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甘肃省兰州第一中学2024-2025学年高三上学期第三次诊断考试物理试题
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．卢瑟福在1919年以粒子（）撞击氮原子核（），产生核反应，该反应生成两种粒子，其中一种为，则另一种粒子为（　　）
A．电子 B．中子 C．质子 D．氘核
【答案】C
【知识点】原子核的人工转变
【解析】【解答】核反应方程为：
质量数守恒：，解得
电荷数守恒：，解得
该粒子质量数为1、电荷数为1，是质子（）。
故答案为：C。
【分析】根据核反应过程中的质量数守恒和电荷数守恒，计算未知粒子的质量数与电荷数，从而确定粒子种类。
2．图示为描述某根弹簧的伸长量与所受拉力之间关系的图像，下列关于这根弹簧的说法中，正确的是（　　）
A．弹簧的劲度系数是2 N/m
B．弹簧的劲度系数是2×103N/m
C．当受800 N的拉力作用时，弹簧的长度是40 cm
D．当弹簧伸长为20 cm时，弹簧产生的拉力是200 N
【答案】B,C
【知识点】胡克定律
【解析】【解答】AB．由图像可知：当 时，伸长量 。
根据胡克定律 ，代入得：，故A错误，B正确；
C．当 时，由图像可知伸长量 。
弹簧的长度 = 原长 + 伸长量，题目中图像的 为伸长量，因此此时弹簧伸长量为 ，故C正确；
D．当伸长量 时，由胡克定律：，故D错误；
故答案为：BC。
【分析】结合胡克定律 ，从图像中读取拉力与伸长量的对应数据，计算劲度系数 。
3．如图所示，某空间中存在磁感应强度B随时间t变化的以下四种磁场中，能产生电场但不能产生电磁波的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】C
【知识点】电磁场与电磁波的产生
【解析】【解答】A．磁场恒定不变（），不会产生电场，A不符合题意；
B．磁场随时间非均匀变化，会产生变化的电场，进而激发电磁波，B不符合题意；
C．磁场随时间均匀变化（），会产生稳定的电场，但稳定的电场无法再激发磁场，因此不能产生电磁波，C符合题意；
D．磁场随时间周期性变化，会产生同频率周期性变化的电场，能形成电磁波，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】根据麦克斯韦电磁场理论，变化的磁场会产生电场；均匀变化的磁场产生稳定的电场，非均匀变化的磁场产生变化的电场，而只有周期性变化的电场和磁场才能相互激发形成电磁波。
4．如图所示，包含红、蓝两种颜色的一束复色光沿半径方向射入一块半圆形玻璃砖，在玻璃砖底面的入射角为i，经过折射后射出到空气中，下列说法正确的是（　　）
A．a光为红光，b光为蓝光
B．玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率
C．在玻璃砖中，a光的传播速度小于b光的传播速度
D．若入射角i逐渐增大，则b光的折射光首先消失
【答案】C
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射
【解析】【解答】AB．从图中可见，b光的偏折程度比a光小，说明玻璃砖对b光的折射率更小，对a光的折射率更大。
可见光中，蓝光折射率大于红光，因此a光为蓝光，b光为红光，故AB错误；
C．根据光速公式 ，折射率越大，光在介质中的传播速度越小。
因为 ，所以 ，即a光在玻璃砖中的传播速度小于b光，故C正确；
D．全反射临界角公式为 ，折射率越大，临界角越小。
因为 ，所以a光的临界角更小，当入射角i逐渐增大时，a光的折射光先消失，故D错误；
故答案为：C
【分析】结合光的折射定律，比较a、b光的偏折程度判断折射率大小，再利用折射率与光速、全反射临界角的关系判断。
5．下列说法正确的是（　　）
A．布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒分子的无规则运动
B．在绝热过程中，外界对物体做功，物体的内能一定增加
C．分子间的作用力总是随分子间距减小而增大
D．已知水的摩尔质量为18g/mol和水密度为1g/cm3可估算出1mol水分子的个数
【答案】B
【知识点】布朗运动；物体的内能
【解析】【解答】A．布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的无规则运动，反映了液体分子在不停地做无规则热运动，由于固体颗粒是由大量颗粒分子组成的，所以布朗运动并不是悬浮固体颗粒分子的运动，A不符合题意；
B．在绝热过程中，与外界无热交换，根据热力学第一定律可知，外界对物体做功，物体的内能一定增加，B符合题意；
C．当分子力表现为斥力时，分子力随分子间距离的减小而增大，C不符合题意；
D．已知水的摩尔质量为18g/mol和水密度为1g/cm3可估算出1mol水分子的体积，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】改变物体的内能有两种方式，一种是做功，第二种是热传递，单纯的从一种方式的改变无法判断物体内能的变化。
6．如图所示，一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，该过程中气体内能增加了120J，已知状态A气体的温度为。下列说法正确的是（　　）
A．气体在状态B时的温度为
B．气体在此过程中吸收了200J的热量
C．状态B气体中每个分子动能与状态A相比较或多或少都有所增加
D．状态B时气体单位时间内对容器壁单位面积上碰撞的分子数为状态A时的一半
【答案】B
【知识点】气体压强的微观解释；气体热现象的微观意义
【解析】【解答】A．由理想气体状态方程 ，已知 ，，，。
代入得：，故A错误；
B．气体对外做功 （外界对气体做功为 ）。
由热力学第一定律 ，已知 ，代入得：得。
即气体吸收了200J的热量，故B正确；
C．温度升高，分子平均动能增大，但并非每个分子的动能都增加，部分分子动能可能减小，故C错误；
D．压强 由分子平均动能和单位体积分子数共同决定：状态B体积是A的2倍，单位体积分子数为A的 ；但B温度更高，分子平均速率更大，单位时间碰撞次数大于A的一半，故D错误；
故答案为：B。
【分析】结合理想气体状态方程判断温度变化，利用热力学第一定律计算吸热量，再分析分子平均动能与压强的微观本质。
7．图是学校通过校门外变压器给学校供电的示意图。两条输电线的总电阻等效为图中的r，为便于分析，假设所有用电器都是同一规格的电灯，理想变压器的输入电压不变。受疫情影响，校园内工作的用电器减少为原来的一半，则下列说法正确的是（　　）
A．变压器的输入功率减小为原来的一半
B．输电线r上损耗的功率减少为原来的1/4
C．工作的同一电灯的电阻比原来略变小
D．工作的同一电灯实际功率比原来略变大
【答案】D
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】设原来有 盏电灯并联，每盏灯电阻为 ，则原负载总电阻 ；
用电器减半后，负载总电阻 ，即总电阻变为原来的2倍。
A．理想变压器输入电压 不变，副线圈电压 也不变。
原输出电流 ，现输出电流 ，因 ，故 ，输入功率 ，因此输入功率大于原来的一半，故A错误；
B．输电线损耗功率 ，因 ，故 ，即损耗功率大于原来的，故B错误；
C．电灯电阻随温度升高而增大，用电器减少后，电灯两端电压升高，实际功率变大，温度升高，电阻略变大，故C错误；
D．用电器减少后，副线圈总电流减小，输电线 上的电压损耗 减小，因此电灯两端电压 升高，由 可知，同一电灯的实际功率略变大，故D正确；
故答案为：D。
【分析】结合理想变压器的电压电流关系，分析用电器减少后负载电阻的变化，进而推导输出电流、功率损耗及电灯实际功率的变化。
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．由20个国家持续25年、投入数万名科学家倾力合作的詹姆斯·韦伯太空望远镜被成功发射，被送入日—地拉格朗日L2点；如图所示的L1、L2、L3、L4、L5为法籍意大利数学家拉格朗日指出的太阳和地球所在同一平面上的5个拉格朗日点。韦伯太空望远镜位于这个点上，在太阳与地球共同引力作用下，可以几乎不消耗燃料而保持与地球同步绕太阳做圆周运动。下列说法正确的是（　　）
A．韦伯太空望远镜绕太阳运动线速度比地球绕太阳运动的线速度小
B．韦伯太空望远镜绕太阳运动的向心加速度大于地球绕太阳运动的向心加速度
C．韦伯太空望远镜在L2点处于平衡状态
D．同一飞行器稳定在L2处所受太阳和地球引力的合力比稳定在L1处大
【答案】B,D
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【解答】A．韦伯望远镜与地球绕太阳的角速度 相同，L2点到太阳的距离 。
由 可知，望远镜的线速度 ，故A错误；
B．由向心加速度公式 ，因 ，故 ，B正确；
C．韦伯望远镜在L2点做匀速圆周运动，太阳与地球引力的合力提供向心力，并非受力平衡（合力不为零），故C错误；
D．向心力 ，L2点到太阳的距离 （L1点到太阳的距离），因此同一飞行器在L2点所需向心力（即太阳和地球引力的合力）更大，故D正确；
故答案为：BD。
【分析】韦伯太空望远镜与地球同步绕太阳运动，角速度 相同，结合圆周运动公式 、，分析线速度、向心加速度的大小；再根据万有引力提供向心力的关系，比较不同拉格朗日点的合力大小。
9．如图所示，倾角为的光滑斜面上，质量分别为、的a、b两物块，用一轻弹簧相连，将a用细线连接在木板上，调整细线使之与斜面平行且使系统静止时，物块b恰与斜面底端的挡板无弹力，此时弹簧的形变量为x。重力加速度为g，若突然剪断细线，弹簧始终处于弹性限度内，则（　　）
A．剪断细线瞬间，挡板对物块b弹力为0
B．剪断细线瞬间，物体b的加速度为
C．剪断细线瞬间，物体a的加速度为
D．剪断细线后，物块a沿斜面向下运动时动能最大
【答案】A,D
【知识点】牛顿第二定律；牛顿运动定律的应用—连接体
【解析】【解答】系统静止时，物块b对挡板无弹力，对b受力分析：
，即弹簧弹力 ，弹簧此时为伸长状态，形变量为 。
A．剪断细线瞬间，弹簧弹力不变，对物块b：
沿斜面方向合力仍为 ，
因此挡板对b的弹力为0，A正确；
B．对物块b，沿斜面方向合力为0，故加速度为0，B错误；
C．对物块a，沿斜面方向受力：
重力分力 ，弹簧弹力 （沿斜面向下）。合力 ，
加速度 ，C错误；
D．物块a动能最大时，沿斜面方向合力为0，设此时弹簧伸长量为 ：
结合 ，得 。从初始位置（弹簧伸长 ）到平衡位置（弹簧伸长 ），物块a沿斜面向下运动的距离为，D正确；
故答案为：AD。
【分析】先分析系统静止时弹簧的弹力，再利用弹簧弹力瞬间不变的特点，对剪断细线瞬间的a、b分别受力分析，最后通过合力为零的位置判断物块a的最大动能位置。
10．现代科学研究中常要用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。如图甲所示，上、下为电磁铁的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室（图乙为真空室俯视图），电子在真空室中做圆周运动，从上往下看，电子沿逆时针方向运动（如图乙所示）。电磁铁线圈中电流的大小、方向可以变化，产生的感生电场使电子加速。若电磁铁产生的磁场在真空室中为匀强磁场，方向与电子运动平面垂直，磁感应强度的大小满足关系式：（k为大于零的常数），且在时有一电子从电子枪由静止释放，设电子的电荷量为e、质量为m，其运动半径为R且保持不变。则下列说法正确的是（　　）
A．电磁铁产生的磁场方向在甲图中为竖直向下
B．电子的加速度大小为
C．电子每转一周合外力的冲量为
D．电子每转周增加的动能为
【答案】D
【知识点】冲量；感应电动势及其产生条件
【解析】【解答】A．电子逆时针加速运动，感应电场顺时针；由楞次定律，磁场应竖直向上，A错误；
B．由法拉第电磁感应定律可知，感生电动势
电子运动轨道处感生电场的场强大小
由牛顿第二定律可得电子的加速度大小为
故B错误；
C．电子每转一周合外力的冲量由于电场力是定值，电子运动一周的时间逐渐减小，故电子每转一周合外力的冲量不是定值，故C错误；
D．电子在圆形轨道中加速一周的过程中，感生电场对电子做功大小为
，动能增加量为，故D正确。
故选D。
【分析】先根据楞次定律判断磁场方向，再利用洛伦兹力提供向心力、感生电场加速及动能定理，逐一推导加速度、冲量和动能增量的表达式。
三、非选择题：共5小题，共57分。
11．某同学用图(a)所示的装置验证牛顿运动定律
(1)下列说法正确的是　 　(填写字母代号)
A.打点计时器应使用工作电压在6V以下的交流电源
B.实验前，把木板的一侧垫高，以补偿打点计时器对小车的阻力及其他阻力
C.实验时必须满足钩码和滑轮的总质量远小于小车的质量
(2)该同学根据实验数据作出了加速度a与力F的关系图像如图(b)所示，图像不过原点的原因是　 　；若图像与纵轴截距为a0，斜率为k，则小车的质量M=　 　该值与小车的实际值相比　 　(选填“偏大”“偏小”或“相等”)
【答案】B；平衡摩擦力过度；；相等
【知识点】探究加速度与力、质量的关系
【解析】【解答】(1)A．电火花计时器的工作电压为220V的交流电压，故A错误；
B．为了使小车所受合力为绳子的拉力，应平衡摩擦阻力即把木板的一侧垫高，以补偿打点计时器对小车的阻力及其他阻力，故B正确；
C．由于实验中可通过力传感器读数绳子的拉力即小车的合力，则实验时不用满足钩码和滑轮的总质量远小于小车的质量，故C错误。
故答案为：B；
(2)由图示图象可知，拉力为零时小车已经产生加速度，说明小车受到的合力大于细线的拉力，这是由于平衡摩擦力时木板倾角过大、平衡摩擦力过大造成的；
由牛顿第二定律可得
即
由图像可知
得
理论为
得，由此可知，小车质量与实际时的相等。
故答案为： B ； 平衡摩擦力过度 ； ； 相等 ；
【分析】(1) 分析实验装置与操作要点：电火花计时器的工作电压、平衡摩擦力的目的、力传感器的作用，以此判断选项正误。
(2) 分析 a F 图像截距的物理意义：截距源于摩擦力平衡过度；由牛顿第二定律推导图像斜率与小车质量的关系，判断测量值与实际值的偏差。
12．某实验小组的同学为了研究某热敏电阻的性质，进行了如下操作。
（1）已知该热敏电阻的阻值随环境温度的升高而增大，小组同学利用伏安法测量了常温以及高温环境下该热敏电阻的阻值，通过实验数据描绘了该热敏电阻在这两个环境下的图线，如图甲所示，则图线　 　（填“a”或“b”）对应的是高温环境。
（2）该小组的同学为了进一步研究热敏电阻的特性，设计了如图乙所示的电路。实验时，闭合开关S并调节滑动变阻器的滑片，读出电流表的示数分别为，已知定值电阻的阻值为，电流表的内阻为，则热敏电阻的阻值为　 　（用已知物理量符号表示）。
（3）该小组的同学得出了该热敏电阻的阻值关于温度t的关系式为。将该热敏电阻接入如图丙所示的电路中，已知恒压电源的电压为，定值电阻，接通电路后，理想电压表的示数为7 V，理想电流表的示数为0.7 A，则定值电阻　 　Ω，热敏电阻所在环境的温度为　 　℃。
【答案】b；；17.5；40
【知识点】伏安法测电阻
【解析】【解答】（1）图线的斜率表示电阻的倒数，图甲中图线b对应的阻值大于图线a对应的阻值，所以图线b对应的为高温环境。
故答案为： b ；
（2）由图乙可知，通过热敏电阻的电流为
热敏电阻两端电压
则热敏电阻的阻值为
故答案为： ；
（3）由图丙可知，流过定值电阻的电流为
又理想电流表示数为0.7 A，则通过热敏电阻的电流为
则定值电阻的阻值为
又两端电压为2 V，则
代入
解得。
故答案为： 17.5 ； 40 ；
【分析】(1) 该热敏电阻阻值随温度升高而增大，I-U 图线斜率为电阻倒数，斜率越小电阻越大，对应高温环境。
(2) 分析图乙电路结构，利用并联电路电压相等、电流之和的规律，结合欧姆定律推导热敏电阻阻值。
(3) 分析图丙电路的串并联关系，结合欧姆定律和热敏电阻阻值与温度的关系式，计算定值电阻 R2 和环境温度。
13．如图所示，一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，AB的反向延长线过原点。已知气体在状态A时的压强。气体从状态A变化到状态B的过程中吸收的热量，求：
（1）气体在状态B时的体积VB；
（2）在气体从状态A变化到状态B的过程中，气体内能的增量ΔU。
【答案】解：（1）气体从A状态变化到B状态的过程中做等压变化，有
根据图像
解得
（2）气体对外界做的功为
根据热力学第一定律，在气体从状态A变化到状态B的过程中，气体内能的增量ΔU为
【知识点】热力学第一定律及其应用
【解析】【分析】(1) 由V-T图线过原点，判断气体做等压变化，利用盖-吕萨克定律 求解状态B的体积。
(2) 先计算气体对外做功 ，再结合热力学第一定律 求内能增量。
14．如图所示，质量M=2kg（含挡板）的长木板静止在足够大的光滑水平面上，其右端挡板固定一劲度系数k=225N/m的水平轻质弹簧，弹簧自然伸长时，其左端到木板左端的距离L=1.6m，小物块（视为质点）以大小v0=10m/s的初速度从木板的左端向右滑上长木板，已知物块的质量m=0.5kg，弹簧的弹性势能Ep=kx2（其中x为弹簧长度的形变量），弹簧始终在弹性限度内，取g=10m/s2。
(1)若木板上表面光滑，求弹簧被物块压缩后的最大弹性势能Epm；
(2)若木板上表面粗糙，物块与木板间的动摩擦因数μ=0.2，请判断物块是否会压缩弹簧，若物块不会压缩弹簧，求最终物块到木板左端的距离s；若物块会压缩弹簧，求弹簧的最大形变量xm。
【答案】解：（1）经分析可知，弹簧的弹性势能最大时，物块和木板具有共同速度，设为v，有：
解得：v=2m/s
根据能量守恒定律有：
解得：
（2）假设物块不会压缩弹簧，且物块在木板上通过的距离为s1，有：
解得：
由于s1＞L，故物块会压缩弹簧，由能量守恒定律有
解得：
【知识点】能量守恒定律
【解析】【分析】(1) 木板上表面光滑时，物块压缩弹簧至最短时，物块与木板共速，系统动量守恒，同时机械能守恒，可求最大弹性势能。
(2) 木板上表面粗糙时，先假设物块不压缩弹簧，用能量守恒计算相对位移，若大于 L 则会压缩弹簧，再用动量守恒和能量守恒联立求解最大形变量。
15．如图所示，在平面直角坐标系的第一象限内，y轴与x=d之间，有沿x轴正向的匀强电场，在第二象限内有垂直于坐标平面向里的匀强磁场，在x轴上P（-d，0）点，沿y轴正向发射一个质量为m、电荷量大小为q的带负电粒子，粒子的速度大小为vo，粒子刚好从坐标原点O射出磁场；若只增大粒子的发射速度大小，使粒子垂直y轴射出磁场，结果粒子在电场中运动d的距离，速度为零，不计粒子的重力，求：
(1)匀强磁场的磁感应强度大小；
(2)匀强电场的电场强度大小；
(3)继续增大粒子的发射速度大小，要使粒子不能从x=d射出电场，粒子的发射速度最大为多少。
【答案】解： (1)当粒子以大小为v0的速度射入磁场，粒子在磁场中做圆周运动的半径
根据牛顿第二定律有
解得
(2)设粒子射出速度大小为v1，由题意知，粒子在磁场中做圆周运动的半径r2=d
根据牛顿第二定律
粒子进入电场后，根据动能定理有
解得
(3)设粒子射出速度增大为v时，粒子刚好不从x=d射出电场设粒子在磁场中做圆周运动的半径为r，根据牛顿第二定律有：
设粒子出磁场时速度与x轴正向夹角为θ，根据几何关系有
粒子出磁场时，沿x轴正向的分速度vx=vcosθ
粒子沿电场方向做匀减速运动，根据运动学公式有
根据牛顿第二定律有qE=ma
解得v=3v0
【知识点】带电粒子在有界磁场中的运动；带电粒子在电场与磁场混合场中的运动
【解析】【分析】(1) 粒子从 P 点沿 y 轴正方向射入磁场，从 O 点射出，由几何关系确定圆周运动半径，再由洛伦兹力提供向心力求磁感应强度。
(2) 粒子垂直 y 轴射出磁场时，确定新的圆周运动半径，结合电场中动能定理求电场强度。
(3) 粒子刚好不从 x=d 射出电场时，沿 x 方向分速度减为 0，结合几何关系、运动学公式和牛顿定律求最大发射速度。
