2023年北京八中高考物理三模試卷

2023年北京八中高考物理三模試卷

一、選擇題（本題共14小題，每小題3分，共42分，每小題只有一個選項符合題意。）

1.（3分）以下關(guān)于原子和原子核的認識，正確的是（）

A.湯姆遜研究陰極射線時發(fā)現(xiàn)電子，說明原子具有復雜結(jié)構(gòu)

B.盧瑟福的a粒子散射實驗發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子

C.原子核每發(fā)生一次。衰變，原子核內(nèi)就失去一個電子

D.原子核的比結(jié)合能越大，平均核子質(zhì)量就越大

2.（3分）用a、b兩種不同的單色光分別經(jīng)同一單縫衍射裝置得到的衍射圖樣如圖甲、乙

所示。對于這兩種單色光，下列說法正確的是（）

A.在真空中a光的波長較短

B.在水中a光的傳播速度較大

C.經(jīng)同一雙縫干涉裝置后a光的條紋間距較小

D.a光從水中射向空氣發(fā)生全反射時的臨界角較小

3.（3分）一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)過一系列變化過程，如圖所示，下列說法中正確的是（）

A.a—b過程中，氣體體積變大，放出熱量

B.b-c過程中，氣體溫度不變，氣體對外界做功

C.c-a過程中，氣體體積變小，放出熱量

D.c-a過程中，氣體壓強增大，外界對氣體做功

4.（3分）一列簡諧橫波在t=0時的波形圖如圖所示。介質(zhì)中x=1m處的質(zhì)點P沿y軸方

向做簡諧運動的表達式為y=10sin（5m）（cm）。則下列說法正確的是（）

A.該波的波長為4m,振幅為20cm

B.t=0時，x=2m處的質(zhì)點具有負向最大加速度

C.該波沿x軸負方向傳播

D.這列波的波速為10m/s

5.（3分）在A、B兩點放置電荷量分別為+qi和-q2的點電荷，其形成的電場線分布如圖

所示，C為A、B連線的中點，D是AB連線的中垂線上的另一點。則下列說法正確的是

)

A.qi<q2

B.C點的電勢高于D點的電勢

C.若將一正電荷從c點移到無窮遠點，電場力做負功

D.若將另一負電荷從C點移到D點，電荷電勢能減小

6.（3分）北京時間2022年11月17日16時50分，經(jīng)過約5.5小時的出艙活動，神舟十四

號航天員陳冬、劉洋、蔡旭哲密切協(xié)同，圓滿完成出艙活動全部既定任務(wù)，出艙活動取

得圓滿成功。若“問天實驗艙”圍繞地球在做勻速圓周運動，軌道半徑為r,周期為T,

引力常量為G,則下列說法正確的是（）

A.“問天實驗艙”的質(zhì)量為生

B.漂浮在艙外的航天員加速度等于零

C.“問天實驗艙”

D.若出艙活動期間蔡旭哲自由釋放手中的工具，工具會立即高速離開航天員

7.（3分）''太極球”運動是一項較流行的健身運動，做該項運動時，健身者半馬步站立，

手持太極球拍，拍上放一橡膠太極球，健身者舞動球拍時，太極球卻不會掉到地上，現(xiàn)

將太極球簡化成如圖所示的平板和小球，熟練的健身者讓小球在豎直面內(nèi)始終不脫離平

板且做勻速圓周運動，則（）

A.小球運動過程中動量保持不變

B.小球運動到B、D兩處的加速度相同

C.小球在B、D兩處一定受到摩擦力的作用

D.小球從C到A的過程中，重力的功率先增大后減小

8.（3分）如圖甲、乙、丙所示，三個完全相同的半圓形光滑絕緣軌道置于豎直平面內(nèi)，左

右兩端點等高，其中乙軌道處在垂直紙面向外的勻強磁場中，丙軌道處在豎直向下的勻

強電場中，三個相同的帶正電小球同時從軌道左端最高點處由靜止釋放.則三個小球通

過圓軌道最低點時（）

A.速度相同

B.所用時間相同

C.對軌道的壓力相同

D.均能到達軌道右端最高點處

9.（3分）如圖所示，理想變壓器輸入電壓保持不變，副線圈接有兩個燈泡和一個定值電阻

R,電流表、電壓表均為理想電表。開關(guān)S原來是斷開的，現(xiàn)將開關(guān)S閉合，則（)

A.電流表的示數(shù)減小

B.電壓表的示數(shù)增大

C.原線圈輸入功率減小

D.電阻R消耗的電功率增大

10.（3分）某種光電式火災(zāi)報警器的原理如圖所示，由紅外光源發(fā)射的光束經(jīng)煙塵粒子散

射后照射到光敏電阻上，光敏電阻接收的光強與煙霧的濃度成正比，其阻值隨光強的增

大而減小。閉合開關(guān)，當煙霧濃度達到一定值時，干簧管中的兩個簧片被磁化而接通，

觸發(fā)蜂鳴器報警。為了能在更低的煙霧濃度下觸發(fā)報警，下列調(diào)節(jié)正確的是（）

A.增大電源E3的電動勢

B.增大干簧管上線圈的匝數(shù)

C.增大電阻箱Ri的阻值

D.增大電阻箱R2的阻值

11.（3分）如圖所示，質(zhì)量為3kg的物塊靜置于足夠大的光滑水平地面上，光滑軌道的BC

部分為半徑為R的四分之一圓弧，CD部分水平。質(zhì)量為1kg的小球（可視為質(zhì)點）從

圓弧軌道頂端B正上方的A點由靜止自由落下，與圓弧相切于B點并從B點進入圓弧。

已知AB=CD=R=0.3m,取g的大小為lOm/s?,下列說法正確的是（）

A.物塊對小球不做功

B.物塊的最大速度為2代m/s

D.物塊對地面的最大壓力為40N

12.（3分）兩個質(zhì)量相同、所帶電荷量相等的帶電粒子a、b,以不同的速率對準圓心O沿

著AO方向射入圓形勻強磁場區(qū)域，其運動軌跡如圖所示。不計粒子的重力，下列說法

正確的是（）

A.a粒子帶正電，b粒子帶負電

B.a粒子在磁場中所受洛倫茲力較大

C.b粒子在磁場中運動時間較長

D.b粒子動能較大

13.（3分）如圖所示，間距為L的兩傾斜且平行的金屬導軌固定在絕緣的水平面上，金屬

導軌與水平面之間的夾角為9,電阻不計，空間存在垂直于金屬導軌平面向上的勻強磁

場，磁感應(yīng)強度大小為B,導軌上端接有阻值為R的定值電阻。質(zhì)量為m的導體棒ab

從金屬導軌上某處由靜止釋放，開始運動At時間后做勻速運動，速度大小為v,且此階

段通過定值電阻R的電量為q。已知導軌平面光滑，導體棒的電阻為r,重力加速度為g,

下列說法正確的是（)

A.導體棒ab先做勻加速運動，后做勻速運動

B.導體棒穩(wěn)定的速度大小獸）

B2L2

C.導體棒從釋放到其速度穩(wěn)定的過程中，其機械能的減少量等于電阻R產(chǎn)生的焦耳熱

D.導體棒從釋放到其速度穩(wěn)定的過程中，位移大小為4r）

BL

14.（3分）超材料是一種人造材料，其性質(zhì)不僅取決于組成成分，還取決于其基本單元結(jié)

構(gòu)。通過在關(guān)鍵物理尺度上單元結(jié)構(gòu)的有序設(shè)計，超材料能實現(xiàn)自然材料所無法達到的

超常電磁特性。

人工電磁黑洞由諧振和非諧振的超材料組成，能夠螺旋式地吸收電磁波。如圖甲所示，

電磁黑洞直徑約22厘米，包含60個同軸環(huán)，每個同軸環(huán)都由結(jié)構(gòu)復雜的電路板構(gòu)成。

虛線外是由40個同軸環(huán)組成裝置外殼，虛線內(nèi)是由20個同軸環(huán)構(gòu)成吸收器（中心核），

光線在中心核里被轉(zhuǎn)化成熱能。該裝置只吸收微波頻段（300MHz-300GHz）的電磁波,

吸收效果如圖乙所示。通過電磁波在非均勻介質(zhì)中的傳播光路來類比光在引力場中的運

動軌跡，電磁黑洞能夠模擬黑洞的部分特性。下列說法正確的是（）

B.進入該裝置中心核的微波在內(nèi)表面不斷被全反射

C.裝置外殼越靠近軸心的位置折射率越大

D.速度小于光速c的p射線無法從該裝置表面逃逸出去

二、實驗題（本題共2小題，共18分。）

15.（1）某同學利用如圖所示的裝置測量某種單色光的波長。實驗時，光源正常發(fā)光，調(diào)整

儀器從目鏡中可以觀察到干涉條紋。

①將測量頭的分劃板中心刻線與某亮紋中心對齊，將該亮紋定為第1條亮紋，此時手輪

上的示數(shù)如圖甲所示；然后同方向轉(zhuǎn)動測量頭，使分劃板中心刻線與第6條亮紋中心對

齊，記下此時如圖乙所示的手輪上的示數(shù)為mm；

②若相鄰亮紋的間距為Ax,雙縫與屏的距離為L=0.7m,雙縫間距為d=0.2mm,則求

得光的波長入=m。（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）

轉(zhuǎn)輪:35/門

濾光片單縫啰縫遮光筒為

光源[M...........

1__AAAA

甲乙

（2）對于“油膜法估測分子的大小”的實驗，某同學在實驗中最終得到的計算結(jié)果比大

部分同學的結(jié)果偏大，對出現(xiàn)這種結(jié)果的原因，下列說法可能正確的是。

C計算油酸膜面積時，只數(shù)了完整的方格數(shù)

D.水面上癢子粉撒得較多，油酸膜沒有充分展開

（3）某小組的同學用數(shù)字電壓表和電阻箱探究某光伏電池的特性。他們通過查閱資料知

道，光伏電池在特定光照條件下的伏安特性曲線如圖1所示，則他們得到的U-R圖像

可能是圖2中的。

16.實驗小組用圖示的裝置做“用單擺測定重力加速度”的實驗。

（1）將單擺正確懸掛后進行如下操作，其中正確的是。

B.把單擺從平衡位置拉開一個很小的角度釋放，使之做簡諧運動

（2）甲同學多次改變單擺的擺長并測得相應(yīng)的周期，他根據(jù)測量數(shù)據(jù)畫出了如圖所示的

圖象，但忘記在圖中標明橫坐標所代表的物理量.你認為橫坐標所代表的物理量是

（選填"P"、"]”或“五”），若圖線斜率為k,則重力加速度g=

（用k表示）。

（3）乙同學實驗時誤將擺線長記為擺長1,當他用（2）中甲同學的方法處理數(shù)據(jù)后，

（選填“能”或“不能”）得到正確的重力加速度值。

（4）同學們用如圖所示的“桿線擺”研究擺的周期與等效重力加速度的關(guān)系。桿線擺可

以繞著立柱00'來回擺動（立柱并不轉(zhuǎn)動），使擺球的運動軌跡被約束在一個傾斜的平

面內(nèi)。為了簡明直觀的體現(xiàn)周期與等效重力加速度的關(guān)系，請你將下面具體操作步驟補

充完整，寫出需要測量的物理量、相應(yīng)的測量方法和數(shù)據(jù)處理方法。

細線

①測量“斜面”的傾角。將鐵架臺放在水平桌面上，在鐵架臺立柱上綁上重垂線，調(diào)節(jié)

桿線擺的線長，使重垂線與擺桿垂直。把鐵架臺底座的一側(cè)墊高，使立柱傾斜。測出靜

止時擺桿與重垂線的夾角為仇

②根據(jù)擺桿與重垂線的夾角，求出等效重力加速度a。

③。

④。

⑤。

三、計算題（本題共4小題，共40分。要寫出必要的文字說明、基本的物理公式和受力分

析圖）

17.如圖1所示，滑雪運動員在助滑道上獲得一定速度后從跳臺飛出，身體前傾與滑雪板盡

量平行，在空中飛行一段距離后落在傾斜的雪道上，其過程可簡化為圖2?，F(xiàn)有一運動員

從跳臺O處沿水平方向飛出，在雪道P處著落。運動員質(zhì)量為50kg,OP間距離L=75m,

傾斜雪道與水平方向的夾角6=37°,不計空氣阻力。（sin37°=0.6,cos37°=0.8,g

=10m/s2）求：

（1）運動員在空中飛行的時間t；

（2）運動員在O處的速度vo的大??；

（3）運動員在飛行過程中動量變化量AP的大小。

18.質(zhì)量為m的飛機模型，在水平跑道上由靜止勻加速起飛，假定起飛過程中受到的平均

阻力為f,發(fā)動機牽引力恒為F,離開地面起飛時的速度為v,重力加速度為g。求：

（1）飛機模型的起飛距離（離開地面前的運動距離）；

（2）若飛機起飛利用電磁彈射技術(shù)，將大大縮短起飛距離。圖甲為電磁彈射裝置的原理

簡化示意圖，與飛機連接的金屬塊（圖中未畫出）可以沿兩根相互靠近且平行的導軌無

摩擦滑動。使用前先給電容為C的大容量電容器充電，充電電壓為Uo,彈射飛機時，電

容器釋放儲存電能所產(chǎn)生的強大電流從一根導軌流入，經(jīng)過金屬塊，再從另一根導軌流

出；導軌中的強大電流形成的磁場使金屬塊受磁場力而加速，從而推動飛機起飛。

a.在圖乙中畫出電源向電容器充電過程中電容器兩極板間電壓u與極板上所帶電荷量q

的圖像，在此基礎(chǔ)上求電容器時儲存的電能；

b.在電磁彈射裝置與飛機發(fā)動機同時工作的情況下，可縮短起飛距離。若金屬塊推動飛機

所做的功與電容器釋放電能的比值為小完成此次彈射后電容器剩余的電荷是原來的一

半。求飛機的此次的起飛距離X。

19.一根足夠長的空心銅管豎直放置，使一枚直徑略小于銅管內(nèi)徑、質(zhì)量為mo的圓柱形強

磁鐵從管內(nèi)某處由靜止開始下落，如圖1所示，它不會做自由落體運動，而是非常緩慢

地穿過銅管，在銅管內(nèi)下落時的最大速度為vo。強磁鐵在管內(nèi)運動時，不與銅管內(nèi)壁發(fā)

生摩擦，空氣阻力也可以忽略。產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因是變化的磁場在銅管內(nèi)激發(fā)出了渦流,

渦流反過來又對強磁鐵產(chǎn)生了很大的阻力。雖然該情景中渦流的定量計算非常復雜，我

們不需要求解，卻仍然可以用我們學過的知識來對下述問題進行分析。

(1)求圖1中的強磁鐵達到最大速度后銅管的熱功率Po；

(2)在圖1中，可以認為在強磁鐵下落過程中它周圍銅管的有效電阻是恒定的，從靜止

開始下落t時間后達到最大速度。若強磁鐵機械能耗散的功率等于其受到的阻力大小與

下落速度大小的乘積，求此過程強磁鐵的下落高度h；

(3)若將空心銅管切開一條豎直狹縫，如圖2所示，強磁鐵還從管內(nèi)某處由靜止開始下

落，發(fā)現(xiàn)強磁鐵的下落還是會明顯慢于自由落體運動，請你分析這一現(xiàn)象的原因。

20.某興趣小組同學利用如圖甲所示的一組大小、質(zhì)量各不相同的硬質(zhì)彈性小球進行了若干

次碰撞實驗。所有碰撞都可認為是彈性碰撞，重力加速度大小為g,忽略空氣阻力影響,

小球均可視為質(zhì)點。試討論以下問題：

甲

（1）第一次實驗他們將一個質(zhì)量為mi的小球I從距離地面高度h處由靜止釋放，如圖

乙所示。通過查閱資料他們估計出了球與地面的作用時間At。求1球與地面碰撞過程中

對地面平均作用力F的大小。

（2）第二次實驗在1球頂上放一質(zhì)量為m2的2球，m2=kmi（k<l）,讓這兩個球一起

從距離地面高h處自由下落并撞擊地面，如圖丁所示，他們驚奇的發(fā)現(xiàn)球2反彈的高度

超過了釋放時的高度。他們猜想若2球質(zhì)量越小被反彈的高度越高，試從理論角度分析

他們的猜想是否正確，并求2球能達到的最大高度。

（3）受（2）的啟示，他們設(shè)想了一個超球?qū)嶒灒簩⑷齻€球緊貼從距離地面h高處由靜

止釋放，由下至上三球的質(zhì)量分別為mi、m2和m3,且滿足mi?m2?m3,如圖戊所示。

他們設(shè)想3球可以被反彈到很高的高度，試估算此高度。

2023年北京八中高考物理三模試卷

參考答案與試題解析

一、選擇題（本題共14小題，每小題3分，共42分，每小題只有一個選項符合題意。）

1.（3分）以下關(guān)于原子和原子核的認識，正確的是（）

A.湯姆遜研究陰極射線時發(fā)現(xiàn)電子，說明原子具有復雜結(jié)構(gòu)

B.盧瑟福的a粒子散射實驗發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子

C.原子核每發(fā)生一次0衰變，原子核內(nèi)就失去一個電子

D.原子核的比結(jié)合能越大，平均核子質(zhì)量就越大

【分析】本題比較簡單，考查了近代物理中的幾個重要試驗及發(fā)現(xiàn)，要了解這些試驗及

發(fā)現(xiàn)的內(nèi)容及其重要物理意義。

【解答】解：A、湯姆遜發(fā)現(xiàn)電子，揭示了原子內(nèi)部具有復雜結(jié)構(gòu)，故A正確；

B、盧瑟福用人工核反應(yīng)的方法分別發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，故B錯誤；

C、0衰變是原子核中的一個中子轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€質(zhì)子和一個電子，電子釋放出來，故C錯誤;

D、根據(jù)比結(jié)合能的概念可知，原子核的比結(jié)合能越大，則在核子結(jié)合為原子核的過程中

平均每個核子虧損的質(zhì)量越多，所以平均每個核子的質(zhì)量越小，故D錯誤；

故選：Ao

【點評】本題考查對物理學史、常識的識記能力，對于類似知識要注意平時的積累與記

憶，不能張冠李戴。

2.（3分）用a、b兩種不同的單色光分別經(jīng)同一單縫衍射裝置得到的衍射圖樣如圖甲、乙

所示。對于這兩種單色光，下列說法正確的是（）

A.在真空中a光的波長較短

B.在水中a光的傳播速度較大

C.經(jīng)同一雙縫干涉裝置后a光的條紋間距較小

D.a光從水中射向空氣發(fā)生全反射時的臨界角較小

【分析】光的波長越長，衍射條紋寬，光的波長越長則頻率越小、折射率越小，全反射

時的臨界角越大。

【解答】解：A.在狹縫寬度與波長相差不多或者狹縫寬度比波長更小的情況下，會發(fā)生

明顯的衍射現(xiàn)象，由題圖可知甲圖衍射現(xiàn)象更明顯，故在真空中a光波長更長，即Aa>Ab,

故A錯誤；

B.因為Aa>入b,光的波長越長則頻率越小、折射率越小，故折射率na<nb,由nJ可

V

知，在水中a光的傳播速度較大，故B正確；

C.由兒>%，人可知經(jīng)同一雙縫干涉裝置后a光的條紋間距較大，故C錯誤；

d

D.由na<nb,sinC=」可知，a光從水中射向空氣發(fā)生全反射時的臨界角較大，故D錯

n

誤。

故選：B?

【點評】本題綜合考查光學相關(guān)基本知識，比較容易，需要熟記并能使用光的折射定律、

全反射臨界條件、光的衍射與光的干涉規(guī)律等解決問題。

3.（3分）一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)過一系列變化過程，如圖所示，下列說法中正確的是（）

A.a—b過程中，氣體體積變大，放出熱量

B.b-c過程中，氣體溫度不變，氣體對外界做功

C.cfa過程中，氣體體積變小，放出熱量

D.c-a過程中，氣體壓強增大，外界對氣體做功

【分析】a-b過程中，氣體壓強不變，溫度降低，根據(jù)蓋一呂薩克定律分析體積的變化;

bfc過程中氣體的溫度保持不變，即氣體發(fā)生等溫變化，根據(jù)玻意耳定律分析體積的變

化；c-a過程中氣體的體積保持不變，溫度升高，壓強增大。結(jié)合熱力學第一定律AU

=W+Q可以判斷吸放熱。

【解答】解：A、a-b過程中，氣體壓強不變，溫度降低，根據(jù)蓋一呂薩克定律3L=C

T

得知，體積應(yīng)減小，根據(jù)熱力學第一定律AU=W+Q,溫度降低，AU為負值，體積減

小，W為正值，所以Q為負值，放出熱量，故A錯誤；

B、b-c過程中氣體的溫度保持不變，壓強減小，即氣體發(fā)生等溫變化，根據(jù)玻意耳定

律pV=C,可知體積增大，氣體對外界做功，故B正確；

CD、c-a過程中，p-T圖像過坐標原點，p與T成正比，則氣體發(fā)生等容變化，溫度升

高，所以△U為正值，體積不變，外界對氣體做功W為0,所以Q為正值，吸收熱量，

故CD錯誤。

故選：B。

【點評】本題主要考查了一定質(zhì)量的理想氣體的狀態(tài)方程，解題的關(guān)鍵點是從p-T上找

出各物理量之間的關(guān)系，分析氣體的變化過程，根據(jù)氣態(tài)狀態(tài)方程進行分析，是我們解

決此類問題的突破口。

4.(3分)一列簡諧橫波在t=0時的波形圖如圖所示。介質(zhì)中x=lm處的質(zhì)點P沿y軸方

向做簡諧運動的表達式為y=10sin(5m)(cm)。則下列說法正確的是()

A.該波的波長為4m,振幅為20cm

B.t=0時，x=2m處的質(zhì)點具有負向最大加速度

C.該波沿x軸負方向傳播

D.這列波的波速為10m/s

【分析】根據(jù)波形圖可以求出波長和振幅；根據(jù)振動的振動方向可以確定波的傳播方向；

根據(jù)振動方程可以確實質(zhì)點P的振動周期，進而可以求出波速。

【解答】解：A.由波形圖，可直接判斷出該波的波長入=4m,振幅A=10cm,故A錯

誤；

B.由波形圖知，t=0時，x=2m處的質(zhì)點此刻在負向最大位移處，速度為零，故B錯

、口

灰；

C.根據(jù)質(zhì)點P沿y軸方向的振動情況，可知下一時刻，P質(zhì)點將向y軸正方向振動，根

據(jù)同側(cè)法，可知該波沿x軸正方向傳播，故C錯誤；

D.根據(jù)質(zhì)點P沿y軸方向做簡諧運動的表達式為y=10sin(5m),可得這列波的周期為

T=2兀=2幾

得波速v=J^=4m/s=10m/s

T0.4

故D正確。

故選：D。

【點評】本題考查了機械振動和機械波的相互結(jié)合，求解相關(guān)問題。

5.(3分)在A、B兩點放置電荷量分別為+qi和-q2的點電荷，其形成的電場線分布如圖

所示，C為A、B連線的中點，D是AB連線的中垂線上的另一點。則下列說法正確的是

()

A.qi<q2

B.C點的電勢高于D點的電勢

C.若將一正電荷從C點移到無窮遠點，電場力做負功

D.若將另一負電荷從C點移到D點，電荷電勢能減小

【分析】電場線與等勢面垂直；沿電場線方向電勢逐漸降低，負電荷，電勢低的位置電

勢能大。

【解答】解：A、同一電場中，電場線密集的地方，電場強度大，由圖可知，A點附近電

場強度大于B點附近的電場強度,C點的場強大于D點的場強，由點電荷場強公式￡丹

可知qi>q2,故A錯誤；

BD、根據(jù)電場線與等勢面的關(guān)系，畫出過C點的等勢線，如圖所示

根據(jù)沿電場線方向電勢逐漸降低可知，C點的電勢大于D點的電勢，由Ep=q<p可知，

負電荷從C點移到D點，電場力做負功，電荷電勢能增大，故B正確，D錯誤；

C、A點是正電荷，A的電荷量大于B點的負電荷電荷量，故C點電勢大于零，若將一

正電荷從C點移到無窮遠點，電場力做正功，故C錯誤。

故選：Bo

【點評】本題解題關(guān)鍵根據(jù)電場線疏密分析出場強大小，電場線與等勢面垂直，沿電場

線方向電勢逐漸降低，是一道基礎(chǔ)題。

6.（3分）北京時間2022年11月17日16時50分，經(jīng)過約5.5小時的出艙活動，神舟十四

號航天員陳冬、劉洋、蔡旭哲密切協(xié)同，圓滿完成出艙活動全部既定任務(wù)，出艙活動取

得圓滿成功。若“問天實驗艙”圍繞地球在做勻速圓周運動，軌道半徑為r,周期為T,

引力常量為G,則下列說法正確的是（）

A.“問天實驗艙”的質(zhì)量為一兀視-

GT2

B.漂浮在艙外的航天員加速度等于零

C.“問天實驗艙”

D.若出艙活動期間蔡旭哲自由釋放手中的工具，工具會立即高速離開航天員

【分析】根據(jù)萬有引力提供向心力求解地球的質(zhì)量，”問天實驗艙”的質(zhì)量無法計算；第

一宇宙速度（7.9km/s）等于衛(wèi)星貼近地面做勻速圓周運動的速度，根據(jù)萬有引力提供向

心力進行分析。

【解答】解：A、根據(jù)萬有引力提供向心力可得：嚶=mr空解得地球的質(zhì)量為:

22

rT

23

M=生三尹,”問天實驗艙”的質(zhì)量無法計算，故A錯誤；

GT2

B、漂浮在艙外的航天員受萬有引力提供向心力，有碰K_=m，a,則加速度a=8?L,故

22

rr

B錯誤；

C、7.9km/s是第一宇宙速度，是最大的環(huán)繞速度，“問天實驗艙”在圓軌道上運行的速度

小于7.9km/s,故C正確;

D、若出艙活動期間蔡旭哲自由釋放手中的工具，工具受到的萬有引力提供向心力，仍在

原來的軌道上做勻速圓周運動，故D錯誤。

故選：Co

【點評】本題主要是考查萬有引力定律及其應(yīng)用，解答本題的關(guān)鍵是能夠根據(jù)萬有引力

提供向心力結(jié)合向心力公式進行分析。

7.（3分）“太極球”運動是一項較流行的健身運動，做該項運動時，健身者半馬步站立，

手持太極球拍，拍上放一橡膠太極球，健身者舞動球拍時，太極球卻不會掉到地上，現(xiàn)

將太極球簡化成如圖所示的平板和小球，熟練的健身者讓小球在豎直面內(nèi)始終不脫離平

板且做勻速圓周運動，則（）

A.小球運動過程中動量保持不變

B.小球運動到B、D兩處的加速度相同

C.小球在B、D兩處一定受到摩擦力的作用

D.小球從C到A的過程中，重力的功率先增大后減小

【分析】明確動量和加速度的矢量性，從而確定小球的動量和加速度的變化情況；小球

做勻速圓周運動，由合外力提供向心力。根據(jù)向心力方向特點分析摩擦力；根據(jù)功率公

式確定重力做功的功率變化情況。

【解答】解：A、小球在運動過程中速度方向時刻改變，故其動量方向時刻改變，因動量

為矢量，所以動量時刻改變，故A錯誤；

B、B、D兩處加速度大小相等，但方向相反，故加速度不相同，故B錯誤；

C、如果小球在B、D兩處受到的支持力和重力的合力恰好指向圓心且等于小球轉(zhuǎn)動所需

要的向心力，則小球可以不受摩擦力的作用，故C錯誤；

D、小球從C到A的過程中，速度大小保持不變，但在豎直方向上的分力先增大后減小,

由P=mgvy可知，重力的功率先增大后減小，故D正確。

故選：D。

【點評】本題考查了牛頓第二定律和向心力的應(yīng)用、功率以及動量和加速度的矢量性，

重點要對小球的受力做出正確分析，列式即可解決此類問題，注意小球做勻速圓周運動

時，由合外力提供向心力。

8.（3分）如圖甲、乙、丙所示，三個完全相同的半圓形光滑絕緣軌道置于豎直平面內(nèi)，左

右兩端點等高，其中乙軌道處在垂直紙面向外的勻強磁場中，丙軌道處在豎直向下的勻

強電場中，三個相同的帶正電小球同時從軌道左端最高點處由靜止釋放.則三個小球通

過圓軌道最低點時（）

A.速度相同

B.所用時間相同

C.對軌道的壓力相同

D.均能到達軌道右端最高點處

【分析】分析物體受力情況及各力做功情況，由動能定理可求得小滑塊到達最低點時的

速度；由滑塊的運動可知滑塊滑到最低點時的速度變化；由洛倫茲力公式可知大小關(guān)系;

由向心加速度公式可知向心加速度的大小關(guān)系.

【解答】解：A、在乙圖中，因為洛倫茲力總是垂直于速度方向，故洛倫茲力不做功；滑

塊下落時只有重力做功，故甲和乙兩次機械能均守恒，故兩次滑塊到最低點的速度相等,

-mv?=mgR>丙圖中，小球下滑的過程中電場力做正功，重力做正功，^mv?=mgR+qER>

2122

所以小球在最低點的速度等于甲圖和乙圖中的速度。故A錯誤；

B、甲圖和丙圖比較可得，丙圖中，小球的加速度比較大，所以達到最低點的時間要短。

故B錯誤；

C、小球在最低點時，甲圖中重力和支持力提供向心力，而乙圖中是重力、支持力和洛倫

茲力提供向心力，所以小球受到的支持力大小不相等，對軌道的壓力也不相等。故C錯

誤；

D、三個小球的運動過程中，重力做功，動能和重力勢能之間轉(zhuǎn)換；洛倫茲力不做功；電

場力做功，電勢能與動能之間轉(zhuǎn)換；由于沒有其他的能量損失，所以三種情況下，小球

均能到達軌道右端最高點處，故D正確：

故選：D。

【點評】利用功能關(guān)系是解決物理問題的常用方法，在解題時應(yīng)明確洛倫茲力永不做功.

9.（3分）如圖所示，理想變壓器輸入電壓保持不變，副線圈接有兩個燈泡和一個定值電阻

R,電流表、電壓表均為理想電表。開關(guān)S原來是斷開的，現(xiàn)將開關(guān)S閉合，則（）

A.電流表的示數(shù)減小

B.電壓表的示數(shù)增大

C.原線圈輸入功率減小

D.電阻R消耗的電功率增大

【分析】副線圈輸出電壓由原線圈的輸入電壓和原、副線圈匝數(shù)比決定，開關(guān)S閉合后，

副線圈兩端的電壓不變，由于總電阻減小，副線圈輸出電流增大。根據(jù)變壓器原、副線

圈電流與匝數(shù)比的關(guān)系分析電流表示數(shù)變化情況，根據(jù)功率公式判斷原線圈的輸入功率

和電阻R消耗的功率。

【解答】解：A、開關(guān)S閉合后，總電阻減小，根據(jù)歐姆定律可知，副線圈輸出電流增

大，根據(jù)變流比可知，原線圈輸入電流增大，即電流表Ai的示數(shù)增大，故A錯誤。

B、副線圈輸出電壓由原線圈的輸入電壓和原、副線圈匝數(shù)比決定，原線圈輸入電壓和原、

副線圈匝數(shù)比不變，則副線圈輸出電壓不變，電壓表Vi的示數(shù)不變，故B錯誤；

C、原線圈的輸入功率P入=511,其中Ui不變，11增大，所以輸入功率增大，故C錯誤;

D、電阻R消耗的功率p=i：R,因為副線圈的總電流增大，所以電阻R消耗的電功率增

大，故D正確；

故選：D。

【點評】此題主要考查了變壓器的工作原理，要知道開關(guān)S閉合后，原線圈的輸入電壓

不變，副線圈的輸出電壓不變，但副線圈的電流變大。

10.（3分）某種光電式火災(zāi)報警器的原理如圖所示，由紅外光源發(fā)射的光束經(jīng)煙塵粒子散

射后照射到光敏電阻上，光敏電阻接收的光強與煙霧的濃度成正比，其阻值隨光強的增

大而減小。閉合開關(guān)，當煙霧濃度達到一定值時，干簧管中的兩個簧片被磁化而接通，

觸發(fā)蜂鳴器報警。為了能在更低的煙霧濃度下觸發(fā)報警，下列調(diào)節(jié)正確的是（）

A.增大電源E3的電動勢

B.增大干簧管上線圈的匝數(shù)

C.增大電阻箱Ri的阻值

D.增大電阻箱R2的阻值

【分析】根據(jù)報警器的工作原理，結(jié)合電路的結(jié)構(gòu)，根據(jù)閉合電路歐姆定律進行動態(tài)分

析即可。

【解答】解：ACD、根據(jù)光敏電阻的阻值隨光強的增大而減小，可知為了能在更低的煙

霧濃度下觸發(fā)報警，濃度越低，光敏電阻接收的光強越小，光敏電阻的阻值越大，所以

需要增大電源E2的電動勢，或減小電阻箱Ri的阻值，或減小電阻箱R2的阻值，故ABC

錯誤；

B、增大干簧管的匝數(shù)，干簧管的磁性會變強，會在電阻較大，電流較小的情況下兩個簧

片被磁化而接通電路，故B正確。

故選：Bo

【點評】本題考查報警器的工作原理，解決本題的關(guān)鍵是理解工作原理，找到煙霧濃度

與光敏電阻的阻值之間的關(guān)系。

11.（3分）如圖所示，質(zhì)量為3kg的物塊靜置于足夠大的光滑水平地面上，光滑軌道的BC

部分為半徑為R的四分之一圓弧，CD部分水平。質(zhì)量為1kg的小球（可視為質(zhì)點）從

圓弧軌道頂端B正上方的A點由靜止自由落下，與圓弧相切于B點并從B點進入圓弧。

已知AB=CD=R=0.3m,取g的大小為lOm/s?,下列說法正確的是（）

A.物塊對小球不做功

B.物塊的最大速度為2百m/s

D.物塊對地面的最大壓力為40N

【分析】根據(jù)兩者之間的機械能的變化判斷物塊是否對小球做功；

當小球滑到B點時物塊的速度最大，根據(jù)水平方向動量守恒定律和機械能守恒定律求最

大速度。在軌道最低點，由牛頓第二、三定律求解軌道的支持力，從而得到對軌道的壓

力；

由水平方向的平均動量守恒求物塊的位移。

【解答】解：A、在弧面上，小球由于與物塊之間的擠壓，物塊的機械能增加，小球的機

械能減小。根據(jù)功能原理，物塊對小球做負功。在水平面CD上，由于二者之間無摩擦,

兩者的機械能均不變，二者互相不做功，總的來說，物塊對小球負功，故A錯誤；

BD、小球從A到C點的過程，對小球和物塊組成的系統(tǒng)，由于水平方向不受外力，以

向右方向為正，由水平方向動量守恒得：mvi-MV2=0

由機械能守恒得：mg(hAB+R)=—mv2+—u2

212v2

聯(lián)立解得：vi=3m/s,V2=Im/s

物塊的最大速度為Im/s,方向向左。

in(v1+vc)2

在C點，對小球根據(jù)牛頓第二定律有：FN-mg=------1_2_

R

解得：FN=3N

3

根據(jù)牛頓第三定律知，小球?qū)ξ飰K的壓力FN'=FN

對物塊，根據(jù)平衡條件有FNi=Mg+FN'

根據(jù)牛頓第三定律有物塊對地面的壓力FNI'=FNI

聯(lián)立代入數(shù)據(jù)得：FNI'=220N

3

故BD錯誤；

C、對整個過程，水平方向不受外力，則水平方向平均動量守恒，以向右方向為正有：

ITTAL-M,AL=O

tt

又因為：Xl+X2=R+XCD

聯(lián)立解得：xi=O.15m,x2=0.45m,故C正確。

故選：Co

【點評】本題是小球軌道模型，考查動量守恒定律、機械能守恒定律、牛頓第二、三定

律等內(nèi)容，要注意的是物塊與地面無摩擦力，圓弧面也無摩擦，這是應(yīng)用動量守恒定律

的前提。

12.（3分）兩個質(zhì)量相同、所帶電荷量相等的帶電粒子a、b,以不同的速率對準圓心O沿

著AO方向射入圓形勻強磁場區(qū)域，其運動軌跡如圖所示。不計粒子的重力，下列說法

正確的是（）

A.a粒子帶正電，b粒子帶負電

B.a粒子在磁場中所受洛倫茲力較大

C.b粒子在磁場中運動時間較長

D.b粒子動能較大

【分析】根據(jù)左手定則判斷電性；根據(jù)洛倫茲力提供向心力結(jié)合向心力的計算公式分析

速度大小關(guān)系，由此分析洛倫茲力的大小和動能的大?。桓鶕?jù)周期公式分析運動時間長

短。

【解答】解：A、粒子向右運動，根據(jù)左手定則，b向上偏轉(zhuǎn)，帶正電；a向下偏轉(zhuǎn)，帶

負電，故A錯誤：

2

B、粒子在磁場中運動時，由洛倫茲力提供向心力，即：qvB=mJ,得：r=@L故半

rqB

徑較大的b粒子速度大；根據(jù)洛倫茲力的計算公式可得：F=qvB,兩個質(zhì)量相同、所帶

電荷量相等，則b粒子在磁場中所受洛倫茲力較大，故B錯誤；

C、粒子運動周期：T=2ZE,T相同，磁場中偏轉(zhuǎn)角大的運動的時間也長，由于a粒子

qB

的偏轉(zhuǎn)角大，因此運動的時間長，故C錯誤；

2

D、根據(jù)動能計算公式可得：Ek=lmv,b粒子速度大、則動能大，故D正確。

故選：D。

【點評】該題考查帶電粒子在勻強磁場中的偏轉(zhuǎn)，結(jié)合洛倫茲力提供向心力求解未知量；

根據(jù)周期公式結(jié)合軌跡對應(yīng)的圓心角分析時間。

13.（3分）如圖所示，間距為L的兩傾斜且平行的金屬導軌固定在絕緣的水平面上，金屬

導軌與水平面之間的夾角為9,電阻不計，空間存在垂直于金屬導軌平面向上的勻強磁

場，磁感應(yīng)強度大小為B,導軌上端接有阻值為R的定值電阻。質(zhì)量為m的導體棒ab

從金屬導軌上某處由靜止釋放，開始運動At時間后做勻速運動，速度大小為v,且此階

段通過定值電阻R的電量為q。已知導軌平面光滑，導體棒的電阻為r,重力加速度為g,

下列說法正確的是（)

A.導體棒ab先做勻加速運動，后做勻速運動

1ng

B.導體棒穩(wěn)定的速度大小廠/干）

B2L2

C.導體棒從釋放到其速度穩(wěn)定的過程中，其機械能的減少量等于電阻R產(chǎn)生的焦耳熱

D.導體棒從釋放到其速度穩(wěn)定的過程中，位移大小為$（R4rl

BL

【分析】導體棒ab在加速階段，根據(jù)牛頓第二定律分析加速度大小變化情況；導體棒穩(wěn)

定時的加速度為零，根據(jù)平衡條件進行解答；根據(jù)能量守恒定律分析能量的轉(zhuǎn)化情況；

根據(jù)電荷量的計算公式求解位移大小。

【解答】解：A、導體棒ab在加速階段，根據(jù)牛頓第二定律可得：mgsine-BIL=ma,

其中：1=皿，解得：a=gsinO-.BL由于速度是增加的，所以加速度是減小的,

R-hrm（Rhr）

導體棒不可能做勻加速運動，故A錯誤；

B、導體棒穩(wěn)定時的加速度為零，則有：gsine-竺&_=0,解得：?。?

m（R-h?）B2L2

故B錯誤；

C、根據(jù)能量守恒定律可知，導體棒從釋放到其速度穩(wěn)定的過程中，其機械能的減少量等

于電阻R與導體棒產(chǎn)生的焦耳熱之和，故C錯誤；

D、根據(jù)電荷量的計算公式可得：4=1\=工1=3*=磔-=旦且，解得：x=

R+rR+rR+rR+r

q（R"）,故D正確。

BL

故選：D。

【點評】對于電磁感應(yīng)問題研究思路常常有兩條：一條從力的角度，根據(jù)牛頓第二定律

或平衡條件列出方程；另一條是能量，分析涉及電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化問題，根據(jù)

動能定理、功能關(guān)系等列方程求解。

14.（3分）超材料是一種人造材料，其性質(zhì)不僅取決于組成成分，還取決于其基本單元結(jié)

構(gòu)。通過在關(guān)鍵物理尺度上單元結(jié)構(gòu)的有序設(shè)計，超材料能實現(xiàn)自然材料所無法達到的

超常電磁特性。

人工電磁黑洞由諧振和非諧振的超材料組成，能夠螺旋式地吸收電磁波。如圖甲所示，

電磁黑洞直徑約22厘米，包含60個同軸環(huán)，每個同軸環(huán)都由結(jié)構(gòu)復雜的電路板構(gòu)成。

虛線外是由40個同軸環(huán)組成裝置外殼，虛線內(nèi)是由20個同軸環(huán)構(gòu)成吸收器(中心核)，

光線在中心核里被轉(zhuǎn)化成熱能。該裝置只吸收微波頻段(300MHz-300GHz)的電磁波,

吸收效果如圖乙所示。通過電磁波在非均勻介質(zhì)中的傳播光路來類比光在引力場中的運

動軌跡，電磁黑洞能夠模擬黑洞的部分特性。下列說法正確的是()

B.進入該裝置中心核的微波在內(nèi)表面不斷被全反射

C.裝置外殼越靠近軸心的位置折射率越大

D.速度小于光速c的p射線無法從該裝置表面逃逸出去

【分析】光的全反射和光的折射的應(yīng)用。

【解答】解：A.該裝置只吸收微波頻段(300MHz-300GHz)的電磁波，對應(yīng)波長為

,

入13X101sm9=-^—=1Qiii=lnnn人工電磁黑洞可以吸收波

Vbvy

1300X102300X10

長范圍lmm~lm的電磁波，故A錯誤；

B.進入該裝置中心核的微波在非均勻介質(zhì)中不斷折射傳播，將光線引至中心核，在中心

核里被轉(zhuǎn)化成熱能，從而達到螺旋式地吸收電磁波，故B錯誤；

C.為將電磁波引至中心核，由于越靠近軸心位置介質(zhì)的彎折程度越大，電磁波的偏折角

越大，故折射率應(yīng)越大，故C正確；

D.該裝置只吸收的電磁波頻率為波段(300MHz-300GHz)的電磁波，6射線能夠逃出，

故D錯誤；

故選：C,

【點評】本題根據(jù)波長公式計算波長范圍，根據(jù)折射定律判斷折射率變化，根據(jù)全反射

條件判斷是否發(fā)生全反射.

二、實驗題(本題共2小題，共18分。)

15.(1)某同學利用如圖所示的裝置測量某種單色光的波長。實驗時，光源正常發(fā)光，調(diào)整

儀器從目鏡中可以觀察到干涉條紋。

①將測量頭的分劃板中心刻線與某亮紋中心對齊，將該亮紋定為第1條亮紋，此時手輪

上的示數(shù)如圖甲所示；然后同方向轉(zhuǎn)動測量頭，使分劃板中心刻線與第6條亮紋中心對

齊，記下此時如圖乙所示的手輪上的示數(shù)為13.870mm：

②若相鄰亮紋的間距為Ax,雙縫與屏的距離為L=0.7m,雙縫間距為d=0.2mm,則求

得先的波長入=x10一7m。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)

濾光片單縫型縫遮光筒展多輪

光源早

?…1I一一5空Tfe

甲乙

(2)對于“油膜法估測分子的大小”的實驗，某同學在實驗中最終得到的計算結(jié)果比大

部分同學的結(jié)果偏大，對出現(xiàn)這種結(jié)果的原因，下列說法可能正確的是ACD。

B.計算油酸膜面積時，錯將不完整的方格作為完整方格處理

C.計算油酸膜面積時，只數(shù)了完整的方格數(shù)

D.水面上琲子粉撒得較多，油酸膜沒有充分展開

(3)某小組的同學用數(shù)字電壓表和電阻箱探究某光伏電池的特性。他們通過查閱資料知

道，光伏電池在特定光照條件下的伏安特性曲線如圖I所示，則他們得到的U-R圖像

可能是圖2中的B,

【分析】(1)①先確定螺旋測微器的最小分度值再讀數(shù)；②根據(jù)條紋間距公式計算波長;

(2)根據(jù)實驗測量油酸體積和油膜面積分析誤差；

(3)根據(jù)電源的I-U圖像確定電阻的U-R圖像，

【解答】解：(1)①螺旋測微器的最小分度值為0.01mm,圖甲所示的手輪上的示數(shù)為

xiX0.01mm=2.320mm,圖乙所示的手輪上的示數(shù)為x2X0.01mm=13.870mm；

3

②條紋間距為：△x=“2X1=13.870-2.32°x10-3Xiom

n-16-1

根據(jù)條紋間距公式可得：x3M￡=0?2X]07m

L0.7m

(2)A.錯誤地將油酸酒精溶液的體積直接作為油酸的體積進行計算，使體積測量值偏大,

根據(jù)d』可知直徑測量值偏大，故A正確；

S

B.計算油酸膜面積時，錯將不完整的方格作為完整方格處理，油膜面積測量值偏大，根

據(jù)d』可知直徑測量值偏小，故B錯誤；

S

C.計算油酸膜面積時，只數(shù)了完整的方格數(shù)，油膜面積測量值偏小，根據(jù)d上可知直徑

S

測量值偏大，故C正確；

D.水面上琲子粉撒得較多，油酸膜沒有充分展開，油膜面積測量值偏小，根據(jù)d1可知

S

直徑測量值偏大，故D正確；

故選：ACD?

（3）由I-U圖像可知，開始時隨U增大，I保持不變，由歐姆定律U=IR,可知U-R

圖像為過原點的一條傾斜直線，之后隨U增大，I減小，由歐姆定律U=IR可知U-R

圖像的斜率減小，故B正確，ACD錯誤。

故選：Bo

故答案為：（1）①13.870；②義107（2）ACD；（3）B。

【點評】本題關(guān)鍵掌握螺旋測微器的讀數(shù)方法、條紋間距公式、“油膜法估測分子的大小”

的實驗中測量油酸體積和油膜面積產(chǎn)生的誤差、利用圖像處理問題。

16.實驗小組用圖示的裝置做“用單擺測定重力加速度”的實驗。

（1）將單擺正確懸掛后進行如下操作，其中正確的是BC。

B.把單擺從平衡位置拉開一個很小的角度釋放，使之做簡諧運動

（2）甲同學多次改變單擺的擺長并測得相應(yīng)的周期，他根據(jù)測量數(shù)據(jù)畫出了如圖所示的

圖象，但忘記在圖中標明橫坐標所代表的物理量。你認為橫坐標所代表的物理量是_五

（選填"a，、或“近”），若圖線斜率為k,則重力加速度g=_”__（用k表