精品解析：2025届北京市第一零一中学高三下学期考前预测物理试题

北京一零一中2024-2025学年度高三物理第三次模拟测试 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. 2025年1月20日，我国“人造太阳”核聚变实验装置（EAST）首次完成1亿摄氏度一千秒“高质量燃烧”，创造了新的世界纪录。下列方程属于核聚变反应的是（　　） A. B. C. D. 2. 如图所示，一束可见光穿过平行玻璃砖后，分为a、b两束单色光。则（　　） A. 玻璃对b光的折射率较大 B. 在真空中a光的速度大于b光的速度 C. a光光子能量大于b光光子能量 D. 如果b光是绿光，那么a光可能是红光 3. 一定质量的理想气体从状态A开始，经历两个过程，先后到达状态B和，A、B和C三个状态的体积分别为、和。状态变化过程中气体的压强与热力学温度的关系如图所示，下列说法正确的是（　　） A. ， B. 状态A到状态B的过程中气体的内能减小 C. 状态B到状态C的过程中气体分子的平均动能减小 D. 状态B到状态C的过程中，气体从外界吸收热量 4. 如图所示，一理想变压器原线圈接在）的交流电源上，副线圈与滑动变阻器R相连，交流电压表和交流电流表均可视为理想电表。下列说法正确的是（　　） A. 该交流电的频率为 B. 变阻器的滑片向b端滑动，电压表的示数减小 C. 变阻器的滑片向a端滑动，电流表的示数增大 D. 变阻器的滑片向a端滑动，变压器的输入功率减小 5. 位于坐标原点的波源在时刻开始振动，形成的简谐横波沿x轴正方向传播，平衡位置在处的质点P开始振动时，波源恰好第1次处于波峰位置。已知波源振动的位移y随时间t变化的图像如图所示。下列说法正确的是（　　） A. 波的周期是0.1s B. 波的振幅是0.4m C. 波的传播速度是20m/s D. 质点P开始振动时方向沿y轴正向 6. 2020年7月31日上午，北斗三号全球卫星导航系统正式开通，并为全球提供服务。北斗三号系统由24颗中圆地球轨道卫星、3颗地球静止轨道卫星和3颗倾斜地球同步轨道卫星组成。其中，中圆地球轨道卫星距地面高度约为2.2×104km，地球静止轨道卫星距地面高度约为3.6×104km，它们都绕地球做近似的匀速圆周运动。则（　　） A. 中圆地球轨道卫星的运行速度大于第一宇宙速度 B. 地球静止轨道卫星的加速度大于9.8m/s2 C. 中圆地球轨道卫星的周期大于地球静止轨道卫星的周期 D. 中圆地球轨道卫星的角速度大于地球静止轨道卫星的角速度 7. 为了研究超重和失重现象，某同学站在力传感器上做“下蹲”和“站起”的动作，力传感器将采集到的数据输入计算机，可以绘制出压力随时间变化的图线，某次实验获得的图线如图所示，a，b、c为图线上的三点，有关图线的说法可能正确的是（　　） A. a→b→c为一次“下蹲”过程 B. a→b→c为一次“站起”过程 C. a→b为“下蹲”过程，b→c为“站起”过程 D. a→b为“站起”过程，b→c为“下蹲”过程 8. 如图所示，闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁。“+”为灵敏电流计G的正接线柱位置，电流从“+”流入电流计时指针向右偏转。当磁铁向下运动（但未插入线圈内部）时，线圈中（　　） A. 感应电流的方向与图中箭头方向相反，电流表指针向左偏 B. 感应电流的方向与图中箭头方向同，电流表指针向右偏 C. 仅改变线圈的绕向，线圈中感应电流的磁场方向也会改变 D. 仅改变线圈的绕向，流入电流计的电流方向也会改变 9. 具有相同质子数和不同中子数的原子称为同位素。让氢的两种同位素原子核（、）从带电平行板间的点沿垂直于电场的方向射入电场，均落在极板上的同一点，如图所示。不计粒子的重力及粒子间的相互作用，则（　　） A. 两种粒子在电场中运动的时间相同 B. 两种粒子在点具有相同的初速度 C. 在电场中运动时动能的增量更小 D. 在电场中运动时动量的增量更小 10. 如图所示，东风-17高超音速战略导弹，是世界上第一种正式装备服役的高超音速乘波器导弹，射程可达几千公里，具备高超音速突防能力，可借助空前的机动能力实现蛇形机动，规避拦截。已知东风-17质量为m，在一次试射机动变轨过程中，东风-17正在大气层边缘向东水平高速飞行，速度大小为12马赫（1马赫就是一倍音速，设为v），突然蛇形机动变轨，转成水平向东偏下37°角飞行，速度大小为15马赫。此次机动变轨过程中，下列说法正确的是（　　） A. 合力对东风-17做功为81mv2 B. 合力对东风-17做功为40.5mv2 C. 合力对东风-17的冲量大小为15 mv，方向竖直向下 D. 合力对东风-17的冲量大小为12mv，方向竖直向上 11. 如图所示，某带电粒子（重力不计）由M点以垂直于磁场边界的速度v射入宽度为d的匀强磁场中，穿出磁场时速度方向与原来射入方向的夹角为，磁场的磁感应强度大小为B。由此推断该带电粒子（　　） A. 带负电且动能不变 B. 运动轨迹为抛物线 C. 电荷量与质量的比值为 D. 穿越磁场的时间为 12. 如图所示的MNPQ区域内有竖直向上的匀强电场和沿水平方向的匀强磁场，现有两个带电微粒、均从边界的点处先后沿水平方向进入该区域中，并都恰能做匀速圆周运动，则下列说法错误的是（　　） A. a、b两微粒均带正电 B. a、b两微粒在该区域运动周期一定相等 C. a、b两微粒在该区域运动的圆周运动半径一定相等 D. 仅增加磁场强度a、b一定都能做匀速圆周运动 13. 电磁流量计广泛应用于测量可导电流体（如污水，含有大量的正负离子）在管中的流量（在单位时间内通过管内横截面的流体的体积）。为了简化，假设流量计是如图所示的横截面为长方形的一段管道，其中空部分的长、宽、高分别为图中的a、b、c。流量计的两端与输送流体的管道相连接（图中虚线）。图中流量计的前、后两面是金属材料，上、下两面是绝缘材料。现于流量计所在处加磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向竖直向上。当导电流体稳定地流经流量计时，在管外将流量计前、后表面分别与一串接了电阻R的电流表的两端连接，I表示测得的电流值。已知流体的电阻率为ρ，不计电流表的内阻，则（　　） A. 若流体速度向右，则前表面电势低于后表面电势 B. 若将电流表改为电磁流量计，其刻度是不均匀的 C. 此时导电流体的流量为 D. 此时导电流体的流量为 14. 在霍尔效应中，霍尔电压与通过导体的电流之比被定义为霍尔电阻，可用符号表示，通常情况下，霍尔电阻与外加磁场的磁感应强度成正比。但在超低温、强磁场的极端条件下，某些材料的霍尔电阻却随着强磁场的增加出现量子化现象：h是普朗克常数，e是电子的电量， v既可以取1、2、3…等整数，也可以取某些小于1的分数，这就是量子霍尔效应现象。实验发现，当霍尔电阻处于量子态时，材料中的电子将沿边缘带做定向运动，几乎不受阻力作用。2013年，清华大学薛其坤团队发现，在超低温（0.03K）环境条件下，具备特殊结构的拓补绝缘体材料可以自发地发生磁化，此时不需要外加磁场也会发生量子霍尔效应，这种现象被称为量子反常霍尔效应。结合以上资料，可以判断下列说法正确的是（　　） A. 同欧姆电阻类似，霍尔电阻越大，表明材料对通过它的电流的阻碍越强 B. 要发生量子霍尔效应现象，外部环境条件有两个，一是要具备超低温环境，二是要具备超强的磁场 C. 具备量子反常霍尔效应的磁性拓补绝缘材料已成为新一代低能耗芯片的制造材料 D. 霍尔电阻的量子态表达式中的常数组合 与欧姆电阻具有相同的单位 第二部分 本部分共8题，共58分。 15. 陈同学用如图所示装置探究气体做等温变化的规律。在实验中，下列哪些操作不是必需的_____。 A. 用橡胶塞密封注射器的下端 B. 用游标卡尺测量柱塞的直径 C. 读取压力表上显示的气压值 D. 读取刻度尺上显示的空气柱长度 16. 接通打点计时器电源，释放小车，小车在重物的牵引下沿直线拉动纸带，纸带上打下一系列的点，其中一部分如图所示，、、为纸带上标出的连续3个计数点（计数点之间还有四个点未画出），相邻计数点间的时间间隔为0.10s。从图中数据可知，在打点时小车的瞬时速度为________m/s，小车加速度为________。（结果保留两位有效数字） 17. 在“测量金属丝的电阻率”实验中，金属丝的电阻Rx约为5Ω。 （1）用螺旋测微器测量金属丝直径，如图1所示，测量值d=_____mm。 （2）张同学用图2所示的电路测量一段金属丝Rx的电阻。为测量金属丝的电阻，实验中提供的器材有开关、若干导线及下列器材： A．电源（电动势为3V） B．电压表（量程0~3V，内阻约3kΩ） C．电流表（量程0~0.6A，内阻约0.125Ω） D．滑动变阻器（最大阻值约为5Ω） 为使测量结果尽量准确，应将c点与_____一点（选填“a”、“b”）连接，不考虑偶然误差，设金属丝电阻的真实值为R0，测量值为R测，推导写出测量值与真实值之间的关系式________。（结果中可能用到的物理量有：电压表内阻为RV，电流表内阻为RA。） 18. （1）在探究单摆周期与摆长关系的实验中： ①如图1所示，王同学在“用单摆测重力加速度”实验中，进行了如下步骤，其中错误的是________，不必要的是________。 