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2023-2024学年浙江省杭州市重点中学高三上学期12月首考热身考 物理试题（含答案）
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这是一份2023-2024学年浙江省杭州市重点中学高三上学期12月首考热身考 物理试题（含答案），共14页。试卷主要包含了可能用到的相关公式或参数等内容，欢迎下载使用。
本试题卷分选择题和非选择题两部分，共8页，满分100分，考试时间90分钟。
考生注意：
1．答题前，请务必将自己的姓名、准考证号用黑色字迹的签字笔或钢笔分别填写在试题卷和答题纸规定的位置上。
2．答题时，请按照答题纸上的要求，在答题纸相应的位置上规范作答，在本试题卷上的作答一律无效。
3．可能用到的相关公式或参数：重力加速度
选择题部分
一、选择题Ⅰ（本题共13小题，每小题3分，共39分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分）
1．原子核由质子和中子组成，原子核的直径大小可能落在下列尺标图的哪个区间
2．下列说法中，正确的是
A．光电池是利用光电效应制成的器件，产生的光电子不一定逸出
B．正电子和电子相遇湮灭时，只能转变为一个光子
C．洛伦兹力不做功，安培力可以做功，因此安培力不可能是洛伦兹力的宏观表现
D．多普勒效应是纵波所特有的物理现象
3．护鸟小卫士在学校的绿化带上发现一个鸟窝静止搁在3根对称的树叉之间，若鸟窝的质量为m，与3根树叉均接触，重力加速度为g，则可推断出
A．鸟窝与树叉之间一定只有弹力的作用B．鸟窝所受重力与鸟窝对树叉的力是一对平衡力
C．3根树叉对鸟窝的合力大小等于mgD．树叉对鸟窝的弹力指向鸟窝的重心
4．2023年9月21日15时48分，“天宫课堂”第四课在中国空间站开讲，新晋“太空教师”景海鹏、朱杨柱、桂海潮为广大青少年带来一场精彩的太空科普课，这是中国航天员首次在梦天实验舱（视作匀速圆周运动）内进行授课。以下说法中正确的是
A．梦天实验舱的速度一定小于第一宇宙速度B．梦天实验舱的运行周期为24h
C．梦天实验舱的轨道高度大约为地球半径的6倍D．在微重力环境下，实验证明了液体的表面张力为零
5．如图所示是动圈式麦克风的示意简图，磁铁固定在适当的位置，线圈与一个膜片连接，声波传播时可使膜片左右移动，从而引起线圈运动产生感应电流，则线圈
A．磁通量增大时，线圈中的感应电流从a流向b
B．磁通量减小时，线圈中的感应电流从b流向a
C．磁通量先增大后减小时，感应电流一直从a流向b
D．磁通量先增大后减小时，感应电流先从b流向a再从a向b
6．2023年9月15日，三星堆遗址考古入选世界重大田野考古发现。三星堆古遗址距今已有5000至3000年历史，昭示长江流域与黄河流域一样同属中华文明的母体。应用碳14测定年代是考古中的重要方法，在高空大气中，来自宇宙射线的中子轰击氮14，不断以一定的速率产生碳14，接着碳14就发生放射性衰变，其半衰期为5730±40年，反应方程分别为：,。以下说法中正确的是
A．轰击愿14的中子主要是热中子，热中子就是快中子
B．碳14发生了衰变，粒子就是电子
C．埋入地下的植物中，其碳14的半衰期出现±40年的改变，据此测定年代
D．目前核电站广泛利用衰变技术获取核能并发电
7．如图所示，轻质弹簧和物块组成一竖直悬挂的弹簧振子，在物块上装有一记录笔，在竖直面内放置有记录纸。当弹簧振子沿竖直方向上下自由振动时，以速率v水平向左匀速拉动记录纸，记录笔在纸上留下如图所示余弦型函数曲线形状的印迹，图中、、、2、3为记录纸上印迹的位置坐标值，P、Q分别是印迹上纵坐标为和的两个点。若空气阻力、记录笔的质量及其与纸之间的作用力均可忽略不计，则可判断
A．该弹簧振子的振动周期为/v
B．该弹簧振子的振幅为-
C．在记录笔留下PQ段印迹的过程中，物块所受弹力的冲量为零
D．在记录笔留下PQ段印迹的过程中，弹力对物块所做的总功为负功
8．如图所示是两个LC振荡电路1和2的电容器上的电压u随时间t变化的图像，两电路的自感系数，则可判断
A．电路1的振荡频率为电路2的一半B．电路2的电容为电路1的2倍
C．电路2中电容器的最大电荷量为电路1的4倍D．电路1中电流最大时电路2的电流也一定最大
9．北京2022年冬奥会极大推动了全国范围内的冰雪运动设施建设，如图所示为一个开阔、平坦的倾斜雪坡，一个小孩靠推一棵树获得大小为的水平初速度。雪坡的倾角为，与小孩之间的滑动摩擦系数为，不计空气阻力，不考虑摩擦力随速度大小的变化。雪坡足够大，经过足够长的时间关于小孩运动的说法，正确的是
A．可能一直做曲线运动
B．可能做匀加速直线运动，与初速度v的夹角小于90°
C．若做匀速运动，则可判断
D．若没有停下，则最终速度的方向一定与初速度垂直
10．一铜板暴露在波长的紫外光中，观测到有电子从铜板表面逸出。当在铜板所在空间加一方向垂直于板面、大小为15V/m的电场时，电子能运动到距板面的最大距离为10cm。已知光速c与普朗克常数的乘积为，则铜板的截止波长约为
A．240mmB．260nmC．280μmD．300pm
11．真空中有一平行板电容器，所带电量为，两板间距为10cm，所加电压为1000V，两板间无介质。已知电容的计算公式为，静电力常量。则
A．两板间的引力大小为B．两板间的引力大小为
C．两板间的正对面积为1.13D．该电容器的电容为10μF
12．如图所示，山坡上两相邻高压塔A、B之间架有匀质粗铜线，平衡时铜线弧形下垂，最低点在C，已知弧线BC的长度是AC的3倍，而左塔B处铜线切线与竖直方向成角。则右塔A处铜线切线与竖直方向成角为
A．37°B．45°C．53°D．60°
13．如图所示，由某透明材料制成的胶囊型元件水平放置，两端是半径为r的半球，中间是长度为4r的圆柱体．中轴线是。一束激光从左侧平行中轴线水平射入，经折射、反射再折射后又从左侧水平射出。已知出射光线与入射光线的间距为1.6r，已知，则该元件材料的折射率为
A．B．C．D．
二、选择题Ⅱ（本题共2小题、每小题3分，共6分。每小题列出的四个备选项中至少有一个符合题目要求的．全部选对的得3分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）
14．下列说法正确的是
A．甲图为光电效应实验，验电器和锌板带异种电荷
B．乙图为岩盐的分子结构，敲碎的岩盐总是呈立方形状，是因为容易在虚线处断开
C．丙图中，轻核能发生聚变的条件是克服库仑斥力，而不是克服核力
D．戳破丁图中棉线右侧的肥皂泡，棉线会受到平行于肥皂泡平面且垂直于棉线的力使之向左弯曲
15．一列沿x轴正方向传播的简谐横波的x-y-t图像如图所示，图中曲线①②③均为正弦曲线，其中曲线①在xy平面内，曲线②所在的平面平行于xy平面，曲线③在yt平面内，则可推断
A．曲线①的振幅为2mB．波的传播速度为2cm/s
C．曲线③为x＝0处质点的振动图像D．t＝1s时x＝6cm处质点沿y轴负方向运动
非选择题部分
三、非选择题（本题共5小题，共55分）
16．实验题（共14分）
Ⅰ．（4分）利用如图所示装置进行“验证机械能守恒定律”实验。
（1）下列说法正确的是 。
A．该实验的重物可采用较重的砝码
B．在最小刻度相同的情况下，优先选用量程较大的刻度尺
C．在验证机械能守恒定律时不需要已知当地的重力加速度大小
（2）某次实验中打出的纸带如图所示，O点是纸带上的第一个点。若OB两点间有n个点，交流电的频率是f，重物的质量为m，重力加速度为g，O到A、B、C的距离分别为、、。打下B点时，重物的动能可以表示为 。
（3）某次实验后发现，根据数据计算得到的重力势能变化量的绝对值略小于动能变化量的绝对值，下列说法正确的是 。
A．可以根据实验数据得到机械能守恒的结论
B．应该考虑实验设计与操作中是否存在错误
C．这种误差有可能是由于选用了质量较大的夹子，但在计算质量时没有计入夹子的质量
D．若其他条件不变，通过换用一个质量相同但体积更大的重物，使得根据数据计算得到的重力势能变化量等于动能变化量，便可以说明机械能守恒
Ⅱ．（7分）小明同学做“练习使用多用电表”实验
（1）用多用电表来测量螺口型白炽灯的灯丝电阻，灯泡标有“220V，100W”字样，以下测量方式正确的是 ；该同学采用×10档进行测量，则实际的测量结果是图中 （填a或b或c）位置。
（2）用电阻挡测量如图所示的一只小电珠的电阻，发现小电珠的灯丝微微发红，继续用该电阻挡去测量如图所示的一只玩具小电机的电阻，发现小电机缓慢转动，则小明选用的挡位是 。
A．×1挡B．×10挡C．×100挡D．×1k挡
（3）如图所示为J2425型可拆卸式学生变压器，若在图中左侧接线柱“0”和“1”之间接入学生电源的交流5V挡，则应该用多用电表的 挡（选填“”、“”、“”或“mA”）在右侧线圈进行相关测量，此时原线圈接入电路的匝数为 匝，现测得右侧线圈“0”和“2”之间的电压为交流10.3V，小明认为变压比与匝数比有较大误差，分析其原因，主要是 。
A．铁芯未闭合B．副线圈有电阻
C．铁芯中存在涡流D．未用电表测定原线圈的电压
Ⅲ．（3分）下列说法正确的是 （多选）。
A．“探究电磁感应的产生条件”实验中，须使用交流电压表
B．观察电容器充电过程可以发现，随着电流逐渐减小，电容器两端的电压逐渐增大
C．“用单摆测定重力加速度”实验中，若用摆球的最高点作为计时起点，会导致较大的偶然误差
D．理论和实验表明，电阻是耗能元件，而电容器和电感线圈都是储能元件
E．研究热辐射现象时，因为能量量子化，一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关
17．（8分）
如图1所示，具有一定导热性能的柱形气缸竖直放置，外界温度保持不变。一定质量的理想气体被横截面积为的轻质活塞封闭在气缸内，此时活塞距气缸底部的距离为，气缸内气体温度为。先用外力缓慢地拉动活塞，上升的距离后被挡块A、B挡住，然后通过电热丝在极短时间内对气体快速加热，气体吸收100J热量后温度升高到2，此时撤去外力，经足够长时间活塞缓慢回到初始位置。已知大气压强，活塞可沿气缸壁无摩擦滑动该理想气体经历的3个过程的P-V图如图2所示。
图1图2
（1）请在答卷的图3中画出该理想气体经历的3个过程的V-T图；
图3
（2）在电热丝加热的过程中，气缸内气体内能变化了多少；
（3）撤去外力后气缸内的气体放出多少热量？
18．（11分）
小明同学设计了如图所示游戏装置，该装置由固定在水平地面上倾角且滑动摩擦因数为的倾斜轨道BCEF、半径为R＝2m的光滑螺旋圆形轨道CDGE、以及静止在光滑水平面上的长木板组成。木板左端紧靠轨道右端，与轨道F点等高但不粘连，所有接触处均有平滑连接，螺旋圆形轨道与轨道BC、EF相切于C（E）处，切点与F点的高度差为1.2R。现从A点以速度水平抛出一质量m＝2kg的物块（视为质点），物块恰好能从B点无碰撞进入倾斜轨道BC，并通过螺旋圆形轨道最低点D后，经倾斜轨道EF滑上长木板，且恰好不滑出长木板。已知长木板质量M＝4kg，B、F两点的高度差为，物块与长木板之间的动摩擦因数，空气阻力不计，g取10。求：
（1）A、B两点的高度差；
（2）物块经过螺旋圆形轨道低点D时，轨道对物块的弹力大小；
（3）物块在长木板上滑行过程中系统产生的热量；
（4）若长木板是固定不动的，且上表面贴有某种特殊材料，物块在木板上运动受到的水平阻力大小与物块速度大小v成正比，即f＝kv，k为常数，要使物块不滑出长木板，k至少为多大？
19．（11分）
