摘要:
**基本信息**
立足高中物理核心内容,以星链计划、打冰出溜等真实情境为载体,通过多题型梯度设计,考查物理观念与科学思维,适配模拟预测需求。
**题型特征**
|题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色|
|----|-----------|----------|----------|
|单选|7/28|运动与相互作用、机械波、原子能级等|第3题“打冰出溜”结合生活情境,第5题“星链计划”融入科技前沿,考查模型建构|
|多选|3/18|气体实验定律、变压器、平抛运动|第10题结合空气阻力,通过微元法考查科学推理与质疑创新|
|非选择|5/54|实验(动滑轮、伏安法)、电磁场综合等|15题综合电磁感应与动量守恒,14题结合几何关系考查科学论证,体现科学探究要素|
内容正文:
卓同教育集团高2023级强化训练七物理试题
(答题时间:75分钟 满分:100分)
一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题列出的四个选项中,只有一项符合题目要求)
1.结合课本和生活中出现的以下情景,下列说法正确的是( )
A.图甲中木板对托盘的压力就是木块和木板的总重力
B.图乙中伽利略利用该实验说明了“物体的运动不需要力来维持”
C.图丙中A同学推动B同学时,A对B的作用力大于B对A的作用力
D.图丁中,王亚平在太空授课时处于完全失重状态,重力消失了
2.在船坞维护过程中,技术人员可通过上下抖动“系泊绳”一端来检测其性能。在某次抖动中形成的绳波可视为简谐横波。t时刻的波形图如图所示,此时绳上质点M向上振动,质点N恰好处于波峰。则( )
A.t时刻M的加速度比N的加速度小
B.绳波沿x轴的负方向传播
C.t时刻M的速度比N的速度小
D.M的振幅比N的振幅大
3.打冰出溜是一种极具东北地方特色的冬季娱乐活动,打冰出溜过程可分为助跑阶段和滑行阶段。若助跑阶段鞋与冰面不打滑,可视为匀加速直线运动;滑行阶段人保持姿势不变,可视为匀减速直线运动。下列说法正确的是( )
A. 助跑阶段,冰面对人的摩擦力向后
B. 助跑阶段,人对冰面做负功
C. 滑行阶段,人对冰面的摩擦力向前
D. 助跑阶段,人加速运动,若鞋与冰面发生相对滑动,则冰面对人的摩擦力大于人对冰面的摩擦力
4.北斗二期导航系统的“心脏”是上海天文台自主研发的星载氢原子钟,它是利用氢原子能级跃迁时辐射出来的电磁波去控制校准石英钟的,如图为氢原子能级图,a、b、c为氢原子能级跃迁过程中所发出的三种光,则下列说法正确的是( )
A.氢原子从低能级向高能级跃迁时辐射光子
B.大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时,形成的线状光谱总共有3条亮线
C.在相同条件下,a、b、c三种光中,a光最容易发生明显的衍射现象
D.用b光照射处于n=4能级的氢原子,氢原子会发生电离
5.SpaceX公司计划不断发射大量小型卫星,组成庞大的地球卫星群体,简称“星链计划”。但其部分卫星的轨道与我国空间站轨道有重叠,严重影响空间站的使用安全,有时就不得不做紧急避险动作,避免被星链卫星撞击的危险。如图所示,假设在地球附近存在圆轨道卫星1和椭圆轨道卫星2,A、B两点为椭圆轨道长轴两端,C点为两轨道交点。A距离地心R,B距离地心3R,C距离地心2R,卫星都绕地球逆时针运行。下列说法正确的是( )
A. 卫星2和卫星1的周期不相同
B. 卫星2和卫星1在C点受力一定相同
C. 卫星1在C点的速度小于卫星2在A点的速度
D. 若卫星2运行到A点时点火加速,即可在半径为R的低轨道绕地球运动,不再有与卫星1撞击的危险
6.如图甲所示,为研究某一半圆柱形透明新材料的光学性质,将一束激光由真空沿半圆柱体截面的半径方向射入,用一光学传感器探测折射光光照强度,折射光的光照强度随变化的情况如图乙所示。已知截面半径为R,光在真空中传播的速度为c,。下列说法正确的是( )
A.此透明材料发生全反射的临界角为37°
B.图甲中若增大,则反射光线和折射光线之间的夹角将变小
C.若图甲中,则光线在透明材料中的传播时间为
D.若图甲中,则光线在透明材料中的传播时间最短为
7. 三角形是一光滑绝缘斜面,斜面足够长,斜面倾角为,以点为坐标原点,沿斜面向下为轴正方向,如图1所示,沿斜面加一静电场,其电场强度随变化的关系如图2所示,设轴正方向为电场强度的正方向。现将一质量为,电荷量大小为的带电小滑块(视为质点)从点静止释放,且小滑块释放后沿斜面向下运动,已知,运动过程中小滑块的电荷量保持不变。则下列说法正确的是( )
A. 小滑块一定带正电
B. 小滑块沿斜面向下运动过程中机械能先减小后增大
C. 小滑块沿斜面向下运动过程中的最大速度为
D. 小滑块沿斜面向下运动的最远距离为
二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题列出的四个选项中,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)
8. 一定质量的理想气体,从状态a经过状态b、c又回到状态a,其图像如图所示。下列说法正确的是( )
A. 在b→c过程中,单位时间内撞击单位面积器壁的分子数增加
B. 在c→a过程中,气体温度降低
C. 在a→b→c过程中,气体放出的热量等于
D. 气体在a→b→c→a循环过程中放出的热量等于0
9. 如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比n1:n2=5:1,原线圈接在电压峰值为的正弦交变电源上,副线圈的回路中接有阻值为的电热丝,电热丝密封在绝热容器内,容器内封闭有一定质量的理想气体。接通电路开始加热,加热前气体温度为,已知该容器内的气体吸收的热量与其温度变化量成正比,即,其中已知,若电热丝产生的热量全部被气体吸收,当容器内气体压强达到加热前的2倍时,则下列说法正确的是( )
A. 变压器的输出电压为5 B. 电热丝通电的时间为
C. 容器内气体吸收的热量为2CT0 D. 变压器的输出功率为
10. 如图所示,实线是实验小组某次研究平抛运动得到的实际轨迹,虚线是相同初始条件下平抛运动的理论轨迹。分析后得知这种差异是空气阻力影响的结果。实验中,小球的质量为m,水平初速度为,初始时小球离地面的高度为h。已知小球落地时速度大小为v,方向与水平面的夹角为,小球在运动过程中受到的空气阻力大小与速率成正比,比例系数为k,重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A. 小球落地时重力的功率为mgv
B. 小球下落的时间为
C. 小球下落过程的水平位移大小为
D. 小球下落过程空气阻力所做的功为
三、非选择题(本题共5小题,共54分。考生根据要求作答)
11.(5分)我校一位同学设计图甲所示装置探究“动滑轮、沙和沙桶的总质量m一定时,加速度与合力的关系”。弹簧测力计竖直悬挂在天花板上,挂钩与轻绳的一端相连,轻绳绕过动滑轮(悬挂装有沙的沙桶)、固定在长木板右端的定滑轮与带有遮光片的木块相连。释放后木块会沿长木板运动,经过光电门时数字计时器会记录落光片的挡光时间。先用刻度尺测出木块初始位置A点与光电门位置B点间的距离x,用游标卡尺测量遮光片的宽度d。
请回答下列问题:
(1)用游标卡尺测量遮光片的宽度d时,示数如图乙所示,则 mm。
(2)下列做法错误的是______。
A.实验中,需要测量木块(包括放在上面的砝码)的总质量M
B.动滑轮两侧的轻绳要调整为竖直
C.实验前,需要平衡木块的摩擦力
D.释放木块时,应将木块的右边缘与A点重合
