北京市第一七一中学2024-2025学年高三下学期3月模拟物理试卷（原卷版+解析版）

这是一份北京市第一七一中学2024-2025学年高三下学期3月模拟物理试卷（原卷版+解析版），共36页。试卷主要包含了 回旋加速器结构原理如图等内容，欢迎下载使用。
第一部分
本部分共14题，每题3分，共42分，单项选择题。
1. 下列关于原子和原子核的说法正确的是（ ）
A. 阴极射线的发现说明原子具有复杂结构
B. 粒子散射实验说明原子核具有复杂结构
C. 天然放射现象的发现说明原子可以再分
D. 衰变现象说明电子是原子核的组成部分
2. 明代学者方以智在《阳燧倒影》中记载，“凡宝石面凸，则光成一条，有数棱则必有面五色”，表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象。如图所示，一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a、b，下列说法正确的是（ ）
A. 若增大入射角i，则b光先消失
B. 在该三棱镜中a光波长小于b光
C. a光能发生偏振现象，b光不能发生
D. 若a、b光分别照射同一光电管都能发生光电效应，则a光的遏止电压低
3. 一定质量的理想气体从状态a开始，经历、、三个过程回到原状态。其图像如图所示，下列说法不正确的是（ ）

A. 处于状态a气体，内能最小
B. 处于状态c的气体，压强最大
C. 过程是等压变化，气体对外做功
D. 过程是等温变化，气体与外界不进行热交换
4. 位于坐标原点的质点从时开始沿y轴振动，形成一列沿x轴传播的简谐波，时的波形如图所示，此时处的质点位于波峰位置。下列说法中正确的是（ ）
A. 波源起振时，向y轴负方向运动
B. 时，处的质点位于波谷
C. 时，处的质点开始沿y轴正方向运动
D. 若波源的振动频率增加，则波长也增加
5. 图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为交流电流表，电阻R大小为5Ω。线圈绕垂直于磁场的水平轴OO'沿逆时针方向匀速转动，从图甲所示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A. 电阻R热功率为1000W
B. 1s内电流方向改变50次
C. t=0.01s时，线圈平面与磁场方向平行
D. t=0.005s时，穿过线圈的磁通量变化最快
6. 如图所示，长为L的杆一端固定在过O点的水平转轴上，另一端固定质量为m的小球。杆在电动机的驱动下在竖直平面内旋转，带动小球以角速度做匀速圆周运动，其中A点为最高点，C点为最低点，B、D点与O点等高。已知重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A. 小球在B、D两点受到杆的作用力大于mg
B. 小球在A、C两点受到杆的作用力大小的差值为6mg
C. 小球在B、D两点受到杆的作用力大小等于
D. 小球从A点到B点的过程，杆对小球做的功等于
7. 让一价氢离子、一价氦离子和二价氦离子的混合物以相同的初动能在同一位置垂直射入水平放置的一对平行板形成的匀强电场，不计离子的重力和离子间的相互作用，离子束从进入到射出该偏转电场的过程中，下列说法正确的是（ ）
A 偏转电场对每个离子做功相等
B. 偏转电场对每个离子冲量相同
C. 在偏转电场中它们形成两股离子束
D. 在偏转电场中它们形成一股离子束
8. 如图所示，质量分别为m和2m的A、B两个木块间用轻弹簧相连，放在光滑水平面上，A紧靠竖直墙。用水平力向左推B，将弹簧压缩，推到某位置静止时推力大小为，弹簧的弹性势能为E。在此位置突然撤去推力，下列说法中不正确的是（ ）
A. 撤去推力的瞬间，B的加速度大小为
B. 从撤去推力到A离开竖直墙之前，A、B和弹簧组成的系统动量不守恒，机械能守恒
C. A离开竖直墙后，弹簧的弹性势能最大值为
D. A离开竖直墙后，弹簧弹性势能最大值为
9. 回旋加速器结构原理如图：两个相距很近，半径为的D形金属盒与交变电源的两极连接，其中心处有一粒子源，不断发射质量为m，带电量为的粒子，各粒子初速度为0。粒子通过两盒间窄缝时会得到加速，加速电压恒为。两盒放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，磁感应强度为。粒子在磁场中做圆周运动，通过两盒间的窄缝时反复被加速，直到达到D形盒边缘时，通过特殊装置被引出。若粒子在加速器出口时形成强度为的电流，若以下结论正确的是（ ）
A. 该回旋加速器需要连接频率为的交流电源
B. 粒子能够获得的最大速度为，与磁场无关
C. 粒子能够获得的最大速度为，与加速电压无关
D. 该回旋加速器的功率为
10. 硅光电池具有低碳环保的优点，如图所示，图线a是该电池在某光照强度下路端电压U和电流I的关系图像，图线b是某电阻R的U-I图像。在该光照强度下将它们组成闭合回路，则硅光电池的（ ）
