精品解析：江苏省南京航空航天大学附属高级中学2023-2024学年高三上学期期初物理试卷

2023—2024学年南京市高三上学期南航附中期初物理试卷 一、单项选择题：本题共41小题，每小题4分，共44分 1. 下列关于物理学史的史实中，正确的是（　　） A. 伽利略认为力是维持物体运动的原因 B. 奥斯特最早发现了电磁感应现象 C. 爱因斯坦提出光子假设并建立了光电效应方程 D. 卢瑟福散射实验证明了原子核是由质子与中子组成的 2. 科学家发现银河系中存在大量的放射性同位素铝26，铝26的半衰期为72万年，其衰变方程为，下列说法正确的是（　　） A. Y氦核 B. Y是质子 C. 银河系中现有的铝同位素铝26将在144万年后全部衰变为镁26 D. 将铝26放置在低温低压的环境中，其半衰期不变 3. 密闭有空气的薄塑料瓶因降温而变扁，此过程中瓶内空气（　　）（不计分子势能）。 A. 内能增大，放出热量 B. 内能减小，放出热量 C. 内能增大，吸收热量 D. 内能减小，吸收热量 4. 2021年10月16日神舟十三号飞船顺利将3名航天员送入太空，并与天和核心舱对接。已知核心舱绕地球运行近似为匀速圆周运动，离地面距离约为390km，地球半径约为6400km，地球表面的重力加速度g取10m/s2，下列说法正确的是（　　） A. 核心舱的向心加速度小于g B. 核心舱运行速度大于7.9km/s C. 由题干条件可以求出地球的质量 D. 考虑到稀薄大气的阻力，无动力补充，核心舱的速度会越来越小 5. 一简谐横波沿轴正方向传播，在时刻，该波的波形图如图甲所示，、是介质中的两个质点，图乙表示介质中某质点的振动图象。下列说法正确的是（　　） A. 质点振动图象与图乙相同 B. 在时刻，质点的速率比质点的大 C. 在时刻，质点的加速度的大小比质点的大 D. 在时刻，质点与其平衡位置的距离比质点的小 6. 质量为m的翼装飞行者从高空跳下，通过调整身体实现飞行并控制方向，如图所示，当他斜向上以加速度g减速直线飞行时，所受空气作用力（　　） A. 大小等于 B. 大小等于 C. 方向竖直向上 D. 方向垂直于AB向上 7. 如图所示为火灾报警系统的部分电路，理想电流表的示数超过1A时就自动报警。R为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小。理想变压器原、副线圈匝数比为2：1，原线圈输入电压为，则报警时R的临界值为（　　） A. 55Ω B. 82.5Ω C. 110Ω D. 220Ω 8. 如图甲所示是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图，其核心部分是两个D形金属盒，在加速带电粒子时，两金属盒置于匀强磁场中，两盒分别与高频电源相连。带电粒子在磁场中运动的动能随时间t的变化规律如图乙所示。忽略带电粒子在电场中的加速时间，则下列判断中正确的是（　　） A. 在图像中应有 B. 加速电压越大，粒子最后获得的动能就越大 C. 粒子加速次数越多，粒子最大动能一定越大 D. 要想粒子获得最大动能增大，可增加D形盒的面积 9. 如图所示，在倾角为的光滑斜面上，劲度系数为200N/m的轻质弹簧一端连接在固定挡板C上，另一端连接一质量为4kg的物体A，一轻细绳通过定滑轮，一端系在物体A上，另一端与质量也为4kg的小球B相连，细绳与斜面平行，斜面足够长，用手托住球B使绳子刚好没有拉力，然后由静止释放，不计一切摩擦，g取10。则（　　） A. A、B组成的系统在运动过程中机械能守恒 B. 弹簧恢复原长时细绳上的拉力为30N C. 弹簧恢复原长时A速度最大 D. A沿斜面向上运动10cm时加速度最大 10. 如图所示，+Q为固定的正点电荷，虚线圆是其一条等势线，两电荷量相同、但质量不相等的粒子，分别从同一点A以相同的速度射入，轨迹如图中曲线，B、C为两曲线与圆的交点。、表示两粒子经过B、C时的加速度大小，、表示两粒子经过B、C时的速度大小。不计粒子重力，以下判断正确的是（ ） A. B. C. D. 11. 如图所示，有一固定的且内壁光滑的半球面，球心为O，最低点为C，有两个可视为质点且质量相同的小球A和B，在球面内壁两个高度不同的水平面内做匀速圆周运动，A球的轨迹平面高于B球的轨迹平面，A、B两球与O点的连线与竖直线OC间的夹角分别为α=53°和β=37°，（sin37°=0.6）则（　 　） A. A、B两球所受支持力的大小之比为3∶4 B. A、B两球运动的周期之比为∶2 C. A、B两球的角速度之比为∶2 D. A、B两球的线速度之比为4：3 二、非选择题：本题共5小题，共54分。 12. 某学习小组利用如图甲所示的电路测量某电源的电动势和内阻．为了方便读数和作图，给电源串联了的电阻。 （1）按图甲电路进行连接后，发现、和三条导线中，混进了一条内部断开的导线。现将开关S闭合，用多用电表的电压挡先测量a、间电压，读数不为零，再测量a、间电压，发现读数仍不为零，则__________导线是断开的。 （2）排除故障后，通过多次改变滑动变阻器触头位置，得到电压表V和电流表A的多组U、I数据，作出图像如图乙所示。由图像可得电源的电动势__________V，内阻__________（均保留2位有效数字），______（填“＞”或“＜”）真实值。 （3）用此电源、小灯泡L（伏安特性曲线如图丙所示）和定值电阻，连接成图丁所示的电路，闭合开关S，小灯泡的功率约为__________W（保留两位有效数字）。 13. 如图所示，半径为R、球心为O的玻璃半球置于半径为R的上端开口的薄圆筒上，一束单色光a沿竖直方向从B点射入半球表面，OB与竖直方向夹角为60°，经两次折射后，出射光线与BO连线平行，求： (1)玻璃的折射率； (2)光射在圆柱体侧面C点到半球下表面的距离CD. 14. 如图甲所示，一正方形单匝闭合线框放置于粗糙水平桌面上，边长，质量、电阻，虚线是线框对角线，虚线左侧空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小B随时间t变化的关系如图乙所示。已知线框与桌面之间的动摩擦因数。设线框与桌面之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度，求： （1）时刻线框所受安培力的大小和方向； （2）线框在滑动前所产生的焦耳热。 15. 如图所示，一圆心为O、半径为R的光滑半圆弧轨道固定在竖直平面内，其下端与光滑水平面在Q点相切。在水平面上，质量为m的小物块A以某一速度向质量也为m的静止小物块B运动。A、B发生正碰后，B到达半圆弧轨道最高点时对轨道压力恰好为零，A沿半圆弧轨道运动到与O点等高的C点时速度为零。已知重力加速度大小为g，忽略空气阻力。 （1）求B从半圆弧轨道飞出后落到水平面的位置到Q点的距离； （2）当A由C点沿半圆弧轨道下滑到D点时，OD与OQ夹角为θ，求此时A所受力对A做功的功率； （3）求碰撞过程中A和B损失的总动能。 16. 如图所示，在直角坐标系中的y轴和的虚线之间以x轴为边界存在两个匀强磁场区域Ⅰ、Ⅱ，区域Ⅰ磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向外，区域Ⅱ磁场方向垂直于纸面向里．一粒子加速器放置在y轴上，其出射口P点坐标为，其加速电压可调．质量为m、电荷量为q的粒子经加速器由静止加速后平行于x轴射入区域Ⅰ，粒子重力忽略不计。 （1）调节加速电压，粒子恰好从O点射出磁场，求加速电压的大小U； （2）若区域Ⅱ磁感应强度大小为B，如果粒子恰好不从y轴射出，求粒子从P点射出后第二次经过x轴所用时间t； （3）若第（2）问的情形中，求粒子经过x轴的点的横坐标值。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2023—2024学年南京市高三上学期南航附中期初物理试卷 一、单项选择题：本题共41小题，每小题4分，共44分 1. 下列关于物理学史的史实中，正确的是（　　） A. 伽利略认为力是维持物体运动的原因 B. 奥斯特最早发现了电磁感应现象 C. 爱因斯坦提出光子假设并建立了光电效应方程 D. 卢瑟福的散射实验证明了原子核是由质子与中子组成的 【答案】C 【解析】 【详解】A．亚里士多德认为力是维持物体运动的原因，故A错误； B．法拉第最早发现了电磁感应现象，故B错误； C．爱因斯坦提出光子假设并建立了光电效应方程，故C正确； D．卢瑟福的散射实验证明了原子是由原子核与核外电子组成的，故D错误。 故选C。 2. 科学家发现银河系中存在大量的放射性同位素铝26，铝26的半衰期为72万年，其衰变方程为，下列说法正确的是（　　） A. Y是氦核 B. Y是质子 C. 银河系中现有的铝同位素铝26将在144万年后全部衰变为镁26 D. 将铝26放置在低温低压的环境中，其半衰期不变 【答案】D 【解析】 【详解】AB．根据衰变前后质量数守恒和电荷数守恒，可知X的质量数和电荷数分别为0和1，易知X是正电子，故AB错误； C．由半衰期的概念可知 得 那么在144万年即两个半衰期后四分之三的铝同位素衰变为，故C错误； D．元素的半衰期由原子核内部因素决定，不受外界环境的影响，所以将铝同位素放置在低温低压的环境中，其半衰期不变，故D正确。 故选D。 3. 密闭有空气的薄塑料瓶因降温而变扁，此过程中瓶内空气（　　）（不计分子势能）。 A. 内能增大，放出热量 B. 内能减小，放出热量 C. 内能增大，吸收热量 D. 内能减小，吸收热量 【答案】B 【解析】 【详解】不计分子势能时瓶内空气的内能只与其温度有关，温度降低时其内能减小，有 塑料瓶变扁时瓶内空气体积减小，外界对其做功，有 再由热力学第一定律 得 则此过程中瓶内空气要放出热量。 故选B。 4. 2021年10月16日神舟十三号飞船顺利将3名航天员送入太空，并与天和核心舱对接。已知核心舱绕地球运行近似为匀速圆周运动，离地面距离约为390km，地球半径约为6400km，地球表面的重力加速度g取10m/s2，下列说法正确的是（　　） A. 核心舱的向心加速度小于g B. 核心舱运行速度大于7.9km/s C. 由题干条件可以求出地球的质量 D. 考虑到稀薄大气的阻力，无动力补充，核心舱的速度会越来越小 【答案】A 【解析】 【详解】A．核心舱所处的重力加速度为，根据万有引力定律和牛顿第二定律 而在地面处 由于核心舱做匀速圆周运动，核心舱在该处的万有引力提供向心力，重力加速度等于向心加速度，因此向心加速度小于g，A正确； B．根据 可知轨道半径越大，运行速度越小，在地面处的运行速度为7.9km/s，因此在该高度处的运行速度小于7.9km/s，B错误； C．根据 从题干信息无法知道G的值，因此无法求出地球的质量，C错误； D．考虑到稀薄大气的阻力，无动力补充，核心舱逐渐做近心运动，轨道半径逐渐减小，运行速度会越来越大，D错误。 故选A。 5. 一简谐横波沿轴正方向传播，在时刻，该波的波形图如图甲所示，、是介质中的两个质点，图乙表示介质中某质点的振动图象。下列说法正确的是（　　） A. 质点的振动图象与图乙相同 B. 在时刻，质点的速率比质点的大 C. 在时刻，质点的加速度的大小比质点的大 D. 在时刻，质点与其平衡位置的距离比质点的小 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】A．时刻，题图乙表示介质中的某质点从平衡位置向下振动，画题图甲中质点在时刻从平衡位置向上振动，平衡位置在坐标原点的质点从平衡位置向下振动，所以质点的振动图象与题图乙不同，故A错误； BCD．在时刻，质点处在波谷位置，速率为零，与其平衡位置的距离最大，加速度最大，而质点运动到平衡位置，速率最大，加速度为零，即在时刻，质点的速率比质点的小，质点的加速度比质点的质点与其平衡位置的距离比质点的大，故BD错误，C正确。 故选C。 6. 质量为m的翼装飞行者从高空跳下，通过调整身体实现飞行并控制方向，如图所示，当他斜向上以加速度g减速直线飞行时，所受空气作用力（　　） A. 大小等于 B. 大小等于 C. 方向竖直向上 D. 方向垂直于AB向上 【答案】A 【解析】 【详解】翼装飞行者斜向上以加速度g减速直线飞行时，由牛顿第二定律可知 F=ma=mg 重力与空气作用力的合力大小为mg，方向斜向左下方，如图所示 由图可得空气作用力大小为 F'=mg 方向与AB成60°角，斜向左上方。 故选A。 7. 如图所示为火灾报警系统的部分电路，理想电流表的示数超过1A时就自动报警。R为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小。理想变压器原、副线圈匝数比为2：1，原线圈输入电压为，则报警时R的临界值为（　　） A. 55Ω B. 82.5Ω C. 110Ω D. 220Ω 【答案】A 【解析】 【详解】电流表测量的是电流的有效值，根据 可知副线圈的电流有效值为 又根据 可知副线圈两端的电压的有效值为 因此报警时R的临界值 故选A。 8. 如图甲所示是用来加速带电粒子回旋加速器的示意图，其核心部分是两个D形金属盒，在加速带电粒子时，两金属盒置于匀强磁场中，两盒分别与高频电源相连。带电粒子在磁场中运动的动能随时间t的变化规律如图乙所示。忽略带电粒子在电场中的加速时间，则下列判断中正确的是（　　） A. 在图像中应有 B. 加速电压越大，粒子最后获得的动能就越大 C. 粒子加速次数越多，粒子最大动能一定越大 D. 要想粒子获得的最大动能增大，可增加D形盒的面积 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据 粒子回旋周期不变，在Ek-t图中应有 故A错误； BC．根据公式 有 则最大动能为 与加速电压无关，与加速次数无关，故BC错误； D．根据最大动能为 最大动能与半径有关；面积增加，则半径增加，故D正确。 故选D。 9. 如图所示，在倾角为的光滑斜面上，劲度系数为200N/m的轻质弹簧一端连接在固定挡板C上，另一端连接一质量为4kg的物体A，一轻细绳通过定滑轮，一端系在物体A上，另一端与质量也为4kg的小球B相连，细绳与斜面平行，斜面足够长，用手托住球B使绳子刚好没有拉力，然后由静止释放，不计一切摩擦，g取10。则（　　） A. A、B组成的系统在运动过程中机械能守恒 B. 弹簧恢复原长时细绳上的拉力为30N C. 弹簧恢复原长时A速度最大 D. A沿斜面向上运动10cm时加速度最大 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】A．A、B组成的系统在运动过程中机械能不守恒，因为弹簧弹力做了功，所以A错误； B．A、B组成的系统在运动过程加速度大小相等，在弹簧恢复原长时，细绳拉力为F，由牛顿第二定律可得 ， 解得 所以B正确； C．弹簧恢复原长后，A、B组成的系统还一直做加速运动，所以C错误； D．A、B组成的系统做简谐振动，开始运动时加速度最大，弹簧开始的压缩量为 解得 A沿斜面向上运动10cm时，弹簧刚好恢复原长，此时，加速度不是最大，当A沿斜面向上运动20cm时，弹簧伸长，则有 系统的加速度为0，所以A沿斜面向上运动过程中，其加速度先减小后增大，做加速度逐渐减小的加速运动，再做加速度逐渐增大的减速运动，所以D错误； 故选B。 10. 如图所示，+Q为固定的正点电荷，虚线圆是其一条等势线，两电荷量相同、但质量不相等的粒子，分别从同一点A以相同的速度射入，轨迹如图中曲线，B、C为两曲线与圆的交点。、表示两粒子经过B、C时的加速度大小，、表示两粒子经过B、C时的速度大小。不计粒子重力，以下判断正确的是（ ） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】由图可知粒子均带正电，AB曲线弯曲程度较AC大，可知AB轨迹的粒子质量较小，因为B、C两点电势相等，可知 UAC=UAB 电荷量相同，由动能定理 可知 由牛顿第二定律 可知质量小的加速度大，即 故选C。 11. 如图所示，有一固定的且内壁光滑的半球面，球心为O，最低点为C，有两个可视为质点且质量相同的小球A和B，在球面内壁两个高度不同的水平面内做匀速圆周运动，A球的轨迹平面高于B球的轨迹平面，A、B两球与O点的连线与竖直线OC间的夹角分别为α=53°和β=37°，（sin37°=0.6）则（　 　） A. A、B两球所受支持力的大小之比为3∶4 B. A、B两球运动的周期之比为∶2 C. A、B两球的角速度之比为∶2 D. A、B两球的线速度之比为4：3 【答案】B 【解析】 【详解】A．对小球受力分析如图 故A错误； B．小球受到的合外力充当向心力，根据牛顿第二定律 解得 故B正确； C．根据知 故C错误； D．根据牛顿第二定律得 故D错误； 故选B 二、非选择题：本题共5小题，共54分。 12. 某学习小组利用如图甲所示的电路测量某电源的电动势和内阻．为了方便读数和作图，给电源串联了的电阻。 （1）按图甲电路进行连接后，发现、和三条导线中，混进了一条内部断开的导线。现将开关S闭合，用多用电表的电压挡先测量a、间电压，读数不为零，再测量a、间电压，发现读数仍不为零，则__________导线是断开的。 （2）排除故障后，通过多次改变滑动变阻器触头位置，得到电压表V和电流表A的多组U、I数据，作出图像如图乙所示。由图像可得电源的电动势__________V，内阻__________（均保留2位有效数字），______（填“＞”或“＜”）真实值。 （3）用此电源、小灯泡L（伏安特性曲线如图丙所示）和定值电阻，连接成图丁所示的电路，闭合开关S，小灯泡的功率约为__________W（保留两位有效数字）。 【答案】（1） （2） ①. 2.8 ②. 2.9 ③. ＜ （3）0.10##0.11 【解析】 【小问1详解】 用多用电表的电压挡先测量a、间电压，读数不为零，说明导线是好的；再测量a、间电压，发现读数仍不为零，说明是好的，则导线是断开的； 【小问2详解】 [1][2]根据 由图像可得电源的电动势 内阻 [3]由于电压表的分流作用使得电流表的读数小于电源的电流，则内阻的测量值偏小，即 【小问3详解】 用此电源、小灯泡L和定值电阻连成电路，则 即 将此关系画在灯泡线上如图； 其交点坐标为，，则小灯泡的功率约为 13. 如图所示，半径为R、球心为O的玻璃半球置于半径为R的上端开口的薄圆筒上，一束单色光a沿竖直方向从B点射入半球表面，OB与竖直方向夹角为60°，经两次折射后，出射光线与BO连线平行，求： (1)玻璃折射率； (2)光射在圆柱体侧面C点到半球下表面的距离CD. 【答案】(1)；(2) 【解析】 【详解】(1)作出光经过玻璃半球的光路示意图如图所示. 根据折射定律可知 根据几何关系可知β＝60° 则有α＝θ＝30°，所以n＝ (2)根据以上几何关系可知2cos 30°＝R tan 60°＝ ，解得 14. 如图甲所示，一正方形单匝闭合线框放置于粗糙的水平桌面上，边长，质量、电阻，虚线是线框对角线，虚线左侧空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小B随时间t变化的关系如图乙所示。已知线框与桌面之间的动摩擦因数。设线框与桌面之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度，求： （1）时刻线框所受安培力的大小和方向； （2）线框在滑动前所产生的焦耳热。 【答案】（1），水平向右 （2） 【解析】 【小问1详解】 由法拉第电磁感应定律，得 由图乙可得：此时 ， 时线框所受安培力大小为 方向由左手定则可得水平向右； 【小问2详解】 线框与桌面之间的最大静摩擦力 所以开始滑动时有 解得 ， 则线框在滑动前所产生的焦耳热为 15. 如图所示，一圆心为O、半径为R的光滑半圆弧轨道固定在竖直平面内，其下端与光滑水平面在Q点相切。在水平面上，质量为m的小物块A以某一速度向质量也为m的静止小物块B运动。A、B发生正碰后，B到达半圆弧轨道最高点时对轨道压力恰好为零，A沿半圆弧轨道运动到与O点等高的C点时速度为零。已知重力加速度大小为g，忽略空气阻力。 （1）求B从半圆弧轨道飞出后落到水平面的位置到Q点的距离； （2）当A由C点沿半圆弧轨道下滑到D点时，OD与OQ夹角为θ，求此时A所受力对A做功的功率； （3）求碰撞过程中A和B损失的总动能。 【答案】（1）2R ；（2）；（3） 【解析】 【分析】 【详解】解：（1）设 B到半圆弧轨道最高点时速度为，由于B对轨道最高点的压力为零，则由牛顿第二定律得 B离开最高点后做平抛运动，则在竖直方向上有 在水平方向上有 联立解得 x=2R （2）对A由C到D的过程，由机械能守恒定律得 由于对A做功的力只有重力，则A所受力对A做功的功率为 解得 （3）设A、B碰后瞬间的速度分别为v1，v2，对B由Q到最高点的过程，由机械能守恒定律得 解得 对A由Q到C的过程，由机械能守恒定律得 解得 设碰前瞬间A的速度为v0，对A、B碰撞的过程，由动量守恒定律得 解得 碰撞过程中A和B损失的总动能为 解得 16. 如图所示，在直角坐标系中的y轴和的虚线之间以x轴为边界存在两个匀强磁场区域Ⅰ、Ⅱ，区域Ⅰ磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向外，区域Ⅱ磁场方向垂直于纸面向里．一粒子加速器放置在y轴上，其出射口P点坐标为，其加速电压可调．质量为m、电荷量为q的粒子经加速器由静止加速后平行于x轴射入区域Ⅰ，粒子重力忽略不计。 （1）调节加速电压，粒子恰好从O点射出磁场，求加速电压的大小U； （2）若区域Ⅱ磁感应强度大小为B，如果粒子恰好不从y轴射出，求粒子从P点射出后第二次经过x轴所用时间t； （3）若第（2）问的情形中，求粒子经过x轴的点的横坐标值。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 粒子在加速过程有 粒子恰好从O点射出磁场，故在磁场Ⅰ中的轨迹为半圆，故半径为 在磁场Ⅰ中偏转过程，洛伦兹力提供向心力，则有 联立可解得 【小问2详解】 能使粒子恰好不从y轴射出的临界情况是第一次在Ⅱ区域中偏转的运动轨迹与y轴相切，如图所示 有 由几何关系知 解得 粒子第二次经过x轴时圆弧对应的圆心角为，圆周运动周期为 粒子第二次经过x轴所用时间为 【小问3详解】 根据第（2）问的情形解得 解得 第一次经过x轴时的坐标 第二次经过x轴时坐标 …… 第n次经过x轴时的坐标 因 可得 n<19.2 则 坐标为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $