黄金卷01（新八省通用）-【赢在高考·黄金8卷】备战2025年高考物理模拟卷

【赢在高考·黄金8卷】备战2025年高考物理模拟卷（新八省专用） 黄金卷01·参考答案 （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 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 2 3 4 5 6 7 8 9 10 A B D D D C C BCD CD AD 二、非选择题：本题共5小题，共54分。其中第13题~15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。 11.（8分，每空2分） (1) 2.125 (2) 不均匀 12.（10分，每空2分）(1)1 (2)左 (3)纵轴 (4) 小于 小于 13.（10分） （1）处为平衡位置，则有 （2分） 解得 （1分） （2）在平衡位置处速度最大，设为；从A到平衡位置处，根据动能定理可得 （2分） 解得 （1分） 方向竖直向下。 （3）铁球在C点时的加速度最大，设为，此时铁球的坐标为；则从A到C处，根据动能定理可得 （1分） 解得 （1分） 在C处，根据牛顿第二定律可得 （1分） 解得 ，方向竖直向上。 （1分） 14.（12分） （1）微波波长 （1分） 代入数据解得 （1分） 由能量转化与守恒定律得 （2分） 代入数据解得 （1分） （2）设地球质量为M，太阳能电站轨道半径为r，由万有引力定律得 （2分） 地球表面上质量为的物体 （2分） 太阳能电站所受引力 （1分） 联立解得 （2分） 15.（14分） （1）金属棒保持的速度做匀速运动；金属棒不在磁场中有 （1分） 金属棒在磁场中运动时，电路中的感应电流为，根据受力平衡可得 （1分） 由闭合电路欧姆定律得 （1分） 联立可得 （1分） （2）金属棒从运动到刚离开第n段磁场过程中，金属棒进入磁场前拉力所做的功和 （2分） 金属棒在磁场区拉力F2所做的功为 （2分） （3）由于从金属棒进入第一段磁场计时，计算机显示出的电压随时间以固定的周期做周期性变化，可知金属棒进入每一段磁场时的速度都相同，等于从OO′运动2a位移第一次进入磁场时的速度，由动能定理有 （1分） 要保证金属棒进入各磁场时的初速度都相同，金属棒在磁场中做减速度运动，离开磁场后再做加速度运动；金属棒经过每一段磁场克服安培力所做的功都相同，设为，金属棒离开每一段磁场时速度也相同，设为；由动能定理有 （1分） （1分） 联立可得 （1分） 又 则金属棒从处开始运动到刚离开第n段磁场整个过程中导轨左端电阻上产生的热量为 （1分） 金属棒从第n段磁场穿出时的速度为 （1分） 试卷第2页，共22页 1 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 【赢在高考·黄金8卷】备战2025年高考物理模拟卷（新八省专用） 黄金卷01 （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 注意事项： 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，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．（核心素养）“判天地之美，析万物之理”，领略建立物理规律的思想方法往往比掌握知识本身更加重要。下面四幅课本插图中包含的物理思想方法相同的是（   ） A．甲和丁 B．甲和乙 C．乙和丙 D．丙和丁 2．下列四幅图的有关说法中不正确的是（　　） A．分子间距离为时，分子间引力和斥力恰好等大，体现为分子力等于0 B．