精品解析：北京市清华大学附属中学2024-2025学年高三下学期2月统练物理试题

G22级高三第二学期 物理统练（二） 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，选出最符合题目要求的一项。 1. 抽制高强度纤维细丝时可用激光监测其粗细。如图所示，观察激光束经过细丝时在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化。这一过程利用了光的（　　） A. 干涉现象 B. 衍射现象 C. 折射现象 D. 色散现象 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】当障碍物的尺寸与波的波长相当，或小于波的波长，会发生明显的衍射，该装置的原理是运用光的衍射现象，如果屏上条纹变宽，则说明衍射现象更加明显，可知金属丝变细。 故选B。 2. 关于热现象，下列说法正确的是（　　） A. 扩散现象说明分子间存在引力 B. 布朗运动是液体分子的无规则运动 C. 一定质量0°C的冰融化成0°C的水，其内能没有变化 D. 一定质量的理想气体对外做功，内能不一定减少 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】A．扩散现象说明分子在永不停息的做无规则运动，不能说明分子间存在引力，选项A错误； B．布朗运动是悬浮在液体表面的固体颗粒的无规则运动，是液体分子的无规则运动的表现，选项B错误； C．一定质量0°C的冰融化成0°C的水，分子动能不变，但是分子势能增加，则其内能变大，选项C错误； D．一定质量的理想气体对外做功，若气体吸热，则其内能不一定减少，选项D正确。 故选D。 3. 一个氢原子从n=2能级跃迁到n=3能级，也就是氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道，该原子（　　） A. 吸收光子，能量增大 B. 吸收光子，能量减小 C. 放出光子，能量增大 D. 放出光子，能量减小 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】氢原子从低能级向高能级跃迁时，吸收光子，能量增大。 故选A。 4. 2020年11月18日，东北大部分地区发生罕见强雨雪风冻天气，一日之内温度骤降16℃，给生产生活带来诸多不便。如图所示，冰天雪地中，共享单车上结冻的冰柱都呈现水平方向。若仅从受力角度分析，下列推理可能正确的是（　　） A. 风力水平向左 B. 风力水平向右 C. 风力斜向左上 D. 风力斜向右下 【答案】C 【解析】 【详解】以即将冻结的冰柱尖端的水珠为研究对象，受力分析如图， 受重力、水平方向冰柱对它的作用力、风力，由共点力平衡条件可知，风力与重力和冰柱对它的作用力的合力等大反向，所以，风力斜向左上方。故ABD错误，C正确。 故选：C。 5. 一列简谐横波在x轴上传播，某时刻的波形如图所示，a、b、c为介质中三个质点，a 正沿图中所示方向运动。下列选项正确的是（　　） A. 该波沿x轴负方向传播 B. 该时刻质点a的速度比质点b的速度大 C. 质点c的振幅大于质点a的振幅 D. 该时刻后，质点b比质点c先到达平衡位置 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】A．a点正向上运动，振动比左侧波峰迟，波向右传播，所以该波沿x轴正方向传播，A错误； B．质点b离平衡位置近，振动速度较大，质点a的速度比质点b的速度小，B错误； C．质点c的振幅等于质点a的振幅，C错误； D．此时b向上运动，c向下运动，所以 b比c先到平衡位置，D正确。 故选D。 6. 如图所示，在点电荷形成的电场中有、两点，已知点电场强度的大小为，方向垂直于连线，电势为，点电场强度的大小为，方向与连线成角，电势为，下列说法正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】两条电场线延长线交于一点，即为点电荷Q的位置，如图所示： 根据电场线方向可知Q带负电，设A、B两点到Q的距离分别为rA和rB，由几何知识得到： 根据点电荷场强公式 可得A、B两点的电场强度关系为 EA＞EB 因为B点距离负点电荷Q远，所以 φB＞φA 故C正确，ABD错误。 故选C。 7. 在一次利用无人机投送救援物资时，距离水平地面高度h处，无人机以速度v0水平匀速飞行并释放一包裹，不计空气阻力，重力加速度为g。下列选项正确的是（　　） A. 包裹在空中飞行的时间为 B. 包裹落地时的速度大小为 C. 包裹释放点到落地点的水平距离为 D. 包裹下落过程中机械能不断增大 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】A．包裹脱离无人机后做平抛运动，在竖直方向做自由落体运动，则有 得 故A错误； B．包裹落地时，竖直方向速度为 落地时速度为 故B正确； C．包裹在水平方向上做匀速直线运动，所以水平距离为 D．包裹下落过程中只有重力做功，则其机械能守恒，故D错误。 故选B。 8. 在电荷量为Q的点电荷产生的电场中，将无限远处的电势规定为零时，距离该点电荷r处的电势为，其中k为静电力常量，多个点电荷产生的电场中某点的电势，等于每个点电荷单独存在的该点的电势的代数和。电荷量分别为和的两个点电荷产生的电场的等势线如图中曲线所示（图中数字的单位是伏特），则（　　） A. ， B. ， C. ， D. ， 【答案】B 【解析】 【详解】根据两点电荷周围的电势分布可知带正电，带负电；由图中电势为0的等势线可知 由图中距离关系可知 联立解得 故选B。 9. 某同学测定玻璃砖的折射率。如图所示，半圆形玻璃砖的直径边界为EF、半圆弧边界为ECF，CD垂直EF并过圆心O。某次实验中，他沿OA画一条直线，并在OA线上适当位置竖直插上两枚大头针P1、P2；放上玻璃砖后，在另一侧依次寻找合适位置竖直插上大头针P3、P4，移走玻璃砖和大头针后，过P3、P4针孔作出直线OB，OB可看成沿OA入射的光透过玻璃砖后的折射光线。下列选项正确的是（　　） A. 测定折射率的表达式为 B. 作图时必需在纸上画出EF边界和ECF边界 C. 沿AO方向看去，P1会挡住P2、P3、P4 D. 实验中∠AOC可以取0~90°之间的任意值 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】A．根据折射定律，测得折射率的表达式为 故A错误； B．作图时因是半圆形玻璃砖，光线OA在玻璃砖上边界方向不变，故作图时只需画出EF边界即可，故B错误； C．由于光路可逆，从AO方向看去，所看到的仍是线AOB，而P1会挡住P2、P3、P4，故C正确； D．由于全反射现象，光线从玻璃砖射向空气时，当∠AOC大于临界角时将发生全反射，无法在EF下方无法看到P1、P2，故D错误。 故选C。 10. 如图所示，两个平行金属板水平放置，要使一个电荷量为-q、质量为m的微粒，以速度v沿两板中心轴线S1S2向右运动，可在两板间施加匀强电场或匀强磁场。设电场强度为E，磁感应强度为B，不计空气阻力，已知重力加速度为g。下列选项可行的是（　　） A. 只施加竖直向上的电场，且满足 B. 只施加竖直向上的磁场，且满足 C. 同时施加竖直向下的电场和竖直向上的磁场，且满足 D. 同时施加竖直向下的电场和垂直纸面向里的磁场，且满足 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】A．因微粒带负电，故只施加竖直向下的电场，且满足，才能沿S1S2向右运动，A错误； B．因微粒带负电，只施加垂直纸面向外的磁场，且满足时，才能沿S1S2向右运动，B错误； CD．因微粒带负电，同时施加竖直向下的电场和垂直纸面向里的磁场时，电场力竖直向上，由左手定则可知洛伦兹力竖直向下，重力竖直向下，由平衡条件可得 解得 D正确，C错误。 故选D 11. 如图甲所示，质量为m=4.0kg的物体静止在水平地面上，在水平推力F作用下开始运动，水平推力F随位移x变化的图像如图乙所示（x=4.0 m后无推力存在）。已知物体与地面之间的动摩擦因数μ=0.50，取重力加速度g=10m/s2，下列选项正确的是（　　） A. 物体在水平地面上运动的最大位移是4.0m B. 物体的最大加速度为25m/s2 C. 在物体运动过程中推力做的功为200J D. 在距出发点3.0m位置时物体的速度达到最大 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】A C．由F ~ x图像可知，推力对物体做的功等于图线与坐标轴围成的面积，即 对物块运动的整个过程，根据动能定理可得 代入数据解得 即物体在水平地面上运动的最大位移是10m，故A错误，C正确； B．分析可知，推力F= 100N时，物体所受合力最大，加速度最大，根据牛顿第二定律得 代入数据解得 故B错误； D．由图像可知，推力F随位移x变化的数学关系式为 物体的速度最大时，加速度为零，此时有，代入解得 x=3.2m 即在距出发点3.2m位置时物体的速度达到最大，故D错误。 故选C。 12. 如图所示，两个摆长均为L的单摆，摆球A、B质量分别为m1、m2，悬点均为O。在O点正下方0.19L处固定一小钉。初始时刻B静止于最低点，其摆线紧贴小钉右侧，A从图示位置由静止释放（θ足够小），在最低点与B发生弹性正碰。两摆在整个运动过程中均满足简谐运动条件，悬线始终保持绷紧状态且长度不变，摆球可视为质点，不计碰撞时间及空气阻力，重力加速度为g。下列选项正确的是（　　） A. 若m1=m2，则A、B在摆动过程中最大振幅之比为9:10 B. 若m1=m2，则每经过时间A回到最高点 C. 若m1>m2，则A与B第二次相遇不在最低点 D. 若m1<m2，则A与B第二次相遇必在最低点 【答案】D 【解析】 【详解】A．若m1=m2，则两球碰撞后交换速度，所以A、B在摆动过程中最大振幅相等，选项A错误； BC．摆长为L的周期为 摆长为0.81L的周期为 此时周期的计算与质量无关，若m1>m2，则碰后A球向右运动，摆长变为0.81L，B球摆回最低点后向左运动时，摆长为0.81L，所以两摆的周期均为，即第一次在最低点碰撞后，经过一个周期发生第二次相遇，位置仍然在最低点，若，A球与B球碰撞交换速度，A球再次回到A点所用时间为，选项BC错误； D．若m1<m2，则A与B碰后，A反弹，两球的摆长相等，周期相等，所以第二次相遇在最低点，选项D正确。 故选D。 13. 科学家们曾设想存在磁单极子，即一些仅带有N极或S极单一磁极的磁性物质。假设在P点有一个固定的磁单极子，在其周围形成均匀辐射磁场，磁感线如图所示。当质量为m半径为R的导体圆环通有恒定的电流时，恰好能静止在该磁单极子正上方，环心与P点的距离为H，且圆环平面恰好沿水平方向。已知距磁单极子r处的磁感应强度大小为，其中k为已知常量，重力加速度为g。下列选项正确的是（　　） A. 圆环静止时磁场对环的安培力使其有沿半径方向扩张的趋势 B. 圆环静止时可由题中条件求出环中电流的大小 C. 若将圆环竖直向上平移一小段距离后由静止释放，下落过程中环中电流不受影响 D. 若将圆环竖直向上平移一小段距离后由静止释放，下落过程中环的加速度先增大后减小 【答案】B 【解析】 【详解】A．对圆环受力分析如图 根据左手定则判断，圆环中某段的安培力只能是图中的方向或其反向延长线的方向。同时，圆环能在磁场中静止，则安培力的方向必须是斜向上的才能与重力平衡，所以安培力使其有沿半径方向收缩的趋势，故A错误； B．对环受力分析可知，在水平方向，根据安培力的对称性可知，整个的环在水平方向的合力为零，竖直方向的合力与重力大小相等，由于在圆环处各点电流的方向与磁场的方向都垂直，所以整体受到的安培力 由几何关系 其中 由题 联立即可解得电流 可以求出电流，故B正确； C．将圆环竖直向上平移一小段距离后由静止释放，下落过程中穿过圆环的磁通量发生变化，进而产生感应电流，对环中电流有影响，故C错误； D．将圆环竖直向上平移一小段距离后由静止释放，下落过程中穿过圆环的磁通量发生变化，进而产生的感应电流要阻碍此变化，则必然在竖直方向产生向上的分力，此时圆环的加速度要减小，故D错误。 故选B。 14. 根据国家能源局统计，截止到2023年9月，我国风电装机4亿千瓦，连续13年居世界第一位，湖南在国内风电设备制造领域居于领先地位。某实验小组模拟风力发电厂输电网络供电的装置如图所示。已知发电机转子以角速度匀速转动，升、降压变压器均为理想变压器，输电线路上的总电阻可简化为一个定值电阻。当用户端接一个定值电阻R时，上消耗的功率为P。不计其余电阻，下列说法正确的是（ ） A. 风速增加，若转子角速度增加一倍，则上消耗的功率为4P B. 输电线路距离增加，若阻值增加一倍，则消耗的功率为4P C. 若升压变压器的副线圈匝数增加一倍，则上消耗的功率为8P D. 若在用户端再并联一个完全相同电阻R，则上消耗的功率为6P 【答案】A 【解析】 【详解】 如图为等效电路图，设降压变压器的原副线圈匝数比为，则输电线上的电流为 转子在磁场中转动时产生的电动势为 A．当转子角速度增加一倍时，升压变压器原副线圈两端电压都增加一倍，输电线上的电流变为，故上消耗的电功率变为原来的4倍，故A正确； C．