物理试题
一、单项选择题：本题共 5 小题，每小题 3 分，共计 15 分。每小题只有一个选项
符合题意。
1.质量为 的汽车在水平路面上匀速行驶，速度为 ，受到的阻力大小为
。此时，汽车发动机输出的实际功率是（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】汽车匀速行驶，则牵引力与阻力平衡
汽车发动机的功率
故选 C。
2.电流互感器是一种测量电路中电流的变压器，工作原理如图所示。其原线圈匝数较少，串联
在电路中，副线圈匝数较多，两端接在电流表上。则电流互感器（ ）
A. 是一种降压变压器
B. 能测量直流电路的电流
C. 原、副线圈电流的频率不同
D. 副线圈的电流小于原线圈的电流
【答案】D
【解析】
【详解】A．原线圈匝数较少，电流互感器是一种降电流的变压器，A 选项错误。
B． 电流互感器的工作原理是电磁感应中的互感现象，只可以测量交变电流，B 选项错误。
31.5 10 kg× 20m/s
31.8 10 N×
90W 30kW 36kW 300kW
31.8 10 NF f= = ×
31.8 10 20W=36kWP Fv= = × ×C． 电流互感器不会改变电流的频率，只改变电流，故原、副线圈电流的频率相同。C 选项
错误。
D．原线圈匝数较少，电流互感器是一种降电流的变压器，副线圈的电流小于原线圈的电流。
D 正确。
故选 D。
3.如图所示，两匀强磁场的磁感应强度 和 大小相等、方向相反。金属圆环的直径与两磁
场的边界重合。下列变化会在环中产生顺时针方向感应电流的是（ ）
A 同时增大 减小
B. 同时减小 增大
C. 同时以相同的变化率增大 和
D. 同时以相同的变化率减小 和
【答案】B
【解析】
【详解】AB．产生顺时针方向的感应电流则感应磁场的方向垂直纸面向里。由楞次定律可知，
圆环中的净磁通量变化为向里磁通量减少或者向外的磁通量增多，A 错误，B 正确。
CD．同时以相同的变化率增大 B1 和 B2，或同时以相同的变化率较小 B1 和 B2，两个磁场的磁
通量总保持大小相同，所以总磁通量为 0，不会产生感应电流，CD 错误。
故选 B。
4.如图所示，一小物块由静止开始沿斜面向下滑动，最后停在水平地面上。斜面和地面平滑连
接，且物块与斜面、物块与地面间的动摩擦因数均为常数。该过程中，物块的动能 与水平
位移 x 关系的图象是（ ）
1B 2B
1B 2B
1B 2B
1B 2B
1B 2B
kEA. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】由题意可知设斜面倾角为 θ，动摩擦因数为 μ，则物块在斜面上下滑水平距离 x 时根
据动能定理有
整理可得
即在斜面上运动时动能与 x 成线性关系；当小物块在水平面运动时有
即在水平面运动时动能与 x 也成线性关系；综上分析可知 A 正确。
故选 A。
5.中欧班列在欧亚大陆开辟了“生命之路”，为国际抗疫贡献了中国力量。某运送防疫物资的
班列由 40 节质量相等的车厢组成，在车头牵引下，列车沿平直轨道匀加速行驶时，第 2 节对
第 3 节车厢的牵引力为 F。若每节车厢所受摩擦力、空气阻力均相等，则倒数第 3 节对倒数第
2 节车厢的牵引力为（ ）
A. F B. C. D.
【答案】C
ktan cos cos
xmgx mg Eθ µ θ θ− ⋅ =
( ) ktanmg mg x Eθ µ− =
kmgx Eµ =
19
20
F
19
F
20
F【解析】
【详解】根据题意可知第 2 节车厢对第 3 节车厢的牵引力为 F，因为每节车厢质量相等，阻力
相同，故第 2 节对第 3 节车厢根据牛顿第二定律有
设倒数第 3 节车厢对倒数第 2 节车厢的牵引力为 F1，则根据牛顿第二定律有
联立解得 。
故选 C。
二、多项选择题：本题共 4 小题，每小题 4 分，共计 16 分。每小题有多个选项符
合题意。全部选对的得 4 分，选对但不全的得 2 分，错选或不答的得 0 分。
6.某汽车的电源与启动电机、车灯连接的简化电路如图所示。当汽车启动时，开关 S 闭合，电
机工作，车灯突然变暗，此时（ ）
A. 车灯的电流变小 B. 路端电压变小
C. 电路的总电流变小 D. 电源的总功率变大
【答案】ABD
【解析】
【详解】A．开关闭合时，车灯变暗，故流过车灯的电流 变小，A 正确；
B．电路的路端电压为
变小，路端电压变小，B 正确；
C．总电流即干路电流为
38 38F f ma- =
1 2 2F f ma- =
1 19
FF =
I灯
=U U I R=路 灯 灯 灯
I灯
U E UI r r
−= =内 路
干减小，干路电流增大，C 错误；
D．电源总功率为
增大，总功率变大，D 正确。
故选 ABD。
7.甲、乙两颗人造卫星质量相等，均绕地球做圆周运动，甲的轨道半径是乙的 2 倍。下列应用
公式进行的推论正确的有（ ）
A. 由 可知，甲的速度是乙的 倍
B. 由 可知，甲的向心加速度是乙的 2 倍
C. 由 可知，甲的向心力是乙的
D. 由 可知，甲的周期是乙的 倍
【答案】CD
【解析】
【详解】卫星绕地球做圆周运动，万有引力提供向心力，则
A．因为在不同轨道上 g 是不一样 ，故不能根据 得出甲乙速度的关系，卫星的运行
线速度
代入数据可得
故 A 错误；
B．因为在不同轨道上两卫星的角速度不一样，故不能根据 得出两卫星加速度的关系，
卫星的运行加速度
的
U路
P EI= 干总
I干
v gR= 2
2a rω=
2
MmF G r
= 1
4
3
2
r kT
= 2 2
2 2
2
2 2
4GMm mvF m r m r mar r T
πω= = = = =向
v gR=
GMv r
=
2= 2
v r
v r
=甲 乙
乙 甲
2a rω=代入数据可得
故 B 错误；
C．根据 ，两颗人造卫星质量相等，可得
故 C 正确；
D．两卫星均绕地球做圆周运动，根据开普勒第三定律 ，可得
故 D 正确。
故选 CD。
8.如图所示，小球 A、B 分别从 和 l 高度水平抛出后落地，上述过程中 A、B 的水平位移
分别为 l 和 。忽略空气阻力，则（ ）
A. A 和 B 的位移大小相等
B. A 的运动时间是 B 的 2 倍
C. A 的初速度是 B 的
D. A 的末速度比 B 的大
【答案】AD
【解析】
【详解】A．位移为初位置到末位置的有向线段，如图所示可得
的
2
GMa r
=
2
2
1= 4
a r
a r
=甲 乙
乙 甲
2
GMmF r
=向
2
2
1= 4
F r
F r
=向甲 乙
乙 甲向
3
2
r kT
=
3
3 =2 2T r
T r
=甲 甲
乙 乙
2l
2l
1
2 ，
A 和 B 的位移大小相等，A 正确；
B．平抛运动运动的时间由高度决定，即
，
则 A 的运动时间是 B 的 倍，B 错误；
C．平抛运动，在水平方向上做匀速直线运动，则
，
则 A 的初速度是 B 的 ，C 错误；
D．小球 A、B 在竖直方向上的速度分别为
，
所以可得
，
即 ，D 正确。
故选 AD。
9.如图所示，绝缘轻杆的两端固定带有等量异号电荷的小球（不计重力）。开始时，两小球分
别静止在 A、B 位置。现外加一匀强电场 E，在静电力作用下，小球绕轻杆中点 O 转到水平位
置。取 O 点的电势为 0。下列说法正确的有（ ）
A. 电场 E 中 A 点电势低于 B 点
B. 转动中两小球的电势能始终相等
C. 该过程静电力对两小球均做负功
( )22
A 2 5s l l l= + = ( )22
B 2 5s l l l= + =
A
2 2 22l lt g g
×= = × B
2 2l lt g g
×= =
2
xA
A 2
gllv t
= = xB
B
2 2lv glt
= =
1
2 2
yA 2v gl= yB 2v gl=
A
17
2
glv = B
162 2
glv gl= =
A Bv v>D. 该过程两小球的总电势能增加
【答案】AB
【解析】
【详解】A．沿着电场线方向，电势降低，A 正确；
B．由于 O 点的电势为 0，根据匀强电场的对称性
又 ， ，所以
B 正确；
CD．A、B 位置的小球受到的静电力分别水平向右、水平向左，绝缘轻杆逆时针旋转，两小球
静电力对两小球均做正功，电场力做正功，电势能减少，CD 错误；
故选 AB。
三、简答题：本题分必做题（第 10~12 题）和选做题（第 13 题）两部分，共计 42
分。请将解答填写在答题卡相应的位置。
【必做题】
10.某同学描绘一种电子元件的 关系图象，采用的实验电路图如题图 1 所示，V 为电压
表，
mA 为电流表，E 为电源（电动势约 ），R 为滑动变阻器（最大阻值 ）， 为定值电
阻，S 为开关。
(1)请用笔画线代替导线，将题图 2 所示的实物电路连接完整____________。
(2)调节滑动变阻器，记录电压表和电流表的示数如下表：
A B
ϕ ϕ= −
A Bq q= − pE qϕ=
PA PBE E=
I U−
6V 20Ω 0R电压 0.000 0.250 0.500 0.650 0.700 0.725 0.750
电流 0.00 0.10 0.25 0.60 1.70 4.30 7.50
请根据表中的数据，在方格纸上作出该元件的 图线____________。
(3)根据作出的 图线可知，该元件是_________（选填“线性”或“非线性”）元件。
(4)在上述测量中，如果用导线代替电路中的定值电阻 ，会导致的两个后果是_________。
A．电压和电流的测量误差增大
B．可能因电流过大烧坏待测元件
C．滑动变阻器允许的调节范围变小
D．待测元件两端电压的可调节范围变小
【 答 案 】 (1). (2).
/ VU
/ mAI
I U−
I U−
0R (3). 非线性元件 (4). BC
【解析】
【详解】(1)[1]根据题意连接电路如图
(2)[2]根据表格中数据描点，并用平滑的曲线连接各点如图
(3)[3]根据图像可知该元件是非线性元件。(4)[4]AB． 图线上某点与原点连线的斜率为 ，根据元件的特性可知，当电压超过一定
数值时，电流会急剧增大，所以电阻会急剧减小，若用导线代替 ，电流急剧增大，可能会
烧坏待测元件，对电流表和电压表的测量误差无影响，A 错误，B 正确；
CD．根据图像可知待测元件的电压范围小于 ，而电源电动势为 ，因为待测元件两端电
压非常小，如果用导线代替 ，会导致滑动变阻器的调节范围变得非常小，难以调节，C 正
确，D 错误。
故选 BC。
11.疫情期间“停课不停学”，小明同学在家自主开展实验探究。用手机拍摄物体自由下落的视
频，得到分帧图片，利用图片中小球的位置来测量当地的重力加速度，实验装置如题图 1 所
示。
(1)家中有乒乓球、小塑料球和小钢球，其中最适合用作实验中下落物体的是_____。
(2)下列主要操作步骤的正确顺序是_____。（填写各步骤前的序号）
①把刻度尺竖直固定在墙上
②捏住小球，从刻度尺旁静止释放
③手机固定在三角架上，调整好手机镜头的位置
④打开手机摄像功能，开始摄像
(3)停止摄像，从视频中截取三帧图片，图片中的小球和刻度如题图 2 所示。已知所截取的图
片相邻两帧之间的时间间隔为 ，刻度尺的分度值是 ，由此测得重力加速度为_____
。
(4)在某次实验中，小明释放小球时手稍有晃动，视频显示小球下落时偏离了竖直方向。从该
视频中截取图片，_____（选填“仍能”或“不能”）用(3)问中的方法测出重力加速度。
I U− 1
R
0R
1V 6V
0R
1
6 s 1mm
2m / s【答案】 (1). 小钢球 (2). ①③④② (3). 9.61（9.5~9.7） (4). 仍能
【解析】
【详解】(1)要测量当地重力加速度需要尽量减小空气阻力的影响，所以密度大体积小的小钢
球最适合；
(2)要完成实验首先应该将刻度尺竖直固定在墙上，安装好三脚架，调整好手机摄像头的位置；
因为下落时间很短，所以一定要先打开摄像头开始摄像，然后在将小球从刻度尺旁静止释放，
故顺序为①③④②；
(3)由三张图片读出小球所在位置的刻度分别为 2.50cm，26.50cm，77.20cm；小球做自由落体
运动，根据 可得
(4)因为就算小球偏离了竖直方向，但是小球在竖直方向上的运动依然是自由落体运动，对实
验结果无影响，故仍能用前面的方法测量出重力加速度。
[选修 3-5]
12.“测温枪”（学名“红外线辐射测温仪”）具有响应快、非接触和操作方便等优点。它是根
据黑体辐射规律设计出来的，能将接收到的人体热辐射转换成温度显示。若人体温度升高，
则人体热辐射强度 I 及其极大值对应的波长 的变化情况是（ ）
A. I 增大， 增大 B. I 增大， 减小 C. I 减小， 增大 D. I 诚小，
减小
【答案】B
【解析】
【详解】黑体辐射的实验规律如图
2x gT∆ =
( ) ( )2 2
2 2
22
77.20 26.50 10 26.50 2.50 10 m/s 9.61m/s
1
6
xg T
∆ - -- ´ - - ´= = =
æ ö÷ç ÷ç ÷çè ø
λ
λ λ λ λ特点是，随着温度升高，各种波长的辐射强度都有增加，所以人体热辐射的强度 增大；随着
温度的升高，辐射强度的峰值向波长较短的方向移动，所以 减小。
故选 B。
13.大量处于某激发态的氢原子辐射出多条谱线，其中最长和最短波长分别为 和 ，则该激
发态与基态的能量差为_____，波长为 的光子的动量为_____。（已知普朗克常量为 h，光速
为 c）
【答案】 (1). (2).
【解析】
【详解】[1]根据 可知波长越短，对应光子的频率越大，对应跃迁的能级差越大；可知
最短波长 对应基态到激发态的能量差最大，结合 得
[2]波长为 对应的光子动量为
14.一只质量为 的乌贼吸入 的水，静止在水中。遇到危险时，它在极短时间内把
吸入的水向后全部喷出，以 的速度向前逃窜。求该乌贼喷出的水的速度大小 v。
【答案】
I
λ
1
λ 2
λ
1
λ
2
ch λ 1
h
λ
c λν=
2
λ ε hν=
2
2
cE h hν λ∆ = =
1
λ
1
1
hp λ=
1.4kg 0.1kg
2m/s
28m/s【解析】
【详解】乌贼喷水过程，时间较短，内力远大于外力；选取乌贼逃窜的方向为正方向，根据
动量守恒定律得
解得喷出水的速度大小为
【选做题】
本题包括 A、B 两小题，请选定其中一小题，并在相应的答题区域内作答。若多
做，则按 A 小题评分。
A．[选修 3-3]
15.玻璃 出现和使用在人类生活里已有四千多年的历史，它是一种非晶体。下列关于玻璃的
说法正确的有（ ）
A. 没有固定的熔点
B. 天然具有规则的几何形状
C. 沿不同方向的导热性能相同
D. 分子在空间上周期性排列
【答案】AC
【解析】
【详解】根据非晶体的特点可知非晶体是指组成物质的分子（或原子、离子）不呈空间有规
则周期性排列的固体。它没有一定规则的外形。它的物理性质在各个方向上是相同的，叫“各
向同性”。它没有固定的熔点。
故选 AC。
16.一瓶酒精用了一些后，把瓶盖拧紧，不久瓶内液面上方形成了酒精的饱和汽，此时_____
（选填“有”或“没有”）酒精分子从液面飞出。当温度升高时，瓶中酒精饱和汽的密度_____
（选填“增大”“减小”或“不变”）。
【答案】 (1). 有 (2). 增大
【解析】
【详解】[1]形成饱和气后，酒精还是会蒸发，只是液体里跑到气体中的分子和气体中的分子
的
1 20 Mv mv= −
1
2
1.4 2 m/s 28m/s0.1
Mvv m
×= = =跑到液体里的速度一样快，整体来看是不变的。即此时仍然会有酒精分子从液面飞出；
[2]温度升高使气体分子的动能增大，离开液体表面的气体分子更多，饱和汽密度增大。
17.一定质量的理想气体从状态 A 经状态 B 变化到状态 C，其 图象如图所示，求该过程
中气体吸收的热量 Q。
【答案】
【解析】
【详解】根据 图像可知状态 A 和状态 C 温度相同，内能相同；故从 A 经 B 到 C 过程
中气体吸收的热量等于气体对外所做的功。根据图像可知状态 A 到状态 B 为等压过程，气体
对外做功为
状态 B 到状态 C 为等容变化，气体不做功；故 A 经 B 到 C 过程中气体吸收的热量为
B．[选修 3-4]
18.电磁波广泛应用在现代医疗中。下列属于电磁波应用的医用器械有（ ）
A. 杀菌用的紫外灯 B. 拍胸片的 X 光机
C. 治疗咽喉炎的超声波雾化器 D. 检查血流情况的“彩超”机
【答案】AB
【解析】
【详解】A．紫外灯的频率高，能量强，所以用于杀菌，属于电磁波的应用，A 正确；
B．X 光的穿透能力较强，所以用于拍胸片，属于电磁波的应用，B 正确；
C．超声波雾化器是超声波的应用，与电磁波无关，C 错误；
D．彩超属于超声波的应用，与电磁波无关，D 错误。
故选 AB。
1p V
−
52 10 J×
1P V
−
( )5 5
1 2 10 2 1 J=2 10 JW p V∆= = ´ ´ - ´
5
1 2 10 JQ W= = ´19.我国的光纤通信技术处于世界领先水平。光纤内芯（内层玻璃）的折射率比外套（外层玻
璃）的_____（选填“大”或“小”）。某种光纤的内芯在空气中全反射的临界角为 ，则该
内芯的折射率为_____。（取 ，结果保留 2 位有效数字）
【答案】 (1). 大 (2).
【解析】
【详解】[1]根据全反射定律 可知光钎内芯的折射率比外套的折射率大，这样光在内
芯和外壳的界面上才能发生全反射，保证信息的传输。
[2]折射率为
20.国际宇航联合会将 2020 年度“世界航天奖”授予我国“嫦娥四号”任务团队。“嫦娥四号”
任务创造了多项世界第一、在探月任务中，“玉兔二号”月球车朝正下方发射一束频率为f 的
电磁波，该电磁波分别在月壤层的上、下表面被反射回来，反射波回到“玉兔二号”的时间
差为 。已知电磁波在月壤层中传播的波长为 ，求该月壤层的厚度 d。
【答案】
【解析】
【详解】电磁波的在土壤中传播速度满足
根据题意可知
解得土壤厚度为
四、计算题：本题共 3 小题，共计 47 分。解答时请写出必要的文字说明、方程式
和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须
明确写出数值和单位。
21.如图所示，电阻为 的正方形单匝线圈 的边长为 ， 边与匀强磁场边缘重
合。磁场的宽度等于线圈的边长，磁感应强度大小为 。在水平拉力作用下，线圈以
的速度向右穿过磁场区域。求线圈在上述过程中：
43°
sin 43 0.68 cos43 0.73° = ° =，
1.5
1sinC n
=
1 1 1.5sin 43 0.68n = = =°
t∆ λ
2
f t
λ ∆
v fλ=
2d v t= ⋅∆
2
fd t
λ= ∆
0.1Ω abcd 0.2m bc
0.5T 8m / s(1)感应电动势的大小 E；
(2)所受拉力的大小 F；
(3)感应电流产生的热量 Q。
【答案】(1)0.8V；(2)0.8N；(3)0.32J
【解析】
【详解】(1)由题意可知当线框切割磁感线是产生的电动势为
(2)因为线框匀速运动故所受拉力等于安培力，有
根据闭合电路欧姆定律有
结合(1)联立各式代入数据可得 F=0.8N；
(3)线框穿过磁场所用的时间为
故线框穿越过程产生的热量为
22.如图所示，鼓形轮的半径为 R，可绕固定的光滑水平轴 O 转动。在轮上沿相互垂直的直径
方向固定四根直杆，杆上分别固定有质量为 m 的小球，球与 O 的距离均为 。在轮上绕有
长绳，绳上悬挂着质量为 M 的重物。重物由静止下落，带动鼓形轮转动。重物落地后鼓形轮
匀速转动，转动的角速度为 。绳与轮之间无相对滑动，忽略鼓形轮、直杆和长绳的质量，
不计空气阻力，重力加速度为 g。求：
(1)重物落地后，小球线速度的大小 v；
(2)重物落地后一小球转到水平位置 A，此时该球受到杆的作用力的大小 F；
0.5 0.2 8V 0.8VE BLv= = ´ ´ =
=F F BIL= 安
EI R
=
2 2 0.2 s 0.05s8
Lt v
´= = =
2 2
2 0.8 0.05J=0.32J0.1
EQ I Rt tR= = = ´
2R
ω(3)重物下落的高度 h。
【答案】(1) ；(2) ；(3)
【解析】
【详解】(1)由题意可知当重物落地后鼓形轮转动的角速度为 ω，则根据线速度与角速度的关
系可知小球的线速度为
(2)小球匀速转动，当在水平位置时设杆对球的作用力为 F，合力提供向心力，则有
结合(1)可解得杆对球的作用力大小为
(3)设重物下落高度为 H，重物下落过程中对重物、鼓形轮和小球组成的系统，根据系统机械
能守恒可知
而重物的速度等于鼓形轮的线速度，有
联立各式解得
23.空间存在两个垂直于 平面的匀强磁场，y 轴为两磁场的边界，磁感应强度分别为 、
。甲、乙两种比荷不同的粒子同时从原点 O 沿 x 轴正向射入磁场，速度均为 v。甲第 1 次、
第 2 次经过 y 轴的位置分别为 P、Q，其轨迹如图所示。甲经过 Q 时，乙也恰好同时经过该点。
2v Rω= 2 4 24F m R gω= + ( ) 2 216
2
M m RH Mg
ω+=
2v Rω=
( )
2
22
2
vF mg m R- =
2 4 24F m R gω= +
2 2
1
1 1 42 2MgH Mv mv= + ´
1v Rω=
( ) 2 216
2
M m RH Mg
ω+=
Oxy 02B
03B已知甲的质量为 m，电荷量为 q。不考虑粒子间的相互作用和重力影响。求：
(1)Q 到 O 的距离 d；
(2)甲两次经过 P 点的时间间隔 ；
(3)乙的比荷 可能的最小值。
【答案】(1) ；(2) ；(3)
【解析】
【详解】(1)带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，由 得，
，
Q、O 的距离为：
(2)由(1)可知，完成一周期运动上升的距离为 d，粒子再次经过 P，经过 N 个周期，
所以，再次经过 P 点的时间为
由匀速圆周运动的规律得，
t∆
q
m
′
′
03
mvd qB
=
0
5
2
mt qB
π= ' 2='
q q
m m
2vqvB m R
=
1
02
mvR qB
= 2
03
mvR qB
=
1 2
0
2 2 3
mvd R R qB
= − =
12 3ROPN d d
= = =
3t NT T= =
1
1
0
2 R mT v qB
π π= =
2
2
0
2 2
3
R mT v qB
π π= =绕一周的时间为：
解得：
所以，再次经过 P 点的时间为
两次经过 P 点 时间间隔为：
解得：
(3)由洛伦兹力提供向心力，由 得，
若乙粒子从第一象限进入第二象限的过程中与甲粒子在 Q 点相遇，则：
结合以上式子，n 无解。
若乙粒子从第二象限进入第一象限的过程中与甲离子在 Q 点相遇，则：
的
1 2
2 2
T TT = +
0
5
6
mT qB
π=
0
53 2
mt T qB
π= =
1
2
Tt t∆ = −
0
2 mt qB
π∆ =
2vqvB m R
=
1
0
'' 2 '
m vR q B
=
2
0
'' 3 '
m vR q B
=
1 2' 2 ' 2 'd R R= −
12 ' 'R nd OQ d+ = =
' ' '
1 2 1 1 2( )2 2 2 2 2
T T T T Tn + + = +
'nd OQ=计算可得
（n=1，2，3……）
由于甲乙粒子比荷不同，则 n=2 时，乙的比荷 最小，为
' '
1 2 1 2( )2 2 2 2
T T T Tn + = +
' ='
q qnm m
'
'
q
m
' 2='
q q
m m
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