2024屆北京市通州區(qū)高三年級下冊4月一模物理試卷（含答案與解析）

北京市通州區(qū)2024年高三年級模擬考試

物理

本試卷共8頁，共100分?？荚嚂r長90分鐘。

注意事項：

1.答卷前，考生務必將自己的姓名、準考證號填寫在答題卡上.

2.回答選擇題時，選出每小題答案后，用2B鉛筆把答題卡上對應題目的答案標號涂黑.如需

改動，用橡皮擦干凈后，再選涂其他答案標號.回答非選擇題時，將答案寫在答題卡上，寫在

本試卷上無效.

3.考試結束后，將本試卷和答題卡一并交回.

第一部分

本部分共14題，每題3分，共42分。在每題列出的四個選項中選出最符合題目要求的一

項。

271

64NjX\DsJn

1.蘭州重離子加速器能合成超重核，在核反應方程28八1+--uoDS+on中，X表示的是（）

A.?PbB,.pbC.磐BiD,；；°Bi

2.深紫外線和極紫外線是生產(chǎn)芯片時常用在硅晶片上雕刻的光，深紫外線的波長為193nm,極紫外線的波

長為13.5nm。下列說法正確的是（）

A.極紫外線的頻率小于深紫外線的頻率

B.極紫外線比深紫外線更容易發(fā)生衍射

C.極紫外線光子能量大于深紫外線的光子能量

D.在真空中極紫外線的傳播速度小于深紫外線的傳播速度

3.如圖所示，一定質量的理想氣體從狀態(tài)。開始，先經(jīng)等壓變化到達狀態(tài)6,再經(jīng)等容變化到達狀態(tài)c。

下列判斷正確的是（）

P4

A.從。到b,氣體溫度不變B.從。到6,氣體從外界吸熱

C.從b到c,氣體內(nèi)能不變D.從b到c,氣體對外界做功

4.我國發(fā)射的衛(wèi)星“墨子號”與“濟南一號”均使用了量子技術，“濟南一號”比“墨子號”的運行周期

短，“濟南一號”和“墨子號”繞地球的運動均可視為勻速圓周運動。比較它們的運動，下列說法正確的

是()

A.“濟南一號”的線速度更大B.“濟南一號”的角速度更小

C.“濟南一號”的向心加速度更小D.“濟南一號”的運行軌道半徑更大

5.如圖所示，水平彈簧振子沿x軸在加、N間做簡諧運動，坐標原點。為振子的平衡位置，其振動方程為

x=5sin(10?/)cm。下列說法正確的是()

^OWWWWO--------------

MONx

A.MN間距離為5cm

B.振子的運動周期是0.2s

C./=0時，振子位于N點

D/=0.05s時，振子具有最大速度

6.如圖所示，在正點電荷產(chǎn)生的電場中,a、。為同一電場線上的兩點。將一個帶正電的試探電荷q從6點

移至。點。下列說法正確的是()

