四川省成都市成华区某重点校2023届高三物理下学期阶段性考试（三）试题（Word版附解析）

2022-2023学年度（下）阶段性考试（三）暨高考模拟考试

高2020级 理科综合

第Ⅰ卷（共126分）

一、选择题: （本题共 8 小题，每小题 6 分。在每小题给出的四个选项中，第 14～18 题只有一项符合题目要求，第 19～21 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. 下列四幅图涉及不同的物理知识，如图所示，其中说法正确的是（　　）

A. 图甲，卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，否定了汤姆孙原子枣糕式模型

B. 图乙，用中子轰击铀核使其发生聚变，链式反应会释放出巨大的核能

C. 图丙，一个氢原子处于第三能级，最多可以辐射出三种频率的光子

D. 图丁，汤姆孙通过电子的发现揭示了原子核内还有复杂结构

【答案】A

【解析】

【详解】A．图甲，卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，得出原子的核式结构模型，否定了汤姆孙原子枣糕式模型，A正确；

B．图乙，用中子轰击铀核使其发生裂变，裂变反应会释放出巨大的核能，B错误；

C．图丙，一个氢原子处于第三能级，辐射出不同频率的光子最多为

C错误；

D．图丁，汤姆孙通过电子的发现揭示了原子有一定结构，天然放射现象的发现揭示了原子核内还有复杂结构，D错误。

故选A。

2. 2023年2月18日，首届中国（海南）东坡文化旅游大会开幕式在海口举行。开幕式上悬挂了许多大红灯笼。如图所示，重力为G的灯笼用细绳悬挂，在水平风力F的作用下偏离竖直方向一定的角度，并保持静止，此时细绳对灯笼的拉力为FT，则（　　）

A. FT=G

B. F与FT的合力与G相同

C. 若F增大，灯笼重新平衡时，则FT也增大

D. 若F增大，灯笼重新平衡时，则F与FT的合力也增大

【答案】C

【解析】

【详解】AB．灯笼受竖直向下的重力G、水平风力F和沿绳方向的拉力FT，如图所示

由于灯笼处于静止状态，F与FT合力与G等大反向，FT大于G，故AB错误；

C．根据平衡条件，有

若F增大，灯笼重新平衡时，则FT也增大，故C正确；

D．若F增大，灯笼重新平衡时，则F与FT的合力仍然与重力G等大反向，则F与FT的合力不变，故D错误。

故选C。

3. 如图所示，一异形轨道由粗糙的水平部分和光滑的四分之一圆弧部分组成，置于光滑的水平面上，如果轨道固定，将可视为质点的物块从圆弧轨道的最高点由静止释放，物块恰好停在水平轨道的最左端．如果轨道不固定，仍将物块从圆弧轨道的最高点由静止释放，下列说法正确的是（　　）

A. 物块与轨道组成的系统机械能不守恒，动量守恒

B. 物块与轨道组成的系统机械能不守恒，动量不守恒

C. 物块到不了水平轨道的最左端

D. 物块将从轨道左端冲出水平轨道

【答案】B

【解析】

【详解】AB．轨道不固定时，物块在轨道的水平部分时因摩擦产生内能，所以系统的机械能不守恒；物块在轨道的圆弧部分下滑时，合外力不为零，动量不守恒，但是水平方向动量守恒，故A错误，B正确；

CD．设轨道的水平部分长为L．轨道固定时，根据能量守恒定律得

mgR=μmgL

轨道不固定时，设物块与轨道相对静止时共同速度为v，在轨道水平部分滑行的距离为x．

取向左为正方向，根据水平动量守恒得

0=（M+m）v

则得

 v=0

根据能量守恒定律得

mgR=（M+m）v2+μmgx

联立解得

x=L

所以物块仍能停在水平轨道的最左端，故CD错误。

故选B。

4. 如图所示，在和。的a、b两处分别固定着电量不等的点电荷，其中a处点电荷的电量为，c、d两点的坐标分别为与。a、b连线上各点的电势与位置x之间的关系如图所示（取无穷远处为电势零点），图中处为图线的最低点。则（　　）

A. b处为正电荷且电荷量小于q

B. 在c点由静止释放一个正电荷，它将保持静止

C. 在d点由静止释放一个正电荷，它将在c、d之间做往复运动

D. 取一个带正电荷的检验电荷，它在c点的电势能大于在d点的电势能

【答案】B

【解析】

【详解】A．图像的斜率表示电场强度，所以c点的电场强度为零，根据和电场的叠加可知b处为正电荷且电荷量大于q，故A错误；

B．因为c点的电场强度为零，所以在c点由静止释放一个正电荷，它将保持静止，故B正确；

C．在d点由静止释放一个正电荷，它将在d点与和d点电势相等的两点之间做往复运动，故C错误；

D．正电荷在高电势处电势能大，所以取一个带正电荷的检验电荷，它在c点的电势能小于在d点的电势能，D错误。

故选B。

5. 一质量为可视为质点的小球，系于长为的轻绳一端，绳的另一端固定在点，假定绳不可伸长，柔软且无弹性。现将小球从点的正上方距离点的点以水平速度抛出，如图所示，则下列说法正确的是（　　）

A. 轻绳即将伸直时，绳与竖直方向的夹角为

B. 轻绳从释放到绷直所需时间为

C. 轻绳绷直后瞬间，小球的速度大小为

D. 当小球到达点正下方时，绳对质点拉力为

【答案】D

【解析】

【详解】AB．小球水平抛出后，绳子绷直之前做平抛运动，有

解得

故AB错误；

C．绳子绷直时，水平方向的速度突变为零，只剩下竖直方向的速度，故速度

故C错误；

D．小球在绳子绷直后运动到的正下方，机械能守恒，有

又在最低点，根据受力关系

解得

故D正确。

故选D。

6. 如图所示，长木板A放在光滑的水平地面上，第一次物体B以水平速度冲上A后，由于摩擦力作用，最后恰好停在长木板A上，此过程中AB系统产生的内能为。第二次，增大物体B的速度冲上A，最终此过程中AB系统产生的内能为。第三次，在木板A侧面粘上一块橡皮泥，物体B仍以水平速度冲上A，最终此过程中AB系统产生的内能为。则下述说法中正确的是（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】AC

【解析】

【详解】设长木板的长度为L，物块B与A间的摩擦力为f，第一次物块B最终恰能停在长木板A上，则系统产生的热量

第二次增加B的速度，则B最终一定能从长木板A上滑下，则此时系统产生的热量

第三次在木板A侧面粘上一块橡皮泥，即增加A的质量，物体B仍以水平速度冲上A，则可知物块B一定能从木板A上滑下，此时系统产生的热量

可知

故选AC。

7. 如图，两根相互平行的光滑长直金属导轨固定在水平绝缘桌面上，在导轨的左端接入电容为C的电容器和阻值为R的电阻，质量为m、阻值也为R的导体棒MN静止于导轨上，与导轨垂直，且接触良好，导轨电阻忽略不计，整个系统处于方向竖直向下的匀强磁场中。开始时，电容器所带的电荷量为Q，合上开关S后，则（　　）

A. 通过导体棒MN电流的最大值为

B. 导体棒MN向右先加速、后匀速运动

C. 导体棒MN速度最大时通过导体棒MN的电流为零

D. 电阻R上产生的焦耳热大于导体棒MN上产生的焦耳热

【答案】CD

【解析】

【详解】A．最初电容器板间电压最大，导体棒上电流也最大，电容器相当于电源，对电阻与导体棒供电，根据欧姆定律得

，

解得通过导体棒MN电流的最大值为，A错误；

BC．导体棒上电流从M到N，导体棒受安培力水平向右，导体棒加速，同时导体棒切割磁感线产生电动势，回路里电流减小，当导体棒产生的电动势与电容器板间电压相等时，回路电流为零，导体棒速度达到最大，此时安培力为零，但最终电能和动能全部转化为内能，所以之后导体棒MN一直减速，直到速度变为0，B错误，C正确；

D．因为在MN加速阶段，由于MN存在反电动势，所以通过MN的电流要比通过R上的电流要小，所以电阻R消耗的电能大于MN上消耗的电能，故加速阶段电阻R上产生的焦耳热大于导体棒MN上产生的焦耳热；当安培力为零后，MN开始减速直到速度为0，此时电容器的电流和导体棒的电流都流经电阻R，此时电阻R上的电流仍然大于导体棒上的电流，故该阶段电阻R上产生的焦耳热也大于导体棒MN上产生的焦耳热，D正确。

故选CD。

8. 如图所示，一半径为的半圆形单匝线圈放在具有理想边界的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为。线圈以直径为轴匀速转动，转速为，的左侧有垂直于纸面向里（与垂直）的匀强磁场，和是两个滑环，负载电阻为。线圈、电流表和连接导线的电阻都不计，下列说法正确的是（　　）

A. 转动过程中电流表的示数为

B. 转动过程中交变电流的最大值为

C. 从图示位置起转过圈的时间内产生的平均感应电动势为

D. 从图示位置起转过圈的时间内通过负载电阻的电荷量为

【答案】AB

【解析】

【详解】AB．转速为n，则

最大感应电动势

线圈转动过程中产生的交变电流的最大值为

因为只有一半区域存在磁场，由有效值的计算公式可得

解得

所以转动过程中电流表的示数为， 选项AB正确；

C．从题图所示位置起转过 圈的时间内磁通量的变化量为

所用时间

所以线圈产生的平均感应电动势

选项C错误；

D．从题图所示位置起转过 圈的时间内通过负载电阻R的电荷量为

D错误。

故选AB。

第II卷（共174分）

二、非选择题：本卷包括必考题和选考题两部分。第22～32题为必考题，每个试题考生都必须作答。第33～38题为选考题，考生根据要求作答。

（一）必考题：共129分。

9. 某学习小组利用图示的实验装置验证“动能定理”。滑块上固定了遮光条，滑块和光电门均放在气垫导轨上，滑块用细线连接，细线另一端绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，传感器下方悬挂钩码。

（1）关于实验的描述下列说法正确的是___________（请填写选项前对应的字母）；

A.实验过程中滑块质量应远大于钩码和力传感器的总质量

B.遮光条的宽度不影响实验结果

C.实验开始前，气垫导轨应调至水平

D.实验过程中应保持细线与气垫导轨平行

（2）实验时保持滑块的质量和钩码的质量不变，改变滑块由静止释放时与的距离，测出对应的力传感器的示数，遮光条的宽度以及遮光条通过光电门的时间，通过描点作出线性图像，研究滑块动能变化与合外力对它所做功的关系，处理数据时应作出的图像是___________（选填“图”或“图”），该图像的斜率表达式为___________。（用、、表示）

【答案】    ①. CD##DC    ②.     ③.

【解析】

【详解】（1）[1]A．拉力是直接通过传感器测量的，故与滑块质量和钩码质量大小关系无关，故A错误；

B．遮光条宽度越小，实验结果越准确，故B错误；

C．应将气垫导轨调节水平，保持拉线方向与木板平面平行，这样拉力才等于滑块受到的合力，故CD正确。

故选CD。

（2）[2][3]根据动能定理,有

则

所以处理数据时应作出图，图像斜率为。

10. 某同学想利用“半偏法”测量量程为的电压表内阻（内阻约几千欧），设计了如图甲所示的电路图，可供选择的器材有：电阻箱（最大阻值为9999.9欧），滑动变阻器（最大阻值20欧），滑动变阻器（最大阻值2千欧），直流电源（电动势为），直流电源（电动势为），开关2只，导线若干，实验步骤如下：

a.完善图甲电路图并连接线路；

b.闭合开关，调节滑动变阻器滑片，使电压表满偏；

c.______，断开开关，调节电阻箱使电压表示数为，记录电阻箱的阻值。

（1）完善图甲电路图，并用笔画线代替导线，将图乙实物图连接成实验电路______；

（2）为了减小实验误差，实验中电源应选______（选填“”或“”），滑动变阻器应选______（选填“”或“”）；

（3）完善步骤c中横线处的操作应为______，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移到图甲中最______（填“左”或“右”）端；

（4）在步骤c中，记录的电阻箱阻值为1999.0，则电压表的内阻为______欧，用半偏法测量的电压表的内阻值与其真实值相比，真实值______（填“小于”或“等于”或“大于”）测量值。

【答案】    ①.     ②.     ③.     ④. 保持滑动变阻器滑片位置不变    ⑤. 左    ⑥. 1999    ⑦. 小于

【解析】

【详解】（1）[1]由滑动变阻器应选最大阻值较小的即为，则滑动变阻器用分压式，完善电路图如图所示

实物连线如图所示

（2）[2][3]利用“半偏法”测电压表内阻实验中，近似认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变，为了减小实验误差，电源电动势应选大的即为，滑动变阻器应选最大阻值较小的即为。

（3）[4]利用“半偏法”测电压表内阻实验中，闭合开关，先使电压表满偏，步骤c中保持滑动变阻器滑片位置不变，断开开关，使电压表半偏。

[5]闭合开关前，滑动变阻器的滑片应该移到图甲中最左端，其目的是保护电表，且使电压表的示数从零开始调节。

（4）[6]在步骤c中，记录的电阻箱的阻值为，根据串联电路的分压特点得。

[7]根据设计电路可知，实际上在调节电阻箱时滑动变阻器上的分压要变大，大于，故电阻箱分得的电压大于，电阻箱的阻值大于电压表的真实值。

11. 如图所示，平面直角坐标系xOy中第一、二、四象限内存在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场，第三象限存在沿x轴正方向的匀强电场。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从S点（-l，-l）由静止释放，进入磁场区域运动，恰好过x轴上P点（l，0）、不计粒子重力。

（1）求匀强电场的电场强度大小；

（2）粒子释放开始计时，求粒子第1次到达y轴正半轴的时间；

（3）粒子第3次过y轴时的坐标。

【答案】（1）；（2）；（3）（0，-2l）

【解析】

【详解】（1）带正电粒子从S点（-l，-l）由静止释放，则在电场中做匀加速直线运动，从（0，-l）位置进入磁场区域运动，恰好过x轴上P点（l，0）、可知在磁场中做圆周运动的半径

r=l

根据

可得

则在电场中

可得

（2）粒子在电场中加速的时间

粒子第1次到达y轴正半轴时，在磁场中运动半周，则运动时间

则总时间

（3）粒子从（-l，0）位置进入第三象限的电场，则当粒子第3次过y轴时

解得

y=2l

即粒子第3次过y轴时的坐标（0，-2l）。

12. 如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨、间距，其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成角，、两端接有的电阻。一金属棒垂直导轨放置，两端与导轨始终有良好接触，已知的质量，电阻，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小。在平行于导轨向上的拉力作用下，以初速度沿导轨向上开始运动，可达到最大速度。运动过程中拉力的功率恒定不变，重力加速度。

（1）求金属棒速度最大时所受安培力的大小及拉力的功率；

（2）开始运动后，经速度达到，此过程中电阻中产生的焦耳热为，求该过程中沿导轨的位移大小；

（3）金属棒速度达到后，立即撤去拉力，棒回到出发点时速度大小，求该过程中棒运动的时间。

【答案】（1），；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）在棒运动过程中，由于拉力功率恒定，棒做加速度逐渐减小的加速运动，加速度为零时，速度达到最大，设此时拉力大小为，安培力大小为，由平衡条件得

此时棒产生的感应电动势为

设回路中感应电流为，根据闭合电路欧姆定律得

棒受到的安培力大小为

拉力的功率

联立以上各式解得

，

（2）ab棒从到的过程中，由动能定理得

电阻中产生的焦耳热为

因，则金属棒产生的焦耳热也为

则此过程中克服安培力做功

解得

（3）设撤去拉力后，金属棒上滑的位移大小为，所用时间为，下滑时所用时间为。撤去拉力后，金属棒上滑的过程，取沿导轨向上为正方向，由动量定理得

此过程中通过金属棒的电荷量为

解得

金属棒下滑的过程，取沿导轨向下为正方向，由动量定理得

此过程中通过金属棒的电荷量为

所求的棒运动的时间

联立解得

（二）选考题：（共 45 分。请考生从 2 道物理题、2 道化学题、2 道生物题中每科任选一 题作答。如果多做，则每科按所做的第一题计分。）

13. 如图，在某一均匀介质中，M、N是振动情况完全相同的两个波源，其简谐运动表达式均为x=0.2sin10πt（m），介质中P点与M、N两个波源的距离分别为3m和5m，两波源形成的简谐波从t=0时刻，同时分别沿MP、NP方向传播，波速都是10m/s，则简谐横波的波长为______m；P点的振动______（填“加强”或“减弱”）；0~1s内，P点通过的路程为______m。（数值结果均保留两位有效数字）

【答案】    ①. 2.0    ②. 加强    ③. 4.8

【解析】

【详解】[1]根据简谐运动的表达式，可知

根据

解得

[2]由于

5.0m-3.0m=2.0m=λ

可知，P点的振动加强；

[3]M波源的振动形式到达P点的时间

N波源的振动形式到达P点的时间

由于

0.5s-0.3s=0.2s=T

根据振动表达式，波源振动的振幅为0.2m，则加强点的振幅为0.4m，则在N波源的振动形式到达P点之前P点通过的路程为

4×0.2m=0.8m

之后P点振动加强，由于

则0~1s内，N波源的振动形式到达P点之后P点通过的路程为

2×4×0.4m+2×0.4m =4.0m

可知，0~1s内，P点通过的路程为

08m+4.0m=4.8m

14. 某发光二极管由一种透明材料封装而成，为研究其光学属性，某同学找来一个用此种透明材料制成的半球体。如图（a），该同学将一光线垂直直径MN竖直射入半球体，发现进入球体的光线在球面上的入射角时，折射光恰好消失。（）

（1）求该透明介质的折射率n；

（2）如图（b），二极管的半球球体直径为，二极管发光面是以EF为直径且保持水平的发光圆面，发光圆面圆心位于半球的球心O，为确保发光面发出的光第一次到达半球面时都不发生全反射，求二极管发光圆面的最大面积。（保留三位小数）

【答案】（1）1.25；（2）

【解析】

【详解】（1）由进入球体的光线在球面上的入射角时，折射光恰好消失，说明刚好发生全反射，临界角

根据临界角公式

解得该透明介质的折射率

（2）发光面发出的光第一次到达半球面，入射角最大的光线，如图所示，设此光线刚好发生全反射，入射角为临界角C。根据临界角公式

得

二极管发光圆面的半径

二极管发光圆面的最大面积