光
D. 图乙中，闭合开关S足够长时间后再断开，流过B灯中的电流反向并逐渐减小至零
5. 如图甲所示，是倾角、表面粗糙的绝缘斜面，是匝数、质量、总电阻、边长的正方形金属线框。线框与斜面间的动摩擦因数，在的区域加上垂直斜面向上的匀强磁场，使线框的一半处于磁场中，磁场的磁感应强度随时间变化的图像如图乙所示。取，，。下列说法正确的是（ ）
A. 0~6s内，线框中的感应电流大小为1A
B. 0~6s内，线框产生的焦耳热为6J
C. 时，线框受到的安培力大小为8N
D. 时，线框即将开始运动
6. 在轴的坐标原点固定一电荷最绝对值为的点电荷，在处固定另一点电荷，两者所在区域为真空，在两者连线上某点的电场强度与该点位置的关系如图所示。选取轴正方向为电场强度的正方向，无限远处电势为零，则下列说法正确的是（ ）
A. 处的电场强度大于处电场强度
B. 处的电势高于处的电势
C. 在处点电荷的电荷量的绝对值为
D. 电子沿轴从移动到过程中电势能先增加后减少
7. 对静止在水平地面上物体施加一竖直向上的恒力，物体上升4.8m时撤去力，物体的机械能随距离地面高度的变化关系如图所示，已知物体所受阻力大小恒定，重力加速度取，以地面为参考平面。则（ ）
A. 物体的质量为0.4kg
B. 物体所受阻力的大小为4N
C. 力的最大功率为96W
D. 物体回到地面前瞬间速度大小为
8. 甲图为不同温度下的黑体辐射强度随波长的变化规律；乙图中，某种单色光照射到光电管的阴极上时，电流表有示数；丙图为氢原子能级图，有大量处于能级的氢原子向低能级跃迁；丁图为放射性元素剩余质量与原质量的比值随时间的变化规律，下列说法正确的是（ ）
A. 甲图中，随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
B. 乙图中，用频率更低的光照射光电管的阴极时，电流表一定没有示数
C. 丙图中，从能级跃迁到能级时产生的光子波长最长
D. 丁图中，的半衰期是5730年，则100个经过5730年还剩50个
9. 如图甲为小型交流发电机的示意图，两磁板N，S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，匝的线圈绕垂直于磁场的水平轴沿逆时针方向以角速度匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图乙所示。已知线圈内阻，与线圈连接的定值电阻，其他部分的电阻不计。下列说法正确的是（ ）
A. 图甲所示位置是图乙的计时起点
B. 线圈中产生电动势的最大值为
C. 在0~0.1s内，通过电阻的电荷量为0.8C
D. 在0~0.1s内，电阻产生的焦耳热为
10. 1897年，物理学家汤姆孙正式测定了电子的比荷，说明了原子内部具有复杂结构。因此，汤姆孙的实验是物理学发展史上最著名的经典实验之一。在实验中汤姆孙采用了如图所示的气体放电管，从K极出来的阴极射线经过电场加速后，水平射入长为的D、G两平行板间，若平行板D、G间未施加电场，在荧光屏F的中心处将出现光点。若在D、G两板间加上电场强度大小为、方向竖直向下的匀强电场，阴极射线将向上偏转，在D、G两板之间区域再加上垂直于纸面、磁感应强度为的匀强磁场（图中未画出），阴极射线产生的光点恰好又回到荧光屏中心点；接着撤去电场保留磁场，阴极射线向下偏转；离开磁场时速度偏转角为。只考虑D、G两板间电场和磁场对阴极射线的作用。下列说法正确的是（ ）
A. 通过上述实验，可知阴极射线带负电
B. D、G两板间所加匀强磁场的方向垂直纸面向外
C. 阴极射线进入D、G两板间的初速度大小为
D. 根据、、和，求得阴极射线的比荷
11. 在如图所示的电路中，理想变压器的原、副线圈的匝数比为，在、端输入正弦交流电压，为定值电阻，调节电阻箱，当时，电压表、电流表的示数分别为、；当时，电压表、电流表的示数分别为、，两电表均为理想交流电表。则下列说法正确的是（ ）
