2022-2023学年广东省广州市执信中学高三下学期开学测试 物理（解析版）

2022-2023学年度第二学期

高三级物理科 开学测

第一部分选择题(共46分)

一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1．物理学与生活有着紧密的联系。下列物理知识的应用，说法正确的是（　　）

A．避雷针能够避免建筑物被雷击，是因为避雷针储存了云层中的电荷

B．电磁灶加热食物，是利用电磁感应产生的涡流使锅体发热

C．电视显像管能使整个荧光屏发光，这只能靠电场来使电子束偏转

D．指南针S极指向地球南极，是因为指南针所在位置的地磁场方向指向地球南极方向

2．今年我国南方多地出现重度气象干旱，鄱阳湖、洞庭湖等湖泊水位持续走低。为了缓解气候干燥，环保部门每天派出大量洒水车上街进行空气净化、除尘。洒水车正常工作时始终以较小的速度匀速运动，水在水泵作用下，以雾状均匀喷出（不考虑反冲作用），如图所示。已知洒水车受到的阻力与自身受到的重力成正比，则洒水车正常工作时（　　）

A．动能保持不变 B．受到的阻力不断减小

C．牵引力的功率随时间均匀增加 D．牵引力的大小跟洒水时间成反比

3．2022年9月17日13时35分，航天员蔡旭哲成功开启“问天实验舱”出舱舱门，当航天员出舱后漂浮在太空中时（　　）

A．航天员的绕地球运行的速度一定大于7.9km/s

B．航天员处于完全失重状态，不受地球引力

C．航天员受到地球的引力小于他在地面时的引力

D．航天员可以始终相对静止在八中某校区的正上方

4．福建土楼兼具居住和防御的功能，承启楼是圆形土楼的典型代表，如图（a）所示。承启楼外楼共四层，各楼层高度如图（b）所示。同一楼层内部通过直径约的圆形廊道连接。若将质量为的防御物资先从二楼仓库搬到四楼楼梯口M处，再用沿廊道运送到N处，如图（c）所示。重力加速度大小取，则（　　）

A．该物资从二楼地面被运送到四楼M处的过程中，克服重力所做的功为

B．该物资从M处被运送到N处的过程中，克服重力所做的功为

C．从M处沿圆形廊道运动到N处，位移大小为

D．从M处沿圆形廊道运动到N处，平均速率为

5．图（a）为酒店常用的安全窗户，竖直窗框部分安装有滑轨与滑块，两者之间的弹性摩擦块固定在滑块上，截面如图（b）所示；滑块与窗户通过一金属轻杆相连，轻杆两端可绕固定点A、B自由转动，其推拉结构可简化为图（c），C为窗户下边缘一点；轻杆长L，B点到转轴的距离为2L，则（　　）

A．开窗过程中A、B两点的速度始终相等

B．开窗过程中B、C两点的角速度不相等

C．开窗状态下滑块受3个力作用

D．该窗户能打开的最大角度为30°

6．质谱仪是分析同位素的重要的仪器，在物理研究中起非常重要的作用。如图是质谱仪的工作原理示意图。粒子源（在加速电场上方，未画出）产生的带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为和。平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片。平板S下方有强度为的匀强磁场。（不计带电粒子的重力）下列表述正确的是（　　）

A．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里

B．能通过狭缝P的带电粒子的速率等于

C．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷（）越小

D．粒子所带电荷量相同时，打在胶片上的位置越远离狭缝P，表明其质量越大

7．如图（a）所示，光滑绝缘水平面上有甲、乙两个带电小球，时，甲静止，乙以6m/s的初速度向甲运动，它们仅在静电力的作用下沿同一直线运动（整个运动过程中两球没有接触），它们运动的图像分别如图（b）中甲、乙两曲线所示，则由图线可知（　　）

A．两带电小球的电性一定相反

B．甲、乙两球的质量之比为

C．t2时刻，乙球的电势能最大

D．在时间内，甲的动能一直增大，乙的动能一直减小

二、多项选择题（本题共3小题，每小题6分，共18分。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分。）

8．如图（a）所示，左侧的调压装置可视为理想变压器，负载电路中，A、V为理想电流表和电压表。若原线圈接入如图（b）所示的正弦交变电压，电压表的示数为，下列表述正确的是（　　）

A．电流表的示数为 B．原、副线圈匝数比为

C．电压表的示数为电压的有效值 D．原线圈中交变电压的频率为

9．如图所示，虚线表示某点电荷Q所激发电场的等势面，已知a、b两点在同一等势线上，c、d两点在另一个等势线上．甲、乙两个带电粒子以相同的速率，沿不同的方向从同一点a射入电场，在电场中分别沿acb曲线、adb曲线运动．则下列说法中正确的是

A．两粒子电性相反

B．甲粒子经过c点时的速率大于乙粒子经过d点时的速率

C．两个粒子的电势能都是先减小后增大

D．经过b点时，两粒子的动能一定相等

10．如图甲所示，质量为m=0.1kg的滑块（可视为质点），在内壁光滑、固定的水平筒内压缩弹簧，弹簧原长小于筒长，且弹簧与滑块不拴接。滑块由静止释放，离开筒后立即滑上位于水平面上的木板左端，此后木板的速度-时间图象如图乙所示，已知木板质量M=0.2kg，最终滑块恰好没有离开木板，重力加速度g取10m/s2，则（　　）

A．滑块与木板之间的动摩擦因数为0.1

B．木板长度为0.75m

C．释放滑块时弹簧的弹性势能为0.45J

D．木板与水平面间因摩擦产生的热量为0.375J

第二部分非选择题(54分)

三、实验题：本题共2小题，共16分

11．某研究性学习小组利用含有刻度尺的气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图1所示。在气垫导轨上相隔一定距离的两处安装两个光电门滑块上固定一遮光条，光电门可以记录遮光条通过光电门的时间，用天平测出滑块（含遮光条）的质量，接通气源后部分操作过程如下：

（1） 图2中用螺旋测微器测出遮光条宽度d=___________mm

（2）取下钩码和细线，轻推滑块使其依次通过光电门1和光电门2，通过的时间分别为、，如果，说明___________端较高（填“A”或“B”），此后通过调节让气垫导轨水平。

（3）用细线跨过定滑轮连接滑块和质量为m的钩码，释放滑块，两个光电门记录的时间分别为、，已知重力加速度为g，滑块（含遮光条）的质量为M，遮光条宽度d，要验证机械能守恒还需要测量的物理量是___________（写出物理量的名称及符号）

（4） 若上述物理量满足___________关系式，则表明在上述过程中，滑块及钩码组成的系统机械能守恒（用第（3）问中的物理量符号表示）。

12．电流、电压传感器是能通过数据采集器采集电流、电压的大小并直接输出电流、电压数值的精确测量仪器．某实验小组利用电流、电压传感器来做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验:

（1）在实物图（甲）中，B传感器应该采用_______（填“电压传感器”或“电流传感器”）；

（2）在实物图（甲）中，已正确连接了部分导线，请完成剩余部分的连接，要求电压传感器的示数能从零开始取值（画在答题纸上）；

（3）开关闭合前，图（甲）中滑动变阻器触头应该处于_______（填“a”或“b”）端；

（4）实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图（乙）所示．现将这个小灯泡接到电动势为1.5V，内阻为5Ω的电源两端，根据图中图像和该电源输出电流与路端电压的关系图线，可以得到小灯泡消耗的功率是_________W．（结果保留两位小数）

四、解答题（共38分）

13．（10分）如图所示，甲图为某一列简谐波时刻的图像，乙图为这列波上P点从这一时刻起的振动图像，求：

（1）波的传播方向和波速大小；

（2）求出时P质点的位移和内P质点运动的路程。

14．（12分）风洞实验室中可产生方向、大小都可以调节控制的各种风力。如图所示为某风洞里模拟做实验的示意图。一质量为的小球套在一根固定的直杆上，直杆与水平面夹角，现小球在的竖直向上的风力作用下，从A点静止出发沿直杆向上运动，已知杆与球间的动摩擦因数，。求：

（1）小球运动的加速度；

（2）若风力F作用1.2s后撤去，求撤去风力后小球的加速度及小球上滑过程中距A点的最大距离。

15．（16分）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＝0.10m，线框空间存在竖直向上的匀强磁场、磁感应强度B1＝0.20T；平行导轨PQR与P′Q′R′的间距为L＝0.10m，其中PQ与P′Q′是圆心角为60°、半径为r＝0.50m的圆弧形导轨，QR与Q′R′是水平长直导轨，QQ′右侧有方向竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B2＝0.40T。导体棒a质量m1＝0.02kg，接在电路中的电阻R1＝2.0Ω，放置在导轨MN、M′N′右侧N′N边缘处；导体棒b质量m2＝0.04kg，接在电路中的电阻R2＝4.0Ω，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＝2m/s滑入平行导轨，且始终没有与棒b相碰。重力加速度g＝10m/s2，不计一切摩擦及空气阻力。求：

（1）导体棒b的最大加速度；

（2）导体棒a在QQ′右侧磁场中产生的焦耳热；

（3）闭合开关K后，通过电源的电荷量q。

参考答案：

1．B

【解析】A．避雷针的工作原理是利用尖端放电将云层中的电荷导入大地，A错误；

B．电磁炉是利用电流磁场，使金属锅底部发生电磁感应现象产生涡流，利用涡流的热效应加热食物，B正确；

C．电视显像管能使整个荧光屏发光，靠电场和磁场的共同作用使电子束偏转，C错误；

D．地球外部的地磁场方向大致由地球南极指向地球北极，指南针静止时，N极指向地球北极，S极指向地球南极，D错误。

故选B。

2．B

【解析】AB．洒水车匀速工作过程中质量不断减小，物体的动能不断减小，所受重力减小，洒水车受到的阻力与自身受到的重力成正比，则受到的阻力不断减小，A错误，B正确；

CD．设单位时间内洒水车减小的重力为，初始重力为，阻力与重力的比例系数为，洒水车匀速行进，牵引力与阻力等大，则有

即牵引力随时间均匀减小，牵引力的功率为

可知，牵引力的功率随时间均匀减小，但跟洒水时间不成反比关系，CD错误；

故选B。

3．C

【解析】A．航天员绕地球运行的速度一定小于7.9km/s，故A错误；

B．航天员处于完全失重状态，但仍然受地球引力，故B错误；

C．航天员比在地面时距离地心远，所以引力小，故C正确；

D．只有在赤道上方的同步卫星轨道上的卫星，才能相对地面静止，故D错误。

故选C。

4．A

【解析】A．该物资从二楼地面被运送到四楼M处的过程中，克服重力所做的功为

故A正确；

B．该物资从M处被运送到N处的过程中，由于M、N高度差为零，所以克服重力做功为零，故B错误；

C．从M处沿圆形廊道运动到N处，位移大小为，故C错误；

D．从M处沿圆形廊道运动到N处，平均速率为

故D错误。

故选A。

5．D

【解析】A．开窗过程中，滑块A和B点速度方向如图所示，因为两速度沿杆方向的分速度始终相等，故在开窗过程中A、B两点的速度不会始终相等，A错误；

B．开窗过程中B、C两点都绕一个固定轴旋转，因此角速度始终相等，B错误；

C．开窗状态下滑块受重力、压力、支持力和摩擦力4个力作用，C错误；

D．由于A可以滑动，当轻杆垂直于竖直窗框时，B点到窗框距离最远，此时张角最大，设张角为，则有

所以最大张角为30o，D正确。

故选D。

6．D

【解析】A．根据带电粒子在磁场中的偏转方向，根据左手定则知，该粒子带正电，则在速度选择器中电场力水平向右，则洛伦兹力水平向左，根据左手定则知，磁场方向垂直纸面向外，故A错误；

B．在速度选择器中，电场力和洛伦兹力平衡，有

解得

能通过狭缝P的带电粒子的速率等于，故B错误；

CD．粒子进入磁场后，由洛伦兹力提供向心力，则有

解得

粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的轨迹半径越小，粒子的比荷（）越大；粒子所带电荷量相同时，打在胶片上的位置越远离狭缝P，粒子的轨迹半径越大，表明其质量越大，故C错误，D正确。

故选D。

7．B

【解析】A．由题图（b）可知，乙球减速的同时，甲球正向加速，说明两球相互排斥，带有同种电荷，故A错误；

B．两球作用过程动量守恒

解得

故B正确；

C．时刻，两球共速，距离最近，则乙球的电势能最大，故C错误；

D．在时间内，甲的动能一直增大，乙的动能先减小，时刻后逐渐增大，故D错误。

故选B。

8．BC

【解析】A．电流表示数为

故A错误；

B．由题图（b）可知原线圈两端电压的有效值U1=220V，由

可得原、副线圈匝数之比

故B正确；

C．电流表示数与电压表示数都为有效值，故C正确；

D．由题图（b）可知T=0.02s，所以交变电压的频率为

故D错误。

故选BC。

9．AB

【解析】根据曲线运动时质点所受的合力指向轨迹的内侧可知，甲受到引力，乙受到斥力，则甲与Q是异种电荷，而乙与Q是同种电荷，故两粒子所带的电荷为异种电荷．故A正确．甲粒子从a到c过程，电场力做正功，动能增加，而乙从a到d过程，电场力做负功，动能减小，两粒子初速度相等，则知甲粒子经过c点时的速度大于乙粒子经过d点时的速度．故B正确．甲粒子从a到b过程，电场力先做正功后做负功，电势能先减小后增大；电场力对乙粒子先做负功后做正功，电势能先增大后减小．故C错误．a到b时，电场力对两粒子的做的功都是0，两个粒子的速率再次相等，由于不知道质量的关系，所以不能判定两个粒子的动能是否相等．故D错误．故选AB．

10．BC

【解析】A. 设木板与地面之间的摩擦因数为μ2，木板做匀减速的加速度为a3，根据牛顿第二定律得

根据图像得

解得

设滑块与木板之间的摩擦因数为μ1，木板做匀加速的加速度为a2，根据牛顿第二定律得

根据图像得

解得

滑块与木板之间的动摩擦因数为0.5，A错误；

B. 设滑块的加速度为a1，根据牛顿第二定律得

解得

根据逆向思维，滑块滑上木板时的速度为

木板长度为

B正确；

C. 根据机械能守恒定律得，释放滑块时弹簧的弹性势能为

C正确；

D. 木板与水平面间因摩擦产生的热量为

D错误。

故选BC。

11．     3.700     B     两光电门间的距离x    

【解析】（1）螺旋测微器的读数为

（2）如果，说明滑块做加速运动，即B端较高。

（3）要验证机械能守恒，还需要测得滑块从光电门1运动到光电门2的过程中钩码下降的高度，这个高度等于光电门1到光电门2的距离x。

（4）如果滑块及钩码组成的系统机械能守恒，则钩码减少的重力势能应等于系统增加的动能，即

12．     (1)电流传感器     (2)如图；     (3) a     (4) 0.10

【解析】解：(1)由图可知传感器与电路是串联关系，故应为电流传感器；

(2)由题意可知，实验要求电压值从零开始调节，故应采用滑动变阻器分压接法，实验电路如图所示；

(3)由图可知，测量部分与滑动变阻器右侧并联，为了让电压从零开始变化，滑片开始时应在最端；

(4)根据闭合电路欧姆定律可得，代入数据可得，在图中作出电源的伏安特性曲线，交点为灯泡的工作点，由图可知电流为0.1A，电压为1.0V，则灯泡的功率．

13．（1）沿x轴正方向传播，；（2），

【解析】（1）根据振动图像，下一时刻该质点向y轴负方向振动，结合波的图像，可得该波沿x轴正方向传播。波速为

（2）根据波形图可知

可得P质点的位移为

路程为

14．（1）；（2）2.4m

【解析】（1）在力F作用时，沿杆的方向，小球受到风力F的分力、重力的分力以及摩擦力，所以根据牛顿第二定律有

解得

（2）撤去力F后，根据牛顿第二定律可得

解得

刚撤去F时，小球的速度为

根据匀变速直线运动位移公式可得小球的位移为

撤去力F后，小球做匀减速直线运动，则根据匀变速运动位移公式可得上滑位移为

则小球上滑的最大距离为

15．（1）0.02m/s2；（2）0.02J；（3）1C

【解析】(1)设a棒滑到水平导轨上时的速度大小为v2，则从PP′到QQ′，由动能定理得

m1g(r-rcos60°)＝m1v-m1v

解得

v2＝3m/s

因为a棒刚进磁场时，a、b棒中的电流最大，b棒受力最大，加速度最大，所以

E＝B2Lv2＝0.12V

I＝＝0.02A

由牛顿第二定律有

B2IL＝m2amax

则导体棒b的最大加速度

amax＝0.02m/s2

(2)两个导体棒在运动过程中，动量守恒且能量守恒，当两棒的速度相等时回路中的电流为零，此后两棒做匀速运动，两棒不再产生焦耳热。

所以由动量守恒定律有

m1v2＝(m1＋m2)v3

设a棒在此过程中产生的焦耳热为Qa，b棒产生的焦耳热为Qb。由能量守恒定律有

m1v＝(m1＋m2)v+Qa+Qb

由于a、b棒串联在一起，所以有

联立解得

Qa=0.02J

(3)设闭合开关后，a棒以速度v0水平抛出，则有

v0＝v1cos60°＝1m/s

对a棒冲出过程由动量定理得

∑B1ILΔt＝m1v0

即

B1Lq＝m1v0

解得

q＝1C