1 / 1甘肃省兰州第一中学2024-2025学年高三上学期第三次诊断考试物理试题
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．卢瑟福在1919年以粒子（）撞击氮原子核（），产生核反应，该反应生成两种粒子，其中一种为，则另一种粒子为（　　）
A．电子 B．中子 C．质子 D．氘核
2．图示为描述某根弹簧的伸长量与所受拉力之间关系的图像，下列关于这根弹簧的说法中，正确的是（　　）
A．弹簧的劲度系数是2 N/m
B．弹簧的劲度系数是2×103N/m
C．当受800 N的拉力作用时，弹簧的长度是40 cm
D．当弹簧伸长为20 cm时，弹簧产生的拉力是200 N
3．如图所示，某空间中存在磁感应强度B随时间t变化的以下四种磁场中，能产生电场但不能产生电磁波的是（　　）
A． B．
C． D．
4．如图所示，包含红、蓝两种颜色的一束复色光沿半径方向射入一块半圆形玻璃砖，在玻璃砖底面的入射角为i，经过折射后射出到空气中，下列说法正确的是（　　）
A．a光为红光，b光为蓝光
B．玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率
C．在玻璃砖中，a光的传播速度小于b光的传播速度
D．若入射角i逐渐增大，则b光的折射光首先消失
5．下列说法正确的是（　　）
A．布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒分子的无规则运动
B．在绝热过程中，外界对物体做功，物体的内能一定增加
C．分子间的作用力总是随分子间距减小而增大
D．已知水的摩尔质量为18g/mol和水密度为1g/cm3可估算出1mol水分子的个数
6．如图所示，一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，该过程中气体内能增加了120J，已知状态A气体的温度为。下列说法正确的是（　　）
A．气体在状态B时的温度为
B．气体在此过程中吸收了200J的热量
C．状态B气体中每个分子动能与状态A相比较或多或少都有所增加
D．状态B时气体单位时间内对容器壁单位面积上碰撞的分子数为状态A时的一半
7．图是学校通过校门外变压器给学校供电的示意图。两条输电线的总电阻等效为图中的r，为便于分析，假设所有用电器都是同一规格的电灯，理想变压器的输入电压不变。受疫情影响，校园内工作的用电器减少为原来的一半，则下列说法正确的是（　　）
A．变压器的输入功率减小为原来的一半
B．输电线r上损耗的功率减少为原来的1/4
C．工作的同一电灯的电阻比原来略变小
D．工作的同一电灯实际功率比原来略变大
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．由20个国家持续25年、投入数万名科学家倾力合作的詹姆斯·韦伯太空望远镜被成功发射，被送入日—地拉格朗日L2点；如图所示的L1、L2、L3、L4、L5为法籍意大利数学家拉格朗日指出的太阳和地球所在同一平面上的5个拉格朗日点。韦伯太空望远镜位于这个点上，在太阳与地球共同引力作用下，可以几乎不消耗燃料而保持与地球同步绕太阳做圆周运动。下列说法正确的是（　　）
A．韦伯太空望远镜绕太阳运动线速度比地球绕太阳运动的线速度小
B．韦伯太空望远镜绕太阳运动的向心加速度大于地球绕太阳运动的向心加速度
C．韦伯太空望远镜在L2点处于平衡状态
D．同一飞行器稳定在L2处所受太阳和地球引力的合力比稳定在L1处大
9．如图所示，倾角为的光滑斜面上，质量分别为、的a、b两物块，用一轻弹簧相连，将a用细线连接在木板上，调整细线使之与斜面平行且使系统静止时，物块b恰与斜面底端的挡板无弹力，此时弹簧的形变量为x。重力加速度为g，若突然剪断细线，弹簧始终处于弹性限度内，则（　　）
A．剪断细线瞬间，挡板对物块b弹力为0
B．剪断细线瞬间，物体b的加速度为
C．剪断细线瞬间，物体a的加速度为
D．剪断细线后，物块a沿斜面向下运动时动能最大
10．现代科学研究中常要用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。如图甲所示，上、下为电磁铁的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室（图乙为真空室俯视图），电子在真空室中做圆周运动，从上往下看，电子沿逆时针方向运动（如图乙所示）。电磁铁线圈中电流的大小、方向可以变化，产生的感生电场使电子加速。若电磁铁产生的磁场在真空室中为匀强磁场，方向与电子运动平面垂直，磁感应强度的大小满足关系式：（k为大于零的常数），且在时有一电子从电子枪由静止释放，设电子的电荷量为e、质量为m，其运动半径为R且保持不变。则下列说法正确的是（　　）
A．电磁铁产生的磁场方向在甲图中为竖直向下
B．电子的加速度大小为
C．电子每转一周合外力的冲量为
D．电子每转周增加的动能为
三、非选择题：共5小题，共57分。
11．某同学用图(a)所示的装置验证牛顿运动定律
(1)下列说法正确的是　 　(填写字母代号)
A.打点计时器应使用工作电压在6V以下的交流电源
B.实验前，把木板的一侧垫高，以补偿打点计时器对小车的阻力及其他阻力
C.实验时必须满足钩码和滑轮的总质量远小于小车的质量
(2)该同学根据实验数据作出了加速度a与力F的关系图像如图(b)所示，图像不过原点的原因是　 　；若图像与纵轴截距为a0，斜率为k，则小车的质量M=　 　该值与小车的实际值相比　 　(选填“偏大”“偏小”或“相等”)
12．某实验小组的同学为了研究某热敏电阻的性质，进行了如下操作。
（1）已知该热敏电阻的阻值随环境温度的升高而增大，小组同学利用伏安法测量了常温以及高温环境下该热敏电阻的阻值，通过实验数据描绘了该热敏电阻在这两个环境下的图线，如图甲所示，则图线　 　（填“a”或“b”）对应的是高温环境。
（2）该小组的同学为了进一步研究热敏电阻的特性，设计了如图乙所示的电路。实验时，闭合开关S并调节滑动变阻器的滑片，读出电流表的示数分别为，已知定值电阻的阻值为，电流表的内阻为，则热敏电阻的阻值为　 　（用已知物理量符号表示）。
（3）该小组的同学得出了该热敏电阻的阻值关于温度t的关系式为。将该热敏电阻接入如图丙所示的电路中，已知恒压电源的电压为，定值电阻，接通电路后，理想电压表的示数为7 V，理想电流表的示数为0.7 A，则定值电阻　 　Ω，热敏电阻所在环境的温度为　 　℃。
13．如图所示，一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，AB的反向延长线过原点。已知气体在状态A时的压强。气体从状态A变化到状态B的过程中吸收的热量，求：
（1）气体在状态B时的体积VB；
（2）在气体从状态A变化到状态B的过程中，气体内能的增量ΔU。
14．如图所示，质量M=2kg（含挡板）的长木板静止在足够大的光滑水平面上，其右端挡板固定一劲度系数k=225N/m的水平轻质弹簧，弹簧自然伸长时，其左端到木板左端的距离L=1.6m，小物块（视为质点）以大小v0=10m/s的初速度从木板的左端向右滑上长木板，已知物块的质量m=0.5kg，弹簧的弹性势能Ep=kx2（其中x为弹簧长度的形变量），弹簧始终在弹性限度内，取g=10m/s2。
(1)若木板上表面光滑，求弹簧被物块压缩后的最大弹性势能Epm；
(2)若木板上表面粗糙，物块与木板间的动摩擦因数μ=0.2，请判断物块是否会压缩弹簧，若物块不会压缩弹簧，求最终物块到木板左端的距离s；若物块会压缩弹簧，求弹簧的最大形变量xm。
15．如图所示，在平面直角坐标系的第一象限内，y轴与x=d之间，有沿x轴正向的匀强电场，在第二象限内有垂直于坐标平面向里的匀强磁场，在x轴上P（-d，0）点，沿y轴正向发射一个质量为m、电荷量大小为q的带负电粒子，粒子的速度大小为vo，粒子刚好从坐标原点O射出磁场；若只增大粒子的发射速度大小，使粒子垂直y轴射出磁场，结果粒子在电场中运动d的距离，速度为零，不计粒子的重力，求：
(1)匀强磁场的磁感应强度大小；
(2)匀强电场的电场强度大小；
(3)继续增大粒子的发射速度大小，要使粒子不能从x=d射出电场，粒子的发射速度最大为多少。
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】原子核的人工转变
【解析】【解答】核反应方程为：
质量数守恒：，解得
电荷数守恒：，解得
该粒子质量数为1、电荷数为1，是质子（）。
故答案为：C。
【分析】根据核反应过程中的质量数守恒和电荷数守恒，计算未知粒子的质量数与电荷数，从而确定粒子种类。
2．【答案】B,C
【知识点】胡克定律
【解析】【解答】AB．由图像可知：当 时，伸长量 。
根据胡克定律 ，代入得：，故A错误，B正确；
C．当 时，由图像可知伸长量 。
弹簧的长度 = 原长 + 伸长量，题目中图像的 为伸长量，因此此时弹簧伸长量为 ，故C正确；
D．当伸长量 时，由胡克定律：，故D错误；
故答案为：BC。
【分析】结合胡克定律 ，从图像中读取拉力与伸长量的对应数据，计算劲度系数 。
3．【答案】C
【知识点】电磁场与电磁波的产生
【解析】【解答】A．磁场恒定不变（），不会产生电场，A不符合题意；
B．磁场随时间非均匀变化，会产生变化的电场，进而激发电磁波，B不符合题意；
C．磁场随时间均匀变化（），会产生稳定的电场，但稳定的电场无法再激发磁场，因此不能产生电磁波，C符合题意；
D．磁场随时间周期性变化，会产生同频率周期性变化的电场，能形成电磁波，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】根据麦克斯韦电磁场理论，变化的磁场会产生电场；均匀变化的磁场产生稳定的电场，非均匀变化的磁场产生变化的电场，而只有周期性变化的电场和磁场才能相互激发形成电磁波。
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】AB．从图中可见，b光的偏折程度比a光小，说明玻璃砖对b光的折射率更小，对a光的折射率更大。
可见光中，蓝光折射率大于红光，因此a光为蓝光，b光为红光，故AB错误；
C．根据光速公式 ，折射率越大，光在介质中的传播速度越小。
因为 ，所以 ，即a光在玻璃砖中的传播速度小于b光，故C正确；
D．全反射临界角公式为 ，折射率越大，临界角越小。
因为 ，所以a光的临界角更小，当入射角i逐渐增大时，a光的折射光先消失，故D错误；
故答案为：C
【分析】结合光的折射定律，比较a、b光的偏折程度判断折射率大小，再利用折射率与光速、全反射临界角的关系判断。
5．【答案】B
【知识点】布朗运动；物体的内能
【解析】【解答】A．布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的无规则运动，反映了液体分子在不停地做无规则热运动，由于固体颗粒是由大量颗粒分子组成的，所以布朗运动并不是悬浮固体颗粒分子的运动，A不符合题意；
B．在绝热过程中，与外界无热交换，根据热力学第一定律可知，外界对物体做功，物体的内能一定增加，B符合题意；
C．当分子力表现为斥力时，分子力随分子间距离的减小而增大，C不符合题意；
D．已知水的摩尔质量为18g/mol和水密度为1g/cm3可估算出1mol水分子的体积，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】改变物体的内能有两种方式，一种是做功，第二种是热传递，单纯的从一种方式的改变无法判断物体内能的变化。
6．【答案】B
【知识点】气体压强的微观解释；气体热现象的微观意义
【解析】【解答】A．由理想气体状态方程 ，已知 ，，，。
代入得：，故A错误；
B．气体对外做功 （外界对气体做功为 ）。
由热力学第一定律 ，已知 ，代入得：得。
即气体吸收了200J的热量，故B正确；
C．温度升高，分子平均动能增大，但并非每个分子的动能都增加，部分分子动能可能减小，故C错误；
D．压强 由分子平均动能和单位体积分子数共同决定：状态B体积是A的2倍，单位体积分子数为A的 ；但B温度更高，分子平均速率更大，单位时间碰撞次数大于A的一半，故D错误；
故答案为：B。
【分析】结合理想气体状态方程判断温度变化，利用热力学第一定律计算吸热量，再分析分子平均动能与压强的微观本质。
7．【答案】D
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】设原来有 盏电灯并联，每盏灯电阻为 ，则原负载总电阻 ；
用电器减半后，负载总电阻 ，即总电阻变为原来的2倍。
A．理想变压器输入电压 不变，副线圈电压 也不变。
原输出电流 ，现输出电流 ，因 ，故 ，输入功率 ，因此输入功率大于原来的一半，故A错误；
B．输电线损耗功率 ，因 ，故 ，即损耗功率大于原来的，故B错误；
C．电灯电阻随温度升高而增大，用电器减少后，电灯两端电压升高，实际功率变大，温度升高，电阻略变大，故C错误；
D．用电器减少后，副线圈总电流减小，输电线 上的电压损耗 减小，因此电灯两端电压 升高，由 可知，同一电灯的实际功率略变大，故D正确；
故答案为：D。
【分析】结合理想变压器的电压电流关系，分析用电器减少后负载电阻的变化，进而推导输出电流、功率损耗及电灯实际功率的变化。
8．【答案】B,D
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【解答】A．韦伯望远镜与地球绕太阳的角速度 相同，L2点到太阳的距离 。
由 可知，望远镜的线速度 ，故A错误；
B．由向心加速度公式 ，因 ，故 ，B正确；
C．韦伯望远镜在L2点做匀速圆周运动，太阳与地球引力的合力提供向心力，并非受力平衡（合力不为零），故C错误；
D．向心力 ，L2点到太阳的距离 （L1点到太阳的距离），因此同一飞行器在L2点所需向心力（即太阳和地球引力的合力）更大，故D正确；
故答案为：BD。
【分析】韦伯太空望远镜与地球同步绕太阳运动，角速度 相同，结合圆周运动公式 、，分析线速度、向心加速度的大小；再根据万有引力提供向心力的关系，比较不同拉格朗日点的合力大小。
9．【答案】A,D
【知识点】牛顿第二定律；牛顿运动定律的应用—连接体
【解析】【解答】系统静止时，物块b对挡板无弹力，对b受力分析：
，即弹簧弹力 ，弹簧此时为伸长状态，形变量为 。
A．剪断细线瞬间，弹簧弹力不变，对物块b：
沿斜面方向合力仍为 ，
因此挡板对b的弹力为0，A正确；
B．对物块b，沿斜面方向合力为0，故加速度为0，B错误；
C．对物块a，沿斜面方向受力：
重力分力 ，弹簧弹力 （沿斜面向下）。合力 ，
加速度 ，C错误；
D．物块a动能最大时，沿斜面方向合力为0，设此时弹簧伸长量为 ：
结合 ，得 。从初始位置（弹簧伸长 ）到平衡位置（弹簧伸长 ），物块a沿斜面向下运动的距离为，D正确；
故答案为：AD。
【分析】先分析系统静止时弹簧的弹力，再利用弹簧弹力瞬间不变的特点，对剪断细线瞬间的a、b分别受力分析，最后通过合力为零的位置判断物块a的最大动能位置。
10．【答案】D
【知识点】冲量；感应电动势及其产生条件
【解析】【解答】A．电子逆时针加速运动，感应电场顺时针；由楞次定律，磁场应竖直向上，A错误；
B．由法拉第电磁感应定律可知，感生电动势
电子运动轨道处感生电场的场强大小
由牛顿第二定律可得电子的加速度大小为
故B错误；
C．电子每转一周合外力的冲量由于电场力是定值，电子运动一周的时间逐渐减小，故电子每转一周合外力的冲量不是定值，故C错误；
D．电子在圆形轨道中加速一周的过程中，感生电场对电子做功大小为
，动能增加量为，故D正确。
故选D。
【分析】先根据楞次定律判断磁场方向，再利用洛伦兹力提供向心力、感生电场加速及动能定理，逐一推导加速度、冲量和动能增量的表达式。
11．【答案】B；平衡摩擦力过度；；相等
【知识点】探究加速度与力、质量的关系
【解析】【解答】(1)A．电火花计时器的工作电压为220V的交流电压，故A错误；
B．为了使小车所受合力为绳子的拉力，应平衡摩擦阻力即把木板的一侧垫高，以补偿打点计时器对小车的阻力及其他阻力，故B正确；
C．由于实验中可通过力传感器读数绳子的拉力即小车的合力，则实验时不用满足钩码和滑轮的总质量远小于小车的质量，故C错误。
故答案为：B；
(2)由图示图象可知，拉力为零时小车已经产生加速度，说明小车受到的合力大于细线的拉力，这是由于平衡摩擦力时木板倾角过大、平衡摩擦力过大造成的；
由牛顿第二定律可得
即
由图像可知
得
理论为
得，由此可知，小车质量与实际时的相等。
故答案为： B ； 平衡摩擦力过度 ； ； 相等 ；
【分析】(1) 分析实验装置与操作要点：电火花计时器的工作电压、平衡摩擦力的目的、力传感器的作用，以此判断选项正误。
(2) 分析 a F 图像截距的物理意义：截距源于摩擦力平衡过度；由牛顿第二定律推导图像斜率与小车质量的关系，判断测量值与实际值的偏差。
12．【答案】b；；17.5；40
【知识点】伏安法测电阻
【解析】【解答】（1）图线的斜率表示电阻的倒数，图甲中图线b对应的阻值大于图线a对应的阻值，所以图线b对应的为高温环境。
故答案为： b ；
（2）由图乙可知，通过热敏电阻的电流为
热敏电阻两端电压
则热敏电阻的阻值为
故答案为： ；
（3）由图丙可知，流过定值电阻的电流为
又理想电流表示数为0.7 A，则通过热敏电阻的电流为
则定值电阻的阻值为
又两端电压为2 V，则
代入
解得。
故答案为： 17.5 ； 40 ；
【分析】(1) 该热敏电阻阻值随温度升高而增大，I-U 图线斜率为电阻倒数，斜率越小电阻越大，对应高温环境。
(2) 分析图乙电路结构，利用并联电路电压相等、电流之和的规律，结合欧姆定律推导热敏电阻阻值。
(3) 分析图丙电路的串并联关系，结合欧姆定律和热敏电阻阻值与温度的关系式，计算定值电阻 R2 和环境温度。
13．【答案】解：（1）气体从A状态变化到B状态的过程中做等压变化，有
根据图像
解得
（2）气体对外界做的功为
根据热力学第一定律，在气体从状态A变化到状态B的过程中，气体内能的增量ΔU为
【知识点】热力学第一定律及其应用
【解析】【分析】(1) 由V-T图线过原点，判断气体做等压变化，利用盖-吕萨克定律 求解状态B的体积。
(2) 先计算气体对外做功 ，再结合热力学第一定律 求内能增量。
14．【答案】解：（1）经分析可知，弹簧的弹性势能最大时，物块和木板具有共同速度，设为v，有：
解得：v=2m/s
根据能量守恒定律有：
解得：
（2）假设物块不会压缩弹簧，且物块在木板上通过的距离为s1，有：
解得：
由于s1＞L，故物块会压缩弹簧，由能量守恒定律有
解得：
【知识点】能量守恒定律
【解析】【分析】(1) 木板上表面光滑时，物块压缩弹簧至最短时，物块与木板共速，系统动量守恒，同时机械能守恒，可求最大弹性势能。
(2) 木板上表面粗糙时，先假设物块不压缩弹簧，用能量守恒计算相对位移，若大于 L 则会压缩弹簧，再用动量守恒和能量守恒联立求解最大形变量。
15．【答案】解： (1)当粒子以大小为v0的速度射入磁场，粒子在磁场中做圆周运动的半径
根据牛顿第二定律有
解得
(2)设粒子射出速度大小为v1，由题意知，粒子在磁场中做圆周运动的半径r2=d
根据牛顿第二定律
粒子进入电场后，根据动能定理有
解得
(3)设粒子射出速度增大为v时，粒子刚好不从x=d射出电场设粒子在磁场中做圆周运动的半径为r，根据牛顿第二定律有：
设粒子出磁场时速度与x轴正向夹角为θ，根据几何关系有
粒子出磁场时，沿x轴正向的分速度vx=vcosθ
粒子沿电场方向做匀减速运动，根据运动学公式有
根据牛顿第二定律有qE=ma
解得v=3v0
【知识点】带电粒子在有界磁场中的运动；带电粒子在电场与磁场混合场中的运动
【解析】【分析】(1) 粒子从 P 点沿 y 轴正方向射入磁场，从 O 点射出，由几何关系确定圆周运动半径，再由洛伦兹力提供向心力求磁感应强度。
(2) 粒子垂直 y 轴射出磁场时，确定新的圆周运动半径，结合电场中动能定理求电场强度。
(3) 粒子刚好不从 x=d 射出电场时，沿 x 方向分速度减为 0，结合几何关系、运动学公式和牛顿定律求最大发射速度。
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