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2024年高考第三次模拟考试题：物理（北京卷）（解析版）
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这是一份2024年高考第三次模拟考试题：物理（北京卷）（解析版），共16页。
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和试卷指定位置上。
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14小题，每小题3分，共42分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。
1．2021年12月30日，中国“人造太阳”——全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）再次创造新的世界纪录，实现1 056秒的长脉冲高参数等离子体运行。大科学工程“人造太阳”通过核反应释放的能量用来发电，其主要的核反应过程可表示为（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】A
【详解】A．根据题意，实验装置为核聚变装置，核反应方程，属于核聚变，故A正确；
B．核反应方程，属于原子核的人工转变，故B错误；
C．核反应方程，属于裂变，故C错误；
D．核反应方程，是错误的，因为两侧质量数不守恒，故D错误。
故选A。
2．油炸爆米花的基本原理是：高温的油让玉米粒内的水分迅速气化形成水蒸气，形成的水蒸气被玉米粒的外皮密封在内部。随着温度的升高水蒸气压强变大，当玉米粒的内、外压强差达到一定程度时玉米的表皮突然破裂，导致玉米粒内高压水蒸气也急剧膨胀，瞬时爆开玉米粒。关于这一过程，下列说法正确的是（ ）
A．在玉米粒温度升高的过程中，每个水蒸气分子的动能都一定增加
B．大米虽然没有玉米那样的外壳密封，照样可以用油炸的方式做爆米花
C．炸裂的过程，气体对玉米表皮做功，该过程违背了热力学第二定律，能量从内能转变成了动能
D．玉米粒温度升高但表皮没有炸裂的过程中，玉米表皮单位时间内单面积上受到水蒸气分子撞击的次数增多
【答案】D
【详解】A．温度是大量分子无规则热运动的集体表现，含有统计的意义，对于个别分子，温度是没有意义的．所以物体温度升高时，个别分子的动能可能减小，也可能不变，故A错误；
B．大米虽然没有玉米那样的外壳密封，油炸形成的水蒸气不能被大米的外皮密封在内部，不可以用油炸的方式做爆米花，故B错误；
C．炸裂的过程，气体对玉米表皮做功，能量从内能转变成了动能，遵循能量守恒定律，该过程不违背了热力学第二定律，故C错误；
D．玉米粒温度升高但表皮没有炸裂的过程中，体积不变，则分子分布的密集程度不变，温度升高，分子运动的平均速率增大，可知，单位时间内水蒸气分子对玉米表皮单位面积的撞击次数增多，故D正确。
故选D。
3．如图甲所示，在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜，在两者之间形成厚度不均匀的空气膜，让一束单一波长的光垂直入射到该装置上，结果在上方观察到如图乙所示内疏外密的同心圆环状条纹，称为牛顿环，以下说法正确的是（ ）
A．干涉现象是由于凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的
B．干涉现象是由于凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的
C．若凸透镜的曲率半径增大，则会造成相应条纹间距减小
D．若照射单色光的波长增大，则会造成相应条纹间距减小
【答案】B
【详解】AB．凸透镜下表面与玻璃上表面形成空气薄膜，干涉条纹是由于凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的，故A错误，B正确；
C．若平薄凸透镜的圆弧面曲率半径增大，则空气膜厚度变小，圆环状干涉条纹的间距将变大，故C错误；
D．若照射单色光的波长增大，则会造成相应条纹间距增大，故D错误。
故选B。
4．如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播,实线和虚线分别表示t1 =0，t2 =0.5s(周期T>0.5s)时的波形，能正确反映t3= 15.5s时波形的是图中的（ ）
A．B．
C．D．
【答案】D
【详解】由题意可知简谐横波沿x轴正方向传播，实线波形到形成虚线波形波传播距离为，经过时间，有；解得T=2s；所以；即：；
因为经过整数倍周期时间波形重复，故时刻与时刻波形相同；则波向右传播的距离，故D正确，ABC错误。
故选D。
5．在如图所示的电路中，自感线圈L的直流电阻很小，且小于灯泡A的电阻．开关S闭合后，灯泡正常发光．现断开开关S，以下说法正确的是（ ）
A．断开S的瞬间，灯泡立即熄灭
B．断开S的瞬间，通过灯泡的电流方向为从C到D
C．断开S后，灯泡先变亮，再逐渐变暗
D．断开S后，灯泡在原来亮度基础上逐渐变暗
【答案】C
【分析】当灯泡处于正常发光状态，由线圈电阻与灯泡电阻关系得出其电流关系，迅速断开开关S时，灯泡中原来的电流突然消失，线圈中电流逐渐减小，且要与灯泡组成回路．
【详解】当灯泡正常发光时，线圈的直流电阻远小于灯泡的电阻，故线圈支路的电流大于灯泡电流，开关断开，则灯泡中的电流立即消失，但是L由于自感要阻碍自身电流的减小，L中的电流逐渐减小，由于L与灯泡组成回路，L中的电流要经过灯泡，所以灯泡中的电流突然变大且电流为反方向由D到C，然后逐渐减小到零，故灯泡闪亮一下再熄灭，故C正确，ABD错误．
6．如图所示，质量分别为M和m的物体A和B用轻细线连接，悬挂在轻质定滑轮上，定滑轮用铁丝悬挂于天花板上，用手托着A，系统保持静止．已知，不计摩擦，则松手后（ ）
A．细线上的拉力等于mgB．细线上的拉力等于Mg
C．铁丝上的拉力等于D．铁丝上的拉力小于
【答案】D
【详解】AB．对A，根据牛顿第二定律有；对B，根据牛顿第二定律有
联立解得细线的拉力；故AB错误；
CD．对定滑轮分析，由平衡条件得铁丝上的拉力
故C错误，D正确。
故选D。
7．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为1∶3，正弦交流电源的电压有效值恒为U = 12V，电阻R1 =1Ω，R2 =2Ω。若滑动变阻器接入电路的电阻为7Ω，则（ ）
A．若向上移动P，电压表读数将变大
B．R1与R2消耗的电功率相等
C．通过R1的电流为6A
D．若向下移动P，电源输出功率将不变
【答案】C
【详解】A．若向上移动P，则R3电阻减小，副线圈回路中电流变大，原线圈回路中电流也变大，根据
可知电源输出功率将变大，电阻R1的电压变大，变压器输入电压变小，次级电压变小，电压表读数将变小，A错误；
B．理想变压器原副线圈匝数之比为1:3，可知原副线圈的电流之比为3:1，根据
可知R1与R2消耗的电功率之比为9:2，B错误；
C．设通过R1的电流为3I，则副线圈电流为I，原线圈输入电压为；根据匝数比可知副线圈输出电压为，则有；解得；则通过R1的电流为
C正确；
D．若向下移动P，则R3电阻减大，副线圈回路中电流变小，原线圈回路中电流也变小，根据
；可知电源输出功率将变小， D错误；
故选C。
8．一正电荷仅在电场力作用下，从A点运动到B点，速度大小随时间变化的图像如图所示。下列关于A、B两点电场强度的大小和电势的高低的判断，正确的是（ ）
A．， B．，
C．， D．，
【答案】B
【详解】由于“速度大小随时间变化的图像”即速率—时间关系，可知正电荷的速率始终不变，该电荷做匀速圆周运动，静电力提供向心力，由；可知静电力的大小保持不变，由知，场强的大小不变，即有；电荷从A点运动B点，速度大小不变，动能保持不变，电场力不做功，由电场力做功公式知，A、B两点的电势相等，即有；
故选B。
9．如图，金属圆环放在绝缘水平面上，在圆环的正上方固定一个螺线管，螺线管两端与平行金属导轨相连，金属导轨处于垂直导轨所在平面向里的匀强磁场中，始终保持导体棒ab在导轨上与螺线管构成闭合回路。要使得圆环对桌面的压力小于圆环的重力，不计匀强磁场对圆环的作用，应使导体棒（ ）
A．向右加速运动或向左减速运动B．向右减速运动或向左减速运动
C．向右加速运动或向左加速运动D．向右减速运动或向左加速运动
【答案】B
【详解】要使得圆环对桌面的压力小于圆环的重力，根据楞次定律可知，则圆环中磁通量减小，螺线管中的电流减小，则金属棒应向右减速运动或向左减速运动。
故选B。
10．如图，两个小球A、B固定在长为2L的轻杆上，球A质量为2m，球B质量为m。两球绕杆的端点O在竖直面内做匀速圆周运动，B球固定在杆的中点，A球在杆的另一端，不计小球的大小，当小球A在最高点时，OB杆对球B的作用力恰好为零，重力加速度为g。当A球运动到最低点时，OB段杆对B球的作用力大小为（ ）
A．2.5mgB．3mgC．3.5mgD．6mg
【答案】D
【详解】设B的速度为v，则A的速度为2v，A在最高点时根据牛顿第二定律得；
；A在最低点时根据牛顿第二定律得 ； ；解得
故选D。
11．如图所示，一同学热身，重心从A点升到B点，AB高为0.5米，则该同学重力做功约为（ ）
A．0B．250JC．250JD．25J
【答案】B
【详解】一同学的质量约为50kg，重心从A点升到B点，重力做正功，所以
故选B。
12．中国行星探测任务命名为“天问系列”，首次火星探测任务命名为“天问一号”。1925年德国物理学家瓦尔特·霍曼提出了一种相对节省燃料的从地球飞往火星的方案，其基本构想是在地球上将火星探测器发射后，探测器立即被太阳引力俘获，以太阳为焦点沿椭圆轨道b运动到达火星。椭圆轨道b分别与地球公转轨道a、火星公转轨道c相切，如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．依照霍曼的猜想，火星探测器的发射速度应大于第一宇宙速度而小于第二宇宙速度
B．探测器登陆火星需要先进入火星公转轨道c，则探测器在椭圆轨道的远日点处需要加速变轨
C．若探测器沿椭圆轨道运动，探测器在远日点处的加速度比火星绕太阳公转的加速度大
D．火星探测器沿椭圆轨道运动时轨道半长轴的立方与公转周期的平方的比值小于火星绕太阳运动时轨道半长轴的立方与公转周期的平方的比值
【答案】B
【详解】A．依照霍曼的猜想，火星探测器要脱离地球的引力，但是没有脱离太阳的引力，则探测器的发射速度应大于第二宇宙速度，选项A错误；
B．探测器登陆火星需要先进入火星公转轨道c，则探测器在椭圆轨道的远日点处需要加速变轨才能进入轨道c，选项B正确；
C．根据；可得若探测器沿椭圆轨道运动，探测器在远日点处的加速度等于火星绕火星太阳公转的加速度，选项C错误；
D．根据开普勒第三定理可知，火星探测器沿椭圆轨道运动时轨道半长轴的立方与公转周期的平方的比值等于火星绕太阳运动时轨道半长轴的立方与公转周期的平方的比值，选项D错误。
故选B。
13．电子绕核运动可等效为一环形电流，如图所示。氢原子的电子绕核运动的半径为，电子质量为，电荷量为，静电力常量为，则此环形电流的大小为（ ）
A．B．
C．D．
【答案】C
【详解】电子绕核做匀速圆周运动，库仑力提供向心力，可得
则电子运动的周期为
根据电流的定义得
故选C。
14．如图所示，两束不同单色光P和Q沿不同的半径方向射向半圆形玻璃砖的圆心O，其出射光线都是从圆心O点沿OF方向，由此可知（ ）
A．P光束每个光子的能量比Q光束每个光子的能量大
B．P光在玻璃中的波长比Q光在玻璃中的波长小
C．如果让P、Q两列分别通过同一双缝干涉装置，P光形成的干涉条纹中相邻亮纹间的距离比Q光的大
D．在真空中P光的传播速度比Q光大
【答案】C
【详解】A．Q光束偏折程度较大，频率较大，每个光子的能量比P光束每个光子的能量大，故A错误；
B．P光束频率较小，折射率较小，根据P光在玻璃中的波速比Q光在玻璃中的波波速大，又
P光在玻璃中的波长比Q光在玻璃中的波长长，故B错误；
C．根据；如果让P、Q两列分别通过同一双缝干涉装置，P光形成的干涉条纹中相邻亮纹间的距离比Q光的大，故C正确；
D．在真空中P光、Q光的传播速度相同，故D错误。
故选C。
二、实验题（本大题共2小题，共18.0分。第一小题9分，第二小题9分）
15．某学习小组采用图甲所示的装置验证滑块碰撞过程中的动量守恒。
(1)在碰撞实验开始之前，用天平测出滑块A、B（含遮光条）的质量为、，还测出滑块A、B上的遮光条宽度d相同，如图乙所示遮光条宽度 mm。
(2)接通气源后，导轨右侧放滑块A并推动滑块A，滑块A通过两个光电门时数字毫秒计记录下滑块A的挡光时间分别为0.04s、0.05s，可调节Q使轨道右端 （填“升高”或“降低”）一些，直至滑块通过两个光电门时数字毫秒计显示的时间相等，说明气垫导轨已经调节水平。
(3)将气垫导轨调整为水平后，把滑块A和滑块B放置在图中的位置上，开始碰撞实验：给滑块A一个向左的初速度，滑块A与静止的B发生碰撞，数字毫秒计记录下滑块A先后两次通过光电门1的遮光时间为和，滑块B通过光电门2的遮光时间为，实验中两滑块的质量应满足 （填“＞”“＜”或“＝”）。若滑块A、B碰撞过程动量守恒，以向左为正方向，满足表达式 （用、、、及中的符号表示）。
【答案】(1)5.20；(2)升高；(3) ；
【详解】（1）由图乙可知，游标卡尺的游标尺是20分度的，游标尺的第4刻度线与主尺上某刻度线对齐，则游标卡尺的读数为
（2）滑块从轨道右端向左运动，滑块通过光电门1的时间小于通过光电门2的时间，说明滑块做减速运动，可知导轨左高右低，为使导轨水平，可调节Q使轨道右端升高。
（3）[1]滑块A先后两次通过光电门1，说明滑块A与滑块B相碰后会反弹回来，所以有。
[2]以向左为正方向，滑块A碰撞前的速度为
碰撞后的速度大小为
方向向右。滑块B碰撞后的速度为
若滑块A、B碰撞过程动量守恒，满足的表达式
整理可得
16．某同学利用半偏法测量量程为2mA的电流表的内阻（小于100Ω），实验电路如图所示。可供选择的器材有：
A．电阻箱（最大阻值9999.9Ω）
B．电阻箱（最大阻值999.9Ω）
C．直流电源（电动势3V）
D．开关两个，导线若干。
实验步骤如下：
①按图正确连接线路；
②闭合开关、断开开关，调节电阻箱，使电流表满偏；
③保持电阻箱接入电路的电阻不变，再闭合开关，调节电阻箱使电流表示数为1mA，记录电阻箱的阻值。
(1)实验中电阻箱应选择 （选填“A”或“B”）。
(2)在步骤③中，若记录的电阻箱阻值，则可得到电流表的内阻为 Ω；若考虑到在接入电阻箱时，干路上电流发生的微小变化，则用该办法测出的电流表内阻的测量值 真实值（选填“小于”、“等于”或“大于”）。
(3)若将此电流表改装成量程为0~3V的电压表，则应将电流表 （选填“串”或“并”）联一个阻值为 kΩ的电阻。
【答案】(1)A；(2)50.0 小于；(3) 串 1.45
【详解】（1）[1]当电流表满偏时电流为2mA，此时回路中电阻值为
所以变阻箱选最大阻值9999.9Ω，故选A。
（2）[1]闭合开关、断开开关，调节电阻箱R1，使电流表满偏即回路中电流为2mA，保持电阻箱接入电路的电阻不变，再闭合开关，调节电阻箱使电流表示数为1mA，回路中总电流为2mA，所以流过R2的电流与流过电流表的电流相等，两者是并联关系，电压也相等，则电阻也相等，表示电流表的电阻为。
[2]由于接入电阻箱R2，导致干路上电流变大，当电流表示数为1mA，则流过变阻箱R1的电流大于1mA，这样导致测量值小于真实值。
（3）[1][2]若将此电流表改装成量程为0~3V的电压表，则应将电流表串联一个电阻。根据
；得
三.计算题：本题共4小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
17．（8分）(1)开普勒第三定律指出：行星绕太阳运动椭圆轨道的半长轴a的三次方与它的公转周期T的二次方成正比，即，k是一个对所有行星都相同的常量。将行星绕太阳的运动按圆周运动处理，请你推导出太阳系中该常量k的表达式（已知引力常量为G，太阳的质量为）。
(2)开普勒定律不仅适用于太阳系，它对一切具有中心天体的引力系统（如地月系统）都成立。经测定月地距离为，月球绕地球运动的周期为，地球半径取6400km，试估算地球的质量M和密度。（，计算结果均保留一位有效数字）
【答案】(1)；(2)；。
【详解】(1)根据牛顿第二定律
又根据开普勒第三定律
由上两式得
(2)对地月系统
得
地球的密度
18．（9分）如图所示，两根光滑金属导轨平行固定在倾角的绝缘斜面上，导轨下端接有的定值电阻，导轨自身电阻忽略不计。导轨置于垂直于斜面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小。将一根质量、电阻的金属棒ab从导轨上方某处由静止释放，金属棒沿导轨下滑，设导轨足够长，导轨宽度和金属棒的长度均为。金属棒ab下滑过程中始终与导轨接触良好，金属棒沿导轨下滑的高度时，金属棒已经匀速运动了一段时间。取重力加速度大小，求：
（1）金属棒ab达到的最大速度；
（2）金属棒ab从释放到沿导轨下滑的高度的过程中，通过定值电阻R的电荷量q；
（3）金属棒ab从释放到沿导轨下滑的高度的过程中，金属棒上产生的焦耳热Q。
【答案】（1）5m/s；（2）；（3）1.4J
【详解】（1）金属棒ab达到最大速度时恰好匀速下滑，根据平衡条件有
金属棒ab受到的安培力大小为
回路中感应电流大小为
联立解得
（2）金属棒ab从释放到沿导轨下滑的高度的过程中，通过定值电阻R的电荷量为
平均感应电流为
根据法拉第电磁感应定律有
联立解得
（3）金属棒下滑过程，根据功能关系有
解得金属棒上产生的焦耳热为
19．（9分）如图所示，半径的光滑圆弧轨道固定在竖直平面内，轨道的一个端点B和圆心O的连线与水平方向间的夹角，另一端点C为轨道的最低点，C点右侧的光滑水平路面上紧挨C点放置一木板，木板质量，上表面与C点等高。质量的物块（可视为质点）从空中A点以某一速度水平抛出，恰好从轨道的B端沿切线方向进入轨道，沿轨道滑行到C点时对轨道的压力是物块重力的5倍，接着滑上木板，最终刚好未从木板右端滑出，已知物块与木板间的动摩擦因数，取，求：
（1）物块从A点平抛的速度；
（2）物块在木板上滑行的时间t。
【答案】（1）1m/s；（2）3s
【详解】（1）物块运动到C点时，根据牛顿第二定律有
解得
物块从B点到C点过程，根据动能定理有
解得
物块在B点的速度及分解如图
则有
（2）取向右为正方向，根据动量守恒定律有
解得
物块在木板上的加速度为
物块在木板上滑行的时间为
20．（14分）如图，在平面直角坐标系的第一、四象限内有方向垂直于平面向里的匀强磁场，第二象限内设置一组加速极板（两极板竖直）和偏转极板（两极板水平），偏转极板的下极板与x轴重合，右端刚好与坐标原点O重合，x轴上有一点M与坐标原点O的距离为10cm。一质量，电荷量的带电粒子，从静止开始经电压加速后，沿着平行于两金属板中央位置射入偏转电场中，经偏转后恰好从坐标原点O进入右侧的匀强磁场中，在磁场中运动到第一象限N点时，速度的方向与MN的连线垂直且MN平行于y轴。已知偏转极板上极板带正电，下极板带负电，板长，两板间距，带电粒子的重力忽略不计。求：
（1）带电粒子离开加速极板时的速度大小；
（2）偏转极板间的电压及带电粒子运动到坐标原点O时的速度方向与x轴夹角的正切值；
（3）第一、四象限内匀强磁场的磁感应强度B。
【答案】（1）300m/s；（2）320V，；（3）8T
【详解】（1）带电粒子在加速电场中，由动能定理有
解得带电粒子离开加速极板时的速度大小为
（2）带电粒子在偏转电场中做类平抛运动，运动轨迹如图所示
水平方向
竖直方向由牛顿第二定律得
带电粒子在偏转极板中运动时的竖直位移
其中
解得偏转极板间的电压为
设带电粒子运动到坐标原点时的速度方向与轴夹角的为，带电粒子运动到坐标原点时的竖直速度
带电粒子运动到坐标原点时的速度方向与轴夹角的正切值
解得带电粒子运动到坐标原点O时的速度方向与x轴夹角的正切值为
（3）设带电粒子在匀强磁场中运动的轨道半径为，圆心为，连接和，根据题意可知在的连线上。则带电粒子在匀强磁场中运动的速度
根据几何关系可知带电粒子在匀强磁场中运动的轨道半径满足
解得
根据牛顿第二定律得
解得第一、四象限内匀强磁场的磁感应强度为
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和试卷指定位置上。
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14小题，每小题3分，共42分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。
1．2021年12月30日，中国“人造太阳”——全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）再次创造新的世界纪录，实现1 056秒的长脉冲高参数等离子体运行。大科学工程“人造太阳”通过核反应释放的能量用来发电，其主要的核反应过程可表示为（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】A
【详解】A．根据题意，实验装置为核聚变装置，核反应方程，属于核聚变，故A正确；
B．核反应方程，属于原子核的人工转变，故B错误；
C．核反应方程，属于裂变，故C错误；
D．核反应方程，是错误的，因为两侧质量数不守恒，故D错误。
故选A。
2．油炸爆米花的基本原理是：高温的油让玉米粒内的水分迅速气化形成水蒸气，形成的水蒸气被玉米粒的外皮密封在内部。随着温度的升高水蒸气压强变大，当玉米粒的内、外压强差达到一定程度时玉米的表皮突然破裂，导致玉米粒内高压水蒸气也急剧膨胀，瞬时爆开玉米粒。关于这一过程，下列说法正确的是（ ）
A．在玉米粒温度升高的过程中，每个水蒸气分子的动能都一定增加
B．大米虽然没有玉米那样的外壳密封，照样可以用油炸的方式做爆米花
C．炸裂的过程，气体对玉米表皮做功，该过程违背了热力学第二定律，能量从内能转变成了动能
D．玉米粒温度升高但表皮没有炸裂的过程中，玉米表皮单位时间内单面积上受到水蒸气分子撞击的次数增多
【答案】D
【详解】A．温度是大量分子无规则热运动的集体表现，含有统计的意义，对于个别分子，温度是没有意义的．所以物体温度升高时，个别分子的动能可能减小，也可能不变，故A错误；
B．大米虽然没有玉米那样的外壳密封，油炸形成的水蒸气不能被大米的外皮密封在内部，不可以用油炸的方式做爆米花，故B错误；
C．炸裂的过程，气体对玉米表皮做功，能量从内能转变成了动能，遵循能量守恒定律，该过程不违背了热力学第二定律，故C错误；
D．玉米粒温度升高但表皮没有炸裂的过程中，体积不变，则分子分布的密集程度不变，温度升高，分子运动的平均速率增大，可知，单位时间内水蒸气分子对玉米表皮单位面积的撞击次数增多，故D正确。
故选D。
3．如图甲所示，在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜，在两者之间形成厚度不均匀的空气膜，让一束单一波长的光垂直入射到该装置上，结果在上方观察到如图乙所示内疏外密的同心圆环状条纹，称为牛顿环，以下说法正确的是（ ）
A．干涉现象是由于凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的
B．干涉现象是由于凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的
C．若凸透镜的曲率半径增大，则会造成相应条纹间距减小
D．若照射单色光的波长增大，则会造成相应条纹间距减小
【答案】B
【详解】AB．凸透镜下表面与玻璃上表面形成空气薄膜，干涉条纹是由于凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的，故A错误，B正确；
C．若平薄凸透镜的圆弧面曲率半径增大，则空气膜厚度变小，圆环状干涉条纹的间距将变大，故C错误；
D．若照射单色光的波长增大，则会造成相应条纹间距增大，故D错误。
故选B。
4．如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播,实线和虚线分别表示t1 =0，t2 =0.5s(周期T>0.5s)时的波形，能正确反映t3= 15.5s时波形的是图中的（ ）
A．B．
C．D．
【答案】D
【详解】由题意可知简谐横波沿x轴正方向传播，实线波形到形成虚线波形波传播距离为，经过时间，有；解得T=2s；所以；即：；
因为经过整数倍周期时间波形重复，故时刻与时刻波形相同；则波向右传播的距离，故D正确，ABC错误。
故选D。
5．在如图所示的电路中，自感线圈L的直流电阻很小，且小于灯泡A的电阻．开关S闭合后，灯泡正常发光．现断开开关S，以下说法正确的是（ ）
A．断开S的瞬间，灯泡立即熄灭
B．断开S的瞬间，通过灯泡的电流方向为从C到D
C．断开S后，灯泡先变亮，再逐渐变暗
D．断开S后，灯泡在原来亮度基础上逐渐变暗
【答案】C
【分析】当灯泡处于正常发光状态，由线圈电阻与灯泡电阻关系得出其电流关系，迅速断开开关S时，灯泡中原来的电流突然消失，线圈中电流逐渐减小，且要与灯泡组成回路．
【详解】当灯泡正常发光时，线圈的直流电阻远小于灯泡的电阻，故线圈支路的电流大于灯泡电流，开关断开，则灯泡中的电流立即消失，但是L由于自感要阻碍自身电流的减小，L中的电流逐渐减小，由于L与灯泡组成回路，L中的电流要经过灯泡，所以灯泡中的电流突然变大且电流为反方向由D到C，然后逐渐减小到零，故灯泡闪亮一下再熄灭，故C正确，ABD错误．
6．如图所示，质量分别为M和m的物体A和B用轻细线连接，悬挂在轻质定滑轮上，定滑轮用铁丝悬挂于天花板上，用手托着A，系统保持静止．已知，不计摩擦，则松手后（ ）
A．细线上的拉力等于mgB．细线上的拉力等于Mg
C．铁丝上的拉力等于D．铁丝上的拉力小于
【答案】D
【详解】AB．对A，根据牛顿第二定律有；对B，根据牛顿第二定律有
联立解得细线的拉力；故AB错误；
CD．对定滑轮分析，由平衡条件得铁丝上的拉力
故C错误，D正确。
故选D。
7．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为1∶3，正弦交流电源的电压有效值恒为U = 12V，电阻R1 =1Ω，R2 =2Ω。若滑动变阻器接入电路的电阻为7Ω，则（ ）
A．若向上移动P，电压表读数将变大
B．R1与R2消耗的电功率相等
C．通过R1的电流为6A
D．若向下移动P，电源输出功率将不变
【答案】C
【详解】A．若向上移动P，则R3电阻减小，副线圈回路中电流变大，原线圈回路中电流也变大，根据
可知电源输出功率将变大，电阻R1的电压变大，变压器输入电压变小，次级电压变小，电压表读数将变小，A错误；
B．理想变压器原副线圈匝数之比为1:3，可知原副线圈的电流之比为3:1，根据
可知R1与R2消耗的电功率之比为9:2，B错误；
C．设通过R1的电流为3I，则副线圈电流为I，原线圈输入电压为；根据匝数比可知副线圈输出电压为，则有；解得；则通过R1的电流为
C正确；
D．若向下移动P，则R3电阻减大，副线圈回路中电流变小，原线圈回路中电流也变小，根据
；可知电源输出功率将变小， D错误；
故选C。
8．一正电荷仅在电场力作用下，从A点运动到B点，速度大小随时间变化的图像如图所示。下列关于A、B两点电场强度的大小和电势的高低的判断，正确的是（ ）
A．， B．，
C．， D．，
【答案】B
【详解】由于“速度大小随时间变化的图像”即速率—时间关系，可知正电荷的速率始终不变，该电荷做匀速圆周运动，静电力提供向心力，由；可知静电力的大小保持不变，由知，场强的大小不变，即有；电荷从A点运动B点，速度大小不变，动能保持不变，电场力不做功，由电场力做功公式知，A、B两点的电势相等，即有；
故选B。
9．如图，金属圆环放在绝缘水平面上，在圆环的正上方固定一个螺线管，螺线管两端与平行金属导轨相连，金属导轨处于垂直导轨所在平面向里的匀强磁场中，始终保持导体棒ab在导轨上与螺线管构成闭合回路。要使得圆环对桌面的压力小于圆环的重力，不计匀强磁场对圆环的作用，应使导体棒（ ）
A．向右加速运动或向左减速运动B．向右减速运动或向左减速运动
C．向右加速运动或向左加速运动D．向右减速运动或向左加速运动
【答案】B
【详解】要使得圆环对桌面的压力小于圆环的重力，根据楞次定律可知，则圆环中磁通量减小，螺线管中的电流减小，则金属棒应向右减速运动或向左减速运动。
故选B。
10．如图，两个小球A、B固定在长为2L的轻杆上，球A质量为2m，球B质量为m。两球绕杆的端点O在竖直面内做匀速圆周运动，B球固定在杆的中点，A球在杆的另一端，不计小球的大小，当小球A在最高点时，OB杆对球B的作用力恰好为零，重力加速度为g。当A球运动到最低点时，OB段杆对B球的作用力大小为（ ）
A．2.5mgB．3mgC．3.5mgD．6mg
【答案】D
【详解】设B的速度为v，则A的速度为2v，A在最高点时根据牛顿第二定律得；
；A在最低点时根据牛顿第二定律得 ； ；解得
故选D。
11．如图所示，一同学热身，重心从A点升到B点，AB高为0.5米，则该同学重力做功约为（ ）
A．0B．250JC．250JD．25J
【答案】B
【详解】一同学的质量约为50kg，重心从A点升到B点，重力做正功，所以
故选B。
12．中国行星探测任务命名为“天问系列”，首次火星探测任务命名为“天问一号”。1925年德国物理学家瓦尔特·霍曼提出了一种相对节省燃料的从地球飞往火星的方案，其基本构想是在地球上将火星探测器发射后，探测器立即被太阳引力俘获，以太阳为焦点沿椭圆轨道b运动到达火星。椭圆轨道b分别与地球公转轨道a、火星公转轨道c相切，如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．依照霍曼的猜想，火星探测器的发射速度应大于第一宇宙速度而小于第二宇宙速度
B．探测器登陆火星需要先进入火星公转轨道c，则探测器在椭圆轨道的远日点处需要加速变轨
C．若探测器沿椭圆轨道运动，探测器在远日点处的加速度比火星绕太阳公转的加速度大
D．火星探测器沿椭圆轨道运动时轨道半长轴的立方与公转周期的平方的比值小于火星绕太阳运动时轨道半长轴的立方与公转周期的平方的比值
【答案】B
【详解】A．依照霍曼的猜想，火星探测器要脱离地球的引力，但是没有脱离太阳的引力，则探测器的发射速度应大于第二宇宙速度，选项A错误；
B．探测器登陆火星需要先进入火星公转轨道c，则探测器在椭圆轨道的远日点处需要加速变轨才能进入轨道c，选项B正确；
C．根据；可得若探测器沿椭圆轨道运动，探测器在远日点处的加速度等于火星绕火星太阳公转的加速度，选项C错误；
D．根据开普勒第三定理可知，火星探测器沿椭圆轨道运动时轨道半长轴的立方与公转周期的平方的比值等于火星绕太阳运动时轨道半长轴的立方与公转周期的平方的比值，选项D错误。
故选B。
13．电子绕核运动可等效为一环形电流，如图所示。氢原子的电子绕核运动的半径为，电子质量为，电荷量为，静电力常量为，则此环形电流的大小为（ ）
A．B．
C．D．
【答案】C
【详解】电子绕核做匀速圆周运动，库仑力提供向心力，可得
则电子运动的周期为
根据电流的定义得
故选C。
14．如图所示，两束不同单色光P和Q沿不同的半径方向射向半圆形玻璃砖的圆心O，其出射光线都是从圆心O点沿OF方向，由此可知（ ）
A．P光束每个光子的能量比Q光束每个光子的能量大
B．P光在玻璃中的波长比Q光在玻璃中的波长小
C．如果让P、Q两列分别通过同一双缝干涉装置，P光形成的干涉条纹中相邻亮纹间的距离比Q光的大
D．在真空中P光的传播速度比Q光大
【答案】C
【详解】A．Q光束偏折程度较大，频率较大，每个光子的能量比P光束每个光子的能量大，故A错误；
B．P光束频率较小，折射率较小，根据P光在玻璃中的波速比Q光在玻璃中的波波速大，又
P光在玻璃中的波长比Q光在玻璃中的波长长，故B错误；
C．根据；如果让P、Q两列分别通过同一双缝干涉装置，P光形成的干涉条纹中相邻亮纹间的距离比Q光的大，故C正确；
D．在真空中P光、Q光的传播速度相同，故D错误。
故选C。
二、实验题（本大题共2小题，共18.0分。第一小题9分，第二小题9分）
15．某学习小组采用图甲所示的装置验证滑块碰撞过程中的动量守恒。
(1)在碰撞实验开始之前，用天平测出滑块A、B（含遮光条）的质量为、，还测出滑块A、B上的遮光条宽度d相同，如图乙所示遮光条宽度 mm。
(2)接通气源后，导轨右侧放滑块A并推动滑块A，滑块A通过两个光电门时数字毫秒计记录下滑块A的挡光时间分别为0.04s、0.05s，可调节Q使轨道右端 （填“升高”或“降低”）一些，直至滑块通过两个光电门时数字毫秒计显示的时间相等，说明气垫导轨已经调节水平。
(3)将气垫导轨调整为水平后，把滑块A和滑块B放置在图中的位置上，开始碰撞实验：给滑块A一个向左的初速度，滑块A与静止的B发生碰撞，数字毫秒计记录下滑块A先后两次通过光电门1的遮光时间为和，滑块B通过光电门2的遮光时间为，实验中两滑块的质量应满足 （填“＞”“＜”或“＝”）。若滑块A、B碰撞过程动量守恒，以向左为正方向，满足表达式 （用、、、及中的符号表示）。
【答案】(1)5.20；(2)升高；(3) ；
【详解】（1）由图乙可知，游标卡尺的游标尺是20分度的，游标尺的第4刻度线与主尺上某刻度线对齐，则游标卡尺的读数为
（2）滑块从轨道右端向左运动，滑块通过光电门1的时间小于通过光电门2的时间，说明滑块做减速运动，可知导轨左高右低，为使导轨水平，可调节Q使轨道右端升高。
（3）[1]滑块A先后两次通过光电门1，说明滑块A与滑块B相碰后会反弹回来，所以有。
[2]以向左为正方向，滑块A碰撞前的速度为
碰撞后的速度大小为
方向向右。滑块B碰撞后的速度为
若滑块A、B碰撞过程动量守恒，满足的表达式
整理可得
16．某同学利用半偏法测量量程为2mA的电流表的内阻（小于100Ω），实验电路如图所示。可供选择的器材有：
A．电阻箱（最大阻值9999.9Ω）
B．电阻箱（最大阻值999.9Ω）
C．直流电源（电动势3V）
D．开关两个，导线若干。
实验步骤如下：
①按图正确连接线路；
②闭合开关、断开开关，调节电阻箱，使电流表满偏；
③保持电阻箱接入电路的电阻不变，再闭合开关，调节电阻箱使电流表示数为1mA，记录电阻箱的阻值。
(1)实验中电阻箱应选择 （选填“A”或“B”）。
(2)在步骤③中，若记录的电阻箱阻值，则可得到电流表的内阻为 Ω；若考虑到在接入电阻箱时，干路上电流发生的微小变化，则用该办法测出的电流表内阻的测量值 真实值（选填“小于”、“等于”或“大于”）。
(3)若将此电流表改装成量程为0~3V的电压表，则应将电流表 （选填“串”或“并”）联一个阻值为 kΩ的电阻。
【答案】(1)A；(2)50.0 小于；(3) 串 1.45
【详解】（1）[1]当电流表满偏时电流为2mA，此时回路中电阻值为
所以变阻箱选最大阻值9999.9Ω，故选A。
（2）[1]闭合开关、断开开关，调节电阻箱R1，使电流表满偏即回路中电流为2mA，保持电阻箱接入电路的电阻不变，再闭合开关，调节电阻箱使电流表示数为1mA，回路中总电流为2mA，所以流过R2的电流与流过电流表的电流相等，两者是并联关系，电压也相等，则电阻也相等，表示电流表的电阻为。
[2]由于接入电阻箱R2，导致干路上电流变大，当电流表示数为1mA，则流过变阻箱R1的电流大于1mA，这样导致测量值小于真实值。
（3）[1][2]若将此电流表改装成量程为0~3V的电压表，则应将电流表串联一个电阻。根据
；得
三.计算题：本题共4小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
17．（8分）(1)开普勒第三定律指出：行星绕太阳运动椭圆轨道的半长轴a的三次方与它的公转周期T的二次方成正比，即，k是一个对所有行星都相同的常量。将行星绕太阳的运动按圆周运动处理，请你推导出太阳系中该常量k的表达式（已知引力常量为G，太阳的质量为）。
(2)开普勒定律不仅适用于太阳系，它对一切具有中心天体的引力系统（如地月系统）都成立。经测定月地距离为，月球绕地球运动的周期为，地球半径取6400km，试估算地球的质量M和密度。（，计算结果均保留一位有效数字）
【答案】(1)；(2)；。
【详解】(1)根据牛顿第二定律
又根据开普勒第三定律
由上两式得
(2)对地月系统
得
地球的密度
18．（9分）如图所示，两根光滑金属导轨平行固定在倾角的绝缘斜面上，导轨下端接有的定值电阻，导轨自身电阻忽略不计。导轨置于垂直于斜面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小。将一根质量、电阻的金属棒ab从导轨上方某处由静止释放，金属棒沿导轨下滑，设导轨足够长，导轨宽度和金属棒的长度均为。金属棒ab下滑过程中始终与导轨接触良好，金属棒沿导轨下滑的高度时，金属棒已经匀速运动了一段时间。取重力加速度大小，求：
（1）金属棒ab达到的最大速度；
（2）金属棒ab从释放到沿导轨下滑的高度的过程中，通过定值电阻R的电荷量q；
（3）金属棒ab从释放到沿导轨下滑的高度的过程中，金属棒上产生的焦耳热Q。
【答案】（1）5m/s；（2）；（3）1.4J
【详解】（1）金属棒ab达到最大速度时恰好匀速下滑，根据平衡条件有
金属棒ab受到的安培力大小为
回路中感应电流大小为
联立解得
（2）金属棒ab从释放到沿导轨下滑的高度的过程中，通过定值电阻R的电荷量为
平均感应电流为
根据法拉第电磁感应定律有
联立解得
（3）金属棒下滑过程，根据功能关系有
解得金属棒上产生的焦耳热为
19．（9分）如图所示，半径的光滑圆弧轨道固定在竖直平面内，轨道的一个端点B和圆心O的连线与水平方向间的夹角，另一端点C为轨道的最低点，C点右侧的光滑水平路面上紧挨C点放置一木板，木板质量，上表面与C点等高。质量的物块（可视为质点）从空中A点以某一速度水平抛出，恰好从轨道的B端沿切线方向进入轨道，沿轨道滑行到C点时对轨道的压力是物块重力的5倍，接着滑上木板，最终刚好未从木板右端滑出，已知物块与木板间的动摩擦因数，取，求：
（1）物块从A点平抛的速度；
（2）物块在木板上滑行的时间t。
【答案】（1）1m/s；（2）3s
【详解】（1）物块运动到C点时，根据牛顿第二定律有
解得
物块从B点到C点过程，根据动能定理有
解得
物块在B点的速度及分解如图
则有
（2）取向右为正方向，根据动量守恒定律有
解得
物块在木板上的加速度为
物块在木板上滑行的时间为
20．（14分）如图，在平面直角坐标系的第一、四象限内有方向垂直于平面向里的匀强磁场，第二象限内设置一组加速极板（两极板竖直）和偏转极板（两极板水平），偏转极板的下极板与x轴重合，右端刚好与坐标原点O重合，x轴上有一点M与坐标原点O的距离为10cm。一质量，电荷量的带电粒子，从静止开始经电压加速后，沿着平行于两金属板中央位置射入偏转电场中，经偏转后恰好从坐标原点O进入右侧的匀强磁场中，在磁场中运动到第一象限N点时，速度的方向与MN的连线垂直且MN平行于y轴。已知偏转极板上极板带正电，下极板带负电，板长，两板间距，带电粒子的重力忽略不计。求：
（1）带电粒子离开加速极板时的速度大小；
（2）偏转极板间的电压及带电粒子运动到坐标原点O时的速度方向与x轴夹角的正切值；
（3）第一、四象限内匀强磁场的磁感应强度B。
【答案】（1）300m/s；（2）320V，；（3）8T
【详解】（1）带电粒子在加速电场中，由动能定理有
解得带电粒子离开加速极板时的速度大小为
（2）带电粒子在偏转电场中做类平抛运动，运动轨迹如图所示
水平方向
竖直方向由牛顿第二定律得
带电粒子在偏转极板中运动时的竖直位移
其中
解得偏转极板间的电压为
设带电粒子运动到坐标原点时的速度方向与轴夹角的为，带电粒子运动到坐标原点时的竖直速度
带电粒子运动到坐标原点时的速度方向与轴夹角的正切值
解得带电粒子运动到坐标原点O时的速度方向与x轴夹角的正切值为
（3）设带电粒子在匀强磁场中运动的轨道半径为，圆心为，连接和，根据题意可知在的连线上。则带电粒子在匀强磁场中运动的速度
根据几何关系可知带电粒子在匀强磁场中运动的轨道半径满足
解得
根据牛顿第二定律得
解得第一、四象限内匀强磁场的磁感应强度为
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