卷子答案网-一个不只有答案的网站福建省泉州市2023-2024学年高三上学期质量检测物理试题（一）
一、单选题
1．“玉兔二号”是我国研制的月面巡视探测器，在月球上已经工作4年多。若其上装核电池，将大大延长工作时间。核电池将Pu衰变释放的核能一部分转换成电能，Pu的衰变方程为Pu→U+X，已知Pu的质量为ml，U的质量为m2，X的质量为m3，光速为c，则（ ）
A．衰变方程中的X为He
B．衰变方程中的X为中子
C．该衰变过程释放的核能为（m1+m2+m3）c2
D．该衰变过程释放的核能为（m1-m2-m3）c2
2．踢键子是我国民间一项体育运动，被誉为“生命的蝴蝶”。如图是一个小孩正在练习踢键子，键子近似沿竖直方向运动。若考虑空气阻力的影响，键子离开脚后至回到出发点的过程中（ ）
A．上升过程一直处于超重状态 B．下降过程一直处于超重状态
C．上升的时间小于下降的时间 D．上升的时间大于下降的时间
3．如图，圆心为О、半径为R的圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一带电粒子从磁场边界上的Р点沿纸面射入磁场，射入速度大小为v、方向与PO连线的夹角，粒子运动过程中恰能经过О点，不计粒子的重力。下列说法正确的是（ ）
A．该粒子带正电
B．该粒子的荷质比为
C．该粒子可能从Р点离开磁场
D．若仅增大射入速度，粒子在磁场中运动的时间将变长
4．如图甲的玩具吊车，其简化结构如图乙所示，杆AB固定于平台上且不可转动，其B端固定一光滑定滑轮；轻杆CD用较链连接于平台，可绕C端自由转动，其D端连接两条轻绳，一条轻绳绕过滑轮后悬挂一质量为m的重物，另一轻绳缠绕于电动机转轴О上，通过电动机的牵引控制重物的起落。某次吊车将重物吊起至一定高度后保持静止，此时各段轻绳与杆之间的夹角如图乙所示，其中两杆处于同一竖直面内，OD绳沿竖直方向， ，，重力加速度大小为g，则（ ）
A．α一定等于β
B．AB杆受到绳子的作用力大小为mg
C．CD杆受到绳子的作用力方向沿∠ODB的角平分线方向，大小为mg
D．当启动电动机使重物缓慢下降时，AB杆受到绳子的作用力将逐渐减小
二、多选题
5．2023年5月30日神舟十六号载人飞船将三名航天员景海鹏、朱杨柱、桂海潮送上太空，他们到达“中国空间站”后，领略了24小时内看到16次日出日落的奇妙景象，结合地球半径、地球表面的重力加速度，可以估算（ ）
A．“中国空间站”的质量
B．“中国空间站”的运行周期
C．“中国空间站”的离地高度
D．“中国空间站”受到的万有引力大小
6．如图甲，理想变压器原、副线圈的匝数比为50∶3，副线圈回路中的两只小灯泡A、B上均标有“6V 3W”的字样。若输入原线圈的正弦交变电压u随时间t的变化关系如图乙所示。开关S断开时，两灯泡均亮着，不考虑灯丝的阻值变化，则（ ）
A．输入电压
B．开关S断开时，灯泡A的功率为1.5W
C．开关S闭合后，灯泡B正常发光
D．开关S闭合后，原线圈输入功率减小
7．如图，水平圆盘的圆心О处开一小孔，沿径向固定一长度为L的细玻璃管PQ，Р端与圆盘边缘重合，Q端与圆心О重合，管内有一半径略小、质量为m的小球，系在小球上的轻绳穿过小孔，下端悬挂重物，圆盘在电机驱动下可绕竖直轴OO′匀速转动，转速为n时重物处于悬停状态，不计一切摩擦，重力加速度大小为 g。下列说法正确的是（ ）
A．小球越靠近Q端，悬停的重物质量越大
B．小球越靠近Р端，悬停的重物质量越大
C．若小球处于玻璃管正中间，悬停的重物质量为
D．若略微增大圆盘转速，重物将上升一定高度后再悬停
8．在图甲的直角坐标系中，x轴上固定两点电荷M、N，距坐标原点O均为L，y轴上有P1、P2、P3三点，其纵坐标值分别为L、L、L。y轴上各点电场强度E随y变化的关系如图乙所示，图中0~L的阴影部分面积为a，0~L的阴影部分面积为b。一个质量为m、电荷量为-q的带负电粒子，由P1点静止释放，仅在电场力作用下，将沿y轴负方向运动，则（ ）
A．M、N是等量正电荷
B．带电粒子在P1、P2两点处的加速度大小之比为2∶3
C．带电粒子运动到P3位置时动能为q（b+a）
D．带电粒子运动过程中最大速度为
三、填空题
9．某实验器材的结构如图所示，导热金属内筒和隔热外筒间封闭了一定质量的空气，内筒中有水，在水加热升温的过程中，被封闭空气的压强 ，内能 ，单位体积空气分子数 。（均选填“变大”“变小”或“不变”）
10．某鱼漂的示意图如图甲所示，O、M为鱼漂上的两个点，当鱼漂静止时，О点恰好在水面处。用手将鱼漂缓慢向下压，M点到达水面时松手，鱼漂会上下运动，M点与水面间的距离x随时间t变化的图像如图乙所示。则在时刻，O点在水面 方，鱼漂的速度方向向 、加速度方向向 。（均选填“上”或“下”）
11．打磨成多面体的钻石能闪闪发光，是射到钻石背面的光全部被反射回来的缘故。为了使钻石能发生全反射，需要将其表面打磨成特定的角度，使射到钻石背面的光的入射角大于其临界角24.4°，则钻石的折射率为 （用三角函数表示）。图甲是打磨合适的式样，若入射角减小，光在钻石中的传播速度 （填“变大”“变小”或“不变”）；若打磨得太深，如图乙所示，光会从其底面 （填“a”或“b”）射出，使钻石失去光泽。
四、实验题
12．用图甲实验装置完成“验证动量守恒定律”的实验。按要求安装好仪器后开始实验。先不放小球B，让小球A从挡板处无初速度释放，重复实验若干次，测得小球落点的平均位置为P，然后把小球B静止放在槽的水平部分的前端边缘处，又重复实验若干次，在白纸上记录下挂于边缘处的重锤线在记录纸上的竖直投影点和各次实验时小球落点的平均位置，从左至右依次记为O、M、P、N点。回答下列问题：
（1）用游标卡尺测量A球的直径，示数如图乙，其读数为 mm。
（2）在实验中以下情况对实验结果不会造成影响的是____
A．斜槽轨道不光滑
B．槽口切线不水平
C．A球质量小于B球质量
（3）若A、B球的质量分别为3m、m，按正确操作，在误差允许的范围内， ，则表明碰撞过程中由A、B两球组成的系统动量守恒。
13．为了较精确地测量某定值电阻R的阻值，小尤设计了如图所示的电路
（1）闭合开关S1前，滑动变阻器的滑片P应滑到 （填“a”或“b”）端；开关S2接d点，S1闭合，由于电路某一处出现故障，发现移动滑动变阻器的滑片，电压表示数始终接近3V，电流表示数始终接近0。产生故障的原因可能是： （写出一个即可）。
（2）排除故障后，滑动变阻器的滑片滑至合适位置保持不变，将S2先后与c、d点连接，发现电压表示数变化较大，电流表示数基本不变，则测量时应将S2接 （填“c”或“d”），按此连接测量，测量结果 （填“小于”“等于”或“大于”）真实值。
（3）实验时，若已知电流表的内阻为0.2Ω，在此情况下，为使待测电阻的测量值更接近真实值，应将S2接 （填“c”或“d”） ﹔读得电压表的示数为3.00V，电流表的示数为0.40A，则R= Ω（结果保留两位有效数字）
五、解答题
14．如图，质量m =1.5×103 kg的山地越野车，在平直山道上以恒定功率P=9.0×104W启动，行驶过程中所受阻力恒为车重的0.2倍。车到A点前速度已达到最大，继续行驶至A点水平飞出，恰好沿山坡的切线方向落于B点。已知A、B两点间的水平位移大小L= 18m，取g =10m/s2，不计空气阻力，求：
（1）山地越野车从A点飞出时速度的大小vm；
（2）A、B两点间的竖直高度h；
（3）山地越野车到达B点时山坡的切线与水平方向夹角的正切值tan。
15．如图，间距为L的足够长平行光滑金属导轨上端固定在竖直立柱上，导轨与立柱的夹角为，导轨间接入一阻值为R的电阻D，水平虚线ab下方有磁感应强度大小为B的匀强磁场，方向垂直导轨平面向上。一质量为m的金属棒在水平推力作用下静止在图示位置，与虚线ab间的距离为，撤去推力后，金属棒沿导轨下滑，与导轨始终垂直且接触良好。接入导轨间的金属棒阻值也为R，不计导轨电阻，重力加速度大小为g。
（1）求金属棒静止时所受到的水平推力大小；
（2）求金属棒刚进入磁场时通过电阻D的电流大小；
（3）从撤去推力至金属棒速度达到最大的过程中，电阻D产生的热量为Q，求该过程金属棒下滑的总距离。
16．如图甲，粗糙绝缘水平面上有两个完全相同的金属小滑块A、B，质量均为m。空间有场强大小均为E、方向均沿水平且相反的两个匀强电场，滑块B处于电场分界线上。开始时，A带电量为，B不带电，A、B相距s，速度均为0，一段时间后A、B发生弹性正碰，且碰撞时间极短，碰后A、B所带电荷量均恒为，碰后A的最大速度恰好与碰前的最大速度大小相等，A的部分关系如图乙所示（为未知量），整个过程中，A、B之间的库仑力视为真空中点电荷的相互作用，静电力常量为k，A、B与水平面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力且大小均为。求：
（1）经多长时间A、B发生弹性正碰；
（2）碰撞后A的速度最大时A、B间的距离；
（3）碰撞分离后至A速度达到最大的过程中，A、B间的库仑力对A、B做的总功。
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】原子核的衰变、半衰期；质量亏损与质能方程
【解析】【解答】AB、衰变方程中的X质量数为4，电荷数为2，为，为α粒子，故AB错误；
CD、根据质能方程可知，该衰变过程释放的核能为，故C错误，D正确。
故答案为：D。
【分析】衰变方程满足电荷守恒及质量守恒，掌握并理解质能亏损方程的物理意义。
2．【答案】C
【知识点】竖直上抛运动；超重与失重
【解析】【解答】A、考虑空气阻力的影响，键子离开脚后至回到出发点的过程中，上升过程重力和阻力都向下，加速度向下，处于失重状态，故A错误；
B、下降过程开始加速下降，加速度向下，处于失重状态，故B错误；
CD、上升过程：，下降过程：，上升和下降过程的位移大小相同，上升过程加速度大，根据可知，上升的时间小于下降的时间，故C正确，D错误。
故答案为：C。
【分析】竖直方向的加速度方向向下，物体处于失重状态，竖直方向的加速度方向向上，物体处于超重状态。比较上升和下降所用时间，注意分析空气阻力的方向的变化。
3．【答案】B
【知识点】带电粒子在有界磁场中的运动
【解析】【解答】A、根据题意可知，粒子向下偏转，根据左手定则可知该粒子带负电，故A错误；
BC、粒子的运动轨迹如图所示
根据几何关系可得粒子做匀速圆周运动的半径为：，根据洛伦兹力提供向心力可得：，解得，由图可知该粒子不可能从Р点离开磁场，故B正确，C错误；
D、根据可得粒子运动的半径：若仅增大射入速度，粒子做圆周运动的半径增大，根据几何关系可知粒子在磁场运动的圆心角变小，粒子在磁场中运动的时间：，可知粒子在磁场中运动的时间变短，故D错误。
故答案为：B。
【分析】根据题意画出粒子的运动轨迹，粒子在磁场中运动时由洛伦兹力提供向心力，根据左手定则判断得出粒子的电性。根据画出的轨迹，确定粒子运动的圆心及半径，再根据带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的规律进行解答。
4．【答案】B
【知识点】力的合成与分解的运用；共点力的平衡
【解析】【解答】A、杆AB固定于平台，杆力不一定沿杆，同一条绳的力大小相等，其合力一定在其角平分线上，由于杆力不一定沿杆，所以α不一定等于β，故A错误；
B、分别以B点、D点及重物为研究对象，受力分析如图所示
对重物根据平衡条件可得：，根据几何关系可得：，以B点为研究对象，根据平衡条件可得，AB杆受到绳子的作用力大小为：，故B正确；
C、根据题意D端连接两条轻绳，两条轻绳的力不一定大小相等，且杆CD杆为铰链连接，为“活”杆，杆的弹力沿杆方向，水平方向，根据，解得：，故C错误；
D、当启动电动机使重物缓慢下降时，即不变，变小，根据，可知F变大，故D错误。
故答案为：B。
【分析】注意判断杆是属于定杆还是动杆，平衡时，定杆的弹力不一定沿杆方向，动杆的弹力一定沿杆方向。确定研究对象，对其进行受力分析，再根据平衡条件及力的合成与分解进行求解。
5．【答案】B,C
【知识点】万有引力定律的应用；卫星问题
【解析】【解答】A、环绕模型只能求出中心天体的质量，不能求出环绕天体的质量，故A错误；
B、24小时内看到16次日出日落可以估算出中国空间站的周期，故B正确；
C、根据万有引力提供向心力，有：，再由黄金代换：，联立两式可以求出飞船离地面的高度，故C正确；
D、由于不能确定中国空间站的质量，根据由于不能确定中国空间站的质量，根据：，可知不能求出中国空间站所受到的万有引力，D错误可知不能求出中国空间站所受到的万有引力，故D错误。
故答案为：BC。
【分析】根据题意可知空间站的运行周期，再结合万有引力定律即可判断。空间站的运行半径等于地球半径与空间站离地高度之和。
6．【答案】A,C
【知识点】交变电流的图像与函数表达式；变压器的应用
【解析】【解答】A、由图乙可知，输入电压为：，故A正确；
B、开关S断开时，副线圈电压为：，则每个灯泡电压为3V，灯泡电阻为：，则灯泡A的功率为：，故B错误；
C、开关S闭合后，灯泡A被短路，灯泡B的电压等于6V，则灯泡B正常发光，C正确；
D、开关S闭合后，灯泡总电阻减小，根据：，原、副线圈输入功率均增大，故D错误。
故答案为：AC。
【分析】结合图像，根据正余弦交变电流的基本式求解其表达式。在副线圈回路中，副线圈相当于电源，根据开关的通断，明确回路的连接情况。再根据原副线圈中电压及电流与原副线圈匝数比的关系及闭合电路中的欧姆定律进行求解。
7．【答案】B,C
【知识点】匀速圆周运动
【解析】【解答】AB、分析可知，重物的重力等于小球的向心力，根据，小球越靠近Q端，小球圆周运动的半径越小，则悬停的重物质量越小；小球越靠近Р端，小球圆周运动的半径越大，则悬停的重物质量越大，故A错误，B正确；
C、若小球处于玻璃管正中间，则，解得：，故C正确；
D、若略微增大圆盘转速，小球所需向心力变大，小球做离心运动，由于重物的重力不变，则重物持续上升，故D错误。
故答案为：BC。
【分析】确定小球圆周运动的圆心以及向心力的来源，再根据圆周运动的规律进行解答。
8．【答案】A,D
【知识点】电场力做功；点电荷的电场；带电粒子在电场中的加速
【解析】【解答】A、根据图像可知两电荷电量相等，电性相同，一个质量为m、电荷量为-q的带负电粒子，由P1点静止释放，仅在电场力作用下，将沿y轴负方向运动，即带电粒子受到的合力沿y轴负方向，故p1处场强方向沿y轴正方向，所以M、N是等量正电荷，故A正确；
B、设电荷带电量为Q，则带电粒子在y轴上任一距离原点距离为y处，根据库仑定律及牛顿第二定律可得：，所以带电粒子在P1、P2两点处的加速度大小之比不是2∶3，故B错误；
C、图乙中面积代表电势差，带电粒子运动到P3的过程中，电场力在y轴正半轴做正功，在y轴负半轴做负功，根据动能定理可知动能为：，故C错误；
D、带电粒子从静止运动到P3的过程中，电场力在y轴正半轴做正功，在y轴负半轴做负功，带电粒子运动过程中最大速度在O点，根据动能定理可得：，解得最大速度：，故D正确。
故答案为：AD。
【分析】对于图像类题型，需注意从图像的走势、截距、拐点、斜率及面积等维度进行分析。根据图像的对称性，根据点电荷的电场强度可知两电荷的电荷量情况。根据粒子的运动情况，结合场强与电场力的关系分析电荷的电性。分析带电粒子所受库仑力及牛顿第二定律分析加速度情况。对于带电粒子在非匀强电场的运动，要熟练电场力做功与电势差的关系。
9．【答案】变大；变大；不变
【知识点】改变内能的两种方式；热力学第一定律及其应用
【解析】【解答】在水加热升温的过程中，被封闭空气的体积不变，温度升高，则压强变大，内能变大；因体积不变，则单位体积空气分子数不变。
【分析】根据热力学第一定律以及改变内能的两种方式进行分析解答。
10．【答案】下；下；上
【知识点】简谐运动的表达式与图象；简谐运动；简谐运动的回复力和能量
【解析】【解答】由图可知，浮漂做简谐运动，振幅为，在t1时刻，O点在水面下方，根据x-t图像斜率表示速度可知此时鱼漂的速度方向向下，此时浮漂所受浮力大于浮漂重力，合力向上，根据牛顿第二定律可知加速度方向向上。
【分析】根据简谐运动的特点以及x-t图像的特点进行分析。
11．【答案】；不变；b
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射
【解析】【解答】钻石的折射率为：，光的传播速度与介质有关，所以不会改变。如图乙，若打磨得太深，光在底面b的入射角小于折射角，则光在底面b不会发生全反射，使钻石失去光泽。
【分析】根据折射定律及全反射临界条件求解折射率。光的传播速度和介质有关。钻石具备光泽是由于进入钻石的光线在钻石内部发生全反射。
12．【答案】（1）11.5
（2）A
（3）
【知识点】验证动量守恒定律
【解析】【解答】（1）小球A直径为：；
（2）A、斜槽轨道不光滑不影响实验结果，只需要保证小球A从相同位置释放，故A正确；
B、槽口切线应水平，才能保证小球做平抛运动，故B错误；
C、若A球质量小于B球质量，撞击后A球会反弹，故C错误。
故答案为：A。
（3）若满足动量守恒，小球运动时间均相同，根据：，即：，得：
【分析】游标卡尺读数无估读。小球做平抛运动，水平方向速度不变。小球碰撞前后在水平方向上动量守恒定律，根据动量守恒定律，将速度转化成水平位移之间的关系。
13．【答案】（1）b；df之间出现断路（或R两端的接线柱没接好，或R断路，或de之间出现断路）
（2）d；小于
（3）c；7.3
【知识点】伏安法测电阻
【解析】【解答】（1）根据图像可知，采取限流接法，所以闭合开关S1前，滑动变阻器的滑片P应滑到b端，使回路电流最小。开关S2接d点，S1闭合，由于电路某一处出现故障，发现移动滑动变阻器的滑片，电压表示数始终接近3V，电流表示数始终接近0。产生故障的原因可能是电压表串联进电路，即df之间出现断路（或R两端的接线柱没接好，或R断路，或de之间出现断路）。
（2）将S2先后与c、d点连接，发现电压表示数变化较大，电流表示数基本不变，说明电流表对电路影响较大，所以测量时应将S2接d。此时电流表测量电压表和电阻总电流，电流偏大，根据可知，测量结果小于真实值。
（3）若已知电流表的内阻为0.2Ω，此时应采取内接可以计算电阻准确值，应将S2接c。读得电压表的示数为3.00V，电流表的示数为0.40A，则。
【分析】无论是采用分压接法还是限流接法，闭合开关前，滑动变阻器所处位置，都要保证回路中的电流最小，以确保电路安全。对于电路中的误差分析，往往需要考虑电流表的分压或者电压表的分流。
14．【答案】（1）解：车在平直山道运动过程，达到最大速度时
可得
（2）解：车从A点飞出做平抛运动
可得
（3）解：车运动到B点时
可得
【知识点】平抛运动；机车启动
【解析】【分析】（1）机车启动问题中，当车速最大时，加速度为零，此时牵引力等于阻力，再根据瞬时功率的定义进行解答；
（2）小车在AB段做平抛运动，明确小车在该阶段的受力情况，根据平抛运动的规律进行求解即可。
（3）小车沿山坡切线落于B点，即已知B点速度方向，将B点速度进行正交分解，求出速度角，再根据几何关系进行解答。
15．【答案】（1）解：金属棒静止时，合力为零，设受到的水平推力大小为F，则
可得
（2）解：设撤去水平推力后，金属棒进入磁场的速度大小为，由机械能守恒可得
则进入磁场时产生的电动势为
通过电阻R上的电流为
可得
（3）解：设金属棒运动的最大速度，下滑的总距离为x，则最大电流为
由能量守恒可得
可得
【知识点】电磁感应中的动力学问题；电磁感应中的能量类问题
【解析】【分析】（1）静止时，金属棒处于平衡状态，对其进行受力分析，根据平衡条件及力的合成与分解进行求解；
（2）撤去推力后，分析金属棒的运动情况。当金属棒进入磁场时，金属棒切割磁场产生动生电动势。可根据功能关系或匀变速直线运动求解金属棒进入磁场时的速度。再根据电磁感应定律的推导式及闭合电路中的欧姆定律进行解答；
（3）金属棒进入磁场后，做加速度减小的加速运动，当速度最大时，金属棒的加速度为零，根据其受力情况列出此时的平衡方程。由于金属棒阻值与电阻D阻值相等，所以两者产生的焦耳热相等。再根据能量守恒定律进行求解。
16．【答案】（1）解：A受到的合外力大小
由牛顿第二定律可得A的加速度大小
设经时间t发生碰撞，则
联立解得
（2）解：碰撞后A的速度最大时所受合力为零，有
设A、B间的距离为x，则
可得
（3）解：碰撞前A的瞬时速度为，有
设碰后瞬间B的速度为，A的瞬时速度为，A、B发生弹性正碰时动量守恒、机械能守恒，有
可得，
碰撞分离后至A速度达到最大的过程中，A、B系统受到的合外力为零，动量守恒，有
设库仑力对A、B做的总功为W，由动能定理可得
可得
【知识点】功能关系；动量守恒定律；电场力做功；力与运动的关系；匀变速直线运动的位移与时间的关系；追及相遇问题；碰撞模型
【解析】【分析】（1）分别对A和B进行受力分析，明确其运动情况，根据牛顿第二定律及匀变速直线运动进行解答；
（2）当A速度最大时，A的加速度为零，对A分析受力可知，碰后A在匀强电场中受到电场力以及B对A的库仑力和地面对A的摩擦力。根据力的平衡调及库仑定律与电场力与电场强度的关系进行求解；
（3）确定研究对象，题中要求库仑力对AB做的总共，故优先考虑将AB作为整体进行全过程分析。AB在碰撞过程为弹性正碰，故碰撞过程中AB构成的系统动量守恒、机械能守恒。碰后以AB为整体的系统在水平方向合外力为零，即碰后至A的速度达到最大的过程中，AB构成的系统在水平方向动量守恒。同时整个过程中，库仑力为变力，故对于库仑力做的总功考虑使用功能关系进行处理。对全过程使用动能定理时，注意地面对AB的摩擦力做的功为负功。
福建省泉州市2023-2024学年高三上学期质量检测物理试题（一）
一、单选题
1．“玉兔二号”是我国研制的月面巡视探测器，在月球上已经工作4年多。若其上装核电池，将大大延长工作时间。核电池将Pu衰变释放的核能一部分转换成电能，Pu的衰变方程为Pu→U+X，已知Pu的质量为ml，U的质量为m2，X的质量为m3，光速为c，则（ ）
A．衰变方程中的X为He
B．衰变方程中的X为中子
C．该衰变过程释放的核能为（m1+m2+m3）c2
D．该衰变过程释放的核能为（m1-m2-m3）c2
【答案】D
【知识点】原子核的衰变、半衰期；质量亏损与质能方程
【解析】【解答】AB、衰变方程中的X质量数为4，电荷数为2，为，为α粒子，故AB错误；
CD、根据质能方程可知，该衰变过程释放的核能为，故C错误，D正确。
故答案为：D。
【分析】衰变方程满足电荷守恒及质量守恒，掌握并理解质能亏损方程的物理意义。
2．踢键子是我国民间一项体育运动，被誉为“生命的蝴蝶”。如图是一个小孩正在练习踢键子，键子近似沿竖直方向运动。若考虑空气阻力的影响，键子离开脚后至回到出发点的过程中（ ）
A．上升过程一直处于超重状态 B．下降过程一直处于超重状态
C．上升的时间小于下降的时间 D．上升的时间大于下降的时间
【答案】C
【知识点】竖直上抛运动；超重与失重
【解析】【解答】A、考虑空气阻力的影响，键子离开脚后至回到出发点的过程中，上升过程重力和阻力都向下，加速度向下，处于失重状态，故A错误；
B、下降过程开始加速下降，加速度向下，处于失重状态，故B错误；
CD、上升过程：，下降过程：，上升和下降过程的位移大小相同，上升过程加速度大，根据可知，上升的时间小于下降的时间，故C正确，D错误。
故答案为：C。
【分析】竖直方向的加速度方向向下，物体处于失重状态，竖直方向的加速度方向向上，物体处于超重状态。比较上升和下降所用时间，注意分析空气阻力的方向的变化。
3．如图，圆心为О、半径为R的圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一带电粒子从磁场边界上的Р点沿纸面射入磁场，射入速度大小为v、方向与PO连线的夹角，粒子运动过程中恰能经过О点，不计粒子的重力。下列说法正确的是（ ）
A．该粒子带正电
B．该粒子的荷质比为
C．该粒子可能从Р点离开磁场
D．若仅增大射入速度，粒子在磁场中运动的时间将变长
【答案】B
【知识点】带电粒子在有界磁场中的运动
【解析】【解答】A、根据题意可知，粒子向下偏转，根据左手定则可知该粒子带负电，故A错误；
BC、粒子的运动轨迹如图所示
根据几何关系可得粒子做匀速圆周运动的半径为：，根据洛伦兹力提供向心力可得：，解得，由图可知该粒子不可能从Р点离开磁场，故B正确，C错误；
D、根据可得粒子运动的半径：若仅增大射入速度，粒子做圆周运动的半径增大，根据几何关系可知粒子在磁场运动的圆心角变小，粒子在磁场中运动的时间：，可知粒子在磁场中运动的时间变短，故D错误。
故答案为：B。
【分析】根据题意画出粒子的运动轨迹，粒子在磁场中运动时由洛伦兹力提供向心力，根据左手定则判断得出粒子的电性。根据画出的轨迹，确定粒子运动的圆心及半径，再根据带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的规律进行解答。
4．如图甲的玩具吊车，其简化结构如图乙所示，杆AB固定于平台上且不可转动，其B端固定一光滑定滑轮；轻杆CD用较链连接于平台，可绕C端自由转动，其D端连接两条轻绳，一条轻绳绕过滑轮后悬挂一质量为m的重物，另一轻绳缠绕于电动机转轴О上，通过电动机的牵引控制重物的起落。某次吊车将重物吊起至一定高度后保持静止，此时各段轻绳与杆之间的夹角如图乙所示，其中两杆处于同一竖直面内，OD绳沿竖直方向， ，，重力加速度大小为g，则（ ）
A．α一定等于β
B．AB杆受到绳子的作用力大小为mg
C．CD杆受到绳子的作用力方向沿∠ODB的角平分线方向，大小为mg
D．当启动电动机使重物缓慢下降时，AB杆受到绳子的作用力将逐渐减小
【答案】B
【知识点】力的合成与分解的运用；共点力的平衡
【解析】【解答】A、杆AB固定于平台，杆力不一定沿杆，同一条绳的力大小相等，其合力一定在其角平分线上，由于杆力不一定沿杆，所以α不一定等于β，故A错误；
B、分别以B点、D点及重物为研究对象，受力分析如图所示
对重物根据平衡条件可得：，根据几何关系可得：，以B点为研究对象，根据平衡条件可得，AB杆受到绳子的作用力大小为：，故B正确；
C、根据题意D端连接两条轻绳，两条轻绳的力不一定大小相等，且杆CD杆为铰链连接，为“活”杆，杆的弹力沿杆方向，水平方向，根据，解得：，故C错误；
D、当启动电动机使重物缓慢下降时，即不变，变小，根据，可知F变大，故D错误。
故答案为：B。
【分析】注意判断杆是属于定杆还是动杆，平衡时，定杆的弹力不一定沿杆方向，动杆的弹力一定沿杆方向。确定研究对象，对其进行受力分析，再根据平衡条件及力的合成与分解进行求解。
二、多选题
5．2023年5月30日神舟十六号载人飞船将三名航天员景海鹏、朱杨柱、桂海潮送上太空，他们到达“中国空间站”后，领略了24小时内看到16次日出日落的奇妙景象，结合地球半径、地球表面的重力加速度，可以估算（ ）
A．“中国空间站”的质量
B．“中国空间站”的运行周期
C．“中国空间站”的离地高度
D．“中国空间站”受到的万有引力大小
【答案】B,C
【知识点】万有引力定律的应用；卫星问题
【解析】【解答】A、环绕模型只能求出中心天体的质量，不能求出环绕天体的质量，故A错误；
B、24小时内看到16次日出日落可以估算出中国空间站的周期，故B正确；
C、根据万有引力提供向心力，有：，再由黄金代换：，联立两式可以求出飞船离地面的高度，故C正确；
D、由于不能确定中国空间站的质量，根据由于不能确定中国空间站的质量，根据：，可知不能求出中国空间站所受到的万有引力，D错误可知不能求出中国空间站所受到的万有引力，故D错误。
故答案为：BC。
【分析】根据题意可知空间站的运行周期，再结合万有引力定律即可判断。空间站的运行半径等于地球半径与空间站离地高度之和。
6．如图甲，理想变压器原、副线圈的匝数比为50∶3，副线圈回路中的两只小灯泡A、B上均标有“6V 3W”的字样。若输入原线圈的正弦交变电压u随时间t的变化关系如图乙所示。开关S断开时，两灯泡均亮着，不考虑灯丝的阻值变化，则（ ）
A．输入电压
B．开关S断开时，灯泡A的功率为1.5W
C．开关S闭合后，灯泡B正常发光
D．开关S闭合后，原线圈输入功率减小
【答案】A,C
【知识点】交变电流的图像与函数表达式；变压器的应用
【解析】【解答】A、由图乙可知，输入电压为：，故A正确；
B、开关S断开时，副线圈电压为：，则每个灯泡电压为3V，灯泡电阻为：，则灯泡A的功率为：，故B错误；
C、开关S闭合后，灯泡A被短路，灯泡B的电压等于6V，则灯泡B正常发光，C正确；
D、开关S闭合后，灯泡总电阻减小，根据：，原、副线圈输入功率均增大，故D错误。
故答案为：AC。
【分析】结合图像，根据正余弦交变电流的基本式求解其表达式。在副线圈回路中，副线圈相当于电源，根据开关的通断，明确回路的连接情况。再根据原副线圈中电压及电流与原副线圈匝数比的关系及闭合电路中的欧姆定律进行求解。
7．如图，水平圆盘的圆心О处开一小孔，沿径向固定一长度为L的细玻璃管PQ，Р端与圆盘边缘重合，Q端与圆心О重合，管内有一半径略小、质量为m的小球，系在小球上的轻绳穿过小孔，下端悬挂重物，圆盘在电机驱动下可绕竖直轴OO′匀速转动，转速为n时重物处于悬停状态，不计一切摩擦，重力加速度大小为 g。下列说法正确的是（ ）
A．小球越靠近Q端，悬停的重物质量越大
B．小球越靠近Р端，悬停的重物质量越大
C．若小球处于玻璃管正中间，悬停的重物质量为
D．若略微增大圆盘转速，重物将上升一定高度后再悬停
【答案】B,C
【知识点】匀速圆周运动
【解析】【解答】AB、分析可知，重物的重力等于小球的向心力，根据，小球越靠近Q端，小球圆周运动的半径越小，则悬停的重物质量越小；小球越靠近Р端，小球圆周运动的半径越大，则悬停的重物质量越大，故A错误，B正确；
C、若小球处于玻璃管正中间，则，解得：，故C正确；
D、若略微增大圆盘转速，小球所需向心力变大，小球做离心运动，由于重物的重力不变，则重物持续上升，故D错误。
故答案为：BC。
【分析】确定小球圆周运动的圆心以及向心力的来源，再根据圆周运动的规律进行解答。
8．在图甲的直角坐标系中，x轴上固定两点电荷M、N，距坐标原点O均为L，y轴上有P1、P2、P3三点，其纵坐标值分别为L、L、L。y轴上各点电场强度E随y变化的关系如图乙所示，图中0~L的阴影部分面积为a，0~L的阴影部分面积为b。一个质量为m、电荷量为-q的带负电粒子，由P1点静止释放，仅在电场力作用下，将沿y轴负方向运动，则（ ）
A．M、N是等量正电荷
B．带电粒子在P1、P2两点处的加速度大小之比为2∶3
C．带电粒子运动到P3位置时动能为q（b+a）
D．带电粒子运动过程中最大速度为
【答案】A,D
【知识点】电场力做功；点电荷的电场；带电粒子在电场中的加速
【解析】【解答】A、根据图像可知两电荷电量相等，电性相同，一个质量为m、电荷量为-q的带负电粒子，由P1点静止释放，仅在电场力作用下，将沿y轴负方向运动，即带电粒子受到的合力沿y轴负方向，故p1处场强方向沿y轴正方向，所以M、N是等量正电荷，故A正确；
B、设电荷带电量为Q，则带电粒子在y轴上任一距离原点距离为y处，根据库仑定律及牛顿第二定律可得：，所以带电粒子在P1、P2两点处的加速度大小之比不是2∶3，故B错误；
C、图乙中面积代表电势差，带电粒子运动到P3的过程中，电场力在y轴正半轴做正功，在y轴负半轴做负功，根据动能定理可知动能为：，故C错误；
D、带电粒子从静止运动到P3的过程中，电场力在y轴正半轴做正功，在y轴负半轴做负功，带电粒子运动过程中最大速度在O点，根据动能定理可得：，解得最大速度：，故D正确。
故答案为：AD。
【分析】对于图像类题型，需注意从图像的走势、截距、拐点、斜率及面积等维度进行分析。根据图像的对称性，根据点电荷的电场强度可知两电荷的电荷量情况。根据粒子的运动情况，结合场强与电场力的关系分析电荷的电性。分析带电粒子所受库仑力及牛顿第二定律分析加速度情况。对于带电粒子在非匀强电场的运动，要熟练电场力做功与电势差的关系。
三、填空题
9．某实验器材的结构如图所示，导热金属内筒和隔热外筒间封闭了一定质量的空气，内筒中有水，在水加热升温的过程中，被封闭空气的压强 ，内能 ，单位体积空气分子数 。（均选填“变大”“变小”或“不变”）
【答案】变大；变大；不变
【知识点】改变内能的两种方式；热力学第一定律及其应用
【解析】【解答】在水加热升温的过程中，被封闭空气的体积不变，温度升高，则压强变大，内能变大；因体积不变，则单位体积空气分子数不变。
【分析】根据热力学第一定律以及改变内能的两种方式进行分析解答。
10．某鱼漂的示意图如图甲所示，O、M为鱼漂上的两个点，当鱼漂静止时，О点恰好在水面处。用手将鱼漂缓慢向下压，M点到达水面时松手，鱼漂会上下运动，M点与水面间的距离x随时间t变化的图像如图乙所示。则在时刻，O点在水面 方，鱼漂的速度方向向 、加速度方向向 。（均选填“上”或“下”）
【答案】下；下；上
【知识点】简谐运动的表达式与图象；简谐运动；简谐运动的回复力和能量
【解析】【解答】由图可知，浮漂做简谐运动，振幅为，在t1时刻，O点在水面下方，根据x-t图像斜率表示速度可知此时鱼漂的速度方向向下，此时浮漂所受浮力大于浮漂重力，合力向上，根据牛顿第二定律可知加速度方向向上。
【分析】根据简谐运动的特点以及x-t图像的特点进行分析。
11．打磨成多面体的钻石能闪闪发光，是射到钻石背面的光全部被反射回来的缘故。为了使钻石能发生全反射，需要将其表面打磨成特定的角度，使射到钻石背面的光的入射角大于其临界角24.4°，则钻石的折射率为 （用三角函数表示）。图甲是打磨合适的式样，若入射角减小，光在钻石中的传播速度 （填“变大”“变小”或“不变”）；若打磨得太深，如图乙所示，光会从其底面 （填“a”或“b”）射出，使钻石失去光泽。
【答案】；不变；b
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射
【解析】【解答】钻石的折射率为：，光的传播速度与介质有关，所以不会改变。如图乙，若打磨得太深，光在底面b的入射角小于折射角，则光在底面b不会发生全反射，使钻石失去光泽。
【分析】根据折射定律及全反射临界条件求解折射率。光的传播速度和介质有关。钻石具备光泽是由于进入钻石的光线在钻石内部发生全反射。
四、实验题
12．用图甲实验装置完成“验证动量守恒定律”的实验。按要求安装好仪器后开始实验。先不放小球B，让小球A从挡板处无初速度释放，重复实验若干次，测得小球落点的平均位置为P，然后把小球B静止放在槽的水平部分的前端边缘处，又重复实验若干次，在白纸上记录下挂于边缘处的重锤线在记录纸上的竖直投影点和各次实验时小球落点的平均位置，从左至右依次记为O、M、P、N点。回答下列问题：
（1）用游标卡尺测量A球的直径，示数如图乙，其读数为 mm。
（2）在实验中以下情况对实验结果不会造成影响的是____
A．斜槽轨道不光滑
B．槽口切线不水平
C．A球质量小于B球质量
（3）若A、B球的质量分别为3m、m，按正确操作，在误差允许的范围内， ，则表明碰撞过程中由A、B两球组成的系统动量守恒。
【答案】（1）11.5
（2）A
（3）
【知识点】验证动量守恒定律
【解析】【解答】（1）小球A直径为：；
（2）A、斜槽轨道不光滑不影响实验结果，只需要保证小球A从相同位置释放，故A正确；
B、槽口切线应水平，才能保证小球做平抛运动，故B错误；
C、若A球质量小于B球质量，撞击后A球会反弹，故C错误。
故答案为：A。
（3）若满足动量守恒，小球运动时间均相同，根据：，即：，得：
【分析】游标卡尺读数无估读。小球做平抛运动，水平方向速度不变。小球碰撞前后在水平方向上动量守恒定律，根据动量守恒定律，将速度转化成水平位移之间的关系。
13．为了较精确地测量某定值电阻R的阻值，小尤设计了如图所示的电路
（1）闭合开关S1前，滑动变阻器的滑片P应滑到 （填“a”或“b”）端；开关S2接d点，S1闭合，由于电路某一处出现故障，发现移动滑动变阻器的滑片，电压表示数始终接近3V，电流表示数始终接近0。产生故障的原因可能是： （写出一个即可）。
（2）排除故障后，滑动变阻器的滑片滑至合适位置保持不变，将S2先后与c、d点连接，发现电压表示数变化较大，电流表示数基本不变，则测量时应将S2接 （填“c”或“d”），按此连接测量，测量结果 （填“小于”“等于”或“大于”）真实值。
（3）实验时，若已知电流表的内阻为0.2Ω，在此情况下，为使待测电阻的测量值更接近真实值，应将S2接 （填“c”或“d”） ﹔读得电压表的示数为3.00V，电流表的示数为0.40A，则R= Ω（结果保留两位有效数字）
【答案】（1）b；df之间出现断路（或R两端的接线柱没接好，或R断路，或de之间出现断路）
（2）d；小于
（3）c；7.3
【知识点】伏安法测电阻
【解析】【解答】（1）根据图像可知，采取限流接法，所以闭合开关S1前，滑动变阻器的滑片P应滑到b端，使回路电流最小。开关S2接d点，S1闭合，由于电路某一处出现故障，发现移动滑动变阻器的滑片，电压表示数始终接近3V，电流表示数始终接近0。产生故障的原因可能是电压表串联进电路，即df之间出现断路（或R两端的接线柱没接好，或R断路，或de之间出现断路）。
（2）将S2先后与c、d点连接，发现电压表示数变化较大，电流表示数基本不变，说明电流表对电路影响较大，所以测量时应将S2接d。此时电流表测量电压表和电阻总电流，电流偏大，根据可知，测量结果小于真实值。
（3）若已知电流表的内阻为0.2Ω，此时应采取内接可以计算电阻准确值，应将S2接c。读得电压表的示数为3.00V，电流表的示数为0.40A，则。
【分析】无论是采用分压接法还是限流接法，闭合开关前，滑动变阻器所处位置，都要保证回路中的电流最小，以确保电路安全。对于电路中的误差分析，往往需要考虑电流表的分压或者电压表的分流。
五、解答题
14．如图，质量m =1.5×103 kg的山地越野车，在平直山道上以恒定功率P=9.0×104W启动，行驶过程中所受阻力恒为车重的0.2倍。车到A点前速度已达到最大，继续行驶至A点水平飞出，恰好沿山坡的切线方向落于B点。已知A、B两点间的水平位移大小L= 18m，取g =10m/s2，不计空气阻力，求：
（1）山地越野车从A点飞出时速度的大小vm；
（2）A、B两点间的竖直高度h；
（3）山地越野车到达B点时山坡的切线与水平方向夹角的正切值tan。
【答案】（1）解：车在平直山道运动过程，达到最大速度时
可得
（2）解：车从A点飞出做平抛运动
可得
（3）解：车运动到B点时
可得
【知识点】平抛运动；机车启动
【解析】【分析】（1）机车启动问题中，当车速最大时，加速度为零，此时牵引力等于阻力，再根据瞬时功率的定义进行解答；
（2）小车在AB段做平抛运动，明确小车在该阶段的受力情况，根据平抛运动的规律进行求解即可。
（3）小车沿山坡切线落于B点，即已知B点速度方向，将B点速度进行正交分解，求出速度角，再根据几何关系进行解答。
15．如图，间距为L的足够长平行光滑金属导轨上端固定在竖直立柱上，导轨与立柱的夹角为，导轨间接入一阻值为R的电阻D，水平虚线ab下方有磁感应强度大小为B的匀强磁场，方向垂直导轨平面向上。一质量为m的金属棒在水平推力作用下静止在图示位置，与虚线ab间的距离为，撤去推力后，金属棒沿导轨下滑，与导轨始终垂直且接触良好。接入导轨间的金属棒阻值也为R，不计导轨电阻，重力加速度大小为g。
（1）求金属棒静止时所受到的水平推力大小；
（2）求金属棒刚进入磁场时通过电阻D的电流大小；
（3）从撤去推力至金属棒速度达到最大的过程中，电阻D产生的热量为Q，求该过程金属棒下滑的总距离。
【答案】（1）解：金属棒静止时，合力为零，设受到的水平推力大小为F，则
可得
（2）解：设撤去水平推力后，金属棒进入磁场的速度大小为，由机械能守恒可得
则进入磁场时产生的电动势为
通过电阻R上的电流为
可得
（3）解：设金属棒运动的最大速度，下滑的总距离为x，则最大电流为
由能量守恒可得
可得
【知识点】电磁感应中的动力学问题；电磁感应中的能量类问题
【解析】【分析】（1）静止时，金属棒处于平衡状态，对其进行受力分析，根据平衡条件及力的合成与分解进行求解；
（2）撤去推力后，分析金属棒的运动情况。当金属棒进入磁场时，金属棒切割磁场产生动生电动势。可根据功能关系或匀变速直线运动求解金属棒进入磁场时的速度。再根据电磁感应定律的推导式及闭合电路中的欧姆定律进行解答；
（3）金属棒进入磁场后，做加速度减小的加速运动，当速度最大时，金属棒的加速度为零，根据其受力情况列出此时的平衡方程。由于金属棒阻值与电阻D阻值相等，所以两者产生的焦耳热相等。再根据能量守恒定律进行求解。
16．如图甲，粗糙绝缘水平面上有两个完全相同的金属小滑块A、B，质量均为m。空间有场强大小均为E、方向均沿水平且相反的两个匀强电场，滑块B处于电场分界线上。开始时，A带电量为，B不带电，A、B相距s，速度均为0，一段时间后A、B发生弹性正碰，且碰撞时间极短，碰后A、B所带电荷量均恒为，碰后A的最大速度恰好与碰前的最大速度大小相等，A的部分关系如图乙所示（为未知量），整个过程中，A、B之间的库仑力视为真空中点电荷的相互作用，静电力常量为k，A、B与水平面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力且大小均为。求：
（1）经多长时间A、B发生弹性正碰；
（2）碰撞后A的速度最大时A、B间的距离；
（3）碰撞分离后至A速度达到最大的过程中，A、B间的库仑力对A、B做的总功。
【答案】（1）解：A受到的合外力大小
由牛顿第二定律可得A的加速度大小
设经时间t发生碰撞，则
联立解得
（2）解：碰撞后A的速度最大时所受合力为零，有
设A、B间的距离为x，则
可得
（3）解：碰撞前A的瞬时速度为，有
设碰后瞬间B的速度为，A的瞬时速度为，A、B发生弹性正碰时动量守恒、机械能守恒，有
可得，
碰撞分离后至A速度达到最大的过程中，A、B系统受到的合外力为零，动量守恒，有
设库仑力对A、B做的总功为W，由动能定理可得
可得
【知识点】功能关系；动量守恒定律；电场力做功；力与运动的关系；匀变速直线运动的位移与时间的关系；追及相遇问题；碰撞模型
【解析】【分析】（1）分别对A和B进行受力分析，明确其运动情况，根据牛顿第二定律及匀变速直线运动进行解答；
（2）当A速度最大时，A的加速度为零，对A分析受力可知，碰后A在匀强电场中受到电场力以及B对A的库仑力和地面对A的摩擦力。根据力的平衡调及库仑定律与电场力与电场强度的关系进行求解；
（3）确定研究对象，题中要求库仑力对AB做的总共，故优先考虑将AB作为整体进行全过程分析。AB在碰撞过程为弹性正碰，故碰撞过程中AB构成的系统动量守恒、机械能守恒。碰后以AB为整体的系统在水平方向合外力为零，即碰后至A的速度达到最大的过程中，AB构成的系统在水平方向动量守恒。同时整个过程中，库仑力为变力，故对于库仑力做的总功考虑使用功能关系进行处理。对全过程使用动能定理时，注意地面对AB的摩擦力做的功为负功。