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江苏省无锡市江阴市普通高中2022-2023学年高三上学期物理阶段测试期末试卷
一、单选题
1．（2023高三上·江阴期末）图甲为一列沿x轴传播的简谐横波在时刻的图像，图甲中某质点的振动情况如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．该时刻起质点K在的时间内沿x轴移动
B．该时刻起再经质点K的加速度为正方向最大
C．如果图乙为质点K的振动图像，则波沿x轴负向传播
D．如果图乙为质点L的振动图像，则波沿x轴负向传播
2．（2023高三上·江阴期末）如图所示，由两种单色光组成的复色光，通过足够大的长方体透明材料后分成a、b两束，则（ ）
A．在该透明材料中，a光的传播速度小于b光的传播速度
B．相同条件下，a光比b光衍射明显
C．只要满足一定的条件，a、b两束光可以发生干涉
D．从该透明材料射入空气发生全反射时，a光的临界角较大
3．（2022高三上·如皋开学考）如图所示，磁体间的磁场为匀强磁场，磁感应强度为B，匝数为n、面积为S、电阻为r的线圈绕垂直于磁场的轴以角速度匀速转动，线圈中产生的感应电流为I，理想变压器原、副线圈的匝数之比为，则（ ）
A．线圈中感应电动势的有效值为
B．线圈的输出功率为
C．电阻R上电流的频率为
D．电阻R上消耗的功率
4．（2022高三上·启东期中）2022年10月12日下午，“天宫课堂”第三课在空间站问天实验舱开讲，授课中，地面传输中心调用地球同步卫星“天链一号”03星和“天链二号”01星。则03星和01星（ ）
A．运行速度大于第一宇宙速度
B．运行周期小于近地卫星的周期
C．运动角速度大于近地卫星的角速度
D．与地球的连线每秒扫过的面积相等
5．（2023高三上·江阴期末）如图所示，两个等量异种电荷和M、N两点是菱形的四个顶点，a、b、c、d是菱形四个边长的中点，O是两电荷连线的中点。下列说法正确的是（ ）
A．M点的电场强度比O点大
B．a、b两处的电场强度和电势都相同
C．a、c两处的电场强度一定相同
D．将一电荷从d移到O再移到c点，电场力在两段做的功相同
6．（2023高三上·江阴期末）如图甲所示，在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一圆形导体环。磁场方向向上为正，磁感应强度B随时间t按图乙变化，下列分析正确的是（ ）
A．t=1s时环中的磁通量为零，环内的感应电流为零
B．0～2s内环上小段导体受到的安培力始终指向圆心
C．0～2s内环上小段导体受到的安培力大小不变
D．0～2s内感应电流的功率不变
7．（2023高三上·江阴期末）如图所示，一球员将足球从球门正前方某处踢出，在竖直平面内经位置1、2、3后落地，位置1、3等高，位置2在最高点。不考虑足球的旋转，则足球（ ）
A．经过位置2时，重力的功率最大
B．由位置1运动到位置3过程中，合力做功为0
C．在位置2的加速度比位置3的加速度小
D．由位置1运动到位置2的时间小于由位置2运动到位置3的时间
8．（2023高三上·江阴期末）如图所示，一足够长的轻质绸带放在水平光滑桌面上，A、B两物块静止在绸带上。现A、B同时受到反向、等大的力F作用，已知A的质量大于B的质量，A、B与绸带间的动摩擦因数相同，若最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，则F由0逐渐增大的过程中（ ）
A．A先开始做加速运动
B．A，B同时相对绸带滑动
C．同一时刻，A的动能不大于B的动能
D．同一时刻，A，B的加速度大小一定相等
9．（2023高三上·江阴期末）离子发动机是利用电场加速离子形成高速离子流而产生推力的航天发动机，工作时将推进剂离子化，使之带电，然后在静电场作用下推进剂得到加速后喷出，从而产生推力，这种发动机适用于航天器的姿态控制、位置保持等，航天器质量M，单个离子质量m，带电量q，加速电场的电压为U，高速离子形成的等效电流强度为I，根据以上信息计算该发动机产生的推力为（ ）
A． B． C． D．
10．（2022高三上·徐州期中）如图所示，表面粗糙的“L”型水平轨道固定在地面上，劲度系数为k、原长为的轻弹簧一端固定在轨道上的O点，另一端与安装有位移、加速度传感器的滑块相连，滑块总质量为m。以O为坐标原点，水平向右为正方向建立x轴，将滑块拉至坐标为的A点由静止释放，向左最远运动到坐标为的B点，测得滑块的加速度a与坐标x的关系如图所示，其中为图线纵截距，则滑块由A运动至B过程中（弹簧始终处于弹性限度内）（ ）
A．
B．
C．最大动能为
D．系统产生的热量为
二、实验题
11．（2022高三上·徐州期中）某同学利用手机“声音图像”软件测量物块与长木板间的动摩擦因数。实验装置如图所示，长木板固定在水平桌面上，物块置于长木板上且两端分别通过跨过定滑轮的细线与小球A、B相连，实验前分别测量出小球A、B底部到地面的高度。打开手机软件，烧断一侧细绳，记录下小球与地面两次碰撞声的时间图像（两小球落地后均不反弹）。
（1）由图可知，实验时应烧断物块 （选填“左侧”或“右侧”）的细绳。
（2）烧断细线前，用分度值为的刻度尺测量，刻度尺的0刻度线与地面齐平，小球A的位置如图所示，则 cm。
（3）若某次实验中通过运算得出A下落时间为，由图可知，物块加速运动的时间为 s；若将手机放在靠近小球A的地面上测量物块加速运动的时间，测量结果会 。（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）
（4）仅改变小球B实验前离地高度，测量不同高度下物块加速运动时间t，作出图像如图所示，由图像可求得斜率为k，若小球B的质量为m，物块质量为M，重力加速度为g，则物块与木板间的动摩擦因数 。（用字母k、m、M、g表示）
三、解答题
12．（2023高三上·江阴期末）图（一）是我国宇航员王亚平太空授课时“玩水球”，水滴在完全失重环境下成为一透明的球体，当太阳光照射到“水球”上时，光会被折射和反射而形成彩虹。如图（二）为某均匀透明球形液滴的截面图，圆心O在球心上。球半径为R。一束光从空中（看作真空）平行直径AOB射到圆上的C点，入射角，该光射入球内经过一次反射后从D点再次平行AOB折射向空中。求：
（1）液滴对该光的折射率n；
（2）该光从C点射入液滴经一次反射从D点射出在液滴内传播的时间t。（光在真空中的传播速度为c）
13．（2023高三上·江阴期末）如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ相距为L=0.1m，导轨平面与水平面的夹角为，导轨上端连接一定值电阻R=0.3Ω，导轨的电阻不计，整个装置处于方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，长为L的金属棒cd垂直于MN、PQ放置在导轨上，且与导轨保持良好的接触，金属棒的质量为m=0.2kg，电阻为r=0.1Ω，现将金属棒从紧靠NQ处由静止释放，当金属棒沿导轨下滑距离为S=12m时，速度达到最大值，重力加速度g取，求：
（1）匀强磁场的磁感应强度B的大小；
（2）若将金属棒下滑12m的时刻记作t=0，假设此时的磁感应强度为已知，从此时刻起，让磁感应强度逐渐减小，可使金属棒中不产生感应电流，请用和t表示出这种情况下磁感应强度B变化的表达式。
14．（2022高三上·如皋开学考）空间存在两个垂直于平面的匀强磁场，y轴为两磁场的边界，磁感应强度分别为、。时刻，一带电粒子从原点O沿x轴正向射入磁场，速度为v，第1次、第2次经过y轴的位置分别为P、Q，其轨迹如图所示。已知粒子的质量为m，电荷量为q，不考虑粒子的重力。求：
（1）Q到O的距离d；
（2）粒子两次经过P点的时间间隔；
（3）粒子经过y轴的时刻t。
15．（2022高三上·湖南开学考）在光滑的水平面上有一凹形木板A，质量为 ，长度为，不计凹形木板A左右两壁的厚度，其上表面也光滑；另有一质量也为m的带电滑块B静止于凹形木板A的左侧（如图），带电滑块B所带电荷量为 。在水平面上方空间中加一匀强电场，方向水平向右，电场强度 。时滑块B由静止释放，设滑块B与A两侧的碰撞均为弹性碰撞且碰撞时间极短。
（1）求滑块B与凹形木板A第1次碰撞前、后的速度大小；
（2）求滑块B从开始运动到再一次运动到凹形木板A左侧时，电场力对滑块B所做的功；
（3）求滑块B从开始运动到与凹形木板A发生第n次碰撞的过程中，凹形木板A运动的总位移。
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】横波的图象
【解析】【解答】A．质点K只能沿 轴振动，不能沿 轴移动，A不符合题意；
B．根据题意，由图乙可知，该波的周期为 ，假如波向左传播，质点K再经过 时，到达负方向最大位移处，此时，质点K的加速度为正方向最大；假如波向右传播，质点K再经过 时，到达正方向最大位移处，此时，质点K的加速度为负方向最大，B不符合题意；
C．如果图乙为质点K的振动图像，由图乙可知，质点K沿 轴负方向振动，结合图甲可知，波沿x轴负向传播，C符合题意；
D．如果图乙为质点L的振动图像，由图乙可知，质点L沿 轴负方向振动，则波沿x轴正向传播，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】质点不会随波迁移；利用传播的时间结合波的平移可以判别质点的位移，利用质点的位置可以判别加速度的方向及大小；利用质点的振动方向可以判别波的传播方向。
2．【答案】A
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【解答】A．由图可知，透明材料对a光的折射率大于对b光的折射率，即 ， ，得 ，A符合题意；
B．b光折射率较小，则频率更低，波长更长，相同条件下， b光比a光衍射明显，B不符合题意；
C．两种光频率不同，不可以发生干涉，C不符合题意；
D．根据 可知，a光的临界角较小，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】利用折射角的大小可以比较折射率的大小，利用折射率的大小可以比较光频率的大小；利用光的频率可以比较光波长的大小，进而比较光衍射程度的明显情况；利用光的频率不同可以判别光能否发生干涉现象，利用折射率的大小可以比较临界角的大小。
3．【答案】D
【知识点】电功率和电功；变压器原理
【解析】【解答】A．线圈中感应电动势的峰值为
有效值为
故A错误；
B．线圈的输出功率为
故B错误；
C．原副线圈的电流频率相等，均为
故C错误；
D．由得，副线圈中电流为
电阻R上消耗的功率为
故D正确。
故选D。
【分析】利用电动势的峰值可以求出有效值的大小；利用电功率和热功率的表达式可以求出线圈的输出功率；利用角速度的大小可以求出频率的大小；利用变压器的电流之比结合电功率的表达式可以求出电阻消耗的功率大小。
4．【答案】D
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【解答】A．由 可得
可见，轨道半径越大线速度越小，因为第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，而同步卫星轨道半径大于近地卫星轨道半径，故03星和01星的运行速度小于第一宇宙速度，A不符合题意；
B．由 可得
可见，轨道半径越大周期越大，则03星和01星的运行周期大于近地卫星的周期，B不符合题意；
C．由 可得
可见，轨道半径越大角速度越小，所以03星和01星的运动角速度小于近地卫星的角速度，C不符合题意；
D．由开普勒第二定律可知，在同一轨道上运行的卫星与地球的连线在相等时间内扫过的面积相等，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据万有引力提供向心力从而得出周期和线速度以及角速度的表达式，从而得出各物理量的大小关系，结合开普勒第二定律进行分析判断。
5．【答案】C
【知识点】电场及电场力；电场力做功
【解析】【解答】A．等量异种电荷连线的中垂线上，O点场强最大，所以M点的电场强度比O点小，A不符合题意；
BC．根据等量异种电荷周围电场和电势的对称性可知，a、b两处的电场强度大小相等、方向不同，电势都相同；a、c两处的电场强度一定相同，B不符合题意，C符合题意；
D．因为 ， 可知，电场力在两段做的功大小相等，但一个是正功，一个是负功，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】利用电场线的分布可以比较电场强度的大小；利用电场线的分布可以比较电势的高低；利用电势差的大小可以判别电场力做功。
6．【答案】D
【知识点】电磁感应中的图像类问题
【解析】【解答】A．如图，t=1s时磁感应强度为零，则环中的磁通量为零，但磁场的变化率不为零，则环内的感应电流不为零，A不符合题意；
B.0～2s内，磁场的变化率不变，则感应电流方向不变，根据楞次定律可知，从上往下看，感应电流方向为顺时针。根据左手定则，0～1s内磁场向下，安培力方向背离圆心，1～2s内磁场向上，安培力方向指向圆心，B不符合题意；
CD.0～2s内，磁场均匀变化，感应电流大小不变，感应电流的功率不变，但磁感应强度变化，则安培力大小一直改变，C不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】利用磁感应强度的大小可以判别磁通量的大小，利用楞次定律可以判别感应电流的方向，结合左手定则可以判别安培力的方向；利用图象斜率可以判别感应电流的大小不变，进而判别功率大小不变。
7．【答案】D
【知识点】匀变速直线运动的位移与时间的关系；牛顿第二定律
【解析】【解答】A．足球经过最高点位置2时，竖直方向速度 减为零，由
得，此时重力的功率最小，A不符合题意；
B．由于足球运动的过程中受到空气阻力作用，阻力做负功，则足球从位置1运动到位置3过程中，合力做负功，B不符合题意；
C．足球在位置2时，速度最小，阻力也最小，合力与重力较为接近；在位置3时，速度较大，阻力也较大，阻力与重力的合力一定小于位置2，由牛顿第二定律 ，可得，足球在位置2的加速度比位置3的加速度大，C不符合题意；
D．由于运动时间由竖直方向决定，则对竖直方向受力分析，从位置1到位置2，由牛顿第二定律 ，从位置2到位置3，由牛顿第二定律 ，比较可得，上升阶段的平均加速度 大于下降阶段的平均加速度 ，即 ，位移相同时，由 ，可得，由位置1运动到位置2的时间小于由位置2运动到位置3的时间，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】利用重力和竖直方向的速度可以判别重力的功率大小；利用阻力做功可以判别合力做功的大小；利用速度的大小可以判别阻力的大小，利用阻力和重力的合成可以比较合力的大小，结合牛顿第二定律可以比较加速度的大小；利用牛顿第二定律结合位移公式可以比较运动的时间。
8．【答案】C
【知识点】滑动摩擦力与动摩擦因数；动能定理的综合应用
【解析】【解答】AB．因为最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，A的质量大于B的质量，根据 ，可知，A的最大静摩擦力大于B的最大静摩擦力，所以B先达到最大静摩擦力，即B先相对于丝绸开始加速运动。AB不符合题意；
CD．当F较小时，当F逐渐增加时两物体都处于静止状态时，两物体动能均为零，即动能相等；
最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，A的质量大于B的质量，根据f=μmg可知A的最大静摩擦力大于B，所以B先达到最大静摩擦力，B开始做加速运动的同时，A与丝绸一起也做加速运动，此时B受的滑动摩擦力等于A与丝绸带受的滑动摩擦力，均为 ，并且此时A与丝绸带是相对静止的，对A有 ，对B有 ，因为A的质量大于B的质量，所以A的加速度小于B的加速度，所以同一时刻A的位移小于B的位移，根据 ，此时A的动能小于B的动能，由上述分析可知A的动能不大于B的动能。C符合题意；D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】利用最大摩擦力的比较可以判别B先发生滑动；利用牛顿第二定律可以比较A和B加速度的大小，结合位移的大小及动能定理可以比较动能的大小。
9．【答案】B
【知识点】动能定理的综合应用；电流的微观表达式及其应用
【解析】【解答】根据动能定理可得 ，解得，离子的速度为 ，根据电流的定义式有 ，对离子，由动量定理可得 ，联立解得，发动机产生的推力为 ，
故答案为：B。
