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2024届江苏省南京市金陵中学高三上学期寒假检测物理试题（Word版）
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这是一份2024届江苏省南京市金陵中学高三上学期寒假检测物理试题（Word版），共10页。试卷主要包含了请将答案正确填写在答题卡上等内容，欢迎下载使用。
物理试题
本试卷满分100分，考试时间75分钟
注意事项：
1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2．请将答案正确填写在答题卡上
一、选择题:共11题，每题4分，共44分，每题只有一个选项符合题.
1．2021年诺贝尔物理学奖将一半颁给了真锅淑郎和克劳斯·哈塞尔曼，表彰他们“地球气候的物理建模，量化可变性并可靠地预测全球变暖”。另一半颁给了乔治·帕里西，表彰他“因为发现了从原子到行星尺度的物理系统中无序和波动的相互作用”。他们的成果可以归结为（ ）
A．对有序系统的理解所做的贡献
B．对复杂系统的理解所做的贡献
C．对引力波观测方面所做的贡献
D．对物质相变的研究所做的贡献
2．人的体温是由“下丘脑”中特殊神经细胞组织控制的，它对人体体温的变化很敏感，当下丘脑温度高于37℃时，人体散热机制（如血管舒张、出汗等）就会活跃起来。已知37℃时蒸发20克汗水所需能量为4780J。现有一中年人步行时，每秒钟体内产生的热量为35J，而此时人体通过传导、辐射等方式（不包括出汗）产生的散热功率只有33W，因此还要通过出汗的方式才能保持37℃的体温不变。那么此人步行30分钟出汗约为（ ）
A．10gB．15gC．20gD．25g
3．如图所示是某款八缸四冲程汽油车的“五挡手动变速箱”的结构示意图，其工作原理是通过挡位控制来改变连接发动机动力轴的主动齿轮和连接动力输出轴的从动齿轮的半径比。当挡位挂到低速挡——“1、2挡”时，最大车速为20~30km/h，当挡位挂到高速挡——“5挡”，汽车才能获得比较大的车速，则（ ）
A．挡位从“1挡”逐步增加到“5”挡过程中，主动齿轮和从动齿轮的半径比变大
B．若保持发动机输出功率不变，从“2挡”突然挂到“3挡”瞬间，汽车获得的牵引力瞬间减小
C．发动机工作时经历“吸气—压缩—做功—放气”四个环节，“压缩”气体时，气体体积变小，气体对外界做功
D．随着发动机技术的不断发展，将来有可能实现把发动机的热能全部转化为汽车的机械能，即热机的效率达到100%
4．光纤主要由折射率较大的纤芯与折射率较小的外套组成．在光纤中传输的信号是脉冲光信号。当一个光脉冲从光纤中输入，经过一段长度的光纤传输之后，其输出端的光脉冲会变宽，这种情况较严重（脉冲变宽到一定程度）时会导致信号不能被正确传输．引起这一差别的主要原因之一是光通过光纤纤芯时路径长短的不同（如图），沿光纤轴线传输的光纤用时最短，在两种介质界面多次全反射的光线用时最长。为简化起见，我们研究一根长直光纤，设其内芯折射率为n1，外套折射率为n2．在入射端，光脉冲宽度（即光持续时间）为Δt，在接收端光脉冲宽度（即光持续时间）为Δt＇， Δt＇>Δt。下面正确的是（ ）
A．为了保证光脉冲不从外套“漏”出，内芯和包套材料折射率的关系应满足：n1B．内芯材料的折射率n1越大，光脉冲将越不容易从外套“漏”出
C．为了尽可能减小Δt＇和Δt的差值，应该选用波长更短的光
D．为了尽可能减小Δt＇和Δt的差值，应该减小光纤的直径
5．一汽车在水平路面上开始刹车到停止运动的过程可看成是匀减速直线运动，已知刹车开始第一秒内与最后一秒内的位移之比为K，刹车距离为x，则整个过程的平均速度的数值为（ ）
A．B．C．D．
6．如图，理想变压器原、副线圈匝数比为，输入端、接入电压有效值恒定的交变电源，灯泡L1、L2的阻值始终与定值电阻的阻值相同。在滑动变阻器的滑片从端滑动到端的过程中，两个灯泡始终发光且工作在额定电压以内，下列说法正确的是（ ）
A．L1先变暗后变亮，L2一直变亮
B．L1先变亮后变暗，L2一直变亮
C．L1先变暗后变亮，L2先变亮后变暗
D．L1先变亮后变暗，L2先变亮后变暗
7．质量为m的光滑圆柱体A放在质量也为m的光滑“ V”型槽B上，如图，α=60°，另有质量为M的物体C通过跨过定滑轮的不可伸长的细绳与B相连，现将C自由释放，则下列说法正确的是( )
A．当M= m时，A和B保持相对静止，共同加速度为0.5g
B．当M=2m时，A和B保持相对静止，共同加速度为0.5g
C．当M=6m时，A和B保持相对静止，共同加速度为0.75g
D．当M=5m时，A和B之间的恰好发生相对滑动
8．如图所示，倾角为α的斜面上放置着光滑导轨，金属棒KN置于导轨上，在以ab和cd为边界的区域内存在磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直导轨平面向上。在cd左侧的无磁场区域cdPM内有一半径很小的金属圆环L，圆环与导轨在同一平面内。当金属棒KN在重力作用下从磁场右边界ab处由静止开始沿导轨向下运动后较短时间内，则下列说法正确的是（ ）
A．圆环L有收缩趋势，圆环内产生的感应电流减小
B．圆环L有扩张趋势，圆环内产生的感应电流变小
C．圆环L有收缩趋势，圆环内产生的感应电流增大
D．圆环L有扩张趋势，圆环内产生的感应电流增大
9．如图所示，水平面内的等边三角形BCD的边长为L，顶点C恰好位于光滑绝缘直轨道AC的最低点，A点到B、D两点的距离均为L，A点在BD边上的竖直投影点为O。y轴上B、D两点固定两个等量的正点电荷，在z轴两电荷连线的中垂线上必定有两个场强最强的点，这两个点关于原点O对称。在A点将质量为m、电荷量为的小球套在轨道AC上（忽略它对原电场的影响）将小球由静止释放，已知静电力常量为k，重力加速度为g，且，忽略空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A．图中的A点是z轴上场强最强的点
B．轨道上A点的电场强度大小为
C．小球刚到达C点时的加速度为
D．小球刚到达C点时的动能为
10．弹球游戏装置结构如图，轻质弹簧下端固定在光滑斜面底部，弹簧处于原长时上端在O点。 小球将弹簧压缩到A点（未栓接）由静止释放后，运动到B点速度为零。 以O点为坐标原点， 沿斜面向上为正方向建立x轴，小球上升过程的速度 v、加速度a、动能Ek及其机械能E随位置坐标x的变化规律可能正确的是（ ）
A． B．
C． D．
11．如图所示，比荷为k的粒子从静止开始，经加速电场U加速后进入辐向的电场E进行第一次筛选，在辐向电场中粒子做半径为R的匀速圆周运动，经过无场区从小孔P1处垂直边界进入垂直纸面向外的匀强磁场B中进行第二次筛选，在与O2距离为d小孔P2垂直边界射出并被收集。已知静电分析器和磁分析器界面均为四分之一圆弧，以下叙述正确的是（ ）
A．静电分析器中K1的电势高于K2的电势
B．被收集的带电粒子一定带负电
C．电场强度E与磁感应强度B的比值关系为
D．若增大U，为保证B不变，则被收集粒子的K比原来大
二、非选择题:共5题，共56分.其中第13题-第16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和要的演算步骤，只写出后答案的不能得分;有数值计算时，箐案中必须明确写出数和单位.
12．(11分)某同学通过实验测定一个阻值约为5Ω的电阻Rx的阻值。
(1)现有电源(4V，内阻可不计)、滑动变阻器(0~50Ω，额定电流2A)、开关和导线若干，以及下列电表：
A．电流表(0～3A，内阻约0.025Ω)
B．电流表(0～0.6A，内阻约0.125Ω)
C．电压表(0～3V，内阻约3kΩ)
D．电压表(0～15V，内阻约15kΩ)
为减小测量误差，在实验中，电流表应选用 ，电压表应选用 (选填器材前的字母)：实验电路应采用上图中的 (选填“甲”或"乙")。
(2)接通开关，改变滑动变阻器滑片P的位置，并记录对应的电流表示数I、电压表示数U。某次电表示数如下图所示，可得流过该电阻的电流为 A，该电阻的测量值R= Ω(保留两位有效数字)。
(3)若在(1)问中选用甲电路，产生误差的主要原因是 ；若在(1)问中选用乙电路，产生误差的主要原因是 。(选填选项前的字母)
A．电流表测量值小于流经R的电流值
B．电流表测量值大于流经R的电流值
C．电压表测量值小于R两端的电压值
D．电压表测量值大于R两端的电压值
(4)在不损坏电表的前提下，将滑动变阻器滑片P从一端滑向另一端，随滑片P移动距离x的增加，被测电阻R两端的电压U也随之增加，右边反映U-x关系的示意图中正确的是 。
13．（6分）如图所示为一简易火灾报警装置，其原理是：竖直放置的试管中装有水银，当温度升高时，水银柱上升，使电路导通，蜂鸣器发出报警的响声。时，被封闭的理想气体气柱长L1为20cm，水银上表面与导线下端的距离L2为5cm。（T=t+273K）
（1）若大气压为76cmHg，水银柱长L3为26cm，则被封闭气体压强为多少cmHg？
（2）当温度达到多少时，报警器会报警？
14．（8分）在双缝干涉实验中，人们不但关注干涉条纹的静态分布，而且关注它们的移动，而使干涉条纹移动的因素有三方面：一是光源移动，二是装置结构的改变，三是光路中介质的改变。某实验小组选择移动光源实现中心干涉条纹的移动。实验装置如图所示，建立xOy直角坐标系，光源S位于原点，双缝到y轴的距离为R，光屏到y轴的距离为R+D。在光源S小角度移动时，存在关系式，且本次实验中光源移动时均为小角度移动。
（1）求当光源S向y轴负方向移动到达时，中心条纹P0移动的距离。
（2）要使条纹移回到的中点，需要水平向左还是向右移动，移动的距离为多少？
15．（15分）离子推进技术在太空探索中有广泛的应用，其简化装置为如图1所示，它由长L=1m、内外半径分别为R1=0.1m和R2=0.3m的同轴圆柱面和半径为R2的两圆形电极组成，并将其分为长度相同的电离区I和加速区II。电离区I充有稀薄的铯气体，仅存在方向沿轴向的匀强磁场，内圆柱表面材料的逸出功W=5.0eV，在波长λ=124nm的光照射下可以持续向外发射电子，电子碰撞铯原子，使之电离成为一价正离子。I区产生的正离子（初速度可视为零）进入电势差U=3.64kV的加速区II，被加速后从右侧高速喷出产生推力。在出口处，灯丝C发射的电子注入正离子束中中和离子使之成为原子。已知铯离子质量，电子电荷量，电子质量，普朗克常量与光速乘积。不计离子间、电子间相互作用。
（1）求内圆柱表面发射电子的最大初速度vm；
（2）若I区所有光电子均不会碰到外圆柱面，求磁感应强度的最大值Bm；
（3）若单位时间内有N=1018个铯离子进入区域II，试求推进器的推力F；
（4）为提高电离效果，一般不分I区和II区，在整个圆柱面区域内加载方向沿轴向的匀强磁场和同样的加速电压U，如图2所示。光电子在磁场中旋转的同时被加速，电离出更多的离子。以圆柱面中心轴线为x轴、左侧电极圆心O为原点，建立坐标Ox，若刚被电离的离子初速度可近似为零，单位时间内离子数密度，其中（垂直x轴截面分布情况相同），试求推进器的推力。
