江西省吉安市2023届高三下学期一模理综物理试题

这是一份江西省吉安市2023届高三下学期一模理综物理试题，共27页。试卷主要包含了单选题，多选题，填空题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。

江西省吉安市2023届高三下学期一模理综物理试题

一、单选题
1．图甲是研究光电效应的电路图，逸出功为2.25eV的金属为K极，图乙为氢原子能级图（巴耳末系的四种可见光，是分别从、4、5、6能级跃迁到能级产生的）。下列说法正确的是（　　）

A．仅将P移至C端，电流表示数一定变为0
B．氢原子从基态跃迁到激发态，电子的动能增大
C．上述的四种可见光只有一种不能让图甲中的K极金属发生光电效应
D．处在能级的氢原子不能吸收动能为2.75eV的自由电子而向高能级跃迁
2．如图所示的电路，平行板电容器与二极管（该二极管可看做理想二极管，正向电阻很小，反向电阻无穷大）、开关、直流电源串联，电源负极接地。闭合开关，电路稳定后，一带电油滴位于竖直平面电容器两极板间的P点处，恰好处于静止状态。保持开关闭合，下列说法正确的是（　　）

A．若上极板略微下移，带电油滴仍能保持静止状态
B．若下极板略微上移，则P点的电势保持不变
C．若上极板略微左移与下极板平行错开，则带电油滴仍能保持静止状态
D．若下极板略微右移与上极板平行错开，则带电油滴在P点的电势能会降低
3．一质量为m的小球用一根足够长的轻绳悬挂于天花板上的O点，现用一光滑的轻质金属挂钩勾住轻绳，水平向右缓慢拉动轻绳（挂钩与轻绳的接触点A始终在同一条水平线上），下列说法正确的是（　　）

A．OA段轻绳的力逐渐增大
B．挂钩对轻绳的作用力大小可能等于小球的重力大小
C．挂钩对轻绳的作用力一定沿水平方向
D．挂钩对轻绳做的功小于小球重力势能的增加量
4．2023年，中国将全面推进探月工程四期，规划包括嫦娥六号、嫦娥七号和嫦蛾八号任务。其中嫦娥七号准备在月球南极着陆，主要任务是开展飞跃探测，争取能找到水。假设质量为m的嫦娥七号探测器在距离月面的高度等于月球半径处绕着月球表面做匀速圆周运动时，其周期为，当探测器停在月球的两极时，测得重力加速度的大小为，已知月球自转的周期为，引力常量为G，月球视为均匀球体，下列说法正确的是（　　）

A．月球的半径为
B．月球的第一宇宙速度为
C．当停在月球赤道上时，探测器受到水平面的支持力为
D．当停在月球上纬度为60°的区域时，探测器随月球转动的线速度为
5．如图所示在空间直角坐标系中有一直角三角形金属线框PQO，其中一条直角边OQ与z轴重合，另一条直角边OP在xOy平面内，角PQO为30°。直角边OP长为1m，金属线框材料、粗细均相同，单位长度阻值为2Ω/m。整个装置处于沿y轴正方向的匀强磁场中，磁感应强度大小为2T，当线框在外力作用下绕着z轴以角速度0.5rad/s逆时针（俯视）匀速转动时，线框上的P点先后经过x轴和y轴，则下列判断正确的是（　　）

A．当线框上的P点经过y轴时，电流方向发生变化
B．当线框上的P点经过y轴时，P、Q两点间的电压为0.5V
C．线框上的P点由x轴位置转到y轴位置的过程中，线框产生的热量为
D．线框上的P点由x轴位置转到y轴位置的过程中，通过线框截面的电荷量

二、多选题
6．质量分别为、的A、B两物体连接在轻质弹簧两端，用轻质细线拴住A、B，弹簧被压缩，整体放置在光滑的水平面上处于静止状态。如图甲所示，若A靠在墙角，突然烧断细线，当弹簧恢复原长时，B的速度为v，如图乙所示，若A不靠在墙角，也突然烧断细线。规定水平向右为正方向，下列说法正确的是（　　）

A．烧断细线之前弹簧的弹性势能为
B．对甲图，烧断细线后当弹簧压缩量最大时，弹簧的弹性势能为
C．对乙图，烧断细线后当弹簧恢复原长时，A、B的动能之比
D．对乙图，烧断细线后当弹簧恢复原长时，A的动量为
7．有一圆柱形枯井，过其中心轴的剖面图如图所示，竖直井壁MN、PQ间距为l，竖直线OA以两边井壁等距。从离井底高度一定的O点垂直井壁以初速度水平抛出一个小球，小球与井壁上B点、C点各发生一次弹性碰撞后恰好落在井底的A点。设B点到C点的时间为，C点到A点的时间为，所有摩擦和阻力均不计。下列说法正确的是（　　）

A．
B．小球在BC段的重力平均功率比CA段大
C．仅将间距l增大为原来的3倍，仍在O点将小球水平抛出，则小球与井壁碰撞3次后落在A点
D．仅将初速度增大为原来的3倍，仍在O点将小球水平抛出，则小球与井壁碰撞6次后落在A点
8．如图，间距的U形金属导轨，一端接有的电阻R，固定在的绝缘水平桌面上。质量均为2kg的匀质导体棒a和b静止在导轨，两导体棒与导轨接触良好且始终与导轨垂直，接入电路的阻值均为，与导轨间的动摩擦因数均为0.2（最大静摩擦力等于滑动摩擦力）。整个空间存在竖直方向的磁感应是度为2T的匀强磁场（未画出）。初始时刻，用沿导轨水平向右的恒力F作用在a上，3s内a运动了5m，到达导轨的最右端，此时b刚要滑动，同时撤去F，a离开导轨落到水平地面上。重力加速度取，空气阻力不计，不计其他电阻，下列说法正确的是（　　）

A．导体棒a离开导轨至落地过程中，水平位移为0.5m
B．导体棒a在导轨上运动的过程中，通过电阻R的电荷量为6C
C．导体棒a在导轨上运动的过程中，受到的恒力F为
D．导体棒a在导轨上运动的过程中，导体棒b不可能有向左的运动趋势

三、填空题
9．如图所示，自嗨锅是一种自热火锅，加热时既不用火也不插电，主要利用发热包内的物质与水接触，释放出热量。自嗨锅的盖子上有一个透气孔，如果透气孔堵塞，容易造成爆炸，非常危险。请回答下列问题：


自嗨锅爆炸的瞬间，盒内气体的内能__________；（填“增大”“不变”或“减小”）
自嗨锅爆炸的短时间内，单位时间单位面积上撞击容器壁的次数__________；（填“增多”或“减少”）
能够闻到自嗨锅内食物的香味是__________。（填“布朗运动”或“扩散现象”）
10．甲、乙两列简谐横波在同一均匀介质中传播，波源位于处的甲波沿x轴正方向传播，波源位于处的乙波沿x轴负方向传播，时刻两列波的波形图如图所示。已知甲的波速为，回答下列问题：

甲、乙两列波__________发生稳定的干涉；（填“能”或“不能”）
两列波叠加后，处为振动的__________点；（“减弱”或“加强”）
时刻，处的质点位移为__________cm。

四、实验题
11．为了验证动量守恒定律，小明同学利用实验室的器材设计制造了一套实验装置，如图所示。在水平轨道SP左侧安装有一弹簧盒，可将滑块沿轨道弹射出。实验中使用同种材料、大小相等且一个为空心，另一个为实心的两滑块A和B。实验操作步骤如下：

①用天平测得两滑块A、B质量分别为、；
②先不放滑块B，用滑块A沿轨道向左按压弹簧盒中弹簧至适当位置后松手，滑块A由静上弹出，A最终停止轨道上的点，测量并记录滑块A在水平轨道上滑行的段距离为；
③再把滑块B静置于O点，让滑块A仍从弹簧盒弹出，滑块A和滑块B碰撞后分别停在水平轨道上的点和点，测量并记录，；
④整理并处理实验数据，验证A、B碰撞过程中是否满足动量守恒定律。
（1）关于本实验，下列说法正确的是__________。
A．SO段轨道越光滑，其误差影响越小
B．滑块A空心，滑块B实心
C．滑块A每次必须从弹簧盒的同一位置由静止释放
D．两滑块与水平轨道OP段的动摩擦因数必须相等
（2）若两球碰撞前后的动量守恒，其表达式可表示为__________，若进一步研究该碰撞是否为弹性碰撞，还需要判断关系式__________是否成立。（选填下列选项的序号A、B、C或D）
A．    B．
C．    D．
12．随着锂电池的科技快速发展，各种款式的锂电池层出不穷，也给我们的生活带来了很大的方便。某中学物理实验兴趣小组因此想测量一款手机锂电池的电动势和内阻。查阅资料他们了解到该手机电池的电动势约为4V，内阻很小，约为1Ω，额定电流为1.5A。
（1）该小组将该款电池的正极和负极连接线小心剥开露出，将多用电表选择开关旋到10V直流电压挡，先进行机械调零，然后将红、黑表笔分别接触此电池的正、负极，电表刻度盘如图甲所示是，该读数为__________V。（保留两位有效数字）

（2）实验小组想进一步更精确的测出该锂电池的电动势和内阻，实验室提供的器材如下：

A．电压表V（量程为5V，内阻约为）
B．电流表A（量程为3A，内阻约为）
C．滑动变阻器（最大阻值为）
D．定值电阻
E．一个开关及导线若干
该小组设计了如图乙所示的实验电路，但在实际实验操作中发现，当移动滑动变阻器滑片从而调节其接入电路的阻值时，电压表示数变化不明显，且测试结果的误差较大，为了更准确地测量出此锂电池的电动势和内阻，需要重新设计实验电路；请你根据所提供的实验器材，在虚线框中画出你所设计的实验电路图，并准确标注各元件对应符号___________。
（3）按照新设计的实验电路图连好实物电路后，该小组通过调节滑动变阻器，测得多组I、U数据，在坐标纸上描点如图丙所示，并根据描出的点作出了此锂电池的图像。
（4）根据作出的图像，可求得此款锂电池的电动势为__________V，内阻为__________。（结果均保留一位小数）
（5）根据本实验方案分析测量误差，该电池的电动势测量值比真实值__________（选填“偏小”“相等”或“偏大”），内阻的测量值与真实值相比__________（选填“偏小”相等”或“偏大”）。

五、解答题
13．现有一组由螺杆A和螺母B组成的机械组件因为生锈很难被分离。某同学仔细观察后通过如下操作将其成功拆开：将此组件竖直立于地面，如图所示为装置剖面示意图，在螺杆A顶端的T形螺帽与螺母B之间的空隙处装入适量火药并点燃，利用火药爆炸瞬间所释放的一部分化学能转化为系统的机械能E，使其被顺利“炸开”。已知螺杆A的质量，螺母B的质量为，火药爆炸所转化的机械能，B与A的竖直直杆间滑动摩擦力大小恒为，不计空气阻力，重力加速度。
（1）求火药爆炸瞬间螺杆A和螺母B各自的速度大小；
（2）忽略空隙及螺母B的厚度影响，要使A与B能顺利分开，求螺杆A的竖直直杆的最大长度L。

14．我国自行设计研制的热核聚变全超导托卡马克实验装置再次创造了该类实验装置运行的世界新纪录。此装置在运行过程中，需要将加速到较高速度的离子束转变成中性粒子束，而其中还未被中性化的高速带电离子则需通过过滤装置过滤出来并剥离。所用到的过滤装置工作原理简图如图所示，混合粒子束先通过加有一定电压的两极板之间区域后，再进入极板下方的偏转磁场中，此过程中中性粒子仍会沿原方向运动并被接收器接收；而带电离子中的一部分则会先在两极板间的电场作用下发生偏转，一部分直接打在下极板，另一部分则会在穿过板间电场后进入其下方的匀强磁场区域，进一步发生磁偏转并打在吞噬板上，从而剥离吸收。已知这些带电离子电荷量为（），质量为m，两极板间距为d，所加电压为U，极板长度为2d，粒子束中所有粒子所受重力均可忽略不计，不考虑粒子间的相互作用。
（1）要使初速度为的离子能沿平行于极板的直线经过电场区域，需在极板间再施加一垂直于纸面的匀强磁场，求其磁感应强度的大小和方向；
（2）若带电离子以初速度沿直线通过极板区域后，进入下方垂直纸面向外的匀强偏转磁场区域。当磁感应强度时，要使离子能全部被吞噬板吞噬，求吞噬板所需的最小长度；
（3）若粒子束中带电粒子为初速度，且撤去了两极板间的磁场，则有部分带电离子会通过两极板间的偏转电场进入偏转磁场，已知磁场的磁感应强度大小可调，且分布范围足够宽广，吞噬板并紧靠左极板水平放置。若要保证进入偏转磁场的带电粒子最终都能被吞噬板吞噬，求磁感应强度大小的取值范围。

15．如图所示，平直木板与水平地面上的铰链相连，一段水银柱把一定质量的气体封闭在玻璃管内，把玻璃管固定在木板上，在竖直平面内缓慢的转动木板，木板与水平地面之间的夹角为，可得气体的压强p与之间的关系图像如图乙所示，当时，气体的压强是大气压强的2倍，时气体的长度为，温度为T，。
（1）求图像横轴的截距（用负数来表示）以及大气压强；（用a、b来表示）
（2）若时气体温度为1.2T，则气体的长度为多少？（用L来表示）

16．如图所示，直角三棱镜截面为ABC，，，一束单色光从AB边的D点射入三棱镜，光线与AB的夹角为，折射光线射到BC边上的E点，且与AC边平行，反射光线射到AC边上的F点，出射光线与BC边平行。已知，AC是CF的4倍，光在真空中的传播速度为c。
（1）求三棱镜对此种颜色光的折射率；
（2）求光线从D到F的传播时间。


参考答案：
1．C
【详解】A．仅将P移至C端，AK间的电压为0，如果发生光电效应有微弱的光电流，故选项A错误；
B．氢原子从基态跃迁到高能级，电子的动能减小，故选项B错误；
C．从能级跃迁至产生的光的光子能量为1.89 eV，小于逸出功，不能使K极金属发生光电效应；从能级跃迁至产生的光的光子能量为2.55 eV，大于逸出功，可以使K极金属发生光电效应；从能级、5跃迁至产生的光的光子能量大于2.55 eV，大于逸出功，能使K极金属发生光电效应，所以氢原子光谱中仅有一种可见光不能让图甲中K极金属发生光电效应，故选项C正确；
D．处在能级的氢原子可以吸收动能为2.75 eV的自由电子的一部分动能1.89 eV或2.55 eV而向高能级跃迁，故D选项错误。
故选C。
2．D
【详解】A．上极板略微下移，d变小，U不变，根据可知E变大，电场力变大，油滴向上运动，选项A错误；
B．下极板略微上移，d变小，U不变，根据可知E变大，上极板与P的电势差大，上极板电势不变，P点的电势路低，选项B错误；
CD．不论是上极板路微左移，还是下极板略微右移，根据，S将减小，C变小，U不变，电容器要放电，由于二极管具有单向导电性，电容器不能放电，实际为Q保持不变，C变小，U变大，电场强度E变大，电场力变大，油滴向上运动，P点到下极板的距离不变，E变大，P与下极板的电势差增大，下极板的电势恒为0，所以P点的电势升高，该油滴带负电，电势能降低，选项C错误，选项D正确。
故选D。
3．B
【详解】A．同一根轻绳的张力处处相等，故OA段轻绳的拉力大小一直为mg，A错误；
B．当两段轻绳之间的夹角达到120°，挂钩对轻绳的作用力大小等于mg，B正确；
C．轻绳对A点的两个拉力的合力斜向左下方，挂钩对轻绳的作用力与这个合力等大反向，方向斜向右上方，C错误；
D．根据功能关系可知，挂钩对轻绳做的功用来增加小球重力势能，D错误。
故选B。
4．C
【详解】A．设月球的质量和半径分别为M、R，由
，
综合解得

A错误；
B．根据第一宇宙速度关系、，可得月球的第一宇宙速度为

选项B错误；
C．当探测器停在月球赤道上时，设水平面对其的支持力为F，对探测器受力分析，由牛顿第二定律可得

结合，综合解得

选项C正确；
D．当探测器停在月球上纬度为60°的区域时，自转半经为

自转线速度为

结合，综合解得

D错误。
5．B
【详解】A．当线框上的P点经过x轴时，线框平面与磁场垂直，属于中性面，电流方向发生改变，A错误；
B．当线框上的P点经过y轴时，产生的感应电动势

P、Q再点间的电压为路端电压，则

B正确；
C．线框上的P点由x轴位置转到y轴位置的过程中，产生的热量

C错误；
D．线框上的P点由x轴位置转到y轴位置的过程中

D错误。
故选B。
6．BD
【详解】A．根据能量守但定律可得，烧断细线之前弹簧的弹性势能为

故A错误；
B．对甲图，烧断细线后当A离开墙角后，系统的动量守恒，当弹簧压缩量最大时A、B达到共同速度，由动量守恒定律可得

由能量守恒定律可得弹簧的弹性势能为

联立解得

故B正确；
C．对乙图，烧断细线后系统的动量守恒且为0，则A、B的动量总是等大反向，当弹簧恢复原长时设A、B的动量大小均为p，由能量守恒定律可得


联立解得

故C错误；
D．由能量守恒定律可得

又

联立解得

又

联立解得

则A的动量为，故D正确。
故选BD。
7．AD
【详解】A．小球在运动过程中，水平方向匀速，BC、CA的水平位移2∶1，故

故A正确；
B．由初速度为0的匀变速直线运动规律可令，，，由平均功率的定义可得
，
则

故B错误；
C．由于OA间高度不变，小球落到地面时间不变，仅将间距l增大为原来的3倍而仍在两墙中央O点平地，不会落在A点，故C错误；
D．仅将初速度增大为，小球从抛出到落地在水平方向通过路程为，根据对称性，小球与墙壁磁撞6次后落在A点，故D正确。
故选AD。
8．AC
【详解】A．b刚要滑动，对导体棒b有

解得

R与导体棒b并联，则

解得

则对整个回路，流过导体棒a的电流为

导体棒a产生的电动势为

又感应电动势

联立解得

导体棒a离开导轨至落地过程中，做平抛运动


联立解得水平位移为

故A正确；
B．导体棒a在导轨上运动的过程中

则通过干路电路的电量为

通过电阻R的电量

故B错误；
C．对导体棒a，由动量定理可得

又

联立解得

故C正确；
D．不论磁场方向如何，由楞次定律可知，导体棒b一定受到向左的安培力，有向左运动的趋势，故D错误。
故选AC。
9． 减小 减少 扩散现象
【详解】[1]在自嗨锅爆炸的瞬间，盒内气体对外做功，且来不及与外界进行热量交换，根据热力学第一定律可知盒内气体内能减小，温度降低。
[2]爆炸短时间内，温度迅速降低，分子平均速率减小，气体体积迅速膨胀，分子数密度减小，故单位时间单位面积上分子撞击容器壁的次数减少。
[3]能够闻到火锅的香味是因为分子热运动导致的扩散现象。
10． 能 加强
【详解】[1]同种介质中两列简谐波的波速相等均为，由图可知甲、乙的波长均为

根据

可得甲、乙的频率均为，频率相同的简谐波能发生稳定的干涉；
[2]各质点的振动周期为

乙的波峰第一次到达处的时间为

在时间内即2T时间内，对甲处的质点完成两次全振动，仍处于波峰位置，则时刻甲、乙的波峰相遇，两列波叠加后，处为振动加强点；
[3]经过0.5 s甲、乙两波在处相遇，1.5 s时两列波在处的质点的平衡位置的位移为0，再经过0.25 s即1.75 s的时刻，甲的波峰与乙的波谷在处相遇，甲乙两波叠加后位移为。
11． CD C A
【详解】（1）[1]AC．实验中不需要保证SO轨道是否光滑，只需要保证释放的滑块通过O点时速度一样，即保证在同一位置无初速释放即可，故A错误，C正确；
B．只有滑块A的质量大于滑块B的质量才能保证碰撞时不发生反弹，即碰撞后A的速度不发生变向，故B错误；
D．只有滑块A和滑块B与水平轨道OP的动摩擦因数相同时，才能消去，从而只需测量两滑块的质量及各自在水平轨道上的位移，就可以验证A、B系统在碰撞过程中是否满足动量守恒定律，故D正确。
（2）[2]当滑块A第一次从O点滑到点时，根据动能定理

解得

对滑块A第二次碰撞B后，对A、B后续滑行过程运用动能定理


解得


若两球碰撞前动量守恒，则满足

即需验证

等式C成立；
[3]需验证碰撞前后动能是否相同，即

解得

等式A成立。
12． 4.3 4.2 0.5 偏小 偏小
【详解】（1）[1]多用电表选择开关旋到10 V直流电压挡，最小刻度为0.2 V，故读数为4.3 V；
（2）[2]由于此锂电池的内阻比较小，若用原电路测量，则改变滑动变阻器接入电路的阻值时，内阻分压小，导致外电路电压表示数变化不明显，不利于测量，误差较大；新的电路设计，仍然需要选用定值电阻一方面起到保护电路的作用；另一方面，将定值电阻与电源先串联，并将电流表外接，则在改变滑动变阻器接入电路的阻值时，电压表、电流表的示数变化较为明显，测量误差也较小，得出的结果更为精确，如图所示

（4）[3][4]根据闭合电路欧姆定律有

得到

根据图像在纵轴上的截距可得

由图像的斜率大小可得

可得

（5）[5][6]该实验由于电压表分流，使电流表的示数I小于该款锂电池的输出电流，则有

而

显然，U越大，越大，它们的关系如图表示；实测的图线为AB，经过修正后的图线为，可看出实测的图线为AB在纵轴上的截距小于，即测量的电动势E小于真实值。

由上图线可知，实测的图线为AB的斜率绝对值小于修正后的图线为的斜率绝对值，因此测量的电源内阻r小于真实值。
13．（1），；（2）
【详解】（1）设火药爆炸瞬间螺杆A和螺母B的速度大小分别为，，以竖直向下为正方向，则

据动量守恒定律可得

联立解得
，
可知杆A的速度大小为，方向竖直向上；螺母B的速度大小为，方向竖直向下。
（2）A相对B向上运动，所受摩擦力f向下，则对螺杆A由牛顿第二定律可得

解得

方向竖直向下；
由牛顿第三定律，B所受摩擦力f向上，则对螺母B由牛顿第二定律可得

解得

方向竖直向上；
火药爆炸后A向上做匀减速直线运动，其减速至零的时间为

B向下做匀减速直线运动，其减速至零的时间为

显然可知：A先减为零后反向加速，B一直减速，当两者速度相等时刚好分开，则此时直杆的长度最大。
以向下为正方向，可得

解得

则由图像可知：直杆长度的最大值为

解得

14．（1），方向垂直纸面向里；（2）；（3）
【详解】（1）离子能直线通过两极板，则洛伦兹力与电场力平衡，则有

将代入上式解得

由左手定则判断可知：磁场方向垂直纸面向里。
（2）当离子在偏转磁场中做匀速圆周运动时有

解得

又由图可知：离子在吞噬板上最靠右的落点到左极板距离

离子在吞噬板上最靠左的落点到左极板距离

则此吞噬板的长度最短，联立解得


（3）当初速度为时，对于沿右极板运动的离子，在两极板间做类平抛运动。

则



联立解得

离子做类平抛运动的过程中，根据动能定理

得

离子进入偏转电场时的速度偏向角的余弦值为

此时沿上极板进入电场的带电离子射出偏转电场时，与吞噬板右端相距为，当磁场满足此离子打到吞噬板，则由几何关系分析可得


又当入射点下移至带电粒子刚好擦着下极板右边缘射出电场进入偏转磁场，则磁场满足该离子刚好能打在吞噬板的下端点为最大值，有

综合分析结果有

根据

则所需磁场的取值范围

15．（1）-1，；（2）
【详解】（1）设大气压强为，当时，气体的压强是大气压强的2倍，则玻璃管竖直放置时，水银柱对应压强为，当木板与水平地面之间的夹角为，气体的压强为

即关系图像的函数关系式为

设图像横轴的截距为c．则有

解得

由乙图可得图像的斜率为

由

可得

综合解得

（2）整理可得的函数关系式为

当时，温度为T，气体的压强为

体积为

当时，温度为1.2T，气体的压强为

设气体的长度为x，则体积为

由理想气体状态方程可得

综合解得

16．（1）；（2）
【详解】（1）由几何关系可知，光线在D点的入射角为

折射光线DE与AC边平行
，
光线在D点的折射角为

综合可得

，
光线在F点的入射角为

折射角为

综合可得

由折射率的定义可得
、
综合解得
、、
（2）由几何关系可知
、、
、
则E是BC的中点，DE与AC平行，则

由折射率的定义

光线在三校镜中传3的时间为

综合解得