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2024届北京市人大附中北京经济技术开发区学校高三下学期第二次统测（3月）物理试卷
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这是一份2024届北京市人大附中北京经济技术开发区学校高三下学期第二次统测（3月）物理试卷，共13页。试卷主要包含了单选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
1.关于热现象，下列说法正确的是（ ）
A.温度是分子热运动剧烈程度的标志
B.液体分子永不停息的无规则运动称为布朗运动
C.内能是物体中所有分子热运动动能的总和
D.一定质量的理想气体，压强仅与气体分子的平均动能有关
2.下列说法正确的是（ ）
A.射线带正电，电离能力较弱，穿透能力较强
B.放射性元素衰变的快慢跟原子所处的化学状态和外部条件有关
C.热核反应发生后，需要外界不断给它提供能量才能使反应继续下去
D.根据玻尔理论，电子从高能级跃迁到低能级，放出光子的能量由前后两个能级的能量差决定
3.如图所示，O为等量异种点电荷连线的中点，A、B为连线上的点，C、D为其中垂线上的点，且A、B、C、D距O点距离相等，取无穷远处的电势为零。下列说法正确的是（ ）
A.A、B两点电势相等B.C、D两点电场强度不相同
C.O点电势为零，电场强度也为零D.沿中垂线移动电荷，静电力始终不做功
4.一个铀核发生裂变，核反应方程是，则（ ）
A.X是电子，裂变过程放出能量B.X是电子，裂变过程吸收能量
C.X是中子，裂变过程放出能量D.X是中子，裂变过程吸收能量
5.下图表示一定质量的理想气体从状态1出发经过状态2和3，最终又回到状态1。那么，在下列图像中，反映了上述循环过程的是（ ）
A.B.C.D.
6.如图所示，用一束太阳光去照射横截面为三角形的玻璃砖，在光屏上能观察到一条彩色光带。下列说法正确的是（ ）
A.玻璃对b光的折射率大
B.c光子比b光子的能量大
C.此现象是因为光在玻璃砖中发生全反射形成的
D.减小a光的入射角度，各种色光会在光屏上依次消失，最先消失的是b光
7.2023年09月21日在距离地球400公里的中国空间站，3位“太空教师”在“天宫课堂”进行了第四课授课，神舟十六号航天员在实验舱演示了钢球在太空舱中的悬停现象。则针对悬停的钢球有（ ）
A.由于钢球悬停不动，可见太空舱里重力加速度为零
B.钢球围绕地球做匀速圆周运动，比地面赤道上的物体转动慢
C.由于钢球处于完全失重状态，钢球所在的太空舱里无法称物体的质量
D.钢球围绕地球做匀速圆周运动，它离地的高度比地球同步卫星高
8.2022年3月23日，“天宫课堂”进行了第二次授课活动。授课过程中信号顺畅不卡顿，主要是利用天链系列地球同步轨道卫星进行数据中继来实现的。如图所示，天链卫星的发射过程可以简化如下：卫星先在近地圆形轨道I上运动，到达轨道的A点时点火变轨进入椭圆轨道II，到达轨道的远地点B时，再次点火进入圆形同步轨道III绕地球做匀速圆周运动。设地球半径为R，地球表面的重力加速度为，卫星质量保持不变。则下列说法中正确的是（ ）
A.卫星在轨道I和轨道III运动的周期均与地球自转周期相同
B.卫星在轨道II和轨道III运动经过B点的加速度大小不同
C.卫星在轨道III上的运行速率小于
D.卫星在轨道I上的机械能大于在轨道II上的机械能
9.如图所示为某同学采用平行板电容器测量材料竖直方向尺度随温度变化的装置示意图，电容器上极板固定，下极板可随材料尺度的变化上下移动，两极板间电压不变。若材料温度变化时，极板上所带电荷量变多，则（ ）
A.材料竖直方向尺度增大B.极板间电场强度不变
C.极板间电场强度变小D.电容器电容变小
10.在如图所示的电路中，电源电动势为6V，内阻为，定值电阻R的阻值为，电动机的线圈阻值为。闭合开关S后，理想电压表的示数为3V。下列说法正确的是（ ）
A.电源的输出功率为4.5W
B.电动机消耗的功率为0.75W
C.电动机线圈在1分钟内产生的热量为0.125J
D.如果电动机被卡住，电压表的示数将变大
11.如图所示，将一铝质薄圆管竖直放在表面绝缘的台秤上，圆管的电阻率为，高度为h，半径为R，厚度为d（d远小于R）。整个装置处于方向竖直向下、磁感应强度大小均匀磁场中。则从时刻开始，下列说法正确的是（ ）
A.从上向下看，圆管中的感应电流为顺时针方向
B.圆管中的感应电动势大小为
C.圆管中的感应电流大小为
D.台秤的读数会随时间推移而增大
12.如图所示为某种质谱仪工作原理示意图，离子从电离室A中的小孔飘出（初速度不计），经相同的加速电场加速后，通过小孔，从磁场上边界垂直于磁场方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，运动半个圆周后打在照相底片D上并被吸收形成谱线。照相底片D上有刻线均匀分布的标尺（图中未画出），可以直接读出离子的比荷。下列说法正确的是（ ）
A.加速电压越大，打在底片上同一位置离子的比荷越大
B.磁感应强度越大，打在底片上同一位置离子的比荷越大
C.磁感应强度越大，打在底片上同一位置离子的电荷量越大
