精品解析：北京市清华大学附属中学2024-2025学年高三下学期3月统练物理试卷

G22级高三第二学期 物理统练（三） 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. 关于热学知识，下列说法正确的是（　　） A. 布朗运动就是液体分子的无规则运动 B. 当分子间距离增大时，分子间作用力一定减小 C. 一定质量的理想气体，温度升高，其内能一定增加 D. 热量可以从低温物体传到高温物体而不引起其他变化 2. 下列四幅图涉及不同的物理知识，其中说法正确的是（　　） A. 甲图中，原子核D和E聚变成原子核F要放出能量 B. 乙图中，卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，发现了质子和中子 C. 丙图中，原来有1000个氡222，经过一个半衰期的时间，一定还剩余500个 D. 丁图中，链式反应属于重核的天然衰变 3. 下列说法正确的是（ ） A. 用三棱镜观察太阳光谱是利用光的干涉现象 B. 在光导纤维束内传送图像是利用光的全反射现象 C. 用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象 D. 电视机遥控器是利用发出紫外线脉冲信号来变换频道的 4. 一根同种材料粗细均匀的弹性绳，右端固定在墙上，抓着绳子左端S点上下振动，产生向右传播的绳波，某时刻的波形如图所示。下列说法中正确的是（　　） A. 此时刻质点P在做减速运动 B. 波源的起振方向向上 C. 波的传播速度逐渐减小 D. 波源振动的频率逐渐减小 5. 某生态公园的人造瀑布景观如图所示，水流从高处水平流出槽道，恰好落入步道边的水池中。现制作一个为实际尺寸的模型展示效果，模型中槽道里的水流速度应为实际的（　　） A. B. C. D. 6. 有四个电源甲，乙、丙、丁，其路端电压与电流的关系图像分别如图（a）、（b）、（c）、（d）所示，将一个的定值电阻分别与每个电源的两极相接，使定值电阻消耗功率最大的电源是（　　） A. 甲电源 B. 乙电源 C. 丙电源 D. 丁电源 7. 一理想变压器原､副线圈匝数比n1：n2=11：5.原线圈与正弦交变电源连接,输入电压u如图所示.副线圈仅接入一个10 Ω的电阻.则( ) A. 流过电阻的电流是20 A B. 与电阻并联的电压表的示数是100V C. 经过1分钟电阻发出的热量是6×103J D. 变压器的输入功率是1×103W 8. 如图所示，一根橡皮绳一端固定于天花板上，另一端连接一质量为m的小球（可视为质点），小球静止时位于O点。现给小球一竖直向下的瞬时速度v0，小球到达的最低点A与O点之间的距离为x。已知橡皮绳中弹力的大小与其伸长量的关系遵从胡克定律。不计橡皮绳的重力及空气阻力。小球运动过程中不会与地板或天花板碰撞。则 A. 小球由O点运动至A点的过程中，天花板对橡皮绳所做的功为 B. 小球由O点运动至A点的过程中克服橡皮绳的弹力做功为 C. 小球由O点运动至A点的过程中动能先增大后减小 D. 小球此后上升至最高点的位置与A点的间距一定等于2x 9. 课堂上，老师演示了一个有趣的电磁现象：将一铝管竖立，把一块直径比铝管内径小一些的圆柱形的强磁铁从铝管上端由静止释放，强磁铁在铝管中始终与管壁不接触。可以观察到，相比强磁铁自由下落，强磁铁在铝管中的下落会延缓许多。下课后，好奇的小明将一块较厚的泡沫塑料垫在电子秤上，再将这个铝管竖直固定在泡沫塑料上（用以消除电子秤内部铁磁性材料与磁铁相互作用的影响），如图所示，重复上述实验操作。在强磁铁由静止释放至落到泡沫塑料上之前，下列情况可能发生的是（　　） A. 磁铁先加速下落后减速下落 B. 磁铁始终做加速运动，且加速度不断增大 C. 电子秤的示数保持不变 D. 电子称的示数越来越大 10. 用如图所示装置作为推进器加速带电粒子。装置左侧部分由两块间距为d的平行金属板M、N组成，两板间有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。使大量电荷量绝对值均为q0的正、负离子从左侧以速度v0水平入射，可以给右侧平行板电容器PQ供电。靠近Q板处有一放射源S可释放初速度为0、质量为m、电荷量绝对值为q的粒子，粒子被加速后从S正上方的孔喷出P板，喷出的速度大小为v。下列说法正确的是（　　） A. 放射源S释放的粒子带负电 B. 增大q0的值，可以提高v C. PQ间距变为原来的2倍，可使v变为原来倍 D. v0和B同时变为原来的2倍，可使v变为原来的2倍 11. 