四川省绵阳第一中学2022-2023学年高二（下）期末物理试卷

这是一份四川省绵阳第一中学2022-2023学年高二（下）期末物理试卷，共27页。试卷主要包含了必考选择题，必考非选择题，选考题等内容，欢迎下载使用。

1．（4分）关于物理现象和物理学史，下列说法正确的是（ ）
A．法拉第发现了“由磁生电”的原理，并从理论上预言了电磁波的存在
B．汤姆孙证实阴极射线是电子束流，据此提出了原子的核式结构模型
C．观众观看立体电影要戴一种特殊的眼镜、利用了光的衍射现象
D．玻尔提出的原子结构很好的解释了氢原子的光谱
2．（4分）如图所示，单刀双掷开关S先打到a端让电容器充满电。t＝0时开关S打到b端，t＝0.02s时LC回路中电容器下极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值。则（ ）
A．LC回路的周期为0.02s
B．LC回路的电流最大时电容器中电场能最大
C．t＝1.01s时线圈中磁场能最大
D．t＝1.01s时回路中电流沿顺时针方向
3．（4分）如图甲所示，一小物块在水平向右的推力F作用下从A点由静止开始向右做直线运动，力F的大小随时间变化的规律如图乙所示，小物块块的质量m＝1kg，与台面间的动摩擦因数μ＝0.1，g＝10m/s2。则小物块在t＝1.5s时刻的速度（ ）
A．B．C．D．
4．（4分）如图所示，电阻不计的矩形线圈abcd处于磁感应强度大小B＝2T的匀强磁场中，线圈面积，匝数n＝10。线圈绕中心轴OO′匀速转动，转动角速度ω＝50rad/s。线圈的输出端与理想变压器原线圈相连，变压器的原、副线圈的匝数比n1：n2＝5：1，副线圈通过电流表与定值电阻R1和滑动变阻器R2相连，R1的电阻为80Ω，R2的最大电阻为120Ω。电流表与电压表均为理想电表。下列说法正确的是（ ）
A．线圈在图示位置开始计时，经过，电压表示数为零
B．通过电阻R1的电流方向每秒变化100次
C．改变滑动变阻器R2接入电路的阻值，滑动变阻器R2两端电压最大值为24V
D．改变滑动变阻器R2接入电路的阻值，滑动变阻器R2中消耗的最大电功率为5W
5．（4分）如图所示，导线圆环总电阻为2R，半径为d，垂直磁场固定于磁感应强度为B的匀强磁场中，此磁场的左边界正好与圆环直径重合，电阻为R的直金属棒ab以恒定的角速度ω绕过环心O的轴匀速转动，a、b端正好与圆环保持良好接触。以下说法正确的是（ ）
A．图示位置处杆O点电势高于b点电势
B．a、b两点的电势差
C．转动过程中金属棒与圆环上消耗的电功率之比2：1
D．杆转动一圈时段内通过杆的电荷量为
6．（4分）在远距离输电技术上，中国1100kV特高压直流输电工程是目前世界上电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远、技术水平最先进的输电工程。输电线路流程可简化为：
如虚线框所示，若直流输电线电阻为10Ω，直流电输送功率为5.5×109W，不计变压器、整流与逆变等造成的能量损失，则（ ）
A．直流电输电线路上的电流为500A
B．直流电输电线路上损失的电压为100kV
C．降压变压器的输出功率是4.5×109W
D．若将1100kV直流输电降为550kV直流输电，受端获得功率将比原来减少7.5×108W
（多选）7．（4分）据国家科技部报道，迄今为止，科学家已经成功检测定位了纳米晶体结构中的氢原子。如图为氢原子能级的示意图，已知可见光光子的能量在1.61eV～3.10eV范围内，则（ ）
A．处于 n＝l 能级的基态氢原子可吸收一个可见光光子，发生电离
B．处于 n＝2 能级的氢原子可吸收能量为 2.55eV 的可见光光子能跃迁到更高能级
C．处于n＝5和n＝3能级的大量氢原子向低能级跃迁时，可辐射10种不同频率的电磁波
D．处于n＝5和n＝3能级的大量氢原子向低能级跃迁时，可辐射13种不同频率的电磁波
（多选）8．（4分）如图甲所示，正方形导线框abcd放在匀强磁场中静止不动，磁场方向与线框平面垂直，磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示。t＝0时刻，磁感应强度B的方向垂直纸面向外，感应电流以逆时针为正方向，cd边所受安培力的方向以垂直cd边向下为正方向。下列关于感应电流i和cd边所受安培力F随时间t变化的图像正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．
（多选）9．（4分）如图所示，倾角为θ的光滑绝缘斜面处于匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向上且范围足够大，PQ为磁场的水平上边界。a、b为边长分别为2L、L的单匝正方形线框，线框材料相同、导体粗细相同且均匀。MN与PO平行，线框下边ef、e′f′置于斜面MN处由静止释放，b的下边e′f′刚进入磁场时做匀速运动，则（ ）
A．a、b线框刚进入磁场时的电流之比为1：1
B．线框a穿过PQ过程做减速运动
C．a、b线框穿过PQ过程，通过导体的电量相等
D．线框a穿过PQ过程产生的焦耳热较多
二、必考非选择题。本题共4小题，共44分。
10．（4分）热敏电阻常用于温度控制或过热保护装置中。图为某种热敏电阻和金属热电阻的阻值R随温度t变化的示意图。由图可知，这种热敏电阻在温度上升时导电能力 （选填“增强”或“减弱”）；相对金属热电阻而言，热敏电阻对温度变化的影响更 （选填“敏感”或“不敏感”）。
11．（10分）“验证动量守恒定律”的实验装置可采用图甲或图乙的方法，两个实验装置的区别在于：①悬挂重垂线的位置不同；②图甲中设计有一个支柱（通过调整，可使两球的球心在同一水平线上，上面的小球被碰撞离开后，支柱立即倒下），图乙中没有支柱，图甲中的入射小球A和被碰小球B做平抛运动的抛出点分别在通过O、O′点的竖直线上，重垂线只确定了O点的位置。（球A的质量为m1，球B的质量为m2）
（1）采用图甲的实验装置时，用20分度的游标卡尺测量小球的直径，如图丙，则读数为 mm。
（2）比较这两个实验装置，下列说法正确的是 。
A．采用图甲的实验装置时，需要测出两小球的直径
B．采用图乙的实验装置时，需要测出两小球的直径
C．采用图乙的实验装置时，斜槽轨道末端的切线要求水平，而采用图甲的实验装置时则不需要
D．为了减小误差，无论哪个图，都要求入射球每次都要从同一高度由静止滚下
E．为了减小误差，采用图乙的实验装置时，应使斜槽末端水平部分尽量光滑
（3）如采用图乙的实验装置做实验，在某次实验得出小球的落点情况如图丁所示。验证动量守恒定律的表达式是 。（用“m1、m2、、、”表示）
（4）用天平称得入射小球A的质量m1＝16.8g，被碰小球B的质量m2＝4.4g，若将小球质量与其对应水平位移的乘积作为“动量”，由图丙可知：，，则碰前总动量p＝420.0（g•cm），碰后总动量p′＝ （g•cm）（以上结果均保留4位有效数字）。根据上面的数据，你认为能得到的结论是： 。
12．（12分）如图所示，质量m＝1kg的小物块静止放置在固定水平台的最左端，质量2kg的小车左端紧靠平台静置在光滑水平地面上，平台、小车的长度l均为0.6m。现对小物块施加一水平向右的恒力F，使小物块开始运动，当小物块到达平台最右端时撤去恒力F，小物块刚好能够到达小车的右端。小物块大小不计，与平台间、小车间的动摩擦因数μ均为0.5，重力加速度g取10m/s2，水平面足够长，求：
（1）小物块离开平台时速度的大小；
（2）水平恒力F对小物块冲量的大小。
13．（18分）如图所示，两根完全相同的金属导轨平行固定，导轨间距L＝2m，不计导轨电阻。导轨由三部分组成，MM'左侧部分光滑（MM'为倾斜部分水平末端），MG、M'G'在水平面内，GH、G′H′部分是四分之一光滑圆轨道，G'刚好在圆心O正上方，所有交接处平滑连接。HH'间串联R＝0.2Ω的电阻，PP'GG'区域有磁感应强度大小B＝0.2T，方向竖直向上的矩形匀强磁场。PP'、GG'间距x1＝1.25m，M'G'、MG长度x＝4.75m，两导体棒a、b质量均为m＝1kg，电阻分别为Ra＝0.2Ω，Rb＝0.1Ω。a、b与金属导轨水平部分动摩擦因数μ＝0.1。初始时刻b静止在MM'处，将a从距水平面高h＝0.8m的导轨上水平静止释放，a沿导轨滑下后与b在MM'处发生弹性碰撞，b最终从GG'处以1m/s的速度水平飞出，运动过程中导体棒与导轨始终垂直并接触良好，重力加速度g＝10m/s2。求：
（1）a、b碰后b杆的速度大小v1；
（2）b在水平轨道上运动过程中，电阻R上产生的焦耳热QR；
（3）b从MM'运动到GG'位置的时间t。
三、选考题（3—4）。本题共5小题，共30分。第15、16、17题每小题3分，给出的四个选项中只有一项符合题目要求。
14．（3分）2015年9月科学家探测到宇宙中距离我们13亿光年的两个黑洞合并而产生的引力波，填补了爱因斯坦广义相对论实验验证的最后一块“拼图”。关于相对论下列说法正确的是（ ）
A．经典时空观认为时间和空间是相互关联的
B．相对于观察者运动的时钟会变慢
C．在运动的参照系中测得的光速与其运动的速度有关
D．同一物体的长度不随观察者所处参考系的变换而改变
15．（3分）如图是卢瑟福为解释α粒子散射实验而提出的情境。占金原子质量绝大部分的原子核集中在很小的空间范围，曲线表示α粒子的运动轨迹。下列说法正确的是（ ）
A．越接近原子核的α粒子发生散射时的偏转角越小
B．电子质量约为α粒子质量的，因此电子对α粒子速度的影响可以忽略
C．由该实验可以得出α粒子与金原子核一定带异种电荷
D．若实验中换用轻金属箔片，发生大角度偏转的α粒子将会增多
16．（3分）完全失重时，液滴呈球形，气泡在液体中将不会上浮。2021年12月，在中国空间站“天宫课堂”的水球光学实验中，航天员向水球中注入空气形成了一个内含气泡的水球。如图所示，若气泡与水球同心，在过球心O的平面内，用单色平行光照射这一水球。下列说法正确的是（ ）
A．此单色光从空气进入水球，频率一定变大
B．此单色光从空气进入水球，频率一定变小
C．若光线1在M处发生全反射，光线2在N处一定发生全反射
D．若光线2在N处发生全反射，光线1在M处一定发生全反射
17．（9分）在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，实验装置如图所示。
（1）某同学以线状白炽灯为光源，对实验装置进行调节并观察了实验现象后，总结出以下几点，下列说法中正确的是 ；
A．干涉条纹与双缝垂直
B．单缝和双缝应相互平行放置
C．若取下滤光片，光屏上可观察到白光的干涉图样
D．想增加从目镜中观察到的条纹个数，可以将单缝向双缝靠近
（2）将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上螺旋测微器示数如图甲所示。然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时图乙中手轮上的示数为 mm；
（3）已知双缝间距d为2.0×10﹣4m，测得双缝到屏的距离L为0.600m，求所测量光的波长为 m（结果保留三位有效数字）。
18．（12分）真空中某种材质制成的光学元件截面如图所示，右边是半径为R的四分之一圆，点C为圆心，左边是直角三角形ABC，∠BAC＝30°，∠BCA＝90°，现从CD延长线上点S发出一细光束，光束从E点进入元件后折射光线刚好平行于AD边，CE＝SE，点E到AD距离为。光在真空中的速度为c，求：
（1）光学元件的折射率n；
（2）光线在AB边是否发生全反射；
（3）光线在光学元件内传播时间t（不考虑光的多次反射）。
2022-2023学年四川省绵阳一中高二（下）期末物理试卷
参考答案与试题解析
一、必考选择题。本题共9小题，每小题4分，共36分。在每小题给出的四个选项中，第1～6题只有一项符合题目要求，第7～9题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
1．（4分）关于物理现象和物理学史，下列说法正确的是（ ）
A．法拉第发现了“由磁生电”的原理，并从理论上预言了电磁波的存在
B．汤姆孙证实阴极射线是电子束流，据此提出了原子的核式结构模型
C．观众观看立体电影要戴一种特殊的眼镜、利用了光的衍射现象
D．玻尔提出的原子结构很好的解释了氢原子的光谱
【解答】解：A．麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在，故A错误；
B．卢瑟福提出了原子的核式结构模型，故B错误；
C．观众观看立体电影要戴一种特殊的眼镜，是利用光的偏振现象，故C错误；
D．玻尔提出的能级模型，很好的解释了氢原子的光谱，故D正确。
故选：D。
2．（4分）如图所示，单刀双掷开关S先打到a端让电容器充满电。t＝0时开关S打到b端，t＝0.02s时LC回路中电容器下极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值。则（ ）
A．LC回路的周期为0.02s
B．LC回路的电流最大时电容器中电场能最大
C．t＝1.01s时线圈中磁场能最大
D．t＝1.01s时回路中电流沿顺时针方向
【解答】解：A、在一个周期内，电容器充电两次，放电两次，t＝0.02s时LC回路中电容器下极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值，此时充放电一次，则周期为0.04s，故A错误。
B、根据LC振荡电路的充放电规律可知，放电完毕时，回路中电流最大，磁场能最大，电场能最小，故B错误。
CD、t＝1.01＝25T，此时电容器逆时针放电结束，回路中逆时针的电流最大，磁场能最大，故C正确，D错误。
故选：C。
3．（4分）如图甲所示，一小物块在水平向右的推力F作用下从A点由静止开始向右做直线运动，力F的大小随时间变化的规律如图乙所示，小物块块的质量m＝1kg，与台面间的动摩擦因数μ＝0.1，g＝10m/s2。则小物块在t＝1.5s时刻的速度（ ）
A．B．C．D．
【解答】解：小物块与台面间的最大静摩擦力为：fm＝μmg＝0.1×1×10＝1N
可知当F大于1N之后物块开始运动，由F﹣t图像可知F＝1N对应时刻为t1＝s
根据F﹣t图像与坐标轴围成的面积表示力F的冲量，可得s～1.5s时间内F的冲量为：
IF＝N•s+2×（1.5﹣1）N•s＝2.25N•s
取向右为正方向，根据动量定理可得：IF﹣μmgΔt＝mv﹣0，其中Δt＝1.5s﹣s＝s
解得：v＝m/s，故D正确、ABC错误。
故选：D。
4．（4分）如图所示，电阻不计的矩形线圈abcd处于磁感应强度大小B＝2T的匀强磁场中，线圈面积，匝数n＝10。线圈绕中心轴OO′匀速转动，转动角速度ω＝50rad/s。线圈的输出端与理想变压器原线圈相连，变压器的原、副线圈的匝数比n1：n2＝5：1，副线圈通过电流表与定值电阻R1和滑动变阻器R2相连，R1的电阻为80Ω，R2的最大电阻为120Ω。电流表与电压表均为理想电表。下列说法正确的是（ ）
A．线圈在图示位置开始计时，经过，电压表示数为零
B．通过电阻R1的电流方向每秒变化100次
C．改变滑动变阻器R2接入电路的阻值，滑动变阻器R2两端电压最大值为24V
D．改变滑动变阻器R2接入电路的阻值，滑动变阻器R2中消耗的最大电功率为5W
【解答】解：A、由题图可知，线圈在图示位置开始计时，经过，线圈的磁通量最大，磁通量变化率最小，感应电动势瞬时值为零，但有效值不为零，故电压表示数不为零，故A错误；
B、由题图可知，交变电流的频率：，变压器不改变电流变化的频率，线圈转动一周电流变化两次，可知通过电阻R1的电流方向每秒变化次，故B错误；
C、由最大值和有效值的关系知，原线圈的电压：U1＝＝，代入数据得：U1＝200V
根据变压器的变压规律：，代入数据得副线圈的电压：U2＝40V
滑动变阻器R2两端电压有效值最大为：UR2＝，代入数据得：UR2＝24V
故改变滑动变阻器R2接入电路的阻值，滑动变阻器R2两端电压最大值为，故C错误；
D、改变滑动变阻器R2接入电路的阻值，根据电功率的公式可得滑动变阻器R2中消耗的电功率为：，根据数学关系可知R1＝R2＝80Ω时，滑动变阻器R2中消耗的电功率最大为：，故D正确。
故选：D。
5．（4分）如图所示，导线圆环总电阻为2R，半径为d，垂直磁场固定于磁感应强度为B的匀强磁场中，此磁场的左边界正好与圆环直径重合，电阻为R的直金属棒ab以恒定的角速度ω绕过环心O的轴匀速转动，a、b端正好与圆环保持良好接触。以下说法正确的是（ ）
A．图示位置处杆O点电势高于b点电势
B．a、b两点的电势差
C．转动过程中金属棒与圆环上消耗的电功率之比2：1
D．杆转动一圈时段内通过杆的电荷量为
【解答】解：A、图示位置直金属棒Oa段切割磁感线产生感应电动势，充当电源，根据右手定则可知，电源内部电流方向为O→a，则在外电路电流方向为b→O，则杆O点电势低于b点电势，故A错误；
B、由法拉第电磁感应定律可知，Oa段产生的感应电动势为
E感＝Bd＝Bd•＝
圆环部分电阻为
整个电路的总电阻为
干路电流为
因a点电势高于b点电势，则a、b两点的电势差大小，故B错误；
C、转动过程中金属棒与圆环上消耗的电功率分别为
，
则转动过程中金属棒与圆环上消耗的电功率之比为P棒：P环＝2：1，故C正确；
D、杆转动一圈时段内通过杆的电荷量为
转动一圈前后，杆回到原位置，则磁通量变化量ΔΦ＝0，则杆转动一圈时段内通过杆的电荷量q＝0，故D错误。
故选：C。
6．（4分）在远距离输电技术上，中国1100kV特高压直流输电工程是目前世界上电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远、技术水平最先进的输电工程。输电线路流程可简化为：
如虚线框所示，若直流输电线电阻为10Ω，直流电输送功率为5.5×109W，不计变压器、整流与逆变等造成的能量损失，则（ ）
A．直流电输电线路上的电流为500A
B．直流电输电线路上损失的电压为100kV
C．降压变压器的输出功率是4.5×109W
D．若将1100kV直流输电降为550kV直流输电，受端获得功率将比原来减少7.5×108W
【解答】解：A．根据电功率计算公式可知输送电流
故A错误；
B．损失的电压ΔU＝IR＝5×103×10V＝50kV
故B错误；
C．输电导线上损失的功率ΔP＝I2R＝（5×103）2×10W＝2.5×108W
降压变压器的输出功率P出＝P﹣ΔP
解得：P出＝5.25×109W
故C错误；
D．用1100kV输电时输电导线上损失的功率ΔP＝2.5×108W
保持输送功率不变，只用550kV输电，则有
则用户得到的功率比1100kV输电时减少ΔP'﹣ΔP＝1×109W﹣2.5×108W＝7.5×108W
故D正确。
故选：D。
（多选）7．（4分）据国家科技部报道，迄今为止，科学家已经成功检测定位了纳米晶体结构中的氢原子。如图为氢原子能级的示意图，已知可见光光子的能量在1.61eV～3.10eV范围内，则（ ）
A．处于 n＝l 能级的基态氢原子可吸收一个可见光光子，发生电离
B．处于 n＝2 能级的氢原子可吸收能量为 2.55eV 的可见光光子能跃迁到更高能级
C．处于n＝5和n＝3能级的大量氢原子向低能级跃迁时，可辐射10种不同频率的电磁波
D．处于n＝5和n＝3能级的大量氢原子向低能级跃迁时，可辐射13种不同频率的电磁波
【解答】解：A．基态氢原子的电离能为13.6eV，高于可见光光子能量范围，所以基态氢原子不可能吸收一个可见光光子而发生电离，故A错误；
B．由图可知n＝2和n＝4的能量差为2.55eV，所以处于n＝2能级的氢原子可吸收能量为2.55eV的可见光光子跃迁到n＝4能级，故B正确；
CD．处于n＝5能级的大量氢原子向低能级跃迁时，可辐射＝10种不同频率的电磁波，其中包含了n＝3能级跃迁时辐射电磁波的频率，故D错误，C正确；
故选：BC。
（多选）8．（4分）如图甲所示，正方形导线框abcd放在匀强磁场中静止不动，磁场方向与线框平面垂直，磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示。t＝0时刻，磁感应强度B的方向垂直纸面向外，感应电流以逆时针为正方向，cd边所受安培力的方向以垂直cd边向下为正方向。下列关于感应电流i和cd边所受安培力F随时间t变化的图像正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．
【解答】解：AB、根据法拉第电磁感应定律可得：E＝＝S，由此可知，知道B﹣t图象的斜率不变，产生的感应电动势不变，根据闭合电路的欧姆定律可知感应电流不变。根据楞次定律可知，0～3s内，线框中产生正方向的恒定电流，3﹣6s内产生负方向的电流，故A错误、B正确；
CD、根据安培力的计算公式F＝BIL可知，在0～2s内，ab边所受安培力垂直ab边向上且减小；2s～3s内，电流仍是正方向，且大小不变，此过程ab边所受安培力垂直ab边向下且增大；3s～4s内，ab边所受安培力垂直ab边向上且逐渐减小；4s～6s内，ab边所受安培力垂直ab边向下且增大，故C错误、D正确。
故选：BD。
（多选）9．（4分）如图所示，倾角为θ的光滑绝缘斜面处于匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向上且范围足够大，PQ为磁场的水平上边界。a、b为边长分别为2L、L的单匝正方形线框，线框材料相同、导体粗细相同且均匀。MN与PO平行，线框下边ef、e′f′置于斜面MN处由静止释放，b的下边e′f′刚进入磁场时做匀速运动，则（ ）
A．a、b线框刚进入磁场时的电流之比为1：1
B．线框a穿过PQ过程做减速运动
C．a、b线框穿过PQ过程，通过导体的电量相等
D．线框a穿过PQ过程产生的焦耳热较多
【解答】解：A、设正方形线框a、b的电阻率为ρ，横截面积为S，正方形线框a、b的电阻分别为
则Ra：Rb＝2：1
设正方形线框a、b运动位移x进入磁场时速度为v，根据机械能守恒定律有
可知正方形线框a、b进入磁场时的速度相同，a、b线框刚进入磁场时的电流为
Ia＝＝＝
可知a、b线框刚进入磁场时的电流之比为Ia：Ib＝1：1，故A正确；
B、设a、b线框的密度为ρ0，a、b线框的质量为
ma＝8ρ0LS
mb＝4ρ0LS
线框b的下边e′f′刚进入磁场时做匀速运动，有
mbgsinθ＝IbBL
可得线框a的下边ef刚进入磁场时加速度为
所以线框a穿过PQ过程做匀速直线运动，故B错误；
C、a、b线框穿过PQ过程，通过导体的电量分别为
可知a、b线框穿过PQ过程，通过导体的电量a线框比b线框多，故C错误；
D、线框穿过PQ过程产生的焦耳热Q＝I2Rt
a、b线框刚进入磁场时的电流相等，a线框的电阻较大，且a线框在进入磁场时运行的时间更长，所以线框a穿过PQ过程产生的焦耳热较多，故D正确。
故选：AD。
二、必考非选择题。本题共4小题，共44分。
10．（4分）热敏电阻常用于温度控制或过热保护装置中。图为某种热敏电阻和金属热电阻的阻值R随温度t变化的示意图。由图可知，这种热敏电阻在温度上升时导电能力 增强 （选填“增强”或“减弱”）；相对金属热电阻而言，热敏电阻对温度变化的影响更 敏感 （选填“敏感”或“不敏感”）。
【解答】解：图中横轴表示温度，纵轴表示电阻，随着温度的增加，金属热电阻的阻值略微增大，而热敏电阻的阻值显著减小。
所以这种热敏电阻在温度上升时导电能力增强；相对金属热电阻而言，热敏电阻对温度变化的影响更敏感。
故答案为：增强，敏感。
11．（10分）“验证动量守恒定律”的实验装置可采用图甲或图乙的方法，两个实验装置的区别在于：①悬挂重垂线的位置不同；②图甲中设计有一个支柱（通过调整，可使两球的球心在同一水平线上，上面的小球被碰撞离开后，支柱立即倒下），图乙中没有支柱，图甲中的入射小球A和被碰小球B做平抛运动的抛出点分别在通过O、O′点的竖直线上，重垂线只确定了O点的位置。（球A的质量为m1，球B的质量为m2）
（1）采用图甲的实验装置时，用20分度的游标卡尺测量小球的直径，如图丙，则读数为 16.20 mm。
（2）比较这两个实验装置，下列说法正确的是 ADE 。
A．采用图甲的实验装置时，需要测出两小球的直径
B．采用图乙的实验装置时，需要测出两小球的直径
C．采用图乙的实验装置时，斜槽轨道末端的切线要求水平，而采用图甲的实验装置时则不需要
D．为了减小误差，无论哪个图，都要求入射球每次都要从同一高度由静止滚下
E．为了减小误差，采用图乙的实验装置时，应使斜槽末端水平部分尽量光滑
（3）如采用图乙的实验装置做实验，在某次实验得出小球的落点情况如图丁所示。验证动量守恒定律的表达式是 。（用“m1、m2、、、”表示）
（4）用天平称得入射小球A的质量m1＝16.8g，被碰小球B的质量m2＝4.4g，若将小球质量与其对应水平位移的乘积作为“动量”，由图丙可知：，，则碰前总动量p＝420.0（g•cm），碰后总动量p′＝ 417.6 （g•cm）（以上结果均保留4位有效数字）。根据上面的数据，你认为能得到的结论是： 在误差允许范围内，小球A与B在碰撞过程中系统动量守恒 。
【解答】解：（1）20分度游标卡尺的精确度为0.05mm，小球直径d＝16mm+4×0.05mm＝16.20mm
（2）A．采用图（甲）的实验装置时，为测出入射小球碰撞后的水平位移，需要测出两小球的直径，故A正确；
B．采用图（乙）的实验装置时，不需要测出两小球的直径，故B错误；
C．不论采用哪个图做实验，斜槽轨道末端的切线都要求水平，故C错误；
D．为了减小误差，无论哪个图，都要求入射小球每次都要从同一高度由静止滚下，故D正确；
E．采用图（乙）的实验装置时，碰撞后A要在水平面上继续运动一段距离后再做平抛运动，为减小实验误差，应使斜槽末端水平部分尽量光滑，故E正确。
故选：ADE。
（3）小球离开斜槽后做平抛运动，小球在空中的运动时间
小球下落的高度相同，小球在空中运动的时间相同；
小球离开斜槽后在水平方向做匀速直线运动，入射小球碰撞前的水平速度
碰撞后的水平速度
被碰小球碰撞后的水平速度
若两小球碰撞过程中动量守恒，应满足m1v0＝m1v1+m2v2
代入数据化简得验证动量守恒定律的表达式
（4）由数据分析可知，碰后总动量
代入数据解得p′＝417.6（g•cm）
由实验数据可得：在误差允许范围内，小球A与B在碰撞过程中系统动量守恒。
故答案为：（1）16.20；（2）ADE；（3）；（4）417.6；在误差允许范围内，小球A与B在碰撞过程中系统动量守恒。
12．（12分）如图所示，质量m＝1kg的小物块静止放置在固定水平台的最左端，质量2kg的小车左端紧靠平台静置在光滑水平地面上，平台、小车的长度l均为0.6m。现对小物块施加一水平向右的恒力F，使小物块开始运动，当小物块到达平台最右端时撤去恒力F，小物块刚好能够到达小车的右端。小物块大小不计，与平台间、小车间的动摩擦因数μ均为0.5，重力加速度g取10m/s2，水平面足够长，求：
（1）小物块离开平台时速度的大小；
（2）水平恒力F对小物块冲量的大小。
【解答】解：（1）设撤去水平外力时小车的速度大小为v0，小物块和小车的共同速度大小为v1。
从撤去恒力到小物块到达小车右端过程，小物块和小车系统动量守恒，以向右为正方向，
由动量守恒定律得：mv0＝（m+M）v1，
由能量守恒定律得：，
联立以上两式并代入数据得：v0＝3 m/s；
（2）设水平外力对小物块的冲量大小为I，小物块在平台上运动的时间为t。
小物块在平台上运动过程，对小物块，由动量定理得：I﹣μmgt＝mv0，
由运动学公式得：l＝t，
代入数据解得：I＝5N•s；
答：（1）小物块离开平台时速度的大小为3m/s；
（2）水平恒力F对小物块冲量的大小为5N•s。
13．（18分）如图所示，两根完全相同的金属导轨平行固定，导轨间距L＝2m，不计导轨电阻。导轨由三部分组成，MM'左侧部分光滑（MM'为倾斜部分水平末端），MG、M'G'在水平面内，GH、G′H′部分是四分之一光滑圆轨道，G'刚好在圆心O正上方，所有交接处平滑连接。HH'间串联R＝0.2Ω的电阻，PP'GG'区域有磁感应强度大小B＝0.2T，方向竖直向上的矩形匀强磁场。PP'、GG'间距x1＝1.25m，M'G'、MG长度x＝4.75m，两导体棒a、b质量均为m＝1kg，电阻分别为Ra＝0.2Ω，Rb＝0.1Ω。a、b与金属导轨水平部分动摩擦因数μ＝0.1。初始时刻b静止在MM'处，将a从距水平面高h＝0.8m的导轨上水平静止释放，a沿导轨滑下后与b在MM'处发生弹性碰撞，b最终从GG'处以1m/s的速度水平飞出，运动过程中导体棒与导轨始终垂直并接触良好，重力加速度g＝10m/s2。求：
（1）a、b碰后b杆的速度大小v1；
（2）b在水平轨道上运动过程中，电阻R上产生的焦耳热QR；
（3）b从MM'运动到GG'位置的时间t。
【解答】解：（1）对a棒在斜导轨下滑的过程，由动能定理得
a、b棒发生弹性碰撞，取向右为正方向，由动量守恒定律得
mv0＝mva+mv1
由机械能守恒定律得
联立解得：v1＝4m/s
（2）碰后b棒在滑动摩擦力作用下从MM'匀减速到PP'，设b到达PP'的速度为v2，根据动能定理得
b棒在磁场内运动过程，由能量守恒定律得
b棒在磁场中运动时其等效电路图如图所示
a与电阻R并联后电阻为
a与电阻R上产生的总焦耳热为
电阻R上产生的总焦耳热为
联立解得：QR＝0.6875J
（3）对b进入磁场前分析有
解得：t1＝1s
对b在磁场内运动t2时间，设向右为正方向，由动量定理得
mv3﹣mv2＝﹣ILB•t2﹣μmg•t2
根据电路特征有
ΔΦ＝BLx2
解得：t2＝1s
总时间为t＝t1+t2＝1s+1s＝2s
答：（1）a、b碰后b杆的速度大小v1为4m/s；
（2）b在水平轨道上运动过程中，电阻R上产生的焦耳热QR为0.6875J；
（3）b从MM'运动到GG'位置的时间t为2s。
三、选考题（3—4）。本题共5小题，共30分。第15、16、17题每小题3分，给出的四个选项中只有一项符合题目要求。
14．（3分）2015年9月科学家探测到宇宙中距离我们13亿光年的两个黑洞合并而产生的引力波，填补了爱因斯坦广义相对论实验验证的最后一块“拼图”。关于相对论下列说法正确的是（ ）
A．经典时空观认为时间和空间是相互关联的
B．相对于观察者运动的时钟会变慢
C．在运动的参照系中测得的光速与其运动的速度有关
D．同一物体的长度不随观察者所处参考系的变换而改变
【解答】解：A、经典时空观认为时间和空间是独立于物体及其运动而存在的，故A错误。
B、根据钟慢效应，知相对论时空观认为运动的时钟会变慢，故B正确。
C、光速在任何参考系中都是不变的，故C错误；
D、根据狭义相对论的基本结论可知，长度的测量结果都随物体与观察者的相对状态而改变，故D错误。
故选：B。
15．（3分）如图是卢瑟福为解释α粒子散射实验而提出的情境。占金原子质量绝大部分的原子核集中在很小的空间范围，曲线表示α粒子的运动轨迹。下列说法正确的是（ ）
A．越接近原子核的α粒子发生散射时的偏转角越小
B．电子质量约为α粒子质量的，因此电子对α粒子速度的影响可以忽略
C．由该实验可以得出α粒子与金原子核一定带异种电荷
D．若实验中换用轻金属箔片，发生大角度偏转的α粒子将会增多
【解答】解：A、越接近原子核的α粒子发生散射时的偏转角越大，故A错误；
B、α粒子的质量比电子重量大得多，所以电子对α粒子速度的影响可以忽略，故B正确；
C、该实验现象可知α粒子与金原子核相互排斥，即带同种电荷，故C错误；
D、铂原子比金原子原子核小，则实验中换用轻金属箔片，发生大角度偏转的α粒子将会减少，故D错误；
故选：B。
16．（3分）完全失重时，液滴呈球形，气泡在液体中将不会上浮。2021年12月，在中国空间站“天宫课堂”的水球光学实验中，航天员向水球中注入空气形成了一个内含气泡的水球。如图所示，若气泡与水球同心，在过球心O的平面内，用单色平行光照射这一水球。下列说法正确的是（ ）
A．此单色光从空气进入水球，频率一定变大
B．此单色光从空气进入水球，频率一定变小
C．若光线1在M处发生全反射，光线2在N处一定发生全反射
D．若光线2在N处发生全反射，光线1在M处一定发生全反射
【解答】解：AB、光的频率是由光源决定的，与介质无关，频率不变，故AB错误。
CD、可看出光线1入射到水球的入射角小于光线2入射到水球的入射角，则光线1在水球外表面折射后的折射角小于光线2在水球外表面折射后的折射角，设水球半径为R、气泡半径为r、光线经过水球后的折射角为α、光线进入气泡的入射角为θ，根据几何关系有：＝，可得出光线2的θ大于光线1的θ，故若光线1在M处发生全反射，光线2在N处一定发生全反射，故C正确，D错误。
故选：C。
17．（9分）在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，实验装置如图所示。
（1）某同学以线状白炽灯为光源，对实验装置进行调节并观察了实验现象后，总结出以下几点，下列说法中正确的是 BC ；
A．干涉条纹与双缝垂直
B．单缝和双缝应相互平行放置
C．若取下滤光片，光屏上可观察到白光的干涉图样
D．想增加从目镜中观察到的条纹个数，可以将单缝向双缝靠近
（2）将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上螺旋测微器示数如图甲所示。然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时图乙中手轮上的示数为 13.865 mm；
（3）已知双缝间距d为2.0×10﹣4m，测得双缝到屏的距离L为0.600m，求所测量光的波长为 7.70×10﹣7 m（结果保留三位有效数字）。
【解答】解：（1）A．干涉条纹与双缝平行，故A错误；
B．单缝和双缝应相互平行放置，故B正确；
C．若取下滤光片，光屏上可观察到白光的干涉图样，故C正确；
D．想增加从目镜中观察到的条纹个数，则条纹间距减小；根据条纹间距公式Δx＝λ可知，可以将双缝的距离d增大，或将双缝到屏的距离L减小，或换用波长更小的光做该实验；单缝向双缝靠近，不会改变条纹间距，不会改变目镜中观察到的条纹个数，故D错误。
故选：BC。
（2）螺旋测微器的分度值为0.01mm，图乙中手轮上的示数为x2＝13.5mm+36.5×0.01mm＝13.865mm
（3）图甲所示螺旋测微器示数x1＝2mm+32.0×0.01mm＝2.320mm
条相邻纹间距Δx＝mm＝2.310mm＝2.31×10﹣3m
由Δx＝λ得，所测光的波长为λ＝7.70×10﹣7m
故答案为：（1）BC；（2）13.865；（3）7.70×10﹣7
18．（12分）真空中某种材质制成的光学元件截面如图所示，右边是半径为R的四分之一圆，点C为圆心，左边是直角三角形ABC，∠BAC＝30°，∠BCA＝90°，现从CD延长线上点S发出一细光束，光束从E点进入元件后折射光线刚好平行于AD边，CE＝SE，点E到AD距离为。光在真空中的速度为c，求：
（1）光学元件的折射率n；
（2）光线在AB边是否发生全反射；
（3）光线在光学元件内传播时间t（不考虑光的多次反射）。
【解答】解：（1）作出光路图如图所示
由几何知识得E点处入射角为i＝60°折射角r为30°，由折射定律有
解得：
（2）由几何知识得光线在AB边的入射角为θ＝60°
由于sinθ＝
所以光线在AB边将发生全反射
（3）解：由几何知识知光线在AD边入射角为30°，所以光线将从AD边的G点射出EF＝2Rcs30°
2FGcs30°＝AF
解得：
由折射率与光传播速度的关系有
则时间：
联立解得：
答：（1）光学元件的折射率为；
（2）光线在AB边会发生全反射；
（3）光线在光学元件内传播时间为。