1．伽利略研究自由落体运动过程中，主要采用的科学方法是（    ）

A．等效替代法            B．类比法            C．实验推理法            D．控制变量法

【答案】

C

 

2．下列单位中属于国际单位制基本单位的是（    ）

A．韦伯        B．库仑        C．牛顿        D．安培

【答案】

D

 

3．为使简谐运动单摆的周期变长，可采取以下哪种方法（    ）

A．振幅适当加大        B．摆长适当加长        C．摆球质量增大        D．从上海移到北京

【答案】

B

 

4．运动员立定跳远起跳瞬间示意如图，能表示双脚对地面作用力方向的是（    ）

【答案】

C

 

5．①摩擦生热、②弹簧振子振动、③热传递和④气体自由膨胀，上述现象中能表明物理过程具有单向性的是（    ）

A．①、②和③           B．②、③和④

C．①、②和④           D．①、③和④

【答案】

D

 

6．2021年4月29日，长征五号B遥二运载火箭搭载空间站天和核心舱发射成功。下列“学生实验”能在空间站重演的是（    ）

A．用DIS研究加速度和质量的关系               B．用DIS研究机械能守恒定律

C．研究共点力的合成                                    D．用单分子油膜估测分子的大小

【答案】

C

 

7．如图，a、b、c为一定质量的气体在p-t图中的三个状态，其中体积最小的是（    ）

A．a状态                    B．b状态

C．c状态                    D．无法确定

【答案】

A

【解析】

画出过a、b、c三点的等容线，它们在 p-t 图都经过 t = − 273℃ 的点（如下图所示）。由 pV = CT 可知，图像的“斜率”（以 t = − 273 为坐标原点）\(\frac{p}{T}\) = \(\frac{C}{V}\)，即“斜率”越大，对应的体积 V 越小。

正确选项为 A。

 

8．物体沿x轴做减速运动，可能反映这一运动的x–t图是（    ）

【答案】

A

 

9．长直导线与环形导线固定在同一竖直平面内，分别通有图示方向的稳恒电流（    ）

A．两导线有相互吸引的趋势

B．两导线有相互排斥的趋势

C．两导线有水平移动的趋势

D．因电流恒定，两导线没有相互作用

【答案】

B

 

10．如图，带电小球用绝缘丝线悬于匀强电场中静止，当剪断丝线后，小球将（    ）

A．一定竖直下落               B．一定斜向下做匀加速直线运动

C．可能做曲线运动            D．可能保持静止不动

【答案】

D

 

11．如图所示，一列简谐横波向左传播，振幅为A，某时刻介质中质点a的位移为A/2，经1/4周期，质点a位于平衡位置的（    ）

A．上方，且位移大于A/2         B．上方，且位移小于A/2

C．下方，且位移大于A/2          D．下方，且位移小于A/2

【答案】

A

【解析】

经过 1/4周期，波形向左平移 λ/4 的距离（如下图所示），由图可以看出，质点 a 位于平衡位置上方，位移大于 A/2。

正确选项为 A。

 

12．如图所示，电源的电动势为E，内阻为r，R₀、R₁为定值电阻，R₂为滑动变阻器。闭合开关K，将变阻器滑片向右缓慢滑动过程中，ΔU、ΔI分别表示电压表和电流表与初始示数的变化量，则ΔU与ΔI的比值ΔU/ΔI将（    ）

A．不变               B．变大

C．变小               D．先变大后变小

【答案】

A

【解析】

如下图所示，将 R₀ 和电源看成一个等效电源，可知ΔU/ΔI = r_等，保持不变。

正确选项为A。

 

13．________运动间接反映了物质分子的无规则运动；分子无规则运动的剧烈程度与_________有关。

【答案】

布朗；温度

 

14．在做托里拆利实验时，玻璃管中有些残存的空气。如图若把竖直玻璃管以管顶为轴向右旋转一个较小角度，玻璃管下端仍浸没在水银中，环境温度保持不变，则管内空气柱的长度将__________；管内外水银面的高度差将__________。（选填“变大”、“变小”或“不变”）

【答案】

变大；变大

【解析】

（1）原来平衡时应满足 p + ρgh = p₀，假设旋转后气柱长度不变，则其压强 p 也不变，而液柱高度 h 将增大为 hʹ ，此时不平衡，有：p + ρghʹ ＞ p₀，因此液柱将下降，空气柱的长度将变大。

（2）由于气柱变长，因此最终稳定时其压强 pʹ ＜ p，最终稳定时应满足：pʹ + ρghʺ = p₀，可见 hʺ＞h，即最终高度差将变大。

 

15．雨滴从高空云层下落，到达地面时的速度大小约为20 m/s。雨滴的运动______看做自由落体运动（选填“能”、“不能”、“无法判断”），请说明理由：_______________________________。

【答案】

不能；若做自由落体运动，则下落的高度为：h = \(\frac{{v_t^2}}{{2g}}\) = 20 m，h 较小，与题设不符，说明空气阻力的影响不能忽略，所以不能看做自由落体运动

 

16．如图所示是北斗导航系统中部分卫星的轨道示意图，己知a、b、c三颗卫星均做圆周运动，a是地球同步卫星，则：卫星a的周期__________卫星c的周期；卫星a的加速度__________卫星b的加速度。（选填“大于”、“等于”或“小于”）

【答案】

等于；小于

 

17．快递员驾驶电动车配送货物，人和车的质量为250 kg，货物的质量为50 kg，送货和返回过程电动车的 v-t 图像如图所示，两过程中电动车都是先匀加速启动，后保持额定功率行驶。已知电动车受到的阻力与其总重力成正比，匀加速的最大速度均为2.4 m/s，则电动车的额定功率为_________W；返回时电动车的最大速度为_________m/s。（g取10 m/s²）

【答案】

720；4.8

【解析】

（1）由图可知，送货和返回过程中的加速度分别为 a₁ = 0.4 m/s²，a₂ = 0.4 m/s²。

由 P_额 = F_牵v 和 F_牵 – f = F_牵 – kmg = ma 可知：

km₁g + m₁a₁ = km₂g + m₂a₂

3000k + 120 = 2500k + 150

解得：k = 0.06，F_牵 = 300 N

P_额 = F_牵v = 720 W

（2）v_m2 = \(\frac{{{P_额}}}{{{f_2}}}\) = 4.8 m/s

 

18．如图所示为用DIS研究通电螺线管的磁感应强度的实验：

（1）该实验用的是__________传感器；实验时要确保传感器的探管与螺旋管的_________重合；

（2）甲、乙两位同学实验得到的磁感应强度随传感器伸入的距离变化关系如图。甲同学得到的图像在第四象限的原因是___________；乙同学在螺线管两侧管口测得磁感应强度为零的原因是_____________________________。

（3）若将通电螺线管内部的磁场近似看作匀强磁场，磁感应强度为B，已知：螺线管长度L、匝数N、横截面积S、电阻R，则穿过通电螺线管的磁通量为__________。

【答案】

（1）磁；中心轴线

（2）甲同学将探管从螺线管的另一端插入（或通过螺线管的电流方向相反）；螺线管通电后，探管位于螺线管管口时将磁传感器调零

（3）BS

 

19．如图，带电量为+Q的小球（可视为点电荷）固定在光滑绝缘水平面上O处。已知：O、B间距离为L，A是OB的中点。（静电力恒量k）

（1）画出A、B两点电场强度的示意图；

（2）若质量为m、电量为q的小球以v₀初速从B点运动到A时速度恰为0，求它在A点的加速度；

（3）请分析说明上述过程中电势能的变化情况。

【答案】

（1）如图所示

（2）a = \(\frac{{4kQq}}{{m{L^2}}}\)，方向向右

（3）电量为q小球在由B运动到A的过程中，只有库仑力做负功，所以电势能逐渐增大。小球的动能转化为电势能，故电势能增加 \(\frac{1}{2}\)mv₀²

【解析】

（1）如图所示（方向2分、符号1分、长短1分）

（2）电量为q小球在A点时，受到的库仑力为：

F = \(\frac{{4kQq}}{{{L^2}}}\)

根据牛顿第二定律有：F = ma

a = \(\frac{{4kQq}}{{m{L^2}}}\)，方向向右

（3）电量为q小球在由B运动到A的过程中，只有库仑力做负功，所以电势能逐渐增大。小球的动能转化为电势能，故电势能增加 \(\frac{1}{2}\)mv₀²

 

20．如图，水平轨道ABC、EG与内、外略微错开的竖直圆轨道CDE平滑连接，倾角为β = 37°的斜面GH与水平轨道EG也平滑连接。一质量为m = 2 kg的物体受到与水平方向成α = 53°的恒力F作用，由A点静止出发，经t = 2 s运动到B点，此时撤去恒力F，物体继续向前运动。已知水平轨道AB、斜面GH与物体间的动摩擦因数均为μ = 0.5，BCDEG为光滑轨道，AB的长度为s = 10 m，圆轨道半径R = 2.5 m（sin53° = 0.8，cos53° = 0.6，g取10 m/s²）。求：

（1）物体在水平轨道AB上运动的加速度；

（2）恒力F的大小；

（3）物体能否沿图示轨道运动到斜面上高为h = 3 m的P点？试分析说明；

（4）若仅改变恒力F的大小，要使物体沿图示轨道运动到斜面上的P点，F大小应满足的条件。

【答案】

（1）a = 5 m/s²

（2）F = 20 N

（3）物体到达D点前已离开圆轨道，所以物体不能沿图示轨道运动到斜面上的P点。

（4）22.5 N≤F≤25 N

【解析】

（1）物体由 A→B 匀加速运动，根据运动学公式：s = \(\frac{1}{2}\)at²

a = \(\frac{{2s}}{{{t^2}}}\) = 5 m/s²

（2）物体由 A→B，受力如图，根据牛顿第二定律有：

N + Fsinα = mg

Fcosα – f = ma

f = μN

F = \(\frac{{ma + \mu mg}}{{\cos \alpha  + \mu \sin \alpha }}\) = 20 N

（3）物体运动到B点的速度为：v_B = at =10 m/s

先判断物体能否到达 D 点，B→C→D，机械能守恒：

\(\frac{1}{2}\)mv_B² = mg × 2R + \(\frac{1}{2}\)mv_D²        ∴v_D = 0

物体刚好通过D点时：mg = m\(\frac{{{v^2}}}{R}\)            v = \(\sqrt {gR} \) = 5 m/s，v_D＜v，故物体到达 D 点前已离开圆轨道，所以物体不能沿图示轨道运动到斜面上的 P 点。

（4）由（3）有：物体刚好通过 D 点时，速度为 v = 5 m/s，然后物体继续运动，沿斜面上升的最大高度为 h₁，根据能量守恒有：

\(\frac{1}{2}\)mv² + mg × 2R = mgh₁ + μmgcosβ·\(\frac{{{h_1}}}{{\sin \beta }}\)

∴h₁ = 3.75 m＞h，这时能运动到斜面上的 P 点。

物体B→C→D ，机械能守恒：

\(\frac{1}{2}\)mv² + mg × 2R = \(\frac{1}{2}\)mv_Bʹ²         ∴v_Bʹ = 5\(\sqrt 5 \) m/s

物体由A→B，v_Bʹ² = 2aʹs           aʹ = \(\frac{{{v'}_B^2}}{{2s}}\) = 6.25 m/s²

由（2）有：F₁ = \(\frac{{ma' + \mu mg}}{{\cos \alpha  + \mu \sin \alpha }}\) = 22.5 N

物体刚好不离开水平轨道 AB，则：F₂sinα = mg           F₂ = 25 N

故物体要沿图示轨道运动到 P 点，恒力 F 的大小必须满足：22.5 N≤F≤25 N