模拟卷04——2023年高考物理冲刺模拟测试卷（辽宁专用）

高考模拟组卷四

一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，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．如图所示为汞原子的能级图，总能量为8eV的自由电子，与处于基态的汞原子发生碰撞后（忽略汞原子动量的变化）发生能级跃迁，碰撞过程系统无能量损失，碰撞后自由电子的能量可能为（　　）

A．0.2eV B．0.4eV C．1.3eV D．3.1eV

【答案】D

【详解】A．若电子剩下能量为0.2eV，则被汞原子吸收的能量为7.8eV，能量变为-2.6eV，不能跃迁，故A错误；

B．若电子剩下能量为0.4eV，则被汞原子吸收的能量为7.6eV，能量变为-2.8eV，不能跃迁，故B错误；

C．若电子剩下能量为1.3eV，则被汞原子吸收的能量为6.7eV，能量变为-3.7eV，不能跃迁，故C错误；

D．若电子剩下能量为3.1eV，则被汞原子吸收的能量为4.9eV，能量变为-5.5eV，跃迁到第2能级，故D正确。

故选D。

2．如图所示为一物体沿直线运动的位移-时间图像，下列关于该物体的速度—时间图像可能正确的是（        ）

A． B．

C． D．

【答案】A

【详解】BD．从位移—时间图像可知物体一直沿正方向运动，所以BD错误；

AC．又可知2s内物体的位移为8m，则速度—时间图线与时间轴所围的面积为8，故A正确、C错误。

故选A。

3．如图，两端开口的圆筒与水平地面成一定角度倾斜放置。是圆筒的中轴线，M、N是筒壁上的两个点，且。一个可视为质点的小球自M点正上方足够高处自由释放，由M点无碰撞进入圆筒后一直沿筒壁运动，a、b、c是小球运动轨迹与MN的交点。小球从M到a用时，从a到b用时，从b到c用时，小球经过a、b、c时对筒壁压力分别为、、，、、表示M、a、b、c相邻两点间的距离，不计一切摩擦。下列说法正确的是（    ）

A． B．

C． D．

【答案】B

【详解】A．由题意可知，小球自M点正上方足够高处自由释放，由M点无碰撞进入圆筒后，其速度可分解为沿筒壁转动的速度和沿筒壁下滑的初速度，因圆筒倾斜放置，小球在圆筒中有沿筒壁向下的重力分力，因此小球在圆筒中做匀速圆周转动的同时又有沿筒壁向下做初速度不是零的匀加速直线运动，因转动周期相等，则有

A错误；

BC．小球在圆筒中做匀速圆周转动，转动速度大小相等，转动半径相同，由向心力公式可知，筒壁对小球的弹力大小相等，由牛顿第三定律可知，小球对筒壁的压力大小相等，因此则有

B正确，C错误；

D．因小球沿筒壁向下做初速度不是零的匀加速直线运动，由位移时间公式可知

D错误。

故选B。

4．北斗卫星导航系统[BeiDou（COMPASS）NavigationSatelliteSystem]是我国自主发展、独立运行的全球卫星导航系统。如图，I为地球近地卫星，II为北斗卫星导航系统中的一颗静止轨道卫星，其对地张角为。已知地球自转周期为，万有引力常量为G。下列说法正确的是（    ）

A．地球的平均密度为 B．卫星I和卫星II的加速度之比为

C．卫星I的周期为 D．卫星II的发射速度大于11.2km/s

【答案】A

【详解】AC．设地球的质量为，卫星I、II的轨道半径分别为和，卫星II为同步卫星，周期为，根据开普勒第三定律可得

根据几何关系可得

可得卫星I的周期为

对卫星I，根据万有引力提供向心力可得

地球的密度

联立解得

故A正确，C错误；

B．根据

可得

可得卫星I和卫星II的加速度之比为，故B错误；

D．11.2km/s是第二宇宙速度，为逃逸出地球引力的最小发射速度，卫星II的处于地球引力场中，所以卫星II的发射速度小于11.2km/s，故D错误。

故选A。

5．斜向上发射的炮弹在最高点爆炸（爆炸时间极短）成质量均为的两块碎片，其中一块碎片沿原来的方向飞去。已知炮弹爆炸时距水平地面的高度为，炮弹爆炸前的动能为，爆炸后系统的机械能增加了，重力加速度大小为，不计空气阻力和火药的质量，则两块碎片落地点间的距离为（    ）

A． B． C． D．

【答案】B

【详解】炮弹炸裂的过程水平方向动量守恒，设炮弹炸裂前的速度大小为，则

设炸裂后瞬间两块碎片的速度分别为、，有

解得

根据平抛运动规律有

两块碎片落地点之间的距离

解得

故选B。

6．“西电东送”是我国实现经济跨区域可持续快速发展的重要保证，如图为模拟远距离输电的部分测试电路。恒压交流电源、阻值为2Ω的定值电阻和理想变压器相连。变压器原副线圈匝数比为1∶3，电压表和电流表均为理想交流电表，是热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小。下列说法正确的是（  ）

A．环境温度升高时，电流表示数减小，灯泡L变暗

B．环境温度降低时，电流表示数减小，电源输出功率变大

C．电压表示数变化和电流表示数变化的关系为

D．电压表示数变化和电流表示数变化的关系为

【答案】D

【详解】A．环境温度升高时，减小，负载减小，交流电源电压不变，则原线圈电流增大，电流表示数增大，则分压增大，则原线圈电压减小，根据变压比可知，副线圈电压减小，则灯泡L变暗，故A错误；

B．同理，环境温度降低时，原线圈电流减小，电源输出功率为原线圈电流与恒压电源电压的乘积，一样减小，故B错误；

CD．原线圈电压

副线圈电压和电流为

整理可得

故

故C错误，D正确。

故选D。

7．如图所示，纸面内的菱形金属线框以速度平行于方向匀速通过一有界的匀强磁场，磁场的边界、相互平行，磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里。已知线框的电阻为，线框的边长和磁场宽度均为，，，下列说法正确的是（    ）

A．A点离开磁场后线框内的感应电流沿顺时针方向

B．线框内感应电动势的最大值为

C．此过程中穿过线框的磁通量的最大值为

D．线框穿过磁场的整个过程中回路的最大热功率为

【答案】C

【详解】A．线框的A点离开磁场后，穿过线框的磁通量垂直纸面向里先增大后减小，由楞次定律可知线框中的电流先沿逆时针方向，后沿顺时针方向，故A错误；

B．从B点进入磁场到D点进入磁场的过程中线框内的感应电动势最大，有

故B错误；

C．当线框到如图所示的位置时

穿过线框的磁通量最大，此时A点和C点到磁场边界MN和PQ的距离相等，所以穿过线框的磁通量的最大值

故C正确；

D．回路中感应电动势最大时热功率最大，有

故D错误。

故选C。

二、非选择题：本题共5小题，共54分。

8．如图所示，竖直固定的光滑细杆上穿着一个小球B，小球通过一根不可伸长的轻绳绕过轻质光滑定滑轮与质量为的物块A相连，用手将物块A竖直向上托起至定滑轮左侧细绳与竖直方向的夹角为，现突然松手，物块A开始在竖直方向上做往复运动，小球最高能到达点。已知定滑轮到细杆的距离为d，Q点和定滑轮的高度相同，，，重力加速度大小为，定滑轮可看作质点，下列说法正确的是（　　）

A．小球经过点时的加速度大小为 B．小球的质量为

C．绳中的最小张力为 D．该系统的最大总动能为

【答案】ABD

【详解】本题考查机械能守恒定律，目的是考查学生的分析综合能力。

A．小球经过点时水平方向平衡，在竖直方向仅受到重力作用，加速度大小为。故A正确；

B．根据机械能守恒定律有

解得

故B正确；

C．小球从P到Q，物块A先加速后减小，物块受到的拉力先小于重力后大于重力，小球从Q到最高点，物块A先向上加速后向上减速，物块受到的拉力先大于重力后小于重力，所以最小值应该在最高或者最低点。设小球在最高点的加速度大小为，则物块对应的加速度大小为，则有

，

解得

设小球在最低点时的加速度为a

对小球有

对物块有

解得

故C错误；

D．设轻绳与水平方向的夹角为时，系统的总动能为，有

解得

为第一象限内单位圆上的点与定点连线的斜率，所以

故D正确。

故选ABD。

9．如图，一束单色光从空气中与某种材料表面成45°角入射，每次反射的光能量为入射光能量的k倍，，若这束光最终进入材料的能量恰好为入射光能量的倍。设空气中的光速为c，下列说法正确的是（    ）

A．该材料折射率为 B．该材料折射率为

C．光在该材料中的传播速度为 D．光从空气进入该材料，光的频率变小

【答案】BC

【详解】AB．由题意可知，这束光最终进入材料的能量恰好为入射光能量的倍，说明光经过两次反射进入材料后会产生全反射，光路图如图所示，设折射率为n，在B点的折射角为θ，设在C点恰好产生全反射，则全反射角为90°−θ，由折射定律可得

联立解得

A错误，B正确；

C．光在该材料中的传播速度为

C正确；

D．光从空气进入该材料，光的传播速度减小，光的频率不变，D错误。

故选BC。

10．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

【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：本题共5小题，共54分。

11．利用“类牛顿摆”验证碰撞过程中的动量守恒定律。

实验器材：两个半径相同的球1和球2，细线若干，坐标纸，刻度尺。

实验步骤：

（1）测量小球1、2的质量分别为、，将小球各用两细线悬挂于水平支架上，各悬点位于同一水平面，如图甲；

（2）将坐标纸竖直固定在一个水平支架上，使坐标纸与小球运动平面平行且尽量靠近。坐标纸每一小格是边长为的正方形。将小球1拉至某一位置A，由静止释放，垂直坐标纸方向用手机高速连拍；

（3）分析连拍照片得出，球1从A点由静止释放，在最低点与球2发生水平方向的正碰，球1反弹后到达最高位置为B，球2向左摆动的最高位置为C，如图乙。已知重力加速度为g，碰前球1的动量大小为___________。若满足关系式___________，则验证碰撞中动量守恒；

（4）球1在最低点与静止的球2水平正碰后，球1向右反弹摆动，球2向左摆动。若为弹性碰撞，则可判断球1的质量___________球2的质量（填写“大于”、“等于”或“小于”）；若为非弹性碰撞，则___________（填“能”或“不能”）比较两球质量大小。

【答案】          （或也可）     小于     能

【详解】（3）[1][2]碰前球1距离最低点9格，则由动能定理结合图像可得

解得

碰后球1反弹高度为1格，球2上升高度为4格，以球1第一次到达最低点速度方向为正方向，同理可得碰后两小球速度为

，

则为验证动量守恒，需满足

化简得

（4）[3]若为弹性碰撞，则有

由于球1反弹，则可知

m1-m2<0

故球1的质量小于球2的质量。

[4]若为非弹性碰撞，由于满足动量守恒，则有

因此也可判断质量大小关系。

12．家用电器中有很多色环电阻，通过辨识电阻表面的色环可读出阻值．其中常见的四色环电阻的识别方法如下表所示：第一道色环表示阻值的第一位数字；第二道色环表示阻值的第二位数；第三道色环表示阻值的倍率，第四道色环表示阻值的精度．

某电阻如图所示，第一道色环为棕色，第二道色环颜色模糊不清，第三道色环为红色，某同学为了判断第二道色环的颜色，从实验室找来了下列器材，测量上述电阻的阻值．

电压表（量程，内阻约）、电流表（量程，内阻约）、滑动变阻器（阻值范围，额定电流）、学生电源、开关、导线若干．

（1）选择合适器材，实验原理图如图所示

（2）绘制出的图像如图

（3）待测电阻的测量值为___________（结果保留2位有效数字），由于电表内阻的影响测量值___________真实值（填“大于”或“小于”）．

（4）电阻第二道色环的颜色为_____________．

【答案】     1.4     大于     黄色

【详解】（3）[1]根据图像可得待测电阻的测量值为

[2]由于电流表的分压作用，电压的测量值大于电阻两端的电压，根据可知测量值大于真实值；

（4）[3]电阻

结合图标可知，阻值的倍率红色，第二位数字为4，即为黄色。

四、解答题(共0分)

13．一个50L的容器A，通过一带有压力释放阀的细管与一个10L的容器B连接，两容器导热良好。当容器A中的压强比容器B中的压强大1.16atm时，阀门打开，气体由容器A通向容器B，当两容器中压强差小于1.16atm时，阀门关闭。环境温度为288K时，容器A中的气体压强为1.12atm，此时容器B已抽成真空，现缓慢升高环境温度。求：

（1）压力释放阀刚打开时的环境温度；

（2）环境温度为360K时，容器B内的气体压强。

【答案】（1）；（2）

【详解】（1）对容器A中的气体

解得

（2）环境温度为360K时

对于总气体

对于进入容器B的气体

解得

14．如图所示，光滑的水平面上静止一质量为的小车，小车的段是粗糙的水平面，段是半径的四分之一光滑圆弧，小车左端紧靠一固定在地面上的木桩。质量为的小滑块以的速度从A点水平向左冲上小车，恰好能运动到小车上的C点。已知小滑块与段水平面之间的动摩擦因数，小滑块可视为质点，重力加速度g取。

（1）求段的长度；

（2）求小滑块第二次经过B点时的速度大小；（计算结果可带根号）

（3）小滑块最终在段上的D点（未画出）与小车相对静止，求两点间的距离s。

【答案】（1）；（2）；（3）

【详解】）（1）对小滑块从A点运动到C点的过程，由动能定理可得

解得段的长度

（2）对小滑块第一次经过B点到第二次经过B点过程分析可知，该过程小车静止不动，小滑块的机械能守恒，两次经过B点的速度相同，则有

解得

（3）小滑块第二次经过B点后做匀减速直线运动，小车做匀加速直线运动，直到小滑块与小车共速。小滑块做匀减速运动的加速度大小

小车做匀加速运动的加速度大小

小滑块与小车的共同速度

解得

小滑块从第二次经过B点到与小车相对静止，根据能量守恒定律有

解得

15．如图甲为实验室中利用磁场偏转的粒子收集装置原理图，在空间直角坐标系Oxyz中，有一个边长为l的正方形荧光屏abcd可沿x轴移动，荧光屏平行于yOz平面，cd在xOz平面内，d点在x轴上。在该空间加沿x轴负方向的磁场和沿y轴正方向的磁场，磁感应强度、的大小随时间t周期性变化的规律如图乙所示。时刻，一质量为m、电荷量为q的带正电粒子（不计重力），以初速度从A点沿x轴正方向进入该空间。

（1）求粒子在磁场中的运动半径；

（2）若经过时间，该粒子恰好到达荧光屏，求荧光屏位置的x轴坐标和粒子打在屏幕上的坐标；

（3）若粒子达到荧光屏时的速度方向与屏幕的夹角为，求荧光屏位置的x轴坐标的可能取值。

【答案】（1）；（2），；（3）见解析

【详解】（1）粒子所受的洛伦兹力充当向心力

可解得

（2）大小为B0的磁场内，粒子的周期为

解得

所以图中每段磁场持续的时间为

因此在第1、4个的时间内，粒子向x轴正方向移动了2R的距离，在第2、3个的时间内，粒子向y轴负方向移动了2R的距离，故荧光屏在x轴上的位置应为，粒子打在屏幕上的坐标为。

（3）由粒子的轨迹易知：当粒子的速度与z轴正方向的夹角为时

同时满足粒子不飞出荧光屏，则

得

，且n取整数

当粒子的速度与z轴负方向的夹角为时

同时满足粒子不飞出荧光屏，则

得

，且n取整数