(3)按正确操作,将木块从A点由静止释放,记录弹簧测力计的示数F、遮光片通过光电门的遮光时间t;在木块上增加砝码,进行多次反复实验,并记录F、t的多组数据,为了直观判断出加速度与合力的关系,应以 (选填“t”“”或“”)为纵轴,以F为横轴作出图像。
12.(9分)伏安法测电阻是最重要的测量电阻的方法。
(1)常规测量方法如图甲所示,无论将P接a还是接b,考虑到电表内阻的影响,该实验都有系统误差,将P接a时,该误差产生的原因是电压表的________。
(2)①小刘同学改进了测量原理测量待测电阻Rx,电路图如图乙所示。其中A电源电动势和内阻未知,B电源的电动势为E0,G为灵敏电流计(零刻度线在表盘正中央),当闭合开关S1和S2时,调节滑动变阻器R1,使得灵敏电流计指针指在表盘正中央,则此时a点的电势φa和b点的电势φb的关系为φa________φb。(选填“>”“=”或“<”)
②已知灵敏电流计的电流方向从d到b时,电流计向右偏转,当闭合开关S1和S2时,电流计向左偏转,则要使电流计指在正中央,应________。(选填“增大R1”或“减小R1”)
③某次测量,当电流计的读数为0时,电流表的读数为I,则待测电阻为________。
④若电源B的内阻不能忽略,则待测电阻的测量值________真实值。(选填“>”“=”或“﹤”)
13.(10分)如图所示,轻杆两端分别系着质量为的圆环A和质量为的小球B,轻杆与A的连接处有光滑铰链,轻杆可以绕铰链自由转动,A套在光滑的水平固定横杆上且能自由滑动,A、B静止不动时B球恰好与光滑地面接触,在B的左侧是半径为的圆弧,质量为的小球C以的速度向左与B球发生正碰,已知碰后C小球恰好能做平抛运动,小球B在运动过程中恰好能与横杆接触。重力加速度取,则:
(1)碰后C球平抛的水平位移大小;(2)A、B间轻杆的长度。
14.(12分)如图所示,在平面直角坐标系中,四边形为正方形,边长为,其中的等腰直角三角形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,在第一象限内的一个等腰直角三角形区域内有匀强电场,,平行轴。一带正电的粒子从A点沿轴正方向射入磁场,空气阻力及粒子所受的重力均可忽略不计,磁感应强度和电场强度的大小保持不变。
(1)若电场方向沿轴正方向,该粒子射入匀强磁场时的速度大小为,粒子恰好从点射出磁场并进入电场,最终从点射出电场,求匀强电场的电场强度与匀强磁场的磁感应强度的比值;
(2)若该粒子射入匀强磁场时的速度大小为,匀强电场方向为沿轴负方向,求带电粒子从电场中射出时的位置坐标;
15.(18分)如图所示,绝缘部分P、Q将左右两侧的光滑导轨平滑连接起来,在导轨的左侧接有电动势为E、内阻为r的电源和电容为C的电容器,质量为m、电阻为R的金属棒ab与导轨垂直的放在导轨左端靠近电源的位置,金属棒ab在外力作用下保持静止,质量为2m、电阻为0.5R的金属棒cd与导轨垂直的静止在PQ右侧适当位置,整个装置处于垂直纸面的匀强磁场中(图中未画出)。现在释放金属棒ab,金属棒ab在运动到PQ之前已经达到最大速度,它滑过PQ后刚好未与金属棒cd碰撞。已知,,磁场的磁感应强度为B,导轨间的距离为L,金属棒cd右侧的导轨足够长,不计导轨电阻。(、、B、L、m、C为已知量)
(1)判断磁场的方向,并求被释放瞬间金属棒ab的加速度a0;
(2)金属棒cd距离PQ的距离x;
(3)当金属棒ab的速度为其最大速度的一半时,求金属棒ab的热功率P和此过程中电容器极板所带电荷量的变化量∆q(忽略电容器极板电荷量变化对电流的影响);
卓同教育集团高2023级强化训练七物理试题答案
1.B【详解】A.木板对托盘的压力是弹力,与重力是不同性质的力,只能说木板对托盘的压力大小等于木块和木板的总重力大小,故A错误;B.图乙是伽利略的理想斜面实验,说明运动不需要力维持,故B正确;C.A同学推动B同学时,A对B的作用力与B对A的作用力是相互作用力,总是等大反向,故C错误;D.在太空中完全失重,是人对支撑物的压力为0的现象,重力不会消失的,故D错误。故选B。
2.A【详解】A.离平衡位置越远,质点的加速度越大,所以t时刻M的加速度比N的加速度小,故A正确;B.此时绳上质点M向上振动,根据波形平移法可知,绳波沿x轴的正方向传播,故B错误;C.离平衡位置越远,质点振动的速度越小,所以t时刻M的速度比N的速度大,故C错误;D.M的振幅等于N的振幅,故D错误。故选A。
3.【答案】C【详解】A.助跑阶段,冰面对人的摩擦力向前,摩擦力为动力,故A错误;B.助跑阶段,冰面静止不动,人对冰面不做功,故B错误;C.滑行阶段,冰面对人的摩擦力向后,则人对冰面的摩擦力向前,故C正确;D.冰面对人的摩擦力与人对冰面的摩擦力是一对相互作用力,大小总是相等,故D错误。故选C。
4.D【详解】A.氢原子从低能级向高能级跃迁时,需要吸收能量,而不是辐射光子。因此选项A错误。B.大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时,可以跃迁到n=3、n=2、n=1能级,形成的光谱线总共有6条(4→3、4→2、4→1、3→2、3→1、2→1)。因此选项B错误。C.衍射现象的明显程度与光的波长有关,波长越长,衍射现象越明显。在相同条件下,a、b、c三种光中,a光的能量最大,波长最短,因此最不容易发生明显的衍射现象。选项C错误。D.用b光照射处于n=4能级的氢原子,氢原子是否能发生电离取决于b光的能量是否足以使氢原子从n=4能级跃迁到电离态。b光的能量,因此能使处于n=4能级的氢原子发生电离电离。选项D正确。故选D。
5.【答案】C【详解】A.由题知圆的半径与椭圆的半长轴都为相等,根据开普勒第三定律可知,卫星2的周期与卫星1的周期相等,故A错误;B.两个卫星的质量关系不确定,卫星2和卫星1在C点受力不一定相同,故B错误;C.以地球球心为圆心,并过A点画出圆轨道3,如图所示:
由图可知卫星从轨道3到卫星2的椭圆轨道要在A点点火加速,做离心运动,则卫星在轨道3的速度小于卫星2在椭圆轨道A点的速度;轨道1和轨道3都是圆轨道,由万有引力提供向心力有,解得,可知轨道1上卫星的速度小于轨道3上卫星的速度,可知卫星在轨道1上经过C点的速度小于卫星2在A点的速度,故C正确;D.据前面分析,在椭圆轨道上运行的卫星2在A点适当减速,即可在半径为R的低轨道绕地球运行,不再存在与卫星1撞击的危险,故D错误。故选C。
6.D【详解】A.由图像可知,当时光线发生全反射,可知临界角为
故A错误。B.若增大,根据反射定律和折射定律可知反射角和折射角都减小,则反射光线和折射光线之间的夹角将变大,故B错误。C.若图甲中,则光线在透明材料中发生全反射,光线在透明材料中的传播时间为,又,,可得,故C错误。D.结合前面选项分析,知若图甲中,则光线在透明材料中的最短传播时间为,可得,故D正确。故选D。
7.【答案】C【详解】A.由题知,取沿斜面向下为x轴正方向,故最开始的电场强度方向沿斜面向上,若小滑块带正电,则最开始所受电场力沿斜面向上,有;即电场力大于重力沿斜面向下的分力,小滑块刚开始不可能沿斜面向下运动,所以小滑块带负电,故A错误;B.小滑块带负电,沿斜面向下运动过程中电场力先做正功,后做负功,所以机械能先增大后减小,故B错误;C.小滑块沿斜面向下运动过程中,当有最大速度时加速度为零,则有;解得,由图2可知,设此时电场强度对应的横坐标为x,则有;解得
从最开始到最大速度,根据动能定理有
解得;故C正确;D.当小滑块的速度为零时,沿斜面向下运动到最大位移,设为xm,对应的电场强度为Em,由图2可知;从最开始运动到最大位移,根据动能定理有;联立,解得,故D错误。故选C。
8.
【答案】AC【详解】A.在b→c过程中,气体压强不变,体积减小,温度降低,则气体数密度增加,气体分子平均速率减小,可知单位时间内撞击单位面积器壁的分子数增加,选项A正确;B.在c→a过程中,根据可知,气体温度不变,选项B错误;C.因ac两态温度相同,可知在a→b→c过程中,气体内能不变,气体体积减小,外界对气体做功,根据,可知气体放出的热量等于,选项C正确;D.气体在a→b→c→a循环过程中气体内能不变,但是外界对气体做功不为零,可知放出的热量不等于0,选项D错误。故选AC。
9.BD【详解】A.由原线圈正弦交流电的峰值可知变压器输入电压有效值为,
设变压器副线圈的输出电压为U2 ,根据理想变压器的电压与匝数之间的关系有,
联立解得,A错误;B.根据热力学第一定律,
气体的体积不变,所以,容器是绝热容器,则,电热丝产生的热量全部被气体吸收,联立整理得,解得,B正确,C.设加热前容器内气体的压强为p0,则加热后气体的压强为2p0,温度为T2,容器内的气体做等容变化,则有,由,
解得气体吸收的热量,C错误;。D.理想变压器的输出功率等于R的热功率,即,D正确;故选BD。
10.【答案】BD【详解】A.小球落地时重力的功率为
故A错误;B.利用微元法,小球下落过程,在竖直方向上根据动量定理有,其中
解得小球下落的时间为,故B正确;
C.同理,在水平方向上根据动量定理有
其中,解得小球下落过程的水平位移大小为
故C错误;D.小球下落的过程,根据动能定理有
解得小球下落过程空气阻力所做的功为,故D正确。,故选BD。
11.(5分)【答案】(1)(2分) 5.25 (2)(1分)A (3)(2分)
【详解】(1)由题图可知,该游标卡尺的精确度为0.05,所以读数为
(2)A.本实验中物体受到的合外力通过弹簧测力计读出,而加速度则是通过匀变速直线运动间接求出,即,物体速度为,整理有
由此可知,该实验不需要测量木块(包括放在上面的砝码)的总质量M,故A项错误;
B.为了让实验数据的准确,所以动滑轮两侧的轻绳需要调整为竖直,故B项正确;
C.为了让弹簧测力计测的力即为物块的合外力,所以该实验需要平衡摩擦力,故C项正确;
D.由上述分析可知,加速度的测量涉及物块的位移,为了减少误差,其释放木块时,应将木块的右边缘与A点重合,故D项正确。故选A。
(3)由之前的分析可知,弹簧测力计的读数F为物体所受的合力,物体的加速度为
所以应以为纵轴。
12.(9分)【答案】(1)(1分)分流 (2)①(2分 > ②(2分)减小R1
③(2分) ④(2分) =
(1)图甲中“P 接 a”时所用的是“外接法”,此时误差的根源正是电压表有有限内阻并且与待测电阻并联,造成了“电压表分流”。简而言之,电压表并未真正做到“只测电压不耗电流”,从而导致系统误差。
(2)①[1]当灵敏电流计的读数为0时,说明,但由于电流是自a 端经待测电阻 Rₓ 流向 b 端,故②[2]灵敏电流计从d 到b时指针向右偏,现实际却向左偏(即电流从b到d),说明b点电势偏高。要使电流计回到中央零点,就需“降低”b点电势,故Rx电压要增大,应减小R1。
③[3]电流计读数为0时,待测电阻上的电压为E0,通过待测电阻的电流为I,故待测电阻为
④[4]若电源B具有内阻但此时又无电流流出(因G无偏转),则内阻上没有电流通过,也就没有内电压降,测得 Rₓ 仍等于其真实值,所以待测电阻测量值等于真实值。
13.(10分)【答案】(1)(5分) (2)(5分)0.3m
(1)碰后C球恰好能做平抛运动,则C球在圆弧顶端,根据牛顿第二定律有
C做平抛运动,在水平方向上有,在竖直方向上有,解得
(2)碰撞过程中,B球和C球组成的系统动量守恒,则有
碰后当B球恰好与横杆接触时,A、B二者具有相同的速度,A、B构成的系统水平方向动量守恒,则有;根据机械能守恒定律有,解得
14.(12分)【答案】(1)(5分) (2)(7分)
(1)粒子从点离开磁场,作出运动轨迹,如图1所示
根据几何关系可知,粒子运动轨迹圆心为,则运动的轨道半径为,设粒子的质量为,电荷量为,粒子在磁场中运动,洛伦兹力提供向心力,则有 ;粒子在电场中做匀变速曲线运动,方向做匀速直线运动,则有;方向上做匀加速度直线运动,则有,根据牛顿第二定律有,解得
(2)若入射速度大小变为,设带电粒子在磁场中运动轨道半径为,洛伦兹力提供向心力,则有,结合上述解得,根据几何关系可知,粒子沿轴正方向从点射出磁场并由点进入电场,作出运动轨迹如图2所示:
因为电场方向变为沿轴负方向,粒子应从左侧点离开电场,由几何关系得射出时沿方向位移与沿方向上的位移相等,设为,其在电场中运动时间为,粒子在电场中做匀变速曲线运动,方向做匀速直线运动,则有 方向上做匀加速直线运动,则有,解得
根据几何关系可知,出射点的横坐标为
的纵坐标为,则出射点的坐标为。
15.(18分)【答案】(1)(4分)垂直纸面向里,;(4分)(3)(10分),或,CI0r0 ;
【详解】(1)由题意可知金属棒ab中的电流方向为由a到b,所受安培力方向为水平向右,由左手定则可知磁场方向为垂直纸面向里。金属棒ab释放的瞬间,由闭合电路欧姆定律可知此时通过金属棒ab的电流,它受到的安培力;
由牛顿第二定律可知此时金属棒ab的加速度;
(2) 由题意可知最终ab、cd棒速度相同,且即将相互接触,ab滑过PQ后与cd组成的系统动量守恒,有:mvm=(m+2m)v,此过程中对cd使用动能定理IA=2mv,IA=FA∆t,FA=BĪL,
Ē=Ī(R+0.5R) ,Ē= ,∆ɸ=BLx;解得x=;
(3)情形一:当金属棒ab在PQ左端运动其电流为0时它的速度达到整个运行过程的最大值,由法拉第电磁感应定律有;当金属棒ab的速度为最大速度一半时;由闭合电路欧姆定律可知此时通过金属棒ab的电流
此时它的热功率;金属棒ab刚释放时电容器两端的电压
当金属棒ab的速度为最大速度一半时电容器两端的电压
所以此过程中电容器极板所带电荷量的变化量
情形二:当ab、cd共速时,有mvm=(m+2m)v,解得v=,易知v比ab最大速度的一半要小,则ab在PQ右端运动时也存在最大速度一半的时候,
当金属棒ab在PQ右端运动时,电容器两端电压为U3=E=3I0r0,所以此过程中电容器极板所带电荷量的变化量∆q=C∆U=C(U3-U1) ,∆q=CI0r0;
mvm=m + 2mv1,解得v1= ,则此时ab、cd回路的电动势E1=BL - BL = BL
E1=I1(R+0.5R),I1=,P=I12R ,P=
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