江苏省南京师大附中2022届高三下学期开学考试物理试题含答案

南京师大附中2022届高三上学期阶段性测试

物   理                          2022.2

本试卷分选择题和非选择题两部分，共100分．考试用时75分钟．

注意事项：

答题前，考生务必将自己的班级、姓名写在答题卡上．选择题答案按要求填涂在答题卡上；非选择题的答案写在答题卡上对应题目的答案空格内，答案不写在试卷上．考试结束后，交回答题卡．

一、     单项选择题：共10题，每题4分，共40分，每题只有一个选项最符合题意．

1．某同学用下图实验装置观察光现象：平面镜水平放置，单色线光源S垂直于纸面放置，S发出的光有一部分直接入射到竖直放置的光屏上，一部分通过平面镜反射后再到光屏上，则(　　)

A．光现象为干涉现象，光屏上的条纹与平面镜垂直

B．光现象为衍射现象，光屏上的条纹与平面镜平行

C．将光屏沿水平方向远离平面镜，相邻条纹间距增大

D．将光源沿竖直方向靠近平面镜，相邻条纹间距减小

答案　C

2．如图所示，竖直墙壁上的M、N两点在同一水平线上，固定的竖直杆上的P点与M点的连线水平且垂直MN，轻绳的两端分别系在P、N两点，光滑小滑轮吊着一重物可在轻绳上滑动．先将轻绳右端沿直线缓慢移动至M点，然后再沿墙面竖直向下缓慢移动至S点，则轻绳张力大小的变化情况是(　　)

A．一直增大   

B．先减小后不变

C．先减小后增大   

D．先增大后减小

答案　B

3．升降机从井底以5m/s的速度向上匀速运行，某时刻一螺钉从升降机底板松脱，再经过4s升降机底板上升至井口，此时螺钉刚好落到井底，不计空气阻力，取重力加速度g＝10m/s2，下列说法正确的是(　　)

A．螺钉松脱后做自由落体运动

B．矿井的深度为45 m

C．螺钉落到井底时的速度大小为40 m/s

D．螺钉随升降机从井底出发到落回井底共用时16 s

答案　D

4．如图所示，用频率为ν1和ν2的甲、乙两种光分别照射同一光电管，对应的遏止电压分别为U1和U2．已知ν1<ν2，则(　　)

A．遏止电压U1>U2

B．用甲、乙光分别照射时，金属的截止频率不同

C．增加乙光的强度，遏止电压U2变大

D．滑动变阻器滑片P移至最左端，电流表示数不为零

答案　D

5．如图所示，斜面体静置于粗糙水平地面上，滑块a通过轻绳穿过固定光滑圆环与小球b相连，绳与斜面平行，b在水平面内做匀速圆周运动．由于阻力影响，b的线速度缓慢减小，滑块a始终保持静止．则下列说法中正确的是(　　)

A．绳对小球b的拉力缓慢变大

B．斜面体对地面的摩擦力缓慢变大

C．斜面体对滑块a的摩擦力缓慢减小

D．斜面体对地面的压力缓慢变大

答案　D

6．空心球形导体壳内放置一正点电荷，球壳内、外电场线分布如图所示．a、d两点分别位于球壳内、外，b、c两点均位于球壳的内表面．则(　　)

A．a点的场强等于d点的场强

B．a点的电势等于d点的电势

C．电子在c点的电势能大于在d点的电势能

D．电子从a点分别运动到b点和c点，静电力做功相等

答案　D

7．如图为一由干电池、铜线圈和钕磁铁组成的简易电动机，此装置中的铜线圈能从静止开始绕虚线OO′轴转动起来，那么(　　)

A．若磁铁上方为S极，从上往下看，线圈将顺时针旋转

B．若磁铁上方为N极，从上往下看，线圈将顺时针旋转

C．线圈匀速转动过程电池的化学能全部转化为线圈的动能

D．线圈加速转动过程电池的化学能全部转化为线圈的动能

答案　B

8．发电机的示意图如甲所示，边长为L的正方形金属框，在磁感应强度为B的匀强磁场中以恒定角速度绕OO′轴转动，阻值为R的电阻两端的电压如图乙所示．其他电阻不计，图乙中的Um为已知量．在金属框转动一周的过程中(　　)

A．框内电流方向不变

B．电动势的有效值为Um

C．流过电阻的电荷量为

D．电阻产生的焦耳热为

答案　C

9．如图甲所示，质量m＝0.5kg的物块放置在竖直固定的弹簧上方(未栓接)，用力向下压物块至某一位置，然后由静止释放，取该位置为物块运动的起始位置，物块上升过程的a－x图像如图乙所示，不计空气阻力，重力加速度g＝10 m/s2．则下列说法正确的是(　　)

A．物块运动过程的最大加速度大小为15 m/s2

B．弹簧的劲度系数为100 N/m

C．弹簧的最大弹性势能为2.25J

D．物块加速度为0时离开弹簧

答案　C

解析　由题图乙可知，物块在x＝0.2 m处加速度为零，在x>0.3 m时，加速度不变，即物块在x＝0.3 m时离开了弹簧，之后其加速度为重力加速度．所以有k(0.3 m－0.2 m)＝mg，弹簧的劲度系数为k＝＝50 N/m，在起始位置物块加速度最大，有F＝0.3·k－mg＝ma，解得a＝20 m/s2，A错误，B、D错误；弹簧恢复形变的过程中，弹簧弹力做的功为W＝x＝×0.3 J＝2.25 J，C正确．

10.两个完全相同的正方形匀质金属框，边长为L，通过长为L的绝缘轻质杆相连，构成如图所示的组合体．距离组合体下底边H处有一方向水平、垂直纸面向里的匀强磁场．磁场区域上下边界水平，高度为L，左右宽度足够大．把该组合体在垂直磁场的平面内以初速度v0水平无旋转抛出，设置合适的磁感应强度大小B使其匀速通过磁场，不计空气阻力．下列说法正确的是(　　)

A．B与v0无关，与成反比

B．通过磁场的过程中，金属框中电流的大小和方向保持不变

C．通过磁场的过程中，组合体克服安培力做功的功率小于重力做功的功率

D．调节H、v0和B，只要组合体仍能匀速通过磁场，则其通过磁场的过程中产生的热量不变

答案　D

解析　将组合体以初速度v0水平无旋转抛出后，组合体做平抛运动，后进入磁场做匀速运动，由于水平方向切割磁感线产生的感应电动势相互抵消，则有

mg＝F安＝，vy＝，

综合有B＝·，

则B与v0无关，与成反比，A错误；

当金属框刚进入磁场时金属框的磁通量增加，此时感应电流的方向为逆时针方向，当金属框刚出磁场时金属框的磁通量减少，此时感应电流的方向为顺时针方向，B错误；

组合体通过磁场的过程中mg＝F安，

则组合体克服安培力做功的功率等于重力做功的功率，C错误；

无论调节哪个物理量，只要组合体仍能匀速通过磁场，都有mg＝F安，

则安培力做的功都为W＝F安4L，

则组合体通过磁场的过程中产生的热量不变，D正确．

二、     非选择题：共5题，共60分．其中第12题~第15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有效值计算时，答案中必须明确写出数值和单位．

11. 某组同学设计了一个测量当地重力加速度的方案：在一块不透明的长方形挡板上某位置开一条水平透光狭缝（图甲），让挡板从某一高处竖直下落，在挡板下落的过程中，挡板挡住光源发出的光时，计时器开始计时，透光时停止计时，再次挡光，计时器再次计时，测得先后两段挡光时间分别为t1和t2

（1）对于挡板的制作，甲同学选择了一块泡沫板，乙同学选择了铝基板，从提高实验精度的角度看，你认为___________（选填“甲”或“乙”）的选择较好；

（2）某同学用游标卡尺测量A与狭缝下边缘的距离h1和C与狭缝上边缘的距离h2，其中h1的长度如图乙所示，其值为___________ mm；

（3）忽略狭缝宽度，该同学利用vAB=、vBC=，求出vAB和vBC后，则重力加速度g=___________；

（4）本实验在下面的操作中，你认为正确的是___________

A.释放时挡板的下沿必须与光电门在同一高度

B.释放时挡板的下沿可以在光电门上方一定距离处

C.挡板下落时AC连线在纸面内如果没有保持竖直状态，对测量结果没有影响

D.狭缝的位置最好取在挡板的正中央，这样有利于提高结果测量精度

（5）有同学提出狭缝的宽度可能会对实验结果产生影响，你认为有没有，试说明原因；如果有影响请说出测量值偏大还是偏小___________。

【答案】    ①. 乙    ②. 74.5mm    ③.     ④. B    ⑤. 有影响，狭缝通过光电门也需要一定的时间，整块挡板通过光电门的实际时间大于t1+t2，导致g的测量值偏大

【解析】

【分析】

【详解】(1)[1] 泡沫板受空气阻力影响大，实验误差大，故选铝基板，乙同学的选择较好。

(2)[2] 标卡尺的主尺读数为74mm，游标尺上第3个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标读数为0.1×5mm=0.5mm，所以最终读数为：74mm+0.5mm=74.5mm。

(3)[3] 根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度表示钢条运动的中间时刻瞬时速度，重力加速度为

(4)[4] AB．根据以上分析可知，对释放位置没有要求，释放时挡板的下沿可以在光电门上方一定距离处，故B正确A错误；

C．挡板下落时AC连线在纸面内如果没有保持竖直状态，对测量结果有影响，故C错误；

D．根据以上分析可知，狭缝的位置任意，只需计算两端平均速度及时间即可，故D错误；

故选B。

(5)[5] 有影响，狭缝通过光电门也需要一定的时间，整块挡板通过光电门的实际时间大于t1+t2 ，导致g的测量值偏大。

12．如图所示，水平放置的绝热汽缸内有A、B两个活塞（活塞B导热良好，活塞A绝热），封闭了甲、乙两部分理想气体，活塞的面积为S，活塞与汽缸之间的滑动摩擦力为f=p0S，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。初始时，活塞A到汽缸底部的距离为d，活塞A、B之间的距离也为d，活塞与汽缸之间的摩擦力恰为0，两部分理想气体的热力学温度均为T0。现缓慢加热甲部分气体，求当活塞B刚好要发生滑动时甲部分气体的温度（环境大气压强为p0，环境温度恒为T0）。

【答案】

【解析】

设B刚要发生滑动时，A向右移动距离x，对乙部分气体，由理想气体实验定律对活塞B受力分析可知  可得， 在对甲部分气体对活塞A受力分析可知解得

13. 如图所示，一匝数n=50匝的圆形线圈，面积S=400 cm2，电阻r=2Ω，线圈外接一个阻值R=3Ω的电阻，线圈处在垂直线圈平面的磁场中，磁感应强度变化率（T/s），求：

（1）线圈中产生的感应电动势表达式；

（2）电阻R的热功率；

（3）0~0.005s内通过电阻R的电荷量。

【答案】（1）；（2）0.96W；（3）

【解析】

【分析】

【详解】（1）根据法拉第电磁感应定律得

代入数据解得

（2）感应电动势的有效值为

感应电流有效值为

电阻R的热功率为

（3）0~0.005s内的平均感应电流为

0~0.005s内磁通量的变化量为

其中

0~0.005s内通过电阻R电荷量为

联立上式，带入数据解得

14.如图所示，在光滑水平面上通过锁定装置固定一辆质量M=2kg的小车，小车左边部分为半径R=1.2m的四分之一光滑圆弧轨道，轨道末端平滑连接一长度L=2.85m的水平粗糙面，粗糙面右端是一挡板．有一个质量为m=1kg的小物块（可视为质点）从小车左侧圆弧轨道顶端A点静止释放，小物块和小车在粗糙区域的滑动摩擦因数μ=0.08，小物块与挡板的碰撞无机械能损失，重力加速度g＝10 m/s2，

（1）求小物块滑到圆弧轨道末端时轨道对小物块的支持力大小；

（2）若解除小车锁定，让小物块由A点静止释放，求小物块从圆弧末端到与右侧挡板发生第一次碰撞经历的时间；

（3）在（2）问的初始条件下，小物块将与小车右端发生多次碰撞，求整个运动过程中小车发生的位移．

（1）      

解得：N=3mg=30N

（2）解除固定后，小物块和小车组成的系统水平方向动量守恒，设小物块刚滑上右侧粗糙区域时候速度大小为v1，小车速度为大小v2，有

代入数据得    v1=4m/s       v2=2m/s    

小物块冲上粗糙面后，设小物块加速度大小为a1，小车加速度大小为a2.

a1=(水平向左)     a2=(水平向右)

当小物块和小车右侧挡板发生碰撞时满足：

代入数据得t=0.5s，t=9.5s(舍)

∴经历0.5s第一次和右侧挡板发生碰撞

（3）从小物块滑下到最终相对小车静止，物块在小车粗糙面上滑动的路程为：

  得s=R/μ=15m      

当n=5时，=0.75m     即物块将停在离开右侧挡板0.75m处.

从小物块滑下到物块和小车停止运动的整个过程中，物块相对小车发生位移为：

选取m和M为系统，由于水平方向动量守恒，设m水平向右发生位移大小为x1, M水平向左发生位移大小为x2.可推得：            又

求得    方向：水平向左

15.如图所示，∠AOC=2α，OP为∠AOC的角平分线，在∠AOC的范围内无磁场，在OA左侧区域分布有垂直于纸面向里的匀强磁场，OC右侧区域分布有垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度均为B．有一质量为m，带电量为+q的粒子（重力不计），从O点以初速度v沿垂直于OP向左射入磁场．已知：。

（1）若，求粒子第一次经过OC边时距O点的距离；

（2）若，求粒子进入左侧磁场区域的次数；

（3）求在第（2）问的条件下，粒子在磁场中运动的总时间t．

（1）洛伦兹力提供圆周运动的向心力：

 解得：            

弦       

在三角形中，由正弦定理有：

解得

（2）由几何关系可知，第一次射出磁场时的方向，E1D2和OP的夹角为：                       

    第二次射出磁场时的方向，E2D3和OP的夹角为：                      由几何关系类推可知，第n次射出磁场的方向和OP的夹角为：  

    当时，无法再次射入磁场，即：   

解得：

即一共可以进入磁场区域9次，

则进入左磁场的次数为5次。       

 （3） 弧OE1所对的圆心角为：                                

    弧D2E2所对的圆心角为：                                 

    有几何关系类推可知，弧DnEn所对的圆心角为：                      

    圆周运动的周期为：       

    因此，在磁场中运动的总时间为：

代入N=9可得