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2024届安徽省六安一中等皖东名校联盟高三上学期期中物理试题 （解析版）
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这是一份2024届安徽省六安一中等皖东名校联盟高三上学期期中物理试题 （解析版），共21页。
2．答题前，考生务必将密封线内的项目填写清楚。
3．请将选择题答案填在题后的答题表中。非选择题用黑色签字笔答题。
一、选择题：共10小题，每小题4分，共40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7~10题有多项符合题目要求，全选对的得4分，选对但不全的得2分，选错不得分。
1. 核电池又叫放射性同位素电池，它将同位素在衰变过程中不断放出的核能转变为电能。核电池已成功用作航天器的电源，那么航天器核电池应用的核反应方程可能是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】A．该核反应方程虽为β衰变，但该核反应方程反应前后不满足质量数守恒，故A不符合题意；
B．该核反应方程属于α衰变，属于天然衰变，反应方程满足电荷数和质量数守恒，故B符合题意；
C．该核反应方程为核裂变方程，不是衰变方程。故C不符合题意；
D．该核反应方程为卢瑟福发现质子的人工核反应的方程式。故D不符合题意。
故选B。
【点睛】核反应方程满足电荷数和质量数守恒。熟悉核元素衰变的种类和特点。
2. 用一定长度的轻质细线相连的两个完全相同的小球P、Q，在空中同一位置同时被抛出，若P 以速度v1水平向右抛出，Q以速度v2水平向左抛出，经过时间t1细线被拉直。若P以速度v1竖直向上抛出，Q以速度v2竖直向下抛出，经过时间t2细线被拉直。已知两小球在细线被拉直之前都一直没有落地，不计空气阻力，下列判断正确的是（ ）
A.
B.
C.
D. 条件不足，无法比较t1和t2的大小
【答案】A
【解析】
【详解】设绳长为l水平抛出时
解得
竖直抛时
解得
故
故选A。
3. 如图所示，通过理想降压变压器给串联在副线圈cd 两端的多个小彩灯供电，已知原、副线圈的匝数分别为n1和n2，下列判断正确的是（ ）
A. 如果其中一个小彩灯灯丝断了，变压器的输入功率可能变大
B. 如果其中一个小彩灯被短路，变压器的输入功率减小
C. 如果将原、副线圈增加相同匝数，其他条件不变，小彩灯都变亮
D. 如果只将副线圈匝数增加，其他条件不变，小彩灯都变暗
【答案】C
【解析】
【详解】A．由于小彩灯串联，其中一个小彩灯灯丝断了，则电路断路，不再有电流，变压器的输入功率变为零，故A错误；
B．如果其中一个小彩灯被短路，则副线圈总电阻减小，而副线圈电压不变，根据
可知变压器的输入功率增大，故B错误；
C．设原、副线圈都增加n圈，由于是降压变压器，故
则
副线圈电压
小彩灯都变亮，故C正确；
D．如果只将副线圈匝数增加，则副线圈电压增大，小彩灯都变亮，故D错误。
故选C。
4. 一定质量的理想气体沿状态 a→b→c→a变化的p-V图像如图所示，其中c→a为双曲线。下列判断错误的是（ ）
A. 气体在状态b时比在状态a时的内能大
B. 气体在状态b时单位时间内气体分子对器壁单位面积的碰撞次数可能比在状态c时少
C. 气体从状态c 变化到状态a，内能不变
D. 气体从状态 a 经过状态b 到状态c，从外界吸收热量
【答案】B
【解析】
【详解】A．压强相等，根据
状态b时气体的体积大，温度高，则气体在状态b时比在状态a时的内能大，A正确；
B．体积相等，根据
气体在状态b时压强大，温度高，则气体在状态b时单位时间内气体分子对器壁单位面积的碰撞次数比在状态c时多，B错误；
C．气体从状态c 变化到状态a，根据
代入数据得
内能不变，C正确；
D．气体从状态 a 经过状态b 到状态c，图像围成的面积等于气体对外做功，由于温度不变，则气体从外界吸收热量，D正确。
本题选择错误的，故选B。
5. 如图所示，在磁感应强度大小为B0方向未知的匀强磁场中，存在竖直方向的正方形虚线区域abcd。在b、d两点分别垂直正方形所在平面固定一根无限长的直导线（图中未画出），导线中通入大小相等、方向垂直纸面向里的恒定电流。若a点的磁感应强度大小为零，则c点的磁感应强度（ ）
A. 大小为，与匀强磁场方向相同B. 大小为2B0与匀强磁场方向相同
C. 大小为，与匀强磁场方向相反D. 条件不足，无法求出c 点处磁感应强度
【答案】B
【解析】
【详解】根据右手螺旋定则可知，两长直导线的电流在ac两点的磁场强度如图所示
由于ac两点到导线距离相等，故两长直导线的电流在ac两点的磁场强度大小相等。根据平行四边形定则可知，两长直导线的电流在ac两点的合磁场强度大小相等，方向相反。因a点的磁感应强度大小为零，故匀强磁场方向与两长直导线的电流在a点的磁场方向相反，且有
故c点的磁感应强度大小为
方向与匀强磁场方向相同。
故选B。
【点睛】根据右手定则确定长直导线在两点的磁场方向及大小关系。再根据矢量求和的方法的进行解答。
6. 如图所示，两足够长的光滑平行导轨固定在同一水平面上，虚线 MN 与导轨垂直，其左、右侧的导轨间距分别为L2和L1且整个装置处在竖直向下的匀强磁场中。MN左、右两侧的磁感应强度大小分别为B2和B1，且在 MN两侧导轨上分别垂直放置两根接入阻值为r1和r2的平行金属棒 ab 和cd，系统静止。某时刻对 ab 棒施加一个水平向右的恒力 F，两金属棒在向右运动的过程中，始终与导轨垂直且接触良好， cd棒始终未到达MN处，则下列判断正确的是（ ）
A. 最终两棒以不同的速度匀速运动
B. 最终两棒以相同的速度匀速运动
C. 安培力对cd 棒所做的功大于 cd 棒的动能增加量
D. 外力 F 做的功等于两棒的动能增加量和回路中产生的焦耳热
【答案】D
【解析】
【详解】AB. ab 棒在外F作用下向右加速，但由于受到向左的安培力，所以做加速度减小的加速运动，cd棒在向右的安培力作用下，向右加速。两者达到稳定状态应该是有共同的加速度，即为
所以最终两棒以相同加速度一起向右做加速运动，故AB错误；
C.cd 棒受的合力为受到的安培力，由动能定理可知安培力对cd 棒所做的功等于 cd 棒的动能增加量，故C错误；
D.由能量守恒可知外力 F 做的功等于两棒的动能增加量和回路中产生的焦耳热，故D正确。
故选D。
7. 如图所示为一种消音手枪的原理示意图。声音由A枪管输入，经过空气腔室M，由B枪管输出。频率为f的声音从声源传到空气腔室左侧的C面时，恰好与右侧D面反射回来的同频率的声波相消，外界几乎听不到枪响。已知声波在空气腔室中传播的速度为v。下列说法正确的是（ ）
A. 该消音器是利用波的干涉原理设计的
B. 相消位置为两列波振动的加强区
C. 当空气气腔室最小长度时，外界几乎听不见枪响
D. 当空气气腔室最小长度时，外界几乎听不见枪响
【答案】AC
【解析】
【详解】AB．当两列波的频率相同时，在相遇区内，某些点始终加强，某些点始终减弱，达到减弱噪声的目的，此消音器正是利用波的干涉原理，相消位置为两列波振动的减弱区，故A正确，B错误；
C．当空气气腔室最小长度时，两列波波传播的路程差为
为减弱区，外界几乎听不见枪响，故C正确；
D．当空气气腔室最小长度时，两列波波传播的路程差为
为加强区，故D错误。
故选AC。
8. 北京时间2022年7月24日14时22分，搭载问天实验舱长征五号B遥三运载火箭在我国文昌航天发射场准时点火发射，约495秒后，问天实验舱火箭成功分离并进入预定轨道，发射取得圆满成功。已知地球的半径，地球表面的重力加速度取。下列说法正确的是（ ）
A. 卫星必须是在赤道上发射才能成功
B. 只要卫星发射速度大于就能成为人造地球卫星
C. 发射的人造地球卫星绕地球运行的周期不可能为68分钟
D. 发射的人造地球卫星能在与赤道垂直的平面绕地球做圆周运动
【答案】CD
【解析】
【详解】A．卫星要发射成功，需要发射速度大于等于最小发射速度，但不一定要在赤道上，故A错误；
B．卫星要成为人造地球卫星，发射速度需要大于地球第一宇宙速度小于地球第二宇宙速度，即发射速度大于小于，故B错误；
C．卫星绕地球做匀速圆周运动时，由万有引力提供向心力可得
解得
可知当卫星处于地面表面轨道时，周期最小，又
联立可得最小周期为
则发射的人造地球卫星绕地球运行的周期不可能为68分钟，故C正确；
D．发射的人造地球卫星由万有引力提供向心力，人造地球卫星的轨道平面过地心，则发射的人造地球卫星能在与赤道垂直的平面绕地球做圆周运动，故D正确。
故选CD。
9. 如图所示，一个斜劈M 放置在粗糙的水平地面上，斜劈左、右侧斜面光滑，倾角分别为α和β，且，。两小滑块 P和Q 同时从斜面顶端由静止释放。已知P、Q 和斜劈M 质量均为m，重力加速度为g，下列判断正确的是（ ）
A. 从释放到Q 至地面的过程中，地面的摩擦力对M的冲量为0
B. 从释放到P至地面的过程中，地面的摩擦力对M的冲量为0
C. 从释放到P 至地面的时间t内，地面对M的支持力冲量大小为3mgt
D. 从释放到Q 至地面的时间t'内，地面对M的支持力冲量大小为2mgt'
【答案】AD
【解析】
【详解】AB．以P为对象，P沿斜面加速下滑的加速度大小为
斜面对P的支持力大小为
以Q为对象，Q沿斜面加速下滑的加速度大小为
斜面对Q的支持力大小为
由于，可知Q的加速度大于P的加速度，又Q下滑的位移小于P下滑的位移，可知从释放到Q 至地面的时间小于从释放到P 至地面的时间；从释放到Q 至地面的过程中， P、Q对M的压力的水平分力大小分别为
由于，则有
可知此过程地面对M的摩擦力为0，则地面的摩擦力对M的冲量为0；当Q到达地面后，P还在斜面上，则地面对M的摩擦力不为0，故从释放到P至地面的过程中，地面的摩擦力对M的冲量为0，故A正确，B错误；
D．从释放到Q 至地面的过程中，P、Q对M的压力的竖直分力大小分别为
则此过程，地面对M的支持大小为
则从释放到Q 至地面的时间内，地面对M的支持力冲量大小为
故D正确；
C．从释放到P 至地面时间内，由于P、Q在斜面运动过程，有竖直向下的分加速度，处于失重状态，则地面对M的支持力一定小于，则地面对M的支持力冲量大小一定小于，故C错误。
故选AD。
10. 如图所示，四边形 abcd 中，，，ad垂直 dc 、ab 垂直 bc，，O点和c 点关于直线bd对称。在a、b和d点各固定一个带电荷量为q的正电荷，O 点和c点的电势分别为和。下列说法正确的是（ ）
A. c点的电场强度方向由O 指向c，且小于O点的电场强度大小
B. 若仅将a点的正电荷换成带相同电荷量的负电荷，则c点电势等于
C. 若仅将b点的正电荷换成带相同电荷量的负电荷，则c点电势等于
D. 电子在O 点的电势能小于在c点的电势能
【答案】BD
【解析】
【详解】A．由题意可知过O点且为的中垂线，设与连线的交点为，设长为，分析几何关系知
由等量同种电荷电场分布规律可知，b和d点的场中，分析得O点与c 点电场强度大小相等为，方向分别从点发出，沿和方向指向无穷远，在点电荷a的电场中，O点场强为，方向沿指向无穷远，c点的电场强度为，根据矢量叠加原则知，O点的电场强度为零，c点电场强度大小为，沿方向故c点的电场强度大于O点的电场强度大小，故A错误；
D．在b和d点的场中，O 点和c点的电势相等，在点电荷a的电场中，O 点电势大于c点的电势，由电势叠加规律知
根据电势能的定义知，电子在O 点的电势能小于在c点的电势能，故D正确；
B．根据对称性可知,a、b、d各点的正电荷在O点产生的电势相等,设为,有
同理,b、d两点的正电荷在c点产生的电势也为,设a点的正电荷在C点产生的电势为,则有
联立解得
若仅将a点的正电荷换成带相同电量的负电荷,则负电荷在C点产生的电势为,故C点电势等于
故B正确；
C．若仅将b点的正电荷换成带相同电荷量的负电荷,根据等量异种电荷的等势面分布可知,b、d处的点电荷在O、c两点产生的电势为0,故C点的总电势等于a点的正电荷在C点产生的电势，为
故C错误。
故选BD。
二、实验题：共2 小题，共15 分。
11. 用如图所示的装置探究牛顿第二定律。将长木板一端固定在水平桌面的左端、在长木板另一端用垫块将木板垫起。在木板上相距为L（未知）的位置固定两个光电门1 和2，在木板上放置一个带有宽度为d（未知）的遮光条的小车，小车通过轻质细线绕过固定在木板右端的光滑定滑轮与小物块相连，木板上方的细线与木板平行，重力加速度为g。实验步骤如下：
①调整垫块的位置，给小车一个沿木板向下的初速度，使得两个光电门记录的时间相等，测量小物块的质量 m、小车的质量M1，然后把小车放在木板上，使遮光条对齐光电门1，去掉小物块，小车开始沿木板向下滑动，记录遮光条经过光电门2的时间t1；
②挂上小物块，在小车上加放钩码。调整垫块的位置，给小车一个沿木板向下的初速度，使得两个光电门记录的时间仍相等，测量小车和所放钩码的总质量M2；然后把小车放在木板上，使遮光条对齐光电门1，去掉小物块，小车开始沿木板向下滑动，记录遮光条经过光电门2的时间t2；
③挂上小物块，再在小车上放钩码，多次重复上述操作，记录小车和所放钩码的总质量M3、M4……录遮光条经过光电门2的时间l3、l4；
④最后整理好实验器材。
请回答下列问题：
（1）实验需要的实验器材有____________。
A．天平 B．刻度尺
C．秒表 D．打点计时器
E．游标卡尺
（2）此实验是保持__________不变的条件下，探究牛顿第二定律的。
（3）在坐标纸上，以小车和钩码总质量M为横坐标，以________ （选填“t”，“t²”或“”为纵坐标，得到一条直线，当直线的斜率为________时（用物理量的字母表示），就可以验证牛顿第二定律了。
【答案】 ①. BE ②. 小车所受合力 ③. t² ④.
【解析】
【详解】（1）[1]本实验需要测量光电门间距和遮光条宽度，因此需要刻度尺和游标卡尺，故选BE；
（2）[2]调整垫块的位置，是为了保证下滑时，沿木板方向小车受的合力不变；
（3）[3][4]根据题意可得
联立解得
因此应以t²为纵坐标，斜率为。
12. 某物理兴趣小组利用实验室现有器材，设计了一个测量一节干电池的电动势和内阻的实验，实验器材如下：
A．待测干电池：电动势约为1.5V，内阻约为2Ω
B．电压表：量程为0~15V，内阻约为15kΩ
C．电流表A1：量程为0~3A，内阻
D．微安表A2：量程为0~50μA，内阻
E．定值电阻R1：阻值为25Ω
F．滑动变阻器R2：最大电阻值为2000 Ω
G．电阻箱R3：最大电阻值为1999.9Ω
H．开关S及导线若干
回答下列问题：
（1）使用的实验器材除了A、E、H，为了提高实验准确度，还应该选择________、________。（填器材前的字母序号）
（2）请在虚线框内画出测量干电池电动势和内阻的电路图_________。
（3）在实验中，记录每次电表的示数x和对应变化电阻接入电路的电阻R，然后在坐标纸上以 R为横坐标，以________为纵坐标，得到一条直线。若斜率为k，纵截距为b，则干电池电动势和内阻分别为E=________和r=________。（均用物理量的字母表示）
【答案】 ①. D ②. G ③. ④. ⑤. ⑥.
【解析】
【详解】（1）[1][2]电压表和电流表量程过大，应使用微安表与定值电阻并联扩大量程后，再与电阻箱串联接在电路中，还应该选择D、G。
（2）[3]电路图如图所示
（3）[4][5][6]微安表示数远小于干路电流，微安表与定值电阻并联的阻值接近定值电阻阻值，根据闭合电路欧姆定律
得
即以为纵坐标。由题意
，
解得
，
三、计算题：共4小题，共45分。答题时应写出必要的文字说明、重要的物理规律、完整的数字和单位；只有结果而没有过程的不能得分。
13. 如图1所示，两根足够长光滑平行导轨固定在水平面上，间距为L，导轨之间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B，垂直于导轨水平放置一质量为m的均匀金属棒ab。从t=0时刻开始，金属棒上通有如图2所示的交变电流I，其最大值为Im，周期为T，规定电流从a 到b 为正方向，金属棒始终与导轨垂直且接触良好。
（1）时，求金属棒的加速度大小；
（2）时间内，求安培力对金属棒做了多少功
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）根据一次函数关系式可得时通过金属棒的电流大小为
此时对于金属棒，根据牛顿第二定律可得
解得
（2）设时间内通过金属棒的平均电流为，通过金属棒的电荷量为Q，则经历的时间为
对金属棒，根据动量定理可得
而
由可知，I-t图像所围成的面积表示电荷量，由图2可得
联立可得金属棒的速度为
根据动能定理可得时间内，安培力对金属棒做的功为
14. 如图所示，直角三角形为棱镜的横截面，，，边长为L。一束单色光垂直边进入棱镜，恰好不能从边射出棱镜。已知光在真空中的传播速度为c。
（1）求此棱镜对该单色光的折射率n；
（2）现在让此单色光从边中点D垂直边进入棱镜，并求此单色光在棱镜中的传播时间。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）由题意知，若单色光垂直边射入棱镜后在面上发生全反射，由几何关系可知临界角，由
解得
（2）单色光垂直边从D点垂直射入棱镜，由几何知识可知，单色光在面上的入射角
即单色光在边上发生全反射，单色光在边上的入射角
发生全反射，最后反向光线传到边上时垂直边射出。单色光在棱镜中传播的光路图如图所示
根据几何知识可知
可知光在介质中的传播速度
光在棱镜中传播时间
解得
15. 如图所示，光滑的水平面上静止着粗糙的木板b和半径为R的光滑圆弧槽c，b、c紧挨在一起，且b的上表面和c末端的圆弧水平相切，木板b的长度等于圆弧半径R的2倍。一小滑块a静止在的最左端，a与b间的动摩擦因数为，现对a施加一个大小为F=3mg、方向水平向右的拉力，a刚滑至b最右端时撤去拉力。已知a、b和c质量均为m，重力加速度为g。求：
（1）a运动到b最右端的时间和此时a 的速度大小；
（2）a离开c后上升的最大高度。
【答案】（1），；（2）
【解析】
【详解】（1）根据牛顿第二定律
由题意得
得
此时a的速度大小为
（2）撤去外力时，c的速度大小为
当a脱离c上升至最高点，根据动量守恒和机械能守恒
解得，a离开c后上升的最大高度为
16. 如图1 所示，空间存在着垂直纸面（xOy平面）向里的匀强磁场和方向未知的匀强电场（电场和磁场均未画出）。t=0时，一质量为m、带电荷量为的粒子从坐标原点O以大小为v0的速度沿y轴正方向开始运动，不计粒子重力。
（1）若匀强磁场的磁感应强度大小为B0，带电粒子一直沿y轴运动，求所加匀强电场的电场强度大小；
（2）现将匀强电场和磁场改为如图2、3所示的交变电场和磁场，磁场以垂直纸面向里为正方向、电场以沿y轴负方向为正方向，图中B0已知，，，带电粒子从O 点出发后第2023次经过x轴时的坐标和此过程中粒子运动的总路程。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）由题意可知，带电粒子做匀速直线运动，则
匀强电场的电场强度大小为
（2）根据
得
0~t内粒子运动半径为
周期为
即粒子逆时针运动半轴与x轴相交。
t~4t内粒子运动半径为
周期为
即粒子在3t内运动半轴再次与x轴相交，且速度方向沿y轴正方向。
粒子在电场力作用下，沿y轴正方向做匀减速直线运动，加速度大小为
匀减速至零的时间为
说明在4t~8t内，粒子先沿y轴正方向匀减速运动再反向匀加速运动，与x轴相交后，沿y轴负方向匀减速运动再反向匀加速运动，与x轴分别第3次和第4次相交。在 8t时以v0的速度到达x轴向y轴正方向运动，粒子轨迹如图
粒子以8t为一个周期重复运动，每个周期内经过x轴4次，则第2023次经过x轴时，经历506个周期。每个周期内的路程为
此过程中粒子运动的总路程为
2．答题前，考生务必将密封线内的项目填写清楚。
3．请将选择题答案填在题后的答题表中。非选择题用黑色签字笔答题。
一、选择题：共10小题，每小题4分，共40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7~10题有多项符合题目要求，全选对的得4分，选对但不全的得2分，选错不得分。
1. 核电池又叫放射性同位素电池，它将同位素在衰变过程中不断放出的核能转变为电能。核电池已成功用作航天器的电源，那么航天器核电池应用的核反应方程可能是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】A．该核反应方程虽为β衰变，但该核反应方程反应前后不满足质量数守恒，故A不符合题意；
B．该核反应方程属于α衰变，属于天然衰变，反应方程满足电荷数和质量数守恒，故B符合题意；
C．该核反应方程为核裂变方程，不是衰变方程。故C不符合题意；
D．该核反应方程为卢瑟福发现质子的人工核反应的方程式。故D不符合题意。
故选B。
【点睛】核反应方程满足电荷数和质量数守恒。熟悉核元素衰变的种类和特点。
2. 用一定长度的轻质细线相连的两个完全相同的小球P、Q，在空中同一位置同时被抛出，若P 以速度v1水平向右抛出，Q以速度v2水平向左抛出，经过时间t1细线被拉直。若P以速度v1竖直向上抛出，Q以速度v2竖直向下抛出，经过时间t2细线被拉直。已知两小球在细线被拉直之前都一直没有落地，不计空气阻力，下列判断正确的是（ ）
A.
B.
C.
D. 条件不足，无法比较t1和t2的大小
【答案】A
【解析】
【详解】设绳长为l水平抛出时
解得
竖直抛时
解得
故
故选A。
3. 如图所示，通过理想降压变压器给串联在副线圈cd 两端的多个小彩灯供电，已知原、副线圈的匝数分别为n1和n2，下列判断正确的是（ ）
A. 如果其中一个小彩灯灯丝断了，变压器的输入功率可能变大
B. 如果其中一个小彩灯被短路，变压器的输入功率减小
C. 如果将原、副线圈增加相同匝数，其他条件不变，小彩灯都变亮
D. 如果只将副线圈匝数增加，其他条件不变，小彩灯都变暗
【答案】C
【解析】
【详解】A．由于小彩灯串联，其中一个小彩灯灯丝断了，则电路断路，不再有电流，变压器的输入功率变为零，故A错误；
B．如果其中一个小彩灯被短路，则副线圈总电阻减小，而副线圈电压不变，根据
可知变压器的输入功率增大，故B错误；
C．设原、副线圈都增加n圈，由于是降压变压器，故
则
副线圈电压
小彩灯都变亮，故C正确；
D．如果只将副线圈匝数增加，则副线圈电压增大，小彩灯都变亮，故D错误。
故选C。
4. 一定质量的理想气体沿状态 a→b→c→a变化的p-V图像如图所示，其中c→a为双曲线。下列判断错误的是（ ）
A. 气体在状态b时比在状态a时的内能大
B. 气体在状态b时单位时间内气体分子对器壁单位面积的碰撞次数可能比在状态c时少
C. 气体从状态c 变化到状态a，内能不变
D. 气体从状态 a 经过状态b 到状态c，从外界吸收热量
【答案】B
【解析】
【详解】A．压强相等，根据
状态b时气体的体积大，温度高，则气体在状态b时比在状态a时的内能大，A正确；
B．体积相等，根据
气体在状态b时压强大，温度高，则气体在状态b时单位时间内气体分子对器壁单位面积的碰撞次数比在状态c时多，B错误；
C．气体从状态c 变化到状态a，根据
代入数据得
内能不变，C正确；
D．气体从状态 a 经过状态b 到状态c，图像围成的面积等于气体对外做功，由于温度不变，则气体从外界吸收热量，D正确。
本题选择错误的，故选B。
5. 如图所示，在磁感应强度大小为B0方向未知的匀强磁场中，存在竖直方向的正方形虚线区域abcd。在b、d两点分别垂直正方形所在平面固定一根无限长的直导线（图中未画出），导线中通入大小相等、方向垂直纸面向里的恒定电流。若a点的磁感应强度大小为零，则c点的磁感应强度（ ）
A. 大小为，与匀强磁场方向相同B. 大小为2B0与匀强磁场方向相同
C. 大小为，与匀强磁场方向相反D. 条件不足，无法求出c 点处磁感应强度
【答案】B
【解析】
【详解】根据右手螺旋定则可知，两长直导线的电流在ac两点的磁场强度如图所示
由于ac两点到导线距离相等，故两长直导线的电流在ac两点的磁场强度大小相等。根据平行四边形定则可知，两长直导线的电流在ac两点的合磁场强度大小相等，方向相反。因a点的磁感应强度大小为零，故匀强磁场方向与两长直导线的电流在a点的磁场方向相反，且有
故c点的磁感应强度大小为
方向与匀强磁场方向相同。
故选B。
【点睛】根据右手定则确定长直导线在两点的磁场方向及大小关系。再根据矢量求和的方法的进行解答。
6. 如图所示，两足够长的光滑平行导轨固定在同一水平面上，虚线 MN 与导轨垂直，其左、右侧的导轨间距分别为L2和L1且整个装置处在竖直向下的匀强磁场中。MN左、右两侧的磁感应强度大小分别为B2和B1，且在 MN两侧导轨上分别垂直放置两根接入阻值为r1和r2的平行金属棒 ab 和cd，系统静止。某时刻对 ab 棒施加一个水平向右的恒力 F，两金属棒在向右运动的过程中，始终与导轨垂直且接触良好， cd棒始终未到达MN处，则下列判断正确的是（ ）
A. 最终两棒以不同的速度匀速运动
B. 最终两棒以相同的速度匀速运动
C. 安培力对cd 棒所做的功大于 cd 棒的动能增加量
D. 外力 F 做的功等于两棒的动能增加量和回路中产生的焦耳热
【答案】D
【解析】
【详解】AB. ab 棒在外F作用下向右加速，但由于受到向左的安培力，所以做加速度减小的加速运动，cd棒在向右的安培力作用下，向右加速。两者达到稳定状态应该是有共同的加速度，即为
所以最终两棒以相同加速度一起向右做加速运动，故AB错误；
C.cd 棒受的合力为受到的安培力，由动能定理可知安培力对cd 棒所做的功等于 cd 棒的动能增加量，故C错误；
D.由能量守恒可知外力 F 做的功等于两棒的动能增加量和回路中产生的焦耳热，故D正确。
故选D。
7. 如图所示为一种消音手枪的原理示意图。声音由A枪管输入，经过空气腔室M，由B枪管输出。频率为f的声音从声源传到空气腔室左侧的C面时，恰好与右侧D面反射回来的同频率的声波相消，外界几乎听不到枪响。已知声波在空气腔室中传播的速度为v。下列说法正确的是（ ）
A. 该消音器是利用波的干涉原理设计的
B. 相消位置为两列波振动的加强区
C. 当空气气腔室最小长度时，外界几乎听不见枪响
D. 当空气气腔室最小长度时，外界几乎听不见枪响
【答案】AC
【解析】
【详解】AB．当两列波的频率相同时，在相遇区内，某些点始终加强，某些点始终减弱，达到减弱噪声的目的，此消音器正是利用波的干涉原理，相消位置为两列波振动的减弱区，故A正确，B错误；
C．当空气气腔室最小长度时，两列波波传播的路程差为
为减弱区，外界几乎听不见枪响，故C正确；
D．当空气气腔室最小长度时，两列波波传播的路程差为
为加强区，故D错误。
故选AC。
8. 北京时间2022年7月24日14时22分，搭载问天实验舱长征五号B遥三运载火箭在我国文昌航天发射场准时点火发射，约495秒后，问天实验舱火箭成功分离并进入预定轨道，发射取得圆满成功。已知地球的半径，地球表面的重力加速度取。下列说法正确的是（ ）
A. 卫星必须是在赤道上发射才能成功
B. 只要卫星发射速度大于就能成为人造地球卫星
C. 发射的人造地球卫星绕地球运行的周期不可能为68分钟
D. 发射的人造地球卫星能在与赤道垂直的平面绕地球做圆周运动
【答案】CD
【解析】
【详解】A．卫星要发射成功，需要发射速度大于等于最小发射速度，但不一定要在赤道上，故A错误；
B．卫星要成为人造地球卫星，发射速度需要大于地球第一宇宙速度小于地球第二宇宙速度，即发射速度大于小于，故B错误；
C．卫星绕地球做匀速圆周运动时，由万有引力提供向心力可得
解得
可知当卫星处于地面表面轨道时，周期最小，又
联立可得最小周期为
则发射的人造地球卫星绕地球运行的周期不可能为68分钟，故C正确；
D．发射的人造地球卫星由万有引力提供向心力，人造地球卫星的轨道平面过地心，则发射的人造地球卫星能在与赤道垂直的平面绕地球做圆周运动，故D正确。
故选CD。
9. 如图所示，一个斜劈M 放置在粗糙的水平地面上，斜劈左、右侧斜面光滑，倾角分别为α和β，且，。两小滑块 P和Q 同时从斜面顶端由静止释放。已知P、Q 和斜劈M 质量均为m，重力加速度为g，下列判断正确的是（ ）
A. 从释放到Q 至地面的过程中，地面的摩擦力对M的冲量为0
B. 从释放到P至地面的过程中，地面的摩擦力对M的冲量为0
C. 从释放到P 至地面的时间t内，地面对M的支持力冲量大小为3mgt
D. 从释放到Q 至地面的时间t'内，地面对M的支持力冲量大小为2mgt'
【答案】AD
【解析】
【详解】AB．以P为对象，P沿斜面加速下滑的加速度大小为
斜面对P的支持力大小为
以Q为对象，Q沿斜面加速下滑的加速度大小为
斜面对Q的支持力大小为
由于，可知Q的加速度大于P的加速度，又Q下滑的位移小于P下滑的位移，可知从释放到Q 至地面的时间小于从释放到P 至地面的时间；从释放到Q 至地面的过程中， P、Q对M的压力的水平分力大小分别为
由于，则有
可知此过程地面对M的摩擦力为0，则地面的摩擦力对M的冲量为0；当Q到达地面后，P还在斜面上，则地面对M的摩擦力不为0，故从释放到P至地面的过程中，地面的摩擦力对M的冲量为0，故A正确，B错误；
D．从释放到Q 至地面的过程中，P、Q对M的压力的竖直分力大小分别为
则此过程，地面对M的支持大小为
则从释放到Q 至地面的时间内，地面对M的支持力冲量大小为
故D正确；
C．从释放到P 至地面时间内，由于P、Q在斜面运动过程，有竖直向下的分加速度，处于失重状态，则地面对M的支持力一定小于，则地面对M的支持力冲量大小一定小于，故C错误。
故选AD。
10. 如图所示，四边形 abcd 中，，，ad垂直 dc 、ab 垂直 bc，，O点和c 点关于直线bd对称。在a、b和d点各固定一个带电荷量为q的正电荷，O 点和c点的电势分别为和。下列说法正确的是（ ）
A. c点的电场强度方向由O 指向c，且小于O点的电场强度大小
B. 若仅将a点的正电荷换成带相同电荷量的负电荷，则c点电势等于
C. 若仅将b点的正电荷换成带相同电荷量的负电荷，则c点电势等于
D. 电子在O 点的电势能小于在c点的电势能
【答案】BD
【解析】
【详解】A．由题意可知过O点且为的中垂线，设与连线的交点为，设长为，分析几何关系知
由等量同种电荷电场分布规律可知，b和d点的场中，分析得O点与c 点电场强度大小相等为，方向分别从点发出，沿和方向指向无穷远，在点电荷a的电场中，O点场强为，方向沿指向无穷远，c点的电场强度为，根据矢量叠加原则知，O点的电场强度为零，c点电场强度大小为，沿方向故c点的电场强度大于O点的电场强度大小，故A错误；
D．在b和d点的场中，O 点和c点的电势相等，在点电荷a的电场中，O 点电势大于c点的电势，由电势叠加规律知
根据电势能的定义知，电子在O 点的电势能小于在c点的电势能，故D正确；
B．根据对称性可知,a、b、d各点的正电荷在O点产生的电势相等,设为,有
同理,b、d两点的正电荷在c点产生的电势也为,设a点的正电荷在C点产生的电势为,则有
联立解得
若仅将a点的正电荷换成带相同电量的负电荷,则负电荷在C点产生的电势为,故C点电势等于
故B正确；
C．若仅将b点的正电荷换成带相同电荷量的负电荷,根据等量异种电荷的等势面分布可知,b、d处的点电荷在O、c两点产生的电势为0,故C点的总电势等于a点的正电荷在C点产生的电势，为
故C错误。
故选BD。
二、实验题：共2 小题，共15 分。
11. 用如图所示的装置探究牛顿第二定律。将长木板一端固定在水平桌面的左端、在长木板另一端用垫块将木板垫起。在木板上相距为L（未知）的位置固定两个光电门1 和2，在木板上放置一个带有宽度为d（未知）的遮光条的小车，小车通过轻质细线绕过固定在木板右端的光滑定滑轮与小物块相连，木板上方的细线与木板平行，重力加速度为g。实验步骤如下：
①调整垫块的位置，给小车一个沿木板向下的初速度，使得两个光电门记录的时间相等，测量小物块的质量 m、小车的质量M1，然后把小车放在木板上，使遮光条对齐光电门1，去掉小物块，小车开始沿木板向下滑动，记录遮光条经过光电门2的时间t1；
②挂上小物块，在小车上加放钩码。调整垫块的位置，给小车一个沿木板向下的初速度，使得两个光电门记录的时间仍相等，测量小车和所放钩码的总质量M2；然后把小车放在木板上，使遮光条对齐光电门1，去掉小物块，小车开始沿木板向下滑动，记录遮光条经过光电门2的时间t2；
③挂上小物块，再在小车上放钩码，多次重复上述操作，记录小车和所放钩码的总质量M3、M4……录遮光条经过光电门2的时间l3、l4；
④最后整理好实验器材。
请回答下列问题：
（1）实验需要的实验器材有____________。
A．天平 B．刻度尺
C．秒表 D．打点计时器
E．游标卡尺
（2）此实验是保持__________不变的条件下，探究牛顿第二定律的。
（3）在坐标纸上，以小车和钩码总质量M为横坐标，以________ （选填“t”，“t²”或“”为纵坐标，得到一条直线，当直线的斜率为________时（用物理量的字母表示），就可以验证牛顿第二定律了。
【答案】 ①. BE ②. 小车所受合力 ③. t² ④.
【解析】
【详解】（1）[1]本实验需要测量光电门间距和遮光条宽度，因此需要刻度尺和游标卡尺，故选BE；
（2）[2]调整垫块的位置，是为了保证下滑时，沿木板方向小车受的合力不变；
（3）[3][4]根据题意可得
联立解得
因此应以t²为纵坐标，斜率为。
12. 某物理兴趣小组利用实验室现有器材，设计了一个测量一节干电池的电动势和内阻的实验，实验器材如下：
A．待测干电池：电动势约为1.5V，内阻约为2Ω
B．电压表：量程为0~15V，内阻约为15kΩ
C．电流表A1：量程为0~3A，内阻
D．微安表A2：量程为0~50μA，内阻
E．定值电阻R1：阻值为25Ω
F．滑动变阻器R2：最大电阻值为2000 Ω
G．电阻箱R3：最大电阻值为1999.9Ω
H．开关S及导线若干
回答下列问题：
（1）使用的实验器材除了A、E、H，为了提高实验准确度，还应该选择________、________。（填器材前的字母序号）
（2）请在虚线框内画出测量干电池电动势和内阻的电路图_________。
（3）在实验中，记录每次电表的示数x和对应变化电阻接入电路的电阻R，然后在坐标纸上以 R为横坐标，以________为纵坐标，得到一条直线。若斜率为k，纵截距为b，则干电池电动势和内阻分别为E=________和r=________。（均用物理量的字母表示）
【答案】 ①. D ②. G ③. ④. ⑤. ⑥.
【解析】
【详解】（1）[1][2]电压表和电流表量程过大，应使用微安表与定值电阻并联扩大量程后，再与电阻箱串联接在电路中，还应该选择D、G。
（2）[3]电路图如图所示
（3）[4][5][6]微安表示数远小于干路电流，微安表与定值电阻并联的阻值接近定值电阻阻值，根据闭合电路欧姆定律
得
即以为纵坐标。由题意
，
解得
，
三、计算题：共4小题，共45分。答题时应写出必要的文字说明、重要的物理规律、完整的数字和单位；只有结果而没有过程的不能得分。
13. 如图1所示，两根足够长光滑平行导轨固定在水平面上，间距为L，导轨之间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B，垂直于导轨水平放置一质量为m的均匀金属棒ab。从t=0时刻开始，金属棒上通有如图2所示的交变电流I，其最大值为Im，周期为T，规定电流从a 到b 为正方向，金属棒始终与导轨垂直且接触良好。
（1）时，求金属棒的加速度大小；
（2）时间内，求安培力对金属棒做了多少功
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）根据一次函数关系式可得时通过金属棒的电流大小为
此时对于金属棒，根据牛顿第二定律可得
解得
（2）设时间内通过金属棒的平均电流为，通过金属棒的电荷量为Q，则经历的时间为
对金属棒，根据动量定理可得
而
由可知，I-t图像所围成的面积表示电荷量，由图2可得
联立可得金属棒的速度为
根据动能定理可得时间内，安培力对金属棒做的功为
14. 如图所示，直角三角形为棱镜的横截面，，，边长为L。一束单色光垂直边进入棱镜，恰好不能从边射出棱镜。已知光在真空中的传播速度为c。
（1）求此棱镜对该单色光的折射率n；
（2）现在让此单色光从边中点D垂直边进入棱镜，并求此单色光在棱镜中的传播时间。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）由题意知，若单色光垂直边射入棱镜后在面上发生全反射，由几何关系可知临界角，由
解得
（2）单色光垂直边从D点垂直射入棱镜，由几何知识可知，单色光在面上的入射角
即单色光在边上发生全反射，单色光在边上的入射角
发生全反射，最后反向光线传到边上时垂直边射出。单色光在棱镜中传播的光路图如图所示
根据几何知识可知
可知光在介质中的传播速度
光在棱镜中传播时间
解得
15. 如图所示，光滑的水平面上静止着粗糙的木板b和半径为R的光滑圆弧槽c，b、c紧挨在一起，且b的上表面和c末端的圆弧水平相切，木板b的长度等于圆弧半径R的2倍。一小滑块a静止在的最左端，a与b间的动摩擦因数为，现对a施加一个大小为F=3mg、方向水平向右的拉力，a刚滑至b最右端时撤去拉力。已知a、b和c质量均为m，重力加速度为g。求：
（1）a运动到b最右端的时间和此时a 的速度大小；
（2）a离开c后上升的最大高度。
【答案】（1），；（2）
【解析】
【详解】（1）根据牛顿第二定律
由题意得
得
此时a的速度大小为
（2）撤去外力时，c的速度大小为
当a脱离c上升至最高点，根据动量守恒和机械能守恒
解得，a离开c后上升的最大高度为
16. 如图1 所示，空间存在着垂直纸面（xOy平面）向里的匀强磁场和方向未知的匀强电场（电场和磁场均未画出）。t=0时，一质量为m、带电荷量为的粒子从坐标原点O以大小为v0的速度沿y轴正方向开始运动，不计粒子重力。
（1）若匀强磁场的磁感应强度大小为B0，带电粒子一直沿y轴运动，求所加匀强电场的电场强度大小；
（2）现将匀强电场和磁场改为如图2、3所示的交变电场和磁场，磁场以垂直纸面向里为正方向、电场以沿y轴负方向为正方向，图中B0已知，，，带电粒子从O 点出发后第2023次经过x轴时的坐标和此过程中粒子运动的总路程。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）由题意可知，带电粒子做匀速直线运动，则
匀强电场的电场强度大小为
（2）根据
得
0~t内粒子运动半径为
周期为
即粒子逆时针运动半轴与x轴相交。
t~4t内粒子运动半径为
周期为
即粒子在3t内运动半轴再次与x轴相交，且速度方向沿y轴正方向。
粒子在电场力作用下，沿y轴正方向做匀减速直线运动，加速度大小为
匀减速至零的时间为
说明在4t~8t内，粒子先沿y轴正方向匀减速运动再反向匀加速运动，与x轴相交后，沿y轴负方向匀减速运动再反向匀加速运动，与x轴分别第3次和第4次相交。在 8t时以v0的速度到达x轴向y轴正方向运动，粒子轨迹如图
粒子以8t为一个周期重复运动，每个周期内经过x轴4次，则第2023次经过x轴时，经历506个周期。每个周期内的路程为
此过程中粒子运动的总路程为
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