精品解析：2027届浙江杭州市部分校高三上学期调研检测物理试题

2027届杭州市高三调研检测物理试题 注意事项： 1.本题库共8页，满分100分，考试时间90分钟。 2.答题前，在答题卡指定区域填写班级、姓名、考场号、座位号及准考证号。 3.所有答案必须写在答题卡上，写在试题上无效。 4.结束后，只需上交答题卡。 选择题部分 一、选择题I（本题共10小题，每小题3分，共30分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分） 1. 在国际单位制中，电容的单位用基本单位表示为（　　） A. F B. C/V C. D. 2. 2021年，我国的高海拔宇宙线观测站（LHAASO，简称“拉索”）在银河系内探测到能量高达1.4的伽马光子，这是当时人类观测到的最高能量光子，1.4PeV的能量相当于（　　） A. B. C. D. 3. 已知氘核的结合能为2.2MeV，氦3的结合能为7.7MeV，氚核的结合能为8.5MeV，氘核聚变反应约有一半生成氦3，一半生成氚核，阿伏加德罗常数NA取 则关于氘核聚变（　　） A. 生成氦3释放的能量比生成氚核更多 B. 生成氦3 的核反应方程式为 C. 该反应需要极高的温度 D. 4g氘完全聚变释放出能量约为 MeV 4. 如图所示，不带电的A球质量为m1，与带正电的、质量为m2的B球用绝缘轻绳跨过定滑轮O，定滑轮正下方处固定一带正电的C球，OB<BC<OC，A、B、C均可视为质点。若系统处于静止状态，则（　　） A. B. BC间的库仑力小于B的重力 C. 若C的电荷略有减少，则OB绳的拉力将减小 D. 若C的电荷略有减少，则OB绳的拉力将增大 5. 如图所示，同步卫星的发射可分为三个步骤，第一步先把同步卫星发射到近地轨道I，周期为T1，第二步在轨道I的P点点火加速，加速后卫星沿椭圆轨道II运动，周期为T2，其远地点Q的高度恰为同步轨道的高度，第三步在Q点再次点火加速，使卫星沿同步轨道III运动，周期为T3，则卫星（　　） A. 在轨道I时的机械能最大 B. 从P 点运动到Q 点时机械能减小 C. 在椭圆轨道II上运动时，经P、Q两点时的加速度大小相等 D. 在三个轨道运动的周期满足 6. 带有变压器的手机电池充电器原理如图所示，在变压器的输出端C、D间连接一个由四个二极管构成的桥式电路，M、N是电桥的输出端，电容器作为滤波电容可以使手机端的输入电压变得更平稳。当用该充电器给手机电池充电时（　　） A. N点电势总是比 M点高 B. 电容器所在支路没有电流 C. CD两端电压大小不可能小于 MN两端 D. 副线圈上的电流大小与手机电池上的电流大小相等 7. 如图所示为用传感器控制保温箱温度的保温装置，继电器衔铁被电磁铁吸住时，与加热电源一端连接的触头接通b，衔铁复位时，触头接通a，热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。关于该保温装置，下列说法正确的是（　　） A. 超过设定的温度时衔铁复位，加热电阻丝停止加热 B. 低于设定的温度时衔铁被吸住，加热电阻丝开始加热 C. 若增大电阻箱的电阻，将提高设置的温度 D. 若换用劲度系数更大的弹簧，将降低设置的温度 8. 如图所示，在一个足够大的水平向右的匀强电场中，有一质量为m、电荷量为q的带正电小球竖直向上从A点以速度v₀射入电场，运动到B点时速度大小变为 2v₀，方向恰好水平，已知重力加速度为g，则小球（　　） A. 从A 运动到B，电场力做功 B. 在电场中运动的最小动能为 C. 运动到与A 等高点时，其速度为4v₀ D. 运动到与A 等高点时，其动能为 9. 探究光电效应规律的电路如图甲所示，用两种频率分别为v1、v2的光照射光电管的阴极K，测得光电流随电压变化的图像分别如图乙中的a（频率为v₁的光照射时）、b（频率为v2的光照射时）所示，图中，，阴极K金属的逸出功为2.29eV。已知普朗克常量，则（　　） A. B. 频率为v₁的光的波长为 C. 频率为v₂的光子的动量为 D. 两图像的交点表示在该电压下两种频率的光在单位时间内打出的光电子一样多 10. 如图所示，有一倾角为37°的传送带以5m/s的速度沿顺时针方向匀速运动，现要把质量为1kg的货物B从传送带的底端传送到顶端A，若B的初速度为10m/s时，货物B刚好能到达A。已知传送带与物块间的动摩擦因数为0.5，不计空气阻力，则（　　） A. 传送带的长度为5m B. 此过程中，传送带对货物做功为10J C. 此过程中，货物与传送带摩擦产生的热量为40J D. 为传送该货物电动机需额外对传送带做功60J 二、选择题Ⅱ（本题共3小题，每小题4分，共12分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分） 11. 下列说法正确的是（　　） A. 甲图中用烧红的钢针戳破左边液面后，右边液面将变大 B. 乙图中的被调制后发出的电磁波是调幅波 C. 图丙中的被测物体向右运动时，电容器的电容减小 D. 打开阀门K，当A中的气体进入真空室B时，气体的温度将降低 12. 如图甲所示，在晴朗的日子里有时可在太阳周围看到一圈日晕，这是日光通过大气层中的冰晶时，由冰晶对日光的折射造成的。冰晶对日光的作用可等效于三棱镜对光的作用，其光路如图乙所示（对应三棱镜为ABC，其中A 为顶角），当入射角i1与出射角 i4相等时，三棱镜对光的偏折最小，此时光线偏转过的角度叫最小偏向角，最小偏向角所对应的折射光最强。日晕所对应的光路就是最小偏向角光路。则以下说法正确的是（　　） A. 在同一冰晶中，红光的最小偏向角大于蓝光 B. 日晕的视角大小与冰晶的顶角A的大小有关 C. 日晕靠近太阳的内缘为紫色 D. 若已知三棱镜顶角和最小偏向角，则可求出三棱镜的折射率 13. 在x轴上有两个波源，分别产生沿x轴方向传播的波，其中A源位于x=0，B源位于处，t=0时刻，两波源同时开始做简谐运动，产生持续的简谐波。在t=2.5s时，两波源之间的质点恰好形成的波形图如图所示，则（　　） A. 两列波的波长相等，都为10m B. t=2.5s时，波源A 的加速度大小是B的两倍 C. 0~5.5s内， x=11.5m处的质点通过的路程为 D. 在A、B之间（不包括A、B）共有4个振动加强的点 非选择题部分 三、非选择题（本题共5大题，共58分） 14. 探究向心力与物体质量、角速度和半径的关系。某实验小组利用如图所示的装置探究向心力大小与物体质量 m、角速度 ω和转动半径 r的关系。实验装置由竖直转轴、水平旋转臂、力传感器（可测向心力（F）、质量可调的滑块（可视为质点）、光电门传感器（测量周期 T）及刻度尺组成。滑块通过细绳与力传感器连接，随转轴匀速转动时，力传感器示数即为向心力大小。 实验步骤如下： i. 固定转动半径（r=20.0cm），滑块质量（m=0.20kg），测量不同周期对应的向心力（F）； ii.固定周期 （T），改变滑块质量（m），测量向心力F； iii. 固定质量（m） 和周期（T），改变转动半径（r），测量向心力（F）。 实验测得的部分数据如下表： 组别 m / kg T/s r/m F/N 1 0.20 3.14 0.20 0.16 2 0.20 2.09 0.20 0.36 3 0.20 1.57 0.20 0.64 4 ① 2.09 0.20 0.18 5 0.20 2.09 ② 0.72 请回答下列问题： （1）为验证向心力与角速度平方成正比，应选择实验组别________的数据，在坐标纸上绘制________图像；若图像为过原点的直线，则表明 ________ ； （2）补全表格中缺失数据①________和②________； （3）利用组别2、4、5的数据，验证向心力公式。要求写出验证方法及结论。 15. 实验小组用下列器材进行实际变压器特性探究与线圈电阻的测量。主要器材有： 可拆变压器（铁芯可拆卸，原线圈匝，副线圈n2=400匝） 低压交流电源（0~12V） 数字电压表（内阻约 10MΩ） 数字电流表（内阻约 0.1Ω） 滑动变阻器（0~50Ω） 定值电阻 开关、导线若干 实验步骤与问题： （1）空载电压测量 原线圈接电源，副线圈开路。调节电源输出电压U1，用数字电压表测量副线圈电压。实验数据如下表： 2.00 4.00 6.00 8.00 0.98 1.96 2.94 3.92 通过计算，得出电压比与匝数比的关系，说明差异原因。 （2）负载实验与效率分析 副线圈接入 R0，保持 ，记录数据： 测量量 I1/mA I2/mA U2/V 测量量数值 52.0 90.0 2.85 则变压器的效率为______________，损耗的主要来源是_________________。 （3）伏安法测原线圈电阻（测量过程使用直流电源） 拆卸铁芯，将原线圈视为待测电阻，用伏安法测电阻，则应采用电流表_________（选填“内接”或“外接”）。正确连线后，测得实验数据如下： U/V 0.50 1.00 1.50 2.00 I/mA 20.0 40.0 60.0 80.0 则 _________Ω（保留3位有效数字）。 16. 如图所示，为保护元青花瓷的釉色，用一导热汽缸来测量一青花瓷瓶体的体积，汽缸内的气体可视为理想气体，汽缸的横截面积为S。将瓶放入汽缸后，用一质量为m的活塞封闭汽缸，此时活塞正好在汽缸顶部，缸内气柱（包括花瓶）的高度为L。在活塞上放置一烧杯，并缓慢向烧杯内加水，使活塞缓慢下移，烧杯和水的总质量为M=3m时，缸内气柱的高度为h，瓶体高度小于h。