临考押题卷01-2025年高考物理冲刺抢压秘籍（北京专用）

2025年高考物理临考押题卷01 （北京专用） 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、单项选择题：本题共14小题，每小题3分，共42分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。 1．位于我省合肥的核聚变大科学装置“夸父”预计于2025年底全面建成，它将用来验证我国“人造太阳”实验的关键技术。下列关于核聚变反应的说法正确的是（    ） A．核聚变反应过程中没有质量亏损 B．核聚变反应后原子核的总质量增加 C．核聚变反应后，核子的比结合能增加 D．核聚变反应后，核子的比结合能减小 2．我国新能源纯电动汽车技术发展迅速。某型号电动汽车在一次刹车测试中，以初速度90km/h、加速度做匀减速直线运动。该汽车刹车6s后的速度为（　　） A．0 B． C．15m/s D．60m/s 3．在2024年11月珠海航展上，中国自主研制的新一代隐身战斗机歼-35A首次公开亮相。歼-35A表演时在某段时间内的轨迹如图所示，这段时间内关于歼-35A沿x轴方向和沿y轴方向的运动判断可能正确的是（　　） A．沿x轴方向做匀速直线运动，沿y轴方向先做匀加速运动后做匀减速运动 B．沿x轴方向做匀速直线运动，沿y轴方向先做匀减速运动后做匀加速运动 C．沿x轴方向先做匀加速运动后做匀速运动，沿y轴方向做匀速直线运动 D．沿x轴方向先做匀减速运动后做匀速运动，沿y轴方向做匀速直线运动 4．如图所示为充满了一定质量理想气体的密封气柱袋，主要用于保护易碎、易损坏的物品。当气柱袋受到快速挤压过程中与外界无热量交换，关于快速挤压过程中的气柱袋内的气体，下列说法正确的是（　　） A．内能不变 B．压强不变 C．气体对外做功 D．分子热运动的平均动能增大 5．北京人形机器人创新中心在北京经开区发布了全球首个纯电驱拟人奔跑的全尺寸人形机器人“天工”，如图所示。若“天工”机器人沿倾角为30°的斜面向上先匀速行走，再以0.1g的加速度沿斜面向上加速行走，斜面对机器人的作用力分别为和，当地重力加速度为g，忽略空气阻力，则等于（　　） A．1 B． C． D． 6．空下落的雨滴，由于空气阻力的原因，接近地面时已经达到匀速。如图所示，离地面高度为H的雨滴，由静止开始竖直下落，下落过程中受到的空气阻力大小与速度大小成正比，即f=kv（k为常数），以地面为零势能面，雨滴下落过程中机械能E随下落的高度h及所受合外力的功率P随速度大小v变化的图像可能正确的是（　　） A．B．C． D． 7．如图所示是双缝干涉实验装置，用绿色激光照射双缝时，光屏上有明暗相间的条纹。若其他条件不变，则下列说法正确的是（　　） A．减小双缝到光屏的距离，条纹间距变小 B．减小光源到双缝的距离，条纹间距变大 C．换用蓝色激光照射双缝，条纹间距变大 D．换用红色激光照射双缝，条纹间距变小 8．位于坐标原点O的波源在t=0时开始振动，振动图像如图所示，所形成的简谐横波沿x轴正方向传播。在t1=1.2s时，平衡位置在x=6.0m处的质点P开始振动，则（　　） A．波的周期是1.2s B．波的振幅是0.2m C．波的传播速度是5.0m/s D．平衡位置在x=8.0m处的质点Q开始振动时，质点P处于波谷位置 9．如图所示，这是清洗汽车用的高压水枪。设水枪出水口的直径为D， 水流以速度 v 从枪口喷出，近距离垂直喷射到车身。所有喷到车身的水流，约有向四周溅散开，溅起时垂直车身向外的速度为 ，其余 的水流撞击车身后无反弹地顺着车流下，由于水流与车身的作用时间较短，因此在分析水流对车身的作用力时可忽略水流所受的重力。已知水的密度为，水流对车身的平均冲击力大小为（　　）    A． B． C． D． 10．传感器是采集信息的一种重要元件，如图所示是一种电容式压力传感器，当待测压力作用于可动电极时，使它发生形变，从而改变传感器的电容。若流经灵敏电流计的电流方向向左时，指针向右偏。当待测压力突然增大时，下列说法中正确的是（　　） A．电容器的电容将减小 B．灵敏电流表指针向左偏转 C．M点的电势比N点的低 D．