2024-2025学年江苏省南京师大附中高三（上）月考物理试卷（含答案）

这是一份2024-2025学年江苏省南京师大附中高三（上）月考物理试卷（含答案），共11页。试卷主要包含了单选题，实验题，简答题，计算题等内容，欢迎下载使用。

1.关于下列四幅图的说法正确的是( )
A. 图甲是α粒子散射实验，汤姆孙据此提出了原子的核式结构模型
B. 图乙是光电效应实验，张开的验电器指针和锌板都带负电
C. 图丙是放射源放出三种射线在磁场中的运动轨迹，1为α射线
D. 图丁是核反应堆示意图，它是利用铀核裂变反应释放能量
2.1885年，瑞士科学家巴尔末对当时已知的氢原子在可见光区的4条谱线(记作Hα、Hβ、Hγ和Hδ)作了分析，发现这些谱线的波长满足一个简单的公式，称为巴尔末公式。这4条特征谱线是玻尔理论的实验基础。如图所示，这4条特征谱线分别对应氢原子从n=3、4、5、6能级向n=2能级的跃迁，下面4幅光谱图中，合理的是(选项图中标尺的刻度均匀分布，刻度们从左至右增大)( )
B.
C. D.
3.某手机采用的是光学指纹识别，其识别原理示意图如图甲所示。手指
按压指纹识别区时，与镜片接触的嵴线破坏接触区域的全反射，使得
反射光线明暗分布，CCD图像传感器通过识别光线的强弱对指纹进行
识别，如图乙所示。若镜片的折射率为n1=1.45，实验测得人手指折
射率n2在1.50～1.56之间，以下说法中正确的是( )
A. 手指未按压指纹识别区时，光线在镜片的上表面不能发生全反射
B. 手指未按压时，入射角越小，光线在镜片的上表面越容易发生全反射
C. 手指按压指纹识别区时，光线在与镜片接触的嵴线处不能发生全反射
D. 当光线垂直入射镜片下表面时，仍然可以实现指纹识别功能
4.一定量的理想气体从状态a经状态b变化状态c，其过程如T−V图上的两条线段所示，则气体在( )
A. 状态a处的压强等于状态c处的压强
B. 由b变化到c的过程中，气体的压强不变
C. 由a变化到b的过程中，气体从外界吸热
D. 由a变化到b的过程中，从外界吸收的热量等于其增加的内能
5.如图所示为一种嵌在地面下的彩灯简化示意图，横截面规格为6L×7L的透明介质中央竖线上有间隔均匀的7个灯槽，在灯槽4位置放入M灯珠，发出的光线恰好在透明材质的上表面边缘发生全反射。现准备将第二颗另一种颜色的N灯珠放入灯槽内，接通电源后，两灯珠发出的光线均能从材料上表面边缘射出。已知透明材料对M光的折射率是对N光折射率的0.8倍(不考虑光在介质中的多次反射)，则下列安装方法可能满足条件的是( )
A. B. C. D.
6.一个LC振荡电路中，线圈的自感系数为L，电容器的电容为C，电路的振荡周期为T。从电容器上电压达到最大值Um开始计时，在0∼T4时间内，电路中的平均电流为( )
A. 2Umπ LCB. Um2π LCC. 2Umπ CLD. Um2π CL
7.均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处的点电荷产生的电场。如图所示，在绝缘球23球面AA1B1B上均匀分布正电荷，总电荷量为q；在剩余13球面AB上均匀分布负电荷，总电荷量是12q。球半径为R，球心为O，CD为23球面AA1B1B的对称轴，在轴线上有M、N两点，且OM=ON=2R，A1A=B1B，A1A//B1B//CD。已知13球面A1B1在M点的场强大小为E，静电力常量为k，则N点的场强大小为( )
A. E B. 2E
C. |3kq8R2−2E| D. kq12R2+E
8.如图为某小型水电站电能输送线路示意图，发电机通过升压变压器和降压变压器向用户供电。已知发电机线圈电阻为r，产生感应电动势有效值为E。升压变压器原副线圈匝数比为a，降压变压器原副线圈匝数比为b，两变压器间输电线总电阻为R1，用户端总电阻为R2。电流表为理想电表，变压器为理想变压器，下列说法正确的是( )
A. 电流表的示数I=E 2[r+a2(R1+b2R2)]
B. 升压变压器原线圈两端的电压U1=Ea2(R1+b2R2)r+a2(R1+b2R2)
