2023届高三物理冲刺卷物理试题（四）（有解析）

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2023届高三物理冲刺卷物理试题（四）
一、单选题（本大题共5小题，共30分）
1. 下列关于光电效应、原子结构和原子核的叙述正确的是( )
A. 粒子散射实验表明原子核是可分的
B. 根据玻尔理论可知氢原子从高能级向低能级跃迁时，可以辐射各种不同频率的光子
C. 如果某金属的逸出功为，若用波长为的紫光照射该金属，能使该金属发生光电效应
D. 铀核衰变为铅核的过程中，要经过次衰变和次衰变
2. “神舟十三号”载人飞船与“天和”核心舱在年月日成功对接，航天员顺利进入“天和”核心舱。载人飞船和空间站对接的一种方法叫“同椭圆轨道法”，其简化示意图如图所示。先把飞船发射到近地圆形轨道Ⅰ，然后经过多次变轨使飞船不断逼近空间站轨道，当两者轨道很接近的时候，再从空间站下方、后方缓慢变轨进入空间站轨道。Ⅱ、Ⅲ是绕地球运行的椭圆轨道，Ⅳ是绕地球运行、很接近空间站轨道的圆形轨道。、分别为椭圆轨道的远地点和近地点，下列说法正确的是( )
A. 在轨道Ⅲ上，载人飞船在点的加速度比在点的加速度大
B. 载人飞船在轨道Ⅲ上运行的周期比在轨道Ⅰ上运行的周期小
C. 载人飞船在轨道Ⅲ上经过点的速度大于在轨道Ⅳ上经过点的速度
D. 在轨道Ⅲ上，载人飞船在点的机械能比在点的机械能大
3. 如图所示，、、、为圆周上的四个点，和为直径且相互垂直，、为上关于圆心对称的两个点，在、、三点分别固定等量的点电荷，、带正电，带负电。有一带负电的试探电荷在外力作用下由点沿直线匀速运动到点，不计电荷重力。下列说法正确的是( )
A. 处的电场强度与处的电场强度方向相同
B. 试探电荷在运动过程中，电势能保持不变
C. 试探电荷在运动过程中，外力先做负功再做正功
D. 试探电荷在运动过程中，电场力始终做正功
4. 蹦极是一项刺激的极限运动，如图，运动员将一端固定的弹性长绳绑在腰或踝关节处，从几十米高处跳下忽略空气阻力。在某次蹦极中质量为的人在弹性绳绷紧后又经过人的速度减为零，假设弹性绳长为。若运动员从跳下到弹性绳绷紧前的过程称为过程Ⅰ，绳开始绷紧到运动员速度减为零的过程称为过程Ⅱ。重力加速度下列说法正确的是( )
A. 过程Ⅱ中绳对人的平均作用力大小为
B. 过程Ⅱ中运动员重力的冲量与绳作用力的冲量大小相等
C. 过程Ⅱ中运动员动量的改变量等于弹性绳的作用力的冲量
D. 过程Ⅰ中运动员动量的改变量与重力的冲量相等
5. 如图，一不可伸长的细绳的上端固定，下端系在半径的圆形金属框上。金属框的水平直径下方有方向垂直于金属框所在平面的匀强磁场。已知构成金属框的导线单位长度的阻值为；在到时间内，磁感应强度大小随时间的变化关系如图所示。以下说法正确的是（ ）
A. 金属框中的电流方向沿顺时针
B. 时金属框所受安培力大小为
C. 在到时间内金属框产生的焦耳热为
D. 在到时间内通过金属框的电荷量为
二、多选题（本大题共3小题，共18分）
6. 如图所示，水面下的光源向水面点发射一束光线，反射光线为，折射光线分成、两束，则( )
A. 水对光折射率小于水对光折射率；在水中光的速度比光的速度大
B. 用同一双缝干涉实验装置分别以、光做实验，光的干涉条纹间距大于光的干涉条纹间距
C. 若保持入射点位置不变，将入射光线顺时针旋转，则从水面上方观察，光先消失
D. 用光照射某金属产生光电效应，则用光照射该金属一定能产生光电效应
7. 某民航客机在高空飞行时，需利用空气压缩机来保持机舱内外气压之比为。机舱内有一导热气缸，活塞质量、横截面积，活塞与气缸壁之间密封良好且无摩擦。客机在地面静止时，气缸如图所示竖直放置，平衡时活塞与缸底相距；客机在高度处匀速飞行时，气缸如图所示水平放置，平衡时活塞与缸底相距。气缸内气体可视为理想气体，机舱内温度可认为不变。已知大气压强随高度的变化规律如图所示，地面大气压强，地面重力加速度。下列说法正确的是( )
A. 气缸内气体由图状态到图状态的过程压强增大
B. 气缸内气体由图状态到图状态的过程中压强减小
C. 高度处的大气压强为
D. 根据图估测出此时客机的飞行高度为
8. 如图所示，变压器原、副线圈的匝数比为，、、、为四只规格均为“”的相同灯泡，各电表均为理想交流电表，四只灯泡均能正常发光。下列说法正确的是( )
A. 交流电源的输出电压为 B. 电流表的示数为
C. 电压表的示数为 D. 原线圈的输入功率为
三、实验题（本大题共2小题，共15分）
9. 小宇同学利用如图甲所示的装置验证动能定理，遮光条的宽度为图乙中的游标卡尺游标有十个分度所示，其中托盘的质量为，每个砝码的质量均为，小车和遮光条以及传感器的总质量为，忽略绳子与滑轮之间的摩擦。小宇做了如下的操作：
滑块上不连接细绳，将长木板的右端适当垫高，以平衡摩擦力；
取个砝码放在小车上，让小车由静止释放，传感器的示数为，记录遮光条经过光电门时的挡光时间为；
测出遮光条距离光电门的间距为，如图丙所示；
从小车上取一个砝码放在托盘上，并将小车由同一位置释放，重复，直到将砝码全部放在托盘中；
由以上操作分析下列问题：
遮光条的宽度为________，遮光条到光电门的间距为________；
用以上的字母表示遮光条经过光电门时的速度的表达式为____________________；
在过程中细绳的拉力所做的功为________，所对应动能的变化量为________；用字母表示
在上述过程中如果将托盘及盘中砝码的总重力计为，则所做的功为________，所对应系统的动能的变化量为________________________；用字母表示
如果以为纵轴，的______________为横轴，该图线为直线，由题中的条件求出图线的斜率，其大小为____________________结果保留两位有效数字。
10. 要测绘一个标有“”小灯泡的伏安特性曲线，灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到，并便于操作．已选用的器材有：
电池组电动势为，内阻约；电流表量程为，内阻约；电压表量程为，内阻约；电键一个、导线若干．
实验中所用的滑动变阻器应选下列中的________填字母代号．
A.滑动变阻器最大阻值，额定电流
B.滑动变阻器最大阻值，额定电流
实验的电路图应选用下列的图________填字母代号．
实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图所示．如果将这个小灯泡接到电动势为，内阻为的电源两端，小灯泡消耗的功率是________．
四、计算题（本大题共3小题，共47分）
11. 一简谐横波在均匀介质中沿轴传播，、为轴正方向上的两个点且更靠近坐标原点，如图甲所示，时刻开始计时，、两点的振动图象如图乙所示，与间的距离为。求：
处在平衡位置的质点从开始到第三次处于波峰位置时，质点在振动过程中通过的路程；
该简谐横波的波长和波速。
12. 如图所示，在倾角为的足够长的固定的光滑斜面上，有一质量为的长木板正以的初速度沿斜面向下运动，现将一质量的小物块大小可忽略轻放在长木板正中央，已知物块与长木板间的动摩擦因数，设物块与木板间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度取。
求放上小物块后，木板和小物块的加速度大小；
要使小物块不滑离长木板，长木板至少要有多长。
13. 如图所示，在平面直角坐标系的第一象限内存在着垂直纸面向里、大小为的匀强磁场区域Ⅰ，在第三象限内存在另一垂直纸面向里的匀强磁场区域Ⅱ，在第四象限内存在着沿轴正方向的匀强电场一质量为、电荷量为的粒子由坐标为的点以某一初速度进入磁场，速度方向与轴负方向成角，粒子沿垂直轴方向进入第四象限的电场，经坐标为的点第一次进入第三象限内的磁场区域Ⅱ，粒子重力不计求：
粒子的初速度大小
匀强电场的电场强度大小
若粒子从电场进入磁场区域Ⅱ时做圆周运动的圆半径，求粒子从开始进入电场时刻到第二次进入电场时间间隔．
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】本题考查的是有关光电效应、原子结构和原子核的相关问题，属于基础知识。
粒子散射实验提出原子核式结构；当基态的氢原子吸收一个光子跃迁到激发态后，因不稳定，则会向基态跃迁，可能发射多种频率的光子；利用爱因斯坦光电效应方程判断金属能否发生光电效应；衰变是一种放射性衰变。一个原子核释放一个粒子由两个中子和两个质子形成的氦原子核，并且转变成一个质量数减少，核电荷数减少的新原子核；衰变是一种放射性衰变，一个原子核释放一个电子。
【解答】A.粒子散射实验表明原子有核式结构，故A错误；
B.氢原子吸收一个光子跃迁到激发态后，因不稳定，则会向基态跃迁，可能发射多种频率的光子，故B错误；
C.金属的逸出功为，，入射光的波长必须小于极限波长才可能发生光电效应，故用波长为的紫光照射该金属，能使该金属发生光电效应。故 C正确；
D.衰变次数，衰变次数，故D错误。故选C。
2.【答案】
【解析】
【分析】载人飞船在椭圆轨道上运行时机械能守恒，在点由Ⅲ轨道变到Ⅳ轨道需要点火加速；由开普勒第三定律分析周期大小关系；根据万有引力产生加速度，分析加速度的大小关系。
本题考查万有引力的应用，解题关键掌握开普勒第三定律，注意万有引力产生加速度的应用。
【解答】A.根据万有引力定律有，离地球越远，万有引力越小，加速度越小，选项A正确；B.由开普勒第三定律可知，轨道半长轴越大，运行周期越大，选项B错误；
C.载人飞船在轨道Ⅲ经过点时需加速做离心运动，才能进入轨道Ⅳ，所以载人飞船在轨道Ⅲ经过点的速度小于在轨道Ⅳ经过点的速度，选项C错误；
D.载人飞船在轨道Ⅲ上运行时机械能守恒，在点和点的机械能一样大，选项D错误。
3.【答案】
【解析】
【分析】本题考查点电荷电场强度的叠加以及形成电场线的分布特点等知识点。解决问题的关键是根据题意，再根据电场强度的叠加可知、两处的场强大小方向均不同；再根据试探电荷的带电性质以及电场线分布特点可知电场做功情况。
【解答】、两处点电荷在、处产生的合电场强度大小和方向都相同，处点电荷在、处产生的电场强度方向相同、大小不同，所以、三处点电荷在、处产生的合电场强度大小和方向均不同，故A错误；
三处点电荷在上产生的电场方向斜向右下方，负电荷从匀速移动到的过程中，试探电荷所受电场力方向斜向左上方，外力斜向右下方，电场力始终做正功，电势能逐渐减小，外力始终做负功，故BC错误，D正确。
故选D。
4.【答案】
【解析】
【分析】对运动的不同过程应用动量定理分析可得结果，难度一般。
本题主要考查动量定理的应用。
【解答】A.绳在刚绷紧时，人的速度为，绷紧过程中，以向上为正方向，根据动量定理，解得，故A错误；
绷紧过程中，根据动量定理，故，故BC错误；
D.过程Ⅰ运动只受重力作用，由动量定理，过程Ⅰ中运动员动量的改变量与重力的冲量相等，故D正确；故选D。
5.【答案】
【解析】
【分析】本题考查了电磁感应。
根据楞次定律判断金属框中的电流方向；
根据计算感应电动势，根据计算感应电流，根据求安培力；根据计算焦耳热。；根据求解电荷量。
【解答】根据楞次定律可知，金属框中的电流方向沿逆时针，故A错误；
B.金属框中产生的感应电动势为
，
金属框的总电阻为，
金属框中的电流为，
时金属框所受安培力大小为，故B错误；
C.在到时间内金属框产生的焦耳热为，故C正确；
D.在到时间内通过金属框的电荷量为，故D错误。
故选 C。
6.【答案】
【解析】
【分析】本题考查光学知识的综合应用，主要涉及光的折射、全反射、干涉和光电效应知识。解题关键是根据图象正确分析两种光的折射率的大小关系，熟记条纹间距公式；
由题，光的偏折角小于光的偏折角，由折射定律分析折射率的大小关系，可判断两种光频率关系。由临界角公式分析临界角的大小。临界角越小，越容易产生全反射。干涉条纹间距与波长成正比。当金属一定时，光电效应的发生只与照射光的频率有关。
【解答】
A.据折射定律及光路可逆分析，在折射角相同的情况下，光入射角较小，折射率较小，据可知，在水中光的速度较大，A正确；
B.由的分析可知，光波长较大，用同一双缝干涉实验装置分别以、光做实验，据可知，光的干涉条纹间距大于光的干涉条纹间距，B正确；
C.据可知，光的临界角较小，若保持入射点位置不变，将入射光线顺时针旋转，光入射角先达到临界角，发生全反射，从水面上方观察，光先消失，C错误；
D.由可知，光频率较低，用光照射某金属产生光电效应，则用光照射该金属不一定能产生光电效应，D错误；故选AB。
7.【答案】
【解析】
【分析】本题主要考查气体实验定律的应用，明确气体初末状态的参量是解决问题的关键。图到图状态的过程气体体积变大，气体的温度不变，根据玻意耳定律可知压强的变化；对活塞根据平衡条件列方程可求得气体初态的压强，温度不变，根据玻意耳定律列方程可求得末状态的压强，根据机舱内外气体压强之比，可求得舱外气体的压强，由图可求得客机的飞行高度。
【解答】图所示平衡时活塞与缸底相距，图所示平衡时活塞与缸底相距，气缸内气体由图到图状态的过程气体体积变大，气体的温度不变，根据玻意耳定律，可知压强变小，故A错误，B正确；
设气体初状态压强为，对活塞，由平衡条件得，解得：，气体温度不变，由玻意耳定律得，解得：，机舱内外气体压强之比是，因此舱外气体，由图出此时客机的飞行高度为，故D正确，C错误。
8.【答案】
【解析】
【分析】根据变压器的特点，电压之比等于匝数之比，电流之比等于匝数之比的倒数，输入功率等于输出功率，结合灯泡的规格进行分析解答即可。
本题考查了理想变压器的应用，根据变压器原副线圈电压、电流与匝数的关系进行分析解答。
【解答】由于四只灯泡均正常发光，则副线圈两端的电压为，则由电压与匝数的关系得原线圈两端的电压为，即电压表的示数为，则电路输入的电压等于灯泡两端的电压与原线圈两端的电压之和，即为，故AC错误；
B.由于灯泡正常发光，则由灯泡的规格知额定电流为：，又由于灯泡、、并联，则电流表的示数为，故B正确；
D.由于灯泡、、均正常发光，则输出功率为，根据输入功率等于输出功率可知变压器原线圈的输入功率为，故D正确。故选BD。
9.【答案】


倒数的二次方 均可
【解析】
【分析】
游标卡尺的读数等于主尺读数游标尺对齐刻度精确度；
由平均速度公式可得，经过光电门的速度；
传感器的示数为细绳的拉力，则其做功为，根据动能的定义得出动能的变化；
所做的功为，所对应动能的变化量为。
根据动能定理列式结合图像的斜率求解即可。
本题是验证动能定理的常规实验的考查，注意实验中的研究对象的选取及图像法处理问题的常规方法。
【解答】
该游标卡尺的读数为：，刻度尺的读数为；
由平均速度公式可得，经过光电门的速度；
传感器的示数为细绳的拉力，则其做功为，所对应动能的变化量为；
所做的功为，所对应动能的变化量为；
由动能定理，整理得，
图像为直线的条件是横坐标为倒数的二次方，该图线的斜率为，代入数据得。
故答案为：



倒数的二次方 均可

10.【答案】；
；
．
【解析】
【分析】滑动变阻器分压式接法中选取小电阻的变阻器节约能源；
求出小灯泡电阻后判断小灯泡是小电阻还是大电阻，从而选择电流表内接还是外接；
结合曲线算出小灯泡的电阻，然后根据功率的公式计算小灯泡的实际功率．
对电学实验要明确以下情况，滑动变阻器必须用分压式接法：要求电流从零调；变阻器的全电阻远小于待测电阻；用限流接法时通过电流表的电流大于电流表的量程．
【解答】因实验要求电流从零调，所以滑动变阻器应用分压式接法，为了便于操作，应选全电阻最小的变阻器。
因小灯泡电阻为，，故电流表应用外接法，又变阻器用分压式，故电路图应选B。
电源与小灯泡直接串联，那么路端电压等于小灯泡两端的电压，画出内阻为，电动势为的电源的路端电压与干路电流的关系图线和小灯泡的伏安特性曲线的交点即表示小灯泡与该电源直接串联；
根据交点坐标可以计算出小灯泡消耗的功率为： 。
故答案为：；；。
11.【答案】解：由题意知点振动了，则质点通过的路程为
若波沿轴正方向传播有

联立得


若波沿轴负方向传播有

联立得


答：处在平衡位置的质点从开始到第三次处于波峰位置时，质点在振动过程中通过的路程为；
若波沿轴正方向传播，该简谐横波的波长为 ，波速为 。若波沿轴负方向传播，该简谐横波的波长为 ，波速为 。
【解析】根据振动图象得到质点振动时间和周期的关系，从而由振幅求得路程；
根据波的传播方向，由两质点振动图得到平衡位置间距离和波长的关系，从而求得波长；再由图得到周期，即可求解波速。
机械振动问题中，一般根据振动图或质点振动得到周期、质点振动方向；再根据波形图得到波长和波的传播方向，从而得到波速及质点振动，进而根据周期得到路程。
12.【答案】解：小铁块在长木板上滑动时受到的沿板的滑动摩擦力大小为：
由牛顿第二定律，对小物块有：，代入数据得：
对长木板有：，代入数据得：；
当小物块与长木板共速时，有：
得：，
共速后，小物块与长木板一起运动，相对位移为：
因为小物块放在长木板正中央，故长木板长度至少为。
答：放上小物块后，木板和小物块的加速度大小分别为和；
要使小物块不滑离长木板，长木板至少要有长。
【解析】分析木板和小物块的受力情况，由牛顿第二定律求各自的加速度大小。
小物块恰好不滑离长木板时两者速度相同，由速度相等的条件求出经过的时间，再由位移时间公式求出两者的位移，位移之差等于板长。
13.【答案】解：如图所示：
作的垂线交轴于点，由于粒子垂直轴进入电场区域，故A点为圆周运动的圆心
由几何关系得，
过轴进入电场的点坐标为
在磁场Ⅰ区域内有，
得；
进入电场做类平抛运动，，
，
，
得，；
在电场中沿电场方向的速度，
则进入Ⅱ中磁场区域是的速度，
与轴负方向夹角为，有，
，
粒子在磁场Ⅱ做圆周运动周期，
在磁场Ⅱ中运动时间，
则粒子从开始进入电场到第二次进入电场所用时间。
【解析】对于带电粒子在磁场中的运动情况分析，一般是确定圆心位置，根据几何关系求半径，结合洛伦兹力提供向心力求解未知量；根据周期公式结合轨迹对应的圆心角求时间；对于带电粒子在电场中运动时，一般是按类平抛运动或匀变速直线运动的规律进行解答。
粒子在磁场区域Ⅰ中做圆周运动，由几何关系求半径，根据洛伦兹力提供向心力求解速度大小；
粒子在电场中做类平抛运动，根据类平抛运动的规律求解；
求出粒子在电场中做类平抛运动经过的时间、在磁场区域Ⅱ时做圆周运动的时间、粒子由磁场区域Ⅱ进入电场后做类斜抛运动的时间，由此得到粒子从开始进入电场时刻到第二次从电场进入磁场区域Ⅱ时刻的时间间隔。
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