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四川省绵阳南山中学2022-2023学年高二物理下学期期末热身考试试题（Word版附解析）
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这是一份四川省绵阳南山中学2022-2023学年高二物理下学期期末热身考试试题（Word版附解析），共21页。试卷主要包含了必考选择题，必考非选择题，选考题等内容，欢迎下载使用。
绵阳南山中学高2021级高二下期期末物理热身考试题
一、必考选择题。本题共9小题，每小题4分，共36分。在每小题给出的四个选项中，第1~6题只有一项符合题目要求，第7~9题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
1. 关于物理现象和物理学史，下列说法正确的是（ ）
A. 法拉第发现了“由磁生电”的原理，并从理论上预言了电磁波的存在
B. 汤姆孙证实阴极射线是电子束流，据此提出了原子的核式结构模型
C. 观众观看立体电影要戴一种特殊的眼镜、利用了光的衍射现象
D. 玻尔提出的原子结构很好的解释了氢原子的光谱
【答案】D
【解析】
【详解】A．麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在，故选项A错误；
B．卢瑟福提出了原子的核式结构模型，故选项B错误；
C．观众观看立体电影，是利用光的偏振现象，故选项C错误；
D．玻尔提出的能级模型，很好的解释了氢原子的光谱，故选项D正确。
故选D。
2. 如图所示，单刀双掷开关S先打到a端让电容器充满电。时开关S打到b端，时回路中电容器下极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值。则（ ）
A. 回路的周期为0.02s
B. 回路的电流最大时电容器中电场能最大
C. 时线圈中磁场能最大
D. 时回路中电流沿顺时针方向
【答案】C
【解析】
【详解】A．以顺时针电流为正方向，LC电路中电流和电荷量变化的图像如下：
时电容器下极板带正电荷且最大，根据图像可知周期为，故A错误；
B．根据图像可知电流最大时，电容器中电荷量为0，电场能最小为0，故B错误；
CD．时，经过，根据图像可知此时电流最大，电流沿逆时针方向，说明电容器放电完毕，电能全部转化为磁场能，此时磁场能最大，故C正确，D错误。
故选C．
3. 如图甲所示，一小物块在水平向右的推力F作用下从A点由静止开始向右做直线运动，力F的大小随时间变化的规律如图乙所示，钢块的质量，与台面间的动摩擦因数，。则小物块在时刻的速度（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】物体受到的最大静摩擦
推力F与t的关系为
当推力F大于最大静摩擦时，物体开始运动
解得
内，物块根据动量定理可得
，推力F的冲量为
解得
故ABC错误，故D正确。
故选D。
4. 如图所示，电阻不计的矩形线圈abcd处于磁感应强度大小的匀强磁场中，线圈面积，匝数。线圈绕中心轴匀速转动，转动角速度。线圈的输出端与理想变压器原线圈相连，变压器的原、副线圈的匝数比，副线圈通过电流表与定值电阻和滑动变阻器相连，的电阻为，的最大电阻为。电流表与电压表均为理想电表。下列说法正确的是（ ）
A. 线圈在图示位置开始计时，经过，电压表示数为零
B. 通过电阻的电流方向每秒变化100次
C. 改变滑动变阻器接入电路的阻值，滑动变阻器两端电压最大值为24V
D. 改变滑动变阻器接入电路的阻值，滑动变阻器中消耗的最大电功率为5W
【答案】D
【解析】
【详解】A．线圈在图示位置开始计时，经过，线圈的磁通量最大，磁通量变化率最小，感应电动势瞬时值为零，但有效值不为零，故电压表不示数为零，故A错误；
B．交变电流的频率
变压器不改变电流变化的频率，线圈转动一周电流变化两次，可知通过电阻的电流方向每秒变化次，故B错误；
C．原线圈的电压
根据
副线圈的电压
滑动变阻器两端电压有效值最大为
故改变滑动变阻器接入电路的阻值，滑动变阻器两端电压最大值为，故C错误；
D．改变滑动变阻器接入电路的阻值，滑动变阻器中消耗的电功率为
根据数学关系可知时，滑动变阻器中消耗的电功率最大，为
故D正确。
故选D。
5. 如图所示，导线圆环总电阻为2R，半径为d，垂直磁场固定于磁感应强度为B的匀强磁场中，此磁场的左边界正好与圆环直径重合，电阻为R的直金属棒ab以恒定的角速度ω绕过环心O的轴匀速转动，a、b端正好与圆环保持良好接触。以下说法正确的是（ ）
A. 图示位置处杆O点电势高于b点电势
B. a、b两点的电势差
C. 转动过程中金属棒与圆环上消耗的电功率之比2：1
D. 杆转动一圈时段内通过杆的电荷量为
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据右手定则可知，图示位置直金属棒部分充当电源，电源内部电流方向为，则在外电路电流方向为，则杆O点电势低于b点电势。故A错误；
B．由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势
根据等效电路可知，圆环部分电阻为
整个电路的总电阻为
干路电流为
a、b两点的电势差大小
故B错误；
C．转动过程中金属棒与圆环上消耗的电功率分别为
，
故转动过程中金属棒与圆环上消耗的电功率之比为。故C正确；
D．杆转动一圈时段内通过杆电荷量为
转动一圈前后，杆回到原位置，则磁通量变化量，则可得杆转动一圈时段内通过杆的电荷量。故D错误。
故选C。
6. 在远距离输电技术上，中国1100kV特高压直流输电工程是目前世界上电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远、技术水平最先进的输电工程。输电线路流程可简化为：
如虚线框所示，若直流输电线电阻为，直流电输送功率为，不计变压器、整流与逆变等造成的能量损失，则（ ）
A. 直流电输电线路上的电流为500A
B. 直流电输电线路上损失的电压为100kV
C. 降压变压器的输出功率是
D. 若将1100kV直流输电降为550kV直流输电，受端获得功率将比原来减少
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据电功率计算公式可知输送电流
故A错误；
B．损失的电压
故B错误；
C．输电导线上损失的功率
降压变压器的输出功率
故C错误；
D．用1100kV输电时输电导线上损失的功率
保持输送功率不变，只用550kV输电，则有
则用户得到的功率比1100kV输电时减少
故D正确。
故选D。
7. 据国家科技部报道，迄今为止，科学家已经成功检测定位了纳米晶体结构中的氢原子。如图为氢原子能级的示意图，已知可见光光子的能量在1.61eV~3.10eV范围内，则（ ）
A. 处于能级的基态氢原子可吸收一个可见光光子，发生电离
B. 处于能级的氢原子可吸收能量为2.55eV的可见光光子能跃迁到更高能级
C. 处于和能级的大量氢原子向低能级跃迁时，可辐射10种不同频率的电磁波
D. 处于和能级的大量氢原子向低能级跃迁时，可辐射13种不同频率的电磁波
【答案】BC
【解析】
【详解】A．基态氢原子的电离能为13.6eV，高于可见光光子能量范围，所以基态氢原子不可能吸收一个可见光光子而发生电离，故A错误；
B．由图可知和的能量差为2.55eV，所以处于能级的氢原子可吸收能量为2.55eV的可见光光子跃迁到能级，故B正确；
CD．大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时可以辐射出的光子种类为
种
其中包含了处于能级的氢原子向低能级跃迁时可以辐射出的光子种类，故处于和能级的大量氢原子向低能级跃迁时，可辐射10种不同频率的电磁波，故C正确，D错误。
故选BC。
8. 如图甲所示，正方形导线框abcd放在匀强磁场中静止不动，磁场方向与线框平面垂直，磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示。t=0时刻，磁感应强度B的方向垂直纸面向外，感应电流以逆时针为正方向，cd边所受安培力的方向以垂直cd边向下为正方向。下列关于感应电流i和cd边所受安培力F随时间t变化的图像正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】BD
【解析】
【详解】设正方形导线框边长为L，电阻为R，在0~2s，垂直纸面向外的磁场减弱，由楞次定律可知，感应电流的方向为逆时针方向，为正方向，感应电流大小
电流是恒定值。
由左手定则可知，cd边所受安培力方向向下，为正方向，大小为
安培力与磁感应强度成正比，数值由
减小到零。
2s~3s内，垂直纸面向里的磁场增强，由楞次定律可知，感应电流的方向为逆时针方向，为正方向，感应电流大小
电流是恒定值。
由左手定则可知，cd边所受安培力方向向上，为负方向，大小为
安培力与磁感应强度成正比，由零增大到
3s−4s内垂直纸面向里的磁场减弱，由楞次定律可知，感应电流的方向为顺时针方向，为负方向，感应电流大小
电流是恒定值。
由左手定则可知，cd边所受安培力方向向下，为正方向，大小为
安培力与磁感应强度成正比，数值由
减小到零
4s~6s内垂直纸面向外的磁场增强，由楞次定律可知，感应电流的方向为顺时针方向，为负方向，感应电流大小
电流是恒定值。
由左手定则可知，cd边所受安培力方向向上，为负方向，大小为
安培力与磁感应强度成正比，数值由零增大到
由以上分析计算可得AC错误，BD正确
故选BD。
9. 如图所示，倾角为θ的光滑绝缘斜面处于匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向上且范围足够大，PQ为磁场的水平上边界。a、b为边长分别为2L、L的单匝正方形线框，线框材料相同、导体粗细相同且均匀。MN与PO平行，线框下边ef、置于斜面MN处由静止释放，b的下边刚进入磁场时做匀速运动，则（ ）
A. a、b线框刚进入磁场时的电流之比为1：1
B. 线框a穿过PQ过程做减速运动
C. a、b线框穿过PQ过程，通过导体的电量相等
D. 线框a穿过PQ过程产生的焦耳热较多
【答案】AD
【解析】
【详解】A．设正方形线框a、b的电阻率为，截面积为，正方形线框a、b的电阻
设正方形线框a、b运动位移进入磁场，根据动能定理有
可知正方形线框a、b的进入磁场的速度相同，a、b线框刚进入磁场时的电流为
可知a、b线框刚进入磁场时的电流之比为1：1，故A正确；
B．设a、b线框的密度为，a、b线框的质量为
线框b的下边刚进入磁场时做匀速运动，有
可得线框a的下边ef刚进入磁场时加速度为
故线框a穿过PQ过程做匀速直线运动，故B错误；
C．a、b线框穿过PQ过程，通过导体的电量
a、b线框穿过PQ过程，通过导体的电量a线框比b线框多，故C错误；
D．线框a穿过PQ过程产生的焦耳热
a、b线框刚进入磁场时的电流相等，a线框的电阻较大，且a线框在进入磁场时运行的时间更长，故线框a穿过PQ过程产生的焦耳热较多，故D正确。
故选AD。
二、必考非选择题。本题共4小题，共44分。
10. 热敏电阻常用于温度控制或过热保护装置中．图为某种热敏电阻和金属热电阻的阻值R随温度t变化的示意图．由图可知，这种热敏电阻在温度上升时导电能力________(选填“增强”或“减弱”)；相对金属热电阻而言，热敏电阻对温度变化的响应更______(选填“敏感”或“不敏感”)．
