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甘肃省白银市靖远县第四中学2024年高二下学期7月期末物理试题
一、选择题：本题共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，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1．在如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数分别为和，定值电阻的阻值为R，在输入端a、b间接正弦交流电压，则通过理想电流表的电流为（　　）
A． B． C． D．
2．如图，A、B是绕地球做圆周运动的两颗卫星，它们的轨道半径之比为，则A、B两卫星绕地球运动的周期之比为（　　）
A． B． C． D．
3．图甲为一列简谐横波在时刻的波形图，图乙为介质中M点的振动图像。下列说法正确的是（　　）
A．这列波沿x轴正方向传播 B．这列波的频率为2Hz
C．这列波的波速大小为4m/s D．经过2s，M点通过的路程是0.8cm
4．如图，A、B两点分别固定有等量的点电荷，其中B处的为负电荷，A处的电性未知。MN为AB连线的中垂线，O为垂足。由绝缘材料制成的闭合光滑轨道abcd关于O点对称，其上穿有带负电小环。若在P点给小环一沿轨道切线方向的初速度，小环恰能沿轨道做速率不变的运动，不考虑带电小环的重力，则（　　）
A．小环在a、c两点受到的电场力相同
B．小环在b、d两点的电势能相同
C．若在d点断开轨道，小环离开轨道后电场力一直做负功
D．若将小环从d点沿da连线移到a点，电场力先做正功后做负功
5．在直角坐标系xOy的第一象限内有一横截面为四分之一圆面的柱状玻璃体如图放置，其半径为R，圆心在O点。一点光源发出的单色光始终垂直y轴射入玻璃体，该光源从与A点（柱状玻璃体的最高点）等高处向下缓慢平移，在x轴上的玻璃体外部，单色光最先射到x轴上的位置为处，不考虑光线经玻璃体全反射后的情况。假设入射角等于临界角时光线恰好能从玻璃中射出，则该玻璃的折射率为（　　）
A．1.8 B．1.5 C． D．
6．用波长为的紫外线照射钨的表面，释放出来的光电子中动能最大的是2.94eV。已知普朗克常量，真空中光速，元电荷，则钨的逸出功是（　　）
A．8.4eV B．3.3eV C．84eV D．33eV
7．如图，离地面高h处有甲、乙两个小球，甲以某一初速度水平射出，同时乙以相同大小的初速度沿倾角为45°的光滑固定斜面滑下，已知重力加速度为g，空气阻力不计。若要使甲、乙同时到达地面，则初速度应等于（　　）
A． B． C． D．
8．如图所示，一个质量的滑块静止置于倾角为30°的粗糙斜面上，滑块与斜面间的动摩擦因数，一根轻弹簧一端固定在竖直墙上的P点，另一端系在滑块上，弹簧与竖直方向的夹角为30°，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，。则（　　）
A．滑块一定受到四个力作用 B．滑块可能受到三个力作用
C．斜面对滑块的摩擦力大小为4N D．斜面对滑块的摩擦力大小为5N
9．热门游乐项目“跳楼机”如图所示。“跳楼机”先将被安全带固定在座椅上的游客提升到离地面最大高度64m处，然后由静止释放，游客开始下落的过程可认为在做自由落体运动，然后游客受到大小为22500N的恒定阻力f而做匀减速运动，且下落到离地面4m高处速度恰好减为零。已知游客和座椅在下落过程中的最大速度为20m/s，重力加速度，则下落过程中（　　）
A．游客和座椅自由下落的高度为40m
B．阻力f做的功为
C．重力做的功为
D．游客和座椅的总质量为1500kg
10．如图，边长为L的等边三角形abc为两个匀强磁场的理想边界，三角形内的磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为B；三角形外的磁场范围足够大，方向垂直纸面向里，磁感应强度大小也为B。顶点a处有一粒子源，能沿∠a的角平分线发射质量为m、电荷量为q的带正电粒子，其初速度，不计粒子重力，则（　　）
A．粒子第一次到达b点的时间是
B．粒子第一次到达c点的时间是
C．粒子第一次返回a点所用的时间是
D．粒子在两个有界磁场中运动的周期是
二、实验探究题：本题共2小题，共15分。将符合题意的内容填写在题目中的横线上或按题目要求作答。
