![2023-2024学年吉林省延边州高三(下)一模质量检测物理试卷(含解析)01](http://img-preview.51jiaoxi.com/3/6/15435133/0-1709522868257/0.jpg?x-oss-process=image/resize,w_794,m_lfit,g_center/sharpen,100)
![2023-2024学年吉林省延边州高三(下)一模质量检测物理试卷(含解析)02](http://img-preview.51jiaoxi.com/3/6/15435133/0-1709522868296/1.jpg?x-oss-process=image/resize,w_794,m_lfit,g_center/sharpen,100)
![2023-2024学年吉林省延边州高三(下)一模质量检测物理试卷(含解析)03](http://img-preview.51jiaoxi.com/3/6/15435133/0-1709522868307/2.jpg?x-oss-process=image/resize,w_794,m_lfit,g_center/sharpen,100)
2023-2024学年吉林省延边州高三(下)一模质量检测物理试卷(含解析)
展开1.2023年的诺贝尔物理学奖授予“采用实验方法产生阿秒脉冲光的技术”,阿秒脉冲光是一种非常短的光脉冲,其持续时间在阿秒的量级,即10−18s,则( )
A. 阿秒是导出单位B. 阿秒是国际单位制的基本单位
C. 阿秒对应的物理量是国际单位制的基本量D. 阿秒对应的物理量是矢量
2.如图,某滑雪爱好者从倾角一定的雪道上A点由静止滑下,滑到水平雪道上C点时速度刚好为零,滑雪爱好者经过倾斜雪道的最低点B点时速度大小不变。若滑雪爱好者在倾斜和水平雪道上均做匀变速直线运动,已知从A到C运动的路程为60m,时间为40s,则该滑雪爱好者经过B点时的速度大小为( )
A. 5m/sB. 3m/sC. 4m/sD. 2m/s
3.在足球场上罚任意球时,防守运动员会在球门与罚球点之间站成一堵“人墙”,以增加防守面积,防守运动员会在足球踢出瞬间高高跃起,以增加防守高度。如图所示,虚线是某次射门时足球的运动轨迹,足球恰好擦着横梁下沿进入球门,忽略空气阻力和足球的旋转,下列说法正确的是( )
A. 足球上升到最高点时的速度为0
B. 足球下降过程中重力的功率一直在增大
C. 足球在飞行过程中机械能先减小后增大
D. 只要防守运动员跳起的最大高度超过轨迹最高点,就一定能“拦截”到足球
4.如图为氢原子能级示意图,下列说法正确的是( )
A. 一个处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时,最多可以发出6种频率的光
B. 当处于基态的氢原子受到动能为13.6eV的粒子轰击时,氢原子一定会电离
C. 处于基态的氢原子可以吸收能量为12.1eV的光子并发生跃迁
D. 处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时,电子的动能增大,原子的电势能减小,原子的能量减小
5.3月30日,我国以“一箭四星”方式,成功将四颗干涉合成孔径雷达卫星运送到700km的轨道上。该组卫星在轨构成国际上首个车轮式卫星编队,三颗卫星围绕中心卫星,并保持车轮状绕地球运行。下列关于四颗卫星的说法正确的是( )
A. 该卫星编队的运行速度大于7.9km/sB. 四颗卫星均处于平衡状态
C. 四颗卫星绕地球运动的周期相同D. 四颗卫星通过卫星间的万有引力保持队形
6.物理学中有很多关于圆盘的实验,第一个是法拉第圆盘,圆盘全部处于磁场区域,可绕中心轴转动,通过导线将圆盘圆心和边缘与外面电阻相连。第二个是阿拉果圆盘,将一铜圆盘水平放置,圆盘可绕中心轴自由转动,在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针,第三个是费曼圆盘,一块水平放置的绝缘体圆盘可绕过其中心的竖直轴自由转动,在圆盘的中部有一个线圈,圆盘的边缘固定着若干带负电的金属小球。以下说法正确的是( )