【答案】 ①. 增强 ②. 敏感
【解析】
【详解】图中横轴表示温度，纵轴表示电阻，随着温度的增加，金属热电阻的阻值略微增大，而热敏电阻的阻值显著减小，所以这种热敏电阻在温度上升时导电能力增强，相对金属热电阻而言，热敏电阻对温度变化的影响更敏感；
11. “验证动量守恒定律”的实验装置可采用图甲或图乙的方法，两个实验装置的区别在于：①悬挂重垂线的位置不同；②图甲中设计有一个支柱（通过调整，可使两球的球心在同一水平线上，上面的小球被碰撞离开后，支柱立即倒下），图乙中没有支柱，图甲中的入射小球A和被碰小球B做平抛运动的抛出点分别在通过O、点的竖直线上，重垂线只确定了O点的位置。（球A的质量为，球B的质量为）
（1）采用图甲的实验装置时，用20分度的游标卡尺测量小球的直径，如图，则读数为______mm。
（2）比较这两个实验装置，下列说法正确的是______。
A.采用图甲的实验装置时，需要测出两小球的直径
B.采用图乙的实验装置时，需要测出两小球的直径
C.采用图乙的实验装置时，斜槽轨道末端的切线要求水平，而采用图甲的实验装置时则不需要
D.为了减小误差，无论哪个图，都要求入射球每次都要从同一高度由静止滚下
E.为了减小误差，采用图乙的实验装置时，应使斜槽末端水平部分尽量光滑
（3）如采用图乙的实验装置做实验，在某次实验得出小球的落点情况如图丙所示。验证动量守恒定律的表达式是______。（用“、、、、”表示）
（4）用天平称得入射小球A的质量，被碰小球B的质量，若将小球质量与其对应水平位移的乘积作为“动量”，由图丙可知：，，则碰前总动量，碰后总动量______（以上结果均保留4位有效数字）。根据上面的数据，你认为能得到的结论是：______。
【答案】 ①. 16.20 ②. ADE ③. ④. 417.6 ⑤. 在误差允许范围内，小球A与B在碰撞过程中系统动量守恒
【解析】
【详解】（1）[1]根据游标卡尺的读数规则可知，小球直径的读数为
（2）[2]A．采用图（甲）的实验装置时，为测出入射小球碰撞后的水平位移，需要测出两小球的直径，故A正确；
B．采用图（乙）的实验装置时，不需要测出两小球的直径，故B错误；
C．不论采用哪个图做实验，斜槽轨道末端的切线都要求水平，故C错误；
D．为了减小误差，无论哪个图，都要求入射小球每次都要从同一高度由静止滚下，故D正确；
E．采用图（乙）的实验装置时，碰撞后A要在水平面上继续运动一段距离后再做平抛运动，为减小实验误差，应使斜槽末端水平部分尽量光滑，故E正确。
故选ADE。
（3）[3]采用如图乙所示的实验装置做实验，在某次实验得出小球的落点情况如图丙所示，则P是A球的落地点，R是B球的落地点。由图丙中读出。小球离开轨道后做平抛运动，它们抛出点的高度相等，它们在空中的运动时间t相等，水平位移与初速度成正比，可以用水平位移代替初速度，因此验证动量守恒定律的表达式是
（4）[4]由数据分析可知，碰后总动量
[5]由实验数据可得：在误差允许范围内，小球A与B在碰撞过程中系统动量守恒。
12. 如图所示，质量m = 1 kg的小物块静止放置在固定水平台的最左端，质量2 kg的小车左端紧靠平台静置在光滑水平地面上，平台、小车的长度均为0.6 m．现对小物块施加一水平向右的恒力F，使小物块开始运动，当小物块到达平台最右端时撤去恒力F，小物块刚好能够到达小车的右端．小物块大小不计，与平台间、小车间的动摩擦因数均为0.5,重力加速度g取10 m/s2，水平面足够长，求:
(1)小物块离开平台时速度的大小；
(2)水平恒力F对小物块冲量的大小．
【答案】（1）v0=3 m/s；（2）
【解析】
【详解】（1）设撤去水平外力时小车的速度大小为v0，小物块和小车的共同速度大小为v1．从撤去恒力到小物块到达小车右端过程，对小物块和小车系统：
动量守恒：
能量守恒：
联立以上两式并代入数据得：v0=3 m/s
（2）设水平外力对小物块的冲量大小为I，小物块在平台上运动的时间为t．小物块在平台上运动过程，对小物块：
动量定理：
运动学规律：
联立以上两式并代入数据得：
13. 如图所示，两根完全相同的金属导轨平行固定，导轨间距，不计导轨电阻。导轨由三部分组成，MM＇左侧部分光滑（MM＇为倾斜部分水平末端），MG、M＇G＇在水平面内，GH、G′H′部分是四分之一光滑圆轨道，G＇刚好在圆心O正上方，所有交接处平滑连接。HH＇间串联的电阻，PP＇GG＇区域有磁感应强度大小，方向竖直向上的矩形匀强磁场。PP＇、GG＇间距，M＇G＇、MG长度，两导体棒a、b质量均为，电阻分别为，。a、b与金属导轨水平部分滑动摩擦因数。初始时刻b静止在MM＇处，将a从距水平面高的导轨上水平静止释放，a沿导轨滑下后与b在MM＇处发生弹性碰撞，b最终从GG＇处以1m/s的速度水平飞出，运动过程中导体棒与导轨始终垂直并接触良好，重力加速度。求：
（1）a、b碰后b杆速度大小v1；
（2）b在水平轨道上运动过程中，电阻R上产生的焦耳热QR；
（3）b从MM＇运动到GG＇位置的时间t。
【答案】（1）4m/s；（2）0.6875J；（3）2s
【解析】
【详解】（1）对a棒在斜导轨运动过程用动能定理
a、b棒碰撞过程动量守恒
由于a、b棒发生弹性碰撞所以碰撞过程动能满足
解得
（2）碰后b棒在滑动摩擦力作用下从MM＇减速到PP＇，设b到达PP＇的速度为v2，根据动能定理得
b棒在磁场内运动过程能量守恒
b棒在磁场中运动时其等效电路图如图所示
a与电阻R并联后电阻
a与电阻R上产生的总焦耳热为
电阻R上产生的总焦耳热为
解得
（3）对b进入磁场前分析有
解得
对b在磁场内运动t2时间用动量定理，设向右为正
