2022-2023学年江西省五市九校协作体高三上学期第一次联考物理试题含解析

这是一份2022-2023学年江西省五市九校协作体高三上学期第一次联考物理试题含解析，共31页。试卷主要包含了选择题，填空题，计算题，选做题等内容，欢迎下载使用。

一、选择题（共40分，每小题4分；把你认为正确的选项代号填涂在答题卡的相应位置上。第1-6题，每小题只有一个正确选项；第7-10小题，每小题有多个正确选项，全部选择正确得4分，选择正确但不全得2分，不选、多选或错选得0分）
1. 如图甲所示，抚州市两名消防员在水平地面A、B两处使用相同口径的喷水枪对高楼着火点进行灭火。运动轨迹简化为如图乙所示，假设均能垂直击中竖直楼面上的同一位置P点。不计空气阻力，则（ ）
A. A处水枪喷出的水在空中运动的时间较长
B. A处水枪喷口每秒喷出水的体积较大
C. B处水枪喷出的水击中墙面的速度较大
D. B处水枪喷口喷出水的初速度较大
【答案】B
【解析】
【详解】A．由于均能垂直击中竖直楼面上的同一位置P点，则该运动可以等效为反方向的平抛运动，根据
可知，高度相等，则两处水枪喷出的水在空中运动的时间相等，A错误；
BD．根据
结合上述可知，时间相等，A处水枪喷出的水的水平位移大一些，则A处水枪喷出的水的水平分初速度大一些，高度相等，则竖直分速度相等，可知，A处水枪喷出的水的初速度v大一些，则A处水枪喷口每秒喷出水的体积较大，B正确，D错误；
C．水水平方向做匀速直线运动，根据上述，A处水枪喷出的水的水平分初速度大一些，即A处水枪喷出的水击中墙面的速度较大，C错误。
故选B。
2. 如图所示为某学习小组的同学在研究光电效应现象时，通过实验数据描绘的光电流与光电管两端电压关系图像，已知图线甲、乙所对应的光的频率分别为、，逸出的光电子的最大速度之比为2:1，下列说法正确的是（ ）
A.
B. 甲光与乙光的波长之比为1:2
C.
D. 用甲光实验，达到饱和光电流时，单位时间内到达阳极的光电子数较多
【答案】C
【解析】
【详解】C．根据
，
解得
C正确；
A．根据
，
解得
由于金属材料的逸出功W0不可能为0，则比值不可能等于4:1，A错误；
B．根据
可知
由于逸出功值不确定，因此不能够确定波长的比值关系，B错误；
D．根据图像可知，乙的饱和光电流大于甲的饱和光电流，则用乙光实验，达到饱和光电流时，单位时间内到达阳极的光电子数较多，D错误。
故选C。
3. 2022年11月1日，梦天实验舱与“天宫”空间站在轨完成交会对接，目前已与天和核心舱、问天实验舱形成新的空间站“T”字基本构型组合体。已知组合体的运行轨道距地面高度为h（约为400km），地球视为理想球体且半径为R（约为6400km），地球表面的重力加速度为g，引力常量为G，空间站可看成绕地球做匀速圆周运动，下列说法正确的是（ ）
A. 组合体轨道处的重力加速度约为
B. 地球的平均密度可表示为
C. 航天员漂浮在组合体中，处于平衡状态
D. 在更高轨道上运行的美国星链卫星1035号曾经变轨后接近中国空间站，这是通过对该卫星点火加速后降低轨道来实现的
【答案】A
【解析】
【详解】A．在地球表面有
在组合体轨道处有
解得
A正确；
B．在地球表面有
地球的密度
解得
B错误；
C．航天员漂浮在组合体中，绕地球做圆周运动，由万有引力提供向心力，处于完全失重状态，加速度不为0，因此航天员漂浮在组合体中，处于非平衡状态，C错误；
D．在更高轨道上运行的美国星链卫星1035号曾经变轨后接近中国空间站，由于是由高轨道到低轨道，则是通过对该卫星点火减速后降低轨道来实现的，D错误。
故选A。
4. 如图所示为一物体在0～25s内运动的v-t图像，则关于该物体的运动，下列说法正确的是（ ）
A. 物体在25s内的位移为350m
B. 物体在15～20s内与20～25s内所受合力方向相反
C. 0～5s内与15～20s内物体所受合力的冲量相等
D. 0～5s内与20～25s内合力对物体所做的功相等
【答案】D
【解析】
【详解】A．物体在25s内的位移为图像与时间轴所围的面积， 故A错误；
B．物体在15～20s内与20～25s内，图像是一条倾斜的直线，故加速度相等，根据牛顿第二定律，物体所受合力方向相同，故B错误；
C．由动量定理，合力的冲量等于动量的变化量，0～5s合力的冲量为
15～20s合力的冲量
故物体所受合力的冲量不相等，C错误；
D．由动能定理，有0～5s合力做的功
与20～25s合力做的功
故合力对物体所做的功相等，故D正确。
故选Ｄ。
5. 如图甲所示，圆形区域ABCD处在平行于纸面的匀强电场中，圆心为O，半径为R=0.1m。P为圆弧上的一个点，PO连线逆时针转动，为PO连线从AO位置开始旋转的角度，P点电势随变化如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A. 匀强电场的场强大小为10V/m
B. 匀强电场的场强方向垂直AC连线向下
C. 一电子从A点沿圆弧运动到C点，电势能增加2eV
D. 一电子从B点沿圆弧逆时针运动到D点，电场力先做正功后做负功
【答案】D
【解析】
【详解】B．根据图像可知，当时，P点位于P1的电势为1V，当时，P点位于P2的电势为3V，当时，P点位于P3的电势为5V，根据夹角关系，可知位于同一条直线上，则有
解得
可知，连线为一条等势线，根据夹角关系可知，与垂直，即为一条电场线，方向由指向，与水平向右的方向成夹角，即匀强电场的场强方向不是垂直AC连线向下，B错误；
A．根据上述，匀强电场的场强大小为
A错误；
C．电子从A点沿圆弧运动到C点，有
，
解得
即电势能减小2eV，C错误；
D．根据上述，电场方向由指向，与水平向右的方向成夹角，则电子从B点沿圆弧逆时针运动到D点，电场力电场力先做正功后做负功，D正确。
故选D。
6. 如图所示，某空间存在水平向左的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场。一带电小球恰能以速度沿图中虚线所示轨迹做直线运动，其虚线恰好为固定放置的光滑绝缘管道的轴线，且轴线与水平方向成角，最终小球沿轴线穿过光滑绝缘管道（管道内径大于小球直径）。下列说法正确的是（ ）
A. 小球一定带正电
B. 电场强度和磁感应强度的大小关系为
C. 小球一定从管道的端运动到端
D. 若小球刚进入管道时撤去磁场，小球将在管道中做匀减速直线运动
【答案】B
【解析】
【详解】AC．当小球带正电时，电场力水平向左，重力竖直向下，从端运动到端时或者从端运动到端时，洛伦兹力垂直于虚线斜向右下或者左上，均不能使小球沿直线运动；
当小球带负电时，电场力水平向右，重力竖直向下，从端运动到端时，洛伦兹力垂直于虚线斜向左上方
三力恰好平衡，能保证小球沿图中虚线运动，AC错误；
B．由A分析可知，电场力和洛伦兹力关系为
整理得
B正确；
D．未撤磁场时，小球在三力作用下平衡，其中电场力和重力沿虚线方向的合力为零，当撤去磁场时，在管道中所受重力和电场力均没有变化，故沿虚线（管道轴线）合力仍为零。而管道的支持力垂直于管道，即小球合力仍为零，做匀速直线运动，D错误。
故选B。
7. 如图所示，粗糙的水平面上有一根右端固定的轻弹簧，其左端自由伸长到b点，质量为2kg的滑块从a点以初速度开始向右运动，与此同时，在滑块上施加一个大小为20N，与水平方向夹角为53°的恒力F，滑块将弹簧压缩至c点时，速度减小为零，然后滑块被反弹至d点时，速度再次为零，已知ab间的距离是2m，d是ab的中点，bc间的距离为0.5m，g取，sin53°=0.8，cs53°=0.6，则下列说法中正确的是（ ）
A. 滑块运动至b点后，一接触弹簧就开始减速
B. 滑块从c点被反弹至d点的过程中因摩擦产生的热量为36J
C. 弹簧的最大弹性势能为36J
D. 滑块与水平面间的摩擦因数为0.6
【答案】AC
【解析】
【详解】D．滑块反弹到d点过程有
根据题意有
，
解得
D错误；
A．滑块运动至b点之前有
解得
可知，滑块运动至b点向右运动过程，滑块的合力大小等于弹簧弹力大小，即滑块一接触弹簧就开始减速，A正确；
B．滑块从c点被反弹至d点的过程中因摩擦产生的热量
解得
B错误；
C．滑块运动到c点弹性势能最大，根据上述可知恒力F做功与滑动摩擦力做功的代数和为0，则有
C正确。
故选AC。
8. 如图所示的电路中，电源的电动势E和内阻r一定，A、B为平行板电容器的两块正对金属板，为光敏电阻，电阻随光强的增大而减小。为定值电阻，且。当的滑动触头P在中间时，闭合开关S，此时电流表A和电压表V的示数分别为I和U。以下说法正确的是（ ）
A. 若仅用更弱的光照射，则I减小，U增大
B. 若仅用更弱的光照射，则电源的输出功率减小
C. 若仅将的滑动触头P向a端移动，则I减小，U增大
D. 若仅增大A、B板间距离，则电容器所带电荷量增多
【答案】AB
【解析】
【详解】A．用更弱的光照射，的电阻增大，根据“串反并同”，可知I减小，U增大，A正确；
B．作出电源的输出功率与外电阻的关系如图所示
由于，则外电阻始终大于电源内阻，当用更弱的光照射，的电阻增大，外电阻增大，则电源的输出功率减小，B正确；
C．电路稳定时，与平行板电容器串联的电阻不起作用，相当于一根导线，即若仅将的滑动触头P向a端移动，则I、U均不变，C错误；
D．根据
若仅增大A、B板间距离，由于极板间电压不变，可知电容器所带电荷量减小，D错误。
故选AB。
9. 如图所示，水平面上有一质量m=3kg的小车，其右端固定一水平轻质弹簧，弹簧左端连接一质量的小物块，小物块与小车一起以的速度向右运动，与静止在水平面上质量M=1kg的小球发生弹性碰撞，碰撞时间极短，弹簧始终在弹性限度内，忽略一切摩擦阻力。则下列说法中正确的是（ ）
A. 小车与小球碰撞后小球的速度大小为6m/s
B. 当弹簧被压缩到最短时小车的速度大小为2.4m/s
C. 从碰后瞬间到弹簧被压缩至最短的过程中，弹簧弹力对小物块的冲量大小为
D. 若从碰后瞬间到弹簧被压缩至最短用时2s，则小车在这2s内的位移x与弹簧最大形变量l的关系式为
【答案】AD
【解析】
【详解】A．对小车与小球有
，
解得
，
A正确；
B．小车与小球碰撞后到弹簧被压缩到最短，对小车与小物块有
解得
B错误；
C．根据上述，从碰后瞬间到弹簧被压缩至最短的过程中，弹簧弹力对小物块的冲量大小
解得
即大小为，C错误；
D．小车与小球碰撞后到弹簧被压缩到最短，对小车与小物块，根据动量守恒定律的平均速度表达式有
则有
既有
根据题意有
解得
D正确。
故选AD。
10. 如图甲所示，空间有一水平向右的匀强电场，电场中有一个竖直圆轨道，圆心为O，圆上A点所在的半径与竖直直径BC成θ=37°角。A与B、A与C间分别用直管道相连，质量为m=0.08kg，电荷量为的光滑带电小球（可视为质点）从A点由静止释放，分别沿管道AB和AC到达圆周的运动时间相同。现去掉管道AB和AC，如图乙所示，在A点沿圆周切线方向给小球一个初速度让小球恰能沿圆轨道内侧做完整的圆周运动，轨道都是绝缘的，小球运动过程中电荷量不变。（cs37°=0.8，）下列说法正确的是（ ）
A. 匀强电场的电场强度大小为
B. 匀强电场的电场强度大小为
C. 小球做圆周运动过程中对环的压力最大值为6N
D. 小球做圆周运动过程中对环的压力最大值为5N
【答案】BC
【解析】
【详解】AB．根据几何分析可知，AB与水平方向夹角为，沿AB运动时有
，
根据几何分析可知，AC与竖直方向夹角为，沿AC运动时有
，
根据题意与几何分析有
，
解得
A错误，B正确；
CD．根据上述可知，重力与电场力的大小分别为
，
可知重力与电场力的合力方向沿AO方向，则圆弧A位置为等效的物理最高点，与之关于圆心的对称点为等效的物理最低点，恰能沿圆轨道内侧做完整的圆周运动，则小球在等效的物理最高点有
小球从等效物理最高点到等效物理最低点过程有
小球在等效的物理最低点有
根据牛顿第三定律有
解得
C正确，D错误。
故选BC。
二、填空题（共两道题，每空2分，共14分。）
11. 在某次探究加速度与力、质量的关系的实验中，甲、乙、丙、丁四位同学分别设计了如图所示的实验装置，小车总质量用M，重物质量用m表示。
（1）为便于测量合力的大小，并得到小车总质量一定时，小车的加速度与所受合力成正比的结论，下列说法正确的是______。（填选项字母）
A.四组实验中只有甲需要平衡摩擦力
B.四组实验都需要平衡摩擦力
C.四组实验中只有甲需要满足所挂重物质量m远小于小车的总质量M的条件
D.四组实验都需要满足所挂重物质量m远小于小车的总质量M的条件
（2）按甲同学设计装置完成实验，并根据实验得到的数据，画出小车的图像如图所示，从图像中可以得出，当小车的质量为0.5kg时，它的加速度为______。（保留1位小数）
（3）若乙、丙、丁三位同学发现某次测量中力传感器和弹簧测力计读数相同，通过计算得到小车加速度均为a，则乙、丙、丁实验时所用小车总质量之比为______。
【答案】 ①. BC ②. 1.0 ③.
【解析】
【详解】（1）[1]AB．实验时需要使得细绳的拉力等于小车所受外力的合力，则四组实验都需要平衡摩擦力，A错误，B正确；
CD．由于乙丁中能够利用弹簧测力计直接测出细绳的拉力，丙图中能够利用力传感器直接测出细绳的拉力，而甲图中近似认为重物的重力等于细绳的拉力，由于
，
解得
可知，为了减小误差，甲需要满足所挂重物质量m远小于小车的总质量M的条件，C正确，D错误。
故选BC。
（2）[2]根据图像可知
可知，当小车的质量为0.5kg时，它的加速度为
（3）[3]对乙图有
对丙图有
对丁图有
解得
12. 某实验小组要测量两节干电池组的电动势和内阻，实验室有下列器材：
A．灵敏电流计G（0 ~ 5mA，内阻约为60Ω）
B．电压表V（0 ~ 3V，内阻约为10kΩ）
C．电阻箱R1（0 ~ 999.9Ω）
D．滑动变阻器R2（0 ~ 100Ω，1.5A）
E．旧电池2节
F．开关、导线若干
（1）由于灵敏电流计的量程太小，需扩大灵敏电流计的量程。测量灵敏电流计的内阻的电路如图甲所示，调节R2的阻值和电阻箱使得电压表示数为2.00V，灵敏电流计示数为4.00mA，此时电阻箱接入电路的电阻为445.0Ω，则灵敏电流计内阻为______Ω；（保留1位小数）
（2）为将灵敏电流计的量程扩大为60mA，该实验小组将电阻箱与灵敏电流计并联，则应将电阻箱R1的阻值调为______Ω；（保留1位小数）；
（3）把扩大量程后的电流表接入如图乙所示的电路，根据测得的数据作出U—IG。（IG为灵敏电流计的示数）图像如图丙所示，则该干电池组的电动势E = ______V，内阻r = ______Ω（保留3位有效数字）。
【答案】 ①. 55.0 ②. 5.0 ③. 2.90 ④. 10.4
【解析】
【详解】（1）[1]灵敏电流计内阻为
（2）[2]应将电阻箱R1的阻值调为
（3）[3][4]根据上述，改装电流表的内阻
电路的干路电流为
则有
根据U—IG图像截距可知
E = 2.90V
根据U—IG图像的斜率可知
解得
三、计算题（共36分，解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
13. 如图所示，质量M=2kg的滑板P足够长，在光滑水平地面上以速度向右运动。t=0时刻，在P最右端位置轻轻地放一质量m=1kg的小物块Q（可看作质点），同时给Q施加一个水平向右的恒力F=8N。已知P与Q间的动摩擦因数，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g=10m/s2。求：
（1）运动过程中，P的最小速度是多少？
（2）从t=0开始，经过多长时间，Q刚好要从P的右端掉下？
【答案】（1）6m/s；（2）
【解析】
【分析】
【详解】（1）设P的加速度大小为a1，对P由牛顿第二定律可得
μmg=Ma1
解得
a1=2m/s2
方向向左
设Q加速度大小为a2，对Q由牛顿第二定律可得
F+umg=ma2
解得
a2=12m/s2
方向向右，P做减速运动
Q做加速运动
P、Q达到共同速度时
解得
t=05sv1=6m/s
（2）从开始计时到达到共同速度，P的位移大小为x1
Q的位移大小为x2
Q相对P向左运动的距离为d，则
P、Q达到共同速度之后无法相对静止，各自做变速运动。设Q的加速度大小为a3，对Q由牛顿第二定律可得
F－mg=ma3
解得
a3=4m/s2
方向向右，Q相对P向右运动，当相对位移大小为d时，Q刚好要从P的右端掉下
解得
所以
14. 如图所示，两根等高光滑的圆弧轨道，半径为r、间距为L，轨道电阻忽略不计。在轨道顶端连有一阻值为2R的定值电阻，整个装置处在一竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B。现有一根长度稍大于L、质量为m、电阻值为R的金属棒从轨道的顶端ab处由静止开始下滑，到达轨道底端cd时受到轨道的支持力大小为2mg。整个过程中金属棒与导轨接触良好，求：
（1）金属棒到达最低点时金属棒受到的安培力大小和方向；
（2）若金属棒在外力作用下，从cd开始以速度向右沿轨道做匀速圆周运动，则在棒到达ab的过程中定值电阻2R产生的焦耳热为多少？
【答案】（1），方向水平向右；（2）
【解析】
【详解】（1）在轨道最低点，对金属棒有
此时的感应电动势
此时的感应电流
此时的安培力
解得
根据右手定则，电流方向由d到c，根据左手定则，安培力方向水平向右。
（2）令金属棒经历时间t运动轨迹对应的圆心角为θ，则有
则金属棒在圆弧上运动的感应电动势的瞬时值为
则电动势的有效值为
则在棒到达ab的过程中定值电阻2R产生的焦耳热为
匀速圆周运动的周期
解得
15. 如图所示，在平面直角坐标系xOy的第二象限内存在垂直坐标平面向外的有界圆形匀强磁场，圆心C点位置，半径为l，第一象限和第四象限存在垂直于坐标平面向外的相同匀强磁场，第三象限内存在水平向右的匀强电场。质量为m、电荷量为q的带正电粒子从x轴上A点以初速度沿y轴正方向射入圆形磁场，然后从y轴上的M点（0，2l）射入第一象限，经磁场偏转后从y轴上的N点（0，-2l）射入第三象限，经过第三象限的匀强电场作用后垂直打到x轴上的某点P（图中未画出），不计粒子重力，求：
（1）有界圆形匀强磁场磁感应强度大小；
（2）匀强电场的电场强度大小E和P点位置坐标；
（3）求粒子从A点运动到P点的总时间。
【答案】（1）；（2），；（3）
【解析】
【详解】（1）作出轨迹如图所示
根据几何分析可知，在第二象限轨迹圆心在坐标原点，且
根据
解得
（2）根据几何关系可知，粒子射入第一象限的速度与y轴正方向夹角
可知
根据对称性可知，粒子射出第四象限的速度与y轴正方向夹角也为。由于经过第三象限的匀强电场作用后垂直打到x轴上的某点P，则有
，，
解得
，
即P点位置坐标为。
（3）粒子在第三象限圆周运动的圆心角为
运动的时间
粒子在第一、四象限圆周运动的圆心角为
运动的时间
则粒子从A点运动到P点的总时间
解得
四、选做题（共10分，第16和第17题任选一题作答）
16. 如图所示，细玻璃管中的水银柱将两部分理想气体封闭在大小不同的两个玻璃泡中，大玻璃泡的体积是小玻璃泡的4倍，当外界温度为T0时，右侧水银面比左侧水银面高h，现改变外界温度，使系统与外界热平衡后，右侧水银面比左侧高，则外界温度应升高还是降低？升高或降低的温度△T是多少？(不考虑细玻璃管中气体的体积)
【答案】降低
【解析】
【详解】设外界温度为时，左侧气体的压强为，右侧气体的压强为，
则
（或）①
两个玻璃泡中的气体均发生等容变化，由查理定律得：
②
③
（或）④
由①②③④得：
⑤
故外界温度应降低，降低的温度
⑥
17. 简谐横波在均匀介质中沿直线传播，P、Q是传播方向上相距5m的两质点，波先传到P，当波继续传播到Q开始计时，P、Q两质点的振动图像如图所示。已知PQ两点平衡位置的距离大于一个波长小于2个波长。求：
（1）该简谐波的传播速度；
（2）波传到Q后向距离1m的M点继续传播，M点第二次到达波峰所经过的时间t。
【答案】（1）0.5m/s；（2）9.5s
【解析】
【详解】（1）根据图像可知，周期为
T=6s
由于PQ两点平衡位置的距离大于一个波长小于2个波长，表明波形由P传播到Q的时间
由于波由P传播到Q，表明质点P比Q提前振动，根据振动图像，将Q质点的振动图像向左平移能够得到P质点提前的振动图像，可知
则波速
（2）波传到Q后在传播至M经历时间
根据振动图像可知，质点起振方向沿y轴正方向，则波传播到M后，M第二次到达波峰经历时间
则有