浙江省2023届高三上学期物理一模试卷含答案

高三上学期物理一模试卷

一、单选题

1．关于物理学史，下列说法中正确的是（　　）

A．奥斯特实验发现了电磁感应现象

B．惠更斯确定了单摆周期公式

C．法拉第预言了电磁波的存在

D．麦克斯韦率先在实验室中制造出激光

2．如图所示，铯133原子基态有两个超精细能级，从能级2跃迁到能级1发出光子的频率约为9.2×109Hz，时间单位“秒”是根据该辐射光子的频率定义的。可见光波长范围为400nm～700nm。则（　　）

A．秒是国际单位制中的导出单位

B．该跃迁辐射出的是γ射线

C．铯133从激发态向基态跃迁时辐射光子的频率大于9.2×109Hz

D．用频率为9.2×109Hz的光照射锌板，能发生光电效应

3．如图所示，两个容器A和B容积不同，内部装有气体，其间用细管相连，管中有一小段水银柱将两部分气体隔开。当A中气体温度为tA，B中气体温度为tB，且tA>tB，水银柱恰好在管的中央静止。若对两部分气体加热，使它们的温度都升高相同的温度，下列说法正确的是（　　）

A．水银柱将向上移动 B．水银柱一定保持不动

C．水银柱将向下移动 D．水银柱的移动情况无法判断

4．激光制冷技术在很多领域得到了广泛的应用。由分子动理论可知，分子或原子运动越激烈，物体温度越高。激光制冷的原理就是利用大量光子（光子说认为光是一份一份的，每一份为一个光子）阻碍原子运动，使其减速，从而降低物体的温度。如图所示，某时刻一个原子位于Oxyz坐标系的原点，两束完全相同的激光，沿x轴从相反的方向对原子进行照射。根据多普勒效应，当原子迎着光束的方向运动时，其接收到的光的频率会升高。当原子接收到的光的频率等于该原子的固有频率时，原子吸收光子的概率最大。下列说法正确的是（　　）

A．为使原子减速，所用激光的频率应等于原子的固有频率

B．为使原子减速，所用激光的频率应大于原子的固有频率

C．假设原子可以吸收光子，当原子向x轴正向运动时，a激光可使原子减速

D．假设原子可以吸收光子，当原子向x轴负向运动时，a激光可使原子减速

5．2020年7月31日，北斗闪耀，泽沐八方。北斗三号全球卫星导航系统（如图甲所示）建成暨开通仪式在北京举行。如图乙所示为55颗卫星绕地球在不同轨道上运动的图像，其中T为卫星的周期，r为卫星的轨道半径，1和2为其中的两颗卫星。已知引力常量为G，下列说法正确的是（　　）

A．地球的半径为

B．地球质量为

C．卫星1和2运动的线速度大小之比为

D．卫星1和2向心加速度大小之比为

6．某容器中一定质量的理想气体，从状态A开始经状态B到达状态C，其p-V图像如图所示，A、B、C三个状态对应的温度分别是TA、TB、TC，用NA、NB、NC分别表示这三个状态下气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数，则（　　）

A． B．

C． D．

7．某一质检部门利用干涉原理测定矿泉水的折射率。如图所示，单缝S0、屏上的P0点位于双缝S1和S2的中垂线上，当双缝与屏之间的介质为空气或矿泉水时，屏上的干涉条纹间距分别为∆x1与∆x2.，当介质为矿泉水时，屏上P点处是P0上方的第4条亮条纹（不包括P0点处的亮条纹）的中心。已知入射光在真空中的波长为λ，真空中的光速为c，则（　　）

A．∆x2大于∆x1

B．该矿泉水的折射率为

C．当介质为矿泉水时，来自S1和S2的光传播到P点处的时间差为

D．仅将S0水平向左移动的过程中，P点仍能观察到亮条纹

8．如图所示，长度为l的轻杆上端连着一质量为m的小球A（可视为质点），杆的下端用铰链固接于水平面上的O点。置于同一水平面上的立方体B恰与A接触，立方体B的质量为M。今有微小扰动，使杆向右倾倒，各处摩擦均不计，而A与B刚脱离接触的瞬间，杆与地面夹角恰为 ，重力加速度为g，则下列说法正确的是（　　）

