上海市通河中学2023届高三1月尖子生联赛物理试题

上海市通河中学2023届高三1月尖子生联赛物理试题注意事项：1．答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0．5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1、北京时间2019年11月5日1时43分，我国成功发射了北斗系统的第49颗卫星。据介绍，北斗系统由中圆地球轨道卫星、地球静止轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星三种卫星组成，其中中圆地球轨道卫星距地高度大约24万千米，地球静止轨道卫星和倾斜地球同步轨道卫星距地高度都是大约为3.6万千米。这三种卫星的轨道均为圆形。下列相关说法正确的是（）A．发射地球静止轨道卫星的速度应大于B．倾斜地球同步轨道卫星可以相对静止于某个城市的正上空C．根据题中信息和地球半径，可以估算出中圆地球轨道卫星的周期D．中圆地球轨道卫星的向心加速度小于倾斜地球同步轨道卫星的向心加速度2、如图，平行板电容器两个极板与水平地面成2α角，在平行板间存在着匀强电场，直线CD是两板间一条垂直于板的直线，竖直线EF与CD交于O点，一个带电小球沿着∠FOD的角平分线从A点经O点向B点做直线运动，重力加速度为g。则在此过程中，下列说法正确的是（）A．小球带正电B．小球可能做匀加速直线运动C．小球加速度大小为gcosαD．小球重力势能的增加量等于电势能的增加量3、电容器是一种常用的电学元件，在电工、电子技术中有着广泛的应用。以下有关电容式传感器在生活中应用说法正确的是（）甲：电容式触摸屏乙：电容式压力传感器丙：电容式油位传感器丁：电容式加速度传感器A．甲图中，手指作为电容器一电极，如果改用绝缘笔在电容式触摸屏上仍能正常操作B．乙图中，力F增大过程中，电流计中的电流从a流向bC．丙图中，油箱液位上升时，电容变小D．丁图中，当传感器由静止突然向左加速，电容器处于充电状态4、甲、乙两个同学打乒乓球，某次动作中，甲同学持拍的拍面与水平方向成45°角，乙同学持拍的拍面与水平方向成30°角，如图所示．设乒乓球击打拍面时速度方向与拍面垂直，且乒乓球每次击打球拍前、后的速度大小相等，不计空气阻力，则乒乓球击打甲的球拍的速度υ1与乒乓球击打乙的球拍的速度υ2之比为（）A． B． C． D．5、利用引力常量G和下列某一组数据，不能计算出地球质量的是（）A．地球的半径及地球表面附近的重力加速度（不考虑地球自转的影响）B．人造卫星在地面附近绕地球做圆周运动的速度及周期C．月球绕地球做圆周运动的周期及月球与地球间的距离D．地球绕太阳做圆周运动的周期及地球与太阳间的距离6、中国自主研发的“暗剑”无人机，时速可超过2马赫．在某次试飞测试中，起飞前沿地面做匀加速直线运动，加速过程中连续经过两段均为120m的测试距离，用时分别为2s和ls，则无人机的加速度大小是A．20m/s2B．40m/s2C．60m/s2D．80m/s2二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。7、一交流发电机组为某用户区供电的示意图如图所示，发电机组能输出稳定的电压。升压变压器原、副线圈匝数之比为n1：n2=1：10.线圈两端的电压分别为Ul、U2.输电线的总电阻为r，降压变压器的原、副线圈匝数之比为n3：n4=10：1，线圈两端电压分别为U3、U4.，L是用户区里一常亮的灯泡，三个回路的干路电流分别为I1、I2、I3，随着用电高峰的到来，用户区开启了大量的用电器，下列说法正确的是（）A．电压U4不变，始终等于UlB．电流Il始终等于I3C．L变暗D．输电线的电阻消耗的功率减小8、如图所示，质量为4m的球A与质量为m的球B用绕过轻质定滑轮的细线相连，球A放在固定的光滑斜面上，斜面倾角α=30°，球B与质量为m的球C通过劲度系数为k的轻质弹簧相连，球C放在水平地面上。开始时控制住球A，使整个系统处于静止状态，细线刚好拉直但无张力，滑轮左侧细线竖直、右侧细线与斜面平行，然后由静止释放球A，不计细线与滑轮之间的摩擦，重力加速度为g，下列说法正确的是（）A．释放球A瞬间，球B的加速度大小为B．释放球A后，球C恰好离开地面时，球A沿斜面下滑的速度达到最大C．球A沿斜面下滑的最大速度为2gD．球C恰好离开地面时弹簧的伸长量与开始时弹簧的压缩量相等，所以A、B两小球组成的系统机械能守恒9、如图所示，图甲中M为一电动机，当滑动变阻器R的触头从一端滑到另一端的过程中，两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图乙所示。已知电流表读数在0.2A以下时，电动机没有发生转动，不考虑电表对电路的影响，以下判断错误的是（）A．电路中电源电动势为3.6VB．变阻器向右滑动时，V2读数逐渐减小C．此电路中，电动机的输入功率减小D．变阻器的最大阻值为30Ω10、“东方超环”是我国自主设计建造的世界上第一个非圆截面全超导托卡马克核聚变实验装置.2018年11月，有“人造太阳”之称的东方超环实现1亿摄氏度等离子体运行等多项重大突破，获得的实验参数接近未来聚变堆稳态运行模式所需要的物理条件，朝着未来聚变堆实验运行迈出了关键一步，已知“人造太阳”核聚变的反应方程为，关于此核聚变，以下说法正确的是（）A．要使轻核发生聚变，就要利用粒子加速器，使轻核拥有很大的动能B．Z=0，M=1C．1mol氘核和1mol氚核发生核聚变，可以放出17.6MeV的能量D．聚变比裂变更安全、清洁三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。11．（6分）用如图甲所示装置结合频闪照相机拍摄的照片的来验证动量守恒定律，实验步骤如下：①用天平测出A、B两个小球的质量mA和mB；②安装好实验装置，使斜槽的末端所在的平面保持水平；③先不在斜槽的末端放小球B，让小球A从斜槽上位置P由静止开始释放，小球A离开斜槽后，频闪照相机连续拍摄小球A的两位置（如图乙所示）；④将小球B放在斜槽的末端，让小球A仍从位置P处由静止开始释放，使它们碰撞，频闪照相机连续拍摄下两个小球的位置（如图丙所示）；⑤测出所需要的物理量．请回答：(1)实验①中A、B的两球质量应满足______(2)在步骤⑤中，需要在照片中直接测量的物理量有______；（请选填“x0、y0、xA、yA、xB、yB”）(3)两球在碰撞过程中若动量守恒，满足的方程是：______．12．（12分）某实验小组利用频闪照相的方法在暗室中用“滴水法”测重力加速度的大小，当频闪仪频率等于水滴滴落的频率时，看到一串仿佛固定不动的水滴悬在空中。已知水滴下落的时间间隔为。(1)若频闪间隔，刚好离开水龙头的水滴记为第1滴，测得此时第3滴和第4滴的间距为，则当地的重力加速度为______（结果保留三位有效数字）。(2)若将频闪间隔调整到，则水滴在视觉上的运动情况为_____（填“向上运动”“静止”或“向下运动”）。四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。13．（10分）两根足够长的平行金属导轨固定于同一水平面内，两导轨间的距离为L，导轨上垂直放置两根导体棒a和b，俯视图如图甲所示。两根导体棒的质量均为m，电阻均为R，回路中其余部分的电阻不计，在整个导轨平面内，有磁感应强度大小为B的竖直向上的匀强磁场。两导体棒与导轨接触良好且均可沿导轨无摩擦地滑行，开始时，两棒均静止，间距为x0，现给导体棒a一向右的初速度v0，并开始计时，可得到如图乙所示的图像（表示两棒的相对速度，即）。求：（1）0～t2时间内回路产生的焦耳热；（2）t1时刻棒a的加速度大小；（3）t2时刻两棒之间的距离。14．（16分）如图所示，一列简谐横波沿x轴负方向传播，在t1=0时刻波形如图中的实线所示，t2=0.5s时刻的波形如图虚线所示，若该列波的周期T>0.5s，试求；①该列波的波长λ、周期T和波速v；②在x轴上质点P在t=0时刻的运动方向和t=3.0s内通过的路程．15．（12分）如图所示，MN、PQ两平行水平导轨间距为l=0.5m，分别与半径r=0.5m的相同竖直半圆导轨在N、Q端平滑连接，M、P端接有R=3Ω的定值电阻。质量M=2kg的绝缘杆cd垂直静止在水平导轨上，在其右侧至N、Q端的区域内充满竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B=0.4T。现有质量m=1kg、电阻R0=1Ω的金属杆ab，以初速度v0=12m/s水平向右与绝缘杆cd发生正碰后，进入磁场并最终未滑出，绝缘杆cd则恰好通过半圆导轨最高点。不计导轨电阻和摩擦，金属杆ab始终与导轨垂直且接触良好，a取10m/s2，（不考虑杆cd通过半圆导轨最高点以后的运动）。求：(1)杆cd通过半圆导轨最高点时的速度v的大小；(2)正碰后杆ab的速度v1的大小；(3)杆ab刚进入磁场时感应电流I的大小、方向及其所受的安培力F的大小；(4)杆ab运动的过程中，电阻R产生的焦耳热QR。

参考答案一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1、C【解题分析】

A．11.2m/s是发射挣脱地球引力控制的航天器的最小速度，而地球静止轨道卫星仍然是围绕地球做匀速圆周运动，所以地球静止轨道卫星的发射速度定小于地球的第二宇宙速度11.2km/s，故A错误；B．倾斜地球同步轨道卫星只是绕地球做匀速圆周运动的周期为24小时，不可以相对静止于某个城市的正上空，故B错误；C．已知地球静止轨道卫星离地高度和地球半径，可得出地球静止轨道卫星的运动半径，其运动周期天，已知中圆地球轨道卫星距地面的高度和地球半径，可得出中圆地球轨道卫星的轨道半径，根据开普勒第三定律有代入可以得出中圆地球轨卫星的周期，故C正确；D．由于中圆地球轨道卫星距离地面高度小于倾斜地球同步轨道卫星距离地面高度，即中圆地球轨道卫星的运动半径较小，根据万有引力提供向心力有可知，中圆地球轨道卫星的向心加速度大于倾斜地球同步轨道卫星的向心加速度，D错误。故选C。2、D【解题分析】

AB．带电小球沿着∠FOD的角平分线从A点经O点向B点做直线运动，所以小球合外力沿着AB；又由于小球受重力，所以电场力的方向由O到D；由于此电场的方向未知，所以小球的电性是不能确定的，则小球做匀减速直线运动，故AB错误；C．据图可知，由于是角平分线，且小球的加速度方向由O到D，据几何关系可知故C错误；D．由分析可知，小球受重力等于电场力，运动的位移和夹角相同，所以二力做的功相同，据功能关系可知，小球重力势能的增加量等于电势能的增加量，故D正确。故选D。3、D【解题分析】

A．甲图中，绝缘笔与工作面不能形成一个电容器，所以不能在电容屏上进行触控操作。故A错误。B．乙图中，力F增大过程中，电容器极板间距减小，电容变大，电容器充电，电流计中的电流从b流向a，选项B错误；C．丙图中，油箱液位上升时，正对面积变大，电容变大，选项C错误；D．丁图中，当传感器由静止突然向左加速，电介质插入电容器，电容变大，电容器处于充电状态，选项D正确。故选D。4、C【解题分析】

由题可知，乒乓球在甲与乙之间做斜上抛运动，根据斜上抛运动的特点可知，乒乓球在水平方向的分速度大小保持不变，竖直方向的分速度是不断变化的，由于乒乓球击打拍面时速度与拍面垂直，在甲处：；在乙处：；所以：＝．故C正确，ABD错误5、D【解题分析】

A．根据地球表面物体重力等于万有引力可得：所以地球质量故A能计算出地球质量，A项正确；B．由万有引力做向心力可得：故可根据v，T求得R，进而求得地球质量，故B可计算，B项正确；CD．根据万有引力做向心力可得：故可根据T，r求得中心天体的质量M，而运动天体的质量m无法求解，故C可求解出中心天体地球的质量，D无法求解环绕天体地球的质量；故C项正确，D项错误；本题选择不可能的，故选D。6、B【解题分析】

第一段的平均速度；第二段的平均速度，中间时刻的速度等于平均速度，则，故选B.二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。7、BC【解题分析】

将远距离输电的电路转化为等效电路其中，由闭合电路的欧姆定律故随着用电高峰的到来用户区开启了大量的用电器，减小，导致变小，则输电电流变大。A．由变压器的变压比可知但输电线上有电阻r，产生损失电压，故有即，且用电高峰U1不变，U4变小，故A错误；B．根据变压器上的电流与匝数成反比，有，可得电流Il始终等于I3，故B正确；C．则输电电流变大会导致损失电压变大，而U2不变，故U3减小，可得U4变小，即并联用户的电压减小，由可知L的功率变小，L变暗，故C正确；D．由可知，输电电流变大会导致输电线的电阻消耗的功率增大，故D错误。故选BC。8、BC【解题分析】

A．开始时对球B分析，根据平衡条件可得释放球A瞬间，对球A和球B分析，根据牛顿第二定律可得解得故A错误；B．释放球A后，球C恰好离开地面时，对球C分析，根据平衡条件可得对球A和球B分析，根据牛顿第二定律可得解得所以球C恰好离开地面时，球A沿斜面下滑的速度达到最大，故B正确；C．对球A和球B及轻质弹簧分析，根据能量守恒可得解得球A沿斜面下滑的最大速度为故C正确；D．由可知球C恰好离开地面时弹簧的伸长量与开始时弹簧的压缩量相等，A、B两小球组成的系统在运动过程中，轻质弹簧先对其做正功后对其做负功，所以A、B两小球组成的系统机械能不守恒，故D错误；故选BC。9、BC【解题分析】

先确定图线与电压表示数对应的关系，再根据图线求出电源的电动势，并判断V2读数的变化情况。当I=0.3A时，电动机输入功率最大。变阻器的全部接入电路时，电路中电流最小，由欧姆定律求解变阻器的最大阻值。【题目详解】A．由电路图甲知，电压表V2测量路端电压，电流增大时，内电压增大，路端电压减小，所以最上面的图线表示V2的电压与电流的关系。此图线的斜率大小等于电源的内阻，为当电流I=0.1A时，U=3.4V，则电源的电动势故A正确。B．变阻器向右滑动时，R阻值变大，总电流减小，内电压减小，路端电压即为V2读数逐渐增大，故B错误。C．由图可知，电动机的电阻当I=0.3A时，U=3V，电动机输入功率最大，此电路中，电动机的输入功率增大，故C错误。D．当I=0.1A时，电路中电流最小，变阻器的电阻为最大值，所以故D正确。本题选择错误的，故BC符合题意。故选BC。【题目点拨】此题考查对物理图像的理解能力，可以把本题看成动态分析问题，来选择两电表示对应的图线。对于电动机，理解并掌握功率的分配关系是关键。10、BD【解题分析】

A．“人造太阳”是以超导磁场约束，通过波加热，让等离子气体达到上亿度的高温而发生轻核聚变，故A错误。B．根据质量数和核电荷数守恒，可以求出X为中子，即Z=0，M=1，故B正确。C．1个氘核和1个氚核发生核聚变，可以放出17.6MeV的能量，故C错误。D．轻核聚变产生物为氦核，没有辐射和污染，所以聚变比裂变更安全、清洁，故D正确。故选BD.三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。11、;;;【解题分析】（1）在小球碰撞过程中水平方向动量守恒，故有mAv0=mAv1+mBv2，在碰撞过程中动能守恒，故有，解得，要碰后a的速度v1＞0，即mA-mB＞0，mA＞mB；（2）由于频闪照相的频率固定，因此只需要测量小球的水平位移，在步骤⑤中，需要在照片中直接测量的物理量有x0、xA、xB；（3）验证的方程为mAx0＝mAxA＋mBxB12、向上运动【解题分析】

(1)[1]频闪间隔不影响水滴下落的实际时间间隔，第4滴的下落