云南省昆明市云南師大附中2022-2023學(xué)年高三物理下學(xué)期摸底試題含解析

云南省昆明市云南師大附中2022-2023學(xué)年高三物理下學(xué)期摸底試題含解析一、選擇題：本題共5小題，每小題3分，共計(jì)15分．每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意1.（單選題）為了讓乘客乘車舒服，某探究小組設(shè)計(jì)了一種新型交通工具，乘客的座椅能隨著坡度的變化而自動(dòng)調(diào)整使座椅始終保持水平，如圖所示。當(dāng)此車加速上坡時(shí)，乘客(

)A．處于失重狀態(tài) B．不受摩擦力的作用C．受到水平向右的摩擦力作用

D．所受力的合力豎直向上參考答案：C2.（單選）如圖，物體M在豎直向上的拉力F的作用下能靜止在斜面上，關(guān)于M受力的個(gè)數(shù)，下列說(shuō)法中正確的是（

）A．M一定是受兩個(gè)力作用

B．M一定是受四個(gè)力作用C．M可能受三個(gè)力作用

D．M不是受兩個(gè)力作用就是受四個(gè)力作用參考答案：D3.（單選）如圖所示，無(wú)限長(zhǎng)導(dǎo)線，均通以恒定電流I．直線部分和坐標(biāo)軸接近重合，彎曲部分是以坐標(biāo)原點(diǎn)O為圓心的相同半徑的一段圓弧，已知直線部分在原點(diǎn)O處不形成磁場(chǎng)，則圖乙中O處磁感應(yīng)強(qiáng)度和圖甲中O處磁感應(yīng)強(qiáng)度相同的是參考答案：解：由題意可知，圖甲中O處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小是其中一段在O點(diǎn)的磁場(chǎng)大小2倍，方向垂直紙面向里；A、根據(jù)右手螺旋定則可知，左上段與右下段的通電導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)疊加為零，則剩余的兩段通電導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)大小是其中一段的在O點(diǎn)磁場(chǎng)的2倍，且方向垂直紙面向里，故A正確；B、同理，四段通電導(dǎo)線在O點(diǎn)的磁場(chǎng)是其中一段在O點(diǎn)的磁場(chǎng)的4倍，方向是垂直向里，故B錯(cuò)誤；C、由上分析可知，右上段與左下段產(chǎn)生磁場(chǎng)疊加為零，則剩余兩段產(chǎn)生磁場(chǎng)大小是其中一段在O點(diǎn)產(chǎn)生磁場(chǎng)的2倍，方向垂直紙面向外，故C錯(cuò)誤；D、與C選項(xiàng)分析相同，四段在O點(diǎn)的磁場(chǎng)是其中一段在O點(diǎn)產(chǎn)生磁場(chǎng)的2倍，方向垂直紙面向外，故D錯(cuò)誤；故選：A．4.（多選題）為了測(cè)定一個(gè)水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小，小明所在的物理興趣小組做了如下實(shí)驗(yàn)：用長(zhǎng)為L(zhǎng)的絕緣輕質(zhì)細(xì)線，上端固定于O點(diǎn)，下端拴一質(zhì)量為m、帶電荷量為＋q的小球(可視為質(zhì)點(diǎn))，如圖所示，開(kāi)始時(shí)，將線與小球拉成水平，然后釋放，小球由靜止開(kāi)始向下擺動(dòng)，擺到B點(diǎn)時(shí)速度恰好為零，然后又從B點(diǎn)向A點(diǎn)擺動(dòng)，如此往復(fù)．小明用測(cè)量工具測(cè)量與水平方向所成的角度θ，剛好為60°.不計(jì)空氣阻力，下列說(shuō)法中正確的是()A．在B點(diǎn)時(shí)小球受到的合力為0B．電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小為C．小球從A運(yùn)動(dòng)到B，重力勢(shì)能減小mgLD．小球在下擺的過(guò)程中，小球的機(jī)械能和電勢(shì)能之和先減小后增大參考答案：BC試題分析：小球在B點(diǎn)受重力豎直向下，電場(chǎng)力水平向右，故合力一定不為零，故A錯(cuò)誤；小球由A到B的過(guò)程中，由動(dòng)能定理可得：mgLsinθ-EqL（1-cos60°）=0，則電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為，選項(xiàng)B正確；小球從A運(yùn)動(dòng)到B，重力做正功，W=mgh=mgLsinθ，故重力勢(shì)能減小mgLsinθ=，故C正確；小球在下擺過(guò)程中，除重力做功外，還有電場(chǎng)力做功，故機(jī)械能不守恒，但機(jī)械能和電勢(shì)能總能力之和不變，故D錯(cuò)誤．故選BC.考點(diǎn)：動(dòng)能定理；能量守恒定律5.（多選）勞倫斯和利文斯設(shè)計(jì)出回旋加速器，工作原理示意圖如圖所示．置于高真空中的D形金屬盒半徑為R，兩盒間的狹縫很小，帶電粒子穿過(guò)的時(shí)間可忽略．磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與盒面垂直，高頻交流電頻率為f，加速電壓為U.若A處粒子源產(chǎn)生的質(zhì)子質(zhì)量為m、電荷量為＋q，在加速器中被加速，且加速過(guò)程中不考慮相對(duì)論效應(yīng)和重力的影響．則下列說(shuō)法正確的是()A．質(zhì)子被加速后的最大速度不可能超過(guò)2πRfB．質(zhì)子離開(kāi)回旋加速器時(shí)的最大動(dòng)能與加速電壓U成正比C．質(zhì)子第2次和第1次經(jīng)過(guò)兩D形盒間狹縫后軌道半徑之比為∶1D．不改變磁感應(yīng)強(qiáng)度B和交流電頻率f，該回旋加速器也能用于α粒子(含兩個(gè)質(zhì)子，兩個(gè)中子)加速參考答案：AC二、填空題：本題共8小題，每小題2分，共計(jì)16分6.（5分）質(zhì)量分布均勻的擺球質(zhì)量為m，半徑為r，帶正電荷，用長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)線將擺球懸掛在懸點(diǎn)O作簡(jiǎn)諧振動(dòng)，則這個(gè)單擺的振動(dòng)周期T＝_____________；若在懸點(diǎn)O處固定另一個(gè)正電荷，如圖所示，則該單擺的振動(dòng)周期將_________。（填“變大”、“變小”或“不變”）參考答案：、不變7.如圖甲所示，在氣墊導(dǎo)軌的左端固定一輕質(zhì)彈簧，軌道上有一滑塊A緊靠彈簧但不連接，已知滑塊的質(zhì)量為m（1）用游標(biāo)卡尺測(cè)出滑塊A上的擋光片的寬度，讀數(shù)如圖乙所示，則寬度d=

▲

mm；（2）為探究彈簧的彈性勢(shì)能，某同學(xué)打開(kāi)氣源，用力將滑塊A壓緊到P點(diǎn)，然后釋放，滑塊A上的擋光片通過(guò)光電門的時(shí)間為，則彈簧的彈性勢(shì)能的表達(dá)式為----

▲

(用題中所給字母表示)；（3）若關(guān)閉氣源，仍將滑塊A由P點(diǎn)釋放，當(dāng)光電門到P點(diǎn)的距離為x時(shí)，測(cè)出滑塊A上的擋光片通過(guò)光電門的時(shí)間為t，移動(dòng)光電門，測(cè)出多組數(shù)據(jù)（滑塊都能通過(guò)光電門），并繪出圖像，如圖丙所示，已知該圖線的斜率的絕對(duì)值為k，則可算出滑塊與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為

▲

．參考答案：（1）5.10

（3分）（2）

（3分）（3）

8.在地球大氣層上界，垂直于太陽(yáng)光方向上的每秒種內(nèi)每平方米上接受的太陽(yáng)輻射能叫做太陽(yáng)常數(shù)，其值為J/m2．S。太陽(yáng)到地球大氣層上界的距離取為m，那么太陽(yáng)能的輻射功率用上述字母可表示為

，其值為

W（結(jié)果取2位有效數(shù)字）。參考答案：

答案：9.直升機(jī)沿水平方向勻速飛往水源取水滅火，懸掛著m=500kg空箱的懸索與豎直方向的夾角θ1＝450。直升機(jī)取水后飛往火場(chǎng)，加速度沿水平方向，大小穩(wěn)定在a=1.5m/s2時(shí)，懸索與豎直方向的夾角θ2＝140。如果空氣阻力大小不變，且忽略懸索的質(zhì)量，則空氣阻力大小為_(kāi)__

___N，水箱中水的質(zhì)量M約為_(kāi)______kg。（sin140=0.242；cos140=0.970）（保留兩位有效數(shù)字）參考答案：試題分析：直升機(jī)沿水平方向勻速和勻加速飛行時(shí)，水箱受力情況如下圖，根據(jù)牛頓第二定律，則有，，解得，。考點(diǎn)：本題考查了牛頓第二定律的應(yīng)用。10.某研究性學(xué)習(xí)小組利用如圖甲所示電路測(cè)量某電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r。在坐標(biāo)紙中畫出了如圖乙所示的U－I圖象，若電流表的內(nèi)阻為1Ω,則E＝________V，r＝________Ω參考答案：2.0；

1.4；

11.如圖所示，A、B、C、D是某勻強(qiáng)電場(chǎng)中的4個(gè)等勢(shì)面，一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)α粒子（電荷量是質(zhì)子的2倍，質(zhì)量是質(zhì)子的4倍，質(zhì)子和α粒子的重力及其相互作用忽略不計(jì)）同時(shí)在A等勢(shì)面從靜止出發(fā)，向右運(yùn)動(dòng)，當(dāng)?shù)竭_(dá)D面時(shí)，電場(chǎng)力做功之比為

，它們的速度之比為

。參考答案：1∶2

：112.如圖所示，質(zhì)量為m的均勻直角金屬支架ABC在C端用光滑鉸鏈鉸接在墻壁上，支架處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)金屬支架通一定電流平衡后，A、C端連線恰水平，相距為d，BC與豎直線夾角為530，則金屬支架中電流強(qiáng)度大小為

；若使BC邊與豎直線夾角緩慢增至900過(guò)程中，則金屬支架中電流強(qiáng)度變化應(yīng)

（選填“增大、減小、先增大后減小、先減小后增大”）。(sin37°=0.6，cos37°=0.8)參考答案：1.07mg/Bd，先增大后減小13.如圖所示為“風(fēng)光互補(bǔ)路燈”系統(tǒng)，它在有陽(yáng)光時(shí)通過(guò)太陽(yáng)能電池板發(fā)電，有風(fēng)時(shí)通過(guò)風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電，二者皆有時(shí)將同時(shí)發(fā)電，并將電能輸至蓄電池儲(chǔ)存起來(lái)，供路燈照明使用。為了能使蓄電池的使用壽命更為長(zhǎng)久，一般充電至90％左右即停止，放電余留20％左右即停止電能輸出。下表為某型號(hào)風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)配置方案：風(fēng)力發(fā)電機(jī)太陽(yáng)能電池組件其他元件最小啟動(dòng)風(fēng)速1.0m/s太陽(yáng)能電池36W蓄電池500Ah-12V最小充電風(fēng)速2.0m/s最大限制風(fēng)速12.0m/s太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化效率15%大功率LED路燈80W-12V最大輸出功率400W如果當(dāng)?shù)卮怪庇谔?yáng)光的平面得到的太陽(yáng)輻射最大強(qiáng)度約為240W/m2，要想使太陽(yáng)能電池的最大輸出功率達(dá)到36W，太陽(yáng)能電池板的面積至少要______________m2。

當(dāng)風(fēng)速為6m/s時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率將變?yōu)?0W，在這種情況下，將蓄電池的電能由20%充至90%所需時(shí)間為_(kāi)_____________h；參考答案：1，84

三、簡(jiǎn)答題：本題共2小題，每小題11分，共計(jì)22分14.(6分)如圖所示，己知平行玻璃磚的折射率，厚度為.入射光線以入射角60°射到玻璃磚的上表面，經(jīng)玻璃磚折射從下表面射出，出射光線與入射光線平行，求兩平行光線間距離。（結(jié)果可用根式表示）

參考答案：解析：作出光路如圖

由折射定律得（2分）

所以r=30°（2分）

由圖知

則AB—AC=d·tan30°=d

出射光線與入射光線間的距離是d（2分）15.(3-5模塊)(5分)有兩個(gè)質(zhì)量為m的均處于基態(tài)的氫原子A、B，A靜止，B以速度v0與之發(fā)生碰撞．己知：碰撞前后二者的速度均在一條直線上，碰撞過(guò)程中部分動(dòng)能有可能被某一氫原子吸收。從而該原子由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，然后，此原子向低能級(jí)態(tài)躍遷，并發(fā)出光子．如欲碰后發(fā)出一個(gè)光子，則速度v0至少需要多大？己知?dú)湓拥幕鶓B(tài)能量為E1(E1<0)。參考答案：解析：，--------------(1分)

，--------------(1分)

，--------------(1分)

--------------(2分)四、計(jì)算題：本題共3小題，共計(jì)47分16.如圖所示，某回旋加速器的兩個(gè)半圓金屬盒處于與盒面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，兩金屬盒間存在交變電場(chǎng)，用其加速質(zhì)子．已知金屬盒的半徑R為16cm，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B為1.3T，質(zhì)子穿過(guò)金屬盒間的縫隙時(shí)加速電壓U為10kV，取質(zhì)子的質(zhì)量m為1.6×10﹣27kg，電荷量q為1.6×10﹣19C．求（1）交變電場(chǎng)的頻率f；（2）質(zhì)子出射時(shí)的動(dòng)能Ek；（3）質(zhì)子在回旋加速器中運(yùn)動(dòng)的圈數(shù)n．參考答案：解：（1）根據(jù)牛頓第二定律得

質(zhì)子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的頻率

解得

質(zhì)子運(yùn)動(dòng)一周加速兩次，加速電場(chǎng)方向改變兩次，所以交變電場(chǎng)的頻率與質(zhì)子圓周運(yùn)動(dòng)的頻率相等．（2）質(zhì)子出射時(shí)做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為金屬盒的半徑，此時(shí)質(zhì)子的動(dòng)能為

由，可得

得

（3）質(zhì)子轉(zhuǎn)一圈加速兩次，每次加速電壓U=10kV

動(dòng)能增加量

加速圈數(shù)

或

答：（1）交變電場(chǎng)的頻率f；為21MHz．（2）質(zhì)子出射時(shí)的動(dòng)能Ek為2.2MeV．（3）質(zhì)子在回旋加速器中運(yùn)動(dòng)的圈數(shù)n為110次．【考點(diǎn)】帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)；帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)．【分析】（1）根據(jù)旋加速器的工作原理，它靠電場(chǎng)加速，靠磁場(chǎng)束縛在D形盒內(nèi)．但必須滿足粒子回旋的周期與交變的周期相等，才能使粒子一次次加速．（2）隨著粒子速度的增大，半徑也逐步增大，當(dāng)半徑達(dá)到D形盒的半徑時(shí)，動(dòng)能達(dá)到最大．（3）這些動(dòng)能均是靠電場(chǎng)力做功獲得，用最大動(dòng)能除以一次做的功，則就能求出回旋的次數(shù)．17.如圖一砂袋用無(wú)彈性輕細(xì)繩懸于O點(diǎn)。開(kāi)始時(shí)砂袋處于靜止?fàn)顟B(tài)，此后用彈丸以水平速度擊中砂袋后均未穿出。第一次彈丸的速度為v0，打入砂袋后二者共同擺動(dòng)的最大擺角為θ（θ<90°），當(dāng)其第一次返回圖示位置時(shí)，第二粒彈丸以另一水平速度v又擊中砂袋，使砂袋向右擺動(dòng)且最大擺角仍為θ。若彈丸質(zhì)量均為m，砂袋質(zhì)量為5m，彈丸和砂袋形狀大小忽略不計(jì)，求：兩粒彈丸的水平速度之比V0/V為多少？參考答案：彈丸擊中砂袋瞬間，系統(tǒng)水平方向不受外力，動(dòng)量守恒，設(shè)碰后彈丸和砂袋的共同速度為v1，細(xì)繩長(zhǎng)為L(zhǎng)，根據(jù)動(dòng)量守恒定律有

mv0=(m+5m)v1

砂袋擺動(dòng)過(guò)程中只有重力做功，機(jī)械能守恒，所以

設(shè)第二粒彈丸擊中砂袋后彈丸和砂袋的共同速度為v2

同理有：

mv－(m+5m)v1=(m+6m)v2

聯(lián)解上述方程得

18.如圖是一種磁動(dòng)力電梯示意圖。在豎直方向有兩組很長(zhǎng)的平行軌道PQ、MN，軌道間有水平方向、交替排列的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B1和B2，B1=B2=1.0T，B1和B2的方向相反，兩磁場(chǎng)始終豎直向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)。電梯轎廂固定在如圖所示的金屬框abcd內(nèi)（圖中轎廂未畫出）并與之絕緣。已知電梯滿載時(shí)連同金屬框的總質(zhì)量為2.35×103kg，所受阻力f=500N，金屬框垂直軌道的邊長(zhǎng)Lcd=2.0m，兩磁場(chǎng)的豎直寬度均與金屬框的高Lad相同，金屬框整個(gè)回路的電阻R=2.0×10-3Ω，取g=10m/s2。假如設(shè)計(jì)要求電梯滿載時(shí)能以v1=3.0m/s的速度勻速上升，求：（1）圖示時(shí)刻（ab邊在磁場(chǎng)B1中，dc邊在磁場(chǎng)B2中）金屬框中感應(yīng)電流的大小及方向（方向用順時(shí)針或逆時(shí)針表示）；（2）磁場(chǎng)向上運(yùn)動(dòng)速度v0的大小；（3）該電梯滿載以速度v1向上勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)所消耗的總功率。參考答案：（1）因金屬框勻速運(yùn)動(dòng)，所以金屬框受到的安培力FB、重力G與阻力f之合力為零，設(shè)當(dāng)電梯向上勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)金屬框中感應(yīng)電流大小為I，則：

…①

…②聯(lián)解①②得：