江苏省南京市重点中学2022-2023学年高三下学期学情周测三物理试题及参考答案

年高三年级学情周测三（物理）（考试时间：75分钟满分：100分）一、选择题：共10题，每题4分，共40分．每小题只有一个选项符合题意．1．如图，被熏黑的铁球表面有一层很薄的碳颗粒层，将其放入水中，碳粒层与水之间又形成了一空气层，看上去变得锃亮。这属于光的（）A．折射现象 B．全反射现象 C．干涉现象 D．衍射现象2．胶片电影利用光电管把“声音的照片”还原成声音，原理如图所示，在电影放映机中用频率为v、强度不变的一极窄光束照射声音轨道，由于影片上各处的声音轨道宽窄不同，在影片移动的过程中，通过声音轨道后的光强随之变化，射向光电管后，在电路中产生变化的电流，经放大电路放大后，通过喇叭就可以把声音放出来。则（）只增大光的频率，一定可以还原出声音 B．只减小光的频率，一定可以还原出声音C．只增大光的强度，一定可以还原声音 D．a端为电源负极3．如图所示，“日地拉格朗日点”位于太阳和地球连线的延长线上，一飞行器处于该点，在几乎不消耗燃料的情况下与与地球同步绕太阳做匀速圆周运动。则此飞行器的（）A．线速度小于地球的线速度 B．向心加速度大于地球的向心加速度C．向心力仅由太阳的引力提供 D．向心力仅由地球的引力提供4．轻质丝绸放置在光滑斜面上，若固定丝绸，将物块B放置在丝绸上，恰能静止。现将物块A、B放置在丝绸上，用沿斜面向上的力F拉物块A，丝绸不固定，系统保持静止，如图所示；已知物块A、B的质量分别为mA、mB，与丝绸的动摩擦因数分别为μAA．若μA=μBB．若μA<μBC．只增加mBD．只增加F，物块A一定相对于丝绸滑动5．如图所示，一小球以初速度v0从斜面底端与斜面成α角斜向上抛出，落到斜面上的M点且速度水平向右；现将该小球以3v0的速度从斜面底端仍与斜面成αA．球落到N点时速度不沿水平方向B．两次球与斜面距离最远时的位置连线与斜面垂直C．从抛出至落至M、N点过程中，球动量变化量之比为1：3D．从抛出至落至M、N点过程中，球克服重力做功之比为1：36．如图所示，孔明灯在中国有非常悠久的历史，其“会飞”原因是，灯内燃料燃烧使内部空气升温膨胀，一部分空气从灯内排出，使孔明灯及内部气体的总重力变小，空气浮力将其托起。某盏孔明灯灯体（包括燃料、气袋）的质量为M，气袋体积恒为V0，重力加速度为g，大气密度ρ，环境温度恒为T0(K)，忽略燃料的质量变化，大气压强不变。MρV0A．k>32 B．k≤32 C．7．如图所示，磁控管内局部区域分布有竖直向上的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场。电子从M点由静止释放，沿图中轨迹依次经过N、P两点，且N点离虚线最远。已知磁感应强度为B，电场强度为E，电子质量为m、电荷量为−e，M点为零电势点，电子重力不计，则（）A．电子在N点的速率为EB B．N点离虚线的距离为C．电子在N点的电势能为−2mE2B2 D．8．如图所示，直流电源、滑动变阻器、平行板电容器与理想二极管（正向电阻为0，反向电阻为∞）连接，电源负极接地，开始时电容器不带电，闭合开关S，稳定后，一带电油滴恰能静止在电容器中P点。在开关S保持接通的状态下，下列说法正确的是（）A．当滑动变阻器的滑片向上滑动时，带电油滴会向下运动B．当电容器的上极板向上移动时，带电油滴会向下运动C．当电容器的下极板向下移动时，P点的电势不变D．当电容器的下极板向左移动时，P点的电势会升高9．有一固定的足够长的斜面，当斜面光滑时物块从斜面底端以初动能Ek0向上运动的最大高度为H；若斜面是粗糙的，取斜面底端重力势能为零，以横轴为滑块与斜面之间的高度差x，以纵轴为物块的动能Ek或重力势能EP，物块从斜面底端以同样的初动能Ek0如向上运动再滑回斜面底端时的动能为Ekt，则EkEP10．如图所示，两宽度均为a的水平匀强磁场，磁感应强度的大小等，两磁场区域间距为4a。一个边长为a的正方形金属线框从磁场上方距离为a处由静止自由下落，匀速通过上方匀强磁场区域，之后又通过下方匀强磁场区域。已知下落过程中线框平面始终在竖直平面内，不计空气阻力，下列说法正确的是（）A．线框通过上、下两个磁场的过程中产生的电能相等B．线框通过上、下两个磁场的过程中流过线框的电荷量不相等C．线框通过下方磁场的过程中加速度的最大值与重力加速度的大小相等D．线框通过上、下两个磁场的时间相等二、非选择题：共5题，共60分．其中第12～15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数据计算时，答案中必须写出数值和单位．11．（15分）某同学利用图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律，所用器材包括：安装phyphoxAPP的智能手机、铁球、刻度尺、钢尺等。实验过程如下：（1）一钢尺伸出水平桌面少许，将质量为m的铁球放在钢尺末端，用刻度尺测出钢尺上表面与地板间的高度差ℎ=78.00cm（2）运行智能手机中的声音“振幅”（声音传感器）项目；（3）迅速敲击钢尺侧面，铁球自由下落。传感器记录下声音振幅随时间变化曲线如图10乙所示，第一、第二个尖峰的横坐标分别对应铁球开始下落和落地时刻。测得这两个尖峰的时间间隔为t=0.40s（4）若铁球下落过程中机械能守恒，则应满足等式：___________（请用物理量符号m、g、h、t表示）。（5）若已知铁球质量为50g，g=9.80m/s2，则下落过程中减小的重力势能ΔEp=0.382（6）敲击钢尺侧面时若铁球获得一个较小的水平速度，对实验测量结果___________（填“有”或“没有”）影响。12．（8分）如图是交流发电机的发电供电原理图。一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动，线圈共220匝，线圈面积为0.051m2，转动频率为50Hz，磁场的磁感应强度为2πT。发电机的输出端a、b（1）电流表的示数；（2）线圈的内阻。13．（8分）有两列简谐横波a、b在同一介质中分别沿x轴正方向和负方向传播。两列波在t=0时刻的波形曲线如图所示，已知a波的周期Ta（1）两列波的传播速度；（2）从t=0时刻开始，最短经过多长时间x=0.5m14．（13分）如图所示，在竖直方向上A、B两物体通过劲度系数为k=20Nm的轻弹簧相连，A放在水平地面上；B、C两物体通过细绳绕过轻质光滑定滑轮相连，C放在固定的光滑斜面上，斜面长度为L0=3m。用手拿住C，使细绳刚刚拉直但无拉力，并保证ab段细绳竖直、cd段细绳与斜面平行，此时C与斜面顶端相距s0=38m。两完全相同的长木板P、Q停放在粗糙水平面上，紧靠斜面右侧（斜面底部已被垫高以保证斜面底端与木板上表面等高）。开始时，整个系统处于静止状态，释放C后C沿斜面下滑，当A刚离开地面时，B获得最大速度，同时剪断细绳使C继续自由下滑，滑至斜面最低点，然后冲上木板P（不计此过程的能量损失）。已知，A、B质量均为m=1kg（1）斜面的倾角α；（2）物体C刚冲上木板P时的速度大小v0（3）请判断物体C最后能否从木板上滑落，若能，请通过计算说明理由；若不能，请通过计算确定物体C最后停在哪一块木板上以及具体位置。15．（16分）宇宙射线为来自太阳系以外的高能量粒子，其中大约89%的成份是单纯的质子。质子的电荷量为q，质量为m。携带粒子探测器的人造卫星可以直接探测1014eV以下的宇宙射线，以避免大气层吸收宇宙射线。1014eV以上的宇宙射线，必须使用地面上的多个带电粒子探测器进行间接测量，分析原始宇宙射线与大气的作用来反推原始宇宙射线的性质。如图所示，有一束宇宙射线从距地面14R处S点射向赤道。假设在赤道上空的地磁场为匀强磁场，磁感应强度为B，方向与赤道平面垂直，地球磁层边界距地面约为（1）求质子的速度在什么范围内地面探测器将接收不到质子？（2）若质子流的速度大小均为v2（3）若速度为v3=8BqRm的质子，自A点进入地磁场时，恰好到达地面，已知SA=5.5R，其中O为地心，则v≤8BqRm的质子到达地球表面的弧长是多少？（可能用到的三角函数近似值sin20°=0.34，sin34°=0.56，sin39°=0.63，sin答案解析一、选择题：共10题，每题4分，共40分．每小题只有一个选项符合题意．1．如图，被熏黑的铁球表面有一层很薄的碳颗粒层，将其放入水中，碳粒层与水之间又形成了一空气层，看上去变得锃亮。这属于光的（）A．折射现象 B．全反射现象 C．干涉现象 D．衍射现象【答案】B【详解】碳粒层与水之间又形成了一空气层，光由空气进入水会发生折射现象，但是光线由水内部射向空气时，由于角度问题大部分光线发生了全反射，一般要经过2次或者更多次全反射之后才折射出来，即光线在经过很多路径才传播出来，由于这些光路重叠交织在一起，所以看起来会比较亮。这是光的全反射现象所形成的。故选B。2．胶片电影利用光电管把“声音的照片”还原成声音，原理如图所示，在电影放映机中用频率为v、强度不变的一极窄光束照射声音轨道，由于影片上各处的声音轨道宽窄不同，在影片移动的过程中，通过声音轨道后的光强随之变化，射向光电管后，在电路中产生变化的电流，经放大电路放大后，通过喇叭就可以把声音放出来。则（）A．只增大光的频率，一定可以还原出声音 B．只减小光的频率，一定可以还原出声音C．只增大光的强度，一定可以还原声音 D．a端为电源负极【答案】A【详解】AB．只增大光的频率，肯定有光电子从光电管的阴极到达阳极，从而使电路导通，一定可以还原出声音，反之则不一定发生光电效应现象使电路导通，故B错误，A正确；C．当入射光频率小于极限频率时，增大光的强度无法使光电效应发生，电路无法导通。因此不能还原声音。D．光照射部分为阴极材料，光电子到达另一侧，在电场力作用下到达电源正极，故a端为电源正极，D错误。故选A。3．如图所示，“日地拉格朗日点”位于太阳和地球连线的延长线上，一飞行器处于该点，在几乎不消耗燃料的情况下与与地球同步绕太阳做匀速圆周运动。则此飞行器的（）A．线速度小于地球的线速度 B．向心加速度大于地球的向心加速度C．向心力仅由太阳的引力提供 D．向心力仅由地球的引力提供【答案】B【详解】AB．由题意可知飞行器的角速度与地球绕太阳转动的角速度相同，根据v=ωr，a=由于飞行器的轨道半径大于地球的轨道半径，则有飞行器的线速度大于地球的线速度，飞行器的向心加速度大于地球的向心加速度，故A错误，B正确；CD．此飞行器的向心力由太阳的引力和地球的引力合力提供，故CD错误。故选B。4．轻质丝绸放置在光滑斜面上，若固定丝绸，将物块B放置在丝绸上，恰能静止。现将物块A、B放置在丝绸上，用沿斜面向上的力F拉物块A，丝绸不固定，系统保持静止，如图所示；已知物块A、B的质量分别为mA、mB，与丝绸的动摩擦因数分别为μAA．若μA=μBB．若μA<μBC．只增加mBD．只增加F，物块A一定相对于丝绸滑动【答案】A【详解】AB．设斜面倾角为θ，将物块A、B放在丝绸上，用沿斜面向上的力F拉物块A，系统保持静止，有μ若μA=μB，则mB≤mA；若μA<μB，则mA>mB；故A正确，B错误；C．固定丝绸，将物块B放置在丝绸上，恰能静止，有m只增加mBD．由丝绸保持静止可知，A受丝绸的摩擦力为静摩擦力，方向沿斜面向下，不一定达到最大静摩擦力，只增加F，物块A相对于丝绸不一定滑动，故D错误。故选A。5．如图所示，一小球以初速度v0从斜面底端与斜面成α角斜向上抛出，落到斜面上的M点且速度水平向右；现将该小球以3v0的速度从斜面底端仍与斜面成αA．球落到N点时速度不沿水平方向B．两次球与斜面距离最远时的位置连线与斜面垂直C．从抛出至落至M、N点过程中，球动量变化量之比为1：3D．从抛出至落至M、N点过程中，球克服重力做功之比为1：3【答案】C【详解】A．由于落到斜面上M点时速度水平向右，故可把质点在空中的运动逆向看成从M点向左的平抛运动，设在M点的速度大小为vx，把质点在斜面底端的速度v分解为水平方向的vx和竖直方向的vy，由x=vxty=12gttan得空中飞行时间t=vy=2vxtanθv和水平方向夹角的正切值v为定值，即落到N点时速度方向水平向右，故A错误；B．小球离斜面最远时，速度方向平行斜面，两个位置不可能出现在垂直斜面的同一条直线上，即两次球与斜面距离最远时的位置连线不可能与斜面垂直，选项B错误；C．球抛出到落到斜面上的过程中，水平速度不变，竖直速度从vy变为0，则动量变化的大小为∆p=mvy=mvsin(θ+α)∝v则从抛出至落至M、N点过程中，球动量变化量之比为1：3，选项C正确；D．根据y=克服重力做功大小W从抛出至落至M、N点过程中，球克服重力做功之比为1：9，选项D错误。故选C。6．如图所示，孔明灯在中国有非常悠久的历史，其“会飞”原因是，灯内燃料燃烧使内部空气升温膨胀，一部分空气从灯内排出，使孔明灯及内部气体的总重力变小，空气浮力将其托起。某盏孔明灯灯体（包括燃料、气袋）的质量为M，气袋体积恒为V0，重力加速度为g，大气密度ρ，环境温度恒为T0(K)，忽略燃料的质量变化，大气压强不变。MρVA．k>32 B．k≤32 C．【答案】D【详解】设刚好从地面浮起时气袋内的气体密度为ρ1ρg将气袋内的气体温度升高时，气体视为等压変化，原来的气体温度升高时体积为V0，升高后体积为V1（有V0留在气袋内），根据质量相等则有ρ原来的气体温度升高后压强不变，体积从V0变为VV根据题意T联立解得M故选D。7．如图所示，磁控管内局部区域分布有竖直向上的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场。电子从M点由静止释放，沿图中轨迹依次经过N、P两点，且N点离虚线最远。已知磁感应强度为B，电场强度为E，电子质量为m、电荷量为−e，M点为零电势点，电子重力不计，则（）A．电子在N点的速率为EB B．N点离虚线的距离为C．电子在N点的电势能为−2mE2B2 D．【答案】C【详解】AB．设电子在运动过程中的任意一点Q的速度为v，则该速度可以分解为水平速度vx和竖直速度vy，M点到Q点的竖直距离为d，我们选水平向左为x轴正方向，竖直向下为y轴正方向，对电子从M点到Q点用动能定理有Eev对电子从M点到Q点水平方向用动量定理有eBv则当Q点为N点时，有v联立以上数据解得d=2mEeB故AB错误。C．由以上分析得电子在N点的动能为Ek设电子在N点的电势能为Ep，从M到N0=E则得N点电子的电势能为EpC正确；D．如下图设P、M中间点为O点，对电子从M点到O点竖直方向用动量定理有Ee⋅t−eB由图得电子的运动具有周期性，也可认为电子的运动为一个竖直平面的匀速圆周运动和一个竖直方向的匀变速直线运动的合运动。对于匀速圆周运动有evB=mv得运动周期为T=2πm即电子从M点到O点的运动时间为t=T=2πm所以xOM由周期性得M、P两点的距离为x故D错误。故选C。8．如图所示，直流电源、滑动变阻器、平行板电容器与理想二极管（正向电阻为0，反向电阻为∞）连接，电源负极接地，开始时电容器不带电，闭合开关S，稳定后，一带电油滴恰能静止在电容器中P点。在开关S保持接通的状态下，下列说法正确的是（）A．当滑动变阻器的滑片向上滑动时，带电油滴会向下运动B．当电容器的上极板向上移动时，带电油滴会向下运动C．当电容器的下极板向下移动时，P点的电势不变D．当电容器的下极板向左移动时，P点的电势会升高【答案】D【详解】A．当滑动变阻器的滑片向上滑动时，变阻器有效阻值增大，R的电压增大，则电容器板间电压增大，场强增大，油滴所受的电场力增大，所以带电油滴会向上运动，选项A错误；B．当电容器的上极板向上移动时，由电容的决定式C=εS4πkd知电容减小，而电容器的电压不变，由C=QC．当电容器的下极板向下移动时，电容器所带的电量Q不变，由E=知电容器板间场强不变，由U=Ed知P与下极板间的电势差变大，P点的电势会升高，选项C错误；D．当电容器的下极板向左移动时，根据C=εS4πkd知电容器的电容减小，由C=QU知Q要减小，电容器要放电，由于二极管的单向导电性，所以电容器不能放电，则电容器的带电量不变，那么只能是极板间U增大，由E=U故选D。9．有一固定的足够长的斜面，当斜面光滑时物块从斜面底端以初动能Ek0向上运动的最大高度为H；若斜面是粗糙的，取斜面底端重力势能为零，以横轴为滑块与斜面之间的高度差x，以纵轴为物块的动能Ek或重力势能EP，物块从斜面底端以同样的初动能Ek0如向上运动再滑回斜面底端时的动能为A． B．C． D．【答案】C【详解】若斜面是粗糙的，物块上升的高度小于H，排除A；滑块滑回斜面底端的动能Ekt故选C。10．如图所示，两宽度均为a的水平匀强磁场，磁感应强度的大小等，两磁场区域间距为4a。一个边长为a的正方形金属线框从磁场上方距离为a处由静止自由下落，匀速通过上方匀强磁场区域，之后又通过下方匀强磁场区域。已知下落过程中线框平面始终在竖直平面内，不计空气阻力，下列说法正确的是（）A．线框通过上、下两个磁场的过程中产生的电能相等B．线框通过上、下两个磁场的过程中流过线框的电荷量不相等C．线框通过下方磁场的过程中加速度的最大值与重力加速度的大小相等D．线框通过上、下两个磁场的时间相等【答案】C【详解】A．线框匀速通过上方磁场，加速一段距离后，将减速通过下方磁场，两次通过磁场时，克服安培力做功不同，所以产生的电能不相等。A错误；B．根据电流公式得q=所以两次通过磁场流过的电荷量相等。B错误；C．进入上方磁场时，速度为v受力分析有mg=BIa=进入下方磁场时，其速度为v受力分析有F=B解得aC正确；D．因为线框减速通过下方磁场的过程，最小速度不小于通过上方磁场时的速度，所以通过下方磁场时的时间较短。D错误。故选C。二、非选择题：共5题，共60分．其中第12～15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数据计算时，答案中必须写出数值和单位．11．（15分）某同学利用图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律，所用器材包括：安装phyphoxAPP的智能手机、铁球、刻度尺、钢尺等。实验过程如下：（1）一钢尺伸出水平桌面少许，将质量为m的铁球放在钢尺末端，用刻度尺测出钢尺上表面与地板间的高度差ℎ=78.00cm（2）运行智能手机中的声音“振幅”（声音传感器）项目；（3）迅速敲击钢尺侧面，铁球自由下落。传感器记录下声音振幅随时间变化曲线如图10乙所示，第一、第二个尖峰的横坐标分别对应铁球开始下落和落地时刻。测得这两个尖峰的时间间隔为t=0.40s（4）若铁球下落过程中机械能守恒，则应满足等式：___________（请用物理量符号m、g、h、t表示）。（5）若已知铁球质量为50g，g=9.80m/s2，则下落过程中减小的重力势能ΔEp=0.382（6）敲击钢尺侧面时若铁球获得一个较小的水平速度，对实验测量结果___________（填“有”或“没有”）影响。【答案】

mgℎ=12m【详解】（4）[1]铁球下落t2v根据初速度为0的匀变速直线运动的公式有vv=at解得铁球下落时间t的速度为v=若铁球下落过程中机械能守恒，则应满足等式mgℎ=代入数据解得mgℎ=12（5）[2]下落过程中增加的动能Δ[3]相对误差η=（6）[4]根据运动的独立性，敲击钢尺侧面时若铁球获得一个较小的水平速度，不影响铁球竖直方向的运动，对实验测量结果没有影响。12．（8分）如图是交流发电机的发电供电原理图。一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动，线圈共220匝，线圈面积为0.051m2，转动频率为50Hz，磁场的磁感应强度为2πT。发电机的输出端a、b（1）电流表的示数；（2）线圈的内阻。【答案】（1）20A；（2）1.1Ω【详解】（1）由题意知副线圈的功率为P出＝2.2×104W副线圈的电压为U2=220V，则根据理想变压器原副线圈匝数比为n可得原线圈电压为U1=1100V由理想变压器为U1I1＝U2I2可得原线圈上电流为I1=20A所以电流表示数为20A。（2）线圈转动产生的电动势最大值为Em＝NBSω＝11222V发电机的电动势有效值为E＝1122V由闭合电路欧姆定律知E＝I1r+U1可解得线圈的内阻r=1.1Ω13．（8分）有两列简谐横波a、b在同一介质中分别沿x轴正方向和负方向传播。两列波在t=0时刻的波形曲线如图所示，已知a波的周期Ta（1）两列波的传播速度；（2）从t=0时刻开始，最短经过多长时间x=0.5m【答案】（1）5m/s；（2）【详解】（1）由图可知a、b两列波的波长分别为λa=2.5mv=（2）a波的波峰传播到x=0.5m的质点经历的时间tb波的波峰传播到x=0.5m的质点经历的时间t又t联立解得5m−8n=3（式中m、n均为正整数）分析知，当m=7，n=4时，x=0.5m的质点偏离平衡位置的位移为0.16m时经过时间最短将m=7代入t=解得t=3.614．（13分）如图所示，在竖直方向上A、B两物体通过劲度系数为k=20Nm的轻弹簧相连，A放在水平地面上；B、C两物体通过细绳绕过轻质光滑定滑轮相连，C放在固定的光滑斜面上，斜面长度为L0=3m。用手拿住C，使细绳刚刚拉直但无拉力，并保证ab段细绳竖直、cd段细绳与斜面平行，此时C与斜面顶端相距s0=38m。两完全相同的长木板P、Q停放在粗糙水平面上，紧靠斜面右侧（斜面底部已被垫高以保证斜面底端与木板上表面等高）。开始时，整个系统处于静止状态，释放C后C沿斜面下滑，当A刚离开地面时，B获得最大速度，同时剪断细绳使C继续自由下滑，滑至斜面最低点，然后冲上木板P（不计此过程的能量损失）。已知，A、B质量均为m=1kg（1）斜面的倾角α；（2）物体C刚冲上木板P时的速度大小v0（3）请判断物体C最后能否从木板上滑落，若能，请通过计算说明理由；若不能，请通过计算确定物体C最后停在哪一块木板上以及具体位置。【答案】（1）30°；（2）4.5m【详解】（1）根据题意可知，当A刚离开地面时，B获得最大速度，设此时弹簧的伸长量为x1mg=k对B有mg+k对C有F联立可得sin则有α=30°（2）根据题意可知，开始时，弹簧被压缩，形变量为x2k可得x可知，当A刚离开地面时，B获得最大速度时，B上升的高度，即C沿斜面下滑的距离为ℎ=B从静止到获得最大速度的过程中弹簧弹性势能变化量为零，由动能