精品解析：北京市昌平区2024-2025学年高三上学期1月期末物理试题

昌平区2024—2025学年第一学期高三年级期末质量抽测 物理试卷 本试卷共8页，共100分。考试时长90分钟。考生务必将答案答在答题卡上。在试卷上作答无效。考试结束后，将答题卡交回。 第一部分 本部分共14题，每题3分，共42分。在每题列出的四个选项中，选出最符合是题目要求的一项。 1. 天然放射性的发现揭示了（　　） A. 质子有复杂结构 B. 分子有复杂结构 C. 原子有复杂结构 D. 原子核有复杂结构 2. 质量为2kg的物体由静止起竖直向上做匀加速直线运动，10秒末速度大小为30m/s，则物体所受到的合力大小为（　　） A. 1.5N B. 6N C. 26N D. 60N 3. 如图所示，一电荷量为+q的试探电荷位于电场中M点，受到的静电力大小为F，方向水平向右，M点的电场强度大小为E。若把该电荷换成电荷量为的试探电荷，则（ ） A. M点的电场强度大小为E，方向水平向右 B. M点的电场强度大小为，方向水平向左 C. 的试探电荷受到的静电力大小为F，方向水平向左 D. 的试探电荷受到的静电力大小为2F，方向水平向右 4. 高空跳伞是一项勇敢者的运动。在某次训练中，一跳伞运动员在时刻离开悬停在空中的直升机自由下落；时刻打开降落伞，此时运动员的速度大小为；时刻后速度几乎不变，大小近似为，直到落地。将跳伞运动员在空中的运动简化为只沿竖直方向的运动，图像如图所示。下列说法正确的是（ ） A. 时间内，跳伞运动员的速度和加速度均增大 B. 时间内，跳伞运动员的速度和加速度均减小 C. 时间内，跳伞运动员所受阻力不断增大 D. 时间内，跳伞运动员的平均速度大小为 5. 如图所示，在感受向心力的实验中，某同学用轻质细绳一端拴住小球，抡动细绳，使小球近似在水平面内做速率越来越大的圆周运动。在小球速度逐渐变大的过程中，下列说法不正确的是（ ） A. 他拉住绳子力也越来越大 B. 绳子会越来越接近水平 C. 理论上，绳子可能达到水平状态 D. 松手后，小球将沿轨迹的切线方向飞出 6. 篮球运动深受同学们喜爱。打篮球时，某同学伸出双手接传来的篮球，双手随篮球迅速收缩至胸前，如图所示。他这样做的效果是（ ） A. 减小篮球对手的冲击力 B. 减小篮球的动量变化量 C. 减小篮球的动能变化量 D. 减小篮球对手的冲量 7. 如图所示，将质量为M的斜劈B置于粗糙的水平地面上，物块A沿斜劈匀速向下滑动，在物块A下滑的过程中斜劈B相对地面始终静止。已知物块的质量为m，斜劈的质量为M，斜劈的倾角为，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ） A. 斜劈对物块的支持力大小为 B. 斜劈对物块摩擦力大小为 C. 地面对斜劈的支持力大小为 D. 地面对斜劈的摩擦力为0 8. 位于坐标原点的波源时刻开始振动，产生沿x轴正方向传播的简谐横波。时的波形如图所示，此时质点Q即将开始振动。下列说法正确的是（ ） A. 该波的波长为5m B. 该波的波速为0.5m/s C. 时刻，波源沿y轴正方向振动 D. 时，质点P沿y轴正向运动且速度最大 9. 我国传统弹弓术已被列入国家级非物质文化遗产名单。如图1所示的“Y”型弹弓由弓与弹兜两部分组成，其中弓包括弓弦（即皮筋）与弓弩。两根完全相同的皮筋一端与弹兜相连，另一端分别固定在弓弩的两个弓眼上，皮筋和弹兜质量均远小于弹丸质量。使用者把弹丸放在弹兜里，先用手捏住弹兜拉伸皮筋（皮筋始终在弹性限度内），然后释放让弹丸沿水平方向射出，如图2所示。在弹丸离开弹兜前的一小段时间内，下列说法不正确的是（ ） A. 弹丸的加速度逐渐减小 B. 弹丸受到弹兜的作用力逐渐增大 C. 弹丸的动能逐渐增大 D. 弹丸与皮筋组成的系统机械能守恒 10. 如图所示，静电喷涂是一种利用静电作用使雾化涂料微粒在高压电场作用下带上电荷，在静电力的作用下向被涂工件运动，最后吸附在其表面上。已知被涂工件带正电荷，在涂料微粒向被涂工件靠近的过程中，下列说法正确的是（ ） A. 涂料微粒带正电 B. 静电力对涂料微粒做负功 C. 涂料微粒的动能逐渐减小 D. 涂料微粒的电势能逐渐减小 11. 如图所示，一质量为m、边长为的正方形导线框abcd，由高度h处自由下落，ab边进入磁感应强度为B的匀强磁场区域后，线圈开始做匀速运动，直到dc边刚刚开始穿出磁场为止。已知磁场区域宽度为l。重力加速度为g，不计空气阻力。线框在穿越磁场过程中，下列说法正确的是（ ） A. 线框进入磁场的过程中电流方向为顺时针方向 B. 线框穿越磁场的过程中电流大小为 C. 线框穿越磁场的过程中产生的焦耳热为 D. 线框进入磁场的过程中通过导线横截面的电荷量为 12. 交警通常使用酒精浓度测试仪查酒驾行为。某型号的酒精浓度测试仪工作原理的电路图如图1所示，电源的电动势为E，内阻为r，R0为保护电阻，酒精传感器电阻R随酒精气体浓度c的变化规律如图2所示。用电阻R做测量探头，把电压表的刻度改成相应的酒精气体浓度刻度，就得到了一个简易酒精浓度测试仪。下列说法正确的是（　　） A. c1应标在电压较大的刻度上，改装后的表盘刻度是不均匀的 B. c1应标在电压较大的刻度上，改装后的表盘刻度是均匀的 C. c2应标在电压较大的刻度上，改装后的表盘刻度是不均匀的 D. c2应标在电压较大的刻度上，改装后的表盘刻度是均匀的 13. 为了节约能源，笔记本电脑机身和显示屏分别装有霍尔元件和磁体，实现开屏变亮，合屏熄灭，如图1所示。图2为某笔记本中利用自由电子导电的霍尔元件，长宽、高分别为a、b、c，电流方向向右且大小恒定。当合上显示屏时，水平放置的元件处于竖直向下的匀强磁场中，元件前、后表面间产生电势差，当电压超过某一临界值时，屏幕自动熄灭。下列说法正确的是（ ） A. 合屏状态下，霍尔元件前表面的电势比后表面的低 B. 若只有磁场B变弱，可能出现闭合屏幕时无法熄屏 C. 若只增大电流I，可能出现闭合屏幕时无法熄屏 D. 若只减小高度c，可能出现闭合屏幕时无法熄屏 14. 类比是解决问题的一种有效方法。机械振动（图1）和电磁振荡（图2）属于不同的物理现象，表面上似乎互不关联，但机械振动的图像和电磁振荡的图像，形式上都是余弦函数；进一步研究发现，它们的运动学方程和具有相似的形式。数学形式上的相似性必然在一定程度上反映了物理本质上存在着某些共同的规律，下列说法正确的是（ ） A. 已知质量m是物体机械运动惯性大小的量度，通过类比可知电容C是电磁“惯性”大小的量度 B. 已知LC电路的周期为，通过类比可知弹簧振子的周期为 C. 已知弹簧振子的弹性势能为，通过类比可知LC电路中电场能为 D. 已知弹簧振子的动能为，通过类比可知LC电路中磁场能为 第二部分 本部分共6题，共58分。 15. 某实验小组用图1所示装置做“用单摆测重力加速度”实验。 （1）组装单摆时，应该选用______（选填器材前的字母代号） A. 长度为1m左右的细线 B. 长度为20cm左右的细线 C. 直径约为1.8cm的木质球 D. 直径约为1.8cm的小钢球 （2）用游标卡尺测量摆球的直径d，实验结果如图2所示，______cm。 （3）甲同学多次改变摆长L，测量对应的周期T，绘制出图像，如图3所示，直线的斜率为k。由此可以求得重力加速度______（用含k的式子表示）。 （4）乙同学设计了如图4所示的实验测重力加速度：让摆球在水平面内做匀速圆周运动，用米尺测出摆长L，用秒表测出摆球做圆周运动的周期T，根据单摆周期公式计算出重力加速度。你认为该同学的实验方案是否可行？______（选填“可行”或“不可行”） 16. 测电阻有多种方法。 （1）甲同学用多用电表测量一电阻阻值，他选用电阻挡的倍率为“×100”，某次测量指针偏转情况如图1所示。该电阻的测量值为______Ω。如果用此多用电表测量一个阻值约为20kΩ的电阻，为了使测量结果比较精确，应选用电阻挡的倍率为______（选填“×10”“×100”或“×1k”）。 （2）乙同学用“伏安法”测量电阻的部分实验电路如图2所示。某次测量时，电压表和电流表的示数分别为U和I，则电阻的测量值可表示为______；已知电压表的内阻为，则电阻的真实值可表示为______。 （3）丙同学用如图3所示的电路测量电流计的内阻，实验步骤如下：①按电路图连接好实验电路，调节滑片P使滑动变阻器接入电路的阻值最大；②将闭合、断开，调节，使电流计满偏：③闭合，保持不变，调节电阻箱电阻，当电阻箱阻值为时，电流计刚好半偏。则电流计内阻的测量值为______；测量值与真实值相比______（选填“偏小”或“偏大”）。 （4）丁同学设计了如图4所示的电路测未知电阻。将与另外两个已知阻值的定值电阻、和电阻箱相连接，M、N两点接检流计（可以检测微小电流）。闭合开关S，调节电阻箱的阻值，使检流计示数为0，此时通过与、与电流相等。则待测电阻______。 17. 如图所示，过山车轨道位于竖直平面内，该轨道由一段倾斜轨道和与之相切的圆形轨道连接而成。过山车从倾斜轨道上的A点由静止开始下滑，经圆形轨道最低点B后冲上圆形轨道。