11．某同学组装一个多用电表。可用的器材有微安表（量程为0～200μA，内阻为800Ω），电阻箱（阻值范围为0～999.9Ω），电阻箱（阻值范围0～99999.9Ω），导线若干。要求利用所给器材先组装一个量程为0～1mA的直流电流表，在此基础上再将它改装成量程为0～3V的直流电压表。组装好的多用电表有电流1mA和电压3V两挡。
回答下列问题：
（1）在虚线框内画出电路图并标出和，其中*为公共接线柱，a和b分别是电流挡和电压挡的接线柱　 　。
（2）电阻箱的阻值　 　，　 　。（计算结果均保留到个位）
12．某同学利用如图所示的装置验证动量守恒定律。正常工作的气垫导轨上有A、B两个滑块，滑块A和滑块B上都固定有完全相同、长度为d的遮光片。气垫导轨上装有光电门传感器1和2，与之连接的光电计时器（图中未画出）可以记录遮光片通过光电门的时间。将滑块A置于气垫导轨上光电门1左侧某位置，滑块B置于光电门1和光电门2之间且靠近光电门2的位置处。测得滑块A的质量为，滑块B的质量为。
（1）下列说法正确的是_________。
A．本实验需要满足小于
B．实验开始前气垫导轨要调成水平
C．本实验还需要测量光电门1到光电门2的距离L
（2）现给滑块A向右的初速度，使它与静止的滑块B相碰。碰前与光电门1相连的光电计时器显示的遮光时间是；碰后滑块B向右运动，与光电门2相连的光电计时器显示的遮光时间是，滑块A向左运动，与光电门1相连的光电计时器显示的遮光时间是。要验证碰撞中的动量守恒，需要验证的表达式为　 　。（用题中给出的物理量符号表示）
（3）若该同学在测量遮光片的宽度时，由于人为的错误，测得的长度偏大，则该错误对于该实验的结论　 　（选填“有”或“没有”）影响。
三、计算题：本题共3小题，共42分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
13．如图，两个完全相同的钢瓶容积均为4L，甲瓶中装有3L的液体和6个大气压的1L高压气体，乙瓶内有1个大气压的气体。现将甲瓶倒置后按图中所示与乙瓶连接，将甲瓶内液体缓慢压装到乙瓶中（不计连接管道的长度、体积和液体产生的压强及压装过程中气体温度的变化，压装的过程中乙瓶中的气体不会跑到甲瓶中去）。
（1）试分析在压装过程中随着甲瓶内液体减少，甲瓶内部气体压强如何变化，并用分子动理论解释。
（2）甲瓶最多可向乙瓶内压装多少液体？
14．如图，两个可视为质点的小球A、B之间有一根很短的轻质弹簧，MN是四分之三圆弧轨道，圆心为O，M点与圆心O等高，弹簧一开始处于锁定状态。某时刻解除对弹簧的锁定，小球A、B被弹开，B球恰能到达最高点N，A球能到达的最高点与N点等高。已知A球的质量为m，弹簧的长度可忽略，圆弧轨道的半径为R，重力加速度为g，不计一切摩擦和空气阻力。求：
（1）B球的质量。
（2）弹簧处于锁定状态时的弹性势能。
15．如图甲，两根平行光滑金属导轨相距，导轨平面与水平面的夹角，导轨的下端PQ间接有阻值的定值电阻。相距的MN和PQ间存在方向垂直于导轨平面向上、均匀分布的磁场，磁感应强度B随时间t的变化情况如图乙所示。将长度也为L、阻值的导体棒ab垂直放在导轨上（ab始终与导轨接触良好），时将导体棒由静止释放，时导体棒恰好运动到MN处，此后导体棒开始匀速下滑。取重力加速度，。求：
（1）内回路中的感应电动势；
（2）导体棒ab的质量；
（3）时间内导体棒所产生的热量。
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】理想变压器原、副线圈的匝数分别为和，设副线圈两端的电压为U2，则
在输入端a、b间接正弦交流电压，则原线圈的电压有效值， ，根据欧姆定律，通过理想电流表的电流为
故选D。
【分析】正弦交流电有效值等于峰值除以；理想变压器原副线圈电压之比等于匝数之比；根据欧姆定律求解电流，交流电流表测量电流有效值。
2．【答案】A
【知识点】开普勒定律；卫星问题
【解析】【解答】设卫星A的轨道半径为，卫星B的轨道半径为，依题意得
两颗卫星都围绕地球公转，中心天体相同，根据开普勒第三定律，可得
解得
故选A。
【分析】人造卫星绕地球做匀速圆周运动，卫星受到的万有引力提供向心力，根据关系式推导周期的关系。
3．【答案】C
【知识点】横波的图象；波长、波速与频率的关系
【解析】【解答】A．由乙图，t=0.5s时M点向y轴正方向振动，结合甲图上下坡法，波沿x轴负方向传播，故A错误；
B．根据题图乙得周期为，所以频率为，B错误；
C．根据题图甲可得波长为，所以波速，C正确；
D．振幅A=0.2cm，2s=2T，质点路程s=2×4A=8×0.2=1.6cm≠0.8cm，故D错误。
故选：C。
【分析】 由乙图读出t=0.5s时M点的速度方向，根据“上下坡法”判断出波传播的方向，读出波长和周期，根据波速公式即可求出波速，根据质点M经历的周期与振幅的关系求出路程。
