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2024届山东省实验中学高三下学期三模物理试题
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这是一份2024届山东省实验中学高三下学期三模物理试题，共19页。试卷主要包含了本试卷分选择题和非选择题两部分等内容，欢迎下载使用。
1．本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分，考试时间90分钟。
2．答题前，考生务必将姓名、考生号等个人信息填写在答题卡指定位置。
3．考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答。超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分，在每小题给出的答案中，只有一个符合题目要求。
1．下列说法正确的是（ ）
A．液体分子的无规则热运动称为布朗运动
B．物体对外界做功，其内能一定减少
C．物体温度升高，其分子热运动的平均动能增大
D．在太空实验室里，水滴的形状是一个完美的球形，这是表面张力作用使其表面具有扩张趋势而引起的结果
2．纸质手提袋具有绿色环保、性能优良、循环利用等特点被广泛使用。当用图甲纸质手提袋提重力为G的苹果处于静止时，其简化示意图如图乙。设两绳带在同一竖直平面且不计纸质手提袋的重力，不计纸质手提袋的形变，则（ ）
A．绳带中的张力大小一定为
B．若增加绳带长度，则绳带中的张力将变大
C．若只减小两绳扣间距，则绳带中的张力将变小
D．手提袋底部对苹果的支持力与苹果的重力是一对相互作用力
3．“日心说”以太阳为参考系，金星和地球运动的轨迹可以视为共面的同心圆；“地心说”以地球为参考系，金星的运动轨迹（实线）和太阳的运动轨迹（虚线）如图所示。观测得每隔1.6年金星离地球最近一次，则下列判断正确的是（ ）试卷源自 每日更新，更低价下载，欢迎访问。
A．在8年内太阳、地球、金星有5次在一条直线上
B．在8年内太阳、地球、金星有10次在一条直线上
C．地球和金星绕太阳公转的周期之比为8∶5
D．地球和金星绕太阳公转的半径之比为
4．如图，面积电阻不计的单匝矩形线圈，在磁感应强度的匀强磁场中旋转，构成交流发电机。其产生的交变电流通过匝数比的理想变压器，再经充电电路给电池充电。若要求变压器输出电压的有效值达到12V才能给电池充电，下列判断正确的是（ ）
A．图示位置流过发电机线圈的电流最大
B．转速变慢时变压器输出电压不变但频率变小
C．交流发电机转速达到2r/s才能给电池充电
D．交流发电机转速达到20r/s才能给电池充电
5．如图所示为某种电梯结构的简化示意图。某次在做电梯性能测试实验时，电梯轿厢内无乘客，电动机不工作，测得轿厢A从静止开始下降25m用时5s。已知轿厢A质量为600kg，忽略滑轮摩擦和空气阻力，重力加速度，。下列说法正确的是（ ）
A．轿厢A下降过程中处于完全失重状态
B．配重B的质量为480kg
C．配重B的质量为500kg
D．轿厢A以2m/s的速度匀速上升时，电动机输出的机械功率为4kW
6．如图所示，实线是实验小组某次研究平抛运动得到的实际轨迹，虚线是相同初始条件下平抛运动的理论轨迹。分析后得知这种差异是空气阻力影响的结果。实验中，小球的质量为m，水平初速度为，初始时小球离地面高度为h。已知小球落地时速度大小为v，方向与水平面成θ角，小球在运动过程中受到的空气阻力大小与速率成正比，比例系数为k，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A．小球落地时重力的功率为
B．小球下落的时间为
C．小球下落过程中的水平位移大小为
D．小球下落过程中空气阻力所做的功为
7．如图所示，间距为L的平行导轨固定在水平绝缘桌面上，导轨右端接有定值电阻，阻值为R，垂直导轨的虚线PQ和MN之间存在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场，其中导轨的PM和QN段光滑。在虚线PQ左侧、到PQ的距离为的位置垂直导轨放置质量为m的导体棒，现给处于静止状态的导体棒一个水平向右的恒力作用，经过PQ时撤去恒力，此时导体棒的速度大小，经过MN时导体棒的速度大小。已知恒力大小为3mg，导体棒始终与导轨垂直且接触良好，导体棒接入电路的电阻为，重力加速度为g，导轨电阻不计，下列说法正确的是（ ）
A．导体棒与PQ左侧导轨之间的动摩擦因数为0.66
B．导体棒经过磁场的过程中，通过导体棒的电荷量为
C．导体棒经过磁场的过程中，导体棒上产生的热量为
D．虚线PQ和MN之间的距离为
8．某同学设计了一个烟雾探测器，如图所示，S为光源，当有烟雾进入探测器时，S发出的光被烟雾散射进入光电管C中。光射到光电管中的钠表面产生光电子，当光电流大于或等于I时，探测器触发报警系统报警。已知真空中光速为c，钠的极限频率为，电子的电荷量为e，下列说法正确的是（ ）
A．要使该探测器正常工作，光源S发出的光的波长应大于
B．若用极限频率更高的材料取代钠，则该探测器一定不能正常工作
