2022届浙江省名校协作体高三下学期寒假返校联考物理试题

2022届浙江省名校协作体高三下学期寒假返校联考

物理学科

一、选择题Ⅰ（本题共13小题，每小题3分，共39分。每小题列出的四个备选项中只有一个符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分）

1. “中国天眼”帮助科学家发现一类独特的脉冲星叫磁星（如图）。某一个磁星表面的磁感应强度大小，即（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

2. 2022年1月6日，小陈乘坐D3111号列车从宁波8点49分出发，于9点43分到达台州站，小陈注意到经过三门站站牌时车厢过道显示屏显示速度为，下列说法正确的是（　　）

A. 8点49分指的是时间间隔

B. 题中指的是平均速度

C. 以小陈为参考系，三门站站牌是静止的

D. 研究列车从宁波到台州轨迹时可以把它当作质点来研究

【答案】D

3. 如图所示，某同学在用毛皮摩擦过的PVC管靠近一细水流，发现细水流向靠近PVC管的方向偏转，下列说法正确的是（　　）

A. 摩擦可以创造更多电荷

B. 下雨天，实验效果会更明显

C. PVC管所带的电荷量一定是元电荷e的整数倍

D. 用丝绸摩擦过的玻璃棒代替本实验的PVC管，细水流会向远离玻璃棒的方向偏转

【答案】C

4. 下列说法中正确的是（　　）

A. 结合能越大的原子核越稳定

B. 康普顿效应说明光子不但具有能量，而且具有动量

C. 卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，揭示了原子核由质子和中子组成

D. 由玻尔理论可知，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能减少，电势能增大

【答案】B

5. 如图所示为苏炳添在圆形弯道上匀速率奔跑，则苏炳添在这段圆弧内（　　）

A. 线速度不变

B. 加速度不变

C. 相同时间内速度变化量相同

D. 相同时间内与轨道圆心的连线转过的角度相同

【答案】D

6. 2021年东京奥运会，十四岁的中国小将全红婵夺得东京奥运会女子10米跳台冠军（如图甲所示），图乙为其竖直分速度与时间的关系图象，以其向上离开跳台时作为计时起点，运动过程中视其为质点，则下列说法正确的是（　　）

A. 时刻达到最高点 B. 时刻开始进入水面

C. 时间段加速度竖直向下 D. 时间段与时间段加速度方向相反

【答案】A

7. 如图所示，浙江某中学学生做化学实验时，水平放置的圆形铁环上放入分液漏斗，两者均处于静止状态，则（　　）

A. 分液漏斗受到的重力方向一定指向地心

B. 圆形铁环对分液漏斗的作用力与底角θ无关

C. 圆形铁环对分液漏斗的弹力是由分液漏斗形变产生的

D. 若分液漏斗中溶液不断流出，分液漏斗的重心不断下降

【答案】B

8. 应用物理知识可以分析和解释生活中的很多常见现象。假设你用手掌平托一苹果，保持这样的姿势在竖直平面内按顺时针方向做匀速圆周运动。下列说法中正确的是（　　）

A. 从c到d过程中手掌对苹果的摩擦力越来越大

B. 在c点苹果受到的支持力等于在a点时的支持力

C. 从c到d再到a过程中，苹果的机械能保持不变

D. 从d到a再到b过程中，苹果先处于超重状态后处于失重状态

【答案】A

9. 第24届冬季奥运会于2022年2月在北京召开，如图甲所示为运动员跳台滑雪运动瞬间，运动示意图如图乙所示，运动员从助滑雪道AB上由静止开始滑下，到达C点后水平飞出，落到滑道上的D点，运动轨迹上的E点的速度方向与轨道CD平行，设运动员从C到E与从E到D的运动时间分别为与，（忽略空气阻力，运动员可视为质点），下列说法正确的是（　　）

A.

B.

C. 若运动员离开C点的速度加倍，则落在斜面上的速度方向不变

D. 若运动员离开C点的速度加倍，则落在斜面上距C的距离也加倍

【答案】C

10. 电子焊接机中的电场线如图中虚线所示。圆弧形极板K为阴极，A为阳极，两极之间的距离为d，在两极之间加上高压U，有一电子在K极由静止被加速；不考虑电子重力，元电荷为e，则下列说法正确的是（　　）

A. 由K到A电势逐渐降低

B. A和K之间的电场强度大小为

C. A点与KA中点的电势差大于

D. 电子由K运动到A的过程中，其电势能增加了eU

【答案】C

11. 北京时间2021年10月16日0时23分，神舟十三号载人飞船顺利将翟志刚、王亚平、叶光富3名航天员送入空间站。飞船的某段运动可近似为如图所示的情境，圆形轨道Ⅰ为空间站运行轨道，设圆形轨道Ⅰ的半径为r，地球表面重力加速度为g，地球半径为R，地球的自转周期为，椭圆轨道Ⅱ为载人飞船运行轨道，两轨道相切于A点，椭圆轨道Ⅱ的半长轴为a，下列说法正确的是（　　）

A. 载人飞船若要进入轨道Ⅰ，需要在A点减速

B. 根据题中信息，可求出地球的质量

C. 载人飞船在轨道Ⅰ上机械能小于在轨道Ⅱ上的机械能

D. 空间站在圆轨道Ⅰ上运行的周期与载人飞船在椭圆轨道Ⅱ上运行的周期之比为

【答案】D

12. 如图为某同学用一束激光射入正三角形玻璃砖的光路图，由于疏忽，他忘记标记光路方向，同时手上也没有量角器。已知图中△ABC为正三角形玻璃砖边界，a、b、c为边界中点，且光束1与光束2平行。则下列说法正确的为（　　）

A. 光束2为入射光

B. 该激光在玻璃砖中的折射率为1.5

C. 光束3的光强大于光束1、2的光强之和

D. 无论如何改变入射角，总有光线从玻璃砖中射出

【答案】D

13. 很多城市推出微公交小型租赁电动车，这为个性化绿色出行又提供了一种方案。某种型号微型电动车为零排放的纯电动汽车，其相关的性能参见表格，已知一次完全充电约需8小时，使用电能的价格约为每度电0.8元。电池内阻和充电电路总电阻均很小，可忽略不计，在计算过程中不考虑各种能量转化的效率，下列说法正确的是（　　）

A. 充电电流为150A

B. 充满电后储存的电能为3120J

C. 折合每公里的电能成本约为0.03元

D. 最大速度行驶时的受到阻力约为306N

【答案】C

二、选择题题Ⅱ（本题共3小题，每小题2分，共6分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得2分，选对但不全的得1分，有选错的得0分）

14. 下列说法中正确的是（　　）

A. 图甲中彩超机是利用超声波的多普勒效应测量血液流速

B. 图乙中电子显微镜比光学显微镜分辨率高，是因为电子的德布罗意波长比可见光长

C. 图丙中的量子通信提到的单光子不可分割，是基于光子作为量子化的能量子

D. 图丁中狭缝越窄，表明更窄的狭缝可以同时更准确地测得粒子的位置与动量

【答案】AC

15. 如图所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直磁场方向的轴匀速转动。线圈abcd的匝数为N，电阻不计；理想变压器原、副线圈的匝数之比为1∶3，定值电阻的阻值为R，所用电表均为理想电表；当线圈以角速度ω匀速转动时，电压表的示数为U，则（　　）

A. 电流表的示数为

B. 当矩形线圈转动的角速度增大为2ω时，电压表的示数为2U

C. 在线圈abcd转动的过程中，穿过线圈的磁通量的最大值为

D. 从图示位置开始计时，线圈产生的电动势的瞬时表达式为

【答案】BD

16. 如图甲所示，在同一介质中，波源为与频率相同的两列机械波在时刻同时起振，波源的振动图象如图乙所示；波源为的机械波在时波的图象如图丙所示。P为介质中的一点，P点距离波源与的距离分别是，，则（　　）

A. 质点P的位移不可能为0 B. 时，质点P处于波谷

C. 质点P的起振方向沿y轴正方向 D. 波源为的起振方向沿y轴负方向

【答案】BC

三、非选择题（本题共6小题，共55分）

17. （1）在下列实验中，能用图中装置完成且仅用一条纸带就可以得出实验结论的是___________（单选）；

A．验证小车和重物组成的系统机械能守恒

B．探究小车速度随时间变化的规律

C．探究小车加速度与力、质量的关系

D．探究不同力做功与小车速度变化的关系

（2）某次实验中按规范操作打出了一条纸带，其部分纸带如下图。已知打点计时器接在频率为50Hz的交流电源上，纸带左端接小车，请根据图中纸带判断其做的是___________（填“匀速”、“匀变速”、“加速度变化的变速”）运动，此次实验中打点计时器打下A点时小车的速度为___________m/s；（保留两位有效数字）

（3）如下图所示，在水平气垫导轨上用光电门记录数据的方式做“验证动量守恒定律”实验，测量滑块A的质量记为，测量滑块B的质量记为，测量滑块A上的遮光条宽度如下图所示，其宽度___________cm，测得滑块B上的遮光条宽度为。滑块A从右向左碰静止的滑块B，已知，光电门计数器依次记录了三个遮光时间、、，验证动量守恒需要满足的关系式为___________（用测量的物理量符号表示）。

【答案】    ①. B    ②. 匀变速    ③. 0.52~0.54    ④. 1.000cm~1.010cm    ⑤.

18. 某实验兴趣小组在实验室中准备了如下器材：

A．电压表（量程为0～3V、内阻约3.0kΩ）

B．电压表（量程为0～15V、内阻约15.0kΩ）

C．电流表（量程为0～0.6A、内阻约1.00Ω）

D．电流表（量程为0～3A、内阻约0.20Ω）

E．电阻箱（阻值可调范围为0～9999Ω）

F．滑动变阻器R（阻值变化范围为0～20Ω）

G．开关及导线若干

（1）小组选取部分器材结合学生电源测量小灯泡（额定电压3V，额定功率1.2W）的伏安特性曲线，选用电压表___________（选填或），选取电流表___________（选填或）

（2）小组成员找了2节已长时间使用的干电池组成电池组（总内阻约30Ω），为较准确测量其电源电动势与内阻，要求所用电表的最大读数超过其量程的。小组成员根据上述器材分别提出如下四种方案，最合适的方案为___________（单选）

A                   B                  C                   D

（3）用上述器材测量电压表的内阻，该兴趣小组还找来了定值电阻，组装成如图所示电路，并用15V学生电源供电。

①为使所用电表测得数据的最大值均能超过其量程的，定值电阻的阻值应该选择___________（选填“1kΩ”或“10kΩ”或“30kΩ”）。

②开关闭合前滑动变阻器R的滑片应位于___________端（选填“左”或“右”）。

③选用实验中测量的一组数据来计算电压表的内阻，已知定值电阻阻值为，电压表、示数分别记为、，则___________。

【答案】    ①.     ②.     ③. C    ④. 10kΩ    ⑤. 左侧    ⑥.

19. 电磁起重机是工业中重要的运送装备。如图所示，一台电磁起重机利用电磁铁吸着一块质量为m=5t的铁柱，从静止开始竖直匀加速上升5m达到最大速度2m/s，接着匀速上升10m后再匀减速直至停止，整个过程总用时20s，重力加速度g取，不计空气阻力，求铁柱上升过程中，

（1）电磁铁对铁柱的作用力最大值；

（2）铁柱的平均速度大小；

（3）电磁铁对铁柱的冲量。

【答案】（1）；（2）；（3），方向竖直向上

【解析】

【详解】（1）铁柱在匀加速上升阶段的加速度大小为

设电磁铁对铁柱的作用力最大值为F，根据牛顿第二定律有

解得

（2）铁柱匀加速阶段用时为

匀速阶段用时为

所以匀减速阶段用时为

匀减速阶段上升的高度为

整个上升过程中铁柱的平均速度大小为

（3）设电磁铁对铁柱的冲量为I，根据动量定理有

解得

方向竖直向上。

20. 如图所示为安装在水平地面上的某游戏装置结构示意图，其左边部分是一个高度和水平位置均可以调节的平台，在平台上面放置一个弹射装置；游戏装置的右边部分由竖直固定的光滑圆弧轨道BC、粗糙水平直线轨道CD与竖直固定的光滑圆轨道组成（底端连接处D与略错开）。已知圆弧轨道BC的圆心为、半径，其C端与水平面相切，与的夹角；水平直线轨道CD长度，动摩擦因数；圆轨道的半径。将质量的滑块Q置于C点，再将质量同为的小球P经弹射装置从平台A点水平弹出，通过改变AB高度差h、水平距离和小球P在A点的初速度大小，总能让小球沿B点的切线方向进入BC圆弧轨道，然后与滑块Q发生弹性碰撞。空气阻力不计，小球和滑块均可视为质点，重力加速度g取，求∶

（1）若，求小球P从A点弹出时的初速度大小；

（2）若，求小球P到达C点与Q碰撞前瞬间对圆弧轨道的压力；

（3）要使P与Q仅碰撞1次，且滑块运动过程中不脱离轨道，求h需要满足的条件。

【答案】（1）；（2），方向竖直向下；（3）或者

【解析】

【详解】（1）从A到B，做平抛运动，则竖直方向上有

水平初速度

解得

（2）从A抛出到C，根据动能定理

解得

在C点，根据牛顿第二定律

解得

由牛顿第三定律得，压力

方向竖直向下

（3）球P与Q弹性碰撞后，速度交换，P球静止，Q球弹出，若Q球碰撞后没滑上圆轨道或滑上圆轨道位置处不超过圆心等高点，且返回时停在CD轨道上，则仅碰撞1次，刚好到圆心等高处时，根据动能定理有

解得

返回时刚好到Q点，满足

解得

综上解得

要过E点，则需满足

解得

过E点则仅碰撞1次，满足

综上所述：或者

从A到B，要满足的关系

h要满足的条件是：或者

21. 冲击电流计属于磁电式检流计，它可以测量短时间内通过冲击电流计的脉冲电流所迁移的电量，以及与电量有关的其他物理量测量（如磁感应强度）。已知冲击电流计D的内阻为R，通过的电量q与冲击电流计光标的最大偏转量成正比，即（k为电量冲击常量，是已知量）。如图所示，有两条光滑且电阻不计的足够长金属导轨MN和PQ水平放置，两条导轨相距为L，左端MP接有冲击电流计D，EF的右侧有方向竖直向下的匀强磁场。现有长度均为L、电阻均为R的导体棒ab与cd用长度也为L的绝缘杆组成总质量为m的“工”字型框架。现让“工”字型框架从EF的左边开始以初速度（大小未知）进入磁场，当cd导体棒到达EF处时速度减为零，冲击电流计光标的最大偏转量为d，不计导体棒宽度，不计空气阻力，试求：

（1）在此过程中，通过ab导体棒的电荷量和磁场的磁感应强度B的大小；

（2）在此过程中，“工”字型框架产生的总焦耳热Q；

（3）若“工”字型框架以初速度进入磁场，求冲击电流计光标的最大偏转量。

【答案】（1），；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）由题意可知在框架进入磁场过程中，通过电流计D的电荷量为

q=kd①

因为电流计D的内阻和cd阻值相同，根据并联电路分流规律可知通过D和cd的电量相等，而此过程中ab相当于干路上的电源，所以有

②

回路的总电阻为

③

根据法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律以及电流的定义式综合有

④

联立②③④解得

⑤

（2）在框架进入磁场过程中，根据动量定理有

⑥

联立③④⑤⑥解得

⑦

回路产生的总焦耳热为

⑧

由于通过ab的电流大小始终等于通过cd和D的电流大小的2倍，则根据焦耳定律可推知

⑨

⑩

所以

⑪

（3）若“工”字型框架以初速度进入磁场，设cd进入磁场时框架的速度大小为v1，对框架进入磁场的过程根据动量定理有

⑫

根据④式可知框架进入磁场过程中通过ab和D的电荷量与初速度大小无关，所以

⑬

解得

⑭

当框架全部进入磁场之后，ab和cd同时切割磁感线，等效于两个电源并联在一起，此时通过ab和cd的电流大小相等，且通过D的电流等于通过ab和cd的电流之和，对框架全部进入磁场到速度减为零的过程，根据动量定理有

⑮

根据⑫⑭⑮式可知

⑯

所以此过程中通过D的电荷量为

⑰

综上所述，从ab进入磁场到框架速度变为零的整个过程中，通过D的电荷量为

⑱

因此

⑲

22. 我国目前采用的是托卡马克（如图甲）磁约束装置作为核反应“容器”，在2021年5月，中科院合肥物质科学研究院研发的“EAST人造太阳”持续“燃烧”了101秒。某实验室简化的模拟磁约束磁场如图乙所示，半径为R的足够长水平圆柱形区域内分布水平向右的匀强磁场Ⅰ，并已知磁感应强度为B；圆柱形磁场区域Ⅰ外侧分布有厚度为L的环形磁场Ⅱ，其磁感应强度大小处处相同，方向与B（磁场Ⅰ）垂直，其左视图与纵截面图分别如图丙、图丁所示。某时刻速度为的氘原子核（已知氘原子核质量为m，电荷量为q）从水平磁场Ⅰ最低点竖直向下射入磁场Ⅱ，氘原子核恰不能飞出磁场区域，忽略粒子重力和空气阻力，不考虑相对论效应。求：

（1）环形磁场Ⅱ的磁感应强度大小；

（2）该氘原子核从出发后到第二次回到水平磁场Ⅰ最低点需要的时间；

（3）若氘原子核以2v的速度在水平磁场Ⅰ最低点射出，在竖直平面内与水平方向成θ=60°角射入磁场Ⅱ（如图丁所示），则从出发后到第二次回到水平磁场Ⅰ最低点的时间内，氘原子核的水平位移为多少。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）根据题意，粒子恰好不能由磁场Ⅱ飞出，则满足

根据牛顿第二定律可得

解得

（2）粒子在磁场Ⅰ区域时

，

解得

所以粒子在磁场Ⅰ区域轨迹如图

所以粒子在磁场Ⅰ区域运动总时间

粒子在磁场Ⅱ中做四次半个圆周运动，总时间

所以

（3）粒子在磁场Ⅱ中运动

则速度为2v时轨道半径为

粒子在磁场Ⅱ中每运动一次水平位移为，粒子由磁场Ⅱ进入磁场Ⅰ时

其速度可分解为与磁场Ⅰ垂直的分速度

与磁场Ⅰ平行的分速度

粒子以在磁场Ⅰ中做圆周运动轨迹如图

则有

，

在磁场Ⅰ中运动总时间

磁场Ⅰ中的水平位移

磁场Ⅱ中的水平位移

所以粒子总水平位移