2023常州高级中学高三上学期1月月考试题物理含解析

2022-2023学年 江苏常州高级中学

高三年级1月月考 物理试卷

总分100分 考试时间100分钟

一、单项选择题(12题每题3分共36分)

1．有四个核反应方程如下，下列说法正确的是（　　）

①        ②

③            ④

A．①是核聚变，X1是 B．②是核裂变，X2是

C．③是原子核的人工转变，X3是 D．④是核裂变，X4是He

请阅读下述文字，完成下题。

如图所示，平行板电容器的上极板带正电、下极板带负电，两板之间的距离为，电容为。质量为、电荷量大小为的带电液滴恰能在电场中的点处于静止状态，设电场内、两点的场强大小分别为、，电势大小分别为、。

2．下列关于、和、大小关系正确的是（　　）

A． B． C． D．

3．点处的电场强度大小为（　　）

A． B． C． D．

4．电容器所带的电荷量大小为（　　）公众号高中僧课堂

A． B． C． D．

5．位于赤道上随地球自转的物体P和地球的同步通信卫星Q均在赤道平面上绕地心做匀速圆周运动。已知地球同步通信卫星的轨道半径为r，地球半径为R，地球表面的重力加速度为g。仅利用以上已知条件不能求出（）

A．地球同步通信卫星的运行速率

B．第一宇宙速度

C．赤道上随地球自转的物体的向心加速度

D．万有引力常量

6．两个简谐运动的表达式分别为：，，下列说法正确的是（　　）

A．振动A的相位超前振动B的相位

B．振动A的相位滞后振动B的相位

C．振动A的相位滞后振动B的相位

D．两个振动没有位移相等的时刻

7．小陈同学用食指和中指夹住笔，此时，笔以倾斜状态平衡。如图为剖面图。则下列说法正确的是（  ）

A．中指对笔的作用力方向垂直于笔，斜向左上方

B．食指对笔的压力等于中指对笔的支持力

C．手对笔的作用力方向竖直向上

D．中指对笔的作用力可能为0

8．下列说法中正确的是（　　）

A．扩散运动就是布朗运动

B．液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，故液体表面存在张力

C．蔗糖受潮后会粘在一起，没有确定的几何形状，所以它是非晶体

D．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子间斥力大于引力的缘故

9．下列说法正确的是（　　）

A．光从光疏介质射入光密介质，若入射角大于临界角，则一定发生全反射

B．地球上接收到来自遥远星球的光波的波长变长，可以判断该星球正在远离地球

C．拍摄玻璃橱窗内的物体时，在镜头前可以加装一个偏振片以加强反射光的强度

D．牛顿环实验说明了光具有波动性，且照射光波长越长，观察到的条纹间隔越小

10．实验得到金属钙的光电子的最大初动能Ekm与入射光频率的关系如图所示。 下表中列出了几种金属的截止频率和逸出功，参照下表可以确定的是

A．如用金属钨做实验得到的图线也是一条直线，其斜率比图中直线的斜率大

B．如用金属钠做实验得到的图线也是一条直线，其斜率比图中直线的斜率大

C．如用金属钨做实验，当入射光的频率时，可能会有光电子逸出

D．如用金属钠做实验得到的图线也是一条直线，设其延长线与纵轴交点的坐标为（0，），则

11．将一只苹果（可看成质点）斜向上抛出，苹果在空中依次飞过三个完全相同的窗户1、2、3，图中曲线为苹果在空中运行的轨迹．若不计空气阻力的影响，以下说法中正确的是(　　)

A．苹果通过第1个窗户所用的时间最长

B．苹果通过第3个窗户的平均速度最大

C．苹果通过第1个窗户重力所做的功最多

D．苹果通过第3个窗户克服重力做功的平均功率最小

12．如图所示，正方形的四个顶点分别放置有电性不同、电量相等的四个点电荷。a、b、c、d四个点为正方形四个边的中点，下列说法正确的是（　　）

A．a点与c点的场强不同

B．b点与d点的场强相同

C．a点电势大于b点电势

D．b点电势等于d点电势

二、实验题（共12分）

13．如图甲所示，小车的前端固定有力传感器，能测出小车所受的拉力，小车上固定遮光条，小车放在安装有定滑轮和两个光电门A、B的光滑轨道上，用不可伸长的细线将小车与质量为m的重物相连，轨道放在水平桌面上，细线与轨道平行，滑轮质量、摩擦不计。

（1）用游标卡尺测遮光条的宽度，如图乙所示，则遮光条的宽度d=________mm。

（2）实验过程中________（填“需要”或“不需要”）满足M远大于m。

（3）实验主要步骤如下：

①测量小车、传感器及遮光条的总质量M，测量两光电门间的距离L。

②由静止释放小车，小车在细线拉动下运动，记录传感器的示数F，记录遮光条通过光电门A、B时的挡光时间、及遮光条从A到B的时间t。

（4）利用该装置验证动能定理的表达式为FL=________；

（5）利用该装置验证动量定理的表达式为Ft=________。（以上两空均用字母M、d、、表示）

三、解答题（共52分）

14．如图所示的电路中，电源内阻r=2Ω，电动机的线圈电阻R1=1Ω，电动机正常工作，理想电压表的示数U0=6V，电动机消耗的功率为20W，电源输出功率为26W，求：

（1）定值电阻的阻值R0；（4分）

（2）电源的电动势及电动机对外输出的机械功率。（5分）

15．如图所示，一定质量理想气体被活塞封闭在气缸中，活塞的面积为S，与气缸底部相距L，气缸和活塞绝热性能良好，气体的压强、温度与外界大气相同，分别为和。现接通电热丝加热气体，一段时间后断开，活塞缓慢向右移动距离L后停止，活塞与气缸间的滑动摩擦为f，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，整个过程中气体吸收的热量为Q，求该过程中

（1）内能的增加量；（4分）

（2）最终温度T。（5分）

16．对于两物体碰撞前后速度在同一直线上，且无机械能损失的碰撞过程，可以简化为如下模型：A、B两物体位于光滑水平面上，仅限于沿同一直线运动，当它们之间的距离大于等于某一定值d时，相互作用力为零，当它们之间的距离小于d时，存在大小恒为F的斥力。现设A物体质量m1=1kg，开始时静止在直线上某点，B物体质量m2=3kg，以速度v0=0.20m/s从远处沿直线向A运动，如图，若d=0.10m，F=0.60N，  求：

(1)相互作用过程中A、B加速度大小；（5分）

(2)从开始相互作用到A、B间的距离最小时，系统动能的减小量。（6分）

17．1930年，劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器。加速器在核物理和粒子物理研究中发挥着巨大的作用，回旋加速器是其中的一种。如图是某回旋加速器的结构示意图，D1和D2是两个中空的、半径为R的半圆型金属盒，两盒之间窄缝的宽度为d，它们之间有一定的电势差U。两个金属盒处于与盒面垂直的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，D1盒的中央A处的粒子源可以产生质量为m、电荷量为+q的粒子，粒子每次经过窄缝都会被电场加速，之后进入磁场做匀速圆周运动，经过若干次加速后，粒子从金属盒D1边缘离开，忽略粒子的初速度、粒子的重力、粒子间的相互作用及相对论效应。

（1）求粒子离开加速器时获得的最大动能Ekm；（5分）

（2）在分析带电粒子的运动轨迹时，用表示任意两条相邻轨迹间距，甲同学认为不变，乙同学认为逐渐变大，丙同学认为逐渐减小，请通过计算分析哪位同学的判断是合理的；（5分）

（3）若该回旋加速器金属盒的半径R=1m，窄缝的宽度d=0.1cm，求粒子从A点开始运动到离开加速器的过程中，其在磁场中运动时间与在电场中运动时间之比。（结果保留两位有效数字）（6分）

（4）若图示的回旋加速器用来加速质子，不改变交流电的频率和磁感应强度B，该回旋加速器能否用来加速粒子（粒子由两个中子和两个质子构成（氦-4），质量为氢原子的4倍）？请说明你的结论和判断依据。（7分）

答案及解析：

1．C

【解析】A．根据质量数与电荷数守恒，X1的质量数与电荷数分别为

则X1是，该反应是核裂变，A错误；

B．根据质量数与电荷数守恒，X2的质量数与电荷数分别为

3+1-2=2

2-1=1

则X2是，该反应是核聚变，B错误；

C．根据质量数与电荷数守恒，X3的质量数与电荷数分别为

24+4-27=1

12+2-13=1

则X3是，该反应是人工核转变，C正确；

D．根据质量数与电荷数守恒，X4的质量数与电荷数分别为

238-234=4

92-90=2

则X4是，该反应是α衰变，D错误。

故选C。

2．C    3．C    4．A

【解析】2．AB．电容器中是匀强电场，所以电场强度处处相等，故AB错误；

CD．因为上极板带正电，下极板带负电，所以电场线从上极板指向下极板，又因为沿电场线电势降低，所以，C正确，D错误；

故选C。

3．质量为、电荷量大小为的带电液滴恰能在电场中的点处于静止状态，根据二力平衡，可知

所以电场强度为

故选C。

4．根据

联立得

故选A。

5．D

【解析】A．地球同步卫星做圆周运动的周期等于地球自转周期T=24h，地球同步卫星的速率

A正确，不符合题意；

B．根据第一宇宙速度

且

可得

可求解第一宇宙速度，B正确，不符合题意；

C．根据

可求解赤道上随地球自转的物体的向心加速度，C正确，不符合题意；

D．根据现有条件无法求出万有引力常量，D错误，符合题意。

故选D。

6．B

【解析】ABC．A的相位是，B的相位是，相位差

所以B的相位始终比A的相位超前，或者A的相位比B的相位滞后，故AC错误B正确；

D．做出这两个振动图象，两个振动图象的交点即是位移相等的时刻，D错误。

故选B。

7．C

【解析】A．笔必受重力G，食指、中指所给的垂直于笔的支持力N1，N2，摩擦力为f1，f2。若笔仅受 G、N1、N2，因N1、N2共线，笔无法平衡。笔平衡必受摩擦力。中指对笔可能有摩擦力，所以A错误；

B．在垂直于笔方向上，食指对笔的压力、中指对笔的支持力与重力分量三力平衡，所以B错误；

C．笔只受重力和手对其作用力，所以手对笔的作用力方向竖直向上，C正确；

D．若中指对笔的作用力为0，G、N1、f1三力无法平衡，D错误。

故选C。

8．B

【解析】A．扩散运动是分子永不停息的做无规则运动，而布朗运动是固体颗粒在液体分子的撞击下做无规则的运动，A错误；

B．液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，分子间表现为引力作用，这就是液体的表面张力，B正确；

C．蔗糖受潮后会粘在一起，没有确定的几何形状，但结晶后仍有规则的几何形状，因此蔗糖是晶体，C错误；

D．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子间不存在相互作用力，可以充满整个空间的缘故，D错误。

故选B。

9．B

【解析】A．发生全反射的必要条件是光从光密介质射入光疏介质，当光从光疏介质射入光密介质时，一定不发生全反射，A错误；

B．地球上接受到离地球远去的遥远星球发出的光波，考虑多普勒效应会出现红移现象，即波长变大， B正确；

C．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以减小反射光的强度，使照片清晰，C错误；

D．牛顿环实验说明了光具有波动性，且照射光波长越长，观察到的条纹间隔越大，D错误。

故选B。

10．D

【解析】A. 由光电效应方程：

。

可知，图线的斜率表示普朗克常量，横轴截距表示最大初动能为零时的入射光频率，此时的频率等于金属的极限频率，也可能知道极限波长，根据可求出逸出功. 普朗克常量与金属的性质、与光子的最大初动能、入射光的频率无关，如用金属钨做实验得到的图线也是一条直线，其斜率与图中直线的斜率相等，故A错误；

