2023届内蒙古包头市高三下学期一模物理试卷

绝密★启用前2023年内蒙古包头市高考物理一模试卷学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________得分注意事项:

1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。

2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑；如需改动，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。

3.考试结束后，本试卷和答题卡一并交回。1.2023年春节，某市限时限地燃放烟花。一位市民购买到一种叫加特林机枪的烟花，站在高地对着一斜坡燃放，沿水平方向连续喷出质量相等的a、b两束烟花，烟花的轨迹如图所示，忽略空气阻力，下列说法正确的是(

)

A.a束烟花在空中运动的时间大于b束烟花

B.a束烟花被喷射出的初始速度大于b束烟花

C.a束烟花在空中运动过程中动量的增加量大于b束烟花

D.a束烟花在空中运动过程中动能的增加量大于b束烟花2.如图所示的平行板电容器竖直放置，两极板间的距离为d，极板高度AB=CD=ℎ，对该电容器充上一定的电量后，将一带电小球P从非常靠近左极板的上端A处由静止释放，小球沿图中虚线运动打到了右极板的中点，为使小球能够从下方穿过电容器，右极板向右至少移动的距离为(

)A.d

B.(2−1)d

C.ℎ3.如图甲，两小行星在同一平面内绕中心天体的运动可视为匀速圆周运动，测得两小行星之间的距离Δr随时间变化的关系如图乙所示。下列说法正确的是(不考虑两小行星之间的作用力)(

)A.a星的运转周期为T B.两星的周期之比Ta：Tb=1：4

C.两星的线速度之比va：vb=4：1 D.4.如图，光电管的阴极K上涂有极限频率为8.07×1014Hz的金属锌，A是光电管的阳极，光电管置于足够长的平行板电容器的两板之间，两板间存在相互垂直的匀强磁场和匀强电场，磁感应强度B=0.40T，方向垂直纸面向里，电场强度E=2.0×105V/m，调节照射光的频率，使灵敏电流计G发生偏转。则该照射光的频率约为(普朗克常量A.1×1016Hz B.5×1016Hz5.如图，半径为R的四分之一圆弧槽质量为M，静止于水平地面上，质量为m的光滑小球(可以视为质点)，在圆弧槽的最高点由静止开始下滑。已知M=3m，重力加速度为g。要使小球在下滑的过程中M始终相对地面静止，则M与地面的动摩擦因数的最小值为(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)(

)A.12 B.22 C.6.如图，将电荷量分别为+q，+2q，−q，−2q的点电荷置于边长为a的正方形的四个顶点上。O为正方形的中心，AB通过O点垂直于正方形所在平面，OA=OB=a，下列说法正确的是(

)A.AB线上O点电场强度最大

B.B点的电场沿OB方向

C.一正电荷从A到O再到B，其受到的电场力先做正功后做负功

D.φA7.如图，半径相同的三个圆形相切于P、M、N三点，三个圆形区域的圆心分别为O1、O2、O3，三个区域内有方向相同、大小分别为B1、B2、B3的匀强磁场，带负电粒子以平行于O2、O3方向以某速度从圆形磁场边缘对准圆心O1射入磁场中，恰好分别通过P点和M点而进入第二个和第三个圆形磁场区域，从第三个圆形磁场区域射出后粒子又恰好通过三角形O1、A.若粒子质量m，电荷−q，初速度v0，则其在第二个区域做圆周运动轨迹半径r2=mv02qB2

B.三个区域磁感强度B1：B2：B3=1tan60∘：1tan8.某小组在创新项目研究中，将一小车置于倾角θ=30°的斜面顶端，并在小车中装入速度传感器，该小车可以根据速度的变化调整其前进时所受总阻力的大小，从而对小车产生保护机制。小车所受总阻力f与速度v的关系为f=kv，k为比例系数，小车和传感器的总质量m=2kg，小车从静止开始下滑的v−t图像如图所示，小车在第1秒末达到最大速度，重力加速度g取10m/s2，下列说法正确的是(

)A.适当的减小斜面倾角可以增大小车的最大速度

B.f=kv中，系数k=5kg/s

C.在第1秒内小车的位移大小为1.1m

D.在第1秒内小车的位移大小为1.2m9.某同学探究弹簧弹力与弹簧伸长量的关系，在竖直木板上固定一张坐标纸，建立如图所示坐标系，横轴代表所挂钩码个数。实验时将弹簧挂一个钩码置于横轴为1的位置，待弹簧稳定后用笔在坐标纸上描出弹簧末端的位置；再将弹簧挂两个相同的钩码置于横轴坐标为2的位置，再次用笔在坐标纸上描出弹簧末端的位置；继续增加钩码，依次将弹簧置于3、4位置，再次描出两个点，如图中黑点所示。已知所挂钩码均相同，质量m=20g，重力加速度g取9.8m/s2，弹簧劲度系数为k。回答以下问题：

(1)弹簧劲度系数为

N/m；

(2)弹簧原长为

cm；

(3)图中黑点连线的斜率K=

(用k、m、g表示)。10.某中学兴趣小组自制了“水果电池”，甲乙两名同学通过实验测量电池的电动势(约0.7V)和内阻(约1kΩ)。

(1)甲同学借助以下器材进行实验：

A.微安表G1(量程为50μA，内阻为5kΩ)；

B.微安表G2(量程为500μA，内阻约为500Ω)；

C.电压表V(量程为3V)

D.滑动变阻器R1(0～20Ω)；

E.滑动变阻器R2(0～1kΩ)；

F.定值电阻R01(阻值为250Ω)：

G.定值电阻R02(阻值为10kΩ)；

H.开关、导线若干。

①为了测量结果更准确，电表应选择

和

，滑动变阻器应选择

，定值电阻应选择

。(填写器材前的字母)

②在方框中画出实验电路图。

(2)乙同学利用量程合适的电压表和电流表进行实验，分别采用了两种不同的电路接法，如图(a)、(b)，R0为定值电阻，把两个实验电路测量出的电压和电流数据描绘在同一个U−I图内，如图(c)所示，则图线Ⅱ是通过电路

(填“a”或“b”)测得的。根据图像坐标信息可以修正该实验的系统误差，则修正后这个水果电池的电动势E=

，内阻r=

结果用U1、U11.如图，倾角为θ=37°足够大的固定斜面与水平直导轨连接。光滑球A和粗糙物体B放置在轨道最左侧，两者均视为质点，mA=2kg，mB=1kg，物体B与水平导轨的动摩擦因数为μ=0.4。A、B粘在一起且中间夹有一小块炸药(炸药的质量可以忽略不计)。0时刻炸药爆炸使A、B分离，物体B在导轨上运动距离L=2m后静止，爆炸时间很短可以忽略不计。重力加速度g取10m/s2。求：

(1)爆炸后瞬间物体B的速度大小；

(2)物体B速度为12.如图，在大小为B的匀强磁场区域内，垂直磁场方向的水平面中有两根固定的足够长的金属平行导轨，在导轨上面平放着两根导体棒ab和cd，两棒彼此平行，构成一矩形回路。导轨间距为L，导体棒的质量均为m，电阻均为R，导轨电阻可忽略不计。两导体棒与导轨的动摩擦因数均为μ。初始时刻ab棒静止，给cd棒一个向右的初速度v0，重力加速度为g，以上物理量除v0未知外，其余的均已知。求：

(1)当cd棒速度v0满足什么条件时？导体棒ab会相对于导轨运动；

(2)若v0已知且满足第(1)问的条件，从ab棒开始运动到速度最大，用时为t，求ab棒的最大速度；

(3)若v0已知且满足第(1)问的条件，从ab棒开始运动到速度最大，cd棒产生的焦耳热为Q，用字母v1表示ab棒的最大速度，用v2表示此时cd棒的速度。13.新冠肺炎导致许多重症病人肺部受损，医院使用氧气瓶可以对病人进行氧疗。如图所示，现有一瓶使用过一段时间的氧气瓶(瓶内氧气可看作理想气体)，p−T图像从1→2→3的过程中，下列说法正确的是(

)A.1→2过程正在灌气

B.1→2过程中气体分子平均动能减小

C.2→3过程外界对气体做功，内能增加

D.2→3过程中气体分子单位时间内在器壁单位面积上撞击的次数增大

E.3状态的气体密度比1状态时小

14.如图，内壁光滑且高为L的导热气缸固定在水平面上，气缸内用横截面积为S，质量为m的绝热活塞封闭一定量的理想气体。开始时，活塞被一根轻绳吊住，恰好位于卡口处且不与卡口挤压。现剪断轻绳，活塞再度平衡时气缸内气体的长度变为L2。已知气缸外界为恒温环境，大气压强为p0，重力加速度为g。求

(1)剪断轻绳前，绳子上的拉力为多大？

(2)若给气缸涂上绝热材料后用电热丝对封闭的理想气体加热，使活塞缓慢上升，若电热丝的电阻为R，加热时电流为I，经t时间活塞恰好回到卡口处，假设电阻的产热全部传给气体，则内能的变化量是多少？15.如图甲所示，均匀介质中两波源S1、S2分别位于x轴上x1=0，x2=14m处，t=0时两波源同时从平衡位置开始振动，起振方向相同，振动周期和振幅相同，波源S2的振动图像如图乙所示。质点P位于x轴上，xP=4m处，已知质点P在t=0.4s时开始沿y轴正方向振动，波的传播速率为

m/s。两列波都传到P点后，P

(16.如图ABCD是一个用透明介质做成的四棱柱镜(图为其横截面)，∠A=∠C=90°，∠B=60°，边长AD=a，CD=2a。现有平行光线垂直入射到棱镜的AB面上(如图示)，入射到CD界面的光线恰能发生全反射。求：

(1)该透明介质的折射率；

(2)BC边上有光出射的范围(只考虑第一次到达BC边便能射出的光线)。

答案和解析1.【答案】B

【解析】解：A.竖直方向做自由落体运动，根据ℎ=12gt2，可得t=2ℎg，由图可知，a束烟花下降的高度小于b束烟花下降的高度，则a束烟花在空中运动的时间小于b束烟花，故A错误；

B.由图可知，水平方向a束烟花的位移大于b束烟花的位移，水平方向做匀速直线运动，根据x=v0t结合A选项分析可知a束烟花被喷射出的初始速度大于b束烟花，故B正确；

C.根据Δp=I=mgt，结合A选项可知可知a束烟花在空中运动过程中动量的增加量小于b束烟花，故C错误；

D.根据ΔEk=mgℎ，可知a束烟花在空中运动过程中动能的增加量小于b束烟花，故D2.【答案】A

【解析】解：由题意可知，小球所受的合力沿着虚线方向，根据电容的大小公式：C=ɛrS4πkd

电容的定义变形式：U=QC

电场强度与电压的关系式：E=Ud

联立可得：E=4πkQϵrS

可知右极板向右移动，极板间的电场强度不变，即合力方向不变，如图所示，

根据几何关系可知要使得小球能够从下方穿过电容器，根据：dℎ2=d+xℎ

3.【答案】D

【解析】解：B、设a星距太阳的距离为r1，b星距太阳的距离为r2，ra<rb，根据图像有ra+rb=6r，rb−ra=2r，解得ra=2r，rb=4r

两小行星均绕太阳做匀速圆周运动，设a星与b星的周期分别为Ta、Tb，根据开普勒第三定律有r13Ta2=r23Tb2，解得TaTb=122，故B错误；

C、根据v=2πrT，可得vavb=4.【答案】C

【解析】解：根据题意，光电子在相互垂直的匀强磁场和匀强电场中不发生偏转，则有qvB=qE

可得光电子的速度v=EB

根据爱因斯坦光电方程ℎν−ℎν0=12mv2

代入数据联立解得ν≈1×1015Hz，故5.【答案】C

【解析】解：设小球下滑位置与圆心的连线与水平方向的夹角为θ，则小球下降的高度为Rsinθ，根据动能定理mgRsinθ=12mv2−0

根据牛顿第二定律N1−mgsinθ=mv2R

解得圆弧槽对小球的支持力N1=3mgsinθ

根据牛顿第三定律可得小球对圆弧槽的压力N2=N1=3mgsinθ

对圆弧槽受力分析如图所示

根据平衡条件：N3=Mg+N2sinθμN3≥N2cosθ

6.【答案】AD

【解析】解：A、可以把图中四个点电荷看成两组等量异种电荷，根据等量异种电荷的电场线分布特点可知，+2q、−2q等量异种电荷在AB连线上O点电场强度最大，+q、−q等量异种电荷在AB连线上O点电场强度也是最大，且方向相同，根据电场强度的叠加可知AB线上O点电场强度最大，故A正确；

B、两组等量异种电荷在B点的电场强度方向分别平行两组等量异种电荷的连线方向，根据电场强度的叠加可知B点的电场不可能沿OB方向，故B错误；

CD、等量异种电荷连线的中垂线为等势线，所以φA=φO=φB，将正电荷从A到O再到B，根据W=Uq可知，电场力不做功，故D正确，C错误。

故选：AD。

把四个点电荷形成的电场看成两组等量异种电荷的电场，由等量异种电荷的电场线分布以及电场强度的叠加判断AB线上哪点的电场强度最大；根据两组等量异种电荷在B点的电场强度方向，结合电场强度的叠加判断B点的电场方向是不是沿OB方向；最后根据等量异种电荷连线的中垂线上电势相等的特点，分析将正电荷从A到7.【答案】BC

【解析】解：A、粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力始终与速度垂直，所以洛伦兹力不做功，线速度的大小不变，在第二个区域中，根据qv0B2=mv02r2，解得r2=mv0qB2，故A错误；

B、设圆的半径为R，粒子射入第一个圆形磁场后，从P点射入第二个圆形磁场，粒子在磁场中转过的角度为60°，根据几何关系，可知其半径r1=Rtan60°；同理根据几何关系，粒子在第二个圆形磁场中转过的角度为120°，其半径r2=Rtan30°，粒子从M点射入第三个圆形磁场中，射出时恰好过三角形O1O2O3的几何中心O点，则粒子在第三个圆形磁场中转过的角度为150°，其半径r3=Rtan15°，根据r=mvqB可得B=mvqr，三个区域磁感强度之比B1：B2：B3=1tan60∘：1tan30∘：18.【答案】BD

【解析】解：A、小车的速度达到最大时，小车受力平衡，则有mgsinθ=f=kvm

适当的增大斜面倾角可以增大小车的最大速度，故A错误；

B、由图像可知mgsin30°=kvm，解得k=mgsin30°vm=2×10×122kg/s=5kg/s，故B正确；

CD、0～1s内，对小车根据动量定理可得mgtsin30°−∑kvt=mvm−0，可得mgtsin30°−kx=mvm−0

解得：在第1秒内小车的位移大小为9.【答案】19.6

5.5

mgk【解析】解：(1)由图可知，挂1个钩码时，弹簧长度为L1=6.5cm；挂4个钩码时，弹簧长度为L1=9.5cm；根据胡克定律可得，弹簧劲度系数为k=ΔFΔx=3mgL4−L1=3×0.02×9.8(9.5−6.5)×10−2N/m=19.6N/m

(2)设弹簧的原长为L0，挂1个钩码时，弹簧长度为L1=6.5cm；根据受力平衡可得mg=k(L1−L0)

解得L0=L1−10.【答案】A

B

E

G

a

U1

U【解析】解：(1)①由于电动势约0.7V，可知电压表量程太大，不能选用；则需要选用已知内阻的微安表G1与定值电阻R02串联改成大量程的电压表，选择微安表G2测电流，故电表应选择A和B；

定值电阻应选择G；

由于电池内阻约1kΩ，为了调节方便，使电表示数变化明显，滑动变阻器应选择E。

②根据测电源电动势和内阻的实验原理，实验电路图如图所示，

(2)图(a)电路误差来源于电压表的分流，使得电动势和内阻测量值都小于真实值；图(b)电路误差来源于电流表的分压，使得电动势测量值等于真实值，内阻测量值大于真实值；根据U−I图像的纵轴截距等于电动势测量值，斜率绝对值等于内阻测量值，可知则图线Ⅱ是通过电路a测得的。

对于图(a)电路，当电压表示数为零时，电压表分流为零，此时图线Ⅱ的横轴截距是准确点；对于图(b)电路，当电流表示数为零时，电流表分压为零，此时图线Ⅰ的纵轴截距是准确点；连接两准确点即为准确的U−I图线，如图所示蓝色直线，

根据闭合电路欧姆定律可得：E=U+I(R0+r)

可得：U=−I(R0+r)+E

可知U−I图像的纵轴截距等于电动势，则有：E=U1，U−I图像的斜率绝对值为|k|=R0+r=U1I2

解得内阻为：r=U1I2−R0

故答案为：(1)①A、B、11.【答案】解：(1)爆炸后物体B向右做匀减速直线运动，根据牛顿第二定律可求加速度大小为：aB=μmBgmB=μg=0.4×10m/s2=4m/s2

设爆炸后瞬间物体B的速度大小vB，则根据运动学公式可得：

−2aBL=0−vB2

解得：vB=2aL=2×4×2m/s=4m/s

方向水平向右

(2)设爆炸后瞬间光滑球A的速度大小vA，爆炸时满足动量守恒条件，则根据动量守恒可得：mAvA=mBvB

解得：vA=2m/s方向水平向左

之后光滑球A会在斜面上做类平抛运动，则由运动学公式可求沿斜面向下的加速度大小为：aA=mAgsin37°mA=gsin37°=10×0.6m/【解析】(1)由题可知，炸药爆炸后A、B分离，物体B会获得一个水平向右的速度，分析其受力，可知物体B在水平直导轨上做匀减速直线运动直至最后速度为0，物体B停止在水平直导轨上，利用匀变速直线运动规律公式即可求解爆炸后瞬间物体B的速度大小。(2)由于炸药爆炸的情况满足动量守恒定律，则应用动量守恒可求解物体A获得的速度，之后分析物体A会在斜面上做类平抛运动，利用类平抛运动公式可求解物体A在斜面上的水平和沿斜面向下的位移，进而利用勾股定理可求物体B速度为0时AB间的距离。

本题考查动量守恒的条件及其应用、匀变速直线运动和类平抛运动的规律。

12.【答案】解：(1)cd棒产生的电动势为：E=BLv0

回路感应电流为：I=E2R

为了使导体棒ab会相对于导轨运动，应满足：F安=BIL>μmg

联立解得：v0>2μmgRB2L2

(2)设ab棒的最大速度为vab，此时cd棒的速度为vcd，回路电动势为：E′=BL(vcd−vab)

回路电流为：I′=E′2R

导体棒受到的安培力为：F安′=BI′L=B2L2(vcd−vab)2R

此时ab棒的加速度为零，则有：F安′=μmg

对ab棒和cd棒组成的系统，安培力对两棒的冲量大小相等，方向相反，

以向右方向为正，根据动量定理可得：−2μmg⋅t=mvab+mvcd−mv0

联立解得：vab=v02−μgt−μmgRB2L2，vcd=v02−μgt+μmgRB2L2

(3)对【解析】(1)当ab棒受到的安培力大于最大静摩擦力时，ab开始滑动；

(2)根据法拉第电磁感应定律和欧姆定律表示回路中的电流，当ab的速度达到最大时，安培力与滑动摩擦力平衡，在此时间内对两棒系统根据动量定理求cd棒的速度；

(3)当ab棒速度达到最大时，由题设条件根据能量守恒定律、动量定理、平衡条件及电荷量的经验公式列方程求cd棒的位移。

本题是用力学三大知识解决电磁感应问题的典例，利用双杆有摩擦的轨道模型，将两棒运动与力的关系、能量与动量的关系、变加(减)速运动学问题综合在一个题的三种情况中，难度大，不仅涉及电磁学基础知识，还有力学中动量和能量等知识。

13.【答案】BDE

【解析】解：A.由图可知1→2过程p−T图像斜率变小，根据pVT=C，可知气体的体积变大，1→2过程应该正在放气，故A错误；

B.由图可知1→2过程温度变小，则气体分子平均动能减小，故B正确；

C.由图可知2→3过程p−T图像斜率不变，根据pVT=C，可知的体积不变，外界对气体不做功；由图可知2→3过程气体温度变大，内能增加，故C错误；

D.2→3过程体积不变，气体压强增大，根据压强的微观意义可知体分子单位时间内在器壁单位面积上撞击的次数增大，故D正确；

E.根据理想气体状态方程p1V1T1=p3V3T1，由图可知p1>14.【答案】解：(1)设绳子剪断前气体压强为p1，体积为V1，绳子剪断后气体压强为p2，