A. B. C. D.
二、实验题（12小题6分，13小题9分，共15分。）
12. 某物理兴趣小组在一次探究活动中，想测量滑块和长木板之间的动摩擦因数，实验装置示意图如图1所示，光电门固定在水平长木板的O点，拉力传感器（图中未画出）固定在滑块上，不可伸长的细线通过定滑轮将传感器与钩码相连。
①用刻度尺测出遮光条释放点A到固定光电门的O点距离为L，用游标卡尺测量遮光条的宽度d；
②调整定滑轮使细线水平；
③让滑块从A点由静止释放，滑块在钩码的拉动下做加速运动，测出遮光条经过光电门所用的时间，然后求遮光条经过光电门时的速度为v，读出力传感器的示数为F；
④换用不同质量的钩码多次重复步骤③，测出多组遮光条经过光电门时的速度v和力传感器的示数F；
⑤根据上述实验数据作出图像，根据图像求出动摩擦因数。
回答下列问题：
（1）根据上述步骤测出的物理量可知，滑块的加速度a＝______；
（2）根据数据作出______（选填“v-F”、“”或“”）图像，得到如图2所示的一条直线，纵坐标取国际单位，根据所作图像求出滑块、力传感器以及遮光条的总质量M＝______kg；滑块和长木板之间的动摩擦因数______。（测得L＝1m，重力加速度g取，结果均保留2位有效数字）
13. 某实验小组在“探究影响感应电流方向的因素”实验中，利用如图所示的实物电路进行探究。
（1）将实物电路连接完整______
（2）电路连接完成后，闭合开关瞬间，发现灵敏电流计的指针向右偏转了一下。指针停止摆动后，开关保持闭合状态，将滑动变阻器的滑片迅速向右滑动，灵敏电流计指针将____________；保持滑动变阻器滑片不动，将线圈A从线圈B中迅速拔出时，灵敏电流计指针将________________。（两空均选填“向左偏转”“向右偏转”或“不偏转”）
（3）进一步实验，为探究感应电流方向的规律，应研究原磁场方向、磁通量的变化情况、____________三者的关系。在实验过程中，除了查清流入灵敏电流计的电流方向与指针偏转方向之间的关系之外，还应查清_____________（选填“A”“B”或“A和B”）中导线的绕制方向。
（4）某同学在完成实验后未断开开关，也未把A、B两线圈和铁芯分开放置。在拆除电路时突然被电击了一下，则被电击是在拆除______________（选填“A”或“B”）线圈所在电路时发生。分析可知，要避免电击发生，在拆除电路前应_____________（选填“断开开关”或“把A、B线圈分开放置”）。
三、解答题（14题9分，15题13分，16题15分，共37分。）
14. 如图所示，自行车车轮半径，车轮与轮轴之间均匀地连接有4根金属条，每根金属条中间分别接有小灯泡，阻值均为。在自行车支架上装有强磁铁，形成了磁感应强度、方向垂直于纸面向外的“扇形”匀强磁场，圆心角。自行车匀速前进的速度（等于车轮边缘相对轴的线速度），不计其他电阻和车轮厚度，并忽略磁场边缘效应。
（1）当其中一根金属条进入磁场时，指出上感应电流的方向，并求ab中感应电流的大小；
（2）连续骑行过程中，求中感应电流的有效值。（结果可用分数表示）
15. 如图所示，竖直平面内xOy坐标系y轴竖直，第IV象限内充满了沿y轴正方向的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q的带正电小球，从y轴上的点以垂直于y轴的初速度进入第I象限，一段时间后经过x轴上的Q点（未画出）进入第IV象限，且速度方向与x轴正方向成角。若小球在第IV象限内做匀速圆周运动，且恰好没有进入第III象限，重力加速度为g。求：
（1）带电小球从P点开始运动的初速度的大小；
（2）匀强磁场的磁感应强度B的大小；
（3）小球从离开P点到第三次经过x轴所需的时间。
16. 如图甲所示，光滑且足够长的平行金属导轨、固定在同一水平面上，两导轨间的距离为，与定值电阻相连，导轨上放置一金属杆，金属杆和导轨的电阻不计。整个装置处于磁感应强度为、垂直导轨平面向下的匀强磁场中。若给金属杆一水平向右的初速度，同时对金属杆施加一水平外力，以确保金属杆做匀减速直线运动。在此过程中，外力随时间的变化关系图线如图乙所示（以初速度方向为正方向，其中、已知）。若仅给金属杆以不同的初速度，金属杆能在导轨上滑行的最大距离为，其图像如图丙所示（其中、已知）。求：
（1）在图乙过程中，时刻金属杆所受安培力的大小；
（2）在图乙过程中，金属杆的加速度大小；
（3）在图丙过程中，若初速度大小为，金属杆滑行距离（小于最大距离）时，电阻产生的焦耳热。
2023届高三一轮复习联考（四）湖南卷
物理试题
一、选择题（1-7小题，每小题4分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的；8-11小题，每小题5分，在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求的，全部选对得5分，不全的得3分，有选错的得0分，共48分。）
1. 随着现代科学的发展，大量的科学发现促进了人们对原子、原子核的认识，下列有关原子、原子核的叙述正确的是（ ）
A. 贝克勒尔发现天然放射现象说明原子核内部具有复杂的结构
B. 卢瑟福粒子散射实验说明质子是原子核的组成部分
C. 康普顿效应证实了光具有波动性
D. 衰变中释放电子与化学反应中失去电子都是使原子核外电子减少
【答案】A
【解析】
【详解】A．贝克勒尔发现天然放射现象说明原子核内部具有复杂的结构，故A正确；
B．卢瑟福通过α粒子散射实验证实原子具有核式结构，故B错误；
C．光具有波粒二象性，而康普顿效应说明光具有粒子性，故C错误；
D．β衰变的本质是原子核内的一个中子转变为一个质子与一个电子，即β衰变中释放的电子来源于原子核内部，不是原子核外的电子，故D错误。
故选A。
2. 月球夜晚温度低至，“玉兔二号”月球车携带的放射性同位素238（）会不断发生衰变，释放能量为仪器设备供热。可以通过以下反应过程得到，，，下列说法正确的是（ ）
A. B. X为电子
C. 为轻核聚变 D. 的比结合能比的比结合能大
【答案】B
【解析】
【详解】A．根据质量数守恒可得
解得
故A错误；
B．根据质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为0，电荷数为-1，即X为电子，故B正确；
C．代表的核反应并不是轻核聚变，故C错误；
D．因月球车携带的放射性同位素238（ ）会不断发生α衰变，且放出热量，所以的比结合能比的比结合能小，故D错误。
故选B。
3. 国际科研团队发现了两颗距离地球仅100光年的新行星，其中一颗可能适合生命生存。这两颗行星分别是LP890-9b（以下简称行星A）和LP890-9c（以下简称行星B）。行星A的半径约为8370公里，仅需2.7天就能绕恒星C一圈；行星B半径约为8690公里，8.5天能绕恒星C一圈，行星B到恒星C的距离约为水星与太阳间距离的0.1倍，水星的公转周期约为88天。假设行星A、B绕恒星C做匀速圆周运动。则（ ）
A. 行星A表面的重力加速度大于行星B表面的重力加速度
B. 行星A的公转轨道半径大于行星B的公转轨道半径
C. 太阳的质量大于恒星C的质量
D. 水星的公转速度大于行星B的公转速度
【答案】C
【解析】
详解】A．根据牛顿第二定律，万有引力提供行星上表面重力加速度得
故重力加速度为
行星A与行星B的质量关系未知，故无法判断两行星表面的重力加速度的大小，A错误；
B．根据开普勒第三定律，由题意可知，行星A的周期比行星B的周期小，故行星A的轨道半径小于行星B的轨道半径，B错误；
C．由题意，设行星B到恒星C的距离与水星到太阳的距离之比为，行星B绕恒星C的一周所用时间与水星绕太阳一周所用时间之比为，根据万有引力提供向心力可得
解得
所以恒星C与太阳的质量之比
故太阳的质量大于恒星C的质量，C正确；
D．公转速度与公转周期的关系为
故行星B的公转速度v1与水星的公转速度v2之比为
故水星的公转速度小于行星B的公转速度，D错误。
故选C。
4. 如图所示，A、B是相同的白炽灯，L是自感系数很大、电阻可忽略的自感线圈，C是电容很大的电容器，下列说法正确的是（ ）
A. 图甲中，闭合开关S时，A、B两灯立刻达到相同的亮度
