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北京市海淀区2023-2024学年高三上册12月月考物理模拟试卷（附答案）
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这是一份北京市海淀区2023-2024学年高三上册12月月考物理模拟试卷（附答案），共17页。试卷主要包含了单选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
1．一定质量的理想气体分别保持温度、发生等温变化，已知，则下列能正确反映气体压强随体积变化关系的图像是（ ）
A．B．
C．D．
2．已知某种光的频率为，光速为c，普朗克常量为h。下列说法正确的是（ ）
A．这种光子的波长为
B．这种光子的动量为
C．该光与另一束强度相同、频率为的光相遇时可以产生光的干涉现象
D．用该光照射逸出功为W的金属有电子逸出，则电子的最大初动能为
3．太阳能源于太阳内部的聚变反应，太阳质量也随之不断减少。设每次聚变反应可看作4个氢核结合成1个氮核，太阳每秒钟辐射的能量约为。下列说法正确的是（ ）
A．该聚变的核反应方程是B．聚变反应在常温下也容易发生
C．太阳每秒钟减少的质量约D．目前核电站采用的核燃料主要是氢核
4．位于坐标原点处的波源发出一列沿x轴正方向传播的简谐横波。t = 0时波源开始振动，其位移y随时间t变化的关系式为，则t = T时的波形图为（ ）
A． B．
C． D．
5．图是电子射线管的示意图。接通电源后，电子射线由阴极沿x轴方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线。要使荧光屏上的亮线向下（z轴方向）偏转，在下列措施中可采用的是（ ）
A．加一磁场，磁场方向沿z轴负方向
B．加一磁场，磁场方向沿y轴正方向
C．加一电场，电场方向沿z轴负方向
D．加一电场，电场方向沿y轴正方向
6．如图所示，在两等量异种点电荷的电场中，MN 为两点电荷连线的中垂线，O 点是 MN 与两点电荷连线的交点，b、c 位于两点电荷的连线上，Ob=Oc。则（ ）
A．场强 Ea=EO
B．电势b=c
C．电势差 UbO=UOc
D．电势O>a
7．我国自主建设、独立运行的北斗卫星导航系统由数十颗卫星构成，目前已经向一带一路沿线国家提供相关服务。设想其中一颗人造卫星在发射过程中，原来在椭圆轨道1绕地球E运行，在P点变轨后进入轨道2做匀速圆周运动，如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．在轨道1与在轨道2运行比较，卫星在P点的加速度不同
B．在轨道1与在轨道2运行比较，卫星在P点的动量不同
C．卫星在轨道2的任何位置都具有相同加速度
D．卫星在轨道1的任何位置都具有相同动能
8．如图所示，当开关S闭合后，小型直流电动机M和指示灯L都恰能正常工作。已知电源电动势为E，内阻为r，指示灯L的电阻为R0，额定电流为I，电动机M的线圈电阻为R，则（ ）
A．电动机的额定电压为IR
B．电动机的输出功率为IE﹣I2R
C．电源的输出功率为IE﹣I2r
D．整个电路的热功率为I2（R0+R）
9．如图所示，把一根柔软的铜制弹簧悬挂起来，使它的下端刚好跟槽中的水银接触，用导线连接弹簧上端作为接线端a，另一根导线浸在水银槽中作为另一个接线端b，再将a、b端分别与一直流电源两极相连，发现弹簧开始竖直上下振动，电路交替通断。关于该实验。 下列说法正确的是（ ）
A．通入电流时，弹簧各相邻线圈之间相互排斥
B．将a、b端的极性对调，弹簧将不再上下振动
C．增大电流，弹簧下端离开水银液面的最大高度一定变小
D．用频率合适的交流电，也可使弹簧上下振动
10．如图所示的电路中，闭合开关S后，a、b、c三盏灯均能正常发光，电源电动势E恒定且内阻r不可忽略。现将滑动变阻器R的滑片稍微向上滑动一些，三盏灯亮度变化的情况是（ ）
A．a灯变亮，b灯和c灯变暗
B．a灯和b灯变暗，c灯变亮
C．a灯和c灯变暗，b灯变亮
D．a灯和c灯变亮，b灯变暗
11．如图所示，两根垂直纸面的直导线a、b通有大小相同的电流，两导线旁有一点P，P点到a、b距离相等。若使P点的磁场方向向右，则
A．a中电流方向向外，b中电流方向向里
B．a中电流方向向外，b中电流方向向外
C．a中电流方向向里，b中电流方向向里
D．a中电流方向向里，b中电流方向向外
12．正电子是电子的反粒子，与电子质量相同、带等量正电荷。在云室中有垂直于纸面的匀强磁场，从P点发出两个电子和一个正电子，三个粒子运动轨迹如图中1、2、3所示。下列说法正确的是（ ）
A．磁场方向垂直于纸面向里B．轨迹1对应的粒子运动速度越来越大
C．轨迹2对应的粒子初速度比轨迹3的大D．轨迹3对应的粒子是正电子
13．某同学利用压力传感器设计水库水位预警系统。如图所示，电路中的和，其中一个是定值电阻，另一个是压力传感器（可等效为可变电阻）。水位越高，对压力传感器的压力越大，压力传感器的电阻值越小。当a、b两端的电压大于时，控制开关自动开启低水位预警；当a、b两端的电压小于（、为定值）时，控制开关自动开启高水位预警。下列说法正确的是（ ）
A．
B．为压力传感器
C．若定值电阻的阻值越大，开启高水位预警时的水位越低
D．若定值电阻的阻值越大，开启低水位预警时的水位越高
14．有些知识我们可能没有学过，但运用我们已有的物理思想和科学方法，通过必要的分析和推理可以解决一些新的问题。例如通过单位制的学习，我们可以推导动量和冲量单位二者是等价的。拉提琴时，琴弦振动的频率f由琴弦的质量m、长度L和所受拉力T决定。现将拉力增大21%，琴弦振动的频率将（ ）
