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2023届山东省聊城市高三上学期一模物理试题
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这是一份2023届山东省聊城市高三上学期一模物理试题，共25页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
2023届山东省聊城市高三上学期一模物理试题
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．某人平抛出一个小球，平抛的初速度为末落到水平地面时的速度为，忽略空气阻力，下列四个图中能够正确反映抛出时刻、末、末，末速度矢量的示意图是（ ）
A． B． C． D．
2．“水城之眼”摩天轮位于国家4A级风景区东昌湖南岸，是聊城南部新城商务中心．某乘客乘坐摩天轮在竖直面内做匀速圆周运动．下列说法正确的是（ ）
A．在最低点时，乘客所受重力大于座椅对他的支持力
B．在摩天轮转动一周的过程中，乘客所受的合力做功为零
C．在摩天轮转动一周的过程中，乘客所受合力的冲量不为零
D．在摩天轮转动一周的过程中，乘客的机械能始终保持不变
3．子与氢原子核（质子）构成的原子称为氢原子，它在原子核物理的研究中有重要作用．如图为氢原子的能级示意图，假定光子能量为E的一束光照射容器中大量处于能级的氢原子，氢原子吸收光子后，发出频率为和的光子，且频率依次减小，则E等于（ ）
A． B． C． D．
4．挂灯笼的习俗起源于西汉，过年期间，家家户户都挂起了各式各样的灯笼．如图所示，由五根等长的轻质细绳悬挂起质量均为m的灯笼A、B、C、D，中间细绳是水平的，上面两细绳与水平方向夹角为，中间两细绳与竖直方向夹角为，间和间的绳中张力分别是和，重力加速度为g．下列关系式正确的是（ ）
A． B． C． D．
5．材料的力学强度是材料众多性能中被人们极为看重的一种性能，目前已发现的高强度材料碳纳米管的抗拉强度是钢的100倍，密度是钢的，这使得人们有望在赤道上建造垂直于水平面的“太空电梯”。当航天员乘坐“太空电梯”时，地球引力对航天员产生的加速度a与r的关系用图乙中图线A表示，航天员由于地球自转而产生的向心加速度大小与r的关系用图线B表示，其中r为航天员到地心的距离，R为地球半径．关于相对地面静止在不同高度的航天员，下列说法正确的是（ ）
A．航天员在处的线速度等于第一宇宙速度
B．图中为地球同步卫星的轨道半径
C．随着r增大，航天员运动的线速度一直减小
D．随着r增大，航天员受到电梯舱的弹力减小
6．如图所示，为边长为L的等边三角形，电荷量为的点电荷固定在A点，先将一电荷量也为的点电荷从无穷远处（电势为0）移到C点，此过程中电场力做功为，再将从C点沿移到B点并固定，最后将一电荷量为的点电荷从无穷远处移到C点，已知静电力常量为k．下列说法正确的有（ ）
A．移入之前，C点的电势为
B．从C点移到B点的过程中，电势能先减小后增大
C．从无穷远处移到C点的过程中，克服电场力做功为
D．在C点所受电场力大小为
7．如图所示，高度为h的薄圆筒，某次工作时将筒由水面上方开口向下吊放至深度为的水下，已知水的密度为，重力加速度，大气压强为，桶内空气可视为理想气体且h远小于H，忽略筒内气体温度的变化和水的密度随深度的变化，保持H不变，用气泵将空气压入筒内，使筒内的水全部排出，则压入气体的质量与筒内原气体质量的比值约为（ ）
A．8 B．7 C．6 D．5
8．如图所示，坐标系的第一、四象限的两块区域内分别存在垂直纸面向里、向外的匀强磁场，磁感应强度的大小均为，两块区域曲线边界的曲线方程为．现有一单匝矩形导线框在拉力F的作用下，从图示位置开始沿x轴正方向以的速度做匀速直线运动，已知导线框长为、宽为，总电阻值为，开始时边与y轴重合．则导线框穿过两块区域的整个过程拉力F做的功为（ ）
A． B． C． D．
二、多选题
9．在某种介质中，一列沿x轴传播的简谐横波在时刻的波形图如图（a）所示，此时质点A在波峰位置，质点D刚要开始振动，质点C的振动图像如图（b）所示；时刻在D点有一台机械波信号接收器（图中未画出），正以的速度沿x轴正方向匀速运动。下列说法正确的是（ ）
A．质点D的起振方向沿y轴负方向
B．时质点B回到平衡位置
C．信号接收器接收到该机械波的频率小于
D．若改变振源的振动频率，则机械波在该介质中的传播速度也将发生改变
10．如图所示，一定质量的理想气体从状态A经过状态B、C又回到状态A。下列说法正确的是（ ）
A．过程中单位时间内撞击单位面积器壁的分子数增加
B．过程中单位时间内撞击单位面积器壁的分子数增加
C．过程中气体吸收的热量大于过程中气体放出的热量
D．过程中气体对外做的功大于过程中外界对气体做的功
11．离子推进器是利用电场将处在等离子状态的“工质”加速后向后喷出而获得前进的动力，其工作原理如图所示：进入电离室的气体被电离成正离子，而后飘入电极A、B之间的匀强电场（离子初速度忽略不计），A、B间电压为U，使正离子加速形成离子束，在加速过程中推进器获得恒定的推力。已知每个正离子质量为m，电荷量为q，单位时间内飘入的正离子数目为n，加速正离子束所消耗的功率为P，引擎获得的推力为F，下列说法正确的是（ ）
A．正离子经加速后由B处喷出形成的等效电流大小为
B．离子推进器获得的平均推力大小为
C．加速正离子束所消耗的功率
D．为提高能量的转换效率要使尽量大，可以使用比荷更小的正离子
12．我国正在攻关的超高速风洞，是研制新一代飞行器的摇篮，它可以复现40到100公里高空、时速最高达10公里/秒，相当于约30倍声速的飞行条件。现有一小球从风洞中的点M竖直向上抛出，小球受到大小恒定的水平风力，其运动轨迹大致如图所示，其中M、N两点在同一水平线上，O点为轨迹的最高点，小球在M点动能为，在O点动能为，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A．小球所受重力和风力大小之比为
B．小球落到N点时的动能为
C．小球在上升和下降过程中机械能变化量之比为
D．小球从M点运动到N点过程中的最小动能为
三、实验题
13．如图甲所示是某同学探究加速度与力的关系的实验装置。他在气垫导轨上安装了一个光电门B，在滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连（力传感器可测得细线上的拉力大小），力传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A处由静止释放。
（1）该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d，如图乙所示，则___________。
（2）下列不必要的一项实验要求是__________
A．将气垫导轨调节水平
B．使细线与气垫导轨平行
C．使A位置与光电门B间的距离适当大些
D．使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量
（3）实验时，将滑块从A位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间t，测量出滑块在A位置时遮光条到光电门B的距离x，则滑块的加速度_____________（用含有d、x、t的表达式表示）
（4）为探究滑块的加速度与力的关系，改变钩码的质量，测出对应的力传感器的示数F和遮光条通过光电门的时间t，要作出它们的线性关系图像，横轴为F，纵轴应为_____________。
A． B． C． D．
14．家用电器中有很多色环电阻，通过辨识电阻表面的色环可读出阻值．其中常见的四色环电阻的识别方法如下表所示：第一道色环表示阻值的第一位数字；第二道色环表示阻值的第二位数；第三道色环表示阻值的倍率，第四道色环表示阻值的精度．
颜色
黑
棕
红
橙
黄
绿
蓝
紫
灰
白
金
银
第一环
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
第二环
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
第三环
第四环
某电阻如图所示，第一道色环为棕色，第二道色环颜色模糊不清，第三道色环为红色，某同学为了判断第二道色环的颜色，从实验室找来了下列器材，测量上述电阻的阻值．
电压表（量程，内阻约）、电流表（量程，内阻约）、滑动变阻器（阻值范围，额定电流）、学生电源、开关、导线若干．
（1）选择合适器材，实验原理图如图所示
（2）绘制出的图像如图
（3）待测电阻的测量值为___________（结果保留2位有效数字），由于电表内阻的影响测量值___________真实值（填“大于”或“小于”）．
（4）电阻第二道色环的颜色为_____________．
四、解答题
15．宇航员王亚平在太空实验授课中，进行了水球光学实验（图甲）．某同学在观看太空水球光学实验后，找到一块环形玻璃砖模拟光的传播．如图乙所示横截面为圆环的玻璃砖，其内径为R，外径为．一束单色光在纸面内从A点以的入射角射入玻璃砖，经一次折射后，恰好与玻璃砖内壁相切。求：
（1）玻璃砖对该单色光的折射率；
（2）为使光在玻璃砖内壁表面上发生全反射，入射角i的最小正弦值．
16．如图所示，固定在水平地面的斜面体上有一木块A（到定滑轮的距离足够远），通过轻质细线和滑轮与铁块B连接，细线的另一端固定在天花板上，在外力作用下整个装置处于静止状态。已知连接光滑动滑轮两边的细线均竖直，木块A和光滑定滑轮间的细线和斜面平行，木块A与斜面间的动摩擦因数，斜面的倾角，铁块B下端到地面的高度，木块A的质量，铁块B的质量，不计空气阻力，不计滑轮受到的重力，取重力加速度，，。撤去力后，求：
（1）铁块B落地前，木块A的加速度大小；
（2）铁块B落地后不反弹，木块A继续沿斜面上滑的最大距离。
17．某离子实验装置的基本原理如图所示，截面半径为R的圆柱腔分为两个工作区，Ⅰ区长度，内有沿y轴正向的匀强电场，Ⅱ区内既有沿z轴负向的匀强磁场，又有沿z轴正向的匀强电场，电场强度与Ⅰ区电场等大。现有一正离子从左侧截面的最低点A处，以初速度沿z轴正向进入Ⅰ区，经过两个区域分界面上的B点进入Ⅱ区，在以后的运动过程中恰好未从圆柱腔的侧面飞出，最终从右侧截面上的C点飞出，B点和C点均为所在截面处竖直半径的中点（如图中所示），已知离子质量为m，电量为q，不计重力，求：
（1）电场强度的大小；
（2）离子到达B点时速度的大小；
（3）Ⅱ区中磁感应强度的大小；
（4）Ⅱ区的长度L应为多大．
18．如图所示，在水平桌面上放有长木板C，C上右端是固定挡板P，在C上放有小物块A和B，A、B的尺寸以及P的厚度皆可忽略不计。刚开始位于C上左端的物块A与物块B之间的距离为，物块B与挡板P之间的距离为。设木板C与桌面之间无摩擦，A、C之间和B、C之间的动摩擦因数均为，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。A、B、C（连同挡板P）的质量均为。开始时B和C静止，A以某一初速度向右运动。已知重力加速度为，且所有的碰撞都可看做弹性正碰。
（1）求物块A与B碰撞前，B与C间的摩擦力大小；
（2）若物块A与B恰好发生碰撞，求A的初速度；
（3）若B与挡板P恰好发生碰撞，求A的初速度；
