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2025届甘肃省兰州市西北师范大学附属中学高三上学期一模诊断考试物理试题
一、单项选择题（本大题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。）
1．（2024高三上·安宁模拟）关于原子结构和微观粒子波粒二象性，下列说法正确的是（　　）
A．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
B．玻尔理论指出氢原子能级是分立的，并测出了氦原子光谱
C．卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子
D．根据电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子具有粒子性
【答案】A
【知识点】原子核的人工转变；玻尔理论与氢原子的能级跃迁；能量子与量子化现象；粒子的波动性 德布罗意波
【解析】【解答】A．普朗克为解释黑体辐射的实验规律，提出 “能量子” 概念，突破了经典物理的能量连续假设，是量子力学的重要奠基人之一，故A正确；
B．玻尔理论指出氢原子能级是分立的，但波尔并没有测出氦原子光谱，故B错误；
C．卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型；卢瑟福发现了质子，预言了中子的存在，中子最终由查德威克发现，故C错误；
D．根据电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子具有波动性，故D错误。
故答案为：A。
【分析】结合原子结构与波粒二象性的关键史实，逐一验证各选项的描述是否准确。
2．（2024高三上·安宁模拟）已知一个激光发射器功率为，发射波长为的光，光速为，普朗克常量为，则（　　）
A．光的频率为
B．光子的能量为
C．光子的动量为
D．在时间内激光器发射的光子数为
【答案】A,C
【知识点】光子及其动量
【解析】【解答】A、由可得光的频率为：，A正确；
B、光子的能量为：，B错误；
C、光子的动量为：，C正确；
D、在时间内激光器发射的光子数为：，D错误；
故答案为：AC
【分析】根据光的速度公式得出频率与光速和波长的关系，明确光子的能量公式和动量公式，由激光发射器的功率一定时间内释放的能量等于释放光子的总能量，以此计算判断。
3．（2024高三上·安宁模拟）如图是五一假期小姚在某景区看到的“天壶”，巨大的茶壶悬在空中，正源源不断的往外出水，祈愿财源滚滚，福寿绵绵，下列说法正确的是（　　）
A．靠水流的反冲力支撑壶体
B．壶的重心一定在水流的延长线上
C．水流越大，壶体会升得越高
D．研究壶体受力时，不能把它当作质点
【答案】D
【知识点】重力与重心；质点；共点力的平衡
【解析】【解答】A．天壶并非靠水流反冲力支撑，而是在水流内部有一根透明支撑柱托起壶体，水流只是视觉效果，故A错误；
B．壶的重心不在水流的延长线上，故B错误；
C．壶体高度由支撑柱固定，与水流大小无关，故C错误；
D．研究壶体受力时，壶体的形状大小不能忽略不计，不能把它当作质点，故D正确。
故答案为：D。
【分析】分析 “天壶” 的实际支撑结构和受力特点，结合质点的定义判断各选项。
4．（2024高三上·安宁模拟）如图所示，楔形玻璃的横截面POQ的顶角为，OP边上的点光源S到顶点O的距离为d，垂直于OP边的光线SN在OQ边的折射角为。不考虑多次反射，OQ边上有光射出部分的长度为（　　）
A． B． C． D．
【答案】C
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射
【解析】【解答】设光线在OQ界面的入射角为，折射角为，几何关系可知，则有折射定律
光线射出OQ界面的临界为发生全反射，光路图如下，其中
光线在AB两点发生全反射，由全反射定律
即AB两处全反射的临界角为，AB之间有光线射出，由几何关系可知
故答案为：C。
【分析】先由折射定律求出玻璃的折射率，再计算全反射临界角，最后通过几何关系确定OQ边上有光射出的长度。
5．（2024高三上·安宁模拟）下面上下两图分别是一列机械波在传播方向上相距6m的两个质点P、Q的振动图像，下列说法正确的是（　　）
A．该波的周期是5s B．该波的波速是3m/s
C．4s时P质点向下振动 D．4s时Q质点向下振动
【答案】D
【知识点】机械波及其形成和传播
【解析】【解答】A．由振动图像可知，质点完成一次全振动的时间为4s，故周期T=4s，故A错误；
B．由两个质点P、Q的振动图像可知两个质点P、Q的距离满足（，，）
可得波长为（，，）
则该波的波速为（，，），故B错误；
CD．由振动图像可知，4s时P质点向上振动，Q质点向下振动，故C错误，D正确。
故答案为：D。
【分析】先从振动图像确定周期，结合P、Q的振动相位差分析间距与波长的关系，再通过振动图像的趋势判断质点振动方向。
6．（2024高三上·安宁模拟）如图所示，一内外侧均光滑的半圆柱槽置于光滑的水平面上，槽的左侧有一竖直墙壁。现让一小球（可认为质点）自左端槽口A点的正上方从静止开始下落，与半圆槽相切并从A点入槽内。则下列说法正确的（　　）
A．小球在槽内运动的全过程中机械能守恒
B．小球第二次经过槽最低点时，槽的速度最大
C．小球在槽内运动的全过程中，只有重力对小球做功
D．小球在槽内运动的全过程中，小球与槽组成的系统机械能守恒、动量守恒
【答案】B
【知识点】动量守恒定律；受力分析的应用；机械能守恒定律
【解析】【解答】AD．小球从下落到最低点的过程中，槽没有动，与竖直墙之间存在挤压，小球的动量不守恒，小球与槽组成的系统动量也不守恒，小球的机械能守恒，小球与槽组成的系统机械能也守恒；小球经过最低点往上运动的过程中，斜槽与竖直墙分离，小球与槽组成的系统动量水平方向动量守恒，竖直方向动量不守恒；该过程小球的机械能不守恒，但是小球与槽组成的系统机械能守恒，AD错误；
B．小球第一次到达最低点时槽开始向右运动离开墙壁，此后小球对槽有斜向右下的压力使得槽向右加速运动，直到小球第二次经过槽最低点时，槽的速度最大，此后小球滑到槽的左侧时对槽有斜向左下的压力槽做减速运动，B正确；
C．小球经过最低点往上运动的过程中，斜槽往右运动，除重力对小球做功之外还有斜槽对小球的支持力对小球做负功，C错误。
故答案为：B。
【分析】分阶段分析小球与槽的相互作用：结合动量、机械能的守恒条件，判断系统的守恒情况；通过小球对槽的作用力方向，分析槽的速度变化。
7．（2024高三上·安宁模拟）如图，真空中有三个点电荷固定在同一直线上，电荷量分别为Q1、Q2和Q3，P点和三个点电荷的连线与点电荷所在直线的夹角分别为90°、60°、和30°。若P点处的电场强度为零，q > 0，则三个点电荷的电荷量可能为（　　）
A．Q1= q，，Q3= q B．Q1= －q，，Q3= －4q
C．Q1= －q，，Q3= －q D．Q1= q，，Q3= 4q
【答案】D
【知识点】电场强度的叠加
【解析】【解答】AB．AB的电荷均为正和均为负，则根据电场强度的叠加法则可知，P点的场强不可能为零，AB错误；
C．设P、Q1间的距离为r，则Q1、Q3在P点产生的合场强大小有
解得
而Q2产生的场强大小为
则P点的场强不可能为零，C错误；
D．设P、Q1间的距离为r，则Q1、Q3在P点产生的合场强大小有
解得
而Q2产生的场强大小为
则P点的场强可能为零，D正确。
故答案为：D。
【分析】先根据P点场强为零的条件，确定三个电荷的电性（需有正有负），再通过几何关系确定P到各电荷的距离，结合电场强度的矢量叠加（分解为水平、竖直分量）列方程求解电荷量。
二、多项选择题（本大题共3小题，每小题5分，共15分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求；全部选对的得5分，选对但不全得得3分，有选错的得0分。）
8．（2024高三上·安宁模拟）2022年4月14日，“神舟十三号”载人飞船在天宫空间站完成全部既定任务。已知天宫空间站在距地面高度约为400km的轨道上绕地球做匀速圆周运动，地球半径约为6400km，地球表面的重力加速度g取9.8m/s2，万有引力常量G取，则下列说法正确的是（　　）
A．空间站的加速度大于9.8m/s2
B．空间站的加速度大于赤道表面物体随地球自转的加速度
C．仅利用题中数据可求得空间站运行周期
D．仅利用题中数据可求得空间站的质量
【答案】B,C
【知识点】万有引力定律；卫星问题
【解析】【解答】A．对地球表面的物体有
对空间站，有
由此可知，空间站加速度小于9.8m/s2，故A错误；
B．根据牛顿第二定律，有
可得
可知空间站的加速度大于同步卫星的加速度，根据
可知赤道物体自转加速度小于同步卫星的加速度，则空间站的加速度大于赤道表面物体随地球自转的加速度，故B正确；
C．根据，，联立可求得空间站运行周期约为1.5h，故C正确；
D．由于空间站质量在表达式中被约掉，无法求得，只能求出中心天体的质量，故D错误。
故答案为：BC。
【分析】利用万有引力定律和圆周运动规律，结合地球表面重力加速度，分析空间站的加速度、周期等物理量。
9．（2024高三上·安宁模拟）B超成像的基本原理是探头向人体发射一组超声波，遇到人体组织会产生不同程度的反射，探头接收到的超声波信号形成B超图像。如图为一列机械波的波源是坐标轴原点，从时波源开始振动，时波形如图，则下列说法正确的有（　　）
A．在这种介质中波速
B．处质点在时位于波峰
C．波源振动方程
D．质点不会随波左右移动
【答案】C,D
【知识点】机械波及其形成和传播；横波的图象
【解析】【解答】A．由题意，根据波形图可知在内，波向前传播的距离为，可得在该介质中波速为，故A错误；
B．由波形图可得该列波波长，则波的周期
波源的振动传到处时，所用时间
根据“同侧法”可判断知波源的起振方向从平衡位置向下振动，可知0.2s时处质点开始从平衡位置向下振动，再经过0.1s，即，质点将位于波谷位置，所以时，该质点位于波谷，故B错误；
C．由波形图知，波源的起振方向从平衡位置向下振动，结合数学知识，可得波源的振动方程为，故C正确；
D．波向前传播，质点只是在平衡位置上下振动，并不随波左右移动，故D正确。
故答案为：CD。
【分析】先从波形图确定波的传播距离、波长，结合时间求波速、周期，再推导波源振动方程，同时明确机械波中质点的振动特点。
10．（2024高三上·安宁模拟）如图甲所示，斜面倾角为、足够长、光滑的斜面体固定在水平地面上，可视为质点的质量为的物块置于斜面上足够高处，时刻在物块上施加一沿斜面向上的变化的外力，同时释放物块，利用计算机描绘了0~4s时间内物块的速度随时间的变化图象，如图乙所示，规定沿斜面向下的方向为正方向，物块在释放点的重力势能为零，重力加速度大小为。则（　　）
A．1~2s的时间内外力的大小为40N
B．0~1s时间内与2~4s时间内的外力大小之比为2：19
C．1s末物块的机械能为32J
D．0~4s的时间内物块的机械能减少了350J
【答案】B,D
【知识点】功能关系；牛顿定律与图象；运动学 v-t 图象
【解析】【解答】A．由图乙可知，时内物块的加速度为
位移大小为
由牛顿第二定律得
解得
由图乙可知，时内物块的加速度为
位移大小为
由牛顿第二定律得
解得，故A错误；
B．由图乙可知，时内物块的加速度为
位移大小为
由牛顿第二定律得
解得
则，故B正确；
CD．由题意可知，t=0时刻，物块的机械能为0，由功能关系可知，物块机械能的变化量等于整个过程外力F所做的功，外力做的功为
即1s末物块的机械能为-8J，外力做的功为
则整个过程中物块机械能变化量大小为，故C错误，D正确。
故答案为：BD。
【分析】通过v-t图像确定各阶段加速度，结合牛顿第二定律求外力，再利用位移公式计算各阶段位移，结合机械能变化的条件（外力做功等于机械能变化）分析选项。
三、非选择题（共5小题，共57分。考生根据要求作答）
11．（2024高三上·安宁模拟）探究向心力大小F与物体的质量m、角速度ω和轨道半径r的关系实验。
（1）本实验所采用的实验探究方法与下列哪些实验是相同的　 　；
A.探究平抛运动的特点
B.探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
C.探究两个互成角度的力的合成规律
D.探究加速度与物体受力、物体质量的关系
（2）某同学用向心力演示器进行实验，实验情景如甲、乙、丙三图所示
a.三个情境中，图　 　是探究向心力大小F与质量m关系（选填“甲”、“乙”、“丙”）。
b.在甲情境中，若两钢球所受向心力的比值为1∶9，则实验中选取两个变速塔轮的半径之比为　 　。
（3）某物理兴趣小组利用传感器进行探究，实验装置原理如图所示。装置中水平光滑直槽能随竖直转轴一起转动，将滑块套在水平直槽上，用细线将滑块与固定的力传感器连接。当滑块随水平光滑直槽一起匀速转动时，细线的拉力提供滑块做圆周运动需要的向心力。拉力的大小可以通过力传感器测得，滑块转动的角速度可以通过角速度传感器测得。
小组同学先让一个滑块做半径r为0.14m的圆周运动，得到图甲中①图线。然后保持滑块质量不变，再将运动的半径r分别调整为0.12m、0.10m、0.08m、0.06m，在同一坐标系中又分别得到图甲中②、③、④、⑤四条图线。
a.对①图线的数据进行处理，获得了F-x-图像，如图乙所示，该图像是一条过原点的直线，则图像横坐标x代表的是　 　。
b.对5条F-ω图线进行比较分析，得出ω一定时，F∝r的结论。请你简要说明得到结论的方法　 　。
【答案】BD；丙；3∶1；ω2（或mω2等带ω2即可）；探究F与r的关系时，要先控制m和ω不变，因此可在图像中找到同一个ω对应的向心力，根据5组向心力F和半径r的数据，在F-r坐标系中描点做图，若得到一条过原点的直线，则说明F与r成正比。
【知识点】控制变量法；等效法；向心力；探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
【解析】【解答】（1）A．在本实验中，利用控制变量法来探究向心力的大小与小球质量、角速度、半径之间的关系。探究平抛运动的特点，例如两球同时落地，两球在竖直方向上的运动效果相同，应用了等效思想，故A错误；
B．当一个物理量与多个物理量相关时，应采用控制变量法，探究该物理量与某一个量的关系，在探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系的实验中，保持原线圈输入的电压U1一定，探究副线圈输出的电压U2与和匝数n1、n2的关系，故B正确；
C．探究两个互成角度的力的合成规律，即两个分力与合力的作用效果相同，采用的是等效替代的思想，故C错误；
D．探究加速度与物体受力、物体质量的关系是通过控制变量法研究的，故D正确。
故答案为：BD。
(2)根据可知，要探究向心力大小F与质量m关系，需控制小球的角速度和半径不变，由图可知，两侧采用皮带传动，所以两侧具有相等的线速度，根据皮带传动的特点可知，应该选择两个塔轮的半径相等，而且运动半径也相同，选取不同质量的小球，故图丙正确；
两个球的质量相等，半径相同，由，
已知
所以
两个塔轮边缘的线速度相等
由
知两个变速塔轮的半径之比为
故答案为：丙；3∶1
（3）小组同学先让一个滑块做半径r为0.14m的圆周运动，得到图甲中①图线，由①图线知F与ω不成正比，通过分析①图线中数据可知F与ω2成正比，即F与ω2的关系图像是一条过原点的直线，即x可以是ω2，又因ω变化时，滑块质量与运动半径都不变，所以x也可以是mω2或rω2等带ω2即可。
探究F与r的关系时，要先控制m和ω不变，因此可在图像中找到同一个ω对应的向心力，根据5组向心力F和半径r的数据，在F-r坐标系中描点做图，若得到一条过原点的直线，则说明F与r成正比。
故答案为：ω2（或mω2等带ω2即可）；探究F与r的关系时，要先控制m和ω不变，因此可在图像中找到同一个ω对应的向心力，根据5组向心力F和半径r的数据，在F-r坐标系中描点做图，若得到一条过原点的直线，则说明F与r成正比。
【分析】(1) 本实验用控制变量法，需匹配采用相同方法的实验；
(2) 探究向心力与质量的关系时，控制角速度、半径不变，只改变质量；利用向心力公式结合塔轮线速度关系求半径比；
(3) 结合向心力公式，分析图像横坐标的物理量；通过控制变量（固定），比较不同半径对应的，得出的结论。
12．（2024高三上·安宁模拟）某同学先用图1所示装置测弹簧的劲度系数，再用该弹簧以图2所示装置测物块与长木板间的动摩擦因数，重力加速度g取。
（1）测劲度系数的实验步骤：
a.将轻弹簧悬挂在铁架台的横杆上，将刻度尺竖直固定在轻弹簧旁将刻度尺的零刻度与轻弹簧的上端对齐；
b.在弹簧下端依次挂上不同质量的钩码，记录每次钩码的总质量m及对应指针所指刻度值x；
c.在坐标系上描点作图，作出的图像如图3所示。
由图像可知，弹簧的原长　 　，弹簧的劲度系数　 　。
（2）用图2所示装置测动摩擦因数，长木板B放在水平面上，物块A放在长木板上，并用（1）问中轻弹簧将物块A与竖直墙面连接，弹簧保持水平，用水平力F拉长木板B向左运动，A保持静止，测得这时弹簧的长度为，已知物块A的质量为，则物块A与长木板间的动摩擦因数　 　；实验中由于弹簧悬挂时的原长比平放时的自然长度长，因此实验测得的动摩擦因数比实际值偏　 　（填“大”或“小”）。
【答案】4；68.6；0.42；小
【知识点】胡克定律；滑动摩擦力与动摩擦因数
【解析】【解答】(1)由图像可知，弹簧的原长即为图线的横轴截距4；
由公式
弹簧的劲度系数为图线的斜率，即。
故答案为：4；68.6
(2)分析物体A的受力，可知
解得；
实验中由于弹簧悬挂时的原长比平放时的自然长度长，由此弹簧平放计算出来的形变量偏小，直接导致实验测得的动摩擦因数比实际值偏小。
故答案为：0.42；小
【分析】(1) 弹簧原长为 图像的横轴截距；劲度系数由胡克定律 计算。
(2) 摩擦力等于弹簧弹力，由 求动摩擦因数；悬挂时原长偏大，导致弹力计算偏小，动摩擦因数测量值偏小。
13．（2024高三上·安宁模拟）某科技小组自制了一个用力传感器测量温度的装置。如图所示，导热性能良好的汽缸固定在水平地面上，汽缸横截面积S为。质量m为5kg的活塞与汽缸间无摩擦且不漏气，活塞上方通过一刚性轻杆连接一个固定的力传感器，传感器可以直接显示出传感器对轻杆的力，传感器示数为正表示传感器对轻杆的作用力竖直向上。环境温度为时，力传感器的示数F为50N。整个装置静止，大气压恒为，g取，取273K。求：
（1）环境温度为多少时，传感器示数恰好为零；
（2）将轻杆替换为轻弹簧，环境温度为时，力传感器的示数仍为50N，此时活塞与汽缸底部距离L为20cm。环境温度由缓慢上升为的过程中，活塞缓慢上升的距离d为1cm，则时力传感器示数为多少？
【答案】（1）解：传感器示数
对活塞而言
故时封闭气体的压强，
当传感器示数为0，封闭气体的压强
由查理定律
得
（2）解：环境温度为时，力传感器的示数仍为50N，此时封闭气体的压强，，
温度上升至时，
根据
得
对活塞受力分析
解得
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程；气体的等压变化及盖-吕萨克定律
【解析】【分析】(1) 传感器示数为零时，气体压强等于大气压与活塞重力产生的压强之和，由查理定律求温度。
(2) 先由等容变化判断活塞是否移动，再由盖 - 吕萨克定律和受力平衡求传感器示数。
14．（2024高三上·安宁模拟）某小组研究的一部分连锁机械游戏装置如图所示，在竖直平面内有一固定的光滑斜面轨道AB，斜面轨道底端圆滑连接长为L、动摩擦因数为μ的粗糙水平轨道BC，轨道右端与固定的半径为R的四分之一光滑圆弧轨道最高点平滑连接于C点，C点刚好与圆心在同一竖直线上。圆弧轨道CD下方有一水平轨道，直立多米诺骨牌，它们的顶端恰好位于经过圆心的水平线上。质量为m的滑块P，从斜面上某点静止开始下滑，与质量也为m静置于C点的滑块Q正碰，碰撞时系统损失的动能为P碰前动能的。已知重力加速度g和L、μ、R、m，不计滑块大小、骨牌厚度和空气阻力，结果可保留根式。
（1）求滑块P从h高滑到斜面底端B时速度大小；
（2）当1号骨牌离的水平距离，滑块P从高处静止开始下滑，滑块Q被P正碰后滑出刚好能击中1号骨牌顶端，求；
（3）若让滑块Q从C点静止开始下滑，始终紧贴轨道滑入另一光滑圆弧轨道（如虚线所示，上端与圆弧轨道CD相切、下端与相切），水平击中1号骨牌顶端。求1号骨牌离的最小距离x2。
【答案】（1）解：滑块P从h高滑到底端，根据机械能守恒有
解得
（2）解：假设Q从圆顶点飞出作平抛运动，则有，
解得
此时Q在四分之一圆弧最高点有
可知假设正确，Q恰好从圆弧顶点开始做平抛运动，则滑块P从滑下到与Q碰撞前，根据动能定理有
P、Q碰撞过程有，
解得，（舍去）
解得
（3）解：Q从圆弧顶点静止开始下滑，下滑圆心角α时对CD圆轨压力恰为零，再滑入半径为的圆弧轨道，作图如图所示
则有，
解得
根据题干所述有，
解得，
【知识点】竖直平面的圆周运动；机械能守恒定律；碰撞模型
【解析】【分析】(1) 滑块 P沿光滑斜面下滑，机械能守恒，直接用守恒定律求速度；
(2) 分阶段分析：P下滑的机械能守恒、P在BC段的摩擦力做功、P与Q的碰撞（能量损失）、Q平抛击中骨牌，结合各过程的规律联立求解；
(3) Q沿轨道下滑时，利用机械能守恒结合几何关系，求平抛的最小水平距离。
15．（2024高三上·安宁模拟）如图所示，平面直角坐标系中，y轴右侧有三个足够长的区域，区域边界线均与y轴平行其中Ⅰ、Ⅲ区域内存在垂直于平面向外的匀强磁场，磁感应强度的大小为B，其宽度均为；Ⅱ区域内存在沿着y轴正方向、电场强度大小为E的匀强电场，其宽度为。P为Ⅲ区域右边界线与x轴交点。一带负电粒子以一定的速度从O点出发沿x轴正方向射入磁场，一段时间后该粒子恰好以从O点出发时的速度从P点沿x轴正方向离开Ⅲ区域。不计粒子重力。
（1）定性画出粒子在三个区域中的运动轨迹；
（2）求粒子在Ⅱ区内的运动时间；
（3）若粒子刚进入Ⅱ区时的速度与y轴正方向夹角为，求粒子在磁场中运动的总时间t。
【答案】（1）解：粒子运动轨迹作图如下
（2）解：在Ⅰ中
由几何关系，有
在Ⅱ区中，y方向上粒子做匀减速运动，有
且有，
联立解得
（3）解：在Ⅰ区的运动时间
在Ⅱ区的水平分运动
在Ⅰ区内，由几何关系有
解得在磁场中运动总时间
【知识点】带电粒子在电场与磁场混合场中的运动
【解析】【分析】(1) 粒子在磁场中做匀速圆周运动（负电荷，洛伦兹力向左偏转），在电场中做类平抛运动（沿y轴正方向加速），轨迹为：Ⅰ区圆周→Ⅱ区类平抛→Ⅲ区圆周，最终沿x轴正方向离开。
(2) 粒子在磁场中圆周运动的半径，由轨迹对称性知，故；在Ⅱ区电场中，沿y轴的加速度，运动时间由沿x轴的匀速运动决定：，联立得。
(3) 由速度偏角，得类平抛的速度偏转角关系，结合、，可推导出圆周运动的圆心角，再结合磁场中运动的总弧长，求总时间。
1 / 12025届甘肃省兰州市西北师范大学附属中学高三上学期一模诊断考试物理试题