A．减小21%B．增大21%C．增大46.41%D．增大10%
二、实验题（本大题共2小题）
15．电容器是一种重要的电学元件，在电工、电子技术中应用广泛。使用图甲所示电路观察电容器的充、放电过程。电路中的电流传感器与计算机相连，可以显示电路中电流随时间的变化。图甲中直流电源电动势E=8V，实验前电容器不带电。先使S与“1”端相连给电容器充电，充电结束后，使S与“2”端相连，直至放电完毕。计算机记录的电流随时间变化的i-t曲线如图乙所示。
（1）图像阴影为i-t图像与对应时间轴所围成的面积，表示的物理意义是 ；
（2）乙图中阴影部分的面积 ；（选填“>”、“<”或“=”）
（3）计算机测得，则该电容器的电容为 F；（保留两位有效数字）
（4）由甲、乙两图可判断阻值 。（选填“>”、“<”或“=”）
16．现有两组同学要测定一节干电池的电动势E和内阻r（已知E约为1.5V，r约为）。
（1）第一组采用图1所示电路。
①为了完成该实验，选择实验器材时，在电路的a、b两点间可以接入的器件是 。
A．一个定值电阻 B．电阻箱 C．滑动变阻器
②经过多次测量，他们记录了多组电流表示数I和电压表示数U，并在图2中画出了图像。由图像可以得出，此干电池的电动势的测量值 V（保留三位有效数字），内阻的测量值 （保留两位有效数字）。
（2）第二组在没有电压表的情况下，设计了如图3所示电路，完成了对同一电池的测量。
①改变电阻箱接入电路中的电阻值，记录了多组电流表示数I和电阻箱示数R，通过研究图像的信息，他们发现电动势的测量值与第一组的结果非常接近，但是内阻的测量值与第一组的结果有明显偏差。将上述实验重复进行了若干次，结果依然如此。关于第二组测量内阻产生的偏差及其原因，下列分析中正确的是 （选填选项前的字母）。
A．第二组内阻的测量结果小于第一组的测量结果
B．第二组内阻的测量结果大于第一组的测量结果
C．造成这个偏差的原因是实际电流表内阻不能近似为零
D．造成这个偏差的原因是实验小组读取电流表读数时眼睛没有正对表盘，使读数有时候偏大，有时候偏小
②第二组对实验进行深入的理论研究，在是否可忽略电流表内阻这两种情况下，绘制两类图像。第一类图像以电流表读数I为横坐标，将电流表和电阻箱读数的乘积IR记为U作为纵坐标。第二类图像以电阻箱读数R为横坐标，电流表读数的倒数为纵坐标。下图中实线代表电流表内阻可忽略的情况，虚线代表电流表内阻不可忽略的情况，这四幅图中，能正确反映相关物理量之间关系的是 （选填选项前的字母）。
三、解答题（本大题共4小题）
17．质谱仪是分析同位素的重要工具，其原理简图如图所示。容器A 中有电荷量均为+q、质量不同的两种粒子，它们从小孔S1不断飘入电压为U 的加速电场（不计粒子的初速度），并沿直线从小孔S2（S1与S2连线与磁场边界垂直）进入磁感应强度大小为B 、方向垂直纸面向外的匀强磁场，最后打在照相底片D上，形成a、b两条“质谱线”。已知打在a处粒子的质量为m。不计粒子重力及粒子间的相互作用。
（1）求打在a处的粒子刚进入磁场时的速率v；
（2）求S2距a 处的距离xa；
（3）若S2距b处的距离为xb，且xb=，求打在b处粒子的质量mb（用m表示）。
18．如图所示，电子由静止开始经加速电场加速后，沿平行于板面的方向射入偏转电场，并从另一侧射出。已知电子质量为m，电荷量为e，加速电场极板间电势差为U0．偏转电场极板间电势差为U，极板长度为L，板间距为d，偏转电场可视为匀强电场，电子所受重力可忽略。
（1）求电子射入偏转电场时的初速度v0和从偏转电场射出时沿垂直板面方向的偏转距离。
（2）由问题（1）的结论可知，电子偏转距离△y与偏转电场极板间电势差U有关。已知L=1.0×10-1m，加速电场U0=500V，当偏转极板间电压为随时间变化的交变电压u=22sin500πtV时，在计算其中任意一个电子通过极板的偏转距离△y时，仍可认为偏转极板间电势差是某一定值。请利用下面所给数据，分析说明这样计算的合理性。已知e=1.6×10-19C，m=9.1×10-31kg。
19．如图1所示，用电动势为E、内阻为r的电源，向滑动变阻器R供电．改变变阻器R的阻值，路端电压U与电流I均随之变化．
（1）以U为纵坐标，I为横坐标，在图2中画出变阻器阻值R变化过程中U-I图像的示意图，并说明U-I图像与两坐标轴交点的物理意义．
（2）a．请在图2画好的U-I关系图线上任取一点，画出带网格的图形，以其面积表示此时电源的输出功率；
b．请推导该电源对外电路能够输出的最大电功率及条件．
（3）请写出电源电动势定义式，并结合能量守恒定律证明：电源电动势在数值上等于内、外电路电势降落之和．
20．磁学的研究经历了磁荷观点和电流观点的发展历程。
（1）早期磁学的研究认为磁性源于磁荷，即磁铁N极上聚集着正磁荷，S极上聚集着负磁荷（磁荷与我们熟悉的电荷相对应）。类似两电荷间的电场力，米歇尔和库仑通过实验测出了两磁极间的作用力，其中p1和p2表示两点磁荷的磁荷量，r是真空中两点磁荷间的距离，Km为常量。
请类比电场强度的定义方法写出磁场强度H的大小及方向的定义；并求出在真空中磁荷量为P0的正点磁荷的磁场中，距该点磁荷为R1处的磁场强度大小H1。
（2）安培分子电流假说开启了近代磁学，认为磁性源于运动的电荷，科学的发展证实了分子电流由原子内部电子的运动形成。毕奥、萨伐尔等人得出了研究结论：半径为Rx、电流为Ix的环形电流中心处的磁感应强度大小为，其中Kn为已知常量。
a．设氢原子核外电子绕核做圆周运动的轨道半径为r，电子质量为m，电荷量为e，静电力常量为k，求该“分子电流”在圆心处的磁感应强度大小B1。
b．有人用电流观点解释地磁成因：在地球内部的古登堡面附近集结着绕地轴转动的管状电子群，转动的角速度为ω，该电子群形成的电流产生了地磁场。如图所示，为简化问题，假设古登堡面的半径为R，电子均匀分布在距地心R、直径为d的管道内，且dR。试证明：此管状电子群在地心处产生的磁感应强度大小B2 ∝ω 。
答案
1．【正确答案】C
【详解】根据理想气体状态方程，可得，一定质量的理想气体发生等温变化，可知压强与体积成反比，即压强与体积的倒数成正比，图像为过原点的直线，图像斜率为，可知温度越高，图像的斜率越大，由于，C正确，ABD错误。选C。
2．【正确答案】D
【详解】A．由题意可知，这种光子的波长为，A错误；
B．根据，可得，这种光子的动量为，B错误；
C．两束光要想发生干涉现象，要求两种光子的频率相同，所以该光与另一束强度相同、频率为的光相遇时不可以产生光的干涉现象，C错误；
D．根据爱因斯坦的光电效应方程，可得光电效应逸出光电子的最大初动能为，所以用该光照射逸出功为W的金属有电子逸出，则电子的最大初动能为，D正确。选D。
3．【正确答案】C
【详解】A．根据核反应过程中的质量数守恒可得，该聚变的核反应方程为，生成物中是正电子，不是电子，A错误；
B．该聚变反应需要在高温高压条件下发生，所以常温下不容易发生，B错误；
C．根据爱因斯坦的质能方程，可得太阳每秒钟减少的质量为，C正确；
D．目前核电站采用的核燃料是铀核，利用铀核的裂变反应过程中释放的核能，D错误。选C。
4．【正确答案】D
【详解】由于t = 0时波源从平衡位置开始振动，由振动方程可知，波源起振方向沿y轴正方向，且t = T时波的图像应和t = 0时的相同，根据“上坡下，下坡上”可知t = T时的波形图为选项D图。选D。
5．【正确答案】B
【详解】A．加一磁场，磁场方向沿z轴负方向，由左手定则知电子受洛仑兹力的方向沿y轴负方向，电子不会沿z轴向下偏转，A错误；
B．加一磁场，磁场方向沿y轴正方向，由左手定则知电子受洛仑兹力的方向沿z轴负方向，电子沿z轴向下偏转，B正确；
C．加一电场，电场方向沿z轴负方向，电子受电场力沿z轴正方向，电子不会沿z轴向下偏转，C错误；
D．加一电场，电场方向沿y轴正方向，电子受电场力沿y轴负方向，电子不会沿z轴向下偏转，D错误；选B。
6．【正确答案】C
【详解】A．由点电荷的场强可知每个电荷在O点的场强都要大于在a点的场强；且两个点电荷在O点的场强方向相同，在a点的方向不同，根据场强叠加原理，可得，选项A错误；
B．在两点电荷连线上，电场线方向由正电荷指向负电荷，沿着电场线电势降低，所以，选项B错误；
C．电场强度大小关于MN对称，另外，在bc方向上电场强度方向向右，所以电势沿着bc降落，且与O点距离相同处，电势差相等，所以有，选项C正确；
D．在两点电荷连线的中垂线MN上，电场强度方向都是水平向右，电场线方向也都是水平的，根据等势线处处与电场线垂直，所以MN为一条等势线，则，选项D错误。选C。
7．【正确答案】B
【详解】A．在轨道1与在轨道2运行比较，卫星在P点距地球的距离相等，受到的万有引力相等，所以卫星在点的加速度相同，A错误；
B．卫星由轨道1变为轨道2，需要加速，则轨道2的速度要大一些，所以卫星在P点的动量轨道2的大于轨道1的，B正确；
C．卫星在轨道2的不同位置受到的万有引力大小相同，但方向不同，产生的加速度大小相同，方向不同，卫星在轨道的不同位置都具有不同加速度，C错误；
D．轨道1是一个椭圆轨道，又开普勒第二定律可得，卫星离地球越近，速度越大，则卫星在轨道1上除了关于地球对称的位置外，各位置具有不同的动能，选项D错误。选B。
8．【正确答案】C
【详解】AB．电动机不是纯电阻，不能满足欧姆定律；电动机的电压为，电动机的输出功率为，AB错误。
C．电源的输出功率为，C正确；
D．整个电路的热功率为，D错误。选C。
9．【正确答案】D
【详解】A．通入电流时，弹簧各相邻线圈中电流的方向相同，根据同向电流相互吸引可知，它们之间相互吸引，A错误；
B．将a、b端的极性对调，弹簧各相邻线圈中电流的方向仍然相同，它们之间相互吸引，导致弹簧收缩，下端离开水银液面，电路断开，电流消失，弹簧伸长，电路导通，重复上述过程，水银弹簧仍然上下振动，B错误；
C．增大电流，弹簧各相邻线圈之间相互吸引力增大，下端离开水银液面的最大高度一定变大，C错误；
D．结合上面选项分析，弹簧的上下振动与电流的方向无关，用频率合适的交流电，也可使弹簧上下振动，D正确。选D。
10．【正确答案】D
【详解】滑动变阻器R的滑片稍微向上滑动一些，滑动变阻器接入电阻减小，根据 “串反并同”可知，通过灯泡a的电流增大，通过灯泡b的电流减小，通过灯泡c的电流增大，即a灯和c灯变亮，b灯变暗。选D。
11．【正确答案】A
【详解】A．若a中电流方向向外，b中电流方向向里，根据右手螺旋法则可知a在P点的磁场斜向右上方，b在P点的磁场斜向右下方，合成后的合磁场水平向右，选项A正确；
B．若a中电流方向向外，b中电流方向向外，根据右手螺旋法则可知a在P点的磁场斜向右上方，b在P点的磁场斜向左上方，合成后的合磁场竖直向上，选项B错误；
C． a中电流方向向里，b中电流方向向里，根据右手螺旋法则可知a在P点的磁场斜向左下方，b在P点的磁场斜向右下方，合成后的合磁场竖直向下，选项C错误；
D．a中电流方向向里，b中电流方向向外，根据右手螺旋法则可知a在P点的磁场斜向左下方，b在P点的磁场斜向左上方，合成后的合磁场水平向左，选项D错误；选A.
12．【正确答案】A
【详解】AD．根据题图可知，1和3粒子绕转动方向一致，则1和3粒子为电子，2为正电子，电子带负电且顺时针转动，根据左手定则可知磁场方向垂直纸面向里，A正确，D错误；
B．电子在云室中运行，洛伦兹力不做功，而粒子受到云室内填充物质的阻力作用，粒子速度越来越小，B错误；
C．带电粒子若仅在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律可知，解得粒子运动的半径为，根据题图可知轨迹3对应的粒子运动的半径更大，速度更大，粒子运动过程中受到云室内物质的阻力的情况下，此结论也成立，C错误。选A。
13．【正确答案】C
【详解】AB．题意可知水位越高，对压力传感器的压力越大，压力传感器的电阻值越小。控制开关自动开启低水位预警，此时水位较低，压力传感器的电阻值较大，由于a、b两端此时的电压大于，根据串联电路电压分部特点可知，为压力传感器，高水位时压力传感器的电阻值越小，压力传感器两端电压变小， ，AB错误；
CD．根据闭合电路欧姆定律可知，a、b两端的电压为，若定值电阻的阻值越大，当开启低水位预警时a、b两端的电压大于时，压力传感器阻值需要越大，则水位越低；当a、b两端的电压小于时开启高水位预警时，压压力传感器阻值需要越大，则水位越低。C正确，D错误。选C。
14．【正确答案】D
【详解】根据题意可知，由于频率的单位为，质量单位为，长度单位为，拉力的单位，从单位方面分析只有组合才能得到频率的单位，增加一个系数可得公式，现将拉力增大21%，琴弦振动的频率变为，即琴弦振动的频率将增大10%。选D。
15．【正确答案】电荷量；=；0.15；＜
【详解】（1）[1]根据可知i-t图像与对应时间轴所围成的面积表示的物理意义是电荷量。
（2）[2]S1表示电容器充电后所带电荷量，S2表示电容器放电的电荷量，所以S1=S2
（3）[3]该电容器的电容为
（4）[4]由题图乙可知电容器充电瞬间电流比电容器放电瞬间电流大， 且电容器充电瞬间电源电压和放电瞬间电容器两端电压相等，则有，所以
16．【正确答案】 BC/CB 1.48/1.49 BC/CB AC/CA
【详解】（1）①[1]为了完成该实验，需要测量多种数据，需要电路中电阻变化，在电路的两点间可接入的器件是电阻箱或滑动变阻器。选BC。
②[2][3]经过多次测量，他们记录了多组电流表示数和电压表示数，根据闭合回路欧姆定律有，由图像截距可以得出，此干电池的电动势的测量值
内阻的测量值
（2）①[3]AB．第一组内阻的测量值小于真实值，第二组采用安阻法测量，电源内阻的测量值为电源内阻与安培表内阻之和，大于真实值，第二组内阻的测量结果大于第一组的测量结果，A错误，B正确；
C．由AB分析可知，造成这个偏差的原因是实际电流表内阻不能近似为零，C正确；
D．实验小组读取电流表读数时眼睛没有正对表盘，使读数有时候偏大，有时候偏小，这为偶然误差，不会产生上述偏差，D错误。选BC。
②[4]AB．若不考虑电流表的内阻，则有，整理可得，考虑电流表的内阻，则有，整理可得，两表达式对应的截矩相等，即电动势相等，内阻不忽略时斜率大，A正确，B错误；
CD．若不考虑电流表的内阻，则有，考虑电流表的内阻，则有，两种情况斜率相同，截矩不同，考虑电流表内阻时截矩大，C正确，D错误。选AC。
17．【正确答案】(1) (2) (3) mb=2m
【详解】（1）粒子经过电压为U的电场，由动能定理有 ①，可得
（2）粒子通过孔S2进入匀强磁场B做匀速圆周运动，有 ②， ③，联立①②③式可得④
（3）同（2）可得 ⑤，联立④⑤式并代入已知条件可得mb=2m
18．【正确答案】（1），；（2）见解析
【详解】（1）电子在加速电场中加速过程，根据动能定理有，解得v0=，电子在偏转电场中运动的加速度a==，电子在偏转电场中运动的时间t=，电子在偏转电场中偏转距离，联立解得
（2）电子通过偏转电场的时间，代入数据解得，交变电压的周期为，由于t＜T，所以这样计算是合理的
19．【正确答案】（1）U–I图象如图所示：
图象与纵轴交点的坐标值为电源电动势，与横轴交点的坐标值为短路电流
（2）a如图所示：b.
（3）见解析
【详解】（1）U–I图像如图所示，
其中图像与纵轴交点的坐标值为电源电动势，与横轴交点的坐标值为短路电流
（2）a．如图所示
b．电源输出的电功率：，当外电路电阻R=r时，电源输出的电功率最大，为
（3）电动势定义式：
根据能量守恒定律，在图1所示电路中，非静电力做功W产生的电能等于在外电路和内电路产生的电热，即，，本题答案是：（1）U–I图像如图所示，
其中图像与纵轴交点的坐标值为电源电动势，与横轴交点的坐标值为短路电流
（2）a．如图所示，当外电路电阻R=r时，电源输出的电功率最大，为
（3）
20．【正确答案】(1) (2) (3)
【详解】（1）磁场强度H的定义为：放入磁场中某点的检验磁荷所受磁场力的F跟该磁荷的磁荷量P的比值，叫做该点的磁场强度。定义式为 ，磁场中某点磁场强度的方向与正检验磁荷在该点所受的磁场力方向相同。在真空中距正点磁荷为R1处放一磁荷量为P的正检验磁荷，则该检验磁荷所受的磁场力为 ，由磁场强度的定义可得
（2）a．设电子绕核做圆周运动的周期为T，由牛顿定律得 ①， ，等效的“分子电流”大小为 ②，分子电流I在圆心处的磁感应强度大小为 ③，由①②③式联立可得；b．【方法一】设管状电子群的总电荷量为Q，则其转动的周期为④，定向转动所形成的等效电流为 ⑤，管状电流I1在圆心处的磁感应强度大小为 ⑥，由④⑤⑥式联立可得 ，所以 B2 ∝ω
【方法二】由于Rd，管状电子群中电荷绕地轴转动的平均速率为 ⑦，且短时间内电子运动可近似为直线运动，设单位体积内的电子数为n，则内通过管状电流某横截面的总电荷量为 ⑧，管状电流的横截面积为⑨，由电流的定义可得 ⑩，由⑥⑦⑧⑨⑩式联立可得，所以B2 ∝ω
【方法三】设管状电子群中单位长度的电子数为N个，则内通过管状电流某横截面的总电荷量为，由⑥⑦⑩式联立可得，所以 B2 ∝ω
1．一定质量的理想气体分别保持温度、发生等温变化，已知，则下列能正确反映气体压强随体积变化关系的图像是（ ）
A．B．
C．D．
2．已知某种光的频率为，光速为c，普朗克常量为h。下列说法正确的是（ ）
A．这种光子的波长为
B．这种光子的动量为
C．该光与另一束强度相同、频率为的光相遇时可以产生光的干涉现象
D．用该光照射逸出功为W的金属有电子逸出，则电子的最大初动能为
3．太阳能源于太阳内部的聚变反应，太阳质量也随之不断减少。设每次聚变反应可看作4个氢核结合成1个氮核，太阳每秒钟辐射的能量约为。下列说法正确的是（ ）
A．该聚变的核反应方程是B．聚变反应在常温下也容易发生
C．太阳每秒钟减少的质量约D．目前核电站采用的核燃料主要是氢核
4．位于坐标原点处的波源发出一列沿x轴正方向传播的简谐横波。t = 0时波源开始振动，其位移y随时间t变化的关系式为，则t = T时的波形图为（ ）
A． B．
C． D．
5．图是电子射线管的示意图。接通电源后，电子射线由阴极沿x轴方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线。要使荧光屏上的亮线向下（z轴方向）偏转，在下列措施中可采用的是（ ）
A．加一磁场，磁场方向沿z轴负方向
B．加一磁场，磁场方向沿y轴正方向
C．加一电场，电场方向沿z轴负方向
D．加一电场，电场方向沿y轴正方向
6．如图所示，在两等量异种点电荷的电场中，MN 为两点电荷连线的中垂线，O 点是 MN 与两点电荷连线的交点，b、c 位于两点电荷的连线上，Ob=Oc。则（ ）
A．场强 Ea=EO
B．电势b=c
C．电势差 UbO=UOc
D．电势O>a
7．我国自主建设、独立运行的北斗卫星导航系统由数十颗卫星构成，目前已经向一带一路沿线国家提供相关服务。设想其中一颗人造卫星在发射过程中，原来在椭圆轨道1绕地球E运行，在P点变轨后进入轨道2做匀速圆周运动，如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．在轨道1与在轨道2运行比较，卫星在P点的加速度不同
B．在轨道1与在轨道2运行比较，卫星在P点的动量不同
C．卫星在轨道2的任何位置都具有相同加速度
D．卫星在轨道1的任何位置都具有相同动能
8．如图所示，当开关S闭合后，小型直流电动机M和指示灯L都恰能正常工作。已知电源电动势为E，内阻为r，指示灯L的电阻为R0，额定电流为I，电动机M的线圈电阻为R，则（ ）
A．电动机的额定电压为IR
B．电动机的输出功率为IE﹣I2R
C．电源的输出功率为IE﹣I2r
D．整个电路的热功率为I2（R0+R）
9．如图所示，把一根柔软的铜制弹簧悬挂起来，使它的下端刚好跟槽中的水银接触，用导线连接弹簧上端作为接线端a，另一根导线浸在水银槽中作为另一个接线端b，再将a、b端分别与一直流电源两极相连，发现弹簧开始竖直上下振动，电路交替通断。关于该实验。 下列说法正确的是（ ）
A．通入电流时，弹簧各相邻线圈之间相互排斥
B．将a、b端的极性对调，弹簧将不再上下振动
C．增大电流，弹簧下端离开水银液面的最大高度一定变小
D．用频率合适的交流电，也可使弹簧上下振动
10．如图所示的电路中，闭合开关S后，a、b、c三盏灯均能正常发光，电源电动势E恒定且内阻r不可忽略。现将滑动变阻器R的滑片稍微向上滑动一些，三盏灯亮度变化的情况是（ ）
A．a灯变亮，b灯和c灯变暗
B．a灯和b灯变暗，c灯变亮
C．a灯和c灯变暗，b灯变亮
D．a灯和c灯变亮，b灯变暗
11．如图所示，两根垂直纸面的直导线a、b通有大小相同的电流，两导线旁有一点P，P点到a、b距离相等。若使P点的磁场方向向右，则
A．a中电流方向向外，b中电流方向向里
B．a中电流方向向外，b中电流方向向外
C．a中电流方向向里，b中电流方向向里
D．a中电流方向向里，b中电流方向向外
12．正电子是电子的反粒子，与电子质量相同、带等量正电荷。在云室中有垂直于纸面的匀强磁场，从P点发出两个电子和一个正电子，三个粒子运动轨迹如图中1、2、3所示。下列说法正确的是（ ）
A．磁场方向垂直于纸面向里B．轨迹1对应的粒子运动速度越来越大
C．轨迹2对应的粒子初速度比轨迹3的大D．轨迹3对应的粒子是正电子
13．某同学利用压力传感器设计水库水位预警系统。如图所示，电路中的和，其中一个是定值电阻，另一个是压力传感器（可等效为可变电阻）。水位越高，对压力传感器的压力越大，压力传感器的电阻值越小。当a、b两端的电压大于时，控制开关自动开启低水位预警；当a、b两端的电压小于（、为定值）时，控制开关自动开启高水位预警。下列说法正确的是（ ）
A．
B．为压力传感器
C．若定值电阻的阻值越大，开启高水位预警时的水位越低
D．若定值电阻的阻值越大，开启低水位预警时的水位越高
14．有些知识我们可能没有学过，但运用我们已有的物理思想和科学方法，通过必要的分析和推理可以解决一些新的问题。例如通过单位制的学习，我们可以推导动量和冲量单位二者是等价的。拉提琴时，琴弦振动的频率f由琴弦的质量m、长度L和所受拉力T决定。现将拉力增大21%，琴弦振动的频率将（ ）
