2023届吉林省长春市外国语学校高三质量监测物理试题（三） （解析版）

2023届吉林省长春市外国语学校高三质量监测物理试题（三）

理科综合能力测试

一、选择题：本题共8小题，每小题6分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1~5题只有一项符合题目要求，第6~8题有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

1. 2022年诺贝尔物理学奖同时授予法国物理学家阿兰·阿斯佩、美国物理学家约翰·克劳泽和奥地利物理学家安东·蔡林格，以表彰他们在“纠缠光子实验、验证违反贝尔不等式和开创量子信息科学”方面所做出的贡献。下列有关量子化的说法正确的是（    ）

A. 普朗克提出组成黑体的振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值的整数倍

B. 爱因斯坦的光电效应理论揭示了光具有波动性

C. 根据玻尔理论，大量处于能级的氢原子向能级跃迁时能发射出3种频率的光

D. 密立根通过实验证明电荷量是连续变化的

【答案】A

【解析】

【详解】A．普朗克提出组成黑体的振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值的整数倍，A正确；

B．爱因斯坦的光电效应理论揭示了光具有粒子性，B错误；

C．根据玻尔理论，大量处于能级的氢原子向能级跃迁时能发射出种频率的光，C错误；

D．密立根用在电场和重力场中运动的带电油滴进行实验，发现所有油滴所带的电量均是某一最小电荷的整数倍，该最小电荷值就是电子电荷，D错误。

故选A。

2. 空间站在地球外层的稀薄大气中绕行时，因受气体阻力的影响，轨道高度会逐渐降低，空间站可通过发动机对轨道进行修正。如图所示为某空间站在某年2月初到8月初期间离地高度随时间变化的曲线。下列说法正确的是（    ）

A. 空间站绕地球运行速度约为

B. 2月份空间站的动能减小，机械能减小

C. 若要增加空间站高度，应开启发动机，向运动方向喷气

D. 3月份发动机对轨道进行过修正

【答案】D

【解析】

【详解】A．卫星圆周运动绕地球最大速度为第一宇宙速度7.9km/s，因此不可能是10km/s，故A错误；

B．2月份到3月份，半径变小，引力做正功，动能增大，因为有阻力做负功，机械能减小，故B错误；

C．若要增加空间站高度，应开启发动机，使其加速，向运动反方向喷气，故C错误；

D．根据图像可知，3月份到4月份轨道变高过，所以3月份发动机对轨道进行过修正，故D正确。

故选D。

3. 如图所示，半径为R的光滑圆环竖直固定，原长为的轻质弹簧一端固定在圆环的最高点A，另一端与套在环上的质量为m的小球相连。小球静止时位于B点，此时弹簧与竖直方向夹角，已知重力加速度大小为g。下列说法正确的是（    ）

A. 小球对圆环的弹力方向背离圆心

B. 圆环对小球的弹力大小为

C. 弹簧的劲度系数为

D. 若换用原长相同、劲度系数更大的轻质弹簧，小球静止时一定位于B点下方

【答案】C

【解析】

【详解】A．以小球为研究对象，由于重力作用，弹簧一定被拉伸， 弹簧弹力F沿弹簧斜向上；由平衡条件，弹簧弹力F与圆环对球的弹力的合力跟重力等大反向，画出受力分析如图。所以圆环对球的弹力方向一定背离圆心，则小球对圆环的弹力方向指向圆心，故A错误；

B．由相似三角形几何关系可得

解得

，

故B错误；

C．由胡克定律得

解得

故C正确；

D．若换用原长相同、劲度系数更大的轻质弹簧，小球要保持平衡，选项B中式子仍成立；劲度系数变大，则弹簧形变量变小，小球沿圆环上移，即小球静止时位于B点上方，故D错误。

故选C。

4. 倒挂的彩虹被叫作“天空的微笑”，是由薄且均匀的卷云里面大量扁平的六角片状冰晶（如图甲所示）折射形成。图乙为光线的简化光路图，冰晶的上下表面平行且与侧面垂直，光线从冰晶的上表面进入，经折射从侧面射出，当太阳高度角增大到某一临界值时，侧面的折射光线因发生全反射而消失不见，下列说法正确的是（    ）

A. 光线有可能在下表面发生全反射

B. 光从空气进入冰晶后波长变长

C. 红光在冰晶中的传播速度比紫光在冰晶中的传播速度小

D. 随太阳高度角增大，紫光比红光先在侧面发生全反射

【答案】D

【解析】

【详解】A．下表面的入射角等于上表面的折射角，根据光路可逆原理可知，光线不可能在下表面发生全反射，故A错误；

B．光从空气进入冰晶后，频率不变，速度减小，根据

可知，波长变小，故B错误；

C．红光频率低，折射率小，根据

可知，红光传播速度比紫光在冰晶中的传播速度大，故C错误；

D．因为紫光频率高，折射率大，则临界角小，所以随太阳高度角增大，紫光比红光先在侧面发生全反射，故D正确。

故选D。

5. 某同学利用图甲所示电路观察电容器的充电和放电现象，计算机屏幕显示出放电过程的图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　）

A. 电容器放电时电子由b向a通过电阻R

B. 电容器放电过程中电阻R两端电压逐渐增大

C. 将电阻R换成阻值更大的电阻，放电时间变短

D. 电容器充电结束所带电荷量约为

【答案】D

【解析】

【详解】A．开关S接1时电源给电容器充电后上极板带正电，开关S接2时，电容器放电，电流由极板正极流过电阻R到负极板，而电子的移动方向与电流方向相反，则电子由a向b通过电阻R，故A错误；

B．电容器放电过程中电流逐渐减小，根据欧姆定律，可知电阻R两端电压逐渐减小，故B错误；

C．由可知，图像中曲线与坐标轴围成面积即电容器充电结束时所带电荷量，若R增大，总电量不变，则对电流阻碍作用增大，即电流减小，故放电时间会边长，故C错误；

D．图像中曲线与坐标轴围成的面积即电容器充电结束时所带电荷量，格数割补后约为1.3格，则电量约为

故D正确。

故选D。

6. 如图所示是用于离子聚焦的静电四极子场的截面图，四个电极对称分布，其中两个电极带正电荷，形成高电势，两个电极带负电荷，形成低电势。图中a、b、c、d四个点为电场中的四个位置。下列说法正确的是（    ）

A. 图中虚线表示电场线 B. a点的电场强度大于b点的电场强度

C. 电荷在四个电极的表面分布不均匀 D. 电子在c点的电势能小于电子在d点的电势能

【答案】CD

【解析】

【详解】A．四个电极都是等势面，电场线与等势面垂直，则图中虚线表示等势线，故A错误；

B．因b点等势面较a点密集，则b点电场线分布较a点密集，即b点的电场强度大小比a点的电场强度大小较大，故B错误；

C．每个电极附近的等势面分布的疏密不同，则电极表面的电场线疏密不同，则电荷在每个电极的表面分布不均匀，故C正确；

D．越靠近正电荷电势越高，越靠近负电荷电势越低，故c点电势高于d点的电势，而电子带负电，负电荷在电势越低的地方电势能越大，所以电子在c点的电势能小于电子在d点的电势能，故D正确。

故选CD。

7. 气压式升降椅通过气缸上下运动来调节椅子升降，其简易结构如图甲所示，圆柱形气缸与椅面固定连接，柱状气缸杆与底座固定连接。可上下移动的气缸与气缸杆之间封闭一定质量的理想气体，设气缸气密性、导热性良好，忽略摩擦力。气体的压强和体积倒数的关系如图乙所示，升降椅无人坐时，气体的状态为A。某人缓慢坐在座椅上直到双脚离开地面，气体达到稳定状态B。然后打开空调调节室内温度，经过一段时间室内温度缓慢变化到设定温度，稳定后气体状态为C。最后人缓慢离开椅面，气体最终达到另一个稳定状态D。已知气缸的横截面积为S，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（    ）

A. 人的质量可表示为

B. 气体在状态A的温度高于状态D的温度

C. 气体从状态A到状态D，气体向外放出的热量大于外界对气体做的功

D. 气体在状态C比在状态A时单位时间内碰撞单位面积容器壁的分子数少

【答案】BC

【解析】

【详解】A．升降椅无人坐时，气体的状态为A。某人缓慢坐在座椅上直到双脚离开地面，气体达到稳定状态B，根据

得

故A错误；

B．根据

图像与原点连线的斜率代表温度的大小，所以气体在状态A的温度高于状态D的温度，故B正确；

C．气体从状态A到状态D，体积减小，温度降低，外界对气体做功，气体内能减小，根据热力学第一定律，气体向外放出热量大于外界对气体做的功，故C正确；

D．状态C体积小，温度低，分子平均动能小，但是压强高，根据压强微观解释可知，在状态C比在状态A时单位时间内碰撞单位面积容器壁的分子数多，故D错误。

故选BC。

8. 如图所示为某速度选择器的示意图，在平面内，有垂直纸面向外的范围足够大的匀强磁场，磁感应强度大小为B。圆心位于O点的两圆弧形极板间形成半径为R的圆弧形狭缝，圆心角为。当极板间加上电压时可在狭缝中形成场强大小处处相等的径向电场。在点处有一离子源S，可向各方向垂直磁场连续发射质量为m、电量为q、速率不同的正离子，图示位置极板关于y轴对称。以O点为圆心在平面内转动圆弧形极板，并相应改变电场强度大小，各方向射出的离子都有机会在磁场力和电场力作用下，通过速度选择器的狭缝。则下列说法正确的是（    ）

