2023届河南省郑州市第四高级中学高三第一次调研考试-物理（word版）

2022-2023学年上期高三年级第一次调考考试

物理试卷

一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分．

1. 医学治疗中常用放射性核素产生射线，而是由半衰期相对较长的衰变产生的。对于质量为的，经过时间t后剩余的质量为m，其图线如图所示。从图中可以得到的半衰期为（　　）

A.   B.

C.   D.

2. 如图，一同学表演荡秋千。已知秋千的两根绳长均为10 m，该同学和秋千踏板的总质量约为50 kg。绳的质量忽略不计，当该同学荡到秋千支架的正下方时，速度大小为8 m/s，此时每根绳子平均承受的拉力约为（　　）

A. 200 N B. 400 N C. 600 N D. 800 N

3. 如图所示，一带电小球A固定于定滑轮的正下方，一根绕过定滑轮的轻质绝缘细线一端系有一个带同种电荷的小球B，另一端用一拉力T拉住使小球B处于静止状态，图示位置两球球心所在高度相同。设定滑轮与小球B间的细线与竖直方向的夹角为θ（θ>0），小球A、B可视为质点。现缓慢拉动绝缘细线，使小球B移动一段距离，则在小球B移动过程中，下列说法正确的是（　　）

A. 小球A、B间的距离减小 B. 细线与竖直方向的夹角θ减小

C. 小球B的运动轨迹为圆弧 D. 拉力T先减小再增大

4. 如图所示，一通电直导线在竖直向上的匀强磁场中静止于光滑斜面上，电流方向垂直纸面向外。保持磁场强弱不变，仅把磁场方向按顺时针逐渐旋转，直至垂直斜面向上，若要通电导线始终保持静止，则应控制导线内的电流强度（　　）

A. 逐渐增大  B. 逐渐减小

C. 先增大后减小  D. 先减小后增大

5. 两个质量相同、所带电荷量相等的带电粒子a、b，以不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入圆形匀强磁场区域，其运动轨迹如图所示。若不计粒子的重力，则下列说法正确的是（　　）

A. a粒子带正电，b粒子带负电 B. a粒子在磁场中所受洛伦兹力较大

C. a粒子动能较大 D. a粒子在磁场中运动时间较长

6. 如图所示，平行板电容器与直流电源、理想二极管（正向电阻为零，可以视为短路；反向电阻无穷大，可以视为断路）连接，电源负极接地，初始时电容器不带电，闭合开关稳定后，一带电油滴位于电容器极板间的P点且处于静止状态。下列说法正确的是（　　）

A. 减小极板间的正对面积，带电油滴会向下移动，且P点的电势会降低

B. 减小极板间的正对面积，带电油滴会向上移动，且P点的电势会降低

C. 断开开关S，带电油滴将向下运动

D. 将下极板上移，带电油滴将向上运动

二、不定项选择题：本题共6小题，每题4分，共24分，全对4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

7. 2017年，人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波。根据科学家们复原的过程，在两颗中子星合并前约100s时，它们相距约400km，绕二者连线上的某点每秒转动12圈，将两颗中子星都看作是质量均匀分布的球体，由这些数据、万有引力常量并利用牛顿力学知识，可以估算出这一时刻两颗中子星（　　）

A. 质量之积 B. 质量之和

C. 速率之和 D. 各自的自转角速度

8. 如图，一粗糙斜面固定在地面上，斜面顶端装有一光滑定滑轮．一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块N．另一端与斜面上的物块M相连，系统处于静止状态．现用水平向左的拉力缓慢拉动N，直至悬挂N的细绳与竖直方向成45°．已知M始终保持静止，则在此过程中（　　）

A. 水平拉力大小可能保持不变

B. M所受细绳的拉力大小一定一直增加

C. M所受斜面摩擦力大小一定一直增加

D. M所受斜面的摩擦力大小可能先减小后增加

9. 安装适当的软件后，利用智能手机中的磁传感器可以测量磁感应强度B。如图，在手机上建立直角坐标系，手机显示屏所在平面为xOy面。某同学在某地对地磁场进行了四次测量，每次测量时y轴指向不同方向而z轴正向保持竖直向上。根据表中测量结果可推知（    ）

A. 测量地点位于北半球 B. 当地地磁场大小约为50μT

C. 第2次测量时y轴正向指向西方 D. 第3次测量时y轴正向指向东方

10. 如图所示，一个匝数n=1000匝、边长l=20cm、电阻r=1Ω的正方形线圈，在线圈内存在面积S=0.03m2的匀强磁场区域，磁场方向垂直于线圈所在平面向里，磁感应强度大小B随时间t变化的规律是B=0.15t（T）。电阻R与电容器C并联后接在线圈两端，电阻R=2Ω，电容C=30μF。下列说法正确的是（　　）

A. 线圈中产生的感应电动势为4.5V

B. 若b端电势为0，则a端电势为3V

C. 电容器所带电荷量为1.2×10-4C

D. 稳定状态下电阻的发热功率为4.5W

11. 图示电路中，变压器为理想变压器，在变压器原线圈接一交变电流，交变电流的电压有效值恒定不变。副线圈接有灯泡L1和L2（设灯泡的电阻保持不变）和滑动变阻器R。下列说法正确的是（　　）

A. 只将变阻器R的滑动触头上移，理想电流表的示数变小

B. 只将变阻器R的滑动触头上移，灯L2变亮

C. 只将S2从4拨向3时，理想电流表示数变大

D. 只将S1从2拨向1时，理想电流表示数变小

12. 小华同学下楼时乘坐小区电梯，在坐电梯运动的过程中，重力的瞬时功率与时间的关系图像如图所示。已知小华的质量为m，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（　　）

A. 0~t0时间内，电梯的加速度大小为

B. 0~t0时间内，电梯对小华的支持力大小为

C. 0~2t0时间内重力做的功为

D. 0~2t0时间内小华克服支持力做的功为

三、非选择题（每空2分，共14分）

13. 探究“加速度与力、质量关系”的实验装置如图甲所示．小车后面固定一条纸带，穿过电火花打点计时器，细线一端连着小车，另一端通过光滑的定滑轮和动滑轮与挂在竖直面内的拉力传感器相连，拉力传感器用于测小车受到拉力的大小．

（1）关于平衡摩擦力，下列说法正确的是___________．

A．平衡摩擦力时，需要在动滑轮上挂上钩码

B．改变小车质量时，需要重新平衡摩擦力

C．改变小车拉力时，不需要重新平衡摩擦力

（2）实验中___________(选填“需要”或“不需要”)满足所挂钩码质量远小于小车质量．

（3）某同学根据实验数据作出了加速度a与力F的关系图像如图乙所示，图线不过原点的原因是___．

A．钩码质量没有远小于小车质量

B．平衡摩擦力时木板倾角过大

C．平衡摩擦力时木板倾角过小或未平衡摩擦力

14. 某同学想运用如图甲所示的实验电路，测量未知电阻Rx的阻值，电流表A的内阻和电源（内阻忽略不计）的电动势，实验过程中电流表的读数始终符合实验要求。

①为了测量未知电阻Rx的阻值，他在闭合开关之前应该将两个电阻箱的阻值调至__________（填“最大”或“最小”），然后闭合开关K1，将开关K2拨至1位置，调节R2使电流表A有明显读数I0；接着将开关K2拨至2位置。保持R2不变，调节R1，当调节R1=34.2Ω时，电流表A读数仍为I0，则该未知电阻的阻值Rx=____________Ω。

②为了测量电流表A的内阻RA和电源（内阻忽略不计）的电动势E，他将R1的阻值调到R1=1.5Ω，R2调到最大，将开关K2调至2位置，闭合开关K1；然后多次调节R2，并在表格中记录下了各次R2的阻值和对应电流表A的读数I；最后根据记录的数据，他画出了如图乙所示的图像；利用图像中的数据可求得，电流表A的内阻RA=_______Ω，电源（内阻忽略不计）的电动势E=_______V。

四、计算题（共38分）

15. 如图所示，小汽车与摩托车停在同一平直的道路上等交通红灯。摩托车刚好在前面的停车线处，小汽车在后面与停车线相距L=10m处。当红灯还有t0=0.5s熄灭时，小汽车开始以a1=5m/s2加速度启动，当运动到停车线处即改做匀速运动；摩托车看到红灯熄灭后立即以a2=4m/s2的加速度启动做匀加速运动。两车在运动过程中可视为质点。问两车在运动过程中是否相撞？若不相撞，求两车在运动过程中距离的最小值。

16. 如图，一不可伸长的细绳的上端固定，下端系在边长为的正方形金属框的一个顶点上。金属框的一条对角线水平，其下方有方向垂直于金属框所在平面的匀强磁场。已知构成金属框的导线单位长度的阻值为；在到时间内，磁感应强度大小随时间t的变化关系为。求：

（1）时金属框所受安培力的大小；

（2）在到时间内金属框产生的焦耳热。

17. 如图，光滑轨道PQO的水平段QO=，轨道在O点与水平地面平滑连接．一质量为m的小物块A从高h处由静止开始沿轨道下滑，在O点与质量为4m的静止小物块B发生碰撞．A、B与地面间的动摩擦因数均为=0.5，重力加速度大小为g．假设A、B间的碰撞为完全弹性碰撞，碰撞时间极短．求

(1)第一次碰撞后瞬间A和B速度的大小；

(2)A、B均停止运动后，二者之间的距离．

18. 如图（a）所示，两根不计电阻、间距为L的足够长平行光滑金属导轨，竖直固定在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向里，磁感应强度大小为B。导轨上端串联非线性电子元件Z和阻值为R的电阻。元件Z的图像如图（b）所示，当流过元件Z的电流大于或等于时，电压稳定为Um。质量为m、不计电阻的金属棒可沿导轨运动，运动中金属棒始终水平且与导轨保持良好接触。忽略空气阻力及回路中的电流对原磁场的影响，重力加速度大小为g。为了方便计算，取，。以下计算结果只能选用m、g、B、L、R表示。

（1）闭合开关S。，由静止释放金属棒，求金属棒下落的最大速度v1；

（2）断开开关S，由静止释放金属棒，求金属棒下落的最大速度v2；

（3）先闭合开关S，由静止释放金属棒，金属棒达到最大速度后，再断开开关S。忽略回路中电流突变时间，求S断开瞬间金属棒的加速度大小a。

2022-2023学年上期高三年级第一次调考考试

物理试卷

一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分．

1. 医学治疗中常用放射性核素产生射线，而是由半衰期相对较长的衰变产生的。对于质量为的，经过时间t后剩余的质量为m，其图线如图所示。从图中可以得到的半衰期为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】C

2. 如图，一同学表演荡秋千。已知秋千的两根绳长均为10 m，该同学和秋千踏板的总质量约为50 kg。绳的质量忽略不计，当该同学荡到秋千支架的正下方时，速度大小为8 m/s，此时每根绳子平均承受的拉力约为（　　）

A. 200 N B. 400 N C. 600 N D. 800 N

【答案】B

3. 如图所示，一带电小球A固定于定滑轮的正下方，一根绕过定滑轮的轻质绝缘细线一端系有一个带同种电荷的小球B，另一端用一拉力T拉住使小球B处于静止状态，图示位置两球球心所在高度相同。设定滑轮与小球B间的细线与竖直方向的夹角为θ（θ>0），小球A、B可视为质点。现缓慢拉动绝缘细线，使小球B移动一段距离，则在小球B移动过程中，下列说法正确的是（　　）

A. 小球A、B间的距离减小 B. 细线与竖直方向的夹角θ减小

C. 小球B的运动轨迹为圆弧 D. 拉力T先减小再增大

【答案】C

4. 如图所示，一通电直导线在竖直向上的匀强磁场中静止于光滑斜面上，电流方向垂直纸面向外。保持磁场强弱不变，仅把磁场方向按顺时针逐渐旋转，直至垂直斜面向上，若要通电导线始终保持静止，则应控制导线内的电流强度（　　）

A. 逐渐增大 B. 逐渐减小 C. 先增大后减小 D. 先减小后增大

【答案】B

5. 两个质量相同、所带电荷量相等的带电粒子a、b，以不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入圆形匀强磁场区域，其运动轨迹如图所示。若不计粒子的重力，则下列说法正确的是（　　）

A. a粒子带正电，b粒子带负电 B. a粒子在磁场中所受洛伦兹力较大

C. a粒子动能较大 D. a粒子在磁场中运动时间较长

【答案】D

6. 如图所示，平行板电容器与直流电源、理想二极管（正向电阻为零，可以视为短路；反向电阻无穷大，可以视为断路）连接，电源负极接地，初始时电容器不带电，闭合开关稳定后，一带电油滴位于电容器极板间的P点且处于静止状态。下列说法正确的是（　　）

A. 减小极板间的正对面积，带电油滴会向下移动，且P点的电势会降低

B. 减小极板间的正对面积，带电油滴会向上移动，且P点的电势会降低

C. 断开开关S，带电油滴将向下运动

D. 将下极板上移，带电油滴将向上运动

【答案】D

二、不定项选择题：本题共6小题，每题4分，共24分，全对4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

7. 2017年，人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波。根据科学家们复原的过程，在两颗中子星合并前约100s时，它们相距约400km，绕二者连线上的某点每秒转动12圈，将两颗中子星都看作是质量均匀分布的球体，由这些数据、万有引力常量并利用牛顿力学知识，可以估算出这一时刻两颗中子星（　　）

A. 质量之积 B. 质量之和

C. 速率之和 D. 各自的自转角速度

【答案】BC

8. 如图，一粗糙斜面固定在地面上，斜面顶端装有一光滑定滑轮．一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块N．另一端与斜面上的物块M相连，系统处于静止状态．现用水平向左的拉力缓慢拉动N，直至悬挂N的细绳与竖直方向成45°．已知M始终保持静止，则在此过程中（　　）

A. 水平拉力的大小可能保持不变

B. M所受细绳的拉力大小一定一直增加

C. M所受斜面的摩擦力大小一定一直增加

D. M所受斜面的摩擦力大小可能先减小后增加

【答案】BD

9. 安装适当的软件后，利用智能手机中的磁传感器可以测量磁感应强度B。如图，在手机上建立直角坐标系，手机显示屏所在平面为xOy面。某同学在某地对地磁场进行了四次测量，每次测量时y轴指向不同方向而z轴正向保持竖直向上。根据表中测量结果可推知（    ）

A. 测量地点位于北半球 B. 当地的地磁场大小约为50μT

C. 第2次测量时y轴正向指向西方 D. 第3次测量时y轴正向指向东方

【答案】AB

10. 如图所示，一个匝数n=1000匝、边长l=20cm、电阻r=1Ω的正方形线圈，在线圈内存在面积S=0.03m2的匀强磁场区域，磁场方向垂直于线圈所在平面向里，磁感应强度大小B随时间t变化的规律是B=0.15t（T）。电阻R与电容器C并联后接在线圈两端，电阻R=2Ω，电容C=30μF。下列说法正确的是（　　）

A. 线圈中产生的感应电动势为4.5V B. 若b端电势为0，则a端电势为3V

C. 电容器所带电荷量为1.2×10-4C D. 稳定状态下电阻的发热功率为4.5W

【答案】AD

11. 图示电路中，变压器为理想变压器，在变压器的原线圈接一交变电流，交变电流的电压有效值恒定不变。副线圈接有灯泡L1和L2（设灯泡的电阻保持不变）和滑动变阻器R。下列说法正确的是（　　）

A. 只将变阻器R的滑动触头上移，理想电流表的示数变小

B. 只将变阻器R的滑动触头上移，灯L2变亮

C. 只将S2从4拨向3时，理想电流表示数变大

D. 只将S1从2拨向1时，理想电流表示数变小

【答案】AB

12. 小华同学下楼时乘坐小区电梯，在坐电梯运动的过程中，重力的瞬时功率与时间的关系图像如图所示。已知小华的质量为m，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（　　）

A. 0~t0时间内，电梯的加速度大小为

B. 0~t0时间内，电梯对小华支持力大小为

C. 0~2t0时间内重力做的功为

D. 0~2t0时间内小华克服支持力做的功为

【答案】AC

三、非选择题（每空2分，共14分）

13. 探究“加速度与力、质量关系”的实验装置如图甲所示．小车后面固定一条纸带，穿过电火花打点计时器，细线一端连着小车，另一端通过光滑的定滑轮和动滑轮与挂在竖直面内的拉力传感器相连，拉力传感器用于测小车受到拉力的大小．

（1）关于平衡摩擦力，下列说法正确的是___________．

A．平衡摩擦力时，需要在动滑轮上挂上钩码

B．改变小车质量时，需要重新平衡摩擦力

C．改变小车拉力时，不需要重新平衡摩擦力

（2）实验中___________(选填“需要”或“不需要”)满足所挂钩码质量远小于小车质量．

（3）某同学根据实验数据作出了加速度a与力F的关系图像如图乙所示，图线不过原点的原因是___．

A．钩码质量没有远小于小车质量

B．平衡摩擦力时木板倾角过大

C．平衡摩擦力时木板倾角过小或未平衡摩擦力

【答案】    ① C    ②. 不需要    ③. B

14. 某同学想运用如图甲所示的实验电路，测量未知电阻Rx的阻值，电流表A的内阻和电源（内阻忽略不计）的电动势，实验过程中电流表的读数始终符合实验要求。

①为了测量未知电阻Rx的阻值，他在闭合开关之前应该将两个电阻箱的阻值调至__________（填“最大”或“最小”），然后闭合开关K1，将开关K2拨至1位置，调节R2使电流表A有明显读数I0；接着将开关K2拨至2位置。保持R2不变，调节R1，当调节R1=34.2Ω时，电流表A读数仍为I0，则该未知电阻的阻值Rx=____________Ω。

②为了测量电流表A内阻RA和电源（内阻忽略不计）的电动势E，他将R1的阻值调到R1=1.5Ω，R2调到最大，将开关K2调至2位置，闭合开关K1；然后多次调节R2，并在表格中记录下了各次R2的阻值和对应电流表A的读数I；最后根据记录的数据，他画出了如图乙所示的图像；利用图像中的数据可求得，电流表A的内阻RA=_______Ω，电源（内阻忽略不计）的电动势E=_______V。

【答案】    ①. 最大    ②. 34.2    ③. 0.5    ④. 4

四、计算题（共38分）

15. 如图所示，小汽车与摩托车停在同一平直的道路上等交通红灯。摩托车刚好在前面的停车线处，小汽车在后面与停车线相距L=10m处。当红灯还有t0=0.5s熄灭时，小汽车开始以a1=5m/s2加速度启动，当运动到停车线处即改做匀速运动；摩托车看到红灯熄灭后立即以a2=4m/s2的加速度启动做匀加速运动。两车在运动过程中可视为质点。问两车在运动过程中是否相撞？若不相撞，求两车在运动过程中距离的最小值。

【答案】2.5m

【解析】

【详解】小汽车做匀速运动时的速度为

小汽车加速运动的时间为

设小汽车匀速运动经过时间时，摩托车的速度与小汽车相同，此时两车的距离最近有

两车最近距离为

解得

故两车不会相撞

16. 如图，一不可伸长的细绳的上端固定，下端系在边长为的正方形金属框的一个顶点上。金属框的一条对角线水平，其下方有方向垂直于金属框所在平面的匀强磁场。已知构成金属框的导线单位长度的阻值为；在到时间内，磁感应强度大小随时间t的变化关系为。求：

（1）时金属框所受安培力的大小；

（2）在到时间内金属框产生的焦耳热。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）金属框的总电阻为

金属框中产生的感应电动势为

金属框中的电流为

磁感应强度为

金属框处于磁场中的有效长度为

所以金属框所受安培力大小为

（2）金属框产生的焦耳热为

17. 如图，光滑轨道PQO的水平段QO=，轨道在O点与水平地面平滑连接．一质量为m的小物块A从高h处由静止开始沿轨道下滑，在O点与质量为4m的静止小物块B发生碰撞．A、B与地面间的动摩擦因数均为=0.5，重力加速度大小为g．假设A、B间的碰撞为完全弹性碰撞，碰撞时间极短．求

(1)第一次碰撞后瞬间A和B速度的大小；

(2)A、B均停止运动后，二者之间的距离．

【答案】(1) ，；(2)

【解析】

【分析】

【详解】（1）设A滑到水平轨道的速度为，则有

A与B碰撞时，由动量守恒有

由动能不变有

联立得

第一次碰撞后瞬间A和B速度的大小分别为和

（2）第一次碰撞后A经过水平段QO所需时间

第一次碰撞后B停下来所需时间

易知

故第一次碰撞后B停时，A还没有追上B，设第一次碰撞后B停下来滑动的位移为，由动能定理得

解得

设A第二次碰撞B前的速度为，由动能定理得

解得

故A与B会发生第二次碰撞

A与B会发生第二次碰撞，由动量守恒有

由动能不变有

解得

B发生第二次碰撞后，向右滑动的距离为，由动能定理得

解得

A发生第二次碰撞后，向左滑动的距离为，由动能定理得

解得

故

即A不会再回到光滑轨道PQO的水平段QO上，在O点左边停下

所以A、B均停止运动后它们之间的距离为

18. 如图（a）所示，两根不计电阻、间距为L的足够长平行光滑金属导轨，竖直固定在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向里，磁感应强度大小为B。导轨上端串联非线性电子元件Z和阻值为R的电阻。元件Z的图像如图（b）所示，当流过元件Z的电流大于或等于时，电压稳定为Um。质量为m、不计电阻的金属棒可沿导轨运动，运动中金属棒始终水平且与导轨保持良好接触。忽略空气阻力及回路中的电流对原磁场的影响，重力加速度大小为g。为了方便计算，取，。以下计算结果只能选用m、g、B、L、R表示。

（1）闭合开关S。，由静止释放金属棒，求金属棒下落的最大速度v1；

（2）断开开关S，由静止释放金属棒，求金属棒下落的最大速度v2；

（3）先闭合开关S，由静止释放金属棒，金属棒达到最大速度后，再断开开关S。忽略回路中电流突变的时间，求S断开瞬间金属棒的加速度大小a。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【分析】[关键能力]本题考 查法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律等知识，意在考查考生综合电磁学知识以及力学规律处理问题的能力。

[压轴题透析] 3第（1）问通过对金属棒的受力分析以及运动分析，求出当金属棒的加速度为零时的最大速度；第（2）问首先应分析比较第（1）问中的电流与图（b）中Z元件的电压达到最大时的电流大小关系，然后通过定值电阻表示出回路中的最大电流，进而求出金属棒的最大速度；第（3）问的关键在于求出开关断开瞬间回路中的电流，得出导体棒所受的安培力大小，再根据牛顿第二定律求出金属棒的加速度。

【详解】（1）闭合开关S，金属棒下落的过程中受竖直向下的重力、竖直向上的安培力作用，当重力与安培力大小相等时，金属棒的加速度为零，速度最大，则

由法拉第电磁感应定律得

由欧姆定律得

解得

（2）由第（1）问得

由于

断开开关S后，当金属棒的速度达到最大时，元件Z两端的电压恒为

此时定值电阻两端的电压为

回路中电流为

又由欧姆定律得

解得

（3）开关S闭合，当金属棒的速度最大时，金属棒产生的感应电动势为

断开开关S的瞬间，元件Z两端的电压为

则定值电阻两端的电压为

电路中的电流为

金属棒受到的安培力为

对金属棒由牛顿第二定律得

解得

‍