C．若射向光电管C的光子中能激发出光电子的光子数占比为N，报警时，t时间内射向光电管钠表面的光子数至少是
D．若S发出的光能使光电管发生光电效应，则光波的频率越高，光电烟雾探测器灵敏度越高
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的答案中有多个符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9．我们可以采用不同方法“称量”星球的质量。例如，卡文迪许在实验室里通过测量铅球之间的作用力，推算出引力常量G，就可以“称量”地球的质量。已知引力常量G，利用下列数据可以“称量”星球的质量的是（ ）
A．已知月球绕地球做圆周运动的周期和线速度、可以“称量”地球的质量
B．已知月球表面重力加速度和绕地球做圆周运动的半径，可以“称量”月球的质量
C．已知地球绕太阳做圆周运动的周期和半径，可以“称量”太阳的质量
D．已知火星自转周期和绕太阳做圆周运动的半径，可以“称量”火星的质量
10．如图，甲将排球从离地面高为1m的O位置由静止击出并沿轨迹①运动，当排球运动到离地面高为2.8m的P位置时，速度大小为10m/s，此时，被乙击回并以水平速度18m/s沿轨迹②运动，恰好落回到O位置．已知排球的质量约为0.3kg，g取，忽略空气阻力，则（ ）
A．排球沿轨迹②运动的时间为0.6sB．O、P两位置的水平距离为10.8m
C．甲对排球做的功约为20JD．乙对排球做的功约为15J
11．图所示，一个固定在水平面上的绝热容器被隔板A分成体积均为的左右两部分。面积为的绝热活塞B被锁定，隔板A的左侧为真空，右侧中一定质量的理想气体处于温度、压强的状态1。抽取隔板A，右侧的气体就会扩散到左侧，最终达到状态2。然后解锁活塞B，同时施加水平恒力F，仍使其保持静止。当电阻丝C加热时，活塞B能缓慢滑动（无摩擦），电阻丝C放出89.3J的热量时气体达到温度的状态3。已知大气压强，隔板厚度不计，下列说法正确的是（ ）
A．气体从状态1到状态2是不可逆过程，分子平均动能减小
B．水平恒力F的大小为10N
C．状态3气体的体积为
D．气体从状态1到状态3内能增加63.8J
12．如图所示，两条电阻不计的光滑平行导轨AED和BFC与水平面成θ角，平行导轨之间间距为L，一劲度系数为k的轻质弹簧一端固定在O点，弹簧中心轴线与轨道平行，另一端与质量为m、电阻为的导体棒a相连接，导轨的一端连接定值电阻，匀强磁场垂直穿过导轨平面ABCD，AB到CD距离足够大，磁感应强度大小为，O点到AB的距离等于弹簧的原长，导体棒从AB位置静止释放，到达EF位置时速度达到最大，AB到EF距离为d，导体棒a始终与轨道良好垂直接触，重力加速度为g，则下列说法正确的是（ ）
A．导体棒在AB位置时，加速度为
B．到达EF时导体棒最大速度为
C．下滑到最低点的过程中导体棒机械能先增大后减小
D．导体棒最终可以回到AB位置
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13．物理实验小组用如图（a）所示的装置，探究加速度与力、质量的关系。现研究质量不变的情况下，加速度与力的关系。
（1）关于本实验，下列说法正确的是____________。
A．必须平衡摩擦力B．必须控制槽码质量不变
C．必须控制小车质量不变D．必须保证槽码的质量远小于小车的质量
（2）某同学在实验中得到如图（b）所示的一条纸带（两计数点间还有四个计时点没有画出），已知打点频率为50Hz，根据纸带可求出小车的加速度大小为____________（结果保留三位有效数字）。
（3）按正确操作完成实验，以弹簧测力计的示数F为横坐标，加速度a为纵坐标，画出的图像是一条过原点的直线，如图（c）所示，若直线斜率为k，则小车（包含定滑轮）的质量为____________（用k表示）。
14．某实验小组利用量角器、一段均匀电阻丝、电阻箱及灵敏电流计设计了一个测量电阻（待测电阻为）的方案，实验电路如图甲所示。
主要实验步骤如下：
①将电阻丝紧贴量角器弧边弯曲成型，并依量角器直径端点裁剪好；
②按甲图所示的电路原理图连接好各元件；
③将电阻箱的阻值调至，并使金属夹K从A端沿弧形电阻丝向B移动，当灵敏电流计的示数为零时，停止移动金属夹，此时从量角器上读出OA与OK间的夹角（弧度制）；
④改变电阻箱的阻值，重复步骤③，测得多组值；
⑤整理数据并在坐标纸上描点绘图，所得图像如图乙所示。
根据分析，试回答下列问题：
（1）已知乙图中图像与纵轴的截距为，由此可求得____________；
（2）实验时，当金属夹K调至某位置时，实验小组的同学因为观察不仔细认为灵敏电流计的读数已经为零，实际上，灵敏电流计还有从K到P的电流，那么此时测出的值与真实值相比____________（填“偏小”、“相等”或“偏大”）；
（3）该小组同学所在学校与供电站间有两根埋在地下的输电线，其中一根导线因损坏而与大地相通，现尝试采用上述实验所涉及的原理找到损坏的大致位置，其方法如图丙所示（终端用导线AB接通），电阻丝MN长，输电距离，若金属夹K在电阻丝上距M端时，灵敏电流计示数为零，则损坏处C与输电线起始处的距离为____________m（结果保留两位有效数字）。
