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江苏省苏州市2022届高三上学期物理学业质量阳光指标调研试卷
一、单选题
1．（2022高三上·苏州期末）锂是一种活动性较强的金属，在原子能工业中有重要用途。利用中子轰击产生和另一种粒子X，则X是（ ）
A．氚核 B．氘核 C．质子 D．正电子
2．（2022高三上·苏州期末）如图所示，轻质细线上端固定，下端悬挂一小球。在同一竖直平面内对小球施加一个拉力F，保证细线中拉力的大小不变，缓慢地将细绳向右拉到水平位置。关于拉力F 的大小和与竖直方向夹角θ的说法正确的是（ ）
A．F一直增大，θ一直增大 B．F一直增大，θ一直减小
C．F一直增大，θ先增大后减小 D．F一直增大，θ先减小后增大
3．（2022高三上·苏州期末）氢原子的能级图如图甲所示，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、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、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．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
B．图丙中的图线a所表示的光是氢原子由第4能级向基态跃迁发出的
C．图丙中的图线b所表示的光的光子能量为12.75eV
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
4．（2022高三上·苏州期末）如图所示，玻璃半球半径为R，球心为O，AB为水平直径，M点是半球的最高点。半球内从A点发出与AB成θ=30°的光线从BM间某点C平行于AB射出。光在真空中的传播速度为c。则（ ）
A．此玻璃的折射率为
B．光从A到C的时间为
C．若增大θ，光线不可能在C与M间发生全反射
D．若θ为某个不为零的值，光从A到B的时间为
5．（2022高三上·苏州期末）如图所示，平行板电容器通过灵敏电流计G连接在直流电源两端。最初电容器的上、下极板水平，带电油滴处于静止状态。保持电容器下极板和上极板左端不动，在用绝缘工具将上极板右端缓缓沿逆时针方向转动角度θ（θ<45°）的过程中，观察到的现象是（ ）
A．灵敏电流计G中有电流通过，方向从a向b
B．灵敏电流计G中没有电流通过
C．带电油滴做曲线运动
D．带电油滴做直线运动
6．（2022高三上·苏州期末）2021年10月16日，神舟十三号载人飞船采用自主快速交会对接方式，首次径向靠近空间站，如图所示。两者对接后所绕轨道视为圆轨道，绕行角速度为ω，距地高度为kR，R为地球半径，万有引力常量为G。下列说法中正确的是（ ）
A．神舟十三号在低轨只需沿径向加速可以直接与高轨的天宫空间站实现对接
B．地球表面重力加速度为
C．对接后的组合体的运行速度应大于7.9 km/s
D．地球的密度为
7．（2022高三上·苏州期末）图甲为一列简谐横波在t=0.10s时刻的波形图，P是平衡位置为x1=1m处的质点。Q是平衡位置为x2=4m处的质点，图乙为质点Q的振动图像，则（ ）
A．时，质点Q的加速度方向沿y轴负方向
B．该波沿x轴负方向传播，传播速度大小为20m/s
C．再经过0.10 s，质点Q沿波的传播方向移动4m
D．，质点P的位移是
8．（2022高三上·苏州期末）如图所示，圆形硬质金属导线M-a-N-b-M固定于水平桌面上，导线平面与匀强磁场方向垂直，圆弧MaN的长度为圆周长的，触头M、N与直流电源两端相接。已知圆弧导线MaN受到的安培力大小为F，则圆弧导线MbN因为安培力作用而受到的附加张力大小为（ ）
A． B． C． D．
9．（2022高三上·苏州期末）第24届冬奥会将于2022年2月4日在我国的北京、延庆等地举行，如图a所示，在跳台滑雪比赛中，运动员在空中滑翔时身体的姿态会影响其下落的速度和滑翔的距离。某运动员先后两次从同一跳台水平起跳，每次都从离开跳台开始计时，用v表示他在竖直方向的速度，其v-t图像如图b所示，t1和t2是他落在倾斜雪道上的时刻。则下列说法中正确的是（ ）
A．第一次、第二次滑翔落在倾斜雪道上的速度方向相同
B．第一次、第二次滑翔过程中在水平方向上的位移之比为13∶15
C．第一次、第二次滑翔过程中在竖直方向上的位移之比接近10∶11
D．第二次滑翔过程中重力的平均功率比第一次的大
10．（2022高三上·苏州期末）如图所示，固定光滑直杆上套有一个质量为m，带电量为+q的小球和两根原长均为l的轻弹簧，两根轻弹簧的一端与小球相连，另一端分别固定在杆上相距为2l的A、B两点，空间存在方向竖直向下的匀强电场。已知直杆与水平面的夹角为θ，两弹簧的劲度系数均为，小球在距B点的P点处于静止状态， Q点距A点，重力加速度为g，下列选项正确的是（ ）
A．匀强电场的电场强度大小为
B．若小球从P点以初速度沿杆向上运动，恰能到达Q点
C．从固定点B处剪断弹簧的瞬间小球加速度大小为，方向向上
D．小球从Q点由静止下滑过程中动能最大为
二、实验题
11．（2022高三上·苏州期末）某同学为了测量电流表G的内阻和一段电阻丝AB的电阻率ρ，设计了如图甲所示的电路。已知滑片P与电阻丝有良好的接触，其他连接导线电阻不计。现有以下器材：
A．待测电流表G（量程为60mA，内阻Rg）
B．一段粗细均匀的电阻丝AB（横截面积为S=1.0×10-7m2，总长度为L总=60cm）
C．定值电阻R=20Ω
D．电源E（电动势为6V，内阻不计）
E.毫米刻度尺
F.电键S，导线若干
（1）按照电路图在图乙上用笔画线代替导线连接好电路，闭合电键S，调节滑片P的位置，测出电阻丝AP的长度L和电流表的读数I；改变P的位置，共测得5组L与I的值。
（2）根据测出的I的值，计算出的值，并在坐标纸上描出了各数据点(L，)，如图丙所示，请根据这些数据点在图丙上作出－L的图象。
（3）由－L的图象可得待测电流表内阻Rg= Ω，电阻丝电阻率ρ= Ω·m.（结果保留两位有效数字）
（4）实验所提供的器材中，如果电源E的内阻未知且不能忽略，其他条件不变，则（ ）
A．仍能测出Rg和ρ B．Rg和ρ均不能测出
C．只能测出Rg D．只能测出ρ
三、解答题
12．（2022·辽宁模拟）如图所示，上端开口的光滑圆柱形绝热气缸竖直放置，在距缸底h=0.5m处有体积可忽略的卡环a、b。质量m=5kg、截面积S=25cm2的活塞搁在、上，将一定质量的理想气体封闭在气缸内。开始时缸内气体的压强等于大气压强，温度为T0=300K。现通过内部电热丝缓慢加热气缸内气体，直至活塞离开a、b缓慢上升，已知大气压强p0=1×105Pa，g取10m/s2.求：
（1）当活塞缓慢上升时活塞未滑出气缸缸内气体的温度T；
（2）若全过程电阻丝放热45J，求气体内能的变化ΔU。
13．（2022高三上·苏州期末）如图所示，质量M=0.3kg的U形光滑金属框abcd静置于水平绝缘平台上， ab和dc边平行，和bc边垂直，且ab和dc边足够长，电阻不计，bc边的长度l=1.0m，电阻R1=0.4Ω。质量m=0.2kg的导体棒MN紧挨挡桩X、Y置于金属框上，导体棒的电阻R2=0.1Ω。装置始终处于分析竖直向下的磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中， MN与金属框保持良好接触，且与bc边保持平行。求：
（1）用水平恒力F=1N向右拉动金属框，运动过程中，金属框最终的稳定速度大小；
（2）对导体棒MN施加水平向左的瞬时冲量I=2N·s，导体棒从开始运动到稳定运动的过程中产生的焦耳热Q。
14．（2022高三上·苏州期末）如图所示，一倾斜固定的传送带与水平面的倾角θ=37°，传送带以v=2m/s的速率沿顺时针方向匀速运行。从距离传送带底端x0=4m的O点由静止释放一质量m=0.5kg的滑块（视为质点），滑块沿传送带向下运动，到达传送带底端时与挡板P发生碰撞，碰撞时间极短，碰撞后反弹速率不变。滑块与传送带间的动摩擦因数μ=0.5，取g=10m/s2，传送带与轮子间无相对滑动，不计轮轴处的摩擦。求：
（1）滑块与挡板P第一次碰撞的速度大小；
（2）滑块与挡板P第一次碰撞后到达的最高位置到传送带底端的距离L；
（3）试描述经过足够长时间后滑块所处的状态，并计算与放置木块前相比电动机增加的功率。
15．（2022高三上·苏州期末）如图所示，边长为l的正三角形PMN区域内存在匀强磁场，磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向外，在PMN区域外存在足够大的匀强磁场，磁感应强度大小也为B、方向垂直于纸面向里。大量质量为m、电荷量为q的粒子，以大小不同的速度从MN的中点O垂直射入正三角形PMN区域内部，不计重力及离子间的相互作用，一部分粒子经过磁场偏转后垂直MN回到O点。求：
（1）垂直MN回到O点的粒子速度的最大值；
（2）所有经过磁场偏转后能垂直MN回到O点粒子速度的大小；
（3）上述先后相邻到达O点粒子的时间差的最小值。
答案解析部分
1．【答案】A
【知识点】原子核的人工转变
【解析】【解答】根据
所以X粒子为氚核。
故答案为：A。
【分析】根据核反应方程质量数守恒和电荷数守恒得到X粒子为氚核。
2．【答案】B
【知识点】动态平衡分析
【解析】【解答】对小球受力分析如图所示，同一竖直平面内对小球施加一个拉力F，保证细线中拉力的大小不变，缓慢地将细绳向右拉到水平位置，F一直增大，θ一直减小，所以B符合题意；ACD不符合题意；
故答案为：B。
【分析】根据平行四边形法则，对小球受力分析，缓慢地拉动，小球受力平衡。结合关系，求解拉力F 的大小和与竖直方向夹角θ的大小变化。
3．【答案】C
【知识点】光电效应
【解析】【解答】A．处于第4能级的氢原子至少要吸收能量为0.85eV的光子才能电离，A不符合题意；
B．让图乙所示的光电管阴极K发生光电效应，所以发生光电效应的能量值对应的跃迁为氢原子由第4能级向基态跃迁或氢原子由第3能级向基态跃迁。由图乙可知，b光的遏止电压大，a光的遏制电压小，根据光电效应方程，及知各光对应的跃迁为b光为氢原子由第4能级向基态跃迁发出的；a光为氢原子由第3能级向基态跃迁发出的。B不符合题意；
C．图丙中的图线b所表示的光的光子能量为
C符合题意；
D．由图乙可知，b光的遏止电压大，a光的遏制电压小，根据光电效应方程，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小，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】无穷远电势能为零，处于第4能级的氢原子至少要吸收能量为0.85eV的光子才能电离。遏止电压大，光的频率大，能量高，由图得a光为氢原子由第3能级向基态跃迁发出的，b光为氢原子由第4能级向基态跃迁发出的。
4．【答案】D
【知识点】光的全反射；光的折射及折射定律
【解析】【解答】A．如图所示
由几何关系可得
根据折射定律有
A不符合题意；
B．光从A到C的时间为
联立解得
B不符合题意；
C．若增大θ，入射角增大，由光密到光疏，当入射角大于临界角时，光线可能在C与M间发生全反射，C不符合题意；
D．如图所示当光的入射角为时
光在M点的反射光线经过B点，光从A到B的时间为
D符合题意。
故答案为：D。
【分析】由几何关系和折射定律可得玻璃的折射率和光在玻璃中传播的速度以及光从A到C的时间。
5．【答案】C
【知识点】电容器及其应用
【解析】【解答】AB．将上极板右端缓缓沿逆时针方向转动角度θ（θ<45°）的过程中，正对面积减小，根据
则电容器电容减小，由于两极板与电源相接则两极板电压保持不变，根据
两极板的电荷量减小，处于放电过程，则灵敏电流计G中有电流通过，方向从b向a，所以AB不符合题意；
CD．极板方向变化后电场强度方向也发生变化，电场力的方向不断变化，电场力与重力的合力方向也不断变化，所以带电油滴将做曲线运动，则C符合题意；D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】沿逆时针方向转动，极板正对面积减小，电容器电容减小，两极板与电源相接则两极板电压保持不变，两极板的电荷量减小。油滴合力方向也不断变化，带电油滴将做曲线运动。
6．【答案】B
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【解答】A．神舟十三号在低轨只沿径向加速不可以直接与高轨的天宫空间站实现对接，一般对接需要进行二次以上的速度调整，A不符合题意；
B．地球表面重力加速度为g，则有
联立解得，
B符合题意；
C．对接后的组合体的运行速度应小于7.9 km/s，第一宇宙速度是最大的环绕速度，C不符合题意；
D．地球的密度为
D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】对接先减速向心运动再加速离心运动，再实现对接。地球表面物体重力等于万有引力，第一宇宙速度是最大的环绕速度，对接后的组合体做匀速圆周运动的运行速度不大于7.9 km/s。
7．【答案】D
【知识点】横波的图象
【解析】【解答】A．从乙图可以看出，时，质点Q的加速度方向沿y轴正方向，A不符合题意；
B． t=0.10s时刻Q沿y轴负方向运动，所以甲图中的波形向左传播，波速为
B不符合题意；
C．质点在平衡位置往复运动，不随波移动，C不符合题意；
D．由Q质点的振动图象可得其振动y-t关系式为
P比Q质点滞后八分之三周期，所以P质点的振动y-t关系式为：
将代入可得
D符合题意。
故答案为：D。
【分析】从乙图可以看出，时，质点Q回复力沿y轴正方向，加速度方向沿y轴正方向。根据上坡下下坡上可以判断传播方向向左传播，质点在平衡位置往复运动，不随波移动。
8．【答案】A
【知识点】安培力
【解析】【解答】圆弧MaN的长度为圆周长的，则圆弧导线MbN长度为圆周长的，圆弧导线MbN的电阻是圆弧MaN的3倍，两端圆弧并联连接，故通过的电流与电阻成反比，导线MbN与圆弧MaN的受安培力的等效长度相同，根据安培力的表达式
已知圆弧导线MaN受到的安培力大小为F，可知导线MbN受到的安培力大小为。
受力分析，导线MbN受到两端的附加张力与安培力平衡，如图所示
根据平衡条件可得
BCD不符合题意，A符合题意。
故答案为：A。
【分析】两导线等效长度皆为MN，电流大的一段，安培力更大。张力即拉力，拉力合力大小等于安培力。
9．【答案】C
【知识点】平抛运动；功率及其计算
【解析】【解答】A．如果不考虑空气的阻力，则第一次、第二次滑翔落在倾斜雪道上位移夹角相同，根据平抛运动中速度夹角正切值与位移夹角正切值的关系可知，两次的速度方向相同，实际上要考虑空气阻力，故两次的速度方向不相同，A不符合题意；
B．如果不考虑空气阻力作用，水平方向做匀速直线运动时，第一次、第二次滑翔过程中在水平方向上的位移之比为13∶15，实际上要考虑空气阻力，B不符合题意；
C．根据速度与时间图像的面积表示位移，所以由图像面积可知，第一次、第二次滑翔过程中在竖直方向上的位移之比接近10∶11，C符合题意；
D．根据
可知第二次滑翔过程中重力的平均功率比第一次的小，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】在空中做平抛运动，位移与水平方向夹角相同，所以速度与水平方向夹角相同。速度与时间图像的面积表示位移，重力的平均功率与下落时间和下落高度有关。
10．【答案】D
【知识点】动能定理的综合应用；电场强度
【解析】【解答】A．对小球进行受力分析可知
解得
A不符合题意；
B．从P到Q，弹簧的弹性势能没有发生变化，只有重力和电场力做功，根据动能定理
可得
B不符合题意；
C．由于下面的弹簧处于压缩状态，弹力沿着杆向上，若从固定点B处剪断弹簧的瞬间，下面弹簧的弹力消失，小球的加速度沿着杆向下
解得
C不符合题意；
D．下滑到P点时沿杆方向合力为零，则速度最大，根据动能定理
D符合题意。
故答案为：D。
【分析】对小球受力分析和受力平衡可得电场强度大小。根据动能定理可得小球从P点以初速度，才能恰能到达Q点 。由牛顿第二定律可得 从固定点B处剪断弹簧的瞬间小球的加速度。小球受力平衡，速度最大。
11．【答案】（1）
（2）
（3）98（90~98）；
（4）D
【知识点】导体电阻率的测量
【解析】【解答】(1)根据电路图连接实物，如图所示：
(2)采用描点法作图，如图所示：
(3)根据闭合电路欧姆定律，有E=IR+IRg+I Rx
根据电阻定律，有
联立可得
即
图象纵轴截距为
解得Rg=98Ω
图象的斜率为
解得ρ=4.0×10-5Ω m
(4)结合上面表达式和图象乙，如果电源E的内阻未知，由第三问可知，故ρ可以测出，而Rg不能测出，D符合题意，ABC不符合题意。故答案为：D。
【分析】（1）根据电路图连接实物图，注意电流流向，以及导线不交叉。
（2）采用描点法作图，得到 －L的图象 。
（3）由闭合电路欧姆定律以及电阻定律联立可得电流表内阻以及电阻丝电阻率ρ 的表达式，代入数据求解。
（4）结合电阻率表达式和图象乙，如果电源E的内阻未知，ρ可以由图像斜率测出，而Rg不能测出。
12．【答案】（1）解：活塞刚要离开时，活塞受力平衡
解得
活塞在上升的过程中压强
根据理想气体的状态方程
可得
解得
（2）解：气体对外做功
电阻丝放热，所以气体吸热，，根据热力学第一定律可得
代入数据解得
故气体内能增加。
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程
【解析】【分析】（1）活塞缓慢上升的过程中，利用平衡方程可以求出气体压强的大小，结合理想气体的状态方程可以求出气体的温度；
（2）已知气体的压强结合体积的变化可以求出气体对外做功的大小，结合热力学第一定律及气体吸收热量的大小可以求出气体内能变化量的大小。
13．【答案】（1）解：金属框在恒力F的作用下先做加速度减小的变加速运动，最终稳定时拉力F与金属框所受安培力平衡。设金属框的最终的稳定速度大小为。
稳定时电动势
感应电流
安培力
根据二力平衡可得
解得
（2）解：设金属棒的初速度为由动量定理可得
稳定时两者的速度为，由金属棒与金属框组成的系统动量守恒可得
由能量守恒定律可得，整个回路中产生的焦耳热
金属棒中产生的焦耳热
【知识点】导体切割磁感线时的感应电动势
【解析】【分析】（1）由法拉第电磁感应定律求出稳定时电动势，稳定时，安培力与水平恒力二力平衡。
（2）由动量定理和动量守恒定律可得系统最后动能， 由能量守恒定律可得整个回路中产生的焦耳热以及金属棒中产生的焦耳热 。
14．【答案】（1）解：由牛顿第二定律有
滑块下滑的加速度为a=2m/s2
由
可得v1=4m/s
（2）解：上滑时，滑块速度大于传送带速度的过程，加速度大小为
由
可得L1=0.6m
速度小于传送带速度后加速度等于第一次下滑时的加速度，由
得L2=1m，L=L1+L2=1.6m
（3）解：滑块上升到最高点后，沿传送带以加速度a向下做匀加速运动，与挡板P发生第二次碰撞，根据速度位移公式可得碰撞前的速度为的
与挡板第二次碰撞后，滑块原速被反弹，先沿传送带向上以加速度a1做匀减速运动直到速度为v，此过程运动距离为L3，则
之后以加速度a继续做匀减速运动直到速度为0，此时上升到最高点，此过程运动距离为L4，则有
滑块滑到最高点后，沿传送带以a的加速度向下匀加速，与挡板P发生第三次碰撞，碰前速度为
第三次碰撞后，沿传送带上滑的距离为
以此类推，经过多次碰撞后滑块以2m/s的速度被反弹，在距挡板1m的范围内不断做向上做减速运动和向下的加速运动，加速度大小均为2m/s2 ，滑块对传送带有一与传送带运动方向相反的阻力
故电动机增加的输出功率为
【知识点】匀变速直线运动基本公式应用；牛顿第二定律；功率及其计算
【解析】【分析】（1）由求出物体运动的加速度，结合运动学公式求出挡板P第一次碰撞的速度大小。
（2）滑块速度大于传送带速度的过程，求出加速度大小。由运动学公式求出到传送带底端的距离L 。
（3）根据运动学公式求出物体往复运动滑块的速度大小， 电动机增加的输出功率用于克服阻力做功，由阻力做功功率得出电动机增加的输出功率。
15．【答案】（1）解：粒子速度为最大值时的运动轨迹如图所示
洛伦兹力提供向心力
解得
（2）解：粒子经过磁场偏转后垂直MN的回到O点有多种可能性，如图所示
，，其中n=0，1，2，3，…
，，其中n’=0，1，2，3，…
如果半径、速度的表达式写出
、，其中n=0，1，2，3，…
（3）解：粒子在磁场中运动的周期
第一种情形φ1=，其中n=0，1，2，3，…
第二种情形φ2=，其中n’=0，1，2，3，…
Δφmin=
Δtmin=
【知识点】带电粒子在有界磁场中的运动
【解析】【分析】（1）画出粒子运动轨迹， 洛伦兹力提供向心力 ，由几何关系可得垂直MN回到O点的粒子速度的最大值。
（2）画出粒子运动轨迹，粒子运动有多条路径，根据几何关系得出半径、速度的表达式。
（3）粒子在磁场中周期不变，求出两种到达O点的最特殊的粒子的运动时间，求出时间差的最小值。
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一、单选题
1．（2022高三上·苏州期末）锂是一种活动性较强的金属，在原子能工业中有重要用途。利用中子轰击产生和另一种粒子X，则X是（ ）
A．氚核 B．氘核 C．质子 D．正电子
【答案】A
【知识点】原子核的人工转变
【解析】【解答】根据
所以X粒子为氚核。
故答案为：A。
【分析】根据核反应方程质量数守恒和电荷数守恒得到X粒子为氚核。
2．（2022高三上·苏州期末）如图所示，轻质细线上端固定，下端悬挂一小球。在同一竖直平面内对小球施加一个拉力F，保证细线中拉力的大小不变，缓慢地将细绳向右拉到水平位置。关于拉力F 的大小和与竖直方向夹角θ的说法正确的是（ ）
A．F一直增大，θ一直增大 B．F一直增大，θ一直减小
C．F一直增大，θ先增大后减小 D．F一直增大，θ先减小后增大
【答案】B
【知识点】动态平衡分析
【解析】【解答】对小球受力分析如图所示，同一竖直平面内对小球施加一个拉力F，保证细线中拉力的大小不变，缓慢地将细绳向右拉到水平位置，F一直增大，θ一直减小，所以B符合题意；ACD不符合题意；
故答案为：B。
【分析】根据平行四边形法则，对小球受力分析，缓慢地拉动，小球受力平衡。结合关系，求解拉力F 的大小和与竖直方向夹角θ的大小变化。
3．（2022高三上·苏州期末）氢原子的能级图如图甲所示，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、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、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．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
B．图丙中的图线a所表示的光是氢原子由第4能级向基态跃迁发出的
C．图丙中的图线b所表示的光的光子能量为12.75eV
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
【答案】C
【知识点】光电效应
【解析】【解答】A．处于第4能级的氢原子至少要吸收能量为0.85eV的光子才能电离，A不符合题意；
B．让图乙所示的光电管阴极K发生光电效应，所以发生光电效应的能量值对应的跃迁为氢原子由第4能级向基态跃迁或氢原子由第3能级向基态跃迁。由图乙可知，b光的遏止电压大，a光的遏制电压小，根据光电效应方程，及知各光对应的跃迁为b光为氢原子由第4能级向基态跃迁发出的；a光为氢原子由第3能级向基态跃迁发出的。B不符合题意；
C．图丙中的图线b所表示的光的光子能量为
C符合题意；
D．由图乙可知，b光的遏止电压大，a光的遏制电压小，根据光电效应方程，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小，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】无穷远电势能为零，处于第4能级的氢原子至少要吸收能量为0.85eV的光子才能电离。遏止电压大，光的频率大，能量高，由图得a光为氢原子由第3能级向基态跃迁发出的，b光为氢原子由第4能级向基态跃迁发出的。
4．（2022高三上·苏州期末）如图所示，玻璃半球半径为R，球心为O，AB为水平直径，M点是半球的最高点。半球内从A点发出与AB成θ=30°的光线从BM间某点C平行于AB射出。光在真空中的传播速度为c。则（ ）
A．此玻璃的折射率为
B．光从A到C的时间为
C．若增大θ，光线不可能在C与M间发生全反射
D．若θ为某个不为零的值，光从A到B的时间为
【答案】D
【知识点】光的全反射；光的折射及折射定律
【解析】【解答】A．如图所示
由几何关系可得
根据折射定律有
A不符合题意；
B．光从A到C的时间为
联立解得
B不符合题意；
C．若增大θ，入射角增大，由光密到光疏，当入射角大于临界角时，光线可能在C与M间发生全反射，C不符合题意；
D．如图所示当光的入射角为时
光在M点的反射光线经过B点，光从A到B的时间为
D符合题意。
故答案为：D。
【分析】由几何关系和折射定律可得玻璃的折射率和光在玻璃中传播的速度以及光从A到C的时间。
5．（2022高三上·苏州期末）如图所示，平行板电容器通过灵敏电流计G连接在直流电源两端。最初电容器的上、下极板水平，带电油滴处于静止状态。保持电容器下极板和上极板左端不动，在用绝缘工具将上极板右端缓缓沿逆时针方向转动角度θ（θ<45°）的过程中，观察到的现象是（ ）
A．灵敏电流计G中有电流通过，方向从a向b
B．灵敏电流计G中没有电流通过
C．带电油滴做曲线运动
D．带电油滴做直线运动
【答案】C
【知识点】电容器及其应用
【解析】【解答】AB．将上极板右端缓缓沿逆时针方向转动角度θ（θ<45°）的过程中，正对面积减小，根据
则电容器电容减小，由于两极板与电源相接则两极板电压保持不变，根据
两极板的电荷量减小，处于放电过程，则灵敏电流计G中有电流通过，方向从b向a，所以AB不符合题意；
CD．极板方向变化后电场强度方向也发生变化，电场力的方向不断变化，电场力与重力的合力方向也不断变化，所以带电油滴将做曲线运动，则C符合题意；D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】沿逆时针方向转动，极板正对面积减小，电容器电容减小，两极板与电源相接则两极板电压保持不变，两极板的电荷量减小。油滴合力方向也不断变化，带电油滴将做曲线运动。
6．（2022高三上·苏州期末）2021年10月16日，神舟十三号载人飞船采用自主快速交会对接方式，首次径向靠近空间站，如图所示。两者对接后所绕轨道视为圆轨道，绕行角速度为ω，距地高度为kR，R为地球半径，万有引力常量为G。下列说法中正确的是（ ）
A．神舟十三号在低轨只需沿径向加速可以直接与高轨的天宫空间站实现对接
B．地球表面重力加速度为
C．对接后的组合体的运行速度应大于7.9 km/s
D．地球的密度为
【答案】B
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【解答】A．神舟十三号在低轨只沿径向加速不可以直接与高轨的天宫空间站实现对接，一般对接需要进行二次以上的速度调整，A不符合题意；
B．地球表面重力加速度为g，则有
联立解得，
B符合题意；
C．对接后的组合体的运行速度应小于7.9 km/s，第一宇宙速度是最大的环绕速度，C不符合题意；
D．地球的密度为
D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】对接先减速向心运动再加速离心运动，再实现对接。地球表面物体重力等于万有引力，第一宇宙速度是最大的环绕速度，对接后的组合体做匀速圆周运动的运行速度不大于7.9 km/s。
7．（2022高三上·苏州期末）图甲为一列简谐横波在t=0.10s时刻的波形图，P是平衡位置为x1=1m处的质点。Q是平衡位置为x2=4m处的质点，图乙为质点Q的振动图像，则（ ）
A．时，质点Q的加速度方向沿y轴负方向
B．该波沿x轴负方向传播，传播速度大小为20m/s
C．再经过0.10 s，质点Q沿波的传播方向移动4m
D．，质点P的位移是
【答案】D
【知识点】横波的图象
【解析】【解答】A．从乙图可以看出，时，质点Q的加速度方向沿y轴正方向，A不符合题意；
B． t=0.10s时刻Q沿y轴负方向运动，所以甲图中的波形向左传播，波速为
B不符合题意；
C．质点在平衡位置往复运动，不随波移动，C不符合题意；
D．由Q质点的振动图象可得其振动y-t关系式为
P比Q质点滞后八分之三周期，所以P质点的振动y-t关系式为：
将代入可得
D符合题意。
故答案为：D。
【分析】从乙图可以看出，时，质点Q回复力沿y轴正方向，加速度方向沿y轴正方向。根据上坡下下坡上可以判断传播方向向左传播，质点在平衡位置往复运动，不随波移动。
8．（2022高三上·苏州期末）如图所示，圆形硬质金属导线M-a-N-b-M固定于水平桌面上，导线平面与匀强磁场方向垂直，圆弧MaN的长度为圆周长的，触头M、N与直流电源两端相接。已知圆弧导线MaN受到的安培力大小为F，则圆弧导线MbN因为安培力作用而受到的附加张力大小为（ ）
A． B． C． D．
【答案】A
【知识点】安培力
【解析】【解答】圆弧MaN的长度为圆周长的，则圆弧导线MbN长度为圆周长的，圆弧导线MbN的电阻是圆弧MaN的3倍，两端圆弧并联连接，故通过的电流与电阻成反比，导线MbN与圆弧MaN的受安培力的等效长度相同，根据安培力的表达式
已知圆弧导线MaN受到的安培力大小为F，可知导线MbN受到的安培力大小为。
受力分析，导线MbN受到两端的附加张力与安培力平衡，如图所示
根据平衡条件可得
BCD不符合题意，A符合题意。
故答案为：A。
【分析】两导线等效长度皆为MN，电流大的一段，安培力更大。张力即拉力，拉力合力大小等于安培力。
9．（2022高三上·苏州期末）第24届冬奥会将于2022年2月4日在我国的北京、延庆等地举行，如图a所示，在跳台滑雪比赛中，运动员在空中滑翔时身体的姿态会影响其下落的速度和滑翔的距离。某运动员先后两次从同一跳台水平起跳，每次都从离开跳台开始计时，用v表示他在竖直方向的速度，其v-t图像如图b所示，t1和t2是他落在倾斜雪道上的时刻。则下列说法中正确的是（ ）
A．第一次、第二次滑翔落在倾斜雪道上的速度方向相同
B．第一次、第二次滑翔过程中在水平方向上的位移之比为13∶15
C．第一次、第二次滑翔过程中在竖直方向上的位移之比接近10∶11
D．第二次滑翔过程中重力的平均功率比第一次的大
【答案】C
【知识点】平抛运动；功率及其计算
【解析】【解答】A．如果不考虑空气的阻力，则第一次、第二次滑翔落在倾斜雪道上位移夹角相同，根据平抛运动中速度夹角正切值与位移夹角正切值的关系可知，两次的速度方向相同，实际上要考虑空气阻力，故两次的速度方向不相同，A不符合题意；
B．如果不考虑空气阻力作用，水平方向做匀速直线运动时，第一次、第二次滑翔过程中在水平方向上的位移之比为13∶15，实际上要考虑空气阻力，B不符合题意；
C．根据速度与时间图像的面积表示位移，所以由图像面积可知，第一次、第二次滑翔过程中在竖直方向上的位移之比接近10∶11，C符合题意；
D．根据
可知第二次滑翔过程中重力的平均功率比第一次的小，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】在空中做平抛运动，位移与水平方向夹角相同，所以速度与水平方向夹角相同。速度与时间图像的面积表示位移，重力的平均功率与下落时间和下落高度有关。
10．（2022高三上·苏州期末）如图所示，固定光滑直杆上套有一个质量为m，带电量为+q的小球和两根原长均为l的轻弹簧，两根轻弹簧的一端与小球相连，另一端分别固定在杆上相距为2l的A、B两点，空间存在方向竖直向下的匀强电场。已知直杆与水平面的夹角为θ，两弹簧的劲度系数均为，小球在距B点的P点处于静止状态， Q点距A点，重力加速度为g，下列选项正确的是（ ）
A．匀强电场的电场强度大小为
B．若小球从P点以初速度沿杆向上运动，恰能到达Q点
C．从固定点B处剪断弹簧的瞬间小球加速度大小为，方向向上
D．小球从Q点由静止下滑过程中动能最大为
【答案】D
【知识点】动能定理的综合应用；电场强度
【解析】【解答】A．对小球进行受力分析可知
解得
A不符合题意；
B．从P到Q，弹簧的弹性势能没有发生变化，只有重力和电场力做功，根据动能定理
可得
B不符合题意；
C．由于下面的弹簧处于压缩状态，弹力沿着杆向上，若从固定点B处剪断弹簧的瞬间，下面弹簧的弹力消失，小球的加速度沿着杆向下
解得
C不符合题意；
D．下滑到P点时沿杆方向合力为零，则速度最大，根据动能定理
D符合题意。
故答案为：D。
【分析】对小球受力分析和受力平衡可得电场强度大小。根据动能定理可得小球从P点以初速度，才能恰能到达Q点 。由牛顿第二定律可得 从固定点B处剪断弹簧的瞬间小球的加速度。小球受力平衡，速度最大。
二、实验题
11．（2022高三上·苏州期末）某同学为了测量电流表G的内阻和一段电阻丝AB的电阻率ρ，设计了如图甲所示的电路。已知滑片P与电阻丝有良好的接触，其他连接导线电阻不计。现有以下器材：
A．待测电流表G（量程为60mA，内阻Rg）
B．一段粗细均匀的电阻丝AB（横截面积为S=1.0×10-7m2，总长度为L总=60cm）
C．定值电阻R=20Ω
D．电源E（电动势为6V，内阻不计）
E.毫米刻度尺
F.电键S，导线若干
（1）按照电路图在图乙上用笔画线代替导线连接好电路，闭合电键S，调节滑片P的位置，测出电阻丝AP的长度L和电流表的读数I；改变P的位置，共测得5组L与I的值。
（2）根据测出的I的值，计算出的值，并在坐标纸上描出了各数据点(L，)，如图丙所示，请根据这些数据点在图丙上作出－L的图象。
（3）由－L的图象可得待测电流表内阻Rg= Ω，电阻丝电阻率ρ= Ω·m.（结果保留两位有效数字）
（4）实验所提供的器材中，如果电源E的内阻未知且不能忽略，其他条件不变，则（ ）
A．仍能测出Rg和ρ B．Rg和ρ均不能测出
C．只能测出Rg D．只能测出ρ
【答案】（1）
（2）
（3）98（90~98）；
（4）D
【知识点】导体电阻率的测量
【解析】【解答】(1)根据电路图连接实物，如图所示：
(2)采用描点法作图，如图所示：
(3)根据闭合电路欧姆定律，有E=IR+IRg+I Rx
根据电阻定律，有
联立可得
即
图象纵轴截距为
解得Rg=98Ω
图象的斜率为
解得ρ=4.0×10-5Ω m
(4)结合上面表达式和图象乙，如果电源E的内阻未知，由第三问可知，故ρ可以测出，而Rg不能测出，D符合题意，ABC不符合题意。故答案为：D。
【分析】（1）根据电路图连接实物图，注意电流流向，以及导线不交叉。
（2）采用描点法作图，得到 －L的图象 。
（3）由闭合电路欧姆定律以及电阻定律联立可得电流表内阻以及电阻丝电阻率ρ 的表达式，代入数据求解。
（4）结合电阻率表达式和图象乙，如果电源E的内阻未知，ρ可以由图像斜率测出，而Rg不能测出。
三、解答题
12．（2022·辽宁模拟）如图所示，上端开口的光滑圆柱形绝热气缸竖直放置，在距缸底h=0.5m处有体积可忽略的卡环a、b。质量m=5kg、截面积S=25cm2的活塞搁在、上，将一定质量的理想气体封闭在气缸内。开始时缸内气体的压强等于大气压强，温度为T0=300K。现通过内部电热丝缓慢加热气缸内气体，直至活塞离开a、b缓慢上升，已知大气压强p0=1×105Pa，g取10m/s2.求：
（1）当活塞缓慢上升时活塞未滑出气缸缸内气体的温度T；
（2）若全过程电阻丝放热45J，求气体内能的变化ΔU。
【答案】（1）解：活塞刚要离开时，活塞受力平衡
解得
活塞在上升的过程中压强
根据理想气体的状态方程
可得
解得
（2）解：气体对外做功
电阻丝放热，所以气体吸热，，根据热力学第一定律可得
代入数据解得
故气体内能增加。
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程
【解析】【分析】（1）活塞缓慢上升的过程中，利用平衡方程可以求出气体压强的大小，结合理想气体的状态方程可以求出气体的温度；
（2）已知气体的压强结合体积的变化可以求出气体对外做功的大小，结合热力学第一定律及气体吸收热量的大小可以求出气体内能变化量的大小。
13．（2022高三上·苏州期末）如图所示，质量M=0.3kg的U形光滑金属框abcd静置于水平绝缘平台上， ab和dc边平行，和bc边垂直，且ab和dc边足够长，电阻不计，bc边的长度l=1.0m，电阻R1=0.4Ω。质量m=0.2kg的导体棒MN紧挨挡桩X、Y置于金属框上，导体棒的电阻R2=0.1Ω。装置始终处于分析竖直向下的磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中， MN与金属框保持良好接触，且与bc边保持平行。求：
（1）用水平恒力F=1N向右拉动金属框，运动过程中，金属框最终的稳定速度大小；
（2）对导体棒MN施加水平向左的瞬时冲量I=2N·s，导体棒从开始运动到稳定运动的过程中产生的焦耳热Q。
【答案】（1）解：金属框在恒力F的作用下先做加速度减小的变加速运动，最终稳定时拉力F与金属框所受安培力平衡。设金属框的最终的稳定速度大小为。
稳定时电动势
感应电流
安培力
根据二力平衡可得
解得
（2）解：设金属棒的初速度为由动量定理可得
稳定时两者的速度为，由金属棒与金属框组成的系统动量守恒可得
由能量守恒定律可得，整个回路中产生的焦耳热
金属棒中产生的焦耳热
【知识点】导体切割磁感线时的感应电动势
【解析】【分析】（1）由法拉第电磁感应定律求出稳定时电动势，稳定时，安培力与水平恒力二力平衡。
（2）由动量定理和动量守恒定律可得系统最后动能， 由能量守恒定律可得整个回路中产生的焦耳热以及金属棒中产生的焦耳热 。
14．（2022高三上·苏州期末）如图所示，一倾斜固定的传送带与水平面的倾角θ=37°，传送带以v=2m/s的速率沿顺时针方向匀速运行。从距离传送带底端x0=4m的O点由静止释放一质量m=0.5kg的滑块（视为质点），滑块沿传送带向下运动，到达传送带底端时与挡板P发生碰撞，碰撞时间极短，碰撞后反弹速率不变。滑块与传送带间的动摩擦因数μ=0.5，取g=10m/s2，传送带与轮子间无相对滑动，不计轮轴处的摩擦。求：
（1）滑块与挡板P第一次碰撞的速度大小；
（2）滑块与挡板P第一次碰撞后到达的最高位置到传送带底端的距离L；
（3）试描述经过足够长时间后滑块所处的状态，并计算与放置木块前相比电动机增加的功率。
【答案】（1）解：由牛顿第二定律有
滑块下滑的加速度为a=2m/s2
由
可得v1=4m/s
（2）解：上滑时，滑块速度大于传送带速度的过程，加速度大小为
由
可得L1=0.6m
速度小于传送带速度后加速度等于第一次下滑时的加速度，由
得L2=1m，L=L1+L2=1.6m
（3）解：滑块上升到最高点后，沿传送带以加速度a向下做匀加速运动，与挡板P发生第二次碰撞，根据速度位移公式可得碰撞前的速度为的
与挡板第二次碰撞后，滑块原速被反弹，先沿传送带向上以加速度a1做匀减速运动直到速度为v，此过程运动距离为L3，则
之后以加速度a继续做匀减速运动直到速度为0，此时上升到最高点，此过程运动距离为L4，则有
滑块滑到最高点后，沿传送带以a的加速度向下匀加速，与挡板P发生第三次碰撞，碰前速度为
第三次碰撞后，沿传送带上滑的距离为
以此类推，经过多次碰撞后滑块以2m/s的速度被反弹，在距挡板1m的范围内不断做向上做减速运动和向下的加速运动，加速度大小均为2m/s2 ，滑块对传送带有一与传送带运动方向相反的阻力
故电动机增加的输出功率为
【知识点】匀变速直线运动基本公式应用；牛顿第二定律；功率及其计算
【解析】【分析】（1）由求出物体运动的加速度，结合运动学公式求出挡板P第一次碰撞的速度大小。
（2）滑块速度大于传送带速度的过程，求出加速度大小。由运动学公式求出到传送带底端的距离L 。
（3）根据运动学公式求出物体往复运动滑块的速度大小， 电动机增加的输出功率用于克服阻力做功，由阻力做功功率得出电动机增加的输出功率。
15．（2022高三上·苏州期末）如图所示，边长为l的正三角形PMN区域内存在匀强磁场，磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向外，在PMN区域外存在足够大的匀强磁场，磁感应强度大小也为B、方向垂直于纸面向里。大量质量为m、电荷量为q的粒子，以大小不同的速度从MN的中点O垂直射入正三角形PMN区域内部，不计重力及离子间的相互作用，一部分粒子经过磁场偏转后垂直MN回到O点。求：
（1）垂直MN回到O点的粒子速度的最大值；
（2）所有经过磁场偏转后能垂直MN回到O点粒子速度的大小；
（3）上述先后相邻到达O点粒子的时间差的最小值。
【答案】（1）解：粒子速度为最大值时的运动轨迹如图所示
洛伦兹力提供向心力
解得
（2）解：粒子经过磁场偏转后垂直MN的回到O点有多种可能性，如图所示
，，其中n=0，1，2，3，…
，，其中n’=0，1，2，3，…
如果半径、速度的表达式写出
、，其中n=0，1，2，3，…
（3）解：粒子在磁场中运动的周期
第一种情形φ1=，其中n=0，1，2，3，…
第二种情形φ2=，其中n’=0，1，2，3，…
Δφmin=
Δtmin=
【知识点】带电粒子在有界磁场中的运动
【解析】【分析】（1）画出粒子运动轨迹， 洛伦兹力提供向心力 ，由几何关系可得垂直MN回到O点的粒子速度的最大值。
（2）画出粒子运动轨迹，粒子运动有多条路径，根据几何关系得出半径、速度的表达式。
（3）粒子在磁场中周期不变，求出两种到达O点的最特殊的粒子的运动时间，求出时间差的最小值。
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