无锡市天一中学2022-2023学年高三下学期学情检测物理试题（解析版）

第20页/共20页天一中学2022-2023学年高三年级学情检测物理一、单项选择题：共10题，每题4分，共40分，每题只有一个选项最符合题意。1.陆游在诗作《村居山喜》中写到“花气袭人知骤暖，鹊声穿树喜新晴”。从物理视角分析诗词中“花气袭人”的主要原因是（）A.气体分子之间存在着空隙 B.气体分子在永不停息地做无规则运动C.气体分子之间存在着相互作用力 D.气体分子组成的系统具有分子势能【答案】B【解析】【详解】从物理视角分析诗词中“花气袭人”的主要原因是气体分子在永不停息地做无规则运动，故B正确，ACD错误。故选B。2.半圆形框竖直静放在粗糙的水平地面上，套在其上的光滑小球P在水平外力F作用下处于静止状态，P与圆心O的连线与水平面的夹角为θ，现用水平力F拉动小球，使其缓慢上移到框架的最高点，在此过程中框架始终保持静止，下列说法中正确的是（）A.水平拉力F为恒力 B.水平拉力F先增大后减小C.框架对小球的支持力不断减小 D.地面对框架的摩擦力一直增大【答案】C【解析】【详解】ABC．对小球受力分析有，上移到框架的最高点的过程中，θ越来越大，拉力减小，支持力减小，故AB错误，C正确；D．对整体受力分析有，竖直方向上，地面对框架的支持力的大小等于系统的总重力大小，水平方向上，地面对框架的摩擦力与外力F相等，所以地面对框架的摩擦力一直减小，故D错误。故选C。3.下端附着重物的粗细均匀木棒，竖直浮在河面，在重力和浮力作用下，沿竖直方向做频率为1Hz的简谐运动；与此同时，木棒在水平方向上随河水做匀速直线运动，如图（a）所示。以木棒所受浮力F为纵轴，木棒水平位移x为横轴建立直角坐标系，浮力F随水平位移x的变化如图（b）所示。已知河水密度为，木棒横截面积为S，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（）A.x从0.05m到0.15m的过程中，木棒的动能先减小后增大B.x从0.21m到0.25m的过程中，木棒加速度方向竖直向下，大小逐渐变小C.和时，木棒的速度大小相等，方向相反D.木棒在竖直方向做简谐运动的振幅为【答案】BD【解析】【详解】A．木棒在竖直方向做简谐运动，根据图(b)可知x=0.1m处，木棒达到平衡位置，此时的速度最大，所以x从0.05m到0.15m的过程中，木棒的动能先增大后减小。故A错误；B．x=0.2m时木棒浮力最小，此时木棒在上方最大位移处，重力大于浮力，木棒开始向下振动，x从0.21m到0.25m的过程中，木棒的浮力增大，但小于重力，说明在木棒加速度方向竖直向下，大小逐渐变小。故B正确；C．在x=0.35m和x=0.45m时，木板浮力相同，说明木板处于同一位置，根据简谐运动的对称性可知，在x=0.35m和x=0.45m时木棒竖直方向的速度大小相等，方向相反，但木棒水平方向速度相同，根据速度的合成可知，木棒的速度方向不是相反。故C错误；D．设木棒在平衡位置处浸没的深度为h，振幅为A。浮力最大时，有浮力最小时，有联立解得故D正确。故选BD。4.“天问一号”从地球发射后，在如图甲所示的P点沿地火转移轨道到Q点，再依次进入如图乙所示的调相轨道和停泊轨道，则天问一号（）A.发射速度介于7.9km/s与11.2km/s之间B.从P点转移到Q点的时间小于6个月C.在环绕火星的停泊轨道运行的周期比在调相轨道上小D.在地火转移轨道运动时的速度均大于地球绕太阳的速度【答案】C【解析】【详解】A．因发射的卫星要能变轨到绕太阳转动，则发射速度要大于第二宇宙速度，即发射速度介于11.2km/s与16.7km/s之间，故A错误；B．因P点转移到Q点的转移轨道的半长轴大于地球公转轨道半径，则其周期大于地球公转周期（1年共12个月），则从P点转移到Q点的时间为轨道周期的一半时间应大于6个月，故B错误；C．因在环绕火星的停泊轨道的半长轴小于调相轨道的半长轴，则由开普勒第三定律可知在环绕火星的停泊轨道运行的周期比在调相轨道上小，故C正确；D．卫星从Q点变轨时，要加速增大速度，即在地火转移轨道Q点的速度小于火星轨道的速度，而由可得可知火星轨道速度小于地球轨道速度，因此可知卫星在Q点速度小于地球轨道速度，故D错误；故选C。5.我国成功研制的环流器二号M装置，是一款通过可控热核聚变方式，提供清洁能源的装置。氘、氚的核聚变反应方程为：。已知氘核、氚核的比结合能分别是、，，正确的是（）A.X核结合能为 B.氘核结合能为C.氦原子核的比结合能为 D.聚变反应中质量亏损为【答案】C【解析】【分析】【详解】A．由质量数守恒和电荷数守恒得核反应方程为即X核为中子，单个核子没有结合能，故A错误；B．氘核结合能为故B错误；C．氮原子核的比结合能为故C正确；D．由质能方程可得质量亏损为代入得故D错误。故选C。6.用图示装置做“验证动量守恒定律”实验。在滑块1、2上分别装有相同的挡光片及弹簧圈，测出挡光片宽度d，滑块1、2的质量分别为m1、m2.实验时打开气泵，让滑块1以一定的初速度向左运动并与静止的滑块2碰撞，记下滑块1经过光电门M的挡光时间t1和滑块1、2分别经过光电门N的挡光时间t′1和t2。下列相关说法正确的是（）A.滑块1、2的质量必须相等B.实验前调节导轨平衡时，不用打开气泵，只须滑块能在任意位置平衡即可C.若实验发现m1()略大于m1()＋m2()，可能的原因是导轨左端偏低D.若实验发现＋＝，说明碰撞时动量守恒且无机械能损失【答案】D【解析】【详解】A．为了滑块1、2碰撞后都向左运动，应满足A错误；B．实验前调节导轨平衡时，应打开气泵，滑块能在任意位置静止，导轨平衡才调节完毕，B错误；C．若实验发现m1()略大于m1()＋m2()，可能的原因是导轨左端偏高，C错误；D．若碰撞过程中满足动量守恒和机械能守恒，则两式联立解得＋＝D正确。故选D。7.三根粗细一样上端开口的玻璃管，中间都有一段汞柱封住一段空气柱，如图所示，若，，三者原先温度都相同，后来又升高相同温度，则管中汞柱向上移动是（）．A.甲管最少 B.丙管最少C.甲管比乙管少 D.乙管和丙管一样多【答案】B【解析】【详解】ABCD.甲乙丙中的气体压强分别为：由于，故；根据理想气体状态方程，有由于气体的气压不变，故由于，相同，故，即甲乙中水银柱上升最多，丙最少，故B正确ACD错误。故选B。8.雨打芭蕉是中国古代文学中常见的抒情意象，为估算雨滴撞击芭蕉叶产生的平均压强p，小华同学将一圆柱形的量杯置于院中，测得一段时间t内杯中水面上升的高度为h，查询得知当时雨滴下落的速度为v。设雨滴竖直下落到水平的芭蕉叶上后以原来的速率竖直反弹。已知水的平均密度为ρ，不计雨滴重力。则p的大小为（）A. B. C. D.【答案】B【解析】【详解】单位时间的降水量在芭蕉叶上取的面积上，时间内降落的雨水质量设雨水受到的撞击力为F，根据动量定理解得根据牛顿第三定律可知，芭蕉叶上的面积受到的撞击力的大小因此平均压强为故选B。9.如图所示，长为4l，倾角为37°的光滑绝缘细杆AD垂直穿过半径为l、带电量为－Q的固定大圆环圆心O，细杆上B、O、C三点等分细杆长度。现从细杆的顶端A无初速度地释放一个质量为m，带电量为＋q的套在细杆上的可视为点电荷的小滑环。已知静电力常量为k，重力加速度为g，sin37°=0.6，cos37°=0.8，大圆环上的电荷均匀分布，小滑环上的电荷不影响电场分布，则下列说法正确的是（）A.大圆环在B点产生的场强大小为B.小滑环在B点的加速度大小为C.小滑环从B到C的过程中电场力所做的功为D.小滑环在D点的速度大小为【答案】D【解析】【详解】A．由题意可知圆环上电荷分布均匀，取环上一点，设其电荷量为Q1，该点到B点的距离为Q1在B点产生的场强为以O点为坐标原点，OA方向为正方向建立x轴，Q1在B点产生的场强在x轴方向的分量为大圆环在B点产生的场强大小故A错误；B．小滑环在B点，由牛顿第二定律得解得故B错误；C．由对称性可知B、C两点电势相等小滑环从B到C的过程中电场力所做的功故C错误；D．由对称性可得库仑力做功从A到D，由动能定理得解得故D正确。故选D。10.如图所示，轻弹簧一端连接质量为m物体A，另一端固定在光滑的斜面底端，A通过轻绳跨过光滑的定滑轮与质量为2m的物体B连接，绳、弹簧与斜面平行。将A由弹簧原长处静止释放，已知轻绳始终有力，则A的位移x、速度v和弹簧弹力F、绳子张力T与时间t或位移x的关系图像可能正确的是（）A. B.C. D.【答案】D【解析】【详解】将A由弹簧原长处静止释放，设A的位移为x，对整体，由牛顿第二定律可知A先沿斜面向上做加速度逐渐减小的加速运动，当x增大到某值时a减小到零，然后向上做加速度反向增大的减速运动，A运动到最高点时速度减小到零；然后A沿斜面向下先做加速度减小的加速运动，后做加速度增大的减速运动，由系统机械能守恒可知，A运动到释放位置时速度刚好减小到零。由于加速度a与x成线性关系，故A在斜面上做以某点（速度最大加速度为零位置）为中心的简谐运动。A．x-t图像切线的斜率表示瞬时速度，由上述分析知A不可能先做减速后做加速运动，A错误；B．由上述分析可知，A做简谐运动，其v-t图像应是正弦函数图像，B错误；C．A刚释放时，弹簧弹力等于零，此时A的加速度A运动到最高点时，根据简谐运动的对称性，加速度a2与a1等大反向，则解得C错误；D．对A物体，由牛顿第二定律得将a1与a2及对应的弹簧弹力分别代入可知，A上滑过程中，T随x均匀增加，最小值是mg，最大值是3mg，D正确。故选D。二、非选择题：共5题，共60分，其中第12~15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。11.(1)某同学用如图1所示的装置做“探究加速度与力，质量关系”的实验时得到一条如图2所示的纸带，他在纸带上便于测量的地方选取第一个计时点，标为A，第六个点标为B，第十一个点标为C，第十六个点标为D，第二十一个点标为E。测量时发现B点已模糊不清，于是他测得AC长为14.56cm，CD长为11.15cm，DE长为13.73cm，则打C点时瞬时速度大小为___m/s，小车运动的加速度大小为___，AB的长度应为___cm。（保留三位有效数字）(2)该同学掌握了测量加速度的方法后，在保持小车质量M不变条件下，用两种方法探究小车的加速度a与其所受力F（即小挂盘和其中的砝码的重力mg）之间的关系。一是用图1所示的装置，经平衡摩擦后，在不同外力F作用下，测得小车的加速度；二是将图1所示的装置改为图3所示，进行如下实验：①改变垫块高度，调节角，使车匀速下滑；②取下m（记录m）后，让小车下滑，测出；③改变m重新挂上，重复上面的①②操作，得到在不同外力作用下小车的加速度。现在同一坐标中以a为纵坐标，F为横坐标做出图像如图4所示，则图像是___（填“Ⅰ”或“Ⅱ”），小车质量M=__kg（保留两位有效数字）。两条曲线不重叠，且随F增加偏差越来越大，其主要原因是_____。【答案】①.0.986②.2.58③.5.99④.Ⅰ⑤.0.99-1.1⑥.当m增加时，方法1不满足M>>m条件，而方法Ⅱ满足【解析】【详解】(1)计时点之间的时间间隔打C点时瞬时速度大小由逐差法，小车运动的加速度大小为相邻的计时点之间的位移差则AB的长度应为(2)用图1所示的装置，经平衡摩擦后，在不同外力F作用下，测得小车的加速度可知，只有在的条件下，近似趋近于零，才可以认为小车所受力，当F逐渐增大时，即m逐渐增大时，就不能近似等于1，所以图线会发生弯曲；而将装置改为图3，按题中的实验方法，取下m（记录m）后，小车所受的合力即为，满足是一条过原点的直线，故选Ⅰ；由Ⅱ图线可知，图线斜率的大小则小车的质量由上分析知，两条曲线不重叠，且随F增加偏差越来越大，其主要原因是当m增加时，即F增大时，方法1不满足的条件，而方法Ⅱ满足。12.一种振动发电装置的示意图如图甲所示，半径、匝数的线圈套在永久磁铁槽中，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布（其右视图如图乙所示），线圈所在位置的磁感应强度大小均为，线圈的电阻，它的引出线接有的灯泡L、外力推动线圈框架的P端，使线圈的速度v随时间t变化的规律如图丙所示，已知v取向右为正。求：（1）线圈运动过程中产生的最大感应电动势的大小；（2）线圈运动一个周期内，线圈中产生的热量Q。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）根据法拉第电磁感应定律有解得（2）据题意有则电动势有效值电流有效值为线圈中产生的热量解得13.如图所示，水族馆训练员在训练海豚时，将一发光小球高举在水面上方的A位置，海豚的眼睛在B位置，A位置和B位置的水平距离为d，A位置离水面的高度为d。训练员将小球向左水平抛出，入水点在B位置的正上方，入水前瞬间速度方向与水面夹角为θ。小球在A位置发出的一束光线经水面折射后到达B位置，折射光线与水平方向的夹角也为θ。已知水折射率，求:（1）tanθ的值；（2）B位置到水面的距离H。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）由平抛运动的规律可知解得（2）因可知，从A点射到水面的光线的入射角为α，折射角为，则由折射定律可知解得由几何关系可知解得14.如图所示为一种带电粒子电磁分析器原理图。在xOy平面的第二象限存在垂直平面向外，磁感应强度大小为B的匀强磁场，第三象限有一离子源C飘出质量为m、电荷量为q、初速度为0的一束正离子，这束离子经电势差为的电场加速后，从小孔A垂直x轴射入磁场区域，小孔A离O点的距离为，在x轴正向放置足够长的探测板。不考虑离子重力和离子间的相互作用。（1）求离子从小孔A射入磁场后打到板上的M的坐标；（2）若离子源C能飘出两种质量分别为2m和m、电荷量均为+q的甲、乙两种离子，离子从静止开始经如图所示的电压为U的加速电场加速后都能通过A垂直磁场射入磁场区域，如图乙所示现在y轴上放置照相底片，若加速电压在（）到（）之间波动，要使甲、乙两种离子在底片上没有交叠，求与U的比值要满足什么条件？（3）在x轴正向铺设足够长的光滑绝缘板，如图丙所示。离子打到板上后垂直板方向的碰后速度总是碰前该方向上速度的0.6倍，平行板方向上分速度不变，在板上M点的右边有边界平行于y轴的宽为d的有界磁场磁感应强度也为B，磁场竖直方向足够长，若要求离子在磁场中与板碰撞3次后（M点除外）水平离开磁场右边界，则磁场宽度d应满足什么条件？【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）正离子经电场加速过程中，由动能定理得正离子在磁场中做匀速圆周运动联立得如图正离子在第一象限做匀速直线运动，有几何关系则可得打到板上的M的坐标为。（2）由（1）可得当加速电压为时，半径最大对质量为2m的正离子，当加速电压为时，半径最小需满足即（3）正离子从M点弹起后再次与板相撞，两撞击点相距同理，多次与板撞击，间距分别为，，离子打到板上后垂直板方向的碰后速度总是碰前该方向上速度的0.6倍，则要求离子在磁场中与板碰撞3次后（M点除外）水平离开磁场右边界，则联立得15.为了解决航空公司装卸货物时因抛掷造成物品损坏的问题，一位同学设计了一种缓冲转运装置，如图所示。卸货时飞机不动，缓冲装置A紧靠飞机，转运车B靠紧A。包裹C沿缓冲装置A的光滑曲面由静止滑下，经粗糙的水平部分，滑上转运车B并最终停在转运车B上被运走，B的右端有一固定挡板。已知C与A、B水平面间的动摩擦因数均为μ1＝0.2，缓冲装置A与水平地面间的动摩擦因数μ2＝0.1，转运车B与地面间的摩擦可忽略。A、B的质量均为M＝40kg，A、B水平部分的长度均为L＝4m。包裹C可视为质点且无其他包裹影响，重力加速度g取10m/