四川省成都市石室中学2023届高三物理下学期4月第一次阶段性测试试题（Word版附解析）

四川省成都市石室中学2023届高三下学期4月第一次阶段性测试物理

一、选择题：本题共 8 小题，每小题 6 分，共 48 分。在每小题给出的四个选项中，第 1~5 题只有一项符合题目要求，第 6~8 题有多项符合题目要求。全部选对的得 6 分，选对但不全的得 3 分，有选错的得 0 分。

1．北京时间2023年2月10日，经过约7小时的出舱活动，神舟十五号航天员费俊龙、邓清明、张陆密切协作，圆满完成出舱任务。图为航天员出舱时与地球同框的优美瞬间，已知神舟十五号绕地球做匀速圆周运动的轨道离地高度为343公里，下列说法正确的是（　　）

A．航天员的向心加速度大于地球表面物体随地球自转的向心加速度

B．航天员出舱后处于超重状态

C．若已知地球表面的重力加速度，可求得航天员随飞船运行的速度

D．若已知地球半径，可求得航天员随飞船运行的周期

【答案】A

【详解】A．航天员运行的角速度及半径均大于地球表面物体，由可得，航天员的向心加速度大于地表物体的向心加速度，A正确；

B．航天员出舱后处于完全失重状态，B错误；

CD．万有引力提供向心力则

又

解得

由此可知只有同时已知g和R，才能求出v或T，CD错误。

故选A。

2．1967年6月17日我国成功引爆了第一枚氢弹，标志着我国核力量得到了进一步的加强。氢弹造价高，寿命短，难保存。最主要的原因就是其中的氚核会发生衰变生成氦核，其半衰期为12.5年，假设氚核衰变产生的电子全部定向运动，若我国在1970年1月制成了一枚氢弹，到1982年7月衰变过程形成的平均电流为I，则从1970年1月制成到1995年1月衰变过程形成的平均电流为（　　）

A． B． C． D．

【答案】C

【详解】设的半衰期为T，原子核总数为N，在1970年1月制成了一枚氢弹，到1982年7月衰变过程产生的电子数为，形成的平均电流为

在1970年1月制成了一枚氢弹，到1995年1月衰变过程产生的电子数为，形成的平均电流为

故选C。

3．2022WTT新乡世界杯总决赛已经落下帷幕，中国队取得了男女冠军的优异成绩。如图所示为一乒乓球台的纵截面，AB是台面的两个端点位置，PC是球网位置，D为AC中点，E为BC中点。E、M、N在同一竖直线上。第一次在M点将球击出，轨迹最高点恰好过球网最高点P，同时落到A点；第二次在N点将同一乒乓球水平击出，轨迹同样恰好过球网最高点P，同时落到D点；乒乓球可看做质点，不计空气阻力作用，则两次击球位置高度之比为（　　）

A． B． C． D．

【答案】D

【详解】设长为，M点距离台面的高度为，N点距离台面的高度为，取M关于CP的对称点，由几何关系可知Q的高度与M的高度相等，且Q点位于D点上方，只看第一次从P点到A的平抛过程，可知P到Q的水平距离为P到A的水平距离的一半，则有P到Q的时间为P到A的一半，根据可知P到Q的竖直运动的距离为P到A的，所以有

解得

同理对第二次平抛运动有

解得

可得

故选D。

4．如图甲所示的电路中，阻值为的线框水平放置，线框所在区域内存在垂直线框的磁场（未画出），磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示，电压表为理想电表，定值电阻的阻值为，将电阻箱的阻值调到，电压表的读数为4V，忽略导线的电阻。则（　　）

A．时刻，线框中产生的感应电动势为0

B．线框中产生的感应电动势的最大值为5V

C．一个周期内定值电阻上产生的热量为0.02J

D．当电阻箱的阻值为4时线框的输出功率最大

【答案】C

【详解】A．由图乙可知，时图象的斜率最大，磁感应强度的变化率最大，由法拉第电磁感应定律可知此时线框中产生的感应电动势最大，A错误；

B．由图乙可知，磁感应强度随时间段正弦规律变化，则线框中产生的感应电动势随时间按余弦规律变化，电阻箱的阻值调到6时，电压表的读数为V，则此时线框输出电压的最大值为

由

得

B错误；

C．定值电阻两端电压的有效值为

则一个周期内定值电阻产生的热量为

C正确；

D．线框的输出功率为

整理得

当时，线框的输出功率最大，此时有，D错误。

故选C。

5．如图所示，两等长轻绳一端打结，记为O点，并系在小球上。两轻绳的另一端分别系在同一水平杆上的A、B两点，两轻绳与固定的水平杆夹角均为53°。给小球垂直纸面的速度，使小球在垂直纸面的竖直面内做往复运动。某次小球运动到最低点时，轻绳OB从O点断开，小球恰好做匀速圆周运动。已知sin53°=0.8，cos53°=0.6，则轻绳OB断开前后瞬间，轻绳OA的张力比为（　　）

A．1：1 B．25：32 C．25：24 D．3：4

【答案】B

【详解】轻绳OB断开前，小球以A、B中点为圆心的圆弧做往复运动，设小球经过最低点的速度大小为v，绳长为L，小球质量为m，轻绳的张力为，由向心力公式有

轻绳OB断开后，小球在水平面内做匀速圆周运动，其圆心在A点的正下方，设轻绳的张力为，有

联立解得

故B正确。

6．卡车车厢中装有完全相同的水泥圆管，下面的两根圆管前端与车厢壁接触，上面的圆管未与车厢壁接触，三根圆管互相接触，如图所示。已知圆管之间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，最大静摩擦力约等于滑动摩擦力。下列有关说法中正确的是（　　）

A．汽车启动过程，最上面的水泥圆管受到的摩擦力向前

B．汽车启动过程，最上面的水泥圆管受到的摩擦力逐渐增大

C．为了安全起见，汽车刹车过程中的加速度不能超过μg

D．为了安全起见，汽车刹车过程中的加速度不能超过

【答案】AD

【详解】AB．汽车启动过程中，汽车做加速运动，故加速度方向向前；最上面的水泥圆管的加速度也向前，故其受到的摩擦力方向向前；汽车启动过程中，若牵引力恒定，则加速度大小不变，最上面的水泥圆管受到的摩擦力大小不变；若发动机功率不变，则加速度减小，最上面的水泥圆管受到的摩擦力逐渐减小，故A正确，B错误；

CD．最上面的水泥圆管的受力侧视图如图

最大静摩擦力为

若汽车刹车过程中，最上面的水泥圆管发生相对滑到，则将撞击车头车厢壁，发生安全事故，所以汽车刹车的加速度不能超过

故C错误，D正确。

故选AD。

7．空间中有两个固定点电荷A和B，带电荷量的绝对值分别为Q和Q，以点电荷A、B连线上某点为原点，以点电荷A和B所在的直线为x轴建立直角坐标系，分别作出部分E ­ x和φ ­ x图像，如图所示，无穷远处电势为零．则下列说法正确的是（　　）

A．A为正点电荷，B为负点电荷，且Q<Q

B．A为负点电荷，B为正点电荷，且Q>Q

C．1是E ­ x图像，2是φ ­ x图像

D．1是φ ­ x图像，2是E ­ x图像

【答案】BD

【详解】AB．由于正点电荷周围电势趋于正无穷大，所以由图可知B为正点电荷，因为点电荷B右侧有场强为0的点，说明A为负点电荷，因电场强度叠加为0的位置，离B近，离A远，故由可知QA>QB，B正确，A错误；

CD．当φ ­ x图像斜率为0时，场强为0，结合图中的辅助线，可知1是φ ­ x图像，2是E ­ x图像，D正确，C错误。

故选BD。

8．速度均为的和的混合粒子流沿着与直径ab夹角为（角未知）的方向垂直进入圆柱形匀强磁场区域，一个粒子的出射方向恰与直径ab平行向右射出，另一个粒子刚好从直径的另一点b点出射。已知元电荷e，的质量为3m，的质量为4m，不计粒子的重力，该区域的磁感应强度为B，求：（　　）

A．出射方向恰与直径ab平行的粒子为

B．的速度偏转角是速度偏转角的2倍

C．

D．磁场圆的半径为

【答案】BCD

【详解】A．作出粒子运动轨迹图如下

由

解得

则

设水平向右射出的粒子半径为 ，从b点射出的粒子半径为，则

解得

则

所以对应的，即出射方向恰与直径ab平行的粒子为，故A错误；

B．由几何分析可知的速度偏转角为，速度偏转角为，故B正确；

C．由A项分析有

解得

故C正确；

D．由A项分析有

解得

故D正确。

故选BCD。

二、非选择题：

9．（6分）某实验小组想验证动量守恒定律，可用的器材有：固定了的光电门1和光电门2的气垫导轨，两个质量均为m的滑块A和B，两滑块上都固定有完全相同、宽度为d的遮光片。

（1）若________，则可判断气垫已调水平；

（2）推动两滑块使A、B分别由气垫导轨的左右两侧开始滑动，经测量，滑块A和B通过光电门1、2的遮光时间分别为和，两滑块发生碰撞后又先后通过两光电门1、2，经测量，滑块A和B通过光电门1、2的遮光时间分别为和。

①若两滑块碰撞过程动量守恒，则必须满足的关系式为________；（用题中所给物理符号表示）

②若两滑块发生的是弹性碰撞，则________。

【答案】     轻推物块，遮光片通过两光电门的遮光时间相同          1

【详解】（1）[1]若轻推物块，遮光片通过两光电门的遮光时间相同，则可判断气垫已调水平。

（2）①[2]根据动量守恒

即

可得

②[2]根据能量守恒

可得

计算可得

10．（9分）某实验小组利用热敏电阻制作温控报警器，当温度到达或超过时，发出警报。

操作如下：

（1）测量热敏电阻在时的阻值，该热敏电阻的阻值随着温度的升高而降低。有以下实验器材可供选择。

A．电源E（电动势为，内阻不计）

B．电流表A（量程为，内阻约）

C．电压表V（量程为，内阻约）

D．滑动变阻器（最大电阻为，额定电流）

E．滑动变阻器（最大电阻为，额定电流为）

F．热敏电阻（60℃时阻值在之间）

①为了更准确测定阻值，滑动变阻器应选择______（选填“”或“”），电路图应选择图8中的______（选填“甲“或“乙”）；

②对热敏电阻加热至60℃，保持温度不变，调节滑动变阻器，得到电压表和电流表的多组数据，已在图8丙中描好点，请在图中画出图像______，并得到______（计算结果保留2位有效数字）。

（2）调试报警器

①按照图丁连接器材，报警器报警最低电流为，功率极小，电源为可调电源，内阻不计，调试时输出电压为；

②在常温下，闭合开关，开关接通b，将电阻箱的阻值调为，调节滑动变阻器，直至报警器警报。再将开关接通a，报警器调试完成。有三种滑动变阻器、、可供选择，其最大阻值分别为、、，为方便调节，应选择______（选填“”、“”或“”）。

【答案】     R1     乙          25     R4

【详解】(1) ①[1]为了方便调节，滑动变阻器选阻值范围小的R1。

[2]时阻值在之间，所以

所以电流表采用外接法，测量较准确，故选乙图。

②[3]描点连线得图像如图

[4]通过画出的图像可得

(2) ②[5]电路中最大电阻

滑动变阻器的最大电阻

所以滑动变阻器应选择R4。

11．（12分）在冰雪冲浪项目中，安全员将小朋友（可视为质点）从A点沿左侧圆弧切线方向推入滑道，小朋友获得的初速度，圆弧所在圆的半径，圆弧AB所对应的圆心角，B为轨道最低点，冰滑道视为光滑。小朋友和滑板总质量为，右侧平台比左侧平台高9.45m。小朋友冲上右侧平台后做减速运动，滑板与平台间动摩擦因数为，重力加速度。求：

（1）小朋友和滑板在圆弧形冰滑道最低点B时的速率v及其对冰道的压力；

（2）小朋友和滑板在右侧雪道滑行的距离d。

【答案】（1）；650N，方向向下；（2）9m

【详解】（1）从A到B根据机械能守恒定律

代入数据解得

根据牛顿第二定律

解得

根据牛顿第三定律，小朋友和滑板对冰滑道的压力大小为650N，方向向下。

（2）小朋友和滑板从运动到停止的过程中，根据动能定理

代入数据解得

12．（20分）如图所示，两光滑圆形金属导轨固定在水平面内，圆心均为O点，半径分别为，，两导轨通过导线与右侧电路相连，一长为、电阻为的导体棒与两圆形导轨接触良好，导体棒一端固定在O点且以角速度顺时针匀速转动，两圆形导轨所在区域存在方向竖直向下、磁感应强度大小的匀强磁场，定值电阻，电容器的电容。足够长的光滑平行金属导轨AG、BH固定于水平面内，相距为，处于竖直向下、大小为的匀强磁场中，轨道在C、D处各被一小段正对的绝缘材料隔开，质量为的金属棒a静置于导轨AB处，质量为的金属棒b紧贴CD右侧放置，质量为的金属棒c静置于b棒右侧的EF处．a、b棒的接入电阻相同，，c棒的接入电阻。初始时单刀双掷开关S与触点“1”闭合，现将开关S拨到触点“2”，当金属棒a运动至CD时电容器的电压，此时a、b两棒相碰结合为一个“双棒”整体，最终各棒运动达到稳定状态，所有导轨的电阻均不计，求：

（1）开关S与触点“1”闭合时，电容器所带的电荷量；

（2）金属棒a刚运动至CD时的速度；

（3）最终“双棒”整体与c棒的距离以及从a、b棒碰后到各棒稳定的过程中a棒中产生的焦耳热。

【答案】（1）2C；（2）2m/s；（3）0.01J

【详解】（1）导体棒转动切割磁感线，其接入电路的部分感应电动势为

闭合回路总电阻为

回路电流

电容器的电压

电容器的电荷量为

（2）开关S接2时，电容器向金属棒a放电，金属棒a受安培力运动，当金属棒a运动至CD处时电容器所带电荷量

该过程流过金属棒a的电荷量

由动量定理

代入数据可得

（3）a棒与b棒发生碰撞过程，根据动量守恒

“双棒”整体与c棒系统动量也守恒，最终达到共同速度

对c棒使用动量定理

解得

“双棒”整体与c棒运动至稳定过程中由能量守恒

其中

代入数据可得

选修3-4

1.（5分）为帮助图（a）所示在井底正中央“坐井观天”的青蛙拓宽视野，某同学设计了图（b）所示的方案，在的圆柱形井中注满透明液体。该方案中：

①注入液体的折射率___________（填“较大”或“较小”）时，观察范围较大；

②当注入液体的折射率大于___________时，观察范围不再增大；

③若注入的液体是折射率为1.33的水，则青蛙的观察范围为___________。（可能用到的三角函数值：，）

【答案】     较大          140°

【详解】①[1]如图所示

观察范围越大，则越大，根据折射定律

可知注入液体的折射率较大时，观察范围较大；

②根据

可得

得

则

解得

当时，有

故当注入液体的折射率大于时，观察范围不再增大；

③[3]若折射率时，则

可得

则观察范围为

2．（10分）如图所示，P、Q是在x轴上的两个波源，其横坐标分别为，。t＝0时刻波源P开始沿着y轴正方向起振，波源Q开始沿着y轴负方向起振，两波源都一直做简谐运动，产生的两列简谐横波沿x轴相向传播。已知两波源振动周期均为T＝2s，波速均为v＝2m/s，振幅均为A＝1m。求：

（1）在0～3.5s时间内，位于x＝3m处的质点C通过的路程。

（2）P、Q之间（不含P、Q）振动减弱点的个数及每个减弱点的横坐标。

【答案】（1）；（2）振动减弱点的个数是5。横坐标分别是-2m，0，2m，4m，6m

【详解】（1）设波源P、Q产生的波分别经时间tP、tQ传到C点，则

波源Q产生的波先传到质点C，从t=2.5s时刻开始振动，在0~3.5s时间内，波源P产生的波没有传到质点C，经过的时间t=1s，刚好是半个周期。设通过路程为S1，则

（2）设波长为λ，则

由于t=0时刻波源P开始沿着y轴正方向起振，波源Q开始沿着y轴负方向起振，若x轴上某点到P、Q的距离差是半波长的偶数倍，则该点振动减弱。设振动减弱点的横坐标为x，则

（n=0，±2，±4，……）

解得

对应，0，2m，4m，6m

所以，振动减弱点的个数是5。横坐标分别是-2m，0，2m，4m，6m。