2023届河南省南阳市第一中学校高三下学期第三次模拟考试理综物理试题（含解析）

2023届河南省南阳市第一中学校高三下学期第三次模拟考试理综物理试题

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

一、单选题

1．某种光电烟雾报警器的结构原理图如图甲所示，S为光源，可以向外发射某一频率的平行光束，C为光电管，光电管的结构原理图如图乙所示，正常时S发出的平行光束不会进入光电管C，发生火情时如果有烟雾进入报警器内，S发射的光会被烟雾散射而改变方向进入光电管C，光电管K极为金属钾，光射到光电管的K极后会发生光电效应，就有电子从K极射向A极，就会有电流输入报警系统。下列说法正确的是（　　）

A．光电烟雾报警器中换用发出任一频率光的光源均能正常工作

B．如果光电管K极换上逸出功大于金属钾的金属钙时，可以通过增大光源S发出光的波长使光电烟雾报警器正常工作

C．如果保持其他条件不变，仅将图乙中的滑片P向右滑动，就可以提高光电烟雾报警器的灵敏度

D．如果保持其他条件不变，仅减小光源S发出光的强度可以提高光电烟雾报警器的灵敏度

2．2022年9月22日，湖杭高铁正式开通。该高铁列车是由动车和拖车编组而成，提供动力的车厢叫动车，不提供动力的车厢叫拖车。假设动车组各车厢质量均相等，每节动车提供的动力均相等，动车组在水平直轨道上运行过程中阻力与车重成正比。高铁列车由8节车厢组成，其中第1、2、5、6节车厢为动车，其余为拖车，则下列说法正确的是（　　）

A．高铁列车在匀加速直线运动启动阶段，列车的动能与运动的时间成正比

B．高铁列车在匀加速直线运动启动阶段，列车的动量与运动时间的平方成正比

C．高铁列车在加速启动阶段，双手持书靠在座位上看书的乘客双手对书的作用力方向与列车运动的方向相同

D．高铁列车做匀加速直线运动时，第2、3节车厢间的作用力与第5、6节车厢间的作用力之比为

3．在科幻题材的电影或动画中，经常提到太空电梯，建造太空电梯需要高强度的材料，目前纳米材料的抗拉强度几乎比钢材还高出100倍，使人们设想的太空电梯成为可能。其工作原理是从同步卫星高度的太空站竖直放下由纳米材料做成的太空电梯，另一端固定在赤道上，这样太空电梯随地球一起旋转，如图甲所示。当航天员乘坐太空电梯时，图乙中为航天员到地心的距离，为地球半径，图像中的图线A表示地球引力对航天员产生的加速度大小与的关系，图线B表示航天员在太空电梯中随地球同步旋转所需要的向心加速度大小与的关系，当时，两图线加速分别为、，引力常量已知。下列说法正确的是（　　）

A．航天员在处的线速度大小等于第一宇宙速度

B．小于地球表面重力加速度

C．根据与的值可以计算地球质量

D．随着的增大，航天员运动的线速度一直减小

4．如图所示，水平地面上平行放置两根足够长的通电直导线a和b，其电流大小相等、方向垂直纸面向里，竖直线MN位于直导线a、b的中垂面上。通电直导线c中的电流方向垂直纸面向外。现在从M点由静止释放，一段时间后直导线c落在地面上。M点离地面的高度为h，整个过程中，导线a和b静止不动，不计空气阻力，重力加速度为g。则通电直导线c由M点运动到N点的过程中（    ）

A．导线a、b在M点产生的磁感应强度方向为水平向左

B．导线c在M点的加速度大于g

C．导线即将落地时的加速度大小一定为g

D．调整M点到地面的高度h，导线c落地时的速度大小可能为

5．如图，在竖直平面内固定一光滑的半圆环，圆心为O、半径为R，OA为半圆环的竖直半径，AB为与OA在同一直线上的光滑固定杆，半圆环上套有一小球a，杆AB上套有另一小球b。两小球之间连接一轻弹簧，初始时小球a在距圆环A点右侧不远处的P点，小球b固定于杆AB上的Q点，两小球间距离为R。现用外力使小球b沿杆AB缓慢向上移动一段距离，但未到达A点。在移动过程中弹簧始终在弹性限度内且在一条直线上，两小球均可视为质点，则下列说法正确的是（　　）

A．初始时弹簧弹力大于半圆环对小球a的弹力

B．初始时弹簧弹力大于小球a的重力

C．小球b沿杆缓慢向上移动过程中，环对小球a的支持力先增大后减小

D．小球b沿杆缓慢向上移动过程中，弹簧弹力增大

二、多选题

6．如图甲所示，一小车静止在光滑水平地面上，上表面PQ是以O为圆心，半径为R的四分之一光滑圆弧轨道，左端P与平台等高且平滑对接（不粘连）。一小球以某一水平速度冲上小车，测得在水平方向上小球与小车的速度大小分别为v1、v2，作出v2-v1图像，如图乙所示。已知P点距地面高，重力加速度为g，则（　　）

A．小车质量是小球质量的2倍

B．小球上升到最高点时的速度为

C．小球上升的最大高度为

D．小球落地时与小车左端P点的水平距离为

7．在如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为2:1，原线圈中串一定值电阻R1，副线圈连接定值电阻R2和滑动变阻器R，，电压表和电流表均为理想交流电表，a、b两端接有效值恒为U0的正弦交流电源。电压表的示数用U表示，电流表的示数用I表示，电压表示数的变化为ΔU，电流表示数的变化为ΔI，则在滑动变阻器R滑片向右调节的过程中，下列说法正确的是（　　）

A．电压表的示数U不变

B．电压表示数与电流表示数的比值变大

C．电压表示数的变化与电流表示数的变化的比值不变

D．变压器的输出功率先增大后减小

8．如图，竖直光滑圆弧轨道与水平光滑轨道平滑连接，圆弧部分和左侧水平部分间距相等，为3L，右侧水平部分间距为L，导轨水平部分位于竖直向下的匀强磁场中，ab、cd是质量分别为6m和m的两根导体棒，两导体棒连入两导轨间的电阻相等，cd导体棒静止在右侧水平部分，与两水平导轨垂直。现让ab导体棒从圆弧轨道静止释放，释放前ab导体棒与圆弧导轨垂直，距水平面的高度为h，导轨左侧水平部分和右侧水平部分足够长，导轨电阻不计，运动过程中两导体棒始终与导轨接触良好，则下列说法正确的是（　　）

A．最终ab、cd两导体棒产生的感应电动势大小之比为3:1

B．最终ab、cd两导体棒的动量之比为2:1

C．整个过程在导体棒ab上产生的焦耳热为

D．整个过程通过导体棒ab的电荷量为

三、实验题

9．物理社团的同学利用实验室提供的传感器设计了如图甲所示的实验装置，用以探究加速度与力的关系，以及验证机械能守恒定律。他们将附有刻度尺的气垫导轨调整水平，在导轨左侧处固定一光电门，将轻绳一端固定在点，另一端与滑块相连，滑块上安装遮光条和加速度传感器，并且可以增加砝码以改变其质量，在轻绳上通过不计质量的动滑轮悬挂一个重物。打开气泵，将滑块从导轨右侧处由静止释放，记录加速度传感器的数值、遮光条通过光电门的时间以及和之间的距离。已知重物的质量为m，遮光条的宽度为d，重力加速度为g，滑块、遮光条、加速度传感器以及砝码的总质量用M表示，遮光条通过光电门的时间用t表示，加速度传感器的示数用a表示，和之间的距离用L表示。

（1）若某次实验中遮光条挡光时间为，则此时滑块的速度为_____，重物的速度为______；

（2）该社团同学首先保持L不变改变M进行了若干次实验，根据实验数据画出了如图乙所示的一条过坐标原点的直线，其纵轴为加速度a，经测量其斜率恰为重力加速度g，则该图线的横轴为________（用所给的字母表示）；

（3）接下来他们欲验证该过程中系统机械能守恒，使滑块总质量保持为不变，改变L进行若干次实验，根据实验数据画出的图线也是一条过原点的直线，若图线斜率为k，则需满足_________（用所给的字母表示）。

10．新能源汽车已经普遍走进了我们的生活，小明同学趁自家“比亚迪宋PLUSDM-i”汽车维修之际，在专业师傅的指导下将其所配备的刀片电池进行拆解，并测量其中一块电芯的电动势E和内阻r，现有如下器材：一个电阻箱、一个电流表、一个定值电阻（已知）、开关和若干导线、一块电芯、坐标纸和刻度尺。

（1）小明同学将其中一块电芯按图甲连接电路，闭合开关，多次调节电阻箱，记录下电阻箱阻值R和电流表电流I，并作出图线如图乙所示，图线的纵轴截距为a，斜率为，则这块电芯的电动势E=___________，r=___________。

（2）利用图甲所示电路测得的内阻与真实值相比，___________（填“大于”“等于”或“小于”），该误差属于___________（填“系统误差”或“偶然误差”）。

（3）为优化实验方案，小明同学再按图甲组装电路，闭合开关，多次调节电阻箱，记录下电阻箱阻值R和电流表电流I，又作出图线（如图乙），其斜率为，则一块电芯的内阻___________（结果请用、和表示）

四、解答题

11．如图所示、是半径为R的圆的一条直径，在圆周平面内，存在匀强磁场或匀强电场，将一电量为q，质量为m的正电粒子从A点以相同大小的初速度v射入，射入的方向不同时，粒子会从圆周上不同的点射出，已知，若不计重力和空气阻力，完成下列问题：

（1）若在圆周平面内只存在垂直纸面向里的匀强磁场，观察到粒子从C点射出的方向垂直于，求匀强磁场的磁感应强度B的大小；

（2）若在圆周平面内只存在平行于圆平面的匀强电场，在所有出射点中，垂直于电场方向射入的粒子正好经过C点射出且速度最大，求匀强电场的场强E的大小。

12．窗帘是我们日常生活中很常见的一种家具装饰物，具有遮阳隔热和调节室内光线的功能。图甲为罗马杆滑环窗帘示意图。假设窗帘质量均匀分布在每一个环上，将图甲中的窗帘抽象为图乙所示模型。长滑杆水平固定，上有10个相同的滑环，滑环厚度忽略不计，滑环从左至右依次编号为1、2、3⋯⋯10。窗帘拉开后，相邻两环间距离均为，每个滑环的质量均为，滑环与滑杆之间的动摩擦因数均为。窗帘未拉开时，所有滑环可看成挨在一起处于滑杆右侧边缘处，滑环间无挤压，现在给1号滑环一个向左的初速度，使其在滑杆上向左滑行（视为只有平动）；在滑环滑行的过程中，前、后滑环之间的窗帘绷紧后，两个滑环立即以共同的速度向前滑行，窗帘绷紧的过程用时极短，可忽略不计。不考虑空气阻力的影响，重力加速度。

（1）若要保证2号滑环能动起来，求1号滑环的最小初速度；

（2）假设1号滑环与2号滑环间窗帘绷紧前其瞬间动能为E，求窗帘绷紧后瞬间两者的总动能以及由于这部分窗帘绷紧而损失的动能；

（3）9号滑环开始运动后继续滑行0.05m后停下来，求1号滑环的初速度大小及全过程中由于窗帘绷紧而损失的能量。

五、填空题

13．如图，绝热密闭容器中装有一定质量的某种理想气体和一个充有同种气体的气球。容器内温度处处相同。气球内部压强大于外部压强。气球慢慢漏气后，容器中气球外部气体的压强将______（填“增大”“减小”或“不变”）；温度将______（填“升高”“降低”或“不变”）。

六、解答题

14．水平放置的气体阻尼器模型截面如图所示，汽缸中间有一固定隔板，将汽缸内一定质量的某种理想气体分为两部分，“H”型连杆活塞的刚性连杆从隔板中央圆孔穿过，连杆与隔板之间密封良好。设汽缸内、外压强均为大气压强。活塞面积为S，隔板两侧气体体积均为，各接触面光滑。连杆的截面积忽略不计。现将整个装置缓慢旋转至竖直方向，稳定后，上部气体的体积为原来的，设整个过程温度保持不变，求：

（i）此时上、下部分气体的压强；

（ii）“H”型连杆活塞的质量（重力加速度大小为g）。

七、多选题

15．关于光现象及其应用，下列说法正确的是（　　）

A．泊松亮斑是光的直线传播形成的，它支持了光的波动说

B．观看立体电影时佩戴的偏振眼镜左、右镜片的透振方向相互垂直

C．电视机遥控器发出的电磁波的频率大于验钞机发出的电磁波的频率

D．光分别在光导纤维的内芯和外层材料中传播时，在内芯材料中的传播速度较小

E．双缝干涉实验中，当两个光源与屏上某处的距离之差等于3个波长时，该处出现亮条纹

八、解答题

16．一列简谐波沿x轴正方向传播，t时刻波形图如图中的实线所示，此时波刚好传到P点，时刻的波形图如图虚线所示，a，b，c，P，Q是介质中的质点。

（1）求这列波的波速的可能值；

（2）若质点振动的周期，从波传到P质点开始计时，请写出a质点的振动方程。

参考答案：

1．C

【详解】A．光电烟雾报警器要正常工作，光源S发出光子的能量必须大于金属的逸出功，光子的能量为

所以换用低于金属极限频率的光时就不会发生光电效应，故A错误；

B．换上逸出功大于金属钾的金属钙时，光源S发出光子的能量小于金属钙的逸出功，就不会发生光电效应，光子的能量为

所以应减小光源S发出光的波长才能使金属钙发生光电效应，光电烟雾报警器才能正常工作，故B错误；

CD．触发报警系统的报警光电流临界值等于光电管中形成的光电流，光电管中形成的光电流取决于从K极打到A极的光电子数n，报警光电流临界值为定值，则n为定值，要提高烟雾报警器的灵敏度，就是当更少的烟雾进入报警器时就会报警，则要增大光的强度，或增大从K极打到A极的光电子数占产生总光电子数的比例，则滑片P需要向右滑动，增大两极间的电压，从而增大从K极打到A极的光电子数，故C正确，D错误。

故选C。

2．D

【详解】A．高铁列车在匀加速直线运动启动阶段，加速度a恒定，初速度为0，列车的动能为

列车的动能与运动时间的平方成正比，故A错误；

B．高铁列车在匀加速直线运动启动阶段，列车的动量为

列车的动量与运动的时间成正比，故B错误；

C．书受到重力和双手对书的作用力两个力的作用，高铁列车在平直铁路上做匀加速直线运动，所以书受到的合力方向与列车运动的方向相同，因重力方向竖直向下，则双手对书的作用力应该是与水平方向有一定的夹角，朝斜向上方向，故C错误；

D．设每节车厢的质量为，每节动车提供的力为，以整体为研究对象，根据牛顿第二定律得

以节车厢为研究对象，根据牛顿第二定律得

两式联立解得

以6、7、8节车厢为研究对象，根据牛顿第二定律得

解得

则第2、3节车厢间的作用力与第5、6节车厢间的作用力之比为

故D正确。

故选D。

3．B

【详解】A．地球同步卫星的线速度小于第一宇宙速度，航天员在处的线速度小于地球同步卫星的线速度，所以小于第一宇宙速度，A错误；

B．根据

可知小于地球表面重力加速度，B正确；

C．因为航天员在太空电梯中随地球同步旋转，所以万有引力不等于向心力，所以根据与的值无法计算地球质量，C错误；

D．根据

随着的增大，航天员运动的线速度一直增大，D错误。

故选B。

4．C

【详解】A．如图所示

由平行四边形定则可知，导线a、b中电流在M点产生的磁感应强度方向为水平向右，故A错误；

B．异向电流相互排斥，所以导线c在M点受到a、b中两个电流的合力方向为竖直向上，由牛顿第二定律有

mg－F＝ma

所以

a＜g

故B错误；

C．由前面受力分析可知导线c沿竖直方向运动，即将落地时，导线c受到a、b的两个电流的作用力等大反向，其所受合力为mg，其加速度大小为g，故C正确；

D．在下落过程中，a、b中两个电流给导线c的合力方向一直竖直向上，对导线c做负功，由动能定理

解得

故D错误。

故选C。

5．D

【详解】AB．对小球a进行受力分析，小球a受重力G，半圆环对小球a的支持力和弹簧弹力F，三力平移后构成一首尾相连的三角形，如图所示，力的三角形与三角形OPQ相似，根据三角形相似有

初始时

，

所以

选项AB错误；

C．小球b缓慢上移过程，小球a处于动态平衡状态，随着小球b上移，OQ减小，OP不变，重力G不变，半圆环对小球的支持力增大，选项C错误；

D．设弹簧的原长为L，弹簧的形变量为x，根据胡克定律有

则

OQ减小，重力G不变，L不变，则弹簧形变量x增大，弹簧弹力F增大，选项D正确。

故选D。

6．BC

【详解】A．设小球质量为m，小车质量为M，小球和小车组成的系统在水平方向所受合外力为零，所以水平方向动量守恒，则由图乙数据可得

解得

故A错误；

B．小球上升到最高点时与小车具有共同速度，则

解得

故B正确；

C．设小球上升的最大高度为H，根据机械能守恒定律有

解得

故C正确；

D．设小球滑回至P点时，小球和小车的速度分别为和，根据动量守恒定律和机械能守恒定律分别有

解得

，

小球离开小车后做自由落体运动，小车做匀速直线运动，所以小球落地时与小车左端P点的水平距离为

故D错误。

故选BC。

7．BC

【详解】A．设变压器原、副线圈的电压分别为、，电流分别为、，正弦交流电源的输出电压

对理想变压器得

，

根据欧姆定律可得

以上四式联立得

电压恒定，滑片调节电阻连入电路中的电阻增大，则副线圈电流减小，从而原线圈电流减小，则电阻上分压减小，正弦交流电源输出电压的有效值恒定，则原线圈电压增大，副线圈电压也增大，即电压表的示数U增大，故A错误；

B．电压表示数与电流表示数的比值为电阻和滑动变阻器阻值之和，滑动变阻器电阻变大，则比值变大，故B正确；

C．由A选项分析可得

整理得

则为函数的斜率，为，所以不变，故C正确；

D．变压器的输出功率为

根据二次函数知识可知，当

时，变压器的输出功率最大，与

联立可得

当

即

时，变压器的输出功率最大，在滑动变阻器R滑片向右调节的过程中，电阻且一直增大，则电源的输出功率一直减小，故D错误。

故选BC。

8．BD

【详解】A．释放ab导体棒后，ab导体棒沿圆弧轨道向下加速运动，设ab导体棒到达水平轨道时的速度为，下滑过程中，根据机械能守恒定律有

解得

当ab导体棒进入磁场后，切割会产生电动势，由右手定则可知，感应电流为逆时针，由左手定则可知，ab导体棒受到水平向左的安培力，cd导体棒受到水平向右的安培力，ab导体棒做减速运动，cd导体棒做加速运动，最终，ab棒和cd棒的感应电动势相同，即

电路中的电流为零，安培力为零，此后，两导体棒做匀速运动，最终ab、cd两导体棒产生的感应电动势大小之比为1:1，故A错误；,

B．从ab导体棒到达水平轨道到开始做匀速直线运动的过程中，设水平向右为正方向，以ab导体棒为研究对象，设ab棒的安培力为，根据动量定理有

因为ab棒的长度为cd棒的3倍，所以对cd导体棒同理有

由A选项可知

联立以上各式解得

则ab棒和cd棒的末动量分别为

所以，最终ab、cd两导体棒的动量之比为2:1，故B正确；

C．两导体棒电阻相等，两导体棒中的电流时刻相等，通电时间相同，则两导体棒中产生的热量相同，设为Q，从ab导体棒开始下滑到两棒都开始做匀速直线运动的过程中，根据能量守恒定律有

联立以上各式解得

故C错误；

D．从ab导体棒到达水平轨道到开始做匀速直线运动的过程中，通过导体棒ab的电荷量

根据动量定理

联立可得

故D正确。

故选BD。

9．                   

【详解】（1）[1]此时滑块的速度为

[2]重物的速度为

（2）[3]由牛顿第二定律可得

整理得

图乙所示的一条过坐标原点的直线，其纵轴为加速度a，经测量其斜率恰为重力加速度g，则该图线的横轴为。

（3）[4]由机械能守恒定律可得

整理可得

根据实验数据画出的图线也是一条过原点的直线，若图线斜率为k，则

10．               大于     系统误差    

【详解】（1）[1][2]根据乙图可知

得

可得

则

（2）[3][4]根据等效电源法可知电动势测量值等于真实值，内阻测量值大于真实值。该误差属于系统误差。

（3）[5]根据丙图可知

可得

可知

得

即

11．（1）；（2）

【详解】（1）根据题意，粒子运动轨迹如图所示

根据几何关系可知粒子轨迹半径为R，根据洛伦兹力提供向心力

解得

（2）在电场中运动过程，根据动能定理

垂直于电场方向射入的粒子正好经过C点射出且动能最大，说明最大，C点电势在圆上最低，则过C点作圆的切线即为等势线，再连接OC即为电场线（垂直等势线），则粒子做类平抛运动过程中

联立解得

12．（1）；（2），；（3），14.88J

【详解】（1）设1号环的初速度为，则由动能定理可得

解得

（2）设窗帘绷紧前瞬间滑环1的速度为，滑环2的速度为0，绷紧后共同速度为v，则窗帘绷紧前后动量守恒，有

绷紧后系统动能为

又知

联立解得

故损失的动能为

（3）设1号滑环的初速度为，其动能为，1号环滑行距离L，1、2绷紧前瞬间，系统剩余动能为

据（2）的分析可得，1、2绷紧后瞬间，系统剩余动能为

在1、2滑环共同滑行距离L、第2与第3滑环绷紧前的瞬间，系统剩余动能为

2、3滑环绷紧后的瞬间，系统剩余动能为

依次类推，在8、9号滑环绷紧前的瞬间，系统剩余动能为

8与9滑环绷紧后的瞬间，系统剩余动能为

由题意可知，8与9号滑环绷紧后还可以继续滑行距离l后静止，因而有

联立解得1号滑环的初速度大小为

整个过程中克服摩擦力所做的功为

，

在整个过程中仅由窗帘绷紧引起的动能损失为

代入数据解得

13．     增大     升高

【详解】[2]假设气球内部气体和气球外部气体的温度不变，当气球内部的气体缓慢释放到气球外部，气球内部气体压强大于外部气体压强，根据玻意尔定律可知气球内的气体释放到外部时体积增大，相当于容器的体积增大；而容器的体积无法改变，所以将假设扩大体积的容器绝热压缩到原来容器的体积即可，气体绝热压缩，与外界无热交换，即，外界对气体做功，即，根据绝热情况下的热力学第一定律可知气体内能增加，温度升高；

[1]气体温度升高，根据理想气体实验定律可知气体压强增大。

14．（1），；（2）

【详解】（1）旋转前后，上部分气体发生等温变化，根据玻意尔定律可知

解得旋转后上部分气体压强为

旋转前后，下部分气体发生等温变化，下部分气体体积增大为，则

解得旋转后下部分气体压强为

（2）对“H”型连杆活塞整体受力分析，活塞的重力竖直向下，上部分气体对活塞的作用力竖直向上，下部分气体对活塞的作用力竖直向下，大气压力上下部分抵消，根据平衡条件可知

解得活塞的质量为

15．BDE

【详解】A．泊松亮斑是光的衍射形成的，它支持了光的波动说，选项A错误；

B．观看立体电影时佩戴的偏振眼镜左、右镜片的透振方向相互垂直，使双眼分别观察到两幅独立的画面并进行叠加，形成立体的视觉感受，选项B正确；

C．电视机遥控器发出的电磁波为红外线，验钞机发出的电磁波为紫外线，因此电视机遥控器发出的电磁波的频率小于验钞机发出的电磁波的频率，选项C错误；

D．光分别在光导纤维的内芯和外层材料中传播时，在内芯材料中的折射率大，根据可知其传播速度较小，选项D正确；

E．双缝干涉实验中，当两个光源与屏上某处的距离之差等于3个波长时，为波长的整数倍，是加强点，因此该处出现亮条纹，选项E正确。

故选BDE。

16．（1）（n=0，1，2，3…）；（2）

【详解】（1）根据同侧法可知，t时刻P点沿y轴正方向振动，由于时刻的波形图如图虚线所示，则有

（n=0，1，2，3…）

则波的传播速度

解得

（n=0，1，2，3…）

（2）若质点振动的周期，根据上述有

解得

即取

解得

则波传播速度为

图中实线的波动方程为

t时刻，对a质点有

结合图像解得

可知a点处的波形传播到20m处质点位置所需时间

t时刻开始计时，20m处的质点的振动方程为

则从波传到P质点开始计时，a质点的振动方程为