B．如用金属钠做实验得到的图线也是一条直线，其斜率与图中直线的斜率相等，故B错误；

C．如用金属钨做实验，当入射光的频率时，不可能会有光电子逸出，故C错误；

D．如用金属钠做实验得到的图线也是一条直线，设其延长线与纵轴交点的坐标为（0，），由于钠的逸出功小于钙的逸出功，则，故D正确。

故选D。

11．D

【解析】A．由于斜上抛运动上升段在竖直方向的逆过程是自由落体运动，由公式v=gt知，上抛时速度越来越小，由平均速度公式

知，通过第1个窗户过程的平均速度最大，因而通过第一个窗户所用时间最短，故A错误；

B．由A选项的分析可以知道，通过第3个窗户过程的平均速度最小，故B错误；

C．由功的定义式

W=Flcosα=-mgh

可知，通过三个窗户过程重力做的功相等，故C错误；

D．由以上的分析可以知道，通过三个窗户的重力功相同，通过第3个窗户过程的时间最长，由平均功率公式可知，通过第3个窗户过程重力的平均功率最小，故D正确．

故选D。

12．B

【解析】A．两对等量异种电荷在a点的场强合成为竖直向下，由对称性可知两对等量异种电荷在c点的场强合成为竖直向下，故a点与c点的场强相同，故A错误；

B．两正电荷在b点场强等大反向抵消，而两负电荷在b点的场强合成为竖直向下，同理d点的场强竖直向下，故b点与d点的场强等大同向，故B正确；

CD．ac两点在两对等量异种电荷的中垂线上，且电势相等为零，根据沿着场强方向电势逐渐降低，有

故CD错误；

故选B。

13．     0.50     不需要         

【解析】（1）[1]游标卡尺读数为

（2）[2]实验中可通过力传感器来直接测量细线的拉力，不需要近似的将重物的重力约等于细线的拉力，故实验中不需要满足M远大于m。

（4）[3]小车通过光电门A、B时的速度分别为

，

以小车为研究对象，小车通过光电门A、B时，合力做功为

小车通过光电门A、B时动能的变化量为

则验证动能定理的表达式为

（5）[4]以小车为研究对象，小车通过光电门A、B过程中，合力的冲量为

小车通过光电门A、B时动量的变化量为

则验证动量定理的表达式为

14．（1）；（2）28V，

【解析】（1）根据题意可知，电阻R0消耗的功率

又因

解得

（2）电路中的电流

根据能量守恒有

解得

E=28V

对电动机，根据能量守恒，有

解得

15．（1）；（2）

【解析】（1）活塞移动时受力平衡

气体对外界做功

根据热力学第一定律

解得

（2）活塞发生移动前，等容过程

活塞向右移动了L，等压过程

且

解得

16．（1）A的加速度为a1=0.6m/s2，B的加速度为a2=0.2m/s2；（2）0.015J

【解析】（1）根据牛顿第二定律有

F=ma

得A的加速度为a1=0.6m/s2，B的加速度为a2=0.2m/s2

（2）两者速度相同时，距离最近，A、B组成的系统动量守恒，以B的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得

m2v0=（m1+m2）v

代入数据解得

v=0.15m/s

系统动能的变化量

代入数据解得

△Ek=0.015J

即动能的变化量为0.015J

【注意】本题属弹簧连接体模型的变型题，这种模型两物体之间有相互作用，但不受其它外力，满足动量守恒，从能量的观点看，系统的动能与势能相互转化，并且当两物体速度相等时，势能达到最大，动能损耗最多。

17．（1）；（2）见解析；（3）；（4）不能，理由见解析

【解析】（1）当带电粒子运动半径为半圆金属盒的半径R时，粒子的速度达到最大值vm，

由牛顿第二定律得

粒子离开加速器时获得的最大动能

解得

（2）第N次加速后，由动能定理得

根据牛顿第二定律得

可解得第N次加速后

可推得第（N-1）次加速后

相邻轨迹间距

由此可知相邻轨迹间距逐渐减小，丙同学的判断是合理的；

（3）粒子在电场中被加速n次，由动能定理得

解得

粒子在加速器中运动的时间可以看成两部分时间之和，即在金属盒内旋转圈的时间t1和通过金属盒间隙n次所需的时间t2之和，粒子在磁场中做匀速圆周运动时，洛伦兹力充当向心力。由牛顿第二定律得

运动周期

粒子在磁场中运动时间

粒子在电场中运动时，由匀变速直线运动规律得

解得

粒子在磁场中运动时间与在电场中运动时间之比

（4）粒子每个运动周期内被加速两次，交流电每个周期方向改变两次，所以交流电的周期等于粒子的运动周期T，根据牛顿第二定律有

解得

交流电的频率与磁感应强度B以及粒子的比荷有关，由于质子和α粒子的比荷不同，所以在不改变交流电的频率和磁感应强度B的情况下，无法同时满足加速上述两种粒子。