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2024届河南省开封市高三上学期第一次模拟考试物理试题（解析版）
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这是一份2024届河南省开封市高三上学期第一次模拟考试物理试题（解析版），共18页。试卷主要包含了9km/s等内容，欢迎下载使用。
注意事项：
1.答题时，考生务必将自己的姓名、准考证号填在答题卡上；
2.选择题每小题选出答案后，用2B铅笔将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，答在试题卷上无效。
3.实验题和计算题答在答题卡上每题对应的答案区域内，答在试题卷上无效。
一、单项选择题（本题共5小题，每小题6分，共30分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）
1. 茫茫宇宙中存在大量的宇宙射线，对宇航员构成了很大威胁。现有一束射线（含有α、β、γ三种射线）先经过一张纸，再进入圆形磁场区域，之后打在荧光屏上，出现了A、B两个亮斑。已知α粒子的质量约为β粒子质量的8000倍，α射线的速度约为光速的，β射线的速度约为光速。下列说法正确的是（ ）
A. 圆形区域内磁场方向垂直纸面向里
B. 打在A处的射线经过圆形区域时，动能增加
C. 如果将纸拿走保留磁场，光屏将会出现明显的两个亮斑
D. 如果将纸拿走保留磁场，光屏将会出现明显的三个亮斑
【答案】C
【解析】
【详解】A．α射线贯穿能力很弱，不能穿过纸而进入磁场，γ粒子不带电，在磁场中不偏转，打在B处，β粒子带负电，偏转后打在A处，则根据左手定则判断可知，圆形区域内磁场方向垂直纸面向外，故A错误。
B．打在A处的射线经过圆形区域时，由于洛伦兹力不做功，所以动能不增加，故B错误；
CD．如果将纸拿走保留磁场，则α射线进入磁场，根据洛伦兹力提供向心力有更多课件 教案 视频 等优质滋源请 家 威杏 MXSJ663
可得，轨迹半径为
由于α粒子的质量约为β粒子质量的8000倍，α射线的速度约为光速的，则α粒子做圆周运动的半径很大，远大于β粒子做圆周运动的半径。所以α粒子在磁场中的偏转量很小，几乎不偏转，与γ射线一起打在B处，则光屏还是会出现明显的两个亮斑，故C正确，D错误。
故选C。
2. 如图所示，金属导体圆环用绝缘支架固定在铁架台上，圆环面水平。在圆环正上方，一质量为m，可视为质点的小磁铁通过细线吊在铁架台的横杆上，细线与圆环的轴线重合，小磁铁距铁架台底面的高度为h。现剪断细线，小磁铁沿圆环轴线下落到铁架台底面上。不计空气阻力，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A. 小磁铁落在铁架台底面上时的速度大小为
B. 小磁铁下落的整个过程中，加速度先小于g后大于g
C. 在小磁铁下落的整个过程中，圆环对小磁铁的作用力先竖直向上后竖直向下
D. 在小磁铁下落的整个过程中，圆环中的感应电流先逆时针后顺时针（从上往下看）
【答案】D
【解析】
【详解】A．小磁铁下落的整个过程中，圆环中产生感应电流，则小磁铁的机械能不守恒，所以有
则小磁铁落在铁架台底面上时的速度v小于，故A错误；
BC．根据楞次定律中“来拒去留”可知，小磁铁下落的整个过程中，圆环产生的感应电流总是要阻碍小磁铁与圆环间的相对运动，所以圆环对它的作用力始终竖直向上，则加速度始终小于g，故BC错误；
D．小磁铁在圆环上方下落时，圆环磁通量增加，则产生的感应磁场方向竖直向上，根据右手螺旋定则判断可知，圆环中的感应沿逆时针方向。小磁铁在圆环下方下落时，圆环磁通量减小，产生的感应磁场方向竖直向下，则根据右手螺旋定则判断可知，圆环中的感应沿顺时针方向，故D正确。
故选D。
3. 2023年10月26日，“神州十七号”飞船从酒泉卫星发射中心发射升空后与在轨高度约为400km“天宫”空间站核心舱完成自主快速交会对接，为之后空间科学实验和技术试验提供更多条件。已知同步卫星距地面的高度约为36000km，地球半径约为6400km，下列说法正确的是（ ）
A. 据题中信息可估算出空间站的运行周期
B. 神州十七号飞船的发射速度可能为11.2km/s
C. 空间站绕地球做圆周运动速度可能等于7.9km/s
D. 空间站内，宇航员可以利用单摆测重力加速度，但不能使用水银气压计测舱内气压
【答案】A
【解析】
【详解】A．根据开普勒第三定律有
由题意已知地球半径R约为6400km，空间站的轨高约为400km，同步卫星距地面的高度约为36000km，且同步卫星的周期等于1天，则代入数据可估算出空间站的运行周期，故A正确；
B．11.2km/s为第二宇宙速度，若神州十七号飞船的发射速度为11.2km/s，则它会克服地球的引力，永远离开地球，不可能绕地球运动了，故B错误；
C．7.9km/s为第一宇宙速度，也叫最大环绕速度，即围绕地球表面附近做匀速圆周运动的卫星速度为7.9km/s，根据万有引力提供向心力有
可得
由于空间站绕地球做圆周运动的轨道半径大于围绕地球表面做匀速圆周运动卫星的轨道半径，则空间站绕地球做圆周运动的速度小于7.9km/s，故C错误；
D．在空间站内处于完全失重状态，则宇航员不可以利用单摆测重力加速度，故D错误。
故选A。
4. 某同学利用上下面平行的玻璃砖做了如下实验：将一束由红光与紫光组成的复色光从空气射上玻璃砖上表面的P点，光线进入玻璃砖内部分成两束单色光a、b，如图所示。已知入射光线与玻璃砖上表面成θ=45°角，则下列说法中正确的个数为（ ）
①在玻璃砖中a光的传播时间大于b光的传播时间
②a是紫光，b是红光
③a、b光从玻璃砖下表面射出时，两束光平行
④a光的能量比b光的能量大
⑤a、b光通过某一障碍物时，a光较b光易发生衍射现象
⑥若用a、b光分别进行双缝干涉实验时，a、b光的条纹间距可能相等
A. 6B. 5C. 4D. 3
【答案】B
【解析】
【详解】根据折射定律
由于a光的折射角较小，则a光的折射率较大，所以a是紫光，b是红光，故②正确；
根据几何关系可知，a、b光从玻璃砖下表面射出时的入射角都等于射入时的折射角，则a、b光从玻璃砖下表面射出时的折射角都等于射入时的入射角，即两束光平行，故③正确；
根据光子能量表达式
由于a是紫光，b是红光，a光的频率大于b光的频率，则a光的能量比b光的能量大，故④正确；
a、b光通过某一障碍物时，由于a是紫光，b是红光，则a光波长小于b光波长，b光较a光易发生衍射现象，故⑤错误；
根据
若用a、b光分别进行双缝干涉实验时，虽然a、b光的波长不相等，但分别进行双缝干涉实验时，、也可能不相等，则a、b光的条纹间距可能相等，故⑥正确；
设玻璃砖的宽度为，设光的折射角为，根据折射定律可得
光在玻璃砖中的传播速度为
光在玻璃砖中的传播距离为
则光在玻璃砖中的传播时间为
联立可得
由于a光的折射角较小，则在玻璃砖中a光的传播时间大于b光的传播时间，故①正确。
故选B。
5. 《大国工匠》节目中讲述了王进利用“秋千法”在1000kV的高压线上带电作业的过程。如图所示，绝缘轻绳OD一端固定在高压线杆塔上的O点，另一端固定在兜篮上。另一绝缘轻绳跨过固定在杆塔上C点的小定滑轮，一端连接兜篮，另一端由工人控制。身穿屏蔽服的王进坐在兜篮里，缓慢地从C点运动到处于O点正下方E点的电缆处。轻绳OD一直处于伸直状态，不计一切阻力，在兜篮和王进被缓慢下放的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 轻绳OD的拉力一直增大
B. 轻绳OD的拉力一直减小
C. 轻绳CD的拉力先增大后减小
D. 轻绳CD的拉力先减小后增大
【答案】A
【解析】
【详解】对兜篮、王进整体受力分析如图所示
绳OD的拉力为F1，与竖直方向的夹角为α，绳CD的拉力为F2，与竖直方向的夹角为β。根据平衡条件可得
，
联立解得
根据几何知识知α减小，β增大，sin(α+β)减小，则F1增大，F2减小。
故选A
二、多项选择题（本题共3小题，每小题6分，共18分，在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）
6. 如图所示，P、Q、S是三个带同种电荷完全相同的带电小球，现将P、Q、S三小球从同一水平面上静止释放，P小球经过有界的匀强电场落到地面上，Q小球经过有界的匀强磁场落到地面上，S小球直接落到地面上，O点是它们释放点在地面上的投影点，忽略空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A. 只有S小球能落在O点上，且P、Q小球可以落在O点的异侧
B. 只有S小球能落在O点上，且P、Q小球一定落在O点的同侧
C. 三小球落地时，动能大小关系为EkP>EkQ=EkS
D. 三小球所用的时间关系为tP=tS>tQ
【答案】BC
【解析】
【详解】AB．假设P、Q、S三个小球都带正电，则P小球进入电场受到水平向右的电场力，故P小球不能落到O点，降落到O点的右侧；Q小球由左手定则可知，将受到向右的洛伦兹力，向右发生偏转，故Q小球不能落到O点，降落到O点的右侧；S小球做自由落体运动，能落到O点上，故A错误，B正确；
C．三个小球下落过程重力做功相同，而P小球有电场力做正功，Q小球洛伦兹力不做功，由动能定理可知，合外力对P小球做功最多，Q、S小球做功相同，故动能大小关系为
故C正确；
D．P、S小球竖直方向均做自由落体运动，故时间相同，Q小球受洛伦兹力发生偏转，偏转过程中受到洛伦兹力竖直向上的分力，故下落的加速度变小，时间变大，故三小球所用的时间关系为
故D错误。
故选D。
7. 如图所示是甲、乙两位同学在科技制作活动中自制的电子秤原理图，利用电压表（内电阻很大）的示数来指示物体的质量。托盘与电阻可忽略的弹簧相连，托盘与弹簧的质量均不计。滑动变阻器的滑动端与弹簧上端连接，当托盘中没有放物体时，电压表的示数为零。设变阻器的总电阻为R，总长度为L，电源电动势为E，内阻为r，限流电阻为R0，弹簧的劲度系数为k，忽略一切阻力。则下列说法正确的是（ ）