A. 电动势为5VB. 内阻为5.5Ω
C. 输出功率为0.72WD. 效率为50%
11. 老虎车是一种搬运工具，如图所示，车的平面与挡板垂直。某次运货时货物与车保持相对静止并水平向右做加速运动，车平面与水平地面的夹角为，重力加速度为g。不考虑货物与车平面及与挡板之间的摩擦，下列说法正确的是（ ）
A. 当老虎车的加速度为时，车平面对货物的支持力为0
B. 当挡板对货物作用力为0时，老虎车的加速度为
C. 当加速度不断增大时，货物会沿车平面向上滑
D. 当老虎车突然刹车时，货物只会沿车平面滑动，不会离开车平面
12. 如图所示，一单匝粗细均匀的正方形导体线框abcd和直角坐标系xOy（x轴水平，y轴竖直）均处于竖直平面内，线框边长为L。空间内存在垂直于纸面向里的磁场，磁感应强度在x方向均匀分布，y方向上满足。初始时，线框的a点与坐标原点O重合，ab边与x轴重合。现给线框一个沿着x轴正方向的速度，线框在运动过程中始终处于xOy平面内，其ab边与x轴始终保持平行，空气阻力不计。则（ ）
A. 下落过程中线框中有顺时针方向的感应电流
B. 开始时线框中产生的电动势为
C. 开始时线框中产生的电动势为kL2
D. 若线框匝数增大为n匝，则竖直方向最终速度不变
13. 空间内有一与纸面平行的匀强电场，为研究该电场，在纸面内建立直角坐标系。规定坐标原点的电势为0，测得x轴和y轴上各点的电势如图1、2所示。下列说法正确的是（ ）
A. 电场强度的大小为160V/m
B. 电场强度的方向与x轴负方向夹角的正切值为
C. 点（10cm,10cm）处的电势为20V
D. 纸面内距离坐标原点10cm的各点电势最高为20V
14. 核聚变过程可以释放大量能量。一种典型的聚变反应就是四个氢原子核（质子）结合成一个氦原子核，大约释放28MeV的能量。太阳内部就时刻发生着核聚变。如果想实现人工核聚变，困难在于原子核都带正电，互相排斥，一般情况下不能相互靠近而发生结合，只有在温度达到极高温度时，原子核的热运动速度非常大，才能冲破库仑斥力的壁垒，碰撞到一起发生结合，这叫热核反应。根据统计物理学，绝对温度为T时，粒子的平均动能，其中，叫做玻尔兹曼常量。理论计算表明，当质子的平均动能达到约时，热运动的质子容易发生结合而发生聚变反应。不考虑量子效应及相对论效应，根据以上信息结合经典理论，判断下列说法中正确的是（ ）
A. 目前核电站利用核聚变反应
B. 将氦核的核子全部分开，大约需要28MeV的能量，氦核的比结合能约为14MeV
C. 若两个质子以相同初动能E0相向运动正碰而恰好结合，则一个质子从远处以初动能2E0与另一个静止的质子发生正碰，也能恰好结合
D. 由以上信息可以估算出发生热核反应时的温度约为量级
第二部分
本部分共6题，共58分。
15. 物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。
（1）用图甲所示的装置探究气体的等温变化规律。
下列哪些操作是必需的___________。
A. 调节空气柱长度时柱塞应缓慢地向下压或向上拉
B. 测量空气柱的直径
C. 读取压力表示数
D. 读取空气柱的长度
（2）“探究影响感应电流方向的因素”的实验示意图如图乙所示：灵敏电流计和线圈组成闭合回路，通过“插入”“拔出”条形磁铁，使线圈中产生感应电流。记录实验过程中的相关信息，分析得出楞次定律。下列说法正确的是（ ）
A. 实验时必须保持磁铁运动的速率不变
B. 该实验需要知道线圈的绕向
C. 该实验需要记录磁铁的运动方向
D. 该实验需要判断电流计指针偏转方向与通入电流方向的关系
（3）在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上，如图1所示。双缝间距为，毛玻璃光屏与双缝间的距离为。从目镜中看到的干涉图样如图2所示，若A、B两条亮纹中央间距为，则所测光的波长为________。（用所给物理量的字母表示）。使分划板的中心刻线对齐亮条纹的中心，此时游标尺上的示数情况如图3所示，其读数为___________mm。
16. 利用图a所示电路，测量多用电表内电源的电动势E和电阻“×10”挡内部电路的总电阻R内。使用的器材有：多用电表，毫安表（量程10mA），电阻箱，导线若干。
回答下列问题：
(1)将多用电表挡位调到电阻“×10”挡，红表笔和黑表笔短接，调零；
(2)将电阻箱阻值调到最大，再将图a中多用电表的红表笔和_____（填“1”或“2”）端相连，黑表笔连接另一端。
(3)调节电阻箱，记下多组毫安表的示数I和电阻箱相应的阻值R；某次测量时电阻箱的读数如图b所示，则该读数为_________；
(4)甲同学根据，得到关于的表达式，以为纵坐标，R为横坐标，作图线，如图c所示；由图得E=______V，R内=______。（结果均保留三位有效数字）