A．先将摆球和摆线放在水平桌面上测量摆长 B．用天平测量出摆球的质量 C．使单摆小角度摆动后，用秒表记录30次全振动的时间，并计算出摆动周期 ②用游标卡尺测量摆球的直径，某次测量结果如图2所示，从图中读出________mm。 ③根据测得的实验数据，该同学绘制了随摆长变化的关系图像，如图3所示，根据图像，可知当地的重力加速度为________（结果保留3位有效数字）。 （2）除了上述提及的器材，王同学只有一把量程为的刻度尺，小于柱形深筒的深度。该同学做了如图4所示的连接，利用单摆实验测得了当地的重力加速度和深筒的深度。请分别写出重力加速度和深筒深度的表达式，并对表达式中涉及的各物理量做出说明________。 19. 民航客机都有紧急出口，发生意外情况的飞机紧急着陆后，打开紧急出口，狭长的气囊会自动充气，生成一条连接出口与地面的斜面，人员可沿斜面滑行到地面。如图所示，若机舱口下沿距地面约，气囊所构成的斜面长度约为，一个质量为的人沿气囊滑下时所受的阻力是，取。求： （1）人沿气囊滑下时加速度大小； （2）人滑至气囊底端时的速度大小； （3）人滑至气囊底端时重力的瞬时功率和该过程中重力的冲量大小。 20. 磁力刹车是为了保证过山车在最后进站时的安全而设计的一种刹车形式。在轨道之间设置较强的磁场，刹车金属片安装在过山车底部，该装置（俯视）可简化为如图所示的模型：水平导轨间距为L，刹车金属片等效为一根金属杆ab，整个回路的等效电阻为R。磁场区域为方向竖直向下的匀强磁场，磁感应强度的大小为B，过山车的总质量为m。过山车以速度v进入磁场区域，通过磁场区域后速度变为0.5v。磁力刹车阶段不计摩擦力和空气阻力。 （1）求杆ab刚进入磁场区域时，受到的安培力F的大小和方向。 （2）求过山车通过磁场区域的过程中，电路中产生的焦耳热Q。 （3）求磁力刹车阶段过山车加速度大小a的变化范围。为使过山车加速度的大小不超过a₀，磁感应强度的大小应满足什么条件？ 21. 在一次表演中某同学用他的拳头向下打断了一块木板。如图，拳头的质量为m1，木板的质量为m2。木板向下偏离距离d时木板将折断。木板向下弯曲至木板折断时，其弹性可视为劲度系数为k的弹簧。为了简化问题的研究，假设碰撞是指包括拳头和木板的瞬间作用，碰撞后拳头随木板的弯曲一起向下运动，直到木板折断。碰撞后拳头、木板、地球组成的系统，机械能是守恒的。 （1）画出木板折断前，弹力F的大小随木板向下偏离距离x的图像，并据此证明，折断前木板的弹性势能：； （2）拳头和木板向下运动所对应的重力势能变化可忽略不计。求： ①使木板折断所需要拳头的最小速率v； ②若将图中的木板换为水泥板，并用①的速率对其打击，水泥板向下偏移的距离为时将会折断，水泥板的弹性对应的劲度系数以及水泥板的质量均为木板的10倍，此种情况下是否能让水泥板折断，试说明理由。 22. 中国天眼FAST的灵敏度极高，发现了一颗自转周期为的毫秒脉冲星。进一步观测后，证实它与另一个伴星在相距为的距离内相互绕转，绕转周期为。伴星的质量为，脉冲星和伴星均可视为均匀球体。已知万有引力常量为。 （1）该脉冲星高频自转但并未解体，求其最小密度； （2）求脉冲星的质量； （3）脉冲星高频自转，形成并持续释放出和脉冲星一起自转的细、高、能电磁辐射束。初步研究，建立了如图所示的简化模型。 a.脉冲星与伴星相互绕转时，在一个绕行周期内，大约有六分之一的时间脉冲星在空间中的辐射会被伴星遮挡。设脉冲星的半径远小于伴星的半径，且脉冲星自转频率远高于绕行频率，求伴星的半径。 b.当辐射束扫过地球的时候，地球就能接收到信号，已知脉冲星一次辐射的总功率为，当某次脉冲星距离地球最近时，FAST监测到一次源自脉冲星的高能辐射持续时间为，相当于接收来自太阳持续时间为释放出的总能量。太阳的辐射功率为，日地距离为。假设在辐射束内，到脉冲星距离相等的面上能量均匀分布。求该脉冲星距离地球的最近距离。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 北京一零一中2024-2025学年度高三物理第三次模拟测试 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. 2025年1月20日，我国“人造太阳”核聚变实验装置（EAST）首次完成1亿摄氏度一千秒“高质量燃烧”，创造了新的世界纪录。下列方程属于核聚变反应的是（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】A．核反应方程属于原子核的人工转变，故A错误； B．