2023届江苏省盐城市阜宁县东沟中学高三下学期三模热身训练物理试题（含解析）

2023届江苏省盐城市阜宁县东沟中学高三下学期三模热身训练物理试题

学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________

一、单选题

1．做惯性演示实验时，小刚将一张白纸平放在水平桌面上，在白纸的上面水平放置一个黑板擦，用力把白纸快速抽出，黑板擦几乎不动，但细心的小刚发现，黑板擦在桌上水平前进了一小段距离，对于这种现象，下列说法中正确的是（　　）

A．将白纸快速抽出，黑板擦受到与运动方向相反的摩擦力

B．将白纸快速抽出，白纸给黑板擦的摩擦力对黑板擦做了正功

C．如果以较小速度抽出白纸，黑板擦往前运动的加速度将会变小

D．如果以较小速度抽出白纸，黑板擦所受的摩擦力的冲量将会变小

2．空气炸锅的等效简化电路图如图所示，电源的电动势为6V，电源的内阻不计，小风扇M的额定电压为6V，额定功率为3W，线圈内阻为r = 1Ω，电阻R1 = R2 = 10Ω，则下列说法中正确的是（   ）

A．只闭合开关S1，小风扇正常工作时电流为6A

B．只闭合开关S1，小风扇正常工作时发热功率为2.75W

C．同时闭合开关S1和S2，若小风扇正常工作，则通过电阻R1的电流为0.3A

D．同时闭合开关S1和S2，若小风扇正常工作，则电阻R1消耗的功率为3.6W

3．如图所示，空间存在水平垂直于纸面的匀强磁场，在磁场中放着四个用同样的细导线做成的刚性单匝闭合线框，其中线框I和线框II是边长为L的正方形线框，线框III是长为2L、宽为0.5L的矩形线框，线框IV是周长为4L的圆形线框。四个线框绕各自的轴(如图中的虚线所示)匀速转动，其中线框I的转速为n，其他线框的转速均为2n。四个线框产生的最大感应电动势分别为、、和，下列说法正确的是（　　）

A． B．

C． D．

4．2022年11月30日，搭载中国航天员费俊龙、邓清明和张陆的神舟十五号，在距离地球表面约400km的轨道上与空间站进行对接。而目前还处在工作状态的国际空间站也大约在距离地球表面400km的轨道上运行。为什么都大约在400km的轨道上呢？一种观点认为低于100km（卡门线）不能满足微重力的实验条件，高于1000km受到来自太阳辐射的粒子伤害比较大，再加上安全和发射成本以及技术等因素，科学界普遍认为飞行高度设置在400km附近是最为稳妥的。已知地球半径为6400km。下列相关说法中正确的是（   ）

A．宇宙飞船处在卡门线轨道和空间站轨道做匀速圆周运动的加速度大小之比约为1：1

B．航天员所受空间站的作用力大小等于地球的吸引力大小

C．若两个空间站在同一轨道上，则经过足够长的时间两个空间站会撞上

D．宇宙飞船在卡门线轨道上运行的动能小于在离地1000km的轨道上运行的动能

5．实验室里有三根等长细直通电导体棒a、b、c水平放置，如图所示，P、M、N分别是三根导体棒上的点且在同一竖直面内，导体棒b、c中的电流方向垂直纸面向里，导体棒之间的距离PM=PN=L，PM与PN之间的夹角为120°，导体棒b、c固定，导体棒a所受的重力G刚好与它所受的安培力的合力平衡，则下列说法中正确的是（　　）

A．导体棒a中的电流方向垂直纸面向里 B．导体棒b对c的安培力方向水平向右

C．导体棒b、c对导体棒a的安培力大小均为 D．导体棒b、c在P点产生的合磁场方向水平向右

6．如图甲所示为可变电容器，图乙为两个完全相同的半圆形的平行金属板接在电路中，开始两金属板正对。闭合开关S，将上侧金属板转过60°，同时将两板之间的距离增大到原来的；调节前后将同一重力不计的正粒子由下侧极板无初速释放，释放位置都在两极板正对面内。假设两极板正对面之间的电场始终为匀强电场，则调整前后（　　）

