滿分：100分 考試時間：75分鐘
注意事項：
1．答卷前，考生務必將自己的姓名、準考證號填寫在答題卡上。
2．回答選擇題時，選出每小題答案后，用鉛筆把答題卡上對應題目的答案標號涂黑；如需改動，用橡皮擦干凈后，再選涂其他答案標號；非選擇題時，將答案寫在答題卡上。寫在本試卷上無效。
3．考試結(jié)束后，將答題卡交回。
一、單項選擇題：本題共4小題，每小題4分，共16分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是最符合題目要求的。
1. 下列四幅圖涉及的物理知識中，說法正確的是（ ）
A. 圖甲中，兩分子間距離由變到的過程中分子力做正功
B. 圖乙中，葉片上的露珠呈球形的主要原因是液體重力的作用
C. 圖丙中，花粉顆粒的無規(guī)則運動反映了花粉分子的熱運動
D. 圖丁中，石蠟在云母片上熔化成橢圓形，說明云母是多晶體
【答案】A
【解析】A．圖甲中，兩分子間距離由變到的過程中，分子勢能減小，分子力做正功，故A正確；
B．圖乙中，葉片上的露珠呈球形的主要原因是液體表面張力的作用，故B錯誤；
C．圖丙中，花粉顆粒的無規(guī)則運動反映了水分子的無規(guī)則熱運動，故C錯誤；
D．圖丁中，石蠟在云母片上熔化成橢圓形，說明云母具有各向異性，是晶體，故D錯誤。
故選A。
2. 電動汽車制動時可利用車輪轉(zhuǎn)動將其動能轉(zhuǎn)換成電能儲存起來。車輪轉(zhuǎn)動時帶動磁極繞固定的線圈旋轉(zhuǎn)，在線圈中產(chǎn)生交變電流。如圖甲所示，時磁場方向恰與線圈平面垂直，磁極勻速轉(zhuǎn)動，線圈中的電動勢隨時間變化的關(guān)系如圖乙所示。將兩磁極間的磁場近似視為勻強磁場，則（ ）
A. 時線圈中磁通量為0
B. 時線圈中電流方向由P指向Q
C. 時線圈中磁通量變化率最大
D. 線圈中的電動勢瞬時值表達式為
【答案】C
【解析】A．時線圈中感應電動勢為零，磁通量最大，選項A錯誤；
B．根據(jù)右手定則可知，時線圈中電流方向由Q指向P，選項B錯誤；
C．時線圈中感應電動勢最大，則磁通量變化率最大，選項C正確；
D．線圈中的電動勢瞬時值表達式為
選項D錯誤。
故選C。
3. 2024年6月13日，我國科學家通過分析波段的光譜成像數(shù)據(jù)，首次精確刻畫出太陽大氣自轉(zhuǎn)的三維圖像。氫原子的能級如圖所示，是氫原子從能級向能級躍遷產(chǎn)生的譜線，則（ ）
A. 圖中光子的頻率比的低
B. 一個能量為3.4eV的光子可能使處于能級的氫原子躍遷到能級
C. 氫原子由能級躍遷到能級，電子的動能減小
D. 一群處于能級的氫原子向低能級躍遷最多產(chǎn)生6種頻率的光
【答案】D
【解析】A．圖中的是氫原子從能級向能級躍遷釋放出的光子，則其能量大于光子能量，所以圖中光子的頻率比的高，故A錯誤；
B．處于能級的氫原子躍遷到能級需要吸收光子的能量為
則一個能量為3.4eV的光子不能使處于能級的氫原子躍遷到能級，故B錯誤；
C．氫原子由能級躍遷到能級，庫侖力對電子做正功，電子的動能增大，故C錯誤；
D．一群處于能級的氫原子向低能級躍遷最多產(chǎn)生6種頻率的光，故D正確。
故選D。
4. 如圖所示，足夠長的光滑U形金屬導軌固定在絕緣水平面上，其電阻不計，導體棒ab垂直放在導軌上，整個裝置處于豎直向上的勻強磁場中。時，垂直于ab施加水平向右恒力F，使ab從靜止開始加速，作用一段時間后，撤掉外力F，運動過程中導體棒始終垂直導軌，下列關(guān)于導體棒ab速度隨時間變化圖像中可能正確的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】導體棒ab切割磁感線，設電阻為，則
