北京市海淀区2022届高三物理下学期期中一模试题

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北京市海淀区2022届高三物理下学期期中（一模 ）试题
本试卷共8页，100分。考试时长90分钟。
第一部分
本部分共14题，每题3分，共42分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。
1. 以下现象不属于衍射的是（　　）
A. 白光经过狭窄的单缝得到彩色图样 B. 白光照射肥皂膜呈现出彩色图样
C. 光照射刀片的阴影轮廓模糊不清 D. 光照射不透明圆盘的阴影中心出现亮斑
2. 如图所示为氦离子的能级图，根据玻尔原子理论，关于氦离子能级跃迁，下列说法正确的是（　　）

A. 大量处于能级的氦离子，最多可辐射2种不同频率的光子
B. 从向能级跃迁，需吸收能量
C. 处于能级的氦离子，可以吸收的能量而发生电离
D. 从跃迁到能级比从跃迁到能级辐射出的光子频率低
3. 陆游在诗作《村居山喜》中写到“花气袭人知骤暖，鹊声穿树喜新晴”。从物理视角分析诗词中“花气袭人”主要原因是（　　）
A. 气体分子之间存在着空隙 B. 气体分子在永不停息地做无规则运动
C. 气体分子之间存在着相互作用力 D. 气体分子组成的系统具有分子势能
4. 如图所示，一定量的理想气体从状态a开始，经历两个状态变化过程，先后到达状态b和c。下列说法正确的是（　　）

A. 在过程中气体对外界做功 B. 在过程中气体对外界做功
C. 在过程中气体的内能逐渐变大 D. 在过程中气体的内能逐渐变小
5. 倾角为α、质量为M的斜面体静止在水平桌面上，质量为m的木块静止在斜面体上．下列结论正确的是

A. 木块受到的摩擦力大小是mgcosα
B. 木块对斜面体的压力大小是mg sinα
C. 桌面对斜面体的摩擦力大小是mg sin αcosα
D. 桌面对斜面体的支持力大小是（M+m）g
6. 图甲为一列沿x轴正向传播的简谐横波在时刻的图像，图甲中某质点的振动情况如图乙所示。下列说法正确的是（　　）

A. 图乙可能为质点L的振动图像
B. 该简谐波的波速为
C. 该时刻质点K与L的速度、加速度都相同
D. 质点K再经将沿x轴正方向移动到处
7. 如图所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，副线圈接滑动变阻器R和两个阻值相同的定值电阻，电表均视为理想电表。滑动变阻器R的滑片P由a端向b端缓慢滑动过程中（　　）

A. 电压表的示数变大 B. 电压表的示数变大
C. 电流表的示数变大 D. 电流表的示数变大
8. 在如图所示平面内，两个带等量正电的点电荷分别固定在A、B两点，O为连线的中点，为的垂直平分线，C、D两点在上且。下列说法正确的是（　　）

A. O点的场强比C点的场强大 B. C点的场强与D点的场强相同
C. O点的电势比D点的电势高 D. 电子在C点的电势能比在D点的电势能大
9. 如图所示，电路中电感线圈L的自感系数足够大，且其直流电阻与定值电阻R的阻值相等。闭合开关S，待电路达到稳定后，灯泡正常发光，两个支路中电流分别为和。下列说法正确的是（　　）

A. 闭合开关S至电路达到稳定的过程中，灯泡中电流逐渐减小至
B. 闭合开关S，待电路达到稳定后，两支路中的电流
C. 断开开关S，灯泡中电流由逐渐减小至零
D. 断开开关S，灯泡中电流由逐渐减小至零
10. 在坐标系的第一象限内存在匀强磁场，两个相同的带电粒子①和②在P点垂直磁场分别射入，两带电粒子进入磁场时的速度方向与x轴的夹角如图所示，二者均恰好垂直于y轴射出磁场。不计带电粒子所受重力。根据上述信息可以判断（　　）


A. 带电粒子①在磁场中运动的时间较长 B. 带电粒子②在磁场中运动的时间较长
C. 带电粒子①在磁场中运动的速率较大 D. 带电粒子②在磁场中运动的速率较大
11. 如图所示为某实验小组设计的两个量程的电流表，已知表头G的满偏电流为，定值电阻的阻值均等于表头的内阻。当使用1和2两个端点时，电流表的量程为，当使用1和3两个端点时，电流表的量程为。下列说法正确的是（　　）

A.
B.
C. 若仅使阻值变小，则和均变大
D. 若仅使阻值变小，则和均变大
12. 如图所示，某同学设计了一个加速度计：较重的滑块可以在光滑的框架中平移，滑块两侧用两劲度系数相同的轻弹簧与框架连接；R为滑动变阻器，其滑动片与滑块固定联接；两个电池的电动势均恒为E，内阻不计。按图连接电路后，电压表指针的零点位于表盘中央，此时两弹簧均为原长，滑动片恰好在变阻器的中间位置。已知滑动片与变阻器任一端之间的电阻值都与其到这端的距离成正比，当a端的电势高于b端时电压表的指针向零点右侧偏转。将此加速度计固定在运动的物体上，物体沿弹簧方向运动。下列说法正确的是（　　）

A. 当物体向右加速时，电压表的指针将向右偏 B. 电压表的示数不变，说明物体做匀速直线运动
C. 电压表的示数增大，说明物体的速度一定增大 D. 电压表表盘上各刻度对应加速度的值是均匀的
13. 现代科学研究中常要用到高速电子，电子感应加速器是利用感生电场使电子加速的设备，它的基本原理如图甲所示，上、下为电磁铁的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室，图乙为真空室的俯视图。当电磁铁线圈通入如图丙所示的正弦式交变电流时，可使电子在真空室中做加速圆周运动。以图甲中所示电流方向为正方向，不考虑相对论效应，在每个周期T内，电子能沿逆时针方向（俯视）做加速圆周运动的时间为（　　）

A. B. C. D.
14. “啁啾（zhōu jiū）激光脉冲放大技术”是高强度激光研究的重大技术创新和核心技术。如图所示，该技术原理可以简化为：种子激光脉冲经过单模光纤的色散作用，将时长为飞秒脉宽的激光脉冲在时间上进行了展宽；展宽后的脉冲经过激光增益介质放大，充分提取了介质的储能；最后使用压缩器将脉冲宽度压缩至接近最初的脉宽值。上述技术中的关键是“啁啾”脉冲。种子激光脉冲包含有不同的频率分量，因此在单模光纤中，频率高的部分和频率低的部分传播速度不同，这样光脉冲在时间上就被逐渐拉宽，形成脉冲前沿、后沿频率不同的现象，宛如鸟儿发出的不同声音。下列说法正确的是（　　）

A. 展宽过程使脉冲各频率分量频率都变小
B. 在传播方向上，“啁啾”脉冲前沿频率低于后沿频率
C. 若激光脉冲能量约为，则其峰值功率一定不能达到量级
D. 通过“啁啾激光脉冲放大技术”获得的激光脉冲与种子激光脉冲能量几乎相同
第二部分
本部分共6题，共58分。
15. 物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。例如：
（1）实验仪器。现有一个阻值约为的定值电阻，用多用电表测其电阻，应选用欧姆表_________挡（选填“”或“”）；图1为正在测量中的多用电表表盘，该电阻的阻值为________。

（2）实验操作。某同学用如图2所示的装置探究弹簧弹力与形变量的关系。为完成实验，设计的实验步骤如下（实验中保证弹簧始终在弹性限度内）：
A.将铁架台放在水平桌面上，把弹簧上端固定在铁架台的横杆上；
B.将弹簧弹力大小F（其数值等于弹簧下端所挂钩码的重力大小）以及对应的弹簧伸长量的数据点，描在的坐标系中，画出弹力大小F随弹簧伸长量x变化的图线；
C.观察弹簧自由下垂时下端所到达的刻度位置，并记录下端在刻度尺上的刻度；
D.依次在弹簧下端挂上质量均为的1个、2个、3个、4个……钩码，待钩码静止后，分别记录弹簧下端所对应的刻度L，然后取下钩码；
E.依据图像，写出弹簧弹力大小F与弹簧伸长量x的关系式，并解释该关系式中常数的物理意义；
上述步骤按正确操作的先后顺序应为A、__________、E（填写步骤的序号）。
（3）数据分析。在双缝干涉实验中，用红色激光照射双缝，在屏幕上形成双缝干涉图样。若已知双缝之间的距离为，测得双缝到屏幕的距离为，第1条到第6条亮条纹中心的距离为，则红光的波长为____________m（保留2位有效数字）。实验中并未直接测量相邻两个亮条纹间的距离，而是测量第1条到第6条亮条纹中心的距离，请分析说明这样做的理由____________。
16. 如图1所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球碰撞前后的动量关系。图1中的O点为小球抛出点在记录纸上的垂直投影。实验时，先使A球多次从斜轨上位置P静止释放，找到其平均落地点的位置E。然后，把半径相同的B球静置于水平轨道的末端，再将A球从斜轨上位置P静止释放，与B球相碰后两球均落在水平地面上，多次重复上述A球与B球相碰的过程，分别找到碰后A球和B球落点的平均位置D和F。用刻度尺测量出水平射程。测得A球的质量为，B球的质量为。

（1）实验中，通过测量小球做平抛运动水平射程来代替小球碰撞前后的速度。
①实验必须满足的条件有__________。
A.两球的质量必须相等 B.轨道末端必须水平
C.A球每次必须从轨道的同一位置由静止释放
②“通过测量小球做平抛运动的水平射程来代替小球碰撞前后的速度”可行的依据是___________。
A.运动过程中，小球的机械能保持不变
B.平抛运动的下落高度一定，运动时间相同，水平射程与速度大小成正比
（2）当满足表达式______时，即说明两球碰撞中动量守恒；如果再满足表达式_______时，则说明两球的碰撞为弹性碰撞。（用所测物理量表示）
（3）某同学在实验时采用另一方案：使用半径不变、质量分别为的B球。将A球三次从斜轨上位置P静止释放，分别与三个质量不同的B球相碰，用刻度尺分别测量出每次实验中落点痕迹距离O点的距离，记为。将三组数据标在图中。从理论上分析，图2中能反映两球相碰为弹性碰撞的是____________。

17. 如图所示，在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，两根平行光滑金属导轨固定在水平面内，导轨间距为L，左端连接阻值为R的电阻。电阻为r的导体棒放在导轨上，其长度恰好等于导轨间距。在平行于导轨的拉力作用下，导体棒沿导轨以速度v向右做匀速运动，运动过程中导体棒始终与导轨垂直且接触良好。设金属导轨足够长，不计导轨的电阻和空气阻力。
（1）求导体棒中感应电流I的大小；
（2）求导体棒所受拉力F的大小；
（3）通过公式推导验证：在时间内，拉力对导体棒所做的功W等于回路中产生的热量Q。

18. 如图所示，粗糙的水平面与光滑的竖直圆轨道在B点相切，圆轨道的半径，D是轨道的最高点，一质量可以看成质点的物体静止于水平面上的A点。现用的水平恒力作用在物体上，使它在水平面上做匀加速直线运动，当物体到达B点时撤去力F，之后物体沿圆轨道运动，物体恰好能通过D点。已知物体与水平面间的动摩擦因数，取重力加速度。求：
（1）物体通过D点时速度的大小；
（2）物体刚进入圆轨道B点时所受支持力的大小；
（3）A与B之间的距离x。

19. 电荷的定向移动形成电流。已知电子质量为m，元电荷为e。
（1）两个截面不同的均匀铜棒接在电路中通以稳恒电流，已知电子定向移动通过导体横截面A形A成的电流为。求时间内通过导体横截面B的电子数N。
（2）真空中一对半径均为的圆形金属板P、Q圆心正对平行放置，两板距离为d，Q板中心镀有一层半径为的圆形锌金属薄膜。Q板受到紫外线持续照射后，锌薄膜中的电子可吸收光的能量而逸出。现将两金属板P、Q与两端电压可调的电源、灵敏电流计G连接成如图2所示的电路。
已知单位时间内从锌薄膜中逸出的光电子数为n、逸出时的最大动能为，且光电子逸出的方向各不相同。忽略光电子的重力以及光电子之间的相互作用，不考虑平行板的边缘效应，光照条件保持不变，只有锌金属薄膜发生光电效应。
a．调整电源两端电压，使灵敏电流计示数恰好为零，求此时电压。
b．实验发现，当大于或等于某一电压值时灵敏电流计示数始终为最大值，求和。
c．保持不变，仅改变大小，结合（2）a和（2）b的结论，在图3中分别定性画出当时I随变化的图线①和当时I随变化的图线②。


20. 2021年5月，“天问一号”探测器成功在火星软着陆，我国成为世界上第一个首次探测火星就实现“绕、落、巡”三项任务的国家。
（1）为了简化问题，可以认为地球和火星在同一平面上绕太阳做匀速圆周运动，如图1所示。已知地球的公转周期为，火星的公转周期为。
a．已知地球公转轨道半径为，求火星公转轨道半径。
b．考虑到飞行时间和节省燃料，地球和火星处于图1中相对位置时是在地球上发射火星探测器的最佳时机，推导在地球上相邻两次发射火星探测器最佳时机的时间间隔。
（2）火星探测器在火星附近的A点减速后，被火星捕获进入了1号椭圆轨道，紧接着在B点进行了一次“远火点平面机动”，俗称“侧手翻”，即从与火星赤道平行的1号轨道，调整为经过火星两极的2号轨道，将探测器绕火星飞行的路线从“横着绕”变成“竖着绕”，从而实现对火星表面的全面扫描，如图2所示。以火星为参考系，质量为的探测器沿1号轨道到达B点时速度为，为了实现“侧手翻”，此时启动发动机，在极短的时间内喷出部分气体，假设气体为一次性喷出，喷气后探测器质量变为、速度变为与垂直的。
a．求喷出气体速度u的大小。

b．假设实现“侧手翻”的能量全部来源于化学能，化学能向动能转化比例为，求此次“侧手翻”消耗的化学能。





















参考答案
本试卷共8页，100分。考试时长90分钟。
第一部分
本部分共14题，每题3分，共42分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。
1. 以下现象不属于衍射的是（　　）
A. 白光经过狭窄的单缝得到彩色图样 B. 白光照射肥皂膜呈现出彩色图样
C. 光照射刀片的阴影轮廓模糊不清 D. 光照射不透明圆盘的阴影中心出现亮斑
【1题答案】
【答案】B
【解析】
【详解】A．白光照射单缝后，在光屏上出现彩色条纹是光的衍射现象，A错误；
B．白光照射肥皂膜呈现彩色图样是光的薄膜干涉现象，B正确；
C．光照射刀片的阴影轮廓模糊不清是光的衍射造成的，C错误；
D．白光照射不透明的小圆盘，在圆盘阴影中心出现一个亮斑是光的衍射现象造成的，D错误。
故选B。
2. 如图所示为氦离子的能级图，根据玻尔原子理论，关于氦离子能级跃迁，下列说法正确的是（　　）

A. 大量处于能级的氦离子，最多可辐射2种不同频率的光子
B. 从向能级跃迁，需吸收能量
C. 处于能级的氦离子，可以吸收的能量而发生电离
D. 从跃迁到能级比从跃迁到能级辐射出的光子频率低
【2题答案】
【答案】D
【解析】
【详解】A．大量处于能级的氦离子，最多可辐射

种不同频率的光子，故A错误；
B．因为从向能级跃迁，是从高能级向低能级跃迁，要释放能量，故B错误；
C．由图可知，处于能级的氦离子要发生电离，需要吸收的能量应满足

故C错误；
D．因为从跃迁到能级辐射的光子能量为

而从跃迁到能级辐射的光子能量为

即从跃迁到能级比从跃迁到能级辐射出的光子的能量小，又因为

所以从跃迁到能级比从跃迁到能级辐射出的光子频率低，故D正确。
故选D。
3. 陆游在诗作《村居山喜》中写到“花气袭人知骤暖，鹊声穿树喜新晴”。从物理视角分析诗词中“花气袭人”的主要原因是（　　）
A. 气体分子之间存在着空隙 B. 气体分子在永不停息地做无规则运动
C. 气体分子之间存在着相互作用力 D. 气体分子组成的系统具有分子势能
【3题答案】
【答案】B
【解析】
【详解】从物理视角分析诗词中“花气袭人”的主要原因是气体分子在永不停息地做无规则运动，故B正确，ACD错误。
故选B。
4. 如图所示，一定量的理想气体从状态a开始，经历两个状态变化过程，先后到达状态b和c。下列说法正确的是（　　）

A. 在过程中气体对外界做功 B. 在过程中气体对外界做功
C. 在过程中气体的内能逐渐变大 D. 在过程中气体的内能逐渐变小
【4题答案】
【答案】D
【解析】
【详解】A．由图可知，过程中，气体体积变小，故外界对气体做功，A错误；
B．由图可知，的过程中，气体体积变小，故外界对气体做功，B错误；
C．根据理想气体气态方程

可知，的过程中，p增大，V减小，T不一定变大，故内能不一定增大，C错误；
D．根据理想气体气态方程

可知，的过程中，p不变，V减小，则T变小，则气体的内能逐渐变小，D正确。
故选D。
5. 倾角为α、质量为M的斜面体静止在水平桌面上，质量为m的木块静止在斜面体上．下列结论正确的是

A. 木块受到的摩擦力大小是mgcosα
B. 木块对斜面体的压力大小是mg sinα
C. 桌面对斜面体的摩擦力大小是mg sin αcosα
D. 桌面对斜面体的支持力大小是（M+m）g
【5题答案】
【答案】D
【解析】
【详解】试题分析：先对木块m受力分析，受重力、支持力和静摩擦力，根据平衡条件求解支持力和静摩擦力；然后对M和m整体受力分析，受重力和支持力，二力平衡．
解：AB、先对木块m受力分析，受重力mg、支持力N和静摩擦力f，根据平衡条件，有：
f=mgsinθ…①
N=mgcosθ…②
故AB错误；
CD、对M和m整体受力分析，受重力和支持力，二力平衡，故桌面对斜面体的支持力为N=（M+m）g，静摩擦力为零，故C错误，D正确．
故选D．

【点评】本题关键灵活地选择研究对象，运用隔离法和整体法结合求解比较简单方便．

6. 图甲为一列沿x轴正向传播的简谐横波在时刻的图像，图甲中某质点的振动情况如图乙所示。下列说法正确的是（　　）

A. 图乙可能为质点L的振动图像
B. 该简谐波的波速为
C. 该时刻质点K与L的速度、加速度都相同
D. 质点K再经将沿x轴正方向移动到处
【6题答案】
【答案】A
【解析】
【详解】A．由题意知波向右传播，由图可得时刻质点L在平衡位置，由上下坡法可知质点L下一时刻向下振动，故乙图可能是质点L的振动图像，故A正确；
B．由图可得


所以波速为

故B错误；
C．由图可知质点K与L相差半个周期，所以两者的速度、加速度等大、反向，故C错误；
D．因为每个质点都在自己平衡位置周期性振动，不会随波迁移，故D错误。
故选A。
7. 如图所示，理想变压器原线圈接在的交流电源上，副线圈接滑动变阻器R和两个阻值相同的定值电阻，电表均视为理想电表。滑动变阻器R的滑片P由a端向b端缓慢滑动过程中（　　）

A. 电压表的示数变大 B. 电压表的示数变大
C. 电流表的示数变大 D. 电流表的示数变大
【7题答案】
【答案】D
【解析】
【详解】A．电压表V1的示数等于输入电压的有效值，是不变的，选项A错误；
B．电压表V2的示数是由变压器匝数比和初级电压决定的，则V2示数也是不变的，选项B错误；
C．滑动变阻器R的滑片P由a端向b端缓慢滑动过程中，R接入电路的阻值变大，则次级总电阻变大，次级电流减小，初级电流也减小，即电流表A1示数减小，选项C错误；
D．因R0电流减小，则R0两端电压也减小，则并联部分电压变大，则电流表A2示数变大，选项D正确。
故选D。
8. 在如图所示平面内，两个带等量正电的点电荷分别固定在A、B两点，O为连线的中点，为的垂直平分线，C、D两点在上且。下列说法正确的是（　　）

A. O点的场强比C点的场强大 B. C点的场强与D点的场强相同
C. O点的电势比D点的电势高 D. 电子在C点的电势能比在D点的电势能大
【8题答案】
【答案】C
【解析】
【详解】A．两个带等量正电的点电荷在A、B中点产生的场强为零，而C点的场强不为零，故O点的场强比C点的场强小，A错误；
B．根据对称关系可知，C点的场强与D点的场强大小相等，但方向相反，B错误；
C．两个带等量正电的点电荷的中垂线的电场方向有O点指向远处，所以O点的电势比D点的电势高，C正确；
D．根据对称性可知，C点的电势与D点的电势相同，故电子在C点的电势能与在D点的电势能相等，D错误。
故选C。
9. 如图所示，电路中电感线圈L的自感系数足够大，且其直流电阻与定值电阻R的阻值相等。闭合开关S，待电路达到稳定后，灯泡正常发光，两个支路中电流分别为和。下列说法正确的是（　　）

A. 闭合开关S至电路达到稳定的过程中，灯泡中电流逐渐减小至
B. 闭合开关S，待电路达到稳定后，两支路中的电流
C. 断开开关S，灯泡中电流由逐渐减小至零
D. 断开开关S，灯泡中电流由逐渐减小至零
【9题答案】
【答案】C
【解析】
【详解】A．闭合开关S至电路达到稳定的过程中，由于线圈L产生自感电动势阻碍电流的增加，则灯泡中电流逐渐增加至，选项A错误；
B．因为L的直流电阻与定值电阻R的阻值相等，则上面的支路电阻较大，则闭合开关S，待电路达到稳定后，两支路中的电流，选项B错误；
CD．断开开关S，原来通过R的电流I2立即消失，由于线圈L产生自感电动势阻碍电流的减小，则会在灯泡、线圈L以及灯泡中组成新的回路，即灯泡中电流由逐渐减小至零，选项C正确，D错误。
故选C。
10. 在坐标系的第一象限内存在匀强磁场，两个相同的带电粒子①和②在P点垂直磁场分别射入，两带电粒子进入磁场时的速度方向与x轴的夹角如图所示，二者均恰好垂直于y轴射出磁场。不计带电粒子所受重力。根据上述信息可以判断（　　）


A. 带电粒子①在磁场中运动的时间较长 B. 带电粒子②在磁场中运动的时间较长
C. 带电粒子①在磁场中运动的速率较大 D. 带电粒子②在磁场中运动的速率较大
【10题答案】
【答案】B
【解析】
【详解】AB．画出粒子在磁场中的运动轨迹如图；


两粒子的周期

相同，粒子①转过的角度
θ1=45°
粒子②转过的角度
θ2=135°
根据

可知带电粒子②在磁场中运动的时间较长，选项A错误，B正确；
CD．由几何关系可知，两粒子在磁场中运动的半径相等，均为 根据

可知

可知，两粒子的速率相同，选项CD错误。
故选B。
11. 如图所示为某实验小组设计的两个量程的电流表，已知表头G的满偏电流为，定值电阻的阻值均等于表头的内阻。当使用1和2两个端点时，电流表的量程为，当使用1和3两个端点时，电流表的量程为。下列说法正确的是（　　）

A.
B.
C. 若仅使阻值变小，则和均变大
D 若仅使阻值变小，则和均变大
【11题答案】
【答案】C
【解析】
【详解】AB．设，根据电路结构可知


选项AB错误；
CD．因为


则若仅使阻值变小，则和均变大；若仅使阻值变小，则减小，变大，选项C正确，D错误。
故选C。
12. 如图所示，某同学设计了一个加速度计：较重的滑块可以在光滑的框架中平移，滑块两侧用两劲度系数相同的轻弹簧与框架连接；R为滑动变阻器，其滑动片与滑块固定联接；两个电池的电动势均恒为E，内阻不计。按图连接电路后，电压表指针的零点位于表盘中央，此时两弹簧均为原长，滑动片恰好在变阻器的中间位置。已知滑动片与变阻器任一端之间的电阻值都与其到这端的距离成正比，当a端的电势高于b端时电压表的指针向零点右侧偏转。将此加速度计固定在运动的物体上，物体沿弹簧方向运动。下列说法正确的是（　　）

A. 当物体向右加速时，电压表的指针将向右偏 B. 电压表的示数不变，说明物体做匀速直线运动
C. 电压表的示数增大，说明物体的速度一定增大 D. 电压表表盘上各刻度对应加速度的值是均匀的
【12题答案】
【答案】D
【解析】
【详解】A．因为两个电池的电动势均恒为E，内阻不计，所以滑动片在变阻器的中间位置时