Aa點電勢低于b點電勢

B.a、。兩點的電場強度相等

C.電場力對試探電荷q做正功

D.q在a點的電勢能大于q在人點的電勢能

7.如圖1所示，磁鐵將一張厚紙片壓在豎直磁性黑板上保持不動。若將這張厚紙片兩次折疊后仍能被該磁

鐵壓在黑板上保持不動，如圖2所示。圖1中黑板對厚紙片的摩擦力為耳，最大靜摩擦力為片max，圖2

中黑板對厚紙片的摩擦力為工。最大靜摩擦力為gmax下列判斷正確的是（

0

圖1圖2

A.FX>F2B.F\<F?D.Kmax<gm

8.如圖所示，光滑水平面上的正方形導線框，以某一初速度進入豎直向下的勻強磁場并最終完全穿出，線

框的邊長小于磁場寬度，下列說法正確的是（）

A.線框進磁場的過程中做勻減速直線運動

B.線框出磁場的過程中電流方向為逆時針方向

C,線框在進和出的兩過程中產(chǎn)生的焦耳熱不等

D,線框在進和出的兩過程中所受安培力方向相反

9.如圖所示，變壓器為理想變壓器，原線圈接有效值恒定的交流電源及理想電表A,副線圈接定值電阻

凡、滑動變阻器R及理想電表V。若將滑動變阻器的滑片向6端移動，則（）

C.V示數(shù)變大D.V示數(shù)不變

10.2023年7月，我國研制的電磁彈射微重力實驗裝置啟動試運行。如圖所示，電磁彈射系統(tǒng)將實驗艙豎

直加速到預定速度后釋放，實驗艙在上拋和下落階段為科學載荷提供微重力環(huán)境。據(jù)報道該裝置目前達到

了上拋階段2s和下落階段2s的4s微重力時間、10〃g的微重力水平。若某次電磁彈射階段可以視為加速度

大小為5g的勻加速運動，重力加速度取g=10m/s2,下列說法正確的是（）

B.電磁彈射階段，實驗艙上升的距離約為20m

實驗艙豎直上拋階段的運行長度約為100m

D.實驗艙開始豎直上拋的速度約為20m/s

11.一電子僅在靜電力作用下從坐標原點由靜止出發(fā)沿無軸運動，其所在位置處的電勢。隨位置x變化的

圖線如圖中拋物線所示，拋物線與無軸相切于巧，下列說法正確的是（）

A.毛與七處的電場方向相同

B.電子在巧處的加速度為零

C.電子從巧運動到與速度逐漸增大

D.電子從巧運動到馬,電場力逐漸減小

12.車廂頂部固定一滑輪，在跨過定滑輪輕繩的兩端各系一個物體，質量分別為相1、力及，如圖所示。車廂

向右運動時，系電的輕繩與豎直方向夾角為。，系巾的輕繩保持豎直，機1、〃72與車廂保持相對靜止。已

知冽2＞叫，繩子的質量、滑輪與輕繩的摩擦忽略不計，下列說法正確的是（)

A.車廂的加速度為0

B.繩子的拉力大小為叫gcosq

C.車廂底板對加2的支持力為（%+74）g

D.車廂底板對m2的摩擦力為加2gtan。

13.如圖所示，某物理興趣小組設計了驗證“向心力與線速度大小關系”的實驗裝置。測得小鋼球的直徑

為4,細線長為L當?shù)氐闹亓铀俣葹間。小鋼球懸掛靜止不動時，恰好位于光電門中央，力的傳感器示

數(shù)為耳?，F(xiàn)將小鋼球拉到適當高度處且細線拉直，由靜止釋放小鋼球，光電門記錄小鋼球遮光時間f,力

的傳感器示數(shù)最大值為工，由此可知（）

*??力的傳感器

回光電門

?―1

A.工<耳

B.小鋼球經(jīng)過光電門時的速度為幺

2t

C.小鋼球經(jīng)過光電門時所需向心力為尸

D.在誤差允許的范圍內(nèi)，本實驗需要驗證小鋼球經(jīng)過光電門時所受合力和所需向心力相等，即

F"

8一耳=

d},.2

LT+28t

14.黑洞是廣義相對論預言的奇異天體，對于質量為M的球對稱簡單黑洞，可以定義一個以黑洞中心為球

心、半徑為r的球面，稱為視界。按照經(jīng)典理論，視界以內(nèi)所有物質都無法逃離黑洞。按照牛頓力學，如

果一個粒子在質量為M的球對稱天體表面的逃逸速度恰好等于真空中的光速c，此天體即為黑洞，其半徑

2r“

r的表達式為廠=其中G為引力常量。由牛頓力學得到的「恰好與廣義相對論給出的同質量黑洞的

c

k3

視界半徑結果一致。按照貝肯斯坦和霍金的理論，黑洞的燧S正比于其視界面積4即5="r—A,其中

4GA

力、原均為常量。當兩個質量均為的簡單黑洞塌縮成一個質量為“2（〃2<2MI）的簡單黑洞時,

其系統(tǒng)的蠟的變化量為（)

A.AS=4*G（2M"M；）B,=

ch'Jchv

C.AS=2成BG—M；）D.\S=M^G

第二部分

本部分共6題，共58分。

15.在“測量玻璃的折射率”的實驗中，如圖所示，當光以一定的入射角透過一塊兩面平行的玻璃磚時，

只要找出與入射光線AO相對應的出射光線就可以畫出光從空氣射入玻璃后的折射光線OO',于是

就能測量入射角4、折射角打。根據(jù)折射定律，就可以求出玻璃的折射率“=

16.在“測量電源的電動勢和內(nèi)阻”實驗中,

（1）若將一電壓表與干電池兩極直接相連，用U表示電壓表的示數(shù)，用E表示該干電池電動勢的真實

值，從理論上分析，僅考慮電壓表影響，則UE（選填“>”或“<”）；

（2）某同學利用電流表和電壓表測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻，實驗電路圖如圖1所示。他根據(jù)記錄