2022年10月9日，我国综合性太阳探测卫星“夸父一号”成功发射，实现了对太阳探测的跨越式突破。“夸父一号”卫星绕地球做匀速圆周运动，距地面高度约为，运行一圈所用时间约为100分钟。如图所示，为了随时跟踪和观测太阳的活动，“夸父一号”在随地球绕太阳公转的过程中，需要其轨道平面始终与太阳保持固定的取向，使太阳光能照射到“夸父一号”，下列说法正确的是（　　） A. “夸父一号”的运行轨道平面平均每天转动的角度约为 B. “夸父一号”绕地球做圆周运动的速度大于 C. “夸父一号”绕地球做圆周运动的向心加速度大于地球表面的重力加速度 D. 由题干信息，根据开普勒第三定律，可求出日地间平均距离 12. 如图1所示，水平地面上有一边长为L的正方形ABCD区域，其下方埋有与地面平行的金属管线。为探测地下金属管线的位置、走向和埋覆深度，先让金属管线载有电流，然后用闭合的试探小线圈P在地面探测。如图2所示，将暴露于地面的金属管接头接到电源的一端，将接地棒接到电源的另一端，这样金属管线中就有沿管线方向的电流。使线圈P在直线AC上的不同位置保持静止（线圈平面与地面平行），线圈中没有感应电流。将线圈P静置于B处，当线圈平面与地面平行时，线圈中有感应电流，当线圈平面与射线BD成45°角时，线圈中感应电流消失。由上述现象可以推测（　　） A. 金属管线中的电流大小和方向都不变 B. 金属管线沿AC走向，埋覆深度为 C. 金属管线沿BD走向，埋覆深度为 D. 若线圈P在D处，当它与地面的夹角为45°时，P中一定没有感应电流 13. 一种“光开关”的“核心区”如图虚框区域所示，其中1、2是两个完全相同的截面为等腰直角三角形的棱镜，直角边与虚框平行，两斜面平行，略拉开一小段距离，在两棱镜之间可充入不同介质以实现开关功能。单色光a从1的左侧垂直于棱镜表面射入，若能通过2，则为“开”，否则为“关”，已知棱镜对a的折射率为1.5，下列说法正确的是（　　） A. 单色光a在棱镜中的波长是在真空中波长的1.5倍 B. 若不充入介质，则实现“开”功能 C. 若充入的介质相对棱镜是光疏介质，有可能实现“开”功能 D. 若充入的介质相对棱镜是光密介质，有可能实现“关”功能 14. 巨磁阻是一种量子力学效应，在铁磁材料和非铁磁材料薄层交替叠合而成的多层膜材料中，自旋方向相反的两种电子同时定向移动形成电流。在外磁场作用下，铁磁材料可以呈现同向和反向两种磁化方向，如图1所示。当一束自旋产生的磁场方向与铁磁材料磁化方向相同的电子通过时，在铁磁材料和非铁磁材料的交界处电阻很小；同理，自旋产生的磁场方向与铁磁材料磁化方向相反的电子通过时，电阻很大。 如图2为巨磁阻传感器的工作电路，为信号源，输入电压为，为输出端。已知无磁场时，、、、的阻值均为R。外加磁场后，使和的磁化方向与和相反，则在同一磁场中和的阻值均减小，和的阻值均增大。综合以上信息，下列说法错误的是（　　） A. 自旋方向相反的两种电子分别通过多层膜材料导电时，可等效为两条并联支路 B. 当铁磁层的磁化方向相同时，比磁化方向相反时的总阻值小 C. 有磁场时输出端的输出电压大小与的平方成正比 D. 无磁场时输出端的输出电压大小为零 第二部分 本部分共6题，共58分。 15. 在“验证机械能守恒定律”实验中： （1）甲同学采用让重物自由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．重锤释放位置应靠近打点计时器 （2）该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）乙同学设计了一个用拉力传感器验证机械能守恒定律的实验。如图所示，将拉力传感器固定在天花板上，细线一端系着小球，另一端连在拉力传感器上的O点。将小球拉至细线与竖直方向成角处无初速度释放，拉力传感器显示拉力的最大值为F。已知小球的质量为m，重力加速度为g。当约为________时，可说明小球摆动过程中机械能守恒。 16. 某学习小组想测量一节干电池的电动势和内阻。 （1）按图1所示的电路进行实验。请用笔画线代替导线，根据图1完成图2中的实物间的连线。 （2）闭合开关后，将图1中滑动变阻器的滑片向左滑动的过程中，电流表的示数_____，电压表的示数_____。（选填“增大”“减小”或“不变”） （3）该小组同学设想，若有两个完全相同的待测电源，可根据图3所示电路设计如下实验测量电动势和内阻，主要实验步骤如下： ①按图连接好电路，闭合开关和，再反复调节电阻箱和，使电流计G的示数为0，读出电流表A、电压表V示数分别为、。 ②反复调节电阻箱和（与①中的电阻值不同），使电流计G的示数再次为0，读出电流表A、电压表V的示数分别为、。 则电源的电动势的表达式为_____，内阻为_____（只用、、、表示）。 若不计偶然误差因素的影响，考虑电流、电压表内阻，经理论分析可得，_____（填“大于”“小于”或“等于”），_____（填“大于”“小于”或“等于”）。 17. 如图所示，两根平行光滑金属导轨和放置在水平面内，其间距，磁感应强度的匀强磁场垂直轨道平面向下，两导轨之间连接的电阻，在导轨上有一金属棒，其电阻，金属棒与导轨垂直且接触良好，在棒上施加水平拉力使其以速度向右匀速运动，设金属导轨足够长。求： （1）通过电阻的电流大小和方向； （2）金属棒、两点间的电势差； （3）经过时间安培力做的功W。 18. 我国古代劳动人民创造了璀璨的农耕文明。图（a）为《天工开物》中描绘的利用耕牛整理田地的场景，简化的物理模型如图（b）所示，人站立的农具视为与水平地面平行的木板，两条绳子相互平行且垂直于木板边缘。已知绳子与水平地面夹角为，，。当每条绳子拉力的大小为时，人与木板沿直线匀速前进，在内前进了。求此过程中： （1）地面对木板的阻力大小； （2）两条绳子拉力的总功率； （3）两条绳子拉力的总冲量大小及方向。 19. 如图1所示为太空粒子固定探测装置，整个装置由I、II、III三部分组成，I部分为金属圆筒，半径为；II部分为金属网筒，半径为；III部分为两水平放置的线圈1和线圈2，线圈1和线圈2只在金属网筒内部产生竖直向下的匀强磁场（磁感应强度大小）。在和边上分别有处于同一水平面上的两小孔、，两小孔、与圆面I的圆心在同一水平直线上，两小孔、允许质量为、电荷量的带电粒子X自由通过，现金属圆筒（电势为）和金属网筒（电势为，）之间加上如图2（俯视图）所示的辐向电场。不考虑带电粒子的重力及在运动过程中的相互作用。 （1）如图1所示，现在让带电粒子X从小孔处静止释放，经辐向电场加速后进入磁场，若只考虑带电粒子X在磁场中的第一次运动，求带电粒子X在磁场中的位移大小。 （2）如图2所示，若单位时间内有个带电粒子连续从小孔处静止释放，只考虑粒子第一次经过磁场区域的过程中， a.求带电粒子在磁场中单位长度的粒子个数： b.求粒子束对产生磁场装置的平均作用力大小。（和两问结果均用q、n、、和表示） 20. 守恒是物理学中的重要思想。请尝试用守恒思想分析下列问题： （1）如图所示，将带正电荷的导体球C靠近不带电的导体。沿虚线将导体分成A、B两部分，这两部分所带电荷量分别为、。判断这两部分电荷量的正负及大小关系，并说明理由。 （2）康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了与入射波长相同的成分外，还有波长大于的成分。用X光子与静止电子的碰撞模型可以解释这一现象。请在图中通过作图表示出散射后X光子的动量，并简述作图的依据。 （3）波是传递能量的一种方式，传播过程能量守恒。简谐波在传播过程中的平均能量密度表示单位体积内具有的能量：，其中为简谐波的振幅，为简谐波的圆频率（波传播过程中不变），为介质的密度。能流密度表示波在单位时间内流过垂直单位面积上的平均能量。若简谐波沿直线传播的速度为 a.求波的能流密度； b.球面简谐波是从波源处向空间各个方向传播的简谐波，在均匀介质中传播时振幅会发生变化。忽略传播过程中的能量损失，求波在距波源和处的振幅之比。 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（三） 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. 关于热学知识，下列说法正确的是（　　） A. 布朗运动就是液体分子的无规则运动 B. 当分子间距离增大时，分子间作用力一定减小 C. 一定质量的理想气体，温度升高，其内能一定增加 D. 热量可以从低温物体传到高温物体而不引起其他变化 【答案】C 【解析】 【详解】A．布朗运动是悬浮在液体（或气体）中的固体小颗粒的无规则运动，而这种无规则运动是由液体（或气体）分子的无规则运动引起的，故A错误； B．当分子间距离增大时，分子间的引力和斥力均减小，斥力减小得快。当分子间距离小于r0时，分子间斥力大于引力，分子力表现为斥力，随分子间距离的增大而减小；当分子间距离大于r0时，分子间斥力小于引力，分子力表现为引力，随分子间距离的增大先增大后减小，故B错误； C．理想气体温度升高，气体的内能一定增加，故C正确； D．由热力学第二定律知，热量不可以从低温物体传到高温物体而不引起其它变化，故D错误。 故选C。 2. 