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2024朔州怀仁九中高中部高三上学期11月期中物理试题含解析
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这是一份2024朔州怀仁九中高中部高三上学期11月期中物理试题含解析，文件包含山西省朔州市怀仁市第九中学高中部2023-2024学年高三上学期11月期中考试物理试题含解析docx、山西省朔州市怀仁市第九中学高中部2023-2024学年高三上学期11月期中考试物理试题无答案docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共20页， 欢迎下载使用。
注意事项：
1.答卷前，考生务必用黑色字迹钢笔或签字笔将自己的姓名、准考证号和班级填写在答题卡上。将条形码横贴在答题卡右上角“条形码粘贴处”。
2.全部答案在答题卡上完成，答在本试题上无效。
3.回答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案用0.5mm的黑色笔迹签字笔写在答题卡上。
4.考试结束后，将本试题和答题卡一并交回。
一、单选题（每题2分，共14分）
1. 2022年的诺贝尔物理学奖同时授予法国物理学家阿兰·阿斯佩、美国物理学家约翰·克劳泽及奥地利物理学家安东·蔡林格，以奖励他们在量子纠缠、验证违反贝尔不等式及量子信息科学方面所作出的杰出贡献。量子化与我们的生活密不可分，下面关于量子化的概念，符合物理学史实且说法正确的是（ ）
A. 普朗克提出组成黑体的振动着的带电微粒的能量只能是某一个最小能量的整数倍
B. 爱因斯坦指出光本身就是由一个个不可分割的能量子组成，光在传播过程中表现为粒子性
C. 玻尔认为氢原子中的电子轨道是量子化的，但原子的能量不是量子化的
D. 富兰克林油滴实验，证明电荷是量子化的
【答案】A
【解析】
【详解】A．普朗克提出组成黑体的振动着的带电微粒的能量只能是某一个最小能量的整数倍，A正确；
B．光在传播过程中表现为波动性，B错误；
C．玻尔认为氢原子中的电子轨道、能量都是量子化的，C错误；
D．密立根油滴实验，证明电荷是量子化的，D错误。
故选A。
2. 摩托车的点火装置原理如图所示。转换器将直流电压转换为的正弦交流电压，并加在高压包（理想变压器）的原线圈上，当副线圈电压的瞬时值大于时，就会使火花塞产生电火花点燃汽油机工作。以下说法正确的是（ ）
A. 高压包的副线圈匝数至少是原线圈匝数的1250倍
B. 在电流变化的一个周期内，火花塞放电一次
C. 仅升高高压包输入电流的频率，火花塞放电的频率会增大
D. 仅升高高压包输入电流的频率，高压包的输出电压会增大
【答案】C
【解析】
【详解】A．要使火花塞产生电火花点燃汽油机工作，根据理想变压器的变压规律
故A错误；
B．在电流变化的一个周期内，电压两次到达最大值，火花塞放电两次，故B错误；
C．根据变压器的原理，副线圈与原线圈中交流电的频率相同，故仅升高高压包输入电流的频率，火花塞放电的频率会增大，C正确；
D．副线圈的电压与原线圈的电压和匝数比有关，与原线圈的频率无关，故仅升高高压包输入电流的频率，高压包的输出电压不变，D错误。
故选C。
3. 如图甲，A、B是某电场中的一条电场线上的两点，一带负电的粒子从点由静止释放，仅在静电力的作用下从点运动到点，其运动的图像如图乙所示。取A点为坐标原点，且规定，方向为正方向建立轴，作出了所在直线的电场强度大小、电势、粒子的电势能，随位移的变化的图像、图像、图像，其中可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】AB．根据图像可知，粒子的加速度在逐渐减小，粒子所受电场力在逐渐减小，电场强度随位移在逐渐减小，AB错误；
C．粒子带负电，电场力方向从指向，电场强度方向从指向，故从到电势逐渐升高，由于电场强度逐渐减小，故图像的斜率逐渐减小，C正确；
D．从到电势能逐渐减小，但由于电场力减小，图像的斜率逐渐减小，D错误。
故选C。
4. 分析下列所描述的四个物理现象：①听到迎面而来越来越尖锐的汽笛声；②夏天里一次闪电过后，有时会雷声轰鸣不绝；③水塘中的水波能绕过障碍物继续传播；④围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音。这些现象分别是波的（ ）
A. 多普勒效应、衍射现象、反射现象、干涉现象
B. 干涉现象、衍射现象、多普勒效应、折射现象
C. 多普勒效应、反射现象、衍射现象、干涉现象
D. 多普勒效应、反射现象、干涉现象、衍射现象
【答案】C
【解析】
【详解】①听到迎面而来尖锐汽笛声，即汽车靠近时感觉音调升高，这是多普勒效应造成的； ②夏天里一次闪电过后，有时会雷声轰鸣不绝，是因为声音在云层之间来回反射造成的； ③水塘中的水波能绕过障碍物继续传播，这是水波的衍射现象； ④围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音，是音叉发出两个频率相同的声波相互叠加，出现加强区和减弱区，这是干涉现象，故C正确，ABD错误。
故选C。
5. 如图所示，单摆摆球为带正电的玻璃球，摆长为L且不导电，悬挂于O点。已知摆球平衡位置C处于磁场边界内并十分接近磁场边界，此磁场的方向与单摆摆动平面垂直。在摆角小于5°的情况下，摆球沿着AB弧来回摆动，下列说法正确的是（ ）
A. 单摆的振动周期仍为
B. 单摆向左或向右摆过C点时摆线的张力一样大
C. 在A点和B点，摆线的张力不一样大
D. 图中A点和B点处于同一水平面上
【答案】AD
【解析】
【详解】A．由于洛伦兹力与绳子拉力在一条直线上，不影响等效的重力加速度，则周期不改变，单摆的振动周期仍为
故A正确；
B．根据题意可知，小球的机械能守恒，小球向左和向右经过C点时速率相等，则向心力相同，但由于洛伦兹力方向相反，由牛顿第二定律可知，过C点时线的拉力大小不等，故B错误；
C．小球在A、B点时速度均为零，向心力均为零，细线拉力大小都等于重力沿细线方向的分力，所以拉力大小相等，故C错误；
D．根据题意可知，带电小球在磁场中运动过程中洛伦兹力不做功，整个过程中小球的机械能守恒，所以A、B处于同一水平线上，故D正确。
故选D。
6. 图示为光导纤维（可简化为长玻璃丝）的示意图，玻璃丝长为L，折射率为，真空中光速为c，AB代表端面。一束单色光从玻璃丝的AB端面以入射角θ入射，若光能传播到另一端面，则入射角需要满足条件（ ）
A. 入射角θ<45°，若θ=45°光在光导纤维中传播时间为
B. 入射角θ<45°，若θ=45°光在光导纤维中传播时间为
C. 入射角θ<90°，若θ=45°光在光导纤维中传播时间为
D. 入射角θ<90°，若θ=45°光在光导纤维中传播时间为
【答案】C
【解析】
【详解】光路图如下所示
设以图中入射角如何时刚好能在光导纤维内壁发生全反射，则由折射定律
解得
所以入射角必须满足
当入射角为45°时，即时，解得
所以，则光在光导纤维中传播时间为
而光在光导纤维中传播的速度为
解得
故选C。
7. 如图所示，平行板电容器与电动势为E的直流电源（内阻不计）连接，下极板接地。一带电油滴位于容器中的P点且恰好处于平衡状态。现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离（ ）
A. 带电油滴一直处于静止状态
B. P点的电势将升高
C. 带电油滴的电势能将增大
D. 电容器的电容减小，极板带电量将增大
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】A．开始时带电油滴所受电场力与重力平衡，将上极板竖直向上移动一小段距离后，极板间距离d增大，而极板间电势差U不变，根据
可知极板间电场强度E减小，所以油滴所受电场力减小，则合外力将变为竖直向下，即油滴将竖直向下做匀加速运动，A错误；
B．设P点到下极板的距离为h，则P点电势为
由于下极板始终接地，则其电势不变，又因E减小，h不变，所以降低，B错误；
C．带电油滴所受电场力竖直向上，所以带负电，将上极板竖直向上移动一小段距离后，油滴将向下运动，电场力对油滴做负功，油滴电势能将增大，C正确；
