吉安2024—2025学年度上学期周考(八)
高三物理试卷
命题人: 审题人: 备课组长:
一、单选题(每题4分,共28分.)
1.“核钻石”电池是一种依靠核反应发电的新型电池,该电池中的衰变释放出射线。下列说法正确的是
A.的衰变产物为147N B.的比结合能大于衰变产物的比结合能
C.升高温度会使的半衰期变短 D.衰变放出的电子来自碳原子的核外电子
2.A、B两个质点在同一地点沿同一方向运动,运动的位移x随时间t变化规律如图所示,A的图像为抛物线,初速度为0,B的图像为倾斜直线,两图像相切于P点,则0~3s内,A、B两质点的最大距离为
A.4.5m B.6m C.9m D.13.5m
3.一质量为的物块恰好能沿倾角为的足够长斜面匀速下滑。物块在沿斜面匀速下滑的过程中,在竖直平面内给物块一外力,与水平方向的夹角为,斜面始终处于静止状态,如图所示。已知重力加速度为,下列说法正确的是
A.若,物块沿斜面下滑过程中,地面对斜面的摩擦力水平向左
B.若,物块沿斜面下滑过程中,地面对斜面的摩擦力为零
C.若,物块将不能沿斜面匀速下滑
D.若推着物块沿斜面匀速上滑,则的最小值大于
4.质量为、长为的均质软绳一部分平直放在足够高的桌面上,一部分自然下垂,恰好能保持平衡,由于微小晃动,软绳由静止开始滑下。已知软绳与桌面间的动摩擦因数为,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,桌面边缘处光滑,重力加速度大小为,下列说法正确的是
A.起初下垂部分的软绳长度为
B.起初放在桌面上的软绳长度为
C.软绳与桌面间的最大摩擦力为
D.软绳刚离开桌面时的速度大小为
5.电场强度是描述电场强弱的物理量,它的定义为其中E为电场强度,q为一个电荷的带电量,单位为C(库伦),F为该电荷在电场中所受的力。图示为一个内、外半径分别为和的圆环状均匀带电平面,其单位面积带电量为σ,单位为C/m 。取环面中心O为原点,以垂直于环面的轴线为x轴。设轴上任意点P到O点的距离为x,P点电场强度的大小为E。下面给出E的四个表达式(式中k为静电力常量,单位为其中只有一个是合理的。你可能不会求解此处的场强E,但是你可以通过一定的物理分析,对下列表达式的合理性做出判断。根据你的判断,E的合理表达式应为
A. B.
C. D.
6.如图所示,一个光滑的固定斜面,倾角θ = 30°。劲度系数为k的轻弹簧一端固定在斜面底端,另一端与质量为2m的物体A拴接,另有质量为4m的物体B靠在A上,并施加沿斜面向下的力F = 3mg作用在物体B上,系统处于静止。现减小F,使A、B以的加速度一起匀加速向上运动,弹簧始终在弹性限度内,重力加速度为g。则从开始匀加速后到F = 0的过程中
A.F随位移非均匀变化
B.物体A、B动能增加量为
C.时,物体A、B之间的
弹力大小为
D.弹簧弹性势能减小
7.2021年中国全超导托卡马克核聚变实验装置创造了新的纪录。为粗略了解等离子体在托卡马克环形真空室内的运动状况,某同学将一小段真空室内的电场和磁场理想化为方向均水平向右的匀强电场和匀强磁场(如图),电场强度大小为E,磁感应强度大小为B。若某电荷量为q的正离子在此电场和磁场中运动,其速度平行于磁场方向的分量大小为v1,垂直于磁场方向的分量大小为v2,不计离子重力,则
A.电场力的瞬时功率为
B.该离子受到的洛伦兹力大小不变
C.v2与v1的比值不断变大
D.该离子做匀变速直线运动
二、多选题(每题6分,共18分.)
8.简谐横波沿水平方向由a点向b点传播,波速为4m/s,a、b两质点平衡位置间距离为2m,时,a在波峰,b在平衡位置且向下振动,则b第一次到达波峰的时刻可能是
A.1s B. C. D.
9.P、Q两颗卫星在和地球赤道共面的轨道上分别绕地球做匀速圆周运动,二者运行方向相同。Q为地球静止轨道同步卫星,P为近地卫星,经观测发现,P卫星经过时间t,转过的角度为。已知引力常量为G,卫星Q的轨道半径是卫星P轨道半径的k倍,下列选项正确的是
A.地球的质量为
B.地球的平均密度为
C.地球的自转周期为
D.卫星P连续经过地球上同一点正上方的时间间隔为
10.质量为m的钢板与直立轻弹簧的上端连接,弹簧下端固定在地上。平衡时,弹簧的压缩量为,如图所示,一物块从钢板正上方距离为的A处自由落下,打在钢板上并立刻与钢板一起向下运动,但不粘连。它们到达最低点后又向上运动。已知物块质量也为m,弹簧的弹性势能,弹簧振子做简谐运动的周期,M为振子的质量,重力加速度为g,下列说法正确的是
A.物块与钢板碰撞后一起下落的初速度是
B.碰后物块与钢板一起做简谐运动,振幅
C.碰撞刚结束至两者第一次运动到最低点所经历的时间
D.运动过程中弹簧的最大弹性势能
三、实验题(共18分)
11.(8分)“验证动量守恒实验”的装置的简化示意图如图甲所示,入射小球的质量为,被碰小球的质量为。
(1)对于该实验的要求及对应目的,下列说法正确的是_____(填正确答案标号)。
A.为了保证碰撞过程中两小球动量守恒,两小球的质量应满足
B.为了保证碰后能向右飞出,两小球的质量应满足
C.实验中使用的斜槽不需要光滑,但是为了保证两小球能做平抛运动,需要斜槽末端水平
(2)多次从同一位置由静止释放入射小球,小球在纸上留下很多个痕迹,如图乙所示,为了确定落点,三个圆中最合理的是_____(填正确答案标号)。
A.a B.b C.c
(3)如果碰撞过程满足动量守恒,则需要验证的表达式为 (用表示),若进一步验证该碰撞是否为弹性碰撞,则还需要满足的表达式为 。(用表示)
12.(10分)某同学利用DIS系统、定值电阻R0、电阻箱R等实验器材研究两节干电池的电动势和内阻,实验装置如图甲所示。首先测量电池的电动势和内阻,实验时多次改变R的阻值,用电流传感器测得对应的电流值I,在计算机上显示出如图乙所示的的关系图线。
(1)某次实验电阻箱调节后如图丙所示,则此时电阻箱的读数为 Ω。
(2)若定值电阻,令,,由图乙中实验图线的拟合方程可得,电池的电动势E= V,内阻r= Ω。
(3)根据实验测得的电池的R、I数据,若令,,则由计算机拟合得出的y-x图线如图丁所示,则图线最高点A的坐标值应为x= Ω,y= W(结果均保留2位有效数字)。
四、解答题(共36分)
13.(8分)如图(a)所示,水平放置的绝热容器被隔板A分成体积均为V的左右两部分。面积为S的绝热活塞B被锁定,隔板A的右侧为真空,左侧有一定质量的理想气体处于温度为T、压强为p的状态1,抽取隔板A,左侧中的气体就会扩散到右侧中,最终达到状态2,然后将绝热容器竖直放置如图(b)所示,解锁活塞B,B恰能保持静止,当电阻丝C加热气体,使活塞B缓慢滑动,稳定后,气体达到温度为的状态3,该过程电阻丝C放出的热量为Q。已知大气压强,且有,不计隔板厚度及一切摩擦阻力,重力加速度大小为g。
(1)求绝热活塞B的质量;
(2)求气体内能的增加量。
14.(12分)如图,两个定值电阻的阻值分别为和,直流电源的内阻不计,平行板电容器两极板水平放置,板间距离为,板长为,极板间存在方向水平向里的匀强磁场。质量为、带电量为的小球以初速度沿水平方向从电容器下板左侧边缘点进入电容器,做匀速圆周运动,恰从电容器上板右侧边缘离开电容器。此过程中,小球未与极板发生碰撞,重力加速度大小为,忽略空气阻力。
(1)求直流电源的电动势;
(2)求两极板间磁场的磁感应强度;
(3)在图中虚线的右侧设计一匀强电场,使小球离开电容器后沿直线运动,求电场强度的最小值。
15.(16分)某装置用电场控制带电粒子运动,工作原理如图所示,矩形区域内存在多层紧邻的匀强电场,每层的高度均为d,电场强度大小均为E,方向沿竖直方向交替变化,边长为,边长为,质量为m、电荷量为的粒子流从装置左端中点射入电场,粒子初动能为,入射角为,在纸面内运动,不计重力及粒子间的相互作用力。
(1)当时,若粒子能从边射出,求该粒子通过电场的时间t;
(2)当时,若粒子从边射出电场时与轴线的距离小于d,求入射角的范围;
(3)当,粒子在为范围内均匀射入电场,求从边出射的粒子与入射粒子的数量之比。
吉安2024—2025学年度上学期周考(八)
高三物理参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 A A B D B D B BD BC AC
1.A【难度】0.85【知识点】β衰变的特点、本质及其方程的写法
【详解】A.根据电荷数守恒、质量数守恒,可得核反应方程为
A正确;B.衰变反应时释放能量,新核更稳定,新核的比结合能更大,故的比结合能小于衰变产物的比结合能,B错误;C.外界条件不会引起半衰期发生变化,C错误;D.衰变辐射出的粒子,来自于碳原子核内的中子转变成的质子时放出的电子,不是原子核外的电子,D错误。故选A。
2.A【难度】0.65【知识点】x-t图像、匀速物体追变速物体
【详解】由题图可知,A做的是初速度为零的匀加速运动,B做的是匀速直线运动,t=3s时A、B的速度大小相等,为则A的加速度为
由于t=3s前,A的速度总比B的速度小,因此t=1.5s时A、B间的距离最大,即最大距离为故选A。
3.B【难度】0.65【知识点】斜面上物体受力平衡的问题
【详解】ABC.未加F时,物块匀速下滑,其受力分析,如图所示
由平衡条件得,又根据可得
解得设斜面的质量为M,对斜面受力分析,如图所示
根据牛顿第三定律有,斜面始终处于静止状态,将、分解,且在水平方向有,可得
故地面对斜面的摩擦力为零;若,对物块施加一个水平方向的力F,对m受力分析,如图所示
将F分解,可得又根据可得
对斜面同上进行受力分析,根据牛顿第三定律有
,
斜面始终处于静止状态,将、分解,且在水平方向有
,
可得
故地面对斜面的摩擦力为零;若,对物体施加一个垂直于斜面方向的力F,物块下滑过程中,对m受力分析,如图所示
则有又根据可得对斜面同上进行受力分析,根据牛顿第三定律有,斜面始终处于静止状态,将、分解,且在水平方向有
,
可得故地面对斜面的摩擦力为零,故A错误,B正确;
C.若,对物块施加竖直向下的力F,对m受力分析,如图所示
则有又根据可得又
则有
所以物体仍可以沿斜面匀速下滑,故C错误;
D.若推着物块沿斜面匀速上滑,设F与斜面夹角,根据平衡条件得
解得
所以
故D错误。故选B。
4.D【难度】0.65【知识点】物体间发生相对滑动问题、用动能定理求解外力做功和初末速度【详解】AB.设软绳下垂部分的长度为,其质量为,有
解得起初放在桌面上的软绳长度为故AB错误;
C.软绳与桌面间的最大静摩擦力为故C错误;
D.设软绳离开桌面时的速度大小为,根据动能定理有
其中联立解得故D正确。故选D。
5.B【难度】0.65【知识点】电场强度的叠加法则、用基本单位推导物理量单位
【详解】AC.场强的单位为N/C,k为静电力常量,单位为,σ为单位面积的带电量,单位为C/m2,则表达式的单位即为N/C,故各表达式中其它部分应无单位,故AC错误;BD.当x=0时,此时要求的场强为O点的场强,由对称性可知,当x→∞时E→0,而D项中E→,故B正确,D错误。故选B。
6.D【难度】0.4【知识点】细绳或弹簧相连的连接体问题、用动能定理求解外力做功和初末速度、常见力做功与相应的能量转化【详解】A.最初A、B静止,弹簧弹力大小为
当A、B开始匀加速运动,运动位移为x时有
可得故F随位移均匀变化,故A错误;
B.当F = 0时,结合上述有根据动能定理有结合上述解得
故B错误;C.当,对B进行分析有
结合上述解得故C错误;D.弹性势能变化量的值等于弹簧弹力做功故D正确。故选D。
7.B【难度】0.65【知识点】带电粒子在叠加场中做旋进运动【详解】A.根据功率的计算公式可知电场力的瞬时功率为故A错误;BCD.由于与磁场B平行,与磁场B垂直,则根据洛伦兹力的计算公式有根据运动的叠加原理可知,离子在垂直于纸面内做匀速圆周运动,沿水平方向做加速运动,则增大,不变,所以离子受到的洛伦兹力大小不变;的值不断变大;该离子受到的电场力不变,洛伦兹力大小不变,方向总是与电场方向垂直,所以该离子做匀加速曲线运动,故B正确,CD错误。故选B。
8.BD【难度】0.85【知识点】求周期的多解问题【详解】根据题意知,a、b两质点平衡位移间的距离为解得波长为
则周期为经,b第一次到达波峰位置,则有
所以当n=0时,;当n=1时,;当n=2时,;当n=3时,。故选BD。
9.BC【难度】0.65【知识点】同步卫星、近地卫星与赤道上物体的比较、卫星的追及相遇问题【详解】AB.P卫星经过时间t,转过的角度为,则角速度为根据万有引力提供向心力可得解得地球密度为
解得故A错误,B正确;C.对Q根据万有引力提供向心力可得
结合上述可得故C正确;D.卫星P连续经过地球上同一点正上方的时间间隔为,则;故
故D错误。故选BC。
10.AC【难度】0.4【知识点】弹簧类问题机械能转化的问题、完全非弹性碰撞后速度的计算、简谐运动的振幅、周期、频率【详解】A.对物块,根据动能定理
解得设v1表示质量为m的物块与钢板碰撞后一起开始向下运动的速度,因碰撞时间极短,动量守恒取v0方向为正解得故A正确;
B.碰后根据能量守恒根据平衡条件可得
解得当物块与钢板受力平衡时,为平衡位置解得所以振幅为故B错误;C.碰撞刚结束至两者第一次运动到平衡位置时间为,则解得继续运动到最低点所经历的时间,则所以,碰撞刚结束至两者第一次运动到最低点所经历的时间故C正确;
D.当物块与钢板运动到最低点时,弹簧的弹性势能最大故D错误。
故选AC。
11.(每空2分,共8分)
(1)C
(2)C
(3)
【难度】0.65【知识点】验证动量守恒定律的实验目的、原理、器材、验证动量守恒定律的实验步骤和数据处理、利用动量守恒及能量守恒解决(类)碰撞问题【详解】(1)A.碰撞过程中两小球动量守恒,与小球的质量关系无关,故A错误;B.碰撞过程中,小球受到向右的冲量,会向右飞出,与小球的质量关系无关,故B错误;C.只要小球每次由静止释放的位置相同,就能保证每次碰前速度相同,因此不需要斜槽光滑,但是为了保证两小球能做平抛运动,需要斜槽末端水平,故C正确。故选C。(2)根据突出主要矛盾,忽略次要矛盾的原则,确定平均落点时,三个圆中最合理的是c。故选C。
(3)[1]小球碰后均做平抛运动,水平方向有竖直方向有可知满足动量守恒时应满足表达式[2]若碰撞为弹性碰撞则还应满足表达式
结合动量守恒表达式可得
12.(每空2分,共10分)
(1)12.0
(2) 2.0
(3)2.0 0.22
【难度】0.65【知识点】电源的最大输出功率及其条件、测量电源电动势和内阻的实验原理、器材、实验电路、测量电源电动势和内阻的实验步骤和数据处理、用电流表和电阻箱测量电源的电动势和内阻【详解】(1)由电阻箱的读数规则可知,此时电阻箱的读数为
(2)[1]由闭合电路欧姆定律有
整理则有结合题中图线的解析式,有
解得[2]由解得(3)[1][2]分析题图中电路可知,外电路的用电器为电阻R和,结合题意可知,题图的y轴为电池的输出功率,题图的x轴为外电路的电阻。对电池有结合题图有由之前的分析可知,题图中A点为y最大值,由上述公式可知,当x=r时,即外电路电阻等于电池内阻时,取得最大值,所以,
13.(8分)
(1)
(2)
【难度】0.85【知识点】计算系统内能改变、吸放热及做功【详解】(1)气体从状态1到状态2发生等温变化,由玻意尔定律得容器竖直放置,解锁活塞B,B恰好保持静止,根据平衡条件得两式联立解得
(2)当电阻丝C加热时,活塞B能缓慢滑动(无摩擦),使气体达到温度的状态3,可知气体做等压变化,由盖-吕萨克定律得该过程气体对外做功
根据热力学第一定律可得解得
14.(12分)
(1);
(2);
(3)
【难度】0.65【知识点】计算含容电路的电流和电压、带电粒子在叠加场中做匀速圆周运动
【详解】(1)小球在电磁场中做匀速圆周运动,则电场力与重力平衡,可得
两端的电压根据欧姆定律得
联立解得
(2)如图所示
设粒子在电磁场中做圆周运动的半径为,根据几何关系解得
根据解得
(3)由几何关系可知,射出磁场时,小球速度方向与水平方向夹角为,要使小球做直线运动,当小球所受电场力与小球重力在垂直小球速度方向的分力相等时,电场力最小,电场强度最小,可得解得
15.(16分)
(1);
(2)或;
(3)
【难度】0.4【知识点】带电粒子在周期性变化的电场运动(初速度垂直电场)【详解】(1)电场方向竖直向上,粒子所受电场力在竖直方向上,粒子在水平方向上做匀速直线运动,速度分解如图所示
粒子在水平方向的速度为根据可知解得(2)粒子进入电场时的初动能粒子进入电场沿电场方向做减速运动,由牛顿第二定律可得粒子从边射出电场时与轴线的距离小于d,则要求解得
所以入射角的范围为或(3)设粒子入射角为时,粒子恰好从D点射出,由于粒子进入电场时,在水平方向做匀速直线运动,在竖直方向反复做加速相同的减速运动,加速运动。粒子的速度运动时间为
粒子在沿电场方向,反复做加速大小相同的减速运动,加速运动,则,,
,,
则,则粒子在分层电场中运动时间相等,设为,则
且代入数据化简可得
即解得(舍去)或
解得则从边出射的粒子与入射粒子的数量之比