的數(shù)據(jù)作出的圖像如圖2所示。通過圖像可求出電池的電動勢石=V,內(nèi)阻廠=

Qo（均保留小數(shù)點后兩位）

UN

圖1圖2

17.某小組同學在“驗證機械能守恒定律”實驗中，將打點計時器固定在鐵架臺上，使重錘帶動紙帶從靜

止開始自由下落。

(1)在實驗操作中出現(xiàn)如圖1所示的四種情況，其中操作正確的是(填選項下字母)。

(2)實驗中，按照正確操作得到如圖所示的一條紙帶。在紙帶上選取三個連續(xù)打出的點A、2、C,測

得它們到起始點。的距離分別為〃A、&、%。已知當?shù)刂亓铀俣葹間,打點計時器打點的周期為兀

設重錘的質量為辦從打。點到打8點的過程中，重錘的重力勢能減少量AEp=,動能增加量

AEk=。在誤差允許的范圍內(nèi)，如果AEp=AEk,則可驗證機械能守恒。

B

----------------hc-----------------------------------H

(3)在實驗中，該組同學根據(jù)測得的數(shù)據(jù)計算發(fā)現(xiàn)AEp<AEk,檢查測量與計算均無錯誤，他們發(fā)現(xiàn)是操作

錯誤引起的，即先松手后接通電源。他僅利用這條紙帶能否實現(xiàn)驗證機械能守恒定律的目的，并說明理

由o

(4)利用本實驗的實驗器材，不能完成的實驗是(填選項前字母)。

A.研究自由落體運動規(guī)律B.探究加速度與物體質量大小的關系

C.研究勻變速直線運動的規(guī)律D.測量重力加速度的大小

18.重錘打樁機打樁過程可簡化為如圖所示模型：用動力裝置將質量為機=1000kg的重錘提升到高處自

由釋放，重錘下落/i=0.8m后與質量為M=1000kg的樁發(fā)生碰撞，碰撞時間極短，碰后二者一起運動。

設樁受到泥土的阻力恒為/=30CXX)N,重力加速度取g=10m/s2,不計空氣阻力。求：

(1)機與M碰撞前瞬時速度的大小%；

(2)必與M碰撞后速度的大小v；

(3)本次打樁后，樁下降的距離乩

19.一種測定電子比荷的實驗裝置如圖所示。真空玻璃管內(nèi)陰極K發(fā)出的電子經(jīng)陽極A與陰極K之間的高

壓加速后，形成一細束電子流，以平行于平板電容器極板的速度進入兩極板C、。間的區(qū)域，若兩極板C、

。間無電壓，電子將打在熒光屏上的。點，若在兩極板間施加電壓U,則離開極板區(qū)域的電子將打在熒光

屏上的P點；若在極板間再施加一個方向垂直于紙面、磁感應強度為8的勻強磁場，則電子在熒光屏上產(chǎn)

生的光點又回到。點。該裝置中C、。極板的長度為右，間距為“，極板區(qū)的中點M到熒光屏中點。的距

離為4,尸點到。點的距離為鼠

（1）判斷所加磁場的方向;

（2）求電子經(jīng)高壓加速后的速度大小也

（3）求電子的比荷二。

20.磁力剎車是為了保證過山車在進站前降到安全速度而設計的一種剎車方式，在軌道上安裝可產(chǎn)生很強

磁場的長條鈦磁鐵，剎車金屬片安裝在過山車底部或兩側。磁力剎車的結構原理可簡化為如圖1所示，相

距為心水平放置的導軌處于磁感應強度大小為2,方向豎直向下的勻強磁場中，整個回路的等效電阻為

R。將過山車上的剎車金屬片等效為一根金屬桿MN。設過山車的質量為不計軌道摩擦和空氣阻力。

（1）若過山車水平行駛的速度為丫。采用磁力剎車時，求此時過山車的加速度大小

（2）我們已經(jīng)學過放射性同位素衰變的快慢遵循一定的統(tǒng)計規(guī)律。任意半衰期T初始時刻的放射性同位

素個數(shù)為N.時間T內(nèi)發(fā)生衰變的放射性同位素個數(shù)為AN,滿足竺=,。某同學經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)過山車

N2

的速度變化與放射性同位素衰變規(guī)律相似，即過山車任意相等短時間內(nèi)速度變化與初速度的比”為定

值，請推導過山車速度每減小一半所用時間的表達式。并根據(jù)該結論在圖2中定性畫出水平行駛的過山車

在磁力剎車過程中的速度大小v隨時間/的變化圖像。

（3）結合（1）、（2）的研究，對比摩擦力剎車方式，從剎車效果分析，簡要說明磁力剎車的優(yōu)勢和不

足。

xxXMxx|v

XIXx|XX

x\Rxx-x

XXXX

xxxNxx

21.對于同一個物理問題，經(jīng)常可以從宏觀與微觀兩個不同角度進行研究，找出其內(nèi)在聯(lián)系，加深理解。

給定一段粗細均勻的導體A3,橫截面積為S、長為"單位體積內(nèi)有〃個自由電子，每個電子的電荷量為

eo該導體AS兩端加某一電壓時，自由電子定向移動的平均速率為V。

（1）求導體中的電流/;

（2）經(jīng)典物理學認為，金屬的電阻源于定向運動的自由電子與金屬離子（即金屬原子失去電子后的剩余

部分）的碰撞。電子與金屬離子碰撞的平均結果表現(xiàn)為導體給電子以連續(xù)的阻力，這是導體形成電阻的原

因。設阻力的大小與電子定向移動速率成正比，即/=加，左是阻力系數(shù)。請推導導體的電阻率

k

=-r°

Pne

（3）自由電子與金屬離子發(fā)生碰撞，會使金屬離子的熱運動更加劇烈，電子將能量轉移給金屬離子，從

而使金屬導體發(fā)熱。某段時間內(nèi)，將導體中所有自由電子因與正離子碰撞而損失的動能之和設為△線，將

這段時間內(nèi)導體產(chǎn)生的焦耳熱設為。，請證明：。=八紇。

參考答案

本部分共14題，每題3分，共42分。在每題列出的四個選項中選出最符合題目要求的一

項。

1.蘭州重離子加速器能合成超重核，在核反應方程28N1+X_110DS+°n中，X表示的是（）

A.寄PbB.g°7PbC,胃BiD,翟Bi

【答案】A

【解析】

【詳解】根據(jù)電荷數(shù)守恒，X的電荷數(shù)為

110+0-28=82

根據(jù)質量數(shù)守恒，X的質量數(shù)為

271+1-64=208

所以X表示普Pb

故選A?

2.深紫外線和極紫外線是生產(chǎn)芯片時常用在硅晶片上雕刻的光，深紫外線的波長為193nm,極紫外線的波

長為13.5nm?下列說法正確的是（）

A.極紫外線的頻率小于深紫外線的頻率

B.極紫外線比深紫外線更容易發(fā)生衍射

C.極紫外線的光子能量大于深紫外線的光子能量

D.在真空中極紫外線的傳播速度小于深紫外線的傳播速度

【答案】C

【解析】

【詳解】A.根據(jù)題意可知，極紫外線波長小于深紫外線，根據(jù)

2

極紫外線的頻率大于深紫外線的頻率，故A錯誤；

B.深紫外線的波長較長，深紫外線更容易發(fā)生衍射，故B正確；

C.根據(jù)

E=hv

極紫外線的光子能量大于深紫外線的光子能量，故C正確；

D.在真空中極紫外線的傳播速度等于深紫外線的傳播速度，故D錯誤。

故選C

3.如圖所示，一定質量的理想氣體從狀態(tài)。開始，先經(jīng)等壓變化到達狀態(tài)6,再經(jīng)等容變化到達狀態(tài)c。

下列判斷正確的是（）

A.從。到b,氣體溫度不變B.從a到b,氣體從外界吸熱

C.從匕到c,氣體內(nèi)能不變D.從b到c,氣體對外界做功

【答案】B

【解析】

詳解】A.從。到b,氣體壓強不變，體積增大，溫度升高，故A錯誤；

B.從。到6,氣體體積增大，氣體對外做功，溫度升高，內(nèi)能增加，根據(jù)熱力學第一定律可得，氣體從外

界吸熱，故B正確；

C.從6到c,氣體體積不變，壓強減小，溫度降低，氣體內(nèi)能減小，故C錯誤；

D.從6到c,氣體體積不變，則氣體不對外界做功，故D錯誤。

故選B。

4.我國發(fā)射的衛(wèi)星“墨子號”與“濟南一號”均使用了量子技術，“濟南一號”比“墨子號”的運行周期

短，“濟南一號”和“墨子號”繞地球的運動均可視為勻速圓周運動。比較它們的運動，下列說法正確的

是（）

A.“濟南一號”的線速度更大B.“濟南一號”的角速度更小

C.“濟南一號”的向心加速度更小D.“濟南一號”的運行軌道半徑更大

【答案】A

【解析】

【詳解】D.根據(jù)

-Mm4/

下二皿干「

T=27rAi-----

\GM

“濟南一號”比“墨子號”的運行周期短，則“濟南一號”的運行軌道半徑更小，故D錯誤;

A.根據(jù)

「Mmv2

G——=m——

rr

V尸

“濟南一號”的線速度更大，故A正確;

B.根據(jù)

「Mm2

G——=mcor

r

[GM

吟一

“濟南一號”的角速度更大，故B錯誤;

c.根據(jù)

「Mm

CJ-z-=ma

r

GM

a—2

r

“濟南一號”的向心加速度更大，故C錯誤。

故選Ao

5.如圖所示，水平彈簧振子沿x軸在M、N間做簡諧運動，坐標原點。為振子的平衡位置，其振動方程為

尤=5sin(10R)cm。下列說法正確的是(

'ywwwwwwO---------

N____?______???

MONx

A.MN間距離為5cm

B.振子的運動周期是0.2s

C./=0時，振子位于N點

D./=0.05s時，振子具有最大速度

【答案】B

【解析】

【詳解】A.間距離為2A=10cm,選項A錯誤；

B.振子的運動周期是

2127r

T=——=」s=0.2s

CD10〃

選項B正確；

C.，=0時，x=0,則振子位于。點，選項C錯誤；

D.i=0.05s時

71

x=5sin(—)cm=5cm

振子位于N點，具有最大加速度，最小速度，選項D錯誤。

故選B。

6.如圖所示，在正點電荷產(chǎn)生的電場中，〃、b為同一電場線上的兩點。將一個帶正電的試探電荷q從人點

移至。點。下列說法正確的是()

A.a點電勢低于b點電勢

B.a、6兩點的電場強度相等

C.電場力對試探電荷q做正功

D.q在a點的電勢能大于q在b點的電勢能

【答案】D

【解析】

【詳解】A.沿電場線電勢降低可知，a點電勢高于6點電勢，選項A錯誤；

B.電場線越密集場強越大，可知a、b兩點的電場強度不相等，選項B錯誤；

C.帶正電的試探電荷q從b點移至a點，電場力與位移反向，則電場力對試探電荷g做負正功，選項C

錯誤；

D.正電荷在高電勢點的電勢能較大，可知q在。點的電勢能大于g在。點的電勢能，選項D正確。

故選D。

7.如圖1所示，磁鐵將一張厚紙片壓在豎直磁性黑板上保持不動。若將這張厚紙片兩次折疊后仍能被該磁

鐵壓在黑板上保持不動，如圖2所示。圖1中黑板對厚紙片的摩擦力為《，最大靜摩擦力為耳max，圖2

中黑板對厚紙片的摩擦力為工。最大靜摩擦力為瑪max下列判斷正確的是（）

圖1圖2

A.Fl>F2B.FX<F2D.耳max<乙m

【答案】C

【解析】

【詳解】AB.根據(jù)平衡條件，黑板對紙片的摩擦力與紙片的重力等大反向，即

耳=心

故AB錯誤；

CD.紙片折疊后變厚，則磁鐵距離黑板的距離變大，吸引力減小，則黑板對厚紙片的彈力減小，磁鐵對厚

紙片的彈力減小，黑板與厚紙片間的最大靜摩擦力減小，即

故C正確，D錯誤。

故選c。

8.如圖所示，光滑水平面上的正方形導線框，以某一初速度進入豎直向下的勻強磁場并最終完全穿出，線

框的邊長小于磁場寬度，下列說法正確的是（）

xxXX

XXXX

XXXX

XXXX

A.線框進磁場的過程中做勻減速直線運動

B.線框出磁場的過程中電流方向為逆時針方向

C.線框在進和出的兩過程中產(chǎn)生的焦耳熱不等

D.線框在進和出的兩過程中所受安培力方向相反

【答案】C

【解析】

【詳解】A.線框進磁場的過程中受到向左的安培力，其大小為

F=BIL=牛

由于速度減小，則安培力減小，加速度減小，故線框做加速度減小的減速運動，故A錯誤;

B.線框出磁場的過程中，根據(jù)右手定則可知電流方向為順時針方向，故B錯誤;

C.線框進出磁場時均做減速運動，但其進磁場時的速度較大，安培力大，產(chǎn)生的焦耳熱多，故c正確;

D.根據(jù)左手定則可知，線框進、出磁場過程中均受到向左的安培力，故D錯誤。

故選C。

9.如圖所示，變壓器為理想變壓器，原線圈接有效值恒定的交流電源及理想電表A,副線圈接定值電阻

凡、滑動變阻器R及理想電表V。若將滑動變阻器的滑片向b端移動，則（

A.A示數(shù)變大C.V示數(shù)變大D.V示數(shù)不變

【答案】A

【解析】

【詳解】AB.理想變壓器副線圈的電壓由原線圈電壓決定，原線圈電壓不變，副線圈的電壓也不變，若將

滑動變阻器的滑片向b端移動，滑動變阻器接入電路中的電阻減小，副線圈電流增大，根據(jù)

_%

原線圈電流增大，A示數(shù)變大，故A正確，B錯誤；

CD.副線圈的電壓不變，副線圈電流增大，則凡兩端電壓增大，則滑動變阻器電壓減小，V示數(shù)變小，

故CD錯誤。

故選Ao

10.2023年7月，我國研制的電磁彈射微重力實驗裝置啟動試運行。如圖所示，電磁彈射系統(tǒng)將實驗艙豎

直加速到預定速度后釋放，實驗艙在上拋和下落階段為科學載荷提供微重力環(huán)境。據(jù)報道該裝置目前達到

了上拋階段2s和下落階段2s的4s微重力時間、10〃g的微重力水平。若某次電磁彈射階段可以視為加速度

大小為5g的勻加速運動，重力加速度取g=10m/s2,下列說法正確的是（）

B.電磁彈射階段，實驗艙上升的距離約為20m

C.實驗艙豎直上拋階段的運行長度約為100m

D.實驗艙開始豎直上拋的速度約為20m/s

【答案】D

【解析】

【詳解】AD.由題意可知實驗艙上升時間為2s,可知實驗艙開始上拋的速度為

v=gt±=20m/s

電磁彈射階段有

v=5gt

解得

t=0.4s

故A錯誤，D正確；

B.電磁彈射階段，實驗艙上升的距離約為

h=~5g-t2=4m

故B錯誤；

C.實驗艙豎直上拋階段的運行長度約為

1,

%=-gtk=20m

故C錯誤。

故選D。

11.一電子僅在靜電力作用下從坐標原點由靜止出發(fā)沿天軸運動，其所在位置處的電勢9隨位置x變化的

圖線如圖中拋物線所示，拋物線與無軸相切于巧，下列說法正確的是（）

A.七與七處的電場方向相同

B.電子在巧處的加速度為零

C.電子從巧運動到￡速度逐漸增大

D.電子從巧運動到電場力逐漸減小

【答案】B

【解析】

【詳解】A.電場先由高電勢點指向低電勢點，可知均與4之間的電場方向沿x軸負方向，巧與巧之間

的電場方向沿無軸正方向，即毛與七處的電場方向相反，故A錯誤；

B.尤圖像中，圖像斜率的絕對值表示電場強度的大小，巧處的斜率為0,表明該處電場強度為0,電

場力為0，即加速度為0,故B正確;

C.結合上述可知，巧與尤3之間的電場方向沿尤軸正方向，電子所受電場力方向沿x軸負方向，可知，電

子從々運動到*3速度逐漸減小，故C錯誤；

D.。一尤圖像中，圖像斜率的絕對值表示電場強度的大小，從4運動到尤3斜率的絕對值逐漸增大，則電

場力逐漸增大，故D錯誤。

故選B。

12.車廂頂部固定一滑輪，在跨過定滑輪輕繩的兩端各系一個物體，質量分別為加、機2,如圖所示。車廂

向右運動時，系網(wǎng)的輕繩與豎直方向夾角為仇系"Z2的輕繩保持豎直，im、M22與車廂保持相對靜止。已

知冽2＞叫，繩子的質量、滑輪與輕繩的摩擦忽略不計，下列說法正確的是（）

A.車廂的加速度為0

B.繩子的拉力大小為叫gcosq

C.車廂底板對冽2的支持力為（町+7巧）g

D.車廂底板對沉2的摩擦力為加2gtand

【答案】D

【解析】

【詳解】AB.物體如與車廂具有相同的加速度，對物體如分析，受重力和拉力，根據(jù)合成法知

F合nmjgtan，

拉力為

T=^S

COS。

物體mi的加速度為

mgtan0人

a=—-------=gtan0

1nl

所以車廂的加速度為gtanO,故AB錯誤；

CD.物體旭2加速度為gtan仇對物體加2受力分析，受重力、支持力、拉力和摩擦力，支持力為

NF據(jù)

f=m2a=m2gtan6

故C錯誤，D正確。

故選D。

13.如圖所示，某物理興趣小組設計了驗證“向心力與線速度大小關系”的實驗裝置。測得小鋼球的直徑

為d,細線長為L當?shù)氐闹亓铀俣葹間。小鋼球懸掛靜止不動時，恰好位于光電門中央，力的傳感器示

數(shù)為耳?，F(xiàn)將小鋼球拉到適當高度處且細線拉直，由靜止釋放小鋼球，光電門記錄小鋼球遮光時間f,力

的傳感器示數(shù)最大值為工，由此可知（）

令：：力的傳感器

gw◎光電門

［一I

A.F2<F1

B.小鋼球經(jīng)過光電門時的速度為三

2t

C.小鋼球經(jīng)過光電門時所需向心力為尸

D.在誤差允許的范圍內(nèi)，本實驗需要驗證小鋼球經(jīng)過光電門時所受合力和所需向心力相等，即

F"

居一耳=

d},.2

LT+28t

【答案】D

【解析】

【詳解】ABD.小球靜止不動時，有

R=mg

小球做圓周運動，設在最低點時（即通過光電門）速度v,有

d

v=-

由牛頓第二定律有

LV2

K-mg=m-----—

L+-

2

聯(lián)立得

工〉片

Fd2

—x

L+l]8t,2

故AB錯誤，D正確;

C.由牛頓第二定律有小鋼球經(jīng)過光電門時所需向心力為

F“=F-mg

故C錯誤。

故選D。

14.黑洞是廣義相對論預言的奇異天體，對于質量為"的球對稱簡單黑洞，可以定義一個以黑洞中心為球

心、半徑為r的球面，稱為視界。按照經(jīng)典理論，視界以內(nèi)所有物質都無法逃離黑洞。按照牛頓力學，如

果一個粒子在質量為M的球對稱天體表面的逃逸速度恰好等于真空中的光速c,此天體即為黑洞，其半徑

廠的表達式為r其中G為引力常量。由牛頓力學得到的廠恰好與廣義相對論給出的同質量黑洞的

c

3

視界半徑結果一致。按照貝肯斯坦和霍金的理論，黑洞的贈S正比于其視界面積4即5="kc—A,其中

4G/i

心心均為常量。當兩個質量均為知1的簡單黑洞塌縮成一個質量為“2（〃2<2〃1）的簡單黑洞時,

其系統(tǒng)的燧的變化量為（）

47rkG

A.△S=4-BGQM；_必2）B.AS=^（M；-2Mf）

cf1

C.AS=2叫D.AS=2跖

【答案】B

【解析】

【詳解】由題意可知黑洞燧與質量的關系為

33叫2

ckc.kc.兀/2GM、24GM

S=-^R—A=-^R—x4乃戶2=—^―(——)2

4Gh4GhGhc2ch

當兩個質量均為Ml的簡單黑洞塌縮成一個質量為加2的簡單黑洞時，其系統(tǒng)的皤的變化量為

AS=$2-S]=4"G陷_2M2）

故選Bo

第二部分

本部分共6題，共58分。

15.在“測量玻璃的折射率”的實驗中，如圖所示，當光以一定的入射角透過一塊兩面平行的玻璃磚時，

只要找出與入射光線AO相對應的出射光線0'。，就可以畫出光從空氣射入玻璃后的折射光線OO',于是

就能測量入射角4、折射角打。根據(jù)折射定律，就可以求出玻璃的折射率〃=

【解析】

【詳解】根據(jù)折射定律可得

sin4

n=----L

sinfi,

16.在“測量電源的電動勢和內(nèi)阻”實驗中，

（1）若將一電壓表與干電池兩極直接相連，用U表示電壓表的示數(shù)，用E表示該干電池電動勢的真實

值，從理論上分析，僅考慮電壓表影響，則UE（選填“>”或）；

（2）某同學利用電流表和電壓表測定一節(jié)干電池電動勢和內(nèi)阻，實驗電路圖如圖1所示。他根據(jù)記錄

的數(shù)據(jù)作出的。一/圖像如圖2所示。通過圖像可求出電池的電動勢￡=V,內(nèi)阻廠=

Q。（均保留小數(shù)點后兩位）

【解析】

【詳解】（1）[1]將一電壓表與干電池兩極直接相連，干電池與電壓表組成閉合回路，電壓表測的是路端電

壓，路端電壓小于電池的電動勢，即

U<E

（2）[2]由電路圖，根據(jù)閉合電路的歐姆定律得

U=E-Ir

由圖2所示U-/圖象可知，電源電動勢

E=1.44V

[3]內(nèi)阻

At/1.44-1.20

丁—-------Q=0.75Q

A/0.32

17.某小組同學在“驗證機械能守恒定律”實驗中，將打點計時器固定在鐵架臺上，使重錘帶動紙帶從靜

止開始自由下落。

（1）在實驗操作中出現(xiàn)如圖1所示的四種情況，其中操作正確的是（填選項下字母）。

(2)實驗中，按照正確的操作得到如圖所示的一條紙帶。在紙帶上選取三個連續(xù)打出的點A、8、C,測

得它們到起始點。的距離分別為〃A、加、％。己知當?shù)刂亓铀俣葹間,打點計時器打點的周期為兀

設重錘的質量為山，從打。點到打B點的過程中，重錘的重力勢能減少量△%=,動能增加量

AEk=。在誤差允許的范圍內(nèi)，如果AEp=A&,則可驗證機械能守恒。

(3)在實驗中，該組同學根據(jù)測得的數(shù)據(jù)計算發(fā)現(xiàn)AEp<AEk,檢查測量與計算均無錯誤，他們發(fā)現(xiàn)是操作

錯誤引起的，即先松手后接通電源。他僅利用這條紙帶能否實現(xiàn)驗證機械能守恒定律的目的，并說明理

由o

(4)利用本實驗的實驗器材，不能完成的實驗是(填選項前字母)。

A.研究自由落體運動規(guī)律B.探究加速度與物體質量大小的關系

C.研究勻變速直線運動的規(guī)律D.測量重力加速度的大小

1h—h

【答案】(1)B(2)①.mghB?.-m(———-)2

2IT

(3)見解析(4)B

【解析】

【小問1詳解】

實驗中打點計時器所使用的電源為低壓交流電源，且應將紙帶的一端與重物用夾子固定好，另一端穿過打

點計時器限位孔，用手豎直提起紙帶使重物停靠在打點計時器附近，然后接通電源，松開紙帶，讓重物自

由下落。

故選B。

【小問2詳解】

[1]打O點到打8點的過程中，重錘的重力勢能減少量為

%=mghB

⑵動能的增加量為

AE=—mv：=—m(——―)2

kk222T

【小問3詳解】

_11

可以，任取兩點尸、Q,測出尸、。兩點間距離〃尸0,算出和9-e09的值，如果在實驗誤差允許

的范圍內(nèi)滿足

ghPQ=^VQ-^VP

則可以驗證機械能守恒定律。

【小問4詳解】

利用本實驗的實驗器材，可以研究自由落體運動規(guī)律，可以測量重力加速度的大小，也可以研究勻變速直

線運動的規(guī)律，但不能探究加速度與物體質量大小的關系，因為重物下落過程中加速度不變。

故選B。

18.重錘打樁機打樁過程可簡化為如圖所示的模型：用動力裝置將質量為相=1000kg的重錘提升到高處自

由釋放，重錘下落/i=0.8m后與質量為M=1000kg的樁發(fā)生碰撞，碰撞時間極短，碰后二者一起運動。

設樁受到泥土的阻力恒為/=30CXX)N,重力加速度取g=10m/s2,不計空氣阻力。求:

(1)機與M碰撞前瞬時速度的大小%；

(2)相與M碰撞后速度的大小V；

(3)本次打樁后，樁下降的距離小

【答案】(1)4nVs；(2)2m/s；(3)0.4m

【解析】

【詳解】(1)根據(jù)

mgh=gmVg

m與/碰撞前瞬時速度的大小

v0=4m/s

(2)由動量守恒定律有

mvQ—+m)v

得

v=2m/s

(3)由動能定理有

(M+m)gd-fd=0~y(M+m)v2

得

d=0.4m

19.一種測定電子比荷的實驗裝置如圖所示。真空玻璃管內(nèi)陰極K發(fā)出的電子經(jīng)陽極A與陰極K之間的高

壓加速后，形成一細束電子流，以平行于平板電容器極板的速度進入兩極板C、。間的區(qū)域，若兩極板C、

。間無電壓，電子將打在熒光屏上的。點，若在兩極板間施加電壓U,則離開極板區(qū)域的電子將打在熒光

屏上的P點；若在極板間再施加一個方向垂直于紙面、磁感應強度為8的勻強磁場，則電子在熒光屏上產(chǎn)

生的光點又回到。點。該裝置中C、。極板的長度為右，間距為d,極板區(qū)的中點M到熒光屏中點。的距

離為右，尸點到。點的距離為九

(1)判斷所加磁場的方向；

(2)求電子經(jīng)高壓加速后的速度大小也

(3)求電子的比荷二。

m

e_hU

【答案】(1)垂直于紙面向外；(2)v=—

BdmL、L、dB°

【解析】

【詳解】(1)加上磁場B后，熒光屏上的光點重新回到。點，可知電子受到電場力和洛倫茲力平衡，電場

力方向豎直向下，則洛倫茲力豎直向上，故根據(jù)左手定則可得出磁場方向垂直于紙面向外。

(2)電子受到電場力和洛倫茲力平衡,有

eE=evB

又有

E當

聯(lián)立解得，電子射入偏轉電場的速度

U

v=----

Bd

(3)電子在極板區(qū)域運行的時間

V

在電場中的偏轉位移

eE

——彳2

122m

電子離開極板區(qū)域時，沿垂直極板方向的末速度

eE

v—at——4

m

設電子離開極板區(qū)域后，電子到達光屏P點所需的時間為伍則有