D．平行板电容器的决定式为
由于d增大，所以C减小。根据
可知极板带电量将减小，D错误。
故选C。
二、多选题（每题4分，共12分。在每小题给出选项中，有的小题只有一个正确选项，有的小题有多个选项正确，全部选对得4分，选不全的得2分，有错选多选或者不答的得0分）
8. 如图所示，磁感应强度为B的匀强磁场方向竖直向下，处于其中的水平U型导轨宽度为L，左端连接一阻值为R的电阻，质量为m、电阻为r的导体棒ab垂直于导轨放置其上。给ab水平向右的初速度v₀，最后ab停在导轨上。不计导轨的电阻及其与导体棒间的摩擦，在此过程中（ ）
A. ab棒中电流方向由b到aB. ab棒中的感应电动势恒为BLv₀
C. R两端的电压为BLv₀D. R消耗的电能为
【答案】AD
【解析】
【详解】A．根据右手定则可知，ab棒中电流方向由b到a，故A正确；
BC．根据公式
解得
根据根据左手定则可知，安培力水平向左，导体棒做减速运动，所以ab棒中的感应电动势减小，R两端的电压减小，故BC错误；
D．根据能量守恒定律有
R消耗的电能为
故D正确。
故选AD。
9. 如图所示，自左向右依次固定放置半圆形玻璃砖、长方体玻璃砖和光屏，三个表面相互平行。一线光源紧贴玻璃砖表面以O为圆心沿移动，线光源发出的白光始终正对圆心O射入玻璃砖，经长方体玻璃砖后打在光屏上。P是上的一点，不考虑光在各个界面的反射，则光源（ ）
A. 在P点时，若将光屏稍向右平移，光屏上红色与紫色光斑的间距将增大
B. 在P点时，光屏上红色光斑在紫色光斑的下方
C. 在P点时，若撤除长方体玻璃砖，光屏上红色光斑将向下移动
D. 从B移到C的过程中，光屏上红色光斑移动的平均速率比紫色光斑的大
【答案】AC
【解析】
【详解】AB．线光源发出的白光始终正对圆心O射入玻璃砖，红光的折射率最小，紫光的折射率最大，在O点出射时，红光在上，紫光在下，经玻璃砖折射后出射光线和入射光线平行，光路如图
根据几何知识可知若将光屏稍向右平移，光屏上红色与紫色光斑的间距将增大，红色光斑在紫色光斑的上方，故A正确，B错误；
C．经玻璃砖折射后出射光线和入射光线平行，且出射光线向上平移，若撤除长方体玻璃砖，光屏上红色光斑将向下移动，故C正确；
D．从B移到C的过程中，从O点射出的红光偏转角最小，移动距离最小，光屏上红色光斑移动的距离比紫色光斑移动的距离小，则光屏上红色光斑移动的平均速率比紫色光斑的小，故D错误。
故选AC。
10. 一个质点在平衡位置O点附近做机械振动。若从O点开始计时，经过5s质点第一次经过M点（如图所示）；再继续运动，又经过2s它第二次经过M点；则该质点第三次经过M点还需要的时间是（ ）
A. 6sB. 8sC. 20sD. 22s
【答案】AD
【解析】
【详解】若振子开始运动的方向先向左，再向M点运动，运动路线如图1所示
质点从O到a再b的时间为
得到振动的周期为
T=8s
振子第三次通过M点需要经过的时间为
t=T-2s=8s-2s=6s
若振子开始运动的方向向右直接向M点运动，如图2
振子第三次通过M点需要经过的时间为
t=T-2s=24s-2s=22s
故选AD。
三、填空题（共10分）
11. 下列关于能量转换过程的叙述，违背热力学第一定律的有_______，不违背热力学第一定律、但违背热力学第二定律的有_______。（填正确答案标号）
A. 汽车通过燃烧汽油获得动力并向空气中散热
B. 冷水倒入保温杯后，冷水和杯子的温度都变得更低
C. 某新型热机工作时将从高温热源吸收的热量全部转化为功，而不产生其他影响
D. 冰箱的制冷机工作时从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内
【答案】 ①. B ②. C
【解析】
【详解】A．燃烧汽油产生的内能一方面向机械能转化，同时热传递向空气转移。既不违背热力学第一定律，也不违背热力学第二定律；
B．冷水倒入保温杯后，没有对外做功，同时也没有热传递，内能不可能减少，故违背热力学第一定律；
C．某新型热机工作时将从高温热源吸收的热量全部转化为功，必然产生其他影响故违背热力学第二定律；
