2022-2023年北京市区域高考物理统测模拟试卷（一模）含解析

这是一份2022-2023年北京市区域高考物理统测模拟试卷（一模）含解析，共33页。试卷主要包含了单项选择题，实验题，计算论述题等内容，欢迎下载使用。

2022-2023年北京市区域高考物理统测模拟试卷（一模）

一、单项选择题（本题共14小题，每小题3分，共42分）
1. 一定质量的理想气体，在保持温度不变的情况下改变其体积使气体压强变大。下列说法正确的是（　　）
A. 气体的内能增大
B. 气体一定对外界做正功
C. 气体分子数密度增大
D. 气体分子热运动剧烈程度加大
2. 2020年12月我国在量子计算领域取得了重大成果，构建了一台76个光子100个模式的量子计算机“九章”，它处理“高斯玻色取样”的速度比目前最快的超级计算机“富岳”快一百万亿倍。下列关于能量子的说法中正确的是（　　）
A. 能量子假设是由爱因斯坦最早提出来的 B. 能量子表示微观世界的不连续性观念
C. 电磁波波长越长，其能量子的能量越大 D. 能量子是类似于质子、中子的微观粒子
3. 用图所示装置来观察光的双缝干涉现象时，以下推断正确的是 (　　)

A. 狭缝屏的作用是使入射光到达双缝屏时，双缝就成了两个振动情况总是相同的光源
B. 若入射光是白光，则像屏上的条纹是黑白相间的干涉条纹
C. 像屏上某点到双缝的距离差为入射光波长的1.5倍时，该点处一定是亮条纹
D. 双缝干涉中亮条纹之间的距离相等，暗条纹之间的距离不相等
4. 一艘油轮装载着密度为900kg/m3的原油停泊在海湾。由于故障而发生原油泄漏。泄漏的原油有9000kg，假设这些原油在海面上形成了单分子油膜，这些原油造成的污染面积约为（　　）
A 107m2 B. 109m2
C. 1011m2 D. 1013m2
5. 如图所示，理想变压器输入电压保持不变。将滑动变阻器的滑动触头向下移动，下列判断正确的是（　　）

A. 电表V1、V2的示数都不变
B. 电表V1、V2的示数都增大
C. 原线圈输入功率减小
D. 电阻R0消耗的电功率增大
6. 一列简谐横波在t=0时刻波的图象如图所示，其中a、b、c、d为介质中的四个质点，在该时刻（　　）

A. 质点a的速度最大
B. 质点b的加速度最大
C. 若质点c向下运动，则波沿x轴负方向传播
D. 若质点d向上运动，则波沿x轴负方向传播
7. 2019年10月11日，中国火星探测器首次公开亮相，暂命名为“火星一号”，计划于2020年发射，并实现火星的着陆巡视。已知火星的直径约为地球的53%，质量约为地球的11%，请通过估算判断以下说法正确的是（　　）

A. 火星表面的重力加速度小于
B. 探测器在火星表面所受重力等于在地球表面所受重力
C. 探测器在火星表面附近的环绕速度等于7.9km/s
D. 火星的第一宇宙速度大于地球的第一宇宙速度
8. 根据欧姆定律、串联电路总电阻R = R1＋R2＋…、并联电路总电阻，通过逻辑推理就可以判定在材料相同的条件下，导体的电阻与长度成正比，与横截面积成反比。现在要求在这两个结论的基础上，通过实验探究导体的电阻与材料的关系。选择a、b两种不同的金属丝做实验，关于这个实验的下列哪个说法是正确的（ ）
A. 所选的a、b两种金属丝的长度必须是相同的
B. 所选的a、b两种金属丝的横截面积必须是相同的
C. 所选的a、b两种金属丝长度和横截面积都必须是相同的
D. 所选的a、b两种金属丝长度和横截面积都可以不做限制
9. 如图所示，正电荷Q均匀分布在半径为r的金属球面上，沿x轴上各点的电场强度大小和电势分别用E和表示。选取无穷远处电势为零，正确的是（　　）

A. B.
C. D.
10. 如图所示，装满土豆的货车正沿水平公路向右做匀加速运动，以图中用粗线标出的土豆为研究对象，F表示周围的土豆对粗线标出的土豆的作用力，则下列说法中正确的是（　　）

A. F的大小可能小于G
B. F的方向一定水平向右
C. F的方向一定斜向右上方
D. F的方向一定竖直向上
11. 如图所示，在光滑的水平面上有一辆平板车。开始时人、锤和车都处于静止状态。人站在车左端，且始终与车保持相对静止，人抡起锤敲打车的左端，每当锤打到车左端时都立即与车具有共同速度。在连续的敲打的过程中，下列说法正确的是（　　）

A. 小车将持续地向右运动
B. 锤、人和车组成的系统机械能守恒
C. 每次锤被向左抡到最高点的时刻，人和车的速度都向右
D. 每当锤打到车左端的时刻，人和车立即停止运动
12. 如图所示，大型起重机的吊钩受到的力是一组共点力。设被起吊的重物的质量为m，钢丝绳与吊钩的质量忽略不计，吊钩下面悬挂重物的四根钢丝绳对吊钩的拉力大小依次为F1、F2、F3、F4，吊钩上方的动滑轮组对吊钩的拉力大小为F5。重力加速度大小为g。在起重机将被起吊的重物向上匀速提升的过程中，下列判断正确的是（　　）

A. F5大于mg
B. F1、F2、F3、F4、F5的合力等于2mg
C. F1、F2、F3、F4的大小均等于
D. F2、F3、F4、F5的合力大小等于F1
13. 实验证明，金属棒中的自由电子会发生热扩散现象。当金属棒一端温度高，另一端温度低时，自由电子会在金属棒内部产生热扩散，使得温度较高的一端自由电子的数密度较小，而温度较低的一端自由电子的数密度较大。热扩散作用可以等效为一种非静电力，在温度不均匀的金属棒两端形成一定的电动势，称为汤姆逊电动势。如图所示，金属左侧连接高温热源，保持温度为T1，右侧连接低温热源，保持温度为T2（T1>T2）。此时该金属棒相当于一个电源，将它与一只电阻相连。下列判断正确的是（　　）

A. T1端相当于电源的正极，T2端相当于电源的负极
B. T2端相当于电源正极，T1端相当于电源的负极
C. 该电源是把电能转化为热能的装置
D. 当该电源放电时，金属棒内的非静电力对电子做负功
14. 实验表明：光子与速度不太大的电子碰撞发生散射时，光的波长会变长或者不变，这种现象叫康普顿散射，以至于在散射过程中有能量从电子转移到光子，则该散射被称为逆康普顿散射，下列说法中正确的是（　　）
A. 该过程不遵循能量守恒定律
B. 该过程不遵循动量守恒定律
C. 散射光中存在波长变长的成分
D. 散射光中存在频率变大的成分
二、实验题（本题共2小题，共18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。

某同学用如图1所示的实验装置验证机械能守恒定律。
（1）他进行了如下操作，其中没有必要进行的步骤是 ______，操作不当的步骤是 ______。
A.按照图示的装置安装器材
B.将打点计时器接到学生电源的“直流输出”上
C.用天平测出重锤的质量
D.先接通电源，后释放纸带
（2）安装好实验装置，正确进行实验操作。从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如图2所示，O点是打下的第一个点，在纸带上选取三个连续打出的点 A、B、C，其距O点的距离分别为hA、hB、hC。设重锤质量为m，当地重力加速度为g，打点计时器打点周期为T。为了验证此实验过程中机械能是否守恒，重锤重力势能的减少量ΔEp=______，动能的增加量ΔEk=______（用题中所给字母表示）。

（3）实验结果显示，重锤重力势能的减少量大于动能的增加量，关于这个误差下列说法正确的是 ______。
A.该误差属于偶然误差，主要由于存在空气阻力和摩擦阻力引起的
B.该误差属于偶然误差，主要由于没有采用多次实验取平均值的方法造成的
C.该误差属于系统误差，主要由于存在空气阻力和摩擦阻力引起的
D.该误差属于系统误差，主要由于没有采用多次实验取平均值的方法造成的
16. 甲、乙两同学利用单摆测定当地重力加速度。

（1）甲同学用10分度的游标卡尺测量摆球的直径，如图1所示，他测量的读数应该是 ___________cm。接着他正确测量了摆线长，加上摆球半径，得到了摆长l。
（2）为了测定该单摆的振动周期T，下列做法中正确的是 ___________。
A．将摆球拉离平衡位置一个小角度，从静止释放开始计时，小球第一次回到释放点停止计时
B．将摆球拉离平衡位置一个小角度，从静止释放开始计时，小球第30次回到释放点停止计时
C．将摆球拉离平衡位置一个小角度，从静止释放摆球，当小球某次通过最低点时开始计时，并同时数0，以后小球每次经过最低点时，他依次数为1、2、3…，数到60时停止计时，以这段时间除以30作为周期
D．将摆球拉离平衡位置一个小角度，从静止释放摆球，当小球某次向右通过最低点时开始计时，并同时数30，以后小球每次向右经过最低点时，他依次计数为29、28、27…，数到0时停止计时，以这段时间除以30作为周期
（3）他根据正确方法测出了摆长l和周期T，计算当地的重力加速度的表达式为g=___________。
（4）甲同学用上述方法测量重力加速度g，你认为最需要改进是 ___________。
（5）乙同学没有测量摆球直径，只正确测得了摆线长为l，和对应的单摆振动周期为T。然后通过改变摆线的长度，计算出T2，作出l﹣T2图线，在图线上选取相距较远的A、B两点，读出与这两点对应的坐标，如图2所示。乙同学计算重力加速度表达式为_______。
（6）乙同学没有测量摆球直径，把摆线长当成了摆长。你认为他这种做法会不会引起实验的系统误差 ___________（填“会”或“不会”）。
三、计算论述题（本题共4小题，共40分。解答应有必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。解题过程中需要用到，但题目中没有给出的物理量，要在解题时做必要的说明。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的，答案中必须写出数值和单位。）
17. 如图，光滑水平面AB与竖直面内的粗糙半圆形导轨在B点相接，导轨半径为R。一个质量为m的物体将弹簧压缩至A点后由静止释放，它经过B点的速度为v0，之后沿半圆形导轨运动，恰好能够到达半圆轨道的最高点C点。重力加速度为g。
（1）求弹簧压缩至A点时的弹性势能；
（2）求物体在半圆轨道的最低点B时对轨道的压力；
（3）求物体沿半圆形导轨运动过程中阻力所做的功。

18. 在以坐标原点O为圆心、半径为r的圆形区域内，存在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场，如图所示。一个不计重力的带电粒子从磁场边界与x轴的交点A处以速度v沿方向射入磁场，它恰好从磁场边界与轴的交点处沿方向飞出。
（1）请判断该粒子带何种电荷，并求出其比荷；
（2）若磁场的方向和所在空间范围不变，而磁感应强度的大小变为，该粒子仍从A处以相同的速度射入磁场，但飞出磁场时的速度方向相对于入射方向改变了角，求磁感应强度多大？此次粒子在磁场中运动所用时间t是多少？

19. 质量为m1的A球从高度为H处由静止开始沿曲面下滑，与静止在水平面上质量为m2的B球发生正碰，两球大小相同，碰撞时间极短，碰撞过程中没有动能损失。不计一切摩擦，重力加速度为g。
（1）根据动能定理和重力做功与重力势能的关系，证明A球沿曲面下滑过程机械能守恒；
（2）两球发生第一次碰撞后各自的速度大小vA、vB；
（3）为了能发生第二次碰撞，两球质量m1、m2间应满足什么条件？

20. 如图1所示，电子感应加速器是利用变化磁场产生的电场来加速带电粒子的装置。在两个圆形电磁铁之间的圆柱形区域内存在方向竖直向下的匀强磁场，在此区域内，环形玻璃管中心O在磁场区域中心。一质量为m、带电量为q（q>0）的小球（从上向下看）做圆周运动，图2为其简化示意图。通过改变电磁铁中的电流可以改变磁场的磁感应强度B，图中。设小球在运动过程中电量保持不变，对原磁场的影响可忽略。
（1）在t=0到t=T0时间内，小球不受玻璃管侧壁的作用力，求小球的速度大小v0；
（2）在磁感应强度增大的过程中，将产生涡旋电场，其电场线是在水平面内一系列沿逆时针方向的同心圆，同一条电场线上各点的场强大小相等。求从t＝T0到t=1.5T0时间段内细管内涡旋电场的场强大小E；
（3）某同学利用以下规律求出了t=2T0时电荷定向运动形成等效电流：根据
①
②
得：等效电流
③
你认为上述解法是否正确，并阐述理由。

21. 利用闪光照相研究物体的平抛运动。小球沿水平桌面运动并抛出的闪光照片如图，若图中每一正方形小格的边长均表示1cm，照相机相邻两次闪光的时间间隔为0.05s。根据图中的记录，小球做平抛运动的初速度大小为 ___________ m/s，小球通过e点时竖直方向的分速度大小为 ___________ m/s。（重力加速度g=9.8m/s2，计算结果均保留2位有效数字）

22. 将碳均匀涂在圆柱形瓷棒的外侧面形成均匀的碳膜，做成一只碳膜电阻。现要求用实验测定所形涂碳膜的厚度d。已知碳的电阻率为ρ，瓷棒的长为l，用伏安法测得该碳膜电阻的阻值为R，则碳膜的厚度d= ___________ 。











答案解析
一、单项选择题（本题共14小题，每小题3分，共42分）
1. 一定质量的理想气体，在保持温度不变的情况下改变其体积使气体压强变大。下列说法正确的是（　　）
A. 气体的内能增大
B. 气体一定对外界做正功
C. 气体分子数密度增大
D. 气体分子热运动剧烈程度加大
【答案】C
【解析】
【详解】A．一定质量的理想气体，温度不变则内能不变，A错误；
B．由理想气体状态方程可得

温度不变时压强增大，则体积减小，外界对气体做正功，B错误；
C．气体分子总数不变，则气体分子数密度增大，C正确；
D．温度是分子热运动剧烈程度的标志，气体分子的热运动剧烈程度不变，D错误。
故选C。
2. 2020年12月我国在量子计算领域取得了重大成果，构建了一台76个光子100个模式的量子计算机“九章”，它处理“高斯玻色取样”的速度比目前最快的超级计算机“富岳”快一百万亿倍。下列关于能量子的说法中正确的是（　　）
A. 能量子假设是由爱因斯坦最早提出来的 B. 能量子表示微观世界的不连续性观念
C. 电磁波波长越长，其能量子的能量越大 D. 能量子是类似于质子、中子的微观粒子
【答案】B
【解析】
【详解】A．能量子假设是由普朗克最早提出来的，故A错误；
B．能量子表示微观世界的不连续性观念，故B正确；
C．电磁波波长越长，其能量子的能量越小，故C错误；
D．能量子是不可再分的最小能量值，不是指类似于质子、中子的微观粒子，故D错误。
故选B。
3. 用图所示的装置来观察光的双缝干涉现象时，以下推断正确的是 (　　)

A. 狭缝屏的作用是使入射光到达双缝屏时，双缝就成了两个振动情况总是相同的光源
B. 若入射光是白光，则像屏上的条纹是黑白相间的干涉条纹
C. 像屏上某点到双缝的距离差为入射光波长的1.5倍时，该点处一定是亮条纹
D. 双缝干涉中亮条纹之间的距离相等，暗条纹之间的距离不相等
【答案】A
【解析】
【详解】A．此实验是通过分光法获得干涉光源，所以A正确．
B．白光的干涉条纹是彩色的不是黑白相间的，选项B错误；
C．屏上某点到双缝的距离差为波长的1.5倍时，该处应是暗纹，选项C错误．
D．相邻亮纹间距等于相邻暗纹间距，选项D错误．
故选A。
4. 一艘油轮装载着密度为900kg/m3的原油停泊在海湾。由于故障而发生原油泄漏。泄漏的原油有9000kg，假设这些原油在海面上形成了单分子油膜，这些原油造成的污染面积约为（　　）
A. 107m2 B. 109m2
C. 1011m2 D. 1013m2
【答案】C
【解析】
【详解】根据

而分子直径约为

故原油造成的污染的最大面积为

故选C。
5. 如图所示，理想变压器输入电压保持不变。将滑动变阻器的滑动触头向下移动，下列判断正确的是（　　）

A. 电表V1、V2的示数都不变
B. 电表V1、V2的示数都增大
C. 原线圈输入功率减小
D. 电阻R0消耗的电功率增大
【答案】D
【解析】
【详解】A B．输入电压不变，匝数比不变，输出电压就不变，滑动变阻器滑片向下移动，其接入电路的阻值变小，副线圈中的电流就增大，电压增大，原线圈电流也增大，所以示数不变，示数减小，示数增大，示数增大，AB错误；
C．原线圈输入电压不变，输入电流增大，由

可知，则原线圈输入功率增大，C错误；
D．输出电流增大，由

可知消耗的电功率增大，D正确。
故选D。
6. 一列简谐横波在t=0时刻波的图象如图所示，其中a、b、c、d为介质中的四个质点，在该时刻（　　）

A. 质点a的速度最大
B. 质点b的加速度最大
C 若质点c向下运动，则波沿x轴负方向传播
D. 若质点d向上运动，则波沿x轴负方向传播
【答案】D
【解析】
【详解】A．质点 a在波峰，速度最小，故A错误；
B．质点 b在平衡位置，加速度最小，故B错误；
C．若质点c向下运动，根据同侧法则波沿x轴正方向传播，故C错误；
D．若质点d向上运动，根据同侧法则波沿x轴负方向传播，故D正确。
故选D。
7. 2019年10月11日，中国火星探测器首次公开亮相，暂命名为“火星一号”，计划于2020年发射，并实现火星的着陆巡视。已知火星的直径约为地球的53%，质量约为地球的11%，请通过估算判断以下说法正确的是（　　）

A. 火星表面的重力加速度小于
B. 探测器在火星表面所受重力等于在地球表面所受重力
C. 探测器在火星表面附近的环绕速度等于7.9km/s
D. 火星的第一宇宙速度大于地球的第一宇宙速度
【答案】A
【解析】
【详解】由星球表面的万有引力近似等于重力得

解得

则

故火星表面的重力加速度

A正确；
B．火星表面的重力加速度小于地球表面的重力加速度，由

知，探测器在火星表面受到的重力小于在地球表面受到的重力，B错误；
C．由万有引力提供向心力得

解得探测器在火星表面附近的环绕速度

则

则

CD错误。
故选A。
8. 根据欧姆定律、串联电路总电阻R = R1＋R2＋…、并联电路总电阻，通过逻辑推理就可以判定在材料相同的条件下，导体的电阻与长度成正比，与横截面积成反比。现在要求在这两个结论的基础上，通过实验探究导体的电阻与材料的关系。选择a、b两种不同的金属丝做实验，关于这个实验的下列哪个说法是正确的（ ）
A. 所选的a、b两种金属丝的长度必须是相同的
B. 所选的a、b两种金属丝的横截面积必须是相同的
C. 所选的a、b两种金属丝长度和横截面积都必须是相同的
D. 所选的a、b两种金属丝长度和横截面积都可以不做限制
【答案】D
【解析】
【详解】由题知，通过实验探究导体的电阻与材料的关系，若已知a、b两种金属丝长度和横截面积分别为la、lb和Sa、Sb，则根据，有

由于la、lb和Sa、Sb的数据是已知的，则也可以从上式中找到导体的电阻与材料的关系。
故选D。
9. 如图所示，正电荷Q均匀分布在半径为r的金属球面上，沿x轴上各点的电场强度大小和电势分别用E和表示。选取无穷远处电势为零，正确的是（　　）

A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】AB．金属球是一个等势体，等势体内部的场强处处为0，故AB错误；
CD．金属球是一个等势体，等势体内部的电势处处相等，外部随距离增加电势逐渐降低，故C正确，D错误。
故选C。
10. 如图所示，装满土豆的货车正沿水平公路向右做匀加速运动，以图中用粗线标出的土豆为研究对象，F表示周围的土豆对粗线标出的土豆的作用力，则下列说法中正确的是（　　）

A. F的大小可能小于G
B. F的方向一定水平向右
C. F的方向一定斜向右上方
D. F的方向一定竖直向上
【答案】C
【解析】
【详解】根据题意，对粗线标出的土豆进行分析，其加速度方向水平向右，可知重力G、作用力F和合力构成矢量三角形，如图所示

由图可知F的大小一定大于G，F的方向一定斜向右上方。
故选C。
11. 如图所示，在光滑的水平面上有一辆平板车。开始时人、锤和车都处于静止状态。人站在车左端，且始终与车保持相对静止，人抡起锤敲打车的左端，每当锤打到车左端时都立即与车具有共同速度。在连续的敲打的过程中，下列说法正确的是（　　）

A. 小车将持续地向右运动
B. 锤、人和车组成的系统机械能守恒
C. 每次锤被向左抡到最高点的时刻，人和车的速度都向右
D. 每当锤打到车左端的时刻，人和车立即停止运动
【答案】D
【解析】
【详解】ACD．把人、大锤和车看成一个系统，系统水平方向不受外力，水平方向动量守恒，由题知系统的总动量为零，所以用大锤连续敲击车的左端时，可知大锤向左运动时，小车向右运动，大锤向右运动时，小车向左运动，所以车左右往复运动，车不会连续向右运动，每当锤打到车左端时都立即与车具有共同速度，人和车立即停止运动，故AC错误，D正确；
B．每当锤打到车左端时都立即与车具有共同速度，系统有机械能损失，所以、人和车组成的系统不机械能守恒，故B错误。
故选D。
12. 如图所示，大型起重机的吊钩受到的力是一组共点力。设被起吊的重物的质量为m，钢丝绳与吊钩的质量忽略不计，吊钩下面悬挂重物的四根钢丝绳对吊钩的拉力大小依次为F1、F2、F3、F4，吊钩上方的动滑轮组对吊钩的拉力大小为F5。重力加速度大小为g。在起重机将被起吊的重物向上匀速提升的过程中，下列判断正确的是（　　）

A. F5大于mg
B. F1、F2、F3、F4、F5的合力等于2mg
C. F1、F2、F3、F4的大小均等于
D. F2、F3、F4、F5的合力大小等于F1
【答案】D
【解析】
【详解】根据对称性可知，F1、F2、F3、F4的大小均相等，与拉力F5等大反向，由平衡条件有

A．可知F5等于mg，故A错误；
B．F1、F2、F3、F4、F5的合力等于0，故B错误；
C．F1、F2、F3、F4的大小均大于，故C错误；
D．由平衡条件推论可知，F2、F3、F4、F5的合力大小等于F1，故D正确。
故选D。
13. 实验证明，金属棒中的自由电子会发生热扩散现象。当金属棒一端温度高，另一端温度低时，自由电子会在金属棒内部产生热扩散，使得温度较高的一端自由电子的数密度较小，而温度较低的一端自由电子的数密度较大。热扩散作用可以等效为一种非静电力，在温度不均匀的金属棒两端形成一定的电动势，称为汤姆逊电动势。如图所示，金属左侧连接高温热源，保持温度为T1，右侧连接低温热源，保持温度为T2（T1>T2）。此时该金属棒相当于一个电源，将它与一只电阻相连。下列判断正确的是（　　）

A. T1端相当于电源的正极，T2端相当于电源的负极
B. T2端相当于电源的正极，T1端相当于电源的负极
C. 该电源是把电能转化为热能的装置
D. 当该电源放电时，金属棒内的非静电力对电子做负功
【答案】A
【解析】
【详解】AB．金属左侧连接高温热源，保持温度为T1，自由电子的数密度较小, 右侧连接低温热源，保持温度为T2，自由电子的数密度较大，所以T1端相当于电源的正极，T2端相当于电源的负极，故A正确，B错误；
C．该电源是把热能转化为电能的装置，故C错误；
D．当该电源放电时，金属棒内的非静电力对电子做正功，故D错误。
故选A。
14. 实验表明：光子与速度不太大电子碰撞发生散射时，光的波长会变长或者不变，这种现象叫康普顿散射，以至于在散射过程中有能量从电子转移到光子，则该散射被称为逆康普顿散射，下列说法中正确的是（　　）
A. 该过程不遵循能量守恒定律
B. 该过程不遵循动量守恒定律
C. 散射光中存在波长变长的成分
D. 散射光中存在频率变大的成分
【答案】D
【解析】
【详解】AB．康普顿认为X射线的光子与的电子碰撞时要遵守能量守恒定律和动量守恒定律，可以推知，在逆康普顿效应中，同样遵循能量守恒与动量守恒。故AB错误；
CD．由题可知，在逆康普顿散射的过程中有能量从电子转移到光子，则光子的能量增大，根据公式

可知，散射光中存在频率变大的成分，或者说散射光中存在波长变短的成分。故C错误，D正确。
故选D。
二、实验题（本题共2小题，共18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。

某同学用如图1所示的实验装置验证机械能守恒定律。
（1）他进行了如下操作，其中没有必要进行的步骤是 ______，操作不当的步骤是 ______。
A.按照图示的装置安装器材
B.将打点计时器接到学生电源的“直流输出”上
C.用天平测出重锤的质量
D.先接通电源，后释放纸带
（2）安装好实验装置，正确进行实验操作。从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如图2所示，O点是打下的第一个点，在纸带上选取三个连续打出的点 A、B、C，其距O点的距离分别为hA、hB、hC。设重锤质量为m，当地重力加速度为g，打点计时器打点周期为T。为了验证此实验过程中机械能是否守恒，重锤重力势能的减少量ΔEp=______，动能的增加量ΔEk=______（用题中所给字母表示）。

（3）实验结果显示，重锤重力势能的减少量大于动能的增加量，关于这个误差下列说法正确的是 ______。
A.该误差属于偶然误差，主要由于存在空气阻力和摩擦阻力引起的
B.该误差属于偶然误差，主要由于没有采用多次实验取平均值的方法造成的
C.该误差属于系统误差，主要由于存在空气阻力和摩擦阻力引起的
D.该误差属于系统误差，主要由于没有采用多次实验取平均值方法造成的
【答案】 ①. C ②. B ③. mghB ④. ⑤. C
【解析】
【详解】（1）[1][2]A．按照图示的装置安装器材是必要的正确操作步骤；
B．打点计时器工作电压是交流电，打点计时器应接到学生电源的“交流输出”上，将打点计时器接到学生电源的“直流输出”上属于操作不当；
C．实验目的是验证机械能守恒定律，根据

可知重锤的质量m可约去，因此实验不需要用天平测出重锤的质量；
D．为了避免纸带上出现大量的空白段落，实验时，应先接通电源，后释放纸带。
故没有必要进行的步骤是C，操作不当的步骤是B。
（2）[3]重锤重力势能的减少量
ΔEp=mghB
[4]根据中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，可得打下B点时重物的速度为

则重锤动能的增加量为

解得

（3）[5]重锤下落过程，由于存在空气阻力与打点计时器限位孔和纸带间的摩擦阻力存在，导致重锤重力势能的减少量大于动能的增加量，该种误差属于系统误差。
故选C。
16. 甲、乙两同学利用单摆测定当地重力加速度。

（1）甲同学用10分度的游标卡尺测量摆球的直径，如图1所示，他测量的读数应该是 ___________cm。接着他正确测量了摆线长，加上摆球半径，得到了摆长l。
（2）为了测定该单摆的振动周期T，下列做法中正确的是 ___________。
A．将摆球拉离平衡位置一个小角度，从静止释放开始计时，小球第一次回到释放点停止计时
B．将摆球拉离平衡位置一个小角度，从静止释放开始计时，小球第30次回到释放点停止计时
C．将摆球拉离平衡位置一个小角度，从静止释放摆球，当小球某次通过最低点时开始计时，并同时数0，以后小球每次经过最低点时，他依次数为1、2、3…，数到60时停止计时，以这段时间除以30作为周期
D．将摆球拉离平衡位置一个小角度，从静止释放摆球，当小球某次向右通过最低点时开始计时，并同时数30，以后小球每次向右经过最低点时，他依次计数为29、28、27…，数到0时停止计时，以这段时间除以30作为周期
（3）他根据正确方法测出了摆长l和周期T，计算当地的重力加速度的表达式为g=___________。
（4）甲同学用上述方法测量重力加速度g，你认为最需要改进的是 ___________。
（5）乙同学没有测量摆球直径，只正确测得了摆线长为l，和对应的单摆振动周期为T。然后通过改变摆线的长度，计算出T2，作出l﹣T2图线，在图线上选取相距较远的A、B两点，读出与这两点对应的坐标，如图2所示。乙同学计算重力加速度表达式为_______。
（6）乙同学没有测量摆球直径，把摆线长当成了摆长。你认为他这种做法会不会引起实验的系统误差 ___________（填“会”或“不会”）。
【答案】 ①. 1.86 ②. CD##DC ③. ④. 需要改变摆长多做几次实验，再取平均值作为实验结果 ⑤. ⑥. 不会
【解析】
【详解】（1）[1]10分度的游标卡尺的精确度为0.1mm，测量的读数

（2）[2]AB．测量单摆的运动周期，为减小误差，计时应当小球通过最低点时开始计时，且应计单摆多个周期，而不是一个，故AB错误；
C．当小球某次通过最低点时开始计时，并同时数0，根据

可知数到60时停止计时，以这段时间除以30作为单摆的运动周期，故C正确；
D．当小球某次向右通过最低点时开始计时，并同时数30，根据

可知数到0时停止计时，这段时间除以30作为单摆的运动周期，故D正确。
故选CD。
（3）[3]根据单摆周期公式

解得重力加速度

（4）[4]最需要改进的是应改变摆长多做几次实验，测得多个g值；
（5）[5]根据单摆周期公式

化简得

将A、B两点的数据代入可得，在A点

在B点

联立可得

（6）[6]根据单摆周期公式

可得

可得

即

可知乙同学没有测量摆球直径，把摆线长当成了摆长，在用斜率计算重力加速度不会引起实验的系统误差。
三、计算论述题（本题共4小题，共40分。解答应有必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。解题过程中需要用到，但题目中没有给出的物理量，要在解题时做必要的说明。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的，答案中必须写出数值和单位。）
17. 如图，光滑水平面AB与竖直面内粗糙半圆形导轨在B点相接，导轨半径为R。一个质量为m的物体将弹簧压缩至A点后由静止释放，它经过B点的速度为v0，之后沿半圆形导轨运动，恰好能够到达半圆轨道的最高点C点。重力加速度为g。
（1）求弹簧压缩至A点时的弹性势能；
（2）求物体在半圆轨道最低点B时对轨道的压力；
（3）求物体沿半圆形导轨运动过程中阻力所做的功。

【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）根据功能关系可得弹簧压缩至A点时的弹性势能
EP=
（2）在最低点，根据牛顿第二定律可得

解得

物体在半圆轨道的最低点B时对轨道的压力为；
（3）物体恰好能够到达半圆轨道的最高点，则有

从B到C的过程中，根据动能定理可得

解得物体沿半圆形导轨运动过程中阻力所做的功

18. 在以坐标原点O为圆心、半径为r的圆形区域内，存在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场，如图所示。一个不计重力的带电粒子从磁场边界与x轴的交点A处以速度v沿方向射入磁场，它恰好从磁场边界与轴的交点处沿方向飞出。
（1）请判断该粒子带何种电荷，并求出其比荷；
（2）若磁场的方向和所在空间范围不变，而磁感应强度的大小变为，该粒子仍从A处以相同的速度射入磁场，但飞出磁场时的速度方向相对于入射方向改变了角，求磁感应强度多大？此次粒子在磁场中运动所用时间t是多少？

【答案】（1）负电，；（2），
【解析】
【详解】（1）由粒子的运动轨迹，根据左手定则可知粒子带负电荷；
粒子从A处射入，从处射出，可知粒子速度方向改变了90°，由几何关系可知粒子轨迹半径为

根据洛伦兹力提供向心力

可得比荷为

（2）粒子从处射出磁场，速度方向改变了，故弧所对圆心角为，粒子做圆周运动的半径

根据洛伦兹力提供向心力

可得磁感应强度为

粒子在磁场中飞行时间


19. 质量为m1的A球从高度为H处由静止开始沿曲面下滑，与静止在水平面上质量为m2的B球发生正碰，两球大小相同，碰撞时间极短，碰撞过程中没有动能损失。不计一切摩擦，重力加速度为g。
（1）根据动能定理和重力做功与重力势能的关系，证明A球沿曲面下滑过程机械能守恒；
（2）两球发生第一次碰撞后各自的速度大小vA、vB；
（3）为了能发生第二次碰撞，两球质量m1、m2间应满足什么条件？

【答案】（1）见解析；（2）；；（3）m2>3m1
【解析】
【详解】（1）A球沿曲面下滑过程只有重力做功，根据动能定理
WG＝Ek2－Ek1
根据重力与重力势能关系
WG＝Ep1－Ep2
由以上两式得
Ek2－Ek1＝Ep1－Ep2
即
Ek2+Ep2＝Ek1+Ep1
（2）A下滑过程机械能守恒

得

A、B碰撞过程系统动量守恒，机械能守恒


得


（3）为了能发生第二次碰撞，第一次碰后A应反向，且A的速度大于B的速度，因此应有
m2－m1>2m1
得
m2>3m1
20. 如图1所示，电子感应加速器是利用变化磁场产生的电场来加速带电粒子的装置。在两个圆形电磁铁之间的圆柱形区域内存在方向竖直向下的匀强磁场，在此区域内，环形玻璃管中心O在磁场区域中心。一质量为m、带电量为q（q>0）的小球（从上向下看）做圆周运动，图2为其简化示意图。通过改变电磁铁中的电流可以改变磁场的磁感应强度B，图中。设小球在运动过程中电量保持不变，对原磁场的影响可忽略。
（1）在t=0到t=T0时间内，小球不受玻璃管侧壁的作用力，求小球的速度大小v0；
（2）在磁感应强度增大的过程中，将产生涡旋电场，其电场线是在水平面内一系列沿逆时针方向的同心圆，同一条电场线上各点的场强大小相等。求从t＝T0到t=1.5T0时间段内细管内涡旋电场的场强大小E；
（3）某同学利用以下规律求出了t=2T0时电荷定向运动形成的等效电流：根据
①
②
得：等效电流
③
你认为上述解法是否正确，并阐述理由。

【答案】（1）；（2）；（3）上述解法不正确，理由见解析
【解析】
【详解】（1）从t=0到t=T0时间内小球运动不受细管侧壁的作用力，因而小球所受洛伦兹力提供向心力

变形后得

（2）从t＝T0到t＝1.5T0时间内，细管内一周的感应电动势

因为同一条电场线上各点的电场强度大小相等，故电场强度

得

将带入，得

（3）该解法不正确。理由是：周期公式是根据仅由洛伦兹力提供向心力得出的，而实际情况是洛仑兹力与管道侧壁对小球的作用力共同提供向心力。小球在t＝T0到t＝1.5T0时间内受到切向电场力，有
F＝qE
小球切向加速度

t＝1.5T0时小球速率
v＝v0+a·Δt
得

所需向心力

而此时洛伦兹力

可以看出两者并不相等，故该同学的解法是错误的。此外，可以求出正确的等效电流：在T0~1.5T0时间内在沿切线方向用动量定理
0.5EqT0＝mv－mv0
得

因此等效电流

21. 利用闪光照相研究物体的平抛运动。小球沿水平桌面运动并抛出的闪光照片如图，若图中每一正方形小格的边长均表示1cm，照相机相邻两次闪光的时间间隔为0.05s。根据图中的记录，小球做平抛运动的初速度大小为 ___________ m/s，小球通过e点时竖直方向的分速度大小为 ___________ m/s。（重力加速度g=9.8m/s2，计算结果均保留2位有效数字）

【答案】 ①. ②.
【解析】
【详解】[1]将平抛运动分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动，在水平方向

得

[2]根据匀变速直线运动中间时刻得瞬时速度等于这段时间内的平均速度可知

22. 将碳均匀涂在圆柱形瓷棒的外侧面形成均匀的碳膜，做成一只碳膜电阻。现要求用实验测定所形涂碳膜的厚度d。已知碳的电阻率为ρ，瓷棒的长为l，用伏安法测得该碳膜电阻的阻值为R，则碳膜的厚度d= ___________ 。
【答案】
【解析】
【详解】根据电阻定律

解得