若电流计示数稳定且不为零，说明压力F不再变化 11．如图，A、B、C为圆周上三点，O为圆心，半径为，，空间中存在与纸面平行的匀强电场，A、B、C三点的电势分别为5V、4V、3V，下列说法正确的是（　　） A．电场强度沿OB方向 B．电场强度沿AC方向 C．电场强度的大小为 D．电场强度的大小为2V/m 12．如图甲所示，在匀强磁场中，一巨型金属线圈两次不同的转速绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势随时间变化的图像分别如图乙中曲线a、b所示，则（　　） A．曲线a、b对应的线圈转速之比为 B．两次时刻穿过线圈的磁通量均为零 C．曲线b表示的交变电动势有效值为 D．曲线a表示的交变电动势的表达式为 13．如图所示，新能源汽车由地面供电装置（主要装置是发射线圈，并直接连接电源）将电能传送至轿车底部的感应装置（主要装置是接收线圈，并连接充电电池），对车载电池进行充电。则（　　） A．发射线圈和接收线圈的磁通量变化率相等 B．地面供电装置中的电源输出的可以是恒定电压 C．增大发射线圈与接收线圈的间距，接收线圈中感应电流的频率不变 D．车身中感应线圈中感应电流磁场总是与地面发射的电流的磁场方向相反 14．2023年诺贝尔物理学奖授予了“为研究物质中的电子动力学而产生阿秒（）光脉冲实验方法”的三位物理学家，他们的实验为人类探索原子和分子内部的电子世界提供了新的工具。科学研究表明，人类所能测量的最短长度和最短时间都存在一个极限，分别称为普朗克长度和普朗克时间tp，两者之间满足关系（c为真空中的光速）。推导普朗克长度和普朗克时间需要用到三个常数：万有引力常量G、光速c和普朗克常数h。已知普朗克常数h的单位为J·s，下列关系式正确的是（　　） A． B． C． D． 二、实验题（本大题共2小题，共18.0分。第一小题8分，第二小题10分） 15．在“验证机械能守恒定律”实验中。 (1)甲同学采用让重物静止下落的方法验证机械能守恒，实验装置如图所示。下列说法正确的是（    ） A．实验前必需用天平测出重物的质量 B．打点计时器应接低压直流电源 C．实验时先通电，稳定后再释放纸带 D．实验时纸带与打点计时器的两个限位孔应在同一竖直线上 (2)甲同学选取了如图所示的一条纸带，O点是重锤开始下落时打出的点，A、B、C是按打点先后顺序选取的三个计数点。通过测量得到O、A间距离为，O、B间距离为，O、C间距离为。已知计数点A、B间和B、C间的时间间隔均为T，重锤质量为m，当地重力加速度为g。从重锤开始下落到打点计时器打B点的过程中，重锤动能的增加量 。如果与 近似相等，则可验证机械能守恒（用题目中所测量和已知量表示）。 (3)乙同学利用气垫导轨和光电门等器材验证机械能守恒，实验装置如图所示。实验前，将气垫导轨调至水平、滑块通过细线与托盘和砝码相连。开启气泵，待出气稳定后将滑块从图示位置由静止释放，读出挡光条通过光电门的挡光时间为t。已知刚释放时挡光条到光电门的距离为l，挡光条的宽度为d，且，托盘和砝码的总质量为m，滑块和挡光条的总质量为M，当地的重力加速度为g。在滑块从静止释放到运动到光电门的过程中，系统重力势能的减少量；系统动能的增加量 。在误差允许的范围内，如果，则可验证系统的机械能守恒。 16．要描绘一个标有“，”字样的小灯泡的伏安特性曲线，要求小灯泡两端的电压可以由零逐渐增加到，且便于操作。实验室可以提供的器材有： A．电流表（量程250mA，内阻约） B．电流表（量程3A，内阻约） C．电压表V（量程3V，内阻约） D．滑动变阻器（阻值，额定电流2A） E．滑动变阻器（阻值，额定电流1A） F．电源（，内阻不计） H．开关、导线若干 回答下列问题： (1)实验过程中，电流表应选 ，滑动变阻器应选 （填仪器前面的字母代号）； (2)在开关S闭合以前，图甲中滑动变阻器的滑片应置于 端（选填“a”或“b”）； (3)为了测量数据尽可能准确，图甲中导线c应接到 点（选填“1”或“2”），由于电表不是理想电表，造成这种接法测得的小灯泡的电阻 真实值（选填“小于”“等于”或“大于”）； (4)实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示。