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所属成套资源：2024十堰高三上学期元月调研考试及答案(九科)
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2024十堰高三上学期元月调研考试物理试卷含解析
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这是一份2024十堰高三上学期元月调研考试物理试卷含解析，文件包含湖北省十堰市2023-2024学年高三上学期元月调研考试物理试卷原卷版docx、湖北省十堰市2023-2024学年高三上学期元月调研考试物理试卷解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共31页， 欢迎下载使用。
本试题卷共6页，共15道题，满分 100分，考试时间75 分钟。
祝考试顺利
注意事项：
1.答题前，考生务必将自己的姓名、考号填写在答题卡和试卷指定位置上，并将考号条形码贴在答题卡上的指定位置。
2.选择题的作答：每小题选出答案后，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。答在试题卷、草稿纸上无效。
3.非选择题用0.5毫米黑色墨水签字笔将答案直接答在答题卡上对应的答题区域内。答在试题卷、草稿纸上无效。
4.考生必须保持答题卡的整洁。考试结束后，只交答题卡。
一、选择题：本题共 10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1~7 题只有一项符合题目要求，第8~10题有多项符合题目要求。每小题全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
1. 2023 年 8月 25 日，中国新一代人造太阳“中国环流三号”首次实现100万安培(1兆安)等离子体电流下的高约束模式运行，再次刷新中国磁约束聚变装置运行纪录。某核聚变方程为下列说法正确的是（ ）
A. 反应前后质量守恒
B. 我国秦山核电站也是利用该原理发电的
C. 该反应属于α衰变
D. 该核聚变方程中的X 为α粒子
【答案】D
【解析】
【详解】A．核反应前后质量数和电荷数守恒，可质量有亏损，质量不守恒，故A错误；
B．我国秦山核电站是利用核裂变发电的，故B错误；
C．该反应属于核聚变，故C错误；
D．由核反应的质量数和电荷数守恒，可得X的质量数为
2+3−1=4
电荷数为
1+1−0=2
可知X是α粒子，则该聚变方程为
故D正确。
故选D。
2. 在杭州亚运会男子百米决赛中，中国一选手夺冠。假设他的心脏在比赛状态下每分钟搏动150次，在一次搏动中泵出的血液约为 120cm³，推动血液流动的平均压强约为 。则他的心脏在比赛状态下搏动的平均功率约为（ ）
A. 6 WB. 60 WC. 3.6 WD. 360 W
【答案】A
【解析】
【详解】设这名选手的心脏每次推动血液前进的位移为L，血液受到心脏的压力为F，由
可知，心脏起搏一次对血液所做的功
V是心脏跳动一次输送的血液体积，代入数据解得
则他的心脏在比赛状态下搏动的平均功率
故选A。
3. 如图所示，竖直平面内固定着等量同种正点电荷 P、Q，在P、Q连线的中垂线上的A 点由静止释放一个负点电荷，该负点电荷仅在电场力的作用下运动，下列关于该负点电荷在一个运动周期内的速度一时间图像，可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】等量的两个正电荷的连线的中垂线上，O点的场强为零，O点上方的电场方向向上，O点下方的电场方向向下，中垂线上任意一点与关于O点对称的点的电势相等，即AB电势相等，所以负电荷由A点运动到B点的过程中电场力先使负电荷速度增加，过了O点速度又逐渐减小，到达B点速度减为0 ，然后又向上先加速，再减速，如此往复运动；由于等量的两个正电荷的连线的中垂线上，关于O点对称的上下有两个位置电场强度大小最大，第一种情况若负电荷所在位置A点在场强最大的位置之上，则释放负电荷后，由A点运动到B点的过程中电场力先变大，后变小，再反向先变大，后变小，其加速度也是同步变化；第二种情况若负电荷所在位置A点在场强最大的位置之下，则释放负电荷后，由A点运动到B点的过程中电场力先变小，再反向变大，其加速度也是同步变化，由于图像的斜率表示加速度，可知C正确，ABD错误。
故选C。
4. 在机场、车站常用传送带来传送旅客的包裹，在传送过程中同时对包裹进行安检。将一个包裹(可视为质点)轻放在水平传送带的左端，同时启动传送带，传送带向右做初速度为0 的匀加速直线运动。包裹和传送带的速度一时间图像如图所示， s时包裹运动到传送带的右端。下列说法正确的是（ ）
A. 图线I 反映的是包裹的运动
B. 包裹和传送带间的动摩擦因数为 0.16
C. 传送带的长度为 20 m
D. 包裹相对传送带滑动的距离为7.5m
【答案】D
【解析】
【详解】A．传送带启动后做匀加速运动，包裹在摩擦力作用下也做加速运动，则包裹的加速度一定小于传送到的加速度，则由图像可知图线I 反映的是传送带的运动，图像Ⅱ反应包裹的运动，选项A错误；
B．包裹的加速度
根据
可知包裹和传送带间的动摩擦因数为 0.1，选项B错误；
C．传送带的长度等于包裹的位移
选项C错误 ；
D．包裹相对传送带滑动的距离为
选项D正确。
故选D。
5. 图甲所示的装置是斯特林发电机，其工作原理图可以简化为图乙。已知矩形导线框的匝数为N，面积为S，处在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，矩形导线框以角速度ω绕垂直磁场方向的轴匀速转动，线框与理想变压器原线圈相连。理想变压器原、副线圈的匝数比为1：4，图示时刻线框平面与磁感线垂直并以此时刻为计时起点，为定值电阻，R为滑动变阻器，交流电压表①、②均视为理想电表，不计线框的电阻。下列说法正确的是（ ）
A. 线框从图示位置开始转过的过程中，产生的平均电动势为
B. 线框从图示位置开始转过时，电压表V1的示数为
C. 滑动变阻器的滑片向d端滑动的过程中，电压表V2的示数始终为2NBSω
D. 滑动变阻器的滑片向c端滑动的过程中，的发热功率增大
【答案】B
【解析】
【详解】A．线框从题中图示位置开始转过的过程中，磁通量的变化量
而产生的平均电动势
又因为
解得
故A错误；
BC．矩形线框在转动过程中产生的感应电动势的最大值
则原线圈的电压即电压表V1的示数
再根据原、副线圈电压比与匝数比的关系有
则副线圈的电压即电压表V2的示数
与副线圈中电阻的变化无关。故B正确，C错误；
D．根据以上分析知，原线圈的电压没有发生改变，则副线圈的电压也不会改变，在滑动变阻器的滑片向c端滑动的过程中，接入电路中的电阻增大，根据
副线圈回路的电流减小，的发热功率
可知R1的发热功率减小。故D错误。
故选B。
6. 如图所示，两竖直挡板间有一光滑的水平直杆，一轻弹簧穿在杆上，弹簧左侧与挡板相连，右侧与穿在杆上的小球甲相连。现让小球甲开始做简谐运动，其位移随时间变化的关系为，当小球甲经过平衡位置时，在小球甲的正上方由静止释放小球乙，结果甲与乙恰好相碰，甲、乙均视为质点，取重力加速度大小，不计空气阻力，弹簧始终在弹性限度内，小球不会与竖直挡板相碰，则小球乙下落的高度为（ ）
A. （，，）B. （，，）
C. （，，）D. （，，）
【答案】B
【解析】
【详解】由
可知，小球甲的运动周期为
要使小球甲与小球乙相遇，则小球乙的运动时间为
（，，）
根据自由落体运动规律有
（，，）
故选B。
7. 2022年9月27日，木星、地球和太阳排在同一直线上，地球位于太阳与木星之间，出现了“木星冲日”现象。地球和木星绕太阳公转的方向相同，轨迹都可近似为圆，木星的质量约为地球质量的318倍，木星的半径约为地球半径的11倍，木星绕太阳运动的周期约为地球绕太阳运动周期的12倍。下列说法正确的是（ ）
A. 木星公转的轨道半径比地球公转的轨道半径小
B. 木星公转的线速度比地球公转的线速度大
C. 木星表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的2.6倍
D. 下一次出现“木星冲日”现象可能在2024年11月
【答案】C
【解析】
【详解】A．由开普勒第三定律得
因
所以
即木星公转的轨道半径比地球公转的轨道半径大，A错误；
B．由万有引力定律提供向心力
可得
因为
所以
即木星公转的线速度比地球公转的线速度小，B错误；
C．在天体表面有
可得，木星表面的重力加速度与地球表面重力加速度之比为
所以，木星表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的2.6倍，C正确；
D．由运动学关系
其中
联立可得
所以下一次出现“木星冲日”现象可能在2023年11月，D错误。
故选C。
8. 洗衣机脱水桶的原理示意图如图所示。衣服（视为质点）在竖直圆筒的内壁上随圆筒做匀速圆周运动时，刚好不沿着筒壁向下滑动，筒壁到转轴之间的距离为r，衣服与筒壁之间的动摩擦因数为0.2，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（ ）
A. 衣服的线速度大小为
B. 衣服的角速度大小为
C. 若脱水桶的转速增大，则衣服受到的摩擦力不变
D. 若脱水桶的转速增大，则衣服转动的周期变大
【答案】AC
【解析】
【详解】A．衣服在竖直圆筒的内壁上随圆筒做匀速圆周运动时，刚好不沿着筒壁向下滑动，则有
联立可得，衣服的线速度大小为
故A正确；
B．根据可得，衣服的角速度大小为
故B错误；
C．若脱水桶的转速增大，则衣服做匀速圆周运动需要的向心力增大，则脱水桶对衣服的弹力增大，衣服受到的最大静摩擦力增大，衣服仍然保持不沿着筒壁向下滑动，则衣服受到的摩擦力仍为静摩擦力，且恰好等于衣服的重力保持不变，故C正确；
D．根据周期与转速关系可知，若脱水桶的转速n增大，则衣服转动的周期T变小，故D错误。
故选AC
9. 如图所示，一工件由透明材料制作成，其横截面 ABCD为边长为a 的正方形，正方形的内切圆部分被挖出。该材料的折射率 n=2。 圆心O处有一点光源，若只考虑首次直接射向正方形 ABCD 四边的光线(不考虑 a光的反射)，光在真空中传播的速度为c，下列说法正确的是（ ）
A. 从正方形 ABCD 四边射出的光线区域的总长度为
B. 从正方形 ABCD 四边射出的光线区域的总长度为
C. 在从正方形 ABCD 四边射出的光线中，光从光源到ABCD 边传播所用的最长时间与最短时间的差值为
D. 在从正方形 ABCD 四边射出的光线中，光从光源到ABCD边传播所用的最长时间与最短时间的差值为
