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广东省2023-2024学年高三上学期期末物理试题
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这是一份广东省2023-2024学年高三上学期期末物理试题，共19页。试卷主要包含了考生要认真填写考场号和座位序号等内容，欢迎下载使用。
1．考生要认真填写考场号和座位序号。
2．试题所有答案必须填涂或书写在答题卡上，在试卷上作答无效。第一部分必须用2B 铅笔作答；第二部分必须用黑色字迹的签字笔作答。
3．考试结束后，考生须将试卷和答题卡放在桌面上，待监考员收回。
一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1、氢原子的能级图如图所示，已知可见光的光子能量范围是。则大量氢原子从高能级向低能级跃迁时可产生不同能量的可见光光子的种类有（ ）
A．1种B．2种C．3种D．4种
2、如图所示，固定在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为d，其右端接有阻值为R的电阻，整个装置处在竖直向上磁感应强度大小为B的匀强磁场中。一质量为m （质量分布均匀）的导体杆ab垂直于导轨放置，且与两导轨保持良好接触，杆与导轨之间的动摩擦因数为μ。现杆受到水平向左、垂直于杆的恒力F作用，从静止开始沿导轨运动，当运动距离L时，速度恰好达到最大（运动过程中杆始终与导轨保持垂直）。设杆接入电路的电阻为r，导轨电阻不计，重力加速度大小为g。对于此过程，下列说法中正确的是（ ）
A．当杆的速度达到最大时，a、b两端的电压为
B．杆的速度最大值为
C．恒力F做的功与安培力做的功之和等于杆动能的变化量
D．安倍力做功的绝对值等于回路中产生的焦耳热
3、一平直公路上有甲、乙两辆车，从t＝0时刻开始运动，在0～6 s内速度随时间变化的情况如图所示．已知两车在t＝3 s时刻相遇，下列说法正确的是( )
A．两车的出发点相同
B．t＝2 s时刻，两车相距最远
C．两车在3～6 s之间的某时刻再次相遇
D．t＝0时刻两车之间的距离大于t＝6 s时刻两车之间的距离
4、如图所示，一质量为m的重物，在塔吊电动机的拉力下，由静止开始向上以加速度做匀加速直线运动，当重物上升到高度h、重物速度为时塔吊电动机功率达到额定功率，此时立刻控制电动机使重物做加速度大小为的匀减速直线运动直到速度减到零，重力加速度为g，不计一切摩擦，关于此过程的说法正确的是（ ）
A．重物匀减速阶段电动机提供的牵引力大小为
B．重物匀加速阶段电动机提供的牵引力大小为
C．计算重物匀加速阶段所用时间的方程为
D．假设竖直方向足够长，若塔吊电动机以额定功率启动，速度就是其能达到的最大速度
5、2019年4月10日，事件视界望远镜（EHT）项目团队发布了人类历史上的首张黑洞照片，我国科学家也参与其中做出了巨大贡献。经典的“黑洞”理论认为，当恒星收缩到一定程度时，会变成密度非常大的天体，这种天体的逃逸速度非常大，大到光从旁边经过时都不能逃逸，也就是其第二宇宙速度大于等于光速，此时该天体就变成了一个黑洞。若太阳演变成一个黑洞后的密度为、半径为，设光速为，第二宇宙速度是第一宇宙速度的倍，引力常量为G，则的最小值是（ ）
A．B．C．D．
6、光滑水平面上放有一上表面光滑、倾角为α的斜面A，斜面质量为M，底边长为 L，如图所示。将一质量为m的可视为质点的滑块B从斜面的顶端由静止释放，滑块B经过时间t刚好滑到斜面底端。此过程中斜面对滑块的支持力大小为，则下列说法中正确的是（ ）
A．
B．滑块下滑过程中支持力对B的冲量大小为
C．滑块到达斜面底端时的动能为
D．此过程中斜面向左滑动的距离为
二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
7、如图所示，直线a、抛物线b和c为某一稳恒直流电源在纯电阻电路中的总功率PE、输出功率PR、电源内部发热功率Pr，随路端电压U变化的图象，但具体对应关系未知，根据图象可判断
A．PE-U图象对应图线a．由图知电动势为9V，内阻为3Ω
B．Pr-U图象对应图线b，由图知电动势为3V，阻为1Ω
C．PR-U图象对应图线c，图象中任意电压值对应的功率关系为PE =Pr + PR
D．外电路电阻为1.5Ω时，输出功率最大为2.25W
8、如图所示，倾角为α=37°的足够长的粗糙斜面AB固定在水平面上，一小物块从距B点l0m的A点由静止释放后，下滑到B点与弹性挡板碰撞后无能量损失反弹，恰能冲上斜面的Q点（图中未画出）。设物块和斜面间的动摩擦因数为0.5，以B点为零势能面（sln37°=0.6，cs37°=0.8）。则下列说法正确的是（ ）
A．Q点到B点距离为2m
B．物块沿斜面下滑时机械能减少，沿斜面上滑时机械能增加
C．物块下滑时，动能与势能相等的位置在AB中点上方
D．物块从开始释放到最终静止经过的总路程为15m
9、如图所示，两等量异种点电荷分别固定在正方体的a、b两个顶点上，电荷量分别为q和－q（a＞0），c、d为正方体的另外两个顶点，则下列说法正确的是
A．c、d两点的电势相等
B．c、d两点的电场强度相同
C．将一正电荷从c点移到d点，电场力做负功
D．将一负电荷从c点移到d点，电势能增加
10、如图甲所示，倾角为30°的足够长的固定光滑斜面上，有一质量m=0.8kg的物体受到平行斜面向上的力F作用，其大小F随时间t变化的规律如图乙所示，t0时刻物体速度为零，重力加速度g=10m/s2。下列说法中正确的是（ ）
A．0~2s内物体向上运动
B．第2s末物体的动量最大
C．第3s末物体回到出发点
D．0~3s内力F的冲量大小为9N·s
三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。
11．（6分）同学们用如图1所示的电路测量两节干电池串联而成的电池组的电动势和内电阻。实验室提供的器材如下：电压表，电阻箱（阻值范围）；开关、导线若干。
（1）请根据图1所示的电路图，在图2中用笔替代导线，画出连线，把器材连接起来_____________。
（2）某同学开始做实验，先把变阻箱阻值调到最大，再接通开关，然后改变电阻箱，随之电压表示数发生变化，读取和对应的，并将相应的数据转化为坐标点描绘在图中。请将图3、图4中电阻箱和电压表所示的数据转化为坐标点描绘在图5所示的坐标系中（描点用“+”表示），并画出图线_____________；
（3）根据图5中实验数据绘出的图线可以得出该电池组电动势的测量值_____________V，内电阻测量值______________Ω.（保留2位有效数字）
（4）实验中测两组的数据，可以利用闭合电路欧姆定律解方程组求电动势和内阻的方法。该同学没有采用该方法的原因是_____________________。
（5）该实验测得电源的电动势和内阻都存在误差，造成该误差主要原因是__________________。
（6）不同小组的同学分别用不同的电池组（均由同一规格的两节干电池串联而成）完成了上述的实验后，发现不同组的电池组的电动势基本相同，只是内电阻差异较大。同学们选择了内电阻差异较大的甲、乙两个电池组进一步探究，对电池组的内电阻热功率以及总功率分别随路端电压变化的关系进行了猜想，并分别画出了如图6所示的和图象。若已知乙电池组的内电阻较大，则下列各图中可能正确的是_______________________（选填选项的字母）。
12．（12分）某同学利用如图1所示的装置“探究合外力做功与物体动能变化的关系”，具体实验步骤如下:
A．按照图示安装好实验装置，挂上砂桶（含少量砂子）。
B．调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车沿长木板向下运动，且通过两个光电门的时间相等。
C．取下细绳和砂桶，测量砂子和桶的质量m，并记录数据。
D．保持长木板的倾角不变，将小车置于靠近滑轮的位置，由静止释放小车，记录小车先后通过光电门甲和乙时的时间t1、t2，并测量光电门甲、乙之间的距离为s.
E.改变光电门甲、乙之间的距离，重复步骤D。
请回答下列各问题：
（1）若砂桶和砂子的总质量为m，小车的质量为M，重力加速度为g，则步骤D中小车下滑时所受合力大小为________。（忽略空气阻力）
（2）用游标卡尺测得遮光片宽度（如图2所示）d =_________mm。
（3）在误差允许的范围内，若满足__________，则表明物体所受合外力做的功等于物体动能变化量。（用题目所给字母表示）
四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
13．（10分）在某次的接力比赛项目中，项目组规划的路线如图所示，半径的四分之一圆弧赛道与两条直线赛道分别相切于和点，圆弧为接力区，规定离开接力区的接力无效。甲、乙两运动员在赛道上沿箭头方向训练交接棒的过程中发现：甲经短距离加速后能保持9m/s的速率跑完全程，乙从起跑后的切向加速度大小是恒定的。为了确定乙起跑的时机，需在接力区前适当的位置设置标记。在某次练习中，甲在接力区前的A处作了标记，并以的速度跑到此标记时向乙发出起跑口令，乙在接力区的P点听到口令时起跑，并恰好在速度达到与甲相等时被甲追上，完成交接棒。假设运动员与赛道间的动摩擦因数为0.5，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，运动员（可视为质点）在直道上做直线运动，在弯道上做圆周运动，重力加速度g=10m/s2，π=3.14，求：
(1)为确保在弯道上能做圆周运动，允许运动员通过弯道的最大速率；
(2)此次练习中乙在接棒前的切向加速度a。
14．（16分）坐标原点处的波源在t =0时开始沿y轴负向振动，t =1.5s时它正好第二次 到达波谷，如图为t2= 1.5s时沿波的传播方向上部分质点振动的波形图，求：
(1)这列波的传播速度是多大? 写出波源振动的位移表达式；
(2)x1 =5.4m的质点何时第一次到达波峰?
(3)从t1=0开始至x=5.4m的质点第一次到达波峰这段时间内，x2=30cm处的质点通过的路程是多少?
15．（12分）如图甲所示，在边界为的竖直狭长区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度，在L1的左侧充满斜向上与水平方向夹角为的匀强电场（大小未知）。一带正电的微粒从a点由静止释放，微粒沿水平直线运动到边界上的b点，这时开始在之间的区域内加一竖直方向周期性变化的匀强电场，随时间变化的图像如图乙所示（表示电场方向竖直向上），微粒从b点沿水平直线运动到c点后，做一次完整的圆周运动，再沿水平直线运动到边界上的d点。已知c点为线段bd的中点，重力加速度。求：
（1）微粒的比荷；
（2）a点到b点的距离；
（3）将边界左右移动以改变正交场的宽度，使微粒仍能按上述运动过程通过相应的区域，求电场变化周期T的最小值。
参考答案
一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1、D
【解析】
大量氢原子从高能级向能级跃迁时，辐射的光子能量都大于，不在范围之内，发出的光都是不可见光；大量氢原子从高能级向能级跃迁时，辐射的光子能量都小于，不在范围之内，发出的光都是不可见光；能级向能级跃迁时，辐射的光子能量为，属于可见光；能级向能级跃迁时，辐射的光子能量为，属于可见光；能级向能级跃迁时，辐射的光子能量为，属于可见光；能级向能级跃迁时，辐射的光子能量为，属于可见光；能级向能级跃迁时，辐射的光子能量为，属于不可见光；可知只有4种可见光，故ABC错误，D正确。
故选D。
2、D
【解析】
AB． 当杆匀速运动时速度最大，由平衡条件得：
得最大速度为
当杆的速度达到最大时，杆产生的感应电动势为：
a、b两端的电压为：
故AB错误；
C． 根据动能定理知，恒力F做的功、摩擦力做的功与安培力做的功之和等于杆动能的变化量，故C错误；
D． 根据功能关系知，安倍力做功的绝对值等于回路中产生的焦耳热，故D正确。
故选：D。
3、D
【解析】
由图可得，0~3s内，乙的位移，甲的位移，二者t=0时刻相距9.5m-3.75m=5.75m，选项A错误；3~6s内，乙的位移，甲的位移，二者相距4.5m+0.75m=5.25m.所以t=0时刻两质点之间的距离大于t=6s时刻两质点之间的距离，选项D正确；0~2s内，两质点间距逐渐减小，t=2s时刻不是相距最远，选项B错误；两质点在3~6s之间距离越来越大，不可能再次相遇，选项C错误；故选D．
点睛：本题考查v-t图象的性质，本题的关键在于v-t图象中图象的面积表示位移的应用，要求能从图中得出两车各自位移的变化情况，从而两车距离的变化情况．
4、B
【解析】
A．根据牛顿第二定律，重物匀减速阶段
A错误；
B．重物在匀加速阶段
B正确；
C．匀加速阶段，电动机功率逐渐增大，不满足，选项C错误；
D．假设竖直方向足够长，若塔吊电动机以额定功率启动，能达到的最大速度
选项D错误。
故选B。
5、B
【解析】
根据万有引力提供向心力有
得第一宇宙速度
则第二宇宙速度为
所以
选项B正确，ACD错误。
故选B。
6、D
【解析】
A．当滑块B相对于斜面加速下滑时，斜面A水平向左加速运动，所以滑块B相对于地面的加速度方向不再沿斜面方向，即沿垂直于斜面方向的合外力不再为零，所以斜面对滑块的支持力不等于，故A错误；
B．滑块B下滑过程中支持力对B的冲量大小为
故B错误；
C．B下降的高度为，其重力势能的减小量等于，减小的重力势能转化为A、B的动能之和，则滑块B的动能要小于，故C错误；
D．系统水平方向不受外力，水平方向动量守恒，设A、B两者水平位移大小分别为、，取水平向左为正方向，由动量守恒定律得
即有
又
解得
故D正确。
故选D。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
7、BC
【解析】
A.总功率：
，
可知PE-U图象对应图线a，由数学知识得知，图象a的斜率大小：
；
当U=0时，
，
联立解得
E=3V，r=1Ω，
故A错误；
B.内阻消耗的功率：
，
由数学知识可知，图象的对应图线b，故B正确；
C.根据功率关系可得：
，
则
，
由数学知识可知，图象的对应图线c，故C正确；
D.当内外电阻相等时，电源的输出功率最大，即当外电路电阻为1Ω时，输出功率最大，最大输出功率为
，
故D错误。
故选：BC。
8、AD
【解析】
A．物块从A到Q全过程由动能定理得
代入，
解得
选项A正确；
B．全过程摩擦力一直做负功，物块的机械能不断减少，选项B错误；
C．物块从A下滑到AB中点时，由能量守恒定律可得
显然此处重力势能大于动能，继续下滑时重力势能将减小，动能增加，故动能与重力势能相等的位置在AB中点下方，则选项C错误；
D．因为，所以物块最终静止在挡板处，根据能量守恒得
代入数据解得
s=15m
选项D正确。
故选AD。
9、BD
【解析】
A．由几何关系可知，由于c点离正电荷更近，则c点的电势比d点高，故A错误；
B．c、d两点关于ab对称，且ab电荷量相同，由电场强度的叠加可知， c、d两点的电场强度相同，故B正确；
C．由于c点的电势比d点高，将一正电荷从c点移到d点，正电荷电势能减小，则电场力做正功，故C错误；
D．由于c点的电势比d点高，将一负电荷从c点移到d点，负电荷电势能增大，故D正确。
故选BD。
10、AD
【解析】
AB．对物体受力分析，受重力、支持力和拉力，将重力沿垂直斜面方向和平行与斜面方向正交分解，平行与斜面方向分力为
0到内合外力
方向沿斜面向上，物块沿斜面向上运动，0到内物体加速度
末速度为
到内，合力为
加速度为
末速度为
物体沿斜面向上运动，在末物体的速度为0，则动量
A正确，B错误；
C．到内，合力为
加速度为
末速度为
前内物体的物体
第内物体的位移
C错误；
D．内力的冲量大小为
D正确。
故选AD。
三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。
11、（1）电路连线如图：
（2）画出图线如图：
（3）2.8V， 1Ω （4）偶然误差较大； （5）电压表内阻不是无穷大； （6）AC
【解析】
（1）电路连线如图：
（2）画出图线如图：
（3）根据闭合电路欧姆定律可得：，即，则由图像可知：，r=b=1Ω；
（4）由于读数不准确带来实验的偶然误差，实验中测两组U、R的数据，利用闭合电路欧姆定律解方程组求电动势和内阻的方法不能减小这种偶然误差，而利用图象进行处理数据可以减小偶然误差.
（5）由于电压表内阻不是无穷大，所以在电路中分流，从而带来系统误差；
（6）电池组的内电阻热功率，则对于相同的U值，则r越大，对应的P1越小，可知A正确，B错误；总功率：，则对相同的U值，r越大P2越小，故C正确，D错误.
12、mg 6.75 mgs=-
【解析】
(1)[1]探究“小车的加速度与所受合外力的关系”中小车所受的合外力等于沙桶和沙子的总重力，则步骤D中小车加速下滑时所受合力大小为mg；
(2)[2]根据游标卡尺读数规则，遮光片宽度
d=6mm+ 15×0.05mm =6.75mm
(3)[3]遮光片通过两个光电门1、2的速度分别为
v1=、v2=
故小车动能变化量为
△Ek=-
在误差允许的范围内，合外力做功等于物体动能的变化量，即
mgs =-
四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
13、 (1)10m/s；(2) 3m/s2
【解析】
(1)因为运动员弯道上做圆周运动，摩擦力提供向心力，由牛顿第二定律有
解得
(2)设经过时间t，甲追上乙，甲的路程为
乙的路程为
由路程关系有
将v=9m/s代入得
t=3s
此时
所以还在接力区内
根据v=at代入数据解得
a=3m/s2
14、 (1)x=5sin()cm或x=-5sin()cm；(2)11.7s；(3)1.85m
【解析】
（1）由图像可知波长λ=0.6m，由题意有
，
波速为
波源振动的位移表达式为
或
（2）波传到x1=5. 4m需要的时间为
质点开始振动方向与波源起振方向相同，沿-y方向，从开始振动到第一次到达波峰需要时间为
所以，x1=5. 4m的质点第一次到达波峰的时刻为
（3）波传到x2=30cm需要时间为
所以从t1=0开始至x=5.4m的质点第一次到达波峰这段时间内，x2=30cm处的质点振动时间为
所以，该质点的路程为
15、（1）；（2）0.2m；（3）0.728s
【解析】
(1)由微粒运动到c点后做一次完整的圆周运动可知
解得
(2)分析可知微粒从b到c和从c到d均做匀速直线运动，设速度为v，则由受力分析及平衡条件得
代入数据结合(1)的分析解得
由题意分析可知，微粒从a到b做匀加速直线运动，合力一定由a指向b，受力分析如图甲所示
根据几何关系可知
故微粒从a到b过程中由动能定理得
代入数据解得
(3)微粒在正交场中做匀速圆周运动，可得
结合前面分析代入数据解得轨道半径；微粒做匀速圆周运动的周期
由于R和均恒定不变，故正交场的宽度L恰好等于2R时交变电场的周期T最小，如图乙所示
微粒从图中b运动到c所用的时间
故电场E2变化周期T的最小值
1．考生要认真填写考场号和座位序号。
2．试题所有答案必须填涂或书写在答题卡上，在试卷上作答无效。第一部分必须用2B 铅笔作答；第二部分必须用黑色字迹的签字笔作答。
3．考试结束后，考生须将试卷和答题卡放在桌面上，待监考员收回。
一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1、氢原子的能级图如图所示，已知可见光的光子能量范围是。则大量氢原子从高能级向低能级跃迁时可产生不同能量的可见光光子的种类有（ ）
A．1种B．2种C．3种D．4种
2、如图所示，固定在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为d，其右端接有阻值为R的电阻，整个装置处在竖直向上磁感应强度大小为B的匀强磁场中。一质量为m （质量分布均匀）的导体杆ab垂直于导轨放置，且与两导轨保持良好接触，杆与导轨之间的动摩擦因数为μ。现杆受到水平向左、垂直于杆的恒力F作用，从静止开始沿导轨运动，当运动距离L时，速度恰好达到最大（运动过程中杆始终与导轨保持垂直）。设杆接入电路的电阻为r，导轨电阻不计，重力加速度大小为g。对于此过程，下列说法中正确的是（ ）
A．当杆的速度达到最大时，a、b两端的电压为
B．杆的速度最大值为
C．恒力F做的功与安培力做的功之和等于杆动能的变化量
D．安倍力做功的绝对值等于回路中产生的焦耳热
3、一平直公路上有甲、乙两辆车，从t＝0时刻开始运动，在0～6 s内速度随时间变化的情况如图所示．已知两车在t＝3 s时刻相遇，下列说法正确的是( )
A．两车的出发点相同
B．t＝2 s时刻，两车相距最远
C．两车在3～6 s之间的某时刻再次相遇
D．t＝0时刻两车之间的距离大于t＝6 s时刻两车之间的距离
4、如图所示，一质量为m的重物，在塔吊电动机的拉力下，由静止开始向上以加速度做匀加速直线运动，当重物上升到高度h、重物速度为时塔吊电动机功率达到额定功率，此时立刻控制电动机使重物做加速度大小为的匀减速直线运动直到速度减到零，重力加速度为g，不计一切摩擦，关于此过程的说法正确的是（ ）
A．重物匀减速阶段电动机提供的牵引力大小为
B．重物匀加速阶段电动机提供的牵引力大小为
C．计算重物匀加速阶段所用时间的方程为
D．假设竖直方向足够长，若塔吊电动机以额定功率启动，速度就是其能达到的最大速度
5、2019年4月10日，事件视界望远镜（EHT）项目团队发布了人类历史上的首张黑洞照片，我国科学家也参与其中做出了巨大贡献。经典的“黑洞”理论认为，当恒星收缩到一定程度时，会变成密度非常大的天体，这种天体的逃逸速度非常大，大到光从旁边经过时都不能逃逸，也就是其第二宇宙速度大于等于光速，此时该天体就变成了一个黑洞。若太阳演变成一个黑洞后的密度为、半径为，设光速为，第二宇宙速度是第一宇宙速度的倍，引力常量为G，则的最小值是（ ）
A．B．C．D．
6、光滑水平面上放有一上表面光滑、倾角为α的斜面A，斜面质量为M，底边长为 L，如图所示。将一质量为m的可视为质点的滑块B从斜面的顶端由静止释放，滑块B经过时间t刚好滑到斜面底端。此过程中斜面对滑块的支持力大小为，则下列说法中正确的是（ ）
A．
B．滑块下滑过程中支持力对B的冲量大小为
C．滑块到达斜面底端时的动能为
D．此过程中斜面向左滑动的距离为
二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
7、如图所示，直线a、抛物线b和c为某一稳恒直流电源在纯电阻电路中的总功率PE、输出功率PR、电源内部发热功率Pr，随路端电压U变化的图象，但具体对应关系未知，根据图象可判断
A．PE-U图象对应图线a．由图知电动势为9V，内阻为3Ω
B．Pr-U图象对应图线b，由图知电动势为3V，阻为1Ω
C．PR-U图象对应图线c，图象中任意电压值对应的功率关系为PE =Pr + PR
D．外电路电阻为1.5Ω时，输出功率最大为2.25W
8、如图所示，倾角为α=37°的足够长的粗糙斜面AB固定在水平面上，一小物块从距B点l0m的A点由静止释放后，下滑到B点与弹性挡板碰撞后无能量损失反弹，恰能冲上斜面的Q点（图中未画出）。设物块和斜面间的动摩擦因数为0.5，以B点为零势能面（sln37°=0.6，cs37°=0.8）。则下列说法正确的是（ ）
A．Q点到B点距离为2m
B．物块沿斜面下滑时机械能减少，沿斜面上滑时机械能增加
C．物块下滑时，动能与势能相等的位置在AB中点上方
D．物块从开始释放到最终静止经过的总路程为15m
9、如图所示，两等量异种点电荷分别固定在正方体的a、b两个顶点上，电荷量分别为q和－q（a＞0），c、d为正方体的另外两个顶点，则下列说法正确的是
A．c、d两点的电势相等
B．c、d两点的电场强度相同
C．将一正电荷从c点移到d点，电场力做负功
D．将一负电荷从c点移到d点，电势能增加
10、如图甲所示，倾角为30°的足够长的固定光滑斜面上，有一质量m=0.8kg的物体受到平行斜面向上的力F作用，其大小F随时间t变化的规律如图乙所示，t0时刻物体速度为零，重力加速度g=10m/s2。下列说法中正确的是（ ）
A．0~2s内物体向上运动
B．第2s末物体的动量最大
C．第3s末物体回到出发点
D．0~3s内力F的冲量大小为9N·s
三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。
11．（6分）同学们用如图1所示的电路测量两节干电池串联而成的电池组的电动势和内电阻。实验室提供的器材如下：电压表，电阻箱（阻值范围）；开关、导线若干。
（1）请根据图1所示的电路图，在图2中用笔替代导线，画出连线，把器材连接起来_____________。
（2）某同学开始做实验，先把变阻箱阻值调到最大，再接通开关，然后改变电阻箱，随之电压表示数发生变化，读取和对应的，并将相应的数据转化为坐标点描绘在图中。请将图3、图4中电阻箱和电压表所示的数据转化为坐标点描绘在图5所示的坐标系中（描点用“+”表示），并画出图线_____________；
（3）根据图5中实验数据绘出的图线可以得出该电池组电动势的测量值_____________V，内电阻测量值______________Ω.（保留2位有效数字）
（4）实验中测两组的数据，可以利用闭合电路欧姆定律解方程组求电动势和内阻的方法。该同学没有采用该方法的原因是_____________________。
（5）该实验测得电源的电动势和内阻都存在误差，造成该误差主要原因是__________________。
（6）不同小组的同学分别用不同的电池组（均由同一规格的两节干电池串联而成）完成了上述的实验后，发现不同组的电池组的电动势基本相同，只是内电阻差异较大。同学们选择了内电阻差异较大的甲、乙两个电池组进一步探究，对电池组的内电阻热功率以及总功率分别随路端电压变化的关系进行了猜想，并分别画出了如图6所示的和图象。若已知乙电池组的内电阻较大，则下列各图中可能正确的是_______________________（选填选项的字母）。
12．（12分）某同学利用如图1所示的装置“探究合外力做功与物体动能变化的关系”，具体实验步骤如下:
A．按照图示安装好实验装置，挂上砂桶（含少量砂子）。
B．调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车沿长木板向下运动，且通过两个光电门的时间相等。
C．取下细绳和砂桶，测量砂子和桶的质量m，并记录数据。
D．保持长木板的倾角不变，将小车置于靠近滑轮的位置，由静止释放小车，记录小车先后通过光电门甲和乙时的时间t1、t2，并测量光电门甲、乙之间的距离为s.
E.改变光电门甲、乙之间的距离，重复步骤D。
请回答下列各问题：
（1）若砂桶和砂子的总质量为m，小车的质量为M，重力加速度为g，则步骤D中小车下滑时所受合力大小为________。（忽略空气阻力）
（2）用游标卡尺测得遮光片宽度（如图2所示）d =_________mm。
（3）在误差允许的范围内，若满足__________，则表明物体所受合外力做的功等于物体动能变化量。（用题目所给字母表示）
四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
13．（10分）在某次的接力比赛项目中，项目组规划的路线如图所示，半径的四分之一圆弧赛道与两条直线赛道分别相切于和点，圆弧为接力区，规定离开接力区的接力无效。甲、乙两运动员在赛道上沿箭头方向训练交接棒的过程中发现：甲经短距离加速后能保持9m/s的速率跑完全程，乙从起跑后的切向加速度大小是恒定的。为了确定乙起跑的时机，需在接力区前适当的位置设置标记。在某次练习中，甲在接力区前的A处作了标记，并以的速度跑到此标记时向乙发出起跑口令，乙在接力区的P点听到口令时起跑，并恰好在速度达到与甲相等时被甲追上，完成交接棒。假设运动员与赛道间的动摩擦因数为0.5，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，运动员（可视为质点）在直道上做直线运动，在弯道上做圆周运动，重力加速度g=10m/s2，π=3.14，求：
(1)为确保在弯道上能做圆周运动，允许运动员通过弯道的最大速率；
(2)此次练习中乙在接棒前的切向加速度a。
14．（16分）坐标原点处的波源在t =0时开始沿y轴负向振动，t =1.5s时它正好第二次 到达波谷，如图为t2= 1.5s时沿波的传播方向上部分质点振动的波形图，求：
(1)这列波的传播速度是多大? 写出波源振动的位移表达式；
(2)x1 =5.4m的质点何时第一次到达波峰?
(3)从t1=0开始至x=5.4m的质点第一次到达波峰这段时间内，x2=30cm处的质点通过的路程是多少?
15．（12分）如图甲所示，在边界为的竖直狭长区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度，在L1的左侧充满斜向上与水平方向夹角为的匀强电场（大小未知）。一带正电的微粒从a点由静止释放，微粒沿水平直线运动到边界上的b点，这时开始在之间的区域内加一竖直方向周期性变化的匀强电场，随时间变化的图像如图乙所示（表示电场方向竖直向上），微粒从b点沿水平直线运动到c点后，做一次完整的圆周运动，再沿水平直线运动到边界上的d点。已知c点为线段bd的中点，重力加速度。求：
（1）微粒的比荷；
（2）a点到b点的距离；
（3）将边界左右移动以改变正交场的宽度，使微粒仍能按上述运动过程通过相应的区域，求电场变化周期T的最小值。
参考答案
一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1、D
【解析】
大量氢原子从高能级向能级跃迁时，辐射的光子能量都大于，不在范围之内，发出的光都是不可见光；大量氢原子从高能级向能级跃迁时，辐射的光子能量都小于，不在范围之内，发出的光都是不可见光；能级向能级跃迁时，辐射的光子能量为，属于可见光；能级向能级跃迁时，辐射的光子能量为，属于可见光；能级向能级跃迁时，辐射的光子能量为，属于可见光；能级向能级跃迁时，辐射的光子能量为，属于可见光；能级向能级跃迁时，辐射的光子能量为，属于不可见光；可知只有4种可见光，故ABC错误，D正确。
故选D。
2、D
【解析】
AB． 当杆匀速运动时速度最大，由平衡条件得：
得最大速度为
当杆的速度达到最大时，杆产生的感应电动势为：
a、b两端的电压为：
故AB错误；
C． 根据动能定理知，恒力F做的功、摩擦力做的功与安培力做的功之和等于杆动能的变化量，故C错误；
D． 根据功能关系知，安倍力做功的绝对值等于回路中产生的焦耳热，故D正确。
故选：D。
3、D
【解析】
由图可得，0~3s内，乙的位移，甲的位移，二者t=0时刻相距9.5m-3.75m=5.75m，选项A错误；3~6s内，乙的位移，甲的位移，二者相距4.5m+0.75m=5.25m.所以t=0时刻两质点之间的距离大于t=6s时刻两质点之间的距离，选项D正确；0~2s内，两质点间距逐渐减小，t=2s时刻不是相距最远，选项B错误；两质点在3~6s之间距离越来越大，不可能再次相遇，选项C错误；故选D．
点睛：本题考查v-t图象的性质，本题的关键在于v-t图象中图象的面积表示位移的应用，要求能从图中得出两车各自位移的变化情况，从而两车距离的变化情况．
4、B
【解析】
A．根据牛顿第二定律，重物匀减速阶段
A错误；
B．重物在匀加速阶段
B正确；
C．匀加速阶段，电动机功率逐渐增大，不满足，选项C错误；
D．假设竖直方向足够长，若塔吊电动机以额定功率启动，能达到的最大速度
选项D错误。
故选B。
5、B
【解析】
根据万有引力提供向心力有
得第一宇宙速度
则第二宇宙速度为
所以
选项B正确，ACD错误。
故选B。
6、D
【解析】
A．当滑块B相对于斜面加速下滑时，斜面A水平向左加速运动，所以滑块B相对于地面的加速度方向不再沿斜面方向，即沿垂直于斜面方向的合外力不再为零，所以斜面对滑块的支持力不等于，故A错误；
B．滑块B下滑过程中支持力对B的冲量大小为
故B错误；
C．B下降的高度为，其重力势能的减小量等于，减小的重力势能转化为A、B的动能之和，则滑块B的动能要小于，故C错误；
D．系统水平方向不受外力，水平方向动量守恒，设A、B两者水平位移大小分别为、，取水平向左为正方向，由动量守恒定律得
即有
又
解得
故D正确。
故选D。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
7、BC
【解析】
A.总功率：
，
可知PE-U图象对应图线a，由数学知识得知，图象a的斜率大小：
；
当U=0时，
，
联立解得
E=3V，r=1Ω，
故A错误；
B.内阻消耗的功率：
，
由数学知识可知，图象的对应图线b，故B正确；
C.根据功率关系可得：
，
则
，
由数学知识可知，图象的对应图线c，故C正确；
D.当内外电阻相等时，电源的输出功率最大，即当外电路电阻为1Ω时，输出功率最大，最大输出功率为
，
故D错误。
故选：BC。
8、AD
【解析】
A．物块从A到Q全过程由动能定理得
代入，
解得
选项A正确；
B．全过程摩擦力一直做负功，物块的机械能不断减少，选项B错误；
C．物块从A下滑到AB中点时，由能量守恒定律可得
