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2024届山西省晋城市高三下学期第三次模拟考试理科综合试题-高中物理（原卷版+解析版）
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这是一份2024届山西省晋城市高三下学期第三次模拟考试理科综合试题-高中物理（原卷版+解析版），文件包含2024届山西省晋城市高三下学期第三次模拟考试理科综合试题-高中物理原卷版docx、2024届山西省晋城市高三下学期第三次模拟考试理科综合试题-高中物理解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共26页， 欢迎下载使用。
考生注意：
1．本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，共300分。考试时间150分钟。
2．请将各题答案填写在答题卡上。
3．可能用到的相对原子质量：H1 C12 N14 O16 Na23 Al27 S32 Cu64 M96
第Ⅰ卷（选择题 共126分）
一、选择题：本题共13小题，每小题6分，共78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。
二、选择题：本题共8小题，每小题6分。在每小题给出的四个选项中，第14~18题只有一项符合题目要求，第19~21题有多项符合题目要求。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. 用如图甲所示的实验装置研究光电效应，电路中电源的正负极可以对调，用一定强度、频率为的激光照射阴极K时，得到的光电子遏止电压为，饱和电流为，如图乙所示。已知光电子的质量为m，所带的电荷量为，普朗克常量为h，下列说法正确的是（ ）
A. 阴极K的逸出功为
B. 阴极K的截止频率为
C. 光电子的最大初速度为
D. 阴极K单位时间内射出的光电子数为
【答案】D
【解析】
详解】AC．根据爱因斯坦光电效应方程得
由动能定理得
解得阴极K的逸出功与光电子的最大初速度分别为
AC错误；
B．逸出功与截止频率的关系为
解得阴极K的截止频率为
B错误；
D．光电效应产生是瞬时的，设单位时间内射出的光电子数为n，根据电流的定义得
解得阴极K单位时间内射出的光电子数为
D正确。
故选D。
2. 如图所示，正弦交流电源输出电压有效值为U，理想降压变压器原、副线圈的匝数之比为5∶4，图中两个定值电阻、及滑动变阻器R的最大阻值均相等，四个电表均为理想交流电表。将滑动变阻器滑片从上端滑到下端的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 电流表A1的示数一直减小B. 电流表A2的示数一直增大
C. 电压表V1的示数先减小后增大D. 电压表V2的示数先增大后减小
【答案】B
【解析】
【详解】本题考查理想变压器，目的是考查学生的推理论证能力。设副线圈电路中与定值电阻并联部分的电阻为r，则副线圈电路的总电阻
显然，随着r的增大，一直减小，根据
得变压器及副线圈电路可等效为一个阻值为
当滑动变阻器滑片向下移动的过程中，该等效电阻不断减小，如图所示
所以电流表的A1一直增大，电压表V1一直减小，根据
得A2示数增大，电压表V2的示数一直减小，故选B。
3. 在第19届杭州亚运会女子排球决赛中，中国女排以3∶0战胜日本女排，以六战全胜且一局未失的战绩成功卫冕。如图所示，排球场的宽为d，长为2d，球网高为，发球员在底线中点正上方的O点将排球水平击出，排球恰好擦着网落在对方场地边线上的E点，，不计空气阻力，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（ ）
A. O点距地面的高度为B. 排球做平抛运动的时间为
C. 排球击出时的速度大小为D. 排球着地时的速度大小为
【答案】C
【解析】
【详解】AB．排球做平抛运动的轨迹在地面上的投影为，如图所示
显然
所以排球在左、右场地运动的时间之比为1∶2，设排球做平抛运动的时间为3t，有
，
解得
，
故AB错误；
C．排球击出时的速度大小
故C正确；
D．排球着地时的速度大小
故D错误。
故选C。
【点睛】
4. 2023年11月18日，火星、太阳、地球三者之间形成一条直线，火星被太阳完全遮挡，受太阳电磁辐射影响，“祝融号”火星车“失联”一个多月。如图所示，地球与火星均绕太阳同方向公转，公转轨道为同心圆，两者的最远距离为最近距离的5倍。已知太阳到地球的距离约为太阳直径的100倍，结合天文常识可知，火星被太阳遮挡的时间约为（ ）
A. 2天B. 8天C. 15天D. 30天
【答案】A
【解析】
【详解】设地球和火星的公转半径分别为、，则有
解得
设太阳的半径为r、质量为M，火星被太阳遮挡的时间为t，以地球为参考系，有
又
解得
天
故选A。
5. 真空中一透明介质的横截面为如图所示的等腰梯形，下底边的长度为100L，上底边的长度为44L，两腰的长度均为35L，一束激光平行于底边CD从AC边的中点射入透明介质，经CD边反射后，恰好从BD边的中点射出透明介质。已知激光在真空中的传播速度大小为c，下列说法正确的是（ ）
A. 透明介质的临界角为B. 透明介质的折射率为
C. 激光在透明介质中通过路程为80LD. 激光在透明介质中的传播时间为
【答案】D
【解析】
【详解】AB．根据题意，画出光路图
根据图中几何关系有
在中，根据余弦定理
在中，根据正弦定理
根据折射定律
全反射临界角满足
联立解得
，，
故透明介质的临界角为，透明介质的折射率为，故AB错误；
C．根据对称性，激光在透明介质中通过的路程为
故C错误；
D．激光在透明介质中的速度为
激光在透明介质中的传播时间
解得
故D正确。
故选D。
6. 花样游泳被誉为水中芭蕾。运动员在花样游泳表演赛中，用手拍皮球，水波向四周散开，可简化为如图所示的模型，时，波源O开始振动（起振方向向下），激发的简谐横波沿水面向四周传播，水面上的各点均在竖直方向做振幅为4cm的简谐运动。已知s时，离O点10m的质点P第一次到达波谷，s时，离O点20m的质点Q第一次到达波峰，下列说法正确的是（ ）
A. 简谐横波的波长为10mB. 简谐横波的波速大小为4m/s
C. 0~10s内，质点P通过的路程为12cmD. 0~10s内，质点Q通过的路程为24cm
【答案】D
【解析】
【详解】AB．s时，离O点10m的质点P第一次到达波谷，则
s时，离O点20m的质点Q第一次到达波峰，则
解得
，
简谐横波的波长为
故AB错误；
C．波源O传播至质点P的时间为
0~10s内，质点P的振动时间为8s，即两个周期，质点P通过的路程为
故C错误；
D．波源O传播至质点Q的时间为
0~10s内，质点Q的振动时间为6s，即，质点Q通过的路程为
故D正确。
故选D。
7. 质谱仪是科学研究和工业生产中的重要工具。质谱仪的工作原理示意图如图所示，粒子源S从小孔向下射出各种速度的氕核、氘核、氚核及氦核，粒子经小孔进入速度选择器后，只有速度合适的粒子才能沿直线经过小孔，并垂直进入磁感应强度大小为的偏转磁场，感光底片PQ上仅出现了A、B、C三个光斑，光斑A到小孔的距离为2d。已知速度选择器两板间存在垂直纸面向里、磁感应强度大小为的匀强磁场，两板间距为d，板间电压为U，下列说法正确的是（ ）
A. 极板M带负电荷B. 粒子在偏转磁场中的速度大小为
C. 氦核的比荷为D. 相邻两光斑的距离均为
【答案】AB
【解析】
【详解】A．根据左手定则可知，粒子在速度选择器中受到的洛伦兹力向右，则电场力向左，极板M带负电荷，故A正确；
B．根据平衡条件有
解得
故B正确；
C．粒子偏转磁场中做圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力，有
解得
显然光斑A是氚核产生的，设氕核的质量为、所带的电荷量为e，则氚核的比荷为
氦核的比荷为
故C错误；
D．根据
可知光斑B是氘核和氦核产生的，光斑C是氕核产生的，B、C两点将三等分，则邻两光斑的距离均为，故D错误。
故选AB。
8. 滑草是一种能给游客带来动感和刺激的运动。将滑草的运动过程简化为如图所示的模型，一位质量为75kg的游客坐在质量为10kg的滑板内从草坡顶端A点由静止滑下，最终停在水平草地上的C点。已知m、m，滑板与草地间的动摩擦因数为0.5，滑板经过B点前后的速度大小不变，不考虑空气阻力，取重力加速度大小m/s。下列说法正确的是（ ）
A. 游客最大速度为8m/s
B. 游客由A点运动到C点所用的时间为7s
C. 游客在此过程中减小的重力势能为11250J
D. 当游客在C点离开滑板后，通过机械装置对滑板施加一个恒力F使其恰能回到坡顶的A点，则恒力F的最小值为80N
【答案】BCD
【解析】
【详解】A．依题意可知，游客和滑板的总质量为
kg
设游客和滑板经过B点时的速度大小为，根据动能定理有
解得
m/s
故A错误；
B．游客从A点到C点的过程，根据运动学知识有
解得
s
故B正确；
C．对游客运动的全过程，根据动能定理有
又
结合
联立，解得
J
故C正确；
D．设恒力F的方向与水平面的夹角为α，对游客根据动能定理有
解得
（N）
根据辅助角公式，当时，
N
故D正确。
故选BCD。
第Ⅱ卷（非选择题 共174分）
三、非选择题：共174分。
9. 2023年9月21日下午，在中国“天宫”空间站内“神舟十六号”航天员乘组进行了第四次太空授课，课堂上两位航天员带来动量守恒的演示实验。如图所示，两位航天员在等间距的网格布前用大、小钢球完成了多次碰撞。某同学将其中一次碰撞的视频下载后进行逐帧分析，在此次实验中航天员将小钢球向右推向静止的大钢球，在碰撞前的连续3帧画面里小钢球在背景中刚好向右移动了1格，在碰撞后的连续13帧画面里小钢球向左移动了4格、大钢球向右移动了2格。设小钢球的质量为m，大钢球的质量为M，根据以上数据回答下列问题：
（1）小钢球与大钢球的质量之比______．
（2）本次碰撞为______（填“弹性碰撞”或“非弹性碰撞”）。
（3）影响实验结果准确性的原因：____________。（写出一条即可）
【答案】（1）1∶5 （2）弹性碰撞
（3）钢球的运动轨迹不与背景板平行，摄像机没有正对背景板，钢球受到空气阻力等
【解析】
【小问1详解】
设背景板上每格的宽度为d，视频两帧画面的时间间隔为T，则小钢球的碰前速度大小
碰后小钢球的速度大小
大钢球的速度大小
以向右为正方向，根据动量守恒有
解得
【小问2详解】
碰撞前的机械能为
碰撞后的机械能为
故碰撞前后机械能守恒，本次碰撞为弹性碰撞。
【小问3详解】
影响实验结果准确性的原因：钢球的运动轨迹不与背景板平行，摄像机没有正对背景板，钢球受到空气阻力均会导致测量的位移不准确等。
10. 实验小组找到一刻度清晰的微安表G，其满偏电压不到0.5V，该小组同学决定测量该微安表的内阻，可供选择器材如下：
A.微安表G（满偏电流为150μA，内阻未知）；
B．滑动变阻器（0~5Ω，允许通过的最大电流为2A）；
C．滑动变阻器（0~10Ω，允许通过的最大电流为1A）；
D．电源E（电动势约为6V）；
E．电阻箱R（最大阻值为9999Ω）；
F．开关两个，导线若干。
（1）按图甲所示的电路图用笔画线代替导线将图乙中的实物连线。______
（2）滑动变阻器应选择______（填“B”或“C”）。
（3）实验过程：将滑动变阻器的滑片移至______（填“左”或“右”）端，合上开关、，缓慢移动滑动变阻器的滑片，使微安表指针满偏；保持滑片位置不变，仅断开开关，调节电阻箱使微安表指针半偏，此时电阻箱的四个旋钮如图丙所示，则微安表的内阻为______Ω。
（4）若将该微安表改装为量程为0.6A的电流表，需______（填“串”或“并”）联一个______Ω（保留两位小数）的定值电阻。
（5）测量微安表G的内阻时，在设计上存在系统误差，这会导致（4）中电流表的测量值______（填“大于”“小于”或“等于”）真实值。
【答案】（1） （2）B
（3） ①. 左 ②. 2400
（4） ①. 并 ②. 0.60
（5）大于
【解析】
【小问1详解】
按照电路图连接实物如图所示。
【小问2详解】
滑动变阻器采用分压式接法，为了提高实验精度，滑动变阻器应选总阻值较小的，即选B。
小问3详解】
[1]闭合开关前将滑动变阻器的滑片移至左端，可以保护电路。
[2]微安表指针满偏后，断开开关，可认为滑片与电源负极间的电压保持不变，微安表指针半偏时，电阻箱两端的电压与微安表两端的电压相等，微安表的内阻为2400Ω。
【小问4详解】
[1]将该微安表改装为量程为0.6A的电流表，需并联一个定值电阻。
[2]根据
解得
【小问5详解】
断开开关，电路中的总电阻变大，滑片与电源负极间的电压略大于微安表的满偏电压，微安表指针半偏时，电阻箱两端的电压略大于微安表两端的电压，故微安表内阻的测量值大于真实值，这会导致改装后的电流表的测量值大于真实值。
11. 一种自动泄压装置可简化为如图所示的模型，竖直放置、导热良好的汽缸由两个圆筒连接而成，上方圆筒内壁光滑，顶端与大气相通，其内部有一面积为S、厚度不计的活塞，下方圆筒侧壁有一阀门K，当活塞接触上方卡扣时，阀门会自动打开。起初阀门K关闭，环境的热力学温度为，活塞处于下方卡扣处，汽缸内封闭气体的压强与外界大气压强均为；当环境的热力学温度缓慢升高到时，活塞恰好接触上方卡扣，泄压阀自动排出部分气体，活塞很快回到下方卡扣处，此过程中汽缸内气体温度不变。已知两个圆筒的高度相同，截面积分别为4S和S，封闭气体可视为理想气体，重力加速度大小为g，求：
（1）活塞的质量m；
（2）泄压排出的气体与剩余气体的质量的比值k。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）设活塞缓慢上升时，封闭气体的压强为p，有
解得
（2）气体从最原始的活塞没有动到末状态活塞再次回到原处，设封闭气体等压膨胀到时的体积为V，则有
解得
12. 如图所示，将质量kg的圆环套在固定的水平杆上，圆环的内径略大于杆的截面直径。现对圆环施加一与杆成θ角、斜向上的恒定拉力F，圆环由静止开始做匀加速直线运动，拉力作用t=2s后撤去，圆环总共运动了m后静止，已知圆环与杆之间的动摩擦因数，取重力加速度大小m/s，，求：
（1）圆环的最大速度；
（2）拉力F对圆环的冲量大小I。
【答案】（1）；（2）N·s或N·s
【解析】
【详解】（1）圆环先做匀加速直线运动，后做匀减速直线运动，做匀减速直线运动的加速度为
根据牛顿第二定律有
圆环总共运动的距离为
解得
（2）杆与圆环无压力时，有
解得
当N时，杆的上侧与圆环存在摩擦力，当N时，杆的下侧与圆环存在摩擦力。以下分两种情况讨论：
（ⅰ）圆环做匀加速直线运动的加速度为
当N时，根据牛顿第二定律有
拉力F对圆环的冲量大小为
解得
（ⅱ）当N时，根据牛顿第二定律有
拉力F对圆环的冲量大小为
解得
13. 磁悬浮列车是一种靠磁悬浮力来推动的列车，它通过电磁力实现列车与轨道之间无接触的悬浮和导向，再利用直线电机产生的电磁力牵引列车运行，由于其轨道的磁力使之悬浮在空中，减少了摩擦力，因此速度可达400km/h以上。某科研团队为研究磁悬浮列车的运动情况，制作了总质量kg的列车模型，如图甲所示，该列车底部固定一与列车绝缘的矩形金属线框abcd，线框的总电阻Ω，用两根足够长、水平固定、间距m（和矩形线框的边长ab相等）的平行金属导轨PQ、MN模拟列车行驶的车轨，导轨间存在垂直导轨平面的等间距不间断的交替匀强磁场，相邻两匀强磁场的方向相反、磁感应强度大小均为T，每个特定磁场横向宽度恰好与矩形线框的边长ad相等，如图乙所示（图乙中只画出矩形线框）。将列车放置于车轨上，当匀强磁场以速度向右匀速运动时，列车因受到磁场力而运动起来，运动过程中受到的阻力恒为N。
（1）求列车加速时的最大加速度；
（2）求列车以最大速度行驶时外界供能的功率P；
（3）若磁场由静止开始向右做匀加速运动并开始计时，在时列车才开始运动，之后线框中的电流保持不变，在时磁场突然静止，时列车才静止，求列车的制动距离d。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）当列车的速度为零时，线框相对于磁场的速度大小为，线框中左、右两边都切割磁感线，有
解得
（2）当列车的速率为v时，线框相对磁场的速率为，随着列车速度增大，加速度逐渐减小，设列车的最大速率为，此时线框中的热功率为，克服阻力的功率为，有
解得
（3）设磁场的加速度大小为a，时刻列车的速度大小为v，加速度大小为，此时线框中的感应电流为i，有
经过极短时间，线框中电流的变化量为，有
由于后线框中的电流保持不变，必有，即后列车和磁场的加速度相同，设时列车的速度大小为，因时列车才开始运动，结合动量定理有
解得
考生注意：
1．本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，共300分。考试时间150分钟。
2．请将各题答案填写在答题卡上。
3．可能用到的相对原子质量：H1 C12 N14 O16 Na23 Al27 S32 Cu64 M96
第Ⅰ卷（选择题 共126分）
一、选择题：本题共13小题，每小题6分，共78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。
二、选择题：本题共8小题，每小题6分。在每小题给出的四个选项中，第14~18题只有一项符合题目要求，第19~21题有多项符合题目要求。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. 用如图甲所示的实验装置研究光电效应，电路中电源的正负极可以对调，用一定强度、频率为的激光照射阴极K时，得到的光电子遏止电压为，饱和电流为，如图乙所示。已知光电子的质量为m，所带的电荷量为，普朗克常量为h，下列说法正确的是（ ）
A. 阴极K的逸出功为
B. 阴极K的截止频率为
C. 光电子的最大初速度为
D. 阴极K单位时间内射出的光电子数为
【答案】D
【解析】
详解】AC．根据爱因斯坦光电效应方程得
由动能定理得
解得阴极K的逸出功与光电子的最大初速度分别为
AC错误；
B．逸出功与截止频率的关系为
解得阴极K的截止频率为
B错误；
D．光电效应产生是瞬时的，设单位时间内射出的光电子数为n，根据电流的定义得
解得阴极K单位时间内射出的光电子数为
D正确。
故选D。
2. 如图所示，正弦交流电源输出电压有效值为U，理想降压变压器原、副线圈的匝数之比为5∶4，图中两个定值电阻、及滑动变阻器R的最大阻值均相等，四个电表均为理想交流电表。将滑动变阻器滑片从上端滑到下端的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 电流表A1的示数一直减小B. 电流表A2的示数一直增大
C. 电压表V1的示数先减小后增大D. 电压表V2的示数先增大后减小
【答案】B
【解析】
【详解】本题考查理想变压器，目的是考查学生的推理论证能力。设副线圈电路中与定值电阻并联部分的电阻为r，则副线圈电路的总电阻
显然，随着r的增大，一直减小，根据
得变压器及副线圈电路可等效为一个阻值为
当滑动变阻器滑片向下移动的过程中，该等效电阻不断减小，如图所示
所以电流表的A1一直增大，电压表V1一直减小，根据
得A2示数增大，电压表V2的示数一直减小，故选B。
3. 在第19届杭州亚运会女子排球决赛中，中国女排以3∶0战胜日本女排，以六战全胜且一局未失的战绩成功卫冕。如图所示，排球场的宽为d，长为2d，球网高为，发球员在底线中点正上方的O点将排球水平击出，排球恰好擦着网落在对方场地边线上的E点，，不计空气阻力，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（ ）
A. O点距地面的高度为B. 排球做平抛运动的时间为
C. 排球击出时的速度大小为D. 排球着地时的速度大小为
【答案】C
【解析】
【详解】AB．排球做平抛运动的轨迹在地面上的投影为，如图所示
显然
所以排球在左、右场地运动的时间之比为1∶2，设排球做平抛运动的时间为3t，有
，
解得
，
故AB错误；
C．排球击出时的速度大小
故C正确；
D．排球着地时的速度大小
故D错误。
故选C。
【点睛】
4. 2023年11月18日，火星、太阳、地球三者之间形成一条直线，火星被太阳完全遮挡，受太阳电磁辐射影响，“祝融号”火星车“失联”一个多月。如图所示，地球与火星均绕太阳同方向公转，公转轨道为同心圆，两者的最远距离为最近距离的5倍。已知太阳到地球的距离约为太阳直径的100倍，结合天文常识可知，火星被太阳遮挡的时间约为（ ）
A. 2天B. 8天C. 15天D. 30天
【答案】A
【解析】
【详解】设地球和火星的公转半径分别为、，则有
解得
设太阳的半径为r、质量为M，火星被太阳遮挡的时间为t，以地球为参考系，有
又
解得
天
故选A。
5. 真空中一透明介质的横截面为如图所示的等腰梯形，下底边的长度为100L，上底边的长度为44L，两腰的长度均为35L，一束激光平行于底边CD从AC边的中点射入透明介质，经CD边反射后，恰好从BD边的中点射出透明介质。已知激光在真空中的传播速度大小为c，下列说法正确的是（ ）
A. 透明介质的临界角为B. 透明介质的折射率为
C. 激光在透明介质中通过路程为80LD. 激光在透明介质中的传播时间为
【答案】D
【解析】
【详解】AB．根据题意，画出光路图
根据图中几何关系有
在中，根据余弦定理
在中，根据正弦定理
根据折射定律
全反射临界角满足
联立解得
，，
故透明介质的临界角为，透明介质的折射率为，故AB错误；
C．根据对称性，激光在透明介质中通过的路程为
故C错误；
D．激光在透明介质中的速度为
激光在透明介质中的传播时间
解得
故D正确。
故选D。
6. 花样游泳被誉为水中芭蕾。运动员在花样游泳表演赛中，用手拍皮球，水波向四周散开，可简化为如图所示的模型，时，波源O开始振动（起振方向向下），激发的简谐横波沿水面向四周传播，水面上的各点均在竖直方向做振幅为4cm的简谐运动。已知s时，离O点10m的质点P第一次到达波谷，s时，离O点20m的质点Q第一次到达波峰，下列说法正确的是（ ）
A. 简谐横波的波长为10mB. 简谐横波的波速大小为4m/s
C. 0~10s内，质点P通过的路程为12cmD. 0~10s内，质点Q通过的路程为24cm
【答案】D
【解析】
【详解】AB．s时，离O点10m的质点P第一次到达波谷，则
s时，离O点20m的质点Q第一次到达波峰，则
解得
，
简谐横波的波长为
故AB错误；
C．波源O传播至质点P的时间为
0~10s内，质点P的振动时间为8s，即两个周期，质点P通过的路程为
故C错误；
D．波源O传播至质点Q的时间为
0~10s内，质点Q的振动时间为6s，即，质点Q通过的路程为
故D正确。
故选D。
7. 质谱仪是科学研究和工业生产中的重要工具。质谱仪的工作原理示意图如图所示，粒子源S从小孔向下射出各种速度的氕核、氘核、氚核及氦核，粒子经小孔进入速度选择器后，只有速度合适的粒子才能沿直线经过小孔，并垂直进入磁感应强度大小为的偏转磁场，感光底片PQ上仅出现了A、B、C三个光斑，光斑A到小孔的距离为2d。已知速度选择器两板间存在垂直纸面向里、磁感应强度大小为的匀强磁场，两板间距为d，板间电压为U，下列说法正确的是（ ）
A. 极板M带负电荷B. 粒子在偏转磁场中的速度大小为
C. 氦核的比荷为D. 相邻两光斑的距离均为
【答案】AB
【解析】
【详解】A．根据左手定则可知，粒子在速度选择器中受到的洛伦兹力向右，则电场力向左，极板M带负电荷，故A正确；
B．根据平衡条件有
解得
故B正确；
C．粒子偏转磁场中做圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力，有
解得
显然光斑A是氚核产生的，设氕核的质量为、所带的电荷量为e，则氚核的比荷为
氦核的比荷为
故C错误；
D．根据
可知光斑B是氘核和氦核产生的，光斑C是氕核产生的，B、C两点将三等分，则邻两光斑的距离均为，故D错误。
故选AB。
8. 滑草是一种能给游客带来动感和刺激的运动。将滑草的运动过程简化为如图所示的模型，一位质量为75kg的游客坐在质量为10kg的滑板内从草坡顶端A点由静止滑下，最终停在水平草地上的C点。已知m、m，滑板与草地间的动摩擦因数为0.5，滑板经过B点前后的速度大小不变，不考虑空气阻力，取重力加速度大小m/s。下列说法正确的是（ ）
A. 游客最大速度为8m/s
B. 游客由A点运动到C点所用的时间为7s
C. 游客在此过程中减小的重力势能为11250J
D. 当游客在C点离开滑板后，通过机械装置对滑板施加一个恒力F使其恰能回到坡顶的A点，则恒力F的最小值为80N
【答案】BCD
【解析】
【详解】A．依题意可知，游客和滑板的总质量为
kg
设游客和滑板经过B点时的速度大小为，根据动能定理有
解得
m/s
故A错误；
B．游客从A点到C点的过程，根据运动学知识有
解得
s
故B正确；
C．对游客运动的全过程，根据动能定理有
又
结合
联立，解得
J
故C正确；
D．设恒力F的方向与水平面的夹角为α，对游客根据动能定理有
解得
（N）
根据辅助角公式，当时，
N
故D正确。
故选BCD。
第Ⅱ卷（非选择题 共174分）
三、非选择题：共174分。
9. 2023年9月21日下午，在中国“天宫”空间站内“神舟十六号”航天员乘组进行了第四次太空授课，课堂上两位航天员带来动量守恒的演示实验。如图所示，两位航天员在等间距的网格布前用大、小钢球完成了多次碰撞。某同学将其中一次碰撞的视频下载后进行逐帧分析，在此次实验中航天员将小钢球向右推向静止的大钢球，在碰撞前的连续3帧画面里小钢球在背景中刚好向右移动了1格，在碰撞后的连续13帧画面里小钢球向左移动了4格、大钢球向右移动了2格。设小钢球的质量为m，大钢球的质量为M，根据以上数据回答下列问题：
（1）小钢球与大钢球的质量之比______．
（2）本次碰撞为______（填“弹性碰撞”或“非弹性碰撞”）。
（3）影响实验结果准确性的原因：____________。（写出一条即可）
【答案】（1）1∶5 （2）弹性碰撞
（3）钢球的运动轨迹不与背景板平行，摄像机没有正对背景板，钢球受到空气阻力等
【解析】
【小问1详解】
设背景板上每格的宽度为d，视频两帧画面的时间间隔为T，则小钢球的碰前速度大小
碰后小钢球的速度大小
大钢球的速度大小
以向右为正方向，根据动量守恒有
解得
【小问2详解】
碰撞前的机械能为
碰撞后的机械能为
故碰撞前后机械能守恒，本次碰撞为弹性碰撞。
【小问3详解】
影响实验结果准确性的原因：钢球的运动轨迹不与背景板平行，摄像机没有正对背景板，钢球受到空气阻力均会导致测量的位移不准确等。
10. 实验小组找到一刻度清晰的微安表G，其满偏电压不到0.5V，该小组同学决定测量该微安表的内阻，可供选择器材如下：
A.微安表G（满偏电流为150μA，内阻未知）；
B．滑动变阻器（0~5Ω，允许通过的最大电流为2A）；
C．滑动变阻器（0~10Ω，允许通过的最大电流为1A）；
D．电源E（电动势约为6V）；
E．电阻箱R（最大阻值为9999Ω）；
F．开关两个，导线若干。
（1）按图甲所示的电路图用笔画线代替导线将图乙中的实物连线。______
（2）滑动变阻器应选择______（填“B”或“C”）。
（3）实验过程：将滑动变阻器的滑片移至______（填“左”或“右”）端，合上开关、，缓慢移动滑动变阻器的滑片，使微安表指针满偏；保持滑片位置不变，仅断开开关，调节电阻箱使微安表指针半偏，此时电阻箱的四个旋钮如图丙所示，则微安表的内阻为______Ω。
（4）若将该微安表改装为量程为0.6A的电流表，需______（填“串”或“并”）联一个______Ω（保留两位小数）的定值电阻。
（5）测量微安表G的内阻时，在设计上存在系统误差，这会导致（4）中电流表的测量值______（填“大于”“小于”或“等于”）真实值。
【答案】（1） （2）B
（3） ①. 左 ②. 2400
（4） ①. 并 ②. 0.60
（5）大于
【解析】
【小问1详解】
按照电路图连接实物如图所示。
【小问2详解】
滑动变阻器采用分压式接法，为了提高实验精度，滑动变阻器应选总阻值较小的，即选B。
小问3详解】
[1]闭合开关前将滑动变阻器的滑片移至左端，可以保护电路。
[2]微安表指针满偏后，断开开关，可认为滑片与电源负极间的电压保持不变，微安表指针半偏时，电阻箱两端的电压与微安表两端的电压相等，微安表的内阻为2400Ω。
【小问4详解】
[1]将该微安表改装为量程为0.6A的电流表，需并联一个定值电阻。
[2]根据
解得
【小问5详解】
断开开关，电路中的总电阻变大，滑片与电源负极间的电压略大于微安表的满偏电压，微安表指针半偏时，电阻箱两端的电压略大于微安表两端的电压，故微安表内阻的测量值大于真实值，这会导致改装后的电流表的测量值大于真实值。
11. 一种自动泄压装置可简化为如图所示的模型，竖直放置、导热良好的汽缸由两个圆筒连接而成，上方圆筒内壁光滑，顶端与大气相通，其内部有一面积为S、厚度不计的活塞，下方圆筒侧壁有一阀门K，当活塞接触上方卡扣时，阀门会自动打开。起初阀门K关闭，环境的热力学温度为，活塞处于下方卡扣处，汽缸内封闭气体的压强与外界大气压强均为；当环境的热力学温度缓慢升高到时，活塞恰好接触上方卡扣，泄压阀自动排出部分气体，活塞很快回到下方卡扣处，此过程中汽缸内气体温度不变。已知两个圆筒的高度相同，截面积分别为4S和S，封闭气体可视为理想气体，重力加速度大小为g，求：
（1）活塞的质量m；
（2）泄压排出的气体与剩余气体的质量的比值k。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）设活塞缓慢上升时，封闭气体的压强为p，有
解得
（2）气体从最原始的活塞没有动到末状态活塞再次回到原处，设封闭气体等压膨胀到时的体积为V，则有
解得
12. 如图所示，将质量kg的圆环套在固定的水平杆上，圆环的内径略大于杆的截面直径。现对圆环施加一与杆成θ角、斜向上的恒定拉力F，圆环由静止开始做匀加速直线运动，拉力作用t=2s后撤去，圆环总共运动了m后静止，已知圆环与杆之间的动摩擦因数，取重力加速度大小m/s，，求：
（1）圆环的最大速度；
（2）拉力F对圆环的冲量大小I。
【答案】（1）；（2）N·s或N·s
【解析】
【详解】（1）圆环先做匀加速直线运动，后做匀减速直线运动，做匀减速直线运动的加速度为
根据牛顿第二定律有
圆环总共运动的距离为
解得
（2）杆与圆环无压力时，有
解得
当N时，杆的上侧与圆环存在摩擦力，当N时，杆的下侧与圆环存在摩擦力。以下分两种情况讨论：
（ⅰ）圆环做匀加速直线运动的加速度为
当N时，根据牛顿第二定律有
拉力F对圆环的冲量大小为
解得
（ⅱ）当N时，根据牛顿第二定律有
拉力F对圆环的冲量大小为
解得
13. 磁悬浮列车是一种靠磁悬浮力来推动的列车，它通过电磁力实现列车与轨道之间无接触的悬浮和导向，再利用直线电机产生的电磁力牵引列车运行，由于其轨道的磁力使之悬浮在空中，减少了摩擦力，因此速度可达400km/h以上。某科研团队为研究磁悬浮列车的运动情况，制作了总质量kg的列车模型，如图甲所示，该列车底部固定一与列车绝缘的矩形金属线框abcd，线框的总电阻Ω，用两根足够长、水平固定、间距m（和矩形线框的边长ab相等）的平行金属导轨PQ、MN模拟列车行驶的车轨，导轨间存在垂直导轨平面的等间距不间断的交替匀强磁场，相邻两匀强磁场的方向相反、磁感应强度大小均为T，每个特定磁场横向宽度恰好与矩形线框的边长ad相等，如图乙所示（图乙中只画出矩形线框）。将列车放置于车轨上，当匀强磁场以速度向右匀速运动时，列车因受到磁场力而运动起来，运动过程中受到的阻力恒为N。
（1）求列车加速时的最大加速度；
（2）求列车以最大速度行驶时外界供能的功率P；
（3）若磁场由静止开始向右做匀加速运动并开始计时，在时列车才开始运动，之后线框中的电流保持不变，在时磁场突然静止，时列车才静止，求列车的制动距离d。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）当列车的速度为零时，线框相对于磁场的速度大小为，线框中左、右两边都切割磁感线，有
解得
（2）当列车的速率为v时，线框相对磁场的速率为，随着列车速度增大，加速度逐渐减小，设列车的最大速率为，此时线框中的热功率为，克服阻力的功率为，有
解得
（3）设磁场的加速度大小为a，时刻列车的速度大小为v，加速度大小为，此时线框中的感应电流为i，有
经过极短时间，线框中电流的变化量为，有
由于后线框中的电流保持不变，必有，即后列车和磁场的加速度相同，设时列车的速度大小为，因时列车才开始运动，结合动量定理有
解得
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