精品解析:黑龙江省佳木斯市第八中学2022-2023学年高三下学期第四次模拟考试理综物理试题(解析版)
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2022-2023学年度(下)高三四次模拟考试
理科综合试题
一、选择题(本大题共8 小题,每小题 6 分,共 48 分。)
1. (铀核)经过一系列的α衰变和β衰变变为(氡核),已知的比结合能为E1,的比结合能为E2,α粒子的比结合能为E3,每次β衰变释放的能量为E4(计算结果不计E4),则(铀核)衰变为(氡核)共释放的能量为( )
A. E1-E2-E3
B. E2+E3-2E1
C. 238E1-222E2-16E3
D. 222E2+16E3-238E1
【答案】D
【解析】
【详解】设经过x次α衰变和y次β衰变变为,则有
衰变过程质量数与电荷数守恒,所以
238=222+4x
92=86+2x-y
解得
x=4,y=2
所以衰变过程共释放的能量为
ΔE=222E2+16E3+2E4-238E1
计算结果不计E4,所以有
ΔE=222E2+16E3-238E1
故选D。
2. 如图所示,质量为m的物体P放在粗糙的斜面Q上保持静止,现用平行于斜面的力F拉物体P,在力F由零逐渐增加而物体P和斜面Q仍静止的过程中,关于物体和斜面受到的力及其变化情况,下列说法正确的是( )。
A. 物体P受到的静摩擦力一定逐渐减小
B. 物体P所受的合外力一定不变
C. 斜面对物体P的支持力一定增大
D. 斜面对物体P的摩擦力小于物体P对斜面的摩擦力
【答案】B
【解析】
【详解】A.由平衡条件可知,当F小于时,物体P受到的静摩擦力逐渐减小,当F大于时,物体P受到的静摩擦力逐渐增大,A错误;
B.物体P保持静止,所受合外力为零,即所受的合外力一定不变,B正确;
C.F方向沿斜面方向,斜面对物体P的支持力不变,C错误;
D.由牛顿第三定律可知,斜面对物体P的摩擦力等于物体P对斜面的摩擦力,D错误;
故选B。
3. 如图所示,抛球是一个经典的杂技节目,看似简单,却需要大量练习。小明用右手把小球B竖直向上抛出,一小段时间后,当小球B恰好运动到最高点时,小明用左手将小球A以某一初速度竖直上抛,当小球A上升到最高点时,两小球恰好位于同一水平线上,不计空气阻力。假设两球抛出和落回手中的位置都在同一水平面内,则从抛出到落回手中A、B两小球在空中运动的时间之比为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】画出两小球运动的示意图。如图所示,当小球B恰好运动到最高点时,小球A刚开始以某一初速度竖直上抛;如图所示,当小球A上升到最高点时,两小球恰好位于同一水平线上。因为A球从O点竖直上抛运动到最高点a和B球由最高点b自由落体运动到a点的时间相同,所以oa距离和ab距离相等。根据自由落体运动的规律,设A球由a点运动到O点的时间是t0,则B球由b点运动到o点的时间是t0,据竖直上抛运动的对称性,A球在空中运动的时间2t0,B球在空中运动的时间t0,故A正确BCD错误。
故选A。
4. “祝融”火星车由着陆平台搭载着陆火星,如图所示为着陆后火星车与着陆平台分离后的“自拍”合影。火星车从离火星表面高处由开始下落,刚好落到火星表面速度为零,此过程的加速度大小等于火星表面重力加速度大小。已知火星直径约为地球直径的一半,地球表面重力加速度g取。则( )
A. 火星车着陆过程处于失重状态 B. 火星表面的重力加速度为
C. 火星质量约为地球质量的倍 D. 火星的第一宇宙速度是地球第一宇宙速度的
【答案】B
【解析】
【详解】A.着陆火星的最后一段过程为竖直方向的匀减速运动,加速度方向向上,火星车处于超重状态,故A错误;
B.由运动学公式可知
解得
故B正确;
C.由
可知
火星直径约为地球直径的一半,故火星质量与地球质量之比为
故C错误;
D.由
可知
因为火星直径约为地球直径的一半,火星质量约为地球质量的,故有
D错误。
故选B。
5. 一列简谐横波在时的波形图如图甲所示,a、b是介质中的两个质点,a质点的平衡位置坐标为x=0,图乙是质点b的振动图像,下列说法正确的是( )
A. 当时,a、b两个质点位移相同
B. 质点a的振动方程为
C. 当t=1s时,质点a的加速度方向沿y轴正方向
D. 从到t=1.5s,质点b通过的路程为25cm
【答案】A
【解析】
【详解】A.由到,波传播了,向左传播了,a、b两质点中点处恰好为波峰,故a、b两点位移相同,故A正确;
B.由乙图可知b的振动方程为且质点b沿y轴正向运动,由同侧原理可知该波沿x轴负向传播当时b点的位移
由甲图可知b质点平衡质量坐标
故波从b传到a需要,a比b晚振动,故a振动方程为
故B错误;
C.t=1s时,质点a从图示位置振动了,质点a的位移沿y轴正方向,由加速度的方向与位移方向相反,故加速度沿y轴负向,故C错误;
D.由b的振动方程可知时
t=1.5s时
故路程
故D错误。
故选A。
6. 如题图所示,内圆区域(含边界)有垂直纸面向外匀强磁场,外圆是探测器,两圆内切。两个粒子同时从两圆切点P沿径向以相同速度射入磁场,粒子1、2通过磁场区域后分别打在探测器上的M、N点。两圆之间为真空区域,忽略粒子重力及粒子间相互作用力,则( )
A. 粒子1的电荷量一定小于粒子2的电荷量
B. 粒子1、2不可能分别为电子和质子
C. 粒子1由P点到M点的时间大于粒子2由P点到N点的时间
D. 粒子1由P点到M点的时间小于粒子2由P点到N点的时间
【答案】BC
【解析】
【详解】A.由题可知,根据
可知,粒子1、2在磁场中的运动半径为
由图可知
故粒子1的比荷一定小于粒子2的比荷,但粒子1的电荷量不一定小于粒子2的电荷量,故A错误;
B.电子的质量比质子的质量小得多,电子的比荷比质子的比荷大得多,所以粒子1、2不可能分别为电子和质子,故B正确;
CD.根据题意,由图可知
且粒子1由P点到M点的轨迹大于粒子2由P点到N点的轨迹,则根据
可知,由于两个粒子同时从两圆切点P沿径向以相同速度射入磁场,则粒子1由P点到M点的时间大于粒子2由P到N点的时间,故C正确,D错误。
故选BC。
7. 如图所示,两滑块A、B位于光滑水平面上,已知A的质量MA=1kg,B的质量MB=4kg.滑块B的左端连有轻质弹簧,弹簧开始处于自由伸长状态.现使滑块A以v=5m/s速度水平向右运动,通过弹簧与静止的滑块B相互作用(整个过程弹簧没有超过弹性限度),直至分开.则( )
A. 物块A的加速度一直在减小,物块B的加速度一直在增大
B. 作用过程中弹簧的最大弹性势能
C. 滑块A的最小动能为,滑块B的最大动能为
D. 若滑块A的质量,B的质量,滑块A的最小动能为,滑块B的最大动能为
【答案】D
【解析】
【详解】A.弹簧的弹力先增大后减小,两个物块受到的合外力都等于弹簧的弹力,则两个物块的加速度都先增大后减小,故A错误;
B.当弹簧压缩到最短时,弹簧的弹性势能最大,此时滑块A和B的速度相同.选取向右为正方向,根据动量守恒定律:
解得:
v′=1m/s
根据机械能守恒定律,知弹簧的最大弹性势能等于滑块A、B损失的动能,为:
解得:
EP=10J
故B错误;
C.当A、B分离时,滑块B的速度最大,由动量守恒和能量守恒定律得:
由以上两式得:vA=-3m/s,vB=2m/s,所以滑块A的最小动能为EKA=0.滑块B的最大动能为
故C错误;
D.若滑块A的质量MA=4kg,B的质量MB=1kg,同理可得,当A、B分离时,A、B的速度分别为vA=3m/s,vB=8m/s,滑块A的最小动能为
滑块B的最大动能为
故D正确.
8. 如图,圆心为O、半径为R的圆形区域内存在一个平行于该区域的匀强电场,MN为圆的一条直径。质量为m、电荷量为的粒子从M点以速度v射入电场,速度方向与MN夹角,一段时间后粒子运动到N点,速度大小也为v,不计粒子重力,规定M点电势为0。下列说法正确的是( )
A. 场强大小为
B. 粒子电势能的最大值为
C. 仅改变粒子速度大小,粒子离开圆形区域时电势能的最小值为
D. 仅改变粒子速度大小,当粒子离开圆形区域的电势能最小时,粒子射入电场的速度大小为
【答案】ABD
【解析】
【详解】A.M到N粒子动能不变,电场力不做功,所以MN为等势线,电场线与MN垂直,粒子做类似斜抛的运动,沿MN方向,粒子匀速运动
垂直MN方向
,
求得
故A正确;
B.粒子垂直MN方向速度为0时,电势能最大,根据能量守恒
故B正确;
CD.如图
当粒子运动到P点时,电势能最小,由
,
联立求得
且电势能最小值为
故C错误,D正确。
故选ABD
二、非选择题
9. 图甲是某种“研究平抛运动”的实验装置,斜槽末端口N与小球离地面的高度均为H,实验时,当P小球从斜槽末端飞出与挡片相碰,立即断开电路使电磁铁释放Q小球,发现两小球同时落地,改变H大小,重复实验,P、Q仍同时落地。
(1)关于实验条件的说法,正确的有___________
A.斜槽轨道必须光滑
B.斜槽轨道末段N端必须水平
C.P小球可以从斜槽上不同的位置无初速度释放
D.P小球每次必须从斜槽上相同的位置无初速度释放
(2)该实验结果可表明___________
A.两小球落地速度大小相同
B.P小球在水平方向的分运动是匀速直线运动
C.P小球在竖直方向的分运动是匀速直线运动
D.P小球在竖直方向的分运动与Q小球的运动相同
(3)若用一张印有小方格(小方格的边长为L=10cm,)的纸记录P小球的轨迹,小球在同一初速平抛运动途中的几个位置如图乙中的a、b、c、d所示,重力加速度g=10。则P小球平抛的初速度的大小为___________m/s。若以a点为坐标原点,水平向右为x轴,竖直向下为y轴,则抛出点的坐标为___________(结果以cm为单位)。
【答案】 ①. BC##CB ②. D ③. 2 ④. (-10,-1.25)
【解析】
【详解】(1)[1] A.斜槽轨道光滑与否对实验没有影响,故不必必须光滑,故A错误;
B.为了保证小球离开斜槽末端时的初速度的方向是水平方向,故斜槽轨道末段N端必须水平,故B正确;
CD.这个实验只验证竖直自由落体,水平无影响,不需要每次水平初速度相同,可以在不同位置释放,故C正确,D错误。
故选BC。
(2)[2]该实验结果可表明P小球在竖直方向的分运动与Q小球的运动相同,故ABC错误,D正确。
故选D。
(3)[3]小球P在竖直方向做自由落体运动,在水平方向做匀速直线运功,在竖直方向,根据匀变速直线运功的推论可得
代入数据,解得
根据公式,可得水平方向的速度为
[4]竖直方向,根据匀变速直线运动的推论,即中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度,可得
可知,根据公式,可得小球运动到b点的时间为
所以,小球运动到b点时,竖直方向的位移为
解得
小球运动到b时,水平方向的位移为
解得
若以a点为坐标原点,则抛出点的坐标为。
10. 实验室有一个灵敏电流计G1,满偏刻度为30格。某兴趣小组想要较精确地测出它的满偏电流Ig和内阻Rg,实验室中可供利用的器材有:
待测灵敏电流计G1
灵敏电流计G2
电流表A:(量程为1mA、内阻约为100Ω)
定值电阻R1:(阻值为200Ω)
定值电阻R2:(阻值为400Ω)
电阻箱R:(0~9999.9Ω,最小调节量0.1Ω)
滑动变阻器R3:(最大电阻2000Ω,额定电流1.5A)
直流电源:电动势1.5V,内阻不计;开关一个,导线若干。
该小组设计的实验电路图如图,连接好电路,并进行下列操作。
(1)闭合开关调节滑动变阻器使电流表A示数适当
(2)若灵敏电流计G2中的电流由a流向b,再调节电阻箱,使电阻箱R的阻值______(选填“增大”或“减小”),直到G2中的电流为0。
(3)读出电阻箱连入电路的电阻为1000Ω,电流表A的示数为0.7mA,灵敏电流计G1的指针指在20格的刻度处,则灵敏电流计满偏电流Ig=______μA,内阻Rg=______Ω。(保留三位有效数字)
【答案】 ①. 增大 ②. 300 ③. 500
【解析】
【详解】(2)[1]灵敏电流计G2中的电流由a流向b,说明a点电势比b点电势高,R2的阻值大于电阻箱接入电路的阻值,增大电阻箱R接入电路的阻值,当a、b两点电势相等时,流过G2的电流为0。
(3)[2][3]流过G2的电流为零,由图示电路图可知
即
解得
流过两支路电流之比为
由图示电路图可知
已知有
IA=0.7mA
得
IG1=0.2mA
灵敏电流计G1满偏刻度30格,灵敏电流计的指针指在20格的刻度处,则灵敏电流计满偏电流为
11. 如图甲所示,上端开口的导热汽缸放置在水平面上,质量为m、横截面积为S的活塞密封了一定质量的理想气体。当环境温度为时,活塞静止的位置与汽缸底部距离为h,离缸口的距离为。已知重力加速度为g,活塞厚度及活塞与汽缸壁之间的摩擦不计,大气压强为。
(1)若缓慢升高环境温度,使活塞刚好能上移到缸口,求升高后的环境温度T;
(2)若先在缸内壁紧贴活塞上表面固定一卡环(与活塞接触但没有作用力),如图乙所示,再缓慢升高环境温度到T,求升温后卡环对活塞的压力多大,及此升温过程相对于(1)问升温度过程气体少吸收的热量为多少?
【答案】(1);(2),
【解析】
【详解】(1)气体发生等压变化,升高后的温度为T,则有
解得
(2)开始时,缸内气体压强
当温度为T时,缸内气体压强为,气体发生等容变化,则
解得
设卡环对活塞的压力大小为F,则
解得
(1)问和(2)问中气体内能增量相同,根据热力学第一定律,(1)问中有
(1)问中
(1)问中比(2)问中升温过程多吸收热量
12. 如图所示,两个固定光滑足够长的平行导轨与水平面的夹角θ=37°,上端接有小灯泡,小灯泡的电阻R=1.5Ω,导轨电阻不计,间距d=1m,导轨间有垂直于导轨向上的匀强磁场,磁感应强度B=2T,导体棒的长度与导轨间距相等并与导轨接触良好,导体棒质量m=1kg、电阻r=0.5Ω,在导轨上端附近静止释放导体棒,经过一段时间导体棒达到最大速度,从静止释放到导体棒刚好达到最大速度时流过灯泡的电荷量是q=0.9C。已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度取g=10m/s2。
(1)导体棒运动的最大速度是多少?
(2)导体棒速度是最大速度一半时导体棒的加速度是多大?
(3)从静止释放到导体棒刚好达到最大速度的过程中,灯泡产生的热量是多少?
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
【详解】(1)当导体棒的所受合外力为零,即做匀速直线运动时速度最大,由题可知
代入数据解得
(2)当导体棒速度是最大速度一半时有
代入数据解得
(3)设导体棒在速度达到最大时沿导轨下滑的距离为,由法拉第电磁感应定律可知
又
,
解得
根据能量守恒可知
解得回路产生的总热量为
则灯泡产生的热量为
13. 如图所示,水平粗糙的长直轨道上P点左侧存在电场强度为E的匀强电场,材料相同的两个小滑块M、N静止在轨道上,其中N不带电静止于P点,质量为、带电荷量为+q的滑块M位于P点左侧与P相距处。现由静止释放滑块M,一段时间后滑块M运动到P点,在P点与滑块N发生弹性碰撞,碰撞后滑块M以碰撞前速度大小的二分之一反向弹回,同时滑块M所带的电荷量消失,又经过同样长一段时间后其速度减为0,此刻立即使其重新带上+Q的电荷量,滑块M再次开始运动,并恰好能与N再次发生碰撞。求:
(1)滑块N的质量;
(2)滑块M从开始运动到第一次速度减为0所用的时间;
(3)电荷量Q与q的比值。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
【详解】(1)根据题意,设为小滑块M在碰撞前瞬间速度的大小,为其碰撞后瞬间速度的大小。设物块N的质量为,碰撞后瞬间N的速度大小为。由动量守恒定律和机械能守恒定律有:
解得
(2)滑块M第一次在电场中加速过程
返回过程中设位移大小为,则
由题意可得
联立解得
滑块M加速过程中满足
总时间
解得
(3)设物块N在水平轨道上能够滑行的距离为,由动能定理有:
M重新运动后到与N恰好相碰,对M由动能定理有:
解得
【点睛】[命题意图]守恒、机械能守恒、功能关系、电场力等综合知识。考查学生的理解能力和推理分析能力,考查学生应用数学知识解决物理问题的能力,突出对物理观念、科学思维的考查,突出对基础性、应用性、应用性的考查要求。
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