河南省普通高中2023-2024学年高三上学期9月学情调研考试
物理
注意事项：
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 我国科学家通过研究“嫦娥五号”带回的月球样品，发现其中含有丰富的false。false可通过核反应false释放能量false。已知false的质量为false，false的质量为false，false的质量为false，false的质量为false，1u相当于false的能量。下列说法正确的是（ ）
A. X为false，false
B. X为false，false
C. X为false，false
D. X为false，false
2. 舞蹈演员在排练现场通过蹲起模拟从左向右传播波（视为简谐波），某时刻的波形如图所示。相邻演员间隔false，16个间隔构成一个完整的波形，演员从蹲下的最低位置到站直经历的时间为8个音乐节拍，每个节拍时长固定。下列说法正确的是（ ）
A. 演员模拟“波”波长为4m
B. 演员模拟的“波”周期为8个音乐节拍
C. 该时刻第5个演员正在下蹲，第13个演员正在起立
D. 该时刻后，第9个演员的蹲起方向与第33个始终相反
3. 将一个不带电的金属球壳放置在平行板电容器之间，球心到两极板的距离相等，电容器上极板带正电，下极板接地，极板与球壳间的电场分布如图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 金属球壳的顶部感应出负电荷，底部感应出正电荷
B. 电子在a点的加速度比在b点的小
C. 电子在a点的电势能比在b点的大
D. 一质子从b点移至a点，电场力做正功
4. 野炊时，三根对称分布的轻质细杆构成烹煮支架静置于水平地面上，如图甲所示。炊具与食物的总质量为m，各杆与竖直方向的夹角均为false。出于安全考虑，盛取食物时用光滑铁钩缓慢拉动吊绳使炊具偏离火堆，如图乙所示。重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A. 烹煮食物时，各杆对地面的压力大小均为false
B. 烹煮食物时，各杆受到地面的摩擦力大小均为false
C. 拉动吊绳过程中，吊绳上的张力不断增大
D. 拉动吊绳过程中，铁钩对吊绳的作用力方向不变
5. 地球同步卫星发射过程至少需经过两次变轨。如图所示，先把卫星发射到圆形近地轨道1，然后让卫星在A点沿切线方向加速进入椭圆形转移轨道2，最后在椭圆轨道2的远地点B使卫星进入地球同步轨道3。当卫星分别在1、2、3轨道上稳定运行时，下列说法正确的是（ ）
A. 卫星在轨道2上的周期比地球自转周期小
B. 卫星在轨道2上运行时，A点的机械能小于B点的机械能
C. 卫星在轨道2上由A到B的过程中速度始终小于轨道3上的速度
D. 卫星在轨道2上由A到B的过程中加速度始终大于轨道1上的加速度
6. 某同学利用自制发电机给小风扇供电，使小风扇正常工作，其设计的电路简化模型如图甲所示。发电机产生正弦式交流电，其电动势如图乙所示。已知理想变压器原副线圈匝数比为false，小风扇内阻为false，正常工作电流为1A。忽略导线与发电机线圈的电阻，电压表为理想交流电压表。下列说法正确的是（ ）
A. 发电机的瞬时电动势为false
B. false时，电压表示数为0
C. 正常工作时小风扇的输出功率为28W
D. 小风扇的转速一定与发电机的转速相同
7. 一风力发电机出现故障，检修人员乘坐图甲所示升降机到顶端检修平台进行检修，升降机上升过程的速度时间关系如图乙所示，加速和减速运动时加速度大小均为a，匀速运动时速度为false。已知升降机和检修人员的总质量为m，升降机启动平台到检修平台的竖直高度为h，上升过程中升降机所受阻力恒为总重力的k倍，重力加速度为g。在此过程中下列说法正确的是（ ）
A. 升降机总的运行时间为false
B. 牵引力对升降机的冲量大小为false
C. 牵引力做功为false
D. 匀减速初始时刻牵引力的功率为false
二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8. 某公园的水池底部有一排等间距的光源（视为点光源），如图所示，每个光源可以依次发出红、黄、蓝三种颜色的光。水池底部水平，水深为h，红、黄、蓝三种颜色的光在水中的折射率分别为false、false、false，下列说法正确的是（ ）
A. 蓝光在水中的传播速度最大
B. 红光在水中的波长最长
C. 单个光源发出的黄光照亮的水面面积为false
D. 相邻光源的距离只要大于false就可以使所有的光色在水面不交叠
9. 某学生小组在探究电磁感应现象时，进行了如下实验。如图所示，回路处于垂直纸面向里的匀强磁场中，CD、EF为两根相互平行、水平放置的光滑金属导轨，导轨材质均匀，单位长度阻值恒定，轨道上有一根与导轨垂直且接触良好的金属杆（电阻不计），CE、DF分别与微电流传感器1和2接通。一学生以速度v将金属杆从M点水平匀速拉至N点的过程中，用false、false分别表示微电流传感器1、2测得的电流大小，F表示导体棒所受安培力大小，P表示作用于导体棒上的拉力的功率。它们随时间t变化的图像正确的是（ ）
A. B.
C. D.
10. 已知无限长通电直导线周围某点的磁感应强度大小false，其中r为该点到直导线的垂直距离，I为直导线中的电流，k为常量。如图所示，三维直角坐标系Oxyz的三个轴上分别放有电流大小为I、方向未知的无限长通电直导线，三条导线互相绝缘，则坐标为false的P点的磁感应强度大小可能为（ ）
A. false B. false C. false D. false
11. 如图所示，物块A和其上的物块B一起以初速度false沿固定斜面向上运动，经过一段时间后返回出发点。运动过程中物块B与物块A未发生相对滑动，斜面倾角为false。下列说法正确的是（ ）
A. 向上运动时，B对A的摩擦力方向沿斜面向上
B. 向上运动的时间大于向下运动的时间
C. 向上、向下运动时，AB间的摩擦力大小相等
D. A与斜面间的动摩擦因数大于AB间的动摩擦因数
三、实验题：本题共2小题，共15分。
12. 某同学做“利用单摆验证机械能守恒定律”的实验，如图甲所示，将单摆悬挂在铁架台上的O点，悬点下方放置一组光电门，当摆球摆至最低点时，球心恰能经过光电门，重力加速度为g。
（1）摆球的直径d通过游标卡尺测出，由图乙可知false______cm；
（2）测出摆线的长度为l，拉紧摆线，当其与竖直方向夹角为false时，静止释放，光电门测得挡光时间为false，只需要验证______，则表明机械能守恒（用l、d、g、false表示）。
（3）（多选）在实验过程中该同学拿铅笔挡在悬点正下方约false处，则下列说法正确是（ ）
A．小球向左的最大摆角仍为false
B．小球向左经过最低点时，其角速度将突然变大
C．小球向左经过最低点时，其速度将突然变大
D．小球向左经过最低点时，摆线的拉力将突然变大
13. 某兴趣小组测量一电源的电动势（约3V）和内阻，该小组在实验室找到的器材有：电压表（量程0~1V，内阻false）、电阻箱（量程false）、定值电阻false和false、开关和若干导线。具体操作为：设计如图甲所示的电路图，连接电路，闭合开关，调节电阻箱，记录多组电阻箱的阻值R和电压表的读数U。完成下列问题。
（1）电路图中与电压表串联的电阻应是______（填“false”或“false”）；
（2）根据实验电路图，用笔画线代替导线，完善图乙的实物电路图______；
（3）实验得到的数据如下表所示：
组别
1
2
3
4
5
6
7
false
false
false
false
false
false
false
false
false
false
false
false
false
false
false
false
false
false
false
false
false
false
false
false
false
false
false
false
false
false
false
false
在图丙所示的坐标纸上，以false为纵坐标，false为横坐标的坐标系已标注出了与测量对应的坐标点，请你画出拟合的图像______；
（4）根据图丙，电源的电动势false______V，电源的内阻false______false；（结果均保留2位小数）
（5）某同学发现图丙右上方的点较为稀疏，打算在横坐标为false之间再加测一组数据，应将电阻箱阻值调为______false再次测量（填“false”、“false”、“false”或“false”）。
四、计算题：本题共3小题，共37分。解答时写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
14. 某同学喝一盒牛奶但未喝完，想测量剩余牛奶体积。他发现插在牛奶盒里的透明竖直吸管内残留了一小段长度为l的牛奶柱，于是用蜡将接口密封，吸管下端在液面上方，如图所示。他先在室内测得牛奶盒接口处到牛奶柱下端的距离为false，再将牛奶盒拿到室外一段时间后，测得接口处到牛奶柱下端的距离变为false。已知室内的热力学温度为false，室外的热力学温度为false，大气压恒为false，吸管横截面积为S，牛奶盒容积为false，牛奶密度为false，重力加速度为g，忽略吸管壁的厚度和牛奶柱的蒸发，整个过程牛奶盒未形变，牛奶未溢出，牛奶盒及吸管内的封闭气体视为理想气体。
（1）求剩余牛奶的体积；
（2）若气体的内能与热力学温度成正比，比例系数为k，求该过程封闭气体吸收的热量。
15. 如图所示，AC为3m长的水平桌面，其中AB段粗糙，BC段光滑且长为2m。质量false长度为1m的匀质长方体物块，静置于桌面上的AB部分，另有一个质量false的小球，静置于桌面上靠近C的位置。现有一水平向左的恒力F作用于物块上，当物块完全经过B点时立即撤去恒力F，随后物块与小球发生弹性正碰，碰撞后小球从D点进入光滑的false圆弧形轨道，再从H点进入光滑半圆形凹槽，凹槽右侧有一固定挡板，挡板左侧的水平地面光滑。已知小球在D处对轨道的压力为小球重力的3倍，物块与桌面AB部分的动摩擦因数false，圆弧形轨道的半径false，半圆形凹槽的半径false，CD间距和EH间距均略大于小球直径，小球直径远小于false，重力加速度false。
（1）求小球在D点的速度；
（2）求恒力F的大小；
（3）若使小球不从凹槽左侧冲出去，求半圆形凹槽的质量M需满足的条件。
16. 如图所示，在直角坐标系xOy中，false的区域I里有沿y轴正向的匀强电场，false的区域II里有垂直坐标平面向里的匀强磁场，false的区域III里有沿y轴负向的匀强电场。在false处有一沿y轴方向放置的光屏MN，第二象限内一电子枪每隔false发射一个质量为m、电荷量为e的电子，电子枪出口A的坐标为false。发射电子的初速度相同且沿x轴正方向，恰能从坐标原点O首次进入磁场，最终打到光屏上的P点（图中未画出）。已知区域I和III的电场强度大小分别为E和2E，区域II的磁感应强度大小为false，不计电子重力及电子间的相互作用。
（1）求电子初速度false；
（2）求P点的位置及电子从A点到P点的运动时间；
（3）关闭电子枪，电子全被光屏吸收后，撤去光屏，将一体积可以忽略电子探测器（电子遇到探测器即被吸收）置于坐标原点O，之后再打开电子枪。当探测器第一次探测到电子时，探测器便开始沿x轴向右匀速运动，若探测器能探测到所有电子，求探测器的速度。
河南省普通高中2023-2024学年高三上学期9月学情调研考试
物理 答案解析
注意事项：
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 我国科学家通过研究“嫦娥五号”带回的月球样品，发现其中含有丰富的false。false可通过核反应false释放能量false。已知false的质量为false，false的质量为false，false的质量为false，false的质量为false，1u相当于false的能量。下列说法正确的是（ ）
A. X为false，false
B. X为false，false
C. X为false，false
D. X为false，false
【答案】D
【解析】
【详解】根据核反应方程质量数和核电荷数守恒得：X的质量数为
4+2-3=3
核电荷数为
2+2-2=2
所以Xfalse，反应前质量为
false
反应后质量为
false
反应过程质量亏损为
false
则
false
故选D。
2. 舞蹈演员在排练现场通过蹲起模拟从左向右传播的波（视为简谐波），某时刻的波形如图所示。相邻演员间隔false，16个间隔构成一个完整的波形，演员从蹲下的最低位置到站直经历的时间为8个音乐节拍，每个节拍时长固定。下列说法正确的是（ ）
A. 演员模拟的“波”波长为4m
B. 演员模拟的“波”周期为8个音乐节拍
C. 该时刻第5个演员正在下蹲，第13个演员正在起立
D. 该时刻后，第9个演员的蹲起方向与第33个始终相反
【答案】D
【解析】
【详解】A．相邻演员间隔false，16个间隔构成一个完整的波形，演员模拟的“波”波长为8m，故A错误；
B．演员从蹲下的最低位置到站直经历的时间为8个音乐节拍，演员模拟的“波”周期为16个音乐节拍，故B错误；
C．波从左向右传播，该时刻第5个演员正在起立，第13个演员正在下蹲，故C错误；
D．第9个演员与第33个演员相差false个波长，该时刻后，第9个演员的蹲起方向与第33个始终相反，故D正确。
故选D
3. 将一个不带电的金属球壳放置在平行板电容器之间，球心到两极板的距离相等，电容器上极板带正电，下极板接地，极板与球壳间的电场分布如图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 金属球壳的顶部感应出负电荷，底部感应出正电荷
B. 电子在a点的加速度比在b点的小
C. 电子在a点的电势能比在b点的大
D. 一质子从b点移至a点，电场力做正功
【答案】A
【解析】
【详解】A．根据静电感应原理，金属球壳顶部感应出负电荷，底部感应出正电荷，故A正确；
B．a点的电场线比b点的密集，则a点的场强比b点的大，电子在a点受到电场力比b点的大，电子在a点的加速度比在b点的大，故B错误；
C．沿着电场线方向电势降低，a点的电势比b点的高，电子在a点的电势能比在b点的小，故C错误；
D．a点的电势比b点的高，一质子从b点移至a点，电场力做负功，故D错误。
故选A。
4. 野炊时，三根对称分布的轻质细杆构成烹煮支架静置于水平地面上，如图甲所示。炊具与食物的总质量为m，各杆与竖直方向的夹角均为false。出于安全考虑，盛取食物时用光滑铁钩缓慢拉动吊绳使炊具偏离火堆，如图乙所示。重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A. 烹煮食物时，各杆对地面的压力大小均为false
B. 烹煮食物时，各杆受到地面的摩擦力大小均为false
C. 拉动吊绳过程中，吊绳上的张力不断增大
D. 拉动吊绳过程中，铁钩对吊绳的作用力方向不变
【答案】AB
【解析】
【详解】A．根据共点力平衡有
false
可得烹煮食物时，各杆对地面的压力大小均为
false
故A正确；
B．烹煮食物时，各杆受到地面的摩擦力大小均为
false
故B正确；
C．拉动吊绳过程中，炊具与食物受力平衡，故绳子的拉力等于炊具与食物的重力，故大小不变，故C错误；
D．拉动吊绳过程中，节点受到竖直向下的绳子拉力、斜向上的的绳子拉力，以及铁钩对吊绳的作用力，在拉动吊绳过程中，斜向上的的绳子拉力的方向改变，根据共点力平衡可知铁钩对吊绳的作用力方向改变，故D错误。
故选AB。
5. 地球同步卫星发射过程至少需经过两次变轨。如图所示，先把卫星发射到圆形近地轨道1，然后让卫星在A点沿切线方向加速进入椭圆形转移轨道2，最后在椭圆轨道2的远地点B使卫星进入地球同步轨道3。当卫星分别在1、2、3轨道上稳定运行时，下列说法正确的是（ ）
A. 卫星在轨道2上的周期比地球自转周期小
B. 卫星在轨道2上运行时，A点的机械能小于B点的机械能
C. 卫星在轨道2上由A到B的过程中速度始终小于轨道3上的速度
D. 卫星在轨道2上由A到B的过程中加速度始终大于轨道1上的加速度
【答案】A
【解析】
【详解】A．由于卫星在轨道2上的半长轴小于在轨道3上的半径，根据开普勒第三定律可知卫星在轨道2上的周期比在轨道3上的周期小，则卫星在轨道2上的周期比地球自转周期小，故A正确；
B．卫星在轨道2上运行时，只受万有引力作用，机械能守恒，则A点的机械能等于B点的机械能，故B错误；
C．根据万有引力提供向心力可得
false
可得
false
可知卫星在轨道1上的速度大于在轨道3上的速度，而卫星从轨道1变轨到轨道2需要在A点点火加速，则卫星在轨道2上A点速度大于在轨道1上的速度，即卫星在轨道2上A点速度大于在轨道3上的速度，故C错误；
D．根据牛顿第二定律可得
false
可得
false
可知卫星在轨道2上由A到B的过程中，除了A点，其他位置的加速度始终小于轨道1上的加速度，故D错误。
故选A。
6. 某同学利用自制发电机给小风扇供电，使小风扇正常工作，其设计的电路简化模型如图甲所示。发电机产生正弦式交流电，其电动势如图乙所示。已知理想变压器原副线圈匝数比为false，小风扇内阻为false，正常工作电流为1A。忽略导线与发电机线圈的电阻，电压表为理想交流电压表。下列说法正确的是（ ）
A. 发电机的瞬时电动势为false
B. false时，电压表示数为0
C. 正常工作时小风扇的输出功率为28W
D. 小风扇的转速一定与发电机的转速相同
【答案】C
【解析】
【详解】A．发电机的瞬时电动势为
false
故A错误；
B．false时，电压表示数为电动势的有效值，为
false
故B错误；
C．根据变压器原副线圈电压与线圈匝数的关系
false
可得副线圈电压为
false
正常工作时小风扇的输出功率为
false
故C正确；
D．小风扇的转速与小风扇的功率有关，故小风扇的转速与发电机的转速不一定相同，故D错误。
故选C。
7. 一风力发电机出现故障，检修人员乘坐图甲所示升降机到顶端检修平台进行检修，升降机上升过程的速度时间关系如图乙所示，加速和减速运动时加速度大小均为a，匀速运动时速度为false。已知升降机和检修人员的总质量为m，升降机启动平台到检修平台的竖直高度为h，上升过程中升降机所受阻力恒为总重力的k倍，重力加速度为g。在此过程中下列说法正确的是（ ）
A. 升降机总的运行时间为false
B. 牵引力对升降机的冲量大小为false
C. 牵引力做功为false
D. 匀减速初始时刻牵引力的功率为false
【答案】B
【解析】
【详解】A．根据动力学公式有
false
false
升降机总的运行时间为
false
故A错误；
B．根据动量定理有
false
解得牵引力对升降机的冲量大小为
false
故B正确；
C．根据动能定理有
false
解得牵引力做功为
false
故C错误；
D．匀减速初始时刻
false
匀减速初始时刻牵引力的功率为
false
故D错误。
故选B。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8. 某公园的水池底部有一排等间距的光源（视为点光源），如图所示，每个光源可以依次发出红、黄、蓝三种颜色的光。水池底部水平，水深为h，红、黄、蓝三种颜色的光在水中的折射率分别为false、false、false，下列说法正确的是（ ）
A. 蓝光在水中传播速度最大
B. 红光在水中波长最长
C. 单个光源发出的黄光照亮的水面面积为false
D. 相邻光源的距离只要大于false就可以使所有的光色在水面不交叠
【答案】BC
【解析】
【详解】A．根据
false
红光的折射率最小，故红光在水中的传播速度最大，故A错误；
B．根据
false
红光的频率最小，故红光在水中的波长最长，故B正确；
C．黄光的临界角为
false
单个光源发出的黄光照亮的水面面积为
false
故C正确；
D．红光的临界角最大，故单个光源发出的红光照亮的水面面积最大，故相邻光源的距离只要大于
false
就可以使所有的光色在水面不交叠，故D错误。
故选BC。
9. 某学生小组在探究电磁感应现象时，进行了如下实验。如图所示，回路处于垂直纸面向里的匀强磁场中，CD、EF为两根相互平行、水平放置的光滑金属导轨，导轨材质均匀，单位长度阻值恒定，轨道上有一根与导轨垂直且接触良好的金属杆（电阻不计），CE、DF分别与微电流传感器1和2接通。一学生以速度v将金属杆从M点水平匀速拉至N点的过程中，用false、false分别表示微电流传感器1、2测得的电流大小，F表示导体棒所受安培力大小，P表示作用于导体棒上的拉力的功率。它们随时间t变化的图像正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】AC
【解析】
【详解】A．设导轨单位长度阻值r，M点左侧导轨电阻为R0，微电流传感器1电流大小
false
B、L、v、R0、r均为定值，可知false随时间越来越小，且false随时间变化率越来越小，故A正确；
B．M点右侧导轨电阻为R，微电流传感器2电流大小
false
B、L、v、R、r均为定值，可知false随时间越来越大，且false随时间变化率越来越大，故B错误；
C．电路中总电阻先增大后减小，可知电路中总电流先减小后增大，导体棒所受安培力先减小后增大，故C正确；
D．导体棒所受安培力先减小后增大，则作用于导体棒上的拉力先减小后增大，根据
P=Fv
P表示作用于导体棒上的拉力的功率先减小后增大，故D错误。
故选AC。
10. 已知无限长通电直导线周围某点的磁感应强度大小false，其中r为该点到直导线的垂直距离，I为直导线中的电流，k为常量。如图所示，三维直角坐标系Oxyz的三个轴上分别放有电流大小为I、方向未知的无限长通电直导线，三条导线互相绝缘，则坐标为false的P点的磁感应强度大小可能为（ ）
A. false B. false C. false D. false
【答案】BD
【解析】
【详解】AB．x轴上、y轴上直导线在P点产生的磁场的磁感应强度大小为
false
z轴上直导线在P点产生的磁场的磁感应强度大小为
false
当x轴上、y轴上直导线在P点产生磁场的磁感应强度的方向相同时，这两根导线产生的磁场的合磁感应强度为
false
此时三根导线产生的磁场的合磁感应强度大小为
false
故A错误，B正确；
CD．当x轴上、y轴上直导线在P点产生磁场的磁感应强度的方向相反时，这两根导线产生的磁场的合磁感应强度为0，此时三根导线产生的磁场的合磁感应强度大小为
false
故C错误，D正确。
故选BD。
11. 如图所示，物块A和其上的物块B一起以初速度false沿固定斜面向上运动，经过一段时间后返回出发点。运动过程中物块B与物块A未发生相对滑动，斜面倾角为false。下列说法正确的是（ ）
A. 向上运动时，B对A的摩擦力方向沿斜面向上
B. 向上运动的时间大于向下运动的时间
C. 向上、向下运动时，AB间的摩擦力大小相等
D. A与斜面间的动摩擦因数大于AB间的动摩擦因数
【答案】AC
【解析】
【详解】A．设A与斜面间的动摩擦因数false，对整体，加速度大小
false
方向向下，对B，加速度大小也为
false
方向向下，所以A对B的摩擦力方向沿斜面向下，根据牛顿第三定律，B对A的摩擦力方向沿斜面向上，故A正确；
B．对整体，向上运动时，加速度大小
false
向下运动时，加速度大小
false
向上、向下位移大小相同，对于向上运动采取逆向思维，根据
false
可知向上运动的时间小于向下运动的时间，故B错误；
C．向上运动时，对B，加速度大小为
false
则摩擦力大小
false
向下运动时，对B，加速度大小为
false
则摩擦力大小
false
故C正确；
D．若A与斜面间的动摩擦因数大于AB间的动摩擦因数，AB会相对滑动，故D错误。
故选AC。
三、实验题：本题共2小题，共15分。
12. 某同学做“利用单摆验证机械能守恒定律”的实验，如图甲所示，将单摆悬挂在铁架台上的O点，悬点下方放置一组光电门，当摆球摆至最低点时，球心恰能经过光电门，重力加速度为g。
（1）摆球的直径d通过游标卡尺测出，由图乙可知false______cm；
（2）测出摆线的长度为l，拉紧摆线，当其与竖直方向夹角为false时，静止释放，光电门测得挡光时间为false，只需要验证______，则表明机械能守恒（用l、d、g、false表示）。
（3）（多选）在实验过程中该同学拿铅笔挡在悬点正下方约false处，则下列说法正确的是（ ）
A．小球向左的最大摆角仍为false
B．小球向左经过最低点时，其角速度将突然变大
C．小球向左经过最低点时，其速度将突然变大
D．小球向左经过最低点时，摆线的拉力将突然变大
【答案】 ①. 1.170 ②. false ③. BD##DB
【解析】
【详解】（1）[1]摆球的直径
false
（2）[2]小球通过最低点时的速度
false
设小球的质量为m，下落的高度
false
重力势能的减少量等于动能的增加量，有
false
即
false
false
（3）[3] A．根据机械能守恒，小球向左能到达初始位置等高处，根据几何关系，小球的最大摆角不是false，故A错误；
B．小球向左经过最低点时，根据
false
r变小，其角速度将突然变大，故B正确；
C．根据机械能守恒，小球向左经过最低点时，其速度将不变，故C错误；
D．小球向左经过最低点时，根据
false
向心力突然变大，根据
false
摆线的拉力
false
将突然变大，故D正确。
故选BD。
13. 某兴趣小组测量一电源的电动势（约3V）和内阻，该小组在实验室找到的器材有：电压表（量程0~1V，内阻false）、电阻箱（量程false）、定值电阻false和false、开关和若干导线。具体操作为：设计如图甲所示的电路图，连接电路，闭合开关，调节电阻箱，记录多组电阻箱的阻值R和电压表的读数U。完成下列问题。
（1）电路图中与电压表串联的电阻应是______（填“false”或“false”）；
（2）根据实验电路图，用笔画线代替导线，完善图乙的实物电路图______；
（3）实验得到的数据如下表所示：
组别
1
2
3
4
5
6
7
false
false
false
false
false
false
false
false
false
false
false
false
false
false
false
false
false
false
false
false
false
false
false
false
false
false
false
false
false
false
false
false
在图丙所示的坐标纸上，以false为纵坐标，false为横坐标的坐标系已标注出了与测量对应的坐标点，请你画出拟合的图像______；
（4）根据图丙，电源的电动势false______V，电源的内阻false______false；（结果均保留2位小数）
（5）某同学发现图丙右上方的点较为稀疏，打算在横坐标为false之间再加测一组数据，应将电阻箱阻值调为______false再次测量（填“false”、“false”、“false”或“false”）。
【答案】 ①. false ②. ③. ④. 2.73 ⑤. 5.00 ⑥. 3.0
【解析】
【详解】（1）[1]根据电压表改装原理
false
要将量程为false的电压表改装成false的电压表，需串联的阻值为
false
故电路图中与电压表串联的电阻应是false。
（2）[2]电路图如图所示。
（3）[3]false如图所示。
（4）[4]根据闭合电路的欧姆定律
false
整理得
false
截距为
false
电源的电动势为
false
[5]斜率为
false
电源的内阻为
false
（5）[6]横坐标为
false
可得电阻为
false
应将电阻箱阻值调为false再次测量。
四、计算题：本题共3小题，共37分。解答时写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
14. 某同学喝一盒牛奶但未喝完，想测量剩余牛奶的体积。他发现插在牛奶盒里的透明竖直吸管内残留了一小段长度为l的牛奶柱，于是用蜡将接口密封，吸管下端在液面上方，如图所示。他先在室内测得牛奶盒接口处到牛奶柱下端的距离为false，再将牛奶盒拿到室外一段时间后，测得接口处到牛奶柱下端的距离变为false。已知室内的热力学温度为false，室外的热力学温度为false，大气压恒为false，吸管横截面积为S，牛奶盒容积为false，牛奶密度为false，重力加速度为g，忽略吸管壁的厚度和牛奶柱的蒸发，整个过程牛奶盒未形变，牛奶未溢出，牛奶盒及吸管内的封闭气体视为理想气体。
（1）求剩余牛奶的体积；
（2）若气体的内能与热力学温度成正比，比例系数为k，求该过程封闭气体吸收的热量。
【答案】（1）false；（2）false
【解析】
【详解】（1）设室内牛奶盒内空气体积V，将牛奶盒拿到室外为等压变化，根据
false
得
false
剩余牛奶的体积
false
（2）室内内能
false
室外内能
false
内能变化量
false
该过程外界对气体做功
false
根据
false
该过程封闭气体吸收的热量
false
15. 如图所示，AC为3m长的水平桌面，其中AB段粗糙，BC段光滑且长为2m。质量false长度为1m的匀质长方体物块，静置于桌面上的AB部分，另有一个质量false的小球，静置于桌面上靠近C的位置。现有一水平向左的恒力F作用于物块上，当物块完全经过B点时立即撤去恒力F，随后物块与小球发生弹性正碰，碰撞后小球从D点进入光滑的false圆弧形轨道，再从H点进入光滑半圆形凹槽，凹槽右侧有一固定挡板，挡板左侧的水平地面光滑。已知小球在D处对轨道的压力为小球重力的3倍，物块与桌面AB部分的动摩擦因数false，圆弧形轨道的半径false，半圆形凹槽的半径false，CD间距和EH间距均略大于小球直径，小球直径远小于false，重力加速度false。
（1）求小球在D点的速度；
（2）求恒力F的大小；
（3）若使小球不从凹槽左侧冲出去，求半圆形凹槽的质量M需满足的条件。
【答案】（1）false，方向向左；（2）5N；（3）大于或等于false
【解析】
【详解】（1）小球在D处对轨道的压力为小球重力的3倍，此时小球的向心力
false
又
false
得小球在D点的速度
false
方向向左；
（2）根据动量定理
false
根据能量守恒
false
得
false
根据动能定理
false
false
解得恒力
F=5N
（3）对于小球恰好不从凹槽左侧冲出去的情况分析。小球进入半圆形凹槽后，到达最低点速度设为v0，之后沿凹槽向上运动，凹槽离开挡板向左运动。要使小球恰好不能从凹槽，即小球和凹槽共速，设为v，小球运动到凹槽最低点过程中，由能量守恒
false
小球从凹槽最低点到和凹槽共速过程中，水平方向上动量守恒，取水平向左为正，则
m2v0=(m2+M)v
根据能量守恒
false
联立解得
false
即半圆形凹槽的质量M需满足的条件是大于或等于false。
16. 如图所示，在直角坐标系xOy中，false的区域I里有沿y轴正向的匀强电场，false的区域II里有垂直坐标平面向里的匀强磁场，false的区域III里有沿y轴负向的匀强电场。在false处有一沿y轴方向放置的光屏MN，第二象限内一电子枪每隔false发射一个质量为m、电荷量为e的电子，电子枪出口A的坐标为false。发射电子的初速度相同且沿x轴正方向，恰能从坐标原点O首次进入磁场，最终打到光屏上的P点（图中未画出）。已知区域I和III的电场强度大小分别为E和2E，区域II的磁感应强度大小为false，不计电子重力及电子间的相互作用。
（1）求电子初速度false；
（2）求P点的位置及电子从A点到P点的运动时间；
（3）关闭电子枪，电子全被光屏吸收后，撤去光屏，将一体积可以忽略的电子探测器（电子遇到探测器即被吸收）置于坐标原点O，之后再打开电子枪。当探测器第一次探测到电子时，探测器便开始沿x轴向右匀速运动，若探测器能探测到所有电子，求探测器的速度。
【答案】（1）false；（2）false轴上false处，false；（3）false
【解析】
【详解】（1）发射电子的初速度相同且沿x轴正方向，恰能从坐标原点O首次进入磁场，电子做类平抛运动
false
false
根据牛顿第二定律, 电子在区域I中
false
联立解得电子初速度
false
false
（2）电子做类平抛运动时,位移角的正切
false
故速度角的正切
false
得
false
速度方向与false轴正方向夹角
false
故电子进入磁场时的速度
false
根据牛顿第二定律, 电子在区域II中
false
其中
false
解得做圆周运动的半径
false
磁场中做圆周运动的圆心角为false，时间为
false
分析几何关系知电子在原点O正下方false处进入区域III，做类斜抛运动，根据牛顿第二定律, 电子在区域III中
false
竖直方向
false
水平方向左移
false
再次进入磁场时速度不变，半径不变，磁场中做圆周运动的圆心角为false，时间为
false
之后在负false轴处距原点O为false处再次在进入区域I，做类斜抛运动，回到false轴，加速度为false，竖直方向
false
水平方向右移
false
之后重复运动过程，故一个周期时间
false
电子经一个周期沿false轴水平右移了false，故电子从O点开始经false个周期打在光屏上，故P点的位置为false轴上false处，故电子从A点到P点的运动时间
false
（3）当探测器第一次探测到电子时，探测器便开始沿x轴向右匀速运动，若探测器能探测到所有电子，则再次探测到电子时，探测器沿false轴水平右移false，经历的时间
false
故探测器的速度
false