A. 通过速度选择器的离子一定从Q端射入狭缝

B. 速度选择器的外侧极板为负极板

C. 当速度选择器处于图示位置时，通过速度选择器离子的速度大小为

D. 速度选择器射出离子的最大速度为

【答案】ABD

【解析】

【详解】A．根据左手定则可知，离子在磁场中均逆时针做圆周运动，可知通过速度选择器的离子一定从Q端射入狭缝，A正确；

C．当速度选择器处于y轴对称位置时，设通过速度选择器离子速度大小为v，则由带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的对称性可知，粒子初速度方向与SQ连线夹角，如下图，设轨迹圆心为O1，半径为r，则为等边三角形，由几何关系可知

洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律

解得

C错误；

B．当速度选择器处于y轴对称位置时，进入速度选择器的粒子在洛伦兹力和电场力共同作用下通过速度选择器，圆周半径为R，向心力是进入前的一半，则电场力应与洛伦兹力方向相反，即电场强度的方向沿半径向外，则速度选择器的外侧极板为负极板,B正确；

D．进入速度选择器速度最大的粒子是圆周运动半周后经过（R，0）位置进入的，如下图

由几何关系知

解得

D正确。

故选ABD。

二、非选择题：本题共14小题，共174分。

（说明：物理部分为第22~26题，共62分；化学部分为第27~30题，共58分；生物部分为第31~35题，共54分）

9. 如图甲所示为某物理实验小组同学探究“利用单摆测重力加速度”的实验装置。将选好的一根长约左右的细线穿过带孔的小钢球，在细线的下端打一个比小球上的孔径稍大些的结。把细线的上端固定在铁架台上，铁架台放在实验桌边，使悬点伸到桌面以外，摆线自然下垂。

（1）将下列实验步骤补充完整：

①测量摆长：用刻度尺测出悬点到小球上端的距离为，用游标卡尺测出小球的直径如图乙所示，则小球直径_________，并计算出单摆的摆长l。

②测量周期：将单摆从平衡位置拉开一个较小的角度，然后释放小球，让小球保持竖直面内摆动。用停表记下单摆50次全振动的时间，计算出完成一次全振动的时间T。

③多次改变摆长，重复前面实验过程。

（2）根据多次改变摆线长度得到的数据作出图像，即可求出当地的重力加速度。理论上图像是一条经过坐标原点的直线，实验时某同学误把记作摆长l，绘出图像如图丙所示。请你判断用该图像_________（填“能”或“不能”）计算出当地重力加速度g。若能，计算出g的数值，（结果保留到小数点后两位）；若不能，简要说明理由：_________。

【答案】    ①. 2.030    ②. 能    ③. 9.76

【解析】

【详解】（1）①[1]游标卡尺的读数即小球直径为

（2）[2][3]根据单摆周期公式

可得

可知图像斜率

根据图像可得

解得

10. 某学习小组同学需要测量阻值约为的电阻。可供选择器材如下：

A．电流表，量程，内阻；

B．电流表，量程，内阻；

C．电压表，量程，内阻；

D．电压表，量程，内阻；

E．保护电阻约；

F．滑动变阻器R，总阻值，额定电流为；

G．电池组，电动势，内阻很小；

H．开关及导线若干。

实验要求测量多组数据，并尽可能提高实验结果的精确度。

（1）根据实验要求，在答题卡指定位置画出实验设计电路图_________；

（2）电流表应选_________，电压表应选_________（填器材前面的字母序号）；

（3）在某次测量中，电压表示数为U、电流表示数为I。写出的表达式为_________（用U、I及已知物理量的符号表示）。

【答案】    ①.     ②. A    ③. D    ④.

【解析】

【详解】（2）[3] 由于滑动变阻器总阻值，电源电动势，而额定电流只有，只接滑动变阻器会过载，则需串联保护电阻；为保证测量数据范围，采用分压式接法，则待测电阻两端电压变化范围约为，电压表应选用D。

[2]由欧姆定律知，通过待测电阻的电流最大约为

则电流表应选用A。

（1）[1]由题电流表内阻已知，电压表内阻未知，则电表应采用内接法，结合以上分析电路图如图所示。

（3）[4]根据电路图由欧姆定律有

11. 2022年北京冬奥会我国运动员在冰壶比赛中取得了新的突破。比赛中运动员用脚蹬固定的起踏器后和冰壶一起前进，在前掷线处将冰壶脱手。按比赛规则，队友可以用毛刷在冰壶滑行前方来回摩擦冰面，减小冰面的动摩擦因数来调节冰壶的运动，使其到达理想位置。已知冰壶质量，运动员质量，重力加速度大小。（冰面视作水平面，冰壶视为质点）

（1）在某次投壶过程中运动员离开起踏器时他和红色冰壶的速率，已知运动员和起踏器相互作用的时间，求此过程中运动员（包含冰壶）在水平方向所受平均作用力的大小F；

（2）若红色冰壶沿直线运动到距营垒中心处的速度，队友通过在其滑行前方持续摩擦冰面，使冰壶与冰面间的动摩擦因数变为原来的90%，冰壶滑过被毛刷摩擦过的冰面后以的速度与静止在营垒中心、质量相等的蓝色冰壶发生对心碰撞，碰后无人再用毛刷摩擦冰面，蓝色冰壶以的速度向前滑行。求碰撞后红色冰壶的滑行距离x。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）对运动员和冰壶整体分析：根据动量定理得

得

（2）设冰壶与冰面间的动摩擦因数为，红色冰壶与蓝色冰壶碰撞前，根据动能定理

得

设碰撞后红壶的速度为，红壶和蓝壶碰撞过程动量守恒，由动量守恒方程得

得

根据动能定理得

得

12. 如图所示，空间存在方向水平向右、范围足够大的匀强电场。一内壁光滑的绝缘圆管固定在竖直平面内。圆管的圆心为O，半径为（圆管口径可忽略不计），D点为圆管的最低点，管口A、B两点在同一水平线上，P点位于O点正上方，。一质量为m、电荷量为q的带负电小球（可视为质点）从P点无初速度释放，经过一段时间后，小球刚好从管口A无碰撞地进入圆管内。小球进入管口A瞬间，电场方向立即变为竖直向下，电场强度大小不变。忽略电场变化时产生的影响，重力加速度大小为g。求：

（1）匀强电场的电场强度E的大小；

（2）小球在管中运动经过D点时对管的压力；

（3）当小球从管口B离开时立即撤去电场。经过一段时间后小球到达所在水平线上的N点（图中未标出），小球从P点运动到N点的总时间t。

【答案】（1）；（2），方向竖直向下；（3）

【解析】

【详解】（1）小球释放后在重力和电场力的作用下做匀加速直线运动，小球从A点沿切线方向进入，则此时速度方向与竖直方向的夹角为，即加速度方向与竖直方向的夹角为，则：

解得

 （2）小球从P到A的过程，根据动能定理

解得

因为电场方向变为竖直向下，则小球在管中运动时

小球做匀速圆周运动，则

在D点时，下壁对小球的支持力为

由牛顿第三定律得，小球对管的压力

方向竖直向下；

（3）小物体由P点运动到A点做匀加速直线运动，设所用时间为，则

解得

小球在圆管内做匀速圆周运动的时间为，经过了圆周，则有

小球离开管后竖直方向做竖直上抛运动，根据对称性，小球从B到N的过程中所用时间

则小球从P点到N点的总时间为

13. 如图所示，在两根水平的平行光滑金属导轨右端c、d处，连接两根相同的平行光滑圆弧导轨。圆弧导轨均处于竖直面内，与水平轨道相切，半径，顶端a、b处连接一阻值的电阻，平行导轨各处间距均为，导轨电阻不计。整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小。一根质量、电阻的金属棒在水平拉力F作用下从处由静止开始匀加速直线运动，运动到处的时间，此时拉力。金属棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，重力加速度大小。求：

（1）金属棒匀加速直线运动的加速度大小；

（2）金属棒做匀加速直线运动时通过金属棒电荷量q；

（3）若金属棒运动到处，调节拉力F使金属棒沿圆弧导轨做匀速圆周运动至处。计算金属棒从运动至的过程中，拉力做的功。（计算结果保留到小数点后两位）

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）设金属棒匀加速运动的加速度为a，则运动到的速度

当金属棒在时，其产生的感应电动势为

产生的电流为

金属棒所受的安培力为

据牛顿第二定律得

联立以上代入数据解得

（2）通过金属棒的电荷量为

联立得

（3）设金属棒运动速度v与磁场正方向的夹角为，则垂直磁场方向的分速度

则

有效值

则

其中

解得

由功能关系得

代入数据