（4）若最终物块A从木板上掉下来，物块B不从木板C上掉下来，求A的初速度的范围。
参考答案：
1．D
【详解】水平方向速度不变，所以水平方向的矢量大小不变，竖直方向矢量不断变大，根据
可知竖直方向矢量间距相等。
故选D。
2．B
【详解】A．在最低点，乘客的加速度竖直向上，合力向上，则乘客所受的重力小于底座对他的支持力，A错误；
B．在摩天轮转动一周的过程中，动能的变化量为零，根据动能定理
可得，乘客所受的合力做功为零，B正确；
C．在摩天轮转动一周的过程中，动量的变化量为零，由动量定理
可得，乘客所受合力的冲量为零，C错误；
D．在摩天轮转动一周的过程中，乘客的动能保持不变，重力势能不断变化，则乘客的机械能不断变化，D错误。
故选B。
3．D
【详解】根据题意可知，大量处于能级的氢原子吸收光子后，能发出6种频率的光子，可知大量氢原子吸收光子后，跃迁到能级，和的光子频率逐渐降低，结合图可知为跃迁到能级发出的光子，为跃迁到能级发出的光子，为跃迁到能级发出的光子，可知
故选D。
4．C
【详解】设两侧绳子拉力为T，对A上面的结点受力分析可知
对四个灯笼的整体分析可知
解得
故选C。
5．B
【详解】A．电梯舱内的航天员与地球一起同轴转动，当时电梯中的航天员受到万有引力和电梯的弹力，合力提供向心力
第一宇宙速度为只有万有引力提供向心力时，即上式中时匀速圆周运动的线速度，因此航天员在处的线速度小于第一宇宙速度，A错误；
B．由公式
可知，随着r增大，航天员受到电梯舱的弹力减小，当
此时电梯舱对航天员的弹力为零，只由万有引力提供向心力，，为同步卫星的轨道半径，B正确；
C．由于电梯舱内的航天员与地球一起同轴转动，由
随着r增大，线速度增大，C错误；
D．当时，随着r继续增大，需求的向心力更大，有
知反向增大，所以随着r从小于到大于逐渐增大的过程中，航天员受到电梯舱的弹力先减小为零后反向增大，D错误。
故选B。
6．C
【详解】A．根据题意先将一电荷量也为的点电荷从无穷远处（电势为0）移到C点，此过程中电场力做功为，则点电荷在C点的电势能为，则移入之前，C点的电势为
A错误；
B．从C点移到B点的过程中，与点的正点电荷的力为斥力，距离先减小后增大，则电场力先做负功后做正功，电势能先增大后减小，B错误；
C．根据正点电荷的电势分布可知，点的与点的在点的电势相等，则移入之后，点的电势为，从无穷远处移到C点的过程中，克服电场力做功为
C正确；
D．在C点所受电场力大小
D错误。
故选C。
7．A
【详解】设在的水下桶内气体占据空间的长度为，压强为，根据平衡条件可得
根据玻意耳定律有
解得
h远小于H，所以增加气体后，压强不变，温度不变，增加的气体的体积为
原来气体的体积为
压入气体的质量与筒内原气体质量的比值约为
故选A。
8．D
【详解】线框匀速切割磁感线，当bc边达到x=0.75m时，前后两边都切割磁感线，产生的感应电动势最大，感应电流最大，为
线框穿过磁场区域的过程中，形成三段以正弦规律变化的感应电流，如图所示（规定逆时针方向为正）
三段感应电流的峰值分别为2A、4A、2A，三段感应电流的持续时间均为0.25s，整个过程产生的焦耳热
由于线圈匀速运动，根据功能关系，可得拉力F做的功等于整个过程中线框产生的焦耳热为1.5J。
故选D。
9．BC
【详解】A．由题意可知该波沿轴正方向传播，则根据同侧法可知质点D的起振方向沿y轴正方向，故A错误；
B．由图（a）可得该波的波长，由图（b）可得该波的周期，由此可得该波的传播速度为
波传播的距离为
根据平移法可知，B点回到平衡位置，故B正确；
C．该波的频率为
接收器以的速度沿x轴正方向匀速运动，在单位时间内接受到的波的个数为
所以信号接收器接收到该机械波的频率为，小于该波的频率，故C正确；
D．影响机械波传播速度的因素是介质，改变机械波振动的频率，不会影响机械波在介质中传播的速度，故D错误。
故选BC。
10．ACD
【详解】A．气体在过程中，温度保持不变，气体分子的平均动能保持不变，气体体积减小，根据理想气体状态方程可知，气体压强增大，根据理想气体压强微观意义可知，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数增加，故A正确；
B．气体在过程中，由图像可知，气体压强保持不变，气体温度升高，气体分子的平均动能变大，根据理想气体压强微观意义可知，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数减小，故B错误；
C．气体在过程中，由图像可知，可知气体内能不变，气体体积变大，外界对气体做负功，根据热力学第一定律可知，气体从外界吸热，故过程中气体吸收的热量大于过程中气体放出的热量，故C正确；
D．气体在过程中，气体压强保持不变，气体在过程中，气体压强增大，可知过程中的平均压强小于过程中的压强，由于两个过程的气体体积变化相同，则过程中气体对外做的功大于过程中外界对气体做的功，故D正确。
故选ACD。
11．CD
【详解】A．正离子经加速后由B处喷出形成的等效电流大小
A错误；
B．电场对粒子加速有
根据动量定理有
其中
，
整理得离子推进器获得的平均推力大小
B错误；
C．加速正离子束所消耗的功率
C正确；
D．根据以上分析可知
要使尽量大，可以用质量大、带电量小即比荷更小的离子作为推进器，D正确。
故选CD。
12．BD
【详解】A．根据题意，设风力大小为，小球的质量为，小球的初速度为，的水平距离为，竖直距离为，竖直方向上有
则有
从到过程中，由动能定理有
可得
又有
水平方向上，由牛顿第二定律有
由运动学公式有
由于运动时间相等，则
则有
解得
故A错误；
