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山西省吕梁市2024-2025学年高三上学期开学摸底考试物理试题（原卷版+解析版）
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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，将本试题卷和答题卡一并交回。
一、选择题：本题共10小题，共46分。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；第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1. 受特大地磁暴影响，2024年5月11日凌晨，我国新疆、北京、内蒙古等地出现极光。磁暴产生的高能带电粒子与大气中氧原子发生作用而使氧原子被激发至高能级，氧原子的电子从高能级向低能级跃迁时发出特定波长的光，形成不同颜色的极光。北京的天文爱好者拍摄到的极光呈红色，而内蒙古的天文爱好者拍摄到的极光呈绿色。关于不同地区极光，下列说法正确的是（ ）
A. 北京红色极光波长小于内蒙古绿色极光的波长
B. 北京红色极光的能量大于内蒙古绿色极光的能量
C. 氧原子的电子从高能级向低能级跃迁时两能级差值北京比内蒙古小
D. 用北京红色极光照射某金属表面可发生光电效应，如果改用内蒙古绿色极光照射该金属表面不一定能发生光电效应
【答案】C
【解析】
【详解】A．红光的频率小于绿光的频率，根据可知，北京红色极光的波长大于内蒙古绿色极光的波长，故A错误；
B．红光的频率小于绿光的频率，根据可知北京红色极光的能量小于内蒙古绿色极光的能量，故B错误；
C．辐射出的光子能量越大，氧原子的电子从高能级向低能级跃迁时两能级差值越大，故氧原子的电子从高能级向低能级跃迁时两能级差值北京比内蒙古小，故C正确；
D．红光的频率小于绿光的频率，用北京红色极光照射某金属表面可发生光电效应，如果改用内蒙古绿色极光照射该金属表面一定能发生光电效应，故D错误。
故选C。
2. 现代生活中共享电动车已成为一种新型的短途交通工具，通过扫码开锁，循环共享，方便快捷。一辆共享电动车所用电池是锂电池，骑行在一段倾角不太大的坡路上加速上坡过程中，在此过程中电能向其他形式能量转化，下列说法正确的是（ ）
A. 电能转化为动能和重力势能B. 电能转化为重力势能和内能
C. 电能转化成动能和内能D. 电能转化为机械能和内能
【答案】D
【解析】
【详解】电动平衡车在一段倾角不太大的坡路上加速上坡过程中，电动平衡车速度增大，动能增大，电动平衡车的高度升高，重力势能增大，且电动平衡车在运动过程中克服摩擦力做功产生热量，故根据能量守恒可知电能转化为机械能和内能。
故选D。
3. 波源的振动在介质中产生一列沿x轴方向传播的简谐横波，从某一时刻开始计时坐标原点处质点的振动图像如图甲所示，时的波形如图乙所示，质点P平衡位置的横坐标为，则下列说法正确的是（ ）
A. 该简谐波沿x轴正方向传播
B. 时刻质点P正沿y轴负方向运动
C. 如果将波源的振动周期增大为，则简谐波波速为
D. 如果将波源的振动周期增大为，则简谐波波速为
【答案】C
【解析】
【详解】AB．从振动图像可知=0.2s时刻坐标原点处质点的运动方向沿y轴负方向，根据波传播方向与质点振动的关系可知该简谐波沿x轴负方向传播，同理的知0.2s时刻质点P正沿y轴正方向运动，故AB错误；
CD．波速由介质本身决定的与波动的周期没有关系，从振诊图像可知振动周期，即波的周期0.4s，从波动图像可知波长为8m，则波速为
=20m/s
故C正确，D错误。
故选C。
4. 某同学在学习了奥斯特实验和磁场的相关知识后设计了一个测量微弱磁场的实验装置。他先把一个可以自由转动的小磁针放在水平桌面上，小磁针静止在南北指向上，然后再将一长直导线沿南北方向放置在小磁针上方，将导线中通入微弱电流，稳定后小磁针N极偏转了角再次处于静止状态，如图所示，他又从网上查出了小磁针所在地磁场的水平分量大小为，不考虑磁偏角，则通电长直导线在小磁针所在处产生磁场的磁感应强度大小和方向分别为（ ）
A. ，向东B. ，向西
C. ，向东D. ，向西
【答案】A
【解析】
【详解】把一个可以自由转动的小磁针放在水平桌面上，小磁针静止在南北指向上，可知小磁针所在地磁场的水平分量向北，则通电长直导线在小磁针所在处产生磁场的磁感应强度向东，大小为
故选A。
5. 在真空中，一均匀带正电荷的圆环，其半径为R，圆心为O，AB和CD为半圆环的直径，AB与CD垂直，四分之一圆环AC部分的全部正电荷在圆心O处产生的电场强度大小为，关于圆环各部分电荷在圆心O处产生的电场强度正确的是（ ）
A. 整个圆环全部正电荷在圆心O处产生的电场强度大小为
B. 四分之一圆环AD部分的全部正电荷和四分之一圆环BC部分的全部正电荷在O处产生的合电场强度大小为
C. 四分之三圆环ACBD部分的全部正电荷在圆心O处产生的电场强度大小为
D. 半圆环ACB部分的全部正电荷在圆心O处产生的电场强度大小为
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据场强的叠加以及对称性可知，整个圆环全部正电荷在圆心O处产生的电场强度大小为零，故A错误；
B．根据场强的叠加以及对称性可知，四分之一圆环AD部分的全部正电荷在O处产生的电场强度与四分之一圆环BC部分的全部正电荷在O处产生的电场强度等大反向，故四分之一圆环AD部分的全部正电荷和四分之一圆环BC部分的全部正电荷在O处产生的合电场强度大小为零，故B错误；
C．四分之一圆环AC部分的全部正电荷在圆心O处产生的电场强度大小为，根据对称性可知四分之一圆环BC部分、BD部分、AD部分的全部正电荷在圆心O处产生的电场强度大小为，由于四分之一圆环AC部分的全部正电荷在O处产生的电场强度与四分之一圆环BD部分的全部正电荷在O处产生的电场强度等大反向，故四分之三圆环ACBD部分的全部正电荷在圆心O处产生的电场强度大小为，故C错误；
D．根据对称性可知四分之一圆环AC部分的全部正电荷在圆心O处产生的电场强度方向为沿中垂线且指向，四分之一圆环BC部分的全部正电荷在圆心O处产生的电场强度方向为沿中垂线且指向，故半圆环ACB部分的全部正电荷在圆心O处产生的电场强度大小为
故D正确。
故选D。
6. 2024年5月8日，嫦娥六号探测器在北京航天飞行控制中心的精确控制下，成功实施近月制动，顺利进入环月轨道飞行。嫦娥六号探测器的环月轨道飞行可看作匀速圆周运动，运动周期为T。已知月球质量与地球质量的比值为p，月球半径与地球半径的比值为q，地球半径为R，地球表面的重力加速度大小为g，引力常量为G，则（ ）
A. 嫦娥六号探测器发射的速度应大于第二宇宙速度小于第三宇宙速度
B. 嫦娥六号探测器轨道距月球表面的高度为
C. 月球的第一宇宙速度大小为
D. 月球表面的重力加速度大小为
【答案】B
【解析】
【详解】A．嫦娥六号探测器没有脱离地球引力，所以嫦娥六号探测器发射的速度应大于第一宇宙速度小于第二宇宙速度，故A错误；
B．在地球表面上有
嫦娥六号探测器的环月轨道做匀速圆周运动有
联立解得
故B正确；
C．设月球的第一宇宙速度大小为v，则有
解得
故C错误；
D．月球表面上有
解得
故D错误。
故选B。
7. 在如图所示电路中，理想变压器原、副线圈匝数分别为、，且保持不变，原线圈连接一个电流表，副线圈连接定值电阻、滑动变阻器R、一个电压表V和一个电流表，电压表和电流表均为理想交流电表，a、b两端接在电压的有效值恒定的正弦交流电源两端。电压表的示数用U表示，电流表、的示数分别用、表示，则在滑动变阻器R滑片向右调节过程中，下列说法中正确的是（ ）
A. 电压表V示数U减小
B. 电流表示数增大
C. 电流表、的示数比值增大
D. 电压表V示数与电流表示数的比值增大
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据题图，可知电压表的示数为理想变压器副线圈两端的电压，由于输入电压及线圈匝数比不变，所以在滑动变阻器R滑片向右调节过程中，电压表V的示数不变，故A错误；
BC．在滑动变阻器R滑片向右调节过程中，R接入电路中的有效阻值增大，根据
可知电流表的示数减小，根据理想变压器电流与匝数比关系，即
由于匝数比不变，则电流表、的示数比值不变，可知电流表的示数也减小，故BC错误；
D．电压表V示数与电流表A2示数的比值
由于R增大，所以比值增大，故D正确。
故选D。
8. 2024年6月15日零时起，中国铁路实行新的列车运行图，武广高铁常态化按350公里时速高标运营，当日9时15分，长沙南站开出首趟高标运营列车，到广州南站仅需1小时59分。此高铁列车启动过程做匀加速直线运动，设运动过程中列车受到的阻力与行驶速度的大小成正比，在启动过程中当速度大小为v时机车的输出功率为P，当速度大小为时机车的输出功率可能为（ ）
A. B. C. D.
【答案】AB
【解析】
【详解】列车以速度为v行驶时受到的阻力为
列车的牵引力为
设列车总质量为m，根据牛顿第二定律有
F1-f 1=ma
联立解得
同理，列车以速度为2v行驶时受到的阻力为
列车的牵引力为
根据牛顿第二定律有
F2-f 2=ma
联立解得
因为
可知
故选AB。
9. 玻璃砖是一种光学性能较理想的装饰材料，通过对光的漫散射使整个空间的光线更加柔和，所以玻璃砖在室内装饰装修中被广泛应用。如图所示，一横截面为半圆形的透明玻璃砖，圆心为O，半径为R，AB为半圆的直径，一束红色光从直径上的P点垂直射入玻璃砖，已知，光线第一次射到玻璃砖圆弧面AQB上时恰好在Q点发生全反射，则下列说法正确的是（ ）
A. 玻璃砖相对于该红色光的折射率为
B. 玻璃砖相对于该红色光的折射率为
C. 红色光经过多次反射后射出玻璃砖时光线垂直于AB面
D. 红色光经过多次反射后射出玻璃砖时光线与AB面的夹角为
【答案】AC
【解析】
【详解】AB．光线第一次射到玻璃砖圆弧面AQB上时恰好在Q点发生全反射，根据几何关系可得
全发射的临界角满足
解得玻璃砖相对于该红色光的折射率为
故A正确，B错误；
CD．根据题意作出光路图
根据对称性可知红色光经过多次反射后射出玻璃砖时光线垂直于AB面，故C正确，D错误。
故选AC。
10. 如图所示，在光滑水平面上两条平行边界间有宽度为d的匀强磁场，磁场区域足够长，匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向竖直向下，即垂直于纸面向内，磁场左侧有一边长为d的正方形金属导体线框，线框的质量为m，电阻为R，线框在纸面内，CD边平行于磁场左边界，线框以恒定的速度v通过磁场区域，速度v方向与左边界的夹角为，在线框匀速通过磁场区域过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 线框穿出磁场过程中受到的安培力方向与速度v方向相反
B. 线框从CD边运动到磁场左边界至AB边运动到磁场左边界过程中通过线框导体横截面的电荷量为
C. 线框穿过磁场整个过程中线框中产生的热量为
D. 如果给线框一个初速度，方向与左边界的夹角为，线框的CD边恰好没有穿出磁场，此过程中线框受安培力的冲量大小为
【答案】BCD
【解析】
【详解】A．由题意，根据楞次定律结合左手定则，判断知线框穿出磁场过程中受到的安培力方向水平向左，故A错误；
B．由题意，可得通过线框导体横截面的电荷量为
则线框从CD边运动到磁场左边界至AB边运动到磁场左边界过程中通过线框导体横截面的电荷量为
故B正确；
C．根据功能关系，可得线框穿过磁场整个过程中线框中产生的热量等于线框克服安培力所做的功，即
故C正确；
D．线框CD边恰好没有穿出磁场，线框只受安培力的作用，此过程中线框受安培力的方向水平向左，线框的CD边恰好没有穿出磁场，则水平方向的末速度变为0。在水平方向上，设向左为正方向，根据动量定理，此过程中线框受安培力的冲量
即线框所受安培力的冲量大小为，故D正确。
故选BCD 。
二、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 某实验小组利用如图装置验证动量守恒定律。该装置的斜槽轨道倾斜部分与平直部分平滑连接，平直轨道一侧固定有刻度尺，平直部分上O点与刻度尺的零刻度线相齐，选择两木块进行实验，用天平称量木块1和木块2的质量分别为和。调节斜槽轨道的平直部分水平，将木块2放于水平轨道的O点，木块2左边与O点相齐，将木块1从斜槽轨道上某一点A由静止释放，滑下后在O点与木块2发生碰撞，测得木块1和木块2停下来的位置坐标分别为、；取走放于水平轨道的O点的木块2，再将木块1从A点由静止释放，记录木块1停下的位置坐标，两木块与平直轨道的动摩擦因数相同。请回答下列问题：
（1）关于该实验下列说法正确的是_______（填对应标号）。
A. 本实验中刻度尺应与斜槽轨道平直部分平行
B. 如果换用木块2从倾斜部分滑下与木块1碰撞则可能无法完成实验
C. 取走木块2后，木块1第二次从斜槽轨道倾斜部分静止滑下的位置可以与第一次滑下的位置不同
D. 本实验中斜槽轨道的倾斜部分越光滑实验误差越小
（2）该实验中两木块在斜槽轨道平直部分运动的加速度________（选填“相同”或“不相同”）。在误差允许的范围内，如果满足关系式________（选用字母、、、、来表示），则可以验证两木块碰撞过程动量守恒。
【答案】（1）AB （2） ①. 相同 ②.
【解析】
【小问1详解】
A．本实验中刻度尺是测量两木块在轨道平直部分运动的位移，所以刻度尺应与斜槽轨道平直部分平行，故A正确；
B．如果换用木块2从倾斜部分滑下与木块1碰撞， 碰撞后木块2会反弹，则不能测出木块2碰撞后的运动位移，所以不能完成实验，故B正确；
C．取走木块2后，木块1第二次从斜槽轨道倾斜部分静止滑下的位置必须与第一次滑下的位置相同，这是为了保证两次木块1刚滑到O点时的速度相同，故C错误；
D．让木块1从斜槽轨道的倾斜部分滑下是为了获得一个初速度，与倾斜部分的光滑程度无关，如果要提高初速度可以将释放点的高度提高一点，所以斜槽轨道的倾斜部分光滑程度与实验误差无关，故D错误。
故选AB。
【小问2详解】
[1]两木块做匀减速直线运动，根据动力学公式
加速度为
两木块加速度大小相等；可知木块1碰撞前的速度为
木块1碰撞后的速度为
木块2碰撞后的速度为
两木块碰撞前后动量守恒，则
将速度代入等式可得
12. 某物理实验兴趣小组用如图甲所示的实验装置测量金属丝的电阻率，其中相细均匀、横截面为圆形的金属丝接在接线柱M、N之间，金属夹P可在金属丝上移动，且与其保持接触良好。
实验可供选择的器材如下：
A.电源：电动势E为，内阻r为
B.电流表：量程为，内阻为
C.电流表：量程，内阻为
D.金属丝：总电阻为
E.定值电阻
F.定值电阻
G.开关、导线若干
（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径d，其示数如图乙所示，则直径________mm。
（2）要完成实验，要求无论金属夹P在金属丝上任何位置电流表示数都不会超过电流表的量程，且电流示数能达到三分之一量程以上，则电流表应选________，定值电阻应选_______。（填写实验器材前面的字母代号）
（3）按电路图连接电路，闭合开关，通过多次改变金属夹P的位置，读出金属夹在不同位置时电流表的示数I、MP段金属丝的长度x，作出图像如图丙所示（图中a、b和c均为已知量）。结合图像丙中的数据，可求得该金属丝的电阻率_______（用已知量符号和测得的物理量符号表示）。
【答案】（1）0.900
（2） ①. B ②. E
（3）
【解析】
【小问1详解】
根据螺旋测微器的精确度为0.01mm，读数可知
d=05mm+ = 0.900mm
【小问2详解】
电流示数能达到三分之一量程以上，设电路中的最小总电阻为，则有
如果选量程0～300mA的电流表，解得
<30
两个定值电阻都大于30，则电流表量程只能选0~10mA的B，将=10mA代入上式解得
<900
所以保护电阻只能选300的E。
【小问3详解】
金属丝接入电路的电阻为MP段，由闭合电路的欧姆定律有
又根据电阻定律
导体横截面积为
以上三式联立解得
根据图像斜率有
解得
13. 真空旅行壶是户外旅游出行必备的物品，如图所示为某品牌的真空旅行壶，容量为，开始时旅行壶未装入水，壶盖也未盖，静置一段时间后，壶内空气的温度与外界温度相同，现将壶内迅速装入的开水，立刻盖上壶盖，封闭起来，静置一小段时间后，水面上方的空气温度达到77℃，外界大气压恒为，室外温度保持27℃不变，设装水、盖壶盖过程中和迅速打开壶盖过程壶内空气的温度不变，壶内空气可看作理想气体，不考虑水蒸发引起的空气体积的变化。求：
（1）静置一小段时间后，水面上方的空气温度达到77℃时壶内空气的压强；
（2）如果此时迅速打开壶盖，则此时壶内剩余空气的质量与原来装入水后壶内气体质量的比值k。
【答案】（1）
（2）
【解析】
【小问1详解】
装水盖壶盖后静置一小段时间过程中空气的体积不变，温度
=27℃=300K，=77℃=350K
根据查理定律有
解得
【小问2详解】
壶容量为2.0L，装入0.8L的开水后，壶内空气的体积为
=2.0L-0.8L=1.2L
迅速打开壶盖过程壶内空气的温度不变，压强变为大气压，根据玻意耳定律有
解得
=1.4L
设此时空气体的密度为，现在壶内气体的质量为
气体的总质量为
此时壶内剩余空气的质量与原来装入水后壶内气体质量的比值
14. 如图所示，在xOy坐标平面内，第一象限存在垂直于纸面向外的匀强磁场，第三、四象限存在垂直于纸面向里的匀强磁场，第一象限内磁场的磁感应强度大小是第三、四象限内磁场的磁感应强度大小的8倍。第二象限内存在沿y轴负方向的匀强电场，在P处有一质量为m、电荷量为的带电粒子，以初速度沿着x轴负方向射入匀强电场，经过一段时间从Q点进入第三象限的匀强磁场，经磁场偏转后恰好垂直于y轴进入第四象限，已知P点坐标为，Q点坐标为，忽略粒子所受重力的大小。求：
（1）第三、四象限内磁场的磁感应强度B的大小；
（2）在第一、四象限中放一垂直于x轴粒子接收屏A，屏A沿y轴正负方向上足够大，要使粒子能够垂直打到屏A上，屏A距离y轴的最小距离d。（结果可用根式表示）
【答案】（1）
（2）
【解析】
【小问1详解】
粒子在电场中做类平抛运动，则在 x 方向上做匀速直线运动，则
在 y 方向上做初速度为零的习加速直线运动，则
粒子运动轨迹如图所示，粒子在电场中运动过程中，设离开电场时速度大小为 v ，方向与 x 轴负方向的夹角为，则有
解得
=30°
合速度
粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，经磁场偏转后恰好垂直于 y 轴进入第四象限，则轨迹圆心在 y 轴上，在直角三角形O1OQ，因为=30°，根据几何关系可得
=30°
在直角三角形 O1OQ中， O1Q为轨迹半径 R ，则
粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力有
以上各式联立解得磁感应强度
【小问2详解】
第一象限的磁感应强度大小为8B，粒子在第一象限的匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力
解得轨迹半径
作出粒子的轨迹如图所示
要使粒子能够垂直打到屏上，屏 A 距离 y 轴的最小距离为
15. 如图所示，PQ为半径足够大的竖直光滑圆弧轨道，圆弧轨道末端与右侧光滑水平面QS平滑连接，有一质量为的物块A静止于圆弧轨道底端。水平面QS右侧有一足够长的水平传送带，正在以的速度逆时针匀速转动，传送带与水平面QS在同一平面内且平滑对接。在物块A右侧有一质量为的物块B，物块B以水平向右的速度从传送带左侧滑上传送带，物块B与传送带之间的动摩擦因数，当物块B滑离传送带后与物块A发生碰撞，物块A上有特殊装置，可以控制物块AB碰撞瞬间让两者合在一起成为一个整体沿圆弧轨道向上运动，当AB整体沿圆弧轨道向下运动到轨道底端时物块AB又自动分开，物块A停在轨道底端，物块B以分开前瞬间的速度向右运动，之后物块A、B会多次作用，重力加速度大小取，不计空气阻力，两物块均可看作质点。求：
（1）物块AB第一次沿圆弧轨道向下运动到轨道底端分开时物块B的速度大小；
（2）物块B第一次滑上传送带到滑离传送带过程中摩擦产生的热量Q；
（3）物块B开始滑上传送带到第三次离开传送带过程中传送带对物块B摩擦力的冲量大小I。
【答案】（1）4m/s
（2）162J （3）
【解析】
【小问1详解】
传送带足够长，则物块B在传送带上向右滑动的速度一定能减小到0，传送带的速度为8m/s小于物块B初始的速度10m/s，则物块B第一次滑离传送带时速度等于传送带的速度。设物块AB第一次碰撞之后速度为，物块AB碰撞过程，根据动量守恒定律有
解得
= 4m/s
物块AB碰撞之后沿圆弧轨道向上运动和返回过程中系统的机械能守恒，即AB分开前瞬间它们的速度为= 4m/s，所以AB分开时的物块B的速度仍为=4m/s。
【小问2详解】
物块B在传送带上向右减速运动过程，根据牛顿第二定律有
解得
物块B减速到0的时间为
=5s
物块B和传送带运动的位移分别为和，减速过程中相对滑动的位移为
m
物块B在传送带上向左加速运动加速度还为，物块B向左加速到与传送速度相等时不再发生相对滑动，加速过程时间
s
加速过程物块B和传送带运动的位移分别为和，加速过程中相对滑动的位移为
m
产生的热量为
J
【小问3详解】
物块B以速度= 4m/s第二次滑上传送带，物块B的速度小于传送带的速度，则物块向右减速到0后再向左加速，减速和加速过程的加速度大小相等，根据运动的对称性可知物块B离开传送带时速度大小也为4m/s，物块B在第二次传送带运动的时间为
s
设物块AB第二次碰撞之后速度为，物块AB碰撞过程，根据动量守恒定律有
解得
= 2m/s
物块B以速度以=2m/s第三次滑上传送带，物块B的速度小于传送带的速度，则物块向右减速到0后再向左加速，减速和加速过程的加速度大小相等，根据运动的对称性可知物块B离开传送带时速度大小也为2m/s，物块B在传送带运动的时间为
s
物块B在传送带上与传送带有相对滑动的过程中，物块B会受到水平向左的滑动摩擦力，速度与传送带速度相等之后不再受到摩擦力的作用，则摩擦力的作用时间为
摩擦力的冲量为
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，将本试题卷和答题卡一并交回。
一、选择题：本题共10小题，共46分。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；第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1. 受特大地磁暴影响，2024年5月11日凌晨，我国新疆、北京、内蒙古等地出现极光。磁暴产生的高能带电粒子与大气中氧原子发生作用而使氧原子被激发至高能级，氧原子的电子从高能级向低能级跃迁时发出特定波长的光，形成不同颜色的极光。北京的天文爱好者拍摄到的极光呈红色，而内蒙古的天文爱好者拍摄到的极光呈绿色。关于不同地区极光，下列说法正确的是（ ）
A. 北京红色极光波长小于内蒙古绿色极光的波长
B. 北京红色极光的能量大于内蒙古绿色极光的能量
C. 氧原子的电子从高能级向低能级跃迁时两能级差值北京比内蒙古小
D. 用北京红色极光照射某金属表面可发生光电效应，如果改用内蒙古绿色极光照射该金属表面不一定能发生光电效应
【答案】C
【解析】
【详解】A．红光的频率小于绿光的频率，根据可知，北京红色极光的波长大于内蒙古绿色极光的波长，故A错误；
B．红光的频率小于绿光的频率，根据可知北京红色极光的能量小于内蒙古绿色极光的能量，故B错误；
C．辐射出的光子能量越大，氧原子的电子从高能级向低能级跃迁时两能级差值越大，故氧原子的电子从高能级向低能级跃迁时两能级差值北京比内蒙古小，故C正确；
D．红光的频率小于绿光的频率，用北京红色极光照射某金属表面可发生光电效应，如果改用内蒙古绿色极光照射该金属表面一定能发生光电效应，故D错误。
故选C。
2. 现代生活中共享电动车已成为一种新型的短途交通工具，通过扫码开锁，循环共享，方便快捷。一辆共享电动车所用电池是锂电池，骑行在一段倾角不太大的坡路上加速上坡过程中，在此过程中电能向其他形式能量转化，下列说法正确的是（ ）
A. 电能转化为动能和重力势能B. 电能转化为重力势能和内能
C. 电能转化成动能和内能D. 电能转化为机械能和内能
【答案】D
【解析】
【详解】电动平衡车在一段倾角不太大的坡路上加速上坡过程中，电动平衡车速度增大，动能增大，电动平衡车的高度升高，重力势能增大，且电动平衡车在运动过程中克服摩擦力做功产生热量，故根据能量守恒可知电能转化为机械能和内能。
故选D。
3. 波源的振动在介质中产生一列沿x轴方向传播的简谐横波，从某一时刻开始计时坐标原点处质点的振动图像如图甲所示，时的波形如图乙所示，质点P平衡位置的横坐标为，则下列说法正确的是（ ）
A. 该简谐波沿x轴正方向传播
B. 时刻质点P正沿y轴负方向运动
C. 如果将波源的振动周期增大为，则简谐波波速为
D. 如果将波源的振动周期增大为，则简谐波波速为
【答案】C
【解析】
【详解】AB．从振动图像可知=0.2s时刻坐标原点处质点的运动方向沿y轴负方向，根据波传播方向与质点振动的关系可知该简谐波沿x轴负方向传播，同理的知0.2s时刻质点P正沿y轴正方向运动，故AB错误；
CD．波速由介质本身决定的与波动的周期没有关系，从振诊图像可知振动周期，即波的周期0.4s，从波动图像可知波长为8m，则波速为
=20m/s
故C正确，D错误。
故选C。
4. 某同学在学习了奥斯特实验和磁场的相关知识后设计了一个测量微弱磁场的实验装置。他先把一个可以自由转动的小磁针放在水平桌面上，小磁针静止在南北指向上，然后再将一长直导线沿南北方向放置在小磁针上方，将导线中通入微弱电流，稳定后小磁针N极偏转了角再次处于静止状态，如图所示，他又从网上查出了小磁针所在地磁场的水平分量大小为，不考虑磁偏角，则通电长直导线在小磁针所在处产生磁场的磁感应强度大小和方向分别为（ ）
A. ，向东B. ，向西
C. ，向东D. ，向西
【答案】A
【解析】
【详解】把一个可以自由转动的小磁针放在水平桌面上，小磁针静止在南北指向上，可知小磁针所在地磁场的水平分量向北，则通电长直导线在小磁针所在处产生磁场的磁感应强度向东，大小为
故选A。
5. 在真空中，一均匀带正电荷的圆环，其半径为R，圆心为O，AB和CD为半圆环的直径，AB与CD垂直，四分之一圆环AC部分的全部正电荷在圆心O处产生的电场强度大小为，关于圆环各部分电荷在圆心O处产生的电场强度正确的是（ ）
A. 整个圆环全部正电荷在圆心O处产生的电场强度大小为
B. 四分之一圆环AD部分的全部正电荷和四分之一圆环BC部分的全部正电荷在O处产生的合电场强度大小为
C. 四分之三圆环ACBD部分的全部正电荷在圆心O处产生的电场强度大小为
D. 半圆环ACB部分的全部正电荷在圆心O处产生的电场强度大小为
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据场强的叠加以及对称性可知，整个圆环全部正电荷在圆心O处产生的电场强度大小为零，故A错误；
B．根据场强的叠加以及对称性可知，四分之一圆环AD部分的全部正电荷在O处产生的电场强度与四分之一圆环BC部分的全部正电荷在O处产生的电场强度等大反向，故四分之一圆环AD部分的全部正电荷和四分之一圆环BC部分的全部正电荷在O处产生的合电场强度大小为零，故B错误；