【答案】B
【解析】
【详解】AB．设AB中点M，BC中点N，如图所示
若沿OE方向射到MB面上的光线刚好发生全反射，因为临界角满足
即
则
∠MOF=30°
同理沿OG方向射到BN面上的光线刚好发生全反射，则
∠NOH=30°
根据几何关系可得
从MB、BN面有光射出的区域总长度为
同理，从AM、ND面有光射出区域总长度为
即从正方形 AB、BC两边射出的光线区域的总长度为
从正方形 AD、DC两边射出的光线区域的总长度为
从正方形 ABCD 四边射出的光线区域的总长度为
故A错误，B正确；
CD．由题意可知，沿OB方向到达AB面上的光在材料中的传播距离最大，时间最长，由几何关系可知光从光源到MN面的传播距离为，材料中的传播距离为
在材料中的传播时间为
又
解得
光到AB面最短时间为光垂直入射到AB面的时间，所以在从正方形 ABCD 四边射出的光线中，光从光源到ABCD边传播所用的最长时间与最短时间的差值为在材料中传播的最长时间，即
故CD错误。
故选B。
10. 如图所示，电阻为R、边长为L 的单匝正方形金属线框，其cd边与有界匀强磁场上边界的距离为h，将线框在竖直平面内由静止释放，当 cd 边刚进入磁场时线框恰好做匀速运动。已知线框平面始终与磁场方向垂直，且cd 边始终水平，磁场的磁感应强度大小为 B，重力加速度大小为 g，不计空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A. 金属线框的质量为
B. 金属线框质量为
C. 用同样的金属导线绕制成两匝边长为L 的正方形线框，仍从图示位置由静止释放，线框仍能匀速进入磁场
D. 将原线框均匀拉伸成边长为 2L 的正方形线框，且从底边 cd 距磁场上边界为 H 处由静止释放，若线框仍能匀速进入磁场，则 H=4h
【答案】AC
【解析】
【详解】AB．线圈进入磁场时的速度
线圈匀速进入磁场，则
解得
选项A正确，B错误；
C．用同样金属导线绕制成两匝边长为L 的正方形线框，仍从图示位置由静止释放，则此时线圈的重力变为原来的2倍，电阻变2倍；进入磁场时受的安培力为
则仍能满足
则线框仍能匀速进入磁场，选项C正确；
D．将原线框均匀拉伸成边长为 2L 的正方形线框，则线圈的质量不变；总长度变为原来的2倍，横截面积变为原来的，电阻变为
则从底边 cd 距磁场上边界为 H 处由静止释放，进入磁场的速度为
若线框仍能匀速进入磁场，则
解得
H=h
选项D错误。
故选AC。
二、非选择题：本题共5小题，共60分。
11. 某同学用如图甲所示的实验装置，探究一定质量的小车的加速度与力的关系。将光滑滑轮用一细杆固定在小车的前端，滑轮及细杆的总质量为，小车的质量为 M，砂和砂桶的质量为m，打点计时器所接电源频率为 50 Hz的交流电。
（1）此实验正确的操作是________。
A．实验前需要将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力
B．让小车靠近打点计时器，先释放小车，再接通电源
C．为减小系统误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量m 远小于小车的质量M
（2）该同学以小车的加速度 a 为纵坐标、力传感器的示数 F 为横坐标，画出的a-F的关系图像如图乙所示，图线的斜率为k，则小车的质量为________。
A． B．
C． k D．2k
（3）某次实验中，力传感器的示数为 4.59 N，打出的部分计数点如图丙所示(每相邻两个计数点间还有四个计时点未画出)，其中，，，，，，则小车的加速度大小为_________m/s²，此次实验中砂和砂桶的质量为_________kg。(当地重力加速度大小为9.8m/s²，结果均保留两位有效数字)
【答案】 ①. A ②. B ③. 0.65 ④. 0.54
【解析】
【详解】（1）[1]A．实验前需要将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力，故A正确；
B．为充分利用纸带，应先接通电源，再释放小车，故B错误；
C．力传感器可以测量力，不需要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M，故C错误。
故选A。
（2）[2]根据牛顿第二定律
得
则
则小车的质量为
故选B。
（3）[3][4]相邻计数点的时间间隔为
T=0.1s
根据逐差法，小车的加速度大小为
砂和砂桶的加速为2a，根据牛顿第二定律
得砂和砂桶的质量为
12. “饮酒不开车”是司机必须遵守的交通法规。图甲是呼气式酒精检测仪的简化电路原理图。图中电源电动势。，内阻不计，电压表量程为0~15 V且内阻很大，电阻箱的阻值范围为0~999 Ω，为酒精气体传感器，其阻值随气体中酒精浓度的变化规律如图乙所示。规定气体中酒精浓度在： ，之间为酒驾，等于或超过 ，为醉驾。测试仪使用前应先调零，即当气体中酒精浓度为0时，调节电阻箱 ，使电压表的示数 调零后 的值保持不变。
（1）调零后接入电路中的阻值为________Ω。（保留三位有效数字）
（2）当电压表示数 时， 消耗的电功率为________W。（保留两位有效数字）
（3）在某次检测中，电压表示数 ，经分析该司机属于_________。 （填“正常”“酒驾”或“醉驾”）
