1 . 1899年，苏联物理学家列别捷夫首先从实验上证实了“光射到物体表面上时会产生压力”，和大量气体分子与器壁的频繁碰撞类似，将产生持续均匀的压力，这种压力会对物体表面产生压强，这就是“光压”。某同学设计了如图所示的探测器，利用太阳光的“光压”为探测器提供动力，以使太阳光对太阳帆的压力超过太阳对探测器的引力，将太阳系中的探测器送到太阳系以外。假设质量为m的探测器正朝远离太阳的方向运动，帆面的面积为S，且始终与太阳光垂直，探测器到太阳中心的距离为r，不考虑行星对探测器的引力。已知：单位时间内从太阳单位面积辐射的电磁波的总能量与太阳绝对温度的四次方成正比，即，其中T为太阳表面的温度，为常量。引力常量为G，太阳的质量为M，太阳的半径为R，光子的动量，光速为c。下列说法正确的是（　　）

A．常量的单位为

B．t时间内探测器在r处太阳帆受到太阳辐射的能量

C．若照射到太阳帆上的光一半被太阳帆吸收一半被反射，探测器太阳帆的面积S至少为

D．若照射到太阳帆上的光全部被太阳帆吸收，探测器在r处太阳帆受到的太阳光对光帆的压力

2 . 日冕持续不断地向外膨胀从而形成由太阳径向向外的等离子体流，通常被称为“太阳风”。太阳风虽然与地球上的空气不同，不是由气体的分子组成，而是由质子和电子等粒子组成，但它们流动时所产生的效应与空气流动很相似，所以称它为太阳风。太阳风的密度与地球上风密度相比是非常稀薄而微不足道的。然而太阳风虽十分稀薄，但它刮起来的猛烈程度远远胜过地球上的风。已知太阳的质量为，半径为，万有引力恒量为G。若中心天体的质量为M，质量为m的物体距中心天体r时具有的引力势能为 （以无穷远处势能为0）。
（1）一种观点认为，太阳风是日冕“粒子气”高温膨胀向外的热压力超过其引力，从而形成超声速太阳风的。类比理想气体分子运动特征可知，粒子的温度与其平均动能成正比，即：，k为玻尔兹曼常数，已知粒子质量为m，假设这种观点成立，则日冕外层2R_s处的温度至少多大才能脱离太阳引力场的束缚而逸出。
（2）太阳风会造成太阳质量的损失，假设地球附近观测到单位体积内太阳风质子—电子对的数目为n，每个质子—电子对的质量为m₀，假设地球周边所观测的太阳风的平均速率为v，已知太阳到地球的距离为r，请由此推算太阳在单位时间因为太阳风而损失的质量。
（3）太阳风粒子流在日冕附近速率大约不到20km/s，当其到达地球附近时，速率可达800km/s以上，表明太阳风在加速远离太阳，请根据所学知识简要分析其加速的原因。

3 . 磁力刹车是为了保证过山车在最后进站时的安全而设计的一种刹车形式。在轨道之间设置较强的磁场，刹车金属片安装在过山车底部，该装置（俯视）可简化为如图所示的模型：水平导轨间距为L，刹车金属片等效为一根金属杆ab，整个回路的等效电阻为R。磁场区域为方向竖直向下的匀强磁场，磁感应强度的大小为B，过山车的总质量为m。过山车以速度v进入磁场区域，通过磁场区域后速度变为0.5v。磁力刹车阶段不计摩擦力和空气阻力。
（1）求杆ab刚进入磁场区域时，受到的安培力F的大小和方向。
（2）求过山车通过磁场区域的过程中，电路中产生的焦耳热Q。
（3）求磁力刹车阶段过山车加速度大小a的变化范围。为使过山车加速度的大小不超过a₀，磁感应强度的大小应满足什么条件？

4 . 某研究小组用如图甲所示的实验装置测自由落体的加速度。重锤从高处由静止开始下落，重锤上拖着的纸带通过打点计时器，打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可求出自由落体加速度。

（1）除图甲中所示的装置之外，还必须使用的器材是_______
A．直流电源、秒表、刻度尺          B．直流电源、刻度尺
C．交流电源、秒表、刻度尺          D．交流电源、刻度尺
（2）下面列举了该实验的几个操作步骤，其中操作不当的步骤是_______
A．按照图甲安装好实验器材并连接好电源
B．先打开夹子释放纸带，再接通电源开关
C．选择质量大、体积大的重锤。
D．测量纸带上各点到释放点间的距离，用公式，求出各点的速度。
（3）小物同学选取一条符合要求的纸带从中截取一段，为纸带上选取的五个连续点。用刻度尺测量出各点的间距如图乙所示。根据纸带求出重锤下落的加速度________。（结果保留三位有效数字）

（4）小理图学采用图像求加速度，他计算出点的速度如下表格，请你帮他计算点的速度________（结果保留两位小数），用“+”将其标记在图丙所示的图中并用平滑的曲线（或直线）描绘图线_________。

速度	0.39	0.52	0.79		1.15
时间（s）	0.02	0.04	0.06	0.08	0.10

（5）小学同学选择用光电门测量自由落体加速度，装置如图丁所示，直径为d的小球从释放器静止下落，由光电计时器读出小球通过光电门1、2所用的时间分别为、，用刻度尺得两光电门中心之间得距离为h，则小球经过光电门1时得速度表达式________，小球的加速度表达式________（以上表达式均用已知字母表示）

（6）小好同学在家用滴水法测重力加速度，过程如下：让水龙头的水一滴一滴地滴在正下方的盘子里，调整水龙头旋钮，让前一滴水滴到盘子里听到声音时，后一滴水恰好刚离开水龙头嘴，如图戊所示。从第1次听到水击盘声开始计时，测出听到n次水击盘声的总时间为t，用刻度尺测量出水龙头嘴到盘子的高度，即可算出重力加速度。设人耳能区分两个声音的时间间隔最小为，声速为，则__________

A．水龙头嘴距人耳的距离至少为          B．水龙头嘴距盘子的距离至少为
C．重力加速度的计算式为          D．重力加速度的计算式为
（7）刘老师又带领同学们对“物体下落所受空气阻力的大小是否变化”进行了探究，过程如下：
A．他们认为：物体下落过程所受空气阻力可能与运动速度有关。
B．他们计划利用“小纸杯”作为研究对象，用频闪相机等仪器测量小纸杯在空中的下落运动，并研究速度随时间变化的规律，以验证他们的想法。
C．在相同实验条件下，同学们将不同数量的小纸杯叠放在一起进行运动情况的测量，然后画出它们的速度一时间图像如图己所示（图线序号与小纸杯数量相同）。

按上述探究过程回答下面问题：
①图已中内不同数量的小纸杯叠放在一起下落的图线是重合的并且都近似做匀加速直线运动，而内图线开始分离且弯曲程度不同，这是为什么呢？请简述原因________________
②小组同学由此探究过程得出物体下落运动所受空气阻力__________________
A．保持不变                                        B．越来越大
C．开始时增大后来基本保持不变          D．开始时不变之后逐渐增大

5 . 实验测量、实验操作、数据分析和误差分析是物理实验的重要环节。
（1）用10分度的游标卡尺测量某物体直径如图所示，则直径d = ________cm。

（2）在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中，如图所示为所用实验器材，可拆变压器，学生电源，数字万用表。

关于本实验，下列说法正确的是________。
A．为了保证人身安全，只能使用低压交流电源，原线圈所接电压不超过12V
B．为了保证人身安全，变压器通电后不要用手接触裸露的导线或接线柱
C．变压器正常工作后，通过铁芯导电将电能从原线圈传递到副线圈
D．使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡测试，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量
（3）现将数字多用电表的选择开关旋至最合适的挡位后，分别测量原线圈匝数为n₁时的输入电压U₁和副线圈匝数为n₂时的输出电压U₂，数据如下表。

原线圈匝数n1（匝）	副线圈匝数n2（匝）	输入电压U1（V）	输出电压U2（V）
100	200	4.32	8.27
100	800	4.32	33.90
400	800	4.33	8.26
400	1600	4.33	16.52

①在误差允许范围内，表中数据基本符合________规律。
②进一步分析数据，发现输出电压比理论值偏小，请分析原因________。

6 . 如图甲所示，细线下吊着一个质量为的静止沙袋，沙袋到细线上端悬挂点的距离为l。一颗质量为的子弹在极短时间内水平射入沙袋并留在沙袋中，随着沙袋一起摆动。已知重力加速度大小为g，不计空气阻力。
（1）若上端悬挂点固定，且沙袋摆动时摆线的最大偏角，求子弹射入沙袋前的速度大小v；
（2）若把细线上端固定在一个质量为m=0.5kg的光滑金属圆环上，圆环套在一个固定的光滑水平杆上、并可沿杆自由滑动，如图乙所示。现已知子弹射入沙袋前的速度大小为v=200m/s，沙袋质量，子弹质量，沙袋向上摆动的最大角度不超过，g取。
①求沙袋向上摆动的最大高度；
②子弹打进沙袋后的运动过程中，沙袋运动到最低点时，求沙袋的速度大小和方向。
③若改变题干中已知物理量的数值，则子弹打进沙袋后的运动过程中，当沙袋运动到最低点时，速度方向有没有可能向左？如果没有可能，通过推理证明你的结论；如果有可能，通过推理求出已知量需要满足的条件。

7 . 我国的东方超环（EAST）是研究可控核聚变反应的超大型科学实验装置。该装置需要将高速运动的离子变成中性粒子，没有被中性化的离子对实验装置有很大的破坏作用，因此需要利用“偏转系统”将其从粒子束中剥离出来。“偏转系统”的原理简图如图1所示，包含中性粒子和带电离子的混合粒子进入由一对平行带电极板构成的匀强电场区域，混合粒子进入电场时速度方向与极板平行，极板右侧存在匀强磁场区域。离子在电场磁场区域发生偏转，中性粒子继续沿原方向运动，到达接收器。已知离子带正电、电荷量为q，质量为m，速度为v，两极板间距为d。离子和中性粒子的重力可忽略不计，不考虑粒子间的相互作用。
（1）两极板间不加电压，只利用磁场使离子发生偏转，若恰好所有离子均被图1中的吞噬板吞噬，求磁场的磁感应强度的大小B。
（2）以下极板左端点为坐标原点建立坐标系，沿板建立x轴，垂直板建立y轴，如图1所示。假设离子在混合粒子束中是均匀分布的，单位时间内通过y轴单位长度进入电场的离子数为n。在两极板间加电压U，恰好所有离子均被吸附在下极板。
a．求极板的长度L，并分析落在x轴上坐标为范围内的离子，进入电场时通过y轴的坐标范围。
b．离子落在极板上的数量分布呈现一定的规律，若单位时间内落在下极板x位置附近单位长度上的离子数量为，求随x变化的规律，在图2中作出图像，说明图线与横轴所围面积的物理意义。（若远小于x，则）

8 . 传感器让我们的生活变得更加便利，其基本工作原理是把非电学量转换为电学量，从而方便进行测量、传输和控制。

（1）为了测量储罐中某种不导电液体液面的高度，某同学利用平行板电容器制作了一个“液位监测仪”，如图1所示，将两块平行金属板竖直插入到该液体中，液体填充在两极板之间。两极板分别用导线接到数字电容表上，数字电容表可显示出电容器的电容，从电容的变化就可以知道容器中液面高度的变化。当数字电容表示数增大时，液面高度是上升还是下降？简要说明理由。

（2）如图2所示为大型电子地磅电路图。不称物体时，滑片P在端，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，电流最小；称重物时，在压力作用下滑片P下滑，滑动变阻器接入电路中的电阻减小，电流增大。将电流表的电流刻度转换成对应的重力刻度，就可以读出被称物体的重力。已知电源电动势为，内阻不计；滑动变阻器、间距离为，最大阻值等于定值电阻的阻值；两根弹簧的总弹力大小与形变量成正比，比例系数为；电流表内阻不计。请推导所称重物的重力的大小与电流的关系式。

（3）利用霍尔元件可以进行微小位移的测量。如图3甲所示，在两块磁感应强度相同、N极相对放置的磁体缝隙中放入霍尔元件，当霍尔元件处于中间位置时，磁感应强度为0，霍尔电压为0，将该点作为位移的零点，当霍尔元件沿方向移动时，同时通有如图3乙所示的恒定电流，由于不同位置处磁感应强度不同，在、表面间产生的电势差不同。在小范围内，两磁极间磁感应强度的大小与位移的大小成正比，比例系数为。已知该霍尔元件长为，宽为，厚为，单位体积中导电的电子数为，电子的电荷量为。请推导霍尔元件、表面间的电势差与位移的关系式。

9 . 电磁制动是磁悬浮列车辅助制动的一种方式。某研究团队为列车进站设计电磁制动装置，为了探究其刹车效果，制作了小车和轨道模型。在小车底面安装了一个匝数为N、边长为L的正方形线圈，线圈总电阻为R，小车和线圈的总质量为m。线圈平面与水平轨道平行，俯视图如图所示。小车到站前，关闭小车引擎，让其通过一个宽度为H方向竖直向下的匀强磁场区域，实施电磁制动。小车进入磁场前的速度为，行驶过程中小车受到轨道阻力可忽略不计，不考虑车身其他金属部分的电磁感应现象。
（1）a.若小车通过磁场区域后，速度降为，求在此过程中线圈产生的焦耳热；
b.若使小车持续减速通过匀强磁场区域，分析说明磁场区域的宽度H需要满足什么条件；
（2）a.为保证乘客安全，小车刚进入磁场时的加速度大小不能超过，则匀强磁场的磁感应强度B应满足什么条件；
b.为减缓刹车给乘客带来的不适感，刹车的加速度要远小于，磁场的磁感应强度也远小于上述B的条件，因此小车通过图示磁场区域后仍有较大速度。若此后继续以电磁制动的方式使小车减速，为了在尽可能短的距离内让小车减速为零，请设计刹车区域的磁场分布，说明设计方案并画出示意图。

10 . 如图所示，货车车厢中央放置一装有货物的木箱，该木箱可视为质点。已知木箱与车厢之间的动摩擦因数。下列说法正确的是（　　）

A．若货车向前加速时，木箱对车厢的摩擦力方向向左

B．为防止木箱发生滑动，则货车加速时的最大加速度不能超过

C．若货车行驶过程中突然刹车，木箱一定与车厢前端相撞

D．若货车的加速度为时，木箱受到的摩擦力为静摩擦力