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2024届湖南省长郡中学等新高考教学教研联盟高三下学期第一次联考物理试题 解析版
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这是一份2024届湖南省长郡中学等新高考教学教研联盟高三下学期第一次联考物理试题 解析版，共13页。试卷主要包含了有人设想等内容，欢迎下载使用。
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在本试卷和答题卡上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把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。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、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）
1．在人类对世界进行探索的过程中，发现了众多物理规律，下列有关叙述中正确的是（ ）
A．伽利略通过理想斜面实验得出力是维持物体运动的原因
B．核聚变反应所释放的光子来源于核外电子的能级跃迁
C．在“探究加速度与力和质量的关系”实验中，采用了等效替代法
D．汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中偏转的实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成的，并测出了该粒子的比荷
2．水滴石穿是生活中常见的现象，假设屋檐到下方石板的距离为，水滴从屋檐无初速度滴落到石板上，在内沿石板平面散开，水滴质量为，忽略空气阻力，g取，则石板受到水滴的冲击力为（ ）
A．B．C．D．
3．为了半定量地探究电容器两极板间的电势差与其带电量的关系，实验电路如图所示。取电容器A和数字电压表，（可看作理想电压表）相连，把开关接1，用几节干电池串联后给A充电，可以看到电压表有示数，说明A充电后两极板具有一定的电压。把开关接2，使另一个与A完全相同的且不带电的电容器B与A并联，可以看到电压表的示数变为原来的一半。然后，断开开关，闭合开关。关于该实验以及其后续操作，下列说法中正确的是（ ）
A．闭合的作用是让电容器B完全放电
B．接下来的操作是把开关接1，观察电压表的示数
C．电容器的带电量变为原来的一半时，电压表示数也变为原来的一半，说明电容器“储存电荷的本领”也变为了原来的一半
D．若使用磁电式电压表代替数字电压表，当和都断开时，电容器A的带电量不会改变，电压表指针将稳定在某一固定值
4．如图所示，某种材料制成的扇形透明砖（已知其半径为R）放置在水平桌面上，光源S（图中未画出）发出一束平行于桌面的光线从O的某点垂直射入透明砖，经过三次全反射（每次都是恰好发生全反射）后垂直OB射出，并再次回到光源S。已知，光在真空中传播的速率为c，则该过程中，光在材料中传播的时间为（ ）
A．B．C．D．
5．一列沿x轴方向传播的简谐横波在时刻的部分波形如图所示，M、Q为波上两个质点，其中Q比M早回到平衡位置，则下列说法正确的是（ ）
A．该波的波长为
B．该波沿x轴正方向传播
C．从该时刻起，再经，质点M通过的总路程为
D．该波的周期为
6．如图所示，矩形线圈切割磁感线产生一交流电压，矩形线圈的电阻，将其接在理想变压器原线圈上。标有“”的灯泡L正常发光，交流散热风扇M正常工作，风扇的内阻为，交流电流表A（不考虑内阻）的示数为，导线电阻不计，不计灯泡电阻的变化，且。以下判断正确的是（ ）
A．在图示时刻，穿过线圈磁通量变化最快
B．从图示位置开始，当矩形线圈转过时，线圈中的电流方向为BADCB
C．风扇输出的机械功率是
D．原副线圈的匝数比
7．有人设想：可以在飞船从运行轨道进入返回地球程序时，借飞船需要减速的机会，发射一个小型太空探测器，从而达到节能的目的。如图所示，飞船在圆轨道Ⅰ上绕地球飞行，其轨道半径为地球半径的k倍。当飞船通过轨道Ⅰ的A．点时，飞船上的发射装置短暂工作，将探测器沿飞船原运动方向射出，并使探测器恰能完全脱离地球的引力范围，即到达距地球无限远时的速度恰好为零，而飞船在发射探测器后沿椭圆轨道Ⅱ向前运动，其近地点B到地心的距离近似为地球半径R。已知取无穷远处引力势能为零，物体距星球球心距离为r时的引力势能。在飞船沿轨道Ⅰ和轨道Ⅱ以及探测器被射出后的运动过程中，其动能和引力势能之和均保持不变。以上过程中飞船和探测器的质量均可视为不变，已知地球表面的重力加速度为g。则下列说法正确的是（ ）
A．飞船在轨道Ⅰ运动的速度大小为
B．飞船在轨道Ⅰ上的运行周期是在轨道Ⅱ上运行周期的倍
C．探测器刚离开飞船时的速度大小为
D．若飞船沿轨道Ⅱ运动过程中，通过A点与B点的速度大小与这两点到地心的距离成反比，实现上述飞船和探测器的运动过程，飞船与探测器的质量之比应满足
二、选择题（本题共3小题，每小题6分，共18分。每小题有多个选项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全得3分，有选错或不选得0分）
8．2022年“互联网之光”博览会上，无人驾驶技术上线，无人驾驶汽车以其反应时间短而备受众多参会者的青睐。在同样测试条件下，对疲劳驾驶员和无人驾驶汽车进行反应时间的测试，从发现紧急情况到车静止，两测试车内所装的位移传感器记录的数据经简化后得到①②两线所示的位移x随时间t变化的关系图像，图中OA和OB段为直线，已知两测试车均由同一位置沿相同平直公路运动，且汽车紧急制动车轮抱死后做的是匀变速直线运动。下列说法正确的是（ ）
A．图中的①线是无人驾驶汽车的位移与时间关系图像
B．图中的②线是无人驾驶汽车的位移与时间关系图像
C．两测试车在图中曲线部分的位移大小不相等
D．当发现紧急情况时两汽车的速度为
9．如图所示，竖直平面内固定一半径为R的光滑圆环，圆心在O点。质量分别为m、的A、B两小球套在圆环上，用不可伸长的长为的轻杆通过铰链连接，开始时对球A施加一个竖直向上的外力，使A、B均处于静止状态，且球A恰好与圆心O等高，重力加速度为g，则下列说法正确的是（ ）
A．对球A施加的竖直向上的外力的大小为
B．若撤掉外力，对球B施加一个水平向左的外力F，使系统仍处于原来的静止状态，则F的大小为mg
C．撤掉外力，系统无初速度释放，当A球到达最低点时，B球的速度大小为
D．撤掉外力，系统无初速度释放，沿着圆环运动，B球能够上升的最高点相对圆心O点的竖直高度为
10．蜜蜂飞行时依靠蜂房、采蜜地点和太阳三个点进行定位做“8”字形运动，以此告知同伴蜜源方位。某兴趣小组用带电粒子在电场和磁场中的运动模拟蜜蜂的运动。如图所示，空间存在范围足够大垂直纸面、方向相反的匀强磁场Ⅰ、Ⅱ，其上、下边界分别为MN、PQ，间距为d。MN与PQ之间存在沿水平方向且大小始终为的匀强电场，当粒子通过MN进入电场中运动时，电场方向水平向右；当粒子通过PQ进入电场中运动时，电场方向水平向左。现有一质量为m、电荷量为的粒子在纸面内以初速度从A点垂直MN射入电场，一段时间后进入磁场Ⅱ，之后又分别通过匀强电场和磁场Ⅰ，以速度回到A点，磁场Ⅱ的磁感应强度，不计粒子重力。则下列说法正确的是（ ）
A．粒子在水平向右的电场中运动的位移大小为d
B．粒子在磁场Ⅱ中运动的速度大小
C．粒子在磁场Ⅱ中做匀速圆周运动的弦长为
D．磁场Ⅰ的磁感应强度大小
三、填空题（本题共2小题，共16分）
11．（6分）某实验小组为测重力加速度，采用如图甲所示的装置，不可伸长的轻绳一端固定于悬点，另一端系一小球，在小球自然悬垂的位置上安装一个光电门（图中没有画出），光电门接通电源，发出的光线与小球的球心在同一水平线上。
（1）现用游标卡尺测得小球直径如图乙所示，则小球的直径为__________cm。
（2）在实验中，小组成员多次改变同一小球自然下垂时球的下沿到悬点的距离L，同时调整光电门的位置使光线与球心始终在同一水平线上，实验时将小球拉至其球心与悬点处于同一水平面处，轻绳伸直，由静止释放小球，记录小球通过光电门的时间t。得到多组L和t的数据，作出如图丙所示的图像，图线的纵截距为，则当地的重力加速度__________（用字母b和d表示）。
（3）若光电门发出的光线高于小球自然下垂的球心位置，小球动能的测量值将__________（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。
12．（10分）电池长时间使用后其电动势和内阻都可能发生变化，为了探究某电池的实际电动势和内阻，某同学设计方案对其进行测量。
A．待测电池（电动势约，内阻未知）
B．电压表（量程，内阻为）
C．电流表（量程，内阻较小约为）
D．电阻箱
E．滑动变阻器
F．开关、导线若干
（1）实验时需要对电表进行改装，若将电压表最大量程扩大为，则应该串联的阻值应为__________；将电流表的量程扩大为，该同学采用了以下的操作：按图甲连接好实验器材，检查电路无误后，将S、、断开，将R的滑片移至__________（填“最左端”或“最右端”），将电阻箱调为最大，闭合S，适当移动R的滑片，使电流表示数为，保持R接入电路中的阻值不变，再闭合，改变电阻箱的阻值，当电流表示数为__________时，完成扩大量程。
（2）保持电阻箱的阻值不变，闭合S、、，调节R不同的阻值，读出两个电表的读数U、I，并作出图像如图乙所示，可测得该电池的电动势__________，内阻__________。（结果保留2位有效数字）
四、计算题（本题共3小题，其中第13题10分，第14题12分，第15题16分，共38分。写出必要的推理过程，仅有结果不得分）
13．（10分）如图所示，用两个质量均为m、横截面积均为S的密闭活塞P、Q，将开口向上的导热汽缸内的理想气体分成A、B两部分。上面活塞通过轻绳悬挂在天花板上，汽缸和汽缸下方通过轻质绳子悬挂的物块的质量均为2m，整个装置处于静止状态，此时两部分气柱的长度均为。环境温度、大气压强均保持不变，且满足，g为重力加速度，不计一切摩擦。
（1）求此时A气体的压强；
（2）剪断连接物块的绳子，一段时间后两活塞重新恢复平衡，求汽缸上升的距离。
14．（12分）如图甲所示，足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上，其宽度，导轨M与P之间连接阻值为的电阻，质量为、电阻为、长度为的金属杆ab静置在导轨上，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中。现用一垂直杆水平向右的恒力拉金属杆ab，使它由静止开始运动，运动中金属杆与导轨接触良好并保持与导轨垂直，其通过电阻R上的电荷量q与时间t的关系如图乙所示，图像中的OA段为曲线，AB段为直线，导轨电阻不计，已知ab与导轨间的动摩擦因数，取（忽略ab杆运动过程中对原磁场的影响），求：
（1）磁感应强度B的大小和金属杆的最大速度；
（2）金属杆ab从开始运动的内所通过的位移；
（3）从开始运动到电阻R产生热量时，金属杆ab所通过的位移。
15．（16分）如图，质量为m的a球（中间有一个小孔）穿在足够长的光滑水平杆上。b球质量为km，a球和b球用长为L的轻杆相连。从图示位置，先给b球一个竖直向上的初速度，让b球越过最高点，假设b球连同轻杆在运动过程中均不会与水平杆相碰（稍微错开，但错开距离忽略不计，重力加速度为g）。
（1）求b球到达坛高点时，a球的位移大小；
（2）以a球初始位賛为坐标原点，水平向右为x轴正方向，竖直向上为y轴正方向，求b球运动的轨迹方程；
（3）当b球运动到水平杆下方，且轻杆与水平杆正方向夹角为时，求b球的速度大小。
物理参考答案
一、选择题（本题共6小题，每小题4分，共24分。每小题只有一项符合题目要求）
1．D【解析】伽利略通过理想斜面实验得出力是改变物体运动状态的原因，不是维持物体运动的原因，故A错误；
核聚变反应所释放的光子来源于原子核内部，故B错误；
在“探究加速度与力和质量的关系”实验中，采用了控制变量法，故C错误；故选D。
2．C【解析】水滴做自由落体运动，由运动学公式，落到石板前速度。
在内，由动量定理，解得。故选C。
3．A【解析】开关接到1位置，给电容器A充电，再把开关接到2位置，电容器A电荷量减少一半，所以B选项错误；
然后观察电压表示数，此时电压表示数减半，电容器储存电荷本领不变，C选项错误；
断开，闭合，电容器B完全放电，A选项正确；
磁电式电压表的工作原理是通电线圈在磁场中所受安培力的作用，通过电压表有电流，电压表会偏转，但指针不会稳定，所以D错误。
4．A【解析】光路如图所示，由图中几何关系可知，由临界角公式有，解得，
光在介质中传播的路程，光在介质中传播的时间。BCD错误；A正确。
5．C【解析】简谐波在时刻的波形图中，设振动到波峰处的质点的平衡位置为，质点M、Q的平衡位置关于对称，则，，可得该波的波长为，故A错误。
由Q比M早回到平衡位置可知，Q点向下振动，则该波沿x轴负方向传播，
其波速，周期，故B、D错误。
从该时刻起，波在内向负方向传播的距离，
即平衡位置为的质点此时的波形恰好传播到M，此时M点在平衡位置且运动方向沿y轴正方向，
在内，M点通过的总路程，故C正确。
6．C【解析】在轨道Ⅰ上，万有引力提供向心力，地球表面的物体满足，得，故A错误；
在椭圆轨道Ⅱ上，半长轴，根据开普勒第三定律，，故B错误；
在轨道Ⅰ上时，探测器的引力势能为，由动能和引力势能之和保持不变得，
则探测器刚离开飞船时的速度大小，故C正确；
在轨道Ⅱ，飞船在A、B两点的速度，由机械能守恒定律，，，发射探测器时，由动量守恒定律，飞船和探测器质量之比，故D错误。
二、选择题（本题共4小题，每小题5分，共20分。每小题有多个选项符合题目要求，全部选对得5分，选对但不全得3分，有选错或不选得0分）
7．BC【解析】图示时刻，矩形线圈产生的感应电动势为零，此时线圈处于中性面，磁通量最大，磁通量的变化率为零，故A错误；
从图示位置开始，当矩形线图转过时，由右手定则，AB边电流方向为从B到A，CD边电流方向为从D到C，线圈中的电流方向为BADCB，故B正确；
电动机和灯泡并联，，，电动机输出功率，故C正确；
灯泡正常发光，副线圈电压为，题中为升压变压器，故D错误。
8．AD【解析】①线反应时间，②线反应时间，疲劳驾驶，反应时间较长，故②是疲劳驾驶，故A正确B错误；
在图像中，前段图像重合，两测试车初速度相同，同样的测试条件，刹车后加速度相等，
由运动学公式，刹车过程位移大小相等，故C错误；
图中①线位移关系，②线位移关系，初速度，故D正确。
9．BCD【解析】当外力作用在A球上时，小球B受重力和环给B竖直向上的弹力处于平衡状态，杆对B、A均无作用力，A球受重力和外力处于平衡状态，则，故A错误；
当外力F作用在B球上时，A球受力如图所示，，B球受力如图所示，，故B正确；
根据运动的合成与分解，A球和B球速度大小相等（A球和B球一起做圆周运动），A球从左侧圆心等高处到达圆环最低点时，B球从圆环最低点到达右侧圆心等高处，则由系统机械能守恒，，，故C正确；
当B球上升到最大高度时，以圆环最低点为参考面，由系统机械能守恒，，可得，则B球能够上升的最大高度相对圆心O点的竖直高度为，故D正确。
10．CD【解析】粒子在电场中运动时，竖直方向：，水平方向：，，，则粒子在水平向右的电场中运动的位移大小为，，
设速度方向与PQ成角，，选项A、B错误。
粒子在磁场Ⅱ中做匀速圆周运动，，，选项C正确。
粒子穿过PQ分别通过匀强电场和磁场Ⅰ，以速度回到A点，其运动轨迹如图，在磁场Ⅰ中做匀速圆周运动，由几何关系，，可得磁场Ⅰ的磁感应强度大小，选项D正确。
三、填空题（本题共2小题，共16分）
11．（6分，每空2分）
（1）0.820（2）bd（3）偏大
【解析】（1）由图可知，主尺刻度为，游标尺上对齐的刻度为4，故读数为：。
（2）若减小的重力势能等于增加的动能时，可以认为机械能守恒，则有：，
即，得，。
（3）此时小球的遮光䆓度小于直径，遮光时间偏小，由于，测出的速度偏大，所以动能偏大。
12．（10分，每空2分）
（1）4800 最右端 6（2）8.9 30
【解析】（1）电压表扩大量程，串联一个定值电阻，断开、，闭合S，调节滑动变阻器阻值，让电流表读数，回路的总电阻，接入的滑动变阻器阻值远大于电流表的内阻，闭合，保持R接入电路中的阻值不变，可认为回路电流不变，调节电阻箱的阻值使得电流表读数为时，即量程扩大3倍。
（2）根据闭合电路欧姆定律得出，电源路端电压与电流的关系：，得，
即，，解得，。
四、计算题（本题共3小题，其中第13题10分，第14题14分，第15题16分，共40分。写出必要的推理过程，仅有结果不得分）
13．（10分）【解析】（1）对汽缸，根据平衡条件有，
初态A气体压强或者。
（2）初态B气体压强，对活塞P，根据平衡条件有，解得，
重新恢复平衡，末态A气体压强，对汽缸，根据平衡条件有，，
末态B气体压强，对活塞P，根据平衡条件有，，
由环境温度保持不变，根据玻意耳定律可得，，
汽缸上升的距离。
14．（14分）【解析】（1）过程，通过导体棒电流①，得，
导体棒匀速，对导体棒②，
导体棒匀速时，导体棒电动势③，
欧姆定律④，由①②得，由①②③④得。
（2）方法一：⑤，⑥，⑦，⑧，
由以上公式可得。
方法二：过程，即，得。
（3）过程⑨，
过程产生总热量⑩，
电阻R产生热量⑪，得，
后匀速阶段电阻R热量⑫，
⑬，⑭，⑮。
由⑨⑩⑪⑫⑬⑭⑮得。
15．（16分）【解析】（1）b球运动到最高点，水平方向动量守恒：，
即：①，几何关系：②，
由①②得。
（2）设球b的坐标为时，a球水平向左移动距离为，b球水平向右距离为：
以a球和b球为整体，水平方向动量守恒：，
③，
以a球为参考系，b球轨迹为圆④，
由③④得或。
b球的轨迹是一个椭圆。
（3）设b球的水平速度为，竖直速度为，a球水平速度为，
以a球和b球为整体，水平方向动量守恒：⑤，
以a球和b球为整体，机械能守恒，以水平杆为零势能面：
⑥，
当b球运动到水平杆下方，且轻杆为水平杆正方向夹角时，以a球为参考系，此时b球速度方向与水平方向夹角为：⑦，⑧，题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
D
C
A
A
C
C
BC
AD
BCD
CD
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在本试卷和答题卡上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把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。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、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）
1．在人类对世界进行探索的过程中，发现了众多物理规律，下列有关叙述中正确的是（ ）
A．伽利略通过理想斜面实验得出力是维持物体运动的原因
B．核聚变反应所释放的光子来源于核外电子的能级跃迁
C．在“探究加速度与力和质量的关系”实验中，采用了等效替代法
D．汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中偏转的实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成的，并测出了该粒子的比荷
2．水滴石穿是生活中常见的现象，假设屋檐到下方石板的距离为，水滴从屋檐无初速度滴落到石板上，在内沿石板平面散开，水滴质量为，忽略空气阻力，g取，则石板受到水滴的冲击力为（ ）
A．B．C．D．
3．为了半定量地探究电容器两极板间的电势差与其带电量的关系，实验电路如图所示。取电容器A和数字电压表，（可看作理想电压表）相连，把开关接1，用几节干电池串联后给A充电，可以看到电压表有示数，说明A充电后两极板具有一定的电压。把开关接2，使另一个与A完全相同的且不带电的电容器B与A并联，可以看到电压表的示数变为原来的一半。然后，断开开关，闭合开关。关于该实验以及其后续操作，下列说法中正确的是（ ）
A．闭合的作用是让电容器B完全放电
B．接下来的操作是把开关接1，观察电压表的示数
C．电容器的带电量变为原来的一半时，电压表示数也变为原来的一半，说明电容器“储存电荷的本领”也变为了原来的一半
D．若使用磁电式电压表代替数字电压表，当和都断开时，电容器A的带电量不会改变，电压表指针将稳定在某一固定值
4．如图所示，某种材料制成的扇形透明砖（已知其半径为R）放置在水平桌面上，光源S（图中未画出）发出一束平行于桌面的光线从O的某点垂直射入透明砖，经过三次全反射（每次都是恰好发生全反射）后垂直OB射出，并再次回到光源S。已知，光在真空中传播的速率为c，则该过程中，光在材料中传播的时间为（ ）
A．B．C．D．
5．一列沿x轴方向传播的简谐横波在时刻的部分波形如图所示，M、Q为波上两个质点，其中Q比M早回到平衡位置，则下列说法正确的是（ ）
A．该波的波长为
B．该波沿x轴正方向传播
C．从该时刻起，再经，质点M通过的总路程为
D．该波的周期为
6．如图所示，矩形线圈切割磁感线产生一交流电压，矩形线圈的电阻，将其接在理想变压器原线圈上。标有“”的灯泡L正常发光，交流散热风扇M正常工作，风扇的内阻为，交流电流表A（不考虑内阻）的示数为，导线电阻不计，不计灯泡电阻的变化，且。以下判断正确的是（ ）
A．在图示时刻，穿过线圈磁通量变化最快
B．从图示位置开始，当矩形线圈转过时，线圈中的电流方向为BADCB
C．风扇输出的机械功率是
D．原副线圈的匝数比
7．有人设想：可以在飞船从运行轨道进入返回地球程序时，借飞船需要减速的机会，发射一个小型太空探测器，从而达到节能的目的。如图所示，飞船在圆轨道Ⅰ上绕地球飞行，其轨道半径为地球半径的k倍。当飞船通过轨道Ⅰ的A．点时，飞船上的发射装置短暂工作，将探测器沿飞船原运动方向射出，并使探测器恰能完全脱离地球的引力范围，即到达距地球无限远时的速度恰好为零，而飞船在发射探测器后沿椭圆轨道Ⅱ向前运动，其近地点B到地心的距离近似为地球半径R。已知取无穷远处引力势能为零，物体距星球球心距离为r时的引力势能。在飞船沿轨道Ⅰ和轨道Ⅱ以及探测器被射出后的运动过程中，其动能和引力势能之和均保持不变。以上过程中飞船和探测器的质量均可视为不变，已知地球表面的重力加速度为g。则下列说法正确的是（ ）
A．飞船在轨道Ⅰ运动的速度大小为
B．飞船在轨道Ⅰ上的运行周期是在轨道Ⅱ上运行周期的倍
C．探测器刚离开飞船时的速度大小为
D．若飞船沿轨道Ⅱ运动过程中，通过A点与B点的速度大小与这两点到地心的距离成反比，实现上述飞船和探测器的运动过程，飞船与探测器的质量之比应满足
二、选择题（本题共3小题，每小题6分，共18分。每小题有多个选项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全得3分，有选错或不选得0分）
8．2022年“互联网之光”博览会上，无人驾驶技术上线，无人驾驶汽车以其反应时间短而备受众多参会者的青睐。在同样测试条件下，对疲劳驾驶员和无人驾驶汽车进行反应时间的测试，从发现紧急情况到车静止，两测试车内所装的位移传感器记录的数据经简化后得到①②两线所示的位移x随时间t变化的关系图像，图中OA和OB段为直线，已知两测试车均由同一位置沿相同平直公路运动，且汽车紧急制动车轮抱死后做的是匀变速直线运动。下列说法正确的是（ ）
A．图中的①线是无人驾驶汽车的位移与时间关系图像
B．图中的②线是无人驾驶汽车的位移与时间关系图像
C．两测试车在图中曲线部分的位移大小不相等
D．当发现紧急情况时两汽车的速度为
9．如图所示，竖直平面内固定一半径为R的光滑圆环，圆心在O点。质量分别为m、的A、B两小球套在圆环上，用不可伸长的长为的轻杆通过铰链连接，开始时对球A施加一个竖直向上的外力，使A、B均处于静止状态，且球A恰好与圆心O等高，重力加速度为g，则下列说法正确的是（ ）
A．对球A施加的竖直向上的外力的大小为
B．若撤掉外力，对球B施加一个水平向左的外力F，使系统仍处于原来的静止状态，则F的大小为mg
C．撤掉外力，系统无初速度释放，当A球到达最低点时，B球的速度大小为
D．撤掉外力，系统无初速度释放，沿着圆环运动，B球能够上升的最高点相对圆心O点的竖直高度为
10．蜜蜂飞行时依靠蜂房、采蜜地点和太阳三个点进行定位做“8”字形运动，以此告知同伴蜜源方位。某兴趣小组用带电粒子在电场和磁场中的运动模拟蜜蜂的运动。如图所示，空间存在范围足够大垂直纸面、方向相反的匀强磁场Ⅰ、Ⅱ，其上、下边界分别为MN、PQ，间距为d。MN与PQ之间存在沿水平方向且大小始终为的匀强电场，当粒子通过MN进入电场中运动时，电场方向水平向右；当粒子通过PQ进入电场中运动时，电场方向水平向左。现有一质量为m、电荷量为的粒子在纸面内以初速度从A点垂直MN射入电场，一段时间后进入磁场Ⅱ，之后又分别通过匀强电场和磁场Ⅰ，以速度回到A点，磁场Ⅱ的磁感应强度，不计粒子重力。则下列说法正确的是（ ）
A．粒子在水平向右的电场中运动的位移大小为d
B．粒子在磁场Ⅱ中运动的速度大小
C．粒子在磁场Ⅱ中做匀速圆周运动的弦长为
D．磁场Ⅰ的磁感应强度大小
三、填空题（本题共2小题，共16分）
11．（6分）某实验小组为测重力加速度，采用如图甲所示的装置，不可伸长的轻绳一端固定于悬点，另一端系一小球，在小球自然悬垂的位置上安装一个光电门（图中没有画出），光电门接通电源，发出的光线与小球的球心在同一水平线上。
（1）现用游标卡尺测得小球直径如图乙所示，则小球的直径为__________cm。
（2）在实验中，小组成员多次改变同一小球自然下垂时球的下沿到悬点的距离L，同时调整光电门的位置使光线与球心始终在同一水平线上，实验时将小球拉至其球心与悬点处于同一水平面处，轻绳伸直，由静止释放小球，记录小球通过光电门的时间t。得到多组L和t的数据，作出如图丙所示的图像，图线的纵截距为，则当地的重力加速度__________（用字母b和d表示）。
（3）若光电门发出的光线高于小球自然下垂的球心位置，小球动能的测量值将__________（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。
12．（10分）电池长时间使用后其电动势和内阻都可能发生变化，为了探究某电池的实际电动势和内阻，某同学设计方案对其进行测量。
A．待测电池（电动势约，内阻未知）
B．电压表（量程，内阻为）
C．电流表（量程，内阻较小约为）
D．电阻箱
E．滑动变阻器
F．开关、导线若干
（1）实验时需要对电表进行改装，若将电压表最大量程扩大为，则应该串联的阻值应为__________；将电流表的量程扩大为，该同学采用了以下的操作：按图甲连接好实验器材，检查电路无误后，将S、、断开，将R的滑片移至__________（填“最左端”或“最右端”），将电阻箱调为最大，闭合S，适当移动R的滑片，使电流表示数为，保持R接入电路中的阻值不变，再闭合，改变电阻箱的阻值，当电流表示数为__________时，完成扩大量程。
（2）保持电阻箱的阻值不变，闭合S、、，调节R不同的阻值，读出两个电表的读数U、I，并作出图像如图乙所示，可测得该电池的电动势__________，内阻__________。（结果保留2位有效数字）
四、计算题（本题共3小题，其中第13题10分，第14题12分，第15题16分，共38分。写出必要的推理过程，仅有结果不得分）
13．（10分）如图所示，用两个质量均为m、横截面积均为S的密闭活塞P、Q，将开口向上的导热汽缸内的理想气体分成A、B两部分。上面活塞通过轻绳悬挂在天花板上，汽缸和汽缸下方通过轻质绳子悬挂的物块的质量均为2m，整个装置处于静止状态，此时两部分气柱的长度均为。环境温度、大气压强均保持不变，且满足，g为重力加速度，不计一切摩擦。
（1）求此时A气体的压强；
（2）剪断连接物块的绳子，一段时间后两活塞重新恢复平衡，求汽缸上升的距离。
14．（12分）如图甲所示，足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上，其宽度，导轨M与P之间连接阻值为的电阻，质量为、电阻为、长度为的金属杆ab静置在导轨上，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中。现用一垂直杆水平向右的恒力拉金属杆ab，使它由静止开始运动，运动中金属杆与导轨接触良好并保持与导轨垂直，其通过电阻R上的电荷量q与时间t的关系如图乙所示，图像中的OA段为曲线，AB段为直线，导轨电阻不计，已知ab与导轨间的动摩擦因数，取（忽略ab杆运动过程中对原磁场的影响），求：
（1）磁感应强度B的大小和金属杆的最大速度；
（2）金属杆ab从开始运动的内所通过的位移；
（3）从开始运动到电阻R产生热量时，金属杆ab所通过的位移。
15．（16分）如图，质量为m的a球（中间有一个小孔）穿在足够长的光滑水平杆上。b球质量为km，a球和b球用长为L的轻杆相连。从图示位置，先给b球一个竖直向上的初速度，让b球越过最高点，假设b球连同轻杆在运动过程中均不会与水平杆相碰（稍微错开，但错开距离忽略不计，重力加速度为g）。
（1）求b球到达坛高点时，a球的位移大小；
（2）以a球初始位賛为坐标原点，水平向右为x轴正方向，竖直向上为y轴正方向，求b球运动的轨迹方程；
（3）当b球运动到水平杆下方，且轻杆与水平杆正方向夹角为时，求b球的速度大小。
物理参考答案
一、选择题（本题共6小题，每小题4分，共24分。每小题只有一项符合题目要求）
1．D【解析】伽利略通过理想斜面实验得出力是改变物体运动状态的原因，不是维持物体运动的原因，故A错误；
核聚变反应所释放的光子来源于原子核内部，故B错误；
在“探究加速度与力和质量的关系”实验中，采用了控制变量法，故C错误；故选D。
2．C【解析】水滴做自由落体运动，由运动学公式，落到石板前速度。
在内，由动量定理，解得。故选C。
3．A【解析】开关接到1位置，给电容器A充电，再把开关接到2位置，电容器A电荷量减少一半，所以B选项错误；
然后观察电压表示数，此时电压表示数减半，电容器储存电荷本领不变，C选项错误；
断开，闭合，电容器B完全放电，A选项正确；
磁电式电压表的工作原理是通电线圈在磁场中所受安培力的作用，通过电压表有电流，电压表会偏转，但指针不会稳定，所以D错误。
4．A【解析】光路如图所示，由图中几何关系可知，由临界角公式有，解得，
光在介质中传播的路程，光在介质中传播的时间。BCD错误；A正确。
5．C【解析】简谐波在时刻的波形图中，设振动到波峰处的质点的平衡位置为，质点M、Q的平衡位置关于对称，则，，可得该波的波长为，故A错误。
由Q比M早回到平衡位置可知，Q点向下振动，则该波沿x轴负方向传播，
其波速，周期，故B、D错误。
从该时刻起，波在内向负方向传播的距离，
即平衡位置为的质点此时的波形恰好传播到M，此时M点在平衡位置且运动方向沿y轴正方向，
在内，M点通过的总路程，故C正确。
6．C【解析】在轨道Ⅰ上，万有引力提供向心力，地球表面的物体满足，得，故A错误；
在椭圆轨道Ⅱ上，半长轴，根据开普勒第三定律，，故B错误；
在轨道Ⅰ上时，探测器的引力势能为，由动能和引力势能之和保持不变得，
则探测器刚离开飞船时的速度大小，故C正确；
在轨道Ⅱ，飞船在A、B两点的速度，由机械能守恒定律，，，发射探测器时，由动量守恒定律，飞船和探测器质量之比，故D错误。
二、选择题（本题共4小题，每小题5分，共20分。每小题有多个选项符合题目要求，全部选对得5分，选对但不全得3分，有选错或不选得0分）
7．BC【解析】图示时刻，矩形线圈产生的感应电动势为零，此时线圈处于中性面，磁通量最大，磁通量的变化率为零，故A错误；
从图示位置开始，当矩形线图转过时，由右手定则，AB边电流方向为从B到A，CD边电流方向为从D到C，线圈中的电流方向为BADCB，故B正确；
电动机和灯泡并联，，，电动机输出功率，故C正确；
灯泡正常发光，副线圈电压为，题中为升压变压器，故D错误。
8．AD【解析】①线反应时间，②线反应时间，疲劳驾驶，反应时间较长，故②是疲劳驾驶，故A正确B错误；
在图像中，前段图像重合，两测试车初速度相同，同样的测试条件，刹车后加速度相等，
由运动学公式，刹车过程位移大小相等，故C错误；
图中①线位移关系，②线位移关系，初速度，故D正确。
9．BCD【解析】当外力作用在A球上时，小球B受重力和环给B竖直向上的弹力处于平衡状态，杆对B、A均无作用力，A球受重力和外力处于平衡状态，则，故A错误；
当外力F作用在B球上时，A球受力如图所示，，B球受力如图所示，，故B正确；
根据运动的合成与分解，A球和B球速度大小相等（A球和B球一起做圆周运动），A球从左侧圆心等高处到达圆环最低点时，B球从圆环最低点到达右侧圆心等高处，则由系统机械能守恒，，，故C正确；
当B球上升到最大高度时，以圆环最低点为参考面，由系统机械能守恒，，可得，则B球能够上升的最大高度相对圆心O点的竖直高度为，故D正确。
10．CD【解析】粒子在电场中运动时，竖直方向：，水平方向：，，，则粒子在水平向右的电场中运动的位移大小为，，
设速度方向与PQ成角，，选项A、B错误。
粒子在磁场Ⅱ中做匀速圆周运动，，，选项C正确。
粒子穿过PQ分别通过匀强电场和磁场Ⅰ，以速度回到A点，其运动轨迹如图，在磁场Ⅰ中做匀速圆周运动，由几何关系，，可得磁场Ⅰ的磁感应强度大小，选项D正确。
三、填空题（本题共2小题，共16分）
11．（6分，每空2分）
（1）0.820（2）bd（3）偏大
【解析】（1）由图可知，主尺刻度为，游标尺上对齐的刻度为4，故读数为：。
（2）若减小的重力势能等于增加的动能时，可以认为机械能守恒，则有：，
即，得，。
（3）此时小球的遮光䆓度小于直径，遮光时间偏小，由于，测出的速度偏大，所以动能偏大。
12．（10分，每空2分）
（1）4800 最右端 6（2）8.9 30
【解析】（1）电压表扩大量程，串联一个定值电阻，断开、，闭合S，调节滑动变阻器阻值，让电流表读数，回路的总电阻，接入的滑动变阻器阻值远大于电流表的内阻，闭合，保持R接入电路中的阻值不变，可认为回路电流不变，调节电阻箱的阻值使得电流表读数为时，即量程扩大3倍。
（2）根据闭合电路欧姆定律得出，电源路端电压与电流的关系：，得，
即，，解得，。
四、计算题（本题共3小题，其中第13题10分，第14题14分，第15题16分，共40分。写出必要的推理过程，仅有结果不得分）
13．（10分）【解析】（1）对汽缸，根据平衡条件有，
初态A气体压强或者。
（2）初态B气体压强，对活塞P，根据平衡条件有，解得，
重新恢复平衡，末态A气体压强，对汽缸，根据平衡条件有，，
末态B气体压强，对活塞P，根据平衡条件有，，
由环境温度保持不变，根据玻意耳定律可得，，
汽缸上升的距离。
14．（14分）【解析】（1）过程，通过导体棒电流①，得，
导体棒匀速，对导体棒②，
导体棒匀速时，导体棒电动势③，
欧姆定律④，由①②得，由①②③④得。
（2）方法一：⑤，⑥，⑦，⑧，
由以上公式可得。
方法二：过程，即，得。
（3）过程⑨，
过程产生总热量⑩，
电阻R产生热量⑪，得，
后匀速阶段电阻R热量⑫，
⑬，⑭，⑮。
由⑨⑩⑪⑫⑬⑭⑮得。
15．（16分）【解析】（1）b球运动到最高点，水平方向动量守恒：，
即：①，几何关系：②，
由①②得。
（2）设球b的坐标为时，a球水平向左移动距离为，b球水平向右距离为：
以a球和b球为整体，水平方向动量守恒：，
③，
以a球为参考系，b球轨迹为圆④，
由③④得或。
b球的轨迹是一个椭圆。
（3）设b球的水平速度为，竖直速度为，a球水平速度为，
以a球和b球为整体，水平方向动量守恒：⑤，
以a球和b球为整体，机械能守恒，以水平杆为零势能面：
⑥，
当b球运动到水平杆下方，且轻杆为水平杆正方向夹角时，以a球为参考系，此时b球速度方向与水平方向夹角为：⑦，⑧，题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
D
C
A
A
C
C
BC
AD
BCD
CD
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