B. 图甲中，闭合开关S足够长时问后再断开，A、B两灯逐渐变暗，同时熄灭
C. 图乙中，闭合开关S足够长时间后，A灯发光，B灯不发光
D. 图乙中，闭合开关S足够长时间后再断开，流过B灯中的电流反向并逐渐减小至零
【答案】B
【解析】
【详解】A．图甲中，闭合开关S时，L是自感系数很大，对电流的阻碍能力较强，所以灯泡A逐渐变亮，B立即变亮，A错误；
B．图甲中，闭合开关S足够长时问后再断开，自感线圈与灯泡A、B组成回路，回路中的电流逐渐减小，灯泡A、B逐渐变暗，最后熄灭，B正确；
C．图乙中，闭合开关S足够长时间后，自感线圈相当于短路，灯泡A不发光，电容器充电完成，灯泡B发光，C错误；
D．图乙中，闭合开关S足够长时间后再断开，电容器和灯泡B形成回路并开始放电，放电形成的电流与原本通过灯泡B的电流方向相同，电流的大小逐渐减小最后变为零，D错误。
故选B。
5. 如图甲所示，是倾角、表面粗糙的绝缘斜面，是匝数、质量、总电阻、边长的正方形金属线框。线框与斜面间的动摩擦因数，在的区域加上垂直斜面向上的匀强磁场，使线框的一半处于磁场中，磁场的磁感应强度随时间变化的图像如图乙所示。取，，。下列说法正确的是（ ）
A. 0~6s内，线框中的感应电流大小为1A
B. 0~6s内，线框产生的焦耳热为6J
C. 时，线框受到的安培力大小为8N
D. 时，线框即将开始运动
【答案】C
【解析】
【详解】AD．由图乙知
设线框即将向运动的时间为t，则
线框未动时，根据法拉第电磁感应定律
由闭合电路欧姆定律得
解得
t=10.4s
0~10.4s内线框处于静止，线框中的感应电流大小为0.5A，故AD错误；
B．0~6s内，框产生焦耳热为
故B错误；
C．时，磁感应强度为
线框受到的安培力大小为
故C正确。
故选C。
6. 在轴的坐标原点固定一电荷最绝对值为的点电荷，在处固定另一点电荷，两者所在区域为真空，在两者连线上某点的电场强度与该点位置的关系如图所示。选取轴正方向为电场强度的正方向，无限远处电势为零，则下列说法正确的是（ ）
A. 处的电场强度大于处电场强度
B. 处的电势高于处的电势
C. 在处点电荷的电荷量的绝对值为
D. 电子沿轴从移动到过程中电势能先增加后减少
【答案】D
【解析】
【详解】A．由图可知，从处到处，电场强度反方向不断增大，所以处的电场强度小于处电场强度，故A错误；
B．在轴的坐标原点固定一电荷最绝对值为的点电荷，在处固定另一点电荷，选取轴正方向为电场强度的正方向，分析可知为两不等量正电荷产生的电场，类比等量同种正电荷产生的电场，可知从处到处逆着电场线方向，电势逐渐升高，所以处的电势低于处的电势，故B错误；
C．设在处固定另一点电荷的电荷量为，在处场强为0，可得
解得
故C错误；
D．电子从移动到过程，顺着电场线运动，可知电场力做负功，电势能增加，
从移动到过程，逆着电场线运动，可知电场力做正功，电势能减少，所以电子沿轴从移动到过程中电势能先增加后减少，故D正确。
故选D。
7. 对静止在水平地面上的物体施加一竖直向上的恒力，物体上升4.8m时撤去力，物体的机械能随距离地面高度的变化关系如图所示，已知物体所受阻力大小恒定，重力加速度取，以地面为参考平面。则（ ）
A. 物体的质量为0.4kg
B. 物体所受阻力的大小为4N
C. 力的最大功率为96W
D. 物体回到地面前瞬间的速度大小为
【答案】C
【解析】
【详解】AB．由功能关系结合图像可知
解得
，
由题意可知，撤去至最高点过程有
解得，最高点时候的机械能为
在最高点动能为0，此时机械能只有重力势能，所以
解得
故AB错误；
C．当物体向上运动4.8m时速度最大，此时力的功率最大，则有
解得
所以力F的最大功率为
故C正确；
D．物体回到地面前瞬间，重力势能为0，此时机械能只有动能，则
解得
故D错误。
故选C
8. 甲图为不同温度下的黑体辐射强度随波长的变化规律；乙图中，某种单色光照射到光电管的阴极上时，电流表有示数；丙图为氢原子能级图，有大量处于能级的氢原子向低能级跃迁；丁图为放射性元素剩余质量与原质量的比值随时间的变化规律，下列说法正确的是（ ）
