2023届甘肃省张掖市某重点校高三下学期第四次模拟检测理综物理试题（含解析）

2023届甘肃省张掖市某重点校高三下学期第四次模拟检测理综物理试题

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

一、单选题

1．2022年，在卡塔尔举行的世界杯足球赛成为了人们所关注的盛事，在这一场场精彩绝伦的球赛中，蕴含了许多的物理知识。著名球星梅西在射门时把球踢偏了，球以12m/s的速度水平射中门框，之后球又以8m/s的速度水平弹回，球与门框的作用时间是0.1s，球的质量是0.3kg（忽略一切摩擦和空气阻力），下列说法正确的是（　　）

A．门框对球的冲量大小为6N‧s B．门框对球的冲量大小为1.2N‧s

C．门框对球的平均弹力大小为36N D．梅西对球做功21.6J

2．《读卖新闻》报道，日本预计于2023年春夏前后把处理后的福岛核废水排放入海，国际舆论哗然。核废水即使经过处理，还是含有氚、锶-90、铯-137、碘-129等放射性元素。其中氚是氢的同位素，极难去除，下面与氚核相关描述正确的是（　　）

A．氚是氢的放射性同位素，其发生β衰变的方程为

B．因氚核半衰期为12.43年，所以10个氚核经12.43年后还剩5个，需要用24.86年衰变完

C．氚核在自然界中存在极少，主要是利用金属锂-6或它的合金在核反应堆内经中子照射产生，核反应方程为

D．氚和氘可发生核聚变反应，因此氚能够被用于制作氢弹，或作为受控核聚变核燃料，核反应方程为

3．某电场等势面分布情况如图所示，A、B分别为场中两点，一带电粒子在此电场中的轨迹如虚线所示，下列判断正确的是（　　）

A．带电粒子带负电

B．带电粒子在B点的加速度大于在A点的加速度

C．带电粒子运动到B点的速度大于在A点的速度

D．负的点电荷在B点由静止释放，只在电场力的作用下电荷将沿着等势面e运动

4．一辆汽车在平直公路上做匀加速直线运动，若从某时刻起，汽车在运动过程的平均速度与时间的变化关系如图所示，下列说法正确的是（　　）

A．汽车加速度大小为1m/s2 B．汽车在t=3s时的速度大小为8m/s

C．汽车运动前3s的位移为21m D．汽车第2s内的位移为6m

5．匝数N=10、电阻r=5Ω的线圈在匀强磁场中匀速转动，穿过线圈的磁通量变化图像如图（a）所示。线圈通过电刷与变压器相连接如图（b）所示，R1为电阻箱，R2为定值电阻，变压器为理想变压器，导线电阻不计，电压表、电流表均为理想电表，取π2=10。则下列说法正确的是（　　）

A．线圈转动产生的电动势的有效值为25V

B．当t=0.04s时，电流表示数为零

C．当增大R1阻值时，R2的功率变大

D．当增大R1阻值时，电压表示数变小，副线圈两端电压变大

二、多选题

6．我国成功发射首颗太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”，实现了我国太阳探测零的突破，这也标志着我国正式步入空间“探日”时代。“羲和号”卫星是一颗太阳同步卫星，运行于距离地面517公里的太阳同步轨道上，太阳同步卫星就是通过地球南北极的卫星，它的轨道平面和太阳始终保持相对固定的取向，在这个轨道上，卫星能够全天24小时连续对太阳进行观测。若已知地球半径R和地球表面的重力加速度g，根据以上数据可以估算出（　　）

A．“羲和号”卫星所受到的万有引力

B．“羲和号”卫星运行的周期

C．“羲和号”卫星每天绕地球转动的圈数

D．太阳的质量

7．如图所示为宽度为L、磁感应强度大小为B的有界匀强磁场，磁场的方向垂直于纸面向外，长度足够长。在下边界O处有一个粒子源，沿与边界成60°角方向连续发射大量的速度大小不相同的同种带正电粒子，速度方向均在纸面内。已知以最大速度v射入的粒子，从磁场上边界飞出经历的时间为其做圆周运动周期的。不计粒子的重力及粒子间的相互作用，则下列判断正确的是（　　）

A．粒子的比荷为

B．粒子在磁场中运动的周期为

C．在下边界有粒子飞出的长度为L

D．从上边界飞出的粒子速度大小范围为

8．一辆货车运输规格相同的长木板，木板装载成两层平放在车厢里，如图所示。已知木板间的动摩擦因数为μ，木板与车厢间的动摩擦因数为2μ，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，货车为了躲避横穿公路的行人紧急刹车，刹车时的加速度大小为a，每块木板的质量均为m，重力加速度为g，上层木板最前端离驾驶室距离为d，则下列判断正确的是（　　）

A．当a>μg时，上层木板会与下层木板发生相对滑动

B．当a=1.5μg时，下层木板受到车厢对它的摩擦力为3μmg

C．若a>2μg，下层木板一定会相对车厢发生滑动

D．若a=2μg，要使货车在紧急刹车时上层木板不撞上驾驶室，货车在水平路面上匀速行驶的速度应不超过2

三、实验题

9．如图（a），轻质动滑轮下方悬挂物块A，轻质定滑轮下方悬挂物块B，悬挂动滑轮的线竖直且不计重力。某同学利用手机和此装置验证机械能守恒定律，实验步骤如下：

（1）用天平分别测出物块A、B质量m、M。

（2）用毫米刻度尺测出释放前物块B距离地面的高度h。

（3）打开手机录像功能，然后释放物块B，录下物块B下落过程，通过录像测得物块B的下落时间t；计算得到物块B落地时速度v=___________。若物块A、B组成的系统机械能守恒，则应满足的表达式为___________。（用m、M、h、t、g表示）

（4）改变释放高度h重复上述实验过程。根据实验数据作出h-t2图像如图（b）所示，计算得图线斜率为k。若系统机械能守恒，应满足k=___________；请指出可能造成本实验误差的原因（至少两条）___________。

10．高压脉冲保鲜技术是利用两个半圆柱形电极形成的电场进行杀菌的，某兴趣小组为了测量该电极的电阻率，进行了如下实验：

（1）用毫米刻度尺测出了电极的长度L，用游标卡尺测量半圆面的直径d，结果如图（a）所示，其读数是___________mm。

（2）利用下列器材设计一个电路，尽量准确地测量两个半圆面间的电阻。电极的电阻R约为30Ω，画出实验电路图。

电源E（电动势为3V，内阻约为0.5Ω）

电流表A1（量程为0~250mA，内阻r1=5Ω）

电流表A2（量程为0~300mA，内阻约为5Ω）

滑动变阻器R（最大阻值为10Ω，额定电流为2A）

开关S及导线若干

要求电路中的电流可以从零开始调节，将设计的测量电路图画在图（b）方框内，并标明器材代号_____。

（3）设计方案正确，测量得到电流表A1的示数为I1，电流表A2的示数为I2。从设计原理看，其测量值与真实值相比___________（选填“偏大”“偏小”或“相等”）。电阻率的表达式ρ=___________。（用测量量表示）

四、解答题

11．如图所示，在光滑水平面上小物块B置于足够长的长木板A的左端和A一起以速度大小匀速向右运动，与迎面来的速度大小的小物块C发生弹性碰撞（时间极短），经过一段时间，A、B再次达到共同速度，且以后恰好不再与C碰撞。已知A、C质量分别为、，A与B间的动摩擦因数，重力加速度。求：

（1）A、C碰撞后的速度、；

（2）小物块B的质量；

（3）小物块B相对长板A滑动的距离L。

12．在水平面上固定有两光滑平行金属导轨，如图（a）所示。虚线MN左侧存在着竖直向下的匀强磁场，导体棒垂直静止在导轨上且接触良好，导体棒用轻质绝缘杆相连，三根导体棒的长度以及导轨宽度均为。现固定导体棒，对导体棒施加一个与其垂直的力，使导体棒做匀加速直线运动，随导体棒速度的变化图像如图（b）所示，经时间撤去拉力，同时释放导体棒，经过一段时间三根导体棒运动状态达到稳定，此时导体棒间的距离。已知三根导体棒质量相同，均为，电阻相同，均为，其余电阻不计。求：

（1）磁场的磁感应强度和撤去拉力时导体棒的速度；

（2）从撤去到运动状态达到稳定过程中导体棒上产生的焦耳热；

（3）导体棒穿出磁场时的速度和轻杆对导体棒拉力的大小。

五、多选题

13．如图所示为一定质量的理想气体压强p随体积V变化的图像，则下列说法正确的是（　　）

A．从状态a到状态b，气体温度先降低后升高

B．从状态d到状态a，气体放出热量

C．在状态a时与在状态b时相比，气体单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数较少

D．气体在状态a时器壁在单位时间内单位面积上受到气体分子的冲量大于在状态c时

E．从状态d到状态a与从状态c到状态d，外界对气体做的功一样多

六、解答题

14．如图（a）所示，水平放置的导热性能良好的汽缸I、II横截面积S相同，长度均为L，内部分别有质量均为、厚度不计的活塞A、B，活塞密封性良好且可无摩擦左右滑动。汽缸I左端开口，外界大气压强为p0，汽缸II内通过B封有压强为2p0的气体，汽缸I内通过一细管与汽缸II连通（细管容积可忽略不计），初始时A、B均位于汽缸最左端，缸内气体温度为T0。将汽缸缓慢转到竖直位置，如图（b）所示。求：

（1）活塞A、B分别下移的距离x1、x2；

（2）对汽缸II气体加热，使B活塞恰好回到初始位置，此时汽缸II内气体温度T2。

七、多选题

15．一列简谐横波沿直线从A向B传播，A、B间距离为3m，从某时刻开始计时，A处质点的振动图像如图（a）所示，B处质点振动的图像如图（b）所示，下列有关这列波的说法正确的是（　　）

A．波长可能为m

B．波长可能为4m

C．波的传播速度最大为60m/s

D．B处质点的振动方程为

E．该波遇到频率为2Hz的同种波，能够发生干涉

八、解答题

16．亚克力是用于彩灯、灯饰、灯具等制作的透明有机玻璃材料，有一段折射率n=1.25的圆柱体形的亚克力棒，截面半径为R=3cm，高为H=8cm，竖直放在水平桌面上，在其底面圆心处放一点光源，π取3.14，求：

（1）亚克力棒侧面有光出射的面积；

（2）在亚克力棒上表面看到光源距离上表面的最小高度h（不考虑侧面的反射光线）。

参考答案：

1．A

【详解】ABC．取球水平弹回方向为正方向，根据动量定理得门框对球的冲量

解得

门框对球的平均弹力

故A正确，BC错误；

D．根据功能关系得梅西对球做的功等于球击中门框时的动能和重力势能之和，此时球的动能

则梅西对球做的功大于21.6J，故D错误。

故选A。

2．C

【详解】ACD．核反应方程需满足质量数守恒和电荷数守恒，故AD错误，C正确；

B．半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，对个别或少量原子核无意义，故B错误。

故选C。

3．C

【详解】A．电场强度方向与等势面垂直，且由高电势点指向低电势点方向，根据图像可知电场方向整体方向向外，而带电粒子所受电场力方向指向轨迹弯曲一侧，根据轨迹可知，电场力方向与电场方向相同，可判定粒子带正电故，故A错误；

B．图中相邻等势线之间的电势差相等，而等差等势面的疏密程度能够间接反映场强大小，根据图像可知，带电粒子在B位置电场线分布比A点稀疏一些，则粒子在B处的电场强度小于A处的电场强度，可知带电粒子在B点的加速度小于在A点的加速度，故B错误；

C．带电粒子带正电，A点电势大于B点电势，根据

可知，粒子从A到B电场力做正功，电势能减小，动能增大，速度增大，即带电粒子运动到B点的速度大于在A点的速度，故C正确；

D．场强方向与等势面垂直，故点电荷受到的电场力方向与等势面垂直，只在电场力的作用下电荷由静止释放不可能沿着等势面e运动，故D错误。

故选C。

4．C

【详解】A．由匀变速直线运动的运动学公式及得

结合题图得汽车的加速度，初速度，A错误；

B．汽车在时的速度

B错误；

C．汽车在前3s内的位移

C正确；

D．由运动学公式知第1s末和第2s末汽车的速度大小分别为6m/s、8m/s，汽车第2s内的位移

D错误。

故选C。

5．D

【详解】A．线圈转动产生的电动势的最大值为

电动势有效值为

故A错误；

B．电流表示数是电流有效值，不为零，故B错误；

C．变压器原线圈等效阻值为

当变大时，变压器原线圈等效阻值变大，原线圈电流为

可知通过原线圈电流变小，原线圈两端电压为

可知原线圈两端电压变大，根据理想变压器电流关系

可知通过副线圈电流变小，的功率变小，故C错误；

D．电压表所测电压为

可知电压表示数变小，根据理想变压器电压关系

可知副线圈两端电压变大，故D正确。

故选D。

6．BC

【详解】A．已知“羲和号”卫星距离地面高度h和地球半径R，可确定卫星的轨道半径r

根据万有引力定律，卫星受到的万有引力为

因“羲和号”卫星质量m未知，不能求出“羲和号”卫星所受到的万有引力F，A错误；

B．根据万有引力提供“羲和号”卫星做圆周运动的向心力，得

在地球上有

两式联立可求出“羲和号”卫星运行的周期T，B正确；

C．全天时间t与运行周期T之比即为卫星每天绕地球转动的圈数n

C正确；

D．“羲和号”卫星是绕地球转动，可计算出地球质量，不能算出太阳质量，D错误。

故选BC。

7．AD

【详解】AB．速度最大的粒子在磁场中运动的时间为其做圆周运动周期的，运动轨迹如图所示

圆心为，其圆弧所对圆心角为，由几何关系得

解得

由洛伦兹力提供向心力有

解得粒子比荷

粒子在磁场中运动的周期

故A正确，B错误；

D．当粒子轨迹恰好与上边界相切时，刚好不从上边界飞出，运动轨迹如图，圆心为。设这种情况下粒子速度大小为，半径为，由几何关系得

解得

由洛伦兹力提供向心力有

解得

可知粒子从上边界飞出的粒子速度大小范围为，故D正确；

C．下边界有粒子飞出的长度为

故C错误。

故选AD。

8．AD

【详解】A．当货车加速度时，上层木板受到的静摩擦力

恰好等于上、下两层木板间的最大静摩擦力，则上层木板刚好与下层木板相对静止，当时上层木板会与下层木板发生相对滑动，故A正确；

B．当时，下层木板受到车厢对它的静摩擦力与上层木板对它的滑动摩擦力的合力产生其加速度，由牛顿第三定律可知上层木板对下层木板的滑动摩擦力大小等于下层木板对上层木板的滑动摩擦力大小，有

当时，解得下层木板受到车厢对它的摩擦力为2.5μmg，故B错误；

C．当时，由

可知随的增大，变大，当时下层木板刚好与车厢相对静止，此时车的加速度，所以当时，下层木板才会相对车厢发生滑动，故C错误；

D．当时，若上层木板恰好不撞上驾驶室，对车有

对上层木板有

两式联立解得

故D正确。

故选AD。

9．                    空气阻力，手机测量时间有误差，高度测量有误差等

【详解】（3）[1]物块B从静止开始做匀变速直线运动，有

计算得到物块B落地时速度

[2]则物块A此时的速度为，若系统机械能守恒，有

将代入并整理得物块A、B组成系统机械能守恒应满足的表达式为

（4）[3]由表达式

整理可得

则有

[4]可能造成本实验误差的原因是空气阻力，手机测量时间有误差，高度测量有误差等。

10．     50.20            相等    

【详解】（1）[1]游标卡尺主尺读数为50mm，游标尺的第4条刻度线与主尺某刻度线对齐，游标尺是20分度，读数为0.05×4mm=0.20mm，游标卡尺的读数

d=50mm+0.20mm=50.20mm

（2）[2]由于题中所给器材没有电压表，电流表A1可看成电压表用，其内阻已知，选择A2外接可消除系统误差，则电路图如图所示。

（3）[3]此设计方案无系统误差，其测量值与真实值相等。

[4]由欧姆定律可得，被测电阻表达式为

由电阻定律可得

联立两式可得电阻率表达式

11．（1），方向水平向左，，方向水平向右；（2）；（3）

【详解】（1）根据题意，规定水平向右为正方向，A、C发生弹性碰撞，根据动量守恒定律有

根据机械能守恒定律有

联立解得

（2）A、B再次达到共同速度，且以后恰好不再与C碰撞，可判断知A、B最终速度相同等于，以A、B为系统，从A、C碰撞后到A、B共速过程，根据动量守恒定律有

解得

（3）从A、C碰后到A、B共速过程，A、B系统根据能量守恒定律有

解得

12．（1），；（2）；（3），

【详解】（1）设导体棒任意时刻速度为，根据法拉第电磁感应定律有

电流

根据牛顿第二定律有

整理得

结合图（b）有

解得

则时导体棒的速度

（2）设导体棒撤去拉力后达到的稳定状态时速度为，根据动量守恒定律有

解得

设导体棒上产生的焦耳热为，根据功能关系有

解得

（3）把导体棒看成一根棒，设导体棒穿出磁场时速度为，穿出磁场后，在任意极短时间内，对导体棒根据动量定理有

对从穿出磁场到穿出磁场整个过程有

解得

此时导体棒切割磁感线产生的电动势

电流

对导体棒整体有

轻杆对导体棒的拉力

解得

13．ABE

【详解】A．因在a、b两状态气体对应的p、V的乘积相同，所以气体在a、b状态时温度相同，当气体从状态a到状态b，气体p、V的乘积先变小后变大，根据可知，气体温度先降低后升高，故A正确；

B．从状态d到状态a，气体体积减小，外界对气体做功：温度降低，内能减小，根据热力学第一定律，可知气体放出热量，故B正确；

C．气体在a、b状态时温度相同，每个分子撞击器壁的平均作用力等大，在b状态气体压强较小，所以在b状态时气体单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数较少，故C错误；

D．压强在微观上等于器壁在单位时间内单位面积上受到气体分子的冲量，气体在状态a和状态c时压强相等，故D错误；

E．在图像里，图像与横转围成的面积表示气体做的功，从状态d到状态a与从状态c到状态d，图像与横轴围成的面积相等，故E正确。

故选ABE。

14．（1），；（2）

【详解】（1）汽缸缓慢转到竖直位置时，汽缸II内气体压强

体积

此过程中气体发生等温变化，由玻意耳定律有

解得

汽缸I内气体压强

体积

由玻意耳定律有

解得

（2）对汽缸II内气体加热，使B活塞恰好回到初始位置过程，气体做等压变化，由盖一吕萨克定律有

解得

15．ACD

【详解】AB．由题中（a）（b）两图像可知，时刻A处质点经平衡位置向y轴正方向振动，B处质点在负的最大位移处，若A、B平衡位置间距离小于一个波长，时刻波形图如图所示

根据波传播的周期性有

则

可知A正确，B错误；

D．根据题中图像可知，波的振幅为10cm，周期，结合时刻B处质点在负的最大位移处，则B处质点的振动方程为

故D正确；

C．波速

当时波速最大，为60m/s，故C正确；

E．因该波的频率为

所以遇到频率为2Hz的同种波，不能够发生干涉，故E错误。

故选ACD。

16．（1）75.36cm2；（2）6.4cm

【详解】（1）设光从介质射入空气的全反射临界角为C，则有

解得

设光入射到棒表面恰好发生全反射的位置距离底面的距离为d，则有

解得

则有光出射的面积为

解得

S=75.36cm2

（2）从上表面观察，作出光路图如图所示

根据折射率定义有

由数学知识有

由于与很小，则有

，

解得