（4）若电池使用时间较长，有明显的内阻，则测出酒精的浓度将________（填“偏大”“偏小”或“不变”）
【答案】 ①. 200 ②. ③. 酒驾 ④. 偏小
【解析】
【详解】（1）[1]根据图乙知调零后为100Ω，根据闭合电路欧姆定律，推得
接入电路中的阻值为
（2）[2]当电压表示数 时，两端电压为2V,回路中的电流为
故消耗的电功率为
（3）[3]在某次检测中，电压表示数 ，两端电压为2.5V,回路中的电流为
此时在电路中的阻值为
对照图乙查询知气体中酒精浓度在之间，故司机属于酒驾。
（4）[4]若电池使用时间较长，有明显的内阻，则测出的偏大，则测出的酒精的浓度将偏小。
13. 如图所示，一上粗下细薄壁玻璃管，其上端开口、下端封闭。一段水银将管内气体分为两部分。图中粗管和细管的长度均为，粗管的横截面积是细管的横截面积的两倍，大气压强。初始时，粗管和细管内水银的长度均为，气体的热力学温度均为。
（1）求初始时细管内气体的压强；
（2）若将粗管的管口封闭（不漏气），对细管内气体缓慢加热，直至细管内水银刚好全部进入粗管，粗管内气体的温度不变，两管内的气体均可视为理想气体，求此时细管内气体的热力学温度。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）设水银的密度为，初始时细管内气体的压强为
解得
（2）细管内水银刚好全部进入粗管，设粗、细管的横截面积分别为，则粗管内气体的体积为
设粗管内气体的压强为，有
细管内气体的压强为
由理想气体状态方程，有
解得
14. 如图所示，平台和足够长的传送带处于同一高度，平台右端与传送带左端无缝连接，传送带在电动机的带动下沿顺时针方向以匀速转动。传送带上方所在区域存在水平向左的匀强电场。在平台左端固定一个轻质短弹簧，一质量的带正电的物块B静止在平台右端，将另一个与物块 B 质量相同的绝缘物块A 向左压缩弹簧(不拴连)，在与物块B的距离处由静止释放，物块A 向右运动恰好能与物块B 接触。将物块A沿竖直方向切去一半（设为A＇），然后压缩弹簧仍从距物块 B 为l 处由静止释放，物块A＇与物块 B发生弹性正碰，碰撞前后物块 B 的电荷量不变，且碰撞时间极短，碰撞后物块 B 在传送带上运动，经过时间后与传送带共速，（A＇） 、B与平台、传送带间的动摩擦因数均为，取重力加速度大小。，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，弹簧始终在弹性限度内，两物块均可视为质点。物块 A＇与物块B 碰撞后撤去弹簧。
（1）求物块A＇碰撞后滑行的距离；
（2）求物块B沿传送带向右运动的过程中克服电场力做的功；
（3）物块B能否与物块A＇再次相碰? 通过计算说明。
【答案】（1）1m；（2）9.6J；（3）物块B能与物块A＇再次相碰
【解析】
【详解】（1）从释放物块A到A恰好与物块B接触的过程中，由能量守恒定律可得弹簧的弹性势能
设物块A＇与物块B碰前瞬间的速度大小为v0，从释放物块A＇到物块A＇与物块B碰撞前瞬间，由能量守恒定律可得
代入数据联立解得
物块A＇与物块 B发生弹性正碰，设碰撞后瞬间物块A＇的速度为v1，物块B的速度为vB，以向右为正方向，由动量守恒定律可得
由机械能守恒定律可得
代入数据解得
碰撞后物块A＇反向运动，碰撞后对物块A＇由动能定理可得
代入数据解得
（2）设物块B受到的电场力大小为F，则有物块B减速到与传送带速度相同的过程中则有
物块B减速时的加速度大小为
解得电场力为
物块B减速到与传送带速度相同时向右运动的位移大小为
物块B减速到与传送带速度相同后，因电场力大于最大静摩擦力，物块B将继续向右做减速运动，由牛顿第二定律可得
代入数据解得
设物块B与传送带速度相同到速度减到零向右运动位移大小为x2，可得
以后物块B在电场力作用下向左做加速运动，因此物块B沿传送带向右运动的过程中克服电场力做的功为
（3）物块B速度减到零后，以加速度a2向左做匀加速运动，离开传送带时的位移大小为
设物块B向左离开传送带时的速度大小为，则有
设物块B离开传送带在平台上向左速度减到零时的位移大小为，由动能定理可得
代入数据联立解得
因为
可知物块B能与物块A＇再次相碰。
15. 如图所示，第一象限和第二象限有水平向左的匀强电场，电场强度大小为，第三象限和第四象限有垂直纸面向里的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子（不计粒子受到的重力）从y轴上的P（0，）处以速度大小竖直向下射入电场，粒子进入磁场时与轴负方向的夹角为，粒子再次进入电场时将电场反向，大小变为，若 ，粒子恰好以速度大小竖直向上通过 P点。
（1）求电场强度；
（2）求匀强磁场的磁感应强度大小B；
（3）求粒子从P点进入电场到再次经过P点经历的时间；
（4）使和大小变为和且和不一定相等，粒子从磁场离开后仍恰好以速度大小竖直向上通过P点，求和需要满足的关系式。
【答案】（1）；（2）；（3）；（4）
【解析】
【详解】（1）粒子在电场中做类平抛运动，竖直向下做匀速直线运动，水平方向做匀加速直线运动，进入磁场时的速度大小为，水平速度分量为，如图甲所示
则有
，
竖直方向有
水平方向有
联立解得
（2）设粒子从M点进入磁场，从N点离开磁场，则有
根据对称性，作出运动轨迹如图乙所示
则有
设粒子在磁场中运动的轨迹半径为，根据几何关系可得
可得
在磁场中由洛伦兹力提供向心力可得
解得
