考试时间90分钟
满分100分
第一部分
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. 抽制高强度纤维细丝时可用激光监测其粗细。如图所示，观察激光束经过细丝时在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化。这一过程利用了光的
A. 干涉现象 B. 衍射现象 C. 折射现象 D. 色散现象
2. 关于热现象。下列选项正确的是
A. 扩散现象说明分子间存在引力
B. 布朗运动是液体分子的无规则运动
C. 一定质量0℃的冰融化成0℃的水，其内能没有变化
D. 一定质量的理想气体对外做功，内能不一定减少
3. 一个氢原子从n=2能级跃迁到n=3能级，也就是氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道，该原子
A. 吸收光子，能量增大 B. 吸收光子，能量减小
C. 放出光子，能量增大 D. 放出光子，能量减小
4. 2020年11月18日，东北大部分地区发生罕见强雨雪风冻天气，一日之内温度骤降16℃，给生产生活带来诸多不便。如图所示，共享单车上结冻的冰柱都呈现水平方向。若仅从受力角度分析。下列推理可能正确的是
A. 风力水平向左 B. 风力水平向右
C. 风力斜向左上 D. 风力斜向右下
5. 一列简谐横波在x轴上传播，某时刻的波形如图所示，a、b、c为介质中的三个质点，质点a正沿图中所示方向运动。下列选项正确的是
A. 该波沿x轴负方向传播
B. 该时刻质点a的速度比质点b的速度大
C. 质点c的振幅大于质点a的振幅
D. 该时刻后，质点b比质点c先到达平衡位置
6. 如图所示，在点电荷形成的电场中有A、B两点，已知A点电场强度大小为EA，方向垂直于AB连线，电势为
A；B点电场强度大小为EB，方向与AB连线成
角，电势为
B。下列选项正确的是
A. EA<EB B. EA=EB
C. 
A<
B D. 
A=
B
7. 在一次利用无人机投送救援物资时，距离水平地面高度h处，无人机以速度v0水平匀速飞行并释放一包裹，不计空气阻力，重力加速度为g。下列选项正确的是
A. 包裹在空中飞行的时间为
B. 包裹落地时的速度大小为
C. 包裹释放点到落地点的水平距离为
D. 包裹下落过程中机械能不断增大
8. 如图所示，（甲）→（乙）→（丙）→（丁）→（甲）过程是交流发电机发电的示意图，线圈的ab边连在金属滑环K上，cd边连在金属滑环L上，用导体制成的两个电刷分别压在两个滑环上，线圈在匀速转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路连接。已知线圈转动的角速度为
，转动过程中电路中的最大电流为Im。下列选项正确的是
A. 在图（甲）位置时，线圈中的磁通量最大，感应电流为零
B. 从图（乙）位置开始计时，线圈中电流i随时间t变化的关系式为i=Im sin
t
C. 在图（丙）位置时，线圈中的磁通量最大，磁通量的变化率也最大
D. 在图（丁）位置时，感应电动势最大，cd边电流方向为c→d
9. 在如图所示的电路中，闭合开关S，当滑动变阻器滑片P移动时，电流表的示数均会发生变化。下列选项正确的是
A. A1的示数总是大于A2的示数
B. A1的示数总是小于A2的示数
C. A1、A2的示数同时增大，同时减小
D. A2的示数减小时，A1的示数增大
10. 某同学测定玻璃砖的折射率。如图所示，半圆形玻璃砖的直径边界为EF、半圆弧边界为ECF，CD垂直EF并过圆心O。某次实验中，他沿OA画一条直线，并在OA线上适当位置竖直插上两枚大头针P1、P2；放上玻璃砖后，在另一侧依次寻找合适位置竖直插上大头针P3、P4，移走玻璃砖和大头针后，过P3、P4针孔作出直线OB，OB可看成沿OA入射的光透过玻璃砖后的折射光线。下列选项正确的是
A. 测定折射率的表达式为n=
B. 作图时必需在纸上画出EF边界和ECF边界
C. 沿AO方向看去，P1会挡住P2、P3、P4
D. 实验中∠AOC可以取0～90°之间的任意值
11. 如图所示，两个平行金属板水平放置，要使一个电荷量为-q、质量为m的微粒，以速度v沿两板中心轴线S1S2向右运动，可在两板间施加匀强电场或匀强磁场。设电场强度为E，磁感应强度为B，已知重力加速度为g，不计空气阻力。
下列选项可行的是
A. 只施加竖直向上的电场，且满足E=
B. 只施加竖直向上的磁场，且满足B=
C. 同时施加竖直向下的电场和竖直向上的磁场，且满足E=
+Bv
D. 同时施加竖直向下的电场和垂直纸面向里的磁场，且满足E=
+Bv
12. 如图甲所示，质量为m=4.0kg的物体静止在水平地面上，在水平推力F作用下开始运动，水平推力F随位移x变化的图像如图乙所示（x=4.0m后无推力存在）。已知物体与地面之间的动摩擦因数µ=0.50，取重力加速度g=10 m/s2。下列选项正确的是
A. 物体在水平地面上运动的最大位移是4.0m
B. 物体的最大加速度为25m/s2
C. 在物体运动过程中推力做的功为200J
D. 在距出发点3.0 m位置时物体的速度达到最大
13. 如图所示，两个摆长均为L的单摆，摆球A、B质量分别为m1、m2，悬点均为O。在O点正下方0.19 L处固定一小钉。初始时刻B静止于最低点，其摆线紧贴小钉左侧，A从图示位置由静止释放（
足够小），在最低点与B发生弹性正碰。两摆在整个运动过程中均满足简谐运动条件，悬线始终保持绷紧状态且长度不变，摆球可视为质点，不计碰撞时间及空气阻力，重力加速度为g。下列选项正确的是
A. 若m1=m2，则A、B在摆动过程中上升的最大高度之比为9：10
B. 若m1=m2，则每经过1.9
时间A回到最高点
C. 若m1>m2，则A与B第二次碰撞不在最低点
D. 若m1<m2，则A与B第二次碰撞必在最低点
14. 科学家们曾设想存在磁单极子，即一些仅带有N极或S极单一磁极的磁性物质。假设在P点有一个固定的磁单极子，在其周围形成均匀辐射磁场，磁感线如图所示。当质量为m、半径为R的导体圆环通有恒定的电流时，恰好能静止在该磁单极子正上方，环心与P点的距离为H，且圆环平面恰好沿水平方向。已知距磁单极子r处的磁感应强度大小为B=
，其中k为已知常量，重力加速度为g。下列选项正确的是
A. 圆环静止时磁场对环的安培力使其有沿半径方向扩张的趋势
B. 圆环静止时可由题中条件求出环中电流的大小
C. 若将圆环竖直向上平移一小段距离后由静止释放，下落过程中环中电流不受影响
D. 若将圆环竖直向上平移一小段距离后由静止释放，下落过程中环的加速度先增大后减小
第二部分
本部分共6题，共58分。
15. （8分）
某同学用如图1所示的装置来探究弹簧弹力F和长度L的关系，把弹簧上端固定在铁架台的横杆上，记录弹簧自由下垂时下端所到达的刻度位置。然后在弹簧下端悬挂不同质量的钩码，记录每一次悬挂钩码的质量和弹簧下端的刻度位置，实验中弹簧始终处于弹性限度内。通过分析数据得出实验结论。
（1）实验时认为可以用钩码所受重力的大小代替弹簧弹力的大小，这样做的依据是_________。
（2）以弹簧受到的弹力F为纵轴、弹簧长度L为横轴建立直角坐标系，依据实验数据作出F-L图像，如图2所示。由图像可知：弹簧自由下垂时的长度L0=_________cm，弹簧的劲度系数k=_________N/m。
图1 图2
（3）实验中未考虑弹簧自身受到的重力，请你说明这对弹簧劲度系数的测量结果是否有影响。
16. （10分）
（1）通过实验测量某金属丝的电阻率。
①用螺旋测微器测量金属丝的直径，测量示数如图1所示，可得金属丝直径的测量值d=________mm。
图1
②将该金属丝绕在陶瓷管上. 电阻值约为25
。除了开关、若干导线之外还提供如表1所示的器材：
表1
器材名称 | 规格 |
电压表 | 量程0～3V（内阻约为3k 0～15V（内阻约为15k |
电流表 | 量程0～0.6 A（内阻约为0.1 0～3A（内阻约为0.02 |
滑动变阻器 | 总电阻为10 |
直流电源 | 电动势6V和12V |
为较准确测量该金属丝的阻值，某同学用所给器材组成实验电路，如图2所示。图中某个器材的连接有不当之处，该器材是_________，理由是_________。
图2
③若测得金属丝的长度为L，直径为d，电阻为R，则金属丝的电阻率
=_________。
（2）家庭装修时需要根据用电功率的不同选择相应粗细的导线，表2是不同横截面积的铜导线常温下允许的负载电流范围。小明家正在装修，配备电器如表3所示，请你帮助他在安全、经济的原则下选择粗细合适的总干路导线，其序号为_________，写出选择依据：
______________________________________________________。
表2 表3
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|
17. （9分）
2021年2月10日19时52分，我国首次火星探测任务”天问一号”探测器实施近火捕获制动，成功实现环绕火星运动，成为我国第一颗人造火星卫星。在”天问一号”环绕火星做匀速圆周运动时，周期为T，轨道半径为r。已知火星的半径为R，引力常量为G，不考虑火星的自转。求：
（1）”天问一号”环绕火星运动的线速度的大小v；
（2）火星的质量M；
（3）火星表面的重力加速度的大小g。
18. （9分）
如图1所示，在光滑水平面上固定一根足够长的直导线，通有恒定电流。质量为m，电阻为R的正方形金属框静止在水平面内，以金属框的一个顶点为坐标原点，在水平面内建立直角坐标系，x轴与导线平行，y轴与导线垂直。现给金属框一个大小为v0、方向与x轴正方向成
角的初速度，金属框在之后的运动中始终处于通电直导线的磁场中且没有转动。
（1）判断金属框刚运动时感应电流的方向；
（2）在图2中分别画出金属框沿x轴、y轴的分速度vx、vy随时间t变化的示意图；
（3）不计其他能量损失，求金属框在整个运动过程中产生的焦耳热。
图1 图2
19. （10分）
一种获得高能粒子的装置如图所示。环形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场，A、B为环形区域内两块中心开有小孔的极板。t=0时A板电势为+U，B板电势为零，质量为m、电荷量为+q的粒子在A板小孔处由静止开始加速；粒子离开B板时，A板电势立即变为零，此后粒子在环形区域内做半径为R的圆周运动。每当粒子到达A板时，A板电势变为+U，离开B板时，A板电势变为零；B板电势始终为零。如此往复，粒子在电场中一次次被加速。为使粒子在环形区域内绕行半径不变，需不断调节磁场的强弱。A、B板间距远小于R，不考虑电场、磁场变化产生的影响，不考虑相对论效应的影响，不计粒子的重力。
（1）求粒子绕行第一圈时线速度的大小v1；
（2）求粒子绕行第n圈时，磁感应强度的大小Bn及等效电流In；
（3）在粒子绕行的整个过程中，A板电势可否始终保持+U?并说明理由。
20. （12分）
摩擦传动装置结构简单，容易制造，在生产生活中得到广泛应用。
（1）如图1所示为打印机送纸装置。搓纸辊旋转带动纸张前进走纸，摩擦片在纸张下方贴紧，施加阻力分离纸张，以保证只有一张纸前移且避免两张纸同时送入。已知搓纸辊和纸张之间的动摩擦因数为
1，纸张之间的动摩擦因数为
2，纸张和摩擦片之间的动摩擦因数为
3。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不计纸张质量及空气阻力。
图1
a. 电机带动搓纸辊使搓纸辊始终以角速度
0转动。设一张纸的长度为L，搓纸辊半径为r，计算打印机送入一张纸所需的时间；
b. 为保证送纸装置正常工作，分析说明
1、
2和
3的大小关系。
（2）一种使用摩擦传动的变速箱，其内部结构可简化为图2，薄壁圆筒1和薄壁圆筒2均可绕自身的光滑转轴转动，且它们的转轴平行。开始时圆筒2静止，圆筒1以角速度
转动，某时刻使两圆筒相接触，由于摩擦，一段时间后两圆筒接触面间无相对滑动。圆筒1半径为R，质量为m1，圆筒2质量为m2。设两圆筒相互作用过程中无其他驱动力，不计空气阻力。求：
图2
a. 两圆筒无相对滑动时圆筒1的角速度
‘；
b. 从两圆筒接触到无相对滑动过程中系统产生的热量Q。
参考答案
第一部分共14小题，每小题3分，共42分。
题号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 |
答案 | B | D | A | C | D | C | B | A | D | C | D | C | B | B |
第二部分共6题，共58分。
15. （8分）
（1）根据平衡条件，钩码静止时其所受重力大小等于弹力大小。
（2分）
（2）10.0 40 （4分）
（3）无影响。因为k=
，与弹簧自重无关。
（2分）
16. （10分）
（1）①0.346～0.349 （2分）
②滑动变阻器
无法实现调节且易发生短路
（2分）
③
（2分）
（2）F 依据I=
及家庭电路电压可得干路电流约为50A （4分）
17. （9分）
解：（1）由线速度定义可得v=
（3分）
（2）设”天问一号”的质量为m，引力提供向心力有
得
（3分）
（3）忽略火星自转，火星表面质量为m’的物体，其所受引力等于重力
得
（3分）
18. （9分）
解：（1）顺时针
（2分）
（2）
（4分）
（3）根据能量转化与守恒可得
（3分）
19. （10分）
解：（1）由动能定理qU=
-0
得
（2分）
（2）由第（1）问可得
洛伦兹力提供向心力
得
由
及
得
（6分）
（3）不可以。如果A板一直保持电压不变，那么粒子转一周被加速一次减速一次，不能保证粒子一直加速。
（2分）
20. （12分）
解：（1）a. 因不计纸张质量，加速时间可不考虑，则送入一张纸所需时间
，
（2分）
b. 由题意，接触面间弹力大小相等，则
当纸槽内有两张纸时，对于与搓纸辊接触的纸张，搓纸辊对它的最大静摩擦力应大于下面纸张对它的最大静摩擦力，有
1>
2
①
对于与摩擦片接触的纸张，摩擦片对它的最大静摩擦力应大于上面纸张对它的最大静摩擦力，有
3>
2
②
当纸槽内只有一张纸时，纸张仍能送入打印机，同理有
1>
3
③
故
1>
3>
2
（4分）
（2）a. 把圆筒壁的转动看成”直线”运动，设经t时间两圆筒壁共速，v=
‘R。
设圆筒间平均摩擦力为f，由动量定理，
对圆筒1有
④
对圆筒2有
⑤
得
（3分）
b. 取筒壁上速度为v’、质量为△m的质元，其动能为
△mv’2，
则圆筒总动能为
，其中m为圆筒质量。
由能量转化与守恒，有
⑥
代入相应表达式，得
（3分）
全卷评分说明：用其他方法解答正确，给相应分数。