導體棒ab所受安培力的大小為
對導體棒ab，根據(jù)牛頓第二定律
F作用時開始逐漸增大，加速度逐漸減小，若至
之前撤去F，則根據(jù)牛頓第二定律
逐漸減小，加速度逐漸減小，若
之后一段時間再撤去F，則先以最大速度勻速一段時間，再減速運動，且加速度逐漸減小，根據(jù)圖中斜率表示加速度，可判斷出A圖線正確。
二、雙項選擇題：本題共4小題，每小題6分，共24分。每小題有兩個選項符合題目要求，全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分。
5. “中國環(huán)流三號”是我國自主設計研制的可控核聚變大科學裝置，也被稱為新一代“人造太陽”，其內(nèi)部的一種核反應方程為，則（ ）
A. X粒子為中子
B 2個結(jié)合成時吸收能量
C. 的平均結(jié)合能比的大
D. 的核子平均質(zhì)量比的大
【答案】AC
【解析】A．根據(jù)質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)守恒可知X粒子為中子，故A正確；
BC．比結(jié)合能（平均結(jié)合能）大的原子核穩(wěn)定，2個結(jié)合成一個時，同時釋放能量，則更穩(wěn)定，比結(jié)合能大，故B錯誤，C正確；
D．的核子平均質(zhì)量比的小，故D錯誤。
故選AC。
6. 如圖所示為某發(fā)電廠遠距離輸電的簡化電路圖，升壓變壓器與降壓變壓器視為理想變壓器，電表均為理想電表，發(fā)電廠的輸出電壓U和輸電線的電阻R均不變，隨著發(fā)電廠輸出功率的增大，則（ ）
A. V示數(shù)變大B. A示數(shù)變大
C. 輸電線上損失的功率增大D. 用戶得到的電壓增大
【答案】BC
【解析】A．由于發(fā)電廠的輸出電壓不變，升壓變壓器的匝數(shù)不變，所以升壓變壓器的輸出電壓不變，即V示數(shù)不變，故A錯誤；
BCD．由于發(fā)電廠的輸出功率增大，則升壓變壓器的輸出功率增大，又升壓變壓器的輸出電壓不變，根據(jù)可知，輸電線上的電流增大，降壓變壓器的匝數(shù)不變，則降壓變壓器輸出電流變大，即A示數(shù)變大，根據(jù)可知，輸電線上的電壓損失增大，由降壓變壓器的輸入電壓可知，降壓變壓器的輸入電壓減小，降壓變壓器的匝數(shù)不變，所以降壓變壓器的輸出電壓減小，根據(jù)可知，輸電線上損失的功率增大，故BC正確，D錯誤。
故選BC。
7. 如圖所示，邊長為L的等邊三角形ABC區(qū)域內(nèi)外分別有垂直平面向外和垂直平面向里的勻強磁場，磁感應強度大小均為B。從AB的中點M處以某一速度沿MC方向發(fā)射一粒子，粒子射出后第三次經(jīng)過磁場邊界時的位置為BC中點N，且速度方向垂直于BC。已知粒子質(zhì)量為m、電荷量為＋q，不計粒子重力，則粒子（ ）
A. 做圓周運動的半徑為
B. 運動速度的大小為
C. 第一次經(jīng)過N時的速度沿NA方向
D. 從發(fā)射到第一次經(jīng)過N點的時間為
【答案】AD
【解析】A．根據(jù)題意，作出粒子運動軌跡
根據(jù)幾何關(guān)系可得
解得做圓周運動的半徑為
故A正確；
B．根據(jù)洛倫茲力提供向心力
運動速度的大小為
故B錯誤；
C．根據(jù)粒子的運動軌跡可知，第一次經(jīng)過N時的速度沿AN方向，故C錯誤；
D．粒子在磁場中的運動周期為
從發(fā)射到第一次經(jīng)過N點的時間為
故D正確。
故選AD。
8. 石墨烯是一種由碳原子組成的單層二維蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)新材料，具有豐富的電學性能?，F(xiàn)設計一電路測量某二維石墨烯樣品單位面積的載流子（電子）數(shù)。如圖所示，在長為a，寬為b的石墨烯表面加一垂直向里的勻強磁場，磁感應強度為B，電極1、3間接入恒壓直流電源、穩(wěn)定時電流表示數(shù)為I，電極2、4之間的電壓為U，已知電子電荷量為e，則（ ）
A. 電極2的電勢比電極4的低
B. 電子定向移動的速率為
C. 電極2和4之間的電壓與寬度b無關(guān)
D. 二維石墨烯樣品單位面積的載流子數(shù)為
【答案】ACD
【解析】A．根據(jù)左手定則，可知電子在洛倫茲力作用下向電極2所在一側(cè)偏轉(zhuǎn)，所以電極2的電勢比電極4的低。故A正確；
B．當電子穩(wěn)定通過樣品時，其所受電場力與洛倫茲力平衡，則有
解得
故B錯誤；
C．設樣品每平方米載流子(電子)數(shù)為n，電子定向移動的速率為v，則時間t內(nèi)通過樣品的電荷量
q=nevtb
根據(jù)電流定義式得
聯(lián)立，解得
即電極2和4之間的電壓與寬度b無關(guān)。故C正確；
D．根據(jù)C選項分析可知二維石墨烯樣品單位面積的載流子數(shù)為
故D正確。
故選ACD。
三、非選擇題：共60分。其中第9~11小題為填空題，第12，13小題為實驗題，第14~16小題為計算題?？忌鶕?jù)要求作答。
9. 如圖所示的電路，由自感線圈、開關(guān)、直流電源和兩個相同的小燈泡、連接而成。已知自感線圈的自感系數(shù)較大，且其直流電阻不計。在開關(guān)S閉合的瞬間小燈泡______（選填“先亮”“先亮”或“和同時亮”），斷開S后小燈泡______（選填“會”或“不會”）先閃亮一下再滅。
【答案】和同時亮 會
【解析】[1][2]開關(guān)S閉合的瞬間有電流經(jīng)過小燈泡和，兩燈泡同時亮，開關(guān)S閉合待穩(wěn)定后，由于自感線圈的直流電阻不計，燈泡會熄滅，此時經(jīng)過自感線圈的電流大于開關(guān)S閉合的瞬間經(jīng)過燈泡的電流，再斷開的瞬間，自感線圈產(chǎn)生阻礙電流減小的電動勢，在自感線圈和燈泡組成的回路中，電流會持續(xù)一小段時間，所以燈泡會先閃亮一下再滅。
10. 如圖所示，已知回旋加速器D形盒內(nèi)的勻強磁場磁感應強度為B，盒的半徑為R，粒子在盒間加速時的電壓為U。質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子從間隙中心附近M極的某點靜止釋放。不計粒子重力及粒子間相互作用，粒子獲得的最大動能為______；若增大加速電壓U，粒子被加速的次數(shù)______（選填“增加”“減少”或“不變”）。
【答案】 減少
【解析】[1]粒子最后離開D型盒，有
粒子獲得的最大動能為
解得
[2]根據(jù)動能定理有
解得粒子被加速的次數(shù)
若增大加速電壓U，粒子被加速的次數(shù)減少。
11. 在光電效應實驗中，用頻率為的光分別照射到a、b兩種金屬上，測得相應光電子的最大初動能分別為和。已知金屬a的極限頻率大于金屬b的極限頻率，h為普朗克常量，則______（選填“＜”或“＞”），金屬a的極限頻率為______。
【答案】＜
【解析】[1][2]根據(jù)
又
依題意
聯(lián)立，解得
，
12. 曉萌同學利用如圖甲所示的裝置探究氣體等溫變化的規(guī)律，她在注射器中密封了一定質(zhì)量的氣體。
（1）下列實驗操作中正確的是______。
A. 密封氣體前，在活塞上均勻涂抹潤滑油
B. 推拉活塞時，用手握住注射器氣體部分
C. 實驗時緩慢移動活塞
（2）曉萌同學在不同溫度下進行了兩次實驗，得到圖象如圖乙所示，由圖可知一定質(zhì)量的氣體，在溫度保持不變的條件下，壓強與體積成反比。進一步分析可知兩次實驗的溫度大小關(guān)系為______（選填“＜”“＝”或“＞”）。
（3）在活塞壓縮氣體的過程中，氣體溫度保持不變，氣體______（選填“吸熱”“放熱”或“既不吸熱也不放熱”）。
【答案】（1）AC （2）＞ （3）放熱
【解析】（1）A．為了保持封閉氣體的質(zhì)量不變，實驗中采取的主要措施是用潤滑油涂活塞。故A正確；
B．為了保持封閉氣體的溫度不變，實驗中采取的主要措施是不用手握住注射器封閉氣體部分，避免熱傳遞導致溫度變化。故B錯誤；
C．為了保持封閉氣體的溫度不變，實驗中采取的主要措施是緩慢移動活塞，避免做功導致溫度變化。故C正確.
故選AC。
（2）由理想氣體狀態(tài)方程
可得
結(jié)合乙圖圖像可知兩次實驗的溫度大小關(guān)系為
（3）由熱力學第一定律
可知在活塞壓縮氣體的過程中，外界對氣體做正功，氣體溫度保持不變，氣體內(nèi)能不變，則
即氣體放熱。
13. 如圖所示，小廈同學從家里舊電器上拆得一環(huán)形變壓器，但變壓器的銘牌已經(jīng)污損無法看清參數(shù)。該同學想利用高中所學知識來測量該變壓器原、副線圈兩端的匝數(shù)。
（1）操作步驟如下：
①結(jié)合銘牌殘存數(shù)據(jù)可知圖中1、2為輸入端，3、4為輸出端，用多用電表歐姆擋測量發(fā)現(xiàn)都導通；
②先在該變壓器閉合鐵芯上緊密纏繞匝漆包細銅線，并將理想交流電壓表接在細銅線兩端；
③在原線圈（1、2端）上輸入有效值為12V的交流電，理想交流電壓表的示數(shù)為3.0V，則原線圈的匝數(shù)n1=______匝；把理想交流電壓表接在3、4接線柱上，交流電壓表的示數(shù)為1.8V，則副線圈的匝數(shù)______匝。
（2）該變壓器使用了兩種規(guī)格的銅線繞制，結(jié)合前面數(shù)據(jù)可以推想其中較粗的銅線屬于______（選填“原線圈”或“副線圈”）。
【答案】（1）400 60 （2）副線圈
【解析】（1）[1]根據(jù)
解得
[2]根據(jù)
解得
（2）由實驗數(shù)據(jù)可知變壓器為降壓變壓器，副線圈電流大一些，所以需要較粗銅線繞制。
14. 如圖所示為一空腔呈貓爪形狀且導熱性能良好的球形容器，曉萌同學為了測量它的容積，在容器上豎直插入一根兩端開口且粗細均勻的玻璃管，密封好接口。玻璃管內(nèi)部橫截面積為S，用一長為h的液柱封閉氣體，此時管內(nèi)氣柱長為，外界的溫度為。當外界溫度緩慢升高到時，管內(nèi)氣柱長度變?yōu)?，液體未溢出。已知液體的密度為，重力加速度為g，大氣壓強為，求：
（1）溫度為時封閉氣體的壓強p；
（2）容器的容積V；
（3）外界的溫度從變化到過程中，氣體對外界所做功W。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）對液柱分析，有
解得
（2）假設容器的容積為V，對封閉氣體分析，其初態(tài)體積為
其末態(tài)體積為
由于該過程中氣體壓強不變，根據(jù)蓋呂薩克定律有
解得}
（3）由于該過程中等壓變化，其體積變化為
該過程氣體對外界做功為
解得
15. 某“雙聚焦分析器”質(zhì)譜儀工作原理如圖所示，加速器中加速電壓為U，靜電分析器中有輻向電場，即與圓心等距各點的電場強度大小相同，方向指向圓心。磁分析器中以為圓心、圓心角為90°的扇形區(qū)域內(nèi)，分布著方向垂直于紙面向里的勻強磁場，其左邊界與靜電分析器的右邊界平行。離子源逸出初速度為0、質(zhì)量為m、電荷量為q的正離子，經(jīng)加速電場加速后，從M點垂直于進入靜電分析器，沿半徑為R的圓弧軌道做勻速圓周運動，后從N點射出，然后離子由P點垂直于射入磁分析器中，最后離子垂直從Q點射出。已知，，不計離子重力及離子間相互作用。
（1）求離子從加速器射出時速度v的大?。?br>（2）求靜電分析器中離子運動軌跡處電場強度E的大?。?br>（3）若離子源逸出初速度為0、比荷不同的正離子，求能從磁場區(qū)域上邊界出射的離子比荷k的范圍。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）離子經(jīng)電場直線加速，由動能定理
解得
（2）離子靜電分析器中做勻速圓周運動，根據(jù)牛頓第二定律，有
聯(lián)立解得
（3）離子在磁分析器中做勻速圓周運動，由題意可知，圓周運動的軌道半徑d，根據(jù)牛頓第二定律，有
解得
設在上某點出射的離子電荷量為，質(zhì)量為，在磁場中運動的軌道半徑為r，則
在磁場中有
在電場中有
可得
由此可知離子的比荷與運動半徑的平方成反比，當離子運動半徑最小時，比荷最大，當離子運動半徑最大時，比荷最小。作出符合條件的離子的運動軌跡如圖所示。
①在處被檢測到的離子的運動半徑最小，離子的比荷最大。設此離子的運動半徑為，由幾何關(guān)系可知
由
可得離子比荷的最大值為
②在T處被檢測到的離子的運動半徑最小，離子的比荷最大，設此離子的運動半徑為，由幾何關(guān)系可知
解得
由
可得離子比荷的最小值為
因此，范圍為
16. 如圖甲所示，足夠長的水平金屬導軌CD、EF固定在地面上，間距，一質(zhì)量的金屬棒GH垂直放置在導軌上，DF左側(cè)存在方向豎直向下、磁感應強度大小的勻強磁場。一匝數(shù)匝、面積的螺線管豎直放置，通過單刀雙擲開關(guān)K與導軌相連，整個螺線管中存在方向豎直向上的勻強磁場，其磁感應強度隨時間t變化的關(guān)系圖像如圖乙所示。時K與1相連，金屬棒由靜止釋放，當時金屬棒速度，K瞬間切換到2，時金屬棒速度恰好減為0。已知螺線管電阻，金屬棒電阻，其余電阻不計，金屬棒GH與導軌間的動摩擦因數(shù)，重力加速度g取，求：
（1）金屬棒剛釋放時加速度的大??；
（2）0~20s內(nèi)金屬棒位移的大小；
（3）0~22.5s內(nèi)整個電路產(chǎn)生的焦耳熱。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）法拉第電磁感應定律
由歐姆定律
由牛頓第二定律
解得金屬棒剛釋放時加速度的大小為
（2）由動量定理可得
或
整理得
解得
（3）當，由動量定理
得
當，由動量定理
得
，螺線管產(chǎn)生的電能
整個電路產(chǎn)生的焦耳熱
得

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