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2023-2024学年甘肃省高三上学期1月高考诊断考试 物理试题（含解析）
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这是一份2023-2024学年甘肃省高三上学期1月高考诊断考试 物理试题（含解析），共13页。试卷主要包含了如图甲为汽车的机械式手刹等内容，欢迎下载使用。
注意事项：
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号框涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号框。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分。每小题只有一项符合题目要求，选对的得4分，选错或不选得0分）
1.2023年8月24日，日本政府不顾国际社会的强烈反对，正式向海洋排放福岛第一核电站的核污染水。核污染水中的发生衰变时的核反应方程为，该核反应过程中放出的能量为Q。设的结合能为，的结合能为，X的结合能为，已知光在真空中的传播速度为c，则下列说法正确的是（ ）
A.的比结合能小于的比结合能
B.该核反应过程中放出的能量
C.该核反应过程中的质量亏损可以表示为
D.衰变过程中放出的光子是因为新原子核从高能级向低能级跃迁产生的
2.我国高铁技术全球领先，乘高铁极大节省了出行时间。假设高铁在启动阶段做匀变速直线运动，先后经过站台上的A、B两点，其经过A、B两点的速度分别为v、7v，经过该段的时间为t，则对该高铁的运动过程说法正确的是（ ）
A.前一半位移速度增加3.5v
B.经过AB段中间时刻的速度是5v
C.前一半位移与后一半位移经过的时间之比为
D.前一半时间内通过的位移比后一半时间内通过的位移少2vt
3.我国在太空开发领域走在了世界前列，假设我国航天员乘坐宇宙飞船去探知某未知星球，航天员在星球表面将一物体竖直向上拋出，其运动的速度大小随时间变化的图像如图所示。设地球质量为M，地球表面重力加速度为，已知该星球的半径是地球半径的1.5倍，则该星球的质量为（ ）
A.B.C.D.
4.随着人们对身体健康意识的不断增强，户外旅行、户外运动也较前几年大幅增长。人们使用的智能手机中有一款运动软件，其运动步数的测量原理如图所示，M和N为电容器两极板，M固定，N两端与固定的两轻弹簧连接，只能按图中标识的“前后”方向运动。则手机（ ）
A.若电容器带电量增大，则可能是健身者向前匀速运动时突然减速
B.若电流表示数不为零且保持不变，则健身者做匀速运动
C.若电流由a点流向b点，则健身者突然向前加速
D.若M、N之间的电场强度增大，则健身者向后做匀加速运动
5.如图甲为汽车的机械式手刹（驻车器）系统的结构示意图，结构对称。其原理可简化为乙图，当驻车时拉动手刹拉杆，手刹拉索（不可伸缩）就会拉紧，拉索OB、OC的作用力分别作用于两边轮子的制动器上，从而实现驻车的目的。则以下说法正确的是（ ）
甲乙
A.若汽车处于驻车状态，则拉索OB、OC是拉紧的
B.拉动手刹拉杆时，拉索OB和OC中的拉力一定小于AO上的拉力
C.若保持OB、OC两拉索拉力不变，OB、OC两拉索夹角越小，拉动拉索AO越省力
D.当OB、OC两拉索夹角为时，三根拉索的拉力大小相等
6.2023年12月1日晚，我国多地出现绝美极光，如图甲所示，实际上极光是太阳风和地球磁场相互作用产生的。地磁产生至少有35亿年历史，它通过地球内部延伸到宇宙中，形成地球磁层，这个磁层可以阻挡太阳带电粒子流的侵害，保护地球的大气层和自然生态。如图乙所示，是来自太阳的高能带电粒子流被地磁场俘获后的运动轨迹示意图，忽略引力和带电粒子间的相互作用，以下说法正确的是（ ）
甲乙
A.图甲中的极光现象只能出现在北半球
B.带电粒子在靠近地球北极过程中旋转周期变大
C.带电粒子在靠近地球北极过程中动能增大
D.图乙中所示的带电粒子带负电
7.如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为，原线圈通过灯泡与正弦式交流电源相连，电源电压恒定，副线圈通过导线与灯泡和相连，三个灯泡规格完全相同。三个灯泡都能发光（不考虑灯丝电阻随温度变化的情况），工作中灯丝被烧断，关于灯丝烧断后说法正确的是（ ）
A.灯泡变亮B.灯泡变亮
C.原线圈两端的电压变小D.变压器输入功率不变
二、多项选择题（本题共3小题，每小题5分，共15分。每小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错或不选的得0分）
8.如图所示是一列简谐横波在时刻的波形图，该波正以的速度沿x轴正方向传播。下列说法正确的是（ ）
A.时，处的质点M加速度为零
B.时间内，质点M运动的路程为6m
C.处的质点M的振动方程为
D.若把波源的振动频率加倍，则波速也加倍变成
9.如图所示，直角三角形区域内有方向垂直纸面向里的匀强磁场，，边长为L。两个相同的带正电粒子从A点沿方向分别以不同的速率、的射入。若，且速率为的粒子从边射出，它们在三角形区域内运动的时间。不计粒子所受的重力及粒子间的相互作用，则两个粒子的速率之比的可能为（ ）
A.B.C.D.
