2022-2023学年海安中学高三年级下册物理3月月考试卷（含答案）

2023届高三年级阶段测试（四）物理试卷

一、单项选择题：共10题，每题4分，共40分。每题只有一个选项最符合题意。

1.核电池是各种深空探测器中最理想的能量源，它不受极冷极热的温度影响，也不被宇宙射线干扰。94rU

同位素温差电池的原理是其发生衰变时将释放的能量转化为电能。我国的火星探测车用放射性材料PU°2作

PnC238P11238P238p234p,y

为燃料，-U02中的Pu元素是94YU,己知94ru的半衰期为88年，其衰变方程为94-92ru十八.若

238P234P17I?

94ru、92x的结合能分别为d、*2、Er、,则下列说法正确的是（）

A.空Pu的平均核子质量大于二Pu的平均核子质量

B.衰变放出的射线是氮核流，它的贯穿能力很强

C.该反应释放的能量为E=g-&-月

D.100个等Pu原子核经过88年后剩余50个

2.“、〃两束单色光的波长分别为乙和乙，通过相同的单缝衍射实验装置得到如图所示的图样，则这两束单

色光（）

A.b单色光的波动性比a单色光强

B.在水中的传播速度匕＜匕,

C.光子动量pa＜ph

D.〃、〃两束单色光射向同一双缝干涉装置，其干涉条纹间距△叫,＜此

3.2022年11月1日，23吨的梦天实验舱与60吨的天和核心舱组合体顺利对接，完成了中国空间站建设最

后一个模块的搭建。若对接前天和核心舱组合体在距地高度38（）km的正圆轨道运动，运行速度略小于梦

天实验舱对接前的速度，则（）

A.对接时梦天舱和天和舱因冲击力而产生的加速度相同

B.对接前空间站内宇航员所受地球的引力为零

C.对接后空间站绕地运行速度大于第一宇宙速度

D.若不启动发动机调整轨道，对接后空间站的轨道将会是椭圆

4.风筝发明于中国东周春秋时期，是在世界各国广泛开展的一项群众性体育娱乐活动。一平板三角形风筝

（不带雪尾）悬停在空中，如图为风筝的侧视图，风筝平面与水平面的夹角为。，风筝受到空气的作用力

尸垂直于风筝平面向上。若拉线长度一定，不计拉线的重力及拉线受到风的作用力，一段时间后，风力增

大导致作用力尸增大，方向始终垂直于风筝平面，夹角。不变，再次平衡后相比于风力变化之前（）

A.风筝距离地面的高度变大B.风筝所受的合力变大

C.拉线对风筝的拉力变小D.拉线对风筝的拉力与水平方向的夹角变小

5.如图甲所示，一根足够长的空心铜管竖直放置，将一枚横截面直径略小于铜管内径、质量为机。的圆柱

形强磁铁从铜管上端管口处由静止释放，强磁铁与铜管内壁的摩擦和空气阻力可以忽略，强磁铁不会做自

由落体运动，而是非常缓慢地穿过铜管，在铜管内下落时的最大速度为%,重力加速度为g。产生该现象

的原因是变化的磁场在铜管内激发出了涡流，涡流反过来又对强磁铁产生了很大的阻力。虽然该情景中涡

流的定量计算非常复杂，但我们不需要求解，却仍然可以用我们学过的知识来对下述问题进行分析，强磁

铁下落过程中，可以认为铜管中的感应电动势大小与强磁铁下落的速度成正比，下列分析正确的是

()

<*~、

甲乙

A.若把空心铜管切开一条竖直狭缝，如图乙所示，还将强磁铁从铜管上端管口处由静止释放，发现强磁

铁做自由落体运动

B.若把空心铜管切开一条竖直狭缝，如图乙所示，还将强磁铁从铜管上端管口处由静止释放，发现强磁

铁的下落会快于自由落体运动

C.图甲中，强磁铁达到最大速度后，铜管的热功率要小于，"OgVm

m,+tn.

D.如果在图甲中强磁铁的上面粘一个质量为阳的绝缘橡胶块，则强磁铁下落的最大速度匕=」

6.把一根铁链水平拉直，沿AB方向一部分放在顺时针匀速转动的传送带上，一部分放在光滑水平桌面

上，水平桌面和传送带水平段在A点相接（忽略衔接处空隙），由于传送带摩擦力的作用，铁链向右做直

线运动，传送带长度大于铁链长度。X为铁链在A点右侧的长度，尸为A点右侧铁链对A点左侧铁链的拉

力，。为铁链的加速度，/为传送带对铁链的摩擦力,则在铁链加速进入传送带的过程中，下列图像可能正

确的是（）

7.如图所示，一完整绝缘球体球心为。一由A,3两部分组成，其中8是球心为。2的小球体，A均匀带正

电+。，B均匀带有等量的负电一2。M、N为两球心连线上两点，P、。连线过球心。|且与M、N连线垂直,

且M、N、P、。四点到。।距离相等。取无穷远处电势为零。则（）

A.M、N两点电场强度相等

B.M、N两点电势相等

C.将+g从N点移至P点电场力做负功

D.电子在M点的电势能比在N点的大

8.用电流传感器研究电容器充放电现象，电路如图所示。电容器不带电，闭合开关S-待电流稳定后再闭

合开关S?,通过传感器的电流随时间变化的图像是（）

9.如图，水平桌面上有一薄板，薄板上摆放着小圆柱体A、B、C,圆柱体的质量分别为加八、〃%、叫,

且/〃A>根B>mC。用一水平外力将薄板沿垂直3C的方向抽出，圆柱体与薄板间的动摩擦因数均相同，圆

柱体与桌面间的动摩擦因数也均相同。则抽出后，三个圆柱体留在桌面上的位置所组成的图形可能是图

)

10.如图所示，粗糙斜面倾角为仇弹簧一端与斜面顶端相连，另一端与质量为，"的滑块连接，开始滑块静

止在。处（图中未标出），与斜面间恰好没有摩擦力。现用沿斜面向下的力将滑块从。点缓慢拉至A点，拉

力做的功为W。撤去拉力后滑块由静止沿斜面向上运动，经。点到达8点时速度为零，AB=a,重力加速

度为g,斜面与滑块间的动摩擦因数为〃，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。则（）

A从A到。，滑块一直做加速运动

3

B.从。到A再到B,弹簧弹力做的功为

C.向上经过。点时，滑块的动能小于W-〃加gacos。

D.滑块到达8处后可能保持静止

二、非选择题：本题共5小题，共60分。其中第12题~第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；有数值计算时，答案中必须写出

数值和单位。

11.某物理兴趣小组要描绘一个标有“4V、2.0W”的小灯泡L的伏安特性曲线，要求灯泡两端的电压由零逐

渐增大，且尽量减小实验误差。可供选用的器材除导线、开关外，还有以下器材：

A.直流电源4.5V（内阻不计）

B.直流电流表0~600mA（内阻约为5Q）

C.直流电压表0~3V（内阻等于6kQ）

D.滑动变阻器0~10C,额定电流2A

E三个定值电阻（R=lkC,&=2kC,/?3=5kQ）

（1）小组同学们研究后发现，电压表量程不能满足实验要求，为了完成测量，他将电压表进行了改

装，在给定的定值电阻中选用（选填或"R3”）与电压表串联，完成改装。

（2）实验要求能够实现在0~4V的范围内对小灯泡的电压进行测量，画出实验电路原理。

（3）实验测得小灯泡伏安特性曲线如图〃所示，可确定小灯泡的功率P与U和P与尸的关系，下列示意

（4）若将两个完全相同规格的小灯泡L按如图匕所示电路连接，电源电动势E=6V,内阻尸2C,欲使滑

动变阻器R的功率是小灯泡的两倍，此时每个小灯泡消耗的电功率为W,此时滑动变阻器接入电路

的电阻0（结果均保留2位小数）。

,善F

Rr

^

图b

12.用图甲所示装置测定光电效应中某金属的截止电压，.与入射光频率1/的关系，测量结果如图乙所示,

图中U。、%均已知。用氢原子从某一激发态直接跃迁至基态时发出的光照射此金属时，测得截止电压恰

好为U。。已知元电荷e,氢原子基态能量为纥，能级满足公式g“=4Eo。求:

n

（1）普朗克常量人;

（2）跃迁前氢原子的量子数〃。

甲

13.如图所示，导热性能良好的圆柱形容器一端封闭、另一端开口，若将容器开口向下竖直缓慢插入到水

中某一位置，容器能够漂浮在水面上；再将容器继续缓慢下压，可在水面下某位置保持悬浮状态。已知容

器容积为匕、高度为乙、质量为大气压强为po、水的密度为夕、重力加速度大小为g,整个过程中环

境温度不变，求：

（1）容器漂浮在水面上时水进入容器的长度M；

（2）容器在水面下保持悬浮状态时水进入容器的长度皿和容器内外水面的高度差

14.如图甲所示，有一竖直放置的平行板电容器，两平行金属板间距为/,极板长度为2/,在两极板间加上

如图乙所示的交变电压（f=o时左极板带正电），以极板间的中心线。。|为、轴建立如图里所示的坐标系,

在y=2/直线上方合适的区域加一垂直纸面向里的圆形匀强磁场。f=0时，有大量电子从入口OA同时以

平行于y轴的初速度％射入两极板间，经过相同时间所有电子都能从平行板上方出口平行极板射出,

经过圆形磁场区域后所有电子均能打在同一点尸（P在y=3/直线上）已知电子的质量为加，电荷量为e,

求:

（1）交变电压的周期T和电压U。的值;

（2）若尸点坐标为（0,3/）,求所加磁场磁感应强度的取值范围;

（3）当所加磁场的磁感应强度为（2）问中的最小值时，求P点横坐标的取值范围以及电子从出发到打至P

点时，最长运动时间和最短运动时间的差值的范围。

y=31kU

y=2l

2T

甲乙

15.滑板是冲浪运动在陆地上的延伸，是一种极富挑战性的极限运动，下面是该运动的一种场地筒化模

型。如图所示，右侧是一固定的四分之一光滑圆弧轨道A3,半径为R=3.2m,左侧是一固定的光滑曲面

轨道CD两轨道末端C与B等高，两轨道间有质量M=2kg的长木板静止在光滑水平地面上，右端紧靠

圆弧轨道AB的B端，木板上表面与圆弧面相切于B点。一质量加=1kg的小滑块P（可视为质点）从圆

弧轨道AB最高点由静止滑下，经B点后滑上木板，己知重力加速度大小为g=10m/s2,滑块与木板之

间的动摩擦因数为〃=0.2,木板厚度d=0.4m,。点与地面高度差人=1.8m。

（1）求小滑块P滑到B点时对轨道的压力大小：

（2）若木板只与C端发生了2次碰撞，滑块一直未与木板分离，木板与C端碰撞过程中没有机械能损失且

碰撞时间极短可忽略。求木板最小长度和开始时木板左端离C端距离；

（3）若撤去木板，将两轨道C端和B端平滑对接后固定，小滑块P仍从圆弧轨道AB最高点由静止滑下，

要使滑块从。点飞出后落到地面有最大水平射程，求从。点飞出时速度方向以及最大水平射程

2023届高三年级阶段测试（四）物理试卷

一、单项选择题：共10题，每题4分，共40分。每题只有一个选项最符合题意。

1.核电池是各种深空探测器中最理想的能量源，它不受极冷极热的温度影响，也不被宇宙射线干扰。94rU

同位素温差电池的原理是其发生衰变时将释放的能量转化为电能。我国的火星探测车用放射性材料PU°2作

PnC238P11238P238p234p,y

为燃料，-U02中的Pu元素是94YU,己知94ru的半衰期为88年，其衰变方程为94-92ru十八.若

238P234P17I?r

94ru、92x的结合能分别为d、*2、E、,则下列说法正确的是（）

A.空Pu的平均核子质量大于二Pu的平均核子质量

B.衰变放出的射线是氮核流，它的贯穿能力很强

C.该反应释放的能量为E=g-&-月

D.100个等Pu原子核经过88年后剩余50个

【答案】A

【解析】

【详解】A.衰变反应后错在质量亏损，贝喘蚱11的平均核子质量大于肾Pu的平均核子质量，A正确；

B.衰变放出的射线是a射线，即氮核流，它的贯穿能力很弱，电离能力很强，B错误；

C.该反应释放的能量为

E=E2+E3-Et

C错误；

D.半衰期具有统计规律，对大量原子核适用，对少量原子核不适用，D错误。

故选Ao

2.4、8两束单色光的波长分别为4,和乙，通过相同的单缝衍射实验装置得到如图所示的图样，则这两束单

色光（）

a

b

A.b单色光的波动性比a单色光强

第10页/共33页

B.在水中的传播速度匕（以

C.光子动量pa<ph

D.a,b两束单色光射向同一双缝干涉装置，其干涉条纹间距△儿<%

【答案】C

【解析】

【详解】A.在相同的单缝衍射实验装置的条件下，光的波长越长，其衍射现象越显著，中央亮条纹越宽。

从图中可知光束a的衍射现象比光束6更加显著，故可知

人单色光的波动性比。单色光弱，故A错误；

B.波长长，则频率低，折射率小，根据

c

V=—

n

在水中的传播速度

Va>Vb

故B错误；

C.光子动量

所以

Pa<Pl,

故c正确；

D.〃、6两束单色光射向同一双缝干涉装置，其干涉条纹间距

Ax=2—

d

则

此>M

故D错误。

故选C。

3.2022年11月1日，23吨的梦天实验舱与60吨的天和核心舱组合体顺利对接，完成了中国空间站建设最

后一个模块的搭建。若对接前天和核心舱组合体在距地高度380km的正圆轨道运动，运行速度略小于梦

天实验舱对接前的速度，则（）

第II页/共33页

A.对接时梦天舱和天和舱因冲击力而产生的加速度相同

B.对接前空间站内宇航员所受地球的引力为零

C.对接后空间站绕地运行速度大于第一宇宙速度

D.若不启动发动机调整轨道，对接后空间站的轨道将会是椭圆

【答案】D

【解析】

【详解】A.梦天舱和天和舱因之间因冲击对梦天舱和天和舱产生的力大小相等方向相反，可知梦天舱和

天和舱的加速度方向不同，梦天舱和天和舱的质量不等，根据尸=/加可知梦天舱和天和舱的加速度大小

不相等，故A错误；

B.空间站内的宇航员受到地球的万有引力，由于万有引力全部提供做圆周运动的向心力，所以宇航员处

于完全失重状态，故B错误；

C.第一宇宙速度为环绕地球做圆周运动的物体的最大速度，可知对接后空间站绕地运行速度小于第一宇

宙速度，故C错误；

D.对接后空间站的速度会发生变化，若不启动发动机调整轨道，对接后空间站的轨道将会是椭圆，故D

正确。

故选D。

4.风筝发明于中国东周春秋时期，是在世界各国广泛开展的一项群众性体育娱乐活动。一平板三角形风筝

（不带雪尾）悬停在空中，如图为风筝的侧视图，风筝平面与水平面的夹角为。，风筝受到空气的作用力

F垂直于风筝平面向上。若拉线长度一定，不计拉线的重力及拉线受到风的作用力，一段时间后，风力增

大导致作用力尸增大，方向始终垂直于风筝平面，夹角。不变，再次平衡后相比于风力变化之前（）

A.风筝距离地面的高度变大B.风筝所受的合力变大

C.拉线对风筝拉力变小D.拉线对风筝的拉力与水平方向的夹角变小

第12页/共33页

【答案】A

【解析】

【详解】如下图所示为风筝受力示意图，风力为F时，重力为G,拉线拉力为B；当风力变大为人时，

重力不变，拉线拉力变为后，矢量三角形如图所示，风筝悬停在空中，可得风筝所受的合力为零，保持不

变，拉线拉力变大，拉线对风筝的拉力与水平方向的夹角a变大，设拉线长为L,则风筝距地面高度为

h=Lsina

则风筝距离地面的高度变大。

故选Ao

5.如图甲所示，一根足够长的空心铜管竖直放置，将一枚横截面直径略小于铜管内径、质量为加。的圆柱

形强磁铁从铜管上端管口处由静止释放，强磁铁与铜管内壁的摩擦和空气阻力可以忽略，强磁铁不会做自

由落体运动，而是非常缓慢地穿过铜管，在铜管内下落时的最大速度为%，重力加速度为g。产生该现象

的原因是变化的磁场在铜管内激发出了涡流，涡流反过来又对强磁铁产生了很大的阻力。虽然该情景中涡

流的定量计算非常复杂，但我们不需要求解，却仍然可以用我们学过的知识来对下述问题进行分析，强磁

铁下落过程中，可以认为铜管中的感应电动势大小与强磁铁下落的速度成正比，下列分析正确的是

()

ac

甲乙

A.若把空心铜管切开一条竖直狭缝，如图乙所示，还将强磁铁从铜管上端管口处由静止释放，发现强磁

铁做自由落体运动

第13页/共33页

B.若把空心铜管切开一条竖直狭缝，如图乙所示，还将强磁铁从铜管上端管口处由静止释放，发现强磁

铁的下落会快于自由落体运动

C.图甲中，强磁铁达到最大速度后，铜管的热功率要小于，加gVm

D.如果在图甲中强磁铁的上面粘一个质量为加的绝缘橡胶块，则强磁铁下落的最大速度K~

【答案】D

【解析】

【详解】AB.若把空心铜管切开一条竖直狭缝，如图乙所示，此时铜管内仍然会形成涡流，涡流的磁场

对强磁铁有阻碍作用，所以将强磁铁从铜管上端管口处由静止释放，发现强磁铁的下落会明显慢于自由落

体运动，AB错；

C.图甲中，强磁铁达到最大速度后，做匀速运动，在匀速下落的过程中，可以认为减少的重力势能全部

转化为热量，则

可得，铜管的热功率为

C错误；

D.由于强磁铁下落过程中铜管中的感应电动势大小E与强磁铁下落的速度□成正比，且强磁铁周围铜管的

有效电阻R是恒定的。可知任一时刻的热功率为

E2

P=—

R

则

Pocv2

强磁铁在匀速下落时，有

P-mgv

可得

一==:

P\(%)+g)g%V

所以，强磁铁下落的最大速度为

第14页/共33页

m+m.

vin—Lv

mom

D正确。

故选D。

6.把一根铁链水平拉直，沿AB方向一部分放在顺时针匀速转动的传送带上，一部分放在光滑水平桌面

上，水平桌面和传送带水平段在A点相接（忽略衔接处空隙），由于传送带摩擦力的作用，铁链向右做直

线运动，传送带长度大于铁链长度。X为铁链在A点右侧的长度，尸为A点右侧铁链对A点左侧铁链的拉

力，。为铁链的加速度，/为传送带对铁链的摩擦力，则在铁链加速进入传送带的过程中，下列图像可能正

【解析】

【详解】A.摩擦力

「X

X不随/均匀变化，则/不随/均匀变化，故A错误；

B.加速度

mL

a-X图像为过原点的直线，故B正确；

CD.A点右侧铁链对A点左侧铁链的拉力

F=Tg'n.僵X=

LLL1}

第15页/共33页

凡X图像为抛物线，故CD错误。

故选B。

7.如图所示，一完整绝缘球体球心为。一由A,8两部分组成，其中B是球心为。2小球体，A均匀带正

电+Q,B均匀带有等量的负电一Q。M、N为两球心连线上两点，P、。连线过球心且与例、N连线垂直,

且M、N、P、。四点到。|距离相等。取无穷远处电势为零。则()

B.M、N两点电势相等

C.将+q从N点移至P点电场力做负功

D.电子在M点的电势能比在N点的大

【答案】C

【解析】

【详解】A.根据题意可知，将B看成是均匀带正电的小球，则各点的场强与电势为均匀带正电的完整球体

A和小球B加上相等负电量后的叠加，因为具体比例不清楚，无法判断两点场强，故A错误；

B.完整球体A在M、N两点电势相等，而对于B来说，则靠近N点，所以

(PN<(PM

故B错误；

C.同理

<PN<(PP

将从N点移至P点,电势能

E=(pq

增大，电场力做负功，故C正确；

D.电子在M点的电势能比在N点的小，因为负电荷在电势低的地方电势能大，故D错误。

故选C。

第16页/共33页

8.用电流传感器研究电容器充放电现象，电路如图所示。电容器不带电，闭合开关S-待电流稳定后再闭

合开关S?,通过传感器的电流随时间变化的图像是(

电流传感器C

【答案】A

【解析】

【详解】闭合开关跖后，电容器充电，电容器电压与电源电压差值越来越小，则通过传感器的电流越来越

小，充电完成后，电容器电压等于电源电压，此时电路中电流为零；

再闭合开关S2,因为电容器电压大于氏2电压，则电容器放电，电容器电压与R2电压差值越来越小，则通

过传感器的电流越来越小，且电流方向与开始充电时的方向相反，当电容器电压等于R2电压，此时电路

中电流为零。

故选Ao

9.如图，水平桌面上有一薄板，薄板上摆放着小圆柱体A、B、C,圆柱体的质量分别为犯,、mc>

且WA>WB>mC。用一水平外力将薄板沿垂直的方向抽出，圆柱体与薄板间的动摩擦因数均相同，圆

柱体与桌面间的动摩擦因数也均相同。则抽出后，三个圆柱体留在桌面上的位置所组成的图形可能是图

()

・O

BC

第17页/共33页

【解析】

【详解】设圆柱体的质量为〃?，圆柱体与薄板间的动摩擦因数、圆柱体与桌面间的动摩擦因数均为〃，则

在抽薄板的过程中，圆柱体在薄板摩擦力的作用下做加速运动，离开模板后在桌面摩擦力的作用下做减速

运动，根据牛顿第二定律有

Wng—ina

可得，加速运动与减速运动时的加速度都为

a=Mg

由于圆柱体A先离开薄板，B、C同时后离开薄板，则根据丫=〃可知，A离开薄板时的速度小于B、C离

开薄板时的速度，同时A加速的位移小于B、C加速的位移。离开薄板后，根据/=2ax可知，B、C在桌

面上滑动的距离相等，且大于A在桌面上滑动的距离。

故选Ao

10.如图所示，粗糙斜面倾角为仇弹簧一端与斜面顶端相连，另一端与质量为，〃的滑块连接，开始滑块静

止在。处（图中未标出），与斜面间恰好没有摩擦力。现用沿斜面向下的力将滑块从。点缓慢拉至A点，拉

力做的功为W。撤去拉力后滑块由静止沿斜面向上运动，经O点到达B点时速度为零，AB^a,重力加速

度为g,斜面与滑块间的动摩擦因数为〃，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。则（）

A.从A到。滑块一直做加速运动

3

B.从。到A再到8,弹簧弹力做的功为

第18页/共33页

C.向上经过。点时，滑块的动能小于W-卬〃gacos8

D.滑块到达B处后可能保持静止

【答案】CD

【解析】

【详解】A.第一步：判断。点是否为A3的中点、加速度为零的位置滑块从A点向B点运动的过程，先加

速后减速，由于弹簧弹力随位移线性变化，重力沿斜面向下的分力及滑动摩擦力均为恒力，可知加速度也随

位移线性变化。a-x图如图甲所示，又

五合=ma

则合力与位移的图象与a-x图象类似，由合力与位移图线与坐标轴围成的面积表示动能的变化量可知x轴

上、下两部分围成的面积相等。由对称性可知，滑块到的中点C时速度达到最大，该处弹簧弹力、重力

沿斜面向下的分力与滑动摩擦力的合力为0,如图乙所示，此位置比。点低，则从A到。，滑块先做加速运

动后做减速运动，选项A错误。

B.第二步：由动能定理计算弹力做功和动能设OC=x,由动能定理，从。到A再到8有

W-mgsin6-〃根gcosd+叱弹2=0-0

得弹簧弹力做的功

吗=-W+mg(；a-x)sin6+/jmgtz+cos0

选项B错误。

C.从开始到滑块向上经过。点，有

W-Ring(a+2x)cos0=Ek-0

得

纥-W-/amg(«+2x)cos0<W-/amgacos6

选项c正确。

D.第三步：用假设法分析滑块能否停在B点

题中没有给出弹簧劲度系数&、滑块质量根、斜面倾角6及动摩擦因数〃的具体数值或关系，设QB=x',

若8点离。点很近，即滑块在该处时弹簧处于伸长状态，在。点时有

kxo=mgsmO

当满足

第19页/共33页

mgsin6-Z(%—x')WRingcos0

即kx'<geos。时，滑块到达B处后保持静止，选项D正确。

故选CD,

图甲图乙

二、非选择题：本题共5小题，共60分。其中第12题~第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；有数值计算时，答案中必须写出

数值和单位。

11.某物理兴趣小组要描绘一个标有“4V、2.0W”的小灯泡L的伏安特性曲线，要求灯泡两端的电压由零逐

渐增大，且尽量减小实验误差。可供选用的器材除导线、开关外，还有以下器材：

A.直流电源4.5V（内阻不计）

B.直流电流表0~600mA（内阻约为5C）

C.直流电压表0~3V（内阻等于6kC）

D.滑动变阻器0~10C,额定电流2A

E.三个定值电阻（R=lkC,R2=2kC,/?3=5kQ）

（1）小组同学们研究后发现，电压表的量程不能满足实验要求，为了完成测量，他将电压表进行了改

装，在给定的定值电阻中选用（选填“吊”"&”或"凡”）与电压表串联，完成改装。

（2）实验要求能够实现在0~4V的范围内对小灯泡的电压进行测量，画出实验电路原理o

（3）实验测得小灯泡伏安特性曲线如图a所示，可确定小灯泡的功率P与/和P与？的关系，下列示意

图中合理的是（U和/分别为灯泡两端的电压和流过灯泡的电流）。

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（4）若将两个完全相同规格小灯泡L按如图b所示电路连接，电源电动势E=6V,内阻尸2。，欲使滑

动变阻器R的功率是小灯泡的两倍，此时每个小灯泡消耗的电功率为W,此时滑动变阻器接入电路

的电阻________C（结果均保留2位小数）。

图a

【答案】

①.R2③.D④.0.910.95⑤.

2.542.58

【解析】

【分析】

【详解】（1）[1]由于灯泡的额定电压为4V,所以要改装成一个4V或稍大于4V的电压表，串联的电阻

阻值为

U—Ug4-3

_______________kfl=2kQ

R小3

6

%大的太多，最合适的为2kC的

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(2)[2]实现()4V的范围内对小灯泡的电压进行测量，需要设计成滑动变阻器分压接法，由于小灯泡正

常发光时电阻约为

由于

生〉区

所以需要设计成电流表外接，实验电路如图所示

(3)[3]AB.小灯泡的电阻随温度升高而增大，由功率

P

~R

可知，P—图像的斜率应逐渐减小，AB错误；

CD.由

P=『R

可知，「_/2图像的斜率应逐渐增大，c错误，D正确。

故选D。

(4)[4]假设通过灯泡的电流为/,灯泡两端的电压为U,通过滑动变阻器的电流为2/,当滑动变阻器R

的功率是小灯泡的两倍时，滑动变阻器两端的电压也为U,由闭合电路欧姆定律可得

E=2U+2Ir

代入数据整理得

(7=3-2/

把该函数关系画在图a中，如图所示

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f//mA

与小灯泡伏安特性曲线的交点即为电路工作点，该点横、纵坐标值的乘积等于小灯泡的实际功率，可得

p=U/=2.18x0.426W=0.93W

⑶此时滑动变阻器接入电路的电阻为

R=—=2.56Q

21

12.用图甲所示装置测定光电效应中某金属的截止电压与入射光频率丫的关系，测量结果如图乙所示,

图中%均己知。用氢原子从某一激发态直接跃迁至基态时发出的光照射此金属时，测得截止电压恰

好为己知元电荷e,氢原子基态能量为能级满足公式七加二二心。求：

n~

（1）普朗克常量心

（2）跃迁前氢原子的量子数〃。

【解析】

【详解】（1）由爱因斯坦光电效应方程可得

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&n吁牝

对光电子，根据动能定理可得

-叫尸。-小

联立可得

hh

——%

ee

结合图像可得

ev0

解得

仁也

(2)氢原子跃迁时发出光子能量为

牝=二£10-七0

n

又

6=牝一%=eUo

叱)=牝=必，0=6。0

%

联立解得

1K

n=/-----------

N2eU0+Eo

13.如图所示，导热性能良好的圆柱形容器一端封闭、另一端开口，若将容器开口向下竖直缓慢插入到水

中某一位置，容器能够漂浮在水面上；再将容器继续缓慢下压，可在水面下某位置保持悬浮状态。已知容

器容积为玲、高度为小质量为加，大气压强为P。、水的密度为夕、重力加速度大小为g,整个过程中环

境温度不变，求：

(1)容器漂浮在水面上时水进入容器的长度用；

(2)容器在水面下保持悬浮状态时水进入容器长度及和容器内外水面的高度差

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【解析】

【详解】（1）设容器的截面积为S,有

s=%①

L

设容器漂浮在水面上时，被封闭气体压强为Pl,由平衡条件得

PiS=PoS+Mg②

对容器内封闭气体，由玻意耳定律得

解得

（2）容器在水面下保持悬浮状态时，由平衡条件得

Mg^pg（L-x2）S@

设容器在水面下保持悬浮状态时，被封闭气体压级为，2,则

p2=p0+pgH⑦

对容器内被封闭气体，由玻意耳定律得

P（Vo=，2（L—/）S⑧

解得

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gp）

14.如图甲所示，有一竖直放置的平行板电容器，两平行金属板间距为/,极板长度为2/,在两极板间加上

如图乙所示的交变电压（f=0时左极板带正电），以极板间的中心线。。为y轴建立如图里所示的坐标系，

在y=2/直线上方合适的区域加一垂直纸面向里的圆形匀强磁场。/=0时，有大量电子从入口。4同时以

平行于y轴的初速度％射入两极板间，经过相同时间所有电子都能从平行板上方出口平行极板射出，

经过圆形磁场区域后所有电子均能打在同一点尸（P在y=3/直线上）已知电子的质量为加，电荷量为e,

求：

（1）交变电压的周期T和电压的值；

（2）若尸点坐标为（0,3/）,求所加磁场的磁感应强度的取值范围；

（3）当所加磁场的磁感应强度为（2）问中的最小值时，求P点横坐标的取值范围以及电子从出发到打至P

点时，最长运动时间和最短运动时间的差值的范围。

2T

【答案】（1）T=—（n=1,2.3）,u=/^（〃=1、23-）；（2）曲（3）

"%2eelel

（2^-373）/<<（2^+373）/

6%-6%

【解析】

【详解】（i）由题意，经过T时间所有电子都能从平行板上方a。出口平行极板射出，粒子在>方向上做

匀速直线运动，有

2/=nv0T

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可得

21

T=——（〃=1、2、3-）

竖直方向上先加速后减速，有

222

ml

联立求得

4="1（〃=1、2、3）

2e

(2)若使电子经磁场偏转后汇聚于一点,则电子运动的半径与圆形磁场的半径相等。当所加磁场为图中小

Gin=~

根据

ev^B=nt—

r

可得

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B=皿

maxi

el

当所加磁场为大圆时(与直线y=2/相切)磁感应强度有最小值，此时

根据

2

evB-m—

()r

可得

B=处

mnel

则所加磁场的范围为

mV°<B<4mV°

elel

(3)当所加磁场的磁感应强度为(2)问中的最小值时，各电子到达同一点的时间不同，当电子过x=；/时,

电子在磁场中所用时间最大

1T12兀万//（乃+1）

L=+°=+=

%2%%%

1八旬、F1..73,2兀1（6+4^-373）/

*=­（1-cos30）+—=—（1）+=-------------

%3%23%6%

则

（2万+3石）/

&二"ax'min=.

6%

当大圆向上平移时，加变小,当大圆向上平移到最低点与）=2/相切时，4有最小值

t'.=L

mm

%

nlV3.7il（6+2万一36）/

1max'=-

%6%23%6%

则

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A,_(2%—36)/

△'min-「max-fmin-7

6%

所以

Q兀-3上)1<&<(2%+3-)/

6%--6%

15.滑板是冲浪运动在陆地上的延伸，是一种极富挑战性的极限运动，下面是该运动的一种场地简化模

型。如图所示，右侧是一固定的四分之一光滑圆弧轨道AB,半径为R=3.2m,左侧是一固定的光滑曲面

轨道CD,两轨道末端C与8等高，两轨道间有质量2kg的长木板静止在光滑水平地面上，右端紧靠

圆弧轨道A3的B端，木板上表面与圆弧面相切于8点。一质量加=1kg的小滑块P(可视为质点)从圆

弧轨道AB最高点由静止滑下，经B点后滑上木板，已知重力加速度大小为g=10m/s2,滑块与木板之

间的动摩擦因数为〃=