4．【答案】B
【知识点】电场力做功；电场线；电势能
【解析】【解答】由于小环沿轨道运动速率不变，所以电场力不做功，即轨道处各个点电势相等，轨道处于等势面上，结合等势面特点可知A、B两点处固定的是等量负电荷 。
A．a、c 两点电场强度大小相等、方向相反，小环在a、c两点受到的电场力方向不相同，电场力不同，故A错误；
B．轨道关于 O 点中心对称，b、d 两点电势相等，故小环在b、d两点的电势能相同，B正确；
C．若在d点断开轨道，此时小环的速度方向与电场力方向垂直，此后，电场力方向与速度方向成锐角，电场力一直做正功，C错误；
D．由等量负电荷的电势分布可知，da连线上从d点到a点，电势先降低后升高，故带负电小环的电势能先增大后减小，电场力先做负功后做正功，D错误；
故选B。
【分析】依据等量同种电荷与等量异种电荷电场线、等势线的分布情况来判断各点的场强及电势；根据电场线分布的对称性可判定电场强度大小；再根据电荷在移动过程中，电场力做功的正负，来判定电势能的变化。
5．【答案】D
【知识点】光的全反射
【解析】【解答】如图N点，当单色光射到圆弧面上的入射角等于临界角C时单色光可从圆弧面射出
此时入射角满足：sinC=，解得：C=45°，由。
故选D。
【分析】单色光最先射出玻璃体时入射角恰好等于临界角C，作出光路图，由几何关系求出临界角C，再由求得玻璃的折射率。
6．【答案】B
【知识点】光电效应
【解析】【解答】依题意得该紫外线的频率
释放出来的光电子中动能最大的是2.94eV，根据爱因斯坦光电效应方程，有
可得，故B正确，ACD错误。
故选：B。
【分析】求出紫外线的频率以及光子的能量，结合光电效应方程根据最大初动能求解逸出功。
7．【答案】C
【知识点】匀变速直线运动的位移与时间的关系；牛顿运动定律的综合应用；平抛运动
【解析】【解答】甲以某一初速度水平射出， 做平抛运动， 甲、乙同时到达地面，则甲、乙运动的时间
，根据牛顿第二定律得，斜面光滑，乙沿斜面运动的加速度满足
解得，根据几何关系可得斜面的长度
则对乙根据匀变速直线运动位移—时间关系有，代入数据得，解得
故选C。
【分析】平抛运动的时间由高度决定，结合高度求出平抛运动的时间，根据斜面的长度，结合牛顿第二定律求出加速度，根据位移—时间公式，抓住时间相等求出初速度的大小。
8．【答案】A,D
【知识点】受力分析的应用；静摩擦力
【解析】【解答】AB．滑块一定受到重力、支持力和摩擦力，假设弹簧对滑块的作用力为零，则物体受到的最大静摩擦力为fm=μmgcosθ，其中θ=30°，代入数据得：，此时重力的下滑分力G1为G1=mgsinθ，代入数据得：G1=5N，由于G1＞fm，则滑块不可能静止，所以滑块一定受到弹簧的压力作用，所以滑块一定受到四个力作用，故A正确，B错误；
CD．滑块受到斜面的摩擦力为静摩擦力，静摩擦力等于重力的下滑分力，即f=mgsin30°，代入数据得：f=5N，故C错误，D正确。
故选：AD。
【分析】对物块进行受力分析，运用共点力平衡进行分析判断；根据共点力平衡条件求解。
9．【答案】B,D
【知识点】自由落体运动；动能定理的综合应用
【解析】【解答】A．已知游客和座椅在下落过程中的最大速度为v=20m/s ，设自由下落的高度为，时间为则根据自由落体运动规律可得， ，解得， ，A错误；
B．离地面最大高度64m，下落到离地面4m高处速度恰好减为零，整个过程游客和座椅下降的高度
，阻力作用的距离
游客受到大小为22500N的恒定阻力f而做匀减速运动，故阻力f做的功
，B正确；
C．全程初末速度都为零，合外力总做功为零，根据动能定理，重力做的功，C错误；
D．整个下落过程，初末速度都等于零，根据动能定理，有，解得，D正确；
故选BD。
【分析】自由下落过程速度只由下落高度决定；全程初末速度都为零，合外力总做功为零；阻力与运动方向相反，阻力做功为负值；全程重力做功与阻力做功数值相等、符号相反。
10．【答案】B,D
【知识点】带电粒子在有界磁场中的运动
【解析】【解答】粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力则，代入数据可得
根据左手定则，可得到粒子的运动轨迹如下图
A．由图可知，根据粒子的运动轨迹，粒子从a点射出到第一次到达b点转过的圆心角为60°，可得粒子第一次到达b点的时间是，故A错误；
B．带电粒子从b到c转过的圆心角为300°，则时间为，则带电粒子从a到c的时间
，故B正确；
C．由图可知，根据粒子的运动轨迹，带电粒子从c到a转过的圆心角为60°，则时间为
