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甘肃省武威市凉州区六坝乡中学2023年招生全国统一考试仿真卷（三）-高考物理试题仿真试题
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这是一份甘肃省武威市凉州区六坝乡中学2023年招生全国统一考试仿真卷（三）-高考物理试题仿真试题，共15页。
甘肃省武威市凉州区六坝乡中学2023年招生全国统一考试仿真卷（三）-高考物理试题仿真试题
注意事项
1．考试结束后，请将本试卷和答题卡一并交回．
2．答题前，请务必将自己的姓名、准考证号用0．5毫米黑色墨水的签字笔填写在试卷及答题卡的规定位置．
3．请认真核对监考员在答题卡上所粘贴的条形码上的姓名、准考证号与本人是否相符．
4．作答选择题，必须用2B铅笔将答题卡上对应选项的方框涂满、涂黑；如需改动，请用橡皮擦干净后，再选涂其他答案．作答非选择题，必须用05毫米黑色墨水的签字笔在答题卡上的指定位置作答，在其他位置作答一律无效．
5．如需作图，须用2B铅笔绘、写清楚，线条、符号等须加黑、加粗．
一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24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。
1、如图所示，空间有与竖直平面夹角为θ的匀强磁场，在磁场中用两根等长轻细金属丝将质量为m的金属棒ab悬挂在天花板的C、D两处，通电后导体棒静止时金属丝与磁场方向平行。已知磁场的磁感应强度大小为B，接人电路的金属棒长度为l，重力加速度为g，以下关于导体棒中电流的方向和大小正确的是（ ）
A．由b到a， B．由a到b，
C．由a到b， D．由b到a，
2、2019年4月10日，全球多地同步公布了人类历史上第一张黑洞照片。黑洞是一种密度极大，引力极大的天体，以至于光都无法逃逸。黑洞的大小由史瓦西半径公式R=决定，其中万有引力常量G=6.67×10－11N·m²/kg²，光速c=3.0×108m/s，天体的质量为M。已知地球的质量约为6×1024kg，假如它变成一个黑洞，则“地球黑洞”的半径约为（ ）
A．9μm B．9mm C．9cm D．9m
3、如图所示，电灯悬挂于两壁之间，更换水平绳OA使连接点A向上移动而保持O点的位置不变，则A点向上移动时（ ）
A．绳OA的拉力逐渐增大
B．绳OA的拉力逐渐减小
C．绳OA的拉力先增大后减小
D．绳OA的拉力先减小后增大
4、如图所示，圆形磁场区域内有垂直纸面向外的匀强磁场，三个带电粒子 A、B、C 先后从 P 点以相同的速度沿 PO 方向射入磁场，分别从 a、b、c 三点射出磁场，三个粒子在磁场中运动的时间分别用 tA、tB、tC 表示，三个粒子的比荷分别用 kA、kB、kC 表示，三个粒子在该磁场中运动的周期分别用 TA、TB、TC 表示， 下列说法正确的是（ ）
A．粒子 B 带正电 B．tA＜tB＜tC C．kA＜kB＜kC D．TA＞TB＞TC
5、如图所示，斜面固定，平行于斜面处于压缩状态的轻弹簧一端连接物块A，另一端固定，最初A静止．在A上施加与斜面成30°角的恒力F，A仍静止，下列说法正确的是（ ）
A．A对斜面的压力一定变小
B．A对斜面的压力可能不变
C．A对斜面的摩擦力一定变大
D．A对斜面的摩擦力可能变为零
6、如图所示，A、B是两个完全相同的灯泡，D是理想二极管，L是带铁芯的线圈，其直流电阻忽略不计.下列说法正确的是（ ）
A．S闭合瞬间，B先亮A后亮
B．S闭合瞬间，A先亮B后亮
C．电路稳定后，在S断开瞬间，B闪亮一下，然后逐渐熄灭
D．电路稳定后，在S断开瞬间，B立即熄灭
二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
7、如图所示，在垂直于纸面向外的匀强磁场中，水平放置两个同心金属环，半径分别是r和3r，磁感应强度为B，在两环间连接有一个电容为C的电容器，a、b是电容器的两个极板。长为2r的金属棒AB沿半径方向放置在两环间且与两环接触良好，并绕圆心以角速度ω做顺时针方向（从垂直环面向里看）的匀速圆周运动。则下列说法正确的是（ ）
A．金属棒AB中有从B到A的持续电流
B．电容器b极板带负电
C．电容器两端电压为
D．电容器所带电荷量为
8、如图甲所示为足够长、倾斜放置的平行光滑导轨，处在垂直斜面向上的匀强磁场中，导轨上端接有一定值电阻，导轨平面的倾角为，金属棒垂直导轨放置，用一平行于斜面向上的拉力F拉着金属棒由静止向上运动，金属棒的质量为0.2kg，其速度大小随加速度大小的变化关系如图乙所示，且金属棒由静止加速到最大速度的时间为1s，金属棒和导轨的电阻不计，sin=0.6，cos=0.8，g取10m/s2，则（ ）
A．F为恒力
B．F的最大功率为0.56W
C．回路中的最大电功率等于0.56W
D．金属棒由静止加速到最大速度这段时间内定值电阻上产生的焦耳热是0.26J
9、如图所示，水平面上从B点往左都是光滑的，从B点往右都是粗糙的．质量分别为M和m的两个小物块甲和乙（可视为质点），在光滑水平面上相距L以相同的速度同时开始向右运动，它们在进入粗糙区域后最后静止．若它们与粗糙水平面间的动摩擦因数相同，设静止后两物块间的距离为s，甲运动的总时间为t1、乙运动的总时间为t2，则以下说法中正确的是（ ）
A．若M=m，则s=L B．无论M、m取何值，总是s=0
C．若M=m，则t1=t2 D．无论M、m取何值，总是t1＜t2
10、如图所示，在一端封闭的光滑细玻璃管中注满清水，水中放一红蜡块R（R视为质点）．将玻璃管的开口端用胶塞塞紧后竖直倒置且与y轴重合，在R从坐标原点以速度v0=3cm/s匀速上浮的同时，玻璃管沿x轴正向做初速度为零的匀加速直线运动，合速度的方向与y轴夹角为α．则红蜡块R的（ ）
A．分位移y与x成正比
B．分位移y的平方与x成正比
C．合速度v的大小与时间t成正比
D．tanα与时间t成正比
三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。
11．（6分）某物理兴趣小组的同学用如图甲所示装置验证机械能守恒定律，轻绳一端固定在光滑固定转轴O处，另一端系一小球．
（1）张小明同学在小球运动的最低点和最高点附近分别放置了一组光电门，用螺旋测微器测出了小球的直径，如图乙所示，则小球的直径d＝____ mm，使小球在竖直面内做圆周运动，测出小球经过最高点的挡光时间为Δt1，经过最低点的挡光时间为Δt2.
（2）戴小军同学在光滑水平转轴O处安装了一个拉力传感器，已知当地重力加速度为g.现使小球在竖直平面内做圆周运动，通过拉力传感器读出小球在最高点时绳上的拉力大小是F1，在最低点时绳上的拉力大小是F2.
（3）如果要验证小球从最低点到最高点机械能守恒，张小明同学还需要测量的物理量有_____（填字母代号）．戴小军同学还需要测量的物理量有______（填字母代号）．
A．小球的质量m B．轻绳的长度L C．小球运行一周所需要的时间T
（4）根据张小明同学的思路，请你写出验证小球从最低点运动到最高点的过程中机械能守恒的表达式：________________ (用题目所给得字母表示）
（5）根据戴小军同学的思路，请你写出验证小球从最低点运动到最高点的过程中机械能守恒的表达式：____________________ (用题目所给得字母表示）
12．（12分）在“探究物体质量一定时，加速度与力的关系实验”中，小明同学做了如图甲所示的实验改进，在调节桌面水平后，添加了力传感器来测细线中的拉力。已知当地的重力加速度取。
(1)关于该实验的操作，下列说法正确的是_______。
A．必须用天平测出沙和沙桶的质量
B．一定要保证沙和沙桶的总质量远小于小车的质量
C．应当先释放小车，再接通电源
D．需要改变沙和沙桶的总质量，打出多条纸带
(2)由多次实验得到小车的加速度a与力传感器显示数F的关系如图乙所示，则小车与轨道间的滑动摩擦力________N。
(3)小明同学不断增加沙子质量重复实验，发现小车的加速度最后会趋近于某一数值，从理论上分析可知，该数值应为________m/s2。
四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
13．（10分）粗细均匀的U形管中装有水银，左管上端开口与大气相连，右管上端封闭，如图所示。开始时两管内水银柱等高，两管内空气（可视为理想气体）柱长均为l=90 cm，此时两管内空气柱温度均为27℃，外界大气压为p0=76 cmHg。现在左管上端开口处缓慢注入水银压缩空气柱，直至右管内水银面上升10 cm，在注入水银过程中，左管内温度缓慢下降到–23℃，右管内温度保持在27℃。求：
（i）注入水银柱的长度；
（ii）左管注入的水银柱上表面离左管开口的距离。
14．（16分）质量为M的滑块由水平轨道和竖直平面内的四分之一光滑圆弧轨道组成，放在光滑的水平面上．质量为m的物块从圆弧轨道的最高点由静止开始滑下，以速度v从滑块的水平轨道的左端滑出，如图所示．已知M:m=3:1，物块与水平轨道之间的动摩擦因数为µ，圆弧轨道的半径为R．
（1）求物块从轨道左端滑出时，滑块M的速度的大小和方向；
（2）求水平轨道的长度；
（3）若滑块静止在水平面上，物块从左端冲上滑块，要使物块m不会越过滑块，求物块冲上滑块的初速度应满足的条件．
