2023届陕西省西安市长安区高三下学期第一次模拟考试理综物理试题（含解析）

2023届陕西省西安市长安区高三下学期第一次模拟考试理综物理试题

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

一、单选题

1．核泄漏中的钚（Pu）是一种具有放射性的元素，它可破坏细胞基因，增加患癌的风险。已知钚的一种同位素的半衰期为24100年，其衰变方程为，则下列说法中正确的是（　　）

A．衰变发出的射线是波长很短的光子，电离能力很强

B．上述衰变方程中的X含有143个中子

C．8个经过24100年后一定还剩余4个

D．衰变过程中总质量不变

2．如图所示，圆心为O，水平直径为AB的圆环位于竖直面内，一轻绳两端分别固定在圆环的M、N 两点，轻质滑轮连接一重物，放置在轻绳上，MN连线过圆心O且与AB间的夹角为，不计滑轮 与轻绳之间的摩擦。圆环顺时针缓慢转过角度的过程，轻绳的张力

A．逐渐增大

B．逐渐减小

C．先增大再减小

D．先减小再增大

3．如图，已知现在地球的一颗同步通讯卫星信号最多覆盖地球赤道上的经度范围为．假设地球的自转周期变大，周期变大后的一颗地球同步通讯卫星信号最多覆盖的赤道经度范围为，则前后两次同步卫星的运行周期之比为(    )

A． B． C． D．

4．2021年8月6日，东京奥林匹克女子标枪决赛，中国田径队在奥运会上迎来了重大突破，刘诗颖以的个人赛季最好成绩成功夺冠，如图所示。假设3次投掷，标枪的出手位置和离开手时的速度大小相等、方向略有不同。若标枪在空中仅受重力作用且可看成质点。下列说法正确的是（　　）

A．三次投掷，标枪的水平位移都相等

B．三次投掷，标枪的运动时间都相等

C．如忽略刘诗颖投掷标枪时出手点离地高度，当投掷方向与水平方向等于角时水平位移最大

D．如忽略刘诗颖投掷标枪时出手点离地高度，当投掷方向与水平方向等于角时水平位移最大

5．如图所示，是圆的一条竖直直径，是该圆的另一条直径，该圆处于匀强电场中，电场强度方向平行于圆，带负电小球从点以相同的动能沿不同方向在纸面内射出，小球能够到达圆周上任意一点，小球在经过圆周上这些点时，过A点时小球的动能最小，忽略空气阻力，电场强度方向可能是（　　）

A．方向 B．方向

C．方向 D．方向

二、多选题

6．空间存在匀强磁场，磁感应强度大小为，方向垂直于纸面。线段是屏与纸面的交线，长度为，其左侧有一粒子源S，可沿纸面内各个S方向不断发射质量为、电荷量为、速率相同的粒子；，为垂足，如图所示。已知，若上所有的点都能被粒子从其右侧直接打中，则粒子的速率可能为（　　）

A． B．

C． D．

7．如图所示为某小型发电站高压输电示意图。升压变压器原、副线圈两端的电压分别为和，降压变压器原、副线圈两端的电压分别为和。在输电线路的起始端接入两个互感器，两个互感器原、副线圈的匝数比分别为和，各互感器和电表均为理想的，则下列说法正确的是（　　）

A．左侧互感器起到降压作用，右侧互感器起到降流作用

B．若电压表的示数为，电流表的示数为，则线路输送电功率为

C．若保持发电机输出电压一定，仅将滑片下移，则输电线损耗功率增大

D．若发电机输出电压一定，若用户数增加，为维持用户电压一定，可将滑片下移

8．在光滑的水平面上有一带有光滑圆弧轨道的斜面，质量为圆弧轨道半径为，圆心角为60°，一质量也为的物体以初速度向斜面运动。则下列说法正确的是（　　）

A．当时，物体不能飞出轨道

B．当时，物体脱离圆弧轨道时斜面的速度大小为

C．当时，物体脱离圆弧轨道时斜面的速度大小为

D．当时，物体相对地面能到达的最大高度为

三、实验题

9．某实验小组利用铁架台、弹簧、钩码、打点计时器、刻度尺等器材验证系统机械能守恒定律，实验装置如图所示。弹簧的劲度系数为，原长为，钩码的质量为。己知弹簧的弹性势能表达式为，其中为弹簧的劲度系数，为弹簧的形变量，当地的重力加速度大小为。