A．减小21%B．增大21%C．增大46.41%D．增大10%
二、实验题（本大题共2小题）
15．电容器是一种重要的电学元件，在电工、电子技术中应用广泛。使用图甲所示电路观察电容器的充、放电过程。电路中的电流传感器与计算机相连，可以显示电路中电流随时间的变化。图甲中直流电源电动势E=8V，实验前电容器不带电。先使S与“1”端相连给电容器充电，充电结束后，使S与“2”端相连，直至放电完毕。计算机记录的电流随时间变化的i-t曲线如图乙所示。
（1）图像阴影为i-t图像与对应时间轴所围成的面积，表示的物理意义是 ；
（2）乙图中阴影部分的面积 ；（选填“>”、“<”或“=”）
（3）计算机测得，则该电容器的电容为 F；（保留两位有效数字）
（4）由甲、乙两图可判断阻值 。（选填“>”、“<”或“=”）
16．现有两组同学要测定一节干电池的电动势E和内阻r（已知E约为1.5V，r约为）。
（1）第一组采用图1所示电路。
①为了完成该实验，选择实验器材时，在电路的a、b两点间可以接入的器件是 。
A．一个定值电阻 B．电阻箱 C．滑动变阻器
②经过多次测量，他们记录了多组电流表示数I和电压表示数U，并在图2中画出了图像。由图像可以得出，此干电池的电动势的测量值 V（保留三位有效数字），内阻的测量值 （保留两位有效数字）。
（2）第二组在没有电压表的情况下，设计了如图3所示电路，完成了对同一电池的测量。
①改变电阻箱接入电路中的电阻值，记录了多组电流表示数I和电阻箱示数R，通过研究图像的信息，他们发现电动势的测量值与第一组的结果非常接近，但是内阻的测量值与第一组的结果有明显偏差。将上述实验重复进行了若干次，结果依然如此。关于第二组测量内阻产生的偏差及其原因，下列分析中正确的是 （选填选项前的字母）。
A．第二组内阻的测量结果小于第一组的测量结果
B．第二组内阻的测量结果大于第一组的测量结果
C．造成这个偏差的原因是实际电流表内阻不能近似为零
D．造成这个偏差的原因是实验小组读取电流表读数时眼睛没有正对表盘，使读数有时候偏大，有时候偏小
②第二组对实验进行深入的理论研究，在是否可忽略电流表内阻这两种情况下，绘制两类图像。第一类图像以电流表读数I为横坐标，将电流表和电阻箱读数的乘积IR记为U作为纵坐标。第二类图像以电阻箱读数R为横坐标，电流表读数的倒数为纵坐标。下图中实线代表电流表内阻可忽略的情况，虚线代表电流表内阻不可忽略的情况，这四幅图中，能正确反映相关物理量之间关系的是 （选填选项前的字母）。
三、解答题（本大题共4小题）
17．质谱仪是分析同位素的重要工具，其原理简图如图所示。容器A 中有电荷量均为+q、质量不同的两种粒子，它们从小孔S1不断飘入电压为U 的加速电场（不计粒子的初速度），并沿直线从小孔S2（S1与S2连线与磁场边界垂直）进入磁感应强度大小为B 、方向垂直纸面向外的匀强磁场，最后打在照相底片D上，形成a、b两条“质谱线”。已知打在a处粒子的质量为m。不计粒子重力及粒子间的相互作用。
（1）求打在a处的粒子刚进入磁场时的速率v；
（2）求S2距a 处的距离xa；
（3）若S2距b处的距离为xb，且xb=，求打在b处粒子的质量mb（用m表示）。
18．如图所示，电子由静止开始经加速电场加速后，沿平行于板面的方向射入偏转电场，并从另一侧射出。已知电子质量为m，电荷量为e，加速电场极板间电势差为U0．偏转电场极板间电势差为U，极板长度为L，板间距为d，偏转电场可视为匀强电场，电子所受重力可忽略。
（1）求电子射入偏转电场时的初速度v0和从偏转电场射出时沿垂直板面方向的偏转距离。
（2）由问题（1）的结论可知，电子偏转距离△y与偏转电场极板间电势差U有关。已知L=1.0×10-1m，加速电场U0=500V，当偏转极板间电压为随时间变化的交变电压u=22sin500πtV时，在计算其中任意一个电子通过极板的偏转距离△y时，仍可认为偏转极板间电势差是某一定值。请利用下面所给数据，分析说明这样计算的合理性。已知e=1.6×10-19C，m=9.1×10-31kg。
19．如图1所示，用电动势为E、内阻为r的电源，向滑动变阻器R供电．改变变阻器R的阻值，路端电压U与电流I均随之变化．
（1）以U为纵坐标，I为横坐标，在图2中画出变阻器阻值R变化过程中U-I图像的示意图，并说明U-I图像与两坐标轴交点的物理意义．
（2）a．请在图2画好的U-I关系图线上任取一点，画出带网格的图形，以其面积表示此时电源的输出功率；
b．请推导该电源对外电路能够输出的最大电功率及条件．
（3）请写出电源电动势定义式，并结合能量守恒定律证明：电源电动势在数值上等于内、外电路电势降落之和．
20．磁学的研究经历了磁荷观点和电流观点的发展历程。
（1）早期磁学的研究认为磁性源于磁荷，即磁铁N极上聚集着正磁荷，S极上聚集着负磁荷（磁荷与我们熟悉的电荷相对应）。类似两电荷间的电场力，米歇尔和库仑通过实验测出了两磁极间的作用力，其中p1和p2表示两点磁荷的磁荷量，r是真空中两点磁荷间的距离，Km为常量。
请类比电场强度的定义方法写出磁场强度H的大小及方向的定义；并求出在真空中磁荷量为P0的正点磁荷的磁场中，距该点磁荷为R1处的磁场强度大小H1。
（2）安培分子电流假说开启了近代磁学，认为磁性源于运动的电荷，科学的发展证实了分子电流由原子内部电子的运动形成。毕奥、萨伐尔等人得出了研究结论：半径为Rx、电流为Ix的环形电流中心处的磁感应强度大小为，其中Kn为已知常量。
a．设氢原子核外电子绕核做圆周运动的轨道半径为r，电子质量为m，电荷量为e，静电力常量为k，求该“分子电流”在圆心处的磁感应强度大小B1。
b．有人用电流观点解释地磁成因：在地球内部的古登堡面附近集结着绕地轴转动的管状电子群，转动的角速度为ω，该电子群形成的电流产生了地磁场。如图所示，为简化问题，假设古登堡面的半径为R，电子均匀分布在距地心R、直径为d的管道内，且dR。试证明：此管状电子群在地心处产生的磁感应强度大小B2 ∝ω 。
答案
1．【正确答案】C
【详解】根据理想气体状态方程，可得，一定质量的理想气体发生等温变化，可知压强与体积成反比，即压强与体积的倒数成正比，图像为过原点的直线，图像斜率为，可知温度越高，图像的斜率越大，由于，C正确，ABD错误。选C。
2．【正确答案】D
【详解】A．由题意可知，这种光子的波长为，A错误；
B．根据，可得，这种光子的动量为，B错误；
C．两束光要想发生干涉现象，要求两种光子的频率相同，所以该光与另一束强度相同、频率为的光相遇时不可以产生光的干涉现象，C错误；
D．根据爱因斯坦的光电效应方程，可得光电效应逸出光电子的最大初动能为，所以用该光照射逸出功为W的金属有电子逸出，则电子的最大初动能为，D正确。选D。
3．【正确答案】C
【详解】A．根据核反应过程中的质量数守恒可得，该聚变的核反应方程为，生成物中是正电子，不是电子，A错误；
B．该聚变反应需要在高温高压条件下发生，所以常温下不容易发生，B错误；
C．根据爱因斯坦的质能方程，可得太阳每秒钟减少的质量为，C正确；
D．目前核电站采用的核燃料是铀核，利用铀核的裂变反应过程中释放的核能，D错误。选C。
4．【正确答案】D
【详解】由于t = 0时波源从平衡位置开始振动，由振动方程可知，波源起振方向沿y轴正方向，且t = T时波的图像应和t = 0时的相同，根据“上坡下，下坡上”可知t = T时的波形图为选项D图。选D。
5．【正确答案】B
【详解】A．加一磁场，磁场方向沿z轴负方向，由左手定则知电子受洛仑兹力的方向沿y轴负方向，电子不会沿z轴向下偏转，A错误；
B．加一磁场，磁场方向沿y轴正方向，由左手定则知电子受洛仑兹力的方向沿z轴负方向，电子沿z轴向下偏转，B正确；
C．加一电场，电场方向沿z轴负方向，电子受电场力沿z轴正方向，电子不会沿z轴向下偏转，C错误；
D．加一电场，电场方向沿y轴正方向，电子受电场力沿y轴负方向，电子不会沿z轴向下偏转，D错误；选B。
6．【正确答案】C
【详解】A．由点电荷的场强可知每个电荷在O点的场强都要大于在a点的场强；且两个点电荷在O点的场强方向相同，在a点的方向不同，根据场强叠加原理，可得，选项A错误；
B．在两点电荷连线上，电场线方向由正电荷指向负电荷，沿着电场线电势降低，所以，选项B错误；
C．电场强度大小关于MN对称，另外，在bc方向上电场强度方向向右，所以电势沿着bc降落，且与O点距离相同处，电势差相等，所以有，选项C正确；
D．在两点电荷连线的中垂线MN上，电场强度方向都是水平向右，电场线方向也都是水平的，根据等势线处处与电场线垂直，所以MN为一条等势线，则，选项D错误。选C。
7．【正确答案】B
【详解】A．在轨道1与在轨道2运行比较，卫星在P点距地球的距离相等，受到的万有引力相等，所以卫星在点的加速度相同，A错误；
B．卫星由轨道1变为轨道2，需要加速，则轨道2的速度要大一些，所以卫星在P点的动量轨道2的大于轨道1的，B正确；
C．卫星在轨道2的不同位置受到的万有引力大小相同，但方向不同，产生的加速度大小相同，方向不同，卫星在轨道的不同位置都具有不同加速度，C错误；
D．轨道1是一个椭圆轨道，又开普勒第二定律可得，卫星离地球越近，速度越大，则卫星在轨道1上除了关于地球对称的位置外，各位置具有不同的动能，选项D错误。选B。
8．【正确答案】C
【详解】AB．电动机不是纯电阻，不能满足欧姆定律；电动机的电压为，电动机的输出功率为，AB错误。
C．电源的输出功率为，C正确；
D．整个电路的热功率为，D错误。选C。
9．【正确答案】D
【详解】A．通入电流时，弹簧各相邻线圈中电流的方向相同，根据同向电流相互吸引可知，它们之间相互吸引，A错误；
B．将a、b端的极性对调，弹簧各相邻线圈中电流的方向仍然相同，它们之间相互吸引，导致弹簧收缩，下端离开水银液面，电路断开，电流消失，弹簧伸长，电路导通，重复上述过程，水银弹簧仍然上下振动，B错误；
C．增大电流，弹簧各相邻线圈之间相互吸引力增大，下端离开水银液面的最大高度一定变大，C错误；
D．结合上面选项分析，弹簧的上下振动与电流的方向无关，用频率合适的交流电，也可使弹簧上下振动，D正确。选D。
10．【正确答案】D
【详解】滑动变阻器R的滑片稍微向上滑动一些，滑动变阻器接入电阻减小，根据 “串反并同”可知，通过灯泡a的电流增大，通过灯泡b的电流减小，通过灯泡c的电流增大，即a灯和c灯变亮，b灯变暗。选D。
11．【正确答案】A
【详解】A．若a中电流方向向外，b中电流方向向里，根据右手螺旋法则可知a在P点的磁场斜向右上方，b在P点的磁场斜向右下方，合成后的合磁场水平向右，选项A正确；
B．若a中电流方向向外，b中电流方向向外，根据右手螺旋法则可知a在P点的磁场斜向右上方，b在P点的磁场斜向左上方，合成后的合磁场竖直向上，选项B错误；
C． a中电流方向向里，b中电流方向向里，根据右手螺旋法则可知a在P点的磁场斜向左下方，b在P点的磁场斜向右下方，合成后的合磁场竖直向下，选项C错误；
D．a中电流方向向里，b中电流方向向外，根据右手螺旋法则可知a在P点的磁场斜向左下方，b在P点的磁场斜向左上方，合成后的合磁场水平向左，选项D错误；选A.
12．【正确答案】A
【详解】AD．根据题图可知，1和3粒子绕转动方向一致，则1和3粒子为电子，2为正电子，电子带负电且顺时针转动，根据左手定则可知磁场方向垂直纸面向里，A正确，D错误；
B．电子在云室中运行，洛伦兹力不做功，而粒子受到云室内填充物质的阻力作用，粒子速度越来越小，B错误；
C．带电粒子若仅在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律可知，解得粒子运动的半径为，根据题图可知轨迹3对应的粒子运动的半径更大，速度更大，粒子运动过程中受到云室内物质的阻力的情况下，此结论也成立，C错误。选A。
13．【正确答案】C
【详解】AB．题意可知水位越高，对压力传感器的压力越大，压力传感器的电阻值越小。控制开关自动开启低水位预警，此时水位较低，压力传感器的电阻值较大，由于a、b两端此时的电压大于，根据串联电路电压分部特点可知，为压力传感器，高水位时压力传感器的电阻值越小，压力传感器两端电压变小， ，AB错误；
CD．根据闭合电路欧姆定律可知，a、b两端的电压为，若定值电阻的阻值越大，当开启低水位预警时a、b两端的电压大于时，压力传感器阻值需要越大，则水位越低；当a、b两端的电压小于时开启高水位预警时，压压力传感器阻值需要越大，则水位越低。C正确，D错误。选C。
14．【正确答案】D
【详解】根据题意可知，由于频率的单位为，质量单位为，长度单位为，拉力的单位，从单位方面分析只有组合才能得到频率的单位，增加一个系数可得公式，现将拉力增大21%，琴弦振动的频率变为，即琴弦振动的频率将增大10%。选D。
15．【正确答案】电荷量；=；0.15；＜
【详解】（1）[1]根据可知i-t图像与对应时间轴所围成的面积表示的物理意义是电荷量。
（2）[2]S1表示电容器充电后所带电荷量，S2表示电容器放电的电荷量，所以S1=S2
（3）[3]该电容器的电容为
（4）[4]由题图乙可知电容器充电瞬间电流比电容器放电瞬间电流大， 且电容器充电瞬间电源电压和放电瞬间电容器两端电压相等，则有，所以
16．【正确答案】 BC/CB 1.48/1.49 BC/CB AC/CA
【详解】（1）①[1]为了完成该实验，需要测量多种数据，需要电路中电阻变化，在电路的两点间可接入的器件是电阻箱或滑动变阻器。选BC。
②[2][3]经过多次测量，他们记录了多组电流表示数和电压表示数，根据闭合回路欧姆定律有，由图像截距可以得出，此干电池的电动势的测量值
内阻的测量值
（2）①[3]AB．第一组内阻的测量值小于真实值，第二组采用安阻法测量，电源内阻的测量值为电源内阻与安培表内阻之和，大于真实值，第二组内阻的测量结果大于第一组的测量结果，A错误，B正确；
C．由AB分析可知，造成这个偏差的原因是实际电流表内阻不能近似为零，C正确；
D．实验小组读取电流表读数时眼睛没有正对表盘，使读数有时候偏大，有时候偏小，这为偶然误差，不会产生上述偏差，D错误。选BC。
②[4]AB．若不考虑电流表的内阻，则有，整理可得，考虑电流表的内阻，则有，整理可得，两表达式对应的截矩相等，即电动势相等，内阻不忽略时斜率大，A正确，B错误；
CD．若不考虑电流表的内阻，则有，考虑电流表的内阻，则有，两种情况斜率相同，截矩不同，考虑电流表内阻时截矩大，C正确，D错误。选AC。
17．【正确答案】(1) (2) (3) mb=2m
【详解】（1）粒子经过电压为U的电场，由动能定理有 ①，可得
（2）粒子通过孔S2进入匀强磁场B做匀速圆周运动，有 ②， ③，联立①②③式可得④
（3）同（2）可得 ⑤，联立④⑤式并代入已知条件可得mb=2m
18．【正确答案】（1），；（2）见解析
【详解】（1）电子在加速电场中加速过程，根据动能定理有，解得v0=，电子在偏转电场中运动的加速度a==，电子在偏转电场中运动的时间t=，电子在偏转电场中偏转距离，联立解得
（2）电子通过偏转电场的时间，代入数据解得，交变电压的周期为，由于t＜T，所以这样计算是合理的
19．【正确答案】（1）U–I图象如图所示：
图象与纵轴交点的坐标值为电源电动势，与横轴交点的坐标值为短路电流
（2）a如图所示：b.
（3）见解析
【详解】（1）U–I图像如图所示，
其中图像与纵轴交点的坐标值为电源电动势，与横轴交点的坐标值为短路电流
（2）a．如图所示
b．电源输出的电功率：，当外电路电阻R=r时，电源输出的电功率最大，为
（3）电动势定义式：
根据能量守恒定律，在图1所示电路中，非静电力做功W产生的电能等于在外电路和内电路产生的电热，即，，本题答案是：（1）U–I图像如图所示，
其中图像与纵轴交点的坐标值为电源电动势，与横轴交点的坐标值为短路电流
（2）a．如图所示，当外电路电阻R=r时，电源输出的电功率最大，为
（3）
20．【正确答案】(1) (2) (3)
【详解】（1）磁场强度H的定义为：放入磁场中某点的检验磁荷所受磁场力的F跟该磁荷的磁荷量P的比值，叫做该点的磁场强度。定义式为 ，磁场中某点磁场强度的方向与正检验磁荷在该点所受的磁场力方向相同。在真空中距正点磁荷为R1处放一磁荷量为P的正检验磁荷，则该检验磁荷所受的磁场力为 ，由磁场强度的定义可得
（2）a．设电子绕核做圆周运动的周期为T，由牛顿定律得 ①， ，等效的“分子电流”大小为 ②，分子电流I在圆心处的磁感应强度大小为 ③，由①②③式联立可得；b．【方法一】设管状电子群的总电荷量为Q，则其转动的周期为④，定向转动所形成的等效电流为 ⑤，管状电流I1在圆心处的磁感应强度大小为 ⑥，由④⑤⑥式联立可得 ，所以 B2 ∝ω
【方法二】由于Rd，管状电子群中电荷绕地轴转动的平均速率为 ⑦，且短时间内电子运动可近似为直线运动，设单位体积内的电子数为n，则内通过管状电流某横截面的总电荷量为 ⑧，管状电流的横截面积为⑨，由电流的定义可得 ⑩，由⑥⑦⑧⑨⑩式联立可得，所以B2 ∝ω
【方法三】设管状电子群中单位长度的电子数为N个，则内通过管状电流某横截面的总电荷量为，由⑥⑦⑩式联立可得，所以 B2 ∝ω
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