15．（12分）如图所示，光导纤维可简化为长玻璃丝的示意图，玻璃丝长为L，折射率为n（n＝）。AB代表端面。为使光能从玻璃丝的AB端面传播到另一端面。求光在端面AB上的入射角θ应满足的条件。
参考答案
一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24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。
1、C
【解析】
对导体棒进行受力分析，根据左手定则分析导体棒中的电流方向，根据三角形定则分析求解安培力的大小，从而根据求解导体棒的电流大小。
【详解】
导体棒静止，则其受力如图所示：
根据左手定则可知，导体棒的电流方向为由a到b，根据平衡条件可知安培力的大小为：
所以感应电流的大小为：
故ABD错误C正确。
故选C。
2、B
【解析】
根据题意，将已知量代入公式
得
ACD错误，B正确。
故选B。
3、D
【解析】
以O点为研究对象，根据受力平衡，有：
由图可知，绳子OB上的拉力逐渐减小，OA上的拉力先减小后增大。
A．绳OA的拉力逐渐增大，与分析不符，故A项错误；
B．绳OA的拉力逐渐减小，与分析不符，故B项错误；
C．绳OA的拉力先增大后减小，与分析不符，故C项错误；
D．绳OA的拉力先减小后增大，与分析相符，故D项正确。
4、B
【解析】
根据题意做出ABC三种粒子在磁场中的运动轨迹如图所示，
A．根据左手定则，可以判断B粒子带的电荷为负电荷，A错误；
C．由图可知，三粒子做圆周运动的半径C最大，A最小，根据
又粒子的速度都相等，所以比荷的大小关系是：kA＞kB＞kC，故C错误；
D．根据周期公式
及比荷的大小关系可知：TC＞TB＞TA，故D错误；
B．由图，ABC三个粒子形成的图象在磁场区域留下的弧长C最长，A最短，而三个粒子的速度相同，根据，所以有：tA＜tB＜tC，故B正确。
故选B。
5、D
【解析】
设斜面倾角为θ，对物体进行受力分析，沿下面方向，最初支持力等于mgcosθ，施加恒力F后，支持力等于mgcosθ+Fsin30°，支持力一定增大．根据牛顿第三定律，A对斜面的压力一定变大，故A错误，B错误；平行于斜面处于压缩状态的轻弹簧，，最初摩擦力向可能向上，可能向下，也可能为0，施加恒力F后，F沿斜面向上的分力为Fcos30°，由于F大小未知，摩擦力可能仍向上，也可能等于0；可能沿斜面向下，摩擦力的大小可能增大，也可能减小，故C错误，D正确．故选：D
6、D
【解析】
闭合瞬间线圈相当于断路，二极管为正向电压，故电流可通过灯泡AB，即AB灯泡同时亮，故AB错误．因线圈的电阻为零，则当电路稳定后，灯泡A被短路而熄灭，当开关S断开瞬间B立刻熄灭，线圈中的电流也不能反向通过二极管，则灯泡A仍是熄灭的，故C错误，D正确．故选D．
【点睛】
该题两个关键点，1、要知道理想线圈的特征：刚通电时线圈相当于断路，断开电键时线圈相当于电源；2、要知道二极管的特征是只正向导通．
二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
7、BC
【解析】
A．根据右手定则可知，金属棒AB切割磁感线产生感应电动势，但由于电路没有闭合，所以没有感应电流，故A错误；
B．根据右手定则可判断B端为电源的正极，a端为电源的负极，所以电容器b极板带负电，故B正确；
C．根据法拉第电磁感应定律知切割产生的感应电动势
故C正确；
D．电容器所带电荷量
故D错误。
故选BC。
8、ACD
【解析】
AB．对棒受力分析有
变形得
结合图乙可知
联立解得
且由可知，F的最大功率为
故A正确，B错误；
C．当棒的速度为1m/s时，回路中的电流最大，回路中的电功率最大为
故C正确；
D．金属棒由静止加速到最大速度由动量定理得
即
解得
金属棒由静止加速到最大速度，由动能定理得
解得
由功能关系可知
故D正确。
故选ACD。
9、BD
【解析】
AB.物体在B点左边运动时，做匀速直线运动，甲和乙的速度相同；物体在B点右边运动时，对物体受力分析，据牛顿第二定律可得：
则在B点右边两物体做初速度相同、加速度相同的匀减速直线运动，在B点右边两物体经过相同的距离停下，所以无论M、m取何值，总是s=0；故A项错误，B项正确。
CD.在B点左边运动时，甲和乙做速度相同的匀速直线运动，乙比甲多运动的距离为L；在B点右边两物体做初速度相同、加速度相同的匀减速直线运动；则无论M、m取何值，乙运动的总时间大于甲运动的总时间；故C项错误，D项正确。
10、BD
【解析】
试题分析：红蜡烛在竖直方向做匀速运动，则y=v0t；在水平方向，解得：，选项A错误，B正确；蜡烛的合速度：，故选项C错误；，即tanα与时间t成正比，选项D正确；故选BD.
