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2024届高考物理挑战模拟卷 【江苏卷】(含答案)
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这是一份2024届高考物理挑战模拟卷 【江苏卷】(含答案)，共15页。试卷主要包含了单选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
一、单选题
1．下列说法正确的是( )
A.在进行演示光电效应实验时锌的逸出功与入射的紫外线频率成正比
B.放射性元素产生的α射线可以用于钢梁或钢轨的探伤
C.由单晶体组成的多晶体也具有各向异性
D.运动着的物体都有与之相联系的物质波，其波长
2．在北京时间7月24日19:00开始的2023福冈游泳世锦赛男子100米蛙泳决赛中，覃海洋以57秒69的成绩再次打破亚洲纪录并夺得金牌，这是中国选手在该项目的世锦赛第一金。已知游泳比赛的泳道长为50米，则( )
A.题干中的19:00指的是时刻，57秒69指的是时间间隔
B.比赛全程覃海洋的平均速度约为1.73 m/s
C.在比赛过程中水对覃海洋的作用力大于他对水的作用力
D.教练通过视频回放研究覃海洋的泳姿时，可以将覃海洋看成质点
3．如图是某输电线路的简化图，两理想变压器的匝数比分别为，间接入电压有效值恒为U的正弦交流电源。三个电阻的阻值相等。则电阻c两端的电压为( )
A.B.C.D.
4．如图所示，两足够长的等长均匀硬质导线首尾相接制成刚性闭合线框，若正方形线框与正六边形线框中通有沿顺时针、大小相等的电流。已知通电直导线在周围某点产生的磁感应强度大小与导线中的电流成正比，与该点到导线的距离成反比。分别为两线框的中心点，则两点的磁感应强度大小之比为( )
A.B.4:9C.D.2:3
5．2023年9月21日，神舟十六号航天员景海鹏、朱杨柱、桂海潮在“天宫”空间站向全国青少年进行太空科普授课，如图所示，演示了两个钢球间的碰撞，授课内容通过“天链”卫星转发到地面，“天链”卫星是地球同步卫星，“天宫”空间站在距离地球表面370千米~450千米的椭圆轨道上运动，则( )
A.“天链”卫星在轨运行时可能经过我国北京市上空
B.“天宫”空间站的运行周期比“天链”卫星的运行周期长
C.“天链”卫星运动的向心加速度比放置在地球赤道上物体的小
D.航天员演示两球碰撞时，两球组成的系统动量守恒，但所受的合力不为零
6．干涉热膨胀仪是一种用于测量物体在温度变化下的长度变化的仪器，它基于光的干涉原理和物体热膨胀的特性，通过观察干涉条纹的变化来确定物体的长度变化。如图所示为干涉热膨胀仪的原理示意图，玻璃平板之间放置由石英或者铁镍合金制成的环柱G，被测样品C放在环柱内，C的上表面与玻璃平板下表面形成空气劈尖。用单色光垂直照射到玻璃平板上，可以观察到干涉条纹，热膨胀系数（表示温度变化时体积的变化程度）用α表示，下列现象描述正确的是( )
A.若，温度升高，干涉条纹向左移动
B.C上表面可以与玻璃平板下表面平行
C.若仅换用频率更小的光，干涉条纹向左移动
D.若仅换用频率更大的光，干涉条纹不发生变化
7．一大厦中的竖直电梯，第一次经加速、匀速、减速过程从1层运动到21层，速度v与时间t的关系图像如图所示。第二次从1层开始运动，在11层停一次后运动到21层，已知电梯加、减速过程的加速度大小相等且恒定，最大速度相同，每层楼高度相同。电梯从1层开始运动时为计时起点，第二次电梯速度v与时间t、位移x与时间t的关系图线，可能正确的是( )
A.B.
C.D.
8．洗刷玻璃幕墙的“蜘蛛人”工作既辛苦又危险，如图所示“蜘蛛人”悬在空中，他受到悬绳的拉力T、沿刷杆向外的倾斜推力和F所在平面始终垂直于竖直墙面。假设刷杆对人的倾斜推力方向不变，人与墙间的刷杆长度不变，则( )
A.当悬绳变长后F变大
B.当悬绳变长后T变小
C.当悬绳变长后T和F的合力变小
D.人对悬绳的拉力是悬绳发生形变产生的
9．如图所示，长为L的不可伸长轻绳一端固定在倾角为的固定斜面体上的O点，另一端拴接一质量为m、可视为质点的滑块。在最高点给滑块一沿斜面且垂直绳的初速度，滑块转动三周通过最高点时恰能通过最高点，已知滑块与斜面体间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，滑块的初动能为( )
A.B.