(5)该多用电表的表盘如图d所示，其欧姆刻度线中央刻度值标为“15”，据此判断电阻“×10”挡内部电路的总电阻为______Ω，甲同学的测量值R内与此结果偏差较大的原因是_________________。
17. 如图所示，质量的篮球从离地高度处由静止释放，与地面发生第一次碰撞后反弹，达到最高点时离地高度，篮球与地面发生作用的时间。篮球反弹至最高点后，运动员通过竖直向下拍击篮球对其做功，使篮球与地面发生第二次碰撞，碰后恰能反弹至离地高度处。若篮球两次与地面碰撞损失的机械能相同，重力加速度，不计空气阻力。求：
（1）篮球第一次与地面碰撞的过程中，损失的机械能；
（2）篮球第一次与地面碰撞的过程中，受到地面的平均作用力的大小F；
（3）运动员拍击篮球的过程，对篮球做的功W。
18. 1610年，伽利略用他制作的望远镜发现了木星的四颗主要卫星。根据观察，他将其中一颗卫星的运动视为一个振幅为、周期为的简谐运动，并据此推测，他观察到的卫星振动是卫星圆运动在某方向上的投影。如图所示，是伽利略推测的卫星运动的示意图，在平面内，质量为的卫星绕坐标原点做匀速圆周运动。已知引力常量为，不考虑各卫星之间的相互作用。
（1）若认为木星位于坐标原点，根据伽利略的观察和推测结果：
①求木星的质量。
②物体做简谐运动时，回复力应该满足。请据此证明：卫星绕木星做匀速圆周运动在轴上的投影是简谐运动。
（2）若将木星与卫星视为双星系统，彼此围绕其连线上的某一点做匀速圆周运动，计算出的木星质量为。请分析比较（1）②中得出的质量与的大小关系。
19. 霍尔推进器某局部区域可抽象成如图所示的模型。Oxy平面内存在竖直向下的匀强电场和垂直坐标平面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。质量为m、电荷量为e的电子从O点沿x轴正方向水平入射。入射速度为v0时，电子沿x轴做直线运动；入射速度小于v0时，电子的运动轨迹如图中的虚线所示，且在最高点与在最低点所受的合力大小相等。不计重力及电子间相互作用。
（1）求电场强度的大小E；
（2）若电子入射速度为，求运动到速度为时位置的纵坐标y1；
（3）若电子入射速度在0 < v < v0范围内均匀分布，求能到达纵坐标位置的电子数N占总电子数N0的百分比。

20. 类似光学中的反射和折射现象，用磁场或电场调控也能实现带电粒子束的“反射”和“折射”。如图1所示，在竖直平面内有三个平行区域Ⅰ区、Ⅱ区和Ⅲ区；Ⅰ区宽度为d，存在感应强度大小为B，方向垂直平面向里的匀强磁场，Ⅱ区的宽度足够小。Ⅰ区和Ⅲ区各自电势处处相等，分别为φⅠ和φⅢ，其电势差U=φⅠ−φⅢ。一束由质量为m、电荷量为e的电子形成的电子束从Ⅰ区和Ⅱ区边界上的O点以入射角θ射向Ⅰ区，然后还是在Ⅰ区和Ⅱ区边界上某一P点以出射角θ射出，实现“反射”；电子束从P点以入射角θ射入Ⅱ区，经Ⅱ区“折射”进入Ⅲ区其出射方向与法线夹角为“折射”角。已知电子仅在平面内运动，初速度为v0，不计电子重力，不考虑电子间相互作用以及电子对磁场和电势分布的影响。
（1）若从O点不同角度射向磁场的电子都能实现“反射”，求d的最小值；
（2）若，求“折射率”n（入射角正弦与折射角正弦的比值）；
（3）计算说明该如何调控电场，实现以入射角θ射向Ⅰ区的电子束从P点进入Ⅱ区发生“全反射”（即电子束全部返回Ⅰ区）；
（4）如图2（a）所示，通过凸透镜能够实现对一束平行光的会聚。如图2（b）所示，很多同向平行运动的电子构成一束圆形横截面的电子束。请你展开想象的翅膀，运用电学或磁学等知识，创造设计可行的实验方案，通过对运动电子的控制，实现让电子束会聚如2（b）。用文字或示意图等描述实验过程，注重设计的可行性、科学性和创造性。
北京市第一七一中学2024-2025学年度高三物理
2月月考试卷
第一部分
本部分共14题，每题3分，共42分，单项选择题。
1. 下列关于原子和原子核的说法正确的是（ ）
A. 阴极射线的发现说明原子具有复杂结构
B. 粒子散射实验说明原子核具有复杂结构
C. 天然放射现象的发现说明原子可以再分
D. 衰变现象说明电子是原子核的组成部分
【答案】A
【解析】
【详解】A．阴极射线的发现说明原子具有复杂结构，故A正确；
B．粒子散射实验揭示了原子的核式结构，故B错误；
C．天然放射现象的发现说明原子核可以再分，故C错误；
D．衰变产生的电子是原子核中子转化为质子和电子，电子被释放出来的，原子核中无电子，故D错误。
故选A。
2. 明代学者方以智在《阳燧倒影》中记载，“凡宝石面凸，则光成一条，有数棱则必有面五色”，表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象。如图所示，一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a、b，下列说法正确的是（ ）
A. 若增大入射角i，则b光先消失
B. 在该三棱镜中a光波长小于b光
C. a光能发生偏振现象，b光不能发生
D. 若a、b光分别照射同一光电管都能发生光电效应，则a光的遏止电压低
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】A．当光从光密介质射向光疏介质且入射角大于等于临界角时才会发生全反射，若增大入射角i，在第二折射面上，两束光的入射角较小，不会发生全反射，故光线不会消失，A错误；
B．由图可知，a光的偏折程度较小，折射率n较小，由
可知，在该三棱镜中，a光的传播速度较大，频率较低，波长较长，B错误；
C．光波属于横波，均能发生偏振现象，C错误；
D．由
可知，若a、b光分别照射同一光电管都能发生光电效应，由于a光频率较低，故a光的遏止电压较低，D正确。
故选D。
3. 一定质量的理想气体从状态a开始，经历、、三个过程回到原状态。其图像如图所示，下列说法不正确的是（ ）

A. 处于状态a的气体，内能最小
B. 处于状态c的气体，压强最大
C. 过程是等压变化，气体对外做功
D. 过程是等温变化，气体与外界不进行热交换
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据图像可知
理想气体的内能由温度决定，则处于状态a的气体，内能最小，A正确，不符合题意；
B．根据
由于
，
根据图像，连线经过坐标原点，可知
即处于状态c的气体，压强最大，B正确，不符合题意；
C．根据上述可知，过程是等压变化，由于气体体积增大，则气体对外做功，C正确，不符合题意；
D．根据图像可知，过程是等温变化，体积减小，外界对气体做功，根据
温度不变，内能不变，外界对气体做功，则气体向外释放热量，D错误，符合题意。
故选D。
4. 位于坐标原点的质点从时开始沿y轴振动，形成一列沿x轴传播的简谐波，时的波形如图所示，此时处的质点位于波峰位置。下列说法中正确的是（ ）
A. 波源起振时，向y轴负方向运动
B. 时，处的质点位于波谷
C. 时，处的质点开始沿y轴正方向运动
D. 若波源的振动频率增加，则波长也增加
【答案】C
【解析】
【详解】A．由“同侧法”可知，波源起振时，向y轴正方向运动，A错误；
B．由图像可知
故时，处的质点振动了个周期，位于波峰，B错误；
C．由上述分析可知波速为
故波传到处需要的时间为
所以时，处的质点开始沿y轴正方向运动，C正确；
D．介质不变波速不变，由
可知若波源的振动频率增加，则波长减小，D错误。
故选C。
5. 图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为交流电流表，电阻R大小为5Ω。线圈绕垂直于磁场的水平轴OO'沿逆时针方向匀速转动，从图甲所示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A. 电阻R的热功率为1000W
B. 1s内电流方向改变50次
C. t=0.01s时，线圈平面与磁场方向平行
D. t=0.005s时，穿过线圈的磁通量变化最快
【答案】C
【解析】
【详解】A．电阻R的热功率为
选项A错误；
B．交流电的周期为0.02s，频率为50Hz，在一个周期内电流方向改变2次，则1s内电流方向改变100次，选项B错误；
C．t=0.01s时，线圈中的电流最大，此时线圈平面与磁场方向平行，选项C正确；
D．t=0.005s时，感应电流为零，感应电动势为零，此时穿过线圈的磁通量变化率为零，变化最慢，选项D错误。
故选C。
6. 如图所示，长为L的杆一端固定在过O点的水平转轴上，另一端固定质量为m的小球。杆在电动机的驱动下在竖直平面内旋转，带动小球以角速度做匀速圆周运动，其中A点为最高点，C点为最低点，B、D点与O点等高。已知重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A. 小球在B、D两点受到杆的作用力大于mg
B. 小球在A、C两点受到杆的作用力大小的差值为6mg
C. 小球在B、D两点受到杆的作用力大小等于
D. 小球从A点到B点过程，杆对小球做的功等于
【答案】A
【解析】
【详解】AC．当小球在B、D两点时，杆对小球作用力竖直方向的分力应等于重力，水平方向分力提供向心力，故杆对小球的作用力为
故A正确；C错误；
B．若小球在最高点，杆对小球的作用力为支持力，则在A点
在C点
所以
若小球在最高点，杆对小球的作用力为拉力，则在A点
在C点
所以
故B错误；
D．小球从A点到B点的过程，根据动能定理，可得
解得杆对小球做的功等于
故D错误。
故选A。
7. 让一价氢离子、一价氦离子和二价氦离子的混合物以相同的初动能在同一位置垂直射入水平放置的一对平行板形成的匀强电场，不计离子的重力和离子间的相互作用，离子束从进入到射出该偏转电场的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 偏转电场对每个离子做功相等
B. 偏转电场对每个离子冲量相同
C. 在偏转电场中它们形成两股离子束
D. 在偏转电场中它们形成一股离子束
【答案】C
【解析】
【详解】偏转电场中运动的时间为：，偏转距离为：，
A．偏转电场做功为：，由于一价氦离子和二价氦离子的电荷量不同，所以做功不同，故A错误；
B．偏转电场对每个离子冲量为：，所以转电场对每个离子冲量不相同，故B错误；
CD．由可知，一价氢离子、一价氦离子的轨迹相同，二价氦离子的轨迹与前两者不同，所以在偏转电场中它们形成两股离子束，故C正确，D错误．
8. 如图所示，质量分别为m和2m的A、B两个木块间用轻弹簧相连，放在光滑水平面上，A紧靠竖直墙。用水平力向左推B，将弹簧压缩，推到某位置静止时推力大小为，弹簧的弹性势能为E。在此位置突然撤去推力，下列说法中不正确的是（ ）
A. 撤去推力的瞬间，B的加速度大小为
B. 从撤去推力到A离开竖直墙之前，A、B和弹簧组成的系统动量不守恒，机械能守恒
C. A离开竖直墙后，弹簧的弹性势能最大值为
D. A离开竖直墙后，弹簧的弹性势能最大值为
【答案】D
【解析】
【详解】A．撤去推力的瞬间，B水平方向受到弹簧的弹力大小等于，根据牛顿第二定律可得B的加速度大小为
故A正确，不满足题意要求；
B．A离开竖直墙前，竖直方向两物体的重力与水平面的支持力平衡，合力为零，而墙对A有向右的弹力，系统水平方向的合外力不为零，动量不守恒。这个过程中，只有弹簧的弹力对B做功，A、B和弹簧组成的系统机械能守恒，故B正确，不满足题意要求；
CD．当弹簧恢复原长时，A开始离开竖直墙，系统水平方向不受外力，竖直方向外力平衡，则系统的动量守恒，只有弹簧的弹力做功，机械能也守恒。当两物体速度相同时，弹簧伸长最长或压缩最短，弹性势能最大，设两物体相同速度为v，A离开墙时，B的速度为，根据动量守恒和机械能守恒得，
又因为在A离开竖墙之前，弹簧弹性势能全部转化为B的动能，则有
联立解得A离开竖直墙后，弹簧的弹性势能最大值为
故C正确，不满足题意要求；D错误，满足题意要求。
故选D。
9. 回旋加速器的结构原理如图：两个相距很近，半径为的D形金属盒与交变电源的两极连接，其中心处有一粒子源，不断发射质量为m，带电量为的粒子，各粒子初速度为0。粒子通过两盒间窄缝时会得到加速，加速电压恒为。两盒放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，磁感应强度为。粒子在磁场中做圆周运动，通过两盒间的窄缝时反复被加速，直到达到D形盒边缘时，通过特殊装置被引出。若粒子在加速器出口时形成强度为的电流，若以下结论正确的是（ ）
A. 该回旋加速器需要连接频率为的交流电源
B. 粒子能够获得的最大速度为，与磁场无关
C. 粒子能够获得的最大速度为，与加速电压无关
D. 该回旋加速器的功率为
【答案】C
【解析】
【详解】A．粒子在磁场中做匀速圆周运动，则有，
解得
回旋加速器正常工作时，交流电的频率需要等于粒子做匀速圆周运动的频率，则有
故A错误；
BC．粒子飞出时的最大轨道半径等于金属盒的半径R，则有
解得
可知，粒子能够获得的最大速度与磁场有关，与加速电压无关，故B错误，C正确；
D．粒子在加速器出口时形成强度为的电流，令在极短时间内从加速器出口逸出的粒子数目为n，根据电流的定义式有
结合上述，该回旋加速器的功率为
解得
故D错误。
故选C。
10. 硅光电池具有低碳环保的优点，如图所示，图线a是该电池在某光照强度下路端电压U和电流I的关系图像，图线b是某电阻R的U-I图像。在该光照强度下将它们组成闭合回路，则硅光电池的（ ）
A. 电动势为5VB. 内阻为5.5Ω
C. 输出功率为0.72WD. 效率为50%
【答案】B
【解析】
【详解】A．由图可知，硅光电池的电动势为3.6V，故A错误；
B．根据闭合电路欧姆定律可得
故B正确；
C．由题意可知P=UI输出功率为a、b两条图线交点之积，由P=UI可得
P=UI=2.5V×0.2A=0.5W
故C错误；
D．由题意可知，硅光电池的总功率为
由上述分析可知，电池的效率为
故D错误。
故选B。
11. 老虎车是一种搬运工具，如图所示，车的平面与挡板垂直。某次运货时货物与车保持相对静止并水平向右做加速运动，车平面与水平地面的夹角为，重力加速度为g。不考虑货物与车平面及与挡板之间的摩擦，下列说法正确的是（ ）
A. 当老虎车的加速度为时，车平面对货物的支持力为0
B. 当挡板对货物作用力为0时，老虎车的加速度为
C. 当加速度不断增大时，货物会沿车平面向上滑
D. 当老虎车突然刹车时，货物只会沿车平面滑动，不会离开车平面
【答案】C
【解析】
【详解】A．运货时货物与车保持相对静止并水平向右做加速运动，设平面对货物的支持力为，挡板对货物的弹力为，对货物由牛顿第二定律有
当老虎车的加速度为时，有
可知车平面对货物的支持力不为0，故A错误；
B．当挡板对货物作用力为0时，货物只受重力和车平面的支持力，由牛顿第二定律可得
解得老虎车的加速度为
故B错误；
C．对货物由牛顿第二定律有
可知当加速度不断增大时，平面对货物的支持力增大，挡板对货物的弹力减小，当车的加速度增大到时，挡板对货物作用力为0，平板车加速度再增大货物将会沿车平面向上滑，故C正确；
D．当老虎车突然刹车时，老虎车减速，但货物由于惯性会保持原来的运动状态，货物会离开车平面，故D错误。
故选C。
12. 如图所示，一单匝粗细均匀的正方形导体线框abcd和直角坐标系xOy（x轴水平，y轴竖直）均处于竖直平面内，线框边长为L。空间内存在垂直于纸面向里的磁场，磁感应强度在x方向均匀分布，y方向上满足。初始时，线框的a点与坐标原点O重合，ab边与x轴重合。现给线框一个沿着x轴正方向的速度，线框在运动过程中始终处于xOy平面内，其ab边与x轴始终保持平行，空气阻力不计。则（ ）
A. 下落过程中线框中有顺时针方向的感应电流
B. 开始时线框中产生的电动势为
C. 开始时线框中产生的电动势为kL2
D. 若线框匝数增大为n匝，则竖直方向最终速度不变
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据楞次定律，则下落过程中穿过线圈的磁通量向里增加，则线框中有逆时针方向的感应电流，故A错误；
BC．开始时线框中磁通量变化率为0，产生的电动势为0，故BC错误；
D．线框在磁场中斜向下运动时产生逆时针方向的感应电流，线框的两竖直受安培力等大反向，则水平方向受力为零做匀速直线运动；水平下边受安培力竖直向上，水平上边受安培力竖直向下，但因下边受安培力大于上边，可知竖直方向上受向上的安培力，当线框受到该安培力等于重力时，达到最终速度，若线框匝数增大为n匝，线框的质量变为nmg，电阻变为nR，则
其中
解得
故D正确。
故选D。
13. 空间内有一与纸面平行的匀强电场，为研究该电场，在纸面内建立直角坐标系。规定坐标原点的电势为0，测得x轴和y轴上各点的电势如图1、2所示。下列说法正确的是（ ）
A. 电场强度的大小为160V/m
B. 电场强度的方向与x轴负方向夹角的正切值为
C. 点（10cm,10cm）处的电势为20V
D. 纸面内距离坐标原点10cm的各点电势最高为20V
【答案】BD
【解析】
【详解】A．由图像斜率可知电场在x 轴和y 轴上的分电场分别为
V/m=160V/m
V/m=120V/m
则电场大小为
200V/m
故A错误；
B．电场强度的方向与x 轴负方向夹角的正切值为
故B正确；
C．规定坐标原点的电势为0，点（10cm，10cm）处的电势为
V=28V
故C错误；
D．纸面内距离坐标原点10cm的各点电势最高为
V=20V
故D正确；
故选BD。
14. 核聚变过程可以释放大量能量。一种典型的聚变反应就是四个氢原子核（质子）结合成一个氦原子核，大约释放28MeV的能量。太阳内部就时刻发生着核聚变。如果想实现人工核聚变，困难在于原子核都带正电，互相排斥，一般情况下不能相互靠近而发生结合，只有在温度达到极高温度时，原子核的热运动速度非常大，才能冲破库仑斥力的壁垒，碰撞到一起发生结合，这叫热核反应。根据统计物理学，绝对温度为T时，粒子的平均动能，其中，叫做玻尔兹曼常量。理论计算表明，当质子的平均动能达到约时，热运动的质子容易发生结合而发生聚变反应。不考虑量子效应及相对论效应，根据以上信息结合经典理论，判断下列说法中正确的是（ ）
A 目前核电站利用核聚变反应
B. 将氦核的核子全部分开，大约需要28MeV的能量，氦核的比结合能约为14MeV
C. 若两个质子以相同初动能E0相向运动正碰而恰好结合，则一个质子从远处以初动能2E0与另一个静止的质子发生正碰，也能恰好结合
D. 由以上信息可以估算出发生热核反应时的温度约为量级
【答案】D
【解析】
【详解】A．目前核电站利用核裂变反应。故A错误；
B．四个氢原子核（质子）结合成一个氦原子核，大约释放28MeV的能量，反之将氦核的核子全部分开，大约需要28MeV的能量，氦核的比结合能约为
故B错误；
C．若两个质子以相同初动能E0相向运动正碰而恰好结合，由动量和能量守恒可知，质子结合能为2E0。则一个质子从远处以初动能2E0与另一个静止的质子发生正碰，假如结合在一起，由动量和能量守恒可知
，
质子结合能为E0小于2E0。则它们不能结合。故C错误；
D．由题意有
解得
故D正确。
故选D
第二部分
本部分共6题，共58分。
15. 物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。
（1）用图甲所示的装置探究气体的等温变化规律。
下列哪些操作是必需的___________。
A 调节空气柱长度时柱塞应缓慢地向下压或向上拉
B. 测量空气柱的直径
C. 读取压力表示数
D. 读取空气柱的长度
（2）“探究影响感应电流方向的因素”的实验示意图如图乙所示：灵敏电流计和线圈组成闭合回路，通过“插入”“拔出”条形磁铁，使线圈中产生感应电流。记录实验过程中的相关信息，分析得出楞次定律。下列说法正确的是（ ）
A. 实验时必须保持磁铁运动的速率不变
B. 该实验需要知道线圈的绕向
C. 该实验需要记录磁铁的运动方向
D. 该实验需要判断电流计指针偏转方向与通入电流方向的关系
（3）在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上，如图1所示。双缝间距为，毛玻璃光屏与双缝间的距离为。从目镜中看到的干涉图样如图2所示，若A、B两条亮纹中央间距为，则所测光的波长为________。（用所给物理量的字母表示）。使分划板的中心刻线对齐亮条纹的中心，此时游标尺上的示数情况如图3所示，其读数为___________mm。
【答案】（1）ACD （2）BCD
（3） ①. ②. 9.20
【解析】
【小问1详解】
A．探究气体的等温变化规律时，缓慢移动柱塞是为了避免气体温度因快速压缩或膨胀而发生变化，确保实验满足等温条件，故A正确；
B．封闭气体的体积等于空气柱长度与空气柱横截面积的乘积，根据，可知在验证等式两边可以约掉S，所以不需要测量空气柱的直径，故B错误；
C．实验中需记录封闭气体压强值（通过压力表或传感器读取），用于分析压强与体积的关系，故C正确；
D．空气柱长度与注射器横截面积的乘积即为气体体积，需通过刻度测量长度来计算体积。故D正确。
故选ACD。
【小问2详解】
“探究影响感应电流方向的因素”的实验中，实验的核心是通过磁场方向、磁通量变化趋势和电流方向的关系验证楞次定律，因此需明确线圈绕向、磁铁运动方向及电流计偏转特性。
A．实验只需观察磁通量变化的趋势（增加或减少），而无需控制磁铁运动的速率。感应电流方向仅与磁通量变化的趋势有关，速率仅影响电流大小，故A错误；
B．线圈的绕向直接影响感应电流方向与磁场方向的关系。实验中需明确绕向，才能结合电流计指针偏转方向判断感应电流的磁场方向，故B正确；
C．必须记录磁铁是“插入”还是“拔出”线圈，以区分磁通量是增加还是减少。这是分析感应电流方向与磁通量变化关系的关键步骤，故C正确；
D．实验前需用一节干电池确定电流方向与电流计指针偏转方向的对应关系（如左进左偏或右进右偏），这是后续分析感应电流方向的基础，故D正确。
故选BCD。
【小问3详解】
[1]从目镜中看到的干涉图样如图2所示，若A、B两条亮纹中央间距为，根据，则所测光的波长为
[2]此时游标尺上的示数情况如图3所示，其读数为
16. 利用图a所示电路，测量多用电表内电源的电动势E和电阻“×10”挡内部电路的总电阻R内。使用的器材有：多用电表，毫安表（量程10mA），电阻箱，导线若干。
回答下列问题：
(1)将多用电表挡位调到电阻“×10”挡，红表笔和黑表笔短接，调零；
(2)将电阻箱阻值调到最大，再将图a中多用电表的红表笔和_____（填“1”或“2”）端相连，黑表笔连接另一端。
(3)调节电阻箱，记下多组毫安表的示数I和电阻箱相应的阻值R；某次测量时电阻箱的读数如图b所示，则该读数为_________；
(4)甲同学根据，得到关于的表达式，以为纵坐标，R为横坐标，作图线，如图c所示；由图得E=______V，R内=______。（结果均保留三位有效数字）
(5)该多用电表的表盘如图d所示，其欧姆刻度线中央刻度值标为“15”，据此判断电阻“×10”挡内部电路的总电阻为______Ω，甲同学的测量值R内与此结果偏差较大的原因是_________________。
【答案】 ①. 1 ②. 23.2 ③. 1.43 ④. 200 ⑤. 150 ⑥. 甲同学没有考虑毫安表内阻的影响
【解析】
【详解】(2)[1]欧姆表中电流从红表笔流入电表，从黑表笔流出电表；电流从电流表正接线柱流入，故红表笔接触1，黑表笔接2；
(3)[2]由图可知，电阻箱读数为
(4)[3][4]由变形得
由图像可得
解得
截距为
得
(5)[5]由图可知，此欧姆表的中值电阻为
则电阻“×10”挡内部电路总电阻为
[6]由甲同学处理方法可知，由于没有考虑毫安表的内阻，如果考虑毫安表的内阻则有
由此可知，甲同学的测量值R内与此结果偏差较大的原因是没有考虑毫安表的内阻
17. 如图所示，质量的篮球从离地高度处由静止释放，与地面发生第一次碰撞后反弹，达到最高点时离地高度，篮球与地面发生作用的时间。篮球反弹至最高点后，运动员通过竖直向下拍击篮球对其做功，使篮球与地面发生第二次碰撞，碰后恰能反弹至离地高度处。若篮球两次与地面碰撞损失的机械能相同，重力加速度，不计空气阻力。求：
（1）篮球第一次与地面碰撞的过程中，损失的机械能；
（2）篮球第一次与地面碰撞的过程中，受到地面的平均作用力的大小F；
（3）运动员拍击篮球的过程，对篮球做的功W。
【答案】（1）2.1J；（2）48N；（3）4.2J
【解析】
【详解】（1）篮球第一次与地面碰撞的过程损失的机械能
（2）篮球第一次与地面碰撞前的速度大小为，碰撞后离地瞬间速度的大小为
篮球下落过程有
则
篮球上升过程有
则
篮球与地面碰撞过程，以竖直向下为正方向，根据动量定理有
则
（3）运动员拍球的过程中对篮球做功
18. 1610年，伽利略用他制作的望远镜发现了木星的四颗主要卫星。根据观察，他将其中一颗卫星的运动视为一个振幅为、周期为的简谐运动，并据此推测，他观察到的卫星振动是卫星圆运动在某方向上的投影。如图所示，是伽利略推测的卫星运动的示意图，在平面内，质量为的卫星绕坐标原点做匀速圆周运动。已知引力常量为，不考虑各卫星之间的相互作用。
（1）若认为木星位于坐标原点，根据伽利略的观察和推测结果：
①求木星的质量。
②物体做简谐运动时，回复力应该满足。请据此证明：卫星绕木星做匀速圆周运动在轴上的投影是简谐运动。
（2）若将木星与卫星视为双星系统，彼此围绕其连线上的某一点做匀速圆周运动，计算出的木星质量为。请分析比较（1）②中得出的质量与的大小关系。
【答案】（1）①②见解析
（2）
【解析】
【小问1详解】
①卫星P做圆周运动的向心力大小F的表达式
根据万有引力提供向心力则有
解得木星的质量
②如图
取向右为正方向
故卫星绕木星做匀速圆周运动在轴上的投影是简谐运动。
【小问2详解】
对卫星P，则有
得
由于
综合以上可知。
19. 霍尔推进器某局部区域可抽象成如图所示的模型。Oxy平面内存在竖直向下的匀强电场和垂直坐标平面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。质量为m、电荷量为e的电子从O点沿x轴正方向水平入射。入射速度为v0时，电子沿x轴做直线运动；入射速度小于v0时，电子的运动轨迹如图中的虚线所示，且在最高点与在最低点所受的合力大小相等。不计重力及电子间相互作用。
（1）求电场强度的大小E；
（2）若电子入射速度为，求运动到速度为时位置的纵坐标y1；
（3）若电子入射速度在0 < v < v0范围内均匀分布，求能到达纵坐标位置的电子数N占总电子数N0的百分比。

【答案】（1）v0B；（2）；（3）90%
【解析】
【详解】（1）由题知，入射速度为v0时，电子沿x轴做直线运动则有
Ee = ev0B
解得
E = v0B
（2）电子在竖直向下的匀强电场和垂直坐标平面向里的匀强磁场的复合场中，由于洛伦兹力不做功，且由于电子入射速度为，则电子受到的电场力大于洛伦兹力，则电子向上偏转，根据动能定理有
解得
（3）若电子以v入射时，设电子能达到的最高点位置的纵坐标为y，则根据动能定理有
由于电子在最高点与在最低点所受的合力大小相等，则在最高点有
F合 = evmB－eE
在最低点有
F合 = eE－evB
联立有

要让电子达纵坐标位置，即
y ≥ y2
解得
则若电子入射速度在0 < v < v0范围内均匀分布，能到达纵坐标位置的电子数N占总电子数N0的90%。
20. 类似光学中的反射和折射现象，用磁场或电场调控也能实现带电粒子束的“反射”和“折射”。如图1所示，在竖直平面内有三个平行区域Ⅰ区、Ⅱ区和Ⅲ区；Ⅰ区宽度为d，存在感应强度大小为B，方向垂直平面向里的匀强磁场，Ⅱ区的宽度足够小。Ⅰ区和Ⅲ区各自电势处处相等，分别为φⅠ和φⅢ，其电势差U=φⅠ−φⅢ。一束由质量为m、电荷量为e的电子形成的电子束从Ⅰ区和Ⅱ区边界上的O点以入射角θ射向Ⅰ区，然后还是在Ⅰ区和Ⅱ区边界上某一P点以出射角θ射出，实现“反射”；电子束从P点以入射角θ射入Ⅱ区，经Ⅱ区“折射”进入Ⅲ区其出射方向与法线夹角为“折射”角。已知电子仅在平面内运动，初速度为v0，不计电子重力，不考虑电子间相互作用以及电子对磁场和电势分布的影响。
（1）若从O点不同角度射向磁场的电子都能实现“反射”，求d的最小值；
（2）若，求“折射率”n（入射角正弦与折射角正弦的比值）；
（3）计算说明该如何调控电场，实现以入射角θ射向Ⅰ区的电子束从P点进入Ⅱ区发生“全反射”（即电子束全部返回Ⅰ区）；
（4）如图2（a）所示，通过凸透镜能够实现对一束平行光的会聚。如图2（b）所示，很多同向平行运动的电子构成一束圆形横截面的电子束。请你展开想象的翅膀，运用电学或磁学等知识，创造设计可行的实验方案，通过对运动电子的控制，实现让电子束会聚如2（b）。用文字或示意图等描述实验过程，注重设计的可行性、科学性和创造性。
【答案】（1）
（2）
（3）
（4）见解析
【解析】
【小问1详解】
根据题意可知粒子从右侧射出，临界情况为
根据牛顿第二定律
联立解得
【小问2详解】
根据动能定理
解得
设折射角为θ1，水平方向为x方向，竖直方向为y方向，x方向速度不变，有
联立解得
【小问3详解】
全反射的临界情况：到达Ⅲ区的时候y方向速度为零，即
解得
即应满足
【小问4详解】
电子束会聚（如2（b））：两个电势不等的同轴圆筒就构成一个最简单的静电装置，原理图如图所示
静电场方向由正极指向负极，静电场的等势面如图中的虚线所示。当电子束沿中心轴射入时，电子的运动轨迹为等势面的法线方向，使平行入射的电子束汇聚于中心光轴上。