C. 电阻R1、R2消耗的功率之比为R1：bR2
D. 若用户端负载增加，电流表示数变小
9.如图所示，在匀速转动的水平圆盘上，沿直径方向放着用轻绳相连可视为质点的物体A和B，A的质量为3m，B的质量为m。它们分居圆心两侧，到圆心的距离分别为RA=r，RB=2r，A、B与盘间的动摩擦因数相同，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。A、B与圆盘一起绕中轴线匀速转动的最大角速度为ω1；若只将B的质量增加为2m，A、B与圆盘一起绕中轴线匀速转动的最大角速度为ω2。转动过程中轻绳未断，则ω1ω2为( )
A. 2： 5B. 5：2C. 2： 2D. 2：2
10.假设自然界存在只有一个磁极的单极子，其周围磁感线呈均匀辐射状分布，与正点电荷的电场线分布相似，如图所示。若空间中的P点仅存在磁单极子N或正点电荷Q，一带电小球q在P点附近的水平面内做匀速圆周运动，下列判断正确的是( )
A. 若小球q运动轨迹的圆心在P点的正上方，则P处可能是正点电荷Q，也可能是磁单极子N
B. 若小球q运动轨迹的圆心在P点的正下方，则P处可能是正点电荷Q，也可能是磁单极子N
C. 若小球q带正电，则P处一定是磁单极子N，且小球q一定沿顺时针方向运动(俯视)
D. 若小球q带负电，则P处一定是正点电荷Q
11.A、B两个小球固定在一轻杆的两端，杆套在光滑的水平转轴O上，使两球可以在竖直面内绕O点做圆周运动，B球的质量是A球质量的2倍，AO=2BO，给A球竖直向下初速度，A、B在竖直面内运动，取O点所在高度为重力势能参考面，从如图AOB水平开始计时，在轻杆转过180°过程中，能正确描述轻杆对B球做功W，B球动能Ek、势能Ep、机械能E随转过角度θ关系的是( )
A. B.
C. D.
二、实验题：本大题共1小题，共15分。
12.某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，将细绳一端拴在小车上，另一端绕过定滑轮，挂上适当的钩码，使小车在钩码的牵引下运动，以此定量探究合外力做功与小车动能变化的关系。此外还准备了打点计时器及配套的电源、导线、纸带、小木块等，组装的实验装置如图1所示。

(1)若要完成该实验，还需要的实验器材有天平、______。
(2)实验开始时，该同学先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行，他这样做的目的是______。(填序号)
A.避免小车在运动过程中发生抖动
B.可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰
C.可以保证小车最终能够实现匀速直线运动
D.可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车所受的合力
(3)实验中所有操作均正确，得到如图2所示的一条纸带。测得计时点A、B、D、E、F到起始点O的距离分别为x1、x2、x3、x4、x5，已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T。测得钩码的总质量为m，小车的总质量为M，且M≫m，从打O点到打E点的过程中，合外力对小车做的功W= ______，小车动能变化量ΔEk= ______。
(4)以合外力对小车做的功W为纵坐标，小车获得速度的平方v2为横坐标，得到如图3所示的关系图。该图像斜率的物理意义是______。
三、简答题：本大题共1小题，共6分。
13.光纤通讯已成为现代主要的有线通信方式。现有一长为1km，直径为d=0.2mm的长直光纤，一束单色平行光从该光纤一端沿光纤方向射入，延时5×10−6s。在光纤另一端接收到该光束。求：
(1)光纤的折射率；
(2)如图所示该光纤绕圆柱转弯，若平行射入该光纤的光在转弯处均能发生全反射，求该圆柱体半径R的最小值。
四、计算题：本大题共3小题，共35分。
14.一个氘核(12H)和一个氚核(13H)发生聚变结合成一个氦核和一个中子，已知 ​12H的比结合能是E1， ​13H的比结合能是E2， ​24He的比结合能是E3。
(1)写出聚变时核反应方程；
(2)写出E3与E2的大小关系，并求出氦核的结合能E。
15.如图所示，水平面内足够长的两光滑平行金属直导轨，左侧有电动势E=36V的直流电源、C=0.1F的电容器和R=0.05Ω的定值电阻组成的图示电路。右端和两半径r=0.45m的竖直面内14光滑圆弧轨道在PQ处平滑连接，PQ与直导轨垂直，轨道仅在PQ左侧空间存在竖直向上，大小为B=1T的匀强磁场。将质量为m1=0.2kg、电阻为R0=0.1Ω的金属棒M静置在水平直导轨上，图中棒长和导轨间距均为L=1m，M距R足够远，金属导轨电阻不计。开始时，单刀双掷开关S2断开，闭合开关S1，使电容器完全充电；然后断开S1，同时S2接“1”，M从静止开始加速运动直至速度稳定；当M匀速运动到与PQ距离为d=0.27m时，立即将S2接“2”，并择机释放另一静置于圆弧轨道最高点、质量为m2=0.1kg的绝缘棒N，M、N恰好在PQ处发生第1次弹性碰撞。随后N反向冲上圆弧轨道。已知之后N与M每次碰撞前M均已静止，所有碰撞均为弹性碰撞，且碰撞时间极短，M、N始终与导轨垂直且接触良好，重力加速度g=10m/s2，13+(13)2+(13)3+⋯+(13)n−1=12，求：
(1)电容器完成充电时的电荷量q和M稳定时的速度；
(2)第1次碰撞后绝缘棒N在离开圆弧轨道后还能继续上升的高度；
(3)自发生第1次碰撞后到最终两棒都静止，金属棒M的总位移。
16.如图所示，质量为2kg的物体A静止于光滑水平面MN上，水平面与MN右端与倾斜传送带平滑连接，传送带长L=3.2m，倾斜传送带与水平方向夹角为θ=30°，传送带以8m/s的速度顺时针转动，物体A与传送带间的动摩擦因数为μ1= 32，倾斜传送带上端与光滑水平面PQ平滑连接，上方加有光滑曲面转向装置，使物体在倾斜传送带上端速度方向变为水平方向而大小不变，足够长的薄板C静止在PQ下方光滑水平面EF上，薄板C的质量为3kg，薄板C的上表面与水平面PQ的高度差ℎ=1.8m，物体A与薄板C的上表面的动摩擦因数为μ2=0.05，重力加速度取g=10m/s2，质量为1kg的物体B以某一水平向右的初速度撞向A，与A发生弹性碰撞，求：
(1)若使物体A到达传倾斜传送带上端速度大小为5m/s，B的初速度多大；
(2)若使物体A从水平面上Q点平抛轨迹相同，B的初速度取值范围；
(3)当B的初速度大小为12m/s时，若物体A与薄板C每次碰后竖直方向速度与碰前等大反向，则A与C碰撞几次后，A在C上碰撞位置将会相同(每次碰撞时间极短)。
参考答案
1.D
2.D
3.C
4.C
5.A
6.C
7.C
8.B
9.A
10.C
11.D
12.刻度尺 D mgx4 M(x5−x3)28T2 小车质量的一半
13.解：(1)光在长直光纤中传输v=lt
解得v=2×108m/s
光纤的折射率n=cv
解得n=1.5
(2)如图所示，当光纤中最下面的光线发生全反射，则平行光在弯曲处全部发生全反射，

由几何关系可知sinC=RmRm+d
又sinC=1n
解得Rm=0.4mm
答：(1)光纤的折射率为1.5；
(2)该圆柱体半径R的最小值为0.4mm。
14.解：(1)根据质量数与电荷数守恒可知，聚变时核反应方程
12H+13H→24He+01n
(2)因反应放出核能，生成物更加稳定，生成物的比结合能更大，即
E3>E2
氦核的比结合能是E3，共有4个核子，则结合能
E=4E3
答：(1)聚变时核反应方程为 12H+13H→24He+01n；
(2)E3与E2的大小关系为E3>E2，氦核的结合能为4E3。
15.解：(1)根据C=QU求得充满电后的电荷量：q=CE=36×0.1V=3.6C
金属棒M最终匀速直线时：E1=BLv0
以向右为正方向，对金属棒M应用动量定理可得：∑BiLΔt=m1v0
即：BLΔq=m1v0
其中：Δq=CE−CE1
联立求得：v0=12m/s
(2)在开关S2接2时，以向右为正方向，对金属棒M应用动量定理：−∑BiLΔt=m1v1−m1v0
即：−Bq1L=m1v1−m1v0
又由电荷量公式：q1=I−Δt=BLd(R+R0)ΔtΔt=BLdR+R0
联立求得：v1=3m/s
绝缘棒N滑到圆周最低点时，由动能定理可得：m2gr=12mv2
求得：v=3m/s
金属棒M，绝缘棒N弹性碰撞
以向右为正有：m1v1−m2v=m1vM1+m2vN1
机械能守恒有：12m1v12+12m2v2=12m1vM12+12m2vN12
解二次方程得到：vM1=−1m/s，vN1=5m/s
对绝缘棒N由机械能守恒可得：m2g(ℎ+r)=12m2vN12
代入整理求得：ℎ=0.8m
(3)发生第一次碰撞后，金属棒M向左位移为x1，以向左为正，根据动量定理可得：
−∑BiLΔt=0−m1vM1
即：−Bq2L=0−m1vM1
又由：q2=I−Δt=BLx1(R+R0)ΔtΔt=BLx1R+R0
联立求得：x1=3100m
由题可知，绝缘棒N第二次与金属棒M碰前速度为vN1，方向水平向左，碰后速度为vN2，金属棒的速度为vM2，由弹性碰撞可得
以向右为正有：m2vN1=m1vM2+m2vN2
机械能守恒：12m2vN12=12m1vM22+12m2vN22
求得：vM2=103m/s,vN2=53m/s
金属棒M向左的位移x2
同理有：−B2L2x2R+R0=0−m1vM2
求得：x2=110m=10×13x1
同理可知，金属棒M与绝缘棒N第三次碰撞后的瞬时速度vM3
由上述规律有：vM3=2(−vN2)3=10×(13)2vN1
金属棒M向左的位移x3
同理有：−B2L2x3R+R0=0−m1vM3
求得：x3=10×(13)2x1
以此类推，金属棒M与绝缘棒N第n次碰撞后的瞬时速度vMn
总结得到：vMn=2(−vN(n−1))3=10×(13)n−1vM1
金属棒M向左的位移xn，则有：xn=10×(13)n−1x1
发生第1次碰撞后到最终两棒都静止，金属棒M的总位移：x=x1+x2⋯+xn=x1+10x1[13+(13)2+(13)3+⋯+(13)n−1]
当n趋于无穷大时：x=x1+10x1×12=0.18m
答：(1)电容器完成充电时的电荷量q为3.6C，M稳定时的速度为12m/s；
(2)第1次碰撞后绝缘棒N在离开圆弧轨道后还能继续上升的高度为0.8m；
(3)自发生第1次碰撞后到最终两棒都静止，金属棒M的总位移为0.18m。
16.解：(1)A与B发生弹性碰撞，设水平向右为正方向，根据动量守恒定律和能量守恒定律有
mBv0=mBvB+mAvA
12mBv02=12mBvB2+12mAvA2
解得：vA=2mBmB+mAv0
物块A在传送带上运动，根据牛顿第二定律：
μ1mAgcsθ−mAgsinθ=mAa1
根据运动学公式
v12−vA2=2a1L
解得vA=3m/s
v0=4.5m/s
(2)若使物体A从水平面上口点平抛轨迹相同，则到达顶端的速度与传送带速度相同，即
v=8m/s
若物体A在传送带上一直加速
v2−vA12=2a1L
解得
vA1=4 3m/s
由vA1=2mBmB+mAv01
可得
v01=6 3m/s
若物体A在传送带上一直减速，根据牛顿第二定律
μ1mAgcsθ+mAgsinθ=mAa2
根据运动学公式
vA22−v2=2a2L
解得vA2=12m/s
由vA2=2mBmB+mAv02
可得v02=18m/s
B的初速度取值范围
6 3m/s≤v0≤18m/s
(3)由(2)分析可知B的初速度12m/s，则A到Q点平抛速度
v=8m/s
根据
ℎ=12gt2
解得t=0.6s
则vy=gt=0.6×10m/s=6m/s
vx=v=8m/s
A与C相撞时根据动量定理，设水平向右为正方向：对A
FNΔt=mAΔvy
Δvy=2vy
−μ2FNΔt=mAΔvx
对C
μ2FNΔt=mCΔv′x
A与C水平速度相等时
vx+nΔvx=nΔv′x
解得n=8
答：(1)B的初速度为4.5m/s；
(2)B的初速度取值范围为6 3m/s≤v0≤18m/s；
(3)A与C碰撞8次后，A在C上碰撞位置将会相同。