2024-2025学年江苏省南京市中华中学高三（上）调研物理试卷（含解析）

2024-2025学年江苏省南京市中华中学高三（上）调研
物理试卷
一、单选题：本大题共10小题，共40分。
1.在俄乌冲突中，乌境内扎波罗热核电站多次遭受炮火攻击，严重威胁其周边环境与居民生活。其中扎波罗热核电站利用铀核裂变释放出能量，其主要核反应方程为，如图所示原子核的平均结合能与质量数之间的关系图线，下列说法正确的是( )
A. 为了调节中子数目以控制反应速度，核反应堆中需要在铀棒之间插进一些石墨。当反应过于剧烈时，将石墨棒插入深一些，让它多吸收一些中子，链式反应的速度就会慢一些
B. 通常把核裂变物质能够发生链式反应的最大体积叫作它的临界体积，相应的质量叫作临界质量
C. 两个中子和两个质子结合成核时释放能量约为
D. 核的平均核子质量大于核的平均核子质量
2.如图所示，一辆货车将个装满柴油的圆柱形油桶排列紧密沿平直公路安全送往目的地，上方油桶未发生翻滚。已知每个油桶的质量均为，取重力加速度大小，下列说法正确的是( )
A. 号油桶对号油桶的压力始终为 B. 号油桶对号油桶的压力不超过
C. 号油桶对号油桶的压力不小于 D. 号油桶对号油桶的压力不超过
3.航母上飞机弹射起飞是利用电磁驱动来实现的。电磁驱动原理如图所示，在固定线圈左右两侧对称位置放置两个闭合金属圆环，铝环和铜环的形状、大小相同，已知铜的电阻率较小，则合上开关的瞬间( )
A. 两个金属环都向左运动
B. 两个金属环都向右运动
C. 铜环受到的安培力小于铝环受到的安培力
D. 从左侧向右看，铝环中感应电流沿顺时针方向
4.如图，有一束平行于等边三棱镜截面的单色光从空气射向点，并偏折到点。已知入射方向与边的夹角用，、分别为、边的中点，下列说法正确的是( )
A. 该棱镜的折射率为
B. 光在点发生全反射
C. 光从空气进入棱镜，波长变长
D. 从点射出的光束与入射到点的光束间的偏向角为
5.如图甲所示，交流发电机的矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间的变化规律如图乙所示。线圈匝数为，线圈总电阻为，与线圈连接的定值电阻的阻值也等于，电流表可看作理想电流表，则( )
A. 线圈转动的角速度为 B. 感应电动势最大值为
C. 时，通过电阻的电流为 D. 一个周期内电阻上产生的热量为
6.如图所示，轴上、处有两个振动周期均为、振幅均为的相同的波源、，时刻同时开始竖直向下振动，产生波长均为、沿轴传播的简谐横波。、、分别是轴上、和的三个点，下列说法正确的是( )
A. 时、、三点均已振动 B. 前内点运动的路程是
C. 后点的位移始终是 D. 时点的振动方向竖直向上
7.如图所示，在点固定一点电荷，一带电粒子从从很远处以初速度射入电场，为粒子仅在电场力作用下的运动轨迹，虚线是以为中心，、、为半径画出的三个圆，且，、、为轨迹与三个圆的个交点，以下说法正确的是( )
A. 、两电荷可能同号，也可能异号
B. 在的电势能小于在点的电势能
C. 粒子在点动量的变化率大于在点时的动量变化率
D. 由点到点的动能变化可能小于由点到点的动能变化
8.用图装置研究光电效应，分别用光、光、光照射阴极得到图中三条光电流与、间的电压的关系曲线，则下列说法正确的是( )
A. 开关扳向时测得的数据得到的是轴左侧的图线
B. 光的光子能量大于光的光子能量
C. 用光照射阴极时阴极的逸出功大于用光照射阴极时阴极的逸出功
D. 用光照射阴极时逸出的光电子的最大初动能小于用光照射阴极时逸出的光电子的最大初动能
9.潮汐现象是指在月球和太阳引力作用下形成的海水周期性涨落现象。某同学查阅资料发现月球绕地球转动的轨道半径约为地球半径的倍，地球质量约为月球质量的倍，地球表面的重力加速度为，不考虑星球的自转影响，由以上数据可估算出( )
A. 月球绕地球做圆周运动的加速度为
B. 月球绕地球做圆周运动的线速度为地球第一宇宙速度的
C. 月球表面的重力加速度为
D. 月球对地球海水引力产生加速度的最大值为
10.用轻杆通过铰链相连的小球、、处于竖直平面内，质量均为，两段轻杆等长，现将球置于距地面高处，由静止释放，假设三个小球只在同一竖直面内运动，不计一切摩擦，则在小球下落过程中以下说法错误的是( )
A. 小球、、组成的系统动量不守恒
B. 小球的机械能先减小后增大
C. 小球落地前瞬间的速度大小为
D. 当小球的机械能最小时，地面对小球的支持力大于
二、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.一实验小组想要测量一个未知电源的电动势和内电阻。可供选择的器材有：
电流表量程，内阻为；
电阻箱最大阻值为；
电阻箱最大阻值为；
开关一个，导线若干。
由于电流表的量程较小，考虑安全因素，该实验小组计划将其量程扩大为原来的倍，则应选用电阻箱______选填“”或“”与电流表 ______选填“串”或“并”联，电阻箱选用阻值为______；
请设计好电路，用笔画线代替导线，在答题卡上将实物图甲连接成完整电路；
实验中记录另一电阻箱的阻值和电流表的示数，并计算出。得到多组数据后描点做出图线如图乙所示，则该电源的电动势 ______，内电阻 ______。
12.如图所示，细绳一端系着质量的物体，另一端通过圆盘中心的光滑小孔吊着质量的物体，物体与小孔距离为物体可看成质点，已知和水平圆盘间的最大静摩擦力为，重力加速度取。
若圆盘静止不动，从静止释放，求的加速度大小；
若使圆盘绕中心轴线转动，处于静止状态，求角速度的最大值和最小值。
三、计算题：本大题共3小题，共30分。
13.一定质量的理想气体被活塞封闭在气缸内，如图所示水平放置．活塞的质量，横截面积，活塞可沿汽缸壁无摩擦滑动但不漏气，开始使汽缸壁水平放置，活塞与气缸底的距离，离气缸口的距离外界气温为，大气压强为，将气缸缓慢地转到开口向上的竖直位置，待稳定后对气缸内气体逐渐加热，使活塞上表面刚好与气缸口相平，已知，求：
此时气体的温度为多少？
在对气缸内气体加热的过程中，气体膨胀对外做功，同时吸收的热量，则气体增加的内能多大？
14.如图，金属板、板竖直平行放置，中心开有小孔，板间电压为，、金属板水平平行放置，间距和板长均为，其右侧区域有垂直纸面向里足够大的匀强磁场，磁场上边界与极板在同一条直线上。现有一质量为、电荷量为的正电粒子，从极板的中央小孔处由静止释放，穿过小孔后沿板间中轴线进入偏转电场，从边界上的处离开偏转电场时速度方向与水平方向夹角为，已知，，忽略粒子重力及平行板间电场的边缘效应，求：
粒子到达小孔时的速度；
点与上极板的距离；
要使粒子进入磁场区域后不能从边射出，磁场磁感应强度的最小值。
15.如图所示，水平面上有、两个小物块均视为质点，质量均为，两者之间有一被压缩的轻质弹簧未与连接。距离物块为处有一半径为的固定光滑竖直半圆形轨道，半圆形轨道与水平面相切于点，物块的左边静置着一个三面均光滑的斜面体底部与水平面平滑连接。某一时刻将压缩的弹簧释放，物块、瞬间分离，向右运动，恰好能过半圆形轨道的最高点物块过点后立即撤去，向左平滑地滑上斜面体，在斜面体上上升的最大高度为小于斜面体的高度。已知与右侧水平面的动摩擦因数，左侧水平面光滑，重力加速度为，求：
物块通过点时对半圆形轨道的压力大小；
斜面体的质量：
物块与斜面体相互作用的过程中，物块对斜面体做的功。
答案解析
1.
