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吉林省东北师大附中、长春市十一高中、吉林一中、四平一中、松原实验中学2024届高三上学期1月联合模拟考试物理试卷(含答案)
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这是一份吉林省东北师大附中、长春市十一高中、吉林一中、四平一中、松原实验中学2024届高三上学期1月联合模拟考试物理试卷(含答案)，共25页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
一、单选题
1．下列关于原子物理知识说法正确的是( )
A.甲图为氢原子的能级结构图，氢原子从基态跃迁到激发态时，放出能量
B.乙图中重核裂变产生的中子能使核裂变反应连续的进行，称为链式反应，其中一种核裂变反应方程为
C.丙图为光电效应中光电子最大初动能与入射光频率的关系图线，不同频率的光照射同种金属发生光电效应时，图线的斜率不相同
D.两个轻核结合成质量较大的核，核子的比结合能增加
2．夏季常出现如图甲所示的日晕现象，日晕是太阳光通过卷层云时，受到冰晶的折射或反射形成的。图乙为一束太阳光射到六角形冰晶上时的光路图，a、b为其折射出的光线中的两种单色光，比较a、b两种单色光，下列说法正确的是( )
A.在冰晶中，b光的波速比a光大
B.通过同一仪器发生双缝干涉，a光的相邻明条纹间距较大
C.b光比a光更容易发生明显衍射现象
D.a、b两种光分别从水射入空气发生全反射时，a光的临界角比b光的小
3．有一部关于星际大战的电影，里面有一个片段，在与地球类似的星球的“赤道”的实验室里，有一个固定的竖直光滑圆轨道，内侧有一个小球恰能做完整的圆周运动，一侧的仪器数据显示：该运动的轨道半径为r，最高点的速度为v。若真存在这样的星球，而且该星球的半径为R，自转可忽略，万有引力常量为G，下列说法正确的是( )
A.该星球的质量为
B.该星球的第一宇宙速度为
C.该星球的近地卫星速度为
D.若该星球的同步卫星周期为T，则该星球的密度为
4．如图所示，四只猴子在水中捞月，它们将一棵又直又高的杨树压弯，竖直倒挂在树梢上，从下到上依次为1、2、3、4号猴子。正当1号打算伸手捞“月亮”时，2号突然两手一滑没抓稳，1号扑通一声掉进了水里。假设2号手滑前四只猴子都处于静止状态，四只猴子的质量都相等且为m，重力加速度为g，那么在2号猴子手滑后的一瞬间( )
A.1号猴子的加速度和速度都等于
B.3号猴子对2号猴子的作用力大小为
C.2号猴子对3号猴子的作用力不变
D.杆对4号猴子的作用力大小为
5．生活在尼罗河的反天刀鱼，它的器官能在其周围产生电场，电场线分布如图所示，M、N、P为电场中的点。下列说法正确的是( )
A.P点电场强度大于M点电场强度
B.P点电势小于N点电势
C.M点电势小于N点电势
D.某带电小颗粒只在电场力作用下从N点沿虚线轨迹运动到M点，其在N点电势能小于在M点电势能
6．甲、乙两列简谐波在同一种均匀介质中沿x轴相向传播，甲波源位于处，乙波源位于处，两波源均沿y轴方向振动。在时刻甲形成的波形如图（a）所示，此时乙波源开始振动，其振动图像如图（b）所示，已知甲波的传播速度，质点P的平衡位置处于处，若两波源一直振动，下列说法正确的是( )
A.乙波的波长为1m
B.甲、乙两波在P点叠加后，P点的振动总是减弱
C.在时，质点P正朝y轴正方向振动
D.从时刻起内，质点P的运动路程为37.5cm
7．列车进站时如图所示，其刹车原理可简化如下：在车身下方固定一矩形线框，利用线框进入磁场时所受的安培力，辅助列车刹车。已知列车的质量为m，车身长为s，线框的ab和cd长度均为L（L小于匀强磁场的宽度），线框的总电阻为R。站台轨道上匀强磁场区域足够长，磁感应强度的大小为B。车头进入磁场瞬间的速度为，列车停止前所受铁轨及空气阻力的合力恒为f。车尾进入磁场瞬间，列车恰好停止。下列说法不正确的是( )
A.列车进站过程中电流方向为abcd
B.线框ab边进入磁场瞬间，加速度大小
C.线框ab边进入磁场瞬间，线框的电流大小为
D.列车从进站到停下来的过程中，减少的动能等于线框产生的热量
二、多选题
8．如图所示，MN是一荧光屏，当带电粒子打到荧光屏上时，荧光屏能够发光。MN的上方有磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。P为屏上一小孔，PQ与MN垂直。一群质量为m、带电荷量q的粒子（不计重力），以相同的速率v，从P处沿垂直于磁场方向且分布在PA与PC所包围的90°范围内射入磁场区域，已知PA与PQ夹角θ满足，不计粒子间的相互作用。下列说法正确的是( )
A.粒子打到荧光屏上时，距P点的最远距离为
B.在荧光屏上将出现一条形亮线，其长度可能为
C.在荧光屏上将出现一条形亮线，其长度可能为
D.在荧光屏上将出现一条形亮线，其长度可能为