则粒子第一次返回a点所用的时间为，故C错误；
D． 由图可知，根据粒子的运动轨迹，粒子从a点出发再回到a点完成一次周期性运动所需时间是3个完整的圆周运动周期，为，故D正确。
故选：BD。
【分析】根据牛顿第二定律求出粒子运动的半径，画出粒子的运动轨迹，结合周期表达式和粒子转动的圆心角求不同情况下粒子的运动时间。
11．【答案】（1）
（2）200；2840
【知识点】表头的改装
【解析】【解答】（1） 微安表并联一个小电阻改装成大量程的电流表，串联一个大电阻改装成大量程的电压表。改装图如图所示：
（2）改装电流表需要并联一个电阻分流，要改装为量程为的电流表，根据并联电路的分流定律可得，解得
要改装为量程为的电压表需要串联电阻分压，根据欧姆定律可得串联电阻的阻值为
【分析】（1）微安表并联一个小电阻改装成大量程的电流表，串联一个大电阻改装成大量程的电压表；
（2）改装电流表需要并联一个电阻分流，改装电压表需要串联电阻分压，根据串并联电路特点计算串并联电阻阻值。
12．【答案】（1）B
（2）
（3）没有
【知识点】验证动量守恒定律
【解析】【解答】（1）A．本实验滑块A可以反弹也可以不反弹，所以不需要满足小于，A错误；
B．为保证系统动量守恒，重力不能做功，故实验开始前气垫导轨要调成水平，B错误；
C．只需遮光时间求速度，不需要测量光电门间距L，故C错误。
故选B。
（2）利用平均速度近似代替瞬时速度，碰前滑块A的速度大小
碰后滑块B向右运动通过光电门2时的速度大小
滑块A向左运动通过光电门1时的速度大小
要验证碰撞中的动量守恒，若规定向右为正方向，需要验证的表达式为
所以需要验证的表达式为
（3）推导等式时遮光片宽度d会直接约去，测量偏大带来的倍数误差会抵消，因此对实验结论没有影响。
【分析】（1）气垫导轨调水平抵消摩擦力，系统合外力为零动量守恒；
（2）遮光片平均速度近似瞬时速度，碰撞前总动量等于碰撞后总动量，等式两边遮光片宽度d可约去；
（3）遮光片宽度测量存在相同倍数误差，表达式中不涉及遮光片的宽度，验证式不受影响。
13．【答案】解：（1）缓慢压装过程中甲瓶内气体体积增大，单位体积内的分子数减少，温度不变，分子的平均动能不变，单位时间内撞击单位面积器壁上的分子数减少，压强变小；
（2）设甲瓶内最多有体积为ΔV的液体进入乙瓶，乙瓶灌装液体前，气体压强，体积；灌装后体积变为，此时乙瓶中气体压强与甲瓶内气体压强均为p，根据玻意耳定律，有
甲瓶中气体开始时的气压，体积，压装结束后压强为p，体积，由玻意耳定律有
联立解得
【知识点】气体压强的微观解释；气体的等温变化及玻意耳定律
【解析】【分析】（1）根据分子动理论分析甲内气体的变化；
（2）气体发生等温变化，求出气体的状态参量，应用玻意耳定律可以求出两瓶气体的体积，然后求出甲瓶向乙瓶中压装的液体体积。
14．【答案】解：（1）设A、B两球刚离开弹簧时的速度大小分别为、，B球到达最高点时的速度大小为，对于A球，根据机械能守恒定律，有
解得
对B球，在最高点时有
根据机械能守恒定律，有
联立解得
根据动量守恒定律，有
解得
（2）根据能量守恒定律，弹簧处于锁定状态时的弹性势能
【知识点】动量守恒定律；竖直平面的圆周运动；动量与能量的综合应用一弹簧类模型
【解析】【分析】（1）B小球恰能沿半圆形轨道通过其最高点N，由重力充当向心力，结合机械能守恒得B在离开弹簧时的速度；A球能到达的最高点与N点等高，结合机械能守恒得A在离开弹簧时的速度；弹簧弹开A、B过程系统动量守恒，应用动量守恒定律求得B的质量；
（2）根据弹簧由锁定状态到原长时，A、B、弹簧能量守恒，求弹簧处于锁定状态时的弹性势能。
15．【答案】解：（1）内磁场均匀变化，由法拉第电磁感应定律，有
其中，
代入数据解得感应电动势为
（2）导体棒从静止开始做匀加速运动，加速度大小为
导体棒进入磁场区域的速度为
导体棒切割磁感线产生的电动势为
根据导体棒进入磁场区域做匀速运动，可知导体棒受到的合力为零，有
根据闭合电路欧姆定律，有
联立以上各式，解得导体棒ab的质量为
（3）根据闭合电路欧姆定律，在内回路中产生的电流为
内回路中产生的电流为
则时间内导体棒所产生的热量
【知识点】导体切割磁感线时的感应电动势；电磁感应中的动力学问题；电磁感应中的能量类问题
【解析】【分析】（1）在 0～1s内，磁场均匀变化，回路中产生恒定的感应电动势，由法拉第电磁感应定律求感应电动势；
（2）在～1s内，导体棒ab匀加速下滑，由牛顿第二定律和运动学公式求出t=1s末的速度。t=1s末以后，金属棒ab进入恒定的磁场，做匀速运动，根据平衡条件和安培力与速度的关系结合求ab棒的质量；
（3）0～2s时间内，根据焦耳定律求导体棒所产生的热量。
1 / 1甘肃省白银市靖远县第四中学2024年高二下学期7月期末物理试题
一、选择题：本题共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，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1．在如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数分别为和，定值电阻的阻值为R，在输入端a、b间接正弦交流电压，则通过理想电流表的电流为（　　）
A． B． C． D．
【答案】D
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】理想变压器原、副线圈的匝数分别为和，设副线圈两端的电压为U2，则
在输入端a、b间接正弦交流电压，则原线圈的电压有效值， ，根据欧姆定律，通过理想电流表的电流为
故选D。
【分析】正弦交流电有效值等于峰值除以；理想变压器原副线圈电压之比等于匝数之比；根据欧姆定律求解电流，交流电流表测量电流有效值。
2．如图，A、B是绕地球做圆周运动的两颗卫星，它们的轨道半径之比为，则A、B两卫星绕地球运动的周期之比为（　　）
A． B． C． D．
【答案】A
【知识点】开普勒定律；卫星问题
【解析】【解答】设卫星A的轨道半径为，卫星B的轨道半径为，依题意得
两颗卫星都围绕地球公转，中心天体相同，根据开普勒第三定律，可得
解得
故选A。
【分析】人造卫星绕地球做匀速圆周运动，卫星受到的万有引力提供向心力，根据关系式推导周期的关系。
3．图甲为一列简谐横波在时刻的波形图，图乙为介质中M点的振动图像。下列说法正确的是（　　）
A．这列波沿x轴正方向传播 B．这列波的频率为2Hz
C．这列波的波速大小为4m/s D．经过2s，M点通过的路程是0.8cm
【答案】C
【知识点】横波的图象；波长、波速与频率的关系
【解析】【解答】A．由乙图，t=0.5s时M点向y轴正方向振动，结合甲图上下坡法，波沿x轴负方向传播，故A错误；
B．根据题图乙得周期为，所以频率为，B错误；
C．根据题图甲可得波长为，所以波速，C正确；
D．振幅A=0.2cm，2s=2T，质点路程s=2×4A=8×0.2=1.6cm≠0.8cm，故D错误。
故选：C。
【分析】 由乙图读出t=0.5s时M点的速度方向，根据“上下坡法”判断出波传播的方向，读出波长和周期，根据波速公式即可求出波速，根据质点M经历的周期与振幅的关系求出路程。
4．如图，A、B两点分别固定有等量的点电荷，其中B处的为负电荷，A处的电性未知。MN为AB连线的中垂线，O为垂足。由绝缘材料制成的闭合光滑轨道abcd关于O点对称，其上穿有带负电小环。若在P点给小环一沿轨道切线方向的初速度，小环恰能沿轨道做速率不变的运动，不考虑带电小环的重力，则（　　）
A．小环在a、c两点受到的电场力相同
B．小环在b、d两点的电势能相同
C．若在d点断开轨道，小环离开轨道后电场力一直做负功
D．若将小环从d点沿da连线移到a点，电场力先做正功后做负功
【答案】B
【知识点】电场力做功；电场线；电势能
【解析】【解答】由于小环沿轨道运动速率不变，所以电场力不做功，即轨道处各个点电势相等，轨道处于等势面上，结合等势面特点可知A、B两点处固定的是等量负电荷 。
A．a、c 两点电场强度大小相等、方向相反，小环在a、c两点受到的电场力方向不相同，电场力不同，故A错误；
B．轨道关于 O 点中心对称，b、d 两点电势相等，故小环在b、d两点的电势能相同，B正确；
C．若在d点断开轨道，此时小环的速度方向与电场力方向垂直，此后，电场力方向与速度方向成锐角，电场力一直做正功，C错误；
D．由等量负电荷的电势分布可知，da连线上从d点到a点，电势先降低后升高，故带负电小环的电势能先增大后减小，电场力先做负功后做正功，D错误；
故选B。
【分析】依据等量同种电荷与等量异种电荷电场线、等势线的分布情况来判断各点的场强及电势；根据电场线分布的对称性可判定电场强度大小；再根据电荷在移动过程中，电场力做功的正负，来判定电势能的变化。
5．在直角坐标系xOy的第一象限内有一横截面为四分之一圆面的柱状玻璃体如图放置，其半径为R，圆心在O点。一点光源发出的单色光始终垂直y轴射入玻璃体，该光源从与A点（柱状玻璃体的最高点）等高处向下缓慢平移，在x轴上的玻璃体外部，单色光最先射到x轴上的位置为处，不考虑光线经玻璃体全反射后的情况。假设入射角等于临界角时光线恰好能从玻璃中射出，则该玻璃的折射率为（　　）
A．1.8 B．1.5 C． D．
【答案】D
【知识点】光的全反射
【解析】【解答】如图N点，当单色光射到圆弧面上的入射角等于临界角C时单色光可从圆弧面射出
此时入射角满足：sinC=，解得：C=45°，由。
故选D。
【分析】单色光最先射出玻璃体时入射角恰好等于临界角C，作出光路图，由几何关系求出临界角C，再由求得玻璃的折射率。
6．用波长为的紫外线照射钨的表面，释放出来的光电子中动能最大的是2.94eV。已知普朗克常量，真空中光速，元电荷，则钨的逸出功是（　　）
A．8.4eV B．3.3eV C．84eV D．33eV
【答案】B
【知识点】光电效应
【解析】【解答】依题意得该紫外线的频率
释放出来的光电子中动能最大的是2.94eV，根据爱因斯坦光电效应方程，有
可得，故B正确，ACD错误。
故选：B。
【分析】求出紫外线的频率以及光子的能量，结合光电效应方程根据最大初动能求解逸出功。
7．如图，离地面高h处有甲、乙两个小球，甲以某一初速度水平射出，同时乙以相同大小的初速度沿倾角为45°的光滑固定斜面滑下，已知重力加速度为g，空气阻力不计。若要使甲、乙同时到达地面，则初速度应等于（　　）
A． B． C． D．
【答案】C
【知识点】匀变速直线运动的位移与时间的关系；牛顿运动定律的综合应用；平抛运动
【解析】【解答】甲以某一初速度水平射出， 做平抛运动， 甲、乙同时到达地面，则甲、乙运动的时间
，根据牛顿第二定律得，斜面光滑，乙沿斜面运动的加速度满足
解得，根据几何关系可得斜面的长度
则对乙根据匀变速直线运动位移—时间关系有，代入数据得，解得
故选C。
【分析】平抛运动的时间由高度决定，结合高度求出平抛运动的时间，根据斜面的长度，结合牛顿第二定律求出加速度，根据位移—时间公式，抓住时间相等求出初速度的大小。
8．如图所示，一个质量的滑块静止置于倾角为30°的粗糙斜面上，滑块与斜面间的动摩擦因数，一根轻弹簧一端固定在竖直墙上的P点，另一端系在滑块上，弹簧与竖直方向的夹角为30°，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，。则（　　）
A．滑块一定受到四个力作用 B．滑块可能受到三个力作用
C．斜面对滑块的摩擦力大小为4N D．斜面对滑块的摩擦力大小为5N
【答案】A,D
【知识点】受力分析的应用；静摩擦力
【解析】【解答】AB．滑块一定受到重力、支持力和摩擦力，假设弹簧对滑块的作用力为零，则物体受到的最大静摩擦力为fm=μmgcosθ，其中θ=30°，代入数据得：，此时重力的下滑分力G1为G1=mgsinθ，代入数据得：G1=5N，由于G1＞fm，则滑块不可能静止，所以滑块一定受到弹簧的压力作用，所以滑块一定受到四个力作用，故A正确，B错误；
CD．滑块受到斜面的摩擦力为静摩擦力，静摩擦力等于重力的下滑分力，即f=mgsin30°，代入数据得：f=5N，故C错误，D正确。
故选：AD。
【分析】对物块进行受力分析，运用共点力平衡进行分析判断；根据共点力平衡条件求解。
9．热门游乐项目“跳楼机”如图所示。“跳楼机”先将被安全带固定在座椅上的游客提升到离地面最大高度64m处，然后由静止释放，游客开始下落的过程可认为在做自由落体运动，然后游客受到大小为22500N的恒定阻力f而做匀减速运动，且下落到离地面4m高处速度恰好减为零。已知游客和座椅在下落过程中的最大速度为20m/s，重力加速度，则下落过程中（　　）
A．游客和座椅自由下落的高度为40m
B．阻力f做的功为
C．重力做的功为
D．游客和座椅的总质量为1500kg
【答案】B,D
【知识点】自由落体运动；动能定理的综合应用
【解析】【解答】A．已知游客和座椅在下落过程中的最大速度为v=20m/s ，设自由下落的高度为，时间为则根据自由落体运动规律可得， ，解得， ，A错误；
B．离地面最大高度64m，下落到离地面4m高处速度恰好减为零，整个过程游客和座椅下降的高度
，阻力作用的距离
游客受到大小为22500N的恒定阻力f而做匀减速运动，故阻力f做的功
，B正确；
C．全程初末速度都为零，合外力总做功为零，根据动能定理，重力做的功，C错误；
D．整个下落过程，初末速度都等于零，根据动能定理，有，解得，D正确；
故选BD。
【分析】自由下落过程速度只由下落高度决定；全程初末速度都为零，合外力总做功为零；阻力与运动方向相反，阻力做功为负值；全程重力做功与阻力做功数值相等、符号相反。
10．如图，边长为L的等边三角形abc为两个匀强磁场的理想边界，三角形内的磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为B；三角形外的磁场范围足够大，方向垂直纸面向里，磁感应强度大小也为B。顶点a处有一粒子源，能沿∠a的角平分线发射质量为m、电荷量为q的带正电粒子，其初速度，不计粒子重力，则（　　）
A．粒子第一次到达b点的时间是
B．粒子第一次到达c点的时间是
C．粒子第一次返回a点所用的时间是
D．粒子在两个有界磁场中运动的周期是
【答案】B,D
【知识点】带电粒子在有界磁场中的运动
【解析】【解答】粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力则，代入数据可得
根据左手定则，可得到粒子的运动轨迹如下图
A．由图可知，根据粒子的运动轨迹，粒子从a点射出到第一次到达b点转过的圆心角为60°，可得粒子第一次到达b点的时间是，故A错误；
B．带电粒子从b到c转过的圆心角为300°，则时间为，则带电粒子从a到c的时间
，故B正确；
C．由图可知，根据粒子的运动轨迹，带电粒子从c到a转过的圆心角为60°，则时间为
则粒子第一次返回a点所用的时间为，故C错误；
D． 由图可知，根据粒子的运动轨迹，粒子从a点出发再回到a点完成一次周期性运动所需时间是3个完整的圆周运动周期，为，故D正确。
故选：BD。
【分析】根据牛顿第二定律求出粒子运动的半径，画出粒子的运动轨迹，结合周期表达式和粒子转动的圆心角求不同情况下粒子的运动时间。
二、实验探究题：本题共2小题，共15分。将符合题意的内容填写在题目中的横线上或按题目要求作答。
11．某同学组装一个多用电表。可用的器材有微安表（量程为0～200μA，内阻为800Ω），电阻箱（阻值范围为0～999.9Ω），电阻箱（阻值范围0～99999.9Ω），导线若干。要求利用所给器材先组装一个量程为0～1mA的直流电流表，在此基础上再将它改装成量程为0～3V的直流电压表。组装好的多用电表有电流1mA和电压3V两挡。
回答下列问题：
（1）在虚线框内画出电路图并标出和，其中*为公共接线柱，a和b分别是电流挡和电压挡的接线柱　 　。
（2）电阻箱的阻值　 　，　 　。（计算结果均保留到个位）
【答案】（1）
（2）200；2840
【知识点】表头的改装
【解析】【解答】（1） 微安表并联一个小电阻改装成大量程的电流表，串联一个大电阻改装成大量程的电压表。改装图如图所示：
（2）改装电流表需要并联一个电阻分流，要改装为量程为的电流表，根据并联电路的分流定律可得，解得
要改装为量程为的电压表需要串联电阻分压，根据欧姆定律可得串联电阻的阻值为
【分析】（1）微安表并联一个小电阻改装成大量程的电流表，串联一个大电阻改装成大量程的电压表；
（2）改装电流表需要并联一个电阻分流，改装电压表需要串联电阻分压，根据串并联电路特点计算串并联电阻阻值。
12．某同学利用如图所示的装置验证动量守恒定律。正常工作的气垫导轨上有A、B两个滑块，滑块A和滑块B上都固定有完全相同、长度为d的遮光片。气垫导轨上装有光电门传感器1和2，与之连接的光电计时器（图中未画出）可以记录遮光片通过光电门的时间。将滑块A置于气垫导轨上光电门1左侧某位置，滑块B置于光电门1和光电门2之间且靠近光电门2的位置处。测得滑块A的质量为，滑块B的质量为。
（1）下列说法正确的是_________。
A．本实验需要满足小于
B．实验开始前气垫导轨要调成水平
C．本实验还需要测量光电门1到光电门2的距离L
（2）现给滑块A向右的初速度，使它与静止的滑块B相碰。碰前与光电门1相连的光电计时器显示的遮光时间是；碰后滑块B向右运动，与光电门2相连的光电计时器显示的遮光时间是，滑块A向左运动，与光电门1相连的光电计时器显示的遮光时间是。要验证碰撞中的动量守恒，需要验证的表达式为　 　。（用题中给出的物理量符号表示）
（3）若该同学在测量遮光片的宽度时，由于人为的错误，测得的长度偏大，则该错误对于该实验的结论　 　（选填“有”或“没有”）影响。
【答案】（1）B
（2）
（3）没有
【知识点】验证动量守恒定律
【解析】【解答】（1）A．本实验滑块A可以反弹也可以不反弹，所以不需要满足小于，A错误；
B．为保证系统动量守恒，重力不能做功，故实验开始前气垫导轨要调成水平，B错误；
C．只需遮光时间求速度，不需要测量光电门间距L，故C错误。
故选B。
（2）利用平均速度近似代替瞬时速度，碰前滑块A的速度大小
碰后滑块B向右运动通过光电门2时的速度大小
滑块A向左运动通过光电门1时的速度大小
要验证碰撞中的动量守恒，若规定向右为正方向，需要验证的表达式为
所以需要验证的表达式为
（3）推导等式时遮光片宽度d会直接约去，测量偏大带来的倍数误差会抵消，因此对实验结论没有影响。
【分析】（1）气垫导轨调水平抵消摩擦力，系统合外力为零动量守恒；
（2）遮光片平均速度近似瞬时速度，碰撞前总动量等于碰撞后总动量，等式两边遮光片宽度d可约去；
（3）遮光片宽度测量存在相同倍数误差，表达式中不涉及遮光片的宽度，验证式不受影响。
三、计算题：本题共3小题，共42分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
13．如图，两个完全相同的钢瓶容积均为4L，甲瓶中装有3L的液体和6个大气压的1L高压气体，乙瓶内有1个大气压的气体。现将甲瓶倒置后按图中所示与乙瓶连接，将甲瓶内液体缓慢压装到乙瓶中（不计连接管道的长度、体积和液体产生的压强及压装过程中气体温度的变化，压装的过程中乙瓶中的气体不会跑到甲瓶中去）。
（1）试分析在压装过程中随着甲瓶内液体减少，甲瓶内部气体压强如何变化，并用分子动理论解释。
（2）甲瓶最多可向乙瓶内压装多少液体？
【答案】解：（1）缓慢压装过程中甲瓶内气体体积增大，单位体积内的分子数减少，温度不变，分子的平均动能不变，单位时间内撞击单位面积器壁上的分子数减少，压强变小；
（2）设甲瓶内最多有体积为ΔV的液体进入乙瓶，乙瓶灌装液体前，气体压强，体积；灌装后体积变为，此时乙瓶中气体压强与甲瓶内气体压强均为p，根据玻意耳定律，有
甲瓶中气体开始时的气压，体积，压装结束后压强为p，体积，由玻意耳定律有
联立解得
【知识点】气体压强的微观解释；气体的等温变化及玻意耳定律
【解析】【分析】（1）根据分子动理论分析甲内气体的变化；
（2）气体发生等温变化，求出气体的状态参量，应用玻意耳定律可以求出两瓶气体的体积，然后求出甲瓶向乙瓶中压装的液体体积。
14．如图，两个可视为质点的小球A、B之间有一根很短的轻质弹簧，MN是四分之三圆弧轨道，圆心为O，M点与圆心O等高，弹簧一开始处于锁定状态。某时刻解除对弹簧的锁定，小球A、B被弹开，B球恰能到达最高点N，A球能到达的最高点与N点等高。已知A球的质量为m，弹簧的长度可忽略，圆弧轨道的半径为R，重力加速度为g，不计一切摩擦和空气阻力。求：
（1）B球的质量。
（2）弹簧处于锁定状态时的弹性势能。
【答案】解：（1）设A、B两球刚离开弹簧时的速度大小分别为、，B球到达最高点时的速度大小为，对于A球，根据机械能守恒定律，有
解得
对B球，在最高点时有
根据机械能守恒定律，有
联立解得
根据动量守恒定律，有
解得
（2）根据能量守恒定律，弹簧处于锁定状态时的弹性势能
【知识点】动量守恒定律；竖直平面的圆周运动；动量与能量的综合应用一弹簧类模型
【解析】【分析】（1）B小球恰能沿半圆形轨道通过其最高点N，由重力充当向心力，结合机械能守恒得B在离开弹簧时的速度；A球能到达的最高点与N点等高，结合机械能守恒得A在离开弹簧时的速度；弹簧弹开A、B过程系统动量守恒，应用动量守恒定律求得B的质量；
（2）根据弹簧由锁定状态到原长时，A、B、弹簧能量守恒，求弹簧处于锁定状态时的弹性势能。
15．如图甲，两根平行光滑金属导轨相距，导轨平面与水平面的夹角，导轨的下端PQ间接有阻值的定值电阻。相距的MN和PQ间存在方向垂直于导轨平面向上、均匀分布的磁场，磁感应强度B随时间t的变化情况如图乙所示。将长度也为L、阻值的导体棒ab垂直放在导轨上（ab始终与导轨接触良好），时将导体棒由静止释放，时导体棒恰好运动到MN处，此后导体棒开始匀速下滑。取重力加速度，。求：
（1）内回路中的感应电动势；
（2）导体棒ab的质量；
（3）时间内导体棒所产生的热量。
【答案】解：（1）内磁场均匀变化，由法拉第电磁感应定律，有
其中，
代入数据解得感应电动势为
（2）导体棒从静止开始做匀加速运动，加速度大小为
导体棒进入磁场区域的速度为
导体棒切割磁感线产生的电动势为
根据导体棒进入磁场区域做匀速运动，可知导体棒受到的合力为零，有
根据闭合电路欧姆定律，有
联立以上各式，解得导体棒ab的质量为
（3）根据闭合电路欧姆定律，在内回路中产生的电流为
内回路中产生的电流为
则时间内导体棒所产生的热量
【知识点】导体切割磁感线时的感应电动势；电磁感应中的动力学问题；电磁感应中的能量类问题
【解析】【分析】（1）在 0～1s内，磁场均匀变化，回路中产生恒定的感应电动势，由法拉第电磁感应定律求感应电动势；
（2）在～1s内，导体棒ab匀加速下滑，由牛顿第二定律和运动学公式求出t=1s末的速度。t=1s末以后，金属棒ab进入恒定的磁场，做匀速运动，根据平衡条件和安培力与速度的关系结合求ab棒的质量；
（3）0～2s时间内，根据焦耳定律求导体棒所产生的热量。
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