2023届吉林省长春市九台区师范高中、实验高中高三下学期第一次大联考物理试题

2023届吉林省长春市九台区师范高中、实验高中高三下学期第一次大联考物理试题

注意事项：

1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号、考场号和座位号填写在试题卷和答题卡上。用2B铅笔将试卷类型（B）填涂在答题卡相应位置上。将条形码粘贴在答题卡右上角"条形码粘贴处"。

2．作答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目选项的答案信息点涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案。答案不能答在试题卷上。

3．非选择题必须用黑色字迹的钢笔或签字笔作答，答案必须写在答题卡各题目指定区域内相应位置上；如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新答案；不准使用铅笔和涂改液。不按以上要求作答无效。

4．考生必须保证答题卡的整洁。考试结束后，请将本试卷和答题卡一并交回。

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、我国成功地发射了北斗三号组网卫星，如图为发射卫星的示意图。先将卫星发射到半径为的圆轨道 上做匀速圆周运动，到A点时使卫星加速进入椭圆轨道，到椭圆轨道的远地点B点时，再次改变卫星的速度， 使卫星进入半径为的圆轨道做匀速圆周运动。已知卫星在椭圆轨道时距地心的距离与速度的乘积为定 值，卫星在椭圆轨道上A点时的速度为v，卫星的质量为m，地球质量为M，引力常量为G，则发动机在A点对卫星做的功与在B点对卫星做的功之差为（不计卫星的质量变化）（　　）

A． B．

C． D．

2、在人类对微观世界进行探索的过程中，许多科学家作岀了不可磨灭的贡献，卢瑟福就是杰出代表之一。关于卢瑟福在物理学上的成就，下列说法正确的是（    ）

A．粒子散射实验的重要发现是电荷的量子化，并且发现了中子

B．卢瑟福用粒子轰击氮核发现了质子，核反应方程为

C．卢瑟福根据粒子散射实验的结果，提出了原子核的结构模型

D．卢瑟福根据粒子散射实验的结果，发现原子核由质子和中子组成

3、基于人的指纹具有终身不变性和唯一性的特点，发明了指纹识别技术．目前许多国产手机都有指纹解锁功能，常用的指纹识别传感器是电容式传感器，如图所示．指纹的凸起部分叫“嵴”，凹下部分叫“峪”．传感器上有大量面积相同的小极板，当手指贴在传感器上时，这些小极板和正对的皮肤表面部分形成大量的小电容器，这样在嵴处和峪处形成的电容器的电容大小不同．此时传感器给所有的电容器充电后达到某一电压值，然后电容器放电，电容值小的电容器放电较快，根据放电快慢的不同，就可以探测到嵴和峪的位置，从而形成指纹图象数据．根据文中信息，下列说法正确的是(     )

A．在峪处形成的电容器电容较大

B．在峪处形成的电容器放电较慢

C．充电后在嵴处形成的电容器的电荷量大

D．潮湿的手指头对指纹识别绝对没有影响

4、撑杆跳是一种技术性和观赏性都极高的运动项目。如果把撑杆跳全过程分成四个阶段：a~b、b~c、c~d、d~e，如图所示，不计空气阻力，杆为轻杆，则对这四个阶段的描述不正确的是（　　）

A．a~b阶段：加速助跑，人和杆的总机械能增加

B．b~c阶段：杆弯曲、人上升，系统动能减少，重力势能和弹性势能增加

C．c~d阶段：杆伸直、人上升，人的动能减少量等于重力势能增加量

D．d~e阶段：人过横杆后下落，重力所做的功等于人动能的增加量

5、如图所示，A和B为竖直放置的平行金属板，在两极板间用绝缘细线悬挂一带电小球。开始时开关S闭合且滑动变阻器的滑动头P在a处，此时绝缘线向右偏离竖直方向，偏角为θ，电源的内阻不能忽略，则下列判断正确的是（　　）

A．小球带负电

B．当滑动头从a向b滑动时，细线的偏角θ变小

C．当滑动头从a向b滑动时，电流表中有电流，方向从下向上

D．当滑动头停在b处时，电源的输出功率一定大于滑动头在a处时电源的输出功率

6、氢原子部分能级的示意图如图所示，不同金属的逸出功如下表所示：

大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时辐射的所有光子中，能够使金属铯发生光电效应的光子有几种

A．2

B．3

C．4

D．5

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、对于实际的气体，下列说法正确的是______。

A．气体的内能包括气体分子的重力势能

B．气体的内能包括分子之间相互作用的势能

C．气体的内能包括气体整体运动的动能

D．气体体积变化时，其内能可能不变

E. 气体的内能包括气体分子热运动的动能

8、如图，竖直平面内有a、b、c三个点，b点在a点正下方，b、c连线水平。第一次，将一质量为m的小球从a点以初动能水平抛出，经过c点时，小球的动能为；第二次，使此小球带正电，电荷量为q，同时加一方向平行于abc所在平面、场强大小为的匀强电场，仍从a点以初动能沿某一方向抛出小球，小球经过c点时的动能为。下列说法正确的是（不计空气阻力，重力加速度大小为g）（    ）

A．a、b两点间的距离为 B．a、b两点间的距离为

C．a、c间的电势差为 D．a、c间的电势差为

9、如图所示，两平行金属板A、B板间电压恒为U，一束波长为λ的入射光射到金属板B上，使B板发生了光电效应，已知该金属板的逸出功为W，电子的质量为m。电荷量为e，已知普朗克常量为h，真空中光速为c，下列说法中正确的是（　　）

A．若增大入射光的频率，金属板的逸出功将大于W

B．到达A板的光电子的最大动能为－W＋eU

C．若减小入射光的波长一定会有光电子逸出

D．入射光子的能量为

10、物块套在光滑的竖直杆上，通过光滑的定滑轮用不可伸长的轻绳将物块由A点匀速拉到B点，AB高度为h，则在运动过程中（   ）

A．绳中张力变小

B．绳子自由端的速率减小

C．拉力F做功为

D．拉力F的功率P不变

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）某小组用惠斯通电桥测量电阻的阻值：

方案一：如图（a）所示，先闭合开关，然后调整电阻箱的阻值，使开关闭合时，电流表的示数为零。已知定值电阻、的阻值，即可求得电阻。

(1)实验中对电流表的选择，下列说法正确的是_______

A．电流表的零刻度在表盘左侧

B．电流表的零刻度在表盘中央

C．电流表的灵敏度高，无需准确读出电流的大小

D．电流表的灵敏度高，且能准确读出电流的大小

(2)若实验中未接入电流表，而其它电路均已连接完好，调节电阻箱，当，则、两点的电势的关系满足_______（选填“>”、“<”或“=”）。

方案二：在方案一的基础上，用一段粗细均匀的电阻丝替代、，将电阻箱换成定值电阻，如图（b）所示。

(3)闭合开关，调整触头的位置，使按下触头时，电流表的示数为零。已知定值电阻的阻值，用刻度尺测量出、，则电阻________。

(4)为消除因电阻丝的粗细不均匀而带来的误差，将图（b）中的定值电阻换成电阻箱，并且按照(3)中操作时，电阻箱的读数记为；然后将电阻箱与交换位置，保持触头的位置不变，调节电阻箱，重新使电流表的示数为零，此时电阻箱的读数记为，则电阻_______。

12．（12分）在“探究弹力和弹簧伸长量的关系，并测定弹簧的劲度系数”实验中，实验装置如图甲所示。实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在绳子的下端，每次测出相应的弹簧总长度。数据记录如下表所示：（弹力始终未超过弹性限度，取）

（1）在图乙坐标系中作出弹簧弹力大小与弹簧总长度之间的函数关系的图线_______。

（2）由图线求得该弹簧的劲度系数 __________。（保留两位有效数字）

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）一球形人造卫星，其最大横截面积为A、质量为m，在轨道半径为R的高空绕地球做圆周运动．由于受到稀薄空气阻力的作用，导致卫星运行的轨道半径逐渐变小．卫星在绕地球运转很多圈之后，其轨道的高度下降了△H，由于△H <<R，所以可以将卫星绕地球运动的每一圈均视为匀速圆周运动．设地球可看成质量为M的均匀球体，万有引力常量为G．取无穷远处为零势能点，当卫星的运行轨道半径为r时，卫星与地球组成的系统具有的势能可表示为．

（1）求人造卫星在轨道半径为R的高空绕地球做圆周运动的周期；

（2）某同学为估算稀薄空气对卫星的阻力大小，做出了如下假设：卫星运行轨道范围内稀薄空气的密度为ρ，且为恒量；稀薄空气可看成是由彼此不发生相互作用的颗粒组成的，所有的颗粒原来都静止，它们与人造卫星在很短时间内发生碰撞后都具有与卫星相同的速度，在与这些颗粒碰撞的前后，卫星的速度可认为保持不变．在满足上述假设的条件下，请推导：

①估算空气颗粒对卫星在半径为R轨道上运行时，所受阻力F大小的表达式；

②估算人造卫星由半径为R的轨道降低到半径为R-△H的轨道的过程中，卫星绕地球运动圈数n的表达式．

14．（16分）《道路交通安全法》规定汽车通过红绿灯路口时，需按信号灯指示行驶．若某路口有等待通行的多辆汽车，第一辆汽车前端刚好与路口停止线对齐，汽车质量均为m=1 500 kg，车长均为L=4.8 m，前后相邻两车之间的距离均为x=1.2 m．每辆汽车匀加速起动t1=4 s后保持v=10 m/s的速度匀速行驶，运动过程中阻力恒为f=1 800 N，求：

（1）汽车匀加速阶段的牵引力F大小；

（2）由于人的反应时间，绿灯亮起时，第一个司机滞后△t=0.8 s起动，且后面司机都比前一辆汽车滞后0.8 s起动汽车，绿灯时长20 s．绿灯亮起后经多长时间第五辆汽车最后端恰好通过停止线．

15．（12分）如图所示为一简易火灾报警装置，其原理是：竖直放置的试管中装有水银，当温度升高时，水银柱上升，使电路导通，蜂鸣器发出报警的响声。已知温度为27ºC时，封闭空气柱长度L1为20cm，此时水银柱上表面与导线下端的距离L2为10cm，水银柱的高度h为5cm，大气压强为75cmHg，绝对零度为-273ºC。

（1）当温度达到多少摄氏度时，报警器会报警；

（2）如果要使该装置在90 ºC时报警，则应该再往玻璃管内注入多高的水银柱？

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、B

【解析】
根据万有引力提供向心力可得

解得卫星在轨道半径为的圆轨道上运动的线速度大小

同理可得在半径为的圆轨道上做圆周运动的线速度大小为

设卫星在椭圆轨道上点的速度为，根据题意有

可知在点时发动机对卫星做功

在点时发动机对卫星做的功为

因此有

故B正确，A、C、D错误；

故选B。

2、B

【解析】
AC．卢瑟福根据粒子散射实验的结果，提出了原子的核式结构模型，中子是查德威克发现的，故AC错误；

B．卢瑟福用粒子轰击氮核，发现了质子，核反应方程为，故B正确；

D．粒子散射实验不能说明原子核内存在中子和质子，故D错误。

故选B。

3、C

【解析】
根据电容的决定式分析d改变时电容的变化以及电荷量的多少；

根据电荷量的多少分析放电时间长短．

【详解】

A．根据电容的计算公式可得，极板与指纹峪(凹下部分)距离d大，构成的电容器电容小，故A错误；

BC．传感器给所有的电容器充电后达到某一电压值，然后电容器放电，所以所有的电容器电压一定，根据可知，极板与指纹沟(凹的部分，d大，电容小)构成的电容器充上的电荷较少，所以在峪处形成的电容器放电过程中放电时间短，放电快；反之，在嵴处形成的电容器电容大，电荷量大，放电时间长，故C正确，B错误；

D．湿的手与传感器之间有水填充，改变了原来匹配成平行板电容器的电容，所以会影响指纹解锁，故D错误．

4、C

【解析】
A． a～b阶段：人加速过程中，人的动能增加，重力势能不变，人的机械能增加，故A正确，不符合题意；

B． b～c阶段：人上升过程中，人和杆的动能减少，重力势能和杆的弹性势能均增加，故B正确，不符合题意；

C． c～d阶段：杆在恢复原长的过程中，人的动能和弹性势能减少量之和等于重力势能的增加量，故C不正确，符合题意；

D． d～e阶段：只有重力做功，人的机械能守恒，重力所做的功等于人动能的增加量，故D正确，不符合题意。

故选：C。

5、B

【解析】
A．根据题图电路可知A板电势高于B板电势，A、B间电场强度方向水平向右。小球受力平衡，故受电场力也水平向右，即小球带正电，所以A项错误；

B．当滑动头从a向b滑动时，电阻值减小，路端电压减小，故R1两端的电压减小，极板间电场强度随之减小，小球所受电场力减小，故细线的偏角变小，所以B项正确；

C．当极板间电压减小时，极板所带电荷量将减小而放电，又由于A板原来带正电，故放电电流从上向下流过电流表，所以C项错误；

D．由于电源的内电阻与外电阻的关系不确定，所以无法判断电源的输出功率的变化规律，所以D项错误。

故选B。

6、C

【解析】
氢原子由量子数n=4的能级跃迁低能级时辐射光子的能量有6种；其中： E4-E1=-0.8+13.6eV=12.8eV；E4-E2=-0.8+3.40eV=2.6eV；E4-E3=-0.85+1.51eV=0.66eV；E3-E2=-1.51+3.40eV=1.89eV；E3-E1=-1.51+13.6eV=12.09eV；E2-E1=-3.40+13.6eV=10.2eV；金属铯的逸出功为1.9eV，则能够使金属铯发生光电效应的光子有4种，故选C.

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、BDE

【解析】
ABCE．气体的内能包括，气体所有分子势能和分子动能之和；其中分子势能是由分子间的相对位置和相互作用决定的能量，与重力势能无关；分子动能是分子运动的动能，与气体的整体运动的动能无关，故BE正确，AC错误；

D．由于是非理想气体，气体的体积发生变化，若温度相应变化时，气体的内能可能不变，故D正确；

8、BC

【解析】
AB．不加电场时根据动能定理得

mghab=5Ek0-Ek0=4Ek0

解得

故A错误，B正确；

CD．加电场时，根据动能定理得

mghab+Uacq=13Ek0-Ek0 

解得

故C正确，D错误；

故选BC。

9、BCD

【解析】
A．金属板的逸出功取决于金属材料，与入射光的频率无关，故A错误；

B．由爱因斯坦光电效应方程可知，光电子的逸出最大动能

根据动能定理

则当到达A板的光电子的最大动能为

故B正确；

C．若减小入射光的波长，那么频率增大，仍一定会有光电子逸出，故C正确；

D．根据，而，则光子的能量为

故D正确。

故选BCD。

10、BD

【解析】
A．因为物块做匀速直线运动，在竖直方向上合力为零，则有

因为增大，减小，则拉力T增大，故A错误；

B．物块沿绳子方向上的分速度

该速度等于自由端的速度，增大，自由端速度v减小，故B正确；

C．F为变力，不能用功的定义。应根据动能定理，拉力F做功等于克服重力做的功，即

故C错误；

D．拉力的功率为

可知拉力F的功率P不变，故D正确。

故选BD。

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、BC    <           

【解析】
(1)[1]AB．电流表G零刻度线在中央时，可以判断电流的流向，判断B和D两点电势的高低，所以要求电流表G的零刻度在表盘中央，所以B正确，A错误；

CD．根据电流表中表针摆的方向便可判断B和D两点电势的高低，进而进行调节，无需准确读出电流的大小，所以C正确，D错误。

故选BC。

(2)[2]当没有接电流表G时，与串联，与串联，然后再并联，则

变形可得

所以，当

时

即

(3)[3]闭合开关S后，调节让电流表G示数为零，说明

则

，

同时与电流相同，均匀电阻丝电流相同，设电阻丝单位长度的电阻为，则

，

整理得

得

(4)[4]将和的电阻记为和，则

，

联立得

12、    28   

【解析】
(1)[1]按照表中所给数据在坐标系中描点并用一条直线连接即可，要注意让尽可能多的点连在线上，不通过直线的点大致均匀地分布在直线两侧，偏差过大的点是测量错误，应该舍去。

(2)[2]根据表达式，得图线的斜率表示弹簧的劲度系数，故

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）①；②

【解析】

试题分析：（1）设卫星在R轨道运行的周期为T，

根据万有引力定律和牛顿第二定律有：

解得：

（2）①如图所示，最大横截面积为A的卫星，经过时间从图中的实线位置运动到了图中的虚线位置，该空间区域的稀薄空气颗粒的质量为

以这部分稀薄空气颗粒为研究对象，碰撞后它们都获得了速度v，设飞船给这部分稀薄空气颗粒的平均作用力大小为F，根据动量定理有：

根据万有引力定律和牛顿第二定律有：，解得：

根据牛顿第三定律，卫星所受的阻力大小F′=．

②设卫星在R轨道运行时的速度为v1、动能为Ek1、势能为Ep1、机械能为E1，

根据牛顿定律和万有引力定律有：

卫星的动能，势能

解得：

卫星高度下降ΔH，在半径为（R-ΔH）轨道上运行，

同理可知其机械能

卫星轨道高度下降ΔH，其机械能的改变量

卫星机械能减少是因为克服空气阻力做了功．设卫星在沿半径为R的轨道运行一周过程中稀薄空气颗粒作用于卫星的阻力做的功为W0，利用小量累积的方法可知：

上式表明卫星在绕不同轨道运行一周，稀薄空气颗粒所施加的阻力做的功是一恒量，与轨道半径无关．

则ΔE=nW0

解得：

考点：牛顿定律；万有引力定律；能量守恒定律.

14、 (1)5550N；(2)8.88s

【解析】
（1）依题意得，汽车前4s的加速度:a=v/t1=2.5m/s2①

由牛顿第二定律得:F-f=ma②

解得：F=5550N③

（2）第五辆车最后端通过停止线，需前进距离:s=4×(x+L)+L=28.8m④

已知汽车匀加速阶段加速时间：t1=4s⑤

所以汽车匀加速的位移:⑥

汽车匀速行驶时间:⑦

第五辆车延迟时间：t3=5Δt=4s⑧

第五辆汽车最后端恰好通过停止线的时间:t=t1+t2+t3=8.88s＜20s⑨

15、 (1) 177℃；(2)8cm

【解析】
(1)报警器报警，则气体柱的长度要增大到L1+L2
根据等压变化

代入数据得

T2=450K

即

t2=177℃

(2)设加入x水银柱，在90℃时会报警

可得

解得

x=8cm