9．如图甲所示，竖直放置的轻弹簧一端固定于风洞实验室的水平地面，质量的小球在轻弹簧正上方某处由静止下落，同时受到一个竖直向上恒定的风力。以小球开始下落的位置为原点，竖直向下为x轴正方向，取地面为零势能参考面，在小球下落的全过程中，小球重力势能随小球位移变化关系如图乙中的图线①，弹簧弹性势能随小球位移变化关系如图乙中的图线②，弹簧始终在弹性限度范围内，重力加速度g取，则下列说法中正确的是( )
A.弹簧原长为0.2m
B.小球释放位置距地面的高度为0.6m
C.小球在下落过程受到的风力为0.1N
D.小球刚接触弹簧时的动能为0.36J
10．如图所示，四分之一圆槽AB的半径为R、质量为3m，静止放在水平地面上，圆槽底端B点的切线水平，距离B点为R处有一质量为3m的小球2，其左侧连有轻弹簧。现将质量为m的小球1（可视为质点）从圆槽顶端的A点由静止释放，重力加速度为g，不计一切摩擦。则下列说法正确的是( )
A.在整个过程中，系统（三个物体）动量守恒、总动量为0
B.弹簧弹性势能的最大值为
C.小球1刚与弹簧接触时，与圆槽底端B点相距
D.小球1最终的速度大小为
三、实验题
11．某同学用如图所示装置做“探究向心力与速度的关系”的实验。半径均为R的半圆轨道AB和四分之一圆弧轨道CD固定在竖直面内，通过CD部分最高点D的切线水平，A、C、B在同一水平面上，在D点固定一个力传感器，D点在地面的投影为O，从A点正上方P点处由静止释放一个质量为m的小球，小球沿轨道运动到D点并从D点水平抛出，落地点在Q点（图中未标出）。
(1)对实验的要求，下列说法正确的是_____。
A.圆弧轨道越光滑越好
B.应选用密度大、体积小的小球
C.P点位置比D点高即可
D.为了使力传感器的示数大些，应选用质量小些的球
(2)若实验记录力传感器的示数为F，小球落地点Q到O点的距离为x，改变P点位置进行多次实验，测得多组F、x，作图像，如果图像是一条倾斜的直线，当图像与纵轴的截距为、图像的斜率为________时（用已知量m、R、g表示），则说明向心力与速度平方成正比。
12．小明同学在家中找到一个废弃不用的电热水器，拆解后得到了它的电热丝，他想测量该电热丝的电阻。
(1)首先他用欧姆表对该电热丝进行粗测，将欧姆表的选择开关旋到“×10”挡位，让表笔与电热丝保持良好接触，发现指针偏转角度非常大。为了较好的测出电热丝的阻值，请帮他完善下面的操作。
①将选择开关旋到挡位_____（填“×1”或“×100”）；
②重新进行，让表笔与电热丝保持良好接触，读出欧姆表的示数约为15Ω。
(2)他利用伏安法测量该电热丝的阻值。现有下列器材：
A.电动势为4V的电源
B.量程为0.6A的电流表（内阻约为2Ω），量程为3A的电流表（内阻约为0.5Ω）
C.灵敏电流计G（满偏电流为600μA，内阻为150Ω）
D.滑动变阻器R（最大电阻为5Ω）
E.电阻箱（最大阻值为9999.9Ω）
F.电键一个，导线若干
①为了精确测量电热丝的电阻，小明同学先将灵敏电流计改装为量程3V的电压表，需要给灵敏电流计_____（填“串联”或“并联”）一个电阻，电阻箱的阻值应取_____Ω；
②实验中，电流表应选_____（填“”或“”）。
③为了精确测量电热丝阻值，请你在下面的方框中画出完整的电路图。
(3)实验后测得该电热丝的阻值为12.0Ω，请推测该电热水器在220V电压下工作时的加热功率_____4kW（填“>”或“<”或“=”）。
四、计算题
13．如图甲所示，一个质量不计的活塞将一定质量的理想气体封闭在上端开口的直立圆筒形导热气缸内，气体温度，气柱的高度为，在气缸内壁有固定的小卡环，卡环到气缸底的高度差为10cm。现在活塞上方缓慢堆放细沙，直至气柱长度减为时停止堆放细沙，如图乙所示。之后对气体缓慢降温至。已知大气压强为，气缸的横截面积为，重力加速度g取。求：
(1)堆放细沙的质量m；
(2)温度降为时气体的压强。
14．如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ间距，其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成30°角。杆1、杆2是两根用细线连接的金属杆，质量分别为和，两杆垂直导轨放置，且两端始终与导轨接触良好，两杆的总电阻，两杆在沿导轨向上的外力F作用下保持静止。整个装置处在磁感应强度的匀强磁场中，磁场方向与导轨所在平面垂直，在时刻将细线烧断，保持F不变，重力加速度g取，求：
(1)细线烧断后，两杆最大速度的大小；
(2)两杆刚达到最大速度时，杆1上滑了0.8m，则从时刻起到此刻用了多长时间？
15．如图甲所示，在水平面C的上方，存在竖直平面内周期性变化的匀强电场，电场方向未知，变化规律如图乙所示。把一质量为、带电荷的小球在时从A点以10J的初动能水平向右抛出，经过一段时间后，小球以大小为40J的动能竖直向下经过B点，随后小球第一次经过A点正下方，且经过A点正下方时电场刚好第一次反向。已知AB之间的高度差为2m，水平距离为1m，A点到水平面C的竖直距离为240m，重力加速度g取。求：
（1）AB两点间的电势差；
（2）匀强电场的场强的大小和方向；
（3）小球到达水平面C时与A点的水平距离。
参考答案
1．答案：D
解析：A.甲图为氢原子的能级结构图，当氢原子从基态跃迁到激发态时，吸收能量，故A错误；
B.铀核裂变的核反应方程式为
故B错误；
C.根据爱因斯坦光电效应方程
可知该图线的斜率表示普朗克常量h，不同频率的光照射同种金属发生光电效应时，图线的斜率相同，故C错误；
D.两个轻核结合成质量较大的核，生成物更加稳定，则核子的比结合能增加，故D正确。
故选D。
2．答案：B
解析：A.由图可知a光的偏折程度小于b光的偏折程度，所以
，
根据
可知
故A错误；
B.根据
得
根据双缝干涉条纹间距表达式
可知a光的相邻明条纹间距较大，故B正确；
C.当缝隙和波长差不多或缝隙比波长小的多时能发生明显的衍射现象，所以a光比b光更容易发生明显衍射现象，故C错误；
D.根据
可知
故D错误。
故选B。
3．答案：A
解析：A.在该运动的轨道的最高点，该星球上的重力提供向心力有
在该星球表面，万有引力等于重力，则有
联立可得，该星球的质量为
故A正确；
BC.在该星球表面，万有引力提供向心力有
则该星球的第一宇宙速度为
故BC错误；
D.若该星球的同步卫星周期为T，则该星球有
，
其中h为该星球的同步卫星距该星球表面的距离，解得
故D错误。
故选A。
4．答案：B
解析：A.对1号猴子进行分析可得滑手后的一瞬间只受到重力，所以可得加速度大小为g，初速度为零，故A错误；
BC.在手滑前，设树梢对猴子的作用力为T，对整体有
当2号猴子手滑后的一瞬间，对2、3、4号猴子整体分析可得
联立解得
方向竖直向上，对2号猴子分析可得
解得2号猴子与3号猴子之间的作用力大小为
根据牛顿第三定律可知3号猴子对2号猴子的作用力大小为，故B正确；
C.手滑前3号猴子对2号猴子的作用力大小为,由牛顿第三定律可知2号猴子对3号猴子的作用力为，则手滑后2号猴子对3号猴子的作用力变小，故C错误；
D.杆对4号猴子的作用力保持不变，所以作用力大小仍为4mg，故D错误。
故选B。
5．答案：C
解析：A.P点周围电场线比M点周围电场线稀疏，所以P点电场强度小于M点，故A错误；
BC.无穷远处电势为零，根据沿电场线电势降低可知P点电势为正，N点电势为负，所以P点电势高于N点电势，且M点电势小于N点电势，故B错误，C正确；
D.小颗粒所受电场力指向轨迹凹侧，所以小颗粒带正电，则其在N点电势能大于在M点电势能，故D错误。
故选C。
6．答案：C
解析：A.由图（b）可知，乙波的周期为1s，甲、乙两波在同一种均匀介质中，则两波传播速度相同，因此，则有
故A错误；
B.由题意可知，在
时乙波到达P点，质点P开始从平衡位置向y轴正方向振动。甲的周期
可知，甲波到达P点需要2s，在时，甲波在P点起振方向从平衡位置向y轴负方向，对乙波，在时，在P点从平衡位置向y轴负方向振动，因此P点为振动加强点，故B错误；
C.由选项B分析可知，乙波到达P点需要1.5s时间，且起振方向为沿y轴正方向，乙波的周期为1s，乙波到达P点后，经0.25s到达y轴正方向最大位移处，因此在时，质点P正朝y轴正方向振动，故C正确；
D.从时刻起，乙波到达P点需要1.5s时间，乙波使P质点振动0.5s，质点P的运动路程是
又有
在时，甲波传到P点，此时质点P从平衡位置向y轴负方向振动，可知在时间内，P点的振幅为
则有在时间内，质点P的运动路程是
则有从时刻起内，质点P的运动路程为
故D错误。
故选C。
7．答案：D
解析：A.列车进站过程中穿过线框的磁通量变大，由楞次定律可知列车进站过程中电流方向为abcd，故A正确，不符合题意；
BC.列车ab边进入磁场瞬间产生的感应电动势为
由闭合电路的欧姆定律得
对列车由牛顿第二定律得
联立解得
故BC正确，不符合题意；
D.列车从进站到停下来的过程中，减少的动能等于线框产生的热量与克服空气阻力产生的摩擦生热，故D错误，符合题意。
故选D。
8．答案：AD
解析：A.由于所有粒子的质量和电荷量都相同，且速度相同，所以根据公式
可知，所有粒子轨道半径为
当粒子沿方向射入时，在磁场中的轨迹为半圆，因此打在屏上的位置距离P点为圆的直径，此时距P点的距离最大，最大距离为
故A正确；
BCD.根据题意可知，正粒子沿着右侧边界射入，轨迹如图所示
此时出射点最近，由几何关系有
正粒子沿着左侧边界射入，轨迹如图所示
此时出射点最近，由几何关系有
由于PA与PQ夹角θ满足
则当
时，有
则在荧光屏上将出现一条形亮线，其长度为
当
时，有
则在荧光屏上将出现一条形亮线，其长度为
由于θ不能取和，则和不能等于1，则长度不可能为，故BC错误，D正确。
故选AD。
9．答案：AC
解析：AB.根据
可知初始时小球距地面的高度为
当时弹簧具有弹性势能，所以弹簧的原长为
故A正确，B错误；
C.小球从静止下落到最大弹性势能处根据功能关系
解得
方向竖直向上，故C正确；
D.小球从静止下落到与弹簧接触时根据功能关系得
故D错误。
故选AC。
10．答案：BCD
