1、2022年强基计划物理训练试卷（一）一、选择题：在给出的4个选项中，有的小题只有一个符合题目要求，有的小题有多个符合题目要求。 1物体的运动状态可用位置x和动量p描述，称为相，对应p-x图像中的一个点。物体运动状态的变化可用p-x图像中的一条曲线来描述，称为相轨迹。假如一质点沿x轴正方向做初速度为零的匀加速直线运动，则对应的相轨迹可能是（）ABCD 2北京高能光源是我国首个第四代同步辐射光源，计划于2025年建成。同步辐射光具有光谱范围宽（从远红外到X光波段，波长范围约为10-5m10-11m，对应能量范围约为10-1eV105eV）、光源亮度高、偏振性好等诸多特点，在基础科学研究、应用科学和
2、工艺学等领域已得到广泛应用。速度接近光速的电子在磁场中偏转时，会沿圆弧轨道切线发出电磁辐射，这个现象最初是在同步加速器上观察到的，称为“同步辐射”。以接近光速运动的单个电子能量约为109eV，回旋一圈辐射的总能量约为104eV。下列说法正确的是（）A同步辐射的机理与氢原子发光的机理一样B用同步辐射光照射氢原子，不能使氢原子电离C蛋白质分子的线度约为10-8m，不能用同步辐射光得到其衍射图样D尽管向外辐射能量，但电子回旋一圈后能量不会明显减小 3如图所示，A、B两篮球从相同高度同时抛出后直接落入篮筐，落入篮筐时的速度方向相同，下列判断正确的是（）AA比B先落入篮筐BA、B运动的最大高度相同CA在
3、最高点的速度比B在最高点的速度小DA、B上升到某一相同高度时的速度方向相同 4一球面均匀带有正电荷，球内的电场强度处处为零，如图所示，O为球心，A、B为直径上的两点，OA=OB，现垂直于AB将球面均分为左右两部分，C为截面上的一点，移去左半球面，右半球面所带电荷仍均匀分布，则（）AO、C两点电势相等BA点的电场强度大于B点C沿直线从A到B电势先升高后降低D沿直线从A到B电场强度逐渐增大 5一列简谐横波沿x轴传播，在t=0时刻和t=1s时刻的波形分别如图中实线和虚线所示。已知x=0处的质点在01s内运动的路程为4.5cm。下列说法正确的是（）A波沿x轴正方向传播B波源振动周期为1.1sC波的传播
4、速度大小为13m/sDt=1s时，x=6m处的质点沿y轴负方向运动 6一束复色光从空气射入光导纤维后分成a、b两束单色光，光路如图所示，比较内芯中的a、b两束光，a光的（）A频率小，发生全反射的临界角小B频率大，发生全反射临界角小C频率小，发生全反射的临界角大D频率大，发生全反射的临界角大 7如图，一定质量的理想气体从状态a出发，经过等容过程到达状态b，再经过等温过程到达状态c，直线ac过原点。则气体（）A在状态c的压强等于在状态a的压强B在状态b的压强小于在状态c的压强C在bc的过程中内能保持不变D在ab的过程对外做功 8如图（a）所示，两根间距为L、足够长的光滑平行金属导轨竖直放置并固定，
5、顶端接有阻值为R的电阻，垂直导轨平面存在变化规律如图（b）所示的匀强磁场，t=0时磁场方向垂直纸面向里。在t=0到t=2t0的时间内，金属棒水平固定在距导轨顶端L处；t=2t0时，释放金属棒。整个过程中金属棒与导轨接触良好，导轨与金属棒的电阻不计，则（）二、实验题 9某实验小组利用图（a）所示装置探究加速度与物体所受合外力的关系。主要实验步骤如下：（1）用游标卡尺测量垫块厚度h，示数如图（b）所示，h= cm；（2）接通气泵，将滑块轻放在气垫导轨上，调节导轨至水平；（3）在右支点下放一垫块，改变气垫导轨的倾斜角度；（4）在气垫导轨合适位置释放滑块，记录垫块个数n和滑块对应的加速度a；（5）在右
6、支点下增加垫块个数（垫块完全相同），重复步骤（4），记录数据如表：n123456（a/ms-2）0.0870.1800.2600.4250.519根据表中数据在图（c）上描点，绘制图线 。如果表中缺少的第4组数据是正确的，其应该是 m/s2（保留三位有效数字）。 10某兴趣小组测量一缓冲装置中弹簧的劲度系数，缓冲装置如图所示，固定在斜面上的透明有机玻璃管与水平面夹角为30，弹簧固定在有机玻璃管底端。实验过程如下：先沿管轴线方向固定一毫米刻度尺，再将单个质量为200g的钢球（直径略小于玻璃管内径）逐个从管口滑进，每滑进一个钢球，待弹簧静止，记录管内钢球的个数n和弹簧上端对应的刻度尺示数L0，数据
7、如表所示。实验过程中弹簧始终处于弹性限度内。采用逐差法计算弹簧压缩量，进而计算其劲度系数。n123456Ln/cm8.0410.0312.0514.0716.1118.09（1）利用Li=Li+3-Li（i=1，2，3）计算弹簧的压缩量：L1=6.03cm，L2=6.08cm，L3= cm，压缩量的平均值 cm；（2）上述是管中增加 个钢球时产生的弹簧平均压缩量；（3）忽略摩擦，重力加速度g取9.80m/s2，该弹簧的劲度系数为 N/m。（结果保留3位有效数字） 11某同学利用图1中的实验装置探究机械能变化量与力做功的关系，所用器材有：一端带滑轮的长木板、轻细绳、50g的钩码若干、光电门2个、
8、数字计时器、带遮光条的滑块（质量为200g，其上可放钩码）、刻度尺，当地重力加速度为9.80m/s2，实验操作步骤如下：安装器材，调整两个光电门距离为50.00cm，轻细绳下端悬挂4个钩码，如图1所示；接通电源，释放滑块，分别记录遮光条通过两个光电门的时间，并计算出滑块通过两个光电门的速度；保持最下端悬挂4个钩码不变，在滑块上依次增加一个钩码，记录滑块上所载钩码的质量，重复上述步骤；完成5次测量后，计算出每次实验中滑块及所载钩码的总质量M、系统（包含滑块、滑块所载钩码和轻细绳悬挂钩码）总动能的增加量Ek及系统总机械能的减少量E，结果如下表所示：M/kg0.2000.2500.3000.3500
9、.400Ek/J0.5820.4900.3920.2940.195E/J0.3930.4900.6860.785回答下列问题：（1）实验中轻细绳所悬挂钩码重力势能的减少量为 J（保留三位有效数字）；（2）步骤中的数据所缺数据为 ；（3）若M为横轴，E为纵轴，选择合适的标度，在图2中绘出E-M图像 ；若系统总机械能的减少量等于克服摩擦力做功，则物块与木板之间的摩擦因数为 （保留两位有效数字） 12在“测量金属丝的电阻率”实验中，某同学用电流表和电压表测量一金属丝的电阻。（1）该同学先用欧姆表“1”挡粗测该金属丝的电阻，示数如图1所示，对应的读数是。（2）除电源（电动势3.0V，内阻不计）、电压表
10、（量程03V，内阻约3k）、开关、导线若干外，还提供如下实验器材：A电流表（量程00.6A，内阻约0.1）B电流表（量程03.0A，内阻约0.02）C滑动变阻器（最大阻值10，额定电流2A）D滑动变阻器（最大阻值1k，额定电流0.5A）为了调节方便、测量准确，实验中电流表应选用 ，滑动变阻器应选用 。（选填实验器材前对应的字母）（3）该同学测量金属丝两端的电压U和通过金属丝的电流I，得到多组数据，并在坐标图上标出，如图2所示。请作出该金属丝的U-I图线 ，根据图线得出该金属丝电阻R= （结果保留小数点后两位）。（4）用电流传感器测量通过定值电阻的电流，电流随时间变化的图线如图3所示。将定值电阻
11、替换为小灯泡，电流随时间变化的图线如图4所示，请分析说明小灯泡的电流为什么随时间呈现这样的变化。 三、计算题：写出必要的文字说明和演算过程，只写最后结果的不得分。 13类比是研究问题的常用方法。（1）情境1：物体从静止开始下落，除受到重力作用外，还受到一个与运动方向相反的空气阻力f=kv（k为常量）的作用。其速率v随时间t的变化规律可用方程Gkv（式）描述，其中m为物体质量，G为其重力。求物体下落的最大速率vm。（2）情境2：如图1所示，电源电动势为E，线圈自感系数为L，电路中的总电阻为R。闭合开关S，发现电路中电流I随时间t的变化规律与情境1中物体速率v随时间t的变化规律类似。类比式，写出电
12、流I随时间t变化的方程；并在图2中定性画出I-t图线。（3）类比情境1和情境2中的能量转化情况，完成表。情境1情境2物体重力势能的减少量物体动能的增加量电阻R上消耗的电能 14如图所示，一定质量理想气体被活塞封闭在气缸中，活塞的面积为S，与气缸底部相距L，气缸和活塞绝热性能良好，气体的压强、温度与外界大气相同，分别为p0和t0。现接通电热丝加热气体，一段时间后断开，活塞缓慢向右移动距离L后停止，活塞与气缸间的滑动摩擦为f，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，整个过程中气体吸收的热量为Q，求该过程中（1）内能的增加量U；（2）最终温度T。 15如图（a），一倾角37的固定斜面的AB段粗糙，BC段光滑.斜
13、面上一轻质弹簧的一端固定在底端C处，弹簧的原长与BC长度相同.一小滑块在沿斜面向下的拉力T作用下，由A处从静止开始下滑，当滑块第一次到达B点时撤去T.T随滑块沿斜面下滑的位移；的变化关系如图（b）所示.已知AB段长度为2m，滑块质量为2kg，滑块与斜面AB段的动摩擦因数为0.5，弹簧始终在弹性限度内，重力加速度大小取10m/s2，sin37=0.6.求：（1）当拉力为10N时，滑块的加速度大小；（2）滑块第一次到达B点时的动能；（3）滑块第一次在B点与弹簧脱离后，沿斜面上滑的最大距离. 16一种探测气体放电过程的装置如图甲所示，充满氖气（Ne）的电离室中有两电极与长直导线连接，并通过两水平长导
14、线与高压电源相连。在与长直导线垂直的平面内，以导线为对称轴安装一个用阻值R0=10的细导线绕制、匝数N=5103的圆环形螺线管，细导线的始末两端c、d与阻值R=90的电阻连接。螺线管的横截面是半径a=1.010-2m的圆，其中心与长直导线的距离r=0.1m。气体被电离后在长直导线回路中产生顺时针方向的电流I，其I-t图像如图乙所示。为便于计算，螺线管内各处的磁感应强度大小均可视为B=，其中k=210-7Tm/A。（1）求06.010-3s内通过长直导线横截面的电荷量Q；（2）求3.010-3s时，通过螺线管某一匝线圈的磁通量；（3）若规定cRd为电流的正方向，在不考虑线圈自感的情况下，通过计算
15、，画出通过电阻R的iR-t图像；（4）若规定cRd为电流的正方向，考虑线圈自感，定性画出通过电阻R的iR-t图像。 17霍尔元件是一种重要的磁传感器，可用在多种自动控制系统中。长方体半导体材料厚为a、宽为b、长为c，以长方体三边为坐标轴建立坐标系xyz，如图所示。半导体中有电荷量均为e的自由电子与空穴两种载流子，空穴可看作带正电荷的自由移动粒子，单位体积内自由电子和空穴的数目分别为n和p。当半导体材料通有沿+x方向的恒定电流后，某时刻在半导体所在空间加一匀强磁场，磁感应强度的大小为B，沿+y方向，于是在z方向上很快建立稳定电场，称其为霍尔电场，已知电场强度大小为E，沿-z方向。（1）判断刚加磁场瞬间自由电子受到的洛伦兹力方向；（2）若自由电子定向移动在沿+x方向上形成的电流为In，求单个自由电子由于定向移动在z方向上受到洛伦兹力和霍尔电场力的合力大小Fnz；（3）霍尔电场建立后，自由电子与空穴在z方向定向移动的速率介别为vnz、vpz，求t时间内运动到半导体z方向的上表面的自由电子数与空穴数，并说明两种载流子在z方向上形成的电流应满足的条件。
