江苏省常州高级中学2022-2023学年高三上学期1月月考物理试题 (含答案)
展开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( )
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
金属
钨
钙
钠
截止频率/Hz
10. 95
7. 73
5. 53
逸出功W0/eV
4. 54
3. 20
2. 29
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。
2022-2023学年江苏省常州高级中学高三上学期1月月考试题物理含解析: 这是一份2022-2023学年江苏省常州高级中学高三上学期1月月考试题物理含解析,共15页。试卷主要包含了单项选择题,实验题,解答题等内容,欢迎下载使用。
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