解析：A.不计一切摩擦，在整个过程中，系统（三个物体）水平方向动量守恒，小球1在从斜面下落过程中，由于受重力作用，竖直方向动量不为零，故A错误；
B.小球1从斜面下来，设小球1的速度大小为，圆槽的速度大小为，水平方向动量守恒，则
由机械能守恒定律可得
解得
，
球1与弹簧碰撞后与球2达到共同速度时弹簧的弹性势能最大，由动量守恒定律得
弹簧弹性势能的最大值为
故B正确；
C.小球1从开始下滑到离开圆槽
又
解得圆槽向左运动的距离为
小球1滑下圆槽时与弹性相距
当小球1刚与弹簧接触时，圆槽向左再运动的距离
所以小球1刚与弹簧接触时，与圆槽底端B点相距
故C正确；
D.小球1与弹簧碰撞后，弹簧原长时小球1与弹簧分离，由动量守恒和机械能守恒定律得
解得小球1的速度
小球2的速度
小球1向左运动与圆槽相作用，小球1再次与圆槽分离，由动量守恒定律、机械能守恒定律可得
，
解得小球1向右运动的速度
小球1再向右无法追上小球2，故小球1最终的速度大小为
故D正确。
故选BCD。
11．答案：(1)B(2)；
解析：(1)A.圆弧轨道是否光滑对实验没有影响，故A错误；
B.选用密度大、体积小的小球，可以减小空气阻力的影响，故B正确；
C.根据题意，若小球恰好通过D点，由牛顿第二定律有
可得
由能量守恒定律可知，若P点位置比D点略高些，则小球可能到不了D点，故C错误；
D.同样的实验过程，质量小些的球通过D点时，对力传感器压力会小些，不利于实验的测量，产生误差较大，故D错误。
故选B。
(2)根据题意可知，在D点，小球受到的合力提供向心力，则有
根据题意可知，小球离开D点做平抛运动，竖直方向上有
水平方向上有
联立解得
在D点，根据牛顿第二定律有
联立整理可得
则当图像与纵轴的截距为，斜率为时，向心力与速度平方成正比。
12．答案：(1)“×1”；欧姆调零
(2)串联；4850；A1
(3)<
解析：(1)用欧姆表粗测电阻时指针偏转角太大，说明欧姆表示数比较小，这应该是一个小电阻，需要将选择开关的倍率减小，即旋到“×1”挡位，更换倍率后要重新进行欧姆调零。
(2)将灵敏电流计G改成3V量程的电压表，需要串联一个电阻，且满足
解得
由题意可知流过电热丝的最大电流
所以电流表应该选；
为了精确测量电热丝阻值，需要多测几组数据，而滑动变阻器的阻值较小，所以滑动变阻器需要采用分压接法，由于电压表的内阻已知（灵敏电流计改装而成的），所以电流表要用外接法，所以实验电路图如图所示
(3)该电热丝的电阻测量值为12.0Ω，根据
可以判断那名组员的说法似乎有道理，但这个说法是不对的，因为12.0Ω是电热丝在常温下的电阻阻值，而电热丝正常工作时的温度要升高很多，由于电热丝的电阻率会随着温度升高而增大，所以电热丝的阻值大于12.0Ω，所以电热丝的加热功率一定会小于4.0kW。
13．答案：(1)0.5kg(2)
解析：(1)乙状态的平衡方程
从甲状态到乙状态经历等温过程
得
(2)从甲状态到活塞刚与小卡环接触时有
解得
而，则说明100K时活塞已经与卡环接触，则从甲状态到末状态，由理想气体状态方程得
得
14．答案：(1)；(2)0.41
解析：(1)线烧断前
细线烧断后
方向相反，由系统动量守恒得
两棒同时达到最大速度，之后做匀速直线运动。对棒2有
解得
(2)由系统动量守恒得
则
即
设所求时间为t，对棒2由动量定理得
解得
15．答案：（1）10V（2），方向与水平方向成45°角斜向左下（3）
解析：（1）AB的水平距离为，AB的竖直距离为，从A到B的过程根据动能定理有
解得AB两点之间的电势差
（2）小球从A点以动能10J水平向右抛出，经过一段时间后，到达B点速度竖直向下，为40J，说明水平方向上减速运动，水平方向有
解得
方向水平向左；竖直方向有
解得
方向竖直向下。所以匀强电场的场强
方向与水平方向成45°角斜向左下。
（3）根据题意建立如图所示的坐标系
已知小球第一次经过A点正下方D点时电场刚好相反，可知A到D的运动时间为T，小球在水平方向运动时间具有对称性，即A到B和B到D所用时间相同
小球从A到B，在y轴上有
解得
到达D点时小球沿y轴方向的分速度为
则A到D沿y轴方向的位移为
小球第一次经过y轴的D点后电场反向，沿与x轴方向成45°指向右上方，小球在y轴上受力平衡，以的速度做匀速直线运动。沿x轴方向先匀减速后匀加速，根据运动的对称性可知恰好在2T时刻第二次经过A点正下方的E点，此过程沿y轴的位移为
经过E点后，2T~3T时间内电场再次反向，小球沿y轴以的初速度做匀加速直线运动，3T时刻第三次经过y轴，此时沿y轴的分速度为
2T~3T时间沿y轴的位移为
以此类推，从0时刻开始，每经过一个时间间隔T，小球就经过一次y轴，沿y轴的运动均为匀加速直线运动与匀速直线运动交替运动。3T~4T时间沿y轴的位移为
4T~5T时间沿y轴的位移为
以此类推，可得小球第n次经过y轴的总位移为
令，解得
可知小球在第5次经过y轴后到达水平面，当时
则小球在第5次经过y轴位置到水平面的距离为
小球在第7次经过y轴之前竖直方向经历了3次匀速直线运动和4次匀加速直线运动，第7次经过y轴时沿y轴的分速度
小球在第7次经过y轴后沿y轴做匀速直线运动，从第7次经过y轴到水平面经历时间为
与对比可得
小球在第7次经过y轴后沿x轴负方向做匀减速直线运动，其位移为
由A到B的过程中，沿水平方向有
解得
小球到达水平面C时与A点的水平距离。
一、单选题
1．下列关于原子物理知识说法正确的是( )
A.甲图为氢原子的能级结构图，氢原子从基态跃迁到激发态时，放出能量
B.乙图中重核裂变产生的中子能使核裂变反应连续的进行，称为链式反应，其中一种核裂变反应方程为
C.丙图为光电效应中光电子最大初动能与入射光频率的关系图线，不同频率的光照射同种金属发生光电效应时，图线的斜率不相同
D.两个轻核结合成质量较大的核，核子的比结合能增加
2．夏季常出现如图甲所示的日晕现象，日晕是太阳光通过卷层云时，受到冰晶的折射或反射形成的。图乙为一束太阳光射到六角形冰晶上时的光路图，a、b为其折射出的光线中的两种单色光，比较a、b两种单色光，下列说法正确的是( )
A.在冰晶中，b光的波速比a光大
B.通过同一仪器发生双缝干涉，a光的相邻明条纹间距较大
C.b光比a光更容易发生明显衍射现象
D.a、b两种光分别从水射入空气发生全反射时，a光的临界角比b光的小
3．有一部关于星际大战的电影，里面有一个片段，在与地球类似的星球的“赤道”的实验室里，有一个固定的竖直光滑圆轨道，内侧有一个小球恰能做完整的圆周运动，一侧的仪器数据显示：该运动的轨道半径为r，最高点的速度为v。若真存在这样的星球，而且该星球的半径为R，自转可忽略，万有引力常量为G，下列说法正确的是( )
A.该星球的质量为
B.该星球的第一宇宙速度为
C.该星球的近地卫星速度为
D.若该星球的同步卫星周期为T，则该星球的密度为
4．如图所示，四只猴子在水中捞月，它们将一棵又直又高的杨树压弯，竖直倒挂在树梢上，从下到上依次为1、2、3、4号猴子。正当1号打算伸手捞“月亮”时，2号突然两手一滑没抓稳，1号扑通一声掉进了水里。假设2号手滑前四只猴子都处于静止状态，四只猴子的质量都相等且为m，重力加速度为g，那么在2号猴子手滑后的一瞬间( )
A.1号猴子的加速度和速度都等于
B.3号猴子对2号猴子的作用力大小为
C.2号猴子对3号猴子的作用力不变
D.杆对4号猴子的作用力大小为
5．生活在尼罗河的反天刀鱼，它的器官能在其周围产生电场，电场线分布如图所示，M、N、P为电场中的点。下列说法正确的是( )
A.P点电场强度大于M点电场强度
B.P点电势小于N点电势
C.M点电势小于N点电势
D.某带电小颗粒只在电场力作用下从N点沿虚线轨迹运动到M点，其在N点电势能小于在M点电势能
6．甲、乙两列简谐波在同一种均匀介质中沿x轴相向传播，甲波源位于处，乙波源位于处，两波源均沿y轴方向振动。在时刻甲形成的波形如图（a）所示，此时乙波源开始振动，其振动图像如图（b）所示，已知甲波的传播速度，质点P的平衡位置处于处，若两波源一直振动，下列说法正确的是( )
A.乙波的波长为1m
B.甲、乙两波在P点叠加后，P点的振动总是减弱
C.在时，质点P正朝y轴正方向振动
D.从时刻起内，质点P的运动路程为37.5cm
7．列车进站时如图所示，其刹车原理可简化如下：在车身下方固定一矩形线框，利用线框进入磁场时所受的安培力，辅助列车刹车。已知列车的质量为m，车身长为s，线框的ab和cd长度均为L（L小于匀强磁场的宽度），线框的总电阻为R。站台轨道上匀强磁场区域足够长，磁感应强度的大小为B。车头进入磁场瞬间的速度为，列车停止前所受铁轨及空气阻力的合力恒为f。车尾进入磁场瞬间，列车恰好停止。下列说法不正确的是( )
A.列车进站过程中电流方向为abcd
B.线框ab边进入磁场瞬间，加速度大小
C.线框ab边进入磁场瞬间，线框的电流大小为
D.列车从进站到停下来的过程中，减少的动能等于线框产生的热量
二、多选题
8．如图所示，MN是一荧光屏，当带电粒子打到荧光屏上时，荧光屏能够发光。MN的上方有磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。P为屏上一小孔，PQ与MN垂直。一群质量为m、带电荷量q的粒子（不计重力），以相同的速率v，从P处沿垂直于磁场方向且分布在PA与PC所包围的90°范围内射入磁场区域，已知PA与PQ夹角θ满足，不计粒子间的相互作用。下列说法正确的是( )
A.粒子打到荧光屏上时，距P点的最远距离为
B.在荧光屏上将出现一条形亮线，其长度可能为
C.在荧光屏上将出现一条形亮线，其长度可能为
D.在荧光屏上将出现一条形亮线，其长度可能为
9．如图甲所示，竖直放置的轻弹簧一端固定于风洞实验室的水平地面，质量的小球在轻弹簧正上方某处由静止下落，同时受到一个竖直向上恒定的风力。以小球开始下落的位置为原点，竖直向下为x轴正方向，取地面为零势能参考面，在小球下落的全过程中，小球重力势能随小球位移变化关系如图乙中的图线①，弹簧弹性势能随小球位移变化关系如图乙中的图线②，弹簧始终在弹性限度范围内，重力加速度g取，则下列说法中正确的是( )
A.弹簧原长为0.2m
B.小球释放位置距地面的高度为0.6m
C.小球在下落过程受到的风力为0.1N
D.小球刚接触弹簧时的动能为0.36J
10．如图所示，四分之一圆槽AB的半径为R、质量为3m，静止放在水平地面上，圆槽底端B点的切线水平，距离B点为R处有一质量为3m的小球2，其左侧连有轻弹簧。现将质量为m的小球1（可视为质点）从圆槽顶端的A点由静止释放，重力加速度为g，不计一切摩擦。则下列说法正确的是( )
A.在整个过程中，系统（三个物体）动量守恒、总动量为0
B.弹簧弹性势能的最大值为
C.小球1刚与弹簧接触时，与圆槽底端B点相距
D.小球1最终的速度大小为
三、实验题
11．某同学用如图所示装置做“探究向心力与速度的关系”的实验。半径均为R的半圆轨道AB和四分之一圆弧轨道CD固定在竖直面内，通过CD部分最高点D的切线水平，A、C、B在同一水平面上，在D点固定一个力传感器，D点在地面的投影为O，从A点正上方P点处由静止释放一个质量为m的小球，小球沿轨道运动到D点并从D点水平抛出，落地点在Q点（图中未标出）。
(1)对实验的要求，下列说法正确的是_____。
A.圆弧轨道越光滑越好
B.应选用密度大、体积小的小球
C.P点位置比D点高即可
D.为了使力传感器的示数大些，应选用质量小些的球
(2)若实验记录力传感器的示数为F，小球落地点Q到O点的距离为x，改变P点位置进行多次实验，测得多组F、x，作图像，如果图像是一条倾斜的直线，当图像与纵轴的截距为、图像的斜率为________时（用已知量m、R、g表示），则说明向心力与速度平方成正比。
12．小明同学在家中找到一个废弃不用的电热水器，拆解后得到了它的电热丝，他想测量该电热丝的电阻。
(1)首先他用欧姆表对该电热丝进行粗测，将欧姆表的选择开关旋到“×10”挡位，让表笔与电热丝保持良好接触，发现指针偏转角度非常大。为了较好的测出电热丝的阻值，请帮他完善下面的操作。
①将选择开关旋到挡位_____（填“×1”或“×100”）；
②重新进行，让表笔与电热丝保持良好接触，读出欧姆表的示数约为15Ω。
(2)他利用伏安法测量该电热丝的阻值。现有下列器材：
A.电动势为4V的电源
B.量程为0.6A的电流表（内阻约为2Ω），量程为3A的电流表（内阻约为0.5Ω）
C.灵敏电流计G（满偏电流为600μA，内阻为150Ω）
D.滑动变阻器R（最大电阻为5Ω）
E.电阻箱（最大阻值为9999.9Ω）
F.电键一个，导线若干
①为了精确测量电热丝的电阻，小明同学先将灵敏电流计改装为量程3V的电压表，需要给灵敏电流计_____（填“串联”或“并联”）一个电阻，电阻箱的阻值应取_____Ω；
②实验中，电流表应选_____（填“”或“”）。
③为了精确测量电热丝阻值，请你在下面的方框中画出完整的电路图。
(3)实验后测得该电热丝的阻值为12.0Ω，请推测该电热水器在220V电压下工作时的加热功率_____4kW（填“>”或“<”或“=”）。
四、计算题
13．如图甲所示，一个质量不计的活塞将一定质量的理想气体封闭在上端开口的直立圆筒形导热气缸内，气体温度，气柱的高度为，在气缸内壁有固定的小卡环，卡环到气缸底的高度差为10cm。现在活塞上方缓慢堆放细沙，直至气柱长度减为时停止堆放细沙，如图乙所示。之后对气体缓慢降温至。已知大气压强为，气缸的横截面积为，重力加速度g取。求：
(1)堆放细沙的质量m；
(2)温度降为时气体的压强。
14．如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ间距，其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成30°角。杆1、杆2是两根用细线连接的金属杆，质量分别为和，两杆垂直导轨放置，且两端始终与导轨接触良好，两杆的总电阻，两杆在沿导轨向上的外力F作用下保持静止。整个装置处在磁感应强度的匀强磁场中，磁场方向与导轨所在平面垂直，在时刻将细线烧断，保持F不变，重力加速度g取，求：
(1)细线烧断后，两杆最大速度的大小；
(2)两杆刚达到最大速度时，杆1上滑了0.8m，则从时刻起到此刻用了多长时间？
15．如图甲所示，在水平面C的上方，存在竖直平面内周期性变化的匀强电场，电场方向未知，变化规律如图乙所示。把一质量为、带电荷的小球在时从A点以10J的初动能水平向右抛出，经过一段时间后，小球以大小为40J的动能竖直向下经过B点，随后小球第一次经过A点正下方，且经过A点正下方时电场刚好第一次反向。已知AB之间的高度差为2m，水平距离为1m，A点到水平面C的竖直距离为240m，重力加速度g取。求：
（1）AB两点间的电势差；
（2）匀强电场的场强的大小和方向；
（3）小球到达水平面C时与A点的水平距离。
参考答案
1．答案：D
解析：A.甲图为氢原子的能级结构图，当氢原子从基态跃迁到激发态时，吸收能量，故A错误；
B.铀核裂变的核反应方程式为
故B错误；
C.根据爱因斯坦光电效应方程
可知该图线的斜率表示普朗克常量h，不同频率的光照射同种金属发生光电效应时，图线的斜率相同，故C错误；
D.两个轻核结合成质量较大的核，生成物更加稳定，则核子的比结合能增加，故D正确。
故选D。
2．答案：B
解析：A.由图可知a光的偏折程度小于b光的偏折程度，所以
，
根据
可知
故A错误；
B.根据
得
根据双缝干涉条纹间距表达式
可知a光的相邻明条纹间距较大，故B正确；
C.当缝隙和波长差不多或缝隙比波长小的多时能发生明显的衍射现象，所以a光比b光更容易发生明显衍射现象，故C错误；
D.根据
可知
故D错误。
故选B。
3．答案：A
解析：A.在该运动的轨道的最高点，该星球上的重力提供向心力有
在该星球表面，万有引力等于重力，则有
联立可得，该星球的质量为
故A正确；
BC.在该星球表面，万有引力提供向心力有
则该星球的第一宇宙速度为
故BC错误；
D.若该星球的同步卫星周期为T，则该星球有
，
其中h为该星球的同步卫星距该星球表面的距离，解得
故D错误。
故选A。
4．答案：B
解析：A.对1号猴子进行分析可得滑手后的一瞬间只受到重力，所以可得加速度大小为g，初速度为零，故A错误；
BC.在手滑前，设树梢对猴子的作用力为T，对整体有
当2号猴子手滑后的一瞬间，对2、3、4号猴子整体分析可得
联立解得
方向竖直向上，对2号猴子分析可得
解得2号猴子与3号猴子之间的作用力大小为
根据牛顿第三定律可知3号猴子对2号猴子的作用力大小为，故B正确；
C.手滑前3号猴子对2号猴子的作用力大小为,由牛顿第三定律可知2号猴子对3号猴子的作用力为，则手滑后2号猴子对3号猴子的作用力变小，故C错误；
D.杆对4号猴子的作用力保持不变，所以作用力大小仍为4mg，故D错误。
故选B。
5．答案：C
解析：A.P点周围电场线比M点周围电场线稀疏，所以P点电场强度小于M点，故A错误；
BC.无穷远处电势为零，根据沿电场线电势降低可知P点电势为正，N点电势为负，所以P点电势高于N点电势，且M点电势小于N点电势，故B错误，C正确；
D.小颗粒所受电场力指向轨迹凹侧，所以小颗粒带正电，则其在N点电势能大于在M点电势能，故D错误。
故选C。
6．答案：C
解析：A.由图（b）可知，乙波的周期为1s，甲、乙两波在同一种均匀介质中，则两波传播速度相同，因此，则有
故A错误；
B.由题意可知，在
时乙波到达P点，质点P开始从平衡位置向y轴正方向振动。甲的周期
可知，甲波到达P点需要2s，在时，甲波在P点起振方向从平衡位置向y轴负方向，对乙波，在时，在P点从平衡位置向y轴负方向振动，因此P点为振动加强点，故B错误；
C.由选项B分析可知，乙波到达P点需要1.5s时间，且起振方向为沿y轴正方向，乙波的周期为1s，乙波到达P点后，经0.25s到达y轴正方向最大位移处，因此在时，质点P正朝y轴正方向振动，故C正确；
D.从时刻起，乙波到达P点需要1.5s时间，乙波使P质点振动0.5s，质点P的运动路程是
又有
在时，甲波传到P点，此时质点P从平衡位置向y轴负方向振动，可知在时间内，P点的振幅为
则有在时间内，质点P的运动路程是
则有从时刻起内，质点P的运动路程为
故D错误。
故选C。
7．答案：D
解析：A.列车进站过程中穿过线框的磁通量变大，由楞次定律可知列车进站过程中电流方向为abcd，故A正确，不符合题意；
BC.列车ab边进入磁场瞬间产生的感应电动势为
由闭合电路的欧姆定律得
对列车由牛顿第二定律得
联立解得
故BC正确，不符合题意；
D.列车从进站到停下来的过程中，减少的动能等于线框产生的热量与克服空气阻力产生的摩擦生热，故D错误，符合题意。
故选D。
8．答案：AD
解析：A.由于所有粒子的质量和电荷量都相同，且速度相同，所以根据公式
可知，所有粒子轨道半径为
当粒子沿方向射入时，在磁场中的轨迹为半圆，因此打在屏上的位置距离P点为圆的直径，此时距P点的距离最大，最大距离为
故A正确；
BCD.根据题意可知，正粒子沿着右侧边界射入，轨迹如图所示
此时出射点最近，由几何关系有
正粒子沿着左侧边界射入，轨迹如图所示
此时出射点最近，由几何关系有
由于PA与PQ夹角θ满足
则当
时，有
则在荧光屏上将出现一条形亮线，其长度为
当
时，有
则在荧光屏上将出现一条形亮线，其长度为
由于θ不能取和，则和不能等于1，则长度不可能为，故BC错误，D正确。
故选AD。
9．答案：AC
解析：AB.根据
可知初始时小球距地面的高度为
当时弹簧具有弹性势能，所以弹簧的原长为
故A正确，B错误；
C.小球从静止下落到最大弹性势能处根据功能关系
解得
方向竖直向上，故C正确；
D.小球从静止下落到与弹簧接触时根据功能关系得
故D错误。
故选AC。
10．答案：BCD
解析：A.不计一切摩擦，在整个过程中，系统（三个物体）水平方向动量守恒，小球1在从斜面下落过程中，由于受重力作用，竖直方向动量不为零，故A错误；
B.小球1从斜面下来，设小球1的速度大小为，圆槽的速度大小为，水平方向动量守恒，则
由机械能守恒定律可得
解得
，
球1与弹簧碰撞后与球2达到共同速度时弹簧的弹性势能最大，由动量守恒定律得
弹簧弹性势能的最大值为
故B正确；