【分析】利用动能定理可以求出粒子速度的大小，结合电流的定义式可以求出电流的大小，结合动量定理可以求出发动机产生的推力的大小。
10．【答案】C
【知识点】胡克定律；牛顿第二定律；动能与动能定理的理解
【解析】【解答】A．由图可知，当滑块运动到x2位置时，滑块的加速度为零，滑块受到水平向右的滑动摩擦力和水平向左的弹力，所以弹簧处于伸长状态，而不是原长，A不符合题意；
C．加速度为零时，速度达到最大，动能最大，根据动能定理，结合图线与横轴所围区域的面积可得 ，C符合题意；
D．根据牛顿第二定律得 ，可得 ，系统产生的热量为 ，D不符合题意；
B．物体从A到B过程由动能定理可知 ，且有 ，解得 ，由此可知，两位置的加速度大小相等，B不符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据牛顿第二定律以及胡克定律得出加速度和坐标x的关系式，结合图像得出弹簧处于原长的位置，通过牛顿第二定律和摩擦生热得出系统产生的热量，结合动能定理得出两位置的加速度大小关系。
11．【答案】（1）左侧
（2）78.0
（3）0.90；偏大
（4）
【知识点】探究影响摩擦力的大小的因素
【解析】【解答】（1）应烧断左侧细线，使B球拉动物块在桌面做匀加速直线运动。
（2）测量时间是通过小球落地计算，故应测量小球底端距离，则刻度尺读数为78.0cm（77.8cm~78.2cm都算对）。
（3）由图可知，AB两球落地时间差为0.50s，A球下落速度快，时间短，则B球下落时间为0.90s。若将手机放在靠近小球A的地面上测量物块加速运动的时间，测量时间为AB落地时间差和B落地后声音传过来时间之和，故测量结果偏大。
（4）物块和小球B一起做匀加速直线运动，则 ，受力分析得 ，联立解得 ，故
【分析】（1）根据图像可得应烧断左侧细线，使B球拉物块做匀加速直线运动；
（2）根据直尺的读数原理得出小球A距地面的距离；
（3）根据匀变速直线运动的规律得出物块加速的时间，并得出测量时间和真实值的大小关系；
（4）结合匀变速直线运动的位移与时间的关系以及牛顿第二定律得出动摩擦因数的表达式。
12．【答案】（1）解：根据对称及光路可逆性，作出光路如图所示
， ， ，解得
（2）解：由几何关系得
光在液滴中的传播速度
光在液滴中的传播时间
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【分析】（1）画出光线折射的路径，利用几何关系可以求出折射角的大小，利用折射角和入射角的大小可以求出折射率的大小；
（2）已知光传播的路径，利用几何关系可以求出光传播的路径，结合传播的速度可以求出传播的时间。
13．【答案】（1）解：金属棒达最大速度时产生的电动势
回路中产生的感应电流
金属棒棒所受安培力
cd棒受力如图所示
当所受合外力为零时，下滑的速度达到最大，即
由以上四式解得
代入数据得
（2）解：金属棒从t＝0起运动的加速度大小为a，由牛顿第二定律有
解得
因为不产生电流，所以磁通量不变
得
【知识点】导体切割磁感线时的感应电动势
【解析】【分析】（1）已知金属棒下滑过程中受到安培力的作用，利用动生电动势的表达式结合欧姆定律可以求出安培力的表达式，结合平衡方程及最大速度可以求出磁感应强度的大小；
（2）当金属板下滑到一定距离时，利用牛顿第二定律可以求出金属棒加速度的大小，结合磁通量的表达式及磁通量不变可以求出磁感应强度随时间变化的表达式。
14．【答案】（1）解：洛伦兹力提供向心力
解得
Q、O的距离
解得
（2）解：粒子再次经过P，经过N个周期
匀速圆周运动
绕一周的时间
两次经过P点的时间间隔
解得
（3）解：粒子经过y轴的时刻
或
解得
或
【知识点】带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【分析】（1）粒子进入磁场做匀速圆周运动；利用牛顿第二定律可以求出轨迹半径的大小，结合几何关系可以求出QO之间的距离；
（2）粒子在磁场中做匀速圆周运动，利用轨迹所对圆心角的大小结合运动的周期可以求出粒子在磁场中运动的时间；
（3）粒子经过y轴时，利用运动的轨迹结合轨迹所对圆心角可以求出粒子经过y轴的时刻。
15．【答案】（1）解：滑块B由静止释放后，在电场力作用下，从木板A的左侧匀加速运动到右侧，木板A不动。对B有
解得
第一次碰前B的速度为vB1，则
解得
由滑块B和木板A发生弹性碰撞得
解得
（2）解：第一次碰后，木板A匀速运动，滑块B做初速度为零的匀加速直线运动，历时t秒
解得
说明：第一次碰后，历时t=1s，滑块B在木板左侧，且二者有共同速度，不发生碰撞。所以滑块B从开始运动到再一次运动到凹形木板A左侧时，电场力对滑块B所做功
（3）解：说明：t=2s时，滑块B在木板左侧，且二者有共同速度，不发生碰撞。同理，滑块B与木板A发生第二次碰撞有：碰前
碰撞得
解得
且有：第一次碰撞后
第二次碰撞后
由数学归纳可知：木板A与滑块B发生（n-1）次碰撞到n次碰撞过程中
则木板A发生的总位移
【知识点】恒力做功；动量守恒定律；匀变速直线运动基本公式应用；牛顿第二定律
【解析】【分析】（1） 滑块B由静止释放后 ，对B根据牛顿第二定律得出滑块B的加速度，结合匀变速直线运动的位移与速度的关系得出碰前的速度，滑块B和木板A发生弹性碰撞，根据动量守恒以及动能不变得出碰撞后AB的速度；
（2）第一次碰撞后根据匀变速直线运动的规律以及相对位移得出ts后B的速度以及AB运动的位移，结合恒力做功的表达式得出电场力对话快B所做的功；
（3）根据匀变速直线运动的规律以及动量守恒和动能不变 得出A木板发生的总位移。
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江苏省无锡市江阴市普通高中2022-2023学年高三上学期物理阶段测试期末试卷
一、单选题
1．（2023高三上·江阴期末）图甲为一列沿x轴传播的简谐横波在时刻的图像，图甲中某质点的振动情况如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．该时刻起质点K在的时间内沿x轴移动
B．该时刻起再经质点K的加速度为正方向最大
C．如果图乙为质点K的振动图像，则波沿x轴负向传播
D．如果图乙为质点L的振动图像，则波沿x轴负向传播
【答案】C
【知识点】横波的图象
【解析】【解答】A．质点K只能沿 轴振动，不能沿 轴移动，A不符合题意；
B．根据题意，由图乙可知，该波的周期为 ，假如波向左传播，质点K再经过 时，到达负方向最大位移处，此时，质点K的加速度为正方向最大；假如波向右传播，质点K再经过 时，到达正方向最大位移处，此时，质点K的加速度为负方向最大，B不符合题意；
C．如果图乙为质点K的振动图像，由图乙可知，质点K沿 轴负方向振动，结合图甲可知，波沿x轴负向传播，C符合题意；
D．如果图乙为质点L的振动图像，由图乙可知，质点L沿 轴负方向振动，则波沿x轴正向传播，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】质点不会随波迁移；利用传播的时间结合波的平移可以判别质点的位移，利用质点的位置可以判别加速度的方向及大小；利用质点的振动方向可以判别波的传播方向。
2．（2023高三上·江阴期末）如图所示，由两种单色光组成的复色光，通过足够大的长方体透明材料后分成a、b两束，则（ ）
A．在该透明材料中，a光的传播速度小于b光的传播速度
B．相同条件下，a光比b光衍射明显
C．只要满足一定的条件，a、b两束光可以发生干涉
D．从该透明材料射入空气发生全反射时，a光的临界角较大
【答案】A
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【解答】A．由图可知，透明材料对a光的折射率大于对b光的折射率，即 ， ，得 ，A符合题意；
B．b光折射率较小，则频率更低，波长更长，相同条件下， b光比a光衍射明显，B不符合题意；
C．两种光频率不同，不可以发生干涉，C不符合题意；
D．根据 可知，a光的临界角较小，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】利用折射角的大小可以比较折射率的大小，利用折射率的大小可以比较光频率的大小；利用光的频率可以比较光波长的大小，进而比较光衍射程度的明显情况；利用光的频率不同可以判别光能否发生干涉现象，利用折射率的大小可以比较临界角的大小。
3．（2022高三上·如皋开学考）如图所示，磁体间的磁场为匀强磁场，磁感应强度为B，匝数为n、面积为S、电阻为r的线圈绕垂直于磁场的轴以角速度匀速转动，线圈中产生的感应电流为I，理想变压器原、副线圈的匝数之比为，则（ ）
A．线圈中感应电动势的有效值为
B．线圈的输出功率为
C．电阻R上电流的频率为
D．电阻R上消耗的功率
【答案】D
【知识点】电功率和电功；变压器原理
【解析】【解答】A．线圈中感应电动势的峰值为
有效值为
故A错误；
B．线圈的输出功率为
故B错误；
C．原副线圈的电流频率相等，均为
故C错误；
D．由得，副线圈中电流为
电阻R上消耗的功率为
故D正确。
故选D。
【分析】利用电动势的峰值可以求出有效值的大小；利用电功率和热功率的表达式可以求出线圈的输出功率；利用角速度的大小可以求出频率的大小；利用变压器的电流之比结合电功率的表达式可以求出电阻消耗的功率大小。
4．（2022高三上·启东期中）2022年10月12日下午，“天宫课堂”第三课在空间站问天实验舱开讲，授课中，地面传输中心调用地球同步卫星“天链一号”03星和“天链二号”01星。则03星和01星（ ）
A．运行速度大于第一宇宙速度
B．运行周期小于近地卫星的周期
C．运动角速度大于近地卫星的角速度
D．与地球的连线每秒扫过的面积相等
【答案】D
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【解答】A．由 可得
可见，轨道半径越大线速度越小，因为第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，而同步卫星轨道半径大于近地卫星轨道半径，故03星和01星的运行速度小于第一宇宙速度，A不符合题意；
B．由 可得
可见，轨道半径越大周期越大，则03星和01星的运行周期大于近地卫星的周期，B不符合题意；
C．由 可得
可见，轨道半径越大角速度越小，所以03星和01星的运动角速度小于近地卫星的角速度，C不符合题意；
D．由开普勒第二定律可知，在同一轨道上运行的卫星与地球的连线在相等时间内扫过的面积相等，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据万有引力提供向心力从而得出周期和线速度以及角速度的表达式，从而得出各物理量的大小关系，结合开普勒第二定律进行分析判断。
5．（2023高三上·江阴期末）如图所示，两个等量异种电荷和M、N两点是菱形的四个顶点，a、b、c、d是菱形四个边长的中点，O是两电荷连线的中点。下列说法正确的是（ ）
A．M点的电场强度比O点大
B．a、b两处的电场强度和电势都相同
C．a、c两处的电场强度一定相同
D．将一电荷从d移到O再移到c点，电场力在两段做的功相同
【答案】C
【知识点】电场及电场力；电场力做功
【解析】【解答】A．等量异种电荷连线的中垂线上，O点场强最大，所以M点的电场强度比O点小，A不符合题意；
BC．根据等量异种电荷周围电场和电势的对称性可知，a、b两处的电场强度大小相等、方向不同，电势都相同；a、c两处的电场强度一定相同，B不符合题意，C符合题意；
D．因为 ， 可知，电场力在两段做的功大小相等，但一个是正功，一个是负功，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】利用电场线的分布可以比较电场强度的大小；利用电场线的分布可以比较电势的高低；利用电势差的大小可以判别电场力做功。
6．（2023高三上·江阴期末）如图甲所示，在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一圆形导体环。磁场方向向上为正，磁感应强度B随时间t按图乙变化，下列分析正确的是（ ）
A．t=1s时环中的磁通量为零，环内的感应电流为零
B．0～2s内环上小段导体受到的安培力始终指向圆心
C．0～2s内环上小段导体受到的安培力大小不变
D．0～2s内感应电流的功率不变
【答案】D
【知识点】电磁感应中的图像类问题
【解析】【解答】A．如图，t=1s时磁感应强度为零，则环中的磁通量为零，但磁场的变化率不为零，则环内的感应电流不为零，A不符合题意；
B.0～2s内，磁场的变化率不变，则感应电流方向不变，根据楞次定律可知，从上往下看，感应电流方向为顺时针。根据左手定则，0～1s内磁场向下，安培力方向背离圆心，1～2s内磁场向上，安培力方向指向圆心，B不符合题意；
CD.0～2s内，磁场均匀变化，感应电流大小不变，感应电流的功率不变，但磁感应强度变化，则安培力大小一直改变，C不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】利用磁感应强度的大小可以判别磁通量的大小，利用楞次定律可以判别感应电流的方向，结合左手定则可以判别安培力的方向；利用图象斜率可以判别感应电流的大小不变，进而判别功率大小不变。
7．（2023高三上·江阴期末）如图所示，一球员将足球从球门正前方某处踢出，在竖直平面内经位置1、2、3后落地，位置1、3等高，位置2在最高点。不考虑足球的旋转，则足球（ ）
A．经过位置2时，重力的功率最大
B．由位置1运动到位置3过程中，合力做功为0
C．在位置2的加速度比位置3的加速度小
D．由位置1运动到位置2的时间小于由位置2运动到位置3的时间
【答案】D
【知识点】匀变速直线运动的位移与时间的关系；牛顿第二定律
【解析】【解答】A．足球经过最高点位置2时，竖直方向速度 减为零，由
得，此时重力的功率最小，A不符合题意；
B．由于足球运动的过程中受到空气阻力作用，阻力做负功，则足球从位置1运动到位置3过程中，合力做负功，B不符合题意；
C．足球在位置2时，速度最小，阻力也最小，合力与重力较为接近；在位置3时，速度较大，阻力也较大，阻力与重力的合力一定小于位置2，由牛顿第二定律 ，可得，足球在位置2的加速度比位置3的加速度大，C不符合题意；
D．由于运动时间由竖直方向决定，则对竖直方向受力分析，从位置1到位置2，由牛顿第二定律 ，从位置2到位置3，由牛顿第二定律 ，比较可得，上升阶段的平均加速度 大于下降阶段的平均加速度 ，即 ，位移相同时，由 ，可得，由位置1运动到位置2的时间小于由位置2运动到位置3的时间，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】利用重力和竖直方向的速度可以判别重力的功率大小；利用阻力做功可以判别合力做功的大小；利用速度的大小可以判别阻力的大小，利用阻力和重力的合成可以比较合力的大小，结合牛顿第二定律可以比较加速度的大小；利用牛顿第二定律结合位移公式可以比较运动的时间。
8．（2023高三上·江阴期末）如图所示，一足够长的轻质绸带放在水平光滑桌面上，A、B两物块静止在绸带上。现A、B同时受到反向、等大的力F作用，已知A的质量大于B的质量，A、B与绸带间的动摩擦因数相同，若最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，则F由0逐渐增大的过程中（ ）
A．A先开始做加速运动
B．A，B同时相对绸带滑动
C．同一时刻，A的动能不大于B的动能
D．同一时刻，A，B的加速度大小一定相等
【答案】C
【知识点】滑动摩擦力与动摩擦因数；动能定理的综合应用
【解析】【解答】AB．因为最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，A的质量大于B的质量，根据 ，可知，A的最大静摩擦力大于B的最大静摩擦力，所以B先达到最大静摩擦力，即B先相对于丝绸开始加速运动。AB不符合题意；
CD．当F较小时，当F逐渐增加时两物体都处于静止状态时，两物体动能均为零，即动能相等；
最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，A的质量大于B的质量，根据f=μmg可知A的最大静摩擦力大于B，所以B先达到最大静摩擦力，B开始做加速运动的同时，A与丝绸一起也做加速运动，此时B受的滑动摩擦力等于A与丝绸带受的滑动摩擦力，均为 ，并且此时A与丝绸带是相对静止的，对A有 ，对B有 ，因为A的质量大于B的质量，所以A的加速度小于B的加速度，所以同一时刻A的位移小于B的位移，根据 ，此时A的动能小于B的动能，由上述分析可知A的动能不大于B的动能。C符合题意；D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】利用最大摩擦力的比较可以判别B先发生滑动；利用牛顿第二定律可以比较A和B加速度的大小，结合位移的大小及动能定理可以比较动能的大小。
9．（2023高三上·江阴期末）离子发动机是利用电场加速离子形成高速离子流而产生推力的航天发动机，工作时将推进剂离子化，使之带电，然后在静电场作用下推进剂得到加速后喷出，从而产生推力，这种发动机适用于航天器的姿态控制、位置保持等，航天器质量M，单个离子质量m，带电量q，加速电场的电压为U，高速离子形成的等效电流强度为I，根据以上信息计算该发动机产生的推力为（ ）
A． B． C． D．
【答案】B
【知识点】动能定理的综合应用；电流的微观表达式及其应用
【解析】【解答】根据动能定理可得 ，解得，离子的速度为 ，根据电流的定义式有 ，对离子，由动量定理可得 ，联立解得，发动机产生的推力为 ，
故答案为：B。
【分析】利用动能定理可以求出粒子速度的大小，结合电流的定义式可以求出电流的大小，结合动量定理可以求出发动机产生的推力的大小。
10．（2022高三上·徐州期中）如图所示，表面粗糙的“L”型水平轨道固定在地面上，劲度系数为k、原长为的轻弹簧一端固定在轨道上的O点，另一端与安装有位移、加速度传感器的滑块相连，滑块总质量为m。以O为坐标原点，水平向右为正方向建立x轴，将滑块拉至坐标为的A点由静止释放，向左最远运动到坐标为的B点，测得滑块的加速度a与坐标x的关系如图所示，其中为图线纵截距，则滑块由A运动至B过程中（弹簧始终处于弹性限度内）（ ）
A．
B．
C．最大动能为
D．系统产生的热量为
【答案】C
【知识点】胡克定律；牛顿第二定律；动能与动能定理的理解
【解析】【解答】A．由图可知，当滑块运动到x2位置时，滑块的加速度为零，滑块受到水平向右的滑动摩擦力和水平向左的弹力，所以弹簧处于伸长状态，而不是原长，A不符合题意；
C．加速度为零时，速度达到最大，动能最大，根据动能定理，结合图线与横轴所围区域的面积可得 ，C符合题意；
D．根据牛顿第二定律得 ，可得 ，系统产生的热量为 ，D不符合题意；
B．物体从A到B过程由动能定理可知 ，且有 ，解得 ，由此可知，两位置的加速度大小相等，B不符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据牛顿第二定律以及胡克定律得出加速度和坐标x的关系式，结合图像得出弹簧处于原长的位置，通过牛顿第二定律和摩擦生热得出系统产生的热量，结合动能定理得出两位置的加速度大小关系。
二、实验题
11．（2022高三上·徐州期中）某同学利用手机“声音图像”软件测量物块与长木板间的动摩擦因数。实验装置如图所示，长木板固定在水平桌面上，物块置于长木板上且两端分别通过跨过定滑轮的细线与小球A、B相连，实验前分别测量出小球A、B底部到地面的高度。打开手机软件，烧断一侧细绳，记录下小球与地面两次碰撞声的时间图像（两小球落地后均不反弹）。
（1）由图可知，实验时应烧断物块 （选填“左侧”或“右侧”）的细绳。
（2）烧断细线前，用分度值为的刻度尺测量，刻度尺的0刻度线与地面齐平，小球A的位置如图所示，则 cm。
（3）若某次实验中通过运算得出A下落时间为，由图可知，物块加速运动的时间为 s；若将手机放在靠近小球A的地面上测量物块加速运动的时间，测量结果会 。（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）
（4）仅改变小球B实验前离地高度，测量不同高度下物块加速运动时间t，作出图像如图所示，由图像可求得斜率为k，若小球B的质量为m，物块质量为M，重力加速度为g，则物块与木板间的动摩擦因数 。（用字母k、m、M、g表示）
【答案】（1）左侧
（2）78.0
（3）0.90；偏大
（4）
【知识点】探究影响摩擦力的大小的因素
【解析】【解答】（1）应烧断左侧细线，使B球拉动物块在桌面做匀加速直线运动。
（2）测量时间是通过小球落地计算，故应测量小球底端距离，则刻度尺读数为78.0cm（77.8cm~78.2cm都算对）。
（3）由图可知，AB两球落地时间差为0.50s，A球下落速度快，时间短，则B球下落时间为0.90s。若将手机放在靠近小球A的地面上测量物块加速运动的时间，测量时间为AB落地时间差和B落地后声音传过来时间之和，故测量结果偏大。
（4）物块和小球B一起做匀加速直线运动，则 ，受力分析得 ，联立解得 ，故
【分析】（1）根据图像可得应烧断左侧细线，使B球拉物块做匀加速直线运动；
（2）根据直尺的读数原理得出小球A距地面的距离；
（3）根据匀变速直线运动的规律得出物块加速的时间，并得出测量时间和真实值的大小关系；
（4）结合匀变速直线运动的位移与时间的关系以及牛顿第二定律得出动摩擦因数的表达式。
三、解答题
12．（2023高三上·江阴期末）图（一）是我国宇航员王亚平太空授课时“玩水球”，水滴在完全失重环境下成为一透明的球体，当太阳光照射到“水球”上时，光会被折射和反射而形成彩虹。如图（二）为某均匀透明球形液滴的截面图，圆心O在球心上。球半径为R。一束光从空中（看作真空）平行直径AOB射到圆上的C点，入射角，该光射入球内经过一次反射后从D点再次平行AOB折射向空中。求：
（1）液滴对该光的折射率n；
（2）该光从C点射入液滴经一次反射从D点射出在液滴内传播的时间t。（光在真空中的传播速度为c）
【答案】（1）解：根据对称及光路可逆性，作出光路如图所示
， ， ，解得
（2）解：由几何关系得
光在液滴中的传播速度
光在液滴中的传播时间
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【分析】（1）画出光线折射的路径，利用几何关系可以求出折射角的大小，利用折射角和入射角的大小可以求出折射率的大小；
（2）已知光传播的路径，利用几何关系可以求出光传播的路径，结合传播的速度可以求出传播的时间。
13．（2023高三上·江阴期末）如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ相距为L=0.1m，导轨平面与水平面的夹角为，导轨上端连接一定值电阻R=0.3Ω，导轨的电阻不计，整个装置处于方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，长为L的金属棒cd垂直于MN、PQ放置在导轨上，且与导轨保持良好的接触，金属棒的质量为m=0.2kg，电阻为r=0.1Ω，现将金属棒从紧靠NQ处由静止释放，当金属棒沿导轨下滑距离为S=12m时，速度达到最大值，重力加速度g取，求：
（1）匀强磁场的磁感应强度B的大小；
（2）若将金属棒下滑12m的时刻记作t=0，假设此时的磁感应强度为已知，从此时刻起，让磁感应强度逐渐减小，可使金属棒中不产生感应电流，请用和t表示出这种情况下磁感应强度B变化的表达式。
【答案】（1）解：金属棒达最大速度时产生的电动势
回路中产生的感应电流
金属棒棒所受安培力
cd棒受力如图所示
当所受合外力为零时，下滑的速度达到最大，即
由以上四式解得
代入数据得
（2）解：金属棒从t＝0起运动的加速度大小为a，由牛顿第二定律有
解得
因为不产生电流，所以磁通量不变
得
【知识点】导体切割磁感线时的感应电动势
【解析】【分析】（1）已知金属棒下滑过程中受到安培力的作用，利用动生电动势的表达式结合欧姆定律可以求出安培力的表达式，结合平衡方程及最大速度可以求出磁感应强度的大小；
（2）当金属板下滑到一定距离时，利用牛顿第二定律可以求出金属棒加速度的大小，结合磁通量的表达式及磁通量不变可以求出磁感应强度随时间变化的表达式。
14．（2022高三上·如皋开学考）空间存在两个垂直于平面的匀强磁场，y轴为两磁场的边界，磁感应强度分别为、。时刻，一带电粒子从原点O沿x轴正向射入磁场，速度为v，第1次、第2次经过y轴的位置分别为P、Q，其轨迹如图所示。已知粒子的质量为m，电荷量为q，不考虑粒子的重力。求：
（1）Q到O的距离d；
（2）粒子两次经过P点的时间间隔；
（3）粒子经过y轴的时刻t。
【答案】（1）解：洛伦兹力提供向心力
解得
Q、O的距离
解得
（2）解：粒子再次经过P，经过N个周期
匀速圆周运动
绕一周的时间
两次经过P点的时间间隔
解得
（3）解：粒子经过y轴的时刻
或
解得
或
【知识点】带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【分析】（1）粒子进入磁场做匀速圆周运动；利用牛顿第二定律可以求出轨迹半径的大小，结合几何关系可以求出QO之间的距离；
（2）粒子在磁场中做匀速圆周运动，利用轨迹所对圆心角的大小结合运动的周期可以求出粒子在磁场中运动的时间；
（3）粒子经过y轴时，利用运动的轨迹结合轨迹所对圆心角可以求出粒子经过y轴的时刻。
15．（2022高三上·湖南开学考）在光滑的水平面上有一凹形木板A，质量为 ，长度为，不计凹形木板A左右两壁的厚度，其上表面也光滑；另有一质量也为m的带电滑块B静止于凹形木板A的左侧（如图），带电滑块B所带电荷量为 。在水平面上方空间中加一匀强电场，方向水平向右，电场强度 。时滑块B由静止释放，设滑块B与A两侧的碰撞均为弹性碰撞且碰撞时间极短。
（1）求滑块B与凹形木板A第1次碰撞前、后的速度大小；
（2）求滑块B从开始运动到再一次运动到凹形木板A左侧时，电场力对滑块B所做的功；
（3）求滑块B从开始运动到与凹形木板A发生第n次碰撞的过程中，凹形木板A运动的总位移。
【答案】（1）解：滑块B由静止释放后，在电场力作用下，从木板A的左侧匀加速运动到右侧，木板A不动。对B有
解得
第一次碰前B的速度为vB1，则
解得
由滑块B和木板A发生弹性碰撞得
解得
（2）解：第一次碰后，木板A匀速运动，滑块B做初速度为零的匀加速直线运动，历时t秒
解得
说明：第一次碰后，历时t=1s，滑块B在木板左侧，且二者有共同速度，不发生碰撞。所以滑块B从开始运动到再一次运动到凹形木板A左侧时，电场力对滑块B所做功
（3）解：说明：t=2s时，滑块B在木板左侧，且二者有共同速度，不发生碰撞。同理，滑块B与木板A发生第二次碰撞有：碰前
碰撞得
解得
且有：第一次碰撞后
第二次碰撞后
由数学归纳可知：木板A与滑块B发生（n-1）次碰撞到n次碰撞过程中
则木板A发生的总位移
【知识点】恒力做功；动量守恒定律；匀变速直线运动基本公式应用；牛顿第二定律
【解析】【分析】（1） 滑块B由静止释放后 ，对B根据牛顿第二定律得出滑块B的加速度，结合匀变速直线运动的位移与速度的关系得出碰前的速度，滑块B和木板A发生弹性碰撞，根据动量守恒以及动能不变得出碰撞后AB的速度；
（2）第一次碰撞后根据匀变速直线运动的规律以及相对位移得出ts后B的速度以及AB运动的位移，结合恒力做功的表达式得出电场力对话快B所做的功；
（3）根据匀变速直线运动的规律以及动量守恒和动能不变 得出A木板发生的总位移。
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