A. 法拉第圆盘在转动过程中,圆盘中磁通量不变,有感应电动势,无感应电流
B. 阿拉果圆盘实验中,转动圆盘,小磁针会同向转动,转动小磁针,圆盘也会同向转动
C. 费曼圆盘中,当开关闭合的一瞬间,圆盘会逆时针(俯视)转动
D. 法拉第圆盘和阿拉果圆盘都是电磁驱动的表现
7.在塑料瓶的侧面开一个小孔,瓶中灌入清水,水就从小孔流出。让激光透过瓶子水平射向小孔,如图所示,激光将沿着水流传播,关于这一现象描述正确的是( )
A. 这一现象的原理是利用了光的衍射
B. 绿色激光比红色激光更容易沿水流传播
C. 瓶中液面越低,激光越容易沿水流传播
D. 激光器距水瓶越近,激光越容易沿水流传播
二、多选题:本大题共3小题,共18分。
8.杜甫在《曲江》中写到:穿花蛱蝶深深见,点水蜻蜓款款飞。平静水面上的S处,“蜻蜓点水”时形成一列水波向四周传播(可视为简谐横波),A、B、C三点与S在同一条直线上,图示时刻,A在波谷,与水平面的高度差为H、B、C在不同的波峰上。已知波速为v,A、B在水平方向的距离为a,则下列说法正确的是( )
A. 水波通过尺寸为1.5a的障碍物能发生明显衍射
B. A点振动频率为2va
C. 到达第一个波峰的时刻,C比A滞后3av
D. 从图示时刻开始计时,A点的振动方程是y=Hsin(πvat−π2)
9.如图,以正方形abcd的中心为原点建立直角坐标系xOy,坐标轴与正方形的四条边分别平行。在a、c两点分别放置正点电荷,在b、d两点分别放置负点电荷,四个点电荷的电荷量大小相等。以O点为圆心作圆,圆的半径与正方形的边长相等,圆与坐标轴分别交于M、N、P、Q四点。规定无穷远处电势为零,下列说法正确的是( )
A. N点电场强度方向沿x轴正向
B. M点和N点电势相同
C. 另一正点电荷从M点沿x轴移动到P点电场力先做正功
D. 另一正点电荷沿圆周移动一周,电场力始终不做功
10.如图所示,竖直轻弹簧两端连接质量均为m的两个小物块A、B,置于水平地面上且处于静止状态,现将质量也为m的小物块C从A的正上方h处由静止释放,物块C与A碰后粘在一起继续向下运动。已知在以后的运动过程中,当A向上运动到最高点时,B刚好要离开地面。重力加速度为g,下列说法正确的是
( )
A. 此弹簧的劲度系数为8mgh
B. 此弹簧的劲度系数为4mgh
C. 物块A运动过程中的最高点距离其初始位置为h4
D. 物块A运动过程中的最低点距离其初始位置为h2
三、实验题:本大题共2小题,共12分。
11.如图甲所示,一位同学利用光电计时器等器材做“验证机械能守恒定律”的实验。有一直径为d、质量为m的金属小球由A处由静止释放,下落过程中能通过A处正下方、固定于B处的光电门,测得A、B间的距离为H(H≫d),光电计时器记录下小球通过光电门的时间为t,当地的重力加速度为g。则:
(1)如图乙所示,用游标卡尺测得小球的直径d=__________cm。
(2)多次改变高度H,重复上述实验,作出1t 2随H的变化图像如图丙所示,当图中已知量t0、H0和重力加速度g及小球的直径d满足以下表达式:1t 02=___________时,可判断小球下落过程中机械能守恒。
(3)实验中发现动能增加量ΔEk总是稍小于重力势能减少量ΔEp,增加下落高度后,则ΔEp−ΔEk将__________(选填“增大”“减小”或“不变”)。
12.用图所示装置测量磁场的滋感应强度和某导电液体(有大量的正、负离子)的电阻率.水平管道长为l、宽度为d、高为h,置于竖直向上的匀强磁场中.管道上下两面是绝缘板,前后两侧面M、N是电阻可忽略的导体板,两导体板与开关S、电阻箱R、灵敏电流表G(内阻为Rg)连接.管道内始终充满导电液体,液体以恒定速度v自左向右通过.闭合开关S,调节电阻箱的取值,记下相应的电流表读数。
(1)与N板相连接的是电流表G的__________极(填“正”或“负”).
(2)将实验中每次电阻箱接入电路的阻值R与相应的电流表读数I绘制出1I−R图像为图所示的倾斜直线,其延长线与两轴的交点坐标分别为(−a,0)和(0,b),则磁场的磁感应强度为__________,导电液体的电阻率为__________.
四、计算题:本大题共3小题,共42分。
13.如图所示,某实验小组将带刻度的导热容器放在水平地面上,用质量为m的活塞密封一部分气体,活塞能无摩擦滑动,这样就改装成一个“温度计”。当活塞静止在距容器底为h1时,气体的温度为T1。已知容器的横截面积为S,高度为3h1,重力加速度为g,大气压强恒为p0。求:
(1)该温度计能测量的最高温度Tm;
(2)当气体从外界吸收热量Q后,活塞由h1位置缓慢上升到容器最高点的过程中,气体内能的变化量ΔU。
14.一种自动计数的呼拉圈深受人们欢迎,如图甲,腰带外侧带有轨道,轨道内有一滑轮,滑轮与配重通过轻绳连接,其模型简化如图乙所示,已知配重质量0.4kg,绳长为0.3m,悬挂点到腰带中心的距离为0.12m,水平固定好腰带,通过人体微小扭动,使配重在水平面内做匀速圆周运动。不计一切阻力,绳子与竖直方向夹角θ=37∘,g取10m/s2,已知sin37°=0.6,cs37°=0.8,求:
(1)细绳的拉力;
(2)配重做匀速圆周运动的速度;
(3)配重从静止开始加速旋转至θ=37∘的过程中,绳子对配重所做的功。
15.如图所示,两对电阻不计、间距为L的光滑平行金属导轨,转角处用一小段光滑绝缘的弧形材料平滑连接。倾斜导轨与水平地面的夹角θ=30°,上端连接电阻R1=R0,大小B1=B的匀强磁场Ⅰ垂直于整个倾斜导轨向上。水平导轨上静置着U形导线框cdef,cd边和ef边均紧密贴合导轨,右侧MN和PQ之间有宽为2L、竖直向上的匀强磁场Ⅱ,大小B2未知,末端连接电阻R2=2R0。质量为m、电阻为R0、长也为L的导体棒ab垂直于倾斜导轨由静止释放,在到达底端前已开始匀速运动,后进入水平导轨与线框cdef发生碰撞,立即连成闭合线框abed,然后再进入匀强磁场Ⅱ。已知U形线框cdef的三条边与导体棒ab完全相同,重力加速度为g,导体棒和线框在运动中均与导轨接触良好。
(1)求ab棒在倾斜导轨上所受重力的最大功率:
(2)若闭合线框abed在完全进入磁场Ⅱ之前速度减为零,求电阻R2产生的热量:
(3)若闭合线框abed刚好运动到磁场Ⅱ的右边界线PQ处时速度减为零,求磁场Ⅱ的磁感应强度B2。
答案和解析
1.【答案】C
【解析】【分析】
本题考查单位制。国际单位制中的基本物理量为长度、质量、时间、温度、电流、物质的量、发光强度,基本物理量的单位为基本单位,即米、千克、秒、开尔文、安培、摩尔、坎德拉;“阿秒”是一个单位,对应的物理量是时间,应为国际单位制的基本量。矢量是既有大小又有方向的量,遵循平行四边形定则。
【解答】
ABC.国际单位制中的基本物理量为长度、质量、时间、温度、电流、物质的量、发光强度,基本物理量的单位为基本单位,即米、千克、秒、开尔文、安培、摩尔、坎德拉;“阿秒”是一个单位,对应的物理量是时间,应为国际单位制的基本量,故C正确,AB错误;
D.阿秒对应的物理量是时间只有大小为标量,故D错误。
故选C。
2.【答案】B
【解析】B
【详解】设滑雪爱好者经过B点时的速度大小为v,则有
xAC=v2t1+v2t2
t=t1+t2
联立解得
v=3m/s
故选B。
3.【答案】B
【解析】【分析】
本题考查斜抛运动,解题关键是掌握运动的合成与分解规律,明确斜抛运动在水平方向是匀速直线运动,竖直方向为竖直上抛运动。
根据P=mgvy分析重力的瞬时功率。掌握机械能守恒的条件是只有重力(或者弹力)做功。
【解答】
足球做斜抛运动,水平方向做匀速直线运动,故足球在最高点时的速度不为0,A项错误;
足球在下降过程中,重力的瞬时功率P=mgvy一直在增大,故B项正确;
由于忽略空气阻力,只有重力做功,故飞行过程中足球的机械能守恒,C项错误;
即使防守运动员跳起的最大高度超过轨迹最高点,若起跳时机不对,仍然无法拦截到足球,D项错误。
4.【答案】D
【解析】【分析】
本题考查能级跃迁。发生能级跃迁时,吸收或者辐射的光子能量正好等于能级差。大量氢原子从n能级跃迁,最多发出的光子数为Cn2,一个氢原子从n能级跃迁,最多发出的光子数为n−1。如果用光子照射氢原子发生能级跃迁时,光子能量必须恰好等于能级差,大于与小于都不可以。如果用光子照射氢原子发生电离,则光子能量必须大于等于氢原子的电离能。如果用实物粒子撞击氢原子,实物粒子的能量大于等于能级差都可以发生跃迁。
【解答】
A.一个处于n=4激发态的氢原子,向低能级跃迁时最多可发出3种不同频率的光,故A错误;
B.当处于基态的氢原子受到动能为13.6eV的粒子轰击时,若为光子,则氢原子一定会电离,若为其它实物粒子,氢原子不会电离,故B错误;
C.处于基态的氢原子若吸收一个12.1eV的光子后的能量为: −13.6eV+12.1eV=−1.5eV,由于不存在该能级,所以用12.1eV的光子照射处于基态的氢原子时,电子不可能跃迁,故C错误;
D.氢原子中的电子从高能级向低能级跃迁时轨道半径减小,该过程中电场力做正功,电势能减小,动能增大,原子的能量减小,故D正确。
故选D。
5.【答案】C
【解析】C
【详解】A.地球卫星运行速度均小于第一宇宙速度,故A错误;
B.卫星做圆周运动,处于非平衡态,故B错误;
C.四颗卫星绕地球做圆周运动,并保持队形不变,故周期相同,C正确;
D.卫星间的引力极小,不足以改变卫星的队形,事实上该卫星队列处于太阳同步轨道,24小时不间断接收太阳能,通过太阳能驱动卫星保持队列,故D错误。
故选C。
6.【答案】B
【解析】.B
【详解】A.圆盘运动过程中,半径方向的金属条在切割磁感线,在圆心和边缘之间产生了感应电动势,产生感应电流,故A错误;
B.阿拉果圆盘实验中,转动圆盘或小磁针,都产生感应电流,因安培力的作用,另个物体也会跟着转动,属于电磁驱动,故B正确;
C.开关闭合瞬间,圆板受到电场力作用而转动,由于金属小球带负电,再根据电磁场理论可知,产生逆时针方向的电场,负电荷受到的电场力与电场方向相反,则有顺时针电场力,圆盘会顺时针(俯视)转动,故C错误;
D.如果磁场相对于导体运动,在导体中会产生感应电流,感应电流使导体受到安培力的作用,安培力使导体运动起来,这种作用就是电磁驱动,显然法拉第圆盘是机械能转化为电能的过程,并不是电磁驱动,故D错误。
故选B。
7.【答案】B
【解析】B
【详解】A.激光沿着水流传播时,光在水和空气的接触面处发生全反射,激光将沿着水流传播,这一原理与光导纤维相同,即利用了光的全反射,故A错误;
B.根据
sinC=1n
可知,折射率越大,全反射的临界角越小,越容易发生全反射,绿色激光比红色激光的,折射率大,所以绿色激光更容易沿水流传播,故B正确;
C.瓶中液面越低,小孔处的压强越小,则从孔中射出的水流速度会越小,水流轨迹会变得弯曲,激光在水和空气界面处的入射角会越小,不容易发生全反射,所以瓶中液面越低,激光越不容易沿水流传播,故C错误;
D.激光器距水瓶的远近,不改变激光在水和空气界面处的入射角,所以不影响激光在水中传播,故D错误。
故选B。
8.【答案】ACD
【解析】ACD
【详解】A.图示时刻,A在波谷,B在波峰上,A、B在水平方向的距离为a,可知水波的波长为2a,大于1.5a,当该水波通过尺寸小于波长的障碍物能发生明显衍射,故A正确;
B.A点振动频率为
f=vλ=v2a
故B错误;
C.由图可知C比A距离波源多1.5λ,所以到达第一个波峰的时刻,C比A滞后
t=1.5λv=3av
故C正确;
D.图示时刻A处于波谷,振幅为H,则A点的振动方程为
y=Hsin(2πft−π2)=Hsin(πvat−π2)
故D正确。
故选ACD。
9.【答案】AB
【解析】选ACD。
9.AB
【详解】A.a、b处点电荷在N点形成的电场强度方向沿x轴正方向,c、d处点电荷在N点形成的电场强度方向沿x轴负方向,由等量异种点电荷在空间形成的电场的特点可知a、b处点电荷在N点形成的电场强度大于c、d处点电荷在N点形成的电场强度,所以N点场强方向沿x轴正方向,故A正确;
B.a、b处点电荷在N点的电势为零,c、d处点电荷在N点的电势也为零;同理,a、d处点电荷在M点的电势也为零,b、c处点电荷在M点的电势也为零,所以M点和N点电势均为零,故B正确;
C.x轴为等势面,电荷移动过程电场力做功为零,故C错误;
D.根据电势叠加原理,圆周上各点电势变化,所以另一正点电荷沿圆周移动一周,电场力会对其做功,故D错误。
故选AB。
10.【答案】ACD
【解析】【分析】本题考查了动量与能量的综合应用;解决本题的关键是要理清物体的运动过程,把握每个过程的物理规律,按时间顺序列方程;对于弹簧,要分析弹簧的状态,搞清C、A上升的高度与弹簧形变量的关系。
根据动能定理求出碰前C的速度,根据动量守恒、平衡条件,结合能量守恒定律求出物块A运动过程中的最高点距离其初始位置;
根据胡克定律得出弹簧的劲度系数;
碰撞后C、A一起做简谐运动,根据对称性得出最高点的合力等于最低点的合力,据此求出物块A运动过程中的最低点距离其初始位置。
【解答】解:C.根据动能定理有mgh=12mv02可得,碰前C的速度为v0= 2gh
C、A碰撞,根据动量守恒有mv0=2mv
可得,碰撞后C、A一起的速度为v=12 2gh
碰撞前,对A分析,根据平衡条件有kx1=mg
当A向上运动到最高点时,对B分析,根据平衡条件有kx2=mg
则碰撞后瞬间与A向上运动到最高点瞬间,弹簧弹力大小相等,弹簧的弹性势能相同,则根据能量守恒有12×2mv2=2mgH
可得,物块A运动过程中的最高点距离其初始位置的距离为H,故C正确;
AB.由上述分析可知x1=x2=12H=18h
则弹簧的劲度系数为k=mgx1=8mgh,故A正确,B错误;
D.碰撞后C、A一起做简谐运动,根据对称性可知,最高点的合力等于最低点的合力,则有kx3−2mg =2mg+kx2
解得,最低点时弹簧的压缩量为x3=58h
则物块A运动过程中的最低点距离其初始位置的距离为d=x3−x1=12h,故D正确。
11.【答案】 0.725 2gd2H0 增大
【详解】(1)[1]20分度游标卡尺的精确值为 0.05mm ,由图可知小球的直径
7mm+5×0.05mm=7.25mm=0.725cm
(2)[2]若减小的重力势能等于增加的动能时,可以认为机械能守恒,则有
mgH0=12mv2
其中
v=dt0
联立解得
1t02=2gd2H0
(3)[3]由于该过程中有阻力做功,且高度越高,阻力做功越多,故增加下落高度后, ΔEp−ΔEk 将增大。
【解析】详细解答和解析过程见答案
12.【答案】 负极 abdv a−Rglhd
【详解】(1)[1]根据左手定则可知与N板相连接的是电流表G的负极;
(2)[2][3]根据欧姆定律有
E=I(R+Rg+r)
而
qvB=qEd
根据电阻定律有
r=ρdlh
解得
1I=(RgBdv+ρBlhv)+1Bdv⋅R
由 1I−R 图像可知
k=ba=1Bdv
b=RgBdv+ρBlhv
解得
B=abdv
ρ=a−Rglhd
【解析】详细解答和解析过程见答案
13.【答案】(1)因为 p 不变,气体做等压变化,有h1ST1=3h1STm
解得Tm=3T1
(2)对活塞由平衡知识得pS=mg+p0S
根据热力学第一定律ΔU=Q−pS⋅2h1
得出ΔU=Q−2mg+p0Sh1。
【解析】本题考查理想气体的实验定律以及热力学第一定律的应用,要注意明确研究对象为容器中的气体,而且容器中的气体经历等压变化。
14.【答案】(1)5N,指向绳收缩的方向;(2)1.5m/s,方向沿轨迹的切线方向;(3)0.69J
【详解】(1)根据题意,配重受竖直向下的重力mg和绳的拉力T,则平衡条件得
T=mgcs37∘=5N
方向沿绳指向绳收缩的方向;
(2)根据题意,配重做匀速圆周运动,则
mgtan37∘=mv2r
r=R+lsin37∘
解得
v=1.5m/s
方向始终沿轨迹的切线方向;
(3)根据几何关系可得配重上升的高度为
h=l−lcs37∘
根据动能定理可得
WT−mgh=12mv2
解得
WT=0.69J
【解析】详细解答和解析过程见答案
15.【答案】解:(1)导棒a在倾斜导轨上匀速运动时所受安培力的功率最大,设此时速度为v
感应电动势ε=BLv
感应电流I=ε2R0
安培力F=BIL,
由平衡条件mgsinθ=F,可得v=mgR0B2L2
所求重力的功率P=mgvsinθ=m2g2R02B2L2;
(2)在水平导轨上,导棒ab与线框cdef碰撞时满足系统动量守恒,设碰后速度为v1,依题设线框cdef质量为3m,电阻为3R0,由mv=(m+3m)v1,得v1=mgR04B2L2
碰后闭合线框abed进入磁场过程,de边切割磁感线,cd边、ef边被导轨短路,
电路结构如图示:
R总=53R0
电路产生的总热量Q=12×4m(v12−0);
电阻R2产生的热量Q′=23R0R总×13Q=m3g2R0260B4L4;
(3)闭合线框仍以速度v1进入磁场B2,设线框完全进入时速度为v2。
由动量定理可得:−−B22L3R总=4mv2−4mv1 ①
线框全部进入磁场后de边、ab边同时切割磁感线,相当于两电源并联,电路结构如图示:
回路总电阻R总′=52R0
依题设线框再前移L距离速度恰好为0,
由动量定理可得:−B22L3R总′=0−4mv2 ②
联立 ① ②可得:B2=mR0BL2 gL。
【解析】本题考查了法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、安培力、力的平衡、动量守恒定律、动量定理这些知识点;
(1)根据法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律列式求出安培力,再结合力的平衡即可求解;
(2)利用动量守恒定律列式求出速度,再根据能量转化与守恒及电路结构求解热量;
(3)根据动量定理,结合电路结构求解求磁场Ⅱ的磁感应强度B2。
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