已知过山车与轨道之间不拴接，过山车的质量为m，倾斜轨道的倾角为，圆形轨道半径为R，重力加速度为g。过山车可视为质点，不计轨道的摩擦力和空气阻力作用。 （1）求过山车在倾斜轨道上运动时的加速度大小a。 （2）求过山车恰好能通过圆形轨道最高点C时的速度大小。 （3）为保证过山车能够沿圆形轨道做完整的圆周运动，过山车的下滑起点A距离圆形轨道最低点B的高度h应满足什么条件？ 18. 质谱仪是科学研究中的重要仪器，其原理如图所示。Ⅰ为粒子加速器，Ⅱ为速度选择器，电场与磁场正交，匀强电场的电场强度为，匀强磁场的磁感应强度为，Ⅲ为偏转分离器，匀强磁场的磁感应强度为，方向垂直纸面向里。在S处有粒子源发射出带电粒子，经加速器加速后进入速度选择器，被速度选择器选中的粒子由O点进入偏转分离器做匀速圆周运动，最后打到照相底片的P点，测得OP之间的距离为d。不计粒子的重力，不考虑粒子间的相互作用。 （1）求被速度选择器选中的粒子的速度大小v； （2）求打到P点粒子的比荷。 （3）某次实验时，在照相底片上得到三个点，若这三个点分别是质子、氚核、氦核落点。请写出三种粒子在照相底片上落点的排列顺序（从左向右排列），并简要说明理由。 19. 宏观与微观相结合是科学研究的重要方法。 （1）微观世界与宏观世界往往存在奇妙的相似性。根据卢瑟福氢原子模型，因为原子核的质量远大于电子质量，可以忽略原子核的运动，形成类似天文学中的恒星一行星系统，核外电子与原子核依靠库仑力作用使电子绕原子核做匀速圆周运动。已知核外电子的质量为m，氢原子核的质量为M，相距为r，静电力常量为k，电子和氢原子核的电荷量大小均为e，求核外电子的动能。 （2）对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，从而更加深刻地理解其物理本质。 a．如图所示的一段柱状金属导体，横截面积为S，单位体积内的自由电子数为n，电子电荷量大小为e，导体两端加电压后，自由电子定向移动的平均速率为v。请推导：导体中的电流I与v之间的关系式。 b．在金属导体中，除了有大量的自由电子外，还有失去部分核外电子的剩余部分（原子实）。自由电子在电场力作用下做定向运动的过程中，不断地与原子实碰撞，形成对电子定向运动的阻碍作用，这是电阻产生的根本原因。假设电子与原子实每次碰撞后速度都减为0，在两次碰撞的时间间隔内做初速为0的匀加速直线运动。不计电子与原子实除碰撞外的其它作用力，忽略电子之间的相互作用。已知导体的长度为L，横截面积为S，单位体积内的自由电子数为n，电子的质量为m，电荷量大小为e，电子与原子实两次碰撞的时间间隔为。 ①请推导导体电阻的表达式； ②请解释为什么金属导体的电阻率随温度的升高而增大? 20. 1984年4月8日，我国成功发射了第一颗地球静止卫星——试验通信卫星。如图1所示，发射地球静止卫星一般先将卫星送入近地圆轨道；在此轨道上运行少许时间后火箭再次点火，使卫星进入椭圆转移轨道；卫星在椭圆轨道上运行，到达远地点时，启动卫星上的发动机，使卫星加速，进入到赤道上空的静止卫星轨道。椭圆转移轨道与近地圆轨道和静止卫星轨道分别相切于A、B两点，卫星在圆轨道上的运动可视为匀速圆周运动。已知近地圆轨道的半径为，静止卫星轨道的半径为，地球的质量为M，引力常量为G。不计卫星质量的变化。 （1）卫星在近地圆轨道上运行时的线速度大小； （2）根据开普勒第二定律可知，卫星在椭圆轨道上运行时，卫星和地球的连线在相等的时间内扫过的面积相等。在很短的时间内，卫星和地球的连线扫过的图形可视为扇形，如图2所示。证明：。 （3）a．与静电力做功引起电势能的变化类似，万有引力做功也会引起引力势能的变化。卫星沿椭圆轨道从近地点A向远地点B运行的过程中，引力势能如何变化？ b．取无穷远为零势能点，卫星（与地球）的引力势能可表示为，其中m为卫星质量，r为卫星距地心之间的距离。若，求：卫星从近地圆轨道上的A点加速，动能增大到原来的多少倍时，才能进入到图1所示的椭圆转移轨道？ 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 昌平区2024—2025学年第一学期高三年级期末质量抽测 物理试卷 本试卷共8页，共100分。考试时长90分钟。考生务必将答案答在答题卡上。在试卷上作答无效。考试结束后，将答题卡交回。 第一部分 本部分共14题，每题3分，共42分。在每题列出的四个选项中，选出最符合是题目要求的一项。 1. 天然放射性的发现揭示了（　　） A. 质子有复杂结构 B. 分子有复杂结构 C. 