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物 理
注意事项:
1. 答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在试卷、答题卡上。
2. 回答选择题时,选出每小题答案后,用 2B 铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动, 用橡皮擦干净后再选涂其他答案标号。回答非选择题时, 将答案写在答题卡上, 写在本试卷上无效。
3. 考试结束后, 将本试卷和答题卡一并交回。
一、选择题:本题共 10 小题，共 46 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 6 分，全部选对的得 6 分，选对但不全的得 3 分，有选错的得 0 分。
1. 如图,一只氢气球通过细绳固定在某处,在水平风力 作用下处于静止状态。设细绳与竖直方向的夹角为 ,细绳中拉力为 。因水平风力变化,气球再次平衡时 角变大,则
A. 风力 变小 B. 拉力 不变 C. 拉力 变大 D. 拉力 变小
2. 某款智能电动汽车进行自动驾驶测试, 在沿直线行驶的一段过程中, 若汽车在中间时刻的动能与在中间位置的动能相等, 则其可能的运动是
A. 汽车做匀加速直线运动
B. 汽车做加速度减小的加速直线运动
C. 汽车做加速度增大的减速直线运动
D. 汽车先做加速度减小的减速直线运动,紧接着又做加速度增大的加速直线运动
3. 激光是原子受激辐射产生的光。当原子处于激发态 时,若恰有能量 的光子从附近通过,在入射光的电磁场影响下,原子会跃迁到低能级 ,从而辐射出新光子。已知光速为 , 普朗克常量为 ,则新光子的
A. 频率可能大于 B. 能量可能小于
C. 波长为 D. 动量为
4. 图甲为某砖坯切割机，原理如图乙所示。工作时，砖坯随水平传送带一起沿直线运动，钢丝在长为 的力臂作用下绕 点转动切割,两者配合保证砖坯的切割面竖直。已知某切割瞬间,传送带的速度为 ,钢丝转动的角速度为 ,力臂与竖直方向的夹角为 ,则
乙
甲
A. B.
C. D.
5. 设想在赤道上建造如图所示的“太空电梯”，宇航员可通过竖直的电梯直通空间站。超级缆绳将地球赤道上的固定基地、同步空间站和配重空间站连接在一起, 使它们随地球同步旋转。已知同步空间站位于地球同步卫星轨道上, 则
A. 电梯上的乘客一直处于完全失重状态
B. 同步空间站两侧的缆绳对其作用力的合力为零
C. 配重空间站受到的地球引力大于其圆周运动的向心力
D 配重空间站外部零件脱落后将随配重空间站一起绕地球同步旋转
6. 某实验电路如图所示, 交流发电机经过两个理想变压器对负载供电。已知交流发电机输出电压有效值恒定,两变压器间串有电阻 ,负载为纯电阻。当升压变压器原、副线圈匝数比为 时,电阻 的功率为 ,对负载的输电效率为 ; 若调节升压变压器原、副线圈匝数比为 ,则
A. 电阻 的功率变为 B. 电阻 的功率变为
C. 对负载的输电效率变为 D. 对负载的输电效率变为
7. 如图甲，某景观喷泉正以喷头为中心，在同一竖直面内向各个方向以相同大小的初速度将水喷出， 落到水平湖面上,空气阻力忽略不计。以喷头为坐标原点 ,水平方向为 轴,竖直方向为 轴建立坐标系, 如图乙所示。已知图乙中实曲线为部分水流的轨迹, 虚曲线为水流的包络线 (与所有水流的轨迹均相切的曲线),虚曲线的方程为 。取重力加速度 ,则
甲
乙
A. 水喷出时速度大小为
B. 水喷出后在空中飞行的最长时间为
C. 水流飞行的最大水平位移为
D. 水平位移最大的水流在空中的时间为
8. 某同学自制双缝干涉实验装置，在纸板上割出一条窄缝，于窄缝中央沿缝方向固定一根拉直的头发丝形成双缝，将该纸板与墙面平行放置，如图所示。用 、 两单色激光从同一位置分别照射双缝，均能在墙面上观察到干涉条纹，且 光相邻两条亮条纹间的距离比 光大，则
A. 光的波长比 光小
B. 光的频率比 光小
C. 若换用更粗的头发丝， 光相邻两条亮条纹间的距离变小
D. 若增大纸板与墙面的距离， 光相邻两条亮条纹间的距离变小
9. 如图甲，固定有蜂鸣器的滑块在 、 间做简谐运动， 点为平衡位置。小明使用该装置时听到蜂鸣器的频率会变化，为解释该现象查阅资料后发现，当观察者静止时，其接收频率 与波源移动速度 的关系如图乙所示(取波源靠近观察者时速度为正)，其中 为波源频率。现将滑块推至 点由静止释放，小明的耳朵在 点正右侧，已知 、 为关于 点对称的两点，蜂鸣器发声频率为 ,则物块
图甲
图乙
A. 到达 点时,小明听到的频率等于
B. 同向经过 、 两点时，小明听到的频率相同
C. 连续两次经过 点时,小明听到的频率相同
D. 从 点到 点的过程中，小明听到的频率先大于 ,后小于
10. 如图甲，质量 的滑块(可视为质点)带电量 ，处在沿斜面向下的匀强电场中。 滑块从固定的粗糙绝缘斜面底端开始以初速度 沿斜面向上运动,一段时间后撤去匀强电场。以出发点 为原点沿斜面向上建立坐标系,整个运动过程中滑块速度的平方随位置坐标变化的关系如图乙所示,斜面倾角 ,取 ,重力加速度 ,则
图甲
图乙
A. 斜面的动摩擦因数为 0.25 B. 电场强度的大小为
C. 滑块出发后 1s 撤去匀强电场 D. 整个过程中滑块机械能减少了 33J
二、非选择题:本大题共 5 小题，共 54 分。其中 13~15 题解答时要求写出必要的文字说明、方程 式和重要的演算步骤; 有数值计算时, 答案中必须明确写出数值和单位。
11.(6 分)在做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，小红将 的纯油酸配制成 的油酸酒精溶液，用注射器测得1mL 溶液为 80 滴。
图甲
图乙
(1)某次实验，小红把 1 滴该溶液滴入撒有痱子粉的盛水浅盘，待液面稳定后，呈现出如图甲所示的“锯齿”边沿图样，出现该图样的可能原因是_____。
A. 浅盘中装的水量过多 B. 油酸酒精溶液滴的过少
C. 油酸酒精溶液放置时间过久 D. 痱子粉撒得太多，且厚度不均匀
(2)小红调整后再次实验，把 1 滴该溶液滴入撒有痱子粉的盛水浅盘，待液面稳定后，将带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上, 用彩笔在玻璃板上描出油酸膜的轮廓, 其形状如图乙所示, 坐标方格中正方形的边长为1cm，则滴入浅盘中的纯油酸体积为_____c ，由此可估测出油酸分子的直径是_____m。
12. (10 分)某物理实验小组研究两种热敏电阻，PTC 阻值随温度的升高而增大，NTC 阻值随温度的升高而减小，两个热敏电阻常温下阻值约为 10.0Ω。实验室可用的器材如下:
甲
乙
A. 电源 (电动势 ,内阻约 )
B. 电流表 (量程 ,内阻 )
C. 电流表 (量程 ,内阻 约为 )
D. 滑动变阻器
E.滑动变阻器
F. 定值电阻
G.单刀单掷开关、单刀双掷开关各一个、导线若干
设计如图甲所示的电路图进行实验, 请回答下列问题:
(1)若要求热敏电阻两端的电压可以从零开始进行调节，应选择接入电路中的滑动变阻器为_____(填“ ”或“ ”)；
(2)用 表示电流表 的示数， 表示电流表 的示数，通过实验画出两个热敏电阻分别接入电路时的 - 图像如图乙中 所示。判断 图线所测电阻类型为_____、 图线所测电阻类型为_____；(填“PTC”或“NTC”)
(3)若将PTC热敏电阻与一个定值电阻 串联后接在同一电源上，当温度升高时，定值电阻 两端的电压 (填“变大”“变小”或“不变”)；
(4)根据图乙，若以 为通过热敏电阻的电流，当 ，PTC 的功率为_____ 、NTC 的功率为_____W(结果均保留三位有效数字)。此种方法下，二者功率的计算值均比实际功率值_____(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
13.(10分)图甲是洛伦兹力演示仪，其简化模型如图乙所示。励磁线圈能在以 点为圆心、半径为 的玻璃泡内产生垂直于纸面的匀强磁场。圆心 正下方 处的 点固定一电子枪,能水平向左射出一定速率的电子。当磁感应强度大小为 时,电子做圆周运动的圆心恰好为 点。已知电子质量为 ,电荷量为 ,不考虑出射电子间的相互作用。
图甲
图乙
(1)判断匀强磁场的方向，并求出电子初速度的大小；
(2)将匀强磁场反向，并调整其大小，使电子恰好垂直打到玻璃泡上，求此时电子做匀速圆周运动的半径及匀强磁场磁感应强度的大小。
14. (12 分) 如图所示,竖直平面内倾角为 的光滑倾斜轨道 与圆弧形光滑管道 平滑连接, 圆弧圆心为 、半径为 为圆弧最高点。长木板 静止在足够长的水平台面上, 最右端静置一滑块 。 从 点滑上 ，在 点与 发生弹性正碰，碰撞时间极短， 始终能在 板上。 已知 与水平台面间的动摩擦因数为 与 之间的动摩擦因数为 刚到达 点尚未与 发生碰撞时,对 管道的压力恰好为 0 。滑块均可看作质点, 的质量均为 ,忽略空气阻力,重力加速度为 ,求
(1) 在 点速度的大小 ；
(2) 与 碰撞后瞬间， 速度的大小 ；
(3) 与 作用过程中， 与 右端的最大距离 。
15. (16 分) 如图，水平面(纸面)内固定有两足够长、光滑平行金属导轨，间距为 ，其左端接有阻值为 的定值电阻。一质量为 的金属杆 (长度略大于 )垂直放置在导轨上。在电阻和金属杆间,有两个垂直于纸面向里的匀强磁场,圆形磁场面积为 ,磁感应强度大小 随时间的变化关系为 ( 为大于零的常量); 矩形磁场 磁感应强度大小 。从 时刻开始,矩形磁场以速度 向右匀速运动; 时, 边恰好到达金属杆 处。之后,金属杆跟随磁场向右运动; 时,系统达到稳定状态。已知金属杆与导轨始终垂直且接触良好,整个过程金属杆未离开矩形磁场区域，不计金属杆和导轨电阻，磁场运动产生的其他影响可忽略，求:
(1) 到 时间内，流经电阻 的电荷量；
(2) 时刻， 加速度的大小；
(3) 到 时间内 与矩形磁场的相对位移。
物 理
1.【答案】C
对气球分析可知 ,则当 角变大时拉力 变大。故选 C。
2.【答案】D
A. 若汽车做匀加速直线运动, 则中间时刻的瞬时速度小于中间位置的瞬时速度, 可知动能不相等，故 A 错误；
B. 若汽车做加速度减小的加速直线运动，则中间时刻瞬时速度小于中间位置的瞬时速度，动能不相等，故 B 错误；
(A)
(B)
(C)
(D)
C. 若汽车做加速度增大减速直线运动，则中间时刻瞬时速度小于中间位移瞬时速度，动能不相等，故 C 错误；
D. 汽车先做加速度减小的减速后做加速度增大的加速运动, 中间时刻瞬时速度可能等于中间位移瞬时速度，动能可能相等，故 D 正确。
3.【答案】D
AB. 原子发生受激辐射, 发出的光子的频率和振动情况都跟入射光子完全一样, 故新光子的频率为 ,新光子的能量为 ,故 错误;
C. 根据 ,结合 ,解得 ,故 C 错误;
D. 根据 ,结合 项可得动量为 ,故 正确。
4.【答案】A
力臂末端钢丝的线速度为 为合速度,将该速度分解为水平向右的分速度,该速度与砖坯运动的速度相同,均为 ,和相对砖坯向下的分速度,由图可知 。故选 A。
5.【答案】B
A. 电梯在同步空间站所在处, 万有引力刚好提供所需的向心力, 此时电梯上的乘客处于完全失重状态; 电梯在其它位置, 万有引力不是刚好提供所需的向心力, 电梯上的乘客不是处于完全失重状态, 故 A 错误;
B. 对于同步空间站, 万有引力刚好提供所需的向心力, 所以同步空间站两侧的缆绳对其作用力的合力为零，故 B 正确；
CD. 若卫星只受万有引力绕地球做匀速圆周运动,则 ,可得 , 可知离地球越远, 卫星的角速度越小, 而配重空间站在同步空间站的外侧, 且配重空间站的角速度等于同步空间站的角速度, 所以配重空间站受到的地球引力小于其圆周运动的向心力; 若配重空间站外部零件脱落, 由于外部零件所受万有引力不足以提供所需的向心力, 则外部零件将做离心运动，故 CD 错误。
6.【答案】A
AB. 设升压变压器原、副线圈两端的电压分别为 ,原、副线圈的匝数分别为 ,则由 ,得 ,设负载电阻为 ,降压变压器原、副线圈匝数比为 (保持不变); 根据等效电阻法,如图所示等效电阻为 ;
升压变压器
则电阻 的功率为 ,则当调节升压变压器原、副线圈匝数比为 时,电阻 的功率变为 , A 正确, B 错误;
CD. 设通过电阻 的电流为 ,因为是理想变压器,故对负载的输电效率为 ,可得 和电流无关,即和电压无关,保持不变,故 CD 错误。
7.【答案】D
A. 由题可知,当 时,则有 ,结合竖直上抛运动规律 ,联立解得 , A 错误;
B. 根据 ,可知最高点对应得时间最长,故有 ,根据抛体运动得对称性可得,水喷出后在空中飞行的最长时间为 错误;
C. 当 时,可得水平位移最大为 ,解得 错误;
D. 设水流抛出时,速度方向于水平方向的夹角为 ,根据运动的分解可得水平位移 ,竖直方向上则有 ,根据运动得对称性可得 , 联立可得 ,由数学知识可知, 时,即 水平位移最大,故水平位移最大的水流在空中的时间为 , D 正确。
8.【答案】BC
AB. 根据条纹间距表达式 光相邻两条亮条纹间的距离比 光大,可知 光的波长比 光大, 光的频率比 光小,选项 错误, 正确;
C. 若换用更粗的头发丝，则双缝间距 变大，根据 ，可知， 光相邻两条亮条纹间的距离变小, 选项 C 正确;
D. 若增大纸板与墙面的距离,则 变大,根据 ,可知 光相邻两条亮条纹间的距离变大, 选项 D 错误。
9.【答案】AB
A. 到达 点时,滑块的速度为零,波源与小明相对静止,小明听到的频率等于 , A 正确;
B. 同向经过 两点时,波源相对小明的速度大小和方向都相同,小明听到的频率相同, B 正确;
C. 连续两次经过 点时,波源相对小明的速度方向不相同,小明听到的频率不相同, C 错误;
D. 从 点到 点的过程中,波源一直靠近观察者,小明听到的频率一直大于 , D 错误。
10.【答案】BD
AB. 根据匀变速直线运动公式 ,可得图像的斜率绝对值是加速度的 2 倍, 物块沿斜面上升的过程中受沿斜面向下的电场力、斜面向下的摩擦力和重力沿斜面向下的分量, 可知沿斜面上升时的加速度较大, 即最上面的图线, 沿斜面下滑的时候加速度小, 从图像中可以看出,物体在下滑过程,距离 点为 的时候撤去电场,上滑时的加速度大小为 ,撤去电场之前下滑的加速度大小为 ,对上滑和撤去电场之前的下滑两个过程根据牛顿第二定律得 ,解得: ,故 B 正确, A 错误;
C. 上升到最大高度的时间 ,从最大高度下滑 的时间 ,可知滑块出发后 撤去匀强电场,选项 错误;
D. 整个过程中减小的机械能
, 选项 D 正确。
11.【答案】(1)D(2 分) (2) (2 分) (2 分)
(1)浅盘中装的水量过多，一般不会直接导致出现“锯齿”边沿图样，故 A 错误。 油酸酒精溶液滴的过少，只会使形成的油膜面积较小，不会产生“锯齿”边沿，故 B 错误。 油酸酒精溶液放置时间过久，可能会使溶液浓度发生变化，但不会直接形成 “锯齿” 边沿， 故 C 错误。痱子粉撒得太多，且厚度不均匀，会使油酸在水面上扩散时受到的阻力不均匀， 从而导致呈现出 “锯齿” 边沿图样, 故 D 正确。
(2)则滴入浅盘中的纯油酸体积为 。由图示油膜可知， 油膜所占坐标纸的格数约为 70 个,油膜的面积为 ,油分子直径 。
12.【答案】(1) (1 分) (2)PTC(1分) NTC (1 分) (3)变小(2 分)
(4)2.12(2 分)1.48(2 分) 偏大(1 分)
(1)若要求热敏电阻两端的电压可以从零开始进行调节, 应选择阻值小的滑动变阻器,故选 。
(2)设热敏电阻的阻值为 ，依题意，根据欧姆定律有 ，解得 ①。随着温度的升高,若 增大,由①式可知,图像的斜率增大, 则为图线 ,即为 PTC; 随着温度的升高,若 减小,由①式可知,图像的斜率减小,则为图线 ,即为 NTC。
(3)由闭合电路欧姆定律有 ，随温度升高，PTC 的阻值增大，则电流减小,由 ,知定值电阻 两端的电压变小。
(4)如图所示，当 时，图线 对应的 ，则 PTC 两端的电压为 的功率为 。如图所示,当
时,图线 对应的 ,则 NTC 两端的电压为
的功率为 。因为通过热敏电阻的实际电流为 ,故二者功率的计算值均比实际功率值偏大。
13.【答案】(1) 垂直于纸面向里; (2)
(1) 由左手定则可知,磁场垂直于纸面向里; 设粒子做匀速圆周运动的半径为 , 由题意可知 (2 分)
根据牛顿第二定律有 (2 分)
联立解得 (1 分)
(2)画出粒子轨迹过程图，如图所示
设粒子做匀速圆周运动的半径为 ,根据几何关系可得 (2 分)
解得 (1 分)
根据牛顿第二定律有 (1 分)
联立解得 (1 分)
14.【答案】(1) (2) (3)
(1) 刚到达 点尚未与 发生碰撞时,对 管道的压力恰好为 0,此时 只受重力,则 (1 分)
由 到 ,根据机械能守恒定律 (1 分)
(1 分)
可得 (1 分)
(2)M 与 N 发生弹性正碰，碰撞过程中动量守恒、机械能守恒。设碰撞后 M 的速度为 ， 的速度为 ,则 (2 分)
可得 (1 分)
(3)根据牛顿第二定律，对于 ， (1 分)
对于 (1 分)
对于 (1 分)
对于
(1 分)
与 右端的最大距离 (1 分)
15.【答案】(1) (2) (3)
(1) 由电流定义式 (1 分)
欧姆定律 (1 分)
法拉第电磁感应定律 (1 分)
得
累加求和,可知流过电阻 电荷量的绝对值 (1 分)
(2) 时，由法拉第电磁感应定律 (1 分)
由闭合电路欧姆定律 (1 分)
由牛顿第二定律 (1 分)
联立求解得 时刻, 的加速度 (1 分)
(3)当 时，系统达到稳定状态，回路中电流为零，设此时金属杆的速度为 ，则 (1 分)
求解得
设在 到 时间内, 与矩形磁场的相对位移为
由 (1 分)
(1 分)
(1 分)
(1 分)
得
对金属杆 ,由动量定理
联立求解得

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