2023届吉林省梅河口市第五中学高三下学期第五次模拟理综物理试题（含解析）

2023届吉林省梅河口市第五中学高三下学期第五次模拟理综物理试题

学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________

一、单选题

1．一种氘核聚变是由两个氘核聚变生成一个氨核和一个中子的过程，同时放出大量能量。已知1个氘核的质量为，1个氦核的质量为，1个中子的质量为。下列说法正确的是（　　）

A．该核反应有质量亏损，反应前后质量数减少

B．该核反应方程为

C．一次氘核聚变放出的能量为

D．一次氘核聚变放出的能量为

2．一定质量的理想气体从状态A开始，经历A→B→C→A后回到原状态，其V-T图像如图所示，下列说法正确的是（　　）

A．A→B过程中气体被压缩

B．B→C过程每个气体分子的速率都增大

C．A、B状态对应的气体压强之比为9：1

D．B→C过程容器壁单位面积上的分子平均作用力变小

3．一列沿x轴传播的简谐横波，在t=0时的波形如图甲所示，P、Q是波上的两个质点，此时质点P沿y轴负方向运动。图乙是波上某一质点的振动图像。下列说法中正确的（　　）是

A．该波沿x轴负方向传播

B．图乙可能为Q点的振动图像

C．t=0.10s时，质点P沿y轴正方向运动

D．该波的波速为80m/s

4．人造地球卫星与地心间距离为r时，取无穷远处为势能零点，引力势能可以表示为，其中G为引力常量，M为地球质量，m为卫星质量。卫星原来在半径为r1的轨道上绕地球做匀速圆周运动，由于稀薄空气等因素的影响，飞行一段时间后其圆周运动的半径减小为r2。此过程中损失的机械能为（　　）

A． B．

C． D．

5．如图所示的是用原子核B轰击另外一种原子核A时的图像，仅考虑静电力的作用，且A、B未接触。则（　　）

A．原子核A的质量小于原子核B的质量

B．两原子核在时刻的电势能最大

C．原子核B在时刻的加速度最大

D．原子核B在时间内动能一直减小

二、多选题

6．如图所示，电阻、匝数的直角梯形金属框放在绝缘水平地面上，b是的中点，的长度L均为；在宽的区域内，存在垂直地面向下、磁感应强度的匀强磁场（磁场边界与边平行）。金属框沿地面以的恒定速度向右穿过磁场。关于金属框从边刚进入磁场到a点离开磁场的过程，下列说法正确的是（　　）

A．末，线框边切割磁感线产生的电动势为

B．末，已通过线框的电荷量为

C．在边进出磁场的过程中，线框中的感应电流一直减小

D．与时，线框受到的安培力相同

7．幼儿园滑梯（如图甲所示）是孩子们喜欢的游乐设施之一，滑梯可以简化为如图乙所示模型。一质量为m的小朋友（可视为质点），从竖直面内、半径为r的圆弧形滑道的A点由静止开始下滑，利用速度传感器测得小朋友到达圆弧最低点B时的速度大小为（g为当地的重力加速度）。已知过A点的切线与竖直方向的夹角为30°，滑道各处动摩擦因数相同，则小朋友在沿着AB下滑的过程中（　　）

A．克服摩擦力做功为 B．处于先失重后超重状态

C．重力的功率先减小后增大 D．在最低点B时对滑道的压力大小为

8．如图所示，在地面上方的水平匀强电场中，一个质量为m、电荷为＋q的小球，系在一根长为L的绝缘细线一端，可以在竖直平面内绕O点做圆周运动。AB为圆周的水平直径，CD为竖直直径。已知重力加速度为g，电场强度不计空气阻力，下列说法正确的是（　　）

A．若小球在竖直平面内绕O点做圆周运动，则它运动的最小速度

B．若小球在竖直平面内绕O点做圆周运动，则小球运动到A点时的机械能最小

C．若将小球在A点由静止开始释放。则小球运动到B点时的速度为

D．若将小球在A点以大小为的速度竖直向上抛出，它将沿圆周到达B点

三、实验题

9．为测量一铁块与水平桌面的动摩擦因数，一同学通过固定在桌边的光滑定滑轮用细线将铁块与物块连接在一起，如图所示。为方便数据处理，所用的物块与铁块质量相等。该同学首先用刻度尺测出物块释放前离地面的高度，然后将铁块与物块同时由静止释放，测得铁块在水平桌面的最大位移为L（铁块始终未与滑轮相碰）。试分析：

（1）固定定滑轮高度的要求是______；

（2）利用测得的数据表示铁块与桌面的动摩擦因数，则______；

（3）不断改变h，L也相应改变，作出的图像为一过原点的直线，直线的斜率，则______（结果保留一位小数）。

10．一电池组的总电动势约为，内阻约为，某同学利用以下器材设计电路测量该电池组的电动势和内阻，实验可提供的器材有：

①电压表V（量程，内阻）；

②电流表A（量程，内阻约）；

③电阻箱（阻值范围）；

④电阻箱（阻值范围）；

⑤开关S及导线。

（1）为使测量尽量准确，且读数能达到最大测量值的以上，电压表需______（填“串联”或“并联”）一电阻，改装成电压表，所接的电阻箱为______（填“”或“”），阻值为______。

（2）在虚线框内画出测电池组电动势和内阻的实验电路图______（标注所选器材符号）。

（3）改变另一个电阻箱的阻值R，用改装后的电压表测量，得到多组U、R值，以为纵轴，为横轴作图像，如图所示，则电池组的电动势______，内阻______。（保留整数）

（4）该实验产生系统误差的原因是______；电池组电动势的测量值E______（填“大于”“小于”或“等于”）。

四、解答题

11．如图，截面为等腰直角三角形ABC的玻璃砖，B=90°，一束频率为f=51014Hz的光线从AB面中点处垂直射入棱镜，在AC面发生全反射，从BC面射出后，进入双缝干涉装置。已知AC长度l=0.15m，双缝间距d=0.2mm，光屏离双缝L=1.0m，光在真空中的传播速度为c=3.0108m/s。求：

（1）玻璃砖的折射率的最小值n；

（2）光线在玻璃砖中传播的最短时间t；

（3）光屏上相邻亮条纹的间距Δx。

12．如图所示的是竖直面内小球做平抛运动时频闪照片的一部分，其中O、A、B、C是四个连续的频闪位置。取小球位于O点时的球心位置为坐标原点建立直角坐标系，经测量得到B点的坐标为，C点的纵坐标为，重力加速度为g。求：

（1）频闪周期T；

（2）该平抛小球的水平速度大小；

（3）该小球抛出点的位置坐标。

13．在芯片制造过程中，离子注入是其中一道重要的工序。如图所示的是离子注入原理的示意图，离子经电场加速后沿水平方向进入速度选择器，速度为的离子射出后进入磁分析器Ⅰ，只有特定比荷的离子才能进入偏转系统Ⅱ，再注入水平放置的硅片上。磁分析器Ⅰ中的匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外，磁分析器Ⅰ的截面是矩形，矩形的长为，宽为，在其宽和长的中心位置C和D处各有一个小孔；半径为L的圆形偏转系统Ⅱ内存在垂直于纸面向外、磁感应强度大小可调的匀强磁场，D、M、N在一条竖直直线上，为圆形偏转系统的直径，最低点M到硅片的距离，不计离子重力。

（1）求能通过D点进入磁偏转系统的离子的比荷；

（2）若偏转系统磁感应强度大小的取值范周为，求硅片上离子往入的宽度。

参考答案：

1．D

【详解】B．根据质量数与电荷守恒定，可知该核反应方程为

B错误；

A．由于该核反应过程放出大量能量，可知该核反应有质量亏损，但核反应遵循质量守恒定律，可知反应前后质量数不变，A错误；

CD．一次氘核聚变放出的能量为

C错误，D正确。

故选D。

2．C

【详解】A．由图知，A→B过程中气体体积增大，故A错误；

B．B→C过程温度升高，分子平均动能增大，并不是每个气体分子的速率都增大，故B错误；

C．根据

代入数据得，A、B状态对应的气体压强之比为

故C正确；

D．B→C过程温度升高，分子平均动能增大，平均速率增大，B→C过程容器壁单位面积上的分子平均作用力变大，故D错误。

故选C。

3．C

【详解】A．因为t=0时刻质点P沿y轴负方向运动，则波沿x轴正方向传播，选项A错误；

B．因为t=0时刻质点Q向上振动，对比振动图像可知，图乙不是Q点的振动图像，选项B错误；

C．t=0.10s=0.5T时，波向右传播半个波长的距离，则此时质点P到达x轴下方与t=0位置对称的位置，则此时质点P沿y轴正方向运动，选项C正确；

D．该波的波速为

选项D错误。

故选C。

4．A

【详解】根据题意，卫星做匀速圆周运动，由地球的万有引力提供向心力，则轨道半径为时有

卫星的引力势能为

轨道半径为时

卫星的引力势能为

设损失的机械能为，根据能量守恒定律得

联立以上各式可得

故选A。

5．B

【详解】A．根据图形可知，在时刻，B的速度发生了反向，即B发生了反弹，假设反弹至两者间距等于开始轰击时的间距，则此过程前后两状态的电势能相等，则有

，

解得

可知

即原子核A的质量大于原子核B的质量，A错误；

B．根据图像可知，当两者速度相等时，两者距离靠得最近，电场力做负功的值最大，电势能最大，因此两原子核在时刻的电势能最大，B正确；

C．根据上述时刻，两者间距最小，两者之间的电场力最大，根据牛顿第二定律可知，原子核B在时刻的加速度最大，C错误；

D．根据图像可知，原子核B在时间内的速度先减小，后反向增大，即原子核B在时间内动能先减小后增大，D错误。

故选B。

6．BD

【详解】A．末，金属框运动位移为

则线框边切割磁感线产生的电动势为

A错误；

B．末，金属框运动位移为

根据上述，此过程的感应电动势始终为2V，则感应电流为

则此过程通过线框的电荷量为

B正确；

C．在边进磁场过程，令其与MN交点为f，在进入过程，线段ef逐渐变长，即切割有效长度变大，感应电动势变大，在边出磁场过程，在出磁场过程，线段af逐渐变短，即切割有效长度变小，感应电动势变小，可知，在边进出磁场的过程中，线框中的感应电流先增大后减小，C错误；

D．时框的位移为0.5m，根据几何关系可知，边进入磁场切割磁感线的有效长度为

时，框的位移为1.1m，根据几何关系可知，边进入磁场切割磁感线的有效长度为

可知与两时刻，线框中产生的感应电动势大小相等，感应电流大小相等，根据右手定则，进入的感应电流沿逆时针方向，出磁场的感应电流沿顺时针方向，根据左手定则，可判定安培力均垂直于磁场边界向左，可知与时，线框受到的安培力相同，D正确。

故选BD。

7．BD

【详解】A．在整个运动过程中，由动能定理得

联立可得克服摩擦力做功为

故A错误；

B．小朋友在点时加速度沿着切线向下，处于失重状态，到最低点时加速度竖直向上，处于超重状态，故B正确；

C．小朋友在点时速度为零，重力的功率为零，到最低点时重力的方向与速度方向垂直，重力的功率也为零，故重力的功率先增大后减小，故C错误；

D．在点，根据牛顿第二定律得

解得

结合牛顿第三定律得小朋友在最低点时对滑道的压力大小为

故D正确。

故选BD。

8．BC

【详解】A．由于电场强度，则

重力和电场力的合力为，方向与竖直方向成45°斜向右下，小球运动的物理最高点在弧AD的正中间，则

解得小球在等效最高点的最小速度

故A错误；

B．小球在竖直平面内绕O点做圆周运动，小球在运动过程中受电场力、重力、绳的拉力，则小球的动能、重力势能、电势能之和不变，因带正电的小球运动到A点时，小球的电势能最大，所以到A点时的机械能最小，故B正确；

C．小球受合力方向与电场方向夹角45°斜向下，若将小球在A点由静止开始释放，它将沿合力方向做匀加速直线运动，到达C点后，绳未绷紧时，由动能定理可得

求得

则绷紧后小球瞬间的速度为

小球接着做圆周运动从C点到达B点，由于合力不做功，根据动能定理可得

，故C正确；

D．若小球在竖直平面内绕O点做圆周运动，则它运动的最小速度为，若将小球在A点以大小为的速度竖直向上抛出，球将不会沿圆弧运动，小球将在竖直方向做竖直上抛运动，水平方向做匀加速直线运动，故D错误。

故选BC。

9．     保证铁块与定滑轮之间的细线与桌面平行          0.2

【详解】（1）[1]由于实验时，应使铁块做匀变速直线运动，即细线的拉力需要保持恒定，因此固定定滑轮高度需要保证铁块与定滑轮之间的细线与桌面平行。

（2）[2] 对铁块与物块整体有

物块落地后对铁块有

解得

（3）[3]根据上述有

结合题意有

解得

10．     串联          2000                    电压表的分流作用     小于

【详解】（1）[1]由于电池组的总电动势约为，电压表V的量程为，则电压表需串联一电阻，改装成电压表；

[2][3]上述串联电阻箱接入的电阻为

可知串联电阻箱选择。

（2）[4]根据题干所述，短路电流约为

该电流比电流表量程3A小得多，因此若利用电流表测量，误差较大，可知，测量电路采用改装电压表与电阻箱，实验电路如图所示

（3）[5][6]根据上述电路有

则有

结合图像有

，

解得

，

（4）[7]该实验产生系统误差的原因是电压表的分流；

[8]将改装电压表与电源等效为一个新电源，电池组电动势的测量值实际上时等效电源的电动势，而等效电源的电动势为

即电池组电动势的测量值E小于。

11．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）设玻璃砖的折射率的最小值n

解得

（2）光线在玻璃砖中传播的最短时间t为

光在玻璃中传播的速度为

解得

（3）光屏上相邻亮条纹的间距Δx

解得

12．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）设小球过O点时速度的竖直分量为，则有

，，

解得

（2）对B点分析，水平方向有

解得

（3）对O点分析，设小球从抛出点运动至O点的时间为，则有

所以

，

解得

，

即点的位置坐标为。

13．（1）；（2）

【详解】（1）设进入磁分析器Ⅰ中的离子做圆周运动的半径为，如图1所示

则由勾股定理有

洛伦滋力提供向心力，则有

解得

（2）由第（1）问分析可知，离子进入Ⅱ区域时速度方向与水平方向的夹角，当离子进入偏转系统后有

，

解得

当时，过D点作速度v的垂线，交圆于点，如图2所示

在中有

过点作的垂线交于R，交圆O于Q点，在中有

由对称性知

所以为圆周运动的圆心，为离子做圆周运动的半径。离子垂直于向下打在硅片上的S点，则

当时，过D点作速度v的垂线，即为过D点的半径方向，如图3所示

由几何关系可得，过D点的弦长

则即为离子做圆周运动的圆弧的一条弦，过O点作的垂线交v的垂线于点，则即为圆心。由对称性知，离子从M点与成角射向硅片上的T点，则

综合可知，宽度为