10.如图所示，可视为质点、质量为M的物块用长为L的细绳拴接放在转盘上，细绳的另一端固定在通过转盘轴心的竖直杆上，细绳刚好伸直且与竖直方向的夹角为。已知物块与转盘之间的动摩擦因数为，且，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，现让整个装置由静止开始缓慢的加速转动起来。则下列说法正确的是（ ）
A.整个过程中，细绳的拉力不可能为零
B.从开始转动到细绳对物块刚有作用力的过程，转盘对物块所做的功为
C.物块能在转台上随转台一起转动的最大角速度为
D.细绳对物块拉力的瞬时功率始终为零
三、实验题（本题共2小题，共15分）
11.（6分）（1）“测量玻璃的折射率”的实验中，某同学在白纸上放好玻璃砖，和分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图甲所示。在玻璃砖的一侧插上两枚大头针和，用“×”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针和，在插和时，应使_____________。（选填正确选项前的字母）
甲乙
A.插上大头针，使仅挡住的像
B.插上大头针，使挡住的像和的像
C.插上大头针，使挡住和、的像
D.插上大头针，使仅挡住
（2）在用两面平行的玻璃砖测定玻璃折射率的实验中，下列说法正确的是___________。（选填正确选项前的字母）
A.为了减小作图误差，和的距离应适当取大些
B.如果光在界面的入射角大于临界角，光将不会进入玻璃砖
C.不论光以什么角度从射入，经一次折射后到达界面都能射出
（3）另一位同学在“测量玻璃的折射率”实验中，为了防止笔尖碰到玻璃砖面而损伤玻璃砖，该同学画出的玻璃砖界面、如图乙所示。其他操作均正确，该同学测得的折射率与真实值相比____________。（填“偏大”“偏小”或“不变”）
12.（9分）某兴趣小组想测量一节干电池的电动势和内阻。
（1）小张想用多用电表粗测干电池的电动势和内阻，下列说法正确的是_______。（选填正确选项前的字母）
A.多用电表可以粗测电动势，不能粗测内阻
B.多用电表可以粗测内阻，不能粗测电动势
C.多用电表可以粗测电动势和内阻
D.多用电表既不可粗测电动势，也不可粗测内阻
（2）其他同学从实验室找来了器材，设计的电路原理图如图1所示，其中R为电阻箱，为保护电阻，阻值，电流表A的内阻不计。他们改变R的阻值，记下多组R和电流表示数I。小王同学以为纵坐标，以为横坐标，作图处理数据；小李同学以为纵坐标，以I为横坐标，作图处理数据，他们在同一张坐标纸上画出的图线如图2所示。
图1图2
①由图2可知，小王同学绘制的图线是__________（填“a”或“b”），由该图线得到的电源电动势为___________，内阻为____________。
②分析可知，在图1所示电路中，当电阻箱的阻值___________时，电阻箱消耗的电功率最大。
四、计算题（本题共3小题，共42分。把解答写在答题卡上指定的位置，要求写出必要的文字说明、方程式和步骤，只写出最后答案的不能得分）
13.（12分）如图，竖直放置的玻璃管由内半径为、长度为的B管和内半径为r、长度大于的A管组成。管内空气被一段水银柱隔开，初始状态水银柱在两管中的长度均为，B管下方空间气体压强为，A管上方的活塞下表面与水银柱上表面的距离为。现缓慢将活塞向上拉，直到A管中的水银增加一倍，保持该新状态稳定。（A、B管中气体温度保持不变，以为压强单位）求：
（1）新状态下，B管中的气体压强的大小；
（2）活塞向上移动的距离x。
14.（14分）如图所示，正方形导线框、的电阻均为R，边长均为L，质量分别为2m和m，它们分别系在一条跨过两个定滑轮的不可伸长的绝缘轻绳两端，且正方形导线框与定滑轮处于同一竖直平面内。在两导线框之间有一宽度为2L、磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场。初始时，用手托住导线框和，使边距磁场上边界距离为L，边与磁场下边界重合，右侧轻绳处于松弛状态。现由静止释放导线框，当边自由下落到磁场边界时，轻绳刚好绷直，同时瞬间撤去对导线框的约束力。已知边刚进入磁场的速度与刚出磁场时速度相等。不计所有摩擦和空气阻力，重力加速度为g，则从释放导线框到两导线框均离开磁场的过程中。
（1）求边刚进入磁场时的速度大小；
（2）求导线框从开始进入磁场至完全进入磁场所需的时间。
15.（16分）如图所示，质量为、倾角为的光滑斜面放在水平地面上，水平地面段长，斜面与地面平滑连接，物块与段的动摩擦因数。C点右侧、B点的左侧水平面均光滑，质量的光滑圆弧曲面被锁定在水平面上，曲面左端与C点对齐，且与地面等高平滑连接，圆弧半径。质量的物块从斜面上距地面高处由静止释放，在沿圆弧曲面上滑时，设物块和圆心O的连线与竖直方向做夹角为。重力加速度取。求：
（1）物块到达曲面最高点D时，对曲面的压力大小；
（2）如果去掉固定装置，求曲面获得的最大速度；
（3）如果曲面固定，调整物块释放时的初始高度h，使物块恰好能到达曲面上的D点，求沿曲面上滑过程中，当为多少时，固定装置对曲面的水平作用力最大，最大水平作用力为多少。
甘肃省一月份高考诊断考试·物理参考答案
1.选D
核反应中生成物比反应物稳定，又比结合能越大，原子核越稳定，故生成物的比结合能大于反应物的比结合能，A错误；由结合能的定义可得该反应过程中放出的能量，B错误；根据爱因斯坦质能方程可得该核反应过程中的质量亏损，C错误；放射性原子核发生衰变时，产生的新核处于高能级，这时它要向低能级跃迁，并放出光子，D正确。
2.选C
设经过A、B两点中间位置的速度为，则，，联立解得，故在前一半位移速度增加量为，故A错误；匀变速直线运动中，某段时间内中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，则经过段中间时刻的速度是，故B错误；前一半位移内的平均速度，后一半位移内的平均速度，经过前一半位移所用时间，经过后一半位移所用时间，故，故C正确；前一半时间内通过的位移等于这段时间的平均速度乘以时间，故前一半时间内通过的位移，后一半时间内通过的位移，则，故D错误。
3.选B
根据速度-时间图像可知星球表面的重力加速度为，根据，可得星球的质量为，故B正确。
4.选A
健身者向前匀速运动时突然减速，由于惯性N板相对M板向前移动，两极之间距离d减小，根据可知，C增大，根据可知，Q增大，故A正确；匀速运动时加速度为0，电容C不变，故电路中无电流，故B错误；突然向前加速时，由于惯性N板相对M板后移，d增大，C减小，Q减小，所以电容器处于放电状态，电流由b点流向a点，故C错误；保持向后的匀加速运动时，加速度a不变，板间距离不变，所以M、N之间的电场强度不变，故D错误。
5.选A
若汽车处于驻车状态，拉索、的作用力变大，拉索、是拉紧的，故A正确；令，则若保持、两拉索拉力不变，、两拉索夹角越小，合力越大，即拉动拉索越费力，故C错误；拉动手刹拉杆时，由，可得时，，即当、两拉索夹角大于时，拉索上拉力比拉索和中任何一个拉力小，当时，三个力大小相等，故B、D错误。
6.选D
地球的南北半球的中高纬度都有可能出现极光现象，故A错误；南北两极的磁感应强度较强，粒子在运动过程中，由洛伦兹力提供向心力，周期公式，可知，当磁感应强度增大时，周期減小，故B错误；洛伦兹力始终与速度垂直，所以洛伦兹力不做功，动能不变，故C错误；地球的磁场由南向北，根据左手定则可知，粒子带负电，故D正确。
7.选B
灯泡灯丝烧断后，副线圈回路电阻变大，如图所示，根据变压器的等效电阻可知，电阻变大，原线圈电流减小，又变压器的输入功率等于输出功率，所以变压器的输入功率变小。由于输入电流变小，灯泡两端的电压减小，灯泡变暗，原线圈两端电压增大，匝数比不变，故副线圈两端电压增大，所以灯泡变亮，故B正确，A、C、D错误。
8.选AC
波速，由图像知，波长，则周期，根据波的传播方向与波动规律可知，时刻质点M沿y轴正方向运动，运动的时间，可见时质点M在平衡位置，加速度为零，故A正确；质点M的振幅是，在时间内共振动了3个周期，运动的路程是，故B错误；振幅，，质点M的振动方程为，故C正确；机械波在介质中的传播速度由介质本身的性质决定，与波源的振动频率无关，把波源的振动频率加倍，波速不变，故D错误。
9.选AB
速率为的粒子从边射出，根据粒子的运动轨迹以及几何关系可知，该粒子在磁场中运动轨迹对应的圆心角为，当轨迹过C点时，粒子圆周运动的半径最大，根据几何关系可知，有，由于洛伦兹力提供向心力，则有，解得；由于粒子在磁场中运动的周期，令粒子轨迹对应的圆心角为，粒子运动的时间，解得，由于两个粒子在三角形区域内运动的时间，可知速率为的粒子运动轨迹对应的圆心角为，可知速率为的粒子必定从边射出，根据其运动轨迹及几何关系有，由于洛伦兹力提供向心力，则有，解得；结合上述，两个粒子的速率之比，可知，两个粒子的速率之比可能为或。故选A、B。
10.选BD
转盘刚开始转动，细绳未绷紧，细绳的拉力为零，此时静摩擦力提供向心力，设转动到某一角速度时，静摩擦力达到最大值，根据牛顿第二定律有，此时物块线速度大小为，从开始运动到细绳中将要出现拉力过程中，转盘对物块做的功为W，对物块由动能定理，可得，联立解得，故A错误，B正确；当转盘对物块支持力恰好为零时，竖直方向，水平方向，联立解得，所以当物块的角速度增大到时，物块与转台间恰好无相互作用，则物块能在转台上随转台一起转动的最大角速度为，故C错误；由几何关系可知，物块在做圆周运动的过程中受到的绳子的拉力方向与物块运动的方向始终垂直，所以细绳对物块拉力的瞬时功率始终为零，故D正确。
11.解析：（1）大头针、、、理论上都应在同一光路上，所以该同学接下来要完成的必要步骤有：插上大头针，使挡住的像和的像，接着插上大头针，使挡住和、的像。故选B、C。
（2）为了减小作图误差，和的距离应适当取大些，故A正确；全反射必须是光由光密介质射向与光疏介质的交界面时才能发生，所以即使光在界面的入射角大于临界角，光也不会发生全反射，而一定会折射进入玻璃砖，故B错误；根据光路的可逆性可知，光在的入射角为，根据折射定律有，不论光以什么角度从射入，经一次折射后到达界面时的入射角都会小于全反射临界角，所以都能射出，故C正确。
（3）如图所示，实线为实际的光路图，虚线为实验中作出的折射光线，可知作出的折射光线相比实际折射光线沿逆时针转动了一个角度，所以折射角的测量值大于真实值，而由于玻璃砖上表面与平行，所以入射角的测量值等于真实值，因此玻璃砖折射率的测量值比真实值偏小。
答案：（1）BC（2分）（2）AC（2分）（3）偏小（2分）
12.解析：（1）可以使用多用电表的电压挡粗测干电池的电动势，由于多用电表的欧姆挡内有电源，外部电压会干涉读数，故不能用多用电表的电阻挡直接测干电池的内阻，故A正确，B、C、D错误。
（2）①小王同学以为纵坐标，根据闭合电路欧姆定律得，小李同学以为纵坐标，根据闭合电路欧姆定律得，可得小王同学绘制的图线的斜率的绝对值更大，所以小王同学绘制的是图线a。该图线的截距表示电动势，斜率绝对值表示，所以有，，。
②电阻箱消耗的电功率为，
由上式可得，当时，电阻箱消耗的电功率最大。
答案：（1）A（1分）（2）①a（2分）1.5（2分）10（2分）②15（2分）
13.解析：（1）A管内半径为r，B管内半径为2r，则有，，即有（2分）
当A管中水银增加一倍，则有，解得（2分）
即B管中水银减少，根据玻意耳定律可得，
解得。（2分）
（2）初始状态下A管中气柱长度为，气体压强为（1分）
设新状态下A管中气柱长度为，气体压强为（1分）
根据（2分）
由于新状态水银柱上表面恰好位于初始状态活塞下表面处，可知活塞上移的距离为
或（2分）
答案：（1）（2）或
14.解析：（1）由于导线框被外力所约束，所以导线框到达磁场上边界前做自由落体运动，
根据机械能守恒定律可知（2分）
绳子绷直瞬间，对两导线框系统由动量守恒定律可得（2分）
代入数据可得（1分）
即边刚进入磁场的瞬时速度的大小为。（1分）
（2）设导线框完全进入磁场瞬间的速度为，绳子中拉力为T，两导线框在进入磁场的过程中受到的安培力大小都等于，取向下为正方向，对导线框，由动量定理有
（2分）
对线框（2分）
两式联立得（1分）
当两个导线框完全处于磁场中时做匀加速直线运动，因为边刚进入磁场的速度与刚出磁场时速度相等，由能量守恒定律可知（2分）
联立解得。（1分）
答案：（1）（2）
15.解析：（1）物块下滑时，物块与斜面在水平方向满足动量守恒定律，则有（1分）
根据能量守恒定律，（1分）
物块从下滑到斜面最低点运动到D点过程，由动能定理，可得
（1分）
物块到达曲面最高点D时，由牛顿第二定律可得（1分）
联立解得（1分）
由牛顿第三定律可知物块对曲面的压力大小为。（1分）
（2）物块从下滑到斜面最低点运动到C点过程，由动能定理，
可得（1分）
物块与曲面相互作用过程，系统水平方向动量守恒，当物块返回离开曲面时曲面速度最大，
设最大值为，有（1分）
（1分）
联立解得。（1分）
（3）依题意，物块恰好能到达曲面上的D点，由逆向思维可转化成物块从静止开始由D点在曲面上下滑，其过程机械能守恒，有（2分）
物块在P点，根据牛顿第二定律可得（1分）
联立解得（1分）
对曲面受力分析，固定装置对曲面的水平作用力大小为
（1分）
由数学知识可知当为时，具有最大值，为。（1分）
答案：（1）（2）（3）
注意事项：
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号框涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号框。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分。每小题只有一项符合题目要求，选对的得4分，选错或不选得0分）
1.2023年8月24日，日本政府不顾国际社会的强烈反对，正式向海洋排放福岛第一核电站的核污染水。核污染水中的发生衰变时的核反应方程为，该核反应过程中放出的能量为Q。设的结合能为，的结合能为，X的结合能为，已知光在真空中的传播速度为c，则下列说法正确的是（ ）
A.的比结合能小于的比结合能
B.该核反应过程中放出的能量
C.该核反应过程中的质量亏损可以表示为
D.衰变过程中放出的光子是因为新原子核从高能级向低能级跃迁产生的
2.我国高铁技术全球领先，乘高铁极大节省了出行时间。假设高铁在启动阶段做匀变速直线运动，先后经过站台上的A、B两点，其经过A、B两点的速度分别为v、7v，经过该段的时间为t，则对该高铁的运动过程说法正确的是（ ）
A.前一半位移速度增加3.5v
B.经过AB段中间时刻的速度是5v
C.前一半位移与后一半位移经过的时间之比为
D.前一半时间内通过的位移比后一半时间内通过的位移少2vt
3.我国在太空开发领域走在了世界前列，假设我国航天员乘坐宇宙飞船去探知某未知星球，航天员在星球表面将一物体竖直向上拋出，其运动的速度大小随时间变化的图像如图所示。设地球质量为M，地球表面重力加速度为，已知该星球的半径是地球半径的1.5倍，则该星球的质量为（ ）
A.B.C.D.
4.随着人们对身体健康意识的不断增强，户外旅行、户外运动也较前几年大幅增长。人们使用的智能手机中有一款运动软件，其运动步数的测量原理如图所示，M和N为电容器两极板，M固定，N两端与固定的两轻弹簧连接，只能按图中标识的“前后”方向运动。则手机（ ）
A.若电容器带电量增大，则可能是健身者向前匀速运动时突然减速
B.若电流表示数不为零且保持不变，则健身者做匀速运动
C.若电流由a点流向b点，则健身者突然向前加速
D.若M、N之间的电场强度增大，则健身者向后做匀加速运动
5.如图甲为汽车的机械式手刹（驻车器）系统的结构示意图，结构对称。其原理可简化为乙图，当驻车时拉动手刹拉杆，手刹拉索（不可伸缩）就会拉紧，拉索OB、OC的作用力分别作用于两边轮子的制动器上，从而实现驻车的目的。则以下说法正确的是（ ）
甲乙
A.若汽车处于驻车状态，则拉索OB、OC是拉紧的
B.拉动手刹拉杆时，拉索OB和OC中的拉力一定小于AO上的拉力
C.若保持OB、OC两拉索拉力不变，OB、OC两拉索夹角越小，拉动拉索AO越省力
D.当OB、OC两拉索夹角为时，三根拉索的拉力大小相等
6.2023年12月1日晚，我国多地出现绝美极光，如图甲所示，实际上极光是太阳风和地球磁场相互作用产生的。地磁产生至少有35亿年历史，它通过地球内部延伸到宇宙中，形成地球磁层，这个磁层可以阻挡太阳带电粒子流的侵害，保护地球的大气层和自然生态。如图乙所示，是来自太阳的高能带电粒子流被地磁场俘获后的运动轨迹示意图，忽略引力和带电粒子间的相互作用，以下说法正确的是（ ）
甲乙
A.图甲中的极光现象只能出现在北半球
B.带电粒子在靠近地球北极过程中旋转周期变大
C.带电粒子在靠近地球北极过程中动能增大
D.图乙中所示的带电粒子带负电
7.如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为，原线圈通过灯泡与正弦式交流电源相连，电源电压恒定，副线圈通过导线与灯泡和相连，三个灯泡规格完全相同。三个灯泡都能发光（不考虑灯丝电阻随温度变化的情况），工作中灯丝被烧断，关于灯丝烧断后说法正确的是（ ）
A.灯泡变亮B.灯泡变亮
C.原线圈两端的电压变小D.变压器输入功率不变
二、多项选择题（本题共3小题，每小题5分，共15分。每小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错或不选的得0分）
8.如图所示是一列简谐横波在时刻的波形图，该波正以的速度沿x轴正方向传播。下列说法正确的是（ ）
A.时，处的质点M加速度为零
B.时间内，质点M运动的路程为6m
C.处的质点M的振动方程为
D.若把波源的振动频率加倍，则波速也加倍变成
9.如图所示，直角三角形区域内有方向垂直纸面向里的匀强磁场，，边长为L。两个相同的带正电粒子从A点沿方向分别以不同的速率、的射入。若，且速率为的粒子从边射出，它们在三角形区域内运动的时间。不计粒子所受的重力及粒子间的相互作用，则两个粒子的速率之比的可能为（ ）
A.B.C.D.
10.如图所示，可视为质点、质量为M的物块用长为L的细绳拴接放在转盘上，细绳的另一端固定在通过转盘轴心的竖直杆上，细绳刚好伸直且与竖直方向的夹角为。已知物块与转盘之间的动摩擦因数为，且，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，现让整个装置由静止开始缓慢的加速转动起来。则下列说法正确的是（ ）
A.整个过程中，细绳的拉力不可能为零
B.从开始转动到细绳对物块刚有作用力的过程，转盘对物块所做的功为
C.物块能在转台上随转台一起转动的最大角速度为
D.细绳对物块拉力的瞬时功率始终为零
三、实验题（本题共2小题，共15分）
11.（6分）（1）“测量玻璃的折射率”的实验中，某同学在白纸上放好玻璃砖，和分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图甲所示。在玻璃砖的一侧插上两枚大头针和，用“×”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针和，在插和时，应使_____________。（选填正确选项前的字母）
甲乙
A.插上大头针，使仅挡住的像
B.插上大头针，使挡住的像和的像
C.插上大头针，使挡住和、的像
D.插上大头针，使仅挡住
（2）在用两面平行的玻璃砖测定玻璃折射率的实验中，下列说法正确的是___________。（选填正确选项前的字母）
A.为了减小作图误差，和的距离应适当取大些
B.如果光在界面的入射角大于临界角，光将不会进入玻璃砖
C.不论光以什么角度从射入，经一次折射后到达界面都能射出
（3）另一位同学在“测量玻璃的折射率”实验中，为了防止笔尖碰到玻璃砖面而损伤玻璃砖，该同学画出的玻璃砖界面、如图乙所示。其他操作均正确，该同学测得的折射率与真实值相比____________。（填“偏大”“偏小”或“不变”）
12.（9分）某兴趣小组想测量一节干电池的电动势和内阻。
（1）小张想用多用电表粗测干电池的电动势和内阻，下列说法正确的是_______。（选填正确选项前的字母）
A.多用电表可以粗测电动势，不能粗测内阻
B.多用电表可以粗测内阻，不能粗测电动势
C.多用电表可以粗测电动势和内阻
D.多用电表既不可粗测电动势，也不可粗测内阻
（2）其他同学从实验室找来了器材，设计的电路原理图如图1所示，其中R为电阻箱，为保护电阻，阻值，电流表A的内阻不计。他们改变R的阻值，记下多组R和电流表示数I。小王同学以为纵坐标，以为横坐标，作图处理数据；小李同学以为纵坐标，以I为横坐标，作图处理数据，他们在同一张坐标纸上画出的图线如图2所示。
图1图2
①由图2可知，小王同学绘制的图线是__________（填“a”或“b”），由该图线得到的电源电动势为___________，内阻为____________。
②分析可知，在图1所示电路中，当电阻箱的阻值___________时，电阻箱消耗的电功率最大。
四、计算题（本题共3小题，共42分。把解答写在答题卡上指定的位置，要求写出必要的文字说明、方程式和步骤，只写出最后答案的不能得分）
13.（12分）如图，竖直放置的玻璃管由内半径为、长度为的B管和内半径为r、长度大于的A管组成。管内空气被一段水银柱隔开，初始状态水银柱在两管中的长度均为，B管下方空间气体压强为，A管上方的活塞下表面与水银柱上表面的距离为。现缓慢将活塞向上拉，直到A管中的水银增加一倍，保持该新状态稳定。（A、B管中气体温度保持不变，以为压强单位）求：
（1）新状态下，B管中的气体压强的大小；
（2）活塞向上移动的距离x。
14.（14分）如图所示，正方形导线框、的电阻均为R，边长均为L，质量分别为2m和m，它们分别系在一条跨过两个定滑轮的不可伸长的绝缘轻绳两端，且正方形导线框与定滑轮处于同一竖直平面内。在两导线框之间有一宽度为2L、磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场。初始时，用手托住导线框和，使边距磁场上边界距离为L，边与磁场下边界重合，右侧轻绳处于松弛状态。现由静止释放导线框，当边自由下落到磁场边界时，轻绳刚好绷直，同时瞬间撤去对导线框的约束力。已知边刚进入磁场的速度与刚出磁场时速度相等。不计所有摩擦和空气阻力，重力加速度为g，则从释放导线框到两导线框均离开磁场的过程中。
（1）求边刚进入磁场时的速度大小；
（2）求导线框从开始进入磁场至完全进入磁场所需的时间。
15.（16分）如图所示，质量为、倾角为的光滑斜面放在水平地面上，水平地面段长，斜面与地面平滑连接，物块与段的动摩擦因数。C点右侧、B点的左侧水平面均光滑，质量的光滑圆弧曲面被锁定在水平面上，曲面左端与C点对齐，且与地面等高平滑连接，圆弧半径。质量的物块从斜面上距地面高处由静止释放，在沿圆弧曲面上滑时，设物块和圆心O的连线与竖直方向做夹角为。重力加速度取。求：
（1）物块到达曲面最高点D时，对曲面的压力大小；
（2）如果去掉固定装置，求曲面获得的最大速度；
（3）如果曲面固定，调整物块释放时的初始高度h，使物块恰好能到达曲面上的D点，求沿曲面上滑过程中，当为多少时，固定装置对曲面的水平作用力最大，最大水平作用力为多少。
甘肃省一月份高考诊断考试·物理参考答案
1.选D
核反应中生成物比反应物稳定，又比结合能越大，原子核越稳定，故生成物的比结合能大于反应物的比结合能，A错误；由结合能的定义可得该反应过程中放出的能量，B错误；根据爱因斯坦质能方程可得该核反应过程中的质量亏损，C错误；放射性原子核发生衰变时，产生的新核处于高能级，这时它要向低能级跃迁，并放出光子，D正确。
2.选C
设经过A、B两点中间位置的速度为，则，，联立解得，故在前一半位移速度增加量为，故A错误；匀变速直线运动中，某段时间内中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，则经过段中间时刻的速度是，故B错误；前一半位移内的平均速度，后一半位移内的平均速度，经过前一半位移所用时间，经过后一半位移所用时间，故，故C正确；前一半时间内通过的位移等于这段时间的平均速度乘以时间，故前一半时间内通过的位移，后一半时间内通过的位移，则，故D错误。
3.选B
根据速度-时间图像可知星球表面的重力加速度为，根据，可得星球的质量为，故B正确。
4.选A
健身者向前匀速运动时突然减速，由于惯性N板相对M板向前移动，两极之间距离d减小，根据可知，C增大，根据可知，Q增大，故A正确；匀速运动时加速度为0，电容C不变，故电路中无电流，故B错误；突然向前加速时，由于惯性N板相对M板后移，d增大，C减小，Q减小，所以电容器处于放电状态，电流由b点流向a点，故C错误；保持向后的匀加速运动时，加速度a不变，板间距离不变，所以M、N之间的电场强度不变，故D错误。
5.选A
若汽车处于驻车状态，拉索、的作用力变大，拉索、是拉紧的，故A正确；令，则若保持、两拉索拉力不变，、两拉索夹角越小，合力越大，即拉动拉索越费力，故C错误；拉动手刹拉杆时，由，可得时，，即当、两拉索夹角大于时，拉索上拉力比拉索和中任何一个拉力小，当时，三个力大小相等，故B、D错误。
6.选D
地球的南北半球的中高纬度都有可能出现极光现象，故A错误；南北两极的磁感应强度较强，粒子在运动过程中，由洛伦兹力提供向心力，周期公式，可知，当磁感应强度增大时，周期減小，故B错误；洛伦兹力始终与速度垂直，所以洛伦兹力不做功，动能不变，故C错误；地球的磁场由南向北，根据左手定则可知，粒子带负电，故D正确。
7.选B
灯泡灯丝烧断后，副线圈回路电阻变大，如图所示，根据变压器的等效电阻可知，电阻变大，原线圈电流减小，又变压器的输入功率等于输出功率，所以变压器的输入功率变小。由于输入电流变小，灯泡两端的电压减小，灯泡变暗，原线圈两端电压增大，匝数比不变，故副线圈两端电压增大，所以灯泡变亮，故B正确，A、C、D错误。
8.选AC
波速，由图像知，波长，则周期，根据波的传播方向与波动规律可知，时刻质点M沿y轴正方向运动，运动的时间，可见时质点M在平衡位置，加速度为零，故A正确；质点M的振幅是，在时间内共振动了3个周期，运动的路程是，故B错误；振幅，，质点M的振动方程为，故C正确；机械波在介质中的传播速度由介质本身的性质决定，与波源的振动频率无关，把波源的振动频率加倍，波速不变，故D错误。
9.选AB
速率为的粒子从边射出，根据粒子的运动轨迹以及几何关系可知，该粒子在磁场中运动轨迹对应的圆心角为，当轨迹过C点时，粒子圆周运动的半径最大，根据几何关系可知，有，由于洛伦兹力提供向心力，则有，解得；由于粒子在磁场中运动的周期，令粒子轨迹对应的圆心角为，粒子运动的时间，解得，由于两个粒子在三角形区域内运动的时间，可知速率为的粒子运动轨迹对应的圆心角为，可知速率为的粒子必定从边射出，根据其运动轨迹及几何关系有，由于洛伦兹力提供向心力，则有，解得；结合上述，两个粒子的速率之比，可知，两个粒子的速率之比可能为或。故选A、B。
10.选BD
转盘刚开始转动，细绳未绷紧，细绳的拉力为零，此时静摩擦力提供向心力，设转动到某一角速度时，静摩擦力达到最大值，根据牛顿第二定律有，此时物块线速度大小为，从开始运动到细绳中将要出现拉力过程中，转盘对物块做的功为W，对物块由动能定理，可得，联立解得，故A错误，B正确；当转盘对物块支持力恰好为零时，竖直方向，水平方向，联立解得，所以当物块的角速度增大到时，物块与转台间恰好无相互作用，则物块能在转台上随转台一起转动的最大角速度为，故C错误；由几何关系可知，物块在做圆周运动的过程中受到的绳子的拉力方向与物块运动的方向始终垂直，所以细绳对物块拉力的瞬时功率始终为零，故D正确。
11.解析：（1）大头针、、、理论上都应在同一光路上，所以该同学接下来要完成的必要步骤有：插上大头针，使挡住的像和的像，接着插上大头针，使挡住和、的像。故选B、C。
（2）为了减小作图误差，和的距离应适当取大些，故A正确；全反射必须是光由光密介质射向与光疏介质的交界面时才能发生，所以即使光在界面的入射角大于临界角，光也不会发生全反射，而一定会折射进入玻璃砖，故B错误；根据光路的可逆性可知，光在的入射角为，根据折射定律有，不论光以什么角度从射入，经一次折射后到达界面时的入射角都会小于全反射临界角，所以都能射出，故C正确。
（3）如图所示，实线为实际的光路图，虚线为实验中作出的折射光线，可知作出的折射光线相比实际折射光线沿逆时针转动了一个角度，所以折射角的测量值大于真实值，而由于玻璃砖上表面与平行，所以入射角的测量值等于真实值，因此玻璃砖折射率的测量值比真实值偏小。
答案：（1）BC（2分）（2）AC（2分）（3）偏小（2分）
12.解析：（1）可以使用多用电表的电压挡粗测干电池的电动势，由于多用电表的欧姆挡内有电源，外部电压会干涉读数，故不能用多用电表的电阻挡直接测干电池的内阻，故A正确，B、C、D错误。
（2）①小王同学以为纵坐标，根据闭合电路欧姆定律得，小李同学以为纵坐标，根据闭合电路欧姆定律得，可得小王同学绘制的图线的斜率的绝对值更大，所以小王同学绘制的是图线a。该图线的截距表示电动势，斜率绝对值表示，所以有，，。
②电阻箱消耗的电功率为，
由上式可得，当时，电阻箱消耗的电功率最大。
答案：（1）A（1分）（2）①a（2分）1.5（2分）10（2分）②15（2分）
13.解析：（1）A管内半径为r，B管内半径为2r，则有，，即有（2分）
当A管中水银增加一倍，则有，解得（2分）
即B管中水银减少，根据玻意耳定律可得，
解得。（2分）
（2）初始状态下A管中气柱长度为，气体压强为（1分）
设新状态下A管中气柱长度为，气体压强为（1分）
根据（2分）
由于新状态水银柱上表面恰好位于初始状态活塞下表面处，可知活塞上移的距离为
或（2分）
答案：（1）（2）或
14.解析：（1）由于导线框被外力所约束，所以导线框到达磁场上边界前做自由落体运动，
根据机械能守恒定律可知（2分）
绳子绷直瞬间，对两导线框系统由动量守恒定律可得（2分）
代入数据可得（1分）
即边刚进入磁场的瞬时速度的大小为。（1分）
（2）设导线框完全进入磁场瞬间的速度为，绳子中拉力为T，两导线框在进入磁场的过程中受到的安培力大小都等于，取向下为正方向，对导线框，由动量定理有
（2分）
对线框（2分）
两式联立得（1分）
当两个导线框完全处于磁场中时做匀加速直线运动，因为边刚进入磁场的速度与刚出磁场时速度相等，由能量守恒定律可知（2分）
联立解得。（1分）
答案：（1）（2）
15.解析：（1）物块下滑时，物块与斜面在水平方向满足动量守恒定律，则有（1分）
根据能量守恒定律，（1分）
物块从下滑到斜面最低点运动到D点过程，由动能定理，可得
（1分）
物块到达曲面最高点D时，由牛顿第二定律可得（1分）
联立解得（1分）
由牛顿第三定律可知物块对曲面的压力大小为。（1分）
（2）物块从下滑到斜面最低点运动到C点过程，由动能定理，
可得（1分）
物块与曲面相互作用过程，系统水平方向动量守恒，当物块返回离开曲面时曲面速度最大，
设最大值为，有（1分）
（1分）
联立解得。（1分）
（3）依题意，物块恰好能到达曲面上的D点，由逆向思维可转化成物块从静止开始由D点在曲面上下滑，其过程机械能守恒，有（2分）
物块在P点，根据牛顿第二定律可得（1分）
联立解得（1分）
对曲面受力分析，固定装置对曲面的水平作用力大小为
（1分）
由数学知识可知当为时，具有最大值，为。（1分）
答案：（1）（2）（3）
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