C.小球1从开始下滑到离开圆槽
又
解得圆槽向左运动的距离为
小球1滑下圆槽时与弹性相距
当小球1刚与弹簧接触时，圆槽向左再运动的距离
所以小球1刚与弹簧接触时，与圆槽底端B点相距
故C正确；
D.小球1与弹簧碰撞后，弹簧原长时小球1与弹簧分离，由动量守恒和机械能守恒定律得
解得小球1的速度
小球2的速度
小球1向左运动与圆槽相作用，小球1再次与圆槽分离，由动量守恒定律、机械能守恒定律可得
，
解得小球1向右运动的速度
小球1再向右无法追上小球2，故小球1最终的速度大小为
故D正确。
故选BCD。
11．答案：(1)B(2)；
解析：(1)A.圆弧轨道是否光滑对实验没有影响，故A错误；
B.选用密度大、体积小的小球，可以减小空气阻力的影响，故B正确；
C.根据题意，若小球恰好通过D点，由牛顿第二定律有
可得
由能量守恒定律可知，若P点位置比D点略高些，则小球可能到不了D点，故C错误；
D.同样的实验过程，质量小些的球通过D点时，对力传感器压力会小些，不利于实验的测量，产生误差较大，故D错误。
故选B。
(2)根据题意可知，在D点，小球受到的合力提供向心力，则有
根据题意可知，小球离开D点做平抛运动，竖直方向上有
水平方向上有
联立解得
在D点，根据牛顿第二定律有
联立整理可得
则当图像与纵轴的截距为，斜率为时，向心力与速度平方成正比。
12．答案：(1)“×1”；欧姆调零
(2)串联；4850；A1
(3)<
解析：(1)用欧姆表粗测电阻时指针偏转角太大，说明欧姆表示数比较小，这应该是一个小电阻，需要将选择开关的倍率减小，即旋到“×1”挡位，更换倍率后要重新进行欧姆调零。
(2)将灵敏电流计G改成3V量程的电压表，需要串联一个电阻，且满足
解得
由题意可知流过电热丝的最大电流
所以电流表应该选；
为了精确测量电热丝阻值，需要多测几组数据，而滑动变阻器的阻值较小，所以滑动变阻器需要采用分压接法，由于电压表的内阻已知（灵敏电流计改装而成的），所以电流表要用外接法，所以实验电路图如图所示
(3)该电热丝的电阻测量值为12.0Ω，根据
可以判断那名组员的说法似乎有道理，但这个说法是不对的，因为12.0Ω是电热丝在常温下的电阻阻值，而电热丝正常工作时的温度要升高很多，由于电热丝的电阻率会随着温度升高而增大，所以电热丝的阻值大于12.0Ω，所以电热丝的加热功率一定会小于4.0kW。
13．答案：(1)0.5kg(2)
解析：(1)乙状态的平衡方程
从甲状态到乙状态经历等温过程
得
(2)从甲状态到活塞刚与小卡环接触时有
解得
而，则说明100K时活塞已经与卡环接触，则从甲状态到末状态，由理想气体状态方程得
得
14．答案：(1)；(2)0.41
解析：(1)线烧断前
细线烧断后
方向相反，由系统动量守恒得
两棒同时达到最大速度，之后做匀速直线运动。对棒2有
解得
(2)由系统动量守恒得
则
即
设所求时间为t，对棒2由动量定理得
解得
15．答案：（1）10V（2），方向与水平方向成45°角斜向左下（3）
解析：（1）AB的水平距离为，AB的竖直距离为，从A到B的过程根据动能定理有
解得AB两点之间的电势差
（2）小球从A点以动能10J水平向右抛出，经过一段时间后，到达B点速度竖直向下，为40J，说明水平方向上减速运动，水平方向有
解得
方向水平向左；竖直方向有
解得
方向竖直向下。所以匀强电场的场强
方向与水平方向成45°角斜向左下。
（3）根据题意建立如图所示的坐标系
已知小球第一次经过A点正下方D点时电场刚好相反，可知A到D的运动时间为T，小球在水平方向运动时间具有对称性，即A到B和B到D所用时间相同
小球从A到B，在y轴上有
解得
到达D点时小球沿y轴方向的分速度为
则A到D沿y轴方向的位移为
小球第一次经过y轴的D点后电场反向，沿与x轴方向成45°指向右上方，小球在y轴上受力平衡，以的速度做匀速直线运动。沿x轴方向先匀减速后匀加速，根据运动的对称性可知恰好在2T时刻第二次经过A点正下方的E点，此过程沿y轴的位移为
经过E点后，2T~3T时间内电场再次反向，小球沿y轴以的初速度做匀加速直线运动，3T时刻第三次经过y轴，此时沿y轴的分速度为
2T~3T时间沿y轴的位移为
以此类推，从0时刻开始，每经过一个时间间隔T，小球就经过一次y轴，沿y轴的运动均为匀加速直线运动与匀速直线运动交替运动。3T~4T时间沿y轴的位移为
4T~5T时间沿y轴的位移为
以此类推，可得小球第n次经过y轴的总位移为
令，解得
可知小球在第5次经过y轴后到达水平面，当时
则小球在第5次经过y轴位置到水平面的距离为
小球在第7次经过y轴之前竖直方向经历了3次匀速直线运动和4次匀加速直线运动，第7次经过y轴时沿y轴的分速度
小球在第7次经过y轴后沿y轴做匀速直线运动，从第7次经过y轴到水平面经历时间为
与对比可得
小球在第7次经过y轴后沿x轴负方向做匀减速直线运动，其位移为
由A到B的过程中，沿水平方向有
解得
小球到达水平面C时与A点的水平距离。
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