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2024届湖南省长沙市麓山国际实验学校高三下学期三模物理试题（原卷版+解析版）
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1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在本试卷和答题卡上。
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，再选涂其他答案标号。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、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，只有一项符合题目要求。
1. 放射性同位素温差电池又称核电池.技术比较成熟的核电池是利用衰变工作的，其半衰期大约88年，衰变方程为，下列说法正确的是（ ）
A. 经过88年，核电池的质量会减小一半
B. 随着电池的不断消耗，的半衰期会逐渐减小
C. 衰变放出的射线Y是α射线，其电离能力强于γ射线
D. 衰变放出的射线Y是β射线，其本质上是带负电荷的电子流
【答案】C
【解析】
【详解】CD．根据质量数守恒和电荷数守恒可知衰变放出的射线Y是α射线，其本质是原子核，电离能力最强，故C正确，D错误；
A．经过一个半衰期，一半质量的放射性元素会衰变为其他物质，核电池的质量不会减小一半，故A错误；
B．半衰期是统计概念，只要是大量原子核衰变。半衰期是不变的，故B错误。
故选C。
2. 如图是小魔术“浮沉子”的模型．在密封的矿泉水瓶中，一开口向下、导热良好的小瓶置于矿泉水瓶中，小瓶中封闭一段空气，可看作理想气体．现用手挤压矿泉水瓶，小瓶下沉到底部；松开矿泉水瓶后，小瓶缓慢上浮，上浮过程中小瓶内气体温度保持不变，则上浮过程中小瓶内气体（ ）
A. 体积不变，内能不变B. 体积不变，压强不变
C. 对外界做正功，并放出热量D. 体积增大，对外界做正功
【答案】D
【解析】
【详解】上浮过程中小瓶内气体温度不变，压强逐渐减小，根据
可知气体体积变大，气体对外界做功，根据热力学第一定理
其中
，
可知
可知瓶内气体从外界吸热。
故选D。
3. 2022年10月9日，我国成功发射“夸父一号”探测卫星，用于探测由太阳发射而来的高能宇宙射线，卫星绕地球做匀速圆周运动，运行轨道离地面的高度为720km，下列说法正确的是（ ）
A. “夸父一号”的运行速度大于
B. “夸父一号”的向心加速度小于地球同步卫星的向心加速度
C. 为使“夸父一号”能更长时间观测太阳，采用a轨道比b轨道更合理
D. “夸父一号”绕地球做圆周运动的周期为24小时
【答案】C
【解析】
【详解】A．第一宇宙速度为围绕地球做圆周运动的最大速度，则“夸父一号”的运行速度小于，故A错误；
B．由万有引力提供向心力有
解得
由于“夸父一号”的轨道半径小于地球同步卫星的轨道半径，则“夸父一号”的向心加速度大于地球同步卫星的向心加速度，故B错误；
C．由图可知，采用a轨道可以更长时间观测太阳，故C正确；
D．由万有引力提供向心力有
解得
由于“夸父一号”的轨道半径小于地球同步卫星的轨道半径，则“夸父一号”绕地球做圆周运动的周期小于地球同步卫星的周期24小时，故D错误。
故选C。
4. 如图所示的四幅图分别为四个物体做直线运动的图像，下列说法正确的是（ ）
A. 甲图中，物体在0-t0这段时间内的平均速度为
B. 乙图中，物体的加速度大小为1m/s2
C. 丙图中，阴影面积表示t1-t2时间内物体的位移
D. 丁图中，0~3秒内物体的位移大小为30m
【答案】D
【解析】
【详解】A．若甲图表示初速度为0的匀加速直线运动，则在0~t0这段时间内的平均速度为
但从图像可知，甲图所表示的运动为加速度逐渐减小的加速运动，在0~t0这段时间内任意时刻的速度都大于匀变速直线运动的速度，因此，物体在0~t0这段时间内的平均速度大于，故A错误；
B．乙图中所对应的直线运动，其速度与位移的关系为
则可知，图线的斜率表示，可得该运动的加速度大小为，故B错误；
C．图像中，图线与时间轴围成的面积表示速度的变化量，则可知丙图中，阴影面积表示t1~t2时间内物体速度的变化量，故C错误；
D．将匀变速直线运动位移与时间的关系式
变式可得
将坐标（1，0）、（3，10）代入上式可得
则0~3秒内物体的位移大小为
故D正确。
故选D。
5. 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，下列说法正确的是（ ）
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. 如果只将原线圈匝数增加，其他条件不变，小彩灯都变亮
C. 如果其中一个小彩灯被短路，变压器的输入功率变大
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．该变压器为降压变压器，如果只将原线圈匝数增加，则副线圈电压减小，小彩灯都变暗，故B错误；
C．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C正确；
D．该变压器为降压变压器，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。
6. 质谱仪在物理研究中起着非常重要的作用。如图是质谱仪的工作原理示意图。粒子源（在加速电场上方，未画出）产生的带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内相互正交的匀强磁场的磁感应强度和匀强电场的电场强度分别为B和E。平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片。平板S下方有磁感应强度为的匀强磁场。不计带电粒子的重力和粒子间的作用力，下列表述正确的是（ ）
A. 速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里
B. 能通过狭缝P的带电粒子的速率等于
C. 粒子打在胶片上的位置离狭缝P越远，粒子的比荷越大
D. 某种元素同位素的原子核，打在胶片上的位置离狭缝P越远，表明其质量数越大
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据带电粒子在磁场中的偏转方向，根据左手定则知，该粒子带正电，则在速度选择器中电场力水平向右，则洛伦兹力水平向左，根据左手定则知，磁场方向垂直纸面向外，A错误；
B．在速度选择器中，电场力和洛伦兹力平衡，有
求得
能通过狭缝P的带电粒子的速率等于，B错误；
CD．粒子进入磁场后，由洛伦兹力提供向心力，则有
解得
粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的轨迹半径越小，粒子的比荷越大；粒子所带电荷量相同时，打在胶片上的位置越远离狭缝P，粒子的轨迹半径越大，表明其质量越大，C错误，D正确。
故选D。
二、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，有多项符合题目要求。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，下列图片场景解释说法正确的有（ ）
A. 如图甲，内窥镜利用了光的全反射原理
B. 如图乙，肥皂膜上的彩色条纹是光的色散现象
C. 如图丙，是单色平行光线通过狭缝得到的衍射图样
D. 如图丁，立体电影原理和照相机镜头表面涂上的增透膜的原理一样
【答案】AC
【解析】
【详解】A．内窥镜利用了光的全反射原理，A正确；
B．肥皂膜上彩色条纹是肥皂膜上下表面反射回来的两列光发生干涉的结果，B错误；
C．如图丙，是单色平行光线通过狭缝得到单缝衍射图样，C正确；
D．立体电影原理是利用光的偏振原理，照相机镜头表面涂上的增透膜的原理是利用光的干涉原理，D错误。
故选AC。
8. 如图所示，一列简谐横波沿x轴负方向传播，振幅为，周期为。已知在时刻，质点A坐标为，质点B坐标为，A、B都沿y轴正向运动。下列说法正确的是（ ）
A. 该列简谐横波波长可能为
B. A、B两质点可以一个在波峰，一个在波谷
C. 从时刻起，经历时间，质点A的位移为
D. 在时，质点B的位移为零
【答案】AD
【解析】
【详解】AB．在时，质点A、B都沿y轴正向运动，且A、B的位移相同，则振动刚好相同，故两质点振动总是相同，所以A、B两质点不可能一个在波峰，一个在波谷，两质点平衡位置间的距离为
，
则该列简谐横波波长可能为，故A正确，B错误；
C．根据质点A的振动和周期可得，质点A的振动方程为
则从时刻起，经历时间，质点A的位置为，故位移为，故C错误；
D．根据质点B的振动和周期可得，质点B的振动方程为
则在时，质点B的位移为零，故D正确。
故选AD。
9. 如图，质量均为m的小球A、B用一根长为l的轻杆相连，竖直放置在光滑水平地面上，质量也为m的小球C挨着小球B放置在地面上。扰动轻杆使小球A向左倾倒，小球B、C在同一竖直面内向右运动。当杆与地面有一定夹角时小球B和C分离，已知C球的最大速度为v，小球A落地后不反弹，重力加速度为g。下面说法正确的是（ ）
A. 球B、C分离前，A、B两球组成的系统机械能逐渐减小
B. 球B、C分离时，球B对地面的压力大小为2mg
C. 从开始到A球落地的过程中，杆对球B做的功为
D. 小球A落地时的动能为
【答案】AD
【解析】
【详解】A．球B、C分离前，求C对球B做负功，所以A、B两球组成的系统机械能逐渐减小，故A正确；
B．球B、C分离时，对A、B两球组成系统，球A有向下的加速度，求A处于失重状态，所以球B对地面的压力大小小于2mg，故B错误；
D．A、B、C三球在水平方向不受外力作用，所以A、B、C三球在水平方向动量守恒，设在A落地瞬间A、B水平方向速度为，取向右为正方向有
解得
对A、B、C三球组成系统由机械能守恒得
解得
故D正确；
C．从开始到A球落地的过程中，杆对球B做的功等于球B和球C的动能之和为
故C错误。
故选AD。
10. 如图所示，两条足够长的平行金属导轨固定在绝缘水平面上，导轨间距为L，电阻不计，导轨最右端接有阻值为R的定值电阻。整个装置处于两种磁感应强度大小均为B、方向竖直且相反的匀强磁场中，虚线为两磁场的分界线。质量均为m的两根导体棒MN、PQ静止于导轨上，两导体棒接入电路的电阻均为R，与导轨间的动摩擦因数均为（设导体棒的最大静摩擦力等于滑动摩擦力）。时刻，用水平向左的恒力F拉MN棒，使其由静止开始运动，时刻，PQ刚好要滑动。该过程中，两棒始终与导轨垂直且接触良好，通过金属棒PQ的电荷量为q，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A. 时刻，金属棒PQ受到的安培力方向水平向右
B. 时刻，金属棒MN速度大小为
C. 从到时间内，金属棒MN在导轨上运动的距离为
D. 从到时间内，金属棒MN产生的焦耳热为
【答案】AD
【解析】
【详解】A．由于金属棒MN向左运动，根据右手定则可知，金属棒PQ的电流方向为P到Q，根据左手定则可知，金属棒PQ受到的安培力方向水平向右，故A正确；
B．时刻，PQ刚好要滑动，设PQ上的电流为I，则有
金属棒MN产生的感应电动势为
由于金属棒PQ与电阻R并联，所以金属棒MN上的电流为2I，则根据闭合电路欧姆定律有
联立可得，时刻，金属棒MN速度大小为
故B错误；
C．通过金属棒PQ的电荷量为q，则通过金属棒MN的电荷量为2q，则有
可得，从到时间内，金属棒MN在导轨上运动的距离为
故C错误；
D．从到时间内，根据功能关系有
由于金属棒MN在干路上，而金属棒PQ与电阻R并联，则金属棒MN产生的焦耳热为
故D正确。
故选AD。
三、非选择题：本题共5小题，共56分。
11. 某实验小组欲测量某电源的电动势E和内阻r。实验室提供下列器材：
A．待测电源（电动势不超过6V，内阻不超过2Ω）
B．定值电阻R0=5Ω
C．滑动变阻器R（最大阻值为20Ω）
D．电压表（0~6V，内阻约为5kΩ）
E．电流表（0~0.6A，内阻约为0.5Ω）
F．开关1只，导线若干
（1）为了让实验效果较明显，且误差较小，请结合所给的实验器材设计最合理的实验电路图并画在虚线框中__________；
（2）按电路图连接实际电路，调节滑动变阻器R，绘出U-I图线（如图甲所示），则电源的电动势E=___________V，内阻r=___________Ω；（结果均保留2位有效数字）
（3）该小组同学又将该电源与另一个定值电阻Rʹ=199Ω和两个完全相同的热敏电阻Rt连接成如图乙所示的电路，已知热敏电阻Rt的伏安特性曲线如图丙所示，则此时每个热敏电阻消耗的电功率为___________W。
【答案】 ①. 见详解 ②. 6.0 ③. 1.0 ④. 1.44×10-2（1.42×10-2~1.48×10-2）
【解析】
【详解】（1）[1]电源的内阻远远小于电压表的内阻，所以应该选择对电源来说的外接法，电路图如下
（2）[2][3]根据闭合电路欧姆定律得
可知图像的斜率为
解得
纵截距为电动势，即
（3）[4]设热敏电阻两端电压为U、通过热敏电阻的电流为I，根据闭合电路欧姆定律有
代入数据得
作出图线如图所示。图线交点表示此时热敏电阻的电压为2.4V、电流为6mA，故电功率
12. 某实验小组做“测量滑块与长木板之间动摩擦因数”实验时，实验装置如图甲所示。在水平桌面上固定放置一端有定滑轮长木板，靠近定滑轮的B处有一个光电门。在A处有一上端带遮光条的滑块，A、B之间的距离保持不变。不计滑轮质量及其与绳子之间的摩擦。
（1）实验过程中用游标卡尺测量遮光条的宽度d，游标卡尺读数如图乙所示，读出遮光条的宽度为___________。
（2）实验时，将滑块从A处静止释放，若光电门显示遮光时间为，此时力传感器示数为，从而可以得到一组、数据，多次改变所挂重物的质量进行实验，可得到多组数据。根据这些数据，作出的关系图像如图丙所示，则滑块与遮光条的总质量为___________，滑块与长木板之间的动摩擦因数为___________（用L、a、b、d和g表示）。
【答案】 ①. 2.25 ②. ③.
【解析】
【详解】（1）[1]遮光条的宽度为
（2）[2] 光电门显示遮光时间为，则滑块到B处的速度为
滑块从A点运动到B点，由运动学公式得
滑块从A点运动到B点，由牛顿第二定律得
解得
由图丙可知图像的斜率为
则
解得滑块与遮光条的总质量为
[3] 由图丙可知图像与纵轴的交点为b，则
解得滑块与长木板之间的动摩擦因数为
13. 如图甲，气动避震是通过控制气压来改变车身高低，备受高档轿车青睐。其工作原理可以简化为如图乙，在导热良好的气缸内用可自由滑动的面积为S=10cm2活塞和砝码组合体封闭一定质量的空气，活塞和砝码总质量为m=5kg。充气装置可通过开关阀门K对气缸进行充气或放气来改变车身高低。初始时，开关阀门K关闭，此时气缸内气体高度为h1=40cm。已知外界大气压强p0=1.0×105Pa。求：
（1）初始状态气缸内压强p1；
（2）仅将活塞和砝码的总质量增大至10kg时，汽缸内气体高度h2；
（3）在（2）的基础上，打开阀门K，充气装置向气缸内充气，当汽缸内气体高度最终恢至h1时，求充入的外界大气的体积V。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）根据平衡可知
解得初始状态气缸内压强
（2）末态气体压强
根据等温方程
解得
（3）根据等温方程
解得
14. 台球是深受大众喜爱的娱乐健身活动。如图，运动员采用“点杆”击球法（当球杆杆头接触母球的瞬间，迅速将杆抽回，母球离杆后与目标球发生对心正碰，视为弹性碰撞）击打母球，使得目标球被碰撞后经CD边反弹进入球洞A，这种进球方式被称为“翻袋”进球法。已知两球质量均为，且可视为质点，球间距离为，目标球与CD挡壁间虚线距离为，目标球被CD挡壁反弹后向A球洞运动方向与AC挡壁间夹角为，，球与桌面间阻力为重力的，球与挡壁碰撞过程中损失的动能，重力加速度。
（1）求母球在桌面做直线运动时的加速度大小；
（2）若某次击打后母球获得的初速度为，且杆头与母球的接触时间为，求母球受到杆头的平均冲击力大小；
（3）若击打后母球获得速度，求目标球被碰撞后的速度大小；
（4）若能到达球洞上方且速率小于的球均可进洞，为使目标球能进洞，求母球初速度需要满足的条件。（计算结果都可以用根号表示）
【答案】（1）；（2）；（3）；（4）
【解析】
【详解】（1）由牛顿第二定律可得
根据题意可知
解得
（2）杆头击打母球，对母球由动量定理可得
代入数据解得
（3）母球与目标球碰撞前，做匀减速直线运动，由动能定理可得
母球与目标球碰撞前后，根据动量守恒和机械能守恒可得
联立解得目标球被碰撞后的速度大小为
（4）母球与目标球碰撞前，做匀减速直线运动，由动能定理可得
母球与目标球碰撞前后，根据动量守恒和机械能守恒可得
目标球前进到CD挡壁，做匀减速直线运动，由动能定理可得
目标球与CD挡壁碰撞，根据题意有
即
目标球运动到A球洞过程，由动能定理可得
又满足
联立解得
15. 为探测射线，威耳逊曾用置于匀强磁场或电场中的云室来显示它们的径迹。某研究小组设计了电场和磁场分布如图所示，在平面（纸面）内，在区间内存在平行y轴的匀强电场，。在的区间内存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，。一未知粒子从坐标原点与x正方向成角射入，在坐标为（，）的P点以速度垂直磁场边界射入磁场，并从（，0）射出磁场。已知整个装置处于真空中，不计粒子重力，。求：
（1）该未知粒子的比荷；
（2）匀强电场电场强度E的大小及左边界的值；
（3）若粒子进入磁场后受到了与速度大小成正比、方向相反的阻力，观察发现该粒子轨迹呈螺旋状并与磁场左边界相切于点（，）（未画出）。求粒子由P点运动到Q点的时间以及坐标的值。
【答案】（1）；（2），；（3），
【解析】
【详解】（1）粒子在磁场中，由洛伦兹力提供向心力可得
又
联立解得粒子的比荷为
（2）粒子的轨迹如图所示
粒子在电场中可逆向看成做类平抛运动，则有
联立解得匀强电场电场强度大小为
由几何关系可得
解得
（3）若粒子进入磁场后受到了与速度大小成正比、方向相反的阻力，粒子在磁场的运动轨迹如图所示
由
可得
即角速度为一定值，又可知粒子与磁场左边界相切时转过的弧度为，则有
取一小段时间，对粒子在方向上列动量定理（如图）
两边同时对过程求和
可得
即
其中
则有
结合
可得
故有
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在本试卷和答题卡上。
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，再选涂其他答案标号。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、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，只有一项符合题目要求。
1. 放射性同位素温差电池又称核电池.技术比较成熟的核电池是利用衰变工作的，其半衰期大约88年，衰变方程为，下列说法正确的是（ ）
A. 经过88年，核电池的质量会减小一半
B. 随着电池的不断消耗，的半衰期会逐渐减小
C. 衰变放出的射线Y是α射线，其电离能力强于γ射线
D. 衰变放出的射线Y是β射线，其本质上是带负电荷的电子流
【答案】C
【解析】
【详解】CD．根据质量数守恒和电荷数守恒可知衰变放出的射线Y是α射线，其本质是原子核，电离能力最强，故C正确，D错误；
A．经过一个半衰期，一半质量的放射性元素会衰变为其他物质，核电池的质量不会减小一半，故A错误；
B．半衰期是统计概念，只要是大量原子核衰变。半衰期是不变的，故B错误。
故选C。
2. 如图是小魔术“浮沉子”的模型．在密封的矿泉水瓶中，一开口向下、导热良好的小瓶置于矿泉水瓶中，小瓶中封闭一段空气，可看作理想气体．现用手挤压矿泉水瓶，小瓶下沉到底部；松开矿泉水瓶后，小瓶缓慢上浮，上浮过程中小瓶内气体温度保持不变，则上浮过程中小瓶内气体（ ）
A. 体积不变，内能不变B. 体积不变，压强不变
C. 对外界做正功，并放出热量D. 体积增大，对外界做正功
【答案】D
【解析】
【详解】上浮过程中小瓶内气体温度不变，压强逐渐减小，根据
可知气体体积变大，气体对外界做功，根据热力学第一定理
其中
，
可知
可知瓶内气体从外界吸热。
故选D。
3. 2022年10月9日，我国成功发射“夸父一号”探测卫星，用于探测由太阳发射而来的高能宇宙射线，卫星绕地球做匀速圆周运动，运行轨道离地面的高度为720km，下列说法正确的是（ ）
A. “夸父一号”的运行速度大于
B. “夸父一号”的向心加速度小于地球同步卫星的向心加速度
C. 为使“夸父一号”能更长时间观测太阳，采用a轨道比b轨道更合理
D. “夸父一号”绕地球做圆周运动的周期为24小时
【答案】C
【解析】
【详解】A．第一宇宙速度为围绕地球做圆周运动的最大速度，则“夸父一号”的运行速度小于，故A错误；
B．由万有引力提供向心力有
解得
由于“夸父一号”的轨道半径小于地球同步卫星的轨道半径，则“夸父一号”的向心加速度大于地球同步卫星的向心加速度，故B错误；
C．由图可知，采用a轨道可以更长时间观测太阳，故C正确；
D．由万有引力提供向心力有
解得
由于“夸父一号”的轨道半径小于地球同步卫星的轨道半径，则“夸父一号”绕地球做圆周运动的周期小于地球同步卫星的周期24小时，故D错误。
故选C。
4. 如图所示的四幅图分别为四个物体做直线运动的图像，下列说法正确的是（ ）
A. 甲图中，物体在0-t0这段时间内的平均速度为
B. 乙图中，物体的加速度大小为1m/s2
C. 丙图中，阴影面积表示t1-t2时间内物体的位移
D. 丁图中，0~3秒内物体的位移大小为30m
【答案】D
【解析】
【详解】A．若甲图表示初速度为0的匀加速直线运动，则在0~t0这段时间内的平均速度为
但从图像可知，甲图所表示的运动为加速度逐渐减小的加速运动，在0~t0这段时间内任意时刻的速度都大于匀变速直线运动的速度，因此，物体在0~t0这段时间内的平均速度大于，故A错误；
B．乙图中所对应的直线运动，其速度与位移的关系为
则可知，图线的斜率表示，可得该运动的加速度大小为，故B错误；
C．图像中，图线与时间轴围成的面积表示速度的变化量，则可知丙图中，阴影面积表示t1~t2时间内物体速度的变化量，故C错误；
D．将匀变速直线运动位移与时间的关系式
变式可得
将坐标（1，0）、（3，10）代入上式可得
则0~3秒内物体的位移大小为
故D正确。
故选D。
5. 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，下列说法正确的是（ ）
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. 如果只将原线圈匝数增加，其他条件不变，小彩灯都变亮
C. 如果其中一个小彩灯被短路，变压器的输入功率变大
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．该变压器为降压变压器，如果只将原线圈匝数增加，则副线圈电压减小，小彩灯都变暗，故B错误；
C．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C正确；
D．该变压器为降压变压器，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。
6. 质谱仪在物理研究中起着非常重要的作用。如图是质谱仪的工作原理示意图。粒子源（在加速电场上方，未画出）产生的带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内相互正交的匀强磁场的磁感应强度和匀强电场的电场强度分别为B和E。平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片。平板S下方有磁感应强度为的匀强磁场。不计带电粒子的重力和粒子间的作用力，下列表述正确的是（ ）
A. 速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里
B. 能通过狭缝P的带电粒子的速率等于
C. 粒子打在胶片上的位置离狭缝P越远，粒子的比荷越大
D. 某种元素同位素的原子核，打在胶片上的位置离狭缝P越远，表明其质量数越大
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据带电粒子在磁场中的偏转方向，根据左手定则知，该粒子带正电，则在速度选择器中电场力水平向右，则洛伦兹力水平向左，根据左手定则知，磁场方向垂直纸面向外，A错误；
B．在速度选择器中，电场力和洛伦兹力平衡，有
求得
能通过狭缝P的带电粒子的速率等于，B错误；
CD．粒子进入磁场后，由洛伦兹力提供向心力，则有
解得
粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的轨迹半径越小，粒子的比荷越大；粒子所带电荷量相同时，打在胶片上的位置越远离狭缝P，粒子的轨迹半径越大，表明其质量越大，C错误，D正确。
故选D。
二、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，有多项符合题目要求。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，下列图片场景解释说法正确的有（ ）
A. 如图甲，内窥镜利用了光的全反射原理
B. 如图乙，肥皂膜上的彩色条纹是光的色散现象
C. 如图丙，是单色平行光线通过狭缝得到的衍射图样
D. 如图丁，立体电影原理和照相机镜头表面涂上的增透膜的原理一样
【答案】AC
【解析】
【详解】A．内窥镜利用了光的全反射原理，A正确；
B．肥皂膜上彩色条纹是肥皂膜上下表面反射回来的两列光发生干涉的结果，B错误；
C．如图丙，是单色平行光线通过狭缝得到单缝衍射图样，C正确；
D．立体电影原理是利用光的偏振原理，照相机镜头表面涂上的增透膜的原理是利用光的干涉原理，D错误。
故选AC。
8. 如图所示，一列简谐横波沿x轴负方向传播，振幅为，周期为。已知在时刻，质点A坐标为，质点B坐标为，A、B都沿y轴正向运动。下列说法正确的是（ ）
A. 该列简谐横波波长可能为
B. A、B两质点可以一个在波峰，一个在波谷
C. 从时刻起，经历时间，质点A的位移为
D. 在时，质点B的位移为零
【答案】AD
【解析】
【详解】AB．在时，质点A、B都沿y轴正向运动，且A、B的位移相同，则振动刚好相同，故两质点振动总是相同，所以A、B两质点不可能一个在波峰，一个在波谷，两质点平衡位置间的距离为
，
则该列简谐横波波长可能为，故A正确，B错误；
C．根据质点A的振动和周期可得，质点A的振动方程为
则从时刻起，经历时间，质点A的位置为，故位移为，故C错误；
D．根据质点B的振动和周期可得，质点B的振动方程为
则在时，质点B的位移为零，故D正确。
故选AD。
9. 如图，质量均为m的小球A、B用一根长为l的轻杆相连，竖直放置在光滑水平地面上，质量也为m的小球C挨着小球B放置在地面上。扰动轻杆使小球A向左倾倒，小球B、C在同一竖直面内向右运动。当杆与地面有一定夹角时小球B和C分离，已知C球的最大速度为v，小球A落地后不反弹，重力加速度为g。下面说法正确的是（ ）
A. 球B、C分离前，A、B两球组成的系统机械能逐渐减小
B. 球B、C分离时，球B对地面的压力大小为2mg
C. 从开始到A球落地的过程中，杆对球B做的功为
D. 小球A落地时的动能为
【答案】AD
【解析】
【详解】A．球B、C分离前，求C对球B做负功，所以A、B两球组成的系统机械能逐渐减小，故A正确；
B．球B、C分离时，对A、B两球组成系统，球A有向下的加速度，求A处于失重状态，所以球B对地面的压力大小小于2mg，故B错误；
D．A、B、C三球在水平方向不受外力作用，所以A、B、C三球在水平方向动量守恒，设在A落地瞬间A、B水平方向速度为，取向右为正方向有
解得
对A、B、C三球组成系统由机械能守恒得
解得
故D正确；
C．从开始到A球落地的过程中，杆对球B做的功等于球B和球C的动能之和为
故C错误。
故选AD。
10. 如图所示，两条足够长的平行金属导轨固定在绝缘水平面上，导轨间距为L，电阻不计，导轨最右端接有阻值为R的定值电阻。整个装置处于两种磁感应强度大小均为B、方向竖直且相反的匀强磁场中，虚线为两磁场的分界线。质量均为m的两根导体棒MN、PQ静止于导轨上，两导体棒接入电路的电阻均为R，与导轨间的动摩擦因数均为（设导体棒的最大静摩擦力等于滑动摩擦力）。时刻，用水平向左的恒力F拉MN棒，使其由静止开始运动，时刻，PQ刚好要滑动。该过程中，两棒始终与导轨垂直且接触良好，通过金属棒PQ的电荷量为q，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A. 时刻，金属棒PQ受到的安培力方向水平向右
B. 时刻，金属棒MN速度大小为
C. 从到时间内，金属棒MN在导轨上运动的距离为
D. 从到时间内，金属棒MN产生的焦耳热为
【答案】AD
【解析】
【详解】A．由于金属棒MN向左运动，根据右手定则可知，金属棒PQ的电流方向为P到Q，根据左手定则可知，金属棒PQ受到的安培力方向水平向右，故A正确；
B．时刻，PQ刚好要滑动，设PQ上的电流为I，则有
金属棒MN产生的感应电动势为
由于金属棒PQ与电阻R并联，所以金属棒MN上的电流为2I，则根据闭合电路欧姆定律有
联立可得，时刻，金属棒MN速度大小为
故B错误；
C．通过金属棒PQ的电荷量为q，则通过金属棒MN的电荷量为2q，则有
可得，从到时间内，金属棒MN在导轨上运动的距离为
故C错误；
D．从到时间内，根据功能关系有
由于金属棒MN在干路上，而金属棒PQ与电阻R并联，则金属棒MN产生的焦耳热为
故D正确。
故选AD。
三、非选择题：本题共5小题，共56分。
11. 某实验小组欲测量某电源的电动势E和内阻r。实验室提供下列器材：
A．待测电源（电动势不超过6V，内阻不超过2Ω）
B．定值电阻R0=5Ω
C．滑动变阻器R（最大阻值为20Ω）
D．电压表（0~6V，内阻约为5kΩ）
E．电流表（0~0.6A，内阻约为0.5Ω）
F．开关1只，导线若干
（1）为了让实验效果较明显，且误差较小，请结合所给的实验器材设计最合理的实验电路图并画在虚线框中__________；
（2）按电路图连接实际电路，调节滑动变阻器R，绘出U-I图线（如图甲所示），则电源的电动势E=___________V，内阻r=___________Ω；（结果均保留2位有效数字）
（3）该小组同学又将该电源与另一个定值电阻Rʹ=199Ω和两个完全相同的热敏电阻Rt连接成如图乙所示的电路，已知热敏电阻Rt的伏安特性曲线如图丙所示，则此时每个热敏电阻消耗的电功率为___________W。
【答案】 ①. 见详解 ②. 6.0 ③. 1.0 ④. 1.44×10-2（1.42×10-2~1.48×10-2）
【解析】
【详解】（1）[1]电源的内阻远远小于电压表的内阻，所以应该选择对电源来说的外接法，电路图如下
（2）[2][3]根据闭合电路欧姆定律得
可知图像的斜率为
解得
纵截距为电动势，即
（3）[4]设热敏电阻两端电压为U、通过热敏电阻的电流为I，根据闭合电路欧姆定律有
代入数据得
作出图线如图所示。图线交点表示此时热敏电阻的电压为2.4V、电流为6mA，故电功率
12. 某实验小组做“测量滑块与长木板之间动摩擦因数”实验时，实验装置如图甲所示。在水平桌面上固定放置一端有定滑轮长木板，靠近定滑轮的B处有一个光电门。在A处有一上端带遮光条的滑块，A、B之间的距离保持不变。不计滑轮质量及其与绳子之间的摩擦。
（1）实验过程中用游标卡尺测量遮光条的宽度d，游标卡尺读数如图乙所示，读出遮光条的宽度为___________。
（2）实验时，将滑块从A处静止释放，若光电门显示遮光时间为，此时力传感器示数为，从而可以得到一组、数据，多次改变所挂重物的质量进行实验，可得到多组数据。根据这些数据，作出的关系图像如图丙所示，则滑块与遮光条的总质量为___________，滑块与长木板之间的动摩擦因数为___________（用L、a、b、d和g表示）。
【答案】 ①. 2.25 ②. ③.
【解析】
【详解】（1）[1]遮光条的宽度为
（2）[2] 光电门显示遮光时间为，则滑块到B处的速度为
滑块从A点运动到B点，由运动学公式得
滑块从A点运动到B点，由牛顿第二定律得
解得
由图丙可知图像的斜率为
则
解得滑块与遮光条的总质量为
[3] 由图丙可知图像与纵轴的交点为b，则
解得滑块与长木板之间的动摩擦因数为
13. 如图甲，气动避震是通过控制气压来改变车身高低，备受高档轿车青睐。其工作原理可以简化为如图乙，在导热良好的气缸内用可自由滑动的面积为S=10cm2活塞和砝码组合体封闭一定质量的空气，活塞和砝码总质量为m=5kg。充气装置可通过开关阀门K对气缸进行充气或放气来改变车身高低。初始时，开关阀门K关闭，此时气缸内气体高度为h1=40cm。已知外界大气压强p0=1.0×105Pa。求：
（1）初始状态气缸内压强p1；
（2）仅将活塞和砝码的总质量增大至10kg时，汽缸内气体高度h2；
（3）在（2）的基础上，打开阀门K，充气装置向气缸内充气，当汽缸内气体高度最终恢至h1时，求充入的外界大气的体积V。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）根据平衡可知
解得初始状态气缸内压强
（2）末态气体压强
根据等温方程
解得
（3）根据等温方程
解得
14. 台球是深受大众喜爱的娱乐健身活动。如图，运动员采用“点杆”击球法（当球杆杆头接触母球的瞬间，迅速将杆抽回，母球离杆后与目标球发生对心正碰，视为弹性碰撞）击打母球，使得目标球被碰撞后经CD边反弹进入球洞A，这种进球方式被称为“翻袋”进球法。已知两球质量均为，且可视为质点，球间距离为，目标球与CD挡壁间虚线距离为，目标球被CD挡壁反弹后向A球洞运动方向与AC挡壁间夹角为，，球与桌面间阻力为重力的，球与挡壁碰撞过程中损失的动能，重力加速度。
（1）求母球在桌面做直线运动时的加速度大小；
（2）若某次击打后母球获得的初速度为，且杆头与母球的接触时间为，求母球受到杆头的平均冲击力大小；
（3）若击打后母球获得速度，求目标球被碰撞后的速度大小；
（4）若能到达球洞上方且速率小于的球均可进洞，为使目标球能进洞，求母球初速度需要满足的条件。（计算结果都可以用根号表示）
【答案】（1）；（2）；（3）；（4）
【解析】
【详解】（1）由牛顿第二定律可得
根据题意可知
解得
（2）杆头击打母球，对母球由动量定理可得
代入数据解得
（3）母球与目标球碰撞前，做匀减速直线运动，由动能定理可得
母球与目标球碰撞前后，根据动量守恒和机械能守恒可得
联立解得目标球被碰撞后的速度大小为
（4）母球与目标球碰撞前，做匀减速直线运动，由动能定理可得
母球与目标球碰撞前后，根据动量守恒和机械能守恒可得
目标球前进到CD挡壁，做匀减速直线运动，由动能定理可得
目标球与CD挡壁碰撞，根据题意有
即
目标球运动到A球洞过程，由动能定理可得
又满足
联立解得
15. 为探测射线，威耳逊曾用置于匀强磁场或电场中的云室来显示它们的径迹。某研究小组设计了电场和磁场分布如图所示，在平面（纸面）内，在区间内存在平行y轴的匀强电场，。在的区间内存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，。一未知粒子从坐标原点与x正方向成角射入，在坐标为（，）的P点以速度垂直磁场边界射入磁场，并从（，0）射出磁场。已知整个装置处于真空中，不计粒子重力，。求：
（1）该未知粒子的比荷；
（2）匀强电场电场强度E的大小及左边界的值；
（3）若粒子进入磁场后受到了与速度大小成正比、方向相反的阻力，观察发现该粒子轨迹呈螺旋状并与磁场左边界相切于点（，）（未画出）。求粒子由P点运动到Q点的时间以及坐标的值。
【答案】（1）；（2），；（3），
【解析】
【详解】（1）粒子在磁场中，由洛伦兹力提供向心力可得
又
联立解得粒子的比荷为
（2）粒子的轨迹如图所示
粒子在电场中可逆向看成做类平抛运动，则有
联立解得匀强电场电场强度大小为
由几何关系可得
解得
（3）若粒子进入磁场后受到了与速度大小成正比、方向相反的阻力，粒子在磁场的运动轨迹如图所示
由
可得
即角速度为一定值，又可知粒子与磁场左边界相切时转过的弧度为，则有
取一小段时间，对粒子在方向上列动量定理（如图）
两边同时对过程求和
可得
即
其中
则有
结合
可得
故有
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