A. 甲同学的电子秤刻度均匀，便于制作
B. 乙同学的电子秤刻度均匀，便于制作
C. 甲、乙同学的电子秤工作时，限流电阻R0的功率均不变
D. 根据题中数据均可求出电压表示数Ux与所称物体质量m的关系式
【答案】BD
【解析】
【详解】A．甲同学的电子秤原理图，由胡克定律有
变阻器R连入电路中的有效电阻为
根据闭合电路欧姆定律有
则电压表示数为
可知甲同学的电子秤刻度不均匀，故A错误；
B．乙同学的电子秤原理图，由胡克定律有
电压表并联部分的电阻为
根据闭合电路欧姆定律有
则电压表示数为
可知乙同学的电子秤刻度均匀，便于制作，故B正确；
C．甲同学的电子秤工作时，变阻器R连入电路中的有效电阻是变化的，则电路中的电流I也是变化的，所以限流电阻R0的功率也是变化的，故C错误；
D．由上述分析可知，根据题中数据均可求出电压表示数Ux与所称物体质量m的关系式，故D正确。
故选BD。
8. 如图所示，光滑圆弧轨道AB末端切线水平，与光滑圆弧轨道BCD在B处连接且固定，圆弧轨道BCD半径为r2，圆弧轨道AB的半径r1未知且可调节。一质量为m的小球，从A点（与O1等高）静止释放，经过B点落在圆弧轨道BCD上。忽略空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A. 小球经过B点时对轨道的压力与r1的大小无关
B. 只要小球在空中运动时间相同，落在圆弧轨道BCD上时的动能就相同
C. 适当调节r1的大小，小球可以垂直落在圆弧轨道BCD上
D. 当时，小球在空中运动的时间最长
【答案】AD
【解析】
【详解】A．小球从A点静止释放到B点，根据机械能守恒有
根据牛顿第二定律有
联立解得，轨道对小球的支持力为
则小球经过B点时对轨道的压力与r1的大小无关，故A正确；
B．小球经过B点落在圆弧轨道BCD上，小球在空中运动时间相同，则小球下落高度h相同，则小球落在圆弧BC、CD上的等高处，则根据平抛规律可知，水平位移不同，离开B点的初速度不同，则根据动能定理有
可知落在圆弧轨道BCD上时动能不相同，故B错误；
C．若小球垂直落在圆弧轨道BCD上，则其速度的反向延长线必然经过圆弧的圆心O点。根据平抛运动规律有，速度的反向延长线经过水平位移的中点，但O点不为水平位移的中点，则小球不可能垂直落在圆弧轨道BCD上，故C错误；
D．若小球在空中运动的时间最长，即此时小球落在C点，则根据平抛规律有
根据动能定理有
联立解得
故D正确。
故选AD。
三、实验与探究题（本题共2小题，9题9分，10题9分，共18分）
9. 物理是一门以实验为基础的科学，要学会正确使用基本仪器（如：刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、打点计时器、气垫导轨、多用电表、电压表、电流表等）进行实验探究，请完成下列问题：
（1）某同学用多用电表粗测某一元件的电阻，选用“×100倍率”挡，红黑表笔短接调零后进行测量，此时指针如图甲中a所示，为了尽量测量准确，该同学应换用_________（“×10倍率”或“×1K倍率”），并进行必要的操作是__________，最终指针如图甲中b所示，则待测元件的电阻为__________Ω；
（2）某同学用20分度的游标卡尺测量一物体的长度，如图乙所示（部分示意图），可知其长度为________cm；
（3）某同学用电压表测量一节干电池两端电压时的示数，如图丙所示，可知电压为__________V；
（4）某同学用螺旋测微器测量一工件直径，如图丁所示，可知其直径为________mm；
【答案】 ①. ×10倍率 ②. 欧姆调零 ③. 140 ④. 5.440 ⑤. 1.30 ⑥. 1.730
【解析】
【详解】（1）[1][2][3]从图甲可见指针偏转过大，说明元件电阻很小，所以应该换小的“×10倍率”档。换倍率档要重新进行欧姆调零。从图甲可知待测电阻的阻值为。
（2）[4]物体的长度为
（3）[5]测一节干电池电压，应用3V量程的电压表，所以电压为。
（4）[6]工件直径为
10. 某同学用如图所示的装置验证机械能守恒定律。一根细线系住小球，悬挂在铁架台上，小球静止于A点。光电门固定在A的正下方，在小球底部竖直地粘住一片宽度为d的轻质遮光条。将小球拉至不同位置由静止释放，遮光条经过光电门时挡光时间t可由计时器测出，取作为小球经过A点时的瞬时速度。记录小球每次下落的高度h和计时器示数t，计算并比较小球在释放点和A点之间的势能变化大小与动能变化大小，就能验证机械能是否守恒（已知小球质量为m）。
（1）用计算小球重力势能变化的大小，式中小球下落高度h应测量释放时的小球球心到__________之间的竖直距离。
A.小球在A点时的顶端 B.小球在A点时的球心 C.小球在A点时的底端
（2）用计算小球动能变化的大小。用刻度尺测量遮光条宽度，示数如上图所示，其读数为_______cm。某次测量中，计时器的示数为0.01s，则小球的速度v=____m/s。
（3）下表为该同学的实验结果：
他发现表中的与之间存在差异，造成的原因，下列分析正确的是______
A.存在空气阻力 B.小球的质量没有测准 C.小球的速度没有测准
（4）为了减小上述（3）步骤中的差异，该同学进行了如下改进：分别测出来光电门中心和球心到悬点的长度L和s，请写出小球动能变化的大小表达式=______（用m、L、s、d及t表示）
（5）为了进一步减小实验误差，下列操作可取的是_____
A.遮光条尽量窄一些 B.小球应选择质量大，体积小的钢球
C.更换细线为细橡皮条 D.小球拉离竖直位置尽量小一些
【答案】 ①. B ②. 1.50 ③. 1.50 ④. C ⑤. ⑥. AB##BA
【解析】
【详解】（1）[1]小球下落的高度为初、末位置球心间的距离。
故选B。
（2）[2]遮光条宽度为
[3]根据极短时间的平均速度等于瞬时速度，小球的速度为
（3）[4]A．若是空气阻力造成的误差，则
与表格数据不符，故A不符合题意；
B．根据
可知小球的质量没有测准，对实验验证机械能守恒无影响，故B不符题意；
C．由题图知，在该实验中所求的速度是遮光条的速度，而不是钢球的速度，遮光条的速度略大于钢球的速度，故小球的速度没有测准，故C正确。
故选C。
（4）[5]由题图知，在该实验中所求的速度是遮光条的速度，而不是钢球的速度，二者之间的速度略有差别。由于钢球与遮光条都做圆周运动，它们具有相同的角速度，根据
可知钢球的速度与遮光条的速度之间的关系为
小球动能变化的大小表达式
（5）[6]A．遮光条尽量窄一些，通过遮光条的平均速度越接近瞬时速度，故A符合题意；
B．小球应选择质量大，体积小的钢球，可以减小空气阻力的影响，故B符合题意；
C．更换细线为细橡皮条，橡皮条形变量不可忽略，增大了实验误差，故C不符合题意；
D．小球拉离竖直位置尽量大一些，可以减小测量的误差，故D不符合题意。
故选AB。
四、综合应用题（本题共3小题，11题12分，12题14分，13题18分，共44分）
11. 如图所示，一开口向上的导热气缸固定在水平地面上，气缸用一质量为m的活塞密封了一定质量的理想气体，活塞可以在气缸内无摩擦移动且不漏气。活塞用一段不可伸长的轻质绳跨过两个小定滑轮与地面上质量为M=3m的物块相连接。起初，气体温度为T0，轻质绳恰好伸直且无张力，已知大气压强为，重力加速度为g，活塞的横截面积为S，气缸的体积为V，忽略一切摩擦，现使气体缓慢降温，求：
（1）当物块恰好对地面无压力时，气体的温度T1；
（2）当活塞下降至气缸高度一半时停止降温，气体的温度T2；
（3）若整个降温过程中气体放出热量为Q，气体内能的改变量。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）降温前对活塞受力分析有
当物块对地面无压力时，对物块有
对活塞有
对气体由查理定律得
联立可得
（2）对气体由盖-吕萨克定律得
解之得
（3）整个降温压缩过程活塞对气体做功
根据热力学第一定律
故气体内能改变了
12. 如图所示，半径为R的光滑圆弧轨道竖直固定在水平地面上，O为圆心，OA水平。可视为质点的小球a、b紧挨在一起，静止在轨道的最低点B处且两小球之间装有少许炸药，点燃炸药后，a小球恰好能到达与圆心等高的A点，已知，小球质量ma=3mb=3m，重力加速度为g，忽略空气阻力，求：
（1）炸药点燃后，至少释放的能量；
（2）b小球运动过程中距水平地面的最大高度。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）点燃炸药a、b小球分开的过程，动量守恒
a、b小球分开后，由机械能守恒对a小球
又
解得
，
则炸药点燃后，至少释放的能量为
（2）b小球离开C点后做斜向抛运动，当时，b小球上升到最高点D处，如下图所示
b小球从B到C过程由动能定理得
b小球离开轨道C时有
即为最高点的速度，b小球从B到D过程由动能定理得
联立以上各式得
13. 在真空中存在着方向竖直向上、足够大且周期性变化的匀强电场E。将一个质量为m带电量为q的小球（可视为质点），从电场中的P点由静止释放，同时开始计时，小球先向上运动，经时间T后，小球恰好回到P点。已知电场的周期为T=2t0，规定竖直方向为正方向，重力加速为g，求：
（1）匀强电场E的大小及小球上升的最大高度h；
（2）小球在第一个T时间内机械能的变化量；
（3）已知t=nt0（n取1，2，），试确定小球t时刻的速度。
【答案】（1），；（2）；（3）见解析
【解析】
【详解】（1）由牛顿第二定律得，有电场时
撤去电场后
从释放到回到出发点有
联立可得
（即）
有电场时上升的高度
撤去电场后上升的高度
小球上升的最大高度
（2）由功能关系得，小球在第一个T时间内机械能的增加量
（3）在（n取1，3，即奇数）内，小球的加速度为
在（n取2，4，即偶数）内，小球的加速度为，当时
当时
当时
当时
当时
所以当（n取1，3，即奇数）时，小球的速度为
除n取1时，方向竖直向上，其余速度均竖直向下；在（n取2，4，即偶数）内，小球的速度为
方向竖直向下。4.892
9.786
14.69
19.59
29.38
5.04
10.1
15.1
20.0
29.8
注意事项：
1.答题时，考生务必将自己的姓名、准考证号填在答题卡上；
2.选择题每小题选出答案后，用2B铅笔将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，答在试题卷上无效。
3.实验题和计算题答在答题卡上每题对应的答案区域内，答在试题卷上无效。
一、单项选择题（本题共5小题，每小题6分，共30分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）
1. 茫茫宇宙中存在大量的宇宙射线，对宇航员构成了很大威胁。现有一束射线（含有α、β、γ三种射线）先经过一张纸，再进入圆形磁场区域，之后打在荧光屏上，出现了A、B两个亮斑。已知α粒子的质量约为β粒子质量的8000倍，α射线的速度约为光速的，β射线的速度约为光速。下列说法正确的是（ ）
A. 圆形区域内磁场方向垂直纸面向里
B. 打在A处的射线经过圆形区域时，动能增加
C. 如果将纸拿走保留磁场，光屏将会出现明显的两个亮斑
D. 如果将纸拿走保留磁场，光屏将会出现明显的三个亮斑
【答案】C
【解析】
【详解】A．α射线贯穿能力很弱，不能穿过纸而进入磁场，γ粒子不带电，在磁场中不偏转，打在B处，β粒子带负电，偏转后打在A处，则根据左手定则判断可知，圆形区域内磁场方向垂直纸面向外，故A错误。
B．打在A处的射线经过圆形区域时，由于洛伦兹力不做功，所以动能不增加，故B错误；
CD．如果将纸拿走保留磁场，则α射线进入磁场，根据洛伦兹力提供向心力有更多课件 教案 视频 等优质滋源请 家 威杏 MXSJ663
可得，轨迹半径为
由于α粒子的质量约为β粒子质量的8000倍，α射线的速度约为光速的，则α粒子做圆周运动的半径很大，远大于β粒子做圆周运动的半径。所以α粒子在磁场中的偏转量很小，几乎不偏转，与γ射线一起打在B处，则光屏还是会出现明显的两个亮斑，故C正确，D错误。
故选C。
2. 如图所示，金属导体圆环用绝缘支架固定在铁架台上，圆环面水平。在圆环正上方，一质量为m，可视为质点的小磁铁通过细线吊在铁架台的横杆上，细线与圆环的轴线重合，小磁铁距铁架台底面的高度为h。现剪断细线，小磁铁沿圆环轴线下落到铁架台底面上。不计空气阻力，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A. 小磁铁落在铁架台底面上时的速度大小为
B. 小磁铁下落的整个过程中，加速度先小于g后大于g
C. 在小磁铁下落的整个过程中，圆环对小磁铁的作用力先竖直向上后竖直向下
D. 在小磁铁下落的整个过程中，圆环中的感应电流先逆时针后顺时针（从上往下看）
【答案】D
【解析】
【详解】A．小磁铁下落的整个过程中，圆环中产生感应电流，则小磁铁的机械能不守恒，所以有
则小磁铁落在铁架台底面上时的速度v小于，故A错误；
BC．根据楞次定律中“来拒去留”可知，小磁铁下落的整个过程中，圆环产生的感应电流总是要阻碍小磁铁与圆环间的相对运动，所以圆环对它的作用力始终竖直向上，则加速度始终小于g，故BC错误；
D．小磁铁在圆环上方下落时，圆环磁通量增加，则产生的感应磁场方向竖直向上，根据右手螺旋定则判断可知，圆环中的感应沿逆时针方向。小磁铁在圆环下方下落时，圆环磁通量减小，产生的感应磁场方向竖直向下，则根据右手螺旋定则判断可知，圆环中的感应沿顺时针方向，故D正确。
故选D。
3. 2023年10月26日，“神州十七号”飞船从酒泉卫星发射中心发射升空后与在轨高度约为400km“天宫”空间站核心舱完成自主快速交会对接，为之后空间科学实验和技术试验提供更多条件。已知同步卫星距地面的高度约为36000km，地球半径约为6400km，下列说法正确的是（ ）
A. 据题中信息可估算出空间站的运行周期
B. 神州十七号飞船的发射速度可能为11.2km/s
C. 空间站绕地球做圆周运动速度可能等于7.9km/s
D. 空间站内，宇航员可以利用单摆测重力加速度，但不能使用水银气压计测舱内气压
【答案】A
【解析】
【详解】A．根据开普勒第三定律有
由题意已知地球半径R约为6400km，空间站的轨高约为400km，同步卫星距地面的高度约为36000km，且同步卫星的周期等于1天，则代入数据可估算出空间站的运行周期，故A正确；
B．11.2km/s为第二宇宙速度，若神州十七号飞船的发射速度为11.2km/s，则它会克服地球的引力，永远离开地球，不可能绕地球运动了，故B错误；
C．7.9km/s为第一宇宙速度，也叫最大环绕速度，即围绕地球表面附近做匀速圆周运动的卫星速度为7.9km/s，根据万有引力提供向心力有
可得
由于空间站绕地球做圆周运动的轨道半径大于围绕地球表面做匀速圆周运动卫星的轨道半径，则空间站绕地球做圆周运动的速度小于7.9km/s，故C错误；
D．在空间站内处于完全失重状态，则宇航员不可以利用单摆测重力加速度，故D错误。
故选A。
4. 某同学利用上下面平行的玻璃砖做了如下实验：将一束由红光与紫光组成的复色光从空气射上玻璃砖上表面的P点，光线进入玻璃砖内部分成两束单色光a、b，如图所示。已知入射光线与玻璃砖上表面成θ=45°角，则下列说法中正确的个数为（ ）
①在玻璃砖中a光的传播时间大于b光的传播时间
②a是紫光，b是红光
③a、b光从玻璃砖下表面射出时，两束光平行
④a光的能量比b光的能量大
⑤a、b光通过某一障碍物时，a光较b光易发生衍射现象
⑥若用a、b光分别进行双缝干涉实验时，a、b光的条纹间距可能相等
A. 6B. 5C. 4D. 3
【答案】B
【解析】
【详解】根据折射定律
由于a光的折射角较小，则a光的折射率较大，所以a是紫光，b是红光，故②正确；
根据几何关系可知，a、b光从玻璃砖下表面射出时的入射角都等于射入时的折射角，则a、b光从玻璃砖下表面射出时的折射角都等于射入时的入射角，即两束光平行，故③正确；
根据光子能量表达式
由于a是紫光，b是红光，a光的频率大于b光的频率，则a光的能量比b光的能量大，故④正确；
a、b光通过某一障碍物时，由于a是紫光，b是红光，则a光波长小于b光波长，b光较a光易发生衍射现象，故⑤错误；
根据
若用a、b光分别进行双缝干涉实验时，虽然a、b光的波长不相等，但分别进行双缝干涉实验时，、也可能不相等，则a、b光的条纹间距可能相等，故⑥正确；
设玻璃砖的宽度为，设光的折射角为，根据折射定律可得
光在玻璃砖中的传播速度为
光在玻璃砖中的传播距离为
则光在玻璃砖中的传播时间为
联立可得
由于a光的折射角较小，则在玻璃砖中a光的传播时间大于b光的传播时间，故①正确。
故选B。
5. 《大国工匠》节目中讲述了王进利用“秋千法”在1000kV的高压线上带电作业的过程。如图所示，绝缘轻绳OD一端固定在高压线杆塔上的O点，另一端固定在兜篮上。另一绝缘轻绳跨过固定在杆塔上C点的小定滑轮，一端连接兜篮，另一端由工人控制。身穿屏蔽服的王进坐在兜篮里，缓慢地从C点运动到处于O点正下方E点的电缆处。轻绳OD一直处于伸直状态，不计一切阻力，在兜篮和王进被缓慢下放的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 轻绳OD的拉力一直增大
B. 轻绳OD的拉力一直减小
C. 轻绳CD的拉力先增大后减小
D. 轻绳CD的拉力先减小后增大
【答案】A
【解析】
【详解】对兜篮、王进整体受力分析如图所示
绳OD的拉力为F1，与竖直方向的夹角为α，绳CD的拉力为F2，与竖直方向的夹角为β。根据平衡条件可得
，
联立解得
根据几何知识知α减小，β增大，sin(α+β)减小，则F1增大，F2减小。
故选A
二、多项选择题（本题共3小题，每小题6分，共18分，在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）
6. 如图所示，P、Q、S是三个带同种电荷完全相同的带电小球，现将P、Q、S三小球从同一水平面上静止释放，P小球经过有界的匀强电场落到地面上，Q小球经过有界的匀强磁场落到地面上，S小球直接落到地面上，O点是它们释放点在地面上的投影点，忽略空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A. 只有S小球能落在O点上，且P、Q小球可以落在O点的异侧
B. 只有S小球能落在O点上，且P、Q小球一定落在O点的同侧
C. 三小球落地时，动能大小关系为EkP>EkQ=EkS
D. 三小球所用的时间关系为tP=tS>tQ
【答案】BC
【解析】
【详解】AB．假设P、Q、S三个小球都带正电，则P小球进入电场受到水平向右的电场力，故P小球不能落到O点，降落到O点的右侧；Q小球由左手定则可知，将受到向右的洛伦兹力，向右发生偏转，故Q小球不能落到O点，降落到O点的右侧；S小球做自由落体运动，能落到O点上，故A错误，B正确；
C．三个小球下落过程重力做功相同，而P小球有电场力做正功，Q小球洛伦兹力不做功，由动能定理可知，合外力对P小球做功最多，Q、S小球做功相同，故动能大小关系为
故C正确；
D．P、S小球竖直方向均做自由落体运动，故时间相同，Q小球受洛伦兹力发生偏转，偏转过程中受到洛伦兹力竖直向上的分力，故下落的加速度变小，时间变大，故三小球所用的时间关系为
故D错误。
故选D。
7. 如图所示是甲、乙两位同学在科技制作活动中自制的电子秤原理图，利用电压表（内电阻很大）的示数来指示物体的质量。托盘与电阻可忽略的弹簧相连，托盘与弹簧的质量均不计。滑动变阻器的滑动端与弹簧上端连接，当托盘中没有放物体时，电压表的示数为零。设变阻器的总电阻为R，总长度为L，电源电动势为E，内阻为r，限流电阻为R0，弹簧的劲度系数为k，忽略一切阻力。则下列说法正确的是（ ）
A. 甲同学的电子秤刻度均匀，便于制作
B. 乙同学的电子秤刻度均匀，便于制作
C. 甲、乙同学的电子秤工作时，限流电阻R0的功率均不变
D. 根据题中数据均可求出电压表示数Ux与所称物体质量m的关系式
【答案】BD
【解析】
【详解】A．甲同学的电子秤原理图，由胡克定律有
变阻器R连入电路中的有效电阻为
根据闭合电路欧姆定律有
则电压表示数为
可知甲同学的电子秤刻度不均匀，故A错误；
B．乙同学的电子秤原理图，由胡克定律有
电压表并联部分的电阻为
根据闭合电路欧姆定律有
则电压表示数为
可知乙同学的电子秤刻度均匀，便于制作，故B正确；
C．甲同学的电子秤工作时，变阻器R连入电路中的有效电阻是变化的，则电路中的电流I也是变化的，所以限流电阻R0的功率也是变化的，故C错误；
D．由上述分析可知，根据题中数据均可求出电压表示数Ux与所称物体质量m的关系式，故D正确。
故选BD。
8. 如图所示，光滑圆弧轨道AB末端切线水平，与光滑圆弧轨道BCD在B处连接且固定，圆弧轨道BCD半径为r2，圆弧轨道AB的半径r1未知且可调节。一质量为m的小球，从A点（与O1等高）静止释放，经过B点落在圆弧轨道BCD上。忽略空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A. 小球经过B点时对轨道的压力与r1的大小无关
B. 只要小球在空中运动时间相同，落在圆弧轨道BCD上时的动能就相同
C. 适当调节r1的大小，小球可以垂直落在圆弧轨道BCD上
D. 当时，小球在空中运动的时间最长
【答案】AD
【解析】
【详解】A．小球从A点静止释放到B点，根据机械能守恒有
根据牛顿第二定律有
联立解得，轨道对小球的支持力为
则小球经过B点时对轨道的压力与r1的大小无关，故A正确；
B．小球经过B点落在圆弧轨道BCD上，小球在空中运动时间相同，则小球下落高度h相同，则小球落在圆弧BC、CD上的等高处，则根据平抛规律可知，水平位移不同，离开B点的初速度不同，则根据动能定理有
可知落在圆弧轨道BCD上时动能不相同，故B错误；
C．若小球垂直落在圆弧轨道BCD上，则其速度的反向延长线必然经过圆弧的圆心O点。根据平抛运动规律有，速度的反向延长线经过水平位移的中点，但O点不为水平位移的中点，则小球不可能垂直落在圆弧轨道BCD上，故C错误；
D．若小球在空中运动的时间最长，即此时小球落在C点，则根据平抛规律有
根据动能定理有
联立解得
故D正确。
故选AD。
三、实验与探究题（本题共2小题，9题9分，10题9分，共18分）
9. 物理是一门以实验为基础的科学，要学会正确使用基本仪器（如：刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、打点计时器、气垫导轨、多用电表、电压表、电流表等）进行实验探究，请完成下列问题：
（1）某同学用多用电表粗测某一元件的电阻，选用“×100倍率”挡，红黑表笔短接调零后进行测量，此时指针如图甲中a所示，为了尽量测量准确，该同学应换用_________（“×10倍率”或“×1K倍率”），并进行必要的操作是__________，最终指针如图甲中b所示，则待测元件的电阻为__________Ω；
（2）某同学用20分度的游标卡尺测量一物体的长度，如图乙所示（部分示意图），可知其长度为________cm；
（3）某同学用电压表测量一节干电池两端电压时的示数，如图丙所示，可知电压为__________V；
（4）某同学用螺旋测微器测量一工件直径，如图丁所示，可知其直径为________mm；
【答案】 ①. ×10倍率 ②. 欧姆调零 ③. 140 ④. 5.440 ⑤. 1.30 ⑥. 1.730
【解析】
【详解】（1）[1][2][3]从图甲可见指针偏转过大，说明元件电阻很小，所以应该换小的“×10倍率”档。换倍率档要重新进行欧姆调零。从图甲可知待测电阻的阻值为。
（2）[4]物体的长度为
（3）[5]测一节干电池电压，应用3V量程的电压表，所以电压为。
（4）[6]工件直径为
10. 某同学用如图所示的装置验证机械能守恒定律。一根细线系住小球，悬挂在铁架台上，小球静止于A点。光电门固定在A的正下方，在小球底部竖直地粘住一片宽度为d的轻质遮光条。将小球拉至不同位置由静止释放，遮光条经过光电门时挡光时间t可由计时器测出，取作为小球经过A点时的瞬时速度。记录小球每次下落的高度h和计时器示数t，计算并比较小球在释放点和A点之间的势能变化大小与动能变化大小，就能验证机械能是否守恒（已知小球质量为m）。
（1）用计算小球重力势能变化的大小，式中小球下落高度h应测量释放时的小球球心到__________之间的竖直距离。
A.小球在A点时的顶端 B.小球在A点时的球心 C.小球在A点时的底端
（2）用计算小球动能变化的大小。用刻度尺测量遮光条宽度，示数如上图所示，其读数为_______cm。某次测量中，计时器的示数为0.01s，则小球的速度v=____m/s。
（3）下表为该同学的实验结果：
他发现表中的与之间存在差异，造成的原因，下列分析正确的是______
A.存在空气阻力 B.小球的质量没有测准 C.小球的速度没有测准
（4）为了减小上述（3）步骤中的差异，该同学进行了如下改进：分别测出来光电门中心和球心到悬点的长度L和s，请写出小球动能变化的大小表达式=______（用m、L、s、d及t表示）
（5）为了进一步减小实验误差，下列操作可取的是_____
A.遮光条尽量窄一些 B.小球应选择质量大，体积小的钢球
C.更换细线为细橡皮条 D.小球拉离竖直位置尽量小一些
【答案】 ①. B ②. 1.50 ③. 1.50 ④. C ⑤. ⑥. AB##BA
【解析】
【详解】（1）[1]小球下落的高度为初、末位置球心间的距离。
故选B。
（2）[2]遮光条宽度为
[3]根据极短时间的平均速度等于瞬时速度，小球的速度为
（3）[4]A．若是空气阻力造成的误差，则
与表格数据不符，故A不符合题意；
B．根据
可知小球的质量没有测准，对实验验证机械能守恒无影响，故B不符题意；
C．由题图知，在该实验中所求的速度是遮光条的速度，而不是钢球的速度，遮光条的速度略大于钢球的速度，故小球的速度没有测准，故C正确。
故选C。
（4）[5]由题图知，在该实验中所求的速度是遮光条的速度，而不是钢球的速度，二者之间的速度略有差别。由于钢球与遮光条都做圆周运动，它们具有相同的角速度，根据
可知钢球的速度与遮光条的速度之间的关系为
小球动能变化的大小表达式
（5）[6]A．遮光条尽量窄一些，通过遮光条的平均速度越接近瞬时速度，故A符合题意；
B．小球应选择质量大，体积小的钢球，可以减小空气阻力的影响，故B符合题意；
C．更换细线为细橡皮条，橡皮条形变量不可忽略，增大了实验误差，故C不符合题意；
D．小球拉离竖直位置尽量大一些，可以减小测量的误差，故D不符合题意。
故选AB。
四、综合应用题（本题共3小题，11题12分，12题14分，13题18分，共44分）
11. 如图所示，一开口向上的导热气缸固定在水平地面上，气缸用一质量为m的活塞密封了一定质量的理想气体，活塞可以在气缸内无摩擦移动且不漏气。活塞用一段不可伸长的轻质绳跨过两个小定滑轮与地面上质量为M=3m的物块相连接。起初，气体温度为T0，轻质绳恰好伸直且无张力，已知大气压强为，重力加速度为g，活塞的横截面积为S，气缸的体积为V，忽略一切摩擦，现使气体缓慢降温，求：
（1）当物块恰好对地面无压力时，气体的温度T1；
（2）当活塞下降至气缸高度一半时停止降温，气体的温度T2；
（3）若整个降温过程中气体放出热量为Q，气体内能的改变量。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）降温前对活塞受力分析有
当物块对地面无压力时，对物块有
对活塞有
对气体由查理定律得
联立可得
（2）对气体由盖-吕萨克定律得
解之得
（3）整个降温压缩过程活塞对气体做功
根据热力学第一定律
故气体内能改变了
12. 如图所示，半径为R的光滑圆弧轨道竖直固定在水平地面上，O为圆心，OA水平。可视为质点的小球a、b紧挨在一起，静止在轨道的最低点B处且两小球之间装有少许炸药，点燃炸药后，a小球恰好能到达与圆心等高的A点，已知，小球质量ma=3mb=3m，重力加速度为g，忽略空气阻力，求：
（1）炸药点燃后，至少释放的能量；
（2）b小球运动过程中距水平地面的最大高度。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）点燃炸药a、b小球分开的过程，动量守恒
a、b小球分开后，由机械能守恒对a小球
又
解得
，
则炸药点燃后，至少释放的能量为
（2）b小球离开C点后做斜向抛运动，当时，b小球上升到最高点D处，如下图所示
b小球从B到C过程由动能定理得
b小球离开轨道C时有
即为最高点的速度，b小球从B到D过程由动能定理得
联立以上各式得
13. 在真空中存在着方向竖直向上、足够大且周期性变化的匀强电场E。将一个质量为m带电量为q的小球（可视为质点），从电场中的P点由静止释放，同时开始计时，小球先向上运动，经时间T后，小球恰好回到P点。已知电场的周期为T=2t0，规定竖直方向为正方向，重力加速为g，求：
（1）匀强电场E的大小及小球上升的最大高度h；
（2）小球在第一个T时间内机械能的变化量；
（3）已知t=nt0（n取1，2，），试确定小球t时刻的速度。
【答案】（1），；（2）；（3）见解析
【解析】
【详解】（1）由牛顿第二定律得，有电场时
撤去电场后
从释放到回到出发点有
联立可得
（即）
有电场时上升的高度
撤去电场后上升的高度
小球上升的最大高度
（2）由功能关系得，小球在第一个T时间内机械能的增加量
（3）在（n取1，3，即奇数）内，小球的加速度为
在（n取2，4，即偶数）内，小球的加速度为，当时
当时
当时
当时
当时
所以当（n取1，3，即奇数）时，小球的速度为
除n取1时，方向竖直向上，其余速度均竖直向下；在（n取2，4，即偶数）内，小球的速度为
方向竖直向下。4.892
9.786
14.69
19.59
29.38
5.04
10.1
15.1
20.0
29.8
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