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2024届云南省高三下学期一模理综试题-高中物理（原卷版+解析版）
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1．答卷前，考生务必用黑色碳素笔将自己的学校、姓名、准考证号、考场号、座位号填写在答题卡上，并认真核准条形码上的学校、准考证号、姓名、考场号、座位号，在规定的位置贴好条形码及填涂准考证号。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦擦干净后，再选涂其它答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
一、选择题：本题共8小题，每小题6分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第14～17题只有一项符合题目要求，第18～21题有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1. “量子化”是二十世纪以来最重要的物理思想之一，下列选项中与“量子化”思想无关的是（ ）
A. 普朗克为解释黑体辐射实验规律提出的能量子假说
B. 卢瑟福通过α粒子散射实验提出的原子核式结构模型
C. 波尔提出原子结构假说成功解释了氢光谱
D. 爱因斯坦提出光子说并用于光电效应的解释
【答案】B
【解析】
【详解】A．普朗克为解释黑体辐射实验规律提出能量子假说，故A不符合题意要求；
B．卢瑟福通过α粒子散射实验提出的原子核式结构模型，与“量子化”思想无关，故B符合题意要求；
C．波尔提出原子结构假说，认为电子轨道量子化，原子能量量子化，成功解释了氢光谱，故C不符合题意要求；
D．爱因斯坦提出光子说，认为光的能量是一份一份的，并用于光电效应的解释，故D不符合题意要求。
故选B。
2. 潜水运动员在水中向岸上发射激光，如图所示。潜水员某次在同一位置沿同一方向分别发出a、b两种颜色的激光，结果岸上只接收到了a光，没有接收到b光，则下列说法正确的是（ ）
A. 水对a光的折射率大于水对b光的折射率B. 在水中，a光的传播速度小于b光的传播速度
C. 真空中，a光的波长大于b光的波长D. 若b是黄颜色的光，则a可能是绿颜色的光
【答案】C
【解析】
【详解】潜水员某次在同一位置沿同一方向分别发出a、b两种颜色的激光，结果岸上只接收到了a光，没有接收到b光，可知b光发生了全反射，可知b光发生全反射的临界角较小；根据全反射临界角公式
可知水对a光的折射率小于水对b光的折射率，则a光的频率小于b光的频率，若b是黄颜色的光，则a不可能是绿颜色的光；根据
可知真空中，a光的波长大于b光的波长；根据
可知在水中，a光的传播速度大于b光的传播速度。
故选C。
3. 光滑水平面上平行放置两根完全相同的软绳，两人分别握住绳的一端，在水平面上沿垂直于绳的方向摆动，形成沿x轴正方向传播的两列简谐波。某时刻两列波的波动图像分别如图甲、乙所示，此时两列波分别传到离手12m和15m处。下列说法正确的是（ ）
A. 两列波的周期相等B. 两列波的波源同时开始振动
C. 两列波的波源起振方向相同D. 此时图乙所示的波中处质点的加速度方向沿y轴负方向
【答案】D
【解析】
【详解】A．由题意可知两列波的传播速度相同，由甲、乙图可知，两列波的波长不同，则两列波的周期不相等，故A错误；
B．由于两列波的传播速度相同，由甲、乙图可知，两列波的传播距离不同，所以两列波的波源不是同时开始振动，故B错误；
C．根据波形平移法可知，甲图中处的起振方向沿y轴负方向，乙图中处的起振方向沿y轴正方向，而波源的起振方向与质点的起振方向相同，所以两列波的波源起振方向不相同，故C错误；
D．此时图乙所示的波中处质点位移方向为y轴正方向，则加速度方向沿y轴负方向，故D正确。
故选D。
4. 如图所示，一导热气缸由粗细不同的两段圆柱形气缸连接而成，通过刚性杆连接的活塞A、B封闭了一定质量的理想气体，活塞可无摩擦滑动，活塞及连接杆的重量不可忽略。则气缸由如图所示的状态在竖直面内缓慢转动90°至活塞A在下方，气缸始终处于密封状态且环境温度和大气压强均保持不变，此过程中关于缸内气体，下列说法正确的是（ ）
A. 压强变小B. 体积变小C. 向外放热D. 外界对气体做正功
【答案】A
【解析】
【详解】设大气压强为，初始时，根据受力平衡可知，气体压强为
气缸由如图所示的状态在竖直面内缓慢转动90°至活塞A在下方，根据受力平衡可得
可得
可知气体压强减小，由于温度保持不变，气体内能不变，根据玻意耳定律可知，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。
故选A。
5. 如图所示，真空中带电量为＋Q和＋3Q的两点电荷分别固定在等边三角形ABC的A、B两点上，O为AB的中点。下列说法正确的是（ ）
A. O点电势比C点的高
B. O点的电场强度比C点的小
C. 在AO间某点固定一个负点电荷可能使C点电场强度为0
D. 在BO间某点固定一个负点电荷可能使C点电场强度为0
【答案】AD
【解析】
【详解】A．根据两点电荷均为正电荷，离正点电荷越近，电势越高，由于O点离两点电荷比C点离两点电荷更近，所以O点电势比C点的高，故A正确；
B．设等边三角形ABC的边长为，则O点的电场强度大小为
两点电荷在C点的电场强度大小分别为
，
由于两点电荷在C点的电场强度方向的夹角为，则C点的电场强度大小满足
故B错误；
CD．如图所示
在AO间某点固定一个负点电荷，负点电荷在C点产生的场强方向不可能与图中方向相反，所以不可能使C点电场强度为0；在BO间某点固定一个负点电荷，负点电荷在C点产生的场强方向可能与图中方向相反，所以可能使C点电场强度为0；故C错误，D正确。
故选AD。
6. 如图甲所示为一个小型起重机的电路图，M为电动机，理想变压器原、副线圈的匝数比为22∶1，原线圈接在的交流电源上，电流表的示数为2A，额定功率为4W的指示灯正常发光，其中电动机通过轻绳拉着质量为2kg的重物以0.5m／s的速度匀速上升，如图乙所示。不计一切摩擦，电表均视为理想电表。重力加速度大小取，下列说法正确的是（ ）
A. 通过电流表的电流方向每秒变化100次B. 电压表的示数为14.1V
C. 电动机线圈的电阻为6.25ΩD. 电动机的效率为62.5％
【答案】AD
【解析】
【详解】A．根据交流电源的表达式可知周期为
一个周期内电流方向改变两次，则通过电流表的电流方向每秒变化100次，故A正确；
B．根据交流电源的表达式可知原线圈输入电压有效值为
则副线圈输出电压有效值为
则电压表的示数为，故B错误；
CD．通过指示灯的电流为
则通过电动机的电流为
则电动机的电功率为
电动机的输出功率为
动机的热功率为
解得电动机线圈的电阻为
电动机的效率为
故C错误，D正确。
故选AD。
7. 太阳系各大行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动，当地球恰好运行到某个行星和太阳之间，且三者几乎成一条直线时，在天文学中称为“行星冲日”现象。已知太阳系中部分行星的轨道半径、公转周期和2023年冲日时间如下表所示，下列说法正确的是（ ）
A. 表内所列行星中，地球绕太阳做圆周运动的向心加速度最小
B. 木星的公转周期约为12年
C. 海王星2024年冲日时间预计在9月
D. 行星轨道半径越大，相邻两次冲日时间间隔越长
【答案】BC
【解析】
【详解】A．根据牛顿第二定律可得
可得
表内所列行星中，地球绕太阳做圆周运动的轨道半径最小，则向心加速度最大，故A错误；
B．根据开普勒第三定律有
解得木星的公转周期为
故B正确；
C．设海王星与地球相邻两次行星冲日的时间间隔为年，则地球多转一周，故有
解得
可知海王星2024年冲日时间预计在9月，故C正确；
D．设行星与地球相邻两次行星冲日的时间间隔为年，则地球多转一周，故有
解得
可知行星轨道半径越大，行星的公转周期越大，则相邻两次冲日时间间隔越短，故D错误。
故选BC。
8. 电磁刹车系统具有刹车迅速、安全可靠、结构简单等特点，如图所示是电磁刹车系统的示意简图。在平行的水平轨道上等间距分布有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度为B，有磁场与无磁场区域的宽度均为d。金属线圈固定在机车底部，线圈的宽为d、长为L、匝数为N、电阻为R。当质量为m的机车（含线圈）以速度无动力进入该区域时，金属线圈中产生感应电流并与磁场作用形成制动效应，不计摩擦阻力，忽略机车车身通过磁场区域时产生涡流的影响，则（ ）
A. 金属线圈通过每个磁场区域产生的焦耳热相等
B. 机车刚进入磁场时受到的安培力的大小为
C. 金属线圈穿过每个磁场区域过程中速度的变化量相等
D. 机车的制动距离为
【答案】BC
【解析】
【详解】A．线圈经过每个磁场时通过线圈的电荷量为
即通过每个磁场时通过线圈的电荷量相等，根据
Q=EIt=Eq
随机车速度的减小，线圈经过每个磁场时产生的感应电动势减小，则金属线圈通过每个磁场区域产生的焦耳热逐渐减小，选项A错误；
B．机车刚进入磁场时受到的安培力的大小为
选项B正确；
C．金属线圈穿过每个磁场区域过程中根据动量定理
而
金属线圈穿过每个磁场区域过程中速度的变化量相等，选项C正确；
D．金属线圈穿过每个磁场区域过程中速度的变化量
机车的制动距离为
选项D错误。
故选BC。
二、非选择题：共174分。
9. 某同学通过自由落体运动来测量重力加速度，但由于物体下落时间较短，导致测量误差较大。为了减小测量误差，该同学设计了如图所示的实验装置，利用秒表和刻度尺来测量当地的重力加速度。部分实验步骤如下：
（1）用一不可伸长的轻绳跨过定滑轮连接质量分别为M、m的两物块P和Q（），固定物块Q使P、Q静止在距离地面一定高度处；
（2）用刻度尺测量出物块P下端距地面的高度h；
（3）将物块Q由静止释放，测出P从开始运动到落地所用的时间t，则物块P下落的加速度表达式为a＝________；
（4）改变h，重复上述操作，测得多组实验数据，作出图像，得到该图像的斜率为k。若忽略一切摩擦阻力，计算当地重力加速度的表达式为g＝________（用k、M和m表示）；
（5）若考虑轻绳与滑轮之间的摩擦，则通过该方法测得的重力加速度与真实值相比________（填“偏大”或“偏小”）。
【答案】 ① ②. ③. 偏小
【解析】
【详解】（3）由
可得物块P下落的加速度表达式为
（4）根据
则图像的斜率
由牛顿第二定律
解得
（5）若考虑轻绳与滑轮之间的摩擦，则
可得
即通过该方法测得的重力加速度与真实值相比偏小。
10. 某同学设计并制作了一个可以测量角度的装置，其电路如图所示。其中半圆弧AB是电阻率为ρ、横截面积为S且粗细均匀的电阻丝，圆弧的圆心在O点，半径为r；ON为可绕O旋转的金属指针，N端可在圆弧AB上滑动且接触良好，为电阻箱，为滑动变阻器，V1、V2为理想电压表，指针ON及导线电阻不计，整个装置固定在一块透明的塑料板上。主要实验步骤如下：
（1）按照电路图连接电路，取图中ON与OA的夹角为θ（θ用角度制表示），在使用时要让电压表V2的示数随θ的增大而增大，电压表V2另一端应与电阻丝的______端相连（填“A”或“B”）；
（2）闭合开关S前，应将滑动变阻器的滑片P置于______端（填“a”或“b”）；
（3）闭合开关S，旋转ON使其到达圆弧AB的某一位置，调节滑动变阻器及电阻箱，使电压表V1、V2有适当的示数，读出此时电压表V1、V2的示数、及电阻箱的阻值，此时θ与的关系式为θ=______（用题中相关物理量的字母表示）；
（4）将ON调至，并保持不变，调节，使电压表V1的示数仍为，此时电压表V2的指针位于2.0V刻度线处，则电压表0.8V刻度线对应的角度为______度；
（5）若电压表V2量程为3V，用上述的操作方法且同样保持不变，要使时电压表V2刚好满偏，则可能实现的操作是：______（填“增大”或“减小”）的阻值，同时______（填“增大”或“减小”）的阻值。随后计算出电压表每一刻度线对应的角度值，并将其标在电压表刻度盘上。
【答案】（1）A （2）a
（3）
（4）72 （5） ①. 减小 ②. 减小
【解析】
【小问1详解】
θ增大，半圆弧电阻丝接入电阻增大，电路总电阻增大，干路电流减小，电源内阻、电阻箱与滑动变阻器承担的电压减小，可知，半圆弧电阻两端电压增大，为了要让电压表V2的示数随θ的增大而增大，电压表V2另一端应与电阻丝的A端相连。
【小问2详解】
滑动变阻器采用限流式，为了确保安全，闭合开关S前，应使滑动变阻器接入电阻最大，即将滑动变阻器的滑片P置于a端。
【小问3详解】
半圆弧形电阻丝接入电阻为
电阻箱与电阻丝串联，通过的电流相等，则有