已知环境温度恒定，外界大气压强不计活塞和汽缸间的摩擦，重力加速度为g，求： （1）当活塞缓慢下移时，汽缸内气体的内能_______（填“增大”、“减小”或“不变”），气体是对外放热还是吸热?____________（填“吸热”或“放热”） （2）青花瓷瓶体的体积是多少? （3）若将青花瓷瓶的瓶口封住，其它操作不变，当烧杯和水的总质量为M=3m时，缸内气柱的高度为h'，则该瓶的容积为多少? 17. 如图所示，置于水平光滑平面上的平台，其上竖直固定一“7”字型杆，总质量为M。一质量为 m 的小球系于不可伸长细线的一端，细线另一端固定于“7”字型杆的水平短杆上，细线长为L。将细线拉直至水平由静止释放。小球可视为质点，细线质量不计，重力加速度为g。 （1）若平台在水平地面上被固定，求细线中的最大张力FT； （2）若平台可自由运动，当小球运动到最低点时，求细绳的张力； （3）若平台可自由运动，小球运动到最低点的过程中，求小球的水平位移大小。 18. 如图所示，在倾角θ=30°的绝缘斜面上有一边长d=1m、质量m=0.1kg的正方形超导线框，在线框下方有一方向垂直斜面、大小为B=1T 的匀强磁场，磁场区域的长度和宽度均大于线框的尺度。以磁场上边界中点O为坐标原点，建立沿斜面向下的 Ox坐标轴。t=0时，线框下边与磁场上边界恰好重合，其中点坐标x=0，此时线框以初速度沿 Ox轴运动。已知线框的电感L=0.5H，与斜面间的动摩擦因数。 （1）线框运动至x=0.2m处时所受的安培力； （2）求线框最大位移 xm； （3）分析线框的运动状态，求其最大加速度 am和加速度值为am时的x值。 19. 在现代科学工程中，正交电磁场广泛应用于粒子加速器、质谱仪和磁约束聚焦装置等设备中，用于控制和分离带电粒子。质谱仪是一种重要的分析仪器，通过电场和磁场的组合分离不同比荷的离子，广泛应用于核物理、化学分析和生物医学研究。如图1 所示，一均匀磁场，磁感应强度大小为 B，方向沿 z轴正方向；一均匀电场，电场强度大小为 E，方向沿 y轴正方向。一质量为m、电荷量为q（q>0）的粒子，在t=0时刻从坐标原点（0，0）由静止释放。忽略重力及其他阻力。 （1）证明粒子的运动被限制在xOy平面内，并求粒子在运动过程中能达到的最大y坐标值，用m、q、 E、B表示； （2）带电粒子的运动可视为沿x轴方向的匀速运动与在xOy平面内的匀速圆周运动的叠加（如图2所示），试证明粒子的轨迹为摆线，参数方程为，,其中称为回旋频率，也是圆周运动的角速度； （3）粒子在一个周期内的平均速度称为粒子在电磁场中的漂移速度，求漂移速度； （4）在质谱仪设计中，常利用上述原理分离氢的同位素。在处垂直 Ox轴放置一探测板，则氢同位素质子、氘核的y坐标值分别为多少?（已知质子质量m，氘核质量2m，电量都为q） 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2027届杭州市高三调研检测物理试题 注意事项： 1.本题库共8页，满分100分，考试时间90分钟。 2.答题前，在答题卡指定区域填写班级、姓名、考场号、座位号及准考证号。 3.所有答案必须写在答题卡上，写在试题上无效。 4.结束后，只需上交答题卡。 选择题部分 一、选择题I（本题共10小题，每小题3分，共30分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分） 1. 在国际单位制中，电容的单位用基本单位表示为（　　） A. F B. C/V C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】由，，， 可知，，， 联立可得 故选C。 2. 2021年，我国的高海拔宇宙线观测站（LHAASO，简称“拉索”）在银河系内探测到能量高达1.4的伽马光子，这是当时人类观测到的最高能量光子，1.4PeV的能量相当于（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】 故选 A。 3. 已知氘核的结合能为2.2MeV，氦3的结合能为7.7MeV，氚核的结合能为8.5MeV，氘核聚变反应约有一半生成氦3，一半生成氚核，阿伏加德罗常数NA取 则关于氘核聚变（　　） A. 生成氦3释放的能量比生成氚核更多 B. 生成氦3 的核反应方程式为 C. 该反应需要极高的温度 D. 4g氘完全聚变释放出能量约为 MeV 【答案】C 【解析】 【详解】A．氚核的结合能比氦3大，所以氘核聚变生成氚所释放的能量更多，故A错误； B．根据质量数和电荷数守恒，氘聚变成氦3时应放出一个中子，故B错误； C．核聚变需要克服核与核之间的库仑斥力，只有当温度足够高，氘核有足够的能量，才能使两个氘核间距离达到核力作用的范围之内，反应才会发生，故C正确； D． 4g氘的物质的量为2mol，总氘核数为个，每2个氘核发生一次聚变，总反应次数为 根据题意一半反应生成氦3、一半生成氚核，其中生成氦3释放能量 生成氚核释放能量 平均每次反应释能为 总释能约为，故D错误。 故选C。 4. 如图所示，不带电的A球质量为m1，与带正电的、质量为m2的B球用绝缘轻绳跨过定滑轮O，定滑轮正下方处固定一带正电的C球，OB<BC<OC，A、B、C均可视为质点。若系统处于静止状态，则（　　） A. B. BC间的库仑力小于B的重力 C. 若C的电荷略有减少，则OB绳的拉力将减小 D. 若C的电荷略有减少，则OB绳的拉力将增大 【答案】B 【解析】 【详解】AB．对B受力分析，重力、库仑力、绳的拉力三力平衡，三力构成的力三角与几何三角形OBC相似，即 因为OB<BC<OC，所以 又，所以。故A错误，B正确； CD．若C的电荷略有减少，系统重新达到平衡后，OB绳的拉力依然有 另外，C球的电荷量略有减少，库仑力将减小，但仍有 因为OC和G不变，则式子比值不变；随着F库的减小，则BC将减小，即B球的位置会发生变化。故CD错误。 故选B。 5. 如图所示，同步卫星的发射可分为三个步骤，第一步先把同步卫星发射到近地轨道I，周期为T1，第二步在轨道I的P点点火加速，加速后卫星沿椭圆轨道II运动，周期为T2，其远地点Q的高度恰为同步轨道的高度，第三步在Q点再次点火加速，使卫星沿同步轨道III运动，周期为T3，则卫星（　　） A. 在轨道I时的机械能最大 B. 从P 点运动到Q 点时机械能减小 C. 在椭圆轨道II上运动时，经P、Q两点时的加速度大小相等 D. 在三个轨道运动的周期满足 【答案】D 【解析】 【详解】A．卫星由轨道I经点火加速变为轨道II，由轨道II经点火加速变为轨道III，点火加速使卫星机械能增大，所以三个轨道中，轨道III的机械能最大，故A错误； B．卫星在轨道上运动时，只受万有引力作用，从P运动到Q，万有引力做负功，动能减小，转化为引力势能，机械能不变，故B错误； C．在椭圆轨道II上运动时，经P时受到地球引力大，加速度大，C错误； D．由开普勒第三定律得 又因 所以，故D正确。 故选D。 6. 带有变压器的手机电池充电器原理如图所示，在变压器的输出端C、D间连接一个由四个二极管构成的桥式电路，M、N是电桥的输出端，电容器作为滤波电容可以使手机端的输入电压变得更平稳。当用该充电器给手机电池充电时（　　） A. N点电势总是比 M点高 B. 电容器所在支路没有电流 C. CD两端电压大小不可能小于 MN两端 D. 副线圈上的电流大小与手机电池上的电流大小相等 【答案】A 【解析】 【详解】A．当C端电势高于D端，则电流方向为C→N→M→D，当D端电势高于C端，则电流方向为D→N→M→C，加上电容器的平稳电压作用，导致 N点电势总是高于 M，故A正确； BD．变压器的输出电压大小是变化的，当电压较大时，电路给电容器充电，当电压较小时，电容器放电，所以电容器所在支路上有电流（交流），副线圈上的电流大小与手机电池上的电流大小并不相等，故BD错误； C．当电容器放电时，MN两端的电压比CD两端的大，故C错误。 故选A。 7. 如图所示为用传感器控制保温箱温度的保温装置，继电器衔铁被电磁铁吸住时，与加热电源一端连接的触头接通b，衔铁复位时，触头接通a，热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。关于该保温装置，下列说法正确的是（　　） A. 超过设定的温度时衔铁复位，加热电阻丝停止加热 B. 低于设定的温度时衔铁被吸住，加热电阻丝开始加热 C. 若增大电阻箱的电阻，将提高设置的温度 D. 若换用劲度系数更大的弹簧，将降低设置的温度 【答案】C 【解析】 【详解】A．当保温装置超过设定的温度时，温度升高，热敏电阻的阻值减小，电磁铁上电流增大吸住衔铁，加热电阻丝与加热电源断开停止加热，可知超过设定温度时衔铁被吸住而非复位，故A错误； B．当保温装置低于设定的温度时，热敏电阻阻值增大，电磁铁上电流减小，衔铁复位，加热电阻丝与电源接通，加热电阻丝开始加热，故B错误； C．因电磁铁吸住衔铁的工作电流大小不变，若增大电阻箱的电阻，则电磁铁达到工作电流时，对应的热敏电阻的阻值需更小，即保温箱的温度将更高，故C正确； D．若换用劲度系数更大的弹簧，电磁铁吸住衔铁的工作电流将增大，此时对应的热敏电阻的阻值应更小，即保温箱的温度更高，故D错误。 故选C。 8. 如图所示，在一个足够大的水平向右的匀强电场中，有一质量为m、电荷量为q的带正电小球竖直向上从A点以速度v₀射入电场，运动到B点时速度大小变为 2v₀，方向恰好水平，已知重力加速度为g，则小球（　　） A. 从A 运动到B，电场力做功 B. 在电场中运动的最小动能为 C. 运动到与A 等高点时，其速度为4v₀ D. 运动到与A 等高点时，其动能为 【答案】D 【解析】 【详解】A．小球在竖直方向做竖直上抛运动，在点速度水平、竖直分速度减为零，故 上升高度 重力做功 水平方向小球从静止开始做匀加速直线运动，到点时水平分速度 故电场力做的功 代入得，A错误； B．由、 得小球沿水平方向的加速度 故电场力 重力与电场力的合力 代入得 它与水平方向的夹角满足 刚射入时速度竖直向上，与合力方向成钝角，合力做负功，小球动能先减小；当速度方向与合力方向垂直时动能最小 设此时竖直分速度为、水平分速度为，则 又、 联立解得、、 故最小速度 代入得 最小动能 代入得， B错误； CD．由竖直上抛运动的对称性，小球回到与等高处所用时间 此时水平分速度 代入得 竖直分速度大小为 方向竖直向下 故此时的合速度 代入得 小球运动到与等高点时的动能 代入得，C错误，D正确。 故选D。 9. 探究光电效应规律的电路如图甲所示，用两种频率分别为v1、v2的光照射光电管的阴极K，测得光电流随电压变化的图像分别如图乙中的a（频率为v₁的光照射时）、b（频率为v2的光照射时）所示，图中，，阴极K金属的逸出功为2.29eV。已知普朗克常量，则（　　） A. B. 频率为v₁的光的波长为 C. 频率为v₂的光子的动量为 D. 两图像的交点表示在该电压下两种频率的光在单位时间内打出的光电子一样多 【答案】B 【解析】 【详解】A．由光电效应方程得光电子最大初动能 光电子从阴极到对阴极有 联立解得 代入数据得，故A错误； B．频率为的光有 代入数据得，故B正确； C．频率为的光子的动量，故C错误； D．光电流的大小相等是在单位时间内打出的光电子到达阳极的数目相等，并不是在单位时间内从阴极打出的光电子数相等，仅代表单位时间内到达阳极的光电子数相等，故D错误。 故选B。 10. 如图所示，有一倾角为37°的传送带以5m/s的速度沿顺时针方向匀速运动，现要把质量为1kg的货物B从传送带的底端传送到顶端A，若B的初速度为10m/s时，货物B刚好能到达A。已知传送带与物块间的动摩擦因数为0.5，不计空气阻力，则（　　） A. 传送带的长度为5m B. 此过程中，传送带对货物做功为10J C. 此过程中，货物与传送带摩擦产生的热量为40J D. 为传送该货物电动机需额外对传送带做功60J 【答案】B 【解析】 【详解】A．当货物B的速度大于传送带速度时，根据牛顿第二定律可得货物B减速的加速度大小为 当货物B的速度小于传送带速度时，根据牛顿第二定律可得货物B减速的加速度大小为 货物B运动到 A 点时刚好减速为0，可得货物B在这两个阶段的位移分别为， 则传送带的长度为，故A错误； B．此过程中，传送带对货物做功为，故B正确； C．货物B在两个阶段所用时间分别为， 第一阶段发生的相对位移大小为 第二阶段发生的相对位移大小为 货物与传送带摩擦产生的热量为，故C错误； D．根据能量守恒可知，为传送该货物电动机需额外对传送带做功为，故D错误。 故选B。 二、选择题Ⅱ（本题共3小题，每小题4分，共12分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分） 11. 下列说法正确的是（　　） A. 甲图中用烧红的钢针戳破左边液面后，右边液面将变大 B. 乙图中的被调制后发出的电磁波是调幅波 C. 图丙中的被测物体向右运动时，电容器的电容减小 D. 打开阀门K，当A中的气体进入真空室B时，气体的温度将降低 【答案】BC 【解析】 【详解】A．戳破左边液面后，在表面张力作用下，右边液面将缩小，A错误； B．乙图中电磁波是调幅波，B正确； C．图丙中的被测物体向右运动时，极板间的电介质拉出，电容器的电容减小，C正确； D．当A中的气体进入真空室B时，没有做功，气体的温度不变，D错误。 故选BC。 12. 如图甲所示，在晴朗的日子里有时可在太阳周围看到一圈日晕，这是日光通过大气层中的冰晶时，由冰晶对日光的折射造成的。冰晶对日光的作用可等效于三棱镜对光的作用，其光路如图乙所示（对应三棱镜为ABC，其中A 为顶角），当入射角i1与出射角 i4相等时，三棱镜对光的偏折最小，此时光线偏转过的角度叫最小偏向角，最小偏向角所对应的折射光最强。日晕所对应的光路就是最小偏向角光路。则以下说法正确的是（　　） A. 在同一冰晶中，红光的最小偏向角大于蓝光 B. 日晕的视角大小与冰晶的顶角A的大小有关 C. 日晕靠近太阳的内缘为紫色 D. 若已知三棱镜顶角和最小偏向角，则可求出三棱镜的折射率 【答案】BD 【解析】 【详解】A．折射率越大，最小偏向角也越大，冰晶对红光的折射率小于蓝光，所以红光的最小偏向角小于蓝光，故A错误； B．最小偏向角的大小与顶角A有关，所以日晕的视角大小也与冰晶的顶角A的大小有关，故B正确； C．冰晶对紫光的折射率大于红光，所以紫光的最小偏向角较大，看日晕时，紫光的视角较大，所以紫光在日晕的外缘，故C错误； D．若三棱镜顶角为α，最小偏向角为θ，可得光线在某一界面的入射角(空气中)为 ，折射角(棱镜中)为 ，可得折射率为 ，故D正确。 故选BD。 13. 在x轴上有两个波源，分别产生沿x轴方向传播的波，其中A源位于x=0，B源位于处，t=0时刻，两波源同时开始做简谐运动，产生持续的简谐波。在t=2.5s时，两波源之间的质点恰好形成的波形图如图所示，则（　　） A. 两列波的波长相等，都为10m B. t=2.5s时，波源A 的加速度大小是B的两倍 C. 0~5.5s内， x=11.5m处的质点通过的路程为 D. 在A、B之间（不包括A、B）共有4个振动加强的点 【答案】BD 【解析】 【详解】AB．取图中轴正向为振动正方向。图示为时的位移—位置图，两列波的振幅分别为和。沿轴正向读图，将波形写成正弦形式，源处对应相位为，点对应相位为；点对应相位为，源处对应相位为。两段波形的相位增量均为，故它们的长度均为各自波长的，于是 解得两列波的波长均为。两波的波前分别到达和点，均在内传播了，故两波波速分别满足和 解得两波具有共同波速。由得两波周期均为 简谐运动的加速度与位移满足，其中为角频率。两波源周期相同，角频率相同；图示时刻两源位移分别为和 所以，故A错误，B正确； C．记处的质点为。由图可知，两波的波前均处于平衡位置，紧随波前的波位移为负、波位移为正，说明两源均从平衡位置起振，起振方向分别沿轴负向、正向。两源周期相同而起振方向相反，故两源反相。设两波到达的时刻分别为和，由传播距离与时间的关系有和 代入数据得，。在之前，尚未振动；从到，只有波作用，历时半个周期，从平衡位置向负向运动，经负向最大位移处回到平衡位置，路程为。在时刻，波使沿正向通过平衡位置，刚到达的波也使沿正向起振，故两波在此处同相叠加，合振幅为 从到又经历了 先向正向运动到最大位移处，再返回，此时位移为 所以全过程通过的路程为，故C错误； D．两列持续波相遇叠加后，设两源到某点的传播距离分别为和。由前述分析知两源反相，取两源初相差为，传播距离差产生的附加相位差为，故该点两波的相位差可写为 振动加强要求两波同相，即相位差为，其中为整数。代入上式，得到振动加强条件 其中为非负整数。两源之间的波程差绝对值小于，代入，其可能值为或。由传播距离表达式得 解得振动加强点的坐标为，，和，共4个，故D正确。 故选BD。 非选择题部分 三、非选择题（本题共5大题，共58分） 14. 探究向心力与物体质量、角速度和半径的关系。某实验小组利用如图所示的装置探究向心力大小与物体质量 m、角速度 ω和转动半径 r的关系。实验装置由竖直转轴、水平旋转臂、力传感器（可测向心力（F）、质量可调的滑块（可视为质点）、光电门传感器（测量周期 T）及刻度尺组成。滑块通过细绳与力传感器连接，随转轴匀速转动时，力传感器示数即为向心力大小。 实验步骤如下： i. 固定转动半径（r=20.0cm），滑块质量（m=0.20kg），测量不同周期对应的向心力（F）； ii.固定周期 （T），改变滑块质量（m），测量向心力F； iii. 固定质量（m） 和周期（T），改变转动半径（r），测量向心力（F）。 实验测得的部分数据如下表： 组别 m / kg T/s r/m F/N 1 0.20 3.14 0.20 0.16 2 0.20 2.09 0.20 0.36 3 0.20 1.57 0.20 0.64 4 ① 2.09 0.20 0.18 5 0.20 2.09 ② 0.72 请回答下列问题： （1）为验证向心力与角速度平方成正比，应选择实验组别________的数据，在坐标纸上绘制________图像；若图像为过原点的直线，则表明 ________ ； （2）补全表格中缺失数据①________和②________； （3）利用组别2、4、5的数据，验证向心力公式。要求写出验证方法及结论。 【答案】（1） ①. 1、2、3 ②. ③. 向心力与角速度平方成正比(与周期平方成反比) （2） ①. 0.10 ②. 0.40 （3）方法：计算组别2、4、5的，若k =1，则公式成立，组别2：，组别4: ，组别5：。结论：三组k值均为1，验证了 【解析】 【小问1详解】 [1][2][3]根据控制变量法可知，为验证向心力与角速度平方成正比，应选择角速度变化，但是半径和质量不变的组别进行研究，由可知，周期变化时，角速度变化，故应选择1、2、3三组数据，绘制图像，若图像为过原点的直线，则表明向心力与角速度平方成正比(与周期平方成反比) 【小问2详解】 [1][2]将4、5两组数据分别代入，可以解得表格中缺失数据①和②分别为0.10和0.40 【小问3详解】 方法：计算组别2、4、5的，若k =1，则公式成立，组别2：，组别4: ，组别5：。结论：三组k值均为1，验证了 15. 实验小组用下列器材进行实际变压器特性探究与线圈电阻的测量。主要器材有： 可拆变压器（铁芯可拆卸，原线圈匝，副线圈n2=400匝） 低压交流电源（0~12V） 数字电压表（内阻约 10MΩ） 数字电流表（内阻约 0.1Ω） 滑动变阻器（0~50Ω） 定值电阻 开关、导线若干 实验步骤与问题： （1）空载电压测量 原线圈接电源，副线圈开路。调节电源输出电压U1，用数字电压表测量副线圈电压。实验数据如下表： 2.00 4.00 6.00 8.00 0.98 1.96 2.94 3.92 通过计算，得出电压比与匝数比的关系，说明差异原因。 （2）负载实验与效率分析 副线圈接入 R0，保持 ，记录数据： 测量量 I1/mA I2/mA U2/V 测量量数值 52.0 90.0 2.85 则变压器的效率为______________，损耗的主要来源是_________________。 （3）伏安法测原线圈电阻（测量过程使用直流电源） 拆卸铁芯，将原线圈视为待测电阻，用伏安法测电阻，则应采用电流表_________（选填“内接”或“外接”）。正确连线后，测得实验数据如下： U/V 0.50 1.00 1.50 2.00 I/mA 20.0 40.0 60.0 80.0 则 _________Ω（保留3位有效数字）。 【答案】（1）原、副线圈的电压比略大于匝数比；差异原因是：漏磁，原线圈电阻，铁芯的损耗等 （2） ①. ②. 原、副线圈电阻的焦耳损耗（铜损）和铁芯涡流损耗（铁损） （3） ①. 外接 ②. 25.0 【解析】 【小问1详解】 由实验数据可知，电压比的平均值为 又因为原、副线圈的匝数比为 所以原、副线圈的电压比略大于匝数比；由于原线圈产生的磁场，不能全部穿过副线圈，有部分磁通量泄漏（漏磁），使得副线圈中磁通量的变化率小于原线圈，所以根据法拉第电磁感应定律可知，原、副线圈的电压比略大于匝数比，此外原线圈有电阻，铁芯的损耗也会导致原、副线圈的电压比略大于匝数比。 【小问2详解】 [1] 变压器的输入功率为 变压器的输出功率为 因此效率 · [2] 损耗的主要来源有原、副线圈电阻的焦耳损耗（铜损）和铁芯涡流损耗（铁损）。 【小问3详解】 [1][2] 根据欧姆定律可知，原线圈的电阻为 由于原线圈的电阻远小于电压表的内阻，电压表的分流较小，所以电路应采用电流表外接法。 16. 如图所示，为保护元青花瓷的釉色，用一导热汽缸来测量一青花瓷瓶体的体积，汽缸内的气体可视为理想气体，汽缸的横截面积为S。将瓶放入汽缸后，用一质量为m的活塞封闭汽缸，此时活塞正好在汽缸顶部，缸内气柱（包括花瓶）的高度为L。在活塞上放置一烧杯，并缓慢向烧杯内加水，使活塞缓慢下移，烧杯和水的总质量为M=3m时，缸内气柱的高度为h，瓶体高度小于h。已知环境温度恒定，外界大气压强不计活塞和汽缸间的摩擦，重力加速度为g，求： （1）当活塞缓慢下移时，汽缸内气体的内能_______（填“增大”、“减小”或“不变”），气体是对外放热还是吸热?____________（填“吸热”或“放热”） （2）青花瓷瓶体的体积是多少? （3）若将青花瓷瓶的瓶口封住，其它操作不变，当烧杯和水的总质量为M=3m时，缸内气柱的高度为h'，则该瓶的容积为多少? 【答案】（1） ①. 不变 ②. 放热 （2）8Sh-7SL （3）8S(h'-h) 【解析】 【小问1详解】 [1][2]汽缸导热，活塞缓慢下降，气体温度不变，所以内能不变，外界对气体做功，但气体内能不变，所以气体对外放热。 【小问2详解】 设青花瓷瓶瓶体（材料）体积为V。未封瓶口时，瓶内空腔与缸内气体相通，气体体积为： 末态气体体积： 初态压强： 末态压强： 气体做等温变化，有： 解得瓶体体积： 【小问3详解】 设瓶的容积为。封住瓶口后，瓶内空腔被封闭，不再参与缸内气体体积变化，此时瓶体占据气体空间的总体积为。封口后初、末态气体体积分别为： 其中h'为封口后末态气柱高度。仍做等温变化： 又： 联立解得瓶的容积为： 17. 如图所示，置于水平光滑平面上的平台，其上竖直固定一“7”字型杆，总质量为M。一质量为 m 的小球系于不可伸长细线的一端，细线另一端固定于“7”字型杆的水平短杆上，细线长为L。将细线拉直至水平由静止释放。小球可视为质点，细线质量不计，重力加速度为g。 （1）若平台在水平地面上被固定，求细线中的最大张力FT； （2）若平台可自由运动，当小球运动到最低点时，求细绳的张力； （3）若平台可自由运动，小球运动到最低点的过程中，求小球的水平位移大小。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 平台固定，对小球有 小球在最低点时张力最大，此时有 解得 【小问2详解】 设小球到达最低点时速度为，平台速度为，由水平方向动量守恒可得 机械能守恒可得 对小球有 联立解得 【小问3详解】 设小球下摆过程中任一时刻小球速度的水平分量为，平台速度为，由水平方向动量守恒可得 变形得 即 由空间位置关系知 联立解得 18. 如图所示，在倾角θ=30°的绝缘斜面上有一边长d=1m、质量m=0.1kg的正方形超导线框，在线框下方有一方向垂直斜面、大小为B=1T 的匀强磁场，磁场区域的长度和宽度均大于线框的尺度。以磁场上边界中点O为坐标原点，建立沿斜面向下的 Ox坐标轴。t=0时，线框下边与磁场上边界恰好重合，其中点坐标x=0，此时线框以初速度沿 Ox轴运动。已知线框的电感L=0.5H，与斜面间的动摩擦因数。 （1）线框运动至x=0.2m处时所受的安培力； （2）求线框最大位移 xm； （3）分析线框的运动状态，求其最大加速度 am和加速度值为am时的x值。 【答案】（1）0.4N，方向沿斜面向上 （2）0.4m （3），方向沿斜面向上； 【解析】 【小问1详解】 由法拉第电磁感应定律可得 又因为 联立解得 线框运动至x=0.2m处时所受的安培力 即线框运动至x=0.2m处时所受的安培力大小为，方向与运动方向相反。 【小问2详解】 由功能关系可得 代入数据解得（另一解为负值舍去） 【小问3详解】 对线框受力分析，其受到的合力为 从开始运动至x =0.4m的过程中线框做简谐振动，运动至x =0.4m时，线框有向上运动趋势，线框所受合力为 线框处于静止，加速度为零；线框有向下运动趋势，合力为 由牛顿第二定律可得 即线框的最大加速度大小为，方向沿斜面向上；结合上述分析可得 解得 19. 在现代科学工程中，正交电磁场广泛应用于粒子加速器、质谱仪和磁约束聚焦装置等设备中，用于控制和分离带电粒子。质谱仪是一种重要的分析仪器，通过电场和磁场的组合分离不同比荷的离子，广泛应用于核物理、化学分析和生物医学研究。如图1 所示，一均匀磁场，磁感应强度大小为 B，方向沿 z轴正方向；一均匀电场，电场强度大小为 E，方向沿 y轴正方向。一质量为m、电荷量为q（q>0）的粒子，在t=0时刻从坐标原点（0，0）由静止释放。忽略重力及其他阻力。 （1）证明粒子的运动被限制在xOy平面内，并求粒子在运动过程中能达到的最大y坐标值，用m、q、 E、B表示； （2）带电粒子的运动可视为沿x轴方向的匀速运动与在xOy平面内的匀速圆周运动的叠加（如图2所示），试证明粒子的轨迹为摆线，参数方程为，,其中称为回旋频率，也是圆周运动的角速度； （3）粒子在一个周期内的平均速度称为粒子在电磁场中的漂移速度，求漂移速度； （4）在质谱仪设计中，常利用上述原理分离氢的同位素。在处垂直 Ox轴放置一探测板，则氢同位素质子、氘核的y坐标值分别为多少?（已知质子质量m，氘核质量2m，电量都为q） 【答案】（1）洛仑兹力始终垂直磁感应强度B，即垂直z轴，在带电粒子运动的任一时刻，z轴方向受力始终为零，而粒子初速度为零，因而带电粒子只在Oxy平面内运动； （2）粒子在电磁场中做匀速运动，其速度，由于粒子位于坐标原点时静止，因此粒子做匀速圆周运动的速度应，则运动半径，角速度，t时刻粒子因匀速运动，x方向位移为，因匀速圆周运动，其在x轴上投影，则，在y轴方向的投影，即为t时刻粒子的位置坐标 （3） （4）， 【解析】 【小问1详解】 洛仑兹力始终垂直磁感应强度，即垂直轴，在带电粒子运动的任一时刻，轴方向受力始终为零，而粒子初速度为零，因而带电粒子只在平面内运动 设粒子在时刻t，其速度在和轴方向的分量分别为和，则 时间的冲量， 累加得 粒子运动到最大处，即，， 则有 从原点至最大处，由动能定理，有 则 【小问2详解】 粒子在电磁场中做匀速运动，其速度，由于粒子位于坐标原点时静止，因此粒子做匀速圆周运动的速度为，则运动半径，角速度 t时刻粒子因匀速运动，方向位移为 因匀速圆周运动，其在轴上投影 则 在轴方向的投影，即为t时刻粒子的位置坐标 【小问3详解】 根据运动叠加原理，粒子运动的时间周期 空间周期 在一个周期内，粒子刚好完成一圆周运动，粒子做圆周运动的平均速度恰好为零，因此，漂移速度即为沿 轴方向匀速运动的速度，即 【小问4详解】 由于质子的比荷，时，质子恰好完成一个周期运动，因此 氘核，氘核恰好位于最高处， 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $