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2024重庆市主城区高三上学期第一次学业质量检测试题物理含解析
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这是一份2024重庆市主城区高三上学期第一次学业质量检测试题物理含解析，共27页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
第Ⅰ卷选择题
一、选择题：共43分
（一）单项选择题：共7题，每题4分，共28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. 如图，质量为m的手机放置在支架斜面上，斜面与水平面的夹角为θ。重力加速度为g，手机始终保持静止状态。则（ ）
A. 手机对支架的压力大小为mg，方向垂直于斜面向下
B. 手机受到的摩擦力大小为mgsinθ，方向沿斜面向上
C. 若θ增大，则支架对手机的摩擦力随之减小
D. 若θ增大，则支架对手机的支持力保持不变
2. 在一次军事演习中，一伞兵从悬停在高空的直升机中以初速度为零落下，在空中沿竖直方向运动的v-t图像如图。则伞兵在（ ）
A. 0~10s内位移大小50m
B. 10s~15s内加速度逐渐增大
C. 0~10s内所受阻力逐渐增大
D. 10s~15s内所受阻力逐渐增大
3. 如图甲，抛秧种水稻与插秧种水稻不同，它是直接将秧苗抛种在田里，比插秧更省时，更轻快。如图乙，在同一竖直面内，两位村民分别以初速度va和vb，分别将两棵质量相同视为质点的秧苗a、b分别从高度为h1和h2的（h1>h2）两点沿水平方向同时抛出，均落到与两抛出点水平距离相等的P点。若不计空气阻力，则（ ）
A. 落地时a的重力瞬时功率小于b的重力瞬时功率
B. 溶地时a的速度与水平方向夹角比b大
C. a、b两秧苗的落地时间之比为va：vb
D. a、b两秧苗的竖直高度之比为vb：va
4. 如图甲为一列简谐横波在t=0.2s时的波形图，如图乙为该波上A质点的振动图像。则（ ）
A. 这列波的波速为5m/s
B. 这列波沿x轴正向传播
C. 若此波遇到另一列简谐波并发生稳定的干涉现象，则所遇到的波的频率为25Hz
D. 若该波遇到一障碍物能发生明显的衍射现象，则该障碍物的尺寸可能为20cm
5. 北斗系统主要由离地面高度约为6R（R为地球半径）的同步轨道卫星和离地面高度约为3R的中轨道卫星组成，已知地球表面重力加速度为g，忽略地球自转。则（ ）
A. 中轨道卫星的向心加速度约为
B. 中轨道卫星的运行周期为12小时
C. 同步轨道卫星的角速度大于中轨道卫星的角速度
D. 因为同步轨道卫星的速度小于中轨道卫星的速度，所以卫星从中轨道变轨到同步轨道，需向前方喷气减速
6. 如图，abcd四边形闭合线框，a、c、d三点分别在三个正交轴上，坐标值均等于L，ab边与x轴平行，整个空间处于平行于+y方向竖直向上的匀强磁场中，通入电流I方向如图所示。则关于四边形的四条边所受到的安培力的大小（ ）
A. ab边与bc边受到的安培力大小相等
B. cd边受到的安培为最大
C. cd边与ad边受到的安培力大小相等
D. ad边受到的安培力最大
7. 地磁场对宇宙高能粒子有偏转的作用，从而保护了地球的生态环境。赤道平面的地磁场简化为如图，O为地球球心、R为地球半径，地磁场只分布在半径为R和2R的两边界之间的圆环区域内，磁感应强度大小均为B，方向垂直纸面向里。假设均匀分布的带正电高能粒子以相同速度垂直MN沿赤道平面射向地球。已知粒子质量均为m。电荷量均为q。不计粒子的重力及相互作用力。则（ ）
A. 粒子无论速率多大均无法到达MN右侧地面
B. 若粒子速率为，正对着O处入射的粒子恰好可以到达地面
C. 若粒子速率小于，入射到磁场的粒子可到达地面
D. 若粒子速率为，入射到磁场的粒子恰能覆盖MN右侧地面一半的区域
（二）多项选择题；共3题，每题5分，共15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5分，选对但不全的得3分，有错选的得0分。
8. 在同一片半导体基片上，分别制造P型半导体和N型半导体，经过载流子（电子）的扩散作用在交界面形成PN结。如图，N型区中的电子会进入P型区内，从而使N型区一侧带正电，P型区一侧带负电，稳定后两块半导体之间产生内建电场，形成耗尽层（阴影部分）。关于耗尽层，则（ ）
A. 耗尽层中，N型区电势低于P型区
B 耗尽层中，N型区电势高于P型区
C. 电子由N型区进入P型区，电势能减小
D. 电子由N型区进入P型区，电势能增大
9. 物理课上，老师在讲台上演示了滑块碰撞实验，桌面长L=1m，在中央处放置一滑块A，从桌边处给另一滑块B一初速度，两滑块发生弹性正碰，碰撞时间极短，碰后两滑块恰好都停在桌子两边沿，设两滑块的运动方向沿桌长边方向且在一条直线上（俯视图如图），滑块可视为质点，两滑块与桌面间的动摩擦因数μ=0.2，g取10m/s2。则（ ）
A. 滑块A与滑块B质量之比为1:3
B. 碰撞后两滑块在滑动过程中摩擦力的冲量大小相等
C. 滑块B的初速度大小为m/s
D. 若滑块A的质量为3kg，整个过程中两滑块与桌面间因摩擦产生的内能为5J
10. 如图，在竖直平面内有水平向左的匀强电场，在匀强电场中有一根长为L的绝缘细线，细线一端固定在O点，另一端系一质量为m的带电小球。小球静止时细线与竖直方向成θ角，此时让小球获得初速度且恰能绕O点在竖直平面内做圆周运动，重力加速度为g。则（ ）
A. 匀强电场的电场强度大小为
B. 小球获得初速度的大小为
C. 小球从初始位置运动至轨迹的最左端减少的机械能为
D. 小球从初始位置在竖直平面内顺时针运动一周的过程中，其电势能先减小后增大
二、非选择题：共5题，共57分
11. 如图甲所示，某同学设计了验证碰撞中的动量守恒实验：在O点固定一拉力传感器，可测量细绳中的拉力大小。一根轻质、柔软、不可伸长的细线一端系一个质量为的小球a，另一端系在传感器上O点，悬点到小球球心的距离为l。在O点正下方的水平桌面上静止放置一个中心与a球等高、质量为的片状橡皮泥b。将小球a拉起一定的偏角后由静止释放，在最低点处与橡皮泥b发生碰撞，碰后粘在一起向左摆动。此过程采集到的拉力F随时间t变化关系如图乙所示。不考虑a、b形状变化所产生的影响，当地的重力加速度大小为g。
（1）小球a碰前瞬间的速度________；
（2）若本实验中满足关系式________，则可得到结论：碰撞过程中，a、b组成系统在水平方向上动量守恒；
（3）本实验由于碰撞损失的机械能为________。
12. 在学习测定电源的电动势和内阻的实验时。小明同学查阅资料发现一种方法，并做出如下探究：
（1）如图甲，E是电源电动势可以逐渐调节的可变电源，闭合开关，调节E，当灵敏电流计示数为_____时，待测电源的电动势与可变电源此时的电动势相等。
（2）小明想用此方法测某待测电源的电动势和内阻，但实验室没有可变电源，于是他和小组同学利用学校的器材设计了如图乙的实验电路图，小组同学关于图中M、N两个位置该放什么仪表起了争议，你认为正确的是_____。
A．M电流传感器，N是电压传感器 B．M是电压传感器，N是电流传感器
（3）为了测出待测电源电动势Ex和内阻r，小组同学进行了进一步的探讨，设计了如图丙的实验电路图。同学们先断开K2、闭合K和K1，调节滑动变阻器使N表示数为零时，M表的示数为m。然后闭合开关K2，再次调节滑动变阻器使N表示数为零，M表示数为，P处电流表示数为n，则Ex=_____、r=_____（结果用m、、n表示）
