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物理
本试卷共6页，满分100分，考试用时75分钟
一、单项选择题：本题包括7小题，每小题4分，共28分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求，多选、错选均不得分。
1．如图所示的火灾自动报警器具有稳定性好、安全性高的特点，应用非常广泛，其工作原理为：放射源处的镅放出的粒子，使壳内气室空气电离而导电，当烟雾进入壳内气室时，粒子被烟雾颗粒阻挡，导致工作电路的电流减小，于是锋鸣器报警。则（ ）
A．发生火灾时温度升高，的半衰期变短
B．这种报警装置应用了射线贯穿本领强的特点
C．发生衰变的核反应方程是
D．发生衰变的核反应方程是
2．耙在中国已有1500年以上的历史，北魏贾思勰著《齐民要术》称之为“铁齿楱”，将使用此农具的作业称作耙。如图甲所示，牛通过两根耙索拉耙沿水平方向匀速耙地。两根耙索等长且对称，延长线的交点为，夹角，拉力大小均为F，平面与水平面的夹角为（为AB的中点），如图乙所示。忽略耙索质量，下列说法正确的是（ ）
A．两根耙索的合力大小为F
B．两根耙索的合力大小为
C．地对耙的水平阻力大小为
D．地对耙的水平阻力大小为
3．图是滑雪道的示意图。可视为质点的运动员从斜坡上的M点由静止自由滑下，经过水平NP段后飞入空中，在Q点落地。不计运动员经过N点的机械能损失，不计摩擦力和空气阻力。下列能表示该过程运动员速度大小v或加速度大小a随时间t变化的图像是（ ）
A． B． C． D．
4．2021年10月我国发射的神舟十三号飞船实现了和空间站径向对接的新突破，如图甲所示。假定对接前飞船在椭圆轨道Ⅰ上，如图乙所示，Ⅱ为空间站圆轨道，轨道半径为kR（R为地球半径），A为两轨道交点，B为飞船轨道近地点。地球表面重力加速度为g，忽略地球自转的影响，下列说法中正确的是A．空间站在圆轨道Ⅱ上的向心加速度大于g
B．飞船和空间站在A处所受的万有引力相同
C．飞船在椭圆轨道Ⅰ上A处的机械能大于B处的机械能
D．飞船在B处的速度大小vB>
5．如图所示，是闪电击中广州塔的画面，广州塔的尖顶是一避雷针，雷雨天气时，底端带负电的云层经过避雷针上方时，避雷针尖端放电形成瞬间强电流，乌云所带的负电荷经避雷针导入大地，在此过程中，下列说法正确的是（ ）
A．云层靠近避雷针时，针尖感应出负电荷
B．越靠近避雷针尖端，电势越低
C．云层上负电荷流向避雷针的过程中，可能在做匀变速曲线运动
D．云层上负电荷流向避雷针的过程中，其电势能减小
6．如图是手机无线充电器的模型，其工作原理与理想变压器相同，已知发射、接收线圈匝数比，C，D端输出电流，则A、B端输入电流的（ ）
A．频率为 B．周期为
C．有效值为 D．最大值为
7．人们对手机的依赖性越来越强，有些人喜欢躺着看手机，经常出现手机砸伤眼睛的情况。若手机质量为150g，从离人眼约20cm的高度无初速掉落，砸到眼睛后手机未反弹，眼睛受到手机的冲击时间约为0.1s，取重力加速g=10m/s2，下列分析正确的是（ ）
A．手机与眼睛作用过程中动量变化约为0.45kg m/s
B．手机对眼睛的冲量大小约为0.1N s
C．手机对眼睛的冲量大小约为0.3N s
D．手机对眼睛的作用力大小约为4.5N
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。每小题给出的四个选项中，至少有2项符合题目要求．全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8．随着科技的进步，越来越多的人使用蓝牙耳机，手机与基站及耳机的通信如下图所示。若基站与手机、手机与耳机之间通信的电磁波分别为甲波、乙波，则以下说法正确的是（ ）
A．甲、乙波的频率都比可见光的频率小
B．真空中甲波的传播速度比乙波慢
C．测量体温时使用的测温枪探测的是乙波
D．真空中甲波比乙波更容易绕过障碍物
9．回旋加速器的工作原理如图甲所示，D形金属盒置于真空中，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过狭缝的时间可以忽略，匀强磁场与盒面垂直。图乙为回旋加速器所用的交变电压随时间变化的规律，某同学保持交变电压随时间变化的规律不变，调整所加磁场的磁感应强度大小，从而实现利用同一回旋加速器分别加速氘核和氦核两种粒子。忽略相对论效应的影响，则（ ）
A．回旋加速器加速带电粒子能够达到的最大速度与D形金属盒的半径有关
B．氘核和氦核在回旋加速器中的运动时间之比为
C．氘核和氨核的加速次数之比为
D．加速氘核和氦核的磁感应强度大小之比为2
10．2022年将在我国举办第二十四届冬奥会，滑雪是冬奥会常见的体育项目，具有很强的观赏性。某滑道示意图如图所示，半径R=10m的圆弧滑道MN与水平滑道NP平滑衔接，O是圆弧滑道MN的圆心。一质量m=50kg（含滑雪装备）的运动员从M点由静止开始下滑，最后运动员滑到P点停下。已知NP段的动摩擦因数μ=0.1，NP=18m，∠MON=37°，sin37°=0.6，cos37°=0.8，重力加速度g取10m/s2，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A．运动员经过N点时的速度大小为2m/s
B．运动员在到达N点前的一瞬间对滑道的压力大小为680N
C．在MP段克服阻力做功1000J
D．在MN段克服阻力做功100J
三、实验题：本题共2小题，共16分。答案或图必须填写在答题卡上指定区域的指定位置。
11．某同学在利用“插针法”测定一块直角三角形玻璃砖的折射率时发现，由于玻璃的颜色较深，在另一侧很难观测到对侧所插的针。他想到可以用实验室的红色激光器来完成实验。如图，他在木板上固定好白纸，放好玻璃砖，正确作出了界面、、，然后让很细的激光平行于木板从玻璃砖的上界面入射。
①由于激光很强，不能用眼睛直接观测，该同学通过在木板上插入被激光照亮的针来确定激光光路，正确的插针顺序应是( )
A．、、、 B．、、、 C．、、、 D．、、、
②若与垂直，用量角器量得图中的，，则玻璃的折射率为( )
A． B． C． D．
③若激光器正常发光，平行木板从玻璃砖界面垂直射入玻璃砖，如图虚线箭头所示。该同学发现在一侧始终找不到出射光线，则原因是___________；该同学在一侧没有找到出射光线，但在一侧找到了出射光线，他依然用被激光照亮的针确定了激光在一侧的出射光线和一侧的入射光线，则测量后他___________计算出玻璃的折射率。（填“能”或“不能”）
12．实验小组的同学在实验室测量某段电阻丝的电阻率，在老师的指导下设计了如图所示的电路，所选实验器材均符合实验要求。
（1）用螺旋测微器测量电阻丝x的直径d，示数如图1所示，则其直径d=___________mm；再用刻度尺测出电阻丝Rx的接人长度为L。
（2）请根据图2所示的电路图将实物图3连接完整。（实物图中都分线路已连好）
（3）实验中的主要操作步骤如下：
①闭合S1，当S2接a时，调节滑动变阻器，此时电压表示数为U1，电流表示数为I1；当S2接b时，电压表示数为U2，电流表示数为I2，则待测电阻丝的阻值为Rx=__________；（用已知量和测量量的字母符号表示），实验计算得到的Rx值与真实值相比________。（填“偏大”“偏小“或“相等”）
②根据电阻定律计算出该电阻丝的电阻率ρ=__________。（用d，L和Rx表示）
四、计算题：本题共3小题，共38分。要求写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中应明确写出数值和单位。答案或图必须填写在答题卡上指定区域的指定位置。
13．某兴趣小组设计了一温度报警装置，原理图如图。一定质量的理想气体被一上表面涂有导电物质的活塞密封在导热汽缸内，活塞厚度不计，质量，横截面积，开始时活塞距汽缸底部的高度为，缸内温度为。当环境温度上升，活塞缓慢上移，活塞上表面与a、b两触点恰好接触，报警器报警。不计一切摩擦，大气压强恒为，，求：
（1）该报警装置的报警温度；
（2）若上述过程气体的内能增加12.96J，则气体吸收的热量Q为多少。
14．磁悬浮列车是高速低耗交通工具，如图甲所示，它的驱动系统可简化为如图乙所示的物理模型。已知列车的总质量为m，固定在列车底部的正方形金属线框的边长为L，匝数为N，总电阻为R；水平面内平行长直导轨间存在磁感应强度大小均为B、垂直水平面但方向交互相反、边长均为L的正方形组合匀强磁场，磁场以速度v向右匀速移动时可恰好驱动停在轨道上的列车，假设列车所受阻力恒定，若磁场以速度匀速向右移动，当列车向右运动的速度为时，线框位置如图乙所示，求此时：
（1）线框中的感应电流方向；
（2）线框中的感应电流I大小；
（3）列车的加速度a大小。
15. 图甲是U形雪槽，某次滑板表演，在开始阶段，表演者在同一竖直平面内运动，可以把该场地简化为图乙的凹形场地；两端是的光滑圆弧面，半径均为L，中间是长为的粗糙水平面．表演者M的质量（含滑板）为m，从光滑圆弧面的A处滑下，进入水平面后，与质量（含滑板）为且静止在水平面中点O处的表演者N碰撞，碰后M以碰前速度的反弹，M、N在O处发生碰撞后，恰好不再发生第二次碰撞，且停在O、C间的某处。假设M、N在粗糙水平面上运动时，所受阻力与压力的比分别为（和都是未知量），且已知，表演者的动作不影响自身的速度，滑板的长度忽略不计，重力加速度为g．
（1）求M与N碰撞后瞬间M、N的速度大小之比；
（2）以O为起点，求M、N碰撞后在粗糙水平面上滑过的路程之比；
（3）试讨论k在不同取值范围时，M、N所停位置距C点的距离。
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物理 参考答案
1．D【详解】A．半衰期不因外界环境的温度而改变，A错误；
B．这种报警装置应用了射线电离能力强的特点，B错误；
CD．衰变释放出氦核，故核反应方程是 C错误，D正确。
2．B【详解】AB．两根耙索的合力大小为 A错误，B正确；
CD．由平衡条件，地对耙的水平阻力大小为CD错误。
3．C【详解】设斜坡倾角为，运动员在斜坡MN段做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律
可得
运动员在水平段做匀速直线运动，加速度
运动员从点飞出后做平抛运动，加速度为重力加速度
设在点的速度为，则从点飞出后速度大小的表达式为
由分析可知从点飞出后速度大小与时间的图像不可能为直线，且 C正确，ABD错误。故选C。
4．D【详解】A．空间站绕地球做匀速圆周运动时，万有引力提供向心力，有
在地面的物体，有 因为空间站在圆轨道Ⅱ上时轨道半径大于地球半径，故向心加速度小于g，选项A错误；
B．由万有引力表达式可知飞船和空间站在A处所受的万有引力还与飞船和空间站的质量有关，因为题目中不知道二者质量的关系，故无法判断二者在A处所受万有引力是否相等，选项B错误；
C．飞船沿轨道Ⅰ运动时只有引力做功，故机械能守恒，飞船在椭圆轨道Ⅰ上A处的机械能等于B处的机械能，选项C错误；
D．空间站在轨道Ⅱ绕地球做匀速圆周运动时，万有引力提供向心力，有
又因为 故空间站线速度大小为
因飞船运动的轨道Ⅰ为椭圆轨道，故飞船在B点的速度大于第一宇宙速度，而空间站的速度小于第一宇宙速度，故vB> 选项D正确。
5．D【详解】A．云层靠近避雷针时，针尖感应出正电荷，A错误；
B．越靠近避雷针尖端，电势越高，B错误；
C．越靠近避雷针尖端，场强越大，电子所受电场力越大，加速度越大，因此云层上负电荷流向避雷针运动的过程中，做加速度增加的变加速曲线运动，C错误；
D．云层上负电荷流向避雷针的过程中，电场力做正功，其电势能减小，D正确。
6．C【详解】AB．变压器不改变周期和频率，所以周期为 频率为 故AB错误；CD．C，D端输出电流的最大值为，由 可得A、B端输入电流的最大值为
A、B端输入电流的有效值为 故C正确，D错误。
7．D【详解】A．20cm=0.20m；150g=0.15kg；根据自由落体速度v==2m/s 手机与眼睛作用后手机的速度变成0，所以手机与眼睛作用过程中动量变化为△p=0﹣mv=﹣0.15×2=﹣0.30kg m/s故A错；BC．手机与眼接触的过程中受到重力与眼睛的作用力，选取向上为正方向，则Iy﹣mgt=△p
代入数据可得Iy=0.45N s，手机对眼睛的作用力与眼睛对手机的作用力大小相等，方向相反，作用的时间相等，所以手机对眼睛的冲量大小约为0.45N s。故B错误，C错误；D．由冲量的定义Iy=Ft，代入数据可得故D正确；
8．AD【详解】A．由图可知甲、乙两列波的波长都比可见光波长长，由可得，甲、乙两列波的频率都比可见光的频率小，选项A正确；B．所有频率的电磁波在真空中的传播速度都为，选项B错误；C．测量体温时使用的测温枪探测的是红外线，而通信用的是无线电波，选项C错误；D．波长越长的波越容易发生衍射，甲波的波长比乙波长，所以真空中甲波比乙波更容易绕过障碍物，选项D正确。
9．AB【详解】A．令D形金属盒的半径为R，粒子最终从磁场飞出时有 解得
可知D形金属盒的半径越大，粒子离开时的速度越大，A正确；D．为了使得粒子在回旋加速器中正常加速，粒子在磁场中匀速圆周运动的周期与交变电流的周期相等，即由于氘核和氦核的比荷相等，则氘核和氦核运动过程所加磁场的磁感应强度相等，即加速氘核和氦核的磁感应强度大小之比为，D错误；C．令粒子在狭缝中加速次数为n，则粒子离开时的最大动能，，解得，氘核和氦核的比荷相等，则氘核和氨核的加速次数之比为，C错误；B．根据上述，周期相同，加速的次数也相同，故两种粒子在回旋加速器中的运动时间相同，B正确。
10．BCD【详解】A．设经过N点速度为vN，从 N至P根据动能定理得
解得 故A错误；
BCD．设滑道在N点对人的支持力为F，根据牛顿第二定律得 解得
根据牛顿第三定律可知，人对滑道的压力大小为680N，C正确；从M至N，利用动能定理得 解得，克服阻力做功为100J，故D正确；从M至P，利用动能定理得，解得，克服阻力做总功为1000J，故B正确。
11． B A 激光在MP界面上发生了全反射 能
【详解】①[1]四根针应该先插光路后面的针，否则光被挡住，后面的针无法确定位置，故正确的插针顺序应是P4、P3、P2、P1．故选B。
②[2]在MP界面上，光的入射角为i=30°，折射角为r=60°，则玻璃的折射率为 故选A．
③[3][4]若激光器正常发光，该同学发现在MP一侧始终找不到出射光线，由于是从光密介质到光疏介质，则可能是激光在MP界面上发生了全反射；入射光线与MN相垂直，在MP一侧没有找到出射光线，说明光线在MP上发生了全反射，根据几何关系可以求出光线在NP面上的入射，由插针得出折射角，从而由折射率公式可以计算出折射率。
12． 2.550 见解析 相等
【详解】（1）[1]由螺旋测微器的读数规则可知其直径
（2）[2]按照题图2中的电路图连接完整实物图，注意导线不要交叉，如图所示
（3）①[3]闭合，当接a时，电压表示数为，电流表示数为，则
当接b时，电压表示数为，电流表示数为，则
则待测电阻丝的阻值为 [4]由以上分析知，计算得到的值与真实值相等。
②[5]根据电阻定律 计算出该电阻丝的电阻率
13．【详解】（1）气体发生是等压变化，由气体实验定律 即 代入数据解得
（2）缸内气体压强 气体等压膨胀对外做功
由热力学第一定律得 代入数据 则气体吸热17J。
14．【详解】（1）由于 所以线框相对磁场向左运动，根据右手定则可知此时线框中感应电流沿顺时针方向。
（2）当列车向右运动的速度为时，则感应电动势为
线框中的感应电流大小 解得
（3）列车向右运动的速度为时，线框受到的安培力为 解得
当磁场以速度v匀速向右移动时，同理可得线框受到的安培力
当磁场以速度v匀速向右移动时，可恰好驱动停在轨道上的列车可知阻力
由牛顿第二定律可知 解得
15．解：（1）设M与N碰撞前的速度为，碰撞后，M反弹的速度大小为，N获得的速度大小为。取水平向右为正方向，有
依题意 联立可得
（2）若M、N从碰撞后到停下，它们在粗糙水平面上滑过的路程分别为和，则有
联立并代入 可得
（3）由于M、N刚好不再发生第二次碰撞且停在O、C间的某处，所以M、N在同一地点停下。有以下两种情况：
第一种情况：N还没有到达C处就已停下，此时
M、N所停位置距C点的距离
联立可求解得
第二种情况：N通过C点又从圆弧滑下返回，此时
M、N所停位置距C点的距离 联立可求解得
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