2023学年第二学期杭州S9联盟期中联考
高二年级物理学科试题
考生须知：
1.本卷共8页满分100分，考试时间90分钟；
2.答题前，在答题卷指定区域填写班级、姓名、考场号、座位号及准考证号并填涂相应数字。
3.所有答案必须写在答题纸上，写在试卷上无效；
4.考试结束后，只需上交答题纸。
一、单选题（本题共13题，每小题3分，共39分。每小题列出的四个备选项中只有一个选项是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分）
1. 下列单位属于国际单位制中基本单位的是（ ）
A. 赫兹（Hz） B. 伏特（V） C. 安培（A） D. 瓦特（W）
2. 2023年10月31日，中国女子足球队在国际大体联足球世界杯上创下历史，通过点球大战击败巴西队，赢得了世界杯冠军，这是中国足球史上首次夺得世界杯冠军。如图所示，在足球入网时，下列说法中正确的是（ ）
A. 足球受到的弹力是由于足球发生了弹性形变而产生
B. 足球在飞行和触网时惯性相同
C. 足球在飞行过程中受到脚的作用力和重力
D. 撞网时足球对网的力的大小大于网对足球的力的大小
3. 下列说法正确的是（ ）
A. 甲图中研究篮球的进入篮筐的过程，可将篮球看成质点
B. 乙图中羽毛球在空中运动时的轨迹并非抛物线，其水平方向的分速度逐渐减小
C. 丙图中运动员训练蹲踞式起跑时，起跑器对运动员做正功
D. 丁图中运动员跳高下落时，通过海绵垫可减少接触面对运动员的冲量从而实现缓冲
4. 光学技术作为一门高精密度的学科，应用在各个领域，下列关于光学现象的说法，正确的是（ ）
A. 如图甲使光信号在光导纤维中发生全反射，内芯的折射率小于外套的折射率
B. 观看3D电影时需要佩戴特殊的眼镜，此过程利用了光的偏振现象，光是纵波
C. 让激光束通过两个狭缝，可能观察到光屏上出现丙图且波长越大，条纹间距越大
D. 在丁图中激光束沿液流传播，若改用折射率更小的液体，则实验现象更明显
5. 汽油发动机的火花塞工作时需要一万伏左右的高压才能产生火花。一同学用12V直流电源、变压器、开关及导线若干设计点火电路，以下原理图可行的是（ ）
A. B.
C. D.
6. 长为的水平直导线静止于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为，导线中电流的大小为，方向如图所示，绝缘悬线与竖直方向夹角均为，则导线受到的安培力大小为（ ）
A. B. C. D.
7. 如图甲运动员从离开跳板开始计时，其重心的图像如图乙所示，不计空气阻力，则下列说法正确的是（ ）
A. 运动员在空中做的是自由落体运动 B. 运动员在时，刚好到达最高点
C. 运动员在水中的加速度逐渐增大 D. 运动员双脚离开跳板后重心上升的高度为
8. 避雷针是用来保护建筑物避免雷击的装置。当雷云放电时，在避雷针顶端形成局部电场集中的空间，引导雷电向避雷针放电，将雷电流引入大地。避雷针周围电场的等势面分布情况如图所示，在等势面中有A、B、C、D四点。下列说法中正确的是（ ）
A. C点场强大于B点场强
B. AD连线中点的电势为8.5kV
C. 同一带负电的雨滴在C点的电势能小于在B点的电势能
D. 同一带负电的雨滴从C点移动到B点，电场力做正功
9. 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
10. 如图所示，安德森记录正电子在云室内穿越6mm厚铅板的径迹，云室内存在匀强磁场，云室中横放的金属板对粒子的运动起阻碍作用．分析此运动轨迹可知（ ）
A. 磁场方向垂直纸面向里，正电子由下往上运动
B. 磁场方向垂直纸面向外，正电子由上往下运动
C 磁场方向垂直纸面向里，正电子由上往下运动
D. 磁场方向垂直纸面向外，正电子由下往上运动
11. 钓鱼可以修身养性，颇受人们的喜爱。某鱼漂上部可视为圆柱体，其示意图如图所示。当鱼漂受到微小扰动时会上下振动，某钓友发现鱼漂向下运动时圆柱体上的M点恰好可以到达水面，向上运动时圆柱体上的N点恰好可以露出水面。忽略水的阻力和水面波动影响，下列说法正确的是（ ）
A. 鱼漂振动过程中受到重力、浮力、回复力的作用
B. 当M点到达水面时，鱼漂有向下的最大加速度
C. 鱼漂向下运动的过程中机械能守恒
D. 当M、N的中点到达水面时，鱼漂的速度最大
12. 2023年10月31日，神舟十六号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。如图所示，距离地面高度约1m时，返回舱底部配备的4台着陆反推发动机开始点火竖直向下喷气，喷出的燃气相对于喷气前返回舱的速度为v，4台发动机喷气口的横截面积均为S，喷出燃气的密度为ρ。喷出的气体所受重力忽略不计。反推发动机工作时燃气对返回舱作用力的大小为（ ）
A. B. C. D.
13. 回旋加速器在科学研究中得到了广泛应用，其原理如图所示。和是两个中空的半圆形金属盒，置于与盒面垂直的匀强磁场中，它们接在电压为U、周期为T的交流电源上。位于的圆心处的质子源A能不断产生质子（初速度可以忽略），它们在两盒之间被电场加速。当质子被加速到最大动能后，再将它们引出。忽略质子在电场中的运动时间，则下列说法中正确的是（ ）
A. 若只增大交变电压U，则质子的最大动能会变大
B. 若只将交变电压的周期变为2T，仍可用此装置加速质子
C. 质子第n次被加速前、后的速度之比为
D. 质子第n次被加速前、后圆周运动向心加速度之比为
二、不定项选题（共2小题，每小题3分，共6分，在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项是正确的，全选对得3分，选不全得2分，选错或不答的得0分）
14. 图甲是我国正在测试的超导磁流体推进器，它以喷射推进取代了传统的螺旋桨推进方式，图乙是其工作原理图。推进器中的超导体产生超强磁场B，电极C和D连接直流电源通过海水产生电流I，I、B及水流三者方向相互垂直。若用该推进器驱动船舶前进，则下列相关说法正确的是（ ）
A. 电极C需连接电源的正极，D需接电源的负极
B. 驱动船舶前进的动力是作用在水流上的安培力
C. 驱动船舶前进的动力主要来源于水流作用在电极C、D上的作用力
D. 驱动船舶前进的动力主要来源于水流作用在超导磁体上的作用力
15. 如图甲所示，B、C和P是同一水平面内的三个点，沿竖直方向振动的横波I在介质中沿BP方向传播，P与B相距20cm，沿竖直方向振动的横波Ⅱ在同一介质中沿CP方向传播，P与C相距30cm，在时刻，两列波同时分别传到B、C两点，B点的振动图像如图乙所示，C点的振动图像如图丙所示。两列波的波速都为10cm/s，两列波在P点相遇，则以下说法正确的是（ ）
A. 横波I遇到100m的障碍物时会发生明显衍射现象
B. P点的振幅为10cm
C. 0~4s内P点的路程为120cm
D. 时P正经过平衡位置
第Ⅱ卷（非选择题）
三、实验题
16.
（1）在“探究碰撞中的不变量”的实验中，三位同学分别采用以下三种不同的方案，如图1。小红用甲图对应的方案，该方案中________（填“需要”或“不需要”）测量小球抛出点到水平面的高度：小黄采用乙图对应的方案，该方案中入射小球的质量________（填“需要”或“不需要”）大于被碰小球的质量：小蓝用丙图对应的方案，该方案中若两滑块上的遮光条宽度相等，则________（填“需要”或“不需要”）测量遮光条宽度d。
（2）在“验证动量守恒定律”的实验中，先让质量为的钢球A从斜槽轨道上某一固定位置S由静止开始滚下，从轨道末端水平抛出，落到位于水平地面的复写纸上，在复写纸下面的白纸上留下痕迹。重复上述操作10次，得到10个落点痕迹。再把质量为的空心钢球B放在斜槽轨道末端，让A球仍从位置S由静止滚下，与B球碰撞后，分别在白纸上留下各自的落点痕迹，重复操作10次。M、P、N为三个落点的平均位置，O点是轨道末端在白纸上的竖直投影点，如图1所示。
为了尽量减小实验误差，两个小球的质量应满足，若满足关系式________则可以认为两小球碰撞前后总动量守恒；
②某同学记录小球三个落点的平均位置时发现M和N偏离了OP方向，如图2所示。下列相关说法正确的是________。
A.造成M和N偏离了OP方向的原因是两小球碰撞后速度过大
B.测出OP、OM、ON之间的距离，可探究两球在碰撞过程中是否有机械能的损失
C.两球在碰撞过程中动量不守恒
17. 某同学为探究滑动变阻器的分压特性，设计如图1所示电路，选取两个最大阻值不同的滑动变阻器，研究滑片P从A移到B的过程中定值电阻两端的电压变化。
（1）按照题图1连接答题卡上图2所示的实物图_______，实物图中闭合开关时，滑动变阻器滑片应置于______；（选填“最左端”“最右端”）
（2）测量两端电压U与对应（x为图1中AP的长度，L为AB的长度），实验中得到两个滑动变阻器的数据如下表：以为横轴、U为纵轴，在如图3所示的方格纸中用描点法作出图线与（已完成描点，请在答题卡上作出图线）______：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
0 0.10 0.20 030 040 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 0.95 1.00
0 0.24 0.42 058 0.73 0.90 1.09 1.33 1.64 2.09 2.40 2.82
0 0.09 0.12 0.14 0.17 0.21 0.26 0.33 0.48 0.82 1.27 2.83
（3）用图1所示电路测量“正常发光时阻值与近似相等小灯泡”的伏安特性曲线时，应选用图线______（选填“”“”）对应的滑动变阻器，说明选择该变阻器的理由：______。
四、解答题（解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的，答案中必须明确写出数值和单位，共41分）
18. 如图所示，质量为的一只长方体形铁箱在水平拉力F作用下沿水平面向右匀加速运动，铁箱与水平面间的动摩擦因数为。这时铁箱内一个质量为的木块恰好能静止在后壁上（木块和铁箱不粘连），木块与铁箱内壁间的动摩擦因数处处相等，且为。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取。求：
（1）木块对铁箱压力的大小和方向；
（2）木块和铁箱一起加速加速度大小和水平拉力F的大小。
19. 如图1所示为遥控爬墙小车，小车通过排出车身内部空气，和外界大气形成压差，使车吸附在墙壁等平面上。如图2所示，某次遥控小车从静止出发沿着同一竖直面上的A、B、C运动到天花板上的D点，运动到D点时速度为3m/s。然后保持速率不变从D点开始绕O点做匀速圆周运动。AB沿竖直方向，BC与竖直方向夹角θ为37°，CD沿水平方向，三段长度均为1m。小车质量为0.5kg，车身内外由大气压形成垂直墙面的压力差恒为25N。运动过程中小车受到墙壁的阻力f大小与车和墙壁间的弹力FN之间关系为f=0.6FN，方向总与速度方向相反。小车可视为质点，忽略空气阻力，不计转折处的能量损失，重力加速度为g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。
（1）求小车在AB段向上运动时，小车所受阻力大小；
（2）遥控小车到水平天花板上做匀速圆周运动时，小车牵引力为15N，求此时小车的转动半径；
（3）求小车从A经过B、C到D三段直线运动过程中，小车牵引力所做的总功。
20. 如图所示为一种质谱仪的工作原理示意图。静电分析器通道中心线半径为，通道内电场沿半径方向，在通道中心线处的电场强度大小为。由离子源发出的一个质量为、带电荷量为的正离子（初速度为零，重力不计），经加速电场加速后进入静电分析器，沿中心线做匀速圆周运动，而后由点垂直进入长方形的收集区域，最终经过点进入收集器。已知。
（1）求加速电场的加速电压；
（2）如果收集区域分布着与纸面方向垂直的匀强磁场，离子经过磁场与边界垂直进入收集器，求磁场的磁感应强度大小；
（3）如果收集区域分布着与纸面方向平行的匀强电场，离子经过电场与边界垂直进入收集器，其速度大小与刚进入收集区域时速度大小相等，求匀强电场的场强大小与方向。
21. 某同学在学习了磁场对电流的作用后产生想法，设计了一个简易的“电磁秤”。如图1所示，两平行金属导轨CD、EF间距为，与电动势为内阻不计的电源、电流表（量程）、开关S、滑动变阻器（阻值范围为）相连，质量为、电阻为的金属棒MN垂直于导轨放置构成闭合回路，回路平面与水平面成角，垂直接在金属棒中点的轻绳与导轨平面平行，跨过定滑轮后另一端接有秤盘，空间施加垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度为，在秤盘中放入待测物体，闭合开关S，调节滑动变阻器，当金属棒平衡时，通过读取电流表的读数就可以知道待测物体的质量。已知秤盘中不放物体且金属棒静止时电流表读数为。其余电阻、摩擦以及轻绳质量均不计，重力加速度取。
（1）求秤盘的质量；
（2）求此“电磁秤”的称量物体的最大质量及此时滑动电阻器接入电路的阻值；
（3）求为了便于得出秤盘上物体质量的大小，请写出与的表达式并在图2中作出其与电流表读数关系的图像。2023学年第二学期杭州S9联盟期中联考
高二年级物理学科试题
考生须知：
1.本卷共8页满分100分，考试时间90分钟；
2.答题前，在答题卷指定区域填写班级、姓名、考场号、座位号及准考证号并填涂相应数字。
3.所有答案必须写在答题纸上，写在试卷上无效；
4.考试结束后，只需上交答题纸。
一、单选题（本题共13题，每小题3分，共39分。每小题列出的四个备选项中只有一个选项是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分）
1. 下列单位属于国际单位制中基本单位的是（ ）
A. 赫兹（Hz） B. 伏特（V） C. 安培（A） D. 瓦特（W）
【答案】C
【解析】
【详解】国际单位制共有七个基本物理单位。包括如下：热力学温度（K），长度（m），质量（kg），时间（s），电流（A），物质的量（mol），光强度（cd）。
故选C。
2. 2023年10月31日，中国女子足球队在国际大体联足球世界杯上创下历史，通过点球大战击败巴西队，赢得了世界杯冠军，这是中国足球史上首次夺得世界杯冠军。如图所示，在足球入网时，下列说法中正确的是（ ）
A. 足球受到的弹力是由于足球发生了弹性形变而产生
B. 足球在飞行和触网时惯性相同
C. 足球在飞行过程中受到脚的作用力和重力
D. 撞网时足球对网的力的大小大于网对足球的力的大小
【答案】B
【解析】
【详解】A．足球受到的弹力是由于球网发生了弹性形变而产生，故A错误；
B．足球在飞行和触网时，质量相同，则惯性相同，故B正确；
C．足球在飞行过程中，不会受到脚的作用力，故C错误；
D．足球对网的力与网对足球的力是一对相互作用力，大小相等，故D错误。
故选B。
3. 下列说法正确的是（ ）
A. 甲图中研究篮球的进入篮筐的过程，可将篮球看成质点
B. 乙图中羽毛球在空中运动时的轨迹并非抛物线，其水平方向的分速度逐渐减小
C. 丙图中运动员训练蹲踞式起跑时，起跑器对运动员做正功
D. 丁图中运动员跳高下落时，通过海绵垫可减少接触面对运动员的冲量从而实现缓冲
【答案】B
【解析】
【详解】A．甲图中研究篮球的进入篮筐的过程，篮球大小和形状不能忽略，不可以将篮球看成质点，A错误；
B．羽毛球所受空气阻力不能忽略，故轨迹并非抛物线，在阻力作用下羽毛球水平方向的分速度逐渐减小，B正确；
C．起跑器的弹力方向运动员没有位移，起跑器对运动员不做功，C错误；
D．运动员动量的变化量一定，海绵垫的作用是通过延长接触时间，减小运动员受到的弹力，起到缓冲作用，D错误。
故选B。
4. 光学技术作为一门高精密度的学科，应用在各个领域，下列关于光学现象的说法，正确的是（ ）
A. 如图甲使光信号在光导纤维中发生全反射，内芯的折射率小于外套的折射率
B. 观看3D电影时需要佩戴特殊的眼镜，此过程利用了光的偏振现象，光是纵波
C. 让激光束通过两个狭缝，可能观察到光屏上出现丙图且波长越大，条纹间距越大
D. 在丁图中激光束沿液流传播，若改用折射率更小的液体，则实验现象更明显
【答案】C
【解析】
【详解】A．如图甲使光信号在光导纤维中发生全反射，内芯的折射率大于外套的折射率，故A错误；
B．观看3D电影时需要佩戴特殊的眼镜，此过程利用了光的偏振现象，光是横波，故B错误；
C．根据可知让激光束通过两个狭缝，可能观察到光屏上出现丙图且波长越大，条纹间距越大，故C正确；
D．在丁图中激光束沿液流传播，若改用折射率更大的液体，光发生全反射时，临界偏角越小，光在液体中的路程更长，实验现象更明显，故D错误。
故选C。
5. 汽油发动机的火花塞工作时需要一万伏左右的高压才能产生火花。一同学用12V直流电源、变压器、开关及导线若干设计点火电路，以下原理图可行的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】根据变压器原副线圈电压表等于匝数比
可知副线圈匝数应远大于原线圈匝数，因为是直流电源，为了使副线圈产生感应电动势，需要把开关接在原线圈。
故选A。
6. 长为的水平直导线静止于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为，导线中电流的大小为，方向如图所示，绝缘悬线与竖直方向夹角均为，则导线受到的安培力大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】磁场方向与电流方向垂直，导线受到的安培力大小为
故选A。
7. 如图甲运动员从离开跳板开始计时，其重心的图像如图乙所示，不计空气阻力，则下列说法正确的是（ ）
A. 运动员在空中做的是自由落体运动 B. 运动员在时，刚好到达最高点
C. 运动员在水中的加速度逐渐增大 D. 运动员双脚离开跳板后重心上升的高度为
【答案】D
【解析】
【详解】A．运动员离开跳板时有向上的速度，所以在空中不是做自由落体运动，故A错误；
B．由图可知，运动员在时，刚好到达最高点，故B错误；
C．在图中，图线的斜率表示加速度，由图可知，运动员在水中时的斜率逐渐变小，加速度逐渐变小，故C错误；
D．在内，由题意可得
故D正确。
故选D。
8. 避雷针是用来保护建筑物避免雷击的装置。当雷云放电时，在避雷针顶端形成局部电场集中的空间，引导雷电向避雷针放电，将雷电流引入大地。避雷针周围电场的等势面分布情况如图所示，在等势面中有A、B、C、D四点。下列说法中正确的是（ ）
A. C点场强大于B点场强
B. AD连线中点的电势为8.5kV
C. 同一带负电的雨滴在C点的电势能小于在B点的电势能
D. 同一带负电的雨滴从C点移动到B点，电场力做正功
【答案】D
【解析】
【详解】A．等势面疏密表示电场强弱，C点的等势面比B点的等势面稀疏，所以C点场强小于B点场强，故A错误；
B．AD之间不是匀强电场，AD连线中点的电势不一定为8.5kV，故B错误；
C．由图可知
又，所以同一带负电的雨滴在C点的电势能大于在B点的电势能，故C错误；
D．同一带负电的雨滴在C点的电势能大于在B点的电势能，所以同一带负电的雨滴从C点移动到B点，电场力做正功，故D正确。
故选D。
9. 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。
10. 如图所示，安德森记录正电子在云室内穿越6mm厚铅板的径迹，云室内存在匀强磁场，云室中横放的金属板对粒子的运动起阻碍作用．分析此运动轨迹可知（ ）
A. 磁场方向垂直纸面向里，正电子由下往上运动
B. 磁场方向垂直纸面向外，正电子由上往下运动
C. 磁场方向垂直纸面向里，正电子由上往下运动
D. 磁场方向垂直纸面向外，正电子由下往上运动
【答案】D
【解析】
【详解】云室中横放的金属板对正电子的运动起阻碍作用．则正电子经过金属板后速度减小，根据洛伦兹力提供向心力有
解得
可知正电子的半径减小，则正电子由下往上运动，正电子受洛伦兹力向右，根据左手定则可知磁场方向垂直纸面向外。
故选D。
11. 钓鱼可以修身养性，颇受人们的喜爱。某鱼漂上部可视为圆柱体，其示意图如图所示。当鱼漂受到微小扰动时会上下振动，某钓友发现鱼漂向下运动时圆柱体上的M点恰好可以到达水面，向上运动时圆柱体上的N点恰好可以露出水面。忽略水的阻力和水面波动影响，下列说法正确的是（ ）
A. 鱼漂振动过程中受到重力、浮力、回复力的作用
B. 当M点到达水面时，鱼漂有向下的最大加速度
C. 鱼漂向下运动的过程中机械能守恒
D. 当M、N的中点到达水面时，鱼漂的速度最大
【答案】D
【解析】
【详解】A．回复力是一种效果力，实际上不存在，A错误；
B．M点运动到水面时是简谐运动的最低点，具有向上的最大加速度，B错误；
C．当鱼漂向下运动时，浮力对鱼漂做负功，鱼漂机械能减小，C错误；
D．由题意可知，M、N的中点到达水面时，鱼漂恰好位于平衡位置，此时鱼漂速度最大，D正确。
故选D。
12. 2023年10月31日，神舟十六号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。如图所示，距离地面高度约1m时，返回舱底部配备的4台着陆反推发动机开始点火竖直向下喷气，喷出的燃气相对于喷气前返回舱的速度为v，4台发动机喷气口的横截面积均为S，喷出燃气的密度为ρ。喷出的气体所受重力忽略不计。反推发动机工作时燃气对返回舱作用力的大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】极短的时间内喷出的燃气质量
根据动量定理有
联立解得
由牛顿第三定律知反推发动机工作时燃气对返回舱作用力的大小为
故选A。
13. 回旋加速器在科学研究中得到了广泛应用，其原理如图所示。和是两个中空的半圆形金属盒，置于与盒面垂直的匀强磁场中，它们接在电压为U、周期为T的交流电源上。位于的圆心处的质子源A能不断产生质子（初速度可以忽略），它们在两盒之间被电场加速。当质子被加速到最大动能后，再将它们引出。忽略质子在电场中的运动时间，则下列说法中正确的是（ ）
A. 若只增大交变电压U，则质子的最大动能会变大
B. 若只将交变电压的周期变为2T，仍可用此装置加速质子
C. 质子第n次被加速前、后的速度之比为
D. 质子第n次被加速前、后圆周运动向心加速度之比为
【答案】C
【解析】
【详解】A．由洛伦兹力提供向心力
可得
当时，质子的速度最大，质子的动能最大为
则若只增大交变电压U，则质子的最大动能不变，A错误；
B．为了使质子能在回旋加速器中加速，质子的运动周期应与交变电压的周期相同，B错误；
CD．由动能定理
以及
可得质子第n次被加速前、后的动能之比
速度之比为
由向心加速度
可知向心加速度之比为
故C正确，D错误。
故选C。
二、不定项选题（共2小题，每小题3分，共6分，在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项是正确的，全选对得3分，选不全得2分，选错或不答的得0分）
14. 图甲是我国正在测试的超导磁流体推进器，它以喷射推进取代了传统的螺旋桨推进方式，图乙是其工作原理图。推进器中的超导体产生超强磁场B，电极C和D连接直流电源通过海水产生电流I，I、B及水流三者方向相互垂直。若用该推进器驱动船舶前进，则下列相关说法正确的是（ ）
A. 电极C需连接电源的正极，D需接电源的负极
B. 驱动船舶前进的动力是作用在水流上的安培力
C. 驱动船舶前进的动力主要来源于水流作用在电极C、D上的作用力
D. 驱动船舶前进的动力主要来源于水流作用在超导磁体上的作用力
【答案】AD
【解析】
【详解】根据题意可知，海水受到的安培力沿海水流动方向，由牛顿第三定律可知，海水对磁场（实质是对推进器中的超导磁体）的作用力沿船舶前进方向，即驱动船舶前进的动力，由左手定则可知，极板间电流由电极C到D，即电极C需连接电源的正极，D需接电源的负极。
故选AD。
15. 如图甲所示，B、C和P是同一水平面内的三个点，沿竖直方向振动的横波I在介质中沿BP方向传播，P与B相距20cm，沿竖直方向振动的横波Ⅱ在同一介质中沿CP方向传播，P与C相距30cm，在时刻，两列波同时分别传到B、C两点，B点的振动图像如图乙所示，C点的振动图像如图丙所示。两列波的波速都为10cm/s，两列波在P点相遇，则以下说法正确的是（ ）
A. 横波I遇到100m的障碍物时会发生明显衍射现象
B. P点的振幅为10cm
C. 0~4s内P点的路程为120cm
D. 时P正经过平衡位置
【答案】BD
【解析】
【详解】A．横波I的波长为
发生明显衍射现象条件是障碍物的尺寸比波长小或者差不多，可知横波I遇到100m的障碍物时不会发生明显衍射现象，故A错误；
B．横波II的波长为
即两列波的波长相等，且满足
结合图乙和图丙可知，当横波II的波谷到达点时，横波I的波峰也刚好到达点，即点为振动减弱，两列波叠加后，点的振幅为
故B正确；
C．横波I从点传到点需要时间为
横波II从点传到点需要时间为
说明在内，只有在内横波I引起的振动，路程为
在内横波I、II同时引起的振动，路程为
则内P点的路程为
故C错误；
D．时，横波I、II均向前传播了
此时横波I越过点的距离为
由图乙可知横波I在点引发的振动正经过平衡位置，横波II越过点的距离为
由图丙可知横波II在点引发的振动正经过平衡位置，所以在时P正经过平衡位置，故D正确。
故选BD。
第Ⅱ卷（非选择题）
三、实验题
16.
（1）在“探究碰撞中的不变量”的实验中，三位同学分别采用以下三种不同的方案，如图1。小红用甲图对应的方案，该方案中________（填“需要”或“不需要”）测量小球抛出点到水平面的高度：小黄采用乙图对应的方案，该方案中入射小球的质量________（填“需要”或“不需要”）大于被碰小球的质量：小蓝用丙图对应的方案，该方案中若两滑块上的遮光条宽度相等，则________（填“需要”或“不需要”）测量遮光条宽度d。
（2）在“验证动量守恒定律”的实验中，先让质量为的钢球A从斜槽轨道上某一固定位置S由静止开始滚下，从轨道末端水平抛出，落到位于水平地面的复写纸上，在复写纸下面的白纸上留下痕迹。重复上述操作10次，得到10个落点痕迹。再把质量为的空心钢球B放在斜槽轨道末端，让A球仍从位置S由静止滚下，与B球碰撞后，分别在白纸上留下各自的落点痕迹，重复操作10次。M、P、N为三个落点的平均位置，O点是轨道末端在白纸上的竖直投影点，如图1所示。
为了尽量减小实验误差，两个小球的质量应满足，若满足关系式________则可以认为两小球碰撞前后总动量守恒；
②某同学记录小球三个落点的平均位置时发现M和N偏离了OP方向，如图2所示。下列相关说法正确的是________。
A.造成M和N偏离了OP方向的原因是两小球碰撞后速度过大
B.测出OP、OM、ON之间的距离，可探究两球在碰撞过程中是否有机械能的损失
C.两球在碰撞过程中动量不守恒
【答案】（1） ①. 不需要 ②. 不需要 ③. 不需要
（2） ①. ②. B
【解析】
【小问1详解】
[1]小红用甲图对应的方案，该方案中用水平位移代替水平速度，则不需要测量小球抛出点到水平面的高度；
[2]小黄采用乙图对应的方案，即使入射球反弹实验也能进行，则该方案中入射小球的质量不需要大于被碰小球的质量；
[3]小蓝用丙图对应的方案，该方案中若两滑块上的遮光条宽度相等，通过计算速度，带入式子时两边可消掉d，则不需要测量d。
【小问2详解】
[1]设碰撞前瞬间钢球A的速度为，碰撞后瞬间A、B的速度分别为、，根据动量守恒可得
由于两球在空中运动的时间相等，则有
可得若满足关系式
则可以认为两小球碰撞前后总动量守恒。
[2]A．造成M和N偏离了OP方向的原因是两小球碰撞过程中没有对心碰撞，故A错误；
B．若两球在碰撞过程中机械能守恒，则有
则满足
则说明两球在碰撞过程中机械能守恒，所以测出OP、OM、ON之间的距离，可探究两球在碰撞过程中是否有机械能的损失，故B正确；
C．虽然两球不是发生对心碰撞，但碰撞过程中水平方向不受外力，满足动量守恒定律条件，所以两球在碰撞过程中动量守恒，故C错误。
故选B。
17. 某同学为探究滑动变阻器的分压特性，设计如图1所示电路，选取两个最大阻值不同的滑动变阻器，研究滑片P从A移到B的过程中定值电阻两端的电压变化。
（1）按照题图1连接答题卡上图2所示的实物图_______，实物图中闭合开关时，滑动变阻器滑片应置于______；（选填“最左端”“最右端”）
（2）测量两端电压U与对应（x为图1中AP的长度，L为AB的长度），实验中得到两个滑动变阻器的数据如下表：以为横轴、U为纵轴，在如图3所示的方格纸中用描点法作出图线与（已完成描点，请在答题卡上作出图线）______：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
0 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 0.95 1.00
0 0.24 0.42 0.58 0.73 0.90 1.09 1.33 1.64 2.09 2.40 2.82
0 0.09 0.12 0.14 0.17 0.21 0.26 0.33 0.48 0.82 127 2.83
（3）用图1所示电路测量“正常发光时阻值与近似相等小灯泡”的伏安特性曲线时，应选用图线______（选填“”“”）对应的滑动变阻器，说明选择该变阻器的理由：______。
【答案】（1） ①. ②. 最左端
（2） （3） ①. ②. 选用对应变阻器，变阻器滑片移动时电压变化较均匀，方便操作
【解析】
【小问1详解】
[1]实物图连接如图所示
[2]实物图中闭合开关时，为防止烧坏电笔，两端的电压应从零开始，滑动变阻器滑片应置于最左端。
【小问2详解】
根据描点法作出图线如图所示。
【小问3详解】
[1][2]应选用对应变阻器，变阻器滑片移动时电压变化较均匀，方便操作或选用对应变阻器，当待测元件两端电压较大时，变阻器滑片单位移动距离对应电压变化过大，不方便操作。
四、解答题（解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的，答案中必须明确写出数值和单位，共41分）
18. 如图所示，质量为的一只长方体形铁箱在水平拉力F作用下沿水平面向右匀加速运动，铁箱与水平面间的动摩擦因数为。这时铁箱内一个质量为的木块恰好能静止在后壁上（木块和铁箱不粘连），木块与铁箱内壁间的动摩擦因数处处相等，且为。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取。求：
（1）木块对铁箱压力的大小和方向；
（2）木块和铁箱一起加速的加速度大小和水平拉力F的大小。
【答案】（1）16N，水平向左；（2），
【解析】
【详解】（1）对木块，在竖直方向由平衡条件得
则
由牛顿第三定律得，木块对铁箱的压力大小为
故木块对铁箱的压力大小为16N，方向水平向左。
（2）对木块，在水平方向由牛顿第二定律
得
对铁箱和木块整体有
得水平拉力
19. 如图1所示为遥控爬墙小车，小车通过排出车身内部空气，和外界大气形成压差，使车吸附在墙壁等平面上。如图2所示，某次遥控小车从静止出发沿着同一竖直面上的A、B、C运动到天花板上的D点，运动到D点时速度为3m/s。然后保持速率不变从D点开始绕O点做匀速圆周运动。AB沿竖直方向，BC与竖直方向夹角θ为37°，CD沿水平方向，三段长度均为1m。小车质量为0.5kg，车身内外由大气压形成垂直墙面的压力差恒为25N。运动过程中小车受到墙壁的阻力f大小与车和墙壁间的弹力FN之间关系为f=0.6FN，方向总与速度方向相反。小车可视为质点，忽略空气阻力，不计转折处的能量损失，重力加速度为g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。
（1）求小车在AB段向上运动时，小车所受阻力大小；
（2）遥控小车到水平天花板上做匀速圆周运动时，小车牵引力为15N，求此时小车的转动半径；
（3）求小车从A经过B、C到D三段直线运动过程中，小车牵引力所做的总功。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）对小车在AB、BC、CD各段运动过程进行受力分析
由运动过程中小车受到墙壁的阻力f大小与车和墙壁间的弹力FN之间关系为f=0.6FN
则小车在AB段向上运动时，小车所受阻力大小
解得
（2）遥控小车到水平天花板上运动时
小车与天花板的阻力
小车所受阻力与牵引力的合力提供圆周运动的向心力
解得
（3）小车沿BC运动过程中
小车与BC墙面的阻力
联立可得
小车从A点开始运动第一次到达D点的过程中，根据动能定理
解得
20. 如图所示为一种质谱仪的工作原理示意图。静电分析器通道中心线半径为，通道内电场沿半径方向，在通道中心线处的电场强度大小为。由离子源发出的一个质量为、带电荷量为的正离子（初速度为零，重力不计），经加速电场加速后进入静电分析器，沿中心线做匀速圆周运动，而后由点垂直进入长方形的收集区域，最终经过点进入收集器。已知。
（1）求加速电场的加速电压；
（2）如果收集区域分布着与纸面方向垂直的匀强磁场，离子经过磁场与边界垂直进入收集器，求磁场的磁感应强度大小；
（3）如果收集区域分布着与纸面方向平行的匀强电场，离子经过电场与边界垂直进入收集器，其速度大小与刚进入收集区域时速度大小相等，求匀强电场的场强大小与方向。
【答案】（1）；（2）；（3），方向斜向左下方与边界成
【解析】
【详解】（1）离子在加速电场中加速过程中，由动能定理可得
离子在静电分析器中做匀速圆周运动，根据牛顿第二定得
联立解得
（2）离子在磁分析器中做匀速圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力得
又
解得
（3）根据题意设水平向右方向为正，匀强电场场强为，与水平方向夹角为，如图所示
水平方向的分运动做匀减速直线运动
竖直方向的分运动做匀加速直线运动
联立解得
得
由（1）中式子联立解得
场强大小为
方向斜向左下方与边界成。
21. 某同学在学习了磁场对电流的作用后产生想法，设计了一个简易的“电磁秤”。如图1所示，两平行金属导轨CD、EF间距为，与电动势为内阻不计的电源、电流表（量程）、开关S、滑动变阻器（阻值范围为）相连，质量为、电阻为的金属棒MN垂直于导轨放置构成闭合回路，回路平面与水平面成角，垂直接在金属棒中点的轻绳与导轨平面平行，跨过定滑轮后另一端接有秤盘，空间施加垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度为，在秤盘中放入待测物体，闭合开关S，调节滑动变阻器，当金属棒平衡时，通过读取电流表的读数就可以知道待测物体的质量。已知秤盘中不放物体且金属棒静止时电流表读数为。其余电阻、摩擦以及轻绳质量均不计，重力加速度取。
（1）求秤盘的质量；
（2）求此“电磁秤”的称量物体的最大质量及此时滑动电阻器接入电路的阻值；
（3）求为了便于得出秤盘上物体质量的大小，请写出与的表达式并在图2中作出其与电流表读数关系的图像。
【答案】（1）0.03kg；（2）0.145kg，；（3）见解析
【解析】
【详解】（1）秤盘中不放物体时，使金属棒静止时电流表读数为，对金属棒根据平衡条件可得
解得
（2）当电路中的电流最大时，此电子称称得的质量最大，电路中的最大电流为电流表的量程，即
解得
对金属棒以及重物、称盘根据平衡条件可得
解得
（3）电流表示数与所测物体的质量的关系式为
代入数据解得
图像如下图所示
