2022届上海市南洋模范中学高三（下）4月适应练习二物理试题含解析

2022届上海市南洋模范中学高三（下）4月适应练习二物理试题

物理学科  试卷

一、选择题（共40分．第1-8小题，每小题3分，第9-12小题，每小题4分．每小题只有一个正确答案．）

1. 与原子核内部变化有关的现象是 （ ）

A. 电离现象 B. 光电效应现象

C. 天然放射现象 D. α粒子散射现象

【答案】C

【解析】

【详解】电离现象是原子核外的电子脱离原子核的束缚，与原子核内部无关，故A不对

光电效应说明光的粒子性同样也与原子核内部无关，故B不对

天然放射现象是从原子核内部放出、、三种射线，说明原子核内部的复杂结构，放出、后原子核就变成了新的原子核，故C正确

α粒子散射现象说明原子有核式结构模型，与原子核内部变化无关，故D不对

2. 沙尘暴是由于土地沙化引起的一种恶劣的天气现象．发生沙尘暴时能见度只有几十米，天空变黄发暗。这是由于在这种情况下（　　）

A. 只有波长较短的一部分光才能到达地面

B. 只有波长较长的一部分光才能到达地面

C. 只有频率较大的一部分光才能到达地面

D. 只有能量较大的光子才能到达地面

【答案】B

【解析】

【详解】AB．波长较短的波容易被障碍物挡住，不能到达地面，波长较长的光更容易发生衍射而透过沙尘间的缝隙到达地面，故A错误，B正确；

CD．波长越长的光，其频率越低，能量较小，所以频率较低，能量较小的光才能到达地面，故CD错误。

故选B。

3. 介质中有一列简谐机械波传播，对于其中某个振动质点

A. 它的振动速度等于波的传播速度

B. 它的振动方向一定垂直于波的传播方向

C. 它在一个周期内走过的路程等于一个波长

D. 它的振动频率等于波源振动频率

【答案】D

【解析】

【详解】A、在同种均匀介质中波的传播过程中传播速度为定值，而质点的在平衡两侧做简谐运动，其速度大小是变化的，和波速无关，故A错误；

B、在纵波中质点的振动方向和波的传播方向相同或相反，并不垂直，故B错误；

C、质点在一个周期内走过的路程等于4个振幅的长度，并非一个波长，故C错误；

D、每个质点都在重复波源的振动因此质点的振动频率和波源的振动频率是相同的，故D正确．

点睛：波动过程是传播波源的振动形式和能量的过程，振动质点并不随波一起传播，二是在自己平衡位置振动，因此明确波的形成是解本题关键．

4. 当电阻两端加上某一稳定电压时，通过该电阻的电荷量为0.3C，消耗的电能为0.9J．为在相同时间内使0.6C的电荷量通过该电阻，在其两端需加的电压和消耗的电能分别是（ ）

A. 3V，1.8J B. 3V，3.6J C. 6V，l.8J D. 6V，3.6J

【答案】D

【解析】

【详解】根据E=Uq，可知通过该电阻的电荷量为0.3C，消耗的电能为0.9J时，电阻两端所加电压U=3V；在相同时间内通过0.6C的电荷量，则电流强度为原来的2倍，而根据I=U/R，电压也为原来的2倍，即为6V，这时消耗的电能E2=U2q2=3.6J．故D项正确，ABC三项错误．

5. 一质量为m的物块恰好静止在倾角为θ的斜面上。现对物块施加一个竖直向下的恒力F，如图所示。则物块（　　）

A. 沿斜面加速下滑 B. 仍处于静止状态

C. 受到的摩擦力不变 D. 受到的合外力增大

【答案】B

【解析】

【分析】质量为m的物块恰好静止在倾角为θ的斜面上，对其受力分析，可求出动摩擦因数，加力F后，根据共点力平衡条件，可以得到压力与最大静摩擦力同时变大，物体依然平衡。

【详解】由于质量为m的物块恰好静止在倾角为θ的斜面上，说明斜面对物块的摩擦力等于最大静摩擦力，对物体受力分析，如图

根据共点力平衡条件，有

f=mgsinθ

N=mgcosθ

f=μN

解得

μ=tanθ

对物块施加一个竖直向下的恒力F，再次对物体受力分析，如图

根据共点力平衡条件，与斜面垂直方向依然平衡

因而最大静摩擦力为

故在斜面平行方向的合力为零，故合力仍然为零，物块仍处于静止状态；摩擦力由mgsinθ增大到（F+mg）sinθ；

故选B。

【点睛】本题要善用等效的思想，可以设想将力F撤去，而换成用一个重力的大小等于F的物体叠放在原来的物块上！

6. 月球绕地球做匀速圆周运动的向心加速度大小为，设月球表面的重力加速度大小为，在月球绕地球运行的轨道处由地球引力产生的加速度大小为，则

A  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】根据公式可得，即只要轨道半径相同，向心加速度相同，所以，在月球绕地球运行的轨道处由地球引力产生的加速度大小为，B正确；

7. 行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下；流星在夜空中坠落并发出明亮的光焰；降落伞在空中匀速下降；条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生电流，上述不同现象中所包含的相同的物理过程是（　　）

A 物体机械能守恒

B. 物体的动能转化为其它形式的能量

C. 物体的势能转化为其它形式的能量

D. 物体机械能转化为其它形式的能量

【答案】D

【解析】

【详解】行驶中的汽车具有动能，克服摩擦力做功将动能转化为内能；通过克服空气阻力做功，流星的机械能转化为内能；降落伞通过克服空气阻力做功，机械能转化为内能；条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生电流，机械能转化为电能，故包含的相同的物理过程是物体的机械能转化为其它形式的能量。

故选D。

8. 伽利略在《关于两门新科学的对话》中写道：“我们将木板的一头抬高，使之略呈倾斜，再让铜球由静止滚下……为了测量时间，我们把一只盛水的大容器置于高处，在容器底部焊上一根口径很细的管子，用小杯子收集每次下降时由细管流出的水，然后用极精密的天平称水的重量……”。若将小球由静止滚下的距离记为L，对应时间内收集的水的质量记为m，则m与L的比例关系为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】铜球做初速度为零的匀变速直线运动，由位移公式有

得

由于水是均匀稳定的流出，水的体积和时间成正比，又，所以水的质量与时间成正比，即

所以量筒中收集的水量可以间接的测量时间，即

所以

即有

故选C。

9. 如图，在水平面上的箱子内，带异种电荷的小球a、b用绝缘细线分别系于上、下两边，处于静止状态．地面受到的压力为，球b所受细线的拉力为．剪断连接球b的细线后，在球b上升过程中地面受到的压力( )

A. 小于 B. 等于

C. 等于 D. 大于

【答案】D

【解析】

【详解】试题分析：以箱子和a合在一起为研究对象，设其质量为M，剪断连接球b的细线前，则FN=Mg-F+Fe，其中Fe表示b对a的库仑力，也即为b对a和箱子整体的库仑力；

剪断连接球b的细线后，则FN′=Mg+Fe′，又由于在球b上升过程中库仑力变大（距离变近），所以FN′＞FN+F，所以D正确；故选D．

考点：物体的平衡；库仑定律

【名师点睛】本题也可以根据超重和失重的知识求解，开始对木箱和a受力分析，支持力和总重力平衡，剪断细线后，b加速上升，整体处于超重状态，故支持力变大．

10. 如图所示，粗细均匀的细直玻璃管上端封闭，开口端竖直向下插入水银槽中，管内封闭有一定质量的理想气体，玻璃管露出水银槽液面的长度为L=40cm，管内外水银面高度差为h=8cm．现使管缓慢转过θ=37°角，保持玻璃管在水银槽液面上方的长度L不变，外界大气压强不变，这时（   ）

A. 管内气柱长度可能为30cm

B. 管内气柱长度可能为32cm

C. 管内水银柱长度可能为9cm

D. 管内水银柱长度可能为12cm

【答案】C

【解析】

【详解】A、D项：假设管子内没有气体，在管子缓慢转过θ=37°角过程，水银柱的竖高度不变，当θ=37°时，由几何知识得到管中水银柱的长度为，管子上部分长度为30cm．由于管内的气体对水银柱产生压强，则管内水银柱的长度小于10cm，管内气体的长度应大于30cm．故AD错误；

B项：若管内气柱长度仍为32cm，水银柱高度8cm，管内气体压强应不变，而实际上当水银柱长度仍是8cm，水银柱产生的压强减小，大气压不变，管内气体压强增大，体积将减小，管内气柱长度小于32cm．故B错误；

C项：管内气体的长度范围为30cm＜L＜32cm，则水银柱的长度范围为8cm＜h＜l0cm，所以管内水银柱长度可能为9cm．故C正确．

11. 如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，有两根竖直放置的平行导轨AB、CD，导轨外面紧贴导轨放有质量为m的金属棒MN，棒与导轨间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g。现从t＝0时刻起，给棒通以图示方向的电流，且电流大小与时间成正比，即I＝kt，其中k为正恒量。若金属棒与导轨始终垂直，则下列表示棒所受的摩擦力Ff随时间t变化的四幅图中，正确的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】当

Ff＝μBIL＝μBLkt<mg

时，棒沿导轨向下加速；

Ff＝μBLkt>mg

时，棒沿导轨向下减速；在棒停止运动前，棒所受摩擦力为滑动摩擦力，大小为

Ff＝μBLkt

当棒停止运动时，摩擦力立即变为静摩擦力，大小为

Ff＝mg

故选C。

12. 如图，质量分别为和的两小球带有同种电荷，电荷量分别为和，用绝缘细线悬挂在天花板上。平衡时，两小球恰处于同一水平位置，细线与竖直方向间夹角分别为与。两小球突然失去各自所带电荷后开始摆动，最大速度分别为和，最大动能分别为和。则（　　）

①一定小于    ②一定大于    ③一定大于    ④一定大于

A. ①②③ B. ①②④ C. ①③④ D. ②③④

【答案】C

【解析】

【详解】①对小球A受力分析，受重力、静电力、拉力，如图

根据平衡条件，有

故有

同理有

由于θ1>θ2，故mA<mB，故①正确；

②两球间的库仑力是作用力与反作用力，一定相等，与两个球电量是否相等无关，故②错误；

③设悬点到AB的竖直高度为h，则摆球A到最低点时下降的高度

小球A摆动过程机械能守恒，有

解得

摆球B到最低点时下降的高度

小球B摆动过程机械能守恒，有

解得

由于A球摆到最低点过程，下降的高度较大，故A球的速度较大，故③正确；

④小球摆动过程机械能守恒，有

故有

其中FLcosθ相同，故θ越大，动能越大，故EkA一定大于EkB，故④正确。

故选C。

二、填空题（共20分）

13. 一个小灯泡在3伏的电压下，通过电流，灯泡所发出的光经聚光后形成很细的光束，沿某个方向直线射出．设灯泡发出的光波长为6000埃，则每秒钟发出的光子个数为______个，沿光的传播方向上长的光束内的光子为______个。

【答案】    ①.     ②.

【解析】

【详解】[1][2]每个光子的能量

灯泡在1s内发出的能量

W=UIt

故灯泡每秒发出的光子数为

(个)

光传播2m长的时间为

则沿光的传播方向上2m长的光束内的光子为

(个)

14. 用充电器为一手机锂电池充电，等效电路如图所示，充电器电源的输出电压为U，输出电流为I，手机电池的内阻为r，则电能转化为化学能的功率为__________，充电器的充电效率为________。

【答案】    ①.     ②.

【解析】

【分析】

【详解】[1][2] 充电器电源的输出电压为U，输出电流为I，手机电池的内阻为r，则电能转化为化学能的功率为

充电器的充电效率为

15. 轻质活塞将一定质量的气体封闭在薄壁气缸内，活塞横截面积为S，气缸质量为m。开始时活塞处于气缸正中间，现用竖直向上的力提活塞使得气缸被提离地面，如图所示。当气缸内气体的压强为_______时，气缸将获得最大加速度，气缸的最大加速度为_______。（外界大气压强为）

【答案】    ①.     ②.

【解析】

【详解】[1]气缸中封闭气体的初始气压为

当气缸将获得最大加速度时，气体体积膨胀到出口处，等温膨胀，根据理想气体状态方程

解得

当气缸内气体的压强为时，气缸将获得最大加速度。

[2]此时，气缸受重力，内外气压的压力差，向上做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律

解得

气缸的最大加速度为。

16. 汽车以不变的额定功率起动，所受的阻力不变，某同学分析思路如下：

汽车速度汽车牵引力汽车加速度当时，汽车速度达到最大以匀速直线运动

试写出以上步骤的物理原理：

①________；

②________；

③________。

【答案】    ①.     ②.     ③. 见解析

【解析】

【详解】①[1] 汽车以不变的额定功率起动

汽车速度增大，牵引力减小；

②[2]根据

牵引力减小，加速度减小。

③[3]当加速度减小到零，牵引力等于阻力，速度不再增大，达到最大速度，之后以最大速度做匀速直线运动。

17. 如图所示，磁场的方向垂直于xy平面向里，磁感强度B沿y方向没有变化，沿x方向均匀增加，每经过1cm增加量为1.0×10-4T，有一个长L=20cm，宽h=10cm的不变形的矩形金属线圈，以v=20cm/s的速度沿x方向运动．则线圈中感应电动势E为_________V ，若线圈电阻R=0.02Ω，为保持线圈的匀速运动，需要外力大小为__________ N．

【答案】    ①.     ②.

【解析】

【详解】根据公式可得产生的电动势等于线圈在单位时间内磁通量的变化量，所以

物体受到的安培力大小为

三、综合题（共40分）

18. 在“利用单摆测重力加速度”实验中．

（1）某同学尝试用DIS测量周期．如图，用一个磁性小球代替原先的摆球，在单摆下方放置一个磁传感器，其轴线恰好位于单摆悬挂点正下方．图中磁传感器的引出端A应接到________．使单摆做小角度摆动，当磁感应强度测量值最大时，磁性小球位于_________．若测得连续N个磁感应强度最大值之间的时间间隔为t，则单摆周期的测量值为_________（地磁场和磁传感器的影响可忽略）．

（2）多次改变摆长使单摆做小角度摆动，测量摆长L及相应的周期T．此后，分别取L和T的对数，所得到的lgT-lgL图线为__________（填：“直线”、“对数曲线”或“指数曲线”)；读得图线与纵轴交点的纵坐标为c，由此得到该地重力加速度g=_________．

【答案】    ①. 数据采集器    ②. 最低点（或平衡位置）    ③.     ④. 直线    ⑤.

【解析】

【详解】（1）磁传感器的引出端A应接到数据采集器，从而采集数据；

只有小球在最低点时，磁感应器中的磁感强度才最大；连续N个磁感应强度最大值应有N-1个时间间隔，这段时间应为（N-1）/2个周期，即：因此T=

（2）根据：，取对数得：因此图象为一条直线；图象与纵坐标交点为C，则整理得：

19. 力学中动量定理可表示为：，式中m是所研究对象的质量，是所研究对象的速度的变化，F是在时间t（可以是极短的时间）内作用在研究对象上的平均作用力。试用上述规律解决下面问题。

静止在太空中的飞行器上有一种装置，它利用电场加速带电粒子，形成向外发射的高速粒子流，从而对飞行器产生反作用推力（称之为反冲力），使飞行器获得加速度。已知飞行器的质量为M，发射出的是2价氧离子，发射离子的功率为P，加速电场的电压为U，每个氧离子的质量为m，基本电荷电量为e，不计发射氧离子后飞行器质量的变化，求：

（1）请运用相关知识推导题中给出的动量定理的表达式；

（2）射出的氧离子的速度；

（3）内射出的氧离子数；

（4）射出离子后飞行器开始运动时的加速度。

【答案】（1）见解析；（2）；（3）；（4）

【解析】

【详解】（1）根据牛顿第二定律

，

联立解得

（2）氧离子带2个单位正电荷，令喷射出氧离子速度大小为v0，根据动能定理有

解得，射出的氧离子的速度大小为

（3）发射离子的功率为P，所以内射出的氧离子数

（4）令飞船受到的反冲力大小为F，则根据动量定理可得

可得，反冲力

对飞船而言受到反冲力大小为F，则根据牛顿第二定律可得飞船产生的加速度

20. 如图所示，为四条平行金属轨道，都处在水平面内。间距间距L。磁感应强度B的有界匀强磁场垂直于纸面向里，边界与轨道垂直。两段轨道在磁场区域正中间，到磁场左右边界距离均为s。轨道电阻不计且光滑，在之间接一阻值R的定值电阻。现用水平向右的力拉着质量为m、长为的规则均匀金属杆从磁场左侧某处由静止开始向右运动，金属杆的电阻与其长度成正比，金属杆与轨道接触良好，运动过程中不转动，忽略与重合的短暂时间内速度的变化。

（1）证明：若拉力为恒力，无论金属杆的内阻r为多少，都不能使金属杆保持匀速通过整个磁场。

（2）若金属杆内阻，保持拉力为F不变，使金属杆进入磁场后立刻作匀速直线运动。当金属杆到达磁场右边界时，速度大小为。试求此次通过磁场过程中，整个回路放出的总热量。

（3）若金属杆内阻，通过改变拉力的大小，使金属杆从磁场左侧某处从静止开始出发，保持匀加速运动到达磁场右边界。已知金属杆即将到达位置时拉力的大小，已在图中标出。试定性画出拉力大小随时间的变化关系图。（不需要标关键点的具体坐标，但图像应体现各段过程的差异）

【答案】（1）见解析；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）当金属杆在ab、cd左侧时，安培力

当金属杆在ab、cd右侧时，安培力

若拉力为恒力且始终匀速经过，则有

FA1=FA2

得

r=-3R，无解，（或  得到FA1≠FA2，则拉力不可能为恒力）

故若拉力为恒力，无论金属杆的内阻r为多少，都不能使金属杆保持匀速通过整个磁场．

（2）当金属杆在ab、cd左侧匀速运动时

解得

对金属杆通过磁场的过程列动能定理式有

解得

故整个回路放出的总热量为

（3）在磁场外拉力恒定，保持匀加速，在ab、cd左侧时，满足

F-FA=ma

故有

在ab、cd右侧时，满足

F-FA=ma

故有

比较两个表达式可知，进入ab、cd右侧后，直线斜率将减小，又因为在ab、cd左侧运动时间大于在ab、cd右侧运动时间，所以出磁场瞬间F2肯定比F1小．故拉力大小随时间的变化关系图如下图所示