解得
【小问4详解】
结合上述有
将ON调至，则有
电压表0.8V刻度线对应的角度
解得
【小问5详解】
[1]根据上述，将ON调至时有
若电压表V2量程为3V，用上述的操作方法且同样保持不变，要使时电压表V2刚好满偏，即上述等式中，增大为3V，为了确保等式成立，需要减小R的阻值，即减小电阻箱的阻值；
[2]由于保持不变，当减小电阻箱的阻值时，干路电流增大，而半圆弧形电阻丝接入电阻仍然为的电阻，即电阻丝、电源内阻承担电压增大，则滑动变阻器承担电压减小，根据欧姆定律可知，需要同时减小的阻值。
11. 如图所示，热气球由球囊、吊篮和加热装置三部分构成，加热装置固定在吊篮上，用24根对称分布的轻绳拴住并与球囊相连，轻绳与竖直方向夹角均为37°。热气球被锁定在地面上，现缓慢加热球内空气使其密度不断减小。当加热至某温度时，热气球受到竖直向上大小为的浮力，球内气体总质量为3100kg，此时解除热气球锁定。若球囊质量为208kg，吊篮和加热装置总质量为 192kg，重力加速度大小取，，。热气球解除锁定瞬间，求
（1）热气球的加速度大小；
（2）每根绳子的拉力大小。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）设球内气体质量为，球囊质量为，吊篮和加热装置质量为；取整体为研究对象，由牛顿第二定律可得
解得
（2）绳子对吊篮和加热装置的拉力在水平方向合力为0，在竖直方向分力与重力的合力产生向上的加速度，由牛顿第二定律可得
解得
12. 如图所示，光滑水平面上有静止的物块A、B和长木板C，在木板中点静置一小物块D（可视为质点）。A、B间有少量炸药，某时刻炸药爆炸，使A、B沿水平方向运动，爆炸过程中有27J的能量转化成了A、B的动能。一段时间后，B与C发生弹性正碰且碰撞时间极短，最终D刚好不滑离C。已知A的质量为2kg，B的质量为1kg，C的质量为3kg，D的质量为1.5kg，木板C的长度为1m，重力加速度大小取。求
（1）B与C碰撞前瞬间B的速度大小；
（2）C与D之间的动摩擦因数。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）物块A与物块B组成的系统在爆炸过程中满足动量守恒，则有
对物块A与物块B组成的系统，根据能量转化可得
联立解得
（2）物块B与木板C组成系统在碰撞过程中满足动量守恒，则有
物块B与木板C组成的系统在碰撞过程中满足机械能守恒，则有
解得
，
物块B与木板C碰撞后分离，木板C与物块D组成的系统满足动量守恒，则有
对木板C与物块D组成的系统由能量守恒定律可得
联立解得
13. 如图所示，矩形区域abcd平面内有垂直于平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，ab边长为4L，bc边长为L。在矩形中心O处有一粒子源，在平面内向各方向均匀发射出速度大小相等的带电粒子，粒子带电量均为+q，质量均为m。若初速度平行于ab边的粒子离开磁场时速度方向偏转了60°角，不计粒子之间的相互作用及粒子重力，取。求
（1）粒子在磁场中运动的速度大小；
（2）粒子在磁场中运动的最短时间和最长时间的比值；
（3）某时刻发射出的粒子中，当初速度方向平行于ab边的粒子离开磁场时，这些粒子中未离开磁场的粒子数与已经离开磁场的粒子数之比。
【答案】（1）；（2），；（3）
【解析】
【详解】（1）根据左手定则，粒子运动轨迹如图
由几何关系
粒子运动半径为
根据牛顿第二定律
粒子在磁场中运动的速度大小为
（2）如图
当粒子与ab交于O点正上方时，弦长最短，运动时间最短，由几何关系
说明圆心角为，则最短时间为
当粒子运动轨迹与cd边相切时，圆心角最大，运动时间最长。由几何关系，粒子垂直ab边射出磁场，圆心角为，则最长时间为
（3）同一时刻在磁场中的粒子与O的距离相等，以O为圆心，以O到（1）问中射出点的距离为半径作圆，如图
当初速度方向平行于ab边的粒子离开磁场时，仍在磁场中的粒子在磁场内部的圆弧上，圆弧所对应的圆心角总和为，则未离开磁场的粒子数与已经离开磁场的粒子数之比
行星
地球
木星
土星
天王星
海王星
轨道半径（AU）
1.0
5.2
9.5
19
30
公转周期（年）
1.0
29.46
84.81
164.8
2023年冲日时间
11月3日
8月27日
11月14日
9月19日
1．答卷前，考生务必用黑色碳素笔将自己的学校、姓名、准考证号、考场号、座位号填写在答题卡上，并认真核准条形码上的学校、准考证号、姓名、考场号、座位号，在规定的位置贴好条形码及填涂准考证号。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦擦干净后，再选涂其它答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
一、选择题：本题共8小题，每小题6分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第14～17题只有一项符合题目要求，第18～21题有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1. “量子化”是二十世纪以来最重要的物理思想之一，下列选项中与“量子化”思想无关的是（ ）
A. 普朗克为解释黑体辐射实验规律提出的能量子假说
B. 卢瑟福通过α粒子散射实验提出的原子核式结构模型
C. 波尔提出原子结构假说成功解释了氢光谱
D. 爱因斯坦提出光子说并用于光电效应的解释
【答案】B
【解析】
【详解】A．普朗克为解释黑体辐射实验规律提出能量子假说，故A不符合题意要求；
B．卢瑟福通过α粒子散射实验提出的原子核式结构模型，与“量子化”思想无关，故B符合题意要求；
C．波尔提出原子结构假说，认为电子轨道量子化，原子能量量子化，成功解释了氢光谱，故C不符合题意要求；
D．爱因斯坦提出光子说，认为光的能量是一份一份的，并用于光电效应的解释，故D不符合题意要求。
故选B。
2. 潜水运动员在水中向岸上发射激光，如图所示。潜水员某次在同一位置沿同一方向分别发出a、b两种颜色的激光，结果岸上只接收到了a光，没有接收到b光，则下列说法正确的是（ ）
A. 水对a光的折射率大于水对b光的折射率B. 在水中，a光的传播速度小于b光的传播速度
C. 真空中，a光的波长大于b光的波长D. 若b是黄颜色的光，则a可能是绿颜色的光
【答案】C
【解析】
【详解】潜水员某次在同一位置沿同一方向分别发出a、b两种颜色的激光，结果岸上只接收到了a光，没有接收到b光，可知b光发生了全反射，可知b光发生全反射的临界角较小；根据全反射临界角公式
可知水对a光的折射率小于水对b光的折射率，则a光的频率小于b光的频率，若b是黄颜色的光，则a不可能是绿颜色的光；根据
可知真空中，a光的波长大于b光的波长；根据
可知在水中，a光的传播速度大于b光的传播速度。
故选C。
3. 光滑水平面上平行放置两根完全相同的软绳，两人分别握住绳的一端，在水平面上沿垂直于绳的方向摆动，形成沿x轴正方向传播的两列简谐波。某时刻两列波的波动图像分别如图甲、乙所示，此时两列波分别传到离手12m和15m处。下列说法正确的是（ ）
A. 两列波的周期相等B. 两列波的波源同时开始振动
C. 两列波的波源起振方向相同D. 此时图乙所示的波中处质点的加速度方向沿y轴负方向
【答案】D
【解析】
【详解】A．由题意可知两列波的传播速度相同，由甲、乙图可知，两列波的波长不同，则两列波的周期不相等，故A错误；
B．由于两列波的传播速度相同，由甲、乙图可知，两列波的传播距离不同，所以两列波的波源不是同时开始振动，故B错误；
C．根据波形平移法可知，甲图中处的起振方向沿y轴负方向，乙图中处的起振方向沿y轴正方向，而波源的起振方向与质点的起振方向相同，所以两列波的波源起振方向不相同，故C错误；
D．此时图乙所示的波中处质点位移方向为y轴正方向，则加速度方向沿y轴负方向，故D正确。
故选D。
4. 如图所示，一导热气缸由粗细不同的两段圆柱形气缸连接而成，通过刚性杆连接的活塞A、B封闭了一定质量的理想气体，活塞可无摩擦滑动，活塞及连接杆的重量不可忽略。则气缸由如图所示的状态在竖直面内缓慢转动90°至活塞A在下方，气缸始终处于密封状态且环境温度和大气压强均保持不变，此过程中关于缸内气体，下列说法正确的是（ ）
A. 压强变小B. 体积变小C. 向外放热D. 外界对气体做正功
【答案】A
【解析】
【详解】设大气压强为，初始时，根据受力平衡可知，气体压强为
气缸由如图所示的状态在竖直面内缓慢转动90°至活塞A在下方，根据受力平衡可得
可得
可知气体压强减小，由于温度保持不变，气体内能不变，根据玻意耳定律可知，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。
故选A。
5. 如图所示，真空中带电量为＋Q和＋3Q的两点电荷分别固定在等边三角形ABC的A、B两点上，O为AB的中点。下列说法正确的是（ ）
A. O点电势比C点的高
B. O点的电场强度比C点的小
C. 在AO间某点固定一个负点电荷可能使C点电场强度为0
D. 在BO间某点固定一个负点电荷可能使C点电场强度为0
【答案】AD
【解析】
【详解】A．根据两点电荷均为正电荷，离正点电荷越近，电势越高，由于O点离两点电荷比C点离两点电荷更近，所以O点电势比C点的高，故A正确；
B．设等边三角形ABC的边长为，则O点的电场强度大小为
两点电荷在C点的电场强度大小分别为
，
由于两点电荷在C点的电场强度方向的夹角为，则C点的电场强度大小满足
故B错误；
CD．如图所示
在AO间某点固定一个负点电荷，负点电荷在C点产生的场强方向不可能与图中方向相反，所以不可能使C点电场强度为0；在BO间某点固定一个负点电荷，负点电荷在C点产生的场强方向可能与图中方向相反，所以可能使C点电场强度为0；故C错误，D正确。
故选AD。
6. 如图甲所示为一个小型起重机的电路图，M为电动机，理想变压器原、副线圈的匝数比为22∶1，原线圈接在的交流电源上，电流表的示数为2A，额定功率为4W的指示灯正常发光，其中电动机通过轻绳拉着质量为2kg的重物以0.5m／s的速度匀速上升，如图乙所示。不计一切摩擦，电表均视为理想电表。重力加速度大小取，下列说法正确的是（ ）
A. 通过电流表的电流方向每秒变化100次B. 电压表的示数为14.1V
C. 电动机线圈的电阻为6.25ΩD. 电动机的效率为62.5％
【答案】AD
【解析】
【详解】A．根据交流电源的表达式可知周期为
一个周期内电流方向改变两次，则通过电流表的电流方向每秒变化100次，故A正确；
B．根据交流电源的表达式可知原线圈输入电压有效值为
则副线圈输出电压有效值为
则电压表的示数为，故B错误；
CD．通过指示灯的电流为
则通过电动机的电流为
则电动机的电功率为
电动机的输出功率为
动机的热功率为
解得电动机线圈的电阻为
电动机的效率为
故C错误，D正确。
故选AD。
7. 太阳系各大行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动，当地球恰好运行到某个行星和太阳之间，且三者几乎成一条直线时，在天文学中称为“行星冲日”现象。已知太阳系中部分行星的轨道半径、公转周期和2023年冲日时间如下表所示，下列说法正确的是（ ）
A. 表内所列行星中，地球绕太阳做圆周运动的向心加速度最小
B. 木星的公转周期约为12年
C. 海王星2024年冲日时间预计在9月
D. 行星轨道半径越大，相邻两次冲日时间间隔越长
【答案】BC
【解析】
【详解】A．根据牛顿第二定律可得
可得
表内所列行星中，地球绕太阳做圆周运动的轨道半径最小，则向心加速度最大，故A错误；
B．根据开普勒第三定律有
解得木星的公转周期为
故B正确；
C．设海王星与地球相邻两次行星冲日的时间间隔为年，则地球多转一周，故有
解得
可知海王星2024年冲日时间预计在9月，故C正确；
D．设行星与地球相邻两次行星冲日的时间间隔为年，则地球多转一周，故有
解得
可知行星轨道半径越大，行星的公转周期越大，则相邻两次冲日时间间隔越短，故D错误。
故选BC。
8. 电磁刹车系统具有刹车迅速、安全可靠、结构简单等特点，如图所示是电磁刹车系统的示意简图。在平行的水平轨道上等间距分布有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度为B，有磁场与无磁场区域的宽度均为d。金属线圈固定在机车底部，线圈的宽为d、长为L、匝数为N、电阻为R。当质量为m的机车（含线圈）以速度无动力进入该区域时，金属线圈中产生感应电流并与磁场作用形成制动效应，不计摩擦阻力，忽略机车车身通过磁场区域时产生涡流的影响，则（ ）
A. 金属线圈通过每个磁场区域产生的焦耳热相等
B. 机车刚进入磁场时受到的安培力的大小为
C. 金属线圈穿过每个磁场区域过程中速度的变化量相等
D. 机车的制动距离为
【答案】BC
【解析】
【详解】A．线圈经过每个磁场时通过线圈的电荷量为
即通过每个磁场时通过线圈的电荷量相等，根据
Q=EIt=Eq
随机车速度的减小，线圈经过每个磁场时产生的感应电动势减小，则金属线圈通过每个磁场区域产生的焦耳热逐渐减小，选项A错误；
B．机车刚进入磁场时受到的安培力的大小为
选项B正确；
C．金属线圈穿过每个磁场区域过程中根据动量定理
而
金属线圈穿过每个磁场区域过程中速度的变化量相等，选项C正确；
D．金属线圈穿过每个磁场区域过程中速度的变化量
机车的制动距离为
选项D错误。
故选BC。
二、非选择题：共174分。
9. 某同学通过自由落体运动来测量重力加速度，但由于物体下落时间较短，导致测量误差较大。为了减小测量误差，该同学设计了如图所示的实验装置，利用秒表和刻度尺来测量当地的重力加速度。部分实验步骤如下：
（1）用一不可伸长的轻绳跨过定滑轮连接质量分别为M、m的两物块P和Q（），固定物块Q使P、Q静止在距离地面一定高度处；
（2）用刻度尺测量出物块P下端距地面的高度h；
（3）将物块Q由静止释放，测出P从开始运动到落地所用的时间t，则物块P下落的加速度表达式为a＝________；
（4）改变h，重复上述操作，测得多组实验数据，作出图像，得到该图像的斜率为k。若忽略一切摩擦阻力，计算当地重力加速度的表达式为g＝________（用k、M和m表示）；
（5）若考虑轻绳与滑轮之间的摩擦，则通过该方法测得的重力加速度与真实值相比________（填“偏大”或“偏小”）。
【答案】 ① ②. ③. 偏小
【解析】
【详解】（3）由
可得物块P下落的加速度表达式为
（4）根据
则图像的斜率
由牛顿第二定律
解得
（5）若考虑轻绳与滑轮之间的摩擦，则
可得
即通过该方法测得的重力加速度与真实值相比偏小。
10. 某同学设计并制作了一个可以测量角度的装置，其电路如图所示。其中半圆弧AB是电阻率为ρ、横截面积为S且粗细均匀的电阻丝，圆弧的圆心在O点，半径为r；ON为可绕O旋转的金属指针，N端可在圆弧AB上滑动且接触良好，为电阻箱，为滑动变阻器，V1、V2为理想电压表，指针ON及导线电阻不计，整个装置固定在一块透明的塑料板上。主要实验步骤如下：
（1）按照电路图连接电路，取图中ON与OA的夹角为θ（θ用角度制表示），在使用时要让电压表V2的示数随θ的增大而增大，电压表V2另一端应与电阻丝的______端相连（填“A”或“B”）；
（2）闭合开关S前，应将滑动变阻器的滑片P置于______端（填“a”或“b”）；
（3）闭合开关S，旋转ON使其到达圆弧AB的某一位置，调节滑动变阻器及电阻箱，使电压表V1、V2有适当的示数，读出此时电压表V1、V2的示数、及电阻箱的阻值，此时θ与的关系式为θ=______（用题中相关物理量的字母表示）；
（4）将ON调至，并保持不变，调节，使电压表V1的示数仍为，此时电压表V2的指针位于2.0V刻度线处，则电压表0.8V刻度线对应的角度为______度；
（5）若电压表V2量程为3V，用上述的操作方法且同样保持不变，要使时电压表V2刚好满偏，则可能实现的操作是：______（填“增大”或“减小”）的阻值，同时______（填“增大”或“减小”）的阻值。随后计算出电压表每一刻度线对应的角度值，并将其标在电压表刻度盘上。
【答案】（1）A （2）a
（3）
（4）72 （5） ①. 减小 ②. 减小
【解析】
【小问1详解】
θ增大，半圆弧电阻丝接入电阻增大，电路总电阻增大，干路电流减小，电源内阻、电阻箱与滑动变阻器承担的电压减小，可知，半圆弧电阻两端电压增大，为了要让电压表V2的示数随θ的增大而增大，电压表V2另一端应与电阻丝的A端相连。
【小问2详解】
滑动变阻器采用限流式，为了确保安全，闭合开关S前，应使滑动变阻器接入电阻最大，即将滑动变阻器的滑片P置于a端。
【小问3详解】
半圆弧形电阻丝接入电阻为
电阻箱与电阻丝串联，通过的电流相等，则有
解得
【小问4详解】
结合上述有
将ON调至，则有
电压表0.8V刻度线对应的角度
解得
【小问5详解】
[1]根据上述，将ON调至时有
若电压表V2量程为3V，用上述的操作方法且同样保持不变，要使时电压表V2刚好满偏，即上述等式中，增大为3V，为了确保等式成立，需要减小R的阻值，即减小电阻箱的阻值；
[2]由于保持不变，当减小电阻箱的阻值时，干路电流增大，而半圆弧形电阻丝接入电阻仍然为的电阻，即电阻丝、电源内阻承担电压增大，则滑动变阻器承担电压减小，根据欧姆定律可知，需要同时减小的阻值。
11. 如图所示，热气球由球囊、吊篮和加热装置三部分构成，加热装置固定在吊篮上，用24根对称分布的轻绳拴住并与球囊相连，轻绳与竖直方向夹角均为37°。热气球被锁定在地面上，现缓慢加热球内空气使其密度不断减小。当加热至某温度时，热气球受到竖直向上大小为的浮力，球内气体总质量为3100kg，此时解除热气球锁定。若球囊质量为208kg，吊篮和加热装置总质量为 192kg，重力加速度大小取，，。热气球解除锁定瞬间，求
（1）热气球的加速度大小；
（2）每根绳子的拉力大小。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）设球内气体质量为，球囊质量为，吊篮和加热装置质量为；取整体为研究对象，由牛顿第二定律可得
解得
（2）绳子对吊篮和加热装置的拉力在水平方向合力为0，在竖直方向分力与重力的合力产生向上的加速度，由牛顿第二定律可得
解得
12. 如图所示，光滑水平面上有静止的物块A、B和长木板C，在木板中点静置一小物块D（可视为质点）。A、B间有少量炸药，某时刻炸药爆炸，使A、B沿水平方向运动，爆炸过程中有27J的能量转化成了A、B的动能。一段时间后，B与C发生弹性正碰且碰撞时间极短，最终D刚好不滑离C。已知A的质量为2kg，B的质量为1kg，C的质量为3kg，D的质量为1.5kg，木板C的长度为1m，重力加速度大小取。求
（1）B与C碰撞前瞬间B的速度大小；
（2）C与D之间的动摩擦因数。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）物块A与物块B组成的系统在爆炸过程中满足动量守恒，则有
对物块A与物块B组成的系统，根据能量转化可得
联立解得
（2）物块B与木板C组成系统在碰撞过程中满足动量守恒，则有
物块B与木板C组成的系统在碰撞过程中满足机械能守恒，则有
解得
，
物块B与木板C碰撞后分离，木板C与物块D组成的系统满足动量守恒，则有
对木板C与物块D组成的系统由能量守恒定律可得
联立解得
13. 如图所示，矩形区域abcd平面内有垂直于平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，ab边长为4L，bc边长为L。在矩形中心O处有一粒子源，在平面内向各方向均匀发射出速度大小相等的带电粒子，粒子带电量均为+q，质量均为m。若初速度平行于ab边的粒子离开磁场时速度方向偏转了60°角，不计粒子之间的相互作用及粒子重力，取。求
（1）粒子在磁场中运动的速度大小；
（2）粒子在磁场中运动的最短时间和最长时间的比值；
（3）某时刻发射出的粒子中，当初速度方向平行于ab边的粒子离开磁场时，这些粒子中未离开磁场的粒子数与已经离开磁场的粒子数之比。
【答案】（1）；（2），；（3）
【解析】
【详解】（1）根据左手定则，粒子运动轨迹如图
由几何关系
粒子运动半径为
根据牛顿第二定律
粒子在磁场中运动的速度大小为
（2）如图
当粒子与ab交于O点正上方时，弦长最短，运动时间最短，由几何关系
说明圆心角为，则最短时间为
当粒子运动轨迹与cd边相切时，圆心角最大，运动时间最长。由几何关系，粒子垂直ab边射出磁场，圆心角为，则最长时间为
（3）同一时刻在磁场中的粒子与O的距离相等，以O为圆心，以O到（1）问中射出点的距离为半径作圆，如图
当初速度方向平行于ab边的粒子离开磁场时，仍在磁场中的粒子在磁场内部的圆弧上，圆弧所对应的圆心角总和为，则未离开磁场的粒子数与已经离开磁场的粒子数之比
行星
地球
木星
土星
天王星
海王星
轨道半径（AU）
1.0
5.2
9.5
19
30
公转周期（年）
1.0
29.46
84.81
164.8
2023年冲日时间
11月3日
8月27日
11月14日
9月19日
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