内容正文:
物理
(全卷满分100分,考试时间75分钟)
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在本试卷和答题卡相应位置上。
2.作答选择题时,选出每小题答案后,用2B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。答案不能答在试卷上。
3.非选择题必须用黑色字迹的钢笔或签字笔作答。答案必须写在答题卡各题目指定区域内相应位置上;如需改动,先画掉原来的答案,然后再写上新答案;不准使用铅笔和涂改液。不按以上要求作答无效。
4.考生必须保证答题卡的整洁。考试结束后,将试卷和答题卡一并交回。
第Ⅰ卷(选择题,共46分)
一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中只有一个选项符合题目要求)
1.某广场喷泉喷出的两水柱如图中、所示。不计空气阻力,、中的水
A.在最高点的速度相同 B.喷出时的初速度相同
C.加速度相同 D.在空中的运动时间相同
2.2025年春节联欢晚会上,张艺谋导演通过将传统东北秧歌与高科技机器人相结合,向全世界展示了中国在人工智能和机器人技术领域的领先地位。在研发和测试过程中,机器人能否稳定地站立在斜坡上是一项重要指标。如图所示,当机器人稳定地站立在斜坡上时,下列说法正确的是
A.机器人受到的摩擦力方向沿斜坡向下
B.若机器人可以在倾角不大于的斜坡上稳定地站立和行走,且最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则它的脚和斜面间的动摩擦因数不能小于0.75
C.机器人受到支持力是由于机器人的形变而产生的
D.机器人受到的摩擦力与斜坡的粗糙程度有关
3.某兴趣小组用如图所示的装置做双缝干涉实验,图中单缝到双缝、的距离相等,光屏上点到、的距离也相等,一单色点光源发出的光经单缝、双缝到达光屏,形成明暗相间的等间距条纹。水平向右移动光屏少许,则点处的条纹
A.宽度变宽 B.宽度变窄 C.宽度不变 D.由亮条纹变成暗条纹
4.我国太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”在国际上首次实现了太阳波段光谱成像的空间观测。氢原子由、4、5、6能级跃迁到能级时发出的光,对应的谱线为可见光区的四条谱线,分别为、、、,如图所示。下列说法正确的是
A.光的波长小于光的波长
B.光子的能量大于光子的能量
C.对应的光子能量为
D.光在玻璃中传播时的频率等于它在空气中传播时的频率
5.小球在空中自由下落,无风条件下,小球受到的空气阻力大小与其下落速度大小的平方成正比。一小球从某一高处由静止竖直下落至地面的过程中,位移大小为,速度大小为,加速度大小为,重力势能为,动能为,下落时间为。取地面为零势能面,则下列关系图像,可能正确的是
A. B. C. D.
6.我国霍尔推进器技术世界领先,其简化的工作原理如图所示。放电通道两端电极间存在一加速电场,该区域内有一与电场近似垂直的约束磁场(未画出)用于提高工作物质被电离的比例。工作时,工作物质氙气进入放电通道后被电离为氙离子,再经电场加速喷出,形成推力。某次测试中,氙气被电离的比例为,氙离子喷射速度为,推进器产生的推力为。已知氙离子的比荷为,计算时取氙离子的初速度为零,忽略磁场对离子的作用力及粒子之间的相互作用,则
A.氙离子的加速电压约为
B.氙离子的加速电压约为
C.每秒进入放电通道的氙气质量约为
D.每秒进入放电通道的氙气质量约为
7.为了给探月四期工程提供公共中继星平台,2024年3月20日长征八号遥三运载火箭将鹊桥二号中继星送入半长轴为、周期为的地月转移轨道,再通过近月制动,使其速度低于月球逃逸速度,进入月球捕获轨道,最终进入半长轴为、周期为的环月大椭圆冻结轨道。已知月球半径约为地球半径的,月球质量约为地球质量的,地球的第一宇宙速度为,任何星球的逃逸速度为其第一宇宙速度的倍。下列说法正确的是
A.
B.近月制动后鹊桥二号的速度大于2.5 km/s
C.为了确保鹊桥二号与月球南极附近区域之间有较长时间的稳定通信,冻结轨道的远月点位于月球南极区域上方
D.鹊桥二号分别在捕获轨道与冻结轨道运行时,在相同时间内与月球的连线扫过的面积相等
二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,至少有两个选项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
8.贾湖骨笛是河南博物院镇馆之宝之一,被誉为“中华第一笛”。其中一支骨笛可以发出、、、、等音。已知音和音所对应的频率分别为和,则下列说法正确的是
A.在空气中传播时,音的波长小于音的波长
B.在空气中传播时,音的波速等于音的波速
C.由空气进入水中,音和音的频率都变大
D.由空气进入水中,音的波长改变量大于音的波长改变量
9.如图甲所示,手摇发电机的大、小飞轮通过皮带传动(皮带不打滑),大、小飞轮的半径之比为,小飞轮和线圈固定于同一转轴。匀速转动手柄时,线圈产生的感应电动势随时间变化的规律如图乙所示。已知线圈所在处的磁场可视为匀强磁场,磁场的磁感应强度大小为,线圈的面积为、阻值为,线圈通过导线、滑环和电刷连接一个阻值恒为的灯泡,其余电阻不计。下列说法正确的是
A.若保持手柄的转速不变,仅使小飞轮的半径增大,则灯泡变得更暗
B.线圈的匝数为300
C.灯泡两端的电压瞬时值的表达式为
D.手柄匀速转动的转速为
10.圆心为、半径为的圆形区域内存在磁感应强度为、方向垂直纸面向外的匀强磁场,在磁场边缘上的点沿纸面向圆形区域各个方向均匀发射速度大小为的带电粒子。圆的右边为边长是的正方形,刚好与圆相切于点,切点为的中点,其区域内存在水平向左的匀强电场。当粒子沿方向射入时,粒子刚好从点离开磁场,进入电场后又恰好从右边界的中点返回。不计粒子重力和粒子间的相互作用。下列说法正确的是
A.粒子的比荷为
B.粒子从点进入磁场到最终离开磁场的运动过程中的总时间与入射方向无关
C.若将电场方向变为竖直向下,则从电场边界与射出的粒子数之比为
D.若将电场方向变为竖直向下,且粒子要全部从边界射出,则电场强度大小至少为原来的5倍
第Ⅱ卷(非选择题,共54分)
三、实验题(本题共2小题,共16分)
11.(6分)利用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。不可伸长的细线一端固定于悬点,悬点刚好与量角器的圆心重合,另一端与均质小球相连,在小球的平衡位置正下方处安装光电门,可采集小球底部的轻质遮光片遮住光的时间。
(1)实验前用游标卡尺测量小球的直径,结果如图乙所示,则 ▲ mm;还测量了小球的质量和小球自然悬垂时的悬线长。
(2)将小球拉至与竖直方向成较大角度,用量角器测出细线与竖直方向的夹角,并由静止释放;记录小球经过平衡位置时遮光片的遮光时间,改变夹角,多次实验。
(3)在误差允许的范围内,若系统机械能守恒,则关于与的关系图像可能是 ▲ (选填字母序号)。
A. B. C.
(4)根据多次测量结果发现:小球由静止运动到平衡位置的过程中,重力势能减少量总是小于动能增加量,可能的原因是 ▲ 。(写出一条即可)
12.(10分)某项目式学习小组设计并制作了一种利用电压表示数反映物体加速度的测量装置,其原理图如图甲所示。质量为的滑块2可沿光滑杆1水平移动,滑块两侧用劲度系数均为的相同轻质弹簧拉着,滑块静止时,两弹簧均处于原长状态。均匀金属丝绷直且总长为,3是固定在滑块2中心的轻质光滑金属滑片(宽度不计)。所用到的器材还有:电源(电动势与内阻未知)、理想电压表(量程)、电阻箱()、毫米刻度尺、被测物体、开关、导线等。操作步骤如下:
(1)闭合开关和,多次改变电阻箱的阻值,记录对应的电压表示数,绘制关系图像如图乙所示,图像为一条斜率为、纵截距为的倾斜直线,则电源电动势为 ▲ ,内阻为 ▲ (用、表示);由于电压表的内阻不是无穷大的,因此内阻的测量值 ▲ (选填“偏大”“偏小”或“准确”)。
(2)通过步骤(1)测得电源电动势为,内阻为。闭合开关,断开开关,使滑片位于金属丝中点,调整电阻箱的阻值,使电压表示数恰为。将滑片从金属丝的端向端滑动,记录滑片到端的距离,以及对应的电压表示数,得到如图丙所示的图像,且弹簧始终处于弹性限度内。
(3)将滑块替换成质量也为的被测物体,再将质量不计的加速度计固定在被测物体上,闭合开关,断开开关,当物体水平向右运动时,电压表示数如图丁所示,则物体的加速度方向 ▲ (选填“向左”或“向右”),加速度的大小为 ▲ (用、、表示)。
四、计算题(本题共3小题,共38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,有数值运算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
13.(10分)如图甲所示,开口向上、内壁光滑、足够高的绝热汽缸竖直放置,汽缸内用质量、面积的绝热活塞封闭了一定质量的理想气体。汽缸内有一阻值的电热丝可以给密封气体加热,电热丝外加电压随时间的变化图像如图乙所示,导线电阻和电热丝体积忽略不计,闭合开关后电热丝产生的热量全部被气体吸收。初始时,开关断开,活塞到汽缸底部的距离,密封气体的温度。现闭合开关,经过一段时间后断开开关,使气体温度缓慢上升到,此过程中活塞缓慢上升了,汽缸内密封气体的内能变化量。外界大气压强,取重力加速度大小,求:
(1)活塞上升的高度;
(2)交变电压的最大值。
14.(12分)如图所示,倾角、足够长的光滑绝缘斜面固定不动,斜面上有1、2、3三条水平虚线,相距为的虚线1、2间(区域Ⅰ)存在垂直斜面向下的匀强磁场(图中未画出),相距为()的虚线2、3间(区域Ⅱ)存在垂直斜面向上的匀强磁场(图中未画出),磁感应强度大小均为,一个边长也是的正方形单匝导线框的质量为、电阻为,线框底边平行于水平虚线,自虚线1上方某处由静止被释放,导线框恰好能匀速进入区域Ⅰ,后又恰好匀速离开区域Ⅱ,重力加速度为。求:
(1)导线框进入区域Ⅰ的速度大小;
(2)导线框刚进入区域Ⅱ时的加速度大小;
(3)导线框自开始进入区域Ⅰ至刚完全离开区域Ⅱ所用的时间。
15.(16分)如图所示,竖直平面内半径的光滑圆弧轨道的圆心为,圆心角,最低点与长的水平传送带平滑连接,传送带以的速率顺时针匀速转动。一质量的物块(视为质点)从点由静止释放,物块与传送带间的动摩擦因数。传送带的右端与足够长的光滑水平面平滑连接,水平面上等间距静置着2026个质量为的相同小球(视为质点)。物块滑上水平面与小球1碰撞,最终所有小球都向右运动,所有碰撞均为弹性正碰。取重力加速度大小,求:
(1)物块到点时,轨道对物块的支持力大小;
(2)物块与小球1发生第一次碰撞到第二次碰撞,物块与传送带间摩擦产生的总热量;
(3)物块与小球1发生第一次碰撞到最终所有小球都达到稳定状态时,物块与传送带间摩擦产生的总热量。
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物理参考答案
1.【参考答案】C
2.【参考答案】B
3.【参考答案】A
4.【参考答案】D
5.【参考答案】D
6.【参考答案】C
7.【参考答案】C
8.【参考答案】BD
9.【参考答案】AB
10.【参考答案】AC
11.【参考答案】(1)7.50 (3)C (4)遮光片的速度大于小球的速度(写出一条,言之有理即可)
12.【参考答案】(1) 偏小 (3)向左
13.【参考答案】(1) (2)
【解题思路】(1)最终活塞稳定后,汽缸内密封气体的温度为,加热过程中汽缸内气体的压强不变,有
①
解得②
(2)对密封气体有③
活塞上升过程中,外界对气体做功④
根据热力学第一定律有⑤
又⑥
解得⑦
14.【参考答案】(1) (2) (3)
【解题思路】(1)设导线框进入区域Ⅰ的速度大小为,有①
导线框进入区域Ⅰ时的感应电动势②
感应电流③
联立解得④
(2)刚进入区域Ⅱ时,导线框产生的感应电动势⑤
则此时导线框中的感应电流⑥
由牛顿第二定律有⑦
联立解得导线框的加速度大小⑧
(3)开始进入区域Ⅰ至开始进入区域Ⅱ,匀速运动的时间⑨
开始离开区域Ⅱ至刚完全离开区域Ⅱ做匀速运动,同理知速度大小为,则运动的时间⑩
自开始进入区域Ⅱ到开始离开区域Ⅱ的过程,由动量定理有⑪
其中⑫
⑬
联立解得⑭
导线框自开始进入区域Ⅰ至完全离开区域Ⅱ的时间⑮
15.【参考答案】(1) (2) (3)
【解题思路】(1)物块从到,由动能定理有①,解得
点有②
联立解得③
(2)设物块在传送带上一直做减速运动,到点时速度为,由动能定理有④
解得,由于,则假设不成立,故物块先匀减速至,再以匀速滑上水平面⑤
(另解:匀减速至,由动能定理有,,故以匀速滑上水平面)
物块与小球1第一次弹性碰撞有⑥
⑦
联立解得,,碰撞后物块以速度大小为滑上传送带做匀减速直线运动先减速至0,后做匀加速直线运动加速至,之后与小球1第二次相碰
设物块在传送带上的加速度为,则有⑧
此过程中物块和传送带间相对路程⑨
与传送带因摩擦产生的热量⑩
解得⑪
(3)物块与小球1第一次弹性碰撞,小球1向右滑动与小球2发生弹性碰撞
有,,联立解得,,可知碰撞后两球交换速度⑫
类推物块每次与静止的小球1碰后速度大小减为碰前的一半,经次碰撞后物块的速度大小
⑬
以滑上传送带再回到点,与传送带相对路程
⑭,解得
所求摩擦生热⑮,其中
解得⑯
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