（1）在弹性限度内将钩码缓慢下拉至某一位置，测得此时弹簧的长度为。接通打点计时器电源。从静止释放钩码，弹簧收缩，得到了一条点迹清晰的纸带。钩码加速上升阶段的部分纸带如图所示，纸带上相邻两点之间的时间间隔均为，（在误差允许范围内，认为释放钩码的同时打出A点），且非常小。从打出A点到打出点时间内，钩码的机械能增加量为______，弹簧的弹性势能减少量为______。（结果用题中给出的字母表示）

（2）利用计算机软件对实验数据进行处理，得到弹簧弹性势能减少量、钩码的机械能增加量分别与钩码上升高度的关系，如图所示。由图可知，随着增加，两条曲线在纵向的间隔逐渐变大，主要原因是______

A．纸带与打点计时器之间存在摩擦力

B．钩码和纸带运动速度增大，空气阻力变大

C．弹簧形变量越来大，使得弹性势能减少越来越快

D．此过程物块加速度变小，使得动能增加越来越慢

10．在“练习使用多用电表”实验中：

（1）某同学欲测量一节干电池的电压，下述操作正确的是__________（填字母）。

A．欧姆调零，选择挡位，表笔接触电池两极（其中红表笔接触正极），读数

B．选择挡位，欧姆调零，表笔接触电池两极（其中黑表笔接触正极），读数

C．机械调零，选择挡位，表笔接触电池两极（其中红表笔接触正极），读数

D．选择挡位，机械调零，表笔接触电池两极（其中黑表笔接触正极），读数

（2）如果欲测量如图甲所示插座的电压，则应把多用电表的选择开关打到如图乙所示的位置__________（选填A、B、C、…、Q字母）。

（3）该同学用一个满偏电流为、内阻为的电流表，一只滑动变阻器和一节电动势为的干电池组装成一个欧姆表，如图丙所示。其中B表笔应为__________（填“红”或“黑”）表笔；电流表刻度处应标的电阻刻度为__________；经调零后，将A、B两表笔分别接未知电阻两端引线，指针指在电流表刻度的处，则电阻__________。

四、解答题

11．如图所示，质量均为的两个小物块（均可视为质点）放置在水平地面上，竖直平面内半径的光滑半圆形轨道与水平地面相切于，弹簧左端固定。移动物块压缩弹簧到某一位置（弹簧在弹性限度内），由静止释放物块，物块离开弹簧后与物块碰撞并粘在一起以共同速度向右运动，运动过程中经过一段长为的粗糙水平面后，冲上圆轨道．两物块与段粗糙水平面间的动摩擦因数为，除段外的其他水平面摩擦力不计，取。求：

（1）刚释放物块时，弹簧的弹性势能；

（2）若，两物块刚过点时受到轨道支持力的大小；

（3）若两物块能通过圆形轨道最高点，求应满足什么条件。

12．如图所示，相距的平行轨道由两部分组成，其中圆弧轨道光滑，水平轨道粗糙。水平轨道区域存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度。光滑导体棒的质量，电阻；另一导体棒的质量，电阻，放置在足够长的水平轨道上，导体棒与水平导轨间的动摩擦因数，光滑足够长斜面的倾角，斜面顶端固定一轻质光滑小定滑轮，滑轮与水平轨道等高。一绝缘轻绳绕过滑轮一端与导体棒相连，另一端与处于斜面上的小物块相连，且与物块恰好均保持静止（最大静摩擦力等于滑动摩擦力）。现让棒从距水平轨道高为处由静止释放，在之后的运动过程中，棒恰好能与水平轨道上的棒相遇，全程两棒均未出磁场区域。已知重力加速度，求：

（1）小物块的质量；

（2）导体棒的初始位置与水平轨道最左端间的距离；

（3）整个过程中，导体棒产生的焦耳热。

五、多选题

13．一定质量的某种理想气体，在如图所示的坐标系中，先后分别发生两种状态变化过程，过程一：状态，气体从外界吸收热量为；过程二：状态，气体从外界吸收热量为。已知图线反向延长线通过坐标原点O，B、C两状态的温度相同。则以下说法正确的是（　　）

A．状态的过程，该气体的体积不变

B．状态的过程，该气体的内能的增量是

C．状态的过程，该气体对外界做的功

D．状态的过程，外界对该气体做的功

E．若该气体从状态，气体向外界放热

六、解答题

14．冬季室外零下23℃，医用大氧气瓶长期储存在室外，氧气瓶内气体压强为15个大气压现将钢瓶移至于室内温度为27℃的医院病房内（钢瓶的热胀冷缩可以忽略）。已知热力学温度与摄氏温度间的关系为，求：

（1）钢瓶移入室内达到热平衡后，钢瓶内氧气的压强为多少个大气压？

（2）在室内环境下，若氧气输出的压强恒为1个大气压，流量为，且要求钢瓶内氧气应保留不少于一个大气压的剩余压力，在输出氧气过程中钢瓶内温度保持不变，该氧气瓶最多能持续使用多少分钟？

七、填空题

15．列简谐横波沿轴正方向传播。波速为。在传播方向上有P、Q两质点，坐标分别为，，波传播到点开始计时，该点的振动图像如下图所示，则简谐波的波长为______，经过______s，Q点第一次到达负向最大位移处。（结果均保留两位有效数字）

八、解答题

16．如图所示，一直角三棱镜横截面边垂直荧光屏，底边长为，。一束光线由中点垂直射入棱镜，该棱镜对该光线的折射率为，最终在荧光屏上得到两个比较亮的光斑。

（1）求两个光斑之间的距离；

（2）求光线在三棱镜中传播的最长时间（不计光线在棱镜中的第三次反射，光在真空中的传播速度为）。

参考答案：

1．B

【详解】A．衰变发出的射线是频率很高的电磁波，具有很强的穿透能力，不带电，故A错误；

B．根据电荷数守恒和质量数守恒得，的电荷数为92，质量数为235，质子数为，则中子数为

故B正确；

C．半衰期具有统计规律，对大量的原子核适用，对8个原子核不适用，故C错误；

D．在衰变的过程中，根据爱因斯坦质能方程知，有能量发出，一定有质量亏损，但质量数不变，故D错误。

故选B。

2．C

【详解】M、N连线与水平直径的夹角θ（θ≤90°）越大，M、N之间的水平距离越小，轻绳与竖直方向的夹角α越小，根据mg=2Tcosα，知轻绳的张力T越小，故圆环从图示位置顺时针缓慢转过2θ的过程，轻绳的张力先增大再减小。

A．逐渐增大。故A不符合题意。

B．逐渐减小。故B不符合题意。

C．先增大再减小。故C符合题意。

D．先减小再增大。故D不符合题意。

故选C。

3．A

【详解】设地球的半径为R，根据几何关系知，当同步通讯卫星信号最多覆盖地球赤道上的经度范围为时，卫星的轨道半径

同理得，当地球同步通讯卫星信号最多覆盖的赤道经度范围为时，卫星的轨道半径

根据得

由于轨道半径之比为

则周期之比为

故选A。

4．C

【详解】AB．设标枪离开手时的速度方向与水平方向夹角，竖直方向

设标枪的出手位置距离地面的高度为h，则运动的时间

可知角度不同，运动时间不相等，水平位移

可知角度不同，水平位移不相等，故AB错误；

CD．根据竖直方向

则运动的时间

水平位移

解得

知θ=45°时，sin2θ最大，则落地点和抛出点间的水平距离最大，故C正确，D错误。

故选C。

5．C

【详解】根据

则有

由于小球能够到达圆周上任意一点，小球在经过圆周上这些点时，过A点时小球的动能最小，表明小球从，过程合力做负功，且所做负功最多，表明合力方向沿，即合力方向沿，对小球分析可知，小球受到重力与电场力作用，重力竖直向下，则电场力方向应该指向OC上侧的右方，小球带负电，电场力方向与电场方向相反，则电场强度方向可能沿方向。