D.若将该装置底片刻度标注的比荷值修改为同位素的质量值，则各刻线对应质量值是均匀的
13.如图甲所示为一台小型发电机构造示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势随时间按正弦规律变化，图象如图乙所示。发电机线圈内电阻为，外接灯泡的电阻为。则（ ）
图甲 图乙
A.在的时刻，穿过线圈磁通量最大
B.通过灯泡的电流为0.8A
C.电压表的示数为5V
D.前0.01s内灯泡消耗的电能为0.04J
14.一质点运动的图像如图甲所示，它的运动位移可用其图线与坐标轴t包围的面积来表示。在处理较复杂的变化量问题时，常常先把整个区间化为若干个小区间，认为每一个小区间内研究的量不变，再求和，这是物理学中常用的一种方法。如图乙所示是某物理量y随时间t变化的图像，关于此图线与t坐标轴所围成的面积，下列说法中正确的是（ ）
A.若y轴表示力做功的功率，则面积表示该力在相应时间内所做的功
B.若y轴表示质点运动的加速度，则面积表示该质点在相应时间内的速率
C.若y轴表示作用在物体上的合力，则面积表示经过相应时间后物体的动量
D.若y轴表示变化磁场在金属线圈产生的电动势，则面积表示该磁场在相应时间内磁感应强度的变化量
二、实验题
15.物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。例如：
（1）实验仪器。用游标卡尺测某个杯子的深度h，示数如图所示，则该杯子的深度为______。
（2）用“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，配制的油酸酒精溶液的浓度为每溶液中有纯油酸，用注射器取该油酸酒精溶液，滴入烧杯中，记录液滴共60滴。取1滴该溶液滴入盛水的浅水盘里，待水面稳定后，在带有坐标方格的玻璃板上描下油膜边界的轮廓线，如图所示。坐标中一个小正方格的边长是。根据以上数据和测量结果，估测出的分子直径约为______。
（3）实验原理。如图为“探究气体等温变化的规律”的实验装置图。实验时，读取空气柱的长度L以及此时所对应的压强p。
①对于一定质量的封闭气体，在温度不变的情况下，若p与L的______保持不变，即得到气体做等温变化的规律。
②某同学发现，压力表上的数值是有单位的，但是针筒旁代表空气柱长度的数值是没有单位的，他查了一下该实验装置的说明书，发现也没有对这个数值单位情况的具体说明。请分析说明这种情况的理由。（______）
16.在“测电池的电动势和内电阻”的实验中，具有如下器材：待测干电池E一节，电压表V，电流表A，滑动变阻器，滑动变阻器，开关S，导线若干。（结果均保留2位小数）
（1）为方便实验调节且能较准确地进行测量，滑动变阻器应选用______（填或）。
（2）实验所用电路如图甲所示，请用笔画线代替导线在图乙中完成实物连接图，要求保证开关在闭合前滑动变阻器的滑片处于正确的位置。（ ）
（3）该同学由实验数据得到图丙中的图像b，根据图像b求得电源电动势______V，内电阻______。
（4）丙图中a图线是某电阻R的伏安特性曲线，则两条图线a、b的交点的横、纵坐标分别表示______，该同学将该电阻R与本实验中的所用的电池连成一闭合电路，此时电阻R消耗的电功率是______W。
（5）假如本实验中所使用的电压表的内阻很大（可视为理想电压表），而电流表是具有一定的内阻（不可忽略），则根据本实验原理图所测得的电源电动势值将______，内电阻值将______。（选填“偏大”、“偏小”、“不变”）
三、解答题
17.如图所示，长度的轻绳上端固定在O点，下端系一质量的小球（可视为质点）。取重力加速度。
（1）在水平拉力的作用下，轻绳与竖直方向的夹角，小球保持静止。求此时小球所受水平拉力的大小F：
（2）由图示位置无初速释放小球，不计空气阻力。当小球通过最低点时，求：
a.小球动量的大小p；
b.轻绳对小球拉力的大小。
18.如图所示，宽度为L的U型导体框，水平放置在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中，左端连接一阻值为R的电阻。一质量为m、电阻为r的导体棒置于导体框上。不计导体框的电阻、导体棒与框间的摩擦，导体棒与导体框始终接触良好。在水平向右的拉力作用下，导体棒以速度匀速向右运动。
（1）求通过导体棒的电流大小I；
（2）求拉力做功的功率P；
（3）某时刻撤去拉力，经过一段时间导体棒停在导体框上，求在此过程中电阻R上产生的热量Q。
19.如图所示，一质量为m的物体，初速度为，在合外力F的作用下，经过一段时间t，速度变为。
（1）根据上述条件，运用所学知识推导出动量定理的表达式：
（2）试用上述规律解决下面的问题：
静止在太空中的飞行器上有一种装置，它利用电场加速带电粒子，形成向外发射的高速粒子流，从而对飞行器产生反作用推力（称之为反冲力），使飞行器获得加速度。已知飞行器的质量为M，发射出的是2价氧离子，发射离子的功率为P，加速电场的电压为U，每个氧离子的质量为m，基本电荷电量为e，不计发射氧离子后飞行器质量的变化，求：
a.射出的氧离子的速度大小；
b.射出离子后飞行器开始运动时的加速度大小a。
20.类比是研究问题常用的方法。
（1）如图1所示，在地面上方，将质量为m的小球用长为l的细线悬挂起来，组成一个单摆。把小球拉离平衡位置后释放，让其做偏角很小的振动。已知地球质量为M，小球到地心的距离为r，万有引力常量为G。求小球所在处的重力加速度g及单摆振动的周期。
（2）2022年10月31日梦天实验舱成功发射，并于11月1日与空间站对接后实现在轨运行。若将图2所示的装置置于在轨运行的梦天实验舱中，利用梦天实验舱的微重力环境，研究库仑力作用下的振动。图2中，质量为m、电荷量为的带电小球用长为l的绝缘细线悬挂起来，在其正下方固定一个电荷量为的均匀带电大球，把小球拉离平衡位置后释放，在大球的库仑力作用下小球做偏角很小的振动。由于振动过程中细线偏角很小，可认为小球到固定带电大球中心的距离始终为r，且小球受到大球的库仑力方向不变，带电小球的振动类似于重力场中单摆的振动。已知静电力常量为k，类比单摆在地面附近的振动，求带电小球在梦天实验舱中的振动周期。
（3）在历史上，库仑曾用类似图2中的实验研究了异种电荷间吸引力与距离的关系。下面我们就追寻历史的脚步，用图2中的装置验证库仑力大小与电荷间距离的平方成反比。请说明实验验证的思路。
图1 图2
第2次统测 参考答案：
1.A 【详解】A.温度是分子平均动能的标志，物体的温度越高，分子热运动越剧烈，分子的平均动能越大，故A正确；B.悬浮在液体中小微粒的无规则运动称为布朗运动，液体分子的无规则运动称为热运动；故B错误；C.根据内能的定义可知，内能是物体中所有分子热运动动能和分子势能的总和，故C错误；D.从微观角度可知气体压强不仅与分子的平均动能有关，还与分子的密集程度有关，故D错误：故选A。
2.D 【详解】A.射线的实质是氮核，带正电，三种射线中，射线的电离能力最强，穿透能力最弱，故A错误：B.放射性元素衰变的快慢由原子核自身的因素决定，跟原子所处的化学状态和外部条件无关，故B错误；C.核聚变一旦发生以后，就不再需要外界给它能量，靠自身产生的热就会使反应继续下去，故C错误；D.玻尔理论的假设是提出了轨道量子化和能量量子化，根据玻尔理论，原子从高能态向低能态跃迁放出光子的能量等于前后两个能级之差，故D正确。故选D。
3.D 【详解】A、AB连线上的场强向右，沿电场线方向，电势逐渐降低，所以A点电势大于B点电势，故A错误；B、C、D两点到两点电荷的距离相等，由点电荷的场强公式与电场的叠加原理可知，C、D两点电场强度大小相等、方向相同，故B错误：CD、等量异号电荷连线的中重线是等势线，中垂线上O点的电势与无穷远的电势相等为零，沿中垂线移动电荷，静电力始终不做功，但O点的电场强度不为零，电场强度方向向右，故C错误，D正确：故选D。
4.C 【详解】根据质量数和电荷数守恒可得X的质量数和电荷数分别为 ，所以X是中子。裂变过程放出能量。故选C。
5.D 【分析】1到2的过程是等压变化，2到3的过程是等容变化，3到1的过程是等温变化，根据不同的变化的过程，根据理想气体状态方程，找出对应的状态参量即可。
【详解】1到2的过程是等压变化，体积增大，根据可得温度T增大，图像中为一条过原点的倾斜直线；2到3的过程是等容变化，压强减小，根据可得温度减小，是一条平行与T轴的直线：3到1的过程是等温变化，根据可得体积减小，是一条平行于V轴的直线，D正确。
6.B 【详解】AB.由光路可知，c光的偏折程度较大，可知玻璃对c光的折射率大，则c光的频率较大，根据可知，c光子比b光子的能量大，选项A错误，B正确；
C.此现象是因为光在玻璃砖中发生折射形成的，选项C错误：D.因
可知，c光的临界角较小，若减小a光的入射角度，各种色光在右侧面的入射角变大，c光的入射角最先达到临界角发生全反射，则最先消失的是c光，选项D错误。故选B。
7【答案】C 【详解】A.钢球在太空中一样受到地球对其的重力，所以重力加速度不为零，故A错误；C.钢球悬停在空间站不动，随空间站一起绕地球做匀速圆周运动，则钢球和所在的太空舱处于完全失重状态，在太空舱里无法称物体的质量，故C正确；D.钢球意停在空间站不动，随空间站一起绕地球做匀速圆周运动，地球同步卫星离地面的高度大约是36000公里，而中国空间站距离地球400公里，可见钢球离地的高度比地球同步卫星低，D错误；B.钢球圈绕地球做匀速圆周运动，有解得又解得则知钢球的角速度比地球同步卫星的大，而地面赤道上物体的角速度与地球同步卫星的角速度相等，所以钢球的角速度比地面赤道上物体的大，则知钢球围绕地球做匀速圆周运动，比地面赤道上的物体转动快，故B错误。故选C。
8.C 【详解】A.卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，则有
可得
卫星在同步轨道III的周期与地球自转周期相同，卫星在轨道I的周期小于地球自转周期，A错误：
B.卫星在运行过程只受地球的万有引力，根据牛顿第二定律可得，解得
由于M、r都相同，可知卫星在轨道II和轨道III运动经过B点的加速度大小相同，B错误；
C.卫星在轨道III绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，则有
物体在地球表面受到的重力等于万有引力，则有，联立解得 C正确；
D.卫星在同一轨道上运行时，只受万有引力，卫星的机械能守恒，卫星从轨道I变轨到轨道II需要在A处点火加速，即机械能增加，故卫星在轨道Ⅰ上的机械能小于在轨道II上的机械能，D错误；故选C。
9.A 【评解】D.根据题意可知极板之间电压U不变，极板上所带电荷量Q变多，根据电容定义式可知电容器得电容C增大，故D错误；BC.根据电容的决定式
由于电容C增大，可知极板间距d减小，再根据，由于电压U不变，可知极板间电场强度增大，故BC错误；A.由于极板间距d减小，所以材料竖直方向尺度增大，故A正确。故选A。
10.B 【详解】A.假设电路电流为I，根据闭合电路欧姆定律可得
解得，可知外电压为，电源的输出功率为，A错误；
B.电动机消耗的功率为，B正确；
C.电动机线圈在1分钟内产生的热量为，C错误；
D.如果电动机被卡住，电动机变成纯电阻，根据闭合电路欧姆定律可得
解得，电压表示数为
可知电压表的示数将变小，D错误；故选B。
11.C 【详解】A.根据楞次定律可知，从上向下看，圆管中的感应电流为逆时针方向，故A错误；
B.根据法拉第电磁感应定律可知，圆管中的感应电动势大小为故B错误；
C.根据电阻定律可知，圆管在沿感应电动势方向的电阻为
根据闭合电路欧姆定律可知，圆管中的感应电流大小为，故C正确；
D.根据对称性以及左手定则可知，圆管所受合安培力为零，台秤的读数始终不变，故D错误。
故选C。
12.A 【详解】ABC.在加速电场中，根据动能定理
在偏转磁场中，洛伦兹提供向心力，打在屏上的位置，联立可得
则加速电压越大，打在底片上同一位置离子的比荷越大；磁感应强度越大，打在底片上同一位置离子的比荷越小；磁感应强度越大，打在底片上同一位置离子的电荷量不一定越大，选项A正确，BC错误；
D.根据，可得，对同位素电量q相等，则
则若将该装置底片刻度标注的比荷值修改为同位素的质量值，则各刻线对应质量值不是均匀的，选项D错误。故选A。
13.D 【详解】A.在的时刻，感应电动势最大，此时穿过线圈磁通量为零，故A错误；
B.电动势有效值，通过灯泡的电流为，故B错误；
C.电压表的示数为，故C错误；
D.前0.01s内灯泡消耗的电能为，故D正确。故选D。
14.A 【详解】A.根据功率定义式可知，若y轴表示力做功的功率，则面积表示该力在相应时间内所做的功，故A正确；B.根据加速度的定义式可知，若y轴表示质点运动的加速度，则面积表示该质点在相应时间内速度的变化量，故B错误；C.根据动量定理可知，若y轴表示作用在物体上的合力，则面积表示经过相应时间后物体动量的变化量，故C错误；D.根据法拉第电磁感应定律可知，若y轴表示变化磁场在金属线圈产生的电动势，则面积表示金属线圈中磁通量变化量的n倍（n为金属线圈的匝数），故D错误。故选A。
乘积 因为针筒上下的横截面积都相同，所以空气柱的长度就代表了空气柱的体积的情况；因为最终的结果是p与V的乘积是否不变（或者p与的图像是否为一条直线，即斜率不变），所以只需要知道体积变化的倍数关系，不需要知道具体的单位数值。
【详解】（1）[1]游标卡尺的精度为，主尺读数为
游标尺读数为，故该杯子的深度为
（2）[2]围成的方格中，不足半个舍去，多于半个的算一个，共有140个方格，则油酸膜的面积约为
每滴酒精油酸溶液中含有纯油酸的体积为
把油酸分子看成球形，且不考虑分子间的空隙，则油酸分子直径为
（3）[3]对于一定质量的封闭气体，在温度保持不变时，压强与体积成反比，即压强与体积的乘积不变，得到气体做等温变化的规律。[4]因为针筒上下的横截面积都相同，所以空气柱的长度就代表了空气柱的体积的情况；因为最终的结果是p与V的乘积是否不变（或者p与的图像是否为一条直线，即鈄率不变），所以只需要知道体积变化的倍数关系，不需要知道具体的单位数值。
16.
将该电阻R与电源连成闭合电路时通过电阻R的电流和它两端的电压 0.63 不变 不变
【详解】（1）[1]为方便实验调节且能较准确地进行测量，滑动变阻器应选用即可；
（2）[2]实物连线如图；
（3）[3][4]根据图像b可知，图像在纵轴上的截距等于电源电动势，图像的斜率等于点烟的内电阻
（4）[5][6]丙图中a图线是某电阻R的伏安特性曲线，则两条图线a、b的交点的横、纵坐标分别表示将该电阻R与电源连成闭合电路时通过电阻R的电流和它两端的电压，该同学将该电阻R与本实验中的所用的电池连成一闭合电路，两图像的交点为电路的工作点，即，，则此时电阻R消耗的电功率是
（5）[7][8]本实验中出现误差的原因主要是电压表的分流作用，电流表内阻对实验不产生误差，若电压表内阻很大（可视为理想电压表），而电流表是具有一定的内阻（不可忽略），则根据本实验原理图所测得的电源电动势值将不变，内电阻值将不变。
17.（1）；（2）a.，b.
【详解】（1）根据平衡条件以及力的分解可得，解得
（2）a.设小球通过最低点时的速度大小为，根据动能定理有
解得
此时小球动量的大小为
b.对小球根据牛顿第二定律有，解得
18.（1）；（2）；（3）
【详解】（1）导体棒ab以速度匀速向右运动时产生的感应电动势大小为
根据闭合电路欧姆定律可知通过导体棒ab的电流大小为
（2）根据能量守恒定律可知拉力做功的功率等于回路的消耗的电功率，即
（3）从撤去拉力到导体棒ab最终停止的过程，回路产生的总热量为
由于通过导体棒ab和电阻R的电流时刻相等，根据焦耳定律可推知在此过程中电阻R上产生的热量为
19.（1）见解析；（2）a.；b.
【详解】（1）设物体的加速度为a，根据牛顿第二定律有
根据匀变速直线运动规律有，联立可得
（2）a.对氧离子的加速过程，根据动能定理有，解得
b.t时间内射出的氧离子数为
设飞行器对N个氧离子的合力大小为F，根据动量定理有
联立可得
根据牛顿第三定律可知飞船由此获得的反冲力大小为
根据牛顿第二定律有，联立解得
20.【答案】（1）；（2）；（3）见解析
【详解】（1）根据万有引力和重力之间的关系可知 解得
根据单摆周期公式可知
（2）库仑力产生的加速度满足 又根据单摆周期公式可知
（3）由（2）中的计算可知，如果库仑力和万有引力一样都遵循平方反比规律就可以推导出，在库仑力作用下小球的振动周期T与小球到大球球心的距离r成正比。因此，控制两球的电荷量不变，改变球心间的距离，测量振动周期T和球心距离r，通过数据分析，若T与r成正比，则可验证库仑力大小与电荷间距离的平方成反比。
1.关于热现象，下列说法正确的是（ ）
A.温度是分子热运动剧烈程度的标志
B.液体分子永不停息的无规则运动称为布朗运动
C.内能是物体中所有分子热运动动能的总和
D.一定质量的理想气体，压强仅与气体分子的平均动能有关
2.下列说法正确的是（ ）
A.射线带正电，电离能力较弱，穿透能力较强
B.放射性元素衰变的快慢跟原子所处的化学状态和外部条件有关
C.热核反应发生后，需要外界不断给它提供能量才能使反应继续下去
D.根据玻尔理论，电子从高能级跃迁到低能级，放出光子的能量由前后两个能级的能量差决定
3.如图所示，O为等量异种点电荷连线的中点，A、B为连线上的点，C、D为其中垂线上的点，且A、B、C、D距O点距离相等，取无穷远处的电势为零。下列说法正确的是（ ）
A.A、B两点电势相等B.C、D两点电场强度不相同
C.O点电势为零，电场强度也为零D.沿中垂线移动电荷，静电力始终不做功
4.一个铀核发生裂变，核反应方程是，则（ ）
A.X是电子，裂变过程放出能量B.X是电子，裂变过程吸收能量
C.X是中子，裂变过程放出能量D.X是中子，裂变过程吸收能量
5.下图表示一定质量的理想气体从状态1出发经过状态2和3，最终又回到状态1。那么，在下列图像中，反映了上述循环过程的是（ ）
A.B.C.D.
6.如图所示，用一束太阳光去照射横截面为三角形的玻璃砖，在光屏上能观察到一条彩色光带。下列说法正确的是（ ）
A.玻璃对b光的折射率大
B.c光子比b光子的能量大
C.此现象是因为光在玻璃砖中发生全反射形成的
D.减小a光的入射角度，各种色光会在光屏上依次消失，最先消失的是b光
7.2023年09月21日在距离地球400公里的中国空间站，3位“太空教师”在“天宫课堂”进行了第四课授课，神舟十六号航天员在实验舱演示了钢球在太空舱中的悬停现象。则针对悬停的钢球有（ ）
A.由于钢球悬停不动，可见太空舱里重力加速度为零
B.钢球围绕地球做匀速圆周运动，比地面赤道上的物体转动慢
C.由于钢球处于完全失重状态，钢球所在的太空舱里无法称物体的质量
D.钢球围绕地球做匀速圆周运动，它离地的高度比地球同步卫星高
8.2022年3月23日，“天宫课堂”进行了第二次授课活动。授课过程中信号顺畅不卡顿，主要是利用天链系列地球同步轨道卫星进行数据中继来实现的。如图所示，天链卫星的发射过程可以简化如下：卫星先在近地圆形轨道I上运动，到达轨道的A点时点火变轨进入椭圆轨道II，到达轨道的远地点B时，再次点火进入圆形同步轨道III绕地球做匀速圆周运动。设地球半径为R，地球表面的重力加速度为，卫星质量保持不变。则下列说法中正确的是（ ）
A.卫星在轨道I和轨道III运动的周期均与地球自转周期相同
B.卫星在轨道II和轨道III运动经过B点的加速度大小不同
C.卫星在轨道III上的运行速率小于
D.卫星在轨道I上的机械能大于在轨道II上的机械能
9.如图所示为某同学采用平行板电容器测量材料竖直方向尺度随温度变化的装置示意图，电容器上极板固定，下极板可随材料尺度的变化上下移动，两极板间电压不变。若材料温度变化时，极板上所带电荷量变多，则（ ）
A.材料竖直方向尺度增大B.极板间电场强度不变
C.极板间电场强度变小D.电容器电容变小
10.在如图所示的电路中，电源电动势为6V，内阻为，定值电阻R的阻值为，电动机的线圈阻值为。闭合开关S后，理想电压表的示数为3V。下列说法正确的是（ ）
A.电源的输出功率为4.5W
B.电动机消耗的功率为0.75W
C.电动机线圈在1分钟内产生的热量为0.125J
D.如果电动机被卡住，电压表的示数将变大
11.如图所示，将一铝质薄圆管竖直放在表面绝缘的台秤上，圆管的电阻率为，高度为h，半径为R，厚度为d（d远小于R）。整个装置处于方向竖直向下、磁感应强度大小均匀磁场中。则从时刻开始，下列说法正确的是（ ）
A.从上向下看，圆管中的感应电流为顺时针方向
B.圆管中的感应电动势大小为
C.圆管中的感应电流大小为
D.台秤的读数会随时间推移而增大
12.如图所示为某种质谱仪工作原理示意图，离子从电离室A中的小孔飘出（初速度不计），经相同的加速电场加速后，通过小孔，从磁场上边界垂直于磁场方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，运动半个圆周后打在照相底片D上并被吸收形成谱线。照相底片D上有刻线均匀分布的标尺（图中未画出），可以直接读出离子的比荷。下列说法正确的是（ ）
A.加速电压越大，打在底片上同一位置离子的比荷越大
B.磁感应强度越大，打在底片上同一位置离子的比荷越大
C.磁感应强度越大，打在底片上同一位置离子的电荷量越大
D.若将该装置底片刻度标注的比荷值修改为同位素的质量值，则各刻线对应质量值是均匀的
13.如图甲所示为一台小型发电机构造示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势随时间按正弦规律变化，图象如图乙所示。发电机线圈内电阻为，外接灯泡的电阻为。则（ ）
图甲 图乙
A.在的时刻，穿过线圈磁通量最大
B.通过灯泡的电流为0.8A
C.电压表的示数为5V
D.前0.01s内灯泡消耗的电能为0.04J
14.一质点运动的图像如图甲所示，它的运动位移可用其图线与坐标轴t包围的面积来表示。在处理较复杂的变化量问题时，常常先把整个区间化为若干个小区间，认为每一个小区间内研究的量不变，再求和，这是物理学中常用的一种方法。如图乙所示是某物理量y随时间t变化的图像，关于此图线与t坐标轴所围成的面积，下列说法中正确的是（ ）
A.若y轴表示力做功的功率，则面积表示该力在相应时间内所做的功
B.若y轴表示质点运动的加速度，则面积表示该质点在相应时间内的速率
C.若y轴表示作用在物体上的合力，则面积表示经过相应时间后物体的动量
D.若y轴表示变化磁场在金属线圈产生的电动势，则面积表示该磁场在相应时间内磁感应强度的变化量
二、实验题
15.物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。例如：
（1）实验仪器。用游标卡尺测某个杯子的深度h，示数如图所示，则该杯子的深度为______。
（2）用“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，配制的油酸酒精溶液的浓度为每溶液中有纯油酸，用注射器取该油酸酒精溶液，滴入烧杯中，记录液滴共60滴。取1滴该溶液滴入盛水的浅水盘里，待水面稳定后，在带有坐标方格的玻璃板上描下油膜边界的轮廓线，如图所示。坐标中一个小正方格的边长是。根据以上数据和测量结果，估测出的分子直径约为______。
（3）实验原理。如图为“探究气体等温变化的规律”的实验装置图。实验时，读取空气柱的长度L以及此时所对应的压强p。
①对于一定质量的封闭气体，在温度不变的情况下，若p与L的______保持不变，即得到气体做等温变化的规律。
②某同学发现，压力表上的数值是有单位的，但是针筒旁代表空气柱长度的数值是没有单位的，他查了一下该实验装置的说明书，发现也没有对这个数值单位情况的具体说明。请分析说明这种情况的理由。（______）
16.在“测电池的电动势和内电阻”的实验中，具有如下器材：待测干电池E一节，电压表V，电流表A，滑动变阻器，滑动变阻器，开关S，导线若干。（结果均保留2位小数）
（1）为方便实验调节且能较准确地进行测量，滑动变阻器应选用______（填或）。
（2）实验所用电路如图甲所示，请用笔画线代替导线在图乙中完成实物连接图，要求保证开关在闭合前滑动变阻器的滑片处于正确的位置。（ ）
（3）该同学由实验数据得到图丙中的图像b，根据图像b求得电源电动势______V，内电阻______。
（4）丙图中a图线是某电阻R的伏安特性曲线，则两条图线a、b的交点的横、纵坐标分别表示______，该同学将该电阻R与本实验中的所用的电池连成一闭合电路，此时电阻R消耗的电功率是______W。
（5）假如本实验中所使用的电压表的内阻很大（可视为理想电压表），而电流表是具有一定的内阻（不可忽略），则根据本实验原理图所测得的电源电动势值将______，内电阻值将______。（选填“偏大”、“偏小”、“不变”）
三、解答题
17.如图所示，长度的轻绳上端固定在O点，下端系一质量的小球（可视为质点）。取重力加速度。
（1）在水平拉力的作用下，轻绳与竖直方向的夹角，小球保持静止。求此时小球所受水平拉力的大小F：
（2）由图示位置无初速释放小球，不计空气阻力。当小球通过最低点时，求：
a.小球动量的大小p；
b.轻绳对小球拉力的大小。
18.如图所示，宽度为L的U型导体框，水平放置在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中，左端连接一阻值为R的电阻。一质量为m、电阻为r的导体棒置于导体框上。不计导体框的电阻、导体棒与框间的摩擦，导体棒与导体框始终接触良好。在水平向右的拉力作用下，导体棒以速度匀速向右运动。
（1）求通过导体棒的电流大小I；
（2）求拉力做功的功率P；
（3）某时刻撤去拉力，经过一段时间导体棒停在导体框上，求在此过程中电阻R上产生的热量Q。
19.如图所示，一质量为m的物体，初速度为，在合外力F的作用下，经过一段时间t，速度变为。
（1）根据上述条件，运用所学知识推导出动量定理的表达式：
（2）试用上述规律解决下面的问题：
静止在太空中的飞行器上有一种装置，它利用电场加速带电粒子，形成向外发射的高速粒子流，从而对飞行器产生反作用推力（称之为反冲力），使飞行器获得加速度。已知飞行器的质量为M，发射出的是2价氧离子，发射离子的功率为P，加速电场的电压为U，每个氧离子的质量为m，基本电荷电量为e，不计发射氧离子后飞行器质量的变化，求：
a.射出的氧离子的速度大小；
b.射出离子后飞行器开始运动时的加速度大小a。
20.类比是研究问题常用的方法。
（1）如图1所示，在地面上方，将质量为m的小球用长为l的细线悬挂起来，组成一个单摆。把小球拉离平衡位置后释放，让其做偏角很小的振动。已知地球质量为M，小球到地心的距离为r，万有引力常量为G。求小球所在处的重力加速度g及单摆振动的周期。
（2）2022年10月31日梦天实验舱成功发射，并于11月1日与空间站对接后实现在轨运行。若将图2所示的装置置于在轨运行的梦天实验舱中，利用梦天实验舱的微重力环境，研究库仑力作用下的振动。图2中，质量为m、电荷量为的带电小球用长为l的绝缘细线悬挂起来，在其正下方固定一个电荷量为的均匀带电大球，把小球拉离平衡位置后释放，在大球的库仑力作用下小球做偏角很小的振动。由于振动过程中细线偏角很小，可认为小球到固定带电大球中心的距离始终为r，且小球受到大球的库仑力方向不变，带电小球的振动类似于重力场中单摆的振动。已知静电力常量为k，类比单摆在地面附近的振动，求带电小球在梦天实验舱中的振动周期。
（3）在历史上，库仑曾用类似图2中的实验研究了异种电荷间吸引力与距离的关系。下面我们就追寻历史的脚步，用图2中的装置验证库仑力大小与电荷间距离的平方成反比。请说明实验验证的思路。
图1 图2
第2次统测 参考答案：
1.A 【详解】A.温度是分子平均动能的标志，物体的温度越高，分子热运动越剧烈，分子的平均动能越大，故A正确；B.悬浮在液体中小微粒的无规则运动称为布朗运动，液体分子的无规则运动称为热运动；故B错误；C.根据内能的定义可知，内能是物体中所有分子热运动动能和分子势能的总和，故C错误；D.从微观角度可知气体压强不仅与分子的平均动能有关，还与分子的密集程度有关，故D错误：故选A。
2.D 【详解】A.射线的实质是氮核，带正电，三种射线中，射线的电离能力最强，穿透能力最弱，故A错误：B.放射性元素衰变的快慢由原子核自身的因素决定，跟原子所处的化学状态和外部条件无关，故B错误；C.核聚变一旦发生以后，就不再需要外界给它能量，靠自身产生的热就会使反应继续下去，故C错误；D.玻尔理论的假设是提出了轨道量子化和能量量子化，根据玻尔理论，原子从高能态向低能态跃迁放出光子的能量等于前后两个能级之差，故D正确。故选D。
3.D 【详解】A、AB连线上的场强向右，沿电场线方向，电势逐渐降低，所以A点电势大于B点电势，故A错误；B、C、D两点到两点电荷的距离相等，由点电荷的场强公式与电场的叠加原理可知，C、D两点电场强度大小相等、方向相同，故B错误：CD、等量异号电荷连线的中重线是等势线，中垂线上O点的电势与无穷远的电势相等为零，沿中垂线移动电荷，静电力始终不做功，但O点的电场强度不为零，电场强度方向向右，故C错误，D正确：故选D。
4.C 【详解】根据质量数和电荷数守恒可得X的质量数和电荷数分别为 ，所以X是中子。裂变过程放出能量。故选C。
5.D 【分析】1到2的过程是等压变化，2到3的过程是等容变化，3到1的过程是等温变化，根据不同的变化的过程，根据理想气体状态方程，找出对应的状态参量即可。
【详解】1到2的过程是等压变化，体积增大，根据可得温度T增大，图像中为一条过原点的倾斜直线；2到3的过程是等容变化，压强减小，根据可得温度减小，是一条平行与T轴的直线：3到1的过程是等温变化，根据可得体积减小，是一条平行于V轴的直线，D正确。
6.B 【详解】AB.由光路可知，c光的偏折程度较大，可知玻璃对c光的折射率大，则c光的频率较大，根据可知，c光子比b光子的能量大，选项A错误，B正确；
C.此现象是因为光在玻璃砖中发生折射形成的，选项C错误：D.因
可知，c光的临界角较小，若减小a光的入射角度，各种色光在右侧面的入射角变大，c光的入射角最先达到临界角发生全反射，则最先消失的是c光，选项D错误。故选B。
7【答案】C 【详解】A.钢球在太空中一样受到地球对其的重力，所以重力加速度不为零，故A错误；C.钢球悬停在空间站不动，随空间站一起绕地球做匀速圆周运动，则钢球和所在的太空舱处于完全失重状态，在太空舱里无法称物体的质量，故C正确；D.钢球意停在空间站不动，随空间站一起绕地球做匀速圆周运动，地球同步卫星离地面的高度大约是36000公里，而中国空间站距离地球400公里，可见钢球离地的高度比地球同步卫星低，D错误；B.钢球圈绕地球做匀速圆周运动，有解得又解得则知钢球的角速度比地球同步卫星的大，而地面赤道上物体的角速度与地球同步卫星的角速度相等，所以钢球的角速度比地面赤道上物体的大，则知钢球围绕地球做匀速圆周运动，比地面赤道上的物体转动快，故B错误。故选C。
8.C 【详解】A.卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，则有
可得
卫星在同步轨道III的周期与地球自转周期相同，卫星在轨道I的周期小于地球自转周期，A错误：
B.卫星在运行过程只受地球的万有引力，根据牛顿第二定律可得，解得
由于M、r都相同，可知卫星在轨道II和轨道III运动经过B点的加速度大小相同，B错误；
C.卫星在轨道III绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，则有
物体在地球表面受到的重力等于万有引力，则有，联立解得 C正确；
D.卫星在同一轨道上运行时，只受万有引力，卫星的机械能守恒，卫星从轨道I变轨到轨道II需要在A处点火加速，即机械能增加，故卫星在轨道Ⅰ上的机械能小于在轨道II上的机械能，D错误；故选C。
9.A 【评解】D.根据题意可知极板之间电压U不变，极板上所带电荷量Q变多，根据电容定义式可知电容器得电容C增大，故D错误；BC.根据电容的决定式
由于电容C增大，可知极板间距d减小，再根据，由于电压U不变，可知极板间电场强度增大，故BC错误；A.由于极板间距d减小，所以材料竖直方向尺度增大，故A正确。故选A。
10.B 【详解】A.假设电路电流为I，根据闭合电路欧姆定律可得
解得，可知外电压为，电源的输出功率为，A错误；
B.电动机消耗的功率为，B正确；
C.电动机线圈在1分钟内产生的热量为，C错误；
D.如果电动机被卡住，电动机变成纯电阻，根据闭合电路欧姆定律可得
解得，电压表示数为
可知电压表的示数将变小，D错误；故选B。
11.C 【详解】A.根据楞次定律可知，从上向下看，圆管中的感应电流为逆时针方向，故A错误；
B.根据法拉第电磁感应定律可知，圆管中的感应电动势大小为故B错误；
C.根据电阻定律可知，圆管在沿感应电动势方向的电阻为
根据闭合电路欧姆定律可知，圆管中的感应电流大小为，故C正确；
D.根据对称性以及左手定则可知，圆管所受合安培力为零，台秤的读数始终不变，故D错误。
故选C。
12.A 【详解】ABC.在加速电场中，根据动能定理
在偏转磁场中，洛伦兹提供向心力，打在屏上的位置，联立可得
则加速电压越大，打在底片上同一位置离子的比荷越大；磁感应强度越大，打在底片上同一位置离子的比荷越小；磁感应强度越大，打在底片上同一位置离子的电荷量不一定越大，选项A正确，BC错误；
D.根据，可得，对同位素电量q相等，则
则若将该装置底片刻度标注的比荷值修改为同位素的质量值，则各刻线对应质量值不是均匀的，选项D错误。故选A。
13.D 【详解】A.在的时刻，感应电动势最大，此时穿过线圈磁通量为零，故A错误；
B.电动势有效值，通过灯泡的电流为，故B错误；
C.电压表的示数为，故C错误；
D.前0.01s内灯泡消耗的电能为，故D正确。故选D。
14.A 【详解】A.根据功率定义式可知，若y轴表示力做功的功率，则面积表示该力在相应时间内所做的功，故A正确；B.根据加速度的定义式可知，若y轴表示质点运动的加速度，则面积表示该质点在相应时间内速度的变化量，故B错误；C.根据动量定理可知，若y轴表示作用在物体上的合力，则面积表示经过相应时间后物体动量的变化量，故C错误；D.根据法拉第电磁感应定律可知，若y轴表示变化磁场在金属线圈产生的电动势，则面积表示金属线圈中磁通量变化量的n倍（n为金属线圈的匝数），故D错误。故选A。
乘积 因为针筒上下的横截面积都相同，所以空气柱的长度就代表了空气柱的体积的情况；因为最终的结果是p与V的乘积是否不变（或者p与的图像是否为一条直线，即斜率不变），所以只需要知道体积变化的倍数关系，不需要知道具体的单位数值。
【详解】（1）[1]游标卡尺的精度为，主尺读数为
游标尺读数为，故该杯子的深度为
（2）[2]围成的方格中，不足半个舍去，多于半个的算一个，共有140个方格，则油酸膜的面积约为
每滴酒精油酸溶液中含有纯油酸的体积为
把油酸分子看成球形，且不考虑分子间的空隙，则油酸分子直径为
（3）[3]对于一定质量的封闭气体，在温度保持不变时，压强与体积成反比，即压强与体积的乘积不变，得到气体做等温变化的规律。[4]因为针筒上下的横截面积都相同，所以空气柱的长度就代表了空气柱的体积的情况；因为最终的结果是p与V的乘积是否不变（或者p与的图像是否为一条直线，即鈄率不变），所以只需要知道体积变化的倍数关系，不需要知道具体的单位数值。
16.
将该电阻R与电源连成闭合电路时通过电阻R的电流和它两端的电压 0.63 不变 不变
【详解】（1）[1]为方便实验调节且能较准确地进行测量，滑动变阻器应选用即可；
（2）[2]实物连线如图；
（3）[3][4]根据图像b可知，图像在纵轴上的截距等于电源电动势，图像的斜率等于点烟的内电阻
（4）[5][6]丙图中a图线是某电阻R的伏安特性曲线，则两条图线a、b的交点的横、纵坐标分别表示将该电阻R与电源连成闭合电路时通过电阻R的电流和它两端的电压，该同学将该电阻R与本实验中的所用的电池连成一闭合电路，两图像的交点为电路的工作点，即，，则此时电阻R消耗的电功率是
（5）[7][8]本实验中出现误差的原因主要是电压表的分流作用，电流表内阻对实验不产生误差，若电压表内阻很大（可视为理想电压表），而电流表是具有一定的内阻（不可忽略），则根据本实验原理图所测得的电源电动势值将不变，内电阻值将不变。
17.（1）；（2）a.，b.
【详解】（1）根据平衡条件以及力的分解可得，解得
（2）a.设小球通过最低点时的速度大小为，根据动能定理有
解得
此时小球动量的大小为
b.对小球根据牛顿第二定律有，解得
18.（1）；（2）；（3）
【详解】（1）导体棒ab以速度匀速向右运动时产生的感应电动势大小为
根据闭合电路欧姆定律可知通过导体棒ab的电流大小为
（2）根据能量守恒定律可知拉力做功的功率等于回路的消耗的电功率，即
（3）从撤去拉力到导体棒ab最终停止的过程，回路产生的总热量为
由于通过导体棒ab和电阻R的电流时刻相等，根据焦耳定律可推知在此过程中电阻R上产生的热量为
19.（1）见解析；（2）a.；b.
【详解】（1）设物体的加速度为a，根据牛顿第二定律有
根据匀变速直线运动规律有，联立可得
（2）a.对氧离子的加速过程，根据动能定理有，解得
b.t时间内射出的氧离子数为
设飞行器对N个氧离子的合力大小为F，根据动量定理有
联立可得
根据牛顿第三定律可知飞船由此获得的反冲力大小为
根据牛顿第二定律有，联立解得
20.【答案】（1）；（2）；（3）见解析
【详解】（1）根据万有引力和重力之间的关系可知 解得
根据单摆周期公式可知
（2）库仑力产生的加速度满足 又根据单摆周期公式可知
（3）由（2）中的计算可知，如果库仑力和万有引力一样都遵循平方反比规律就可以推导出，在库仑力作用下小球的振动周期T与小球到大球球心的距离r成正比。因此，控制两球的电荷量不变，改变球心间的距离，测量振动周期T和球心距离r，通过数据分析，若T与r成正比，则可验证库仑力大小与电荷间距离的平方成反比。
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