安徽省“江南十校”2022-2023学年高三下学期联考物理试题（有解析）

安徽省“江南十校”2022-2023学年高三下学期联考物理试题
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．我国载人航天事业已迈入“空间站”时代。2023年2月9日，神舟十五号航天员乘组迎来了首次出舱活动，两名航天员先后成功出舱，一名航天员在核心舱内配合支持，经过约7小时圆满完成既定任务。已知空间站离地面的高度约为，地球半径约为，则下列说法正确的是（　　）
A．漂浮在核心舱内的航天员不受地球引力作用
B．空间站在轨运行的速度大于第一宇宙速度
C．舱内的航天员每只可观察到一次日出日落
D．若宇航员乘坐飞船返回地球，则飞船与空间站分离后需要点火减速
2．位于安徽省合肥市科学岛上的“东方超环”（EAST），俗称“人造小太阳”，已实现1亿摄氏度高参数等离子体运行，是“人造小太阳”中的核聚变方程。下列说法正确的是（　　）
A．该核聚变过程放出能量，因此反应在常温下就能发生
B．X是电子，来自原子核内
C．核聚变反应比核裂变反应平均每个核子放出的能量更大
D．该反应有质量亏损，所以质量数不守恒
3．我国的光纤通信技术处于世界领先水平．光纤通信采用的光导纤维由内芯和外套组成，其侧截面如图所示，红光和蓝光以相同的入射角从轴心射入光导纤维后分为a、b两束单色光，下列说法正确的是（　　）
A．a是蓝光，b是红光
B．内芯的折射率比外套大，入射角i由逐渐增大时，b单色光全反射现象先消失
C．从空气射入光导纤维，a、b单色光的波长都变长
D．在内芯介质中a单色光的传播速度比b单色光大
4．如图所示，内壁光滑的绝热汽缸竖直倒放，汽缸内用绝热活塞（活塞质量不可忽略）封闭一定质量的理想气体，气体处于平衡状态。现把汽缸稍微倾斜一点，达到平衡时与原来相比（　　）
A．气体的密度增大
B．气体的内能减小
C．单位时间气体分子对活塞的冲量减小
D．气体分子的平均动能增大，所有气体分子热运动速率都增大
5．已知做简谐运动的振子，回复力满足，振子质量为m，振子振动周期。粗细均匀的一根木棒，下段绕几圈铁丝，竖直漂浮在较大的装有液体的杯中，把木棒往上提起一小段距离后放手，木棒就在液体中上下振动，忽略液体和空气对木棒的阻力，可以证明木棒的振动是简谐运动。现在某兴趣小组做了四个实验，图（a）是总质量为m、横截面积为S的木棒在水中振动；图（b）是总质量为、横截面积为S的木棒在水中振动；图（c）是总质量为m、横截面积为的木棒在水中振动；图（d）是总质量为m、横截面积为S的木棒在煤油（已知煤油的密度是水的密度的0.8倍）中振动。分别表示图（a）、图（b）、图（c）、图（d）中木棒的振动周期，下列判断正确的是（　　）
A． B．
C． D．
二、多选题
6．如图所示，理想变压器有两个副线圈，原线圈的匝数，两个副线圈的匝数，电阻，，正弦交流电源的电压有效值恒为，则以下说法正确的是（　　）
A．原线圈两端的电压是
B．电阻R和电阻流过的电流之比是1：1
C．电源的输出功率是
D．若增大电阻值，电阻两端的电压不变
7．根据相对论效应，运动粒子的质量，为粒子的静止质量。把放射源铀、钋或镭放入用铅做成的容器中，射线只能从容器的小孔射出，成为细细的一束。已知粒子的速度约为光速的，粒子的速度接近光速。若在射线经过的空间施加匀强磁场，可观察到分裂成三束的实际射线轨迹，如图所示，设粒子的偏转半径为，粒子的偏转半径为。若不考虑相对论效应，只根据经典物理学理论计算出粒子的偏转半径为，计算出粒子的偏转半径为，以下说法正确的是（　　）
A．向左偏转的是射线
B．向左偏转的是射线
C．
D．
8．利用双电容法可测量电子比荷，装置如图所示。在真空管中由阴极K发射出电子，其初速度为零，此电子被阴极K与阳极A间电场加速穿过屏障上的小孔，然后按顺序穿过电容器、屏障上的小孔和电容器后射到荧光屏中心E，阳极与阴极间的加速电压为U，分别在电容器、上加有完全相同的正弦交流电压，、之间的距离为l，在每个电子通过每个电容器的极短时间里，电场可视作是恒定的。调节正弦交流电压频率为f时，电子束在荧光屏上的亮点仍出现在中心E，下列说法正确的是（　　）
A．电子射到荧光屏中心E上的速度大小与成正比
B．电子经过电容器之间的距离l所用的时间必须是交流电压周期的整数倍
C．电子的比荷是（，，）
D．连续增大加速电压U，若连续两次观察到电子射到荧光屏中心E的加速电压分别是和，则电子的比荷是
三、实验题
9．某实验小组用下图甲所示装置验证机械能守恒定律。图甲中一细绳跨过悬挂的轻质定滑轮，两端系有质量分别为、的小球A和B（），令两小球静止，细绳拉紧，将米尺靠近小球A竖直放置并固定，初始时小球A与零刻度线齐平，记为O点。由静止释放小球，用数码相机拍摄记录小球运动过程的视频，然后解析视频记录的图像，得到了小球A每隔时间的位置分帧照片，通过米尺得到其具体刻度值。
某次实验中该小组获得了如图乙的局部分帧照片，小球像的位置依次标为M、N、P、Q，各位置距离小球A初始位置O点的间距依次记为、、和，当地重力加速度大小为g，那么小球A从O点运动至P点过程中，系统动能的增加量_________，系统重力势能的减少量_________（均用题中涉及的物理量符号表示）。实验中发现，略小于，除实验中的偶然误差外，写出一条可能产生这一结果的原因：_________。
10．某实验小组要将一量程为的微安表改装成量程为的电压表。该小组测得微安表内阻为，经计算后由电阻箱提供阻值为R的电阻与该微安表连接，进行改装。该电阻箱总阻值为，精度为。然后用一标准电压表，根据图（a）所示电路对改装后的电压表进行检测（虚线框内是改装后的电压表）。
（1）根据题给条件，完善图（a）虚线框中的电路________。
（2）当标准电压表的示数为时，微安表的指针位置如图（b）所示．由此可以推测出改装后的电压表量程不是预期值，而是_________。（填正确答案标号）
A．　　B．　　C．　　D．
（3）产生上述问题的原因可能是_________。（填正确答案标号）
A．微安表内阻测量错误，实际内阻大于
B．微安表内阻测量错误，实际内阻小于
C．R值计算错误，接入的电阻偏小
D．R值计算错误，接入的电阻偏大
（4）要达到预期目的，无论测得的内阻值是否正确，都不必重新测量，只需要将阻值为R的电阻_________（填“增加”或“减小”）_________即可。
四、解答题
11．某同学设计了一个加速度计，结构如图所示。原理为：较重的滑块2可以在光滑的框架1中平移，滑块两侧用相同弹簧3拉着；滑动变阻器中4是滑动片，它与滑动变阻器任一端之间的电阻值都与它到这端的距离成正比，工作时将加速度计固定在运动的物体上，使弹簧及滑动变阻器均与物体的运动方向平行，滑块在弹簧作用下以同样的加速度运动。当运动物体的加速度为零时，弹簧处于自然长度，滑动片在滑动变阻器中点处，理想电压表的示数为零（零点位于表盘中央）；当物体具有图示方向的加速度时，P端的电势高于Q端，电压表指针向零点右侧偏转。已知滑块质量m，弹簧劲度系数k（弹簧在弹性限度内），电源电动势E（内阻不计），滑动变阻器全长L。求：
（1）当电压表示数大小为U时，运动物体的加速度大小为多少？
（2）定义电压表示数变化量大小与加速度变化量大小之比为加速度计的灵敏度，改变装置中的元件参数可以提高加速度计的灵敏度，请写出提高灵敏度的两种方法。
12．如图所示，两根平行金属导轨固定在水平桌面上，每根导轨每米的电阻，导轨的端点C、D用电阻可以忽略的导线相连，两导轨间的距离。有随时间变化的匀强磁场垂直于桌面，已知磁感应强度B与时间t的关系为，比例系数。一电阻不计、质量的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动，在滑动过程中保持与导轨垂直且接触良好。在时刻，金属杆紧靠在C、D端，在平行于导轨的外力F作用下，杆以恒定的加速度从静止开始向导轨的右端滑动，求：
（1）在时，金属杆所受的安培力；
（2）在时间内，作用在金属杆上外力F的冲量的大小。
13．如图所示，在水平桌面的两边有相距为L的两块挡板M、N，在两块挡板间的中点处并排放着两个质量分别为的小滑块1和2，它们与桌面间动摩擦因数分别是和，。现让小滑块1向左，小滑块2向右以大小相等的初速度同时开始运动，小滑块与挡板碰撞不损失机械能，滑块之间发生的碰撞为弹性碰撞。（重力加速度g取）
（1）若小滑块1、2刚好不发生相碰，求它们所走的路程各是多少？出发时的值为多大？
（2）若小滑块1、2恰在小滑块1停止时发生碰撞，则它们出发时的值为多大？
（3）若小滑块1、2出发时的速度大小取（2）问中的值，且小滑块1、2仅能发生一次碰撞，求应满足的条件。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【详解】A．漂浮在核心舱内的宇航员仍然受地球引力作用，引力提供向心力做匀速圆周运动，处于完全失重状态，A错误；
B．据引力作为向心力可得，卫星做匀速圆周运动的线速度为
第一宇宙速度为近地卫星做匀速圆周运动的线速度，则空间站绕地球运行线速度小于第一宇宙速度，B错误；
C．根据引力作为向心力可得
解得
故内大约可看到16次日出日落，C错误；
D．飞船返回地球，做向心运动，因此需要减速，D正确。
故选D。
2．C
【详解】A．轻核聚变需在很高的温度下发生，会释放出更多的热量，所以轻核聚变又称为热核反应，A错误；
B．X是中子，B错误；
C．核聚变比核裂变反应中平均每个核子放出的能量大3~4倍，C正确；
D．该反应有质量亏损，但质量数守恒，D错误。
故选C。
3．D
【详解】A．根据折射定律可知b光束的折射率大，蓝光的折射率比红光大，所以a是红光，b是蓝光，故A错误；
B．光从光密介质射入光疏介质才会发生全反射，因此内芯的折射率比外套大，当入射角i由逐渐增大时，折射角也逐渐增大，光束在内芯与外套的分界面的入射角逐渐减小，a光束的入射角更小，又由全反射的临界角公式
可知，a光束发射全反射的临界角大，a单色光全反射现象先消失，故B错误；
C．光从空气射入光导纤维，光速变小，频率不变，根据公式
a、b单色光的波长都变小，故C错误；
D．由可知，a的折射率小，在内芯介质中a单色光的传播速度比b单色光大，故D正确。
故选D。
4．A
【详解】AB．以活塞为研究对象，开始时活塞受力如图（1）所示，有
当汽缸稍微倾斜一点，活塞受力如图（2），平衡时有
根据力的平衡可知，封闭气体的压强增大，根据理想气体状态方程可知封闭气体的在变小，结合热力学第一定律
因为系统绝热，所以有
同时理想气体的内能只与温度有关，可得T变大，V减小，故气体的密度增大，内能增大，A正确，B错误；
C．封闭气体的压强变大，单位时间气体分子对活塞的冲量增大，C错误；
D．理想气体的内能增大，气体分子的平均动能增大，但并非所有气体分子热运动速率都增大，D错误。
故选A。
5．D
【详解】设液体的密度为，木棒的横截面积为S，静止时浸入液体中的深度为，如果不考虑液体的粘滞阻力，则
把木棒静止时的位置看作平衡位置，设木棒离开平衡位置的位移为x，规定向下为正方向，则木棒所受的浮力
木棒受到的合力
则
木棒的振动周期为
根据题目中已知条件，代入数据，可得
，，，
进行比较可得
故选D。
6．BC
【详解】AB．通过原线圈和两个副线圈的电流分别为，根据匝数比可知：两个副线圈输出电压相等，又
则
再根据
和
可得
则原线圈中电压
故A错误，B正确；
C．电源输出功率
故C正确；
D．联立
和
整理可得
当增大时，增大，则两端电压增大，故D错误。
故选BC。
7．AC
【详解】AB．根据左手定则可判断，带正电的α粒子受到向左的洛伦兹力，向左偏转，带负电的射线受到向右的洛伦兹力，向右偏转，A正确，B错误；
CD．不考虑相对论时，带电粒子在磁场中做匀速圆周运动时，由
考虑相对论效应
得
粒子的速度约为光速的，粒子的速度接近光速。
联立解得
C正确，D错误。
故选AC。
8．ACD
【详解】A．电子经加速电压U加速，根据动能定理得
解得
电子经电容器过程中水平速度不变，故电子到达荧光屏E上的速度为
故A正确；
B．电子经电容器后能穿过屏障上的小孔，说明电子在电容器中未发生偏转，即电子经过电容器时的偏转电压为0，随后电子经过电容器并最终到达荧光屏，说明电子在电容器中也未发生偏转，即电子经过电容器时的偏转电压为0，又因为两个电容器加有完全相同的正弦交流电压，故电子经过两电容器之间的距离l所用的时间必须是交流电压半周期的整数倍，故B错误；
C．根据以上分析，电子经过两电容器之间的距离l所用的时间为
（，，）
由
联立可得
（，，）
故C正确；
D．加速电压分别为和时，可分别得出
，
考虑到是连续两次观察到电子射到荧光屏中心E，故有
联立以上三式可解得
故D正确。
故选ACD。
9． 空气阻力或绳子与滑轮间摩擦力
【详解】[1]从O点运动至P点过程中，小球A与B速度大小时刻相等，O点速度为零，P点速度大小由段平均速度得到，则有
则系统动能的增加量为
[2]从O点运动至P点过程中，小球A下降的距离为，重力势能减少了，小球B上升的距离为，重力势能增加了，故系统重力势能的减少量为
[3]球在运动过程中有空气阻力、绳与滑轮间的摩擦力等的影响损耗系统的机械能，导致系统动能的增加量略小于系统重力势能的减少量。
10． C AD/ DA 减小 833.3
【详解】（1）[1] 将微安表改装成电压表需要将微安表与电阻箱串联，如图所示；
（2）[2] 由图（c）所示表盘可知，微安表的分度值为，则其示数为，此时标准电压表的示数为，当微安表的示数为时，则改装后的电压表量程为
故选C。
（3）[3] 由（2）知改装后的电压表实际量程大于理论值，由
知可能的原因为：微安表的实际内阻大于测量值，或所串联的电阻箱阻值R偏大，故A、D正确，B、C错误。
故选AD。
（4）[4] 改装后电压表量程为
若实际量程为，则有
联立两式解得
故只需要将阻值为R的电阻减小即可。
11．（1）；（2）增大m、增大E、减小k、减小L可以提高加速度计的灵敏度
【详解】（1）设滑动变阻器总电阻值为，当运动物体的加速度大小为a时，滑块偏离滑动变阻器中点的距离为，则P、Q间电阻为
此时对滑块由牛顿第二定律得
由闭合电路欧姆定律得
则电压表示数为
联立解得
（2）由得
增大m、增大E、减小k、减小L可以提高加速度计的灵敏度。
12．（1），方向水平向左；（2）
【详解】（1）金属杆做匀加速直线运动，在t时刻，金属杆与初始位置的距离为
此时杆的速度为
这时，杆与导轨构成的回路的面积为
回路中的感应电动势为
其中有
，
回路中的总电阻
联立可得回路中的感应电流为
金属杆所受的安培力为
代入解得
方向水平向左。
（2）因为安培力为
可得图像中，图线与坐标轴所围成的面积大小即为安培力的冲量，即
在时间内，由动量定理
解得
13．（1）滑块1所走路程；滑块2所走路程；；（2）；（3）
【详解】（1）根据牛顿第二定律可得：滑块1、2的加速度大小分别为
，
滑块1、2与挡板碰撞之前运动的位移大小均为，碰撞时的速度大小分别为，碰撞后位移大小分别为，根据匀变速直线运动的位移关系可得
，
，
滑块1、2恰不相碰，则
联立解得
滑块1所走路程
滑块2所走路程
（2）滑块1碰撞后的位移大小为
运动的时间
滑块2运动的总路程为
解得
（3）由（2）可知，碰撞前滑块2的速度
滑块1、2发生弹性碰撞，碰撞后的速度分别为，由动量守恒、能量守恒可得
解得
，
滑块1、2碰撞时距离左挡板
讨论：
①若，方向向左，滑块1、2恰不发生第二次碰撞，应满足
解得
②若，方向向右，由于，可知滑块2碰后不会到达右挡板处，滑块1、2恰不发生第二次碰撞，应满足
可得
所以只要，滑块1、2都不会发生第二次碰撞。
综上，故应满足。
答案第1页，共2页
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