13. 如图，光滑圆槽的半径L远大于小球运动的弧长。甲、乙、丙三小球（均可视为质点）同时由静止释放，开始时乙球的位置B低于甲球位置A，甲球与圆偿圆心连线和竖直方向夹角为θ，丙球释放位置C为圆槽的圆心，Q为圆槽最低点；重力加速度为g。若甲、乙、丙三球不相碰，求：
（1）求甲球运动到O点速度大小；
（2）通过计算分析，甲乙丙三球谁先第一次到达O点；
（3）若单独释放甲球从降放到第15次经过O点所经历的时间。
14. 某些肿瘤可以用“质子疗法”进行治疗。在这种疗法中，质子先被加速到具有较高的能量，然后被引向轰击肿瘤，如图。来自质子源的质子（初速度为零）经加速电场加速后，沿图中四分之一圆弧虚线通过辐向电场，再从P点竖直向上进入存在水平向右的匀强电场的圆形区域，最终轰击处在圆上Q点的肿瘤细胞。已知四分之一圆弧虚线处的场强大小为，方向沿半径指向圆心O，圆O′与OP相切于P点，，圆形区域的半径为R，Q点位于OP上方处，质子质量为m、电量为e．不计质子重力和质子间相互作用，求：
（1）质子在P点处的速度大小v；
（2）加速电场加速电压U；
（3）圆形区域中匀强电场的场强大小。
15. 如图，一圆心角为60°、半径为1.2m的光滑圆弧轨道固定在光滑水平轨道上，一表面与圆弧右端相切质量m=1kg的长木板A与圆弧轨道接触不粘连，在A右侧放着多个质量均为2m的滑块（视为质点）。开始时A和滑块均静止。左侧光滑平台上有两个可视为质点的物块B、C，mB=3mC=3m，B、C用细线拴连使轻弹簧处于压缩状态，此时弹簧弹性势能为6J，B、C与弹簧不粘连。现将细线烧断，B、C被弹簧弹开，物块B与弹簧分离后从平台飞出，恰好从圆弧轨道左端沿切线方向滑入，一段时间后滑上A。当A、B刚共速时，A恰好与滑块1发生第1次碰撞。一段时间后，A、B再次共速时，A恰好与滑块1发生第2次碰撞，此后A、B共速时，A总是恰好与滑块1发生碰撞；最终物块B恰好没从A上滑落，若A与B之间的动摩擦因数μ=0.2，重力加速度为g=10m/s2，所有碰撞均为弹性碰撞，且每次碰撞时间极短。求：
（1）物块B刚滑上A时的速度大小；
（2）最终所有滑块获得的总动能Ek；
（3）A全过程运动的总位移xA。
重庆市高2024届（三上）学业质量调研抽测（第一次）物理试卷
（物理试题卷共6页，考试时间75分钟，满分100分）
第Ⅰ卷选择题
一、选择题：共43分
（一）单项选择题：共7题，每题4分，共28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. 如图，质量为m的手机放置在支架斜面上，斜面与水平面的夹角为θ。重力加速度为g，手机始终保持静止状态。则（ ）
A. 手机对支架的压力大小为mg，方向垂直于斜面向下
B. 手机受到的摩擦力大小为mgsinθ，方向沿斜面向上
C. 若θ增大，则支架对手机的摩擦力随之减小
D. 若θ增大，则支架对手机的支持力保持不变
【答案】B
【解析】
【详解】AB．手机处于静止状态，对手机受力分析，设手机受到的支持力为，摩擦力为，根据共点力平衡条件有
根据牛顿第三定律可知手机对支架的压力大小与手机受到的支持力大小相等，为，方向垂直于斜面向下 。手机受到的摩擦力大小为，方向沿斜面向上，故A错误，B正确；
C．由
可知若增大，增大，则支架对手机的摩擦力随之增大，故C错误；
D．由
若θ增大，减小，则支架对手机的支持力减小。故D错误。
故选B。
2. 在一次军事演习中，一伞兵从悬停在高空的直升机中以初速度为零落下，在空中沿竖直方向运动的v-t图像如图。则伞兵在（ ）
A. 0~10s内位移大小为50m
B. 10s~15s内加速度逐渐增大
C. 0~10s内所受阻力逐渐增大
D. 10s~15s内所受阻力逐渐增大
【答案】C
【解析】
【详解】A．0~10s内图线与横轴所围区域的面积大于50m，即位移大于50m，故A错误；
C．由图可知，0~10s内图线切线斜率减小，即伞兵的加速度逐渐减小，根据牛顿第二定律有
加速度减小，则阻力增大，故C正确；
BD．10s~15s内伞兵向下减速，图线切线的斜率减小，加速度逐渐减小，根据牛顿第二定律
加速度减小，则阻力减小，故BD错误。
故选C。
3. 如图甲，抛秧种水稻与插秧种水稻不同，它是直接将秧苗抛种在田里，比插秧更省时，更轻快。如图乙，在同一竖直面内，两位村民分别以初速度va和vb，分别将两棵质量相同视为质点的秧苗a、b分别从高度为h1和h2的（h1>h2）两点沿水平方向同时抛出，均落到与两抛出点水平距离相等的P点。若不计空气阻力，则（ ）
A. 落地时a的重力瞬时功率小于b的重力瞬时功率
B. 溶地时a的速度与水平方向夹角比b大
C. a、b两秧苗的落地时间之比为va：vb
D. a、b两秧苗的竖直高度之比为vb：va
【答案】B
【解析】
【详解】A．a与b的重力相等，因h1>h2，所以落地时a球的竖直速度大于b球的竖直速度，根据P=Fv可知，落地时a的重力瞬时功率大于b的重力瞬时功率，A错误；
B．设速度与水平方向夹角为，则
因为h1>h2，所以
，
因为a、b水平位移相等，所以
所以
则溶地时a的速度与水平方向夹角比b大，B正确；
C．因为，所以
故C错误；
D．根据可知
故D错误；
故选B。
4. 如图甲为一列简谐横波在t=0.2s时的波形图，如图乙为该波上A质点的振动图像。则（ ）
A. 这列波的波速为5m/s
B. 这列波沿x轴正向传播
C. 若此波遇到另一列简谐波并发生稳定的干涉现象，则所遇到的波的频率为25Hz
D. 若该波遇到一障碍物能发生明显的衍射现象，则该障碍物的尺寸可能为20cm
【答案】D
【解析】
【详解】A．由图可知，波长为0.2m，周期为0.4s，则
故A错误；
B．由振动图像可得，02s时质点A处于平衡位置且向上运动，根据“上下坡法”可得，波沿x轴负方向传播，故B错误；
C．若两列波能发生稳定的干涉现象，其频率相同，根据周期与频率的关系
故C错误；
D．当障碍物的尺寸和波长相比相差不多或者比波长更小时，即可以发生明显衍射，所以该障碍物的尺寸可能为20cm，故D正确。
故选D。
5. 北斗系统主要由离地面高度约为6R（R为地球半径）的同步轨道卫星和离地面高度约为3R的中轨道卫星组成，已知地球表面重力加速度为g，忽略地球自转。则（ ）
A. 中轨道卫星的向心加速度约为
B. 中轨道卫星的运行周期为12小时
C. 同步轨道卫星的角速度大于中轨道卫星的角速度
D. 因为同步轨道卫星的速度小于中轨道卫星的速度，所以卫星从中轨道变轨到同步轨道，需向前方喷气减速
【答案】A
【解析】
【详解】A．设M表示地球的质量，在地球表面质量为m的物体，有
中圆轨道卫星由万有引力提供向心力
联立可得中圆轨道卫星向心加速度约为
故A正确；
B．设M表示地球的质量，m表示卫星的质量，根据万有引力提供向心力有
可得
则有
已知，解得
故B错误；
C．根据万有引力提供向心力有
解得
因为同步轨道卫星轨道半径大于中轨道卫星轨道半径，所以同步轨道卫星的角速度小于中轨道卫星的角速度，故C错误；
D．因为同步轨道卫星的轨道半径大于中圆轨道卫星的轨道半径，所以卫星从中圆轨道变轨到同步轨道，需向后方喷气加速做离心运动，故D错误。
故选A。
6. 如图，abcd四边形闭合线框，a、c、d三点分别在三个正交轴上，坐标值均等于L，ab边与x轴平行，整个空间处于平行于+y方向竖直向上的匀强磁场中，通入电流I方向如图所示。则关于四边形的四条边所受到的安培力的大小（ ）
