四川省成都市2023届高三下学期第二次诊断性检测物理试题含解析

四川省成都市2023届高三下学期第二次诊断性检测

 物理试题（含解析）

一、选择题：

1. 如图，纸面内正方形abcd的对角线交点O处有垂直纸面放置的通有恒定电流的长直导线，电流方向垂直纸面向外，所在空间有磁感应强度为，平行于纸面但方向未知的匀强磁场，已知c点的磁感应强度为零，则b点的磁感应强度大小为（　　）

A. 0 B.  C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】已知c点的磁感应强度为零，根据右手螺旋定则可知，长直导线电流在c点的磁场方向垂直Oc斜向上，大小为，则匀强磁场方向垂直Oc斜向下；长直导线电流在b点的磁场方向垂直Ob斜向上，与匀强磁场方向垂直，则b点的磁感应强度大小为

故选C。

2. 用甲、乙两种单色光分别照射锌板，逸出的光电子的最大初动能分别为和，已知甲乙两种单色光的频率之比，则锌板的逸出功为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】由爱因斯坦光电效应方程

知

结合

联立可得

故B正确，ACD错误。

故选B。

3. 中国空间站天和核心舱绕地球的运行可视为匀速圆周运动，已知其轨道距地面的高度为h，运行周期为T，地球半径为R，万有引力常量为G，由此可得到地球的平均密度为（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】中国空间站天和核心舱绕地球的运行可视为匀速圆周运动，万有引力提供向心力

可求得地球的质量

地球可近似看作球体，根据密度的定义式得

故选C。

4. 物块P以速度沿足够长的静止的倾斜传送带匀速下滑，已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力。某时刻传送带突然以恒定速率沿图示逆时针方向运行，则从该时刻起，物块P的速度v随时间t变化的图像可能是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】AB．当v0<v1时，对物块P受力分析，由牛顿第二定律可得

可知物块先做匀加速直线运动，当v0=v1时，摩擦力瞬间消失，然后随着物块的继续加速，摩擦力反向，依题意有

即物块匀速直线运动。故A正确；B错误；

CD．当v0>v1时，对物块P受力分析，有

即物块一直匀速直线运动。故CD错误。

故选A。

5. 如图，圆形水平餐桌面上有一个半径为r、可绕中心轴转动的同心圆盘，在圆盘的边缘放置一个质量为m的小物块，物块与圆盘间的动摩擦因数为。现从静止开始缓慢增大圆盘的角速度，物块从圆盘上滑落后，最终恰好停在桌面边缘。若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g，圆盘厚度及圆盘与餐桌间的间隙不计，物块可视为质点。则（　　）

A. 物块从圆盘上滑落的瞬间，圆盘的角速度大小为

B. 物块随圆盘运动的过程中，圆盘对小物块做功为

C. 餐桌面的半径为

D. 物块在餐桌面上滑行的过程中，所受摩擦力的冲量大小为

【答案】D

【解析】

【详解】A．在滑落的临界条件下

解得

故A错误；

B．在随圆盘运动的过程中，圆盘对小物块做功为

故B错误；

C．脱离圆盘时，物块的速度为

在桌面上减速的加速度为

故停下时的距离

餐桌半径为

故C错误；

D．在餐桌上的运动时间为

在餐桌面上所受摩擦力的冲量大小为

故D正确。

故选D。

6. 如图，某人斜拉着跨过光滑定滑轮的细绳提升重物，重物竖直上升依次经历了匀加速、匀速、匀减速三个过程。若斜绳与竖直方向的夹角恒定，人始终静止在水平地面上，则（　　）

A. 重物匀加速上升时，地面对人的支持力一定最小

B. 重物匀速上升时，绳子对人的拉力一定最小

C. 重物匀减速上升时，地面对人的摩擦力一定最小

D. 三个过程中，地面对人的作用力大小相同

【答案】AC

【解析】

【详解】B．根据题意可知，绳子对重物的拉力与绳子对人的拉力大小相等，设绳子的拉力为，对重物，由牛顿第二定律可知，重物匀加速上升时，有

匀速时，有

减速上升时，有

则重物减速上升时，绳子对人的拉力一定最小，故B错误；

AC．根据题意，对人受力分析，如图所示

由平衡条件有

则有

由于不变，可知，重物匀加速上升时，最大，则最小，重物匀减速上升时，最小，则地面对人的摩擦力最小，故AC正确；

D．由平衡条件可知，地面对人的作用力大小与绳子拉力和人重力的合力大小相等，由于三个过程中，绳子的拉力均不相等，则三个过程中，地面对人的作用力大小不相同，故D错误。

故选AC。

7. 在远距离输电技术上，中国特高压直流输电工程是目前世界上电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远、技术水平最先进的输电工程。输电线路流程可简化为：

如虚线框所示，若直流输电线电阻为，直流电输送功率为，不计变压器、整流与逆变等造成的能量损失，则（　　）

A. 直流电输电线路上电流为

B. 直流电输电线路上损失的电压为

C. 降压变压器的输出功率是

D. 若将直流输电降为直流输电，受端获得功率将比原来减少

【答案】AD

【解析】

【详解】A．直流电输送功率

得输送电流

A正确；

B．损失的电压

B错误；

C．输电导线上损失的功率

降压变压器的输出功率

C错误；

D．用1100kV输电时输电导线上损失的功率

保持输送功率不变，只用550kV输电，输电导线上损失的功率

则用户得到的功率比1100kV输电时减少

D正确。

故选AD。

8. 如图（a），由水平、竖直两段构成的“”形平行金属导轨固定，处于竖直方向的匀强磁场中，磁感应强度B随时间t变化的关系如图（b）（B向上为正）。两端打有小孔的导体棒PQ水平套在竖直导轨上并与导轨保持良好接触，PQ中点与物块A用轻绳经光滑定滑轮相连。已知导轨间距，导轨水平段长；A的质量，PQ的质量；PQ与导杆间的动摩擦因数（最大静摩擦力等于滑动摩擦力），回路总电阻；竖直导杆，轻绳足够长，重力加速度。若时刻将PQ静止释放，则（　　）

A. 时刻，通过PQ棒的电流为

B. 末，PQ棒开始运动

C. 内，PQ棒的最大加速度为

D. 末，PQ棒的速率为

【答案】BD

【解析】

【详解】A．时刻，回路中的感应电动势

通过PQ棒的电流为

A错误；

B．PQ与导杆间的弹力等于PQ所受的安培力

当满足下面条件时，PQ棒开始运动

解得

磁感应强度B随时间t变化的关系图像可得

即时，

PQ棒开始运动。

B正确。

C．内，PQ棒受的安培力为零时，PQ与导杆间的弹力为零，摩擦力为零。此时PQ棒的最大加速度最大，又

得

C错误；

D．到，对PQ和物块A为整体，由动量定理得

又

（）

当，；

当，；

当，；

则

联立解得末，PQ棒的速率为

D正确。

故选BD。

第Ⅱ卷（非选择题，共计174分）

二、非选择题：本卷包括必考题和选考题两部分。第22~32题为必考题，每个试题考生都必须做答。第33~38题为选考题，考生根据要求做答。

（一）必考题（共129分）

9. 某同学利用半偏法测量量程为的电流表的内阻（小于），实验电路如图所示。

可供选择的器材有：

A.电阻箱（最大阻值）

B.电阻箱（最大阻值）

C直流电源E（电动势）

D.开关两个，导线若干。

实验步骤如下：

①按图正确连接线路；

②闭合开关、断开开关，调节电阻箱，使电流表满偏；

③保持电阻箱接入电路的电阻不变，再闭合开关，调节电阻箱使电流表示数为，记录电阻箱的阻值。

（1）实验中电阻箱应选择__________（选填“A”或“B”）。

（2）在步骤③中，若记录的电阻箱阻值，则可得到电流表的内阻为__________；若考虑到在接入电阻箱时，干路上电流发生的微小变化，则用该办法测出的电流表内阻的测量值__________真实值（选填“小于”、“等于”或“大于”）。

【答案】    ①. A    ②.     ③. 小于

【解析】

【详解】（1）[1]当电流表满偏时电流为，此时回路中电阻值为

所以变阻箱选最大阻值，故选A。

（2）[2] 闭合开关、断开开关，调节电阻箱，使电流表满偏即回路中电流为保持电阻箱接入电路的电阻不变，再闭合开关，调节电阻箱使电流表示数为，回路中总电流为，所以流过的电流与流过电流表的电流相等，两者是并联关系，电压也相等，则电阻也相等，表示电流表的电阻为

 [3]由于接入电阻箱，导致干路上电流变大，当电流表示数为，则流过变阻箱的电流大于，这样导致测量值小于真实值。

10. 某研究小组利用DIS实验装置验证机械能守恒定律。如图（a），内置有光电门的摆锤通过轻杆与转轴O相连，摆锤通过遮光片时可记录遮光时间。实验时，摆锤从M点由静止释放，依次记录其通过每个遮光片所对应的时间t。用刻度尺测出每个遮光片距最低点N的竖直高度为h，摆锤质量为m，重力加速度为g。

（1）实验前，用游标卡尺测量遮光片的宽度d，其示数如图（b），则__________mm。

（2）若以最低点N为零势能面，选用字母m、h、d、t、g表示物理量，则经过某个遮光片时，摆锤的重力势能_________，动能________；对比通过各遮光片处摆锤的机械能（）是否相等，可判断机械能守恒与否。

（3）为了更直观的处理数据，研究小组绘制了摆锤摆下过程中动能、重力势能及机械能随高度变化的图像如图（c）所示，其中重力势能的图线应为__________（选填“A”，“B”或“C”）；仔细比对数据发现，摆锤摆下过程中，重力势能减少量__________动能增加量（选填“大于”或“小于”）。

【答案】    ①. 8.7    ②.     ③.     ④. B    ⑤. 大于

【解析】

【详解】（1）[1]10分度游标卡尺的精确值为，由图可知遮光片的宽度为

（2）[2]若以最低点N为零势能面，则经过某个遮光片时，摆锤的重力势能为

[3]经过遮光片时的速度大小为

则经过某个遮光片时，摆锤的动能为

（3）[4]根据重力势能表达式

可知图像应为过原点的倾斜直线，重力势能的图线应为B。

[5]图线A为摆锤摆下过程机械能随高度变化的图像，可知摆锤摆下过程机械能逐渐减小，可知摆锤摆下过程中，重力势能减少量大于动能增加量。

11. 某高速公路上发生两车追尾事故，事故认定为前车违规停车，后车因制动距离不足追尾前车。假设两车追尾过程为一维正碰，碰撞时间极短，后车制动过程及两车碰后减速过程均可视为水平方向仅在滑动摩擦阻力作用下的匀减速直线运动，前车、后车视为质点。下图为事故现场俯视图，两车划痕长度与两车发生的位移大小相等。已知后车质量，前车质量，两车所受摩擦阻力与车重的比值均为，重力加速度。请根据现场勘测数据及已知信息进行判断和计算。

（1）静止的前车在碰撞后瞬间的速度；

（2）后车开始刹车时是否超速（该段道路限速）。

【答案】（1）；（2）没有超速

【解析】

【详解】（1）静止的前车划痕长度为，设静止的前车在碰撞后瞬间的速度为，根据动能定理

解得

静止的前车在碰撞后瞬间的速度为大小20m/s，方向沿两车运动方向。

（2）后车碰撞后划痕长度为，设后车在碰撞后瞬间的速度为，根据动能定理

解得碰撞后瞬间，后车的速度为

碰撞过程中内力远大于外力，可认为动量守恒，设前车在碰撞前瞬间的速度为

解得

设后车开始刹车时速度为，后车开始刹车至碰撞前过程应用动能定理

解得

故后车开始刹车时没有超速

12. 如图（a），空间直角坐标系中，有一边长为L的正方体区域，其顶点分别是a、b、c、d、O、、、，其中a、、在坐标轴上，区域内（含边界）分布着电场或磁场。时刻，一质量为m、电荷量为q的带正电粒子，以初速度从a点沿ad方向射入区域，不计粒子重力。

（1）若区域内仅分布着沿y轴负方向的匀强电场，则粒子恰能从点离开区域，求电场强度E的大小；

（2）若区域内仅分布着方向垂直于平面向外的匀强磁场，则粒子恰能从边之间的e点离开区域，已知，求磁感应强度B的大小；

（3）若区域内仅交替分布着方向沿x轴负方向的磁场和沿y轴正方向的磁场，且磁感应强度和的大小随时间t周期性变化的关系如图（b）所示，则要使粒子从平面离开区域，且离开时速度方向与平面的夹角为，求磁感应强度大小的可能取值。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）粒子恰能从点离开区域

解得

（2）粒子恰能从边之间的e点离开区域，根据几何关系

解得

根据

解得

（3）粒子运动周期

半径

（i）若粒子射出时与z轴负方向的夹角为60°，则粒子在正方体区域运动轨迹沿y轴负方向的俯视如答图2所示，沿x轴负方向的侧视如答图3所示，设粒子在平行于yOx平面内运动了n个半周期（答图2、答图3为n=3的情况），则根据答图2，x轴正方向

根据图3，y方向

因为y>L，故粒子无法到达平面，不合题意。

（i i）若粒子射出时与x轴正方向的夹角为60°，则粒子在正方体区城运动轨造沿y轴负方向的俯视如答图4所示，根据答图4，x轴正方向：

据答图3，y负方向

y=2nR（n=0，1，2，3.......）

因为y<L，故粒子能到达平面，符合题意。解得

（二）选考题：

[物理选修3-3]（15分）

13. 一定质量的理想气体从状态a开始，经a→b、b→c、c→a三个过程后回到状态a，其图像如图所示。已知三个状态的坐标分别为， 以下判断正确的是（　　）

A. a到b过程中，气体的内能增加

B. b到c的过程中，气体的温度升高

C. c到a的过程中，气体分子的平均动能增大

D. a到b的过程中气体对外界做的功等于b到c的过程中气体对外界做的功

E. a→b→c→a的过程中，气体从外界吸收的热量等于气体对外界做的总功

【答案】ADE

【解析】

【详解】A． a到b的过程中，根据可知，气体温度升高，内能增加，A正确；

B．b到c的过程中，根据可知，气体温度降低，B错误；

C．c到a的过程中，根据可知，气体温度减低，气体分子的平均动能减小，C错误；

D．根据W=p∆V可知，p-V图像与坐标轴围成的面积等于气体做功的大小，从图像面积可以看出a到b的过程中气体对外界做的功等于b到c的过程中气体对外界做的功，D正确；

E．a→b→c→a的过程中，气体回到原来的状态，则内能不变，所以气体从外接吸收的热量等于对外做的总功，E正确。

故选ADE。

14. 图（a）为某种机械的新型减振器—氨气减振器，其结构如图（b），减振器中的活塞质量为，气缸内活塞的横截面积为。为了测量减震器的性能参数，将减震器竖直放置，给气缸内冲入氮气，当气压达到时，活塞下端恰被两边的卡环卡住，氮气气柱长度为且轻质弹簧恰好处于原长。不计活塞厚度和一切摩擦，气缸导热性良好，气缸内密闭的氮气视为理想气体，大气压强，重力加速度，环境温度不变。

（1）现用外力竖直向下压活塞，使活塞缓慢向下运动，当气缸内氮气的压强大小为时，活塞停止运动，求此过程中活塞下降的距离h；

（2）若在（1）的过程中，外力对活塞做的功为，过程结束时弹簧的弹性势能为，求此过程中氮气向外界放出的总热量。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）根据题意可知，气缸导热性良好，活塞缓慢向下运动，气缸内气体的温度不变，由玻意耳定律有

代入数据解得

则此过程中活塞下降的距离

（2）根据题意，由功能关系，对弹簧有

对活塞有

联立代入数据解得

则活塞对气缸内气体做功

由热力学第一定律有

由于气体温度不变，内能不变，即

则

即过程中氮气向外界放出的总热量为。

[物理选修3-4]（15分）

15. 某简谐横波在均匀介质中沿平面传播，波源位于O点，时刻波的圆形波面分布如图（a），其中实线表示波峰，虚线表示与波峰相邻的波谷。A处质点的振动图像如图（b），规定z轴正方向垂直于平面向外。该波的波长为______m；该波从P点传播到Q点的时间为______s（可用根式表示）；M处质点起振后，内经过的路程为______cm。

【答案】    ①. 10    ②.     ③. 5

【解析】

【详解】[1]根据图（a）可知，相邻的波峰和波谷间距为，则波长。

[2]P点传播到Q点的距离为

根据图（b）可知该简谐波的周期为，则波速

该波从P点传播到Q点的时间为

[3]根据图（b）可知内振动的周期数为

则经过的路程为

16. 某发光二极管由一种透明材料封装而成，为研究其光学属性，某同学找来一个用此种透明材料制成的半球体。如图（a），该同学将一光线垂直直径MN竖直射入半球体，发现进入球体的光线在球面上的入射角时，折射光恰好消失。（）

（1）求该透明介质的折射率n；

（2）如图（b），二极管的半球球体直径为，二极管发光面是以EF为直径且保持水平的发光圆面，发光圆面圆心位于半球的球心O，为确保发光面发出的光第一次到达半球面时都不发生全反射，求二极管发光圆面的最大面积。（保留三位小数）

【答案】（1）1.25；（2）

【解析】

【详解】（1）由进入球体的光线在球面上的入射角时，折射光恰好消失，说明刚好发生全反射，临界角

根据临界角公式

解得该透明介质的折射率

（2）发光面发出的光第一次到达半球面，入射角最大的光线，如图所示，设此光线刚好发生全反射，入射角为临界角C。根据临界角公式

得

二极管发光圆面的半径

二极管发光圆面的最大面积