D．制冷机消耗电能工作时从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内，发生了内能的转移，同时对外界产生了影响。既不违背热力学第一定律，也不违背热力学第二定律。
四、计算题（本题共3小题，共40分。）
12. 梦天实验舱成功发射后运行在距地球表面高度为h的圆轨道上，实验舱拥有一项特别“炫酷”的功能—在轨释放微小卫星。航天员把微小卫星装入释放机构，释放机构再像弹弓一样，在很短的时间内把微小卫星沿空间站前行方向弹射出去。若某个质量为m的微小卫星被弹射后恰能脱离地球的引力范围，即到达距地球无限远时的速度恰好为零。已知质量分别为的两个质点相距为r时，它们间的引力势能为（，引力势能为0）。地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，引力常量为G。求：
（1）微小卫星与实验舱在轨运行时的速度；
（2）释放机构弹射微小卫星过程中做的功。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）设地球的质量为M,空间站与微小卫星的速度大小为
解得
（2）微小卫星刚弹射出去时速度的大小为v
释放机构将微小卫星弹射出去的过程中做的功
解得
13. 如图甲所示，物块A、B的质量分别是mA=4kg和mB=3kg。用轻弹簧拴接，放在光滑的水平地面上，物块B右侧与竖直墙壁相接触。另有一物块C从t=0时以一定速度向右运动，在t=4s时与物块A相碰，并立即与A粘在一起不再分开，C的v-t图像如图乙所示。求：
（1）C的质量mC；
（2）t=8s时弹簧具有的弹性势能Ep1，4~12s内墙壁对物块B的冲量大小I；
（3）B离开墙后的运动过程中弹簧具有的最大弹性势能Ep2。
【答案】（1）2kg；（2）27J，36N·s；（3）9J
【解析】
【详解】（1）由题图乙知，C与A碰前速度为
碰后速度大小为
C与A碰撞过程动量守恒
解得C的质量
（2）t=8s时弹簧具有的弹性势能为
取水平向左为正方向，根据动量定理，4~12s内墙壁对物块B的冲量大小
（3）由题图可知，12s时B离开墙壁，此时A、C的速度大小为
之后A、B、C及弹簧组成的系统动量和机械能守恒，且当A、C与B的速度相等时，弹簧弹性势能最大
解得B离开墙后运动过程中弹簧具有的最大弹性势能为
14. 如图所示，间距为L平行板M、N间有水平向右的匀强电场，M板上开有长为L的窗口AC，M板的左侧有垂直纸面向里的匀强磁场，磁场中O点有一粒子源，OAC为正三角形，从O点沿OC方向射出质量为m、电荷量为q的带正电的粒子，粒子射出的速度大小为，粒子刚好从A点进入匀强电场，粒子在电场中运动t时间打在N板上，不计粒子的重力，求：
（1）匀强磁场的磁感应强度大小；
（2）匀强电场的电场强度大小。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）粒子刚好从A点进入匀强电场，可得粒子的运动轨迹如图所示：
由几何关系可得粒子在磁场中做圆周运动的半径为
由洛伦兹力提供向心力得
解得
（2）粒子从A点进入电场时，速度恰好沿方向向上，可知粒子进入电场后做类平抛运动，在沿电场方向上有
，
解得
五、实验题（共24分）
15. 现有一根由新材料制成的粗细均匀的金属丝，为测量其电阻率，实验小组设计了如下实验，已知该金属丝的电阻约为。
（1）用螺旋测微器测出其直径如图甲所示，该读数为_______；用游标卡尺测出其长度如图乙所示，该读数为______。
（2）测量该金属丝的电阻，备选器材如下：
量程为、内阻的电流表
量程为、内阻的电流表
量程为、内阻约为的电压表
定值电阻
定值电阻
最大阻值为、最大允许电流为的滑动变阻器
最大阻值为、最大允许电流为的滑动变阻器
电动势、内阻很小的直流电源
开关一个，导线若干
（3）滑动变阻器选择__________（填写代号）。
（4）请在虚线框中画出测量金属丝电阻的实验电路图，要求标出所用器材的代号______。
（5）若金属丝电阻用表示，直径用表示，长度用表示，则金属丝的电阻率为_________。
【答案】 ①. 1.850 ②. 4.250 ③. ④. ⑤.
【解析】
【详解】（1）[1]根据题意，由图甲可知，螺旋测微器的读数为
[2]由图乙可知，游标卡尺的读数为
（3）[3]所供选择的滑动变阻器的阻值都小于待测电阻，因此滑动变阻器选择分压式接法，若用最大阻值为的滑动变阻器时，考虑到回路内的最小电流约为
超过了滑动变阻器最大允许电流，不能使用，若用最大阻值为的滑动变阻器时，考虑到回路内的最小电流约为
没有超过滑动变阻器最大允许电流，滑动变阻器选择。
（4）[4]电源电动势为，待测电阻阻值约为，所以估测出流过待测电阻的最大电流约为，可以用量程为的电流表并联电阻进行改装，可并联阻值为的定值电阻，将量程扩大为，故电流表选择，定值电阻选择。电路图如图所示
（5）[5]根据公式，解得
注意事项：
1.答卷前，考生务必用黑色字迹钢笔或签字笔将自己的姓名、准考证号和班级填写在答题卡上。将条形码横贴在答题卡右上角“条形码粘贴处”。
2.全部答案在答题卡上完成，答在本试题上无效。
3.回答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案用0.5mm的黑色笔迹签字笔写在答题卡上。
4.考试结束后，将本试题和答题卡一并交回。
一、单选题（每题2分，共14分）
1. 2022年的诺贝尔物理学奖同时授予法国物理学家阿兰·阿斯佩、美国物理学家约翰·克劳泽及奥地利物理学家安东·蔡林格，以奖励他们在量子纠缠、验证违反贝尔不等式及量子信息科学方面所作出的杰出贡献。量子化与我们的生活密不可分，下面关于量子化的概念，符合物理学史实且说法正确的是（ ）
A. 普朗克提出组成黑体的振动着的带电微粒的能量只能是某一个最小能量的整数倍
B. 爱因斯坦指出光本身就是由一个个不可分割的能量子组成，光在传播过程中表现为粒子性
C. 玻尔认为氢原子中的电子轨道是量子化的，但原子的能量不是量子化的
D. 富兰克林油滴实验，证明电荷是量子化的
【答案】A
【解析】
【详解】A．普朗克提出组成黑体的振动着的带电微粒的能量只能是某一个最小能量的整数倍，A正确；
B．光在传播过程中表现为波动性，B错误；
C．玻尔认为氢原子中的电子轨道、能量都是量子化的，C错误；
D．密立根油滴实验，证明电荷是量子化的，D错误。
故选A。
2. 摩托车的点火装置原理如图所示。转换器将直流电压转换为的正弦交流电压，并加在高压包（理想变压器）的原线圈上，当副线圈电压的瞬时值大于时，就会使火花塞产生电火花点燃汽油机工作。以下说法正确的是（ ）
A. 高压包的副线圈匝数至少是原线圈匝数的1250倍
B. 在电流变化的一个周期内，火花塞放电一次
C. 仅升高高压包输入电流的频率，火花塞放电的频率会增大
D. 仅升高高压包输入电流的频率，高压包的输出电压会增大
【答案】C
【解析】
【详解】A．要使火花塞产生电火花点燃汽油机工作，根据理想变压器的变压规律
故A错误；
B．在电流变化的一个周期内，电压两次到达最大值，火花塞放电两次，故B错误；
C．根据变压器的原理，副线圈与原线圈中交流电的频率相同，故仅升高高压包输入电流的频率，火花塞放电的频率会增大，C正确；
D．副线圈的电压与原线圈的电压和匝数比有关，与原线圈的频率无关，故仅升高高压包输入电流的频率，高压包的输出电压不变，D错误。
故选C。
3. 如图甲，A、B是某电场中的一条电场线上的两点，一带负电的粒子从点由静止释放，仅在静电力的作用下从点运动到点，其运动的图像如图乙所示。取A点为坐标原点，且规定，方向为正方向建立轴，作出了所在直线的电场强度大小、电势、粒子的电势能，随位移的变化的图像、图像、图像，其中可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】AB．根据图像可知，粒子的加速度在逐渐减小，粒子所受电场力在逐渐减小，电场强度随位移在逐渐减小，AB错误；
C．粒子带负电，电场力方向从指向，电场强度方向从指向，故从到电势逐渐升高，由于电场强度逐渐减小，故图像的斜率逐渐减小，C正确；
D．从到电势能逐渐减小，但由于电场力减小，图像的斜率逐渐减小，D错误。
故选C。
4. 分析下列所描述的四个物理现象：①听到迎面而来越来越尖锐的汽笛声；②夏天里一次闪电过后，有时会雷声轰鸣不绝；③水塘中的水波能绕过障碍物继续传播；④围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音。这些现象分别是波的（ ）
A. 多普勒效应、衍射现象、反射现象、干涉现象
B. 干涉现象、衍射现象、多普勒效应、折射现象
C. 多普勒效应、反射现象、衍射现象、干涉现象
D. 多普勒效应、反射现象、干涉现象、衍射现象
【答案】C
【解析】
【详解】①听到迎面而来尖锐汽笛声，即汽车靠近时感觉音调升高，这是多普勒效应造成的； ②夏天里一次闪电过后，有时会雷声轰鸣不绝，是因为声音在云层之间来回反射造成的； ③水塘中的水波能绕过障碍物继续传播，这是水波的衍射现象； ④围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音，是音叉发出两个频率相同的声波相互叠加，出现加强区和减弱区，这是干涉现象，故C正确，ABD错误。
故选C。
5. 如图所示，单摆摆球为带正电的玻璃球，摆长为L且不导电，悬挂于O点。已知摆球平衡位置C处于磁场边界内并十分接近磁场边界，此磁场的方向与单摆摆动平面垂直。在摆角小于5°的情况下，摆球沿着AB弧来回摆动，下列说法正确的是（ ）
A. 单摆的振动周期仍为
B. 单摆向左或向右摆过C点时摆线的张力一样大
C. 在A点和B点，摆线的张力不一样大
D. 图中A点和B点处于同一水平面上
【答案】AD
【解析】
【详解】A．由于洛伦兹力与绳子拉力在一条直线上，不影响等效的重力加速度，则周期不改变，单摆的振动周期仍为
故A正确；
B．根据题意可知，小球的机械能守恒，小球向左和向右经过C点时速率相等，则向心力相同，但由于洛伦兹力方向相反，由牛顿第二定律可知，过C点时线的拉力大小不等，故B错误；
C．小球在A、B点时速度均为零，向心力均为零，细线拉力大小都等于重力沿细线方向的分力，所以拉力大小相等，故C错误；
D．根据题意可知，带电小球在磁场中运动过程中洛伦兹力不做功，整个过程中小球的机械能守恒，所以A、B处于同一水平线上，故D正确。
故选D。
6. 图示为光导纤维（可简化为长玻璃丝）的示意图，玻璃丝长为L，折射率为，真空中光速为c，AB代表端面。一束单色光从玻璃丝的AB端面以入射角θ入射，若光能传播到另一端面，则入射角需要满足条件（ ）
A. 入射角θ<45°，若θ=45°光在光导纤维中传播时间为
B. 入射角θ<45°，若θ=45°光在光导纤维中传播时间为
C. 入射角θ<90°，若θ=45°光在光导纤维中传播时间为
D. 入射角θ<90°，若θ=45°光在光导纤维中传播时间为
【答案】C
【解析】
【详解】光路图如下所示
设以图中入射角如何时刚好能在光导纤维内壁发生全反射，则由折射定律
解得
所以入射角必须满足
当入射角为45°时，即时，解得
所以，则光在光导纤维中传播时间为
而光在光导纤维中传播的速度为
解得
故选C。
7. 如图所示，平行板电容器与电动势为E的直流电源（内阻不计）连接，下极板接地。一带电油滴位于容器中的P点且恰好处于平衡状态。现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离（ ）
A. 带电油滴一直处于静止状态
B. P点的电势将升高
C. 带电油滴的电势能将增大
D. 电容器的电容减小，极板带电量将增大
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】A．开始时带电油滴所受电场力与重力平衡，将上极板竖直向上移动一小段距离后，极板间距离d增大，而极板间电势差U不变，根据
可知极板间电场强度E减小，所以油滴所受电场力减小，则合外力将变为竖直向下，即油滴将竖直向下做匀加速运动，A错误；
B．设P点到下极板的距离为h，则P点电势为
由于下极板始终接地，则其电势不变，又因E减小，h不变，所以降低，B错误；
C．带电油滴所受电场力竖直向上，所以带负电，将上极板竖直向上移动一小段距离后，油滴将向下运动，电场力对油滴做负功，油滴电势能将增大，C正确；
D．平行板电容器的决定式为
由于d增大，所以C减小。根据
可知极板带电量将减小，D错误。
故选C。
二、多选题（每题4分，共12分。在每小题给出选项中，有的小题只有一个正确选项，有的小题有多个选项正确，全部选对得4分，选不全的得2分，有错选多选或者不答的得0分）
8. 如图所示，磁感应强度为B的匀强磁场方向竖直向下，处于其中的水平U型导轨宽度为L，左端连接一阻值为R的电阻，质量为m、电阻为r的导体棒ab垂直于导轨放置其上。给ab水平向右的初速度v₀，最后ab停在导轨上。不计导轨的电阻及其与导体棒间的摩擦，在此过程中（ ）
A. ab棒中电流方向由b到aB. ab棒中的感应电动势恒为BLv₀
C. R两端的电压为BLv₀D. R消耗的电能为
【答案】AD
【解析】
【详解】A．根据右手定则可知，ab棒中电流方向由b到a，故A正确；
BC．根据公式
解得
根据根据左手定则可知，安培力水平向左，导体棒做减速运动，所以ab棒中的感应电动势减小，R两端的电压减小，故BC错误；
D．根据能量守恒定律有
R消耗的电能为
故D正确。
故选AD。
9. 如图所示，自左向右依次固定放置半圆形玻璃砖、长方体玻璃砖和光屏，三个表面相互平行。一线光源紧贴玻璃砖表面以O为圆心沿移动，线光源发出的白光始终正对圆心O射入玻璃砖，经长方体玻璃砖后打在光屏上。P是上的一点，不考虑光在各个界面的反射，则光源（ ）
A. 在P点时，若将光屏稍向右平移，光屏上红色与紫色光斑的间距将增大
B. 在P点时，光屏上红色光斑在紫色光斑的下方
C. 在P点时，若撤除长方体玻璃砖，光屏上红色光斑将向下移动
D. 从B移到C的过程中，光屏上红色光斑移动的平均速率比紫色光斑的大
【答案】AC
【解析】
【详解】AB．线光源发出的白光始终正对圆心O射入玻璃砖，红光的折射率最小，紫光的折射率最大，在O点出射时，红光在上，紫光在下，经玻璃砖折射后出射光线和入射光线平行，光路如图
根据几何知识可知若将光屏稍向右平移，光屏上红色与紫色光斑的间距将增大，红色光斑在紫色光斑的上方，故A正确，B错误；
C．经玻璃砖折射后出射光线和入射光线平行，且出射光线向上平移，若撤除长方体玻璃砖，光屏上红色光斑将向下移动，故C正确；
D．从B移到C的过程中，从O点射出的红光偏转角最小，移动距离最小，光屏上红色光斑移动的距离比紫色光斑移动的距离小，则光屏上红色光斑移动的平均速率比紫色光斑的小，故D错误。
故选AC。
10. 一个质点在平衡位置O点附近做机械振动。若从O点开始计时，经过5s质点第一次经过M点（如图所示）；再继续运动，又经过2s它第二次经过M点；则该质点第三次经过M点还需要的时间是（ ）
A. 6sB. 8sC. 20sD. 22s
【答案】AD
【解析】
【详解】若振子开始运动的方向先向左，再向M点运动，运动路线如图1所示
质点从O到a再b的时间为
得到振动的周期为
T=8s
振子第三次通过M点需要经过的时间为
t=T-2s=8s-2s=6s
若振子开始运动的方向向右直接向M点运动，如图2
振子第三次通过M点需要经过的时间为
t=T-2s=24s-2s=22s
故选AD。
三、填空题（共10分）
11. 下列关于能量转换过程的叙述，违背热力学第一定律的有_______，不违背热力学第一定律、但违背热力学第二定律的有_______。（填正确答案标号）
A. 汽车通过燃烧汽油获得动力并向空气中散热
B. 冷水倒入保温杯后，冷水和杯子的温度都变得更低
C. 某新型热机工作时将从高温热源吸收的热量全部转化为功，而不产生其他影响
D. 冰箱的制冷机工作时从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内
【答案】 ①. B ②. C
【解析】
【详解】A．燃烧汽油产生的内能一方面向机械能转化，同时热传递向空气转移。既不违背热力学第一定律，也不违背热力学第二定律；
B．冷水倒入保温杯后，没有对外做功，同时也没有热传递，内能不可能减少，故违背热力学第一定律；
C．某新型热机工作时将从高温热源吸收的热量全部转化为功，必然产生其他影响故违背热力学第二定律；
D．制冷机消耗电能工作时从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内，发生了内能的转移，同时对外界产生了影响。既不违背热力学第一定律，也不违背热力学第二定律。
四、计算题（本题共3小题，共40分。）
12. 梦天实验舱成功发射后运行在距地球表面高度为h的圆轨道上，实验舱拥有一项特别“炫酷”的功能—在轨释放微小卫星。航天员把微小卫星装入释放机构，释放机构再像弹弓一样，在很短的时间内把微小卫星沿空间站前行方向弹射出去。若某个质量为m的微小卫星被弹射后恰能脱离地球的引力范围，即到达距地球无限远时的速度恰好为零。已知质量分别为的两个质点相距为r时，它们间的引力势能为（，引力势能为0）。地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，引力常量为G。求：
