2023-2024学年江苏省省锡中高三上学期12月阶段性考试 物理试卷（含答案）

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A．前后两次形成的绳波波速之比为2：1
B．前后两次形成的绳波波长之比为2：1
C．绳端起振方向向下
D．前后两次振动的周期之比为1：2
【答案】A
【详解】A．相同介质波速不变，波速之比为1:1，C错误；
B．根据可知，波长之比为2:1，D正确。故选D。
C．如图，绳端起振方向向上，A错误；
D．由图可知，前后两次振动的周期之比为2:1，B错误；
2．如图，一昆虫悬挂在水平树枝下，其足的股节与基节间的夹角为，且六条足都处于相同的拉力下。若昆虫稍微伸直足，则足的股节部分受到的拉力（ ）
A．增大B．减小
C．不变D．先减小后增大
【答案】B
【详解】设昆虫的质量为，每条股节部分受到的拉力均为，则由力的平衡条件可得
解得而当昆虫稍微伸直足时，角变大，因此可知足的股节部分受到的拉力将减小。
故选B。
3．小米同学用如图所示装置探究物体的加速度与力的关系。下列操作中，是为了保证“细线下端悬挂钩码的重力可视为小车受到的合力”这一条件的是（ ）
A．实验前应调节定滑轮高度，使定滑轮和小车间的细线与木板平行
B．小车的质量应远小于钩码的质量
C．实验前应将木板远离打点器的一端适当垫高，以平衡摩擦力
D．实验时，应先接通打点计时器电源，后释放小车
答案：A
4. 2023年4月14日我国首颗综合性太阳探测卫星“夸父一号”准实时观测部分数据完成了国内外无差别开放，实现了数据共享，体现了大国担当。如图所示，“夸父一号”卫星和另一颗卫星分别沿圆轨道、椭圆轨道绕地球逆时针运动，圆的半径与椭圆的半长轴相等，两轨道相交于A、B两点，某时刻两卫星与地球在同一直线上，下列说法中不正确的是（ ）
A. 两颗卫星在A或B点处不可能相遇
B. 两卫星在A处的加速度大小相等
C. 两卫星在图示位置的速度
D. 两颗卫星的运动周期相等
【答案】C
【解析】
【详解】B．两卫星在A点，所受万有引力提供向心力，即
解得
故加速度大小相同，故B正确；
C．为椭圆轨道的远地点，速度比较小，表示匀速圆周运动的速度，故
故C错误；
AD．椭圆的半长轴与圆轨道的半径相同，根据开普勒第三定律可知，两卫星的运动周期相等，则不会相遇，故AD正确。
本题选错误的，故选C。
5．某半导体PN结中存在电场，取电场强度E的方向为x轴正方向，其E-x关系如图所示，ON=OP,OA=OB．取O点的电势为零，则（ ）
A．A、B的电势相等
B．从N点到O点，电势一直增大
C．电子从N点移到P点的过程中，电势能先增大后减小
D．电子从N点移到O点和从O点移到P点的过程中，库仑力做功相等
5．D
【解析】
【分析】
【详解】A．由于场强为正值则电场强度E的方向为x轴正方向，沿着电场线方向电势逐渐降低，所以A点电势高于B点的电势，故A错误；
B．从N到O的过程中，电势一直减小，故B错误；
C．由图可得，电场强度一直为正，且方向沿x轴正方向，则电子受到的电场力沿x轴负方向，从N移到P的过程中，电场力一直做负功，电势能逐渐增大，故C错误；
D．由图像可知，图形的面积表示电势差，则有
再根据
可知，则电子从N移到O和从O移到P的过程中，电场力做功相等，故D正确。
故选D。
6. 如图所示是回旋加速器示意图，交变电压u大小和频率保持不变，磁场B的磁感应强度大小可以调节。用该装置分别对质子和氦核加速，则质子和氦核的最大动能之比（ ）
A. 1∶8B. 1∶4C. 1∶2D. 1∶1
【答案】B
【解析】
【详解】由题意可得，粒子射出时速度最大，动能也最大，且粒子射出时的最大半径为D型装置的半径，故两种粒子射出时的运动半径相等，由
可得粒子射出的最大速度为 粒子周期为
交变电压频率保持不变意味着两种粒子在磁场中运动的周期相同，即
由题意可知 联立可得
结合题意可得，由最大动能公式可得，
则质子和氦核的最大动能之比为
1:4
7. 如图所示电路，电源电动势为E，内阻为r。闭合开关，调节滑动变阻器滑片，电压表示数为U、电流表示数为I。电源的总功率P与电压U、电流I的关系正确的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】AB．由闭合电路欧姆定律有
化简得
则电源的总功率为
若U是自变量，则电源的总功率P与电压U是线性关系，A错误，B正确；
CD．若I是自变量，则电源的总功率P与电压满足
即电源的总功率P与电流I是正比例关系，故CD错误。
故选B。
8．如图所示，空间中存在着正交的匀强磁场和匀强电场，已知电场强度大小为E，方向竖直向下，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面。一个电子由O点以一定初速度v0水平向右飞入其中，运动轨迹如图所示，其中O、Q和P分别为轨迹在一个周期内的最高点和最低点，不计电子的重力。下列说法正确的是（ ）
A．磁感应强度方向垂直纸面向外
B．电子的初速度v0小于
C．由P点至Q点的运动过程中，电子的速度增大
D．调整电子的初速度大小与方向可以使其做匀加速直线运动
【答案】C
【详解】A．电子从点开始轨迹向下弯曲，由于电场力向上，说明洛伦兹力向下，根据左手定则，则磁感应强度方向垂直纸面向里，故A错误；
B．电子从运动到，合外力指向轨迹凹侧，有则故B错误；
C．由点至点的运动过程中，电场力做正功，洛伦兹力不做功，电子的速度逐渐增大，故C正确；
D．电子受力平衡，可以做匀速直线运动，初速度方向与磁场平行，电子做类平抛运动，所以电子不可能做匀加速直线运动，故D错误。故选C。
9. 质量为m的物体，沿倾角为α的斜面体M匀速下滑，如图所示，物体与斜面体之间的摩擦系数为μ，若物体下滑过程中，给物体施加外力F如图所示，使物体沿斜面体加速下滑，斜面体仍然静止在桌面上，下述说法正确的是
A. 斜面相对桌面无相对运动趋势，故无摩擦力
B. 斜面受到的摩擦力方向一定沿桌面向右
C. 斜面受到的摩擦力方向一定沿桌面向左
D. 一定是
【答案】A
【解析】
【详解】物体沿倾角为的斜面体匀速下滑，对物块受力分析，根据平衡条件可知摩擦力与支持力的合力应该与重力等大反向，即斜面对滑块的作用力方向竖直向上，根据牛顿第三定律，则物块对斜面的作用力方向竖直向下，则有：
解得：
当用大小为的力推物体，物体所受斜面的支持力增大，摩擦力也增大，但是支持力与摩擦力仍然成比例的增大，其合力的方向仍然竖直向上，保持不变，则物块对斜面的作用力的方向仍然竖直向下，只是数值上变大，故斜面没有运动的趋势，不受地面的摩擦力；
10. 如图所示，电量为Q正电荷均匀地分布在半径为r的圆环上M为圆环平面内点，过圆心O点的x轴垂直于环面，N为x轴上一点，ON=h.则（ ）
A. M、O两点场强都为零B. M、O、N三点中O点电势最高
C. N点场强大小为D. 过M点以O点为圆心的圆是一条等势线
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据矢量合成及对称性可知，在O点，圆环上各对称点产生的场强相互抵消，合场强为零，而M点合场强不为零，故A错误；
B．根据沿电场线电势降低可知，M、O、N三点中M点电势最高，故B错误；
C．设圆环上各点与N点连线和x轴夹角为 ，根据矢量合成N点场强大小为
故C错误；
D．根据等量正点电荷的电场线分布可知，连线中点场强最小，且连线上电场从点电荷出发指向中点。故过M点以O点为圆心的圆是一条等势线，故D正确。
故选D.
11. 在某军需品工厂里，为防止发生意外爆炸，化学药品必须同时加入到容器中。某同学设计了如图所示的装置，在轻质滑轮组上，用轻绳连接的三个物体a、b、c在外力作用下均保持静止。撤去外力后，a、b以相同加速度下落，同时落入容器P中。不计一切阻力，在a、b落入P前的运动过程中（ ）
A. a、c位移大小之比为1:2
B. b、c加速度大小之比为1:2
C. a、c构成的系统机械能守恒
D. c增加的机械能等于a减小机械能的1.5倍
【答案】D
【解析】
【详解】A．由于a、b以相同加速度下落，同时落入容器P中，即a、b的位移相等，令其大小为，根据图形可知，当a、b同时下移时，a、b上方的轻绳的总长度增加，即c位移大小为，即a、c位移大小之比为1:3，故A错误；
B．根据位移公式有解得
根据上述可知，b、c加速度大小之比为1:3，故B错误；
C．对物体a、b、c构成的系统分析可知，该系统机械能守恒，由于轻绳对b做负功，则b的机械能减小，可知a、c构成的系统的机械能增大，故C错误；
D．同一根轻绳弹力大小相等，令为T，绳的弹力对a做负功，a的机械能减小，绳的弹力对c做正功，c的机械能增大，根据功能关系可知c增加的机械能与a减小的机械能大小分别为，
解得
故D正确。
故选D。
12. 导电玻璃是制造LCD的主要材料之一，为测量导电玻璃的电阻率，选取长为L、额定电压为“3V”左右的圆柱体导电玻璃器件实验。
（1）用螺旋测微器测量器件的直径，示数如图甲，其直径 ________mm；
（2）用欧姆表粗测器件的阻值约为180Ω，为精确测量器件的电阻Rx在额定电压时的阻值，要求测量时电表的读数不小于其量程的，根据提供的下列器材，设计了图丙所示的实验电路，则图中圆圈内应分别接入：①为________、②为_______，定值电阻应选择_____；（均填写器材前的字母编号）
A．电流表A1（量程为60mA，内阻）
B．电流表A2（量程为5mA，内阻）
C．定值电阻
D．定值电阻
E．滑动变阻器R（0~20Ω）
F．电压表V（量程为3V，内阻）
G．蓄电池E（电动势为4V，内阻很小）
H．开关S，导线若干
（3）实验中根据两电表读数作出如图所示的图线（坐标均为国际单位），已知图线的斜率为k，则所测导电玻璃的电阻Rx=_______（用题中已知、所测物理量符号表示），据此再算出电阻率ρ；
（4）研究实验误差时发现实验所用定值电阻的阻值偏大，则电阻率的测量值将______（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
【答案】 （1）. 1.980##1.979##1.981 （2）. F B C （3）. （4）. 偏小
【解析】
【详解】（1）[1]螺旋测微器的精确值为，由图可知直径为
（2）电动势为4V，则并联部分电压最大为4V，据估测知，定值电阻与电流表A2（量程为5mA，内阻）串联时，最大电压为
此时最大电流为
满足题意要求，故②选电流表A2，即选择B；定值电阻选，即选择C；又导电玻璃的额定电压为“3V”左右，粗测器件阻值约为180Ω，可知流过粗测器件的最大电流约为
小于电流表A1量程的，则①不适合选择A1；考虑用Rx与电压表V串联，此时电压表的读数最大约为
量程符合要求，故①选为电压表V，即选择F。
（3）待测电阻中的电流
根据串并联电路的规律
可得
由题意知图线的斜率为k，则有
解得
（4）研究实验误差时发现实验所用定值电阻的阻值偏大，根据
可知的测量值偏小，根据电阻定律可得
可知电阻率的测量值将偏小。
13. 我国“祝融号”火星探测器质量达240kg，着陆火星时，经历了气动减速、伞降减速和动力减速后，在距离火星高度约99米处进行悬停，挑选相对平坦的区域进行降落。在最后的落“火”瞬间，垂直速度约为3.6米/秒，用0.2s触地停稳。已知火星表面附近的重力加速度为3.7m/s2，根据上述材料求解：
（1）如果降悬停到着陆的过程视为匀加速，试求该下降过程经历的时间和加速度大小；
（2）在触地瞬间，着陆平台对祝融号火星车的平均冲击力。
14．(2022·广东省汕头市高三下三模)如图a所示，平行长直金属导轨水平放置，间距为L，导轨右端接有阻值为R的电阻，导体棒垂直放置在导轨上，且接触良好，导体棒及导轨的电阻均不计，导轨间圆形区域内有方向竖直向上的匀强磁场，直径ab与导轨垂直，长度也为L，从0时刻开始，磁感应强度B的大小随时间t的变化如图b所示(t0和B0已知)；t＝0时刻，导体棒恰好匀速向左进入磁场，在t0时棒受到最大的安培力。棒在导轨上始终做匀速直线运动。答案可含π。求：
(1)棒在运动过程中受到安培力F的最大值；
(2)棒在运动过程中的最大电流Im的大小。
答案 (1) eq \f(B eq \\al(2,0)L3,2Rt0)， (2) eq \f(B0πL2,4t0R)
解析 (1)设导体棒运动的速度大小为v0，由题意可知t0时刻导体棒将运动至ab位置，则
eq \f(L,2)＝v0t0
此时导体棒产生的感应电动势为E0＝B0Lv0
通过导体棒的电流为I0＝ eq \f(E0,R)
导体棒在运动过程中受到最大的安培力为
F＝B0I0L
联立解得F＝ eq \f(B eq \\al(2,0)L3,2Rt0)
由楞次定律和左手定则可知，F的方向水平向右。
(2)易知导体棒在2t0时离开磁场，2t0～3t0回路中感应电动势大小为
E1＝ eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(\f(ΔΦ,Δt)))＝S eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(\f(ΔB,Δt)))＝ eq \f(π\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(L,2)))\s\up12(2)B0,t0)通过导体棒的电流为I1＝ eq \f(E1,R)解得I1＝ eq \f(B0πL2,4t0R)>I0＝ eq \f(B0L2,2t0R)
且由(1)分析知I0为0～2t0时间内的最大电流，所以导体棒在运动过程中的最大电流为
Im＝I1＝ eq \f(B0πL2,4t0R)。
15．（15分）如图所示，半径r=0.06m的半圆形无场区的圆心在坐标原点O处，半径R=0.1m、磁感应强度大小B=0.075T的圆形有界磁场区的圆心坐标为(0，0.08m) ．平行金属板MN的极板长L=0.3m、间距d=0.1m，极板间所加电压U=6.4×102V，其中N极板收集粒子全部中和吸收．一位于O处的粒子源向第Ⅰ、Ⅱ象限均匀地发射速度大小v=6×105m/s的带正电粒子，经圆形磁场偏转后，从第Ⅰ象限出射的粒子速度方向均沿x轴正方向．若粒子重力不计、比荷108C/kg、不计粒子间的相互作用力及电场的边缘效应．sin37°=0.6，cs37°=0.8．
（1）粒子在磁场中的运动半径R0；
（2）从坐标(0，0.18m)处射出磁场的粒子，其在O点入射方向与x轴负方向夹角θ；
（3）N板收集到的粒子占所有发射粒子的比例η．
15．（1）由qvB= eq \f(mv2,R0) ………2分
解得：R0= eq \f(mv,Bq) =0.08m ………1分
（2）其轨迹如图，由几何关系得从坐标(0，0.18m)处射出磁场的粒子的轨迹圆心在坐标O′(0，0.10m)处， ………1分
由几何关系，其在O点入射方向与x轴负方向的夹角θ=37° ………2分
（3）电场中，电场强度E= eq \f(U,d) ，………1分
带电粒子在电场中做类平抛运动，其加速度：a= eq \f(qE,m) = eq \f(qU,md) =6.4×1011m/s2 ………1分
如果带电粒子恰能从MN右侧穿出，则运动时间t= eq \f(L,v) =5×10-7s ………1分
则偏转距离y= eq \f(1,2)at2=0.08m， ………1分
因此能被N板收集的粒子为从坐标（0.1m,0.08m）处离开磁场及该位置以下离开磁场的所有粒子。 ………2分
由几何关系：从O点出射的角度为与x轴正方向成θ′=53°， ………2分
r
R0
θ′
θ′
因此η= eq \f(53,180)×100%=29.4%
▲ ▲
16．如图所示，一斜面固定在水平地面上，斜面倾角，质量为的小物块A通过一根跨过固定滑轮的绳子连接质量同为的小物块B，连接A的绳子与斜面平行，物块B距离地面高度为L，物块A与斜面最上端挡板的距离也为L，绳无阻碍穿过挡板上小孔。质量为的小环C套在B上方的绳子上，绳子与物块C之间的最大静摩擦力，不计滑轮和绳子质量以及滑轮与绳子之间的摩擦，已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，，。
（1）若系统处于静止状态，求A与斜面间动摩擦因数的最小值；
（2）若，同时由静止释放A、B、C，物块A与挡板碰撞原速反弹，物块B与地面碰撞后速度瞬间变成0，求绳子再次绷紧，B向上运动的初速度（绷紧过程C的速度未变）；
（3）接第（2）问，若C始终没有落到B上，求整个过程中C与绳子之间因摩擦产生的热量Q。
16．（1）1；（2）；（3）
【详解】（1）由题设条件可知，若系统处于静止状态，小物块A受到的最大静摩擦力方向沿斜面向下，A与斜面间动摩擦因数有最小值，由平衡条件可得

解得
（2）若，同时由静止释放A、B、C，由牛顿第二定律可得
解得
物块A与挡板碰撞时的速度
由题意可知，绳绷紧过程C的速度未变，可知绳绷紧时A、B共速，则有A、B组成的系统动量守恒，设向上为正方向，由动量守恒定律可得
解得B的初速度
（3）A沿斜面向下减速，B沿绳向上减速，对于AB整体

减速到零的时间
C物体沿斜面向下减速：
减速到零的时间
【点睛】B与C恰好在同一时间速度变为0，
B上升的高度
C下落的高度
BC相对位移
此时BC的状态与初始相同，但B离地的高度为,为初始高度的
相对位移