2022-2023学年湖北省荆门市龙泉中学、荆州中学、宜昌一中三校高三下学期5月第二次联考物理试题（解析版）

2023年高三下学期5月三校联考高三物理试卷

命题学校：宜昌一中        审题学校：宜昌一中

考试时间：2023年5月19日上午10：30—11：45        试卷满分：100分

注意事项：

1、答卷前，考生务必将自己的姓名、考号等填写在答题卡和试卷指定的位置上。

2、回答选择题时，选出每题答案后，用2B铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需要改动，先用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在试卷上无效。

第Ⅰ卷（选择题  共44分）

一、选择题：（第1~7题只有一个选项符合题意，第8~11题有多个选项符合题意，全部选对得4分，选对但选不全得2分，有选错的得0分）

1. 关于近代物理知识，下列说法中正确的是（　　）

A. 原子核的结合能越大，原子核越稳定

B. 汤姆孙通过对阴极射线的研究，发现了原子内部存在电子

C. 处于能级的一个氢原子回到基态时可能会辐射6种频率的光子

D. 衰变发出的射线是波长很短的光子，电离能力很强

【答案】B

【解析】

【详解】A．原子核的比结合能越大，原子核中核子结合的越牢固，原子核越稳定，A错误；

B．汤姆孙通过对阴极射线在电场和在磁场中偏转实验，发现了阴极射线是由电子组成，并测出电子的比荷，即原子内部存在电子，B正确；

C．处于能级的一个氢原子回到基态时，最多可会辐射（n−1）种频率的光子，即3种频率的光子，C错误；

D．由射线的特点可知，射线是波长很短的光子，穿透能力很强，电离能力很弱，D错误。

故选B。

2. 玻璃杯中装入半杯热水后拧紧瓶盖，经过一段时间后发现瓶盖很难拧开。原因是（　　）

A. 瓶内气体分子热运动的平均动能增加

B. 瓶内每个气体分子速率都比原来减小

C. 瓶内气体分子单位时间内撞击瓶盖的次数减小

D. 瓶内气体分子单位时间内撞击瓶盖的次数增加

【答案】C

【解析】

【详解】装入热水时，杯内上方气体温度升高，将一些气体排出，拧紧瓶盖，过一段时间后与外界发生热传递，气体放出热量后，内能减小温度降低。由于气体等容规律，瓶内的也压强减小，外界大气压将瓶盖压紧，故打开杯盖需要克服更大的摩擦力。
AB．温度降低后，气体分子的平均动能减小，并不是每个气体分子的速率都减小，有的分子的速率增加，故AB错误；

CD．温度降低后，气体的平均动能减小，平均速度也减小，单位时间内气体分子撞击容器的次数减小，故C正确，D错误。
故选C。

3. 风筝发明于中国东周春秋时期，是在世界各国广泛开展的一项群众性体育娱乐活动。一平板三角形风筝（不带鸢尾）悬停在空中，如图为风筝的侧视图，风筝平面与水平面的夹角为，风筝受到空气的作用力F垂直于风筝平面向上。若拉线长度一定，不计拉线的重力及拉线受到风的作用力，一段时间后，风力增大导致作用力F增大，方向始终垂直于风筝平面，夹角不变，再次平衡后相比于风力变化之前（    ）

A. 风筝距离地面的高度变大 B. 风筝所受的合力变大

C. 拉线对风筝的拉力变小 D. 拉线对风筝的拉力与水平方向的夹角变小

【答案】A

【解析】

【详解】如下图所示为风筝受力示意图，风力为F时，重力为G，拉线拉力为F2；当风力变大为F1时，重力不变，拉线拉力变为F3，矢量三角形如图所示，风筝悬停在空中，可得风筝所受的合力为零，保持不变，拉线拉力变大，拉线对风筝的拉力与水平方向的夹角α变大，设拉线长为L，则风筝距地面高度为

则风筝距离地面的高度变大。

故选A。

4. 图（a）是目前世界上在建规模最大、技术难度最高的水电工程“白鹤滩水电站”，是我国实施“西电东送”的大国重器，其发电量位居全世界第二，仅次于三峡水电站。白鹤滩水电站远距离输电电路示意图如图（b）所示，如果升压变压器与降压变压器均为理想变压器，发电机输出电压恒定，表示输电线电阻，则当用户功率增大时（　　）

A. 示数增大，示数减小

B. 示数不变、示数减小

C. 输电线上的功率损失减小

D. 、示数的乘积等于、示数的乘积

【答案】B

【解析】

【详解】A．由于发电机输出电压恒定，在升压变压器位置，根据

可知，升压变压器副线圈两端电压不变，即示数不变，用户功率增大，即并联用户数量增多，令用户的等效电阻为R0，则等效电阻R0减小，将降压变压器与用户看为一个整体，令整体的等效电阻为，降压变压器原副线圈两端电压分别为、，电流表、示数分别为、，则有

用户的等效电阻为R0减小，则 减小，示数

可知，示数增大，降压变压器位置，根据

可知，示数也增大，A错误；

B．由于

根据上述可知，示数不变，示数增大，降压变压器原线圈两端电压减小，根据

可知，降压变压器副线圈两端电压减小，即示数不变、示数减小，B正确；

C．输电线上损耗的功率

根据上述，示数增大，则输电线上的功率损失增大，C错误；

D．由于输电线上存在功率损耗，则、示数的乘积等于、示数的乘积与输电线上损耗的功率之和，D错误。

故选B。

5. 如图所示，在2022年北京冬奥会高山滑雪男子大回转比赛中，中国选手张洋铭沿着雪道加速滑下，途经a、b、c、d四个位置。若将此过程视为匀加速直线运动，张洋铭在ab、bc、cd三段位移内速度增加量之比为1：2：1，a、b之间的距离为L1，c、d之间的距离为L3，则b、c之间的距离L2为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】张洋铭在ab、bc、cd三段位移内速度增加量之比为1：2：1，则对应时间之比为1：2：1，有

观察可得

故选C。

6. 为了降低潜艇噪音，科学家设想用电磁推进器替代螺旋桨。装置的截面图如图所示，电磁推进器用绝缘材料制成海水管道，马鞍形超导线圈形成如图所示的磁场，现潜艇在前进过程中海水正源源不断地被推向纸外。则下列说法正确的是（　　）

A. 图中所接电源为直流电源，a极为电源正极

B. 同时改变磁场方向和电源正负极可实现潜艇倒退

C. 加速阶段，海水对潜艇的力与潜艇对海水的力的大小相等

D. 电源输出的能量完全转化为海水的动能和潜艇的动能

【答案】C

【解析】

【详解】A．海水被推向纸外，根据左手定则可知，电流方向由b指向a，b为电源正极，A错误；

B．同时改变电流和磁场方向，海水受到的安培力不变，航行方向不变，B错误；

C．根据牛顿第三定律，海水对潜艇的力与潜艇对海水的力大小相等，方向相反，C正确；

D．电源输出的能量不可能完全转化为动能，有焦耳热损耗，D错误；

故选C。

7. 如图为跳伞者在下降过程中速度随时间变化的示意图（取竖直向下为正），箭头表示跳伞者的受力。则下列关于跳伞者的位移y和重力势能Ep随下落的时间t，重力势能Ep和机械能E随下落的位移y变化的图像中可能正确的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】D

【解析】

【详解】A．由图可知跳伞运动员开始时所受重力大于阻力，向下加速运动，随着速度的增大，阻力在增大，加速度逐渐减小；

打开降落伞后阻力大于重力，加速度向上，运动员向下做减速运动；随着速度的减小，阻力也在减小，向上的加速度逐渐减小；当阻力和重力相等时向下做匀速运动。

则位移先增加得越来越快，后增加得越来越慢，然后均匀增加，选项A错误；

BC．重力势能

Ep=mgh

其随高度下降均匀减小，随时间的变化规律应与位移随时间变化规律相关，先减小得越来越快，然后减小得越来越慢，最后均匀减小，选项BC错误；

D．机械能

E=E0-fy

开始时阻力先慢慢增大，开伞后阻力瞬间变大，最后运动员匀速运动，阻力不变，根据y的变化规律可知选项D正确。

故选D。

8. 太空电梯的原理并不复杂，与生活中的普通电梯十分相似。只需在地球同步轨道上建造一个空间站，并用某种足够长也足够结实的“绳索”将其与地面相连，在引力和向心加速度的相互作用下，绳索会绷紧，宇航员、乘客以及货物可以通过电梯轿厢一样的升降舱沿绳索直入太空，这样不需要依靠火箭、飞船这类复杂航天工具。如乙图所示，假设有一长度为r的太空电梯连接地球赤道上的固定基地与同步空间站a，相对地球静止，卫星b与同步空间站a的运行方向相同，此时二者距离最近，经过时间t之后，a、b第一次相距最远。已知地球半径R，自转周期T，下列说法正确的是（　　）

A. 太空电梯各点均处于失重状态

B. b卫星的周期为

C. 太空电梯上各点线速度与该点离地球球心距离成正比

D. 太空电梯上各点线速度的平方与该点离地球球心距离成正比

【答案】AC

【解析】

【详解】A．太空电梯各点随地球一起做匀速圆周运动，电梯上各点均处于失重状态，故A正确；

B．同步卫星的周期为

当两卫星a、b第一次相距最远时，满足

解得

故B错误；

CD．太空电梯相对地球静止，各点角速度相等，各点线速度

与该点离地球球心距离成正比，故D错误，C正确。

故选AC。

9. 两束单色光的波长分别为和，通过相同的单缝衍射实验装置得到如图所示的图样，则这两束单色光（　　）

A. 单色光的波动性比单色光强

B. 在水中的传播速度

C. 光子动量

D. 两束单色光射向同一双缝干涉装置，其干涉条纹间距

【答案】BC

【解析】

【详解】A．在相同的单缝衍射实验装置的条件下，光的波长越长，其衍射现象越显著，中央亮条纹越宽，从图中可知光束的衍射现象比光束更加显著，故可知

单色光b的波动性比单色光弱，故A错误；

B．波长长，则频率低，折射率小，根据

在水中的传播速度

故B正确；

C．光子动量

所以

故C正确；

D．两束单色光射向同一双缝干涉装置，其干涉条纹间距

则

故D错误。

故选BC。

10. 如图所示，质量为M的直—20武装直升机旋翼有4片桨叶，桨叶旋转形成的圆面面积为S。已知空气密度为ρ，重力加速度大小为g。当直升机悬停空中时，发动机输出的机械功率为P，桨叶旋转推动空气，空气获得的速度为v0，则单位时间内桨叶旋转推动空气的质量可表示为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】BD

【解析】

【详解】AB．设在时间内通过面积S空气质量为，则

解得

A错误，B正确；

CD．发动机输出的机械功率

对空气根据动量定理

对直升机根据平衡知识

考虑，联立解得

C错误，D正确。

故选BD。

11. 如图所示，定滑轮两边用轻绳连接线框abcd和带正电的物体A，物体A放置在倾角为θ=53°的光滑斜面上，水平面MN下方空间存在垂直纸面的磁场，MN上方没有磁场。此时释放线框和物体A，线框刚进入磁场时，恰好匀速运动，A物体仍在磁场中且对斜面恰好没有压力。已知正方形线框abcd边长为L=0.1m，质量为，电阻为R=18Ω，匝数为n=10匝，物块A的质量m=0.05kg，带电量为q=0.1C，重力加速度为g=10m/s2，不计一切摩擦，运动过程中，线框平面始终位于纸面内，A始终处于磁场中，sin53°=0.8，cos53°=0.6。下列说法正确的是（　　）

A. 磁场方向垂直纸面向里

B. 线框下边cd初始位置离MN面的距离h=12.5m

C. 磁场的磁感应强度B=0.6T

D. 线框进入磁场过程中线框的电热功率P=0.05W

【答案】BC

【解析】

【详解】A．A不受支持力，则洛伦兹力垂直斜面向上，由左手定则知磁场垂直纸面向外，A错误；

B．线框进入磁场前做匀加速运动

解得

则

B正确；

C．线框刚进入磁场时对物体A

对线框

解得

，

C正确；

D．线框进入磁场过程中线框的电热功率为

D错误。

故选。

第Ⅱ卷（非选择题）

二、非选择题：本题共5小题，共56分

12. 某同学想验证竖直面内物块做圆周运动向心力变化的规律，使用某一竖直面内的圆周轨道，轨道圆心为O，半径，分别在距离最低点A高度为0、h、2h、3h、4h、5h、6h处固定有压力传感器，其装置如图甲所示。

（1）选择比较光滑的竖直轨道，以保证小球在运动过程中机械能变化可以忽略；

（2）使一质量为m的小球从A点以速度开始沿内轨道向右运动，记录小球在各位置对轨道的压力F与高度H的对应数值，并在坐标系中描点连线得到如图乙所示的图象；

（3）若物块在初始位置对轨道压力大小为，则F与H的函数关系可表示为______（用m、g、R、H、、F表示），若已知重力加速度，则结合图乙可知小球质量______，小球经过最低点A时的初速度______m/s（可以用根式表示）。

【答案】    ①.     ②. 0.5    ③.

【解析】

【详解】（3）[1]设在任意高度H处小球的速度为，由动能定理有

可得

在右侧轨道上，设小球在H处和圆心的连线与OA的夹角为，当时，由牛顿运动定律有

在最低点有

可得

当时该式仍成立；

[2]根据图像可得，在A点，，在m处，，图像斜率

可得

[3]在最低点由

可得

13. 学习小组为研究黑盒两端电压随电流变化的规律。实验室提供如下器材：

A．黑盒

B．电流表（，内阻的）

C．电压表（，内阻约）

D．电压表（，内阻约）

E．滑动变阻器

F．开关，导线若干

（1）学习小组设计了如图甲所示的电路闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，记录相应的电压表示数和电流表示数如下表，请根据表中数据在图乙中作出图线。（        ）

（2）将黑盒视为一个电源，根据作出的图线可得黑盒的等效电动势___________（结果保留三位有效数字）。

（3）图甲中电压表应选用___________（选填“C”或“D”）。

（4）打开黑盒，内部电路如图丙所示，其中电阻，，电池（电动势，内阻不计）。甲图中电压表的正、负接线柱分别与相连，电阻的阻值最接近___________。

A．    B．     C．

【答案】    ①.       ②. （）    ③. C    ④. C

【解析】

【详解】（1）[1] 根据表中数据在图乙中作出图线，如图

（2）[2]由图甲，将黑盒视为一个电源，由闭合电路欧姆定律可得

可得

由图线，可得黑盒等效电动势

（3）[3]因黑盒的等效电动势为2.95V，电压表应选用C。

（4）[4]黑盒中电池电动势9.0V，，所以两端电压

设电池负极电势为零，则

甲图中电压表的正、负接线柱分别与相连，则

所以

解得

所以

则

解得

故选C。

14. 一导热汽缸内用活塞封闭着一定质量的理想气体。如图甲所示，汽缸水平横放时，缸内空气柱长为。已知大气压强为，环境温度为，活塞横截面积为S，汽缸的质量，不计活塞与汽缸之间的摩擦。现将气缸悬挂于空中，如图乙所示。求

（1）稳定后，汽缸内空气柱长度；

（2）汽缸悬在空中时，大气压强不变，环境温度缓慢地降至多少时能让活塞回到初始位置；

（3）第（2）小题过程中，若气体内能减少了，此气体释放了多少热量。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）设气缸竖直悬挂时，内部气体压强为，空气柱长度为，由玻意耳定律可知

对气缸受力分析，由平衡条件

联立可得，稳定后，汽缸内空气柱长度为

（2）由盖—吕萨克定律可知

得

（3）由热力学第一定律可知

其中

得

则气体释放的热量为

15. 某质谱仪部分结构的原理图如图所示。在空间直角坐标系Oxyz的y>0区域有沿-z方向的匀强电场，电场强度大小为E，在y<0区域有沿-z方向的匀强磁场，在x=-2d处有一足够大的屏，俯视图如图乙。质量为m、电荷量为+q的粒子从y轴上P（0，-d，0）以初速度v0沿+y方向射出，粒子经过x轴时速度方向与-x方向的夹角θ=60°角．不计粒子的重力。

（1）求磁感应强度大小B；

（2）求粒子打到屏上位置的z轴坐标z1；

（3）若在y<0区域同时也存在沿-z方向的场强大小为E的匀强电场，求粒子打到屏上时的速度大小v。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）粒子在磁场中的运动轨迹如图

设粒子做圆周运动的半径为r，由几何关系有

洛伦兹力提供向心力

解得

（2）设粒子经过x轴时的坐标为-x1，则

粒子在y>0区域电场中做类平抛运动，在xoy平面内沿v0方向做匀速直线运动，设粒子碰到屏前做类平抛运动的时间为t1，则

粒子运动的加速度

在z轴负方向运动的距离

解得

，

所以打到屏上位置的z轴坐标

（3）设粒子在y<0区域运动的时间为t2，研究在磁场中的分运动，有

在y>0区域运动的时间仍为t1，设粒子打到屏上时z轴坐标为z2，则

根据动能定理有

解得

16. 如图所示，质量M=1.0kg、足够长木板置于光滑水平面上，板左上方有一固定挡板P，质量m1=2.0kg的小物块A静止于木板左端。现将质量m2=1.0kg的小物块B以水平向左的初速度v0=4.0m/s滑上木板，整个运动过程中A、B未发生碰撞。A与挡板P碰撞后均反向弹回，碰撞前后瞬间速度大小相等。已知A、B与木板间的动摩擦因数μ均为0.2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度g=10m/s2。

（1）物块B滑上木板后，A与木板一起运动，求B刚滑上木板时的加速度大小aB 和A与木板的加速度大小a；

（2）若A与挡板P的距离x=3.0m，求A开始运动到与挡板P碰撞的时间t；

（3）若将木板换成轻质的长板，其他条件不变，整个运动过程中A只与挡板碰撞两次，且最终A、B停止了运动，求整个运动过程中A通过的路程s及B在轻板上滑行的距离L。

【答案】（1），；（2）；（3），

【解析】

【详解】（1）对物块B，根据牛顿第二定律有

解得

对物块A和木板，根据牛顿第二定律有

解得

（2）设从B滑上木板到三者共速所经历的时间为t1，共同速度为，则

解得

该过程中A与木板一起运动的距离

解得

所以接下来三者一起运动，直至与挡板P碰撞，设该过程经历的时间为t2，则

A开始运动到与挡板P碰撞的时间

解得

（3）方法一：设A与板一起运动的加速度为aA，根据牛顿第二定律，有

由题意可知，如果A与P碰前，三者速度已相等，则A与P碰后三者最终会一起向右运动，不会发生第二次碰撞。因此A在与P碰撞前一直做匀加速直线运动，碰后做加速度相等的减速运动。设A每次与挡板碰撞的速度大小为v，A经过时间t3与P碰撞，碰后经过时间t4速度减为零，则

解得

物块B一直向左作匀减速运动，在运动的全过程中根据牛顿第二定律，有

解得

则

解得

根据系统能量守恒，有

解得

方法二：由题意可知，A在与P碰撞前一直做匀加速直线运动，设A每次与挡板碰撞的速度为v，每次碰撞A的动量变化量为2m1v，则

设A与板一起运动的加速度为aA，根据牛顿第二定律，有

则A通过的路程

解得

根据系统能量守恒，有

解得