（1）微小卫星与实验舱在轨运行时的速度；
（2）释放机构弹射微小卫星过程中做的功。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）设地球的质量为M,空间站与微小卫星的速度大小为
解得
（2）微小卫星刚弹射出去时速度的大小为v
释放机构将微小卫星弹射出去的过程中做的功
解得
13. 如图甲所示，物块A、B的质量分别是mA=4kg和mB=3kg。用轻弹簧拴接，放在光滑的水平地面上，物块B右侧与竖直墙壁相接触。另有一物块C从t=0时以一定速度向右运动，在t=4s时与物块A相碰，并立即与A粘在一起不再分开，C的v-t图像如图乙所示。求：
（1）C的质量mC；
（2）t=8s时弹簧具有的弹性势能Ep1，4~12s内墙壁对物块B的冲量大小I；
（3）B离开墙后的运动过程中弹簧具有的最大弹性势能Ep2。
【答案】（1）2kg；（2）27J，36N·s；（3）9J
【解析】
【详解】（1）由题图乙知，C与A碰前速度为
碰后速度大小为
C与A碰撞过程动量守恒
解得C的质量
（2）t=8s时弹簧具有的弹性势能为
取水平向左为正方向，根据动量定理，4~12s内墙壁对物块B的冲量大小
（3）由题图可知，12s时B离开墙壁，此时A、C的速度大小为
之后A、B、C及弹簧组成的系统动量和机械能守恒，且当A、C与B的速度相等时，弹簧弹性势能最大
解得B离开墙后运动过程中弹簧具有的最大弹性势能为
14. 如图所示，间距为L平行板M、N间有水平向右的匀强电场，M板上开有长为L的窗口AC，M板的左侧有垂直纸面向里的匀强磁场，磁场中O点有一粒子源，OAC为正三角形，从O点沿OC方向射出质量为m、电荷量为q的带正电的粒子，粒子射出的速度大小为，粒子刚好从A点进入匀强电场，粒子在电场中运动t时间打在N板上，不计粒子的重力，求：
（1）匀强磁场的磁感应强度大小；
（2）匀强电场的电场强度大小。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）粒子刚好从A点进入匀强电场，可得粒子的运动轨迹如图所示：
由几何关系可得粒子在磁场中做圆周运动的半径为
由洛伦兹力提供向心力得
解得
（2）粒子从A点进入电场时，速度恰好沿方向向上，可知粒子进入电场后做类平抛运动，在沿电场方向上有
，
解得
五、实验题（共24分）
15. 现有一根由新材料制成的粗细均匀的金属丝，为测量其电阻率，实验小组设计了如下实验，已知该金属丝的电阻约为。
（1）用螺旋测微器测出其直径如图甲所示，该读数为_______；用游标卡尺测出其长度如图乙所示，该读数为______。
（2）测量该金属丝的电阻，备选器材如下：
量程为、内阻的电流表
量程为、内阻的电流表
量程为、内阻约为的电压表
定值电阻
定值电阻
最大阻值为、最大允许电流为的滑动变阻器
最大阻值为、最大允许电流为的滑动变阻器
电动势、内阻很小的直流电源
开关一个，导线若干
（3）滑动变阻器选择__________（填写代号）。
（4）请在虚线框中画出测量金属丝电阻的实验电路图，要求标出所用器材的代号______。
（5）若金属丝电阻用表示，直径用表示，长度用表示，则金属丝的电阻率为_________。
【答案】 ①. 1.850 ②. 4.250 ③. ④. ⑤.
【解析】
【详解】（1）[1]根据题意，由图甲可知，螺旋测微器的读数为
[2]由图乙可知，游标卡尺的读数为
（3）[3]所供选择的滑动变阻器的阻值都小于待测电阻，因此滑动变阻器选择分压式接法，若用最大阻值为的滑动变阻器时，考虑到回路内的最小电流约为
超过了滑动变阻器最大允许电流，不能使用，若用最大阻值为的滑动变阻器时，考虑到回路内的最小电流约为
没有超过滑动变阻器最大允许电流，滑动变阻器选择。
（4）[4]电源电动势为，待测电阻阻值约为，所以估测出流过待测电阻的最大电流约为，可以用量程为的电流表并联电阻进行改装，可并联阻值为的定值电阻，将量程扩大为，故电流表选择，定值电阻选择。电路图如图所示
（5）[5]根据公式，解得
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