物理
本试卷共 8 页，包含选择题(第 1 题～第 9 题，共 9 题)、非选择题(第 10 题～第 16 题，
共 7 题)两部分．本卷满分为 120 分，考试时间为 100 分钟．
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. 2018 年 2 月，我国成功将电磁监测试验卫星张衡一号发射升空，标志着我国成为世界
上少数拥有在轨运行高精度地球物理场探测卫星的国家之一．该卫星在距地面约 500 km 的圆
形轨道上运行，则其( )
A. 线速度大于第一宇宙速度 B. 周期大于地球自转的周期
C. 角速度大于地球自转的角速度 D. 向心加速度大于地面的重力加速度
2. 高空坠物极易对行人造成伤害．若一个质量为 50 g 的鸡蛋从一居民楼的 25 层落下，
与地面的撞击时间约为 2×10－3 s，试估算该鸡蛋对地面的冲击力约为( )
A. 1000 N B. 500 N C. 100 N D. 50 N
3. 扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺寸上的形貌，为了有效减弱外界震
动对 STM 的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称竖直安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速
衰减其微小震动，如图所示．无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒定磁场；出现扰
动后，对于紫铜薄板上下及其左右震动的衰减最有效的方案是( )
A B
C D
4. 如图所示，在磁感应强度大小为 B0 的匀强磁场中，两长直导线 P 和 Q 垂直于纸面固
定放置，两者之间的距离为 l.在两导线中均通有方向垂直于纸面向里大小相等的电流时，纸面
内与两导线距离为 l 的 a 点处的磁感应强度为零．若仅让 P 中的电流反向，则 a 点处磁感应强
度的大小为( )
A. 2B0 B. 2 3
3 B0C.
3
3 B0 D. B0
5. 如图所示，一钢绳的两端分别固定在两座山的 P、Q 处，P 点高于 Q 点，某人抓住套
在绳子上的光滑圆环从 P 处滑到 Q 处．滑行过程中绳子始终处于绷紧状态，不计空气阻力．关
于人从 P 处滑到 Q 处过程说法正确的是( )
A. 机械能先减小后增大
B. 从 P 处滑到最低位置过程重力功率一直增大
C. 滑到最低位置时人受到水平方向的合力为零
D. 动能最大位置与 P 处的水平距离小于与 Q 处的水平距离
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. 如图甲所示是线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时产生的交变电压图
象．将该电压加在图乙中理想变压器的 M、N 两端．变压器原、副线圈匝数比为 5∶1，电阻 R
的阻值为 2 Ω，电流表、电压表均为理想电表．下列说法正确的是( )
甲 乙
A. 0.01 s 时穿过线圈的磁通量最大
B. 线圈转动的角速度为 50π rad/s
C. 流过灯泡的电流方向每秒钟改变 50 次
D. 电流表的示数为 2 A
7. 如图所示电路中，合上开关 S 后，电压表和电流表的读数分别为 U、I，定值电阻 R2
消耗的功率为 P，电容器所带的电荷量为 Q，两电表均为理想电表．当滑动变阻器的滑片向右
移动时，下列有关物理量之间变化关系图象正确的是( ) A B C D
8. 如图所示，以 O 为圆心、半径为 R 的虚线圆位于足够大的匀强电场中，圆所在平面与
电场方向平行，M、N 为圆周上的两点．带正电粒子只在电场力作用下运动，在 M 点速度方
向如图所示，经过 M、N 两点时速度大小相等．已知 M 点电势高于 O 点电势，且电势差为
U，下列说法正确的是( )
A. M、N 两点电势相等
B. 粒子由 M 点运动到 N 点，电势能先增大后减小
C. 该匀强电场的电场强度大小为U
R
D. 粒子在电场中可能从 M 点沿圆弧运动到 N 点
9. 如图所示，质量为 m1 的木块和质量为 m2 的长木板叠放在水平地面上．现对木块施加
一水平向右的拉力 F，木块在长木板上滑行，长木板始终静止．已知木块与长木板间的动摩擦
因数为 μ1，长木板与地面间的动摩擦因数为 μ2，且最大静摩擦力与滑动摩擦力相等．则( )
A. μ1 一定小于 μ2
B. μ1 可能大于 μ2
C. 改变 F 的大小，F>μ2(m1＋m2)g 时，长木板将开始运动
D. 改 F 作用于长木板，F>(μ1＋μ2)(m1＋m2)g 时，长木板与木块将开始相对滑动
三、 简答题：本题共 3 小题，共计 30 分．
10. (9 分)(1) 如图所示，螺旋测微器读数为________mm.
甲
(2) 如图甲所示是测量木块与长木板之间的动摩擦因数实验装置图，图中一端带有定滑
轮的长木板水平固定．图乙为木块在水平木板上带动纸带运动时打点计时器打出的一条纸带，
0、1、2、3、4、5、6、7 为计数点，打点计时器的电源为 50 Hz 的交流电，则木块加速度大
小为________m/s2.(结果保留两位有效数字)乙
(3) 若测得木块的质量为 M，砝码盘和砝码的总质量为 m，木块的加速度为 a，重力加
速度为 g，则木块与长木板间动摩擦因数 μ＝________________(用题中所给字母表示)．
(4) 如果滑轮略向下倾斜，使细线没有完全调节水平，由此测得的 μ 值________(选填“偏
大”或“偏小”)．
11. (9 分)某同学准备测定一电池的电动势和内阻．
(1) 先用多用电表“直流 2.5 V 挡”粗测该电池电动势，读数为________V.
(2) 为较精确测量电池电动势和内阻，设计了图甲所示的电路．其中定值电阻 R 约为 3
Ω，标有长度刻度电阻丝 ac 每单位长度电阻为 R0，电流表内阻不计．根据图甲完成图乙中实
物连线．
甲 乙
(3) 闭合开关 S，滑动触点 P，记录 aP 的长度 L 和相应电流表的示数 I，测得几组 L、I
值．以1
I为纵坐标，L 为横坐标，作出如图丙所示的 1
IL 图象，已知图象斜率为 k，图象与纵轴
截距为 b，由此可求得电池电动势 E＝________，内阻 r＝________．(用题中字母 k、b、R、R0
表示)
12. (12 分)(1) 下列说法正确的是________．
A. 石墨和金刚石的物理性质不同，是由于组成它们的物质微粒排列结构不同
B. 液体表面张力方向与液面垂直并指向液体内部C. 降低温度可以使未饱和汽变成饱和汽
D. 当分子间距离增大时，分子间的引力增大，斥力减小
(2) 如图所示，一定质量的理想气体从状态 a 开始，经历过程①②③到达状态 d.过程①
中气体________(选填“放出”或“吸收”)了热量，状态 d 的压强________(选填“大于”或“小
于”)状态 b 的压强．
(3) 在第(2)问③状态变化过程中，1 mol 该气体在 c 状态时的体积为 10 L，在 d 状态时压
强为 c 状态时压强的2
3.求该气体在 d 状态时每立方米所含分子数．(已知阿伏加德罗常数 NA＝
6.0×1023 mol－1，结果保留一位有效数字)四、 计算题：本题共 4 小题，共计 59 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．
13. (12 分)如图所示，半径为 R 的圆管 BCD 竖直放置，一可视为质点的质量为 m 的小球
以某一初速度从 A 点水平抛出，恰好从 B 点沿切线方向进入圆管，到达圆管最高点 D 后水平
射出．已知小球在 D 点对管下壁压力大小为 1
2mg，且 A、D 两点在同一水平线上，BC 弧对应
的圆心角 θ＝60°，不计空气阻力．求：
(1) 小球在 A 点初速度的大小；
(2) 小球在 D 点角速度的大小；
(3) 小球在圆管内运动过程中克服阻力做的功．14. (15 分)如图所示，光滑导轨 MN 和 PQ 固定在竖直平面内，导轨间距为 L，两端分别
接有阻值均为 R 的定值电阻 R1 和 R2.两导轨间有一边长为L
2的正方形区域 abcd，该区域内有磁
感应强度大小为 B，方向垂直纸面向里的匀强磁场．一质量为 m 的金属杆与导轨相互垂直且
接触良好，从 ab 处由静止释放，若金属杆离开磁场前已做匀速运动，其余电阻均不计．求：
(1) 金属杆离开磁场前的瞬间流过 R1 的电流大小和方向；
(2) 金属杆离开磁场时速度的大小；
(3) 金属杆穿过整个磁场过程中电阻 R1 上产生的电热．15. (16 分)如图所示，一质量为 M、足够长的平板静止于光滑水平面上，平板左端与水平
轻弹簧相连，弹簧的另一端固定在墙上．平板上有一质量为 m 的小物块以速度 v0 向右运动，
且在本题设问中小物块保持向右运动．已知小物块与平板间的动摩擦因数为 μ，弹簧弹性势能
Ep 与弹簧形变量 x 的平方成正比，重力加速度为 g.求：
(1) 当弹簧第一次伸长量达最大时，弹簧的弹性势能为 Epm，小物块速度大小为v0
3 .求该过
程中小物块相对平板运动的位移大小；
(2) 平板速度最大时弹簧的弹力大小；
(3) 已知上述过程中平板向右运动的最大速度为 v.若换用同种材料，质量为m
2的小物块
重复上述过程，则平板向右运动的最大速度为多大？16. (16 分)如图所示，半径为 a 的圆内有一固定的边长为 1.5a 的等边三角形框架 ABC，框
架中心与圆心重合，S 为位于 BC 边中点处的狭缝．三角形框架内有一水平放置带电的平行金
属板，框架与圆之间存在磁感应强度大小为 B，方向垂直纸面向里的匀强磁场．一束质量为
m、电量为 q，不计重力的带正电的粒子，从 P 点由静止经两板间电场加速后通过狭缝 S，垂
直 BC 边向下进入磁场并发生偏转．忽略粒子与框架碰撞时能量与电量损失．求：
(1) 要使粒子进入磁场后第一次打在 SB 的中点，则加速电场的电压为多大？
(2) 要使粒子最终仍能回到狭缝 S，则加速电场电压满足什么条件？
(3) 回到狭缝 S 的粒子在磁场中运动的最短时间是多少？物理参考答案
1. C 2. A 3. B 4. B 5. C
6. BCD 7. BD 8. AB 9. BD
10. (1) 9.200(或 9.198、9.199)(3 分)
(2) 0.46(0.44～0.47)(2 分)
(3) mg－（m＋M）a
Mg (2 分)
(4) 偏大(2 分)
11. (1) 1.55(3 分)
(2) (2 分，接 3 A 量程不给分)
(3) R0
k (2 分) bR0
k －R(2 分)
12. (1) AC(4 分，错选、多选得零分，漏选得 2 分)
(2) 吸收(2 分) 小于(2 分)
(3) pcVc＝pdVd，解得 Vd＝15 L(2 分)
n＝NA
Vd＝ 6 × 1023
1.5 × 10－2个＝4×1025 个．(2 分)
13. (1) 小球从 A 到 B，竖直方向
v2y＝2gR(1＋cos 60°)
vy＝ 3gR (2 分)
在 B 点
v0＝ vy
tan 60°＝ gR.(2 分)
(2) 在 D 点，由向心力公式得
mg－1
2mg＝mv
R
解得 vD＝ 2gR
2 (2 分)
ω＝vD
R ＝ g
2R.(2 分)
(3) 从 A 到 D 全过程由动能定理
－W 克＝1
2mv2D－1
2mv20 (2 分)
解得 W 克＝1
4mgR.(2 分)
14. (1) 设流过金属杆中的电流为 I，由平衡条件得
mg＝BIL
2，解得 I＝2mg
BL (2 分)所以 R1 中的电流大小 I1＝I
2＝mg
BL (2 分)
方向从 P 到 M.(1 分)
(2) 设杆匀速运动时的速度为 v
由 E＝BL
2v (1 分)
E＝IR
2 (1 分)
得 v＝2mgR
B2L2 .(2 分)
(3) mgL
2＝Q＋1
2mv2 (2 分)
得 Q＝mgL
2 －2m3g2R2
B4L4 (2 分)
R1 上产生的焦耳热为 QR1＝Q
2＝mgL
4 －m3g2R2
B4L4 .(2 分)
15. (1) 弹簧伸长最长时平板速度为零，设相对位移大小为 s，对系统由能量守恒
1
2mv20＝1
2m(v0
3 )2＋Epm＋μmgs (2 分)
解得 s＝ 4v
9μg－ Epm
μmg.(3 分)
(2) 平板速度最大时，处于平衡状态，
f＝μmg (2 分)
即 F＝f＝μmg.(3 分)
(3) 平板向右运动时，位移大小等于弹簧伸长量，当木板速度最大时
μmg＝kx (1 分)
对木板由动能定理得
μmgx＝Ep1＋1
2Mv2 (1 分)
同理，当 m′＝1
2m，平板达最大速度 v′时
μmg
2 ＝kx′(1 分)
1
2μmgx′＝Ep2＋1
2Mv′2(1 分)
由题可知 Ep∝x2，即 Ep2＝1
4Ep1 (1 分)
解得 v′＝1
2v.(1 分)
16. (1) 粒子在电场中加速，qU＝1
2mv2 (2 分)
粒子在磁场中偏转，qvB＝mv2
r (2 分)r＝3a
16 (1 分)
解得 U＝qB2
2mr2＝9qB2a2
512m .(1 分)
(2) 要使粒子能回到 S，则每次碰撞时粒子速度都应与边垂直，则 r 和 v 应满足以下条件：
①粒子与框架垂直碰撞，绕过三角形顶点时的轨迹圆弧的圆心应位于三角形顶点上，即 SB
为半径的奇数倍，(1 分)
即 r＝ SB
（2n－1）＝ 3a
4（2n－1）(n＝1，2，3，… )(1 分)
②要使粒子能绕过顶点且不飞出磁场，临界情况为粒子轨迹圆与磁场区域圆相切，
即 r≤a－ 3
2 a (1 分)
解得 n≥3.3，即 n＝4，5，6… (1 分)
得加速电压 U＝9qB2
32m· a2
（2n－1）2(n＝4，5，6，…)．(1 分)
(3) 粒子在磁场中运动周期为 T
qvB＝mv2
r ，T＝2πr
v
解得 T＝2πm
qB (2 分)
当 n＝4 时，时间最短， (1 分)
即 tmin＝3×6×T
2＋3×5
6T＝23
2 T (1 分)
解得 tmin＝23πm
qB.(1 分)
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