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2024年高考第三次模拟考试题：物理（贵州卷）（解析版）
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这是一份2024年高考第三次模拟考试题：物理（贵州卷）（解析版），共15页。
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。
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，将答案写在答题卡上。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
一、选择题：本题共10小题，在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分，共28分，第8~10题有多项符合题目要求，每小题5分，共15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5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1．氢原子的能级图如图所示，已知可见光光子能量在1.64～3.11eV之间。处在能级的氢原子向基态跃迁时，辐射的光子属于电磁波谱中的（ ）
A．红外线B．可见光C．紫外线D．射线
【答案】C
【详解】处在能级的氢原子向基态跃迁时，辐射光子能量为
由于射线是从原子核辐射出来的，所以处在能级的氢原子向基态跃迁时，辐射的光子属于电磁波谱中的紫外线。
2．如图所示，EFGH为柱状玻璃砖的横截面，EHG是以O为圆心的一段圆弧，H为圆弧的中点，圆弧EHG刚好与EF边和FG边相切，圆弧的半径为R，。一束单色光照射在EF边的中点D，入射角为，进入玻璃砖后，折射光线从圆弧上射出后刚好过圆弧的圆心O。光在真空中的传播速度为c，不考虑光在圆弧上的反射，下列说法正确的是（ ）
A．玻璃砖对光的折射率为B．光在玻璃砖中的传播速度为
C．光在玻璃砖中的传播距离为D．光在玻璃砖中传播的时间为
【答案】B
【详解】A．光路如图所示．设折射角为r，则故玻璃砖对光的折射率
A错误；B．光在玻璃砖中传播的速度B正确；C．光在玻璃砖中传播的距离
C错误；D．光在玻璃砖中传播的时间D错误。故选B。
3．据统计，我国发射的卫星已近600颗，位居世界第二位，这些卫星以导航、遥感、通信为主要类别，尤其是北斗导航卫星的发射使我国具备了全球精确导航定位、授时和短报文通信等能力。如图，A、B、C为我国发射的3颗卫星，其轨道皆为圆形，其中卫星A、B的轨道在赤道平面内，卫星C的轨道为极地轨道，轨道半径rC < rA < rB，下列说法正确的是（ ）
A．卫星B一定与地球自转同步B．卫星A的动能比卫星B的动能大
C．卫星C的线速度大小可能为8.0km/sD．卫星A的加速度比卫星B的加速度大
【答案】D
【详解】
A．地球同步卫星的轨道除了位于赤道平面内外，距离地面的高度、线速度和角速度的大小都是固定的，而B不一定是同步卫星，故A错误；B．根据可得
三颗卫星的质量大小关系不知道，无法比较动能的大小，故B错误；C．第一宇宙速度为7.9km/s，是卫星的最大轨道速度，卫星C的线速度大小一定小于7.9km/s，故C错误；D．三颗卫星的轨道半径rC < rA < rB，根据，则aC > aA > aB故D正确。故选D。
4．如图甲所示，汽车的后备箱里水平放着一个内装圆柱形工件的木箱，工件截面和车的行驶方向垂直，当汽车以恒定速率通过如图乙所示的三个半径依次变小的水平圆弧形弯道ABC时，木箱及箱内工件均保持相对静止。从汽车行驶方向上看，下列说法正确的是（ ）
A．Q和M对P的支持力大小始终相等
B．汽车过A点时，汽车重心的角速度最小
C．汽车过A、B、C三点时工件P受到的合外力大小相等
D．汽车过A、C两点时，M对P的支持力小于Q对P的支持力
【答案】B
【详解】
A．汽车过A、B、C三点时做匀速圆周运动，合外力指向圆弧的圆心，故对工件P受力分析可知，汽车经过A、C两点时合外力向左，经过B点时合外力向右，故Q和M对P的支持力大小不是始终相等，A错误；B．汽车过A点时，由角速度与线速度关系可知，在A点圆弧轨道半径最大，则汽车重心的角速度最小，故B正确；C．根据合外力提供向心力，有当汽车以恒定速率通过半径依次变小的A、B、C三点时，工件P受到的合外力大小依次在增大，故C错误；D．汽车过A、C两点时，所受的合外力向左，因此M对P的支持力大于Q对P的支持力，故D错误。故选B。
5．在身体素质测试“原地纵跳摸高”科目中，某同学快速下蹲后立即蹬伸竖直起跳。在此过程中，测得该同学竖直方向加速度a随时间t的变化关系如图所示，已知竖直向上为正方向，则该同学（ ）
A．从A到B的过程中，处于超重状态
B．在B点时，速度为零
C．在C点时，恰好离开地面
D．从C到D的过程中，处于失重状态
【答案】D
【详解】
A．从A到B的过程中，同学有向下的加速度，处于失重状态，故A错误；B．图像与坐标轴围成的面积表示速度变化量，同学在A点的速度为零，故同学在B点时，速度不为零，故B错误；C．恰好离开地面时，地面对同学的作用力为零，不计空气阻力，则同学的加速度为重力加速度，故同学在D点时，恰好离开地面，故C错误；D．从C到D的过程中，同学有向下的加速度，处于失重状态，故D正确。故选D。
6．如图所示，两物块A、B质量分别为m、2m，与水平地面的动摩擦因数分别为2μ、μ，其间用一轻弹簧连接。初始时弹簧处于原长状态，使A、B两物块同时获得一个方向相反，大小分别为v1、v2的水平速度，弹簧再次恢复原长时两物块的速度恰好同时为零。关于这一运动过程，下列说法正确的是（ ）
A．两物块A、B及弹簧组成的系统动量不守恒
B．两物块A、B及弹簧组成的系统机械能守恒
C．两物块A、B初速度的大小关系为v1=v2
D．两物块A、B运动的路程之比为2:1
【答案】D
【详解】
A．分析可知，物块A、B的质量分别为m、2m，与地面间的动摩擦因数分别为2μ、μ，因此在滑动过程中，两物块所受的摩擦力大小都等于，且方向相反，由此可知系统所受合外力为零，系统动量守恒，故A错误；B．在系统运动过程中要克服摩擦力做功，系统的机械能转化为内能，系统机械能不守恒，故B错误；C．系统动量守恒，取向右为正方向，由动量守恒定律可得
解得故C错误；D．系统动量守恒，取向右为正方向，由动量守恒定律可得
设A、B的路程分别为、，则有解得故D正确。故选D。
7．如图甲所示，小明沿倾角为10°的斜坡向上推动平板车，将一质量为10kg的货物运送到斜坡上某处，货物与小车之间始终没有发生相对滑动。已知平板车板面与斜坡平行，货物的动能Ek随位移x的变化图像如图乙所示，，则货物（ ）
A．在0～3m的过程中，所受的合力逐渐增大
B．在3m～5m的过程中，所受的合力逐渐减小
C．在0～3m的过程中，机械能先增大后减小
D．在3m～5m的过程中，机械能先增大后减小
【答案】D
【详解】
A．图乙所示图像的斜率的绝对值表示合外力的大小，则可知，在0～3m的过程中，图像斜率的绝对值逐渐减小，则货物所受的合力逐渐减小，故A错误；B．在3m～5m的过程中，图像斜率的绝对值逐渐增大，则可知货物所受的合力逐渐增大，故B错误；C．根据图乙可知，在0～3m的过程中，动能逐渐增大，而随着板车沿着斜面向上运动，货物的势能也逐渐增大，由此可知，在0～3m的过程中，货物的机械能始终增大，故C错误；D．取处为零势能面，在处货物的重力势能做出重力势能随位移变化的图像如图所示
根据图像对比可知，在到之间，根据动能图线斜率绝对值的变化趋势与重力势能斜率比较可知，动能随位移的变化先慢与重力势能随位移的变化，该过程中机械能增加，后动能随位移的变化快于重力势能与位移的变化，该过程中机械能减小，由此可知，在3m～5m的过程中，机械能先增大后减小，故D正确。故选D。
8．如图，半径为的固定光滑圆轨道竖直放置，套在轨道上质量均为的小球和（均可视为质点）用一根长为的轻杆连接。将置于轨道最低点并由静止释放，重力加速度大小为。下列说法正确的是（ ）
A．小球、与轻杆组成的系统机械能守恒
B．小球、与轻杆组成的系统动量守恒
C．小球、等高时，球的速率为
D．从释放到小球、等高的过程中，杆对球做功为
【答案】AD
【详解】A．小球、与轻杆组成的系统，只有动能和重力势能相互转化，故机械能守恒，故A正确；B．小球、与轻杆组成的系统，所受合力不为零，故动量不守恒，故B错误；C．小球、等高时，小球上升高度为，小球下降高度为，根据杆连物体沿杆方向速度相等的关系知，小球、的速度大小关系有解得系统机械能守恒解得故C错误；D．从释放到小球、等高的过程中，根据功能关系，杆对球做功为故D正确。故选AD。
9．如图所示，真空中的正三棱柱，在A点固定一个电荷量为的点电荷，C点固定一个电荷量为的点电荷，已知，静电力常量为k，选取无穷远处电势为0。则下列说法正确的是（ ）
A．将一负试探电荷从点移到点，其电势能一直增大
B．将一正试探电荷沿直线从B点移到点，电场力做正功
C．、两点的电势差大于、两点的电势差
D．点的电场强度大小为
【答案】AD
【详解】A．根据电荷的分布可知，负试探电荷从点移到点，电场力始终做负功，则其电势能增加，故A正确；B．因为B点和点在等量异种电荷的中垂面上，而其中垂面为零等势面，因此电荷沿直线从B点移到点，电场力不做功，故B错误；C．点和点关于等量异种电荷的中垂面对称，因此、两点的电势差等于、两点的电势差，故C错误；D．根据场强叠加原理，如图所示
可得场强大小为而解得故D正确。故选AD。
10．两相距为的长平行导轨EMP、FNQ按图示方式固定，MP、NQ水平，EM、FN与水平面夹角为，EFNM及MNQP区域内存在磁感应强度大小均为，方向垂直轨道平面向上的匀强磁场。金属杆ab以速度进入EFNM区域的同时，静止释放位于MNQP区域内的金属杆cd。整个过程ab，cd与两轨道始终垂直并保持良好接触，ab未到达MN，cd未离开PQ。两金属杆质量均为，电阻均为，重力加速度大小为，忽略导轨电阻及一切摩擦阻力。则（ ）
A．ab刚进入EFNM区域时，cd中电流方向由d到c
B．ab进入EFNM区域后，cd做加速度增大的加速运动，最终加速度保持恒定
C．ab中电流不变后的时间内，cd动量变化量的大小为
D．cd中电流不变后的时间内，cd上产生的焦耳热为
【答案】BD
【详解】
A．根据题意，由右手定则可知，ab刚进入EFNM区域时，cd中电流方向c由d，故A错误；B. ab刚进入EFNM区域时，感应电动势为感应电流为安培力为可知，ab的加速度cd的加速度为
ab进入EFNM区域后继续加速，同时cd开始加速运动，且速度差越来越大，则感应电流越来越大，ab的加速度减小，cd的加速度增大，当ab的加速度和cd的加速度相等时，速度差保持不变，感应电流不变，两棒的加速度不变，之后均做匀加速运动，故B正确；C．当ab的加速度和cd的加速度相等时，有解得由动量定理可知，ab中电流不变后的时间内，cd动量变化量的大小为故C错误；D．cd中电流不变后，由可得，电流大小为cd中电流不变后的时间内，cd上产生的焦耳热为故D正确。故选BD。
二、实验题：本题共2小题，共15分。
11．某同学用如图甲所示的装置“验证牛顿第二定律”，打点计时器使用的交流电频率为50Hz，纸带每打5个点选一个计数点。已知重物的质量为m，重力加速度为g，滑轮重力不计。
(1)为了能完成该实验，下列操作正确的是（ ）
A．保证小车的质量远大于重物的质量
B．调节滑轮的高度，使细线与长木板平行
C．实验开始时应先释放小车，后接通电源
D．将长木板左端垫高适当角度，以平衡长木板对小车的摩擦力
(2)由如图乙所示纸带，可求得小车的加速度大小为 m/s2。（保留两位有效数字）
(3)若实验中弹簧测力计读数 ，则说明牛顿第二定律成立。（用字母m、g、a表示）
【答案】(1)B
(2)0.93
(3)
【详解】（1）A．绳子中的拉力大小可由弹簧测力计的示数直接读出，不需要保证小车的质量远大于重物的质量，故A错误；B．要使弹簧测力计的示数稳定，需调节滑轮的高度，使细线与长木板平行，故B正确；C．为了完整地记录运动过程，应先接通电源，后释放小车，故C错误；D．实验中以重物为研究对象验证牛顿第二定律，故无需平衡长木板对小车的摩擦力，D错误。故选B。
（2）根据题意可知，纸带上相邻计数点的时间间隔根据逐差法可得小车的加速度大小为（3）由图甲可知，弹簧测力计的示数等于绳子的拉力，且小车加速度为重物加速度的两倍，对重物有解得
12．物理兴趣小组的同学利用铜片和锌片平行插入柠檬中制作了一个水果电池，经查阅资料了解到该水果电池的电动势小于1V，内阻约为2kΩ，为了尽可能准确地测量该水果电池的电动势和内阻，要求电表读数要超过量程的三分之一。实验室能提供的器材规格如下：
电压表V（0~3V，内阻约为3kΩ）；电流表A（0~0.6A，内阻约为0.05Ω）；
微安表G（0~300μA，内阻为100Ω）；电阻箱R（0~9999Ω）；
滑动变阻器R0（0~50Ω）；开关一个，导线若干。
同学们设计图（a）、图（b）、图（c）所示的三种实验方案并规范进行了实验操作。
(1)用图（a）所示方案：闭合开关，电压表测得的电压 （填“小于”、“等于”或“大于”）水果电池的电动势。
(2)用图（b）所示方案：闭合开关，移动滑动变阻器滑片，电压表、电流表示数 （填“有”或“无”）明显的偏转。
(3)用图（c）所示方案：闭合开关，调节电阻箱阻值，记录下微安表和电阻箱示数如下表：
利用计算机软件描绘出图像如图（d）中实线甲所示，其拟合出的函数关系式为，则根据此函数关系式可计算出该柠檬电池的电动势为 V，内阻为 Ω。
(4)某同学又将铜片和锌片平行插入同一柠檬中的另一位置，用图（c）所示方案重复实验操作，发现得到的函数图像如图（d）中虚线乙所示，造成实验差异的主要原因可能为（ ）
A．柠檬不同区域酸碱度不同导致电池电动势升高
B．铜片和锌片的间距不变但插入深度变深导致水果电池内阻减小
C．铜片和锌片的插入深度不变但间距变大导致水果电池内阻变大
【答案】(1)小于
(2)无
(3) 0.5 1963
(4)C
【详解】（1）闭合开关，电压表测得的电压为电源的路端电压，小于电源的电动势。（2）滑动变阻器最大阻值为50Ω，而水果电池的内阻约为2kΩ，则滑动变阻器起不到调节作用，所以闭合开关，移动滑动变阻器滑片，电压表、电流表示数没有明显偏转。（3）根据闭合电路欧姆定律可得所以则代入数据解得，
（4）由图可知，虚线与实线的斜率相同，纵截距偏大，由以上分析可知，电动势不变，而内阻变大，其原因可能为铜片和锌片的插入深度不变但间距变大导致水果电池内阻变大。故选C。
三、计算题：本题共3小题，共42分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
13．内壁光滑的导热汽缸固定在水平面上，用质量为的活塞密封一段长度为的气体，活塞的横截面积为。给活塞一个向左的初速度，活塞向左移动了，此时速度减为零．已知大气压强为，不计密封气体温度的变化。求：
（1）活塞速度为零时，密封气体的压强；
（2）该过程放出的热量。
【答案】（1）；（2）
【详解】（1）根据玻意耳定律
解得
（2）设该活塞对气体做功为,吸收的热量为，根据热力学第一定律
由题意知
，
对活塞，根据动能定理
解得
14．如图甲所示，两条足够长的平行导轨所在平面与水平地面的夹角为θ，间距为d。导轨上端与电容为C的电容器相连，虚线O1O2垂直于导轨，O1O2上方存在垂直导轨平面向下的匀强磁场，此部分导轨由不计电阻的光滑金属材料制成，O1O2下方的导轨由粗糙的绝缘材料制成。t＝0时刻，一质量为m、电阻不计的金属棒MN由静止释放，运动过程中MN始终与导轨垂直且接触良好，其速度v随时间t的变化关系如图乙所示，其中v0和t0为已知量，重力加速度为g，电容器未被击穿。求：
（1）t＝0到t＝t0，磁场对金属棒MN的冲量大小；
（2）t＝0到t＝2t0，金属棒MN损失的机械能；
（3）匀强磁场的磁感应强度大小。
【答案】（1）；（2）；（3）
【详解】
（1）根据动量定理有
解得
（2）根据图乙可得金属棒在t＝0到t＝2t0时间内的位移为
根据能量守恒有
解得
（3）根据图乙可知，在时间内金属棒做匀加速直线运动，则可知其加速度恒定，所受合外力恒定，即此时间段内电流恒定，而电容器两端电压的变化量等于金属棒切割磁感线产生的感应电动势的变化量，则有
可得
而
对该过程由动量定理有
联立解得
15．清华大学研究的新型SSMB- EUV光刻技术，用于提供高强度、可调波长的极紫外光源。方案中的同步轨道如图所示，密度分布非常均匀的稳流电子束被导入同步轨道。同步轨道上存在磁感应强度为B的匀强磁场，电子在磁场控制下沿着固定半径的轨道做匀速圆周运动，每转一周，穿越一次加速腔，从中获得能量，如图所示。同步加速器中磁感应强度随电子速度的增加而增加。已知圆形轨道半径为R，电子的质量为m，电荷量为-e，加速腔ab的长度为L，L<< R，当电子进入加速腔时，加速电压的大小始终为U，离开加速腔后，加速腔的电压变为0，加速电场的频率与电子的回旋频率保持同步。已知加速腔外无电场，腔内无磁场，不考虑重力、相对论效应以及粒子间相互作用。
（1）当电子在同步轨道的动能为Ek时，求轨道处的磁感应强度B的大小？
（2）长度为d（d < L）、初动能为Ek的电子束，经加速腔加速一次后长度变为多少？
（3）注入初动能为Ek，长度为d的电子束，最多可以被加速腔加速几次？
【答案】（1）；（2）；（3）
【详解】（1）电子在磁场做匀速圆周运动，有
得
（2）若某次电子未被加速前有
其中
被加速后有
加速后长度为
（3）设注入初动能为Ek，长度为d的电子束，最多可以被加速腔加速n次，有
所以
电阻箱阻值R
100Ω
500Ω
900Ω
1300Ω
1700Ω
2100Ω
2500Ω
微安表读数I
220μA
204μA
172μA
148μA
132μA
119μA
110μA
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。
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，将答案写在答题卡上。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
一、选择题：本题共10小题，在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分，共28分，第8~10题有多项符合题目要求，每小题5分，共15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5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1．氢原子的能级图如图所示，已知可见光光子能量在1.64～3.11eV之间。处在能级的氢原子向基态跃迁时，辐射的光子属于电磁波谱中的（ ）
A．红外线B．可见光C．紫外线D．射线
【答案】C
【详解】处在能级的氢原子向基态跃迁时，辐射光子能量为
由于射线是从原子核辐射出来的，所以处在能级的氢原子向基态跃迁时，辐射的光子属于电磁波谱中的紫外线。
2．如图所示，EFGH为柱状玻璃砖的横截面，EHG是以O为圆心的一段圆弧，H为圆弧的中点，圆弧EHG刚好与EF边和FG边相切，圆弧的半径为R，。一束单色光照射在EF边的中点D，入射角为，进入玻璃砖后，折射光线从圆弧上射出后刚好过圆弧的圆心O。光在真空中的传播速度为c，不考虑光在圆弧上的反射，下列说法正确的是（ ）
A．玻璃砖对光的折射率为B．光在玻璃砖中的传播速度为
C．光在玻璃砖中的传播距离为D．光在玻璃砖中传播的时间为
【答案】B
【详解】A．光路如图所示．设折射角为r，则故玻璃砖对光的折射率
A错误；B．光在玻璃砖中传播的速度B正确；C．光在玻璃砖中传播的距离
C错误；D．光在玻璃砖中传播的时间D错误。故选B。
3．据统计，我国发射的卫星已近600颗，位居世界第二位，这些卫星以导航、遥感、通信为主要类别，尤其是北斗导航卫星的发射使我国具备了全球精确导航定位、授时和短报文通信等能力。如图，A、B、C为我国发射的3颗卫星，其轨道皆为圆形，其中卫星A、B的轨道在赤道平面内，卫星C的轨道为极地轨道，轨道半径rC < rA < rB，下列说法正确的是（ ）
A．卫星B一定与地球自转同步B．卫星A的动能比卫星B的动能大
C．卫星C的线速度大小可能为8.0km/sD．卫星A的加速度比卫星B的加速度大
【答案】D
【详解】
A．地球同步卫星的轨道除了位于赤道平面内外，距离地面的高度、线速度和角速度的大小都是固定的，而B不一定是同步卫星，故A错误；B．根据可得
三颗卫星的质量大小关系不知道，无法比较动能的大小，故B错误；C．第一宇宙速度为7.9km/s，是卫星的最大轨道速度，卫星C的线速度大小一定小于7.9km/s，故C错误；D．三颗卫星的轨道半径rC < rA < rB，根据，则aC > aA > aB故D正确。故选D。
4．如图甲所示，汽车的后备箱里水平放着一个内装圆柱形工件的木箱，工件截面和车的行驶方向垂直，当汽车以恒定速率通过如图乙所示的三个半径依次变小的水平圆弧形弯道ABC时，木箱及箱内工件均保持相对静止。从汽车行驶方向上看，下列说法正确的是（ ）
A．Q和M对P的支持力大小始终相等
B．汽车过A点时，汽车重心的角速度最小
C．汽车过A、B、C三点时工件P受到的合外力大小相等
D．汽车过A、C两点时，M对P的支持力小于Q对P的支持力
【答案】B
【详解】
A．汽车过A、B、C三点时做匀速圆周运动，合外力指向圆弧的圆心，故对工件P受力分析可知，汽车经过A、C两点时合外力向左，经过B点时合外力向右，故Q和M对P的支持力大小不是始终相等，A错误；B．汽车过A点时，由角速度与线速度关系可知，在A点圆弧轨道半径最大，则汽车重心的角速度最小，故B正确；C．根据合外力提供向心力，有当汽车以恒定速率通过半径依次变小的A、B、C三点时，工件P受到的合外力大小依次在增大，故C错误；D．汽车过A、C两点时，所受的合外力向左，因此M对P的支持力大于Q对P的支持力，故D错误。故选B。
5．在身体素质测试“原地纵跳摸高”科目中，某同学快速下蹲后立即蹬伸竖直起跳。在此过程中，测得该同学竖直方向加速度a随时间t的变化关系如图所示，已知竖直向上为正方向，则该同学（ ）
A．从A到B的过程中，处于超重状态
B．在B点时，速度为零
C．在C点时，恰好离开地面
D．从C到D的过程中，处于失重状态
【答案】D
【详解】
A．从A到B的过程中，同学有向下的加速度，处于失重状态，故A错误；B．图像与坐标轴围成的面积表示速度变化量，同学在A点的速度为零，故同学在B点时，速度不为零，故B错误；C．恰好离开地面时，地面对同学的作用力为零，不计空气阻力，则同学的加速度为重力加速度，故同学在D点时，恰好离开地面，故C错误；D．从C到D的过程中，同学有向下的加速度，处于失重状态，故D正确。故选D。
6．如图所示，两物块A、B质量分别为m、2m，与水平地面的动摩擦因数分别为2μ、μ，其间用一轻弹簧连接。初始时弹簧处于原长状态，使A、B两物块同时获得一个方向相反，大小分别为v1、v2的水平速度，弹簧再次恢复原长时两物块的速度恰好同时为零。关于这一运动过程，下列说法正确的是（ ）
A．两物块A、B及弹簧组成的系统动量不守恒
B．两物块A、B及弹簧组成的系统机械能守恒
C．两物块A、B初速度的大小关系为v1=v2
D．两物块A、B运动的路程之比为2:1
【答案】D
【详解】
A．分析可知，物块A、B的质量分别为m、2m，与地面间的动摩擦因数分别为2μ、μ，因此在滑动过程中，两物块所受的摩擦力大小都等于，且方向相反，由此可知系统所受合外力为零，系统动量守恒，故A错误；B．在系统运动过程中要克服摩擦力做功，系统的机械能转化为内能，系统机械能不守恒，故B错误；C．系统动量守恒，取向右为正方向，由动量守恒定律可得
解得故C错误；D．系统动量守恒，取向右为正方向，由动量守恒定律可得
设A、B的路程分别为、，则有解得故D正确。故选D。
7．如图甲所示，小明沿倾角为10°的斜坡向上推动平板车，将一质量为10kg的货物运送到斜坡上某处，货物与小车之间始终没有发生相对滑动。已知平板车板面与斜坡平行，货物的动能Ek随位移x的变化图像如图乙所示，，则货物（ ）
A．在0～3m的过程中，所受的合力逐渐增大
B．在3m～5m的过程中，所受的合力逐渐减小
C．在0～3m的过程中，机械能先增大后减小
D．在3m～5m的过程中，机械能先增大后减小
【答案】D
【详解】
A．图乙所示图像的斜率的绝对值表示合外力的大小，则可知，在0～3m的过程中，图像斜率的绝对值逐渐减小，则货物所受的合力逐渐减小，故A错误；B．在3m～5m的过程中，图像斜率的绝对值逐渐增大，则可知货物所受的合力逐渐增大，故B错误；C．根据图乙可知，在0～3m的过程中，动能逐渐增大，而随着板车沿着斜面向上运动，货物的势能也逐渐增大，由此可知，在0～3m的过程中，货物的机械能始终增大，故C错误；D．取处为零势能面，在处货物的重力势能做出重力势能随位移变化的图像如图所示
根据图像对比可知，在到之间，根据动能图线斜率绝对值的变化趋势与重力势能斜率比较可知，动能随位移的变化先慢与重力势能随位移的变化，该过程中机械能增加，后动能随位移的变化快于重力势能与位移的变化，该过程中机械能减小，由此可知，在3m～5m的过程中，机械能先增大后减小，故D正确。故选D。
8．如图，半径为的固定光滑圆轨道竖直放置，套在轨道上质量均为的小球和（均可视为质点）用一根长为的轻杆连接。将置于轨道最低点并由静止释放，重力加速度大小为。下列说法正确的是（ ）
A．小球、与轻杆组成的系统机械能守恒
B．小球、与轻杆组成的系统动量守恒
C．小球、等高时，球的速率为
D．从释放到小球、等高的过程中，杆对球做功为
【答案】AD
【详解】A．小球、与轻杆组成的系统，只有动能和重力势能相互转化，故机械能守恒，故A正确；B．小球、与轻杆组成的系统，所受合力不为零，故动量不守恒，故B错误；C．小球、等高时，小球上升高度为，小球下降高度为，根据杆连物体沿杆方向速度相等的关系知，小球、的速度大小关系有解得系统机械能守恒解得故C错误；D．从释放到小球、等高的过程中，根据功能关系，杆对球做功为故D正确。故选AD。
9．如图所示，真空中的正三棱柱，在A点固定一个电荷量为的点电荷，C点固定一个电荷量为的点电荷，已知，静电力常量为k，选取无穷远处电势为0。则下列说法正确的是（ ）
A．将一负试探电荷从点移到点，其电势能一直增大
B．将一正试探电荷沿直线从B点移到点，电场力做正功
C．、两点的电势差大于、两点的电势差
D．点的电场强度大小为
【答案】AD
【详解】A．根据电荷的分布可知，负试探电荷从点移到点，电场力始终做负功，则其电势能增加，故A正确；B．因为B点和点在等量异种电荷的中垂面上，而其中垂面为零等势面，因此电荷沿直线从B点移到点，电场力不做功，故B错误；C．点和点关于等量异种电荷的中垂面对称，因此、两点的电势差等于、两点的电势差，故C错误；D．根据场强叠加原理，如图所示
可得场强大小为而解得故D正确。故选AD。
10．两相距为的长平行导轨EMP、FNQ按图示方式固定，MP、NQ水平，EM、FN与水平面夹角为，EFNM及MNQP区域内存在磁感应强度大小均为，方向垂直轨道平面向上的匀强磁场。金属杆ab以速度进入EFNM区域的同时，静止释放位于MNQP区域内的金属杆cd。整个过程ab，cd与两轨道始终垂直并保持良好接触，ab未到达MN，cd未离开PQ。两金属杆质量均为，电阻均为，重力加速度大小为，忽略导轨电阻及一切摩擦阻力。则（ ）
A．ab刚进入EFNM区域时，cd中电流方向由d到c
B．ab进入EFNM区域后，cd做加速度增大的加速运动，最终加速度保持恒定
C．ab中电流不变后的时间内，cd动量变化量的大小为
D．cd中电流不变后的时间内，cd上产生的焦耳热为
【答案】BD
【详解】
A．根据题意，由右手定则可知，ab刚进入EFNM区域时，cd中电流方向c由d，故A错误；B. ab刚进入EFNM区域时，感应电动势为感应电流为安培力为可知，ab的加速度cd的加速度为
ab进入EFNM区域后继续加速，同时cd开始加速运动，且速度差越来越大，则感应电流越来越大，ab的加速度减小，cd的加速度增大，当ab的加速度和cd的加速度相等时，速度差保持不变，感应电流不变，两棒的加速度不变，之后均做匀加速运动，故B正确；C．当ab的加速度和cd的加速度相等时，有解得由动量定理可知，ab中电流不变后的时间内，cd动量变化量的大小为故C错误；D．cd中电流不变后，由可得，电流大小为cd中电流不变后的时间内，cd上产生的焦耳热为故D正确。故选BD。
二、实验题：本题共2小题，共15分。
11．某同学用如图甲所示的装置“验证牛顿第二定律”，打点计时器使用的交流电频率为50Hz，纸带每打5个点选一个计数点。已知重物的质量为m，重力加速度为g，滑轮重力不计。
(1)为了能完成该实验，下列操作正确的是（ ）
A．保证小车的质量远大于重物的质量
B．调节滑轮的高度，使细线与长木板平行
C．实验开始时应先释放小车，后接通电源
D．将长木板左端垫高适当角度，以平衡长木板对小车的摩擦力
(2)由如图乙所示纸带，可求得小车的加速度大小为 m/s2。（保留两位有效数字）
(3)若实验中弹簧测力计读数 ，则说明牛顿第二定律成立。（用字母m、g、a表示）
【答案】(1)B
(2)0.93
(3)
【详解】（1）A．绳子中的拉力大小可由弹簧测力计的示数直接读出，不需要保证小车的质量远大于重物的质量，故A错误；B．要使弹簧测力计的示数稳定，需调节滑轮的高度，使细线与长木板平行，故B正确；C．为了完整地记录运动过程，应先接通电源，后释放小车，故C错误；D．实验中以重物为研究对象验证牛顿第二定律，故无需平衡长木板对小车的摩擦力，D错误。故选B。
（2）根据题意可知，纸带上相邻计数点的时间间隔根据逐差法可得小车的加速度大小为（3）由图甲可知，弹簧测力计的示数等于绳子的拉力，且小车加速度为重物加速度的两倍，对重物有解得
12．物理兴趣小组的同学利用铜片和锌片平行插入柠檬中制作了一个水果电池，经查阅资料了解到该水果电池的电动势小于1V，内阻约为2kΩ，为了尽可能准确地测量该水果电池的电动势和内阻，要求电表读数要超过量程的三分之一。实验室能提供的器材规格如下：
电压表V（0~3V，内阻约为3kΩ）；电流表A（0~0.6A，内阻约为0.05Ω）；
微安表G（0~300μA，内阻为100Ω）；电阻箱R（0~9999Ω）；
滑动变阻器R0（0~50Ω）；开关一个，导线若干。
同学们设计图（a）、图（b）、图（c）所示的三种实验方案并规范进行了实验操作。
(1)用图（a）所示方案：闭合开关，电压表测得的电压 （填“小于”、“等于”或“大于”）水果电池的电动势。
(2)用图（b）所示方案：闭合开关，移动滑动变阻器滑片，电压表、电流表示数 （填“有”或“无”）明显的偏转。
(3)用图（c）所示方案：闭合开关，调节电阻箱阻值，记录下微安表和电阻箱示数如下表：
利用计算机软件描绘出图像如图（d）中实线甲所示，其拟合出的函数关系式为，则根据此函数关系式可计算出该柠檬电池的电动势为 V，内阻为 Ω。
(4)某同学又将铜片和锌片平行插入同一柠檬中的另一位置，用图（c）所示方案重复实验操作，发现得到的函数图像如图（d）中虚线乙所示，造成实验差异的主要原因可能为（ ）
A．柠檬不同区域酸碱度不同导致电池电动势升高
B．铜片和锌片的间距不变但插入深度变深导致水果电池内阻减小
C．铜片和锌片的插入深度不变但间距变大导致水果电池内阻变大
【答案】(1)小于
(2)无
(3) 0.5 1963
(4)C
【详解】（1）闭合开关，电压表测得的电压为电源的路端电压，小于电源的电动势。（2）滑动变阻器最大阻值为50Ω，而水果电池的内阻约为2kΩ，则滑动变阻器起不到调节作用，所以闭合开关，移动滑动变阻器滑片，电压表、电流表示数没有明显偏转。（3）根据闭合电路欧姆定律可得所以则代入数据解得，
（4）由图可知，虚线与实线的斜率相同，纵截距偏大，由以上分析可知，电动势不变，而内阻变大，其原因可能为铜片和锌片的插入深度不变但间距变大导致水果电池内阻变大。故选C。
三、计算题：本题共3小题，共42分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
13．内壁光滑的导热汽缸固定在水平面上，用质量为的活塞密封一段长度为的气体，活塞的横截面积为。给活塞一个向左的初速度，活塞向左移动了，此时速度减为零．已知大气压强为，不计密封气体温度的变化。求：
（1）活塞速度为零时，密封气体的压强；
（2）该过程放出的热量。
【答案】（1）；（2）
【详解】（1）根据玻意耳定律
解得
（2）设该活塞对气体做功为,吸收的热量为，根据热力学第一定律
由题意知
，
对活塞，根据动能定理
解得
14．如图甲所示，两条足够长的平行导轨所在平面与水平地面的夹角为θ，间距为d。导轨上端与电容为C的电容器相连，虚线O1O2垂直于导轨，O1O2上方存在垂直导轨平面向下的匀强磁场，此部分导轨由不计电阻的光滑金属材料制成，O1O2下方的导轨由粗糙的绝缘材料制成。t＝0时刻，一质量为m、电阻不计的金属棒MN由静止释放，运动过程中MN始终与导轨垂直且接触良好，其速度v随时间t的变化关系如图乙所示，其中v0和t0为已知量，重力加速度为g，电容器未被击穿。求：
（1）t＝0到t＝t0，磁场对金属棒MN的冲量大小；
（2）t＝0到t＝2t0，金属棒MN损失的机械能；
（3）匀强磁场的磁感应强度大小。
【答案】（1）；（2）；（3）
【详解】
（1）根据动量定理有
解得
（2）根据图乙可得金属棒在t＝0到t＝2t0时间内的位移为
根据能量守恒有
解得
（3）根据图乙可知，在时间内金属棒做匀加速直线运动，则可知其加速度恒定，所受合外力恒定，即此时间段内电流恒定，而电容器两端电压的变化量等于金属棒切割磁感线产生的感应电动势的变化量，则有
可得
而
对该过程由动量定理有
联立解得
15．清华大学研究的新型SSMB- EUV光刻技术，用于提供高强度、可调波长的极紫外光源。方案中的同步轨道如图所示，密度分布非常均匀的稳流电子束被导入同步轨道。同步轨道上存在磁感应强度为B的匀强磁场，电子在磁场控制下沿着固定半径的轨道做匀速圆周运动，每转一周，穿越一次加速腔，从中获得能量，如图所示。同步加速器中磁感应强度随电子速度的增加而增加。已知圆形轨道半径为R，电子的质量为m，电荷量为-e，加速腔ab的长度为L，L<< R，当电子进入加速腔时，加速电压的大小始终为U，离开加速腔后，加速腔的电压变为0，加速电场的频率与电子的回旋频率保持同步。已知加速腔外无电场，腔内无磁场，不考虑重力、相对论效应以及粒子间相互作用。
（1）当电子在同步轨道的动能为Ek时，求轨道处的磁感应强度B的大小？
（2）长度为d（d < L）、初动能为Ek的电子束，经加速腔加速一次后长度变为多少？
（3）注入初动能为Ek，长度为d的电子束，最多可以被加速腔加速几次？
【答案】（1）；（2）；（3）
【详解】（1）电子在磁场做匀速圆周运动，有
得
（2）若某次电子未被加速前有
其中
被加速后有
加速后长度为
（3）设注入初动能为Ek，长度为d的电子束，最多可以被加速腔加速n次，有
所以
电阻箱阻值R
100Ω
500Ω
900Ω
1300Ω
1700Ω
2100Ω
2500Ω
微安表读数I
220μA
204μA
172μA
148μA
132μA
119μA
110μA
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