如图所示，真空中的立方体棱长L＝0.8m，底面中心处有一点状放射源S，仅在abcO所在平面内向各个方向均匀发射粒子，已知粒子的比荷为，速率均为。现在立方体内施加竖直向上的匀强磁场，使所有粒子恰好能束缚在正方形abcO区域内．abfe面放有一个屏，该屏可以沿z轴左右平移、求：
（1）匀强磁场的磁感应强度的大小；
（2）现让abfe屏向左沿－z方向移动0.2m，求打在abfe屏上的粒子占总数的百分比；
（3）若在立方体内同时加一个竖直向上的匀强电场，场强大小为，求粒子打在abfe屏上x坐标最大值和最小值时对应点的y坐标，屏的位置与第（2）问相同；
（4）在efgd面内，以P为中心放置一块半径为0.2m的圆形屏。在竖直向上的匀强电场的场强大小可以不断改变的条件下，要使所有粒子总能打中屏幕，匀强磁场的磁感应强度B的大小要满足什么条件？
20．（11分）
如图1所示为高温超导磁悬浮列车，是一种高速低耗的新型交通工具，它的驱动系统可简化为如图2所示的模型。固定在列车下端的动力绕组视为一个矩形纯电阻金属框，电阻为R，金属框置于xOy平面内，长为L的MN边平行于y轴，宽为d的NP边平行于x轴。列车轨道沿Ox方向、轨道区域内存在垂直于金属框平面的磁场，磁感应强度B沿y轴向大小相同，沿Ox方向按正弦规律分布，其空间间隔为，最大值为，如图3所示。整个磁场以速度沿Ox方向匀速平移，使列车获得Ox方向的驱动力，为使驱动效果最佳，与d之间需满足特定关系。求：
图1图2图3
（1）与d之间满足的关系式；
（2）某时刻列车速度为，列车可能受到的最大驱动力；
（3）实际上的驱动力是周期性变化的，但只要足够小，我们感受不到这种变化．若列车受到的阻力与速度的大小成正比，比例系数为k，则列车的最终速度为多大？此时驱动力大小的实际变化周期为多少？
以下供类比参考：让交变电流和直流电通过同样的电阻，如果它们在相同时间内产生热量相等，把直流电的值叫做交变电流的有效值。若通过电阻R的正弦交变电流的瞬时值为，可证明其有效值与最大值的关系为：，在时间t内的焦耳热为：。
杭二中物理卷2023.12
1-13BACADBDCDBCDA
14-15CDBCD
三、非选择题（本题共5小题，共55分）
16．
Ⅰ．（4分）（1）B（2）（3）BC
Ⅱ．（7分）（1）A；c（2）A；（3）100D
Ⅲ．（3分）BCD
17．（8分）
（1）
等温，等容，等压
解得
（2）
（3）
气体放出的热量为150J
18．解：
（1）物块从A点做平抛运动到B点，则有，
解得
（2）从A到D由动能定理可得
在D点，对物块分析有
解得
（3）从A到F过程有
解得
物块滑上长木板后，木块和长木板系统动量守恒，则有
解得v＝4m/s
假设物块刚好不滑离长木板，由功能关系可得
解得Q＝96J
（4）若长木板固定不动，物块在木板上运动受到的水平阻力
对木块m由动量定理得
即有
由于
得
19．解：
（1）所有粒子恰好束缚在正方形abcO区域内，由几何关系得r＝0.2m
粒子在磁场中做匀速圆周运动，有
解得B＝0.5T
（2）向z轴负方向的粒子恰好能打到屏上，速度方向顺时针旋转180°的粒子都能打到屏上。所以有1/2的粒子能打到屏上。
（3）粒子做圆周运动的周期为
粒子运动的俯视图如图所示，
由图可知，当为直径时，射出粒子的x轴坐标为最大值，此时粒子运动的时间为
此时对应的y轴坐标
解得
由图可知，当与abfe面相切时，射出粒子的x轴坐标为最小值，此时粒子运动的时间为
此时对应的y轴坐标为
解得．
（4）要让所有粒子总有打到圆屏上，由它们的轨迹半径应该满足
粒子在磁场中做匀速圆周运动，有
解得
20．解析：
（1）MN、PQ应位于磁场中磁感应强度同为最大值且反向的地方，这导致框中电流最强，受到的安培力最大。因此d应为的奇数倍，即：
或（）
（2）金属框中的感应电动势大小：
根据闭合电路欧姆定律：
列车驱动力
（3）MN、PQ位于磁场中的磁感应强度总是大小相同、方向相反的，周期性变化的，可以写成：
其中（越小越感受不到驱动力变化）
