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2024届天津市部分区县高三下学期模拟测试物理试题（原卷版+解析版）
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高三物理
一、单项选择题（每题5分，共25分）
1. 中国第1颗人造地球卫星东方红一号在1970年4月24日发射成功，拉开了中国人探索宇宙奥秘，造福人类的序幕，因此4月24日定为“中国航天日”。现如今，东方红一号仍然在太空飞行，运行在近地点441千米，远地点2286千米的椭圆轨道上，运行周期114为分钟。则下列说法中正确的是（ ）
A. 东方红一号绕地球做圆周运动，其质量可以被算出
B. 东方红一号在近地点运行速率比远地点小
C. 东方红一号在近地点受到地球的万有引力比远地点小
D. 东方红一号的运行周期小于同步卫星的运行周期
【答案】D
【解析】
【详解】A．东方红一号是环绕天体，其质量不可被算出，只有中心天体质量才可被算出，A错误；
B．根据开普勒第二定律知东方红一号与地球的连线在相等时间内扫过的面积相等，则东方红一号卫星在近地点的速率大于在远地点的速率，B错误；
C．根据，因为近地点到地心的距离小于远地点到地心的距离，则东方红一号在近地点受到地球的万有引力比远地点大，C错误；
D．根据开普勒第三定律，东方红一号轨道的半长轴小于同步卫星轨道的半径，则东方红一号的运行周期小于同步卫星的运行周期，D正确。
故选D。
2. 静电透镜可用来聚焦电子束，其电场线分布如图所示，M、N和O为电场中三个点.下列说法正确的是（ ）
A. M、N两点的电场方向相同
B. O点的电场强度比M点的小
C. M点的电势比N点的电势高
D. 电子从M点运动到N点，其电势能增加
【答案】B
【解析】
【详解】A．电场方向沿电场线的切线方向，所以M、N两点的电场方向不同，故A错误；
B．电场线越密的地方，电场强度越大，所以O点的电场强度比M点的小，故B正确；
C．沿电场线方向电势逐渐降低，M点的电势比N点的电势低，故C错误；
D．负电荷在电势高的地方电势能小，从M点运动到N点，电势能减小，故D错误。
故选B。
3. 如图所示，一轻弹簧的一端固定在倾角为的光滑斜面底端，另一端连接一质量为3kg的物块A，系统处于静止状态。若在斜面上紧靠A上方处轻放一质量为2kg的物块B，A、B一起向下运动到最低点P（图中P点未画出），然后再反向向上运动到最高点，对于上述整个运动过程，下列说法正确的是（已知，，重力加速度g取）（ ）
A. 两物块沿斜面向上运动的过程中弹簧可能恢复原长
B. 在物块B刚放上的瞬间，A、B间的弹力大小为12N
C. 在最低点P，A、B间的弹力大小为16.8N
D. 在最低点P，弹簧对A的弹力大小为30N
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据系统机械能守恒可知，A、B一起反向向上运动到最高点为一开始A处于静止的位置，则两物块沿斜面向上运动的过程中弹簧不可能恢复原长，故A错误；
B．在物块B刚放上的瞬间，以A、B为整体，根据牛顿第二定律可得
解得
以B为对象，根据牛顿第二定律可得
联立解得A、B间的弹力大小为
故B错误；
CD．在最低点P，根据对称性可知，此时A、B的加速度方向沿斜面向上，大小为
以A、B为整体，根据牛顿第二定律可得
解得弹簧对A的弹力大小为
以B为对象，根据牛顿第二定律可得
解得A、B间的弹力大小为
故C正确，D错误。
故选C。
4. 如图所示，质量为M的半球形容器静止在水平桌面上，质量为m的木块静止在容器内P点，O点为容器的球心，已知OP与水平方向的夹角为，木块与容器之间的动摩擦因数为，下列说法正确的是（ ）
A. 木块受到摩擦力大小是
B. 容器对木块的作用力大小是mg
C. 桌面对容器的摩擦力方向水平向左
D. 桌面对容器的支持力大小是Mg
【答案】B
【解析】
【详解】AB．对物体进行受力分析如图所示
根据受力平衡可知，容器对木块的作用力与木块的重力平衡，即大小为；木块受到的摩擦力大小
故A错误，B正确；
CD．将木块与容器作为一个整体进行受力分析可知，桌面对容器的摩擦力为零，即
桌面对容器的支持力大小等于两个物体的总重力，即
故CD错误。
故选B。
5. 在足球场上罚任意球时，防守运动员会在球门与罚球点之间站成一堵“人墙”，以增加防守面积，防守运动员会在足球踢出瞬间高高跃起，以增加防守高度。如图所示，虚线是某次射门时足球的运动轨迹，足球恰好擦着横梁下沿进入球门，忽略空气阻力和足球的旋转，下列说法正确的是（ ）
A. 足球上升到最高点时的速度为0
B. 足球下降过程中重力的功率一直在增大
C. 足球在飞行过程中机械能先减小后增大
D. 只要防守运动员跳起的最大高度超过轨迹最高点，就一定能“拦截”到足球
【答案】B
【解析】
【详解】A．足球做斜抛运动，水平方向做匀速直线运动，故足球在最高点时的速度不为0，故A错误；
B．足球在下降过程中，重力的瞬时功率一直在增大，故B正确；
C．由于忽略空气阻力，只有重力做功，故飞行过程中足球的机械能守恒，故C错误；
D．即使防守运动员跳起的最大高度超过轨迹最高点，若起跳时机不对，仍然无法拦截到足球，故D错误。
故选B
二、多选题（每题5分，共15分，少选得3分，错选、不选均不得分）
6. 为了创建全国文明城区，某区新装的一批节能路灯，该路灯通过光控开关实现自动控制电灯亮度，其内部电路简化原理图如图所示，图中A、B为相同灯泡（可视为定值电阻），电源电动势为E，内阻为r，R0为定值电阻，Rt为光敏电阻，阻值随光照强度增加而减小。当夜晚来临的过程中，下列判断正确的是（ ）
A. 电流表示数变小B. A灯变亮、B灯变暗
C. 电源的总功率变小D. 定值电阻R0两端电压变大
【答案】AC
【解析】
【详解】当夜晚来临的过程中，Rt的阻值随光照强度减弱而增加，总电阻增加，总电流减小，即电流表示数变小，路端电压变大，则A灯两端电压变大，则A灯变亮，通过R0的电流减小，则定值电阻R0两端电压变小，则B灯两端电压变大，即B灯变亮；根据P=IE可知，电源总功率减小。
故选AC。
7. 如图所示为手摇发电机的结构示意图，矩形线圈abcd在两异名磁极之间顺时针匀速转动，线圈通过电刷与外界电阻构成回路，设两磁极之间为匀强磁场，图示位置线圈与磁场方向平行。线圈经过图示位置时，下列说法正确的是（ ）
A. 线圈内的瞬时电流最大
B. 线圈磁通量的变化率为零
C. a点的电势高于b点的电势
D. 若线圈转速加倍，则产生交流电的有效值加倍
【答案】AD
【解析】
【详解】AB．线圈经过图示位置时，穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率最大，瞬时电流最大，故A正确，B错误；
C．根据右手定则，ab边切割磁感线产生感应电流方向为a→b，则b点的电势高于a点的电势，故C错误；
D．线圈转动产生的正弦交流电的有效值为
则线圈转速加倍时，角速度加倍，有效值加倍，故D正确。
故选AD。
8. 北京时间2023年7月20日21时40分，经过约8小时的出舱活动，神舟十六号航天员景海鹏、朱杨柱、桂海潮密切协同，在空间站机械臂支持下，圆满完成出舱活动全部既定任务。气闸舱是载人航天器中供航天员进入太空或由太空返回用的气密性装置，其原理图如图所示。座舱A与气闸舱B之间装有阀门K，座舱A中充满空气（可视为理想气体），气闸舱B内为真空。打开阀门K，A中气体进入B中，最终达到平衡，假设此过程中系统与外界没有热交换。下列说法正确的是（ ）
A. 气体对外做功，内能减小
B. 气体等温膨胀，压强减小
C. 气体向真空扩散的过程是可逆过程
D. 气体分子单位时间内与A舱壁单位面积上的碰撞次数将减少
【答案】BD
【解析】
【详解】A．由于气闸舱B内为真空，可知气体进入B中的过程中不对外做功，又因为整个系统与外界没有热交换，根据热力学第一定律
可知内能不变，故A错误；
BD．因为内能不变，故温度不变，平均动能不变，因为气闸舱B内为真空，根据玻意耳定律可知
可知扩散后体积V增大，压强p减小，所以气体的密集程度减小，根据气体压强的微观意义可知，气体分子单位时间对汽缸壁单位面积碰撞的次数将变少，故BD正确；
C．根据熵增加原理可知一切宏观热现象均具有方向性，故B中气体不可能自发地全部退回到A中，故C错误；
故选BD。
三、实验题
9.
（1）在做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验时，打出的一条纸带如图所示，已知打点计时器周期，在纸带上选取O、A、B、C、D 5个计数点，每两个相邻的计数点之间还有4个点未画出，小车加速度 （均保留两位有效数字）。
（2）一个实验小组做“探究弹簧弹力与弹簧伸长关系”的实验
①采用如图甲所示装置，质量不计的弹簧下端挂一个小盘，在小盘中增添砝码，改变弹簧的弹力，实验中做出小盘中砝码重力随弹簧伸长量x的图像如图乙所示。（重力加速度）利用图乙中图像，可求得该弹簧的劲度系数为________，小盘的质量为__________；
②为了制作一个弹簧测力计，乙同学选了A、B两根规格不同的弹簧进行测试，根据测得的数据绘出如图丙所示的图像，为了制作一个精确度较高的弹簧测力计，应选弹簧_________（填“A”或“B”）
（3）在某次探究平抛运动的实验中，描出小球平抛运动的轨迹如图所示，A、B、C是运动轨迹上的三个点，以A点为坐标原点建立坐标系，已知小球从到的运动时间为，由轨迹图来判断，A点_______平抛运动的起点（选填“是”或“不是”）；由图可计算得出平抛运动的初速度为_________（保留两位有效数字）；
【答案】（1）0.38
（2） ①. 200 ②. 0.1 ③. A
（3） ①. 不是 ②. 1.0
【解析】
【小问1详解】
相邻的计数点之间还有4个点未画出，则每两个相邻的计数点时间间隔为
根据逐差法计算小车加速度为
小问2详解】
[1]弹簧的劲度系数为
[2]由图乙可知，不放砝码时，有
解得
[3]丙图中纵坐标为弹簧伸长量，横坐标为拉力，图线斜率的倒数为劲度系数，由图可知弹簧A的劲度系数小，为了制作一个精确度较高的弹簧测力计，应选弹簧A。
【小问3详解】
[1]根据平抛运动的特点可知小球从A到B的运动时间也为，由初速度为零的匀加速直线运动连续相等时间内的位移比为可知A点不是抛出点；
[2]由图可计算得出平抛运动的初速度为
四、解答题
10. 某同学受自动雨伞开伞过程的启发，设计了如图所示的物理模型。竖直放置在水平桌面上滑杆上套有一个滑块，初始时它们处于静止状态。当滑块从A处以某一初速度开始向上滑动，滑动过程中受到滑杆的摩擦力f为1N，滑块滑到B处与滑杆发生完全非弹性碰撞（作用时间极短），带动滑杆一起离开桌面竖直向上运动，之后上升了h＝0.2m时速度减为0。已知滑块的质量m＝0.2kg，滑杆的质量M＝0.6kg，A、B间的距离L＝1.2m，重力加速度g取，不计空气阻力。求：
（1）滑块在静止时和向上滑动的过程中，桌面对滑杆支持力的大小和；
（2）滑块与滑杆碰撞前瞬间的速度大小；
（3）滑杆从A处开始向上运动的初速度。
【答案】（1）8N，5N；（2）8m/s；（3）10m/s
【解析】
【详解】（1）滑块静止时，根据整体法可知桌面对滑杆支持力的大小
当滑块向上滑动时，根据牛顿第三定律可知，滑块对滑杆的摩擦力大小为1N，方向竖直向上，则对滑杆进行受力分析，根据平衡状态得桌面对滑杆支持力的大小
（2）当滑杆和滑块一起脱离地面后，向上做匀减速运动，则
解得滑杆和滑块开始一起向上运动的速度大小为
当滑杆和滑块发生碰撞的瞬间，根据动量守恒定律得
解得滑块与滑杆碰撞前瞬间的速度大小
（3）选竖直向上的方向为正方向，根据牛顿第二定律得，滑块的加速度为
负号表示加速度方向竖直向下
根据运动学公式
解得滑杆从A处开始向上运动的初速度
11. 如图所示的导轨是由倾斜导轨与水平导轨焊接而成，倾斜导轨与竖直方向的夹角为53°，整个空间内存在着竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为1T。光滑的金属棒ab置于水平导轨上，不光滑的金属棒cd置于倾斜导轨上，与导轨保持良好接触的两金属棒均与导轨垂直且质量均为0.07kg。两金属棒的长度等于导轨间的距离，均为1m。两金属棒的电阻相等均为1Ω，导轨的电阻忽略不计。两金属棒均静止在导轨上，且金属棒cd在倾斜导轨上刚好不下滑。最大静摩擦力等于滑动摩擦力，sin53°=0.8，cs53°=0.6，g取。某个时刻起，用F=10N的恒力拉金属棒ab，使它在水平导轨上向右运动。求：
（1）金属棒cd与导轨间的动摩擦因数；
（2）当金属棒cd刚要上滑时金属棒ab的速率；
（3）若从金属棒ab刚开始运动到金属棒cd刚要向上滑动的过程中，金属棒ab在水平轨道上运动的距离为40cm，这个过程中金属棒cd上产生的热量（结果保留两位有效数字）。
【答案】（1）0.75；（2）4.8m/s；（3）1.6J
【解析】
【详解】（1）当cd刚好不下滑，静摩擦力沿导轨向上达到最大，由平衡条件得
解得
（2）cd刚好要上滑时，设棒ab产生的感应电动势为E，由法拉第电磁感应定律得
设电路中的感应电流为I，由闭合电路欧姆定律有
设cd所受安培力为，由左手定则可知安培力的方向水平向右，如图所示，有
此时cd受到的最大静摩擦力方向沿斜面向下，由平衡条件有
联立解得
（3）设这个过程中每个金属棒产生的热量为Q，由能量守恒得
代入数据解得
12. “太空粒子探测器”是一种探测宇宙射线的试验设备，其简化原理图如图所示，两个同心扇形圆弧面PQ、MN之间存在辐射状的加速电场，方向由内弧面指向外弧面，圆心为O，右侧边长为L的正方形边界abcd内存在垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为，O点为ad边界的中点，PO、QO与ad边界的夹角均为。假设太空中质量为m、电荷量为的带电粒子能均匀地吸附在外弧面PQ的右侧面上，由静止经电场加速后均穿过内弧面从O点进入磁场，从O点垂直于ad边射入磁场的粒子恰能从b点离开，不计粒子重力、粒子间的相互作用力及碰撞。
求：
（1）粒子到达O点时的速率；
（2）内外弧面所加电压U；
（3）现要求外弧面PQ上所有的粒子全部从ab区域离开磁场，求内外弧面所加电压的取值范围。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）从O点垂直于ad边射入磁场的粒子恰能从b点离开，画出粒子运动轨迹如图
设粒子的运动半径为r，根据几何关系可知
解得
根据洛伦兹力提供向心力有
解得
（2）粒子在加速的过程中，根据动能定理有
解得
（3）磁场最小时，只要满足沿PO方向射入磁场的粒子，轨迹与bc边界相切即可，如图甲
则其它方向射入磁场的粒子均能从边界ab射出，由几何关系可得
解得
根据洛伦兹力提供向心力有
结合粒子在加速的过程中，根据动能定理有
解得
只要满足沿QO方向射入磁场的粒子，轨迹经过a点（图乙），则其它方向射入磁场的粒子均能从边界ab射出，由几何关系可得
根据洛伦兹力提供向心力有
结合粒子在加速的过程中，根据动能定理有
解得
内外弧面所加电压的取值范围为
高三物理
一、单项选择题（每题5分，共25分）
1. 中国第1颗人造地球卫星东方红一号在1970年4月24日发射成功，拉开了中国人探索宇宙奥秘，造福人类的序幕，因此4月24日定为“中国航天日”。现如今，东方红一号仍然在太空飞行，运行在近地点441千米，远地点2286千米的椭圆轨道上，运行周期114为分钟。则下列说法中正确的是（ ）
A. 东方红一号绕地球做圆周运动，其质量可以被算出
B. 东方红一号在近地点运行速率比远地点小
C. 东方红一号在近地点受到地球的万有引力比远地点小
D. 东方红一号的运行周期小于同步卫星的运行周期
【答案】D
【解析】
【详解】A．东方红一号是环绕天体，其质量不可被算出，只有中心天体质量才可被算出，A错误；
B．根据开普勒第二定律知东方红一号与地球的连线在相等时间内扫过的面积相等，则东方红一号卫星在近地点的速率大于在远地点的速率，B错误；
C．根据，因为近地点到地心的距离小于远地点到地心的距离，则东方红一号在近地点受到地球的万有引力比远地点大，C错误；
D．根据开普勒第三定律，东方红一号轨道的半长轴小于同步卫星轨道的半径，则东方红一号的运行周期小于同步卫星的运行周期，D正确。
故选D。
2. 静电透镜可用来聚焦电子束，其电场线分布如图所示，M、N和O为电场中三个点.下列说法正确的是（ ）
A. M、N两点的电场方向相同
B. O点的电场强度比M点的小
C. M点的电势比N点的电势高
D. 电子从M点运动到N点，其电势能增加
【答案】B
【解析】
【详解】A．电场方向沿电场线的切线方向，所以M、N两点的电场方向不同，故A错误；
B．电场线越密的地方，电场强度越大，所以O点的电场强度比M点的小，故B正确；
C．沿电场线方向电势逐渐降低，M点的电势比N点的电势低，故C错误；
D．负电荷在电势高的地方电势能小，从M点运动到N点，电势能减小，故D错误。
故选B。
3. 如图所示，一轻弹簧的一端固定在倾角为的光滑斜面底端，另一端连接一质量为3kg的物块A，系统处于静止状态。若在斜面上紧靠A上方处轻放一质量为2kg的物块B，A、B一起向下运动到最低点P（图中P点未画出），然后再反向向上运动到最高点，对于上述整个运动过程，下列说法正确的是（已知，，重力加速度g取）（ ）
A. 两物块沿斜面向上运动的过程中弹簧可能恢复原长
B. 在物块B刚放上的瞬间，A、B间的弹力大小为12N
C. 在最低点P，A、B间的弹力大小为16.8N
D. 在最低点P，弹簧对A的弹力大小为30N
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据系统机械能守恒可知，A、B一起反向向上运动到最高点为一开始A处于静止的位置，则两物块沿斜面向上运动的过程中弹簧不可能恢复原长，故A错误；
B．在物块B刚放上的瞬间，以A、B为整体，根据牛顿第二定律可得
解得
以B为对象，根据牛顿第二定律可得
联立解得A、B间的弹力大小为
故B错误；
CD．在最低点P，根据对称性可知，此时A、B的加速度方向沿斜面向上，大小为
以A、B为整体，根据牛顿第二定律可得
解得弹簧对A的弹力大小为
以B为对象，根据牛顿第二定律可得
解得A、B间的弹力大小为
故C正确，D错误。
故选C。
4. 如图所示，质量为M的半球形容器静止在水平桌面上，质量为m的木块静止在容器内P点，O点为容器的球心，已知OP与水平方向的夹角为，木块与容器之间的动摩擦因数为，下列说法正确的是（ ）
A. 木块受到摩擦力大小是
B. 容器对木块的作用力大小是mg
C. 桌面对容器的摩擦力方向水平向左
D. 桌面对容器的支持力大小是Mg
【答案】B
【解析】
【详解】AB．对物体进行受力分析如图所示
根据受力平衡可知，容器对木块的作用力与木块的重力平衡，即大小为；木块受到的摩擦力大小
故A错误，B正确；
CD．将木块与容器作为一个整体进行受力分析可知，桌面对容器的摩擦力为零，即
桌面对容器的支持力大小等于两个物体的总重力，即
故CD错误。
故选B。
5. 在足球场上罚任意球时，防守运动员会在球门与罚球点之间站成一堵“人墙”，以增加防守面积，防守运动员会在足球踢出瞬间高高跃起，以增加防守高度。如图所示，虚线是某次射门时足球的运动轨迹，足球恰好擦着横梁下沿进入球门，忽略空气阻力和足球的旋转，下列说法正确的是（ ）
A. 足球上升到最高点时的速度为0
B. 足球下降过程中重力的功率一直在增大
C. 足球在飞行过程中机械能先减小后增大
D. 只要防守运动员跳起的最大高度超过轨迹最高点，就一定能“拦截”到足球
【答案】B
【解析】
【详解】A．足球做斜抛运动，水平方向做匀速直线运动，故足球在最高点时的速度不为0，故A错误；
B．足球在下降过程中，重力的瞬时功率一直在增大，故B正确；
C．由于忽略空气阻力，只有重力做功，故飞行过程中足球的机械能守恒，故C错误；
D．即使防守运动员跳起的最大高度超过轨迹最高点，若起跳时机不对，仍然无法拦截到足球，故D错误。
故选B
二、多选题（每题5分，共15分，少选得3分，错选、不选均不得分）
6. 为了创建全国文明城区，某区新装的一批节能路灯，该路灯通过光控开关实现自动控制电灯亮度，其内部电路简化原理图如图所示，图中A、B为相同灯泡（可视为定值电阻），电源电动势为E，内阻为r，R0为定值电阻，Rt为光敏电阻，阻值随光照强度增加而减小。当夜晚来临的过程中，下列判断正确的是（ ）
A. 电流表示数变小B. A灯变亮、B灯变暗
C. 电源的总功率变小D. 定值电阻R0两端电压变大
【答案】AC
【解析】
【详解】当夜晚来临的过程中，Rt的阻值随光照强度减弱而增加，总电阻增加，总电流减小，即电流表示数变小，路端电压变大，则A灯两端电压变大，则A灯变亮，通过R0的电流减小，则定值电阻R0两端电压变小，则B灯两端电压变大，即B灯变亮；根据P=IE可知，电源总功率减小。
故选AC。
7. 如图所示为手摇发电机的结构示意图，矩形线圈abcd在两异名磁极之间顺时针匀速转动，线圈通过电刷与外界电阻构成回路，设两磁极之间为匀强磁场，图示位置线圈与磁场方向平行。线圈经过图示位置时，下列说法正确的是（ ）
A. 线圈内的瞬时电流最大
B. 线圈磁通量的变化率为零
C. a点的电势高于b点的电势
D. 若线圈转速加倍，则产生交流电的有效值加倍
【答案】AD
【解析】
【详解】AB．线圈经过图示位置时，穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率最大，瞬时电流最大，故A正确，B错误；
C．根据右手定则，ab边切割磁感线产生感应电流方向为a→b，则b点的电势高于a点的电势，故C错误；
D．线圈转动产生的正弦交流电的有效值为
则线圈转速加倍时，角速度加倍，有效值加倍，故D正确。
故选AD。
8. 北京时间2023年7月20日21时40分，经过约8小时的出舱活动，神舟十六号航天员景海鹏、朱杨柱、桂海潮密切协同，在空间站机械臂支持下，圆满完成出舱活动全部既定任务。气闸舱是载人航天器中供航天员进入太空或由太空返回用的气密性装置，其原理图如图所示。座舱A与气闸舱B之间装有阀门K，座舱A中充满空气（可视为理想气体），气闸舱B内为真空。打开阀门K，A中气体进入B中，最终达到平衡，假设此过程中系统与外界没有热交换。下列说法正确的是（ ）
A. 气体对外做功，内能减小
B. 气体等温膨胀，压强减小
C. 气体向真空扩散的过程是可逆过程
D. 气体分子单位时间内与A舱壁单位面积上的碰撞次数将减少
【答案】BD
【解析】
【详解】A．由于气闸舱B内为真空，可知气体进入B中的过程中不对外做功，又因为整个系统与外界没有热交换，根据热力学第一定律
可知内能不变，故A错误；
BD．因为内能不变，故温度不变，平均动能不变，因为气闸舱B内为真空，根据玻意耳定律可知
可知扩散后体积V增大，压强p减小，所以气体的密集程度减小，根据气体压强的微观意义可知，气体分子单位时间对汽缸壁单位面积碰撞的次数将变少，故BD正确；
C．根据熵增加原理可知一切宏观热现象均具有方向性，故B中气体不可能自发地全部退回到A中，故C错误；
故选BD。
三、实验题
9.
（1）在做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验时，打出的一条纸带如图所示，已知打点计时器周期，在纸带上选取O、A、B、C、D 5个计数点，每两个相邻的计数点之间还有4个点未画出，小车加速度 （均保留两位有效数字）。
（2）一个实验小组做“探究弹簧弹力与弹簧伸长关系”的实验
①采用如图甲所示装置，质量不计的弹簧下端挂一个小盘，在小盘中增添砝码，改变弹簧的弹力，实验中做出小盘中砝码重力随弹簧伸长量x的图像如图乙所示。（重力加速度）利用图乙中图像，可求得该弹簧的劲度系数为________，小盘的质量为__________；
②为了制作一个弹簧测力计，乙同学选了A、B两根规格不同的弹簧进行测试，根据测得的数据绘出如图丙所示的图像，为了制作一个精确度较高的弹簧测力计，应选弹簧_________（填“A”或“B”）
（3）在某次探究平抛运动的实验中，描出小球平抛运动的轨迹如图所示，A、B、C是运动轨迹上的三个点，以A点为坐标原点建立坐标系，已知小球从到的运动时间为，由轨迹图来判断，A点_______平抛运动的起点（选填“是”或“不是”）；由图可计算得出平抛运动的初速度为_________（保留两位有效数字）；
【答案】（1）0.38
（2） ①. 200 ②. 0.1 ③. A
（3） ①. 不是 ②. 1.0
【解析】
【小问1详解】
相邻的计数点之间还有4个点未画出，则每两个相邻的计数点时间间隔为
根据逐差法计算小车加速度为
小问2详解】
[1]弹簧的劲度系数为
[2]由图乙可知，不放砝码时，有
解得
[3]丙图中纵坐标为弹簧伸长量，横坐标为拉力，图线斜率的倒数为劲度系数，由图可知弹簧A的劲度系数小，为了制作一个精确度较高的弹簧测力计，应选弹簧A。
【小问3详解】
[1]根据平抛运动的特点可知小球从A到B的运动时间也为，由初速度为零的匀加速直线运动连续相等时间内的位移比为可知A点不是抛出点；
[2]由图可计算得出平抛运动的初速度为
四、解答题
10. 某同学受自动雨伞开伞过程的启发，设计了如图所示的物理模型。竖直放置在水平桌面上滑杆上套有一个滑块，初始时它们处于静止状态。当滑块从A处以某一初速度开始向上滑动，滑动过程中受到滑杆的摩擦力f为1N，滑块滑到B处与滑杆发生完全非弹性碰撞（作用时间极短），带动滑杆一起离开桌面竖直向上运动，之后上升了h＝0.2m时速度减为0。已知滑块的质量m＝0.2kg，滑杆的质量M＝0.6kg，A、B间的距离L＝1.2m，重力加速度g取，不计空气阻力。求：
（1）滑块在静止时和向上滑动的过程中，桌面对滑杆支持力的大小和；
（2）滑块与滑杆碰撞前瞬间的速度大小；
（3）滑杆从A处开始向上运动的初速度。
【答案】（1）8N，5N；（2）8m/s；（3）10m/s
【解析】
【详解】（1）滑块静止时，根据整体法可知桌面对滑杆支持力的大小
当滑块向上滑动时，根据牛顿第三定律可知，滑块对滑杆的摩擦力大小为1N，方向竖直向上，则对滑杆进行受力分析，根据平衡状态得桌面对滑杆支持力的大小
（2）当滑杆和滑块一起脱离地面后，向上做匀减速运动，则
解得滑杆和滑块开始一起向上运动的速度大小为
当滑杆和滑块发生碰撞的瞬间，根据动量守恒定律得
解得滑块与滑杆碰撞前瞬间的速度大小
（3）选竖直向上的方向为正方向，根据牛顿第二定律得，滑块的加速度为
负号表示加速度方向竖直向下
根据运动学公式
解得滑杆从A处开始向上运动的初速度
11. 如图所示的导轨是由倾斜导轨与水平导轨焊接而成，倾斜导轨与竖直方向的夹角为53°，整个空间内存在着竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为1T。光滑的金属棒ab置于水平导轨上，不光滑的金属棒cd置于倾斜导轨上，与导轨保持良好接触的两金属棒均与导轨垂直且质量均为0.07kg。两金属棒的长度等于导轨间的距离，均为1m。两金属棒的电阻相等均为1Ω，导轨的电阻忽略不计。两金属棒均静止在导轨上，且金属棒cd在倾斜导轨上刚好不下滑。最大静摩擦力等于滑动摩擦力，sin53°=0.8，cs53°=0.6，g取。某个时刻起，用F=10N的恒力拉金属棒ab，使它在水平导轨上向右运动。求：
（1）金属棒cd与导轨间的动摩擦因数；
（2）当金属棒cd刚要上滑时金属棒ab的速率；
（3）若从金属棒ab刚开始运动到金属棒cd刚要向上滑动的过程中，金属棒ab在水平轨道上运动的距离为40cm，这个过程中金属棒cd上产生的热量（结果保留两位有效数字）。
【答案】（1）0.75；（2）4.8m/s；（3）1.6J
【解析】
【详解】（1）当cd刚好不下滑，静摩擦力沿导轨向上达到最大，由平衡条件得
解得
（2）cd刚好要上滑时，设棒ab产生的感应电动势为E，由法拉第电磁感应定律得
设电路中的感应电流为I，由闭合电路欧姆定律有
设cd所受安培力为，由左手定则可知安培力的方向水平向右，如图所示，有
此时cd受到的最大静摩擦力方向沿斜面向下，由平衡条件有
联立解得
（3）设这个过程中每个金属棒产生的热量为Q，由能量守恒得
代入数据解得
12. “太空粒子探测器”是一种探测宇宙射线的试验设备，其简化原理图如图所示，两个同心扇形圆弧面PQ、MN之间存在辐射状的加速电场，方向由内弧面指向外弧面，圆心为O，右侧边长为L的正方形边界abcd内存在垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为，O点为ad边界的中点，PO、QO与ad边界的夹角均为。假设太空中质量为m、电荷量为的带电粒子能均匀地吸附在外弧面PQ的右侧面上，由静止经电场加速后均穿过内弧面从O点进入磁场，从O点垂直于ad边射入磁场的粒子恰能从b点离开，不计粒子重力、粒子间的相互作用力及碰撞。
求：
（1）粒子到达O点时的速率；
（2）内外弧面所加电压U；
（3）现要求外弧面PQ上所有的粒子全部从ab区域离开磁场，求内外弧面所加电压的取值范围。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）从O点垂直于ad边射入磁场的粒子恰能从b点离开，画出粒子运动轨迹如图
设粒子的运动半径为r，根据几何关系可知
解得
根据洛伦兹力提供向心力有
解得
（2）粒子在加速的过程中，根据动能定理有
解得
（3）磁场最小时，只要满足沿PO方向射入磁场的粒子，轨迹与bc边界相切即可，如图甲
则其它方向射入磁场的粒子均能从边界ab射出，由几何关系可得
解得
根据洛伦兹力提供向心力有
结合粒子在加速的过程中，根据动能定理有
解得
只要满足沿QO方向射入磁场的粒子，轨迹经过a点（图乙），则其它方向射入磁场的粒子均能从边界ab射出，由几何关系可得
根据洛伦兹力提供向心力有
结合粒子在加速的过程中，根据动能定理有
解得
内外弧面所加电压的取值范围为
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