显然此处重力势能大于动能，继续下滑时重力势能将减小，动能增加，故动能与重力势能相等的位置在AB中点下方，则选项C错误；
D．因为，所以物块最终静止在挡板处，根据能量守恒得
代入数据解得
s=15m
选项D正确。
故选AD。
9、BD
【解析】
A．由几何关系可知，由于c点离正电荷更近，则c点的电势比d点高，故A错误；
B．c、d两点关于ab对称，且ab电荷量相同，由电场强度的叠加可知， c、d两点的电场强度相同，故B正确；
C．由于c点的电势比d点高，将一正电荷从c点移到d点，正电荷电势能减小，则电场力做正功，故C错误；
D．由于c点的电势比d点高，将一负电荷从c点移到d点，负电荷电势能增大，故D正确。
故选BD。
10、AD
【解析】
AB．对物体受力分析，受重力、支持力和拉力，将重力沿垂直斜面方向和平行与斜面方向正交分解，平行与斜面方向分力为
0到内合外力
方向沿斜面向上，物块沿斜面向上运动，0到内物体加速度
末速度为
到内，合力为
加速度为
末速度为
物体沿斜面向上运动，在末物体的速度为0，则动量
A正确，B错误；
C．到内，合力为
加速度为
末速度为
前内物体的物体
第内物体的位移
C错误；
D．内力的冲量大小为
D正确。
故选AD。
三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。
11、（1）电路连线如图：
（2）画出图线如图：
（3）2.8V， 1Ω （4）偶然误差较大； （5）电压表内阻不是无穷大； （6）AC
【解析】
（1）电路连线如图：
（2）画出图线如图：
（3）根据闭合电路欧姆定律可得：，即，则由图像可知：，r=b=1Ω；
（4）由于读数不准确带来实验的偶然误差，实验中测两组U、R的数据，利用闭合电路欧姆定律解方程组求电动势和内阻的方法不能减小这种偶然误差，而利用图象进行处理数据可以减小偶然误差.
（5）由于电压表内阻不是无穷大，所以在电路中分流，从而带来系统误差；
（6）电池组的内电阻热功率，则对于相同的U值，则r越大，对应的P1越小，可知A正确，B错误；总功率：，则对相同的U值，r越大P2越小，故C正确，D错误.
12、mg 6.75 mgs=-
【解析】
(1)[1]探究“小车的加速度与所受合外力的关系”中小车所受的合外力等于沙桶和沙子的总重力，则步骤D中小车加速下滑时所受合力大小为mg；
(2)[2]根据游标卡尺读数规则，遮光片宽度
d=6mm+ 15×0.05mm =6.75mm
(3)[3]遮光片通过两个光电门1、2的速度分别为
v1=、v2=
故小车动能变化量为
△Ek=-
在误差允许的范围内，合外力做功等于物体动能的变化量，即
mgs =-
四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
13、 (1)10m/s；(2) 3m/s2
【解析】
(1)因为运动员弯道上做圆周运动，摩擦力提供向心力，由牛顿第二定律有
解得
(2)设经过时间t，甲追上乙，甲的路程为
乙的路程为
由路程关系有
将v=9m/s代入得
t=3s
此时
所以还在接力区内
根据v=at代入数据解得
a=3m/s2
14、 (1)x=5sin()cm或x=-5sin()cm；(2)11.7s；(3)1.85m
【解析】
（1）由图像可知波长λ=0.6m，由题意有
，
波速为
波源振动的位移表达式为
或
（2）波传到x1=5. 4m需要的时间为
质点开始振动方向与波源起振方向相同，沿-y方向，从开始振动到第一次到达波峰需要时间为
所以，x1=5. 4m的质点第一次到达波峰的时刻为
（3）波传到x2=30cm需要时间为
所以从t1=0开始至x=5.4m的质点第一次到达波峰这段时间内，x2=30cm处的质点振动时间为
所以，该质点的路程为
15、（1）；（2）0.2m；（3）0.728s
【解析】
(1)由微粒运动到c点后做一次完整的圆周运动可知
解得
(2)分析可知微粒从b到c和从c到d均做匀速直线运动，设速度为v，则由受力分析及平衡条件得
代入数据结合(1)的分析解得
由题意分析可知，微粒从a到b做匀加速直线运动，合力一定由a指向b，受力分析如图甲所示
根据几何关系可知
故微粒从a到b过程中由动能定理得
代入数据解得
(3)微粒在正交场中做匀速圆周运动，可得
结合前面分析代入数据解得轨道半径；微粒做匀速圆周运动的周期
由于R和均恒定不变，故正交场的宽度L恰好等于2R时交变电场的周期T最小，如图乙所示
微粒从图中b运动到c所用的时间
故电场E2变化周期T的最小值
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