2023届北京市东城区高三下学期二模物理试题（解析版）

北京市东城区2022-2023学年度第二学期高三综合练习（二）

物理

本试卷共10页，100分。考试时长90分钟。考生务必将答案答在答题卡上，在试卷上作答无效。考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。

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. 卢瑟福提出原子核式结构模型是为了解释（　　）

A. α粒子散射实验 B. 核聚变反应 C. 天然放射现象 D. 核裂变反应

2. 下列说法正确的是（　　）

A. 液体分子无规则运动称为布朗运动

B. 分子间距离减小时，分子间的作用力也减小

C. 物体从外界吸收热量，其内能不一定增加

D. 物体温度升高，每个分子热运动的动能均增大

3. 汽车以10m/s的速度在马路上匀速行驶，驾驶员发现正前方20米处有障碍物，立即刹车，汽车恰好停在障碍物前。已知驾驶员反应时间为0.75s，汽车运动的v-t图像如图所示。在刹车过程中，汽车的加速度大小为（　　）

A. 3m/s2 B. 4m/s2 C. 5m/s2 D. 6m/s2

4. 下列说法正确的是（　　）

A. 在空气中，可见光和超声波传播速度相同

B. 电磁波和机械波都需要介质才能传播

C. 无线电波和紫外线都可以发生偏振现象

D. 红外线的波长比X射线的波长短

5. 某光源发出的光由不同波长的光组成。不同波长的光的强度（表示光的强弱）如图所示。使金属恰好发生光电效应的光的波长，称为极限波长。表中为一些金属的极限波长。用该光源照射表中金属表面，则（　　）

A. 只有钠表面有电子逸出 B. 只有铂表面有电子逸出

C 钨、铂表面均有电子逸出 D. 铂、钨、钠表面均有电子逸出

6. 如图所示，质量为m的木箱在大小为F的水平外力作用下，沿倾角为θ的斜面匀速向上运动。不计空气阻力。下列说法正确的是（　　）

A. 木箱所受合力大小为

B. 斜面对木箱的支持力大小为

C. 斜面对木箱的摩擦力大小为

D. 斜面对木箱作用力的合力大小为

7. 图示为一颗人造地球卫星发射过程的简化示意图。卫星先进入圆轨道1做匀速圆周运动，再经椭圆轨道2，最终进入圆轨道3做匀速圆周运动。轨道2分别与轨道1、轨道3相切于P、Q两点。下列说法正确的是（　　）

A. 卫星在轨道1上运行时，向心力始终不改变

B. 卫星在轨道1的运行周期大于其在轨道3的运行周期

C. 卫星在轨道2上从P点运动到Q点的过程中，速度越来越大

D. 不论在轨道2运行还是在轨道3运行，卫星在Q点的加速度都相同

8. 如图甲所示，轻弹簧的一端固定，另一端连接一个有孔的小球（球下固定有笔头），小球套在光滑的杆上，沿水平方向做简谐运动。在小球运动时，沿垂直于小球振动方向，以速度v匀速拉动纸带，笔头在纸带上留下痕迹，a、b是痕迹上的两点，如图乙所示。不计一切阻力。下列说法正确的是（　　）

A. 图乙曲线记录了小球的运动轨迹

B. t时间内小球的运动路程可能为vt

C. 记录a点时小球的速度小于记录b点时小球的速度

D. 如果仅减小纸带移动速度，小球运动的周期变大

9. “蹦极”运动中，将一根有弹性的绳系在蹦极者身上，另一端固定在跳台上，人从几十米高处跳下。将蹦极过程简化为人沿竖直方向的运动。不计空气阻力的影响。从绳刚好伸直时，到人第一次下降至最低点的过程中，下列说法正确的是（　　）

A. 人先处于超重状态，后处于失重状态

B. 绳对人的拉力始终做负功，人的动能先增大后减小

C. 绳对人的冲量始终向上，人的动量先减小后增大

D. 人的动能的减少量等于绳的弹性势能的增加量

10. 如图所示的U-I图像中，直线a表示某电源的路端电压U与电流I的关系，直线b、c分别表示电阻R1、R2的电压U与电流I的关系。下列说法正确的是（　　）

A. 电阻R1、R2的阻值之比为4:3

B. 该电源的电动势为6V，内阻为3Ω

C. 只将R1与该电源组成闭合电路时，电源的输出功率为6W

D. 只将R2与该电源组成闭合电路时，内、外电路消耗的电功率之比为1:1

11. 如图所示，洛伦兹力演示仪由励磁线圈、电子枪、玻璃泡等部分组成，励磁线圈是一对彼此平行的共轴的圆形线圈，它能够在两线圈之间产生匀强磁场。电子枪可以产生电子束。玻璃泡内充有稀薄的气体，在电子束通过时能够显示电子的径迹。若电子枪垂直磁场方向发射电子，给励磁线圈通电后，能看到电子束的径迹呈圆形。调节电子枪的加速电压可以改变电子的速度，调节励磁线圈的电流可以改变磁感应强度。下列说法正确的是（　　）

