定远县民族中学2023-2024学年第一学期零模物理试卷
第I卷（选择题）
一、单选题（本大题共7小题，共28分）
1. 一个核与一个氚核结合成一个氦核时放出一个粒子，由于质量亏损放出的能量为，核反应方程是；可以通过释放一个电子而转化为质子．下列说法中不正确的是( )
A. 是中子
B. 可以俘获发生裂变反应
C. 是原子核的人工转变方程
D. 核反应中亏损的质量为
2. 在圆轨道上做匀速圆周运动的国际空间站里，一宇航员“站立”于舱内朝向地球一侧的“地面”上，手拿一只小球并相对于太空舱静止，如图所示。下列说法正确的是( )
A. 宇航员相对于地球的速度大于，小于
B. 若宇航员相对于太空舱无初速释放小球，小球将落到“地面”上
C. 宇航员将不受地球的引力作用
D. 宇航员对“地面”的压力等于零
3. 如图，为真空中某一点电荷产生的电场，、分别是其电场中的两点，其中点的场强大小为，方向与、连线成角；点的场强大小为，方向与、连线成角。一带负电的检验电荷在场中由运动到，则
A. 、两点场强大小
B. 在、两点电势能相比较
C. 、两点电势相比较
D. 在、两点受到的电场力大小之比
4. 如图所示，形气缸固定在水平地面上，用重力不计的活塞封闭着一定质量的气体，已知气缸不漏气，活塞移动过程中与气缸内壁无摩擦初始时，外界大气压强为，活塞紧压小挡板现缓慢升高气缸内气体的温度，则选项图中能反映气缸内气体的压强随热力学温度变化的图象是( )
A. B.
C. D.
5. 如图所示，半圆形轨道凹槽静止放置在水平地面上，点位于半圆形凹槽左边缘，点位于凹槽上某一点，轨道半径为，在间斜靠一光滑且足够长的木板，在点有、两球视为质点，球由静止释放沿斜面下滑到点，同时球以某速度水平抛出，正好打在点，则下列说法正确的是( )
A. 、两球有可能同时到达点
B. 球打在点的速度方向可能垂直于该点的切线方向
C. 若球到达点的时间是球的两倍，则木板与水平方向的夹角是
D. 撤去木板，如果时，则可判断球落点位于凹槽最低点的右侧
6. 某均匀介质中有一振动波源，从某时刻起作为计时零时刻，波源的振动图像如图甲所示，波源振动产生沿轴正方向传播的横波，在轴上到之间第一次形成的波形如图乙所示，下列说法正确的是( )
A. 介质中的质点沿波传播方向运动的速度为
B. 从图乙时刻起要经过质点第一次到达波谷
C. 从图乙时刻起，介质中的质点比先到达平衡位置
D. 当波源的振动形式传到质点时，质点运动的总路程为
7. 如图所示，倾角的固定斜面上质量为的物块和质量为的光滑球如图放置，已知球体半径为物块厚度的倍，两者均处于平衡状态，重力加速度为，则以下判断正确的是( )
A. 球对斜面压力大小为
B. 物块对斜面压力大小为
C. 物块与斜面之间的动摩擦因数可能等于
D. 适当减小物块厚度且两物体仍能静止，物块对球的支持力将减小
二、多选题（本大题共3小题，共15分）
8. 如图，小物体和用跨过轻小定滑轮的轻绳连接，套在竖直杆上且处于最下端，杆与滑轮相距，点到水平面的距离为，在用水平拉力向右拉使其沿水平做直线运动的过程中，不计一切摩擦，、及滑轮的大小不计，杆、定滑轮与小物体共面。则( )
A. 拉力做的功可能等于的机械能增量
B. 拉力做的功一定大于的机械能增量
C. 若拉力是恒力，其做的功
D. 若拉力是变力，小物体或者物体可以一直做匀速直线运动
9. 如图甲所示，电阻不计且间距的光滑平行金属导轨竖直放置，上端接一阻值的电阻，虚线下方有垂直于导轨平面向里的匀强磁场，现将质量、电阻不计的金属杆从上方某处由静止释放，金属杆在下落的过程中与导轨保持良好接触且始终水平。已知杆进入磁场时的速度，下落的过程中加速度与下落距离的关系图象如图乙所示，取，则( )
A. 匀强磁场的磁感应强度为
B. 杆下落时金属杆的速度为
C. 杆下落的过程中上产生的热量为
D. 杆下落的过程中通过的电荷量为
10. 如图所示，足够长的光滑水平面右侧点固定一竖直弹性挡板，质量为的小球静止在光滑水平面上点，与挡板的距离为质量为的小球以初速度向右与小球发生正碰，碰撞后小球的速度反向，大小变为原来的与挡板碰撞后速度大小不变方向相反，碰撞时间均不计．下列说法正确的是
A. 与碰撞后小球的速度大小为
B. 与碰撞后小球经过可以追上小球
C. 小球追上小球的位置距点
D. 与碰撞过程中系统损失的机械能为
第II卷（非选择题）
三、实验题（本大题共2小题，共15分）
11. 用如图甲所示的装置验证动量守恒定律，小车的前端粘有橡皮泥，后端连接通过打点计时器的纸带，在长木板右端垫放木块以平衡摩擦力，推一下小车，使之运动，与静止的小车相碰粘在一起，继续运动。
实验获得的一条纸带如图乙所示，根据点迹的不同特征把纸带上的点进行了区域划分，用刻度尺测得各点到起点的距离。根据碰撞前后小车的运动情况，应选纸带上______段来计算小车的碰前速度。
测得小车含橡皮泥的质量为，小车含橡皮泥的质量为，如果实验数据满足关系式______，则可验证小车、碰撞前后动量守恒。
如果在测量小车的质量时，忘记粘橡皮泥，则所测系统碰前的动量与系统碰后的动量相比，将______填“偏大”或“偏小”或“相等”。
12. 某兴趣小组测量电源的电动势和内阻的实验原理图，如图甲所示，现提供的器材如下：
A.待测电源电动势约为；
B.电压表量程为，内阻约为；
C.电压表量程为，内阻约为；
D.定值电阻；
E.定值电阻；
F.电阻箱；
G.开关和导线若干。
如果要准确测量电源的电动势和内阻，电压表应选择______ ，定值电阻应选择______ 均填写器材前的字母序号。
改变电阻箱的阻值，记录对应电压表的示数，作出的图象如图乙所示，图线与横、纵坐标轴的截距已在图中标出，则该电源的电动势为______ 、内阻为______ 结果均保留两位有效数字。
四、计算题（本大题共3小题，共32分）
13. 如图所示，水平放置的绝热汽缸内有、两个活塞活塞导热良好，活塞绝热，封闭了甲、乙两部分理想气体，活塞的面积为，活塞与汽缸之间的滑动摩擦力为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。初始时，活塞到汽缸底部的距离为，活塞、之间的距离也为，活塞与汽缸之间的摩擦力恰为，两部分理想气体的热力学温度均为。现缓慢加热甲部分气体，求当活塞刚好要发生滑动时甲部分气体的温度环境大气压强为，环境温度恒为。
14. 如图所示，在平面直角坐标系平面内，直角三角形的直角边长为，与轴重合，，中位线与轴重合，三角形内有垂直纸面向里的匀强磁场．在笫一象限内，有方向沿轴正向的匀强电场，场强大小与匀强磁场磁感应强度的大小满足B.在的点处，垂直于轴放置一平面荧光屏．电子束以相同的初速度从轴上的范围内垂直于轴向左射入磁场，其中从轴上处射入的电子，经磁场偏转后，恰好经过点．电子质量为，电荷量为，电子间的相互作用及重力不计．求
匀强磁场的磁感应强度；
电子束从轴正半轴上射入电场时的纵坐标的范围；
荧光屏上发光点距点的最远距离．
15. 如图所示，上表面光滑的水平平台左端与竖直面内半径为的光滑半圆轨道相切，整体固定在水平地面上。平台上放置两个滑块、，其质量，，两滑块间夹有被压缩的轻质弹簧，弹簧与滑块不拴接。平台右侧有一小车，静止在光滑的水平地面上，小车质量，车长，小车的上表面与平台的台面等高，滑块与小车上表面间的动摩擦因数。解除弹簧约束，滑块、在平台上与弹簧分离，在同一水平直线上运动。滑块经点恰好能够通过半圆轨道的最高点，滑块冲上小车。两个滑块均可视为质点，重力加速度为。求：
滑块在半圆轨道最低点处时的速度大小；
滑块冲上小车后与小车发生相对运动过程中小车的位移大小；
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：、由题意，由于可以释放一个电子而转化为质子，即可判断出是一个中子，质量数是，电荷数是；故A正确；
B、由于是核反应的过程中释放出的中子，所以可以俘获发生裂变反应．故B正确；
C、的质量数：；电荷数：；所以核是氘核；所以是氢核的聚变．故C不正确．
D、根据爱因斯坦质能方程可知，核反应中亏损的等于故D正确．
本题选择不正确的，故选：
由题意，由于可以释放一个电子而转化为质子，即可判断出是一个中子；然后由核反应过程中的质量数守恒与电荷数守恒，即可得出粒子的性质．
该题考查核反应方程、爱因斯坦质能方程、以及轻核的聚变、重核的裂变，属于对原子与原子核物理中基础知识的考查，在平时的学习过程中多加积累即可．
2.【答案】
【解析】
【分析】
是第一宇宙速度，是贴着地球表面做匀速圆周运动的速度，根据轨道半径越大，线速度越小，国际空间站的速度小于太空舱中的人、物体都处于完全失重状态，靠地球的万有引力提供向心力，做圆周运动。
解决本题的关键理解第一宇宙速度，以及知道太空舱中的人、物体都处于完全失重状态，靠地球的万有引力提供向心力，做圆周运动。
【解答】
A.是发射卫星的最小速度，是卫星环绕地球运行的最大速度，故所有环绕地球运转的卫星、飞船等，其运行速度均不会大于，选项A错误；
B.若宇航员相对于太空舱无初速释放小球，地球对小球的万有引力正好提供它做匀速圆周运动所需要的向心力，故小球不会落到“地面”上，而是沿原来的轨道继续做匀速圆周运动，选项B错误；
C.宇航员受地球的引力作用，此引力提供宇航员随空间站绕地球做圆周运动的向心力，否则宇航员将脱离圆周轨道，选项C错误；
D.宇航员所受的地球引力刚好提供其所需的向心力，宇航员处于完全失重状态，对“地面”的压力为零，选项D正确。
故选D。
3.【答案】
【解析】
【分析】
运用几何的方法找出点电荷的位置，求出、两点到的距离之比，由求解场强关系，并比较电势的高低及受到的电场力的大小。由电场力做功比较电势能的大小。
真空中点电荷产生的电场由求解场强的大小，根据电场线的方向来比较电势的高低。
【解答】
A.将两条电场线反向延长后相交于一点，即为点电荷的位置，设、两点到的距离分别为和，由几何知识得到，，根据公式得到，，故A错误；
B.由图可知，负电荷相当于沿着电场线运动，电场力做负功，电势能增大，故电势能比较，故B正确；
C.因为点距离正电荷远，所以故C错误；
D.受到的电场力为，因，故，故D错误。
故选B。
4.【答案】
【解析】略
5.【答案】
【解析】
【分析】
本题关键是明确球、球的运动规律，然后根据牛顿第二定律、运动学公式和平抛运动的分位移公式列式分析，要记住“平抛运动的速度方向的反向延长线与水平分位移的交点为水平分位移的中点”的结论．
【解答】
A、球在斜面上运动，加速度小于，位移大于，球是平抛运动，竖直分位移是自由落体运动，竖直分运动的位移为，加速度为，根据位移公式，球先到达点，故A错误；
B、平抛运动的速度方向的反向延长线与水平分位移的交点为水平分位移的中点，而垂直于过落点的切线的方向是半径方向，显然矛盾，故B错误；
C、假设木板与水平方向的夹角是，
对球，加速度为：，位移为，根据位移公式，有：
解得：
对平抛运动，竖直分位移为：
根据分位移公式，有：
解得：
显然，
故C错误；
D、如果球落在凹槽最低点，则：
联立解得：
如果时，则可判断球落点位于凹槽最低点的右侧，故D正确；
故选：
球做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律列式求解加速度，根据位移时间关系公式判断时间，球做平抛运动，根据分位移公式判断时间；
平抛运动的速度方向的反向延长线与水平分位移的交点为水平分位移的中点；
考虑落在圆弧最低点，根据平抛运动的分位移公式列式求解．
6.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查振动的图像和波的图像。
根据图甲确定周期，根据图乙确定波长，利用计算波速；
点位于波谷，根据和间的距离和周期确定传播时间；
根据和振动的方向确定哪一点先达到平衡位置；
质点振动一个周期，质点通过的距离为。
【解答】
A.周期，波长，解得波速，但介质中的质点并没有沿波传播方向运动，故A选项错；
B.质点第一次到达波谷，即质点的运动形式传到点，质点、间相距一个波长，需要一个周期传到，选项正确；
C.图乙时刻质点正在沿轴负方向运动，它到达平衡位置的时间大于，而质点到达平衡位置的时间等于，故C选项错误；
D.需要的时间波源的振动形式传到质点，此过程中质点运动的时间为，质点运动的路程为，故D选项错。
7.【答案】
【解析】解：根据几何条件分析可知，物块对球的支持力与斜面间夹角为，对小球受力分析如图：
垂直于斜面方向有：
沿斜面方向有：
解得，
根据牛顿第三定律可知，球对斜面压力大小为，故A正确；
B.对物块和球构成的整体受力分析，根据平衡条件可知，垂直于斜面方向有
沿斜面方向有：
解得
根据牛顿第三定律可知，物块对斜面压力大小为，故B错误；
C.由于两者均处于平衡状态，故有
由上述分析可知
故C错误；
D.适当减小物块厚度时，物块对球的支持力与斜面间夹角增大，设为，根据平衡条件有
解得
可知随增大而增大，故D错误。
故选：。
对小球和小球与物块组成的系统受力分析，根据共点力平衡条件解得项，根据摩擦力公式分析。
对物体正确受力分析是解题的前提与关键，应用平衡条件即可解题，解题时注意整体法与隔离法的应用。
8.【答案】
【解析】解：、小物体运动至最高点时，根据连接物体的速度关系，此时的速度为零，根据功能关系，从开始至运动至最高点过程中，拉力做的功等于的机械能增量，故A正确；
B、小物体运动至最高点后会下落，下落过程中拉力做的功小于的机械能增量，故B错误：
C、小物体运动至点时，设小物体向右运动的最大位移为，由于轻绳长度不变，应有，，，所以，根据功的公式有：
，故C正确；
D、若拉力是变力，小物体做往返运动，不会一直做匀速直线运动，故D错误。
故选：。
小物体运动至最高点时，根据连接物体的速度关系，此时的速度为零，根据功能关系可求得拉力做的功与的机械能增量的关系；小物体运动至最高点后会下落，下落过程中拉力做的功小于的机械能增量；小物体运动至点时，由几何关系可求得物体向右运动的最大位移，根据功的公式可求得拉力的功。
本题考查了连接体运动的功能关系，明确物体的运动过程及能量的转化是关键。
9.【答案】
【解析】解：、金属杆进入磁场后，根据右手定则判断可知金属杆中感应电流的方向由到。由左手定则知，杆所受的安培力方向竖直向上。由乙图知，刚进入磁场时，金属杆的加速度大小，方向竖直向上。
由牛顿第二定律得：
设金属杆刚进入磁场时的速度为，则根据闭合电路欧姆定律得
联立解得：，故A正确；
B、通过图象知，，表明金属杆受到的重力与安培力平衡，有：，解得：，即杆下落时金属杆的速度为，故B正确；
C、杆下落的过程中，由能量守恒定律有：
代入数据解得上产生的热量：，故C正确；
D、金属杆自由下落的高度：，下落的过程中，通过磁场的距离为
通过的电荷量：，故D正确。
故选：。
由乙图读出金属杆进入磁场时加速度的大小，判断出加速度方向，由法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律推导出安培力与速度的关系式，由牛顿第二定律列式可求出磁感应强度；从开始到下落的过程中，金属杆的机械能减小转化为内能，由能量守恒定律列式可求出电阻上产生的热量。由图看出，下落时，根据电荷量的经验公式即可求通过的电荷量。
本题关键要根据图象的信息读出金属杆加速度和杆的运动状态，熟练推导出安培力与速度的关系式，由牛顿第二定律、安培力、法拉第电磁感应定律、欧姆定律、能量守恒等多个知识综合求解。
10.【答案】
【解析】
【分析】
小球和小球在碰撞过程中满足动量守恒定律，规定向右为正方向，根据动量守恒求出与碰撞后小球的速度，根据运动学公式分析，根据机械能守恒求出碰撞过程中系统损失的机械能。
【解答】
A.小球和小球在碰撞过程中满足动量守恒定律，规定向右为正方向。第一次碰撞：，解得，A错误；
B.设碰后小球追上小球的时间为，则：，解得：，B正确；
C.小球追上小球的位置与点的距离为：，C正确；
D.碰撞过程中系统损失的机械能为：，D错误
故选BC
11.【答案】；；偏小
【解析】解：两小车碰撞前做匀速直线运动，在相等时间内小车位移相等，由图示纸带可知，应选择纸带上的段求出小车碰撞前的速度。
设打点计时器打点时间间隔为，由图示纸带可知，碰撞前小车的速度：，碰撞后小车的速度：，
如果碰撞前后系统动量守恒，则：，即：，整理得：；
在测量小车的质量时，忘记粘橡皮泥，小车质量的测量值小于真实值，由可知，所测系统碰前的动量小于碰撞后系统的动量。
故答案为：；；偏小。
答题技巧：
实验前已经平衡摩擦力，小车在木板上运动时所受合力为零，小车做匀速直线运动，小车做匀速直线运动在相等时间内的位移相等，分析图示纸带，然后答题。
根据图示图象求出小车碰撞前后的速度，然后求出碰撞前后系统的动量，确定实验需要验证的表达式。
根据题意与动量的计算公式分析实验误差。
本题考查了实验数据处理，认真审题理解题意是解题的前提，知道小车的运动过程、应用动量计算公式：、应用动量守恒定律即可解题。
12.【答案】；；；
【解析】
【分析】
根据电源电动势选择电压表，根据实验原理与实验器材选择定值电阻。
应用闭合电路欧姆定律求出图象的函数表达式，然后根据图示图象求电源电动势与内阻，根据实验误差来源分析实验误差。
本题考查测电源电动势和内阻的实验，要注意明确实验原理，要掌握应用图象法处理实验数据的方法；根据图示电路图求出图象的函数表达式，根据图示图象即可解题。
【解答】
电源电动势约为，电压表应选择；定值电阻如果选择，由于电阻箱最大阻值远小于定值电阻阻值，电阻箱两端电压变化范围太小，不能测多组实验数据，为测多组实验数据，定值电阻应选择。
由图示电路图可知，根据闭合电路欧姆定律可知，电源电动势：
，
整理得：
由图示图象可知，图象纵轴截距，
图象斜率，
代入数据解得，电源电动势，电源内阻
故答案为：；；；。
13.【答案】解：设刚要发生滑动时，向右移动距离，设此时乙内气体压强为，
对活塞受力分析可知：，解得：
对乙部分气体，由一定质量的理想气体状态方程可得：
解得：；
设此时甲内气体压强为，对活塞受力分析可知：
解得：
对甲部分气体，由一定质量的理想气体状态方程可得：
代入数据解得：。
答：当活塞刚好要发生滑动时，甲部分气体的温度为。
【解析】设刚要发生滑动时，向右移动距离，由此得到当活塞刚好要发生滑动时甲乙内气体的体积；根据平衡条件求解甲和乙内气体压强，再根据一定质量的理想气体状态方程求解。
本题主要是考查了一定质量的理想气体的状态方程；解答此类问题的方法是：找出不同状态下的三个状态参量，分析理想气体发生的是何种变化，利用一定质量的理想气体的状态方程列方程求解。本题要能用静力学观点分析各处压强的关系，要注意研究过程中哪些量不变，哪些量变化，选择合适的气体实验定律解决问题。
14.【答案】解：从轴上的点射入磁场的电子在磁场中的轨迹恰好经过点；
可知电子在磁场中的轨迹半径为：，
电子在磁场中做匀速圆周运动洛伦兹力提供向心力，
由牛顿第二定律得：，解得：；
电子能进入电场中，且离点最远，电子在磁场中运动圆轨迹恰好与边相切，
电子运动轨迹的圆心为点，如图甲所示．
由几何知识得：，
有：，
即粒子从点进入磁场的电子射出磁场时的位置距点最远，所以，
所以电子束从轴射入电场的范围为；
假设电子没有射出电场就打到荧光屏上，
有，，
解得：，所以，电子应射出电场后打到荧光屏上．如图乙所以
电子在电场中做类平抛运动，设电子在电场的运动时间为，竖直方向位移为，水平位移为，
水平：，竖直：，解得：；
设电子最终打在光屏的最远点距点为，电子射出电场时的夹角为有：
，
，
当时，即时，有最大值，
由于，所以；
答：匀强磁场的磁感应强度为；
电子束从轴正半轴上射入电场时的纵坐标的范围是：；
荧光屏上发光点距点的最远距离为
【解析】从轴上处射入的电子，经磁场偏转后，恰好经过点，求出次电子的轨道半径，电子在磁场中做匀速圆周运动洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律可以求出磁感应强度。
由题意作出粒子的运动过程图；由几何关系明确粒子射出区域范围。
轴上点射入磁场的电子在磁场中的轨迹恰好经过点，粒子在磁场中运动圆轨迹必须与直线相切时打到荧光屏上距点最远。
本题属于带电粒子在组合场中的运动，粒子在磁场中做匀速圆周运动，要求能正确的画出运动轨迹，并根据几何关系确定某些物理量之间的关系；
粒子在电场中的偏转经常用化曲为直的方法，求极值的问题一定要先找出临界的轨迹，注重数学方法在物理中的应用。
15.【答案】解：滑块在半圆轨道运动，设到达最高点的速度为，则有：，
得：
滑块在半圆轨道运动的过程中，机械能守恒，所以有：
解得：
、在弹簧恢复原长的过程中动量守恒，设向左为正，则有：
得：
假设滑块可以在小车上与小车共速，由动量守恒得：
得：
则滑块从滑上小车到与小车共速时的位移为：
车的加速度
此过程中小车的位移为：
滑块相对小车的位移为：滑块未掉下小车，假设合理，
滑块冲上小车后与小车发生相对运动过程中小车的位移
答：滑块在半圆轨道最低点处时的速度大小为；
滑块冲上小车后与小车发生相对运动过程中小车的位移大小为；
【解析】滑块在半圆轨道运动，到达最高点时由重力提供向心力，滑块在半圆轨道运动的过程中，机械能守恒，根据机械能守恒定律列式，联立方程即可求解；
、在弹簧恢复原长的过程中动量守恒，根据动量守恒定律求出的速度，假设滑块可以在小车上与小车共速，由动量守恒求出共同速度，再求出滑块从滑上小车到与小车共速时的位移，从而求出此过程中小车的位移，通过滑块相对小车的位移判断假设是否成立；
本题考查了机械能守恒定律、向心力公式、动量守恒定律、运动学基本公式的直接应用，解题的关键是分析清楚物体运动过程以及受力过程，知道滑块经点恰好能够通过半圆轨道的最高点，说明在点由重力提供向心力，注意使用动量守恒定律时要规定正方向，难度很大．
第1页，共1页
