2023届四川省泸州市高三下学期第二次教学质量诊断性考试理综物理试题含解析

  泸州市高2020级第二次教学质量诊断性考试

理科综合能力测试

本试卷分选择题和非选择题两部分，共38题，共300分，共12页，考试时间150分钟。考试结束后，将答题卡交回，试卷自留。注意事项：

1.答题前，考生先将自己的姓名、准考证号码填写清楚，将条形码准确粘贴在条形码区域内。

2.选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。

3.请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸。试题卷上答题无效。

4.作图可先使用铅笔画出，确定后必须使用黑色字迹的签字笔描黑。

5.保持卡面清洁，不要折叠、不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。

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. 人类可以利用核衰变获取能量。钚的同位素在衰变时能释放出γ射线，其衰变方程为。下列说法中正确的是（　　）

A X原子核中含有143个质子

B. X原子核中含有92个中子

C. 衰变过程中减少的的质量大于生成的X和的总质量

D. 衰变发出的γ射线是波长很短的电子流

【答案】C

【解析】

【详解】AB．根据质量数守恒和电荷数守恒可知的质量数为

质子数为

则中子数为

AB错误；

C．衰变过程中放出能量，所以衰变过程中减少的的质量大于生成的X和的总质量，C正确；

D．衰变发出的γ射线是光子，D错误。

故选C。

2. 通过某段圆柱形导体的电流大小为I，该导体中单位长度的自由电荷数为N，每个自由电荷带电量均为q。则导体中自由电荷定向移动速度v的大小为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】在时间t内通过导体横截面的自由电荷总电量Q为

电流强度的定义

解得

故选A。
 

3. 为观测和研究太阳磁场、太阳耀斑和日冕物质抛射的起源，2022年10月我国在酒泉卫星发射中心成功发射了“夸父一号”卫星，实现中国综合性太阳卫星探测零的突破。假设某探测太阳的飞行器仅在太阳的引力作用下，在长轴为a的椭圆轨道上绕太阳运动，太阳的质量为M，万有引力常量为G。则该飞行器绕太阳运行的周期应为（　　）

A.  B.  C. πa D. 2πa

【答案】B

【解析】

【详解】对于同一个中心天体，由开普勒第三定律可知

若运行轨道为椭圆，则r指半长轴，若运行轨道是圆，则r指圆的半径，可见，若两个行星绕同一个中心天体运动，轨道半长轴为r的行星与圆轨道半径为r的行星周期相同，即要求半长轴为的椭圆轨道上绕太阳运行的飞行器的周期，只需求圆轨道半径为的另一颗绕地球运动的飞行器的周期，由

解得

故选B。

4. 将两个相同的小球A、B从水平地面以不同初速度竖直向上先后抛出，已知A球的初速度为40m/s，B球的初速度为20m/s，B球比A球迟1s抛出，忽略空气阻力的作用，重力加速度。设向上为正方向，从抛出A球开始计时，到B球刚要落地的过程中，下列关于A、B两小球的速度差随时间t变化的关系图像正确的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】由题知A向上减速到零的时间为

B向上减速到零的时间为

因 B球比A球迟1s抛出，则在0-1s内只A球向上做匀减速运动，B球没有运动，速度为零，则A的速度为

则A、B两小球的速度差

在2-3s内A、B球都向上做匀减速运动，则两者速度为

，

则A、B两小球的速度差

即两者速度差保持不变；3s后B向下做自由落体运动，经2s落地，则在3-4s内A向上做匀减速运动，B向下做自由落体运动，A经3s后的速度为

则3-4s内A的速度为

B的速度为

则A、B两小球的速度差

即两者速度差保持不变；在4-5s内A向下开始做自由落体运动，此时B的速度为

则4-5s内A的速度为

B的速度为

则A、B两小球的速度差

即两者速度差保持不变。

故选A。

5. 如图所示，在垂直纸面向里的匀强磁场中，两个分别与水平地面成37°和的光滑绝缘斜面交于A点，BC长度为5m。现分别从A点由静止释放可视为质点的甲、乙两带电小物块，运动一段距离后均在斜面上的某位置与斜面分离。已知甲、乙两物块的比荷大小之比为，不计两物块间的库仑力，重力加速度取，，。若甲物块沿斜面下滑到距A点2m处与斜面分离，则乙物块与斜面分离的位置距A点的距离为（　　）

A. 2.5m B. 2.125m C. 1.5m D. 1.125m

【答案】C

【解析】

【详解】甲物块沿斜面下滑到距A点s甲=2m处与斜面分离

乙物块与斜面分离

又

联立得

又

解得

s乙=1.5m

故选C。

6. 图甲所示，为一台小型发电机的示意图，单匝线圈匀速转动，产生的电动势e随时间t的变化规律如图乙所示。已知发电机线圈内阻为0.2Ω，小灯泡的电阻恒为0.8Ω。则（　　）

A. 理想电压表的示数

B. 线圈转动的角速度

C. 转动过程中穿过线圈的最大磁通量

D. 通过灯泡电流的瞬时表达式为

【答案】BD

【解析】

【详解】A．由图乙可知电压的有效值为

理想电压表测的是小灯泡两端电压，示数为

A错误；

B．由乙图可知交流电的周期为，所以线圈转动的角速度为

B正确；

C．线圈转动时产生的电动势最大值为

可得转动过程中穿过线圈的最大磁通量为

C错误；

D．感应电动势的瞬时表达式为

故通过灯泡电流的瞬时表达式为

D正确。

故选BD。

7. 如图所示，在的匀强磁场中，水平绝缘桌面上固定两根平行金属导轨MN和PQ，金属导轨连接的电阻，右端并联一个平行板电容器，极板上各有一小孔，导轨上放置一根金属杆。金属杆以某一速度匀速运动，一个比荷为的带负电粒子从电容器A极板小孔处由静止加速后，恰对着圆心垂直进入大小、方向竖直向下的圆形匀强磁场区域中，圆形磁场半径。带电粒子在磁场中偏转后，飞出磁场时的速度方向与原速度方向偏离了。导轨MN和PQ的间距，金属杆接入电路部分的电阻，其余电阻不计，杆与导轨始终接触良好，忽略带电粒子重力。下列关于杆的运动，判断正确的是（　　）

A. 杆向右匀速运动 B. 杆向左匀速运动

C. 杆的速度大小为10m/s D. 杆的速度大小为20m/s

【答案】AC

【解析】

【详解】A B．根据题意负电荷从电容器A极板小孔处由静止开始加速，说明电容A极带负电为负极，据感应电动势右手定则原理，可以判断杆向右匀速运动，故A正确B错误；

C D．带电粒子在磁场中偏转后，飞出磁场时的速度方向与原速度方向偏离了，根据洛伦兹力提供向心力带电粒子在磁场中做匀速圆周运动有，其运动轨迹如图所以

根据上图可得D为带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的圆心，且CD为半径，CO为圆形磁场半径，带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的半径为

带电粒子磁场中运动，根据洛伦兹力提供向心力有

负电荷从电容器A极板小孔处由静止开始加速，设电容器两极电势差为U，电容器两极板距离为d，两极板间产生的匀强电场强度为E，可得

带电粒子在匀强电场中受到的电场力为

设带电粒子在匀强电场中受到电场力产生的加速度为，由牛顿第二定律有

带电粒子在电容产生的匀强电场中受到电场力，做均加速直线运动，由加速度与位移公式

由以上方程联立得

带入数据解得

由图分析得电容器两极电势差为U，同时也为电阻R两端的电压，设通过的电流为I，根据欧姆定律则有

金属杆以某一速度 在磁场中匀速运动产生的电动势为

则通过金属的电流为

以上方程带入数据解得

故C正确D错误。

故选AC。

8. 如图所示，质量为M的内壁光滑的半圆槽置于粗糙水平面上，质量为m的小球从半圆槽轨道的左端与圆心等高处静止释放，小球运动过程中半圆槽始终保持静止状态。AB是平行水平地面的圆弧直径，小球与圆心O连线跟OA间的夹角为，重力加速度为g，小球向下运动时，在的范围内，下列说法中正确的是（　　）

A. 当时，半圆槽受到的摩擦力最大

B. 当时，半圆槽受到的摩擦力最大

C. 当时，半圆槽对地面的压力N小于

D. 当时，半圆槽对地面压力N等于

【答案】BD

【解析】

【详解】AB．小球在某位置的速度，有

对小球受力分析有

解得小球所受支持力为

根据牛顿第三定律可知，小球对半圆槽的压力

因半圆槽始终静止，所以半圆槽所受合力为零，即水平方向有

所以当时，半圆槽受到的摩擦力最大，故A错误，B正确；

CD．对半圆槽受力分析，设地面对半圆槽的支持力为竖直方向有

整理有

当时，有

根据牛顿第三定律有

故C错误，D正确。

故选BD。

第II卷（非选择题 共174分）

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

（一）必考题（共129分）

9. 某实验小组用如图甲所示的装置探究向心力大小与周期、半径之间的关系，轻绳一端系着小球，另一端固定在竖直杆上的力传感器上，小球套在光滑水平杆上。水平杆在电动机带动下可以在水平面内绕竖直杆匀速转动。已知小球质量为m，小球做圆周运动的半径为r，电子计数器可记录杆做圆周运动的圈数，用秒表记录小球转动n圈的时间为t。

（1）若保持小球运动半径不变，仅减小运动周期，小球受到的拉力将___________；若保持小球运动的周期不变，仅减小运动半径，小球受到的拉力将___________。（以上两空均选填“变大”“变小”或“不变”）

（2）该小组同学做实验时，保持小球做圆周运动的半径不变，选用质量为的小球甲和质量为的小球乙做了两组实验。两组实验中分别多次改变小球运动的转速，记录实验数据，作出了F与关系如图乙所示的①和②两条曲线，图中反映小球甲的实验数据是_________（选填“①”或“②”）。

【答案】    ①. 变大    ②. 变小    ③. ①

【解析】

【详解】（1）[1][2]小球做圆周运动时有

所以当小球运动半径不变，仅减小运动周期，小球受到的拉力将变大；若保持小球运动的周期不变，仅减小运动半径，小球受到的拉力将变小。

（2）[3]根据题意有

可得

因为甲球的质量较大，所以可得曲线①为小球甲的实验数据。

10. 某小组同学在实验室完成“测量电池组的电动势和内阻”的实验，实验室提供的器材如下：

A． 几节干电池组成电池组

B． 电压表V量程3V，内阻

C． 电流表A量程3A，内阻约为1Ω

D． 定值电阻

E． 定值电阻

F． 滑动变阻器R：调节范围0~10Ω

该组同学根据提供的器材，设计的电路图如图甲所示。

（1） 虚线框内的电路表示将电压表的量程扩大了，则扩大后的“电压表”最大能测量___________V的电压。

（2）实验时记录了多组电压表V表盘的示数U和电流表A表盘的示数I，并描点作图作出如图乙所示的图线，忽略电表内阻的影响时，由图线可知该干电池组的电动势E=________V，内阻r=_________Ω。（结果均保留两位有效数字）

（3） 若考虑到电表内阻的影响，对测得的实验数据进行修正以便求出准确的电动势和内阻，需在图乙中重新绘制图线，新绘制的图线与原图线比较，新绘制的图线斜率绝对值|k|的大小将_________。（选填“变大”“变小”或“不变”）

（4）在上述实验过程中，若改变滑动变阻器的电阻大小，电源的输出功率将会变化，电源输出功率P与电源外电路的路端电压U的关系图像如图___________所示。

A. B.

C. D.

【答案】    ①.     ②. 4.2    ③. 5.0    ④. 变小    ⑤. B

【解析】

【详解】（1）[1]改装后电压表能测量的范围为

（2）[2][3]根据电路知识可知

解得

结合图像可知

（3）[4]若考虑到电表内阻的影响，则表达式为

可得

则斜率变为

即修正后图像斜率变小。

（4）[5]电源输出功率P与电源外电路的路端电压U的关系

根据数学知识，此函数对应的是一个抛物线，且当电源输出功率最大时，路端电压为总电动势的一半，外电路总电阻取值范围为，则外电路电压的取值范围为。

当时对应的功率为

当时对应的功率为

故选B。

11. 如图是某种机械打夯的原理示意图，OA为液压装置，能给质量为m的夯杆提供竖直方向的力。左右为两个半径均为R的摩擦传动轮，每个轮子给夯杆的压力大小均为，运转方向如图所示。开始时液压装置对夯杆提供大小恒为的向上拉力，摩擦传动轮匀速转动的角速度为ω，摩擦传动轮与夯杆之间的动摩擦因数，在液压装置和摩擦传动轮的作用下，夯杆从静止开始向上运动。夯杆运动到某时刻速度与摩擦传动轮边缘线速度、液压装置相等，该时刻之后的运动过程中摩擦传动轮不再对夯杆提供压力和摩擦力，且液压装置开始提供大小恒为的向下压力，直到夯杆落地。取重力加速度为g，求：

（1）夯杆上升的最大高度；

（2）夯杆落地前瞬间的速度大小。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）液压装置对夯杆提供向上拉力时，根据牛顿第二定律

解得

a=g

摩擦传动轮边缘线速度

夯杆速度与摩擦传动轮边缘线速度相等时，根据

得此时夯杆上升的高度

此后，根据牛顿第二定律

得

根据

得夯杆上升的高度

夯杆上升的最大高度

（2）根据

得夯杆落地前瞬间的速度大小

12. 如图所示，光滑水平的绝缘地面与足够长的倾斜传送带，经长度可忽略的圆弧平滑连接，空间分布着水平向右的匀强电场，电场强度。水平地面上放有质量均为的物块A和B，其中A带电荷量，B绝缘且不带电。A在外力作用下静止，两物块相距，B距传送带底部距离，传送带以的速度顺时针匀速运动。两物块与传送带间的动摩擦因数均为，传送带与水平方向的夹角。时刻撤去外力，A向右运动，当两物块发生第二次碰撞瞬间便撤去电场，所有碰撞均视为弹性碰撞，碰撞过程无电荷转移与损失，两物块均可视为质点，取重力加速度，，，求：

（1）第一次碰后物块A和物块B的速度大小；

（2） A物块在整个运动过程中减少的电势能的大小；

（3）两物块在倾斜传送带之间的距离恒定不变后，此时两物块的间距。

【答案】（1），；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）A物块受电场力做加速运动，根据牛顿第二定律

设第一次碰撞前A物块的速度为，根据匀变速直线运动公式

A物块与B物块发生弹性碰撞，第一次碰撞后的速度分别为和，根据动量守恒

根据机械能守恒

联立解得

（2）第二次碰撞时，A物块与B物块再次位移相等，设所用时间为，则

解得

设B滑到传送带时间为，则

解得

故A物块与B物块在上传送带前相碰，设碰时位移为，则

A物块在整个运动过程中减少的电势能

（3）设第二次碰撞前A物块的速度为，第二次碰撞后的速度分别为和,则

根据动量守恒

根据机械能守恒

解得

设A物块与B物块进入传送带的时间差为，则

解得

A物块与B物块上传送带的加速度相同，根据牛顿第二定律

解得

A物块与传送带共速所需的时间

B物块与传送带共速所需的时间

A物块与传送带共速所走的位移

B物块与传送带共速所走的位移

两物块的间距

（二）选考题（共45分）

【物理-选修3-3】

13. 关于下面热学中的五张图片所涉及的相关知识，描述正确的是（　　）

A. 甲是分子间的作用力跟距离的关系图，当时，分子间的作用力表现为引力

B. 要达到乙图的实验效果，应先将一滴油酸酒精溶液滴入水面，再把痱子粉撒在水面上

C. 丙图中对同一气体而言，实线对应的气体分子温度高于虚线对应的气体分子温度

D. 丁图中，悬浮在液体中的颗粒越大，布朗运动表现得越明显

E. 戊图中，猛推推杆压缩筒内封闭的气体，气体温度升高、压强变大

【答案】ACE

【解析】

【详解】A．由图甲作用力跟距离的关系图可知，当时，分子间的作用力表现为引力，故A正确；

B．要达到乙图的实验效果，应先把痱子粉撒在水面上，再将一滴油酸酒精溶液滴入水面，故B错误；

C．温度升高时，速率分布最大的区间将向速率增大处移动，丙图中对同一气体而言，实线对应的气体分子温度高于虚线对应的气体分子温度，故C正确；

D．丁图中，悬浮在液体中的颗粒越大，布朗运动表现得越不明显，故D错误；

E．戊图中，猛推推杆压缩筒内封闭的气体，外界对气体做功，气体内能增大，气体温度升高、压强变大，故E正确。

故选ACE。

14. 如图所示，右端开口的气缸导热性能良好，固定在水平面上，用光滑活塞封闭了一定质量的理想气体。当活塞自由静止时，活塞到气缸底部的长度，气缸内理想气体温度为，施加一水平向右的外力F，使活塞缓慢移动到距气缸底部的距离为时，活塞又保持平衡。已知活塞质量，横截面积，大气压强。

①求外力F的大小；

②保持①问中水平向右的拉力F不变，加热使理想气体温度变为2T0，求活塞平衡时活塞到气缸底部的长度。

【答案】（1）500N；（2）1.6m

【解析】

【详解】（1）依题意，活塞缓慢移动，封闭气体温度不变，有

又

联立，可得

（2）依题意，保持①问中水平向右的拉力F不变，可得

根据理想气体状态方程，可得

解得

【物理-选修3-4】

15. 如图所示，一束紫光a沿半径方向射入半径为的半圆形玻璃砖，光线b和光线c为其反射光和折射光，为法线，光线a与直径边的夹角为，光线c与的夹角为，光线b的强度随夹角的变化关系如图乙所示，其中光照强度发生突变的d点所对应的角度，光在真空中的传播速度为，下列说法中正确的是（　　）

A. 若夹角从减小到，则夹角将会逐渐增大

B. 若夹角从增大到，则光线b的强度一直加强

C. 玻璃砖对该光线的折射率

D. 当小于时，该光线通过玻璃砖的时间为

E. 若换为红光，则图乙中的d点所对应的值应大于

【答案】ACD

【解析】

【详解】B．由图乙可知，若夹角从增大到，光线b的强度一直减弱，故B错误；

AC．由图乙可知，夹角从增大到，光线b的强度保持不变；当大于后，光线b的强度开始逐渐减小，可知光线在玻璃砖中发生全反射的临界角为

则有

解得玻璃砖对该光线的折射率

若夹角从减小到，根据折射定律可得

可知逐渐增大，则夹角将会逐渐增大，故AC正确；

D．当小于时，该光线在玻璃砖下表面发生全反射，该光线通过玻璃砖的时间为

又

联立解得

故D正确；

E．若换为红光，根据全反射临界角公式

由于红光的折射率小，则发生全反射的临界角大，故图乙中的d点所对应的值应小于，故E错误。

故选ACD。

16. 如图所示，为一简谐横波的波动图像。质点P的平衡位置对应的横坐标为6m，实线为时刻的波形，虚线为时刻形成的波形图。已知波向x轴正方向传播，求：

①该波的传播速度；

②若，写出质点P的振动方程。

【答案】（1）； （2）

【解析】

【详解】（1）从图像可以看出波长为

由题意可知波在2s时间内沿波的方向传播了

则有

（2）若，则周期

角速度为

质点P的振动方程