2023届四川省绵阳市高三年级下册三诊理综物理试题 含解析

绵阳市高中2020级第三次诊断性考试

理科综合能力测试

一、选择题：

1.2022年11月30日，神舟十五号载人飞船与空间站组合体完成自主交会对接。交会对接前，空间站组合

体会从距地面较高的轨道变轨到距地面较低的轨道，等待神舟十五号载人飞船的到来。变轨前后，空间站

组合体绕地球的运行均视为匀速圆周运动，则空间站组合体变轨后相对于变轨前运行的（）

A.周期减小B.加速度减小

C.动能减小D.机械能增大

【答案】A

【解析】

【详解】A.根据

2

厂mM47r2v

G——=m——r-m-=ma

r2T2r

可得

\GM

GM

”尸

空间站组合体变轨后相对于变轨前运行的轨道半径减小，则根据

可知，周期减小，选项A正确;

B.根据

GM

可知加速度变大，选项B错误;

C.根据

可知，速度变大，则动能变大，选项C错误;

D.从高轨道到低轨道要点火减速制动，则机械能减小，选项D错误。

故选A。

2.用如图甲所示的电路研究光电效应，先后用两种不同频率的光1、2照射相同的阴极K,并根据电流表

和电压表测得的示数，绘制出电流与电压的关系图像如图乙所示，则（）

A.光1的频率小于光2的频率

B.光1的频率大于光2的频率

C.用光1照射时，阴极K的截止频率较大

D.用光2照射时，阴极K的截止频率较大

【答案】B

【解析】

【详解】AB.根据光电效应方程有

hv-W^Ek=eU

可知截止电压大，光的频率高，由图像可知光1的截止电压大，则光1的频率大于光2的频率，故A错误,

B正确；

CD.逸出功和截止频率由金属本身决定，阴极K的截止频率不变，故CD错误；

故选B。

3.新春佳节，大街小巷总会挂起象征喜庆的中国红灯笼。如图所示，由4根等长轻质细绳

AB、BC、CD、DE悬挂起3个质量相等的灯笼，绳两端的结点A、E等高，AB绳与竖直方向的夹角为

绳中张力大小为《；绳与竖直方向的夹角为绳中张力大小为工，则（）

A.1可能等于夕B.a可能大于夕

C.耳〉38D.Fi<3F2

【答案】D

【解析】

【详解】由对称性可知A3绳和。E绳张力大小相等，大小为耳。对三个灯笼的整体分析可知

24cosa=3mg

对结点8受力分析得

Fxsma=F2sinB

与cosa=mg+F2COS/?

综上解得

3tana=tan/?

F:3mg

12cosa

F=惘

22cosB

AB.由

3tana=tan

可知

a</3

AB错误;

CD.由

F3m8

12cosa

-

2cosP

可知

R3css/3

F2cosa

又

a</3

得

cosa>cos/3

A<3

F2

F1<3F2

C错误，D正确。

故选D。

4.如图，半径为R的圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为8,。为圆心。质量为

加、电荷量为q的带负电的粒子沿平行于直径的方向射入该区域，入射点尸与肱V的距离为;R,己

知粒子射出磁场与射入磁场时速度方向间的夹角为60°,忽略粒子重力，则粒子的速率为（）

RM：R\

2;XXdxX\

--------------♦--------------

M\y*O乂乂，''

\z\Z\ZXZ\,

\/

3qBRB2qBR

2mm

近qBR「qBR

----------D.-------

mm

【答案】B

【解析】

【详解】如图

有几何关系可知

ZOPB=60°,ZAO'B=3Q°,ZPO(J=9Q°

则粒子的运动半径为

r=2R

根据

v2

qvB=m—

r

得粒子的速率为

IqBR

m

故选B„

5.如图所示，是某汽车公司设计的能垂直起飞的飞行汽车，该车通过固定在车上的两个单旋翼的高速转动

对空气施加向下的力，利用空气的反作用力使汽车上升。已知该汽车空车质量560kg,单旋翼的半径

2m0某次试飞时，试飞员的质量60kg,试飞员让汽车起飞后悬停在空中。已知空气的密度L20kg/m3,

重力加速度取lOm/s?。则此时旋翼使其下方空气获得的速度约为（）

A.7m/sB.10m/sC.14m/sD.20m/s

【答案】C

【解析】

【详解】汽车与试飞员的重力

G=（叫+m,）g=6200N

试飞员让汽车起飞后悬停在空中，受到空气的作用力

F=G=6200N

Z=ls

根据动量定理

Ft-mv-0-2pVv-2pSv-v-2p-7rr2-v-v

代入数据得

v«14m/s

故选C。

6.如图所示，PQ、MN为两条平行光滑的金属导轨，与水平面成一定的夹角，间接有电动势恒定的

电源，整个空间有垂直于导轨平面的匀强磁场（图中未画出），导轨足够长且电阻忽略。具有一定质量和

电阻的导体棒ab垂直放置在导轨上且与导轨接触良好，现由静止释放导体棒ab,导体棒ab的初位置距

PM.QN足够远，以沿导轨平面向下为速度的正方向。则导体棒在以后的运动过程中，速度随时间变化

【答案】BD

【解析】

【详解】假设电源电动势为E,内阻为r,导体棒长度为L,电阻为R,导体棒产生的电流为

R+r

则导体棒受到的安培力为恒力，其大小为

EBL

F=IBL=------

R+r

如果电源产生的电流受到的安培力沿斜面向下，则导体棒受到安培力与重力沿斜面的分力的合力为

F+mgsmO=^^+mgsm0

R+r

在此合力作用下，导体棒沿斜面向下做静止开始加速，导体棒切割磁感线产生感应电流

BLv

R+r

感应电流受到安培力

B2l}y

F=IBL;

R+r

根据牛顿第二定律，导体棒运动过程中加速度为

F+mgsin0-F'EBL.八B'l^v

a=---------------------=-------------bgsm，-------------

m(R+r)m(R+r)m

随着v增大，。逐渐减小至0,此过程中导体棒沿斜面向下做静止开始的加速度逐渐减小的加速运动，最终

为匀速直线运动，故B选项正确；同理，如果电源产生的电流受到的安培力沿斜面向上，并且安培力大于

重力沿斜面分力，则根据牛顿第二定律，导体棒运动过程中加速度为

F-mgsin0-F'EBL.八B2I^v

a=---------------------=-------------gsin，-------------

m(R+r)m(R+r)m

导体棒沿斜面向上做静止开始的加速度逐渐减小的加速运动，最终为匀速直线运动，故D选项正确；无论

如果电源产生的电流受到的安培力方向如何，最终导体棒均做匀速直线运动，故AC选项错误。

故选BD。

7.如图所示，。、b、c、1是矩形的四个顶点，ab=cd=L,ad=bc=2L,空间中有平行于矩形所在平面

的匀强电场。已知。点的电势为。，6点的电势为2。，1点电势为一。。一质子从b点以初速度%射入该

电场，入射方向与方c成45°角，不计质子的重力，则下列判断正确的是()

B.电场强度大小为《生

L

C.质子可能运动到c点，所用时间为^—

%

D.质子可能运动到。点，到达。点时的电势能减少了维

【答案】BC

【解析】

【详解】A.在匀强电场中，沿着电场线方向每前进相同的距离，电势变化相等，故有

(Pa—(Pd=(Pb—(Pc

解得

/=0

A错误；

B.ad中点与c点连线为等势线，d到等势线的距离为41乙，则电场强度大小为

2

*U_(p—依

力一百一工

2

方向与等势线垂直指向1点，B正确；

C.由上可知，质子速度与电场强度方向垂直，做类平抛运动，垂直于电场强度方向做匀速运动，位移大

小为

x—2Lx————yp2.L

2

运动时间为

x42L

t-..-------

V%

c正确；

D.质子做类平抛运动，不可能运动到。点，D错误。

故选BC。

8.从货车上卸载货物时，工人往往在车厢与地面间放置一倾斜的板，如图所示。板与水平地面间的夹角。

在0~90。范围内可调，货物从距地面高H处沿板面由静止开始下滑，再沿水平地面滑动一段距离x后停

下。忽略货物下滑到地面时与地面的碰撞，假设货物与板面、货物与地面间的动摩擦因数均相同，货物在

板上滑行的时间为0,在水平地面上滑行的时间为今。则（）

x1

A.若夕不变，H越大，则尤越大B.若6不变,“越大，则“越大

才2

C.若“不变，。越大，则X越小D.若“不变，。越大，则冬越小

【答案】AD

【解析】

【详解】AC.由动能定理

mgH-pimgcos0----------/umgx=0

sin6

可得

H八H

—〃cose---------=x

44sin9

若6不变，H越大，则工越大，若H不变，。越大，则X越大，故A正确，C错误；

BD.由动量定理

(mgsin0-/umgcos6).=mv

-/Limgt2--mv

可得

上二______巴

t2sin。-4cos6

可知:与H无关，。越大，则:越小，故B错误，D正确。

故选ADo

三、非选择题：本卷包括必考题和选考题两部分。第9~12题为必考题，每个试题考生都必

须作答。第13~16题为选考题，考生根据要求作答。

(-)必考题:共62分。

9.用圆锥摆粗略验证向心力的表达式。细线下端悬挂一个小钢球，上端固定在铁架台上；将画着几个同心

圆的白纸置于水平桌面上，钢球静止时正好位于圆心；用手带动钢球，设法使它做匀速圆周运动的轨迹竖

直投影在纸上的某个圆，如图所示。完成测量：用天平测小钢球的质量"z；用直尺测钢球做匀速圆周运动

的轨道半径厂和钢球距悬点的竖直高度心用秒表测量钢球运动〃圈经过的时间心重力加速度为g。回答

下列问题：

(1)根据牛顿第二定律，钢球做匀速圆周运动时的向心力计算式为盘=o

(2)分析钢球受力，可得钢球所受合力近似为与=等。该式计算的结果与真实值相比(选

填“偏大”“相等”或“偏小”)o

(3)若只要求验证？与生二者大小是否相等，不要求计算？与生的大小，则上述测量过程中不需要

测量的物理量是o

【答案】①.豆臂：②.偏小③.钢球质量机和轨道半径r

r

【解析】

【详解】(1)[1]钢球做匀速圆周运动时的向心力可表示为

坨=m(^-)2r

向、T，

而运动周期

T=-

n

联立可得

A22

二47rmnr

（2）[2]钢球做匀速圆周运动时所受合力指向圆轨道的圆心，大小为

Fi=mgtan0=竿^

钢球做匀速圆周运动时，距悬点的竖直高度〃小于/7,故利用心=等来求合力，该式计算的结果与真

实值相比偏小。

（3）[3]合力作为向心力可得

mgr47r2mn2r

丁-—?

整理得

t24万2

-=lh

ng

因此只要验证上式是否成立即可，故不需要测量的物理量是钢球质量相和轨道半径ro

10.当长方体形状的霍尔传感器通有电流（霍尔传感器中自由电荷是电子），并处在垂直其两平行面的匀强

磁场中时，另两面间有电势差。某实验小组设计了如图所示原理图，探究两面间电势差u与匀强磁场磁感

应强度8、通过电流/之间的关系。图中磁场方向竖直向下，磁感应强度大小B可由外部装置（图中未画

出）调节。实验器材还有：电压表V（量程0〜5V,内阻几十千欧），毫安表A（量程3mA,内阻

%=5Q）,电阻箱R,滑动变阻器几，电源E,开关S,导线若干。

完成探究，回答问题：

（1）探究过程中，要求通过霍尔传感器的最大电流为9mA,则电阻箱接入电路的阻值最大为

C,将电阻箱阻值调到该值；

（2）电压表的正极应与图中接线柱（选填%”或?”）相连；

（3）正确连接电路后，闭合开关S,调节磁感应强度8的大小到某一值，再调节滑动变阻器，让电流表示

数始终为2.00mA,记录每次调节的2值和对应的电压表示数U,如下表:

次数1234567

70

B/X10-3T05.05.56.06.57.5

UIN0.002.212.432.65?3.093.31

通过霍尔传感器的电流是mA。根据表格中的数据，第5次测量时，电压表示数为V。

(4)闭合开关S,磁感应强度2的大小调到某一值后保持不变，滑动变阻器滑片从右向左滑动，让电流表

示数逐渐增大，记录每次调节的电流表示数/和对应的电压表示数U,如下表：

次数1234567

//mA00.501.001.502.002.503.00

U/N0.000.551.101.652.21?3.31

根据表格中的数据，第6次测量时，电压表示数为Vo

【答案】①.2.5②.b③.6.002.86-2.88©.2.75-2.78

【解析】

【详解】(1)”］毫安表A与电阻箱R并联，则两端电压相等，由

4—冰

可得

R=2.5Q

(2)⑵根据左手定则可知，电子向。侧偏转，所以6一侧是正，电压表的正极应与图中接线柱6相连;

(3)［3］由

可得

/„tl=6.00mA

［4］由

e-=evB

d

可得

U=vBd

带入其中一组数据，可得

U5«2.87V

⑷⑸由

U=vBd

通过霍尔元件的电流

4=nSve

可得

U-

nSe

即

Bd_,、3Bd_

UTT=(z/+4)=I

nScenSec

带入其中一组数据可得

I«2.76A

11.红绿灯指挥城市路口交通。某城市道路汽车行驶限速%=15m/s,如图是该市一个十字路口前红灯时

的情况，第一辆车的车头与停止线齐平，该路口绿灯时间是Af=30s,已知每辆车长均为L=4.5m,绿

灯亮后，每辆汽车都以加速度a=1.5m/s2匀加速到最大限速，然后做匀速直线运动；为保证安全，前后

两车相距均为4=L5m,绿灯亮时第一辆车立即启动，每后一辆车启动相对前一辆车均延后%=1s。交

通规则：黄灯亮时，只要车头过停止线就可以通行。

(1)绿灯亮后，求经过多长时间停止线后第3辆车车头过停止线；

(2)绿灯亮后，通过计算判断：停止线后第17辆车在本次绿灯期间能否通过该路口？

【答案】(1)6s；(2)第17辆车本次绿灯能通过该路口

【解析】

【详解】(1)在绿灯亮后，设第三辆车等待时间为白，运行时间为2则

t[=2to=2s

19

2(L+Z/Q)——

解得

八=4s

停止线后第3辆车车头过停止线的时间

t—+t2—6s

(2)绿灯亮后，设第17辆车经过时间打启动，车头与停止线距离为xi,则

t3—16to=16s

%=16(L+Lo)=96m

设第17辆车经过时间Z4速度达到限速Vm=15m/S,通过的距离为无2,则

%=%

12

X2=5色

解得

t4=10s

x,=75m

在黄灯亮前，第17辆车匀速运动的时间为右，设通过的距离为X3,则

t5=At~t3~t4=4s

x3=vmt5=60m

绿灯亮后，黄灯亮前，第17辆通过的总距离为X4,则

x4=x2+x3=135m

由于

x4=135m>x1=96m

所以，第17辆车本次绿灯能通过该路口。

判断方法一

绿灯亮后，第17辆通过的总距离为X4,则

x4=x2+x3=135m

由于

%4=135m>%=96m

所以，第17辆车本次绿灯能通过该路口。

判断方法二

因为

%>%—々=21m

所以，第17辆车本次绿灯能通过该路口。

判断方法三

匀速时间

所以，第17辆车本次绿灯能通过该路口。

12.某型号纯电动汽车，踩下驱动踏板时电池给电动机供电，松开驱动踏板或踩下刹车时发电机工作回收

能量。其工作原理简化为如图所示的模型：长宽分别为右、右的矩形线圈，共〃匝，总电阻为广，处于磁

感应强度大小为8的匀强磁场中，可绕垂直于磁场的轴0a转动，在图示实线位置时线圈平面与磁场方向

的夹角为45°；在线圈右侧转轴处接一电刷，电刷与单刀双掷开关连接，该开关是供电和回收能量转换的

理想化、简化装置。踩下驱动踏板，开关接1,电池给线圈供电，线圈相当于电动机；松开驱动踏板或踩

下刹车，开关自动切换接2,线圈相当于发电机，给电容器充电，所接电容器电容为c,足够大。通过电

刷改变电流方向，确保电池给线圈供电时线圈顺时针转动（沿。日看），充电时可确保充电电流方向不

变。

（1）线圈中电流方向改变时，线圈平面垂直磁场方向还是平行于磁场方向？

（2）线圈在图示实线位置时，若是电池给线圈供电，则线圈中电流方向怎样？若是线圈给电容器充电，

则线圈中电流方向怎样？（用“alb”或“bfa”回答）

（3）在某下坡路段，松开驱动踏板，一段时间后，汽车稳定匀速下滑，线圈以角速度/匀速转动，线圈

给电容器充电达到平衡。认为电容器两极板间电势差等于线圈中交流电压有效值。平衡时，求电容器储

存的电荷量及线圈从图中实线位置转到与磁场方向平行的过程中平均感应电动势的大小。

（4）在水平路段，汽车以匕=20m/s匀速行驶时，单位行程耗能4=625J/m；以匕=25m/s匀速行驶

时，单位行程耗能4=725J/m。电动机驱动汽车匀速行驶，单位时间耗能〃（单位为J/s）与阻力的功

率尸成线性关系，即〃=^P+左2（匕、左2为未知常数），汽车所受阻力与速度大小成正比。求：汽车以

多大速度匀速行驶时，单位行程耗能最小。

【答案】（1）电刷改变电流方向时，线圈平面是垂直磁场方向；（2）电池给电动机供电，电线圈中电流方向

~a；给电容器充电，电线圈中电流方向（3）E=2^nBLiL^.（4）10m/s

n

【解析】

【详解】（1）电刷改变电流方向时，线圈平面是垂直磁场方向。

（2）电池给电动机供电，电线圈中电流方向bf。；

给电容器充电，电线圈中电流方向af6。

（3）线圈以角速度。匀速转动，设感应电动势最大值为Em,电容器两极板板间电势差为U,平衡时电容

器储存的电荷量为。，则

Em=nBL\L2Co

Q=CU

A/2

U=—U

2

解得

Q=^nBLtL2Cco

线圈从图中实线位置转到与磁场方向平行的过程中，设磁通量的变化量为△①，平均感应电动势大小为

豆,则

△①=0—32^2sin45=_忘

（近BLJ?也正确）

2

弛

E=n

Ar

T2〃

1=----

CD

解得

71

（4）设汽车速度为v,所受阻力大小为力由题意有

户如

尸于

p=kiP+k2

即

4二松口2+k2

由单位时间耗能与单位行程耗能的关系得

〃加=2Ay

即

jU=Av

即

2

Av=kkxv+k2

将（VI,九）和（V2,心）代入有

20x625=400%K+k2

25x725=625烟+k2

解得

,cu2500

A=25vH---------

V

则当v=10m/s时，单位行程耗能4最低。

（二）选考题：

【物理选修3—3】

13.一定质量的理想气体发生状态变化，其体积V随热力学温度T变化的图像如图所示，气体经历了

ATB-C—的循环过程，下列分析正确的是（）

A.A—B的过程中外界对气体做功

B.B-C过程气体压强不变

c.C状态的单位体积气体分子数一定比。状态的小

D.D-A过程气体放出热量

E.A状态的气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数一定比C状态的小

【答案】ADE

【解析】

【详解】A.由题图可知，从A到3,气体做等温变化，温度不变，体积减小，外界对气体做功，A正

确；

B.从2到C,气体做等容变化，体积不变，温度升高，由查理定律可得答=身，因”<乙,由此可

知PB<Pc，即压强变大，B错误；

c.C状态下，气体的温度比。状态下高，。状态下，气体体积比C状态下大，气体分子数不变，可知C

状态的单位体积气体分子数一定比。状态的大，C错误；

D.从D到A,气体做等容变化，温度降低，内能减小，由热力学第一定律AU=Q+W,可知AU<0,

W=0,可得

Q=AU<0

可知气体对外放出热量，D正确；

E.在A和C状态，由理想气体状态方程可知

PAYAPCVC

TA~Tc

因为

TA<TC

则有

PA匕<PcVc

因为

匕〉匕

则有

PA<PC

因此可知，A状态的气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数一定比C状态的小，E正

确。

故选ADE。

14.自由潜水是指不携带气瓶，只通过自身调节腹式呼吸屏气尽量往深潜的运动。2018年，“中国自由潜

水第一人”王奥林将中国自由潜水记录刷新到水下HOm。若标准大气压Po相当于深为a=10m的水柱

产生的压强，且标准大气压下人体肺部气体的体积为匕，肺部气体温度等于人体内温度，视为不变，g取

10m/s2»求：

(1)水下nom时，肺部气体的体积K；

(2)在上升过程中，在最大深度处通过吸入嘴里的空气将肺部气体体积恢复至0.5%,返回时为了避免到

达水面后出现肺部过度扩张，即肺部气体体积不超过2%,需要在安全深度40m时将多余气体吐出，则吐

出压缩空气的最小体积Vo

【答案】(1)—Vo；(2)O.8Vo

12

【解析】

【详解】(1)人体肺部气体初状态压强Pl==po,体积Vi=Vo,人下潜到最大深度时气体的体积V2,设气体

压强为P2,设下潜的最大深度为近，则

h,

P2=A+LP。

%

解得

2=12Po

气体温度不变，由玻意耳定律得

PiK=P2V2

解得

kjo

(2)在安全深度加=40m处时

%

P3=p+-rPo

o%

解得

。2=5。0

在最大深度时肺部气体压强P2=12%,肺部气体体积为0.5%，返回到安全深度时，肺部压强为P3,体积

为气体温度不变则

。3匕=。2匕

解得

%=1.2%

人回到水面时肺部气体的压强P4=po,体积匕=2Vo,气体温度不变，由玻意耳定律得

。3匕=PM

解得

匕=O.4Vo

在安全深度处空气最小体积

匕=1.2——0.4.=0.8%

【物理选修3—4]

15.某简谐横波在均匀介质中沿着x轴方向传播，如图甲所示，实线是1=0时的波形图，虚线为传播4后

的波形图；图乙是x=2m处质点p的振动图像。该简谐波传播的方向是沿x轴（选填“正”或

“负”）方向，振幅是cm；加的最小取值是so

【解析】

【详解】口]由图乙可知，/=0时刻，质点p正在向正方向振动，根据质点振动方向和波的传播方向的关

系可知，波正在向x轴的负方向传播；

⑵由图甲图乙可知，波长为8m,周期为4s,则波速为

v=l=2m/s

T

由图甲可知，3m处是一个波峰的位置，则质点p从/=0开始，第一次到达波峰还需要的时间为

,Ax3—2

t=——=------s=0.5s

v2

则质点P的振动方程为