根据电路特征有
解得
总时间为
三、选考题（3-4）。本题共5小题，共30分。第15、16、17题每小题4分，给出的四个选项中只有一项符合题目要求。用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。
14. 2015年9月科学家探测到宇宙中距离我们13亿光年两个黑洞合并而产生的引力波，填补了爱因斯坦广义相对论实验验证的最后一块“拼图”。关于相对论下列说法正确的是（ ）
A. 经典时空观认为时间和空间是相互关联的
B. 相对于观察者运动的时钟会变慢
C. 在运动的参照系中测得的光速与其运动的速度有关
D. 同一物体的长度不随观察者所处参考系的变换而改变
【答案】B
【解析】
【详解】A．经典时空观认为时间和空间是绝对不变的，故A错误；
B．根据钟慢效应，相对论时空观认为相对于观察者运动的时钟会变慢，故B正确；
C．根据爱因斯坦的光速不变原理可知，在所有惯性参考系中光速是恒定的，故C错误；
D．根据尺缩效应，相对论时空观认为同一物体的长度会随观察者相对参考系的运动而改变，故D错误。
故选B。
15. 图是卢瑟福为解释粒子散射实验而提出的情境。占金原子质量绝大部分的原子核集中在很小的空间范围，曲线表示粒子的运动轨迹。下列说法正确的是（ ）
A. 越接近原子核的粒子发生散射时的偏转角越小
B. 电子质量约为粒子质量的，因此电子对粒子速度的影响可以忽略
C. 由该实验可以得出粒子与金原子核一定带异种电荷
D. 若实验中换用轻金属笛片，发生大角度偏转的粒子将会增多
【答案】B
【解析】
【详解】A．越接近原子核的粒子受到的库仑斥力越大，发生散射时的偏转角越大，A错误；
B．电子质量约为粒子质量，因此电子对粒子速度的影响可以忽略，B正确；
C．由该实验可以得出粒子与金原子核一定带同种电荷，C错误；
D．若实验中换用轻金属笛片，发生大角度偏转的粒子将会减少，D错误。
故选B。
16. 完全失重时，液滴呈球形，气泡在液体中将不会上浮。2021年12月，在中国空间站“天宫课堂”的水球光学实验中，航天员向水球中注入空气形成了一个内含气泡的水球。如图所示，若气泡与水球同心，在过球心O的平面内，用单色平行光照射这一水球。下列说法正确的是（ ）
A. 此单色光从空气进入水球，频率一定变大
B. 此单色光从空气进入水球，频率一定变小
C. 若光线1在M处发生全反射，光线2在N处一定发生全反射
D. 若光线2在N处发生全反射，光线1在M处一定发生全反射
【答案】C
【解析】
【详解】AB．光的频率是由光源决定的，与介质无关，频率不变，AB错误；
CD．如图可看出光线1入射到水球的入射角小于光线2入射到水球的入射角，则光线1在水球外表面折射后的折射角小于光线2在水球外表面折射后的折射角，设水球半径为R、气泡半径为r、光线经过水球后的折射角为α、光线进入气泡的入射角为θ，根据几何关系有
则可得出光线2的θ大于光线1的θ，故若光线1在M处发生全反射，光线2在N处一定发生全反射，C正确、D错误。
故选C。
17. 在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，实验装置如图所示。
（1）某同学以线状白炽灯为光源，对实验装置进行调节并观察了实验现象后，总结出以下几点，下列说法中正确的是________；
A．干涉条纹与双缝垂直
B．单缝和双缝应相互平行放置
C．若取下滤光片，光屏上可观察到白光的干涉图样
D．想增加从目镜中观察到的条纹个数，可以将单缝向双缝靠近
（2）将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上螺旋测微器示数如图甲所示。然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时图乙中手轮上的示数为________mm；
（3）已知双缝间距d为，测得双缝到屏的距离L为0.600m，求所测量光的波长为________m（结果保留三位有效数字）；
【答案】 ①. BC##CB ②. 13.870 ③.
【解析】
【详解】（1）[1] A．干涉条纹与双缝平行，A错误；
B．单缝和双缝应相互平行放置，B正确；
C．若取下滤光片，光屏上可观察到白光的干涉图样，C正确；
D．想增加从目镜中观察到的条纹个数，则要条纹间距减小，由相邻两条纹间距公式可知，可以将双缝的距离d增大，或减小双缝到屏的距离L，或用波长小的光做实验，若将单缝向双缝靠近，不会改变条纹的间距，不会改变目镜中观察到的条纹个数，D错误。
故选BC。
（2）[2]由图乙可知，螺旋测微器的固定刻度读数为13.5mm，可动刻度的读数为
0.01×37.0mm=0.370mm
则有手轮上的示数为
x2=13.5mm+0.370mm=13.870mm
（3）[3]由图甲可知，螺旋测微器的固定刻度读数为2mm，可动刻度的读数为
0.01×32.0mm=0.320mm
则有手轮上的示数为
x1=2mm+0.320mm=2.320mm
则有两相邻亮条纹间距为
由，可得所测量光的波长为
18. 真空中某种材质制成的光学元件截面如图所示，右边是半径为R的四分之一圆，点C为圆心，左边是直角三角形ABC，∠BAC=30°，∠BCA=90°，现从CD延长线上点S发出一细光束，光束从E点进入元件后折射光线刚好平行于AD边，CE=SE，点E到AD距离为。光在真空中的速度为c，求：
（1）光学元件的折射率n；
（2）光线在AB边是否发生全反射；
（3）光线在光学元件内传播时间t（不考虑光的多次反射）。
【答案】（1）；（2）光线在AB边发生全反射；（3）
【解析】
【详解】（1）作出光路图如图所示
由几何知识得E点处入射角为
折射角r为30°，由折射率定义式有
解得
