考生注意
1．试卷满分 100 分，考试时间 60 分钟。
2．本考试分设试卷和答题纸，答题前，务必在答题纸上填写姓名、报名号、考场号和座位
号，并将核对后的条形码贴在指定位置上。作答必须写在答题纸上，在试卷上作答一律
不得分。
3．本试卷标注“多选”的试题，每小题应选两个及以上的选项，但不可全选；未特别标注
的选择类试题，每小题只能选一个选项。
4．本试卷标注“计算”“简答”“论证”的试题，在列式计算、逻辑推理以及回答问题的
过程中，须给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。
5．除特殊说明外，本试卷所用的重力加速度大小g均取 9.8m/s 2。
一、自行车（20分）
自行车是一种通常的代步交通工具，给我们的日常生活带来了方便。
1．在夏天，一辆自行车停在烈日下，在阳光照射下车胎内的气体温度逐渐升高，设车胎容
积保持不变。
（1）关于车胎内的气体下列说法中正确的是
A．气体的密度增大 B．每个气体分子的动能都增加
C．每个气体分子的温度都升高 D．每秒钟撞击单位面积车胎壁的分子数增多
（2）若在同一时刻自行车的后胎气压始终大于前胎气压，则经过相同时间，后胎气压的变
化量一定_________（选择：A．大于 B．小于 C．等于）前胎气压的变化量。
2．如图所示，一辆自行车在水平路面上，设自行车被骑行时地面对后轮的摩擦力为F f1，自
行车被推行时地面对后轮的摩擦力为F f2，则
A．Ff1 向左，Ff2 向右
B．Ff1 向右，Ff2 向左
C．Ff1 和F f2 都向右
D．Ff1 和F f2 都向左
3．如图，变速自行车有3 个链轮和6 个飞轮，链轮和飞轮的齿数如表所示。骑行时通过选
择不同的链轮和飞轮，可以采用合理的变速模式，这辆变速自行车共有______种变速模
式。假设踏板的转速不变，该自行车可实现的最大行驶速度与最小行驶速度之比为______。
名称 链轮
齿数 48 38 28
名称 飞轮
齿数 14 16 18 22 24 28
4．如图甲所示，质量为 60kg 的人骑着一辆质量为 20 kg 的自行 v
车，以 5m/s 的速度在笔直的水平马路上匀速行驶，遇红灯后
在距停车线 10m 处开始刹车，假设刹车后自行车做匀减速直
线运动。 甲
（1）（计算）试问在刹车过程中自行车受到的阻力至少应为多少N？
（2）设刹车过程中某时刻自行车的速率为v，在由初速度 5m/s 减速至v 的过程中自行车克
服阻力做的功为W，则如图乙所示的W-v 图像中正确的是
W W W W
O v O v O v O v
A B C D
乙
二、游泳（22分）
游泳是人凭借浮力，通过肢体有规律的运动使身体在水中运动的技能。
1．游泳时我们向后作划臂、蹬腿动作，就会获得向前的推动力，解释这一现象用到的物理
规律是__________。在水中前进时会受到水对人体的阻力，该阻力与在人体前进方向上
横截面的投影面积成正比，则下面二图中合理的游泳姿势为_____________（选择：
A．图1 B．图2）所示。
图1 图2
2．如图所示，游泳池中有一初学者双手借助一块浮板，在水面上正
以匀速直线运动的方式向前游动，他的双手对浮板施加的力
A．水平向前 B．竖直向下
C．向前偏斜向上 D．向前偏斜向下
3．某人使图游过黄浦江，他以一定速度，且视线始终垂直河岸向对岸游去，设江水匀速流
动，则
A．江水的流速越大，渡江时间越短
B．渡江时间与江水的流速大小无关
C．江水的流速越大，渡江路程越短
D．渡江路程与江水的流速大小无关
4．一游客静止地漂浮在海滨浴场的水面上，发现一列水波平稳地向他传来，从第1 个波峰
通过他身体开始计时，到第 10 个波峰通过时恰好为 15s。若该水波为简谐横波，则水波
的频率为________Hz，第 12 s 末时游客浮动的速度方向为________。
5．质量m100kg 的小船静止在水面上，船上左、右两端各站着质量m 甲60kg、m 乙40kg
的游泳者。当甲朝左，乙朝右，同时以相对河岸 3m/s 的速率跃入水中时，不计水的阻力，
则小船的运动方向为___________；运动速率为___________m/s。
6．（计算）有一游泳池，在沲底水深h=1.5m 处有一个点光源，已知水的折射率n=1.3，试
求：游泳池边上的人看到水面被该光源照亮的圆形区域的半径R（结果保留两位有效数
字）。
三、太阳能（20分）
太阳是一颗自己能发光发热的气体星球，太阳能来源于太阳内部氢的核聚变，太阳能既
便捷又环保。
1．太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少。若太阳每秒钟减少的质量为 4109
kg，由爱因斯坦质能方程可算得，太阳每秒钟辐射出的能量最接近于
A．109 J B．1018 J C． 1026 J D．1035 J
2 3
2．在中国“人造太阳”全超导托卡马克实验装置中，氘核（1 H ）和氚核（ 1 H ）聚变结合
成一个新的原子核，并放出一个中子，该新的原子核为
A．氕核 B．氧核 C．氦核 D．氮核
3．2022年 10 月，我国自主研发的“夸父一号”太阳探测卫星成
功发射。该卫星搭载的莱曼阿尔法太阳望远镜可用于探测频率
为 2.471015Hz 的氢原子谱线，该谱线对应的光子能量为
________J（结果保留三位有效数字）。根据如图所示的氢原子
能级图，可知此谱线来源于太阳中氢原子n =_____和 _____能
级之间的跃迁。（已知普朗克常量h=6.6310 -34Js）
4．“夸父一号”太阳探测卫星可以观测太阳辐射的硬X 射线，这种射线光子的波长很短，
设其波长为 。若太阳均匀地向各个方向辐射硬X 射线，辐射的总功率为 P，卫星探测
仪镜头正对着太阳。已知探测仪镜头面积为 S，卫星离太阳中心的距离为 L，普朗克常
量为 h，光速为 c。则硬X 射线光子的动量为_________，探测仪镜头每秒可接收到
________个该种光子。
5．（计算）太阳能汽车是利用太阳能电池，将太阳能直接转化为电能，再利用电动机驱动汽
车的一种新型汽车，目前正处在实验阶段。某辆实验车，太阳能电池板的总面积S=8m 2，
2
太阳光照射到电池板单位面积上的辐射功率P 0=1kW/m ，对电动机的供电效率 1=15% ，
提供的电压U=120V，电动机的内阻r=2，实验车内部机件摩擦的能耗率 2=10%，在
水平路面行驶时车受到的阻力F f=150 N。求这辆实验车在该路面上行驶的最大速率。
四、示波管（21分）
示波管是电子示波器的心脏。如图甲所示，它由电子枪、竖直方向偏转极板 YY、水平
方向偏转极板XX 和荧光屏组成。极板YY 的长度为 l，间距为 d，极板两端加一定电压，
其间的电场可视为匀强电场，忽略极板的边缘效应；XX极板间电压为零。电子刚离开金属
丝时速度为零，从电子枪射出后以速度 v0 沿极板中心线进入偏转极板YY，已知电子电荷量
为 e，质量为 m，不计电子受到的重力。
O
P
加速电压 偏转极板
1．电子枪的加速电压为________。
2．图乙是电子在偏转极板YY 间运动的示意图，电子竖直方向的偏移距离为y ，则电子在
偏转极板 YY 间运动的加速度为________，电子通过YY极板电势能的变化量为
__________，YY极板间的电压为________。
3．（多选）若电子最后射到荧光屏上的P 点，设P 点与荧光屏中心O 点的竖直距离为h，
则对h 的大小能产生影响的物理量是
A．YY极板间的长度
B．YY极板间的距离
C．XX极板间的长度
D．XX极板间的距离
E．电子枪的加速电压
4．为使电子流在YY极板间不发生偏转，设想在YY极板区域内加一个与电场垂直的匀强磁
场，则该匀强磁场的方向为 ________________，匀强磁场的磁感应强度大小为
________________。
5．若电子枪每秒射出n 个电子，在上题条件下电子沿极板中心线射到荧光屏上O 点，被荧
光屏全部吸收，则在前进过程中相邻两电子之间的距离为________；荧光屏由于吸收电
子受到的力的大小为________。
五、跑步机（17分）
跑步机是一种健身器材，图甲为一种可测速跑步机的简单原理图。跑步机的底座固定一
对间距L=0.7m、宽度d=0.3m 的平行金属电极，其间充满磁感应强度B=0.5T、方向垂直纸
面向里的匀强磁场，左侧与电压传感器（看成理想电压表）和阻值为 0.5 的电阻R 连接，
绝缘橡胶带上每隔距离d 就嵌入一个电阻r=0.2 的平行金属条。跑步机工作时绝缘橡胶带
跟随脚步一起运动，金属条与电极接触良好，且任意时刻仅有一根金属条处于磁场中。健身
者在一次跑步过程中，电压传感器将其两端的电压U 即时采集并输入电脑，获得的电压U
随时间t 变化的关系图像如图乙所示。
U/V
0.6
0 4.0 t/s
乙
1．在t=4.0s 时通过电阻R 的电流方向为_________________________，电流大小为
__________A。
2．以跑步机上运动的绝缘橡胶带为参照物
（1）在 0-4.0s 内健身者
A．向右做匀速直线运动 B．向左做匀速直线运动
C．向右做匀加速直线运动 D．向左做匀加速直线运动
（2）（计算）写出健身者的运动速率v 随时间t 变化的函数式
3．（简答）试问是否可以将图甲中的电压传感器，方便地改制成可以测量跑步速率的速率仪
呢？如果可以，请介绍一下方法。
参考答案（24.4）
一、自行车（20分）
1．
（1）D（3 分）
（2）A（2 分）
2．B（3 分）
3．17（2 分），247（2 分）
4．
（1）（4 分）
解：
对于从开始刹车经 10m 后刚好停止的过程，有
v2 52
a=0 = =1.25 m / s2 （2 分）
2s 2 10
对于自行车匀减速运动的状态，有
Ff = ma ==(60 + 20) 1.25 = 100 N （2 分）
（2）A（4 分）
二、游泳（22分）
1．牛顿第三定律（2 分）；A（2 分）
2．D（3 分）
3．B（3 分）
4．0.6（2 分），竖直向下（向下）（2 分）
5．向右（2 分）；0.6（2 分）
6．（4 分）
解：
如图，点光源射到“圆形区域”边缘的光刚好发生全反射。
1
设临界角为C，则有 sin C = （2 分）；
n
R
水面
又 R= htgC （1 分）； ）
h C
1
R= htg(arcsin )
n 点光源
1
R=1.5 tg (arcsin ) = 1.8 m （1 分）
1.3
三、太阳能（20分）
1．C（3 分）
2．C（3 分）
3．1.6410-18（2 分），2，1（二格共2 分）
h PSl
4． （2 分）， （2 分）
l 4p hcL2
5．（6 分）
解：
太阳能电池对电动机提供的电功率为
PPSW电 =0 h 1 =1000 8 0.15 = 1200 （2 分）；
流过电动机的电流为
P 1200
IA=电 = =10
U 120 ；
电动机产生的牵引力的功率为
2 2
P牵 =( P电 - I r )(1 -h2 ) = (1200 - 10 2)(1 - 0.1) = 900 W （2 分）；
实验车达最大速率时做匀速直线运动，此时有 FF牵 = f ；
而 P牵 = F牵 vM ；
P牵 900
所以 vM = = = 6 m / s （2 分）
Ff 150
四、示波管（21分）
mv2
1． 0 （3 分）
2e
2yv2 2my2 v 2 2mydv2
2． 0 （2 分）， - 0 （2 分）， 0 （2 分）
l 2 l 2 l2 e
3．ABE（4 分）
2yv m
4．垂直于纸面向外（2 分）； 0 （2 分）
l2 e
v
5． 0 （2 分），nmv （2 分）
n 0
五、跑步机（17分）
1．由a 指向b（2 分），1.2（2 分）
2．
（1）D（3 分）
（2）（6 分）
解：
当 0 由图乙可知U= 0.15 t （1 分）， ER 分析电路部分，可得U = （1 分）， R+ r 金属条切割磁感线产生的电动势 E= BLv （1 分）， 由上面三式，并将已知量代入，可推得 v= 0.6 t （1 分） 当 t>4.0 s 时： 由图乙可知，UV= 0.6 保持不变，可以推知电路中的感应电动势保持不变，因而健身者做 匀速直线运动， v= 2.4 m / s （2 分） 3．答：可以（2 分）。在技术上只要将电压传感器的电压读数（V）增至4 倍，获得的数值 作为相应的跑步速率（m/s）就可以了（2 分）。