当物体向右加速时，具有向右的加速度，则滑片向左移动，则此时滑片右侧电阻大于左侧电阻，则右侧分压多，故此时

由题意可知，此时电压表的指针将向左偏，故A错误；
B．电压表的示数不变，说明物体的加速度恒定，不一定是匀速直线运动，故B错误；
C．电压表的示数增大，说明加速度增大，但是有可能减速运动，故C错误；
D．因为加速度恒定时，滑片位置不变，又因为滑动片与变阻器任一端之间的电阻值都与其到这端的距离成正比，所以电压表示数线性变化，电压表表盘上各刻度对应加速度的值是均匀的，故D正确。
故选D。
13. 现代科学研究中常要用到高速电子，电子感应加速器是利用感生电场使电子加速的设备，它的基本原理如图甲所示，上、下为电磁铁的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室，图乙为真空室的俯视图。当电磁铁线圈通入如图丙所示的正弦式交变电流时，可使电子在真空室中做加速圆周运动。以图甲中所示电流方向为正方向，不考虑相对论效应，在每个周期T内，电子能沿逆时针方向（俯视）做加速圆周运动的时间为（　　）

A. B. C. D.
【13题答案】
【答案】D
【解析】
【详解】通电螺线管内部的磁场与电流大小成正比，且变化的磁场产生电场。电子在真空室中沿逆时针方向做加速圆周运动时，涡旋电场的方向应沿着顺时针方向，又洛伦兹力提供电子做圆周运动的向心力，根据左手定则可知磁场方向应竖直向上，根据右手螺旋定则可知，只有在、时间内磁感应强度方向竖直向上，其中时间内，根据楞次定律可知，产生涡旋电场沿着逆时针方向，不符合题意，时间内，根据楞次定律可知，产生涡旋电场沿顺时针方向，符合题意。
故选D。
14. “啁啾（zhōu jiū）激光脉冲放大技术”是高强度激光研究的重大技术创新和核心技术。如图所示，该技术原理可以简化为：种子激光脉冲经过单模光纤的色散作用，将时长为飞秒脉宽的激光脉冲在时间上进行了展宽；展宽后的脉冲经过激光增益介质放大，充分提取了介质的储能；最后使用压缩器将脉冲宽度压缩至接近最初的脉宽值。上述技术中的关键是“啁啾”脉冲。种子激光脉冲包含有不同的频率分量，因此在单模光纤中，频率高的部分和频率低的部分传播速度不同，这样光脉冲在时间上就被逐渐拉宽，形成脉冲前沿、后沿频率不同的现象，宛如鸟儿发出的不同声音。下列说法正确的是（　　）

A. 展宽过程使脉冲各频率分量的频率都变小
B. 在传播方向上，“啁啾”脉冲前沿频率低于后沿频率
C. 若激光脉冲能量约为，则其峰值功率一定不能达到量级
D. 通过“啁啾激光脉冲放大技术”获得的激光脉冲与种子激光脉冲能量几乎相同
【14题答案】
【答案】B
【解析】
【详解】AD．正“啁啾”的频率随时间增加，展宽过程使脉冲各频率分量的频率都变大，所以通过“啁啾激光脉冲放大技术”获得的激光脉冲与种子激光脉冲能量是不相同的，AD错误；
B．正“啁啾”的频率随时间增加，一个脉冲上升的前沿是低频，下降的后沿是高频，所以在传播方向上，“啁啾”脉冲前沿频率低于后沿频率，B正确；
C．激光器产生超短脉冲时长为，根据功率的定义有

C错误。
故选B。
第二部分
本部分共6题，共58分。
15. 物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。例如：
（1）实验仪器。现有一个阻值约为的定值电阻，用多用电表测其电阻，应选用欧姆表_________挡（选填“”或“”）；图1为正在测量中的多用电表表盘，该电阻的阻值为________。

（2）实验操作。某同学用如图2所示装置探究弹簧弹力与形变量的关系。为完成实验，设计的实验步骤如下（实验中保证弹簧始终在弹性限度内）：
A.将铁架台放在水平桌面上，把弹簧上端固定在铁架台的横杆上；
B.将弹簧弹力大小F（其数值等于弹簧下端所挂钩码的重力大小）以及对应的弹簧伸长量的数据点，描在的坐标系中，画出弹力大小F随弹簧伸长量x变化的图线；
C.观察弹簧自由下垂时下端所到达的刻度位置，并记录下端在刻度尺上的刻度；
D.依次在弹簧下端挂上质量均为的1个、2个、3个、4个……钩码，待钩码静止后，分别记录弹簧下端所对应的刻度L，然后取下钩码；
E.依据图像，写出弹簧弹力大小F与弹簧伸长量x的关系式，并解释该关系式中常数的物理意义；
上述步骤按正确操作的先后顺序应为A、__________、E（填写步骤的序号）。
（3）数据分析。在双缝干涉实验中，用红色激光照射双缝，在屏幕上形成双缝干涉图样。若已知双缝之间的距离为，测得双缝到屏幕的距离为，第1条到第6条亮条纹中心的距离为，则红光的波长为____________m（保留2位有效数字）。实验中并未直接测量相邻两个亮条纹间的距离，而是测量第1条到第6条亮条纹中心的距离，请分析说明这样做的理由____________。
【15题答案】
【答案】 ①. ②. 1100 ③. CDBE ④. ⑤. 若直接测量相邻两个亮条纹间的距离，测量误差较大，而测量第1条到第6条亮条纹中心的距离，然后再除以5，得到相邻亮条纹间距的平均值，测量误差较小
【解析】
【详解】（1）[1]应选用欧姆表挡位，这时指针停在刻度10附近，指针处在表盘中间区域，误差较小。
[2]电阻值为读数乘以倍率，则该电阻的测量值为。
（2）[3]按正确操作的先后顺序应为A、C、D、B、E。
（3）[4]双缝干涉实验中，相邻两条两条纹的间距为

整理得

其中

代入数据解得红光的波长为

[5]若直接测量相邻两个亮条纹间的距离，测量误差较大，而测量第1条到第6条亮条纹中心的距离，然后再除以5，得到相邻亮条纹间距的平均值，测量误差较小。
16. 如图1所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球碰撞前后的动量关系。图1中的O点为小球抛出点在记录纸上的垂直投影。实验时，先使A球多次从斜轨上位置P静止释放，找到其平均落地点的位置E。然后，把半径相同的B球静置于水平轨道的末端，再将A球从斜轨上位置P静止释放，与B球相碰后两球均落在水平地面上，多次重复上述A球与B球相碰的过程，分别找到碰后A球和B球落点的平均位置D和F。用刻度尺测量出水平射程。测得A球的质量为，B球的质量为。

（1）实验中，通过测量小球做平抛运动的水平射程来代替小球碰撞前后的速度。
①实验必须满足的条件有__________。
A.两球的质量必须相等 B.轨道末端必须水平
C.A球每次必须从轨道的同一位置由静止释放
②“通过测量小球做平抛运动的水平射程来代替小球碰撞前后的速度”可行的依据是___________。
A.运动过程中，小球的机械能保持不变
B.平抛运动的下落高度一定，运动时间相同，水平射程与速度大小成正比
（2）当满足表达式______时，即说明两球碰撞中动量守恒；如果再满足表达式_______时，则说明两球的碰撞为弹性碰撞。（用所测物理量表示）
（3）某同学在实验时采用另一方案：使用半径不变、质量分别为的B球。将A球三次从斜轨上位置P静止释放，分别与三个质量不同的B球相碰，用刻度尺分别测量出每次实验中落点痕迹距离O点的距离，记为。将三组数据标在图中。从理论上分析，图2中能反映两球相碰为弹性碰撞的是____________。

【16题答案】
【答案】 ①. BC##CB ②. B ③. ④. ⑤. A
【解析】
【详解】（1）[1]A．为防止碰后小球A反弹，应使A的质量大于B的质量，故A错误；
B．为保证小球做平抛运动，轨道末端必须水平，故B正确；
C．为保证小球A到轨道末端时的速度相等，A球每次必须从轨道的同一位置由静止释放，故C正确。
故选BC。
[2] 小球做平抛运动的过程，有


整理得
，
发现，平抛运动的下落高度一定，运动时间相同，水平射程与速度大小成正比。
故选B
（2）[3]因为可用小球做平抛运动的水平射程来代替小球抛出时的速度，根据动量守恒有


[4]若碰撞过程为弹性碰撞，则机械能守恒，有

即

（3）[5]因为碰撞前，球A的速度不变，则球A单独落地时的一直不变。
根据


整理得

因为三组数据中球B的质量不同，故图像中，三个数据点与原点连线的斜率不同，且代入数据得斜率分别为
， ，
故选A。
17. 如图所示，在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，两根平行光滑金属导轨固定在水平面内，导轨间距为L，左端连接阻值为R的电阻。电阻为r的导体棒放在导轨上，其长度恰好等于导轨间距。在平行于导轨的拉力作用下，导体棒沿导轨以速度v向右做匀速运动，运动过程中导体棒始终与导轨垂直且接触良好。设金属导轨足够长，不计导轨的电阻和空气阻力。
（1）求导体棒中感应电流I的大小；
（2）求导体棒所受拉力F的大小；
（3）通过公式推导验证：在时间内，拉力对导体棒所做的功W等于回路中产生的热量Q。

【17题答案】
【答案】（1）；（2）；（3）见解析
【解析】
【详解】（1）由法拉第电磁感应定律及闭合电路欧姆定律可得，导体棒产生的感应电流大小为

（2）导体棒匀速运动，所受拉力与安培力等大、反向，可得导体棒所受拉力大小为

联立解得

（3）在时间内，拉力对导体棒所做的功为

回路中产生的热量为

对比可得
W=Q
即在时间内，拉力对导体棒所做的功W等于回路中产生的热量Q。
18. 如图所示，粗糙的水平面与光滑的竖直圆轨道在B点相切，圆轨道的半径，D是轨道的最高点，一质量可以看成质点的物体静止于水平面上的A点。现用的水平恒力作用在物体上，使它在水平面上做匀加速直线运动，当物体到达B点时撤去力F，之后物体沿圆轨道运动，物体恰好能通过D点。已知物体与水平面间的动摩擦因数，取重力加速度。求：
（1）物体通过D点时速度的大小；
（2）物体刚进入圆轨道B点时所受支持力的大小；
（3）A与B之间的距离x。

【18题答案】
【答案】（1）2m/s；（2）60N；（3）2m
【解析】
【详解】（1）物体恰好能通过D点，则

解得

（2）从B点到D点，由机械能守恒定律

在B点

解得

FN=60N
（3）从A到B由动能定理可知

解得
x=2m
19. 电荷的定向移动形成电流。已知电子质量为m，元电荷为e。
（1）两个截面不同的均匀铜棒接在电路中通以稳恒电流，已知电子定向移动通过导体横截面A形A成的电流为。求时间内通过导体横截面B的电子数N。
（2）真空中一对半径均为的圆形金属板P、Q圆心正对平行放置，两板距离为d，Q板中心镀有一层半径为的圆形锌金属薄膜。Q板受到紫外线持续照射后，锌薄膜中的电子可吸收光的能量而逸出。现将两金属板P、Q与两端电压可调的电源、灵敏电流计G连接成如图2所示的电路。
已知单位时间内从锌薄膜中逸出的光电子数为n、逸出时的最大动能为，且光电子逸出的方向各不相同。忽略光电子的重力以及光电子之间的相互作用，不考虑平行板的边缘效应，光照条件保持不变，只有锌金属薄膜发生光电效应。
a．调整电源两端电压，使灵敏电流计示数恰好为零，求此时电压。
b．实验发现，当大于或等于某一电压值时灵敏电流计示数始终为最大值，求和。
c．保持不变，仅改变的大小，结合（2）a和（2）b的结论，在图3中分别定性画出当时I随变化的图线①和当时I随变化的图线②。


【19题答案】
【答案】（1）；（2）a．，b．，c．
【解析】
【详解】（1）根据

可得单位时间通过导体横截面A的电子数为

因为单位时间通过导体横截面A的电子数与通过导体横截面B的电子数相等
所以时间Δt内通过导体横截面B的电子数为

（2）a．以具有最大动能且沿垂直金属板运动的电子为研究对象，若其刚到达P板时速度刚好减小到0，则不会有电子经过灵敏电流计G，此为I为零的临界情况，意味着UPQ<0。
根据动能定理，光电子由Q板到P板的过程中，有

得

b．当UPQ＞0时，若从锌膜边缘平行Q板射出的动能最大的光电子做匀变速曲线（类平抛）运动，刚好能到达P板边缘时，则所有电子均能到达P板，此时电源两端电压为Um。设电子的初速度为v、运动时间为t，电流的最大值为
Im=ne
根据牛顿第二定律，光电子运动的加速度为

平行于金属板方向的运动有

垂直于金属板方向的运动有

光电子最大动能与初速度关系为

联立可得

c．结合上述结论，可定性画出I随UPQ变化的图线如答下图所示。


20. 2021年5月，“天问一号”探测器成功在火星软着陆，我国成为世界上第一个首次探测火星就实现“绕、落、巡”三项任务的国家。
（1）为了简化问题，可以认为地球和火星在同一平面上绕太阳做匀速圆周运动，如图1所示。已知地球的公转周期为，火星的公转周期为。
a．已知地球公转轨道半径为，求火星公转轨道半径。
b．考虑到飞行时间和节省燃料，地球和火星处于图1中相对位置时是在地球上发射火星探测器的最佳时机，推导在地球上相邻两次发射火星探测器最佳时机的时间间隔。
（2）火星探测器在火星附近的A点减速后，被火星捕获进入了1号椭圆轨道，紧接着在B点进行了一次“远火点平面机动”，俗称“侧手翻”，即从与火星赤道平行的1号轨道，调整为经过火星两极的2号轨道，将探测器绕火星飞行的路线从“横着绕”变成“竖着绕”，从而实现对火星表面的全面扫描，如图2所示。以火星为参考系，质量为的探测器沿1号轨道到达B点时速度为，为了实现“侧手翻”，此时启动发动机，在极短的时间内喷出部分气体，假设气体为一次性喷出，喷气后探测器质量变为、速度变为与垂直的。
a．求喷出气体速度u的大小。

b．假设实现“侧手翻”的能量全部来源于化学能，化学能向动能转化比例为，求此次“侧手翻”消耗的化学能。

【20题答案】
【答案】（1）a．，b．；（2）a．，b．
【解析】
【详解】（1）a．设太阳质量为M，地球质量为m1，火星质量为m2，根据万有引力定律结合圆周运动规律，有


联立可得

b．设地球、火星绕日公转角速度分别为ω1、ω2，有


根据运动关系

解得

（2）a．喷出气体的质量为

喷出气体前探测器与所喷出气体组成的系统初动量

喷出气体后探测器末动量为

喷出气体前后p1、p2方向垂直，建立图答图3所示Oxy直角坐标系。
喷出气体速度u在x、y方向上的分量分别为ux、uy，根据动量守恒定律有
x方向有

y方向有

喷出气体速度满足

联立可得

b．探测器与所喷出气体组成的系统
喷气前总动能

喷气后总动能

消耗的化学能

联立可得