列车驱动力
一个周期内驱动力的冲量与阻力的冲量大小相等，方向相反。与交流电的瞬时值和有效值进行类比，驱动力关于时间的“有效值”等于阻力的大小：
解得：
驱动力变化周期
本试题卷分选择题和非选择题两部分，共8页，满分100分，考试时间90分钟。
考生注意：
1．答题前，请务必将自己的姓名、准考证号用黑色字迹的签字笔或钢笔分别填写在试题卷和答题纸规定的位置上。
2．答题时，请按照答题纸上的要求，在答题纸相应的位置上规范作答，在本试题卷上的作答一律无效。
3．可能用到的相关公式或参数：重力加速度
选择题部分
一、选择题Ⅰ（本题共13小题，每小题3分，共39分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分）
1．原子核由质子和中子组成，原子核的直径大小可能落在下列尺标图的哪个区间
2．下列说法中，正确的是
A．光电池是利用光电效应制成的器件，产生的光电子不一定逸出
B．正电子和电子相遇湮灭时，只能转变为一个光子
C．洛伦兹力不做功，安培力可以做功，因此安培力不可能是洛伦兹力的宏观表现
D．多普勒效应是纵波所特有的物理现象
3．护鸟小卫士在学校的绿化带上发现一个鸟窝静止搁在3根对称的树叉之间，若鸟窝的质量为m，与3根树叉均接触，重力加速度为g，则可推断出
A．鸟窝与树叉之间一定只有弹力的作用B．鸟窝所受重力与鸟窝对树叉的力是一对平衡力
C．3根树叉对鸟窝的合力大小等于mgD．树叉对鸟窝的弹力指向鸟窝的重心
4．2023年9月21日15时48分，“天宫课堂”第四课在中国空间站开讲，新晋“太空教师”景海鹏、朱杨柱、桂海潮为广大青少年带来一场精彩的太空科普课，这是中国航天员首次在梦天实验舱（视作匀速圆周运动）内进行授课。以下说法中正确的是
A．梦天实验舱的速度一定小于第一宇宙速度B．梦天实验舱的运行周期为24h
C．梦天实验舱的轨道高度大约为地球半径的6倍D．在微重力环境下，实验证明了液体的表面张力为零
5．如图所示是动圈式麦克风的示意简图，磁铁固定在适当的位置，线圈与一个膜片连接，声波传播时可使膜片左右移动，从而引起线圈运动产生感应电流，则线圈
A．磁通量增大时，线圈中的感应电流从a流向b
B．磁通量减小时，线圈中的感应电流从b流向a
C．磁通量先增大后减小时，感应电流一直从a流向b
D．磁通量先增大后减小时，感应电流先从b流向a再从a向b
6．2023年9月15日，三星堆遗址考古入选世界重大田野考古发现。三星堆古遗址距今已有5000至3000年历史，昭示长江流域与黄河流域一样同属中华文明的母体。应用碳14测定年代是考古中的重要方法，在高空大气中，来自宇宙射线的中子轰击氮14，不断以一定的速率产生碳14，接着碳14就发生放射性衰变，其半衰期为5730±40年，反应方程分别为：,。以下说法中正确的是
A．轰击愿14的中子主要是热中子，热中子就是快中子
B．碳14发生了衰变，粒子就是电子
C．埋入地下的植物中，其碳14的半衰期出现±40年的改变，据此测定年代
D．目前核电站广泛利用衰变技术获取核能并发电
7．如图所示，轻质弹簧和物块组成一竖直悬挂的弹簧振子，在物块上装有一记录笔，在竖直面内放置有记录纸。当弹簧振子沿竖直方向上下自由振动时，以速率v水平向左匀速拉动记录纸，记录笔在纸上留下如图所示余弦型函数曲线形状的印迹，图中、、、2、3为记录纸上印迹的位置坐标值，P、Q分别是印迹上纵坐标为和的两个点。若空气阻力、记录笔的质量及其与纸之间的作用力均可忽略不计，则可判断
A．该弹簧振子的振动周期为/v
B．该弹簧振子的振幅为-
C．在记录笔留下PQ段印迹的过程中，物块所受弹力的冲量为零
D．在记录笔留下PQ段印迹的过程中，弹力对物块所做的总功为负功
8．如图所示是两个LC振荡电路1和2的电容器上的电压u随时间t变化的图像，两电路的自感系数，则可判断
A．电路1的振荡频率为电路2的一半B．电路2的电容为电路1的2倍
C．电路2中电容器的最大电荷量为电路1的4倍D．电路1中电流最大时电路2的电流也一定最大
9．北京2022年冬奥会极大推动了全国范围内的冰雪运动设施建设，如图所示为一个开阔、平坦的倾斜雪坡，一个小孩靠推一棵树获得大小为的水平初速度。雪坡的倾角为，与小孩之间的滑动摩擦系数为，不计空气阻力，不考虑摩擦力随速度大小的变化。雪坡足够大，经过足够长的时间关于小孩运动的说法，正确的是
A．可能一直做曲线运动
B．可能做匀加速直线运动，与初速度v的夹角小于90°
C．若做匀速运动，则可判断
D．若没有停下，则最终速度的方向一定与初速度垂直
10．一铜板暴露在波长的紫外光中，观测到有电子从铜板表面逸出。当在铜板所在空间加一方向垂直于板面、大小为15V/m的电场时，电子能运动到距板面的最大距离为10cm。已知光速c与普朗克常数的乘积为，则铜板的截止波长约为
A．240mmB．260nmC．280μmD．300pm
11．真空中有一平行板电容器，所带电量为，两板间距为10cm，所加电压为1000V，两板间无介质。已知电容的计算公式为，静电力常量。则
A．两板间的引力大小为B．两板间的引力大小为
C．两板间的正对面积为1.13D．该电容器的电容为10μF
12．如图所示，山坡上两相邻高压塔A、B之间架有匀质粗铜线，平衡时铜线弧形下垂，最低点在C，已知弧线BC的长度是AC的3倍，而左塔B处铜线切线与竖直方向成角。则右塔A处铜线切线与竖直方向成角为
A．37°B．45°C．53°D．60°
13．如图所示，由某透明材料制成的胶囊型元件水平放置，两端是半径为r的半球，中间是长度为4r的圆柱体．中轴线是。一束激光从左侧平行中轴线水平射入，经折射、反射再折射后又从左侧水平射出。已知出射光线与入射光线的间距为1.6r，已知，则该元件材料的折射率为
A．B．C．D．
二、选择题Ⅱ（本题共2小题、每小题3分，共6分。每小题列出的四个备选项中至少有一个符合题目要求的．全部选对的得3分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）
14．下列说法正确的是
A．甲图为光电效应实验，验电器和锌板带异种电荷
B．乙图为岩盐的分子结构，敲碎的岩盐总是呈立方形状，是因为容易在虚线处断开
C．丙图中，轻核能发生聚变的条件是克服库仑斥力，而不是克服核力
D．戳破丁图中棉线右侧的肥皂泡，棉线会受到平行于肥皂泡平面且垂直于棉线的力使之向左弯曲
15．一列沿x轴正方向传播的简谐横波的x-y-t图像如图所示，图中曲线①②③均为正弦曲线，其中曲线①在xy平面内，曲线②所在的平面平行于xy平面，曲线③在yt平面内，则可推断
A．曲线①的振幅为2mB．波的传播速度为2cm/s
C．曲线③为x＝0处质点的振动图像D．t＝1s时x＝6cm处质点沿y轴负方向运动
非选择题部分
三、非选择题（本题共5小题，共55分）
16．实验题（共14分）
Ⅰ．（4分）利用如图所示装置进行“验证机械能守恒定律”实验。
（1）下列说法正确的是 。
A．该实验的重物可采用较重的砝码
B．在最小刻度相同的情况下，优先选用量程较大的刻度尺
C．在验证机械能守恒定律时不需要已知当地的重力加速度大小
（2）某次实验中打出的纸带如图所示，O点是纸带上的第一个点。若OB两点间有n个点，交流电的频率是f，重物的质量为m，重力加速度为g，O到A、B、C的距离分别为、、。打下B点时，重物的动能可以表示为 。
（3）某次实验后发现，根据数据计算得到的重力势能变化量的绝对值略小于动能变化量的绝对值，下列说法正确的是 。
A．可以根据实验数据得到机械能守恒的结论
B．应该考虑实验设计与操作中是否存在错误
C．这种误差有可能是由于选用了质量较大的夹子，但在计算质量时没有计入夹子的质量
D．若其他条件不变，通过换用一个质量相同但体积更大的重物，使得根据数据计算得到的重力势能变化量等于动能变化量，便可以说明机械能守恒