（3）粒子在磁场中运动的时间为
根据对称性，粒子从P点到M点和从N点到P点的时间相等，所以粒子从P点进入电场到再次经过P点经历的时间为
（4）设粒子从M点进入磁场，从N点离开磁场，如图丙所示
则有
在磁场中由洛伦兹力提供向心力可得
解得
则有
MN是定值，与射入磁场的速度大小、方向无关，粒子在电场中水平方向做匀变速直线运动，则有
解得
本试题卷共6页，共15道题，满分 100分，考试时间75 分钟。
祝考试顺利
注意事项：
1.答题前，考生务必将自己的姓名、考号填写在答题卡和试卷指定位置上，并将考号条形码贴在答题卡上的指定位置。
2.选择题的作答：每小题选出答案后，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。答在试题卷、草稿纸上无效。
3.非选择题用0.5毫米黑色墨水签字笔将答案直接答在答题卡上对应的答题区域内。答在试题卷、草稿纸上无效。
4.考生必须保持答题卡的整洁。考试结束后，只交答题卡。
一、选择题：本题共 10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1~7 题只有一项符合题目要求，第8~10题有多项符合题目要求。每小题全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
1. 2023 年 8月 25 日，中国新一代人造太阳“中国环流三号”首次实现100万安培(1兆安)等离子体电流下的高约束模式运行，再次刷新中国磁约束聚变装置运行纪录。某核聚变方程为下列说法正确的是（ ）
A. 反应前后质量守恒
B. 我国秦山核电站也是利用该原理发电的
C. 该反应属于α衰变
D. 该核聚变方程中的X 为α粒子
【答案】D
【解析】
【详解】A．核反应前后质量数和电荷数守恒，可质量有亏损，质量不守恒，故A错误；
B．我国秦山核电站是利用核裂变发电的，故B错误；
C．该反应属于核聚变，故C错误；
D．由核反应的质量数和电荷数守恒，可得X的质量数为
2+3−1=4
电荷数为
1+1−0=2
可知X是α粒子，则该聚变方程为
故D正确。
故选D。
2. 在杭州亚运会男子百米决赛中，中国一选手夺冠。假设他的心脏在比赛状态下每分钟搏动150次，在一次搏动中泵出的血液约为 120cm³，推动血液流动的平均压强约为 。则他的心脏在比赛状态下搏动的平均功率约为（ ）
A. 6 WB. 60 WC. 3.6 WD. 360 W
【答案】A
【解析】
【详解】设这名选手的心脏每次推动血液前进的位移为L，血液受到心脏的压力为F，由
可知，心脏起搏一次对血液所做的功
V是心脏跳动一次输送的血液体积，代入数据解得
则他的心脏在比赛状态下搏动的平均功率
故选A。
3. 如图所示，竖直平面内固定着等量同种正点电荷 P、Q，在P、Q连线的中垂线上的A 点由静止释放一个负点电荷，该负点电荷仅在电场力的作用下运动，下列关于该负点电荷在一个运动周期内的速度一时间图像，可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】等量的两个正电荷的连线的中垂线上，O点的场强为零，O点上方的电场方向向上，O点下方的电场方向向下，中垂线上任意一点与关于O点对称的点的电势相等，即AB电势相等，所以负电荷由A点运动到B点的过程中电场力先使负电荷速度增加，过了O点速度又逐渐减小，到达B点速度减为0 ，然后又向上先加速，再减速，如此往复运动；由于等量的两个正电荷的连线的中垂线上，关于O点对称的上下有两个位置电场强度大小最大，第一种情况若负电荷所在位置A点在场强最大的位置之上，则释放负电荷后，由A点运动到B点的过程中电场力先变大，后变小，再反向先变大，后变小，其加速度也是同步变化；第二种情况若负电荷所在位置A点在场强最大的位置之下，则释放负电荷后，由A点运动到B点的过程中电场力先变小，再反向变大，其加速度也是同步变化，由于图像的斜率表示加速度，可知C正确，ABD错误。
故选C。
4. 在机场、车站常用传送带来传送旅客的包裹，在传送过程中同时对包裹进行安检。将一个包裹(可视为质点)轻放在水平传送带的左端，同时启动传送带，传送带向右做初速度为0 的匀加速直线运动。包裹和传送带的速度一时间图像如图所示， s时包裹运动到传送带的右端。下列说法正确的是（ ）
A. 图线I 反映的是包裹的运动
B. 包裹和传送带间的动摩擦因数为 0.16
C. 传送带的长度为 20 m
D. 包裹相对传送带滑动的距离为7.5m
【答案】D
【解析】
【详解】A．传送带启动后做匀加速运动，包裹在摩擦力作用下也做加速运动，则包裹的加速度一定小于传送到的加速度，则由图像可知图线I 反映的是传送带的运动，图像Ⅱ反应包裹的运动，选项A错误；
B．包裹的加速度
根据
可知包裹和传送带间的动摩擦因数为 0.1，选项B错误；
C．传送带的长度等于包裹的位移
选项C错误 ；
D．包裹相对传送带滑动的距离为
选项D正确。
故选D。
5. 图甲所示的装置是斯特林发电机，其工作原理图可以简化为图乙。已知矩形导线框的匝数为N，面积为S，处在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，矩形导线框以角速度ω绕垂直磁场方向的轴匀速转动，线框与理想变压器原线圈相连。理想变压器原、副线圈的匝数比为1：4，图示时刻线框平面与磁感线垂直并以此时刻为计时起点，为定值电阻，R为滑动变阻器，交流电压表①、②均视为理想电表，不计线框的电阻。下列说法正确的是（ ）
A. 线框从图示位置开始转过的过程中，产生的平均电动势为
B. 线框从图示位置开始转过时，电压表V1的示数为
C. 滑动变阻器的滑片向d端滑动的过程中，电压表V2的示数始终为2NBSω
D. 滑动变阻器的滑片向c端滑动的过程中，的发热功率增大
【答案】B
【解析】
【详解】A．线框从题中图示位置开始转过的过程中，磁通量的变化量
而产生的平均电动势
又因为
解得
故A错误；
BC．矩形线框在转动过程中产生的感应电动势的最大值
则原线圈的电压即电压表V1的示数
再根据原、副线圈电压比与匝数比的关系有
则副线圈的电压即电压表V2的示数
与副线圈中电阻的变化无关。故B正确，C错误；
D．根据以上分析知，原线圈的电压没有发生改变，则副线圈的电压也不会改变，在滑动变阻器的滑片向c端滑动的过程中，接入电路中的电阻增大，根据
副线圈回路的电流减小，的发热功率
可知R1的发热功率减小。故D错误。
故选B。
6. 如图所示，两竖直挡板间有一光滑的水平直杆，一轻弹簧穿在杆上，弹簧左侧与挡板相连，右侧与穿在杆上的小球甲相连。现让小球甲开始做简谐运动，其位移随时间变化的关系为，当小球甲经过平衡位置时，在小球甲的正上方由静止释放小球乙，结果甲与乙恰好相碰，甲、乙均视为质点，取重力加速度大小，不计空气阻力，弹簧始终在弹性限度内，小球不会与竖直挡板相碰，则小球乙下落的高度为（ ）
A. （，，）B. （，，）
C. （，，）D. （，，）
【答案】B
【解析】
【详解】由
可知，小球甲的运动周期为
要使小球甲与小球乙相遇，则小球乙的运动时间为
（，，）
根据自由落体运动规律有
（，，）
故选B。
7. 2022年9月27日，木星、地球和太阳排在同一直线上，地球位于太阳与木星之间，出现了“木星冲日”现象。地球和木星绕太阳公转的方向相同，轨迹都可近似为圆，木星的质量约为地球质量的318倍，木星的半径约为地球半径的11倍，木星绕太阳运动的周期约为地球绕太阳运动周期的12倍。下列说法正确的是（ ）
A. 木星公转的轨道半径比地球公转的轨道半径小
B. 木星公转的线速度比地球公转的线速度大
C. 木星表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的2.6倍
D. 下一次出现“木星冲日”现象可能在2024年11月
【答案】C
【解析】
【详解】A．由开普勒第三定律得
因
所以
即木星公转的轨道半径比地球公转的轨道半径大，A错误；
B．由万有引力定律提供向心力
可得
因为
所以
即木星公转的线速度比地球公转的线速度小，B错误；
C．在天体表面有
可得，木星表面的重力加速度与地球表面重力加速度之比为
所以，木星表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的2.6倍，C正确；
D．由运动学关系
其中
联立可得
所以下一次出现“木星冲日”现象可能在2023年11月，D错误。
故选C。
8. 洗衣机脱水桶的原理示意图如图所示。衣服（视为质点）在竖直圆筒的内壁上随圆筒做匀速圆周运动时，刚好不沿着筒壁向下滑动，筒壁到转轴之间的距离为r，衣服与筒壁之间的动摩擦因数为0.2，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（ ）
A. 衣服的线速度大小为
B. 衣服的角速度大小为
C. 若脱水桶的转速增大，则衣服受到的摩擦力不变
D. 若脱水桶的转速增大，则衣服转动的周期变大
【答案】AC
【解析】
【详解】A．衣服在竖直圆筒的内壁上随圆筒做匀速圆周运动时，刚好不沿着筒壁向下滑动，则有
联立可得，衣服的线速度大小为
故A正确；
B．根据可得，衣服的角速度大小为
故B错误；
C．若脱水桶的转速增大，则衣服做匀速圆周运动需要的向心力增大，则脱水桶对衣服的弹力增大，衣服受到的最大静摩擦力增大，衣服仍然保持不沿着筒壁向下滑动，则衣服受到的摩擦力仍为静摩擦力，且恰好等于衣服的重力保持不变，故C正确；
D．根据周期与转速关系可知，若脱水桶的转速n增大，则衣服转动的周期T变小，故D错误。
故选AC
9. 如图所示，一工件由透明材料制作成，其横截面 ABCD为边长为a 的正方形，正方形的内切圆部分被挖出。该材料的折射率 n=2。 圆心O处有一点光源，若只考虑首次直接射向正方形 ABCD 四边的光线(不考虑 a光的反射)，光在真空中传播的速度为c，下列说法正确的是（ ）
A. 从正方形 ABCD 四边射出的光线区域的总长度为
B. 从正方形 ABCD 四边射出的光线区域的总长度为
C. 在从正方形 ABCD 四边射出的光线中，光从光源到ABCD 边传播所用的最长时间与最短时间的差值为
D. 在从正方形 ABCD 四边射出的光线中，光从光源到ABCD边传播所用的最长时间与最短时间的差值为
【答案】B
【解析】
【详解】AB．设AB中点M，BC中点N，如图所示
若沿OE方向射到MB面上的光线刚好发生全反射，因为临界角满足
即
则
∠MOF=30°
同理沿OG方向射到BN面上的光线刚好发生全反射，则
∠NOH=30°
根据几何关系可得
从MB、BN面有光射出的区域总长度为
同理，从AM、ND面有光射出区域总长度为
即从正方形 AB、BC两边射出的光线区域的总长度为
从正方形 AD、DC两边射出的光线区域的总长度为
