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.pdf

2022-2023 学年 江苏常州高级中学高三年级 1 月月考 物理试卷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)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（）23519513892038541U+nSr+Xe+3X2311220H+XHe+n24427122133Mg+HeAl+X23823492904UTh+XA是核聚变，X1是10nB是核裂变，X2是21HC是原子核的人工转变，X3是11HD是核裂变，X4是42He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d，电容为C。质量为m、电荷量大小为q的带电液滴恰能在电场中的P点处于静止状态，设电场内a、b两点的场强大小分别为aE、bE，电势大小分别为a、b。2下列关于aE、bE和a、b大小关系正确的是（）AabEEBabEECabDab3P点处的电场强度大小为（）AqmgBqgmCmgqDmg q4电容器所带的电荷量大小为（）ACmgdqBCmgqdCCqdmgDCqmgd5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：10sin(4)cm4Axt，8sin(4)cmBxt，下列说法正确的是（）A振动 A 的相位超前振动 B 的相位34B振动 A 的相位滞后振动 B 的相位34C振动 A 的相位滞后振动 B 的相位54D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 08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0/Hz10.957.735.53逸出功W0/eV4.543.202.29A如用金属钨做实验得到的kmE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kmE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1时，可能会有光电子逸出D如用金属钠做实验得到的kmE图线也是一条直线，设其延长线与纵轴交点的坐标为（0，2kE），则21kkEE11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（）Aa 点与 c 点的场强不同Bb 点与 d 点的场强相同Ca 点电势大于 b 点电势Db 点电势等于 d 点电势二、实验题（共 12 分）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：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。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At、Bt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、At、Bt表示）三、解答题（共 52 分）三、解答题（共 52 分）14如图所示的电路中，电源内阻 r=2，电动机的线圈电阻 R1=1，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0p和0t。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U；（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）171930 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d表示任意两条相邻轨迹间距，甲同学认为d不变，乙同学认为d逐渐变大，丙同学认为d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：答案及解析：1C【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235+1 95 1381392385403则 X1是10n，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=22-1=1则 X2是21H，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=112+2-13=1则 X3是11H，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=492-90=2则 X4是42He，该反应是衰变，D 错误。故选 C。2C3C4A【解析】2AB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ab，C 正确，D 错误；故选 C。3质量为m、电荷量大小为q的带电液滴恰能在电场中的P点处于静止状态，根据二力平衡，可知mgEq所以电场强度为mgqE 故选 C。4根据,UQECdUmgqE 联立得CmgdQCUq故选 A。5D【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2 rvTA 正确，不符合题意；B根据第一宇宙速度22MmvGmRR且2MmGmgR可得vgR可求解第一宇宙速度，B 正确，不符合题意；C根据22()aRT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。6B【解析】ABCA 的相位是(4)4t，B 的相位是(4)t，相位差3(4)(4)44tt所以 B 的相位始终比 A 的相位超前34，或者 A 的相位比 B 的相位滞后34，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。7C【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。8B【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。9B【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。10D【解析】A.由光电效应方程：00EhWhhkm。可知，Ekm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00Wh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Ekm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Ekm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1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Ekm图线也是一条直线，设其延长线与纵轴交点的坐标为（0，2kE），由于钠的逸出功小于钙的逸出功，则21kkEE，故 D 正确。故选 D。11D【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02vvv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=Flcos=-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WPt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。12B【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；CDac 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0Vbacd故 CD 错误；故选 B。130.50不需要222BA112MdFLttBA11FtMdtt【解析】（1）1游标卡尺读数为0mm10 0.05mm=0.50mmd（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AAdvt，BBdvt以小车为研究对象，小车通过光电门 A、B 时，合力做功为=WFL合小车通过光电门 A、B 时动能的变化量为2222211111()222kBABAEMvMvMdtt则验证动能定理的表达式为222BA112MdFLtt（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=IFt合小车通过光电门 A、B 时动量的变化量为11()BABAPMvMvMdtt则验证动量定理的表达式为BA11FtMdtt14（1）6；（2）28V，19W【解析】（1）根据题意可知，电阻 R0消耗的功率026W20W6WP 又因2000UPR解得06R（2）电路中的电流001AUIR根据能量守恒有2 PIEI r出解得E=28V对电动机，根据能量守恒，有21 PPI R入机解得 19WP机15（1）0UQp Sf L；（2）0002 p SfTtp S【解析】（1）活塞移动时受力平衡10p Sp Sf气体对外界做功1Wp SL根据热力学第一定律UQW解得0UQp Sf L（2）活塞发生移动前，等容过程0101pptt活塞向右移动了 L，等压过程121VVtT且212VV解得0002 p SfTtp S16（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22k2 01211=-22Em vmmv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）2222q B Rm；（2）见解析；（3）31.610；（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2mmvqBvmR粒子离开加速器时获得的最大动能2mkm12Emv解得222km2q B REm（2）第 N 次加速后，由动能定理得2N12NqU m v根据牛顿第二定律得2NNNqBmrvv可解得第 N 次加速后12NmUBqrN可推得第（N-1）次加速后121NmUBq（）rN-1相邻轨迹间距NN-1222()(1)mUdr-rNNBq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kmnqUE解得222qB RnmU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2n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2vqBvmr运动周期22rmTvqB粒子在磁场中运动时间2122nBRtTU粒子在电场中运动时，由匀变速直线运动规律得m22vndt解得2BRdtU粒子在磁场中运动时间与在电场中运动时间之比3121.6 102tRtd（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2qvBmvT解得2 mTBq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。