2022-2023学年江苏省南通市如皋市高三上学期教学质量调研物理试题（一）含解析

2022-2023学年江苏省南通市如皋市高三上学期教学质量调研物理试题（一）

物理试题

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. 如图所示为某同学在起立或下蹲过程中利用手机软件测量的加速度随时间变化的图像。取竖直向下为加速度的正方向，则图中描述的是（　　）

A. 起立过程 B. 下蹲过程 C. 先下蹲再起立的过程 D. 先起立再下蹲的过程

【答案】A

【解析】

【详解】此同学最初静止，竖直向下为加速度的正方向，根据图像，然后加速度开始为负值即加速度向上，是加速上升；后来加速度为正值，即加速度向下，是减速上升；最后静止。全过程为先加速上升再减速上升最终静止，所以是起立过程。故BCD错误，A正确。

故选A。

2. 两列横波在同种介质中相遇时某一时刻的情况如图所示，发生干涉现象，实线表示波峰，虚线表示波谷，则（　　）

A. 两列横波的波长一定相等 B. N点一定总是处于静止状态

C. N点到两波源的距离一定相等 D. 四分之一个周期后M点的瞬时速度为0

【答案】A

【解析】

【详解】A．发生干涉现象的两列波频率完全相同，所以波长完全相同，故A正确；

B．N点是振动减弱点，两列波的振幅如果不同，N点不是总处于静止状态，故B错误；

C．N点是振动减弱点，两列波到波源的距离是半波长的奇数倍，故C错误；

D．四分之一个周期后M点振动到平衡位置，振动速度最大，故D错误。

故选A。

3. 一单摆摆动过程中摆绳对摆球的拉力大小F随时间t变化的图像如图所示，重力加速度为，则该单摆的摆长为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】摆球运动到最低点时，由重力和绳子拉力提供向心力，所以摆球运动到最低点时，绳子拉力最大，摆球运动一个周期经过两次平衡位置，则由图可知周期为

根据单摆的周期公式可知

故选B。

【点睛】本题需知道摆球两次经过最低点拉力最大，从而求解出摆球的周期。

4. 如图所示，一劲度系数为k的轻弹簧一端固定，另一端连接着质量为M的物块甲，物块甲在光滑水平面上往复运动。当物块甲的速度为0时，偏离平衡位置的位移为A，此时把质量为m的物块乙轻放在其上，之后两个物块始终一起做振幅为A的简谐运动。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g，则它们之间的动摩擦因数至少为（　　）

A  B.  C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】对整体根据牛顿第二定律可得

对乙根据牛顿第二定律可得

解得

故选C。

5. 利用图甲所示电路研究电容器充放电过程，开关接1端后，电流传感器G记录电流随时间变化的图像如图乙所示。则电容器电容C、极板电荷量Q、上极板电势φ、两端电压U随时间t变化规律正确的是（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】A．电容器电容不会因为充电而发生变化，电容的值取决于其内部性质，所以电容C不变，故A错误；

BD．开关接1端后，电容器与电源相连，开始充电，电容器上电量Q、两端电压U都会随时间增大，故B正确，D错误；

C．电容器下极板接地，所以上极板的电势φ即为电容器两端电压，随时间增大，故C错误。

故选B。

6. 如图所示，小华发现质量为M的水平平板锅盖刚好被水蒸气顶起。假设水分子的质量均为m，并均以速度v垂直撞击锅盖后以大小为的速度反向弹回，重力加速度为g，忽略水分子的重力，则单位时间撞击锅盖的水分子个数为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】设单位时间撞击锅盖的水分子个数为n，则由动量定理

其中

解得

故选A。

7. 某静电场的电场线与x轴重合，电场线上各点的电势与x轴上各点位置的变化规律如图所示。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子沿x轴在原点两侧做周期性运动，粒子的最大动能为，不计粒子的重力。则（　　）

A. 电场方向沿x轴正方向 B. 粒子在做简谐运动

C. 粒子在x=d位置的动能不为0 D. 粒子的运动周期为

【答案】D

【解析】

【详解】A．图像的负半轴的电势沿x轴方向减小所以在负半轴的电场方向为x轴正方向，正半轴的电势沿x轴增加，所以在正半轴的电场方向为x轴负方向，故A错误；

B．图像斜率的绝对值表示场强的大小，图线为倾斜直线，所以两部分电场均为匀强电场，所以粒子不是做简谐运动，故B错误；

C．由图可以看出，在x=0处，粒子的动能最大，且最大动能为，粒子在此处的电势能为零，因为粒子只受电场力，所以动能与电势能的和不变，在x=d位置的电势能为，所以动能为0，故C错误；

D．由以上分析可知，粒子在x=d和x=-d位置处的速度为零，由动能与动量的关系可知

由动量定理可知

可得

粒子在O点左右运动时间相同，所以粒子的运动周期为

故D正确。

故选D。

8. 某次跳台滑雪训练中，甲、乙运动员以相同的动能分别从O点沿同一方向水平滑出，他们分别落在倾斜滑道的P、Q两点，轨迹如图所示。不计空气阻力，则甲、乙运动员（　　）

A. 水平滑出瞬间的动量大小相等 B. 在空中运动的速度变化率不同

C. 落到滑道瞬间的速度方向不同 D. 落到滑道时甲的动量比乙的小

【答案】D

【解析】

【详解】AC．运动员出发点与落点之间的距离是位移，斜面倾角是位移与水平面的夹角，由速度方向与位移方向的关系

可知落到滑道瞬间速度方向相同，并且甲竖直方向的位移大，所以甲的初速度大，由

可知甲的质量较小，由动能与动量的关系

可知甲的初动量较小，故AC错误；

B．速度变化率是加速度，运动员做平抛运动，加速度相同，故B错误；

D．落到滑道时，运动员的动量与速度方向相同，则有

运动员落点的速度方向相同，所以落到滑道时甲的动量比乙的小，故D正确。

故选D。

9. 如图所示，O是正方形ABCD和abcd的中心，顶点A、C各固定一个带正电的点电荷，顶点B、D各固定一个带负电的点电荷，4个点电荷的电荷量相等。则（　　）

A. a点的场强与c点的场强相同

B. a点的电势与b点的电势相等

C. 正试探电荷在a点的电势能等于在c点的电势能

D. 正试探电荷沿直线从a点运动到d点电场力不做功

【答案】C

【解析】

【详解】A．由等量同种电荷周围电场的分布特点可知，A、C两点的正电荷，在a、c两点的电场强度大小相等，方向相反，都指向O点；B、D两点的负电荷，在a、c两点的电场强度大小相等，方向相反，也都指向O点，故a、c两点的合强度大小相等，方向相反，指向O点，故A错误；

B．把一个带正电的试探电荷，从a点移到b点的过程中，A、C两点的正电荷对试探电荷做正功，B、D两点的负电荷也对试探电荷做正功，则试探电荷的电势能减小，由

可知，a点的电势大于b点的电势，故B错误；

C．把一个带正电的试探电荷，从a点移到c点的过程中，A、C两点的正电荷对试探电荷做功为0，B、D两点的负电荷对试探电荷做功也为0，则试探电荷在两点的电势能相等，故C正确；

D．把一个带正电的试探电荷，从a点移到d点的过程中，A、C两点的正电荷对试探电荷做正功，B、D两点的负电荷也对试探电荷也做正功，故D错误。

故选C

10. 如图所示，弹性绳一端系于A点，绕过固定在B处的光滑小滑轮，另一端与套在粗糙竖直固定杆M处的小球相连，此时ABM在同一水平线上，弹性绳原长恰好等于AB间距。小球从M点由静止释放，滑到N点时速度恰好为零，P为MN的中点，弹性绳始终遵循胡克定律，则此过程中小球（　　）

A. 受到的3个力的作用

B. 受到的摩擦力逐渐增大

C. 在P点时重力的瞬时功率最大

D. 在MP过程损失的机械能比在PN过程的大

【答案】C

【解析】

【详解】A．小球受到重力、拉力、支持力、摩擦力，共4个力，故A错误；

B．设弹性绳和水平方向夹角为 ，受力分析得

摩擦力

故摩擦力不变，故B错误；

C．弹力竖直方向分力

从M到N下落高度h，根据动能定理

设在距离M点y处速度最大，根据动能定理

故当 时动能最大，即速度最大，根据

可知此时功率取得最大值，故C正确；

D．根据

可知，在MP和PN过程中，摩擦力和下落高度相同，因此损失的机械能相同，故D错误。

故选C。

二、非选择题：共6题，共60分，其中第12题~第16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. 小明利用如图所示的装置验证动量守恒定律。ABC是光滑的轨道，光电门1与光电门2固定在轨道上，实验中使用的小球a的质量为m，小球b的质量为3m，两球直径相等。

（1）实验前需要将BC部分导轨调成水平。将小球a从轨道上的位置释放，a通过光电门1、2的挡光时间分别为与，若，则需将导轨C端调___________（选填“高”或“低”）。

（2）将小球b静置于气垫导轨上的位置，使小球a从位置释放，a先后通过光电门1的挡光时间分别为与，b通过光电门2的挡光时间为。若a、b碰撞过程动量守恒，则必须满足的关系式为___________。

（3）小明猜想：如果保持a的直径不变，逐渐增大a的质量，且a、b发生的是弹性碰撞，则碰撞之前a的挡光时间与碰撞之后b的挡光时间的比值会逐渐趋近于某一定值。你是否同意小明的猜想？若同意小明的猜想，请写出该比值。___________

【答案】    ①. 高    ②.     ③. 同意，比值为2

【解析】

【详解】（1）[1]由于，说明小球a运动的越来越快，所以应该将C端调高；

（2）[2] 两小球碰撞前后动量守恒，因为小球a的质量较小，所以碰撞后小球a被反弹，则碰撞过程动量守恒满足的关系式为

化简得

（3）[3]设小球a的质量为M，碰撞之前小球a的挡光时间Δt6，与碰撞之后小球a、b的挡光时间Δt8、Δt7，小球a、b发生的是弹性碰撞，则碰撞过程中动量守恒、能量守恒，有

整理得

当时，有

所以同意小明的猜想，比值为2。

12. 如图所示，电源电动势E=5V，定值电阻，电动机的额定电压，电动机线圈电阻。闭合开关S，电路稳定后，电动机正常工作，电源在t=2s的时间内把的负电荷从正极移送到负极。求：

（1）电源的内阻r；

（2）电动机正常工作时产生的机械功率P。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）电流

闭合电路欧姆定律

解得

（2）通过电阻R的电流

电动机的电流

电动机正常工作时的机械功率

解得

13. 如图所示，宇宙飞船绕地球做圆周运动时，由于地球遮挡阳光，会经历“日全食”过程，太阳光可看作平行光，宇航员在A点测出地球的张角为。已知地球半径为R，地球质量为M，引力常量为G，不考虑地球公转的影响。求：

（1）飞船运行的高度h；

（2）飞船绕地球一周经历“日全食”过程的时间t。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）几何关系

飞船高度

解得

（2）飞船绕地球做圆周运动

每次“日全食”对应的圆心角

又

解得

14. 一简谐横波在水平绳上沿轴负方向以的波速传播。已知时刻的波形如图所示，绳上质点M、N的平衡位置分别是、。

（1）写出质点N的振动方程；

（2）从该时刻开始计时，求质点M、N振动速度相同的时刻。

【答案】（1）；（2）（，，）

【解析】

【详解】（1）由波形图可知波长为，则周期为

由波形图可知处的振动方程为

从到的传播时间为

可知质点N的初相位为

故质点N的振动方程

（2）当某质点位于平衡位置时，其两侧与它平衡位置间距相等的质点速度相同。

平衡位置的振动状态传播到中点的距离为

（，，）

经过的时间为

解得

（，，）

15. 如图所示，轻质动滑轮下方悬挂重物A、轻质定滑轮下方悬挂重物B。开始时，B受到竖直方向的外力F（图中未画出），A、B处于静止状态，且悬挂滑轮的轻质细线竖直，撤去F后A、B开始运动。已知A、B的质量均为m，假设摩擦阻力和空气阻力均忽略不计，重力加速度为g。求：

（1）F的大小和方向；

（2）撤去F后，B的加速度；

（3）当A的位移为h时，B的速度大小。

【答案】（1），方向竖直向上；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）A、B处于静止状态时，设绳子拉力为T，对A

mg=2T

对B

mg=T+F

解得

F的方向竖直向上。

（2）对B，牛顿第二定律

对A，牛顿第二定律

B下降的位移是A上升位移的两倍，有

解得

（3）系统机械能守恒

位移关系

速度关系

解得

16. 如图所示为一种新型粒子收集装置，一个粒子源放置在立方体中心（固定在竖直轴上），粒子源可以向水平各方向均匀地发射一种带正电粒子，粒子的速率均相等。立方体处在方向竖直向下、场强的匀强电场中，立方体边长L=0.1m，除了上下底面、为空外，其余四个侧面均为荧光屏。已知粒子的质量，电荷量，不考虑粒子源的尺寸大小、粒子重力以及粒子间的相互作用，粒子打到荧光屏上后被荧光屏吸收，不考虑荧光屏吸收粒子后的电势变化。

（1）若所有粒子都能打到荧光屏上，求粒子源发射粒子的速率范围；

（2）若粒子源发射出粒子速率为，求：

①打在荧光屏上的粒子具有的最小动能；

②打在荧光屏上的粒子数占发射粒子数的比例。

【答案】（1）；（2）①；②

【解析】

【详解】（1）有几何关系可知竖直方向和水平方向位移分别为和，竖直方向有

水平方向有

加速度

解得

发射粒子的速率应该满足；

（2）①当粒子正对四个侧面入射时，打在荧光屏的动能最小，水平方向

竖直方向

解得

从粒子射出到打到荧光屏上，动能定理

解得

②水平位移

解得

由几何关系知，此水平位移和粒子与荧光屏的垂线成30°，打在荧光屏上的粒子数占发射粒子数的比例