2027届江苏省无锡市高考压轴卷物理试卷（含答案解析）

这是一份2027届江苏省无锡市高考压轴卷物理试卷（含答案解析），共61页。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24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。
1、如图是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能Ek，与入射光频率v的关系图象。由图象可知错误的是（ ）
A．该金属的逸出功等于hv0
B．该金属的逸出功等于E
C．入射光的频率为时，产生的光电子的最大初动能为
D．入射光的频率为2v0时，产生的光电子的最大初动能为E
2、a、b两个物体在同一时间、从同一地点开始，沿同一条直线运动，v-t图象如图所示，a、b两物体运动图线均为正弦(余弦)曲线的一部分。在0～6s时间内，关于两物体的运动，下列说法正确的是（ ）
A．b物体的加速度先增加后减小
B．a物体的位移大于b物体的位移
C．2s末a物体的加速度大于b物体的加速度
D．3s末a、b两物体之间的距离最大
3、2020年全国第十四届冬季运动会在呼伦贝尔市举行。为此全市都在开展丰富多彩的冰上运动。如图所示，在游乐场的滑冰道上有甲、乙两同学坐在冰车上进行游戏。当甲从倾角为θ的光滑冰道顶端A由静止开始自由下滑时，在斜面底部B处的乙通过冰钎作用于冰面，从静止开始沿光滑的水平冰道向右做匀加速直线运动。已知甲、乙和冰车均可视为质点，甲通过斜面与水平面的交接处（B处）时，速度的方向改变、大小不变，且最终甲刚好能追上乙，则（ ）
A．到甲刚好追上乙时，甲在水平面上和斜面上的滑行时间一定不相等
B．到甲刚好追上乙时，甲在水平面上和斜面上的滑行时间一定相等
C．甲在斜面上的加速度一定小于乙的加速度
D．无法求出甲从过B点至追上乙行进的距离与AB距离之比
4、如图所示，半径为R的圆环竖直放置，长度为R的不可伸长轻细绳OA、OB，一端固定在圆环上，另一端在圆心O处连接并悬挂一质量为m的重物，初始时OA绳处于水平状态。把圆环沿地面向右缓慢转动，直到OA绳处于竖直状态，在这个过程中
A．OA绳的拉力逐渐增大
B．OA绳的拉力先增大后减小
C．OB绳的拉力先增大后减小
D．OB绳的拉力先减小后增大
5、一小物块从倾角为α=30°的足够长的斜面底端以初速度v0=10m/s沿斜面向上运动(如图所示)，已知物块与斜面间的摩擦因数μ=，g取10m/s2，则物块在运动时间t=1.5s时离斜面底端的距离为
A．3.75mB．5mC．6.25mD．15m
6、下列说法正确的是（ ）
A．一束光照射到某种金属表面上不能发生光电效应，如果增加光照强度，则有可能发生光电效应
B．β射线的本质是电子流，所以β衰变是核外的一个电子脱离原子而形成的
C．由玻尔理论可知一群处于能级的氢原子向较低能级跃迁时可以辐射3种不同频率的光子
D．放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态有关
二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
7、如图所示，半径为R的光滑圆环固定在竖直平面内，AB、CD是圆环相互垂直的两条直径，C、D两点与圆心O等高。一个质量为m的光滑小球套在圆环上，一根轻质弹簧一端连在小球上，另一端固定在P点，P点在圆心O的正下方处.小球从最高点A由静止开始沿逆时针方向下滑，已知弹簧的原长为R，弹簧始终处于弹性限度内，重力加速度为g。下列说法正确的有（ ）
A．小球运动到B点时的速度大小为
B．弹簧长度等于R时，小球的机械能最大
C．小球运动到B点时重力的功率为
D．小球在A、B两点时对圆环的压力差为4mg
8、如图甲所示，、为两个相同的环形线圈，共轴并靠近放置。线圈中通有如图乙所示的交变电流，则以下说法正确的是（ ）
A．时刻，两线圈间作用力为零
B．时刻，两线圈间吸力最大
C．在到时间内，、两线圈相吸
D．在到时间内，、两线圈相斥
9、如图甲所示，将一个小球从某处水平抛出，经过一段时间后恰好平行斜面沿着斜面向下滑行，从抛出后起一段时间内小球的动能随时间平方（EK—t2）图象如图乙所示，横坐标在02.5之间图线为直线，此外为曲线，重力加速度为g，则根据图乙信息，可以求得（ ）
A．小球的初速度B．小球的质量
C．小球在斜面上滑行的时间D．斜面的倾角
10、质量为m的小球穿在光滑细杆MN上，并可沿细杆滑动。已知细杆与水平面夹角30°，细杆长度为2L，P为细杆中点。小球连接轻弹簧，弹簧水平放置，弹簧右端固定于竖直平面的O点。此时弹簧恰好处于原长，原长为，劲度系数为。将小球从M点由静止释放，小球会经过P点，并能够到达N点。下列说法正确的是（）
A．小球运动至P点时受到细杆弹力为
B．小球运动到P点处时的加速度为
C．小球运动至N点时的速度
D．小球运动至N点时弹簧的弹性势能为mgL
三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。
11．（6分）在“探究求合力的方法”实验中，所用器材有：方木板一块，白纸，量程为5N的弹簧测力计两个，橡皮条（带两个较长的细绳套），刻度尺，图钉（若干个）。

(1)具体操作前，同学们提出了如下关于实验操作的建议，其中正确的是____。
A．橡皮条弹性要好，拉结点到达某一位置O时，拉力要适当大些
B．再次进行验证时，结点O的位置必须保持相同
C．使用测力计时，施力方向应沿测力计轴线；读数时视线应正对测力计刻度
D．拉橡皮条的细线要稍长一些，标记同一细绳方向的两点距离要远一些
(2)实验小组用图甲装置得到了如图乙所示的两个分力F1、F2及合力F的图示。 关于合力与分力的关系，某同学认为用虚线连接F1和F的末端A、C，则AOC如图丙构成一个三角形，若满足____，则说明合力与分力之间的关系满足平行四边形定则。
12．（12分）某同学用长木板、小车、光电门等装置做探究加速度与质量关系的实验。装置如图所示。
(1)实验前先用游标卡尺测出安装在小车上遮光条的宽度d。
(2)按图示安装好装置，将长木板没有定滑轮的一端适当垫高，小车_______________(填“连接”或“不连接)砝码盘，轻推小车，如果计时器记录小车通过光电门的时间t1、t2满足t1________t2(填“大于”“小于”或“等于”），则摩擦力得到了平衡。
(3)保证砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量，调节好装置后，将小车由静止释放，读出遮光条通过光电门A、B的时间分别为t1、t2，测出两光电门间的距离为L，则小车的加速度a=_________________(用已知或测出的物理量字母表示）。
(4)保持两个光电门间的距离、砝码和砝码盘的总质量均不变，改变小车的质量M重复实验多次，测出多组加速度a的值，及对应的小车质量M，作出a-1/M图象。若图象为一条过原点的倾斜直线，则得出的结论_______________________________________________ 。
四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
13．（10分）如图所示，轴、y轴和直线将x=L平面划分成多个区域。其中I区域内存在竖直向下的电场，II区域存在垂直于纸面向里的匀强磁场，III区域存在垂直于纸面向外的匀强磁场，II、III区域的磁感应强度大小相同。质量为m、电量为q的粒子从P点（－L，y）以垂直于电场方向、大小为v0的速度出发，先后经O点（0，0）、M点（L，0）到达N点（L，－L），N点位于磁场分界线处。已知粒子到达O点时速度方向偏转了，不计粒子的重力，回答下面问题。
(1)求带电粒子在电场运动过程中电场力的冲量；
(2)若粒子从P点出发依次通过O点、M点并于M点第一次射出磁场分界线后到达N点，则粒子运动的时间为多少？
(3)粒子到达N点时在磁场中运动的路程为多少？
14．（16分）如图所示，在xOy平面内，MN与y轴平行，间距为d，其间有沿x轴负方向的匀强电场E。y轴左侧有宽为L的垂直纸面向外的匀强磁场，MN右侧空间存在范围足够宽、垂直纸面的匀强磁场（图中未标出）。质量为m、带电量为+q的粒子从P（d，0）沿x轴负方向以大小为v0的初速度射入匀强电场。粒子到达O点后，经过一段时间还能再次回到O点。已知电场强度E=，粒子重力不计。
(1)求粒子到O点的速度大小；
(2)求y轴左侧磁场区域磁感应强度B1的大小应满足什么条件？
(3)若满足(2)的条件，求MN右侧磁场的磁感应强度B2和y轴左侧磁场区域磁感应强度B1的大小关系。
15．（12分）如图所示，电阻不计的光滑金属导轨由弯轨AB，FG和直窄轨BC，GH以及直宽轨DE、IJ组合而成，AB、FG段均为竖直的圆弧，半径相等，分别在B，G两点与窄轨BC、GH相切，窄轨和宽轨均处于同一水平面内，BC、GH等长且与DE，IJ均相互平行，CD，HI等长，共线，且均与BC垂直。窄轨和宽轨之间均有竖直向上的磁感强度为B的匀强磁场，窄轨间距为，宽轨间距为L。由同种材料制成的相同金属直棒a，b始终与导轨垂直且接触良好，两棒的长度均为L，质量均为m，电阻均为R。初始时b棒静止于导轨BC段某位置，a棒由距水平面高h处自由释放。已知b棒刚到达C位置时的速度为a棒刚到达B位置时的，重力加速度为g，求：
（1）a棒刚进入水平轨道时，b棒加速度ab的大小；
（2）b棒在BC段运动过程中，a棒产生的焦耳热Qa；
（3）若a棒到达宽轨前已做匀速运动，其速度为a棒刚到达B位置时的，则b棒从刚滑上宽轨到第一次达到匀速的过程中产生的焦耳热Qb。
参考答案
一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24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。
1、C
【解析】
ABD．根据光电效应方程有
Ekm=hν－W0
其中W0为金属的逸出功，其中
W0=hν0
所以有
Ekm=hν－hν0
由此结合图象可知，该金属的逸出功为E或者W0=hν0，当入射光的频率为2ν0时，代入方程可知产生的光电子的最大初动能为E，故ABD正确；
C．入射光的频率时，小于极限频率，不能发生光电效应，故C错误。
此题选择错误的，故选C。
2、C
【解析】
A．b的斜率先减小后增大，固b的加速度先减小后增大；A错误。
B．由图可知曲线a在 0~6 秒内与时间轴所围上下面积之和小于曲线b与时间轴所围上下面积之和，固曲线a位移小于曲线b位移；B错误。
C．2s末曲线a的斜率大于曲线b的斜率，故两秒末曲线a的加速度大于曲线b的加速度；C正确。
D．6s末曲线ab所围面积之差最大，故6s末ab两物体之间距离最大；D错误。
故选C。
v-t图像基本知识点。如斜率代表加速度，斜率的绝对值代表加速度大小，斜率的正负代表加速度方向，与时间轴所围面积代表位移。
3、B
【解析】
AB．设甲到达B的时间为t1，追上B的时间为t2，水平面都是光滑的，A到达水平面后做匀速直线运动，设甲的速度为v，则甲在水平面上的位移
①
乙做匀加速直线运动，被甲追上时的速度也是v，乙的位移
②
联立①②可得
可知到甲刚好追上乙时，甲在水平面上和斜面上的滑行时间一定相等，故A错误，B正确；
C．由以上的分析可知，甲的速度达到v用的时间少，所以甲在斜面上的加速度一定大于乙的加速度，故C错误；
D．AB之间的距离
所以甲从过B点至追上乙行进的距离与AB距离之比为2，故D错误。
故选B。
4、B
【解析】
以重物为研究对象，重物受到重力、OA绳的拉力、OB绳的拉力三个力平衡，构成矢量三角形，置于几何圆中如图：
在转动的过程中，OA绳的拉力先增大，转过直径后开始减小，OB绳的拉力开始处于直径上，转动后一直减小，B正确，ACD错误。
故选B。
5、B
【解析】
小物块沿斜面向上运动时加速度大小为：

物块运动到最高点时间：

由于，小物块运动到最高点速度为0时即停止，故此时小物块离斜面底端距离为
，故B正确。
故选：B。
6、C
【解析】
A．能否发生光电效应与光的强度无关，一束光照射到某种金属表面上不能发生光电效应，如果增加光照的强度，也不能发生光电效应，A选项错误；
B．β射线的本质是电子流，β衰变是核内的某个中子转化为质子时放出的电子，B选项错误；
C．由玻尔理论可知一群处于能级的氢原子向较低能级跃迁时可以辐射种频率的光子，C选项正确；
D．放射性元素的半衰期只与元素自身结构有关，与其它因素无关，所以D选项错误。
故选C。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
7、BD
【解析】
A．小球在A点和B点时，弹簧的形变量相同，则弹性势能的变化量为零，根据能量守恒得
解得
故A错误；
B．除重力以外其它力做功等于机械能的增量，当弹簧长度等于R时，弹簧弹力做功最多，则小球的机械能最大，故B正确；
C．小球运动到B点时，重力的方向与速度方向垂直，则重力的功率为零，故C错误；
D．在A点，有
在B点，根据牛顿第二定律得
解得
可知小球在A、B两点对圆环的压力差为4mg，故D正确。
故选BD。
8、ACD
【解析】
A．时刻，A线圈中电流变化率为零，B线圈中感应电流为零，所以两线圈间的作用力为零，故A正确；
B．时刻A线圈中电流为零，所以两线圈间的作用力为零，故B错误；
C．在到时间内，A线圈中电流在减小，B线圈中磁通量在减小，根据楞次定律，AB两线圈相吸，故C正确；
D．在到时间内，A线圈中电流在增大，B线圈中磁通量在增大，根据楞次定律，AB两线圈排斥，故D正确。
故选ACD。
9、ABD
【解析】
AB.小球做平抛运动的过程，根据机械能守恒定律得：
Ek=mgh+
由平抛运动的规律有
h=
联立得
Ek=+
图象在02.5之间是直线，由图可求得直线的斜率k，由数学知识可得，g已知，则能求出小球的质量m；由图知 t2=0时，Ek=5J，由Ek=，可求得小球的初速度v0，故AB正确；
CD.小球刚落在斜面上时速度与斜面平行，设斜面的倾角为α，则有
tanα=
由题图知，t2=2.5，可以求得t，小球的初速度v0也可求得，从而能求出斜面的倾角α；根据小球在斜面的运动情况，不能求出小球在斜面上滑行的时间，故C错误，D正确。
故选ABD。
10、AC
【解析】
AB．小球运动至P点时，根据几何关系可得OP之间的距离为：
则弹簧的弹力大小为：
对小球受力分析，可知受重力、弹簧的弹力和轻杆的弹作用，如图所示：
在垂直斜面方向上，根据平衡条件有：
解得：
在沿斜面方向上，根据牛顿第二定律有：
解得：，A正确，B错误；
CD．根据几何关系，可知
ON=OM=
故小球从M点运动至N点，弹性势能变化量为零，所以在N点的弹性势能为零，则整个过程小球减小的重力势能全部转化为小球的动能，根据机械能守恒有：
解得：，C正确，D错误。
故选AC。
三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。
11、ACD AC与表示分力F2的OB长度相等，方向平行
【解析】
（1）[1]A．合力与分力的关系为等效替代的关系，效果是相同的，所以在同一次实验时，需要让两个力拉橡皮条和一个力拉橡皮条产生的作用效果相同，则必定结点O的位置要相同，同时拉力的大小要适当大一些，可以有效减小误差。故A正确。
B．在重复实验再次进行验证时，结点O的位置可以与前一次不同。故B错误。
C．使用测力计时，施力方向应沿测力计轴线，可以减小因摩擦产生的误差。读数时视线应正对测力计刻度，可以减小偶然误差。故C正确。
D．拉橡皮条的细线要长一些，标记用一细绳方向的两点要远一些，可以减小方向误差，故D正确。
故选ACD。
（2）[2]根据平行四边形定则可知若AC与表示分力F2的OB长度相等，方向平行，则说明合力与分力之间的关系满足平行四边形定则。
12、不连接 等于 在砝码和砝码盘总质量不变时，即小车所受拉力不变时，小车的加速度与拉力成反比
【解析】
(2)[1][2] 平衡摩擦力的方法是用重力沿斜面向下的分力来抵消摩擦力的作用，具体做法是：将小车轻放（静止）在长木板上，挂好纸带（纸带和打点计时器的限位孔之间有摩擦力）、不连接砝码盘，将长木板靠近打点计时器的一端适当垫高，形成斜面，轻推小车，使小车做匀速运动即可，此时小车通过光电门的时间t1、t2满足t1等于t2。
(3)[3] 遮光条经过光电门A时的速度表达式
经过光电门B时的速度表达式
所以
(4)[4] 由牛顿第二定律可知，
保持两个光电门间的距离、砝码和砝码盘的总质量均不变，改变小车的质量M重复实验多次，是一条过原点的直线，说明在砝码和砝码盘总质量不变时，即小车所受拉力不变时，小车的加速度与拉力成反比。
四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
13、 (1)，方向竖直向下；(2)；(3)当粒子到达M处时，为奇数次通过磁场边界，路程为πL；当粒子到达M处时，为偶数次通过磁场边界，路程为
【解析】
(1)粒子在电场中做类平抛运动，粒子到达O点时速度方向偏转了，分解速度得
取竖直向下方向为正方向，根据动量定理，电场力的冲量
得
方向竖直向下。
(2)设粒子在电场中运动的时间为，水平方向上做匀速直线运动，则
粒子在磁场中运动速度为
粒子运动轨迹如图甲所示：
由几何关系知
两段轨迹半径相等，圆心角之和为2π，粒子运动的时间为一个周期
所以
(3)对图甲粒子做圆周运动的路程为圆周长
粒子运动轨迹还可以如图乙：
粒子做圆周运动的半径为
路程为
当粒子到达M处时是第三次通过磁场边界，粒子做圆周运动的半径为
路程为
当粒子到达M处时是第四次通过磁场边界，粒子做圆周运动的半径为
路程为
依次类推，当粒子到达M处时，为奇数次通过磁场边界，路程为πL；当粒子到达M处时，为偶数次通过磁场边界，路程为。
14、（1）；（2）；（3），n=l，2，3……
【解析】
(1)粒子，从P点到O点，由动能定理得
可得粒子到
(2)洛伦兹力提供向心力
粒子要再次回到O点，则粒子不能从y轴左侧的磁场射出，需要返回磁场，经过电场和MN右侧的磁场的作用，再次返回到O点，故要求：
故要求
(3)粒子通过电场回到MN右侧磁场时速度为。设粒子在右侧磁场中轨道半径为R，要使其能够回到原点，粒子在右侧磁场中应向下偏转，且偏转半径R≥r。
解得
①当R=r
可得
②R>r，要使粒子回到原点（粒子轨迹如下图所示）
则须满足
其中n=l，2，3……
，n=l，2，3……
其中n=1时，
综上，需要B2和y轴左侧磁场区域磁感应强度B1的大小关系满足
，n=l，2，3……
15、（1）；（2）；（3）
【解析】
（1）a棒刚进入水平轨道时，由机械能守恒得
解得
由：
得
由牛顿第二定律
（2）b棒在窄轨上运动的过程中，对a、b棒，设b棒刚滑上宽轨时的速度为，此时a棒的速度为，由动量守恒得：
又由：
得
故由能量守恒，该过程中系统产生的焦耳热：
又因此过程中，a、b棒连入电路的电阻相等，故由
得
（3）当a棒在窄轨上匀速时，b棒在宽轨上也一定匀速，设其速度分别为、，由
E=BLv
知
由得
而由可得
b棒刚滑上宽轨时，a，b两棒的总动能为
b棒在宽轨上第一次恰好达到匀速时，a，b两棒的总动能为
故从b棒刚滑上宽轨到第一次达到匀速的过程中，两棒产生的总焦耳热
而此过程中，b棒连入电路的电阻是a棒的两倍，由
知