江西师范大学附属中学2021届高三下学期4月月考理科综合物理试题

江西师范大学附属中学2018届高三下学期4月月考理科综合

物理试题

学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________

一、单选题

1．下列说法正确的是（）

A．波尔理论认为电子的轨道是量子化的，电子在这些轨道上绕核转动时由于有加速度会不断向外辐射出电磁波

B．光电效应揭示了光的粒子性，光电效应表明光子具有能量和动量

C．裂变产生的中子速度很大，于是要通过镉棒将快中子变成慢中子，链式反应才能进行

D．黑体辐射中电磁波的辐射强度按波长的分布只与黑体的温度有关，与材料以及表面积无关

2．一物块静止在粗糙程度均匀的水平地面上，0～4s内所受水平拉力随时间的变化关系图象如图甲所示，0～2s内速度图象如图乙所示．关于物块的运动，下列说法正确的是

A．物块的质量为1.5 kg B．4s内物块的位移为6m

C．4s内拉力做功为16J D．4s末物块的速度大小为4m/s

3．如图所示，是美国的“卡西尼”号探测器经过长达7年的“艰苦”旅行，进入绕土星飞行的轨道．若“卡西尼”号探测器在半径为R的土星上空离土星表面高h的圆形轨道上绕土星飞行，环绕n周飞行时间为t，已知引力常量为G，则下列关于土星质量M和平均密度ρ的表达式正确的是()

A ．M ＝2324()R h Gt π+，ρ＝3

233()R h Gt R

π+ B ．M ＝2224()R h Gt π+，ρ＝2

233()R h Gt R

π+ C ．M ＝223

2

4()t R h Gn π+，ρ＝23233()t R h Gn R π+ D ．M ＝22324()n R h Gt π+，ρ＝23

233()n R h Gt R

π+ 4．如图所示为一磁流体发电机示意图，A 、B 是平行正对的金属板，等离子体（电离的气体，由自由电子和阳离子构成，整体呈电中性）从左侧进入，在t 时间内有n 个自由电子落在B 板上，则关于R 中的电流大小及方向判断正确的是 （ ）

A ．I =，从上向下

B ．I =，从上向下

C ．I =，从下向上

D ．I =，从下向上

5．据有关资料介绍，受控核聚变装置中有极高的温度，因而带电粒子将没有通常意义上的“容器”可装，而是由磁场约束带电粒子运动，使之束缚在某个区域内．如图所示，环状磁场的内半径为1R ，外半径为2R ，被束缚的带电粒子的比荷为k ，若中空区域内带电粒子均具有沿半径方向的速度，速度大小为v ．中空区域中的带电粒子都不会穿出磁场的外边缘而被约束在半径为2R 的区域内，则环状区域内匀强磁场的磁感应强度最小值为（ ）

A ．2212()R v k R R -

B ．222212()R v k R R -

C ．213()v k R R -

D ．21()

v k R R -

二、多选题

6．如图所示，将小球从斜面的顶端以不同的初速度沿水平方向抛出，落在倾角一定、足够长的斜面上．不计空气阻力，下列说法正确的是( )

A ．小球落到斜面上时的速度方向与初速度无关

B ．小球落到斜面上时的速度大小与初速度的大小成正比

C ．小球运动到距离斜面最远处所用的时间与初速度的大小无关

D ．当用一束平行光垂直照射斜面时，小球在斜面上的投影做匀速运动

7．如图所示，在某电路的a 、b 两端加正弦交变电压sin100m u U t π=，已知理想变压器原线圈匝数为1n 、副线圈匝数为2n ，图中电阻122R R =，V 为理想交流电压表．工作过程中，a 、b 两端的输入功率为2R 消耗功率的9倍，则下列说法正确的是（）

A ．1n ：2n =3：1

B ．1n ：2n =4：1

C ．当0.005t s =时交流电压表示数为4

m U D ．升高a 、b 两端电压，12R R 、消耗功率之比不变

8．如图所示，光滑的轻滑轮通过支架固定在天花板上，一足够长的细绳跨过滑轮，一端悬挂小球b ，另一端与套在水平细杆上的小球a 连接．在水平拉力F 作用下小球a 从图示虚线（最初是竖直的）位置开始缓慢向右移动(细绳中张力大小视为不变)．已知小球b 的质量是小球a 的2倍，滑动摩擦力等于最大静摩擦力，小球a 与细杆间的动摩擦因数为μ．则下列说法正确的是（）

A．当细绳与细杆的夹角为30°时，杆对a球的支持力为零

B．支架对轻滑轮的作用力大小逐渐增加

C．支架对a球的摩擦力先减小后增加

μ=时，拉力F先减小后增加

D．若

3

9．下列说法正确的是______．

E随分子间距d的图像斜率越大，则分子力也越大

A．分子势能P

B．浸润是附着层内分子之间的作用表现为斥力，不浸润是附着层内分子之间的作用表现为引力

C．在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵可能增加也可能减小

D．布朗运动中的固体颗粒在做无规则运动说明固体分子在做无规则热运动

E.一定质量的单晶体在熔化过程中分子势能一定是增大的

三、实验题

10．为了探究加速度与力的关系，某同学设计了如图所示的实验装置，带滑轮的长木板水平放置，板上有两个光电门相距为d，滑块通过细线与重物相连，细线的拉力F大小等于力传感器的示数．让滑块从光电门1由静止释放，记下滑到光电门2的时间t，改变重物质量来改变细绳拉力大小，重复以上操作5次，得到下列表格中5组数据．

依据表中数据在坐标纸上画出a—F图象，由图象可得滑块质量m=_________kg，滑块和轨道间的动摩擦因数μ=____________（取g=10m/s2）（均保留两位有效数字）11．某学习小组利用图甲所示的电路测量电源的电动势及内阻，同时测量电压表V1、V2的内阻(由电流计改装，所用量程的内阻较小)．可使用的器材有，电流表A1、A2、A3，开关S，滑动变阻器R1、R2，若干导线．

（1）按照原理图甲将图乙中的实物连线补充完整_______．

（2）①.闭合开关S ，通过反复调节滑动变阻器R 1、R 2，使电流表A 3的示数为O ，电路中B 点与C 点的电势______________.(填“相等”或“不相等”)．

②.记下此时电流表A 1、A 2的示数分别为1I 和2I ，电压表V 1、V 2的示数分别为1U 和2U ③.根据以上电表的示数可得，电压表V 1的内阻为______________．

（3）再次调节R 1、R 2，使电流表A 3的示数再次为O.此时电流表A 1、A 2的示数分别为

1I '和2

I '，电压表V 1、V 2的示数分别为1U '和2U '． （4）根据以上(2)（3）中电表的示数可得电源的电动势E=_________.内阻

r=_________．

（5）电流表A 1、A 2的内阻对电源的电动势和内阻的测量______________影响(填“有”或“无”)．

四、解答题

12．如图所示，一水平方向的传送带以恒定的速度v =2m/s 沿顺时针方向匀速转动，传送带右端有一光滑的半径R=0.45m 的四分之一圆弧轨道，圆弧底端与传送带相切．一质量为m=0.5kg 的物体，从圆弧轨道最高点由静止开始滑下，物体与传送带之间的动摩擦因数为μ=0.2，不计物体滑过圆弧与传送带交接处时的能量损失，传送带足够长，g =10m/s 2． 求：

（1）物体滑上传送带向左运动的最远距离及此过程中物体与传送带摩擦所产生的内能 （2）物体第一次从滑上传送带到离开传送带所经历的时间；

13．如图，光滑的平行金属导轨水平放置，导轨间距为L ，左侧接一阻值为R 的电阻．矩形区域abfe 内存在垂直轨道平面向下的有界匀强磁场，磁感应强度大小为B ．导轨上ac 段和bd 段单位长度的电阻为r 0，导轨其余部分电阻不计，且ac=bd=x 1．一质量为m ，

电阻不计的金属棒MN置于导轨上，与导轨垂直且接触良好．金属棒受到一个水平拉力作用，从磁场的左边界由静止开始作匀加速直线运动，加速度大小为a．棒运动到cd 处撤去外力，棒在运动到磁场右边界ef处恰好静止．求：

（1）金属棒在区域abdc内切割磁感线时产生的感应电动势随位移x（相对b点）的表达式；

（2）试求撤去外力后在区域cdfe内切割磁感线时棒的速度v随位移x（相对d点）的变化规律以及df的长度x2应满足什么条件．

（3）金属棒在整个运动过程中电阻R的最大电流值和最小值．

14．如图所示，劲度系数为k＝50 N/m 的轻质弹簧与完全相同的导热活塞AB 不拴接，一定质量的理想气体被活塞A、B 分成两个部分封闭在可导热的汽缸内活塞A、B 之间的距离与B 到汽缸底部的距离均为l＝1.2 m，初始时刻，气体Ⅰ与外界大气压强相同，温度为T1＝300 K，将环境温度缓慢升高至T2＝440 K，系统再次达到稳定，A 已经与弹簧分离，已知活塞A、B 的质量均为m＝1.0 kg．横截面积为S＝10 cm2；外界大气压强恒为p0＝1.0×105 Pa．不计活塞与汽缸之间的摩擦且密封良好，g 取10 m/s2，求活塞A 相对初始时刻上升的高度．

参考答案

1．D

【解析】

波尔理论认为，原子中的电子在某些不连续的特定轨道上绕核转动是稳定的，不产生电磁辐射，故A 错误；光电效应和康普顿效应深入揭示了光的粒子性，前者表明光子具有能量，后者表明光子除了具有能量外还具有动量，故B 错误；核反应堆中，镉棒的作用是吸收中子，以控制反应速度，故C 错误；辐射强度按照波长的分布情况只随物体的温度而有所不同，这是热辐射的一种特性，与材料以及表面积无关，故D 正确；故选D.

2．C

【解析】

从图乙中可知看出物块在0~1s 内做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律可得

F f ma -=，v-t 图像的斜率表示加速度，所以2240/4/1

a m s m s -==；在1~2s 内做匀速直线运动，故2f N =，联立解得1m kg =，A 错误；从图甲中可知2~4s 内拉力反向，所以物块将做减速运动，由于减速运动的加速度为222'4/1

a m s --==-，故物块将在3s 末速度减小到零，之后由于F f =，物块静止，所以其v-t 图像如图所示，图像与坐标轴围成的面积表示位移，故4s 内的位移为()113482

x m =+?=，B 错误；4s 内拉力做功为1122331164124124116J 22

W F x F x F x =++=???+??-???=，C 正确；4s 末物块的速度为零，D 错误．

3．D

【解析】

设“卡西尼”号的质量为m ，土星的质量为M ，

“卡西尼”号围绕土星的中心做匀速圆周运动，其向心力由万有引力提供，G 2()Mm R h +＝m(R ＋h) 22()T π，其中T ＝t n ，解得M ＝

22324()n R h Gt π+.又土星体积V ＝43πR3，所以ρ＝M V ＝23

23

3()n R h Gt R π+. 4．A

【解析】

在t 时间内有n 个自由电子落在B 板上（电子电量为e ），则电流的大小q ne I t t

==，因为电子打在B 板上，所以B 板带负电，A 板带正电，流过电阻R 的电流方向从a →b ，故选A. 5．C

【解析】

由题意可知，粒子的比荷k 已经确定，粒子在磁场中运动，洛伦兹力提供向心力，

2qvB

mv R =，则r mv qB =，有r v kB = 粒子运动的半径r 已经确定，要使所有的粒子都不能穿出磁场，则：

与内圆相切的方向进入磁场的粒子在磁场运动的轨迹刚好与外圆相切，可知2r 最大为21R R -，如图所示：

从而推知，21r 2

R R -<

即21 2R R v kB -< 则()

212 v B k R R >-，故C 正确，ABD 错误； 故选C ．

6．AB

【详解】

A ．小球落在斜面上竖直分速度为：v y ＝gt ＝2v 0tan θ，根据平行四边形定则知，可知落在斜面上的速度：v ＝v 0·

，可知小球落到斜面上时的速度大小与初速度的大小成正比．故A 正确；

B.当小球的速度方向与斜面平行时，距离斜面最远；将速度分解成平行与垂直斜面方向，垂直斜面方向先匀减速直线运动，后匀加速直线运动；当小球的速度方向与斜面平行时垂直斜面方向的分速度等于0，设斜面的倾角为θ，则时间：t ＝

0tan v g

θ，所用的时间与初速度的大小有关．故B 错误；

C.将速度和重力加速度分解成平行与垂直斜面方向，平行斜面方向运动是匀加速直线运动，而垂直斜面方向先匀减速直线运动，后匀加速直线运动，可知小球在斜面上的投影加速移动，故C 错误;

D.因为平抛运动某时刻速度方向与水平方向夹角的正切值是位移与水平方向夹角正切值的2倍，小球落在斜面上位移的方向相同，则速度方向相同，故D 错误．

故选A.

7．BD

【详解】

原副线圈两端的电功率相等，则2129ab R R R P P P P ==+，即 128R R P P =，又

22111122R U U P R R ==、2222R U P R =，代入得：22122282U U R R =，解得：212216U U =，而1122n U n U =，故解得：112241

n U n U ==，故A 错误，B 正确；交流电压表示数为交变电流的有效值，而原线圈两端电压的有效值为12m U ，而112241n U n U ==，

解得：1248

m U U ==，故C 错误；升高a 、b 两端电压，R 1、R 2消耗功率之比为221212222121

U R n R U R n R =，恒定不变，故D 正确．故选BD.

【点睛】

根据功率关系结合变压器原理求解原副线圈匝数之比；根据电压之比与匝数之比的关系分析电压表的示数；根据电功率的计算公式求解功率之比．

8．AC

【解析】

设a 的质量为m ，则b 的质量为2m ；以b 为研究对象，竖直方向受力平衡，可得绳子拉力

始终等于b 的重力，即T=2mg ，保持不变；以a 为研究对象，受力如图所示：

设绳子与水平方向夹角为θ，支持力2N F mgsin mg θ=-，向右缓慢拉动的过程中，θ角逐渐减小，当0N F =时20mgsin mg θ-=，解得12

sin θ=，即30θ=，故A 正确；向右缓慢拉动的过程中，两个绳子之间的夹角逐渐增大，绳子的拉力不变，所以绳子的合力减小，则绳子对滑轮的作用力逐渐减小，故B 错误；由图可知，角度θ从90变到0，根据()2N f F mgsin mg μμθ==-，可知，当角度θ从90变到30时N F 一直减小到零，当角度θ从30变到0时N F 反向增大，故摩擦力先减小后增大，故C 正确；由受力分析图，可知水平方向：

()()2222F f mgcos mgcos mgsin mg mg cos sin mg θθμθθμθμ=+=+-=+-，由于

()cos sin θμθθ?+=-，而tan ?μ=，若3

μ=，则30?=，故拉力为

()2F mg θ?μ=--，角度θ从90变到0的过程中，当30θ?==时()cos 1θ?-=为最大，则拉力最大，当角度继续减小时，()cos θ?-开始减小，则拉力也开始减小，故拉力F 先增大后减小，故D 错误；故选AC.

【点睛】以b 为研究对象可得绳子拉力始终保持不变，再以a 为研究对象，根据共点力的平衡条件列方程求解摩擦力和拉力F 的变化情况；随着a 的右移，分析绳子与竖直方向的夹角变化情况，再分析两段绳子合力变化情况即可．

9．ABE

【详解】

分子力做了多少功，分子势能就改变多少，即p E Fd ?=，即分子势能P E 随分子间距d 的图象斜率表分子力的大小，故图象的斜率越大，则分子力的大小也越大，故A 正确；液体与

固体之间表现为浸润时，附着层内分子之间的作用力表现为斥力，附着层出现扩展的趋势；不浸润现象是由于液体附着层内分子间的作用力表现为引力，则附着层有收缩的趋势，故B 正确；根据热力学第二定律可知，在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵一定不会减小．故C 错误．布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的运动，它间接说明液体分子永不停息地做无规则热运动，故D 错误；一定质量的单晶体在熔化过程中温度不变，因吸收热量，分子势能一定是增大的；故E 正确．故选ABE.

10．m=0.25 μ=0.20

【解析】

根据F mg ma μ-=得:F a g m

μ=-，则滑块运动的加速度a 和所受拉力F 的关系图象斜率等于滑块质量的倒数，由图形得加速度a 和所受拉力F 的关系图象斜率k=4，所以滑块质量m=0.25kg ，由图形得，当F=0.5N 时，滑块就要开始滑动，所以滑块与轨道间的最大静摩擦力等于0.5N ，而最大静摩擦力等于滑动摩擦力，即：0.5mg N μ=，解得：0.2μ=. 11． 相等 12U

I ()()()()()()121212121212I I U U I I U U E I I I I ''''''++-++=+-+ 12121212

()()()()U U U U r I I I I ''''+-+=+-+ 无 【详解】

（1）根据原理图连接实物图如图所示

（2）①实验中，调节滑动变阻器R 1、R 2，当电流表示数为0时，说明电流表两端电势差为

零，故电路中B 点与C 点的电势相等； 根据欧姆定律可知，电压表1V 的内阻为：1

12

V U R I =（4）根据（2）、（3）步的数据和闭合电路欧姆定律得： ()1212E U U I I r =+-+，

()1212E U U I I r =+-+''''，联立解得：(

)()()()()()121212121212I I U U I I U U E I I I I ++-++=+-'''+'''，

()()

()()

12121212U U U U r I I I I +-+=

'-''++'，（5）根据以上分析可知，电流表内阻对实验结果没有影响.

12．（1）5.25J （2）3.125s 【分析】

根据机械能守恒定律求出滑块滑上传送带的速度，滑上传送带先做匀减速直线运动到零，然后返回做匀加速直线运动达到传送带速度一起做匀速运动，根据牛顿第二定律和运动学公式求出物体从第一次滑上传送带到离开传送带所经历的时间；根据运动学公式求出相对路程的大小，从而根据Q=f △x 求出摩擦产生的热量． 【详解】

（1）沿圆弧轨道下滑过程中mgR=1

2

mv 12 得v 1=3m/s

物体在传送带上运动的加速度a=μg=2m/s 2 向左滑动的最大距离s=v 12/2a=2.25m 物体在传送带上向左运动的时间t 1=v 1/a=1.5s 物体向左运动过程中与传送带摩擦所产生内能为：

11()0.20.510(2.252 1.5) 5.25Q mg s vt J J μ=+=??+?=

（2）物体向右运动速度达到v 时，已向右移动的距离 s 1=v 2/2a=1m 所用时间 t 2=v/a=1s 匀速运动的时间1

30.625s s t s v

-=

= t=t 1+t 2+t 3=1.5+1+0.625=3.125s 【点睛】

解决本题的关键理清物体的运动过程，知道物体的运动规律，结合动能定理、牛顿第二定律和运动学公式进行求解．

13．（1

）E =2

）221.0(2)B L x v m R x r =+

；2x =（3

）max I =

max 01

I = 【详解】

（1）根据法拉第电磁感应定律得：E BLv =

根据速度位移公式得：22v ax =

联立解得：E =（2）根据速度位移公式得：2112v ax =

解得：1v =又回路中的总电阻：01=2?R R r x +总

根据动量定理得：1mv mv BIL t -=-? 又2BLx q I t R R 总总

?Φ=?==

联立解得：2221.0(2)

B L x v m R x r =+ 当0v =时，则有

：2221.0(2)

B L x m R x r =+解得

：2x = （3）在df 段：速度减小，感应电动势减小且回路总电阻恒定，所以感应电流减小，当速度减为零时，感应电流也为零，即电流最小值为零；或当t =0时电流最小值为零； 在bd 段：200122BLat BLa I R R r at r at t

==+?+? 最大电流值讨论： ①当满足0R r at t =?

，即：t =

≤（在bd 段内能达到最大电流）

，max I =

>cd 处

，max 01I = 14．0.96m

【解析】

对气体I ，初态：T 1=300K ，P 1=1.0?105Pa ，V 1=l S ； 末态：T2=440K,520 1.110a mg P P P S =+

=?，2V l S '= 根据理想气体状态方程：112212

PV PV T T = 解得末态气体I 的长度为1.6m ．

对气体II ，初态：T 3=300K ，5302 1.210a mg P P P S =+=?，V 3=1.2S ； 末态：T 4=440K,542 1.210a mg P P P S

=+=?，4V l S ='' 根据理想气体状态方程：334434

PV PV T T = 解得末态气体I 的长度为1.76m ．

故活塞A 上升的高度为()()h l l l l ?=-+'-''=（1.6m-1.2m ）+（1.76m-1.2m ）=0.96m ．

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