从正方形 ABCD 四边射出的光线区域的总长度为
故A错误，B正确；
CD．由题意可知，沿OB方向到达AB面上的光在材料中的传播距离最大，时间最长，由几何关系可知光从光源到MN面的传播距离为，材料中的传播距离为
在材料中的传播时间为
又
解得
光到AB面最短时间为光垂直入射到AB面的时间，所以在从正方形 ABCD 四边射出的光线中，光从光源到ABCD边传播所用的最长时间与最短时间的差值为在材料中传播的最长时间，即
故CD错误。
故选B。
10. 如图所示，电阻为R、边长为L 的单匝正方形金属线框，其cd边与有界匀强磁场上边界的距离为h，将线框在竖直平面内由静止释放，当 cd 边刚进入磁场时线框恰好做匀速运动。已知线框平面始终与磁场方向垂直，且cd 边始终水平，磁场的磁感应强度大小为 B，重力加速度大小为 g，不计空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A. 金属线框的质量为
B. 金属线框质量为
C. 用同样的金属导线绕制成两匝边长为L 的正方形线框，仍从图示位置由静止释放，线框仍能匀速进入磁场
D. 将原线框均匀拉伸成边长为 2L 的正方形线框，且从底边 cd 距磁场上边界为 H 处由静止释放，若线框仍能匀速进入磁场，则 H=4h
【答案】AC
【解析】
【详解】AB．线圈进入磁场时的速度
线圈匀速进入磁场，则
解得
选项A正确，B错误；
C．用同样金属导线绕制成两匝边长为L 的正方形线框，仍从图示位置由静止释放，则此时线圈的重力变为原来的2倍，电阻变2倍；进入磁场时受的安培力为
则仍能满足
则线框仍能匀速进入磁场，选项C正确；
D．将原线框均匀拉伸成边长为 2L 的正方形线框，则线圈的质量不变；总长度变为原来的2倍，横截面积变为原来的，电阻变为
则从底边 cd 距磁场上边界为 H 处由静止释放，进入磁场的速度为
若线框仍能匀速进入磁场，则
解得
H=h
选项D错误。
故选AC。
二、非选择题：本题共5小题，共60分。
11. 某同学用如图甲所示的实验装置，探究一定质量的小车的加速度与力的关系。将光滑滑轮用一细杆固定在小车的前端，滑轮及细杆的总质量为，小车的质量为 M，砂和砂桶的质量为m，打点计时器所接电源频率为 50 Hz的交流电。
（1）此实验正确的操作是________。
A．实验前需要将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力
B．让小车靠近打点计时器，先释放小车，再接通电源
C．为减小系统误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量m 远小于小车的质量M
（2）该同学以小车的加速度 a 为纵坐标、力传感器的示数 F 为横坐标，画出的a-F的关系图像如图乙所示，图线的斜率为k，则小车的质量为________。
A． B．
C． k D．2k
（3）某次实验中，力传感器的示数为 4.59 N，打出的部分计数点如图丙所示(每相邻两个计数点间还有四个计时点未画出)，其中，，，，，，则小车的加速度大小为_________m/s²，此次实验中砂和砂桶的质量为_________kg。(当地重力加速度大小为9.8m/s²，结果均保留两位有效数字)
【答案】 ①. A ②. B ③. 0.65 ④. 0.54
【解析】
【详解】（1）[1]A．实验前需要将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力，故A正确；
B．为充分利用纸带，应先接通电源，再释放小车，故B错误；
C．力传感器可以测量力，不需要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M，故C错误。
故选A。
（2）[2]根据牛顿第二定律
得
则
则小车的质量为
故选B。
（3）[3][4]相邻计数点的时间间隔为
T=0.1s
根据逐差法，小车的加速度大小为
砂和砂桶的加速为2a，根据牛顿第二定律
得砂和砂桶的质量为
12. “饮酒不开车”是司机必须遵守的交通法规。图甲是呼气式酒精检测仪的简化电路原理图。图中电源电动势。，内阻不计，电压表量程为0~15 V且内阻很大，电阻箱的阻值范围为0~999 Ω，为酒精气体传感器，其阻值随气体中酒精浓度的变化规律如图乙所示。规定气体中酒精浓度在： ，之间为酒驾，等于或超过 ，为醉驾。测试仪使用前应先调零，即当气体中酒精浓度为0时，调节电阻箱 ，使电压表的示数 调零后 的值保持不变。
（1）调零后接入电路中的阻值为________Ω。（保留三位有效数字）
（2）当电压表示数 时， 消耗的电功率为________W。（保留两位有效数字）
（3）在某次检测中，电压表示数 ，经分析该司机属于_________。 （填“正常”“酒驾”或“醉驾”）
（4）若电池使用时间较长，有明显的内阻，则测出酒精的浓度将________（填“偏大”“偏小”或“不变”）
【答案】 ①. 200 ②. ③. 酒驾 ④. 偏小
【解析】
【详解】（1）[1]根据图乙知调零后为100Ω，根据闭合电路欧姆定律，推得
接入电路中的阻值为
（2）[2]当电压表示数 时，两端电压为2V,回路中的电流为
故消耗的电功率为
（3）[3]在某次检测中，电压表示数 ，两端电压为2.5V,回路中的电流为
此时在电路中的阻值为
对照图乙查询知气体中酒精浓度在之间，故司机属于酒驾。
（4）[4]若电池使用时间较长，有明显的内阻，则测出的偏大，则测出的酒精的浓度将偏小。
13. 如图所示，一上粗下细薄壁玻璃管，其上端开口、下端封闭。一段水银将管内气体分为两部分。图中粗管和细管的长度均为，粗管的横截面积是细管的横截面积的两倍，大气压强。初始时，粗管和细管内水银的长度均为，气体的热力学温度均为。
（1）求初始时细管内气体的压强；
（2）若将粗管的管口封闭（不漏气），对细管内气体缓慢加热，直至细管内水银刚好全部进入粗管，粗管内气体的温度不变，两管内的气体均可视为理想气体，求此时细管内气体的热力学温度。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）设水银的密度为，初始时细管内气体的压强为
解得
（2）细管内水银刚好全部进入粗管，设粗、细管的横截面积分别为，则粗管内气体的体积为
设粗管内气体的压强为，有
细管内气体的压强为
由理想气体状态方程，有
解得
14. 如图所示，平台和足够长的传送带处于同一高度，平台右端与传送带左端无缝连接，传送带在电动机的带动下沿顺时针方向以匀速转动。传送带上方所在区域存在水平向左的匀强电场。在平台左端固定一个轻质短弹簧，一质量的带正电的物块B静止在平台右端，将另一个与物块 B 质量相同的绝缘物块A 向左压缩弹簧(不拴连)，在与物块B的距离处由静止释放，物块A 向右运动恰好能与物块B 接触。将物块A沿竖直方向切去一半（设为A＇），然后压缩弹簧仍从距物块 B 为l 处由静止释放，物块A＇与物块 B发生弹性正碰，碰撞前后物块 B 的电荷量不变，且碰撞时间极短，碰撞后物块 B 在传送带上运动，经过时间后与传送带共速，（A＇） 、B与平台、传送带间的动摩擦因数均为，取重力加速度大小。，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，弹簧始终在弹性限度内，两物块均可视为质点。物块 A＇与物块B 碰撞后撤去弹簧。
（1）求物块A＇碰撞后滑行的距离；
（2）求物块B沿传送带向右运动的过程中克服电场力做的功；
（3）物块B能否与物块A＇再次相碰? 通过计算说明。
【答案】（1）1m；（2）9.6J；（3）物块B能与物块A＇再次相碰
【解析】
【详解】（1）从释放物块A到A恰好与物块B接触的过程中，由能量守恒定律可得弹簧的弹性势能
设物块A＇与物块B碰前瞬间的速度大小为v0，从释放物块A＇到物块A＇与物块B碰撞前瞬间，由能量守恒定律可得
代入数据联立解得
物块A＇与物块 B发生弹性正碰，设碰撞后瞬间物块A＇的速度为v1，物块B的速度为vB，以向右为正方向，由动量守恒定律可得
由机械能守恒定律可得
代入数据解得
碰撞后物块A＇反向运动，碰撞后对物块A＇由动能定理可得
代入数据解得
（2）设物块B受到的电场力大小为F，则有物块B减速到与传送带速度相同的过程中则有
物块B减速时的加速度大小为
解得电场力为
物块B减速到与传送带速度相同时向右运动的位移大小为
物块B减速到与传送带速度相同后，因电场力大于最大静摩擦力，物块B将继续向右做减速运动，由牛顿第二定律可得
代入数据解得
设物块B与传送带速度相同到速度减到零向右运动位移大小为x2，可得
以后物块B在电场力作用下向左做加速运动，因此物块B沿传送带向右运动的过程中克服电场力做的功为
（3）物块B速度减到零后，以加速度a2向左做匀加速运动，离开传送带时的位移大小为
设物块B向左离开传送带时的速度大小为，则有
设物块B离开传送带在平台上向左速度减到零时的位移大小为，由动能定理可得
代入数据联立解得
因为
可知物块B能与物块A＇再次相碰。
15. 如图所示，第一象限和第二象限有水平向左的匀强电场，电场强度大小为，第三象限和第四象限有垂直纸面向里的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子（不计粒子受到的重力）从y轴上的P（0，）处以速度大小竖直向下射入电场，粒子进入磁场时与轴负方向的夹角为，粒子再次进入电场时将电场反向，大小变为，若 ，粒子恰好以速度大小竖直向上通过 P点。
（1）求电场强度；
（2）求匀强磁场的磁感应强度大小B；
（3）求粒子从P点进入电场到再次经过P点经历的时间；
（4）使和大小变为和且和不一定相等，粒子从磁场离开后仍恰好以速度大小竖直向上通过P点，求和需要满足的关系式。
【答案】（1）；（2）；（3）；（4）
【解析】
【详解】（1）粒子在电场中做类平抛运动，竖直向下做匀速直线运动，水平方向做匀加速直线运动，进入磁场时的速度大小为，水平速度分量为，如图甲所示
则有
，
竖直方向有
水平方向有
联立解得
（2）设粒子从M点进入磁场，从N点离开磁场，则有
根据对称性，作出运动轨迹如图乙所示
则有
设粒子在磁场中运动的轨迹半径为，根据几何关系可得
可得
在磁场中由洛伦兹力提供向心力可得
解得
（3）粒子在磁场中运动的时间为
根据对称性，粒子从P点到M点和从N点到P点的时间相等，所以粒子从P点进入电场到再次经过P点经历的时间为
（4）设粒子从M点进入磁场，从N点离开磁场，如图丙所示
则有
在磁场中由洛伦兹力提供向心力可得
解得
则有
MN是定值，与射入磁场的速度大小、方向无关，粒子在电场中水平方向做匀变速直线运动，则有
解得
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