C.D.
10．如图所示，一定质量的理想气体从状态a开始，经历状态后又回到状态a。则下列说法正确的是( )
A.，气体分子的平均动能先减小后增大
B.，气体吸收的热量大于气体对外界做的功
C.，过程气体对外做的功大于过程外界对气体做的功
D.，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数不变
11．AB与BC是两长度相同、固定的绝缘细管，在B处通过圆弧管道平滑连接，如图所示。管内A处固定有一个带电小球（直径比细管略小），整个装置处在竖直向下的匀强电场中。已知两管的长度均为5.0 m，与水平方向的夹角为，小球的质量为，带电荷量，电场强度大小为。小球在管内运动时所受的摩擦阻力分别为其对管壁压力的，小球运动过程中电荷量不发生变化。取，。某时刻由静止释放小球，则( )
A.小球第一次运动到B点时的速度为5 m/s
B.小球运动全过程电势能减少
C.小球在AB管内运动的总路程约为5.5 m
D.小球在BC管内运动的总路程约为1.2 m
二、实验题
12．某实验小组用自由落体法验证机械能守恒定律，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落。
（1）本实验中，不同组同学在实验操作过程中出现如图（a）的四种情况，其中操作正确的是________。（填字母序号）
（2）正确操作后，打下的部分纸带如图（b）所示，O点是打下的第一个点，为另外4个连续打下的点。已知电源频率为50 Hz，重物质量为200 g，当地重力加速度，则C点读数为_______ cm，从O点到C点，重物的重力势能的减少量为_______J，动能的增加量为_______J。（计算结果均保留3位有效数字）
（3）比较第（2）问中与的大小，出现这一结果的原因可能是_______。（填选项前字母序号）
A.电源频率偏低，导致打点周期偏大B.存在空气阻力
C.纸带与打点计时器间存在摩擦力D.接通电源前释放了纸带
三、计算题
13．如图所示为某球心为O、半径为R的半球形透明砖的横截面，B点在O点的正上方，。当某单色光从P点以的入射角入射时，光线从透明砖上的B点射出。已知真空中的光速为，。
（1）求透明砖的折射率和该光从P点传播到B点所用的时间。
（2）若图中直径上均有题述单色光以θ角为入射角射入，只考虑首次入射到圆弧上的光，求截面内圆弧上有光射出部分的弧长。
14．如图所示，半径为R的光滑竖直半圆轨道ABC下端与水平光滑轨道AP在A点相切，A点右侧有一弹簧，ABC上端和水平传送带CD相切并稍微错开，刚好允许小滑块P通过，在传送带右端有一光滑轨道DEF，在D点和传送带平滑相连，其中DE段水平，EF段为曲面。现将小滑块P压缩弹簧并由静止释放，其恰能经过C点滑上传送带，并和位于E点的小球发生弹性碰撞，小球被撞击后每次都能先于小滑块返回E处，且小球返回E处后即被固定，与滑块碰撞前静止释放。已知滑块的质量，小球的质量，半圆轨道半径，小滑块与传送带之间的动摩擦因数为0.5，传送带长为1.0 m，始终以的速度顺时针转动，不计空气阻力，求：
（1）小滑块经过半圆轨道上A点时对轨道的压力；
（2）小滑块和小球发生第一次碰撞后瞬间各自的速度大小。
15．如图所示，在光滑绝缘的水平桌面上建立平面直角坐标系xOy，一条金属导轨放置在x轴上，金属导轨Oa在（k为大于0的常数）的曲线上，金属导轨cd与x轴平行。延长线经过a。在之间以及cd与x轴之间存在竖直向下的匀强磁场，两磁场的磁感应强度均为B。金属棒1在水平向右的拉力作用下，从y轴处由静止开始水平向右做匀加速直线运动，金属棒2放置在两磁场之间的无磁场区域，金属棒3与轴的交点分别为。棒1、2、3的质量分别为，长度均与两点间的距离相等，均始终与x轴垂直且与导轨接触良好。棒1单位长度的电阻为r，棒2、3串联后阻值为R，棒1运动到ab处时撤去拉力。棒1、2发生碰撞损失的机械能为，碰前瞬间棒1的速度是碰后瞬间棒2速度的2倍，棒2、3在离开磁场前达到共同速度。求：
（1）棒1、2碰撞过程中棒1对棒2的冲量大小；
（2）的间距与棒2、3共速时间距的差值；
（3）棒1从y轴处运动到ab处的过程中克服安培力做的功。
