2023届黑龙江省哈尔滨市第三中学校高三下学期第四次高考模拟考试理综物理试题（含解析）

2023届黑龙江省哈尔滨市第三中学校高三下学期第四次高考模拟考试理综物理试题

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

一、单选题

1．关于机械波和光，下列说法正确的是（　　）

A．机械波和光都能发生干涉和衍射现象

B．体检项目“彩超”，利用了光的多普勒效应

C．“光导纤维”利用了光的偏振现象

D．“泊松亮斑”是光波的干涉现象

2．如图所示，两端封闭的玻璃管在常温下竖直放置，管内充有理想气体，一段汞柱将气体封闭成上下两部分，两部分气体的长度分别为，，且，下列判断正确的是（　　）

A．将玻璃管转至水平，稳定后两部分气体长度

B．将玻璃管转至水平，稳定后两部分气体长度

C．保持玻璃管竖直，使两部分气体升高相同温度，稳定后两部分气体长度

D．保持玻璃管竖直，使两部分气体升高相同温度，稳定后两部分气体长度

3．哈尔滨冰雪大世界的雪花摩天轮被称为“最北最美”摩天轮，乘坐摩天轮到高处，松花江南北两岸风光一览无余，深受游客喜爱，成为哈尔滨的新地标。乘坐摩天轮的游客坐于座舱中在竖直平面内做匀速圆周运动，在完成一个完整圆周运动的过程中，下列说法正确的是（　　）

A．游客机械能守恒

B．游客在最高点处于超重状态

C．游客所受合力保持不变

D．游客所受合力的冲量为0

4．如图甲所示，交流发电机通过一理想变压器，给两盏“100V，25W”的白炽灯泡和两个“220V，55W”的电风扇供电。线圈匝数比，交流发电机线圈匀速转动，电风扇两端的电压随时间变化的关系如图乙所示，所有线圈及导线的电阻均不计，交流电流表是理想电表。下列说法正确的是（　　）

A．交流发电机的线圈每秒50次经过中性面

B．原线圈中电流表的示数为0.4A

C．白炽灯两端电压

D．若仅将交流发电机线圈转速减为原来的，则电源的输出功率变为原来的

5．擦玻璃机器人可以帮助人们解决高层和户外擦玻璃难的问题，如图所示，一栋大厦表面均为玻璃材料，擦玻璃机器人牵引擦子清洁玻璃时，将大厦某一表面简化为正三角形ABC，与水平面夹角为30°，擦玻璃机器人对擦子的牵引力平行于玻璃表面，擦子与玻璃间的动摩擦因数为，机器人在该表面由B点匀速运动到AC中点D的过程中，质量为m的擦子受的牵引力为（　　）

A． B． C． D．

二、多选题

6．如图所示，质量为1kg的物块放置于矩形木箱中，弹簧测力计水平，一端固定在木箱上，另一端钩住物块，当物块和木箱均静止在水平面上时，弹簧测力计示数为1.0N，下列说法正确的是（　　）

A．若木箱以水平向左做匀加速运动，弹簧测力计的示数可能仍为1.0N

B．若木箱以水平向右做匀加速运动，弹簧测力计的示数可能仍为1.0N

C．若木箱以竖直向上做匀加速运动，弹簧测力计的示数一定仍为1.0N

D．若木箱以竖直向上做匀减速运动，弹簧测力计的示数一定仍为1.0N

7．2022年12月28日我国中核集团全面完成了230MeV超导回旋加速器自主研制的任务，标志着我国已全面掌握小型化超导回旋加速器的核心技术，进入国际先进行列。如图所示，图甲为该回旋加速器的照片，图乙为回旋加速器工作原理示意图，置于真空中的D形金属盒半径为R，磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，交流加速电压为U。圆心A处粒子源产生初速度为零，质量为m，电荷量为q的质子，质子在加速器中被加速。忽略质子穿过两金属盒间狭缝的时间，忽略相对论效应和重力的影响，下列说法正确的是（　　）

A．保持B、R、U及交流电频率均不变，该装置也可用于加速氘核和氚核

B．若增大加速电压U，质子从D型盒出口射出的动能增大

C．质子从D型盒出口射出时，加速次数

D．质子第n次加速后和第次加速后的运动半径之比为

8．为了减少环境污染，适应能源结构调整的需要，我国对新能源汽车实行了发放补贴、免征购置税等优惠政策鼓励购买。在某次直线运动性能检测实验中，根据两辆新能源汽车运动过程分别作出甲车速度随时间变化的图像和乙车牵引力随速度倒数变化的图像，甲车8s至28s以额定功率行驶，乙车匀加速后，也以额定功率行驶，两辆汽车的质量均为，均由静止开始沿平直公路行驶，最终匀速运动。假设两辆车行驶中所受阻力恒定，重力加速度g取。则在此次检测中（　　）

A．乙车最大速度为20m/s

B．8s至28s，甲车牵引力做功为

C．甲、乙两车匀加速阶段的加速度均为

D．甲车额定功率小于乙车额定功率

三、实验题

9．如图所示，某实验小组的同学在“测量玻璃的折射率”实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，将玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面和。O为直线AO与的交点。在直线AO上竖直地插上、两枚大头针。

（1）选出实验接下来要完成的必要步骤并按顺序填写选项前的序号________。

A．在玻璃砖另一侧插上大头针，使仅挡住的像

B．在玻璃砖另一侧插上大头针，使挡住的像和的像

C．在玻璃砖另一侧插上大头针，使仅挡住

D．在玻璃砖另一侧插上大头针，使挡住、的像和的像

（2）过、作直线交于，连接。完成以上步骤后，实验小组内的同学采用不同的方式测量玻璃的折射率：

①甲同学过O作直线垂直于。多次改变入射角，测出对应的折射角，建立平面直角坐标系，作图像如图2所示，若图像的斜率表示玻璃的折射率，则图像的y轴、x轴表示的物理量依次为________。

A．、　　B．、　　C．、　　D．、

②乙同学如图3所示，以O为圆心作圆，与入射光线AO、折射光线分别交于E、F点，再过E、F点作的垂线，垂足分别为G、H点，用刻度尺测得，，则该玻璃砖的折射率数值为________（计算结果保留三位有效数字）。

（3）一位同学在某次实验中，准确地画好玻璃砖的界面和后，不慎将玻璃砖向下平移了一些，如图4所示，而实验的其他操作均正确，则折射率的测量值________准确值（选填“大于”、“小于”或“等于”）。

10．在“观察电容器的充、放电现象”实验中，某研究小组同学按照图甲所示连接电路，并将传感器与计算机相连。实验时，先将开关S掷向1，一段时间后，将开关掷向2，传感器将信息传入计算机屏幕上，显示出电流或电压随时间变化的图线。

（1）由电路图可知，传感器1应为________，传感器2应为________。

A．电流传感器　　B．电压传感器　　C．温度传感器　　D．压力传感器

（2）用U表示电容器两端的电压，I表示电路中的电流，当开关掷向1后的一段时间里，下列图像正确的有________。

A．B．

C．D．

（3）开关掷向2后，通过R的电流方向为________（填“向上””或“向下”）。

（4）若电源电动势为2V，开关掷向2后，通过R的电流大小的变化图像如图乙所示，则该电容器的电容为________F。（结果保留两位有效数字）

四、解答题

11．某次导弹试射演习中，歼-16战斗机瞄准了前方同一直线上同方向匀速飞行的无人靶机。当两者距离时，歼-16战斗机以的对地速度发射一枚导弹，控制导弹立即沿水平方向做的匀加速直线运动，在时击中无人靶机并将其击落。

（1）求无人靶机被击中前飞行速度大小；

（2）在（1）的条件下，若无人靶机在导弹发射1s后接收到信号指令开始做匀加速直线运动逃脱，加速度为，求该过程中，导弹与无人靶机的最大距离。

12．核能也称原子能，是原子核结构发生变化时释放出来的巨大能量，包括裂变能和聚变能两种主要形式。目前核能发电利用的是核裂变，其核反应堆采用的原料是铀235，在核反应堆中一般用石墨做慢化剂使快中子减速成为慢中子，实现链式反应。与核裂变相比，核聚变反应释放能量的效率更高，但反应条件苛刻，在实验室中模拟完成可控核聚变需要温度达到1亿度，其原理是一个氘核和一个氚核结合后生成一个氦核和一个中子。在氘与氚两核达到核力作用范围完成核聚变前必须克服库仑斥力做的总功为，将微观粒子间的相互作用类比碰撞。

（1）已知碳核的质量是中子的12倍，假设中子与碳核的每次碰撞都是弹性正碰，而且认为碰撞前碳核都是静止的，求速度大小为的快中子经过两次碰撞后末速度的大小；

（2）为计算方便，假设质子、中子的质量均为m，若一个氘核与一个速度大小相等的氚核发生对心碰撞，达到核力作用范围，不计周围粒子影响，反应前氘核的动能至少多大。（计算结果保留三位有效数字）

13．如图所示，某磁仪器由粒子源、偏转电场、速度选择区、偏转磁场及探测板等组成。粒子源可以产生比荷为k的带正电粒子，以初速度水平飞入两平行金属板中的偏转电场，入射点贴近上板边缘。两水平金属板间距为d，两板间电压为。带电粒子由偏转电场飞出后，立即进入宽度为d的速度选择区做匀速直线运动，该区域存在垂直纸面向里的匀强磁场（图中未画出）和与水平方向成45°的电场强度为E的匀强电场。最后经磁感应强度为B的匀强磁场偏转后恰好能够打在探测板上。不计带电粒子的重力和粒子间的相互作用力，求：

（1）偏转电场两金属板长L；

（2）速度选择区匀强磁场的磁感应强度大小；

（3）偏转磁场区域宽度D以及粒子从进入偏转电场区域到最终打在探测板上的时间。

参考答案：

1．A

【详解】A．机械波和光都属于波，都能发生干涉和衍射现象，故A正确；

B．体检项目“彩超”，利用了超声波的多普勒效应，故B错误；

C．“光导纤维”利用了光的全反射原理，故C错误；

D．“泊松亮斑”是光波的衍射现象，故D错误。

故选A。

2．B

【详解】AB．设上方气体为a、下方气体为b，初状态时b内气体压强大，a内气体压强小，将玻璃管转至水平，b内的气体压强减小，a内的气体压强增大，则b内气体体积增大、长度增加，a内气体长度减小，故，则A错误，B正确；

CD．假设水银柱不动，则两部分气体做等容变化，对a内气体应用查理定律有

解得

同理对b气体由查理定律有

可得

由于，可得，故b气体的压强增加量较大，水银柱将向上移动，稳定后两部分气体的长度，故CD错误。

故选B。

3．D

【详解】A．游客的动能不变，重力势能不断变化，则游客的机械能不守恒，选项A错误；

B．游客在最高点，加速度向下，处于失重状态，选项B错误；

C．游客所受合力大小不变，方向总指向圆心，即合力不断变化，选项C错误；

D．游客运动一周，动量变化为零，则所受合力的冲量为0，选项D正确。

故选D。

4．B

【详解】A．交流电的周期为T=0.02s，频率为f=50Hz，则交流发电机的线圈每秒100次经过中性面，选项A错误；

B．电风扇两端电压有效值为U3=220V，则电灯两端电压

可知灯泡正常发光，则由功率关系

其中

解得原线圈中电流表的示数为

I1=0.4A

选项B正确；

C．白炽灯两端电压

选项C错误；

D．若仅将交流发电机线圈转速减为原来的，根据

最大值变为原来的，根据

则电源的输出功率变为原来的，选项D错误。

故选B。

5．D

【详解】机器人在垂直玻璃表面的方向，重力垂直于玻璃表面的分力大小等于机器人对玻璃表面的压力大小，则有

而滑动摩擦力

带入数据解得

滑动摩擦力与物体相对玻璃表面的速度方向相反，机器人匀速运动，合力为零，在玻璃表面机器人受力分析如图所示

滑动摩擦力与重力沿斜面向下的分力的合力与牵引力大小相等方向相反，由几何关系可知滑动摩擦力与重力沿斜面向下的分力的夹角为，则，在中，由余弦定理可得

代入数据可得

故选D。

6．ABC

【详解】AB．物块与木箱间的动摩擦因数未知，最大静摩擦力未知，木箱在水平方向上做匀加速直线运动时，物块与木箱是否发生相对滑动无法判断，若无相对滑动，则弹簧测力计的示数仍为1.0N，若发生相对滑动，则弹簧测力计的示数发生变化，故AB正确；

C．若木箱a=2.0m/s2竖直向上做匀加速运动，木箱与物块间的弹力增大，最大静摩擦力增大，物块与木箱一定不会发生相对滑动，弹簧测力计的示数一定仍为1.0N，故C正确；

D．若木箱a=1.0m/s2竖直向上做匀减速运动，木箱与物块间的弹力减小，最大静摩擦力减

小，物块与木箱是否发生相对滑动无法判断，若无相对滑动，则弹簧测力计的示数仍为1.0N，若发生相对滑动，弹簧测力计的示数发生变化，故D错误。

故选ABC。

7．CD

【详解】A．此加速器加速粒子时的周期与粒子在磁场中的运动周期相同为

氘核和氚核的比荷与质子的比荷不同，即氘核和氚核与质子在磁场中运动的周期不同，所以，保持B、R、U及交流电频率均不变，该装置不能用于加速氘核和氚核，故A错误；

B．设质子从D型盒出口射出的速度为vm，则有

则质子从D型盒出口射出的动能

与加速电压无关，故B错误；

C．设质子从D型盒出口射出时加速了n次，则由动能定理

得

故C正确；

D．由动能定理

得第n次加速后和第次加速后的速度分别为

再由质子在磁场中做圆周运动洛伦兹力提供向心力

同理可得，质子第n次加速后和第次加速后的运动半径分别为

所以

故D正确。

故选CD。

8．AC

【详解】A．当乙车速度为10m/s时，牵引力为4000N，恰好达到额定功率，可得

当达到最大速度20m/s时，牵引力等于阻力，可得

乙车的加速度为

A正确；

C．甲车匀加速的加速度为

C正确；

D．当甲车速度达到16m/s时，刚好达到额定功率，可得

当甲车达到最大速度30m/s时，牵引力等于阻力，可得

联立解得

故甲车额定功率大于乙车额定功率，D错误；

B．8s至28s，甲车牵引力做功为

B错误。

故选AC。

9．     BD     B     1.45     等于

【详解】（1）[1]在直线AO上竖直地插上、两枚大头针，然后在玻璃砖另一侧插上大头针，使挡住的像和的像，最后在玻璃砖另一侧插上大头针，使挡住、的像和的像；故实验接下来要完成的必要步骤是：BD。

（2）①[2]根据折射定律可得

可得

可知图像的斜率表示玻璃的折射率，即图像的y轴、x轴表示的物理量依次为、。

故选B。

②[3]该玻璃砖的折射率为

（3）[4]如图所示

实线表示将玻璃砖向下平移后实际的光路图，而虚线是作图时采用的光路图，通过比较发现入射角和折射角均没有变化，由折射定律可知，折射率的测量值等于准确值。

10．     A     B     AD/DA     向下     ////

【详解】（1）[1]由电路图可知传感器1串联在电路中，因此为电流传感器。

[2]传感器2并联在电路中，为电压传感器。

（2）[3]电容器在充电过程中，充电电流逐渐减小，电容器两端电压逐渐增大，电压的变化率逐渐变小，最后趋于稳定值，故AD正确，BC错误。

故选AD。

（3）[4]开关掷向2后，电容器开始放电，通过R的电流方向向下。

（4）[5]由图乙显示的i-t图像的面积可求出电容器的电荷量

则电容器的电容

因电荷量的值需估算，所以电容值在均可。

11．（1）300m/s；（2）6260m

【详解】（1）L=6km=6000m

20s内导弹的位移为

无人靶机被击中前飞行速度大小为

（2）当导弹的速度与无人靶机的速度相等时，距离最大，设时间为t1,有

代入数据解得

导弹的位移为

无人靶机的位移为

导弹与无人靶机的最大距离为

12．（1），；（2）

【详解】（1）设中子的质量为m，碳核的质量为，第一次碰撞前中子的速度为，碰后中子和碳核的速度分别为和v，由中子与碳核碰撞是弹性正碰，故满足动量守恒和机械能守恒，则有

联立解得

因为中子与碳核的每次碰撞都是弹性正碰，而且碰撞前碳核都是静止的，故每次碰撞满足的规律与第一次碰撞一样，同理可得第二次碰撞后中子的速度为

（2）设反应前氘核速度为，对撞过程中当两核的速度相同时，两核相距最近，根据动量守恒可得

联立解得

13．（1）；（2）；（3）；

【详解】（1）粒子在速度选择区做匀速直线运动，说明洛伦兹力与电场力等大反向，即速度方向与水平方向成45°，由此可知粒子在偏转电场做类平抛运动的偏转角，由类平抛运动的规律有

，，，

联立解得

（2）粒子进入速度选择区时的速度

在速度选择器中，由洛伦兹力等于电场力有

联立解得

（3）在偏转磁场中，有洛伦兹力充当向心力有

解得粒子在偏转磁场中的轨迹半径为

粒子偏转后恰好能够打在探测板上，则可知粒子的轨迹与探测版恰好相切，由几何关系可得

解得

而粒子在磁场中运动的周期

则粒子在偏转电场中运动时间

粒子在速度选择区运动时间

粒子在偏转磁场中运动时间

可得运动的总时间