A. 甲图中，随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
B. 乙图中，用频率更低的光照射光电管的阴极时，电流表一定没有示数
C. 丙图中，从能级跃迁到能级时产生的光子波长最长
D. 丁图中，的半衰期是5730年，则100个经过5730年还剩50个
【答案】AC
【解析】
【详解】A．随着温度的升高，各种波长辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故A正确；
B．用频率更低的光照射光电管的阴极时，如果频率小于极限频率电流表没有示数，如果大于极限频率有示数，故B错误；
C．从能级跃迁到能级时，能级差最小，根据
可知光子频率最小，波长最长，故C正确；
D．半衰期指的是大量原子核衰变时的统计规律，100个不是大量，经过一个半衰期后不一定剩余50个，故D错误。
故选AC。
9. 如图甲为小型交流发电机的示意图，两磁板N，S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，匝的线圈绕垂直于磁场的水平轴沿逆时针方向以角速度匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图乙所示。已知线圈内阻，与线圈连接的定值电阻，其他部分的电阻不计。下列说法正确的是（ ）
A. 图甲所示位置是图乙的计时起点
B. 线圈中产生电动势最大值为
C. 在0~0.1s内，通过电阻的电荷量为0.8C
D. 在0~0.1s内，电阻产生焦耳热为
【答案】ABD
【解析】
【详解】A．图甲所示线圈位置磁通量为零，图乙的起始磁通量也为零，因此图乙的磁通量曲线可以描述为以图甲为起点的线圈磁通量变化情况，故A正确；
B．最大电动势为
故B正确；
C．通过电阻R的电荷量为
由闭合电路欧姆定律得
由法拉第电磁感应定律得
解得
故C错误；
D．电流有效值为
因此在0~0.1s内，电阻R产生的焦耳热为
故D正确。
故选ABD。
10. 1897年，物理学家汤姆孙正式测定了电子的比荷，说明了原子内部具有复杂结构。因此，汤姆孙的实验是物理学发展史上最著名的经典实验之一。在实验中汤姆孙采用了如图所示的气体放电管，从K极出来的阴极射线经过电场加速后，水平射入长为的D、G两平行板间，若平行板D、G间未施加电场，在荧光屏F的中心处将出现光点。若在D、G两板间加上电场强度大小为、方向竖直向下的匀强电场，阴极射线将向上偏转，在D、G两板之间区域再加上垂直于纸面、磁感应强度为的匀强磁场（图中未画出），阴极射线产生的光点恰好又回到荧光屏中心点；接着撤去电场保留磁场，阴极射线向下偏转；离开磁场时速度偏转角为。只考虑D、G两板间电场和磁场对阴极射线的作用。下列说法正确的是（ ）
A. 通过上述实验，可知阴极射线带负电
B. D、G两板间所加匀强磁场的方向垂直纸面向外
C. 阴极射线进入D、G两板间的初速度大小为
D. 根据、、和，求得阴极射线的比荷
【答案】AD
【解析】
【详解】A．依题意，在D、G两板间加上电场强度大小为、方向竖直向下的匀强电场时，阴极射线向上偏转，可知阴极射线受到的电场力方向竖直向上，与场强方向相反，则该射线带负电，故A正确；
B．依题意，在D、G两板之间区域再加上垂直于纸面、磁感应强度为的匀强磁场，阴极射线产生的光点恰好又回到荧光屏中心点，可知射线受到的洛伦兹力竖直向下，根据左手定则，可判断知在D、G两板间匀强磁场的方向垂直纸面向里，故B错误；
C．当射线在电磁场中沿直线打在荧光屏中心O点时，满足
可得阴极射线进入D、G两板间的初速度大小为
故C错误；
D．撤去电场保留磁场，阴极射线向下偏转；离开磁场时速度偏转角为，由几何知识可得
又因为
联立以上式子，求得阴极射线的比荷
故D正确。
故选AD。
11. 在如图所示的电路中，理想变压器的原、副线圈的匝数比为，在、端输入正弦交流电压，为定值电阻，调节电阻箱，当时，电压表、电流表的示数分别为、；当时，电压表、电流表的示数分别为、，两电表均为理想交流电表。则下列说法正确的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】BC