如图所示的布朗运动轨迹图正是液体分子热运动的直接反映 C．食盐晶体中的钠、氯离子按一定规律分布，这种规则性分布是单晶体物质在某些性质上体现出各向异性的微观原因 D．牛角点火器中猛推木质推杆，密闭的气体温度升高，压强变大，可视做是绝热变化 3．（创新情境试题）如图甲所示，筒车是利用水流带动车轮，使装在车轮上的竹筒自动水，提水上岸进行灌溉。其简化模型如图乙所示，转轴为O，C、O、D在同一高度，A、B分别为最低点和最高点，E、F为水面。筒车在水流的推动下做匀速圆周运动，竹筒做速圆周运动的半径为R，角速度大小为，竹筒顺时针转动，在点开始打水，从F点离开水面。从A点到B点的过程中，竹筒所装的水质量为m且保持不变，重力加速度为g下列说法正确的是（　　） A．竹筒做匀速圆周运动的向心加速度大小为 B．水轮车上装有16个竹筒，则相邻竹筒打水的时间间隔为 C．竹筒过C点时，竹筒对水的作用力大小为mg D．竹筒从C点到B点的过程中，其重力的功率逐渐减小 4．如图所示，在正方形ABCD区域内有平行于AB边的匀强电场，E、F、G、H是各边中点，其连线构成正方形，其中P点是EH的中点，一个带正电的粒子（不计重力）从F点沿FH方向射入电场后恰好从D点射出，以下说法正确的是（　　） A．粒子的运动轨迹一定经过P点 B．粒子的运动轨迹一定经过PH之间某点 C．若将粒子的初速度变为原来的一半，粒子会由ED之间某点从AD边射出 D．若将粒子的初速度变为原来的一半，粒子恰好由E点从AD边射出 5．（创新情境试题）电影《流浪地球2》中太阳核心聚变加速，导致内核温度高达一亿度，足以点燃太阳，产生氦闪。如图所示，现实中太阳内层的氢发生聚变，每4个会聚变成1个，即质子—质子链反应。下列说法不正确的是（　　） A．两个合成的过程中产生一个正电子 B．比少一个中子 C．和聚合成，反应前后质量数守恒 D．的比结合能小于的比结合能 6．如图是用电流传感器（相当于电流表，其电阻可以忽略不计）研究自感现象的实验电路，图中两个电阻的阻值均为R，L是一个自感系数足够大的自感线圈，其直流电阻值也为R。某同学画出的在时刻开关S切换前后，通过传感器的电流随时间变化的图像。关于这些图像，下列说法中正确的是（　　） A．甲图是开关S由断开变为闭合，通过传感器1的电流随时间变化的情况 B．乙图是开关S由断开变为闭合，通过传感器1的电流随时间变化的情况 C．丙图是开关S由闭合变为断开，通过传感器2的电流随时间变化的情况 D．丁图是开关S由闭合变为断开，通过传感器2的电流随时间变化的情况 7．如图甲为一列简谐波在某时刻的波形图，图乙为质点P以此时刻为计时起点的振动图像。则由图可知（　　） A．从该时刻起质点Q比质点P先运动至波谷位置 B．从该时刻起，经过0.1s，质点Q通过的路程为0.2m C．当质点P位于波谷时，质点Q位于平衡位置上方并向上振动 D．从该时刻起经过0.15s，波沿x轴的负方向传播了3m 8．（创新情境试题）如图甲是工人师傅们在给高层住户安装空调时吊运空调室外机的情景。为安全起见，要求吊运过程中空调室外机与楼墙保持一定的距离。原理如图乙，一人在高处控制一端系在室外机上的绳子P，另一人站在水平地面上拉住另一根系在室外机上的绳子Q。在吊运过程中的某段时间内，地面上的人缓慢后退同时缓慢放绳，室外机缓慢竖直上升，绳子Q与竖直方向的夹角（小于90°）近似不变，室外机视为质点，绳子的质量忽略不计，则在这段时间内，以下说法正确的是（    ） A．绳子P给室外机的拉力先变大后变小 B．绳子Q给室外机的拉力不断变大 C．地面给人的摩擦力不断变大 D．绳子P、Q给室外机的拉力的合力恒定 9．（改编）2023年5月30日，神舟十六号载人飞船在酒泉卫星发射中心成功发射，航天员景海鹏、朱杨柱、桂海潮顺利进入太空，并与神舟十五号乘组会师，如图1所示。