河南省开封高级中学2023-2024学年高三上学期阶段测试（11月） 物理试卷

这是一份河南省开封高级中学2023-2024学年高三上学期阶段测试（11月） 物理试卷，共8页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
1．近代物理和相应技术的发展，极大地改变了人类的生产和生活方式，推动了人类文明的进步。关于近代物理知识，下列说法正确的是( )
A．光电效应发生的条件是入射光的波长大于金属的极限波长
B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关
C．汤姆孙通过α粒子散射实验，提出了原子具有核式结构
D．德国物理学家普朗克提出了光的量子说，并成功地解释了光电效应现象
2、2022年3月，中国航天员翟志刚、王亚平、叶光富在离地球表面约400 km的“天宫二号”空间站上通过天地连线，为同学们上了一堂精彩的科学课。通过直播画面可以看到，在近地圆轨道上飞行的“天宫二号”中，航天员可以自由地漂浮，这表明他们( )
A．所受地球引力的大小近似为零
B．所受地球引力与飞船对其作用力两者的合力近似为零
C．所受地球引力的大小与其随飞船运动所需向心力的大小近似相等
D．在地球表面上所受引力的大小小于其随飞船运动所需向心力的大小
3、在利用探测器探测石油的过程中，遇到空腔或者其他物质时，引力会发生变化，引起该区域重力加速度的大小和方向发生微小的变化，以此来探寻石油区域的位置。简化模型如图所示，一个质量均匀分布的半径为R的球体对球外质点P的万有引力为F，如果在球体中央挖去半径为r的一部分球体，且，则原球体剩余部分对质点P的万有引力变为( )
A．B．C．D．
4、一端固定的轻质弹簧处于原长，现用互成直角的两个力竖直向下拉弹簧的另一端至O点，如图所示，在此过程中力分别做了3 J、4 J的功。换用另一个力F仍将弹簧从原长拉另一端至O点，则该过程中力F所做的功为( )
A．10 JB．7 JC．5 JD．1 J
5、如图，在（a，0）位置放置电荷量为q的正点电荷，在（0，a）位置放置电荷量为q的负点电荷，在距为的某点处放置正点电荷Q，使得P点的电场强度为零．则Q的位置及电荷量分别为( )
A．B．C．D．
6、某静电除尘机原理示意图如图所示，废气先经过一个机械过滤装置再进入静电除尘区，带负电的尘埃仅在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积，以达到除尘目的，图中虚线为电场线（方向未标）．不考虑尘埃在迁移过程中的相互作用和电荷量变化，则( )
A．电场线方向由放电极指向集尘极B．图中两点电场强度大小相等
C．尘埃在迁移过程中沿电场线运动D．尘埃在迁移过程中速度增加
7、如图所示为单摆做阻尼振动的位移x随时间t变化的图像，时刻的位移大小均为2 cm，时刻的位移大于2 cm。关于摆球在和时刻的速度、重力势能、动能、机械能的分析，下列说法正确的是( )
A．摆球在时刻的机械能等于时刻的机械能
B．摆球在时刻的动能等于时刻的动能
C．摆球在时刻的重力势能等于时刻的重力势能
D．摆球在时刻的速度大于时刻的速度
8、如图所示，质量为m的小球从距离地面高H的A点由静止开始释放，落到地面上后又陷入泥潭中，由于受到阻力作用，到达距地面深度为h的B点时速度减为零。不计空气阻力，重力加速度为g。关于小球下落的整个过程，下列说法正确的有( )
A．小球的机械能减少了B．小球克服阻力做的功为
C．小球所受阻力的冲量大于D．小球动量的改变量等于所受阻力的冲量
9、如图所示，一匀强电场E大小未知、方向水平向右．两根长度均为L的绝缘轻绳分别将小球M和N悬挂在电场中，悬点均为O．两小球质量均为m、带等量异号电荷，电荷量大小均为．平衡时两轻绳与竖直方向的夹角均为．若仅将两小球的电荷量同时变为原来的2倍，两小球仍在原位置平衡．已知静电力常量为k，重力加速度大小为g，下列说法正确的是( )
A．M带正电荷B．N带正电荷C．D．
10、如图所示，边长为a的正方形线框内存在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场。两个相同的带电粒子分别从AB边上的A点和E点（E点在AB之间，未标出）以相同的速度沿与AD平行方向射入磁场，两带电粒子均从BC边上的F点射出磁场，。不计粒子的重力及粒子之间的相互作用，则( )
A．粒子带负电
B．两个带电粒子在磁场中运动的半径为
C．两个带电粒子在磁场中运动的时间之比为
D．带电粒子的比荷为
二、非选择题：本题共6小题，共70分。
11、（8分）为了探究物体质量一定时加速度与力的关系，某同学设计了如图甲所示的实验装置，其中M为小车的质量，m为砂和砂桶的总质量，滑轮的质量可以忽略。力传感器可测出轻绳中的拉力大小。
（1）实验时，一定要进行的操作是_________。
A．用天平测出砂和砂桶的总质量
B．将带滑轮的长木板右端垫高，以补偿阻力
C．小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录力传感器的示数
D．为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的总质量m远小于小车的质量M
（2）在实验中得到如图乙所示的一条纸带（两计数点间还有四个点没有画出），已知打点计时器采用的是频率为50 Hz的交流电，根据纸带可求出打B点时小车的速度_________m/s，小车的加速度为_________。（结果保留3位有效数字）
（3）在实验过程中小车的加速度_________（填“大于”“等于”或“小于”）砂和砂桶的加速度。
（4）以力传感器的示数F为横轴，小车的加速度a为纵轴，画出的图线是一条直线，如图丙所示，则小车的质量_________kg。（结果保留2位有效数字）
12、（10分）实验室有一表盘有刻度但数值已模糊的灵敏电流计G，满偏电流约为300μA，内阻约几百欧．某兴趣小组想要较精确地测出它的满偏电流及内阻，设计的电路如图甲所示．
（1）请按照实验电路原理图甲在图乙中完成实物图连接______．
（2）闭合开关S，调节滑动变阻器和变阻箱，使电流计满偏，记录电压表的示数U和电阻箱的阻值，多次改变电阻箱阻值，调节滑动变阻器，使电流计每次都满偏，并记录电压表的示数U和对应的电阻箱的阻值，根据多次测量数据作出电压表示数U随电阻箱的电阻变化的关系图像如图丙所示，则可求出电流计的满偏电流值______，电流计内阻为______．（均用图中字母P、Q表示）
（3）如果上述待测电表是一只满偏电流小于1μA的高灵敏电流计，其内阻约为，再提供两只标准电阻，，要测量电流计内电阻和满偏电流，请你对上述电路图甲进行改进，补全图丁虚线框内的电路图，并标明、______．
13、（12分）如图为一单摆的共振曲线，则：（重力加速度，取）
（1）该单摆的摆长约为多少（计算结果保留1位有效数字）？
（2）共振时单摆的振幅多大？
（3）共振时摆球的回复力产生的最大加速度的大小约为多少（计算结果保留1位有效数字）？
（4）若单摆的摆长变短，共振曲线的峰将怎样移动？
14、（10分）如图甲所示，两个由不同材料制成的滑块静置于水平桌面上，滑块A的右侧面与滑块B的左侧面接触。某时刻开始，给滑块A一个水平向右的恒力F，使滑块开始一起向右滑动，当滑块滑动1．0 m时撤去力F。整个运动过程中，滑块的动能随位移的变化规律如图乙所示。不计空气阻力，求：
（1）滑块A对滑块B做的功：
（2）力F的大小。
15、（12分）如图所示，足够长、倾角的光滑斜面体固定在光滑水平面上，A点为斜面体的底端，质量为1 kg的物块静止在水平面上的P点，P点到A点的距离为1．2 m。给物块施加一个水平向右、大小为5 N的恒定拉力F，忽略物块经过A点时因碰撞产生的能量损失，重力加速度g取，已知，．求：
（1）物块运动到A点时的速度大小；
（2）物块从P点至第一次运动到斜面上的最高位置所用的时间。
16、（18分）光刻机是半导体行业中重中之重的利器，我国上海微电子装备公司（SMEE）在这一领域的技术近年取得了突破性进展。电子束光刻技术原理简化如图所示，电子枪发射的电子经过成型孔后形成电子束，通过束偏移器后对光刻胶进行曝光。某型号光刻机的束偏移器长，间距也为L，两极间有扫描电压，其轴线垂直晶圆上某芯片表面并过中心O点，芯片到束偏移器下端的距离为。若进入束偏移器时电子束形成的电流大小为，单个电子的初动能为，不计电子重力及电子间的相互作用力，忽略其他因素的影响，电子到达芯片即被吸收。
（1）若扫描电压为零，电子束在束偏移器中做何种运动？求电子束到达芯片时的落点位置。
（2）若扫描电压为零，且（N为电子个数），求O点每秒接收的能量E。
（3）若某时刻扫描电压为15 kV，求电子束到达芯片时的位置离O点的距离。
答案以及解析
1．答案：B
解析：本题考查近代物理常识．光电效应的发生条件是入射光的频率大于金属的极限频率，由可知，入射光的波长小于金属的极限波长，A错误；黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，温度越高波长短的部分辐射强度越大，B正确；卢瑟福通过α粒子散射实验，提出了原子具有核式结构，C错误；德国物理学家普朗克提出了量子说，爱因斯坦解释了光电效应现象，D错误．
2、答案：C
解析：航天员在“天宫二号”空间站中可以自由漂浮，是由于航天员在“天宫二号”空间站中处于完全失重状态，飞船对航天员的作用力近似为零，所受地球引力大小不为零，选项AB错误；航天员所受地球引力提供航天员随空间站运动的向心力，即航天员所受地球引力的大小与航天员随空间站运动所需向心力的大小近似相等，选项C正确；由万有引力定律可知，航天员在地球表面所受地球引力的大小大于航天员在空间站中所受地球引力的大小，所以在地球表面上所受引力的大小大于航天员随空间站运动所需向心力的大小，选项D错误。
3、答案：C
解析：设质点与原球体球心相距l，万有引力为F，则，在球体中央挖去半径为r的一部分球体后，质点与原球体剩余部分之间的万有引力，C正确，ABD错误。
4、答案：B
解析：功是标量，换用另一个力F仍将弹簧从原长拉至一端至O点，该过程中力F做的功等于力做功的和，所以，ACD错误，B正确。
5、答案：B
解析：如图，设电荷量为q的正、负电荷在点产生的场强大小均为，则两者的合场强大小为，方向从指向，现在距离P点处放入正点电荷Q之后，使P点的场强为零，则该点的坐标为，故C、D错误；正点电荷Q在点产生的场强与等大反向，有，解得，故A错误，B正确．
6、答案：D
解析：带负电的尘埃在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积，则电场的方向为由集尘极指向放电极，A错误；根据电场线的疏密程度表示电场强度的大小可知，A点的电场强度大于E点的电场强度，B错误；尘埃在迁移过程中运动方向和电场力方向有夹角，运动轨迹不可能与电场线重合，C错误；尘埃所受的电场力方向与位移方向的夹角为锐角，电场力做正功，尘埃在迁移过程中动能增大，速度增加，D正确．
7、答案：C
解析：摆球做阻尼振动，机械能随时间不断减小，所以摆球在时刻的机械能大于时刻的机械能，A错误；根据对称性可知摆球在时刻的重力势能等于时刻的重力势能，而摆球的机械能等于动能与重力势能之和，根据A项分析可知摆球在时刻的动能大于时刻的动能，B错误，C正确；摆球在时刻的速度等于零，摆球在时刻的速度大于零，所以摆球在时刻的速度小于时刻的速度，D错误。故选C。
8、答案：AC
解析：小球在整个下落过程中，动能变化量为零，重力势能减少了，则小球的机械能减少了，故A项正确；对小球下落的全过程运用动能定理得，则小球克服阻力做功，故B项错误；小球落到地面时的速度，对进入泥潭的过程运用动量定理得，解得，知阻力的冲量大于，故C项正确；对全过程运用动量定理知，动量的变化量等于重力的冲量和阻力冲量的矢量和，故D项错误。故选A、C。
9、答案：BC
解析：若M带正电荷，N小球对M小球的库仑力水平向右，匀强电场对M小球的电场力水平向右，M小球不可能静止，所以M带负电荷，N带正电荷，故A错误，B正确；对M小球分析，根据平衡条件和库仑定律可得，，联立可得，故C正确，D错误．
10、答案：AD
解析：A．粒子逆时针转动，根据左手定则，粒子带负电，A正确;B．如图,有几何关系,两个带电粒子在磁场中运动的半径为,B错误；
C． 两粒子运动轨迹如图，有几何关系可知，A点和E点发射的粒子运动的圆心角分别为120°和60°，根据，两个带电粒子在磁场中运动的时间之比为，C错误；D．根据，得，D正确。故选AD。
11、答案：（1）BC
（2）1．23；6．03
（3）小于
（4）0．20
解析：（1）轻绳中的拉力大小可由力传感器测出，不需要用天平测出砂和砂桶的质量，故不需要使砂和砂桶的质量远小于小车的质量，A、D错误；实验时需将长木板右端垫高，以补偿阻力，B正确；实验时，小车应靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，同时记录力传感器的示数，C正确。
（2）计数点间的时间间隔为，打B点时小车的速度等于在AC段的平均速度，即；根据得，小车的加速度。
（3）根据题图甲知小车与砂和砂桶通过动滑轮连接，滑轮的质量可以忽略，它们之间的速度关系为，根据初速度为零的匀变速直线运动规律知，所以实验过程中小车的加速度小于砂和砂桶的加速度。
（4）滑轮的质量可以忽略，根据牛顿二定律得，解得图像的斜率，由图像知，
解得小车的质量。
12、答案：（1）；（2）；P（3）
解析：（1）依据电路原理图将实物进行连接，如图所示
（2）根据欧姆定律得
利用图像斜率为
截距为
（3）将高灵敏电流计量程扩大，同时需串联电阻进行保护，电路图如答图所示
13、答案：(1)1 m
(2)8 cm
(3)
(4)右移
解析：(1)由题图可知，当驱动力频率为0．5 Hz时，单摆振幅最大，即发生了共振，则单摆固有频率为0．5 Hz，固有周期为
根据单摆周期公式
解得单摆的摆长
(2)由图读出，共振时单摆的振幅为8 cm。
(3)单摆发生共振，当摆球摆到最高点时，回复力最大，回复力产生的加速度最大。摆球在最高点时，设摆线与竖直方向夹角为θ，单摆所受回复力
由牛顿第二定律得
由于单摆的最大摆角较小，则
所以
(4)根据单摆的周期公式，若单摆的摆长变短，则单摆固有周期变小。
由，固有频率变大，所以共振曲线的峰将右移。
14、答案：(1)12 J
(2)39 N
解析：解：(1)分析题图乙，可知撤去力F时，滑块开始分离。撤去力F后，滑块B继续滑行的距离，撤去力F时滑块B的动能，对滑块B，由动能定理得
撤去力F前，滑块一起滑行的距离，对滑块B，由动能定理得
联立解得滑块A对滑块B做的功
(2)撤去力F后，滑块A继续滑行的距离，撤去力F时滑块A的动能，对滑块A，由动能定理得
力F作用的过程中，对滑块组成的整体，由动能定理得
联立解得
15、答案：(1)
(2)
解析：(1)设物块运动到A点时的速度大小为v，根据动能定理可得
解得
(2)设物块从P点运动到A点所用的时间为，根据动量定理有，解得
设物块从A点到斜面最高点的时间为，
根据动量定理可得
解得
则物块从P点至第一次运动到斜面上的最高位置所用的时间
16、答案：(1)匀速直线运动；O
(2)
(3)0．003 m
解析：(1)无偏转电压时，电子束做匀速直线运动，落点位置为O。
(2)若扫描电压为零，O点每秒接收的能量为。
(3)电子在束偏移器中的加速度大小为，
设电子的初速度大小为，则由题意可知，
电子在束偏移器中运动的时间为，
电子在束偏移器中的偏移量为，
电子从束偏移器中射出时，其速度方向的反向延长线一定过束偏移器的中心位置，设电子束到达芯片时的位置离O点的距离为Y，如图所示，
根据几何关系有，
联立解得。