16．（16分）如图所示，水平木板的a端紧挨着长度L1=1.15m的平台A，b端与足够长的平台B之间的距离为L2=0.25m，木板的长度L=2m、质量M=2kg，上表面跟平台A、B等高。平台B上有完全相同、质量均为m=1kg的滑块（从左向右依次记为滑块1、滑块2……滑块n，均可视为质点）等间距静止排列，间距d，滑块1位于平台B的左端。与平台B上完全相同的滑块P放置在平台A的左端。质量m1=1.5kg的小球用长度l=1m的细绳栓接在O点，无初速度释放时细绳刚好伸直且与水平方向成θ=30°角，运动到最低点时与滑块P发生弹性碰撞，碰撞后滑块P沿平台A滑动，之后滑上木板，当木板的b端撞到平台B时立即静止。滑块P与滑块1相碰后粘在一起，碰后两滑块以共同的速度继续运动距离d与滑块2相碰，三滑块以共同的速度运动……后面重复前面的运动情况。小球与滑块、滑块与滑块间的碰撞时间极短。已知滑块P跟平台A、木板之间的动摩擦因数均为μ1=0.5，木板与水平面之间μ2=0.1、滑块与平台B之间的动摩擦因数均为μ，取g=10m/s2。求：
（1）细绳上的拉力F的最大值；
（2）滑块P刚滑上木板时的速度大小；
（3）滑块P与滑块1碰撞时损失的机械能；
（4）若滑块P与滑块1碰撞前瞬间的速度为v0，则第n次碰撞前已经粘到一起的滑块的动能表达式。
金陵中学2023-2024学年寒假检测
物理试题答案
一、选择题:共11题，每题4分，共44分，每题只有一个选项符合题.
二、非选择题:共5题，共56分.其中第13题-第16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和要的演算步骤，只写出后答案的不能得分;有数值计算时，答案中必须明确写出数和单位.
12．（11分） B C 甲 0.50A 5.2Ω B（2分） D （2分） A（2分）
13.（3分+3分）（1）若大气压为76cmHg，水银柱长L3为26cm，则被封闭气体压强为
（2）温度升高，被封闭的气体做等压变化
则
解得
14.（4分+4分）（1）中心条纹P0处亮纹的产生原因是光源S发出的经过S1、S2的光线到P0点的光程差为零，因此对于中心条纹，光源发出的经过S1、S2的光线到点的光程差也为零，即图中存在几何关系
整理得
根据小角度移动公式
同理
联立解得
（2）当条纹移回到的中点时，根据公式
则需减小，根据公式，光源到双缝的水平距离需增大。
因此光源需要向左移动
联立解得
15.（3分+3分+3分+6分）（1）根据光电效应有
电子的最大初速度为
（2）最小半径
根据洛伦兹力提供向心力
解得磁感应强度的最大值为
（3）根据动能定理有
根据动量定理有
可得推进器的推力为
（4）根据动能定理有
一个位于x处的离子到达处的动量
区间单位时间内产生的离子数
单位时间到达处离子的总动量
代入数据推进器的推力为
16.（3分+3分+4分+6分）
（1）小球开始做自由落体运动，设细绳张紧前瞬间的速度大小为v01
由
张紧瞬间小球的速度变为
设小球碰前的速度为v3，根据机械能守恒定律
与滑块P碰撞前瞬间，细绳的拉力F最大，即
联立解得
，
（2）设碰撞后滑块P的速度vp1，刚滑上木板时的速度vp2，碰撞中根据动量守恒定律和能量守恒定律
滑块P在平台A上滑动，根据动能定理
联立解得
（3）滑块P滑上木板后，设滑块、木板的加速度大小分别为a1、a2，木板撞到平台B的时间为t，此时滑块P的速度大小为v0，根据牛顿第二定律
对滑块P
对木板
解得
该段时间内滑块P的位移
那么
可知木板撞击平台B时滑块P恰好滑离木板与滑块1碰撞
根据动量守恒定律和能量守恒定律
滑块P与滑块1碰撞损失的机械能为
（4）第一次碰撞前瞬间的动能
碰后动能
设运动距离d后的动能为，则
那么第二次碰撞前瞬间的动能
第二次碰后的动能
设运动距离d后的动能为，则
那么第三次碰撞前瞬间的动能
第三次碰后的动能
设运动距离d后的动能为，则
那么第四次碰撞前瞬间的动能
那么第n次碰撞前瞬间已经粘到一起的整体的动能
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
B
B
A
B
D
A
B
A
B
B
D
物理试题
本试卷满分100分，考试时间75分钟
注意事项：
1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2．请将答案正确填写在答题卡上
一、选择题:共11题，每题4分，共44分，每题只有一个选项符合题.
1．2021年诺贝尔物理学奖将一半颁给了真锅淑郎和克劳斯·哈塞尔曼，表彰他们“地球气候的物理建模，量化可变性并可靠地预测全球变暖”。另一半颁给了乔治·帕里西，表彰他“因为发现了从原子到行星尺度的物理系统中无序和波动的相互作用”。他们的成果可以归结为（ ）
A．对有序系统的理解所做的贡献
B．对复杂系统的理解所做的贡献
C．对引力波观测方面所做的贡献
D．对物质相变的研究所做的贡献
2．人的体温是由“下丘脑”中特殊神经细胞组织控制的，它对人体体温的变化很敏感，当下丘脑温度高于37℃时，人体散热机制（如血管舒张、出汗等）就会活跃起来。已知37℃时蒸发20克汗水所需能量为4780J。现有一中年人步行时，每秒钟体内产生的热量为35J，而此时人体通过传导、辐射等方式（不包括出汗）产生的散热功率只有33W，因此还要通过出汗的方式才能保持37℃的体温不变。那么此人步行30分钟出汗约为（ ）
A．10gB．15gC．20gD．25g
3．如图所示是某款八缸四冲程汽油车的“五挡手动变速箱”的结构示意图，其工作原理是通过挡位控制来改变连接发动机动力轴的主动齿轮和连接动力输出轴的从动齿轮的半径比。当挡位挂到低速挡——“1、2挡”时，最大车速为20~30km/h，当挡位挂到高速挡——“5挡”，汽车才能获得比较大的车速，则（ ）
A．挡位从“1挡”逐步增加到“5”挡过程中，主动齿轮和从动齿轮的半径比变大
B．若保持发动机输出功率不变，从“2挡”突然挂到“3挡”瞬间，汽车获得的牵引力瞬间减小
C．发动机工作时经历“吸气—压缩—做功—放气”四个环节，“压缩”气体时，气体体积变小，气体对外界做功
D．随着发动机技术的不断发展，将来有可能实现把发动机的热能全部转化为汽车的机械能，即热机的效率达到100%
4．光纤主要由折射率较大的纤芯与折射率较小的外套组成．在光纤中传输的信号是脉冲光信号。当一个光脉冲从光纤中输入，经过一段长度的光纤传输之后，其输出端的光脉冲会变宽，这种情况较严重（脉冲变宽到一定程度）时会导致信号不能被正确传输．引起这一差别的主要原因之一是光通过光纤纤芯时路径长短的不同（如图），沿光纤轴线传输的光纤用时最短，在两种介质界面多次全反射的光线用时最长。为简化起见，我们研究一根长直光纤，设其内芯折射率为n1，外套折射率为n2．在入射端，光脉冲宽度（即光持续时间）为Δt，在接收端光脉冲宽度（即光持续时间）为Δt＇， Δt＇>Δt。下面正确的是（ ）
A．为了保证光脉冲不从外套“漏”出，内芯和包套材料折射率的关系应满足：n1
C．为了尽可能减小Δt＇和Δt的差值，应该选用波长更短的光
D．为了尽可能减小Δt＇和Δt的差值，应该减小光纤的直径
5．一汽车在水平路面上开始刹车到停止运动的过程可看成是匀减速直线运动，已知刹车开始第一秒内与最后一秒内的位移之比为K，刹车距离为x，则整个过程的平均速度的数值为（ ）
A．B．C．D．
6．如图，理想变压器原、副线圈匝数比为，输入端、接入电压有效值恒定的交变电源，灯泡L1、L2的阻值始终与定值电阻的阻值相同。在滑动变阻器的滑片从端滑动到端的过程中，两个灯泡始终发光且工作在额定电压以内，下列说法正确的是（ ）
A．L1先变暗后变亮，L2一直变亮
B．L1先变亮后变暗，L2一直变亮
C．L1先变暗后变亮，L2先变亮后变暗
D．L1先变亮后变暗，L2先变亮后变暗
7．质量为m的光滑圆柱体A放在质量也为m的光滑“ V”型槽B上，如图，α=60°，另有质量为M的物体C通过跨过定滑轮的不可伸长的细绳与B相连，现将C自由释放，则下列说法正确的是( )
A．当M= m时，A和B保持相对静止，共同加速度为0.5g
B．当M=2m时，A和B保持相对静止，共同加速度为0.5g
C．当M=6m时，A和B保持相对静止，共同加速度为0.75g
D．当M=5m时，A和B之间的恰好发生相对滑动
8．如图所示，倾角为α的斜面上放置着光滑导轨，金属棒KN置于导轨上，在以ab和cd为边界的区域内存在磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直导轨平面向上。在cd左侧的无磁场区域cdPM内有一半径很小的金属圆环L，圆环与导轨在同一平面内。当金属棒KN在重力作用下从磁场右边界ab处由静止开始沿导轨向下运动后较短时间内，则下列说法正确的是（ ）
A．圆环L有收缩趋势，圆环内产生的感应电流减小
B．圆环L有扩张趋势，圆环内产生的感应电流变小
C．圆环L有收缩趋势，圆环内产生的感应电流增大
D．圆环L有扩张趋势，圆环内产生的感应电流增大
9．如图所示，水平面内的等边三角形BCD的边长为L，顶点C恰好位于光滑绝缘直轨道AC的最低点，A点到B、D两点的距离均为L，A点在BD边上的竖直投影点为O。y轴上B、D两点固定两个等量的正点电荷，在z轴两电荷连线的中垂线上必定有两个场强最强的点，这两个点关于原点O对称。在A点将质量为m、电荷量为的小球套在轨道AC上（忽略它对原电场的影响）将小球由静止释放，已知静电力常量为k，重力加速度为g，且，忽略空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A．图中的A点是z轴上场强最强的点
B．轨道上A点的电场强度大小为
C．小球刚到达C点时的加速度为
D．小球刚到达C点时的动能为
10．弹球游戏装置结构如图，轻质弹簧下端固定在光滑斜面底部，弹簧处于原长时上端在O点。 小球将弹簧压缩到A点（未栓接）由静止释放后，运动到B点速度为零。 以O点为坐标原点， 沿斜面向上为正方向建立x轴，小球上升过程的速度 v、加速度a、动能Ek及其机械能E随位置坐标x的变化规律可能正确的是（ ）
A． B．
C． D．
11．如图所示，比荷为k的粒子从静止开始，经加速电场U加速后进入辐向的电场E进行第一次筛选，在辐向电场中粒子做半径为R的匀速圆周运动，经过无场区从小孔P1处垂直边界进入垂直纸面向外的匀强磁场B中进行第二次筛选，在与O2距离为d小孔P2垂直边界射出并被收集。已知静电分析器和磁分析器界面均为四分之一圆弧，以下叙述正确的是（ ）
A．静电分析器中K1的电势高于K2的电势
B．被收集的带电粒子一定带负电
C．电场强度E与磁感应强度B的比值关系为
D．若增大U，为保证B不变，则被收集粒子的K比原来大
二、非选择题:共5题，共56分.其中第13题-第16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和要的演算步骤，只写出后答案的不能得分;有数值计算时，箐案中必须明确写出数和单位.
12．(11分)某同学通过实验测定一个阻值约为5Ω的电阻Rx的阻值。
(1)现有电源(4V，内阻可不计)、滑动变阻器(0~50Ω，额定电流2A)、开关和导线若干，以及下列电表：
A．电流表(0～3A，内阻约0.025Ω)
B．电流表(0～0.6A，内阻约0.125Ω)
C．电压表(0～3V，内阻约3kΩ)
D．电压表(0～15V，内阻约15kΩ)
为减小测量误差，在实验中，电流表应选用 ，电压表应选用 (选填器材前的字母)：实验电路应采用上图中的 (选填“甲”或"乙")。
(2)接通开关，改变滑动变阻器滑片P的位置，并记录对应的电流表示数I、电压表示数U。某次电表示数如下图所示，可得流过该电阻的电流为 A，该电阻的测量值R= Ω(保留两位有效数字)。
(3)若在(1)问中选用甲电路，产生误差的主要原因是 ；若在(1)问中选用乙电路，产生误差的主要原因是 。(选填选项前的字母)
A．电流表测量值小于流经R的电流值
B．电流表测量值大于流经R的电流值
C．电压表测量值小于R两端的电压值
D．电压表测量值大于R两端的电压值
(4)在不损坏电表的前提下，将滑动变阻器滑片P从一端滑向另一端，随滑片P移动距离x的增加，被测电阻R两端的电压U也随之增加，右边反映U-x关系的示意图中正确的是 。
13．（6分）如图所示为一简易火灾报警装置，其原理是：竖直放置的试管中装有水银，当温度升高时，水银柱上升，使电路导通，蜂鸣器发出报警的响声。时，被封闭的理想气体气柱长L1为20cm，水银上表面与导线下端的距离L2为5cm。（T=t+273K）
（1）若大气压为76cmHg，水银柱长L3为26cm，则被封闭气体压强为多少cmHg？
（2）当温度达到多少时，报警器会报警？
14．（8分）在双缝干涉实验中，人们不但关注干涉条纹的静态分布，而且关注它们的移动，而使干涉条纹移动的因素有三方面：一是光源移动，二是装置结构的改变，三是光路中介质的改变。某实验小组选择移动光源实现中心干涉条纹的移动。实验装置如图所示，建立xOy直角坐标系，光源S位于原点，双缝到y轴的距离为R，光屏到y轴的距离为R+D。在光源S小角度移动时，存在关系式，且本次实验中光源移动时均为小角度移动。
（1）求当光源S向y轴负方向移动到达时，中心条纹P0移动的距离。
（2）要使条纹移回到的中点，需要水平向左还是向右移动，移动的距离为多少？
15．（15分）离子推进技术在太空探索中有广泛的应用，其简化装置为如图1所示，它由长L=1m、内外半径分别为R1=0.1m和R2=0.3m的同轴圆柱面和半径为R2的两圆形电极组成，并将其分为长度相同的电离区I和加速区II。电离区I充有稀薄的铯气体，仅存在方向沿轴向的匀强磁场，内圆柱表面材料的逸出功W=5.0eV，在波长λ=124nm的光照射下可以持续向外发射电子，电子碰撞铯原子，使之电离成为一价正离子。I区产生的正离子（初速度可视为零）进入电势差U=3.64kV的加速区II，被加速后从右侧高速喷出产生推力。在出口处，灯丝C发射的电子注入正离子束中中和离子使之成为原子。已知铯离子质量，电子电荷量，电子质量，普朗克常量与光速乘积。不计离子间、电子间相互作用。
（1）求内圆柱表面发射电子的最大初速度vm；
（2）若I区所有光电子均不会碰到外圆柱面，求磁感应强度的最大值Bm；
（3）若单位时间内有N=1018个铯离子进入区域II，试求推进器的推力F；
（4）为提高电离效果，一般不分I区和II区，在整个圆柱面区域内加载方向沿轴向的匀强磁场和同样的加速电压U，如图2所示。光电子在磁场中旋转的同时被加速，电离出更多的离子。以圆柱面中心轴线为x轴、左侧电极圆心O为原点，建立坐标Ox，若刚被电离的离子初速度可近似为零，单位时间内离子数密度，其中（垂直x轴截面分布情况相同），试求推进器的推力。
16．（16分）如图所示，水平木板的a端紧挨着长度L1=1.15m的平台A，b端与足够长的平台B之间的距离为L2=0.25m，木板的长度L=2m、质量M=2kg，上表面跟平台A、B等高。平台B上有完全相同、质量均为m=1kg的滑块（从左向右依次记为滑块1、滑块2……滑块n，均可视为质点）等间距静止排列，间距d，滑块1位于平台B的左端。与平台B上完全相同的滑块P放置在平台A的左端。质量m1=1.5kg的小球用长度l=1m的细绳栓接在O点，无初速度释放时细绳刚好伸直且与水平方向成θ=30°角，运动到最低点时与滑块P发生弹性碰撞，碰撞后滑块P沿平台A滑动，之后滑上木板，当木板的b端撞到平台B时立即静止。滑块P与滑块1相碰后粘在一起，碰后两滑块以共同的速度继续运动距离d与滑块2相碰，三滑块以共同的速度运动……后面重复前面的运动情况。小球与滑块、滑块与滑块间的碰撞时间极短。已知滑块P跟平台A、木板之间的动摩擦因数均为μ1=0.5，木板与水平面之间μ2=0.1、滑块与平台B之间的动摩擦因数均为μ，取g=10m/s2。求：
（1）细绳上的拉力F的最大值；
（2）滑块P刚滑上木板时的速度大小；
（3）滑块P与滑块1碰撞时损失的机械能；
（4）若滑块P与滑块1碰撞前瞬间的速度为v0，则第n次碰撞前已经粘到一起的滑块的动能表达式。
金陵中学2023-2024学年寒假检测
物理试题答案
一、选择题:共11题，每题4分，共44分，每题只有一个选项符合题.
二、非选择题:共5题，共56分.其中第13题-第16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和要的演算步骤，只写出后答案的不能得分;有数值计算时，答案中必须明确写出数和单位.
12．（11分） B C 甲 0.50A 5.2Ω B（2分） D （2分） A（2分）
13.（3分+3分）（1）若大气压为76cmHg，水银柱长L3为26cm，则被封闭气体压强为
（2）温度升高，被封闭的气体做等压变化
则
解得
14.（4分+4分）（1）中心条纹P0处亮纹的产生原因是光源S发出的经过S1、S2的光线到P0点的光程差为零，因此对于中心条纹，光源发出的经过S1、S2的光线到点的光程差也为零，即图中存在几何关系
整理得
根据小角度移动公式
同理
联立解得
（2）当条纹移回到的中点时，根据公式
则需减小，根据公式，光源到双缝的水平距离需增大。
因此光源需要向左移动
联立解得
15.（3分+3分+3分+6分）（1）根据光电效应有
电子的最大初速度为
（2）最小半径
根据洛伦兹力提供向心力
解得磁感应强度的最大值为
（3）根据动能定理有
根据动量定理有
可得推进器的推力为
（4）根据动能定理有
一个位于x处的离子到达处的动量
区间单位时间内产生的离子数
单位时间到达处离子的总动量
代入数据推进器的推力为
16.（3分+3分+4分+6分）
（1）小球开始做自由落体运动，设细绳张紧前瞬间的速度大小为v01
由
张紧瞬间小球的速度变为
设小球碰前的速度为v3，根据机械能守恒定律
与滑块P碰撞前瞬间，细绳的拉力F最大，即
联立解得
，
（2）设碰撞后滑块P的速度vp1，刚滑上木板时的速度vp2，碰撞中根据动量守恒定律和能量守恒定律
滑块P在平台A上滑动，根据动能定理
联立解得
（3）滑块P滑上木板后，设滑块、木板的加速度大小分别为a1、a2，木板撞到平台B的时间为t，此时滑块P的速度大小为v0，根据牛顿第二定律
对滑块P
对木板
解得
该段时间内滑块P的位移
那么
可知木板撞击平台B时滑块P恰好滑离木板与滑块1碰撞
根据动量守恒定律和能量守恒定律
滑块P与滑块1碰撞损失的机械能为
（4）第一次碰撞前瞬间的动能
碰后动能
设运动距离d后的动能为，则
那么第二次碰撞前瞬间的动能
第二次碰后的动能
设运动距离d后的动能为，则
那么第三次碰撞前瞬间的动能
第三次碰后的动能
设运动距离d后的动能为，则
那么第四次碰撞前瞬间的动能
那么第n次碰撞前瞬间已经粘到一起的整体的动能
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
B
B
A
B
D
A
B
A
B
B
D
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