若航天员在空间站中观测地球，忽略地球的公转，测得空间站对地球的张角为，记录到相邻两次“日落”的时间间隔为t，简化模型如图2所示，已知地球的半径为R，引力常量为G，则下列说法正确的是（　　） A．地球的自转周期为t B．空间站的环绕速度为 C．地球的平均密度为 D．空间站环绕地球运行一周的过程，航天员感受黑夜的时间为 10．光滑绝缘水平面上存在一直角坐标系xOy，在范围内有一有界匀强磁场区域，其下边界与x轴重合，上边界满足曲线方程，磁感应强度大小为4T，方向垂直纸面向里。边长为0.4m、总电阻为1Ω的正方形导线框在拉力F的作用下，以10m/s的速度沿x轴正方向匀速穿过磁场区域，下列说法正确的是（   ） A．拉力的最大值为6.4N B．A、D两端的最大电压为2V C．线框产生的热量为1.28J D．拉力做的功为2.56J 二、非选择题：本题共5小题，共54分。其中第13题~15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。 11．（8分） 某校举办科技节活动，一位同学设计了可以测量水平面上运动物体加速度的简易装置，如图所示。将一端系有摆球的细线悬于小车内O点，细线和摆球后面有一个半圆形的刻度盘。当小球与小车在水平面上保持相对静止时，根据悬绳与竖直方向的夹角θ，便可得到小车此时的加速度。 （1）为了制作加速度计的刻度盘，需要测量当地的重力加速度，该同学利用单摆进行测量，若已知单摆摆线长为l，周期为T，用游标卡尺测量小球直径，示数如图甲所示，则摆球的直径 cm。则计算当地重力加速度的表达式为 。（用l，T，d表示） （2）该加速度测量仪的刻度 （填“均匀”或“不均匀”），小车的加速度 。（用θ，g表示） 12．（10分） 在“测量干电池的电动势和内阻”实验中，按照图甲所示的电路，改变滑动变阻器的阻值，可测出多组电压U和电流I，通过数据处理，即可得电池的电动势E和内阻r。实验室提供了电流表、电压表、滑动变阻器、两节不同的干电池等器材。完成下列填空： （1）两节干电池的电动势均约为1.5V，内阻分别约为0.5Ω和1.0Ω，在电流变化相同的情况下，为了让电压表示数变化更明显，应选择内阻约为 Ω的干电池； （2）连接好电路，在开关S闭合之前，应使滑动变阻器的滑片置于最 （填“左”或“右”）端。改变滑动变阻器的阻值，可测量出多组数据； （3）根据数据作图像，若原点坐标为（0，0），发现测量数据集中在图像很小的一个区域，如图乙所示，这样不利于减小误差。为了得到更加精确的测量结果，调整坐标轴，使 （填“横轴”或“纵轴”）的起点坐标不从0开始，根据实验数据选择合适的起点坐标，重新作图即可得出电动势和内阻的测量值； （4）不考虑偶然误差，该实验的电动势测量值 （填“大于”“小于”或“等于”）真实值，内阻测量值 （填“大于”“小于”或“等于”）真实值。 13．（10分） 如图甲所示，竖直轻弹簧固定在水平地面上。质量为m的铁球由弹簧的正上方h高处A点自由下落，在B点与弹簧接触后开始压缩弹簧，铁球下落到的最低点为C点。以A点为坐标原点，沿竖直向下建立x轴，铁球从A到C过程中的加速度a—位移x图像如图乙所示，图像与x轴的交点坐标为。已知，不计空气阻力，重力加速度的大小为g，求 （1）轻弹簧的劲度系数； （2）铁球下落过程中的最大速度； （3）铁球下落过程中的最大加速度。 14．（创新情境试题）（12分） 随着国家碳中和目标的提出，太空电站成为发展太空新质生产力的一个前沿研究方向。所谓太空电站，就是地球同步轨道上的太阳能电站，其示意图如图所示。在太阳能收集板上铺设太阳能硅电池，把光能转化为电能；再经过微波转换器把直流电转换为微波，并通过天线将电能以微波形式向地面固定接收站发送；地面的接收站再把微波转换成电能。 （1）已知太阳能硅电池每片面积，可提供电功率；巨大的太阳能收集板电池阵列面积为，微波输电采用的频率为，微波传输效率可达80%，真空中光速为。求微波波长和到达地面时接收站接收到的功率P； （2）若已知太空电站的质量为m，地球半径为，地球表面的重力加速度为g，地球自转的角速度为，则地球对太空电站的引力F有多大。 15．（14分） 磁悬浮列车常用电磁感应的原理进行驱动和制动。如图所示，两根相距为L的金属轨道固定于水平面上，导轨电阻不计。一根质量为m、长为L、电阻为R的金属棒两端放于导轨上，导轨与金属棒间的动摩擦因数为μ，棒与导轨的接触电阻不计。导轨左端连有阻值为2R的电阻，在电阻两端接有电压传感器并与计算机相连。轨道平面上有n段竖直向下的宽度为a、间距为b的匀强磁场，磁感应强度为B。金属棒初始位于处，与第一段磁场相距2a。 （1）若金属棒在处有向右的初速度，为使金属棒保持的速度一直向右穿过各磁场，需对金属棒施加一个水平向右的拉力，求金属棒进入磁场前拉力的大小和进入磁场后拉力的大小； （2）在（1）的情况下，求金属棒从运动到刚离开第n段磁场过程中，金属棒进入磁场前拉力所做的功和进入磁场后拉力所做的功； （3）若金属棒在处初速度为零，现对其施以水平向右的恒定拉力F，使棒穿过各段磁场，从金属棒进入第一段磁场计时，发现计算机显示出的电压随时间以固定的周期做周期性变化，求金属棒从处开始运动到刚离开第n段磁场整个过程中导轨左端电阻上产生的热量，以及金属棒从第n段磁场穿出时的速度。 试卷第2页，共22页 1 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 【赢在高考·黄金8卷】备战2025年高考物理模拟卷（新八省专用） 黄金卷01 （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 注意事项： 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，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．（核心素养）“判天地之美，析万物之理”，领略建立物理规律的思想方法往往比掌握知识本身更加重要。下面四幅课本插图中包含的物理思想方法相同的是（   ） A．甲和乙 B．甲和丁 C．乙和丙 D．丙和丁 【答案】B 【解析】甲图中和丁图中包含的物理思想方法均是微元法；乙图中包含的物理思想方法是放大法；丙图中包含的物理思想方法是等效替代法。 故选B。 2．下列四幅图的有关说法中不正确的是（　　） A．分子间距离为时，分子间引力和斥力恰好等大，体现为分子力等于0 B．如图所示的布朗运动轨迹图正是液体分子热运动的直接反映 C．食盐晶体中的钠、氯离子按一定规律分布，这种规则性分布是单晶体物质在某些性质上体现出各向异性的微观原因 D．牛角点火器中猛推木质推杆，密闭的气体温度升高，压强变大，可视做是绝热变化 【答案】B 【解析】A．当分子间距离为时，分子间存在的引力和斥力大小相等，所以分子力整体的效果为0，故A正确，不符合题意； B．图中记录的是布朗微粒每隔一定时间所处位置的连线图，并不是运动轨迹图，由图可以看出悬浮微粒在做无规则运动，不能直接观察到液体分子的无规则运动，故B错误，符合题意； C．食盐晶体中的钠、氨离子按一定规律分布，具有空间上的周期性，这种规则性分布是单晶体物质在某些性质上体现出各向异性的微观原因，故C正确，不符合题意； D．猛推木质推杆，外界对气体做正功，密闭的气体温度升高，气体内能增大，压强变大，可视做是绝热变化，故D正确，不符合题意。 故选B。 3．（创新情境试题）如图甲所示，筒车是利用水流带动车轮，使装在车轮上的竹筒自动水，提水上岸进行灌溉。其简化模型如图乙所示，转轴为O，C、O、D在同一高度，A、B分别为最低点和最高点，E、F为水面。筒车在水流的推动下做匀速圆周运动，竹筒做速圆周运动的半径为R，角速度大小为，竹筒顺时针转动，在点开始打水，从F点离开水面。从A点到B点的过程中，竹筒所装的水质量为m且保持不变，重力加速度为g下列说法正确的是（　　） A．竹筒做匀速圆周运动的向心加速度大小为 B．水轮车上装有16个竹筒，则相邻竹筒打水的时间间隔为 C．竹筒过C点时，竹筒对水的作用力大小为mg D．竹筒从C点到B点的过程中，其重力的功率逐渐减小 【答案】D 【解析】A．向心加速度为 故A错误； B．相邻竹筒打水的时间间隔为 故B错误； C．竹筒中的水做匀速圆周运动，合力指向圆心，如图所示 可知 故C错误； D．从C点到B点的过程中，有 竹筒的速度在竖直方向上的分量逐渐减小，重力的功率减小，故D正确。 故选D。 4．如图所示，在正方形ABCD区域内有平行于AB边的匀强电场，E、F、G、H是各边中点，其连线构成正方形，其中P点是EH的中点，一个带正电的粒子（不计重力）从F点沿FH方向射入电场后恰好从D点射出，以下说法正确的是（　　） A．粒子的运动轨迹一定经过P点 B．粒子的运动轨迹一定经过PH之间某点 C．若将粒子的初速度变为原来的一半，粒子会由ED之间某点从AD边射出 D．若将粒子的初速度变为原来的一半，粒子恰好由E点从AD边射出 【答案】D 【解析】AB．由题意知，粒子的初速度方向垂直于电场方向，故粒子做类平抛运动，根据平抛运动推理：速度反向延长线过水平位移的中点，O为FH中点，即DO为轨迹的切线，因P在DO线上，所以运动轨迹一定不经过P点，一定经过EP之间点，故AB错误； CD．若将粒子的初速度变为原来一半，在电场力的方向运动不变，即离开矩形区域的时间不变，又初速度方向做匀速直线运动，所以位移是原来的一半，恰好由E点射出，故C错误，D正确。 故选D。 5．（创新情境试题）电影《流浪地球2》中太阳核心聚变加速，导致内核温度高达一亿度，足以点燃太阳，产生氦闪。如图所示，现实中太阳内层的氢发生聚变，每4个会聚变成1个，即质子—质子链反应。下列说法不正确的是（　　） A．两个合成的过程中产生一个正电子 B．比少一个中子 C．和聚合成，反应前后质量数守恒 D．的比结合能小于的比结合能 【答案】D 【解析】A．根据 即两个合成的过程中产生一个正电子，选项A正确，不符合题意； B．中子数为0，中子数为1，则比少一个中子，选项B正确，不符合题意； C．和聚合成，反应前后质量数守恒，选项C正确，不符合题意； D．根据 可知生成物更加稳定，比结合能更大，即的比结合能大于的比结合能，选项D错误，符合题意。 故选D。 6．如图是用电流传感器（相当于电流表，其电阻可以忽略不计）研究自感现象的实验电路，图中两个电阻的阻值均为R，L是一个自感系数足够大的自感线圈，其直流电阻值也为R。某同学画出的在时刻开关S切换前后，通过传感器的电流随时间变化的图像。关于这些图像，下列说法中正确的是（　　） A．甲图是开关S由断开变为闭合，通过传感器1的电流随时间变化的情况 B．乙图是开关S由断开变为闭合，通过传感器1的电流随时间变化的情况 C．丙图是开关S由闭合变为断开，通过传感器2的电流随时间变化的情况 D．丁图是开关S由闭合变为断开，通过传感器2的电流随时间变化的情况 【答案】C 【解析】AB．设电源电动势为（忽略内阻），则开关S由断开变为闭合，通过传感器1瞬间会有电流通过，由于电感线圈的自感作用，电流为0，通过传感器1的电流为 自感线圈中的电流逐渐从0开始增大，则最终状态L的直流电阻值也为R。通过传感器1的电流将会逐渐增大为 故AB错误； CD．开关S处于闭合状态并达到稳定时，电感线圈和传感器2的电流方向均是自左向右，大小相等。开关S由闭合变为断开，电感线圈充当电源且电流大小不突变，则通过传感器2的电流瞬间变为自右向左的，并逐渐减为0。故C正确，D错误。 故选C。 7．如图甲为一列简谐波在某时刻的波形图，图乙为质点P以此时刻为计时起点的振动图像。则由图可知（　　） A．从该时刻起质点Q比质点P先运动至波谷位置 B．从该时刻起，经过0.1s，质点Q通过的路程为0.2m C．当质点P位于波谷时，质点Q位于平衡位置上方并向上振动 D．从该时刻起经过0.15s，波沿x轴的负方向传播了3m 【答案】C 【解析】AC．由图乙可知，此时质点P沿y轴负方向振动，根据波形平移法可知，波沿x轴正方向传播，则此时质点Q沿y轴正方向振动，所以从该时刻起质点P比质点Q先运动至波谷位置；当质点P位于波谷时，可认为质点P振动了，则此时质点Q位于平衡位置上方并向上振动，故A错误，C正确； B．由图乙可知，周期为，则从该时刻起，经过0.1s，质点Q通过的路程为 故B错误； D．由图甲可知波长为，则波速为 则从该时刻起经过0.15s，波沿x轴的正方向传播的距离为 故D错误。 故选C。 8．（创新情境试题）如图甲是工人师傅们在给高层住户安装空调时吊运空调室外机的情景。为安全起见，要求吊运过程中空调室外机与楼墙保持一定的距离。原理如图乙，一人在高处控制一端系在室外机上的绳子P，另一人站在水平地面上拉住另一根系在室外机上的绳子Q。在吊运过程中的某段时间内，地面上的人缓慢后退同时缓慢放绳，室外机缓慢竖直上升，绳子Q与竖直方向的夹角（小于90°）近似不变，室外机视为质点，绳子的质量忽略不计，则在这段时间内，以下说法正确的是（    ） A．绳子P给室外机的拉力先变大后变小 B．绳子Q给室外机的拉力不断变大 C．地面给人的摩擦力不断变大 D．绳子P、Q给室外机的拉力的合力恒定 【答案】BCD 【解析】AB．对结点O受力分析，如图 由平衡条件可得 联立可得 ， 由题意可知，在该过程中不变，增大，所以两根绳的拉力、都不断变大，故A错误，B正确； C．对地面上的人受力分析可知，人受到的摩擦力大小为 不断增大，故C正确； D．两根绳对室外机拉力的合力与室外机的重力是一对平衡力，故绳子P、Q给室外机的拉力的合力恒定，故D正确。 故选BCD。 9．（改编）2023年5月30日，神舟十六号载人飞船在酒泉卫星发射中心成功发射，航天员景海鹏、朱杨柱、桂海潮顺利进入太空，并与神舟十五号乘组会师，如图1所示。若航天员在空间站中观测地球，忽略地球的公转，测得空间站对地球的张角为，记录到相邻两次“日落”的时间间隔为t，简化模型如图2所示，已知地球的半径为R，引力常量为G，则下列说法正确的是（　　） A．地球的自转周期为t B．空间站的环绕速度为 C．地球的平均密度为 D．空间站环绕地球运行一周的过程，航天员感受黑夜的时间为 【答案】CD 【解析】A．由于空间站相邻两次“日落”的时间为t。则空间站绕地球运行的周期T=t，而空间站不是地球的同步卫星，则地球的自转周期不为t。故A错误； B．空间站运行的轨道半径为 空间站的环绕速度为 故B错误； C．对空间站由万有引力提供向心力 结合 解得 故C正确； D．空间站环绕地球运行一周的过程，航天员感受黑夜的时间是从“日落”点到“日出”点，由几何关系得航天员从“日落”点到“日出”点轨迹所对应的圆心角为，则航天员感受黑夜的时间为 故D正确。 故选CD。 10．光滑绝缘水平面上存在一直角坐标系xOy，在范围内有一有界匀强磁场区域，其下边界与x轴重合，上边界满足曲线方程，磁感应强度大小为4T，方向垂直纸面向里。边长为0.4m、总电阻为1Ω的正方形导线框在拉力F的作用下，以10m/s的速度沿x轴正方向匀速穿过磁场区域，下列说法正确的是（   ） A．拉力的最大值为6.4N B．A、D两端的最大电压为2V C．线框产生的热量为1.28J D．拉力做的功为2.56J 【答案】AD 【解析】A．导线框边进入磁场切割磁感线产生的电动势为 同理可知边进入磁场切割磁感线产生的电动势也为正弦关系，当导线框边或边运动到磁场正中间时，产生的电动势最大，为 此时最大电流为 此时拉力最大，为 故A正确； B．当边运动到磁场正中间时，A、D两端的电压有最大值，为 故B错误； CD．电流有效值为 则线框穿过磁场的过程中产生的热量为 根据能量守恒可知，拉力做功为2.56J，故C错误，D正确。 故选AD。 二、非选择题：本题共5小题，共54分。其中第13题~15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。 11．（8分） 某校举办科技节活动，一位同学设计了可以测量水平面上运动物体加速度的简易装置，如图所示。将一端系有摆球的细线悬于小车内O点，细线和摆球后面有一个半圆形的刻度盘。当小球与小车在水平面上保持相对静止时，根据悬绳与竖直方向的夹角θ，便可得到小车此时的加速度。 （1）为了制作加速度计的刻度盘，需要测量当地的重力加速度，该同学利用单摆进行测量，若已知单摆摆线长为l，周期为T，用游标卡尺测量小球直径，示数如图甲所示，则摆球的直径 cm。则计算当地重力加速度的表达式为 。（用l，T，d表示） （2）该加速度测量仪的刻度 （填“均匀”或“不均匀”），小车的加速度 。（用θ，g表示） 【答案】(1) 2.125 (2) 不均匀 【解析】（1）[1]由于游标卡尺为20分度，精确度为0.05mm，可知小球直径 [2]根据单摆的振动周期公式 可知当地的重力加速度 （2）[1][2]当摆角稳定为θ时，对小球进行受力分析可知 可得小车的加速度 由于加速度a与摆角θ不是正比关系，因此刻度不均匀。 12．（10分） 在“测量干电池的电动势和内阻”实验中，按照图甲所示的电路，改变滑动变阻器的阻值，可测出多组电压U和电流I，通过数据处理，即可得电池的电动势E和内阻r。实验室提供了电流表、电压表、滑动变阻器、两节不同的干电池等器材。完成下列填空： （1）两节干电池的电动势均约为1.5V，内阻分别约为0.5Ω和1.0Ω，在电流变化相同的情况下，为了让电压表示数变化更明显，应选择内阻约为 Ω的干电池； （2）连接好电路，在开关S闭合之前，应使滑动变阻器的滑片置于最 （填“左”或“右”）端。改变滑动变阻器的阻值，可测量出多组数据； （3）根据数据作图像，若原点坐标为（0，0），发现测量数据集中在图像很小的一个区域，如图乙所示，这样不利于减小误差。为了得到更加精确的测量结果，调整坐标轴，使 （填“横轴”或“纵轴”）的起点坐标不从0开始，根据实验数据选择合适的起点坐标，重新作图即可得出电动势和内阻的测量值； （4）不考虑偶然误差，该实验的电动势测量值 （填“大于”“小于”或“等于”）真实值，内阻测量值 （填“大于”“小于”或“等于”）真实值。 【答案】(1)1 (2)左 (3)纵轴 (4) 小于 小于 【解析】（1）为了让电压表示数变化更明显，应选择内阻较大的约1Ω的干电池。 （2）连接好电路，在开关S闭合之前，应使滑动变阻器置于电阻最大的位移，即滑片置于最左端。 （3）为了得到更加精确的测量结果，调整坐标轴，使纵轴的起点坐标不从0开始，根据实验数据选择合适的起点坐标，重新作图即可得出电动势和内阻的测量值。 （4）[1][2]由于电压表的分流作用，使得电流的测量值偏小，则电动势的测量值偏小，而短路电流是准确的，所以内阻的测量值偏小。 13．（10分） 如图甲所示，竖直轻弹簧固定在水平地面上。质量为m的铁球由弹簧的正上方h高处A点自由下落，在B点与弹簧接触后开始压缩弹簧，铁球下落到的最低点为C点。以A点为坐标原点，沿竖直向下建立x轴，铁球从A到C过程中的加速度a—位移x图像如图乙所示，图像与x轴的交点坐标为。已知，不计空气阻力，重力加速度的大小为g，求 （1）轻弹簧的劲度系数； （2）铁球下落过程中的最大速度； （3）铁球下落过程中的最大加速度。 【答案】(1) (2)，方向竖直向下 (3)，方向竖直向上 【解析】（1）处为平衡位置，则有 解得 （2）在平衡位置处速度最大，设为；从A到平衡位置处，根据动能定理可得 解得 方向竖直向下。 （3）铁球在C点时的加速度最大，设为，此时铁球的坐标为；则从A到C处，根据动能定理可得 解得 在C处，根据牛顿第二定律可得 解得 方向竖直向上。 14．（创新情境试题）（12分） 随着国家碳中和目标的提出，太空电站成为发展太空新质生产力的一个前沿研究方向。所谓太空电站，就是地球同步轨道上的太阳能电站，其示意图如图所示。在太阳能收集板上铺设太阳能硅电池，把光能转化为电能；再经过微波转换器把直流电转换为微波，并通过天线将电能以微波形式向地面固定接收站发送；地面的接收站再把微波转换成电能。 （1）已知太阳能硅电池每片面积，可提供电功率；巨大的太阳能收集板电池阵列面积为，微波输电采用的频率为，微波传输效率可达80%，真空中光速为。求微波波长和到达地面时接收站接收到的功率P； （2）若已知太空电站的质量为m，地球半径为，地球表面的重力加速度为g，地球自转的角速度为，则地球对太空电站的引力F有多大。 【答案】（1），；（2） 【解析】（1）微波波长 代入数据解得 由能量转化与守恒定律得 代入数据解得 （2）设地球质量为M，太阳能电站轨道半径为r，由万有引力定律得 地球表面上质量为的物体 太阳能电站所受引力 联立解得 15．（14分） 磁悬浮列车常用电磁感应的原理进行驱动和制动。如图所示，两根相距为L的金属轨道固定于水平面上，导轨电阻不计。一根质量为m、长为L、电阻为R的金属棒两端放于导轨上，导轨与金属棒间的动摩擦因数为μ，棒与导轨的接触电阻不计。导轨左端连有阻值为2R的电阻，在电阻两端接有电压传感器并与计算机相连。轨道平面上有n段竖直向下的宽度为a、间距为b的匀强磁场，磁感应强度为B。金属棒初始位于处，与第一段磁场相距2a。 （1）若金属棒在处有向右的初速度，为使金属棒保持的速度一直向右穿过各磁场，需对金属棒施加一个水平向右的拉力，求金属棒进入磁场前拉力的大小和进入磁场后拉力的大小； （2）在（1）的情况下，求金属棒从运动到刚离开第n段磁场过程中，金属棒进入磁场前拉力所做的功和进入磁场后拉力所做的功； （3）若金属棒在处初速度为零，现对其施以水平向右的恒定拉力F，使棒穿过各段磁场，从金属棒进入第一段磁场计时，发现计算机显示出的电压随时间以固定的周期做周期性变化，求金属棒从处开始运动到刚离开第n段磁场整个过程中导轨左端电阻上产生的热量，以及金属棒从第n段磁场穿出时的速度。 【答案】(1)， (2)， (3)， 【解析】（1）金属棒保持的速度做匀速运动；金属棒不在磁场中有 金属棒在磁场中运动时，电路中的感应电流为，根据受力平衡可得 由闭合电路欧姆定律得 联立可得 （2）金属棒从运动到刚离开第n段磁场过程中，金属棒进入磁场前拉力所做的功和 金属棒在磁场区拉力F2所做的功为 （3）由于从金属棒进入第一段磁场计时，计算机显示出的电压随时间以固定的周期做周期性变化，可知金属棒进入每一段磁场时的速度都相同，等于从OO′运动2a位移第一次进入磁场时的速度，由动能定理有 要保证金属棒进入各磁场时的初速度都相同，金属棒在磁场中做减速度运动，离开磁场后再做加速度运动；金属棒经过每一段磁场克服安培力所做的功都相同，设为，金属棒离开每一段磁场时速度也相同，设为；由动能定理有 联立可得 又 则金属棒从处开始运动到刚离开第n段磁场整个过程中导轨左端电阻上产生的热量为 金属棒从第n段磁场穿出时的速度为 试卷第2页，共22页 1 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$