物理试卷(答案在最后)
试卷满分:100分
注意事项:
1.答题前,先将自己的姓名、、准考证号填写在试卷和答题卡上,并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.选择题的作答:每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3.非选择题的作答:用黑色签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内.6.写:在试卷,.草稿纸和答题卡上的非.答题区域均无效。.
4.考试结束后,·请将本试卷和答题卡一并上交。
一、选择题:本题共10小题,每小题4分,共40分。在每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一项符合题目要求,第8~10题有多项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有错选的得0分。
1.物理学发展史上很多科学家作出了不可磨灭的贡献。下列有关说法正确的是(A.光电效应与康普顿效应不能证明光具有粒子性B.为了解释黑体辐射实验规律,普朗克最先提出能量子概念C.完成α粒子散射实验后,卢瑟福提出了原子的能级结构D.太阳光谱是吸收光谱,是因为太阳内部发出白光时缺少某些频率的光子【答案】B【解析】【详解】A.光电效应和康普顿效应均证明光具有粒子性,A错误;B.普朗克为了解释黑体辐射规律,提出了电磁辐射的能量是量子化的。B正确;C.完成α粒子散射实验后,卢瑟福提出了原子的核式结构,C错误;D.太阳光谱是吸收光谱,是因为太阳发出的光穿过温度比太阳本身低得多的太阳大气层。而在这大气层里存在着从太阳里蒸发出来的许多元素的气体。太阳光穿过他们的时候,跟这些元素的特征谱线相同的光都被这些气体吸收掉了,D错误。故选B。2.篮球是备受中学生喜爱的一项运动。在学校组织的投篮比赛中,小明同学跳起投篮,篮球精准落入篮筐。如图所示,已知篮球出手时的速度为8m/s,与水平方向夹角为53°,篮球落入篮筐时,与水平方向夹角为)37°。不考虑空气阻力,重力加速度,g=10m/s²。下列说法正确的是()A.篮球在空中做变加速曲线运动B.小明起跳投篮过程中,地面对他做正功C.篮球从出手到落入篮筐所用时间为1sD.篮球从出手到落入篮筐所用时间为1.2s【答案】C【解析】【详解】A.篮球在空中只受重力作用,加速度为重力加速度,则篮球在空中做匀变速曲线运动,故A错误;B.小明起跳投篮过程中,地面与脚底板作用点没有发生位移,地面对他做功为0,故B错误;CD.篮球出手时的竖直分速度向上,大小为vyvsin5380.8m/s6.4m/s
水平分速度为vxvcos5380.6m/s4.8m/s
由于水平方向做匀速直线运动,则落入篮筐时的竖直分速度向下,大小为3
vvtan374.8m/s3.6m/syx
4
则篮球从出手到落入篮筐所用时间为t
故C正确,D错误。故选C。vy(vy)
g
3.6(6.4)
s1s
103.如图所示,固定斜面上物块M通过与斜面平行的细绳及定滑轮与物块m相连,其中斜面的倾角θ可以改变,不计绳与滑轮的摩擦力。关于物块M与斜面间的摩擦力,下列说法正确的是()A.若物块M保持静止,则θ越小摩擦力越小B.若物块M保持静止,则θ越小摩擦力越大C.若物块M沿斜面下滑,则θ越大摩擦力越大D.若物块M沿斜面下滑,则θ越大摩擦力越小【答案】D【解析】【详解】AB.物体m受到重力mg和拉力T,处于平衡状态,有T=mg对物块M受力分析,受重力Mg、支持力N、拉力T和静摩擦力f,其中静摩擦力方向取决于拉力T和重力的沿斜面向下的分力的大小,若mgMgsin,如图根据平衡条件得TfMgsin故越大,f越大;若mgMgsin,如图根据平衡条件得TfMgsin故越大,f越小;故AB错误;CD.由于物体M下滑,所以物体所受到滑动摩擦力f,有fN
又由于是在斜面上,所以fMgcos当增大时cos减小,所以f减少,故C错误,D正确。故选D。4.如图所示,三个完全相同内壁光滑且导热性能良好的气缸,用三个质量相同的活塞密封住质量相等的空气。现让a气缸处于静止状态,b气缸做自由落体运动,c气缸在倾角为30°的光滑固定斜面上,向下做匀加速直线运动。不考虑空气阻力;环境温度保持不变,各个活塞均相对于气缸保持静止,a,b,c三个气缸内空气柱对应的长度关系为()A.LbLcLaB.LbLcLaC.Lb.LcLaD.LbLcLa【答案】A【解析】【详解】设大气压为p0,对a管,以活塞为研究对象,根据牛顿第二定律得p0SmgpaS
可得pap0b管做自由落体运动,处于完全失重状态,封闭气体的压强等于大气压,即pbp0
对c管,以活塞为研究对象,根据牛顿第二定律得p0SpcSmgsin30ma
对c管和活塞为整体,有Mgsin30Ma
可得agsin30
联立解得g2
pcp0
可得papbpc
根据玻意耳定律有CpVpSL
可得,a,b,c三个气缸内空气柱对应的长度关系为LbLcLa
故选A。5.在某电场中建立x坐标轴,一个质子沿x轴正方向运动,经过间距相等的A、B、C三点,该质子的电势能E随位置坐标x变化的关系如图所示,该质子只受电场力作用。下列说法正确的是()A.A点电势高于B点电势B.A点的电场强度大于B点的电场强度C.质子经过A点的速率小于经过B点的速率D.C、B两点电势差UCB大于B、A两点电势差UBA【答案】D【解析】【详解】A.如图,质子电势能增大,则电场力做负功,电场力方向与质子运动方向相反,质子带正电,说明电场方向与质子运动方向相反,则A点电势低于B点电势,A错误;B.质子经过相等距离的电势能增加量增大,则电场力做功变多,电场强度增大,说明A点的电场强度小于B点的电场强度,B错误;C.质子做减速运动,质子经过A点的速率大于经过B点的速率,C错误;D.根据WqU
由于AB段电场力做功小于BC段电场力做功,则C、B两点电势差UCB大于B、A两点电势差UBA,D正确。故选D。6.2023年3月15日,我国在酒泉卫星发射中心使用“长征十一号”运载火箭,成功将实验十九号卫星发射升空。卫星发射的过程可简化为如图所示的过程,先将卫星发射至近地圆轨道,在近地轨道的A点加速后进入转移轨道,在转移轨道上的远地点B加速后进入运行圆轨道。下列说法正确的是()A.卫星在转移轨道经过B点的速率一定小于近地轨道运行速率B.卫星在转移轨道上经过B点时加速度大小小于在运行轨道上运动时经过B点的加速度大小C.卫星在运行轨道上运动时的周期小于转移轨道上运行的周期D.卫星在转移轨道上从B点运动到A点的过程中,卫星的机械能增加【答案】A【解析】【详解】A.根据万有引力提供向心力可得GMmv2
mr2r可得vGMr卫星在转移轨道经过B点的速率小于运行圆轨道的线速度,所以卫星在转移轨道经过B点的速率一定小于近地轨道运行速率,故A正确;B.根据牛顿第二定律可得GMm
mar2解得a
GMr2由于M、r都相同,可知卫星在转移轨道上经过B点时加速度大小等于在运行轨道上运动时经过B点的加速度大小,故B错误;C.由于运行轨道的半径大于转移轨道半长轴,根据开普勒第三定律可知,卫星在运行轨道上运动时的周期大于转移轨道上运行的周期,故C错误;D.卫星在转移轨道上从B点运动到A点的过程中,只有万有引力做功,卫星的机械能不变,故D错误。故选A。7.半径为2R的金属半圆环水平固定放置,半径为R的金属半圆环绕轴线ABOCD匀速转动,转动的角速度为ω。AB、CD均为导电直杆,两个半圆的圆心重合,整个空间存在竖直向下的匀强磁场B,俯视图如下图所示,整个回路中产生的感应电动势的有效值为()A1
BR2.22BR245
BR22
52BR24B.C.D.【答案】B【解析】【详解】感应电动势最大值为R2EmBSB2则有效值为E
故选B。Em2
2BR24
8.一列简谐横波在均匀介质中沿x轴传播,t=0时刻的波形如图甲所示,其中位于横坐标x=5m处的一质点A的振动图像如图乙所示,B是图甲中纵坐标为y=-2.5cm的另一质点。下列说法正确的是()A.该横波的传播速度大小为1m/sC.B点的横坐标为【答案】AC【解析】【详解】A.该横波的传播速度大小为B.该横波的传播方向为x轴负方向D.t=3s时B点的位移是2.5cm20m3
v
选项A正确;4
m/s1m/sT4B.因t=0时刻,质点A沿y轴正向运动,结合波形图“同侧法”可知该横波的传播方向为x轴正方向,选项B错误;C.由数学知识可知,B点的平衡位置到x=7m处的距离为m,即B点的横坐标为13120xB7m-mm33选项C正确;D.t=3s时波沿x轴正向传播3m,此时x=7m处的质点在波峰位置,则B点的位移是yB5
选项D错误。故选AC。3cm2.53cm29.如图甲所示电路,原线圈串联一个阻值R₁=140Ω的电阻,副线圈c、d两端连接一个阻值R25的电阻,a、b两端输入如图乙所示正弦交流电压,理想电流表的示数为1A。下列说法正确的是()A.理想电压表的示数为10VB.理想变压器原、副线圈匝数比为4:1C.若只减小电阻R₂的阻值,则电阻R₂的电功率也减小D.若只减小电阻R₁的阻值,则电阻R₂的电功率也减小【答案】BC【解析】【详解】A.设原线圈的输入电压为U1,则有U1UI1R1220V1140V80V
根据理想变压器P入P出
可得2U2U1I1R2
解得U220V
即理想电压表的示数为20V,故A错误;B.由理想变压器电压比等于匝数比可得理想变压器原、副线圈匝数比为n1U14n2U21故B正确;C.将变压器与R2看成一个等效电阻,若只减小电阻R₂的阻值,则该等效电阻阻值减小,则原线圈电流I1增大,根据U1UI1R1可知原线圈的输入电压减小,故副线圈的输出电压减小,电阻R2的电功率将减小,故C正确;D.将变压器与R2看成一个等效电阻,若电阻R1的阻值减小,则原线圈的输入电压增大,副线圈的输出电压增大,故电阻R2的电功率将增大,故D错误。故选BC。10.如图所示,A,B两小球由绕过轻质定滑轮的细线相连,A放在固定的光滑斜面上,B、C两小球在竖直方向上通过劲度系数为k的轻质弹簧相连,C球放在水平地面上。现用手控制住A,使细线刚好拉直但无拉力作用,并保证滑轮左侧细线竖直,右侧细线与斜面平行。已知A的质量为4m,B、C的质量均为m,重力加速度为g,细线与滑轮之间的摩擦不计,开始时整个系统处于静止状态。释放A后,A沿斜面下滑至速度最大时C恰好要离开地面。下列说法正确的是()A.C刚离开地面时,B的加速度为零B.斜面倾角α=60°C.刚释放A时,B的加速度是D.A获得最大速度为2g【答案】ACD【解析】2g5m5k【详解】A.A和B的速度相等,当A的速度最大时,B的速度也最大。则C刚离开地面时,B的加速度为零,A正确;B.开始与C恰好要离开地面时,弹簧分别处于压缩和拉伸状态,弹力大小均为kxmg
对AB分析4mgsinmgkx
得30B错误;C.刚释放时,对AB分析4mgsinmgkx5ma
得a
C正确;D.弹簧弹性势能变化为零,根据机械能守恒2g5
11
4mg2xsinmg2x4mv2mv2
22联立得A获得最大速度为v2gD正确。故选ACD。m5k二、非选择题:本题共5小题,共60分。
还想根据所学知识测出实验中所11.某兴趣小组在完成“探究物体加速度与所受合外力的关系”的实验后,使用的小车质量M。装置图如图甲所示,其主要操作步骤如下:(1)进行阻力补偿后,在绳上只挂一个钩码,其质量为m0:(2)接通电源,释放小车,打出纸带,计算出其加速度;(3)保持绳子下端悬挂的钩码不变,在小车上放置不同数量的钩码,小车上钩码的个数记为n,重复实验操作(2)。已知小车的质量没有远大于钩码的质量,实验中所有钩码的质量均相等。①图乙所示为一次记录小车运动情况的纸带,每隔四个点取一个计数点,打点B时纸带的速度为vB=______;m/s,整个运动过程中纸带的加速度为a=_____m/s²(结果均保留三位有效数字)②图丙为加速度a的倒数和钩码个数n的1
n图像,已知图像中直线斜率为k,纵轴截距为b,利用题中ab1m0k
信息可得出重力加速度g=______,小车的质量M=_____(用k,b,m0表示)。【答案】【解析】【详解】(1)[1]每隔四个点取一个计数点,则T=0.1s;打点B时纸带的速度为①.0.882②.1.75③.1
k④.
xAC(7.949.70)102vBm/s0.882m/s
2T0.2[2]整个运动过程中纸带的加速度为11.459.707.946.2010m/s2=1.75m/s2xx
aBD2OB
4T40.122(2)[3][4]由牛顿第二定律可知m0g[M(n1)m0]a
可得Mm011
nagm0g
由图可知k
1
g
b解得Mm0m0g1bM1m0g,kk
12.实验室中有一量程为10mA的小量程电流表G,其内阻约为100Ω,欲将其改装成量程为0.1A和1A的双量程电流表,现要精确测量其阻值Rg,实验室提供器材如下所示A.电流表A(量程200mA,内阻约为15Ω)B.电压表V(量程15V,内阻约为3kΩ)C.定值电阻R0=5ΩD.滑动变阻器R₁,最大阻值约为5Ω,额定电流为2.0AE.滑动变阻器R₂,最大阻值约为5Ω,额定电流为0.5AF.电源E,电动势约4V(内阻不计)G.电键S及导线若干为了使电表调节范围较大,测量准确,测量时电表读数不得小于其量程的(1)滑动变阻器应选________(选填“R1”或“R2”);(2)请你在图甲虚线框内画出测量Rg的最佳实验电路图并标明元件符号________:1
3
(3)待测电阻的表达式为Rg=________(用字母表示,非题干中的字母需要进行说明);(4)上面实验中测得电流表G的内阻为90Ω;按照图乙将电流表G改装成所需双量程电流表,则。R3=________Ω,R4=________Ω(结果保留二位有效数字)【答案】①.R1
②.③.IIGR0IG,其中I为电流表A的示数,I0为电流表G的示数【解析】④.1.0⑤.9.0【详解】(1)[1]待测电阻的阻值大于滑动变阻器的阻值,故滑动变阻器采用分压式,电流的电流为I
故选滑动变阻器R1;E4
A>0.5AR5(2)[2]小量程电流表G改装成量程为0.1A和1A的双量程电流表,现要精确测量其阻值R0,则需要测出流过R0的电压和电流,由于电压表量程太大不能使用,则实验电路图如图所示(3)[3]设I为电流表A的示数,I0为电流表G的示数,则有Rg
(4)[4][5]根据欧姆定律得IIGR0IG0.10.01
0.0190R3R4
10.01
解得0.01(90R4)
R3
R3=10Ω.
R4=9.0Ω13.如图所示长方体玻璃砖ABCD-A'B'C'D',长AB为6cm,宽与高均为2cm。AB边上有一单色光源S,该单色光相对于玻璃的折射率为3,当右侧面BCC'B'恰好全部都有光线射出时:(1)光源S离B点的距离是多少;(2)左侧面ADD'A'有光线射出的面积是多少。【答案】(1)4cm;(2)【解析】π
cm22【详解】(1)当右侧面恰好全部都有光线射出时,C'点恰好发生全反射,如下图此时C'的入射角记为θ,有sin
可得13n3tan
在SBC中22BCSBtan
得BC'2BB'
SB4cm
tantan(2)由(1)中的结论可得AS=AB-SB=2cm设光线左侧面的M点刚好发生全发射,设M点到A点的距离为r,则有tan
解得r
ASr2cm则以A点为圆心,AM为半径在ADD'A'面内的1
圆弧内均有光线射出,故左侧面有光线射出的面积为41Sr2cm24214.如图所示,x0的区域存在沿x轴负方向的匀强电场,x0的区域存在垂直xOy纸面向外的匀强磁场,P(L,0)点处有一个粒子源,可以向y0的区域发射质量为m,电荷量为q,速度大小为v0的带正电粒子,在所有到达y轴的粒子中,位置M(0,3L)点的粒子与P点距离最远,不计重力及粒子间的相互作用。(1)求磁感应强度大小,及粒子进入电场前,在磁场中运动的最短时间;(2)若第一次从M点射出磁场的粒子,第二次从OM的中点N射出磁场,求电场强度大小。2Lmv0mv0【答案】(1)B,tmin;(2)E3v0qL3qL【解析】【详解】(1)M点为粒子到达的最远点,则PM为粒子运动轨迹的直径,可得PM
r
2粒子在磁场中由洛伦兹力提供向心力可得L2(3L)2L
22v0qv0Bmr联立解得B
mv0qL
运动时间最短的粒子为从坐标原点O出射的粒子,该粒子对应的弧长最短,由于POLr
可知最短时间轨迹对应的圆心角为60°,则有12rLtmin
6v03v0
(2)若第一次从M点射出磁场的粒子,第二次从OM的中点N射出磁场,如图所示记粒子由y轴上的Q点回到磁场,由粒子在电场中运动的对称性可知,粒子在Q点的速度大小为v0,方向与y轴负方向的夹角为60°;由几何关系可知弦长NQ2rsin603L可得电场中竖直方向上的位移为133yNQOML
22在电场中竖直方向有yv0cos60t
水平方向上有t2
联立解得v0sin60qE
,aam2mv0E3qL15.如图所示,光滑的半径为R=0.5m的1
圆弧的最低点与竖直墙壁AB相连,质量为m1=3kg的小球与长4
度为L=0.25m轻杆相连,轻杆的另一端通过铰链与质量为m2=1kg的小滑块相连,小滑块套在光滑的水平杆上。初始轻杆紧靠墙壁竖直放置,小球m1刚好处在圆弧的末端。现将质量为m0=1kg的小球从圆弧上的C点由静止释放,CO连线与竖直方向的夹角为53°,小球m0运动至圆弧的最低点与小球m1发生弹性正碰,碰后立刻撤掉m0。已知重力加速度的大小g=10m/s²,sin53°=0.8,cos53°=0.6,不计空气阻力。求(1)小球m0运动至轨道最低点与m1碰撞前的瞬间对轨道的压力大小;(2)轻杆上作用力为零时,小球m1的速度大小及此时轻杆与竖直方向夹角的余弦值;(3)小球m1落到水平杆上前一瞬间的速度大小。【答案】(1)18N;(2)2m/s,cos【解析】4
;(3)2.4m/s5
【详解】(1)m0由C点运动至最低点,由机械能守恒m0gR1cos53
在最低点,对m0进行受力分析,由牛顿第二定律12m0v02
2v0FNm0gm0
R解得FN=18N由牛顿第三运动定律可得m0在最低点对轨道的压力为18N;(2)小球m0在最低点与小球m1发生弹性正碰,根据动量守恒,有m1v1m0v0m0v0机械能守恒11122m1v12m0v0m0v0222解得v1=1m/s记轻杆上作用力为零时轻杆与竖直方向的夹角为α,m1碰后运动至轻杆上作用力为零,由机械能守恒11
2m1v12m1gL1cosm1v122此时m1重力沿杆的分力提供所需要的向心力2v1m1gcosm1L
联立解得轻杆上作用力为零时m1的速度2m/sv1
cos
4
5(3)轻杆上作用力为零后,m1的速度继续增加,所需要的向心力增大,而其重力沿轻杆的分力在减小,因而轻杆会向两端提供拉力,m2开始离开墙壁,所以轻杆作用力为零到小球m1落到水平杆上前一瞬间,m1,m2构成的系统水平方向上动量守恒m1v1'cosm1v1xm2v2x该过程系统机械能守恒111222m1gLcosm2v2m1v1m1v12xvyx222m1落到水平杆上前一瞬间,由m1,m2速度关联v1xv2x联立可得m₁落到水平杆上前一瞬间速度
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