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2023届山东省日照市高三下学期三模物理试题
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这是一份2023届山东省日照市高三下学期三模物理试题，共33页。
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案在答题卡上，写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
4．本试卷共8页，满分100分，考试时间90分钟。
一、单项选择题：本题包括8小题，每小题3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. 在力学中，物体间的相互作用抽象为力的概念。下列有关力的说法，正确的是（ ）
A. 物体的运动状态发生变化，所受合力的大小一定变化
B. 重心可以看作是物体所受重力的作用点
C. 桌面上的书本受到向上的支持力，是因为书本发生了形变
D. 爬杆表演时，杂技演员沿竖直杆匀速上爬，受到的摩擦力方向竖直向下
2. 能够揭示原子的核式结构模型的是（ ）
A. 粒子散射实验B. 伦琴射线发现
C. 对阴极射线的研究D. 天然发射现象的发现
3. 如图所示，理想变压器输入端、所接电压随时间的变化关系，灯泡上标有“”的字样。定值电阻，。闭合开关后，灯泡正常发光，则理想变压器原、副线圈的匝数比为（ ）
A. B. C. D.
4. 关于光电效应，下列说法正确的是（ ）
A. 从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大，此金属的逸出功越小
B. 无论光的频率多低，只要光照时间足能长就能产生光电效应
C. 同种金属逸出光电子的最大初动能与入射光的频率有关
D. 遏止电压与入射光频率无关
5. 在同一水平面内平行正对放置的两相同细金属杆、，分别带有沿杆均匀分布的等量异种电荷，如图所示。水平面上方的点到每杆两端点的距离都相等，点是点在水平面内的投影点（、两点图中末标出）。下列说法正确的是（ ）
A. 点的电场强度大小为零
B. 将负试探电荷从点沿连线移到点的过程中，其电势能不断减小
C. 在点另放入一个正点电荷后，点的电势一定升高
D. 在点另放入一个负点电荷后，点电场强度可能减小
6. 电磁轨道炮利用电流和磁场的作用使炮弹获得超高速度，原理示意图如图所示。图中直流电源电动势为，电容器的电容为。两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为，电阻不计。导轨间存在磁感应强度大小为、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场（图中末画出），炮弹等效为一质量为、电阻为的金属棒，垂直放在两导轨间处于静止状态，并与导轨接触良好。首先开关接1，使电容器完全充电。然后将开关接至2，开始向右加速运动。已知达到最大速度后才离开导轨，忽略空气阻力，则（ ）
A. 直流电源的端是正极
B. 刚开始运动时，加速度大小为
C. 离开导轨时，电容器已经放电完毕
D. 离开导轨时，电容器上剩余电荷量为
7. 2023年5月11日，天舟六号货运飞船成功对接中国空间站天和核心舱，空间站和另一地球卫星的轨道如图所示，二者的运动均可看成匀速圆周运动。已知卫星-地心的连线与卫星—空间站的连线的最大夹角为，地球半径为，空间站距地面的高度为，万有引力常量为，重力加速度为，忽略地球自转。下列判断正确的是（ ）
A. 中国空间站的运行周期为
B. 卫星的轨道半径为
C. 空间站与卫星的线速度之比为
D. 空间站与卫星的角速度之比为1：
8. 如图所示，三个同心圆、、的半径分别为、、，在圆区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场。在圆和圆间的环形区域存在背向圆心的辐向电场，在圆和圆间的环形区域存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为。一质量为、电荷量为的粒子，从圆边界上的A点沿半径方向以速度射入圆内，第一次从圆边界射出时速度方向偏转，经过辐向电场加速后，从圆边界上进入外环区域，粒子恰好不会从圆飞离磁场。已知磁感应强度，不计粒子的重力。则（ ）
A. 圆区域内匀强磁场的磁感应强度大小为
B. 圆与圆两边界间辐向电场的电势差为
C. 粒子从电场回到入射点A，在磁场中运动的最短时间为
D. 粒子从电场回到入射点A，在磁场中运动的最短时间为
二、多项选择题：本题包括4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。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. 下列说法正确的是（ ）
A. 光电效应揭示了光的粒子性，而康普顿效应则反映了光的波动性
B. 电子的衍射证实了物质波的假设是正确的
C. 在组成太阳光的各种可见光中，紫光光子的能量最大
D. 宏观物体的波动性不易观察到，是因为它的波长太长
10. 一定质量的理想气体从状态开始，经历三个过程、、回到原状态，其图像如图所示。其中的延长线过坐标原点。下列判断正确的是（ ）
A. 气体在、两状态的体积相等
B. 的过程中，气体既不吸热也不放热
C. 气体在状态时的内能小于它在状态时的内能
D. 和两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同
11. 一质量为的物块恰好能沿倾角为的足够长斜面匀速下滑。物块在沿斜面匀速下滑的过程中，在竖直平面内给物块一外力，与水平方向的夹角为，斜面始终处于静止状态，如图所示。已知重力加速度为，下列说法正确的是（ ）
A. 若，物块沿斜面下滑过程中，地面对斜面的摩擦力水平向左
B. 若，物块沿斜面下滑过程中，地面对斜面的摩擦力为零
C. 若，物块仍沿斜面匀速下滑
D. 若推着物块沿斜面匀速上滑，则的最小值为
12. 如图所示，水平传送带以的速率顺时针转动，左右两端点A、间距。光滑水平面、足够长的光滑斜面及传送带左侧平滑相连，竖直面内半径的光滑半圆形轨道与传送带右侧相切于点（物块通过各连接处时无机械能损失）。现将一质量的小物块（视为质点）自斜面上高度为的某点由静止释放，能顺利通过传送带从半圆轨道点水平拋出。已知物块与传送带间的动摩擦因数，重力加速度。下列判断正确的是（ ）
A. 物块通过半圆轨道点时对轨道的最小压力为零
B. 物块通过点时的最小速度为
C. 若物块总能以相同的速度通过轨道点，则最小为
D. 若物块总能以相同的速度通过轨道点，则最大为
三、非选择题：本题包括6小题，共60分。
13. 物理小组的同学们利用图甲所示的装置探究气体等温变化的规律。实验步骤如下：
①将注射器下端开口处套上橡胶套，和柱塞一起封闭一段空气柱；
②测出空气柱的横截面积，通过刻度尺读取空气柱的长度，可得空气的体积；
③从与注射器内空气柱相连的压力表读取空气柱的压强；
④把柱塞迅速地向下压或向上拉，读取空气柱的长度与压强，获取空气桂的体积和压强的几组数据；
⑤将各组数据在坐标纸上描点，绘制曲线，得出温度不变时气体压强与体积的关系。
完成下列填空：
（1）实验中出现错误的步骤是_______（选填步骤前的数字序号），应该纠正为______。
（2）纠正了实验中的错误后，重新规范完成实验。用采集的各组数据在坐标纸上描点，绘制曲线如图乙所示，根据绘制的图线，_______（选填“能”或“不能”）直观判断空气柱的压强与体积成反比，理由是________。
14. 小灯泡的说明书上标明额定电压为，伏安特性曲线如图甲所示。某同学通过实验验证它的伏安特性，所使用的器材有：电压表（量程，内阻）；电流表（量程，内阻）；定值电阻（阻值）；滑动变阻器（阻值）；电源（电动势，内阻不计）；开关；导线若干。
（1）实验要求能够实现在范围内对小灯泡的电压进行测量，在答题卡的虚线框内画出实验电路原理图______。
（2）请根据原理图，用笔画线代替导线在图乙实物接线图中完成导线的连接______。
（3）经验证，小灯泡的伏安特性曲线与说明书上的一致。现用另一电源（电动势，内阻）和小灯泡、滑动变阻器、开关以及导线连接成图丙所示的电路。滑动变阻器的滑片在最左端时闭合开关，稳定后小灯泡的电阻_______。调节滑动变阻器的阻值，在可变化范围内，小灯泡的最大功率_______W。（结果均保留2位有效数字）
15. 一个折射率、半径、底面镀银的球冠形玻璃球放置在水平桌面上，横截面如图所示，底面圆的半径是球半径的倍。一条光线从玻璃球冠上表面的点通过球心射到球冠的底面点，该光线与底面的法线间的夹角，观测到射出光线的延长线恰好垂直底面且过底面边缘的点。已知光在真空中的传播速度。求：
（1）光线射出球冠形玻璃球时的折射角；
（2）光线在球冠形玻璃球中传播的时间。（结果可保留根号）。
16. 如图所示，将质量为的小球穿过光滑竖直轻杆用轻弹簧悬挂在天花板上，用（为重力加速度）的竖直向上的力将弹簧压缩，使小球处于静止状态。时刻，撤去力，小球将在竖直面内做简谐运动。已知从撤去到小球第一次下落到最低点所用时间为，弹簧的劲度系数为，弹簧始终在弹性限度内。求：
（1）小球做简谐运动的振幅A；
（2）从时刻起，小球做简谐运动的位移随时间变化的关系式（以小球的平衡位置为坐标原点，向下为正方向）。
17. 如图所示，轻绳一端固定在点，另一端与质量为的小物块（视为质点）栓接，使小物块静止在倾角为的光滑斜面上。上表面与斜面下端平齐的、质量为的长木板静止于光滑水平面上，木板右端有挡板，水平轻弹簧固定于挡板上，弹簧自由伸长时左端与木板左端相距为。现烧断轻绳，物块由静止沿鈄面下滑，滑上木板左端时竖直分速度瞬间为零，水平分速度不变。之后、向右运动，与弹簧作用后，在距离弹簧左端处相对静止，此时速度为。已知、间的动摩擦因数为，弹簧始终处于弹性限度内，重力加速度为。求：
（1）烧断轻绳前，绳的张力大小；
（2）开始时物块距斜面底端的高度；
（3）弹簧弹性势能的最大值。
18. 如图所示，间距的平行金属导轨与水平面成角放置，导轨的下端接有阻值的电阻，上端通过小圆弧形绝缘材料与水平金属导轨平滑对接，其中轨道与间距为，轨道与间距为。在导轨的上端垂直于导轨锁定一质量的导体棒，棒及下方区域全部处于与导轨平面垂直、磁感应强度大小的匀强磁场中，右方存在竖直向上、磁感应强度大小的匀强磁场，在右侧锁定一质量的导体棒。质量的导体棒垂直于导轨，与棒相距，以的速度沿导轨向上运动，经过与棒碰撞（碰撞前瞬间解除棒的锁定），瞬间粘在一起，继续向上运动到达，此时解除棒锁定。当、运动到时，被锁定在左侧（此前速度已稳定）。棒再运行到处。三个导体棒始终与导轨接触良好，不计金属导轨的电阻，所有导体棒长度，电阻，单位长度的电阻都相等，不计任何摩擦，忽略连接处的能量损失。（重力加速度，，），求：
（1）棒运动到棒位置时的速度大小；
（2）棒与棒碰撞后瞬间，棒两端的电势差大小；
（3）整个运动过程中系统产生的焦耳热。
2020级高三校际联合考试
物理试题
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案在答题卡上，写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
4．本试卷共8页，满分100分，考试时间90分钟。
一、单项选择题：本题包括8小题，每小题3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. 在力学中，物体间的相互作用抽象为力的概念。下列有关力的说法，正确的是（ ）
A. 物体的运动状态发生变化，所受合力的大小一定变化
B. 重心可以看作是物体所受重力的作用点
C. 桌面上的书本受到向上的支持力，是因为书本发生了形变
D. 爬杆表演时，杂技演员沿竖直杆匀速上爬，受到的摩擦力方向竖直向下
【答案】B
【解析】
【详解】A．力是改变物体运动状态原因，力可以是恒力也可以是变力，故A错误；
B．重心是重力的等效作用点，可以看作是物体所受重力的作用点，故B正确；
C．桌面上的书本受到向上的支持力，是因为桌面发生了形变，故C错误；
D．爬杆表演时，杂技演员沿竖直杆匀速上爬，演员受到重力和摩擦力，二力平衡，所以摩擦力方向竖直向上，故D错误。
故选B。
2. 能够揭示原子的核式结构模型的是（ ）
A. 粒子散射实验B. 伦琴射线的发现
C. 对阴极射线的研究D. 天然发射现象的发现
【答案】A
【解析】
【详解】卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子核式结构模型，故选A。
3. 如图所示，理想变压器输入端、所接电压随时间的变化关系，灯泡上标有“”的字样。定值电阻，。闭合开关后，灯泡正常发光，则理想变压器原、副线圈的匝数比为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】原线圈电压
灯泡正常发光，流过灯泡的电流
副线圈电压
理想变压器原、副线圈的匝数比为
故选A。
4. 关于光电效应，下列说法正确的是（ ）
A. 从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大，此金属的逸出功越小
B. 无论光的频率多低，只要光照时间足能长就能产生光电效应
C. 同种金属逸出光电子的最大初动能与入射光的频率有关
D. 遏止电压与入射光的频率无关
【答案】C
【解析】
【详解】A．金属的逸出功是其本身的属性，与其它因素无关，故A错误；
B．只有光频率达到极限频率时才能产生光电效应，故B错误；
C．根据爱因斯坦光电效应方程，同种金属逸出光电子的最大初动能与入射光的频率有关，故C正确；
D．根据
遏止电压与入射光的频率有关，故D错误。
故选C。
5. 在同一水平面内平行正对放置的两相同细金属杆、，分别带有沿杆均匀分布的等量异种电荷，如图所示。水平面上方的点到每杆两端点的距离都相等，点是点在水平面内的投影点（、两点图中末标出）。下列说法正确的是（ ）
A. 点的电场强度大小为零
B. 将负试探电荷从点沿连线移到点的过程中，其电势能不断减小
C. 在点另放入一个正点电荷后，点的电势一定升高
D. 在点另放入一个负点电荷后，点的电场强度可能减小
【答案】C
【解析】
【详解】A．等量异种点电荷中垂线上点的电场强度不为零，所以点的电场强度大小不为零，故A错误；
B．等量异种点电荷中垂线是等势线，将负试探电荷从点沿连线移到点的过程中，其电势能不变，故B错误；
C．Q点的电势是各个点电荷在Q点电势的代数和，在点另放入一个正点电荷后，点的电势一定升高，故C正确；
D． Q点的电场强度是各个点电荷在Q点电场强度的矢量和，点的电场强度增大，故D错误。
故选C。
6. 电磁轨道炮利用电流和磁场的作用使炮弹获得超高速度，原理示意图如图所示。图中直流电源电动势为，电容器的电容为。两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为，电阻不计。导轨间存在磁感应强度大小为、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场（图中末画出），炮弹等效为一质量为、电阻为的金属棒，垂直放在两导轨间处于静止状态，并与导轨接触良好。首先开关接1，使电容器完全充电。然后将开关接至2，开始向右加速运动。已知达到最大速度后才离开导轨，忽略空气阻力，则（ ）
A. 直流电源的端是正极
B. 刚开始运动时，加速度大小为
C. 离开导轨时，电容器已经放电完毕
D. 离开导轨时，电容器上剩余的电荷量为
【答案】D
【解析】
【详解】A．MN向右加速，则安培力向右，磁场方向垂直于导轨平面向上，可知电流从N到M，则电容器下极板带正电，即直流电源b端是正极，选项A错误；
B．MN刚开始运动时，加速度大小为
选项B错误；
C．MN达到最大速度才离开导轨，此时MN中电流为零，即MN产生的感应电动势等于电容器两板间的电压，此时电容器还没有放电完毕，选项C错误；
D．当电容器充电完毕时，设电容器上电量为Q0，有
Q0=CE
开关S接2后，MN开始向右加速运动，速度达到最大值vmax时，设MN上的感应电动势为E′，有
E′=BLvmax
依题意有
设在此过程中MN的平均电流为，MN上受到的平均安培力为，有
由动量定理，有
又
联立得
选项D正确。
故选D。
7. 2023年5月11日，天舟六号货运飞船成功对接中国空间站天和核心舱，空间站和另一地球卫星的轨道如图所示，二者的运动均可看成匀速圆周运动。已知卫星-地心的连线与卫星—空间站的连线的最大夹角为，地球半径为，空间站距地面的高度为，万有引力常量为，重力加速度为，忽略地球自转。下列判断正确的是（ ）
A. 中国空间站的运行周期为
B. 卫星的轨道半径为
C. 空间站与卫星的线速度之比为
D. 空间站与卫星的角速度之比为1：
【答案】D
【解析】
【详解】A．在地表附近万有引力近似等于重力，则
根据万有引力提供向心力可知
解得
故A错误；
B．根据题意结合几何关系可知卫星的轨道半径为
故B错误；
CD．由万有引力提供向心力可得
解得
所以空间站与卫星的线速度之比为，角速度之比为1：。
故C错误，D正确；
故选D
8. 如图所示，三个同心圆、、的半径分别为、、，在圆区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场。在圆和圆间的环形区域存在背向圆心的辐向电场，在圆和圆间的环形区域存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为。一质量为、电荷量为的粒子，从圆边界上的A点沿半径方向以速度射入圆内，第一次从圆边界射出时速度方向偏转，经过辐向电场加速后，从圆边界上进入外环区域，粒子恰好不会从圆飞离磁场。已知磁感应强度，不计粒子的重力。则（ ）
A. 圆区域内匀强磁场的磁感应强度大小为
B. 圆与圆两边界间辐向电场电势差为
C. 粒子从电场回到入射点A，在磁场中运动的最短时间为
D. 粒子从电场回到入射点A，在磁场中运动的最短时间为
【答案】B
【解析】
【详解】A．如图
根据
由几何关系得，半径
联立解得
故A错误；
B．如图
根据几何关系，在圆和圆间的环形区域的匀强磁场偏转半径
又
联立解得
U=
故B正确；
CD．粒子运动轨迹如图
粒子圆区域内匀强磁场运动的周期
粒子从电场回到入射点A，在磁场中运动的最短时间为
故CD错误。
故选B。
二、多项选择题：本题包括4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。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. 下列说法正确的是（ ）
A. 光电效应揭示了光的粒子性，而康普顿效应则反映了光的波动性
B. 电子的衍射证实了物质波的假设是正确的
C. 在组成太阳光的各种可见光中，紫光光子的能量最大
D. 宏观物体的波动性不易观察到，是因为它的波长太长
【答案】BC
【解析】
【详解】A．光电效应和康普顿效应均反映了光的粒子性，故A错误；
B．电子的衍射证实了物质波的假设是正确的，故B正确；
C．在组成太阳光的各种可见光中，紫光光子频率最大，能量最大，故C正确；
D．宏观物体的波动性不易观察到，是因为它的波长太短，故D错误。
故选BC。
10. 一定质量的理想气体从状态开始，经历三个过程、、回到原状态，其图像如图所示。其中的延长线过坐标原点。下列判断正确的是（ ）
A. 气体在、两状态的体积相等
B. 的过程中，气体既不吸热也不放热
C. 气体在状态时的内能小于它在状态时的内能
D. 和两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同
【答案】AD
【解析】
【详解】A．根据可知，气体在、两状态的体积相等，选项A正确；
B．的过程中，气体温度不变，内能不变，压强减小，则体积变大，气体对外做功，则气体吸热，选项B错误；
C．因c态的温度高于a态，可知气体在状态时的内能大于它在状态时的内能，选项C错误；
D．和两个状态中，温度相同，分子运动的平均速率相同；b态压强大，体积小，分子数密度较大，则b态中容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数较多，选项D正确。
故选AD。
11. 一质量为的物块恰好能沿倾角为的足够长斜面匀速下滑。物块在沿斜面匀速下滑的过程中，在竖直平面内给物块一外力，与水平方向的夹角为，斜面始终处于静止状态，如图所示。已知重力加速度为，下列说法正确的是（ ）
A. 若，物块沿斜面下滑过程中，地面对斜面的摩擦力水平向左
B. 若，物块沿斜面下滑过程中，地面对斜面的摩擦力为零
C. 若，物块仍沿斜面匀速下滑
D. 若推着物块沿斜面匀速上滑，则的最小值为
【答案】BC
【解析】
【详解】ABC．未加F时，物块匀速下滑，受力平衡，物块受到重力、支持力和摩擦力的作用，由平衡条件得
解得物块与斜面间的动摩擦因数
物块匀速下滑过程中，整体水平方向受力平衡，则地面对斜面的摩擦力为零；
若，对物块施加一个水平方向的力，物块下滑过程中对斜面压力和摩擦力成比例增加，即物块对斜面的作用力方向没有变，则地面对斜面的摩擦力仍为零；若，对物体施加一个垂直于斜面方向的力F，物块下滑过程中，对斜面的压力增加F、摩擦力增加，如图所示
根据几何关系可知
故此时物块对斜面的作用力方向仍向下，地面对斜面的摩擦力为零，在竖直平面内给物块一任意方向的外力F，此力F可以分解为垂直于斜面方向的力和沿斜面方向的力，而这两个分力对斜面的摩擦力均为零，所以无论施加什么方向的力，在B停止运动前，地面对斜面的摩擦力为零，物块仍沿斜面匀速下滑，故A错误，BC正确；
D．若推着物块沿斜面匀速上滑，设F与斜面夹角，根据平衡条件得
解得
所以
故D错误。
故选BC。
12. 如图所示，水平传送带以的速率顺时针转动，左右两端点A、间距。光滑水平面、足够长的光滑斜面及传送带左侧平滑相连，竖直面内半径的光滑半圆形轨道与传送带右侧相切于点（物块通过各连接处时无机械能损失）。现将一质量的小物块（视为质点）自斜面上高度为的某点由静止释放，能顺利通过传送带从半圆轨道点水平拋出。已知物块与传送带间的动摩擦因数，重力加速度。下列判断正确的是（ ）
A. 物块通过半圆轨道点时对轨道的最小压力为零
B. 物块通过点时的最小速度为
C. 若物块总能以相同的速度通过轨道点，则最小为
D. 若物块总能以相同的速度通过轨道点，则最大为
【答案】CD
【解析】
【详解】A．物块通过半圆轨道点对轨道的最小压力为零时，有
此时
无论h值多少，物块运动到D点时，速度均大于，所以物块通过半圆轨道点时对轨道的最小压力不可能为零，故A错误；
B．若物块从A点由静止开始运动，根据
解得，运动到B点时速度
由因为从h高度滑下，所以物块通过点时的最小速度一定大于，故B错误；
C．根据机械能守恒，若物块总能以相同的速度通过轨道点，则总能以相同的速度通过B点，通过B点时速度
当h取最小时，物块在传送带上做加速运动，根据动能定理
解得
故C正确；
D．当h取最大时，物块在传送带上做减速运动，根据动能定理
解得
故D正确。
故选CD。
三、非选择题：本题包括6小题，共60分。
13. 物理小组的同学们利用图甲所示的装置探究气体等温变化的规律。实验步骤如下：
①将注射器下端开口处套上橡胶套，和柱塞一起封闭一段空气柱；
②测出空气柱的横截面积，通过刻度尺读取空气柱的长度，可得空气的体积；
③从与注射器内空气柱相连的压力表读取空气柱的压强；
④把柱塞迅速地向下压或向上拉，读取空气柱的长度与压强，获取空气桂的体积和压强的几组数据；
⑤将各组数据在坐标纸上描点，绘制曲线，得出温度不变时气体压强与体积的关系。
完成下列填空：
（1）实验中出现错误的步骤是_______（选填步骤前的数字序号），应该纠正为______。
（2）纠正了实验中的错误后，重新规范完成实验。用采集的各组数据在坐标纸上描点，绘制曲线如图乙所示，根据绘制的图线，_______（选填“能”或“不能”）直观判断空气柱的压强与体积成反比，理由是________。
【答案】 ①. ④ ②. 把柱塞缓慢地向下压或向上拉 ③. 不能 ④. 图线是曲线，只能猜想与成反比，需要转化为直线进一步检验
【解析】
【详解】（1）[1][2]实验中出现错误的步骤是④，为避免温度变化，应该纠正为把柱塞缓慢地向下压或向上拉。
（2）[3][4]根据绘制的图线，不能直观判断空气柱的压强与体积成反比，理由是图线是曲线，只能猜想与成反比，需要转化为直线进一步检验。
14. 小灯泡的说明书上标明额定电压为，伏安特性曲线如图甲所示。某同学通过实验验证它的伏安特性，所使用的器材有：电压表（量程，内阻）；电流表（量程，内阻）；定值电阻（阻值）；滑动变阻器（阻值）；电源（电动势，内阻不计）；开关；导线若干。
（1）实验要求能够实现在的范围内对小灯泡的电压进行测量，在答题卡的虚线框内画出实验电路原理图______。
（2）请根据原理图，用笔画线代替导线在图乙实物接线图中完成导线的连接______。
（3）经验证，小灯泡的伏安特性曲线与说明书上的一致。现用另一电源（电动势，内阻）和小灯泡、滑动变阻器、开关以及导线连接成图丙所示的电路。滑动变阻器的滑片在最左端时闭合开关，稳定后小灯泡的电阻_______。调节滑动变阻器的阻值，在可变化范围内，小灯泡的最大功率_______W。（结果均保留2位有效数字）
【答案】 ①. ②. ③. 9.0 ④. 0.94
【解析】
【详解】（1）[1]实验要求能够实现在的范围内对小灯泡的电压进行测量，应采取分压法，电流表量程太小，应并联定值电阻增大量程，如图
（2）[2]如图
（3）[3][4]根据闭合电路欧姆定律
整理得
在小灯泡的伏安特性曲线上作图
交点对应电压
U=1.9V
电流
I=0.21A
当滑动变阻器接入电路中电阻为零时，灯泡功率最大，此时电源内阻，作出电源的伏安特性曲线（虚线）如图交点对应电压
U1=3.48V
电流
I1=0.27A
小灯泡的最大功率
0.94W
15. 一个折射率、半径、底面镀银的球冠形玻璃球放置在水平桌面上，横截面如图所示，底面圆的半径是球半径的倍。一条光线从玻璃球冠上表面的点通过球心射到球冠的底面点，该光线与底面的法线间的夹角，观测到射出光线的延长线恰好垂直底面且过底面边缘的点。已知光在真空中的传播速度。求：
（1）光线射出球冠形玻璃球时的折射角；
（2）光线在球冠形玻璃球中传播的时间。（结果可保留根号）。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）光线的光路图如图所示
光线在底面发生反射，据反射定理有
球冠底面中心为，连接，则，中，有
即
由题意知
所以
为等边三角形，设光线在点的入射角为，所射角为，有，由折射定律有
得折射角
（2）中，有
光线在球冠形玻璃球中传播的时间
16. 如图所示，将质量为的小球穿过光滑竖直轻杆用轻弹簧悬挂在天花板上，用（为重力加速度）的竖直向上的力将弹簧压缩，使小球处于静止状态。时刻，撤去力，小球将在竖直面内做简谐运动。已知从撤去到小球第一次下落到最低点所用时间为，弹簧的劲度系数为，弹簧始终在弹性限度内。求：
（1）小球做简谐运动的振幅A；
（2）从时刻起，小球做简谐运动的位移随时间变化的关系式（以小球的平衡位置为坐标原点，向下为正方向）。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）开始时，对小球受力分析可得
弹簧被压缩的距离
撤去当合力为零时，弹簧被拉长，受力分析得
弹簧被拉长的距离
此时所处位置即为平衡位置，所以振幅
（2）由题意可知，小球做简谐运动的周期为
小球做简谐运动的位移随时间的变化规律
联立得
17. 如图所示，轻绳一端固定在点，另一端与质量为的小物块（视为质点）栓接，使小物块静止在倾角为的光滑斜面上。上表面与斜面下端平齐的、质量为的长木板静止于光滑水平面上，木板右端有挡板，水平轻弹簧固定于挡板上，弹簧自由伸长时左端与木板左端相距为。现烧断轻绳，物块由静止沿鈄面下滑，滑上木板左端时竖直分速度瞬间为零，水平分速度不变。之后、向右运动，与弹簧作用后，在距离弹簧左端处相对静止，此时速度为。已知、间的动摩擦因数为，弹簧始终处于弹性限度内，重力加速度为。求：
（1）烧断轻绳前，绳的张力大小；
（2）开始时物块距斜面底端的高度；
（3）弹簧弹性势能的最大值。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）设斜面对的支持力为，对物块受力分析得，水平方向
竖直方向
解得
（2）设到达斜坡底端的速度为，对下滑过程，由动能定理可得
滑到长木板后只保留水平分速度，对、相对滑动过程根据动量守恒得
解得
（3）设弹簧的最大压缩量为，从滑上木板到、第一次共速前，由能量守恒可得
、先后两次共速间，由动能定理可得
解得
18. 如图所示，间距的平行金属导轨与水平面成角放置，导轨的下端接有阻值的电阻，上端通过小圆弧形绝缘材料与水平金属导轨平滑对接，其中轨道与间距为，轨道与间距为。在导轨的上端垂直于导轨锁定一质量的导体棒，棒及下方区域全部处于与导轨平面垂直、磁感应强度大小的匀强磁场中，右方存在竖直向上、磁感应强度大小的匀强磁场，在右侧锁定一质量的导体棒。质量的导体棒垂直于导轨，与棒相距，以的速度沿导轨向上运动，经过与棒碰撞（碰撞前瞬间解除棒的锁定），瞬间粘在一起，继续向上运动到达，此时解除棒锁定。当、运动到时，被锁定在左侧（此前速度已稳定）。棒再运行到处。三个导体棒始终与导轨接触良好，不计金属导轨的电阻，所有导体棒长度，电阻，单位长度的电阻都相等，不计任何摩擦，忽略连接处的能量损失。（重力加速度，，），求：
（1）棒运动到棒位置时的速度大小；
（2）棒与棒碰撞后瞬间，棒两端的电势差大小；
（3）整个运动过程中系统产生的焦耳热。
【答案】（1）；（2）2V；（3）
【解析】
【详解】（1）棒切割磁感线产生感应电动势，电路总电阻
代入可得
对棒，由动量定理
解得
（2）棒与棒碰撞，系统动量守恒
碰撞后瞬间棒两端的电势差大小
（3）棒斜向上说动到棒处过程中电路产生的焦耳热，由能量守恒定律
棒与棒碰撞后继续斜向上运动到处，此区域内无磁场，故电路中无电流，由动能定理
解得
、棒进入磁场后，切割磁感线产生感应电流而做减速运动直到处，由动量定理
棒解锁后，在安培力的作用下开始加速运动并切割磁感线，由动量定理
最后速度稳定时，导体棒中均无电流，所以
解得
对、、棒的这一运动过程，由能量守恒定律得
、棒锁住后，棒继续切割磁感线做减速运动直到处，由动量定理
解得
棒单独运动到这一过程，由能量守恒定律
故整个运动过程中产生的焦耳热
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案在答题卡上，写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
4．本试卷共8页，满分100分，考试时间90分钟。
一、单项选择题：本题包括8小题，每小题3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. 在力学中，物体间的相互作用抽象为力的概念。下列有关力的说法，正确的是（ ）
A. 物体的运动状态发生变化，所受合力的大小一定变化
B. 重心可以看作是物体所受重力的作用点
C. 桌面上的书本受到向上的支持力，是因为书本发生了形变
D. 爬杆表演时，杂技演员沿竖直杆匀速上爬，受到的摩擦力方向竖直向下
2. 能够揭示原子的核式结构模型的是（ ）
A. 粒子散射实验B. 伦琴射线发现
C. 对阴极射线的研究D. 天然发射现象的发现
3. 如图所示，理想变压器输入端、所接电压随时间的变化关系，灯泡上标有“”的字样。定值电阻，。闭合开关后，灯泡正常发光，则理想变压器原、副线圈的匝数比为（ ）
A. B. C. D.
4. 关于光电效应，下列说法正确的是（ ）
A. 从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大，此金属的逸出功越小
B. 无论光的频率多低，只要光照时间足能长就能产生光电效应
C. 同种金属逸出光电子的最大初动能与入射光的频率有关
D. 遏止电压与入射光频率无关
5. 在同一水平面内平行正对放置的两相同细金属杆、，分别带有沿杆均匀分布的等量异种电荷，如图所示。水平面上方的点到每杆两端点的距离都相等，点是点在水平面内的投影点（、两点图中末标出）。下列说法正确的是（ ）
A. 点的电场强度大小为零
B. 将负试探电荷从点沿连线移到点的过程中，其电势能不断减小
C. 在点另放入一个正点电荷后，点的电势一定升高
D. 在点另放入一个负点电荷后，点电场强度可能减小
6. 电磁轨道炮利用电流和磁场的作用使炮弹获得超高速度，原理示意图如图所示。图中直流电源电动势为，电容器的电容为。两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为，电阻不计。导轨间存在磁感应强度大小为、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场（图中末画出），炮弹等效为一质量为、电阻为的金属棒，垂直放在两导轨间处于静止状态，并与导轨接触良好。首先开关接1，使电容器完全充电。然后将开关接至2，开始向右加速运动。已知达到最大速度后才离开导轨，忽略空气阻力，则（ ）
A. 直流电源的端是正极
B. 刚开始运动时，加速度大小为
C. 离开导轨时，电容器已经放电完毕
D. 离开导轨时，电容器上剩余电荷量为
7. 2023年5月11日，天舟六号货运飞船成功对接中国空间站天和核心舱，空间站和另一地球卫星的轨道如图所示，二者的运动均可看成匀速圆周运动。已知卫星-地心的连线与卫星—空间站的连线的最大夹角为，地球半径为，空间站距地面的高度为，万有引力常量为，重力加速度为，忽略地球自转。下列判断正确的是（ ）
A. 中国空间站的运行周期为
B. 卫星的轨道半径为
C. 空间站与卫星的线速度之比为
D. 空间站与卫星的角速度之比为1：
8. 如图所示，三个同心圆、、的半径分别为、、，在圆区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场。在圆和圆间的环形区域存在背向圆心的辐向电场，在圆和圆间的环形区域存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为。一质量为、电荷量为的粒子，从圆边界上的A点沿半径方向以速度射入圆内，第一次从圆边界射出时速度方向偏转，经过辐向电场加速后，从圆边界上进入外环区域，粒子恰好不会从圆飞离磁场。已知磁感应强度，不计粒子的重力。则（ ）
A. 圆区域内匀强磁场的磁感应强度大小为
B. 圆与圆两边界间辐向电场的电势差为
C. 粒子从电场回到入射点A，在磁场中运动的最短时间为
D. 粒子从电场回到入射点A，在磁场中运动的最短时间为
二、多项选择题：本题包括4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。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. 下列说法正确的是（ ）
A. 光电效应揭示了光的粒子性，而康普顿效应则反映了光的波动性
B. 电子的衍射证实了物质波的假设是正确的
C. 在组成太阳光的各种可见光中，紫光光子的能量最大
D. 宏观物体的波动性不易观察到，是因为它的波长太长
10. 一定质量的理想气体从状态开始，经历三个过程、、回到原状态，其图像如图所示。其中的延长线过坐标原点。下列判断正确的是（ ）
A. 气体在、两状态的体积相等
B. 的过程中，气体既不吸热也不放热
C. 气体在状态时的内能小于它在状态时的内能
D. 和两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同
11. 一质量为的物块恰好能沿倾角为的足够长斜面匀速下滑。物块在沿斜面匀速下滑的过程中，在竖直平面内给物块一外力，与水平方向的夹角为，斜面始终处于静止状态，如图所示。已知重力加速度为，下列说法正确的是（ ）
A. 若，物块沿斜面下滑过程中，地面对斜面的摩擦力水平向左
B. 若，物块沿斜面下滑过程中，地面对斜面的摩擦力为零
C. 若，物块仍沿斜面匀速下滑
D. 若推着物块沿斜面匀速上滑，则的最小值为
12. 如图所示，水平传送带以的速率顺时针转动，左右两端点A、间距。光滑水平面、足够长的光滑斜面及传送带左侧平滑相连，竖直面内半径的光滑半圆形轨道与传送带右侧相切于点（物块通过各连接处时无机械能损失）。现将一质量的小物块（视为质点）自斜面上高度为的某点由静止释放，能顺利通过传送带从半圆轨道点水平拋出。已知物块与传送带间的动摩擦因数，重力加速度。下列判断正确的是（ ）
A. 物块通过半圆轨道点时对轨道的最小压力为零
B. 物块通过点时的最小速度为
C. 若物块总能以相同的速度通过轨道点，则最小为
D. 若物块总能以相同的速度通过轨道点，则最大为
三、非选择题：本题包括6小题，共60分。
13. 物理小组的同学们利用图甲所示的装置探究气体等温变化的规律。实验步骤如下：
①将注射器下端开口处套上橡胶套，和柱塞一起封闭一段空气柱；
②测出空气柱的横截面积，通过刻度尺读取空气柱的长度，可得空气的体积；
③从与注射器内空气柱相连的压力表读取空气柱的压强；
④把柱塞迅速地向下压或向上拉，读取空气柱的长度与压强，获取空气桂的体积和压强的几组数据；
⑤将各组数据在坐标纸上描点，绘制曲线，得出温度不变时气体压强与体积的关系。
完成下列填空：
（1）实验中出现错误的步骤是_______（选填步骤前的数字序号），应该纠正为______。
（2）纠正了实验中的错误后，重新规范完成实验。用采集的各组数据在坐标纸上描点，绘制曲线如图乙所示，根据绘制的图线，_______（选填“能”或“不能”）直观判断空气柱的压强与体积成反比，理由是________。
14. 小灯泡的说明书上标明额定电压为，伏安特性曲线如图甲所示。某同学通过实验验证它的伏安特性，所使用的器材有：电压表（量程，内阻）；电流表（量程，内阻）；定值电阻（阻值）；滑动变阻器（阻值）；电源（电动势，内阻不计）；开关；导线若干。
（1）实验要求能够实现在范围内对小灯泡的电压进行测量，在答题卡的虚线框内画出实验电路原理图______。
（2）请根据原理图，用笔画线代替导线在图乙实物接线图中完成导线的连接______。
（3）经验证，小灯泡的伏安特性曲线与说明书上的一致。现用另一电源（电动势，内阻）和小灯泡、滑动变阻器、开关以及导线连接成图丙所示的电路。滑动变阻器的滑片在最左端时闭合开关，稳定后小灯泡的电阻_______。调节滑动变阻器的阻值，在可变化范围内，小灯泡的最大功率_______W。（结果均保留2位有效数字）
15. 一个折射率、半径、底面镀银的球冠形玻璃球放置在水平桌面上，横截面如图所示，底面圆的半径是球半径的倍。一条光线从玻璃球冠上表面的点通过球心射到球冠的底面点，该光线与底面的法线间的夹角，观测到射出光线的延长线恰好垂直底面且过底面边缘的点。已知光在真空中的传播速度。求：
（1）光线射出球冠形玻璃球时的折射角；
（2）光线在球冠形玻璃球中传播的时间。（结果可保留根号）。
16. 如图所示，将质量为的小球穿过光滑竖直轻杆用轻弹簧悬挂在天花板上，用（为重力加速度）的竖直向上的力将弹簧压缩，使小球处于静止状态。时刻，撤去力，小球将在竖直面内做简谐运动。已知从撤去到小球第一次下落到最低点所用时间为，弹簧的劲度系数为，弹簧始终在弹性限度内。求：
（1）小球做简谐运动的振幅A；
（2）从时刻起，小球做简谐运动的位移随时间变化的关系式（以小球的平衡位置为坐标原点，向下为正方向）。
17. 如图所示，轻绳一端固定在点，另一端与质量为的小物块（视为质点）栓接，使小物块静止在倾角为的光滑斜面上。上表面与斜面下端平齐的、质量为的长木板静止于光滑水平面上，木板右端有挡板，水平轻弹簧固定于挡板上，弹簧自由伸长时左端与木板左端相距为。现烧断轻绳，物块由静止沿鈄面下滑，滑上木板左端时竖直分速度瞬间为零，水平分速度不变。之后、向右运动，与弹簧作用后，在距离弹簧左端处相对静止，此时速度为。已知、间的动摩擦因数为，弹簧始终处于弹性限度内，重力加速度为。求：
（1）烧断轻绳前，绳的张力大小；
（2）开始时物块距斜面底端的高度；
（3）弹簧弹性势能的最大值。
18. 如图所示，间距的平行金属导轨与水平面成角放置，导轨的下端接有阻值的电阻，上端通过小圆弧形绝缘材料与水平金属导轨平滑对接，其中轨道与间距为，轨道与间距为。在导轨的上端垂直于导轨锁定一质量的导体棒，棒及下方区域全部处于与导轨平面垂直、磁感应强度大小的匀强磁场中，右方存在竖直向上、磁感应强度大小的匀强磁场，在右侧锁定一质量的导体棒。质量的导体棒垂直于导轨，与棒相距，以的速度沿导轨向上运动，经过与棒碰撞（碰撞前瞬间解除棒的锁定），瞬间粘在一起，继续向上运动到达，此时解除棒锁定。当、运动到时，被锁定在左侧（此前速度已稳定）。棒再运行到处。三个导体棒始终与导轨接触良好，不计金属导轨的电阻，所有导体棒长度，电阻，单位长度的电阻都相等，不计任何摩擦，忽略连接处的能量损失。（重力加速度，，），求：
（1）棒运动到棒位置时的速度大小；
（2）棒与棒碰撞后瞬间，棒两端的电势差大小；
（3）整个运动过程中系统产生的焦耳热。
2020级高三校际联合考试
物理试题
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案在答题卡上，写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
4．本试卷共8页，满分100分，考试时间90分钟。
一、单项选择题：本题包括8小题，每小题3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. 在力学中，物体间的相互作用抽象为力的概念。下列有关力的说法，正确的是（ ）
A. 物体的运动状态发生变化，所受合力的大小一定变化
B. 重心可以看作是物体所受重力的作用点
C. 桌面上的书本受到向上的支持力，是因为书本发生了形变
D. 爬杆表演时，杂技演员沿竖直杆匀速上爬，受到的摩擦力方向竖直向下
【答案】B
【解析】
【详解】A．力是改变物体运动状态原因，力可以是恒力也可以是变力，故A错误；
B．重心是重力的等效作用点，可以看作是物体所受重力的作用点，故B正确；
C．桌面上的书本受到向上的支持力，是因为桌面发生了形变，故C错误；
D．爬杆表演时，杂技演员沿竖直杆匀速上爬，演员受到重力和摩擦力，二力平衡，所以摩擦力方向竖直向上，故D错误。
故选B。
2. 能够揭示原子的核式结构模型的是（ ）
A. 粒子散射实验B. 伦琴射线的发现
C. 对阴极射线的研究D. 天然发射现象的发现
【答案】A
【解析】
【详解】卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子核式结构模型，故选A。
3. 如图所示，理想变压器输入端、所接电压随时间的变化关系，灯泡上标有“”的字样。定值电阻，。闭合开关后，灯泡正常发光，则理想变压器原、副线圈的匝数比为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】原线圈电压
灯泡正常发光，流过灯泡的电流
副线圈电压
理想变压器原、副线圈的匝数比为
故选A。
4. 关于光电效应，下列说法正确的是（ ）
A. 从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大，此金属的逸出功越小
B. 无论光的频率多低，只要光照时间足能长就能产生光电效应
C. 同种金属逸出光电子的最大初动能与入射光的频率有关
D. 遏止电压与入射光的频率无关
【答案】C
【解析】
【详解】A．金属的逸出功是其本身的属性，与其它因素无关，故A错误；
B．只有光频率达到极限频率时才能产生光电效应，故B错误；
C．根据爱因斯坦光电效应方程，同种金属逸出光电子的最大初动能与入射光的频率有关，故C正确；
D．根据
遏止电压与入射光的频率有关，故D错误。
故选C。
5. 在同一水平面内平行正对放置的两相同细金属杆、，分别带有沿杆均匀分布的等量异种电荷，如图所示。水平面上方的点到每杆两端点的距离都相等，点是点在水平面内的投影点（、两点图中末标出）。下列说法正确的是（ ）
A. 点的电场强度大小为零
B. 将负试探电荷从点沿连线移到点的过程中，其电势能不断减小
C. 在点另放入一个正点电荷后，点的电势一定升高
D. 在点另放入一个负点电荷后，点的电场强度可能减小
【答案】C
【解析】
【详解】A．等量异种点电荷中垂线上点的电场强度不为零，所以点的电场强度大小不为零，故A错误；
B．等量异种点电荷中垂线是等势线，将负试探电荷从点沿连线移到点的过程中，其电势能不变，故B错误；
C．Q点的电势是各个点电荷在Q点电势的代数和，在点另放入一个正点电荷后，点的电势一定升高，故C正确；
D． Q点的电场强度是各个点电荷在Q点电场强度的矢量和，点的电场强度增大，故D错误。
故选C。
6. 电磁轨道炮利用电流和磁场的作用使炮弹获得超高速度，原理示意图如图所示。图中直流电源电动势为，电容器的电容为。两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为，电阻不计。导轨间存在磁感应强度大小为、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场（图中末画出），炮弹等效为一质量为、电阻为的金属棒，垂直放在两导轨间处于静止状态，并与导轨接触良好。首先开关接1，使电容器完全充电。然后将开关接至2，开始向右加速运动。已知达到最大速度后才离开导轨，忽略空气阻力，则（ ）
A. 直流电源的端是正极
B. 刚开始运动时，加速度大小为
C. 离开导轨时，电容器已经放电完毕
D. 离开导轨时，电容器上剩余的电荷量为
【答案】D
【解析】
【详解】A．MN向右加速，则安培力向右，磁场方向垂直于导轨平面向上，可知电流从N到M，则电容器下极板带正电，即直流电源b端是正极，选项A错误；
B．MN刚开始运动时，加速度大小为
选项B错误；
C．MN达到最大速度才离开导轨，此时MN中电流为零，即MN产生的感应电动势等于电容器两板间的电压，此时电容器还没有放电完毕，选项C错误；
D．当电容器充电完毕时，设电容器上电量为Q0，有
Q0=CE
开关S接2后，MN开始向右加速运动，速度达到最大值vmax时，设MN上的感应电动势为E′，有
E′=BLvmax
依题意有
设在此过程中MN的平均电流为，MN上受到的平均安培力为，有
由动量定理，有
又
联立得
选项D正确。
故选D。
7. 2023年5月11日，天舟六号货运飞船成功对接中国空间站天和核心舱，空间站和另一地球卫星的轨道如图所示，二者的运动均可看成匀速圆周运动。已知卫星-地心的连线与卫星—空间站的连线的最大夹角为，地球半径为，空间站距地面的高度为，万有引力常量为，重力加速度为，忽略地球自转。下列判断正确的是（ ）
A. 中国空间站的运行周期为
B. 卫星的轨道半径为
C. 空间站与卫星的线速度之比为
D. 空间站与卫星的角速度之比为1：
【答案】D
【解析】
【详解】A．在地表附近万有引力近似等于重力，则
根据万有引力提供向心力可知
解得
故A错误；
B．根据题意结合几何关系可知卫星的轨道半径为
故B错误；
CD．由万有引力提供向心力可得
解得
所以空间站与卫星的线速度之比为，角速度之比为1：。
故C错误，D正确；
故选D
8. 如图所示，三个同心圆、、的半径分别为、、，在圆区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场。在圆和圆间的环形区域存在背向圆心的辐向电场，在圆和圆间的环形区域存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为。一质量为、电荷量为的粒子，从圆边界上的A点沿半径方向以速度射入圆内，第一次从圆边界射出时速度方向偏转，经过辐向电场加速后，从圆边界上进入外环区域，粒子恰好不会从圆飞离磁场。已知磁感应强度，不计粒子的重力。则（ ）
A. 圆区域内匀强磁场的磁感应强度大小为
B. 圆与圆两边界间辐向电场电势差为
C. 粒子从电场回到入射点A，在磁场中运动的最短时间为
D. 粒子从电场回到入射点A，在磁场中运动的最短时间为
【答案】B
【解析】
【详解】A．如图
根据
由几何关系得，半径
联立解得
故A错误；
B．如图
根据几何关系，在圆和圆间的环形区域的匀强磁场偏转半径
又
联立解得
U=
故B正确；
CD．粒子运动轨迹如图
粒子圆区域内匀强磁场运动的周期
粒子从电场回到入射点A，在磁场中运动的最短时间为
故CD错误。
故选B。
二、多项选择题：本题包括4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。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. 下列说法正确的是（ ）
A. 光电效应揭示了光的粒子性，而康普顿效应则反映了光的波动性
B. 电子的衍射证实了物质波的假设是正确的
C. 在组成太阳光的各种可见光中，紫光光子的能量最大
D. 宏观物体的波动性不易观察到，是因为它的波长太长
【答案】BC
【解析】
【详解】A．光电效应和康普顿效应均反映了光的粒子性，故A错误；
B．电子的衍射证实了物质波的假设是正确的，故B正确；
C．在组成太阳光的各种可见光中，紫光光子频率最大，能量最大，故C正确；
D．宏观物体的波动性不易观察到，是因为它的波长太短，故D错误。
故选BC。
10. 一定质量的理想气体从状态开始，经历三个过程、、回到原状态，其图像如图所示。其中的延长线过坐标原点。下列判断正确的是（ ）
A. 气体在、两状态的体积相等
B. 的过程中，气体既不吸热也不放热
C. 气体在状态时的内能小于它在状态时的内能
D. 和两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同
【答案】AD
【解析】
【详解】A．根据可知，气体在、两状态的体积相等，选项A正确；
B．的过程中，气体温度不变，内能不变，压强减小，则体积变大，气体对外做功，则气体吸热，选项B错误；
C．因c态的温度高于a态，可知气体在状态时的内能大于它在状态时的内能，选项C错误；
D．和两个状态中，温度相同，分子运动的平均速率相同；b态压强大，体积小，分子数密度较大，则b态中容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数较多，选项D正确。
故选AD。
11. 一质量为的物块恰好能沿倾角为的足够长斜面匀速下滑。物块在沿斜面匀速下滑的过程中，在竖直平面内给物块一外力，与水平方向的夹角为，斜面始终处于静止状态，如图所示。已知重力加速度为，下列说法正确的是（ ）
A. 若，物块沿斜面下滑过程中，地面对斜面的摩擦力水平向左
B. 若，物块沿斜面下滑过程中，地面对斜面的摩擦力为零
C. 若，物块仍沿斜面匀速下滑
D. 若推着物块沿斜面匀速上滑，则的最小值为
【答案】BC
【解析】
【详解】ABC．未加F时，物块匀速下滑，受力平衡，物块受到重力、支持力和摩擦力的作用，由平衡条件得
解得物块与斜面间的动摩擦因数
物块匀速下滑过程中，整体水平方向受力平衡，则地面对斜面的摩擦力为零；
若，对物块施加一个水平方向的力，物块下滑过程中对斜面压力和摩擦力成比例增加，即物块对斜面的作用力方向没有变，则地面对斜面的摩擦力仍为零；若，对物体施加一个垂直于斜面方向的力F，物块下滑过程中，对斜面的压力增加F、摩擦力增加，如图所示
根据几何关系可知
故此时物块对斜面的作用力方向仍向下，地面对斜面的摩擦力为零，在竖直平面内给物块一任意方向的外力F，此力F可以分解为垂直于斜面方向的力和沿斜面方向的力，而这两个分力对斜面的摩擦力均为零，所以无论施加什么方向的力，在B停止运动前，地面对斜面的摩擦力为零，物块仍沿斜面匀速下滑，故A错误，BC正确；
D．若推着物块沿斜面匀速上滑，设F与斜面夹角，根据平衡条件得
解得
所以
故D错误。
故选BC。
12. 如图所示，水平传送带以的速率顺时针转动，左右两端点A、间距。光滑水平面、足够长的光滑斜面及传送带左侧平滑相连，竖直面内半径的光滑半圆形轨道与传送带右侧相切于点（物块通过各连接处时无机械能损失）。现将一质量的小物块（视为质点）自斜面上高度为的某点由静止释放，能顺利通过传送带从半圆轨道点水平拋出。已知物块与传送带间的动摩擦因数，重力加速度。下列判断正确的是（ ）
A. 物块通过半圆轨道点时对轨道的最小压力为零
B. 物块通过点时的最小速度为
C. 若物块总能以相同的速度通过轨道点，则最小为
D. 若物块总能以相同的速度通过轨道点，则最大为
【答案】CD
【解析】
【详解】A．物块通过半圆轨道点对轨道的最小压力为零时，有
此时
无论h值多少，物块运动到D点时，速度均大于，所以物块通过半圆轨道点时对轨道的最小压力不可能为零，故A错误；
B．若物块从A点由静止开始运动，根据
解得，运动到B点时速度
由因为从h高度滑下，所以物块通过点时的最小速度一定大于，故B错误；
C．根据机械能守恒，若物块总能以相同的速度通过轨道点，则总能以相同的速度通过B点，通过B点时速度
当h取最小时，物块在传送带上做加速运动，根据动能定理
解得
故C正确；
D．当h取最大时，物块在传送带上做减速运动，根据动能定理
解得
故D正确。
故选CD。
三、非选择题：本题包括6小题，共60分。
13. 物理小组的同学们利用图甲所示的装置探究气体等温变化的规律。实验步骤如下：
①将注射器下端开口处套上橡胶套，和柱塞一起封闭一段空气柱；
②测出空气柱的横截面积，通过刻度尺读取空气柱的长度，可得空气的体积；
③从与注射器内空气柱相连的压力表读取空气柱的压强；
④把柱塞迅速地向下压或向上拉，读取空气柱的长度与压强，获取空气桂的体积和压强的几组数据；
⑤将各组数据在坐标纸上描点，绘制曲线，得出温度不变时气体压强与体积的关系。
完成下列填空：
（1）实验中出现错误的步骤是_______（选填步骤前的数字序号），应该纠正为______。
（2）纠正了实验中的错误后，重新规范完成实验。用采集的各组数据在坐标纸上描点，绘制曲线如图乙所示，根据绘制的图线，_______（选填“能”或“不能”）直观判断空气柱的压强与体积成反比，理由是________。
【答案】 ①. ④ ②. 把柱塞缓慢地向下压或向上拉 ③. 不能 ④. 图线是曲线，只能猜想与成反比，需要转化为直线进一步检验
【解析】
【详解】（1）[1][2]实验中出现错误的步骤是④，为避免温度变化，应该纠正为把柱塞缓慢地向下压或向上拉。
（2）[3][4]根据绘制的图线，不能直观判断空气柱的压强与体积成反比，理由是图线是曲线，只能猜想与成反比，需要转化为直线进一步检验。
14. 小灯泡的说明书上标明额定电压为，伏安特性曲线如图甲所示。某同学通过实验验证它的伏安特性，所使用的器材有：电压表（量程，内阻）；电流表（量程，内阻）；定值电阻（阻值）；滑动变阻器（阻值）；电源（电动势，内阻不计）；开关；导线若干。
（1）实验要求能够实现在的范围内对小灯泡的电压进行测量，在答题卡的虚线框内画出实验电路原理图______。
（2）请根据原理图，用笔画线代替导线在图乙实物接线图中完成导线的连接______。
（3）经验证，小灯泡的伏安特性曲线与说明书上的一致。现用另一电源（电动势，内阻）和小灯泡、滑动变阻器、开关以及导线连接成图丙所示的电路。滑动变阻器的滑片在最左端时闭合开关，稳定后小灯泡的电阻_______。调节滑动变阻器的阻值，在可变化范围内，小灯泡的最大功率_______W。（结果均保留2位有效数字）
【答案】 ①. ②. ③. 9.0 ④. 0.94
【解析】
【详解】（1）[1]实验要求能够实现在的范围内对小灯泡的电压进行测量，应采取分压法，电流表量程太小，应并联定值电阻增大量程，如图
（2）[2]如图
（3）[3][4]根据闭合电路欧姆定律
整理得
在小灯泡的伏安特性曲线上作图
交点对应电压
U=1.9V
电流
I=0.21A
当滑动变阻器接入电路中电阻为零时，灯泡功率最大，此时电源内阻，作出电源的伏安特性曲线（虚线）如图交点对应电压
U1=3.48V
电流
I1=0.27A
小灯泡的最大功率
0.94W
15. 一个折射率、半径、底面镀银的球冠形玻璃球放置在水平桌面上，横截面如图所示，底面圆的半径是球半径的倍。一条光线从玻璃球冠上表面的点通过球心射到球冠的底面点，该光线与底面的法线间的夹角，观测到射出光线的延长线恰好垂直底面且过底面边缘的点。已知光在真空中的传播速度。求：
（1）光线射出球冠形玻璃球时的折射角；
（2）光线在球冠形玻璃球中传播的时间。（结果可保留根号）。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）光线的光路图如图所示
光线在底面发生反射，据反射定理有
球冠底面中心为，连接，则，中，有
即
由题意知
所以
为等边三角形，设光线在点的入射角为，所射角为，有，由折射定律有
得折射角
（2）中，有
光线在球冠形玻璃球中传播的时间
16. 如图所示，将质量为的小球穿过光滑竖直轻杆用轻弹簧悬挂在天花板上，用（为重力加速度）的竖直向上的力将弹簧压缩，使小球处于静止状态。时刻，撤去力，小球将在竖直面内做简谐运动。已知从撤去到小球第一次下落到最低点所用时间为，弹簧的劲度系数为，弹簧始终在弹性限度内。求：
（1）小球做简谐运动的振幅A；
（2）从时刻起，小球做简谐运动的位移随时间变化的关系式（以小球的平衡位置为坐标原点，向下为正方向）。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）开始时，对小球受力分析可得
弹簧被压缩的距离
撤去当合力为零时，弹簧被拉长，受力分析得
弹簧被拉长的距离
此时所处位置即为平衡位置，所以振幅
（2）由题意可知，小球做简谐运动的周期为
小球做简谐运动的位移随时间的变化规律
联立得
17. 如图所示，轻绳一端固定在点，另一端与质量为的小物块（视为质点）栓接，使小物块静止在倾角为的光滑斜面上。上表面与斜面下端平齐的、质量为的长木板静止于光滑水平面上，木板右端有挡板，水平轻弹簧固定于挡板上，弹簧自由伸长时左端与木板左端相距为。现烧断轻绳，物块由静止沿鈄面下滑，滑上木板左端时竖直分速度瞬间为零，水平分速度不变。之后、向右运动，与弹簧作用后，在距离弹簧左端处相对静止，此时速度为。已知、间的动摩擦因数为，弹簧始终处于弹性限度内，重力加速度为。求：
（1）烧断轻绳前，绳的张力大小；
（2）开始时物块距斜面底端的高度；
（3）弹簧弹性势能的最大值。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）设斜面对的支持力为，对物块受力分析得，水平方向
竖直方向
解得
（2）设到达斜坡底端的速度为，对下滑过程，由动能定理可得
滑到长木板后只保留水平分速度，对、相对滑动过程根据动量守恒得
解得
（3）设弹簧的最大压缩量为，从滑上木板到、第一次共速前，由能量守恒可得
、先后两次共速间，由动能定理可得
解得
18. 如图所示，间距的平行金属导轨与水平面成角放置，导轨的下端接有阻值的电阻，上端通过小圆弧形绝缘材料与水平金属导轨平滑对接，其中轨道与间距为，轨道与间距为。在导轨的上端垂直于导轨锁定一质量的导体棒，棒及下方区域全部处于与导轨平面垂直、磁感应强度大小的匀强磁场中，右方存在竖直向上、磁感应强度大小的匀强磁场，在右侧锁定一质量的导体棒。质量的导体棒垂直于导轨，与棒相距，以的速度沿导轨向上运动，经过与棒碰撞（碰撞前瞬间解除棒的锁定），瞬间粘在一起，继续向上运动到达，此时解除棒锁定。当、运动到时，被锁定在左侧（此前速度已稳定）。棒再运行到处。三个导体棒始终与导轨接触良好，不计金属导轨的电阻，所有导体棒长度，电阻，单位长度的电阻都相等，不计任何摩擦，忽略连接处的能量损失。（重力加速度，，），求：
（1）棒运动到棒位置时的速度大小；
（2）棒与棒碰撞后瞬间，棒两端的电势差大小；
（3）整个运动过程中系统产生的焦耳热。
【答案】（1）；（2）2V；（3）
【解析】
【详解】（1）棒切割磁感线产生感应电动势，电路总电阻
代入可得
对棒，由动量定理
解得
（2）棒与棒碰撞，系统动量守恒
碰撞后瞬间棒两端的电势差大小
（3）棒斜向上说动到棒处过程中电路产生的焦耳热，由能量守恒定律
棒与棒碰撞后继续斜向上运动到处，此区域内无磁场，故电路中无电流，由动能定理
解得
、棒进入磁场后，切割磁感线产生感应电流而做减速运动直到处，由动量定理
棒解锁后，在安培力的作用下开始加速运动并切割磁感线，由动量定理
最后速度稳定时，导体棒中均无电流，所以
解得
对、、棒的这一运动过程，由能量守恒定律得
、棒锁住后，棒继续切割磁感线做减速运动直到处，由动量定理
解得
棒单独运动到这一过程，由能量守恒定律
故整个运动过程中产生的焦耳热
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