精品解析：北京市北京理工大学附属中学2024-2025学年高三上学期9月月考物理试卷

2024~2025学年9月北京海淀区北京理工大学附属中学高三上学期月考物理试卷 一、单项选择题 1. 下列四幅图涉及不同的物理知识，其中说法正确的是（　　） A. 图甲：原子核是由带正电的质子和不带电的中子组成，而质子和中子不可再分 B. 图乙：卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，发现了质子和中子 C. 图丙：用中子轰击铀核使其发生聚变，链式反应会释放出巨大的核能 D. 图丁：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一 2. 如图所示，扇形AOB为透明柱状介质的横截面，圆心角∠AOB＝60°，一束平行于角平分线OM的单色光由OA射入介质，经OA折射的光线恰平行于OB，以下对该介质的折射率值及折射光线中恰好射到M点的光线能不能发生全反射的说法正确的是(　　) A. ，不能发生全反射 B. ，能发生全反射 C. ，不能发生全反射 D. ，能发生全反射 3. 如图是一定质量的理想气体由状态A经过状态B变为状态C的图像。已知气体在状态A时的压强是。下列说法正确的是（　　） A. 气体在状态A的温度为200K B. 气体在状态C的压强为 C. 从状态A到状态B的过程中，气体的压强越来越大 D. 从状态B到状态C的过程中，气体的内能保持不变 4. 一列简谐横波在时的波形图如图所示。介质中处的质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为。下列说法正确的是（　　） A. 这列波沿x轴负方向传播 B. 这列波的振幅为20cm C. 这列波的波速为 D. 时P点位于波峰 5. 晾晒衣服的绳子两端分别固定在两根竖直杆上的、两点，点高于点，无风状态下衣服保持静止。当衣服受到水平向右的恒定风力作用时发生滑动，在新的位置保持静止（如图所示），不计绳子的质量及绳与衣架挂钩间的摩擦，下列说法中正确的是（ ） A. 无风时，挂钩左右两侧的绳子拉力大小不相等 B. 有风时，挂钩左右两侧的绳子拉力大小不相等 C. 无风时，挂钩左右两侧绳子长度可能相等 D. 有风时，挂钩左右两侧绳子长度可能相等 6. 如图所示，水平面上固定一个绝缘支杆，支杆上固定一带电小球A，小球A位于光滑小定滑轮O的正下方，绝缘细线绕过定滑轮与带电小球B相连，在拉力F的作用下，小球B静止，此时两球处于同一水平线。假设两球的电荷量均不变，现缓慢释放细线，使球B移动一小段距离。在此过程中，下列说法正确的是（　　） A. 细线中的拉力一直减小 B. 球B受到的库仑力先减小后增大 C. 球A、B系统的电势能保持不变 D. 拉力做负功，库仑力做正功 7. 在钓鱼过程中，甩竿是一个关键的技巧，它要求钓者通过一定的动作将鱼饵准确地投放到预定的钓点。如图所示钓鱼爱好者在位置开始甩竿，鱼饵被甩到最高点时，迅速释放鱼线，鱼饵被水平抛出。最后落在距水平距离的水面上，已知开始甩竿时鱼竿与竖直方向成角，鱼饵质量为。甩竿过程竿可视为在竖直平面内绕点转动，且离水面高度为、到鱼竿末端鱼饵的距离为。鱼饵从点抛出后，忽略鱼线对鱼饵作用力和空气阻力，已知重力加速度（ ） A. 鱼饵在点抛出时的速度大小为 B. 释放鱼线前，鱼饵在点受鱼竿作用力的大小为 C. 释放鱼线前，鱼饵在点受鱼竿作用力的方向一定竖直向下 D. 从到的甩竿过程，鱼竿对鱼饵做的功 8. 如图所示，一物体在力F作用下沿水平桌面做匀加速直线运动。已知物体质量为m，加速度大小为a，物体和桌面之间的动摩擦因数为，重力加速度为g，在物体移动距离为x的过程中（　　） A. 摩擦力做功大小与F方向无关 B. 合力做功大小与F方向有关 C. F为水平方向时，F做功为 D. F做功的最小值为 9. 某发电厂原来用11kV的交变电压输电，后来改用升压变压器将电压升到220kV输电，输入功率都是P。若输电线路的电阻为R，变压器为理想变压器。下列说法正确的是（　　） A. 根据公式，提高电压后输电线上的电压损失变为原来的20倍 B. 根据公式，提高电压后输电线上的电流增大为原来的20倍 C. 根据公式，提高电压后输电线上的功率损失减小为原来的 D. 根据公式，提高电压后输电线上的功率损失增大为原来的400倍 10. 在星球上将一轻弹簧竖直固定在水平桌面上，把物体轻放在弹簧上端，由静止向下运动，物体的加速度与弹簧的压缩量间的关系如图中实线所示。在另一星球上用完全相同的弹簧，改用物体完成同样的过程，其关系如图中虚线所示，假设两星球均为质量均匀分布的球体。已知星球的半径是星球的倍，则（ ） A. 星球的密度是的倍 B. 的质量是的倍 C. 下落过程中的最大动能是的倍 D. 下落过程中弹簧的最大压缩量是的倍 11. 如图1所示，是电阻箱，是定值电阻。闭合开关S，改变的阻值，两理想电压表、的示数与关系图像如图2所示，已知图线①和②为相互平行的直线。下列说法正确的是（　　） A. 图线①表示示数与的对应关系 B. 中的电流随的增大而减小 C. 两端的电压随的增大而增大 D. 供电设备输出的总功率随的增大而增大 12. 如图所示，水平放置的内壁光滑半径为R的玻璃圆环，有一直径略小于圆环口径的带正电q的小球，在圆环内以速度沿顺时针方向匀速转动（俯视）。在时刻施加方向竖直向上的变化磁场，磁感应强度。设运动过程中小球带电荷量不变，不计小球运动产生的磁场及相对论效应。加上磁场后，下列说法正确的是（　　） A. 小球对玻璃圆环的压力不断增大 B. 小球对玻璃圆环的压力不断减小 C. 小球所受的磁场力一定不断增大 D. 小球每运动一周增加的动能为 13. 小明在完成“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验后，他想用该实验的原理测量一根轻弹簧的劲度系数，但由于弹簧的劲度系数太大，伸长量较小，不易直接测量。他设计了如图所示的实验装置，并进行了测量。把弹簧竖直悬挂在支架上，在弹簧下端固定一个托盘，托盘下方连接钢制圆柱体，圆柱体直径小于盛水量筒内壁直径。调节底座高度，使圆柱体浸入水中。在托盘中不断增加砝码时，弹簧向下拉伸，圆柱体下移，通过量筒的刻度读出水面上升的高度。已知水的密度为，圆柱体直径为、量筒内壁直径为，重力加速度g。对实验记录的数据进行分析、处理后，他获得了劲度系数的数值。对此实验，下列说法正确的是（　　） A. 实验需要用天平测量托盘和圆柱体的质量 B. 不考虑水的浮力，劲度系数测量值将偏大 C. 水面上升的高度与弹簧伸长量的比值为 D. 砝码的重力与对应水面上升的高度不成正比关系 14. 电路过载时电流一般比额定电流大一些，而短路时则可能达到额定电流的十几倍以上。空气开关是一种常见的电气设备，可用于保护电气线路和设备避免过载或短路的破坏，如图1所示。空气开关内部有电磁脱扣器和热脱扣器两种断开结构，如图2所示。在过载或短路发生的情况下，电路中的强电流流过电磁线圈，线圈内的金属顶针在电磁力的作用下压缩弹簧撞击弹片使电路断开；热脱扣器则是利用双金属片热胀冷缩的原理，当强电流流过双金属片时，材料不同的双金属片发热形变程度不同，金属片带动连杆开关使电路断开。 一般家庭电路中用电器往往启动瞬间电流较大，为保证用电器顺利启动，多采用脱扣特征曲线如图3所示的空气开关。脱扣特征曲线的横轴表示线路实际电流相对于额定电流的倍数（部分刻度值未画出），纵轴（t/s）表示电流持续时间，曲线①左下方区域表示空气开关不脱扣，曲线②右上方区域表示脱扣，①、②曲线所夹的区域为不确定区域，在此区域中脱扣器可能是脱扣状态或未脱扣状态。根据以上信息，下列说法正确的是（　　） A. 电路发生过载情况时，更易发生电磁脱扣 B. 实际电流为额定电流2倍时，线路设备可持续工作至少10秒 C. 实际电流为额定电流7倍时，一定是电磁脱扣器执行断开电路动作 D. 线路设备在工作条件下，电磁脱扣器不产生焦耳热 二、非选择题 15. 某兴趣小组为了探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系，在实验室中找到了以下器材： A．可拆变压器    B．条形磁铁 C．开关、导线若干    D．交流电压表 E．直流电源    F．低压交流电源 在本实验中，上述器材不需要的是______（填器材序号字母）。 16. 某同学用图甲所示的电路观察电容器的充、放电现象。所用器材有：电源E、电流表A、电压表V、电容器C、定值电阻R、单刀双掷开关S、导线若干。 （1）根据图甲，将图乙中的实物连线补充完整______。 （2）将图乙中的电流表换成电流传感器，可以在电脑端记录电流随时间变化的图线。先将开关接1，待电路稳定后再接2。已知电流从左向右流过电阻R时为正，则与本次实验相符的I-t图像是（　　） A. B. C. D. （3）将图乙中的电压表换成电压传感器，可以在电脑端记录放电过程中电压随时间变化的图线，如图丙所示。已知开关接2瞬间开始计时，此时电压传感器记录数据为Um，利用数据处理软件得到U-t图线与坐标轴围成的面积为S0。根据该实验数据曲线可以粗测实验中电容器的电容C=______。（用题中已知物理量Um、R和S0表示） 17. 某学习小组采用以下实验方案验证动量守恒定律。如图甲，长木板上的小车M左端贴有橡皮泥，右端连一穿过打点计时器的纸带，小车N置于M的左侧。打点计时器电源频率为50Hz。实验过程如下： ①微调长木板右端的小木片，使小车能在木板上做匀速直线运动 ②接通打点计时器电源后，让小车M做匀速直线运动，并与静置于木板上的小车N相碰 ③小车M与N粘在一起，继续做匀速直线运动 ④实验中获得一条纸带如图乙所示，在图上标记各计数点，并测量出AB、BC、CD、DE四段长度 （1）计算小车M碰撞前的速度大小应选______段（选填“AB”、“BC”、“CD”、“DE”），速度大小为______m/s（结果保留三位有效数字）。 （2）若小车M的质量为0.4kg，小车N的质量为0.2kg，根据纸带数据，可算出碰前两小车的总动量为______kg∙m/s（结果保留三位有效数字）和碰后两小车的总动量为______kg∙m/s（结果保留三位有效数字），进而可以验证，在误差范围内两小车碰撞过程中动量守恒。 （3）请你说明步骤①对该实验的作用。____ 18. 有一种如图所示的弹球状游戏装置，管状的光滑圆弧轨道与斜面固定在同一竖直面内，端位于斜面底端，正对发射装置，端出口切线水平，通过支架固定在斜面上，与斜面垂直。控制发射装置射出的小球速度，可以使小球从点进入轨道，经过，从点水平射出后，垂直斜面落入轨道上处的洞里。已知轨道半径为，斜面倾角为，重力加速度为，求： （1）小球经过端时对轨道的压力大小和方向； （2）小球进入端时的速度大小； （3）、、到点的距离。 19. 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角速度大小与r的关系； （2）已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的万有引力为零。求区域的恒星做匀速圆周运动的角速度大小； （3）科学家根据实测数据，得到此螺旋星系中不同位置的恒星做匀速圆周运动的角速度大小随的变化关系图像，如图所示。根据在范围内的恒星角速度大小与距离r的倒数成正比，科学家预言螺旋星系周围（）存在一种特殊物质，称之为暗物质。暗物质与通常的物质有引力相互作用，并遵循万有引力定律，求内暗物质的质量。 20. 某兴趣小组设计了一种火箭落停装置，简化原理如图所示，它由两根竖直导轨、承载火箭装置（简化为与火箭绝缘的导电杆MN）和装置A组成，并形成闭合回路。装置A能自动调节其输出电压确保回路电流I恒定，方向如图所示。导轨长度远大于导轨间距，不论导电杆运动到什么位置，电流I在导电杆以上空间产生的磁场近似为零，在导电杆所在处产生的磁场近似为匀强磁场，大小（其中k为常量），方向垂直导轨平面向里；在导电杆以下的两导轨间产生的磁场近似为匀强磁场，大小，方向与B1相同。火箭无动力下降到导轨顶端时与导电杆粘接，以速度v0进入导轨，到达绝缘停靠平台时速度恰好为零，完成火箭落停。已知火箭与导电杆的总质量为M，导轨间距，导电杆电阻为R。导电杆与导轨保持良好接触滑行，不计空气阻力和摩擦力，不计导轨电阻和装置A的内阻。在火箭落停过程中， （1）求导电杆所受安培力的大小F和运动的距离L； （2）求回路感应电动势E与运动时间t的关系； （3）求装置A输出电压U与运动时间t的关系和输出的能量W； （4）若R的阻值视为0，装置A用于回收能量，给出装置A可回收能量的来源和大小。 21. 中国“人造太阳”在核聚变实验方面取得新突破，该装置中用电磁场约束和加速高能离子，其部分电磁场简化模型如图所示，在三维坐标系中，空间内充满匀强磁场I，磁感应强度大小为B，方向沿x轴正方向；，的空间内充满匀强磁场II，磁感应强度大小为，方向平行于平面，与x轴正方向夹角为；，的空间内充满沿y轴负方向的匀强电场。质量为m、带电量为的离子甲，从平面第三象限内距轴为的点以一定速度出射，速度方向与轴正方向夹角为，在平面内运动一段时间后，经坐标原点沿轴正方向进入磁场I。不计离子重力。 （1）当离子甲从点出射速度为时，求电场强度的大小； （2）若使离子甲进入磁场后始终在磁场中运动，求进入磁场时的最大速度； （3）离子甲以的速度从点沿轴正方向第一次穿过面进入磁场I，求第四次穿过平面的位置坐标（用d表示）； （4）当离子甲以的速度从点进入磁场I时，质量为、带电量为的离子乙，也从点沿轴正方向以相同的动能同时进入磁场I，求两离子进入磁场后，到达它们运动轨迹第一个交点的时间差（忽略离子间相互作用）。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2024~2025学年9月北京海淀区北京理工大学附属中学高三上学期月考物理试卷 一、单项选择题 1. 下列四幅图涉及不同的物理知识，其中说法正确的是（　　） A. 图甲：原子核是由带正电的质子和不带电的中子组成，而质子和中子不可再分 B. 图乙：卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，发现了质子和中子 C. 图丙：用中子轰击铀核使其发生聚变，链式反应会释放出巨大的核能 D. 图丁：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一 【答案】D 【解析】 【详解】A．原子核由质子和中子组成。质子和中子统称核子，但它们并非不可再分，质子和中子都是由更基本的粒子夸克组成的，故A错误； B．卢瑟福通过分析粒子散射实验的结果，提出了原子的核式结构模型，即原子内部有一个很小的原子核。但他并没有在该实验中“发现质子和中子”，故B错误； C．用中子轰击铀核使其发生的是核裂变，而不是聚变。重核裂变时会引发链式反应，释放出巨大的核能，故C错误； D．普朗克为了解释黑体辐射的实验规律，提出了能量子的假说，认为辐射是由一份一份的能量组成的，这成为量子力学的奠基性工作之一，故D正确。 故选D。 2. 如图所示，扇形AOB为透明柱状介质的横截面，圆心角∠AOB＝60°，一束平行于角平分线OM的单色光由OA射入介质，经OA折射的光线恰平行于OB，以下对该介质的折射率值及折射光线中恰好射到M点的光线能不能发生全反射的说法正确的是(　　) A. ，不能发生全反射 B. ，能发生全反射 C. ，不能发生全反射 D. ，能发生全反射 【答案】A 【解析】 【详解】由光路图可知，光线在OA面上的入射角为i=60°，折射角为r=30° 根据折射定律得折射率为 光线在M点的入射角为=30°， 临界角的正弦为 即有，故折射光线中恰好射到M点的光线不能发生全反射，故A正确，BCD错误。 故选A。 【点睛】本题关键掌握折射定律和全反射条件：光线从光密介质射入光疏介质，入射角大于临界角，并知道临界角公式sinC=，并根据全反射条件进行判断。 3. 如图是一定质量的理想气体由状态A经过状态B变为状态C的图像。已知气体在状态A时的压强是。下列说法正确的是（　　） A. 气体在状态A的温度为200K B. 气体在状态C的压强为 C. 从状态A到状态B的过程中，气体的压强越来越大 D. 从状态B到状态C的过程中，气体的内能保持不变 【答案】A 【解析】 【详解】AC．从A到B过程中，气体的体积与热力学温度成正比，所以气体发生等压变化，压强保持不变，即 根据盖-吕萨克定律 代入数据解得 故A正确，C错误； B．从B到C过程中，气体发生等容变化，根据查理定律 代入数据解得 故B错误； D．从状态B到状态C的过程中，气体温度升高，内能增加，故D错误。 故选A。 4. 一列简谐横波在时的波形图如图所示。介质中处的质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为。下列说法正确的是（　　） A. 这列波沿x轴负方向传播 B. 这列波的振幅为20cm C. 这列波的波速为 D. 时P点位于波峰 【答案】C 【解析】 【详解】BC．根据波形图可知波长为4m，振幅为10cm，根据可知周期为 则传播速度为 故B错误，C正确； A．时根据质点P的振动表达式可知其振动方向沿轴正方向，根据同侧法可知波沿着轴正方向传播，故A错误； D．时质点P的位移为 则P点位于平衡位置，故D错误。 故选C。 5. 晾晒衣服的绳子两端分别固定在两根竖直杆上的、两点，点高于点，无风状态下衣服保持静止。当衣服受到水平向右的恒定风力作用时发生滑动，在新的位置保持静止（如图所示），不计绳子的质量及绳与衣架挂钩间的摩擦，下列说法中正确的是（ ） A. 无风时，挂钩左右两侧的绳子拉力大小不相等 B. 有风时，挂钩左右两侧的绳子拉力大小不相等 C. 无风时，挂钩左右两侧绳子长度可能相等 D. 有风时，挂钩左右两侧绳子长度可能相等 【答案】D 【解析】 【详解】AB．绳子质量不计且绳与衣架挂钩间无摩擦，绳上张力处处相等，所以无论有无风，挂钩左右两侧绳子的拉力大小都相等，故AB错误。 CD．无风时，挂钩处于平衡状态，两侧拉力大小相等，水平方向分力平衡，故两段绳与竖直方向的夹角相等。由于点高于点，两段绳的竖直高度不同，在夹角相等时绳长不可能相等；有风时，风力提供水平方向的外力，平衡时两段绳的方向可以不再对称，在风力大小和挂钩位置合适时，挂钩可位于的垂直平分线上，使两侧绳长相等，故C错误，D正确。 故选D。 6. 如图所示，水平面上固定一个绝缘支杆，支杆上固定一带电小球A，小球A位于光滑小定滑轮O的正下方，绝缘细线绕过定滑轮与带电小球B相连，在拉力F的作用下，小球B静止，此时两球处于同一水平线。假设两球的电荷量均不变，现缓慢释放细线，使球B移动一小段距离。在此过程中，下列说法正确的是（　　） A. 细线中的拉力一直减小 B. 球B受到的库仑力先减小后增大 C. 球A、B系统的电势能保持不变 D. 拉力做负功，库仑力做正功 【答案】C 【解析】 【详解】对小球B分析可知，受细线的拉力T，静电斥力F和重力G， 由相似三角形可知 现缓慢释放细线，使球B移动一小段距离，可知L变大，细线中的拉力T变大；r不变，球B受到的库仑力不变；球A、B系统的电势能保持不变；拉力做负功，球A、B间距离不变，库仑力做不做功。 故选C。 7. 在钓鱼过程中，甩竿是一个关键的技巧，它要求钓者通过一定的动作将鱼饵准确地投放到预定的钓点。如图所示钓鱼爱好者在位置开始甩竿，鱼饵被甩到最高点时，迅速释放鱼线，鱼饵被水平抛出。最后落在距水平距离的水面上，已知开始甩竿时鱼竿与竖直方向成角，鱼饵质量为。甩竿过程竿可视为在竖直平面内绕点转动，且离水面高度为、到鱼竿末端鱼饵的距离为。鱼饵从点抛出后，忽略鱼线对鱼饵作用力和空气阻力，已知重力加速度（ ） A. 鱼饵在点抛出时的速度大小为 B. 释放鱼线前，鱼饵在点受鱼竿作用力的大小为 C. 释放鱼线前，鱼饵在点受鱼竿作用力的方向一定竖直向下 D. 从到的甩竿过程，鱼竿对鱼饵做的功 【答案】A 【解析】 【详解】A．鱼饵离开点后做平抛运动，设运动时间为，竖直方向有 水平方向有，解得，故A正确； BC．在点，向心力是鱼饵所受各力沿指向方向的合力。设鱼竿作用力沿径向、切向的分量分别为，，取指向为正方向，有， 题中未给出切向加速度，鱼竿作用力的大小和方向均不能唯一确定，且其大小不能直接写成，故BC错误； D．从到，鱼饵上升的高度为 重力做功为 鱼饵从静止开始运动，由动能定理得 整理得，故D错误。 故选A。 8. 如图所示，一物体在力F作用下沿水平桌面做匀加速直线运动。已知物体质量为m，加速度大小为a，物体和桌面之间的动摩擦因数为，重力加速度为g，在物体移动距离为x的过程中（　　） A. 摩擦力做功大小与F方向无关 B. 合力做功大小与F方向有关 C. F为水平方向时，F做功为 D. F做功的最小值为 【答案】D 【解析】 【详解】A．设力F与水平方向的夹角为θ，则摩擦力为 摩擦力的功 即摩擦力的功与F的方向有关，选项A错误； B．合力功 可知合力功与力F方向无关，选项B错误； C．当力F水平时，则 力F做功为 选项C错误； D．因合外力功为max大小一定，而合外力的功等于力F与摩擦力f做功的代数和，而当时，摩擦力f=0，则此时摩擦力做功为零，此时力F做功最小，最小值为max，选项D正确。 故选D。 9. 某发电厂原来用11kV的交变电压输电，后来改用升压变压器将电压升到220kV输电，输入功率都是P。若输电线路的电阻为R，变压器为理想变压器。下列说法正确的是（　　） A. 根据公式，提高电压后输电线上的电压损失变为原来的20倍 B. 根据公式，提高电压后输电线上的电流增大为原来的20倍 C. 根据公式，提高电压后输电线上的功率损失减小为原来的 D. 根据公式，提高电压后输电线上的功率损失增大为原来的400倍 【答案】C 【解析】 【详解】AB．输电线上的电流为 可知提高电压后输电线上的电流减小为原来的。输电线上的电压损失为 可知提高电压后输电线上的电压损失变为原来的。故AB错误； CD．根据公式 提高电压后输电线上的功率损失减小为原来的。故C正确；D错误。 故选C。 10. 在星球上将一轻弹簧竖直固定在水平桌面上，把物体轻放在弹簧上端，由静止向下运动，物体的加速度与弹簧的压缩量间的关系如图中实线所示。在另一星球上用完全相同的弹簧，改用物体完成同样的过程，其关系如图中虚线所示，假设两星球均为质量均匀分布的球体。已知星球的半径是星球的倍，则（ ） A. 星球的密度是的倍 B. 的质量是的倍 C. 下落过程中的最大动能是的倍 D. 下落过程中弹簧的最大压缩量是的倍 【答案】C 【解析】 【详解】A．由图像纵截距可知、，均匀球体表面的重力加速度为 结合，整理得，故A错误； B．取竖直向下为正方向，由牛顿第二定律得 故图线斜率绝对值为，由图象得，故B错误； C．物体经过的位置时速度最大，动能最大。由动能定理，最大动能等于对应图线从到位置之间的面积与物体质量的乘积。物体的最大动能为 物体的最大动能为 结合，整理得，故C正确； D．物体达到最大压缩位置时速度再次为零，由动能定理知，从到最大压缩位置，图线在轴上方与下方的面积大小相等。物体的最大压缩量为，物体的最大压缩量为，两者之比为，故D错误。 故选C。 11. 如图1所示，是电阻箱，是定值电阻。闭合开关S，改变的阻值，两理想电压表、的示数与关系图像如图2所示，已知图线①和②为相互平行的直线。下列说法正确的是（　　） A. 图线①表示示数与的对应关系 B. 中的电流随的增大而减小 C. 两端的电压随的增大而增大 D. 供电设备输出的总功率随的增大而增大 【答案】D 【解析】 【详解】A．在如图1所示的电路中，闭合开关S后，测量两端的电压，测量与串联后的电压，的示数大于的示数，所以图线①表示示数与的对应关系，故A错误； B．电路中的电流 由图2中的图线②可知，增大时I不变，供电设备是恒流电源，故B错误； C．由图2知，电压表、的示数之差为定值，即两端的电压为定值，故C错误； D．因为增大时，的示数增大，I不变，所以据P=UI可知，电路的总功率随的增大而增大，故D正确。 故选D。 12. 如图所示，水平放置的内壁光滑半径为R的玻璃圆环，有一直径略小于圆环口径的带正电q的小球，在圆环内以速度沿顺时针方向匀速转动（俯视）。在时刻施加方向竖直向上的变化磁场，磁感应强度。设运动过程中小球带电荷量不变，不计小球运动产生的磁场及相对论效应。加上磁场后，下列说法正确的是（　　） A. 小球对玻璃圆环的压力不断增大 B. 小球对玻璃圆环的压力不断减小 C. 小球所受的磁场力一定不断增大 D. 小球每运动一周增加的动能为 【答案】C 【解析】 【详解】AB．磁场增强产生顺时针涡旋电场，小球加速，向心力由支持力与洛伦兹力合力提供，无法确定支持力变化，故AB错误； C．由，v、B均增大，所以一定增大，故C正确； D．根据法拉第电磁感应定律和动能定理， 解得 小球每运动一周增加的动能为，故D错误。 故选C。 13. 小明在完成“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验后，他想用该实验的原理测量一根轻弹簧的劲度系数，但由于弹簧的劲度系数太大，伸长量较小，不易直接测量。他设计了如图所示的实验装置，并进行了测量。把弹簧竖直悬挂在支架上，在弹簧下端固定一个托盘，托盘下方连接钢制圆柱体，圆柱体直径小于盛水量筒内壁直径。调节底座高度，使圆柱体浸入水中。在托盘中不断增加砝码时，弹簧向下拉伸，圆柱体下移，通过量筒的刻度读出水面上升的高度。已知水的密度为，圆柱体直径为、量筒内壁直径为，重力加速度g。对实验记录的数据进行分析、处理后，他获得了劲度系数的数值。对此实验，下列说法正确的是（　　） A. 实验需要用天平测量托盘和圆柱体的质量 B. 不考虑水的浮力，劲度系数测量值将偏大 C. 水面上升的高度与弹簧伸长量的比值为 D. 砝码的重力与对应水面上升的高度不成正比关系 【答案】B 【解析】 【详解】AB．本实验的实验原理是通过测量增加的砝码的重力与增加的浮力之差得到弹簧的弹力变化量，通过液面高度变化得到弹簧的形变量，从而求出弹簧的劲度系数，所以不考虑考虑水的浮力，则弹簧的弹力变化量偏大，根据可知劲度系数测量值将偏大，此实验不需要用天平测量托盘和圆柱体的质量，故B正确，A错误； C．根据体积关系可得 整理得 故C错误； D．根据分析可知砝码增多，弹簧的形变量增大，则水面上升的高度也增大，根据可知水面上升的高度与弹簧的形变量成正比例关系，浮力与水面上升的高度成正比例关系，可知砝码的重力与对应水面上升的高度成正比关系，故D错误。 故选B。 14. 电路过载时电流一般比额定电流大一些，而短路时则可能达到额定电流的十几倍以上。空气开关是一种常见的电气设备，可用于保护电气线路和设备避免过载或短路的破坏，如图1所示。空气开关内部有电磁脱扣器和热脱扣器两种断开结构，如图2所示。在过载或短路发生的情况下，电路中的强电流流过电磁线圈，线圈内的金属顶针在电磁力的作用下压缩弹簧撞击弹片使电路断开；热脱扣器则是利用双金属片热胀冷缩的原理，当强电流流过双金属片时，材料不同的双金属片发热形变程度不同，金属片带动连杆开关使电路断开。 一般家庭电路中用电器往往启动瞬间电流较大，为保证用电器顺利启动，多采用脱扣特征曲线如图3所示的空气开关。脱扣特征曲线的横轴表示线路实际电流相对于额定电流的倍数（部分刻度值未画出），纵轴（t/s）表示电流持续时间，曲线①左下方区域表示空气开关不脱扣，曲线②右上方区域表示脱扣，①、②曲线所夹的区域为不确定区域，在此区域中脱扣器可能是脱扣状态或未脱扣状态。根据以上信息，下列说法正确的是（　　） A. 电路发生过载情况时，更易发生电磁脱扣 B. 实际电流为额定电流2倍时，线路设备可持续工作至少10秒 C. 实际电流为额定电流7倍时，一定是电磁脱扣器执行断开电路动作 D. 线路设备在工作条件下，电磁脱扣器不产生焦耳热 【答案】B 【解析】 【详解】A.电路发生过载情况时，电路过载时电流一般比额定电流大一些，所以线路实际电流相对于额定电流的倍数偏小，由图3可知更容易发生热脱扣，故A错误； B.实际电流为额定电流2倍时，由图3可得线路设备可持续工作至少10秒，故B正确； C.实际电流为额定电流7倍时，由图3可见刚好处于不确定区域，所以不一定是电磁脱扣器执行断开电路动作，故C错误； D.线路设备在工作条件下，电路中的强电流流过电磁线圈，所以电磁脱扣器产生焦耳热，故D错误。 故选B。 二、非选择题 15. 某兴趣小组为了探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系，在实验室中找到了以下器材： A．可拆变压器    B．条形磁铁 C．开关、导线若干    D．交流电压表 E．直流电源    F．低压交流电源 在本实验中，上述器材不需要的是______（填器材序号字母）。 【答案】BE##EB 【解析】 【详解】AC．探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系时，需要可拆变压器、开关和导线若干，AC不符合题意； B．不需要条形磁铁，B符合题意； DEF．变压器需要在交流电压下工作，因此需要交流电压表、低压交流电源，不需要直流电源，DF不符合题意，E符合题意。 故选BE。 16. 某同学用图甲所示的电路观察电容器的充、放电现象。所用器材有：电源E、电流表A、电压表V、电容器C、定值电阻R、单刀双掷开关S、导线若干。 （1）根据图甲，将图乙中的实物连线补充完整______。 （2）将图乙中的电流表换成电流传感器，可以在电脑端记录电流随时间变化的图线。先将开关接1，待电路稳定后再接2。已知电流从左向右流过电阻R时为正，则与本次实验相符的I-t图像是（　　） A. B. C. D. （3）将图乙中的电压表换成电压传感器，可以在电脑端记录放电过程中电压随时间变化的图线，如图丙所示。已知开关接2瞬间开始计时，此时电压传感器记录数据为Um，利用数据处理软件得到U-t图线与坐标轴围成的面积为S0。根据该实验数据曲线可以粗测实验中电容器的电容C=______。（用题中已知物理量Um、R和S0表示） 【答案】（1） （2）A （3） 【解析】 【小问1详解】 根据电路图补充实物连线如图所示 【小问2详解】 第一次探究过程为先给电容器充电，后电容器通过R放电，给电容器充电过程中电流从左向右流过电阻，即为正向电流，由于充电后电容器下极板带正电，电容器通过R放电时，电流从右向左流过电阻，即为负。 故选A。 【小问3详解】 根据，变形可得 而图像与坐标轴所围面积为，则 故有 则电容为 17. 某学习小组采用以下实验方案验证动量守恒定律。如图甲，长木板上的小车M左端贴有橡皮泥，右端连一穿过打点计时器的纸带，小车N置于M的左侧。打点计时器电源频率为50Hz。实验过程如下： ①微调长木板右端的小木片，使小车能在木板上做匀速直线运动 ②接通打点计时器电源后，让小车M做匀速直线运动，并与静置于木板上的小车N相碰 ③小车M与N粘在一起，继续做匀速直线运动 ④实验中获得一条纸带如图乙所示，在图上标记各计数点，并测量出AB、BC、CD、DE四段长度 （1）计算小车M碰撞前的速度大小应选______段（选填“AB”、“BC”、“CD”、“DE”），速度大小为______m/s（结果保留三位有效数字）。 （2）若小车M的质量为0.4kg，小车N的质量为0.2kg，根据纸带数据，可算出碰前两小车的总动量为______kg∙m/s（结果保留三位有效数字）和碰后两小车的总动量为______kg∙m/s（结果保留三位有效数字），进而可以验证，在误差范围内两小车碰撞过程中动量守恒。 （3）请你说明步骤①对该实验的作用。____ 【答案】（1） ①. BC ②. 1.71 （2） ①. 0.684 ②. 0.684 （3）见解析 【解析】 【小问1详解】 [1][2]推动小车由静止开始运动，故小车有个加速过程，在碰撞前做匀速直线运动，即在相同的时间内通过的位移相同，由图可见BC段为匀速运动的阶段，故选BC计算碰前的速度。打点时间间隔 速度大小为 【小问2详解】 [1][2]碰撞过程是一个变速运动的过程，而M和N碰后的共同运动时做匀速直线运动，故在相同的时间内通过相同的位移，故应选DE段来计算碰后共同的速度。碰后速度为 碰前的总动量为 碰后的总动量为 可知在误差范围内两小车碰撞过程中动量守恒。 【小问3详解】 ①平衡摩擦力，保证两车作用过程中动量守恒；②便于选取小车匀速运动的纸带区间，以计算碰撞前后对应的速度大小。 18. 有一种如图所示的弹球状游戏装置，管状的光滑圆弧轨道与斜面固定在同一竖直面内，端位于斜面底端，正对发射装置，端出口切线水平，通过支架固定在斜面上，与斜面垂直。控制发射装置射出的小球速度，可以使小球从点进入轨道，经过，从点水平射出后，垂直斜面落入轨道上处的洞里。已知轨道半径为，斜面倾角为，重力加速度为，求： （1）小球经过端时对轨道的压力大小和方向； （2）小球进入端时的速度大小； （3）、、到点的距离。 【答案】（1）；竖直向下 （2） （3）；； 【解析】 【小问1详解】 设圆弧轨道圆心为。由图可知，沿斜面，；端切线水平，故竖直。 由于斜面倾角为，在直角三角形中有， 设小球通过点时的速度为，从点运动到点的时间为。小球在点的速度垂直斜面，该速度方向与水平方向成角，由速度分解得 解得到的水平、竖直位移大小分别为， 将到的位移沿斜面法线方向投影，有 结合，解得 在点取竖直向下为正方向，设轨道对小球作用力的向下分量为，由牛顿第二定律得 代入 整理得，即轨道对小球的作用力竖直向上，大小为。由牛顿第三定律可知，小球对轨道的压力大小为，方向竖直向下。 【小问2详解】 ，两点的高度差为 轨道光滑，由机械能守恒定律得 解得 【小问3详解】 由上述几何关系得， 将到的位移沿斜面方向投影，有 19. 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角速度大小与r的关系； （2）已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的万有引力为零。求区域的恒星做匀速圆周运动的角速度大小； （3）科学家根据实测数据，得到此螺旋星系中不同位置的恒星做匀速圆周运动的角速度大小随的变化关系图像，如图所示。根据在范围内的恒星角速度大小与距离r的倒数成正比，科学家预言螺旋星系周围（）存在一种特殊物质，称之为暗物质。暗物质与通常的物质有引力相互作用，并遵循万有引力定律，求内暗物质的质量。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）万有引力提供向心力，对恒星有 得 （2）在区域，设星系密度为，万有引力提供向心力，有 则 ， 得 （3）在区域，万有引力提供向心力，有 其中 根据题意有，，，得 20. 某兴趣小组设计了一种火箭落停装置，简化原理如图所示，它由两根竖直导轨、承载火箭装置（简化为与火箭绝缘的导电杆MN）和装置A组成，并形成闭合回路。装置A能自动调节其输出电压确保回路电流I恒定，方向如图所示。导轨长度远大于导轨间距，不论导电杆运动到什么位置，电流I在导电杆以上空间产生的磁场近似为零，在导电杆所在处产生的磁场近似为匀强磁场，大小（其中k为常量），方向垂直导轨平面向里；在导电杆以下的两导轨间产生的磁场近似为匀强磁场，大小，方向与B1相同。火箭无动力下降到导轨顶端时与导电杆粘接，以速度v0进入导轨，到达绝缘停靠平台时速度恰好为零，完成火箭落停。已知火箭与导电杆的总质量为M，导轨间距，导电杆电阻为R。导电杆与导轨保持良好接触滑行，不计空气阻力和摩擦力，不计导轨电阻和装置A的内阻。在火箭落停过程中， （1）求导电杆所受安培力的大小F和运动的距离L； （2）求回路感应电动势E与运动时间t的关系； （3）求装置A输出电压U与运动时间t的关系和输出的能量W； （4）若R的阻值视为0，装置A用于回收能量，给出装置A可回收能量的来源和大小。 【答案】（1）3Mg；；（2）；（3）；；（4）装置A可回收火箭的动能和重力势能及磁场能； 【解析】 【详解】（1）导体杆受安培力 方向向上，则导体杆向下运动的加速度 解得 a=-2g 导体杆运动的距离 （2）回路的电动势 其中 解得 （3）右手定则和欧姆定律可得： 可得 电源输出能量的功率 在时间内输出的能量对应图像的面积，可得： （4）装置A可回收火箭的动能和重力势能，及磁场能；从开始火箭从速度v0到平台速度减为零，则 若R的阻值视为0 装置A可回收能量为 21. 中国“人造太阳”在核聚变实验方面取得新突破，该装置中用电磁场约束和加速高能离子，其部分电磁场简化模型如图所示，在三维坐标系中，空间内充满匀强磁场I，磁感应强度大小为B，方向沿x轴正方向；，的空间内充满匀强磁场II，磁感应强度大小为，方向平行于平面，与x轴正方向夹角为；，的空间内充满沿y轴负方向的匀强电场。质量为m、带电量为的离子甲，从平面第三象限内距轴为的点以一定速度出射，速度方向与轴正方向夹角为，在平面内运动一段时间后，经坐标原点沿轴正方向进入磁场I。不计离子重力。 （1）当离子甲从点出射速度为时，求电场强度的大小； （2）若使离子甲进入磁场后始终在磁场中运动，求进入磁场时的最大速度； （3）离子甲以的速度从点沿轴正方向第一次穿过面进入磁场I，求第四次穿过平面的位置坐标（用d表示）； （4）当离子甲以的速度从点进入磁场I时，质量为、带电量为的离子乙，也从点沿轴正方向以相同的动能同时进入磁场I，求两离子进入磁场后，到达它们运动轨迹第一个交点的时间差（忽略离子间相互作用）。 【答案】（1）；（2）；（3）（d，d，）；（4） 【解析】 【详解】（1）如图所示 将离子甲从点出射速度为分解到沿轴方向和轴方向，离子受到的电场力沿轴负方向，可知离子沿轴方向做匀速直线运动，沿轴方向做匀减速直线运动，从到的过程，有 联立解得 （2）离子从坐标原点沿轴正方向进入磁场I中，在磁场I中做匀速圆周运动，经过磁场I偏转后从轴进入磁场II中，继续做匀速圆周运动，如图所示 由洛伦兹力提供向心力可得 ， 可得 为了使离子在磁场中运动，则离子磁场I运动时，不能从磁场I上方穿出。在磁场II运动时，不能xOz平面穿出，则离子在磁场用运动的轨迹半径需满足 ， 联立可得 要使离子甲进入磁场后始终在磁场中运动，进入磁场时的最大速度为； （3）离子甲以的速度从点沿z轴正方向第一次穿过面进入磁场I，离子在磁场I中的轨迹半径为 离子在磁场II中的轨迹半径为 离子从点第一次穿过到第四次穿过平面的运动情景，如图所示 离子第四次穿过平面的坐标为 离子第四次穿过平面的坐标为 故离子第四次穿过平面的位置坐标为（d，d，）。 （4）设离子乙的速度为，根据离子甲、乙动能相同，可得 可得 离子甲、离子乙在磁场I中的轨迹半径分别为 ， 离子甲、离子乙在磁场II中的轨迹半径分别为 ， 根据几何关系可知离子甲、乙运动轨迹第一个交点在离子乙第一次穿过x轴的位置，如图所示 从点进入磁场到第一个交点的过程，有 可得离子甲、乙到达它们运动轨迹第一个交点的时间差为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $