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2023-2024学年江西省新余市高三（上）期末质量检测物理试卷（含解析）
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这是一份2023-2024学年江西省新余市高三（上）期末质量检测物理试卷（含解析），共19页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，简答题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.学习自然科学，不仅需要方法论，还需要一些世界观；不仅仅需要数学，还需要一些哲学。正如王安石在《读史》中所写的那样：“糟粕所传非粹美，丹青难写是精神”。关于近代物理知识下列说法正确的是( )
A. 开普勒通过“月−地检验”，得出了万有引力定律
B. 汤姆生发现了电子，并精确地测出电子的电荷量
C. 奥斯特首先发现了电流周围存在磁场
D. 牛顿通过逻辑推理，得出重物与轻物应该下落得同样快的结论，他在研究中所体现的批判精神是创新所必须的
2.芯片制作关键在于光刻机的技术突破，光刻机利用光源发出的紫外线，将精细图投影在硅片上，再经技术处理制成芯片。目前的高端光刻机主要分为EUV光刻机和DUV光刻机。DUV(波长193nm)是深紫外线，EUV(波长13.5nm)是极深紫外线。浸没式光刻机在透镜组和硅片之间充有液体，已知光在真空中传播速度大于在介质中传播速度。关于光刻机物理量的比较下列说法正确的是( )
A. 真空中DUV光源光子能量比EUV光源光子能量大
B. 相同条件下，DUV光源比EUV光源更容易发生明显衍射现象
C. DUV光源和EUV光源叠加时可以发生干涉现象
D. 浸没式光刻机光在液体中波长比在真空中长
3.荡秋千不仅是一种休闲娱乐项目，更是我国很多民族共有且盛行的游艺竞技项目。在没有他人辅助的情况下，哪种方式更容易让自己越荡越高( )
A. 当秋千向前摆时身体向前倾斜，向后摆时向后倾斜
B. 当秋千向前摆时身体向后倾斜，向后摆时向前倾斜
C. 当秋千摆到最高点时下蹲，下摆时站起
D. 当秋千摆到最高点时站起，下摆时下蹲
4.热膨胀材料在生产生活中有着广泛的应用。某同学用平行板电容器设计制作了单电容热膨胀检测仪，原理如图所示。电容器上极板固定，下极板可随材料竖直方向的尺度变化而上下移动。闭合开关S，若材料热胀冷缩，下列说法中正确的是( )
A. 滑动变阻器滑片向下滑动少许可以降低电容器的工作电压
B. 材料温度升高，极板间电场强度变小
C. 检测到灵敏电流计的电流方向为从a到b；说明电容器在放电
D. 检测结束，断开开关，灵敏电流计上有从a到b的短暂电流
5.北京时间2023年11月1日6时50分，中国在太原卫星发射中心使用长征六号改运载火箭，成功发射天绘五号卫星。已知该卫星进入预定轨道后围绕地球做匀速圆周运动，轨道离地高度为h(大约500km)，地球的半径为R，地球表面附近重力加速度大小为g，忽略地球的自转，下列说法正确的是( )
A. 天绘五号卫星在加速升空阶段处于失重状态，进入预定轨道后处于失重状态
B. 天绘五号卫星进入预定轨道后的运行速度大小为 gR+h
C. 天绘五号卫星进入预定轨道后的周期为T=2π (R+h)3gR2
D. 天绘五号卫星进入预定轨道后的运行周期比同步卫星的运行周期大
6.某同学在某轻质头盔的安全性测试中进行了模拟检测，某次他在头盔中装入质量为2.0kg的物体，物体与头盔紧密接触，使其从1.80m的高处自由落下，并与水平面发生碰撞，头盔被挤压了0.06m时，物体的速度减为0，如图所示，挤压过程中视为匀减速直线运动，不考虑物体和地面的形变，忽略空气阻力，重力加速度g取10m/s2。下列说法正确的是( )
A. 物体落地瞬间的速度为8m/s
B. 匀减速直线运动过程中头盔对物体的平均作用力大小为620N
C. 物体做匀减速直线过程中动量变化量大小为12kg⋅m/s，方向竖直向下
D. 物体在自由下落过程中重力的冲量大小为20N⋅s
7.在夏天的高温天气下，一辆家用轿车的胎压监测系统(TPMS)显示一条轮胎的胎压为3.20atm(1atm是指1个标准大气压)、温度为47。由于胎压过高会影响行车安全，故快速(时间很短)放出了适量气体，此时胎压监测系统显示的胎压为2.40atm、温度为27∘C，设轮胎内部体积始终保持不变，气体视为理想气体，则下列说法不正确的是：( )
A. 气体温度快速降低是因为气体对外界做了功
B. 此过程中放出的气体质量是原有气体质量的15
C. 轮胎内的气体单位时间内撞击轮胎的次数变少了
D. 由于温度降低轮胎内每个气体分子的速度都变小了
二、多选题：本大题共3小题，共12分。
8.一交流发电机产生的感应电动势图像如图所示，该交流电通过一自耦变压器对一电阻供电，不计发电机内阻。下列说法正确的是( )
A. 发电机线圈中电流方向每秒钟改变10次
B. 电压表的示数为12V
C. 自耦变压器滑片P向上滑动时，电阻R两端电压减小
D. t=0.05s时发电机线圈平面与磁场方向垂直
9.如图甲所示，某多级直线加速器由n个横截面积相同的金属圆筒依次排列，其中心轴线在同一直线上，各金属圆筒依序接在交变电源的两极M、N上，序号为0的金属圆板中央有一个质子源，质子逸出的速度不计，M、N两极加上如图乙所示的电压uMN，一段时间后加速器稳定加速质子流。已知质子质量为m、电荷量为e，质子通过圆筒间隙的时间不计，且忽略相对论效应，则( )
A. 金属圆筒内部电场强度大小随序号增大而减小
B. 质子在各圆筒中做匀速直线运动
C. 质子在各圆筒中的运动时间都为T
D. 各金属筒的长度之比为1: 2: 3⋅⋅⋅
10.如图所示，用金属制作的曲线导轨与水平导轨平滑连接，水平导轨宽轨部分间距为2L，有竖直向下的匀强磁场，窄轨部分间距为L，有竖直向上的匀强磁场，两部分磁场磁感应强度大小均为B。质量均为m金属棒M、N垂直于导轨静止放置，现将金属棒M自曲线导轨上h高度处静止释放，两金属棒在运动过程中始终相互平行且与导轨保持良好接触，两棒接入电路中的电阻均为R，其余电阻不计，导轨足够长，M棒总在宽轨上运动，N棒总在窄轨上运动，不计所有摩擦。下列说法正确的是( )
A. M棒刚进入磁场时N棒的加速度2B2L2 2ghmR
B. N棒的最终速度大小23 2gh
C. 通过M棒的电量2m 2gh5BL
D. N棒产生的热量25mgh
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.某实验小组用如图(a)所示装置测量重力加速度。将小球A和手机B分别系在一条跨过定滑轮的不可伸长的软绳两端。打开手机B的phyphx软件，令小球A和手机B静止，细绳拉紧，然后释放小球A和手机B，通过phyphx软件测得手机的加速度随时间变化的图线如图
，实验室提供的物理量有：小球A的质量mA=75g，手机B的质量mB=225g，当地实际重力加速度g=9.8m/s2。( )
(1)实验测得的重力加速度大小为__________m/s2。(结果保留两位有效数字)
(2)实验测得的重力加速度与实际重力加速度有明显差异，除实验中的偶然误差外，请写出一条可能产生这一结果的原因：__________。
(3)有同学提出本实验还可以研究机械能是否守恒，在小球A上方h高处安装光电门和配套的数字计时器。测量出小球的直径d，令小球A和手机B静止，细绳拉紧，然后释放小球A和手机B，数字计时器记录小球A通过光电门的时间t，则需要验证的原理式为__________(用物理量符号mA、mB、g、h、t表示)。
12.一段粗细均匀、中空的圆柱形导体，其横截面及中空部分横截面均为圆形，如图(a)所示。某同学想测量中空部分的直径的大小，但由于直径太小无法直接精准测量，他设计了如下实验进行间接测量。
实验步骤：
(1)用螺旋测微器测得这段导体横截面的直径D如图(b)所示。则直径D的测量值为__________mm。然后又用游标卡尺测得该元件的长度L。
(2)用多用电表粗测这段导体两端面之间的电阻值：该同学选择“×100”挡位，用正确的操作步骤测量时，发现指针偏转角度太大。为了较准确地进行测量，应该选择__________挡位(选填“×1k”或“×10”)，并重新欧姆调零，正确操作并读数，此时刻度盘上的指针位置如图(c)所示，测量值为__________Ω。
(3)设计了如图(d)所示的电路精确测量这段导体两端面之间的电阻值，除待测导体件Rx外，实验室还提供了如下器材：
A.电流表A1(量程为20mA，内阻r=25Ω)
B.电流表A2(量程为50mA，内阻未知)
C.滑动变阻器Rp0∼10Ω
D.定值电阻R=200Ω
E.电源(电动势E=4.5V，内阻可以忽略)
F.开关S、导线若干
为了减小误差，改变滑动变阻器滑动触头的位置，多测几组I1、I2的值，作出I2−I1关系图像如图(e)所示。已知图线上的斜率为k，则可知这段导体两端面间电阻的测量值Rx=__________(用k、r、R表示)
(4)该同学查出这段导体材料的电阻率ρ，则中空部分的直径大小测量值为__________(用r、Rx,L、D、ρ表示)。
四、简答题：本大题共2小题，共6分。
13.2023年大年初一晚上，1000架无人机从秋水广场滩涂起飞，以一江两岸为背景，流光溢彩点亮云端之上，通过无人机编队的排列，呈现“天下英雄城”“南昌第一枪”等多个极具江西南昌特色的造型。图甲为某型号无人机，它的铭牌如表所示(已知空气阻力与速度的关系为f=0.8v，g=10m/s2)。
(1)求无人机上升时的最大的速度？
(2)某次飞行时，该无人机的飞行路线如图乙所示，无人机先从A点匀速上升到B点，后以水平速度5m/s匀速飞行到C点，从B到C的过程中，求无人机电动机提供的牵引力大小和此时电动机的实际功率？
14.在芯片制造过程中，离子注入是其中一道重要的工应。为了准确的注入离子，需要在一个空间中用电场、磁场对离子的运动轨迹进行调控。图所示便是一种调控粒子轨迹的模型。如图所示，在xOy平面(纸面)内，x>0空间存在方向垂直纸面向里的匀强磁场，第三象限空间存在方向沿x轴正方向的匀强电场。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子(不计重力)，以大小为v0、方向与x轴垂直的速度沿纸面从坐标为−L,O的P0点进入电场中，然后从坐标为0,−2L的P1点进入磁场区域，再次垂直经过x轴之后，最后从y轴正半轴上的P2点(图中未画出)射出磁场。求：
(1)电场强度的大小E；
(2)磁场的磁感应强度大小B；
(3)粒子从P0点运动到P2点所用的时间t0
五、计算题：本大题共1小题，共10分。
15.如图所示的游戏装置放置在水平地面上，该装置由水平直轨道OB、两个相同的四分之一圆弧构成的竖直细管道BC、水平直轨道CD和水平传送带DE、平滑连接而成。传送带以恒定速度做顺时针转动。一轻质弹簧左端固定，原长时右端处于O点。质量m1=1.0kg的滑块a将弹簧压缩至A处(图中未标出)，此时弹性势能EP=28J。释放后滑块通过ABC段，进入轨道CD与质量m2=2.0kg的滑块b发生弹性碰撞，碰后滑块b从E点水平飞出。已知OB段长L1=1m，滑块a与OB段的动摩擦因数μ1=0.2，圆弧半径R=0.4m，传送带长L2=2m，滑块b与传送带的动摩擦因数μ2=0.3，滑块均可视为质点，装置其余部分均光滑，不计空气阻力。求：
(1)在竖直光滑细管道B点时滑块a受到管道的作用力大小；
(2)滑块a最终静止的位置
(3)滑块b平拋的水平距离x与传送带速度大小v的关系。
答案和解析
1.【答案】C
【解析】A.伽利略最早指出“力不是维持物体运动的原因”，而牛顿得出了万有引力定律，故A错误；
B.汤姆生发现了电子，密立根精确地测出电子的电荷量，故B错误；
C.奥斯特发现电流的磁效应，首次揭示了电与磁的联系，故C正确；
D.伽利略通过逻辑推理，得出重物与轻物应该下落得同样快的结论，他在研究中所体现的批判精神是创新所必须的，故D错误。
故选C。
2.【答案】B
【解析】【分析】
本题考查了波长、频率和波速的关系问题，考查知识点全面，重点突出，充分考查了学生掌握知识与应用知识的能力。
根据波长与能量的关系E=hν分析光子能量大小关系；
根据衍射明显的条件分析；
根据频率相同时，才能发生干涉现象，否则只会发生光的叠加现象；
根据液体中v=λf和真空中c=λf，结合折射率公式分析光在液体中的波长关系。
【解答】
解：A.根据E=hν可知，频率大的光子能量大，DUV光源的波长大，频率小，而EUV光源的波长短，频率大，因此，DUV光源光子能量比EUV光源光子能量小，故A错误；
B.波长越长越容易发生衍射现象，DUV的波长比EUV的波长大，DUV光源比EUV光源更容易发生明显衍射现象，故B正确；
C.只有相干光源发出的光叠加时，才能产生干涉现象，DUV的频率比EUV的频率小，频率不同的两列光，不能发生干涉现象，故C错误；
D.根据c=λν可知，真空中光速相等，波长大的频率低，而光在介质中传播速度变小，频率与介质无关，即光在介质中传播时频率不变，则可知光的波长变短，故D错误。
3.【答案】C
【解析】AB.仅仅通过将身体向前或者向后倾斜，人身体重心上升或下降的高度不变，人的机械能不会增大，秋千不会越荡越高，故AB错误；
CD.若秋千越荡越高，需要使秋千在最低点的速度越来越大，当人从最高处向下摆时，身体由直立变为下蹲，降低重心高度，将更多的重力势能转化为动能，当人从最低处向上摆时，身体由下蹲变为直立，增大重心高度，如此循环往复，将更多的能量转化为机械能，可知，当秋千摆到最高点时下蹲，下摆时站起，更容易让自己越荡越高，故C正确，D错误。
故选C。
4.【答案】A
【解析】A.滑动变阻器滑片向下滑动少许，滑动变阻器接入电路中的电阻R减小，电容器工作电压
U=E−Ir=E−ER+rr
减小，故A正确；
B.材料温度升高，极板间距离减小，由于电容器两板电势差不变，极板间电场强度
E=Ud
变大，故B错误；
C.检测到灵敏电流计的电流方向为从 a 到 b ；说明电容器在充电，故C错误；
D.断开开关，电容器放电，则灵敏电流计上有从b到a的短暂电流，故D错误。
故选A。
5.【答案】C
【解析】A.天绘五号卫星在加速升空阶段加速度的方向向上，所以加速升空阶段处于超重状态，卫星进入预定轨道后围绕地球做匀速圆周运动，卫星的加速度等于重力加速度，所以处于失重状态，故A错误；
B.根据
GMm(R+h)2=mv2R+h
v= GMR+h
又
GMmR2=mg
GM=gR2
联立得
v= gR2R+h
故B错误；
C.根据
GMm(R+h)2=m4π2T2(R+h)
得
T=2π (R+h)3GM=2π (R+h)3gR2
故C正确；
D.根据
GMmr2=m4π2T2r
T=2π r3GM
天绘五号卫星进入预定轨道后的运行周期比同步卫星的运行周期小，故D错误。
故选C。
6.【答案】B
【解析】【分析】
本题考查了自由落体运动、动能定理在实际问题中的应用；
根据自由落体运动的规律能求出头盔自由下落的时间和落地速度；根据冲量的定义式求重力的冲量；
根据Δp=mv2−mv1求动量变化；
根据动能定理求匀减速直线运动过程中头盔对物体的平均作用力。
【解答】
A.物体做自由下落运动的时间为t= 2hg= 2×1.810s=0.6s ，v=gt=6m/s，故A错误；
B.根据动能定理0−12mv2=(mg−f)x，解得匀减速直线运动过程中头盔对物体的平均作用力大小为f=12×2× 2×10×+20N=620N，故B正确；
C.落地的速度v=6m/s，向下为正方向，则物体做匀减速直线过程中动量变化量为 △p=0−mv=(0−2×6)kg⋅m/s=−12kg⋅m/s，方向竖直向上，故C错误；
D.物体在自由下落过程中重力的冲量大小为I=mgt=2×10×0.6N⋅s=12N⋅s，故D错误。
7.【答案】D
【解析】A.气体温度快速降低是因为气体与外界无热交换的情况下对外界做了功，则气体的内能减小，温度降低，选项A正确，不符合题意；
B.根据
p1V1T1=p2V2T2
解得
V2=1.25V1
则此过程中放出的气体质量是原有气体质量的
V2−V1V2=15
选项B正确，不符合题意；
C.轮胎内的气体压强减小，温度降低，分子平均速率减小，质量减小，体积不变，分子数密度减小，单位时间内撞击轮胎的次数变少了，选项C正确，不符合题意；
D.温度降低轮胎内气体分子的平均速率减小，但不是每个气体分子的速度都变小，选项D错误，符合题意。
故选D。
8.【答案】AC
【解析】A.由图可知该交流电的周期为0.2s，正弦交流电每个周期电流的方向改变两次，故每秒钟电流方向改变10次，故A正确；
B.电压表测量的是电压的有效值，故电压表示数为
U=Um 2=12 2V=6 2V
故B错误；
C.电阻两端的电压满足
U2U=n2n1
故自耦变压器滑片 P 向上滑动时，原线圈匝数 n1 变大，故电阻 R 两端电压减小，故C正确；
D.由图可知 t=0.05s 时，发电机的瞬间电压达到最大值，此时发电机线圈平面与磁场方向平行，故D错误。
故选AC。
9.【答案】BD
【解析】【分析】根据质子受力情况，分析质子运动情况；
质子经过n次加速，根据动能定理，求速度大小；
只有质子在每个圆筒中匀速运动时间为 T2 时，才能保证每次在缝隙中被电场加速；
根据匀速直线运动位移—时间公式，求各金属筒的长度之比。
本题考查学生对动能定理、匀速直线运动位移—时间公式的掌握，是一道中等难度题。
【解答】
AB.金属圆筒中电场为零，质子不受电场力，做匀速运动，故A错误，B正确；
C.只有质子在每个圆筒中匀速运动时间为 T2 时，才能保证每次在缝隙中被电场加速，故C错误；
D.质子进入第n个圆筒时，经过n次加速，根据动能定理
neU0=12mvn2−0
解得vn= 2neU0m
第n个圆筒长度Ln=vn⋅T2= 2neU0m⋅T2
则各金属筒的长度之比为 1: 2: 3⋅⋅⋅ ，故D正确。
故选BD。
10.【答案】ACD
【解析】A.金属棒 M 自曲线导轨上 h 离度处静止释放，根据动能定理有
mgh=12mv02
金属棒 M 刚进入磁场时，根据牛顿第二定律有
BB⋅2Lv02R⋅2L=ma
解得 M 棒刚进入磁场时 N 棒的加速度为
a=2B2L2 2ghmR
故A正确；
BC.两棒最终做匀速直线运动，电路中感应电流为零，则
B⋅2LvM−BLvN=0
根据动量定理，金属棒 M、N 分别有
−BI⋅2LΔt=−2BLq=mvM−mv0
BILΔt=BLq=mvN
解得
vM=15 2gh ， vN=25 2gh ， q=2m 2gh5BL
故B错误，C正确；
D.全过程，根据动能定理有
mgh=Q总+12mvM2+12mvN2
N 棒产生的热量为
QN=RR+RQ总=25mgh
故D正确。
故选ACD。
11.【答案】 9.4 物体运动过程中受空气阻力 (mB−mA)gh=12(mB+mA)(dt)2
【解析】(1)[1]由图读出加速度为( )
a=4.7m/s2
根据牛顿第二定律
(mB−mA)g=(mB+mA)a
代入数据得
a=9.4m/s2
(2)[2]测量的重力加速度小于实际值，除偶然误差外，可能是由于物体运动过程中受空气阻力造成的。
(3)[3]根据机械能守恒定律知需要验证的原理式为
(mB−mA)gh=12(mB+mA)v2=12(mB+mA)(dt)2
12.【答案】 4.486mm ×10 140Ω aR1+rb−a d= D2−4pLb−aπaR+r
【解析】(1)[1]螺旋测微器的固定刻度读数为4mm，可动刻度的读数为48.6×0.01mm=0.486mm，则直径 D 的测量值为
D=4 mm+0.486mm=4.486mm
(2)[2][3]指针偏转过大，说明所选挡位过大，导致示数偏小，为了使指针指向中间，应选用小挡位，故应选×10挡；由图示表盘可知，其测量值为
Rx=14×10Ω=140Ω
(3)[4]由电路图根据串并联规律应有
I2=I1+I1R1+rRx
化简得
I2=I11+R1+rRx
根据图像可知斜率
k=ba=1+R1+rRx
解得
Rx=aR1+rb−a
(4)[5]根据电阻定律
Rx=pLS
其中
S=π4D2−d2
联立可得
d= D2−4pLb−aπaR+r
13.【答案】(1)5m/s；(2) 4 10N ，20W
【解析】(1)当无人机向上运动的合力为0时，无人机上升的速度最大，令此时的升力为 F0 ，则有
F0=mg+f0=mg+0.8vmax
无人机的额定功率为80W，此时有
P额=F0vmax
解得
vmax=5m/s
(2)从B到C的过程中，速度为5m/s，则空气阻力大小为上述的 f0 ，且
f0=0.8×5N=4N
方向水平向左，无人机做匀速直线运动，对无人机进行分析有
根据平衡条件有
F1= f02+mg2 ， csθ=f0F1
根据功率的关系式有
P=F1vcsθ
解得
F1=4 10N ，P=20W
14.【答案】(1) E=mv022qL ；(2) B=mv02qL ；(3) t=(3π+2)Lv0
【解析】(1)粒子在电场中运动时
L=12qEmt12
2L=v0t1
解得
E=mv022qL
t1=2Lv0
(2)进入第二象限的磁场时
vx=qEmt1=v0
则速度方向与y轴负向成45°角，速度大小为
v= 2v0
然后再次垂直经过 x 轴，由几何关系可知粒子在磁场中的轨道半径
r=2 2L
根据
qvB=mv2r
可得
B=mv02qL
15.【答案】(1)140N；(2)O点；(3)见解析
【解析】(1)当a运动到B点时由能量关系
在B点时
解得
(2)a到达C点时
解得
v2=6m/s
a与b碰撞过程由动量守恒和能量关系
解得
v3=−2m/s
v4=4m/s
物块a返回到圆弧轨道最后回到水平轨道OB上，被弹簧弹回后返回在圆弧轨道和水平轨道OB上往返运动最终停止，则由能量关系
解得
s=5m
则最终a恰好停在O点；
(3)滑块b滑上传送带时的速度为v4=4m/s，若在传送带上一直减速
则到达E点的速度
则滑块平拋的水平距离
即当传送带的速度小于4m/s时，滑块b平抛的水平位移为0.8m；
若在传送带上一直加速
则到达E点的速度
则滑块平拋的水平距离
即当传送带的速度大于m/s时，滑块b平抛的水平位移为m；
则当传送带的速度在
时滑块b滑出传送带的速度等于传送带的速度v，则平抛的水平位移【型号】YU—2 【动力】电动【质量】1200g 【额定功率】80W
1.学习自然科学，不仅需要方法论，还需要一些世界观；不仅仅需要数学，还需要一些哲学。正如王安石在《读史》中所写的那样：“糟粕所传非粹美，丹青难写是精神”。关于近代物理知识下列说法正确的是( )
A. 开普勒通过“月−地检验”，得出了万有引力定律
B. 汤姆生发现了电子，并精确地测出电子的电荷量
C. 奥斯特首先发现了电流周围存在磁场
D. 牛顿通过逻辑推理，得出重物与轻物应该下落得同样快的结论，他在研究中所体现的批判精神是创新所必须的
2.芯片制作关键在于光刻机的技术突破，光刻机利用光源发出的紫外线，将精细图投影在硅片上，再经技术处理制成芯片。目前的高端光刻机主要分为EUV光刻机和DUV光刻机。DUV(波长193nm)是深紫外线，EUV(波长13.5nm)是极深紫外线。浸没式光刻机在透镜组和硅片之间充有液体，已知光在真空中传播速度大于在介质中传播速度。关于光刻机物理量的比较下列说法正确的是( )
A. 真空中DUV光源光子能量比EUV光源光子能量大
B. 相同条件下，DUV光源比EUV光源更容易发生明显衍射现象
C. DUV光源和EUV光源叠加时可以发生干涉现象
D. 浸没式光刻机光在液体中波长比在真空中长
3.荡秋千不仅是一种休闲娱乐项目，更是我国很多民族共有且盛行的游艺竞技项目。在没有他人辅助的情况下，哪种方式更容易让自己越荡越高( )
A. 当秋千向前摆时身体向前倾斜，向后摆时向后倾斜
B. 当秋千向前摆时身体向后倾斜，向后摆时向前倾斜
C. 当秋千摆到最高点时下蹲，下摆时站起
D. 当秋千摆到最高点时站起，下摆时下蹲
4.热膨胀材料在生产生活中有着广泛的应用。某同学用平行板电容器设计制作了单电容热膨胀检测仪，原理如图所示。电容器上极板固定，下极板可随材料竖直方向的尺度变化而上下移动。闭合开关S，若材料热胀冷缩，下列说法中正确的是( )
A. 滑动变阻器滑片向下滑动少许可以降低电容器的工作电压
B. 材料温度升高，极板间电场强度变小
C. 检测到灵敏电流计的电流方向为从a到b；说明电容器在放电
D. 检测结束，断开开关，灵敏电流计上有从a到b的短暂电流
5.北京时间2023年11月1日6时50分，中国在太原卫星发射中心使用长征六号改运载火箭，成功发射天绘五号卫星。已知该卫星进入预定轨道后围绕地球做匀速圆周运动，轨道离地高度为h(大约500km)，地球的半径为R，地球表面附近重力加速度大小为g，忽略地球的自转，下列说法正确的是( )
A. 天绘五号卫星在加速升空阶段处于失重状态，进入预定轨道后处于失重状态
B. 天绘五号卫星进入预定轨道后的运行速度大小为 gR+h
C. 天绘五号卫星进入预定轨道后的周期为T=2π (R+h)3gR2
D. 天绘五号卫星进入预定轨道后的运行周期比同步卫星的运行周期大
6.某同学在某轻质头盔的安全性测试中进行了模拟检测，某次他在头盔中装入质量为2.0kg的物体，物体与头盔紧密接触，使其从1.80m的高处自由落下，并与水平面发生碰撞，头盔被挤压了0.06m时，物体的速度减为0，如图所示，挤压过程中视为匀减速直线运动，不考虑物体和地面的形变，忽略空气阻力，重力加速度g取10m/s2。下列说法正确的是( )
A. 物体落地瞬间的速度为8m/s
B. 匀减速直线运动过程中头盔对物体的平均作用力大小为620N
C. 物体做匀减速直线过程中动量变化量大小为12kg⋅m/s，方向竖直向下
D. 物体在自由下落过程中重力的冲量大小为20N⋅s
7.在夏天的高温天气下，一辆家用轿车的胎压监测系统(TPMS)显示一条轮胎的胎压为3.20atm(1atm是指1个标准大气压)、温度为47。由于胎压过高会影响行车安全，故快速(时间很短)放出了适量气体，此时胎压监测系统显示的胎压为2.40atm、温度为27∘C，设轮胎内部体积始终保持不变，气体视为理想气体，则下列说法不正确的是：( )
A. 气体温度快速降低是因为气体对外界做了功
B. 此过程中放出的气体质量是原有气体质量的15
C. 轮胎内的气体单位时间内撞击轮胎的次数变少了
D. 由于温度降低轮胎内每个气体分子的速度都变小了
二、多选题：本大题共3小题，共12分。
8.一交流发电机产生的感应电动势图像如图所示，该交流电通过一自耦变压器对一电阻供电，不计发电机内阻。下列说法正确的是( )
A. 发电机线圈中电流方向每秒钟改变10次
B. 电压表的示数为12V
C. 自耦变压器滑片P向上滑动时，电阻R两端电压减小
D. t=0.05s时发电机线圈平面与磁场方向垂直
9.如图甲所示，某多级直线加速器由n个横截面积相同的金属圆筒依次排列，其中心轴线在同一直线上，各金属圆筒依序接在交变电源的两极M、N上，序号为0的金属圆板中央有一个质子源，质子逸出的速度不计，M、N两极加上如图乙所示的电压uMN，一段时间后加速器稳定加速质子流。已知质子质量为m、电荷量为e，质子通过圆筒间隙的时间不计，且忽略相对论效应，则( )
A. 金属圆筒内部电场强度大小随序号增大而减小
B. 质子在各圆筒中做匀速直线运动
C. 质子在各圆筒中的运动时间都为T
D. 各金属筒的长度之比为1: 2: 3⋅⋅⋅
10.如图所示，用金属制作的曲线导轨与水平导轨平滑连接，水平导轨宽轨部分间距为2L，有竖直向下的匀强磁场，窄轨部分间距为L，有竖直向上的匀强磁场，两部分磁场磁感应强度大小均为B。质量均为m金属棒M、N垂直于导轨静止放置，现将金属棒M自曲线导轨上h高度处静止释放，两金属棒在运动过程中始终相互平行且与导轨保持良好接触，两棒接入电路中的电阻均为R，其余电阻不计，导轨足够长，M棒总在宽轨上运动，N棒总在窄轨上运动，不计所有摩擦。下列说法正确的是( )
A. M棒刚进入磁场时N棒的加速度2B2L2 2ghmR
B. N棒的最终速度大小23 2gh
C. 通过M棒的电量2m 2gh5BL
D. N棒产生的热量25mgh
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.某实验小组用如图(a)所示装置测量重力加速度。将小球A和手机B分别系在一条跨过定滑轮的不可伸长的软绳两端。打开手机B的phyphx软件，令小球A和手机B静止，细绳拉紧，然后释放小球A和手机B，通过phyphx软件测得手机的加速度随时间变化的图线如图
，实验室提供的物理量有：小球A的质量mA=75g，手机B的质量mB=225g，当地实际重力加速度g=9.8m/s2。( )
(1)实验测得的重力加速度大小为__________m/s2。(结果保留两位有效数字)
(2)实验测得的重力加速度与实际重力加速度有明显差异，除实验中的偶然误差外，请写出一条可能产生这一结果的原因：__________。
(3)有同学提出本实验还可以研究机械能是否守恒，在小球A上方h高处安装光电门和配套的数字计时器。测量出小球的直径d，令小球A和手机B静止，细绳拉紧，然后释放小球A和手机B，数字计时器记录小球A通过光电门的时间t，则需要验证的原理式为__________(用物理量符号mA、mB、g、h、t表示)。
12.一段粗细均匀、中空的圆柱形导体，其横截面及中空部分横截面均为圆形，如图(a)所示。某同学想测量中空部分的直径的大小，但由于直径太小无法直接精准测量，他设计了如下实验进行间接测量。
实验步骤：
(1)用螺旋测微器测得这段导体横截面的直径D如图(b)所示。则直径D的测量值为__________mm。然后又用游标卡尺测得该元件的长度L。
(2)用多用电表粗测这段导体两端面之间的电阻值：该同学选择“×100”挡位，用正确的操作步骤测量时，发现指针偏转角度太大。为了较准确地进行测量，应该选择__________挡位(选填“×1k”或“×10”)，并重新欧姆调零，正确操作并读数，此时刻度盘上的指针位置如图(c)所示，测量值为__________Ω。
(3)设计了如图(d)所示的电路精确测量这段导体两端面之间的电阻值，除待测导体件Rx外，实验室还提供了如下器材：
A.电流表A1(量程为20mA，内阻r=25Ω)
B.电流表A2(量程为50mA，内阻未知)
C.滑动变阻器Rp0∼10Ω
D.定值电阻R=200Ω
E.电源(电动势E=4.5V，内阻可以忽略)
F.开关S、导线若干
为了减小误差，改变滑动变阻器滑动触头的位置，多测几组I1、I2的值，作出I2−I1关系图像如图(e)所示。已知图线上的斜率为k，则可知这段导体两端面间电阻的测量值Rx=__________(用k、r、R表示)
(4)该同学查出这段导体材料的电阻率ρ，则中空部分的直径大小测量值为__________(用r、Rx,L、D、ρ表示)。
四、简答题：本大题共2小题，共6分。
13.2023年大年初一晚上，1000架无人机从秋水广场滩涂起飞，以一江两岸为背景，流光溢彩点亮云端之上，通过无人机编队的排列，呈现“天下英雄城”“南昌第一枪”等多个极具江西南昌特色的造型。图甲为某型号无人机，它的铭牌如表所示(已知空气阻力与速度的关系为f=0.8v，g=10m/s2)。
(1)求无人机上升时的最大的速度？
(2)某次飞行时，该无人机的飞行路线如图乙所示，无人机先从A点匀速上升到B点，后以水平速度5m/s匀速飞行到C点，从B到C的过程中，求无人机电动机提供的牵引力大小和此时电动机的实际功率？
14.在芯片制造过程中，离子注入是其中一道重要的工应。为了准确的注入离子，需要在一个空间中用电场、磁场对离子的运动轨迹进行调控。图所示便是一种调控粒子轨迹的模型。如图所示，在xOy平面(纸面)内，x>0空间存在方向垂直纸面向里的匀强磁场，第三象限空间存在方向沿x轴正方向的匀强电场。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子(不计重力)，以大小为v0、方向与x轴垂直的速度沿纸面从坐标为−L,O的P0点进入电场中，然后从坐标为0,−2L的P1点进入磁场区域，再次垂直经过x轴之后，最后从y轴正半轴上的P2点(图中未画出)射出磁场。求：
(1)电场强度的大小E；
(2)磁场的磁感应强度大小B；
(3)粒子从P0点运动到P2点所用的时间t0
五、计算题：本大题共1小题，共10分。
15.如图所示的游戏装置放置在水平地面上，该装置由水平直轨道OB、两个相同的四分之一圆弧构成的竖直细管道BC、水平直轨道CD和水平传送带DE、平滑连接而成。传送带以恒定速度做顺时针转动。一轻质弹簧左端固定，原长时右端处于O点。质量m1=1.0kg的滑块a将弹簧压缩至A处(图中未标出)，此时弹性势能EP=28J。释放后滑块通过ABC段，进入轨道CD与质量m2=2.0kg的滑块b发生弹性碰撞，碰后滑块b从E点水平飞出。已知OB段长L1=1m，滑块a与OB段的动摩擦因数μ1=0.2，圆弧半径R=0.4m，传送带长L2=2m，滑块b与传送带的动摩擦因数μ2=0.3，滑块均可视为质点，装置其余部分均光滑，不计空气阻力。求：
(1)在竖直光滑细管道B点时滑块a受到管道的作用力大小；
(2)滑块a最终静止的位置
(3)滑块b平拋的水平距离x与传送带速度大小v的关系。
答案和解析
1.【答案】C
【解析】A.伽利略最早指出“力不是维持物体运动的原因”，而牛顿得出了万有引力定律，故A错误；
B.汤姆生发现了电子，密立根精确地测出电子的电荷量，故B错误；
C.奥斯特发现电流的磁效应，首次揭示了电与磁的联系，故C正确；
D.伽利略通过逻辑推理，得出重物与轻物应该下落得同样快的结论，他在研究中所体现的批判精神是创新所必须的，故D错误。
故选C。
2.【答案】B
【解析】【分析】
本题考查了波长、频率和波速的关系问题，考查知识点全面，重点突出，充分考查了学生掌握知识与应用知识的能力。
根据波长与能量的关系E=hν分析光子能量大小关系；
根据衍射明显的条件分析；
根据频率相同时，才能发生干涉现象，否则只会发生光的叠加现象；
根据液体中v=λf和真空中c=λf，结合折射率公式分析光在液体中的波长关系。
【解答】
解：A.根据E=hν可知，频率大的光子能量大，DUV光源的波长大，频率小，而EUV光源的波长短，频率大，因此，DUV光源光子能量比EUV光源光子能量小，故A错误；
B.波长越长越容易发生衍射现象，DUV的波长比EUV的波长大，DUV光源比EUV光源更容易发生明显衍射现象，故B正确；
C.只有相干光源发出的光叠加时，才能产生干涉现象，DUV的频率比EUV的频率小，频率不同的两列光，不能发生干涉现象，故C错误；
D.根据c=λν可知，真空中光速相等，波长大的频率低，而光在介质中传播速度变小，频率与介质无关，即光在介质中传播时频率不变，则可知光的波长变短，故D错误。
3.【答案】C
【解析】AB.仅仅通过将身体向前或者向后倾斜，人身体重心上升或下降的高度不变，人的机械能不会增大，秋千不会越荡越高，故AB错误；
CD.若秋千越荡越高，需要使秋千在最低点的速度越来越大，当人从最高处向下摆时，身体由直立变为下蹲，降低重心高度，将更多的重力势能转化为动能，当人从最低处向上摆时，身体由下蹲变为直立，增大重心高度，如此循环往复，将更多的能量转化为机械能，可知，当秋千摆到最高点时下蹲，下摆时站起，更容易让自己越荡越高，故C正确，D错误。
故选C。
4.【答案】A
【解析】A.滑动变阻器滑片向下滑动少许，滑动变阻器接入电路中的电阻R减小，电容器工作电压
U=E−Ir=E−ER+rr
减小，故A正确；
B.材料温度升高，极板间距离减小，由于电容器两板电势差不变，极板间电场强度
E=Ud
变大，故B错误；
C.检测到灵敏电流计的电流方向为从 a 到 b ；说明电容器在充电，故C错误；
D.断开开关，电容器放电，则灵敏电流计上有从b到a的短暂电流，故D错误。
故选A。
5.【答案】C
【解析】A.天绘五号卫星在加速升空阶段加速度的方向向上，所以加速升空阶段处于超重状态，卫星进入预定轨道后围绕地球做匀速圆周运动，卫星的加速度等于重力加速度，所以处于失重状态，故A错误；
B.根据
GMm(R+h)2=mv2R+h
v= GMR+h
又
GMmR2=mg
GM=gR2
联立得
v= gR2R+h
故B错误；
C.根据
GMm(R+h)2=m4π2T2(R+h)
得
T=2π (R+h)3GM=2π (R+h)3gR2
故C正确；
D.根据
GMmr2=m4π2T2r
T=2π r3GM
天绘五号卫星进入预定轨道后的运行周期比同步卫星的运行周期小，故D错误。
故选C。
6.【答案】B
【解析】【分析】
本题考查了自由落体运动、动能定理在实际问题中的应用；
根据自由落体运动的规律能求出头盔自由下落的时间和落地速度；根据冲量的定义式求重力的冲量；
根据Δp=mv2−mv1求动量变化；
根据动能定理求匀减速直线运动过程中头盔对物体的平均作用力。
【解答】
A.物体做自由下落运动的时间为t= 2hg= 2×1.810s=0.6s ，v=gt=6m/s，故A错误；
B.根据动能定理0−12mv2=(mg−f)x，解得匀减速直线运动过程中头盔对物体的平均作用力大小为f=12×2× 2×10×+20N=620N，故B正确；
C.落地的速度v=6m/s，向下为正方向，则物体做匀减速直线过程中动量变化量为 △p=0−mv=(0−2×6)kg⋅m/s=−12kg⋅m/s，方向竖直向上，故C错误；
D.物体在自由下落过程中重力的冲量大小为I=mgt=2×10×0.6N⋅s=12N⋅s，故D错误。
7.【答案】D
【解析】A.气体温度快速降低是因为气体与外界无热交换的情况下对外界做了功，则气体的内能减小，温度降低，选项A正确，不符合题意；
B.根据
p1V1T1=p2V2T2
解得
V2=1.25V1
则此过程中放出的气体质量是原有气体质量的
V2−V1V2=15
选项B正确，不符合题意；
C.轮胎内的气体压强减小，温度降低，分子平均速率减小，质量减小，体积不变，分子数密度减小，单位时间内撞击轮胎的次数变少了，选项C正确，不符合题意；
D.温度降低轮胎内气体分子的平均速率减小，但不是每个气体分子的速度都变小，选项D错误，符合题意。
故选D。
8.【答案】AC
【解析】A.由图可知该交流电的周期为0.2s，正弦交流电每个周期电流的方向改变两次，故每秒钟电流方向改变10次，故A正确；
B.电压表测量的是电压的有效值，故电压表示数为
U=Um 2=12 2V=6 2V
故B错误；
C.电阻两端的电压满足
U2U=n2n1
故自耦变压器滑片 P 向上滑动时，原线圈匝数 n1 变大，故电阻 R 两端电压减小，故C正确；
D.由图可知 t=0.05s 时，发电机的瞬间电压达到最大值，此时发电机线圈平面与磁场方向平行，故D错误。
故选AC。
9.【答案】BD
【解析】【分析】根据质子受力情况，分析质子运动情况；
质子经过n次加速，根据动能定理，求速度大小；
只有质子在每个圆筒中匀速运动时间为 T2 时，才能保证每次在缝隙中被电场加速；
根据匀速直线运动位移—时间公式，求各金属筒的长度之比。
本题考查学生对动能定理、匀速直线运动位移—时间公式的掌握，是一道中等难度题。
【解答】
AB.金属圆筒中电场为零，质子不受电场力，做匀速运动，故A错误，B正确；
C.只有质子在每个圆筒中匀速运动时间为 T2 时，才能保证每次在缝隙中被电场加速，故C错误；
D.质子进入第n个圆筒时，经过n次加速，根据动能定理
neU0=12mvn2−0
解得vn= 2neU0m
第n个圆筒长度Ln=vn⋅T2= 2neU0m⋅T2
则各金属筒的长度之比为 1: 2: 3⋅⋅⋅ ，故D正确。
故选BD。
10.【答案】ACD
【解析】A.金属棒 M 自曲线导轨上 h 离度处静止释放，根据动能定理有
mgh=12mv02
金属棒 M 刚进入磁场时，根据牛顿第二定律有
BB⋅2Lv02R⋅2L=ma
解得 M 棒刚进入磁场时 N 棒的加速度为
a=2B2L2 2ghmR
故A正确；
BC.两棒最终做匀速直线运动，电路中感应电流为零，则
B⋅2LvM−BLvN=0
根据动量定理，金属棒 M、N 分别有
−BI⋅2LΔt=−2BLq=mvM−mv0
BILΔt=BLq=mvN
解得
vM=15 2gh ， vN=25 2gh ， q=2m 2gh5BL
故B错误，C正确；
D.全过程，根据动能定理有
mgh=Q总+12mvM2+12mvN2
N 棒产生的热量为
QN=RR+RQ总=25mgh
故D正确。
故选ACD。
11.【答案】 9.4 物体运动过程中受空气阻力 (mB−mA)gh=12(mB+mA)(dt)2
【解析】(1)[1]由图读出加速度为( )
a=4.7m/s2
根据牛顿第二定律
(mB−mA)g=(mB+mA)a
代入数据得
a=9.4m/s2
(2)[2]测量的重力加速度小于实际值，除偶然误差外，可能是由于物体运动过程中受空气阻力造成的。
(3)[3]根据机械能守恒定律知需要验证的原理式为
(mB−mA)gh=12(mB+mA)v2=12(mB+mA)(dt)2
12.【答案】 4.486mm ×10 140Ω aR1+rb−a d= D2−4pLb−aπaR+r
【解析】(1)[1]螺旋测微器的固定刻度读数为4mm，可动刻度的读数为48.6×0.01mm=0.486mm，则直径 D 的测量值为
D=4 mm+0.486mm=4.486mm
(2)[2][3]指针偏转过大，说明所选挡位过大，导致示数偏小，为了使指针指向中间，应选用小挡位，故应选×10挡；由图示表盘可知，其测量值为
Rx=14×10Ω=140Ω
(3)[4]由电路图根据串并联规律应有
I2=I1+I1R1+rRx
化简得
I2=I11+R1+rRx
根据图像可知斜率
k=ba=1+R1+rRx
解得
Rx=aR1+rb−a
(4)[5]根据电阻定律
Rx=pLS
其中
S=π4D2−d2
联立可得
d= D2−4pLb−aπaR+r
13.【答案】(1)5m/s；(2) 4 10N ，20W
【解析】(1)当无人机向上运动的合力为0时，无人机上升的速度最大，令此时的升力为 F0 ，则有
F0=mg+f0=mg+0.8vmax
无人机的额定功率为80W，此时有
P额=F0vmax
解得
vmax=5m/s
(2)从B到C的过程中，速度为5m/s，则空气阻力大小为上述的 f0 ，且
f0=0.8×5N=4N
方向水平向左，无人机做匀速直线运动，对无人机进行分析有
根据平衡条件有
F1= f02+mg2 ， csθ=f0F1
根据功率的关系式有
P=F1vcsθ
解得
F1=4 10N ，P=20W
14.【答案】(1) E=mv022qL ；(2) B=mv02qL ；(3) t=(3π+2)Lv0
【解析】(1)粒子在电场中运动时
L=12qEmt12
2L=v0t1
解得
E=mv022qL
t1=2Lv0
(2)进入第二象限的磁场时
vx=qEmt1=v0
则速度方向与y轴负向成45°角，速度大小为
v= 2v0
然后再次垂直经过 x 轴，由几何关系可知粒子在磁场中的轨道半径
r=2 2L
根据
qvB=mv2r
可得
B=mv02qL
15.【答案】(1)140N；(2)O点；(3)见解析
【解析】(1)当a运动到B点时由能量关系
在B点时
解得
(2)a到达C点时
解得
v2=6m/s
a与b碰撞过程由动量守恒和能量关系
解得
v3=−2m/s
v4=4m/s
物块a返回到圆弧轨道最后回到水平轨道OB上，被弹簧弹回后返回在圆弧轨道和水平轨道OB上往返运动最终停止，则由能量关系
解得
s=5m
则最终a恰好停在O点；
(3)滑块b滑上传送带时的速度为v4=4m/s，若在传送带上一直减速
则到达E点的速度
则滑块平拋的水平距离
即当传送带的速度小于4m/s时，滑块b平抛的水平位移为0.8m；
若在传送带上一直加速
则到达E点的速度
则滑块平拋的水平距离
即当传送带的速度大于m/s时，滑块b平抛的水平位移为m；
则当传送带的速度在
时滑块b滑出传送带的速度等于传送带的速度v，则平抛的水平位移【型号】YU—2 【动力】电动【质量】1200g 【额定功率】80W
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