精品解析：北京十一学校2026届高三年级四月月考物理试题

2026届北京十一学校高三年级4月月考 物理试题 总分：100分 时间：90分钟 第一部分 一、选择题（本部分共14小题，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。请将各小题选项填涂在答题卡相应位置。） 1. 质点沿竖直方向做简谐运动，在绳上形成的波传到质点时的波形如图所示，则（　　） A. 该波为纵波 B. 质点开始振动时向下运动 C. 经过一个周期，质点向右运动一个波长距离 D. 若增加抖动频率，波长会减小 2. 下列说法正确的是（　　） A. 三种射线中，射线速度最快、射线电离作用最强、射线穿透能力最强 B. 硼（B）中子俘获治疗癌症的核反应方程是，它属于衰变 C. 钍234经过两个半衰期后，剩余钍234的质量为 D. 根据玻尔理论，氢原子的电子由轨道跃迁到轨道后动能增加，原子的能量减少 3. 在进行双缝干涉实验时，用光传感器测量干涉区域不同位置的光照强度，可以方便地展示干涉条纹分布。a、b两束单色光分别经过同一双缝干涉装置后，其光照强度与位置的关系如图所示，图中光照强度极大值位置对应亮条纹中心，极小值位置对应暗条纹中心，上下两图中相同横坐标代表相同位置，则（　　） A. a、b的光子动量大小相同 B. a的光子能量小于b的光子能量 C. 在真空中，a的波长大于b的波长 D. 通过同一单缝衍射装置，a的中央亮条纹窄 4. 雷雨云底层带负电，建筑物顶部的避雷针会因静电感应而带电，在其周围形成强电场，其等势面如图所示，已知相邻等势面间电势差相等。下列说法正确的是（　　） A. 避雷针尖端感应出负电 B. a点的电场强度大于b点的电场强度 C. a点的电势高于b点的电势 D. 电子从a点移动到b点，电势能减少 5. 一位同学在水平地面上做立定跳远，他从位置②起跳，到位置⑤落地，位置③是他在空中的最高点，在位置②和⑤时他的重心到地面的距离近似相等。以下说法正确的是（　　） A. 在位置③，人的速度为0 B. 从位置②到⑤，重力对人的冲量几乎为0 C. 从位置②到⑤，重力做功几乎为0 D. 在位置②起跳至离地的过程中，支持力的冲量与重力的冲量大小相等 6. 2025年11月25日，神舟二十二号飞船发射并成功与天宫空间站对接，在轨正常运行时的运动可视为匀速圆周运动。已知空间站轨道高度约在400km至450km之间，地球半径R约为6400km，地球同步卫星的轨道半径约为6.6R。下列说法正确的是（ ） A. 飞船在轨正常运行时，处于完全失重状态，不受地球的引力作用 B. 飞船在轨正常运行时，线速度小于第一宇宙速度 C. 飞船在轨正常运行时的周期大于地球自转周期 D. 在飞船升空远离地心的过程中，地球对飞船的引力做正功 7. 为了使在磁场中转动的绝缘轮快速停下来，小明同学设计了以下四种方案：图甲、乙中磁场方向与轮子的转轴平行，图甲中在轮上固定闭合金属线圈，图乙中在轮上固定未闭合金属线圈；图丙、丁中磁场方向与轮子的转轴垂直，图丙中在轮上固定闭合金属线框，图丁中在轮上固定一些细金属棒。四种方案中效果最好的是（　　） A. 甲 B. 乙 C. 丙 D. 丁 8. 如图所示，某同学在篮球场上用同一个篮球练习定点投篮，其中有两次篮球垂直撞在竖直篮板上，篮球的轨迹分别如图中曲线1、2所示。若两次抛出篮球时的速度的水平分量分别为和，两次从篮球脱手后开始到撞上篮板的过程中，篮球动量的变化分别为和，动能的变化分别为和，不计空气阻力，下列关系正确的是（　　） A. B. C. D. 9. 几位同学手拉手一起进行“千人震”实验，实验过程中同学们会感受到瞬间触电的感觉。实验器材包含两节干电池、带铁芯的多匝线圈（电阻很小）、开关，同学们按图示电路连接。实验中，先闭合开关，待电路稳定后再断开开关，认为每位同学物理学特征大致相同，以下说法正确的是（　　） A. 闭合开关瞬间，同学们有触电感，电流方向为到 B. 断开开关瞬间，同学们有触电感，电流方向为到 C. 随着实验人数增多，触电瞬间每位同学两端电压几乎不变 D. 随着实验人数增多，触电瞬间流过每位同学电流的变化率几乎不变 10. 如图所示静止于水平地面的箱子内有一粗糙斜面，将物体无初速放在斜面上，物体将沿斜面下滑。若要使物体相对斜面静止，下列情况中不可能达到要求的是（　　） A. 使箱子沿水平方向做匀加速直线运动 B. 使箱子沿竖直向上的方向做匀加速直线运动 C. 使箱子沿竖直向下的方向做匀加速直线运动 D. 使箱子沿水平面内的圆轨道做匀速圆周运动 11. 如图所示，滑块与滑块一起在光滑水平面上做简谐运动，、之间无相对滑动。已知轻质弹簧的劲度系数为，、的质量分别为和，、之间的滑动摩擦因数为，假定滑动摩擦力与最大静摩擦力大小相等。下列说法正确的是（　　） A. 做简谐运动的滑块所需的回复力仅由弹簧的弹力提供 B. 做简谐运动的滑块所需的回复力大小跟位移大小之比为 C. 做简谐运动的滑块的振幅最大不能超过 D. 做简谐运动的滑块的速度最大不能超过 12. 一束含有两种比荷的带电粒子和，以各种不同的初速度沿水平方向经过速度选择器，从点进入垂直纸面向外的偏转磁场，分别打在点正上方的粒子探测板上的和点，如图所示。现撤去探测板，在点右侧磁场区域中放置云室，设带电粒子在云室中受到的阻力大小，为常数，为粒子的电荷量，为粒子的速度大小，其轨迹未画出。不计重力，下列说法正确的是（　　） A. 带电粒子可能带正电 B. 仅增大速度选择器中的磁感应强度，和点均不会移动 C. 与带电粒子相比，带电粒子在云室里减速至入口速度一半所用的时间可能更短 D. 与带电粒子相比，带电粒子在云室里运动的路程一定更长 13. 为测量局域磁场，科学家基于电阻应变片开发出一种磁场检测芯片，其简化结构如图甲所示。长度均为、通有恒定电流（方向相反）的两刚性金属杆、，与具有良好弹性的绝缘悬梁、构成“”形支架，对称固定于底座处。在悬梁上、下表面对称安装四个相同的电阻应变片（各自引出两导线），其阻值分别为、、和，将它们按图乙与电动势为的电源（不计内阻）相连。未加磁场时，支架处于水平平衡状态，此时，测得、两端的电势差为0。现施加待测磁场，其方向水平向右、且垂直于金属杆，则金属杆、受安培力作用，使悬梁、产生形变，四个应变片的阻值均发生变化，且其变化量的绝对值均相等，可测得此时、两端的电势差。已知每个应变片电阻变化量的绝对值与每个金属杆所受安培力大小成正比关系，且比例系数为。下列说法正确的是（　　） A. 施加该待测磁场时，应变片电阻和会被拉伸而电阻变大 B. 待测磁场的磁感应强度大小 C. 选用更小的电动势，有利于提高测量磁感应强度的灵敏度 D. 仅改变金属杆通入电流的方向，也可以测得磁感应强度 14. 类比是研究问题的常用方法。热传导是由于温度差引起的热量传递现象，其本质是由物质中大量做热运动的分子互相撞击，从而使能量从物体的高温部分传至低温部分。类比电流的定义，定义热流为单位时间内通过传热介质某一横截面积的热量。类比电阻的定义，定义热阻为物体两端温度差与热流的比值。类比电阻率，同样可以定义传热材料的热阻率。现有两根长度相同的圆柱形金属棒、，金属棒的截面半径是金属棒的一半，金属棒的热阻率为金属棒的两倍，且热阻率均恒定不变。现将、两棒先后串联、并联在温度恒定的低温热源和高温热源之间，如图所示。不计金属棒侧面与外界进行的热量交换。（　　） A. 热流从热源流向热源 B. 热阻率的单位可表示为 C. 金属棒A、B在串联使用时与并联使用时通过金属棒A的热流之比为 D. 金属棒A、B在串联使用时与并联使用时金属棒A中点处的温度之比为 第二部分 二、实验题（本部分共2小题，共18分。） 15. 物理实验一般涉及实验目的、实验原理、实验操作和实验分析等。 （1）图示装置可用于探究气体等温变化的规律。关于该实验，下列说法正确的是________； A. 柱塞上应该涂油以更好地密封气体 B. 应快速推拉柱塞以避免气体与外界进行热交换 C. 用手握住注射器推拉柱塞以使装置更加稳定 D. 作出的图像可直观反映与的关系 （2）在“油膜法估测油酸分子直径”实验中，以下说法正确的是________； A. 图示油膜形状是由于撒粉太少引起的 B. 按图示油膜面积进行计算，测得油酸分子直径偏大 C. 油酸酒精溶液放置长时间后使用，测得油酸分子直径偏大 （3）在“研究平抛运动”实验中，以平抛起点为坐标原点，在轨迹上取一些点，测量它们的水平坐标和竖直坐标，绘出图像，如图所示。已知图像的斜率为，重力加速度为，则小球平抛的初速度________。 16. 某同学测一节新干电池的电动势和内阻，现备有下列器材。 A.待测新干电池一节 B.电流表1：量程0~0.6A，内阻约为 C.电流表2：量程0~3A，内阻约为 D.电压表1：量程0~15V，内阻约为 E.电压表2：量程0~3V，内阻约为 F.滑动变阻器1：阻值范围为，允许通过最大电流 G.滑动变阻器2：阻值范围为，允许通过最大电流 I.开关、导线若干 （1）伏安法测电池电动势和内阻的实验，由于电流表和电压表内阻的影响，测量结果存在系统误差，在现有器材的条件下，要尽可能准确地测量电池的电动势和内阻。在上述器材中请选择适当的器材，电流表选择________，滑动变阻器选择________（填写器材前的字母），实验电路图应选择上图中的图________（填“甲”或“乙”）。 （2）选用合理的实验电路时，考虑电表内阻的影响，则电压表的示数________（用或、、、表示，其中为电压表内阻，为电流表内阻，为电流表的示数，、为电源电动势与内阻）。 （3）该小组选用了合理的实验电路进行实验，测出多组电压和电流，并绘制图像，如图丙所示。根据图像求出此新电池的电动势________，内阻________。（结果均保留两位小数） （4）我们有过这样的体验：手电筒里两节干电池用久了以后，灯泡发“红”光，这时我们常说“电池没电了”。为使灯泡更亮，且在扣除旧电池消耗后，仍能利用旧电池为电路贡献电能，小华认为可以将本实验的这节新电池和一节旧电池搭配使用。已知旧电池电动势，内阻；小灯泡电阻，且不随温度变化。你认为小华这种新旧电池搭配使用的做法是否有效，请通过计算说明。________。 三、计算题（本部分共4小题，共40分。） 17. 雪车是冬奥会的比赛项目之一，风驰电掣般的高速行驶是雪车的最大看点之一。比赛可以分为两个过程：过程1中运动员手推雪车沿斜向下的赛道奔跑获得初始速度，如图甲所示；过程2中运动员跳入车体内，呈坐姿在弯曲的赛道上无动力滑行，如图乙所示。设雪车的质量为，运动员的质量为，重力加速度为，忽略冰面与雪车之间的摩擦。 （1）过程1中运动员推车奔跑使雪车获得速度，这一过程中赛道高度的落差为，求这一过程中运动员对雪车做的功； （2）过程2中为了让运动员乘坐雪车能高速且安全地通过弯道，弯道处的赛道均向内侧倾斜。设雪车以速率通过弯道，其轨迹可近似为与水平地面平行、半径为的圆弧。建立图丙所示的模型，可将运动员和雪车整体看作质点，求在弯道处雪车对赛道的压力大小。 18. 电磁弹射有多种类型，一种导轨型电磁弹射器的原理如图所示。两平行长直金属导轨固定在水平面上，导轨间垂直安放金属棒。金属棒与导轨接触良好，可沿导轨滑行。恒流源与导轨、金属棒组成闭合回路。导轨电流在两导轨间产生的磁场可视为匀强磁场，磁感应强度与导轨电流的关系式为（为已知常量）。已知回路中的电流为，两个导轨的间距为，金属棒的质量为，电阻为，从静止开始经过长为的发射距离，金属棒被弹射飞出。不计导轨电阻、回路自感及金属棒与导轨间的摩擦，求： （1）弹射过程中，金属棒受到的安培力的大小； （2）一次弹射任务消耗的电能； （3）以金属棒开始运动为零时刻，请推导出金属棒两端电压与时间的关系式，并定性画出图像。 19. 对于物理问题，从微观角度进行研究，能更加深刻地理解其物理本质。如图所示，水平静止的活塞将一定量的氦气密封在汽缸内。现操作活塞，使其以一定速度向下移动一小段距离，在该过程中可认为氦气还来不及与外界进行热交换。回答以下问题： （1）结合热力学定律，说明该过程中氦气的内能如何改变； （2）为分析上述过程改变氦气内能的原因。某同学认为实际氦气分子间存在相互作用力，请你分析氦气被压缩后，氦气分子间势能如何改变； （3）为进一步从微观解释上述内能变化的原因，另一同学构造如下模型：假设气体分子的速率均为，只会等概率沿上、下、左、右、前（垂直纸面向里）、后（垂直纸面向外）这六个方向运动。每个氦气分子质量为，活塞面积为，分子和活塞与汽缸的碰撞均属于弹性碰撞，忽略分子间相互作用力。若活塞以恒定的速度向下运动了一段很小的时间，且认为在该段时间内单位体积的分子数不变。求此过程中，气体内能的增量及气体对活塞的压强。 20. 磁场对通电电流或运动电荷存在力的作用。 （1）如图甲所示，有一面积为、通电电流为的矩形通电线圈，电流方向沿。将该线圈置于一沿轴正方向的非匀强磁场中，线圈平面与轴夹角为，如图乙所示。该非匀强磁场的磁感应强度大小仅由轴坐标决定，关系为，其中为已知常数，且。 a.若矩形线圈边所在处的磁感应强度大小为，求其上长为的一段导线受到安培力大小及其方向； b.求矩形通电线圈所受安培力的合力。 （2）经典理论认为原子中的电子绕原子核做匀速圆周运动，可以等效为环形电流。已知在与（1）相同的磁场中，小圆形环电流的受力与矩形环电流的受力遵循同样的规律。 a.如图丙所示，一束速度沿轴负方向、大小为的氢原子（其电子的圆轨道半径为）从点进入与（1）相同的沿方向均匀变化的磁场，磁场区宽度为、沿方向长度足够，出磁场区以后打到距离磁场区为的竖直接收屏上。已知氢原子核质量为，电子质量为，电子电荷量为，静电力常量为。若原子的环形电流平面随机分布，但都平行于轴，不考虑进入磁场后环形电流平面的转动，不考虑重力。求氢原子击打在接收屏上的位置在方向的最大距离； b.实验是物理学研究的重要手段，基于以上情境的斯特恩-盖拉赫实验发现原子击打在接收屏的位置仅有两种坐标，请讨论说明（2）a中的经典理论能否解释该实验结果。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2026届北京十一学校高三年级4月月考 物理试题 总分：100分 时间：90分钟 第一部分 一、选择题（本部分共14小题，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。请将各小题选项填涂在答题卡相应位置。） 1. 质点沿竖直方向做简谐运动，在绳上形成的波传到质点时的波形如图所示，则（　　） A. 该波为纵波 B. 质点开始振动时向下运动 C. 经过一个周期，质点向右运动一个波长距离 D. 若增加抖动频率，波长会减小 【答案】D 【解析】 【详解】A．纵波的振动方向与波的传播方向平行，横波的振动方向与传播方向垂直。本题中波沿水平向右传播，质点沿竖直方向振动，振动方向与传播方向垂直，因此该波是横波，A错误； B．波刚传到点，点的起振方向与波源的起振方向一致。根据上下坡法判断：沿波的传播方向，点接下来将向上运动，因此的起振方向也是向上，B错误； C．机械波传播过程中，质点仅在平衡位置附近振动，不会随波迁移，因此不会向右移动，C错误； D．波速由介质决定，介质不变则波速不变，根据，频率增大时，波长会减小，D正确。 故选 D。 2. 下列说法正确的是（　　） A. 三种射线中，射线速度最快、射线电离作用最强、射线穿透能力最强 B. 硼（B）中子俘获治疗癌症的核反应方程是，它属于衰变 C. 钍234经过两个半衰期后，剩余钍234的质量为 D. 根据玻尔理论，氢原子的电子由轨道跃迁到轨道后动能增加，原子的能量减少 【答案】D 【解析】 【详解】A．三种射线中，γ射线速度等于光速、速度最快，α射线电离作用最强，γ射线穿透能力最强，故A错误； B．α衰变是原子核自发释放α粒子的核变化，反应物仅为母核。该反应是硼核俘获中子的人工核反应，不属于α衰变，故B错误； C．经过个半衰期，剩余未衰变的原子核质量为 两个半衰期后剩余钍234的质量为 ，故C错误； D．氢原子电子由轨道跃迁到轨道，释放光子，原子总能量减少；库仑力提供向心力，由 得动能 轨道半径减小，动能增加，故D正确。 故选D。 3. 在进行双缝干涉实验时，用光传感器测量干涉区域不同位置的光照强度，可以方便地展示干涉条纹分布。a、b两束单色光分别经过同一双缝干涉装置后，其光照强度与位置的关系如图所示，图中光照强度极大值位置对应亮条纹中心，极小值位置对应暗条纹中心，上下两图中相同横坐标代表相同位置，则（　　） A. a、b的光子动量大小相同 B. a的光子能量小于b的光子能量 C. 在真空中，a的波长大于b的波长 D. 通过同一单缝衍射装置，a的中央亮条纹窄 【答案】D 【解析】 【详解】C．由图可知，光干涉条纹间距小于光干涉条纹间距，根据条纹间距公式可知光的波长小于光的波长，故C错误： A．根据光子动量公式可知光光子动量大于光光子动量，故A错误； B．根据可知a光光子能量大于b光光子能量，故B错误； D．波长越长，通过单缝衍射装置，中央亮条纹越宽，则通过同一单缝衍射装置，a的中央亮条纹窄，故D正确。 故选D。 4. 雷雨云底层带负电，建筑物顶部的避雷针会因静电感应而带电，在其周围形成强电场，其等势面如图所示，已知相邻等势面间电势差相等。下列说法正确的是（　　） A. 避雷针尖端感应出负电 B. a点的电场强度大于b点的电场强度 C. a点的电势高于b点的电势 D. 电子从a点移动到b点，电势能减少 【答案】D 【解析】 【详解】A．雷雨云底层带负电，由于静电感应，近端感应异种电荷，所以避雷针顶端带正电，故A错误； B．a点的等差等势线比b点稀疏，所以a点的电场强度小于b点，故B错误； C．由A选项分析可知，电场方向为由避雷针顶端到云层，根据沿着电场线的方向电势降低可知，a点的电势低于b点的电势，故C错误； D．电子从a点移动到b点，电势升高，根据可知，电子的电势能减少，故D正确。 故选D。 5. 一位同学在水平地面上做立定跳远，他从位置②起跳，到位置⑤落地，位置③是他在空中的最高点，在位置②和⑤时他的重心到地面的距离近似相等。以下说法正确的是（　　） A. 在位置③，人的速度为0 B. 从位置②到⑤，重力对人的冲量几乎为0 C. 从位置②到⑤，重力做功几乎为0 D. 在位置②起跳至离地的过程中，支持力的冲量与重力的冲量大小相等 【答案】C 【解析】 【详解】A．人做斜抛运动，则在位置③时，人有水平速度，即人的速度不为0，选项A错误； B．从位置②到⑤，重力对人的作用时间不为零，根据 IG=mgt 可知重力的冲量不为0，选项B错误； C．从位置②到⑤，人的重心高度几乎不变，则根据 WG=mgh 可知，重力做功几乎为0，选项C正确； D．在位置②起跳至离地的过程中，人有了向上的速度，平均加速度向上，支持力大于重力，则支持力的冲量大小大于重力的冲量大小，选项D错误。 故选C。 6. 2025年11月25日，神舟二十二号飞船发射并成功与天宫空间站对接，在轨正常运行时的运动可视为匀速圆周运动。已知空间站轨道高度约在400km至450km之间，地球半径R约为6400km，地球同步卫星的轨道半径约为6.6R。下列说法正确的是（ ） A. 飞船在轨正常运行时，处于完全失重状态，不受地球的引力作用 B. 飞船在轨正常运行时，线速度小于第一宇宙速度 C. 飞船在轨正常运行时的周期大于地球自转周期 D. 在飞船升空远离地心的过程中，地球对飞船的引力做正功 【答案】B 【解析】 【详解】A．飞船在轨运行时，地球引力提供向心力，物体处于完全失重状态，但仍受地球引力作用，故A错误； B．由万有引力提供向心力 得线速度 第一宇宙速度对应时的速度，飞船的轨道半径 可得飞船的线速度小于第一宇宙速度，故B正确； C．飞船在轨运行视为匀速圆周运动，轨道高度约400-450km，地球半径6400km，同步卫星轨道半径约。地球自转周期为24小时（即同步卫星周期）。根据 可得 可得飞船在轨正常运行时的周期小于同步卫星周期，即小于地球自转周期，故C错误； D．在飞船升空远离地心过程中，位移方向远离地心，地球引力方向指向地心，引力与位移方向夹角为，故引力做负功，故D错误。 故选B。 7. 为了使在磁场中转动的绝缘轮快速停下来，小明同学设计了以下四种方案：图甲、乙中磁场方向与轮子的转轴平行，图甲中在轮上固定闭合金属线圈，图乙中在轮上固定未闭合金属线圈；图丙、丁中磁场方向与轮子的转轴垂直，图丙中在轮上固定闭合金属线框，图丁中在轮上固定一些细金属棒。四种方案中效果最好的是（　　） A. 甲 B. 乙 C. 丙 D. 丁 【答案】C 【解析】 【详解】AB．图甲和图乙中当轮子转动时，穿过线圈的磁通量都是不变的，不会产生感生感应电流，则不会有磁场力阻碍轮子的运动，故AB错误； C．图丙中在轮上固定一些闭合金属线框，线框长边与轮子转轴平行，当轮子转动时会产生感应电动势，形成感应电流，则会产生磁场力阻碍轮子转动，使轮子很快停下来，故C正确； D．图丁中在轮上固定一些细金属棒，当轮子转动时会产生感应电动势，但是不会形成感应电流，则也不会产生磁场力阻碍轮子转动，故D错误。 故选C。 8. 如图所示，某同学在篮球场上用同一个篮球练习定点投篮，其中有两次篮球垂直撞在竖直篮板上，篮球的轨迹分别如图中曲线1、2所示。若两次抛出篮球时的速度的水平分量分别为和，两次从篮球脱手后开始到撞上篮板的过程中，篮球动量的变化分别为和，动能的变化分别为和，不计空气阻力，下列关系正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】篮球垂直撞篮板，说明撞板时竖直速度为0，用逆向思维分析将运动反向看作从篮板处出发的平抛运动，则 A．出手点到篮板的水平位移相同，轨迹1撞板位置更高，逆过程下落高度 由平抛竖直规律 得运动时间。 水平方向匀速运动 可得 故A正确； B．根据动量定理，动量变化大小等于重力的冲量： 因 故 故B错误； CD．根据动能定理，动能变化的大小等于重力做功的绝对值： 上升高度 因此 故CD错误； 故选A。 9. 几位同学手拉手一起进行“千人震”实验，实验过程中同学们会感受到瞬间触电的感觉。实验器材包含两节干电池、带铁芯的多匝线圈（电阻很小）、开关，同学们按图示电路连接。实验中，先闭合开关，待电路稳定后再断开开关，认为每位同学物理学特征大致相同，以下说法正确的是（　　） A. 闭合开关瞬间，同学们有触电感，电流方向为到 B. 断开开关瞬间，同学们有触电感，电流方向为到 C. 随着实验人数增多，触电瞬间每位同学两端电压几乎不变 D. 随着实验人数增多，触电瞬间流过每位同学电流的变化率几乎不变 【答案】C 【解析】 【详解】A．闭合开关稳定后，线圈电阻很小，绝大多数电流从线圈流过，通过同学们的电流很小，闭合开关瞬间同学们几乎没有触电感，A错误； B．闭合开关稳定时，线圈中电流方向为左（A侧）→右（B侧）。断开开关后，自感电动势阻碍线圈电流减小，线圈中电流方向保持不变，线圈与同学们形成闭合回路，同学们身上电流方向为B到A，B错误； C．断开开关瞬间，线圈电流不能突变，初始电流等于原稳定电流（由电源和线圈电阻决定，几乎不受人数影响）。位同学串联，流过每位同学的电流都等于回路电流​，因此每位同学两端电压，与人数无关，几乎不变，C正确。 D．对回路，由自感规律得，因此​，人数越多，电流变化率越大，D错误。 故选 C。 10. 如图所示静止于水平地面的箱子内有一粗糙斜面，将物体无初速放在斜面上，物体将沿斜面下滑。若要使物体相对斜面静止，下列情况中不可能达到要求的是（　　） A. 使箱子沿水平方向做匀加速直线运动 B. 使箱子沿竖直向上的方向做匀加速直线运动 C. 使箱子沿竖直向下的方向做匀加速直线运动 D. 使箱子沿水平面内的圆轨道做匀速圆周运动 【答案】B 【解析】 【详解】A．由题意可知，物体无初速放在斜面上将沿斜面下滑，对物体受力分析，根据牛顿第二定律有，即 当箱子沿水平方向做匀加速直线运动时，若加速度a水平向右，且大小满足 对物体受力分析，物体受重力和支持力 ，竖直方向合力为零。此时物体所需摩擦力  物体可以相对斜面静止。故A错误； B．当箱子沿竖直向上的方向做匀加速直线运动时，加速度竖直向上。物体在水平方向加速度为零，合力为零。设支持力为，摩擦力方向沿斜面向上，大小为，则有 ， 若要物体相对斜面静止，需满足 ，即   这与已知条件矛盾，说明物体必然相对斜面下滑。故B正确； C．当箱子沿竖直向下的方向做匀加速直线运动时，若加速度 ，物体处于完全失重状态，支持力为零，摩擦力为零。物体只受重力，加速度为 g，与箱子加速度相同，物体相对斜面静止。故C错误； D．当箱子沿水平面内的圆轨道做匀速圆周运动时，物体具有水平指向圆心的向心加速度。与A选项情况类似，当向心加速度大小 时，物体所受重力和支持力的合力恰好提供向心力，摩擦力为零，物体相对斜面静止。故D错误。 故选B。 11. 如图所示，滑块与滑块一起在光滑水平面上做简谐运动，、之间无相对滑动。已知轻质弹簧的劲度系数为，、的质量分别为和，、之间的滑动摩擦因数为，假定滑动摩擦力与最大静摩擦力大小相等。下列说法正确的是（　　） A. 做简谐运动的滑块所需的回复力仅由弹簧的弹力提供 B. 做简谐运动的滑块所需的回复力大小跟位移大小之比为 C. 做简谐运动的滑块的振幅最大不能超过 D. 做简谐运动的滑块的速度最大不能超过 【答案】C 【解析】 【详解】A．B做简谐运动的回复力是弹簧弹力与A对B的静摩擦力的合力，并非仅由弹簧弹力提供（A的回复力由B对A的静摩擦力提供），故A错误； B．对整体，整体的回复力 回复力与位移大小之比为；对B，加速度 B的回复力 因此B的回复力大小与位移大小之比为 故B错误； C．当A、B即将发生相对滑动时，A的静摩擦力达到最大值 对A由牛顿第二定律   得系统最大加速度。 对整体，最大回复力满足 代入得   即振幅最大不能超过该值，故C正确。 D．简谐运动在平衡位置速度最大，由能量守恒，最大弹性势能等于最大动能   代入整理得   故D错误； 故选C。 12. 一束含有两种比荷的带电粒子和，以各种不同的初速度沿水平方向经过速度选择器，从点进入垂直纸面向外的偏转磁场，分别打在点正上方的粒子探测板上的和点，如图所示。现撤去探测板，在点右侧磁场区域中放置云室，设带电粒子在云室中受到的阻力大小，为常数，为粒子的电荷量，为粒子的速度大小，其轨迹未画出。不计重力，下列说法正确的是（　　） A. 带电粒子可能带正电 B. 仅增大速度选择器中的磁感应强度，和点均不会移动 C. 与带电粒子相比，带电粒子在云室里减速至入口速度一半所用的时间可能更短 D. 与带电粒子相比，带电粒子在云室里运动的路程一定更长 【答案】D 【解析】 【详解】A．偏转磁场垂直纸面向外，粒子向上偏转。根据左手定则：若粒子带正电，洛伦兹力方向向下，会向下偏转，与题意矛盾，因此两种粒子都带负电，A错误； B．速度选择器中，能通过的粒子满足 解得出射速度 偏转磁场中轨道半径 若增大​，减小，减小，​、位置都会下移，B错误； C．由 相同，，得 即 阻力沿速度切线方向，洛伦兹力始终垂直速度，因此切向动力学方程为 对微分方程变形积分 得 因为 所以​，的时间一定更长，C错误； D．将​代入动力学方程，约去得 得总路程   速度选择器出射相同，有 因此​，即的路程一定更长，D正确。 故选 D。 13. 为测量局域磁场，科学家基于电阻应变片开发出一种磁场检测芯片，其简化结构如图甲所示。长度均为、通有恒定电流（方向相反）的两刚性金属杆、，与具有良好弹性的绝缘悬梁、构成“”形支架，对称固定于底座处。在悬梁上、下表面对称安装四个相同的电阻应变片（各自引出两导线），其阻值分别为、、和，将它们按图乙与电动势为的电源（不计内阻）相连。未加磁场时，支架处于水平平衡状态，此时，测得、两端的电势差为0。现施加待测磁场，其方向水平向右、且垂直于金属杆，则金属杆、受安培力作用，使悬梁、产生形变，四个应变片的阻值均发生变化，且其变化量的绝对值均相等，可测得此时、两端的电势差。已知每个应变片电阻变化量的绝对值与每个金属杆所受安培力大小成正比关系，且比例系数为。下列说法正确的是（　　） A. 施加该待测磁场时，应变片电阻和会被拉伸而电阻变大 B. 待测磁场的磁感应强度大小 C. 选用更小的电动势，有利于提高测量磁感应强度的灵敏度 D. 仅改变金属杆通入电流的方向，也可以测得磁感应强度 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据左手定则，原磁场中、电流方向相反，所受安培力方向相反，应变片、被拉伸（电阻增大），、被压缩（电阻减小），故 A错误； B．设电阻变化量绝对值为，则，，， 电路中，上支路总电阻 电流 点电势； 下支路总电阻 电流 点电势； 因此电势差   根据题意 代入得 整理得 故B正确； C．由 可知，越大，相同磁感应强度对应的越大，灵敏度越高。选用更小的会降低灵敏度，故C错误。 D．仅改变的电流方向后，、电流同向，安培力同向，对点的力矩大小相等、方向相反，总力矩抵消，悬梁不发生形变，，，无法测量磁感应强度，D错误。 故选B。 14. 类比是研究问题的常用方法。热传导是由于温度差引起的热量传递现象，其本质是由物质中大量做热运动的分子互相撞击，从而使能量从物体的高温部分传至低温部分。类比电流的定义，定义热流为单位时间内通过传热介质某一横截面积的热量。类比电阻的定义，定义热阻为物体两端温度差与热流的比值。类比电阻率，同样可以定义传热材料的热阻率。现有两根长度相同的圆柱形金属棒、，金属棒的截面半径是金属棒的一半，金属棒的热阻率为金属棒的两倍，且热阻率均恒定不变。现将、两棒先后串联、并联在温度恒定的低温热源和高温热源之间，如图所示。不计金属棒侧面与外界进行的热量交换。（　　） A. 热流从热源流向热源 B. 热阻率的单位可表示为 C. 金属棒A、B在串联使用时与并联使用时通过金属棒A的热流之比为 D. 金属棒A、B在串联使用时与并联使用时金属棒A中点处的温度之比为 【答案】C 【解析】 【详解】A．热传导中热量从高温热源流向低温热源，由题可知  是高温热源、 是低温热源，因此热流从  流向 ，故A错误； B．热流  热量  单位  故  单位为 ； 热阻   单位为 ，故  单位为 ； 由  得  单位为 ，故B错误； C．设总温差 串联时：热流处处相等，总热阻 总热流（即通过 A 的热流） 并联时通过 A 的热流 因此比值 故C正确； D．设低温  在左，高温  在右，则串联时，A左端温度为 ，A中点温度满足 代入  得 并联时，A中点温度满足： 代入得 故 故D错误； 故选C。 第二部分 二、实验题（本部分共2小题，共18分。） 15. 物理实验一般涉及实验目的、实验原理、实验操作和实验分析等。 （1）图示装置可用于探究气体等温变化的规律。关于该实验，下列说法正确的是________； A. 柱塞上应该涂油以更好地密封气体 B. 应快速推拉柱塞以避免气体与外界进行热交换 C. 用手握住注射器推拉柱塞以使装置更加稳定 D. 作出的图像可直观反映与的关系 （2）在“油膜法估测油酸分子直径”实验中，以下说法正确的是________； A. 图示油膜形状是由于撒粉太少引起的 B. 按图示油膜面积进行计算，测得油酸分子直径偏大 C. 油酸酒精溶液放置长时间后使用，测得油酸分子直径偏大 （3）在“研究平抛运动”实验中，以平抛起点为坐标原点，在轨迹上取一些点，测量它们的水平坐标和竖直坐标，绘出图像，如图所示。已知图像的斜率为，重力加速度为，则小球平抛的初速度________。 【答案】（1）AD （2）B （3） 【解析】 【小问1详解】 A．柱塞涂油既可以润滑，又能更好地密封气体，保证封闭气体的质量不变，故A正确； B．快速推拉柱塞时，气体与外界热交换不充分，会导致封闭气体温度改变，不符合“等温”的实验要求，应当缓慢推拉柱塞，使气体温度始终和环境温度一致，故B错误； C．手的温度与环境温度不同，用手握住注射器会改变封闭气体的温度，不符合“等温”的实验要求，故C错误； D．根据玻意耳定律，等温条件下，有（为常数） 整理得 与成正比，作出的图像为过原点的直线，可以直观看出与的反比关系，故D正确。 故选AD。 【小问2详解】 A． 图示油膜边缘不规整、呈锯齿状，是撒粉太厚，油膜扩散受阻导致的，撒粉太少只会导致轮廓不清晰，故A错误； B．撒粉过多使油膜无法充分散开，测量得到的油膜面积比真实单层油膜面积偏小，根据，偏小则计算得到的分子直径偏大，故B正确； C．油酸酒精溶液久置后，酒精挥发，油酸实际浓度变大，计算时仍用原浓度，得到的油酸体积计算值比实际值偏小，根据，偏小则计算得到的分子直径偏小，故C错误。 故选B。 【小问3详解】 根据平抛运动规律：，水平方向小球做匀速直线运动，满足 竖直方向小球做自由落体运动，满足 两式联立，消去得 结合图像，可知图像的斜率 则小球平抛的初速度 16. 某同学测一节新干电池的电动势和内阻，现备有下列器材。 A.待测新干电池一节 B.电流表1：量程0~0.6A，内阻约为 C.电流表2：量程0~3A，内阻约为 D.电压表1：量程0~15V，内阻约为 E.电压表2：量程0~3V，内阻约为 F.滑动变阻器1：阻值范围为，允许通过最大电流 G.滑动变阻器2：阻值范围为，允许通过最大电流 I.开关、导线若干 （1）伏安法测电池电动势和内阻的实验，由于电流表和电压表内阻的影响，测量结果存在系统误差，在现有器材的条件下，要尽可能准确地测量电池的电动势和内阻。在上述器材中请选择适当的器材，电流表选择________，滑动变阻器选择________（填写器材前的字母），实验电路图应选择上图中的图________（填“甲”或“乙”）。 （2）选用合理的实验电路时，考虑电表内阻的影响，则电压表的示数________（用或、、、表示，其中为电压表内阻，为电流表内阻，为电流表的示数，、为电源电动势与内阻）。 （3）该小组选用了合理的实验电路进行实验，测出多组电压和电流，并绘制图像，如图丙所示。根据图像求出此新电池的电动势________，内阻________。（结果均保留两位小数） （4）我们有过这样的体验：手电筒里两节干电池用久了以后，灯泡发“红”光，这时我们常说“电池没电了”。为使灯泡更亮，且在扣除旧电池消耗后，仍能利用旧电池为电路贡献电能，小华认为可以将本实验的这节新电池和一节旧电池搭配使用。已知旧电池电动势，内阻；小灯泡电阻，且不随温度变化。你认为小华这种新旧电池搭配使用的做法是否有效，请通过计算说明。________。 【答案】（1） ①. B ②. F ③. 乙 （2） （3） ①. #### ②. （4）做法无效，推导见解析 【解析】 【小问1详解】 [1][2]新干电池电动势约，且内阻较小；为方便调节，选阻值范围的滑动变阻器，即F；当滑动变阻器取最大阻值时，回路中电流最小值约为 为测量精确，电流表应选0~0.6A量程，即选B。 [3]甲图测得的电源内阻等于真实电源内阻与电流表内阻之和，由于干电池内阻与电流表内阻接近，所以甲图误差很大；乙图误差来自电压表的分流，而本实验中电压表内阻远大于电源内阻，分流极小，测量误差很小，因此选择乙。 【小问2详解】 图乙中，设电压表内阻为，则干路电流 根据闭合电路欧姆定律有 整理得 【小问3详解】 [1]根据闭合电路欧姆定律 图像的纵截距等于电源电动势，斜率绝对值等于电源内阻，由图丙可知，电源电动势 考虑估读造成的偶然误差，电动势的取值范围为 [2]斜率绝对值 考虑估读造成的偶然误差，内阻的取值范围为 【小问4详解】 将新旧电池串联使用，总电动势 代入数据可知总电动势的取值范围为 闭合电路总电阻为 代入数据可知总电阻取值范围为 故电路总电流 可知旧电池的输出功率 旧电池输出功率为负，说明旧电池不仅没有向外输出电能，反而消耗了新电池的电能，因此小华的做法无效。 三、计算题（本部分共4小题，共40分。） 17. 雪车是冬奥会的比赛项目之一，风驰电掣般的高速行驶是雪车的最大看点之一。比赛可以分为两个过程：过程1中运动员手推雪车沿斜向下的赛道奔跑获得初始速度，如图甲所示；过程2中运动员跳入车体内，呈坐姿在弯曲的赛道上无动力滑行，如图乙所示。设雪车的质量为，运动员的质量为，重力加速度为，忽略冰面与雪车之间的摩擦。 （1）过程1中运动员推车奔跑使雪车获得速度，这一过程中赛道高度的落差为，求这一过程中运动员对雪车做的功； （2）过程2中为了让运动员乘坐雪车能高速且安全地通过弯道，弯道处的赛道均向内侧倾斜。设雪车以速率通过弯道，其轨迹可近似为与水平地面平行、半径为的圆弧。建立图丙所示的模型，可将运动员和雪车整体看作质点，求在弯道处雪车对赛道的压力大小。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 对雪车应用动能定理，过程1雪车的初动能为0，末动能为，故有 解得 【小问2详解】 根据牛顿第二定律，转弯过程中运动员和雪车需要的向心力大小为 对运动员和雪车做受力分析，如图所示 根据平行四边形定则可知，弯道处赛道对雪车的支持力 根据牛顿第三定律，弯道处雪车对赛道的压力与赛道对雪车的支持力大小相等，方向相反，即 18. 电磁弹射有多种类型，一种导轨型电磁弹射器的原理如图所示。两平行长直金属导轨固定在水平面上，导轨间垂直安放金属棒。金属棒与导轨接触良好，可沿导轨滑行。恒流源与导轨、金属棒组成闭合回路。导轨电流在两导轨间产生的磁场可视为匀强磁场，磁感应强度与导轨电流的关系式为（为已知常量）。已知回路中的电流为，两个导轨的间距为，金属棒的质量为，电阻为，从静止开始经过长为的发射距离，金属棒被弹射飞出。不计导轨电阻、回路自感及金属棒与导轨间的摩擦，求： （1）弹射过程中，金属棒受到的安培力的大小； （2）一次弹射任务消耗的电能； （3）以金属棒开始运动为零时刻，请推导出金属棒两端电压与时间的关系式，并定性画出图像。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 恒流源产生的磁场的磁感应强度为 则弹射过程中，金属棒受到的安培力的大小 【小问2详解】 根据牛顿第二定律 由于 解得 由能量关系可知一次弹射任务消耗的电能 解得 【小问3详解】 金属棒两端电压U与时间t的关系式推导如下 金属棒在恒流源提供的恒定电流I作用下，受到安培力，做匀加速直线运动，加速度 速度​ 金属棒切割磁感线产生的动生电动势（反电动势）为 金属棒两端电压U等于反电动势与电阻压降之和（电流方向与反电动势相反），即 U−t图像为一条过纵截距Ir、斜率为 的倾斜直线，如图所示（定性画出从 (0,r)出发向右上方延伸的直线）图像如下 19. 对于物理问题，从微观角度进行研究，能更加深刻地理解其物理本质。如图所示，水平静止的活塞将一定量的氦气密封在汽缸内。现操作活塞，使其以一定速度向下移动一小段距离，在该过程中可认为氦气还来不及与外界进行热交换。回答以下问题： （1）结合热力学定律，说明该过程中氦气的内能如何改变； （2）为分析上述过程改变氦气内能的原因。某同学认为实际氦气分子间存在相互作用力，请你分析氦气被压缩后，氦气分子间势能如何改变； （3）为进一步从微观解释上述内能变化的原因，另一同学构造如下模型：假设气体分子的速率均为，只会等概率沿上、下、左、右、前（垂直纸面向里）、后（垂直纸面向外）这六个方向运动。每个氦气分子质量为，活塞面积为，分子和活塞与汽缸的碰撞均属于弹性碰撞，忽略分子间相互作用力。若活塞以恒定的速度向下运动了一段很小的时间，且认为在该段时间内单位体积的分子数不变。求此过程中，气体内能的增量及气体对活塞的压强。 【答案】（1）增大，推导见解析 （2）减小，推导见解析 （3）见解析 【解析】 【小问1详解】 该过程氦气来不及与外界热交换，即 活塞向下压缩，外界对氦气做功，即 根据热力学第一定律 可知，因此氦气内能增加。 【小问2详解】 常态下氦气分子平均间距远大于分子平衡间距，分子间作用力表现为引力；压缩后分子间距减小，分子引力做正功，因此氦气分子势能减小。 【小问3详解】 根据题意，气体分子沿6个方向等概率运动，向上运动的分子数密度为，水平向左、右、前、后的分子数密度为 设活塞的质量为，规定向下为正方向，考虑速度竖直向上的分子，它和活塞的碰撞属于弹性碰撞，满足动量守恒 碰撞前后系统动能不变，有 解得， 由于活塞质量远大于单个氦气分子质量，即，可得， 故竖直方向上单个分子与活碰撞后动能增加量为 在活塞向下运动的时间内，考虑速度竖直向上的氦气分子与活塞面碰撞的分子个数为 考虑速度方向为水平向左、右、前、后的分子，在被竖直向下运动的活塞撞击时，竖直方向动量守恒，满足 碰撞前后系统动能不变，有 由于活塞质量远大于单个氦气分子质量，可得， 故水平方向上单个分子与活碰撞后动能增加量为 在活塞向下运动的时间内，考虑速度水平方向的氦气分子与活塞面碰撞的分子个数为 忽略分子势能，内能增量等于总动能增量，即 化简得 该过程中氦气来不及与外界进行热交换，为绝热过程，根据热力学第一定律可知 两式联立，解得 一般情况下，考虑气体分子热运动速率，则内能增量可近似为 气体对活塞的压强 20. 磁场对通电电流或运动电荷存在力的作用。 （1）如图甲所示，有一面积为、通电电流为的矩形通电线圈，电流方向沿。将该线圈置于一沿轴正方向的非匀强磁场中，线圈平面与轴夹角为，如图乙所示。该非匀强磁场的磁感应强度大小仅由轴坐标决定，关系为，其中为已知常数，且。 a.若矩形线圈边所在处的磁感应强度大小为，求其上长为的一段导线受到安培力大小及其方向； b.求矩形通电线圈所受安培力的合力。 （2）经典理论认为原子中的电子绕原子核做匀速圆周运动，可以等效为环形电流。已知在与（1）相同的磁场中，小圆形环电流的受力与矩形环电流的受力遵循同样的规律。 a.如图丙所示，一束速度沿轴负方向、大小为的氢原子（其电子的圆轨道半径为）从点进入与（1）相同的沿方向均匀变化的磁场，磁场区宽度为、沿方向长度足够，出磁场区以后打到距离磁场区为的竖直接收屏上。已知氢原子核质量为，电子质量为，电子电荷量为，静电力常量为。若原子的环形电流平面随机分布，但都平行于轴，不考虑进入磁场后环形电流平面的转动，不考虑重力。求氢原子击打在接收屏上的位置在方向的最大距离； b.实验是物理学研究的重要手段，基于以上情境的斯特恩-盖拉赫实验发现原子击打在接收屏的位置仅有两种坐标，请讨论说明（2）a中的经典理论能否解释该实验结果。 【答案】（1）a.，方向沿轴正方向；b. （2）a.；b.不能，见解析 【解析】 【小问1详解】 a.边电流方向沿轴正方向，磁场沿轴正方向，电流与磁场垂直，由安培力公式可知边上长为的一段导线受到安培力为 由左手定则可知该段导线受到的安培力方向沿轴正方向。 b.设沿轴正方向为力的正方向，边所受的磁场力为 其中 边所受的磁场力为 其中 另外的边与边所受安培力等大反向，相互抵消。故矩形通电线圈所受安培力的合力 由几何关系可知， 代入化简得 【小问2详解】 a.根据经典理论模型可知电子绕原子核做匀速圆周运动，库仑力提供电子做圆周运动的向心力，电子的轨道半径为，则 解得 则等效的环形电流大小为 由小问（1）分析可知原子的环形电流受力满足 根据牛顿第二定律可知粒子在磁场中做类平抛运动，竖直方向的加速度 水平方向原子做匀速直线运动，满足 可知从磁场出射时有， 出磁场区以后，粒子做匀速直线运动，竖直方向的位移满足 联立解得粒子击中接收屏的位置在方向的位移为 当时，取得；当时，取得 故 结合，可得 b.不能，考虑原子环形电流具有随机性，夹角是随机连续分布的，根据第（2）小问a分析可知，原子击打在接收屏上的位置应该是在方向连续分布的，而不是实验发现的击打在接收屏的位置仅有两种坐标。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $