1.許多科學家對物理學的發(fā)展作出了巨大貢獻，也創(chuàng)造出了許多物理學方法，如理想實驗法、控制變量法、極限思維法、建立物理模型法、類比法和科學假設法等。下列關于物理學史和物理學方法的敘述錯誤的是( )
A. 法拉第引入了電場線，以便形象直觀地描述場強的大小和方向
B. 卡文迪什巧妙地運用放大法，通過扭秤實驗驗證庫侖定律
C. 牛頓第一定律是利用邏輯思維對事實進行分析的產(chǎn)物，不能用實驗直接驗證
D. 伽利略在研究自由落體運動過程中，把科學實驗和邏輯推理結(jié)合起來
2.如圖所示，A、B兩球用細線懸掛于天花板上且靜止不動，兩球質(zhì)量mB=mA，兩球間是一個輕質(zhì)彈簧，如果突然剪斷懸線，則在剪斷懸線瞬間( )
A. A球加速度為g，B球加速度為0B. A球加速度為0，B球加速度為g
C. A球加速度為2g，B球加速度為0D. A球加速度為0，B球加速度為2g
3.下圖是汽車特技表演中的鏡頭，汽車只有兩個輪子著地并在水平地面上做勻速圓周運動，下列關于這個現(xiàn)象的說法正確的是( )
A. 地面對車的摩擦力提供了向心力
B. 支持力和摩擦力的合力提供了向心力
C. 地面對汽車的支持力大于汽車的重力
D. 汽車受到重力、支持力、摩擦力和向心力的作用
4.如圖為我國高速鐵路使用的“復興號”動車組，假設動車組運行過程中受到的阻力與速度的平方成正比。若動車以120km/h的速度勻速行駛，發(fā)動機的功率為P。當動車以速度240km/h勻速行駛，則發(fā)動機的功率為( )
A. PB. 2PC. 4PD. 8P
5.如圖所示，在直角三角形ABC中，∠A=30°，BC=R。A、B兩點各固定有點電荷，帶電荷量分別為?4Q、+Q，以 C點為球心固定有不帶電的金屬球殼，球殼半徑為12R。已知靜電力常量為k，球殼表面的感應電荷在球心 C處產(chǎn)生的電場強度( )
A. 為零B. 大小為kQR2，方向沿BA方向
C. 大小為kQR2，方向與CB方向夾角為60°D. 大小為2kQR2，方向沿∠ACB平分線
6.如圖甲所示，真空中水平放置兩塊長度為2d的平行金屬板P、Q，兩板間距為d，兩板間加上如圖乙所示最大值為U0的周期性變化的電壓，在兩板左側(cè)緊靠P板處有一粒子源A，自t=0時刻開始連續(xù)釋放初速度大小為v0，方向平行于金屬板的相同帶電粒子，t=0時刻釋放的粒子恰好從Q板右側(cè)邊緣離開電場，已知電場變化周期T=2dv0，粒子質(zhì)量為m，不計粒子重力及相互間的作用力，則( )
A. 在t=0時刻進入的粒子離開電場時速度大小為 2v0
B. 粒子的電荷量為mv022U0
C. 在t=18T時刻進入的粒子離開電場時電勢能減少了18mv02
D. 在t=14T時刻進入的粒子剛好從P板右側(cè)邊緣離開電場
二、多選題：本大題共4小題，共16分。
7.如圖所示，一定質(zhì)量的物體通過輕繩懸掛，結(jié)點為O。人沿水平方向拉著OB繩，物體和人均處于靜止狀態(tài)。若人的拉力方向不變，緩慢向左移動一小段距離，下列說法正確的是( )
A. OA繩中的拉力逐漸增大B. OB繩中的拉力逐漸減小
C. 人對地面的壓力逐漸減小D. 地面給人的摩擦力逐漸增大
8.已知月球的半徑為R，月球表面的重力加速度為g，引力常量為G，“嫦娥四號”離月球中心的距離為r，繞月周期為T。根據(jù)以上信息可求出( )
A. “嫦娥四號”繞月運行的速度為 r2gRB. “嫦娥四號”繞月運行的速度為 R2gr
C. 月球的平均密度為3πGT2D. 月球的平均密度為3πr3GT2R3
9.b、c、d為某一電場中的等差等勢線。一不計重力的帶負電粒子飛入電場后只在電場力作用下沿M點到N點運動(如圖)，下列說法正確的是( )
A. M點處的電場強度大于N點處的電場強度
B. 帶電粒子在N點的速度比在M點處的速度大
C. 帶電粒子在N點處的電勢能比在M點處的電勢能大
D. 四個等勢線的電勢關系為φa>φb>φc>φd
10.如圖甲所示，粗糙、絕緣的水平地面上，一質(zhì)量m=1kg的帶負電小滑塊(可視為質(zhì)點)在x=1m處以v0=2m/s的初速度沿x軸正方向運動，滑塊與地面間的動摩擦因數(shù)μ=0.05。在x=0及x=5m處有兩個電性未知，電荷量分別為Q1、Q2的點電荷場源，滑塊在不同位置所具有的電勢能Ep如圖乙所示，P點是圖線最低點，虛線AB是圖像在x=1m處的切線，g=10m/s2下列說法正確的選項是( )
A. 滑塊在x=3m處所受合外力小于0.5NB. 兩場源電荷均帶負電，且|Q1|>|Q2|
C. 滑塊向右運動過程中，速度始終減小D. 滑塊向右一定可以經(jīng)過x=4m處的位置
三、填空題：本大題共1小題，共4分。
11.電荷的定向移動形成電流，電流表示單位時間內(nèi)通過導體橫截面的電荷量，即I=qt。電流傳感器可以像電流表一樣測量電流，并且可以和計算機相連，顯示出電流隨時間變化的圖像。利用電流傳感器研究電容器的放電過程的電路如圖甲所示，其中電源兩端電壓U=8V。S是單刀雙擲開關，C為平行板電容器。先使開關S與2相連，電容器充電結(jié)束后把開關S擲向1，電容器通過電阻 R放電。傳感器將電流信息傳入計算機，屏幕上顯示出電流 I隨時間t變化的曲線如圖乙所示。
(1)其放電電流隨時間變化圖像如圖乙所示，已知圖中所圍的面積約為40個方格，每一小格8×10?5C，可算出電容器的電容為__________F。
(2)若將電容器上板A接正極，下板 B接負極，且將上極板接地，如圖丙所示。有一帶電液滴靜止在電容器內(nèi)部 P點，閉合開關 S，現(xiàn)將電容器下極板 B向下平移一小段距離，則液滴__________(填“靜止不動”、“向下運動”、“向上運動”)，電容器中P點電勢__________(填“升高”、“降低”、“不變”)。
四、實驗題：本大題共1小題，共9分。
12.某同學利用下面方法間接測量物體質(zhì)量M，并利用此裝置驗證系統(tǒng)機械能守恒。裝置如圖甲所示，一根輕繩跨過輕質(zhì)定滑輪與兩個相同的重物 P、Q相連，重物 P、Q質(zhì)量均為m=200g，在重物Q的下面通過輕質(zhì)掛鉤懸掛待測物塊Z，重物P的下端與穿過打點計時器的紙帶相連，已知當?shù)刂亓铀俣葹間=9.8m/s2。
(1)某次實驗中，先接通頻率為50Hz的交流電源，再由靜止釋放系統(tǒng)，得到如圖乙所示的紙帶，其中s1=4.47cm，s2=5.34cm，s3=6.21cm，s4=7.10cm，s5=7.98cm，s6=8.86cm。則系統(tǒng)運動的加速度大小a=__________m/s2，5點的速度大小v5=__________m/s(保留三位有效數(shù)字);
(2)忽略各類阻力，求出物塊Z質(zhì)量的測量值為M=__________kg(保留三位有效數(shù)字);
(3)利用紙帶還可以驗證系統(tǒng)機械能守恒，測量紙帶得出1點到5點的距離為h，求出1點速度為v1，5點的速度為v5，根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可求重物由1點運動到5點時系統(tǒng)重力勢能減少量等于__________，系統(tǒng)動能的增加量等于__________，通過數(shù)據(jù)可得出在誤差允許的范圍內(nèi)系統(tǒng)重力勢能的減少量等于系統(tǒng)動能的增加量，則系統(tǒng)機械能守恒(表達式用題中M、m、v1、v5、g、h字母表示)。
五、計算題：本大題共3小題，共30分。
13.2024年3月20日上午8時31分，鵲橋二號中繼星由長征八號遙三運載火箭在中國文昌航天發(fā)射場成功發(fā)射升空，按計劃開展與嫦娥四號和嫦娥六號的對通測試。已知月球質(zhì)量 M，月球半徑 R，引力常量 G，忽略月球自轉(zhuǎn)影響。
(1)求月球表面的重力加速度g月。
(2)查閱資料知，地表加速度約為月表加速度的6倍，若地面上某位同學以一定初速度豎直起跳，能上升的最大高度是 h，這位同學如果在月球表面以同樣的初速度豎直起跳，他能跳多高?
14.如圖所示，為一真空示波管的示意圖，電子從燈絲K發(fā)出(初速度可忽略不計)，經(jīng)燈絲與A板間的電壓U1加速，從 A板中心孔沿中心線KO射出，然后進入兩塊平行金屬板 M、N形成的偏轉(zhuǎn)電場中(偏轉(zhuǎn)電場可視為勻強電場，兩平行金屬板板長 l，兩極板相距 d，兩板間所加電壓為U2)，然后從板間飛出射到距板l1的熒光屏上(不計重力，熒光屏中點在兩板間的中央線上，電子質(zhì)量 m，電量e)。求：
(1)電子進入偏轉(zhuǎn)電場的速度v大小?
(2)電子離開偏轉(zhuǎn)電場時速度偏轉(zhuǎn)角度的正切值tanθ?
(3)電子在熒光屏上的偏移量Y?
15.如圖所示，BCDG是光滑絕緣的34圓形軌道，位于豎直平面內(nèi)，軌道半徑為R，下端與水平絕緣軌道在B點平滑連接，整個軌道處在水平向左的勻強電場中?，F(xiàn)有一質(zhì)量為m、帶正電的小滑塊(可視為質(zhì)點)置于水平軌道上，滑塊受到的電場力大小為34mg，滑塊與水平軌道間的動摩擦因數(shù)為0.5，重力加速度為g。
(1)若滑塊從水平軌道上距離B點s=3R的A點由靜止釋放，滑塊到達B點時速度為多大;
(2)在(1)的情況下，求滑塊到達C點時軌道受到的作用力;
(3)為使滑塊始終沿軌道滑行，求滑塊在水平軌道上距B點距離s的范圍。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】A.法拉第引入了電場線，以便形象直觀地描述場強的大小和方向，選項A正確；
B.卡文迪什巧妙地運用放大法，通過扭秤實驗測得了萬有引力常數(shù)，選項B錯誤；
C.牛頓第一定律是利用邏輯思維對事實進行分析的產(chǎn)物，不能用實驗直接驗證，選項C正確；
D.伽利略在研究自由落體運動過程中，把科學實驗和邏輯推理結(jié)合起來，選項D正確。
此題選擇錯誤的，故選B。
2.【答案】C
【解析】剪斷懸線前繩上的拉力大小為 T ，彈簧拉力大小為F彈 。對A、B分別進行受力分析，有T=mAg+F彈 ， F彈=mBg，剪斷細線后的瞬間，拉力T突變?yōu)?，彈簧彈力F彈不突變，B球依舊受力平衡。因為A、B球質(zhì)量相等，即mA=mB，所以在剪斷懸線瞬間B球和A球加速度分別為aB=0 ， aA=mAg+F彈mA=mAg+mBgmA=2g，故選C。
3.【答案】A
【解析】ABC.汽車受到重力、支持力、摩擦力作用，重力與支持力平衡，合力等于摩擦力提供向心力，故A正確，BC錯誤；
D.汽車受到重力、支持力、摩擦力，向心力是效果力，受力分析時不能分析，故D錯誤。
故選A。
4.【答案】D
【解析】【分析】
由于動車運行中所受阻力與其速度的平方成正比，由此可以求得動車在速度為v=120km/h和v′=2v=240km/h時受到的阻力的大小，再由P=Fv=fv可以求得動車的功率的大小。
當動車勻速運行時，動車的牽引力和受到的阻力大小相等，由此可以求得動車運行時的功率，但需要注意的是動車在以不同的速度運行時受到的阻力的大小是不同的。
【解答】
動車勻速行駛時，牽引力等于阻力，有F=f=kv2，則發(fā)動機的功率為P=Fv=kv3，依題意，動車兩次行駛速度之比為vv′=12，聯(lián)立，可得P′=8P，故D正確，ABC錯誤。
故選D。
5.【答案】C
【解析】解：由幾何關系可知，AC之間的距離為2R，A處點電荷在C點產(chǎn)生的電場強度沿CA方向，大小為E1=k4Q(2R)2=kQR2，
B處點電荷在C點產(chǎn)生的電場強度沿BC方向，大小為E2=kQR2=E1，
A、B兩處點電荷分別在C點產(chǎn)生的電場強度方向互成120°，大小相等，所以合電場強度方向如圖
大小為E=kQR2，
方向與BC方向夾角為60°；
由于金屬球殼內(nèi)部電場強度處處為零，感應電荷在球心C處產(chǎn)生的電場強度與A、B兩個點電荷在球心處產(chǎn)生的電場強度的矢量合大小相等，方向相反，所以大小為EC=kQR2
方向與CB方向夾角為60°，故ABD錯誤，C正確。
故選C。
當導體處于靜電平衡狀態(tài)時，導體內(nèi)部場強處處為零，球殼上感應電荷在球心O處產(chǎn)生的場強與外電場在O點的場強大小相等，方向相反，由此判斷。
解決本題的關鍵知道靜電平衡導體的特點：內(nèi)部場強處處為零，即外加電場和感應電荷產(chǎn)生電場的合場強為零。
6.【答案】D
【解析】解：A、粒子進入電場后，水平方向做勻速運動，則t=0時刻進入電場的粒子在電場中運動時間t=2dv0 ，此時間正好是交變電場的一個周期；粒子在豎直方向先做加速運動后做減速運動，經(jīng)過一個周期，粒子的豎直速度為零，故粒子離開電場時的速度大小等于水平速度v0 ，故A錯誤；
B、粒子在豎直方向，在T2時間內(nèi)的位移為d2，則12d=12U0 qdm(dv0 ) 2，解得q=mv02U0 ，故B錯誤；
C、t=T8時刻進入電場的粒子，離開電場時在豎直方向上的位移為d′=2×12a(38T) 2?2×12a(T8) 2=18aT 2=12d，故電場力做功為W=U0 qd×12d=12U0 q=12mv02，故C錯誤；
D、t=T4時刻進入的粒子，在豎直方向先向下加速運動T4，然后向下減速運動T4，再向上加速T4，向上減速T4，由對稱可知，此時豎直方向的位移為零，故粒子從P板右側(cè)邊緣離開電場，故D正確；
故選：D
帶電粒子垂直電場線進入電場做類平拋運動，將類平拋運動分解為垂直電場方向的勻速直線運動和沿電場線方向的勻加速直線運動，根據(jù)類平拋運動的規(guī)律求解．
此題關鍵是要搞清粒子在電場中水平方向和豎直方向的運動特征，主要是結(jié)合電場的變化情況研究豎直方向在一個周期內(nèi)的運動情況，此題還可以結(jié)合v?t圖象進行分析．
7.【答案】AD
【解析】解：A、將重物的重力進行分解，當人的拉力方向不變，緩慢向左移動一小段距離，則OA與豎直方向夾角變大，
OA的拉力由圖中1位置變到2位置，可見OA繩子拉力變大，OB繩拉力逐漸變大；故A正確，B錯誤；
C、人對地面的壓力始終等于人的重力，保持不變；故C錯誤；
D、OA拉力變大，則繩子拉力水平方向分力變大，根據(jù)平衡條件知地面給人的摩擦力逐漸增大；故D正確。
故選：AD。
將重力進行分解，判斷OB拉力的變化，根據(jù)平衡條件判斷摩擦力的變化．
本題考查了動態(tài)平衡問題，用圖解法比較直觀，還可以用函數(shù)法或正交分解法．
8.【答案】BD
【解析】AB、月球表面任意一物體重力等于萬有引力GMmR2=mg，則有GM=R2g①
“嫦娥四號”繞月運行時，由萬有引力提供向心力有：GMmr2=mv2r，解得：v= GMr ②
由①②得v= R2gr，故A錯誤，B正確；
CD、“嫦娥四號”繞月運行時，根據(jù)萬有引力提供向心力可得：GMmr2=mr4π2T2，解得M=4π2r3GT2，月球的平均密度為ρ=MV，聯(lián)立解得：ρ=3πr3GT2R3，故C錯誤、D正確。
故選：BD。
9.【答案】AC
【解析】【分析】本題主要考查等勢線與帶電粒子的運動軌跡問題。等差等勢線越密集的地方場強越大；結(jié)合粒子的運動軌跡和粒子的帶電性，可知粒子所受電場力的方向和場強方向，由沿電場線方向電勢降低可知四個等勢線的電勢關系；根據(jù)公式Ep=qφ可知帶電粒子的電勢能大小關系，則可知動能的大小關系，即可知速度的大小關系，由此即可正確求解。
【解答】
A.根據(jù)U=Ed，可知等差等勢線越密集的地方場強越大，則M點處的電場強度大于N點處的電場強度，故A正確；
D.根據(jù)曲線運動的合力方向指向運動軌跡的凹側(cè)，且電場方向與等勢線垂直，粒子又帶負電，則粒子在電場中的受力和場強方向如圖所示：
根據(jù)沿電場線方向電勢降低可知四個等勢線的電勢關系為φa

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