安徽省滁州市第四中学2022-2023学年高三上学期开学考试物理试题（含答案）

2022-2023学年度第一学期高三开学考试

物理试题

第I卷（选择题）

一、单选题(每小题3分，共21分)

1．电阻应变片是一种将被测件上的形状变化转换成为一种电信号的敏感器件，其阻值会随着机械形变而发生变化。如图所示为某同学设计的利用金属丝应变电阻来研究其阻值与拉力大小之间关系的电路，其中电压表和电流表是理想电表，a、b两点之间连接的是金属丝应变电阻，把一重物悬挂在金属丝中间。当把悬挂重物的质量减小时，下列说法正确的是（     ）

A．电流表示数变小 B．电压表示数变大

C．电压表与电流表示数之比变大 D．电压表与电流表示数变化之比不变

2．质量的小球用轻质弹簧竖直悬挂，把小球向下拉至某位置（未超出弹性限度）由静止释放，小球之后运动的速度时间图像如图所示（取竖直向下为正方向，不计空气阻力），，则下列判断正确的是（       ）

A．在时间内，重力的冲量为0

B．小球在末加速度大小小于末的加速度大小

C．在时间内，弹簧弹力的冲量大小为

D．在末弹簧处于原长状态

3．在光滑的桌面上放有一条形磁铁，条形磁铁的中央位置的正上方水平固定一铜质小圆环，如图所示．则以下关于铜质小圆环和条形磁铁的描述正确的是(　　)

A．释放圆环，环下落时环的机械能守恒

B．释放圆环，环下落时磁铁对桌面的压力比磁铁的重力大

C．释放圆环，环下落时环中有逆时针方向的电流．

D．释放圆环，环下落时环中有顺时针方向的电流．

4．在如图所示的电路中，A、B、C是三个阻值恒定的灯泡，其阻值分别为、、，L是一个自感系数较大的线圈，其直流电阻为。下列说法正确的是（　　）

A．闭合开关S，A、B灯逐渐变亮，C灯立即变亮

B．电路接通稳定后，流过B灯的电流是流过C灯电流的

C．电路接通稳定后，断开开关S，A、B、C灯都是逐渐熄灭

D．电路接通稳定后，断开开关S，A灯闪亮一下后逐渐熄灭，B、C灯立即熄灭

5．如图所示为氢原子能级示意图的一部分，根据波尔理论，下列说法中正确的是

A．从n=4能级跃迁到n=3能级比从n=3能级跃迁到n=2能级辐射出电磁波的波长长

B．从高能级向低能级跃迁时，氢原子核一定向外放出能量

C．从n=4能级跃迁到n=3能级，氢原子的能量减小，电子的动能减小

D．处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是一样的

6．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数分别为匝、匝，定值电阻、的阻值均为，电压表为理想交流电表，当原线圈接上（V）的交流电源时，下列说法正确的是（       ）

A．电阻的电功率为90W

B．交流电压表的读数为

C．通过电阻交流电的频率为50Hz

D．通过电阻交流电流的最大值为

7．如图所示，不计电阻的光滑U形金属框水平放置，光滑、竖直玻璃挡板H、P固定在框上，H、P的间距很小。质量为0.2kg的细金属杆CD恰好无挤压地放在两挡板之间，与金属框接触良好并围成边长为1m的正方形，其有效电阻为0.1Ω。此时在整个空间加方向与水平面成30°角且与金属杆垂直的匀强磁场，磁感应强度随时间变化规律是B=（0.4﹣0.2t）T，图示磁场方向为正方向，框、挡板和杆不计形变．则（　　）

A．t=1s时，金属杆中感应电流方向从D到C

B．t=3s时，金属杆中感应电流方向从D到C

C．t=1s时，金属杆对挡板P的压力大小为0.1N

D．t=3s时，金属杆对挡板P的压力大小为0.2N

二、多选题(每小题4分，共20分)

8．如图所示，边界水平的条形匀强磁场区域，磁场方向与竖直平面垂直，边界间距为L；一个边长为L的正方形导线框竖直向上运动，某时刻上边恰好与磁场的下边界重合，此时线框的速度大小为v0；经时间t1线框的上边与磁场的上边界重合，此时线框的速度刚好为零；再经时间t2线框的上边恰好又与磁场的下边界重合，此时线框的速度大小为v；运动过程中，线框与磁场方向始终垂直，且线框上、下边始终水平．重力加速度为g；下列说法正确的是（　　）

A．

B．线框在进入磁场的过程中，加速度逐渐减小

C．线框进入磁场的过程中，其感应电流沿逆时针方向

D．线框在进入磁场的过程中产生的热量大于穿出磁场的过程中产生的热量

9．某物理科研小组在实验中发现，频率为的激光光子与静止的电子碰撞后光子频率变为，碰撞后的光子照射极限频率为的光电管阴极K，电子垂直磁场方向射入磁感应强度为B的匀强磁场中，情景如图。已知光子与电子碰撞过程中没有能量损失，电子质量为m，碰撞后电子获得的动量为p，普朗克常量为h，光速为c，则（　　）

A．碰撞后光子的波长为

B．电子增加的动能为

C．电子将做半径为的匀速圆周运动

D．光电管阴极处可能会发生光电效应

10．如图所示为某发电站向某用户区供电的输电原理图，T1为匝数比为n1：n2的升压变压器，T2为匝数比为n3：n4的降压变压器．若发电站输出的电压有效值为U1​，输电导线总电阻为R，在某一时间段用户需求的电功率恒为P0，用户的用电器正常工作电压为U2，在满足用户正常用电的情况下，下列说法正确的是（　　）

A．T1原线圈中的电流有效值为 B．T2副线圈中的电流有效值为

C．输电线上损耗的功率为 D．输电线上损耗的功率为

11．在如图所示的光电管的实验中（电源正负极可以对调），用同一光电管得到了三条可见光的光电流与电压之间的关系曲线（图二中的甲光、乙光、丙光）．下列说法中正确的有（   ）

A．同一光电管对不同颜色的单色光有各自不同的极限频率

B．只要电流表中有电流通过，光电管中就发生了光电效应

C．（图一中）电流表G的电流方向可以是a流向b、也可以是b流向a

D．（图二中）如果乙光是黄光，则丙光可能是紫光

12．如图所示，一带有光滑圆弧轨道的小车静止在光滑的水平面上，一个可视为质点的小球从圆弧A端正上方由静止释放，刚好从A点无碰撞地进入圆弧小车，AB是圆弧的水平直径，在小球从A向B运动的过程中，下列说法正确的是（　　）

A．小球和小车组成的系统动量守恒

B．小球运动到圆弧轨道最低点时，小车的速度最大

C．小球运动到B点时的速度大小等于小球在A点时的速度大小

D．小球从B点抛出后，向上做斜上抛运动

三、实验题(共2小题，共16分)

13．小李同学利用图示的弹簧发射装置进行“验证动量守恒定律”的实验，操作步骤如下：

①在水平桌面上的适当位置固定好弹簧发射器，使其出口处切线与水平桌面相平且弹簧原长时与管口平齐；

②在一块平直长木板表面先后钉上白纸和复写纸，将该木板竖直并贴紧桌面右侧边缘。将小球a向左压缩弹簧并使其由静止释放，a球碰到木板，在白纸上留下压痕P；

③将木板向右水平平移适当距离x2，再将小球a向左压缩弹簧到某一固定位置并由静止释放，撞到木板上，在白纸上留下压痕P2；

④将半径相同的小球b放在桌面的右边缘，仍让小a从步骤③中的释放点由静止释放，与b球相碰后，两球均撞在木板上，在白纸上留下压痕P1、P3。

（1）本实验必须测量的物理量有 _____。

A．小球的半径r

B．小球a、b的质量ma、mb

C．弹簧的压缩量x1，木板距离桌子边缘的距离x2

D．小球在木板上的压痕P1、P2、P3分别与P之间的竖直距离L1、L2、L3

（2）本实验中所选用的两小球的质量关系为ma______mb。（选填“＞”“＜”或“＝”）

（3）两小球碰撞后，小球a撞到木板上的痕迹为 ______。（选填“P1”、“P2”或“P3”）

（4）用（1）中所测的物理量来验证两球碰撞过程动量守恒，其表达式为 ______。

（5）若a、b两球上涂有粘性很强的胶体（胶体质量不计），让小球a从步骤③中的释放点由静止释放与b球相碰后，两球粘连在一起并撞到木板上在白纸上留下压痕P4，则压痕P4的位置应在 ______。

A．P与P1之间   B．P1与P2之间   C．P2与P3之间   D．P3下方

14．已知一热敏电阻当温度从10℃升至60℃时阻值从几千欧姆降至几百欧姆，某同学利用伏安法测量其阻值随温度的变化关系。所用器材：电源E、开关S、滑动变阻器R（最大阻值为20 Ω）、电压表（可视为理想电表）和毫安表（内阻约为100 Ω）。

(1)在答题卡上所给的器材符号之间画出连线，组成测量电路图________________。

(2)实验时，将热敏电阻置于温度控制室中，记录不同温度下电压表和毫安表的示数，计算出相应的热敏电阻阻值。若某次测量中电压表和毫安表的示数分别为5.5 V和3.0 mA，则此时热敏电阻的阻值为_____kΩ（保留2位有效数字）。实验中得到的该热敏电阻阻值R随温度t变化的曲线如图（a）所示。

(3)将热敏电阻从温控室取出置于室温下，测得达到热平衡后热敏电阻的阻值为2.2kΩ。由图（a）求得，此时室温为_____℃（保留3位有效数字）。

(4)利用实验中的热敏电阻可以制作温控报警器，其电路的一部分如图（b）所示。图中，E为直流电源（电动势为10 V，内阻可忽略）；当图中的输出电压达到或超过6.0 V时，便触发报警器（图中未画出）报警。若要求开始报警时环境温度为50℃，则图中_________（填“R1”或“R2”）应使用热敏电阻，另一固定电阻的阻值应为_________kΩ（保留2位有效数字）。

四、解答题(共4小题，共43分)

15．（10分）钚的放射性同位素Pu静止时衰变为铀核激发态U和α粒子，而铀核激发态U立即衰变为铀核U，并放出能量为0.097MeV的γ光子．已知：Pu、U和α粒子的质量分为mPu＝239.0521u、mU＝235.0439u和mα＝4.0026u,1u＝，衰变放出的光子的动量可忽略。

（1）写出核反应方程；

（2）将衰变产生的U和α粒子垂直射入磁感应强度为B的同一匀强磁场，求U和α粒子圆周运动的半径之比；

（3）求α粒子的动能（只列关键步骤的式子，不要求准确计算）。

16．（10分）2020年属于不平凡的一年，原本属于全国人民的新春佳节却被一场突如其来的疫情打破了，如今新冠病毒在全国白衣天使和所有工作人员的共同努力下得到了有效的遏制，根据中共中央应对新冠肺炎疫情工作领导小组印发《意见》在有效防控疫情的同时积极有序推进复工复产。为了防止复工复产期间停电事故的发生，某工厂购买了一台应急备用发电机及升压变压器及降压变压器各一台。如图，发电机内阻为1，升压变压器匝数比为1：10，降压变压器匝数比9：1，输电线总电阻R=5。工厂共36个车间，每个车间有“220V，22W”灯10盏，若保证全部电灯正常发光，则：

（1）发电机输出功率多大？

（2）发电机电动势多大？

（3）输电的效率是多少？

17．（11分）如图甲所示，水平台面与水平地面间的高度差，一质量为的小钢球静止在台面右角处。一小钢块在水平向右的推力作用下从点由静止开始向右做直线运动，推力的大小随时间变化的规律如图乙所示，当时钢块到达水平台面右端处立即撤去力，钢块与钢球发生碰撞（时间极短），碰撞后钢块和钢球水平飞离台面，分别落到地面上的点和点。已知、点到点的水平距离分别为，，钢块的质量，钢块与台面间的动摩擦因数，取，求：

（1）撤去力时钢块的速度大小。

（2）小钢球的质量。

18．（12分）如图甲所示，两根完全相同的光滑导轨固定，每根导轨均由两段与水平成的长直导轨和一段圆弧导轨平滑连接而成。导轨两端均连接电阻，阻值，导轨间距。在右侧导轨所在斜面的矩形区域内分布有垂直斜面向上的磁场，磁场上下边界、的距离，磁感应强度大小随时间的变化规律如图乙所示。时刻，在右侧导轨斜面上与距离处，有一根阻值的金属棒垂直于导轨由静止释放。恰好匀速通过整个磁场区域，取重力加速度，导轨电阻不计。求：

（1）在磁场中运动到和中点时切割磁感线产生的电动势为多少？

（2）在时刻和时刻电阻两端的电压之比为多少？

参考答案

1．D   2．C   3．A   4．C   5．A   6．A   7．C   8．BCD  9．BC    10．BC

11．BD    12．BC

13． （1）BD     （2）＞     （3）P3    （4）  （5）    C

14．  （1）        （2）1.8     （3）25.5     （4）R1     1.2

15．（1）；（2）；（3）

【解析】（1）

（2）衰变过程满足动量守恒

带电粒子在磁场中做圆周运动

解得

U和α粒子圆周运动的半径之比

（3）核反应过程中的质量亏损

结合质能方程和能量守恒定律可知，核反应过程中转化为粒子动能的总能量

即

根据动能和动量的关系

得

则粒子的动能

16．（1）8000W；（2）240V；（3）99%

【解析】（1）根据题意，所有灯都正常工作的总功率为

用电器都正常工作时的总电流为

两个变压器之间输电线上的电流为

故输电线上损耗的电功率

升压变压器的输出功率为

而发电机输出功率即为升压变压器的输入功率

（2）降压变压器上的输入电压

输电线上的电压损失为

因此升压变压器的输出电压为

升压变压器的输入电压为

升压变压器的输入电流为

发电机的电动势

（3）输电的效率

17．（1）；（2）

【解析】（1）根据图像与横轴围成的面积表示力的冲量，可知内推力的冲量为

内，对钢块根据动量定理可得

解得撤去力时钢块的速度大小为

（2）钢块与钢球发生碰撞后，假设钢块的速度为，钢球的速度为，碰后钢块和钢球均做平抛运动，竖直方向有

解得

水平方向有

，

可得

，

钢块与钢球碰撞过程，根据动量守恒可得

解得

18．（1）；（2）

【解析】（1）根据动能定理可得

解得

棒从释放到运动至的时间为

所以当棒刚进入磁场的中点位置时，磁场已是恒定磁场，则有

（2）由第一问可知，棒从释放到运动至的时间为，在时，棒还没有进入磁场，则有

此时与金属棒并联后再与串联，则

根据欧姆定律可得

由图乙可知，在后磁场保持不变，棒经过磁场的时间为

故在时，棒还在磁场中运动，此时和并联再与金属棒串联，则

两端电压为

在时刻和时刻电阻两端的电压之比为