江苏省南通市海安市高级中学2022-2023高三下学期3月月考物理试题（答案）

2023 届高三年级阶段测试（四）物理试卷
一、单项选择题：共 10 题，每题 4 分，共 40 分．每题只有一个选项最符合题意.
1．核电池是各种深空探测器中最理想的能量源，它不受极冷极热的温度影响，也不被宇宙射线干扰。94 (23)8 Pu
同位素温差电池的原理是其发生衰变时将释放的能量转化为电能。我国的火星探测车用放射性材料 PuO2 作
1
(
238
94
)为燃料， PuO2 中的 Pu 元素是
(
238
94
)Pu ，已知
(
238
94
)Pu 的半衰期为 88 年，其衰变方程为
Pu 喻92 (23)4 Pu + X 。
若 94 (23)8 Pu 、 92 (23)4 Pu 、X 的结合能分别为 E1 、 E2 、 E3 ，则下列说法正确的是( )
A ． 94 (23)8 Pu 的平均核子质量大于92 (23)4 Pu 的平均核子质量
A ． 94 (23)8 Pu 的平均核子质量大于92 (23)4 Pu 的平均核子质量
B ．衰变放出的射线是氦核流，它的贯穿能力很强
C ．该反应释放的能量为 E = E1 - E2 - E3
D ．100 个94 (23)8 Pu 原子核经过 88 年后剩余 50 个
2 ．a 、b 两束单色光的波长分别为λa 和λb ，通过相同的单缝衍射实验装置得到如图所示的图样，则这两束 单色光( )
A ．b 单色光的波动性比 a 单色光强
B ．在水中的传播速度va < vb
C ．光子动量 pa < pb
D ．a 、b 两束单色光射向同一双缝干涉装置，其干涉条纹间距 Δxa < Δxb
3 ．2022 年 11 月 1 日，23 吨的梦天实验舱与 60 吨的天和核心舱组合体顺利对接，完成了中国空间站建设 最后一个模块的搭建。若对接前天和核心舱组合体在距地高度 380km 的正圆轨道运动，运行速度略小于梦
天实验舱对接前的速度，则( )
A ．对接时梦天舱和天和舱因冲击力而产生的加速度相同
B ．对接前空间站内宇航员所受地球的引力为零
C ．对接后空间站绕地运行速度大于第一宇宙速度
D ．若不启动发动机调整轨道，对接后空间站的轨道将会是椭圆
4 ．风筝发明于中国东周春秋时期，是在世界各国广泛开展的一项群众性体育娱乐活动。一平板三角形风筝 （不带鸢尾）悬停在空中，如图为风筝的侧视图，风筝平面与水平面的夹角为θ , 风筝受到空气的作用力 F 垂直于风筝平面向上。若拉线长度一定，不计拉线的重力及拉线受到风的作用力，一段时间后，风力增大
导致作用力 F 增大，方向始终垂直于风筝平面，夹角θ不变，再次平衡后相比于风力变化之前( )
A ．风筝距离地面的高度变大 B ．风筝所受的合力变大
C ．拉线对风筝的拉力变小 D ．拉线对风筝的拉力与水平方向的夹角变小
5 ．如图甲所示，一根足够长的空心铜管竖直放置，将一枚横截面直径略小于铜管内径、质量为 m0 的圆柱 形强磁铁从铜管上端管口处由静止释放，强磁铁与铜管内壁的摩擦和空气阻力可以忽略，强磁铁不会做自 由落体运动，而是非常缓慢地穿过铜管，在铜管内下落时的最大速度为vm ，重力加速度为 g 。产生该现象 的原因是变化的磁场在铜管内激发出了涡流，涡流反过来又对强磁铁产生了很大的阻力。虽然该情景中涡 流的定量计算非常复杂，但我们不需要求解，却仍然可以用我们学过的知识来对下述问题进行分析，强磁 铁下落过程中 ，可以认为铜管中的感应电动势大小与强磁铁下落的速度成正比 ，下列分析正确的是 ( )
A ．若把空心铜管切开一条竖直狭缝，如图乙所示，还将强磁铁从铜管上端管口处由静止释放，发现强磁铁 做自由落体运动
B ．若把空心铜管切开一条竖直狭缝，如图乙所示，还将强磁铁从铜管上端管口处由静止释放，发现强磁铁 的下落会快于自由落体运动
C ．图甲中，强磁铁达到最大速度后，铜管的热功率要小于 m0 gvm
D ．如果在图甲中强磁铁的上面粘一个质量为 m1 的绝缘橡胶块，则强磁铁下落的最大速度v1 = vm
6．把一根铁链水平拉直，沿 AB 方向一部分放在顺时针匀速转动的传送带上，一部分放在光滑水平桌面上， 水平桌面和传送带水平段在 A 点相接（忽略衔接处空隙），由于传送带摩擦力的作用，铁链向右做直线运动， 传送带长度大于铁链长度。X 为铁链在 A 点右侧的长度，F 为 A 点右侧铁链对 A 点左侧铁链的拉力，a 为铁 链的加速度，f 为传送带对铁链的摩擦力，则在铁链加速进入传送带的过程中，下列图像可能正确的是 ( )
2
A ． B ． C ． D .
7 ．如图所示，一完整绝缘球体球心为 O1 ， 由 A ，B 两部分组成，其中 B 是球心为 O2 的小球体，A 均匀带
正电＋Q ，B 均匀带有等量的负电－Q ．M、N 为两球心连线上两点，P 、Q 连线过球心 O1 且与 M、N 连线
垂直，且 M、N、P 、Q 四点到 O1 距离相等．取无穷远处电势为零。则( )
A ．M、N 两点电场强度相等 B ．M、N 两点电势相等
C ．将＋q 从 N 点移至 P 点电场力做负功 D ．电子在 M 点的电势能比在 N 点的大
8 ．用电流传感器研究电容器充放电现象，电路如图所示。电容器不带电，闭合开关 S1 ，待电流稳定后再闭
合开关 S2 ，通过传感器的电流随时间变化的图像是( )
3
A .
B .
C .
D .
9 ．如图，水平桌面上有一薄板，薄板上摆放着小圆柱体 A 、B 、C，圆柱体的质量分别为 mA 、 mB 、 mC ， 且 mA > mB > mC 。用一水平外力将薄板沿垂直 BC 的方向抽出，圆柱体与薄板间的动摩擦因数均相同，圆 柱体与桌面间的动摩擦因数也均相同。则抽出后，三个圆柱体留在桌面上的位置所组成的图形可能是图 ( )
4
A .
B .
C .
D .
10 ．如图所示，粗糙斜面倾角为θ , 弹簧一端与斜面顶端相连，另一端与质量为 m 的滑块连接，开始滑块静 止在 O 处（图中未标出），与斜面间恰好没有摩擦力。现用沿斜面向下的力将滑块从 O 点缓慢拉至 A 点， 拉力做的功为 W。撤去拉力后滑块由静止沿斜面向上运动，经 O 点到达 B 点时速度为零， AB = a ，重力
加速度为 g，斜面与滑块间的动摩擦因数为μ , 最大静摩擦力等于滑动摩擦力。则( )
A ．从 A 到 O ，滑块一直做加速运动
B ．从 O 到 A 再到 B ，弹簧弹力做的功为μmga cosθ- W
C ．向上经过 O 点时，滑块的动能大于W - μmga cosθ
D ．滑块到达 B 处后可能保持静止
二、非选择题：本题共 5 小题，共 60 分．其中第 12 题～第 15 题解答时请写出必要的文字说 明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须写
出数值和单位.
11．（15 分）
某物理兴趣小组要描绘一个标有“4V、2.0W ”的小灯泡 L 的伏安特性曲线，要求灯泡两端的电压由零逐渐 增大，且尽量减小实验误差。可供选用的器材除导线、开关外，还有以下器材：
A ．直流电源 4 ．5V（内阻不计）
B ．直流电流表 0～600mA（内阻约为 5Ω)
C ．直流电压表 0～3V（内阻等于 6kΩ)
D ．滑动变阻器 0～10Ω , 额定电流 2A
E ．三个定值电阻（R1 = 1kΩ , R2 = 2kΩ , R3 = 5kΩ )
（1）小组同学们研究后发现， 电压表的量程不能满足实验要求，为了完成测量，他将电压表进行了改装，
在给定的定值电阻中选用 （选填“ R1 ”“ R2 ”或“ R3 ”）与电压表串联，完成改装。
（2）实验要求能够实现在 0～4V 的范围内对小灯泡的电压进行测量，画出实验电路原理。
（3）实验测得小灯泡伏安特性曲线如图 a 所示，可确定小灯泡的功率 P 与U2 和 P 与I2 的关系，下列示意 图中合理的是 （U 和 I 分别为灯泡两端的电压和流过灯泡的电流）。
5
A .
B .
C .
D .
（4）若将两个完全相同规格的小灯泡 L 按如图 b 所示电路连接，电源电动势 E = 6V ，内阻 r = 2Ω , 欲使 滑动变阻器 R 的功率是小灯泡的两倍，此时每个小灯泡消耗的电功率为 W ，此时滑动变阻 器接入电路的电阻 Ω（结果均保留 2 位小数）。
12 ．（8 分）
用图甲所示装置测定光电效应中某金属的截止电压Uc 与入射光频率 v 的关系，测量结果如图乙所示，图中
U0 、v0 均已知。用氢原子从某一激发态直接跃迁至基态时发出的光照射此金属时，测得截止电压恰好为U0 。
已知元电荷 e ，氢原子基态能量为E0 ，能级满足公式 Em = E0 。求：
（1）普朗克常量 h；
（2）跃迁前氢原子的量子数 n。
13 ．（8 分）
如图所示，导热性能良好的圆柱形容器一端封闭、另一端开口，若将容器开口向下竖直缓慢插入到水中某 一位置，容器能够漂浮在水面上；再将容器继续缓慢下压，可在水面下某位置保持悬浮状态。已知容器容 积为V0 、高度为 L 、质量为 M，大气压强为 p0 、水的密度为ρ 、重力加速度大小为 g ，整个过程中环境温度
不变，求：
（1）容器漂浮在水面上时水进入容器的长度 x1 ；
（2）容器在水面下保持悬浮状态时水进入容器的长度 x2 和容器内外水面的高度差 H。
14 ．（13 分）
如图甲所示，有一竖直放置的平行板电容器，两平行金属板间距为 l ，极板长度为 2l ，在两极板间加上如图 乙所示的交变电压 t = 0 时左极板带正电）， 以极板间的中心线 OO1 为 v 轴建立如图里所示的坐标系，在直
线上方合适的区域加一垂直纸面向里的圆形匀强磁场。 t = 0 时，有大量电子从入口 OA 同时以平行于y 轴
的初速度v0 射入两极板间，经过一段时间所有电子都能从平行板上方 O1D 出口平行极板射出，经过圆形磁 场区域后所有电子均能打在同一点 P（P 在 y = 3l 直线上）。已知电子的质量为 m ，电荷量为 e ，求：
（1）交变电压的周期 T 和电压U0 的值：
（2）求所加磁场的磁感应强度的取值范围；
（3）当所加磁场的磁感应强度为（2）问中的最小值时，求 P 点横坐标的取值范围以及电子从出发到打至 P 点时，最长运动时间和最短运动时间的差值的范围。
15 ．（16 分）
滑板是冲浪运动在陆地上的延伸，是一种极富挑战性的极限运动，下面是该运动的一种场地简化模型。如 图所示右侧是一固定的四分之一光滑圆弧轨道 AB ，半径为 R = 3.2m ，左侧是一固定的光滑曲面轨道 CD， 两轨道末端 C 与 B 等高，两轨道间有质量M = 2kg 的长木板静止在光滑水平地面上，右端紧靠圆弧轨道
6
AB 的 B 端，木板上表面与圆弧面相切于 B 点。一质量 m = 1kg 的小滑块 P（可视为质点）从圆弧轨道 AB 最高点由静止滑下，经 B 点后滑上木板，已知重力加速度大小为 g = 10m / s2 ，滑块与木板之间的动摩擦因 数为 μ = 0.2 ，木板厚度 d = 0.4m ，D 点与地面高度差 h = 1.8m 。
（1）求小滑块 P 滑到 B 点时对轨道的压力大小；
（2）若木板只与 C 端发生了 2 次碰撞，滑块一直未与木板分离，木板与 C 端碰撞过程中没有机械能损失且 碰撞时间极短可忽略。求木板最小长度和开始时木板左端离 C 端距离；
（3）若撤去木板，将两轨道 C 端和 B 端平滑对接后固定，小滑块 P 仍从圆弧轨道 AB 最高点由静止滑下， 要使滑块从 D 点飞出后落到地面有最大水平射程，求从 D 点飞出时速度方向以及最大水平射程。
2023 届高三年级阶段测试（四）物理试卷
一、单项选择题：共 10 题，每题 4 分，共 40 分．每题只有一个选项最符合题意.
1 ．A 2 ．C 3 ．D 4 ．A 5 ．D 6 ．B 7 ．C 8 ．B 9 ．A 10 ．D
二、非选择题：本题共 5 小题，共 60 分．其中第 12 题～第 15 题解答时请写出必要的文字说 明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须写
出数值和单位.
11．（15 分）
R2 D 0.91 0.95 2.54 2.5812
12 ．（8 分）
（1） 由爱因斯坦光电效应方程可得 Ekn = hv - W0 = hv -hv0
对光电子，根据动能定理可得 -eUc = 0 - Ekm
联立可得Uc = v - v0
(
h
U
)结合图像可得- = 0
(
0
)e v
解得 h =
（2）氢原子跃迁时发出光子能量为 hv1 = E0 - E0
又 Ekm = hv1 - W0 = eU0
7
W0 = hv0 = . v0 = eU0
联立解得 n =
13 ．（8 分）
（1）设容器的截面积为 S，有 S = ①
设容器漂浮在水面上时，被封闭气体压强为 p1 ，由平衡条件得 p1S = p0 S + Mg ②
对容器内封闭气体，由玻意耳定律得 p0 V0 = p1 (L 一 x1 ) S ③
(
MgL
2
)解得 x1 = ④
p0 V0 + MgL
（2）容器在水面下保持悬浮状态时，由平衡条件得Mg = pg(L 一 x2 ) S ⑤
( M )
解得 x2 = L |（1 一 pV0 )| ⑥
设容器在水面下保持悬浮状态时，被封闭气体压强为 p2 ，则 p2 = p0 + pgH ⑦
对容器内被封闭气体， 由玻意耳定律得 p0 V0 = p2 (L 一 x2 ) S ⑧
解得 H = 一 ⑨
14 ．（13 分）
（1）由题意，经过 T 时间所有电子都能从平行板上方 O1D 出口平行极板射出，粒子在y 方向上做匀速直线
运动，有 2l = nv0T 可得T = （ n = 1 、2 、3…）
竖直方向上先加速后减速，有
= n 根 2根a 2
eU0
a = ml
联立求得U0 = （ n = 1 、2 、3…）
（2）若使电子经磁场偏转后汇聚于一点，则电子运动的半径与圆形磁场的半径相等。当所加磁场为图中小
圆时磁感应强最大
此时 rmin =
8
2
(
v
) (
根据
ev
0
B
=
m
) 0
r
(
=
)可得 Bmax
(
0
)4mv
el
当所加磁场为大圆时（与直线 y = 2l 相切）磁感应强度有最小值，此时 rmax = l
9
2
(
v
) (
根据
ev
0
B
=
m
) 0
r
(
=
)可得 Bmin
(
mv
) 0
el
则所加磁场的范围为 ≤ B ≤
（3）P 点横坐标的取值范围 0 ≤ x ≤ 3l (2π - 3 )l ≤ Δt ≤ (2π + 3 )l
(
0
0
)2 6v 6v
16 ．（16 分）
（1）30N；（2） L = 16 m ， x = 0.5 m ；（3）从 D 点飞出时速度方向与水平方向夹角为c = arctan ，
18
x = m
max 5

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