精品解析：2027届浙江金华市高三上学期一模物理试题

金华十校2026年11月高三模拟考试 物理试题卷 本试题卷分选择题和非选择题两部分，共8页，满分100分，考试时间90分钟。 考生注意： 1．答题前，请务必将自己的姓名、准考证号用黑色字迹的签字笔或钢笔分别填写在试题卷和答题纸规定的位置上。 2．答题时，请按照答题纸上“注意事项”的要求，在答题纸相应的位置上规范作答，在本试题卷上的作答一律无效。 3．非选择题的答案必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔写在答题纸上相应的区域内，作图时先使用2B铅笔，确定后必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔描黑。 4．可能用到的相关参数：重力加速度取。 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. 下列物理量属于标量的是（ ） A. 电场强度 B. 电势能 C. 洛伦兹力 D. 冲量 2. 山地自行车越野赛，选手耗时1小时12分完成的山地赛道。则（ ） A. 以选手为参考系，路边树木是静止的 B. 分析选手的骑行动作，可以把选手视为质点 C. 赛道总路程和总时间的比值等于选手的平均速度 D. 车辆过弯道时，即使速度大小不变，加速度也不为零 3. 铀238俘获快中子后会变成铀239，铀239不稳定，经过2次β衰变，就转变成钚239。涉及反应方程为：；。则（ ） A. 比的比结合能小 B. 铀239和钚239是同位素 C. 反应方程中， D. 温度升高，铀、钚的半衰期将减小 4. 如图，物体A做平抛运动，并在竖直平面内向各个方向同时发射超声波脉冲和红外线脉冲，在它运动平面内固定着装有、两个接收器的B盒，、各自测出收到超声波脉冲和红外线脉冲的时间差，并由此算出它们各自与物体的距离，则该实验（ ） A. 应用了波的干涉原理 B. 应用了波的反射原理 C. 应用了波的直线传播原理 D. 超声波和红外线脉冲均属于电磁波 5. “血沉”是指球状红细胞在血液中下沉的速度。设血沉管竖直放置且足够深，红细胞下沉受到血液的粘滞阻力为，为粘滞系数，为红细胞半径，为红细胞运动速率。若某血样中半径为的红细胞，由静止下沉直到匀速运动的速度为，红细胞密度为，血液的密度为，重力加速度为。则（ ） A. 该红细胞先做匀加速运动，后做匀速运动 B. 该红细胞的半径可表示为 C. 若血样中红细胞的半径较小，则红细胞匀速运动的速度较大 D. 若采用国际单位制中的基本单位来表示的单位，则其单位为 6. 2026年5月25日，神舟二十三号载人飞船与“天和核心舱”完成交会对接。对接过程的示意图如图所示，“天和核心舱”处于半径为的圆轨道III；飞船处于半径为的圆轨道I，运行周期为，通过变轨操作后，沿椭圆轨道II运动到处与“天和核心舱”对接。则飞船（ ） A. 由轨道I进入轨道II需在点减速 B. 沿轨道II运行的周期为 C. 在轨道III上线速度大于在轨道I上线速度 D. 稳定运行时在轨道I上点的加速度大于在轨道II上点的加速度 7. 如图，水平粗糙传送带顺时针匀速运行，轻弹簧的一端固定在墙壁上，另一端栓接一个小物块。现将小物块无初速地放到传送带上，此时弹簧水平且处于原长。在小物块向右运动的过程中，下列关于小物块速度、加速度、弹簧的弹性势能、弹簧与小物块的总机械能随小物块运动距离变化的图像，可能正确的是（ ） A. B. C. D. 8. 如图（a）所示，利用超声波可以检测飞机机翼内部缺陷。在某次检测实验中，入射波为连续的正弦信号，探头先后探测到机翼表面和缺陷表面的反射信号，分别如图（b）、（c）所示。已知超声波在机翼材料中的波速为。关于这两个反射信号在探头处的叠加效果和缺陷深度d,下列选项正确的是（ ） A. 振动减弱； B. 振动加强； C. 振动减弱； D. 振动加强； 9. 如图所示，，变压器原副线圈匝数之比，定值电阻，，变压器、电表、二极管均为理想元件，电容器C的电容与电感线圈L的自感系数均足够大，则电流表的示数最接近为（ ） A. B. C. D. 10. 如图所示，由表面镀银的玻璃立方体切下一角，得到一直角体棱镜。有一束光沿着与直线平行的方向射向斜面，进入玻璃后经其它三个面反射又从斜面射出。已知玻璃立方体的折射率1.5，不考虑光射到棱边的情况，记出射光线与直线的夹角为，则（ ） A. B. C. D. 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. 下列关于教材中的四幅插图说法正确的是（ ） A. 图甲奥斯特利用甲图实验装置发现了电磁感应现象 B. 图乙为某材料制作的细管竖直插入水中的情景，证明水不浸润该材料 C. 图丙为方解石的双折射现象，该现象说明方解石晶体具有各向异性 D. 图丁为静电除尘装置的示意图，应用了静电屏蔽的原理 12. 如图所示，在纸面内连线和连线垂直，点为连线的中点，、两点关于点对称，且在垂直纸面内以、为圆心放置两相同线圈。长直导线、分别处于和的中点，通以方向相反（垂直纸面）、大小分别为和的电流。下列说法正确的是（ ） A. 若，点的磁感应强度为零 B. 若，导线受到的安培力大于导线受到的安培力 C. 若导线中电流随时间变化，而导线中，则导线中有感应电动势 D. 若导线中电流和的大小以相同的规律随时间变化，处线圈中感应电流大小相等，方向相同 13. 弗兰克-赫兹实验原理如图甲所示，把汞放入抽成真空的玻璃容器，容器中就充满了汞蒸气。阴极灯丝K通电加热后发射电子（忽略电子的初速度），电子通过K-G空间加速后进入G-A空间，如果能量较大就可以克服G-A间的反向电场到达接收电极A，形成电流通过电流表。已知汞原子能级图如图乙所示，则（ ） A. 若G-K间加电压，所有电子与汞原子碰撞后都无法到达A极 B. G-K间电压从缓慢增大到的过程中，电流表的示数会先减小后增大 C. 大量汞原子从能级向低能级跃迁，能使逸出功为的金属发生光电效应的光子共4种 D. 电子先后碰撞激发两个汞原子跃迁至能级，剩余动能一定小于 非选择题部分 三、非选择题（本题共5小题，共58分） 14. （1）很多探究实验中会用到电火花计时器，则应按__________图中的方法连接电源。 A. B. C. （2）“探究加速度与力（质量不变）的关系”的实验装置如图1所示，图1装置中小车的质量约为240 g。实验过程中，细线下悬挂的应该是下列选项中的__________ A. 50 g的钩码 B. 槽码 C. 重锤 （3）如图2为实验中打出的一条纸带，从比较清晰的点迹起，在纸带上标出连续的5个计数点、、、、，相邻两个计数点之间都有4个点迹未标出，测出各计数点到点间的距离标示在图中。 ①小车经过点的速度__________（结果保留两位有效数字）。 ②如果打点计时器的周期用符号表示，距离用图中的字母表示，如、间距用表示等，则小车的加速度的表达式__________（用符号表示），大小为__________（结果保留两位有效数字）。 （4）实验数据处理时，若把四组同学的图像作在同一坐标纸上，作图结果如图3所示，则说明在操作过程中__________（多选） A. 第1组同学补偿阻力不够 B. 第2组同学正确补偿阻力 C. 第3组同学可能没有补偿阻力 D. 第4组同学补偿阻力时倾角过大 15. 光伏电池是将太阳光能直接转换为电能的半导体器件。学习小组选取某型号光伏电池板，对其电动势与内阻的特性展开探究，设计了如图甲所示的实验电路。实验室提供了如下实验器材： A．待测光伏电池板（电动势标识为） B．电流表A（量程，内阻约） C．电压表（量程，内阻约） D．滑动变阻器（最大阻值） E．电阻箱（最大阻值） F．电压传感器、电流传感器及相关设备 G．开关、，导线若干 白天环境下，主要实验步骤如下： （1）按照图甲所示电路，用笔画线代替导线将图乙中的器材连接完整。 （2）在实验室内将光伏电池板放在盒中，连接好电路，闭合，断开，改变盒盖高度，测量得到下表数据； 组别 1 2 3 4 5 6 7 8 0 5 10 15 20 25 30 0 2.5 6.3 8.6 10.2 11.8 12.8 当盒盖高度时，电压表指针如图丙所示，读数为__________Ｖ。由上表可知，随着光强（盒盖高度）的增加，光伏电池电动势__________（选填“增大”“减小”或“不变”）。 （3）将盒盖完全打开，闭合、，无论如何调节滑动变阻器，发现电压表有示数且不变，电流表示数为零，则仅有的一个故障原因是__________。 A. 滑动变阻器短路 B. 滑动变阻器断路 C. 电流表短路 （4）将图甲中的电流表换成电流传感器、电压表换成电压传感器（传感器均视为理想电表），用电阻箱替换滑动变阻器，连接电路。闭合、，保持光照强度不变，改变电阻箱的阻值，测得光伏电池板两端电压随电流变化关系如图丁所示，其中为某一工作点，虚线是过点的切线，此状态下电池的电动势为__________，电池内阻大小为__________（选用、、、、表示）。 16. 某课外兴趣小组用试管制作温度计，把上端封闭、下端开口的玻璃管插入水中，放掉适当的空气后放手，让玻璃管竖直地浮在水中，端露出水面，如图所示，室温为时，水面上方的空气柱长度为，水面下方空气柱长度为；室温升高至（未知）时，水面以上空气柱长度变为。已知空气柱横截面积为，大气压强为，水的密度为，重力加速度为，试管足够长且保持竖直。 （1）升温后，气体的压强__________（选填“增大”、“减小”或“不变”）；分子平均动能__________（选填“增大”、“减小”或“不变”） （2）求升温后水面下方空气柱长度，以及； （3）已知升温过程中气体内能增加了，求气体吸收的热量。 17. 如图所示为一游戏装置的竖直截面图，装置由光滑水平直轨道、半径的竖直光滑圆轨道、长的水平直轨道、长的水平传送带和足够长的光滑轨道平滑连接而成（、、、、共线），其中点为竖直圆轨道上的最高点。质量的滑块（可视为质点）静止在水平轨道上的点，质量、半径的四分之一光滑圆弧槽静置于水平轨道上。传送带以恒定速率顺时针转动。现对滑块施加一水平瞬时冲量使滑块恰好能通过圆轨道的点，之后滑块经过轨道滑上传送带，而后冲上圆弧槽。已知滑块与轨道、滑块与传送带间的动摩擦因数均为，重力加速度取，不计空气阻力。求： （1）瞬时冲量的大小； （2）滑块冲出圆弧槽后上升到最高点时与点之间的距离； （3）滑块从开始运动到不再滑上传送带的过程中，滑块和传送带因摩擦产生的热量。 18. 在现代空间粒子探测与离子束微纳加工技术中，精确控制带电粒子束的传输和聚焦是核心难题。某研究所设计了一款“离子束聚焦与光电探测一体化装置”，该装置用于模拟高能粒子束在电磁复合场中的传输特性。其简化工作原理如图所示。竖直正方形薄板M中心处有粒子源，单位时间逸出个初速度为零、电荷量、质量的粒子，经环形栅极P、Q之间电压加速，在M板所在竖直平面内向各个方向均匀射出。环形栅极Q半径为，P半径可视为零（在薄板M中心）。N板为与M板平行正对的正方形粒子收集板，M、N板中心位于同一水平直线，板间距可调。M板右侧，虚线柱形（半径为）内部为无场区；其余空间同时存在垂直M板水平向右、磁感应强度大小为的匀强磁场与同方向场强为的匀强电场。环形栅极P、Q之间的电压，粒子到达收集板后被吸收并电中和，忽略场的边界效应、粒子重力以及粒子间相互作用。 （1）求粒子刚离开Q级时的速度大小； （2）若取不同数值，收集板始终能接收到全部出射的粒子，求收集板的最小边长； （3）若，求收集板所受冲力大小； （4）将收集板沿轴线方向缓慢平移。观察发现粒子打在N板上的图形随板间距交替变化：时而是一个半径较大的圆，时而是一个半径很小的圆——粒子轨迹组成一个又一个锥形，锥形最细处（落点圆环半径收缩到最小）称为一个“结”。求第一个结到M板的距离。 19. 近期，国内航天电磁发射试验平台完成多轮动态试验，该平台依靠直线感应电机产生高速移动的行波磁场，利用电磁感应实现载荷加速，探索可重复航天助推新技术。实际工程系统涉及飞轮储能、分段供电、超导控制等复杂环节。为研究行波磁场加速过程的动量、能量转化规律，科研人员构建模拟实验模型。如图，两根电阻不计的平行长直导轨固定于水平面，间距为，导轨左端用电阻不计的导线连接成闭合回路。质量为、电阻为的导体棒垂直导轨放置，可在导轨上无摩擦滑动。一个宽度的矩形匀强磁场区（磁感应强度为，方向垂直导轨平面向下）由外部装置驱动以恒定速度沿导轨向右匀速移动（即“行波磁场”的简化）。时磁场区右边界（前端）恰与静止的棒接触；此后磁场区“扫过”棒，棒相对磁场区向左运动进入磁场区，棒被推着向右加速。忽略摩擦、空气阻力与电磁辐射等。已知：，，，，，。 （1）导体棒刚进入磁场区瞬间，求棒所受安培力的大小； （2）求棒离开第一级磁场区时的速度； （3）沿轨道依次设置多级完全相同的移动磁场区，每级宽、速度，级间距足够大，棒出上一级后匀速滑行。求棒达到速度所需的级数； （4）定义单级磁场加速的效率，为某一级加速过程导体棒增加的动能，为该级加速过程中外部输入到电磁系统的电能（假设不计驱动机构自身的机械、电路等损耗，全部用于克服安培力做功）。试通过求第一级磁场加速的效率与第二级磁场加速的效率，判断加速效率的变化。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 金华十校2026年11月高三模拟考试 物理试题卷 本试题卷分选择题和非选择题两部分，共8页，满分100分，考试时间90分钟。 考生注意： 1．答题前，请务必将自己的姓名、准考证号用黑色字迹的签字笔或钢笔分别填写在试题卷和答题纸规定的位置上。 2．答题时，请按照答题纸上“注意事项”的要求，在答题纸相应的位置上规范作答，在本试题卷上的作答一律无效。 3．非选择题的答案必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔写在答题纸上相应的区域内，作图时先使用2B铅笔，确定后必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔描黑。 4．可能用到的相关参数：重力加速度取。 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. 下列物理量属于标量的是（ ） A. 电场强度 B. 电势能 C. 洛伦兹力 D. 冲量 【答案】B 【解析】 【详解】A．电场强度既有大小又有方向，其方向规定为正电荷在该点所受电场力的方向，是矢量，故A错误； B．电势能只有大小，没有方向，其正负表示相对于所选零势能位置的能量高低，遵循代数运算法则，是标量，故B正确； C．洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用力，既有大小又有方向，是矢量，故C错误； D．恒力的冲量方向与该力的方向相同，冲量既有大小又有方向，是矢量，故D错误。 故选B。 2. 山地自行车越野赛，选手耗时1小时12分完成的山地赛道。则（ ） A. 以选手为参考系，路边树木是静止的 B. 分析选手的骑行动作，可以把选手视为质点 C. 赛道总路程和总时间的比值等于选手的平均速度 D. 车辆过弯道时，即使速度大小不变，加速度也不为零 【答案】D 【解析】 【详解】A．以选手为参考系，路边树木相对于选手的位置不断变化，因此树木是运动的，故A错误； B．分析选手的骑行动作时，需要研究身体各部分的运动，不能忽略选手的大小和形状，不能将选手视为质点，故B错误； C．设总路程为、总时间为。总路程与总时间之比表示平均速率，本次骑行的平均速率为 平均速度等于位移与对应时间的比值，题目未给出位移，不能据此求出平均速度，故C错误； D．速度既有大小又有方向。车辆过弯时，速度方向发生变化，即使速度大小不变，速度仍然发生变化，因此加速度不为零，故D正确。 故选D。 3. 铀238俘获快中子后会变成铀239，铀239不稳定，经过2次β衰变，就转变成钚239。涉及反应方程为：；。则（ ） A. 比的比结合能小 B. 铀239和钚239是同位素 C. 反应方程中， D. 温度升高，铀、钚的半衰期将减小 【答案】A 【解析】 【详解】A．比结合能反映原子核中核子结合的紧密程度，比结合能越大，原子核越稳定。本题中，铀239经两次衰变转变为更稳定的钚239，因此铀239的比结合能较小，故A正确； B．同位素是质子数相同、中子数不同的同一元素的不同原子。