2023届高三物理冲刺卷物理试题（一）(有解析)

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2023届高三物理冲刺卷物理试题（一）
一、单选题（本大题共4小题，共24分）
1. 近几年日本、印度等许多国家积极发展“月球探测计划”，该计划中的科研任务之一是探测月球上氦的含量．氦是一种清洁、安全和高效的核发电燃料，可以采用在高温高压下用氘和氦进行核聚变反应发电．若已知氘核的质量为，氦的质量为，氦核的质量为，质子质量为，中子质量为，相当于，则下列说法正确的是( )
A. 一个氘和一个氦的核聚变反应释放的核能约为
B. 氘和氦的核聚变反应方程式：，其中是中子
C. 因为聚变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量数减少
D. 目前我国的秦山、大亚湾等核电站广泛使用氦进行核聚变反应发电
2. 如下图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比：：，电阻，、为规格相同的两只小灯泡，为单刀双掷开关．原线圈接正弦交变电源，输入电压随时间的变化关系如图乙所示．现将接、闭合，此时正常发光．下列说法正确的是( )
A. 输入电压的表达式
B. 只断开后，、均正常发光
C. 只断开后，原线圈的输入功率增大
D. 若换接到后，消耗的电功率为
3. 如图所示，一个长木板放在水平地面上，在恒力作用下，以速度向左匀速运动，与木块相连的水平弹簧秤的示数为下列说法正确的是( )
A. 木块受到的滑动摩擦力的大小等于
B. 木块受到的静摩擦力的大小为
C. 若用的力作用在木板上，木块受到的摩擦力的大小为
D. 若木板以的速度匀速运动时，木块受到的摩擦力大小等于
4. 年月日时分，天舟四号货运飞船成功相会天和核心舱，天和核心舱距离地面约，地球北极的重力加速度为，地球赤道表面的重力加速度为，地球自转的周期为，天和核心舱轨道为正圆，根据题目的已知条件万有引力常量未知，下列说法错误的是( )
A. 可以求出天舟四号的线速度 B. 可以求出地球的质量
C. 可以求出地球的半径 D. 可以求出天舟四号的周期
二、多选题（本大题共4小题，共24分）
5. 如图甲为一列向轴正方向传播的简谐横波在某一时刻的波形图，图乙为质点以此时刻为计时起点的振动图象。则由图可知( )
A. 质点振动的频率
B. 从该时刻起经过时，质点向上运动
C. 从该时刻起经过，质点运动的路程为
D. 从该时刻起经过时，质点的速度小于质点的速度
6. 如图，两对等量异号点电荷、固定于正方形的个顶点上。、是该正方形两条对角线与其内切圆的交点，为内切圆的圆心，为切点。则( )
A. 和两点处的 电场方向相互垂直
B. 点的电场方向平行于该点处的切线，方向向左
C. 将一带正电的点电荷从点移动到点，电场力做正功
D. 将一带正电的点电荷从点移动到点，电场力做功为零
7. 如图所示，有一束平行于等边三棱镜截面的单色光从空气射入点，并偏折到点，已知入射方向与边的夹角为，、分别为边、的中点，则下列说法正确的是( )
A. 该棱镜的折射率为 B. 光在点发生全反射
C. 光从空气进入棱镜，频率变小 D. 光从空气进入棱镜，波速变小
8. 图中和为竖直方向的两平行足够长的光滑金属导轨，间距为，电阻不计．导轨所在平面与磁感应强度为的匀强磁场垂直，两端分别接阻值为的电阻和电容为的电容器．质量为、电阻为的金属杆始终垂直于导轨，并与其保持良好接触．杆由静止开始下滑，在下滑过程中最大的速度为，整个电路消耗的最大电功率为，则( )
A. 电容器左极板带正电 B. 电容器的最大带电量为
C. 杆的最大速度等于 D. 杆所受安培力的最大功率为
第II卷（非选择题）
三、实验题（本大题共2小题，共15分）
9. （6分） 小明用如图甲所示的装置来验证动量守恒定律，该装置由水平长木板及固定在木板左端的硬币发射器组成，硬币发射器包括支架、弹片及弹片释放装置，释放弹片可将硬币以某一初速度弹出。已知五角硬币和一元硬币与长木板间动摩擦因数近似相等，主要实验步骤如下：
将五角硬币置于发射槽口，释放弹片将硬币发射出去，硬币沿着长木板中心线运动，在长木板中心线的适当位置取一点，测出硬币停止滑动时硬币右侧到点的距离。再从同一位置释放弹片将硬币发射出去，重复多次，取该距离的平均值记为，如图乙所示；
将一元硬币放在长木板上，使其左侧位于点，并使其直径与中心线重合，按步骤从同一位置释放弹片，重新弹射五角硬币，使两硬币对心正碰，重复多次，分别测出两硬币碰后停止滑行时距点距离的平均值和，如图丙所示。
实验中还需要测量的量有________
A.五角硬币和一元硬币的质量、
B.五角硬币和一元硬币的直径、
C.硬币与木板间的动摩擦因数
D.发射槽口到点的距离
该同学要验证动量守恒定律的表达式为______________________________用已知量和测量的量表示，若进一步研究该碰撞是否为弹性碰撞，需要判断关系式____________________是否成立用、、表示。
10. （9分） 电磁血流量计是基于法拉第电磁感应定律，运用在心血管手术和有创外科手术的精密监控仪器，可以测量血管内血液的流速。如图甲所示，某段监测的血管可视为规则的圆柱体模型，其前后两个侧面、固定两块竖直正对的金属电极板未画出，电阻不计，匀强磁场方向竖直向下，血液中的正负离子随血液一起从左至右水平流动，则、电极间存在电势差。
若用电压表监测、电极板间的电势差，则与电压表“”接线柱相连的是图甲中的__________电极板选填“”或“”。
某次监测中，用电压表测出、电极间的电势差，已知、电极板间的距离，磁感应强度，血管壁厚度不计，则用上述物理量表示血流速度的表达式为________；若，，，根据数据可估算出血流速度为__________结果保留两位有效数字。
为了测量动脉血流接入电路的电阻，某研究性学习小组在、间设计了如图乙所示的测量电路。闭合开关，调节电阻箱的阻值，由多组灵敏电流计的读数和电阻箱的示数，绘制出图像为一条倾斜的直线，且该直线的斜率为，纵截距为，如图丙所示。已知灵敏电流计的内阻为，则血液接入电路的电阻为__________用题中的字母、、表示。
四、计算题（本大题共3小题，共47分）
11. （12分）如图所示，上端开口的竖直汽缸由横截面积分别为、的两个导热性能良好的圆筒、构成，汽缸顶部与底部的间距为活塞将一定质量的理想气体封闭在内，活塞在顶部且与间恰好无弹力，此时内气体的绝对温度为现从汽缸开口处缓慢滴入水银，直至活塞到达与汽缸底部的间距为的处时停止滴入水银，此过程中内气体温度保持不变。已知大气压强为，水银密度为，重力加速度大小为，，汽缸足够长，活塞厚度和质量均不计。
求活塞在处时上方水银的总质量；
当活塞在处时，开始对汽缸缓慢加热，求活塞刚移回处时内气体的绝对温度。
12. （15分）如图所示，段是长为的粗糙水平轨道，段是半径为的光滑竖直半圆形轨道，两段轨道在点处平滑连接，质量均为的滑块和滑块分别静止于点和点。现用力对滑块施加一水平向右的瞬时冲量，使其以的初速度沿轨道运动，与滑块发生碰撞，碰后二者立即粘在一起沿轨道运动并通过点。已知两滑块与水平轨道间的动摩擦因数，半圆形轨道的直径沿竖直方向，重力加速度为，滑块和均可视为质点。求：
力对滑块所做的功；
滑块和滑块组成的系统在碰撞过程中损失的机械能；
滑块和滑块经过点时对轨道压力的大小。
13. （20分）在科学研究中，可以通过施加适当的电场和磁场来实现对带电粒子运动的控制．如图所示，某时刻在平面内的第Ⅱ、Ⅲ象限中施加沿轴负方向、电场强度为的匀强电场，在第Ⅰ、Ⅳ象限中施加垂直于坐标平面向里、磁感应强度为的匀强磁场．一质量为，电荷量为的带正电的粒子从点以速度沿垂直于轴方向射入该匀强电场中，粒子仅在电场力作用下运动到坐标原点且沿方向进入第Ⅳ象限．在粒子到达坐标原点时撤去匀强电场不计撤去电场对磁场及带电粒子运动的影响，粒子经过原点进入匀强磁场中，并仅在磁场力作用下，运动一段时间从轴上的点射出磁场．已知与轴正方向夹角，带电粒子所受重力及空气阻力均可忽略不计，求：
、两点间的电势差；
坐标原点与点之间的距离；
粒子从点运动到点的总时间．
答案和解析
1.【答案】
【解析】、一个氘和一个氦发生核聚变，产生一个氦和一个质子，根据爱因斯坦质能方程得，释放的核能为：
，故A正确．
B、根据电荷数守恒、质量数守恒知，的电荷数为，质量数为，为质子，故B错误．
C、因为聚变时释放能量，出现质量亏损，则反应后的总质量小于反应前的总质量，但是质量数守恒，故C错误．
D、目前我国的秦山、大亚湾等核电站广泛使用核裂变发电，故D错误．故选：．
根据电荷数守恒、质量数守恒得出的电荷数和质量数，从而确定为何种粒子，结合爱因斯坦质能方程求出释放的核能．核电站运用的是核裂变进行发电．
解决本题的关键知道在核反应过程中电荷数守恒、质量数守恒，掌握爱因斯坦质能方程，并能灵活运用．
2.【答案】
【解析】
【分析】根据电压与匝数程正比，电流与匝数成反比，变压器的输入功率和输出功率相等，逐项分析即可得出结论．
掌握住理想变压器的电压、电流及功率之间的关系，本题即可得到解决．
【解答】A、周期是，，所以输入电压的表达式应为，故A错误；
B、开始时副线圈中的电流等于灯泡的额定电流，只断开后，负载电阻变大为原来的倍，输出电压不变，副线圈电流变小为原来的一半，则、的功率均变为额定功率的四分之一，故 B错误；
C、只断开后，负载电阻变大，原副线圈电流变小，原线圈的输入功率减小，故C错误；
D、若换接到后，电阻电压有效值为，消耗的电功率为，故D正确。
故选D。
3.【答案】
【解析】、稳定时，保持静止．水平方向受到弹簧的拉力和长木板对的滑动摩擦力，由平衡条件得到，木块受到的滑动摩擦力的大小等于弹簧的拉力，故A正确，B错误；
、若用的力作用在长木板上，木板加速运动，而木块受到的滑动摩擦力的大小不变，仍等于，与无关，故C错误；
、若长木板以的速度匀速运动时，与长木板间动摩擦因数不变，对长木板的压力不变，则木块受到的滑动摩擦力的大小不变，仍等于，故D错误；
故选A。
当长木板匀速运动时，保持静止．以为研究对象，根据平衡条件研究长木板对的滑动摩擦力的大小．根据滑动摩擦力公式，可知滑动摩擦力大小与动摩擦因数和压力成正比，与物体的速度大小无关．
本题关键有两点：一是研究对象的选择；二是抓住滑动摩擦力大小与物体的速度大小无关．
4.【答案】
【解析】
【分析】根据万有引力提供向心力，结合在地球表面物体的重力与受到的万有引力的关系可计算线速
度、周期、半径，由于未知，故无法求出地球的质量。
该题考查了万有引力定律的相关知识，在处理天体运动问题时，要注意解题的思路有：一是万有引力提供向心力二是万有引力等于物体的重力。
【解答】B.当在地球北极时有
地球质量
因引力常量未知，故不可以求出地球的质量，故B错误；
C.在赤道上有
得
即可以求出地球的半径，故C正确；
A.天舟四号在太空时，由万有引力提供向心力，即
此时的线速度为
由已知条件可以求出天舟四号的线速度，故A正确；
D.天舟四号在太空时，线速度
解得天舟四号的周期
可以求出天舟四号的周期，故D正确。故选B。
5.【答案】
【解析】
【分析】由图乙读出周期，根据求解频率；根据乙图可知时质点的振动方向；半个周期内质点的运动路程是；
波的图象往往先判断质点的振动方向和波的传播方向间的关系。同时，熟练分析波动形成的过程，分析物理量的变化情况。
【解答】A.由图乙读出周期，质点振动的频率，A错误；
B.根据乙图可知，从该时刻起经过时，质点向上运动，B正确；
C.图示时刻点沿轴正方向运动，，质点的运动路程是：，C正确；
D.根据点振动图像可以判断波向右传播。从该时刻起经过即四分之三个周期，可知点到达波峰位置，而点振动到平衡位置下面的某一位置，故质点的速度大于质点的速度，D错误。
故选BC。
6.【答案】
【解析】、两个正电荷在点产生的场强方向由指向，点处于两负电荷连线的中垂线上，则两负电荷在点产生的场强方向由指向，则点的合场强方向由指向，同理可知，两个负电荷在处产生的场强方向由指向，点处于两正电荷连线的中垂线上，两正电荷在处产生的场强方向由指向，则处的合场方向由指向，由于正方向两对角线垂直平分，则和两点处的电场方向相互垂直，故A正确；
B、正方向底边的一对等量异号电荷在点产生的场强方向向左，而正方形上方的一对等量异号电荷在点产生的场强方向向右，由于点离上方一对等量异号电荷距离较远，则点的场方向向左，故B正确；
C.由图可知，和点位于两等量异号电荷的等势线上，即和点电势相等，所以将一带正电的点电荷从点移动到点，电场力做功为零，故C错误；
D.由图可知，点的电势低于点电势，则将一带正电的点电荷从点移动到点，电场力做功不为零，故D错误。
故选：。
电场强度是矢量，每个位置的电场强度为各个点电荷在该点产生电场的矢量合；电势是标量，每个地方的电势是各个点电荷在此的电势的代数和，正电荷，电势降低，电势能减小，电场力做正功。
此题考查电场的叠加，注意结合等量同种电荷和等量异种电荷的电场进行分析，可以使问题简化。
7.【答案】
【解析】、在点作出法线可知入射角为，折射角为，由可得折射率为，故A正确；
B、由光路的可逆性可知，在边上的入射角小于临界角，不会发生全反射，故B错误；
C、光从空气进入棱镜，频率不变，故C错误；
D、由公式可知，光从空气进入棱镜，波速变小，故D正确。
故选：。
由几何知识分别得到光线在面上的入射角和面上的折射角，根据光路可逆性原理，知光在点不可能发生全反射，从点出射的光束与的夹角为由折射定律求折射率。结合几何知识分析求光的偏折角。光从空气进入棱镜，频率不变，波速变小，波长变小。
本题是折射定律的应用问题，根据几何知识与折射定律结合进行处理。要知道光从一种介质进入另一种介质时频率不变，波速和波长会发生改变。
8.【答案】
【解析】：根据右手定则，感应电动势的方向为：；故右板带正电荷；故A错误；
：当线框的速度达到最大时，感应电动势最大，感应电动势的最大值为：；
路端电压的最大值为：；故电容器的带电量最大，为：，故B正确；
：根据功率表达式：，当、到达最大时速度达到最大值即：，故C正确；
：杆克服安培力的最大功率为：；故D错误；
故选：
根据右手定则，感应电动势的方向为，导体棒达到最大速度根据平衡条件，此时电容器的带电量最大，根据功率表达式可求得力和功率及速度之间的关系．
本题关键是明确导体棒的受力情况和运动情况，然后结合平衡条件和牛顿第二定律分析，不难．
9.【答案】；；。
【解析】
【分析】
明确实验原理，根据验证动量守恒定律的实验方法明确应测量的物理量；
根据动量守恒定律进行分析，明确各对应的物理量的测量方法，同时根据动量守恒定律列式即可得出对应的表达式。若该碰撞为弹性碰撞，还需满足机械能守恒。
本题考查验证动量守恒定律的实验，关键在于明确实验原理，知道实验中碰撞前后的速度如何测量，从而知道实验中应采用的工具以及对应的应测量的物理量。
【解答】
为了得出动量守恒定律的表达式应测量质量，故应分别测出一枚一元硬币质量；一枚五角硬币质量；A正确；
硬币在桌面上均做加速度相同的匀减速运动，根据速度和位移关系可知：；
则有：
由动量守恒定律可知：
联立则有：只需验证即可明确动量是否守恒。
若该碰撞为弹性碰撞，还需满足机械能守恒，联立上式。
则还应该满足的表达式为：。

10.【答案】；
，；

【解析】
【分析】本题考查了电磁血流量计的工作原理；要注意明确实验原理，掌握多用电表原理，知道离子最终在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡状态，知道利用图象分析数据的基本方法。
血液中正负离子流动时，会受到洛伦兹力，发生偏转，正离子往哪一个电极偏转，哪一个电极带正电；
明确多用电表原理；
电极、之间会有微小电势差，在达到平衡时，血管内部的电场可看作是匀强电场，血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零，根据平衡可求出血流速度；
根据闭合电路欧姆定律进行分析，结合图象进行变形再利用图象即可求得血液接入电路的电阻。
【解答】
血液中正负离子流动时，根据左手定则，正离子受到向里的洛伦兹力，负离子受到向外的洛伦兹力，则带正电，带负电；故图甲中与相连的是电压表的正极。
因最终血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零，则有，所以血流速度，根据数据可估算出血流速度；
由闭合电路欧姆定律可知，，
变形可得：，
因表头内阻已知，故没有系统误差，根据图象可知：，，联立解得：。
11.【答案】设活塞在处时内的气体压强为，根据玻意耳定律得：
解得：
由于，所以活塞在处时上方水银的总质量为
设活塞在处时内气体压强为，根据理想气体状态方程得：
且
联立解得：
答：求活塞在处时上方水银的总质量为；
当活塞在处时，开始对汽缸缓慢加热，活塞刚移回处时内气体的绝对温度为。
【解析】中气体做等温变化，利用玻意耳定律可求滴入水银后的压强，然后可求出水银柱的高度，然后根据密度公式求解质量；
根据理想气体状态方程列式求解。
本题考查气体实验定律和理想气体状态方程，关键是注意判断滴入水银是不是全在粗缸内。
12.【答案】根据动能定理可得：；
设和碰撞前的速度大小为，从到运动过程中，根据动能定理可得：
解得：
取向右为正方向，根据动量守恒定律可得：
解得：
碰撞过程中损失的机械能
联立解得：；
设二者达到点的速度大小为，从到根据动能定理可得：
在点，取向下为正分向，根据牛顿第二定律可得：
联立解得：，方向向下；
根据牛顿第三定律可得对轨道压力的大小，方向向上。

【解析】本题主要是考查了动量守恒定律、动能定理、竖直方向的圆周运动以及能量守恒定律等；对于动量守恒定律，其守恒条件是：系统不受外力作用或某一方向不受外力作用或合外力为零；解答时要首先确定一个正方向，利用碰撞前系统的动量和碰撞后系统的动量相等列方程，再根据能量关系列方程求解。
13.【答案】设粒子经过点的速度为，则
对于电子经过电场的过程，根据动能定理有：
解得：
设粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为，运动轨迹如答图所示
洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律有：
解得：
根据几何关系可知，与之间的距离
设粒子在电场中从点运动至点所用时为，
根据牛顿第二定律可知：粒子在电场中的加速度
粒子通过点时竖直方向速度，根据运动学公式有：
解得：
设粒子在磁场中从点运动至点用时为，粒子在磁场中运动的周期
解得：粒子从点运动到点的总时间
答：、两点间的电势差为；
坐标原点与点之间的距离为；
粒子从点运动到点的总时间为。
【解析】由几何关系和速度的合成可以求出末速度，再由动能定理就能求出、两点之间电势差的大小；
从点到点，粒子做匀速圆周运动，由洛仑兹力提供向心力求出半径，再由几何关系及进入磁场的速度方向能求出从点到点的距离；
分别求出带电粒子在电场和磁场中的时间，两者相加就是带电粒子从点运动到点的总时间。
本题是带电粒子先在电场中做类平抛运动，然后进入匀强磁场做匀速圆周运动的简单情况，只要准确选用相应规律，就能获得正确结果，但要注意的是两个过程的交界点--即点的速度方向以及这点的速度矢量。