如果将这个小灯泡接到电动势为3.0V，内阻为的电源两端，小灯泡的实际功率是 W（计算结果保留2位有效数字）。 三.计算题：本题共4小题，共40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。 17．（8分）2014年，我国成功研发出世界上第一台100MeV质子回旋加速器，它在国防核科学研究，放射性核素物理研究，肿瘤治疗等领域具有广泛的应用前景。某小型回旋加速器其结构示意图如图所示，D1和D2是两个中空的、半径为R的半圆型金属盒，两盒之间窄缝的宽度为d，它们之间有一定的电势差U.两个金属盒处于与盒面垂直的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。D1盒的中央A处的粒子源可以产生质量为m、电荷量为+q的粒子，粒子每次经过窄缝都会被电场加速，之后进入磁场做匀速圆周运动，经过若干次加速后，粒子从金属盒D1边缘离开，忽略粒子的初速度、粒子的重力、粒子间的相互作用及相对论效应。 (1)求粒子离开加速器时获得的最大动能Ekm； (2)分析带电粒子的运动轨迹时，求第N次加速后匀速圆周运动轨道半径。 18．（10分）如图所示，水平传送带上表面离地高度为1.25m，以2m/s的速度沿顺时针匀速转动，一个物块在地面上以一定的初速度斜向右上抛出，刚好沿水平方向滑上传送带，物块开始在地面上的位置离传送带左端A的水平距离为2m，重力加速度g取，物块与传送带间的动摩擦因数为0.5，传送带长为2m，不计物块的大小，求： (1)物块在地面上抛出时的初速度大小； (2)物块从传送带A端运动到B端所用时间为多少。 19．（10分）螺旋星系中有大量的恒星和星际物质，主要分布在半径为R的球体内，球体外仅有极少的恒星。球体内物质总质量为M，可认为均匀分布，球体内外的所有恒星都绕星系中心做匀速圆周运动，恒星到星系中心的距离为r，引力常量为G。 (1)求区域的恒星做匀速圆周运动的速度大小v与r的关系； (2)根据电荷均匀分布的球壳内试探电荷所受库仑力的合力为零，利用库仑力与万有引力的表达式的相似性和相关力学知识，求区域的恒星做匀速圆周运动的速度大小v与r的关系； (3)宇宙中某恒星质量是太阳质量的8倍，单位时间内向外辐射的能量是太阳的16倍。设想地球“流浪”后绕此恒星公转，且在新公转轨道上的温度与“流浪”前一样。地球绕太阳公转的周期为，绕此恒星公转的周期为，求。 20．（12分）近年来，电动汽车在我国迅速发展，其动力装置是电动机。如图甲所示是一台最简单的直流电动机模型示意图，固定部分（定子）装了一对磁极，旋转部分（转子）装了圆柱形铁芯，将abcd矩形单匝导线框固定在转子铁芯上，能与转子一起绕轴转动。线框与铁芯是绝缘的，线框通过换向器与直流电源连接。定子与转子之间的空隙很小，可认为磁场沿径向分布，线框无论转到什么位置，它的平面都跟磁感线平行，如图乙所示，线框所处位置的磁感应强度大小均为B。已知ab、cd边的质量均为M、长度均为L，其他部分质量不计，线框总电阻为R。电源电动势为E，内阻不计。当闭合开关S，线框由静止开始在磁场中转动，忽略一切阻力与摩擦，以及线圈的自感系数。 (1)分别求出刚闭合开关S后瞬间、线框的转速达到稳定后线框中的电流和； (2)求闭合开关后，线框由静止开始转动，到转动速率达到稳定的过程中，线框ab边能达到的最大速度和电源所释放的电能W； (3)当用电动机带动其他机器稳定工作时，线框的ab、cd边相当于都受到与转动速度方向相反、大小恒定的阻力f，f不同转动速率也不同。写出此时电动机工作效率的表达式，并求出当时，线框的ab、cd边转动的速率。 试卷第2页，共21页 4 / 21 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2025年高考物理临考押题卷01 （北京专用） 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、单项选择题：本题共14小题，每小题3分，共42分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。 1．位于我省合肥的核聚变大科学装置“夸父”预计于2025年底全面建成，它将用来验证我国“人造太阳”实验的关键技术。下列关于核聚变反应的说法正确的是（    ） A．核聚变反应过程中没有质量亏损 B．核聚变反应后原子核的总质量增加 C．核聚变反应后，核子的比结合能增加 D．核聚变反应后，核子的比结合能减小 【答案】C 【详解】AB．核聚变反应过程中存在质量亏损，核聚变反应后原子核的总质量减少，故AB错误； CD．核聚变反应后，反应后的原子核比反应前的原子核更稳定，核子的比结合能增加，故C正确，D错误。 故选C。 2．我国新能源纯电动汽车技术发展迅速。某型号电动汽车在一次刹车测试中，以初速度90km/h、加速度做匀减速直线运动。该汽车刹车6s后的速度为（　　） A．0 B． C．15m/s D．60m/s 【答案】A 【详解】汽车刹车后做匀减速直线运动，初速度为；加速度大小为，根据公式计算出刹车时间为；5s后汽车静止，汽车刹车6s后的速度为0。 故选A。 3．在2024年11月珠海航展上，中国自主研制的新一代隐身战斗机歼-35A首次公开亮相。歼-35A表演时在某段时间内的轨迹如图所示，这段时间内关于歼-35A沿x轴方向和沿y轴方向的运动判断可能正确的是（　　） A．沿x轴方向做匀速直线运动，沿y轴方向先做匀加速运动后做匀减速运动 B．沿x轴方向做匀速直线运动，沿y轴方向先做匀减速运动后做匀加速运动 C．沿x轴方向先做匀加速运动后做匀速运动，沿y轴方向做匀速直线运动 D．沿x轴方向先做匀减速运动后做匀速运动，沿y轴方向做匀速直线运动 【答案】A 【详解】AB．物体做曲线运动时，所受合外力指向曲线的凹侧，若沿x轴方向做匀速直线运动，则沿x轴方向合外力为0，由轨迹可知沿y轴方向可能先做匀加速运动后做匀减速运动，不可能先做匀减速运动后做匀加速运动，故A正确，B错误； CD．同理沿y轴方向做匀速直线运动，沿x轴方向可能先做匀减速运动后做加速运动，不可能后做匀速运动，更不可能先做匀加速运动后做匀速运动，故CD错误。 故选A。 4．如图所示为充满了一定质量理想气体的密封气柱袋，主要用于保护易碎、易损坏的物品。当气柱袋受到快速挤压过程中与外界无热量交换，关于快速挤压过程中的气柱袋内的气体，下列说法正确的是（　　） A．内能不变 B．压强不变 C．气体对外做功 D．分子热运动的平均动能增大 【答案】D 【详解】A．气柱袋受到快速挤压时，体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律得知气体的内能增大。故A错误； B．气体的体积变小，内能增大，温度升高；根据理想气体的状态方程 可知，气体的压强必定增大，故B错误； C．气体的体积减小，外界对气体做功，故C错误； D．气体的体积减小，外界对气体做功；内能增大，温度升高，分子热运动的平均动能增大；D正确。 故选D。 5．北京人形机器人创新中心在北京经开区发布了全球首个纯电驱拟人奔跑的全尺寸人形机器人“天工”，如图所示。若“天工”机器人沿倾角为30°的斜面向上先匀速行走，再以0.1g的加速度沿斜面向上加速行走，斜面对机器人的作用力分别为和，当地重力加速度为g，忽略空气阻力，则等于（　　） A．1 B． C． D． 【答案】C 【详解】当机器人匀速行走时，根据平衡条件可知 当机器人以的加速度向上加速行走时，受力关系如图所示 由余弦定理有；解得；所以 故选C。 6．空下落的雨滴，由于空气阻力的原因，接近地面时已经达到匀速。如图所示，离地面高度为H的雨滴，由静止开始竖直下落，下落过程中受到的空气阻力大小与速度大小成正比，即f=kv（k为常数），以地面为零势能面，雨滴下落过程中机械能E随下落的高度h及所受合外力的功率P随速度大小v变化的图像可能正确的是（　　） A．B．C． D． 【答案】D 【详解】AB．雨滴下落，机械能E的减少量等于克服空气阻力f做的功，故图像斜率的绝对值 根据牛顿第二定律有 雨滴做加速度减小的加速运动，当a=0时，速度达到最大， 故落到地面时 因此E-h图像斜率的绝对值越来越大，落地时E>0，AB错误； CD．合外力的功率 因此P是关于v的二次函数，且当v=0和时，P=0，C错误，D正确。 故选D。 7．如图所示是双缝干涉实验装置，用绿色激光照射双缝时，光屏上有明暗相间的条纹。若其他条件不变，则下列说法正确的是（　　） A．减小双缝到光屏的距离，条纹间距变小 B．减小光源到双缝的距离，条纹间距变大 C．换用蓝色激光照射双缝，条纹间距变大 D．换用红色激光照射双缝，条纹间距变小 【答案】A 【详解】根据条纹间距公式 其中为双缝到光屏的距离，为双缝的宽度： A．根据条纹间距公式可知减小双缝到光屏的距离，条纹间距变小，故A正确； B．根据条纹间距公式可知减小光源到双缝的距离，条纹间距不变，故B错误； C．蓝光的波长绿光的波长短，根据条纹间距公式可知换用蓝色激光照射双缝，条纹间距变小，故C错误； D．红光的波长绿光的波长长，根据条纹间距公式可知换用红色激光照射双缝，条纹间距变大，故D错误。 故选A。 8．位于坐标原点O的波源在t=0时开始振动，振动图像如图所示，所形成的简谐横波沿x轴正方向传播。在t1=1.2s时，平衡位置在x=6.0m处的质点P开始振动，则（　　） A．波的周期是1.2s B．波的振幅是0.2m C．波的传播速度是5.0m/s D．平衡位置在x=8.0m处的质点Q开始振动时，质点P处于波谷位置 【答案】C 【详解】A．由波源的振动图像可知，波的周期是T=0.8s，选项A错误； B．波的振幅是0.1m，选项B错误； C．波的传播速度是 选项C正确； D．波长 平衡位置在x=8.0m处的质点Q与质点P相距2m=0.5λ可知，PQ振动反向，则当Q质点开始振动时，质点P处于平衡位置，选项D错误。 故选C。 9．如图所示，这是清洗汽车用的高压水枪。设水枪出水口的直径为D， 水流以速度 v 从枪口喷出，近距离垂直喷射到车身。所有喷到车身的水流，约有向四周溅散开，溅起时垂直车身向外的速度为 ，其余 的水流撞击车身后无反弹地顺着车流下，由于水流与车身的作用时间较短，因此在分析水流对车身的作用力时可忽略水流所受的重力。已知水的密度为，水流对车身的平均冲击力大小为（　　）    A． B． C． D． 【答案】D 【详解】取 △t 时间内的水流为研究对象，则该时间内喷出水的质量， 利用动量定理列方程得；解得 故选D。 10．传感器是采集信息的一种重要元件，如图所示是一种电容式压力传感器，当待测压力作用于可动电极时，使它发生形变，从而改变传感器的电容。若流经灵敏电流计的电流方向向左时，指针向右偏。当待测压力突然增大时，下列说法中正确的是（　　） A．电容器的电容将减小 B．灵敏电流表指针向左偏转 C．M点的电势比N点的低 D．若电流计示数稳定且不为零，说明压力F不再变化 【答案】C 【详解】A．F向上压膜片电极，当待测压力突然增大时，由可知d减小，电容增大，故A错误； BC．由题可知，电容器的电压不变，若F向上压膜片电极，电容增大，根据可知电容器带电量增大，电容器充电，电路中形成逆时针方向的电流，则灵敏电流计指针向右偏；电流从N流向M，故M点的电势比N点的低，故C正确，B错误； D．若电流计示数稳定且不为零，说明电容器正在充放电，电容器的电容变化，说明压力F变化，故D错误。 故选C。 11．如图，A、B、C为圆周上三点，O为圆心，半径为，，空间中存在与纸面平行的匀强电场，A、B、C三点的电势分别为5V、4V、3V，下列说法正确的是（　　） A．电场强度沿OB方向 B．电场强度沿AC方向 C．电场强度的大小为 D．电场强度的大小为2V/m 【答案】B 【详解】AB．连接AC，则AC与OB交点的电势 可知OB为等势面，则场强方向沿AC方向，选项A错误，B正确； CD．电场强度的大小为；选项CD错误。 故选B。 12．如图甲所示，在匀强磁场中，一巨型金属线圈两次不同的转速绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势随时间变化的图像分别如图乙中曲线a、b所示，则（　　） A．曲线a、b对应的线圈转速之比为 B．两次时刻穿过线圈的磁通量均为零 C．曲线b表示的交变电动势有效值为 D．曲线a表示的交变电动势的表达式为 【答案】C 【详解】A．转速n在单位为r/s时，本质上就指频率，即有；故两者的转速之比为 故A错误； B．两次时刻线圈产生的感应电动势均为零，可知此时穿过线圈的磁通量变化量均为零，但穿过线圈的磁通量均最大，故B错误； C．线圈在磁场中，感应电动势的瞬时值为 则电动势的最大值；则有 曲线a表示的交变电动势最大值是30V，解得 则曲线b表示的交变电动势有效值为；故C正确； D．由图可知，a的周期为T=2×10-2s；则； 曲线a表示的交变电动势瞬时值为；故D错误。 故选C。 13．如图所示，新能源汽车由地面供电装置（主要装置是发射线圈，并直接连接电源）将电能传送至轿车底部的感应装置（主要装置是接收线圈，并连接充电电池），对车载电池进行充电。则（　　） A．发射线圈和接收线圈的磁通量变化率相等 B．地面供电装置中的电源输出的可以是恒定电压 C．增大发射线圈与接收线圈的间距，接收线圈中感应电流的频率不变 D．车身中感应线圈中感应电流磁场总是与地面发射的电流的磁场方向相反 【答案】C 【详解】A．由感应装置与供电装置的工作原理可知，非理想状态下由于能量损耗供电线圈和感应线圈的磁通量变化率不等，故A错误； B．如果地面供电装置中的电源输出恒定电压，那么发射线圈中的电流是恒定的，恒定电流产生的磁场是不变的。根据电磁感应定律，穿过接收线圈的磁通量不变，就不会产生感应电动势，无法实现对车载电池充电，所以电源输出的不能是恒定电压，故B错误； C．发射线圈与接收线圈中的磁通量变化的频率相同，增大发射线圈与接收线圈的间距，接收线圈电流的频率不变，故C正确； D．根据楞次定律，当穿过车身感应线圈的磁通量增加时，车身中感应线圈中感应电流磁场与地面发射的电流的磁场方向相反；当穿过车身感应线圈的磁通量减少时，车身中感应线圈中感应电流磁场与地面发射的电流的磁场方向相同，故D错误。 故选C。 14．2023年诺贝尔物理学奖授予了“为研究物质中的电子动力学而产生阿秒（）光脉冲实验方法”的三位物理学家，他们的实验为人类探索原子和分子内部的电子世界提供了新的工具。科学研究表明，人类所能测量的最短长度和最短时间都存在一个极限，分别称为普朗克长度和普朗克时间tp，两者之间满足关系（c为真空中的光速）。推导普朗克长度和普朗克时间需要用到三个常数：万有引力常量G、光速c和普朗克常数h。已知普朗克常数h的单位为J·s，下列关系式正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】普朗克常数h的单位为J·s，G万有引力常量的单位为N·m2/kg2，结合 1J=1N·m，1N=1kg·m/s2可知Gh单位为m5/s3，则普朗克长度为；且；普朗克时间为 故选D。 二、实验题（本大题共2小题，共18.0分。第一小题8分，第二小题10分） 15．在“验证机械能守恒定律”实验中。 (1)甲同学采用让重物静止下落的方法验证机械能守恒，实验装置如图所示。下列说法正确的是（    ） A．实验前必需用天平测出重物的质量 B．打点计时器应接低压直流电源 C．实验时先通电，稳定后再释放纸带 D．实验时纸带与打点计时器的两个限位孔应在同一竖直线上 (2)甲同学选取了如图所示的一条纸带，O点是重锤开始下落时打出的点，A、B、C是按打点先后顺序选取的三个计数点。通过测量得到O、A间距离为，O、B间距离为，O、C间距离为。已知计数点A、B间和B、C间的时间间隔均为T，重锤质量为m，当地重力加速度为g。从重锤开始下落到打点计时器打B点的过程中，重锤动能的增加量 。如果与 近似相等，则可验证机械能守恒（用题目中所测量和已知量表示）。 (3)乙同学利用气垫导轨和光电门等器材验证机械能守恒，实验装置如图所示。实验前，将气垫导轨调至水平、滑块通过细线与托盘和砝码相连。开启气泵，待出气稳定后将滑块从图示位置由静止释放，读出挡光条通过光电门的挡光时间为t。已知刚释放时挡光条到光电门的距离为l，挡光条的宽度为d，且，托盘和砝码的总质量为m，滑块和挡光条的总质量为M，当地的重力加速度为g。在滑块从静止释放到运动到光电门的过程中，系统重力势能的减少量；系统动能的增加量 。在误差允许的范围内，如果，则可验证系统的机械能守恒。 【答案】(1)CD；(2) ； ；(3) 【详解】（1）A．根据实验原理可知 质量被消去，则不需要天平，故A错误； B．实验中打点计时器必须使用交流电源，不能使用直流电源，故B错误； C．实验时应先接通打点计时器的电源再释放纸带，故C正确； D．实验时纸带与打点计时器的两个限位孔应在同一竖直线上，以减小摩擦，故D正确。 故选CD。 （2）[1]打点计时器打B点的速度为 重锤动能的增加量 [2]如果与近似相等，则可验证机械能守恒 （3）滑块经过光电门的速度为 系统动能的增加量 16．要描绘一个标有“，”字样的小灯泡的伏安特性曲线，要求小灯泡两端的电压可以由零逐渐增加到，且便于操作。实验室可以提供的器材有： A．电流表（量程250mA，内阻约） B．电流表（量程3A，内阻约） C．电压表V（量程3V，内阻约） D．滑动变阻器（阻值，额定电流2A） E．滑动变阻器（阻值，额定电流1A） F．电源（，内阻不计） H．开关、导线若干 回答下列问题： (1)实验过程中，电流表应选 ，滑动变阻器应选 （填仪器前面的字母代号）； (2)在开关S闭合以前，图甲中滑动变阻器的滑片应置于 端（选填“a”或“b”）； (3)为了测量数据尽可能准确，图甲中导线c应接到 点（选填“1”或“2”），由于电表不是理想电表，造成这种接法测得的小灯泡的电阻 真实值（选填“小于”“等于”或“大于”）； (4)实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示。如果将这个小灯泡接到电动势为3.0V，内阻为的电源两端，小灯泡的实际功率是 W（计算结果保留2位有效数字）。 【答案】(1) A 、D；(2)a；(3)1；小于；(4)0.38 【详解】（1）[1][2]小灯泡的额定电流为0.2A，则电流表应选A，滑动变阻器要接成分压电路，则应选阻值较小的D； （2）在开关S闭合以前，图甲中滑动变阻器的滑片应置于a端； （3）[1][2]小灯泡电阻较小，应采用电流表外接，则为了测量数据尽可能准确，图甲中导线c应接到1点，由于电表不是理想电表，造成这种接法测得的电流值偏大，根据可知，小灯泡的电阻测量值小于真实值； （4）将这个小灯泡接到电动势为3.0V，内阻为的电源两端，则U=E-Ir=3-5I 将此函数关系图像画在小灯泡的U-I图像上，则交点为电路的工作点，即I=0.185A，U=2.05V，则P=IU=0.38W 三.计算题：本题共4小题，共40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。 17．（8分）2014年，我国成功研发出世界上第一台100MeV质子回旋加速器，它在国防核科学研究，放射性核素物理研究，肿瘤治疗等领域具有广泛的应用前景。某小型回旋加速器其结构示意图如图所示，D1和D2是两个中空的、半径为R的半圆型金属盒，两盒之间窄缝的宽度为d，它们之间有一定的电势差U.两个金属盒处于与盒面垂直的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。D1盒的中央A处的粒子源可以产生质量为m、电荷量为+q的粒子，粒子每次经过窄缝都会被电场加速，之后进入磁场做匀速圆周运动，经过若干次加速后，粒子从金属盒D1边缘离开，忽略粒子的初速度、粒子的重力、粒子间的相互作用及相对论效应。 (1)求粒子离开加速器时获得的最大动能Ekm； (2)分析带电粒子的运动轨迹时，求第N次加速后匀速圆周运动轨道半径。 【答案】(1)；(2) 【详解】（1）粒子在磁场中由洛伦兹力提供向心力，当粒子从金属盒边缘离开，其速度最大，动能最大，可得 根据动能公式有 联立解得粒子离开加速器时获得的最大动能 （2）第次加速后，对粒子应用动能定理 后由洛伦兹力提供向心力 可得其半径为 联立解得 18．（10分）如图所示，水平传送带上表面离地高度为1.25m，以2m/s的速度沿顺时针匀速转动，一个物块在地面上以一定的初速度斜向右上抛出，刚好沿水平方向滑上传送带，物块开始在地面上的位置离传送带左端A的水平距离为2m，重力加速度g取，物块与传送带间的动摩擦因数为0.5，传送带长为2m，不计物块的大小，求： (1)物块在地面上抛出时的初速度大小； (2)物块从传送带A端运动到B端所用时间为多少。 【答案】(1)；(2) 【详解】（1）设物块做斜上抛运动的时间为t，则 解得 物块抛出后，沿竖直方向的分速度 物块抛出后沿水平方向的分速度 则抛出时的初速度 （2）物块滑上传送带后，沿传送带先做匀减速运动，根据牛顿第二定律 解得 物块在传送带上匀减速运动的距离 匀减速运动的时间 匀速运动的时间 运动的总时间 19．（10分）螺旋星系中有大量的恒星和星际物质，主要分布在半径为R的球体内，球体外仅有极少的恒星。球体内物质总质量为M，可认为均匀分布，球体内外的所有恒星都绕星系中心做匀速圆周运动，恒星到星系中心的距离为r，引力常量为G。 (1)求区域的恒星做匀速圆周运动的速度大小v与r的关系； (2)根据电荷均匀分布的球壳内试探电荷所受库仑力的合力为零，利用库仑力与万有引力的表达式的相似性和相关力学知识，求区域的恒星做匀速圆周运动的速度大小v与r的关系； (3)宇宙中某恒星质量是太阳质量的8倍，单位时间内向外辐射的能量是太阳的16倍。设想地球“流浪”后绕此恒星公转，且在新公转轨道上的温度与“流浪”前一样。地球绕太阳公转的周期为，绕此恒星公转的周期为，求。 【答案】(1)（）；(2)（）；(3) 【详解】（1）由题可知，星系中心就是半径为R的球体的球心，区域的恒星设其质量为绕星系中心做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力得 解得（） （2）由题意通过类比可知质量分布均匀的球壳对壳内物体的万有引力也为零。设在区域内，半径为r的球体内的内物质总质量为；根据球体积公式 可得 同理，由万有引力提供向心力得 解得区域内的恒星的速度大小v与r的关系为（） （3）设太阳的辐射功率为P，日地之间的距离为r，地球上每单位面积上获得的热功率为，则有 宇宙中某恒星质量单位时间内向外辐射的能量是太阳的16倍，且地球在新公转轨道上的温度与“流浪”前一样，则有 解得地球在新公转轨道上运动的轨道半径为 卫星在轨道半径为r上做匀速圆周运动时周期为T，根据万有引力提供向心力，则有 解得 所以有 20．（12分）近年来，电动汽车在我国迅速发展，其动力装置是电动机。如图甲所示是一台最简单的直流电动机模型示意图，固定部分（定子）装了一对磁极，旋转部分（转子）装了圆柱形铁芯，将abcd矩形单匝导线框固定在转子铁芯上，能与转子一起绕轴转动。线框与铁芯是绝缘的，线框通过换向器与直流电源连接。定子与转子之间的空隙很小，可认为磁场沿径向分布，线框无论转到什么位置，它的平面都跟磁感线平行，如图乙所示，线框所处位置的磁感应强度大小均为B。已知ab、cd边的质量均为M、长度均为L，其他部分质量不计，线框总电阻为R。电源电动势为E，内阻不计。当闭合开关S，线框由静止开始在磁场中转动，忽略一切阻力与摩擦，以及线圈的自感系数。 (1)分别求出刚闭合开关S后瞬间、线框的转速达到稳定后线框中的电流和； (2)求闭合开关后，线框由静止开始转动，到转动速率达到稳定的过程中，线框ab边能达到的最大速度和电源所释放的电能W； (3)当用电动机带动其他机器稳定工作时，线框的ab、cd边相当于都受到与转动速度方向相反、大小恒定的阻力f，f不同转动速率也不同。写出此时电动机工作效率的表达式，并求出当时，线框的ab、cd边转动的速率。 【答案】(1)；；(2)，；(3) 【详解】（1）刚闭合开关S，线框中的电流为 线框的转速达到稳定后，线框的转动不再加速，又因不计一切阻力和摩擦，所以稳定后ab、cd边所受安培力为0，因此线框中的电流为。 （2）线框转动速率达到稳定时，ab、cd边产生的感应电动势与电源的电动势相等，所以稳定时有 解得 在很短的时间内可认为电流不变，以ab为研究对象，在ab边转动的方向应用动量定理得 对整个过程求和有 其中为在整个过程中通过杆横截面的电量，又因为电源所释放的电能为 联立以上各式求得 （3）因线框ab边和cd边所受的阻力均为f，当线框稳定转动时，线框ab边和cd边所受安培力大小与f相等，即f=BIL 则电动机的输出功率可表示为P=2 fv= 2BILv 又因为电源消耗的功率为EI，所以效率为 又因为；解得 当= 50%时，解得 试卷第2页，共21页 4 / 21 学科网（北京）股份有限公司 $$