A．A与B刚脱离接触的瞬间，A，B速率之比为1∶2

B．A与B刚脱离接触的瞬间，B的速率为

C．A落地时速率为

D．A，B质量之比为2∶1

9．绝缘光滑水平面上有ABO三点，以O点为坐标原点，向右方向为正方向建立直线坐标轴x轴，A点坐标为m，B点坐标为2m，如图甲所示。A、B两点间的电势变化如图乙，左侧图线为四分之一圆弧，右侧图线为一条倾斜线段。现把一质量为m，电荷量为q的负点电荷，以初速度v0由A点向右射出，则关于负点电荷沿直线运动到B点过程中，下列说法中正确的是（忽略负点电荷形成的电场）（　　）

A．负点电荷在AO段的运动时间小于在OB段的运动时间

B．负点电荷由A运动到O点过程中，随着电势的升高电势能变化越来越快

C．负点电荷由A点运动到O点过程中加速度越来越大

D．当负点电荷分别处于m和m时，电场力的功率相等

10．如图左所示，边长为l和L的矩形线框、互相垂直，彼此绝缘，可绕中心轴转动，将两线框的始端并在一起接到滑环C，末端并在一起接到滑环D，C、D彼此绝缘。通过电刷跟C、D连接。线框处于磁铁和圆柱形铁芯之间的磁场中，磁场边缘中心的张角为，如图右所示（图中的圆表示圆柱形铁芯，它使磁铁和铁芯之间的磁场沿半径方向，如图箭头所示）。不论线框转到磁场中的什么位置，磁场的方向总是沿着线框平面。磁场中长为l的线框边所在处的磁感应强度大小恒为B，设线框和的电阻都是r，两个线框以角速度逆时针匀速转动，电阻。在线框旋转一周的过程中（　　）

A．电阻R两端电压的最大值为

B．流过电阻R的电流最大值为

C．整个回路产生的焦耳热为

D．为维持线框匀速转动，外力至少对系统做功

二、多选题

11．如图所示，水平转台两侧分别放置、两物体，质量为，质量为，到转轴的距离分别为、，、两物体间用长度为的轻绳连接，绳子能承受的拉力足够大，、两物体与水平转台间的动摩擦因数均为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为。开始时绳刚好伸直且无张力，当水平转台转动的角速度由零逐渐缓慢增大，直到、恰好相对于转台滑动的过程中，下列说法正确的是（　　）

A．当转台转动的角速度大于时，细绳上可能没有拉力

B．当转台转动的角速度大于时，可能不受摩擦力

C．整个过程中，与转台间的摩擦力先增大到最大静摩擦力后保持不变

D．整个过程中，与转台间的摩擦力先增大到最大静摩擦力后保持不变

12．如图所示，各种物理图象不仅反映了两个物理量之间的数值关系，其上任一点的切线斜率有时也有相应的物理含义。例如对于直线运动，若y轴表示物体的位移，x轴表示时间，则其图象切线的斜率表示物体的速度。下面说法中正确的是（　　）

A．对于一个磁场，若y轴表示一段电流元在磁场中受到的力，x轴表示电流元的电流强度和长度的乘积，则图象切线的斜率表示磁感应强度的大小

B．对于单匝闭合导线圈，若y轴表示磁通量，x轴表示时间，则图象切线的斜率表示线圈中感应电动势的大小

C．对于静电场，若y轴表示电势，x轴表示位置，则图象切线斜率的绝对值表示电场强度在x方向上的分量大小

D．对于一个导体，若y轴表示导体两端的电压，x轴表示导体中流过的电流，则图象切线的斜率表示导体的电阻的大小

13．如图甲所示，轻质弹簧下端固定在水平地面上，上端连接一轻质薄板。t=0时刻，一物块从其正上方某处由静止下落，落至薄板上后和薄板始终粘连，其位置随时间变化的图像（x−t）如图乙所示，其中t=0.2s时物块刚接触薄板。弹簧形变始终在弹性限度内，空气阻力不计，则（　　）

A．t=0.2s后物块做简谐运动

B．t=0.4s时物块的加速度大于重力加速度

C．若增大物块自由下落的高度，则物块与薄板粘连后振动的周期增大

D．t=0.2s后物块坐标位置随时间变化关系为

14．在图甲所示虚线框内存在竖直向下的匀强电场和垂直于纸面向里的匀强磁场，电场强度大小为E，磁感应强度大小为B。一群质量为m，带电量为q（q>0）的粒子从左侧边界中央S1处，以不同大小的初速度v0水平向右同时射入。图乙表示初速度不同的粒子对应的轨迹，图中S反映粒子运动空间周期性的参量。忽略粒子重力和粒子间的相互作用，可以推断（　　）

A．只有v0=的粒子能从S2射出

B．只要虚线框的尺寸合适，粒子都能从S2射出

C．若以v0=的粒子为参考系，则其他粒子都做匀速圆周运动，且半径都相同

D．若以v0=的粒子为参考系，则其他粒子都做匀速圆周运动，且周期都相同

15．如图所示，半径的四分之一光滑圆弧轨道竖直固定于水平面上，4个相同的木板紧挨着圆弧轨道末端静置，圆弧轨道末端与木板等高，每块木板的质量为，长，它们与地面间的动摩擦因数，木板与地面的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。在第一块木板左端放置一个质量为的小铅块B，可视为质点，现让一个与B完全一样的铅块A从圆弧顶端由静止滑下，经圆弧底端后与B发生弹性正碰，铅块与木板间的动摩擦因数。则（　　）

A．小物块A滑到曲面轨道下端时对轨道的压力大小为

B．铅块B刚滑至木板3时的速度为

C．铅块B运动后与某一木板共速

D．铅块B与木板间滑动过程中系统所产生的总热量为 J

三、实验题

16．如图所示为研究斜槽末端小球碰撞时动量是否守恒的实验装置。主要实验步骤如下：

a．将斜槽PQR固定在铁架台上，使槽的末端QR水平；

b．使质量较大的A球从斜槽上某一位置静止滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹；

c．再把半径相同、质量较小的B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从刚才的位置由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹；

d．记录纸上的O点为水平槽末端R在记录纸上的垂直投影，D、E、F为三个落点的平均位置。用刻度尺测量出OD、OE、OF的距离，记为x1、x2、x3，测量A球的质量为mA，B球的质量为mB，且mA=3mB。

（1）实验中，通过测量小球做平抛运动的水平位移来代替小球的速度。

①本实验必须满足的条件是　     　

A．水平槽QR尽量光滑以减小误差

B．斜槽轨道末端的切线必须水平

C．A球每次必须从轨道的同一位置由静止滚下

②图中的落点痕迹D代表　     　

A．A球第一次抛出的落地点

B．A球与B球碰撞后，A球的落地点

C．A球与B球碰撞后，B球的落地点

③若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为　     　

（2）某位同学在实验时，使质量为mA的入射小球A球每次从轨道的同一位置由静止滚下，更换被撞小球B球，使其半径不变，但质量mB分别为A球质量的1/6、1/3和1/2。用刻度尺测量出每次落点痕迹距离O点的OD、OE、OF的距离，记为x1、x2、x3。

①请在x1-x3图中画出这三个坐标点的示意图　     　；

②分析说明如何利用这些坐标点证明两球相碰前后动量守恒　                                                                                                                                                                         　；

③若每次碰撞过程均为弹性碰撞，这些坐标点应该满足什么条件　                                                     　。

17．在“用DIS测电源的电动势和内阻”实验中。

（1）下图中，A代表电流传感器，B代表电压传感器，R为变阻器，R1为定值电阻。则下面各电路图中，图____是合理正确实验电路图；

A． B．

C． D．

（2）某次实验得到的电源的U–I图线如图（1）所示，由实验图线的拟合方程y=−1..03x+2.82可得，该电源的电动势E=　     　V，内阻r=　     　Ω；

（3）根据实验测得的该电源的U、I数据，若令y=UI，，则通过计算机拟合得出y-x图线如图（2）所示，则图线最高点A点的坐标x=　     　Ω，y=　     　W（结果保留2位小数）；

（4）若该电池组电池用旧了，电池内电阻会明显增加，如果用这个旧电池组重做该实验，请在图（2）中定性画出旧电池组的y-x图线。

四、解答题

18．如图所示，在竖直向下的匀强电场中有轨道ABCDFMNP，其中BC部分为水平轨道，与曲面AB平滑连接。CDF和FMN是竖直放置的半圆轨道，在最高点F对接，与BC在C点相切。NP为一与FMN相切的水平平台，P处固定一轻弹簧。点D、N、P在同一水平线上。水平轨道BC粗糙，其余轨道均光滑，一可视为质点的质量为的带正电的滑块从曲面AB上某处由静止释放。已知匀强电场场强，BC段长度，CDF的半径，FMN的半径，滑块带电量，滑块与BC间的动摩擦因数，重力加速度，求

（1）滑块通过F点的最小速度vF；

（2）若滑块恰好能通过F点，求滑块释放点到水平轨道BC的高度h0；

（3）若滑块在整个运动过程中，始终不脱离轨道，且弹簧的形变始终在弹性限度内，求滑块释放点到水平轨道BC的高度h需要满足的条件。

19．如图甲所示，在竖直平面内平行放置了两根完全相同的金属导轨，间距为L=0.2m。其中a1b1段和a2b2段是竖直放置的足够长的光滑直轨道；b1c1和b2c2段是半径为R=0.25m的光滑圆弧轨道，圆心角为127°，圆心O1和O2与b1、b2在同一高度；c1d1和c2d2段是粗糙的倾斜直轨道，与水平面成37°角放置，轨道长度足够长。图乙是其正面视图。a1a2之间连接一阻值为R0=0.5Ω的电阻。现有一质量为m=0.1kg，电阻为r=0.5Ω的金属棒通过两端的小环套在两根轨道上，棒与轨道的c1d1、c2d2段之间的动摩擦因数为μ=0.25.棒从倾斜轨道上离c1c2距离s=2m处静止释放，在棒到达b1b2瞬间，在竖直轨道区域内出现水平向右的匀强磁场，磁感应强度为B=0.5T，运动中棒始终与导轨垂直。（sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s2）

（1）求棒在倾斜轨道上运动的时间t1；

（2）求棒到达b1b2处时R0的电功率P0；

（3）若棒刚越过b1b2处时的速度设为v1，在磁场内运动的时间设为t2，求棒刚离开磁场区域时的速度v2（用字母表示）。

20．东方超环，俗称“人造小太阳”，是中国科学院自主研制的磁约束核聚变实验装置。该装置需要将加速到较高速度的离子束变成中性粒子束，没有被中性化的高速带电离子需要利用“偏转系统”将带电离子从粒子束剥离出来。假设“偏转系统”的原理如图所示，混合粒子束先通过加有电压的两极板再进入偏转磁场中，中性粒子继续沿原方向运动，被接收器接收；未被中性化的带电离子一部分打到下极板，剩下的进入磁场发生偏转被吞噬板吞噬。已知离子带正电、电荷量为q，质量为m，两极板间电压为U，间距为d，极板长度为2d，吞噬板长度为2d，离子和中性粒子的重力可忽略不计，不考虑混合粒子间的相互作用。

（1）要使的离子能直线通过两极板，则需在极板间施加一垂直于纸面的匀强磁场B1，求B1的大小；

（2）直线通过极板的离子以进入垂直于纸面向外的矩形匀强磁场区域。已知磁场，若离子全部能被吞噬板吞噬，求矩形磁场B2的最小面积；

（3）若撤去极板间磁场B1，且B2边界足够大。若粒子束由速度为、、的三种离子组成，有部分带电离子会通过两极板进入偏转磁场，最终被吞噬板吞噬，求磁场B2的取值范围。

1．B

2．C

3．D

4．D

5．D

6．C

7．D

8．B

9．A

10．B

11．B,D

12．B,C

13．A,B,D

14．B,D

15．B,C

16．（1）BC；B；（也对）

（2）；根据测量的x2，先在坐标系中做出截距为、斜率为的一条直线 ，然后在坐标系中画出测量的坐标点（x1，x3），若该点正好在直线上，则说明两球相碰前后动量守恒；三个坐标点（x1，x3）均在截距为、斜率为1的直线上

17．（1）B

（2）2.82；1.03

（3）1.03；1.94

（4）

18．（1）解：小球在F点有

解得

（2）解：设小球由h0处释放恰好通过F点，对小球从释放至F点这一过程由动能定理得

解得

（3）解：讨论：

（ⅰ）小球第一次运动到D点速度为零，对该过程由动能定理得

解得

则当时，小球不过D点，不脱离轨道      

（ⅱ）小球第一次进入圆轨道可以经过F点，压缩弹簧被反弹，沿轨道PNMFDCBA运动，再次返回后不过D点，小球恰好可以经过F点，由动能定理可得

解得

则当时，小球可以通过F点

小球再次返回刚好到D点

解得

则当时，小球被弹簧反弹往复运动后不过D点

综上

小球第一次进入圆轨道可以通过F点，往复运动第二次后不过D点，满足始终不脱离轨道      

（ⅲ）小球第一次进入圆轨道可以经过F点，压缩弹簧被反弹，第二次往复运动时满足小球恰好可以经过F点，由动能定理可得

解得

则当时，小球可以两次通过F点

小球再次返回刚好到D点

解得

则当时，小球被弹簧反弹第二次往复运动后不过D点

综上

小球第一、二次进入圆轨道可以通过F点，往复运动第二次后不过D点，满足始终不脱离轨道

（ⅳ）由数学归纳法可知，满足（，1，2，3……）

小球不脱离轨道

19．（1）解：金属棒在倾斜导轨上受到重力、轨道对它的支持力和摩擦力，由牛顿第二定律可得

解得

棒在倾斜轨道上做匀加速直线运动，则有

代入数据解得

（2）解：金属棒到达时的速度为

导体棒在光滑圆弧轨道上运动只有重力做功，根据动能定理可得

解得

导体棒进入磁场时产生的感应电动势为

根据闭合电路欧姆定律可知，电路中的电流为

棒到达b1b2处时R0的电功率P0为

（3）解：向上进入磁场后，金属棒受到安培力和重力做减速运动，速度为时对应的加速度大小为

取极短时间，该时间内速度变化量为

则上升过程有

可得

其中，为金属棒在磁场中上升的总高度，为上升的总时间。在磁场中向下运动时，金属棒受到安培力和重力作用做加速运动，速度为对应的加速度为

取极短时间，该时间内速度变化量为

则下降过程有

可得

其中，为金属棒在磁场中下降的总高度，为上升的总时间。综上整理得

20．（1）解：离子能直线通过两极板，则洛伦兹力等于电场力

将代入得

（2）解：由

离子在偏转磁场中的运动半径为

离子全部能被吞噬板吞噬，则矩形磁场B2的最小面积为

（3）解：对于沿上极板运动的离子，在两极板间做类平抛运动，则 ， ，得

离子做类平抛运动的过程中，根据动能定理

得

离子进入偏转电场时的速度偏向角的余弦值为

当初速度为时

离子不会进入偏转电场。

当初速度为时

离子射出偏转电场时，与吞噬板上端相距为，设离子恰好打到吞噬板上端，由几何关系得

根据

得

当初速度为时，同理得

及

得

磁场B2的取值范围为