物理试题
2024.1
考生注意：
1.本试卷满分 100 分，考试时间 75 分钟。
2.考生作答时，请将答案答在答题卡上。必须在题号所指示的答题区域作答，超出答题区域书
写的答案无效，在试题卷、草稿纸上答题无效。
一、单项选择题：本题共7 小题，每小题4 分，共 28 分。在每小题给出的四个选项中，只有
一项是符合题目要求的。
1.“香炉初上日，瀑水喷成虹”是孟浩然在《彭蠡湖中望庐山》的描述彩虹的诗句，彩虹的形成原理可简化
为右图，阳光由空气射入球形水滴后，可分成颜色不同的单色光，其中 a 、 b 是射出的两束单色光，则下列
说法正确的是（ ）
A.彩虹的形成是光的干涉现象B. a 光对水滴的折射率大于 b 光
C.在真空中， a 光的波长大于 b 光D.在水中， a 光的传播速度大 b 光
2.2023年 10月 26日 19时 34 分，神舟十六号航天员乘组顺利打开“家门”，欢迎远道而来的神舟十七号航天
员乘组入驻“天宫”空间站，浩瀚宇宙再现中国人太空“会师”的经典场面。如图空间站轨道半径是同步卫
星轨道半径的六分之一，空间站与同步卫星绕地球做匀速圆周运动的周期和线速度分别为T1 、T2 、 v1 、 v2 ，
则下列说法正确的是（ ）
T 1 T 1 v 1 v 1
A. 1 B. 1 C. 1 D. 1
T2 6 6 T2 216 v2 6 v2 6
3.小型发电机的工作原理如图甲所示，两磁极之间可视为匀强磁场，可产生如图乙所示的正弦交流电，则下
列说法正确的是（ ）
甲 乙
A.该交流电的频率为 50Hz B.电动势的有效值为 12V
C. t 0.1s 时，线圈平面转到中性面D. t 0.05s 时，穿过线圈的磁通量最大
4.如图，质量 mA 0.1kg 、 mB 0.4kg 的A、B 两物体在水平推力 F 1.5N 的作用下，沿光滑水平面做匀
加速直线运动，物体A、B 始终保持相对静止。A和B 接触面竖直，且A 不与地面接触。已知物体A和B之
间的滑动摩擦因数为 0.9，重力加速度g取 10m/s2 ，则下列说法正确的是（ ）
A.A、B 两物体的加速度大小为 0.3m/s2 B.A、B 两物体之间的压力大小为 1.2N
C.A、B 两物体之间的摩擦力大小为 1.08N D.B 物体对地面的压力大小为 4N
5.如图甲所示，一个匝数 N 100 的圆形导体线圈，总电阻 r 1.5 ，在线圈内存在面积为 0.3m2 且垂直线
圈平面的匀强磁场区域，外电路中灯 、 的电阻始终为 6（可忽略温度对电阻影响），L 是自感系数很
L1 L2
大、直流电阻可忽略的自感线圈。 t 0 时刻闭合开关S，同时控制线圈内的磁感应强度B 随时间t 变化的规
律如图乙（取垂直线圈平面向外的磁场方向为正），则下列说法正确的是（ ）
甲 乙
A.0~8s 通过灯L 的电流方向始终为 a b
B.若 t 6s 时断开开关，灯 L1 会立马熄灭
C.由于自感线圈的存在，灯 L1 的亮度始终比灯 L2 亮
D.2~4s 内灯 L1 产生的热量为 3J
6.在如图所示的电路图中，电源的电动势为E，内阻为r，当滑动变阻器的滑片滑动时，理想电流表、理想电
压表的示数也会相应的改变。已知电压表、电流表的示数和示数的变化量分别为U、I、 U 、 I ，电阻 R1
消耗的功率为 P1 ，电源的效率为 。则当滑动变阻器的阻值变化时，下列有关物理量之间变化关系的图像正
确的是（ ）
A. B. C. D.
7.某“L”形荧光屏幕由两个平面均为正方形的荧光屏组合而成，其简化模型如图所示，在三维坐标系 Oxyz
中，面 OMNE、面 OMPF 为荧光屏，荧光屏内部存在平行z 轴且沿z 轴正方向的匀强磁场，磁感应强度大小
为B，坐标 x r, y r 处有一平行z 轴柱形电子发射源（发射源体积不计），可同时均匀连续的发射垂直z
eBr
轴的大量电子，电子打到荧光屏幕上时荧光屏便发亮，若某段时间内发射电子的速度大小均为 v ，已
m
知电子的质量为m，电荷量为e，正方形荧光屏的长度为 LL 3r ，不考虑电子重力及电子间的作用力。
则“L”形荧光屏上发亮的面积范围为（ ）
A. 4rL B. 3 1rL C. 2 3 1rL D. 3 3rL
二、多项选择题：本题共3 小题，每小题5 分，共 15 分。在每小题给出的四个选项中，有多
项符合题目要求。全部选对的得5 分，选对但不全的得3 分，有错选的得0分。
8.电磁技术在生活中的应用非常广泛：图甲是霍尔元件，当通以如图所示的电流I 和磁场B 时，即可在M、
N 两极处产生电压，电压的大小可以用来检测磁场的变化；图乙是冶炼合金钢的真空冶炼炉的示意图。则下
列说法正确的是（ ）
甲 乙
A.图甲中，若霍尔元件的载流子为负离子，则N 点的电势高于M点
B.图甲中，若霍尔元件的载流子为负离子，则M 点的电势高于N点
C.图乙中，当真空冶炼炉的线圈中通高频交流电时，线圈电阻产生焦耳热，从而炼化金属
D.图乙中，当真空冶炼炉的线圈中通高频交流电时，使炉内的金属产生涡流，从而炼化金属
9.如图，小球A和B 之间用轻绳连接，悬挂在劲度系数为 10N/m 轻质弹簧上，两小球均处于静止状态。某时
刻，剪断两球之间的轻绳，小球A 经过 0.4s 达到最高点，已知小球A、B 的质量分别为 20g和 30g，重力加
速度g取 10m/s2 ，则关于小球A 的运动，下列说法正确的是（ ）
A.小球A 运动过程中的最大加速度为 15m/s2
B.小球A 上升的最大高度为 5cm
C.从剪断轻绳开始计时，小球A 的振动方程为 y 3cos2.5t （cm）
D.从剪断轻绳开始计时，小球A 的振动方程为 y 3sin 2.5t （cm）
10.如图甲，有一长为L 的绝缘轻杆栓接一个质量为m，带电量为 q 的小球，球处在与竖直平面平行的匀强
电场中（图中未画出），现用外力将小球置于与O 点等高的A 点，并以竖直向下的速度 v0 释放，释放后小球
能够在竖直平面内做完整的圆周运动，运动过程中小球的电势能 Ep 随路程s 的变化图像如图乙。重力加速度
为g，小球可视为质点，则下列说法正确的是（ ）
甲 乙
mg
A.电场强度的方向与OA成 60斜向左下方B.电场强度的大小为
q
C.速度 的最小值为 D.速度 的最小值为
v0 3 3gL v0 3 2 3 gL
三、非选择题：本题共5 小题，共 57分。
11.（7 分）小索同学为了验证机械能守恒定律设计了如图所示的实验装置。在悬点O 处不可伸长细绳与拉力
传感器连接，细绳末端系有一个质量为m 的小球。将小球向左拉起适当的角度后自由释放，分别记录下摆过
程中拉力传感器的最小值 F0 和最大值 Fm （已知重力加速度为g）。
（1）实验中，小索同学应该选择什么材质的小球（ ）
A.小钢球B.小木球C.小弹力球D.均可
（2）验证下摆过程当中小球机械能守恒的表达式为 Fm ________（用题目中所给物理量的符号表示）
（3）实验中产生误差的主要原因可能为________________。
12.（9 分）小发同学用如图甲所示的电路图测量多用电表欧姆档某倍率的内阻r 和内部电池的电动势E。实
验器材分别为：
电流表G（满偏电流为 200A ，内阻 R1 500 ）
电流表A（量程 2mA，内阻 R2 50 ）定值电阻 R0 9500
滑动变阻器R（阻值范围 0~60）
实验的主要步骤为：
甲 乙 丙
（1）将开关转至欧姆挡待测倍率，将红黑表笔短接，进行欧姆调零。
（2）改变滑动变阻器R 的阻值，分别读出多组电流表G和A 的示数分别为 I1 和 I2 ，根据测量数据作出
I1 I2 图线如图乙所示。
（3）根据图线得到电动势 E ________V，内电阻 r ________。（结果保留三位有效数字）
（4）利用欧姆表该倍率档进行电阻测量，欧姆表示数如图丙所示，则待测电阻阻值为________；若该欧姆
表已经使用较长时间了，电源电动势减小，内阻增大，则待测电阻测得的值比真实值偏________（填“大”
或“小”）
13.（10 分）如图所示，空间中存在竖直向下的磁感应强度为 2T 的匀强磁场，两根足够长的光滑平行金属导
轨MN、PQ 置于水平面内，导轨之间接有 R 1 的定值电阻，金属导体棒 ab 垂直放在轨道上，且与轨道接
触良好。在金属棒的中点位置施加一垂直于金属棒水平向右的恒力F，使导体棒由静止开始运动，向右运动
3m 后，导体棒开始匀速运动。已知，恒力F 大小为 2N、金属导体棒质量为 1kg、阻值为 0.5、两导轨间距
为 0.5m、导轨电阻不计。求：
（1）请判断导体棒 ab 两端的电势高低；
（2）求导体棒匀速运动的速度大小；
（3）从释放到导体棒开始匀速运动的过程中，电路中产生的焦耳热Q。
14.（13 分）如图所示，竖直面内，用一长为 1m 的轻绳将质量为 m 2kg 的物块1 悬挂于固定的O 点，将
物块1 拉至一定高度A 点，使轻绳与水平方向的夹角为 。静止释放后，小物块1在O 点正下方与完全相同
的小物块2 发生正碰，碰撞时间忽略不计。已知初始时小物块2 放置于质量为 M 3kg 的长木板的左端，长
木板的右端有一固定挡板，小物块2 碰后在木板上滑动，一段时间后在木板的正中间与木板达到相对静止。
一切碰撞均为弹性碰撞，小物块均可视为质点，地面光滑，物块与长木板间动摩擦因数 0.2 ，重力加速
度g取 10m/s2 。求：
（1）若 0 ，小物块1和2 碰后的速度大小分别为多少；
（2）若 30 ，木板的长度为多少。
15.（18 分）乳胶照相是探测高能宇宙射线粒子的重要工具，在粒子物理、核物理、天体和宇宙物理等学科具
有特殊的重要意义。某型宇宙射线探测仪的原理如图甲、乙所示，在厚度为d 的正方形感光乳胶层的上方和
下方都加有范围大小与正方形重合的相同匀强磁场，磁感强度的大小为B、方向与正方形的一个边平行，整
个装置处于真空中。当高能粒子从乳胶层上表面射入后，受到阻力作用多次减速，然后在磁场中多次圆周运
动，最终停留在乳胶层中，就会被探测仪记录下来。已知高能粒子电量为 q 、质量为m。不计粒子重力和
地球电磁场的影响。试问：
图甲侧视图 图乙俯视图
（1）如果粒子以速度 v 恰好垂直于乳胶层表面射入下方磁场，求粒子第一次在下方磁场中圆周运动的直径
D：
（2）问题（1）中的粒子，以后在乳胶层内受到恒定大小的阻力 f ，求从进入乳胶层到停留在乳胶层中经历
的时间t；
（3）如果粒子在乳胶层中运动受到的阻力与速度大小成正比，即 f kv ，k 是已知阻力系数；又由于安装
问题，上、下方磁场方向出现了很小的夹角 。某粒子以速度为 v0 垂直于乳胶层上表面射入，最终停留在探
测仪的乳胶层中。若以该粒子在刚进入乳胶层表面的位置为原点O、粒子刚进入下方磁场时的受力方向为x
轴正方向、磁场方向为y 轴正方向，建立直角坐标系 O xy ，求粒子最终停留在乳胶层中的坐标 x , y 。
p p
（注意：当 为小角时， sin ， cos 1。）
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物理试题参考答案与评分细则
一、单项选择题：本题共7 小题，每小题4 分，共 28分。
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
选项 B A C B D C D AD AC BC
1.B【解析】彩虹的形成是光的折射现象，A 错误；由图可知当从空气射入水滴中时，入射角相同，a 光的折
c
射角大于b 光，故a 光的折射率大于b 光，a 光的波长小于b 光，B 正确、C 错误；由波速公式 v ，a光
n
的波速小于b 光。
R 1 GMm 4 2 v2 T 1
【解折】空间站与同步卫星的半径之比： 1 ，由 ，可得 1 ，
2.A 2 m 2 R m
R2 6 R T R T2 6 6
v 6
1 ，故A 正确。
v2 1
1
3.C【解析】由图乙可知交流的周期T 0.2s ，频率 f 5Hz ，A 错误；电势的最大俏为 12V，有效值
T
为 6 6V ，B 错误； t 0.1s 时，电动势为零，故线圈平面与中性面重合，C 正确； t 0.05s 时，电动势有
最大值，线圈平面与中性面垂直，穿过线圈的磁通量为零，D 错误。
F
4.B【解析】以A 、B 两物体整体进行受力分析， a 3m/s2 ，A 错误，B 对地面的压力
mA mB
F m m g 5N ，D 错误；对A 进行受力分析，水平向： F F m a ，故B 对 A 的弹力
N A B BA A
FBA 1.2N ，B 正确，竖直方向： f AB mA g 1N ，故AB 之间的摩擦力大小始终等于A 物体的重力大小
1N，C 错误。
5.D【解析】0~8s 磁感应强度B 的变化率恒定，由楞次定律可判断感应电流的方向始终为 b a ，A 错误。
断开开关后，线圈与两灯一起构成一个自感回路， L1 、 L2 不会立即熄灭，B 错误；由于线圈的自感阻碍，
A 灯后发光，灯A 逐渐变亮，由于线圈的电阻忽略不计，则最后两灯一样亮，C 错误；根据达拉第电磁感应
BS E
定律可得，电动势 E N N 4.5V ， I 1A ，2~4s 内灯 L1 产生的热量
t t r R并
2
I
，
Q RL1t 3J D
2
U 2
6.C【解析】电阻 R1 消耗的功率 P1 ，A 错误；U E I R0 r ，U与 I 为线性关系，B 错误；
R1
U U内 U0 U U0 E U
U U内 U0 ， R0 r 正确；电源效率 ，U0 R0 ，联立可
I I E R0 r
r R
得 U 0 ，D 错误。
E R0 r R0 r
7.D【解析】俯视图如图所示，荧光屏上有粒子撞击的长度范围为 0 ~ 3 3r ，故发亮的面积为
3 3rL 。
二、多项选择题：本题共3 小题，每小题5 分，共 15 分。全部选对得5 分，选对但不全得3 分，有错选得
0分。
8.AD【解析】图甲中由左手定则可判断负离子向M 偏转，故N 点电势高于M 点，A 正确，B 错误；真空冶
炼炉的线圈中通高频交流电时，炉内的金属会产生涡流，C 错误；D 正确
F
9.AC【解析】未剪断轻绳时，弹簧的弹力 F 0.5N ，伸长量 x 5cm ；剪断轻绳瞬间，弹簧弹力不
k
F m g
变，对A 球进行受力分析可得： a A 15m/s2 ，A 正确；剪断轻绳后，A 球在竖直方向做简谐振
mA
m g
动，当弹簧弹力等于A 的重力时，即平衡位置，此时弹簧的形变量为 x A 2cm ，故振幅为 3cm，
k
球A 上升的最大高度为 6cm；A 球在竖直方向做简谐振动时，因为从A 球偏离平衡位置最远处计时，故C正
确D 错误。
2l s
10.BC【解析】由图乙可知，当 s ，即转过的角度为 1 2 ，此时物体有最小的电势能，
1 12 2l 6
2mgl
如图1 所示，电场的方向与OA成 30斜向左下方，B.物体在电场中运动最大的电势差为 U ，根据
q
mg
U E 2l ，可得 E ，故B 正确；小球的受力分析图如图2，M 点为等效最低点，N 为等效最高点，
q
若能做完整的圆周运动，物体运动到N 点时的动能为0，A 点到N 点，由动能定理：
1
2 ，解得： ， 正确。
F合 L cos60 L 0 mv0 v0 3 3gL C
2
图 1 图2
三、非选择题：本题共5 小题，共 57分。
11.【答案】（7 分）
（1）A（2 分）
（2） 3mg 2F0 （3 分）
（3）空气阻力（言之有理均可）（2 分）
【解析】（2）设细绳长 l ，拉起后细绳与竖直方向的夹角为 ， F0 mg cos
v2 1
F mg m mgl(1 cos ) mv2
m l 2
联立可得机械能守恒的表达式 Fm 3mg 2F0
12.【答案】（9 分）
（3）1.50（2 分），150（2 分）
（4）60（2 分） 大（3 分）
【解析】（3）由电路连接 E I1 R0 R1 I2 r R2 ，
r R2 E
I1 I2
R0 R1 R0 R1
r R 30106
由图乙斜率 2 ，
k 3 r 150
R0 R1 1.510
E
纵截距 b 150106 ，E 1.50V
R0 R1
（4）由（3）可知，倍率为10 ，R 60
13.【答案】（10 分）
（1）a b （2）3m/s （3）1.5J
【解析】（1）由右手定则，可得a b （2 分）
（2）当 F安 F 时，导体棒开始匀速运动（1 分）