原子有复杂结构 D. 原子核有复杂结构 【答案】D 【解析】 【详解】天然放射性现象与元素的物理性质和化学性质均无关，而元素的化学性质由核外电子决定，表明放射性与核外电子无关，与原子核有关，可知天然放射性的发现揭示了原子核有复杂结构。 故选D。 2. 质量为2kg的物体由静止起竖直向上做匀加速直线运动，10秒末速度大小为30m/s，则物体所受到的合力大小为（　　） A. 1.5N B. 6N C. 26N D. 60N 【答案】B 【解析】 【详解】物体由静止起竖直向上做匀加速直线运动，设加速度为，则 根据牛顿第二定律，则物体所受到的合力大小为 故选B。 3. 如图所示，一电荷量为+q的试探电荷位于电场中M点，受到的静电力大小为F，方向水平向右，M点的电场强度大小为E。若把该电荷换成电荷量为的试探电荷，则（ ） A. M点的电场强度大小为E，方向水平向右 B. M点的电场强度大小为，方向水平向左 C. 的试探电荷受到的静电力大小为F，方向水平向左 D. 的试探电荷受到的静电力大小为2F，方向水平向右 【答案】A 【解析】 【详解】AB．电场强度的大小由场源决定的，跟试探电荷无关，物理学中规定，正电荷受力方向为电场方向，负电荷的受力方向与电场方向相反，A正确，B错误； CD．根据电场强度的公式 解得 可知，故的试探电荷受到的静电力大小为2F，方向与电场方向相反，即水平向左，CD错误。 故选A。 4. 高空跳伞是一项勇敢者的运动。在某次训练中，一跳伞运动员在时刻离开悬停在空中的直升机自由下落；时刻打开降落伞，此时运动员的速度大小为；时刻后速度几乎不变，大小近似为，直到落地。将跳伞运动员在空中的运动简化为只沿竖直方向的运动，图像如图所示。下列说法正确的是（ ） A. 时间内，跳伞运动员的速度和加速度均增大 B. 时间内，跳伞运动员的速度和加速度均减小 C. 时间内，跳伞运动员所受阻力不断增大 D. 时间内，跳伞运动员的平均速度大小为 【答案】B 【解析】 【详解】A．由于图线的斜率表示加速度的大小，结合图像可知时间内，速度均匀增大，加速度不变，A错误； B．时间内，图线的斜率逐渐减小，加速度逐渐减小，结合图像可知，物体的速度逐渐减小，B正确； C．时间内，运动员减速运动，对运动员受力分析，由牛顿第二定律可得 解得 由于加速度逐渐减小，故阻力逐渐减小，C错误； D．根据图像中，图线与坐标轴围成的面积表示位移的大小，如图所示 由于时间内，图线与坐标轴围成的面积小于图中梯形的面积（红线部分），根据 可知时间内平均速度大小小于，D错误。 故选B。 5. 如图所示，在感受向心力的实验中，某同学用轻质细绳一端拴住小球，抡动细绳，使小球近似在水平面内做速率越来越大的圆周运动。在小球速度逐渐变大的过程中，下列说法不正确的是（ ） A. 他拉住绳子力也越来越大 B. 绳子会越来越接近水平 C. 理论上，绳子可能达到水平状态 D. 松手后，小球将沿轨迹的切线方向飞出 【答案】C 【解析】 【详解】A．由题知，由拉力和重力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律可得 可知，当速率v越来越大，则越来越大，故A正确，不符合题； B．小球的向心力是由拉力和重力的合力提供，故绳子与水平方向始终存在夹角，设该夹角为，则有 可知当速率v越来越大，越来越大，则越来越小，所以越来越小，绳子会越来越接近水平，故B正确，不符合题意； C．因存在重力的作用，故绳子不可能达到水平状态，故C错误，符合题意； D．松手后，绳子的拉力为零，水平方向的向心力消失，故小球将沿轨迹的切线方向飞出，故D正确，不符合题意。 本题选错误的，故选C。 6. 篮球运动深受同学们喜爱。打篮球时，某同学伸出双手接传来的篮球，双手随篮球迅速收缩至胸前，如图所示。他这样做的效果是（ ） A. 减小篮球对手的冲击力 B. 减小篮球的动量变化量 C. 减小篮球的动能变化量 D. 减小篮球对手的冲量 【答案】A 【解析】 【详解】ABD．先伸出两臂迎接，手接触到球后，两臂随球引至胸前，这样可以增加球与手接触的时间，根据动量定理得 解得: 当时间增大时，球动量的变化率减小，作用力就减小，而冲量和动量的变化量都不变，所以A正确，BD错误。 C．速度由v减小到0，动能的变化量是不变的，故C错误。 故选A。 7. 如图所示，将质量为M的斜劈B置于粗糙的水平地面上，物块A沿斜劈匀速向下滑动，在物块A下滑的过程中斜劈B相对地面始终静止。已知物块的质量为m，斜劈的质量为M，斜劈的倾角为，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ） A. 斜劈对物块的支持力大小为 B. 斜劈对物块的摩擦力大小为 C. 地面对斜劈的支持力大小为 D. 地面对斜劈的摩擦力为0 【答案】D 【解析】 【详解】AB．由题知，物块A沿斜劈匀速向下滑动，对A受力分析，根据平衡条件，沿斜面方向有 垂直斜面方向有 故AB错误； CD．对AB整体受力分析，根据平衡条件，沿竖直方向有 因整体在水平方向没有运动的趋势，故地面对斜劈的摩擦力为0，故C错误，D正确。 故选D。 8. 位于坐标原点的波源时刻开始振动，产生沿x轴正方向传播的简谐横波。时的波形如图所示，此时质点Q即将开始振动。下列说法正确的是（ ） A. 该波的波长为5m B. 该波的波速为0.5m/s C. 时刻，波源沿y轴正方向振动 D. 时，质点P沿y轴正向运动且速度最大 【答案】D 【解析】 【详解】A．由波形图可知，相邻两个波峰或波谷之间距离为一个波长，该波的波长，不是5m，A错误； B．已知时波传播到处的质点Q，根据波速公式 可得波速 B错误； C．时质点即将开始振动，根据波沿x轴正方向传播，利用“同侧法”可知质点起振方向沿轴负方向，因为波源的起振方向与介质中各质点的起振方向相同，所以时刻，波源沿轴负方向振动，C错误； D．波速 波长 根据可得周期 时 时质点P刚好起振，再经过，质点P沿y轴正向运动且位于平衡位置，此时速度最大，D正确。 故选D。 9. 我国传统弹弓术已被列入国家级非物质文化遗产名单。如图1所示的“Y”型弹弓由弓与弹兜两部分组成，其中弓包括弓弦（即皮筋）与弓弩。两根完全相同的皮筋一端与弹兜相连，另一端分别固定在弓弩的两个弓眼上，皮筋和弹兜质量均远小于弹丸质量。使用者把弹丸放在弹兜里，先用手捏住弹兜拉伸皮筋（皮筋始终在弹性限度内），然后释放让弹丸沿水平方向射出，如图2所示。在弹丸离开弹兜前的一小段时间内，下列说法不正确的是（ ） A. 弹丸的加速度逐渐减小 B. 弹丸受到弹兜的作用力逐渐增大 C. 弹丸的动能逐渐增大 D. 弹丸与皮筋组成的系统机械能守恒 【答案】B 【解析】 【详解】AB．在弹丸离开弹兜前的一小段时间内，皮筋的形变量减小，则弹力减小，故两个弹力的合力减小，即弹丸受到弹兜的作用力减小，根据牛顿第二定律，可知弹丸的加速度减小，故A正确，不符合题意；B错误，符合题意； CD．在弹丸离开弹兜前的一小段时间内，弹丸与皮筋组成的系统机械能守恒，故皮筋的弹性势能减小，动能增大，故CD正确，不符合题意。 本题选错误的，故选B。 10. 如图所示，静电喷涂是一种利用静电作用使雾化涂料微粒在高压电场作用下带上电荷，在静电力的作用下向被涂工件运动，最后吸附在其表面上。已知被涂工件带正电荷，在涂料微粒向被涂工件靠近的过程中，下列说法正确的是（ ） A 涂料微粒带正电 B. 静电力对涂料微粒做负功 C. 涂料微粒的动能逐渐减小 D. 涂料微粒的电势能逐渐减小 【答案】D 【解析】 【详解】A．由图知，工件带正电，则涂料在静电力作用下，向被喷工件运动，最后吸附在其表面上，所以涂料微粒带负电，故A错误； BCD．喷枪喷出的涂料在静电力作用下，向被喷工件运动，则静电力对涂料微粒做正功，涂料微粒的动能逐渐增大，涂料微粒的电势能逐渐减小，故BC错误，D正确。 故选D 11. 如图所示，一质量为m、边长为的正方形导线框abcd，由高度h处自由下落，ab边进入磁感应强度为B的匀强磁场区域后，线圈开始做匀速运动，直到dc边刚刚开始穿出磁场为止。已知磁场区域宽度为l。重力加速度为g，不计空气阻力。线框在穿越磁场过程中，下列说法正确的是（ ） A. 线框进入磁场的过程中电流方向为顺时针方向 B. 线框穿越磁场的过程中电流大小为 C. 线框穿越磁场的过程中产生的焦耳热为 D. 线框进入磁场的过程中通过导线横截面的电荷量为 【答案】C 【解析】 【详解】A．线框进入磁场的过程中，ab边切割磁感应线，根据右手定则可知，电流方向为逆时针方向，故A错误； B．由题知，线框进入磁场后开始做匀速运动，根据平衡条件有 解得电流为 故B错误； C．从ab边进入磁场到cd边则好离开磁场，线框一直做匀速运动，且下降的高度为；根据能量守恒，可知线框穿越磁场的过程中产生的焦耳热等于减小的重力势能，则有 故C正确； D．线框从高为h处静止释放，根据能量守恒有 解得 则线框以进入磁场做匀速运动，经时间t完全进入磁场，则有 则线框进入磁场的过程中通过导线横截面的电荷量为 故D错误。 故选C。 12. 交警通常使用酒精浓度测试仪查酒驾行为。