2022-2023学年山西省山西大学附属中学高三下学期5月月考理综物理试题（解析版）

山西大学附属中学2022-2023学年高三下学期5月月考理综物理试题二、选择题1.2022年6月23日，东北首座核电站辽宁红沿河核电站正式具备商业运行条件，成为国内在运的最大核电站。现代核电站主要是通过可控链式核裂变反应来实现核能的和平利用。已知一个原子核在中子的轰击下发生裂变反应，其裂变方程为，下列说法正确的是（）A.裂变方程式左右两边都有中子，可以改写成B.在中子轰击下发生裂变反应过程中，质量守恒C.裂变释放能量，原子核的比结合能比原子核的大D.在自然界中可发生衰变，60个铀核经过一个半衰期后，一定有30个铀核发生衰变【答案】C【解析】【详解】A．裂变反应中左右两边都有中子，这是核反应原理，必须有中子的参与，不能改写成，故A错误；B．在中子轰击下发生裂变反应过程中，质量亏损，故B错误；C．比结合能越大，原子核越稳定，原子核裂变得到原子核，说明原子核比原子核更稳定，即原子核的比结合能比原子核的大，故C正确；D．半衰期是针对大量放射性元素的统计规律，对少量放射性元素不适用，故D错误。故选C。2.北京2022年冬奥会跳台滑雪比赛在张家口赛区的国家跳台滑雪中心进行，跳台由助滑道、起跳区、着陆坡、停止区组成，如图所示。运动员从起跳区水平起跳后在空中运动的竖直方向的速度、重力的瞬时功率、动能、机械能分别用v、P、、E表示，用t表示运动员在空中的运动时间，不计运动员所受空气阻力，下列图像中可能正确的是（）A. B.C. D.【答案】D【解析】【详解】A．滑雪运动员离开起跳区后做平抛运动，水平速度不变，竖直速度变化，则速度变化量为可知速度变化量和时间关系为正比例函数，图像为过原点的一条倾斜直线，故A错误；B．经过时间t后竖直方向速度为重力的瞬时功率为可知重力瞬时功率和时间关系为正比例函数，图像为过原点的一条倾斜直线，故B错误；C．不计空气阻力，只有重力做功，滑雪运动员飞行过程机械能守恒，不随时间变化，故C错误；D．设起跳时的速度为v0，则经过时间t动能为可知动能和时间关系为二次函数，图像为抛物线一部分，顶点不在原点，故D正确。故选D。3.圆心为O、半径为R的半球形玻璃砖横截面如图所示。光线从P点垂直界面入射后恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射；当光线由P点以某入射角θ进入玻璃砖后光线恰好从玻璃砖圆形表面的最高点出射，已知玻璃砖的折射率为，则（）A.OP之间的距离为 B.OP之间的距离为C.入射角θ为60° D.入射角θ为30°【答案】C【解析】【详解】作出光路图如图所示根据题意，有联立解得，故选C。4.图甲是判断电流大小是否发生变化的装置示意图。电流在铁芯中产生磁场，其磁感应强度与成正比。现给某半导体材料制成的霍尔元件（如图乙，其长、宽、高分别为a、b、d）通以恒定工作电流I，通过右侧电压表V的示数就能判断的大小是否发生变化。当的变化量一定时，电压表V的示数变化量越大，则该装置判断的灵敏度就越高。已知霍尔元件的半导体材料载流子为一价正离子，则下列说法正确的是（）A.仅适当增大工作电流I，可以提高判断的灵敏度B.仅将该半导体材料制成的霍尔元件更换为另一个金属材料制成的霍尔元件，则电压表V的“”“”接线柱连线位置无需改动C.M端应与电压表V的“”接线柱相连D.当电流增大时，电压表V的示数会减小【答案】A【解析】【详解】A．磁感应强度与成正比，当霍尔元件内部电场稳定时即仅适当增大工作电流I，根据可知，正离子定向移动的速度增大，则电压表示数变化越大，可以提高判断的灵敏度，A正确；B．仅将该半导体材料制成的霍尔元件更换为另一个金属材料制成的霍尔元件，则自由电子移动方向与电流方向相反，根据左手定则，自由电力在洛伦兹力的作用下与正离子偏转方向相同，则电压表V的“”“”接线柱连线位置需要改动，B错误；C．根据安培定则即左手定则，正离子向外侧偏转，霍尔元件外侧带正电，则M端应与电压表V的“”接线柱相连，C错误；D．当电流增大时，磁感应强度变大，由A选项可知，霍尔元件内外两侧电势差增大，电压表V的示数会增大，D错误。故选A。5.质量为2kg的小球b静止在光滑的水平地面上，左端连接一水平轻质弹簧，质量为2kg的另一小球a以4m/s的速度向b运动，从小球a接触弹簧到压缩到最短所经历的时间为，已知此弹簧的压缩量x与弹性势能的关系为，则小球a、b在这段时间内的位移大小分别为（）A.m， B.m，mC.m，m D.m，m【答案】A【解析】【详解】小球、与弹簧组成的系统动量守恒，弹簧被压缩至最短时，小球、达到共速，设共速时的速度为，小球的初速度为，则由动量守恒定律有碰撞过程中机械能守恒，有解得由弹簧的压缩量x与弹性势能的关系可得设小球a、b在这段时间内位移大小分别为、，任取极短的时间，两小球在任意时刻动量均守恒，任意时刻的速度分别设为、则有即有固有而两小球的对地位移之间的关系为联立解得故选A。6.2022年12月4日11时01分，神舟十四号与空间站天和核心舱分离，在太空执行任务183天陈冬、刘洋、蔡旭哲三名航天员正式踏上回家之路。分离过程简化如图所示，脱离前与天和核心舱同处于半径为的圆轨道I，从P点脱离后神舟十四号飞船沿轨道II返回近地半径为的圆轨道III上，Q点为轨道II与轨道III轨道的切点，然后再多次调整轨道，顺利着陆在东风着陆场。下列判断正确的是（）A.飞船由轨道I进入轨道II需要在P点减速B.飞船由P到Q的时间大于在轨道III上运行周期的一半C.飞船在轨道II上经过Q点的加速度要大于在轨道III上经过Q点的加速度D.飞船在轨道I与地心连线和在轨道III与地心连线在相同时间内扫过的面积相等【答案】AB【解析】【详解】A．飞船由轨道I进入轨道II做近心运动，所受万有引力应大于所需向心力，故需要在P点减速，故A正确；B．飞船由P到Q运动轨迹为椭圆，半长轴要大于轨道III的半径，由开普勒第三定律知运动时间大于在轨道III上运行周期的一半，故B正确；C．飞船在轨道II上经过Q点受到万有引力和在轨道III上经过Q点受到的万有引力相等，故加速度大小相等，故C错误；D．根据开普勒第二定律，在同一轨道上飞船与地心连线在相同时间内扫过的面积相等，故D错误。故选AB。7.如图1所示，光滑水平面上静止放置一质量为m、总电阻为r、边长为l的正方形导体框（图2为导体框的俯视图），导体框前方l处两虚线间存在竖直向下的匀强磁场，磁场宽度大于l，磁感应强度大小为B。某时刻导体框在水平恒力F作用下开始运动。已知导体框的后边CD边进、出磁场时的速度大小均为导体框前边AB边进入磁场时速度的，进、出磁场过程均为变速运动，则导体框在整个运动过程中，下列说法正确的是（）A.导体框刚进磁场时，线框热功率为 B.磁场的宽度为C.导体框在穿过磁场的过程中，产生的焦耳热为 D.导体框进入磁场所用的时间为【答案】AB【解析】【详解】A．导体框进入磁场时的速度为进入磁场时的电动势为得A正确；B．由题意可知，导体框进、出磁场的运动过程初、末速度相等。导体框在磁场中运动过程，由动能定理得磁场宽度为B正确；C．由能量守恒得C错误；D．导体框进入磁场过程中，由动量定理又，得D错误。故选AB。8.如图所示，质量为m的光滑大圆环用细轻杆固定在竖直平面内，两个质量均为的小环（可视为质点）套在大圆环上，将两个小环同时从大圆环的最高点a由静止释放，两小环分别沿大圆环两侧下滑。已知重力加速度为g，从两小环开始下滑到运动至大圆环最低点c的过程中，下列说法正确的是（）A.小环从a运动到b的过程中，大圆环对小环的弹力始终指向大圆环的圆心B.小环运动到b点时，大圆环与小环间的作用力一定不为零C.大圆环对轻杆的作用力可能为零D.大圆环对轻杆作用力的最大值为21mg【答案】BCD【解析】【详解】A．由弹力方向可知，小环从a运动到b的过程中，运动到图示位置P点设大圆环半径为R，小环与圆心的连线与竖直方向的夹角为，对小环由动能定理可得如果小环与大环恰好无弹力，重力的分力提供向心力，则解得在该点上方大圆环对小环的弹力方向背离大圆环圆心，在该点下方大圆环对小环的弹力方向指向大圆环的圆心，故A错误；B．小环运动到b点时，大圆环对小环的弹力提供小环的向心力，大圆环与小环间的作用力一定不为零，故B正确；C．当小环运动到P点下面b点上面的Q点时，OQ与竖直方向的夹角为，大环对小环的弹力为F，则由动能定理由牛顿第二定律得由牛顿第三定律可知小环对大环的弹力大小为当时，大圆环对轻杆的作用力恰好为零，解得或所以大圆环对轻杆的作用力可能为零，故C正确；D．当其中一个小环到大圆环最低点时，由动能定理得由牛顿第二定律可得解得小环到大圆环最低点时，大环对小环的作用力最大；由牛顿第三定律可知小环对大环向下的作用力最大，所以大圆环对轻杆作用力的最大值为故D正确。故选BCD。三、非选择题（共174分）9.某同学利用如图甲所示的实验装置测量物块与长木板间的动摩擦因数。长木板固定在水平桌面上，左端安装遮光片的物块通过细绳跨过定滑轮与重物连接，光电门固定在靠近定滑轮处，物块（含遮光片）的质量为M，重物的质量为m。静止释放物块，记录物块刚释放时与光电门的距离s及遮光片通过光电门的遮光时间t，改变物块的释放位置，重复多次实验。（1）下列操作对实验是必要的是___________A.调节定滑轮的高度，使细绳与长木板平行B.用天平测出物块（含遮光片）和重物的质量C.为减小实验误差，物块刚释放时与光电门的距离s尽可能近一点（2）利用游标卡尺测量遮光片的宽度d，如图乙所示，应利用游标卡尺___________部分进行测量（选填图乙中字母代号），读数为___________mm；（3）根据多组s、t数据在坐标系中作出图像如图丙所示，图像的斜率为k，设重力加速度为g，则物块与长木板之间的动摩擦因数___________（用题中物理量字母符号表示）。【答案】①.AB##BA②.B③.11.70④.【解析】【详解】（1）[1]A．为了减小误差，绳子拉力应沿着水平方向，需要调节定滑轮的高度，使细绳与长木板平行，A正确；B．本实验利用牛顿第二定律测动摩擦因数，需要用天平测出物块（含遮光片）和重物的质量，B正确；C．为减小实验误差，物块刚释放时与光电门的距离s适当远一些，C错误。故选AB。（2）[2][3]由图可知，应利用游标卡尺B部分进行测量，读数为（3）[4]滑块经过光电门的速度根据运动学公式联立可得可知斜率可得根据牛顿第二定律解得10.如图（a）所示为“用DIS测电源的电动势和内电阻”的部分实验电路图，电流传感器有微小电阻，图（b）是某同学实验中得到的图线。（1）实验中还需要______传感器，其接线应接在图（a）电路中的“1”和______位置（“2、3、4”中选填）；（2）由图（b）实验图线的拟合方程可得，该电源电动势______V，内阻______；（3）根据实验测得的I、U数据，若令，则由计算机拟合得出的图线应是图（c）中的______（选填“a”、“b”或“c”），其余两条图线分别是令，得出的；（4）由第（2）问中得到的电源电动势和内阻的值，推测图丙中M点的坐标为______。（保留3位有效数字）【答案】①.电压②.3③.2.96④.1.12⑤.c⑥.【解析】【详解】（1）[1][2]实验中还需要电压传感器测路端电压，应分别接在电路中电源的正负极两端，但是开关要起到作用，又电流传感器有微小电阻，为了减小误差，电流传感器应采用外接法。则电压传感器接线应分别接在图（a）电路中1和3位置。（2）[3][4]根据闭合电路欧姆定律由图（b）实验图线的拟合方程可得，图像纵坐标的截距表示电源电动势，则有斜率的绝对值表示电源的内阻，则有（3）[5]根据实验测得的I、U数据，若令，则由计算机拟合得出的图线应是电源的输出功率与干路电流的关系，由于电源的输出功率随外电阻的增大是先增大后减小，当外电阻等于电源内阻时输出功率最大，所以该图线应是c。（4）[6]根据第（2）问中得到的电源电动势和内阻的值，则有所以推测图（丙）中M点的坐标为。11.如图甲所示，开口向上的汽缸放在水平地面上，横截面积为S、质量为m的薄活塞密封一定质量的理想气体，平衡时活塞下部与汽缸底部的间距为d。若汽缸放在倾角的固定斜面上，绕过定滑轮的轻绳一端与质量为2m的物块相连，另一端与活塞相连，滑轮右侧轻绳与斜面平行，系统处于平衡状态，如图乙所示。重力加速度大小为g，大气压强恒为p0，不计一切摩擦，缸内气体的温度恒定，斜面足够长。（1）求气缸的质量M；（2）求系统在斜面上处于平衡状态时活塞与汽缸底部的间距x1；【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）设汽缸的质量为M，对活塞与汽缸整体，根据物体的平衡条件有解得（2）汽缸放在水平地面上时，缸内气体的压强设汽缸在斜面上系统平衡时缸内气体的压强为，对活塞，根据物体的平衡条件有解得根据玻意耳定律有解得12.电磁炮是利用磁场对通电导体作用使炮弹加速的，其原理示意图如图所示，假设图中直流电源电动势为E=35V，电容器的电容为C=2F。两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为l=1m，电阻不计。炮弹可视为一质量为m=2kg、电阻为R=5Ω的金属棒MN，垂直放在两导轨间处于静止状态，并与导轨良好接触。首先开关S接1，使电容器完全充电；然后将S接至2，导轨间存在垂直于导轨平面向上、磁感应强度大小为B=2T的匀强磁场，MN开始向右加速运动，经过一段时间后回路中电流为零，MN达到最大速度，之后离开导轨。问：（1）直流电源的a端为正极还是负极；（2）MN离开导轨时的最大速度的大小；（3）已知电容器储藏的电场能为，导体棒从开始运动到离开轨道的过程中，导体棒上产生的焦耳热的大小。（电磁辐射可以忽略）【答案】（1）负极；（2）14m/s；（3）245J【解析】【详解】（1）由于电磁炮受到的安培力方向水平向右，所以电流由N流向M，所以直流电源的a端为负极；（2）电容器放电前所带的电荷量为开关S接2后，MN开始向右加速运动，速度达到最大值vm时，MN上的感应电动势最终电容器板间电压电容器所带电荷量设在此过程中MN的平均电流为，MN上受到的平均安培力由动量定理，有联立解得（3）导体棒从开始运动到离开轨道的过程中，导体棒上产生的焦耳热的大小为13.如图所示，用轻绳将