下列四幅图涉及不同的物理知识，其中说法正确的是（　　） A. 甲图中，原子核D和E聚变成原子核F要放出能量 B. 乙图中，卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，发现了质子和中子 C. 丙图中，原来有1000个氡222，经过一个半衰期的时间，一定还剩余500个 D. 丁图中，链式反应属于重核的天然衰变 【答案】A 【解析】 【详解】A．甲图中，原子核D和E聚变成原子核F的过程属于聚变反应，该反应的过程中要放出能量， 故A正确； B．乙图中，卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，得出了原子的核式结构理论，故B错误； C．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少量原子核衰变不适应，故C错误； D．链式反应属于重核裂变，不是天然衰变，故D错误。 故选A。 3. 下列说法正确的是（ ） A. 用三棱镜观察太阳光谱是利用光的干涉现象 B. 在光导纤维束内传送图像是利用光的全反射现象 C. 用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象 D. 电视机遥控器是利用发出紫外线脉冲信号来变换频道的 【答案】B 【解析】 【详解】A．用三棱镜观察太阳光谱是利用同一种玻璃对不同的单色光的折射率不同，是白光光通过三棱镜时发生了色散现象，故该操作是利用了光的折射原理，故A错误。 B．在光导纤维束内传送图象是利用了光的全反射现象，故B正确； C．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用薄膜干涉现象，故C错误； D．电视机遥控器是利用发出红外线脉冲信号来变换频道的，故D错误。 故选B。 4. 一根同种材料粗细均匀的弹性绳，右端固定在墙上，抓着绳子左端S点上下振动，产生向右传播的绳波，某时刻的波形如图所示。下列说法中正确的是（　　） A. 此时刻质点P在做减速运动 B. 波源的起振方向向上 C. 波的传播速度逐渐减小 D. 波源振动的频率逐渐减小 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】A．根据上下坡法则，此时刻质点P在上坡阶段，则质点P向下振动，回到平衡位置，则做加速运动，所以A错误； B．根据上下坡法则，刚要振动的质点处于上坡阶段，则波源的起振方向向下，所以B错误； C．波的传播速度由介质决定，同一介质波速不变，所以C错误； D．由图可知该波的波长逐渐增大，根据 波源振动的频率逐渐减小，所以D正确； 故选D。 5. 某生态公园的人造瀑布景观如图所示，水流从高处水平流出槽道，恰好落入步道边的水池中。现制作一个为实际尺寸的模型展示效果，模型中槽道里的水流速度应为实际的（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】由题意可知，水流出后做平抛运动的水平位移和下落高度均变为原来的，则有 得 所以时间变为实际的四分之一，则水流出的速度 由于水平位移变为实际的，时间变为实际的四分之一，则水流出的速度为实际的四分之一 故选B。 6. 有四个电源甲，乙、丙、丁，其路端电压与电流的关系图像分别如图（a）、（b）、（c）、（d）所示，将一个的定值电阻分别与每个电源的两极相接，使定值电阻消耗功率最大的电源是（　　） A. 甲电源 B. 乙电源 C. 丙电源 D. 丁电源 【答案】D 【解析】 【详解】由闭合回路的欧姆定律得 可得图像的纵轴截距等于电源电动势，图像的斜率绝对值等于内阻，由题图可知四个电源的电动势都为，内阻分别为，，， 定值电阻消耗的功率为 可知内阻越小，定值电阻消耗的功率越大，所以使定值电阻消耗功率最大的电源是丁。 故选D。 7. 一理想变压器原､副线圈匝数比n1：n2=11：5.原线圈与正弦交变电源连接,输入电压u如图所示.副线圈仅接入一个10 Ω的电阻.则( ) A. 流过电阻的电流是20 A B. 与电阻并联的电压表的示数是100V C. 经过1分钟电阻发出的热量是6×103J D. 变压器的输入功率是1×103W 【答案】D 【解析】 【详解】AB．由图象可知，原线圈中电压的有效值为220V，根据电压与匝数成正比可知，副线圈的电压有效值为100V，与电阻并联的电压表的示数是100V，流过电阻的电流 所以AB错误； C．由 所以经过60s电阻发出的热量是60000J，所以C错误； D.