15．如图所示，三棱镜ABC的AC面与BC面垂直，，BC面镀银。一束单色光从AB面上的D点射入，入射角为45°，光恰好沿原路返回，已知A、D间距离为L，真空中光速为c。
（1）求三棱镜对该单色光的折射率n；
（2）将入射光线绕D点逆时针旋转一定角度，光线射入三棱镜后，经BC面反射到AC面上E点时恰好发生全反射，DE平行于BC，求光从D点传到点E的时间t。
16．如图甲是研究光电效应的实验原理图，阴极K金属的逸出功为3.0eV。如图乙是氢原子的能级图。用大量处于能级的氢原子跃迁发出的光照射K极，求：
（1）有几种光可以使该金属发生光电效应，其中频率最大的光子能量是多少eV；
（2）从图示位置向左移动滑片P至某处，电压表示数为2.29V，光电子到达A极的最大动能为多少eV。
17．如图，三个质量均为的弹性小球用两根长均为的轻绳连成一条直线而静止在光滑水平面上。现给中间的小球B一个水平初速度，方向与绳垂直。小球相互碰撞时无机械能损失，轻绳不可伸长。求：
（1）当小球A、C第一次相碰时，小球B的速度；
（2）当三个小球再次处在同一直线上时，小球B的速度；
（3）运动过程中小球A的最大动能和此时两根绳的夹角；
（4）当三个小球处在同一直线上时，绳中的拉力F的大小。
18．如图，在xOy平面内虚线OM与x轴负方向夹角为45°，虚线OM右上侧和第一象限为区域Ⅰ，Ⅰ内存在垂直xOy平面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，虚线OM左下侧和第三象限为区域Ⅱ，Ⅱ内存在垂直xOy平面向外、磁感应强度为的匀强磁场。一个比荷为k的带正电粒子从原点沿x轴正方向以速度射入磁场，不计粒子重力。求：
（1）粒子从O点进入磁场到第二次穿过OM直线时所用的时间；
（2）粒子第二次穿过x轴与x轴交点的位置坐标；
（3）粒子第2n次通过OM直线时与O点的距离表达式。（其中）
参考答案：
1．C
【详解】A．布朗运动是悬浮在液体中的固体颗粒的无规则运动，间接反映液体分子的无规则运动，故A错误；
B．物体对外界做功，如果同时从外界吸收热量，其内能不一定减少，故B错误；
C．物体温度升高，其分子热运动的平均动能增大，故C正确；
D．在太空实验室里，水滴的形状是一个完美的球形，这是表面张力作用使其表面具有收缩趋势而引起的结果，故D错误。
故选C。
2．C
【详解】A．对环保袋的受力分析如图所示
可知绳带中的张力
故A错误；
B．若增加绳带长度，则a变小，变大，绳带中的张力将变小，故B错误；
C．若只减小两绳扣间距，则则α变小，变大，绳带中的张力将变小，故C正确；
D．手提袋底部对苹果的支持力与苹果的重力是一对平衡力，故D错误。
故选C。
3．B
【详解】AB．根据题意由图可知，金星绕太阳的轨道半径较小，由于每隔1.6年金星离地球最近一次，即每隔1.6年金星比地球多转1圈，则每隔0.8年金星比地球多转半圈，即每隔0.8年太阳、地球、金星在一条直线上，则在8年内太阳、地球、金星有10次在一条直线上，故A错误，B正确；
CD．设金星的公转周期为，地球的公转周期为，则有
又有年，年
解得
由万有引力提供向心力有
解得
则地球和金星绕太阳公转的半径之比为
故CD错误。
故选B。
4．C
【详解】A．图示位置线圈处于中性面，穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率最小，感应电流最小，故A错误；
B．发电机产生的交流电压的有效值
转速变慢时变压器输出电压减小，故B错误；
CD．要求变压器输出电压的有效值达到才能给电池充电，根据变压比，此时原线圈电压即发电机输出电压为
则根据
可得
故C正确，D错误。
故选C。
5．D
【详解】A．轿厢A下降位移，解得加速度
故轿厢A下降过程是失重过程但不是完全失重，故A错误；
BC．对轿厢A和配重B的整体应用牛顿第二定律得
解得配重B的质量
故BC错误；
D．轿厢A匀速上升、配重B匀速下降时，电动机牵引绳的拉力F满足
解得
牵引绳的功率
故D正确。
故选D。
6．B
【详解】A．小球落地时重力的功率为
故A错误；
B．小球下落过程在竖直方向根据动量定理
解得小球下落的时间为
故B正确；
C．小球在水平方向根据动量定理
解得小球下落过程中的水平位移大小为
故C错误；
D．小球下落过程根据动能定理
解得小球下落过程中空气阻力所做的功为
故D错误。
故选B。
7．D
【详解】A．对导体棒从开始运动至到达虚线PQ的过程，应用动能定理，可得
代入数据，解得动摩擦因数
故A错误；
B．对导体棒经过磁场区域的过程，应用动量定理，可得
通过导体棒横截面的电荷量
解得
故B错误；
C．导体棒通过磁场过程，整个回路中产生的热量
代入数据可得
根据电阻的串并联关系，导体棒上产生的热量
故C错误；
D．设虚线PQ和MN之间的距离为，可得
解得
故D正确。
故选D。
8．C
【详解】A．根据可知，要使该探测器正常工作，光源S发出的光频率最小为，波长则小于，故A错误；
B．根据爱因斯坦的光电效应方程可知，用极限频率更高的材料取代钠，只要频率小于光源S发出的光的频率，则该探测器都能正常工作，故B错误；
C．光电流最小为I时，报警系统报警，则f时间内产生的光电子的个数最少为，t时间内射向光电管钠表面的光子数最少为，故C正确；
D．光的频率大小决定能否使光电管发生光电效应，频率一定时，光电流的大小取决于光的强度，所以光的强度越高，光电烟雾探测器灵敏度越高，故D错误。
故选C。
9．AC
【详解】A．已知月球绕地球做圆周运动的周期和线速度，据
可求得地球质量
故A正确；
B．设月球的质量为M，半径为R，月球表面物体的质量为m，则有
可求得月球质量
故D正确。
故选D。
8．C
【详解】A．根据可知，要使该探测器正常工作，光源S发出的光频率最小为，波长则小于，故A错误；
B．根据爱因斯坦的光电效应方程可知，用极限频率更高的材料取代钠，只要频率小于光源S发出的光的频率，则该探测器都能正常工作，故B错误；
C．光电流最小为I时，报警系统报警，则f时间内产生的光电子的个数最少为，t时间内射向光电管钠表面的光子数最少为，故C正确；
D．光的频率大小决定能否使光电管发生光电效应，频率一定时，光电流的大小取决于光的强度，所以光的强度越高，光电烟雾探测器灵敏度越高，故D错误。
故选C。
9．AC
【详解】A．已知月球绕地球做圆周运动的周期和线速度，据
可求得地球质量
故A正确；
B．设月球的质量为M，半径为R，月球表面物体的质量为m，则有
可求得月球质量
故选ABC。
11．BCD
【详解】A．根据热力学第二定律可知，气体从状态1到状态2是不可逆过程，由于隔板A的左侧为真空，可知气体从状态1到状态2，气体不做功，又没有发生热传递，所以气体的内能不变，气体的温度不变，分子平均动能不变，故A错误；
B．气体从状态1到状态2发生等温变化，则有
解得状态2气体的压强为
解锁活塞B，同时施加水平恒力F，仍使其保持静止，以活塞B为对象，根据受力平衡可得
解得
故B正确；
C．当电阻丝C加热时，活塞B能缓慢滑动（无摩擦），使气体达到温度的状态3，可知气体做等压变化，则有
可得状态3气体的体积为
故C正确；
D．该过程气体对外做功为
根据热力学第一定律可得
故D正确。
故选BCD。
12．AB
【详解】A．导体棒a在AB位置只受重力和支持力，根据
解得
故A正确；
B．到达EF时速度达到最大，合力为0，受力分析可得
其中
解得到达EF时导体棒最大速度为
故B正确；
C．由于电路中焦耳热增加，弹簧弹性势能增加，根据能量守恒，导体棒机械能不断减小，故C错误；
D．整个过程中焦耳热增加，所以导体棒与弹簧组成的系统机械能减少，不能回到原位置，故D错误。
故选AB。
13．（1）AC
（2）2.00
（3）
【详解】（1）A．实验中必须平衡摩擦力，选项A正确；
BC．研究质量不变的情况下，加速度与力的关系时，必须控制小车质量不变，选项B错误，
C正确；
D．因为有弹簧测力计测量小车受的拉力，则不需要保证槽码的质量远小于小车的质量，
选项D错误。
故选AC。
（2）小车的加速度大小为
（3）由牛顿第二定律
即
由图像可知
解得
14．（1）
（2）偏小
（3）
【详解】（1）由题意可知，此方法是电桥法测电阻，当电流表示数为零时，R与串联，
R与AK并联；同时与BK并联，所以有
化简可得
得
整理得
故已知乙图中图像与纵轴的截距为，斜率为，即
则
（2）若要使灵敏电流计示数为零，则需减小θ角（或增大电阻箱阻值R）由
可知，此时测出的值小于真实值；
（3）由（1）可知
解得
15．（1）；（2）
【详解】（1）根据题意可知，光路图如图所示
根据折射定律可得
（2）光路图如图所示
根据题意有
所以
根据几何关系可得
所以光从D点传到点E的时间为
16．（1）2种，12.09eV；（2）
【详解】（1）大量处于能级的氢原子跃迁发出的光子能量分别为
的光子有2种，频率最大的光子能量是
（2）光电子最大初动能为
由图甲可知，向左移动滑片P时，K极电势高于A极，根据动能定理有
可得光电子到达A极的最大动能为
17．（1）1m/s；（2）-1m/s；（3）2.25J；90°；（4）9N
【详解】（1）设小球A、C第一次相碰时，小球B的速度为，考虑到对称性及绳的不可伸长特性，小球A、C沿小球B初速度方向的速度也为，由动量守恒定律，得
解得
代入数据得
（2）当三个小球再次处在同一直线上时，则由动量守恒定律和机械能守恒定律，得
解得（三球再次处于同一直线），（初始状态，舍去）
所以，三个小球再次处在同一直线上时，小球B的速度为
代入数据得
（3）当小球A的动能最大时，小球B的速度为零。设此时小球A、C的速度大小为u，两根绳间的夹角为θ（如图），
则仍由动量守恒定律和机械能守恒定律，得
另外
由此可解得，小球A的最大动能为
此时两根绳间夹角为。
（4）小球A、C均以半径L绕小球B做圆周运动，当三个小球处在同一直线上时，以小球B为参考系（小球B的加速度为0，为惯性参考系），小球A（C）相对于小球B的速度均为
所以，此时绳中拉力大小为
代入数据得（其中)
【详解】（1）在区域Ⅰ中，设轨迹半径为，周期为，由洛伦兹力提供向心力，可得
又
解得
在区域Ⅱ中，设轨迹半径为，周期为，由洛伦兹力提供向心力，可得
又
解得
由题意可知
故粒子从O点进入磁场到第二次穿过OM直线时所用的时间为
（2）由得
由得
如图，由半径关系可知该点的横坐标为
代入得
所以坐标表达式为