【解析】解：铀核裂变时需用镉棒控制反应速度，将镉棒插入深一些，让它多吸收一些中子，链式反应的速度就会慢一些，故A错误；
B.把核裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫作它的临界体积，相应的质量叫作临界质量，故B错误；
C.平均结合能约为，所以两个中子和两个质子结合成核时释放能量约为
故C正确；
D.核的比结合能大于核的比结合能，所以核的平均核子质量小于核的平均核子质量，故D错误。
故选：。
铀核裂变时需用镉棒控制反应速度；把核裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫作它的临界体积，根据平均结合能的定义求解结合能；平均结合能越大核子质量越小。
本题需要掌握原子核的核子平均质量越小，比结合能越大，原子核越稳定，理解爱因斯坦质能方程的物理意义。
2.
【解析】货车运动过程中既有可能加速，也有可能减速，还有可能匀速。若汽车向左加速时，若有
则号油桶对号油桶的压力最小为，此时号油桶对号油桶的压力最大为
根据对称性可知，若汽车向左减速时，若有
则号油桶对号油桶的压力最小为，此时号油桶对号油桶的压力最大为
故选B。
3.
【解析】解：、若环放在线圈两边，根据“来拒去留”可得，合上开关的瞬间，环要阻碍磁通量增大，则环将向两边运动，故A错误，B错误；
C、由于铜环的电阻较小，故铜环中感应电流较大；故铜环受到的安培力要大于铝环，故C错误；
D、线圈中电流为右侧流入，磁场方向为向左，在闭合开关的过程中，磁场变强，则由楞次定律可知，电流由左侧向右看为顺时针，故D正确；
故选：。
由右手螺旋定则可求得线圈中的磁场方向，再由楞次定律明确电流方向及环的受力方向。
本题要掌握楞次定律的两种描述，一是“增反减同”；二是“来拒去留”；并能灵活根据它们去判断电流方向及受力方向
4.
【解析】A.光线的入射角为，折射角为，则该棱镜的折射率为
选项A错误；
B.临界角为
光线在点的入射角为，则光在点不能发生全反射，选项B错误。
C.光从空气进入棱镜，波速减小，则波长变短，选项C错误；
D.根据对称性可知，从点射出的光束与的夹角为，则从点射出的光束与入射到点的光束间的偏向角为，选项D正确。
故选D。
5.
【解析】解：、由图乙可得交流电的周期，故线圈转动的角速度，故A错误；
B、感应电动势的最大值，故B错误；
C、线圈转动产生的感应电动势的瞬时值为，当时产生的感应电动势为，故通过电阻的电流为，故C正确；
D、线圈转动产生感应电动势的有效值为，根据闭合电路的欧姆定律可得
一个周期内电阻上产生的热量为，故D错误；
故选：。
交流发电机产生电动势的最大值，根据图线得出周期以及磁通量的最大值从而求出感应电动势的最大值，表示出线圈转动产生的感应电动势的瞬时表达式，即可求得任意时刻的电动势，利用闭合电路的欧姆定律求得流过电阻的电流，求出电动势的有效值，即可求得电阻产生的热量．
解决本题的关键知道正弦式交流电峰值的表达式，以及知道峰值与有效值的关系，明确产生的热量用有效值来计算。
6.
【解析】解：、由题意知，，，则波速。
点据两波源较远，由题意可得：，两波源传到点的时间均为：，所以时点还未开始振动，故A错误；
C、由选项的解答可知时两波同时传播到点，因两波频率相同，起振方向相同，故点是两波发生干涉现象后的振动加强点，其振幅等于，其位移是随时间变化的，故C错误；
B、由题意可得：，。
波源的振动形式传到点所需时间为：
波源的振动形式传到点所需时间为：
时间差满足：，可知前内点运动的路程为，故C正确；
D、由题意可得：，。
波源的振动形式传播到点所需时间为：
可知时波源的振动形式刚好传播到点，使点开始向下振动；
波源的振动形式传到点所需时间为：
时间差满足：，可知时波源的振动形式使点处于波峰位置，根据波的叠加原理可得时点的振动方向竖直向下，故D错误。
故选：。
由题意确定波速，点据两波源较远，根据两波源传到点的时间分析选项；根据选项的解答，结合两波发生干涉后的振动形式解答选项；求出两波传播到点和点的时间，分析点和点的振动过程，根据波的叠加原理解得选项。
本题考查了机械波的干涉现象，波的叠加原理，波的传播与质点振动的关系等问题。掌握判断干涉加强与干涉减弱的依据。
7.
【解析】解：、由带电粒子轨迹的弯曲方向，可知受到了库仑引力作用，所以、两电荷一定异号，故A错误；
B、点与下图中的点在同一等势面上，在点与点的电势能相等，由到电场力做负功，此过程的电势能增大，可知在点电势能小于点的，则在点的电势能小于在点的电势能，故B正确；
C、根据库仑定律可得，在点所受库仑力小于在点的，根据动量定理可知动量变化率的大小等于库仑力的大小，故粒子在点动量的变化率小于在点时的动量变化率，故C错误；
D、由题图易知、间电势差的绝对值大于、间电势差的绝对值，根据，可得在、间运动阶段电场力做功的绝对值大于在、间运动阶段电场力做功的绝对值，根据动能定理可知在、间的动能变化大于在、间的动能变化，故D错误。
故选：。
根据带电粒子轨迹的弯曲方向判断出带电粒子所受的库仑力性质，即可判断、电性关系；根据电场力做功与电势能变化的关系判断电势能的关系；根据动量定理和、两点电场力的大小关系分析动量变化率的大小关系；由电势差与电场强度的关系分析、间和、间电势差的大小关系，再分析电场力做功的大小关系，从而判断动能变化的关系。
本题考查了带电粒子在电场中运动问题，考查了功能关系与力与运动的关系。知道粒子做曲线运动，所受合力方向指向轨迹的凹侧。
8.
【解析】解：、当光电流恰为零，此时光电管两端加的电压为截止电压，当开关扳向时，光电子在光电管是加速，则所加的电压是正向电压，因此测得的数据得到的并不是轴左侧的图线，故A错误；
、根据，入射光的频率越高，对应的截止电压越大，由题目图可知，光的截止电压大于光的截止电压，所以光的频率大于光的频率，依据可知，光的光子能量大于光的光子能量，根据，所以光对应的光电子最大初动能大于光的光电子最大初动能，故B正确，D错误；
C、同一阴极的逸出功总是相等，与入射光的能量大小无关，故C错误。
故选：。
根据可知入射光的频率越高，对应的截止电压越大。根据图象中可看出，截止电压的大小，从而确定频率高低，进而可确定对应的光电子最大初动能大小；同一金属逸出功总是相同的，即可求解。
解决本题的关键掌握截止电压、逸出功，以及理解光电效应方程，注意依据图象提供的截止电压大小来确定光的频率高低是解题的关键。
9.
【解析】解：由，可得地球表面的重力加速度，由，而可得，月球绕地球做圆周运动的加速度，故A错误；
B.由可得，月球绕地球做圆周运动的线速度，地球第一宇宙速度为，即，得，则为地球第一宇宙速度的，故B错误；
C.月球的半径未知，无法计算出月球表面的重力加速度，故C错误；
D.海水与月球最小距离为，，月球对地球海水引力产生的加速度最大值，故D正确。
故选：。
A.根据地表处的黄金代换式和牛顿第二定律列式求解月球绕地球运动的加速度；
B.根据答案由加速度公式结合地球第一宇宙速度的表达式分析解答；
C.根据题目条件分析是否能计算月球表面的重力加速度；
D.根据海水利用牛顿第二定律列式求解加速度大小表达式。
考查万有引力定律的应用和宇宙速度的问题，会根据题意进行准确分析和解答。
10.
【解析】解：、对于小球、、组成的系统，由于水平方向不受力，所以系统水平方向动量守恒，但由于竖直方向所受合力不为零，所以系统动量不守恒，故A正确；
B、开始时、两球的速度为零，当小球落地前瞬间、两球的速度也为零，则知在小球下落过程中，、两球的动能先增大后减小，而它们的重力势能不变，则、两球的机械能先增大后减小，结合系统的机械能守恒知，小球的机械能先减小后增大，故B正确；
C、小球落地前瞬间、两球的速度为零，根据系统的机械能守恒有：，得：，故C正确；
D、、两球的机械能先增大后减小，知轻杆对、两球先做正功后做负功，当小球的机械能最小时，、两球的机械能最大，轻杆对、两球的作用力为零，地面对小球的支持力等于，故D错误。
本题选错误的，
故选：。
根据系统的合外力是否为零，判断系统的动量是否守恒。根据是否只有重力做功，判断系统的机械能守恒；
小球落地时，、的速度均为零，根据小球、、、、组成的系统机械能守恒，判断小球的机械能的变化，并求小球落地的速度大小；
当小球的机械能最小时，轻杆张力为零，求地面对小球的支持力大小。
解决该题的关键是明确知道系统的机械能是守恒的，要知道轻杆对、两球没有作用力时，其动能增大，此时小球的机械能最小。
11. 并
【解析】解：将灵敏电流计的量程扩大为原来的倍，并联电阻阻值：；应选电阻箱；
根据实验原理可知实物图连接如图：
由图示实物电路图可知，电流表与定值电阻串联充当电压表，则由闭合电路欧姆定律可得：
整理得：
由图示图象可知，图象与纵轴交点坐标值
图象斜率，
代入数据解得，电源电动势：，电源内阻；
故答案为：；并；；见解析；；。
根据并联电路特点与欧姆定律求出并联电阻阻值；
根据实验原理连接实物图；
根据图象与纵轴交点坐标值和图象斜率计算电源电动势和内阻。
本题考查了电流表改装、作图象、求电源电动势与内阻；分析清楚电路结构、应用串联电路特点可以求出电流计内阻；图象与纵轴交点坐标值和图象斜率计算电源电动势和内阻。
12.解：若圆盘静止不动，则有
得
设物体和圆盘保持相对解止，当具有最小值时，有向圆心运动的趋势，所以受到的静摩擦力方向沿半径向外。当摩擦力等于最大静摩擦力时，对受力分析有，又，
代入数据得
当具有最大值时，有远离圆心运动的趋势，受到的最大静摩擦力指向圆心。对受力分析有，又，解得
代入数据得
角速度的最大值为，最小值为。
答：若圆盘静止不动，从静止释放，的加速度大小为；
若使圆盘绕中心轴线转动，处于静止状态，角速度的最大值为，最小值为。
【解析】当此平面绕中心轴线以角速度转动时，若恰好要向里滑动时，取得最小值，此时所受的静摩擦力达到最大，方向沿半径向外，由最大静摩擦力和绳子拉力的合力提供所需要的向心力若恰好要向外滑动时，取得最大值，此时所受的静摩擦力达到最大，方向沿半径向里，由最大静摩擦力和绳子拉力的合力提供所需要的向心力。根据牛顿第二定律分别求出的最小值和最大值，即可得到的取值范围。
本题是圆周运动中临界问题，抓住当恰好相对此平面滑动时静摩擦力达到最大，由牛顿第二定律求解角速度的取值范围。
13.解：当气缸水平放置时， ，，，
当气缸口朝上，活塞到达气缸口时，活塞的受力分析图如图所示，
由平衡条件得：，
解得：，
此时气体的体积：，
由理想气体状态方程得：，
即：，
解得：；
当气缸口向上，未加热稳定时，由玻意耳定律得：
，
即：，
解得：，
加热后，气体做等压变化，气体对外做功为：
根据热力学第一定律可知：；
答：此时气体的温度为；
在对气缸内气体加热的过程中，气体膨胀对外做功，同时吸收的热量，则气体增加的内能为．
【解析】根据题意求出气缸内气体的状态参量，然后应用理想气体状态方程可以求出气体的温度．
根据题意求出气体对外做的功，然后应用热力学第一定律求出气体内能的增量．
本题考查了求气体的温度与内能的增量，分析清楚气体状态变化过程是解题的前提与关键，应用理想气体状态方程、玻意耳定律与热力学第一定律可以解题；应用热力学第一定律解题时要注意各量的正负号．
14.解：粒子在加速电场中，根据动能定理得：
粒子到达小孔时的速度为：
粒子离开偏转电场时，速度偏转角，竖直方向速度为：
在偏转电场中，带电粒子做类平抛运动，则有：
则点与上极板的距离为：
要使得粒子不从边射出，越大，越小，最大的临界条件就是圆周与边相切，由几何关系得：
解得：
粒子进入磁场时速度为：
在磁场中，有：
所加磁场的磁感应强度最小值为：
答：粒子到达小孔时的速度为。
点与上极板的距离为。
要使粒子进入磁场区域后不能从边射出，磁场磁感应强度的最小值为。
【解析】粒子在加速电场中，根据动能定理可求出粒子到达小孔时的速度；
进入偏转电场后，粒子做类平抛运动，根据类平抛运动的规律即可求点与上极板的距离；
根据几何关系求出半径，根据运动的合成与分解原理求出进入磁场的速度，粒子在磁场中由洛伦兹力提供向心力，求出磁感应强度。
本题主要考查了粒子在组合场运动的情况。解题的关键：
一、是分析清楚粒子在各个场运动的特点和运动规律，列出相应的方程；
二、是灵活应用几何关系、动能定理和运动的合成与分解等知识进行求解。
15.解：到达点时有，
从到根据动能定理有，
在点根据牛顿第二定律有，
解得
根据牛顿第三定律可知物块通过点时对半圆形轨道的压力大小；
弹簧释放瞬间，根据动量守恒有，
对物体，从释放到运动到的过程中，根据动能定理有，
滑上斜面体的最高点时，对和斜面体，根据动量定理有，
根据机械能守恒有，
解得；
物体从滑上斜面到与斜面分离的过程中，根据动量守恒有，
根据机械能守恒有，
解得，，
根据功能关系可知，物块与斜面体相互作用的过程中，物块对斜面体做的功为。
答：物块通过点时对半圆形轨道的压力大小为；
斜面体的质量为；
物块与斜面体相互作用的过程中，物块对斜面体做的功为。
【解析】物体到时，重力提供向心力，以此秋杰出到达点的速度大小，到根据动能定理求解物体在的速度，根据牛顿第二定律求解物块通过点时对半圆形轨道的压力大小；
对物体从释放到运动到根据动能定理求解释放瞬间获得的速度，对组成的系统根据动量以及能量守恒求解释放瞬间的速度，当到底斜面的最高点时，两者的速度相同，对和斜面体根据动量守恒以及能量守恒列方程求解斜面体的质量；
对物块与斜面体相互作用的过程中，根据根据动量守恒以及能量守恒列方程求解离开斜面时斜面的速度大小，再根据功能关系求解物块对斜面体做的功。
解决该题的关键是明确知道物体在点时是由重力提供向心力，知道和斜面作用的过程中动量以及能量守恒，当到达斜面的最高点时两者的速度相同。
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