江苏省淮安市2023届高三下学期高考模拟（三统模拟检测）物理试题（原卷+解析）

江苏省淮安市2023届高三下学期高考模拟（三统模拟检测）物理试题

一、单选题

1．（2023·江苏淮安·统考三模）U-Pb法是一种重要的同位素测年方法，铀的两种放射性核素和，经过一系列的α衰变和β衰变能分别生成和两种铅同位素，通过测定物体中两种铅同位素的原子数目之比，可得到物体的形成年代。下列说法正确的是（　　）

A．衰变生成的过程经历了8次α衰变

B．衰变生成的过程经历了6次β衰变

C．物体中两种铅同位素原子数目的比值与时间成正比

D．和衰变为铅的过程形成的质量数较大的原子核可能相同

2．（2023·江苏淮安·统考三模）光刻机利用光源发出的紫外线，将精细图投影在硅片上，再经技术处理制成芯片。为提高光刻机投影精细图的能力，在光刻胶和投影物镜之间填充液体，提高分辨率，如图所示。若浸没液体的折射率为1.65，当不加液体时光刻胶的曝光波长为193nm，则加上液体后（　　）

A．紫外线进入液体后波长变短，光子能量增加

B．传播相等的距离，在液体中所需的时间变为原来的

C．紫外线在液体中比在空气中更容易发生衍射，能提高分辨率

D．在液体中的曝光波长约为117nm

3．（2023·江苏淮安·统考三模）人类首次发现的引力波来源于距地球之外13亿光年的两个黑洞互相绕转最后合并的过程．设两个黑洞A、B绕其连线上的O点做匀速圆周运动，如图所示，黑洞A的轨道半径大于黑洞B的轨道半径，两个黑洞的总质量为M，两个黑洞中心间的距离为L，则（    ）

A．黑洞A的质量一定大于黑洞B的质量

B．黑洞A的线速度一定小于黑洞B的线速度

C．其运动周期

D．两个黑洞的总质量M一定，L越大，角速度越大

4．（2023·江苏淮安·统考三模）如图所示，在水平转台上放置一圆锥形物体，物块在平行于锥面的细绳作用下静止在圆锥体表面，在圆锥体随平台逐渐加速转动的过程中，物块始终与锥面保持相对静止。关于此过程下列判断正确的是（　　）

A．物块受到的合力为0 B．绳上的拉力逐渐增大

C．锥面对物块的支持力保持不变 D．没有任何力对物块做功

5．（2023·江苏淮安·统考三模）一定质量的理想气体经历了如图所示的ab、bc、cd、da四个过程，其中ba的延长线通过坐标原点，气体a、b、c、d四个状态的压强与温度的关系如图所示，则（    ）

A．气体在bc过程中体积的变化量等于da过程中体积的变化量

B．气体在ab过程中内能的增加量小于cd过程中内能的减少量

C．气体在ab过程中吸收的热量等于cd过程中放出的热量

D．气体在ab过程中吸收的热量小于cd过程中放出的热量

6．（2023·江苏淮安·统考三模）某物理兴趣小组设计了一个如图所示的发电装置，永磁铁在螺线管中做简谐振动时能产生周期为0.02s的正弦式交流电，电压最大值为V。理想变压器原、副线圈匝数之比为1：10，灯泡L的电阻恒为5Ω，额定电压为2.5V，定值电阻、，滑动变阻器R的最大阻值为30Ω，下列说法正确的是（　　）

A．灯泡上交流电的频率为500Hz

B．滑动变阻器滑键向下移动，灯泡变亮

C．为使灯泡正常工作，滑动变阻器接入电路的电阻应调节为20Ω

D．灯泡正常工作时，原线圈输入功率为W

7．（2023·江苏淮安·统考三模）如图所示，甲图为波源的振动图像，乙图为该波源在某介质中产生的横波时刻的波形图像，O点是波源，则下列说法正确的是（　　）

A．该波的传播速度为1m/s

B．再经过0.3s，乙图中质点Q刚好开始振动，Q的起振方向沿y轴正方向

C．当乙图中质点Q第一次到达波峰时，质点P正处于平衡位置向下振动

D．从该时刻到质点Q开始振动，质点P运动的路程为0.3m

8．（2023·江苏淮安·统考三模）如图所示，真空中有一个边长为L的正方体，正方体的两个顶点处分别放置一对电荷量都为q的正、负点电荷。图中的a、b、c、d是其他的四个顶点，下列表述正确的是（    ）

A．a点电势高于c点电势 B．a、c两点电场强度的比值为

C．a、b、c、d四个顶点处电场方向不相同 D．将正点电荷移到c点，b点的电场强度不变

9．（2023·江苏淮安·统考三模）北京高能物理研究所的正、负粒子对撞机是世界八大高能加速器中心之一，是中国第一台高能加速器，其结构如图所示，正、负粒子由静止开始经过电压为U的直线加速器加速后，沿圆环切线方向同时注入对撞机的高真空环状空腔内，空腔内存在着与圆环平面垂直的匀强磁场，磁感应强度大小为B，正、负粒子在环状空腔内只受洛伦兹力作用而沿相反方向做半径相等的匀速圆周运动，然后在碰撞区内迎面相撞，不考虑相对论效应，下列说法正确的是（　　）

A．正、负粒子的比荷可以不相同

B．磁感应强度B一定时，比荷相同的粒子，电荷量大的粒子进入磁场时动能大

C．加速电压U一定时，粒子的比荷越大，磁感应强度B越大

D．对于给定的正、负粒子，粒子从静止到碰撞运动的时间变短，可能是由于U不变、B变大引起的

10．（2023·江苏淮安·统考三模）轻质细线绕过两个等高、光滑定滑轮P、Q，两端分别连接着质量均为m的小球A、B，已知P、Q间细线水平，间距为l，A、B小球处于静止状态。现将一质量也为m的物体C，通过光滑的轻挂钩挂在细线上与两定滑轮等间距的位置O，静止释放后向下运动。若A、B始终没有与P、Q相碰，重力加速度为g，则C物体在下降过程中（　　）

A．下降的最大高度为

B．加速度先增大后减小

C．最大动能时细线夹角恰好为

D．小球C的动量变化率一直在增大

二、实验题

11．（2023·江苏淮安·统考三模）某实验小组计划用一个实验方案完成对一个电流表内阻的测量和电源电动势及内阻的测量。实验器材有：待测电源E，待测内阻的电流表A，电压表V（量程为3.0V，内阻很大），电阻箱R（0~99.99Ω），单刀开关，单刀双掷开关，导线若干。设计的电路图如图所示，进行了如下操作：  

Ⅰ.将接到a，闭合，拨动电阻箱旋钮，使各旋钮盘的刻度处于如图甲所示的位置，记录下此时的电压表示数为2.00V，然后断开；

Ⅱ.保持电阻箱示数不变，将切换到b，闭合，记录此时电压表的读数（如图乙所示），然后断开。

请你解答下列问题：

（1）图甲所示电阻箱的读数甲丙为_______Ω，图乙所示的电压表读数为_______V。由此可算出电流表内阻的阻值为。

（2）在完成上述操作后，继续以下操作：将切换到，闭合，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱的示数R和对应的电压表示数U，由测得的数据绘出了如图丙所示的图线。根据实验原理得到和的函数关系式为__________；由函数关系式和图像可求得电源电动势E和电源内阻r，其中________， _____（计算结果保留三位有效数字）。

三、解答题

12．（2023·江苏淮安·统考三模）如图所示为一放在水平桌面上的玻璃砖的扇形横截面，该扇形所对圆心角为、半径为，上涂有吸光材料。一细光束始终平行于桌面从上射入玻璃砖，光束在上的入射点以非常小的速度匀速由移向的过程中，光恰好不射出时入射点的位置到圆心的距离为。光在真空中的速度为。求：

（1）玻璃砖对光的折射率；

（2）光恰好在圆弧面发生全反射时，光线在玻璃砖内传播的时间（可用含正、余弦值的式子表示）。

13．（2023·江苏淮安·统考三模）如图所示，粗细均匀的U型玻璃管竖直放置，右管口封闭，管内A、B两段水银柱将管内封闭有长均为的a、b两段气体，水银柱A长为，水银柱B在右管中的液面比在左管中的液面高，大气压强为，环境温度为，现将环境温度降低，使气柱b长度变为，求：

（1）降低后的环境温度；

（2）水银柱A下降的高度。

14．（2023·江苏淮安·统考三模）如图，光滑水平面上有一质量为m=1kg的滑块A静止在P点，在O点有一质量为M=2kg、长度为L=0.6m的长木板B，其两侧有固定挡板，在长木板B上最右侧放置一质量也为M=2kg小物块C，滑块A在外力F=2N作用下，经过时间t=1.5s到达O点时，在O点立即撤去外力同时与B发生碰撞。已知小物块C与长木板B间的动摩擦因数为μ=0.1，所有碰撞均为弹性碰撞，且碰撞时间极短，g=10m/s2，求：

（1）滑块A刚到达O点时的速度；

（2）滑块A与长木板B碰后瞬间，长木板的速度；

（3）物块C最终与长木板B右侧挡板的距离。

15．（2023·江苏淮安·统考三模）高能粒子实验装置，是用以发现高能粒子并研究其特性的主要实验工具，下图给出了一种该装置的简化模型。在光滑绝缘的水平面区域内存在垂直纸面向外、磁感应强度大小为的匀强磁场；在区域内存在沿轴正方向的匀强电场。质量为、电荷量大小为带负电的粒子1从点以一定速度释放，沿直线从坐标原点进入磁场区域后，与静止在点、质量为的中性粒子2发生弹性正碰，且有一半电量转移给粒子2。（不计碰撞后粒子间的相互作用，忽略电场、磁场变化引起的效应）

（1）求电场强度的大小；

（2）若两粒子碰撞后，立即撤去电场，求两粒子在磁场中运动的半径和从两粒子碰撞到下次再相遇的时间间隔；

（3）若两粒子碰撞后，粒子2首次离开第一象限时，撤去电场和磁场，经一段时间后，再在全部区域内加上与原来相同的磁场，此后两粒子的轨迹恰好不相交，求这段时间。

参考答案：

1．B

【详解】AB．设衰变生成的过程经历了x次α衰变和y次β衰变，有

解得

同理可得，衰变生成的过程经历了8次α衰变和6次β衰变，故A错误，B正确；

C．根据可得生成物的原子数目与时间的关系

可知两种铅同位素原子数目的比值不与时间成正比，故C错误；

D．衰变过程生成的质量数较大的新核的质量数与发生α衰变次数的关系为

衰变过程生成的质量数较大的新核的质量数与发生α衰变次数的关系为

可知和衰变为铅的过程中形成的质量数较大的原子核不可能相同，故D错误。

故选B。

2．D

【详解】D．紫外线在液体中的波长

故D正确；

A．紫外线进入液体频率不变，根据可知光子能量不变，根据D选项分析可知波长变短，故A错误；

B．设传播距离，在真空中的时间

在液体中所需的时间

故B错误；

C．由A选项分析可知紫外线在液体中波长变短，更不容易发生衍射，故C错误。

故选D。

3．C

【详解】A．设两个黑洞质量分别为mA、mB，轨道半径分别为、，角速度为

则由万有引力定律可知

联立可以得到

而，所以

故选项A错误；

B．由于二者角速度相等，则线速度分别为

则

故选项B错误；

CD．联立方程式

可以得到

而且

整理可以得到

可知当总质量M一定，L越大，则T越大，角速度越小，故选项C正确，D错误。

故选C。

4．B

【详解】A．物块随锥体做变速圆周运动，则受到的合力不为0，选项A错误；

B．设细绳与竖直方向夹角为θ，则对物块，沿斜面方向

则随角速度逐渐增加，绳上的拉力逐渐增大，选项B正确；

C．沿垂直斜面方向

则随角速度增大，锥面对物块的支持力逐渐减小，选项C错误；

D．转动过程中，因为物块的动能增加，则一定有力对物块做功，选项D错误。

故选B。

5．D

【详解】A．气体在bc过程是等温压缩，压强增大到b态的1.5倍，则体积变为b态的；da过程是等温膨胀，压强变为d态压强的，则体积变为d态体积的2倍；因ab两态体积相等，设为V，则c态体积V，d态体积V，气体在bc过程中体积的变化量小于da过程中体积的变化量，选项A错误；

B．气体在ab过程中温度变化量等于cd过程中温度变化量，则气体在ab过程中内能的增加量等于cd过程中内能的减少量，选项B错误；

CD．由以上分析可知，气体在ab过程中体积不变，则

Wab=0

气体在cd过程中体积减小，则

Wcd>0

则气体在ab过程中吸收的热量

 cd过程中放出的热量

其中

气体在ab过程中吸收的热量小于cd过程中放出的热量，选项C错误，D正确。

故选D。

6．C

【详解】A. 变压器不改变交流电的频率，则灯泡上交流电的频率为

选项A错误；

B. 滑动变阻器滑键向下移动，R阻值变大，变压器次级电阻变大，次级电压不变，则次级电流减小，则灯泡变暗，选项B错误；

C. 变压器初级电压有效值为

U1=1V

则次级电压

灯泡正常工作，则R1电流

则通过滑动变阻器的电流

滑动变阻器接入电路的电阻为

选项C正确；

D. 灯泡正常工作时，次级总电阻

次级的总功率为

则原线圈输入功率为5W，选项D错误。

故选C。

7．A

【详解】A．由图甲可知该波的周期为0.2s，由图乙可知该波的波长为0.2m，则该波的波速

故A正确；

B．由图乙可知时刻波刚好传播到处，经过0.3s，波传播的距离

可知波传播到处的质点，结合图甲可知Q的起振方向沿y轴负方向，故B错误；

C．由B选项分析可知波传播到处的质点后，第一次到达波峰还需要的时间

即从时刻起，经过的时间为0.45s，即，由同侧法可知，时刻质点向轴正方向振动，经过后，质点P正处于波峰位置，故C错误；

D．从该时刻到质点Q开始振动，经过的时间为0.3s，即，质点P运动的路程

故D错误。

故选A。

8．B

【详解】A．因ac两点在过等量异号电荷连线的中垂面上，可知a点电势等于c点电势，选项A错误；

B．a点电场强度

两电荷在c点产生的场强竖直方向的分量低消，则水平方向叠加的电场强度

则a、c两点电场强度的比值为的比值为，选项B正确；

C．a、b、c、d四个顶点都处在两电荷连线的中垂面上，则四点处电场方向相同，选项C错误；

D．原来b点在两电荷连线的中垂面上，b点场强方向垂直中垂面指向负电荷一方；将正点电荷移到c点，b点仍在两电荷连线的中垂面上，b点场强方向仍垂直中垂面指向负电荷一方，但是由于两个中垂面不同，则b点的电场强度一定不同，则场强要变化，选项D错误。故选B。

9．B

【详解】A．根据动能定理得

根据牛顿第二定律得

解得

根据上式，正、负粒子的比荷一定相同，A错误；

B．根据

解得

磁感应强度B一定时，比荷相同的粒子，电荷量大的粒子进入磁场时动能大，B正确；

C．根据

解得

加速电压U一定时，粒子的比荷越大，磁感应强度B越小，C错误；

D．对于给定的正、负粒子，粒子从静止到碰撞运动的时间变短，一定是速度v变大引起的，根据

解得

速度v变大，可能是由于B不变、U变大引起的，D错误。

故选B。

10．A

【详解】A．C下降到最低点时三个物体的速度均为0，令此时C左右细线与竖直方向此时的夹角为，对ABC构成的系统有

解得

则C物体下降最大高度为

A正确；

B．C刚刚释放时，仅受重力作用，加速度为重力加速度，随后向下受到重力与细线的作用力，加速度方向向下，大小变小，根据上述可知，C物体向下运动时，存在最大速度，此时加速度为0，之后向下运动过程，速度减小，加速度方向向上，大小变大，因此C物体在下降过程中，加速度先减小后增大，B错误；

C．根据上述，动能最大时，速度达到最大，此时，加速度为0，对A分析有

令C左右细线与竖直方向此时的夹角为，对C分析有

解得

故细线间夹角为，C错误；

D． 根据动量定理可知C物体动量变化率指的是C受到的合外力，由B选项分析可知，合外力先减小后增大。故D错误。

故选A。

11．     20.00     2.50          2.63     1.00

【详解】（1）[1]电阻箱的读数等于各挡位的电阻之和，图中电阻箱的读数为

[2]电压表的精度为0.1V，读数应估读一位，该电压表读数为；

（2）[3]根据闭合电路欧姆定律有

变形得

[4][5]结合图像有

，

解得

，

12．（1）；（2）

【详解】（1）对于在圆弧面上发生全反射的光束，结合几何知识可知，反射光最终一定会照射到AC上，作出光恰在圆弧面上发生全反射的情况，如图所示

根据临界角与折射率的关系

光在玻璃砖上的入射角为，由折射定律有

光恰好不射出时入射点的位置到圆心的距离为，由几何关系有

解得

（2）结合上述分析和几何知识可知，光从射入玻璃砖到第一次打到圆弧面上经过的距离为

光从第一次打到圆弧面上到打到底面经过的距离为

光在玻璃砖中的传播速度为

则光恰好在圆弧面发生全反射时，光线在玻璃砖内传播的时间为

13．（1）；（2）2.24cm

【详解】（1）开始时，左管中气柱a的压强为

右管中气柱b的压强为

温度降低后，气柱a的压强不变，气柱b的压强为

对气柱b研究，根据理想气体状态方程

解得

（2）气柱a发生等压变化，则

解得

则水银柱A下降的高度为

14．（1）3m/s，方向水平向右；（2）2m/s，方向水平向右；（3）0.2m

【详解】（1）设滑块A刚到达O点时的速度为，根据动量定理有

解得

方向水平向右。

（2）滑块A与长木板B碰后瞬间，设滑块和长木板的速度分别为和，根据系统动量守恒定律和机械能守恒定律分别有

联立解得

，

滑块A与长木板B碰后瞬间，长木板的速度大小为，方向水平向右。

（3）长木板B和物块C组成的系统在水平方向所受合外力为零，所以动量守恒，设B、C最终达到的共同速度为，则有

解得

设C相对B滑动的路程为，对B、C组成的系统根据能量守恒可得

解得

所以物块C最终与长木板B右侧挡板的距离为

15．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）带负电的粒子1从点以一定速度释放，沿直线从坐标原点进入磁场区域

粒子1进入磁场后，做匀速圆周运动

由几何关系

解得电场强度的大小

（2）粒子1由坐标原点进入磁场区域后，经过圆周在点点与中性粒子2发生弹性正碰，此时粒子1速度方向沿轴正方向，以沿轴正方向为正，由动量守恒和机械能守恒可得

，

解得

，

碰撞后两粒子均带负电，电荷量均为，做匀速圆周运动，设半径分别为，，则

，

解得

，

所以第一次碰后两粒子轨迹重合，到下次相遇

（3）两粒子运动轨迹如图所示

粒子2首次在点离开第一象限时，粒子1运动到点，由

，

所以

所以粒子1转过的圆心角为粒子2转过圆心角的，即

此时，撤去电场和磁场，两粒子做匀速直线运动，经一段时间后，粒子1运动的位移大小

粒子2运动的位移大小

此时，在全部区域内加上与原来相同的磁场，此后两粒子的轨迹恰好不相交（恰好相切），设两圆心与轴正方向的夹角为，由几何关系

，，

整理得

由几何关系

整理得

解得

这段时间