2023-2024学年江苏省南通市高三(下)第一次适应性调研考试物理试卷
一、单选题:本大题共10小题,共40分。
1.碳是一种放射性元素,碳衰变后变成氮,则
A. 碳发生的是衰变
B. 碳、氮的比结合能相等
C. 个碳原子核在经过一个半衰期后,一定还剩个
D. 当氮数量是碳数量的倍时,碳衰变所经历的时间为两个半衰期
2.如图所示,新能源汽车由地面供电装置主要装置是发射线圈,并直接连接家用电源将电能传送至轿车底部的感应装置主要装置是接收线圈,并连接充电电池,对车载电池进行充电.则
A. 增大发射线圈与接收线圈的间距,接收线圈中感应电流的频率不变
B. 发射线圈和接收线圈的磁通量变化率相等
C. 为了保护接收线圈不受损坏,可在接收线圈下再加装一个金属护板
D. 增大发射线圈与接收线圈的间距,发射线圈与接收线圈两端电压之比不变
3.在“油膜法估测分子大小”的实验中,将的纯油酸配制成的油酸酒精溶液,再将滴体积为的溶液滴入到准备好的浅盘中,浅盘中水的体积为,描出的油膜轮廓共占个小方格,每格边长是,则可估算出油酸分子直径为( )
A. B. C. D.
4.如图所示,载人飞船先后在圆形轨道Ⅰ、椭圆轨道Ⅱ和圆形轨道Ⅲ上运行,与天和核心舱刚好点成功对接.已知轨道Ⅰ、Ⅲ的半径分别为、,轨道Ⅰ和Ⅱ、Ⅱ和Ⅲ分别相切于、两点,则飞船( )
A. 在轨道Ⅱ上运行的周期小于在轨道Ⅰ上运行的周期
B. 在轨道Ⅱ上的点和点的速度的大小之比为:
C. 在轨道Ⅱ上从点运行到点的过程中机械能减小
D. 先到Ⅲ轨道,然后再加速,才能与天和核心舱完成对接
5.如图甲所示为静电除尘设备的结构示意图,把高压电源的正极接在金属圆筒上,负极接到圆筒中心悬挂的金属线上,其横向截面图如图乙所示,虚线是某带电粉尘的运动轨迹,则该粉尘( )
A. 带正电荷 B. 在点的动量大小比在点的大
C. 在点的电势能比在点的高 D. 会被吸附到金属线上
6.氢原子的可见光光谱如图所示,谱线的波长满足公式、、、,,式中是常量。已知四条光谱线对应的光照射某种金属,仅一种光能使该金属发生光电效应。则( )
A. 谱线对应的光子能量最大
B. 谱线对应的光子动量最大
C. 谱线对应的光子能使该金属发生光电效应
D. 谱线是氢原子从第激发态跃迁到第激发态产生的
7.列车在平直轨道上由静止开始启动,启动过程受到的合外力随时间变化的关系图像如图所示,列车达到额定功率后保持该功率不变,若列车所受阻力恒定,则
( )
A. 时刻,列车刚达到额定功率
B. 时间内,列车的功率随时间增大得越来越慢
C. 时间内,列车的合力的功率随速率均匀减小
D. 时间内,列车先后做匀加速直线运动和匀速直线运动
8.如图所示,向一个空的铝制饮料罐中插入一根粗细均匀透明吸管,接口用蜡密封,在吸管内引入一小段油柱长度可忽略如果不计大气压的变化,该装置就是一支简易的气温计.则
A. 吸管上的气温计刻度是均匀的
B. 温度升高后,罐中气体压强增大
C. 用更粗的透明吸管,其余条件不变,则测温范围会减小
D. 用更小的饮料罐,其余条件不变,可提高该气温计的测温灵敏度
9.一小球先后三次以相等的速率从地面同一点抛出,速度与地面的夹角分别为、和,不计空气阻力,则小球在空中的轨迹关系可能正确的是
( )
A. B.
C. D.
10.如图所示,左端有微小夹缝距离可忽略的“”形光滑导轨水平放置在竖直向上的匀强磁场中,一电容器与导轨左端相连,导轨上的金属棒与垂直,在外力作用下从点开始以速度向右匀速运动,忽略所有电阻。下列关于回路中的电流、极板上的电荷量、外力及其功率随时间变化的图像中,正确的是( )
A. B.
C. D.
二、实验题:本大题共1小题,共10分。
11.工业上经常用“电导仪”来测定液体的电阻率,其中一个关键部件如图甲所示,两片金属放到液体中形成一个电容器形状的液体电阻,而中间的液体即电阻的有效部分。小明想测量某导电溶液的电阻率,在一透明塑料长方体容器内部左右两侧正对插入与容器等宽、与导电溶液等高的电极,两电极的正对面积为,电极电阻不计。实验提供的器材如下:
电压表量程,内阻约为;
电流表量程,内阻约为;
滑动变阻器;
滑动变阻器;
电池组电动势,内阻;
单刀单掷开关一个;导线若干。
小明先用欧姆表粗测溶液电阻,选择欧姆挡后测量结果如图乙所示,为了使读数更精确些,接下来要进行的步骤是______。
A. 换为挡,先机械调零再测量
B. 换为挡,先机械调零再测量
C. 换为挡,先欧姆调零再测量
D. 换为挡,先欧姆调零再测量
实验中,滑动变阻器应选择______选填“”或“”。
为了准确测量溶液电阻阻值,需测量多组电压表、电流表数据,请用笔画线代替导线,将图丙的实物电路补充完整_________。
实验时,仅改变两电极间距,测得多组、数据,计算出对应的电阻,描绘出如图丁所示的图线,根据图像可得该导电溶液的电阻率_________。计算结果保留整数
有同学认为,小明在实验中未考虑电流表内阻的影响,用图像法计算的电阻率必然有偏差。请判断该观点是否正确,简要说明理由________。
三、计算题:本大题共4小题,共50分。
12.在某种透明液体中有一单色点光源,光源距液面的距离为,在液面上方可以观察到有光射出的部分是半径为的圆面。已知光在真空中的传播速度为。求:
液体对该光的折射率
射出的光线在液体中传播的最短时间。
13.某同学用手握住绳子的一端,上下抖动绳子使绳子振动起来,手抖动的频率为以手的平衡位置为坐标原点,抖动绳子过程中某时刻的波形图如图所示,求:
该波的波速大小;
从图示时刻起,处的质点再经过时间内的路程.
14.如图所示,固定的倾斜轨道倾角,其底端与竖直平面内半径为的圆弧轨道相切、相连接,位置为圆弧轨道的最低点.质量分别为、的小球、用长的轻杆通过轻质铰链相连,套在倾斜轨道上,套在固定的竖直轨道上,竖直轨道过圆弧轨道的圆心现受到一沿倾斜轨道向上的推力处于静止状态,此时轻杆与倾斜轨道垂直,撤去推力后,由静止沿倾斜轨道、圆弧轨道运动.假设在运动过程中轻杆和竖直轨道不会碰撞,不计一切摩擦,重力加速度为.
求推力的大小;
求运动至点时的速度大小;
运动至点时,轨道对产生方向竖直向上、大小为的弹力,求此时的加速度大小.
15.利用磁场实现离子偏转是科学仪器中广泛应用的技术.如图所示,在平面内存在区域足够大的方向垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为位于坐标原点处的离子源能在平面内持续发射质量为、电荷量为的负离子,其速度方向与轴夹角的最大值为,且各个方向速度大小随变化的关系为,式中为未知定值,且的离子恰好通过坐标为的点.不计离子的重力及离子间的相互作用,并忽略磁场的边界效应.
求关系式中的值;
求离子通过界面时坐标的最大值和最小值;
为回收离子,在界面右侧加一宽度为且平行于轴的匀强电场,如图所示,为使所有离子都不能穿越电场区域,求电场强度的最小值.
答案和解析
1.【答案】
【解析】【分析】本题考查原子核的衰变、半衰期以及比结合能,都为基础知识点,熟悉教材,牢记这些基础知识点即可求解。
【解答】、碳经过衰变后变成氮,,发生的是衰变,A错误;
B、经过衰变而变成需要放出核能,比更稳定,比结合能更大,B错误;
C、放射性元素的半衰期是大量的放射性元素的原子衰变的统计规律,对个别的原子没有意义,C错误;
D、当氮数量是碳数量的倍时,碳数量占总原子核数量的,衰变所经历的时间为两个半衰期,D正确。
2.【答案】
【解析】【分析】本题主要考查法拉第电磁感应定律,属于学生必会内容,解题关键在于通过线圈中提供了的变化情况,判断感应电流与感应电动势的变化情况。
【解答】A.仅增大发射线圈与接收线圈的间距,由于发射线圈直接连接家用电源,可知发射线圈产生的感应磁场的频率不变,则通过接收线圈中的磁通量变化率不变,则接收线圈中感应电流的频率不变, A正确;
B.由感应装置与供电装置的工作原理可知,非理想状态下由于能量损耗,供电线圈和感应线圈的磁通量变化率不相等,B错误
C.如果在接收线圈下再加装一个金属护板,金属护板会产生涡流,损耗能量,同时屏蔽磁场,使接收线圈无法产生感应电流, C错误
D.增大发射线圈与接收线圈的间距,则接收线圈中磁通量减小,接收线圈产生的感应电动势减小,则发射线圈与接收线圈两端电压之比变小,D错误。
3.【答案】
【解析】【分析】在油膜法估测分子大小的实验中,让一定体积的纯油酸滴在水面上形成单分子油膜,估算出油膜面积,从而求出分子直径,关键掌握估算油膜面积的方法和求纯油酸体积的方法
【解答】根据题意,设油酸分子的直径为,在这一滴体积为的溶液里面,含有的油酸体积为:
根据上面的算式可以求出油酸的直径为:
故选:。
4.【答案】
【解析】【分析】
本题考查万有引力定律的应用,涉及开普勒三定律和卫星变轨等知识,基础题目。
根据开普勒第三定律直接可判断;根据开普勒第二定律直接可判断;根据飞船的受力情况分析即可判断;根据卫星变轨知识分析即可判断。
【解答】
A、轨道Ⅱ的半长轴比轨道Ⅰ的半径大,由开普勒第三定律知,飞船在轨道Ⅱ上运行的周期大于在轨道Ⅰ上运行的周期,故A错误;
B、由开普勒第二定律知,在轨道Ⅱ上的点和点的速度的大小之比,故B正确;
C、飞船在轨道Ⅱ上从点运行到点的过程只是万有引力作用,其机械能守恒,故C错误;
D、要使飞船与天和核心舱完成对接,应在低轨道上加速运动,而在Ⅲ轨道加速时飞船将做离心运动到更高的轨道,不可能与天和核心舱对接,故D错误。
5.【答案】
【解析】【分析】
根据除尘原理,尘埃在强电场作用下发生电离,吸附电子带负电,快速奔向筒壁,电场力对尘埃做正功,电势能减小,动能增加,动量增加。
【解答】
A、在强电场作用下,空气发生电离,粉尘会吸附电子带负电,尘埃在强电场作用下快速奔向筒壁, A错误;
B、电场力对尘埃做正功,电势能,动能增加,动量增加,在点的动量比在点的大,B正确;
C、电场力对尘埃做正功,电势能减小,点的电势能低于点的电势能,C错误;
D、粉尘受到指向侧壁的电场力,由点运动至点,电势能减小,最终会附着在圆筒侧壁上,D错误。
6.【答案】
【解析】【分析】本题考查近代物理知识,需要重点掌握知道波粒二象性的相关理论、光电效应方程以及能级跃迁,能够灵活运用,难度不大。
【解答】由题图可知,谱线的波长最长,根据知,光子能量最小,A错误;
B.根据波粒二象性的相关理论,由可知的波长最短,动量最大,B错误
C.光电效应方程入射光的波长越长,逸出的光电子的最大初动能越小,谱线的波长最长,若谱线对应的光子能使该金属发生光电效应,则其他三条谱线对应的光子也能使该金属发生光电效应,但已知四条光谱线对应的光照射该金属,仅一种光能使该金属发生光电效应,故分析可得谱线对应的光子不能使该金属发生光电效应,C错误;
D.谱线是氢原子从能级跃迁到能级时辐射的谱线,即从第激发态跃迁到第激发态产生的,D正确。
7.【答案】
【解析】【分析】本题考察机车启动问题,图像给出的是合外力与时间的关系,分析图像可知物体开始时,匀加速,后来变加速,最后匀速运动。根据功率的知识,可以分析出物体的运动过程。
【解答】选项,时刻,列车刚达到最大速度,而不是额定功率,额定功率在时已经达到;
选项,时间内,列车的功率随时间均匀增大,因为阻力恒定,合力恒定的话,意味着牵引力很定,加速度也恒定,所以物体做匀加速运动,速度均匀增加,故功率均匀增加;
选项正确, 式中时,牵引力的功率恒定,增大,增大,所以合力的功率随速率均匀减小;
选项错误,时刻后,才匀速运动。
故选:。
8.【答案】
【解析】【分析】
本题考查学生对气体发生等压变化的理解,根据盖吕萨克定律的分析解答。
【解答】
、根据题意可知,罐内气体做等压变化,根据盖吕萨克定律可知,空气的体积和温度成正比,即,根据题意,假定初始温度为、罐中空气体积为、吸管内空气柱长变为、其横截面积为,则有,,则,可知温度的变化量与距离的变化量成正比,则吸管上的温度刻度分布均匀,故A正确,B错误
C、根据题意及分析可知,油柱距离的变化量与温度变化量关系为,可知,若更换更粗的透明吸管,其余条件不变,即在温度变化相同的情况下,吸管中的油柱左右移动距离会变小,则测温范围会增大,故C错误。
D、根据题意及分析可知,,可知,若换用更小的饮料罐,其余条件不变,该气温计的测温灵敏度会变小,故D错误
9.【答案】
【解析】【分析】
解题关键是能够正确分解小球的运动,理解三个完全相同速度大小的球在竖直方向上的分运动,根据的对称性,时间相等,再由运动的独立性原理就出水平运动的位移比较即可。
【解答】
解:由题分析可知,小球上升的过程均做加速度为的匀减速直线运动,设初速度为则有:由对称性可知,下降运动的时间和上升运动的时间相同可表示为: ,故整个过程的时间为.
水平运动的位移可以表示为:.
由上式可知:时,水平位移最大,故的时候位移最大。
又,故倾角为和水平的位移相等,即落在同一点。
故选:
10.【答案】
【解析】【分析】
本题主要考查导体棒切割磁感线运动的问题。由题意,结合运动学公式和几何关系求得导体棒切割磁感线的有效长度,即可求得感应电动势,电容器两端的电压等于感应电动势,由电容的定义式可得电容器极板上的电荷量与时间的关系式,即可判断图象的形状;结合电容器极板上电荷量的变化量,根据电流的定义式可得回路中的电流与时间的关系式,即可判断电流时间图象的形状;由安培力大小公式,结合题意可得外力的表达式,即可判断图象的形状;根据公式可得外力的功率的表达式,可判断图象的形状。
【解答】
A.根据题意,设和的夹角为,导体棒的运动时间为,此时,导体棒运动距离为,由几何关系可知,切割磁感线的有效长度为,感应电动势为,由题意可知,电容器两端的电压等于感应电动势,则电容器极板上的电荷量为,故A错误;
B.由分析可知,时间内电容器极板上电荷量的变化量为,回路中的电流为,故B错误;
C.根据题意,由公式可知,外力为,故C错误;
D.根据公式可得,外力的功率为,故D正确。
11.【答案】;
;
;
不正确,因为用图像的斜率求电阻率时,电流表内阻对斜率无影响。
【解析】【分析】
本题为测定液体电阻率的实验,明确实验原理是解题关键,实验先通过欧姆表测电阻,要注意先选档位再欧姆调零。然后通过伏安法测电阻,设计电路时注意滑动变阻器的接法以及电流表的接法,根据电路特点、欧姆定律以及电阻定律得出关系式,分析图像的关系式,分析斜率的物理意义即可得出结论。
【解答】
从读数可知电阻比较大,为了减小误差,应使用大挡位测量,选择挡,然后欧姆调零,再次测量,所以选择;
电阻允许通过的最大电流较小,当导电溶液短路时通过电路的电流约为:,大于的,故该实验需要尽可能多的测量数据,所以控制电路应该选择分压式电路,所以其滑动变阻器应该选择。
根据欧姆表粗测可知待测液体电阻为大电阻,而题中所给滑动变阻器的最大阻值较小,同时需要多组数据,所以滑动变阻器需要选择分压式的接法,从数据中大概看出待测电阻和电压表的内阻比较接近,属于大电阻,所以电流表采用内接法,实物图如图所示;
根据,可知图线斜率,选择较远的两组数据计算斜率,代入数据后得到导电溶液的电阻率为;
考虑到电流表内接,,可知图线斜率仍为,所以计算的结果与真实值相比不会发生变化,故该同学的观点不正确。
12.【答案】解:由几何关系得
折射率
解得
折射率
最短时间
解得
【解析】根据全反射临界角公式解得折射率;
根据推出,分析光线沿竖直方向射出传播路程最短,则可求解最短时间。
本题考查了全反射定律。
13.【答案】由图像可知,波长;
波速,
解得
周期
因为,质点一个周期内的路程是振幅的倍,振幅,则内质点经过的路程为,
解得
【解析】本题考查的是波动图像,要学会从波形图上读取波长和振幅,理解波长、波速和频率的关系,能够计算质点的路程。
14.【答案】解:对:
解得;
过点向作垂线,垂足为,根据几何关系可知,
运动到点时
系统机械能守恒
解得;
运动到点时
对:
对:
解得:。
【解析】经典力学问题一般先对小球、小环进行受力分析,求得合外力及运动过程做功情况,然后根据牛顿运动定律、系统机械能守恒及几何关系求解。
受到一沿倾斜轨道向上的推力处于静止状态,对受力分析可得推力的大小;
根据几何关系结合小球和小环组成的系统,机械能守恒,即可求得运动至点时的速度大小。
运动到点时,小球、小环进行受力分析根据牛顿运动定律可得此时的加速度大小。
15.【答案】解:由于的离子恰好通过坐标为的点
离子运动半径
牛顿第二定律
解得
对于任意的速度方向与轴成角的离子,设其在磁场中的运动半径为
牛顿第二定律
解得
当时
最大值为
最小值为
须保证最大速度为的离子不能穿越电场区域,该离子到达右边界的速度方向与界面平行,设其为,对该离子
竖直方向运用动量定理有
求和得
又由动能定理得
解得电场强度的最小值。
【解析】本题考查带电粒子在组合场中的运动。解决问题的关键是清楚粒子在电场和磁场中的受力情况和运动规律,利用牛顿第二定律、圆周运动的知识,动量定理分析计算。
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