物理
考试时间为75分钟，满分100分
一、单项选择题：本题共7小题，共28分。在每小题给出的四个选项中只有一项符合题目要求，每小题4分。
1、普朗克在1900年将“能量子”引入物理学，开创了物理学的新纪元。人们在解释下列哪组实验现象时，都利用了“量子化”的观点（ ）
A．光电效应现象 氢原子光谱实验 B．光电效应现象 α粒子散射实验
C．光的折射现象 康普顿效应现象 D．光的干涉现象 α粒子散射实验
2．骑行是一项深受人们热爱的运动，如图是场地自行车比赛的圆形赛道．路面与水平面的夹角为13.5°，圆周的半径为60m，某运动员骑自行车在该赛道上做匀速圆周运动，已知tan13.5°=0.240，g=10m/s2，则下列说法正确的是（ ）
A．该运动员在骑行过程中，所受合外力为零
B．该运动员在骑行过程中，所受合外力沿路面向下
C．若该运动员以12m/s的速度骑行，则其不受路面给的侧向摩擦力
D．若该运动员以m/s的速度骑行，则其不受路面给的侧向摩擦力
3．位于贵州平塘的中国“天眼”——球面射电望远镜（简称FAST）（如图）是当今世界最大、最灵敏的单口径射电望远镜，可以在无线电波段搜索来自百亿光年之外的微弱信号。截至2024年4月17日，已发现超900颗新脉冲星。馈源支撑系统是FAST的重要组成之一。如图所示，质量为的馈源舱用对称的“六索六塔”装置悬吊在球面镜正上方，相邻塔顶的水平距离300m，每根连接塔顶和馈源舱的绳索长600m。重力加速度为g取10m/s2，不计绳索的重力，则每根绳索承受的拉力约为（ ）
A． B． C． D．
4．如图所示，一列简谐横波沿x轴传播，实线为时刻的波形图，虚线为时刻的波形图，已知波的周期，下列说法正确的是（ ）
A．该波的波速一定是10m/s B．该波的波速可能是m/s
C．时，Q点的位移一定不为0 D．时，Q点的位移可能是0.2m
5．一半圆形玻璃砖的横截面如图所示，半圆的半径为R、圆心为O。一光线DE沿横截面从直径AB上的E点以入射角经玻璃砖折射后，射到圆弧AB上的F点（图中未画出）恰好发生全反射。已知玻璃砖对该光线的折射率，则O、E两点间的距离为（ ）
A． B． C． D．
6．如图，绕过定滑轮的绳子将物体A和B相连，绳子与水平桌面平行。已知物体A的质量为2m，物体B的质量m，重力加速度大小为g，不计滑轮、绳子质量和一切摩擦。现将A和B互换位置，绳子仍保持与桌面平行，则（ ）
A．绳子的拉力变大
B．绳子的拉力变为原来的两倍
C．物体A和B运动的加速度大小不变
D．物体A和B运动的加速度大小变为原来的两倍
7．如图所示，放在水平面上的正方体由长度均为a的光滑细杆构成，C、H之间也用光滑细杆相连。在A、F两点固定电荷量均为的点电荷。现将质量为m、电荷量为（q非常小）的带电有孔小球在C点先后两次由静止释放，小球分别沿杆CB、CH运动到B、H两点，且小球运动到B、H两点时速度大小相等。已知静电力常量为k、重力加速度为g，规定无限远处的电势为零，下列说法正确的是（ ）
A．小球沿杆CB移动到B点的过程中，加速度一直在增大
B．C点的电场强度大小为，方向沿BC方向指向C
C．B、H两点的电势差
D．撤去带电小球，将F点的点电荷移到无穷远处，电场力做功为W，可知F点电势为
二、多项选择题：本题共3小题，共15分。在每小题给出的四个选项中有多项符合题目要求，每小题5分，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8．2020年7月31日，习近平总书记向世界宣布北斗三号全球卫星导系统正式开通，标志着北斗三步走战略圆满完成，北斗迈进全球服务新代。北斗系统主要由离地面高度为5.6R（R为地球半径）的同步轨道卫星和离地3R的中圆轨道卫星组成，设地球表面重力加速度为g忽略地球自转，则（ ）
A．中圆轨道卫星的动能一定大于静止同步轨道卫星的动能
B．中圆轨道卫星的向心加速度约为
C．中圆轨道卫星比静止同步轨道卫星的向心加速度大
D．若卫星从中圆轨道变轨到同步轨道，需向后方喷气减速
9．如图甲所示为工业或医学上用到的电子感应加速器的核心部分侧视图；图乙为真空室俯视图，当图甲中线圈通以变化的电流时，将在真空室所在空间产生变化的磁场，变化的磁场将产生涡旋电场，涡旋电场的方向与感应电流方向的判断方法完全相同。如图丙所示为正在运动的电子，圆心为O、半径为R的光滑绝缘圆管道水平固定放置，PM为圆的一条直径，在P点（电子枪口）静止释放一带电量为，质量为m的电子、时刻开始，给线圈中通电流，线圈产生的磁感应强度随时间的变化如图丁所示，电子开始运动后在时刻恰好到达M点，又在2时刻恰好回到P点，已知。下列选项正确的是（ ）
A．时间内在管道内小球a的加速度大小为
B．时间内在管道内产生的涡旋电场大小
C．磁感应强度的最大值
D．小球a从开始运动到回到P点的过程中受到的最大洛伦兹力
10．如图甲所示，在竖直面（纸面）内，一个足够长的绝缘圆柱细杆与水平方向成角固定，所在空间有垂直于纸面向里的匀强磁场和水平向左的匀强电场，一质量为、带电量的穿孔小球套在杆上，小球上的孔径略大于杆的直径。杆的表面由两种材料构成，图甲中杆的中轴线右上方一侧的表面光滑，左下方一侧的表面与小球的动摩擦因数为。现将该小球由静止释放，得其速度-时间图像如图乙所示，其中之前的图像为直线，之后的图像为曲线。则下列说法正确的有（ ）
A．匀强磁场的磁感应强度大小为1T
B．小球最终将在杆上做速度大小为8m/s的匀速直线运动
C．若将图甲中的细杆绕它的中轴线旋转180°后再由静止释放小球，则小球最终将在杆上做加速度大小为的匀加速直线运动
D．若将图甲中的细杆绕它的中轴线旋转90°后再由静止释放小球，则小球最终将在杆上做速度大小为18m/s的匀速直线运动
三、非选择题：本题共5小题
11．（6分）为了探究平抛运动的规律，小华同学用如图（a）所示的装置进行实验。完成下列填空：（结果均保留2位有效数字）
（1）实验中，下列说法正确的是________。
A．应使小球每次从斜槽上相同的位置由静止释放
B．斜槽轨道必须光滑
C．斜槽轨道末端可以不水平
D．要使描出的轨迹更好地反映真实运动，记录的点应适当多一些
F．为了比较准确地描出小球运动的轨迹，应该用一条曲线把所有的点连接起来
G．方木板必须处于竖直平面内，固定时要用重锤线检查坐标纸纵轴是否处于竖直方向
（2）小方同学利用频闪相机研究平抛运动，如图乙所示，为一次实验记录中的一部分，图中背景方格的边长表示实际的长度为d。由图乙分析可得，A点________（填“是”或“不是”）抛出点，小球做平抛运动的水平初速度大小是________，B点的速度大小为________（重力加速度为g）。
12．（8分）某实验小组的同学在测量一未知电阻的阻值时，完成了如下操作：
（1）首先用多用电表粗略测量了该电阻的阻值：将选择开关旋至欧姆“×10”的挡位，欧姆调零后将两表笔与该电阻相接，其示数如图甲所示，则该电阻的阻值约为________Ω；测量完毕后，将选择开关旋至________（填挡位）
（2）为了精确地测量该电阻的阻值，可供选择的实验器材如下：
电源E，电动势约为3.0V，内阻r约为5Ω；
电流表A，量程为0~3A，内阻约为2Ω；
电压表，量程为0~0.5V，内阻；
电压表，量程为0~3V，内阻约为5000Ω
定值电阻，有四种规格供选：10Ω、50Ω、500Ω、1000Ω；
滑动变阻器R，最大阻值为10Ω，额定电流1A；
单刀单掷开关S一个，导线若干．
该小组同学设计的电路如图乙所示，综合提供的实验器材分析下列问题：
①图中的电表①应为________；电表②应为________（填实验器材的符号）
②为了保证各电表偏转的角度在满量程的以上，则定值电阻的规格应选择________Ω
③若①、②表的示数分别为a、b，则待测电阻的阻值=________（用测量量和已知量的符号表示）
13．（10分）如图，绝热气缸A与导热气缸B均固定于地面，由刚性杆连接的横截面积相同的绝热活塞与两气缸间均无摩擦。两气缸内装有处于平衡状态的理想气体，开始时体积均为、温度均为。缓慢加热A中气体，停止加热达到稳定后，A中气体压强为原来的1.5倍。设环境温度始终保持不变，求：
（1）气缸B中气体的体积；
（2）气缸A中气体温度。
14．（16分）如图所示，是一儿童游戏机的简化示意图。光滑游戏面板与水平面成一夹角θ，半径为R的四分之一圆弧轨道BC与长度为8R的AB直管道相切于B点，C点为圆弧轨道最高点（切线水平），管道底端A位于光滑斜面挡板底端，轻弹簧下端固定在AB管道的底端，上端系一轻绳，绳通过弹簧内部连一手柄P。经过观察发现：无弹珠时（弹簧无形变），轻弹簧上端离B点距离为3R，缓慢下拉手柄P使弹簧压缩，后释放手柄，弹珠经C点被射出，最后击中斜面底边上的某位置（图中未标出），根据击中位置的情况可以获得不同的奖励。假设所有轨道均光滑，忽略空气阻力，弹珠可视为质点。直管AB粗细不计。（g为重力加速度，弹簧的弹性势能可用计算（x为弹簧的形变量）（最后结果可用根式表示）
（1）调整手柄P的下拉距离，可以使弹珠经BC轨道上的C点射出，求在C点的最小速度？
（2）经BC轨道上的C点射出，并击中斜面底边时距A最近，求此最近距离；
（3）设弹珠质量为m，，该弹簧劲度系数，要达到（2）中条件，求弹珠在离开弹簧前的最大速度。
15．（17分）现代科技中常常利用电场和磁场来控制带电粒子的运动，某控制装置如图所示，区域Ⅰ是圆弧形均匀辅向电场，半径为R的中心线处的场强大小处处相等，且大小为，方向指向圆心；在空间坐标系中，区域Ⅱ是边长为L的正方体空间，该空间内充满沿y轴正方向的匀强电场（大小未知）；区域Ⅲ也是边长为L的正方体空间，空间内充满平行于xOy平面，与x轴负方向成45°角的匀强磁场，磁感应强度大小为B，在区域Ⅲ的上表面是一粒子收集板；一群比荷不同的带正电粒子以不同的速率先后从沿切线方向进入辐向电场，所有粒子都能通过辐向电场从坐标原点O沿x轴正方向进入区域Ⅱ，不计带电粒子所受重力和粒子之间的相互作用。
（1）若某一粒子进入辐向电场的速率为，该粒子通过区域Ⅱ后刚好从P点进入区域Ⅲ中，已知P点坐标为，求该粒子的比荷和区域Ⅱ中电场强度的大小；
（2）保持（1）问中不变，为了使粒子能够在区域Ⅲ中直接打到粒子收集板上，求粒子的比荷需要满足的条件。
