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物 理 试 卷
满分 100 分，考试用时 75 分钟。
一、单项选择题：本题共 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
一项是符合题目要求的。
1．如题 1 图所示，重力大小为 G的木块，在恒定推力的作用下沿倾角为 的光滑固定斜面匀速向上运动，
推力沿斜面向上，则推力大小为
A．Gsin B．G C．G tan D．G cos
2．造影剂是为增强影像观察效果而注入到人体组织或器官的化学制品。其内含少量作为示踪物质的放射性
元素。其中一种放射性元素为 131 131 13153 I ，其衰变方程为 53 I 54 Xe X ，半衰期为 8 天。则
A．X 粒子是中子
B．一个 13153 I 中有 78 个中子
C．一个 13153 I 比一个
131
54 Xe 多一个质子
D．经过 16 天，注入到人体组织的 13153 I 会全部发生衰变
3．某同学设计了一种利用海浪发电的装置，其原理图如题 3 图所示，海浪上下起伏驱动空气流动，进而推
动涡轮机带动发电机发电。在海水上升最初阶段，阀门K1 、K 2 关闭，海水推动活塞压缩气体，气室内气
体可视为质量不变的理想气体，气室、活塞与外界无热交换，则该阶段
A．外界对气室内气体不做功 B．气室内气体内能减小
C．气室内气体温度升高 D．气室内气体压强减小
4．“战绳”是一种备受青睐的高强度健身器材。使用时健身者双手各握一根绳，上下抖动产生沿绳传播的
波，可视为简谐横波。题 4 图甲是其中一根绳在 t 0.2 s 时的波形图，绳上有一质点 P，其平衡位置坐标
为 x 2 m，题 4 图乙是质点 P的振动图像。则
A．该波的频率为 0.8 Hz
B．该波的波速为5 m / s
C．该波沿 x轴正方向传播
D． t 0.5 s时，质点 P的加速度方向沿 y轴负方向
5．为测量某一半径为 R的类地行星的第一宇宙速度，某同学设计了如下实验：在距离行星表面高度为
h(h R)处，将一可视作质点的测速探头以水平速度 v0抛出，测得探头落地点与抛出点的水平距离为 x。
不计行星大气的阻力，不考虑行星自转的影响。则
A．增大探头抛出速度，落地时间将增大
B．增大探头抛出速度，落地时速度与水平方向的夹角将增大
hv2
C．该行星的表面重力加速度 g 0
x2
v
D．该行星的第一宇宙速度v1 0 2hRx
6．在题 6 图所示的电路中，a、b、c为固定的三个触点，理想变压器原、副线圈的匝数比为 2∶1，四个定
值电阻的阻值均为 R，交变电源输出电压的有效值恒为 U。开关 S 可与不同触点相连，则
U
A．S 与 a相连，流过R1的电流有效值为 3R
U
B．S 与 a相连， R2 两端的电压有效值为 2
U 2
C．S 与 b相连， R1的电功率为 81R
D．S 与 c相连，变压器的输入功率最大
7．如题 7 图所示，一电荷量为Q(Q 0)的点电荷固定于 O点，且在整个空间中存在竖直方向的匀强电场
（图中未画出）。一个质量为 m、电荷量为 q(q 0) 的带电粒子在水平面内绕O 做速率为 v1的匀速圆周运
3
动，两点电荷之间的距离为 L，OO L。若在某一时刻撤掉匀强电场，并从此时开始计时，经过时间
3
t1速度方向第一次变化90 ，紧接着又经过时间 t2 速度方向又变化了90 ，此时带电粒子的速率为 v2。已知
静电力常量为 k，不计粒子重力。则
A．匀强电场方向竖直向下
6kQ
B．匀强电场的电场强度大小为
3L2
C． v1 v2
D． t1 t2
二、多项选择题：本题共 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，选对但不全的得 3 分，有错选的得 0 分。
8．某同学设计了一种基于平行板电容器的位移传感器，其原理如题 8 图所示。其中 E为恒压电源，R为定
值电阻，电容器左极板固定，右极板通过绝缘轻杆与物体相连。闭合开关 S，物体发生一小段位移的过程中，
电流表 G 中有从 M到 N的电流，则
A．电容器所带的电荷量减小 B．电容器的电容增大
C．物体的位移方向是水平向右 D．电容器极板间电场强度增大
9．如题 9 图所示，EF为一竖直光屏，在其左侧有一底面 MN与光屏平行的透明介质半球体，其半径为 R，
O为球心，半径 OQ与底面 MN垂直。在 MO的中点 P处放置一点光源，该光源能发出由 a光和 b光组成
5
的复色光。已知该介质对 a光的折射率为 ，对 b光的折射率为 2 ，且从 Q点出射的 a光在介质中传播
2
的时间与其从 Q点到达光屏的时间相同，则
A．真空中 a光光子动量小于 b光光子动量
B．该介质中 a光与 b光传播的速度之比为 5 : 2 2
5 3R
C．半球体的 Q点到光屏 EF的垂直距离为
8
D．在 MQN半球面上存在部分区域仅有 a光出射
10．如题 10 图所示，在足够长的水平面上有两个质量分别为 3m和 m的物块 P、Q（P、Q 紧靠在一起但不
粘连）。一根弹性绳一端固定在天花板上 O点，另一端穿过水平固定挡板上的光滑小孔O 后，系于物块 P
上。物块 P、Q 可视为质点，弹性绳的弹力与其形变量的关系满足胡克定律，原长等于 O、O 间距离，劲
12mg 1
度系数 k E kx2为 ，弹性绳的弹性势能满足 p ，x为其形变量。将物块 P、Q 从 a点静止释放，向5L 2
右运动到 d点时 P、Q 恰好分离。已知 O、O 、c三点在一条直线上且 Oc垂直于地面，O c L，O a 2L，
3
b为 ac的中点，已知物块 P、Q 与地面的动摩擦因数为 ，则
3
A．P 在 a点受到的摩擦力大于在 b点受到的摩擦力
32mgL
B．物块从 a点运动到 d点的过程中摩擦力对 P 做功为
15
2 3g
C．P、Q 在 c点的加速度大小为
15
2 30gL
D．P、Q 分离时的速度大小为
15
三、非选择题：本题共 5 小题，共 57 分。
11．（7 分）某实验小组利用如题 11 图甲所示的实验装置探究圆周运动的向心力大小 F与线速度大小 v之间
的关系。力传感器固定于支架上，不可伸长的细绳一端固定在力传感器上的 O点，另一端连接小球，小球
下方固定一宽度为 5 mm 的遮光片，测得小球与遮光片总质量为 50 g，光电门固定于 O点正下方的水平桌
2
面上，当地重力加速度为 g 9.8 m / s 。实验步骤如下：
（1）将小球拉升到一定高度后静止释放（细绳始终伸直），用光电门记录小球第一次经过最低点时的遮光
时间为 2.5 ms，则小球经过最低点的速度大小 v ________ m / s ；（结果保留两位有效数字）
（2）通过力传感器的示数可得出小球第一次通过最低点时细绳的拉力大小为 0.97 N，则小球第一次通过最
低点时的向心力大小为 F ________N；（结果保留两位有效数字）
（3）改变小球静止释放的高度，重复步骤（1）、（2）测得多组数据，通过计算机处理拟合出 F v图线如
题 11 图乙所示，由此可初步得出结论：在其他条件不变的情况下，随着小球的线速度增大，向心力变化量
F v F的大小 与线速度变化量的大小 的比值 ________（填“增大”“减小”或“不变”）。
v
12．（9 分）空间站和卫星长期处于复杂恶劣的辐射环境中，高能粒子辐照会导致太阳能电池性能退化。某
研究小组依据“特种电源前沿交叉技术”的研究成果，利用实验室提供的模拟电子束辐照源，对一片 GaAs
（砷化镓）太阳能电池进行了辐照实验，并利用实验数据做出该电池在辐照前后的伏安特性曲线，以评估
其损伤程度。
实验小组按如题 12 图甲所示电路连接器材，将滑动变阻器 R的滑片调至最左端。闭合电键 S，用一定强度
的光照射电池，保持光照强度不变，调节滑动变阻器 R，记录滑片在不同位置时电压表和电流表的读数 U、
I，并描绘 I U图线如题 12 图乙曲线 a，增大为另一辐射强度，重复实验并描绘出 I U 图线如题 12 图乙
中曲线 b所示。电流表和电压表均可视为理想电表。
（1）由曲线可知，辐射强度增大以后，电池的电动势________（填“变大”或“变小”）；
（2）辐射强度增大前，电压表读数为 0.8 V 时，电流表的读数是________mA；要让辐射强度增大以后电压
表的读数也为 0.8 V，需将滑动变阻器接入电路的阻值改变________ ；（结果均保留三位有效数字）
（3）填充因子 F 是评价太阳能电池性能优劣的关键参数。其定义为：电池的最大输出功率Pmax 与电动势 Eoc、
P
短路电流 I sc乘积的比值，表达式为： max F 。EocIsc
根据题 12 图乙曲线 b，辐射强度增大以后该电池的填充因子 F ________ % 。（结果保留三位有效数字）
13．（10 分）某同学设计了如题 13 图所示方案，探究金属杆在磁场中的运动情况。足够长的光滑金属直导
轨 MN和 PQ固定在同一水平面上，两者平行且相距 L，M、P间接入阻值为 R的定值电阻，空间有垂直于
水平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为 B。质量为 m、电阻不计的金属杆垂直导轨放置，不可伸长的轻
绳一端系于金属杆的中点，另一端跨过光滑定滑轮与质量为 2m的重物相连。导轨电阻不计，忽略回路电流
产生的磁场，金属杆运动过程中始终与轻绳及导轨垂直且回路接触良好，重力加速度大小为 g。测得细绳与
水平方向夹角为60 时，金属杆速度大小为 v，求此时：
（1）回路中感应电流的大小；
（2）金属杆所受安培力的大小；
（3）重物重力的功率大小。
14．（13 分）如题 14 图所示，竖直面内存在两个半径分别为 R和 4R的同心圆Ⅰ与Ⅱ，两圆圆心为 O。Oa
为圆Ⅱ上一条竖直半径。两圆间的环形区域内（包含两圆形边界）分布有磁感应强度大小为 B、方向垂直两
圆所在平面向里的匀强磁场。磁场区域左侧有一足够长且平行于 Oa的线状粒子源，P为粒子源上一点，PO
垂直于 Oa。粒子源上各处均能沿 PO方向发射速度大小不同的质子。若质子电荷量为 q，质量为 m，重力
不计，不考虑质子间的相互作用。
（1）从 a点进入磁场的质子速度至少为多大才可能进入圆Ⅰ；
（2）P点发射的质子进入磁场后恰好没有进入圆Ⅰ，则此质子的速度为多大；
3qBR
（3）若所有质子的发射速度大小均为 ，已知从粒子源上 Q点出发的质子是进入磁场至到达圆Ⅰ用时
m
最短的。求此最短时间及 PQ的距离。
15．（18 分）如题 15 图所示，水平地面上固定一竖直弹性挡板 P，挡板右侧空间存在电场强度大小为 E，
2qE
方向水平向左的匀强电场。质量为 3m的物块B静止于水平面上的Q点，B与地面间的动摩擦因数等于 ，
mg
且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。质量为 m的光滑物块 A，带电量为 q(q 0) ，某时刻，A 以水平向右的
速度 v0 与 B 发生弹性碰撞。若 A 与挡板之间的碰撞无动能损失，B 的速度减为零之前 A 不会与之发生碰撞。
两物块均可看作质点，碰撞过程中电荷不转移，水平面足够长，重力加速度大小为 g。
（1）求 A 与 B 第一次碰撞后瞬间各自的速度大小；
（2）为保证在 B 的速度减为零之前 A 不会与之发生碰撞，求 Q点与挡板之间的最小距离 s；
（3）求第 n次碰撞使 B 向右运动的距离以及 B 全过程因与地面摩擦产生的热量。
物理参考答案
选择题：共 10 小题，共 43 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，每小题 4 分；第 8~10 题有多项符合题目要求，每小题 5 分，全部选对的给 5 分，选对但
不全的给 3 分，有选错的给 0 分。
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 A B C B D C D BD AC CD
三、非选择题：本题共 5 小题，共 57 分。
11．（除特殊标注外，每空 2 分，共 7 分）
（1）2.0 （2）0.48 （3）增大（3 分）
12．（除特殊标注外，每空 2 分，共 9 分）
（1）变小 （2）25.9~26.1 35.7~36.1 （3）71.0~76.0（3 分）
13．（10 分）
解：（1）设金属杆速度为 v时，感应电动势大小为 E，感应电流大小为 I。
由 E BLv①
I E ②
R
I BLv得 ③
R
（2）设金属杆安培力的大小为 F。
由F BIL④
B2L2F v得： ⑤
R
（3）设重物速度为 v ，功率大小为 P。
由 v v cos 60 ⑥
P 2mgv ⑦
得： P mgv⑧
评分标准：本题共 10 分。正确得出⑤、⑧式各给 2 分，其余各式各给 1 分。
14．（13 分）
解：（1）临界轨迹如图 1
由图可知： 2r1 4R R①
2
qv1B m
v1 ②
r1
v 3qBR联立①②，解得 1 ③2m
（2）临界轨迹如图 2
2
由图可知： r2 (4R)
2 r2 R
2
④
2
qv2B
v
m 2 ⑤
r2
15qBR
联立④⑤，解得 v2 ⑥2m
（3）临界轨迹如图 3
2
qv3B m
v3 ⑦
r3
故 r3 3R⑧
若质子在磁场中的时间最短，则其在磁场中的弦长最短，即如图 3。
qv B m 4π
2
则 3 2 r3 ⑨T
t 1 T ⑩
6
t πm得：
3qB
PQ 4Rcos60 2R
评分标准：本题共 13 分。正确得出③式给 2 分，其余各式各给 1 分。
15．（18 分）
解：（1）AB 碰：
mv0 mvA1 3mvB1 ①
1 mv2 1 mv2 10 A1 3mv
2
2 2 2 B1
②
1 1
可得 vA1 v2 0
， vB1 v0 ③2
（2）对 B： 3mgt1 0 3mvB1④
t mv0 x v
2
， B1
t1 mv0
1 ⑤4qE B1 2 16qE
只需保证第一次到第二次碰时：如图 4
2
v2 v 2 2EqA1 A1 x
v0
m B1

8
v 2 2A1 v0 ⑥4
vA1 v A Q Q x A1对 从 1到 2 ， B1 t2 A1
2 2 mv0
tA1 ⑦4qE
2 1 mv0
t2 t1 tA1 ⑧4qE
t 2
A 从 Q到 P 再到Q ， S v 2 qE t2 1 A1 ⑨2 2m 2
S 6 2 5 mv2 ⑩
128qE 0
（3）第一次碰后 B 的位移 x1 0
对 B： 3mgxB1 0
1
3mv2B1 2
mv2x 0B 16qE
1 1
对 A： qEx mv 2 2B1 2 A
1 mv 2 A1
v 2A 1 v 4 0
n 1
v 2 1 n 1
同理可知： vBn 0

， xBn xB1 2 4 8
B 的总位移为：
x 1
n
1 1

x 8
n 1 mv2 20 mv0 1 Q 1 B1 1 ， xQ 1 n 1 8 7 8 16qE 14qE 8
8
摩擦生热：Q 3 mgx 3 2 1 3Q mv0 1 n mv
2
0 7 8 7
评分标准：本题共 18 分。正确得出③式给 2 分，其余各式各给 1 分。

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