重庆市万州第二高级中学2022-2023学年高三物理下学期第三次诊断试题（Word版附解析）

万州二中2023年高三下期第三次诊断测试

物理试题

一、单项选择题：本大题共6个小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1. 下列说法正确的是（  ）

A. 气体绝热膨胀对外做功，内能一定增大

B. 单晶体和多晶体都有确定的熔点

C. 温度低的物体分子运动的平均速率小

D. 液体表面存在张力是因为液体表面层分子间的距离小于液体内部分子间的距离

【答案】B

【解析】

【详解】A．气体绝热膨胀，说明气体与外界没有热量交换，对外做功，根据热力学第一定律，内能一定减小，A错误；

B．晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点，晶体包括单晶体和多晶体，B正确；

C．温度是分子平均动能的标志，温度低的物体，分子平均动能一定小，但是分子平均速率不一定小，C错误；

D．液体表面存在张力是因为液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离，分子之间表现为引力，D错误。

故选B。

2. 一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻、和的阻值分别为、和，A为理想交流电流表，U为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定当开关S断开时，电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为。该变压器原、副线圈匝数的比值为（　　）

A. 2 B. 3 C. 4 D. 5

【答案】B

【解析】

【详解】设原、副线圈的匝数比为k，原线圈的电流为，则有副线圈的电流为

原线圈的电压

因为电源电压的有效值恒定，所以有

代入数据则有

解得

故选B。

3. 爱因斯坦光电效应方程给出了光电子的最大初动能Ek与入射光的顿率v的关系。但是，很难直接测量光电子的动能，容易测量的是遏止电压Uc。已知某次实验中测得某金属的遏止电压Uc与入射光频率v之间的关系如图所示，已知电子的电荷量为e＝1.6×10－19C，则（　　）

A. 图中A为光电管的阴极

B. 本实验电源的左端为正极

C. 当入射光的频率为1015HZ时，光电子的最大初动能为3.2×10-19J

D. 根据图像可求出二极管内金属的逸出功为3.2×10-20J

【答案】C

【解析】

【详解】A．产生光电效应的一侧是阴极，A错误；

B．为使电子减速A端带负电，则电源左侧为负极，B错误；

C．当入射光的频率为1015Hz时，遏止电压为2.0V，由

可求得最大初动能3.2×10-19J，C正确；

D．根据图象可知二极管内金属的截止频率为，其逸出功

D错误．

故选C。

4. 我国绕月探测工程的预先研究和工程实施已取得重要进展。设地球、月球的质量分别为m1、m2，半径分别为R1、R2，人造地球卫星的第一宇宙速度为v，对应的环绕周期为T，则环绕月球表面附近圆轨道飞行的探测器的速度和周期分别为（　　）

A.

B.

C.

D.

【答案】A

【解析】

【分析】

【详解】卫星绕地球运行和绕月球运行都是由万有引力充当向心力，根据牛顿第二定律有

得

所以有

所以A正确；BCD错误；

故选A。

5. 一个U形金属线框在匀强磁场中绕OO′轴以相同的角速度匀速转动，通过导线给同一电阻R供电，如图甲、乙所示．其中甲图中OO′轴右侧有磁场，乙图中整个空间均有磁场，两磁场磁感应强度相同．则甲、乙两图中交流电流表的示数之比为(   )

A. 1∶

B. 1∶2

C 1∶4

D 1∶1

【答案】A

【解析】

【详解】甲图中的磁场只在轴的右侧，所以线框只在半周期内有感应电流产生，

如图甲，电流表测得是有效值，所以

乙图中的磁场布满整个空间，线框中产生的感应电流如图乙，

所以

则，即A正确．

故选A。

【点睛】本题重在考查交变电流的产生及有效值．

6. 有一喷泉，喷水管口的横截面积为S，流量（单位时间内流出的水的体积）为Q。已知水的密度为ρ，重力加速度为g。假设喷出的水做竖直上抛运动，不计水流之间的相互作用和空气阻力的影响，则空中水的质量为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】设喷出的水初速度为，不计水流之间的相互作用和空气阻力的影响，则从喷出到落回喷口所用时间为