A．两极板间的电场强度之比为2：3

B．平行板电容器的电容之比为9：4

C．电容器所带的电荷量之比为3：2

D．粒子在极板间运动的时间之比为3：2

7．沿 x 轴正方向传播的简谐横波在 t＝0 时刻的波形如图所示，A、B、C 三个质点的平衡位置分别为 x＝1.5m、x＝2m、x＝3m，t＝1.8s 时质点 A 恰好第二次到达波峰，下列说法中正确的是（　　）

A．波传播的速度大小为 5m/s

B．t＝0.2s 时质点 B 处在波谷位置

C．质点 C 在 t＝0.3s 时沿 y 轴正方向运动

D．质点 B 的振动表达式为 y＝5sin（2.5πt）cm

8．一种发光装置是由半径为R的半球体透明介质和发光管芯组成的，管芯发光部分是一个圆心与半球体介质球心O重合的圆面。其纵截面如图所示，，上的E点发出的一条光线经D点的折射光线平行，已知，圆弧长，则（　　）

A．该透明介质折射率为

B．沿方向的光线从半球面射出时的折射角是

C．为使从管芯射向半球面上的所有光线都不会发生全反射，的半径要小于

D．不论发光管芯的半径多大，总会有部分光线到达球面时发生全反射现象

9．用如图甲所示的电路研究光电效应中遏止电压与入射光频率的关系。某次实验中得到的甲、乙两种金属对应的遏止电压与入射光频率关系图像如图乙所示。用频率为的光同时照射甲、乙两种金属时，两种金属逸出的初动能最大的光电子分别用a、b表示。下列说法正确的是（　　）

A．照射的单色光越强，饱和光电流就越小

B．遏止电压与入射光的频率成正比

C．光电子b的初动能大于光电子a的初动能

D．光电子b的物质波波长比光电子a的物质波波长长

10．如图（甲）所示，匀强磁场中水平放置两足够长的光滑平行金属导轨，导轨的左侧接有阻值为R的电阻和理想二极管D（正向电阻为0，反向电阻无穷大）。t＝0时刻起阻值也为R的导体棒ab在外力作用下向右运动，其速度变化规律如图（乙）所示，运动过程中棒始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，不计导轨电阻，则金属棒两端电压U随时间t变化的关系图像可能正确的是（　　）

A． B．

C． D．

二、实验题

11．某研究小组为测量滑块和长木板之间的动摩擦因数，设计了如图甲所示的实验装置。长木板固定在水平桌面上，力传感器和光电门固定在竖直的支架上，轻绳悬挂的重物上固定一窄遮光条。实验时重物每次都从支架A处由静止释放，改变重物的质量，重复上述操作，记录多组遮光条通过光电门时的遮光时间Δt和力传感器示数F的数据。已知A、B之间的距离为L，重力加速度为g，不计轻绳、滑轮的质量及滑轮上的摩擦。

（1）实验时，下列必要的操作是____________（请填正确选项代码）；

A．用天平测出重物和遮光条的总质量为m

B．将长木板不带滑轮的一端略微垫高以补偿阻力

C．调整滑轮及力传感器的位置，使绳子处于水平状态

D．为减小实验误差，实验中一定要保证重物及遮光条的总质量远小于滑块的质量

（2）测量遮光条宽度时，游标卡尺的示数如图乙所示，则遮光条的宽度d =______mm；

（3）某次实验时光电门显示遮光时间Δt=0.024s，则遮光片通过光电门时的速度v =______结果保留两位有效数字）；

（4）以F为纵坐标，为横坐标，作图如右图所示，已知直线的斜率为k，截距为b，则滑块的质量M=________，滑块与长木板之间的动摩擦因数为μ=________（用b、d、k、g、L表示）。

三、解答题

12．鱼泡是鱼在水中呼吸或进食所形成的，随着鱼嘴一张一闭，鱼嘴中的黏液包裹着鱼体内的空气上浮到水面，有经验的钓友能根据鱼泡判断出鱼的位置。假设鱼在水面下某深度处吐出一鱼泡，鱼泡直径为2cm，此处水温为7℃，当鱼泡缓慢上升至水面时，鱼泡直径为3cm，已知水面温度为27℃，大气压为，水的密度为，重力加速度，鱼泡内气体视为理想气体。

（1）判断鱼在水面下的位置；

（2）鱼泡在上升的过程中，是向外界放热还是从外界吸热？

13．如图所示，光滑平行导轨MNPQ固定在水平面上，导轨宽度为d，处于磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中，导轨足够长，将质量分别为2m、m，有效电阻均为R的金属棒J和K分别置于轨道上，棒始终与轨道垂直并电接触良好，导轨电阻不计。现使J棒获得水平向右的初速度2v0，K棒获得水向左的初速度v0，求：

（1）全过程中系统产生的焦耳热Q；

（2）从开始运动到稳定状态过程中两棒间距离的改变量∆x。

14．一转动装置如图甲所示，两根足够长轻杆OA、OB固定在竖直轻质转轴上的O点，两轻杆与转轴间夹角均为30°，小球a、b分别套在两杆上，小环c套在转轴上，球与环质量均为m，c与a、b间均用长为L的细线相连，原长为L的轻质弹簧套在转轴上，且与轴上P点、环c相连．当装置以某一转速转动时，弹簧伸长到，环c静止在O处，此时弹簧弹力等于环的重力，球、环间的细线刚好拉直而无张力．弹簧始终在弹性限度内，忽略一切摩擦和空气阻力，重力加速度为g．求：

（1）细线刚好拉直而无张力时，装置转动的角速度ω1

（2）如图乙所示，该装置以角速度ω2（未知）匀速转动时，弹簧长为，求此时杆对小球的弹力大小；

（3）该装置转动的角速度由ω1缓慢变化到ω2，求该过程外界对转动装置做的功．

15．如图所示，在真空中，半径为R的虚线所围的圆形区域内只存在垂直纸面向外的匀强磁场。有一电荷量为q、质量为m的带正电粒子，以速率v0从圆周上的P点沿垂直于半径OO1并指向圆心O的方向进入磁场，从圆周上的O1点飞出磁场后沿两板的中心线O1O2射入平行金属板M和N，O1O2与磁场区域的圆心O在同一直线上。板间存在匀强电场，两板间的电压为U，两板间距为d。不计粒子所受重力。求：

（1）磁场的磁感应强度B的大小；

（2）粒子在磁场中运动的时间；

（3）粒子在两平行板间运动过程中的最大速度与板长L的关系。

参考答案：

1．B

【详解】A．将白纸快速向左抽出时，黑板擦受到摩擦力向左，黑板擦向左运动，摩擦力的方向与黑板擦的运动方向相同，A错误；

B．将白纸快速向左抽出时，黑板擦受到摩擦力向左，黑板擦向左运动，摩擦力的方向与黑板擦的运动方向相同，摩擦力对黑板擦做正功，B正确；

C．设黑板擦的质量为m，白纸与黑板擦之间的滑动摩擦系数为μ1，黑板擦在白纸上向前滑动的加速度为a1，根据牛顿第二定律得

解得

无论快速抽出白纸还是慢速抽出白纸，黑板擦在白纸上向前滑动的加速度a1相同；

设桌面与黑板擦之间的滑动摩擦系数为μ2，黑板擦在桌面上向前滑动的加速度为a2，根据牛顿第二定律得

解得

无论快速抽出白纸还是慢速抽出白纸，黑板擦在桌面上向前滑动的加速度a2相同；C错误；

D．如果以较小速度抽出白纸，白纸与黑板擦之间的作用时间变长，黑板擦所受的摩擦力的冲量将会变大，D错误。

故选B。

2．D

【详解】AB．由题图可看出当只闭合S1时，电阻R1与R2串联，再与小风扇M并联，且电源的内阻不计，则小风扇M的电压刚好为额定电压，则

PM = IME

解得

IM = 0.5A

则小风扇M正常工作时发热功率为

PM热 = IM2r = 0.25W

AB错误；

CD．由题图可看出同时闭合开关S1和S2，电阻R2被短路，则R1与小风扇M并联，且电源的内阻不计，则通过电阻R1的电流为

E = I1R1

解得

I1 = 0.6A

则电阻R1消耗的功率为

P1 = I12R1

解得

P1 = 3.6W

C错误、D正确。

故选D。

3．A

【详解】转动线圈产生的感应电动势与形状和转轴位置无关，根据

，

四个线框产生的最大感应电动势分别为

则有

故选A。

4．A

【详解】A．由万有引力表达式可以得到，加速度满足

可以求出

A正确；

B．航天员处于失重状态，受到空间站的作用力为0，B错误；

C．在同一轨道上，两个空间站的速度大小始终是相等的，故不会相撞，C错误；

D．由万有引力提供向心力，得

可以知道

则宇宙飞船的轨道半径越大，动能越小，D错误。

故选A。

5．D

【详解】AB．对导体棒a进行受力分析，由于导体棒a所受导体棒b、c的安培力的合力恰好与其重力平衡，根据共点力的平衡以及“同向电流相吸、异向电流相斥”可知，导体棒a的电流方向与导体棒b、c中的电流方向相反，即导体棒a中的电流方向垂直纸面向外（如图所示）

导体棒b对c的安培力方向水平向左，故A、B错误；

C．导体棒a受到导体棒b、c的安培力大小相等，且两力的夹角为120°，根据三力平衡可得导体棒a所受导体棒b、c的安培力的大小均为G，故C错误；

D．由于导体棒a所受的安培力的合力方向竖直向上，根据左手定则可知，导体棒b、c在P点产生的合磁场方向水平向右，故D正确。

故选D。

【点睛】本题考查磁感应强度、安培力以及力的平衡问题，涉及的核心素养主要是科学思维以及物理观念中的“物质观”及“相互作用观”。

6．B

【详解】A．由于电容器的两极板与固定的电源相连接，则调整前后两极板之间的电压不变，由公式

可知，调整前后两极板间的电场强度之比为3：2，故A错误；

B．由平行板电容决定式

可知

故B正确；

C．由公式

可知

故C错误；

D．粒子由静止从下侧极板运动到上侧极板的过程中，由动能定理有

可知电子到达上侧极板的速度

电容器两端电压不变，则调整前后粒子到达上侧极板的速度相同，粒子运动的平均速度相同，则调整前后粒子在极板间运动的时间之比为

故D错误。

故选B。

7．C

【详解】A．由图可得波长 ，根据波向右传播可得：当波向右传播 时质点A恰好第二次到达波峰，故波速

周期为

B．因为，根据波的传播方向和质点的振动方向的关系，质点B在平衡位置向上振动，不会到达波谷，B错误；

C．因为 ，所以质点 C 从波谷正在向平衡位置振动，即y 轴正方向运动，C正确

D．根据波向右传播可得：t=0时刻，质点B在平衡位置向上振动；由图可得：振幅A=5cm，又有周期T=1.6s，故质点B的振动表达式为

D错误。

故选C。

8．C

【详解】A．光路图如图所示

由几何关系可知光线入射到D点的入射角

折射角

折射率为

A错误；

CD．临界角

解得

从M或N点垂直于MN发出的光线射到球面上的入射角最大，设为，管芯发光部分MN的半径为r，所以有

所有光能射出，则

解得

C正确；D错误；

B．光路图如图所示

由几何知识

可以发生折射，设折射角为，所以有

解得

B错误。

故选C。

9．D

【详解】A．照射的单色光越强，单位时间内发出的光电子数目越多，饱和光电流就越大，故A错误；

B．根据爱因斯坦光电效应方程

又

得

遏止电压与入射光的频率成一次函数关系，不是成正比，故B错误；

C．由图线知，当时，金属甲的极限频率小于金属乙的极限频率，当用相同频率的入射光照射时，则逸出功越大的，其光电子的最大初动能越小，则光电子b的初动能小于光电子a的初动能，故C错误；

D．根据物质波的波长

又

可得

可知甲金属逸出的初动能最大的光电子的物质波波长较短，光电子b的物质波波长比光电子a的物质波波长长，故D正确。

故选D。

10．A

【详解】由图乙可得速度随时间变化规律的数学表达式为

当导体棒向右运动时，由右手定则可知回路中产生逆时针方向的感应电流，二极管导通，由电磁感应定律，则得金属棒两端电压为

（0≤t≤）

当导体棒向左运动时，由右手定则可知金属棒a端电势低于b端电势，二极管截止，由电磁感应定律，则得金属棒两端电压为

（≤t≤T）

由以上分析可知A正确，BCD错误。

故选A。

11．     C     3.10     0.13         

【详解】（1）[1] A．通过力传感器可知直接得出滑块受到的绳子的拉力，不需要测量重物和遮光条的总质量为m，故A错误；

B．若补偿阻力，将无法测量滑块与长木板之间的摩擦因数，故B错误；

C．调整滑轮及力传感器的位置，使绳子处于水平状态，这样可以让绳子拉力和摩擦力处于同一条直线上，便于测量，故C正确；

D．通过力传感器可知直接得出滑块受到的绳子的拉力，不需要保证重物质量远小于滑块及遮光片的总质量，故D错误。

故选C。

（2）[2] 遮光条的宽度

（3）[3] 遮光片通过光电门时的速度

（4）[4] [5] 滑块的速度为

滑块的位移为

对滑块，由动能定理得

联立可得

可知图像的斜率为

截距

解得滑块的质量为

滑块与长木板之间的动摩擦因数

12．（1） ；（2） 吸热

【详解】（1）设水面下某深度处的鱼泡内气体压强为，气泡半径为，热力学温度为，水面处鱼泡内气体压强为，鱼泡半径为，热力学温度为

鱼泡内气体的体积

根据理想气体状态方程有

联立解得

（2）根据热力学第一定律

由于鱼泡内气体温度升高，故

鱼泡内气体对外做功，故

所以

故鱼泡在上升的过程中，是从外界吸热。

13．（1）；（2）

【详解】（1）两棒组成的系统动量守恒，取向右为正方向，则

根据能量守恒可得产生的焦耳热为

联合解得

（2）取J棒研究，设运动过程中平均电流为，经历时间为，取向右为正方向根据动量定理得

而

解得

14．（1）（2）4mg（3）

【详解】（1）小球做匀速圆周运动，由向心力公式有

mgtan60°=mω12Lsin30°

解得

ω1=

（2）对环c．由竖直方向力平衡得

2F线cos60°=mg+F弹

依题意，弹簧拉伸和压缩的形变量相同，则

F弹=mg

对球a竖直方向有

FNsin30°=mg+F线sin30°

解得

FN=4mg

（3）球a做匀速圆周运动，根据向心力公式有

FNcos30°+F线cos30°=mω22Lcos30°

a球的线速度

v2=ω2Lcos30°

整个过程弹簧弹性势能的变化量为零，弹簧弹力做的功为零，对系统，由功能关系得

W=ΔEp+ΔEk

整理，可得

W=mg（）+2mg(）+2×[（ω2Lcos30°）2﹣（ω1）2]

代入数据，可得

W=mgL

【点评】本题综合考查了动能定理、牛顿第二定律、共点力平衡和胡克定律的运用，当装置转动时，抓住小环平衡，小球在竖直方向上平衡，水平方向上的合力提供向心力进行求解．

15．（1）B = ；（2）t = = ；（3）当y ≥ ，v1 = ；当y < ，v2 =

【详解】（1）粒子在磁场中做匀速圆周运动，设圆周运动的半径为r，由牛顿第二定律

qv0B = m

由几何关系知

r = R

所以

B =

（2）由公式

t =

在磁场中运动时间为四分之一个周期

t = =

（3）粒子在平行板间做类平抛运动，则

L = v0t，y = at2，a = ，F = qE，E =

联立解得

y =

当

y ≥

即

L ≥

时，粒子打在板上，这种情况下粒子在板间的最大速度v1，由动能定理得

q = mv12 - mv02

得

v1 =

当

y <

即

L <

时，粒子从两板间飞出电场粒子在板间的最大速度v2，这种情况下由动能定理得

qEy = mv22 - mv02

最大速度

v2 =

【考点】带点粒子在复合场中的运动。