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上海市普陀区桃浦中学2023-2024学年高三下学期3月月考物理试题（原卷版+解析版）
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1. 试卷满分100分，考试时间60分钟。
2. 本考试分设试卷和答题纸。答题前，务必在答题纸上填写学校、班级、姓名。作答必须 涂或写在答题纸上，在试卷上作答一律不得分。
3. 本试卷标注“多选”的试题，每小题应选两个及以上的选项；未特别标注的选择类试题，每小题只能选一个选项；标注“不定项”的试题，每小题应选1-2个选项.
4、 本试卷标注“计算”“简答”“论证”等试题，在列式计算、逻辑推理以及回答问题过程中，须给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。
一、看到世界的基础---光
世界上，光作为我们透过眼睛看到世界的凭借，是必不可少的。物理学中，光又与粒子与波有紧密的联系。在本题中，我们将同时体会到光作为粒子与波的性质。本题计算结果均保留根号。
1. 下列说法错误的是（ ）
A. 甲图中，“彩超”利用多普勒效应的原理测定血管中血液的流速
B. 乙图中，核电站的核反应堆外面修建很厚的水泥层，用来屏蔽裂变产物放出的各种射线
C. 丙图中，用同一装置仅调节单缝宽度得到某单色光的两幅衍射图样，可判定A的缝宽大于B的缝宽
D. 丁图中，由氢原子能级图可知，某一氢原子从n=2能级向基态跃迁辐射的光子，有可能被另一个处于n=2能级的氢原子吸收并使之电离
2. 如图，两单色光Ⅰ、Ⅱ分别沿半径方向由空气射入半圆形玻璃砖，出射光合成一束复色光Ⅲ，已知单色光Ⅰ、Ⅱ与法线间的夹角分别为和，则关于单色光Ⅰ与Ⅱ下列说法正确的是（ ）
A. 在玻璃砖中的折射率之比为
B. 在玻璃砖中的传播时间之比为
C. 在玻璃砖中的波长之比为
D. 由该玻璃砖射向真空时临界角之比为
3. 为迎接2023年杭州亚运会，杭州市举办了盛大的灯光秀，灯光秀用到某种发光二极管，如图所示为该二极管发出的某单色光沿SA射向用透明材料制成的四分之一球体，此单色光在透明材料中的折射率为，已知O为球心，半径为R，S、O、E在同一直线上，，，光在真空中传播的速度为c。求：
（1）光从A点进入球体时的折射角；
（2）光从B点出射时的折射角；
（3）该单色光在球体内传播的时间。
【答案】1. C 2. AB
3. （1）30°；（2）60°；（3）
【解析】
【1题详解】
A．彩超利用超声波的多普勒效应，根据反射波的频率变化，测定血管中血液的流速，故A正确，不符合题意；
B．核电站的核反应堆发生核反应的过程中，会放出大量的射线，其产物也有很多的放射性物质，核电站的核反应堆外面修建很厚的水泥层，用来屏蔽裂变产物放出的各种射线，故B正确，不符合题意；
C．根据衍射的特点可知，缝的宽度越小衍射现象明显，所以用同一装置仅调节单缝宽度得到某单色光的两幅衍射图样，可判定A的缝宽小于B的缝宽，故C错误，符合题意；
D．氢原子从n=2能级向基态跃迁辐射的光子能量为
另一个处于n=2能级的氢原子电离需要吸收的能量
可知
故D正确，不符合题意。
故选C；
【2题详解】
A．由
可知，两者的折射率之比为
故A正确；
B．根据
可得传播时间之比
故B正确；
C． 单色光Ⅰ与Ⅱ的折射率不同，频率不同，由
可知波长之比
故C错误；
D．由
可得
故D错误。
故选AB；
【3题详解】
（1）光路图如下
由图可知，入射角为，由几何关系可知
则
由
可知光从A点进入球体时的折射角
（2）由正弦定理可得
可得
由
可得
则光从B点出射时的折射角
（3）由
可得
由
可得该单色光在球体内传播的时间
二、近代物理
在近代物理学中，我们有了牛顿力学基石后，开始逐步对气体，固体，液体等的微观与宏观表现进行研究。将在本题中体会近代物理学的美感。
4. 下列说法正确的是（ ）
A. 晶体一定具有各向异性的特征
B. 水蒸气凝结成小水珠过程中，水分子间的作用力变小
C. 由热力学第二定律可知从单一热源吸收热量，完全变成功是可能的
D. 在测温装置的槽内放入水银，液面出现如图所示现象，是因为玻璃分子对附着层内水银分子的吸引力小于水银内部分子之间吸引力
5. 一定质量的理想气体发生如图所示的变化，其中A、B间的虚线是一条双曲线，发生等温变化，则气体在A、B、C三个状态相比，有（ ）
A．单位体积内气体分子数A状态>B状态=C状态
B．气体分子平均一次碰撞器壁对器壁冲量，A状态=B状态>C状态
C．从A状态→C状态，气体吸收热量
D．从C状态→B状态，气体内能不变
6. 下列说法正确的是（ ）
A. 甲图为光电效应实验，验电器和锌板带异种电荷
B. 乙图为岩盐的分子结构，敲碎的岩盐总是呈立方形状，是因为容易在虚线处断开
C. 丙图中，轻核能发生聚变的条件是克服库仑斥力，而不是克服核力
D. 戳破丁图中棉线右侧的肥皂泡，棉线会受到平行于肥皂泡平面且垂直于棉线的力使之向左弯曲
7. 2023年10月26日17时46分，神舟十七号载人飞船成功对接于空间站天和核心舱前向端口。神舟十七号载人飞行的主要任务包括实施航天员出舱活动和舱外科学任务。如图所示，气闸舱有两个气闸门，与核心舱连接的是闸门A，与外太空连接的是闸门B。 核心舱气体容积，气闸舱气体容积为。核心舱和气闸舱的气压都为（地球表面标准大气压）。核心舱内航天员要到舱外太空行走，先进入气闸舱，用一台抽气机抽取气闸舱中气体，每次抽取气体体积为，当气闸舱气压降到后才能打开气闸门B，且每次从气闸舱抽取的气体都立刻充入到核心舱内。抽气送气过程中两舱温度保持不变，不考虑漏气、新气体产生、航天员进出舱对气体的影响。是否只要抽气次数达到了63次，即可打开闸门B，如果不是，至少需要多少次。
【答案】4. CD 5. B 6. CD
7. 65
【解析】
【4题详解】
A．单晶体一定具有各向异性的特征，多晶体具有各向同性，故A错误；
B．水蒸气凝结成小水珠过程中，水分子间距减小，则作用力变大，故B错误；
C．由热力学第二定律可知从单一热源吸收热量，完全变成功是可能的，但会引起其他变化，故C正确；
D．在测温装置的槽内放入水银，液面出现如图所示现象，说明水银与玻璃不浸润，是因为玻璃分子对附着层内水银分子的吸引力小于水银内部分子之间吸引力，故D正确。
故选CD；
【5题详解】
A．A到C是等容变化，所以单位体积内气体分子数A状态=C状态，C到B是体积变大，所以单位体积内气体分子数B状态B．A到C是等容变化，压强减小，所以温度降低，分子平均速率减小，所以气体分子平均一次碰撞器壁对器壁的冲量，A状态>C状态，C到B是等压变化，体积增大，所以温度升高，分子的平均速率变大，所以气体分子平均一次碰撞器壁对器壁的冲量，B状态> C状态，A、B间的虚线是一条双曲线，可知，A、B状态温度相同，所以气体分子平均一次碰撞器壁对器壁的冲量，B状态=Ａ状态，故B正确；
C．从A状态→C状态，是等容变化，压强减小，所以温度降低，内能减少，故气体放出热量，故C错误；
D．从C状态→B状态，气体体积增大，温度升高，气体内能增大，故D错误。
故选B；
【6题详解】
A．甲图为光电效应实验，验电器和锌板接触，所以带同种电荷，故A错误；
B．乙图为岩盐的分子结构，敲碎的岩盐总是呈立方形状，是因为容易沿边长处断开，故B错误；
C．要使核发生聚变反应必须使核子间距离达到核力（引力）作用范围，核力只有紧密接触且相邻的核子间才有，要达到这个距离必须克服核子间库伦斥力做功，所以丙图中，轻核能发生聚变的条件是克服库仑斥力，而不是克服核力，故C正确；
D．戳破丁图中棉线右侧的肥皂泡，棉线会受到表面张力的作用，表面张力平行于肥皂泡平面且垂直于棉线，使之向左弯曲，故D正确。
故选CD；
【7题详解】
第一次对气闸舱抽气，有
可得
第二次对气闸舱抽气有
可得
第n次对气闸舱抽气有
可得
当
即可打开闸门B，可得
所以至少需要对气闸舱抽气65次，才能打开闸门B。
三、探索太空
《流浪地球2》中太空电梯非常吸引观众眼球。在影片中太空电梯高耸入云，在地表与太空间高速穿梭。太空电梯通过超级缆绳连接地球赤道上的固定基地与配重空间站，它们随地球以同步静止状态一起旋转。随着物理学的发展，我们越来越倾向于我们周围的环境。在本题中，我们将跟随宇航员，进入太空中探索。本题中，若未特殊说明，地球半径为R，地球质量为M，引力常量为G，卫星与地球间的引力势能表达式为（r是卫星到地心的距离）
8. 如图所示，该系统的甲、乙两颗卫星的轨道分别是同一平面内的椭圆和圆，甲的轨道近地点正好在地面附近，已知远地点与地面的距离为，甲轨道的远地点与乙轨道的最近距离为，乙的质量为，乙的机械能为____________，甲、乙的周期之比为____________.
9. （论证）卫星在战争中起着重要作用，而利用卫星摧毁敌方卫星正成为各国研究重点。假设我方卫星欲发射一枚小型导弹去追击处在同一圆轨道的敌方卫星，则我方发射的导弹怎么运动使得永远无法击中对方.
10. 2021年5月15日7时18分，我国火星探测器“天问一号”的着陆巡视器（其中巡视器就是“祝融号”火星车）成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区，这标志着我国是继美国、前苏联之后第三个成功进行火星探测的国家，展示了中国在航天技术领域的强大实力，为中国乃至国际航天事业迈出了历史性的一大步。 “天问一号”的着陆巡视器从进入火星大气层到成功着陆经历了气动减速段、伞系减速段、动力减速段、悬停避障与缓速下降段，其过程大致如图所示。已知火星质量为（约为地球质量的0.11倍）、半径为（约为地球半径的0.53倍），“天问一号”的着陆巡视器质量为，地球表面重力加速度为。
（1）（论证）着陆巡视器在动力减速段做的是否为竖直方向的匀减速直线运动？
（2）（计算）设着陆巡视器在伞系减速段做的是竖直方向的匀减速直线运动，试求火星大气对着陆巡视器的平均阻力。（结果保留3位有效数字）
【答案】8 ①. ②.
9. 见解析 10. （1）见解析；（2）1.03×104N
【解析】
【8题详解】
乙卫星的轨道半径为2R，则根据
解得动能
重力势能
可得乙卫星的机械能
甲卫星的半长轴为，根据开普勒第三定律可知
【9题详解】
在同一轨道上运动的卫星都满足
若同一轨道上的导弹加速，则
即导弹做圆周运动需要的向心力大于地球提供的引力，此时导弹将做离心运动而偏离原来的轨道而进入高轨道；若同一轨道上的导弹减速，则
即导弹做圆周运动需要的向心力小于地球提供的引力，此时导弹将做向心运动而偏离原来的轨道而进入低轨道；则我方卫星欲发射一枚小型导弹去追击处在同一圆轨道的敌方卫星，则我方发射的导弹无论怎么运动都永远无法击中对方。
10题详解】
（1）设动力减速阶段着陆巡视器初速度为v1，末速度为v2，若此过程为匀减速直线运动
即此过程不是匀减速直线运动；
（2）着陆巡视器在地球表面时，有
，着陆巡视器在火星表面时，有
由题意，有
，
联立解得
g火=3.8m/s2
取向下为正方向，伞系减速过程着陆巡视器初速度为v0，时间t′=90s，m=1300kg，此过程加速度
设火星大气对着陆逼视器阻力的大小为f，由牛顿第二定律，可得
mg火-f=ma
联立解得
f=1300×（3.8+4.1）N≈1.03×104N
四．经典牛顿力学,动量和能量
虽然目前牛顿力学在现代物理学的应用十分局限，但是则仍然是物理学的基石。通过本题，我们将综合牛顿三大定律与能量守恒，探寻经典的物理真谛。本题中，g取9.8m/s2
，结果一律保留到三位有效数字。
11. 一辆汽车在一条平直的公路上由静止启动，当启动加速至速度为时，司机发现前方有险情并立即刹车，刹车过程看成匀减速直线运动，整个运动过程的图像如图所示。若启动加速过程和刹车减速过程位移大小相等，下列说法正确的是（ ）
A. 启动加速过程和刹车减速过程时间相等
B. 启动加速过程时间大于刹车减速过程时间
C. 启动加速过程平均速度大于刹车减速过程平均速度
D. 启动加速过程平均速度和刹车减速过程平均速度方向相反
12. 如图甲所示，轻质弹簧下端固定在水平地面上，上端连接一轻质薄板。时刻，一物块从其正上方某处由静止下落，落至薄板上后和薄板始终粘连，其位置随时间变化的图像（）如图乙所示，其中时物块刚接触薄板。弹簧形变始终在弹性限度内，空气阻力不计，则（ ）
A. 后物块做简谐运动
B. 时物块的加速度大于重力加速度
C. 若增大物块自由下落的高度，则物块与薄板粘连后振动的周期增大
D. 后物块坐标位置随时间变化关系为
13. 挖掘机是一种以液压原理为基础的工程机械，它主要由发动机、行走系统、铲斗和臂架等部件组成。挖掘机凭借其高效、稳定和灵活的工作方式，使得各种土方工程、道路施工、矿山开采、建筑施工等工作变得更加容易和高效。挖掘机的铲斗主要用于挖掘、移动和装载物料，铲斗两侧各有一个油缸，驱动铲斗进行上下摆动，可以实现铲斗的升降和倾斜。铲斗内的沙土简化为一个球形物体，其初始状态如图甲所示，铲斗沿顺时针方向缓慢转动到图乙所示的位置，忽略铲斗两侧壁给球形物体的摩擦，则在铲斗顺时针转动过程中，关于两侧壁ab和cd对球形物体的弹力和，则ab对球形物体的弹力______________，cd对球形物体的弹力______________。（选填：先减小后增大，先增大后减小，一直减小，一直增大）
14. 如图所示AB两物块放置在斜面上，与A相连的轻绳穿过中间有小孔的B与水平面固定的电动机相连，轻绳与B之间无力的作用，用另一根轻绳连接B，使B静止在斜面上，物块A、B与斜面间的动摩擦因数，斜面倾角。现电动机以额定功率牵引物块A，使物块A从静止出发，以最大速度与物块B发生碰撞并粘在一起，碰撞时间极短，碰撞的瞬间电动机自动切断电源不再对A提供牵引力，运动到达斜面顶端时A、B速度刚好为零，，，，则A的加速度_____________（选填：先减小后增大，先增大后减小，一直减小，一直增大），物块B距斜面顶端的距离为_____________。在答题纸对应框中画出物块A的大致v-t图，需标注出特殊点位_____________。
15. 如图所示，一个质量为m=2.0kg的小球，从半径为R=1.8m质量为M=1.6kg的四分之一光滑圆弧槽顶端由静止滑下，槽的左边被挡板固定，抛出点离地面的高度h=5.6m，落在倾角为θ足够长的固定斜面上（斜面底端与圆弧槽右侧面刚好接触但不粘连），地面光滑，忽略空气阻力，tanθ=2。
（1）小球在槽的最低点对槽的压力大小为多少；
（2）小球落在斜面上的速度的大小；
（3）若把挡板撤掉，小球还是从同一位置由静止滑下，则小球从离开槽至落到斜面上所用时间为多少？
【答案】11. C 12. AB
13. ①. 一直减小 ②. 先增大后减小
14. ①. 一直减小 ②. ③. 答案见详解
15. （1）58.8N；（2）7.14；（3）0.670s
【解析】
【11题详解】
ABC．根据图像知，启动加速过程的平均速度大于，减速时匀变速可知平均速度等于，根据图像与坐标轴围成的面积表示位移，启动加速过程和刹车减速过程位移大小相等，故启动加速过程时间小于刹车减速过程时间，故AB错误，C正确；
D．启动加速过程、刹车减速过程汽车的速度都为正值，汽车一直沿正方向运动，则启动加速过程、刹车减速过程汽车的位移都为正值，为正方向，启动加速过程平均速度和刹车减速过程平均速度方向相同，故D错误。
故选C。
【12题详解】
A.t=0.2s时物块刚接触薄板，落至薄板上后和薄板始终粘连，构成竖直方向的弹簧振子，并且从图像看，0.2s以后的图像为正弦函数曲线，物块做简谐运动，故A正确；
B．薄板为轻质薄板，质量可忽略不计。由图乙可知，B点是图像的最高点，C点是图像最低点，根据简谐运动的对称性可知，最高点的加速度和最低点的加速度大小相等，即
aB=aC
由简谐运动的加速度满足
kx=-ma
设A点处的偏离平衡位置位移大小为xA，C点处偏离平衡位置的位移大小为xC，有
xA＜xC
所以
aA＜aC
故
aA＜aB
到A点时，物块只受重力
aA=g
所以
aB＞g
故B正确；
C．弹簧振子的周期只与振动系统本身有关，与物块起始下落的高度无关，故物块与薄板粘连后振动周期不变，故C错误；
D．由图乙可知
振幅为0.2m，0.2s后物块位置随时间变化关系式为
当t=0.2s时，x=0.2m，代入上式得
因t=0.2s时物体沿x轴正方向向平衡位置运动，故
所以
故D错误。
故选AB。
【13题详解】
[1] [2]对球形物体受力分析如图所示
将力、、矢量平移到三角形中，在铲斗顺时针转动的过程中的对角θ恒定，所以力和的交点在圆上移动，矢量图如图所示
由图可知在铲斗由图甲顺时针缓慢转到图乙的过程中力ab对球形物体的弹力逐渐减小，cd对球形物体的弹力先增大后减小。
【14题详解】
[1]根据
功率不变，速度增大，导致牵引力减小，则A的加速度减小，
[2]当A的加速度为零时，牵引力为
最大速度为
根据动量守恒
根据动能定理
物块B距斜面顶端的距离为
[3]物块A的大致v-t图
【15题详解】
（1）小球从静止开始下滑到最低点过程中，由动能定理得
在最低点，对小球由牛顿第二定律
得
由牛顿第三定律可得，小球在槽的最低点对槽的压力为
（2）设下落时间为t
所以小球落在斜面上的速度的大小为
（3）规定向右为正方向 ，设小球脱离圆弧槽时速度大小为，圆弧槽速度大小为，此过程圆弧槽水平位移大小为，小球水平位移大小为，小球和圆弧槽系统由能量守恒得
小球和圆弧槽水平动量守恒得
即
联立可得
，
由几何关系得
解得，小球从离开槽至落到斜面上所用时间为
五．电学与磁学
随着力学的更深入的研究，我们逐渐发现了另一种能量的表现形式---电能。对我们现代人来说，电能已经成为了密不可分需要使用的东西了。法拉第发现并进一步证实了磁场与电场之间的关系，为我们建立了重要的理论基础。在本题中，我们会单独研究电场，也会与磁场结合一起研究关联性，本题中g取9.8m/s2，结果一律保留到三位有效数字。
16. 如图所示为某绝缘空心球的示意图，是过球心的水平截面的圆周上六个点等分点，分别在和固定等量的正负电荷，即和，而是球的某一直径且与水平面垂直，设无穷远处为电势零点，则（ ）
A. 两点的电场强度相同
B. 三点电势分别记为，则
C. 将一正的试探电荷从A点沿圆弧移到点的过程中电场力先做正功再做负功
D. 若处的电荷仍固定不动，将处的电荷移到处，则电荷的电势能将减小
17. 电磁灶（又叫电磁炉）的基本结构图如图甲所示，利用电磁感应产生涡流的原理对食物进行加热，利用涡流现象来冶炼钢铁的炼钢炉装置如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A. 电磁灶的加热原理先是电能变成磁能，然后产生涡流最后产生焦耳热
B. 铁质锅换成铜、铝锅，其加热效果与铁质锅一样
C. 炼钢炉通上恒定电流也可以冶炼钢铁
D. 炼钢炉的涡流现象与电磁灶的涡流现象本质相同，结构也类似
18.
（1）某实验小组想借助电阻箱得到欧姆表内部的电动势E、内阻和表头的满偏电流，为此设计了如图1所示的电路，测得电阻箱的示数和表头的电流满足如图3所示的关系，其中、、已知，则________________________。
（2）因表头故障，无法读出电流的大小（仍可显示0刻度和满偏值），为了得到电流，小组在电阻箱的旁边串联了一个电流表之后，再进行欧姆调零，如图2，由于电流表有内阻，E的测量值比真实值________（填“偏大”、“偏小”或“不变”），的测量值比真实值________（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
19. 如图所示，两根相距为的金属导轨平行固定放置，左半部分倾斜且粗糙，倾角，处在磁感应强度为的竖直向上的匀强磁场中；右半部分水平且光滑，处在磁感应强度为的竖直向下的匀强磁场中，导轨的电阻均不计。在导轨上水平放置金属杆、，两杆的质量均为，长度恰好与导轨间距相同。其中，棒电阻为，棒和的电阻均为，杆与导轨间的动摩擦因数为。现使杆由静止开始向右做加速度为的匀加速运动。
（1）当杆所受静摩擦力为0时，求流过杆电流的大小和方向；
（2）求从杆开始运动，经过多少时间杆所受静摩擦力变为0？
（3）从杆开始运动到杆所受静摩擦力变为0的过程中，求通过杆的电荷量。
【答案】16. AD 17. AD
18. ①. ②. ③. ④. 不变 ⑤. 偏大
19. （1）；（2）；（3）
【解析】
【16题详解】
A．画出处于a、b、c、d四点的电荷在E、F两点产生的场强如图所示
根据库仑定律和场强叠加原理可知，E、F两点的电场强度相同，故A正确；
B．由等量异种电荷周围的电势分布可知，A、O、B三点在两对等量异种电荷的连线的中垂面的交线上，则各点电势均为零，即
故B错误；
C．将一正的试探电荷从A点沿圆弧AEB移到B点的过程中，电势先升后降低，则正试探电荷的电势能先增加后减少，故电场力先做负功再做正功，故C错误；
D．若b、c、d处的电荷固定不动，将a处的电荷移到O处，因b处的电荷在O、a两点电势相等，则a处的电荷移到O处，b处的电荷引起的电势能不变，故主要考虑d、c两处的电荷对a点电荷的影响，a点在d、c两处电荷产生的电场中的电势为正，则a处电荷在a点的电势能为正，到O处时d、c两处的电荷在O点产生的电势能为零，则a处电荷在O点的电势能为零，可知将a处电荷移到O处，该电荷的电势能将减小，故D正确。
故选AD。
【17题详解】
A.电磁灶的加热原理是变化电流产生变化磁场，然后产生涡流最后产生焦耳热，故A正确；
B．由于铜、铝的电阻比较小，在电磁感应中不能满足需要的发热功率，故铁质锅不能换成铜、铝锅，加热效果不同，故B错误；
C．炼钢炉通上恒定电流产生的磁场是恒定磁场，通过钢铁的磁通量不变，不会产生涡流即感应电流，则不能冶炼钢铁，故C错误；
D．炼钢炉的涡流现象与电磁灶的涡流现象本质相同，都是电磁感应现象，结构也类似，都是铁质金属整体都产生涡流的结构装置，故D正确。
故选AD。
【18题详解】
（1）[1]根据完合电路欧姆定律
整理得
图像的斜率表示电动势，为
故填；
[2]当时，有
解得
故填；
[3]满偏电流为
故填；
（2）[1]由于电流表有内阻，根据闭合电路的欧姆定律
整理得
可知图像的斜率不变，得电动势的测量值等于真实值，故填不变；
[2]图像的纵截距的绝对值表示内阻，由于电流表有内阻，图像的纵截距的绝对值偏大，得的测量值比真实值偏大，故填偏大。
【19题详解】
（1）向右切割磁感线产生电动势，根据右手定则可知，流过cd杆的电流方向由；当cd杆不受摩擦力作用时，根据平衡条件有
解得电流大小为
（2）电路总电阻为
电动势为
又由
可得
ab杆做匀加速直线运动，则有
解得
（3）根据运动学公式可得
通过ab的电荷量为
由欧姆定律
联立解得
1. 试卷满分100分，考试时间60分钟。
2. 本考试分设试卷和答题纸。答题前，务必在答题纸上填写学校、班级、姓名。作答必须 涂或写在答题纸上，在试卷上作答一律不得分。
3. 本试卷标注“多选”的试题，每小题应选两个及以上的选项；未特别标注的选择类试题，每小题只能选一个选项；标注“不定项”的试题，每小题应选1-2个选项.
4、 本试卷标注“计算”“简答”“论证”等试题，在列式计算、逻辑推理以及回答问题过程中，须给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。
一、看到世界的基础---光
世界上，光作为我们透过眼睛看到世界的凭借，是必不可少的。物理学中，光又与粒子与波有紧密的联系。在本题中，我们将同时体会到光作为粒子与波的性质。本题计算结果均保留根号。
1. 下列说法错误的是（ ）
A. 甲图中，“彩超”利用多普勒效应的原理测定血管中血液的流速
B. 乙图中，核电站的核反应堆外面修建很厚的水泥层，用来屏蔽裂变产物放出的各种射线
C. 丙图中，用同一装置仅调节单缝宽度得到某单色光的两幅衍射图样，可判定A的缝宽大于B的缝宽
D. 丁图中，由氢原子能级图可知，某一氢原子从n=2能级向基态跃迁辐射的光子，有可能被另一个处于n=2能级的氢原子吸收并使之电离
2. 如图，两单色光Ⅰ、Ⅱ分别沿半径方向由空气射入半圆形玻璃砖，出射光合成一束复色光Ⅲ，已知单色光Ⅰ、Ⅱ与法线间的夹角分别为和，则关于单色光Ⅰ与Ⅱ下列说法正确的是（ ）
A. 在玻璃砖中的折射率之比为
B. 在玻璃砖中的传播时间之比为
C. 在玻璃砖中的波长之比为
D. 由该玻璃砖射向真空时临界角之比为
3. 为迎接2023年杭州亚运会，杭州市举办了盛大的灯光秀，灯光秀用到某种发光二极管，如图所示为该二极管发出的某单色光沿SA射向用透明材料制成的四分之一球体，此单色光在透明材料中的折射率为，已知O为球心，半径为R，S、O、E在同一直线上，，，光在真空中传播的速度为c。求：
（1）光从A点进入球体时的折射角；
（2）光从B点出射时的折射角；
（3）该单色光在球体内传播的时间。
【答案】1. C 2. AB
3. （1）30°；（2）60°；（3）
【解析】
【1题详解】
A．彩超利用超声波的多普勒效应，根据反射波的频率变化，测定血管中血液的流速，故A正确，不符合题意；
B．核电站的核反应堆发生核反应的过程中，会放出大量的射线，其产物也有很多的放射性物质，核电站的核反应堆外面修建很厚的水泥层，用来屏蔽裂变产物放出的各种射线，故B正确，不符合题意；
C．根据衍射的特点可知，缝的宽度越小衍射现象明显，所以用同一装置仅调节单缝宽度得到某单色光的两幅衍射图样，可判定A的缝宽小于B的缝宽，故C错误，符合题意；
D．氢原子从n=2能级向基态跃迁辐射的光子能量为
另一个处于n=2能级的氢原子电离需要吸收的能量
可知
故D正确，不符合题意。
故选C；
【2题详解】
A．由
可知，两者的折射率之比为
故A正确；
B．根据
可得传播时间之比
故B正确；
C． 单色光Ⅰ与Ⅱ的折射率不同，频率不同，由
可知波长之比
故C错误；
D．由
可得
故D错误。
故选AB；
【3题详解】
（1）光路图如下
由图可知，入射角为，由几何关系可知
则
由
可知光从A点进入球体时的折射角
（2）由正弦定理可得
可得
由
可得
则光从B点出射时的折射角
（3）由
可得
由
可得该单色光在球体内传播的时间
二、近代物理
在近代物理学中，我们有了牛顿力学基石后，开始逐步对气体，固体，液体等的微观与宏观表现进行研究。将在本题中体会近代物理学的美感。
4. 下列说法正确的是（ ）
A. 晶体一定具有各向异性的特征
B. 水蒸气凝结成小水珠过程中，水分子间的作用力变小
C. 由热力学第二定律可知从单一热源吸收热量，完全变成功是可能的
D. 在测温装置的槽内放入水银，液面出现如图所示现象，是因为玻璃分子对附着层内水银分子的吸引力小于水银内部分子之间吸引力
5. 一定质量的理想气体发生如图所示的变化，其中A、B间的虚线是一条双曲线，发生等温变化，则气体在A、B、C三个状态相比，有（ ）
A．单位体积内气体分子数A状态>B状态=C状态
B．气体分子平均一次碰撞器壁对器壁冲量，A状态=B状态>C状态
C．从A状态→C状态，气体吸收热量
D．从C状态→B状态，气体内能不变
6. 下列说法正确的是（ ）
A. 甲图为光电效应实验，验电器和锌板带异种电荷
B. 乙图为岩盐的分子结构，敲碎的岩盐总是呈立方形状，是因为容易在虚线处断开
C. 丙图中，轻核能发生聚变的条件是克服库仑斥力，而不是克服核力
D. 戳破丁图中棉线右侧的肥皂泡，棉线会受到平行于肥皂泡平面且垂直于棉线的力使之向左弯曲
7. 2023年10月26日17时46分，神舟十七号载人飞船成功对接于空间站天和核心舱前向端口。神舟十七号载人飞行的主要任务包括实施航天员出舱活动和舱外科学任务。如图所示，气闸舱有两个气闸门，与核心舱连接的是闸门A，与外太空连接的是闸门B。 核心舱气体容积，气闸舱气体容积为。核心舱和气闸舱的气压都为（地球表面标准大气压）。核心舱内航天员要到舱外太空行走，先进入气闸舱，用一台抽气机抽取气闸舱中气体，每次抽取气体体积为，当气闸舱气压降到后才能打开气闸门B，且每次从气闸舱抽取的气体都立刻充入到核心舱内。抽气送气过程中两舱温度保持不变，不考虑漏气、新气体产生、航天员进出舱对气体的影响。是否只要抽气次数达到了63次，即可打开闸门B，如果不是，至少需要多少次。
【答案】4. CD 5. B 6. CD
7. 65
【解析】
【4题详解】
A．单晶体一定具有各向异性的特征，多晶体具有各向同性，故A错误；
B．水蒸气凝结成小水珠过程中，水分子间距减小，则作用力变大，故B错误；
C．由热力学第二定律可知从单一热源吸收热量，完全变成功是可能的，但会引起其他变化，故C正确；
D．在测温装置的槽内放入水银，液面出现如图所示现象，说明水银与玻璃不浸润，是因为玻璃分子对附着层内水银分子的吸引力小于水银内部分子之间吸引力，故D正确。
故选CD；
【5题详解】
A．A到C是等容变化，所以单位体积内气体分子数A状态=C状态，C到B是体积变大，所以单位体积内气体分子数B状态
C．从A状态→C状态，是等容变化，压强减小，所以温度降低，内能减少，故气体放出热量，故C错误；
D．从C状态→B状态，气体体积增大，温度升高，气体内能增大，故D错误。
故选B；
【6题详解】
A．甲图为光电效应实验，验电器和锌板接触，所以带同种电荷，故A错误；
B．乙图为岩盐的分子结构，敲碎的岩盐总是呈立方形状，是因为容易沿边长处断开，故B错误；
C．要使核发生聚变反应必须使核子间距离达到核力（引力）作用范围，核力只有紧密接触且相邻的核子间才有，要达到这个距离必须克服核子间库伦斥力做功，所以丙图中，轻核能发生聚变的条件是克服库仑斥力，而不是克服核力，故C正确；
D．戳破丁图中棉线右侧的肥皂泡，棉线会受到表面张力的作用，表面张力平行于肥皂泡平面且垂直于棉线，使之向左弯曲，故D正确。
故选CD；
【7题详解】
第一次对气闸舱抽气，有
可得
第二次对气闸舱抽气有
可得
第n次对气闸舱抽气有
可得
当
即可打开闸门B，可得
所以至少需要对气闸舱抽气65次，才能打开闸门B。
三、探索太空
《流浪地球2》中太空电梯非常吸引观众眼球。在影片中太空电梯高耸入云，在地表与太空间高速穿梭。太空电梯通过超级缆绳连接地球赤道上的固定基地与配重空间站，它们随地球以同步静止状态一起旋转。随着物理学的发展，我们越来越倾向于我们周围的环境。在本题中，我们将跟随宇航员，进入太空中探索。本题中，若未特殊说明，地球半径为R，地球质量为M，引力常量为G，卫星与地球间的引力势能表达式为（r是卫星到地心的距离）
8. 如图所示，该系统的甲、乙两颗卫星的轨道分别是同一平面内的椭圆和圆，甲的轨道近地点正好在地面附近，已知远地点与地面的距离为，甲轨道的远地点与乙轨道的最近距离为，乙的质量为，乙的机械能为____________，甲、乙的周期之比为____________.
9. （论证）卫星在战争中起着重要作用，而利用卫星摧毁敌方卫星正成为各国研究重点。假设我方卫星欲发射一枚小型导弹去追击处在同一圆轨道的敌方卫星，则我方发射的导弹怎么运动使得永远无法击中对方.
10. 2021年5月15日7时18分，我国火星探测器“天问一号”的着陆巡视器（其中巡视器就是“祝融号”火星车）成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区，这标志着我国是继美国、前苏联之后第三个成功进行火星探测的国家，展示了中国在航天技术领域的强大实力，为中国乃至国际航天事业迈出了历史性的一大步。 “天问一号”的着陆巡视器从进入火星大气层到成功着陆经历了气动减速段、伞系减速段、动力减速段、悬停避障与缓速下降段，其过程大致如图所示。已知火星质量为（约为地球质量的0.11倍）、半径为（约为地球半径的0.53倍），“天问一号”的着陆巡视器质量为，地球表面重力加速度为。
（1）（论证）着陆巡视器在动力减速段做的是否为竖直方向的匀减速直线运动？
（2）（计算）设着陆巡视器在伞系减速段做的是竖直方向的匀减速直线运动，试求火星大气对着陆巡视器的平均阻力。（结果保留3位有效数字）
【答案】8 ①. ②.
9. 见解析 10. （1）见解析；（2）1.03×104N
【解析】
【8题详解】
乙卫星的轨道半径为2R，则根据
解得动能
重力势能
可得乙卫星的机械能
甲卫星的半长轴为，根据开普勒第三定律可知
【9题详解】
在同一轨道上运动的卫星都满足
若同一轨道上的导弹加速，则
即导弹做圆周运动需要的向心力大于地球提供的引力，此时导弹将做离心运动而偏离原来的轨道而进入高轨道；若同一轨道上的导弹减速，则
即导弹做圆周运动需要的向心力小于地球提供的引力，此时导弹将做向心运动而偏离原来的轨道而进入低轨道；则我方卫星欲发射一枚小型导弹去追击处在同一圆轨道的敌方卫星，则我方发射的导弹无论怎么运动都永远无法击中对方。
10题详解】
（1）设动力减速阶段着陆巡视器初速度为v1，末速度为v2，若此过程为匀减速直线运动
即此过程不是匀减速直线运动；
（2）着陆巡视器在地球表面时，有
，着陆巡视器在火星表面时，有
由题意，有
，
联立解得
g火=3.8m/s2
取向下为正方向，伞系减速过程着陆巡视器初速度为v0，时间t′=90s，m=1300kg，此过程加速度
设火星大气对着陆逼视器阻力的大小为f，由牛顿第二定律，可得
mg火-f=ma
联立解得
f=1300×（3.8+4.1）N≈1.03×104N
四．经典牛顿力学,动量和能量
虽然目前牛顿力学在现代物理学的应用十分局限，但是则仍然是物理学的基石。通过本题，我们将综合牛顿三大定律与能量守恒，探寻经典的物理真谛。本题中，g取9.8m/s2
，结果一律保留到三位有效数字。
11. 一辆汽车在一条平直的公路上由静止启动，当启动加速至速度为时，司机发现前方有险情并立即刹车，刹车过程看成匀减速直线运动，整个运动过程的图像如图所示。若启动加速过程和刹车减速过程位移大小相等，下列说法正确的是（ ）
A. 启动加速过程和刹车减速过程时间相等
B. 启动加速过程时间大于刹车减速过程时间
C. 启动加速过程平均速度大于刹车减速过程平均速度
D. 启动加速过程平均速度和刹车减速过程平均速度方向相反
12. 如图甲所示，轻质弹簧下端固定在水平地面上，上端连接一轻质薄板。时刻，一物块从其正上方某处由静止下落，落至薄板上后和薄板始终粘连，其位置随时间变化的图像（）如图乙所示，其中时物块刚接触薄板。弹簧形变始终在弹性限度内，空气阻力不计，则（ ）
A. 后物块做简谐运动
B. 时物块的加速度大于重力加速度
C. 若增大物块自由下落的高度，则物块与薄板粘连后振动的周期增大
D. 后物块坐标位置随时间变化关系为
13. 挖掘机是一种以液压原理为基础的工程机械，它主要由发动机、行走系统、铲斗和臂架等部件组成。挖掘机凭借其高效、稳定和灵活的工作方式，使得各种土方工程、道路施工、矿山开采、建筑施工等工作变得更加容易和高效。挖掘机的铲斗主要用于挖掘、移动和装载物料，铲斗两侧各有一个油缸，驱动铲斗进行上下摆动，可以实现铲斗的升降和倾斜。铲斗内的沙土简化为一个球形物体，其初始状态如图甲所示，铲斗沿顺时针方向缓慢转动到图乙所示的位置，忽略铲斗两侧壁给球形物体的摩擦，则在铲斗顺时针转动过程中，关于两侧壁ab和cd对球形物体的弹力和，则ab对球形物体的弹力______________，cd对球形物体的弹力______________。（选填：先减小后增大，先增大后减小，一直减小，一直增大）
14. 如图所示AB两物块放置在斜面上，与A相连的轻绳穿过中间有小孔的B与水平面固定的电动机相连，轻绳与B之间无力的作用，用另一根轻绳连接B，使B静止在斜面上，物块A、B与斜面间的动摩擦因数，斜面倾角。现电动机以额定功率牵引物块A，使物块A从静止出发，以最大速度与物块B发生碰撞并粘在一起，碰撞时间极短，碰撞的瞬间电动机自动切断电源不再对A提供牵引力，运动到达斜面顶端时A、B速度刚好为零，，，，则A的加速度_____________（选填：先减小后增大，先增大后减小，一直减小，一直增大），物块B距斜面顶端的距离为_____________。在答题纸对应框中画出物块A的大致v-t图，需标注出特殊点位_____________。
15. 如图所示，一个质量为m=2.0kg的小球，从半径为R=1.8m质量为M=1.6kg的四分之一光滑圆弧槽顶端由静止滑下，槽的左边被挡板固定，抛出点离地面的高度h=5.6m，落在倾角为θ足够长的固定斜面上（斜面底端与圆弧槽右侧面刚好接触但不粘连），地面光滑，忽略空气阻力，tanθ=2。
（1）小球在槽的最低点对槽的压力大小为多少；
（2）小球落在斜面上的速度的大小；
（3）若把挡板撤掉，小球还是从同一位置由静止滑下，则小球从离开槽至落到斜面上所用时间为多少？
【答案】11. C 12. AB
13. ①. 一直减小 ②. 先增大后减小
14. ①. 一直减小 ②. ③. 答案见详解
15. （1）58.8N；（2）7.14；（3）0.670s
【解析】
【11题详解】
ABC．根据图像知，启动加速过程的平均速度大于，减速时匀变速可知平均速度等于，根据图像与坐标轴围成的面积表示位移，启动加速过程和刹车减速过程位移大小相等，故启动加速过程时间小于刹车减速过程时间，故AB错误，C正确；
D．启动加速过程、刹车减速过程汽车的速度都为正值，汽车一直沿正方向运动，则启动加速过程、刹车减速过程汽车的位移都为正值，为正方向，启动加速过程平均速度和刹车减速过程平均速度方向相同，故D错误。
故选C。
【12题详解】
A.t=0.2s时物块刚接触薄板，落至薄板上后和薄板始终粘连，构成竖直方向的弹簧振子，并且从图像看，0.2s以后的图像为正弦函数曲线，物块做简谐运动，故A正确；
B．薄板为轻质薄板，质量可忽略不计。由图乙可知，B点是图像的最高点，C点是图像最低点，根据简谐运动的对称性可知，最高点的加速度和最低点的加速度大小相等，即
aB=aC
由简谐运动的加速度满足
kx=-ma
设A点处的偏离平衡位置位移大小为xA，C点处偏离平衡位置的位移大小为xC，有
xA＜xC
所以
aA＜aC
故
aA＜aB
到A点时，物块只受重力
aA=g
所以
aB＞g
故B正确；
C．弹簧振子的周期只与振动系统本身有关，与物块起始下落的高度无关，故物块与薄板粘连后振动周期不变，故C错误；
D．由图乙可知
振幅为0.2m，0.2s后物块位置随时间变化关系式为
当t=0.2s时，x=0.2m，代入上式得
因t=0.2s时物体沿x轴正方向向平衡位置运动，故
所以
故D错误。
故选AB。
【13题详解】
[1] [2]对球形物体受力分析如图所示
将力、、矢量平移到三角形中，在铲斗顺时针转动的过程中的对角θ恒定，所以力和的交点在圆上移动，矢量图如图所示
由图可知在铲斗由图甲顺时针缓慢转到图乙的过程中力ab对球形物体的弹力逐渐减小，cd对球形物体的弹力先增大后减小。
【14题详解】
[1]根据
功率不变，速度增大，导致牵引力减小，则A的加速度减小，
[2]当A的加速度为零时，牵引力为
最大速度为
根据动量守恒
根据动能定理
物块B距斜面顶端的距离为
[3]物块A的大致v-t图
【15题详解】
（1）小球从静止开始下滑到最低点过程中，由动能定理得
在最低点，对小球由牛顿第二定律
得
由牛顿第三定律可得，小球在槽的最低点对槽的压力为
（2）设下落时间为t
所以小球落在斜面上的速度的大小为
（3）规定向右为正方向 ，设小球脱离圆弧槽时速度大小为，圆弧槽速度大小为，此过程圆弧槽水平位移大小为，小球水平位移大小为，小球和圆弧槽系统由能量守恒得
小球和圆弧槽水平动量守恒得
即
联立可得
，
由几何关系得
解得，小球从离开槽至落到斜面上所用时间为
五．电学与磁学
随着力学的更深入的研究，我们逐渐发现了另一种能量的表现形式---电能。对我们现代人来说，电能已经成为了密不可分需要使用的东西了。法拉第发现并进一步证实了磁场与电场之间的关系，为我们建立了重要的理论基础。在本题中，我们会单独研究电场，也会与磁场结合一起研究关联性，本题中g取9.8m/s2，结果一律保留到三位有效数字。
16. 如图所示为某绝缘空心球的示意图，是过球心的水平截面的圆周上六个点等分点，分别在和固定等量的正负电荷，即和，而是球的某一直径且与水平面垂直，设无穷远处为电势零点，则（ ）
A. 两点的电场强度相同
B. 三点电势分别记为，则
C. 将一正的试探电荷从A点沿圆弧移到点的过程中电场力先做正功再做负功
D. 若处的电荷仍固定不动，将处的电荷移到处，则电荷的电势能将减小
17. 电磁灶（又叫电磁炉）的基本结构图如图甲所示，利用电磁感应产生涡流的原理对食物进行加热，利用涡流现象来冶炼钢铁的炼钢炉装置如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A. 电磁灶的加热原理先是电能变成磁能，然后产生涡流最后产生焦耳热
B. 铁质锅换成铜、铝锅，其加热效果与铁质锅一样
C. 炼钢炉通上恒定电流也可以冶炼钢铁
D. 炼钢炉的涡流现象与电磁灶的涡流现象本质相同，结构也类似
18.
（1）某实验小组想借助电阻箱得到欧姆表内部的电动势E、内阻和表头的满偏电流，为此设计了如图1所示的电路，测得电阻箱的示数和表头的电流满足如图3所示的关系，其中、、已知，则________________________。
（2）因表头故障，无法读出电流的大小（仍可显示0刻度和满偏值），为了得到电流，小组在电阻箱的旁边串联了一个电流表之后，再进行欧姆调零，如图2，由于电流表有内阻，E的测量值比真实值________（填“偏大”、“偏小”或“不变”），的测量值比真实值________（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
19. 如图所示，两根相距为的金属导轨平行固定放置，左半部分倾斜且粗糙，倾角，处在磁感应强度为的竖直向上的匀强磁场中；右半部分水平且光滑，处在磁感应强度为的竖直向下的匀强磁场中，导轨的电阻均不计。在导轨上水平放置金属杆、，两杆的质量均为，长度恰好与导轨间距相同。其中，棒电阻为，棒和的电阻均为，杆与导轨间的动摩擦因数为。现使杆由静止开始向右做加速度为的匀加速运动。
（1）当杆所受静摩擦力为0时，求流过杆电流的大小和方向；
（2）求从杆开始运动，经过多少时间杆所受静摩擦力变为0？
（3）从杆开始运动到杆所受静摩擦力变为0的过程中，求通过杆的电荷量。
【答案】16. AD 17. AD
18. ①. ②. ③. ④. 不变 ⑤. 偏大
19. （1）；（2）；（3）
【解析】
【16题详解】
A．画出处于a、b、c、d四点的电荷在E、F两点产生的场强如图所示
根据库仑定律和场强叠加原理可知，E、F两点的电场强度相同，故A正确；
B．由等量异种电荷周围的电势分布可知，A、O、B三点在两对等量异种电荷的连线的中垂面的交线上，则各点电势均为零，即
故B错误；
C．将一正的试探电荷从A点沿圆弧AEB移到B点的过程中，电势先升后降低，则正试探电荷的电势能先增加后减少，故电场力先做负功再做正功，故C错误；
D．若b、c、d处的电荷固定不动，将a处的电荷移到O处，因b处的电荷在O、a两点电势相等，则a处的电荷移到O处，b处的电荷引起的电势能不变，故主要考虑d、c两处的电荷对a点电荷的影响，a点在d、c两处电荷产生的电场中的电势为正，则a处电荷在a点的电势能为正，到O处时d、c两处的电荷在O点产生的电势能为零，则a处电荷在O点的电势能为零，可知将a处电荷移到O处，该电荷的电势能将减小，故D正确。
故选AD。
【17题详解】
A.电磁灶的加热原理是变化电流产生变化磁场，然后产生涡流最后产生焦耳热，故A正确；
B．由于铜、铝的电阻比较小，在电磁感应中不能满足需要的发热功率，故铁质锅不能换成铜、铝锅，加热效果不同，故B错误；
C．炼钢炉通上恒定电流产生的磁场是恒定磁场，通过钢铁的磁通量不变，不会产生涡流即感应电流，则不能冶炼钢铁，故C错误；
D．炼钢炉的涡流现象与电磁灶的涡流现象本质相同，都是电磁感应现象，结构也类似，都是铁质金属整体都产生涡流的结构装置，故D正确。
故选AD。
【18题详解】
（1）[1]根据完合电路欧姆定律
整理得
图像的斜率表示电动势，为
故填；
[2]当时，有
解得
故填；
[3]满偏电流为
故填；
（2）[1]由于电流表有内阻，根据闭合电路的欧姆定律
整理得
可知图像的斜率不变，得电动势的测量值等于真实值，故填不变；
[2]图像的纵截距的绝对值表示内阻，由于电流表有内阻，图像的纵截距的绝对值偏大，得的测量值比真实值偏大，故填偏大。
【19题详解】
（1）向右切割磁感线产生电动势，根据右手定则可知，流过cd杆的电流方向由；当cd杆不受摩擦力作用时，根据平衡条件有
解得电流大小为
（2）电路总电阻为
电动势为
又由
可得
ab杆做匀加速直线运动，则有
解得
（3）根据运动学公式可得
通过ab的电荷量为
由欧姆定律
联立解得
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