一、单项选择题（本大题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。）
1．（2024高三上·安宁模拟）关于原子结构和微观粒子波粒二象性，下列说法正确的是（　　）
A．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
B．玻尔理论指出氢原子能级是分立的，并测出了氦原子光谱
C．卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子
D．根据电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子具有粒子性
2．（2024高三上·安宁模拟）已知一个激光发射器功率为，发射波长为的光，光速为，普朗克常量为，则（　　）
A．光的频率为
B．光子的能量为
C．光子的动量为
D．在时间内激光器发射的光子数为
3．（2024高三上·安宁模拟）如图是五一假期小姚在某景区看到的“天壶”，巨大的茶壶悬在空中，正源源不断的往外出水，祈愿财源滚滚，福寿绵绵，下列说法正确的是（　　）
A．靠水流的反冲力支撑壶体
B．壶的重心一定在水流的延长线上
C．水流越大，壶体会升得越高
D．研究壶体受力时，不能把它当作质点
4．（2024高三上·安宁模拟）如图所示，楔形玻璃的横截面POQ的顶角为，OP边上的点光源S到顶点O的距离为d，垂直于OP边的光线SN在OQ边的折射角为。不考虑多次反射，OQ边上有光射出部分的长度为（　　）
A． B． C． D．
5．（2024高三上·安宁模拟）下面上下两图分别是一列机械波在传播方向上相距6m的两个质点P、Q的振动图像，下列说法正确的是（　　）
A．该波的周期是5s B．该波的波速是3m/s
C．4s时P质点向下振动 D．4s时Q质点向下振动
6．（2024高三上·安宁模拟）如图所示，一内外侧均光滑的半圆柱槽置于光滑的水平面上，槽的左侧有一竖直墙壁。现让一小球（可认为质点）自左端槽口A点的正上方从静止开始下落，与半圆槽相切并从A点入槽内。则下列说法正确的（　　）
A．小球在槽内运动的全过程中机械能守恒
B．小球第二次经过槽最低点时，槽的速度最大
C．小球在槽内运动的全过程中，只有重力对小球做功
D．小球在槽内运动的全过程中，小球与槽组成的系统机械能守恒、动量守恒
7．（2024高三上·安宁模拟）如图，真空中有三个点电荷固定在同一直线上，电荷量分别为Q1、Q2和Q3，P点和三个点电荷的连线与点电荷所在直线的夹角分别为90°、60°、和30°。若P点处的电场强度为零，q > 0，则三个点电荷的电荷量可能为（　　）
A．Q1= q，，Q3= q B．Q1= －q，，Q3= －4q
C．Q1= －q，，Q3= －q D．Q1= q，，Q3= 4q
二、多项选择题（本大题共3小题，每小题5分，共15分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求；全部选对的得5分，选对但不全得得3分，有选错的得0分。）
8．（2024高三上·安宁模拟）2022年4月14日，“神舟十三号”载人飞船在天宫空间站完成全部既定任务。已知天宫空间站在距地面高度约为400km的轨道上绕地球做匀速圆周运动，地球半径约为6400km，地球表面的重力加速度g取9.8m/s2，万有引力常量G取，则下列说法正确的是（　　）
A．空间站的加速度大于9.8m/s2
B．空间站的加速度大于赤道表面物体随地球自转的加速度
C．仅利用题中数据可求得空间站运行周期
D．仅利用题中数据可求得空间站的质量
9．（2024高三上·安宁模拟）B超成像的基本原理是探头向人体发射一组超声波，遇到人体组织会产生不同程度的反射，探头接收到的超声波信号形成B超图像。如图为一列机械波的波源是坐标轴原点，从时波源开始振动，时波形如图，则下列说法正确的有（　　）
A．在这种介质中波速
B．处质点在时位于波峰
C．波源振动方程
D．质点不会随波左右移动
10．（2024高三上·安宁模拟）如图甲所示，斜面倾角为、足够长、光滑的斜面体固定在水平地面上，可视为质点的质量为的物块置于斜面上足够高处，时刻在物块上施加一沿斜面向上的变化的外力，同时释放物块，利用计算机描绘了0~4s时间内物块的速度随时间的变化图象，如图乙所示，规定沿斜面向下的方向为正方向，物块在释放点的重力势能为零，重力加速度大小为。则（　　）
A．1~2s的时间内外力的大小为40N
B．0~1s时间内与2~4s时间内的外力大小之比为2：19
C．1s末物块的机械能为32J
D．0~4s的时间内物块的机械能减少了350J
三、非选择题（共5小题，共57分。考生根据要求作答）
11．（2024高三上·安宁模拟）探究向心力大小F与物体的质量m、角速度ω和轨道半径r的关系实验。
（1）本实验所采用的实验探究方法与下列哪些实验是相同的　 　；
A.探究平抛运动的特点
B.探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
C.探究两个互成角度的力的合成规律
D.探究加速度与物体受力、物体质量的关系
（2）某同学用向心力演示器进行实验，实验情景如甲、乙、丙三图所示
a.三个情境中，图　 　是探究向心力大小F与质量m关系（选填“甲”、“乙”、“丙”）。
b.在甲情境中，若两钢球所受向心力的比值为1∶9，则实验中选取两个变速塔轮的半径之比为　 　。
（3）某物理兴趣小组利用传感器进行探究，实验装置原理如图所示。装置中水平光滑直槽能随竖直转轴一起转动，将滑块套在水平直槽上，用细线将滑块与固定的力传感器连接。当滑块随水平光滑直槽一起匀速转动时，细线的拉力提供滑块做圆周运动需要的向心力。拉力的大小可以通过力传感器测得，滑块转动的角速度可以通过角速度传感器测得。
小组同学先让一个滑块做半径r为0.14m的圆周运动，得到图甲中①图线。然后保持滑块质量不变，再将运动的半径r分别调整为0.12m、0.10m、0.08m、0.06m，在同一坐标系中又分别得到图甲中②、③、④、⑤四条图线。
a.对①图线的数据进行处理，获得了F-x-图像，如图乙所示，该图像是一条过原点的直线，则图像横坐标x代表的是　 　。
b.对5条F-ω图线进行比较分析，得出ω一定时，F∝r的结论。请你简要说明得到结论的方法　 　。
12．（2024高三上·安宁模拟）某同学先用图1所示装置测弹簧的劲度系数，再用该弹簧以图2所示装置测物块与长木板间的动摩擦因数，重力加速度g取。
（1）测劲度系数的实验步骤：
a.将轻弹簧悬挂在铁架台的横杆上，将刻度尺竖直固定在轻弹簧旁将刻度尺的零刻度与轻弹簧的上端对齐；
b.在弹簧下端依次挂上不同质量的钩码，记录每次钩码的总质量m及对应指针所指刻度值x；
c.在坐标系上描点作图，作出的图像如图3所示。
由图像可知，弹簧的原长　 　，弹簧的劲度系数　 　。
（2）用图2所示装置测动摩擦因数，长木板B放在水平面上，物块A放在长木板上，并用（1）问中轻弹簧将物块A与竖直墙面连接，弹簧保持水平，用水平力F拉长木板B向左运动，A保持静止，测得这时弹簧的长度为，已知物块A的质量为，则物块A与长木板间的动摩擦因数　 　；实验中由于弹簧悬挂时的原长比平放时的自然长度长，因此实验测得的动摩擦因数比实际值偏　 　（填“大”或“小”）。
13．（2024高三上·安宁模拟）某科技小组自制了一个用力传感器测量温度的装置。如图所示，导热性能良好的汽缸固定在水平地面上，汽缸横截面积S为。质量m为5kg的活塞与汽缸间无摩擦且不漏气，活塞上方通过一刚性轻杆连接一个固定的力传感器，传感器可以直接显示出传感器对轻杆的力，传感器示数为正表示传感器对轻杆的作用力竖直向上。环境温度为时，力传感器的示数F为50N。整个装置静止，大气压恒为，g取，取273K。求：
（1）环境温度为多少时，传感器示数恰好为零；
（2）将轻杆替换为轻弹簧，环境温度为时，力传感器的示数仍为50N，此时活塞与汽缸底部距离L为20cm。环境温度由缓慢上升为的过程中，活塞缓慢上升的距离d为1cm，则时力传感器示数为多少？
14．（2024高三上·安宁模拟）某小组研究的一部分连锁机械游戏装置如图所示，在竖直平面内有一固定的光滑斜面轨道AB，斜面轨道底端圆滑连接长为L、动摩擦因数为μ的粗糙水平轨道BC，轨道右端与固定的半径为R的四分之一光滑圆弧轨道最高点平滑连接于C点，C点刚好与圆心在同一竖直线上。圆弧轨道CD下方有一水平轨道，直立多米诺骨牌，它们的顶端恰好位于经过圆心的水平线上。质量为m的滑块P，从斜面上某点静止开始下滑，与质量也为m静置于C点的滑块Q正碰，碰撞时系统损失的动能为P碰前动能的。已知重力加速度g和L、μ、R、m，不计滑块大小、骨牌厚度和空气阻力，结果可保留根式。
（1）求滑块P从h高滑到斜面底端B时速度大小；
（2）当1号骨牌离的水平距离，滑块P从高处静止开始下滑，滑块Q被P正碰后滑出刚好能击中1号骨牌顶端，求；
（3）若让滑块Q从C点静止开始下滑，始终紧贴轨道滑入另一光滑圆弧轨道（如虚线所示，上端与圆弧轨道CD相切、下端与相切），水平击中1号骨牌顶端。求1号骨牌离的最小距离x2。
15．（2024高三上·安宁模拟）如图所示，平面直角坐标系中，y轴右侧有三个足够长的区域，区域边界线均与y轴平行其中Ⅰ、Ⅲ区域内存在垂直于平面向外的匀强磁场，磁感应强度的大小为B，其宽度均为；Ⅱ区域内存在沿着y轴正方向、电场强度大小为E的匀强电场，其宽度为。P为Ⅲ区域右边界线与x轴交点。一带负电粒子以一定的速度从O点出发沿x轴正方向射入磁场，一段时间后该粒子恰好以从O点出发时的速度从P点沿x轴正方向离开Ⅲ区域。不计粒子重力。
（1）定性画出粒子在三个区域中的运动轨迹；
（2）求粒子在Ⅱ区内的运动时间；
（3）若粒子刚进入Ⅱ区时的速度与y轴正方向夹角为，求粒子在磁场中运动的总时间t。
答案解析部分
1．【答案】A
【知识点】原子核的人工转变；玻尔理论与氢原子的能级跃迁；能量子与量子化现象；粒子的波动性 德布罗意波
【解析】【解答】A．普朗克为解释黑体辐射的实验规律，提出 “能量子” 概念，突破了经典物理的能量连续假设，是量子力学的重要奠基人之一，故A正确；
B．玻尔理论指出氢原子能级是分立的，但波尔并没有测出氦原子光谱，故B错误；
C．卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型；卢瑟福发现了质子，预言了中子的存在，中子最终由查德威克发现，故C错误；
D．根据电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子具有波动性，故D错误。
故答案为：A。
【分析】结合原子结构与波粒二象性的关键史实，逐一验证各选项的描述是否准确。
2．【答案】A,C
【知识点】光子及其动量
【解析】【解答】A、由可得光的频率为：，A正确；
B、光子的能量为：，B错误；
C、光子的动量为：，C正确；
D、在时间内激光器发射的光子数为：，D错误；
故答案为：AC
【分析】根据光的速度公式得出频率与光速和波长的关系，明确光子的能量公式和动量公式，由激光发射器的功率一定时间内释放的能量等于释放光子的总能量，以此计算判断。
3．【答案】D
【知识点】重力与重心；质点；共点力的平衡
【解析】【解答】A．天壶并非靠水流反冲力支撑，而是在水流内部有一根透明支撑柱托起壶体，水流只是视觉效果，故A错误；
B．壶的重心不在水流的延长线上，故B错误；
C．壶体高度由支撑柱固定，与水流大小无关，故C错误；
D．研究壶体受力时，壶体的形状大小不能忽略不计，不能把它当作质点，故D正确。
故答案为：D。
【分析】分析 “天壶” 的实际支撑结构和受力特点，结合质点的定义判断各选项。
4．【答案】C
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射
【解析】【解答】设光线在OQ界面的入射角为，折射角为，几何关系可知，则有折射定律
光线射出OQ界面的临界为发生全反射，光路图如下，其中
光线在AB两点发生全反射，由全反射定律
即AB两处全反射的临界角为，AB之间有光线射出，由几何关系可知
故答案为：C。
【分析】先由折射定律求出玻璃的折射率，再计算全反射临界角，最后通过几何关系确定OQ边上有光射出的长度。
5．【答案】D
【知识点】机械波及其形成和传播
【解析】【解答】A．由振动图像可知，质点完成一次全振动的时间为4s，故周期T=4s，故A错误；
B．由两个质点P、Q的振动图像可知两个质点P、Q的距离满足（，，）
可得波长为（，，）
则该波的波速为（，，），故B错误；
CD．由振动图像可知，4s时P质点向上振动，Q质点向下振动，故C错误，D正确。
故答案为：D。
【分析】先从振动图像确定周期，结合P、Q的振动相位差分析间距与波长的关系，再通过振动图像的趋势判断质点振动方向。
6．【答案】B
【知识点】动量守恒定律；受力分析的应用；机械能守恒定律
【解析】【解答】AD．小球从下落到最低点的过程中，槽没有动，与竖直墙之间存在挤压，小球的动量不守恒，小球与槽组成的系统动量也不守恒，小球的机械能守恒，小球与槽组成的系统机械能也守恒；小球经过最低点往上运动的过程中，斜槽与竖直墙分离，小球与槽组成的系统动量水平方向动量守恒，竖直方向动量不守恒；该过程小球的机械能不守恒，但是小球与槽组成的系统机械能守恒，AD错误；
B．小球第一次到达最低点时槽开始向右运动离开墙壁，此后小球对槽有斜向右下的压力使得槽向右加速运动，直到小球第二次经过槽最低点时，槽的速度最大，此后小球滑到槽的左侧时对槽有斜向左下的压力槽做减速运动，B正确；
C．小球经过最低点往上运动的过程中，斜槽往右运动，除重力对小球做功之外还有斜槽对小球的支持力对小球做负功，C错误。
故答案为：B。
【分析】分阶段分析小球与槽的相互作用：结合动量、机械能的守恒条件，判断系统的守恒情况；通过小球对槽的作用力方向，分析槽的速度变化。
7．【答案】D
【知识点】电场强度的叠加
【解析】【解答】AB．AB的电荷均为正和均为负，则根据电场强度的叠加法则可知，P点的场强不可能为零，AB错误；
C．设P、Q1间的距离为r，则Q1、Q3在P点产生的合场强大小有
解得
而Q2产生的场强大小为
则P点的场强不可能为零，C错误；
D．设P、Q1间的距离为r，则Q1、Q3在P点产生的合场强大小有
解得
而Q2产生的场强大小为
则P点的场强可能为零，D正确。
故答案为：D。
【分析】先根据P点场强为零的条件，确定三个电荷的电性（需有正有负），再通过几何关系确定P到各电荷的距离，结合电场强度的矢量叠加（分解为水平、竖直分量）列方程求解电荷量。
8．【答案】B,C
【知识点】万有引力定律；卫星问题
【解析】【解答】A．对地球表面的物体有
对空间站，有
由此可知，空间站加速度小于9.8m/s2，故A错误；
B．根据牛顿第二定律，有
可得
可知空间站的加速度大于同步卫星的加速度，根据
可知赤道物体自转加速度小于同步卫星的加速度，则空间站的加速度大于赤道表面物体随地球自转的加速度，故B正确；
C．根据，，联立可求得空间站运行周期约为1.5h，故C正确；
D．由于空间站质量在表达式中被约掉，无法求得，只能求出中心天体的质量，故D错误。
故答案为：BC。
【分析】利用万有引力定律和圆周运动规律，结合地球表面重力加速度，分析空间站的加速度、周期等物理量。
9．【答案】C,D
【知识点】机械波及其形成和传播；横波的图象
【解析】【解答】A．由题意，根据波形图可知在内，波向前传播的距离为，可得在该介质中波速为，故A错误；
B．由波形图可得该列波波长，则波的周期
波源的振动传到处时，所用时间
根据“同侧法”可判断知波源的起振方向从平衡位置向下振动，可知0.2s时处质点开始从平衡位置向下振动，再经过0.1s，即，质点将位于波谷位置，所以时，该质点位于波谷，故B错误；
C．由波形图知，波源的起振方向从平衡位置向下振动，结合数学知识，可得波源的振动方程为，故C正确；
D．波向前传播，质点只是在平衡位置上下振动，并不随波左右移动，故D正确。
故答案为：CD。
【分析】先从波形图确定波的传播距离、波长，结合时间求波速、周期，再推导波源振动方程，同时明确机械波中质点的振动特点。
10．【答案】B,D
【知识点】功能关系；牛顿定律与图象；运动学 v-t 图象
【解析】【解答】A．由图乙可知，时内物块的加速度为
位移大小为
由牛顿第二定律得
解得
由图乙可知，时内物块的加速度为
位移大小为
由牛顿第二定律得
解得，故A错误；
B．由图乙可知，时内物块的加速度为
位移大小为
由牛顿第二定律得
解得
则，故B正确；
CD．由题意可知，t=0时刻，物块的机械能为0，由功能关系可知，物块机械能的变化量等于整个过程外力F所做的功，外力做的功为
即1s末物块的机械能为-8J，外力做的功为
则整个过程中物块机械能变化量大小为，故C错误，D正确。
故答案为：BD。
【分析】通过v-t图像确定各阶段加速度，结合牛顿第二定律求外力，再利用位移公式计算各阶段位移，结合机械能变化的条件（外力做功等于机械能变化）分析选项。
11．【答案】BD；丙；3∶1；ω2（或mω2等带ω2即可）；探究F与r的关系时，要先控制m和ω不变，因此可在图像中找到同一个ω对应的向心力，根据5组向心力F和半径r的数据，在F-r坐标系中描点做图，若得到一条过原点的直线，则说明F与r成正比。
【知识点】控制变量法；等效法；向心力；探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
【解析】【解答】（1）A．在本实验中，利用控制变量法来探究向心力的大小与小球质量、角速度、半径之间的关系。探究平抛运动的特点，例如两球同时落地，两球在竖直方向上的运动效果相同，应用了等效思想，故A错误；
B．当一个物理量与多个物理量相关时，应采用控制变量法，探究该物理量与某一个量的关系，在探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系的实验中，保持原线圈输入的电压U1一定，探究副线圈输出的电压U2与和匝数n1、n2的关系，故B正确；
C．探究两个互成角度的力的合成规律，即两个分力与合力的作用效果相同，采用的是等效替代的思想，故C错误；
D．探究加速度与物体受力、物体质量的关系是通过控制变量法研究的，故D正确。
故答案为：BD。
(2)根据可知，要探究向心力大小F与质量m关系，需控制小球的角速度和半径不变，由图可知，两侧采用皮带传动，所以两侧具有相等的线速度，根据皮带传动的特点可知，应该选择两个塔轮的半径相等，而且运动半径也相同，选取不同质量的小球，故图丙正确；
两个球的质量相等，半径相同，由，
已知
所以
两个塔轮边缘的线速度相等
由
知两个变速塔轮的半径之比为
故答案为：丙；3∶1
（3）小组同学先让一个滑块做半径r为0.14m的圆周运动，得到图甲中①图线，由①图线知F与ω不成正比，通过分析①图线中数据可知F与ω2成正比，即F与ω2的关系图像是一条过原点的直线，即x可以是ω2，又因ω变化时，滑块质量与运动半径都不变，所以x也可以是mω2或rω2等带ω2即可。
探究F与r的关系时，要先控制m和ω不变，因此可在图像中找到同一个ω对应的向心力，根据5组向心力F和半径r的数据，在F-r坐标系中描点做图，若得到一条过原点的直线，则说明F与r成正比。
故答案为：ω2（或mω2等带ω2即可）；探究F与r的关系时，要先控制m和ω不变，因此可在图像中找到同一个ω对应的向心力，根据5组向心力F和半径r的数据，在F-r坐标系中描点做图，若得到一条过原点的直线，则说明F与r成正比。
【分析】(1) 本实验用控制变量法，需匹配采用相同方法的实验；
(2) 探究向心力与质量的关系时，控制角速度、半径不变，只改变质量；利用向心力公式结合塔轮线速度关系求半径比；
(3) 结合向心力公式，分析图像横坐标的物理量；通过控制变量（固定），比较不同半径对应的，得出的结论。
12．【答案】4；68.6；0.42；小
【知识点】胡克定律；滑动摩擦力与动摩擦因数
【解析】【解答】(1)由图像可知，弹簧的原长即为图线的横轴截距4；
由公式
弹簧的劲度系数为图线的斜率，即。
故答案为：4；68.6
(2)分析物体A的受力，可知
解得；
实验中由于弹簧悬挂时的原长比平放时的自然长度长，由此弹簧平放计算出来的形变量偏小，直接导致实验测得的动摩擦因数比实际值偏小。
故答案为：0.42；小
【分析】(1) 弹簧原长为 图像的横轴截距；劲度系数由胡克定律 计算。
(2) 摩擦力等于弹簧弹力，由 求动摩擦因数；悬挂时原长偏大，导致弹力计算偏小，动摩擦因数测量值偏小。
13．【答案】（1）解：传感器示数
对活塞而言
故时封闭气体的压强，
当传感器示数为0，封闭气体的压强
由查理定律
得
（2）解：环境温度为时，力传感器的示数仍为50N，此时封闭气体的压强，，
温度上升至时，
根据
得
对活塞受力分析
解得
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程；气体的等压变化及盖-吕萨克定律
【解析】【分析】(1) 传感器示数为零时，气体压强等于大气压与活塞重力产生的压强之和，由查理定律求温度。
(2) 先由等容变化判断活塞是否移动，再由盖 - 吕萨克定律和受力平衡求传感器示数。
14．【答案】（1）解：滑块P从h高滑到底端，根据机械能守恒有
解得
（2）解：假设Q从圆顶点飞出作平抛运动，则有，
解得
此时Q在四分之一圆弧最高点有
可知假设正确，Q恰好从圆弧顶点开始做平抛运动，则滑块P从滑下到与Q碰撞前，根据动能定理有
P、Q碰撞过程有，
解得，（舍去）
解得
（3）解：Q从圆弧顶点静止开始下滑，下滑圆心角α时对CD圆轨压力恰为零，再滑入半径为的圆弧轨道，作图如图所示
则有，
解得
根据题干所述有，
解得，
【知识点】竖直平面的圆周运动；机械能守恒定律；碰撞模型
【解析】【分析】(1) 滑块 P沿光滑斜面下滑，机械能守恒，直接用守恒定律求速度；
(2) 分阶段分析：P下滑的机械能守恒、P在BC段的摩擦力做功、P与Q的碰撞（能量损失）、Q平抛击中骨牌，结合各过程的规律联立求解；
(3) Q沿轨道下滑时，利用机械能守恒结合几何关系，求平抛的最小水平距离。
15．【答案】（1）解：粒子运动轨迹作图如下
（2）解：在Ⅰ中
由几何关系，有
在Ⅱ区中，y方向上粒子做匀减速运动，有
且有，
联立解得
（3）解：在Ⅰ区的运动时间
在Ⅱ区的水平分运动
在Ⅰ区内，由几何关系有
解得在磁场中运动总时间
【知识点】带电粒子在电场与磁场混合场中的运动
【解析】【分析】(1) 粒子在磁场中做匀速圆周运动（负电荷，洛伦兹力向左偏转），在电场中做类平抛运动（沿y轴正方向加速），轨迹为：Ⅰ区圆周→Ⅱ区类平抛→Ⅲ区圆周，最终沿x轴正方向离开。
(2) 粒子在磁场中圆周运动的半径，由轨迹对称性知，故；在Ⅱ区电场中，沿y轴的加速度，运动时间由沿x轴的匀速运动决定：，联立得。
(3) 由速度偏角，得类平抛的速度偏转角关系，结合、，可推导出圆周运动的圆心角，再结合磁场中运动的总弧长，求总时间。
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