2023届四川省成都市四川大学附属中学高三下学期高考热身考试二理综物理试题（含解析）

2023届四川省成都市四川大学附属中学高三下学期高考热身考试二理综物理试题

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

一、单选题

1．有研究发现，某神经细胞传递信号时，离子从细胞膜一侧流到另一侧形成跨膜电流。若将该细胞膜视为1×10-8F的电容器，在4ms内细胞膜两侧的电势差从-70mV变为30mV，则该过程中跨膜电流的平均值为（　　）

A．1.5×10-7A B．2×10-7A C．2.5×10-7A D．5×10-7A

2．图甲是某发电机的示意图，正方形金属线框边长为L，其两端与两个半圆环相连，在磁感应强度为B的匀强磁场中以恒定角速度绕轴转动。阻值为R的电阻两端的电压如图乙所示，Um为已知，其它电阻不计，则金属框转动一周（　　）

A．框内电流方向不变

B．电动势的有效值大于

C．流过电阻的电荷量为

D．电阻产生的焦耳热为

3．如图甲所示，航天员在半径为R的某星球表面将一轻弹簧竖直固定在水平面上，把质量为m的小球P（可看作质点）从弹簧上端h处（h不为0）由静止释放，小球落到弹簧上后继续向下运动直到最低点。从接触弹簧开始的小球加速度a与弹簧压缩量x间的关系如图乙所示，其中a0、h和x0为已知量，空气阻力不计。下列说法正确的是（　　）

A．星球的第一宇宙速度 B．该弹簧劲度系数k的大小

C．小球在最低点处加速度大于a0 D．弹簧的最大弹性势能为

4．我国最北的城市漠河地处高纬度地区，在晴朗的夏夜偶尔会出现美丽的彩色“极光”。极光是宇宙中高速运动的带电粒子受地球磁场影响，与空气分子作用的发光现象，若宇宙粒子带正电，因入射速度与地磁方向不垂直，故其轨迹偶成螺旋状如下图（相邻两个旋转圆之间的距离称为螺距Δx）。下列说法正确的是（　　）

A．带电粒子进入大气层后与空气发生相互作用，在地磁场作用下的旋转半径会越来越大

B．若越靠近两极地磁场越强，则随着纬度的增加，以相同速度入射的宇宙粒子的半径越大

C．漠河地区看到的“极光”将以逆时针方向（从下往上看）向前旋进

D．当不计空气阻力时，若入射粒子的速率不变仅减小与地磁场的夹角，则旋转半径减小，而螺距增大

5．如图所示，质量均为m的滑块A、B，A不带电，B带正电电荷量为q，A套在固定竖直杆上，B放在绝缘水平面上并靠近竖直杆，A、B间通过铰链及长度为L的刚性绝缘轻杆连接且静止。现施加水平向右电场强度为E的匀强电场，B开始沿水平面向右运动，已知A、B均视为质点，重力加速度为g，不计一切摩擦。则在A下滑的过程中，下列说法不正确的是（　　）

A．A、B组成的系统机械能不守恒

B．A运动到最低点时，轻杆对A的拉力为qE

C．A的机械能最小时，B的加速度大小为

D．A运动到最低点时，滑块A速度大小为

二、多选题

6．如图，两位同学同时在等高处抛出手中的篮球A、B，A以速度斜向上抛出，B以速度竖直向上抛出，当A到达最高点时恰与B相遇。不计空气阻力，A、B质量相等且均可视为质点，重力加速度为，以下判断正确的是（　　）

A．相遇时A的速度一定为零

B．相遇时B的速度一定为零

C．A从抛出到最高点的时间为

D．从抛出到相遇A、B速度的变化量不同

7．如图所示，水平地面上固定一倾角为30°的光滑斜面，在斜面上固定一光滑轻质滑轮，物块P和物块Q叠放在一起并通过一细线跨过该滑轮链接，细线与斜面平行。已知物块P的质量为2kg，物块Q的质量为1kg，重力加速度g取10m/s2，物块P、Q间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，为使整个系统处于静止状态，物块P、Q间动摩擦因数可能为（　　）

A． B． C． D．

8．如图甲所示，倾角为的斜面固定在水平地面上，一木块以一定的初速度从斜面底端开始上滑。若斜面足够长，取斜面底端为重力势能的零势点，已知上滑过程中木块的机械能和动能随位移变化的关系图线如图乙所示，则下列说法正确的是（　　）

A．木块上滑过程中，重力势能增加了

B．木块受到的摩擦力大小为

C．木块的重力大小为

D．木块与斜面间的动摩擦因数为

三、实验题

9．某同学用如图甲所示装置验证动能定理或动量定理：铁架台下端固定一个光电门，小球从光电门上方某处由静止下落，穿过光电门时，与光电门相连的计时器测量挡光时间为。测量小球释放时球心距光电门的距离为h，小球从开始下落到光电门开始挡光的时间为t，重力加速度为g，回答下列问题：

(1)首先用螺旋测微器测量小球的直径，如图乙所示，小球的直径为___________mm。

(2)验证动能定理的表达式为___________验证动量定理的表达式为___________。

10．某学习小组探究“小灯泡发光时的电压与电流的关系”，实验器材如下：

小灯泡（额定电压为，额定功率为）

电池组（电动势E约为，内阻忽略不计）；

电流表（量程，内阻约为）；

电流表（量程，内阻为）；

电阻箱R（阻值）；

滑动变阻器（阻值）；

开关一只，导线若干。

主要实验步骤如下：

（1）将电流表与电阻箱R_________（选填“串联”或“并联”）改装为量程的电压表，此时电阻箱接入电阻的阻值为_________；

（2）在答题纸虚线框内补全实验电路图(      )。为保护电路，实验开始前应将滑动变阻器的滑片滑动到_________（选填“a端”或者“b端”）；

（3）测得的表的多组数据，作出小灯泡的图线如图所示。若将该小灯泡直接接到一个电动势为、内阻为的旧电池组两端，小灯泡两端的电压_________（选填“会”或“不会”）超过额定电压。

四、解答题

11．如图，长为R的轻绳栓着质量为m、电荷量为的小球，将小球从与悬点等高的A点静止释放，释放时轻绳恰好伸直。小球运动到D点时轻绳恰好被拉断，小球沿水平方向进入虚线右侧竖直平面内。在竖直虚线两侧同时存在沿竖直方向但方向相反、大小相等的匀强电场（图中未画出），在虚线右侧存在垂直纸面向里的匀强磁场（图中未画出），磁感应强度大小为B。在右侧电磁场区域中的竖直平面内有一半径为R的理想圆形屏蔽区（没有电场和磁场），屏蔽区的圆心O与D点在同一水平线上，OD间的距离为2R，A、O、D三点在同一竖直面内。已知小球在电磁场区域恰好做匀速圆周运动，重力加速度为g，不计空气阻力，不计小球运动引起的电磁场变化。求：

（1）电场强度E的大小；

（2）轻绳被拉断前瞬间所承受的拉力；

（3）为使小球不能进入电磁场屏蔽区，磁感应强度的最小值为多大？

12．如图所示，竖直平面内固定有轨道，水平放置的段长度为，段是半径、圆心角的光滑圆弧，段（足够长）的倾角为，各段轨道均平滑连接，在圆弧最低处点下方安装有压力传感器，在点右侧放置有弹簧发射器。一质量为的滑块P（视为质点）被弹簧发射器发射后，沿水平轨道向左滑行，第一次经过点时，压力传感器的示数为滑块的重力的11倍。已知滑块与段、段的动摩擦因数为，重力加速度大小，，。

（1）求滑块被发射后经过点的动能；

（2）将滑块冲上段后返回段停止时的位置记为，求与的距离；

（3）若将一质量为的滑块（视为质点，与段、段的动摩擦因数也为）置于点，弹簧发射器重复上一次发射过程，与在点发生弹性正碰，沿轨道向上运动，当的速度减为时，使与段、段的动摩擦因数变为，滑下后恰好能与相遇，求的值。

五、多选题

13．图甲为超声波悬浮仪，上方圆柱体中，高频电信号（由图乙电路产生）通过压电陶瓷转换成同频率的高频声信号，发出超声波，下方圆柱体将接收到的超声波信号反射回去。两列超声波信号叠加后，会出现振幅几乎为零的一个节点，小水珠能在节点处附近保持悬浮状态，图丙为某时刻两列超声波的波形图（没有画完整），已知声波传播的速度为340m/s。则下列说法正确的是（　　）

A．该超声波悬浮仪所发出的超声波信号频率为3.4×104Hz

B．小水珠恐浮时，受到的声波压力竖直向上

C．经过点M沿x轴正方向移动3.4cm

D．拔出图乙线圈中的铁芯，可以增加悬浮仪中的节点个数

E．拔出图乙线圈中的铁芯，可以减少悬浮仪中的节点个数

六、解答题

14．2021年12月9日，“太空教师”翟志刚、王亚平、叶兆富在中国空间站为青少年带来了一场精彩纷呈的太空科普课。王亚平在水膜里注水，得到了一个晶莹剔透的水球，接着又在水球中央注入一个气池，形成了两个同心的球。如图所示AB是通过球心O的一条直线，有一束宽为8R的单色光沿着水球的水平轴纹射向水球左侧表面，光的中轴线与AB重合，内球面半径为3R，外球面平径为5R，边界光线经折射后恰好与内表面相切，已知sin37°=0.6，求：

（1）单色光在水中的折射率n；

（2）有多宽范围内的光线不能进入水球中的气泡。

参考答案：

1．C

【详解】电势差为-70mV时电荷量为

电势差为30mV时电荷量为

由于电势差从-70mV变为30mV，则电容器中电荷量线中和后反向充电，则移动的电荷量为

则该过程中跨膜电流的平均值为

故选C。

2．D

【详解】A．金属框每次经过中性面时框内电流方向都会改变，故A错误；

B．由题图乙可知，线框产生感应电动势的图像应为完整的正弦曲线，所以电动势的有效值等于，故B错误；

C．金属框转动一周的过程中，流过电阻的电荷量为

故C错误；

D．设金属框转动的角速度为ω，则有

金属框转动的周期为

根据焦耳定律可得电阻产生的焦耳热为

联立上述三式解得

故D正确。

故选D。

3．C

【详解】A．根据图像可知小球接触弹簧时的加速度为a0，所以星球表面的重力加速度为

所以第一宇宙速度为

故A错误；

B．当压缩量为x0时加速度为0，故

所以

故B错误；

C．根据

可知，若小球从弹簧原长处释放到最底部时小球的加速度为

在h>0情况下，小球到最低点的加速度大于a0，故C正确；

D．小球下降到最低点的高度差

根据机械能守恒弹性势能最大值大于，故D错误。

故选C。

4．D

【详解】A．带电粒子进入大气层后，由于与空气相互作用，粒子的运动速度会变小，在洛伦兹力作用下的偏转半径

会变小，A错误；

B．若越靠近两极地磁场越强，则随着纬度的增加地磁场变强，其他条件不变，则半径变小，B错误；

C．漠河地区的地磁场竖直分量是竖直向下的，宇宙粒子入射后，由左手定则可知，从下往上看将以顺时针的方向向前旋进，C错误；

D．当不计空气阻力时，将带电粒子的运动沿磁场方向和垂直于磁场方向进行分解，沿磁场方向将做匀速直线运动，垂直于磁场方向做匀速圆周运动。若带电粒子运动速率不变，与磁场的夹角变小，则速度的垂直分量变小，故粒子在垂直于磁场方向的运动半径会减少，即直径D减小。而速度沿磁场方向的分量变大，故沿磁场方向的匀速直线运动将变快，则螺距将增大。D正确。

故选D。

【分析】由于空气阻力的作用，粒子速度逐渐减小，其运动半径逐渐减小，因此圆周运动半径逐渐减小，由左手定则可以判断粒子在北极上空运动的方向。当不计空气阻力时，将带电粒子的运动沿磁场方向和垂直于磁场方向进行分解，沿磁场方向将做匀速直线运动，垂直于磁场方向做匀速圆周运动，即可分析D项。

题目以常见的自然现象为背景命题，考查了地磁场、左手定则、带电粒子在磁场中的运动等知识点。关键是将带电粒子的运动沿磁场方向和垂直于磁场方向进行分解。

5．D

【详解】A．A、B组成的系统因有电场力做功，故机械能不守恒，A正确，不符合题意；

B．A到最低点时B的速度为0，处于平衡态，故杆对B的作用力大小等于电场力qE，则轻杆对A的作用力大小也为qE，B正确，不符合题意；

C．杆先对A做负功后对A做正功，当杆的作用力为0时，A的机械能最小，此时B仅受电场力，故B的加速度大小为 ，C正确，不符合题意；

D．A落地的瞬时，B的速度为0，根据系统能量守恒有

解得

D错误，符合题意。

故选D。

6．BC

【详解】A．A分解为竖直向上的匀减速直线运动与水平向右的匀速直线运动，相遇时A达到最高点则其竖直方向的速度为0，水平方向速度不变，合速度不为0，故A错误；

B．设A在竖直方向的分速度为，则相遇时满足

解得

即B达到最高点，速度也为0，故B正确；

C．A与B到达最高点的时间相等为

故C正确；

D．两者运动的时间相同，加速度均为重力加速度也相同，根据速度的变化量公式为

所以速度的变化量相同，故D错误。

故选BC。

7．CD

【详解】整体分析可知，绳的拉力与两物体重力沿斜面分力相等，设Q的质量为m，有

隔离分析Q，此时如果刚好静止，则

联立解得：

为使整个系统处于静止状态，物块P、Q间动摩擦因数只需大于即可，故CD正确AB错误。

故选CD。

8．BD

【详解】根据题意，由图乙可知，木块初状态的机械能全部为动能，大小为，末状态动能为0，机械能全部为重力势能，大小为

AC．由上述分析可知，木块的重力势能增加了，由功能关系可知，克服重力做功为，设木块的重力大小为，由公式可得

解得

故AC错误；

BD．根据题意可知，除重力做功外，只有摩擦力做功，设摩擦力大小为，由功能关系有

解得

又有

解得

故BD正确；

故选BD。

9．     3.200         

【详解】(1)[1] 螺旋测微器的读数为

(2)[2]小球到达光电门的速度为

验证动能定理的表达式为

化简为

[3] 验证动量定理的表达式为

化简为

10．     串联     950/950.0          a     会

【详解】（1）[1][2]要改装成量程为3V的电压表，应串联一个分压电阻，其阻值为

（2）[3]小灯泡的电阻远小于电压表的内阻，属于小电阻，电流表采用外接法。电路图如图所示

[4]开关S闭合之前，滑动变阻器的滑片应置于a端使待测支路电压为零。

（3）[5]旧电池阻与小灯泡组成闭合电路，路端电压

路端电压，则有

图像如图所示

图象交点应该在坐标轴描点最后一点的上方，此时电流I2>2.5mA灯泡两端电压

因此小灯泡两端的电压会超过额定电压

11．（1） ；（2）6mg，方向向下；（3）

【详解】（1）小球在电磁场区域做匀速圆周运动，则在竖直方向上受力平衡，即电场力方向向上，虚线右侧电场方向一定向下，且满足

解得

（2）由（1）可知虚线左侧的电场方向向上，小球从A运动到D点的过程中，设小球经过D点时的速度大小为v，根据动能定理可得

设小球到达D点轻绳被拉断前一瞬间承受的拉力为F，根据牛顿第二定律有

解得

根据牛顿第三定律可得轻绳被拉断前一瞬间承受的拉力大小为6mg，方向向下。

（3）设小球在电磁场区域中做匀速圆周运动的半径为r，根据牛顿第二定律有

解得

可知B越小，r越大，当小球运动轨迹恰好与电磁场屏蔽区边界相切时，r有最大值，B有最小值，如图所示

根据几何关系有

解得

12．（1）130J；（2）2.32m；（3）

【详解】（1）设在A点的动能为，从A点运动到点时，根据动能定理，有

在点，根据牛顿第二定律有

代入数据解得

（2）设滑上段后能到达的最高点与点距离为，根据动能定理有

从最高点返回到段，设与的距离为，根据动能定理有

联立解得

（3）设和碰后瞬间的速度分别为和，有

解得

，

减速至所用的时间为

设滑上段后能到达的最高点与点的距离为，根据动能定理有

解得

沿着上滑的时间为

解得

故在与相遇前，已经停下。

设停止位置与点的距离为，根据动能定理有

从段的最高点返回，最终恰好能与相遇，根据动能定理有

联立解得

13．ABD

【详解】A．根据频率、波速、波长的关系有

A正确；

B．根据平衡条件，小水珠悬浮时，受到的声波压力竖直向上，B正确；

C．质点只能在平衡位置附近振动，不会随波传播方向迁移，C错误；

DE．拨出铁芯，自感线圈的自感系数L减小，LC振荡电路的周期减小，频率变大，超声波频率变大，波长变短，相同空间距离内节点个数变多，D正确，E错误。

故选ABD。

14．（1）；（2）

【详解】（1）由题知，上边界光线进入水球后的光路如图

设入射角为i，折射角为r，由图中几何关系可知

单色光在水中的折射率为

（2）当光线由水进入中间的空气达到全反射的临界角时，再往上射入的光线就要发生全反射，不能进入气泡中，恰好在气泡位置发生全反射的光路如图

设发生全反射时的入射角为，折射角为，则

在气泡位置恰好发生全反射时，有

由几何关系知

可解得

故不能进入水球中的气泡的光线宽度为