📚 原卷真题 · 精编解析
延庆区2023—2024学年第二学期统考
物理
满分：58分
考生须知
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一、选择题
本部分共13题。
1．下列核反应方程中属于聚变反应的是（ ）
2．如图1所示，一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a、b，波长分别为λₐ、λb，该玻璃对单色光a、b的折射率分别为nₐ、nb，则（ ）
3．一定质量的理想气体从状态a开始，经历三个过程，先后到达状态b和c，最后回到原状态a，其pT图像如图2所示。下列判断正确的是（ ）
4．将u＝200sin（100πt）V的电压输入如图3所示的理想变压器的原线圈，原副线圈的匝数之比为n₁:n₂＝5:1，R＝100Ω。下列说法正确的是（ ）
5．一列简谐横波在t=0时刻的波形如图4甲所示，图4乙所示为该波中质点P的振动图像。下列说法正确的是（ ）
6．一人乘电梯上楼，在竖直上升的过程中如果加速度a随时间t变化的图线如图5所示，以竖直向上为加速度a的正方向，则（ ）
7．图6中的甲和乙是演示自感现象的两个实验电路图，L₁和L₂为电感线圈，A₁、A₂和A₃是三个完全相同的小灯泡。实验时发现，断开开关S₁瞬间，灯A₁突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S₂，灯A₂逐渐变亮，而另一个相同的灯A₃立即变亮，最终A₂与A₃的亮度相同。 下列说法中正确的是（ ）
9．如图8所示，质量均为m的A、B两物块置于水平地面上，两物块与地面间的动摩擦因数均为μ，物块间用一水平轻绳相连，绳中无拉力。现用水平力F向右拉物块A，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。重力加速度为g。下列说法中错误的是（ ）
10．随着科技的不断发展，无线充电已经进入人们的视线。小到手表、手机，大到电脑、电动汽车，都已经实现了无线充电从理论研发到实际应用的转化。如图9所示为某品牌的无线充电手机进行无线充电的原理图。关于无线充电，下列说法正确的是（ ）
11．某同学利用如图10所示的电路测量小灯泡（2.5V、1.5W）的阻值。在实验中，他将滑动变阻器的滑片从左端匀速滑向右端，发现电流表的指针始终在小角度偏转，而电压表的示数开始时变化很小，但当滑片接近右端时电压表的示数迅速变大。为了便于操作并减小误差，你认为应采取的措施是（ ）
12．航天器所装配的某种离子发动机原理可简化为如图11所示的情景：电子枪向内部空腔发射出的高速电子将中性推进剂电离成正离子和电子，正离子被右侧的正、负极栅板之间的强电场加速后从喷口喷出，使航天器获得推进或姿态调整的反冲力。已知单个正离子的质量为m，电荷量为q，正、负极栅板间加速电压为U，从喷口喷出的正离子所形成的电流为I。忽略离子间的相互作用力，忽略离子喷射对航天器质量的影响。该发动机产生的平均推力F的大小为（ ）
13．离子陷阱是一种利用电场或磁场将离子俘获并囚禁在一定范围内的装置。如图12所示为最常见的“四极离子陷阱”的俯视示意图，a、b、c、d四根平行的细导体杆与工作电源相连，相当于四个独立的电极，相对的电极带等量同种电荷，相邻的电极带等量异种电荷。在垂直于杆的平面内，四根细杆的位置连线是一个正方形，A、C是a、c连线上 的两点，B、D是b、d连线上的两点，A、C、B、D到正 方形中心O的距离相等。下列判断正确的是（ ）
14．在霍尔效应中，霍尔电压与通过导体的电流之比被定义为霍尔电阻，可用符号表示，通常情况下，霍尔电阻与外加磁场的磁感应强度成正比。但在超低温、强磁场的极端条件下，某些材料的霍尔电阻却随着强磁场的增加出现量子化现象：h是普朗克常数，e是电子的电量， v既可以取1、2、3…等整数，也可以取某些小于1的分数，这就是量子霍尔效应现象。实验发现，当霍尔电阻处于量子态时，材料中的电子将沿边缘带做定向运动，几乎不受阻力作用。2013年，清华大学薛其坤团队发现，在超低温（0.03K）环境条件下，具备特殊结构的拓补绝缘体材料可以自发地发生磁化，此时不需要外加磁场也会发生量子霍尔效应，这种现象被称为量子反常霍尔效应。结合以上资料，可以判断下列说法正确的是（ ）
二、非选择题
本部分共6题。
15．物理实验一般涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析和误差分析等。
【答案】（
【详解】待补
16．某实验小组用如图16所示的装置验证机械能守恒定律。
【答案】（
【详解】待补
17．中国北斗卫星导航系统是中国自行研制的。图20甲是北斗导航系统卫星分布示意图，乙所示为其中一颗北斗卫星的轨道示意图。已知该卫星绕地球做匀速圆周运动的周期为T，地球半径为R，地球表面附近的重力加速度为g，引力常量为G。
【详解】（1）设一物体的质量为m₁，在地球表面附近
万有引定律等于重力 （2分）
解得地球质量 （1分）
（2）设卫星质量为m₂，根据牛顿第二定律
（2分）
解得 （1分）
（3）根据牛顿第二定律 （1分）得
第一宇宙速度为近地卫星的运行速度，即r=R时， （1分）
该卫星的轨道半径r = R+h > R，因此其速度v < v₁。 （1分）
万有引定律等于重力 （2分）
解得地球质量 （1分）
（2）设卫星质量为m₂，根据牛顿第二定律
（2分）
解得 （1分）
（3）根据牛顿第二定律 （1分）得
第一宇宙速度为近地卫星的运行速度，即r=R时， （1分）
该卫星的轨道半径r = R+h > R，因此其速度v < v₁。 （1分）
18．如图21所示，半径R = 0.4m的竖直半圆形轨道bc与水平面ab相切。质量m₂=0.2kg的小滑块B放在半圆形轨道的最低点b，另一个质量为m₁=0.3kg的小滑块A，在水平推力F=3N作用下由静止开始从a点向右做匀加速直线运动，当小滑块A刚好要与小滑块B碰撞时立即撤去F，随后小滑块A与B相碰，碰撞时间极短，碰后A、B粘在一起后恰好能够到达半圆形轨道的最高点c。已知推力F作用的时间t=2s，滑块A与水平面之间的动摩擦因数μ = 0.5。取重力加速度g = 10m/s²，A、B均可视为质点。求：
【详解】（1）设小滑块A的加速度为a，根据牛顿第二定律 F-μm₁g =m₁a （1分）
由运动学公式 v₁=at （1分）
解得 v₁=10m/s （1分）
（2）小滑块A与B相碰，根据动量守恒定律 m₁v₁=(m₁+m₂)v （1分）
根据能量守恒定律 （1分）
得 ΔE=6J （1分）
（3）设A、B到达半圆形轨道的最高点c时的速度为vc，根据牛顿第二定律
（1分）
根据能量守恒定律 Q= （1分）
解得Q =4J （1分）
由运动学公式 v₁=at （1分）
解得 v₁=10m/s （1分）
（2）小滑块A与B相碰，根据动量守恒定律 m₁v₁=(m₁+m₂)v （1分）
根据能量守恒定律 （1分）
得 ΔE=6J （1分）
（3）设A、B到达半圆形轨道的最高点c时的速度为vc，根据牛顿第二定律
（1分）
根据能量守恒定律 Q= （1分）
解得Q =4J （1分）
19．利用潮水涨落产生的水位差所具有的势能发电叫潮汐发电，是目前海洋能利用中最主要的一种。 陆地和海湾，中间为水坝，其下有通道，无论涨潮或落潮，水流经过通道均可带动发电机发电。一昼夜中两次涨、落潮。涨潮时，堵住通道，潮水涨至最高水位时打开通道，进水发电；当海湾水位涨至最高时，堵住通道；落潮至最低水位时，打开通道放水发电。以下是某小型双向型潮汐发电站的一组数据，据此回答下列问题（取海水的密度为1.0×10³ kg/m³ , g取10m/s²）：
【答案】（1）（2分）
采用U=200kV直流电向某地区输电P=2×10³kW时，通过输电线的电流
（1分）
输电线上损耗的功率为（1分）
r=1000Ω （1分）
（2）（2分） （1分） （1分） （1分）
（2）（2分） （1分） （1分） （1分）
【详解】待补
20．电子的电荷量e与其质量m之比称为电子的比荷，测定电子的比荷是物理学发展史上的非常重要的事件，电子比荷的测定有多种方法。
【详解】（1）设电子进入极板间的速度为v，由平衡条件有 （1分）
两极板间电场强度 （1分）
电子在磁场中做匀速圆周运动， （1分）
联立解得 （1分）
（2）电子在A、K之间加速： （1分）
设进入磁场时电子的速度大小为v'，与水平方向夹角为θ，设其垂直磁场的分速度为v₁，平行磁场方向的分速度为v₂。
由题意知速度分量
可证电子回旋周期（1分）
故电子在磁场中做螺旋运动的螺距 （1分）
可得（1分）
（3）能测出电子的比荷（1分）
设刹车过程中的导体前后之间的电势差的大小为，导体的长度为L，
根据牛顿第二定律（1分）
于是（1分）
在加速度已知的条件下，我们还需要用合适的电表测出，用刻度尺测出导体沿运动方向的长度L. （1分）
注：非选择题用其他方法解答正确也得分。
两极板间电场强度 （1分）
电子在磁场中做匀速圆周运动， （1分）
联立解得 （1分）
（2）电子在A、K之间加速： （1分）
设进入磁场时电子的速度大小为v'，与水平方向夹角为θ，设其垂直磁场的分速度为v₁，平行磁场方向的分速度为v₂。
由题意知速度分量
可证电子回旋周期（1分）
故电子在磁场中做螺旋运动的螺距 （1分）
可得（1分）
（3）能测出电子的比荷（1分）
设刹车过程中的导体前后之间的电势差的大小为，导体的长度为L，
根据牛顿第二定律（1分）
于是（1分）
在加速度已知的条件下，我们还需要用合适的电表测出，用刻度尺测出导体沿运动方向的长度L. （1分）
注：非选择题用其他方法解答正确也得分。