金陵中学2021~2022学年3月学情调研物理试卷

金陵中学2021~2022学年3月学情调研

高三物理

一、单选题（共10小题，每小题4分，共计40分，每小题只有一个选项符合题意）。

1. 如图所示，用F表示两分子间的作用力，用Ep表示分子间的分子势能，在两个分子之间的距离由10r0变为r0的过程中(  )

A. F不断增大，Ep不断减小

B. F不断增大，Ep先增大后减小

C F先增大后减小，Ep不断减小

D. F、Ep都是先增大后减小

2. 用打气筒给篮球打气，设每推一次活塞都将一个大气压的一整筒空气压入篮球。不考虑打气过程中的温度变化，忽略篮球容积的变化，则后一次与前一次推活塞过程比较（    ）

A. 篮球内气体压强的增加量相等 B. 篮球内气体压强的增加量大

C. 篮球内气体压强的增加量小 D. 压入的气体分子数少

3. 某实验小组在研究单摆时改进了实验方案，将一力传感器连接到计算机上。图甲中O点为单摆的固定悬点，现将摆球（可视为质点）拉至A点，此时细线处于张紧状态。由静止释放摆球，则摆球将在竖直平面内的A、C之间来回摆动，其中B点为最低位置，∠AOB=∠COB=α，α小于5°且大小未知。同时由计算机得到了摆线对摆球的拉力大小F随时间t变化的曲线，如图乙所示（图中所标字母均为已知量），且图中t=0时刻为摆球从A点开始运动的时刻。已知摆长为l，重力加速度为g。根据题中（包括图中）所给的信息，下列说法正确的是（　　）

A. 该单摆的周期为t1

B. 可求出摆球的质量

C. 不能求出摆球在最低点B时的速度大小

D. 若在地球的两极做该实验，则测得单摆的周期最大

4. 电梯“对重”的主要功能是相对平衡轿厢重量，在电梯工作中使轿厢与“对重”间的重量差保持在限额之内，保证电梯的牵引传动正常。如图甲所示，驱动装置带动钢丝绳使轿厢和“对重”在竖直方向运动．当轿厢从顶楼向下运动，v-t图象如图乙所示，下列说法正确的是（　　）

A. 在0～t1时间内，轿厢处于超重状态

B. 在0～t1时间内，钢丝绳对轿厢的拉力先减小后增大

C. 在0～t3时间内，轿厢和“对重”组成的系统机械能守恒

D. 在0～t3时间内，钢丝绳对轿厢拉力大小等于钢丝绳对“对重”的拉力大小

5. 某同学在课外活动时设计了一个小游戏，将质量为的滑块套在竖直杆上，滑块外侧有一轨道（可使轻绳绕滑块无摩擦转动），长为的轻绳一端与轨道相连，另一端与质量为的小球相连，滑块与竖直杆间的动摩擦因数。让小球绕竖直杆在水平面内做匀速圆周运动，重力加速度为。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，滑块恰不下滑，则小球做圆周运动的角速度为（　　）

A.  B.

C.  D.

6. 氢原子能级图如图甲所示，一群处于第4能级的氢原子，向低能级跃迁过程中能发出6种不同频率的光，其中只有频率为va、vb两种光可让图乙所示的光电管阴极K发生光电效应。分别用频率为va，、vb的两个光源照射光电管阴极K，测得电流随电压变化的图像如图丙所示。下列说法中正确的是（　　）

A. 图丙中的图线b所表示的光的光子能量为12.75eV

B. 图丙中的图线b所表示的光是氢原子由第4能级向基态跃迁发出的

C. 处于第4能级的氢原子可以吸收一个能量为0.75eV的光子并电离

D. 用图丙中的图线a所表示的光照射阴极K时，光电子的最大初动能比用图线b所表示的光照射时更大

7. 2021年7月我国成功将全球首颗民用晨昏轨道气象卫星——“风云三号05星”送入预定圆轨道，轨道周期约为1.7h，被命名为“黎明星”，使我国成为国际上唯一同时拥有晨昏、上午、下午三条轨道气象卫星组网观测能力的国家，如图所示。某时刻“黎明星”正好经过赤道上P城市正上方，则下列说法正确的是（　　）

A. “黎明星”做匀速圆周运动的速度大于7.9km/s

B. 同步卫星的轨道半径约为“黎明星”的10倍

C. 该时刻后“黎明星”经过1.7h能经过P城市正上方

D. 该时刻后“黎明星”经过17天能经过P城市正上方

8. 工厂在生产纺织品、纸张等绝缘材料时为了实时监控其厚度，通常要在生产流水线上设置如图所示传感器．其中A、B为平行板电容器的上、下两个极板，上下位置均固定，且分别接在恒压直流电源的两极上．当流水线上通过的产品厚度增大时，下列说法正确的是( )

A. A、B平行板电容器的电容减小

B. A、B两板间的电场强度增大

C. A、B两板上的电荷量变小

D. 有电流从b向a流过灵敏电流计

9. 示波器可用来观察电信号随时间变化的情况，其核心部件是示波管。示波管由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，管内抽成真空，结构如图甲所示。图乙是从右向左看到的荧光屏的平面图。在偏转电极、上都不加电压时，从电子枪发出的电子束沿直线运动，打在荧光屏中心，在O点产生一个亮斑。若同时在两个偏转电极上分别加和两个交流电信号，则在荧光屏上会观察到（　　）

10. 某同学设计了一种带有闪烁灯的自行车车轮，以增强夜间骑车的安全性。如图所示为自行车后车轮，已知金属车轮半径为，金属轮轴半径可以忽略，有绝缘辐条连接轮轴与车轮（辐条未画出）。车轮与轮轴之间对称地接有4根相同的金属条，每根金属条中间都串接一个灯，灯可视为纯电阻，每个灯的阻值恒为，不计其它电阻。车轮旁的车架上固定有一特殊磁铁，能在车轮与轮轴之间形成一个方向垂直于纸面向外、磁感应强度大小的扇形匀强磁场区域，扇形对应的圆心角。使自行车沿平直路面匀速前进，已知车轮转动的角速度为，不计车轮厚度，忽略磁场的边缘效应，取，则下列说法正确的是（　　）

A. 车轮转动一周过程中，灯亮总时间为

B. 金属条进入磁场时，上电流的方向是

C. 金属条进入磁场时，上电流大小是

D. 车轮转动一周，灯产生的总焦耳热为

二、非选择题：共5题，共计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，答案中必须明确写出数值和单位。

11. 某实验小组要测量电阻Rx的阻值。

（1）首先，选用欧姆表“×10”挡进行粗测，正确操作后，表盘指针如图甲所示，则该电阻的测量值为_________ Ω。

（2）接着，用伏安法测量该电阻的阻值，可选用的实验器材有：电压表V（3V，内阻约3kΩ）；  电流表A（20 mA，内阻约2Ω）；待测电阻Rx；滑动变阻器R1（0-2kΩ）；滑动变阻器R2（0-200Ω）；干电池2节；开关、导线若干．在图乙、图丙电路中，应选用图________（选填“乙”或“丙”）作为测量电路，滑动变阻器应选用_________（选填“R1”或“R2”）。

（3）根据选择的电路和器材，在图丁中用笔画线代替导线完成测量电路的连接______________。

（4）为更准确测量该电阻的阻值，可采用图戊所示的电路，G为灵敏电流计（量程很小），R0为定值电阻，R、R1、R2为滑动变阻器．操作过程如下：①闭合开关S，调节R2，减小R1的阻值，多次操作使得G表的示数为零，读出此时电压表V和电流表A的示数U1、I1；②改变滑动变阻器R滑片的位置，重复①过程，分别记下U2、I2，…，Un、In；③描点作出U-I图象，根据图线斜率求出Rx的值．下列说法中正确的有________。

A．闭合S前，为保护G表，R1的滑片应移至最右端

B．调节G表的示数为零时，R1的滑片应位于最左端

C．G表示数为零时，a、b两点间电势差为零

D．该实验方法避免了电压表的分流对测量结果的影响

12. α粒子以初速度v0轰击静止的氮14原子核打出质子，同时产生一个新的原子核。新原子核的速度为3v0，且方向不变，反应过程中释放的能量完全转化为系统的动能。已知中子质量为m，质子质量和中子质量相等，光速为c。

（1）写出核反应方程；

（2）计算此反应过程中的质量亏损。

13. 如图所示为一个半径为R的半圆柱体玻璃横截面，该玻璃的折射率为n，OD为其直径。一束由紫光和红光组成的复色光在该横截面内沿AO方向从真空射向OD，入射角为i，已知光在真空中的光速为c。

（1）OB和OC为该复色光在玻璃中分开的光线，请简要说明OB、OC光线的性质；

（2）求光通过OB和OC的时间比。

14. 如图所示，一足够长的倾斜传送带以速度顺时针匀速运动，传送带与水平方向的夹角。质量的小物块P和质量的小物块Q由跨过定滑轮的轻绳连接，P与定滑轮间的绳子与传送带平行，轻绳足够长且不可伸长。某时刻物块P从传送带上端以速度冲上传送带（此时P、Q的速率相等），已知物块P与传送带间的动摩擦因数，不计滑轮的质量与摩擦，整个运动过程中物块Q都没有上升到定滑轮处。求：

（1）物块P刚冲上传送带时加速度大小；

（2）从物块P刚冲上传送带到沿传送带运动到最远处的过程中，P、Q系统机械能的改变量；

（3）若传送带以不同的速度顺时针匀速运动，当v取多大时，物块P沿传送带运动到最远处过程中与传送带因摩擦产生的摩擦热量最小，最小值是多少？

15. 如图甲所示，是一台质谱仪的简化结构模型。大量质量为、电荷量为的粒子（即核），从容器A下方飘入电势差为的加速电场中，其初速度可视为0。若偏转电场不加电压，粒子经加速后，将沿偏转电场的中轴线（图中虚线路径）出射后紧跟着马上垂直屏的方向射入一垂直纸面向外的匀强磁场中，经磁场偏转后击中屏。现在偏转电场两极间加上如图乙所示随时间变化的电压，其中远大于粒子经过偏转电场的时间。偏转电场两板间宽度，两极板正对区域可视为匀强电场，正对区域以外的电场忽略不计。不计粒子所受重力和阻力，求：

（1）粒子出加速电场时速度的大小；

（2）为使粒子经偏转电场后能全部进入偏转磁场，偏转电场极板长度的取值范围；

（3）当偏转电场极板长度时，若容器中除了题干中已知的粒子外，还存在另一种粒子氚核，为使两种粒子均能击中屏且击中屏的位置没有重叠，则偏转磁场的磁感应强度不能超过多少？