20．今年是爱因斯坦发表广义相对论100 周年。引力波是爱因斯坦在广义相对论中预言的， 即任何物体加速运动时给宇宙时空带来的扰动，可以把它想象成水面上物体运动时产生 的水波。引力波在空间传播的方式与电磁波类似，以光速传播，携带有一定能量，并有 两个独立的偏振态。 引力波探测是难度最大的尖端技术之一，因为只有质量非常大的天体加速运动时才会产生较容易探测的引力波。2016 年2 月11 日，美国激光干涉引力波天文台宣布探测到了引力波，该引力波是由距离地球13 亿光年之外的两个黑洞合并时产生的。探测装置受引力波影响，激光干涉条纹发生相应的变化，从而间接探测到引力波。下列说法正确的是 A．引力波是横波 B．引力波是电磁波 C．只有质量非常大的天体加速运动时才能产生引力波 D．爱因斯坦由于预言了引力波的存在而获得诺贝尔物理学奖

21．(18 分)在“多用电表的使用”实验中， ⑴ 如图 1所示，为一正在测量中的多用电表表盘。如果用电阻挡“× 100 ”测量，则读数 为　　；如果用“直流5V ”挡测量，则读数为　　V。 ⑵ 甲同学利用多用电表测量电阻。他用电阻挡“× 100 ”测量时发现指针偏转角度过小， 为了得到比较准确的测量结果，请从下列选项中挑出合理的步骤，操作顺序为　　 (填写选项前的字母)。 A．将选择开关旋转到电阻挡“× 1k ”的位置 B．将选择开关旋转到电阻挡“× 10 ”的位置 C．将两表笔分别与被测电阻的两根引线相接完成测量 D．将两表笔短接，调节欧姆调零旋钮使指针指向“ 0　” ⑶ 乙同利用多用电表测量图示电路中小灯泡正常工作时的有关物理量。以下操作正确的是　　。 A．将选择开关旋转到合适的电压挡，闭合开关，利用图2 的电路测量小灯泡两端的电压 B．将选择开关旋转到合适的电阻挡，闭合开关，利用图2 的电路测量小灯泡的电阻 C．将选择开关旋转到合适的电流挡，闭合开关，利用图3 的电路测量通过小灯泡的电流 D．将选择开关旋转到合适的电流挡，把图3 中红、黑表笔接入电路的位置互换，闭合开关，测量通过小灯泡的电流 ⑷ 丙同学利用多用电表探测图4 所示黑箱时发现：用直流电压挡测量， E 、G 两点间 和F 、G 两点间均有电压， E 、F 两点间无电压；用电阻挡测量，黑表笔接E 点， 红表笔接F 点，阻值很小，但反接阻值很大。那么该黑箱内元件的接法可能是图5 中的　　 。 ⑸ 丁同学选择开关旋转到“直流500mA”挡作为电流表 ，设计了如图6 所示的电路， 已知电流表内阻RA ＝0.4，R1 ＝RA， R2＝7RA。若将接线柱 1、2 接入电路时，最 大可以测量的电流为　　　A；若将接线柱1、3 接入电路时，最大可以测量的 电压为　　V。

22．(16 分) 如图所示，固定的长直水平轨道MN 与位于竖直平面内的光滑半圆轨道相接，圆轨道半 径为R ，PN 恰好为该圆的一条竖直直径。可视为质点的物块A 和B 紧靠在一起静止于 N 处，物块A 的质量 mA＝2m，B的质量mB＝m，两物块在足够大的内力作用下突然 分离，分别沿轨道向左、右运动，物块B 恰好能通过P 点。已知物块A 与MN 轨道间 的动摩擦因数为，重力加速度为g ，求： ⑴ 物块B 运动到P 点时的速度大小vP； ⑵ 两物块刚分离时物块B 的速度大小vB； ⑶ 物块A 在水平面上运动的时间t 。

23．(18 分) 在现代科学实验和技术设备中，可以通过施加适当的电场、磁场来改变或控制带电粒子 的运动。现用电场或磁场来控制质量为m 、电荷量为q 的正电荷的运动。如图1 所示， 在xOy 平面内有一点P，OP与x轴夹角θ＝45°，且OP ＝l，不计电荷的重力。 ⑴ 若该电荷以速度v0从O 点沿x 轴正方向射出，为使电荷能够经过P 点， a．若在整个空间只加一平行于y 轴方向的匀强电场，求电场强度E 的大小和方向； b．若在整个空间只加一垂直于xOy 平面的匀强磁场，求磁感应强度B 的大小和方向。 ⑵ 若整个空间同时存在(1)中的电场和磁场，某时刻将该电荷从O 点由静止释放，该 电荷能否再次回到O 点？请你在图2 中大致画出电荷的运动轨迹。

24．(20 分) 节能环保的“风光互补路灯”获得广泛应用。图1 是利用自然资源实现“自给自足”的风光 互补的路灯，图2 是其中一个路灯的结构示意图，它在有阳光时可通过太阳能电池板发 电，有风时可通过风力发电。 ⑴ 北京市某日路灯的开灯时间为19: 00 到次日6: 00，若路灯的功率为P 0 ＝40W，求一 盏灯在这段时间内消耗的电能E电。 ⑵ 风力发电机旋转叶片正面迎风时的有效受风面积为S ，运动的空气与受风面作用后 速度变为零，若风力发电机将风能转化为电能的效率为　，空气平均密度为，当 风速为v 且风向与风力发电机受风面垂直时，求该风力发电机的电功率P 。 ⑶ 太阳能电池的核心部分是P 型和N 型半导体的交界区域-- PN 结，如图3 所示， 取P 型和N 型半导体的交界为坐标原点，PN 结左右端到原点的距离分别为xP 、xN 。 无光照时，PN 结内会形成一定的电压，对应的电场称为内建电场E场，方向由N 区 指向P 区；有光照时，原来被正电荷约束的电子获得光能变为自由电子，就产生了 电子-空穴对，空穴带正电且电荷量等于元电荷e ；不计自由电子的初速度，在内 建电场作用下，电子被驱向N 区，空穴被驱向P 区，于是N 区带负电，P 区带正电， 图3 所示的元件就构成了直流电源。某太阳能电池在有光持续照射时，若外电路断 开时，其PN 结的内建电场场强E场的大小分布如图4 所示，已知xP 、xN 　和E0；若 该电池短路时单位时间内通过外电路某一横截面的电子数为n ，求此太阳能电池的 电动势E 和内电阻r 。 物理答案解析

14．B [解析] 从玻璃射入空气中会发生全反射现象，由光路图可知， a 、b 光入射角相同，在分界面上a 光发生反射及折射，而b 光发生全反射，因此a 光的折射率小于b 光折射率，故B 正确； a 光折射率小，因此a 光发生全反射的临界角大，故A 错误；b 光折射率大，则b 光在玻璃中 的传播速度小， b 光的波长小， b 光的光子能量大，故C、D 均错误。

15．C [解析] 对物块进行受力分析，如图所示，物块受到竖直向下的重力、水平向右的推力以及垂直于斜 面向上的支持力，光滑斜面没有摩擦，三力平衡可画出力的三角形，根据力的三角形可知 F < G < N ，故 C 正确。

16．D [解析] 根据右手螺旋定则可判断出，该直导线MN 在其右侧产生的磁场方向垂直于纸面向里，导线 电流增大，原磁场磁感应强度增强，穿过线框的磁通量增大，故A、B 均错误；线框中磁通 量增大，感应电流产生的磁场阻碍原磁场磁通量的变化，感应磁场方向为垂直纸面向外，根 据右手螺旋定则，线框中感应电流方向为逆时针，即a →b→c→d，故 C 错误；根据感应 电流方向及左手定则可判断出，线框ab 边在原磁场中受到的安培力方向向右，故D 正确。

17．C [解析] 由振动图像可以看出t ＝ 0时刻质点Q沿 y轴正方向运动，A 错误；结合波动图像可以判断， 波沿x 轴正方向传播，因此，P 质点当前时刻正在沿y 轴负方向运动，故P 比Q 先到达波谷， B 错误；由波动图像可得，波长，在 t＝0.1s内，波传播x ＝ vt＝4m，C 正确；在0 ~ 0.2s内，质点Q完成一次全振动，通过路程 为40cm ，D 错误。

18．C [解析] 设太阳质量为M ；质量为m 的行星，轨道半径为r ，周期为T ，加速度为a 。对行星由牛 顿第二定律可得： 因此，土星运行的加速度比地球小，土星运行周期比地球大，A、B 错误。地球公转周期T 1 ＝1年， 土星公转周期11.18年。设经时间t，再次出现土星冲日，则，其 中年，因此下一次土星冲日发生在2017年，C 正确，D 错误。