本试卷分第一部分（选择题）和第二部分（非选择题）两部分，共100分。考试时长90分钟。
第一部分（选择题
共42分）
本部分共14题，每题3分，共42分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。
1. 下列说法中正确的是
A. 温度是分子热运动平均动能的标志
B. 分子间引力与斥力都随分子间距离增大而增大
C. 1g水和1g氧气所含分子个数相同
D. 悬浮颗粒越大，布朗运动越明显
2. 用如图1所示装置做圆孔衍射实验，在屏上得到的衍射图样如图2所示，实验发现，光绕过孔的边缘，传播到了相当大的范围。下列说法正确的是
A. 此实验说明了光沿直线传播
B. 圆孔变小，衍射图样的范围反而变大
C. 圆孔变小，中央亮斑和亮纹的亮度反而变大
D. 用不同波长的光做实验，衍射图样完全相同
3. 甲、乙两弹簧振子的振动图像如图所示，由图像可知
A. 任一时刻两振子的回复力方向都相同
B. 甲、乙两振子振动频率之比为2：1
C. 甲的加速度为零时，乙的加速度也为零
D. 甲的速度为零时，乙的速度也为零
4. 游乐场中的升降机在竖直方向上运行，t＝0时刻初速度为0，其加速度随时间变化的
图像如图所示，以向上为正方向，则下列对升降机的说法正确的是
A. 0～0.5T时间内速度保持不变
B. 0.5T～T时间内做匀速运动
C. T～2T时间内所受合力为零
D. 0～2T时间内一直向上运动
5. 氢原子的能级图如图所示。如果大量氢原子处于n＝4能级的激发态，下列说法正确的是
A. 这群氢原子最多可能辐射3种不同频率的光子
B. 从n＝4能级跃迁到n＝1能级的氢原子所辐射光子的波长最长
C. n＝2能级的氢原子若吸收能量为1.89eV的光子，可以跃迁到n＝3能级
D. n＝4能级的氢原子至少需吸收13.6eV能量的光子才能电离
6. 如图所示，一价氢离子、一价氦离子和二价氦离子的混合物以相同的初速度沿垂直于匀强电场的方向进入同一偏转电场，且经过偏转后都从右侧离开了偏转电场，则三种粒子相同的是
A. 离开偏转电场时的动能
B. 在偏转电场中的时间
C. 在偏转电场中偏转的角度
D. 在偏转电场中的侧移量
7. 如图所示，物块A、B均静止于倾角为θ的斜面上，它们的质量分别为M和m，已知Mgsinθ>mg。若斜面倾角θ变大，B仍保持静止，则
A. 绳子的拉力变大
B. A所受合力变大
C. 斜面对A的支持力变大
D. 斜面对A的静摩擦力变大
8. 如图所示，质量为m的小球用长为
的细线悬于A点，初始时刻使小球在水平面内以角速度ω做匀速圆周运动，细线与竖直方向夹角为θ，重力加速度为g。由于空气阻力作用，小球的运动状态缓慢变化，最终静止在A点的正下方，在此过程中
A. 绳的拉力始终小于等于mg
B. 小球的线速度始终小于等于
C. 空气阻力做的功为
D. 重力做的功为
9. 一个迷你型电风扇安装有小直流电动机，其线圈电阻为RM，额定电压为U，额定电流为I，将它与电动势为E，内阻为r的直流电源相连，电动机恰好正常工作，则
A. 电动机的总功率为
B. 电源的输出功率为EI
C. 电动机输出的机械功率为IU
D. 通过电动机的电流为
10. 如图所示为α粒子散射实验的示意图：放射源发出α射线打到金箔上，带有荧光屏的放大镜转到不同位置进行观察，图中①②③为其中的三个位置，下列对实验结果的叙述或依据实验结果做出的推理正确的是
A. 在位置②接收到的α粒子最多
B. 在位置①接收到α粒子说明正电荷不可能均匀分布在原子内
C. 位置②接收到的α粒子一定比位置①接收到的α粒子所受金原子核斥力的冲量更大
D. 若正电荷均匀分布在原子内，则①②③三个位置接收到α粒子的比例应相差不多
11. 用图1所示装置研究光电效应现象，三次用同一光电管在不同光照条件下实验，记录微安表的示数I随光电管电压U的变化情况，得到甲、乙、丙三条光电流与电压之间的关系曲线，如图2所示。下列说法正确的是
A. 甲光的频率大于乙光的频率
B. 丙光的波长小于乙光的波长
C. 甲光和丙光的强弱程度相同
D. 甲光和丙光产生的光电子最大初动能相同
12. 2021年2月10日19时52分，“天问一号“探测器在距火星400 km的位置瞬间变速，成功被火星捕获，完成了环绕火星飞行的任务。”火星捕获”是火星探测任务中风险最高的环节之一，如变速后速度过快，探测器会脱离火星的吸引；速度过慢，则会一头扎到火星上。已知火星的第一宇宙速度和第二宇宙速度分别为v1和v2，火星的半径约为3400 km，设“天问一号”瞬间变速后速度为v。下列说法正确的是
A. v可以小于v1 B. v可以大于v2
C. v一定大于v1 D. v一定在v1和v2之间
13. 图1所示为可拆变压器的零部件，其中铁芯B可以安装在铁芯A的横梁上以形成闭合铁芯；原、副线圈的匝数分别为n1和n2，将它们分别套在铁芯A的两臂上，则如图2所示。某同学为测量原线圈的电阻，将多用电表的欧姆挡调到合适挡位，用两表笔接触原线圈的两接线柱，待指针稳定后读数，读数完毕将两表笔与接线柱脱开；之后使原线圈与正弦式交流电源相连，并测得原、副线圈的电压分别为U1和U2。下列说法正确的是
A. 表笔与接线柱接触瞬间，有比稳定时更大的电流通过欧姆表
B. 表笔与接线柱脱开瞬间，有比稳定时更大的电流流过原线圈
C. 若铁芯B没有安装在铁芯A上，
D. 无论铁芯B是否安装在铁芯A上，
14. 地球半径约为6400 km，地球表面的大气随海拔高度增加而变薄，大气压强也随之减小到零，海拔100 km的高度被定义为卡门线，为大气层与太空的分界线。有人设想给太空飞船安装”太阳帆”，用太阳光的”光子流”为飞船提供动力来实现星际旅行。已知在卡门线附近，一个正对太阳光、面积为
的平整光亮表面，受到光的压力约为9N；力虽小，但假设以同样材料做成面积为1.0
的“帆“安装在飞船上，若只在光压作用下，从卡门线附近出发，一个月后飞船的速度可达到2倍声速。设想实际中有一艘安装了”帆”（面积为1.0
）的飞船，在卡门线上正对太阳光。下列说法正确的是
A. 该飞船无需其他动力，即可不断远离太阳
B. 一年后，该飞船的速度将达到24倍声速
C. 与太阳中心的距离为日地间距离2倍时，“帆“上的压力约为2.25
D. 与太阳中心的距离为日地间距离2倍时，该飞船的加速度为出发时的1/4
第二部分（非选择题
共58分）
本部分共6题，共58分。
15. （9分）
某同学测量电动玩具电池的电动势和内电阻。
（1）如图1所示，将导线一端与O连接，另一端分别在a、b两处试触时，发现安培表的示数几乎不变，伏特表示数的变化比较明显，为了减小实验误差，实验测量时应选择连接____________（选填“a”或“b”）点的电路。
（2）图1中，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应该置于最_________端（选填“左“或“右“）
（3）图2是根据实验数据绘制的U一I图线，根据图线求得被测电池组的电动势E＝____________V（结果保留三位有效数字），内阻r＝___________Ω（结果保留两位有效数字）。
16. （9分）
如图1所示，用半径相同的两个小球的碰撞验证“动量守恒定律“。实验时先将质量为m1的A球从斜槽上某一固定位置C由静止释放，A球从轨道末端水平抛出，落到位于水平地面的复写纸上，在下面的白纸上留下痕迹，重复上述操作10次，得到10个落点痕迹，再把质量为m2的B球放在水平轨道末端，将A球仍从位置C由静止释放，A球和B球碰撞后，分别在白纸上留下各自的落点痕迹，重复操作10次，M、P、N为三个落点的平均位置，O点是水平轨道末端在记录纸上的竖直投影点，如图2所示。
（1）下列说法中正确的有___________（选填选项前的字母）。
A. 安装轨道时，轨道末端必须水平
B. 实验前应该测出斜槽末端距地面的高度
C. 实验中两个小球的质量应满足m1<m2
D. 除了图中器材外，完成本实验还必须使用的器材是天平、刻度尺和秒表
E. 未放B球时，A球落点的平均位置是P点
（2）实验中，测量出两个小球的质量m1、m2，测量出三个落点的平均位置与O点距离OM、OP、ON的长度分别为x1、x2、x3。在实验误差允许范围内，若满足关系式___________（用所测物理量的字母表示），则可以认为两球碰撞前后的总动量守恒。
（3）某实验小组设计用上述装置来研究碰撞前后动能的变化情况，实验方案如下：如图3所示，使从斜槽轨道滚下的小球打在正对的竖直墙上，把白纸和复写纸附在墙上，记录小球的落点。选择半径相等的小钢球A和硬塑料球B进行实验，测量出A、B的质量m1、m2，其他操作重复验证动量守恒时的步骤。
、
、
为竖直记录纸上三个落点的平均位置，小球静止于水平轨道末端时球心在竖直记录纸上的水平投影点为
，用刻度尺测量
、
、
到
的距离分别为y1、y2、y3。
a. 在实验误差允许范围内，若满足关系式___________（用所测物理量的字母表示），则可认为碰撞前后两球的总动能相等。
b. 在分析操作可行性时发现，按此种方法操作，有非常大的可能无法得到碰撞后A球的落点，请分析原因。
_________________________________________________________________________
17. （9分）
如图所示，一边长为L、阻值为R的正方形金属线框，放在光滑绝缘的水平面上，整个装置放在方向竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中，它的一边与磁场的边界MN重合。线框在一大小为F的水平恒力作用下由静止开始向左运动，并最终以恒定的速度匀速离开磁场区域，线框离开磁场的全过程所用时间为t0。
（1）线框中感应电流的方向是顺时针还是逆时针？
（2）求线框匀速运动时速度的大小v；
（3）求被拉出磁场的过程中，线框中的平均感应电动势
。
18. （9分）
如图所示，在xOy平面上，一个以原点O为对称中心、边长为a的正方形区域内存在着匀强磁场。磁场方向垂直于xOy平面向里。在原点O处静止着一个放射性原子核
N，某时刻该核发生衰变，放出一个正电子
e和一个反冲核Y。已知正电子从O点射出时沿x轴正方向，而反冲核刚好不会离开磁场区域。不计重力影响和粒子间的相互作用。
（1）写出衰变方程。
（2）画出反冲核在磁场中运动轨迹的示意图。
（3）求正电子在磁场中做圆周运动的半径R1和离开磁场区域时的横坐标x。
19. （10分）
在一个点电荷Q的电场中，以点电荷Q的位置为原点O建立平面直角坐标系，如图1所示，在其中A、B两点分别放置试探电荷，试探电荷受到静电力的大小F跟试探电荷的电荷量q的关系分别如图2中直线a、b所示。已知A点的坐标为（0.3m，0）。
（1）求A点电场强度的大小EA和B点电场强度的大小EB。
（2）求B点到点电荷Q的距离rB。
（3）将一试探电荷从B点移动到A点，请根据点电荷场强分布的特点，自选两条移动路径证明，电场力做的功WBA与路径无关（在图中画出所选择的路径）。
20. （12分）
接触物体之间的相互作用，如绳中的拉力、接触面间的压力、支持力等是生活中常见的力的作用。在处理这些相互作用时，我们常用到一些理想模型：如物体间通过轻绳连接，斜面与平面间通过光滑小圆弧连接等等。这些理想化的连接条件与一般的情形相比有哪些区别和联系呢？请分析以下问题。
（1）如图1所示，质量均匀分布的长绳AB质量为m，绳长为
，B端与一质量为M的物块相连，物块可视为质点。现在A端作用一个大小恒定为F的水平外力，使绳拉着物块沿光滑水平面做直线运动。
a. 求在绳内距A端x处绳的拉力FT与x的关系。
b. 请证明：若绳质量m远小于物块质量M，可认为绳中拉力处处相等，且等于绳端点受到的力。
（2）如图2所示，斜面与平面（在水平方向）之间通过光滑小圆弧连接，可视为质点的小物体从斜面上某处下滑，通过小圆弧滑到平面上。
a. 在沿连接处的小圆弧滑下的过程中，请说明支持力对小物体运动状态的改变起什么作用？
b. 若斜面与平面间没有小圆弧，而是直接相接，如图3所示，将小物体从斜面上较高位置释放，若小物体的材质使得小物体碰到平面后不反弹，请通过分析和必要的计算说明碰触平面后小物体可能的运动情况及对应的条件。（小物体与平面碰触的时间很短，可不考虑重力的作用；请对论证过程中用到的物理量加以说明）
【试题答案】
第一部分：共14题，每题3分，共42分。
题号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 |
答案 | A | B | C | B | C | B | D | B | D | B | D | A | C | C |
第二部分：共6题，共58分。
15. （9分）
（1）b （2）右
（3）2.98；0.96（0.92～1.0）
16. （9分）
（1）AE
（2）
（3）a.
b. 当入射小球A与被碰小球B碰撞后分别做平抛运动时，由于被碰小球B的速度大，会先打到竖直墙上，之后会被墙壁反弹，由于竖直方向上两球运动基本同步，因此B反弹后的运动过程中有非常大的可能与入射小球A再次相碰。
17. （9分）
（1）逆时针
（2）当线框匀速运动时外力F与安培力大小相等，因此有
，得
。
（3）由
，得
18.（9分）
（1）
N→
e＋
Y
（2）见答图
（3）由于该核衰变的过程满足动量守恒定律，因此可知正电子
e和反冲核
Y的动量大小相等，方向相反；
它们在磁场中做圆周运动时满足
，可知做圆周运动的半径
因此正电子
e的半径R1与反冲核
Y的半径R2满足
由反冲核刚好不会离开磁场区域可知，
，因此
。
正电子离开磁场时的横坐标
。
19.（10分）
（1）
；
（2）由
，得
，得
（3）如答图所示，连接OB，以Q所在处的原点O为圆心，分别过做圆弧与OB相交于C、过B做圆弧与x轴相交于D，则所选两条路径分别为从B到C到A和从B到D到A。
CA和BD分别为点电荷Q的等势面，沿等势面移动电荷时电场力做功为零；
BC和DA分别沿半径方向，根据到点电荷距离相等的各点场强大小相等的场强分布特点可知，试探电荷分别从B到C和从D到A的过程中，电场力在每小段距离上做的功都对应相等。
因此，电场力做功与这两条路径无关，只取决于初位置B和末位置A。
20. （12分）
（1）a. 以物块和绳的整体为研究对象，由牛顿第二定律有
以物块和与其相连的长为（
）的绳为研究对象，由牛顿第二定律有
联立解得
b. 由上式可知，当M
时，对于x在0到
之间取任意值时，都有
。即若绳质量m远小于物块质量M，可认为绳中拉力处处相等，且等于绳端点受到的力。
（若不依据此题的情景证明，证明正确也得全分）
（2）a. 改变速度的方向
b. 设小物体与平面相互作用时，竖直方向的弹力为FN，水平方向的摩擦力为
；设相互作用前瞬间，小物体水平分速度和竖直分速度的大小分别为
和
，经过时间
后分别变为
和
。小物体与平面作用后的运动情况与小物体的材质有关。
依据题目条件，小物体的材质使其碰到平面后不反弹，则存在以下两种可能：
①若在
时间内，小物体的竖直分速度
变为零的同时，水平分速度
也变为零，则小物体静止于斜面底端很近的位置。这种情况由于在竖直方向上
，在水平方向上
，可知发生这种情况要求
。如
，小物体也静止于斜面底端。
②若
，则竖直分速度
为零时，水平分速度
还不为零，则小物体在平面上以
为初速度，
为加速度做减速运动直至停下。