参考答案
1．答案：D
解析：
2．答案：A
解析：题述中的19:00指的是时刻，57秒69指的是时间间隔，A正确；平均速度为位移与时间的比值，全程位移为0，平均速度为0，B错误；根据牛顿第三定律可知作用力与反作用力始终等大反向，C错误；研究运动员的泳姿时要考虑运动员的姿态，不能将他看成质点，D错误。
3．答案：C
解析：设三个电阻的阻值均为R，通过变压器线圈1、2、3、4的电流分别为，两端的电压分别为，有，理想变压器原、副线圈两端电压之比等于匝数比，有，理想变压器输入功率等于输出功率，有，同理有，同一回路有，又有，可得，C正确。
4．答案：A
解析：设导线总长为L，电流为I，根据题意结合几何关系可知a点的磁感应强度大小为点的磁感应强度大小为，解得两点的磁感应强度大小之比为，A正确。
5．答案：D
解析：“天链”卫星是地球同步卫星，同步卫星的轨道在赤道平面内，不可能经过我国北京市上空，A错误；“天链”卫星的轨道高度比“天宫”空间站的轨道高度高，根据开普勒第三定律可知“天链”卫星的运行周期长，B错误；“天链”卫星的周期与地球的自转周期相同，则角速度相同，又“天链”卫星的轨道半径大，由知“天链”卫星运动的向心加速度比放置在地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度大，C错误；两钢球碰撞时间短，系统动量守恒，但两钢球依然受到地球的引力，所受合力不为零，D正确。
6．答案：A
解析：C的上表面和玻璃板的下表面反射的光进行干涉，在空气层厚度的两倍为光波长整数倍处形成亮条纹，如果G的热膨胀系数大于C的热膨胀系数，当温度升高时，C与玻璃板间的空气膜变厚，对应符合条件的位置左移，即看起来条纹向左移动，A正确。由劈尖干涉原理可知若C上表面与玻璃平板下表面平行，则不会形成明暗相间的干涉条纹，B错误。单色光频率减小，则波长变大，由可知，干涉条纹间距增大，对应空气膜厚度符合条件的位置向右移动，CD错误。
7．答案：C
解析：第一次，电梯从1层运动到21层，上升距离为20层楼的高度，由于加速和减速过程的加速度大小相等，则运动具有对称性，根据题图可知，时刻电梯恰上升到11层。第二次，电梯经历加速、匀速、减速过程到达11层，所用时间一定大于，且从11层到21层的图像与从1层到11层的相同，可知AB不可能正确；第二次，电梯经历加速、匀速、减速、静止、加速、匀速、减速过程，根据图像切线的斜率表示速度可知，C可能正确，D不可能正确。
8．答案：B
解析：作和重力的三力平衡图，如图所示，当悬绳长度变长后悬绳与竖直方向的夹角减小，F变小，T变小，A错误，B正确。T和F的合力大小等于重力大小，保持不变，C错误。人对悬绳的拉力是人发生形变产生的，D错误。
9．答案：D
解析：滑块转动三周通过最高点时恰能通过最高点，根据牛顿第二定律有，从开始运动到第三周通过最高点，根据动能定理有，解得，D正确。
10．答案：B
解析：根据理想气体状态方程有，，气体的温度先升高后降低，故气体分子的平均动能先增大后减小，A错误；，由于气体的体积增大，故气体对外界做功，由可知气体的温度升高，故气体的内能增加，由可知气体吸收的热量大于气体对外界做的功，B正确；根据图像与横轴围成的面积表示做的功可知，过程气体对外界做的功小于过程外界对气体做的功，C错误；，气体的压强不变，温度降低，分子平均动能变小，则分子在单位时间内撞击单位面积器壁的次数增多，D错误。
11．答案：B
解析：第一步：由牛顿第二定律和直线运动规律求解小球第一次运动到B点时的速度
，刚开始小球在AB管中运动的受力情况如图所示，由牛顿第二定律有，在AB段，由运动学公式有，解得小球第一次运动到B点时的速度大小为，A错误。
第二步：分析小球各个运动阶段所受合力
在AB段向上运动时所受合力大小为，沿AB向上，在BC上下滑过程所受合力大小为，沿BC向上，在BC段上滑过程所受合力大小为，沿BC向上，小球在AB段下滑过程所受合力大小为，沿AB向上。
第三步：分析小球最终停止的位置，根据功能关系计算电势能变化量
由第二步分析知小球最终会停在B点，整个过程中电场力做正功，电势能的变化量为，B正确。
第四步：分析小球在B点左右两侧运动路程的关系
设整个运动过程中小球在AB段向上运动的路程为，向下运动的路程为，总路程为；在BC段向下运动的路程为，向上运动的路程为，总路程为。根据功能关系有，且，解得，对整个过程，有，解得，CD错误。
12．答案：（1）B
（2）27.90（27.88~27.91均可）；0.547；0.588
（3）AD
解析：（1）打点计时器应接交流电源，操作时用手提住纸带的上端，让重物尽量靠近打点计时器，故选B。
（2）由图（b）可知C点读数为27.90 cm，之间的距离为，重物的重力势能减少量为，做匀变速直线运动的物体在某段时间中点的速度等于这段时间内的平均速度，因此，因此动能的增加量为。
（3）工作电压的频率偏低，导致打点周期偏大，则求得的速度偏大，可能导致动能的增加量大于重力势能的减少量，A正确；存在摩擦力和空气阻力会使重力势能的减少量大于动能的增加量，BC错误；提前释放了纸带，纸带的初速度不为零，下落相同时间速度偏大，导致动能的增加量大于重力势能的减少量，D正确。
13．答案：（1）；
（2）
解析：（1）光线从B点射出的光路图如图甲
由几何关系可知
可得
透明砖的折射率
由几何关系可知
光在透明砖中的传播速度
传播时间
（2）如图乙所示，设入射光恰好在两个位置发生全反射，则有
可得
半圆右侧无光射出的区域对应的圆心角为
半圆左侧无光射出的区域对应的圆心角为
则圆弧上有光射出的弧长为
解得
14．答案：（1）12 N
（2）见解析
解析：（1）小滑块恰好能经过C点，则有
解得
由机械能守恒定律有
在A点对小滑块有
解得
由牛顿第三定律有，方向竖直向下
（2）小滑块滑上传送带后的加速度
设小滑块的速度达到4 m/s时经过的位移为x，则有
解得，故小滑块到达D点时的速度
设小滑块和小球碰撞后瞬间的速度分别为和
则由动量守恒定律得
由能量守恒定律得
联立解得
15．答案：（1）
（2）
（3）
解析：（1）设碰撞后瞬间金属棒2的速度为v，则碰撞前瞬间金属棒1的速度（即金属棒1到达ab的速度）为，设碰撞后瞬间金属棒1的速度为
由动量守恒定律可得
由能量守恒定律可得
解得
由动量定理可得在金属棒1、2碰撞过程中金属棒1对金属棒2的冲量大小为
（2）金属棒2、3组成的整体在ce右侧的磁场中运动过程中，满足动量守恒定律，设最终的共同速度为
则有
设的长度均为，结合时可得
金属棒2、3组成的整体在ce右侧的磁场中运动，对金属棒3由动量定理可得
由法拉第电磁感应定律可得
由欧姆定律可得
设两点间的距离与金属棒2、3共速时的距离之差为，则有
综合解得
（3）金属棒1在水平向右的拉力作用下做匀加速直线运动，由（1）知当金属棒1运动到ab处时速度大小为，则有
设金属棒1的位移为x时，速度为，则有
由法拉第电磁感应定律得
由闭合电路欧姆定律得
又
综合可得
与x成正比，则金属棒1的位移为x时，克服安培力做的功为
当时，
一种金属的逸出功由该金属本身的性质决定，与入射光频率无关
A错误
放射性元素产生的α射线是氦核流，它的穿透能力很差，不可以用于钢梁或钢轨的探伤
B错误
多晶体由单晶体杂乱无章地组成，一般不具有各向异性，而是各向同性
C错误
运动着的物体都有与之相联系的物质波，波长
D正确
一、单选题
1．下列说法正确的是( )
A.在进行演示光电效应实验时锌的逸出功与入射的紫外线频率成正比
B.放射性元素产生的α射线可以用于钢梁或钢轨的探伤
C.由单晶体组成的多晶体也具有各向异性
D.运动着的物体都有与之相联系的物质波，其波长
2．在北京时间7月24日19:00开始的2023福冈游泳世锦赛男子100米蛙泳决赛中，覃海洋以57秒69的成绩再次打破亚洲纪录并夺得金牌，这是中国选手在该项目的世锦赛第一金。已知游泳比赛的泳道长为50米，则( )
A.题干中的19:00指的是时刻，57秒69指的是时间间隔
B.比赛全程覃海洋的平均速度约为1.73 m/s
C.在比赛过程中水对覃海洋的作用力大于他对水的作用力
D.教练通过视频回放研究覃海洋的泳姿时，可以将覃海洋看成质点
3．如图是某输电线路的简化图，两理想变压器的匝数比分别为，间接入电压有效值恒为U的正弦交流电源。三个电阻的阻值相等。则电阻c两端的电压为( )
A.B.C.D.
4．如图所示，两足够长的等长均匀硬质导线首尾相接制成刚性闭合线框，若正方形线框与正六边形线框中通有沿顺时针、大小相等的电流。已知通电直导线在周围某点产生的磁感应强度大小与导线中的电流成正比，与该点到导线的距离成反比。分别为两线框的中心点，则两点的磁感应强度大小之比为( )
A.B.4:9C.D.2:3
5．2023年9月21日，神舟十六号航天员景海鹏、朱杨柱、桂海潮在“天宫”空间站向全国青少年进行太空科普授课，如图所示，演示了两个钢球间的碰撞，授课内容通过“天链”卫星转发到地面，“天链”卫星是地球同步卫星，“天宫”空间站在距离地球表面370千米~450千米的椭圆轨道上运动，则( )
A.“天链”卫星在轨运行时可能经过我国北京市上空
B.“天宫”空间站的运行周期比“天链”卫星的运行周期长
C.“天链”卫星运动的向心加速度比放置在地球赤道上物体的小
D.航天员演示两球碰撞时，两球组成的系统动量守恒，但所受的合力不为零
6．干涉热膨胀仪是一种用于测量物体在温度变化下的长度变化的仪器，它基于光的干涉原理和物体热膨胀的特性，通过观察干涉条纹的变化来确定物体的长度变化。如图所示为干涉热膨胀仪的原理示意图，玻璃平板之间放置由石英或者铁镍合金制成的环柱G，被测样品C放在环柱内，C的上表面与玻璃平板下表面形成空气劈尖。用单色光垂直照射到玻璃平板上，可以观察到干涉条纹，热膨胀系数（表示温度变化时体积的变化程度）用α表示，下列现象描述正确的是( )
A.若，温度升高，干涉条纹向左移动
B.C上表面可以与玻璃平板下表面平行
C.若仅换用频率更小的光，干涉条纹向左移动
D.若仅换用频率更大的光，干涉条纹不发生变化
7．一大厦中的竖直电梯，第一次经加速、匀速、减速过程从1层运动到21层，速度v与时间t的关系图像如图所示。第二次从1层开始运动，在11层停一次后运动到21层，已知电梯加、减速过程的加速度大小相等且恒定，最大速度相同，每层楼高度相同。电梯从1层开始运动时为计时起点，第二次电梯速度v与时间t、位移x与时间t的关系图线，可能正确的是( )
A.B.
C.D.
8．洗刷玻璃幕墙的“蜘蛛人”工作既辛苦又危险，如图所示“蜘蛛人”悬在空中，他受到悬绳的拉力T、沿刷杆向外的倾斜推力和F所在平面始终垂直于竖直墙面。假设刷杆对人的倾斜推力方向不变，人与墙间的刷杆长度不变，则( )
A.当悬绳变长后F变大
B.当悬绳变长后T变小
C.当悬绳变长后T和F的合力变小
D.人对悬绳的拉力是悬绳发生形变产生的
9．如图所示，长为L的不可伸长轻绳一端固定在倾角为的固定斜面体上的O点，另一端拴接一质量为m、可视为质点的滑块。在最高点给滑块一沿斜面且垂直绳的初速度，滑块转动三周通过最高点时恰能通过最高点，已知滑块与斜面体间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，滑块的初动能为( )
A.B.
C.D.
10．如图所示，一定质量的理想气体从状态a开始，经历状态后又回到状态a。则下列说法正确的是( )
A.，气体分子的平均动能先减小后增大
B.，气体吸收的热量大于气体对外界做的功
C.，过程气体对外做的功大于过程外界对气体做的功
D.，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数不变
11．AB与BC是两长度相同、固定的绝缘细管，在B处通过圆弧管道平滑连接，如图所示。管内A处固定有一个带电小球（直径比细管略小），整个装置处在竖直向下的匀强电场中。已知两管的长度均为5.0 m，与水平方向的夹角为，小球的质量为，带电荷量，电场强度大小为。小球在管内运动时所受的摩擦阻力分别为其对管壁压力的，小球运动过程中电荷量不发生变化。取，。某时刻由静止释放小球，则( )
A.小球第一次运动到B点时的速度为5 m/s
B.小球运动全过程电势能减少
C.小球在AB管内运动的总路程约为5.5 m
D.小球在BC管内运动的总路程约为1.2 m
二、实验题
12．某实验小组用自由落体法验证机械能守恒定律，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落。
（1）本实验中，不同组同学在实验操作过程中出现如图（a）的四种情况，其中操作正确的是________。（填字母序号）
（2）正确操作后，打下的部分纸带如图（b）所示，O点是打下的第一个点，为另外4个连续打下的点。已知电源频率为50 Hz，重物质量为200 g，当地重力加速度，则C点读数为_______ cm，从O点到C点，重物的重力势能的减少量为_______J，动能的增加量为_______J。（计算结果均保留3位有效数字）
（3）比较第（2）问中与的大小，出现这一结果的原因可能是_______。（填选项前字母序号）
A.电源频率偏低，导致打点周期偏大B.存在空气阻力
C.纸带与打点计时器间存在摩擦力D.接通电源前释放了纸带
三、计算题
13．如图所示为某球心为O、半径为R的半球形透明砖的横截面，B点在O点的正上方，。当某单色光从P点以的入射角入射时，光线从透明砖上的B点射出。已知真空中的光速为，。
（1）求透明砖的折射率和该光从P点传播到B点所用的时间。
（2）若图中直径上均有题述单色光以θ角为入射角射入，只考虑首次入射到圆弧上的光，求截面内圆弧上有光射出部分的弧长。
14．如图所示，半径为R的光滑竖直半圆轨道ABC下端与水平光滑轨道AP在A点相切，A点右侧有一弹簧，ABC上端和水平传送带CD相切并稍微错开，刚好允许小滑块P通过，在传送带右端有一光滑轨道DEF，在D点和传送带平滑相连，其中DE段水平，EF段为曲面。现将小滑块P压缩弹簧并由静止释放，其恰能经过C点滑上传送带，并和位于E点的小球发生弹性碰撞，小球被撞击后每次都能先于小滑块返回E处，且小球返回E处后即被固定，与滑块碰撞前静止释放。已知滑块的质量，小球的质量，半圆轨道半径，小滑块与传送带之间的动摩擦因数为0.5，传送带长为1.0 m，始终以的速度顺时针转动，不计空气阻力，求：
（1）小滑块经过半圆轨道上A点时对轨道的压力；
（2）小滑块和小球发生第一次碰撞后瞬间各自的速度大小。
15．如图所示，在光滑绝缘的水平桌面上建立平面直角坐标系xOy，一条金属导轨放置在x轴上，金属导轨Oa在（k为大于0的常数）的曲线上，金属导轨cd与x轴平行。延长线经过a。在之间以及cd与x轴之间存在竖直向下的匀强磁场，两磁场的磁感应强度均为B。金属棒1在水平向右的拉力作用下，从y轴处由静止开始水平向右做匀加速直线运动，金属棒2放置在两磁场之间的无磁场区域，金属棒3与轴的交点分别为。棒1、2、3的质量分别为，长度均与两点间的距离相等，均始终与x轴垂直且与导轨接触良好。棒1单位长度的电阻为r，棒2、3串联后阻值为R，棒1运动到ab处时撤去拉力。棒1、2发生碰撞损失的机械能为，碰前瞬间棒1的速度是碰后瞬间棒2速度的2倍，棒2、3在离开磁场前达到共同速度。求：
（1）棒1、2碰撞过程中棒1对棒2的冲量大小；
（2）的间距与棒2、3共速时间距的差值；
（3）棒1从y轴处运动到ab处的过程中克服安培力做的功。
参考答案
1．答案：D
解析：
2．答案：A
解析：题述中的19:00指的是时刻，57秒69指的是时间间隔，A正确；平均速度为位移与时间的比值，全程位移为0，平均速度为0，B错误；根据牛顿第三定律可知作用力与反作用力始终等大反向，C错误；研究运动员的泳姿时要考虑运动员的姿态，不能将他看成质点，D错误。
3．答案：C
解析：设三个电阻的阻值均为R，通过变压器线圈1、2、3、4的电流分别为，两端的电压分别为，有，理想变压器原、副线圈两端电压之比等于匝数比，有，理想变压器输入功率等于输出功率，有，同理有，同一回路有，又有，可得，C正确。
4．答案：A
解析：设导线总长为L，电流为I，根据题意结合几何关系可知a点的磁感应强度大小为点的磁感应强度大小为，解得两点的磁感应强度大小之比为，A正确。
5．答案：D
解析：“天链”卫星是地球同步卫星，同步卫星的轨道在赤道平面内，不可能经过我国北京市上空，A错误；“天链”卫星的轨道高度比“天宫”空间站的轨道高度高，根据开普勒第三定律可知“天链”卫星的运行周期长，B错误；“天链”卫星的周期与地球的自转周期相同，则角速度相同，又“天链”卫星的轨道半径大，由知“天链”卫星运动的向心加速度比放置在地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度大，C错误；两钢球碰撞时间短，系统动量守恒，但两钢球依然受到地球的引力，所受合力不为零，D正确。
6．答案：A
解析：C的上表面和玻璃板的下表面反射的光进行干涉，在空气层厚度的两倍为光波长整数倍处形成亮条纹，如果G的热膨胀系数大于C的热膨胀系数，当温度升高时，C与玻璃板间的空气膜变厚，对应符合条件的位置左移，即看起来条纹向左移动，A正确。由劈尖干涉原理可知若C上表面与玻璃平板下表面平行，则不会形成明暗相间的干涉条纹，B错误。单色光频率减小，则波长变大，由可知，干涉条纹间距增大，对应空气膜厚度符合条件的位置向右移动，CD错误。
7．答案：C
解析：第一次，电梯从1层运动到21层，上升距离为20层楼的高度，由于加速和减速过程的加速度大小相等，则运动具有对称性，根据题图可知，时刻电梯恰上升到11层。第二次，电梯经历加速、匀速、减速过程到达11层，所用时间一定大于，且从11层到21层的图像与从1层到11层的相同，可知AB不可能正确；第二次，电梯经历加速、匀速、减速、静止、加速、匀速、减速过程，根据图像切线的斜率表示速度可知，C可能正确，D不可能正确。
8．答案：B
解析：作和重力的三力平衡图，如图所示，当悬绳长度变长后悬绳与竖直方向的夹角减小，F变小，T变小，A错误，B正确。T和F的合力大小等于重力大小，保持不变，C错误。人对悬绳的拉力是人发生形变产生的，D错误。
9．答案：D
解析：滑块转动三周通过最高点时恰能通过最高点，根据牛顿第二定律有，从开始运动到第三周通过最高点，根据动能定理有，解得，D正确。
10．答案：B
解析：根据理想气体状态方程有，，气体的温度先升高后降低，故气体分子的平均动能先增大后减小，A错误；，由于气体的体积增大，故气体对外界做功，由可知气体的温度升高，故气体的内能增加，由可知气体吸收的热量大于气体对外界做的功，B正确；根据图像与横轴围成的面积表示做的功可知，过程气体对外界做的功小于过程外界对气体做的功，C错误；，气体的压强不变，温度降低，分子平均动能变小，则分子在单位时间内撞击单位面积器壁的次数增多，D错误。
11．答案：B
解析：第一步：由牛顿第二定律和直线运动规律求解小球第一次运动到B点时的速度
，刚开始小球在AB管中运动的受力情况如图所示，由牛顿第二定律有，在AB段，由运动学公式有，解得小球第一次运动到B点时的速度大小为，A错误。
第二步：分析小球各个运动阶段所受合力
在AB段向上运动时所受合力大小为，沿AB向上，在BC上下滑过程所受合力大小为，沿BC向上，在BC段上滑过程所受合力大小为，沿BC向上，小球在AB段下滑过程所受合力大小为，沿AB向上。
第三步：分析小球最终停止的位置，根据功能关系计算电势能变化量
由第二步分析知小球最终会停在B点，整个过程中电场力做正功，电势能的变化量为，B正确。
第四步：分析小球在B点左右两侧运动路程的关系
设整个运动过程中小球在AB段向上运动的路程为，向下运动的路程为，总路程为；在BC段向下运动的路程为，向上运动的路程为，总路程为。根据功能关系有，且，解得，对整个过程，有，解得，CD错误。
12．答案：（1）B
（2）27.90（27.88~27.91均可）；0.547；0.588
（3）AD
解析：（1）打点计时器应接交流电源，操作时用手提住纸带的上端，让重物尽量靠近打点计时器，故选B。
（2）由图（b）可知C点读数为27.90 cm，之间的距离为，重物的重力势能减少量为，做匀变速直线运动的物体在某段时间中点的速度等于这段时间内的平均速度，因此，因此动能的增加量为。
（3）工作电压的频率偏低，导致打点周期偏大，则求得的速度偏大，可能导致动能的增加量大于重力势能的减少量，A正确；存在摩擦力和空气阻力会使重力势能的减少量大于动能的增加量，BC错误；提前释放了纸带，纸带的初速度不为零，下落相同时间速度偏大，导致动能的增加量大于重力势能的减少量，D正确。
13．答案：（1）；
（2）
解析：（1）光线从B点射出的光路图如图甲
由几何关系可知
可得
透明砖的折射率
由几何关系可知
光在透明砖中的传播速度
传播时间
（2）如图乙所示，设入射光恰好在两个位置发生全反射，则有
可得
半圆右侧无光射出的区域对应的圆心角为
半圆左侧无光射出的区域对应的圆心角为
则圆弧上有光射出的弧长为
解得
14．答案：（1）12 N
（2）见解析
解析：（1）小滑块恰好能经过C点，则有
解得
由机械能守恒定律有
在A点对小滑块有
解得
由牛顿第三定律有，方向竖直向下
（2）小滑块滑上传送带后的加速度
设小滑块的速度达到4 m/s时经过的位移为x，则有
解得，故小滑块到达D点时的速度
设小滑块和小球碰撞后瞬间的速度分别为和
则由动量守恒定律得
由能量守恒定律得
联立解得
15．答案：（1）
（2）
（3）
解析：（1）设碰撞后瞬间金属棒2的速度为v，则碰撞前瞬间金属棒1的速度（即金属棒1到达ab的速度）为，设碰撞后瞬间金属棒1的速度为
由动量守恒定律可得
由能量守恒定律可得
解得
由动量定理可得在金属棒1、2碰撞过程中金属棒1对金属棒2的冲量大小为
（2）金属棒2、3组成的整体在ce右侧的磁场中运动过程中，满足动量守恒定律，设最终的共同速度为
则有
设的长度均为，结合时可得
金属棒2、3组成的整体在ce右侧的磁场中运动，对金属棒3由动量定理可得
由法拉第电磁感应定律可得
由欧姆定律可得
设两点间的距离与金属棒2、3共速时的距离之差为，则有
综合解得
（3）金属棒1在水平向右的拉力作用下做匀加速直线运动，由（1）知当金属棒1运动到ab处时速度大小为，则有
设金属棒1的位移为x时，速度为，则有
由法拉第电磁感应定律得
由闭合电路欧姆定律得
又
综合可得
与x成正比，则金属棒1的位移为x时，克服安培力做的功为
当时，
一种金属的逸出功由该金属本身的性质决定，与入射光频率无关
A错误
放射性元素产生的α射线是氦核流，它的穿透能力很差，不可以用于钢梁或钢轨的探伤
B错误
多晶体由单晶体杂乱无章地组成，一般不具有各向异性，而是各向同性
C错误
运动着的物体都有与之相联系的物质波，波长
D正确
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