故选C。

6．BC

【详解】当某粒子的运动轨迹恰好经过S、M和N时，MN上所有的点都被粒子从其右侧直接打中，此时对应的速度最小，粒子运动的轨迹如图所示

由题意可知

则

在直接三角形SPN中

在等腰三角形MON中

解得

而

在等腰三角形SON中

解得

而

联立解得

粒子在匀强磁场中匀速圆周运动，洛伦兹力完全提供向心力，根据牛顿第二定律可知

解得粒子的最小速率为

故选BC。

7．AC

【详解】A．根据两个互感器原、副线圈的匝数比可知电压互感器起到降压的作用，电流互感器起到降流（升压）的作用，A正确；

B．设输电电流为，根据理想变压器电压和电流规律可得

解得

所以线路输送的电功率为

B错误；

C．由理想变压器电压和电流规律可得

设输电线路总电阻为，根据闭合电路欧姆定律有

设用户端总电阻为，根据欧姆定律有

联立解得

若保持发电机输出电压和用户数一定，仅将滑片下移，则增大，不变，所以增大，而输电线损耗功率为

所以输电线损耗功率增大，C正确；

D．若保持发电机输出电压和的位置一定，使用户数增加，即不变，减小，则增大，减小，为了维持用户电压一定，需要增大，可将滑片上移，D错误。

故选AC。

8．CD

【详解】A．设物体飞出斜面时的临界值为，此时物体刚刚运动到斜面最高点且和斜面具有共同的速度，由动量守恒得

解得

由机械能守恒可得

解得

故当时，物体不能飞出轨道，故A错误；

BC．当时，设物体飞出斜面体时相对于斜面的速度为，斜面的速度为，水平方向由动量守恒可得

由机械能守恒可得

解得

或

当时，为负值，应舍去，故B错误，C正确；

D．当时，由上面分析可得

物体脱离圆弧轨道后做斜抛运动，故物体达到的最大高度为

故D正确。

故选CD。

9．               AB

【详解】（1）[1]打出点时的速度

钩码的机械能增加量为

[2]弹簧的弹性势能减少量为

其中

解得

（2）[3]A．由于纸带与打点计时器之间存在摩擦力，纸带将克服摩擦力做功，减小的一部分弹性势能转化为内能，会导致随着增加，两条曲线在纵向的间隔逐渐变大，A正确；

B．由于钩码和纸带运动速度增大，空气阻力变大，纸带将克服阻力做功，减小的一部分弹性势能转化为内能，会导致随着增加，两条曲线在纵向的间隔逐渐变大，B正确；

C．弹簧形变量变大，只能说明减小的弹性势能变多，并不能说明减小的弹性势能与增加的机械能之间的差距变大的原因，C错误；

D．过程物块加速度变小，只能说明动能增加越来越慢，并不能说明减小的弹性势能与增加的机械能之间的差距变大的原因，D错误。

故选AB。

10．     C     H     黑     15     10

【详解】（1）[1]使用多用表测电压时，应该先机械调零，然后选择适当的挡位，表笔接触电池两极（其中红表笔接触正极），读数，故选C；

（2）[2]如果欲测量如图甲所示插座的电压，因为其电压为交流220V，则应把多用电表的选择开关打到如图乙所示的H位置；

（3）[3]根据多用表表笔电流“红进黑出”，电流从B表笔流出，可知为黑表笔；

[4]电流表满偏时

即

解得

电流表读数为50mA时，则

解得

Rx=15Ω

即刻度处应标的电阻刻度为15Ω：

[5]若经调零后，将A、B两表笔分别接未知电阻R两端引线，指针指在电流表刻度的60mA处，则

电阻

R′=10Ω

11．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）与B碰撞时，由动量守恒可得

则

代入得

（2）从碰撞到时，由动能定理得

在时有

得

（3）从碰撞运动至最高点时，由动能定理得

过最高点时

且

代入数据得

12．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）棒与物块静止，有

得

（2）当棒进入磁场时，由动能定理得

棒恰好能与水平轨道上的棒相遇时，设速度为，系统动量守恒，得

对棒分析，由动量定理得

且

联立得

（3）相遇前，对系统由能量守恒定律得

且

代入数据得

13．ABD

【详解】AB．图线反向延长线通过坐标原点O，可知状态的过程气体体积不变，不做功，根据热力学第一定律可得内能的增量为

故AB正确；

CD．由于B、C状态气体温度相同，而理想气体内能只与温度有关，所以

状态的过程，由热力学第一定律可得

解得

即外界对气体做功为，故C错误，D正确；

E．气体从状态为等温变化，故

而的过程体积不变，不做功，故

联合解得

即气体从外界吸热30J，故E错误。

故选ABD。

14．（1）18；（2）

【详解】（1）由题意可知，初态

末态

设末态压强为，则由查理定律得

解得

（2）由题意，设压强为，体积为的气体可以等效为压强为，体积为，设初始状态体积为，则由玻意耳定律得

解得

由题意可得，输出的体积为

设流量为，则该氧气瓶最多能持续使用时间为

15．     2.0     0.65

【详解】[1]根据振动图像可知，周期

根据

解得

[2]P、Q两质点间距

则波传播到Q质点经历时间

根据图像可知，质点起振方向沿y轴正方向，则Q质点振动后还需要经历四分之三个周期第一次到达负向最大位移处，则有

16．（1）；（2）

【详解】（1）光路图如下图所示

两个光斑所在位置为点，由

可得该光线在棱镜中的临界角为

光线第一次射到AI界面时的入射角为

大于临界角，光线发生全反射，经界面反射的光线恰好垂直射出，射到荧光屏上的点，另一束光线在界面发生折射，此时的入射角为30°，折射光线射到荧光屏上的点．由折射定律有

解得

由几何知识可知

为等腰三角形，则

则

在中，有

则

（2）光线在棱镜中传播的最大距离为

光线在棱镜中的传播速度为

则光线在棱镜中传播的最长时间为