考点：运动的合成.
三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。
11、5.700 B A F2－F1＝6mg
【解析】
（1）[1]．螺旋测微器固定刻度读数为5.5 mm，可动刻度读数为20.0×0.01 mm，故最终读数为两者相加，即5.700 mm.
（3）[2][3]．根据小明同学的实验方案，小球在最高点的速度大小为
v1＝
小球在最低点的速度大小为
v2＝
设轻绳长度为L，则从最低点到最高点依据机械能守恒定律有
化简得
所以小明同学还需要测量的物理量是轻绳的长度L；根据小军同学的实验方案，设小球做圆周运动的半径为r，则小球在最低点有
在最高点有
从最低点到最高点依据机械能守恒定律有
联立方程化简得
F2－F1＝6mg
所以小军同学还需要测量的物理量就是小球的质量m.
（4）[4]．由（3）可知，根据小明同学的思路，验证小球从最低点运动到最高点的过程中机械能守恒的表达式为
（5）[5]．由（3）可知，根据小军同学的思路，验证小球从最低点运动到最高点的过程中机械能守恒的表达式为
F2－F1＝6mg.
12、D 1.0 5m/s2
【解析】
(1)[1]AB．对小车的拉力是通过力传感器得到的，故无需测量沙和沙桶的质量，也不需要满足沙和沙桶的总质量远小于小车的质量，故AB错误；
C．使用打点计时器，应先接通电源，在释放小车，故C错误；
D．探究物体质量一定时加速度与力的关系，要改变沙和沙桶的总质量，打出多条纸带，故D正确。
故选D。
(2)[2]根据牛顿第二定律可知
图象
时
解得
(3)[3]沙和沙桶的位移为x1，小车的位移为x2，在相同时间t内
两者之间有定滑轮相连，所以位移之间的关系为
则加速度关系为
即小车的加速度是砂和砂桶加速度的。设绳子的拉力为T，根据牛顿第二定律得
化简可得
不断增加沙子质量时，m趋于无穷大，即可判断小车的加速度为
四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
13、（i）42cm；（ii）62cm。
【解析】
（i）只对右管封闭气体研究，发生了等温变化
（ii）左管注入的水银柱上表面离左管开口的距离
14、（1），方向水平向右 （2）（3）
【解析】
（1）对于滑块M和物块m组成的系统，物块沿轨道滑下的过程中，水平方向动量守恒，物块滑出时，有
滑块M的速度
，方向向右．
（2）物块滑下的过程中，物块的重力势能，转化为系统的动能和内能，有
解得
（3）物块以速度v0冲上轨道，初速度越大，冲上圆弧轨道的高度越大．若物块刚能达到最高点，两者有相同的速度V1，此为物块不会越过滑块的最大初速度．对于M和m组成的系统，水平方向动量守恒，有
相互作用过程中，系统的总动能减小，转化为内能和重力势能，有
解得:
要使物块m不会越过滑块，其初速度
15、
【解析】
设光束在光导纤维端面的入射角为，折射角为α，折射光线射向侧面时的入射角为β，要保证不会有光线从侧壁射出来，其含义是能在侧壁发生全反射。由折射定律
n＝
由几何关系
α+β＝90°
sinα＝cosβ
恰好发生全反射临界角的公式为
sinβ＝
得
cosβ＝
联立得
sin＝＝1
即为
＝90°
要保证从端面射入的光线能发生全反射，应有。
甘肃省武威市凉州区六坝乡中学2023年招生全国统一考试仿真卷（三）-高考物理试题仿真试题
注意事项
1．考试结束后，请将本试卷和答题卡一并交回．
2．答题前，请务必将自己的姓名、准考证号用0．5毫米黑色墨水的签字笔填写在试卷及答题卡的规定位置．
3．请认真核对监考员在答题卡上所粘贴的条形码上的姓名、准考证号与本人是否相符．
4．作答选择题，必须用2B铅笔将答题卡上对应选项的方框涂满、涂黑；如需改动，请用橡皮擦干净后，再选涂其他答案．作答非选择题，必须用05毫米黑色墨水的签字笔在答题卡上的指定位置作答，在其他位置作答一律无效．
5．如需作图，须用2B铅笔绘、写清楚，线条、符号等须加黑、加粗．
一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24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。