核聚变是指两个或多个轻核合并成一个较重的核的过程，释放出大量能量。氘和氚发生反应生成氦和中子，符合核聚变的定义，故B正确； C．核反应方程属于α衰变，故C错误； D．核反应方程属于重核的裂变，故D错误； 故选B。 2. 如图所示，一束可见光穿过平行玻璃砖后，分为a、b两束单色光。则（　　） A. 玻璃对b光的折射率较大 B. 在真空中a光的速度大于b光的速度 C. a光光子能量大于b光光子能量 D. 如果b光是绿光，那么a光可能是红光 【答案】C 【解析】 【详解】A．由题图可知a光射入玻璃砖后的折射角小于b光射入玻璃砖后的折射角，根据折射定律可知玻璃对a光的折射率较大，故A错误； B．在真空中a光与b光的速度相等，故B错误； C．由A项结论可知a光的频率大于b光的频率，所以a光光子能量大于b光光子能量，故C正确； D．红光的频率小于绿光的频率，所以如果b光是绿光，a光不可能是红光，故D错误。 故选C。 3. 一定质量的理想气体从状态A开始，经历两个过程，先后到达状态B和，A、B和C三个状态的体积分别为、和。状态变化过程中气体的压强与热力学温度的关系如图所示，下列说法正确的是（　　） A. ， B. 状态A到状态B的过程中气体的内能减小 C. 状态B到状态C的过程中气体分子的平均动能减小 D. 状态B到状态C的过程中，气体从外界吸收热量 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据一定质量的理想气体的状态方程可知，从状态A到状态B的过程中，气体体积不变，即 从状态B到状态C，体积增大，即，A错误； B．状态A到状态B的过程中气体的温度升高，内能增大，B错误； C．状态B到状态C的温度不变，则分子的平均动能不变，C错误； D．状态B到状态C的温度不变，内能不变，体积增大，气体对外界做正功，由热力学第一定律 可知，气体需要从外界吸收热量，D正确。 故选D。 4. 如图所示，一理想变压器原线圈接在）的交流电源上，副线圈与滑动变阻器R相连，交流电压表和交流电流表均可视为理想电表。下列说法正确的是（　　） A. 该交流电的频率为 B. 变阻器的滑片向b端滑动，电压表的示数减小 C. 变阻器的滑片向a端滑动，电流表的示数增大 D. 变阻器的滑片向a端滑动，变压器的输入功率减小 【答案】D 【解析】 【详解】A．该交流电的频率为 选项A错误； B．电压表的示数等于变压器次级电压，根据可知总是不变的，变阻器的滑片向b端滑动，电压表的示数不变，选项B错误； CD．变阻器的滑片向a端滑动，R阻值变大，可知次级电流减小，即电流表的示数减小，根据P=I2U2可知，次级功率减小，则变压器的输入功率减小，选项C错误，D正确。 故选D。 5. 位于坐标原点的波源在时刻开始振动，形成的简谐横波沿x轴正方向传播，平衡位置在处的质点P开始振动时，波源恰好第1次处于波峰位置。已知波源振动的位移y随时间t变化的图像如图所示。下列说法正确的是（　　） A. 波的周期是0.1s B. 波的振幅是0.4m C. 波的传播速度是20m/s D. 质点P开始振动时方向沿y轴正向 【答案】C 【解析】 【详解】AB．由题图可知周期为，振幅为，故AB错误； D．由题图可知波源的起振方向沿y轴负向，则质点P开始振动时方向沿y轴负向，故D错误； C．平衡位置在处的质点P开始振动时，波源恰好第1次处于波峰位置，由于波源的起振方向沿y轴负向，则该段时间为 则波的传播速度为 故C正确。 故选C。 6. 2020年7月31日上午，北斗三号全球卫星导航系统正式开通，并为全球提供服务。北斗三号系统由24颗中圆地球轨道卫星、3颗地球静止轨道卫星和3颗倾斜地球同步轨道卫星组成。其中，中圆地球轨道卫星距地面高度约为2.2×104km，地球静止轨道卫星距地面高度约为3.6×104km，它们都绕地球做近似的匀速圆周运动。则（　　） A. 中圆地球轨道卫星的运行速度大于第一宇宙速度 B. 地球静止轨道卫星的加速度大于9.8m/s2 C. 中圆地球轨道卫星的周期大于地球静止轨道卫星的周期 D. 中圆地球轨道卫星的角速度大于地球静止轨道卫星的角速度 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】A．由公式 得 由于中圆地球轨道卫星半径大于地球半径，则中圆地球轨道卫星的运行速度小于第一宇宙速度，故A错误； B．由公式 可知，随高度的增大，重力加速度减小，故B错误； C．由开普勒第三定律可知，由于中圆地球轨道卫星的半径小于地球静止轨道卫星的半径，则中圆地球轨道卫星的周期小于地球静止轨道卫星的周期，故C错误； D．