升压变压器副线圈匝数增加一倍，副线圈两端电压增加一倍，输电线上的电流增加一倍，故上消耗的电功率变为原来的4倍，故C错误； B．若阻值增加一倍，输电线路上的电流 消耗的功率 故B错误； D．若在用户端并联一个完全相同的电阻R，用户端电阻减为原来的一半，输电线上的电流为 消耗的功率 故D错误。 故选A。 第二部分 本部分共6题，共58分。 15. 某同学用如图甲所示的装置来探究弹簧弹力和长度的关系，把弹簧上端固定在铁架台的横杆上，记录弹簧自由下垂时下端所到达的刻度位置。然后，在弹簧下端悬挂不同质量的钩码，记录每一次悬挂钩码的质量和弹簧下端的刻度位置。实验中弹簧始终处于弹性限度内，通过分析数据得出实验结论。 （1）实验时认为可以用钩码所受重力的大小代替弹簧弹力的大小，这样做的依据是_______________ （2）以弹簧受到的弹力为纵轴、弹簧长度为横轴建立直角坐标系，依据实验数据作出的图像，如图乙所示。由图像可知：弹簧自由下垂时的长度_____，弹簧的劲度系数_____。 （3）实验中未考虑弹簧自身受到的重力，这对弹簧劲度系数的测量结果_____（选填“有”或“无”）影响，请说明理由：_______________ 【答案】（1）根据平衡条件，钩码静止时，其所受重力大小等于弹力大小 （2） ①. 10.0 ②. 40 （3） ①. 无 ②. 因为，与弹簧自重无关 【解析】 【小问1详解】 实验时认为可以用钩码所受重力的大小代替弹簧弹力的大小，这样做的依据是根据平衡条件，钩码静止时，其所受重力大小等于弹力大小。 【小问2详解】 [1]由图可知，当弹簧未挂重物时，弹簧自由下垂的长度 [2]弹簧的劲度系数为 【小问3详解】 因为 与弹簧自重无关，故无影响。 16. （1）通过实验测量某金属丝的电阻率。 ①用螺旋测微器测量金属丝的直径，测量示数如图1所示，可得金属丝直径的测量值d =_____________ mm。 ②将该金属丝绕在陶瓷管上，电阻值约为25Ω。除了开关、若干导线之外还提供了如表1所示的器材： 表1 器材名称 规格 电压表 量程0~3V（内阻约为3kΩ） 0~15V（内阻约为15kΩ） 电流表 量程0~0.6A（内阻约为0.1Ω） 0~3A（内阻约0.02Ω） 滑动变阻器 总电阻10Ω 直流电源 电动势6V和12V 为较准确测量该金属丝的阻值，某同学用所给器材组成实验电路，如图2所示。图中某个器材的连接有不当之处，该器材是___________，理由是_________________________。 ③若测得金属丝的长度为L，直径为d，电阻为R，则金属丝的电阻率ρ=_____________。 （2）家庭装修时需要根据用电功率的不同选择相应粗细的导线，表2是不同横截面积的铜导线常温下允许的负载电流范围。小明家正在装修，配备电器如表3所示，请你帮助他在安全、经济的原则下选择粗细合适的总干路导线，其序号为_______________，写出选择依据：__________。 表2 导线序号 横截面积（mm2） 允许长期负载电流（A） A 1.0 6~8 B 1.5 8~15 C 2.5 16~25 D 4.0 25~32 E 6.0 32~40 F 10.0 50~65 G 16.0 70~90 表3 电器名称 电功率（W） 电器名称 电功率（W） 空调机 2000-3000 抽油烟机 100 电冰箱 50-150 电热水器 2000 洗衣机 400 吸尘器 800 电水壶 1000 电脑设备 200 电饭煲 800 电视机 100 微波炉 1000 其他常用 600 【答案】 ①. 0.346~0.349 ②. 滑动变阻器 ③. 无法实现调节且易发生短路 ④. ⑤. F ⑥. 依据及家庭电路电压可得干路电流约为50A 【解析】 【分析】 【详解】(1)①[1]金属丝直径的测量值0.01mm×34.7=0.347mm ②[2][3]图中滑动变阻器应该采用分压电路，图中的接法无法实现调节且易发生短路； ③[4]若测得金属丝的长度为L，直径为d，电阻为R，则根据 金属丝的电阻率 (2)[5][6]家电总功率为P=10kW左右，则干路电流 接近50A，则应该选用的导线是F； 17. 2021年2月10日19时52分，我国首次火星探测任务“天问一号”探测器实施近火捕获制动，成功实现环绕火星运动，成为我国第一颗人造火星卫星。在“天问一号”环绕火星做匀速圆周运动时，距火星表面的高度为h，周期为。已知火星的半径为R，引力常量为G，不考虑火星自转的影响。求： （1）“天问一号”环绕火星运动的线速度的大小v； （2）火星的质量M； （3）火星表面的重力加速度的大小g。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）根据 可得 （2）根据万有引力充当向心力可知 解得 （3）根据 解得 18. 如图1所示，在光滑水平面上固定一根足够长的直导线，通有恒定电流。质量为m，电阻为R的正方形金属框静止在水平面内，以金属框的一个顶点为坐标原点，在水平面内建立直角坐标系，x轴与导线平行，y轴与导线垂直。现给金属框一个大小为v0、方向与x轴正方向成θ角的初速度，金属框在之后的运动中始终处于通电直导线的磁场中且没有转动。 （1）判断金属框刚运动时感应电流的方向； （2）在图2中分别画出金属框沿x轴、y轴的分速度vx、vy随时间t变化的示意图； （3）不计其他能量损失，求金属框在整个运动过程中产生的焦耳热。 【答案】（1）顺时针；（2）；（3） 【解析】 【分析】 【详解】（1）根据安培定则可知，长直导线产生的磁场为：在直导线上方为垂直纸面向外，在直导线下方为垂直纸面向里，金属框向斜下方运动时，通过金属框的磁通量向里减小，根据楞次定律可知，感应电流的方向为顺时针； （2）根据左手定则可判断金属框左右两边所受安培力在水平方向，不过由对称性两力总是大小相等方向相反，所以金属框在x轴方向合力为0，金属框在沿x轴方向做匀速直线运动，根据左手定则可判断金属框上下两边所受安培力在y轴方向，不过由于上边所受安培力总是大于下边所受安培力则其合力方向向上，所以金属框在y轴方向做减速直线运动，随着金属框向下运动其上下边所受安培力的合力越来越小，则金属框在y轴方向做加速度逐渐减小的减速运动，所以金属框的两个分运动如图所示 （3）根据能量转化与守恒 得 19. 一种获得高能粒子的装置如图所示。环形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场，A、B为环形区域内两块中心开有小孔的极板。t=0时A板电势为+U，B板电势为零，质量为m、电荷量为+q的粒子在A板小孔处由静止开始加速；粒子离开B板时，A板电势立即变为零，此后粒子在环形区域内做半径为R的圆周运动。每当粒子到达A板时，A板电势变为+U，离开B板时，A板电势变为零；B板电势始终为零。如此往复，粒子在电场中一次次被加速。为使粒子在环形区域内绕行半径不变，需不断调节磁场的强弱。A、B板间距远小于R，不考虑电场、磁场变化产生的影响，不考虑相对论效应的影响，不计粒子的重力。 （1）求粒子绕行第一圈时线速度的大小v1； （2）求粒子绕行第n圈时，磁感应强度的大小Bn及等效电流In； （3）在粒子绕行的整个过程中，A板电势可否始终保持+U？并说明理由。 【答案】（1）；（2），；（3）不可以，见解析 【解析】 【分析】 【详解】（1）由动能定理可得 解得 （2）由第（1）问可得 洛伦兹力提供向心力，有 解得 由 得 （3）不可以。如果A板电势一直保持不变，那么粒子转一周被加速一次减速一次，不能保证粒子一直加速。 20. 摩擦传动装置结构简单，容易制造，生产生活中得到广泛应用。 （1）如图1所示为打印机送纸装置。搓纸辊旋转带动纸张前进走纸，摩擦片在纸张下方贴紧，施加阻力分离纸张，以保证只有一张纸前移且避免两张纸同时送入。已知搓纸辊和纸张之间的动摩擦因数为，纸张之间的动摩擦因数为，纸张和摩擦片之间的动摩擦因数为。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不计纸张质量及空气阻力。 a.电机带动搓纸辊使搓纸辊始终以角速度ω0转动。设一张纸的长度为L，搓纸辊半径为r，计算打印机送入一张纸所需的时间； b.为保证送纸装置正常工作，分析说明、和的大小关系。 （2）一种使用摩擦传动的变速箱，其内部结构可简化为图2，薄壁圆筒1和薄壁圆筒2均可绕自身的光滑转轴转动，且它们的转轴平行。开始时圆筒2静止，圆筒1以角速度ω转动，某时刻使两圆筒相接触，由于摩擦，一段时间后两圆筒接触面间无相对滑动。圆筒1半径为R，质量为m1，圆筒2质量为m2。设两圆筒相互作用过程中无其他驱动力，不计空气阻力。求： a.两圆筒无相对滑动时圆筒1的角速度； b.从两圆筒接触到无相对滑动过程中系统产生的热量Q。 【答案】（1）a.，b. ；（2）a.，b. 【解析】 【分析】 【详解】（1）a：因不计纸张质量，加速时间可不考虑，则送入一张纸所需时间 b：由题意，接触面间弹力大小相等，则当纸槽内有两张纸时，对于与搓纸辊接触的纸张，搓纸辊对它的最大静摩擦力应大于下面纸张对它的最大静摩擦力，有 对于与摩擦片接触的纸张，摩擦片对它的最大静摩擦力应大于上面纸张对它的最大静摩擦力，有 当纸槽内只有一张纸时，纸张仍能送入打印机，同理有 故 （2）a：把圆筒壁的转动看成“直线”运动，设经t时间两圆筒壁共速 设圆筒间摩擦力为f，由动量定理 对圆筒1有 对圆筒2有 得 b：取筒壁上速度为、质量为Δm的质元，其动能为，则圆筒总动能为 其中m为圆筒质量。 由能量转化与守恒，有 代入相应表达式 得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ G22级高三第二学期 物理统练（二） 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，选出最符合题目要求的一项。 1. 抽制高强度纤维细丝时可用激光监测其粗细。如图所示，观察激光束经过细丝时在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化。这一过程利用了光的（　　） A. 干涉现象 B. 衍射现象 C. 折射现象 D. 色散现象 2. 关于热现象，下列说法正确的是（　　） A. 扩散现象说明分子间存在引力 B. 布朗运动是液体分子的无规则运动 C. 一定质量0°C的冰融化成0°C的水，其内能没有变化 D. 一定质量的理想气体对外做功，内能不一定减少 3. 一个氢原子从n=2能级跃迁到n=3能级，也就是氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道，该原子（　　） A. 吸收光子，能量增大 B. 吸收光子，能量减小 C. 放出光子，能量增大 D. 放出光子，能量减小 4. 2020年11月18日，东北大部分地区发生罕见强雨雪风冻天气，一日之内温度骤降16℃，给生产生活带来诸多不便。如图所示，冰天雪地中，共享单车上结冻的冰柱都呈现水平方向。若仅从受力角度分析，下列推理可能正确的是（　　） A. 风力水平向左 B. 风力水平向右 C. 风力斜向左上 D. 风力斜向右下 5. 一列简谐横波在x轴上传播，某时刻的波形如图所示，a、b、c为介质中三个质点，a 正沿图中所示方向运动。下列选项正确的是（　　） A. 该波沿x轴负方向传播 B. 该时刻质点a的速度比质点b的速度大 C. 质点c的振幅大于质点a的振幅 D. 该时刻后，质点b比质点c先到达平衡位置 6. 如图所示，在点电荷形成的电场中有、两点，已知点电场强度的大小为，方向垂直于连线，电势为，点电场强度的大小为，方向与连线成角，电势为，下列说法正确的是（　　） A. B. C. D. 7. 在一次利用无人机投送救援物资时，距离水平地面高度h处，无人机以速度v0水平匀速飞行并释放一包裹，不计空气阻力，重力加速度为g。下列选项正确的是（　　） A. 包裹在空中飞行的时间为 B. 包裹落地时的速度大小为 C. 包裹释放点到落地点的水平距离为 D. 包裹下落过程中机械能不断增大 8. 在电荷量为Q的点电荷产生的电场中，将无限远处的电势规定为零时，距离该点电荷r处的电势为，其中k为静电力常量，多个点电荷产生的电场中某点的电势，等于每个点电荷单独存在的该点的电势的代数和。电荷量分别为和的两个点电荷产生的电场的等势线如图中曲线所示（图中数字的单位是伏特），则（　　） A. ， B. ， C. ， D. ， 9. 某同学测定玻璃砖的折射率。如图所示，半圆形玻璃砖的直径边界为EF、半圆弧边界为ECF，CD垂直EF并过圆心O。某次实验中，他沿OA画一条直线，并在OA线上适当位置竖直插上两枚大头针P1、P2；放上玻璃砖后，在另一侧依次寻找合适位置竖直插上大头针P3、P4，移走玻璃砖和大头针后，过P3、P4针孔作出直线OB，OB可看成沿OA入射的光透过玻璃砖后的折射光线。下列选项正确的是（　　） A. 测定折射率的表达式为 B. 作图时必需在纸上画出EF边界和ECF边界 C. 沿AO方向看去，P1会挡住P2、P3、P4 D. 实验中∠AOC可以取0~90°之间的任意值 10. 如图所示，两个平行金属板水平放置，要使一个电荷量为-q、质量为m的微粒，以速度v沿两板中心轴线S1S2向右运动，可在两板间施加匀强电场或匀强磁场。设电场强度为E，磁感应强度为B，不计空气阻力，已知重力加速度为g。下列选项可行的是（　　） A. 只施加竖直向上的电场，且满足 B. 只施加竖直向上的磁场，且满足 C. 同时施加竖直向下的电场和竖直向上的磁场，且满足 D. 同时施加竖直向下的电场和垂直纸面向里的磁场，且满足 11. 如图甲所示，质量为m=4.0kg的物体静止在水平地面上，在水平推力F作用下开始运动，水平推力F随位移x变化的图像如图乙所示（x=4.0 m后无推力存在）。已知物体与地面之间的动摩擦因数μ=0.50，取重力加速度g=10m/s2，下列选项正确的是（　　） A. 物体在水平地面上运动的最大位移是4.0m B. 物体的最大加速度为25m/s2 C. 在物体运动过程中推力做的功为200J D. 在距出发点3.0m位置时物体的速度达到最大 12. 如图所示，两个摆长均为L的单摆，摆球A、B质量分别为m1、m2，悬点均为O。在O点正下方0.19L处固定一小钉。初始时刻B静止于最低点，其摆线紧贴小钉右侧，A从图示位置由静止释放（θ足够小），在最低点与B发生弹性正碰。两摆在整个运动过程中均满足简谐运动条件，悬线始终保持绷紧状态且长度不变，摆球可视为质点，不计碰撞时间及空气阻力，重力加速度为g。下列选项正确的是（　　） A. 若m1=m2，则A、B在摆动过程中最大振幅之比为9:10 B. 若m1=m2，则每经过时间A回到最高点 C. 若m1>m2，则A与B第二次相遇不最低点 D. 若m1<m2，则A与B第二次相遇必最低点 13. 科学家们曾设想存在磁单极子，即一些仅带有N极或S极单一磁极的磁性物质。假设在P点有一个固定的磁单极子，在其周围形成均匀辐射磁场，磁感线如图所示。当质量为m半径为R的导体圆环通有恒定的电流时，恰好能静止在该磁单极子正上方，环心与P点的距离为H，且圆环平面恰好沿水平方向。已知距磁单极子r处的磁感应强度大小为，其中k为已知常量，重力加速度为g。下列选项正确的是（　　） A. 圆环静止时磁场对环的安培力使其有沿半径方向扩张的趋势 B. 圆环静止时可由题中条件求出环中电流的大小 C. 若将圆环竖直向上平移一小段距离后由静止释放，下落过程中环中电流不受影响 D. 若将圆环竖直向上平移一小段距离后由静止释放，下落过程中环的加速度先增大后减小 14. 根据国家能源局统计，截止到2023年9月，我国风电装机4亿千瓦，连续13年居世界第一位，湖南在国内风电设备制造领域居于领先地位。某实验小组模拟风力发电厂输电网络供电的装置如图所示。已知发电机转子以角速度匀速转动，升、降压变压器均为理想变压器，输电线路上的总电阻可简化为一个定值电阻。当用户端接一个定值电阻R时，上消耗的功率为P。不计其余电阻，下列说法正确的是（ ） A. 风速增加，若转子角速度增加一倍，则上消耗的功率为4P B. 输电线路距离增加，若阻值增加一倍，则消耗的功率为4P C. 若升压变压器副线圈匝数增加一倍，则上消耗的功率为8P D. 若在用户端再并联一个完全相同的电阻R，则上消耗的功率为6P 第二部分 本部分共6题，共58分。 15. 某同学用如图甲所示的装置来探究弹簧弹力和长度的关系，把弹簧上端固定在铁架台的横杆上，记录弹簧自由下垂时下端所到达的刻度位置。然后，在弹簧下端悬挂不同质量的钩码，记录每一次悬挂钩码的质量和弹簧下端的刻度位置。实验中弹簧始终处于弹性限度内，通过分析数据得出实验结论。 （1）实验时认为可以用钩码所受重力的大小代替弹簧弹力的大小，这样做的依据是_______________ （2）以弹簧受到的弹力为纵轴、弹簧长度为横轴建立直角坐标系，依据实验数据作出的图像，如图乙所示。由图像可知：弹簧自由下垂时的长度_____，弹簧的劲度系数_____。 （3）实验中未考虑弹簧自身受到的重力，这对弹簧劲度系数的测量结果_____（选填“有”或“无”）影响，请说明理由：_______________ 16. （1）通过实验测量某金属丝的电阻率。 ①用螺旋测微器测量金属丝的直径，测量示数如图1所示，可得金属丝直径的测量值d =_____________ mm。 ②将该金属丝绕在陶瓷管上，电阻值约为25Ω。除了开关、若干导线之外还提供了如表1所示的器材： 表1 器材名称 规格 电压表 量程0~3V（内阻约为3kΩ） 0~15V（内阻约为15kΩ） 电流表 量程0~0.6A（内阻约为0.1Ω） 0~3A（内阻约为0.02Ω） 滑动变阻器 总电阻为10Ω 直流电源 电动势6V和12V 为较准确测量该金属丝的阻值，某同学用所给器材组成实验电路，如图2所示。图中某个器材的连接有不当之处，该器材是___________，理由是_________________________。 ③若测得金属丝的长度为L，直径为d，电阻为R，则金属丝的电阻率ρ=_____________。 （2）家庭装修时需要根据用电功率的不同选择相应粗细的导线，表2是不同横截面积的铜导线常温下允许的负载电流范围。小明家正在装修，配备电器如表3所示，请你帮助他在安全、经济的原则下选择粗细合适的总干路导线，其序号为_______________，写出选择依据：__________。 表2 导线序号 横截面积（mm2） 允许长期负载电流（A） A 1.0 6~8 B 1.5 8~15 C 2.5 16~25 D 4.0 25~32 E 6.0 32~40 F 10.0 50~65 G 16.0 70~90 表3 电器名称 电功率（W） 电器名称 电功率（W） 空调机 2000-3000 抽油烟机 100 电冰箱 50-150 电热水器 2000 洗衣机 400 吸尘器 800 电水壶 1000 电脑设备 200 电饭煲 800 电视机 100 微波炉 1000 其他常用 600 17. 2021年2月10日19时52分，我国首次火星探测任务“天问一号”探测器实施近火捕获制动，成功实现环绕火星运动，成为我国第一颗人造火星卫星。在“天问一号”环绕火星做匀速圆周运动时，距火星表面的高度为h，周期为。已知火星的半径为R，引力常量为G，不考虑火星自转的影响。求： （1）“天问一号”环绕火星运动的线速度的大小v； （2）火星的质量M； （3）火星表面的重力加速度的大小g。 18. 如图1所示，在光滑水平面上固定一根足够长的直导线，通有恒定电流。质量为m，电阻为R的正方形金属框静止在水平面内，以金属框的一个顶点为坐标原点，在水平面内建立直角坐标系，x轴与导线平行，y轴与导线垂直。现给金属框一个大小为v0、方向与x轴正方向成θ角的初速度，金属框在之后的运动中始终处于通电直导线的磁场中且没有转动。 （1）判断金属框刚运动时感应电流的方向； （2）在图2中分别画出金属框沿x轴、y轴分速度vx、vy随时间t变化的示意图； （3）不计其他能量损失，求金属框在整个运动过程中产生焦耳热。 19. 一种获得高能粒子的装置如图所示。环形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场，A、B为环形区域内两块中心开有小孔的极板。t=0时A板电势为+U，B板电势为零，质量为m、电荷量为+q的粒子在A板小孔处由静止开始加速；粒子离开B板时，A板电势立即变为零，此后粒子在环形区域内做半径为R的圆周运动。每当粒子到达A板时，A板电势变为+U，离开B板时，A板电势变为零；B板电势始终为零。如此往复，粒子在电场中一次次被加速。为使粒子在环形区域内绕行半径不变，需不断调节磁场的强弱。A、B板间距远小于R，不考虑电场、磁场变化产生的影响，不考虑相对论效应的影响，不计粒子的重力。 （1）求粒子绕行第一圈时线速度的大小v1； （2）求粒子绕行第n圈时，磁感应强度的大小Bn及等效电流In； （3）在粒子绕行的整个过程中，A板电势可否始终保持+U？并说明理由。 20. 摩擦传动装置结构简单，容易制造，在生产生活中得到广泛应用。 （1）如图1所示为打印机送纸装置。搓纸辊旋转带动纸张前进走纸，摩擦片在纸张下方贴紧，施加阻力分离纸张，以保证只有一张纸前移且避免两张纸同时送入。已知搓纸辊和纸张之间的动摩擦因数为，纸张之间的动摩擦因数为，纸张和摩擦片之间的动摩擦因数为。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不计纸张质量及空气阻力。 a.电机带动搓纸辊使搓纸辊始终以角速度ω0转动。设一张纸的长度为L，搓纸辊半径为r，计算打印机送入一张纸所需的时间； b.为保证送纸装置正常工作，分析说明、和的大小关系。 （2）一种使用摩擦传动的变速箱，其内部结构可简化为图2，薄壁圆筒1和薄壁圆筒2均可绕自身的光滑转轴转动，且它们的转轴平行。开始时圆筒2静止，圆筒1以角速度ω转动，某时刻使两圆筒相接触，由于摩擦，一段时间后两圆筒接触面间无相对滑动。圆筒1半径为R，质量为m1，圆筒2质量为m2。设两圆筒相互作用过程中无其他驱动力，不计空气阻力。求： a.两圆筒无相对滑动时圆筒1的角速度； b.从两圆筒接触到无相对滑动过程中系统产生的热量Q。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $