高中物理鲁科版（2019）-试题列表-第10页

1、2025年9月，科学家们的最新研究探讨了向距离地球最近的黑洞发射探测器的可能性。下图为探测器绕黑洞（BH）的运动示意图，椭圆轨道I与圆轨道Ⅱ相切于

Q

点。已知探测器质量为

m

，黑洞质量为

M

，半径为

R

，轨道I上离黑洞中心最远的

P

点到黑洞中心的距离为

8 R

，圆轨道Ⅱ的半径为

2 R

。若规定无穷远处引力势能为零，探测器的引力势能

E_{p} = - \frac{G M m}{r} (r

为探测器到黑洞中心的距离），探测器在椭圆轨道的总机械能

E = - \frac{G M m}{2 a}

（a为椭圆轨道半长轴）。则探测器（　　）

A、在轨道I、Ⅱ上运动的周期之比为

2 \sqrt{2} : 5 \sqrt{5}

B、在轨道I、Ⅱ上

Q

点的加速度大小之比为

2 \sqrt{2} : 5 \sqrt{5}

C、经过轨道I、Ⅱ上

Q

点的速度大小之比为

2 \sqrt{2} : \sqrt{5}

D、在轨道I上经过

P 、 Q

点的速度大小之比为

\sqrt{5} : 2 \sqrt{2}

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2、下列物理量属于矢量且单位正确的是（　　）

A、力kg⋅m/s B、功W C、电场强度N/C D、电流A

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3、如图所示，两根平行间距为L的金属导轨固定于水平面上，导轨电阻不计。一根质量为m、电阻为R的金属棒垂直放于导轨上，导轨与金属棒间的动摩擦因数为

μ

。导轨左端连有阻值也为R的电阻，在电阻两端接有电压传感器并与监视器相连。空间中存在多段竖直向下的匀强磁场区域，磁感应强度大小均为B，每段磁场区域的宽度均为2d，相邻两段磁场区域的间距为d，金属棒初始位置

O O^{'}

与第1段磁场左边界的距离为

x_{0} = \frac{4}{3} d

，金属棒与导轨接触良好。

(1)、金属棒在外力作用下穿过各段磁场，已知进入某磁场的速度大小为v，若使金属棒匀速通过该磁场，求：在该磁场中运动过程需对金属棒施加水平向右拉力

F_{1}

的大小。

(2)、现对金属棒施加一个水平向右的恒定拉力

F_{2} = 3 μ m g

（g为重力加速度），使金属棒从初始位置

O O^{'}

由静止开始运动，若已知金属棒刚穿过第1段磁场区域的速度为进入第1段磁场区域速度的

\frac{1}{2}

，求穿过第1段磁场过程中回路产生的焦耳热Q及通过金属棒横截面的电荷量q；

(3)、金属棒在

F_{2} = 3 μ m g

持续作用下穿过各段磁场。运动一段时间后，从监视器可发现，电压呈稳定的周期性变化（即棒在通过每段磁场区域和无磁场区域的过程中，速度的变化规律完全相同），求：此周期性变化的电压的有效值

U_{有}

。

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4、利用电场和磁场可以控制带电粒子的轨迹。如图所示，半径为R的圆形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场，MN为过圆心O的竖直轴，纸面内边长也为R的正方形abcd内存在与ab边平行的匀强电场，bc边所在直线与MN重合，ab边与圆相切。质量为m、电荷量为q的粒子从P点正对圆心O以大小为

v_{0}

的速度垂直射入磁场，速度方向与MN夹角为

60 °

，之后从MN与圆的交点b射出磁场立即进入电场，最后恰好从d点射出电场，打在ad边左侧距离为R处的竖直照相底片上，不计粒子重力，求：

(1)、匀强磁场的磁感应强度B；

(2)、粒子打到照相底片上时的速度大小

v_{1}

；

(3)、粒子从进入磁场到打到照相底片上的运动总时间t。

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5、如图所示，半径

R = 0.4 m

的圆弧轨道固定在竖直平面内，轨道的一个端点B和圆心O的连线与水平方向间的夹角

θ = 30 °

，另一端点C为轨道的最低点，C点右侧的光滑水平路面上紧挨C点放置一足够长的木板，木板质量

M = 0.5 kg

，上表面与C点等高。质量

m = 1 kg

的物块（可视为质点）从空中A点以

v_{0} = 1 m / s

的速度水平抛出，恰好从轨道的B端沿切线方向进入轨道，沿轨道滑行，之后又滑上木板，木板获得的最大速度为

v_{1} = 2 m / s

，取

g = 10 m / s^{2}

，求：

(1)、A、B两点间的竖直高度h；

(2)、物块刚到达轨道上的C点时对轨道的压力

F_{N}

；

(3)、在圆弧轨道运动过程摩擦力对物块做的功

W_{f}

。

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6、

(1)、如图甲所示的装置，附有滑轮的长木板平放在实验桌面上，将细绳一端拴在小车上，另一端绕过定滑轮，挂上适当的槽码使小车在槽码的牵引下运动，利用这套装置做“探究加速度与力和质量的关系”的实验

①在进行实验时，需要先将长木板倾斜适当的角度，这样做的目的是，还要求槽码的质量远小于滑块的质量，这样做的目的是

A.避免在小车运动的过程中发生抖动

B.使小车获得较大的加速度

C.使细线的拉力等于小车受到的合外力

D.使小车最终能匀速运动

E.使纸带上点迹清晰，便于进行测量

F.使细线的拉力近似等于槽码重力

②图乙是实验中得到的一条纸带，A、B、C、D、E、F、G为7个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出。量出相邻的计数点之间的距离分别为 $s_{A B} = 4.22 cm$ 、 $s_{B C} = 4.65 cm$ 、 $s_{C D} = 5.08 cm$ 、 $s_{D E} = 5.49 cm$ 、 $s_{E F} = 5.91 cm$ 、 $s_{F G} = 6.34 cm$ 。已知打点计时器的工作频率为50Hz，则小车的加速度 $a =$ $m / s^{2}$ （结果保留2位有效数字）。

(2)、实验小组利用铜片、锌片和橙子制成水果电池，并测量该水果电池的电动势和内电阻；通过查询，水果电池的电动势约为1.5V，内阻约为几百欧。现有以下器材：

A.电压表V（量程15V，内阻约为15kΩ）

B.电流表 $A_{1}$ （量程3mA，内阻约为200Ω）

C.电流表 $A_{2}$ （量程1mA，内阻为500Ω）

D.定值电阻 $R_{1} = 10 Ω$

E.定值电阻 $R_{2} = 1 k Ω$

F.滑动变阻器R（最大阻值为1000Ω）

G.开关、导线若干

①小组设计了如图甲所示的电路，正确连接后进行尝试发现该方案不可行，原因是

②小组重新设计了如图乙所示电路，图中虚线部分有a、b两种连接方式，为使实验误差更小，应选用（选填“a”或“b”）所示的连接方式。

③按正确电路进行实验得到多组数据，做出电表 $A_{2}$ 示数与 $A_{1}$ 示数的关系 $I_{2} - I_{1}$ 图像如图丙所示，该图像的纵轴截距和横轴截距分别为 $y_{0}$ 和 $x_{0}$ ，则可以计算得出该水果电池准确的内电阻值 $r =$

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7、用试探电荷的受力和运动情况可以探测电场中场强和电势的分布。如图甲所示，两个被固定的点电荷

Q_{1}

、

Q_{2}

，连线的延长线上有a、b、c三点，

Q_{1}

带负电。带负电试探电荷q仅在电场力作用下，

t = 0

时刻从a点沿着ac方向运动，其

v - t

图像如图乙所示，图中

v_{a}

、

v_{b}

、

v_{c}

对应试探电荷经过a、b、c三点时的速度，下列判断正确的是（　　）

A、电荷量

|Q_{2}|

可能大于

|Q_{1}|

B、

Q_{2}

可能带负电 C、b点场强一定为零 D、a点电势一定高于c点电势

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8、我国的航空航天技术发展迅速，现已广泛服务于多个领域。其中，北斗三号的三颗GEO卫星（地球同步静止卫星）为导航系统实现信号增强，近地卫星风云三号G星（FY-3G）主要用于降水测量，这些卫星的轨道近似为圆形，已知P是地球赤道上的一点，下列判断正确的是（　　）

A、GEO卫星线速度大于P点的线速度 B、风云三号G星的周期大于P点的周期 C、GEO卫星角速度大于风云三号G星的角速度 D、风云三号G星的向心加速度大于P点的向心加速度

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9、对于原子、原子核，人们无法直接观察到其内部结构，只能通过对各种实验事实提供的信息进行分析、猜想、提出微观模型，并进一步接受实验事实的检验，进而再对模型进行修正。下列正确的是（　　）

A、电子的发现说明原子本身是有结构的 B、汤姆孙的枣糕模型说明原子具有核式结构 C、玻尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律 D、天然放射现象说明电子是原子核的组成部分

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10、波源在同一均匀介质中以不同频率做简谐运动，先后形成沿x轴正方向传播的4列不同简谐横波，如图为在波的传播方向上，介质中平衡位置相距为s的a、b两质点间形成的4种不同波形图，从图中各自所示时刻开始计时，4列简谐横波中质点b到达波谷所用时间最短的是（　　）

A、

B、

C、

D、

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11、如图所示，向前行驶的车厢内有甲、乙两质量相同的货物，甲放在车厢地板上，乙放在货架上，货物在自身重力G与车厢（含货架）的作用力F的作用下与车厢保持相对静止，有一小球用细线悬挂在车厢的天花板上，某段时间内悬线与竖直方向夹角为

θ

保持不变。下列说法中正确的是（　　）

A、车厢的速度越大，悬线与竖直方向的夹角

θ

越大 B、甲受车厢地板的摩擦力可能为0 C、甲受到的车厢作用力F可能等于自身的重力G D、车厢对甲的作用力与对乙的作用力相等

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12、如图所示，物体中两分子，以甲分子所在位置为坐标原点，乙分子固定在r轴上，甲、乙两分子间作用力与两分子间距离关系图像如图。现把乙分子从

r_{3}

处由静止释放，取无穷远处分子势能为0，则（　　）

A、乙分子从

r_{3}

到

r_{2}

过程中表现为引力，从

r_{2}

到

r_{1}

过程中表现为斥力 B、乙分子从

r_{3}

到

r_{1}

过程中，两分子间作用力先减小后增大 C、乙分子从

r_{3}

到

r_{1}

过程中，分子势能一直在减小 D、乙分子在

r_{1}

位置时，分子势能为零

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13、天津装机容量最大的北疆电厂，其向用户输电原理如图所示。升压变压器的原、副线圈匝数比为

n_{1} : n_{2}

，原、副线圈两端电压分别为

U_{1}

、

U_{2}

，电流分别为

I_{1}

、

I_{2}

；降压变压器的原、副线圈匝数比为

n_{3} : n_{4}

，原、副线圈两端电压分别为

U_{3}

、

U_{4}

，电流分别为

I_{3}

、

I_{4}

，输电线上电阻为

R_{0}

。发电厂的输出电压

U_{1}

始终保持不变，各变压器均可视为理想变压器。下列说法正确的是（　　）

A、

\frac{U_{2}}{U_{3}} = \frac{n_{2}}{n_{3}}

B、

\frac{I_{1}}{I_{3}} = \frac{n_{2}}{n_{1}}

C、若

n_{2}

变为原来的K倍，则输电线上损耗的功率变为原来的K倍 D、用户端用电器增加导致总电阻变小时，

U_{2}

与

U_{3}

的比值不变

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14、物理知识在生活中有广泛的应用，下列说法中正确的是（　　）

A、甲图，雷达使用的微波衍射现象不明显，有利于进行准确定位 B、乙图，内窥镜利用了光的偏振现象 C、丙图，肥皂膜上的彩色条纹是光的衍射产生的 D、丁图，将中间的纸片拿掉一张后，从上往下看条纹间距变小

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15、国家的高质量发展离不开可靠的能源保障。

(1)、风能将成为21世纪大规模开发的一种可再生清洁能源。风力发电机是将风能（气流的动能）转化为电能的装置，其基本外形如图1所示。风轮机叶片旋转所扫过的面积为风力发电机可接受风能的面积。已知风力发电机的输出电功率P与最大接收功率P_m成正比。2023年11月10日，全新一代总容量18兆瓦的海上直驱风电机组下线，该机组的单台风力发电机在风速v₁=15m/s时能够输出的电功率P₁=2.7×10⁴kW。我国某海域全年平均风速不低于v₂=10m/s，若每年总时长按6000小时做估算。该风力发电机在该地区的年最低发电量大约是多少千瓦时？（需要的物理量可以自行设定）

(2)、近年来，我国光伏产业创新发展迅速，某种新型光伏材料的光电转化效率可达32%。设想用该材料制成的太阳能面板给某型号纯电动客车供电。若该型号纯电动客车在水平路面上以v=72km/h的速度匀速行驶时，驱动电机的输入电流I=80A，输入电压U=400V。试求此状态下能够直接驱动该电动客车的太阳能电池板的最小面积是多大？结合计算结果，简述你对该设想的思考。（已知太阳辐射的总功率P₀=4×10²⁶W，太阳到地球的距离r=1.5×10¹¹m，太阳光传播到达地面的过程中大约有30%的能量损耗，计算结果保留三位有效数字。）

(3)、利用地下密闭盐穴存储“空气能”是最为经济、最为安全的空气储存方式。如图2所示，某盐穴压缩空气储能电站在用电低谷时用电网富余的电能带动空气压缩机给地下900多米深处的巨大盐穴打气，同时利用换热系统将这些压缩空气的热量存至储热介质中；在用电高峰阶段，让高压气体喷入管道并吸收储热介质中的热量，最后设法用这些高能空气驱动外界发电机组发电，控制调整后将电能返送回电网，保证电网的稳定和安全。该“盐穴空气储能电站”完成一次压缩的时间为8小时，而发电过程可以持续5小时，发电量可达30万千瓦时。若电动机及压缩机组的机械转化效率为90%，被压缩的气体向外界传导的热量占消耗电能的80%，压缩结束时盐穴内被封闭的空气增加的内能为5万千瓦时。试求该压缩空气储能站的电能转换效率η。

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16、2024年9月22日，中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心自主研制的水冷磁体，如图所示，成功产生了42.02万高斯（即42.02特斯拉）的稳态强磁场，超越了2017年美国国家强磁场实验室水冷磁体保持的41.4万高斯的世界纪录，刷新了国际稳态强磁场领域的世界纪录。这种水冷磁体可以算做改良后的水冷磁体通电螺线管。

(1)、无限长的通电直导线周围存在磁场，磁感应强度的大小为

B = k \frac{I}{a}

，方向符合安培定则。其中k为已知常量，I为电流大小，a为空间某点到通电直导线的最短距离。若两根无限长的导线平行放置，处于边长为l₀的等边三角形A、B两个点上，通以反向等大的电流I₁ ，如图所示，求：它们在C点产生的磁感应强度B_C。

(2)、在导线上取电流元，即I∆l，I为电流大小，∆l为一段极短的长度，该电流元产生的磁场的磁感应强度可以写作

B = k^{'} \frac{I Δ l}{r^{2}}

，其中k^'为已知常量，r为某点到电流元的最短距离。若一半径为R的圆形单匝线圈水平放置，通以电流I₂ ， MN为垂直于线圈平面的直线，MN上P点与线圈上各点的连线均与水平方向夹角为θ，如图所示。求：圆形电流在P处产生的磁感应强度B。

(3)、试根据（2）的结论，以线圈的圆心为坐标原点，取竖直向上为正方向，请在图中定性画出磁感应强度B在MN上随夹角θ的分布图线。

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17、如图所示，在xOy坐标系第一象限的矩形区域内存在垂直于纸面的匀强磁场。一带正电的粒子在M点以垂直于y轴的方向射入磁场，并从另一侧边界的N点射出。已知带电粒子质量为m，电荷量为q，入射速度为v，矩形区域的长度为L，MN沿y轴方向上的距离为

\frac{L}{2}

。不计重力。

（1）画出带电粒子在磁场区域内运动的轨迹，并求轨迹的半径r；

（2）判断磁场的方向，并求磁场的磁感应强度的大小B；

（3）将矩形区域内的磁场换为平行于y轴方向的匀强电场，使该粒子以相同的速度从M点入射后仍能从N点射出。通过计算说明，该粒子由N点射出磁场和电场时的速度方向是否相同。

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18、如图所示，半径

R = 0.40 m

的光滑半圆环轨道处于竖直平面内，半圆环与水平地面相切于圆环的端点A。一质量

m = 0.5 kg

可以看成质点的物体从A点冲上竖直半圆环，沿轨道运动恰好能通过B点飞出，最后落在水平地面上的C点（图上未画），g取10m/s²。求：

(1)、物体通过B点时速度

v_{B}

的大小；

(2)、A与C之间距离x的大小；

(3)、物体刚进入圆轨道A点时轨道对物体支持力

F_{N}

的大小。

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19、为测量某金属丝的电阻率，小明同学设计了如图甲、乙所示的两种实验方案，已知该实验选用的电源可视为内阻不计的理想电源。

(1)、小明先进行了如图甲方案的测量。

①他首先用米尺测出接入电路中金属丝的长度L=50.00cm，再利用螺旋测微器测金属丝的直径，示数如图所示，则金属丝直径的测量值d=mm。

②小明闭合开关前应将滑动变阻器的滑片置于端。（选填“左”或“右”）

③实验过程中，小明移动滑动变阻器的滑片分别处于不同的位置，并依次记录了两电表的测量数据如下表所示，其中5组数据的对应点他已经标在如图所示的坐标纸上，请你标出余下一组数据的对应点，并画出U−I图线，根据图线求得金属丝的阻值R=Ω。

实验次数	1	2	3	4	5	6
U/V	0.90	1.20	1.50	1.80	2.10	2.40
I/A	0.18	0.24	0.31	0.37	0.43	0.49

④利用甲方案测得的金属丝的电阻率ρ=Ω⋅m。

（说明：③、④计算结果保留两位有效数字）

(2)、小明又进行了如图乙方案的测量，实验中闭合开关S后，他可以通过改变接线夹（即图乙中滑动变阻器符号上的箭头）接触金属丝的位置以控制接入电路中金属丝的长度，并通过改变电阻箱接入电路中的阻值，保持电流表示数不变。记录电阻箱接入电路中的阻值R和对应接入电路中金属丝长度L的数据，并在R−L坐标系中描点连线，作出R−L的图线，如图所示。请用金属丝的直径d、R−L图线斜率的绝对值k和必要的常数，写出该金属丝电阻率测量值的表达式 ρ= 。