物理-2022届高三下学期开学摸底考试卷（江苏专用）

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注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上．
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑．如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号．回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效．
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回．
(满分100分)
选择题部分
一、单项选择题：(共10题，每题4分，共40分，每题只有一个选项最符合题意。)
1．下列说法正确的是( )
A.eq \\al(238, 92)U→eq \\al(234, 90)Th＋X中X为中子，核反应类型为β衰变
B.eq \\al(2,1)H＋eq \\al(3,1)H→eq \\al(4,2)He＋Y中Y为中子，核反应类型为人工转变
C.eq \\al(235, 92)U＋eq \\al(1,0)n→eq \\al(136, 54)Xe＋eq \\al(90,38)Sr＋K，其中K为10个中子，核反应类型为重核裂变
D.eq \\al(14, 7)N＋eq \\al(4,2)He→eq \\al(17, 8)O＋Z，其中Z为氢核，核反应类型为轻核聚变
【答案】C
【解析】根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，A选项反应中的X质量数为4，电荷数为2，为α粒子，核反应类型为α衰变，选项A错误；B选项反应中的Y质量数为1，电荷数为0，为中子，核反应类型为轻核聚变，选项B错误；C选项反应中的K质量数总数为10，电荷数为0，则K为10个中子，核反应类型为重核裂变，选项C正确； D选项反应中的Z质量数为1，电荷数为1，为质子，核反应类型为人工转变，选项D错误；故选C。
2．如图所示，电路中R1、R2均为可变电阻，电源内阻不能忽略，平行板电容器C的极板水平放置．闭合电键S，电路达到稳定时，带电油滴悬浮在两板之间静止不动．如果仅改变下列某一条件，油滴仍能静止不动的是( )
A．增大R1的阻值
B．增大R2的阻值
C．增大两板间的距离
D．断开电键S
【答案】B
【解析】在直流电路中，R2与电容器串联的支路不通，因此电容器两端的电压等于R1两端的电压，增大R1的阻值，R1两端的电压增大，电容器两端的电压增大，由E＝eq \f(U,d)可知，电容器两极板间的电场强度增大，带电油滴受到的电场力增大，会向上运动，选项A错误；增大R2的阻值不改变电路中的总电阻，电容器两端的电压不变，因此电容器中的油滴仍保持静止，选项B正确；增大两板间的距离，而电容器两板间的电压一定，由E＝eq \f(U,d)可知，板间的场强减小，油滴受到的电场力减小，会向下运动，选项C错误；断开电键S，电容器会通过R1、R2放电，使板间场强减小，油滴受到的电场力减小，会向下运动，选项D错误；故选B。
3．火星探测任务“天问一号”的标识如图所示．若火星和地球绕太阳的运动均可视为匀速圆周运动，火星公转轨道半径与地球公转轨道半径之比为3∶2，则火星与地球绕太阳运动的( )
A．轨道周长之比为2∶3
B．线速度大小之比为eq \r(3)∶eq \r(2)
C．角速度大小之比为2eq \r(2)∶3eq \r(3)
D．向心加速度大小之比为9∶4
【答案】C
【解析】轨道周长C＝2πr，与半径成正比，故轨道周长之比为3∶2，故A错误；根据万有引力提供向心力有eq \f(GMm,r2)＝meq \f(v2,r)，得v＝eq \r(\f(GM,r))，得eq \f(v火,v地)＝eq \r(\f(r地,r火))＝eq \f(\r(2),\r(3))，故B错误；由万有引力提供向心力有eq \f(GMm,r2)＝mω2r，得ω＝eq \r(\f(GM,r3))，得eq \f(ω火,ω地)＝eq \r(\f(r\\al(地3),r\\al(火3)))＝eq \f(2\r(2),3\r(3))，故C正确；由eq \f(GMm,r2)＝ma，得a＝eq \f(GM,r2)，得eq \f(a火,a地)＝eq \f(r\\al(地2),r\\al(火2))＝eq \f(4,9)，故D错误；故选C。
4．如图所示，图甲是t＝5 s时刻一简谐横波沿x轴正方向传播的波形图，图乙为这列波上某质点的振动图象，则( )
A.该列波的波速为4 m/s
B.图乙可能是质点b的振动图象
C.质点c的振动方程为y＝6sin(eq \f(πt,2)＋π) cm
D.t＝10 s时，a点的振动方向向上
【答案】C
【解析】由题图甲可得λ＝8 m，由题图乙可得T＝4 s，所以横波的波速为v＝eq \f(λ,T)＝2 m/s，故A错误；由题图甲可知t＝5 s时，质点b位于平衡位置且向上振动，由题图乙可知，5 s时质点处于波峰位置，故B错误；由题图甲可知，质点c的振动方程y＝6sin(eq \f(π,2)t＋π) cm，故C正确；t＝5 s时质点a处于波峰，经过5 s＝(1＋eq \f(1,4))T，质点a运动到平衡位置且向下振动，D错误.故选C。
5．如图所示，边长为l、质量为m的等边三角形导线框用绝缘细线悬挂于天花板，导线框中通一逆时针方向的电流，图中虚线过ab边中点和ac边中点，在虚线的下方有一垂直于导线框平面的匀强磁场，其磁感应强度大小为B，此时导线框处于静止状态，细线中的拉力为F1；保持其他条件不变，现将虚线下方的磁场移至虚线上方，此时细线中拉力为F2.导线框中的电流大小为( )
A.eq \f(F2－F1,Bl) B.eq \f(F2－F1,2Bl)
C.eq \f(2F2－F1,Bl) D.eq \f(2F2－F1,3Bl)
【答案】A
【解析】当磁场在虚线下方时，通电导线的等效长度为eq \f(1,2)l，受到的安培力方向竖直向上，故F1＋eq \f(1,2)BIl＝mg，当磁场在虚线上方时，通电导线的等效长度为eq \f(1,2)l，受到的安培力方向竖直向下，故F2＝eq \f(1,2)BIl＋mg，联立可得I＝eq \f(F2－F1,Bl)，A正确；故选A。
6．如图所示的4种明暗相间的条纹分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮条纹).在下面的4幅图中从左往右排列，亮条纹的颜色依次是( )
A.红黄蓝紫 B.红紫蓝黄
C.蓝紫红黄 D.蓝黄红紫
【答案】B
【解析】双缝干涉条纹是等间距的，而单缝衍射条纹除中央亮条纹最宽、最亮之外，两侧条纹亮度、宽度都逐渐减小，因此1、3为双缝干涉条纹，2、4为单缝衍射条纹.相邻亮条纹间距Δx＝eq \f(l,d)λ，红光波长比蓝光波长长，则红光干涉条纹间距大于蓝光干涉条纹间距，即1、3分别对应于红光和蓝光.而在单缝衍射中，当单缝宽度一定时，波长越长，衍射越明显，即中央条纹越宽越亮，黄光波长比紫光波长长，即2、4分别对应于紫光和黄光.综上所述，1、2、3、4四个图中亮条纹的颜色依次是：红、紫、蓝、黄，B正确；故选B。
7．单镜头反光相机简称单反相机，它用一块放置在镜头与感光部件之间的透明平面镜把来自镜头的图象投射到对焦屏上.对焦屏上的图象通过五棱镜的反射进入人眼中.如图为单反照相机取景器的示意图，ABCDE为五棱镜的一个截面，AB⊥BC，光线垂直AB射入，分别在CD和EA上发生全反射，且两次反射的入射角相等，最后光线垂直BC射出，则该五棱镜折射率的最小值为( )
A.eq \f(1,sin 22.5°) B.eq \f(1,cs 22.5°) C.eq \f(\r(2),2) D.eq \r(2)
【答案】A
【解析】设射入CD面上的入射角为θ，因为在CD和EA上发生全反射，且两次反射的入射角相等，光路图如图，
根据几何知识有4θ＝90°
解得θ＝22.5°
当光刚好在CD和AE面上发生全反射时折射率最小，则有临界角C＝θ，则有sin θ＝eq \f(1,n)
解得最小折射率为n＝eq \f(1,sin 22.5°)，A正确；故选A。
8．如图所示为研究光电效应的电路图.开关闭合后，当用波长为λ0的单色光照射光电管的阴极K时，电流表有示数.下列说法正确的是( )
A.若只让滑片P向D端移动，则电流表的示数一定增大
B.若只增加该单色光的强度，则电流表示数一定增大
C.若改用波长小于λ0的单色光照射光电管的阴极K，则阴极K的逸出功变大
D.若改用波长大于λ0的单色光照射光电管的阴极K，则电流表的示数一定为零
【答案】B
【解析】电路所加电压为正向电压，如果电流达到饱和电流，增加电压，电流也不会增大，故A错误；只增加该单色光的强度，相同时间内逸出的光子数增多，电流增大，故B正确；金属的逸出功只与阴极材料有关，与入射光无关，故C错误；改用波长大于λ0的单色光照射，虽然光子能量变小，但也有可能发生光电效应，可能有光电流，故D错误；故选B。
9．如图所示，窗子上、下沿间的高度H＝1.6 m，竖直墙的厚度d ＝0.4 m，某人在距离墙壁L＝1.4 m、距窗子上沿h ＝0.2 m 处的 P点，将可视为质点的小物件以垂直于墙壁的速度v水平抛出，要求小物件能直接穿过窗口并落在水平地面上，不计空气阻力，g＝10 m/s2.则可以实现上述要求的速度大小是( )
A.2 m/s B.4 m/s C.8 m/s D.10 m/s
【答案】B
【解析】小物件做平抛运动，恰好擦着窗子上沿右侧墙边缘穿过时速度v最大.此时有：L＝vmaxt1, h＝eq \f(1,2)gt12
代入数据解得：vmax＝7 m/s
小物件恰好擦着窗口下沿左侧墙边缘穿过时速度v最小，
则有：L＋d＝vmint2，H＋h＝eq \f(1,2)gt22，
代入数据解得：vmin＝3 m/s，故v的取值范围是 3 m/s≤v≤7 m/s，故B正确，A、C、D错误；答案为B。
10．如图是匀强电场遇到空腔导体后的部分电场线分布图，电场线的方向如图1所示，M、N、Q是以直电场线上一点O为圆心的同一圆周上的三点，OQ连线垂直于MN，以下说法正确的是( )
A．O点电势与Q点电势相等
B．将一正电荷由M点移到Q点，电荷的电势能减少
C．MO间的电势差等于ON间的电势差
D．在Q点释放一个正电荷，正电荷所受电场力将沿与OQ垂直的方向竖直向上
【答案】B
【解析】过O点和Q点作电场的等势面，如图：
由图可知，O、Q两点的电势不相等，故A错误；将一正电荷由M点移到Q点，电场力对电荷做正功，故电荷的电势能减少，故B正确；MO与ON相等，但由于电场不是匀强电场，且MO间的平均场强大于ON间的平均场强，因此由U＝Ed可推得，MO间的电势差大于ON间的电势差，故C错误；在Q点释放一个正电荷，正电荷所受电场力将沿Q点电场线的切线方向斜向上，故D错误；故选B。
非选择题部分
二、非选择题（共5题，共60分。其中第12题~第15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。）
11．(10分) 某课外小组利用图甲装置探究物体的加速度与所受合力之间的关系，请完善如下主要实验步骤．
(1)如图乙，用游标卡尺测量遮光条的宽度d＝________ cm；
(2)安装好光电门，从图甲中读出两光电门之间的距离s＝________ cm：
(3)接通气源，调节气垫导轨，根据滑块通过两光电门的时间________(选填“相等”或“不相等”)可判断出导轨已调成水平；
(4)安装好其他器材，并调整定滑轮，使细线水平；
(5)让滑块从光电门1的左侧由静止释放，用数字毫秒计测出遮光条经过光电门1和2的时间分别为Δt1和Δt2，计算出滑块的加速度a1＝________(用d、s、Δt1和Δt2表示)，并记录对应的拉力传感器的读数F1；
(6)改变重物质量，多次重复步骤(5)，分别计算出加速度a2、a3、a4…并记录对应的F2、F3、F4…；
(7)在a－F坐标系中描点，得到一条通过坐标原点的倾斜直线，由此得出
________________________________________________________________________.
【答案】(1)0.550 (2分) (2)50.00 (2分) (3)相等 (2分) (5)eq \f(\f(d,Δt2)2－\f(d,Δt1)2,2s) (2分) (7)物体质量一定时，其加速度与所受合力成正比 (2分)
【解析】 (1)由题图乙可知，该游标卡尺为20分度，精度为0.05 mm，读数为5 mm＋10×0.05 mm＝5.50 mm＝0.550 cm；
(2)s＝70.50 cm－20.50 cm＝50.00 cm；
(3)在调整气垫导轨水平时，滑块不挂重物和细线，判断气垫导轨水平的依据是：接通气源后，给滑块一个初速度，反复调节旋钮，使滑块通过两光电门的时间相等；
(5)根据滑块和遮光条经过光电门时的瞬时速度可近似认为是滑块经过光电门的平均速度，则有：v＝eq \f(d,Δt)，则通过光电门1和2的速度分别为v1＝eq \f(d,Δt1)和v2＝eq \f(d,Δt2)，由速度位移公式可得：2as＝veq \\al(22,)－veq \\al(12,)＝(eq \f(d,Δt2))2－(eq \f(d,Δt1))2，故可得a＝eq \f(\f(d,Δt2)2－\f(d,Δt1)2,2s)；
(7)一条通过坐标原点的倾斜直线是正比例函数，故说明物体质量一定时，其加速度与所受合力成正比．
12．(12分)如图所示，质量M＝1 kg的半圆弧形绝缘凹槽放置在光滑的水平面上，凹槽部分嵌有cd和ef两个光滑半圆形导轨，c与e端由导线连接，一质量m＝1 kg的导体棒自ce端的正上方h＝2 m处平行ce由静止下落，并恰好从ce端进入凹槽，整个装置处于范围足够大的竖直方向的匀强磁场中，导体棒在槽内运动过程中与导轨接触良好．已知磁场的磁感应强度B＝0.5 T，导轨的间距与导体棒的长度均为L＝0.5 m，导轨的半径r＝0.5 m，导体棒的电阻R＝1 Ω，其余电阻均不计，重力加速度g＝10 m/s2，不计空气阻力．
(1)求导体棒刚进入凹槽时的速度大小；
(2)求导体棒从开始下落到最终静止的过程中系统产生的热量；
(3)若导体棒从开始下落到第一次通过导轨最低点的过程中产生的热量为16 J，求导体棒第一次通过最低点时回路中的电功率．
【答案】 (1)2eq \r(10) m/s (2分) (2)25 J (3分) (3)eq \f(9,4) W (7分)
【解析】(1)根据机械能守恒定律，可得：mgh＝eq \f(1,2)mv2 (1分)
解得导体棒刚进入凹槽时的速度大小：v＝2eq \r(10) m/s (1分)
(2)导体棒在凹槽导轨上运动过程中发生电磁感应现象，产生感应电流，最终整个系统处于静止，导体棒停在凹槽最低点． (1分)
根据能量守恒可知，整个过程中系统产生的热量：Q＝mg(h＋r)＝25 J (2分)
(3)设导体棒第一次通过最低点时速度大小为v1，凹槽速度大小为v2，导体棒在凹槽内运动时系统在水平方向动量守恒，故有：mv1＝Mv2 (2分)
由能量守恒可得：mg(h＋r)－Q1＝eq \f(1,2)mv12＋eq \f(1,2)Mv22 (2分)
导体棒第一次通过最低点时感应电动势：E＝BL(v1＋v2) (1分)
回路电功率：P＝eq \f(E2,R) (1分)
联立解得：P＝eq \f(9,4) W. (1分)
13．(11分)如图(a)所示，一导热性能良好、内壁光滑的汽缸水平放置，横截面积为S＝1×10－4 m2、质量为m＝0.2 kg且厚度不计的活塞与汽缸底部之间封闭了一部分气体，此时活塞与汽缸底部之间的距离为24 cm，在活塞的右侧12 cm处有一对与汽缸固定连接的卡环，气体的温度为300 K，大气压强p0＝1.0×105 Pa.现将汽缸竖直放置，如图(b)所示，取g＝10 m/s2.求：
(1)活塞与汽缸底部之间的距离；
(2)将缸内气体加热到675 K时封闭气体的压强．
【答案】 (1)20 cm (5分) (2)1.5×105 Pa (6分)
【解析】 (1)汽缸水平放置时，活塞与汽缸底部之间的距离L1＝24 cm
气体压强p1＝1.0×105 Pa，气体体积V1＝L1S；
汽缸竖直放置时，活塞与汽缸底部之间的距离为L2
气体压强p2＝p0＋eq \f(mg,S)＝(1.0×105＋eq \f(0.2×10,1×10－4)) Pa＝1.2×105 Pa， (2分)
气体体积V2＝L2S； (1分)
气体等温变化，根据玻意耳定律p1V1＝p2V2 (1分)
得活塞与汽缸底部之间的距离L2＝eq \f(p1,p2)·L1＝20 cm. (1分)
(2)活塞到达卡环前是等压变化，到达卡环后是等容变化，应分两个阶段来处理．
气体初状态压强p2＝1.2×105 Pa，体积V2＝L2S，温度T2＝300 K
活塞刚好到达卡环时，气体压强仍为p3＝p2＝1.2×105 Pa，体积V3＝L3S，温度为T3，其中L3＝36 cm，气体等压变化，根据盖—吕萨克定律eq \f(V2,T2)＝eq \f(V3,T3) (2分)
得此时气体温度T3＝eq \f(L3,L2)·T2＝540 Keq \r(gL))，使A开始沿斜面向下运动，B向上运动，物体A将弹簧压缩到最短后又恰好能弹到C点．已知重力加速度为g，不计空气阻力，整个过程中，轻绳始终处于伸直状态，求：
(1)物体A向下运动刚到C点时的速度大小；
(2)弹簧的最大压缩量；
(3)弹簧的最大弹性势能．
【答案】(1)eq \r(v\\al(02,)－gL) (4分) (2)eq \f(1,2)(eq \f(v\\al(02,),g)－L) (3分) (3)eq \f(3,4)m(veq \\al(02,)－gL) (3分)
【解析】(1)物体A与斜面间的滑动摩擦力Ff＝2μmgcs θ， (1分)
对A向下运动到C点的过程，对A、B组成的系统，由动能定理有
2mgLsin θ－mgL－2μmgLcs θ＝eq \f(1,2)×3m(v2－veq \\al(02,)) (2分)
解得v＝eq \r(v\\al(02,)－gL) (1分)
(2)从物体A接触弹簧到将弹簧压缩到最短后又恰好回到C点的过程，对A、B组成的系统由动能定理得
－Ff·2x＝0－eq \f(1,2)×3mv2 (2分)
解得x＝eq \f(1,2)(eq \f(v\\al(02,),g)－L) (1分)
(3)从弹簧被压缩至最短到物体A恰好弹回到C点的过程中，由能量守恒定律得
Ep＋mgx＝Ff x＋2mgxsin θ (2分)
解得Ep＝eq \f(3m,4)(veq \\al(02,)－gL)． (1分)
15．(17分)容器A中装有大量的质量、电荷量不同但均带正电的粒子，粒子从容器下方的小孔S1不断飘入加速电场(初速度可视为零)做直线运动，通过小孔S2后从两平行板中央沿垂直电场方向射入偏转电场．粒子通过平行板后沿垂直磁场方向进入磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场区域，最后打在感光片上，如图所示．已知加速电场中S1、S2间的加速电压为U，偏转电场极板长为L，两板间距也为L，板间匀强电场强度E＝eq \f(2U,L)，方向水平向左(忽略板间外的电场)，平行板f的下端与磁场边界ab相交于点P，在边界ab上实线处固定放置感光片．测得从容器A中逸出的所有粒子均打在感光片PQ之间，且Q距P的长度为3L，不考虑粒子所受重力与粒子间的相互作用，求：
(1)粒子射入磁场时，其速度方向与边界ab间的夹角；
(2)射到感光片Q处的粒子的比荷(电荷量q与质量m之比)；
(3)粒子在磁场中运动的最短时间．
【答案】 (1)45° (5分) (2)eq \f(U,2L2B2) (7分) (3)eq \f(3πBL2,16U) (5分)
【解析】 (1)设质量为m、电荷量为q的粒子通过孔S2的速度为v0，则：qU＝eq \f(1,2)mv02 (1分)
粒子在平行板e、f间做类平抛运动：L＝v0t，vx＝eq \f(qE,m)t，tan θ＝eq \f(v0,vx) (3分)
联立可得：tan θ＝1，则θ＝45°，故其速度方向与边界ab间的夹角为θ＝45°. (1分)
(2)粒子在偏转电场中沿场强方向的位移x＝eq \f(1,2)vxt＝eq \f(L,2)，故粒子从e板下端与水平方向成45°角斜向下射入匀强磁场，如图所示，设质量为m、电荷量为q的粒子射入磁场时的速度为v，做圆周运动的轨道半径为r，则v＝eq \r(v02＋v x2)＝eq \r(2)v0＝2eq \r(\f(qU,m)) (2分)
由几何关系：r2＋r2＝(4L)2 (1分)
则r＝2eq \r(2)L (1分)
qvB＝meq \f(v2,r)，则r＝eq \f(mv,qB) (2分)
联立解得：eq \f(q,m)＝eq \f(U,2L2B2). (1分)
(3)设粒子在磁场中运动的时间为t，偏转角为α，
则t＝eq \f(αm,qB)，r＝eq \f(mv,qB)＝eq \f(2,B) eq \r(\f(mU,q)) (2分)
联立可得：t＝eq \f(αBr2,4U) (1分)
因为粒子在磁场中运动的偏转角α＝eq \f(3,2)π，所以粒子打在P处时间最短，此时半径为r′，
由几何关系知：r′2＋r′2＝L2，则r′＝eq \f(\r(2),2)L (1分)
联立可得：tmin＝eq \f(\f(3,2)πB\f(L2,2),4U)＝eq \f(3πBL2,16U). (1分)