江苏省重点中学2023届高三年级物理周测试卷及参考答案考试试卷

江苏省重点中学2023届高三年级物理周测试卷
（时间：45分钟）
一、单选题
1．如图所示，中国自行研制、具有完全知识产权的“神舟”飞船某次发射过程简化如下：飞船在酒泉卫星发射中心发射，由“长征”运载火箭送入近地点为A、远地点为B的椭圆轨道上，在B点通过变轨进入预定圆轨道。则（　　）
A．飞船在B点通过加速从椭圆轨道进入预定圆轨道
B．在B点变轨后，飞船的机械能减小
C．在椭圆轨道上运行时，飞船在A点的加速度比B点的小
D．在椭圆轨道上运行时，飞船在A点的速度比B点的小
2．如图所示为三颗卫星绕地球沿逆时针方向做匀速圆周运动的示意图，其中是地球同步卫星，a在半径为r的轨道上，此时恰好相距最近，已知地球质量为M，地球自转的角速度为ω，引力常量为G，则（　　）
A．卫星与地心的连线单位时间扫过的面积相等
B．卫星c加速一段时间后就可能追上卫星b
C．到卫星a和b下一次相距最近，还需经过时间
D．到卫星a和b下一次相距最近，还需经过时间
3．在空间站中，宇航员长期处于失重状态，为缓解这种状态带来的不适，科学家设想建造一种环形空间站，如图所示。圆环绕中心以角速度匀速旋转（未知），圆环半径为r，质量为m的宇航员站在旋转舱内的侧壁上，可以受到与他站在地球表面时相同大小的支持力。已知空间站到地球表面的高度为h，地球质量为M，地球半径为R，引力常量为G。则下列说法正确的是（　　）
A．宇航员站在旋转舱侧壁上，跟随圆环绕中心做圆周运动的向心力
B．宇航员站在旋转舱侧壁上，跟随圆环绕中心做圆周运动的向心力
C．圆环绕中心匀速旋转的角速度
D．圆环绕中心匀速旋转的角速度
4．一质量为，带电量为的小球从水平放置的带正电圆环的轴线处A点由静止释放，A、关于点对称，下列判断正确的是（　　）
小球在点处动能最大
B．小球在点的加速度最大
C．小球在点的电势能最小
D．小球可能在A、间往复运动
二、多选题
5．如图所示，质量为M的内壁光滑的半圆槽置于粗糙水平面上，质量为m的小球从半圆槽轨道的左端与圆心等高处静止释放，小球运动过程中半圆槽始终保持静止状态。AB是平行水平地面的圆弧直径，小球与圆心O连线跟OA间的夹角为，重力加速度为g，小球向下运动时，在的范围内，下列说法中正确的是（　　）
A．当时，半圆槽受到的摩擦力最大
B．当时，半圆槽受到的摩擦力最大
C．当时，半圆槽对地面的压力N小于
D．当时，半圆槽对地面的压力N等于
6．如图所示，间距为l的平行金属导轨由水平和倾斜两部分在处平滑连接而成。倾斜轨道光滑且与水平面间夹角为，在水平虚线与间的导轨表面涂有一层光滑绝缘物质，以下轨道长为L。各部分导轨均处在垂直导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小均为B。质量为的导体棒d静置于水平导轨上，现将质量分别为的导体棒a、b、c从倾斜导轨绝缘部分与距离的位置同时由静止释放。已知导体棒始终与导轨垂直且接触良好，导体棒a恰好能匀速通过以下区域，导体棒b到达时，d恰好不运动，导体棒c用时间t通过以下区域，且刚到导轨底端时，d获得的速度大小为v，整个过程以下区域不会同时有两根导体棒，各导体棒接入电路的电阻均为R，导轨电阻不计，重力加速度为g，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是（　　）
A．导体棒b能匀速通过以下区域
B．导体棒a、b均完全通过以下区域的过程，通过导体棒d的总电荷量为
C．导体棒d与水平导轨间的动摩擦因数大小为
D．导体棒c到达导轨底端时的速度大小为
三、实验题
7．某同学通过实验研究LED发光二极管的伏安特性。
（1）判断二极管正负极：李华同学用多用电表“挡”来测量二极管的电阻，红黑表笔与二极管连接如图1所示，发现指针几乎不偏转，由此可以判断图中二极管的______（填“左”、“右”）端为二极管的正极。
（2）设计电路，描绘二极管的伏安特性曲线：李华同学设计的电路图如图2所示，但在实验之前，李华的同学们看到这个实验电路图之后纷纷发表了自己的看法，你觉得比较科学的看法是______。
A．同学甲：应该用导线把B、C两点连接好后再进行实验
B．同学乙：开关闭合前应该把滑动电阻器的划片滑到最右端，让变阻器接入电路的电阻最大
C．同学丙：李华的电路会使二极管的电阻测量值偏小
（3）数据处理与应用：某次测量当电压表读数为3V时，电流表如图3所示读数为______mA。经多次测量得到LED灯的伏安特性曲线如图4所示，可知，随电压增大，LED灯的阻值______（填“增大”、“不变”或“减小”），如果将一个这样的LED灯与阻值为20Ω的定值电阻串联后，接到电动势为5V、内阻不计的电源两端，LED灯两端的电压为______V。
四、解答题
8．如图所示，质量为M=2kg的物块A（可看作质点），开始放在长木板B的最左端，B的质量为m=1kg，长木板B可在水平面上无摩擦滑动。两端各有一固定竖直挡板M、N，现A、B以相同速度v0=6m/s向左运动并与挡板M发生碰撞。B与M碰后速度立即变为0，但不与M粘结，A与M碰后没有机械能损失，碰后接着返回向N板运动，且在与N板碰撞之前，A、B能达到共同速度。在长木板B即将与挡板N碰前，立即将A锁定于长木板B上，使长木板B与挡板N碰后，A、B一并原速反向。B与挡板N碰后，立即解除对A的锁定（锁定和解除锁定过程均无机械能损失）。以后A、B若与M、N挡板碰撞，过程同前。A、B之间动摩擦因数μ=0.1，g=10m/s2，求：
（1）在与N板发生第一次碰撞之前A相对于B向右滑行距离Δs1；
（2）通过计算，判断A与挡板M能否发生第二次碰撞；
（3）A、B系统在整个运动过程中由于摩擦产生的热量。
9．如图所示，真空中有范围足够大、垂直xOy平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，在x轴下方有沿-y轴方向的匀强电场，电场强度大小为E。质量为m、电荷量为＋q的粒子在xOy平面内从y轴上的P点以初速度大小为射出，不考虑粒子的重力。
（1）若粒子与-y轴方向成α角从P点射出，刚好能到达x轴，求P点的纵坐标y；
（2）若粒子沿y轴方向从P点射出，穿过x轴进入第四象限，在x轴下方运动到离x轴最远距离为d的Q点（图中未标出），求粒子在Q点加速度的大小a；
（3）若所在空间存在空气，粒子沿－y轴方向从P点射出，受到空气阻力的作用，方向始终与运动方向相反，粒子从M点进入第四象限后做匀速直线运动，速度与＋x轴方向成角。求粒子从P点运动到M点的过程中克服阻力所做的功W和运动的时间t。
参考答案（含解析）
1．A
A．椭圆轨道相对于预定圆轨道是低轨道，由低轨道变轨到高轨道，需要在切点位置向后喷气加速，即飞船在B点通过加速从椭圆轨道进入预定圆轨道，A正确；
B．根据上述，在B点需要向后喷气加速才能变轨到预定轨道，喷气过程中，气体对飞船做正功，则飞船的机械能增大，B错误；
C．根据
解得
A点为近地点，B点为远地点，A点到地心的间距小于B点到地心的间距，则在椭圆轨道上运行时，飞船在A点的加速度比B点的大，C错误；
D．在椭圆轨道上运行时，当飞船由A点运动到B点过程中，飞船到地心之间的间距逐渐增大，则引力做负功，势能增大，动能减小，即速度减小，即在椭圆轨道上运行时，飞船在A点的速度比B点的大，D错误。
故选A。
2．C
A．卫星为不同轨道的卫星，由题给条件无法比较它们与地心的连线单位时间扫过的面积是否相等，故A错误；
B．卫星c加速后，将脱离原轨道做离心运动，不可能追上同轨道的卫星b，故B错误；
CD．卫星a做圆周运动，由万有引力提供向心力有
可得
b为地球同步卫星，其角速度与地球自转的角速度相同，则卫星连续两次相距最近还需经过的时间t满足
解得
故C正确，D错误。
故选C。
3．C
宇航员绕圆环中心做圆周运动的向心力来源于支持力，可知
又由于该支持力与地球表面支持力大小相等，即
联立可得圆环绕中心匀速旋转的角速度
故选C。
4．C
A．小球从A点到O点的运动中，受到向下的重力和电场力，重力和电场力对小球做正功，小球的动能增大，在O点时，电场强度是零，小球受电场力是零，此时只受重力，小球的动能继续增大，因此小球在点处的动能不是最大，A错误；
B．小球从A点到O点的运动中，受到向下的重力和电场力，其合力大于重力，则加速度大于重力加速度，小球在点时只受重力，加速度等于重力加速度，因此小球在点的加速度不是最大，B错误；
C．小球从A点到O点的运动中，电场力对小球做正功，电势能减小，小球穿过点后，受电场力方向向上，电场力做负功，电势能增大，因此小球在点的电势能最小，C正确；
D．若小球只受电场力作用，因A、关于点对称，则小球可能在A、间往复运动，可小球从A点运动到点，小球受电场力的作用同时又受重力作用，重力方向一直向下，因此小球不可能在A、间往复运动，D错误。
故选C。
5．BD
AB．小球在某位置的速度，有
对小球受力分析有
解得小球所受支持力为
根据牛顿第三定律可知，小球对半圆槽的压力
因为半圆槽始终静止，所以半圆槽所受合力为零，即水平方向有
所以当时，半圆槽受到的摩擦力最大，故A错误，B正确；
CD．对半圆槽受力分析，设地面对半圆槽的支持力为竖直方向有
整理有
当时，有
根据牛顿第三定律有
故C错误，D正确。
故选BD。
6．ACD
A．a、b、c三棒到达所需的时间分别为，a棒恰好匀速通过以下区域，b棒到达时度是a棒的2倍，根据
同理
可知b导体棒也是匀速通过磁场，选项A正确；
B．每一根导体棒通过以下区域，电路中通过的电荷
选项B错误；
C．b棒匀速通过，d棒恰好不动
得
选项C正确；
D．c棒进入以下区域后，d导体棒受到安培力作用
d导体棒将发生运动，产生电磁感应现象，根据楞次定律可知回路中的磁通量的变化率减小，c棒受到的安培力减小，c棒做加速度增大的加速运动，通过磁场结束时，对于d棒
即
对于c棒
可得
导体棒c初入磁场时
得速度
所以c棒的出磁场速度
即
选项D正确。
故选ACD。
7． 左 AC 25.0 减小 3.40
（1）二极管由单向导电性，而欧姆表中指针几乎不偏转，即为反向电流；而欧姆表内部电源正极接在黑表笔上，故黑表笔接在二极管的负极处，由题意可知，二极管左侧为其正极。
（2）A．描绘二极管的伏安特性曲线，电压从0开始变化，滑动变阻器采用分压的接法，故A正确；
B．如图所示的连接的连接方式，滑片在最左侧时电阻最大，故B错误；
C．电路中采用的是电流表外接法，电流的测量值比实际值大，故计算出的电阻的测量值比实际值小，故C正确。
故选AC。
（3）由图可知，电表的分度值为1mA，故需要估读到分度值下一位，读数为25.0mA。
由图可知，随着电压的增加，其电流在迅速增大。根据
可知，结合图像可知，随着电压增加，其电阻在减小。
在图中做出等效电源的图像，如图所示
两个图像的交点横坐标即为LED灯两端的电压，根据图像可知为3.4V。
8．（1）第一次碰撞后A以速度向右运动，B的初速度为0，与N板碰前达共同速度，则
解得
系统克服阻力做功损失动能
解得
（2）因与N板的碰撞没有能量损失，A、B与N板碰后返回向左运动，此时A的动能为
所以能发生第二次碰撞，且有
解得第二次碰前速度为
（3）设第i次与挡板M碰后A的速度为，动能为，达到共同速度后A的速度为，动能为，B的动能为，同理可求得
单程克服阻力做功
因此每次A都可以返回到M板、最终停在M板前，在每完成一个碰撞周期中损失的总能量均能满足
从第一次碰撞以后由于克服摩擦力做功而损失能量所占的比例为
所以
所以A、B系统在整个运动过程中由于摩擦产生的热量为
9．（1）设粒 在磁场中做圆周运动的半径为R，则由洛伦兹力充当向心力可得
由 何关系得
解得
（2）设粒 进 第四象限离x轴距离最 时速度为，电场 对粒 做正功，由动能定理可得
由 顿第 定律有
解得
（3）设粒 进入第四象限以速度做匀速运动，受力分析如下图
受 关系有
粒 从P点运动到M点，由动能定理得
解得
粒 从P点运动到M点过程中任意时刻满
则P点运动到M点的时间为
解得