1、如图所示，空间有与竖直平面夹角为θ的匀强磁场，在磁场中用两根等长轻细金属丝将质量为m的金属棒ab悬挂在天花板的C、D两处，通电后导体棒静止时金属丝与磁场方向平行。已知磁场的磁感应强度大小为B，接人电路的金属棒长度为l，重力加速度为g，以下关于导体棒中电流的方向和大小正确的是（ ）
A．由b到a， B．由a到b，
C．由a到b， D．由b到a，
2、2019年4月10日，全球多地同步公布了人类历史上第一张黑洞照片。黑洞是一种密度极大，引力极大的天体，以至于光都无法逃逸。黑洞的大小由史瓦西半径公式R=决定，其中万有引力常量G=6.67×10－11N·m²/kg²，光速c=3.0×108m/s，天体的质量为M。已知地球的质量约为6×1024kg，假如它变成一个黑洞，则“地球黑洞”的半径约为（ ）
A．9μm B．9mm C．9cm D．9m
3、如图所示，电灯悬挂于两壁之间，更换水平绳OA使连接点A向上移动而保持O点的位置不变，则A点向上移动时（ ）
A．绳OA的拉力逐渐增大
B．绳OA的拉力逐渐减小
C．绳OA的拉力先增大后减小
D．绳OA的拉力先减小后增大
4、如图所示，圆形磁场区域内有垂直纸面向外的匀强磁场，三个带电粒子 A、B、C 先后从 P 点以相同的速度沿 PO 方向射入磁场，分别从 a、b、c 三点射出磁场，三个粒子在磁场中运动的时间分别用 tA、tB、tC 表示，三个粒子的比荷分别用 kA、kB、kC 表示，三个粒子在该磁场中运动的周期分别用 TA、TB、TC 表示， 下列说法正确的是（ ）
A．粒子 B 带正电 B．tA＜tB＜tC C．kA＜kB＜kC D．TA＞TB＞TC
5、如图所示，斜面固定，平行于斜面处于压缩状态的轻弹簧一端连接物块A，另一端固定，最初A静止．在A上施加与斜面成30°角的恒力F，A仍静止，下列说法正确的是（ ）
A．A对斜面的压力一定变小
B．A对斜面的压力可能不变
C．A对斜面的摩擦力一定变大
D．A对斜面的摩擦力可能变为零
6、如图所示，A、B是两个完全相同的灯泡，D是理想二极管，L是带铁芯的线圈，其直流电阻忽略不计.下列说法正确的是（ ）
A．S闭合瞬间，B先亮A后亮
B．S闭合瞬间，A先亮B后亮
C．电路稳定后，在S断开瞬间，B闪亮一下，然后逐渐熄灭
D．电路稳定后，在S断开瞬间，B立即熄灭
二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
7、如图所示，在垂直于纸面向外的匀强磁场中，水平放置两个同心金属环，半径分别是r和3r，磁感应强度为B，在两环间连接有一个电容为C的电容器，a、b是电容器的两个极板。长为2r的金属棒AB沿半径方向放置在两环间且与两环接触良好，并绕圆心以角速度ω做顺时针方向（从垂直环面向里看）的匀速圆周运动。则下列说法正确的是（ ）
A．金属棒AB中有从B到A的持续电流
B．电容器b极板带负电
C．电容器两端电压为
D．电容器所带电荷量为
8、如图甲所示为足够长、倾斜放置的平行光滑导轨，处在垂直斜面向上的匀强磁场中，导轨上端接有一定值电阻，导轨平面的倾角为，金属棒垂直导轨放置，用一平行于斜面向上的拉力F拉着金属棒由静止向上运动，金属棒的质量为0.2kg，其速度大小随加速度大小的变化关系如图乙所示，且金属棒由静止加速到最大速度的时间为1s，金属棒和导轨的电阻不计，sin=0.6，cos=0.8，g取10m/s2，则（ ）
A．F为恒力
B．F的最大功率为0.56W
C．回路中的最大电功率等于0.56W
D．金属棒由静止加速到最大速度这段时间内定值电阻上产生的焦耳热是0.26J
9、如图所示，水平面上从B点往左都是光滑的，从B点往右都是粗糙的．质量分别为M和m的两个小物块甲和乙（可视为质点），在光滑水平面上相距L以相同的速度同时开始向右运动，它们在进入粗糙区域后最后静止．若它们与粗糙水平面间的动摩擦因数相同，设静止后两物块间的距离为s，甲运动的总时间为t1、乙运动的总时间为t2，则以下说法中正确的是（ ）
A．若M=m，则s=L B．无论M、m取何值，总是s=0
C．若M=m，则t1=t2 D．无论M、m取何值，总是t1＜t2
10、如图所示，在一端封闭的光滑细玻璃管中注满清水，水中放一红蜡块R（R视为质点）．将玻璃管的开口端用胶塞塞紧后竖直倒置且与y轴重合，在R从坐标原点以速度v0=3cm/s匀速上浮的同时，玻璃管沿x轴正向做初速度为零的匀加速直线运动，合速度的方向与y轴夹角为α．则红蜡块R的（ ）
A．分位移y与x成正比
B．分位移y的平方与x成正比
C．合速度v的大小与时间t成正比
D．tanα与时间t成正比
三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。
11．（6分）某物理兴趣小组的同学用如图甲所示装置验证机械能守恒定律，轻绳一端固定在光滑固定转轴O处，另一端系一小球．
（1）张小明同学在小球运动的最低点和最高点附近分别放置了一组光电门，用螺旋测微器测出了小球的直径，如图乙所示，则小球的直径d＝____ mm，使小球在竖直面内做圆周运动，测出小球经过最高点的挡光时间为Δt1，经过最低点的挡光时间为Δt2.
（2）戴小军同学在光滑水平转轴O处安装了一个拉力传感器，已知当地重力加速度为g.现使小球在竖直平面内做圆周运动，通过拉力传感器读出小球在最高点时绳上的拉力大小是F1，在最低点时绳上的拉力大小是F2.
（3）如果要验证小球从最低点到最高点机械能守恒，张小明同学还需要测量的物理量有_____（填字母代号）．戴小军同学还需要测量的物理量有______（填字母代号）．
A．小球的质量m B．轻绳的长度L C．小球运行一周所需要的时间T
（4）根据张小明同学的思路，请你写出验证小球从最低点运动到最高点的过程中机械能守恒的表达式：________________ (用题目所给得字母表示）
（5）根据戴小军同学的思路，请你写出验证小球从最低点运动到最高点的过程中机械能守恒的表达式：____________________ (用题目所给得字母表示）
12．（12分）在“探究物体质量一定时，加速度与力的关系实验”中，小明同学做了如图甲所示的实验改进，在调节桌面水平后，添加了力传感器来测细线中的拉力。已知当地的重力加速度取。
(1)关于该实验的操作，下列说法正确的是_______。
A．必须用天平测出沙和沙桶的质量
B．一定要保证沙和沙桶的总质量远小于小车的质量
C．应当先释放小车，再接通电源
D．需要改变沙和沙桶的总质量，打出多条纸带
(2)由多次实验得到小车的加速度a与力传感器显示数F的关系如图乙所示，则小车与轨道间的滑动摩擦力________N。
(3)小明同学不断增加沙子质量重复实验，发现小车的加速度最后会趋近于某一数值，从理论上分析可知，该数值应为________m/s2。
四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
13．（10分）粗细均匀的U形管中装有水银，左管上端开口与大气相连，右管上端封闭，如图所示。开始时两管内水银柱等高，两管内空气（可视为理想气体）柱长均为l=90 cm，此时两管内空气柱温度均为27℃，外界大气压为p0=76 cmHg。现在左管上端开口处缓慢注入水银压缩空气柱，直至右管内水银面上升10 cm，在注入水银过程中，左管内温度缓慢下降到–23℃，右管内温度保持在27℃。求：
（i）注入水银柱的长度；
（ii）左管注入的水银柱上表面离左管开口的距离。
14．（16分）质量为M的滑块由水平轨道和竖直平面内的四分之一光滑圆弧轨道组成，放在光滑的水平面上．质量为m的物块从圆弧轨道的最高点由静止开始滑下，以速度v从滑块的水平轨道的左端滑出，如图所示．已知M:m=3:1，物块与水平轨道之间的动摩擦因数为µ，圆弧轨道的半径为R．
（1）求物块从轨道左端滑出时，滑块M的速度的大小和方向；
（2）求水平轨道的长度；
（3）若滑块静止在水平面上，物块从左端冲上滑块，要使物块m不会越过滑块，求物块冲上滑块的初速度应满足的条件．
15．（12分）如图所示，光导纤维可简化为长玻璃丝的示意图，玻璃丝长为L，折射率为n（n＝）。AB代表端面。为使光能从玻璃丝的AB端面传播到另一端面。求光在端面AB上的入射角θ应满足的条件。
参考答案
一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24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。
1、C
【解析】
对导体棒进行受力分析，根据左手定则分析导体棒中的电流方向，根据三角形定则分析求解安培力的大小，从而根据求解导体棒的电流大小。
【详解】
导体棒静止，则其受力如图所示：
根据左手定则可知，导体棒的电流方向为由a到b，根据平衡条件可知安培力的大小为：
所以感应电流的大小为：
故ABD错误C正确。
故选C。
2、B
【解析】
根据题意，将已知量代入公式
得
ACD错误，B正确。
故选B。
3、D
【解析】
以O点为研究对象，根据受力平衡，有：
由图可知，绳子OB上的拉力逐渐减小，OA上的拉力先减小后增大。
A．绳OA的拉力逐渐增大，与分析不符，故A项错误；
B．绳OA的拉力逐渐减小，与分析不符，故B项错误；
C．绳OA的拉力先增大后减小，与分析不符，故C项错误；
D．绳OA的拉力先减小后增大，与分析相符，故D项正确。
4、B
【解析】
根据题意做出ABC三种粒子在磁场中的运动轨迹如图所示，
A．根据左手定则，可以判断B粒子带的电荷为负电荷，A错误；
C．由图可知，三粒子做圆周运动的半径C最大，A最小，根据
又粒子的速度都相等，所以比荷的大小关系是：kA＞kB＞kC，故C错误；
D．根据周期公式
及比荷的大小关系可知：TC＞TB＞TA，故D错误；
B．由图，ABC三个粒子形成的图象在磁场区域留下的弧长C最长，A最短，而三个粒子的速度相同，根据，所以有：tA＜tB＜tC，故B正确。
故选B。
5、D
【解析】
设斜面倾角为θ，对物体进行受力分析，沿下面方向，最初支持力等于mgcosθ，施加恒力F后，支持力等于mgcosθ+Fsin30°，支持力一定增大．根据牛顿第三定律，A对斜面的压力一定变大，故A错误，B错误；平行于斜面处于压缩状态的轻弹簧，，最初摩擦力向可能向上，可能向下，也可能为0，施加恒力F后，F沿斜面向上的分力为Fcos30°，由于F大小未知，摩擦力可能仍向上，也可能等于0；可能沿斜面向下，摩擦力的大小可能增大，也可能减小，故C错误，D正确．故选：D
6、D
【解析】
闭合瞬间线圈相当于断路，二极管为正向电压，故电流可通过灯泡AB，即AB灯泡同时亮，故AB错误．因线圈的电阻为零，则当电路稳定后，灯泡A被短路而熄灭，当开关S断开瞬间B立刻熄灭，线圈中的电流也不能反向通过二极管，则灯泡A仍是熄灭的，故C错误，D正确．故选D．
【点睛】
该题两个关键点，1、要知道理想线圈的特征：刚通电时线圈相当于断路，断开电键时线圈相当于电源；2、要知道二极管的特征是只正向导通．
二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
7、BC
【解析】
A．根据右手定则可知，金属棒AB切割磁感线产生感应电动势，但由于电路没有闭合，所以没有感应电流，故A错误；
B．根据右手定则可判断B端为电源的正极，a端为电源的负极，所以电容器b极板带负电，故B正确；
C．根据法拉第电磁感应定律知切割产生的感应电动势
故C正确；
D．电容器所带电荷量
故D错误。
故选BC。
8、ACD
【解析】
AB．对棒受力分析有
变形得
结合图乙可知
联立解得
且由可知，F的最大功率为
故A正确，B错误；
C．当棒的速度为1m/s时，回路中的电流最大，回路中的电功率最大为
故C正确；
D．金属棒由静止加速到最大速度由动量定理得
即
解得
金属棒由静止加速到最大速度，由动能定理得
解得
由功能关系可知
故D正确。
故选ACD。
9、BD
【解析】
AB.物体在B点左边运动时，做匀速直线运动，甲和乙的速度相同；物体在B点右边运动时，对物体受力分析，据牛顿第二定律可得：
则在B点右边两物体做初速度相同、加速度相同的匀减速直线运动，在B点右边两物体经过相同的距离停下，所以无论M、m取何值，总是s=0；故A项错误，B项正确。
CD.在B点左边运动时，甲和乙做速度相同的匀速直线运动，乙比甲多运动的距离为L；在B点右边两物体做初速度相同、加速度相同的匀减速直线运动；则无论M、m取何值，乙运动的总时间大于甲运动的总时间；故C项错误，D项正确。
10、BD
【解析】
试题分析：红蜡烛在竖直方向做匀速运动，则y=v0t；在水平方向，解得：，选项A错误，B正确；蜡烛的合速度：，故选项C错误；，即tanα与时间t成正比，选项D正确；故选BD.