B．根据题意可知，小球在水平方向做初速度为0的匀加速直线运动，由对称性可知，小球从和从的运动时间相等，设的水平距离为，则有
小球由过程中，由动能定理有
解得
故B正确；
C．由功能关系可知，小球机械能的变化量等于风力做功，则小球在上升和下降过程中机械能变化量之比为
故C错误；
D．根据题意可知，小球在重力和风力的合力场中做类斜抛运动，当小球速度方向与合力方向垂直时动能最小，根据前面分析可知合力与竖直方向的夹角的正切值为
根据速度的合成与分解可得小球从点运动到点过程中的最小速度为
则最小动能为
故D正确。
故选BD。
13． 5.25 D B
【详解】[1]由图可知，游标卡尺主尺读数为5mm，游标卡尺分度值为0.05mm，游标尺第5刻线与主尺刻线对齐，所以读数为
[2]
A．将气垫导轨调节水平，这样滑块重力将不会影响滑块水平方向的受力，故A必要。
B．使细线与气垫导轨平行，这样才能保证细线的拉力与滑块重力相互垂直，在各自方向上互不影响，同时这样滑块运动会更稳定，故B必要。
C．使A位置与光电门B间的距离适当大些，这样当遮光条经过B点时将具有比较大的速度，遮光时间比较短，这样求得的遮光时间内的平均速度才可以近似等于遮光条在B点时的瞬时速度，另外AB间距适当大些，也可以减小距离的测量误差，故C必要。
D．力传感器测得的即是细线的实际拉力，所以无需使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量，故D不必要。
故选D。
[3]遮光条通过B时的速度
当细线拉力远大于空气阻力时，可认为滑块做匀加速直线运动，则有
解得
[4]根据牛顿第二定律，可得
以为横轴，以F为纵轴，改变钩码质量，获得一系列数据，应可拟合得到它们的线性关系图像。故ACD错误，B正确。
故选B。
14． 1.4 大于 黄色
【详解】（3）[1]根据图像可得待测电阻的测量值为
[2]由于电流表的分压作用，电压的测量值大于电阻两端的电压，根据可知测量值大于真实值；
（4）[3]电阻
结合图标可知，阻值的倍率红色，第二位数字为4，即为黄色。
15．（1）；（2）入射角的最小正弦值为
【详解】（1）由题意可知，光在A点入射角为，设折射角为，如图所示
根据几何关系可知
则玻璃砖对该单色光的折射率为
（2）光在内球表面上恰好发生全反射，入射角最小，设为，光路图如图所示
根据
由几何知识可得
在中，由正弦定理可得
根据折射定律可得
联立解得
即入射角的最小正弦值为。
16．（1）；（2）
【详解】（1）根据题意可知，去掉外力之后，铁块B向下加速运动，木块A沿斜面向上加速运动，设此时绳子的拉力为，铁块B的加速度为，木块A的加速度为，由图可知，移动过程中，木块A的位移是铁块B位移的2倍，则有
由牛顿第二定律，对木块A有
对铁块B有
联立解得
（2）当铁块B落地时，绳子拉力消失，木块A沿斜面上升的距离为
由运动学公式可得，此时木块A的速度为
木块A继续减速上升，由牛顿第二定律有
由运动学公式可得，木块A继续沿斜面上滑的最大距离为
联立代入数据解得
17．（1）；（2）；（3）；（4）
【详解】（1）离子在I区做类平抛运动，根据类平抛运动规律有
根据牛顿第二定律有
解得电场强度的大小为
（2）类平抛运动过程由动能定理有
解得离子到达B点时速度的大小为
（3）离子在II区做复杂的旋进运动。将该运动分解为圆柱体截面上的匀速圆周运动和z轴正方向的匀加速直线运动，根据题意可得，在圆柱体截面上的匀速圆周运动轨迹如图所示：
设临界圆轨迹半径为r，根据几何知识有
解得离子的轨迹半径为
离子沿y轴正方向的速度为
则根据洛伦兹力提供向心力有
解得II区中磁感应强度大小为
（4）离子在圆柱体截面上做匀速圆周运动的周期为
离子在z轴的正方向做匀加速直线运动，根据匀变速直线运动规律可得
联立解得Ⅱ区的长度
18．（1）；（2）；（3）；（4）
【详解】（1）对物块B和长木板C（连同挡板P）整体受力分析，由牛顿第二定律
可得，物块B和长木板C（连同挡板P）整体加速度为
对物块B由牛顿第二定律可得
而B、C之间的最大静摩擦力为
所以，物块A与B碰撞前，B与C间的摩擦力大小为
（2）若物块A刚好与物块B不发生碰撞，则物块A运动到物块B所在处时，A与B的速度大小相等，因为物块B与木板C的速度相等，所以此时三者的速度均相同，设为，由动量守恒定律得
在此过程中，由能量守恒定律
解得
故物块A与B恰好发生碰撞，A的初速度大小为
（3）物块A、B发生碰撞的极短时间内，A与B构成的系统的动量守恒，而长木板C的速度保持不变。因为物块A、B间的碰撞是弹性碰撞，系统的机械能守恒，又因为质量相等，由动量守恒和机械能守恒可得，碰撞前后A、B交换速度，若碰撞刚结束时，A、B、C三者的速度分别为、和，则有
若物块B刚好与挡板P发生碰撞，则物块B以速度运动到挡板P所在处时，B与C的速度相等。因A与C的速度大小是相等的，故A、B、C三者的速度相等，设此时三者的速度为。根据动量守恒定律有
由能量守恒定律可得
所以，若B与挡板P恰好发生碰撞，A的初速度大小为
（4） 若A恰好没从木板C上掉下来，即A到达C的左端时的速度变为与C相同，这时三者的速度皆相同，以表示，由动量守恒定律
从A以初速度在木板C的左端开始运动，经过B与P相碰，直到A恰好没从木板C的左端掉下来，这一整个过程中，系统内部先是A相对C的路程为；接着B相对C运动的路程为；B与P碰后直到A刚没从木板C上掉下来，A与B相对C运动的路程均为为。整个系统动能的改变应等于内部相互间的滑动摩擦力做功的代数和，即
得
故A从C上掉下的条件是
设A刚要从木板C上掉下来时，A、B、C三者的速度分别为、和，则有
此时有
当物块A从木板C上掉下来后，若物块B刚好不会从木板C上掉下，即当C的左端赶上B时，B与C的速度相等。设此速度为，则对B、C这一系统来说，由动量守恒定律
