江苏省重点中学2023届高三年级物理周测试卷1（答案）

江苏省重点中学2023届高三年级物理周测试卷1
（时间：45分钟）
一、单选题
1．根据同名科幻小说改编的动画《三体》上线后备受关注。片中出现的太空电梯的原理并不复杂，只需在地球同步轨道上建造一个空间站，并用某种足够长也足够结实的“绳索”将其与地面相连，宇航员、乘客以及货物可以通过像电梯轿厢一样的升降舱沿“绳索”往返于太空和地面，如乙图所示。假设地球赤道上的固定基地与同步空间站a间有一升降舱相对地球静止，另有一个卫星b与同步空间站a的运行方向相同，此时二者距离最近，经过时间t之后，a、b再次相距最近，已知地球半径为R，质量为M、自转周期为T、引力常量为G，则下列说法正确的是（　　）
A．b卫星的周期为
B．升降舱处于完全失重状态
C．升降舱停在距地球表面高度为2R的站点时，升降舱中物体的重力加速度为
D．太空电梯上各点线速度与该点到地心的距离成反比
2．如图所示，三颗卫星 a、b、c绕地球做匀速圆周运动，其中b、c在地球的同步轨道上，a距离地球表面的高度为R，此时a、b恰好相距最近。已知地球质量为M、半径为R、地球自转的角速度为，万有引力常量为G，则（　　）
A．卫星a和b下一次相距最近还需经过时间为
B．卫星c的机械能等于b的机械能
C．若要卫星c与b实现对接，可让c加速
D．发射某卫星至b所在轨道所需的能量小于至a所在的轨道
3．氢原子的能级图如图甲所示，一群处于能级的氢原子，用其向低能级跃迁过程中发出的光照射图乙电路中的阴极K，其中只有a、b两种频率的光能使之发生光电效应。分别用这两种频率的光照射阴极K，测得图乙中电流表随电压表读数变化的图像如图丙所示。下列说法正确的是（　　）
A．题中的氢原子跃迁共能发出4种不同频率的光子
B．a光是从能级向能级跃迁产生的
C．a光的波长小于b光的波长
D．a光照射阴极K时逸出的光电子的最大初动能比b光照射时的大
4．如图所示，一理想变压器原线圈与定值电阻、理想电流表一起接入电压恒为U的交流电源上，原线圈接入电路的匝数可通过调节触头P进行改变，副线圈和电阻箱、理想电流表连接在一起，下列说法正确的是（　　）
A．保持不变，将触头P向上移动，则的示数变大
B．保持不变，将触头P向下移动，电源输出的总功率变小
C．保持P的位置不动，增大，则的示数减小，的示数减小
D．保持P的位置不动，增大，则的电功率变小，的电功率不变
二、多选题
5．如图所示，一足够长的传送带倾斜放置，倾角，以恒定速率顺时针转动。一煤块以初速度从A端冲上传送带，煤块与传送带之间动摩擦因数，取。下列说法正确的是（　　）
A．煤块冲上传送带后经1s与传送带速度相同
B．煤块向上滑行的最大位移为8m
C．煤块从冲上传送带到返回A端所用的时间为5s
D．煤块在传送带上留下的痕迹长为
6．如图所示，、和都是阻值为的定值电阻，R是滑动变阻器，电源内阻为r，、和都是理想电压表和电流表，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片由图示位置向左缓慢滑动时，、分别表示电压表、示数的变化量，表示电流表A的示数变化量，则下列说法中正确的是（　　）
A．表示数减小
B．表示数减小
C．
D．电压表示数的变化量的绝对值小于电压表示数的变化量的绝对值
三、实验题
7．以下是利用落体法验证机械能守恒定律的两种方案。
（1）采用打点计时器验证机械能守恒定律的实验装置如图甲所示。
①图乙中的纸带是实验过程中打点计时器打出的一条纸带。打点计时器频率为50 Hz，打下O点（图中未标出）时，钩码开始下落，、、是打点计时器连续打下的3个点。刻度尺的0刻线与O点对齐，、、三个点所对刻度如图乙所示。打点计时器在打出b点时钩码下落的速度为_______m/s（计算结果保留三位有效数字）；
②若打点计时器在打出b点时的速度表示为，钩码下落的高度表示为，当地的重力加速度为g，若在误差允许范围内表达式_______（用题中所给的物理量表示）成立，则机械能守恒。
（2）采用光电门验证机械能守恒定律，装置如图丙所示。切断电磁铁电源，让小钢球自由下落，下落过程中小钢球经过光电门1和光电门2，光电计时器记录下小钢球通过光电门1、2的时间、，用刻度尺测出两光电门间距离h，已知小钢球的直径为d，当地的重力加速度为g。
①小钢球通过光电门1时的瞬时速度________（用题中所给的物理量表示）；
②保持光电门1位置不变，上下调节光电门2，多次实验记录多组数据，作出随h变化的图像，如果不考虑空气阻力，若该图线的斜率________（用题中所给的物理量表示），就可以验证小钢球下落过程中机械能守恒；
③若考虑空气阻力的影响，则实验得出的随h变化的图像的斜率一定________（填“大于”“小于”或“等于”）不考虑空气阻力时图线的斜率。
四、解答题
8．如图所示，真空中存在一间距为的水平平行板电容器，板长，板间电压为U、匀强电场方向向上，MN为一垂直上极板PQ的足够长的光屏，其下端N与极板右端Q重合，在MN所在竖直线右侧存在匀强磁场。在下极板左端有一个粒子源A，可以紧贴极板水平向右连续发射带正电的粒子，粒子比荷为，初速度。已知粒子打到极板或光屏时会被吸收，粒子之间的作用力不计，粒子的重力不计。
（1）为使粒子能够从极板间射出，求电压U的最大值；
（2）若匀强磁场方向垂直纸面向里，大小为，电压U可任意调节，则求粒子击中光屏形成痕迹的长度。
（3）若匀强磁场方向改成水平向右，大小变为，电压U可任意调节，在极板右侧放置另一块与MN平行的足够大的光屏CD，CD在磁场中只能左右移动，则求粒子打在光屏CD上留下所有痕迹的面积S。
参考答案（含解析）
1．C
A．设b卫星的周期为，此时二者距离最近，经过时间t之后，a、b再次相距最近，则有
解得
故A错误；
B．同步空间站a处于完全失重状态，但升降舱位于固定基地与同步空间站a之间，且相对地球静止，可知升降舱不只受到万有引力作用，升降舱不处于完全失重状态，故B错误；
C．升降舱停在距地球表面高度为2R的站点时，设物体的质量为，升降舱中物体受到的万有引力为
设太升降舱对物体的支持力为，则有
又
联立解得
则升降舱中物体的重力加速度为
故C正确。
D．太空电梯上各点的角速度相等，根据
可知太空电梯上各点线速度与该点到地心的距离成正比，故D错误。
故选C。
2．A
A．b为地球同步对卫星，其角速度等于地球自转角速度，对 a有
令卫星a和b下一次相距最近还需经过时间为，则有
解得
A正确；
B．b、c在地球的同步轨道上，由于b、c卫星质量关系不确定，则卫星c的机械能与b的机械能关系也不确定，B错误；
C．根据
解得
可知，轨道半径越大，圆周运动的线速度越小，当卫星c在地球同步轨道上加速后，其将变轨到高轨道，在高轨道稳定运行的线速度将小于卫星b的线速度，两者间距随后将逐渐增大，不能实现对接，即若要卫星c与b实现对接，可让c减速后先到达低轨道，两卫星随后相互靠近，实现对接，C错误；
D．同一卫星在高轨道的机械能大于其在低轨道上的机械能，可知发射某卫星至b所在轨道所需的能量大于至a所在的轨道，D错误。
故选A。
3．B
A．一群处于能级的氢原子，用其向低能级跃迁过程中，辐射出的光子的种类
A错误；
B．根据上述，6种光之中，只有2种能够使阴极K发生光电效应，可知这两种光在6种光之中的光子能量最大，即这两种是能级向能级跃迁与能级向能级跃迁产生的，根据图丙可知，a光的遏止电压小，则a光是从能级向能级跃迁产生的，B正确；
C．根据上述，a光的光子能量小于b光的光子能量，根据
可知，a光的波长大于b光的波长，C错误；
D．根据
由于a光的光子能量小于b光的光子能量，则a光照射阴极K时逸出的光电子的最大初动能比b光照射时的小，D错误。
故选B。
4．C
A．根据电路连接情况可知
根据变压器电压、电流关系可知
根据欧姆定理可知
联立可得
保持不变，将触头P向上移动，则增大，根据上述推导可知变小，即的示数变小，A错误；
B．保持不变，将触头向下移动，减小，则增大，根据可知，电源输出的总功率变大，B错误；
C．保持P的位置不动，增大，根据上述推导可知、变小，即和的示数都变小，C正确；
D．根据可知，的电功率变小，的电功率可能变小也可能变大，D错误。
故选C。
5．AD
A．煤块先做匀减速，由牛顿第二定律可得
解得
设经t时间与传送带共速，由
解得
故A正确；
B．共速后，摩擦力方向向上，由牛顿第二定律得
解得
煤块先以12m/s的初速度，的加速度减速至4m/s，后又以的加速度减速至0，再反向加速至回到A点，图像如图所示
由图像煤块上升到最高点的位移大小等于速度－时间图线与时间轴所包围的面积的大小，有
故B错误；
C．物块上升到最高点后反向向下做初速度为零，加速度为的匀加速直线运动，设返回到A点所需的时间为，下滑的位移
解得
结合图像知，物块从冲上传送带到返回A端所用时间
s
故C错误；
D．在0到1s内传送带比物块速度慢，则滑块在传送带上的划痕
此时划痕在物块的下方，在1s到2s内，传送带速度比物块速度大，则
因为，所以在上升阶段产生的划痕为4m，此时煤块在产生的划痕的中点，在2s到时间内，煤块向下滑了10m，传送带向上滑了，则煤块在传送带上的划痕
故D正确。
故选AD。
6．BCD
AB．R的滑片向左缓慢滑动时，R的阻值减小，利用闭合电路欧姆定律结论“并同串反”知：表示数增大，表示数减少，故A错误，B正确；
D．R减小，回路总阻值减小，总电流增大，r和R分压变大，减小，可知的绝对值小于的绝对值，故D正确；
C．设流经的电流为，流经的电流为，流经的电流为，则
由闭合电路欧姆定律有
联立解得
可得
故C正确。
故选BCD。
7． 1.95 小于
【详解】（1）①用、两点之间的平均速度代表b点的瞬时速度有
②若机械能守恒，则有
整理后有
（2）①小钢球通过光电门1时的瞬时速度为
②不考虑空气阻力，由
，，
可得
由此可知若随h变化图像的斜率为
就可以验证小钢球下落过程中机械能守恒；
③考虑空气阻力的影响，则小钢球下落的加速度小于g，由可知，实验得出的随h变化的图像的斜率一定小于不考虑空气阻力时图线的斜率。
8．（1）粒子在匀强电场中做类平抛运动，水平方向
得
竖直方向
联立解得
电压U的最大值为；
（2）设射入磁场的粒子速度为v，与水平方向成角度θ，磁场中圆周运动半径为
由
得
由几何关系得，磁场中动弧线在竖直方向上的高度为
联立解得
即△y为定值，如图
因，所以打到光屏上离Q距离的最小值和最大值分别为

因此，痕迹长度
（3）粒子从电场中射出，进入磁场后，水平方向匀速运动，垂直磁场方向做匀速圆周运动。
某出射粒子进入磁场后的半径
根据几何关系
分析得
又
即圆心连线为一条直线，再由几何关系可得：所有光屏痕迹是由从上到下逐渐减小的圆叠加形成的，如图
当时，圆半径最大，为
由
得
则求粒子打在光屏CD上留下所有痕迹的面积为

江苏省重点中学2023届高三年级物理周测试卷1（答案）