铀和钚属于不同元素，质子数不同，因此铀239和钚239不是同位素，故B错误； C．核反应前后质量数和电荷数分别守恒。对俘获中子的反应，由质量数守恒有 解得。对两次衰变，由电荷数守恒有 解得，故C错误； D．半衰期由原子核内部的性质决定，不随温度、压强及通常的化学状态变化而改变。因此温度升高不会使铀、钚的半衰期减小，故D错误。 故选A。 4. 如图，物体A做平抛运动，并在竖直平面内向各个方向同时发射超声波脉冲和红外线脉冲，在它运动平面内固定着装有、两个接收器的B盒，、各自测出收到超声波脉冲和红外线脉冲的时间差，并由此算出它们各自与物体的距离，则该实验（ ） A. 应用了波的干涉原理 B. 应用了波的反射原理 C. 应用了波的直线传播原理 D. 超声波和红外线脉冲均属于电磁波 【答案】C 【解析】 【详解】A．波的干涉原理是指两列频率相同、相位差恒定的波相遇时叠加形成稳定强弱分布的现象，本题中并没有利用两列波叠加干涉的相关特性，因此该实验没有应用波的干涉原理，故A错误； B．波的反射原理是指波遇到障碍物返回原介质的传播现象，本题中超声波和红外线都是从物体A直接传播到接收器，没有经过反射过程，因此没有应用波的反射原理，故B错误； C．物体A向B盒同时发射一个红外线脉冲和一个超声波脉冲，B盒收到红外线脉冲时开始计时，收到超声波脉冲时停止计时，设计录的时间差为，超声波在空气中的传播速度大小为，红外线在空气中的传播速度大小为，物体A与B盒之间的距离为，根据波的直线传播原理有， 又知 联立解得 所以，能够计算出物体A与B盒之间的距离，故该实验利用了波的直线传播原理，故C正确； D．超声波是一种机械波，不属于电磁波，故D错误。 故选C。 5. “血沉”是指球状红细胞在血液中下沉的速度。设血沉管竖直放置且足够深，红细胞下沉受到血液的粘滞阻力为，为粘滞系数，为红细胞半径，为红细胞运动速率。若某血样中半径为的红细胞，由静止下沉直到匀速运动的速度为，红细胞密度为，血液的密度为，重力加速度为。则（ ） A. 该红细胞先做匀加速运动，后做匀速运动 B. 该红细胞的半径可表示为 C. 若血样中红细胞的半径较小，则红细胞匀速运动的速度较大 D. 若采用国际单位制中的基本单位来表示的单位，则其单位为 【答案】B 【解析】 【详解】A．红细胞下沉过程中，受向下的重力、向上的浮力和粘滞阻力，根据牛顿第二定律有 其中粘滞阻力，随速率增大而增大，因此加速度会随增大逐渐减小，红细胞做加速度减小的加速运动，直到加速度为零后匀速，并非匀加速运动，故A错误； B．当红细胞匀速运动时，加速度为零，合力为零，即 代入各力表达式可得 解得，故B正确； C．从匀速平衡的表达式整理可得匀速运动的速度为 可见与成正比，红细胞半径越小，匀速运动速度越小，故C错误； D．根据粘滞阻力公式，变形得 国际单位制中，力的单位为，半径的单位为，速度的单位为，代入得的单位为，故D错误。 故选B。 6. 2026年5月25日，神舟二十三号载人飞船与“天和核心舱”完成交会对接。对接过程的示意图如图所示，“天和核心舱”处于半径为的圆轨道III；飞船处于半径为的圆轨道I，运行周期为，通过变轨操作后，沿椭圆轨道II运动到处与“天和核心舱”对接。则飞船（ ） A. 由轨道I进入轨道II需在点减速 B. 沿轨道II运行的周期为 C. 在轨道III上线速度大于在轨道I上线速度 D. 稳定运行时在轨道I上点的加速度大于在轨道II上点的加速度 【答案】B 【解析】 【详解】A．神舟二十三号载人飞船在A点由轨道I进入轨道II时，做离心运动，所需要的向心力更大，故需要在A点加速，故A错误； B．根据开普勒第三定律有 解得沿轨道II运行的周期为，故B正确； C．轨道I和轨道III都是圆轨道，根据万有引力提供向心力，则有 解得 因，故，故C错误； D．根据牛顿第二定律有 解得 可知稳定运行时在轨道I上点的加速度等于在轨道II上点的加速度，故D错误。 故选B。 7. 如图，水平粗糙传送带顺时针匀速运行，轻弹簧的一端固定在墙壁上，另一端栓接一个小物块。现将小物块无初速地放到传送带上，此时弹簧水平且处于原长。在小物块向右运动的过程中，下列关于小物块速度、加速度、弹簧的弹性势能、弹簧与小物块的总机械能随小物块运动距离变化的图像，可能正确的是（ ） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】B．若小物块并不是一直加速，以右为正方向，小物块受到的滑动摩擦力一直不变，方向向右，设物块的质量为，弹簧向右的伸长量为，劲度系数为，根据牛顿第二定律 解得 可知为一次函数关系，故B错误； A．对小物块，根据动能定理有 变形得 可知这是一条以为中心，半长轴，半短轴的椭圆，在部分的图像曲线，而不是直线，故A错误； C．弹簧的弹性势能 可知图像是二次函数图像，为曲线，故C错误； D．弹簧与小物块的总机械能的变化量等于滑动摩擦力做的功，则有 其中为定值，若取初始位置总机械能为0，即，则有 即图像为过原点的一条倾斜直线，故D正确。 故选D。 8. 如图（a）所示，利用超声波可以检测飞机机翼内部缺陷。在某次检测实验中，入射波为连续的正弦信号，探头先后探测到机翼表面和缺陷表面的反射信号，分别如图（b）、（c）所示。已知超声波在机翼材料中的波速为。关于这两个反射信号在探头处的叠加效果和缺陷深度d,下列选项正确的是（ ） A. 振动减弱； B. 振动加强； C. 振动减弱； D. 振动加强； 【答案】A 【解析】 【详解】根据反射信号图像可知，超声波的传播周期为 又波速v=6300m/s，则超声波在机翼材料中的波长 结合题图可知，两个反射信号传播到探头处的时间差为 故两个反射信号的路程差 解得 两个反射信号在探头处振动减弱，A正确。 故选A。 9. 如图所示，，变压器原副线圈匝数之比，定值电阻，，变压器、电表、二极管均为理想元件，电容器C的电容与电感线圈L的自感系数均足够大，则电流表的示数最接近为（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】根据 可知原线圈两端电压的最大值为 则原线圈两端电压的有效值为 根据 解得副线圈两端的电压有效值为 根据电容具有“能交流、阻直流”的特点，且电容器C的电容足够大，故交流电可以顺利通过电容器C，直流电不能通过；根据电感具有“通直流、阻交流”的特点，且电感线圈L的自感系数足够大，故直流电可以通过，交流电不能通过，因整个电路只有交流电，没有直流电，所以所在支路没有电流通过。副线圈的交流电经过电容器C后，并联支路只有所在支路和与二极管所在支路有电流通过，其中所在支路两端的电压为，则在一个周期内产生的热量为 因二极管具有单向导电性，所以与二极管所在支路，半个周期有交流电通过，半个周期没有交流电通过，对于正弦半波，根据热效应，可得与二极管所在支路一个周期内产生的热量为 对于理想变压器，原副线圈的功率相等，则有 联立解得 故选B。 10. 如图所示，由表面镀银的玻璃立方体切下一角，得到一直角体棱镜。有一束光沿着与直线平行的方向射向斜面，进入玻璃后经其它三个面反射又从斜面射出。已知玻璃立方体的折射率1.5，不考虑光射到棱边的情况，记出射光线与直线的夹角为，则（ ） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】以为原点，沿，和分别取，和轴正方向，设光刚进入玻璃时的速度分量为，和。根据反射定律，入射光线、反射光线和法线共面，反射角等于入射角；反射前后光在玻璃中的速率不变，因此单次反射只使垂直于反射面的速度分量反向，平行于反射面的速度分量不变。以单次反射为例，光线与法线的关系如下图所示 三个镀银反射面的法线分别平行于上述三个坐标轴，光线经这三个面各反射一次，每个速度分量恰好反向一次。设三次反射后的速度分量分别为，和，则，和 所以三次反射后的光线与刚进入玻璃时的折射光线反向平行。入、出射均通过同一斜面，两处法线平行，出射时玻璃内的入射角等于最初进入玻璃时的折射角。根据光路可逆性，出射光线与空气中的入射光线反向平行。入射光线平行于直线，故出射光线也平行于直线，因此 故选C。 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. 下列关于教材中的四幅插图说法正确的是（ ） A. 图甲奥斯特利用甲图实验装置发现了电磁感应现象 B. 图乙为某材料制作的细管竖直插入水中的情景，证明水不浸润该材料 C. 图丙为方解石的双折射现象，该现象说明方解石晶体具有各向异性 D. 图丁为静电除尘装置的示意图，应用了静电屏蔽的原理 【答案】BC 【解析】 【详解】A．图甲中，通电导线使小磁针偏转，说明电流周围存在磁场，这是奥斯特发现的电流磁效应，故A错误； B．图乙中，细管内的水面低于管外水面，且呈凸形，这是液体不浸润管壁材料时的毛细现象，故B正确； C．图丙中，透过方解石观察同一条线出现两个像，是光通过晶体时分成两束折射光形成的双折射现象，表明方解石的光学性质具有各向异性，故C正确； D．图丁中，尘埃带电后在电场力作用下向集尘极运动并附着其上，静电除尘利用的是带电粒子受电场力的作用，故D错误。 故选BC。 12. 如图所示，在纸面内连线和连线垂直，点为连线的中点，、两点关于点对称，且在垂直纸面内以、为圆心放置两相同线圈。长直导线、分别处于和的中点，通以方向相反（垂直纸面）、大小分别为和的电流。下列说法正确的是（ ） A. 若，点的磁感应强度为零 B. 若，导线受到的安培力大于导线受到的安培力 C. 若导线中电流随时间变化，而导线中，则导线中有感应电动势 D. 若导线中电流和的大小以相同的规律随时间变化，处线圈中感应电流大小相等，方向相同 【答案】CD 【解析】 【详解】A．根据安培定则，可知导线在O点产生的磁感应强度的方向沿OD方向，导线在O点产生的磁感应强度的方向也沿OD方向，即两导线在O点产生的磁感应强度相互叠加，变强，不会互相抵消，若，点的磁感应强度不为零，故A错误； B．导线P和导线Q间安培力是一对作用力和反作用力，大小相等方向相反，所以导线P受到的安培力大小等于导线Q受到的安培力大小，故B错误； C．若导线中电流随时间变化，而导线中，则导线在导线处产生变化的磁场，变化磁场激发涡旋电场，这个涡旋电场遍布包含导线Q所在的区域，导线Q内的自由电荷会受到涡旋电场的作用力，电荷会在导线两端积累，形成电势差，即存在感生电动势，故C正确； D．若导线中电流和的大小以相同的规律随时间变化，且P的电流向里、Q的电流向外，则穿过 C 处线圈的合磁通量，与穿过 D 处线圈的合磁通量的大小相等、方向相同，故C、D 两处的总磁通量随时间变化的规律完全一样，即相同；又C、D 关于O对称，线圈又是完全相同，即匝数、电阻相等，根据， 可知处线圈中感应电流大小相等，方向相同，故D正确。 故选CD。 13. 弗兰克-赫兹实验原理如图甲所示，把汞放入抽成真空的玻璃容器，容器中就充满了汞蒸气。阴极灯丝K通电加热后发射电子（忽略电子的初速度），电子通过K-G空间加速后进入G-A空间，如果能量较大就可以克服G-A间的反向电场到达接收电极A，形成电流通过电流表。已知汞原子能级图如图乙所示，则（ ） A. 若G-K间加电压，所有电子与汞原子碰撞后都无法到达A极 B. G-K间电压从缓慢增大到的过程中，电流表的示数会先减小后增大 C. 大量汞原子从能级向低能级跃迁，能使逸出功为的金属发生光电效应的光子共4种 D. 电子先后碰撞激发两个汞原子跃迁至能级，剩余动能一定小于 【答案】BC 【解析】 【详解】A．图乙中各水平线表示汞原子的定态能量，基态和第一激发态的能量分别为，。汞原子由基态跃迁至第一激发态所需的能量为 电子经电压加速，获得的动能。发生激发碰撞的电子将损失这部分能量，不能越过和间的反向电场；但碰撞也可能是弹性碰撞，电子向质量远大于自身的汞原子传递的动能很少，仍可能到达极，故A错误； B．设和间的加速电压为，元电荷为。对只发生一次上述激发碰撞的电子，由能量守恒可得其到达栅极时的动能为 由图甲，和间反向电压为，电子需有足够的动能才能克服反向电场。电压刚超过时，使汞原子激发的电子逐渐增多，而这类电子到达栅极时的动能不足，因而电流先减小。电压继续增大，碰撞后的电子还能在加速电场中获得足够的动能；由前式可知，其越过反向电场的条件为 代入可得 随着电压继续增大，能够到达极的电子增多，电流增大。因此，在题述电压变化过程中，电流表示数先减小后增大，故B正确； C．根据玻尔理论，原子向低能级跃迁时，辐射光子的能量等于跃迁前、后的能级差；发生光电效应要求光子能量不小于金属的逸出功。大量汞原子从能级向低能级跃迁，可以直接跃迁，也可以经过中间能级跃迁。其中，，，和四种跃迁辐射的光子能量分别为，，和，均超过；另外两种跃迁和辐射的光子能量分别为和，不能使该金属发生光电效应。因此符合要求的光子共4种，故C正确； D．由前述能级差，电子先后使两个基态汞原子跃迁至能级，损失的总能量为 题目未限定该电子从电场获得的总能量，其剩余动能可以大于。例如，若电子在两次激发碰撞结束前从电场获得的总能量为，忽略汞原子的反冲能量，则两次碰撞后的剩余动能为，故D错误。 故选BC。 非选择题部分 三、非选择题（本题共5小题，共58分） 14. （1）很多探究实验中会用到电火花计时器，则应按__________图中的方法连接电源。 A. B. C. （2）“探究加速度与力（质量不变）的关系”的实验装置如图1所示，图1装置中小车的质量约为240 g。实验过程中，细线下悬挂的应该是下列选项中的__________ A. 50 g的钩码 B. 槽码 C. 重锤 （3）如图2为实验中打出的一条纸带，从比较清晰的点迹起，在纸带上标出连续的5个计数点、、、、，相邻两个计数点之间都有4个点迹未标出，测出各计数点到点间的距离标示在图中。 ①小车经过点的速度__________（结果保留两位有效数字）。 ②如果打点计时器的周期用符号表示，距离用图中的字母表示，如、间距用表示等，则小车的加速度的表达式__________（用符号表示），大小为__________（结果保留两位有效数字）。 （4）实验数据处理时，若把四组同学的图像作在同一坐标纸上，作图结果如图3所示，则说明在操作过程中__________（多选） A. 第1组同学补偿阻力不够 B. 第2组同学正确补偿阻力 C. 第3组同学可能没有补偿阻力 D. 第4组同学补偿阻力时倾角过大 【答案】（1）C （2）B （3） ①. 0.50 ②. ③. 0.93 （4）BC 【解析】 【小问1详解】 电火花计时器使用220V家用交流电，直接接插座，不需要学生电源。 故选C。 【小问2详解】 在本实验中细线拉力近似等于悬挂物重力，需要满足的条件是悬挂物质量远小于小车质量。 A．50g钩码与240g相比，差距不够大，误差偏大，故A错误； B．槽码一般可以选用很小质量（比如5g、10g的小槽码），满足悬挂物质量远小于小车质量，故B正确； C．重锤质量通常很大，不满足条件，故C错误。 故选B。 【小问3详解】 ①[1]打点计时器的周期为0.02s，相邻两个计数点之间都有4个点迹未标出，故相邻计数的时间为 根据匀变速直线运动的推论，即某段时间的中点速度等于这段时间的平均速度，可得小车经过点的速度 ②[2][3]根据逐差法，可得小车加速度的表达式为 其中 联立解得 代入数据解得 【小问4详解】 A．由第1组图线，可知当时，直线不过原点，有纵截距，则倾角过大，平衡摩擦力过大，故A错误； B．由第2组图线，可知当时，直线过原点，正确补偿摩擦力，故B正确； C．由第3组图线，可知当达一定值后才有加速度，直线不过原点，横轴有截距，则倾角过小，没有平衡摩擦力或平衡摩擦力过小，故C正确； D．由第4组图线，可知当达一定值后才有加速度，直线不过原点，横轴有截距，且该截距比第3组图线的截距更大，则倾角过小，没有平衡摩擦力或平衡摩擦力过小，故D错误。 故选BC。 15. 光伏电池是将太阳光能直接转换为电能的半导体器件。学习小组选取某型号光伏电池板，对其电动势与内阻的特性展开探究，设计了如图甲所示的实验电路。实验室提供了如下实验器材： A．待测光伏电池板（电动势标识为） B．电流表A（量程，内阻约） C．电压表（量程，内阻约） D．滑动变阻器（最大阻值） E．电阻箱（最大阻值） F．电压传感器、电流传感器及相关设备 G．开关、，导线若干 白天环境下，主要实验步骤如下： （1）按照图甲所示电路，用笔画线代替导线将图乙中的器材连接完整。 （2）在实验室内将光伏电池板放在盒中，连接好电路，闭合，断开，改变盒盖高度，测量得到下表数据； 组别 1 2 3 4 5 6 7 8 0 5 10 15 20 25 30 0 2.5 6.3 8.6 10.2 11.8 12.8 当盒盖高度时，电压表指针如图丙所示，读数为__________Ｖ。由上表可知，随着光强（盒盖高度）的增加，光伏电池电动势__________（选填“增大”“减小”或“不变”）。 （3）将盒盖完全打开，闭合、，无论如何调节滑动变阻器，发现电压表有示数且不变，电流表示数为零，则仅有的一个故障原因是__________。 A. 滑动变阻器短路 B. 滑动变阻器断路 C. 电流表短路 （4）将图甲中的电流表换成电流传感器、电压表换成电压传感器（传感器均视为理想电表），用电阻箱替换滑动变阻器，连接电路。闭合、，保持光照强度不变，改变电阻箱的阻值，测得光伏电池板两端电压随电流变化关系如图丁所示，其中为某一工作点，虚线是过点的切线，此状态下电池的电动势为__________，电池内阻大小为__________（选用、、、、表示）。 【答案】（1） （2） ①. 11.0 ②. 增大 （3）B （4） ①. ②. 【解析】 【小问1详解】 按照图甲所示电路，连接完整的实物图，如图所示 【小问2详解】 [1]电压表量程为，分度值为，由图丙可知读数为11.0V； [2]断开时电路处于开路状态，电压表读数近似等于光伏电池的电动势，由表格数据可知，随着光强（盒盖高度）的增加，光伏电池电动势增大； 【小问3详解】 将盒盖完全打开，闭合、，无论如何调节滑动变阻器，发现电压表有示数且不变，电流表示数为零，说明电压表被串联进电路中了，即滑动变阻器断路。 故选B。 【小问4详解】 [1][2]根据闭合电路的欧姆定律，可得 可知图线的纵轴截距等于电动势，即 对于非线性电源，在工作点，有， 则有 解得 16. 某课外兴趣小组用试管制作温度计，把上端封闭、下端开口的玻璃管插入水中，放掉适当的空气后放手，让玻璃管竖直地浮在水中，端露出水面，如图所示，室温为时，水面上方的空气柱长度为，水面下方空气柱长度为；室温升高至（未知）时，水面以上空气柱长度变为。已知空气柱横截面积为，大气压强为，水的密度为，重力加速度为，试管足够长且保持竖直。 （1）升温后，气体的压强__________（选填“增大”、“减小”或“不变”）；分子平均动能__________（选填“增大”、“减小”或“不变”） （2）求升温后水面下方空气柱长度，以及； （3）已知升温过程中气体内能增加了，求气体吸收的热量。 【答案】（1） ①. 不变 ②. 增大 （2）， （3） 【解析】 【小问1详解】 [1]试管漂浮，说明试管处于平衡状态，即浮力的大小等于试管重力的大小，则有 因试管重力不变，所以排开水的总体积不变，则水下空气柱长度始终不变，即液面与空气柱下表面的高度差不变，根据封闭气体压强 因不变，所以气体的压强不变； [2]因分子平均动能只和温度有关，所以当温度升高后，分子平均动能增大； 【小问2详解】 因气体的压强不变，则有压强 解得 气体在升温过程中做等压变化，初态，；末态 根据盖-吕萨克定律可得 解得 【小问3详解】 温度升高，气体膨胀对外做功，则有 根据热力学第一定律 可得气体吸收的热量 17. 如图所示为一游戏装置的竖直截面图，装置由光滑水平直轨道、半径的竖直光滑圆轨道、长的水平直轨道、长的水平传送带和足够长的光滑轨道平滑连接而成（、、、、共线），其中点为竖直圆轨道上的最高点。质量的滑块（可视为质点）静止在水平轨道上的点，质量、半径的四分之一光滑圆弧槽静置于水平轨道上。传送带以恒定速率顺时针转动。现对滑块施加一水平瞬时冲量使滑块恰好能通过圆轨道的点，之后滑块经过轨道滑上传送带，而后冲上圆弧槽。已知滑块与轨道、滑块与传送带间的动摩擦因数均为，重力加速度取，不计空气阻力。求： （1）瞬时冲量的大小； （2）滑块冲出圆弧槽后上升到最高点时与点之间的距离； （3）滑块从开始运动到不再滑上传送带的过程中，滑块和传送带因摩擦产生的热量。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 取水平向右为正方向，以水平轨道所在平面为重力势能零势能面。设滑块获得冲量后在点的速度为，到达点的速度大小为。滑块恰好通过圆轨道最高点时，轨道对滑块的支持力为零，由重力提供向心力，得 滑块从点运动到点的过程中，只有重力做功，由机械能守恒定律得 联立并代入数据，得 施加瞬时冲量时，重力和支持力均无水平分量，滑块原来静止，由水平方向的动量定理得 【小问2详解】 滑块回到点时与点等高，由机械能守恒知速度大小仍为。设滑块到达点时的速度为，在粗糙水平轨道上只有摩擦力做功，由动能定理得 解得。滑块刚滑上传送带时，其速度小于带速，受到向右的滑动摩擦力；竖直方向受力平衡，支持力等于重力。用表示滑块的加速度，结合滑动摩擦力公式和牛顿第二定律，列出水平方向的方程 所以 假设滑块能在传送带上加速至带速，所需时间为，由匀变速直线运动规律得 解得，这段时间滑块相对地面的位移为 因此滑块先与传送带共速，再匀速到达点，随后沿光滑轨道进入圆弧槽，其入槽速度为 滑块到达点时，圆弧的切线竖直，滑块相对槽的速度竖直。因此滑块与槽具有相同的对地水平速度，记为，滑块向上的竖直分速度记为，速度关系如图所示 取滑块与圆弧槽为系统，所受水平外力为零，由水平方向动量守恒得 解得。槽沿光滑水平轨道运动，滑块与槽间无摩擦，系统机械能守恒；滑块从槽底上升到点的高度为，故 代入数据，得 滑块离槽后只受重力，竖直分运动为匀减速运动，到最高点时竖直分速度为零，由运动学规律得 所以最高点与离槽时点间的高度差为 【小问3详解】 滑块离槽后，滑块与槽的水平速度均保持为，所以滑块上升后会落回随槽运动的点，再沿光滑圆弧下滑。设滑块再次从槽底点离开时，滑块与槽的水平速度分别为，。从滑块首次入槽到再次离槽，系统水平方向动量守恒，得 滑块初、末等高，系统机械能守恒，得 滑块从槽左端向左相对离开，必须满足 联立并取符合该条件的解，得，。滑块沿光滑轨道向左返回传送带右端，速度仍为；传送带对其摩擦力向右，加速度仍为。滑块向左运动到速度为零所经过的路程为 因此滑块不会到达传送带左端，而是在带上转向右行。设从返回点到再次从点离带的时间为，这段时间滑块的位移为零，由匀变速直线运动规律得 取非零解，得 设再次离带时滑块的速度为，则 此速度小于带速，验证了这段时间滑动摩擦力始终向右；同时小于前方圆弧槽的速度，滑块无法再追上圆弧槽，此后沿光滑轨道向右匀速运动，不再滑上传送带。摩擦生热只发生在第一次滑上传送带后的加速阶段及返回传送带后的折返阶段。第一次滑动中，传送带与滑块的相对滑动路程为 第二次滑动中，滑块的对地净位移为零，传送带始终比滑块运动得快，两者的相对滑动路程为 由滑动摩擦产生的热量等于滑动摩擦力大小与相对滑动路程的乘积，得 18. 在现代空间粒子探测与离子束微纳加工技术中，精确控制带电粒子束的传输和聚焦是核心难题。某研究所设计了一款“离子束聚焦与光电探测一体化装置”，该装置用于模拟高能粒子束在电磁复合场中的传输特性。其简化工作原理如图所示。竖直正方形薄板M中心处有粒子源，单位时间逸出个初速度为零、电荷量、质量的粒子，经环形栅极P、Q之间电压加速，在M板所在竖直平面内向各个方向均匀射出。环形栅极Q半径为，P半径可视为零（在薄板M中心）。N板为与M板平行正对的正方形粒子收集板，M、N板中心位于同一水平直线，板间距可调。M板右侧，虚线柱形（半径为）内部为无场区；其余空间同时存在垂直M板水平向右、磁感应强度大小为的匀强磁场与同方向场强为的匀强电场。环形栅极P、Q之间的电压，粒子到达收集板后被吸收并电中和，忽略场的边界效应、粒子重力以及粒子间相互作用。 （1）求粒子刚离开Q级时的速度大小； （2）若取不同数值，收集板始终能接收到全部出射的粒子，求收集板的最小边长； （3）若，求收集板所受冲力大小； （4）将收集板沿轴线方向缓慢平移。观察发现粒子打在N板上的图形随板间距交替变化：时而是一个半径较大的圆，时而是一个半径很小的圆——粒子轨迹组成一个又一个锥形，锥形最细处（落点圆环半径收缩到最小）称为一个“结”。求第一个结到M板的距离。 【答案】（1） （2） （3） （4） 【解析】 【小问1详解】 粒子在P、Q间的电场做加速运动，根据动能定理有 解 【小问2详解】 粒子在竖直平面的分运动如图所示 根据洛伦兹力提供向心力，则有 解得 根据几何关系，可得 其中 又 联立解得 故收集板的最小边长 【小问3详解】 根据（2）问可知粒子在磁场中运动的圆心角为 粒子在磁场中运动的时间为 粒子水平方向的加速度 粒子在水平方向上运动的距离 粒子在无场区垂直板方向运动的速度 粒子在无场区运动的时间 垂直于板方向每个粒子的动量变化 板平面粒子分布对称，所以收集板受力大小 【小问4详解】 粒子在磁场中运动时间 粒子在无场区运动时间 则有 解得 19. 近期，国内航天电磁发射试验平台完成多轮动态试验，该平台依靠直线感应电机产生高速移动的行波磁场，利用电磁感应实现载荷加速，探索可重复航天助推新技术。实际工程系统涉及飞轮储能、分段供电、超导控制等复杂环节。为研究行波磁场加速过程的动量、能量转化规律，科研人员构建模拟实验模型。如图，两根电阻不计的平行长直导轨固定于水平面，间距为，导轨左端用电阻不计的导线连接成闭合回路。质量为、电阻为的导体棒垂直导轨放置，可在导轨上无摩擦滑动。一个宽度的矩形匀强磁场区（磁感应强度为，方向垂直导轨平面向下）由外部装置驱动以恒定速度沿导轨向右匀速移动（即“行波磁场”的简化）。时磁场区右边界（前端）恰与静止的棒接触；此后磁场区“扫过”棒，棒相对磁场区向左运动进入磁场区，棒被推着向右加速。忽略摩擦、空气阻力与电磁辐射等。已知：，，，，，。 （1）导体棒刚进入磁场区瞬间，求棒所受安培力的大小； （2）求棒离开第一级磁场区时的速度； （3）沿轨道依次设置多级完全相同的移动磁场区，每级宽、速度，级间距足够大，棒出上一级后匀速滑行。求棒达到速度所需的级数； （4）定义单级磁场加速的效率，为某一级加速过程导体棒增加的动能，为该级加速过程中外部输入到电磁系统的电能（假设不计驱动机构自身的机械、电路等损耗，全部用于克服安培力做功）。试通过求第一级磁场加速的效率与第二级磁场加速的效率，判断加速效率的变化。 【答案】（1） （2） （3） （4），，加速效率变大 【解析】 【小问1详解】 根据法拉第电磁感应定律，可得电动势 根据闭合电路欧姆定律，可得电流 又安培力 代入数据联立解得 【小问2详解】 导体棒所受安培力 方向向右 根据动量定理有 相对位移 联立得 代入数据解得 【小问3详解】 每级动量增量为 经过第级磁场时 可知每级速度增量，是定值 故棒达到速度所需的级数 【小问4详解】 外部装置克服安培力做功， 联立得 求和可得 动能 效率 解得 由 解得 第二级磁场加速： 又 输入电能 代入得 所以加速效率变大。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $