吉林省吉林市2023届普通中学高三下学期第三次调研测试理综物理试题
一、单选题
1.我国的火星探测车用放射性材料作为燃料,中的元素是,已知发生衰变的核反应方程为,的半衰期为87.7年。下列说法正确的是( )
A.衰变过程一定释放能量
B.方程中,是
C.100个原子核经过87.7年后还有50个未衰变
D.放出的射线是高速氦核流,它的贯穿能力很强
2.如图所示,直角三角形ABC为固定的玻璃三棱镜的截面,∠ACB=90°,∠A=37°,P是AB面上的一点。由a、b两种单色光组成的一束光射向P点,入射光与AB面的夹角θ=53°时,a、b光均从AC边射出,逐渐增大θ角,当θ=90°时,恰好只有b光从AC边射出。sin53°=0.8,sin37°=0.6,则下面选项正确的是( )
A.a光的频率小于b光的频率
B.在棱镜中a光的传播速度大于b光的传播速度
C.棱镜对a光的折射率为
D.用同一台双缝干涉器材做实验,a光的相邻亮条纹间距大于b光的相邻亮条纹间距
3.一定量的理想气体的压强p与热力学温度T的变化图像如图所示。下列说法正确的是( )
A.A→B的过程中,气体对外界做功,气体内能增加
B.A→B的过程中,气体从外界吸收的热量等于其内能的增加量
C.B→C的过程中,气体体积增大,对外做功
D.B→C的过程中,气体对外界放热,内能减小
4.如图所示,在光滑绝缘的水平面上固定两个等量正点电荷A和B,O点为AB连线的中点,C、D为AB连线上关于O点对称的两个点,且CO=OD=L,一带负电的可视为点电荷的小球以初速度v0从C点运动到D点,取无穷远处的电势φ=0,以C点为坐标原点,向右为x轴的正方向,下列关于电势φ、电场强度E、小球的电势能Ep及动能Ek随小球运动的位移x变化的图像,可能正确的是( )
A. B.
C. D.
5.我国天文学家通过FAST,在武仙座球状星团 M13中发现一个脉冲双星系统。如图所示,假设在太空中有恒星 A、B双星系统绕点O做顺时针匀速圆周运动,运动周期为 T1,它们的轨道半径分别为RA、RB,RA
B.恒星B的质量为
C.若A也有一颗运动周期为T2的卫星,则其轨道半径一定小于C的轨道半径
D.设A、B、C三星由图示位置到再次共线的时间为t,则
二、多选题
6.在同一条笔直的公路上行驶的三辆汽车a,b,c,它们的x-t图像如图所示,汽车a对应的图像是一条抛物线,其顶点坐标为(0,10m)。下列说法正确的是( )
A.在0~5s内,a,b两辆汽车间的距离增大
B.b和c两辆汽车做匀速直线运动,两汽车的速度相同
C.汽车c的速度逐渐增大
D.汽车a在5s末的速度为4m/s
7.如图所示,在直角三角形CDE区域内有磁感应强度为B垂直纸面向外的匀强磁场,P为直角边CD的中点,∠C=30°,CD=2L,一束相同的带负电粒子以不同的速率从P点垂直于CD射入磁场,粒子的比荷为k,不计粒子间的相互作用和重力,则下列说法正确的是( )
A.速率不同的粒子在磁场中运动时间一定不同
B.从CD边飞出的粒子最大速率为
C.粒子从DE边飞出的区域长度可以大于L
D.从CE边飞出的粒子在磁场中运动的最长时间为
8.如图甲所示,轻弹簧下端固定在倾角为θ的光滑斜面底端,上端与物块B相连,物块B处于静止状态,现将物块A置于斜面上B的上方某位置处,取物块A的位置为原点O,沿斜面向下为正方向建立x轴坐标系,某时刻释放物块A,A与物块B碰撞后以共同速度沿斜面向下运动,碰撞时间极短,测得物块A的动能Ek与其位置坐标x的关系如图乙所示,图像中0~x1之间为过原点的直线,其余部分为曲线,物块A、B均可视为质点,弹簧始终处于弹性限度内,不计空气阻力,已知x1,x2,x3,E,则( )
A.物块A、B的质量之比为1:3
B.A与B碰撞后,A在x3位置处加速度最大
C.A与B碰撞后,A在x2位置处弹簧压缩量为x2-x1
D.弹簧的劲度系数为
三、实验题
9.如图甲所示的装置叫作阿特伍德机,是英国数学家和物理学家阿特伍德创制的一种著名力学实验装置,用来研究匀变速直线运动的规律。某同学对该装置加以改进后用来验证机械能守恒定律,如图乙所示:
(1)实验时,该同学进行了如下操作:
①将质量均为M(A的含挡光片,B的含挂钩)的重物用绳连接后,跨放在定滑轮上,处于静止状态。测量出___________(选填“A的上表面”或“A的下表面”或“挡光片中心”)到光电门中心的竖直距离h。
②在B的下端挂上质量为m的物块C,让系统(重物A、B以及物块C)中的物体由静止开始运动,光电门记录挡光片挡光的时间为Δt。
③测出挡光片的宽度d,计算有关物理量,验证机械能守恒定律。
(2)如果系统(重物A、B以及物块C)的机械能守恒,应满足的关系式为___________(已知重力加速度为g)。
(3)引起该实验系统误差的原因有___________(写一条即可)。
10.某实验小组要精确测定额定电压为3V的LED灯正常工作时的电阻,已知该灯正常工作时电阻大约为500Ω,电学符号与小灯泡电学符号相同。实验室提供的器材有:
A.电流表A1(量程为50mA,内阻RA1约为3Ω)
B.电流表A2(量程为3mA,内阻RA2=15Ω)
C.定值电阻R1=697Ω
D.定值电阻R2=1985Ω
E.滑动变阻器R(0~20Ω)
F.电压表V(量程0~12V,内阻R1=1kΩ)
G.蓄电池E(电动势为12V,内阻很小)
H.开关S
(1)部分电路原理图如图所示,请选择合适的器材,电表1为___________,电表2为___________,定值电阻为___________。(填写器材前的字母编号)
(2)将电路图补充完整___________。
(3)若电表1的示数为D1,电表2的示数为D2,写出测量LED灯正常工作时的电阻表达式Rx=___________(用已知量和测量量的符号表示),当电表2的示数达到___________,记下另一电表的读数代入表达式,其结果为LED灯正常工作的电阻。
四、解答题
11.如图所示,用一条绝缘轻绳在竖直平面内悬挂一个带正电小球,小球质量为1.0×10-3kg,所带电荷量为2.0×10-8C。现加水平方向的匀强电场,平衡时绝缘轻绳与竖直方向夹角为30°。取g=10m/s2,求:
(1)匀强电场的电场强度。
(2)若可以加任意方向的匀强电场,平衡时绝缘轻绳与竖直方向夹角仍为30°,则所加匀强电场电场强度大小的最小值是多大,方向如何。
12.如图所示,两根足够长的平行金属导轨固定在倾角的斜面上,两导轨垂直于斜面与水平面的交线ef,间距,导轨电阻不计。导轨所在空间被分成区域I和II,两区域的边界与斜面的交线为虚线MN。虚线MN与两导轨垂直,区域I中的匀强磁场方向竖直向下,区域II中的匀强磁场方向竖直向上,两磁场的磁感应强度大小均为。在区域I中,将电阻为的金属棒ab固定在导轨上。然后,在区域II中将质量、电阻为的光滑金属棒cd置于导轨上使其由静止开始下滑。金属棒cd在滑动过程中始终处于区域II的磁场中,两金属棒长度均为L且始终与导轨垂直且与导轨保持良好接触。(取g=10m/s2,,)
(1)求金属棒cd的速度大小为5m/s时,金属棒ab受到的安培力;
(2)从金属棒cd开始下滑到速度大小为5m/s的过程中,金属棒cd滑动的距离,求此过程中金属棒cd上产生的热量Q。
13.如果一质量为m的小球A,静置于一质量为的长管管口,长管竖直放置于水平地面上,如图所示,一质量为的小球B,以某一竖直向下的速度与小球A发生弹性正碰。碰后小球B被收回取走,小球A进人管内,且小球A与管壁间的摩擦阻力大小恒为。小球A在管底与地面发生弹性碰撞,之后上升过程中恰好未脱离长管管口。当长管落地时仍与地面发生弹性碰撞,长管始终保持竖直方向,管长。已知g取10m/s2。不计空气阻力及小球的大小,求:
(1)小球A在管底与地面碰撞后瞬间速度的大小;
(2)小球B在与小球A碰撞前瞬间,小球B速度的大小;
(3)长管第2次碰撞地面前,小球A距管口上端的距离。
参考答案:
1.A
【详解】A.由于衰变过程中存在质量亏损,则一定释放能量,故A正确;
B.根据核反应的质量数守恒和电荷数守恒可知,方程中的质量数为4,电荷数为2,则X是,可得,故B错误;
C.半衰期是统计规律,对少数原子核衰变不适用,故C错误;
D.放出的射线是高速氦核流,它的电离能力强,但是贯穿能力很弱,故D错误。
故选A。
2.C
【详解】C.当a光恰好发生全反射时,光路图如图所示
由几何关系可知,a光发生全反射时的临界角为37°,所以
故C正确;
A.a光发生全反射时,b光从AC边射出,说明棱镜对a光的折射率大于b光,所以a光的频率大于b光的频率,故A错误;
B.根据公式
a光的折射率大于b光的折射率,所以a光的传播速度小于b光的传播速度,故B错误;
D.由于a光的折射率大于b光的折射率,所以a光的波长小于b光的波长,根据公式
可知,a光的相邻亮条纹间距小于b光的相邻亮条纹间距,故D错误。
故选C。
3.B
【详解】AB.从A到B的过程,是等容升温过程,气体不对外做功,气体从外界吸收热量,使得气体内能增加,故A错误,B正确;
CD.从B到C的过程是等温压缩过程,压强增大,体积减小,外界对气体做功,气体放出热量,内能不变,故CD错误。
故选B。
4.A
【详解】AC.从C点到D点,电场线方向先向右后向左,则电势先降低后升高,且电势都大于零,并关于O点对称。小球带负电所以小球的电势能先增大后减小,小球在C、D两点处的电势能相同,故A正确,C错误;
D.由于小球的电势能先增大后减小,在C、D两点处的电势能相同,由能量守恒定律得知,动能先减小后增大,在C、D两点处的动能相同,故D错误;
B.设AC=BD=r,点电荷A和B的电荷量大小为Q,则当位移为x时,场强为
由数学知识得知E与x是非线性关系,图像是曲线,故B错误。
故选A。
5.D
【详解】A.在知道C的轨道半径和周期的情况下,根据万有引力定律和牛顿第二定律列方程只能求解B的质量,无法求解C的质量,故A错误;
B.在A、B组成的双星系统中,对A根据牛顿第二定律有
解得
故B错误;
C.若A也有一颗运动周期为T2的卫星,设卫星的质量为m,轨道半径为r,则根据牛顿第二定律有
解得
同理可得C的轨道半径为
对A、B组成的双星系统有
因为RA<RB,所以MA>MB,则r>RC,故C错误;
D.如图所示,A、B、C三星由图示位置到再次共线时,A、B转过圆心角θ1与C转过的圆心角θ2互补,则根据匀速圆周运动规律可得
解得
故D正确。
故选D。
6.AD
【详解】A.在0~5s内,a,b两辆汽车间的距离为纵坐标之差,故两车间的距离增大,故A正确;
BC.x-t图线的斜率表示物体运动的速度,所以b和c两辆汽车做匀速直线运动,但两汽车的速度方向相反,故BC错误;
D.设a车的加速度为a,则有
代入数据解得
所以汽车a在5s末的速度为
故D正确。
故选AD。
7.BD
【详解】A.速率小的粒子在CD边射出时,粒子在磁场中的运动轨迹为半圆,时间为周期一半,而粒子的运动周期相同,所以粒子在磁场中运动时间相同,故A错误;
B.根据左手定则,粒子向左偏转,从CD边飞出的粒子最远从D点飞出,此时半径为
根据洛伦兹力提供向心力有
解得
故B正确;
C.由B项分析可知粒子可以从D点飞出,粒子与CE相切从DE飞出时,是粒子从DE飞出的最远点,如图所示
由几何关系得
粒子从DE边飞出的区域长度最大为L,故C错误;
D.粒子与CE相切飞出时在磁场中运动的时间最长,由几何关系可得
粒子在磁场中运动的最长时间为
故D正确。
故选BD。
8.ABD
【详解】A.由图乙可知,物块A与物块B碰撞前的动能
可得物块A与物块B碰撞前的速度为
物块A与物块B碰撞后的动能
解得物块A与物块B碰撞后的速度
物块A与物块B碰撞时间极短,根据动量守恒定律
解得
故A正确;
B.根据动能定理有
由上述可知图像的斜率代表物体所受的合外力,由图乙可知,物块A与物块B碰撞后,在处合外力最大,即加速度最大。故B正确;
C.由图乙可知,处是物块B静止的位置,此时弹簧处于压缩状态,并不是原长,故位置处弹簧压缩量大于,故C错误;
D.弹簧上端与物块B相连,物块B处于静止状态,设此时弹簧的形变量为,结合图甲,根据平衡条件可知
由图乙可知,当物块A与物块B一起运动到时,速度最大,根据平衡条件
物块A从O点运动到位置的过程中,根据动能定理
联立解得
故D正确。
故选ABD。
9. 挡光片中心 绳子有一定的质量、滑轮与轴之间有摩擦、重物运动中受到空气阻力
【详解】(1)[1]遮光条经过光电门的平均速度代替物体经过光电门的瞬时速度,所以应测量出挡光片中心到光电门中心的竖直距离h。
(2)[2]重物A经过光电门时的速度
v =
系统动能增加量
系统重力势能的减小量为mgh,系统机械能守恒应满足的关系式为
(3)[3]系统机械能守恒的条件是只有重力做功,引起实验误差的原因可能是:绳子有一定的质量、滑轮与轴之间有摩擦、重物运动中受到空气阻力。
10. F B D 1.5mA
【详解】(1)[1][2][3]电表2与定值电阻串联,应是电流表,根据电流表示数可得LED两端的电压,由于电流表A1阻值未知,所以电表2选用A2,即B;电表2与定值电阻串联,即改装成大量程的电压表,应串联大电阻,因此定值电阻应选用R2,即D;电流表A1量程太大,电压表内阻已知,可以当电流表使用,所以电流表1选用F。
(2)[4]电路如图所示
(3)[5][6]根据题意有
可得
当
即
LED灯正常工作,Rx的值为LED灯正常工作时的电阻。
11.(1);(2),方向与绳垂直斜向右上方
【详解】(1)根据题意,小球的受力情况如图所示
根据几何关系有
解得
(2)当电场方向与绳垂直时,电场强度最小,如图所示
根据平衡条件有
解得
方向应与绳垂直斜向右上方。
12.(1)7.2N,方向沿导轨平面斜向上;(2)1.7J
【详解】(1)金属棒ab受到的安培力大小为
解得
根据左手定则可得,方向沿导轨平面斜向上;
(2)设此运动过程中电路产生的总热量为,由能量守恒定律
金属棒cd上产生的热量Q与的关系有
所以
13.(1)60m/s;(2);(3)
【详解】(1)当A球与地面碰撞后,上升过程中,根据牛顿第二定律有
,方向竖直向下
,方向竖直向上
设碰撞后瞬间小球A的速度大小为v,经时间t小球A和长管在上升过程中共速,则
解得
,
小球A刚好未脱离管口可得
联立解得
(2)设球B与A碰撞后,球A的速度为vA,则
,方向竖直向上
解得
A、B碰撞过程满足
解得
(3)由(1)可知,长管下端距地面的高度为
长管从H高处下落后,与地面第一次碰撞,碰后
,
根据牛顿第二定律
,方向竖直向上
,方向竖直向下
由此可知,小球A和管同时速度减为零,此时
所以长管第2次碰地前小球A距长管上端的距离为。
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