上升的高度为

时间t内从喷水管口喷出的水的体积

解得

，

则有

则空中水质量为

故选B。

7. 如图所示，水平面内的等边三角形BCD的边长为L，顶点C恰好位于光滑绝缘直轨道AC的最低点，A点到B、D两点的距离均为L，A点在BD边上的竖直投影点为O。y轴上B、D两点固定两个等量的正点电荷，在z轴两电荷连线的中垂线上必定有两个场强最强的点，这两个点关于原点O对称。在A点将质量为m、电荷量为的小球套在轨道AC上（忽略它对原电场的影响）将小球由静止释放，已知静电力常量为k，重力加速度为g，且，忽略空气阻力，下列说法正确的是（　　）

A. 图中的A点是z轴上场强最强的点

B. 轨道上A点的电场强度大小为

C. 小球刚到达C点时的加速度为

D. 小球刚到达C点时的动能为

【答案】B

【解析】

【详解】A．由题意可知，如图所示，P为轴上一点，PD连线与轴的夹角为

根据等量同种电荷的电场分布可知点的电场强度竖直向上，大小表示为

整理得

令，，可得函数

对函数求导

令，解得

结合导函数的性质可知，在时，单调递增，在时，单调递减，因此时，电场强度最大，即

由此可知，轴上距离点处的两点电场强度最大，A错误；

B．，轨道上A点的电场强度大小

B正确；

C．由几何关系可知

，

根据对称性可知，、两点的电场强度大小相等，因此，点的电场强度方向沿轴正方向，电场强度大小表示为

小球在点时的受力如图所示

小球在受到的电场力为

沿杆方向的合力为

解得

由此可知小球刚到达C点时的加速度为0，C错误；

D．根据等量同种电场分布和对称关系可知，、两点电势相等，电荷从到的过程中电场力做功为零，根据动能定理可得

解得

D错误。

故选B。

二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。每小题有多项符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

8. 如图所示，棱镜的截面为等腰直角三角形，其中AB边与AC边垂直。三束相同单色光a、b、c分别从AC边中点入射，光束b垂直于AC界面，光束a斜向下入射，光束c斜向上入射，棱镜介质对该单色光的折射率。不考虑光束在三棱镜中的二次反射，下列说法正确的是（　　）

A 光束a一定能从AB边射出 B. 光束b一定不能从BC边射出

C. 光束c可能从AB边射出 D. 光束c可能从AC边射出

【答案】BC

【解析】

【详解】根据全反射的临界角公式

又

可知发生全反射临界角

A．假设当折射率为时，光束在AC面的折射光线恰好到达B点，设光束的折射角为，根据几何关系有

根据折射定律有

则当折射率为

时，光束的折射光线将打到AB边上，根据几何关系可知，将在AB边上发生全反射，则不能从AB边射出，故A错误；

B．光速b进入棱镜后，在边上的入射角为，所以一定会发生全反射，则光束b一定不能从BC边射出，故B正确；

CD．设光束c在AC面上的折射角为，根据折射定律有

，

整理得

则

设折射光线在BC面的入射角为，根据几何关系有

则

令

解得

即

此时，光束c从BC边射出，当

则光束c在BC边发生全反射，当反射光线打在AC边上，根据几何关系可知，在AC边的入射角大于，则在AC边发生全反射，不能从AC边射出，当反射光线打在AB边上，根据几何关系可知，在AB边上的入射角等于，小于临界角，则可以从AB边射出，故D错误C正确。

故选BC。

9. 如图是质谱仪的工作原理示意图，带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内存在相互正交的匀强磁场和匀强电场E，磁场方向垂直于纸面向里，平板S上有可让粒子通过狭缝到达记录粒子位置的胶片。平板S右方有垂直于纸面向外的匀强磁场，则下列相关说法中正确的是（　　）

A. 质谱仪是分析同位素的重要工具 B. 该束带电粒子带负电

C. 速度选择器的极板带负电 D. 在磁场中运动半径越大的粒子，比荷越小

【答案】AD

【解析】

【详解】A．质谱仪是分析同位素的重要工具，选项A正确；

B．带电粒子在磁场中向下偏转，磁场的方向垂直纸面向外，根据左手定则知，该束粒子带正电，选项B错误；

C．在平行极板间，根据左手定则知，带电粒子所受的洛伦兹力方向竖直向上，则电场力的方向竖直向下，知电场强度的方向竖直向下，所以速度选择器的极板带正电，选项C错误；

D．进入磁场中的粒子速度是一定的，根据洛伦兹力提供向心力，有

得

知越大，比荷越小，选项D正确。

故选AD。

10. 冰滑梯是东北地区体验冰雪运动乐趣的设施之一、某冰滑梯的示意图如图所示，螺旋滑道的摩擦可忽略：倾斜滑道和水平滑道与同一滑板间的动摩擦因数μ相同，因滑板不同μ满足。在设计滑梯时，要确保所有游客在倾斜滑道上均减速下滑，且滑行结束时停在水平滑道上，以下L1、L2的组合符合设计要求的是（　　）

A. ， B. ，

C. ， D. ，

【答案】CD

【解析】

【详解】设斜面倾角为，游客在倾斜滑道上均减速下滑，则需满足

可得

即有

因，所有游客在倾斜滑道上均减速下滑，可得

滑行结束时停在水平滑道上，由全程的动能定理有

其中，可得

，

代入，可得

，

综合需满足

和

故选CD。

三、实验题：本大题2小题，共15分。

11. 为了“探究动能改变与合外力做功的关系”，某同学设计了如下实验方案：

第一步：把带有定滑轮的木板有滑轮的一端垫起，把质量为M的滑块通过细绳与质量为m的带夹重锤跨过定滑轮相连，重锤后连一穿过打点计时器的纸带，调整木板倾角，直到轻推滑块后，滑块沿木板向下匀速运动，如图甲所示。

第二步：如图乙所示，保持长木板的倾角不变，将打点计时器安装在长木板靠近滑轮处，取下细绳和重锤，将滑块与纸带相连，使纸带穿过打点计时器，然后接通电源，释放滑块，使之从静止开始向下加速运动，打出的纸带如图丙所示。

请回答下列问题：

请回答下列问题：

（1）已知打下各相邻计数点间的时间间隔为Δt，则打点计时器打B点时滑块运动的速度vB=___________。

（2）已知重锤质量为m，当地的重力加速度为g，要测出某一过程合外力对滑块做的功还必须测出这一过程中滑块___________（写出物理量名称及符号，只写一个物理量），合外力对滑块做功的表达式W合=___________。

（3）算出打下A、B、C、D、E点时合外力对滑块所做的功W以及滑块的速度v，以v2为纵轴、W为横轴建立直角坐标系，描点作出v2 ­-W图像，可知该图像是一条___________，根据图像还可求得___________。

【答案】    ①.     ②. 下滑的位移x    ③. mgx    ④. 过原点的直线    ⑤. 滑块的质量M

【解析】

【分析】

【详解】（1）[1]由打出的纸带可知B点的速度

vB=

（2）[2][3]设长木板的倾角为θ，滑块与长木板间摩擦力为f，当滑块向下匀速运动时，有

Mgsinθ=f＋mg

当滑块向下加速运动时，其所受合外力

F合=Mgsinθ-f=mg

由功的定义式可知还需要知道滑块在这一过程中的位移x，故合外力对滑块做的功

W合=mgx

（3）[4][5]根据

W合=ΔEk=Mv2

可知v2 ­-W图像应该为一条过原点的直线，由直线的斜率k=可求M。

12. （1）某同学先用一个有四个倍率的多用电表粗略测量某合金材料制成的导体的电阻，四个倍率分别是×1、×10、×100、×1000。用×100挡测量该导体电阻时，操作步骤正确，发现表头指针偏转角度很小，为了较准确地进行测量，应换到_____挡。

（2）用游标卡尺测量该导体的长度如图所示，可知其长度为_____mm。

（3）若通过多用电表测得该导体的电阻约为8000Ω，现该同学想通过伏安法测定该导线的阻值Rx。现有电源（3V，内阻可不计），滑动变阻器（0～10Ω，额定电流2A），开关和导线若干以及下列电表：

A．电流表（0～5mA，内阻约0.125Ω）   B．电流表（0～0.6A，内阻约0.025Ω）

C．电压表（0～3V，内阻约3kΩ）       D．电压表（0～15V，内阻约15kΩ）

为减小测量误差，在实验中，电流表应选用_____，电压表应选用_____ （选填器材前的字母）；实验电路应采用图中的_____（选填“甲”、“乙”、“丙”、或“丁”）。

【答案】    ①.     ②.     ③. A    ④. C    ⑤. 丁

【解析】

【详解】（1）[1]用×100挡测量该导体电阻时，表头指针偏转角度很小（读数很大），为使指针停在中间区域（误差较小），应减小读数，增大倍率，应换到×1000挡。

（2）[2]20分度的游标卡尺精确度为0.05mm，主尺读数为13mm，游标上第11个刻度与主尺某刻度对齐，故该导体的长度为

l=13mm+0.05×11mm=13.55mm

（3）[3][4][5]通过待测电阻的最大电流约为

故电流表应选用A，电源电动势为3V，电压表应选用C，由题意可知，待测电阻阻值远大于电流表内阻，电流表应采用内接法，为测多组实验数据，滑动变阻器应采用分压式接法，由此可知，应选择图丁所示实验电路。

四、计算题：本题共3个小题，共41分，请写出必要的文字说明和必需的物理演算过程，只写出最终结果的不得分。

13. 如图所示，可导热的汽缸内用很薄的质量不计的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞离汽缸底部的高度为h＝20cm，整体放在冰水混合物中；取一小盒砂子缓慢地倒在活塞的上表面上．砂子倒完时，活塞下降了h＝5cm；再取相同质量的一小盒砂子缓慢地倒在活塞的上表面上；外界的压强和温度始终保持不变，不计活塞与汽缸壁间的摩擦，求：

①第二次砂子倒完时活塞距汽缸底部的高度；

②在第二次倒砂子的过程中外界对气体做功70J，封闭气体吸热还是放热，传递的热量是多少。

【答案】①12cm;②70J

【解析】

【分析】

【详解】①设大气和活塞对气体的压强为p0，加一小盒沙子对气体产生的压强为p，由等温过程得

p0h＝（p0＋p）（h－h）

得

p＝

再加一小盒沙子后，气体的压强变为p0＋2p;设第二次加沙子后，活塞的高度为h＇，由玻马定律得

p0h＝（p0＋2p）h＇

解得

h＇＝0.6h＝12cm

②气体等温压缩，内能不变，外界对气体做功，故气体一定放出热量,根据学第一定律，有

U＝W＋Q

故

Q＝－W＝－70J

气体放出热量70J

14. 如图甲所示、为足够长的两平行金属导轨，间距，与水平面之间的夹角，匀强磁场磁感应强度，垂直于导轨平面向上，间接有电流传感器，质量、阻值的金属杆垂直导轨放置，它与导轨的动摩擦因数，如图所示。用外力F沿导轨平面向上拉金属杆，使由静止开始运动并开始计时，电流传感器显示回路中的电流I随时间t变化的图像如图乙所示，0~3s，拉力做的功为225J，除导体棒电阻外，其它电阻不计。取。求：

（1）0~3s内金属杆运动的位移；

（2）0~3s内F随t变化的关系；。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【分析】

【详解】（1）由图乙知

又

得

（2）根据题意

得

由牛顿运动定律得

，

15. 如图所示为一种粒子约束装置，横截面abcd是边长为L的正方形，将装置分成左右两部分。左侧是宽度为的匀强电场区域，电场方向竖直向下；右侧是长为x（x未知）的长方体匀强磁场区域，磁场方向水平向右，长方体右侧面efgh内有一个光屏。粒子源射出一个电荷量为、质量为m的粒子，以速度从pq中点水平射入匀强电场区域，恰好从图中abcd面的中心O点进入长方体区域，粒子在右侧磁场内运动过程中，到达光屏之前恰好未离开长方体区域，粒子重力不计。

（1）求粒子到达O点时速度大小v和左侧区域中的电场强度大小E；

（2）若粒子打在光屏上Q点时的速度恰好和经过O点时的速度相同，求磁感应强度大小B和OQ两点间距离x；

（3）若将光屏移至和点距离，求粒子打到光屏上的位置到O点的距离l。

【答案】（1），；（2），（、2、3…）；（3）

【解析】

【详解】（1）由题意可知粒子在匀强电场区域做类平抛运动，分解O点速度如图所示 

联立得

（2）粒子在磁场中做等螺距螺旋线运动，粒子在水平方向以大小为的速度做匀速运动，在竖直平面内以的速率做匀速圆周运动，粒子做圆周运动

又由题意恰好不出立方体得

可得

粒子做圆周运动的周期

联立得

由题目条件可知

（、2、3…）

得

（、2、3…）

（3）粒子沿水平方向做匀速直线运动，由

得在右侧区域运动时间

由几何关系可得原点O到光屏上落点的距离为