C．四分之一圆环AC部分的全部正电荷在圆心O处产生的电场强度大小为，根据对称性可知四分之一圆环BC部分、BD部分、AD部分的全部正电荷在圆心O处产生的电场强度大小为，由于四分之一圆环AC部分的全部正电荷在O处产生的电场强度与四分之一圆环BD部分的全部正电荷在O处产生的电场强度等大反向，故四分之三圆环ACBD部分的全部正电荷在圆心O处产生的电场强度大小为，故C错误；
D．根据对称性可知四分之一圆环AC部分的全部正电荷在圆心O处产生的电场强度方向为沿中垂线且指向，四分之一圆环BC部分的全部正电荷在圆心O处产生的电场强度方向为沿中垂线且指向，故半圆环ACB部分的全部正电荷在圆心O处产生的电场强度大小为
故D正确。
故选D。
6. 2024年5月8日，嫦娥六号探测器在北京航天飞行控制中心的精确控制下，成功实施近月制动，顺利进入环月轨道飞行。嫦娥六号探测器的环月轨道飞行可看作匀速圆周运动，运动周期为T。已知月球质量与地球质量的比值为p，月球半径与地球半径的比值为q，地球半径为R，地球表面的重力加速度大小为g，引力常量为G，则（ ）
A. 嫦娥六号探测器发射的速度应大于第二宇宙速度小于第三宇宙速度
B. 嫦娥六号探测器轨道距月球表面的高度为
C. 月球的第一宇宙速度大小为
D. 月球表面的重力加速度大小为
【答案】B
【解析】
【详解】A．嫦娥六号探测器没有脱离地球引力，所以嫦娥六号探测器发射的速度应大于第一宇宙速度小于第二宇宙速度，故A错误；
B．在地球表面上有
嫦娥六号探测器的环月轨道做匀速圆周运动有
联立解得
故B正确；
C．设月球的第一宇宙速度大小为v，则有
解得
故C错误；
D．月球表面上有
解得
故D错误。
故选B。
7. 在如图所示电路中，理想变压器原、副线圈匝数分别为、，且保持不变，原线圈连接一个电流表，副线圈连接定值电阻、滑动变阻器R、一个电压表V和一个电流表，电压表和电流表均为理想交流电表，a、b两端接在电压的有效值恒定的正弦交流电源两端。电压表的示数用U表示，电流表、的示数分别用、表示，则在滑动变阻器R滑片向右调节过程中，下列说法中正确的是（ ）
A. 电压表V示数U减小
B. 电流表示数增大
C. 电流表、的示数比值增大
D. 电压表V示数与电流表示数的比值增大
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据题图，可知电压表的示数为理想变压器副线圈两端的电压，由于输入电压及线圈匝数比不变，所以在滑动变阻器R滑片向右调节过程中，电压表V的示数不变，故A错误；
BC．在滑动变阻器R滑片向右调节过程中，R接入电路中的有效阻值增大，根据
可知电流表的示数减小，根据理想变压器电流与匝数比关系，即
由于匝数比不变，则电流表、的示数比值不变，可知电流表的示数也减小，故BC错误；
D．电压表V示数与电流表A2示数的比值
由于R增大，所以比值增大，故D正确。
故选D。
8. 2024年6月15日零时起，中国铁路实行新的列车运行图，武广高铁常态化按350公里时速高标运营，当日9时15分，长沙南站开出首趟高标运营列车，到广州南站仅需1小时59分。此高铁列车启动过程做匀加速直线运动，设运动过程中列车受到的阻力与行驶速度的大小成正比，在启动过程中当速度大小为v时机车的输出功率为P，当速度大小为时机车的输出功率可能为（ ）
A. B. C. D.
【答案】AB
【解析】
【详解】列车以速度为v行驶时受到的阻力为
列车的牵引力为
设列车总质量为m，根据牛顿第二定律有
F1-f 1=ma
联立解得
同理，列车以速度为2v行驶时受到的阻力为
列车的牵引力为
根据牛顿第二定律有
F2-f 2=ma
联立解得
因为
可知
故选AB。
9. 玻璃砖是一种光学性能较理想的装饰材料，通过对光的漫散射使整个空间的光线更加柔和，所以玻璃砖在室内装饰装修中被广泛应用。如图所示，一横截面为半圆形的透明玻璃砖，圆心为O，半径为R，AB为半圆的直径，一束红色光从直径上的P点垂直射入玻璃砖，已知，光线第一次射到玻璃砖圆弧面AQB上时恰好在Q点发生全反射，则下列说法正确的是（ ）
A. 玻璃砖相对于该红色光的折射率为
B. 玻璃砖相对于该红色光的折射率为
C. 红色光经过多次反射后射出玻璃砖时光线垂直于AB面
D. 红色光经过多次反射后射出玻璃砖时光线与AB面的夹角为
【答案】AC
【解析】
【详解】AB．光线第一次射到玻璃砖圆弧面AQB上时恰好在Q点发生全反射，根据几何关系可得
全发射的临界角满足
解得玻璃砖相对于该红色光的折射率为
故A正确，B错误；
CD．根据题意作出光路图
根据对称性可知红色光经过多次反射后射出玻璃砖时光线垂直于AB面，故C正确，D错误。
故选AC。
10. 如图所示，在光滑水平面上两条平行边界间有宽度为d的匀强磁场，磁场区域足够长，匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向竖直向下，即垂直于纸面向内，磁场左侧有一边长为d的正方形金属导体线框，线框的质量为m，电阻为R，线框在纸面内，CD边平行于磁场左边界，线框以恒定的速度v通过磁场区域，速度v方向与左边界的夹角为，在线框匀速通过磁场区域过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 线框穿出磁场过程中受到的安培力方向与速度v方向相反
B. 线框从CD边运动到磁场左边界至AB边运动到磁场左边界过程中通过线框导体横截面的电荷量为
C. 线框穿过磁场整个过程中线框中产生的热量为
D. 如果给线框一个初速度，方向与左边界的夹角为，线框的CD边恰好没有穿出磁场，此过程中线框受安培力的冲量大小为
【答案】BCD
【解析】
【详解】A．由题意，根据楞次定律结合左手定则，判断知线框穿出磁场过程中受到的安培力方向水平向左，故A错误；
B．由题意，可得通过线框导体横截面的电荷量为
则线框从CD边运动到磁场左边界至AB边运动到磁场左边界过程中通过线框导体横截面的电荷量为
故B正确；
C．根据功能关系，可得线框穿过磁场整个过程中线框中产生的热量等于线框克服安培力所做的功，即
故C正确；
D．线框CD边恰好没有穿出磁场，线框只受安培力的作用，此过程中线框受安培力的方向水平向左，线框的CD边恰好没有穿出磁场，则水平方向的末速度变为0。在水平方向上，设向左为正方向，根据动量定理，此过程中线框受安培力的冲量
即线框所受安培力的冲量大小为，故D正确。
故选BCD 。
二、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 某实验小组利用如图装置验证动量守恒定律。该装置的斜槽轨道倾斜部分与平直部分平滑连接，平直轨道一侧固定有刻度尺，平直部分上O点与刻度尺的零刻度线相齐，选择两木块进行实验，用天平称量木块1和木块2的质量分别为和。调节斜槽轨道的平直部分水平，将木块2放于水平轨道的O点，木块2左边与O点相齐，将木块1从斜槽轨道上某一点A由静止释放，滑下后在O点与木块2发生碰撞，测得木块1和木块2停下来的位置坐标分别为、；取走放于水平轨道的O点的木块2，再将木块1从A点由静止释放，记录木块1停下的位置坐标，两木块与平直轨道的动摩擦因数相同。请回答下列问题：
（1）关于该实验下列说法正确的是_______（填对应标号）。
A. 本实验中刻度尺应与斜槽轨道平直部分平行
B. 如果换用木块2从倾斜部分滑下与木块1碰撞则可能无法完成实验
C. 取走木块2后，木块1第二次从斜槽轨道倾斜部分静止滑下的位置可以与第一次滑下的位置不同
D. 本实验中斜槽轨道的倾斜部分越光滑实验误差越小
（2）该实验中两木块在斜槽轨道平直部分运动的加速度________（选填“相同”或“不相同”）。在误差允许的范围内，如果满足关系式________（选用字母、、、、来表示），则可以验证两木块碰撞过程动量守恒。
【答案】（1）AB （2） ①. 相同 ②.
【解析】
【小问1详解】
A．本实验中刻度尺是测量两木块在轨道平直部分运动的位移，所以刻度尺应与斜槽轨道平直部分平行，故A正确；
B．如果换用木块2从倾斜部分滑下与木块1碰撞， 碰撞后木块2会反弹，则不能测出木块2碰撞后的运动位移，所以不能完成实验，故B正确；
C．取走木块2后，木块1第二次从斜槽轨道倾斜部分静止滑下的位置必须与第一次滑下的位置相同，这是为了保证两次木块1刚滑到O点时的速度相同，故C错误；
D．让木块1从斜槽轨道的倾斜部分滑下是为了获得一个初速度，与倾斜部分的光滑程度无关，如果要提高初速度可以将释放点的高度提高一点，所以斜槽轨道的倾斜部分光滑程度与实验误差无关，故D错误。
故选AB。
【小问2详解】
[1]两木块做匀减速直线运动，根据动力学公式
加速度为
两木块加速度大小相等；可知木块1碰撞前的速度为
木块1碰撞后的速度为
木块2碰撞后的速度为
两木块碰撞前后动量守恒，则
将速度代入等式可得
12. 某物理实验兴趣小组用如图甲所示的实验装置测量金属丝的电阻率，其中相细均匀、横截面为圆形的金属丝接在接线柱M、N之间，金属夹P可在金属丝上移动，且与其保持接触良好。
实验可供选择的器材如下：
A.电源：电动势E为，内阻r为
B.电流表：量程为，内阻为
C.电流表：量程，内阻为
D.金属丝：总电阻为
E.定值电阻
F.定值电阻
G.开关、导线若干
（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径d，其示数如图乙所示，则直径________mm。
（2）要完成实验，要求无论金属夹P在金属丝上任何位置电流表示数都不会超过电流表的量程，且电流示数能达到三分之一量程以上，则电流表应选________，定值电阻应选_______。（填写实验器材前面的字母代号）
（3）按电路图连接电路，闭合开关，通过多次改变金属夹P的位置，读出金属夹在不同位置时电流表的示数I、MP段金属丝的长度x，作出图像如图丙所示（图中a、b和c均为已知量）。结合图像丙中的数据，可求得该金属丝的电阻率_______（用已知量符号和测得的物理量符号表示）。
【答案】（1）0.900
（2） ①. B ②. E
（3）
【解析】
【小问1详解】
根据螺旋测微器的精确度为0.01mm，读数可知
d=05mm+ = 0.900mm
【小问2详解】
电流示数能达到三分之一量程以上，设电路中的最小总电阻为，则有
如果选量程0～300mA的电流表，解得
<30
两个定值电阻都大于30，则电流表量程只能选0~10mA的B，将=10mA代入上式解得
<900
所以保护电阻只能选300的E。
【小问3详解】
金属丝接入电路的电阻为MP段，由闭合电路的欧姆定律有
又根据电阻定律
导体横截面积为
以上三式联立解得
根据图像斜率有
解得
13. 真空旅行壶是户外旅游出行必备的物品，如图所示为某品牌的真空旅行壶，容量为，开始时旅行壶未装入水，壶盖也未盖，静置一段时间后，壶内空气的温度与外界温度相同，现将壶内迅速装入的开水，立刻盖上壶盖，封闭起来，静置一小段时间后，水面上方的空气温度达到77℃，外界大气压恒为，室外温度保持27℃不变，设装水、盖壶盖过程中和迅速打开壶盖过程壶内空气的温度不变，壶内空气可看作理想气体，不考虑水蒸发引起的空气体积的变化。求：
（1）静置一小段时间后，水面上方的空气温度达到77℃时壶内空气的压强；
（2）如果此时迅速打开壶盖，则此时壶内剩余空气的质量与原来装入水后壶内气体质量的比值k。
【答案】（1）
（2）
【解析】
【小问1详解】
装水盖壶盖后静置一小段时间过程中空气的体积不变，温度
=27℃=300K，=77℃=350K
根据查理定律有
解得
【小问2详解】
壶容量为2.0L，装入0.8L的开水后，壶内空气的体积为
=2.0L-0.8L=1.2L
迅速打开壶盖过程壶内空气的温度不变，压强变为大气压，根据玻意耳定律有
解得
=1.4L
设此时空气体的密度为，现在壶内气体的质量为
气体的总质量为
此时壶内剩余空气的质量与原来装入水后壶内气体质量的比值
14. 如图所示，在xOy坐标平面内，第一象限存在垂直于纸面向外的匀强磁场，第三、四象限存在垂直于纸面向里的匀强磁场，第一象限内磁场的磁感应强度大小是第三、四象限内磁场的磁感应强度大小的8倍。第二象限内存在沿y轴负方向的匀强电场，在P处有一质量为m、电荷量为的带电粒子，以初速度沿着x轴负方向射入匀强电场，经过一段时间从Q点进入第三象限的匀强磁场，经磁场偏转后恰好垂直于y轴进入第四象限，已知P点坐标为，Q点坐标为，忽略粒子所受重力的大小。求：
（1）第三、四象限内磁场的磁感应强度B的大小；
（2）在第一、四象限中放一垂直于x轴粒子接收屏A，屏A沿y轴正负方向上足够大，要使粒子能够垂直打到屏A上，屏A距离y轴的最小距离d。（结果可用根式表示）
【答案】（1）
（2）
【解析】
【小问1详解】
粒子在电场中做类平抛运动，则在 x 方向上做匀速直线运动，则
在 y 方向上做初速度为零的习加速直线运动，则
粒子运动轨迹如图所示，粒子在电场中运动过程中，设离开电场时速度大小为 v ，方向与 x 轴负方向的夹角为，则有
解得
=30°
合速度
粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，经磁场偏转后恰好垂直于 y 轴进入第四象限，则轨迹圆心在 y 轴上，在直角三角形O1OQ，因为=30°，根据几何关系可得
=30°
在直角三角形 O1OQ中， O1Q为轨迹半径 R ，则
粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力有
以上各式联立解得磁感应强度
【小问2详解】
第一象限的磁感应强度大小为8B，粒子在第一象限的匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力
解得轨迹半径
作出粒子的轨迹如图所示
要使粒子能够垂直打到屏上，屏 A 距离 y 轴的最小距离为
15. 如图所示，PQ为半径足够大的竖直光滑圆弧轨道，圆弧轨道末端与右侧光滑水平面QS平滑连接，有一质量为的物块A静止于圆弧轨道底端。水平面QS右侧有一足够长的水平传送带，正在以的速度逆时针匀速转动，传送带与水平面QS在同一平面内且平滑对接。在物块A右侧有一质量为的物块B，物块B以水平向右的速度从传送带左侧滑上传送带，物块B与传送带之间的动摩擦因数，当物块B滑离传送带后与物块A发生碰撞，物块A上有特殊装置，可以控制物块AB碰撞瞬间让两者合在一起成为一个整体沿圆弧轨道向上运动，当AB整体沿圆弧轨道向下运动到轨道底端时物块AB又自动分开，物块A停在轨道底端，物块B以分开前瞬间的速度向右运动，之后物块A、B会多次作用，重力加速度大小取，不计空气阻力，两物块均可看作质点。求：
（1）物块AB第一次沿圆弧轨道向下运动到轨道底端分开时物块B的速度大小；
（2）物块B第一次滑上传送带到滑离传送带过程中摩擦产生的热量Q；
（3）物块B开始滑上传送带到第三次离开传送带过程中传送带对物块B摩擦力的冲量大小I。
【答案】（1）4m/s
（2）162J （3）
【解析】
【小问1详解】
传送带足够长，则物块B在传送带上向右滑动的速度一定能减小到0，传送带的速度为8m/s小于物块B初始的速度10m/s，则物块B第一次滑离传送带时速度等于传送带的速度。设物块AB第一次碰撞之后速度为，物块AB碰撞过程，根据动量守恒定律有
解得
= 4m/s
物块AB碰撞之后沿圆弧轨道向上运动和返回过程中系统的机械能守恒，即AB分开前瞬间它们的速度为= 4m/s，所以AB分开时的物块B的速度仍为=4m/s。
【小问2详解】
物块B在传送带上向右减速运动过程，根据牛顿第二定律有
解得
物块B减速到0的时间为
=5s
物块B和传送带运动的位移分别为和，减速过程中相对滑动的位移为
m
物块B在传送带上向左加速运动加速度还为，物块B向左加速到与传送速度相等时不再发生相对滑动，加速过程时间
s
加速过程物块B和传送带运动的位移分别为和，加速过程中相对滑动的位移为
m
产生的热量为
J
【小问3详解】
物块B以速度= 4m/s第二次滑上传送带，物块B的速度小于传送带的速度，则物块向右减速到0后再向左加速，减速和加速过程的加速度大小相等，根据运动的对称性可知物块B离开传送带时速度大小也为4m/s，物块B在第二次传送带运动的时间为
s
设物块AB第二次碰撞之后速度为，物块AB碰撞过程，根据动量守恒定律有
解得
= 2m/s
物块B以速度以=2m/s第三次滑上传送带，物块B的速度小于传送带的速度，则物块向右减速到0后再向左加速，减速和加速过程的加速度大小相等，根据运动的对称性可知物块B离开传送带时速度大小也为2m/s，物块B在传送带运动的时间为
s
物块B在传送带上与传送带有相对滑动的过程中，物块B会受到水平向左的滑动摩擦力，速度与传送带速度相等之后不再受到摩擦力的作用，则摩擦力的作用时间为
摩擦力的冲量为
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