某型号的酒精浓度测试仪工作原理的电路图如图1所示，电源的电动势为E，内阻为r，R0为保护电阻，酒精传感器电阻R随酒精气体浓度c的变化规律如图2所示。用电阻R做测量探头，把电压表的刻度改成相应的酒精气体浓度刻度，就得到了一个简易酒精浓度测试仪。下列说法正确的是（　　） A. c1应标在电压较大的刻度上，改装后的表盘刻度是不均匀的 B. c1应标在电压较大的刻度上，改装后的表盘刻度是均匀的 C. c2应标在电压较大的刻度上，改装后的表盘刻度是不均匀的 D. c2应标在电压较大的刻度上，改装后的表盘刻度是均匀的 【答案】A 【解析】 【详解】由图可知，随着酒精气体浓度增大，R的阻值减小，外电路总电阻减小，回路中电流增大，内电压增大，路端电压减小，R0两端电压增大，则R两端电压减小，即电压表读数减小，所以c1应标在电压较大的刻度上，c2应标在电压较小的刻度上，由于 即U与R不是线性关系，但R与c为线性关系，所以U与c不成线性关系，即刻度不均匀。 故选A。 13. 为了节约能源，笔记本电脑机身和显示屏分别装有霍尔元件和磁体，实现开屏变亮，合屏熄灭，如图1所示。图2为某笔记本中利用自由电子导电的霍尔元件，长宽、高分别为a、b、c，电流方向向右且大小恒定。当合上显示屏时，水平放置的元件处于竖直向下的匀强磁场中，元件前、后表面间产生电势差，当电压超过某一临界值时，屏幕自动熄灭。下列说法正确的是（ ） A. 合屏状态下，霍尔元件前表面的电势比后表面的低 B. 若只有磁场B变弱，可能出现闭合屏幕时无法熄屏 C. 若只增大电流I，可能出现闭合屏幕时无法熄屏 D. 若只减小高度c，可能出现闭合屏幕时无法熄屏 【答案】B 【解析】 【详解】A．合屏状态下，根据左手定则可知，电子偏向后表面，则前表面的电势比后表面的高。A错误； B．根据 解得 则若磁场变弱，前后表面产生的电压变小，则可能出现闭合屏幕时无法熄屏现象，B正确； CD．根据电流的表达式 结合上述结论可得 故只增大电流或只减小c，前后表面产生的电压都会增大，不可能出现闭合屏幕时无法熄屏的现象，CD错误。 故选B。 14. 类比是解决问题的一种有效方法。机械振动（图1）和电磁振荡（图2）属于不同的物理现象，表面上似乎互不关联，但机械振动的图像和电磁振荡的图像，形式上都是余弦函数；进一步研究发现，它们的运动学方程和具有相似的形式。数学形式上的相似性必然在一定程度上反映了物理本质上存在着某些共同的规律，下列说法正确的是（ ） A. 已知质量m是物体机械运动惯性大小的量度，通过类比可知电容C是电磁“惯性”大小的量度 B. 已知LC电路的周期为，通过类比可知弹簧振子的周期为 C. 已知弹簧振子的弹性势能为，通过类比可知LC电路中电场能为 D. 已知弹簧振子的动能为，通过类比可知LC电路中磁场能为 【答案】D 【解析】 【详解】A．质量m是物体机械运动惯性大小的量度，通过类比可知电感L是电磁“惯性”大小的量度，A错误； B．LC电路的周期为，通过类比可知弹簧振子的周期为，B错误； C．弹簧振子的弹性势能为，通过类比可知LC电路中电场能为，C错误； D．弹簧振子的动能为，其中 通过类比可知LC电路中磁场能为 又因为 故有LC电路中磁场能为，D正确。 故选D。 第二部分 本部分共6题，共58分。 15. 某实验小组用图1所示装置做“用单摆测重力加速度”实验。 （1）组装单摆时，应该选用______（选填器材前的字母代号） A. 长度为1m左右的细线 B. 长度为20cm左右的细线 C. 直径约为1.8cm的木质球 D. 直径约为1.8cm的小钢球 （2）用游标卡尺测量摆球的直径d，实验结果如图2所示，______cm。 （3）甲同学多次改变摆长L，测量对应的周期T，绘制出图像，如图3所示，直线的斜率为k。由此可以求得重力加速度______（用含k的式子表示）。 （4）乙同学设计了如图4所示的实验测重力加速度：让摆球在水平面内做匀速圆周运动，用米尺测出摆长L，用秒表测出摆球做圆周运动的周期T，根据单摆周期公式计算出重力加速度。你认为该同学的实验方案是否可行？______（选填“可行”或“不可行”） 【答案】（1）AD （2）1.85 （3） （4）不可行 【解析】 【小问1详解】 根据 可得 可知在实验过程中摆球越重，空气阻力对实验的影响越小，摆长越长，周期越长，测量误差越小。 故选AD。 【小问2详解】 如图2所示，可知示数为 【小问3详解】 根据 可得 可知图像的斜率为 解得 【小问4详解】 由题知，用秒表测出摆球做圆周运动的周期T并不是单摆振动的周期，故不能用进行来计算重力加速度。故该同学的实验方案不可行。 16. 测电阻有多种方法。 （1）甲同学用多用电表测量一电阻的阻值，他选用电阻挡的倍率为“×100”，某次测量指针偏转情况如图1所示。该电阻的测量值为______Ω。如果用此多用电表测量一个阻值约为20kΩ的电阻，为了使测量结果比较精确，应选用电阻挡的倍率为______（选填“×10”“×100”或“×1k”）。 （2）乙同学用“伏安法”测量电阻的部分实验电路如图2所示。某次测量时，电压表和电流表的示数分别为U和I，则电阻的测量值可表示为______；已知电压表的内阻为，则电阻的真实值可表示为______。 （3）丙同学用如图3所示的电路测量电流计的内阻，实验步骤如下：①按电路图连接好实验电路，调节滑片P使滑动变阻器接入电路的阻值最大；②将闭合、断开，调节，使电流计满偏：③闭合，保持不变，调节电阻箱电阻，当电阻箱阻值为时，电流计刚好半偏。则电流计内阻的测量值为______；测量值与真实值相比______（选填“偏小”或“偏大”）。 （4）丁同学设计了如图4所示的电路测未知电阻。将与另外两个已知阻值的定值电阻、和电阻箱相连接，M、N两点接检流计（可以检测微小电流）。闭合开关S，调节电阻箱的阻值，使检流计示数为0，此时通过与、与电流相等。则待测电阻______。 【答案】（1） ①. 1200 ②. ×1k （2） ①. ②. （3） ①. ②. 偏小 （4） 【解析】 【小问1详解】 [1]电阻的测量值为指针示数乘以倍率，指针指在的12位置，倍率为“”，所以测量值为 [2]测量阻值约为的电阻时，为使指针指在表盘中央附近测量更精确，应选用“×1k”的倍率。 【小问2详解】 [1]根据欧姆定律 所以电阻的测量值为 [2]电压表与并联，电压表的分流为 则通过的真实电流 那么的真实值为 【小问3详解】 [1]闭合、断开时，调节使电流计满偏，设满偏电流为。闭合，保持不变，此时电流计半偏，说明通过电阻箱的电流也为，根据并联电路电压相等，可得电流计内阻的测量值等于电阻箱阻值。 [2]闭合后，总电阻减小，总电流增大，大于原来的满偏电流，而电流计中电流为，则通过电阻箱的电流大于，根据，可知测量值比真实值偏小。 【小问4详解】 当检流计示数为0时，说明M、N两点电势相等。此时，根据串联电路分压原理，因为通过与、与电流相等，设通过与的电流为，通过与的电流为，且，则两端的电压 两端的电压，两端的电压，两端的电压 又因为， 所以， 进而推出 17. 如图所示，过山车轨道位于竖直平面内，该轨道由一段倾斜轨道和与之相切的圆形轨道连接而成。过山车从倾斜轨道上的A点由静止开始下滑，经圆形轨道最低点B后冲上圆形轨道。已知过山车与轨道之间不拴接，过山车的质量为m，倾斜轨道的倾角为，圆形轨道半径为R，重力加速度为g。过山车可视为质点，不计轨道的摩擦力和空气阻力作用。 （1）求过山车在倾斜轨道上运动时的加速度大小a。 （2）求过山车恰好能通过圆形轨道最高点C时的速度大小。 （3）为保证过山车能够沿圆形轨道做完整的圆周运动，过山车的下滑起点A距离圆形轨道最低点B的高度h应满足什么条件？ 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 过山车在倾斜轨道上运动时受重力和支持力作用，合力大小 解得加速度大小 【小问2详解】 过山车恰好能通过圆形轨道最高点C时，重力提供向心力 解得 【小问3详解】 过山车能够沿圆形轨道做完整的圆周运动，到达C点时的速度至少为 根据机械能守恒定律 解得 所以h应满足的条件为 18. 质谱仪是科学研究中的重要仪器，其原理如图所示。Ⅰ为粒子加速器，Ⅱ为速度选择器，电场与磁场正交，匀强电场的电场强度为，匀强磁场的磁感应强度为，Ⅲ为偏转分离器，匀强磁场的磁感应强度为，方向垂直纸面向里。在S处有粒子源发射出带电粒子，经加速器加速后进入速度选择器，被速度选择器选中的粒子由O点进入偏转分离器做匀速圆周运动，最后打到照相底片的P点，测得OP之间的距离为d。不计粒子的重力，不考虑粒子间的相互作用。 （1）求被速度选择器选中的粒子的速度大小v； （2）求打到P点的粒子的比荷。 （3）某次实验时，在照相底片上得到三个点，若这三个点分别是质子、氚核、氦核的落点。请写出三种粒子在照相底片上落点的排列顺序（从左向右排列），并简要说明理由。 【答案】（1） （2） （3）见解析 【解析】 【小问1详解】 被速度选择器选中的粒子，电场力与洛伦兹力平衡 解得 【小问2详解】 粒子在偏转分离器中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力 由几何知识可知 解得 【小问3详解】 结合上述分析可知，由于，氚核的比荷最小、质子的最大，所以氚核做圆周运动的直径最大、质子的最小，从左向右分别是质子、氦核、氚核。 19. 宏观与微观相结合是科学研究的重要方法。 （1）微观世界与宏观世界往往存在奇妙的相似性。根据卢瑟福氢原子模型，因为原子核的质量远大于电子质量，可以忽略原子核的运动，形成类似天文学中的恒星一行星系统，核外电子与原子核依靠库仑力作用使电子绕原子核做匀速圆周运动。已知核外电子的质量为m，氢原子核的质量为M，相距为r，静电力常量为k，电子和氢原子核的电荷量大小均为e，求核外电子的动能。 （2）对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，从而更加深刻地理解其物理本质。 a．如图所示的一段柱状金属导体，横截面积为S，单位体积内的自由电子数为n，电子电荷量大小为e，导体两端加电压后，自由电子定向移动的平均速率为v。请推导：导体中的电流I与v之间的关系式。 b．在金属导体中，除了有大量的自由电子外，还有失去部分核外电子的剩余部分（原子实）。自由电子在电场力作用下做定向运动的过程中，不断地与原子实碰撞，形成对电子定向运动的阻碍作用，这是电阻产生的根本原因。假设电子与原子实每次碰撞后速度都减为0，在两次碰撞的时间间隔内做初速为0的匀加速直线运动。不计电子与原子实除碰撞外的其它作用力，忽略电子之间的相互作用。已知导体的长度为L，横截面积为S，单位体积内的自由电子数为n，电子的质量为m，电荷量大小为e，电子与原子实两次碰撞的时间间隔为。 ①请推导导体电阻的表达式； ②请解释为什么金属导体的电阻率随温度的升高而增大? 【答案】（1） （2）a．；b．①；②见解析 【解析】 【小问1详解】 氢原子核外电子绕原子核做匀速圆周运动，库仑力提供向心力 核外电子的动能 【小问2详解】 a.内通过导体某一横截面的自由电子数 内通过该横截面的电荷量 根据电流的定义式 解得 b.设导体两端所加电压为U，通过导体的电流为I，则有自由电子所受静电力大小 根据牛顿第二定律可得，自由电子运动的加速度大小 在两次碰撞的时间间隔内，电子做初速度为0的匀加速直线运动 平均速度 导体中的电流 根据电阻的定义式 解得 由上问推导可知，金属导体的电阻率 当金属导体的温度升高时，电子与原子实的热运动加剧，电子与原子实碰撞的机会增大，发生两次碰撞的时间间隔变短，电阻率增大。 20. 1984年4月8日，我国成功发射了第一颗地球静止卫星——试验通信卫星。如图1所示，发射地球静止卫星一般先将卫星送入近地圆轨道；在此轨道上运行少许时间后火箭再次点火，使卫星进入椭圆转移轨道；卫星在椭圆轨道上运行，到达远地点时，启动卫星上的发动机，使卫星加速，进入到赤道上空的静止卫星轨道。椭圆转移轨道与近地圆轨道和静止卫星轨道分别相切于A、B两点，卫星在圆轨道上的运动可视为匀速圆周运动。已知近地圆轨道的半径为，静止卫星轨道的半径为，地球的质量为M，引力常量为G。不计卫星质量的变化。 （1）卫星在近地圆轨道上运行时的线速度大小； （2）根据开普勒第二定律可知，卫星在椭圆轨道上运行时，卫星和地球的连线在相等的时间内扫过的面积相等。在很短的时间内，卫星和地球的连线扫过的图形可视为扇形，如图2所示。证明：。 （3）a．与静电力做功引起电势能的变化类似，万有引力做功也会引起引力势能的变化。卫星沿椭圆轨道从近地点A向远地点B运行的过程中，引力势能如何变化？ b．取无穷远为零势能点，卫星（与地球）的引力势能可表示为，其中m为卫星质量，r为卫星距地心之间的距离。若，求：卫星从近地圆轨道上的A点加速，动能增大到原来的多少倍时，才能进入到图1所示的椭圆转移轨道？ 【答案】（1） （2）见解析 （3）a．引力势能增大；b．倍 【解析】 【小问1详解】 卫星做匀速圆周运动，万有引力提供向心力。设卫星的质量为m，则 解得 【小问2详解】 在很短的时间内，卫星和地球的连线扫过的相等面积可视为扇形 ， 所以 【小问3详解】 a．卫星沿椭圆轨道从近地点A向远地点B运行的过程中，万有引力做负功，引力势能增大。 b．卫星沿椭圆轨道运动由A点运动到B点的过程中 ， 解得 卫星沿近地圆轨道运动时的动能 解得 即卫星的动能增大到原来的倍时，才能进入到椭圆转移轨道运动。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $