物 理
本试卷共8 页，满分 100 分，考试用时 75 分钟。
注意事项：
1. 答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2. 回答选择题时，选出每小题答案后，用 2B 铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂
黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题
卡上，写在本试卷上无效。
3. 考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
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
有一项符合题目要求。
1. 某同学在室外将一个吸管密封在一空矿泉水瓶瓶口，并在吸管口蘸上肥皂液，将瓶子从寒冷的室外转移
到温暖的室内，他看到在吸管口出现了若干个泡泡。将矿泉水瓶内的气体看作理想气体，不考虑矿泉水瓶
的热胀冷缩。下列说法正确的是（ ）
A. 瓶内气体做无规则热运动的速率都增大 B. 气体从室内吸收的热量等于气体膨胀对外做的功
C. 瓶内气体的平均密度变小 D. 瓶内气体做等容变化
2. 如图所示为氢原子的能级示意图，现有大量处于 n = 2 能级的氢原子，用某种频率的单色光照射后，这
些氢原子能辐射出 10 种频率的光，用这些辐射的光子照射逸出功为 3.2eV 的金属钙。下列说法正确的是
（ ）
A. 氢原子被单色光照射后跃迁到 n = 4 能级
B. 单色光光子的能量为 2.55eV
C. 照射钙金属时有4 种光能使金属钙发生光电效应
D. 从金属钙中逃逸出来的光电子的最大初动能为 7.0eV
3. 如图甲所示，质量为m、电阻为R 的导体棒MN 水平架在两个平行放置的圆弧导轨上，导体棒在导轨间
的部分长度为L，整个装置处于匀强磁场中，磁感应强度平行于导轨平面，与竖直方向的夹角为 60 。当
输入电压为U 时，导体棒静止在导轨右侧，此时导体棒与导轨圆心的连线与竖直方向的夹角为 30 ，沿
MN 方向看的侧视图如图乙所示。导轨电阻忽略不计，重力加速度为g，则磁感应强度B 的大小为
（ ）
3mgR 3mgR 3mgU 3mgU
A. B. C. D.
3UL UL 3RL RL
4. 如图所示，光滑水平面上有质量均为 2kg的A、B、C 三个滑块，其中A 放在B 的上面，B、C 用轻质
弹簧相连，用水平恒力F 向右拉滑块A，三个滑块一起做匀加速直线运动，A、B 间刚好没有相对运动。
已知A、B 间的动摩擦因数 m = 0.4 ，弹簧原长为 10cm，劲度系数 k = 50N/m ，最大静摩擦力等于滑块摩
擦力。若突然撤去力F，下列说法中正确的是（ ）
A. 恒力 F = 6N
B. 恒力F 作用时，B、C 间的距离为 18cm
C. 撤去F 瞬间，B 的加速度大小为 2m/s2 ，方向水平向左
D. 撤去F 后，AB 间出现相对运动
5. 北京时间 2024年1月 18日 01时 46 分，天舟七号货运飞船成功对接于空间站天和核心舱后向端口，转
1
入组合体飞行段。设此阶段天舟七号随组合体绕地球做匀速圆周运动，离地面的高度为地球半径的 ，
15
已知地球的半径为R，表面重力加速度为g（不考虑地球自转），引力常量为G。下列说法中正确的是
（ ）
3R 15
A. 地球的密度为 B. 组合体的加速度为 g
4pGg 16
15 Rg 128p R
C. 组合体的线速度为 D. 组合体的周期为
16 15 15g
6. 将两个等量异种点电荷固定在边长为L 的正方形 ABCD的A、C 两个顶点处，它们所带电荷量分别为
Q 和Q，用长为L 的不可伸长的绝缘细线将一质量为m、带电荷量为q 的带电小球拴在A 点，将小球
从B 点由静止释放，小球从B 点运动到D 点，经过AC 连线上的F 点。整个装置处于竖直向下的匀强电场
mg
中，电场强度 E = 。已知小球可视为质点，静电力常量为k，重力加速度为g，不计空气阻力。下列
q
说法中正确的是（ ）
A. 小球在刚释放时的加速度大小为2g B. 在从B到F 过程中，小球的机械能先增大后减小
kQq
C. 经过D 点时，小球的速度大小为 2 gL D. 小球经过D 点时，细线的拉力大小为 F=3 mg +
L2
7. 如图所示，斜面的倾角为q ，轻质弹簧的下端与固定在斜面底端的挡板连接，弹簧处于原长时上端位于
B 点。一质量为m 的物块从斜面A 点由静止释放，将弹簧压缩至最低点C（弹簧在弹性限度内），后物块
刚好沿斜面向上运动到D 点。已知斜面B 点上方粗糙，B 点下方光滑，物块可视为质点，
1
AB=2 BC = 2 L ， AB= 3 BD ，重力加速度为g，弹簧弹性势能与形变量的关系 E= kx2 （其中k为
p 2
劲度系数，x 为形变量）。下列说法中正确的是（ ）
tanq
A. 物块与斜面粗糙部分间的动摩擦因数
3
B. 弹簧弹性势能的最大值为 mgLsinq
2mg sinq
C. 弹簧的劲度系数k为
L
9
D. 小球动能的最大值为 mgLsinq
8
二、多项选择题：本题共3 小题，每小题6 分，共 18 分。在每小题给出的四个选项中，有
两个或两个以上选项符合题目要求。全部选对得6 分，选对但不全的得3 分，有选错的得0
分。
8. 如图所示是一种理想自耦变压器示意图，线圈绕在一个圆环形的铁芯上， P3 是可移动的滑动触头，A、
B 端与滑动变阻器 R1 串联后接正弦交流电源，输出端接两个相同的灯泡 L1 、 L2 和滑动变阻器 R2 ， P1 、
P2 为滑动变阻器的滑片。当开关S 闭合，输入端接 u= 220 2 cos100p t V ， P1 、 P2 、 P3 处于如图所
在的位置时，两灯均能正常发光。下列说法正确的是（ ）
A. 流过灯泡 L1 的电流方向每秒改变 100次
B. AB 两端电压为 220V
C. 若仅将 P1 向左移动， L1 将变暗
D. 先将 P1 移至最左端，然后将 P3 逆时针转动的过程中适当将 P2 向右移动， L1 亮度可能不变
9. 带传感器的A、B 两个小车同时从同一位置沿同一方向运动，通过计算机进行数据处理，得到了它们的
x
- t 图像如图中A、B 直线所示。已知两个小车可视为质点，小车在发动机作用下加速，在摩擦阻力作用
t
下减速。下列说法中正确的是（ ）
A. A、B 两个小车均做匀加速直线运动 B. A 小车的加速度大小为 6m/s2
C. 相遇前两个小车间的最大距离为 4m D. 2s时A、B 两个小车相遇
10. 如图所示，两间距为L、倾角为 q =30 的平行光滑导轨下端接一个阻值为R 的定值电阻，在与导轨垂
直的边界MN、PQ 之间存在垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B。由绝缘轻质杆连接的金
属棒a、b 垂直于导轨放置，从某位置由静止释放，轻质杆刚好匀速进入磁场区域。a、b 两金属棒的质量
均为m、电阻分别为R、2R，两金属棒间的距离为d，磁场宽度为2d。已知两个电动势相同的电源并联时
电动势等于其中一个电源的电动势，内阻为两个电源内阻的并联电阻，下列说法正确的是（ ）
A. 在两金属棒进入磁场区域的过程中，D 点电势高于C 点电势
25mg2 R 2
B. 初始时a 棒与MN 的距离为
9BL4 4
4
C. 在两金属棒进入磁场区域的过程中，电阻R 产生的热量为 mgd
15
D. 在金属棒b 进入磁场区域瞬间，金属棒a 的加速度为0
三、非选择题：本题共5 小题，共 54分。
11.（8 分）某同学用如图甲所示的装置探究弹簧弹力与弹簧伸长量的关系，操作过程如下。
（1）该同学将将弹簧水平放置并处于自然状态，将标尺的零刻度线与弹簧一端对齐，弹簧的另一端所指
的标尺刻度如图乙所示，将弹簧竖直挂在铁架台上，弹簧静止后弹簧的另一端所指的标尺刻度如图丙所
示，在下端逐渐挂上质量为 50g 的钩码，记录所挂钩码的个数N 和弹簧静止时对应的弹簧长度L，当挂两
个钩码，弹簧静止时指针位置如图甲中所示，则此时弹簧长度为______cm，由此可以得出弹簧的劲度系数
为______N/m（计算结果保留1 位小数，重力加速度g取 9.8m/s2 ）；
（2）根据测得的数据得到所挂钩码个数N 和对应弹簧长度L 的变化图像如图丁所示，弹簧的劲度系数为
______N/m（结果保留1 位小数，重力加速度g取 9.8m/s2 ）；
（3）若图丙中标尺没有在竖直方向，则会造成弹簧劲度系数的测量值______（填“偏大”、“偏小”或
“不变”）。
12.（8 分）某物理兴趣小组找到了一个电源，他们想测量该电源的电动势E 及内阻r（E 约为 4.5V，r约
为 2W ）。他们在实验室找到了如下器材：
A. 灵敏电流计G（量程 0~100mA、内阻 Rg =12.0 W ）；
B. 电压表V（量程 0~3V、内阻 RV =2000 W ）；
C. 电阻箱 R1 （ 0 ~ 99.9W ）；
D. 电阻箱 R2 （ 0 ~ 9999.9W ）；
E. 滑动变阻器 R3 （ 0 ~ 20W ）；
F. 开关、导线若干。
（1）他们先将灵敏电流计G 改装成量程 0~0.6A 的电流表，他们需要将电阻箱 R1 调为______ W ，并与灵
敏电流计 G______（填“串联”或“并联”）；将电阻箱R2 调为______ W ，并与电压表 V______（填“串
联”或“并联”），使之量程变为 4.5V；
（2）他们根据题中的器材，设计实验电路如下图所示；
（3）按设计好的电路实验，记录灵敏电流计的示数I，电压表的示数U；
（4）调节滑动变阻器滑片的位置，重复（3），得到多组灵敏电流计的示数I 和对应的电压表示数U，以
U 为纵坐标，I 为横坐标将得到的数据进行描点，连线后得到一条倾斜直线，如图所示，由图像得出电池
组的电动势 E = ______V，内电阻 r = ______ W （结果保留三位有效数字）。
13.（8 分）某同学在实验室研究玻璃砖对激光的折射规律，他所用的玻璃砖的截面如图所示，OAB 为四分
之一圆，圆的半径为R，OBCD 为矩形，其中 BC= 2 R ，一束平行于AD 边的极窄的激光射到AB 界面上
1
的E 点，OE与OB 的夹角为 30 ，光线在E 点折射时折射角为入射角的 倍，已知光在真空的速度为c。
2
求：
（1）玻璃砖对激光的折射率n；
（2）激光在玻璃砖中的传播时间t（不考虑CD 界面的反射光）。
14.（12 分）如图所示，在平面直角坐标系 xOy 的第一象限半径为R 的圆形区域内存在磁感应强度大小为
B1 、垂直纸面向外的匀强磁场，圆形区域与x、y 坐标轴均相切，圆心为 O1 ，第二象限内存在电场强度大
小为E、沿y 轴负方向的匀强电场，第三象限内有垂直纸面向里的匀强磁场。质量为m、带电量为q的
粒子从A 点以初速度 v0 沿 AO1 方向射入圆形区域，粒子穿过y 轴后进入第二象限的匀强电场，然后粒子从
P点 -14R ,0 （图中未画出）进入第三象限，粒子从y 轴离开第三象限时速度方向与y 轴正方向成
3mv
45 。已知 B = 0 ，不计粒子重力。求：
1 4qR
（1）匀强电场的电场强度E；
（2）粒子从进入圆形磁场区域到离开第三象限所用的时间t。
15.（18 分）如图所示，质量为m 的木板C 置于光滑水平面上，在木板的上面有质量为m 的小木块B，质
量为2m 的小木块A 从左侧以初速度 v0 滑上木板C，A、B 两个小木块刚好未发生碰撞。已知两个小木块
均可视为质点，它们与木板间的动摩擦因数均为 m ，重力加速度为g，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
（1）求小木块B 与木板C 左端的距离 d0 ；
（2）将小木块B 移至距离木板C 左端为 3d0 的位置，小木块A以 2v0 的初速度滑上木板C，两个小木块
碰撞后粘在一起，碰撞时间极短，从小木块A 滑上木板C 到两个小木块与木板C 刚刚共速的过程，求小
木块A 发生的位移x 和两个小木块与木板C 左端的距离d。
物理答案与解析
1.【答案】C
【解题思路】矿泉水瓶从室外转移到室内过程中，环境温度升高，瓶内气体温度升高，所以气体热运动的
平均动能增大，但不是每个气体分子做无规则热运动的速率都增大，故A 错误；由于瓶内气体可视为理想
气体，所以在气体温度升高时气体的内能增加，即 DU >0 ，气体膨胀过程中对外做功，即W< 0 ，由热
力学第一定律有 DUWQ = + ，所以 QUWW= D - >，故B 错误；由于气体的体积变大，而封闭气体
m
的质量不变，所以 r = 变小，故C 正确；瓶内气体在此过程中气体的压强不变，所以做等压变化，故
V
D 错误。
2.【答案】C
n n -1
【解题思路】被照射后的氢原子能辐射 10 种不同频率的光子，有10 = ，解得 n = 5 ，所以氢原子
1 2
跃迁到 n = 5 能级，故A 错误；单色光光子的能量 EEEA =5 - 2 = 2.86eV ，故B 错误；当氢原子从其他
能级跃迁到 n =1能级时辐射的光子照射金属钙都能发生光电效应，共有4 种光，故C 正确；当氢原子从
n = 5 能级跃迁到 n =1能级时辐射的光子能量最大，有 EEEmax= 5 - 1 =13.06eV ，此光照射金属钙逃逸
出来的光电子的最大初动能最大，有 EEWkmax= max - = 9.86eV ，故D 错误。
3.【答案】A
U
【解题思路】当输入电压为U 时由欧姆定律有 I = ，
R
对导体棒受力分析如图所示，
由导体棒受力平衡有 mg= 3 BIL ，
3mgR
解得 B = ，故A 正确，B、C、D 错误。
3UL
4.【答案】B
【解题思路】对滑块BC 整体受力分析并结合牛顿第二定律有 mmg= 2 ma ，解得 a = 2m/s2 ，对三个滑块
整体受力分析有 F=3 ma = 12N ，故A 错误；对滑块C 受力分析并结合牛顿第二定律有
FT = ma = k L - L0 ，解得 L =18cm ，所以B、C 间的距离为 18cm，故B 正确；撤去F 的瞬间弹簧弹
2
力不变，对A、B 整体受力分析并结合牛顿第二定律有 FT = 2 ma1 ，解得 a1 =1m/s ，方向水平向左，故
C 错误；撤去F 瞬间对滑块A 受力分析并结合牛顿第二定律 Ff = ma1 = 2N ，方向水平向左，
Ff = ma1 =2N 5.【答案】D GMm M3 g 【解题思路】由万有引力和重力的关系有 = mg ，结合密度定义 r = = ，故A 错误； 2 4p R R3 4pGR 3 GMm 225 卫星在轨道上运动时万有引力为它受到的合力，有 ，解得 ，故 错误；组 2 = ma a= g B 1 256 RR+ 15 GMm v2 15Rg 合体在运动过程中有 = m ，解得 v = ，故C 错误；合体在运动过程中有 2 1 1 RR+ 4 RR+ 15 15 2 GMm 2p 1 128p R ，解得 ，故 正确。 2 =m R + R T = D 1 T 15 15 15g RR+ 15 6.【答案】C kQq 【解题思路】小球刚释放时，沿切线方向运动，对小球在竖直方向受力分析有 mg+ Eq + = ma ，解 L2 kQq 得 a=2 g + ，故A 错误；小球沿圆弧从B 运动到F 的过程中，A 处电荷给小球的静电力不做功，C mL2 处电荷给小球的静电力为吸引力，始终做正功，匀强电场给小球的静电力做正功，所以小球的机械能一直 增大，故B 错误；B、D是AC 处点电荷形成静电场的等势点，所以小球在B、D 位置时AC 处静电荷形成 1 的电场的电势能相等，小球从B 点运动到D 点的过程中由能量守恒有 mgL+ EqL = mv2 ，解得 2 v= 2 gL ，故C 正确；当小球经过D 点时在竖直方向上对小球受力分析有 kQq v2 kQq F- mg - Eq - = m ，解得 F=6 mg + ，故D 错误。 LL2 L2 7.【答案】D 【解题思路】物块从A到D 的全过程中由动能定理有 1 1 tanq mg2 L 1 - sinq - m mg cos q 2 L 1 + = 0 ，解得 m = ，故A 错误；物块从A到C 的过 3 3 2 程中由能量守恒定律有 mg sinq 3L -mmg cos q 2 L = EPmax ，解得 EP max = 2 mgL sinq ，故B 错误； 1 4mg sinq 由题意可知 E=2 mgL sinq = kL2 ，解得 k = ，故C 错误；当物块加速度为0 时动能最 P max 2 L 大，有 mgsinq = kx ，从物块开始运动到动能最大的过程中有 1 9 mgsinq 2 L + x - m mg cos q 2 L = kx2 + E ，解得 E = mgLsinq ，故D 正确。 2 k max k max 8 8.【答案】AD 【解题思路】由接入电压U= 220 2 cos100p t V 可知，交变电流的频率为 50Hz，变压器不改变交变电 流的频率，所以流过灯泡 L1 电流的频率也是 50Hz，一个周期时电流方向改变两次，所以流过灯泡 L1 电流 的方向每秒改变 100 次，故A 正确；变压器输入端的电压为电源电压的一部分，电源电压为 220V，所以 变压器的输入电压小于 220V，故B 错误；若仅将 P1 向左移动，滑动变阻器 R1 的接入电阻变小，变压器输 入端的电压增大，导致流过灯泡 L1 的电流变大，所以 L1 将变亮，故C 错误；先将 P1 移至最左端，此时变 压器输入电压为 220V 保持不变，此后将 P3 逆时针转动，变压器的输出电压变大，此过程中将 P2 向右移 动，滑动变阻器 R2 分的电压增大，如果操作合适的话是可以实现并联部分电压不变，即 L1 亮度不变，故 D 正确。 9.【答案】BC x x 【解题思路】由图像可知A、B 两个小车的 - t 为直线，所以有 =kt + b ，整理有 x= kt2 + bt ，所以 t t 1 A 小车的位移 x=8 t - 3 t 2 ，B 小车的位移 x= t 2 ，结合匀变速直线运动的位移时间关系 x= v t + at 2 A B 0 2 2 2 可知， v0A = 8m/s ， aA = -6m/s ， v0B = 0 ， aB = 2m/s ，所以A 小车做匀减速直线运动，B 小车做匀 2 加速直线运动，故A 错误；由前面分析可知 aA = -6m/s ，故B 正确；当A、B 两个小车速度相等时距离 最大，所以有 vAB= v ，即 v0A+ a A t = a B t ，解得 t =1s ，此时 1 1 d= x -x = v t + a t 2 -a t 2 = 4m ，故C 正确；AB 两个小车相遇时有 x= x ，即 max A B 0A2 A 2 B AB 1 1 v t+ a t2 = a t 2 ，解得 t = 2s ，但此时 v= v + a t = -4m/s ，由题意可知小车A 阻力作用下减 0A2 A 2 B A 0A A 2 0 - v0A 1 2 4 速运动，最终速度为0，所以 xAB= = a t ，解得 t = 3s ，故D 错误。 2aA 2 3 10.【答案】ACD 【解题思路】在金属棒a 穿过磁场区域的过程中，由右手定则可知流过电阻R 的电流方向为 DRC ，所以D 点电势高于C 点电势，故A 正确；设初始时金属棒a 与磁场边界MN 的距离为x， 1 金属棒下滑过程由动能定理有 2mgx sin 30 = 2 mv2 ，金属棒a 进入磁场后切割磁感线产生的电动势 2 E3 BLv E= BLv ，此时流过金属棒a 的电流 I = = ，对两金属棒受力分析有 a RR 2 R + 5R RR+ 2