由图象可知，原线圈中电压的有效值为220V，根据电压与匝数成正比可知，副线圈的电压有效值为100V，副线圈的电阻为10Ω，所以输出功率 输入功率等于输出功率，所以D正确． 故选D。 8. 如图所示，一根橡皮绳一端固定于天花板上，另一端连接一质量为m的小球（可视为质点），小球静止时位于O点。现给小球一竖直向下的瞬时速度v0，小球到达的最低点A与O点之间的距离为x。已知橡皮绳中弹力的大小与其伸长量的关系遵从胡克定律。不计橡皮绳的重力及空气阻力。小球运动过程中不会与地板或天花板碰撞。则 A. 小球由O点运动至A点的过程中，天花板对橡皮绳所做的功为 B. 小球由O点运动至A点的过程中克服橡皮绳的弹力做功为 C. 小球由O点运动至A点的过程中动能先增大后减小 D. 小球此后上升至最高点的位置与A点的间距一定等于2x 【答案】B 【解析】 【详解】A．小球由O点运动至A点的过程中，天花板对橡皮绳的拉力的位移为零，则天花板对橡皮绳做功为零，选项A错误； B．小球由O点运动至A点的过程中，根据动能定理 则克服橡皮绳的弹力做功为 选项B正确； C．小球由O点运动至A点的过程中，向上的弹力一直大于向下的重力，则合力方向向上，小球向下做减速运动，小球的动能一直减小，选项C错误； D．若小球在O点时橡皮绳的伸长量大于或等于x，则由对称性可知，小球此后从A点上升至最高点的位置与A点的间距等于2x；若小球在O点时橡皮绳的伸长量小于x，则小球此后从A点上升至最高点的位置与A点的间距不等于2x；选项D错误。 故选B。 9. 课堂上，老师演示了一个有趣的电磁现象：将一铝管竖立，把一块直径比铝管内径小一些的圆柱形的强磁铁从铝管上端由静止释放，强磁铁在铝管中始终与管壁不接触。可以观察到，相比强磁铁自由下落，强磁铁在铝管中的下落会延缓许多。下课后，好奇的小明将一块较厚的泡沫塑料垫在电子秤上，再将这个铝管竖直固定在泡沫塑料上（用以消除电子秤内部铁磁性材料与磁铁相互作用的影响），如图所示，重复上述实验操作。在强磁铁由静止释放至落到泡沫塑料上之前，下列情况可能发生的是（　　） A. 磁铁先加速下落后减速下落 B. 磁铁始终做加速运动，且加速度不断增大 C. 电子秤的示数保持不变 D. 电子称的示数越来越大 【答案】D 【解析】 【详解】AB．强磁铁在下落的过程中，铝管切割磁感线产生感生电流，受到磁铁所给的向下安培力作用，磁铁受到向上的安培力反作用力。初始阶段，磁铁的速度较小，在铝管中产生的安培力较小，磁铁受到的向下重力大于向上的安培力反作用力，于是向下做加速度减小的加速运动。如果铝管足够长，磁铁的加速度减小到零，此时磁铁受到的向下重力等于向上的安培力反作用力，之后磁铁向下做匀速运动，故AB错误； CD．如果铝管较短，由上述分析可知，磁铁做加速度减小加速运动，在铝管中产生的安培力越来越大，电子称的示数越来越大，如果铝管足够长，磁铁先加速后匀速，在铝管中产生的安培力先增大后不变，故C错误，D正确。 故选D。 10. 用如图所示装置作为推进器加速带电粒子。装置左侧部分由两块间距为d的平行金属板M、N组成，两板间有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。使大量电荷量绝对值均为q0的正、负离子从左侧以速度v0水平入射，可以给右侧平行板电容器PQ供电。靠近Q板处有一放射源S可释放初速度为0、质量为m、电荷量绝对值为q的粒子，粒子被加速后从S正上方的孔喷出P板，喷出的速度大小为v。下列说法正确的是（　　） A. 放射源S释放的粒子带负电 B. 增大q0的值，可以提高v C. PQ间距变为原来的2倍，可使v变为原来倍 D. v0和B同时变为原来的2倍，可使v变为原来的2倍 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据左手定则可知，正负离子进入MN区域，正离子受到向下的洛伦兹力，负离子受到向上的洛伦兹力，所以正离子打到N板，负离子打到M板，N板电势高于M板，即Q板电势高于P板，S释放的粒子受到向上的电场力，电场力方向与场强方向相同，则粒子带正电，故A错误； BC．根据力的平衡可得 S释放的粒子，加速过程有 联立可得 由此可知，粒子射出的速度与q0、PQ间距无关，故BC错误； D．由以上分析可知，当v0和B同时变为原来的2倍，可使v变为原来的2倍，故D正确。 故选D。 11. 2022年10月9日，我国综合性太阳探测卫星“夸父一号”成功发射，实现了对太阳探测的跨越式突破。“夸父一号”卫星绕地球做匀速圆周运动，距地面高度约为，运行一圈所用时间约为100分钟。如图所示，为了随时跟踪和观测太阳的活动，“夸父一号”在随地球绕太阳公转的过程中，需要其轨道平面始终与太阳保持固定的取向，使太阳光能照射到“夸父一号”，下列说法正确的是（　　） A. “夸父一号”的运行轨道平面平均每天转动的角度约为 B. “夸父一号”绕地球做圆周运动的速度大于 C. “夸父一号”绕地球做圆周运动的向心加速度大于地球表面的重力加速度 D. 由题干信息，根据开普勒第三定律，可求出日地间平均距离 【答案】A 【解析】 【详解】A．因为“夸父一号”轨道要始终保持要太阳光照射到，则在一年之内转动360°角，即轨道平面平均每天约转动1°，故A正确； B．第一宇宙速度是所有绕地球做圆周运动的卫星的最大环绕速度，则“夸父一号”的速度小于7.9km/s，故B错误； C．根据 可知“夸父一号”绕地球做圆周运动的向心加速度小于地球表面的重力加速度，故C错误； D．“夸父一号”绕地球转动，地球绕太阳转动，中心天体不同，则根据题中信息不能求解地球与太阳的距离，故D错误。 故选A。 12. 如图1所示，水平地面上有一边长为L的正方形ABCD区域，其下方埋有与地面平行的金属管线。为探测地下金属管线的位置、走向和埋覆深度，先让金属管线载有电流，然后用闭合的试探小线圈P在地面探测。如图2所示，将暴露于地面的金属管接头接到电源的一端，将接地棒接到电源的另一端，这样金属管线中就有沿管线方向的电流。使线圈P在直线AC上的不同位置保持静止（线圈平面与地面平行），线圈中没有感应电流。将线圈P静置于B处，当线圈平面与地面平行时，线圈中有感应电流，当线圈平面与射线BD成45°角时，线圈中感应电流消失。由上述现象可以推测（　　） A. 金属管线中的电流大小和方向都不变 B. 金属管线沿AC走向，埋覆深度为 C. 金属管线沿BD走向，埋覆深度为 D. 若线圈P在D处，当它与地面的夹角为45°时，P中一定没有感应电流 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】A．由题意知，当线圈静止时存在感应电流，则说明穿过线圈的磁通量是变化的，所以金属管线中的电流应该大小或方向是变化的，故A错误； BC．因为线圈P在直线AC上的不同位置保持静止(线圈平面与地面平行)，线圈中没有感应电流，说明穿过线圈的磁通量为零，即线圈平面与通电导体平行放置，金属管线沿AC方向放置，如下图所示 剖面图的最上面的线圈的磁通量为零，而线圈P静置于B处，当线圈平面与地面平行时，线圈中有感应电流，说明线圈处于右上方的位置时磁通量不为零，而当线圈平面与射线BD成45°角时，线圈中感应电流消失，说明B处与导线的连线与水平方向夹角为45°，故金属管线深度为，故B正确，C错误； D．若线圈P在D处，当它与BD的夹角为45°时，P中一定没有感应电流，但是如果与地面的夹角为45°，则线圈可能有感应电流，故D错误。 故选B。 13. 一种“光开关”的“核心区”如图虚框区域所示，其中1、2是两个完全相同的截面为等腰直角三角形的棱镜，直角边与虚框平行，两斜面平行，略拉开一小段距离，在两棱镜之间可充入不同介质以实现开关功能。单色光a从1的左侧垂直于棱镜表面射入，若能通过2，则为“开”，否则为“关”，已知棱镜对a的折射率为1.5，下列说法正确的是（　　） A. 单色光a在棱镜中的波长是在真空中波长的1.5倍 B. 若不充入介质，则实现“开”功能 C. 若充入的介质相对棱镜是光疏介质，有可能实现“开”功能 D. 若充入的介质相对棱镜是光密介质，有可能实现“关”功能 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据公式可知 单色光a在棱镜中的传播速度为真空中的 频率不变，单色光a在棱镜中的波长为在真空中波长的 ，A错误； B．单色光a从1的左侧垂直于棱镜表面射入，入射角为45° ，根据全反射的条件，临界角为 可知入射角大于临界角，不充入介质，即发生全反射，光不可以通过2，实现“关”功能，B错误； CD．由光密介质进入光疏介质，可能不发生全反射，进入2，可能实现“开”功能，从光疏介质进入光密介质，不会发生全反射，则一定处于开状态， D错误C正确。 故选C。 14. 巨磁阻是一种量子力学效应，在铁磁材料和非铁磁材料薄层交替叠合而成的多层膜材料中，自旋方向相反的两种电子同时定向移动形成电流。在外磁场作用下，铁磁材料可以呈现同向和反向两种磁化方向，如图1所示。当一束自旋产生的磁场方向与铁磁材料磁化方向相同的电子通过时，在铁磁材料和非铁磁材料的交界处电阻很小；同理，自旋产生的磁场方向与铁磁材料磁化方向相反的电子通过时，电阻很大。 如图2为巨磁阻传感器的工作电路，为信号源，输入电压为，为输出端。已知无磁场时，、、、的阻值均为R。外加磁场后，使和的磁化方向与和相反，则在同一磁场中和的阻值均减小，和的阻值均增大。综合以上信息，下列说法错误的是（　　） A. 自旋方向相反的两种电子分别通过多层膜材料导电时，可等效为两条并联支路 B. 当铁磁层的磁化方向相同时，比磁化方向相反时的总阻值小 C. 有磁场时输出端的输出电压大小与的平方成正比 D. 无磁场时输出端的输出电压大小为零 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据题意，自旋方向相反的两种电子同时定向移动形成电流，在外磁场作用下，不同自旋方向的电子通过时电阻不同，可等效为两条并联支路，故A正确，不符合题意； B．当铁磁层的磁化方向相同时，在交界处电阻小，总阻值小；磁化方向相反时电阻大，总阻值大，故B正确，不符合题意； C．无磁场时 电路总电阻 输出电压 有电阻时 总电阻 输入电压为，根据 输出电压 所以有磁场时输出端的输出电压大小与成正比，故C错误，符合题意； D．无磁场时 根据分压原理，输出电压 故D正确，不符合题意。 故选C。 第二部分 本部分共6题，共58分。 15. 在“验证机械能守恒定律”实验中： （1）甲同学采用让重物自由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．重锤释放位置应靠近打点计时器 （2）该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）乙同学设计了一个用拉力传感器验证机械能守恒定律的实验。如图所示，将拉力传感器固定在天花板上，细线一端系着小球，另一端连在拉力传感器上的O点。将小球拉至细线与竖直方向成角处无初速度释放，拉力传感器显示拉力的最大值为F。已知小球的质量为m，重力加速度为g。当约为________时，可说明小球摆动过程中机械能守恒。 【答案】 ①. CD##DC ②. ③. 【解析】 【详解】（1）[1]A．因为要验证，两边的质量可以消掉，所以可以不必测量质量，A错误； B．打点计时器应接交流电源，B错误； C．打点计时器实验时应先通电，稳定后再释放纸带，C正确； D．重锤释放位置应靠近打点计时器，D正确。 故选CD。 （2）[2]B点的速度等于AC间的平均速度，为 故重锤动能的增加量为 （3）[3]若机械能守恒则有 在最低点拉力与重力的合力提供向心力 联立可得 故当约为时，可说明小球摆动过程中机械能守恒。 16. 某学习小组想测量一节干电池的电动势和内阻。 （1）按图1所示的电路进行实验。请用笔画线代替导线，根据图1完成图2中的实物间的连线。 （2）闭合开关后，将图1中滑动变阻器的滑片向左滑动的过程中，电流表的示数_____，电压表的示数_____。（选填“增大”“减小”或“不变”） （3）该小组同学设想，若有两个完全相同的待测电源，可根据图3所示电路设计如下实验测量电动势和内阻，主要实验步骤如下： ①按图连接好电路，闭合开关和，再反复调节电阻箱和，使电流计G的示数为0，读出电流表A、电压表V示数分别为、。 ②反复调节电阻箱和（与①中的电阻值不同），使电流计G的示数再次为0，读出电流表A、电压表V的示数分别为、。 则电源的电动势的表达式为_____，内阻为_____（只用、、、表示）。 若不计偶然误差因素的影响，考虑电流、电压表内阻，经理论分析可得，_____（填“大于”“小于”或“等于”），_____（填“大于”“小于”或“等于”）。 【答案】（1） （2） ①. 增大 ②. 减小 （3） ①. ②. ③. 等于 ④. 等于 【解析】 【小问1详解】 根据电路图连接实物如图所示 【小问2详解】 [1]向左移动滑片，电阻减小，所以电流表示数增大； [2] 滑动变阻器电阻减小，电路总电流增大，内电压增大，电源输出电压减小，电压表示数减小； 【小问3详解】 [3][4] 根据闭合电路欧姆定律得， 解得， [5][6] 当电流计的示数为0时，相同电源，电流相等时路端电压相等，此电路中电流表测的是干路电流，电压表测的是两端的电压（路端电压），因此电流表和电压表都是准确值，故， 17. 如图所示，两根平行光滑金属导轨和放置在水平面内，其间距，磁感应强度的匀强磁场垂直轨道平面向下，两导轨之间连接的电阻，在导轨上有一金属棒，其电阻，金属棒与导轨垂直且接触良好，在棒上施加水平拉力使其以速度向右匀速运动，设金属导轨足够长。求： （1）通过电阻的电流大小和方向； （2）金属棒、两点间的电势差； （3）经过时间安培力做的功W。 【答案】（1），从通过流向 （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 设金属棒中感应电动势为，流过电阻的电流大小为 由法拉第电磁感应定律得 由闭合电路欧姆定律得 联立带入数值得 方向从通过流向。 【小问2详解】 由欧姆定律得、两点间的电势差 代入数值得 【小问3详解】 时间金属杆匀速运动的位移 安培力做的功 安培力 联立代入数值得 18. 我国古代劳动人民创造了璀璨的农耕文明。图（a）为《天工开物》中描绘的利用耕牛整理田地的场景，简化的物理模型如图（b）所示，人站立的农具视为与水平地面平行的木板，两条绳子相互平行且垂直于木板边缘。已知绳子与水平地面夹角为，，。当每条绳子拉力的大小为时，人与木板沿直线匀速前进，在内前进了。求此过程中： （1）地面对木板的阻力大小； （2）两条绳子拉力的总功率； （3）两条绳子拉力的总冲量大小及方向。 【答案】（1） （2） （3），方向沿绳向上，与水平面成 【解析】 【小问1详解】 对木板，水平方向受力平衡，则阻力 【小问2详解】 根据功的定义，拉力做功 根据功率的定义，拉力功率 【小问3详解】 根据冲量的定义 方向沿绳向上，与水平面成。 19. 如图1所示为太空粒子固定探测装置，整个装置由I、II、III三部分组成，I部分为金属圆筒，半径为；II部分为金属网筒，半径为；III部分为两水平放置的线圈1和线圈2，线圈1和线圈2只在金属网筒内部产生竖直向下的匀强磁场（磁感应强度大小）。在和边上分别有处于同一水平面上的两小孔、，两小孔、与圆面I的圆心在同一水平直线上，两小孔、允许质量为、电荷量的带电粒子X自由通过，现金属圆筒（电势为）和金属网筒（电势为，）之间加上如图2（俯视图）所示的辐向电场。不考虑带电粒子的重力及在运动过程中的相互作用。 （1）如图1所示，现在让带电粒子X从小孔处静止释放，经辐向电场加速后进入磁场，若只考虑带电粒子X在磁场中的第一次运动，求带电粒子X在磁场中的位移大小。 （2）如图2所示，若单位时间内有个带电粒子连续从小孔处静止释放，只考虑粒子第一次经过磁场区域的过程中， a.求带电粒子在磁场中单位长度的粒子个数： b.求粒子束对产生磁场装置的平均作用力大小。（和两问结果均用q、n、、和表示） 【答案】（1） （2）， 【解析】 【小问1详解】 粒子在电场中加速，由动能定理有 解得 粒子X进入磁场后做圆周运动，洛伦兹力充当向心力有 解得 可知粒子X在磁场中偏转，位移大小 【小问2详解】 a.取长度为的粒子束，在这段长度内的粒子数为 则单位长度的个数 b.个带电粒子X速度变化量的大小为 单位时间内，根据动量定理有 可得 根据牛顿第三定律 X对探测装置平均作用力大小为 20. 守恒是物理学中的重要思想。请尝试用守恒思想分析下列问题： （1）如图所示，将带正电荷的导体球C靠近不带电的导体。沿虚线将导体分成A、B两部分，这两部分所带电荷量分别为、。判断这两部分电荷量的正负及大小关系，并说明理由。 （2）康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了与入射波长相同的成分外，还有波长大于的成分。用X光子与静止电子的碰撞模型可以解释这一现象。请在图中通过作图表示出散射后X光子的动量，并简述作图的依据。 （3）波是传递能量的一种方式，传播过程能量守恒。简谐波在传播过程中的平均能量密度表示单位体积内具有的能量：，其中为简谐波的振幅，为简谐波的圆频率（波传播过程中不变），为介质的密度。能流密度表示波在单位时间内流过垂直单位面积上的平均能量。若简谐波沿直线传播的速度为 a.求波的能流密度； b.球面简谐波是从波源处向空间各个方向传播的简谐波，在均匀介质中传播时振幅会发生变化。忽略传播过程中的能量损失，求波在距波源和处的振幅之比。 【答案】（1）QA=QB （2） （3）a. b. 【解析】 【小问1详解】 由于静电感应，A部分带正电、B部分带负电，由电荷量守恒可知A、B两部分电荷量的大小相等，即QA=QB。 【小问2详解】 设散射后X光子的动量为p3，根据碰撞过程动量守恒和平行四边形定则（或三角形定则），画图如图所示 【小问3详解】 a.沿传播方向，任取于传播方向垂直的横截面，面积为S。在△t时间内流过S面的能量 其中 单位时间内流过垂直单位面积上的平均能量 联立解得 b.时间内流过S1面上的能量 时间内流过S2面上的能量 由能量守恒 联立解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $