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浙江强基联盟2023-2024学年第一学期高三12月联考 物理试题及答案
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这是一份浙江强基联盟2023-2024学年第一学期高三12月联考 物理试题及答案，文件包含浙江强基联盟2023-2024学年第一学期高三12月联考物理docx、浙江强基联盟2023-2024学年第一学期高三12月联考物理答案pdf等2份试卷配套教学资源，其中试卷共15页， 欢迎下载使用。
考生须知：
1.本卷满分 100分,考试时间 90 分钟;
2.答题前，在答题卷指定区域填写班级、姓名、考场、座位号及准考证号并核对条形码信息；
3.所有答案必须写在答题卷上，写在试卷上无效，考试结束后，只需上交答题卷；
4.本卷中重力加速度 g 均取 10 m/s²。
选择题部分
一、选择题Ⅰ (本题共 13 小题，每小题3分，共 39分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分)
1.下列选项中的物理量是矢量且其单位表达正确的是
A.电势J B.力 N C.功 V D.质量 kg
2.9月16日7时35 分，G9313列车自杭州东站驶出，亚运智能动车组列车载客运营，串联起杭州与宁波、温州、金华、绍兴、湖州 5座亚运协办城市。下列表述正确的是
A.“9月 16 日 7 时 35 分”表示时间间隔
B.该列车座位上安装有 USB接口，能给手机供 220 V 交流电
C.研究列车从杭州到宁波的运动轨迹，可将列车视为质点
D.智能动车组实现自动驾驶，电子屏上显示的“当前时速”指平均速度
3.如图所示，机器狗将物资驮运在水平背部，忽略空气阻力，则
A.匀速上坡时，货物的机械能守恒
B.加速前进时，物资对机器狗的力小于机器狗对物资的力
C.机器狗能跳过小障碍物，起跳离地后物资处于超重状态
D.机器狗用5G信号定位，该信号是电磁波能在真空中传播
4.两静止在水平地面上的“人字梯”和“八字脚”桌子如图所示，“人字梯”上端有铰链链接可改变左右两脚的夹角，桌子为一次注塑成型的塑料桌，则
A.塑料桌桌脚可能不受地面摩擦力作用
B.“人字梯”梯脚不受地面摩擦力作用
C.塑料桌左侧桌脚一定受到地面水平向右的摩擦力
D.“人字梯”左边梯脚受到地面的摩擦力水平向左
5.“神舟十七号”10月 26 日顺利对接“天宫”空间站，“天宫”距地约 400 km，哈勃望远镜距地约600 km,北斗同步卫星距地约 36000 km,珠峰顶海拔约 8800 m,则
A.珠峰顶山岩随地自转的角速度比山脚下的物体大
B.哈勃望远镜绕地的线速度比“天宫”的线速度大
C.北斗同步卫星绕地周期与珠峰随地自转的周期相同
D.“天宫”对接后由于质量增大，向心加速度将变大
6.某汽车无线充电站的无线充电设备充电效率约为 80%，一辆新能源汽车最大充电容量为54 kW·h，从0到100km/h的加速时间为7s。 当汽车电池容量低于最大容量20%，要求进入充电站进行充电。下列说法正确的是
A.充电过程能量不守恒
B.从电池容量20%到充满电,需要消耗电能43.2 kW·h
C.电机正常工作时的电流等于输入电压与电动机电阻的比值
D.保持最大功率恒定不变加速时，汽车的加速度减小
7.一个正六边形玻璃砖的截面图如图所示，有一束光从 AB面的中点O 处入射，入射角θ=45°,光线经AB 界面折射恰到达CD 边中点处，则
A.该玻璃砖的折射率为 3
B.光线在CD边中点处没有发生全反射
C.在O处折射光的强度与入射光的强度相同
D.增大入射角，一次折射后光线可能射到 BC中点
8.如图所示，1958年科学家发现地球周围近层宇宙空间的范艾伦辐射带，其中存在着高达几兆电子伏的电子以及高达几百兆电子伏的质子。质量为 m的某科研卫星经过该区域想利用高能粒子发电，发电吸收板面积为 S，假设每秒单位面积上有 n个能量为E 的粒子被吸收板捕捉，其中60%的能量被吸收并转化为电能，单位面积受到粒子平均作用力为F，以下说法正确的是
A.粒子仅在地磁场的作用下动能不变
B.范艾伦辐射带的存在一定与地磁场无关
C.吸收板 t时间内吸收高能粒子获得电能nSEt
D.吸收板 t时间内的平均加速度为 FStm
9.一迷你热气球以速度 vy=5m/s从水平地面上匀速上升，假设从该时刻起，热气球在水平方向上受一恒定风力，且竖直上升的高度h与水平方向上的速度 vₓ在大小上始终满足h =vx,则当热气球上升到 h=4m时，热气球离出发点的水平距离为
A.1. 4m B.1. 6m
10.真空中存在点电荷q₁、q₂ 产生的静电场，其电场线的分布如图所示，图中P、Q两点关于点电荷 q₁ 水平对称。P、Q两点电场强度的大小分别为Ep、EQ，电势分别为φP、φQ。一个带电粒子沿虚线轨迹从 M 移动至N，则
A.EP>EQ,φP<φQ
B. q₁ 和 q₂ 带同种电荷,q₁>q₂
C.从 M 移动至N，加速度先减小再增大
D.粒子带负电，从 M 至N 它的电势能先变大后变小
11.如图1所示，同一均匀介质中的一条直线上有相距10米 的 两 质 A、B，C 为 AB 中点，从0时刻起，波源A、波源 B 同时开始振动，且波源 A 发出的波只向右传，波源 B 发出的波只向左传，图2为A的振动图像，图3为B的振动图像，若A 向右传播的波与B 向左传播的波在0.5s时相遇，则下列说法正确的是
A.两列波的波长均为 2m
B.两列波在 AB 间传播的速度大小均为 5m /s
C.在两列波相遇的过程中，在t=0.7s时，C点的振动加强
D.在 B的右边有一观察者向右运动，观察者接收到的频率大于 5 Hz
12.粒子直线加速器原理示意图如图1所示，它由多个横截面积相同的同轴金属圆筒依次组成，序号为奇数的圆筒与序号为偶数的圆筒分别和交变电源相连，交变电源两极间的电压变化规律如图2所示。在t=0时，奇数圆筒比偶数圆筒电势高，此时和偶数圆筒相连的金属圆板(序号为0)的中央有一自由电子由静止开始发射，之后在各狭缝间持续加速。若电子质量为 m，电荷量为e，交变电源电压为U，周期为 T。不考虑电子的重力和相对论效应，忽略电子通过圆筒狭缝的时间。下列说法正确的是
A.要实现加速，电子在圆筒中运动的时间必须为 T
B.电子出圆筒 1时的速度为出圆筒 2时速度的两倍
C.第n个圆筒的长度应满足 L=2neUm⋅T2
D.要加速质子，无须改变其他条件但要在T/₄到 3T4时间内从圆板处释放
13.如图所示，发电机矩形线框匝数为 N，面积为 S，线框所处磁场可视为匀强磁场，磁感应强度大小为B，线框从图示位置开始绕轴OO'以恒定的角速度ω沿顺时针方向转动，线框输出端接有换向器，通过电刷和外电路连接。定值电阻R₁、R₂的阻值均为R，两电阻间接有理想变压器，原、副线圈的匝数比为2：1，忽略线框以及导线电阻。下列说法正确的是
A.安装了换向器，变压器副线圈没有电压
B.转动一圈过程，通过 R₁ 的电量为 8NBSR
C.图示位置线框产生的电动势最大
D.发电机的输出功率为 5N2B2S2ω28R
二、选择题Ⅱ(本题共2小题，每小题3分，共6分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得3分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)
14.2964Cu原子核静止时有 19%的可能发生β⁺衰变，方程为 2964Cu→2864Ni+10e,并放出能量为 Er的γ光子。 已知Cu、Ni和 10e的质量分别记为m₁、m₂和m₃，衰变放出光子的动量可忽略，该过程释放的核能除去γ光子的能量 Ey外全部转化为 2864Ni 和 10e的动能。在匀强磁场中衰变产生的 2864N和 10e，两者速度方向均与磁场垂直，做匀速圆周运动，则下列说法正确的是
A. 2864Ni 和 10e在磁场中匀速圆周运动轨迹为内切圆
B. 2864Ni的比结合能大于2964Cu的比结合能
C.生成物的总动能为 Ek=m1−m2−m3c2−Eγ
D.% Ni 的动能为 EkNi=m2m2+m3m1−m2−m3c2−Eγ
15.为了解决光信号传输中的衰减问题，常常在光纤中掺入辑元素。辑离子能级如图所示，标识为⁴I₁₃/₂的辑离子处在亚稳态，不会立即向下跃迁。用能量约为 2.0×10⁻¹⁹J的激光光子把处于基态能级⁴I₁₅/₂的辑离子激发到⁴I₁₁/₂能级，再通过“无辐射跃迁”跃迁到能级 4I132,从而使该能级积聚的离子数远超过处于基态的离子数。当光纤中传输某波长的光波时，能使处在亚稳态能级的离子向基态跃迁，产生大量能量约为 1.3×10⁻¹⁹J的光子，输出的光大大加强了，普朗克常量 ℎ=6.6×10−34J∙s。则
A.无辐射跃迁中一个镇离子放出的能量约为 1.3×10⁻¹⁹J
B.这种光纤传输能补偿任何频率的光信号
C.激光通信利用的是激光可以被调制的性质
D.亚稳态的离子向基态跃迁，产生光波波长约为 1.5 μm
非选择题部分
三、非选择题部分(本题共5小题，共55分)
16.实验题(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三题共 14分)
16-Ⅰ.(7分)(1)在用如图1所示的装置做“探究共点力合成的规律”实验中
①本实验主要体现的科学方法是 ▲ ；
A.等效替代法 B.极限法 C.控制变量法
②在某一次实验中，其中一弹簧测力计的指针如图 2 所示，则其读数 F₁=N,另一拉力 F₂ 的大小为 3 N;
③F₁、F₂的方向如图3所示，用作图法求 F₁、F₂合力大小 F= N;
④关于此实验下列说法正确的是 ▲ ；
A.橡皮筋的拉力是合力，两弹簧测力计的拉力是分力
B.拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些
C.拉橡皮条时，弹簧测力计、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行，弹簧测力计的外壳不能与木板产生摩擦
(2)某学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律，装置如图 4，气垫导轨上安装了一光电门，滑块上固定一遮光条，测得气垫导轨与水平面的夹角为θ，滑块静止释放时挡光条的左边缘与光电门的距离为 l，用天平测得滑块及挡光条的总质量 m=0.20 kg。
①用游标卡尺测挡光条的宽度如图5所示，则d= ▲ cm。某次实验，测得挡光条通过光电门的挡光时间为 40.1ms，则滑块的动能 Eₖ= J(此空保留两位有效数字)。
②研究滑块由静止下滑至光电门的过程，重力势能改变取 △Eₚ=mglsinθ,实验结果表明，系统动能的增加量 △Eₖ始终略大于△Eₚ，其原因可能是 ▲ ，
A.挡光条的宽度过大；
B.滑块受到的阻力过大；
C.滑块的重心在挡光片左边缘的左侧。
16-Ⅱ.(5分)某实验小组在电压表、电流表、电阻箱等实验器材中选一些来测量干电池组的电动势与内阻。
(1)为了了解电压表内阻的大概值，用多用电表的欧姆挡来测量电压表的内阻，如图1所示，多用电表的红表笔应该与电压表的 ▲ (填“正”或“负”)接线柱相连，经过正确操作，选择 ×100挡时，示数如图2 所示，则电压表的电阻值约为 ▲ Ω。
(2)为了测量某电池组的电动势和内阻，除了该电压表外，现提供的器材如下：A.某型号电池组(电动势约为 3.0 V、内阻很小)；B.电流表Ⓐ(量程2 A，内阻约为2 Ω);C.电阻箱R(0~99.9Ω);D.开关和导线若干。 该实验小组设计甲、乙两个实验方案，实验电路图分别如图3、4所示，利用方案甲测量出的数据，作出它的 U⁻¹−R⁻¹图像如图5，利用方案乙测出的数据作出 R−I⁻¹图像如图6所示，则通过方案乙测出电池组的内阻 r= (用图中的字母表达，k为图像的斜率，b为图像与纵轴的交点值)
(3)你认为以上方案测量的内阻哪一个更接近真实值 ▲ (填“甲”或“乙”)。
16-Ⅲ.(2分)以下实验中说法正确的是 ▲ (多选)。
A.“测定玻璃折射率”的实验中入射角越大，则反射光强，折射光弱，越容易观察
B.“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中，用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯，是为了减少涡流
C.在油膜法估测分子大小的实验中，如果有油酸未完全散开会使测量结果偏小
D.在“用单摆测重力加速度”实验中，若某同学直接把摆线长度当作摆长了，用多组实验数据做出 T²−L图线，该同学认为这样对 g 值的测量没有影响
17.(8分)如图1所示，一导热性能良好、内壁光滑的汽缸水平放置，横截面积 S=2×10⁻³m²、质量m=4kg、厚度不计的活塞与汽缸底部之间封闭了一部分理想气体，此时活塞与汽缸底部之间的距离 l₀=24cm,，在活塞的右侧d=12cm处有一对与汽缸固定连接的卡环，气体的温度 T₀=300 K,大气压强 p₀=1.0×10⁵Pa。现将汽缸竖直放置，如图2所示，取 g=10m/s²。
(1)竖直后，求活塞与汽缸底部之间的距离 l₁；
(2)竖直后,求加热到 630 K时气体的压强 p₂;
(3)若汽缸竖直放置时气体压强为 p₁，加热到 630 K 时的压强为 p₂,，活塞移动距离为 L，气体总共吸收热量为Q，求气体内能增量△U(选用以下物理量表示：Q、p₁、p₂、S、L、m)
18.(11分)如图所示的水平轨道AB、倾斜直轨道 DE用圆弧管道连接，圆弧半径. R=1m,管道的内径远小于 R，可忽略不计。直轨道与圆弧在B、D两点相切，各部分平滑连接，倾斜直轨道 DE 与水平面的夹角θ=37°,ABCDE 在同一竖直面内，质量 mₐ=0.5kg的滑块a放在水平直轨道离 B点足够远处，质量 mb=0.1kg的滑块b停放在管口D 处。略小于管道的内径，质量 mc=0.1kg的小球c，以某一初速度从物块a的右侧某处出发，经过圆弧轨道恰到达D处 。两滑块与轨道的摩擦因数 μ=0.5,，不计小球的摩擦力，小球与物块间碰撞均为弹性正碰。
(1)求小球在通过C点时对管道的压力大小；
(2)求小球第一次与a 相碰后滑块a 的动能. Eₖ;
(3)增大小球向右出发的速度，小球在 D 处与滑块b 碰撞，碰撞后滑块上升到最远处离 D 点的距离L=4m 。在D处有一特殊装置，使小球与滑块b相碰后能停在管口，直到再次与滑块相碰，小球再次离开 D处。小球通过与滑块的反复碰撞最终停止，求滑块a 在水平轨道上滑行的总距离s。
19.(11分)如图 1，光滑滑板A、B叠放在水平台面上。如图 2，在滑板 B 内固定有电阻 Rb=0.1Ω的线框b，在线框右侧内填充有磁介质，可以增强线框中电流产生的磁场。如图3，滑板 A 内固定有电阻， Rₐ=0.1Ω的线框a及与a连接的电路，电路中 R₁=0.125Ω,R₂=0.5 Ω。初始时线框a、b的位置如图4，线框b的左侧有 B=0.1T、、垂直纸面向下的匀强磁场。只考虑线框b在磁介质区域产生磁场，其磁感应强度 Bb=0.4IT,,其中 I 为线框b 中的电流大小。线框 a、b足够长，线框b的宽度 db=0.5m,,线框a的宽度大于 0.5m,线框a中电流产生的磁场较弱，忽略不计，不计两线框的自感，滑板 B 的总质量 mB=10kg,运动过程中滑板 A、B的轴线总保持在一条直线上，将滑板 A固定。
(1)滑板 B 以vc=5m /s向左运动，求此时线框b中的感应电流I₁ 及安培力大小 F₁;
(2)用水平力 FB 向右拉滑板 B，保持滑板 B 以 vB=5m/s的速度向右做匀速直线运动，求FB 的大小及R₁ 上消耗的功率 P₁;
(3)不施加外力，滑板 B 以初动能Eₖ向右减速滑行，最终停止，减速过程线框b产生的热量为Qb，求该过程电阻 R₁ 上产生的焦耳热 Q₁。
20.(11分)托卡马克装置是一种利用磁约束来实现受控核聚变的环形容器，将容器简化为如图1所示的足够长的空心圆柱，其半径为 R0=2+1R,OO'为空心圆柱的中心轴。圆柱内部以半径为 R 的圆为边界分成两部分磁场，正视图如图2 所示，外环分布有垂直纸面向外磁感应强度为 B的匀强磁场；内环分布有逆时针的环形磁场，磁感应强度大小处处相等且大小为 B₀。在D 点设置一原子核发射装置，可发射电荷量为q、质量为m 的氘核与电荷量为q、质量为 32m的氚核，核子发射时速度方向如图2所示沿半径向外，除碰撞外，忽略粒子间的相互作用。
(1)氘核运动时能够恰好不与容器相碰，求氘核发射的速度 v₀₁;
(2)氚核发射速度 v02=23qBR9m,需要经过多长时间氚核第一次回到 D点同一条轴线上的D'点;
(3)若两个动量方向相反，大小均为 P 的氘核与氚核对心碰撞发生核聚变，生成一个质量为2m的氦核和质量为 12m的中子，碰后氦核的速度为 v₁，求该过程释放的核能 v₁, △E;
(4)假设原子核发射装置只持续稳定发射速度为 v02=23qBR9m的氚核粒子，设定 B₀=B,粒子稳定后，轴向单位长度内有n个氚核，求圆柱形容器内沿轴线方向的等效电流。
考生须知：
1.本卷满分 100分,考试时间 90 分钟;
2.答题前，在答题卷指定区域填写班级、姓名、考场、座位号及准考证号并核对条形码信息；
3.所有答案必须写在答题卷上，写在试卷上无效，考试结束后，只需上交答题卷；
4.本卷中重力加速度 g 均取 10 m/s²。
选择题部分
一、选择题Ⅰ (本题共 13 小题，每小题3分，共 39分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分)
1.下列选项中的物理量是矢量且其单位表达正确的是
A.电势J B.力 N C.功 V D.质量 kg
2.9月16日7时35 分，G9313列车自杭州东站驶出，亚运智能动车组列车载客运营，串联起杭州与宁波、温州、金华、绍兴、湖州 5座亚运协办城市。下列表述正确的是
A.“9月 16 日 7 时 35 分”表示时间间隔
B.该列车座位上安装有 USB接口，能给手机供 220 V 交流电
C.研究列车从杭州到宁波的运动轨迹，可将列车视为质点
D.智能动车组实现自动驾驶，电子屏上显示的“当前时速”指平均速度
3.如图所示，机器狗将物资驮运在水平背部，忽略空气阻力，则
A.匀速上坡时，货物的机械能守恒
B.加速前进时，物资对机器狗的力小于机器狗对物资的力
C.机器狗能跳过小障碍物，起跳离地后物资处于超重状态
D.机器狗用5G信号定位，该信号是电磁波能在真空中传播
4.两静止在水平地面上的“人字梯”和“八字脚”桌子如图所示，“人字梯”上端有铰链链接可改变左右两脚的夹角，桌子为一次注塑成型的塑料桌，则
A.塑料桌桌脚可能不受地面摩擦力作用
B.“人字梯”梯脚不受地面摩擦力作用
C.塑料桌左侧桌脚一定受到地面水平向右的摩擦力
D.“人字梯”左边梯脚受到地面的摩擦力水平向左
5.“神舟十七号”10月 26 日顺利对接“天宫”空间站，“天宫”距地约 400 km，哈勃望远镜距地约600 km,北斗同步卫星距地约 36000 km,珠峰顶海拔约 8800 m,则
A.珠峰顶山岩随地自转的角速度比山脚下的物体大
B.哈勃望远镜绕地的线速度比“天宫”的线速度大
C.北斗同步卫星绕地周期与珠峰随地自转的周期相同
D.“天宫”对接后由于质量增大，向心加速度将变大
6.某汽车无线充电站的无线充电设备充电效率约为 80%，一辆新能源汽车最大充电容量为54 kW·h，从0到100km/h的加速时间为7s。 当汽车电池容量低于最大容量20%，要求进入充电站进行充电。下列说法正确的是
A.充电过程能量不守恒
B.从电池容量20%到充满电,需要消耗电能43.2 kW·h
C.电机正常工作时的电流等于输入电压与电动机电阻的比值
D.保持最大功率恒定不变加速时，汽车的加速度减小
7.一个正六边形玻璃砖的截面图如图所示，有一束光从 AB面的中点O 处入射，入射角θ=45°,光线经AB 界面折射恰到达CD 边中点处，则
A.该玻璃砖的折射率为 3
B.光线在CD边中点处没有发生全反射
C.在O处折射光的强度与入射光的强度相同
D.增大入射角，一次折射后光线可能射到 BC中点
8.如图所示，1958年科学家发现地球周围近层宇宙空间的范艾伦辐射带，其中存在着高达几兆电子伏的电子以及高达几百兆电子伏的质子。质量为 m的某科研卫星经过该区域想利用高能粒子发电，发电吸收板面积为 S，假设每秒单位面积上有 n个能量为E 的粒子被吸收板捕捉，其中60%的能量被吸收并转化为电能，单位面积受到粒子平均作用力为F，以下说法正确的是
A.粒子仅在地磁场的作用下动能不变
B.范艾伦辐射带的存在一定与地磁场无关
C.吸收板 t时间内吸收高能粒子获得电能nSEt
D.吸收板 t时间内的平均加速度为 FStm
9.一迷你热气球以速度 vy=5m/s从水平地面上匀速上升，假设从该时刻起，热气球在水平方向上受一恒定风力，且竖直上升的高度h与水平方向上的速度 vₓ在大小上始终满足h =vx,则当热气球上升到 h=4m时，热气球离出发点的水平距离为
A.1. 4m B.1. 6m
10.真空中存在点电荷q₁、q₂ 产生的静电场，其电场线的分布如图所示，图中P、Q两点关于点电荷 q₁ 水平对称。P、Q两点电场强度的大小分别为Ep、EQ，电势分别为φP、φQ。一个带电粒子沿虚线轨迹从 M 移动至N，则
A.EP>EQ,φP<φQ
B. q₁ 和 q₂ 带同种电荷,q₁>q₂
C.从 M 移动至N，加速度先减小再增大
D.粒子带负电，从 M 至N 它的电势能先变大后变小
11.如图1所示，同一均匀介质中的一条直线上有相距10米 的 两 质 A、B，C 为 AB 中点，从0时刻起，波源A、波源 B 同时开始振动，且波源 A 发出的波只向右传，波源 B 发出的波只向左传，图2为A的振动图像，图3为B的振动图像，若A 向右传播的波与B 向左传播的波在0.5s时相遇，则下列说法正确的是
A.两列波的波长均为 2m
B.两列波在 AB 间传播的速度大小均为 5m /s
C.在两列波相遇的过程中，在t=0.7s时，C点的振动加强
D.在 B的右边有一观察者向右运动，观察者接收到的频率大于 5 Hz
12.粒子直线加速器原理示意图如图1所示，它由多个横截面积相同的同轴金属圆筒依次组成，序号为奇数的圆筒与序号为偶数的圆筒分别和交变电源相连，交变电源两极间的电压变化规律如图2所示。在t=0时，奇数圆筒比偶数圆筒电势高，此时和偶数圆筒相连的金属圆板(序号为0)的中央有一自由电子由静止开始发射，之后在各狭缝间持续加速。若电子质量为 m，电荷量为e，交变电源电压为U，周期为 T。不考虑电子的重力和相对论效应，忽略电子通过圆筒狭缝的时间。下列说法正确的是
A.要实现加速，电子在圆筒中运动的时间必须为 T
B.电子出圆筒 1时的速度为出圆筒 2时速度的两倍
C.第n个圆筒的长度应满足 L=2neUm⋅T2
D.要加速质子，无须改变其他条件但要在T/₄到 3T4时间内从圆板处释放
13.如图所示，发电机矩形线框匝数为 N，面积为 S，线框所处磁场可视为匀强磁场，磁感应强度大小为B，线框从图示位置开始绕轴OO'以恒定的角速度ω沿顺时针方向转动，线框输出端接有换向器，通过电刷和外电路连接。定值电阻R₁、R₂的阻值均为R，两电阻间接有理想变压器，原、副线圈的匝数比为2：1，忽略线框以及导线电阻。下列说法正确的是
A.安装了换向器，变压器副线圈没有电压
B.转动一圈过程，通过 R₁ 的电量为 8NBSR
C.图示位置线框产生的电动势最大
D.发电机的输出功率为 5N2B2S2ω28R
二、选择题Ⅱ(本题共2小题，每小题3分，共6分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得3分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)
14.2964Cu原子核静止时有 19%的可能发生β⁺衰变，方程为 2964Cu→2864Ni+10e,并放出能量为 Er的γ光子。 已知Cu、Ni和 10e的质量分别记为m₁、m₂和m₃，衰变放出光子的动量可忽略，该过程释放的核能除去γ光子的能量 Ey外全部转化为 2864Ni 和 10e的动能。在匀强磁场中衰变产生的 2864N和 10e，两者速度方向均与磁场垂直，做匀速圆周运动，则下列说法正确的是
A. 2864Ni 和 10e在磁场中匀速圆周运动轨迹为内切圆
B. 2864Ni的比结合能大于2964Cu的比结合能
C.生成物的总动能为 Ek=m1−m2−m3c2−Eγ
D.% Ni 的动能为 EkNi=m2m2+m3m1−m2−m3c2−Eγ
15.为了解决光信号传输中的衰减问题，常常在光纤中掺入辑元素。辑离子能级如图所示，标识为⁴I₁₃/₂的辑离子处在亚稳态，不会立即向下跃迁。用能量约为 2.0×10⁻¹⁹J的激光光子把处于基态能级⁴I₁₅/₂的辑离子激发到⁴I₁₁/₂能级，再通过“无辐射跃迁”跃迁到能级 4I132,从而使该能级积聚的离子数远超过处于基态的离子数。当光纤中传输某波长的光波时，能使处在亚稳态能级的离子向基态跃迁，产生大量能量约为 1.3×10⁻¹⁹J的光子，输出的光大大加强了，普朗克常量 ℎ=6.6×10−34J∙s。则
A.无辐射跃迁中一个镇离子放出的能量约为 1.3×10⁻¹⁹J
B.这种光纤传输能补偿任何频率的光信号
C.激光通信利用的是激光可以被调制的性质
D.亚稳态的离子向基态跃迁，产生光波波长约为 1.5 μm
非选择题部分
三、非选择题部分(本题共5小题，共55分)
16.实验题(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三题共 14分)
16-Ⅰ.(7分)(1)在用如图1所示的装置做“探究共点力合成的规律”实验中
①本实验主要体现的科学方法是 ▲ ；
A.等效替代法 B.极限法 C.控制变量法
②在某一次实验中，其中一弹簧测力计的指针如图 2 所示，则其读数 F₁=N,另一拉力 F₂ 的大小为 3 N;
③F₁、F₂的方向如图3所示，用作图法求 F₁、F₂合力大小 F= N;
④关于此实验下列说法正确的是 ▲ ；
A.橡皮筋的拉力是合力，两弹簧测力计的拉力是分力
B.拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些
C.拉橡皮条时，弹簧测力计、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行，弹簧测力计的外壳不能与木板产生摩擦
(2)某学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律，装置如图 4，气垫导轨上安装了一光电门，滑块上固定一遮光条，测得气垫导轨与水平面的夹角为θ，滑块静止释放时挡光条的左边缘与光电门的距离为 l，用天平测得滑块及挡光条的总质量 m=0.20 kg。
①用游标卡尺测挡光条的宽度如图5所示，则d= ▲ cm。某次实验，测得挡光条通过光电门的挡光时间为 40.1ms，则滑块的动能 Eₖ= J(此空保留两位有效数字)。
②研究滑块由静止下滑至光电门的过程，重力势能改变取 △Eₚ=mglsinθ,实验结果表明，系统动能的增加量 △Eₖ始终略大于△Eₚ，其原因可能是 ▲ ，
A.挡光条的宽度过大；
B.滑块受到的阻力过大；
C.滑块的重心在挡光片左边缘的左侧。
16-Ⅱ.(5分)某实验小组在电压表、电流表、电阻箱等实验器材中选一些来测量干电池组的电动势与内阻。
(1)为了了解电压表内阻的大概值，用多用电表的欧姆挡来测量电压表的内阻，如图1所示，多用电表的红表笔应该与电压表的 ▲ (填“正”或“负”)接线柱相连，经过正确操作，选择 ×100挡时，示数如图2 所示，则电压表的电阻值约为 ▲ Ω。
(2)为了测量某电池组的电动势和内阻，除了该电压表外，现提供的器材如下：A.某型号电池组(电动势约为 3.0 V、内阻很小)；B.电流表Ⓐ(量程2 A，内阻约为2 Ω);C.电阻箱R(0~99.9Ω);D.开关和导线若干。 该实验小组设计甲、乙两个实验方案，实验电路图分别如图3、4所示，利用方案甲测量出的数据，作出它的 U⁻¹−R⁻¹图像如图5，利用方案乙测出的数据作出 R−I⁻¹图像如图6所示，则通过方案乙测出电池组的内阻 r= (用图中的字母表达，k为图像的斜率，b为图像与纵轴的交点值)
(3)你认为以上方案测量的内阻哪一个更接近真实值 ▲ (填“甲”或“乙”)。
16-Ⅲ.(2分)以下实验中说法正确的是 ▲ (多选)。
A.“测定玻璃折射率”的实验中入射角越大，则反射光强，折射光弱，越容易观察
B.“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中，用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯，是为了减少涡流
C.在油膜法估测分子大小的实验中，如果有油酸未完全散开会使测量结果偏小
D.在“用单摆测重力加速度”实验中，若某同学直接把摆线长度当作摆长了，用多组实验数据做出 T²−L图线，该同学认为这样对 g 值的测量没有影响
17.(8分)如图1所示，一导热性能良好、内壁光滑的汽缸水平放置，横截面积 S=2×10⁻³m²、质量m=4kg、厚度不计的活塞与汽缸底部之间封闭了一部分理想气体，此时活塞与汽缸底部之间的距离 l₀=24cm,，在活塞的右侧d=12cm处有一对与汽缸固定连接的卡环，气体的温度 T₀=300 K,大气压强 p₀=1.0×10⁵Pa。现将汽缸竖直放置，如图2所示，取 g=10m/s²。
(1)竖直后，求活塞与汽缸底部之间的距离 l₁；
(2)竖直后,求加热到 630 K时气体的压强 p₂;
(3)若汽缸竖直放置时气体压强为 p₁，加热到 630 K 时的压强为 p₂,，活塞移动距离为 L，气体总共吸收热量为Q，求气体内能增量△U(选用以下物理量表示：Q、p₁、p₂、S、L、m)
18.(11分)如图所示的水平轨道AB、倾斜直轨道 DE用圆弧管道连接，圆弧半径. R=1m,管道的内径远小于 R，可忽略不计。直轨道与圆弧在B、D两点相切，各部分平滑连接，倾斜直轨道 DE 与水平面的夹角θ=37°,ABCDE 在同一竖直面内，质量 mₐ=0.5kg的滑块a放在水平直轨道离 B点足够远处，质量 mb=0.1kg的滑块b停放在管口D 处。略小于管道的内径，质量 mc=0.1kg的小球c，以某一初速度从物块a的右侧某处出发，经过圆弧轨道恰到达D处 。两滑块与轨道的摩擦因数 μ=0.5,，不计小球的摩擦力，小球与物块间碰撞均为弹性正碰。
(1)求小球在通过C点时对管道的压力大小；
(2)求小球第一次与a 相碰后滑块a 的动能. Eₖ;
(3)增大小球向右出发的速度，小球在 D 处与滑块b 碰撞，碰撞后滑块上升到最远处离 D 点的距离L=4m 。在D处有一特殊装置，使小球与滑块b相碰后能停在管口，直到再次与滑块相碰，小球再次离开 D处。小球通过与滑块的反复碰撞最终停止，求滑块a 在水平轨道上滑行的总距离s。
19.(11分)如图 1，光滑滑板A、B叠放在水平台面上。如图 2，在滑板 B 内固定有电阻 Rb=0.1Ω的线框b，在线框右侧内填充有磁介质，可以增强线框中电流产生的磁场。如图3，滑板 A 内固定有电阻， Rₐ=0.1Ω的线框a及与a连接的电路，电路中 R₁=0.125Ω,R₂=0.5 Ω。初始时线框a、b的位置如图4，线框b的左侧有 B=0.1T、、垂直纸面向下的匀强磁场。只考虑线框b在磁介质区域产生磁场，其磁感应强度 Bb=0.4IT,,其中 I 为线框b 中的电流大小。线框 a、b足够长，线框b的宽度 db=0.5m,,线框a的宽度大于 0.5m,线框a中电流产生的磁场较弱，忽略不计，不计两线框的自感，滑板 B 的总质量 mB=10kg,运动过程中滑板 A、B的轴线总保持在一条直线上，将滑板 A固定。
(1)滑板 B 以vc=5m /s向左运动，求此时线框b中的感应电流I₁ 及安培力大小 F₁;
(2)用水平力 FB 向右拉滑板 B，保持滑板 B 以 vB=5m/s的速度向右做匀速直线运动，求FB 的大小及R₁ 上消耗的功率 P₁;
(3)不施加外力，滑板 B 以初动能Eₖ向右减速滑行，最终停止，减速过程线框b产生的热量为Qb，求该过程电阻 R₁ 上产生的焦耳热 Q₁。
20.(11分)托卡马克装置是一种利用磁约束来实现受控核聚变的环形容器，将容器简化为如图1所示的足够长的空心圆柱，其半径为 R0=2+1R,OO'为空心圆柱的中心轴。圆柱内部以半径为 R 的圆为边界分成两部分磁场，正视图如图2 所示，外环分布有垂直纸面向外磁感应强度为 B的匀强磁场；内环分布有逆时针的环形磁场，磁感应强度大小处处相等且大小为 B₀。在D 点设置一原子核发射装置，可发射电荷量为q、质量为m 的氘核与电荷量为q、质量为 32m的氚核，核子发射时速度方向如图2所示沿半径向外，除碰撞外，忽略粒子间的相互作用。
(1)氘核运动时能够恰好不与容器相碰，求氘核发射的速度 v₀₁;
(2)氚核发射速度 v02=23qBR9m,需要经过多长时间氚核第一次回到 D点同一条轴线上的D'点;
(3)若两个动量方向相反，大小均为 P 的氘核与氚核对心碰撞发生核聚变，生成一个质量为2m的氦核和质量为 12m的中子，碰后氦核的速度为 v₁，求该过程释放的核能 v₁, △E;
(4)假设原子核发射装置只持续稳定发射速度为 v02=23qBR9m的氚核粒子，设定 B₀=B,粒子稳定后，轴向单位长度内有n个氚核，求圆柱形容器内沿轴线方向的等效电流。
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