考点：运动的合成.
三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。
11、5.700 B A F2－F1＝6mg
【解析】
（1）[1]．螺旋测微器固定刻度读数为5.5 mm，可动刻度读数为20.0×0.01 mm，故最终读数为两者相加，即5.700 mm.
（3）[2][3]．根据小明同学的实验方案，小球在最高点的速度大小为
v1＝
小球在最低点的速度大小为
v2＝
设轻绳长度为L，则从最低点到最高点依据机械能守恒定律有
化简得
所以小明同学还需要测量的物理量是轻绳的长度L；根据小军同学的实验方案，设小球做圆周运动的半径为r，则小球在最低点有
在最高点有
从最低点到最高点依据机械能守恒定律有
联立方程化简得
F2－F1＝6mg
所以小军同学还需要测量的物理量就是小球的质量m.
（4）[4]．由（3）可知，根据小明同学的思路，验证小球从最低点运动到最高点的过程中机械能守恒的表达式为
（5）[5]．由（3）可知，根据小军同学的思路，验证小球从最低点运动到最高点的过程中机械能守恒的表达式为
F2－F1＝6mg.
12、D 1.0 5m/s2
【解析】
(1)[1]AB．对小车的拉力是通过力传感器得到的，故无需测量沙和沙桶的质量，也不需要满足沙和沙桶的总质量远小于小车的质量，故AB错误；
C．使用打点计时器，应先接通电源，在释放小车，故C错误；
D．探究物体质量一定时加速度与力的关系，要改变沙和沙桶的总质量，打出多条纸带，故D正确。
故选D。
(2)[2]根据牛顿第二定律可知
图象
时
解得
(3)[3]沙和沙桶的位移为x1，小车的位移为x2，在相同时间t内
两者之间有定滑轮相连，所以位移之间的关系为
则加速度关系为
即小车的加速度是砂和砂桶加速度的。设绳子的拉力为T，根据牛顿第二定律得
化简可得
不断增加沙子质量时，m趋于无穷大，即可判断小车的加速度为
四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
13、（i）42cm；（ii）62cm。
【解析】
（i）只对右管封闭气体研究，发生了等温变化
（ii）左管注入的水银柱上表面离左管开口的距离
14、（1），方向水平向右 （2）（3）
【解析】
（1）对于滑块M和物块m组成的系统，物块沿轨道滑下的过程中，水平方向动量守恒，物块滑出时，有
滑块M的速度
，方向向右．
（2）物块滑下的过程中，物块的重力势能，转化为系统的动能和内能，有
解得
（3）物块以速度v0冲上轨道，初速度越大，冲上圆弧轨道的高度越大．若物块刚能达到最高点，两者有相同的速度V1，此为物块不会越过滑块的最大初速度．对于M和m组成的系统，水平方向动量守恒，有
相互作用过程中，系统的总动能减小，转化为内能和重力势能，有
解得:
要使物块m不会越过滑块，其初速度
15、
【解析】
设光束在光导纤维端面的入射角为，折射角为α，折射光线射向侧面时的入射角为β，要保证不会有光线从侧壁射出来，其含义是能在侧壁发生全反射。由折射定律
n＝
由几何关系
α+β＝90°
sinα＝cosβ
恰好发生全反射临界角的公式为
sinβ＝
得
cosβ＝
联立得
sin＝＝1
即为
＝90°
要保证从端面射入的光线能发生全反射，应有。
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