（3）粒子第2次通过OM直线时与O点距离为
每一次周期性运动沿OM方向的侧移量均为L，第2n次通过OM直线时与O点距离为
代入得（其中）
1．本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分，考试时间90分钟。
2．答题前，考生务必将姓名、考生号等个人信息填写在答题卡指定位置。
3．考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答。超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分，在每小题给出的答案中，只有一个符合题目要求。
1．下列说法正确的是（ ）
A．液体分子的无规则热运动称为布朗运动
B．物体对外界做功，其内能一定减少
C．物体温度升高，其分子热运动的平均动能增大
D．在太空实验室里，水滴的形状是一个完美的球形，这是表面张力作用使其表面具有扩张趋势而引起的结果
2．纸质手提袋具有绿色环保、性能优良、循环利用等特点被广泛使用。当用图甲纸质手提袋提重力为G的苹果处于静止时，其简化示意图如图乙。设两绳带在同一竖直平面且不计纸质手提袋的重力，不计纸质手提袋的形变，则（ ）
A．绳带中的张力大小一定为
B．若增加绳带长度，则绳带中的张力将变大
C．若只减小两绳扣间距，则绳带中的张力将变小
D．手提袋底部对苹果的支持力与苹果的重力是一对相互作用力
3．“日心说”以太阳为参考系，金星和地球运动的轨迹可以视为共面的同心圆；“地心说”以地球为参考系，金星的运动轨迹（实线）和太阳的运动轨迹（虚线）如图所示。观测得每隔1.6年金星离地球最近一次，则下列判断正确的是（ ）试卷源自 每日更新，更低价下载，欢迎访问。
A．在8年内太阳、地球、金星有5次在一条直线上
B．在8年内太阳、地球、金星有10次在一条直线上
C．地球和金星绕太阳公转的周期之比为8∶5
D．地球和金星绕太阳公转的半径之比为
4．如图，面积电阻不计的单匝矩形线圈，在磁感应强度的匀强磁场中旋转，构成交流发电机。其产生的交变电流通过匝数比的理想变压器，再经充电电路给电池充电。若要求变压器输出电压的有效值达到12V才能给电池充电，下列判断正确的是（ ）
A．图示位置流过发电机线圈的电流最大
B．转速变慢时变压器输出电压不变但频率变小
C．交流发电机转速达到2r/s才能给电池充电
D．交流发电机转速达到20r/s才能给电池充电
5．如图所示为某种电梯结构的简化示意图。某次在做电梯性能测试实验时，电梯轿厢内无乘客，电动机不工作，测得轿厢A从静止开始下降25m用时5s。已知轿厢A质量为600kg，忽略滑轮摩擦和空气阻力，重力加速度，。下列说法正确的是（ ）
A．轿厢A下降过程中处于完全失重状态
B．配重B的质量为480kg
C．配重B的质量为500kg
D．轿厢A以2m/s的速度匀速上升时，电动机输出的机械功率为4kW
6．如图所示，实线是实验小组某次研究平抛运动得到的实际轨迹，虚线是相同初始条件下平抛运动的理论轨迹。分析后得知这种差异是空气阻力影响的结果。实验中，小球的质量为m，水平初速度为，初始时小球离地面高度为h。已知小球落地时速度大小为v，方向与水平面成θ角，小球在运动过程中受到的空气阻力大小与速率成正比，比例系数为k，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A．小球落地时重力的功率为
B．小球下落的时间为
C．小球下落过程中的水平位移大小为
D．小球下落过程中空气阻力所做的功为
7．如图所示，间距为L的平行导轨固定在水平绝缘桌面上，导轨右端接有定值电阻，阻值为R，垂直导轨的虚线PQ和MN之间存在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场，其中导轨的PM和QN段光滑。在虚线PQ左侧、到PQ的距离为的位置垂直导轨放置质量为m的导体棒，现给处于静止状态的导体棒一个水平向右的恒力作用，经过PQ时撤去恒力，此时导体棒的速度大小，经过MN时导体棒的速度大小。已知恒力大小为3mg，导体棒始终与导轨垂直且接触良好，导体棒接入电路的电阻为，重力加速度为g，导轨电阻不计，下列说法正确的是（ ）
A．导体棒与PQ左侧导轨之间的动摩擦因数为0.66
B．导体棒经过磁场的过程中，通过导体棒的电荷量为
C．导体棒经过磁场的过程中，导体棒上产生的热量为
D．虚线PQ和MN之间的距离为
8．某同学设计了一个烟雾探测器，如图所示，S为光源，当有烟雾进入探测器时，S发出的光被烟雾散射进入光电管C中。光射到光电管中的钠表面产生光电子，当光电流大于或等于I时，探测器触发报警系统报警。已知真空中光速为c，钠的极限频率为，电子的电荷量为e，下列说法正确的是（ ）
A．要使该探测器正常工作，光源S发出的光的波长应大于
B．若用极限频率更高的材料取代钠，则该探测器一定不能正常工作
C．若射向光电管C的光子中能激发出光电子的光子数占比为N，报警时，t时间内射向光电管钠表面的光子数至少是
D．若S发出的光能使光电管发生光电效应，则光波的频率越高，光电烟雾探测器灵敏度越高
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的答案中有多个符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9．我们可以采用不同方法“称量”星球的质量。例如，卡文迪许在实验室里通过测量铅球之间的作用力，推算出引力常量G，就可以“称量”地球的质量。已知引力常量G，利用下列数据可以“称量”星球的质量的是（ ）
A．已知月球绕地球做圆周运动的周期和线速度、可以“称量”地球的质量
B．已知月球表面重力加速度和绕地球做圆周运动的半径，可以“称量”月球的质量
C．已知地球绕太阳做圆周运动的周期和半径，可以“称量”太阳的质量
D．已知火星自转周期和绕太阳做圆周运动的半径，可以“称量”火星的质量
10．如图，甲将排球从离地面高为1m的O位置由静止击出并沿轨迹①运动，当排球运动到离地面高为2.8m的P位置时，速度大小为10m/s，此时，被乙击回并以水平速度18m/s沿轨迹②运动，恰好落回到O位置．已知排球的质量约为0.3kg，g取，忽略空气阻力，则（ ）
A．排球沿轨迹②运动的时间为0.6sB．O、P两位置的水平距离为10.8m
C．甲对排球做的功约为20JD．乙对排球做的功约为15J
11．图所示，一个固定在水平面上的绝热容器被隔板A分成体积均为的左右两部分。面积为的绝热活塞B被锁定，隔板A的左侧为真空，右侧中一定质量的理想气体处于温度、压强的状态1。抽取隔板A，右侧的气体就会扩散到左侧，最终达到状态2。然后解锁活塞B，同时施加水平恒力F，仍使其保持静止。当电阻丝C加热时，活塞B能缓慢滑动（无摩擦），电阻丝C放出89.3J的热量时气体达到温度的状态3。已知大气压强，隔板厚度不计，下列说法正确的是（ ）
A．气体从状态1到状态2是不可逆过程，分子平均动能减小
B．水平恒力F的大小为10N
C．状态3气体的体积为
D．气体从状态1到状态3内能增加63.8J
12．如图所示，两条电阻不计的光滑平行导轨AED和BFC与水平面成θ角，平行导轨之间间距为L，一劲度系数为k的轻质弹簧一端固定在O点，弹簧中心轴线与轨道平行，另一端与质量为m、电阻为的导体棒a相连接，导轨的一端连接定值电阻，匀强磁场垂直穿过导轨平面ABCD，AB到CD距离足够大，磁感应强度大小为，O点到AB的距离等于弹簧的原长，导体棒从AB位置静止释放，到达EF位置时速度达到最大，AB到EF距离为d，导体棒a始终与轨道良好垂直接触，重力加速度为g，则下列说法正确的是（ ）
A．导体棒在AB位置时，加速度为
B．到达EF时导体棒最大速度为
C．下滑到最低点的过程中导体棒机械能先增大后减小
D．导体棒最终可以回到AB位置
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13．物理实验小组用如图（a）所示的装置，探究加速度与力、质量的关系。现研究质量不变的情况下，加速度与力的关系。
（1）关于本实验，下列说法正确的是____________。
A．必须平衡摩擦力B．必须控制槽码质量不变
C．必须控制小车质量不变D．必须保证槽码的质量远小于小车的质量
（2）某同学在实验中得到如图（b）所示的一条纸带（两计数点间还有四个计时点没有画出），已知打点频率为50Hz，根据纸带可求出小车的加速度大小为____________（结果保留三位有效数字）。
（3）按正确操作完成实验，以弹簧测力计的示数F为横坐标，加速度a为纵坐标，画出的图像是一条过原点的直线，如图（c）所示，若直线斜率为k，则小车（包含定滑轮）的质量为____________（用k表示）。
14．某实验小组利用量角器、一段均匀电阻丝、电阻箱及灵敏电流计设计了一个测量电阻（待测电阻为）的方案，实验电路如图甲所示。
主要实验步骤如下：
①将电阻丝紧贴量角器弧边弯曲成型，并依量角器直径端点裁剪好；
②按甲图所示的电路原理图连接好各元件；
③将电阻箱的阻值调至，并使金属夹K从A端沿弧形电阻丝向B移动，当灵敏电流计的示数为零时，停止移动金属夹，此时从量角器上读出OA与OK间的夹角（弧度制）；
④改变电阻箱的阻值，重复步骤③，测得多组值；
⑤整理数据并在坐标纸上描点绘图，所得图像如图乙所示。
根据分析，试回答下列问题：
（1）已知乙图中图像与纵轴的截距为，由此可求得____________；
（2）实验时，当金属夹K调至某位置时，实验小组的同学因为观察不仔细认为灵敏电流计的读数已经为零，实际上，灵敏电流计还有从K到P的电流，那么此时测出的值与真实值相比____________（填“偏小”、“相等”或“偏大”）；
（3）该小组同学所在学校与供电站间有两根埋在地下的输电线，其中一根导线因损坏而与大地相通，现尝试采用上述实验所涉及的原理找到损坏的大致位置，其方法如图丙所示（终端用导线AB接通），电阻丝MN长，输电距离，若金属夹K在电阻丝上距M端时，灵敏电流计示数为零，则损坏处C与输电线起始处的距离为____________m（结果保留两位有效数字）。
15．如图所示，三棱镜ABC的AC面与BC面垂直，，BC面镀银。一束单色光从AB面上的D点射入，入射角为45°，光恰好沿原路返回，已知A、D间距离为L，真空中光速为c。
（1）求三棱镜对该单色光的折射率n；
（2）将入射光线绕D点逆时针旋转一定角度，光线射入三棱镜后，经BC面反射到AC面上E点时恰好发生全反射，DE平行于BC，求光从D点传到点E的时间t。
16．如图甲是研究光电效应的实验原理图，阴极K金属的逸出功为3.0eV。如图乙是氢原子的能级图。用大量处于能级的氢原子跃迁发出的光照射K极，求：
（1）有几种光可以使该金属发生光电效应，其中频率最大的光子能量是多少eV；
（2）从图示位置向左移动滑片P至某处，电压表示数为2.29V，光电子到达A极的最大动能为多少eV。
17．如图，三个质量均为的弹性小球用两根长均为的轻绳连成一条直线而静止在光滑水平面上。现给中间的小球B一个水平初速度，方向与绳垂直。小球相互碰撞时无机械能损失，轻绳不可伸长。求：
（1）当小球A、C第一次相碰时，小球B的速度；
（2）当三个小球再次处在同一直线上时，小球B的速度；
（3）运动过程中小球A的最大动能和此时两根绳的夹角；
（4）当三个小球处在同一直线上时，绳中的拉力F的大小。
18．如图，在xOy平面内虚线OM与x轴负方向夹角为45°，虚线OM右上侧和第一象限为区域Ⅰ，Ⅰ内存在垂直xOy平面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，虚线OM左下侧和第三象限为区域Ⅱ，Ⅱ内存在垂直xOy平面向外、磁感应强度为的匀强磁场。一个比荷为k的带正电粒子从原点沿x轴正方向以速度射入磁场，不计粒子重力。求：
（1）粒子从O点进入磁场到第二次穿过OM直线时所用的时间；
（2）粒子第二次穿过x轴与x轴交点的位置坐标；
（3）粒子第2n次通过OM直线时与O点的距离表达式。（其中）
参考答案：
1．C
【详解】A．布朗运动是悬浮在液体中的固体颗粒的无规则运动，间接反映液体分子的无规则运动，故A错误；
B．物体对外界做功，如果同时从外界吸收热量，其内能不一定减少，故B错误；
C．物体温度升高，其分子热运动的平均动能增大，故C正确；
D．在太空实验室里，水滴的形状是一个完美的球形，这是表面张力作用使其表面具有收缩趋势而引起的结果，故D错误。
故选C。
2．C
【详解】A．对环保袋的受力分析如图所示
可知绳带中的张力
故A错误；
B．若增加绳带长度，则a变小，变大，绳带中的张力将变小，故B错误；
C．若只减小两绳扣间距，则则α变小，变大，绳带中的张力将变小，故C正确；
D．手提袋底部对苹果的支持力与苹果的重力是一对平衡力，故D错误。
故选C。
3．B
【详解】AB．根据题意由图可知，金星绕太阳的轨道半径较小，由于每隔1.6年金星离地球最近一次，即每隔1.6年金星比地球多转1圈，则每隔0.8年金星比地球多转半圈，即每隔0.8年太阳、地球、金星在一条直线上，则在8年内太阳、地球、金星有10次在一条直线上，故A错误，B正确；
CD．设金星的公转周期为，地球的公转周期为，则有
又有年，年
解得
由万有引力提供向心力有
解得
则地球和金星绕太阳公转的半径之比为
故CD错误。
故选B。
4．C
【详解】A．图示位置线圈处于中性面，穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率最小，感应电流最小，故A错误；
B．发电机产生的交流电压的有效值
转速变慢时变压器输出电压减小，故B错误；
CD．要求变压器输出电压的有效值达到才能给电池充电，根据变压比，此时原线圈电压即发电机输出电压为
则根据
可得
故C正确，D错误。
故选C。
5．D
【详解】A．轿厢A下降位移，解得加速度
故轿厢A下降过程是失重过程但不是完全失重，故A错误；
BC．对轿厢A和配重B的整体应用牛顿第二定律得
解得配重B的质量
故BC错误；
D．轿厢A匀速上升、配重B匀速下降时，电动机牵引绳的拉力F满足
解得
牵引绳的功率
故D正确。
故选D。
6．B
【详解】A．小球落地时重力的功率为
故A错误；
B．小球下落过程在竖直方向根据动量定理
解得小球下落的时间为
故B正确；
C．小球在水平方向根据动量定理
解得小球下落过程中的水平位移大小为
故C错误；
D．小球下落过程根据动能定理
解得小球下落过程中空气阻力所做的功为
故D错误。
故选B。
7．D
【详解】A．对导体棒从开始运动至到达虚线PQ的过程，应用动能定理，可得
代入数据，解得动摩擦因数
故A错误；
B．对导体棒经过磁场区域的过程，应用动量定理，可得
通过导体棒横截面的电荷量
解得
故B错误；
C．导体棒通过磁场过程，整个回路中产生的热量
代入数据可得
根据电阻的串并联关系，导体棒上产生的热量
故C错误；
D．设虚线PQ和MN之间的距离为，可得
解得
故D正确。
故选D。
8．C
【详解】A．根据可知，要使该探测器正常工作，光源S发出的光频率最小为，波长则小于，故A错误；
B．根据爱因斯坦的光电效应方程可知，用极限频率更高的材料取代钠，只要频率小于光源S发出的光的频率，则该探测器都能正常工作，故B错误；
C．光电流最小为I时，报警系统报警，则f时间内产生的光电子的个数最少为，t时间内射向光电管钠表面的光子数最少为，故C正确；
D．光的频率大小决定能否使光电管发生光电效应，频率一定时，光电流的大小取决于光的强度，所以光的强度越高，光电烟雾探测器灵敏度越高，故D错误。
故选C。
9．AC
【详解】A．已知月球绕地球做圆周运动的周期和线速度，据
可求得地球质量
故A正确；
B．设月球的质量为M，半径为R，月球表面物体的质量为m，则有
可求得月球质量
故D正确。
故选D。
8．C
【详解】A．根据可知，要使该探测器正常工作，光源S发出的光频率最小为，波长则小于，故A错误；
B．根据爱因斯坦的光电效应方程可知，用极限频率更高的材料取代钠，只要频率小于光源S发出的光的频率，则该探测器都能正常工作，故B错误；
C．光电流最小为I时，报警系统报警，则f时间内产生的光电子的个数最少为，t时间内射向光电管钠表面的光子数最少为，故C正确；
D．光的频率大小决定能否使光电管发生光电效应，频率一定时，光电流的大小取决于光的强度，所以光的强度越高，光电烟雾探测器灵敏度越高，故D错误。
故选C。
9．AC
【详解】A．已知月球绕地球做圆周运动的周期和线速度，据
可求得地球质量
故A正确；
B．设月球的质量为M，半径为R，月球表面物体的质量为m，则有
可求得月球质量
故选ABC。
11．BCD
【详解】A．根据热力学第二定律可知，气体从状态1到状态2是不可逆过程，由于隔板A的左侧为真空，可知气体从状态1到状态2，气体不做功，又没有发生热传递，所以气体的内能不变，气体的温度不变，分子平均动能不变，故A错误；
B．气体从状态1到状态2发生等温变化，则有
解得状态2气体的压强为
解锁活塞B，同时施加水平恒力F，仍使其保持静止，以活塞B为对象，根据受力平衡可得
解得
故B正确；
C．当电阻丝C加热时，活塞B能缓慢滑动（无摩擦），使气体达到温度的状态3，可知气体做等压变化，则有
可得状态3气体的体积为
故C正确；
D．该过程气体对外做功为
根据热力学第一定律可得
故D正确。
故选BCD。
12．AB
【详解】A．导体棒a在AB位置只受重力和支持力，根据
解得
故A正确；
B．到达EF时速度达到最大，合力为0，受力分析可得
其中
解得到达EF时导体棒最大速度为
故B正确；
C．由于电路中焦耳热增加，弹簧弹性势能增加，根据能量守恒，导体棒机械能不断减小，故C错误；
D．整个过程中焦耳热增加，所以导体棒与弹簧组成的系统机械能减少，不能回到原位置，故D错误。
故选AB。
13．（1）AC
（2）2.00
（3）
【详解】（1）A．实验中必须平衡摩擦力，选项A正确；
BC．研究质量不变的情况下，加速度与力的关系时，必须控制小车质量不变，选项B错误，
C正确；
D．因为有弹簧测力计测量小车受的拉力，则不需要保证槽码的质量远小于小车的质量，
选项D错误。
故选AC。
（2）小车的加速度大小为
（3）由牛顿第二定律
即
由图像可知
解得
14．（1）
（2）偏小
（3）
【详解】（1）由题意可知，此方法是电桥法测电阻，当电流表示数为零时，R与串联，
R与AK并联；同时与BK并联，所以有
化简可得
得
整理得
故已知乙图中图像与纵轴的截距为，斜率为，即
则
（2）若要使灵敏电流计示数为零，则需减小θ角（或增大电阻箱阻值R）由
可知，此时测出的值小于真实值；
（3）由（1）可知
解得
15．（1）；（2）
【详解】（1）根据题意可知，光路图如图所示
根据折射定律可得
（2）光路图如图所示
根据题意有
所以
根据几何关系可得
所以光从D点传到点E的时间为
16．（1）2种，12.09eV；（2）
【详解】（1）大量处于能级的氢原子跃迁发出的光子能量分别为
的光子有2种，频率最大的光子能量是
（2）光电子最大初动能为
由图甲可知，向左移动滑片P时，K极电势高于A极，根据动能定理有
可得光电子到达A极的最大动能为
17．（1）1m/s；（2）-1m/s；（3）2.25J；90°；（4）9N
【详解】（1）设小球A、C第一次相碰时，小球B的速度为，考虑到对称性及绳的不可伸长特性，小球A、C沿小球B初速度方向的速度也为，由动量守恒定律，得
解得
代入数据得
（2）当三个小球再次处在同一直线上时，则由动量守恒定律和机械能守恒定律，得
解得（三球再次处于同一直线），（初始状态，舍去）
所以，三个小球再次处在同一直线上时，小球B的速度为
代入数据得
（3）当小球A的动能最大时，小球B的速度为零。设此时小球A、C的速度大小为u，两根绳间的夹角为θ（如图），
则仍由动量守恒定律和机械能守恒定律，得
另外
由此可解得，小球A的最大动能为
此时两根绳间夹角为。
（4）小球A、C均以半径L绕小球B做圆周运动，当三个小球处在同一直线上时，以小球B为参考系（小球B的加速度为0，为惯性参考系），小球A（C）相对于小球B的速度均为
所以，此时绳中拉力大小为
代入数据得（其中)
【详解】（1）在区域Ⅰ中，设轨迹半径为，周期为，由洛伦兹力提供向心力，可得
又
解得
在区域Ⅱ中，设轨迹半径为，周期为，由洛伦兹力提供向心力，可得
又
解得
由题意可知
故粒子从O点进入磁场到第二次穿过OM直线时所用的时间为
（2）由得
由得
如图，由半径关系可知该点的横坐标为
代入得
所以坐标表达式为
（3）粒子第2次通过OM直线时与O点距离为
每一次周期性运动沿OM方向的侧移量均为L，第2n次通过OM直线时与O点距离为
代入得（其中）
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