高中物理教科版（2019）-试题列表-第15页

1、为了研究某种透明新材料的光学性质，将其压制成长为6m的细圆柱棒，如图甲所示。让一束平行激光从圆柱棒的一个底面垂直射入，历时

2.5 \times 10^{- 8} s

在另一端接收到该光束，已知光在真空中的速度为

3 \times 10^{8} m/s

。现将这种新材料制成一根半径

r = 10 mm

的光导纤维束弯成半圆形暴露于空气中（假设空气中的折射率与真空相同），半圆形外半径为R，如图乙所示。

(1)、求这种新材料的折射率n；

(2)、用同种激光垂直于光导纤维的端面

E F

射入，若该束激光恰好不从光导纤维的侧面外泄，求半圆形的半径R。

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2、某实验小组准备测量一节干电池的电动势和内阻，实验室提供了下列器材：

A.多用电表（电压挡量程2.5V，内阻未知）；

B.毫安表（量程200mA，内阻为 $1.20 Ω$ ）；

C.定值电阻 $R_{1} = 0.6 Ω$ ；

D.定值电阻 $R_{2} = 2.0 Ω$ ；

E.滑动变阻器 $R$ ；

F.电键和导线若干。

根据提供的器材，设计电路如图1所示。

(1)、将毫安表与定值电阻

R_{1}

改装成电流表如虚线框中所示，改装后的量程为A；

(2)、为了精确测量，图中多用电表的右边表笔

P

应接到（选填“

B

”或“

C

”）处；

(3)、闭合电键，调节滑动变阻器滑片，多次记录多用电表的示数

U

、毫安表的示数

I

。其中一次测量时多用电表示数如图2所示，其读数为V。

(4)、作

U - I

图线如图3所示，该干电池电动势

E =

V；内阻

r =

Ω

（以上结果均保留三位有效数字）。

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3、某学习小组利用如图甲所示的装置验证动量守恒定律，其中左、右两侧的光电门可以记录挡光片通过光电门的挡光时间，两滑块上挡光片的宽度相同。

主要步骤如下：

a.测得滑块 $B$ （含挡光片）的总质量为 $m_{B}$ ，根据挡光片调节光电门到合适的高度；

b.将力传感器固定在气垫导轨左端支架上，加速度传感器固定在滑块 $A$ 上；

c.接通气源，放上滑块，调节气垫导轨，使滑块能在导轨上保持静止状态；

d.弹簧处于原长时右端位于 $O$ 点，将滑块 $A$ 向左水平推动，使弹簧右端压至 $P$ 点，稳定后由静止释放滑块 $A$ ，并开始计时；

e.计算机采集获取数据，得到滑块 $A$ 所受弹力大小 $F$ 、加速度大小 $a$ 随时间 $t$ 变化的图像如乙所示；

f.滑块 $A$ 与弹簧分开后，从导轨的左侧向右运动，穿过左侧光电门与静止在两光电门之间的滑块 $B$ 发生碰撞，光电门记录的挡光片挡光时间如下表所示。

(1)、在调节气垫导轨水平时，开启充气泵，将一个滑块轻放在导轨上，轻推滑块，让滑块从左向右运动，先后通过光电门1和光电门2。若滑块通过光电门1时的挡光时间比通过光电门2时的挡光时间长，应调节旋钮使气垫导轨右侧高度（选填“升高”或“降低”）。

(2)、通过计算机处理数据可得

F - t

和

a - t

图像与坐标轴围成的面积分别为

S_{1}

、

S_{2}

，则滑块

A

（含挡光片与加速度传感器）的总质量

m_{A} =

。

(3)、若

m_{A}

、

m_{B}

、

t_{1}

、

t_{2}

、

t_{3}

满足关系式，则可验证滑块

A

、

B

组成的系统碰撞前后动量守恒。

	光电门1	光电门2
碰前	$t_{1}$	无
碰后	$t_{2}$	$t_{3}$

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4、某储能系统的简化模型如图所示，倾角

θ

为

37 °

的斜坡

A B C D

上，有一质量为50kg的重物（可视为质点）通过缆绳跨过轻质滑轮与电动机连接。

t_{1} = 0

时，电动机开始工作，缆绳拉动重物从

A

点由静止沿斜坡向上运动；

t_{2} = 2 s

时，重物到达

B

点，且在此之前速度已达到最大值，之后以最大速度继续做匀速直线运动；

t_{3} = 12 s

时，关闭发动机，此时重物被拉到

C

点；此后重物到达斜坡顶端

D

点时速度刚好为零，系统储存机械能。已知电动机工作时输出的功率始终为2kW，重物与斜坡间动摩擦因数

μ = 0.5

，不计缆绳质量以及其它摩擦损耗，重力加速度

g

取

10 m / s^{2}

，

\sin 37 ° = 0.6

，

\cos 37 ° = 0.8

。下列说法正确的是（）

A、重物到达

B

点时的速度大小为

4 m / s

B、重物在

A B

段的平均速度大小为

7.2 m / s

C、斜坡

A B C D

的长度为44.8m D、在整个上升过程中，系统存储的机械能和电动机消耗的电能的比值为

\frac{3}{5}

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5、如图所示，轻绳1两端分别固定在M、N两点（N点在M点右上方），轻绳1上套有一个轻质的光滑小环O，质量为m的物块P通过另一根轻绳2悬挂在环的下方，处于静止状态，

∠ M O N = 60 °

。现用一始终与轻绳2垂直的力F缓慢拉动物块，直到轻绳2与MN连线方向垂直。已知重力加速度为g。下列说法正确的是（）

A、物块在缓慢移动过程中，轻绳2的延长线可能不平分

∠ M O N

B、施加拉力F前，轻绳1的张力大小为

\frac{\sqrt{3}}{2} m g

C、物块在缓慢移动过程中，轻绳1的张力增大 D、物块在缓慢移动过程中，力F先增大后减小

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6、截至2024年7月，我国在轨卫星的数量已超过900颗，这些卫星服务于通信、导航、遥感、气象、科学研究等多个领域。现有一颗人造地球卫星绕地球做椭圆运动，近地点到地心距离为

a

，远地点到地心距离为

b

，周期为

T

。已知引力常量为

G

，地球为质量均匀的球体，下列说法正确的是（）

A、绕地球运转的所有卫星与地心的连线单位时间扫过的面积均相等 B、卫星在近地点与远地点的加速度大小之比为

\frac{b^{2}}{a^{2}}

C、根据已知条件，可估算地球的密度为

\frac{3 π}{G T^{2}}

D、根据已知条件，可估算地球的质量为

\frac{π^{2} {(a + b)}^{3}}{2 G T^{2}}

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7、如图（a）所示为一个

R = 1 Ω

定值电阻和一个理想二极管串联后连接到一正弦交流电源两端，经测量发现，通过定值电阻的电流随时间的变化如图（b）所示。下列说法正确的是（）

A、电源的频率为0.5Hz B、电阻两端的电压有效值为

2.5 \sqrt{2} V

C、通过电阻的电流周期为1s D、通过电阻的电流有效值为2.5A

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8、如图所示，弹珠发射器（可视为质点）固定于足够高的支架顶端，支架沿着与竖直墙壁平行的方向以速度v₁水平运动，同时弹珠发射器可在水平面内沿不同方向发射相对发射器速度大小为v₂（v₂>v₁）的弹珠。弹珠从发射到击中墙壁的过程中水平方向位移为x，竖直方向位移为y。已知发射器到墙壁的垂直距离为L，重力加速度为g，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　）

A、x的最小值为

\frac{v_{1}}{v_{2}} L

B、x的最小值为

\frac{v_{2}}{v_{1}} L

C、y的最小值为

\frac{g L^{2}}{2 v_{2}^{2}}

D、y的最小值为

\frac{g L^{2}}{2 (v_{2}^{2} - v_{1}^{2})}

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9、细胞电转染的原理简化如图所示，两带电的平行金属板间，由于细胞的存在形成如图所示的电场。其中实线为电场线，关于

y

轴对称分布。虚线为带电的外源DNA进入细胞膜的轨迹，

M

、

N

为轨迹上的两点，

P

点与

N

点关于

y

轴对称，下列说法正确的是（）

A、

N

、

P

两点的电场强度相同 B、

M

点的电势与

N

点的电势相等 C、DNA分子在

M

点的加速度比在

N

点小 D、DNA分子在

M

点的电势能比在

N

点小

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10、我国首次利用核电商用堆成功批量生产碳14同位素，标志着我国彻底破解了国内碳14同位素供应依赖进口的难题，实现碳14供应全面国产化。碳14具有放射性，其衰变方程为

_{6}^{14} C \to_{7}^{14} N + X

。下列相关说法正确的是（　　）

A、原子核

_{6}^{14} C

的比结合能比

_{7}^{14} N

的大 B、此核反应会出现质量亏损，但反应前后总质量数不变 C、骨骼中以碳酸钙（

{CaCO}_{3}

）形式存在的

^{14} C

的半衰期比单质

^{14} C

的半衰期更长 D、X是氦核，此反应为α衰变

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11、如图所示，平行金属导轨MN、M^'N^'和平行金属导轨PQR、P^'Q^'R^'固定在高度差为h（数值未知）的两水平台面上。导轨MN、M^'N^'左端接有电源，MN与M^'N^'的间距为L＝0.10 m，线框空间存在竖直向上的匀强磁场、磁感应强度B₁＝0.20 T；平行导轨PQR与P^'Q^'R^'的间距也为L＝0.10 m，其中PQ与P^'Q^'是圆心角为60°、半径为r＝0.50 m的圆弧形导轨，QR与Q^'R^'是足够长水平长直导轨，QQ^'右侧有方向竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B₂＝0.40 T。导体棒a、b、c长度均为L，a质量m₁＝0.02 kg，接在电路中的电阻R₁＝2.0 Ω，放置在导轨MN、M^'N^'右侧N^'N边缘处；导体棒b、c质量均为m₂＝0.02 kg，接在电路中的电阻均为R₂＝4.0 Ω，用绝缘轻杆ef将b、c导体棒连接成“工”字型框架（以下简称“工”型架） “工”型架静止放置在水平导轨某处。闭合开关K后，导体棒a从NN^'水平抛出，恰能无碰撞地从PP^'处以速度v₁＝2 m/s滑入平行导轨，且始终没有与“工”型架相碰。重力加速度g＝10 m/s² ，不计一切摩擦及空气阻力。求：

(1)导体棒a刚进入水平磁场B₂时，b棒两端的电压；

(2)“工”型架的最大加速度大小；

(3)导体棒b在QQ^'右侧磁场中产生的焦耳热；

(4)闭合开关K后，通过电源的电荷量q。

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12、2025年1月16日，地球恰好运行到火星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线，此现象被称为“火星冲日”。火星和地球几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动，火星与地球的公转轨道半径之比为

3 : 2

，已知地球的质量为火星质量的9倍，火星的半径是地球半径的0.5倍，如图所示。根据以上信息可以得出（　　）

A、火星与地球绕太阳公转的角速度之比为

\frac{2 \sqrt{6}}{9}

B、当火星与地球相距最远时，太阳处于地球和火星之间 C、火星与地球表面的自由落体加速度大小之比为

4 : 9

D、下一次“火星冲日”将出现在2026年1月16日之前

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13、某小型发电站高压输电的示意图如图所示。已知升压变压器和降压变压器均为理想变压器，升压变压器的输入功率为20kW，用户获得的功率为19.75kW，输电线的总电阻为10

Ω

。在输电线路上接入一个电流互感器，其原、副线圈的匝数之比为1∶10。下列说法中正确的是（　　）

A、电流表的示数为1A B、升压变压器的输出电压

U_{2} = 3950 V

C、其他条件不变，用户数增多，输电线上损耗的功率将增加 D、用电高峰期，为了让用户能够正常用电，可将P向下滑

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14、在物理学中图像可以直观地反映物理量之间的关系，如图所示，甲图是光电管中光电流与电压关系图像，乙图是c、d两种金属遏止电压与入射光频率之间的关系图像，丙图是放射性元素氡的质量和初始时质量比值与时间之间的关系图像，丁图是原子核的比结合能与质量数之间关系图像，下列判断正确的是（　　）

A、甲图中，a光的频率大于b光的频率 B、乙图中，金属c的逸出功大于金属d的逸出功 C、丙图中，每过

3.8

天要衰变掉质量相同的氡 D、丁图中，质量数越大比结合能越大

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15、很多医院都装备有气动物流装置，将药房配药输送到各科室。如图所示是类似的气动输送装置，管道abcde右端开口，其中ab竖直，高度

H = 2 R

， bc是半径为R的四分之一圆弧管（R远大于管道直径），cde水平，cd长度

x_{1} = 3 R

， de长度

x_{2} = \frac{10}{3} R

。d处紧挨放置着大小可忽略不计的运输胶囊B和C，B被锁定在d处，a处放置胶囊A，胶囊与管道内壁接触处均不漏气，胶囊A、C间气室为真空，A的质量为m，B、C的质量均为

M = 3 m

。启动风机，给A施加一大小恒为

F = 2 m g

的气动推力，A运动至d处前瞬间解锁B，并与B完成弹性碰撞，紧接着B与C完成弹性碰撞，碰撞时间极短，大气对C产生的压力恒为mg（忽略管道内空气流动对气压的影响），ab和cde均光滑，A经bc过程克服阻力做功为

W_{f} = m g R (π - 1)

，求：

(1)、A经圆弧管b点处时，管道对其弹力大小

F_{N}

；

(2)、B与C碰撞后瞬间，C的速度大小

v_{C}

；

(3)、试分析并判断B与C是否会发生第二次碰撞。

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16、如图所示，质量为m、边长为L、总电阻为R的单匝正方形线框abcd能在两竖直光滑绝缘导轨间滑行，导轨间存在两个直径为L的相切的圆形区域磁场（AB和EF分别为两圆与轨道垂直的直径），磁感应强度大小均为B，方向分别垂直导轨平面向外和向内，线框从图中位置（ab边与磁场上边界相切）静止释放，线框ab边滑至EF处时加速度为零，重力加速度为g，求：