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江西省上进联盟2023-2024学年高三下学期一轮复习（开学考）检测物理试卷（Word版附解析）
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这是一份江西省上进联盟2023-2024学年高三下学期一轮复习（开学考）检测物理试卷（Word版附解析），文件包含江西省上进联盟2023-2024学年高三下学期一轮复习开学考检测物理试卷原卷版docx、江西省上进联盟2023-2024学年高三下学期一轮复习开学考检测物理试卷解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共27页， 欢迎下载使用。
试卷共6页，15小题，满分100分。考试用时75分钟。
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡指定位置上。
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．考生必须保持答题卡的整洁。考试结束后，请将答题卡交回。
一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1. 碘131是碘元素的人工放射性同位素，医学上常用碘标记的玫瑰红钠盐和马尿酸钠作为肝、胆和肾等检查的扫描显像剂，其发生衰变的方程为则下列说法正确的是（ ）
A. 碘131发生的是β衰变
B. 碘131的原子核内中子数比X粒子的原子核内中子数少一个
C. 碘131在玫瑰红钠盐和马尿酸钠中的半衰期可能不相同
D. 碘131原子核内有68个中子
【答案】A
【解析】
【详解】A．由质量数守恒和电荷数守恒可知，是电子，碘131发生的是β衰变，故A正确；
BD．由质量数守恒和电荷数守恒可知，的电荷数为，碘131原子核内的中子数为
X粒子的原子核内中子数
可知，碘131的原子核内中子数比X粒子的原子核内中子数多一个，故BD错误；
C．半衰期不受外界物理环境及化合态的影响，则碘131在玫瑰红钠盐和马尿酸钠中的半衰期相同，故C错误。
故选A。
2. 踢毽子是我国一种传统的体育运动，如图是一孩童正在练习踢毽子，毽子的运动近似沿竖直方向。若考虑空气阻力的影响，且阻力大小与速率成正比，毽子离开脚后至回到出发点的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 毽子在最高点的加速度为零
B. 下降过程中毽子加速度的大小大于重力加速度的大小
C. 毽子上升的时间大于下降的时间
D. 毽子上升过程克服合外力做的功大于下降过程合外力做的功
【答案】D
【解析】
【详解】A．毽子在最高点速度为零，它的加速度与重力加速度相等，A错误；
B．下降过程中毽子受到自身的重力和向上的空气阻力，故加速度的大小小于重力加速度的大小，B错误；
C．毽子上升时重力与阻力都竖直向下，下降时重力竖直向下，阻力竖直向上，故上升过程平均加速度大于下降过程平均加速度，于是有毽子上升的时间小于下降的时间，C错误；
D．毽子上升时重力与阻力都竖直向下，下降时重力竖直向下，阻力竖直向上，而上升和下降过程毽子的位移大小相等，故毽子上升过程克服合外力做的功大于下降过程合外力做的功，D正确。
故选D。
3. 如图为一“环腔式”消声器的原理图，可以对高速气流产生的噪声进行降噪。波长为λ的声波沿水平管道自左侧入口进入后分成上下两部分，分别通过通道①、②继续向前传播，在右侧汇聚后噪声减弱，下列说法正确的是（ ）
A. 该消声器是利用波的漫反射原理设计的
B. 该消声器对所有频率的声波均能起到降噪效果
C. 上下两束波的路程和满足时，降噪效果最好
D. 上下两束波的路程和满足时，降噪效果最好
【答案】C
【解析】
【详解】A．该消声器是利用声波干涉原理设计，故A错误；
BCD．根据波的叠加原理可知，该消声器对于路程差为
的声波降噪效果良好，但不符合上述条件的声波降噪效果较差，甚至不能起到降噪效果，故而并非对所有波长或频率的声波均有效，故BD错误，C正确。
故选C。
4. 如图，2023年8月27日发生了土星冲日现象，土星冲日是指土星、地球和太阳三者近似排成一条直线，地球位于太阳与土星之间。已知地球和土星绕太阳公转的方向相同，轨迹均近似为圆，土星绕太阳公转周期约30年。下次出现土星冲日现象应该在（ ）
A. 2024年B. 2038年C. 2050年D. 2053年
【答案】A
【解析】
【详解】根据题意，设经过时间出现土星冲日现象，由公式有
解得
年
约为1年零12.6天，则下次出现土星冲日现象应该在年。
故选A。
5. 如图甲，当汽车陷入泥潭时，往往需要拖车将受困车辆拖拽驶离。如图乙，救援人员发现在受困车辆的前方有一坚固的树桩可以利用，根据你所学过的力学知识判断，救援车辆最省力的救援方案为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】A图中，缆绳与树桩构成定滑轮系统，仅改变力的方向，未改变力的大；
B图中，根据受力分析可知，救援车辆的拉力为受困车辆所受拖拽力的2倍；
C图中，根据受力分析可知，救援车辆的拉力为受困车辆所受拖拽力的
D图中，根据受力分析可知，救援车辆的拉力为缆绳两侧拖拽拉力的合力，因初始时刻两分力夹角接近180°，合力远小于两分力(小于所受拖拽力的)，可知，D图最省力。
故选D。
6. 一带负电粒子在仅受电场力作用下，从的位置沿x轴正方向运动，电场力做功随位移x变化关系如图所示，其中为距离的中点，段的图像是曲线，段的图像是直线，下列说法正确的是（ ）
A. 在段，处的场强最小，但不一定为零
B. 粒子在段速度v随位移x均匀增大
C. 粒子在位置的速度不为零
D. 、、处的电势、、的关系为
【答案】C
【解析】
【详解】A．题图为一带负电粒子在仅受电场力作用下的图像，由
整理有
该图像的斜率为带电粒子所受的电场力，由图像可知，在处粒子所有的电场力为零。根据
可知，此处电场强度为零，故A项错误；
B．由题图可知，粒子在过程，电场力做负功，由动能定理有
整理有
由上述表达式可知，粒子在段速度v不是随位移x均匀增大的，故B项错误；
C．由题图可知粒子在原点和处电场力做功为零，由动能定理有
所以粒子在原点和处的动能相同，因为同一个粒子，所以粒子在两处的速度相同，由题意可知，粒子从处的速度不为零，否则在处粒子将无法运动，所以，粒子在位置的速度不为零，故C项正确；
D．由之前的分析可知，该图像的斜率为电场力，由题图分析可知，在过程，电场对粒子做正功，由题图可知，在过程，图像的斜率方向反向，即粒子所受电场力的方向反向，该过程，电场对电场力做负功，电场力做负功，电势能增加，所以粒子在处电势能大于处的电势能，由于粒子带负电，所以电势能大的地方，其电势小，即
由题图可知在过程，电场对粒子做负功，所以粒子在处电势能大于处的电势能，由于粒子带负电，所以电势能大的地方，其电势小，即
综上所述有
故D项错误。
故选C。
7. 如图甲，投石机是运用杠杆原理设计和制造一种古代用于军事攻城的大型器械。图乙为投石机的简化示意图，其长臂的长度为，短臂的长度为，质量为的石块装在长臂末端的弹袋中，质量为的重锤安装于短臂末端。初始时长臂被绞索固定，杠杆处于静止状态，其与水平面的夹角为。石块和重锤均看作质点，重力加速度g取，不计一切阻力。释放杠杆，重锤落下带动杠杆转动，当长臂转动至竖直位置时，杠杆被制动而停止，石块被水平抛出，石块被投出时的水平速度约为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】根据题意，设石块被投出时的水平速度为，此时重锤的速度为，由可知
由机械能守恒定律有
联立代入数据解得
故选B。
8. 我国目前正在运转的空间站天和核心舱，搭载了一种全新的推进装置——霍尔推进器。如图，其工作原理为电子枪发射的电子在电场和磁场力的共同作用下与中性原子碰撞并使其电离为正离子，正离子（在磁场中的偏转角度很小）在电场力的作用下高速喷出。若空间站组合体的质量为100t，配备有4台霍尔推进器，单台推进器单位时间喷出的正离子数量个，速度，其质量为，不计一切阻力，下列说法正确的是（ ）
A. 单台霍尔推进器产生的平均推力约为0.08N
B. 单台霍尔推进器产生的平均推力约为80N
C. 所有推进器全部开启时，空间站组合体的加速度约为
D. 所有推进器全部开启时，空间站组合体的加速度约为
【答案】AC
【解析】
【详解】AB．根据题意，由动量定理有
解得
故A正确，B错误；
CD．根据题意，由牛顿第二定律有
解得
故C正确，D错误。
故选AC。
9. 如图，手机无线充电装置可等效为一个理想变压器，送电线圈和受电线圈分别为原线圈和副线圈。a、b间接入220V正弦交流电，受电线圈中产生交变电流。已知送电线圈和受电线圈的匝数之比为，两线圈所接保护电阻的阻值均为R，若输出端的电压为12.8V，电流为2A，下列说法正确的是（ ）
A. 线圈中所接保护电阻的阻值
B. 线圈中所接保护电阻的阻值
C. c、d端的电压为42.8V
D. c、d端的电压为52.8V
【答案】BC
【解析】
【详解】根据题意，设变压器输入电压，电流为，变压器端电压为，电流为，则有
，
又有
，
其中
，，
解得
，
故选BC。
10. 如图，在竖直面内有一半径为R的圆形区域，在区域内外均有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，ab为过圆心O的一水平直线，一群质量为m、电荷量为的带电粒子从P点沿竖直向上方向进入磁场，PO长度为，c为直线与圆的交点，粒子重力和粒子间的相互作用不计，下列说法正确的是（ ）
A. 能够到达c点的粒子的速度为
B. 能够到达c点的粒子在磁场中运动的时间为
C. 能够到达圆周上的所有粒子中，运动时间最短的粒子和时间最长的粒子，速度之比为
D. 能够到达圆周上的所有粒子中，运动时间最短的粒子和时间最长的粒子，时间之比为
【答案】BD
【解析】
【详解】AB．如图甲所示
粒子从P点进入磁场，运动到c点，运动轨迹半圆，根据几何关系
由洛伦兹力提供向心力
可得能够到达c点的粒子的速度为
能够到达c点的粒子在磁场中运动的时间为
故A错误，B正确；
CD．粒子从P点进入磁场，运动至圆周上，时间最长即为圆心角最大，根据圆心角等于2倍弦切角，可知时间最长，即运动轨迹圆的弦切角需最大；同理时间最短即为弦切角最小；如图乙所示
运动时间最短，此时轨迹圆的弦Pd与题设圆相切，由几何关系可知
圆心角为
根据几何关系
其中
所以
如图丙所示
粒子运动时间最长，此时轨迹圆的弦Pk与题设圆相切，由几何关系可知
圆心角为
根据几何关系
其中
所以
故能够到达圆周上的所有粒子中，运动时间最短的粒子和时间最长的粒子，速度之比为
能够到达圆周上的所有粒子中，运动时间最短的粒子和时间最长的粒子，时间之比为
故C错误，D正确。
故选BD。
二、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 物体在空间站中，由于完全失重，无法直接用天平测量其质量。某兴趣小组成员在观看了“天宫课堂”中，航天员演示的“动量守恒实验”（如图甲所示）之后，提出了一种利用动量守恒在空间站测质量的设想（实验装置如图乙所示）。在某次实验中，A、B两个体积相同的钢球置于实验平台上，两球之间放一质量不计的压缩并锁定的轻质弹簧，某时刻解除锁定，A、B两小球在同一直线上运动，利用闪光频率为10Hz的照相机获取的一组频闪照片，如图丙所示。已知A球为标准小球，其质量为，B小球质量为（待测，弹簧与A、B物体脱离后，静止停留于原地）。
（1）脱离弹簧后，小球A相对于空间站的地面做______运动，速度大小为______（保留两位有效数字）。
（2）根据实验数据测算可得小球B的质量大小是______kg（保留两位有效数字）。
（3）该实验搬到地面上，将两小球放在光滑水平面上，利用上述实验______（选填“能”或“不能”）测量小球B的质量。
【答案】 ①. 匀速直线 ②. ③. ④. 能
【解析】
【详解】（1）[1]由丙图可知，脱离弹簧后，小球A相对于空间站的地面做匀速直线运动；
[2]由照相机的频率可知周期为
则由图可知，小球A速度大小
（2）[3]由图可知，B的速度大小为
由动量守恒可知
代入数值可得
（3）[4]该实验搬到地面上，将两小球放在光滑水平面上，动量守恒依然成立，故能测出小球B的质量。
12. 某实验小组使用多用电表时，发现它已经损坏，于是根据已掌握的知识将一个电压表改装成了欧姆表，器材如下：
A.电池组一个（内阻不计） B.电压表一个（量程3V，内阻未知）
C.电阻箱（0~9999.9Ω） D.红黑表笔各一个、导线若干（电阻均不计）
（1）该小组设计了图甲所示的欧姆表内部电路图，根据电路图可知______（选填“a”或“b”）为红表笔。
（2）首先，测量图甲中电压表的内阻，将红黑表笔短接前，电阻箱的阻值应调至______（选填“最大值”或“最小值”），保持红黑表笔短接，将电阻箱的阻值调到1kΩ时，电压表恰好满偏；将电阻箱的阻值调到3kΩ时，电压表的指针恰好半偏，由以上信息可求得电压表内阻______，蓄电池电动势______。
（3）①然后，用改装好的欧姆表探测图乙的电路故障，闭合开关，发现无论如何调节滑动变阻器，灵敏电流计始终没有示数，若电路中仅可能存在a、b或c、d间断路，该同学利用改装好的欧姆表进行检测，在使用欧姆表检测前，______（选填“需要”或“不需要”）断开图乙的电路开关S。②检测时，发现试触a、b时，欧姆表指针有偏转，且指针刚好在中值附近，试触c、d时欧姆表读数为无穷大，可知______出现断路故障（选填“a、b间”或“c、d间”）。
【答案】 ①. ②. 最大值 ③. 1000 ④. 6 ⑤. 需要 ⑥. c、d间
【解析】
【详解】（1）[1]电流从红表笔流进，黑表笔流出，则根据图甲可知，为红表笔。
（2）[2]电路接通前电阻箱电阻选择最大值,确保电路安全。
[3][4]根据题意，由闭合回路欧姆定律有，满偏时
半偏时
又有
联立解得
，
（3）①[5]为了保证电路安全需要断开开关S。
②[6]根据断路处电阻无穷大可知，间出现断路故障。
13. 特斯拉公司的CEO埃隆·马斯克提出并推动了一项创新交通方式——马斯克“真空”隧道。其关键技术是在隧道内部创造接近真空的环境，列车在其中行驶时，所受空气阻力几乎为零，从而大幅提高列车的行驶速度。将马斯克隧道简化成如图所示模型，导热良好的密闭容器内封闭有压强为的空气，现用抽气筒缓慢从容器底部的阀门处（只出不进）进行抽气。已知抽气筒的抽气部分有效体积为密闭容器容积的，空气可视为理想气体，求：
（1）抽气两次后，容器内剩余空气的压强p；
（2）抽气次后，容器内剩余空气和抽出空气的质量之比k。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）根据题意，设容器的容积为，则每次抽气时可视为增加了的体积为，设第1次抽气后容器内剩余空气的压强为，则有
设第2次抽气后容器内剩余空气的压强为，则有
联立解得
（2）由（1）分析可知，抽气次后，容器内剩余空气的压强为
假设将容器内剩余气体等温压缩到压强为时的体积为，则有
容器内剩余空气和抽出空气的质量之比
联立解得
14. 如图甲，在单杠比赛中，运动员身体保持笔直绕杠进行大回环动作，此过程中运动员重心到杠的距离始终为，运动员可看作在竖直面内做圆周运动，如图乙，当身体运动到与竖直方向成时，运动员双手脱开杠，此时运动员的速度大小，之后运动员在空中完成一系列动作后笔直的站定在地面上，站定时重心离地面的距离为。运动员质量为60kg，杠的高度为，重力加速度g取，。（运动员从最低点向最高点运动过程可视为机械能守恒）求：
（1）运动员在最低点对杠的作用力大小；
（2）运动员落地点离杠的水平距离。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）根据题意，设运动员在最低点的速度为，由机械能守恒定律有
设运动员在最低点受到杠的作用力为，由牛顿第二定律有
解得
由牛顿第三定律得，运动员对杠的作用力
（2）脱离杠后，竖直方向上有
，
水平方向上有
，
联立解得
运动员落地点离杠的水平距离
15. 如图，平行金属导轨由光滑的水平部分和粗糙的倾斜部分平滑连接而成，导轨水平部分处在、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中，倾斜部分导轨与水平面的夹角，处在、方向平行导轨平面向下的匀强磁场中。开始时，导体棒a在外力约束下静止在倾斜导轨上，导体棒a与倾斜导轨间的摩擦因数为。光滑导体棒b在水平向左的恒力F的作用下向左做匀速直线运动，当导体棒b运动到离连接处距离为时撤去作用在a棒的约束力，a棒以的加速度做匀加速直线运动。当导体棒b运动到连接处时，撤去作用在b棒的恒力F，此后导体棒b冲上倾斜导轨，且在之后的运动过程a、b始终不会相遇，且当b停在水平导轨上时，a还处在倾斜导轨上。两导体棒的电阻R均为、质量m均为，两导体棒长度和导轨间距L均为，且两导体棒在运动过程中始终与导轨垂直，金属导轨电阻忽略不计，重力加速度g取，，，求：
（1）外力F的大小；
（2）导体棒a到达连接处时的速度大小；
（3）从b棒返回水平导轨至最终稳定的整个过程，回路产生的焦耳热。
【答案】（1）4N；（2）1.5m/s；（3）
【解析】
【详解】（1）对b棒进行分析，根据平衡条件有
a棒向下做做匀加速直线运动过程，对其进行分析有
，
解得
F=4N
（2）b棒匀速运动切割磁感线产生的感应电动势
产生的感应电流
结合上述解得
导体棒b匀速运动距离所需时间
该段时间末a棒的速度
b棒冲上倾斜轨道后，没有发生电磁感应现象，感应电流为0，对a棒进行分析有
可知，当b棒在倾斜轨道上运动时，a棒做匀速直线运动，由于b棒光滑，在倾斜轨道上运动时，没有机械能损耗，可知，b棒再次返回连接处时，速度大小仍然为，在b在水平导轨上减速至0过程，对b分析，根据动量定理有
上述过程对a分析，根据动量定理有
其中
，
解得
当b棒在水平轨道上停止运动时，a棒再次开始做匀速直线运动，即导体棒a到达连接处时的速度大小为1.5m/s。
（3）b棒返回水平导轨至速度刚好减为0过程回路产生的焦耳热为
当a棒以速度匀速运动到水平轨道上后，对两棒构成的系统，根据动量守恒定律有
此过程回路产生的焦耳热为
则从b棒返回水平导轨至最终稳定的整个过程，回路产生的焦耳热
解得
试卷共6页，15小题，满分100分。考试用时75分钟。
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡指定位置上。
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．考生必须保持答题卡的整洁。考试结束后，请将答题卡交回。
一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1. 碘131是碘元素的人工放射性同位素，医学上常用碘标记的玫瑰红钠盐和马尿酸钠作为肝、胆和肾等检查的扫描显像剂，其发生衰变的方程为则下列说法正确的是（ ）
A. 碘131发生的是β衰变
B. 碘131的原子核内中子数比X粒子的原子核内中子数少一个
C. 碘131在玫瑰红钠盐和马尿酸钠中的半衰期可能不相同
D. 碘131原子核内有68个中子
【答案】A
【解析】
【详解】A．由质量数守恒和电荷数守恒可知，是电子，碘131发生的是β衰变，故A正确；
BD．由质量数守恒和电荷数守恒可知，的电荷数为，碘131原子核内的中子数为
X粒子的原子核内中子数
可知，碘131的原子核内中子数比X粒子的原子核内中子数多一个，故BD错误；
C．半衰期不受外界物理环境及化合态的影响，则碘131在玫瑰红钠盐和马尿酸钠中的半衰期相同，故C错误。
故选A。
2. 踢毽子是我国一种传统的体育运动，如图是一孩童正在练习踢毽子，毽子的运动近似沿竖直方向。若考虑空气阻力的影响，且阻力大小与速率成正比，毽子离开脚后至回到出发点的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 毽子在最高点的加速度为零
B. 下降过程中毽子加速度的大小大于重力加速度的大小
C. 毽子上升的时间大于下降的时间
D. 毽子上升过程克服合外力做的功大于下降过程合外力做的功
【答案】D
【解析】
【详解】A．毽子在最高点速度为零，它的加速度与重力加速度相等，A错误；
B．下降过程中毽子受到自身的重力和向上的空气阻力，故加速度的大小小于重力加速度的大小，B错误；
C．毽子上升时重力与阻力都竖直向下，下降时重力竖直向下，阻力竖直向上，故上升过程平均加速度大于下降过程平均加速度，于是有毽子上升的时间小于下降的时间，C错误；
D．毽子上升时重力与阻力都竖直向下，下降时重力竖直向下，阻力竖直向上，而上升和下降过程毽子的位移大小相等，故毽子上升过程克服合外力做的功大于下降过程合外力做的功，D正确。
故选D。
3. 如图为一“环腔式”消声器的原理图，可以对高速气流产生的噪声进行降噪。波长为λ的声波沿水平管道自左侧入口进入后分成上下两部分，分别通过通道①、②继续向前传播，在右侧汇聚后噪声减弱，下列说法正确的是（ ）
A. 该消声器是利用波的漫反射原理设计的
B. 该消声器对所有频率的声波均能起到降噪效果
C. 上下两束波的路程和满足时，降噪效果最好
D. 上下两束波的路程和满足时，降噪效果最好
【答案】C
【解析】
【详解】A．该消声器是利用声波干涉原理设计，故A错误；
BCD．根据波的叠加原理可知，该消声器对于路程差为
的声波降噪效果良好，但不符合上述条件的声波降噪效果较差，甚至不能起到降噪效果，故而并非对所有波长或频率的声波均有效，故BD错误，C正确。
故选C。
4. 如图，2023年8月27日发生了土星冲日现象，土星冲日是指土星、地球和太阳三者近似排成一条直线，地球位于太阳与土星之间。已知地球和土星绕太阳公转的方向相同，轨迹均近似为圆，土星绕太阳公转周期约30年。下次出现土星冲日现象应该在（ ）
A. 2024年B. 2038年C. 2050年D. 2053年
【答案】A
【解析】
【详解】根据题意，设经过时间出现土星冲日现象，由公式有
解得
年
约为1年零12.6天，则下次出现土星冲日现象应该在年。
故选A。
5. 如图甲，当汽车陷入泥潭时，往往需要拖车将受困车辆拖拽驶离。如图乙，救援人员发现在受困车辆的前方有一坚固的树桩可以利用，根据你所学过的力学知识判断，救援车辆最省力的救援方案为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】A图中，缆绳与树桩构成定滑轮系统，仅改变力的方向，未改变力的大；
B图中，根据受力分析可知，救援车辆的拉力为受困车辆所受拖拽力的2倍；
C图中，根据受力分析可知，救援车辆的拉力为受困车辆所受拖拽力的
D图中，根据受力分析可知，救援车辆的拉力为缆绳两侧拖拽拉力的合力，因初始时刻两分力夹角接近180°，合力远小于两分力(小于所受拖拽力的)，可知，D图最省力。
故选D。
6. 一带负电粒子在仅受电场力作用下，从的位置沿x轴正方向运动，电场力做功随位移x变化关系如图所示，其中为距离的中点，段的图像是曲线，段的图像是直线，下列说法正确的是（ ）
A. 在段，处的场强最小，但不一定为零
B. 粒子在段速度v随位移x均匀增大
C. 粒子在位置的速度不为零
D. 、、处的电势、、的关系为
【答案】C
【解析】
【详解】A．题图为一带负电粒子在仅受电场力作用下的图像，由
整理有
该图像的斜率为带电粒子所受的电场力，由图像可知，在处粒子所有的电场力为零。根据
可知，此处电场强度为零，故A项错误；
B．由题图可知，粒子在过程，电场力做负功，由动能定理有
整理有
由上述表达式可知，粒子在段速度v不是随位移x均匀增大的，故B项错误；
C．由题图可知粒子在原点和处电场力做功为零，由动能定理有
所以粒子在原点和处的动能相同，因为同一个粒子，所以粒子在两处的速度相同，由题意可知，粒子从处的速度不为零，否则在处粒子将无法运动，所以，粒子在位置的速度不为零，故C项正确；
D．由之前的分析可知，该图像的斜率为电场力，由题图分析可知，在过程，电场对粒子做正功，由题图可知，在过程，图像的斜率方向反向，即粒子所受电场力的方向反向，该过程，电场对电场力做负功，电场力做负功，电势能增加，所以粒子在处电势能大于处的电势能，由于粒子带负电，所以电势能大的地方，其电势小，即
由题图可知在过程，电场对粒子做负功，所以粒子在处电势能大于处的电势能，由于粒子带负电，所以电势能大的地方，其电势小，即
综上所述有
故D项错误。
故选C。
7. 如图甲，投石机是运用杠杆原理设计和制造一种古代用于军事攻城的大型器械。图乙为投石机的简化示意图，其长臂的长度为，短臂的长度为，质量为的石块装在长臂末端的弹袋中，质量为的重锤安装于短臂末端。初始时长臂被绞索固定，杠杆处于静止状态，其与水平面的夹角为。石块和重锤均看作质点，重力加速度g取，不计一切阻力。释放杠杆，重锤落下带动杠杆转动，当长臂转动至竖直位置时，杠杆被制动而停止，石块被水平抛出，石块被投出时的水平速度约为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】根据题意，设石块被投出时的水平速度为，此时重锤的速度为，由可知
由机械能守恒定律有
联立代入数据解得
故选B。
8. 我国目前正在运转的空间站天和核心舱，搭载了一种全新的推进装置——霍尔推进器。如图，其工作原理为电子枪发射的电子在电场和磁场力的共同作用下与中性原子碰撞并使其电离为正离子，正离子（在磁场中的偏转角度很小）在电场力的作用下高速喷出。若空间站组合体的质量为100t，配备有4台霍尔推进器，单台推进器单位时间喷出的正离子数量个，速度，其质量为，不计一切阻力，下列说法正确的是（ ）
A. 单台霍尔推进器产生的平均推力约为0.08N
B. 单台霍尔推进器产生的平均推力约为80N
C. 所有推进器全部开启时，空间站组合体的加速度约为
D. 所有推进器全部开启时，空间站组合体的加速度约为
【答案】AC
【解析】
【详解】AB．根据题意，由动量定理有
解得
故A正确，B错误；
CD．根据题意，由牛顿第二定律有
解得
故C正确，D错误。
故选AC。
9. 如图，手机无线充电装置可等效为一个理想变压器，送电线圈和受电线圈分别为原线圈和副线圈。a、b间接入220V正弦交流电，受电线圈中产生交变电流。已知送电线圈和受电线圈的匝数之比为，两线圈所接保护电阻的阻值均为R，若输出端的电压为12.8V，电流为2A，下列说法正确的是（ ）
A. 线圈中所接保护电阻的阻值
B. 线圈中所接保护电阻的阻值
C. c、d端的电压为42.8V
D. c、d端的电压为52.8V
【答案】BC
【解析】
【详解】根据题意，设变压器输入电压，电流为，变压器端电压为，电流为，则有
，
又有
，
其中
，，
解得
，
故选BC。
10. 如图，在竖直面内有一半径为R的圆形区域，在区域内外均有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，ab为过圆心O的一水平直线，一群质量为m、电荷量为的带电粒子从P点沿竖直向上方向进入磁场，PO长度为，c为直线与圆的交点，粒子重力和粒子间的相互作用不计，下列说法正确的是（ ）
A. 能够到达c点的粒子的速度为
B. 能够到达c点的粒子在磁场中运动的时间为
C. 能够到达圆周上的所有粒子中，运动时间最短的粒子和时间最长的粒子，速度之比为
D. 能够到达圆周上的所有粒子中，运动时间最短的粒子和时间最长的粒子，时间之比为
【答案】BD
【解析】
【详解】AB．如图甲所示
粒子从P点进入磁场，运动到c点，运动轨迹半圆，根据几何关系
由洛伦兹力提供向心力
可得能够到达c点的粒子的速度为
能够到达c点的粒子在磁场中运动的时间为
故A错误，B正确；
CD．粒子从P点进入磁场，运动至圆周上，时间最长即为圆心角最大，根据圆心角等于2倍弦切角，可知时间最长，即运动轨迹圆的弦切角需最大；同理时间最短即为弦切角最小；如图乙所示
运动时间最短，此时轨迹圆的弦Pd与题设圆相切，由几何关系可知
圆心角为
根据几何关系
其中
所以
如图丙所示
粒子运动时间最长，此时轨迹圆的弦Pk与题设圆相切，由几何关系可知
圆心角为
根据几何关系
其中
所以
故能够到达圆周上的所有粒子中，运动时间最短的粒子和时间最长的粒子，速度之比为
能够到达圆周上的所有粒子中，运动时间最短的粒子和时间最长的粒子，时间之比为
故C错误，D正确。
故选BD。
二、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 物体在空间站中，由于完全失重，无法直接用天平测量其质量。某兴趣小组成员在观看了“天宫课堂”中，航天员演示的“动量守恒实验”（如图甲所示）之后，提出了一种利用动量守恒在空间站测质量的设想（实验装置如图乙所示）。在某次实验中，A、B两个体积相同的钢球置于实验平台上，两球之间放一质量不计的压缩并锁定的轻质弹簧，某时刻解除锁定，A、B两小球在同一直线上运动，利用闪光频率为10Hz的照相机获取的一组频闪照片，如图丙所示。已知A球为标准小球，其质量为，B小球质量为（待测，弹簧与A、B物体脱离后，静止停留于原地）。
（1）脱离弹簧后，小球A相对于空间站的地面做______运动，速度大小为______（保留两位有效数字）。
（2）根据实验数据测算可得小球B的质量大小是______kg（保留两位有效数字）。
（3）该实验搬到地面上，将两小球放在光滑水平面上，利用上述实验______（选填“能”或“不能”）测量小球B的质量。
【答案】 ①. 匀速直线 ②. ③. ④. 能
【解析】
【详解】（1）[1]由丙图可知，脱离弹簧后，小球A相对于空间站的地面做匀速直线运动；
[2]由照相机的频率可知周期为
则由图可知，小球A速度大小
（2）[3]由图可知，B的速度大小为
由动量守恒可知
代入数值可得
（3）[4]该实验搬到地面上，将两小球放在光滑水平面上，动量守恒依然成立，故能测出小球B的质量。
12. 某实验小组使用多用电表时，发现它已经损坏，于是根据已掌握的知识将一个电压表改装成了欧姆表，器材如下：
A.电池组一个（内阻不计） B.电压表一个（量程3V，内阻未知）
C.电阻箱（0~9999.9Ω） D.红黑表笔各一个、导线若干（电阻均不计）
（1）该小组设计了图甲所示的欧姆表内部电路图，根据电路图可知______（选填“a”或“b”）为红表笔。
（2）首先，测量图甲中电压表的内阻，将红黑表笔短接前，电阻箱的阻值应调至______（选填“最大值”或“最小值”），保持红黑表笔短接，将电阻箱的阻值调到1kΩ时，电压表恰好满偏；将电阻箱的阻值调到3kΩ时，电压表的指针恰好半偏，由以上信息可求得电压表内阻______，蓄电池电动势______。
（3）①然后，用改装好的欧姆表探测图乙的电路故障，闭合开关，发现无论如何调节滑动变阻器，灵敏电流计始终没有示数，若电路中仅可能存在a、b或c、d间断路，该同学利用改装好的欧姆表进行检测，在使用欧姆表检测前，______（选填“需要”或“不需要”）断开图乙的电路开关S。②检测时，发现试触a、b时，欧姆表指针有偏转，且指针刚好在中值附近，试触c、d时欧姆表读数为无穷大，可知______出现断路故障（选填“a、b间”或“c、d间”）。
【答案】 ①. ②. 最大值 ③. 1000 ④. 6 ⑤. 需要 ⑥. c、d间
【解析】
【详解】（1）[1]电流从红表笔流进，黑表笔流出，则根据图甲可知，为红表笔。
（2）[2]电路接通前电阻箱电阻选择最大值,确保电路安全。
[3][4]根据题意，由闭合回路欧姆定律有，满偏时
半偏时
又有
联立解得
，
（3）①[5]为了保证电路安全需要断开开关S。
②[6]根据断路处电阻无穷大可知，间出现断路故障。
13. 特斯拉公司的CEO埃隆·马斯克提出并推动了一项创新交通方式——马斯克“真空”隧道。其关键技术是在隧道内部创造接近真空的环境，列车在其中行驶时，所受空气阻力几乎为零，从而大幅提高列车的行驶速度。将马斯克隧道简化成如图所示模型，导热良好的密闭容器内封闭有压强为的空气，现用抽气筒缓慢从容器底部的阀门处（只出不进）进行抽气。已知抽气筒的抽气部分有效体积为密闭容器容积的，空气可视为理想气体，求：
（1）抽气两次后，容器内剩余空气的压强p；
（2）抽气次后，容器内剩余空气和抽出空气的质量之比k。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）根据题意，设容器的容积为，则每次抽气时可视为增加了的体积为，设第1次抽气后容器内剩余空气的压强为，则有
设第2次抽气后容器内剩余空气的压强为，则有
联立解得
（2）由（1）分析可知，抽气次后，容器内剩余空气的压强为
假设将容器内剩余气体等温压缩到压强为时的体积为，则有
容器内剩余空气和抽出空气的质量之比
联立解得
14. 如图甲，在单杠比赛中，运动员身体保持笔直绕杠进行大回环动作，此过程中运动员重心到杠的距离始终为，运动员可看作在竖直面内做圆周运动，如图乙，当身体运动到与竖直方向成时，运动员双手脱开杠，此时运动员的速度大小，之后运动员在空中完成一系列动作后笔直的站定在地面上，站定时重心离地面的距离为。运动员质量为60kg，杠的高度为，重力加速度g取，。（运动员从最低点向最高点运动过程可视为机械能守恒）求：
（1）运动员在最低点对杠的作用力大小；
（2）运动员落地点离杠的水平距离。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）根据题意，设运动员在最低点的速度为，由机械能守恒定律有
设运动员在最低点受到杠的作用力为，由牛顿第二定律有
解得
由牛顿第三定律得，运动员对杠的作用力
（2）脱离杠后，竖直方向上有
，
水平方向上有
，
联立解得
运动员落地点离杠的水平距离
15. 如图，平行金属导轨由光滑的水平部分和粗糙的倾斜部分平滑连接而成，导轨水平部分处在、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中，倾斜部分导轨与水平面的夹角，处在、方向平行导轨平面向下的匀强磁场中。开始时，导体棒a在外力约束下静止在倾斜导轨上，导体棒a与倾斜导轨间的摩擦因数为。光滑导体棒b在水平向左的恒力F的作用下向左做匀速直线运动，当导体棒b运动到离连接处距离为时撤去作用在a棒的约束力，a棒以的加速度做匀加速直线运动。当导体棒b运动到连接处时，撤去作用在b棒的恒力F，此后导体棒b冲上倾斜导轨，且在之后的运动过程a、b始终不会相遇，且当b停在水平导轨上时，a还处在倾斜导轨上。两导体棒的电阻R均为、质量m均为，两导体棒长度和导轨间距L均为，且两导体棒在运动过程中始终与导轨垂直，金属导轨电阻忽略不计，重力加速度g取，，，求：
（1）外力F的大小；
（2）导体棒a到达连接处时的速度大小；
（3）从b棒返回水平导轨至最终稳定的整个过程，回路产生的焦耳热。
【答案】（1）4N；（2）1.5m/s；（3）
【解析】
【详解】（1）对b棒进行分析，根据平衡条件有
a棒向下做做匀加速直线运动过程，对其进行分析有
，
解得
F=4N
（2）b棒匀速运动切割磁感线产生的感应电动势
产生的感应电流
结合上述解得
导体棒b匀速运动距离所需时间
该段时间末a棒的速度
b棒冲上倾斜轨道后，没有发生电磁感应现象，感应电流为0，对a棒进行分析有
可知，当b棒在倾斜轨道上运动时，a棒做匀速直线运动，由于b棒光滑，在倾斜轨道上运动时，没有机械能损耗，可知，b棒再次返回连接处时，速度大小仍然为，在b在水平导轨上减速至0过程，对b分析，根据动量定理有
上述过程对a分析，根据动量定理有
其中
，
解得
当b棒在水平轨道上停止运动时，a棒再次开始做匀速直线运动，即导体棒a到达连接处时的速度大小为1.5m/s。
（3）b棒返回水平导轨至速度刚好减为0过程回路产生的焦耳热为
当a棒以速度匀速运动到水平轨道上后，对两棒构成的系统，根据动量守恒定律有
此过程回路产生的焦耳热为
则从b棒返回水平导轨至最终稳定的整个过程，回路产生的焦耳热
解得
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