由公式可知，中圆地球轨道卫星的周期小于地球静止轨道卫星的周期，则中圆地球轨道卫星的角速度大于地球静止轨道卫星的角速度，故D正确。 故选D。 7. 为了研究超重和失重现象，某同学站在力传感器上做“下蹲”和“站起”的动作，力传感器将采集到的数据输入计算机，可以绘制出压力随时间变化的图线，某次实验获得的图线如图所示，a，b、c为图线上的三点，有关图线的说法可能正确的是（　　） A. a→b→c为一次“下蹲”过程 B. a→b→c为一次“站起”过程 C. a→b为“下蹲”过程，b→c为“站起”过程 D. a→b为“站起”过程，b→c为“下蹲”过程 【答案】A 【解析】 【详解】学生a→b过程压力小于重力，处于失重状态，只能从静止向下加速运动，到b点速度最大；由于惯性继续向下运动，学生在b→c过程压力大于重力，处于超重状态，所以学生向下减速运动，直至运动到最低点。 故选A。 8. 如图所示，闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁。“+”为灵敏电流计G的正接线柱位置，电流从“+”流入电流计时指针向右偏转。当磁铁向下运动（但未插入线圈内部）时，线圈中（　　） A. 感应电流的方向与图中箭头方向相反，电流表指针向左偏 B. 感应电流的方向与图中箭头方向同，电流表指针向右偏 C. 仅改变线圈的绕向，线圈中感应电流的磁场方向也会改变 D. 仅改变线圈的绕向，流入电流计的电流方向也会改变 【答案】D 【解析】 【详解】AB．线圈所在处的磁场方向竖直向下；磁铁向下运动，线圈的磁通量增大，根据楞次定律，感应电流的磁场方向竖直向上；根据安培定则，感应电流的方向与图示方向相同；电流从“+”流出电流计，指针向左偏转。AB错误； C．仅改变线圈的绕向，线圈所在处的磁场方向竖直向下；磁铁向下运动，线圈的磁通量增大，根据楞次定律，感应电流的磁场方向竖直向上；线圈中感应电流的磁场方向不变，C错误； D．仅改变线圈的绕向，线圈所在处的磁场方向竖直向下；磁铁向下运动，线圈的磁通量增大，根据楞次定律，感应电流的磁场方向竖直向上；根据安培定则，电流从“+”流入电流计，电流方向发生改变。D正确。 故选D。 9. 具有相同质子数和不同中子数的原子称为同位素。让氢的两种同位素原子核（、）从带电平行板间的点沿垂直于电场的方向射入电场，均落在极板上的同一点，如图所示。不计粒子的重力及粒子间的相互作用，则（　　） A. 两种粒子在电场中运动的时间相同 B. 两种粒子在点具有相同的初速度 C. 在电场中运动时动能的增量更小 D. 在电场中运动时动量的增量更小 【答案】D 【解析】 【详解】A．粒子垂直电场入射，做类平抛运动，水平方向匀速，竖直方向匀加速，因两粒子落在同一点，x、y相同，q相同，则水平方向 竖直方向 质量，质量 则，A错误； B．由 相同， 得，B错误； C．由动能定理，动能增量 故两粒子动能增量相等，C错误； D．由动量定理，动量增量 因 则 即动量增量更小，D正确。 故选D。 10. 如图所示，东风-17高超音速战略导弹，是世界上第一种正式装备服役的高超音速乘波器导弹，射程可达几千公里，具备高超音速突防能力，可借助空前的机动能力实现蛇形机动，规避拦截。已知东风-17质量为m，在一次试射机动变轨过程中，东风-17正在大气层边缘向东水平高速飞行，速度大小为12马赫（1马赫就是一倍音速，设为v），突然蛇形机动变轨，转成水平向东偏下37°角飞行，速度大小为15马赫。此次机动变轨过程中，下列说法正确的是（　　） A. 合力对东风-17做功为81mv2 B. 合力对东风-17做功为40.5mv2 C. 合力对东风-17的冲量大小为15 mv，方向竖直向下 D. 合力对东风-17的冲量大小为12mv，方向竖直向上 【答案】B 【解析】 【详解】AB．合力对东风-17做功为，A错误，B正确； CD．合力对东风-17的冲量为，方向竖直向下，CD错误。 故选B。 11. 如图所示，某带电粒子（重力不计）由M点以垂直于磁场边界的速度v射入宽度为d的匀强磁场中，穿出磁场时速度方向与原来射入方向的夹角为，磁场的磁感应强度大小为B。由此推断该带电粒子（　　） A. 带负电且动能不变 B. 运动轨迹为抛物线 C. 电荷量与质量的比值为 D. 穿越磁场的时间为 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据左手定则，粒子带正电，故A错误； B．该粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，轨迹是圆周的一部分，故B错误； C．根据牛顿第二定律 又因为 解得 故C错误； D．穿越磁场的时间为 解得 故D正确。 