（2）由几何知识得光线在AB边的入射角为
由于
所以光线在AB边将发生全反射。
（3）由几何知识知光线在AD边入射角为30°，所以光线将从AD边的G点射出
由折射率与光传播速度的关系有
解得
绵阳南山中学高2021级高二下期期末物理热身考试题
一、必考选择题。本题共9小题，每小题4分，共36分。在每小题给出的四个选项中，第1~6题只有一项符合题目要求，第7~9题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
1. 关于物理现象和物理学史，下列说法正确的是（ ）
A. 法拉第发现了“由磁生电”的原理，并从理论上预言了电磁波的存在
B. 汤姆孙证实阴极射线是电子束流，据此提出了原子的核式结构模型
C. 观众观看立体电影要戴一种特殊的眼镜、利用了光的衍射现象
D. 玻尔提出的原子结构很好的解释了氢原子的光谱
【答案】D
【解析】
【详解】A．麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在，故选项A错误；
B．卢瑟福提出了原子的核式结构模型，故选项B错误；
C．观众观看立体电影，是利用光的偏振现象，故选项C错误；
D．玻尔提出的能级模型，很好的解释了氢原子的光谱，故选项D正确。
故选D。
2. 如图所示，单刀双掷开关S先打到a端让电容器充满电。时开关S打到b端，时回路中电容器下极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值。则（ ）
A. 回路的周期为0.02s
B. 回路的电流最大时电容器中电场能最大
C. 时线圈中磁场能最大
D. 时回路中电流沿顺时针方向
【答案】C
【解析】
【详解】A．以顺时针电流为正方向，LC电路中电流和电荷量变化的图像如下：
时电容器下极板带正电荷且最大，根据图像可知周期为，故A错误；
B．根据图像可知电流最大时，电容器中电荷量为0，电场能最小为0，故B错误；
CD．时，经过，根据图像可知此时电流最大，电流沿逆时针方向，说明电容器放电完毕，电能全部转化为磁场能，此时磁场能最大，故C正确，D错误。
故选C．
3. 如图甲所示，一小物块在水平向右的推力F作用下从A点由静止开始向右做直线运动，力F的大小随时间变化的规律如图乙所示，钢块的质量，与台面间的动摩擦因数，。则小物块在时刻的速度（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】物体受到的最大静摩擦
推力F与t的关系为
当推力F大于最大静摩擦时，物体开始运动
解得
内，物块根据动量定理可得
，推力F的冲量为
解得
故ABC错误，故D正确。
故选D。
4. 如图所示，电阻不计的矩形线圈abcd处于磁感应强度大小的匀强磁场中，线圈面积，匝数。线圈绕中心轴匀速转动，转动角速度。线圈的输出端与理想变压器原线圈相连，变压器的原、副线圈的匝数比，副线圈通过电流表与定值电阻和滑动变阻器相连，的电阻为，的最大电阻为。电流表与电压表均为理想电表。下列说法正确的是（ ）
A. 线圈在图示位置开始计时，经过，电压表示数为零
B. 通过电阻的电流方向每秒变化100次
C. 改变滑动变阻器接入电路的阻值，滑动变阻器两端电压最大值为24V
D. 改变滑动变阻器接入电路的阻值，滑动变阻器中消耗的最大电功率为5W
【答案】D
【解析】
【详解】A．线圈在图示位置开始计时，经过，线圈的磁通量最大，磁通量变化率最小，感应电动势瞬时值为零，但有效值不为零，故电压表不示数为零，故A错误；
B．交变电流的频率
变压器不改变电流变化的频率，线圈转动一周电流变化两次，可知通过电阻的电流方向每秒变化次，故B错误；
C．原线圈的电压
根据
副线圈的电压
滑动变阻器两端电压有效值最大为
故改变滑动变阻器接入电路的阻值，滑动变阻器两端电压最大值为，故C错误；
D．改变滑动变阻器接入电路的阻值，滑动变阻器中消耗的电功率为
根据数学关系可知时，滑动变阻器中消耗的电功率最大，为
故D正确。
故选D。
5. 如图所示，导线圆环总电阻为2R，半径为d，垂直磁场固定于磁感应强度为B的匀强磁场中，此磁场的左边界正好与圆环直径重合，电阻为R的直金属棒ab以恒定的角速度ω绕过环心O的轴匀速转动，a、b端正好与圆环保持良好接触。以下说法正确的是（ ）
A. 图示位置处杆O点电势高于b点电势
B. a、b两点的电势差
C. 转动过程中金属棒与圆环上消耗的电功率之比2：1
D. 杆转动一圈时段内通过杆的电荷量为
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据右手定则可知，图示位置直金属棒部分充当电源，电源内部电流方向为，则在外电路电流方向为，则杆O点电势低于b点电势。故A错误；
B．由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势
根据等效电路可知，圆环部分电阻为
整个电路的总电阻为
干路电流为
a、b两点的电势差大小
故B错误；
C．转动过程中金属棒与圆环上消耗的电功率分别为
，
故转动过程中金属棒与圆环上消耗的电功率之比为。故C正确；
D．杆转动一圈时段内通过杆电荷量为
转动一圈前后，杆回到原位置，则磁通量变化量，则可得杆转动一圈时段内通过杆的电荷量。故D错误。
故选C。
6. 在远距离输电技术上，中国1100kV特高压直流输电工程是目前世界上电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远、技术水平最先进的输电工程。输电线路流程可简化为：
如虚线框所示，若直流输电线电阻为，直流电输送功率为，不计变压器、整流与逆变等造成的能量损失，则（ ）
A. 直流电输电线路上的电流为500A
B. 直流电输电线路上损失的电压为100kV
C. 降压变压器的输出功率是
D. 若将1100kV直流输电降为550kV直流输电，受端获得功率将比原来减少
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据电功率计算公式可知输送电流
故A错误；
B．损失的电压
故B错误；
C．输电导线上损失的功率
降压变压器的输出功率
故C错误；
D．用1100kV输电时输电导线上损失的功率
保持输送功率不变，只用550kV输电，则有
则用户得到的功率比1100kV输电时减少
故D正确。
故选D。
7. 据国家科技部报道，迄今为止，科学家已经成功检测定位了纳米晶体结构中的氢原子。如图为氢原子能级的示意图，已知可见光光子的能量在1.61eV~3.10eV范围内，则（ ）
A. 处于能级的基态氢原子可吸收一个可见光光子，发生电离
B. 处于能级的氢原子可吸收能量为2.55eV的可见光光子能跃迁到更高能级
C. 处于和能级的大量氢原子向低能级跃迁时，可辐射10种不同频率的电磁波
D. 处于和能级的大量氢原子向低能级跃迁时，可辐射13种不同频率的电磁波
【答案】BC
【解析】
【详解】A．基态氢原子的电离能为13.6eV，高于可见光光子能量范围，所以基态氢原子不可能吸收一个可见光光子而发生电离，故A错误；
B．由图可知和的能量差为2.55eV，所以处于能级的氢原子可吸收能量为2.55eV的可见光光子跃迁到能级，故B正确；
CD．大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时可以辐射出的光子种类为
种
其中包含了处于能级的氢原子向低能级跃迁时可以辐射出的光子种类，故处于和能级的大量氢原子向低能级跃迁时，可辐射10种不同频率的电磁波，故C正确，D错误。
故选BC。
8. 如图甲所示，正方形导线框abcd放在匀强磁场中静止不动，磁场方向与线框平面垂直，磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示。t=0时刻，磁感应强度B的方向垂直纸面向外，感应电流以逆时针为正方向，cd边所受安培力的方向以垂直cd边向下为正方向。下列关于感应电流i和cd边所受安培力F随时间t变化的图像正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】BD
【解析】
【详解】设正方形导线框边长为L，电阻为R，在0~2s，垂直纸面向外的磁场减弱，由楞次定律可知，感应电流的方向为逆时针方向，为正方向，感应电流大小
电流是恒定值。
由左手定则可知，cd边所受安培力方向向下，为正方向，大小为
安培力与磁感应强度成正比，数值由
减小到零。
2s~3s内，垂直纸面向里的磁场增强，由楞次定律可知，感应电流的方向为逆时针方向，为正方向，感应电流大小
电流是恒定值。
由左手定则可知，cd边所受安培力方向向上，为负方向，大小为
安培力与磁感应强度成正比，由零增大到
3s−4s内垂直纸面向里的磁场减弱，由楞次定律可知，感应电流的方向为顺时针方向，为负方向，感应电流大小
电流是恒定值。
由左手定则可知，cd边所受安培力方向向下，为正方向，大小为
安培力与磁感应强度成正比，数值由
减小到零
4s~6s内垂直纸面向外的磁场增强，由楞次定律可知，感应电流的方向为顺时针方向，为负方向，感应电流大小
电流是恒定值。
由左手定则可知，cd边所受安培力方向向上，为负方向，大小为
安培力与磁感应强度成正比，数值由零增大到
由以上分析计算可得AC错误，BD正确
故选BD。
9. 如图所示，倾角为θ的光滑绝缘斜面处于匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向上且范围足够大，PQ为磁场的水平上边界。a、b为边长分别为2L、L的单匝正方形线框，线框材料相同、导体粗细相同且均匀。MN与PO平行，线框下边ef、置于斜面MN处由静止释放，b的下边刚进入磁场时做匀速运动，则（ ）
A. a、b线框刚进入磁场时的电流之比为1：1
B. 线框a穿过PQ过程做减速运动
C. a、b线框穿过PQ过程，通过导体的电量相等
D. 线框a穿过PQ过程产生的焦耳热较多
【答案】AD
【解析】
【详解】A．设正方形线框a、b的电阻率为，截面积为，正方形线框a、b的电阻
设正方形线框a、b运动位移进入磁场，根据动能定理有
可知正方形线框a、b的进入磁场的速度相同，a、b线框刚进入磁场时的电流为
可知a、b线框刚进入磁场时的电流之比为1：1，故A正确；
B．设a、b线框的密度为，a、b线框的质量为
线框b的下边刚进入磁场时做匀速运动，有
可得线框a的下边ef刚进入磁场时加速度为
故线框a穿过PQ过程做匀速直线运动，故B错误；
C．a、b线框穿过PQ过程，通过导体的电量
a、b线框穿过PQ过程，通过导体的电量a线框比b线框多，故C错误；
D．线框a穿过PQ过程产生的焦耳热
a、b线框刚进入磁场时的电流相等，a线框的电阻较大，且a线框在进入磁场时运行的时间更长，故线框a穿过PQ过程产生的焦耳热较多，故D正确。
故选AD。
二、必考非选择题。本题共4小题，共44分。
10. 热敏电阻常用于温度控制或过热保护装置中．图为某种热敏电阻和金属热电阻的阻值R随温度t变化的示意图．由图可知，这种热敏电阻在温度上升时导电能力________(选填“增强”或“减弱”)；相对金属热电阻而言，热敏电阻对温度变化的响应更______(选填“敏感”或“不敏感”)．
【答案】 ①. 增强 ②. 敏感
【解析】
【详解】图中横轴表示温度，纵轴表示电阻，随着温度的增加，金属热电阻的阻值略微增大，而热敏电阻的阻值显著减小，所以这种热敏电阻在温度上升时导电能力增强，相对金属热电阻而言，热敏电阻对温度变化的影响更敏感；
11. “验证动量守恒定律”的实验装置可采用图甲或图乙的方法，两个实验装置的区别在于：①悬挂重垂线的位置不同；②图甲中设计有一个支柱（通过调整，可使两球的球心在同一水平线上，上面的小球被碰撞离开后，支柱立即倒下），图乙中没有支柱，图甲中的入射小球A和被碰小球B做平抛运动的抛出点分别在通过O、点的竖直线上，重垂线只确定了O点的位置。（球A的质量为，球B的质量为）
（1）采用图甲的实验装置时，用20分度的游标卡尺测量小球的直径，如图，则读数为______mm。
（2）比较这两个实验装置，下列说法正确的是______。
A.采用图甲的实验装置时，需要测出两小球的直径
B.采用图乙的实验装置时，需要测出两小球的直径
C.采用图乙的实验装置时，斜槽轨道末端的切线要求水平，而采用图甲的实验装置时则不需要
D.为了减小误差，无论哪个图，都要求入射球每次都要从同一高度由静止滚下
E.为了减小误差，采用图乙的实验装置时，应使斜槽末端水平部分尽量光滑
（3）如采用图乙的实验装置做实验，在某次实验得出小球的落点情况如图丙所示。验证动量守恒定律的表达式是______。（用“、、、、”表示）
（4）用天平称得入射小球A的质量，被碰小球B的质量，若将小球质量与其对应水平位移的乘积作为“动量”，由图丙可知：，，则碰前总动量，碰后总动量______（以上结果均保留4位有效数字）。根据上面的数据，你认为能得到的结论是：______。
【答案】 ①. 16.20 ②. ADE ③. ④. 417.6 ⑤. 在误差允许范围内，小球A与B在碰撞过程中系统动量守恒
【解析】
【详解】（1）[1]根据游标卡尺的读数规则可知，小球直径的读数为
（2）[2]A．采用图（甲）的实验装置时，为测出入射小球碰撞后的水平位移，需要测出两小球的直径，故A正确；
B．采用图（乙）的实验装置时，不需要测出两小球的直径，故B错误；
C．不论采用哪个图做实验，斜槽轨道末端的切线都要求水平，故C错误；
D．为了减小误差，无论哪个图，都要求入射小球每次都要从同一高度由静止滚下，故D正确；
E．采用图（乙）的实验装置时，碰撞后A要在水平面上继续运动一段距离后再做平抛运动，为减小实验误差，应使斜槽末端水平部分尽量光滑，故E正确。
故选ADE。
（3）[3]采用如图乙所示的实验装置做实验，在某次实验得出小球的落点情况如图丙所示，则P是A球的落地点，R是B球的落地点。由图丙中读出。小球离开轨道后做平抛运动，它们抛出点的高度相等，它们在空中的运动时间t相等，水平位移与初速度成正比，可以用水平位移代替初速度，因此验证动量守恒定律的表达式是
（4）[4]由数据分析可知，碰后总动量
[5]由实验数据可得：在误差允许范围内，小球A与B在碰撞过程中系统动量守恒。
12. 如图所示，质量m = 1 kg的小物块静止放置在固定水平台的最左端，质量2 kg的小车左端紧靠平台静置在光滑水平地面上，平台、小车的长度均为0.6 m．现对小物块施加一水平向右的恒力F，使小物块开始运动，当小物块到达平台最右端时撤去恒力F，小物块刚好能够到达小车的右端．小物块大小不计，与平台间、小车间的动摩擦因数均为0.5,重力加速度g取10 m/s2，水平面足够长，求:
(1)小物块离开平台时速度的大小；
(2)水平恒力F对小物块冲量的大小．
【答案】（1）v0=3 m/s；（2）
【解析】
【详解】（1）设撤去水平外力时小车的速度大小为v0，小物块和小车的共同速度大小为v1．从撤去恒力到小物块到达小车右端过程，对小物块和小车系统：
动量守恒：
能量守恒：
联立以上两式并代入数据得：v0=3 m/s
（2）设水平外力对小物块的冲量大小为I，小物块在平台上运动的时间为t．小物块在平台上运动过程，对小物块：
动量定理：
运动学规律：
联立以上两式并代入数据得：
13. 如图所示，两根完全相同的金属导轨平行固定，导轨间距，不计导轨电阻。导轨由三部分组成，MM＇左侧部分光滑（MM＇为倾斜部分水平末端），MG、M＇G＇在水平面内，GH、G′H′部分是四分之一光滑圆轨道，G＇刚好在圆心O正上方，所有交接处平滑连接。HH＇间串联的电阻，PP＇GG＇区域有磁感应强度大小，方向竖直向上的矩形匀强磁场。PP＇、GG＇间距，M＇G＇、MG长度，两导体棒a、b质量均为，电阻分别为，。a、b与金属导轨水平部分滑动摩擦因数。初始时刻b静止在MM＇处，将a从距水平面高的导轨上水平静止释放，a沿导轨滑下后与b在MM＇处发生弹性碰撞，b最终从GG＇处以1m/s的速度水平飞出，运动过程中导体棒与导轨始终垂直并接触良好，重力加速度。求：
（1）a、b碰后b杆速度大小v1；
（2）b在水平轨道上运动过程中，电阻R上产生的焦耳热QR；
（3）b从MM＇运动到GG＇位置的时间t。
【答案】（1）4m/s；（2）0.6875J；（3）2s
【解析】
【详解】（1）对a棒在斜导轨运动过程用动能定理
a、b棒碰撞过程动量守恒
由于a、b棒发生弹性碰撞所以碰撞过程动能满足
解得
（2）碰后b棒在滑动摩擦力作用下从MM＇减速到PP＇，设b到达PP＇的速度为v2，根据动能定理得
b棒在磁场内运动过程能量守恒
b棒在磁场中运动时其等效电路图如图所示
a与电阻R并联后电阻
a与电阻R上产生的总焦耳热为
电阻R上产生的总焦耳热为
解得
（3）对b进入磁场前分析有
解得
对b在磁场内运动t2时间用动量定理，设向右为正
根据电路特征有
解得
总时间为
三、选考题（3-4）。本题共5小题，共30分。第15、16、17题每小题4分，给出的四个选项中只有一项符合题目要求。用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。
14. 2015年9月科学家探测到宇宙中距离我们13亿光年两个黑洞合并而产生的引力波，填补了爱因斯坦广义相对论实验验证的最后一块“拼图”。关于相对论下列说法正确的是（ ）
A. 经典时空观认为时间和空间是相互关联的
B. 相对于观察者运动的时钟会变慢
C. 在运动的参照系中测得的光速与其运动的速度有关
D. 同一物体的长度不随观察者所处参考系的变换而改变
【答案】B
【解析】
【详解】A．经典时空观认为时间和空间是绝对不变的，故A错误；
B．根据钟慢效应，相对论时空观认为相对于观察者运动的时钟会变慢，故B正确；
C．根据爱因斯坦的光速不变原理可知，在所有惯性参考系中光速是恒定的，故C错误；
D．根据尺缩效应，相对论时空观认为同一物体的长度会随观察者相对参考系的运动而改变，故D错误。
故选B。
15. 图是卢瑟福为解释粒子散射实验而提出的情境。占金原子质量绝大部分的原子核集中在很小的空间范围，曲线表示粒子的运动轨迹。下列说法正确的是（ ）
A. 越接近原子核的粒子发生散射时的偏转角越小
B. 电子质量约为粒子质量的，因此电子对粒子速度的影响可以忽略
C. 由该实验可以得出粒子与金原子核一定带异种电荷
D. 若实验中换用轻金属笛片，发生大角度偏转的粒子将会增多
【答案】B
【解析】
【详解】A．越接近原子核的粒子受到的库仑斥力越大，发生散射时的偏转角越大，A错误；
B．电子质量约为粒子质量，因此电子对粒子速度的影响可以忽略，B正确；
C．由该实验可以得出粒子与金原子核一定带同种电荷，C错误；
D．若实验中换用轻金属笛片，发生大角度偏转的粒子将会减少，D错误。
故选B。
16. 完全失重时，液滴呈球形，气泡在液体中将不会上浮。2021年12月，在中国空间站“天宫课堂”的水球光学实验中，航天员向水球中注入空气形成了一个内含气泡的水球。如图所示，若气泡与水球同心，在过球心O的平面内，用单色平行光照射这一水球。下列说法正确的是（ ）
A. 此单色光从空气进入水球，频率一定变大
B. 此单色光从空气进入水球，频率一定变小
C. 若光线1在M处发生全反射，光线2在N处一定发生全反射
D. 若光线2在N处发生全反射，光线1在M处一定发生全反射
【答案】C
【解析】
【详解】AB．光的频率是由光源决定的，与介质无关，频率不变，AB错误；
CD．如图可看出光线1入射到水球的入射角小于光线2入射到水球的入射角，则光线1在水球外表面折射后的折射角小于光线2在水球外表面折射后的折射角，设水球半径为R、气泡半径为r、光线经过水球后的折射角为α、光线进入气泡的入射角为θ，根据几何关系有
则可得出光线2的θ大于光线1的θ，故若光线1在M处发生全反射，光线2在N处一定发生全反射，C正确、D错误。
故选C。
17. 在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，实验装置如图所示。
（1）某同学以线状白炽灯为光源，对实验装置进行调节并观察了实验现象后，总结出以下几点，下列说法中正确的是________；
A．干涉条纹与双缝垂直
B．单缝和双缝应相互平行放置
C．若取下滤光片，光屏上可观察到白光的干涉图样
D．想增加从目镜中观察到的条纹个数，可以将单缝向双缝靠近
（2）将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上螺旋测微器示数如图甲所示。然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时图乙中手轮上的示数为________mm；
（3）已知双缝间距d为，测得双缝到屏的距离L为0.600m，求所测量光的波长为________m（结果保留三位有效数字）；
【答案】 ①. BC##CB ②. 13.870 ③.
【解析】
【详解】（1）[1] A．干涉条纹与双缝平行，A错误；
B．单缝和双缝应相互平行放置，B正确；
C．若取下滤光片，光屏上可观察到白光的干涉图样，C正确；
D．想增加从目镜中观察到的条纹个数，则要条纹间距减小，由相邻两条纹间距公式可知，可以将双缝的距离d增大，或减小双缝到屏的距离L，或用波长小的光做实验，若将单缝向双缝靠近，不会改变条纹的间距，不会改变目镜中观察到的条纹个数，D错误。
故选BC。
（2）[2]由图乙可知，螺旋测微器的固定刻度读数为13.5mm，可动刻度的读数为
0.01×37.0mm=0.370mm
则有手轮上的示数为
x2=13.5mm+0.370mm=13.870mm
（3）[3]由图甲可知，螺旋测微器的固定刻度读数为2mm，可动刻度的读数为
0.01×32.0mm=0.320mm
则有手轮上的示数为
x1=2mm+0.320mm=2.320mm
则有两相邻亮条纹间距为
由，可得所测量光的波长为
18. 真空中某种材质制成的光学元件截面如图所示，右边是半径为R的四分之一圆，点C为圆心，左边是直角三角形ABC，∠BAC=30°，∠BCA=90°，现从CD延长线上点S发出一细光束，光束从E点进入元件后折射光线刚好平行于AD边，CE=SE，点E到AD距离为。光在真空中的速度为c，求：
（1）光学元件的折射率n；
（2）光线在AB边是否发生全反射；
（3）光线在光学元件内传播时间t（不考虑光的多次反射）。
【答案】（1）；（2）光线在AB边发生全反射；（3）
【解析】
【详解】（1）作出光路图如图所示
由几何知识得E点处入射角为
折射角r为30°，由折射率定义式有
解得
（2）由几何知识得光线在AB边的入射角为
由于
所以光线在AB边将发生全反射。
（3）由几何知识知光线在AD边入射角为30°，所以光线将从AD边的G点射出
由折射率与光传播速度的关系有
解得
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