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2024届天津市新华中学高三下学期模拟考试（十一）物理试卷
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这是一份2024届天津市新华中学高三下学期模拟考试（十一）物理试卷，共15页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，简答题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.核电池是利用放射性同位素衰变放出载能粒子如粒子、粒子和射线并将其能量转换为电能的装置。人造心脏的放射性同位素动力源用的燃料是钚，其衰变方程为。下列说法正确的是( )
A. 不具有放射性B. 该衰变为衰变
C. 原子核X和射线均属于实物粒子D. 的比结合能比的比结合能大
2.2020年7月31日，北斗三号全球卫星导航系统正式开通。该系统共有35颗卫星，比GPS导航系统多5颗，多出的5颗是相对地面静止的高轨道卫星简称“静卫”，即地球同步卫星，这5颗“静卫”的( )
A. 加速度比地面重力加速度大
B. 角速度比月球的角速度小
C. 线速度比地球第一宇宙速度大
D. 加速度比地球赤道上随地球自转物体的加速度大
3.如图所示，等腰直角三角形为一棱镜的横截面，。由甲、乙两种单色光组成的一细光束，从AB边射入三棱镜，调整入射方向发现，当入射光束垂直AB边入射时，恰好只有甲光从BC边射出，则下列判断正确的是( )
A. 甲光的全反射临界角小于乙光的全反射临界角
B. 甲光在玻璃砖中传播速度比乙光小
C. 用完全相同的杨氏双缝干涉仪做双缝干涉实验，甲光的条纹要比乙光的条纹宽
D. 若甲、乙两光均能使某金属发生光电效应，则由甲光照射产生的光电子最大初动能更大
4.位于坐标原点处的波源发出一列沿x轴正方向传播的简谐横波。时波源开始振动，其位移y随时间t变化的关系式为，波经过5s传到距波源20m处的B点，则在时，B点附近的波形图正确的是( )
A. B.
C. D.
5.在x轴上O、P两点分别放置电荷量为、的点电荷，一带正电的试探电荷在两电荷连线上电势能随x变化关系如图，其中A、B两点电势能为零，BD段中C点电势能最大，则( )
A. BC间场强方向沿x轴负方向
B. 和都是正电荷
C. C点的电场强度大于A点的电场强度
D. 任意点电荷在B点的电势能一定小于其在D点的电势能
二、多选题：本大题共3小题，共15分。
6.如图为某款自行车的气压式减震装置，活塞连接车把，气缸连接前轮。当路面不平时，自行车颠簸使得活塞上下振动，气缸内封闭的理想气体体积随之变化，起到减震作用。活塞迅速下压的过程中，气缸内的气体( )
A. 对外做正功B. 内能减小
C. 温度升高，分子平均动能增加D. 分子对气缸壁单位面积的平均撞击力增加
7.如图所示，矩形线圈abcd与理想变压器原线圈组成闭合电路，副线圈接一定值电阻。矩形线圈abcd在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边匀速转动，磁场只分布在bc边的左侧，磁场的磁感应强度大小为B，线圈的匝数为N，转动的角速度为，ab边的长度为，ad边的长度为，线圈电阻不计。下列说法正确的是( )
A. 原线圈两端电压的有效值为
B. 线圈平面转动到与磁场垂直时磁通量的变化率为0
C. 若仅增大变压器原线圈的匝数，则通过定值电阻的电流减小
D. 若仅增大定值电阻的阻值，则原线圈两端的电压增大
8.如图所示，一根轻质弹簧与质量为m的滑块P连接后，穿在一根光滑竖直杆上，弹簧下端与竖直杆的下端连接，一根轻绳跨过定滑轮将滑块P和重物Q连接起来。图中O、B两点等高，线段OA长为L，与水平方向的夹角，重物Q的质量，把滑块从图中A点由静止释放后沿竖直杆上下运动，当它经过A、B两点时，弹簧对滑块的弹力大小相等，不计滑轮的摩擦，在滑块从A到B的运动过程中( )
A. 滑块P的速度一直增大B. P在B点时，Q的速度为0
C. 滑块P在位置B的速度D. P与Q的机械能之和始终不变
三、实验题：本大题共2小题，共12分。
9.用如图a所示装置探究加速度与物体受力的关系。实验小车在长木板上，左端与打点计时器的纸带相连，右端通过轻细绳跨过定滑轮和动滑轮与力传感器相连，动滑轮下方挂砝码盘和砝码。在砝码盘中放不同数量的砝码，小车运动，得到多条纸带，某条纸带的一部分及相关数据如图b所示。
关于本实验的部分操作或要求，下列说法正确的是______。
A.必须保证砝码盘和砝码的总质量远小于小车的质量
B.与小车相连的细线必须与长木板平行
C.不需要进行平衡摩擦力的操作
D.不需要刻度尺也不需要天平
已知图b中相邻两个计数点的时间间隔均为，则根据图中数据，打点4时所对应的小车的速度______，打这条纸带时小车加速度大小______结果均保留3位有效数字。
对同一辆实验小车，记录打每条纸带时砝码盘和砝码的总质量m、力传感器的读数F，通过纸带计算小车运动对应的加速度a。如图甲、乙、丙丁所示的或图线，本实验应该由图线______得到“加速度大小与物体所受合力大小成正比”的结论。
10.某同学为测量某电阻的阻值。
先用多用电表进行初步测量，在已经正确完成所有准备后，该同学先选择了电阻“”挡，接入电阻后发现指针的偏转角度过小，现该同学准备选择电阻“”挡完成测量，在选择挡位后必须进行______填“欧姆”或“机械”调零；
实验操作步骤完成后，多用电表的示数如图甲所示。则该待测电阻的阻值为______；
为更精确地测量该电阻的阻值，将使用下列器材进行进一步实验
A.电源电动势为
B.电压表内阻约
C.电流表内阻为
D.滑动变阻器；
E.滑动变阻器
F.开关S和导线若干。
为减小测量误差和便于调节，在实验中，滑动变阻器应选用______选填“”或“”连接电路时实验电路应采用图中的______选填“乙”或“丙”。
按正确的电路图连接电路，闭合开关，调节滑动变阻器，电压表示数为11V，电流表示数为70mA，则该电阻阻值为______。结果保留三位有效数字
四、简答题：本大题共2小题，共32分。
11.如图所示，大小相同的甲、乙两个小球自半径为R的光滑半圆形轨道边缘同时静止释放，两小球恰好在轨道最低点发生对心弹性碰撞，碰撞时间极短且碰后甲球速度刚好为零。乙球质量为m，重力加速度为g，轨道半径远大于小球半径。求：
乙球碰前速度；
甲球质量；
碰撞过程，乙球所受合外力的冲量I的大小。
12.变化的磁场周围会激发出一种电场，叫做“感生电场”，这种电场的电场线是一圈一圈的闭合曲线。这里，我们看到了一种利用感生电场加速带电粒子的可能。下图是核物理实验中利用这种原理获得高能粒子简化模型。
甲图中，以O为圆心，半径为R的圆形区域内，存在垂直纸面向内的磁场，其磁感应强度随时间关系为。乙图中，以O为圆心，半径为2R的圆形区域内，存在垂直纸面向内的磁场，其磁感应强度随时间关系为。将甲、乙两区域的磁场中心重合，得到丙图。求：
丙图中，以O为圆心，r为半径处感生电场E的大小及方向用k、r表示；
在丙图中距离圆心O为r处，由时刻静止释放一个比荷为的带正电粒子不计重力，其受到感生电场及磁场的共同作用，恰好做半径为r的圆周运动，求该圆轨道半径r的大小。用R表示
试定性画出第二问中电场力的瞬时功率P与粒子所转圈数n之间的关系曲线，并说明理由。
五、计算题：本大题共1小题，共16分。
13.如图所示，足形长的平行光滑金属导轨竖直固定放置，导轨间距，完全相同的两金属棒ab、cd均垂直于导轨放置且与导轨接触良好，其长度恰好等于导轨间距，两棒的质量均为，电阻均为，回路中其余电阻忽略不计。cd棒放置在水平绝缘平台上，整个装置处在垂直于导轨平面向里的匀强磁场中，磁感应强度。棒ab在恒力F作用下由静止开始向上运动。当通过棒ab的电荷量为时，它达到最大速度，此时cd棒对绝缘平台的压力恰好为零。g取，求：
恒力F的大小；
棒达到的最大速度v；
在此过程中ab棒产生的焦耳热。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】解：A、具有放射性，故A错误；
B、根据衰变反应前后质量数和核外电子数守恒可知，X的质量数为4，核外电子数为2，是粒子，则该衰变为衰变，故B正确；
C.原子核X是实物粒子，射线属于电磁波，故C错误；
D.比结合能越大，原子核越稳定，衰变反应后的新核应比反应前的原子核更稳定，的比结合能比的比结合能小，故D错误；
故选：B。
衰变反应前后质量数守恒，核外电子数守恒；衰变放出粒子的为衰变；射线是电磁波；比结合能越大，原子核越稳定。
本题从衰变方程切入，根据产物判断分析衰变类型，需要注意的是，比结合能越大可以说明原子核越稳定，而非结合能；同时衰变反应后的产物应比反应前更稳定。
2.【答案】D
【解析】解：根据万有引力提供向心力，有，则，可知高轨道卫星加速度比地面重力加速度小，故A错误；
B.由于高轨道卫星绕地球做圆周运动的周期天小于月球绕地球做圆周运动的周期近似1个月，则由，则可知高轨道卫星角速度比月球的角速度大，故B错误；
C.根据，得，“静卫”的轨道半径较大，且半径越大线速度越小，而地球的第一宇宙速度等于近地卫星的运行速度，所以线速度比地球的第一宇宙速度小，故C错误；
D.“静卫”的公转角速度等于地球自转的角速度，根据可得，“静卫”的轨道半径大，所以它的加速度大于随地球自转物体的加速度，故D正确。
故选：D。
A.根据牛顿第二定律推导加速度的表达式判断；
B.根据卫星周期和月球的运动周期比较二者的角速度大小；
C.根据牛顿第二定律推导线速度和第一宇宙速度比较；
D.根据角速度相等的情况下结合进行判断。
考查万有引力定律的应用，会根据题意进行准确的分析解答。
3.【答案】C
【解析】解：A、恰好只有甲光从BC边射出说明恰好乙发生了全反射，根结合生全反射的条件可知乙光的临界角小，故A错误；
B、乙光的临界角小，乙的折射率大，根据可知，甲光在玻璃砖中传播速度比乙光大，故B错误；
C、甲单色光的折射率小于乙单色光的折射率，则甲单色光的频率小于乙单色光的频率，单色光在真空中的波长为
则甲单色光的波长大于乙单色光的波长，根据双缝干涉条纹间距公式
则单色光甲的条纹宽度要比单色光乙的条纹宽度宽，故C正确；
D、根据光电效应方程
甲单色光的频率小于乙单色光的频率，可知若用甲、乙两光均能使某金属发生光电效应，则由甲光照射产生的光电子最大初动能小，故D错误。
故选：C。
根据全反射的条件判断甲、乙两种单色光的折射率，根据可比较速度；根据双缝干涉条纹间距公式分析；根据光电效应方程分析。
本题主要考查了折射定律的相关应用，熟悉光的传播特点，结合临界角公式和条纹间距公式即可完成分析。
4.【答案】D
【解析】解：根据题意可知，波的传播速度为：
由位移y随时间t变化的关系式可知周期为：
则波长为：，代入数据得：
根据位移y随时间t变化的关系式可知质点的起振方向沿y轴正方向，则时，处的质点开始从平衡位置沿y轴正方向振动。
可知时，处的质点经过平衡位置沿y轴正方向振动，由于波沿x轴正方向传播，根据波形平移法可知，B点附近的波形图正确的是D，故ABC错误，D正确。
故选：D。
根据波源位移与时间的关系式，结合5s传到B点，求出波速，周期，从而推断5s时B点附近的波形图。
本题主要考查波形图和位移-时间关系图之间的联立应用，在做题中要注意波从波源传播到B点才开始振动，以及起振方向与波源相同。
5.【答案】A
【解析】解：A、由于正电荷在某点的电势能与该点的电势成正比，则由B到C电势越来越大，沿着电场线方向电势降低，则BC间电场强度方向沿x轴负方向，故A正确；
B、根据题图可知，带正电的试探电荷在靠近O时电势能变大，靠近P时电势能变小，因此带正电，带负电，故B错误；
C、根据图象切线的斜率等于场强，可知C点场强为零，A点的场强不等于零，则A点的场强比C点的大，故C错误；
D、正电荷在D点的电势能大于B点的电势能，负电荷在D点的电势能小于B点的电势能，故D错误；
故选：A。
根据正电荷在电势高处电势能大，电势低处电势能小，分析电势的变化，确定出电场线方向，来判断两个电荷的电性。根据图象的斜率与场强的关系，分析出C点的场强大小。图象切线的斜率等于场强，由斜率大小分析场强的大小。根据正电荷在电势高处电势能大，分析正电荷移动时电势能的变化。
解决该题的关键是明确图象的斜率是电场的场强大小，熟记电势能和电势之间的关系式，掌握点电荷的场强公式。
6.【答案】CD
【解析】解：A、活塞迅速下压的过程中，气缸内的气体被压缩，外界对气体做正功，故A错误；
B、外界对气体做正功，活塞迅速下压，可近似看成是绝热过程，，由热力学第一定律可知，，即气体内能增加，故B错误；
C、温度是分子平均动能的标志，气体温度升高，分子平均动能增加，故C正确；
D、根据理想气体的状态方程，气体体积减小，温度升高，则气体压强增大，分子对气缸壁单位面积的平均撞击力增加，故D正确。
故选：CD。
当活塞迅速向下压时，活塞对气体做正功，气体来不及散热，内能增加，温度升高，分子的平均动能增大。根据理想气体的状态方程分析气体压强变化，再判断分子对气缸壁单位面积的平均撞击力变化情况。
解答本题时，要明确温度的微观意义：温度是分子平均动能的标志，能熟练运用理想气体的状态方程分析气体压强的变化。
7.【答案】BC
【解析】解：A、原线圈两端电压的最大值为，根据电流的热效应有：，解得有效值为：，故A错误；
B、线圈平面转动到与磁场垂直时，处于中性面位置，此时穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率为0，故B正确；
C、若仅增大变压器原线圈的匝数，原线圈两端电压不变，根据理想变压器原副线圈匝数比等于原副线圈两端电压比可知，副线圈两端电压减小，则通过定值电阻的电流减小，故C正确；
D、若仅增大定值电阻的阻值，则原线圈两端的电压不变，故D错误。
故选：BC。
线框转动时，半个周期不切割磁感线没有感应电流，另外半个周期有感应电流，感应电动势的最大值为，根据有效值的定义分析原线圈电压的有效值，线圈在中性面时磁通量最大，变化率最小；由理想变压器的原理结合欧姆定律可求电压、电流的变化情况。
本题考查交变电流的特点、理想变压器的特点。解决问题的关键是会计算交流电的有效值、根据理想变压器的电压比和匝数比的关系分析判断。
8.【答案】BC
【解析】解：A、当滑块经过A、B两点时，弹簧对滑块的弹力大小相等，说明滑块P经过A点时，弹簧对P有向上的支持力，在B点时有向下的拉力。P在上滑的过程中，受到重力、轻绳的拉力、弹簧的弹力和杆的弹力，在A点时，合力向上，而在B点时合力向下，说明合力先向上后向下，则滑块P的速度先增大后减小，故A错误；
B、滑块P在位置B时，P的速度沿绳方向的分速度为零，则Q的速度为0，故B正确；
C、由于滑块通过A、B两点时弹簧的弹性势能相等，该过程中，由系统的机械能守恒得：
又，解得滑块P在位置B的速度为，故C正确；
D、对于弹簧、两个滑块组成的系统，由于只有重力和弹力做功，则系统的机械能守恒，由于弹簧的弹性势能先减小后增大，可知，P与Q的机械能之和先增大后减小，故D错误。
故选：BC。
通过分析滑块P的受力情况，判断其运动情况，根据滑块通过A、B两点时弹簧的弹性势能相等，由系统的机械能守恒定律和速度关系求滑块P在位置B的速度、Q的速度；由系统的机械能守恒分析P与Q的机械能之和如何变化。
解决本题的关键要明确滑块经过A、B两点时，弹簧对滑块的弹力大小相等，说明在这两个位置弹簧的弹性势能相等．要知道滑块P到达B点时Q的速度为0。
9.【答案】甲
【解析】解：本实验小车受到的合外力由力传感器测得，不需要保证砝码盘和砝码的总质量远小于小车的质量，故A错误；
B.为使小车受到的合外力等于细线拉力，与小车相连的细线必须与长木板平行，故B正确；
C.为使小车受到的合外力等于细线拉力，需要进行平衡摩擦力的操作，故C错误；
D.需要刻度尺测量点迹间的距离，以计算加速度，故D错误。
故选：B。
打点4时所对应的小车的速度
根据逐差法，加速度
力传感器的读数等于细线的拉力，等于小车受到的合外力，而砝码和砝码盘的总重力并不能充当小车所受的合外力，在平衡阻力之后，根据牛顿第二定律，得，故图线应该为过原点的倾斜直线，所以由图像甲可以得到相关结论，故甲正确，乙丙丁错误，故选：甲。
故答案为：；，；甲。
根据有力传感器的作用对合外力的表现进行分析求解；
根据纸带求速度和逐差法求解加速度的方法列式代入数据解答；
根据牛顿第二定律，分析出题中合外力的来源进行分析求解。
考查牛顿第二定律的问题，会处理纸带求速度和加速度，根据题意进行综合分析和判断。
10.【答案】欧姆 丙 147
【解析】解：多用电表换档后必须进行欧姆调零；
欧姆表的读数为指针示数与倍率的积，由图可知，待测电阻的阻值为；
电路中最大电流约为：，电流表量程为100mA，结合方便调节可知，滑动变阻器应选用。
由于电流表内阻已知，则电流表应采用内接法，这样可消除电表内阻的影响，所以连接电路时实验电路应采用图中的丙图；
电阻阻值为。
故答案为：欧姆；；；丙、147
根据指针的偏转可以明确倍率的选择，并根据欧姆挡的读数方法可读出对应的阻值；
根据题意明确电表的选择，并根据实验器材明确电路图的选择；
分析电路结构明确实验方法，由欧姆定律可求得电阻的表达式并计算待测电阻。
本题考查电阻的测量，要注意本题中不能简单的用伏安法直接分析，而是要用到串并联电路的规律进行分析求解；从而明确电流表的接法的选择。
11.【答案】解：小球自光滑半圆形轨道边缘由静止释放，落到圆弧低端的速度为，由动能定理可得
解得
在圆弧低端两球相碰，设甲球运动方向为正方向，由动量守恒定律可得
碰撞过程动量守恒，由能量守恒可得
解得，
规定水平向右为正方向，由动量定理可得
解得
答：乙球碰前速度为；
甲球质量为；
碰撞过程，乙球所受合外力的冲量I的大小为。
【解析】由动能定理求解乙球碰前速度；
由动量守恒定律结合能量守恒定律求解甲球质量；
由动量定理求碰撞过程，乙球所受合外力的冲量I的大小。
本题考查了两球碰撞前的速度及质量求解，合理选用动量守恒定律及能量守恒即可求解。
12.【答案】解：由楞次定律，两个磁场产生的感生电场均沿逆时针方向，则感生电场E沿逆时针方向。
穿过虚线圆的磁通量为
根据法拉第电磁感应定律有
又
联立可得：
对粒子沿轨道切线方向，取速度方向为正方向，由动量定理得
对于圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力有
结合
联立解得：
根据动能定理得
由功率公式有
联立得，则图线如图所示。
答：丙图中，以O为圆心，r为半径处感生电场E的大小为，方向沿逆时针方向；
该圆轨道半径r的大小为；
见解析。
【解析】根据楞次定律判断两个磁场在r处产生的感生电场方向，再根据法拉第电磁感应定律求出感生电动势ɛ，再由ɛ求感生电场E的大小。
对粒子，沿轨道切线方向利用动量定理列方程，分析线速度与时间的关系。根据洛伦兹力提供向心力列方程，可求出该圆轨道半径r的大小。用R表示
根据动能定理以及功率公式列式，得到瞬时功率P与粒子所转圈数n之间的关系，再画出图像。
本题考查麦克斯韦电磁场理论、法拉第电磁感应定律以及楞次定律。题中变化的磁场激发了环形感生电场，可将该过程理解为未构成闭合回路的电磁感应现象，没有感应电流，但产生感应电动势。对于粒子在感生电场中的运动，要分析其受力情况，确定向心力来源。
13.【答案】解：由于ab棒达到最大速度时ab棒受力平衡，此时cd棒恰好对地面没有压力，所以整体竖直方向受力平衡；
以整体为研究对象，竖直方向根据平衡条件可得：
解得：；
对cd棒根据平衡条件可得：
解得：
产生的感应电动势：
根据法拉第电磁感应定律可得：
解得：；
当通过棒ab的电荷量为时，它达到最大速度，根据电荷量的计算公式可得：
解得导体棒ab运动的位移为：；
根据功能关系可得：
两根导体棒产生的焦耳热相同，则ab棒产生的焦耳热为：
联立解得：。
答：恒力F的大小为；
棒达到的最大速度为；
在此过程中ab棒产生的焦耳热为。
【解析】以整体为研究对象，竖直方向根据平衡条件求解拉力大小；
对cd棒根据平衡条件求解感应电流大小，由此得到产生的感应电动势大小，再根据根据法拉第电磁感应定律求解速度大小；
根据电荷量的计算公式求解导体棒ab运动的位移大小，根据功能关系、焦耳定律求解ab棒产生的焦耳热。
对于电磁感应问题研究思路常常有两条：一条从力的角度，根据牛顿第二定律或平衡条件列出方程；另一条是能量，分析涉及电磁感应现象中的能量转化问题，根据动能定理、功能关系等列方程求解。
1.核电池是利用放射性同位素衰变放出载能粒子如粒子、粒子和射线并将其能量转换为电能的装置。人造心脏的放射性同位素动力源用的燃料是钚，其衰变方程为。下列说法正确的是( )
A. 不具有放射性B. 该衰变为衰变
C. 原子核X和射线均属于实物粒子D. 的比结合能比的比结合能大
2.2020年7月31日，北斗三号全球卫星导航系统正式开通。该系统共有35颗卫星，比GPS导航系统多5颗，多出的5颗是相对地面静止的高轨道卫星简称“静卫”，即地球同步卫星，这5颗“静卫”的( )
A. 加速度比地面重力加速度大
B. 角速度比月球的角速度小
C. 线速度比地球第一宇宙速度大
D. 加速度比地球赤道上随地球自转物体的加速度大
3.如图所示，等腰直角三角形为一棱镜的横截面，。由甲、乙两种单色光组成的一细光束，从AB边射入三棱镜，调整入射方向发现，当入射光束垂直AB边入射时，恰好只有甲光从BC边射出，则下列判断正确的是( )
A. 甲光的全反射临界角小于乙光的全反射临界角
B. 甲光在玻璃砖中传播速度比乙光小
C. 用完全相同的杨氏双缝干涉仪做双缝干涉实验，甲光的条纹要比乙光的条纹宽
D. 若甲、乙两光均能使某金属发生光电效应，则由甲光照射产生的光电子最大初动能更大
4.位于坐标原点处的波源发出一列沿x轴正方向传播的简谐横波。时波源开始振动，其位移y随时间t变化的关系式为，波经过5s传到距波源20m处的B点，则在时，B点附近的波形图正确的是( )
A. B.
C. D.
5.在x轴上O、P两点分别放置电荷量为、的点电荷，一带正电的试探电荷在两电荷连线上电势能随x变化关系如图，其中A、B两点电势能为零，BD段中C点电势能最大，则( )
A. BC间场强方向沿x轴负方向
B. 和都是正电荷
C. C点的电场强度大于A点的电场强度
D. 任意点电荷在B点的电势能一定小于其在D点的电势能
二、多选题：本大题共3小题，共15分。
6.如图为某款自行车的气压式减震装置，活塞连接车把，气缸连接前轮。当路面不平时，自行车颠簸使得活塞上下振动，气缸内封闭的理想气体体积随之变化，起到减震作用。活塞迅速下压的过程中，气缸内的气体( )
A. 对外做正功B. 内能减小
C. 温度升高，分子平均动能增加D. 分子对气缸壁单位面积的平均撞击力增加
7.如图所示，矩形线圈abcd与理想变压器原线圈组成闭合电路，副线圈接一定值电阻。矩形线圈abcd在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边匀速转动，磁场只分布在bc边的左侧，磁场的磁感应强度大小为B，线圈的匝数为N，转动的角速度为，ab边的长度为，ad边的长度为，线圈电阻不计。下列说法正确的是( )
A. 原线圈两端电压的有效值为
B. 线圈平面转动到与磁场垂直时磁通量的变化率为0
C. 若仅增大变压器原线圈的匝数，则通过定值电阻的电流减小
D. 若仅增大定值电阻的阻值，则原线圈两端的电压增大
8.如图所示，一根轻质弹簧与质量为m的滑块P连接后，穿在一根光滑竖直杆上，弹簧下端与竖直杆的下端连接，一根轻绳跨过定滑轮将滑块P和重物Q连接起来。图中O、B两点等高，线段OA长为L，与水平方向的夹角，重物Q的质量，把滑块从图中A点由静止释放后沿竖直杆上下运动，当它经过A、B两点时，弹簧对滑块的弹力大小相等，不计滑轮的摩擦，在滑块从A到B的运动过程中( )
A. 滑块P的速度一直增大B. P在B点时，Q的速度为0
C. 滑块P在位置B的速度D. P与Q的机械能之和始终不变
三、实验题：本大题共2小题，共12分。
9.用如图a所示装置探究加速度与物体受力的关系。实验小车在长木板上，左端与打点计时器的纸带相连，右端通过轻细绳跨过定滑轮和动滑轮与力传感器相连，动滑轮下方挂砝码盘和砝码。在砝码盘中放不同数量的砝码，小车运动，得到多条纸带，某条纸带的一部分及相关数据如图b所示。
关于本实验的部分操作或要求，下列说法正确的是______。
A.必须保证砝码盘和砝码的总质量远小于小车的质量
B.与小车相连的细线必须与长木板平行
C.不需要进行平衡摩擦力的操作
D.不需要刻度尺也不需要天平
已知图b中相邻两个计数点的时间间隔均为，则根据图中数据，打点4时所对应的小车的速度______，打这条纸带时小车加速度大小______结果均保留3位有效数字。
对同一辆实验小车，记录打每条纸带时砝码盘和砝码的总质量m、力传感器的读数F，通过纸带计算小车运动对应的加速度a。如图甲、乙、丙丁所示的或图线，本实验应该由图线______得到“加速度大小与物体所受合力大小成正比”的结论。
10.某同学为测量某电阻的阻值。
先用多用电表进行初步测量，在已经正确完成所有准备后，该同学先选择了电阻“”挡，接入电阻后发现指针的偏转角度过小，现该同学准备选择电阻“”挡完成测量，在选择挡位后必须进行______填“欧姆”或“机械”调零；
实验操作步骤完成后，多用电表的示数如图甲所示。则该待测电阻的阻值为______；
为更精确地测量该电阻的阻值，将使用下列器材进行进一步实验
A.电源电动势为
B.电压表内阻约
C.电流表内阻为
D.滑动变阻器；
E.滑动变阻器
F.开关S和导线若干。
为减小测量误差和便于调节，在实验中，滑动变阻器应选用______选填“”或“”连接电路时实验电路应采用图中的______选填“乙”或“丙”。
按正确的电路图连接电路，闭合开关，调节滑动变阻器，电压表示数为11V，电流表示数为70mA，则该电阻阻值为______。结果保留三位有效数字
四、简答题：本大题共2小题，共32分。
11.如图所示，大小相同的甲、乙两个小球自半径为R的光滑半圆形轨道边缘同时静止释放，两小球恰好在轨道最低点发生对心弹性碰撞，碰撞时间极短且碰后甲球速度刚好为零。乙球质量为m，重力加速度为g，轨道半径远大于小球半径。求：
乙球碰前速度；
甲球质量；
碰撞过程，乙球所受合外力的冲量I的大小。
12.变化的磁场周围会激发出一种电场，叫做“感生电场”，这种电场的电场线是一圈一圈的闭合曲线。这里，我们看到了一种利用感生电场加速带电粒子的可能。下图是核物理实验中利用这种原理获得高能粒子简化模型。
甲图中，以O为圆心，半径为R的圆形区域内，存在垂直纸面向内的磁场，其磁感应强度随时间关系为。乙图中，以O为圆心，半径为2R的圆形区域内，存在垂直纸面向内的磁场，其磁感应强度随时间关系为。将甲、乙两区域的磁场中心重合，得到丙图。求：
丙图中，以O为圆心，r为半径处感生电场E的大小及方向用k、r表示；
在丙图中距离圆心O为r处，由时刻静止释放一个比荷为的带正电粒子不计重力，其受到感生电场及磁场的共同作用，恰好做半径为r的圆周运动，求该圆轨道半径r的大小。用R表示
试定性画出第二问中电场力的瞬时功率P与粒子所转圈数n之间的关系曲线，并说明理由。
五、计算题：本大题共1小题，共16分。
13.如图所示，足形长的平行光滑金属导轨竖直固定放置，导轨间距，完全相同的两金属棒ab、cd均垂直于导轨放置且与导轨接触良好，其长度恰好等于导轨间距，两棒的质量均为，电阻均为，回路中其余电阻忽略不计。cd棒放置在水平绝缘平台上，整个装置处在垂直于导轨平面向里的匀强磁场中，磁感应强度。棒ab在恒力F作用下由静止开始向上运动。当通过棒ab的电荷量为时，它达到最大速度，此时cd棒对绝缘平台的压力恰好为零。g取，求：
恒力F的大小；
棒达到的最大速度v；
在此过程中ab棒产生的焦耳热。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】解：A、具有放射性，故A错误；
B、根据衰变反应前后质量数和核外电子数守恒可知，X的质量数为4，核外电子数为2，是粒子，则该衰变为衰变，故B正确；
C.原子核X是实物粒子，射线属于电磁波，故C错误；
D.比结合能越大，原子核越稳定，衰变反应后的新核应比反应前的原子核更稳定，的比结合能比的比结合能小，故D错误；
故选：B。
衰变反应前后质量数守恒，核外电子数守恒；衰变放出粒子的为衰变；射线是电磁波；比结合能越大，原子核越稳定。
本题从衰变方程切入，根据产物判断分析衰变类型，需要注意的是，比结合能越大可以说明原子核越稳定，而非结合能；同时衰变反应后的产物应比反应前更稳定。
2.【答案】D
【解析】解：根据万有引力提供向心力，有，则，可知高轨道卫星加速度比地面重力加速度小，故A错误；
B.由于高轨道卫星绕地球做圆周运动的周期天小于月球绕地球做圆周运动的周期近似1个月，则由，则可知高轨道卫星角速度比月球的角速度大，故B错误；
C.根据，得，“静卫”的轨道半径较大，且半径越大线速度越小，而地球的第一宇宙速度等于近地卫星的运行速度，所以线速度比地球的第一宇宙速度小，故C错误；
D.“静卫”的公转角速度等于地球自转的角速度，根据可得，“静卫”的轨道半径大，所以它的加速度大于随地球自转物体的加速度，故D正确。
故选：D。
A.根据牛顿第二定律推导加速度的表达式判断；
B.根据卫星周期和月球的运动周期比较二者的角速度大小；
C.根据牛顿第二定律推导线速度和第一宇宙速度比较；
D.根据角速度相等的情况下结合进行判断。
考查万有引力定律的应用，会根据题意进行准确的分析解答。
3.【答案】C
【解析】解：A、恰好只有甲光从BC边射出说明恰好乙发生了全反射，根结合生全反射的条件可知乙光的临界角小，故A错误；
B、乙光的临界角小，乙的折射率大，根据可知，甲光在玻璃砖中传播速度比乙光大，故B错误；
C、甲单色光的折射率小于乙单色光的折射率，则甲单色光的频率小于乙单色光的频率，单色光在真空中的波长为
则甲单色光的波长大于乙单色光的波长，根据双缝干涉条纹间距公式
则单色光甲的条纹宽度要比单色光乙的条纹宽度宽，故C正确；
D、根据光电效应方程
甲单色光的频率小于乙单色光的频率，可知若用甲、乙两光均能使某金属发生光电效应，则由甲光照射产生的光电子最大初动能小，故D错误。
故选：C。
根据全反射的条件判断甲、乙两种单色光的折射率，根据可比较速度；根据双缝干涉条纹间距公式分析；根据光电效应方程分析。
本题主要考查了折射定律的相关应用，熟悉光的传播特点，结合临界角公式和条纹间距公式即可完成分析。
4.【答案】D
【解析】解：根据题意可知，波的传播速度为：
由位移y随时间t变化的关系式可知周期为：
则波长为：，代入数据得：
根据位移y随时间t变化的关系式可知质点的起振方向沿y轴正方向，则时，处的质点开始从平衡位置沿y轴正方向振动。
可知时，处的质点经过平衡位置沿y轴正方向振动，由于波沿x轴正方向传播，根据波形平移法可知，B点附近的波形图正确的是D，故ABC错误，D正确。
故选：D。
根据波源位移与时间的关系式，结合5s传到B点，求出波速，周期，从而推断5s时B点附近的波形图。
本题主要考查波形图和位移-时间关系图之间的联立应用，在做题中要注意波从波源传播到B点才开始振动，以及起振方向与波源相同。
5.【答案】A
【解析】解：A、由于正电荷在某点的电势能与该点的电势成正比，则由B到C电势越来越大，沿着电场线方向电势降低，则BC间电场强度方向沿x轴负方向，故A正确；
B、根据题图可知，带正电的试探电荷在靠近O时电势能变大，靠近P时电势能变小，因此带正电，带负电，故B错误；
C、根据图象切线的斜率等于场强，可知C点场强为零，A点的场强不等于零，则A点的场强比C点的大，故C错误；
D、正电荷在D点的电势能大于B点的电势能，负电荷在D点的电势能小于B点的电势能，故D错误；
故选：A。
根据正电荷在电势高处电势能大，电势低处电势能小，分析电势的变化，确定出电场线方向，来判断两个电荷的电性。根据图象的斜率与场强的关系，分析出C点的场强大小。图象切线的斜率等于场强，由斜率大小分析场强的大小。根据正电荷在电势高处电势能大，分析正电荷移动时电势能的变化。
解决该题的关键是明确图象的斜率是电场的场强大小，熟记电势能和电势之间的关系式，掌握点电荷的场强公式。
6.【答案】CD
【解析】解：A、活塞迅速下压的过程中，气缸内的气体被压缩，外界对气体做正功，故A错误；
B、外界对气体做正功，活塞迅速下压，可近似看成是绝热过程，，由热力学第一定律可知，，即气体内能增加，故B错误；
C、温度是分子平均动能的标志，气体温度升高，分子平均动能增加，故C正确；
D、根据理想气体的状态方程，气体体积减小，温度升高，则气体压强增大，分子对气缸壁单位面积的平均撞击力增加，故D正确。
故选：CD。
当活塞迅速向下压时，活塞对气体做正功，气体来不及散热，内能增加，温度升高，分子的平均动能增大。根据理想气体的状态方程分析气体压强变化，再判断分子对气缸壁单位面积的平均撞击力变化情况。
解答本题时，要明确温度的微观意义：温度是分子平均动能的标志，能熟练运用理想气体的状态方程分析气体压强的变化。
7.【答案】BC
【解析】解：A、原线圈两端电压的最大值为，根据电流的热效应有：，解得有效值为：，故A错误；
B、线圈平面转动到与磁场垂直时，处于中性面位置，此时穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率为0，故B正确；
C、若仅增大变压器原线圈的匝数，原线圈两端电压不变，根据理想变压器原副线圈匝数比等于原副线圈两端电压比可知，副线圈两端电压减小，则通过定值电阻的电流减小，故C正确；
D、若仅增大定值电阻的阻值，则原线圈两端的电压不变，故D错误。
故选：BC。
线框转动时，半个周期不切割磁感线没有感应电流，另外半个周期有感应电流，感应电动势的最大值为，根据有效值的定义分析原线圈电压的有效值，线圈在中性面时磁通量最大，变化率最小；由理想变压器的原理结合欧姆定律可求电压、电流的变化情况。
本题考查交变电流的特点、理想变压器的特点。解决问题的关键是会计算交流电的有效值、根据理想变压器的电压比和匝数比的关系分析判断。
8.【答案】BC
【解析】解：A、当滑块经过A、B两点时，弹簧对滑块的弹力大小相等，说明滑块P经过A点时，弹簧对P有向上的支持力，在B点时有向下的拉力。P在上滑的过程中，受到重力、轻绳的拉力、弹簧的弹力和杆的弹力，在A点时，合力向上，而在B点时合力向下，说明合力先向上后向下，则滑块P的速度先增大后减小，故A错误；
B、滑块P在位置B时，P的速度沿绳方向的分速度为零，则Q的速度为0，故B正确；
C、由于滑块通过A、B两点时弹簧的弹性势能相等，该过程中，由系统的机械能守恒得：
又，解得滑块P在位置B的速度为，故C正确；
D、对于弹簧、两个滑块组成的系统，由于只有重力和弹力做功，则系统的机械能守恒，由于弹簧的弹性势能先减小后增大，可知，P与Q的机械能之和先增大后减小，故D错误。
故选：BC。
通过分析滑块P的受力情况，判断其运动情况，根据滑块通过A、B两点时弹簧的弹性势能相等，由系统的机械能守恒定律和速度关系求滑块P在位置B的速度、Q的速度；由系统的机械能守恒分析P与Q的机械能之和如何变化。
解决本题的关键要明确滑块经过A、B两点时，弹簧对滑块的弹力大小相等，说明在这两个位置弹簧的弹性势能相等．要知道滑块P到达B点时Q的速度为0。
9.【答案】甲
【解析】解：本实验小车受到的合外力由力传感器测得，不需要保证砝码盘和砝码的总质量远小于小车的质量，故A错误；
B.为使小车受到的合外力等于细线拉力，与小车相连的细线必须与长木板平行，故B正确；
C.为使小车受到的合外力等于细线拉力，需要进行平衡摩擦力的操作，故C错误；
D.需要刻度尺测量点迹间的距离，以计算加速度，故D错误。
故选：B。
打点4时所对应的小车的速度
根据逐差法，加速度
力传感器的读数等于细线的拉力，等于小车受到的合外力，而砝码和砝码盘的总重力并不能充当小车所受的合外力，在平衡阻力之后，根据牛顿第二定律，得，故图线应该为过原点的倾斜直线，所以由图像甲可以得到相关结论，故甲正确，乙丙丁错误，故选：甲。
故答案为：；，；甲。
根据有力传感器的作用对合外力的表现进行分析求解；
根据纸带求速度和逐差法求解加速度的方法列式代入数据解答；
根据牛顿第二定律，分析出题中合外力的来源进行分析求解。
考查牛顿第二定律的问题，会处理纸带求速度和加速度，根据题意进行综合分析和判断。
10.【答案】欧姆 丙 147
【解析】解：多用电表换档后必须进行欧姆调零；
欧姆表的读数为指针示数与倍率的积，由图可知，待测电阻的阻值为；
电路中最大电流约为：，电流表量程为100mA，结合方便调节可知，滑动变阻器应选用。
由于电流表内阻已知，则电流表应采用内接法，这样可消除电表内阻的影响，所以连接电路时实验电路应采用图中的丙图；
电阻阻值为。
故答案为：欧姆；；；丙、147
根据指针的偏转可以明确倍率的选择，并根据欧姆挡的读数方法可读出对应的阻值；
根据题意明确电表的选择，并根据实验器材明确电路图的选择；
分析电路结构明确实验方法，由欧姆定律可求得电阻的表达式并计算待测电阻。
本题考查电阻的测量，要注意本题中不能简单的用伏安法直接分析，而是要用到串并联电路的规律进行分析求解；从而明确电流表的接法的选择。
11.【答案】解：小球自光滑半圆形轨道边缘由静止释放，落到圆弧低端的速度为，由动能定理可得
解得
在圆弧低端两球相碰，设甲球运动方向为正方向，由动量守恒定律可得
碰撞过程动量守恒，由能量守恒可得
解得，
规定水平向右为正方向，由动量定理可得
解得
答：乙球碰前速度为；
甲球质量为；
碰撞过程，乙球所受合外力的冲量I的大小为。
【解析】由动能定理求解乙球碰前速度；
由动量守恒定律结合能量守恒定律求解甲球质量；
由动量定理求碰撞过程，乙球所受合外力的冲量I的大小。
本题考查了两球碰撞前的速度及质量求解，合理选用动量守恒定律及能量守恒即可求解。
12.【答案】解：由楞次定律，两个磁场产生的感生电场均沿逆时针方向，则感生电场E沿逆时针方向。
穿过虚线圆的磁通量为
根据法拉第电磁感应定律有
又
联立可得：
对粒子沿轨道切线方向，取速度方向为正方向，由动量定理得
对于圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力有
结合
联立解得：
根据动能定理得
由功率公式有
联立得，则图线如图所示。
答：丙图中，以O为圆心，r为半径处感生电场E的大小为，方向沿逆时针方向；
该圆轨道半径r的大小为；
见解析。
【解析】根据楞次定律判断两个磁场在r处产生的感生电场方向，再根据法拉第电磁感应定律求出感生电动势ɛ，再由ɛ求感生电场E的大小。
对粒子，沿轨道切线方向利用动量定理列方程，分析线速度与时间的关系。根据洛伦兹力提供向心力列方程，可求出该圆轨道半径r的大小。用R表示
根据动能定理以及功率公式列式，得到瞬时功率P与粒子所转圈数n之间的关系，再画出图像。
本题考查麦克斯韦电磁场理论、法拉第电磁感应定律以及楞次定律。题中变化的磁场激发了环形感生电场，可将该过程理解为未构成闭合回路的电磁感应现象，没有感应电流，但产生感应电动势。对于粒子在感生电场中的运动，要分析其受力情况，确定向心力来源。
13.【答案】解：由于ab棒达到最大速度时ab棒受力平衡，此时cd棒恰好对地面没有压力，所以整体竖直方向受力平衡；
以整体为研究对象，竖直方向根据平衡条件可得：
解得：；
对cd棒根据平衡条件可得：
解得：
产生的感应电动势：
根据法拉第电磁感应定律可得：
解得：；
当通过棒ab的电荷量为时，它达到最大速度，根据电荷量的计算公式可得：
解得导体棒ab运动的位移为：；
根据功能关系可得：
两根导体棒产生的焦耳热相同，则ab棒产生的焦耳热为：
联立解得：。
答：恒力F的大小为；
棒达到的最大速度为；
在此过程中ab棒产生的焦耳热为。
【解析】以整体为研究对象，竖直方向根据平衡条件求解拉力大小；
对cd棒根据平衡条件求解感应电流大小，由此得到产生的感应电动势大小，再根据根据法拉第电磁感应定律求解速度大小；
根据电荷量的计算公式求解导体棒ab运动的位移大小，根据功能关系、焦耳定律求解ab棒产生的焦耳热。
对于电磁感应问题研究思路常常有两条：一条从力的角度，根据牛顿第二定律或平衡条件列出方程；另一条是能量，分析涉及电磁感应现象中的能量转化问题，根据动能定理、功能关系等列方程求解。
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