在此过程中，对这一系统来说，滑动摩擦力做功的代数和为，由动能定理可得
解得
故物块B不从木板C上掉下来的条件是
综上所述，A的初速度范围是
2023届山东省聊城市高三上学期一模物理试题
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．某人平抛出一个小球，平抛的初速度为末落到水平地面时的速度为，忽略空气阻力，下列四个图中能够正确反映抛出时刻、末、末，末速度矢量的示意图是（ ）
A． B． C． D．
2．“水城之眼”摩天轮位于国家4A级风景区东昌湖南岸，是聊城南部新城商务中心．某乘客乘坐摩天轮在竖直面内做匀速圆周运动．下列说法正确的是（ ）
A．在最低点时，乘客所受重力大于座椅对他的支持力
B．在摩天轮转动一周的过程中，乘客所受的合力做功为零
C．在摩天轮转动一周的过程中，乘客所受合力的冲量不为零
D．在摩天轮转动一周的过程中，乘客的机械能始终保持不变
3．子与氢原子核（质子）构成的原子称为氢原子，它在原子核物理的研究中有重要作用．如图为氢原子的能级示意图，假定光子能量为E的一束光照射容器中大量处于能级的氢原子，氢原子吸收光子后，发出频率为和的光子，且频率依次减小，则E等于（ ）
A． B． C． D．
4．挂灯笼的习俗起源于西汉，过年期间，家家户户都挂起了各式各样的灯笼．如图所示，由五根等长的轻质细绳悬挂起质量均为m的灯笼A、B、C、D，中间细绳是水平的，上面两细绳与水平方向夹角为，中间两细绳与竖直方向夹角为，间和间的绳中张力分别是和，重力加速度为g．下列关系式正确的是（ ）
A． B． C． D．
5．材料的力学强度是材料众多性能中被人们极为看重的一种性能，目前已发现的高强度材料碳纳米管的抗拉强度是钢的100倍，密度是钢的，这使得人们有望在赤道上建造垂直于水平面的“太空电梯”。当航天员乘坐“太空电梯”时，地球引力对航天员产生的加速度a与r的关系用图乙中图线A表示，航天员由于地球自转而产生的向心加速度大小与r的关系用图线B表示，其中r为航天员到地心的距离，R为地球半径．关于相对地面静止在不同高度的航天员，下列说法正确的是（ ）
A．航天员在处的线速度等于第一宇宙速度
B．图中为地球同步卫星的轨道半径
C．随着r增大，航天员运动的线速度一直减小
D．随着r增大，航天员受到电梯舱的弹力减小
6．如图所示，为边长为L的等边三角形，电荷量为的点电荷固定在A点，先将一电荷量也为的点电荷从无穷远处（电势为0）移到C点，此过程中电场力做功为，再将从C点沿移到B点并固定，最后将一电荷量为的点电荷从无穷远处移到C点，已知静电力常量为k．下列说法正确的有（ ）
A．移入之前，C点的电势为
B．从C点移到B点的过程中，电势能先减小后增大
C．从无穷远处移到C点的过程中，克服电场力做功为
D．在C点所受电场力大小为
7．如图所示，高度为h的薄圆筒，某次工作时将筒由水面上方开口向下吊放至深度为的水下，已知水的密度为，重力加速度，大气压强为，桶内空气可视为理想气体且h远小于H，忽略筒内气体温度的变化和水的密度随深度的变化，保持H不变，用气泵将空气压入筒内，使筒内的水全部排出，则压入气体的质量与筒内原气体质量的比值约为（ ）
A．8 B．7 C．6 D．5
8．如图所示，坐标系的第一、四象限的两块区域内分别存在垂直纸面向里、向外的匀强磁场，磁感应强度的大小均为，两块区域曲线边界的曲线方程为．现有一单匝矩形导线框在拉力F的作用下，从图示位置开始沿x轴正方向以的速度做匀速直线运动，已知导线框长为、宽为，总电阻值为，开始时边与y轴重合．则导线框穿过两块区域的整个过程拉力F做的功为（ ）
A． B． C． D．
二、多选题
9．在某种介质中，一列沿x轴传播的简谐横波在时刻的波形图如图（a）所示，此时质点A在波峰位置，质点D刚要开始振动，质点C的振动图像如图（b）所示；时刻在D点有一台机械波信号接收器（图中未画出），正以的速度沿x轴正方向匀速运动。下列说法正确的是（ ）
A．质点D的起振方向沿y轴负方向
B．时质点B回到平衡位置
C．信号接收器接收到该机械波的频率小于
D．若改变振源的振动频率，则机械波在该介质中的传播速度也将发生改变
10．如图所示，一定质量的理想气体从状态A经过状态B、C又回到状态A。下列说法正确的是（ ）
A．过程中单位时间内撞击单位面积器壁的分子数增加
B．过程中单位时间内撞击单位面积器壁的分子数增加
C．过程中气体吸收的热量大于过程中气体放出的热量
D．过程中气体对外做的功大于过程中外界对气体做的功
11．离子推进器是利用电场将处在等离子状态的“工质”加速后向后喷出而获得前进的动力，其工作原理如图所示：进入电离室的气体被电离成正离子，而后飘入电极A、B之间的匀强电场（离子初速度忽略不计），A、B间电压为U，使正离子加速形成离子束，在加速过程中推进器获得恒定的推力。已知每个正离子质量为m，电荷量为q，单位时间内飘入的正离子数目为n，加速正离子束所消耗的功率为P，引擎获得的推力为F，下列说法正确的是（ ）
A．正离子经加速后由B处喷出形成的等效电流大小为
B．离子推进器获得的平均推力大小为
C．加速正离子束所消耗的功率
D．为提高能量的转换效率要使尽量大，可以使用比荷更小的正离子
12．我国正在攻关的超高速风洞，是研制新一代飞行器的摇篮，它可以复现40到100公里高空、时速最高达10公里/秒，相当于约30倍声速的飞行条件。现有一小球从风洞中的点M竖直向上抛出，小球受到大小恒定的水平风力，其运动轨迹大致如图所示，其中M、N两点在同一水平线上，O点为轨迹的最高点，小球在M点动能为，在O点动能为，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A．小球所受重力和风力大小之比为
B．小球落到N点时的动能为
C．小球在上升和下降过程中机械能变化量之比为
D．小球从M点运动到N点过程中的最小动能为
三、实验题
13．如图甲所示是某同学探究加速度与力的关系的实验装置。他在气垫导轨上安装了一个光电门B，在滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连（力传感器可测得细线上的拉力大小），力传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A处由静止释放。
（1）该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d，如图乙所示，则___________。
（2）下列不必要的一项实验要求是__________
A．将气垫导轨调节水平
B．使细线与气垫导轨平行
C．使A位置与光电门B间的距离适当大些
D．使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量
（3）实验时，将滑块从A位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间t，测量出滑块在A位置时遮光条到光电门B的距离x，则滑块的加速度_____________（用含有d、x、t的表达式表示）
（4）为探究滑块的加速度与力的关系，改变钩码的质量，测出对应的力传感器的示数F和遮光条通过光电门的时间t，要作出它们的线性关系图像，横轴为F，纵轴应为_____________。
A． B． C． D．
14．家用电器中有很多色环电阻，通过辨识电阻表面的色环可读出阻值．其中常见的四色环电阻的识别方法如下表所示：第一道色环表示阻值的第一位数字；第二道色环表示阻值的第二位数；第三道色环表示阻值的倍率，第四道色环表示阻值的精度．
颜色
黑
棕
红
橙
黄
绿
蓝
紫
灰
白
金
银
第一环
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
第二环
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
第三环
第四环
某电阻如图所示，第一道色环为棕色，第二道色环颜色模糊不清，第三道色环为红色，某同学为了判断第二道色环的颜色，从实验室找来了下列器材，测量上述电阻的阻值．
电压表（量程，内阻约）、电流表（量程，内阻约）、滑动变阻器（阻值范围，额定电流）、学生电源、开关、导线若干．
（1）选择合适器材，实验原理图如图所示
（2）绘制出的图像如图
（3）待测电阻的测量值为___________（结果保留2位有效数字），由于电表内阻的影响测量值___________真实值（填“大于”或“小于”）．
（4）电阻第二道色环的颜色为_____________．
四、解答题
15．宇航员王亚平在太空实验授课中，进行了水球光学实验（图甲）．某同学在观看太空水球光学实验后，找到一块环形玻璃砖模拟光的传播．如图乙所示横截面为圆环的玻璃砖，其内径为R，外径为．一束单色光在纸面内从A点以的入射角射入玻璃砖，经一次折射后，恰好与玻璃砖内壁相切。求：
（1）玻璃砖对该单色光的折射率；
（2）为使光在玻璃砖内壁表面上发生全反射，入射角i的最小正弦值．
16．如图所示，固定在水平地面的斜面体上有一木块A（到定滑轮的距离足够远），通过轻质细线和滑轮与铁块B连接，细线的另一端固定在天花板上，在外力作用下整个装置处于静止状态。已知连接光滑动滑轮两边的细线均竖直，木块A和光滑定滑轮间的细线和斜面平行，木块A与斜面间的动摩擦因数，斜面的倾角，铁块B下端到地面的高度，木块A的质量，铁块B的质量，不计空气阻力，不计滑轮受到的重力，取重力加速度，，。撤去力后，求：
（1）铁块B落地前，木块A的加速度大小；
（2）铁块B落地后不反弹，木块A继续沿斜面上滑的最大距离。
17．某离子实验装置的基本原理如图所示，截面半径为R的圆柱腔分为两个工作区，Ⅰ区长度，内有沿y轴正向的匀强电场，Ⅱ区内既有沿z轴负向的匀强磁场，又有沿z轴正向的匀强电场，电场强度与Ⅰ区电场等大。现有一正离子从左侧截面的最低点A处，以初速度沿z轴正向进入Ⅰ区，经过两个区域分界面上的B点进入Ⅱ区，在以后的运动过程中恰好未从圆柱腔的侧面飞出，最终从右侧截面上的C点飞出，B点和C点均为所在截面处竖直半径的中点（如图中所示），已知离子质量为m，电量为q，不计重力，求：
（1）电场强度的大小；
（2）离子到达B点时速度的大小；
（3）Ⅱ区中磁感应强度的大小；
（4）Ⅱ区的长度L应为多大．
18．如图所示，在水平桌面上放有长木板C，C上右端是固定挡板P，在C上放有小物块A和B，A、B的尺寸以及P的厚度皆可忽略不计。刚开始位于C上左端的物块A与物块B之间的距离为，物块B与挡板P之间的距离为。设木板C与桌面之间无摩擦，A、C之间和B、C之间的动摩擦因数均为，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。A、B、C（连同挡板P）的质量均为。开始时B和C静止，A以某一初速度向右运动。已知重力加速度为，且所有的碰撞都可看做弹性正碰。
（1）求物块A与B碰撞前，B与C间的摩擦力大小；
（2）若物块A与B恰好发生碰撞，求A的初速度；
（3）若B与挡板P恰好发生碰撞，求A的初速度；
（4）若最终物块A从木板上掉下来，物块B不从木板C上掉下来，求A的初速度的范围。
参考答案：
1．D
【详解】水平方向速度不变，所以水平方向的矢量大小不变，竖直方向矢量不断变大，根据
可知竖直方向矢量间距相等。
故选D。
2．B
【详解】A．在最低点，乘客的加速度竖直向上，合力向上，则乘客所受的重力小于底座对他的支持力，A错误；
B．在摩天轮转动一周的过程中，动能的变化量为零，根据动能定理
可得，乘客所受的合力做功为零，B正确；
C．在摩天轮转动一周的过程中，动量的变化量为零，由动量定理
可得，乘客所受合力的冲量为零，C错误；
D．在摩天轮转动一周的过程中，乘客的动能保持不变，重力势能不断变化，则乘客的机械能不断变化，D错误。
故选B。
3．D
【详解】根据题意可知，大量处于能级的氢原子吸收光子后，能发出6种频率的光子，可知大量氢原子吸收光子后，跃迁到能级，和的光子频率逐渐降低，结合图可知为跃迁到能级发出的光子，为跃迁到能级发出的光子，为跃迁到能级发出的光子，可知
故选D。
4．C
【详解】设两侧绳子拉力为T，对A上面的结点受力分析可知
对四个灯笼的整体分析可知
解得
故选C。
5．B
【详解】A．电梯舱内的航天员与地球一起同轴转动，当时电梯中的航天员受到万有引力和电梯的弹力，合力提供向心力
第一宇宙速度为只有万有引力提供向心力时，即上式中时匀速圆周运动的线速度，因此航天员在处的线速度小于第一宇宙速度，A错误；
B．由公式
可知，随着r增大，航天员受到电梯舱的弹力减小，当
此时电梯舱对航天员的弹力为零，只由万有引力提供向心力，，为同步卫星的轨道半径，B正确；
C．由于电梯舱内的航天员与地球一起同轴转动，由
随着r增大，线速度增大，C错误；
D．当时，随着r继续增大，需求的向心力更大，有
知反向增大，所以随着r从小于到大于逐渐增大的过程中，航天员受到电梯舱的弹力先减小为零后反向增大，D错误。
故选B。
6．C
【详解】A．根据题意先将一电荷量也为的点电荷从无穷远处（电势为0）移到C点，此过程中电场力做功为，则点电荷在C点的电势能为，则移入之前，C点的电势为
A错误；
B．从C点移到B点的过程中，与点的正点电荷的力为斥力，距离先减小后增大，则电场力先做负功后做正功，电势能先增大后减小，B错误；
C．根据正点电荷的电势分布可知，点的与点的在点的电势相等，则移入之后，点的电势为，从无穷远处移到C点的过程中，克服电场力做功为
C正确；
D．在C点所受电场力大小
D错误。
故选C。
7．A
【详解】设在的水下桶内气体占据空间的长度为，压强为，根据平衡条件可得
根据玻意耳定律有
解得
h远小于H，所以增加气体后，压强不变，温度不变，增加的气体的体积为
原来气体的体积为
压入气体的质量与筒内原气体质量的比值约为
故选A。
8．D
【详解】线框匀速切割磁感线，当bc边达到x=0.75m时，前后两边都切割磁感线，产生的感应电动势最大，感应电流最大，为
线框穿过磁场区域的过程中，形成三段以正弦规律变化的感应电流，如图所示（规定逆时针方向为正）
三段感应电流的峰值分别为2A、4A、2A，三段感应电流的持续时间均为0.25s，整个过程产生的焦耳热
由于线圈匀速运动，根据功能关系，可得拉力F做的功等于整个过程中线框产生的焦耳热为1.5J。
故选D。
9．BC
【详解】A．由题意可知该波沿轴正方向传播，则根据同侧法可知质点D的起振方向沿y轴正方向，故A错误；
B．由图（a）可得该波的波长，由图（b）可得该波的周期，由此可得该波的传播速度为
波传播的距离为
根据平移法可知，B点回到平衡位置，故B正确；
C．该波的频率为
接收器以的速度沿x轴正方向匀速运动，在单位时间内接受到的波的个数为
所以信号接收器接收到该机械波的频率为，小于该波的频率，故C正确；
D．影响机械波传播速度的因素是介质，改变机械波振动的频率，不会影响机械波在介质中传播的速度，故D错误。
故选BC。
10．ACD
【详解】A．气体在过程中，温度保持不变，气体分子的平均动能保持不变，气体体积减小，根据理想气体状态方程可知，气体压强增大，根据理想气体压强微观意义可知，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数增加，故A正确；
B．气体在过程中，由图像可知，气体压强保持不变，气体温度升高，气体分子的平均动能变大，根据理想气体压强微观意义可知，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数减小，故B错误；
C．气体在过程中，由图像可知，可知气体内能不变，气体体积变大，外界对气体做负功，根据热力学第一定律可知，气体从外界吸热，故过程中气体吸收的热量大于过程中气体放出的热量，故C正确；
D．气体在过程中，气体压强保持不变，气体在过程中，气体压强增大，可知过程中的平均压强小于过程中的压强，由于两个过程的气体体积变化相同，则过程中气体对外做的功大于过程中外界对气体做的功，故D正确。
故选ACD。
11．CD
【详解】A．正离子经加速后由B处喷出形成的等效电流大小
A错误；
B．电场对粒子加速有
根据动量定理有
其中
，
整理得离子推进器获得的平均推力大小
B错误；
C．加速正离子束所消耗的功率
C正确；
D．根据以上分析可知
要使尽量大，可以用质量大、带电量小即比荷更小的离子作为推进器，D正确。
故选CD。
12．BD
【详解】A．根据题意，设风力大小为，小球的质量为，小球的初速度为，的水平距离为，竖直距离为，竖直方向上有
则有
从到过程中，由动能定理有
可得
又有
水平方向上，由牛顿第二定律有
由运动学公式有
由于运动时间相等，则
则有
解得
故A错误；
B．根据题意可知，小球在水平方向做初速度为0的匀加速直线运动，由对称性可知，小球从和从的运动时间相等，设的水平距离为，则有
小球由过程中，由动能定理有
解得
故B正确；
C．由功能关系可知，小球机械能的变化量等于风力做功，则小球在上升和下降过程中机械能变化量之比为
故C错误；
D．根据题意可知，小球在重力和风力的合力场中做类斜抛运动，当小球速度方向与合力方向垂直时动能最小，根据前面分析可知合力与竖直方向的夹角的正切值为
根据速度的合成与分解可得小球从点运动到点过程中的最小速度为
则最小动能为
故D正确。
故选BD。
13． 5.25 D B
【详解】[1]由图可知，游标卡尺主尺读数为5mm，游标卡尺分度值为0.05mm，游标尺第5刻线与主尺刻线对齐，所以读数为
[2]
A．将气垫导轨调节水平，这样滑块重力将不会影响滑块水平方向的受力，故A必要。
B．使细线与气垫导轨平行，这样才能保证细线的拉力与滑块重力相互垂直，在各自方向上互不影响，同时这样滑块运动会更稳定，故B必要。
C．使A位置与光电门B间的距离适当大些，这样当遮光条经过B点时将具有比较大的速度，遮光时间比较短，这样求得的遮光时间内的平均速度才可以近似等于遮光条在B点时的瞬时速度，另外AB间距适当大些，也可以减小距离的测量误差，故C必要。
D．力传感器测得的即是细线的实际拉力，所以无需使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量，故D不必要。
故选D。
[3]遮光条通过B时的速度
当细线拉力远大于空气阻力时，可认为滑块做匀加速直线运动，则有
解得
[4]根据牛顿第二定律，可得
以为横轴，以F为纵轴，改变钩码质量，获得一系列数据，应可拟合得到它们的线性关系图像。故ACD错误，B正确。
故选B。
14． 1.4 大于 黄色
【详解】（3）[1]根据图像可得待测电阻的测量值为
[2]由于电流表的分压作用，电压的测量值大于电阻两端的电压，根据可知测量值大于真实值；
（4）[3]电阻
结合图标可知，阻值的倍率红色，第二位数字为4，即为黄色。
15．（1）；（2）入射角的最小正弦值为
【详解】（1）由题意可知，光在A点入射角为，设折射角为，如图所示
根据几何关系可知
则玻璃砖对该单色光的折射率为
（2）光在内球表面上恰好发生全反射，入射角最小，设为，光路图如图所示
根据
由几何知识可得
在中，由正弦定理可得
根据折射定律可得
联立解得
即入射角的最小正弦值为。
16．（1）；（2）
【详解】（1）根据题意可知，去掉外力之后，铁块B向下加速运动，木块A沿斜面向上加速运动，设此时绳子的拉力为，铁块B的加速度为，木块A的加速度为，由图可知，移动过程中，木块A的位移是铁块B位移的2倍，则有
由牛顿第二定律，对木块A有
对铁块B有
联立解得
（2）当铁块B落地时，绳子拉力消失，木块A沿斜面上升的距离为
由运动学公式可得，此时木块A的速度为
木块A继续减速上升，由牛顿第二定律有
由运动学公式可得，木块A继续沿斜面上滑的最大距离为
联立代入数据解得
17．（1）；（2）；（3）；（4）
【详解】（1）离子在I区做类平抛运动，根据类平抛运动规律有
根据牛顿第二定律有
解得电场强度的大小为
（2）类平抛运动过程由动能定理有
解得离子到达B点时速度的大小为
（3）离子在II区做复杂的旋进运动。将该运动分解为圆柱体截面上的匀速圆周运动和z轴正方向的匀加速直线运动，根据题意可得，在圆柱体截面上的匀速圆周运动轨迹如图所示：
设临界圆轨迹半径为r，根据几何知识有
解得离子的轨迹半径为
离子沿y轴正方向的速度为
则根据洛伦兹力提供向心力有
解得II区中磁感应强度大小为
（4）离子在圆柱体截面上做匀速圆周运动的周期为
离子在z轴的正方向做匀加速直线运动，根据匀变速直线运动规律可得
联立解得Ⅱ区的长度
18．（1）；（2）；（3）；（4）
【详解】（1）对物块B和长木板C（连同挡板P）整体受力分析，由牛顿第二定律
可得，物块B和长木板C（连同挡板P）整体加速度为
对物块B由牛顿第二定律可得
而B、C之间的最大静摩擦力为
所以，物块A与B碰撞前，B与C间的摩擦力大小为
（2）若物块A刚好与物块B不发生碰撞，则物块A运动到物块B所在处时，A与B的速度大小相等，因为物块B与木板C的速度相等，所以此时三者的速度均相同，设为，由动量守恒定律得
在此过程中，由能量守恒定律
解得
故物块A与B恰好发生碰撞，A的初速度大小为
（3）物块A、B发生碰撞的极短时间内，A与B构成的系统的动量守恒，而长木板C的速度保持不变。因为物块A、B间的碰撞是弹性碰撞，系统的机械能守恒，又因为质量相等，由动量守恒和机械能守恒可得，碰撞前后A、B交换速度，若碰撞刚结束时，A、B、C三者的速度分别为、和，则有
若物块B刚好与挡板P发生碰撞，则物块B以速度运动到挡板P所在处时，B与C的速度相等。因A与C的速度大小是相等的，故A、B、C三者的速度相等，设此时三者的速度为。根据动量守恒定律有
由能量守恒定律可得
所以，若B与挡板P恰好发生碰撞，A的初速度大小为
（4） 若A恰好没从木板C上掉下来，即A到达C的左端时的速度变为与C相同，这时三者的速度皆相同，以表示，由动量守恒定律
从A以初速度在木板C的左端开始运动，经过B与P相碰，直到A恰好没从木板C的左端掉下来，这一整个过程中，系统内部先是A相对C的路程为；接着B相对C运动的路程为；B与P碰后直到A刚没从木板C上掉下来，A与B相对C运动的路程均为为。整个系统动能的改变应等于内部相互间的滑动摩擦力做功的代数和，即
得
故A从C上掉下的条件是
设A刚要从木板C上掉下来时，A、B、C三者的速度分别为、和，则有
此时有
当物块A从木板C上掉下来后，若物块B刚好不会从木板C上掉下，即当C的左端赶上B时，B与C的速度相等。设此速度为，则对B、C这一系统来说，由动量守恒定律
在此过程中，对这一系统来说，滑动摩擦力做功的代数和为，由动能定理可得
解得
故物块B不从木板C上掉下来的条件是
综上所述，A的初速度范围是
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