故选D。 12. 如图所示的MNPQ区域内有竖直向上的匀强电场和沿水平方向的匀强磁场，现有两个带电微粒、均从边界的点处先后沿水平方向进入该区域中，并都恰能做匀速圆周运动，则下列说法错误的是（　　） A. a、b两微粒均带正电 B. a、b两微粒在该区域运动周期一定相等 C. a、b两微粒在该区域运动的圆周运动半径一定相等 D. 仅增加磁场强度a、b一定都能做匀速圆周运动 【答案】C 【解析】 【详解】A．电场方向竖直向上，重力与电场力平衡，即 电场力向上，故微粒带正电（正电荷受力与电场方向相同），A正确； B．圆周运动周期 由 得 则 （与微粒质量、电荷量无关），故a、b周期相等，B正确； C．圆周运动半径 定值，但v未知（两微粒初速度可能不同），故半径不一定相等，C错误； D．仅增加磁场强度B，重力与电场力仍平衡，洛伦兹力增大，但只要满足，微粒仍可做匀速圆周运动（洛伦兹力提供向心力 ），D正确。 本题选错误的，故选C。 13. 电磁流量计广泛应用于测量可导电流体（如污水，含有大量的正负离子）在管中的流量（在单位时间内通过管内横截面的流体的体积）。为了简化，假设流量计是如图所示的横截面为长方形的一段管道，其中空部分的长、宽、高分别为图中的a、b、c。流量计的两端与输送流体的管道相连接（图中虚线）。图中流量计的前、后两面是金属材料，上、下两面是绝缘材料。现于流量计所在处加磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向竖直向上。当导电流体稳定地流经流量计时，在管外将流量计前、后表面分别与一串接了电阻R的电流表的两端连接，I表示测得的电流值。已知流体的电阻率为ρ，不计电流表的内阻，则（　　） A. 若流体速度向右，则前表面电势低于后表面电势 B. 若将电流表改为电磁流量计，其刻度是不均匀的 C. 此时导电流体的流量为 D. 此时导电流体的流量为 【答案】C 【解析】 【详解】A．若流体速度向右，根据左手定则，正电荷向前表面偏转，负电荷向后表面偏转，前表面带正电荷，后表面带负电荷，前表面电势高于后表面电势，A错误； CD．电源的电动势为 解得 导电流体的流量为 感应电流为 电源的内电阻为 解得，C正确，D错误； B．根据 解得 流量与电流强度成正比。因为电流表的刻度是均匀的，所以流量计的刻度也是均匀的，B错误。 故选C。 14. 在霍尔效应中，霍尔电压与通过导体的电流之比被定义为霍尔电阻，可用符号表示，通常情况下，霍尔电阻与外加磁场的磁感应强度成正比。但在超低温、强磁场的极端条件下，某些材料的霍尔电阻却随着强磁场的增加出现量子化现象：h是普朗克常数，e是电子的电量， v既可以取1、2、3…等整数，也可以取某些小于1的分数，这就是量子霍尔效应现象。实验发现，当霍尔电阻处于量子态时，材料中的电子将沿边缘带做定向运动，几乎不受阻力作用。2013年，清华大学薛其坤团队发现，在超低温（0.03K）环境条件下，具备特殊结构的拓补绝缘体材料可以自发地发生磁化，此时不需要外加磁场也会发生量子霍尔效应，这种现象被称为量子反常霍尔效应。结合以上资料，可以判断下列说法正确的是（　　） A. 同欧姆电阻类似，霍尔电阻越大，表明材料对通过它的电流的阻碍越强 B. 要发生量子霍尔效应现象，外部环境条件有两个，一是要具备超低温环境，二是要具备超强的磁场 C. 具备量子反常霍尔效应的磁性拓补绝缘材料已成为新一代低能耗芯片的制造材料 D. 霍尔电阻的量子态表达式中的常数组合 与欧姆电阻具有相同的单位 【答案】D 【解析】 【详解】A．设半导体的与电流垂直方向长为a，宽为b，处于磁感应强度为B的磁场中，电子定向运动的速率为v，则半导体两端的霍尔电压为 根据霍尔电阻定义有 则霍尔电阻不能反映对电流的阻碍作用，故A错误； B．由题意可知，在超低温、强磁场的极端条件下，某些材料的霍尔电阻却随着强磁场的增加出现量子化现象，并不是所有的材料都会发生，故B错误； C．具备量子反常霍尔效应的磁性拓补绝缘材料，有望成为新一代低能耗芯片的制造材料，故C错误； D．根据功率的表达式，，结合牛顿第二定律，整理得 则欧姆电阻的基本单位表示为； 根据能量子表达式，功的表达式，牛顿第二定律，结合电流的定义式，整理得 则常数组合的基本单位表示为，故D正确。 故选D。 第二部分 本部分共8题，共58分。 15. 陈同学用如图所示装置探究气体做等温变化的规律。在实验中，下列哪些操作不是必需的_____。 A. 用橡胶塞密封注射器的下端 B. 用游标卡尺测量柱塞的直径 C. 读取压力表上显示的气压值 D. 读取刻度尺上显示的空气柱长度 【答案】B 【解析】 【详解】A．用橡胶塞密封注射器的下端，以保证气体质量不变，该操作是必须的，选项A不符合题意； B．空气柱的体积可用气柱的长度来代替，没必要用游标卡尺测量柱塞的直径，则选项B符合题意； CD．读取压力表上显示的气压值以及刻度尺上显示的空气柱长度，两项操作都是必须的，选项CD不符合题意。 故选B。 16. 接通打点计时器电源，释放小车，小车在重物的牵引下沿直线拉动纸带，纸带上打下一系列的点，其中一部分如图所示，、、为纸带上标出的连续3个计数点（计数点之间还有四个点未画出），相邻计数点间的时间间隔为0.10s。从图中数据可知，在打点时小车的瞬时速度为________m/s，小车加速度为________。（结果保留两位有效数字） 【答案】 ①. 0.44 ②. 1.0 【解析】 【详解】[1]相邻计数点间的时间间隔为，根据匀变速运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度。 打C点时小车的瞬时速度大小为 [2]根据逐差法，小车做匀加速运动的加速度大小为 17. 在“测量金属丝的电阻率”实验中，金属丝的电阻Rx约为5Ω。 （1）用螺旋测微器测量金属丝直径，如图1所示，测量值d=_____mm。 （2）张同学用图2所示的电路测量一段金属丝Rx的电阻。为测量金属丝的电阻，实验中提供的器材有开关、若干导线及下列器材： A．电源（电动势为3V） B．电压表（量程0~3V，内阻约3kΩ） C．电流表（量程0~0.6A，内阻约0.125Ω） D．滑动变阻器（最大阻值约为5Ω） 为使测量结果尽量准确，应将c点与_____一点（选填“a”、“b”）连接，不考虑偶然误差，设金属丝电阻的真实值为R0，测量值为R测，推导写出测量值与真实值之间的关系式________。（结果中可能用到的物理量有：电压表内阻为RV，电流表内阻为RA。） 【答案】（1）0.366##0.367##0.368 （2） ①. a ②. 【解析】 【小问1详解】 由甲图可知，该金属丝直径的测量值； 【小问2详解】 [1]因为，所以电流表采用外接法，即应将c点与a点连接； [2]根据欧姆定律有 18. （1）在探究单摆周期与摆长关系的实验中： ①如图1所示，王同学在“用单摆测重力加速度”实验中，进行了如下步骤，其中错误的是________，不必要的是________。 A．先将摆球和摆线放在水平桌面上测量摆长 B．用天平测量出摆球的质量 C．使单摆小角度摆动后，用秒表记录30次全振动的时间，并计算出摆动周期 ②用游标卡尺测量摆球的直径，某次测量结果如图2所示，从图中读出________mm。 ③根据测得的实验数据，该同学绘制了随摆长变化的关系图像，如图3所示，根据图像，可知当地的重力加速度为________（结果保留3位有效数字）。 （2）除了上述提及的器材，王同学只有一把量程为的刻度尺，小于柱形深筒的深度。该同学做了如图4所示的连接，利用单摆实验测得了当地的重力加速度和深筒的深度。请分别写出重力加速度和深筒深度的表达式，并对表达式中涉及的各物理量做出说明________。 【答案】（1） ①. A ②. B ③. 18.6 ④. 9.87 （2）L1、T1为某次测得的露出筒外的摆长及对应周期，L2、T2为另一次测得的露出筒外的摆长及对应周期，L1、L2均小于30cm，则根据单摆的周期公式可得， 联立解得， 【解析】 【小问1详解】 [1][2]A．为了避免由于摆球重力对摆线拉长的影响，所以测摆线长度时，应将摆球挂起来测量，故A错误； B．用单摆测重力加速度实验不需要测量摆球的质量，故B不必要； C．使单摆小角度摆动后，用秒表记录30次全振动的时间，并计算出摆动周期为，故C正确。 故错误的是A，不必要的是B。 [3]摆球直径为 [4]根据单摆的周期公式 可得 则图线的斜率为 解得 【小问2详解】 略。 19. 民航客机都有紧急出口，发生意外情况的飞机紧急着陆后，打开紧急出口，狭长的气囊会自动充气，生成一条连接出口与地面的斜面，人员可沿斜面滑行到地面。如图所示，若机舱口下沿距地面约，气囊所构成的斜面长度约为，一个质量为的人沿气囊滑下时所受的阻力是，取。求： （1）人沿气囊滑下时加速度大小； （2）人滑至气囊底端时的速度大小； （3）人滑至气囊底端时重力的瞬时功率和该过程中重力的冲量大小。 【答案】（1） （2） （3）， 【解析】 【小问1详解】 设斜面与水平面的夹角为，根据几何关系有 解得 设人沿气囊滑下时所受的阻力为，对人沿气囊滑下过程进行受力分析，列牛顿第二定律方程有 解得人沿气囊滑下时加速度大小为 【小问2详解】 由运动学公式 解得人滑至气囊底端时的速度大小为 【小问3详解】 由分析可知人滑至气囊底端时重力的瞬时功率为 设人沿气囊滑下所用的时间为，则 所以该过程中重力的冲量大小为 20. 磁力刹车是为了保证过山车在最后进站时的安全而设计的一种刹车形式。在轨道之间设置较强的磁场，刹车金属片安装在过山车底部，该装置（俯视）可简化为如图所示的模型：水平导轨间距为L，刹车金属片等效为一根金属杆ab，整个回路的等效电阻为R。磁场区域为方向竖直向下的匀强磁场，磁感应强度的大小为B，过山车的总质量为m。过山车以速度v进入磁场区域，通过磁场区域后速度变为0.5v。磁力刹车阶段不计摩擦力和空气阻力。 （1）求杆ab刚进入磁场区域时，受到的安培力F的大小和方向。 （2）求过山车通过磁场区域的过程中，电路中产生的焦耳热Q。 （3）求磁力刹车阶段过山车加速度大小a的变化范围。为使过山车加速度的大小不超过a₀，磁感应强度的大小应满足什么条件？ 【答案】（1）；与速度方向相反；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）杆通过磁场的过程，产生的感应电动势为 根据闭合电路欧姆定律，回路的感应电流的大小 杆受到的安培力大小 杆受到的安培力方向与速度方向相反。 （2）杆通过磁场的过程中，根据能量守恒定律有 （3）设杆刚进入磁场时加速度的大小为，根据牛顿第二定律有 得 同理，杆即将离开磁场时的加速度大小 磁力刹车阶段过山车的加速度大小的变化范围为 为使加速度的大小不超过，则 得 21. 在一次表演中某同学用他的拳头向下打断了一块木板。如图，拳头的质量为m1，木板的质量为m2。木板向下偏离距离d时木板将折断。木板向下弯曲至木板折断时，其弹性可视为劲度系数为k的弹簧。为了简化问题的研究，假设碰撞是指包括拳头和木板的瞬间作用，碰撞后拳头随木板的弯曲一起向下运动，直到木板折断。碰撞后拳头、木板、地球组成的系统，机械能是守恒的。 （1）画出木板折断前，弹力F的大小随木板向下偏离距离x的图像，并据此证明，折断前木板的弹性势能：； （2）拳头和木板向下运动所对应的重力势能变化可忽略不计。求： ①使木板折断所需要拳头的最小速率v； ②若将图中的木板换为水泥板，并用①的速率对其打击，水泥板向下偏移的距离为时将会折断，水泥板的弹性对应的劲度系数以及水泥板的质量均为木板的10倍，此种情况下是否能让水泥板折断，试说明理由。 【答案】（1）；根据F-x图像与坐标轴所围的面积表示弹力F的功，根据功能关系可知折断前木板的弹性势能为；（2）①；②能；因最小出拳速率为。 【解析】 【详解】（1）略； （2）①拳头与木板接触的一瞬间，拳头与木板组成的系统内力远大于外力，可视为动量守恒，之后拳头和木板达到共同速度v1，假设木板折断时，拳头和木板向下的速度恰好为零，则此时对应出拳的速率最小。根据动量守恒定律有 根据机械能守恒定律有 联立以上两式解得 ②根据①题结论可求得让水泥板折断的最小出拳速率为 所以用①的速率对水泥板打击，能让水泥板折断。 22. 中国天眼FAST的灵敏度极高，发现了一颗自转周期为的毫秒脉冲星。进一步观测后，证实它与另一个伴星在相距为的距离内相互绕转，绕转周期为。伴星的质量为，脉冲星和伴星均可视为均匀球体。已知万有引力常量为。 （1）该脉冲星高频自转但并未解体，求其最小密度； （2）求脉冲星的质量； （3）脉冲星高频自转，形成并持续释放出和脉冲星一起自转的细、高、能电磁辐射束。初步研究，建立了如图所示的简化模型。 a.脉冲星与伴星相互绕转时，在一个绕行周期内，大约有六分之一的时间脉冲星在空间中的辐射会被伴星遮挡。设脉冲星的半径远小于伴星的半径，且脉冲星自转频率远高于绕行频率，求伴星的半径。 b.当辐射束扫过地球的时候，地球就能接收到信号，已知脉冲星一次辐射的总功率为，当某次脉冲星距离地球最近时，FAST监测到一次源自脉冲星的高能辐射持续时间为，相当于接收来自太阳持续时间为释放出的总能量。太阳的辐射功率为，日地距离为。假设在辐射束内，到脉冲星距离相等的面上能量均匀分布。求该脉冲星距离地球的最近距离。 【答案】（1） （2） （3）a.；b. 【解析】 【小问1详解】 设脉冲星半径为r，在脉冲星表面有 则密度 联立解得 【小问2详解】 对脉冲星、伴星构成的双星系统，设脉冲星、伴星轨迹圆半径分别为，则有 因为 联立解得 【小问3详解】 a.双星轨迹如图 几何关系有 已知 联立解得 b.设地球接收星体辐射的面积为，如图 接受太阳能量 脉冲星辐射圆斑扫过地球的线速度为v，如图 则 辐射圆斑直径 辐射圆斑面积 地球接受的能量 因为 联立解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $