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天津市河西区2024届高三下学期三模物理试卷（Word版附解析）
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这是一份天津市河西区2024届高三下学期三模物理试卷（Word版附解析），共23页。
一、单项选择题（每小题5分，共25分。每小题给出的四个选项中，只有一个是正确的）
1. 周村古商城有一件古代青铜“鱼洗”复制品，在其中加入适量清水后，用手有节奏地摩擦“鱼洗”的双耳，会发出嗡嗡声，并能使盆内水花四溅，如图甲所示。图乙为某时刻相向传播的两列同频率水波的波形图，四个位置中最有可能“喷出水花”的位置是（ ）
A A位置B. 位置C. 位置D. 位置
2. 健身球是一种内部充气的健身辅助器材。如图所示，用绝热材料制成的健身球，球内的气体视为理想气体，则下列说法正确的是（ ）
A. 人体挤压健身球过程中，球内气体内能增大
B. 人体离开健身球前后，球内所有气体分子的运动速率均减小
C. 人体离开健身球前后，球内单位面积上撞击的分子数不变
D. 将健身球举高，球内气体的分子势能增大
3. 2023年9月28日中国首条时速350公里跨海高铁——福厦高铁正式开通运营，福州至厦门两地间形成“一小时生活圈”。如图甲，一满载旅客的复兴号列车以大小为v的速度通过斜面内的一段圆弧形铁轨时，车轮对铁轨恰好都没有侧向挤压。图乙为该段铁轨内、外轨道的截面图。下列说法正确的是（ ）
A. 列车受到重力、轨道的支持力和向心力
B. 若列车以大于v的速度通过该圆弧轨道，车轮将侧向挤压外轨
C. 若列车空载时仍以v的速度通过该圆弧轨道，车轮将侧向挤压内轨
D. 若列车以不同的速度通过该圆弧轨道，列车对轨道的压力大小不变
4. 理论认为，大质量恒星塌缩成黑洞的过程，受核反应的影响。下列说法正确的是（ ）
A. Y粒子，射线穿透能力比射线强
B. Y是粒子，射线电离能力比射线强
C. Y是粒子，射线穿透能力比射线强
D. Y是粒子，射线电离能力比射线强
5. 在一些电子显示设备中，让阴极发射的电子束通过适当的非匀强电场，可以使发散的电子束聚集。下列4幅图中带箭头的实线表示电场线，如果用虚线表示电子可能的运动轨迹，其中正确的是（ ）
A. B.
C D.
二、选择题（每小题给出的四个选项中，有多个选项正确，每小题5分，全对的得5分，选不全得3分，选错或不答得0分，共15分)
6. 如图所示为正弦交流电通过理想变压器对某家庭供电的电路图，线路电阻为，开关、均闭合，各用电器均正常工作，某时发现指示灯亮度增加了，可能的原因是（ ）
A. 输入电压变小B. 输入电压变大
C. 电阻变大D. 电饭锅煮饭结束，变为保温状态
7. 2023年10月26日，我国自主研发的神舟十七号载人飞船圆满的完成了发射，与“天和"核心舱成功对接，飞船变轨前绕地稳定运行在半径为r1的圆形轨道I上，椭圆轨道II为飞船的转移轨道，核心舱绕地沿逆时针方向运行在半径为r3的圆形轨道Ⅲ上，轨道Ⅰ和Ⅱ、Ⅱ和ⅡI分别相切于A、B两点，飞船在A点变轨，与核心舱刚好在B点进行对接，下列说法正确的是（ ）
A. 神舟十七号在Ⅰ轨道上稳定运行的速度可能大于7.9km/s
B. 神舟十七号在ⅠⅠ轨道上由A向B运动时，速度减小，机械能减小
C. 神舟十七号在ⅠⅠ轨道上经过A点的速度大于在Ⅰ轨道上经过A点的速度
D. 神舟十七号在Ⅱ轨道上经过B点时加速变轨进入Ⅲ轨道与“天和”核心舱完成对接
8. 如图所示，关于光现象下列说法不正确的是（ ）
A. 图甲是双缝干涉示意图，若只增大挡板上两个狭缝、间的距离d，两相邻亮条纹间距离将减小
B. 图乙是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凹陷的
C. 图丙中的P、Q是偏振片，当P固定不动，缓慢转动Q时，光屏上的光亮度将一明一暗交替变化，此现象表明光波是横波
D. 图丁中央存在一个亮斑，是光线通过一个不透光的圆盘得到的衍射图样
第II卷 非选择题（60分）
三、填空实验题（本题2小题，共12分）
9. 如图所示为研学小组的同学们用圆锥摆验证向心力表达式的实验情景。将一轻细线上端固定在铁架台上，下端悬挂一个质量为m的小球，将画有几个同心圆周的白纸置于悬点下方的水平平台上，调节细线的长度使小球自然下垂静止时恰好位于圆心处。用手带动小球运动使它在放手后恰能在纸面上方沿某个画好的圆周做匀速圆周运动。调节平台的高度，使纸面贴近小球但不接触。
（1）忽略小球运动中受到的阻力，在具体的计算中可将小球视为质点，重力加速度为g。小球做圆周运动所需的向心力大小可能等于____（选填选项前的字母）。
A. 绳子对球拉力B. 小球自身重力
C. 拉力和重力的合力D. 拉力在水平方向的分力
（2）考虑到实验的环境、测量条件等实际因素，对于这个验证性实验的操作，下列说法中正确的是____（选填选项前的字母）。
A. 小球质量的测量误差不影响本实验验证
B. 小球匀速圆周运动半径的测量影响本实验验证
C. 在其他因素不变的情况下，实验中细绳与竖直方向的夹角越大，小球做圆周运动的线速度越大
D. 在细绳与竖直方向的夹角保持不变的情况下，实验中细绳越长，小球做圆周运动的线速度越大
（3）在考虑到有空气阻力的影响下，上述实验中小球运动起来后，经过比较长的时间，会发现其半径越来越小，足够长时间后，小球会停止在悬点正下方。这与无动力人造地球卫星在微薄阻力下的运动有很多类似。若小球和卫星在每转动一周的时间内半径变化均可忽略，即每一周都可视为匀速圆周运动，请对小球和卫星运动的周期变化情况进行比较，并写出结论
10. 为测量某电源电动势E和内阻r，现备有下列器材：
A．待测电源
B．电流表（量程0~0.6A，内阻约为0.1Ω）
C．电压表（量程0~3.0V，内阻约为10kΩ）
D．滑动变阻器（最大阻值为10Ω，额定电流2A）
E．定值电阻
F．开关、导线若干
实验电路图如图（a）所示
（1）按照（a）电路图，将图（b）中的器材实物笔画线代替导线补充完整__________；
（2）改变滑动变阻器的阻值，多次测量并记录多组U、I数据，作出图像，如图（c）所示，根据图像求得电源电动势__________V，内阻__________Ω。（结果均保留三位有效数字）
（3）为消除电表内阻引起的误差，采用一种改进后的“补偿”电路，如图（d）所示。
①开关，均断开，均处于接入电路最大值。
②闭合，调节，使电压表V，电流表数值合适。
③保持阻值不变，闭合，调节，使示数为零，记录电压表的示数U与电流表的示数。
④重复②、③操作测多组U、，作出图像，根据图像可测得真实电动势E及内阻r。
在某次测量中，闭合后电压表的示数__________（选填“大于”、“等于”或“小于”）闭合前电压表的示数。
四、计算题：（48分）解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
11. 如图所示，一根长的不可伸长轻绳，一端固定在天花板的点，另一端系一质量为的小球。现将轻绳拉直至水平位置，小球由点静止释放，小球运动到最低点点时，轻绳刚好被拉断。点下方有一倾角为的足够长的斜面，小球恰好垂直打在斜面上点。（，，）求：
（1）轻绳被拉断前瞬间拉力大小？
（2）小球从点运动到斜面点的时间？
12. 一种圆柱形粒子探测装置的横截面如图所示，内圆区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，外圆是探测器，AB和PM分别为内圆的两条相互垂直的直径，两个粒子先后从P点沿径向射入磁场。粒子1经磁场偏转后打在探测器上的Q点，粒子2经磁场偏转后从磁场边界C点离开，最后打在探测器上的N点，PC圆弧恰好为内圆周长的三分之一，粒子2在磁场中运动的时间为t。装置内部为真空状态，忽略粒子所受重力及粒子间相互作用力。求
（1）粒子1的在P点受力方向和电性；
（2）若两粒子的入射速率相等，比较粒子1与粒子2的比荷大小；
（3）改变粒子2入射方向，连率变为原来的，则粒子2在磁场中运动的最长时间为多少？
13. 为了确保载人飞船返回舱安全着陆，设计师在返回舱的底部安装了4台完全相同的电磁缓冲装置，如图（a）所示，图（b）为其中一台电磁缓冲装置的结构简图。舱体沿竖直方向固定着两光滑绝缘导轨MN、PQ，导轨内侧安装电磁铁（图中未画出），能产生垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度为B。导轨内的缓冲滑块K内部用绝缘材料填充，外侧绕有n匝闭合矩形线圈abcd，其总电阻为R，ab边长为L。着陆时电磁缓冲装置以速度v0与地面碰撞后，滑块K立即停下，此后在线圈与轨道的磁场作用下使舱体减速，从而实现缓冲。导轨MN、PQ及线圈的ad和bc边足够长，返回舱质量为m（缓冲滑块K质量忽略不计），取重力加速度为g，一切摩擦阻力不计。求：
（1）缓冲滑块K刚停止运动时，舱体的加速度大小；
（2）舱体着陆时（即导轨MN、PQ刚触地前瞬时）的速度v的大小；
（3）若舱体的速度大小从v0减到v的过程中，舱体下落的高度为h，则该过程中每台电磁缓冲装置中产生的焦耳热Q。
2024年天津市河西区高三物理三模试题
2024.4
第I卷
一、单项选择题（每小题5分，共25分。每小题给出的四个选项中，只有一个是正确的）
1. 周村古商城有一件古代青铜“鱼洗”复制品，在其中加入适量清水后，用手有节奏地摩擦“鱼洗”的双耳，会发出嗡嗡声，并能使盆内水花四溅，如图甲所示。图乙为某时刻相向传播的两列同频率水波的波形图，四个位置中最有可能“喷出水花”的位置是（ ）
A. A位置B. 位置C. 位置D. 位置
【答案】B
【解析】
【详解】由题意知“喷出水花”是因为两列波的波峰与波峰或波谷与波谷发生了相遇，即振动加强。由图像可知，两列波的波峰传到B位置时间相等，故B是振动加强点，其它三点振动不稳定。所以最可能“喷出水花”的是B位置。
故选B。
2. 健身球是一种内部充气的健身辅助器材。如图所示，用绝热材料制成的健身球，球内的气体视为理想气体，则下列说法正确的是（ ）
A. 人体挤压健身球过程中，球内气体内能增大
B. 人体离开健身球前后，球内所有气体分子的运动速率均减小
C. 人体离开健身球前后，球内单位面积上撞击的分子数不变
D. 将健身球举高，球内气体的分子势能增大
【答案】A
【解析】
【详解】A．人体挤压健身球过程中，气体体积减小，外界对气体做正功，根据热力学第一定律可知，球内气体内能增大，A正确；
B．人体离开健身球前后，气体体积增大，气体对外界做功，气体温度降低，气体分子平均动能减小，但不是所有气体分子的运动速率都减小，B错误；
C．人体离开健身球前后，气体体积增大，气体温度降低，气体压强减小，气体分子平均动能减小，球内单位时间单位面积上撞击的分子数减少，C错误；
D．将健身球举高，气体重力势能增大，但理想气体分子势能忽略不计，D错误。
故选A。
3. 2023年9月28日中国首条时速350公里跨海高铁——福厦高铁正式开通运营，福州至厦门两地间形成“一小时生活圈”。如图甲，一满载旅客的复兴号列车以大小为v的速度通过斜面内的一段圆弧形铁轨时，车轮对铁轨恰好都没有侧向挤压。图乙为该段铁轨内、外轨道的截面图。下列说法正确的是（ ）
A. 列车受到重力、轨道的支持力和向心力
B. 若列车以大于v的速度通过该圆弧轨道，车轮将侧向挤压外轨
C. 若列车空载时仍以v的速度通过该圆弧轨道，车轮将侧向挤压内轨
D. 若列车以不同的速度通过该圆弧轨道，列车对轨道的压力大小不变
【答案】B
【解析】
【详解】A．根据题意可知，列车受重力、轨道的支持力，由这两个力的合力提供列车做圆周运动的向心力，故A错误；
B．设轨道倾角为，圆弧轨道半径为，则可知，当列车以速度v通过圆弧轨道时，由牛顿第二定律有
当速度大于v时，重力与轨道的支持力不足以提供火车转弯时的向心力，此时火车车轮将侧向挤压外轨，使外轨产生弹力，以补足火车转弯所需的向心力，则有
（）
故B正确；
C．若列车以v的速度通过该圆弧轨道，由
可得
即只要满足转弯时的速度为，列车就不会对内外轨产生挤压，与列车是否空载无关，故C错误；
D．根据以上分析可知，若列车速度大于v，列车车轮将挤压外轨，根据
（）
可知，速度越大，外轨对火车的弹力越大，即火车对外轨的弹力越大，则根据平行四边形定则可知，火车在垂直轨道方向的压力与对侧向轨道的压力的合力将随着速度的增加而增加；同理，当火车速度小于v时，重力与支持力的合力将大于其转弯所需的向心力，此时火车车轮将挤压内轨，有
（）
显然速度越小对内侧轨道的压力越大，根据平行四边形定则可知，火车对整个轨道的压力越大，故D错误。
故选B
4. 理论认为，大质量恒星塌缩成黑洞的过程，受核反应的影响。下列说法正确的是（ ）
A. Y是粒子，射线穿透能力比射线强
B. Y是粒子，射线电离能力比射线强
C. Y是粒子，射线穿透能力比射线强
D. Y是粒子，射线电离能力比射线强
【答案】D
【解析】
【详解】由核电荷数守恒与质量数守恒可得
Y是粒子，射线电离能力强，穿透能力弱。
故选D
5. 在一些电子显示设备中，让阴极发射的电子束通过适当的非匀强电场，可以使发散的电子束聚集。下列4幅图中带箭头的实线表示电场线，如果用虚线表示电子可能的运动轨迹，其中正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】A．电子做曲线运动满足合力指向轨迹凹侧，A正确；
B．电子做曲线运动满足合力指向轨迹凹侧，对电子受力分析有
可见与电场力的受力特点相互矛盾，B错误；
C．电子做曲线运动满足合力指向轨迹凹侧，对电子受力分析有
可见与电场力的受力特点相互矛盾，C错误；
D．电子做曲线运动满足合力指向轨迹凹侧，对电子受力分析有
可见与电场力的受力特点相互矛盾，D错误；
故选A。
二、选择题（每小题给出的四个选项中，有多个选项正确，每小题5分，全对的得5分，选不全得3分，选错或不答得0分，共15分)
6. 如图所示为正弦交流电通过理想变压器对某家庭供电的电路图，线路电阻为，开关、均闭合，各用电器均正常工作，某时发现指示灯亮度增加了，可能的原因是（ ）
A. 输入电压变小B. 输入电压变大
C. 电阻变大D. 电饭锅煮饭结束，变为保温状态
【答案】BD
【解析】
【详解】A．输入电压变小，则有副线圈输出电压变小，副线圈的总电流变小，指示灯的电流变小，亮度减小，A错误；
B．输入电压变大，则有副线图输出电压变大，副线圈的总电流变大，指示灯的电流变大，亮度增加，B正确；
C．电阻变大，副线圈的总电流减小，指示灯的电流减小，亮度减小，错误；
D．电饭锅变为保温状态，副线圈的输出功率减小，副线图的总电流减小，线路电阻两端电压减小，副线圈输出电压不变，则有指示灯L两端电压增大，电流增大，亮度增加，D正确。
故选BD。
7. 2023年10月26日，我国自主研发的神舟十七号载人飞船圆满的完成了发射，与“天和"核心舱成功对接，飞船变轨前绕地稳定运行在半径为r1的圆形轨道I上，椭圆轨道II为飞船的转移轨道，核心舱绕地沿逆时针方向运行在半径为r3的圆形轨道Ⅲ上，轨道Ⅰ和Ⅱ、Ⅱ和ⅡI分别相切于A、B两点，飞船在A点变轨，与核心舱刚好在B点进行对接，下列说法正确的是（ ）
A. 神舟十七号在Ⅰ轨道上稳定运行的速度可能大于7.9km/s
B. 神舟十七号在ⅠⅠ轨道上由A向B运动时，速度减小，机械能减小
C. 神舟十七号在ⅠⅠ轨道上经过A点的速度大于在Ⅰ轨道上经过A点的速度
D. 神舟十七号在Ⅱ轨道上经过B点时加速变轨进入Ⅲ轨道与“天和”核心舱完成对接
【答案】CD
【解析】
【详解】A．第一宇宙速度7.9km/s是卫星的最小发射速度，是卫星的最大绕行速度，所以神舟十七号在Ⅰ轨道上稳定运行的速度一定不能大于7.9km/s。故A错误；
B．神舟十七号在ⅠⅠ轨道上由A向B运动时，只有引力做负功，速度减小，机械能不变。故B错误；
C．从Ⅰ轨道到ⅠⅠ轨道需要加速，所以神舟十七号在ⅠⅠ轨道上经过A点的速度大于在Ⅰ轨道上经过A点的速度。故C正确；
D．神舟十七号在Ⅱ轨道上经过B点时加速变轨进入Ⅲ轨道与“天和”核心舱完成对接，故D正确。
故选CD。
8. 如图所示，关于光现象下列说法不正确的是（ ）
A. 图甲是双缝干涉示意图，若只增大挡板上两个狭缝、间的距离d，两相邻亮条纹间距离将减小
B. 图乙是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凹陷的
C. 图丙中的P、Q是偏振片，当P固定不动，缓慢转动Q时，光屏上的光亮度将一明一暗交替变化，此现象表明光波是横波
D. 图丁中央存在一个亮斑，是光线通过一个不透光的圆盘得到的衍射图样
【答案】B
【解析】
【详解】A．根据双缝干涉相邻两亮条纹的间距与双缝间距离d及光的波长的关系式
可知只增大挡板上两个狭缝、间距离d，两相邻亮条纹间距离将减小，故A正确；
B．由图可知，条纹向空气薄膜较厚处发生弯曲，说明弯曲处的光程差变短，空气薄膜间距变小，则被检测的平面在此处是凸起的，故B错误；
C．只有横波才能产生偏振现象，故光的偏振现象表明光是一种横波，故C正确；
D．泊松亮斑是光线通过小圆板得到的光的衍射图样，故D正确。
本题选错误的，故选B。
第II卷 非选择题（60分）
三、填空实验题（本题2小题，共12分）
9. 如图所示为研学小组的同学们用圆锥摆验证向心力表达式的实验情景。将一轻细线上端固定在铁架台上，下端悬挂一个质量为m的小球，将画有几个同心圆周的白纸置于悬点下方的水平平台上，调节细线的长度使小球自然下垂静止时恰好位于圆心处。用手带动小球运动使它在放手后恰能在纸面上方沿某个画好的圆周做匀速圆周运动。调节平台的高度，使纸面贴近小球但不接触。
（1）忽略小球运动中受到的阻力，在具体的计算中可将小球视为质点，重力加速度为g。小球做圆周运动所需的向心力大小可能等于____（选填选项前的字母）。
A. 绳子对球拉力B. 小球自身重力
C. 拉力和重力的合力D. 拉力在水平方向的分力
（2）考虑到实验的环境、测量条件等实际因素，对于这个验证性实验的操作，下列说法中正确的是____（选填选项前的字母）。
A. 小球质量的测量误差不影响本实验验证
B. 小球匀速圆周运动半径的测量影响本实验验证
C. 在其他因素不变的情况下，实验中细绳与竖直方向的夹角越大，小球做圆周运动的线速度越大
D. 在细绳与竖直方向夹角保持不变的情况下，实验中细绳越长，小球做圆周运动的线速度越大
（3）在考虑到有空气阻力的影响下，上述实验中小球运动起来后，经过比较长的时间，会发现其半径越来越小，足够长时间后，小球会停止在悬点正下方。这与无动力人造地球卫星在微薄阻力下的运动有很多类似。若小球和卫星在每转动一周的时间内半径变化均可忽略，即每一周都可视为匀速圆周运动，请对小球和卫星运动的周期变化情况进行比较，并写出结论
【答案】（1）BCD （2）ACD
（3）圆锥摆：r减小，周期变大，卫星：r减小，周期变小
【解析】
【小问1详解】
ACD．小球在运动过程中受到重力和绳子的拉力，重力和绳子的拉力的合力提供小球做圆周运动的向心力，或者是绳子拉力的水平分量提供向心力，故A错误，CD正确；
B．小球做圆周运动所需的向心力大小可能等于小球自身重力，故B正确。
故选BCD。
【小问2详解】
A．设实验中细绳与竖直方向的夹角，则
要验证
小球的质量可从两边消掉，则小球质量的测量误差不影响本实验验证，故A正确；
B．要验证
小球匀速圆周运动半径可从两边消掉，则小球匀速圆周运动半径的测量不影响本实验验证，故B错误；
C．根据
在其他因素不变的情况下，实验中细绳与竖直方向的夹角越大，小球做圆周运动的线速度
越大，故C正确；
D．在细绳与竖直方向的夹角保持不变的情况下，实验中细绳越长，小球做圆周运动的半径
越大，小球做圆周运动的线速度越大，故D正确。
故选ACD。
【小问3详解】
设小球做半径为r的圆周运动的周期为T，此时小球距细线上端固定点的竖直高度为h，根据受力情况和向心力公式有：
可解得：
因半径变小，绳长不变，h变大，故小球周期变大；卫星：根据
可知，r减小，周期变小。
10. 为测量某电源电动势E和内阻r，现备有下列器材：
A．待测电源
B．电流表（量程0~0.6A，内阻约为0.1Ω）
C．电压表（量程0~3.0V，内阻约为10kΩ）
D．滑动变阻器（最大阻值为10Ω，额定电流2A）
E．定值电阻
F．开关、导线若干
实验电路图如图（a）所示
（1）按照（a）电路图，将图（b）中的器材实物笔画线代替导线补充完整__________；
（2）改变滑动变阻器的阻值，多次测量并记录多组U、I数据，作出图像，如图（c）所示，根据图像求得电源电动势__________V，内阻__________Ω。（结果均保留三位有效数字）
（3）为消除电表内阻引起的误差，采用一种改进后的“补偿”电路，如图（d）所示。
①开关，均断开，均处于接入电路最大值。
②闭合，调节，使电压表V，电流表数值合适。
③保持阻值不变，闭合，调节，使示数为零，记录电压表的示数U与电流表的示数。
④重复②、③操作测多组U、，作出图像，根据图像可测得真实的电动势E及内阻r。
在某次测量中，闭合后电压表的示数__________（选填“大于”、“等于”或“小于”）闭合前电压表的示数。
【答案】 ①. ②. 1.80 ③. 1.10 ④. 大于
【解析】
【详解】（1）[1]按照（a）电路图，将图（b）中的器材实物笔画线代替导线补充完整，如图所示
（2）[2][3]根据题意，由闭合回路欧姆定律有
结合图（c）可得
，
解得
（3）[4]在某次测量中，闭合前，设此时电压表示数为，电流表示数为，电压表内阻为，电流表内阻为，滑动变阻器接入电路阻值为；根据闭合电路欧姆定律可得
又
联立可得
保持阻值不变，闭合，调节，使示数为零，设此时电压表示数为，电流表示数为，由于示数为零，则表两端电势相等，根据闭合电路欧姆定律可得
又
联立可得
则有
可得
则在某次测量中，闭合后电压表的示数大于闭合前电压表的示数。
四、计算题：（48分）解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
11. 如图所示，一根长的不可伸长轻绳，一端固定在天花板的点，另一端系一质量为的小球。现将轻绳拉直至水平位置，小球由点静止释放，小球运动到最低点点时，轻绳刚好被拉断。点下方有一倾角为的足够长的斜面，小球恰好垂直打在斜面上点。（，，）求：
（1）轻绳被拉断前瞬间的拉力大小？
（2）小球从点运动到斜面点的时间？
【答案】（1）；（2）0.4s
【解析】
【分析】
【详解】(1)小球从到运用动能定理
在点时合力提供向心力
（2）在速度可分解为水平方向的分速度
竖直方向分速度
则根据自由落体规律公式
得
12. 一种圆柱形粒子探测装置的横截面如图所示，内圆区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，外圆是探测器，AB和PM分别为内圆的两条相互垂直的直径，两个粒子先后从P点沿径向射入磁场。粒子1经磁场偏转后打在探测器上的Q点，粒子2经磁场偏转后从磁场边界C点离开，最后打在探测器上的N点，PC圆弧恰好为内圆周长的三分之一，粒子2在磁场中运动的时间为t。装置内部为真空状态，忽略粒子所受重力及粒子间相互作用力。求
（1）粒子1的在P点受力方向和电性；
（2）若两粒子的入射速率相等，比较粒子1与粒子2的比荷大小；
（3）改变粒子2入射方向，连率变为原来的，则粒子2在磁场中运动的最长时间为多少？
【答案】（1）向下，带负电；（2）粒子1的比荷大于粒子2的比荷；（3）
【解析】
【详解】（1）粒子1受向下偏转，受力向下，由左手定则可知，粒子1带负电。
（2）根据洛伦兹力提供粒子在磁场中做圆周运动所需的向心力
可得
由题图可知粒子1运动的半径小于粒子2运动的半径，若两粒子的速度相同，则粒子1的比荷大于粒子2的比荷。
（3）设内圆半径为R，根据几何关系，粒子2在磁场中运动半径为
粒子2速率变为原来的，此时粒子2在磁场中运动半径为
PC圆弧恰好为内圆周长的三分之一，则粒子2在磁场中轨迹所对应的圆心角为
根据几何关系，当粒子2的轨迹对应的弦为直径PM时，粒子2在磁场中运动的时间最长，此时的圆心角为
速度改变后，粒子2在磁场中运动的最长时间为
13. 为了确保载人飞船返回舱安全着陆，设计师在返回舱的底部安装了4台完全相同的电磁缓冲装置，如图（a）所示，图（b）为其中一台电磁缓冲装置的结构简图。舱体沿竖直方向固定着两光滑绝缘导轨MN、PQ，导轨内侧安装电磁铁（图中未画出），能产生垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度为B。导轨内的缓冲滑块K内部用绝缘材料填充，外侧绕有n匝闭合矩形线圈abcd，其总电阻为R，ab边长为L。着陆时电磁缓冲装置以速度v0与地面碰撞后，滑块K立即停下，此后在线圈与轨道的磁场作用下使舱体减速，从而实现缓冲。导轨MN、PQ及线圈的ad和bc边足够长，返回舱质量为m（缓冲滑块K质量忽略不计），取重力加速度为g，一切摩擦阻力不计。求：
（1）缓冲滑块K刚停止运动时，舱体的加速度大小；
（2）舱体着陆时（即导轨MN、PQ刚触地前瞬时）的速度v的大小；
（3）若舱体的速度大小从v0减到v的过程中，舱体下落的高度为h，则该过程中每台电磁缓冲装置中产生的焦耳热Q。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）缓冲滑块K刚停止运动时，单个闭合矩形线圈产生的感应电动势为
回路电流为
返回舱所受单个闭合矩形线圈的安培力为
根据牛顿第二定律得
解得
（2）返回舱向下做减速运动，受到向上的安培力和向下的重力，随着速度的减小，安培力减小，直到安培力减小到与重力大小相等时，速度最小，此后匀速运动，直至舱体着陆时速度大小为v，可得
，，
由平衡条件可知
解得
（3）由能量守恒
解得
一、单项选择题（每小题5分，共25分。每小题给出的四个选项中，只有一个是正确的）
1. 周村古商城有一件古代青铜“鱼洗”复制品，在其中加入适量清水后，用手有节奏地摩擦“鱼洗”的双耳，会发出嗡嗡声，并能使盆内水花四溅，如图甲所示。图乙为某时刻相向传播的两列同频率水波的波形图，四个位置中最有可能“喷出水花”的位置是（ ）
A A位置B. 位置C. 位置D. 位置
2. 健身球是一种内部充气的健身辅助器材。如图所示，用绝热材料制成的健身球，球内的气体视为理想气体，则下列说法正确的是（ ）
A. 人体挤压健身球过程中，球内气体内能增大
B. 人体离开健身球前后，球内所有气体分子的运动速率均减小
C. 人体离开健身球前后，球内单位面积上撞击的分子数不变
D. 将健身球举高，球内气体的分子势能增大
3. 2023年9月28日中国首条时速350公里跨海高铁——福厦高铁正式开通运营，福州至厦门两地间形成“一小时生活圈”。如图甲，一满载旅客的复兴号列车以大小为v的速度通过斜面内的一段圆弧形铁轨时，车轮对铁轨恰好都没有侧向挤压。图乙为该段铁轨内、外轨道的截面图。下列说法正确的是（ ）
A. 列车受到重力、轨道的支持力和向心力
B. 若列车以大于v的速度通过该圆弧轨道，车轮将侧向挤压外轨
C. 若列车空载时仍以v的速度通过该圆弧轨道，车轮将侧向挤压内轨
D. 若列车以不同的速度通过该圆弧轨道，列车对轨道的压力大小不变
4. 理论认为，大质量恒星塌缩成黑洞的过程，受核反应的影响。下列说法正确的是（ ）
A. Y粒子，射线穿透能力比射线强
B. Y是粒子，射线电离能力比射线强
C. Y是粒子，射线穿透能力比射线强
D. Y是粒子，射线电离能力比射线强
5. 在一些电子显示设备中，让阴极发射的电子束通过适当的非匀强电场，可以使发散的电子束聚集。下列4幅图中带箭头的实线表示电场线，如果用虚线表示电子可能的运动轨迹，其中正确的是（ ）
A. B.
C D.
二、选择题（每小题给出的四个选项中，有多个选项正确，每小题5分，全对的得5分，选不全得3分，选错或不答得0分，共15分)
6. 如图所示为正弦交流电通过理想变压器对某家庭供电的电路图，线路电阻为，开关、均闭合，各用电器均正常工作，某时发现指示灯亮度增加了，可能的原因是（ ）
A. 输入电压变小B. 输入电压变大
C. 电阻变大D. 电饭锅煮饭结束，变为保温状态
7. 2023年10月26日，我国自主研发的神舟十七号载人飞船圆满的完成了发射，与“天和"核心舱成功对接，飞船变轨前绕地稳定运行在半径为r1的圆形轨道I上，椭圆轨道II为飞船的转移轨道，核心舱绕地沿逆时针方向运行在半径为r3的圆形轨道Ⅲ上，轨道Ⅰ和Ⅱ、Ⅱ和ⅡI分别相切于A、B两点，飞船在A点变轨，与核心舱刚好在B点进行对接，下列说法正确的是（ ）
A. 神舟十七号在Ⅰ轨道上稳定运行的速度可能大于7.9km/s
B. 神舟十七号在ⅠⅠ轨道上由A向B运动时，速度减小，机械能减小
C. 神舟十七号在ⅠⅠ轨道上经过A点的速度大于在Ⅰ轨道上经过A点的速度
D. 神舟十七号在Ⅱ轨道上经过B点时加速变轨进入Ⅲ轨道与“天和”核心舱完成对接
8. 如图所示，关于光现象下列说法不正确的是（ ）
A. 图甲是双缝干涉示意图，若只增大挡板上两个狭缝、间的距离d，两相邻亮条纹间距离将减小
B. 图乙是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凹陷的
C. 图丙中的P、Q是偏振片，当P固定不动，缓慢转动Q时，光屏上的光亮度将一明一暗交替变化，此现象表明光波是横波
D. 图丁中央存在一个亮斑，是光线通过一个不透光的圆盘得到的衍射图样
第II卷 非选择题（60分）
三、填空实验题（本题2小题，共12分）
9. 如图所示为研学小组的同学们用圆锥摆验证向心力表达式的实验情景。将一轻细线上端固定在铁架台上，下端悬挂一个质量为m的小球，将画有几个同心圆周的白纸置于悬点下方的水平平台上，调节细线的长度使小球自然下垂静止时恰好位于圆心处。用手带动小球运动使它在放手后恰能在纸面上方沿某个画好的圆周做匀速圆周运动。调节平台的高度，使纸面贴近小球但不接触。
（1）忽略小球运动中受到的阻力，在具体的计算中可将小球视为质点，重力加速度为g。小球做圆周运动所需的向心力大小可能等于____（选填选项前的字母）。
A. 绳子对球拉力B. 小球自身重力
C. 拉力和重力的合力D. 拉力在水平方向的分力
（2）考虑到实验的环境、测量条件等实际因素，对于这个验证性实验的操作，下列说法中正确的是____（选填选项前的字母）。
A. 小球质量的测量误差不影响本实验验证
B. 小球匀速圆周运动半径的测量影响本实验验证
C. 在其他因素不变的情况下，实验中细绳与竖直方向的夹角越大，小球做圆周运动的线速度越大
D. 在细绳与竖直方向的夹角保持不变的情况下，实验中细绳越长，小球做圆周运动的线速度越大
（3）在考虑到有空气阻力的影响下，上述实验中小球运动起来后，经过比较长的时间，会发现其半径越来越小，足够长时间后，小球会停止在悬点正下方。这与无动力人造地球卫星在微薄阻力下的运动有很多类似。若小球和卫星在每转动一周的时间内半径变化均可忽略，即每一周都可视为匀速圆周运动，请对小球和卫星运动的周期变化情况进行比较，并写出结论
10. 为测量某电源电动势E和内阻r，现备有下列器材：
A．待测电源
B．电流表（量程0~0.6A，内阻约为0.1Ω）
C．电压表（量程0~3.0V，内阻约为10kΩ）
D．滑动变阻器（最大阻值为10Ω，额定电流2A）
E．定值电阻
F．开关、导线若干
实验电路图如图（a）所示
（1）按照（a）电路图，将图（b）中的器材实物笔画线代替导线补充完整__________；
（2）改变滑动变阻器的阻值，多次测量并记录多组U、I数据，作出图像，如图（c）所示，根据图像求得电源电动势__________V，内阻__________Ω。（结果均保留三位有效数字）
（3）为消除电表内阻引起的误差，采用一种改进后的“补偿”电路，如图（d）所示。
①开关，均断开，均处于接入电路最大值。
②闭合，调节，使电压表V，电流表数值合适。
③保持阻值不变，闭合，调节，使示数为零，记录电压表的示数U与电流表的示数。
④重复②、③操作测多组U、，作出图像，根据图像可测得真实电动势E及内阻r。
在某次测量中，闭合后电压表的示数__________（选填“大于”、“等于”或“小于”）闭合前电压表的示数。
四、计算题：（48分）解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
11. 如图所示，一根长的不可伸长轻绳，一端固定在天花板的点，另一端系一质量为的小球。现将轻绳拉直至水平位置，小球由点静止释放，小球运动到最低点点时，轻绳刚好被拉断。点下方有一倾角为的足够长的斜面，小球恰好垂直打在斜面上点。（，，）求：
（1）轻绳被拉断前瞬间拉力大小？
（2）小球从点运动到斜面点的时间？
12. 一种圆柱形粒子探测装置的横截面如图所示，内圆区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，外圆是探测器，AB和PM分别为内圆的两条相互垂直的直径，两个粒子先后从P点沿径向射入磁场。粒子1经磁场偏转后打在探测器上的Q点，粒子2经磁场偏转后从磁场边界C点离开，最后打在探测器上的N点，PC圆弧恰好为内圆周长的三分之一，粒子2在磁场中运动的时间为t。装置内部为真空状态，忽略粒子所受重力及粒子间相互作用力。求
（1）粒子1的在P点受力方向和电性；
（2）若两粒子的入射速率相等，比较粒子1与粒子2的比荷大小；
（3）改变粒子2入射方向，连率变为原来的，则粒子2在磁场中运动的最长时间为多少？
13. 为了确保载人飞船返回舱安全着陆，设计师在返回舱的底部安装了4台完全相同的电磁缓冲装置，如图（a）所示，图（b）为其中一台电磁缓冲装置的结构简图。舱体沿竖直方向固定着两光滑绝缘导轨MN、PQ，导轨内侧安装电磁铁（图中未画出），能产生垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度为B。导轨内的缓冲滑块K内部用绝缘材料填充，外侧绕有n匝闭合矩形线圈abcd，其总电阻为R，ab边长为L。着陆时电磁缓冲装置以速度v0与地面碰撞后，滑块K立即停下，此后在线圈与轨道的磁场作用下使舱体减速，从而实现缓冲。导轨MN、PQ及线圈的ad和bc边足够长，返回舱质量为m（缓冲滑块K质量忽略不计），取重力加速度为g，一切摩擦阻力不计。求：
（1）缓冲滑块K刚停止运动时，舱体的加速度大小；
（2）舱体着陆时（即导轨MN、PQ刚触地前瞬时）的速度v的大小；
（3）若舱体的速度大小从v0减到v的过程中，舱体下落的高度为h，则该过程中每台电磁缓冲装置中产生的焦耳热Q。
2024年天津市河西区高三物理三模试题
2024.4
第I卷
一、单项选择题（每小题5分，共25分。每小题给出的四个选项中，只有一个是正确的）
1. 周村古商城有一件古代青铜“鱼洗”复制品，在其中加入适量清水后，用手有节奏地摩擦“鱼洗”的双耳，会发出嗡嗡声，并能使盆内水花四溅，如图甲所示。图乙为某时刻相向传播的两列同频率水波的波形图，四个位置中最有可能“喷出水花”的位置是（ ）
A. A位置B. 位置C. 位置D. 位置
【答案】B
【解析】
【详解】由题意知“喷出水花”是因为两列波的波峰与波峰或波谷与波谷发生了相遇，即振动加强。由图像可知，两列波的波峰传到B位置时间相等，故B是振动加强点，其它三点振动不稳定。所以最可能“喷出水花”的是B位置。
故选B。
2. 健身球是一种内部充气的健身辅助器材。如图所示，用绝热材料制成的健身球，球内的气体视为理想气体，则下列说法正确的是（ ）
A. 人体挤压健身球过程中，球内气体内能增大
B. 人体离开健身球前后，球内所有气体分子的运动速率均减小
C. 人体离开健身球前后，球内单位面积上撞击的分子数不变
D. 将健身球举高，球内气体的分子势能增大
【答案】A
【解析】
【详解】A．人体挤压健身球过程中，气体体积减小，外界对气体做正功，根据热力学第一定律可知，球内气体内能增大，A正确；
B．人体离开健身球前后，气体体积增大，气体对外界做功，气体温度降低，气体分子平均动能减小，但不是所有气体分子的运动速率都减小，B错误；
C．人体离开健身球前后，气体体积增大，气体温度降低，气体压强减小，气体分子平均动能减小，球内单位时间单位面积上撞击的分子数减少，C错误；
D．将健身球举高，气体重力势能增大，但理想气体分子势能忽略不计，D错误。
故选A。
3. 2023年9月28日中国首条时速350公里跨海高铁——福厦高铁正式开通运营，福州至厦门两地间形成“一小时生活圈”。如图甲，一满载旅客的复兴号列车以大小为v的速度通过斜面内的一段圆弧形铁轨时，车轮对铁轨恰好都没有侧向挤压。图乙为该段铁轨内、外轨道的截面图。下列说法正确的是（ ）
A. 列车受到重力、轨道的支持力和向心力
B. 若列车以大于v的速度通过该圆弧轨道，车轮将侧向挤压外轨
C. 若列车空载时仍以v的速度通过该圆弧轨道，车轮将侧向挤压内轨
D. 若列车以不同的速度通过该圆弧轨道，列车对轨道的压力大小不变
【答案】B
【解析】
【详解】A．根据题意可知，列车受重力、轨道的支持力，由这两个力的合力提供列车做圆周运动的向心力，故A错误；
B．设轨道倾角为，圆弧轨道半径为，则可知，当列车以速度v通过圆弧轨道时，由牛顿第二定律有
当速度大于v时，重力与轨道的支持力不足以提供火车转弯时的向心力，此时火车车轮将侧向挤压外轨，使外轨产生弹力，以补足火车转弯所需的向心力，则有
（）
故B正确；
C．若列车以v的速度通过该圆弧轨道，由
可得
即只要满足转弯时的速度为，列车就不会对内外轨产生挤压，与列车是否空载无关，故C错误；
D．根据以上分析可知，若列车速度大于v，列车车轮将挤压外轨，根据
（）
可知，速度越大，外轨对火车的弹力越大，即火车对外轨的弹力越大，则根据平行四边形定则可知，火车在垂直轨道方向的压力与对侧向轨道的压力的合力将随着速度的增加而增加；同理，当火车速度小于v时，重力与支持力的合力将大于其转弯所需的向心力，此时火车车轮将挤压内轨，有
（）
显然速度越小对内侧轨道的压力越大，根据平行四边形定则可知，火车对整个轨道的压力越大，故D错误。
故选B
4. 理论认为，大质量恒星塌缩成黑洞的过程，受核反应的影响。下列说法正确的是（ ）
A. Y是粒子，射线穿透能力比射线强
B. Y是粒子，射线电离能力比射线强
C. Y是粒子，射线穿透能力比射线强
D. Y是粒子，射线电离能力比射线强
【答案】D
【解析】
【详解】由核电荷数守恒与质量数守恒可得
Y是粒子，射线电离能力强，穿透能力弱。
故选D
5. 在一些电子显示设备中，让阴极发射的电子束通过适当的非匀强电场，可以使发散的电子束聚集。下列4幅图中带箭头的实线表示电场线，如果用虚线表示电子可能的运动轨迹，其中正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】A．电子做曲线运动满足合力指向轨迹凹侧，A正确；
B．电子做曲线运动满足合力指向轨迹凹侧，对电子受力分析有
可见与电场力的受力特点相互矛盾，B错误；
C．电子做曲线运动满足合力指向轨迹凹侧，对电子受力分析有
可见与电场力的受力特点相互矛盾，C错误；
D．电子做曲线运动满足合力指向轨迹凹侧，对电子受力分析有
可见与电场力的受力特点相互矛盾，D错误；
故选A。
二、选择题（每小题给出的四个选项中，有多个选项正确，每小题5分，全对的得5分，选不全得3分，选错或不答得0分，共15分)
6. 如图所示为正弦交流电通过理想变压器对某家庭供电的电路图，线路电阻为，开关、均闭合，各用电器均正常工作，某时发现指示灯亮度增加了，可能的原因是（ ）
A. 输入电压变小B. 输入电压变大
C. 电阻变大D. 电饭锅煮饭结束，变为保温状态
【答案】BD
【解析】
【详解】A．输入电压变小，则有副线圈输出电压变小，副线圈的总电流变小，指示灯的电流变小，亮度减小，A错误；
B．输入电压变大，则有副线图输出电压变大，副线圈的总电流变大，指示灯的电流变大，亮度增加，B正确；
C．电阻变大，副线圈的总电流减小，指示灯的电流减小，亮度减小，错误；
D．电饭锅变为保温状态，副线圈的输出功率减小，副线图的总电流减小，线路电阻两端电压减小，副线圈输出电压不变，则有指示灯L两端电压增大，电流增大，亮度增加，D正确。
故选BD。
7. 2023年10月26日，我国自主研发的神舟十七号载人飞船圆满的完成了发射，与“天和"核心舱成功对接，飞船变轨前绕地稳定运行在半径为r1的圆形轨道I上，椭圆轨道II为飞船的转移轨道，核心舱绕地沿逆时针方向运行在半径为r3的圆形轨道Ⅲ上，轨道Ⅰ和Ⅱ、Ⅱ和ⅡI分别相切于A、B两点，飞船在A点变轨，与核心舱刚好在B点进行对接，下列说法正确的是（ ）
A. 神舟十七号在Ⅰ轨道上稳定运行的速度可能大于7.9km/s
B. 神舟十七号在ⅠⅠ轨道上由A向B运动时，速度减小，机械能减小
C. 神舟十七号在ⅠⅠ轨道上经过A点的速度大于在Ⅰ轨道上经过A点的速度
D. 神舟十七号在Ⅱ轨道上经过B点时加速变轨进入Ⅲ轨道与“天和”核心舱完成对接
【答案】CD
【解析】
【详解】A．第一宇宙速度7.9km/s是卫星的最小发射速度，是卫星的最大绕行速度，所以神舟十七号在Ⅰ轨道上稳定运行的速度一定不能大于7.9km/s。故A错误；
B．神舟十七号在ⅠⅠ轨道上由A向B运动时，只有引力做负功，速度减小，机械能不变。故B错误；
C．从Ⅰ轨道到ⅠⅠ轨道需要加速，所以神舟十七号在ⅠⅠ轨道上经过A点的速度大于在Ⅰ轨道上经过A点的速度。故C正确；
D．神舟十七号在Ⅱ轨道上经过B点时加速变轨进入Ⅲ轨道与“天和”核心舱完成对接，故D正确。
故选CD。
8. 如图所示，关于光现象下列说法不正确的是（ ）
A. 图甲是双缝干涉示意图，若只增大挡板上两个狭缝、间的距离d，两相邻亮条纹间距离将减小
B. 图乙是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凹陷的
C. 图丙中的P、Q是偏振片，当P固定不动，缓慢转动Q时，光屏上的光亮度将一明一暗交替变化，此现象表明光波是横波
D. 图丁中央存在一个亮斑，是光线通过一个不透光的圆盘得到的衍射图样
【答案】B
【解析】
【详解】A．根据双缝干涉相邻两亮条纹的间距与双缝间距离d及光的波长的关系式
可知只增大挡板上两个狭缝、间距离d，两相邻亮条纹间距离将减小，故A正确；
B．由图可知，条纹向空气薄膜较厚处发生弯曲，说明弯曲处的光程差变短，空气薄膜间距变小，则被检测的平面在此处是凸起的，故B错误；
C．只有横波才能产生偏振现象，故光的偏振现象表明光是一种横波，故C正确；
D．泊松亮斑是光线通过小圆板得到的光的衍射图样，故D正确。
本题选错误的，故选B。
第II卷 非选择题（60分）
三、填空实验题（本题2小题，共12分）
9. 如图所示为研学小组的同学们用圆锥摆验证向心力表达式的实验情景。将一轻细线上端固定在铁架台上，下端悬挂一个质量为m的小球，将画有几个同心圆周的白纸置于悬点下方的水平平台上，调节细线的长度使小球自然下垂静止时恰好位于圆心处。用手带动小球运动使它在放手后恰能在纸面上方沿某个画好的圆周做匀速圆周运动。调节平台的高度，使纸面贴近小球但不接触。
（1）忽略小球运动中受到的阻力，在具体的计算中可将小球视为质点，重力加速度为g。小球做圆周运动所需的向心力大小可能等于____（选填选项前的字母）。
A. 绳子对球拉力B. 小球自身重力
C. 拉力和重力的合力D. 拉力在水平方向的分力
（2）考虑到实验的环境、测量条件等实际因素，对于这个验证性实验的操作，下列说法中正确的是____（选填选项前的字母）。
A. 小球质量的测量误差不影响本实验验证
B. 小球匀速圆周运动半径的测量影响本实验验证
C. 在其他因素不变的情况下，实验中细绳与竖直方向的夹角越大，小球做圆周运动的线速度越大
D. 在细绳与竖直方向夹角保持不变的情况下，实验中细绳越长，小球做圆周运动的线速度越大
（3）在考虑到有空气阻力的影响下，上述实验中小球运动起来后，经过比较长的时间，会发现其半径越来越小，足够长时间后，小球会停止在悬点正下方。这与无动力人造地球卫星在微薄阻力下的运动有很多类似。若小球和卫星在每转动一周的时间内半径变化均可忽略，即每一周都可视为匀速圆周运动，请对小球和卫星运动的周期变化情况进行比较，并写出结论
【答案】（1）BCD （2）ACD
（3）圆锥摆：r减小，周期变大，卫星：r减小，周期变小
【解析】
【小问1详解】
ACD．小球在运动过程中受到重力和绳子的拉力，重力和绳子的拉力的合力提供小球做圆周运动的向心力，或者是绳子拉力的水平分量提供向心力，故A错误，CD正确；
B．小球做圆周运动所需的向心力大小可能等于小球自身重力，故B正确。
故选BCD。
【小问2详解】
A．设实验中细绳与竖直方向的夹角，则
要验证
小球的质量可从两边消掉，则小球质量的测量误差不影响本实验验证，故A正确；
B．要验证
小球匀速圆周运动半径可从两边消掉，则小球匀速圆周运动半径的测量不影响本实验验证，故B错误；
C．根据
在其他因素不变的情况下，实验中细绳与竖直方向的夹角越大，小球做圆周运动的线速度
越大，故C正确；
D．在细绳与竖直方向的夹角保持不变的情况下，实验中细绳越长，小球做圆周运动的半径
越大，小球做圆周运动的线速度越大，故D正确。
故选ACD。
【小问3详解】
设小球做半径为r的圆周运动的周期为T，此时小球距细线上端固定点的竖直高度为h，根据受力情况和向心力公式有：
可解得：
因半径变小，绳长不变，h变大，故小球周期变大；卫星：根据
可知，r减小，周期变小。
10. 为测量某电源电动势E和内阻r，现备有下列器材：
A．待测电源
B．电流表（量程0~0.6A，内阻约为0.1Ω）
C．电压表（量程0~3.0V，内阻约为10kΩ）
D．滑动变阻器（最大阻值为10Ω，额定电流2A）
E．定值电阻
F．开关、导线若干
实验电路图如图（a）所示
（1）按照（a）电路图，将图（b）中的器材实物笔画线代替导线补充完整__________；
（2）改变滑动变阻器的阻值，多次测量并记录多组U、I数据，作出图像，如图（c）所示，根据图像求得电源电动势__________V，内阻__________Ω。（结果均保留三位有效数字）
（3）为消除电表内阻引起的误差，采用一种改进后的“补偿”电路，如图（d）所示。
①开关，均断开，均处于接入电路最大值。
②闭合，调节，使电压表V，电流表数值合适。
③保持阻值不变，闭合，调节，使示数为零，记录电压表的示数U与电流表的示数。
④重复②、③操作测多组U、，作出图像，根据图像可测得真实的电动势E及内阻r。
在某次测量中，闭合后电压表的示数__________（选填“大于”、“等于”或“小于”）闭合前电压表的示数。
【答案】 ①. ②. 1.80 ③. 1.10 ④. 大于
【解析】
【详解】（1）[1]按照（a）电路图，将图（b）中的器材实物笔画线代替导线补充完整，如图所示
（2）[2][3]根据题意，由闭合回路欧姆定律有
结合图（c）可得
，
解得
（3）[4]在某次测量中，闭合前，设此时电压表示数为，电流表示数为，电压表内阻为，电流表内阻为，滑动变阻器接入电路阻值为；根据闭合电路欧姆定律可得
又
联立可得
保持阻值不变，闭合，调节，使示数为零，设此时电压表示数为，电流表示数为，由于示数为零，则表两端电势相等，根据闭合电路欧姆定律可得
又
联立可得
则有
可得
则在某次测量中，闭合后电压表的示数大于闭合前电压表的示数。
四、计算题：（48分）解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
11. 如图所示，一根长的不可伸长轻绳，一端固定在天花板的点，另一端系一质量为的小球。现将轻绳拉直至水平位置，小球由点静止释放，小球运动到最低点点时，轻绳刚好被拉断。点下方有一倾角为的足够长的斜面，小球恰好垂直打在斜面上点。（，，）求：
（1）轻绳被拉断前瞬间的拉力大小？
（2）小球从点运动到斜面点的时间？
【答案】（1）；（2）0.4s
【解析】
【分析】
【详解】(1)小球从到运用动能定理
在点时合力提供向心力
（2）在速度可分解为水平方向的分速度
竖直方向分速度
则根据自由落体规律公式
得
12. 一种圆柱形粒子探测装置的横截面如图所示，内圆区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，外圆是探测器，AB和PM分别为内圆的两条相互垂直的直径，两个粒子先后从P点沿径向射入磁场。粒子1经磁场偏转后打在探测器上的Q点，粒子2经磁场偏转后从磁场边界C点离开，最后打在探测器上的N点，PC圆弧恰好为内圆周长的三分之一，粒子2在磁场中运动的时间为t。装置内部为真空状态，忽略粒子所受重力及粒子间相互作用力。求
（1）粒子1的在P点受力方向和电性；
（2）若两粒子的入射速率相等，比较粒子1与粒子2的比荷大小；
（3）改变粒子2入射方向，连率变为原来的，则粒子2在磁场中运动的最长时间为多少？
【答案】（1）向下，带负电；（2）粒子1的比荷大于粒子2的比荷；（3）
【解析】
【详解】（1）粒子1受向下偏转，受力向下，由左手定则可知，粒子1带负电。
（2）根据洛伦兹力提供粒子在磁场中做圆周运动所需的向心力
可得
由题图可知粒子1运动的半径小于粒子2运动的半径，若两粒子的速度相同，则粒子1的比荷大于粒子2的比荷。
（3）设内圆半径为R，根据几何关系，粒子2在磁场中运动半径为
粒子2速率变为原来的，此时粒子2在磁场中运动半径为
PC圆弧恰好为内圆周长的三分之一，则粒子2在磁场中轨迹所对应的圆心角为
根据几何关系，当粒子2的轨迹对应的弦为直径PM时，粒子2在磁场中运动的时间最长，此时的圆心角为
速度改变后，粒子2在磁场中运动的最长时间为
13. 为了确保载人飞船返回舱安全着陆，设计师在返回舱的底部安装了4台完全相同的电磁缓冲装置，如图（a）所示，图（b）为其中一台电磁缓冲装置的结构简图。舱体沿竖直方向固定着两光滑绝缘导轨MN、PQ，导轨内侧安装电磁铁（图中未画出），能产生垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度为B。导轨内的缓冲滑块K内部用绝缘材料填充，外侧绕有n匝闭合矩形线圈abcd，其总电阻为R，ab边长为L。着陆时电磁缓冲装置以速度v0与地面碰撞后，滑块K立即停下，此后在线圈与轨道的磁场作用下使舱体减速，从而实现缓冲。导轨MN、PQ及线圈的ad和bc边足够长，返回舱质量为m（缓冲滑块K质量忽略不计），取重力加速度为g，一切摩擦阻力不计。求：
（1）缓冲滑块K刚停止运动时，舱体的加速度大小；
（2）舱体着陆时（即导轨MN、PQ刚触地前瞬时）的速度v的大小；
（3）若舱体的速度大小从v0减到v的过程中，舱体下落的高度为h，则该过程中每台电磁缓冲装置中产生的焦耳热Q。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）缓冲滑块K刚停止运动时，单个闭合矩形线圈产生的感应电动势为
回路电流为
返回舱所受单个闭合矩形线圈的安培力为
根据牛顿第二定律得
解得
（2）返回舱向下做减速运动，受到向上的安培力和向下的重力，随着速度的减小，安培力减小，直到安培力减小到与重力大小相等时，速度最小，此后匀速运动，直至舱体着陆时速度大小为v，可得
，，
由平衡条件可知
解得
（3）由能量守恒
解得
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