A. 只增大电子枪的加速电压，电子的运动周期变大

B. 只增大电子枪的加速电压，电子束的轨道半径不变

C. 只增大励磁线圈中的电流，电子的运动周期变小

D. 只增大励磁线圈中的电流，电子束的轨道半径不变

12. 回旋加速器的工作原理如图所示，D1和D2是两个中空的半圆金属盒，它们之间有电势差。两个半圆盒处于与盒面垂直的匀强磁场中。中央A处的粒子源可以产生粒子，粒子在两盒之间被电场加速，进入磁场后做匀速圆周运动。粒子离开A处时的速度、在电场中的加速时间以及粒子的重力均可忽略不计。不考虑粒子间的相互作用及相对论效应。下列说法正确的是（　　）

A. 电势差一定时，磁感应强度越大，粒子离开加速器时的动能越小

B. 电势差一定时，磁感应强度越大，粒子在加速器中的运动时间越长

C. 磁感应强度一定时，电势差越大，粒子离开加速器时的动能越大

D. 磁感应强度一定时，电势差越大，粒子在加速器中的运动时间越长

13. 水平放置的两平行金属板间，有一个带正电的小球，从某点无初速度自由下落。经过t时间，在两板间施加竖直向上的匀强电场。再经过t时间，小球又回到出发点。已知小球质量为m，重力加速度为g。小球未与下极板发生碰撞。不计空气阻力。从施加电场开始到小球又回到出发点的过程中（　　）

A. 小球所受电场力与重力的大小之比为3:1

B. 小球加速运动时间与减速运动时间之比为3:1

C. 小球的动量变化量大小为4mgt，方向竖直向上

D. 小球电势能减少量与动能的增加量之比为4:3

14. 图甲所示为一种手机无线充电装置简化原理图，充电基座内有送电线圈，手机中安装有受电线圈。送电线圈接入正弦式交变电流，电流激发周期性变化的磁场，磁场在周围空间激发感生电场，受电线圈中产生交变电流。图乙所示为受电线圈的电流i随时间t变化的图像，图丙所示为图乙电流再经过整流电路（图中未画出）处理后的电流i'随时间t'变化的图像。下列说法正确的是（　　）

A. 受电线圈的工作原理是电流的磁效应

B. 送电线圈的电能先转化为磁场能，再转化为受电线圈的电能

C. 相同时间内，图乙、图丙电流通过相同电阻产生的热量之比为2:1

D. 受电线圈未正对送电线圈放置时，受电线圈中感应电流的频率变小

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。

（1）如图甲所示，“测玻璃的折射率”的实验中，将白纸平铺在木板上并用图钉固定，之后将玻璃砖平放在白纸上，在适当位置竖直地插上A、B、C、D四个大头针。图中a和a'为玻璃砖的两个界面，AB延长线与直线a的交点为O，CD延长线与直线a'的交点为O'，NN'表示法线。

①在插大头针C时，应使其________（选填选项前的字母）。

A．只挡住A的像    B．只挡住B的像    C．同时挡住A、B的像

②该玻璃砖的折射率可表示为________（用θ1和θ2表示）。

（2）利用不同电路测量电源电动势和内阻。

①用图乙所示电路测量时，产生系统误差的主要原因是________。

A．电压表的分流作用    B．电压表的分压作用    C．电流表的分流作用    D．电流表的分压作用

②用图丙所示电路测量时，改变电阻箱接入电路中的电阻值，记录多组电流表示数I和电阻箱示数R，以R为横轴，以为纵轴，做出图像，图线的斜率表示________。

16. 某同学做“研究平抛运动的特点”实验。

（1）用图甲所示装置研究平抛运动竖直分运动的特点。A、B为两个完全相同的小球，用小锤击打弹性金属片后，A球沿水平方向飞出，同时B球自由下落。两球在空中运动的过程中，下列说法正确的是________。

A．A球的运动时间比较长

B．两球的运动时间一样长

C．只改变小锤的击打力度，不会影响两球的运动时间

D．只改变两小球开始运动时距地面的高度，不会影响两球的运动时间

（2）用频闪照相的方法研究平抛运动水平分运动的特点。图乙所示的频闪照片中记录了做平抛运动的小球每隔相等时间的位置。有同学认为，小球在水平方向做匀速直线运动，其判断依据是________________________。

（3）图丙是某同学根据实验画出的小球做平抛运动的轨迹，O为平抛的起点。在轨迹上取两点A、B，测得A、B两点的纵坐标分别为y1=5.00cm，y2=45.00cm，A、B两点间的水平距离x2-x1=40.00cm。g取10m/s2，则小球的初速度v0为________m/s（结果保留两位有效数字）。

（4）放学途中，有同学看见园林工人正在用手拿着喷水管为草地浇水。他观察发现，水沿水平方向喷出，出水口的横截面是圆形。他想利用所学的平抛知识估测水的流量Q（单位时间内流过出水口的水的体积）。已知当地的重力加速度为g，请写出他还需要测量哪些物理量，并推导出流量Q的计算公式（所需字母自行设定）________。

17. 一个质量为m的物体，在光滑水平面上向左做匀加速直线运动。某时刻物体的速度为v1，经过一段时间∆t，速度变为v2。

（1）求物体的加速度大小a；

（2）若物体所受合力为F，在∆t时间内动量的变化量为∆p，根据牛顿第二定律推导∆p与F的关系；

（3）若物体继续向左运动与竖直墙壁发生碰撞。碰前瞬间物体的速度大小为7m/s，碰后物体以6m/s的速度反向运动。碰撞时间为0.05s，已知m=0.5kg，求碰撞过程中墙壁对物体的平均作用力。

18. 如图所示，粗细均匀的导线制成的单匝正方形闭合线框abcd，边长为L，总电阻为R。将其置于磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的水平匀强磁场上方h处。线框由静止开始自由下落，线框平面保持在竖直平面内，且cd边始终与水平的磁场边界平行。当cd边刚进入磁场时，线框加速度恰好为零。已知重力加速度为g。在线框进入磁场过程中，求：

（1）线框中产生的感应电动势大小E，及cd两点间的电势差Ucd；

（2）线框的质量m；

（3）通过线框的电荷量q。

19. 利用物理模型对问题进行分析，是重要的科学思维方法。

如图所示，长为L的均匀细杆的一端固定一个小球，另一端可绕垂直于杆的光滑水平轴O转动。已知小球质量为m1，杆的质量为m2。小球可视为质点。

（1）若杆的质量与小球质量相比可以忽略。把杆拉到水平位置后，将小球无初速度释放。

a．当杆转动至与水平方向成角时（），求小球角速度ω。

b．若只增加杆的长度，小球由静止开始运动到最低点的过程中，所用时间是变长还是变短，通过分析定性说明。

（2）若杆的质量与小球质量相比不能忽略。已知杆在绕O点转动时，其动能的表达式为

。

a．请你利用单位制的知识，判断α、β、γ的数值。

b．把杆拉到水平位置后，将小球无初速度释放，当杆转动至与水平方向成θ角时（），求小球的角速度ω'。

20. 在匀强磁场中放置一个截面为矩形的通电导体或半导体薄片，当磁场方向与电流方向垂直时，在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现电势差，这个现象称为霍尔效应，产生的电势差称为霍尔电势差或霍尔电压。霍尔电压与电流之比称为霍尔电阻。

（1）图甲所示的半导体薄片的厚度为d，薄片中自由电荷的电荷量为q，单位体积内的自由电荷数为n。磁感应强度大小为B。请你推导霍尔电阻的表达式。

（2）在发现霍尔效应约100年后，科学家又发现某些半导体材料的霍尔电阻，在低温和强磁场下，与外加磁场的关系出现一个个的“平台”，在平台处霍尔电阻严格等于一个常数除以正整数，即，其中h为普朗克常数，e为电子电荷量，i为正整数，这个现象被称为整数量子霍尔效应。在环境温度小于4K时，霍尔电阻与外加磁场的磁感应强度B的关系图像如图乙所示。由于量子霍尔电阻只与基本物理常数有关，国际计量委员会推荐在世界范围内用量子电阻标准替代实物电阻标准，以避免实物电阻阻值因环境影响而变化。由于霍尔电阻与实物电阻的定义并不相同，因此需要利用一些方法才可以将量子霍尔电阻标准电阻值“传递”给实物电阻。“传递”的一种方法叫“电位差计比较法”，其原理可简化为图丙所示电路，把可调实物电阻与量子霍尔电阻串联，用同一个电源供电，以保证通过两个电阻的电流相等。通过比较霍尔电势差与实物电阻两端的电势差，即可达到比较霍尔电阻与实物电阻阻值的目的。

a．某次实验时，霍尔元件所处环境温度为1.5K，磁感应强度大小为8T，此时a、b两点间的霍尔电势差与c、d两点间的电势差相等。若，。通过分析，计算该实物电阻的阻值（结果保留两位有效数字）。

b．如果要通过量子霍尔效应“传递”出一个阻值为的标准实物电阻，请你说明操作思路。

北京市东城区2022-2023学年度第二学期高三综合练习（二）

物理

本试卷共10页，100分。考试时长90分钟。考生务必将答案答在答题卡上，在试卷上作答无效。考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。

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. 卢瑟福提出原子核式结构模型是为了解释（　　）

A. α粒子散射实验 B. 核聚变反应 C. 天然放射现象 D. 核裂变反应

【答案】A

【解析】

【详解】卢瑟福提出原子核式结构模型是为了解释α粒子散射实验。

故选A。

2. 下列说法正确的是（　　）

A. 液体分子的无规则运动称为布朗运动

B. 分子间距离减小时，分子间的作用力也减小

C. 物体从外界吸收热量，其内能不一定增加

D. 物体温度升高，每个分子热运动的动能均增大

【答案】C

【解析】

【详解】A．布朗运动是液体或气体中固体小颗粒的无规则运动，间接反映了液体或气体分子在做无规则运动，故A错误；

B．当分子间距离小于平衡位置的距离时，随着分子间距离的减小，分子力增大；当分子间距离大于平衡位置间距离时，随着分子间距离的减小，分子力可能减小，也可能先增大后减小，故B错误；

C．根据热力学第一定律

若物体从外界吸收热量的同时在对外做功，且所做的功在数值上大于所吸收的热量，那么内能此时将减小，故C正确；

D．温度是衡量分子平均动能的标志，物体温度升高分子平均动能增大，而单个分子的动能有可能增大也有可能减小，故D错误。

故选C。

3. 汽车以10m/s的速度在马路上匀速行驶，驾驶员发现正前方20米处有障碍物，立即刹车，汽车恰好停在障碍物前。已知驾驶员反应时间为0.75s，汽车运动的v-t图像如图所示。在刹车过程中，汽车的加速度大小为（　　）

A. 3m/s2 B. 4m/s2 C. 5m/s2 D. 6m/s2

【答案】B

【解析】

【详解】根据题意，设汽车的初速度为，驾驶员的反应时间为、反应时间内汽车的位移为，刹车后做匀减速运动的位移为、加速度为，与障碍物最初的距离为，则有

联立解得

故选B。

4. 下列说法正确的是（　　）

A. 在空气中，可见光和超声波传播速度相同

B. 电磁波和机械波都需要介质才能传播

C 无线电波和紫外线都可以发生偏振现象

D. 红外线的波长比X射线的波长短

【答案】C

【解析】

【详解】A．在空气中可见光的传播速度约为，超声波的速度约为340m/s，A错误；

B．电磁波的传播不需要介质，机械波的传播需要介质，B错误；

C．无线电波和紫外线都属于横波，都可以发生偏振现象，C正确；

D．从电磁波谱可知，红外线的波长比X射线的波长长，红外线的频率比X射线的频率小，D错误。

故选C。

5. 某光源发出的光由不同波长的光组成。不同波长的光的强度（表示光的强弱）如图所示。使金属恰好发生光电效应的光的波长，称为极限波长。表中为一些金属的极限波长。用该光源照射表中金属表面，则（　　）

A. 只有钠表面有电子逸出 B. 只有铂表面有电子逸出

C. 钨、铂表面均有电子逸出 D. 铂、钨、钠表面均有电子逸出

【答案】A

【解析】

【详解】根据光电效应方程可知

只要光的波长小于某金属的极限波长，就有光电子逸出，由题图可知，该光源发出的光的波长大约在400nm到800nm之间，而三种材料中，极限频率最小的钠的极限波长是542nm，在400nm到800nm之间，所以该光源能使钠产生光电效应；该光源发出的光的波长大于钨、铂的极限波长，钨、铂表面没有电子逸出。故A正确，BCD错误。

故选A。

6. 如图所示，质量为m的木箱在大小为F的水平外力作用下，沿倾角为θ的斜面匀速向上运动。不计空气阻力。下列说法正确的是（　　）

A. 木箱所受合力大小为

B. 斜面对木箱的支持力大小为

C. 斜面对木箱的摩擦力大小为

D. 斜面对木箱作用力的合力大小为

【答案】C

【解析】

【详解】A．对木箱进行受力分析，受到重力、斜面体的弹力、水平外力F，由于木箱沿着斜面匀速向上运动，根据木箱受力平衡得木箱所受合力大小为0，A错误；

B．由于垂直于斜面上受力平衡，斜面对木箱的支持力大小

B错误；

C．由于沿着斜面上受力平衡，有

得斜面对木箱的摩擦力大小为

C正确；

D．斜面对木箱作用力的合力大小与重力和外力F的合力大小相同，即

D错误。

故选C。

7. 图示为一颗人造地球卫星发射过程的简化示意图。卫星先进入圆轨道1做匀速圆周运动，再经椭圆轨道2，最终进入圆轨道3做匀速圆周运动。轨道2分别与轨道1、轨道3相切于P、Q两点。下列说法正确的是（　　）

A. 卫星在轨道1上运行时，向心力始终不改变

B. 卫星在轨道1的运行周期大于其在轨道3的运行周期

C. 卫星在轨道2上从P点运动到Q点的过程中，速度越来越大

D. 不论在轨道2运行还是在轨道3运行，卫星在Q点的加速度都相同

【答案】D

【解析】

【详解】A．卫星在轨道1上运行时做匀速圆周运动，则向心力大小始终不改变，但是方向不断变化，选项A错误；

B．根据

解得

卫星在轨道1的运行周期小于其在轨道3的运行周期，选项B错误；

C．卫星在轨道2上从P点运动到Q点的过程中，引力做负功，则速度越来越小，选项C错误；

D．根据

可知，不论在轨道2运行还是在轨道3运行，卫星在Q点的加速度都相同，选项D正确。

故选D。

8. 如图甲所示，轻弹簧的一端固定，另一端连接一个有孔的小球（球下固定有笔头），小球套在光滑的杆上，沿水平方向做简谐运动。在小球运动时，沿垂直于小球振动方向，以速度v匀速拉动纸带，笔头在纸带上留下痕迹，a、b是痕迹上的两点，如图乙所示。不计一切阻力。下列说法正确的是（　　）

A. 图乙曲线记录了小球的运动轨迹

B. t时间内小球的运动路程可能为vt

C. 记录a点时小球的速度小于记录b点时小球的速度

D. 如果仅减小纸带移动速度，小球运动的周期变大

【答案】B

【解析】

【详解】A．小球子平衡位置附近振动，轨迹是往返直线，图乙曲线记录的是小球振动位移随时间的规律，A错误；

B．小球的路程与纸带运动的距离无关，但有可能相等，B正确；

C．b点时小球处在位移最大处，速度为零，记录a点时小球的速度大于记录b点时小球的速度，C正确；

D．纸带的运动速度与小球周期无关，D错误。

故选B。

9. “蹦极”运动中，将一根有弹性的绳系在蹦极者身上，另一端固定在跳台上，人从几十米高处跳下。将蹦极过程简化为人沿竖直方向的运动。不计空气阻力的影响。从绳刚好伸直时，到人第一次下降至最低点的过程中，下列说法正确的是（　　）

A. 人先处于超重状态，后处于失重状态

B. 绳对人的拉力始终做负功，人的动能先增大后减小

C. 绳对人的冲量始终向上，人的动量先减小后增大

D. 人的动能的减少量等于绳的弹性势能的增加量

【答案】B

【解析】

【详解】AB．开始阶段，绳子弹力小于重力，则加速度向下，人处于失重状态，速度增加；以后阶段，弹力大于重力，加速度向上，人处于超重状态，速度减小，绳子对人的拉力方向始终向上，对人做负功，人的动能先增加后减小，选项A错误，B正确；

C．绳子对人的拉力方向始终向上，则绳对人的冲量始终向上，人的动量先增大后减小，选项C错误；

D．由能量关系可知，人的动能的减少量与重力势能减小量之和等于绳的弹性势能的增加量，选项D错误。

故选B。

10. 如图所示的U-I图像中，直线a表示某电源的路端电压U与电流I的关系，直线b、c分别表示电阻R1、R2的电压U与电流I的关系。下列说法正确的是（　　）

A. 电阻R1、R2的阻值之比为4:3

B. 该电源的电动势为6V，内阻为3Ω

C. 只将R1与该电源组成闭合电路时，电源的输出功率为6W

D. 只将R2与该电源组成闭合电路时，内、外电路消耗的电功率之比为1:1

【答案】D

【解析】

【详解】A．根据图像得

电阻R1、R2的阻值之比为2:1，A错误；

B．该电源的电动势为6V，内阻为

B错误；

C．只将R1与该电源组成闭合电路时，电源的输出功率为

C错误；

D．只将R2与该电源组成闭合电路时，内、外电路消耗的电功率分别为

解得

D正确。

故选D。

11. 如图所示，洛伦兹力演示仪由励磁线圈、电子枪、玻璃泡等部分组成，励磁线圈是一对彼此平行的共轴的圆形线圈，它能够在两线圈之间产生匀强磁场。电子枪可以产生电子束。玻璃泡内充有稀薄的气体，在电子束通过时能够显示电子的径迹。若电子枪垂直磁场方向发射电子，给励磁线圈通电后，能看到电子束的径迹呈圆形。调节电子枪的加速电压可以改变电子的速度，调节励磁线圈的电流可以改变磁感应强度。下列说法正确的是（　　）

A. 只增大电子枪的加速电压，电子的运动周期变大

B. 只增大电子枪的加速电压，电子束的轨道半径不变

C. 只增大励磁线圈中的电流，电子的运动周期变小

D. 只增大励磁线圈中的电流，电子束的轨道半径不变

【答案】C

【解析】

【详解】B．电子在加速电场中加速，由动能定理

电子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力充当向心力，有

解得

当增大电子枪的加速电压时，电子束的轨道半径变大，故B错误；

A．带电粒子在磁场中做圆周运动的周期为

故只增大电子枪的加速电压，电子的运动周期不变，故A错误；

C．增大励磁线圈中的电流，电流产生的磁场增强，由可知，周期变短，故C正确；

D．增大励磁线圈中的电流，电流产生的磁场增强，由可知，电子束的轨道半径变小，故D错误。

故选C。

12. 回旋加速器的工作原理如图所示，D1和D2是两个中空的半圆金属盒，它们之间有电势差。两个半圆盒处于与盒面垂直的匀强磁场中。中央A处的粒子源可以产生粒子，粒子在两盒之间被电场加速，进入磁场后做匀速圆周运动。粒子离开A处时的速度、在电场中的加速时间以及粒子的重力均可忽略不计。不考虑粒子间的相互作用及相对论效应。下列说法正确的是（　　）

A. 电势差一定时，磁感应强度越大，粒子离开加速器时的动能越小

B. 电势差一定时，磁感应强度越大，粒子在加速器中的运动时间越长

C. 磁感应强度一定时，电势差越大，粒子离开加速器时的动能越大

D. 磁感应强度一定时，电势差越大，粒子在加速器中的运动时间越长

【答案】B

【解析】

【详解】A ．由于回旋加速器中粒子在电场中加速的时间可以忽略，则由牛顿第二定律有

化简得

粒子离开加速器时的动能为

故电势差一定时，磁感应强度越大，粒子离开加速器时的动能越大，故A错误；

B．由于回旋加速器中粒子在电场中加速的时间可以忽略，则有

化简可得粒子在磁场中周期为

又由于电势差一定，粒子在电场中每次加速电场力做功相同，若忽略第一次加速的能量转化大小，则设一共加速了n次粒子恰好离开回旋加速器，则有

又由牛顿第二定律有

粒子在回旋加速器运动的时间为

由以上各式解得

由上式可知，电势差一定时，磁感应强度越大，粒子在加速器中的运动时间越长，故B正确；

C．粒子离开加速器时的动能为

故磁感应强度一定时，电势差越大，粒子离开加速器时的动能不变，故C错误；

D．粒子在回旋加速器运动的时间为

由上式可知，磁感应强度一定时，电势差越大，粒子在加速器中的运动时间越短，故D错误。

故选B。

13. 水平放置的两平行金属板间，有一个带正电的小球，从某点无初速度自由下落。经过t时间，在两板间施加竖直向上的匀强电场。再经过t时间，小球又回到出发点。已知小球质量为m，重力加速度为g。小球未与下极板发生碰撞。不计空气阻力。从施加电场开始到小球又回到出发点的过程中（　　）

A. 小球所受电场力与重力的大小之比为3:1

B. 小球加速运动时间与减速运动时间之比为3:1

C. 小球的动量变化量大小为4mgt，方向竖直向上

D. 小球电势能减少量与动能的增加量之比为4:3

【答案】D

【解析】

【详解】A．以竖直向下为正，假设施加电场后小球加速度大小为a，则

解得

所以

解得

小球所受电场力与重力的大小之比为4:1，故A错误；

B．小球下落时间t时的速度大小为

小球回到出发点时的速度大小为

从施加电场开始到小球又回到出发点的过程中减速运动时间

加速运动时间

小球加速运动时间与减速运动时间之比为2:1，故B错误；

C．以竖直向下为正，则

小球的动量变化量大小为3mgt，方向竖直向上。故C错误；

D．从施加电场开始到小球又回到出发点的过程中电场力做功为

合外力做功为

所以小球电势能的减少量与动能的增加量之比为

故D正确。

故选D。

14. 图甲所示为一种手机无线充电装置的简化原理图，充电基座内有送电线圈，手机中安装有受电线圈。送电线圈接入正弦式交变电流，电流激发周期性变化的磁场，磁场在周围空间激发感生电场，受电线圈中产生交变电流。图乙所示为受电线圈的电流i随时间t变化的图像，图丙所示为图乙电流再经过整流电路（图中未画出）处理后的电流i'随时间t'变化的图像。下列说法正确的是（　　）

A. 受电线圈工作原理是电流的磁效应

B. 送电线圈的电能先转化为磁场能，再转化为受电线圈的电能

C. 相同时间内，图乙、图丙电流通过相同电阻产生的热量之比为2:1

D. 受电线圈未正对送电线圈放置时，受电线圈中感应电流的频率变小

【答案】B

【解析】

【详解】A．受电线圈的工作原理是电磁感应的原理，故A错误；

B．根据题意可知送电线圈的电能先转化为磁场能，再转化为受电线圈的电能，故B正确；

C．图乙中电流的有效值为

图丙中电流的有效值为

可知相同时间内，图乙、图丙电流通过相同电阻产生的热量之比为1:1；

故C错误；

D．受电线圈未正对送电线圈放置时，受电线圈中感应电流的频率不变，故D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。

（1）如图甲所示，“测玻璃的折射率”的实验中，将白纸平铺在木板上并用图钉固定，之后将玻璃砖平放在白纸上，在适当位置竖直地插上A、B、C、D四个大头针。图中a和a'为玻璃砖的两个界面，AB延长线与直线a的交点为O，CD延长线与直线a'的交点为O'，NN'表示法线。

①在插大头针C时，应使其________（选填选项前的字母）。

A．只挡住A的像    B．只挡住B的像    C．同时挡住A、B的像

②该玻璃砖的折射率可表示为________（用θ1和θ2表示）。

（2）利用不同电路测量电源电动势和内阻。

①用图乙所示电路测量时，产生系统误差的主要原因是________。

A．电压表的分流作用    B．电压表的分压作用    C．电流表的分流作用    D．电流表的分压作用

②用图丙所示电路测量时，改变电阻箱接入电路中的电阻值，记录多组电流表示数I和电阻箱示数R，以R为横轴，以为纵轴，做出图像，图线的斜率表示________。

【答案】    ①. C    ②.     ③. A    ④.

【解析】

【详解】（1）①[1]确定大头针C的位置时，应该使大头针C能够挡住A、B的像，则大头针C一定在出射光线方向上。

故选C。

②[2]由折射定律，该玻璃砖的折射率可表示为

（2）①[3]图乙所示电路测量时，产生系统误差的主要原因是电压表的分流作用，使得测得的电流小于流过电源的电流。

故选A。

②[4]若不考虑电流表的内阻，则有

则

图线的斜率表示，同理若考虑电流表的内阻，结果是相同的。

16. 某同学做“研究平抛运动的特点”实验。

（1）用图甲所示装置研究平抛运动竖直分运动的特点。A、B为两个完全相同的小球，用小锤击打弹性金属片后，A球沿水平方向飞出，同时B球自由下落。两球在空中运动的过程中，下列说法正确的是________。

A．A球的运动时间比较长

B．两球的运动时间一样长

C．只改变小锤的击打力度，不会影响两球的运动时间

D．只改变两小球开始运动时距地面的高度，不会影响两球的运动时间

（2）用频闪照相的方法研究平抛运动水平分运动的特点。图乙所示的频闪照片中记录了做平抛运动的小球每隔相等时间的位置。有同学认为，小球在水平方向做匀速直线运动，其判断依据是________________________。

（3）图丙是某同学根据实验画出的小球做平抛运动的轨迹，O为平抛的起点。在轨迹上取两点A、B，测得A、B两点的纵坐标分别为y1=5.00cm，y2=45.00cm，A、B两点间的水平距离x2-x1=40.00cm。g取10m/s2，则小球的初速度v0为________m/s（结果保留两位有效数字）。

（4）放学途中，有同学看见园林工人正在用手拿着喷水管为草地浇水。他观察发现，水沿水平方向喷出，出水口的横截面是圆形。他想利用所学的平抛知识估测水的流量Q（单位时间内流过出水口的水的体积）。已知当地的重力加速度为g，请写出他还需要测量哪些物理量，并推导出流量Q的计算公式（所需字母自行设定）________。

【答案】    ①. BC##CB    ②. 相邻两球水平方向的距离相等    ③. 2.0    ④. 见解析

【解析】

【详解】（1）[1]AB．本实验中A球做平抛运动，但在竖直方向做自由落体运动，与B球的运动情况相同，所以两球同时落地，故A错误，B正确；

C．若改变小锤的击打力度，两球的运动时间不变，故C正确；

D．根据自由落体运动规律可得

所以改变两小球开始运动时距地面的高度，运动时间改变，但两球的运动时间始终相等，故D错误。

故选BC。

（2）[2]频闪照片中记录了做平抛运动的小球每隔相等时间的位置，小球在水平方向做匀速直线运动，其判断依据是相邻两球水平方向的距离相等。

（3）[3]根据平抛运动的规律有

代入数据解得

（4）[4]根据题意，出水口的流量为

所以

由此可知，需要测量的物理量为出水口的直径d，出水口到落水点的水平距离x和竖直高度h。

17. 一个质量为m的物体，在光滑水平面上向左做匀加速直线运动。某时刻物体的速度为v1，经过一段时间∆t，速度变为v2。

（1）求物体的加速度大小a；

（2）若物体所受合力为F，在∆t时间内动量的变化量为∆p，根据牛顿第二定律推导∆p与F的关系；

（3）若物体继续向左运动与竖直墙壁发生碰撞。碰前瞬间物体的速度大小为7m/s，碰后物体以6m/s的速度反向运动。碰撞时间为0.05s，已知m=0.5kg，求碰撞过程中墙壁对物体的平均作用力。

【答案】（1）；（2）见解析；（3）130N，方向水平向右

【解析】

【详解】（1）根据匀变速直线运动规律

可得

（2）根据牛顿第二定律

所以

（3）由（2）分析可知

解得

方向水平向右。

18. 如图所示，粗细均匀的导线制成的单匝正方形闭合线框abcd，边长为L，总电阻为R。将其置于磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的水平匀强磁场上方h处。线框由静止开始自由下落，线框平面保持在竖直平面内，且cd边始终与水平的磁场边界平行。当cd边刚进入磁场时，线框加速度恰好为零。已知重力加速度为g。在线框进入磁场过程中，求：

（1）线框中产生的感应电动势大小E，及cd两点间的电势差Ucd；

（2）线框的质量m；

（3）通过线框的电荷量q。

【答案】（1），；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）线框自由下落过程中，由动能定理得

解得

由法拉第电磁感应定律感应电动势为

cd两点间的电势差

（2）线框中电流

则cd边所受安培力

cd边刚进入磁场时，线框加速度恰好为零，则

解得线框的质量

（3）在线框进入磁场过程中，通过线框的电荷量

又

，，

解得

19. 利用物理模型对问题进行分析，是重要科学思维方法。

如图所示，长为L的均匀细杆的一端固定一个小球，另一端可绕垂直于杆的光滑水平轴O转动。已知小球质量为m1，杆的质量为m2。小球可视为质点。

（1）若杆的质量与小球质量相比可以忽略。把杆拉到水平位置后，将小球无初速度释放。

a．当杆转动至与水平方向成角时（），求小球的角速度ω。

b．若只增加杆的长度，小球由静止开始运动到最低点的过程中，所用时间是变长还是变短，通过分析定性说明。

（2）若杆的质量与小球质量相比不能忽略。已知杆在绕O点转动时，其动能的表达式为

。

a．请你利用单位制的知识，判断α、β、γ的数值。

b．把杆拉到水平位置后，将小球无初速度释放，当杆转动至与水平方向成θ角时（），求小球的角速度ω'。

【答案】（1）a．，b．变长，见解析；（2）a．，，，b．

【解析】

【详解】（1）a．设当杆由水平位置转动至与水平方向成角时（）由线速度与角速度的关系公式和动能定理可得

解得小球的角速度

b．小球由静止开始运动到最低点的过程中，可类似看做单摆运动，由单摆的周期公式可知，摆长越长周期越大，因此若只增加杆的长度，小球由静止开始运动到最低点的过程中，所用时间是变长。

（2）a．杆的动能的表达式为，由动能的计算公式和线速度与角速度的关系公式可知，、、。

b．由线速度与角速度的关系公式和动能定理可得

解得

20. 在匀强磁场中放置一个截面为矩形的通电导体或半导体薄片，当磁场方向与电流方向垂直时，在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现电势差，这个现象称为霍尔效应，产生的电势差称为霍尔电势差或霍尔电压。霍尔电压与电流之比称为霍尔电阻。

（1）图甲所示的半导体薄片的厚度为d，薄片中自由电荷的电荷量为q，单位体积内的自由电荷数为n。磁感应强度大小为B。请你推导霍尔电阻的表达式。

（2）在发现霍尔效应约100年后，科学家又发现某些半导体材料的霍尔电阻，在低温和强磁场下，与外加磁场的关系出现一个个的“平台”，在平台处霍尔电阻严格等于一个常数除以正整数，即，其中h为普朗克常数，e为电子电荷量，i为正整数，这个现象被称为整数量子霍尔效应。在环境温度小于4K时，霍尔电阻与外加磁场的磁感应强度B的关系图像如图乙所示。由于量子霍尔电阻只与基本物理常数有关，国际计量委员会推荐在世界范围内用量子电阻标准替代实物电阻标准，以避免实物电阻阻值因环境影响而变化。由于霍尔电阻与实物电阻的定义并不相同，因此需要利用一些方法才可以将量子霍尔电阻标准电阻值“传递”给实物电阻。“传递”的一种方法叫“电位差计比较法”，其原理可简化为图丙所示电路，把可调实物电阻与量子霍尔电阻串联，用同一个电源供电，以保证通过两个电阻的电流相等。通过比较霍尔电势差与实物电阻两端的电势差，即可达到比较霍尔电阻与实物电阻阻值的目的。

a．某次实验时，霍尔元件所处环境温度为1.5K，磁感应强度大小为8T，此时a、b两点间的霍尔电势差与c、d两点间的电势差相等。若，。通过分析，计算该实物电阻的阻值（结果保留两位有效数字）。

b．如果要通过量子霍尔效应“传递”出一个阻值为的标准实物电阻，请你说明操作思路。

【答案】（1）；（2）a．；b．见解析

【解析】

【详解】（1）当半导体两端的霍尔电压稳定时，对于半导体内部电荷来说其所受电场力与洛伦兹力的合力为零，有

半导体内的电流为I，有

设半导体的长为a，宽为b，半导体的通电流方向的横截面积为

其半导体两端的霍尔电压为

整理有

根据霍尔电阻定义有

解得

（2）a．根据题意此时的霍尔电阻为

环境温度为1.5K，磁感应强度为8T，结合题意，带入数据有

因为通过霍尔元件的电流与通过实物电阻的电流相等，霍尔电势差与实物电阻两端的电势差相同，所以实物电阻的电阻等于此时霍尔元件的霍尔电阻，所以有

b．实验时，利用图丙所示电路，把可调实物电阻与量子霍尔电阻串联，用同一个电源供电，以保证通过两个电阻的电流相等。让霍尔元件所处环境温度低于4K，磁感应强度大小为5T，调节a、b两点间的霍尔电势差与c、d两点间的电势差相等，则此时通过量子效应 “传递”出的即为阻值的标准实物电阻。