四川省成都市石室中学2022-2023学年高三物理下学期三诊模拟试题（Word版附解析）

成都石室中学2022-2023学年度下期高2023届三诊模拟考试

理科综合（物理部分）

二、选择题：

1. 氢原子的能级图如图甲所示，一群处于能级的氢原子，用其向低能级跃迁过程中发出的光照射图乙电路中的阴极K，其中只有a、b两种频率的光能使之发生光电效应。分别用这两种频率的光照射阴极K，测得图乙中电流表随电压表读数变化的图像如图丙所示。下列说法正确的是（　　）

A. 题中的氢原子跃迁共能发出3种不同频率的光子

B. a光是从能级向能级跃迁产生的

C. a光的波长大于b光的波长

D. b光照射阴极K时逸出的光电子的最大初动能比a光照射时的小

【答案】C

【解析】

【详解】A．一群处于能级的氢原子，用其向低能级跃迁过程中，辐射出的光子的种类

A错误；

B．根据上述，6种光之中，只有2种能够使阴极K发生光电效应，可知这两种光在6种光之中的光子能量最大，即这两种是能级向能级跃迁与能级向能级跃迁产生的，根据图丙可知，a光的遏止电压小，则a光是从能级向能级跃迁产生的，B错误；

C．根据上述，a光的光子能量小于b光的光子能量，根据

可知，a光的波长大于b光的波长，C正确；

D．根据

由于a光的光子能量小于b光的光子能量，则a光照射阴极K时逸出的光电子的最大初动能比b光照射时的小，D错误。

故选C。

2. 如图，水平面内的等边三角形的边长为L，顶点C恰好位于绝缘倾斜直轨道的最低点，光滑直轨道上端点D到A、B两点的距离均为L，为绝缘竖直轨道，O为边的中点。一对电荷量分别为、的点电荷分别固定于A、B两点。在D处将质量为m、电荷量为的小球（忽略它对原电场的影响）套在轨道上D端，将小球分别沿和由静止开始释放，已知静电力常量为k，重力加速度大小为g，忽略一切阻力，下列说法正确的是（　　）

A. D点的电场强度与C点的电场强度不同

B. 小球沿下滑过程中，其电场强度先增大后减小

C. 小球沿下滑过程中，其电势能先增大后减小

D. 小球沿到达O点速度与沿到达C点的速度大小不相等

【答案】B

【解析】

【详解】A．D点的电场强度与C点的电场强度大小相等，方向相同，都沿着与BA平行的方向，A错误；

B．小球沿DC轨道下滑过程中，A、B两点电荷对其电场大小相同，合场强与DC垂直，由于小球运动过程距离A、B两点电荷的距离先减小后增大，其电场强度先增大后减小，B正确；

C．小球沿DC到达轨道最低点C过程，A、B两点电荷对其合电场力垂直于轨道，电场力不做功，电势能不变，C错误；

D．小球沿运动过程，受到的电场力也与轨道垂直，故小球沿到达O点与沿到达C点过程都只有重力做功，由动能定理得小球到达O点与到达C点的速度大小相等，D错误。

故选B。

3. 如图为自行车气嘴灯及其结构图，弹簧一端固定在端，另一端拴接重物，当车轮高速旋转时，重物由于离心运动拉伸弹簧后才使触点接触，从而接通电路，LED灯就会发光。下列说法正确的是（　　）

A. 气嘴灯做圆周运动时，重物受到重力、弹簧弹力和向心力

B. 气嘴灯运动至最高点时处于超重状态

C. 以相同转速匀速行驶时，重物质量越小，在最低点时LED灯越容易发光

D. 以相同转速匀速行驶时，若LED灯转到最高点时能发光，则在最低点时也一定能发光

【答案】D

【解析】

详解】A．根据题意可知，气嘴灯做圆周运动时，重物受重力和弹簧弹力，其合力提供向心力，故A错误；

B．气嘴灯运动至最高点时，合力指向圆心向下，具有向下的加速度，处于失重状态，故B错误；

C．在最低点时，由牛顿第二定律有

可得

可知，以相同转速匀速行驶时，重物质量越小，在最低点时，弹簧弹力越小，LED灯越不容易发光，故C错误；

D．在最高点时，由牛顿第二定律有

解得

可知，以相同转速匀速行驶时，在最高点，弹簧的弹力小于最低点时弹簧弹力，则若LED灯转到最高点时能发光，则在最低点时也一定能发光，故D正确。

故选D。

4. 2022年10月7日，中国太原卫星发射中心在黄海海域使用长征十一号海射运载火箭，采用“一箭双星”方式，成功将微厘空间低轨导航试验卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道。设两颗卫星轨道在赤道平面上，运行方向相同，运动周期也相同，其中a卫星为圆轨道，距离地面高度，b卫星为椭圆轨道，近地点M距离地面高度为远地点N距离地面高度的一半，地球表面的重力加速度为g，a卫星线速度大小为，b卫星在近地点M时线速度大小为，在远地点N时线速度大小为，地球半径为R，P点为两个轨道的交点。下列说法正确的是（　　）

A. b卫星远地点N距离地心距离为

B. b卫星从N点运动到M点的时间为

C.

D. a卫星在P点受到地球的引力大于b卫星在N点受到地球的引力

【答案】B

【解析】

【详解】A．设b卫星运行的椭圆轨道半长轴为，根据开普勒第三定律有

即

设近地点M距离地面高度为，有

解得

故b卫星远地点N距离地面高度为，故A错误；

B．对卫星a有

在地球表面有

联立解得

故b卫星从N点运动到M点时间为

故B正确；

C．根据开普勒第二定律可知，卫星b由N点运动到P点时速度在增大，分析可知若在P点点火加速可进入圆形a轨道，可得；同理，卫星b在近地点M减速可进入以M点高度所在处的圆轨道，根据万有引力公式可知当卫星围绕地球做圆周运动时轨道越高，速度越小，所以可知卫星a的速度小于M点高度所在处的圆轨道的速度，即卫星b在近地点M的速度大于卫星a的速度，所以有

故C错误；

D．根据万有引力公式，a、b两卫星在P点时到地球的距离相等，由于两卫星的质量关系未知，所以无法判断受到地球引力大小关系，故D错误。

故选B。

5. 一匀强磁场磁感应强度大小为，方向垂直于纸面向外，其边界如图中虚线所示，，，一束粒子在纸面内从a点垂直于射入磁场，这些粒子具有各种速率。不计粒子之间的相互作用。已知粒子的质量为、电荷量为。则粒子在磁场中运动时间最长的粒子，其运动速率为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】根据题意可知，粒子在磁场中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律有

又有

设粒子运动轨迹所对的圆心角为，则运动时间为

可知，越大，运动时间越长，当粒子运动时间最长时，运动轨迹如图所示，可知越大则越小，而

即当圆弧经过c点时最大，此时最大

由几何关系有

解得

联立可得

故选B。

6. 如图所示“礼让行人”是城市文明的重要标志。某汽车正以的速度行驶在城市道路上，在车头距离“礼让行人”停车线时，驾驶员发现前方有行人通过人行横道，驾驶员的反应时间为，刹车后汽车匀减速滑行，为了停止让行，汽车不能越过停车线。则下列说法正确的是（　　）

A. 汽车刹车滑行的最大距离为

B. 汽车刹车的最小加速度为

C. 汽车用于减速滑行的最长时间为

D. 汽车行驶的平均速度不能超过

【答案】AC

【解析】

【详解】A．汽车刹车前，在内做匀速运动的位移为

则汽车刹车滑行的最大距离为

故A正确；

B．汽车刹车的最小加速度为

故B错误；

C．汽车用于减速滑行的最长时间为

故C正确；

D．汽车从发现前方有行人通过人行横道到停下来过程的平均速度不高于以最小加速度刹车时全程的平均速度

故D错误。

故选AC。

7. 如图甲所示，是一个电阻的单匝竖直矩形闭合导线框，全部处于水平方向的匀强磁场中，边水平，线框绕某一竖直固定轴按俯视的逆时针方向匀速转动，产生的感应电流如图乙所示。下列说法正确的是（　　）

A. 时间内电流方向改变5次

B. 若从图示时刻开始计时，并且规定的方向为电流的正方向，则电流表达式为

C. 图示时刻感应电动势的瞬时值

D. 磁通量的最大值

【答案】BD

【解析】

【详解】A．由图乙可知周期为，一个周期内电流方向改变2次，则时间内电流方向改变10次，故A错误；

B．若从图示时刻开始计时，并且规定的方向为电流的正方向，此时电流方向为正，线框平面与中性面的夹角为，且在转即回到中性面处，则电流表达式为

故B正确；

C．感应电动势最大值为

图示时刻感应电动势的瞬时值

故C错误；

D．根据电动势最大值表达式

可知磁通量的最大值为

故D正确。

故选BD

8. 如图1所示，按压式圆珠笔可以简化为外壳、内芯和轻质弹簧三部分。某按压式圆珠笔内芯的质量为m，外壳的质量为，外壳与内芯之间的弹簧的劲度系数为k。如图2所示，先把笔竖直倒立于水平硬桌面上，用力下压外壳使其下端接触桌面（见位置a），此时弹簧的压缩量，然后将圆珠笔由静止释放，圆珠笔外壳竖直上升，当其与内芯发生碰撞时（见位置b），弹簧的压缩量变为初始时的五分之一，此后内芯与外壳以共同的速度一起上升到最大高度处（见位置c）。已知弹簧弹性势能的计算公式为，x为弹簧的形变量，不计摩擦与空气阻力，下列说法正确的是（　　）

A. 圆珠笔弹起的整个过程中，弹簧释放的弹性势能大于圆珠笔增加的重力势能

B. 从弹簧推动外壳开始向上运动到与内芯发生碰撞的过程中，外壳受到的冲量为

C. 外壳与内芯碰撞后，圆珠笔上升的最大高度为

D. 弹簧推动外壳向上运动的过程中，在与内芯发生碰撞前的瞬间，外壳的速度达到最大

【答案】AB

【解析】

【详解】A．圆珠笔弹起的整个过程中，外壳和内芯碰撞过程中系统的机械能有损失，所以弹簧释放的弹性势能大于笔增加的重力势能，故A正确；

B．设外壳与内芯碰撞时外壳速度为v，根据机械能守恒

即

解得

外壳受到的冲量为

故B正确；

C．外壳和内芯碰撞过程，取竖直向上为正方向，由动量守恒定律得

碰后过程，由机械能守恒定律得

联立解得

故C错误；

D．外壳受向下的重力和向上的弹力，弹力逐渐减小，当弹力等于重力时，加速度为零，速度最大，碰撞前弹簧的弹力

此时已经减速了，故D错误。

故选AB。

第Ⅱ卷（非选择题，共174分）

三、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

9. 为了探究质量一定时加速度与力的关系，一同学设计了如图甲所示的实验装置，其中M为带滑轮的小车的质量，m为砂和砂桶的质量。（滑轮质量不计）

（1）该同学从打出的纸带中选择一条点迹清晰的纸带，将纸带沿计数点剪断得到6段纸带，由短到长并排贴在坐标中，各段紧靠但不重叠，如图乙所示。最后将各纸带上端中心点连起来可得到一条直线，如图丙所示。若用横轴表示时间t，纸带宽度表示相邻计数点时间间隔T，纵轴表示相邻计数点间距离xn（n=1、2、3、4、5、6），则所连直线的斜率表示_________（填序号）。

A.各计数周期内的位移         B.各计数点的瞬时速度

C.相邻计数点的瞬时速度的变化 D.纸带运动的加速度

（2）该同学根据测量数据作出如图丁所示的图像，该图像的斜率为k，在纵轴上的截距为b，重力加速度为g，则小车的质量为_________；小车与桌面间的动摩擦因素为_________。

【答案】    ①. C    ②.     ③.

【解析】

【详解】（1）[1]横轴表示时间t，纸带宽度表示相邻计数点时间间隔T，纵轴表示相邻计数点距离，则斜率为

因此斜率表示，相邻计数点的瞬时速度的变化。

故选C。

（2）[2][3]物块连接动滑轮，则由牛顿第二定律有

变形得

则有

解得

10. 在2022北京冬奥会室内赛场利用温度传感器实时监控赛场温度，温度传感器的主要部件通常是热敏电阻，某科技小组网购了一个热敏电阻，设计了一个简易的“过热自动报警电路”。

（1）科技小组采用甲图的电路图探究热敏电阻与温度间的关系。将热敏电阻置于温度控制室中，记录不同温度下电压表和毫安表的示数，计算出相应的热敏电阻阻值。若某次测量中电压表和毫安表的示数分别为和，则此时热敏电阻的阻值为_________（保留一位小数）。这种方法测量的热敏电阻的阻值比真实值_________（填“偏大”或“偏小”）。通过多次实验描绘出热敏电阻的阻值与温度t的关系如图乙所示。

（2）该科技小组设计的“过热自动报警电路”如图丙所示，电源的电动势，电源内阻可忽略，继电器线圈用漆包线绕成，阻值。将热敏电阻安装在需要探测温度的地方，当线圈中的电流大于等于时，继电器的衔铁将被吸合，警铃响起，同时指示灯熄灭。则图丙中警铃的接线柱C应与接线柱_________（填“A”或“B”）相连，指示灯的接线柱D应与接线柱_________（填“A”或“B”）相连；请计算说明，环境温度超过_________时，警铃响起报警；若电源有一定的内阻，则警铃报警时对应的温度将_________（填“升高”“降低”或“不变”）。

【答案】    ①.     ②. 偏小    ③. B    ④. A    ⑤. 9.4##9.5##9.6##9.7    ⑥. 升高

【解析】

【详解】（1）[1]由

得热敏电阻的阻值为

[2]由于测得的电流包含电压表的电流，故电流偏大，测得的电阻偏小。

（2）[3][4]当环境温度超过某一值，继电器的下触点接触，上触点分离，警铃响，所以警铃的接线柱C应与接线柱B相连，指示灯的接线柱D应与接线柱A相连。

[5]当线圈中的电流大于等于时，继电器的衔铁将被吸合，由闭合电路的欧姆定律有

得

由图乙可得，此时的环境温度约为。

[6]若电源有一定的内阻，由于总电阻不变，热敏电阻的电阻将减小，则警铃报警时对应的温度将升高。

11. 如图所示，竖直面内有方向水平向右、大小的匀强电场，长的绝缘细线一端固定在O点，另一端连接一个质量、电荷量的带正电的小球。初始状态绳子伸直，将小球静止释放，小球绕O点做圆周运动，当小球运动到如图所示时，细线突然断裂（细线断裂前后小球速度不改变），重力加速度，求：

（1）细线断裂时小球的速度大小；

（2）细线断裂后小球再次回到细线断裂所在水平面，求这个过程的运动时间及重力的冲量大小。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）根据动能定理

代入数据得

（2）细线断裂后小球可看作做类斜抛运动，竖直方向的分速度

小球再次回到细线断裂所在水平面过程中，竖直方向上受重力作用，这个过程的运动时间

重力的冲量

12. 超级高铁（Pneumatic。Tubes）是一种以“真空钢管运输”为理论核心的交通工具，具有超高速、高安全、低能耗、噪声小、污染小等特点，2017年8月中国航天科工公司启动时速1000千米的“高速飞行列车”研发项目，后续还将研制最大运行速度2000千米和4000千米的超级高速列车，如图甲是中国超级高铁模型效果图；在管道中固定着两根水平的平行导轨和，两导轨间距为，图乙是超级高铁列车的纵向截面图，截面是半径为R的圆，列车总质量为M，在列车底盘上固定有长为、宽为R的矩形金属线框，线框单位长度的电阻为r。管道内依次分布着磁感应强度大小均为B、宽度均为R且方向垂直导轨平面的匀强磁场，且相邻区域磁场方向相反，当列车进站时，列车以速度从图丙所示位置开始减速，管道内稀薄空气阻力及与轨道间摩擦均可忽略不计，重力加速度为g，，，求：

（1）导轨对列车的支持力N的大小；

（2）列车减速过程中的最大加速度a；

（3）列车减速的距离x。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）对列车受力分析如图所示

根据平衡条件可得

其中

故

解得

（2）列车刚开始减速时加速度最大，安培力提供加速度，根据牛顿第二定律可得

丙图中，线框的ad与bc杆均受到向右的安培力

其中，电流为

电动势为

总电阻为

解得

（3）减速过程中对列车由动量定理得

其中

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，则按每科所做的第一题计分。

【物理——选修3-3】

13. 氧气分子在0 ℃和100 ℃温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示．下列说法正确的是________．

A. 图中两条曲线下面积相等

B. 图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形

C. 图中实线对应于氧气分子在100 ℃时的情形

D. 图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目

E. 与0 ℃时相比，100 ℃时氧气分子速率出现在0～400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大

【答案】ABC

【解析】

【详解】A. 由题图可知，在0℃和100℃两种不同情况下各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系图线与横轴所围面积都应该等于1，即相等；故A项符合题意.

B温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能越大，虚线为氧气分子在0 ℃时的情形，分子平均动能较小，则B项符合题意.

C. 实线对应的最大比例的速率区间内分子动能大，说明实验对应的温度大，故为100℃时的情形，故C项符合题意.

D. 图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子占据的比例，但无法确定分子具体数目；故D项不合题意

E.由图可知，0～400 m/s段内，100℃对应占据的比例均小于与0℃时所占据的比值，因此100℃时氧气分子速率出现在0～400m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较小；则E项不合题意．

14. 一U形玻璃管竖直放置，左端开口，右端封闭，左端上部有一光滑的轻活塞.初始时，管内汞柱及空气柱长度如图所示。用力向下缓慢推活塞，直至管内两边汞柱高度相等时为止，求此时右侧管内气体的压强和活塞向下移动的距离。已知玻璃管的横截面积处处相同；在活塞向下移动的过程中，没有发生气体泄漏；大气压强p0＝75.0 cmHg，环境温度不变。(保留三位有效数字)

【答案】144 cmHg，9.42 cm。

【解析】

【详解】设初始时，右管中空气柱的压强为p1，长度为l1；左管中空气柱的压强为p2＝p0，长度为l2.活塞被下推h后，右管中空气柱的压强为p1′，长度为l1′；左管中空气柱的压强为p2′，长度为l2′.以cmHg为压强单位.由题给条件得

由玻意耳定律得

解得

依题意

由玻意耳定律得

解得

【物理——选修3-4】

15. 如图甲所示是一组同学在“战绳”练习中晃动一端使其上下振动（可视为简谐振动）形成横波的情境。图乙所示是形成的简谐横波在某一时刻的波形图，图丙所示为质点G以此时刻为计时起点的振动图像，下列说法正确的是（　　）

A. 此列波的波速为

B. 此列波向右传播

C. 经过时，质点E的加速度大于质点D的加速度

D. 经过时，质点B沿波的方向传播到了质点I的位置

E. 质点F的位移随时间的变化规律为

【答案】ABD

【解析】

【详解】A．根据乙图可知该简谐横波的波长为4m，由丙图可知质点的振动周期为1s，所以该简谐横波的波长为

A正确；

B．由丙图可知质点G该时刻处于平衡位置，且向上运动，结合乙图可知质点G处于下坡，根据上下坡法可知，该简谐波向右传播，B正确；

C．此简谐波向右传播的距离为

画出时的波形图

x＝3.5m的质点位于最低点，质点E和质点D关于x＝3.5m的距离相等两质点距离平衡位置的距离相等，所以两者的加速度大小相等，C错误；

D．简谐波传播过程中，质点不会随波逐流，所以经过时，质点B不会移动，D错误；

E．质点F此时刻的位移40cm，质点的振动周期为1s，角速度为

质点F的位移随时间的变化规律为

E正确。

故选ABE。

16. 为了研究某种透明新材料的光学性质，将其压制成半圆柱形，如图（a）所示．一束激光由真空沿半圆柱体的径向与其底面过O的法线成角射入．CD为光学传感器用以探测光的强度．从AB面反射回来的光强随角变化的情况如图（b）所示．现在将这种新材料制成的一根光导纤维束弯成半圆形，如图（c）所示，暴露于空气中（假设空气中的折射率与真空相同），设半圆形外半径为R, 光导纤维束的半径为r. 求：

(i)这种新材料的折射率；

(ii)用同种激光垂直于光导纤维的端面EF射入，若该束激光不从光导纤维的侧面外泄，则弯成的半圆形的半径R与光导纤维半径r应满足的关系．

【答案】（1）n=1.25  ;  （2）R=10r

【解析】

【分析】根据题中“反射回来的光强随角θ变化的情况如图(b)所示”“激光不从光导纤维束侧面外泄”本题考查全反射问题，应用折射率、临界条件等知识列式求解．

【详解】(i)由图知，当时发生全反射，则：

(ii)激光不从光导纤维束侧面外泄的临界条件是入射光在外侧面处发生全反射，临界光路如图：

，解得：