北京市2023-2024学年高三上学期入学定位考试物理试题
一、本部分共14题，每题3分，共42分．在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。
1． 生活中很多俗语、成语的内容都与物理知识有关，它们反映了人类在生活中对自然界的认知水平。下列俗语或成语中从物理学的角度分析正确的是（ ）
A．“只闻其声，不见其人”说明声波在传播过程中可以发生干涉
B．“随波逐流”说明在波的传播过程中介质中质点沿着波的传播方向而迁移
C．“送人玫瑰，手有余香”说明分子在不停地运动
D．“破镜难圆”说明分子间没有相互作用力
【答案】C
【知识点】机械波及其形成和传播；分子动理论的基本内容；分子间的作用力；波的衍射现象
【解析】【解答】A.“只闻其声，不见其人”是波绕过障碍物传播的现象，说明声波在传播过程中可以发生衍射，A不符合题意；
B.在波的传播过程中，介质中质点并不沿着波的传播方向迁移，只是在对应的平衡位置附近做机械振动，B不符合题意；
C.“送人玫瑰，手有余香”手上留有香味分子，说明分子在不停地运动，C符合题意；
D.破碎的镜子不能再次拼接在一起，是由于拼接时断口处分子间距较大，相邻分子间的距离达不到，分子之间的相互作用力极小甚至为零，这样现象不能说明分子间没有相互作用力，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】“只闻其声，不见其人”是波的衍射现象；波传播过程中的质点不随波迁移；分子在做永不停息的热运动；当分子间距小于时，分子间才有分子力。
2． 如图所示，将一个小玻璃瓶开口向下放入密封的塑料矿泉水瓶中，小玻璃瓶中封闭一段空气。现用手挤压矿泉水瓶，小玻璃瓶缓慢下沉到底部；适当减小挤压矿泉水瓶的程度，使小玻璃瓶缓慢上浮。若小玻璃瓶上浮过程中其内部的空气温度保持不变，忽略气体分子个数变化，则在此过程中小玻璃瓶中的空气（ ）
A．体积不变，内能不变 B．体积减小，内能减小
C．体积增大，对外界做正功 D．对外界做正功，并放出热量
【答案】C
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程；热力学第一定律及其应用
【解析】【解答】小玻璃瓶上浮过程中，玻璃瓶内封闭气体压强减小，小玻璃瓶中气体温度不变，根据玻意耳定律pV=C可知，气体体积变大，对外做功，温度不变，内能不变，根据可知，气体吸收热量，C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C。
【分析】分析气体参量的变化，根据温度、体积的变化分析气体内能和气体做功情况，由热力学第一定律分析吸热与放热问题。
3． 下列说法中正确的是（ ）
A．只要照射到某种金属的光足够强，就能在金属表面发生光电效应
B．卢瑟福通过粒子轰击金箔的实验，证实了原子核内部存在质子
C．目前我国核电事业蓬勃发展，新建核电站的能量来源主要是轻核聚变
D．用单色光照射大量处于基态的氢原子，氢原子发出所有光的频率不可能大于入射频率
【答案】D
【知识点】玻尔理论与氢原子的能级跃迁；光电效应；α粒子的散射；核聚变
【解析】【解答】A.金属能否发生光电效应取决于入射光的频率是否大于金属的极限频率，与光照强度无关，A不符合题意；
B.卢瑟福通过粒子轰击金箔实验，提出了原子的核式结构模型，B不符合题意；
C.目前我国核电事业蓬勃发展，新建核电站的能量来源主要是重核裂变，C不符合题意；
D.用单色光照射大量处于基态的氢原子，氢原子吸收能量向高能级跃迁，然后再从高能级向低能级跃迁，根据能级跃迁规律可知，其中从吸收光子后的最高能级向基态跃迁时发出的光子能量与吸收光子的能量相等，此时氢原子发出光的频率等于入射频率，其他跃迁发出的光子能量小于吸收光子的能量，氢原子发出光的频率小于入射频率，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】金属能否发生光电效应取决于入射光的频率是否大于金属的极限频率；卢瑟福通过粒子轰击金箔实验，提出了原子的核式结构模型；知道重核裂变和轻核聚变的应用；根据能级跃迁的规律分析。
4． 太阳发出的白光射入悬浮于空中的小水珠，经折射和反射后又自水珠射出发生色散现象，地面上的人看到的出射光为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等色光依次排列的彩色光带，这就是彩虹的成因，如图所示。若在彩色光带中选取甲、乙两束不同频率的单色光进行比较，则下列说法中正确的是（ ）
A．甲光在水中的传播速度大于乙光在水中的传播速度
B．若甲光为绿光，则乙光不可能是紫光
C．这两束光照射同一双缝装置发生干涉现象，甲光的条纹间距大于乙光的条纹间距
D．由水射向空气，甲光发生全反射的临界角大于乙光发生全反射的临界角
【答案】B
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射；干涉条纹和光的波长之间的关系
【解析】【解答】A.根据图像可知，入射角相同，甲光折射角小，则根据折射率公式可知，甲光折射
率大，根据可知，甲光在水中的传播速度小于乙光在水中的传播速度，A不符合题意；
B.甲光折射率大，频率高，所以若甲光为绿光，则乙光不可能是紫光，B符合题意；
C.根据可知，甲光折射率大，频率高，波长小，所以这两束光照射同一双缝装置发生干涉现象，根据可知，甲光的条纹间距小于乙光的条纹间距，C不符合题意；
D.根据可知，甲光的折射率大，甲光发生全反射的临界角小于乙光发生全反射的临界角，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】根据折射率公式和分析两种光在水中传播速度的大小关系；光的频率越大，在同一种介质中的折射率越大；由分析两种光照射同一双缝装置产生的条纹间距；由分析两种光在同一介质中发生全反射的临界角。
5． 一列沿x轴传播的简谐横波在时刻的波形如图甲所示，a、b两质点的横坐标分别为和，若质点a的振动图像如图乙所示，则下列说法中正确的是（ ）
A．该波沿x轴正方向传播，波速为
B．质点b经运动的路程为
C．此时刻质点b的速度沿y轴正方向
D．质点a在时加速度为零
【答案】A
【知识点】简谐运动的表达式与图象；横波的图象；波长、波速与频率的关系
【解析】【解答】A.由图乙可知，t=0时刻质点a振动方向沿y正方向，由波形平移法可知，该波沿x轴正方向传播，该波波长，周期T=0.4s，则波速为，A符合题意；
B.根据一个周期质点振动4个振幅的路程，可得质点b经0.4s运动的路程为，B不符合题意；
C.根据波形平移法可知，此时刻质点b的速度沿y轴负方向，C不符合题意；
D.a在t=0时沿y轴正向运动，再经时位于波谷，所以加速度最大，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】由波形平移法分析波的传播方向，由波速公式求解波速；根据一个周期质点振动4个振幅的路程求解质点b经0.4s运动的路程；由波形平移法分析质点b的速度方向；根据简谐运动特点分析a的加速度。
6． 如图甲所示，一闭合金属圆环处在垂直圆环平面的匀强磁场中，若磁感强度B随时间t按如图乙所示的规律变化，设图中磁感强度垂直纸面向里为正方向，环中感应电流沿顺时针方向为正方向，则环中电流随时间变化的图象可能是图（ ）
A． B．
C． D．
【答案】C
【知识点】闭合电路的欧姆定律；楞次定律；法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】由图可知，内，线圈中磁通量的变化率相同，由法拉第电磁感应定律可知，线圈中产生的感应电动势大小恒定，感应电流大小恒定，由楞次定律可知，电路中电流方向为逆时针，即为负方向电流，内电流的方向相同，线圈中磁通量的变化率相同，线圈中产生的感应电动势大小恒定，感应电流大小恒定，由楞次定律可知，电路中的电流为顺时针，内，线圈中磁通量的变化率相同，线圈中产生的感应电动势大小恒定，感应电流大小恒定，由楞次定律可知，电路中的电流方向为逆时针，C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据磁感应强度的变化率，由法拉第电磁感应定律分析对应时间段的感应电动势，得出感应电流的大小，再由楞次定律分析对应时间段的感应电流方向。
7． 一顾客乘扶梯由静止开始上楼，扶梯载着顾客先慢慢加速后保持匀速运行，如图所示。若顾客始终与扶梯保持相对静止，且其所站立的接触面保持水平，对于顾客的受力情况，下列说法中正确的是（ ）
A．在加速阶段，扶梯对顾客的支持力可能等于顾客所受的重力
B．在加速阶段，扶梯与顾客之间一定有摩擦力
C．在匀速阶段，扶梯与顾客之间可能存在摩擦力
D．在匀速阶段，扶梯对顾客的支持力对顾客不做功
【答案】B
【知识点】受力分析的应用；静摩擦力；摩擦力的判断与计算；共点力的平衡
【解析】【解答】AB.在加速阶段，顾客的加速度沿扶梯斜向上，该加速度可分解为竖直向上的加速度分量和水平向右的加速度分量，对顾客进行受力分析，顾客受到重力、竖直向上的支持力，如果不受摩擦力，则没有水平向右的加速度分量，所以顾客一定受到静摩擦力作用，因为摩擦力一定与接触面相切，所以该摩擦力水平向右，因为顾客有竖直方向上的加速度分量，所以支持力大于重力，A不符合题意，B符合题意；
C.在匀速阶段，对顾客进行受力分析，顾客受到重力、竖直向上的支持力，不受与接触面向切的水平方向上的摩擦力，因为顾客做匀速运动，合力为零，如果受摩擦力，合力将不为零，C不符合题意；
D.在匀速阶段，顾客受到竖直向上的支持力作用，顾客沿扶梯向上运动，支持力与位移之间夹角为锐角，由可知，扶梯对顾客的支持力对顾客正功，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】在加速阶段，根据加速度的方向，分析物体可能受到的作用力，及重力和支持力的大小关系；在匀速阶段，根据顾客合力为零的特点分析受力；由支持力与位移的夹角分析支持力做功的正负。
8． 在如图所示电路中，理想变压器原副线圈匝数之比为，在原线圈两端加一电压的正弦交流电，副线圈连接定值电阻和滑动变阻器R，电压表和电流表均为理想交流电表，则在滑动变阻器R滑片向左调节过程中，下列说法中正确的是（ ）
A．电流示数变小 B．滑动变阻器两端的电压变大
C．这个交流电的频率为 D．电压表的示数为且保持不变
【答案】D
【知识点】电路动态分析；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值；变压器的应用
【解析】【解答】A.原线圈输入电压不变，原副线圈匝数比不变，所以副线圈输出电压不变，即电压表示数不变，滑片向左调节过程中，滑动变阻器接入电路的电阻变小，则副线圈回路电流变大，电流表示数变大，A不符合题意；
B.由于副线圈电流变大，由U=IR知，两端电压变大，副线圈输出电压不变，可知滑动变阻器电压变小，B不符合题意；
C.由原线圈两端所加电压的瞬时值表达式可知，，故这个交流电的频率为，C不符合题意；
D.原线圈电压有效值为，电压表显示交流电的有效值，故电压表的示数为，且保持不变，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】利用欧姆定律结合滑动变阻器阻值变化分析电流表示数；利用作差法分析滑动变阻器两端电压；根据电压的瞬时值表达式找出角频率，再由求出这个交流电的频率；交流电表显示有效值，根据理想变压器电压与匝数关系求出电压表示数。
9． 如图所示，a、b、c是点电荷所激发电场的一条电场线上的三个点，电场线的方向由a到c，a、b间的距离等于b、c间的距离。下列说法中正确的是（ ）
A．在a、b、c三点中，a点的电势一定最高
B．在a、b、c三点中，a点的电场强度一定最大
C．将正点电荷q从a点移到b点电场力所做的功一定大于从b点移到c点所做的功
D．正点电荷q位于a点时的电势能可能等于其位于c点的电势能
【答案】A
【知识点】电场强度；电场线；电势能与电场力做功的关系；电势
【解析】【解答】A.根据沿电场线方向电势降低，可知a点的电势一定最高，A符合题意；
B.电场线的疏密表示场强大小，因为只有一条电场线，无法确定电场线的疏密程度，所以无法确定哪点的电场强度无法确定，B不符合题意
C.虽然a、b间的距离等于b、c间的距离，电势由于无法确定ab段和bc段，哪段的平均电场强度大，即无法确定在哪段受到平均电场力大，所以无法确定将正点电荷q从a点移到b点电场力所做的功与从b点移到c点所做的功的大小，C不符合题意；
D.将正电荷从a点移到从c点，电场力做正功，电势能减小，故正电荷在a点的电势能大于c点的电势能，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】根据沿电场线方向电势降低，判断三点电势的高低关系；根据电场线的疏密表示场强大小，判断三点电场强度的大小关系；根据W=Fx分析将正点电荷q从a点移到b和从b点移到c电场力做功的大小关系；根据电场力做功的正负判断正点电荷在a点和c点电势能的大小关系。
10． 为了研究平抛运动的特点，老师做了如下演示实验：实验装置如图所示，将小球A紧靠弹性金属片放在水平台的边缘，弹性金属片夹住小球B。现用小锤打击弹性金属片，使A球水平抛出的同时B球被松开下落。关于该实验，下列说法中正确的是（ ）
A．应保持两球的质量相等
B．应保持装置的高度不变进行多次实验
C．应改变装置的高度分别进行多次实验
D．这个实验的目的是为了说明A球在水平方向做匀速直线运动
【答案】C
【知识点】研究平抛物体的运动
【解析】【解答】D.这个实验的目的是为了验证A球在竖直方向上做自由落体运动，锤打击弹性金属片，使A球水平抛出的同时B球被松开下落，如果两球同时落地，就说明A球竖直方向上的运动与做自由落体运动的B球相同，D不符合题意；
BC.为了实验结论具有普遍性，需改变装置的高度分别进行多次实验，B不符合题意，C符合题意；
A.在不计空气阻力的情况下，平抛运动和自由落体运动的下落时间与小球质量无关，所以该实验对两小球的质量关系没有要求，A不符合题意。
故答案为：C。
【分析】该实验的目的是为了验证平抛运动在竖直方向上的分运动是自由落体运动，要改变装置高度进行多次实验，使实验结果具有普遍性，平抛运动和自由落体运动的下落时间与小球质量无关。
11． 在原有的铁轨线路上对火车进行提速需要综合考虑很多具体的技术问题，其中火车提速后可能会使弯道处的外轨受损。为解决这个问题，你认为以下措施中最可行的是（ ）
A．更换车轮的材质 B．适当增加内外轨的高度差
C．减小铁轨与车轮间的摩擦 D．减小两铁轨间的间距
【答案】B
【知识点】牛顿第二定律；向心力；生活中的圆周运动
【解析】【解答】若使火车转弯时，不会使外轨受到挤压，可使外轨高于内轨，由重力和支持力的合力提供向心力，令弯道的轨道半径为R，弯道所在斜面倾角为，若火车以正常速度行驶，对火车，由牛顿第二定律可得，当提速后，火车速度增大，火车所需向心力增大，为了依然使重力和支持力的合力提供向心力，避免弯道处的外轨受损，可以增大弯道所在斜面倾角为，即适当增加内外轨的高度差，故B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】火车转弯处，为了使火车不挤压外轨，可使外轨高于内轨，由重力和支持力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律推导可以调节重力和支持力合力大小的物理量，分析火车提速后不使弯道处的外轨受损的措施。
12． 如图所示的电路中，电源电动势为，内阻为，白炽灯的灯丝电阻为，电动机M线圈的电阻为。当开关S闭合后，白炽灯的电功率为。若灯丝电阻保持不变，电动机的机械损耗可忽略不计，则下列说法中正确的是（ ）
A．通过电源的电流约为 B．流过电动机M的电流为
C．电动机M输出的机械功率为 D．电源的总功率为
【答案】D
【知识点】电功率和电功；闭合电路的欧姆定律
【解析】【解答】A.白炽灯的电功率为。解得灯泡两端电压U=8V，则电源内阻分压为，通过电源的电流，A不符合题意；
B.流过电动机M的电流为，B不符合题意；
C.电动机消耗的电功率为，电动机的热功率为，由能量守恒定律可得，电动机输出的机械功率为，C不符合题意；
D.电源的总功率为，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根由白炽灯的功率和电阻求出白炽灯两端的电压，再由闭合电路欧姆定律得到内电压，由部分电路欧姆定律求出通过电源的电流；根据电路的结构由串并联电路特点求出通过电动机的电流；电动机输出的机械功率为电动机消耗功率与电动机线圈发热功率的差值；电源总功率等于电动势与总电流的乘积。
13． 如图所示，长木板静止在光滑水平地面上，第1次使一可视为质点的物块以初速度从木板的左端滑上木板，最后恰好没有滑离木板。第2次先将木板从中间锯开，分成左右相同的两块，平滑地拼接在一起（但没有粘连）后仍放在光滑水平地面上，物块仍以同样的初速度从左端滑上木板。若物块与木板上表面的动摩擦因数处处相等，则下列判断中正确的是（ ）
A．第2次最终物块将滑离木板
B．第2次物块与木板相互作用的过程中损失的动能比第1次的少
C．第2次物块与木板相互作用过程中系统损失的机械能比第1次的多
D．第2次物块与木板相互作用的总时间比第1次的长
【答案】B
【知识点】动量守恒定律；能量守恒定律；动量与能量的综合应用一板块模型
【解析】【解答】A.设物块质量为m，长木板质量为M，长度为L，因为水平面光滑，所以系统动量守恒，由动量守恒定律可得，，物块第二次滑上木板，假设物块最后没有滑离右侧木板，由动量守恒定律可得，因为，可得。当物块运动到锯开位置时，第1次与第2次过程中，物块与木板的运动情景完全相同，设物块滑到木板中央时的速度为，此时木板的速度为，对物块从木板中央滑到右端的过程，由能量守恒定律可得，第一次，第二次，由于，可得，所以物块最后没有滑离右侧木板假设是正确的，A不符合题意；
B.因为，所以第2次物块与木板相互作用过程中，物块剩余的动能大，损失的动能少，B符合题意。
C.根据能量守恒定律可知，系统减小的机械能转化为摩擦生热，根据可知，第2次物块相对木板运动的位移小，相互作用过程中系统损失的机械能比第1次的少，C不符合题意；
D.物块滑上木板后，第1次与第2次过程中，物块受到滑动摩擦力不变，一直为，故两次运动中，物块均做匀减速直线运动，且加速度相等，由A选项的分析可知，最后的共速速度，由可知第2次物块与木板相互作用的总时间比第1次的短，D不符合题意；
故答案为：B
【分析】由动量守恒定律和能量守恒定律分析第2次最终物块是否滑离木板；对比两次运动过程中物块剩余的动能大小，分析哪一次物块损失动能少；由能量守恒定律分析系统损失的机械能；根据牛顿第二定律和运动学公式分析哪次物块与木板相互作用的时间长。
14． 同一物理现象往往可以用不同的理论方法来解释，比如，在高空相对于地球表面静止释放一物体，忽略空气阻力，物体将不会落在释放点的正下方，这一现象可以用两种方法做出理论解释。
方法一：地球是一个转动的非惯性系，运用牛顿第二定律分析物体的运动时，物体除了受到与惯性系相同的力外，还受到一个“假想的惯性力”，该力的方向与物体上下运动的方向有关，运动方向反向时惯性力的方向也反向，当物体向地心运动时，该力的方向指向东方。
方法二：物体在下落过程中，受到的万有引力是有心力，根据角动量守恒（角动量，m是物体的质量，r为物体到地心的距离，为物体相对于地球的角速度），物体的角速度会发生变化。不考虑空气阻力，下列说法错误的是（ ）
A．由方法一可知，在赤道上空相对于地球表面静止释放一物体，物体将向东偏转
B．由方法二可知，在赤道上空相对于地球表面静止释放一物体，物体角速度越来越大
C．若将一物体在北京竖直向上抛出，从以上两种方法均可知，物体相对于地面将向西偏转
D．若将一物体在南半球的悉尼竖直向上抛出，从以上两种方法均可知，物体相对于地面将向东偏转
【答案】D
【知识点】惯性与质量；线速度、角速度和周期、转速
【解析】【解答】A.由方法一可知，物体下落的过程中，受到向东的惯性力，所以物体向东偏转，A不符合题意；
B.根据方法二中的角动量守恒（角动量，m是物体的质量，r为物体到地心的距离，为物体相对于地球的角速度）可知， 物体小落过程中，物体到地心的距离r逐渐减小，根据角动量守恒可知，物体的角动量L不变，所以物体角速度逐渐增大，B不符合题意；
C.若将一物体在北京竖直向上抛出，由方法一可知，物体受到向西 方的惯性力，物体向西偏转，由方法二可知，物体向上运动，r增大，根据角动量守恒可知，角速度减小，由于地球自西向东转动，角速度不变，物体角速度减小，故物体向西偏转，C不符合题意；
D.由题意可知，方法一和方法二中的理论只与物体的运动方向有关，与物体从何地抛出没有关系，所以将物体在南半球的悉尼竖直向上抛出，结论与从北京竖直向上抛出相同，即从两种方法均可知，物体相对地面向西偏转，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】仔细理解题意，根据方法一中惯性力的说法和方法二中角动量守恒的方法，分析所给运动。
二、本部分共6题，共58分．
15． 有一阻值未知的电阻，现要测其阻值的大小。
（1）用多用电表的“”档测量其电阻值时，操作步骤正确，发现表头指针的示数如图1所示，表明此电阻的测量值为 。
（2）现用电流表和电压表对的阻值进行更精确的测量，实验室备有如下器材：
A.电池组：电动势，内阻约
B.电压表：量程，内阻
C.毫安表：量程，内阻约
D.毫安表：量程，内阻约
E.滑动变阻器：阻值范围
F.滑动变阻器：阻值范围
①实验中，应选序号为 的毫安表，序号为 的滑动变阻器。
②试将图2中所给的器材连接成完整的测量电路 。要求闭合开关前滑动变阻器的滑片应处在正确位置 （填“最左端”或“最右端”）。
【答案】（1）45
（2）D；E；；最左端
【知识点】伏安法测电阻
【解析】【解答】（1）欧姆表的表盘读数为4.5，选择的“”档，可得此电阻的测量值为；
（2）①通过待测电阻的电流最大约为，可知电流表选择D；
为了更加精确测量待测电阻，滑动变阻器采用分压式接法，为了调节方便，滑动变阻器选择总阻值小一些的， 即选择E。
②根据上述，滑动变阻器采用分压式，因为，故电流表外接法，则实验电路图如图所示
闭合开关之前，为保护电表，滑动变阻器的滑片应处在正确位置最左端，使电表的示数为零。
【分析】（1）根据欧姆表的读数规则读数；
（2）根据流过待测电阻电流最大可能值，选择电流表，滑动变阻器采用分压式接法，选择总阻值小的电阻；根据电表内阻与待测电阻的关系，选择电流表的内接与外接，连接电路；根据电路安全的原则，分析闭合开关前滑动变阻器滑片应放置的位置。
16． 验证动量守恒的实验可以在如图1所示的气垫导轨上完成，其中左、右两侧的光电门可以记录遮光片通过光电门的挡光时间。实验前，测得滑块A（连同其上的遮光片）的总质量为、滑块B（连同其上的遮光片）的总质量为，两滑块上遮光片的宽度相同。实验时，开启气垫导轨气源的电源，轻轻拨动两滑块，两滑块在导轨上自由运动时近似为匀速运动，再让滑块A从导轨的左侧向右运动，穿过光电门与静止在两光电门之间的滑块B发生碰撞。
（1）关于实验，下列说法正确的是____。
A．本实验可以不用通过垫高导轨的方式平衡滑块和轨道间的摩擦阻力
B．两滑块的质量应满足
C．需要用刻度尺测量两光电门之间的距离
D．需要用秒表测定滑块上的遮光片经过光电门的时间
（2）在某次实验中，光电门记录的遮光片挡光时间如下表所示。
左侧光电门 右侧光电门
碰前 无
碰后
在实验误差允许范围内，若满足关系式 ，即验证了碰撞前后两滑块组成系统动量守恒（用测量的物理量表示）；在实验误差允许范围内，若还满足关系式 ，即验证了两滑块的碰撞为弹性碰撞（用测量的物理量表示）。
（3）若滑块A第一次经过左侧光电门的时间为T，滑块B第一次经过右侧光电门的时间为，通过改变两滑块的质量比值、在两滑块间增加轻质弹簧，可以使比值变大，的上限值为 。
（4）在生活中，某同学观察到，在台球桌面上，运动的球和静止的球发生斜碰时，两球的出射方向总是相互垂直，如图2所示。已知两球大小相同，质量相等，请你解释发生这种现象的原因 。
【答案】（1）A
（2）；
（3）2
（4）两球碰撞遵循动量守恒，碰前动量沿水平向右，所以碰后垂直于初速度方向的动量为零，又因为两球质量相等，所以，联立解得，所以
【知识点】验证动量守恒定律
【解析】【解答】（1）A.因为本实验使用的气垫导轨，滑块和导轨之间的摩擦力极小，可以忽略，所以本实验可以不通过垫高导轨的方式平衡滑块和轨道间的摩擦阻力，A符合题意；
B.因为两侧均有光电门，碰后两滑块可以向前运动，也可以向相反方向运动，均可以测出碰前和碰后的速度，所以不需要满足，B不符合题意；
C.本实验需要测量的是碰撞前后小滑块的速度，通过光电门即可测量，故不需要测量两个光电门之间的距离，C不符合题意；
D.滑块上的遮光片经过光电门的时间光电门就可以测出来，所以不需要用秒表测量时间，D不符合题意。
故答案为：A。
（2）由表中数据可知，由于碰前右侧光电门无示数，说明碰前A从左向右通过左侧光电门，滑块B静止，碰后，两光电门都有示数，说明两滑块碰撞后滑块A被反弹；滑块上遮光片宽度较小，因此可认为滑块挡光的平均速度近似等于其瞬时速度； 设挡光片的宽度为d，以向右为正方向，该实验需满足的动量守恒的方程为，即；
如果是弹性碰撞，还需满足能量守恒，即
（3）碰撞过程，系统满足动量守恒，两滑块间增加轻质弹簧，使两滑块的碰撞为弹性碰撞，不损失能量，根据动量守恒定律和能量守恒定律可得，，解得，得，当时，最大，为；
（4）两球碰撞遵循动量守恒，碰前动量沿水平向右，所以碰后垂直于初速度方向的动量为零，又因为两球质量相等，所以，，
联立解得，所以
【分析】（1）根据实验原理和注意事项分析各选项；
（2）根据动量守恒定律分析碰撞前后两滑块组成的系统要满足的方程；弹性碰撞除满足动量守恒外还需满足能量守恒；
（3）根据动量守恒定律和能量守恒定律求解的最大值；
（4）将动量沿初速度方向和垂直初速度方向分解，由动量守恒定律分别列出初速度方向和垂直初速度方向上的分动量守恒方程，再结合能量守恒定律，分析两出射方向的夹角。
17． 均匀导线制成的单匝正方形闭合线框，边长，总质量，将其置于磁感应强度的水平匀强磁场上方处，磁场区域的上下水平边界之间的高度，如图所示；线框由静止自由下落，线框平面保持与磁场方向垂直，且边始终与水平的磁场边界平行；已知边刚进入磁场时线框恰好做匀速直线运动，取重力加速度，求：
（1）线框刚进入磁场区域时，线框中产生的感应电动势的大小E；线框的总电阻R；
（2）线框通过磁场区域的整个过程中产生的焦耳热Q。
【答案】（1）解：已知边刚进入磁场时线框恰好做匀速直线运动，则
解得
E=0.2V
R=0.01Ω
（2）解：因线框的宽度等于磁场的宽度，则线圈经过磁场时做匀速运动，线框通过磁场区域的整个过程中产生的焦耳热
【知识点】能量守恒定律；自由落体运动；共点力的平衡；闭合电路的欧姆定律；法拉第电磁感应定律；导体切割磁感线时的感应电动势
【解析】【分析】（1）线框匀速进入匀强磁场，由共点力平衡结合法拉第电磁感应定律和运动学公式，求出线框刚进入磁场区域时，线框中产生的感应电动势的大小E和线框的总电阻R；
（2）根据能量守恒定律计算线框通过磁场区域的整个过程中产生的焦耳热Q。
18． 在一范围足够大的水平向右的匀强电场中，一带正电的小球系于长为L的不可伸长的绝缘细线一端，细线的另一端固定在O点。现先把小球拉到图中的处，使细线水平拉直，然后由静止释放小球，小球在经过O点正下方时细线恰好又被拉直，在该点因受线的拉力作用。小球速度的竖直分量突变为零，水平分量没有变化。已知小球的质量为m，电场强度为E，重力加速度为g，求：
（1）小球所带电荷量的大小q；
（2）小球速度的竖直分量变为零后瞬间，小球对细线的拉力大小T；
（3）小球从点到达O点右侧等高的点的过程中，所受合力的冲量大小I。
【答案】（1）解：由于小球在经过O点正下方时细线恰好又被拉直，表明重力与电场力的合力方向由指向O点正下方的最低点，对小球分析则有
解得
（2）解：小球水平方向做匀加速直线运动，在水平方向有，
小球速度的竖直分量变为零后瞬间，对小球进行分析有
结合上述，解得
（3）解：小球从O点右侧等高的点的过程中，根据动能定理有
解得
根据动量定理有
解得
【知识点】动量定理；匀变速直线运动的位移与速度的关系；力的合成；运动的合成与分解；向心力；动能定理的综合应用
【解析】【分析】（1） 由于小球在经过O点正下方时细线恰好又被拉直，表明重力与电场力的合力方向由指向O点正下方的最低点，结合几何关系由重力和电场力的大小关系，求出小球所带电荷量的大小；
（2）小球在水平方向的分运动为匀变速直线运动，由牛顿第二定律和运动学公式，求出小球运动到O点正下方时的水平速度，分析小球在最低点的受力，由牛顿第二定律列式，求出小球速度的竖直分量变为零后瞬间，小球对细线的拉力大小T；
（3）对小球从点到达O点右侧等高的点的过程，应用动能定理，求出小球到达时的速度，再根据动量定理求解所受合力的冲量大小。
19． 某同学设计了一台静电除尘装置，如图1所示，装置中有一长为L、宽为b、高为d的矩形通道，其前、后面极板使用绝缘材料，上、下面极板使用金属材料．图2是装置的截面图，上、下两极板与电压恒定的高压直流电源相连．质量为m、电荷量为、分布均匀的球形尘埃颗粒以水平速度进入矩形通道，当带负电的尘埃碰到下极板后其所带电荷被中和，同时被收集。通过调整两极板间电压U可以改变收集效率（即被收集的尘埃颗粒与总尘埃颗粒数的比值）。忽略一切摩擦、不计尘埃的重力及尘埃之间的相互作用力。
（1）求收集效率为时，两极板间电压的最小值；
（2）请推导收集率与两极板间电压U的函数关系；
（3）已知尘埃颗粒的电荷量与其半径的平方成正比、质量与半径的立方成正比、单位时间内进入矩形通道的尘埃颗粒个数恒定．两次进入矩形通道的尘埃颗粒的直径不同，当的尘埃颗粒完全被收集时，高压直流电源消耗的最小功率为；当的尘埃颗粒完全被收集时，高压直流电源消耗的最小功率为，求。
【答案】（1）解：收集效率为100％时，两板长为L，间距为。因此，在水平方向有
在竖直方向有
其中
联立以上各式可得
解得两极板间电压的最小值
（2）解：收集效率为时，即离下板的尘埃恰好到达下板的右端边缘，设高压电源的电压为，在水平方向有：
在竖直方向有
其中
联立解得
（3）解：当尘埃颗粒完全被收集时，两极板间电压的最小值为
设单位时间内进入矩形通道的尘埃颗粒个数为，则高压直流电源消耗的最小功率
则
根据题意
且两次进入矩形通道的尘埃颗粒的半径之比为
联立解得
【知识点】功率及其计算；带电粒子在电场中的偏转
【解析】【分析】（1）尘埃进入电场后做类平抛运动，收集效率为100%，则尘埃不能射出电场，找出临界条件，根据类平抛规律，由牛顿第二定律和运动学公式求解；
（2）收集效率为时，即离下板的尘埃恰好到达下板的右端边缘，根据类平抛规律，由牛顿第二定律和运动学公式推导收集率与两极板间电压U的函数关系式；
（3）推导高压直流电源消耗的最小功率的表达式，根据表达式和题给条件，求出两功率的比值。
20． 经过天文望远镜长期观测，人们发现银河系中的恒星有大约四分之一是以“双星系统”的形式存在的．双星系统由两个星体构成，其中每个星体的大小都远小于两星体之间的距离，一般双星系统距离其他星体很远，可以当作孤立系统处理．现根据对某一双星系统的测量确定，该双星系统中每个星体的质量都是M，两者相距L，它们正围绕两者的连线中点做圆周运动．已知万有引力常量为G。
（1）计算该双星系统的运动周期；
（2）若实际观测到的运动周期为，且，为解释两者的差异，目前一种流行的理论认为，在宇宙中可能存在一种望远镜观测不到的特殊物质，称为暗物质．根据电荷分布均匀的球壳对壳外试探电荷的库仑力可等效为两点电荷间的库仑力，距离取球壳的球心到点电荷之间的距离，利用库仑力与万有引力的表达式的相似性和相关力学知识回答下列问题。
①判断和之间的大小关系，并说明理由；
②说明这种暗物质的分布情况，并计算这种暗物质的平均密度。
【答案】（1）解：根据万有引力提供向心力得
解得
（2）解：①因为暗物质对星球也有引力，所以实际的向心力大于星球间的引力，根据
可知，实际周期变小，即
②设暗物质总质量为m，由牛顿第二定律得
又因为
解得
【知识点】牛顿第二定律；向心力；万有引力定律的应用；双星（多星）问题
【解析】【分析】（1）双星系统由相互之间的万有引力提供两个星体做圆周运动的向心力，由牛顿第二定律列式求解；
（2） ① 根据暗物质对向心力的影响进行分析； ② 考虑到暗物质的存在，星体做圆周运动的向心力由两星体之间的万有引力和暗物质提供的引力共同提供，由牛顿第二定律列式，结合密度公式求出这种暗物质的平均密度。
北京市2023-2024学年高三上学期入学定位考试物理试题
一、本部分共14题，每题3分，共42分．在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。
1． 生活中很多俗语、成语的内容都与物理知识有关，它们反映了人类在生活中对自然界的认知水平。下列俗语或成语中从物理学的角度分析正确的是（ ）
A．“只闻其声，不见其人”说明声波在传播过程中可以发生干涉
B．“随波逐流”说明在波的传播过程中介质中质点沿着波的传播方向而迁移
C．“送人玫瑰，手有余香”说明分子在不停地运动
D．“破镜难圆”说明分子间没有相互作用力
2． 如图所示，将一个小玻璃瓶开口向下放入密封的塑料矿泉水瓶中，小玻璃瓶中封闭一段空气。现用手挤压矿泉水瓶，小玻璃瓶缓慢下沉到底部；适当减小挤压矿泉水瓶的程度，使小玻璃瓶缓慢上浮。若小玻璃瓶上浮过程中其内部的空气温度保持不变，忽略气体分子个数变化，则在此过程中小玻璃瓶中的空气（ ）
A．体积不变，内能不变 B．体积减小，内能减小
C．体积增大，对外界做正功 D．对外界做正功，并放出热量
3． 下列说法中正确的是（ ）
A．只要照射到某种金属的光足够强，就能在金属表面发生光电效应
B．卢瑟福通过粒子轰击金箔的实验，证实了原子核内部存在质子
C．目前我国核电事业蓬勃发展，新建核电站的能量来源主要是轻核聚变
D．用单色光照射大量处于基态的氢原子，氢原子发出所有光的频率不可能大于入射频率
4． 太阳发出的白光射入悬浮于空中的小水珠，经折射和反射后又自水珠射出发生色散现象，地面上的人看到的出射光为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等色光依次排列的彩色光带，这就是彩虹的成因，如图所示。若在彩色光带中选取甲、乙两束不同频率的单色光进行比较，则下列说法中正确的是（ ）
A．甲光在水中的传播速度大于乙光在水中的传播速度
B．若甲光为绿光，则乙光不可能是紫光
C．这两束光照射同一双缝装置发生干涉现象，甲光的条纹间距大于乙光的条纹间距
D．由水射向空气，甲光发生全反射的临界角大于乙光发生全反射的临界角
5． 一列沿x轴传播的简谐横波在时刻的波形如图甲所示，a、b两质点的横坐标分别为和，若质点a的振动图像如图乙所示，则下列说法中正确的是（ ）
A．该波沿x轴正方向传播，波速为
B．质点b经运动的路程为
C．此时刻质点b的速度沿y轴正方向
D．质点a在时加速度为零
6． 如图甲所示，一闭合金属圆环处在垂直圆环平面的匀强磁场中，若磁感强度B随时间t按如图乙所示的规律变化，设图中磁感强度垂直纸面向里为正方向，环中感应电流沿顺时针方向为正方向，则环中电流随时间变化的图象可能是图（ ）
A． B．
C． D．
7． 一顾客乘扶梯由静止开始上楼，扶梯载着顾客先慢慢加速后保持匀速运行，如图所示。若顾客始终与扶梯保持相对静止，且其所站立的接触面保持水平，对于顾客的受力情况，下列说法中正确的是（ ）
A．在加速阶段，扶梯对顾客的支持力可能等于顾客所受的重力
B．在加速阶段，扶梯与顾客之间一定有摩擦力
C．在匀速阶段，扶梯与顾客之间可能存在摩擦力
D．在匀速阶段，扶梯对顾客的支持力对顾客不做功
8． 在如图所示电路中，理想变压器原副线圈匝数之比为，在原线圈两端加一电压的正弦交流电，副线圈连接定值电阻和滑动变阻器R，电压表和电流表均为理想交流电表，则在滑动变阻器R滑片向左调节过程中，下列说法中正确的是（ ）
A．电流示数变小 B．滑动变阻器两端的电压变大
C．这个交流电的频率为 D．电压表的示数为且保持不变
9． 如图所示，a、b、c是点电荷所激发电场的一条电场线上的三个点，电场线的方向由a到c，a、b间的距离等于b、c间的距离。下列说法中正确的是（ ）
A．在a、b、c三点中，a点的电势一定最高
B．在a、b、c三点中，a点的电场强度一定最大
C．将正点电荷q从a点移到b点电场力所做的功一定大于从b点移到c点所做的功
D．正点电荷q位于a点时的电势能可能等于其位于c点的电势能
10． 为了研究平抛运动的特点，老师做了如下演示实验：实验装置如图所示，将小球A紧靠弹性金属片放在水平台的边缘，弹性金属片夹住小球B。现用小锤打击弹性金属片，使A球水平抛出的同时B球被松开下落。关于该实验，下列说法中正确的是（ ）
A．应保持两球的质量相等
B．应保持装置的高度不变进行多次实验
C．应改变装置的高度分别进行多次实验
D．这个实验的目的是为了说明A球在水平方向做匀速直线运动
11． 在原有的铁轨线路上对火车进行提速需要综合考虑很多具体的技术问题，其中火车提速后可能会使弯道处的外轨受损。为解决这个问题，你认为以下措施中最可行的是（ ）
A．更换车轮的材质 B．适当增加内外轨的高度差
C．减小铁轨与车轮间的摩擦 D．减小两铁轨间的间距
12． 如图所示的电路中，电源电动势为，内阻为，白炽灯的灯丝电阻为，电动机M线圈的电阻为。当开关S闭合后，白炽灯的电功率为。若灯丝电阻保持不变，电动机的机械损耗可忽略不计，则下列说法中正确的是（ ）
A．通过电源的电流约为 B．流过电动机M的电流为
C．电动机M输出的机械功率为 D．电源的总功率为
13． 如图所示，长木板静止在光滑水平地面上，第1次使一可视为质点的物块以初速度从木板的左端滑上木板，最后恰好没有滑离木板。第2次先将木板从中间锯开，分成左右相同的两块，平滑地拼接在一起（但没有粘连）后仍放在光滑水平地面上，物块仍以同样的初速度从左端滑上木板。若物块与木板上表面的动摩擦因数处处相等，则下列判断中正确的是（ ）
A．第2次最终物块将滑离木板
B．第2次物块与木板相互作用的过程中损失的动能比第1次的少
C．第2次物块与木板相互作用过程中系统损失的机械能比第1次的多
D．第2次物块与木板相互作用的总时间比第1次的长
14． 同一物理现象往往可以用不同的理论方法来解释，比如，在高空相对于地球表面静止释放一物体，忽略空气阻力，物体将不会落在释放点的正下方，这一现象可以用两种方法做出理论解释。
方法一：地球是一个转动的非惯性系，运用牛顿第二定律分析物体的运动时，物体除了受到与惯性系相同的力外，还受到一个“假想的惯性力”，该力的方向与物体上下运动的方向有关，运动方向反向时惯性力的方向也反向，当物体向地心运动时，该力的方向指向东方。
方法二：物体在下落过程中，受到的万有引力是有心力，根据角动量守恒（角动量，m是物体的质量，r为物体到地心的距离，为物体相对于地球的角速度），物体的角速度会发生变化。不考虑空气阻力，下列说法错误的是（ ）
A．由方法一可知，在赤道上空相对于地球表面静止释放一物体，物体将向东偏转
B．由方法二可知，在赤道上空相对于地球表面静止释放一物体，物体角速度越来越大
C．若将一物体在北京竖直向上抛出，从以上两种方法均可知，物体相对于地面将向西偏转
D．若将一物体在南半球的悉尼竖直向上抛出，从以上两种方法均可知，物体相对于地面将向东偏转
二、本部分共6题，共58分．
15． 有一阻值未知的电阻，现要测其阻值的大小。
（1）用多用电表的“”档测量其电阻值时，操作步骤正确，发现表头指针的示数如图1所示，表明此电阻的测量值为 。
（2）现用电流表和电压表对的阻值进行更精确的测量，实验室备有如下器材：
A.电池组：电动势，内阻约
B.电压表：量程，内阻
C.毫安表：量程，内阻约
D.毫安表：量程，内阻约
E.滑动变阻器：阻值范围
F.滑动变阻器：阻值范围
①实验中，应选序号为 的毫安表，序号为 的滑动变阻器。
②试将图2中所给的器材连接成完整的测量电路 。要求闭合开关前滑动变阻器的滑片应处在正确位置 （填“最左端”或“最右端”）。
16． 验证动量守恒的实验可以在如图1所示的气垫导轨上完成，其中左、右两侧的光电门可以记录遮光片通过光电门的挡光时间。实验前，测得滑块A（连同其上的遮光片）的总质量为、滑块B（连同其上的遮光片）的总质量为，两滑块上遮光片的宽度相同。实验时，开启气垫导轨气源的电源，轻轻拨动两滑块，两滑块在导轨上自由运动时近似为匀速运动，再让滑块A从导轨的左侧向右运动，穿过光电门与静止在两光电门之间的滑块B发生碰撞。
（1）关于实验，下列说法正确的是____。
A．本实验可以不用通过垫高导轨的方式平衡滑块和轨道间的摩擦阻力
B．两滑块的质量应满足
C．需要用刻度尺测量两光电门之间的距离
D．需要用秒表测定滑块上的遮光片经过光电门的时间
（2）在某次实验中，光电门记录的遮光片挡光时间如下表所示。
左侧光电门 右侧光电门
碰前 无
碰后
在实验误差允许范围内，若满足关系式 ，即验证了碰撞前后两滑块组成系统动量守恒（用测量的物理量表示）；在实验误差允许范围内，若还满足关系式 ，即验证了两滑块的碰撞为弹性碰撞（用测量的物理量表示）。
（3）若滑块A第一次经过左侧光电门的时间为T，滑块B第一次经过右侧光电门的时间为，通过改变两滑块的质量比值、在两滑块间增加轻质弹簧，可以使比值变大，的上限值为 。
（4）在生活中，某同学观察到，在台球桌面上，运动的球和静止的球发生斜碰时，两球的出射方向总是相互垂直，如图2所示。已知两球大小相同，质量相等，请你解释发生这种现象的原因 。
17． 均匀导线制成的单匝正方形闭合线框，边长，总质量，将其置于磁感应强度的水平匀强磁场上方处，磁场区域的上下水平边界之间的高度，如图所示；线框由静止自由下落，线框平面保持与磁场方向垂直，且边始终与水平的磁场边界平行；已知边刚进入磁场时线框恰好做匀速直线运动，取重力加速度，求：
（1）线框刚进入磁场区域时，线框中产生的感应电动势的大小E；线框的总电阻R；
（2）线框通过磁场区域的整个过程中产生的焦耳热Q。
18． 在一范围足够大的水平向右的匀强电场中，一带正电的小球系于长为L的不可伸长的绝缘细线一端，细线的另一端固定在O点。现先把小球拉到图中的处，使细线水平拉直，然后由静止释放小球，小球在经过O点正下方时细线恰好又被拉直，在该点因受线的拉力作用。小球速度的竖直分量突变为零，水平分量没有变化。已知小球的质量为m，电场强度为E，重力加速度为g，求：
（1）小球所带电荷量的大小q；
（2）小球速度的竖直分量变为零后瞬间，小球对细线的拉力大小T；
（3）小球从点到达O点右侧等高的点的过程中，所受合力的冲量大小I。
19． 某同学设计了一台静电除尘装置，如图1所示，装置中有一长为L、宽为b、高为d的矩形通道，其前、后面极板使用绝缘材料，上、下面极板使用金属材料．图2是装置的截面图，上、下两极板与电压恒定的高压直流电源相连．质量为m、电荷量为、分布均匀的球形尘埃颗粒以水平速度进入矩形通道，当带负电的尘埃碰到下极板后其所带电荷被中和，同时被收集。通过调整两极板间电压U可以改变收集效率（即被收集的尘埃颗粒与总尘埃颗粒数的比值）。忽略一切摩擦、不计尘埃的重力及尘埃之间的相互作用力。
（1）求收集效率为时，两极板间电压的最小值；
（2）请推导收集率与两极板间电压U的函数关系；
（3）已知尘埃颗粒的电荷量与其半径的平方成正比、质量与半径的立方成正比、单位时间内进入矩形通道的尘埃颗粒个数恒定．两次进入矩形通道的尘埃颗粒的直径不同，当的尘埃颗粒完全被收集时，高压直流电源消耗的最小功率为；当的尘埃颗粒完全被收集时，高压直流电源消耗的最小功率为，求。
20． 经过天文望远镜长期观测，人们发现银河系中的恒星有大约四分之一是以“双星系统”的形式存在的．双星系统由两个星体构成，其中每个星体的大小都远小于两星体之间的距离，一般双星系统距离其他星体很远，可以当作孤立系统处理．现根据对某一双星系统的测量确定，该双星系统中每个星体的质量都是M，两者相距L，它们正围绕两者的连线中点做圆周运动．已知万有引力常量为G。
（1）计算该双星系统的运动周期；
（2）若实际观测到的运动周期为，且，为解释两者的差异，目前一种流行的理论认为，在宇宙中可能存在一种望远镜观测不到的特殊物质，称为暗物质．根据电荷分布均匀的球壳对壳外试探电荷的库仑力可等效为两点电荷间的库仑力，距离取球壳的球心到点电荷之间的距离，利用库仑力与万有引力的表达式的相似性和相关力学知识回答下列问题。
①判断和之间的大小关系，并说明理由；
②说明这种暗物质的分布情况，并计算这种暗物质的平均密度。
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】机械波及其形成和传播；分子动理论的基本内容；分子间的作用力；波的衍射现象
【解析】【解答】A.“只闻其声，不见其人”是波绕过障碍物传播的现象，说明声波在传播过程中可以发生衍射，A不符合题意；
B.在波的传播过程中，介质中质点并不沿着波的传播方向迁移，只是在对应的平衡位置附近做机械振动，B不符合题意；
C.“送人玫瑰，手有余香”手上留有香味分子，说明分子在不停地运动，C符合题意；
D.破碎的镜子不能再次拼接在一起，是由于拼接时断口处分子间距较大，相邻分子间的距离达不到，分子之间的相互作用力极小甚至为零，这样现象不能说明分子间没有相互作用力，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】“只闻其声，不见其人”是波的衍射现象；波传播过程中的质点不随波迁移；分子在做永不停息的热运动；当分子间距小于时，分子间才有分子力。
2．【答案】C
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程；热力学第一定律及其应用
【解析】【解答】小玻璃瓶上浮过程中，玻璃瓶内封闭气体压强减小，小玻璃瓶中气体温度不变，根据玻意耳定律pV=C可知，气体体积变大，对外做功，温度不变，内能不变，根据可知，气体吸收热量，C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C。
【分析】分析气体参量的变化，根据温度、体积的变化分析气体内能和气体做功情况，由热力学第一定律分析吸热与放热问题。
3．【答案】D
【知识点】玻尔理论与氢原子的能级跃迁；光电效应；α粒子的散射；核聚变
【解析】【解答】A.金属能否发生光电效应取决于入射光的频率是否大于金属的极限频率，与光照强度无关，A不符合题意；
B.卢瑟福通过粒子轰击金箔实验，提出了原子的核式结构模型，B不符合题意；
C.目前我国核电事业蓬勃发展，新建核电站的能量来源主要是重核裂变，C不符合题意；
D.用单色光照射大量处于基态的氢原子，氢原子吸收能量向高能级跃迁，然后再从高能级向低能级跃迁，根据能级跃迁规律可知，其中从吸收光子后的最高能级向基态跃迁时发出的光子能量与吸收光子的能量相等，此时氢原子发出光的频率等于入射频率，其他跃迁发出的光子能量小于吸收光子的能量，氢原子发出光的频率小于入射频率，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】金属能否发生光电效应取决于入射光的频率是否大于金属的极限频率；卢瑟福通过粒子轰击金箔实验，提出了原子的核式结构模型；知道重核裂变和轻核聚变的应用；根据能级跃迁的规律分析。
4．【答案】B
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射；干涉条纹和光的波长之间的关系
【解析】【解答】A.根据图像可知，入射角相同，甲光折射角小，则根据折射率公式可知，甲光折射
率大，根据可知，甲光在水中的传播速度小于乙光在水中的传播速度，A不符合题意；
B.甲光折射率大，频率高，所以若甲光为绿光，则乙光不可能是紫光，B符合题意；
C.根据可知，甲光折射率大，频率高，波长小，所以这两束光照射同一双缝装置发生干涉现象，根据可知，甲光的条纹间距小于乙光的条纹间距，C不符合题意；
D.根据可知，甲光的折射率大，甲光发生全反射的临界角小于乙光发生全反射的临界角，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】根据折射率公式和分析两种光在水中传播速度的大小关系；光的频率越大，在同一种介质中的折射率越大；由分析两种光照射同一双缝装置产生的条纹间距；由分析两种光在同一介质中发生全反射的临界角。
5．【答案】A
【知识点】简谐运动的表达式与图象；横波的图象；波长、波速与频率的关系
【解析】【解答】A.由图乙可知，t=0时刻质点a振动方向沿y正方向，由波形平移法可知，该波沿x轴正方向传播，该波波长，周期T=0.4s，则波速为，A符合题意；
B.根据一个周期质点振动4个振幅的路程，可得质点b经0.4s运动的路程为，B不符合题意；
C.根据波形平移法可知，此时刻质点b的速度沿y轴负方向，C不符合题意；
D.a在t=0时沿y轴正向运动，再经时位于波谷，所以加速度最大，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】由波形平移法分析波的传播方向，由波速公式求解波速；根据一个周期质点振动4个振幅的路程求解质点b经0.4s运动的路程；由波形平移法分析质点b的速度方向；根据简谐运动特点分析a的加速度。
6．【答案】C
【知识点】闭合电路的欧姆定律；楞次定律；法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】由图可知，内，线圈中磁通量的变化率相同，由法拉第电磁感应定律可知，线圈中产生的感应电动势大小恒定，感应电流大小恒定，由楞次定律可知，电路中电流方向为逆时针，即为负方向电流，内电流的方向相同，线圈中磁通量的变化率相同，线圈中产生的感应电动势大小恒定，感应电流大小恒定，由楞次定律可知，电路中的电流为顺时针，内，线圈中磁通量的变化率相同，线圈中产生的感应电动势大小恒定，感应电流大小恒定，由楞次定律可知，电路中的电流方向为逆时针，C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据磁感应强度的变化率，由法拉第电磁感应定律分析对应时间段的感应电动势，得出感应电流的大小，再由楞次定律分析对应时间段的感应电流方向。
7．【答案】B
【知识点】受力分析的应用；静摩擦力；摩擦力的判断与计算；共点力的平衡
【解析】【解答】AB.在加速阶段，顾客的加速度沿扶梯斜向上，该加速度可分解为竖直向上的加速度分量和水平向右的加速度分量，对顾客进行受力分析，顾客受到重力、竖直向上的支持力，如果不受摩擦力，则没有水平向右的加速度分量，所以顾客一定受到静摩擦力作用，因为摩擦力一定与接触面相切，所以该摩擦力水平向右，因为顾客有竖直方向上的加速度分量，所以支持力大于重力，A不符合题意，B符合题意；
C.在匀速阶段，对顾客进行受力分析，顾客受到重力、竖直向上的支持力，不受与接触面向切的水平方向上的摩擦力，因为顾客做匀速运动，合力为零，如果受摩擦力，合力将不为零，C不符合题意；
D.在匀速阶段，顾客受到竖直向上的支持力作用，顾客沿扶梯向上运动，支持力与位移之间夹角为锐角，由可知，扶梯对顾客的支持力对顾客正功，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】在加速阶段，根据加速度的方向，分析物体可能受到的作用力，及重力和支持力的大小关系；在匀速阶段，根据顾客合力为零的特点分析受力；由支持力与位移的夹角分析支持力做功的正负。
8．【答案】D
【知识点】电路动态分析；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值；变压器的应用
【解析】【解答】A.原线圈输入电压不变，原副线圈匝数比不变，所以副线圈输出电压不变，即电压表示数不变，滑片向左调节过程中，滑动变阻器接入电路的电阻变小，则副线圈回路电流变大，电流表示数变大，A不符合题意；
B.由于副线圈电流变大，由U=IR知，两端电压变大，副线圈输出电压不变，可知滑动变阻器电压变小，B不符合题意；
C.由原线圈两端所加电压的瞬时值表达式可知，，故这个交流电的频率为，C不符合题意；
D.原线圈电压有效值为，电压表显示交流电的有效值，故电压表的示数为，且保持不变，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】利用欧姆定律结合滑动变阻器阻值变化分析电流表示数；利用作差法分析滑动变阻器两端电压；根据电压的瞬时值表达式找出角频率，再由求出这个交流电的频率；交流电表显示有效值，根据理想变压器电压与匝数关系求出电压表示数。
9．【答案】A
【知识点】电场强度；电场线；电势能与电场力做功的关系；电势
【解析】【解答】A.根据沿电场线方向电势降低，可知a点的电势一定最高，A符合题意；
B.电场线的疏密表示场强大小，因为只有一条电场线，无法确定电场线的疏密程度，所以无法确定哪点的电场强度无法确定，B不符合题意
C.虽然a、b间的距离等于b、c间的距离，电势由于无法确定ab段和bc段，哪段的平均电场强度大，即无法确定在哪段受到平均电场力大，所以无法确定将正点电荷q从a点移到b点电场力所做的功与从b点移到c点所做的功的大小，C不符合题意；
D.将正电荷从a点移到从c点，电场力做正功，电势能减小，故正电荷在a点的电势能大于c点的电势能，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】根据沿电场线方向电势降低，判断三点电势的高低关系；根据电场线的疏密表示场强大小，判断三点电场强度的大小关系；根据W=Fx分析将正点电荷q从a点移到b和从b点移到c电场力做功的大小关系；根据电场力做功的正负判断正点电荷在a点和c点电势能的大小关系。
10．【答案】C
【知识点】研究平抛物体的运动
【解析】【解答】D.这个实验的目的是为了验证A球在竖直方向上做自由落体运动，锤打击弹性金属片，使A球水平抛出的同时B球被松开下落，如果两球同时落地，就说明A球竖直方向上的运动与做自由落体运动的B球相同，D不符合题意；
BC.为了实验结论具有普遍性，需改变装置的高度分别进行多次实验，B不符合题意，C符合题意；
A.在不计空气阻力的情况下，平抛运动和自由落体运动的下落时间与小球质量无关，所以该实验对两小球的质量关系没有要求，A不符合题意。
故答案为：C。
【分析】该实验的目的是为了验证平抛运动在竖直方向上的分运动是自由落体运动，要改变装置高度进行多次实验，使实验结果具有普遍性，平抛运动和自由落体运动的下落时间与小球质量无关。
11．【答案】B
【知识点】牛顿第二定律；向心力；生活中的圆周运动
【解析】【解答】若使火车转弯时，不会使外轨受到挤压，可使外轨高于内轨，由重力和支持力的合力提供向心力，令弯道的轨道半径为R，弯道所在斜面倾角为，若火车以正常速度行驶，对火车，由牛顿第二定律可得，当提速后，火车速度增大，火车所需向心力增大，为了依然使重力和支持力的合力提供向心力，避免弯道处的外轨受损，可以增大弯道所在斜面倾角为，即适当增加内外轨的高度差，故B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】火车转弯处，为了使火车不挤压外轨，可使外轨高于内轨，由重力和支持力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律推导可以调节重力和支持力合力大小的物理量，分析火车提速后不使弯道处的外轨受损的措施。
12．【答案】D
【知识点】电功率和电功；闭合电路的欧姆定律
【解析】【解答】A.白炽灯的电功率为。解得灯泡两端电压U=8V，则电源内阻分压为，通过电源的电流，A不符合题意；
B.流过电动机M的电流为，B不符合题意；
C.电动机消耗的电功率为，电动机的热功率为，由能量守恒定律可得，电动机输出的机械功率为，C不符合题意；
D.电源的总功率为，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根由白炽灯的功率和电阻求出白炽灯两端的电压，再由闭合电路欧姆定律得到内电压，由部分电路欧姆定律求出通过电源的电流；根据电路的结构由串并联电路特点求出通过电动机的电流；电动机输出的机械功率为电动机消耗功率与电动机线圈发热功率的差值；电源总功率等于电动势与总电流的乘积。
13．【答案】B
【知识点】动量守恒定律；能量守恒定律；动量与能量的综合应用一板块模型
【解析】【解答】A.设物块质量为m，长木板质量为M，长度为L，因为水平面光滑，所以系统动量守恒，由动量守恒定律可得，，物块第二次滑上木板，假设物块最后没有滑离右侧木板，由动量守恒定律可得，因为，可得。当物块运动到锯开位置时，第1次与第2次过程中，物块与木板的运动情景完全相同，设物块滑到木板中央时的速度为，此时木板的速度为，对物块从木板中央滑到右端的过程，由能量守恒定律可得，第一次，第二次，由于，可得，所以物块最后没有滑离右侧木板假设是正确的，A不符合题意；
B.因为，所以第2次物块与木板相互作用过程中，物块剩余的动能大，损失的动能少，B符合题意。
C.根据能量守恒定律可知，系统减小的机械能转化为摩擦生热，根据可知，第2次物块相对木板运动的位移小，相互作用过程中系统损失的机械能比第1次的少，C不符合题意；
D.物块滑上木板后，第1次与第2次过程中，物块受到滑动摩擦力不变，一直为，故两次运动中，物块均做匀减速直线运动，且加速度相等，由A选项的分析可知，最后的共速速度，由可知第2次物块与木板相互作用的总时间比第1次的短，D不符合题意；
故答案为：B
【分析】由动量守恒定律和能量守恒定律分析第2次最终物块是否滑离木板；对比两次运动过程中物块剩余的动能大小，分析哪一次物块损失动能少；由能量守恒定律分析系统损失的机械能；根据牛顿第二定律和运动学公式分析哪次物块与木板相互作用的时间长。
14．【答案】D
【知识点】惯性与质量；线速度、角速度和周期、转速
【解析】【解答】A.由方法一可知，物体下落的过程中，受到向东的惯性力，所以物体向东偏转，A不符合题意；
B.根据方法二中的角动量守恒（角动量，m是物体的质量，r为物体到地心的距离，为物体相对于地球的角速度）可知， 物体小落过程中，物体到地心的距离r逐渐减小，根据角动量守恒可知，物体的角动量L不变，所以物体角速度逐渐增大，B不符合题意；
C.若将一物体在北京竖直向上抛出，由方法一可知，物体受到向西 方的惯性力，物体向西偏转，由方法二可知，物体向上运动，r增大，根据角动量守恒可知，角速度减小，由于地球自西向东转动，角速度不变，物体角速度减小，故物体向西偏转，C不符合题意；
D.由题意可知，方法一和方法二中的理论只与物体的运动方向有关，与物体从何地抛出没有关系，所以将物体在南半球的悉尼竖直向上抛出，结论与从北京竖直向上抛出相同，即从两种方法均可知，物体相对地面向西偏转，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】仔细理解题意，根据方法一中惯性力的说法和方法二中角动量守恒的方法，分析所给运动。
15．【答案】（1）45
（2）D；E；；最左端
【知识点】伏安法测电阻
【解析】【解答】（1）欧姆表的表盘读数为4.5，选择的“”档，可得此电阻的测量值为；
（2）①通过待测电阻的电流最大约为，可知电流表选择D；
为了更加精确测量待测电阻，滑动变阻器采用分压式接法，为了调节方便，滑动变阻器选择总阻值小一些的， 即选择E。
②根据上述，滑动变阻器采用分压式，因为，故电流表外接法，则实验电路图如图所示
闭合开关之前，为保护电表，滑动变阻器的滑片应处在正确位置最左端，使电表的示数为零。
【分析】（1）根据欧姆表的读数规则读数；
（2）根据流过待测电阻电流最大可能值，选择电流表，滑动变阻器采用分压式接法，选择总阻值小的电阻；根据电表内阻与待测电阻的关系，选择电流表的内接与外接，连接电路；根据电路安全的原则，分析闭合开关前滑动变阻器滑片应放置的位置。
16．【答案】（1）A
（2）；
（3）2
（4）两球碰撞遵循动量守恒，碰前动量沿水平向右，所以碰后垂直于初速度方向的动量为零，又因为两球质量相等，所以，联立解得，所以
【知识点】验证动量守恒定律
【解析】【解答】（1）A.因为本实验使用的气垫导轨，滑块和导轨之间的摩擦力极小，可以忽略，所以本实验可以不通过垫高导轨的方式平衡滑块和轨道间的摩擦阻力，A符合题意；
B.因为两侧均有光电门，碰后两滑块可以向前运动，也可以向相反方向运动，均可以测出碰前和碰后的速度，所以不需要满足，B不符合题意；
C.本实验需要测量的是碰撞前后小滑块的速度，通过光电门即可测量，故不需要测量两个光电门之间的距离，C不符合题意；
D.滑块上的遮光片经过光电门的时间光电门就可以测出来，所以不需要用秒表测量时间，D不符合题意。
故答案为：A。
（2）由表中数据可知，由于碰前右侧光电门无示数，说明碰前A从左向右通过左侧光电门，滑块B静止，碰后，两光电门都有示数，说明两滑块碰撞后滑块A被反弹；滑块上遮光片宽度较小，因此可认为滑块挡光的平均速度近似等于其瞬时速度； 设挡光片的宽度为d，以向右为正方向，该实验需满足的动量守恒的方程为，即；
如果是弹性碰撞，还需满足能量守恒，即
（3）碰撞过程，系统满足动量守恒，两滑块间增加轻质弹簧，使两滑块的碰撞为弹性碰撞，不损失能量，根据动量守恒定律和能量守恒定律可得，，解得，得，当时，最大，为；
（4）两球碰撞遵循动量守恒，碰前动量沿水平向右，所以碰后垂直于初速度方向的动量为零，又因为两球质量相等，所以，，
联立解得，所以
【分析】（1）根据实验原理和注意事项分析各选项；
（2）根据动量守恒定律分析碰撞前后两滑块组成的系统要满足的方程；弹性碰撞除满足动量守恒外还需满足能量守恒；
（3）根据动量守恒定律和能量守恒定律求解的最大值；
（4）将动量沿初速度方向和垂直初速度方向分解，由动量守恒定律分别列出初速度方向和垂直初速度方向上的分动量守恒方程，再结合能量守恒定律，分析两出射方向的夹角。
17．【答案】（1）解：已知边刚进入磁场时线框恰好做匀速直线运动，则
解得
E=0.2V
R=0.01Ω
（2）解：因线框的宽度等于磁场的宽度，则线圈经过磁场时做匀速运动，线框通过磁场区域的整个过程中产生的焦耳热
【知识点】能量守恒定律；自由落体运动；共点力的平衡；闭合电路的欧姆定律；法拉第电磁感应定律；导体切割磁感线时的感应电动势
【解析】【分析】（1）线框匀速进入匀强磁场，由共点力平衡结合法拉第电磁感应定律和运动学公式，求出线框刚进入磁场区域时，线框中产生的感应电动势的大小E和线框的总电阻R；
（2）根据能量守恒定律计算线框通过磁场区域的整个过程中产生的焦耳热Q。
18．【答案】（1）解：由于小球在经过O点正下方时细线恰好又被拉直，表明重力与电场力的合力方向由指向O点正下方的最低点，对小球分析则有
解得
（2）解：小球水平方向做匀加速直线运动，在水平方向有，
小球速度的竖直分量变为零后瞬间，对小球进行分析有
结合上述，解得
（3）解：小球从O点右侧等高的点的过程中，根据动能定理有
解得
根据动量定理有
解得
【知识点】动量定理；匀变速直线运动的位移与速度的关系；力的合成；运动的合成与分解；向心力；动能定理的综合应用
【解析】【分析】（1） 由于小球在经过O点正下方时细线恰好又被拉直，表明重力与电场力的合力方向由指向O点正下方的最低点，结合几何关系由重力和电场力的大小关系，求出小球所带电荷量的大小；
（2）小球在水平方向的分运动为匀变速直线运动，由牛顿第二定律和运动学公式，求出小球运动到O点正下方时的水平速度，分析小球在最低点的受力，由牛顿第二定律列式，求出小球速度的竖直分量变为零后瞬间，小球对细线的拉力大小T；
（3）对小球从点到达O点右侧等高的点的过程，应用动能定理，求出小球到达时的速度，再根据动量定理求解所受合力的冲量大小。
19．【答案】（1）解：收集效率为100％时，两板长为L，间距为。因此，在水平方向有
在竖直方向有
其中
联立以上各式可得
解得两极板间电压的最小值
（2）解：收集效率为时，即离下板的尘埃恰好到达下板的右端边缘，设高压电源的电压为，在水平方向有：
在竖直方向有
其中
联立解得
（3）解：当尘埃颗粒完全被收集时，两极板间电压的最小值为
设单位时间内进入矩形通道的尘埃颗粒个数为，则高压直流电源消耗的最小功率
则
根据题意
且两次进入矩形通道的尘埃颗粒的半径之比为
联立解得
【知识点】功率及其计算；带电粒子在电场中的偏转
【解析】【分析】（1）尘埃进入电场后做类平抛运动，收集效率为100%，则尘埃不能射出电场，找出临界条件，根据类平抛规律，由牛顿第二定律和运动学公式求解；
（2）收集效率为时，即离下板的尘埃恰好到达下板的右端边缘，根据类平抛规律，由牛顿第二定律和运动学公式推导收集率与两极板间电压U的函数关系式；
（3）推导高压直流电源消耗的最小功率的表达式，根据表达式和题给条件，求出两功率的比值。
20．【答案】（1）解：根据万有引力提供向心力得
解得
（2）解：①因为暗物质对星球也有引力，所以实际的向心力大于星球间的引力，根据
可知，实际周期变小，即
②设暗物质总质量为m，由牛顿第二定律得
又因为
解得
【知识点】牛顿第二定律；向心力；万有引力定律的应用；双星（多星）问题
【解析】【分析】（1）双星系统由相互之间的万有引力提供两个星体做圆周运动的向心力，由牛顿第二定律列式求解；
（2） ① 根据暗物质对向心力的影响进行分析； ② 考虑到暗物质的存在，星体做圆周运动的向心力由两星体之间的万有引力和暗物质提供的引力共同提供，由牛顿第二定律列式，结合密度公式求出这种暗物质的平均密度。