【解析】
【详解】设电源电压为U0，原线圈电压为U，电流为I，根据原、副线圈电压、电流的关系有
，
在原线圈回路中，有
在副线圈回路中，有
又
联立解得
，
同理当有
，
所以
，
故选BC。
二、实验题（12小题6分，13小题9分，共15分。）
12. 某物理兴趣小组在一次探究活动中，想测量滑块和长木板之间的动摩擦因数，实验装置示意图如图1所示，光电门固定在水平长木板的O点，拉力传感器（图中未画出）固定在滑块上，不可伸长的细线通过定滑轮将传感器与钩码相连。
①用刻度尺测出遮光条释放点A到固定光电门的O点距离为L，用游标卡尺测量遮光条的宽度d；
②调整定滑轮使细线水平；
③让滑块从A点由静止释放，滑块在钩码的拉动下做加速运动，测出遮光条经过光电门所用的时间，然后求遮光条经过光电门时的速度为v，读出力传感器的示数为F；
④换用不同质量的钩码多次重复步骤③，测出多组遮光条经过光电门时的速度v和力传感器的示数F；
⑤根据上述实验数据作出图像，根据图像求出动摩擦因数。
回答下列问题：
（1）根据上述步骤测出的物理量可知，滑块的加速度a＝______；
（2）根据数据作出______（选填“v-F”、“”或“”）图像，得到如图2所示的一条直线，纵坐标取国际单位，根据所作图像求出滑块、力传感器以及遮光条的总质量M＝______kg；滑块和长木板之间的动摩擦因数______。（测得L＝1m，重力加速度g取，结果均保留2位有效数字）
【答案】 ①. ②. ③. 1.0 ④. 0.60
【解析】
【详解】（1）[1]根据速度位移公式
解得加速度为
（2）[2][3][4]滑块受到的摩擦力为
f=μMg
由牛顿第二定律可得
F-f=Ma
根据速度位移公式
联立可得
由此可知作的图像为一条直线，图像的斜率
可得
M=1.0kg
图像的截距
解得
13. 某实验小组在“探究影响感应电流方向的因素”实验中，利用如图所示的实物电路进行探究。
（1）将实物电路连接完整______。
（2）电路连接完成后，闭合开关瞬间，发现灵敏电流计的指针向右偏转了一下。指针停止摆动后，开关保持闭合状态，将滑动变阻器的滑片迅速向右滑动，灵敏电流计指针将____________；保持滑动变阻器滑片不动，将线圈A从线圈B中迅速拔出时，灵敏电流计指针将________________。（两空均选填“向左偏转”“向右偏转”或“不偏转”）
（3）进一步实验，为探究感应电流方向的规律，应研究原磁场方向、磁通量的变化情况、____________三者的关系。在实验过程中，除了查清流入灵敏电流计的电流方向与指针偏转方向之间的关系之外，还应查清_____________（选填“A”“B”或“A和B”）中导线的绕制方向。
（4）某同学在完成实验后未断开开关，也未把A、B两线圈和铁芯分开放置。在拆除电路时突然被电击了一下，则被电击是在拆除______________（选填“A”或“B”）线圈所在电路时发生的。分析可知，要避免电击发生，在拆除电路前应_____________（选填“断开开关”或“把A、B线圈分开放置”）。
【答案】 ①. ②. 向左偏转 ③. 向左偏转 ④. 感应电流产生的磁场方向 ⑤. A和B ⑥. A ⑦. 断开开关
【解析】
【详解】（1）[1] 实验电路图如图所示
（2）[2]依题意“闭合开关开关瞬间，发现灵敏电流计的指针向右偏转了一下”，说明穿过线圈B的磁通量增加时，灵敏电流计的指针向右偏转。
将滑动变阻器的滑片迅速向右滑动，电阻变大，电流变小，产生的磁场减弱，则穿过线圈B的磁通量变小，灵敏电流计的指针将向左偏转；
[3]保持滑动变阻器滑片不动，将线圈A从线圈B中迅速拔出时，则穿过线圈B的磁通量变小，灵敏电流计的指针将向左偏转。
（3）[4]为探究感应电流方向的规律，应研究原磁场方向、磁通量的变化情况、感应电流产生的磁场方向三者的关系。
[5]在实验过程中，除了查清流入灵敏电流计的电流方向与指针偏转方向之间的关系之外，还应查清线圈A和B中导线的绕制方向。
（4）[6]在拆除线圈A时，A中的电流快速减小，由于自感作用，线圈A会产生很大的自感电动势，导致该同学被电击一下。
[7]要避免电击发生，应在拆除电路前先断开开关。
三、解答题（14题9分，15题13分，16题15分，共37分。）
14. 如图所示，自行车车轮半径，车轮与轮轴之间均匀地连接有4根金属条，每根金属条中间分别接有小灯泡，阻值均为。在自行车支架上装有强磁铁，形成了磁感应强度、方向垂直于纸面向外的“扇形”匀强磁场，圆心角。自行车匀速前进的速度（等于车轮边缘相对轴的线速度），不计其他电阻和车轮厚度，并忽略磁场边缘效应。
（1）当其中一根金属条进入磁场时，指出上感应电流的方向，并求ab中感应电流的大小；
（2）连续骑行过程中，求中感应电流的有效值。（结果可用分数表示）
【答案】（1）电流方向为b→a，；（2）
【解析】
【详解】（1）根据右手定则知：ab中的电流方向为b→a。
角速度为
设金属条ab在Δt时间内扫过的面积为ΔS，则
所以
根据法拉第电磁感应定律
电路总电阻
通过ab中的电流
（2）骑行一周过程中，0~30°时，ab相当于电源，电流为，30°~90°，无电流，90°~120°，ab为外电路的一条支路，电流为，120°~180°，无电流，依次类推；取一个周期0~360°，产生热量
解得
15. 如图所示，竖直平面内xOy坐标系y轴竖直，第IV象限内充满了沿y轴正方向的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q的带正电小球，从y轴上的点以垂直于y轴的初速度进入第I象限，一段时间后经过x轴上的Q点（未画出）进入第IV象限，且速度方向与x轴正方向成角。若小球在第IV象限内做匀速圆周运动，且恰好没有进入第III象限，重力加速度为g。求：
（1）带电小球从P点开始运动的初速度的大小；
（2）匀强磁场的磁感应强度B的大小；
（3）小球从离开P点到第三次经过x轴所需的时间。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）小球的运动轨迹如图所示
小球在第I象限做平抛运动，设时间为，则根据平抛运动可知
在Q点，可知
解得
，x = 2d
（2）设小球进入第IV象限时速度为v，v与x轴的夹角为，则
电子进入磁场后做匀速圆周运动，电场力与重力平衡，洛伦兹力提供向心力，有
由图中几何关系可知
联立解得
（3）小球第一次在第IV象限运动的周期
小球第一次在第IV象限运动的时间为
接着，小球与x轴成夹角45°进入第I象限做斜上抛运动
小球从离开P点到第三次经过x轴所需的时间
联立解得
16. 如图甲所示，光滑且足够长的平行金属导轨、固定在同一水平面上，两导轨间的距离为，与定值电阻相连，导轨上放置一金属杆，金属杆和导轨的电阻不计。整个装置处于磁感应强度为、垂直导轨平面向下的匀强磁场中。若给金属杆一水平向右的初速度，同时对金属杆施加一水平外力，以确保金属杆做匀减速直线运动。在此过程中，外力随时间的变化关系图线如图乙所示（以初速度方向为正方向，其中、已知）。若仅给金属杆以不同的初速度，金属杆能在导轨上滑行的最大距离为，其图像如图丙所示（其中、已知）。求：
（1）在图乙过程中，时刻金属杆所受安培力的大小；
（2）在图乙过程中，金属杆的加速度大小；
（3）在图丙过程中，若初速度大小为，金属杆滑行距离（小于最大距离）时，电阻产生的焦耳热。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）时刻金属杆向右切割磁感线，速度为，产生感应电动势为
由闭合电路欧姆定律可得电路中的电流为
可得金属杆所受安培力的大小为
（2）根据题意可得，初始时刻外力与安培力反向，根据牛顿第二定律可得
①
时刻，假设金属杆速度为，
此时只受安培力作用，此时根据牛顿第二定律可得
②
联立①②式可解得
（3）金属杆在安培力作用下做减速运动，由动量定理可得
又因为
联立以上各式可得
再由图丙可得
解得金属杆质量为
设金属杆滑行时的速度大小为，由动量定理可得
即
解得
根据能量守恒，可得这一过程中电阻上产生的焦耳热Q为
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