A. ab边与bc边受到的安培力大小相等
B. cd边受到的安培为最大
C. cd边与ad边受到的安培力大小相等
D. ad边受到的安培力最大
【答案】B
【解析】
【详解】根据题意可知由于边与磁场方向垂直，则边受到的安培力大小为
由于边与磁场方向平行，可知边没有受到安培力的作用，即
边与竖直方向夹角为，则边受到的安培力大小为
边与磁场方向垂直，且长度最长，故边受安培力的作用最大，并且大小为
BD．根据分析可知边所受安培力最大。故B正确，D错误；
AC．根据分析可知各边安培力大小关系为
故AC错误。
故选B。
7. 地磁场对宇宙高能粒子有偏转的作用，从而保护了地球的生态环境。赤道平面的地磁场简化为如图，O为地球球心、R为地球半径，地磁场只分布在半径为R和2R的两边界之间的圆环区域内，磁感应强度大小均为B，方向垂直纸面向里。假设均匀分布的带正电高能粒子以相同速度垂直MN沿赤道平面射向地球。已知粒子质量均为m。电荷量均为q。不计粒子的重力及相互作用力。则（ ）
A. 粒子无论速率多大均无法到达MN右侧地面
B. 若粒子速率为，正对着O处入射的粒子恰好可以到达地面
C. 若粒子速率小于，入射到磁场的粒子可到达地面
D. 若粒子速率为，入射到磁场的粒子恰能覆盖MN右侧地面一半的区域
【答案】D
【解析】
【详解】A．射入方向在地球下表面以下的粒子，只要速率合适，粒子可到达MN右侧地面，故A错误；
B．若粒子的速率为，则粒子在磁场中由洛伦兹力提供向心力，有
解得
若粒子正对着O处入射，且恰好可以到达地面，其轨迹如图所示
设该轨迹半径为，由几何关系可得
解得
故B错误；
C．若粒子的速率为，则粒子在磁场中由洛伦兹力提供向心力，有
解得
由B选项分析可知，若粒子速率等于时，入射到磁场的粒子均不可以到达地面，所以若粒子速率小于，入射到磁场的粒子均不可以到达地面，故C错误；
D．若粒子速率为，由洛伦兹力提供向心力得
解得
此时最下端的粒子正入射恰好可以到达最右侧地面；而在最下端的以上入射的粒子，因为向上偏转，能到达MN右侧地面最右端以下；综上所述，入射到磁场的粒子恰能覆盖MN右侧地面一半的区域，故D正确。
故选D。
（二）多项选择题；共3题，每题5分，共15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5分，选对但不全的得3分，有错选的得0分。
8. 在同一片半导体基片上，分别制造P型半导体和N型半导体，经过载流子（电子）的扩散作用在交界面形成PN结。如图，N型区中的电子会进入P型区内，从而使N型区一侧带正电，P型区一侧带负电，稳定后两块半导体之间产生内建电场，形成耗尽层（阴影部分）。关于耗尽层，则（ ）
A. 耗尽层中，N型区电势低于P型区
B. 耗尽层中，N型区电势高于P型区
C. 电子由N型区进入P型区，电势能减小
D. 电子由N型区进入P型区，电势能增大
【答案】BD
【解析】
【详解】AB．耗尽层中，N型区带正电，P型区带负电，产生N型区指向P型区的内建电场，故N型区电势高于P型区，故B正确，A错误；
CD．电子由N型区进入P型区，电子受到的电场力由P型区指向N型区，电场力做负功，电势能增大，故D正确，C错误。
故选BD。
9. 物理课上，老师在讲台上演示了滑块碰撞实验，桌面长L=1m，在中央处放置一滑块A，从桌边处给另一滑块B一初速度，两滑块发生弹性正碰，碰撞时间极短，碰后两滑块恰好都停在桌子两边沿，设两滑块的运动方向沿桌长边方向且在一条直线上（俯视图如图），滑块可视为质点，两滑块与桌面间的动摩擦因数μ=0.2，g取10m/s2。则（ ）
A. 滑块A与滑块B质量之比为1:3
B. 碰撞后两滑块在滑动过程中摩擦力的冲量大小相等
C. 滑块B的初速度大小为m/s
D. 若滑块A的质量为3kg，整个过程中两滑块与桌面间因摩擦产生的内能为5J
【答案】CD
【解析】
【详解】A．设滑块A与滑块B质量分别为m1和m2，滑块B的初速度为v0，与滑块A碰前速度为v，两滑块碰撞后的速度分别为v1和v2，两滑块发生弹性碰撞，则有
碰后对滑块A，根据动能定理有
碰后对滑块B，根据动能定理有
联立解得
故A错误；
B．根据牛顿第二定律可得
可知碰撞后两滑块的加速度大小相等，由于碰后速度大小也相等，则碰后运动时间相同。碰后滑块在滑动过程中摩擦力的冲量大小为
可知由于两滑块的质量不同，所以碰撞后两滑块在滑动过程中摩擦力的冲量大小不相等，故B错误；
C．碰前对滑块B分析，根据动能定理有
解得，滑块B的初速度大小为
故C正确；
D．若滑块A的质量为3kg，则滑块B的质量为
根据能量守恒可得，整个过程中两滑块与桌面间因摩擦产生的内能为
故D正确。
故选CD。
10. 如图，在竖直平面内有水平向左的匀强电场，在匀强电场中有一根长为L的绝缘细线，细线一端固定在O点，另一端系一质量为m的带电小球。小球静止时细线与竖直方向成θ角，此时让小球获得初速度且恰能绕O点在竖直平面内做圆周运动，重力加速度为g。则（ ）
A. 匀强电场的电场强度大小为
B. 小球获得初速度的大小为
C. 小球从初始位置运动至轨迹的最左端减少的机械能为
D. 小球从初始位置在竖直平面内顺时针运动一周的过程中，其电势能先减小后增大
【答案】BC
【解析】
【详解】A．小球静止时细线与竖直方向成角，对小球受力分析如图
小球受重力、拉力和电场力，三力平衡，根据平衡条件，有
解得
因为未知，故A错误；
B．小球恰能绕O点在竖直平面内做圆周运动，在等效最高点A由重力和电场力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律，有
则小球从初始位置运动到A点的过程中，由动能定理可得
联立解得小球获得初速度的大小为
故B正确；
C．小球机械能和电势能之和守恒，则小球运动至电势能最大的位置机械能最小，小球带负电，则小球运动到圆周轨迹的最左端点与圆心等高处时机械能最小，由功能关系和能量守恒定律可得小球从初始位置运动至轨迹的最左端减少的机械能为
故C正确；
D．小球从初始位置开始在竖直平面内顺时针运动一周的过程中，电场力先做负功，后做正功，再做负功，则其电势能先增大后减小再增大，故D错误。
故选BC。
【点睛】等效重力场问题，小球运动到等效最高点时，速度最小。小球恰好能做圆周运动的条件是，小球在等效最高点时，由重力和电场力的合力提供向心力。在整个运动过程中，重力和电场力做功，即小球的动能、重力势能和电势能在相互转换，故小球电势能最大时，小球的机械能最小，减小的机械能等于增加的电势能。电场力做正功，电势能减小。
二、非选择题：共5题，共57分
11. 如图甲所示，某同学设计了验证碰撞中的动量守恒实验：在O点固定一拉力传感器，可测量细绳中的拉力大小。一根轻质、柔软、不可伸长的细线一端系一个质量为的小球a，另一端系在传感器上O点，悬点到小球球心的距离为l。在O点正下方的水平桌面上静止放置一个中心与a球等高、质量为的片状橡皮泥b。将小球a拉起一定的偏角后由静止释放，在最低点处与橡皮泥b发生碰撞，碰后粘在一起向左摆动。此过程采集到的拉力F随时间t变化关系如图乙所示。不考虑a、b形状变化所产生的影响，当地的重力加速度大小为g。
（1）小球a碰前瞬间的速度________；
（2）若本实验中满足关系式________，则可得到结论：碰撞过程中，a、b组成的系统在水平方向上动量守恒；
（3）本实验由于碰撞损失的机械能为________。
【答案】 ①. ②. ③.
【解析】
【详解】（1）[1]小球a碰撞前，运动至最低点有
小球a碰前瞬间的速度为
（2）[2]小球a碰撞后，运动至最低点有
小球a碰后瞬间的速度为
碰撞过程中，a、b组成的系统在水平方向上动量守恒，有
整理得
（3）[3]本实验由于碰撞损失的机械能为
12. 在学习测定电源的电动势和内阻的实验时。小明同学查阅资料发现一种方法，并做出如下探究：
（1）如图甲，E是电源电动势可以逐渐调节的可变电源，闭合开关，调节E，当灵敏电流计示数为_____时，待测电源的电动势与可变电源此时的电动势相等。
（2）小明想用此方法测某待测电源的电动势和内阻，但实验室没有可变电源，于是他和小组同学利用学校的器材设计了如图乙的实验电路图，小组同学关于图中M、N两个位置该放什么仪表起了争议，你认为正确的是_____。
A．M是电流传感器，N是电压传感器 B．M是电压传感器，N是电流传感器
（3）为了测出待测电源电动势Ex和内阻r，小组同学进行了进一步的探讨，设计了如图丙的实验电路图。同学们先断开K2、闭合K和K1，调节滑动变阻器使N表示数为零时，M表的示数为m。然后闭合开关K2，再次调节滑动变阻器使N表示数为零，M表示数为，P处电流表示数为n，则Ex=_____、r=_____（结果用m、、n表示）
【答案】 ①. 0 ②. B ③. m ④.
【解析】
【详解】（1）[1]电动势指电源未连入电路时两端的电压，因此当灵敏电流计示数为0时，待测电源的电动势与可变电源此时的电动势相等
（2）[2]电压表与待测电阻并联测电压，电流表与待测电阻串联测电流，根据串并联关系可知M是电压传感器，N是电流传感器。
故选B。
（3）[3] 断开K2、闭合K和K1，M表与待测电源和可变电源并联，N表示数为零时，待测电源的电动势跟M表的示数相等，因此
[4] 断开K2、闭合K和K1，然后闭合开关K2，再次调节滑动变阻器使N表示数为零，M表示数为，此时M表示数时路端电压，P处电流表示数为n，根据闭合电路的欧姆定律，可得内阻为
13. 如图，光滑圆槽的半径L远大于小球运动的弧长。甲、乙、丙三小球（均可视为质点）同时由静止释放，开始时乙球的位置B低于甲球位置A，甲球与圆偿圆心连线和竖直方向夹角为θ，丙球释放位置C为圆槽的圆心，Q为圆槽最低点；重力加速度为g。若甲、乙、丙三球不相碰，求：
（1）求甲球运动到O点速度大小；
（2）通过计算分析，甲乙丙三球谁先第一次到达O点；
（3）若单独释放甲球从降放到第15次经过O点所经历的时间。
【答案】（1）；（2）丙球最先到达；（3）
【解析】
【详解】（1）设甲球质量为m根据题意可知甲球静止释放，运动到O点过程，由动能定理
解得甲球运动到O点速度大小为
（2）对于丙球，根据自由落体运动规律有
解得
对于甲乙两球可看成类似单摆的简谐运动，其运动周期为
甲乙两球第一次到达点O时运动周期，则
丙球最先到达，甲乙同时到达。
（3）根据题意可知甲球做简谐运动，运动一个周期经过两次O点，第15次经过O点所经历的时间为
已知周期
联立解得
14. 某些肿瘤可以用“质子疗法”进行治疗。在这种疗法中，质子先被加速到具有较高的能量，然后被引向轰击肿瘤，如图。来自质子源的质子（初速度为零）经加速电场加速后，沿图中四分之一圆弧虚线通过辐向电场，再从P点竖直向上进入存在水平向右的匀强电场的圆形区域，最终轰击处在圆上Q点的肿瘤细胞。已知四分之一圆弧虚线处的场强大小为，方向沿半径指向圆心O，圆O′与OP相切于P点，，圆形区域的半径为R，Q点位于OP上方处，质子质量为m、电量为e．不计质子重力和质子间相互作用，求：
（1）质子在P点处速度大小v；
（2）加速电场的加速电压U；
（3）圆形区域中匀强电场的场强大小。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）质子在辐向电场中做圆周运动，质子在辐向电场中电场力提供其做圆周运动的向心力，有
解得
（2）在加速电场有
解得
（3）进入圆形电场中，其在竖直方向做匀速直线运动，有
水平方向做匀加速直线运动，由牛顿第二定律有
设与的夹角为，有
所以质子水平方向有
解得
15. 如图，一圆心角为60°、半径为1.2m的光滑圆弧轨道固定在光滑水平轨道上，一表面与圆弧右端相切质量m=1kg的长木板A与圆弧轨道接触不粘连，在A右侧放着多个质量均为2m的滑块（视为质点）。开始时A和滑块均静止。左侧光滑平台上有两个可视为质点的物块B、C，mB=3mC=3m，B、C用细线拴连使轻弹簧处于压缩状态，此时弹簧弹性势能为6J，B、C与弹簧不粘连。现将细线烧断，B、C被弹簧弹开，物块B与弹簧分离后从平台飞出，恰好从圆弧轨道左端沿切线方向滑入，一段时间后滑上A。当A、B刚共速时，A恰好与滑块1发生第1次碰撞。一段时间后，A、B再次共速时，A恰好与滑块1发生第2次碰撞，此后A、B共速时，A总是恰好与滑块1发生碰撞；最终物块B恰好没从A上滑落，若A与B之间的动摩擦因数μ=0.2，重力加速度为g=10m/s2，所有碰撞均为弹性碰撞，且每次碰撞时间极短。求：
（1）物块B刚滑上A时的速度大小；
（2）最终所有滑块获得的总动能Ek；
（3）A全过程运动的总位移xA。
【答案】（1）4m/s；（2）7.2J；（3）1.2m
【解析】
【详解】（1）对B、C分析，根据动量守恒有
根据能量守恒有
B恰好进入圆弧轨道有
B从圆弧轨道左端到刚滑上A，根据动能定理有
联立解得，物块B刚滑上A时的速度大小为
（2）对A、B分析有，A、B第一次共速有
长木板A与滑块1发生第一次弹性碰撞过程有
解得
，，
A、B第二次达到共速有
滑块1与滑块2碰撞后速度交换，滑块1碰后静止。A与滑块1第二次碰撞有
解得
，，
依次类推有
，
A、B发生相对滑动的过程中，加速度大小分别为
，
则A、B的相对加速度为
第n次碰后，相对速度为
第n次碰后，B在A上滑行的路程为
第无穷次碰撞后，B在A上滑行总路程为
所以长木板A的长度为
则最终所有滑块获得的总动能为
（3）物块B全过程的位移为
A、B的相对位移为
则A全过程运动的总位移为
第Ⅰ卷选择题
一、选择题：共43分
（一）单项选择题：共7题，每题4分，共28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. 如图，质量为m的手机放置在支架斜面上，斜面与水平面的夹角为θ。重力加速度为g，手机始终保持静止状态。则（ ）
A. 手机对支架的压力大小为mg，方向垂直于斜面向下
B. 手机受到的摩擦力大小为mgsinθ，方向沿斜面向上
C. 若θ增大，则支架对手机的摩擦力随之减小
D. 若θ增大，则支架对手机的支持力保持不变
2. 在一次军事演习中，一伞兵从悬停在高空的直升机中以初速度为零落下，在空中沿竖直方向运动的v-t图像如图。则伞兵在（ ）
A. 0~10s内位移大小50m
B. 10s~15s内加速度逐渐增大
C. 0~10s内所受阻力逐渐增大
D. 10s~15s内所受阻力逐渐增大
3. 如图甲，抛秧种水稻与插秧种水稻不同，它是直接将秧苗抛种在田里，比插秧更省时，更轻快。如图乙，在同一竖直面内，两位村民分别以初速度va和vb，分别将两棵质量相同视为质点的秧苗a、b分别从高度为h1和h2的（h1>h2）两点沿水平方向同时抛出，均落到与两抛出点水平距离相等的P点。若不计空气阻力，则（ ）
A. 落地时a的重力瞬时功率小于b的重力瞬时功率
B. 溶地时a的速度与水平方向夹角比b大
C. a、b两秧苗的落地时间之比为va：vb
D. a、b两秧苗的竖直高度之比为vb：va
4. 如图甲为一列简谐横波在t=0.2s时的波形图，如图乙为该波上A质点的振动图像。则（ ）
A. 这列波的波速为5m/s
B. 这列波沿x轴正向传播
C. 若此波遇到另一列简谐波并发生稳定的干涉现象，则所遇到的波的频率为25Hz
D. 若该波遇到一障碍物能发生明显的衍射现象，则该障碍物的尺寸可能为20cm
5. 北斗系统主要由离地面高度约为6R（R为地球半径）的同步轨道卫星和离地面高度约为3R的中轨道卫星组成，已知地球表面重力加速度为g，忽略地球自转。则（ ）
A. 中轨道卫星的向心加速度约为
B. 中轨道卫星的运行周期为12小时
C. 同步轨道卫星的角速度大于中轨道卫星的角速度
D. 因为同步轨道卫星的速度小于中轨道卫星的速度，所以卫星从中轨道变轨到同步轨道，需向前方喷气减速
6. 如图，abcd四边形闭合线框，a、c、d三点分别在三个正交轴上，坐标值均等于L，ab边与x轴平行，整个空间处于平行于+y方向竖直向上的匀强磁场中，通入电流I方向如图所示。则关于四边形的四条边所受到的安培力的大小（ ）
A. ab边与bc边受到的安培力大小相等
B. cd边受到的安培为最大
C. cd边与ad边受到的安培力大小相等
D. ad边受到的安培力最大
7. 地磁场对宇宙高能粒子有偏转的作用，从而保护了地球的生态环境。赤道平面的地磁场简化为如图，O为地球球心、R为地球半径，地磁场只分布在半径为R和2R的两边界之间的圆环区域内，磁感应强度大小均为B，方向垂直纸面向里。假设均匀分布的带正电高能粒子以相同速度垂直MN沿赤道平面射向地球。已知粒子质量均为m。电荷量均为q。不计粒子的重力及相互作用力。则（ ）
A. 粒子无论速率多大均无法到达MN右侧地面
B. 若粒子速率为，正对着O处入射的粒子恰好可以到达地面
C. 若粒子速率小于，入射到磁场的粒子可到达地面
D. 若粒子速率为，入射到磁场的粒子恰能覆盖MN右侧地面一半的区域
（二）多项选择题；共3题，每题5分，共15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5分，选对但不全的得3分，有错选的得0分。
8. 在同一片半导体基片上，分别制造P型半导体和N型半导体，经过载流子（电子）的扩散作用在交界面形成PN结。如图，N型区中的电子会进入P型区内，从而使N型区一侧带正电，P型区一侧带负电，稳定后两块半导体之间产生内建电场，形成耗尽层（阴影部分）。关于耗尽层，则（ ）
A. 耗尽层中，N型区电势低于P型区
B 耗尽层中，N型区电势高于P型区
C. 电子由N型区进入P型区，电势能减小
D. 电子由N型区进入P型区，电势能增大
9. 物理课上，老师在讲台上演示了滑块碰撞实验，桌面长L=1m，在中央处放置一滑块A，从桌边处给另一滑块B一初速度，两滑块发生弹性正碰，碰撞时间极短，碰后两滑块恰好都停在桌子两边沿，设两滑块的运动方向沿桌长边方向且在一条直线上（俯视图如图），滑块可视为质点，两滑块与桌面间的动摩擦因数μ=0.2，g取10m/s2。则（ ）
A. 滑块A与滑块B质量之比为1:3
B. 碰撞后两滑块在滑动过程中摩擦力的冲量大小相等
C. 滑块B的初速度大小为m/s
D. 若滑块A的质量为3kg，整个过程中两滑块与桌面间因摩擦产生的内能为5J
10. 如图，在竖直平面内有水平向左的匀强电场，在匀强电场中有一根长为L的绝缘细线，细线一端固定在O点，另一端系一质量为m的带电小球。小球静止时细线与竖直方向成θ角，此时让小球获得初速度且恰能绕O点在竖直平面内做圆周运动，重力加速度为g。则（ ）
A. 匀强电场的电场强度大小为
B. 小球获得初速度的大小为
C. 小球从初始位置运动至轨迹的最左端减少的机械能为
D. 小球从初始位置在竖直平面内顺时针运动一周的过程中，其电势能先减小后增大
二、非选择题：共5题，共57分
11. 如图甲所示，某同学设计了验证碰撞中的动量守恒实验：在O点固定一拉力传感器，可测量细绳中的拉力大小。一根轻质、柔软、不可伸长的细线一端系一个质量为的小球a，另一端系在传感器上O点，悬点到小球球心的距离为l。在O点正下方的水平桌面上静止放置一个中心与a球等高、质量为的片状橡皮泥b。将小球a拉起一定的偏角后由静止释放，在最低点处与橡皮泥b发生碰撞，碰后粘在一起向左摆动。此过程采集到的拉力F随时间t变化关系如图乙所示。不考虑a、b形状变化所产生的影响，当地的重力加速度大小为g。
（1）小球a碰前瞬间的速度________；
（2）若本实验中满足关系式________，则可得到结论：碰撞过程中，a、b组成系统在水平方向上动量守恒；
（3）本实验由于碰撞损失的机械能为________。
12. 在学习测定电源的电动势和内阻的实验时。小明同学查阅资料发现一种方法，并做出如下探究：
（1）如图甲，E是电源电动势可以逐渐调节的可变电源，闭合开关，调节E，当灵敏电流计示数为_____时，待测电源的电动势与可变电源此时的电动势相等。
（2）小明想用此方法测某待测电源的电动势和内阻，但实验室没有可变电源，于是他和小组同学利用学校的器材设计了如图乙的实验电路图，小组同学关于图中M、N两个位置该放什么仪表起了争议，你认为正确的是_____。
A．M电流传感器，N是电压传感器 B．M是电压传感器，N是电流传感器
（3）为了测出待测电源电动势Ex和内阻r，小组同学进行了进一步的探讨，设计了如图丙的实验电路图。同学们先断开K2、闭合K和K1，调节滑动变阻器使N表示数为零时，M表的示数为m。然后闭合开关K2，再次调节滑动变阻器使N表示数为零，M表示数为，P处电流表示数为n，则Ex=_____、r=_____（结果用m、、n表示）
13. 如图，光滑圆槽的半径L远大于小球运动的弧长。甲、乙、丙三小球（均可视为质点）同时由静止释放，开始时乙球的位置B低于甲球位置A，甲球与圆偿圆心连线和竖直方向夹角为θ，丙球释放位置C为圆槽的圆心，Q为圆槽最低点；重力加速度为g。若甲、乙、丙三球不相碰，求：
（1）求甲球运动到O点速度大小；
（2）通过计算分析，甲乙丙三球谁先第一次到达O点；
（3）若单独释放甲球从降放到第15次经过O点所经历的时间。
14. 某些肿瘤可以用“质子疗法”进行治疗。在这种疗法中，质子先被加速到具有较高的能量，然后被引向轰击肿瘤，如图。来自质子源的质子（初速度为零）经加速电场加速后，沿图中四分之一圆弧虚线通过辐向电场，再从P点竖直向上进入存在水平向右的匀强电场的圆形区域，最终轰击处在圆上Q点的肿瘤细胞。已知四分之一圆弧虚线处的场强大小为，方向沿半径指向圆心O，圆O′与OP相切于P点，，圆形区域的半径为R，Q点位于OP上方处，质子质量为m、电量为e．不计质子重力和质子间相互作用，求：
（1）质子在P点处的速度大小v；
（2）加速电场加速电压U；
（3）圆形区域中匀强电场的场强大小。
15. 如图，一圆心角为60°、半径为1.2m的光滑圆弧轨道固定在光滑水平轨道上，一表面与圆弧右端相切质量m=1kg的长木板A与圆弧轨道接触不粘连，在A右侧放着多个质量均为2m的滑块（视为质点）。开始时A和滑块均静止。左侧光滑平台上有两个可视为质点的物块B、C，mB=3mC=3m，B、C用细线拴连使轻弹簧处于压缩状态，此时弹簧弹性势能为6J，B、C与弹簧不粘连。现将细线烧断，B、C被弹簧弹开，物块B与弹簧分离后从平台飞出，恰好从圆弧轨道左端沿切线方向滑入，一段时间后滑上A。当A、B刚共速时，A恰好与滑块1发生第1次碰撞。一段时间后，A、B再次共速时，A恰好与滑块1发生第2次碰撞，此后A、B共速时，A总是恰好与滑块1发生碰撞；最终物块B恰好没从A上滑落，若A与B之间的动摩擦因数μ=0.2，重力加速度为g=10m/s2，所有碰撞均为弹性碰撞，且每次碰撞时间极短。求：
（1）物块B刚滑上A时的速度大小；
（2）最终所有滑块获得的总动能Ek；
（3）A全过程运动的总位移xA。
重庆市高2024届（三上）学业质量调研抽测（第一次）物理试卷
（物理试题卷共6页，考试时间75分钟，满分100分）
第Ⅰ卷选择题
一、选择题：共43分
（一）单项选择题：共7题，每题4分，共28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. 如图，质量为m的手机放置在支架斜面上，斜面与水平面的夹角为θ。重力加速度为g，手机始终保持静止状态。则（ ）
A. 手机对支架的压力大小为mg，方向垂直于斜面向下
B. 手机受到的摩擦力大小为mgsinθ，方向沿斜面向上
C. 若θ增大，则支架对手机的摩擦力随之减小
D. 若θ增大，则支架对手机的支持力保持不变
【答案】B
【解析】
【详解】AB．手机处于静止状态，对手机受力分析，设手机受到的支持力为，摩擦力为，根据共点力平衡条件有
根据牛顿第三定律可知手机对支架的压力大小与手机受到的支持力大小相等，为，方向垂直于斜面向下 。手机受到的摩擦力大小为，方向沿斜面向上，故A错误，B正确；
C．由
可知若增大，增大，则支架对手机的摩擦力随之增大，故C错误；
D．由
若θ增大，减小，则支架对手机的支持力减小。故D错误。
故选B。
2. 在一次军事演习中，一伞兵从悬停在高空的直升机中以初速度为零落下，在空中沿竖直方向运动的v-t图像如图。则伞兵在（ ）
A. 0~10s内位移大小为50m
B. 10s~15s内加速度逐渐增大
C. 0~10s内所受阻力逐渐增大
D. 10s~15s内所受阻力逐渐增大
【答案】C
【解析】
【详解】A．0~10s内图线与横轴所围区域的面积大于50m，即位移大于50m，故A错误；
C．由图可知，0~10s内图线切线斜率减小，即伞兵的加速度逐渐减小，根据牛顿第二定律有
加速度减小，则阻力增大，故C正确；
BD．10s~15s内伞兵向下减速，图线切线的斜率减小，加速度逐渐减小，根据牛顿第二定律
加速度减小，则阻力减小，故BD错误。
故选C。
3. 如图甲，抛秧种水稻与插秧种水稻不同，它是直接将秧苗抛种在田里，比插秧更省时，更轻快。如图乙，在同一竖直面内，两位村民分别以初速度va和vb，分别将两棵质量相同视为质点的秧苗a、b分别从高度为h1和h2的（h1>h2）两点沿水平方向同时抛出，均落到与两抛出点水平距离相等的P点。若不计空气阻力，则（ ）
A. 落地时a的重力瞬时功率小于b的重力瞬时功率
B. 溶地时a的速度与水平方向夹角比b大
C. a、b两秧苗的落地时间之比为va：vb
D. a、b两秧苗的竖直高度之比为vb：va
【答案】B
【解析】
【详解】A．a与b的重力相等，因h1>h2，所以落地时a球的竖直速度大于b球的竖直速度，根据P=Fv可知，落地时a的重力瞬时功率大于b的重力瞬时功率，A错误；
B．设速度与水平方向夹角为，则
因为h1>h2，所以
，
因为a、b水平位移相等，所以
所以
则溶地时a的速度与水平方向夹角比b大，B正确；
C．因为，所以
故C错误；
D．根据可知
故D错误；
故选B。
4. 如图甲为一列简谐横波在t=0.2s时的波形图，如图乙为该波上A质点的振动图像。则（ ）
A. 这列波的波速为5m/s
B. 这列波沿x轴正向传播
C. 若此波遇到另一列简谐波并发生稳定的干涉现象，则所遇到的波的频率为25Hz
D. 若该波遇到一障碍物能发生明显的衍射现象，则该障碍物的尺寸可能为20cm
【答案】D
【解析】
【详解】A．由图可知，波长为0.2m，周期为0.4s，则
故A错误；
B．由振动图像可得，02s时质点A处于平衡位置且向上运动，根据“上下坡法”可得，波沿x轴负方向传播，故B错误；
C．若两列波能发生稳定的干涉现象，其频率相同，根据周期与频率的关系
故C错误；
D．当障碍物的尺寸和波长相比相差不多或者比波长更小时，即可以发生明显衍射，所以该障碍物的尺寸可能为20cm，故D正确。
故选D。
5. 北斗系统主要由离地面高度约为6R（R为地球半径）的同步轨道卫星和离地面高度约为3R的中轨道卫星组成，已知地球表面重力加速度为g，忽略地球自转。则（ ）
A. 中轨道卫星的向心加速度约为
B. 中轨道卫星的运行周期为12小时
C. 同步轨道卫星的角速度大于中轨道卫星的角速度
D. 因为同步轨道卫星的速度小于中轨道卫星的速度，所以卫星从中轨道变轨到同步轨道，需向前方喷气减速
【答案】A
【解析】
【详解】A．设M表示地球的质量，在地球表面质量为m的物体，有
中圆轨道卫星由万有引力提供向心力
联立可得中圆轨道卫星向心加速度约为
故A正确；
B．设M表示地球的质量，m表示卫星的质量，根据万有引力提供向心力有
可得
则有
已知，解得
故B错误；
C．根据万有引力提供向心力有
解得
因为同步轨道卫星轨道半径大于中轨道卫星轨道半径，所以同步轨道卫星的角速度小于中轨道卫星的角速度，故C错误；
D．因为同步轨道卫星的轨道半径大于中圆轨道卫星的轨道半径，所以卫星从中圆轨道变轨到同步轨道，需向后方喷气加速做离心运动，故D错误。
故选A。
6. 如图，abcd四边形闭合线框，a、c、d三点分别在三个正交轴上，坐标值均等于L，ab边与x轴平行，整个空间处于平行于+y方向竖直向上的匀强磁场中，通入电流I方向如图所示。则关于四边形的四条边所受到的安培力的大小（ ）
A. ab边与bc边受到的安培力大小相等
B. cd边受到的安培为最大
C. cd边与ad边受到的安培力大小相等
D. ad边受到的安培力最大
【答案】B
【解析】
【详解】根据题意可知由于边与磁场方向垂直，则边受到的安培力大小为
由于边与磁场方向平行，可知边没有受到安培力的作用，即
边与竖直方向夹角为，则边受到的安培力大小为
边与磁场方向垂直，且长度最长，故边受安培力的作用最大，并且大小为
BD．根据分析可知边所受安培力最大。故B正确，D错误；
AC．根据分析可知各边安培力大小关系为
故AC错误。
故选B。
7. 地磁场对宇宙高能粒子有偏转的作用，从而保护了地球的生态环境。赤道平面的地磁场简化为如图，O为地球球心、R为地球半径，地磁场只分布在半径为R和2R的两边界之间的圆环区域内，磁感应强度大小均为B，方向垂直纸面向里。假设均匀分布的带正电高能粒子以相同速度垂直MN沿赤道平面射向地球。已知粒子质量均为m。电荷量均为q。不计粒子的重力及相互作用力。则（ ）
A. 粒子无论速率多大均无法到达MN右侧地面
B. 若粒子速率为，正对着O处入射的粒子恰好可以到达地面
C. 若粒子速率小于，入射到磁场的粒子可到达地面
D. 若粒子速率为，入射到磁场的粒子恰能覆盖MN右侧地面一半的区域
【答案】D
【解析】
【详解】A．射入方向在地球下表面以下的粒子，只要速率合适，粒子可到达MN右侧地面，故A错误；
B．若粒子的速率为，则粒子在磁场中由洛伦兹力提供向心力，有
解得
若粒子正对着O处入射，且恰好可以到达地面，其轨迹如图所示
设该轨迹半径为，由几何关系可得
解得
故B错误；
C．若粒子的速率为，则粒子在磁场中由洛伦兹力提供向心力，有
解得
由B选项分析可知，若粒子速率等于时，入射到磁场的粒子均不可以到达地面，所以若粒子速率小于，入射到磁场的粒子均不可以到达地面，故C错误；
D．若粒子速率为，由洛伦兹力提供向心力得
解得
此时最下端的粒子正入射恰好可以到达最右侧地面；而在最下端的以上入射的粒子，因为向上偏转，能到达MN右侧地面最右端以下；综上所述，入射到磁场的粒子恰能覆盖MN右侧地面一半的区域，故D正确。
故选D。
（二）多项选择题；共3题，每题5分，共15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5分，选对但不全的得3分，有错选的得0分。
8. 在同一片半导体基片上，分别制造P型半导体和N型半导体，经过载流子（电子）的扩散作用在交界面形成PN结。如图，N型区中的电子会进入P型区内，从而使N型区一侧带正电，P型区一侧带负电，稳定后两块半导体之间产生内建电场，形成耗尽层（阴影部分）。关于耗尽层，则（ ）
A. 耗尽层中，N型区电势低于P型区
B. 耗尽层中，N型区电势高于P型区
C. 电子由N型区进入P型区，电势能减小
D. 电子由N型区进入P型区，电势能增大
【答案】BD
【解析】
【详解】AB．耗尽层中，N型区带正电，P型区带负电，产生N型区指向P型区的内建电场，故N型区电势高于P型区，故B正确，A错误；
CD．电子由N型区进入P型区，电子受到的电场力由P型区指向N型区，电场力做负功，电势能增大，故D正确，C错误。
故选BD。
9. 物理课上，老师在讲台上演示了滑块碰撞实验，桌面长L=1m，在中央处放置一滑块A，从桌边处给另一滑块B一初速度，两滑块发生弹性正碰，碰撞时间极短，碰后两滑块恰好都停在桌子两边沿，设两滑块的运动方向沿桌长边方向且在一条直线上（俯视图如图），滑块可视为质点，两滑块与桌面间的动摩擦因数μ=0.2，g取10m/s2。则（ ）
A. 滑块A与滑块B质量之比为1:3
B. 碰撞后两滑块在滑动过程中摩擦力的冲量大小相等
C. 滑块B的初速度大小为m/s
D. 若滑块A的质量为3kg，整个过程中两滑块与桌面间因摩擦产生的内能为5J
【答案】CD
【解析】
【详解】A．设滑块A与滑块B质量分别为m1和m2，滑块B的初速度为v0，与滑块A碰前速度为v，两滑块碰撞后的速度分别为v1和v2，两滑块发生弹性碰撞，则有
碰后对滑块A，根据动能定理有
碰后对滑块B，根据动能定理有
联立解得
故A错误；
B．根据牛顿第二定律可得
可知碰撞后两滑块的加速度大小相等，由于碰后速度大小也相等，则碰后运动时间相同。碰后滑块在滑动过程中摩擦力的冲量大小为
可知由于两滑块的质量不同，所以碰撞后两滑块在滑动过程中摩擦力的冲量大小不相等，故B错误；
C．碰前对滑块B分析，根据动能定理有
解得，滑块B的初速度大小为
故C正确；
D．若滑块A的质量为3kg，则滑块B的质量为
根据能量守恒可得，整个过程中两滑块与桌面间因摩擦产生的内能为
故D正确。
故选CD。
10. 如图，在竖直平面内有水平向左的匀强电场，在匀强电场中有一根长为L的绝缘细线，细线一端固定在O点，另一端系一质量为m的带电小球。小球静止时细线与竖直方向成θ角，此时让小球获得初速度且恰能绕O点在竖直平面内做圆周运动，重力加速度为g。则（ ）
A. 匀强电场的电场强度大小为
B. 小球获得初速度的大小为
C. 小球从初始位置运动至轨迹的最左端减少的机械能为
D. 小球从初始位置在竖直平面内顺时针运动一周的过程中，其电势能先减小后增大
【答案】BC
【解析】
【详解】A．小球静止时细线与竖直方向成角，对小球受力分析如图
小球受重力、拉力和电场力，三力平衡，根据平衡条件，有
解得
因为未知，故A错误；
B．小球恰能绕O点在竖直平面内做圆周运动，在等效最高点A由重力和电场力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律，有
则小球从初始位置运动到A点的过程中，由动能定理可得
联立解得小球获得初速度的大小为
故B正确；
C．小球机械能和电势能之和守恒，则小球运动至电势能最大的位置机械能最小，小球带负电，则小球运动到圆周轨迹的最左端点与圆心等高处时机械能最小，由功能关系和能量守恒定律可得小球从初始位置运动至轨迹的最左端减少的机械能为
故C正确；
D．小球从初始位置开始在竖直平面内顺时针运动一周的过程中，电场力先做负功，后做正功，再做负功，则其电势能先增大后减小再增大，故D错误。
故选BC。
【点睛】等效重力场问题，小球运动到等效最高点时，速度最小。小球恰好能做圆周运动的条件是，小球在等效最高点时，由重力和电场力的合力提供向心力。在整个运动过程中，重力和电场力做功，即小球的动能、重力势能和电势能在相互转换，故小球电势能最大时，小球的机械能最小，减小的机械能等于增加的电势能。电场力做正功，电势能减小。
二、非选择题：共5题，共57分
11. 如图甲所示，某同学设计了验证碰撞中的动量守恒实验：在O点固定一拉力传感器，可测量细绳中的拉力大小。一根轻质、柔软、不可伸长的细线一端系一个质量为的小球a，另一端系在传感器上O点，悬点到小球球心的距离为l。在O点正下方的水平桌面上静止放置一个中心与a球等高、质量为的片状橡皮泥b。将小球a拉起一定的偏角后由静止释放，在最低点处与橡皮泥b发生碰撞，碰后粘在一起向左摆动。此过程采集到的拉力F随时间t变化关系如图乙所示。不考虑a、b形状变化所产生的影响，当地的重力加速度大小为g。
（1）小球a碰前瞬间的速度________；
（2）若本实验中满足关系式________，则可得到结论：碰撞过程中，a、b组成的系统在水平方向上动量守恒；
（3）本实验由于碰撞损失的机械能为________。
【答案】 ①. ②. ③.
【解析】
【详解】（1）[1]小球a碰撞前，运动至最低点有
小球a碰前瞬间的速度为
（2）[2]小球a碰撞后，运动至最低点有
小球a碰后瞬间的速度为
碰撞过程中，a、b组成的系统在水平方向上动量守恒，有
整理得
（3）[3]本实验由于碰撞损失的机械能为
12. 在学习测定电源的电动势和内阻的实验时。小明同学查阅资料发现一种方法，并做出如下探究：
（1）如图甲，E是电源电动势可以逐渐调节的可变电源，闭合开关，调节E，当灵敏电流计示数为_____时，待测电源的电动势与可变电源此时的电动势相等。
（2）小明想用此方法测某待测电源的电动势和内阻，但实验室没有可变电源，于是他和小组同学利用学校的器材设计了如图乙的实验电路图，小组同学关于图中M、N两个位置该放什么仪表起了争议，你认为正确的是_____。
A．M是电流传感器，N是电压传感器 B．M是电压传感器，N是电流传感器
（3）为了测出待测电源电动势Ex和内阻r，小组同学进行了进一步的探讨，设计了如图丙的实验电路图。同学们先断开K2、闭合K和K1，调节滑动变阻器使N表示数为零时，M表的示数为m。然后闭合开关K2，再次调节滑动变阻器使N表示数为零，M表示数为，P处电流表示数为n，则Ex=_____、r=_____（结果用m、、n表示）
【答案】 ①. 0 ②. B ③. m ④.
【解析】
【详解】（1）[1]电动势指电源未连入电路时两端的电压，因此当灵敏电流计示数为0时，待测电源的电动势与可变电源此时的电动势相等
（2）[2]电压表与待测电阻并联测电压，电流表与待测电阻串联测电流，根据串并联关系可知M是电压传感器，N是电流传感器。
故选B。
（3）[3] 断开K2、闭合K和K1，M表与待测电源和可变电源并联，N表示数为零时，待测电源的电动势跟M表的示数相等，因此
[4] 断开K2、闭合K和K1，然后闭合开关K2，再次调节滑动变阻器使N表示数为零，M表示数为，此时M表示数时路端电压，P处电流表示数为n，根据闭合电路的欧姆定律，可得内阻为
13. 如图，光滑圆槽的半径L远大于小球运动的弧长。甲、乙、丙三小球（均可视为质点）同时由静止释放，开始时乙球的位置B低于甲球位置A，甲球与圆偿圆心连线和竖直方向夹角为θ，丙球释放位置C为圆槽的圆心，Q为圆槽最低点；重力加速度为g。若甲、乙、丙三球不相碰，求：
（1）求甲球运动到O点速度大小；
（2）通过计算分析，甲乙丙三球谁先第一次到达O点；
（3）若单独释放甲球从降放到第15次经过O点所经历的时间。
【答案】（1）；（2）丙球最先到达；（3）
【解析】
【详解】（1）设甲球质量为m根据题意可知甲球静止释放，运动到O点过程，由动能定理
解得甲球运动到O点速度大小为
（2）对于丙球，根据自由落体运动规律有
解得
对于甲乙两球可看成类似单摆的简谐运动，其运动周期为
甲乙两球第一次到达点O时运动周期，则
丙球最先到达，甲乙同时到达。
（3）根据题意可知甲球做简谐运动，运动一个周期经过两次O点，第15次经过O点所经历的时间为
已知周期
联立解得
14. 某些肿瘤可以用“质子疗法”进行治疗。在这种疗法中，质子先被加速到具有较高的能量，然后被引向轰击肿瘤，如图。来自质子源的质子（初速度为零）经加速电场加速后，沿图中四分之一圆弧虚线通过辐向电场，再从P点竖直向上进入存在水平向右的匀强电场的圆形区域，最终轰击处在圆上Q点的肿瘤细胞。已知四分之一圆弧虚线处的场强大小为，方向沿半径指向圆心O，圆O′与OP相切于P点，，圆形区域的半径为R，Q点位于OP上方处，质子质量为m、电量为e．不计质子重力和质子间相互作用，求：
（1）质子在P点处速度大小v；
（2）加速电场的加速电压U；
（3）圆形区域中匀强电场的场强大小。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）质子在辐向电场中做圆周运动，质子在辐向电场中电场力提供其做圆周运动的向心力，有
解得
（2）在加速电场有
解得
（3）进入圆形电场中，其在竖直方向做匀速直线运动，有
水平方向做匀加速直线运动，由牛顿第二定律有
设与的夹角为，有
所以质子水平方向有
解得
15. 如图，一圆心角为60°、半径为1.2m的光滑圆弧轨道固定在光滑水平轨道上，一表面与圆弧右端相切质量m=1kg的长木板A与圆弧轨道接触不粘连，在A右侧放着多个质量均为2m的滑块（视为质点）。开始时A和滑块均静止。左侧光滑平台上有两个可视为质点的物块B、C，mB=3mC=3m，B、C用细线拴连使轻弹簧处于压缩状态，此时弹簧弹性势能为6J，B、C与弹簧不粘连。现将细线烧断，B、C被弹簧弹开，物块B与弹簧分离后从平台飞出，恰好从圆弧轨道左端沿切线方向滑入，一段时间后滑上A。当A、B刚共速时，A恰好与滑块1发生第1次碰撞。一段时间后，A、B再次共速时，A恰好与滑块1发生第2次碰撞，此后A、B共速时，A总是恰好与滑块1发生碰撞；最终物块B恰好没从A上滑落，若A与B之间的动摩擦因数μ=0.2，重力加速度为g=10m/s2，所有碰撞均为弹性碰撞，且每次碰撞时间极短。求：
（1）物块B刚滑上A时的速度大小；
（2）最终所有滑块获得的总动能Ek；
（3）A全过程运动的总位移xA。
【答案】（1）4m/s；（2）7.2J；（3）1.2m
【解析】
【详解】（1）对B、C分析，根据动量守恒有
根据能量守恒有
B恰好进入圆弧轨道有
B从圆弧轨道左端到刚滑上A，根据动能定理有
联立解得，物块B刚滑上A时的速度大小为
（2）对A、B分析有，A、B第一次共速有
长木板A与滑块1发生第一次弹性碰撞过程有
解得
，，
A、B第二次达到共速有
滑块1与滑块2碰撞后速度交换，滑块1碰后静止。A与滑块1第二次碰撞有
解得
，，
依次类推有
，
A、B发生相对滑动的过程中，加速度大小分别为
，
则A、B的相对加速度为
第n次碰后，相对速度为
第n次碰后，B在A上滑行的路程为
第无穷次碰撞后，B在A上滑行总路程为
所以长木板A的长度为
则最终所有滑块获得的总动能为
（3）物块B全过程的位移为
A、B的相对位移为
则A全过程运动的总位移为
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