2023届湖南省衡阳市高三5月质量调查（三）物理试题

这是一份2023届湖南省衡阳市高三5月质量调查（三）物理试题，共17页。
2023届湖南省衡阳市高三5月质量调查（三）物理试题
考生须知：
1．全卷分选择题和非选择题两部分，全部在答题纸上作答。选择题必须用2B铅笔填涂；非选择题的答案必须用黑色字迹的钢笔或答字笔写在“答题纸”相应位置上。
2．请用黑色字迹的钢笔或答字笔在“答题纸”上先填写姓名和准考证号。
3．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，在草稿纸、试题卷上答题无效。

一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1、如图所示，四根相互平行的固定长直导线、、、，其横截面构成一角度为的菱形，均通有相等的电流，菱形中心为。中电流方向与中的相同，与、中的相反，下列说法中正确的是（　　）

A．菱形中心处的磁感应强度不为零
B．菱形中心处的磁感应强度方向沿
C．所受安培力与所受安培力大小不相等
D．所受安培力的方向与所受安培力的方向相同
2、某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁心的线圈L、小灯泡A、开关S和电池组E，用导线将它们连接成如图所示的电路。检查电路后，闭合开关S，小灯泡正常发光；再断开开关S，小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象。虽经多次重复，仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象。你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是（　　）

A．线圈的电阻偏大
B．小灯泡的额定电压偏大
C．电源的电动势偏小
D．线圈的自感系数偏小
3、如图所示，质量相等的A、B两个小球悬于同一悬点O，且在O点下方垂直距离h=1m处的同一水平面内做匀速圆周运动，悬线长L1＝3m，L2＝2m，则A、B两小球（　　）

A．周期之比T1：T2＝2：3 B．角速度之比ω1：ω2＝3：2
C．线速度之比v1：v2＝： D．向心加速度之比a1：a2＝8：3
4、如图所示，将一交流发电机的矩形线圈abcd通过理想变压器外接电阻R=10Ω，已知线圈边长ab=cd=0.1m,ad=bc=0.2m，匝数为50匝，线圈电阻不计，理想交流电压表接在原线圈两端，变压器原副线圈匝数比n1:n2=1:3，线圈在磁感应强度B=0.2T的匀强磁场中绕垂直磁场的虚线轴以ω=200rad/s的角速度匀速转动，则（ ）

A．从图示位置开始计时，线圈中产生的电动势随时间变化的关系式为e=40sin200t(V)
B．交流电压表的示数为40V
C．电阻R上消耗的电功率为720W
D．电流经过变压器后频率变为原来的3倍
5、图甲中的变压器为理想变压器，原线圈的匝数n1与副线圈的匝数n2之比为5∶1。变压器的原线圈接如图乙所示的正弦式电流，两个20Ω的定值电阻串联接在副线圈两端。电流表、均为理想电表。则（　　）

A．电流表示数为0.2A B．电流表示数为5A
C．电压表示数为4V D．通过电阻R的交流电的周期为2×10-2s
6、如图所示，弹簧振子在a、b两点间做简谐振动当振子从平衡位置O向a运动过程中

A．加速度和速度均不断减小
B．加速度和速度均不断增大
C．加速度不断增大，速度不断减小
D．加速度不断减小，速度不断增大
二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
7、2019年7月25日，北京理工大学宣布：“北理工1号”卫星搭乘星际荣耀公司的双曲线一号火箭成功发射，进入地球轨道。如图所示，“北理工1号”卫星与高轨道卫星都在同一平面内绕地球做同方向的匀速圆周运动，此时恰好相距最近。已知地球的质量为M，高轨道卫星的角速度为ω，“北理工1号”卫星的轨道半径为R1，引力常量为G，则下列说法正确的是（ ）

A．“北理工1号”卫星的运行周期大于高轨道卫星的运行周期
B．“北理工1号”卫星的机械能小于高轨道卫星的机械能
C．“北理工1号”卫星的加速度和线速度大于高轨道卫星的加速度和线速度
D．从此时到两卫星再次相距最近，至少需时间
8、如图所示，有一倾角θ＝30°的斜面体B，质量为M．物体A质量为m，弹簧对物体A施加一个始终保持水平的作用力，调整A在B上的位置， A始终能和B保持静止．对此过程下列说法正确的是(　　)

A．A、B之间的接触面可能是光滑的
B．弹簧弹力越大，A、B之间的摩擦力越大
C．A、B之间的摩擦力为0时，弹簧弹力为mg
D．弹簧弹力为mg时，A所受摩擦力大小为mg
9、图是某绳波形成过程的示意图．质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动质点2、3、4，… 各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到右端．t=T/4时，质点5刚要开始运动．下列说法正确的是

A．t＝T/4时，质点5开始向下运动
B．t＝T/4时，质点3的加速度方向向下
C．从t＝T/2开始的一小段时间内，质点8的速度正在减小
D．从t＝T/2开始的一小段时间内，质点8的加速度正在减小
10、如图所示，质量为M的木板放在光滑的水平面上，木板的右端有一质量为m的木块（可视为质点），在木板上施加一水平向右的恒力F，木块和木板由静止开始运动并在最后分离。设分离时木块相对地面运动的位移为x，保证木块和木板会发生相对滑动的情况下，下列方式可使位移x增大的是（　　）

A．仅增大木板的质量M
B．仅减小木块的质量m
C．仅增大恒力F
D．仅增大木块与木板间的动摩擦因数
三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。
11．（6分）LED灯是一块电致发光的半导体材料芯片，其优点是体积小、质量轻、耗电量低、使用寿命长、亮度高、热量低、绿色环保、安全可靠，我国已经在大力推行使用LED灯具了。某小组同学找到了几个图甲所示的LED灯泡，准备描绘LED灯泡的伏安特性曲线，所用器材如下：

A．LED灯泡：额定功率0.1W；
B．电压表V：量程0~5V，内阻约为100kΩ
C．电流表A：量程0~300mA，内阻约为10Ω
D．锂离子电池：电动势3.8V、内阻很小；
E.滑动变阻器R：0—50Ω，2A；
F.开关、导线若干。
（1）考虑到描绘LED灯泡的伏安特性时，灯泡两端电压应从零开始，同时又要尽量减小实验误差。下列电路中最恰当的一个是_________。
A． B．
C． D．
（2）选择好正确的电路进行实验，根据实验所测得的电压和电流，描绘出该LED灯泡的伏安特性曲线如图乙所示，由图线可知，LED灯泡两端电压在2.3V以下时几乎处于_________（选填“短路”或“断路”）状态，选LED灯泡的电阻随其两端电压的升高而_________（选填“增大”“减小”或“不变”）。

（3）由该LED灯泡的伏安特性曲线可知，若将该LED灯泡与题中所给电源和一阻值约为的电阻串联，则该LED灯泡的耗电功率为___________W（保留两位有效数字）。
12．（12分）某实验小组用如图所示的装置，做验证机械能守恒定律的实验。当地重力加速度为：

(1)电磁铁通过铁夹固定在铁架台上，给电磁铁通电，小球被吸在电磁铁下方（光电门的正上方）。电磁铁断电，小球由静止释放，测得小球通过光电门所用时间为，测得小球直径为，电磁铁下表面到光电门的距离为，根据测得数值，得到表达式_______（用已知和测得的物理量表示）在误差允许的范围内成立，则机械能守恒定律得到验证；
(2)若保持电磁铁位置不变，改变光电门的位置，重复上述实验，得到多组及小球通过光电门的时间，为了能通过图像直观地得到实验结果，需要作出_____（填“”“”“”或“”）图像，当图像是一条过原点的倾斜直线时，且在误差允许的范围内，斜率等于___________（用已知和测得的物理量表示），则机械能守恒定律得到验证；
(3)下列措施可以减小实验误差的是______。
A．选用直径较小，质量较大的小球 B．选用直径较大，质量较大的小球
C．电磁铁下表面到光电门的距离适当大些 D．尽量让小球球心通过光电门
四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
13．（10分）一个横截面为梯形的玻璃砖，如图所示，，∠A=∠B=60°，该玻璃砖的折射率n=1.5，一束光从距A点为的G点垂直AB射入玻璃砖。光在真空中的传播速度为c，不计光路逆向的来回反射情形。
(1)请完成光路图；
(2)该束光从G点进入起，到刚射出玻璃砖经历的时间t。

14．（16分）某研究性学习小组在实验室进行了测定金属电阻率的实验，实验操作如下：
(1)检查螺旋测微器零位线是否准确，若测微螺杆和测砧紧密接触时，螺旋测微器的示数如图甲所示，则用该螺旋测微器测金属丝直径时，测量结果将______（选填“偏大”或“偏小”），这属于______（选填“系统误差”或“偶然误差”）。
(2)若用如图乙所示的电路测金属丝Rx的电阻，测量误差主要来源于______，它将导致测量的金属丝电阻率______（选填“偏大”或“偏小”）。
(3)为了更准确地测量金属丝的电阻，该学习小组对电路进行了改进，选择了一个与金属丝电阻差不多的已知阻值的电阻R，接入如图丙所示的电路。实验时，单刀双掷开关接位置1时，电流表示数为I1，电压表示数为U1；单刀双掷开关接位置2时，电流表示数为I2，电压表示数为U2，根据以上测量数据可知金属丝电阻的表达式为Rx=______。另外，实验中不仅能得到金属丝电阻的准确值，还可以测出电流表的内阻，电流表的内阻RA=______。（均用题中所给字母表示）

15．（12分）一病人通过便携式氧气袋供氧，便携式氧气袋内密闭一定质量的氧气，可视为理想气体，温度为0时，袋内气体压强为1.25atm，体积为50L。在23条件下，病人每小时消耗压强为1.0atm的氧气约为20L。已知阿伏加德罗常数为6.0×1023mol－1，在标准状况（压强1.0atm、温度0）下，理想气体的摩尔体积都为22.4L。求：
(i)此便携式氧气袋中氧气分子数；
(ii)假设此便携式氧气袋中的氧气能够完全耗尽，则可供病人使用多少小时。（两问计算结果均保留两位有效数字）



参考答案

一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1、A
【解析】
AB．由右手螺旋定则可知，L1在菱形中心处的磁感应强度方向OL2方向，21在菱形中心处的磁感应强度方向OL3方向，L3在菱形中心处的磁感应强度方向OL2方向，L4在菱形中心处的磁感应强度方向OL3方向，由平行四边形定则可知，菱形中心处的合磁感应强度不为零，方向应在OL3方向与OL2方向之间，故A正确，B错误；
C．L1和L3受力如图所示，由于四根导线中的电流大小相等且距离，所以每两根导线间的相互作用力大小相等，由几可关系可知，所受安培力与所受安培力大小相等，方向不同，故CD错误；
故选A。

2、A
【解析】
图中的电路是一个灯泡与电感线圈并联再与电源、开关串联起来的电路，当小灯泡正常发光时，通过灯泡和电感线圈中都有电流，当开关断开时，小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象，说明开关断开后，通过小灯泡的电流也没有显著增大，这是因为原来通过电感线圈的电流小于灯泡的电流，当断电后，电感最多会产生原来通过自己的等大的电流，故造成小灯泡未闪亮的原因是线圈的电阻偏大的缘故。
故选A。
3、C
【解析】
AB．小球做圆周运动所需要的向心力由重力mg和悬线拉力F的合力提供，设悬线与竖直方向的夹角为θ。
对任意一球受力分析，由牛顿第二定律有：
在竖直方向有
Fcosθ-mg=0…①
在水平方向有
…②
由①②得

分析题意可知，连接两小球的悬线的悬点距两小球运动平面的距离为h=Lcosθ，相等，所以周期相等
T1：T2=1：1
角速度

则角速度之比
ω1：ω2=1：1
故AB错误；
C．根据合力提供向心力得

解得

根据几何关系可知


故线速度之比

故C正确；
D．向心加速度：a=vω，则向心加速度之比等于线速度之比为

故D错误。
故选C。
4、C
【解析】
A．从图示位置开始计时，磁通量为零，感应电动势最大，所以电动势随时间的变化关系为
（V）
代入数据得（V），故A错误；
B．由瞬时值表达式（V），可知线圈产生的电动势最大值为V，但电压示数是有效值，故示数为
V
故B错误；
C．根据

解得变压器副线圈的电压V，所以电阻R上消耗的电功率为
W
故C正确；
D．交流电的频率经过变压器不发生变化，故D错误。
故选C。
5、A
【解析】
AB．根据图象可得原线圈的电压的最大值为，所以电压的有效值为

原线圈的匝数n1与副线圈的匝数n2之比为5∶1，则有

解得副线圈电压

则副线圈中的电流

根据变压器电流与匝数的关系有

所以原线圈中的电流即电流表的读数

故A正确，B错误；
C．电压表示数为电阻R上的电压，根据欧姆定律有

故C错误；
D．由乙图可知通过电阻R的交流电的周期为4×10-2s，故D错误。
故选A。
6、C
【解析】
弹簧振子的振动规律.
【详解】
当振子从平衡位置O向a运动过程中，位移逐渐增大，恢复力逐渐增大，加速度逐渐增大，因为速度和加速度方向相反，故速度逐渐减小，选项C正确.

二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
7、CD
【解析】
A．由

可知

卫星的轨道越高，周期越大，A项错误；
B．卫星的机械能等于其动能与势能之和，因不知道卫星的质量，故不能确定卫星的机械能大小关系，故B项错误；
C．由

可知轨道半径越大，向心加速度越小，故“北理工1号”卫星的加速度较大，由

可知

轨道半径越小，线速度越大，故“北理工1号”卫星的线速度较大，C项正确；
D．设“北理工1号”卫星的角速度为，根据万有引力提供向心力有

可得

可知轨道半径越大，角速度越小，两卫星由相距最近至再次相距最近时，圆周运动转过的角度差为2π，即

可得经历的时间

故D项正确。
故选CD。
8、CD
【解析】
设弹簧弹力为F，当时，即时，A所受摩擦力为0；若，A受到的摩擦力沿斜面向下；若，A受到的摩擦力沿斜面向上，可见AB错误C正确；当时，A所受摩擦力大小为，方向沿斜面向下，D正确．
9、BC
【解析】
A、t＝T/4时，质点5开始向上运动，A错误；
B、t＝T/4时，质点3受到指向平衡位置的回复力的作用，加速度方向向下，B正确；
CD、从t＝T/2开始的一小段时间内，质点8正在从平衡位置向上运动，速度正在减小，加速度正在增大，C正确，D错误．
故选：BC．
10、AD
【解析】
设木板长为L，当木块与木板分离时，运动时间为t，对于木板


对于木块


当木块与木板分离时，它们的位移满足

解得

则木块相对地面运动的位移为

A．仅增大木板的质量M，变小，不变，x增大，故A正确；
B．仅减小木块的质量m，变大，不变，x减小，故B错误；
C．仅增大恒力F，变大，不变，x减小，故C错误；
D．仅稍增大木块与木板间的动摩擦因数，变小，增大，x增大，故D正确。
故选AD。

三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。
11、D 断路 减小 0.024（0.023—0.025均给分）
【解析】
（1）要求电流电压从零开始，所以电路应该用分压电路，且由于电压表的内阻远远大于待测电阻的阻值，所以应该用电流表外接法，所以电路结构选D；
（2）在2.3V以下时电路中电流为零，可以认为电路断路，从图像上可以看出LED灯泡的电阻随其两端电压的升高而减小。
（3）将该LED灯泡与题中所给电源和一阻值约为的电阻串联，设灯泡两端的电压为U，流过灯泡的电流为I，根据闭合电路欧姆定律可知，整理得：，在I-U图像上画出此函数，如图所示：

图像的交点即为灯泡的工作电压和电流，此时的电压为3.05V，电流为8mA，所以LED灯泡的耗电功率为
12、 ACD
【解析】
(1)[1]由机械能守恒有

故要验证的表达式为。
(2)[2][3]由得

即为了直观地得到实验结果，应作图像，在误差允许的范围内图像的斜率为，则机械能守恒定律得到验证。
(3)[4]
AB．为了减少实验误差，应选用质量大、体积小的小球，选项A正确，选项B错误；
CD．电磁铁下表面到光电门的距离适当大些可以减小长度及速度测量的误差，尽量让小球球心通过光电门，减小因小球遮光长度不是直径引起的误差，选项C、D正确。
故填ACD。

四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
13、 (1)；(2)
【解析】
(1)设光发生全反射的临界角为C，可知

光由G点垂直进入玻璃砖，由几何关系可知光在H点的人射角

故入射光线射到AF面会发生全反射，同理在FE、EB面也发生全反射，光路图如图所示

(2)由，解得

根据几何关系可得光在玻璃砖内传播的路程为：

光束在玻璃砖内传播的时间为

14、偏大 系统误差 电流表的分压作用 偏大
【解析】
(1)[1][2]根据测微螺杆和测砧紧密接触时的图象可知，用螺旋测微器测得的示数偏大；实验器材导致的误差为系统误差。
(2)[3][4]根据伏安法测电阻的原理可知，电流表内接法误差来自电流表的分压，测量的阻值偏大，根据电阻定律可知，计算出来的电阻率也偏大。
(3)[5][6]单刀双掷开关接位置1时，电流表示数为I1，电压表示数为U1，则

单刀双掷开关接位置2时，电流表示数为I2，电压表示数为U2，则

联立解得
，
15、 (i)1.7×1024（个）；(ii)
【解析】
(i)便携式氧气袋内的氧气，可视为理想气体，温度为0℃时，袋内气体压强为1.25atm，假设发生等温变化，有
p1V1=p2V2
即
1.25×50=1.0V2
解得
V2=62.5L
物质的量为

氧气分子数
N=n·N0=1.7×1024（个）
(ii)根据理想气体状态方程，有

即

解得
V3=69L
可供病人使用的时间