Ⅱ．（7分）小明同学做“练习使用多用电表”实验
（1）用多用电表来测量螺口型白炽灯的灯丝电阻，灯泡标有“220V，100W”字样，以下测量方式正确的是 ；该同学采用×10档进行测量，则实际的测量结果是图中 （填a或b或c）位置。
（2）用电阻挡测量如图所示的一只小电珠的电阻，发现小电珠的灯丝微微发红，继续用该电阻挡去测量如图所示的一只玩具小电机的电阻，发现小电机缓慢转动，则小明选用的挡位是 。
A．×1挡B．×10挡C．×100挡D．×1k挡
（3）如图所示为J2425型可拆卸式学生变压器，若在图中左侧接线柱“0”和“1”之间接入学生电源的交流5V挡，则应该用多用电表的 挡（选填“”、“”、“”或“mA”）在右侧线圈进行相关测量，此时原线圈接入电路的匝数为 匝，现测得右侧线圈“0”和“2”之间的电压为交流10.3V，小明认为变压比与匝数比有较大误差，分析其原因，主要是 。
A．铁芯未闭合B．副线圈有电阻
C．铁芯中存在涡流D．未用电表测定原线圈的电压
Ⅲ．（3分）下列说法正确的是 （多选）。
A．“探究电磁感应的产生条件”实验中，须使用交流电压表
B．观察电容器充电过程可以发现，随着电流逐渐减小，电容器两端的电压逐渐增大
C．“用单摆测定重力加速度”实验中，若用摆球的最高点作为计时起点，会导致较大的偶然误差
D．理论和实验表明，电阻是耗能元件，而电容器和电感线圈都是储能元件
E．研究热辐射现象时，因为能量量子化，一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关
17．（8分）
如图1所示，具有一定导热性能的柱形气缸竖直放置，外界温度保持不变。一定质量的理想气体被横截面积为的轻质活塞封闭在气缸内，此时活塞距气缸底部的距离为，气缸内气体温度为。先用外力缓慢地拉动活塞，上升的距离后被挡块A、B挡住，然后通过电热丝在极短时间内对气体快速加热，气体吸收100J热量后温度升高到2，此时撤去外力，经足够长时间活塞缓慢回到初始位置。已知大气压强，活塞可沿气缸壁无摩擦滑动该理想气体经历的3个过程的P-V图如图2所示。
图1图2
（1）请在答卷的图3中画出该理想气体经历的3个过程的V-T图；
图3
（2）在电热丝加热的过程中，气缸内气体内能变化了多少；
（3）撤去外力后气缸内的气体放出多少热量？
18．（11分）
小明同学设计了如图所示游戏装置，该装置由固定在水平地面上倾角且滑动摩擦因数为的倾斜轨道BCEF、半径为R＝2m的光滑螺旋圆形轨道CDGE、以及静止在光滑水平面上的长木板组成。木板左端紧靠轨道右端，与轨道F点等高但不粘连，所有接触处均有平滑连接，螺旋圆形轨道与轨道BC、EF相切于C（E）处，切点与F点的高度差为1.2R。现从A点以速度水平抛出一质量m＝2kg的物块（视为质点），物块恰好能从B点无碰撞进入倾斜轨道BC，并通过螺旋圆形轨道最低点D后，经倾斜轨道EF滑上长木板，且恰好不滑出长木板。已知长木板质量M＝4kg，B、F两点的高度差为，物块与长木板之间的动摩擦因数，空气阻力不计，g取10。求：
（1）A、B两点的高度差；
（2）物块经过螺旋圆形轨道低点D时，轨道对物块的弹力大小；
（3）物块在长木板上滑行过程中系统产生的热量；
（4）若长木板是固定不动的，且上表面贴有某种特殊材料，物块在木板上运动受到的水平阻力大小与物块速度大小v成正比，即f＝kv，k为常数，要使物块不滑出长木板，k至少为多大？
19．（11分）
如图所示，真空中的立方体棱长L＝0.8m，底面中心处有一点状放射源S，仅在abcO所在平面内向各个方向均匀发射粒子，已知粒子的比荷为，速率均为。现在立方体内施加竖直向上的匀强磁场，使所有粒子恰好能束缚在正方形abcO区域内．abfe面放有一个屏，该屏可以沿z轴左右平移、求：
（1）匀强磁场的磁感应强度的大小；
（2）现让abfe屏向左沿－z方向移动0.2m，求打在abfe屏上的粒子占总数的百分比；
（3）若在立方体内同时加一个竖直向上的匀强电场，场强大小为，求粒子打在abfe屏上x坐标最大值和最小值时对应点的y坐标，屏的位置与第（2）问相同；
（4）在efgd面内，以P为中心放置一块半径为0.2m的圆形屏。在竖直向上的匀强电场的场强大小可以不断改变的条件下，要使所有粒子总能打中屏幕，匀强磁场的磁感应强度B的大小要满足什么条件？
20．（11分）
如图1所示为高温超导磁悬浮列车，是一种高速低耗的新型交通工具，它的驱动系统可简化为如图2所示的模型。固定在列车下端的动力绕组视为一个矩形纯电阻金属框，电阻为R，金属框置于xOy平面内，长为L的MN边平行于y轴，宽为d的NP边平行于x轴。列车轨道沿Ox方向、轨道区域内存在垂直于金属框平面的磁场，磁感应强度B沿y轴向大小相同，沿Ox方向按正弦规律分布，其空间间隔为，最大值为，如图3所示。整个磁场以速度沿Ox方向匀速平移，使列车获得Ox方向的驱动力，为使驱动效果最佳，与d之间需满足特定关系。求：
图1图2图3
（1）与d之间满足的关系式；
（2）某时刻列车速度为，列车可能受到的最大驱动力；
（3）实际上的驱动力是周期性变化的，但只要足够小，我们感受不到这种变化．若列车受到的阻力与速度的大小成正比，比例系数为k，则列车的最终速度为多大？此时驱动力大小的实际变化周期为多少？
以下供类比参考：让交变电流和直流电通过同样的电阻，如果它们在相同时间内产生热量相等，把直流电的值叫做交变电流的有效值。若通过电阻R的正弦交变电流的瞬时值为，可证明其有效值与最大值的关系为：，在时间t内的焦耳热为：。
杭二中物理卷2023.12
1-13BACADBDCDBCDA
14-15CDBCD
三、非选择题（本题共5小题，共55分）
16．
Ⅰ．（4分）（1）B（2）（3）BC
Ⅱ．（7分）（1）A；c（2）A；（3）100D
Ⅲ．（3分）BCD
17．（8分）
（1）
等温，等容，等压
解得
（2）
（3）
气体放出的热量为150J
18．解：
（1）物块从A点做平抛运动到B点，则有，
解得
（2）从A到D由动能定理可得
在D点，对物块分析有
解得
（3）从A到F过程有
解得
物块滑上长木板后，木块和长木板系统动量守恒，则有
解得v＝4m/s
假设物块刚好不滑离长木板，由功能关系可得
解得Q＝96J
（4）若长木板固定不动，物块在木板上运动受到的水平阻力
对木块m由动量定理得
即有
由于
得
19．解：
（1）所有粒子恰好束缚在正方形abcO区域内，由几何关系得r＝0.2m
粒子在磁场中做匀速圆周运动，有
解得B＝0.5T
（2）向z轴负方向的粒子恰好能打到屏上，速度方向顺时针旋转180°的粒子都能打到屏上。所以有1/2的粒子能打到屏上。
（3）粒子做圆周运动的周期为
粒子运动的俯视图如图所示，
由图可知，当为直径时，射出粒子的x轴坐标为最大值，此时粒子运动的时间为
此时对应的y轴坐标
解得
由图可知，当与abfe面相切时，射出粒子的x轴坐标为最小值，此时粒子运动的时间为
此时对应的y轴坐标为
解得．
（4）要让所有粒子总有打到圆屏上，由它们的轨迹半径应该满足
粒子在磁场中做匀速圆周运动，有
解得
20．解析：
（1）MN、PQ应位于磁场中磁感应强度同为最大值且反向的地方，这导致框中电流最强，受到的安培力最大。因此d应为的奇数倍，即：
或（）
（2）金属框中的感应电动势大小：
根据闭合电路欧姆定律：
列车驱动力
（3）MN、PQ位于磁场中的磁感应强度总是大小相同、方向相反的，周期性变化的，可以写成：
其中（越小越感受不到驱动力变化）
列车驱动力
一个周期内驱动力的冲量与阻力的冲量大小相等，方向相反。与交流电的瞬时值和有效值进行类比，驱动力关于时间的“有效值”等于阻力的大小：
解得：
驱动力变化周期
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