2022-2023学年湖北省荆州中学荆荆宜三校高三下学期5月联考物理试题（解析版）

2023年高三下学期5月三校联考

高三物理试卷

命题学校：龙泉中学 审题学校：宜昌一中

考试时间：2023年 5月4 日上午         试卷满分：100分

注意事项:

1、答卷前，考生务必将自己的姓名、考号等填写在答题卡和试卷指定的位置上。

2、回答选择题时，选出每题答案后，用2B铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需要改动，先用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上， 写在试卷上无效。

第I卷（选择题共44分）

一、选择题：（第1～7题只有一个选项符合题意，第8～11题有多个选项符合题意，全部选对得4分，选对但选不全得2分，有选错的得0分）

1．我国的火星探测车用放射性材料PuO2作为燃料，PuO2中的Pu元素是。发生衰变的方程为，的半衰期为87.7年，则（　）

A．方程中X是电子

B．衰变过程质量数减小

C．放出的射线是射线，它的电离能力很强

D．100个原子核经过87.7年后还有50个未衰变

2．如图所示，一半圆形玻璃砖，C点为其圆心，直线OO'过C点与玻璃砖上表面垂直。与直线OO'平行且等距的两束不同频率的细光a、b从空气射入玻璃砖，折射后相交于图中的P点，以下说法正确的是（   ）

A．b光从空气射入玻璃，波长变长

B．真空中a光的波长大于b光的波长

C．a光的频率大于b光的频率

D．若a、b光从同一介质射入真空，a光发生全反射的临界角较小

3．一平行板电容器保持与电源连接，正极板接地，两板间有一个负试探电荷固定在P点，如图所示，用Ep表示试探电荷在P点的电势能，若正极板保持不动，将负极板缓慢向下移动一小段距离x，则此过程中Ep与x的关系合理的是图中的（　　）

A．图线aB．图线bC．图线cD．图线d

4．某载人宇宙飞船绕地球做圆周运动的周期为T，由于地球遮挡，宇航员发现有T时间会经历“日全食”过程，如图所示。已知地球的半径为R，引力常量为G，地球自转周期为T0，太阳光可看作平行光，则下列说法正确的是（　　）

A．宇宙飞船离地球表面的高度为2R B．一天内飞船经历“日全食”的次数为

C．宇航员观察地球的最大张角为120° D．地球的平均密度为

5．在绕制变压器时，某人误将两个线圈绕在如图所示变压器铁芯的左右两个臂上。当通过交变电流时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间的臂，线圈1、2的匝数比。在不接负载的情况下（　　）

A．当线圈1输入电压为220V的时，线圈2的输出电压为440V

B．当线圈1输入电压为220V的时，线圈2的输出电压为110V

C．当线圈2输入电压为110V的时，线圈1的输出电压为110V

D．当线圈2输入电压为110V的时，线圈1的输出电压为220V

6．如图所示，一通电导体棒放置在粗糙水平桌面上，流过导体棒的电流如图所示，导体棒所在空间存在方向与导体棒垂直的匀强磁场，当匀强磁场方向与竖直方向的夹角为时，无论所加磁场多强，均不能使导体棒发生移动。已知导体棒与桌面间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，下列关系式中正确的是（    ）

A． B． C． D．

7．如图所示，质量为2000kg电梯的缆绳发生断裂后向下坠落，电梯刚接触井底缓冲弹簧时的速度为4m/s，缓冲弹簧被压缩2m时电梯停止了运动，下落过程中安全钳总共提供给电梯17000N的滑动摩擦力。已知弹簧的弹性势能为（k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量），安全钳提供的滑动摩擦力等于最大静摩擦力，重力加速度大小为。下列说法正确的是（    ）

A．弹簧的劲度系数为3000N/m

B．整个过程中电梯的加速度一直在减小

C．电梯停止在井底时受到的摩擦力大小为17000N

D．电梯接触弹簧到速度最大的过程中电梯和弹簧组成的系统损失的机械能约为4600J

8．如图所示，足够大光滑的桌面上有个光滑的小孔O，一根轻绳穿过小孔两端各系着质量分别为m1和m2的两个物体，它们分别以O、点为圆心以相同角速度做匀速圆周运动，半径分别是r1、r2，m1和m2到O点的绳长分别为l1和l2，下列说法正确的是（　　）

A．m1和m2做圆周运动的所需要的向心力大小不同

B．剪断细绳，m1做匀速直线运动，m2做自由落体运动

C．m1和m2做圆周运动的半径之比为

D．m1和m2做圆周运动的绳长之比为

9．如图所示，倾角为的斜面固定在水平地面上，一轻绳绕过两个光滑的轻质滑轮连接着固定点P和物体B，两滑轮之间的轻绳始终与斜面平行，物体A与动滑轮连接。已知A、B的质量均为，A与斜面间的动摩擦因数为，A与斜面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为。将A、B由静止释放，下列说法正确的是（　　）

A．物体A、B释放瞬间，轻绳对P点的拉力大小为

B．物体B下降时（B未落地）的速度大小为

C．物体B下降过程中（B未落地）轻绳对A做的功为

D．物体B下降过程中，B减少的机械能大于A增加的机械能

10．如图甲所示，一小车静止在光滑水平地面上，上表面PQ是以O为圆心、半径为R的四分之一光滑圆弧轨道，左端P与平台等高且平滑对接（不粘连）。一小球以某一水平速度冲上小车。测得在水平方向上小球与小车的速度大小分别为，作出图像，如图乙所示。已知P点距地面高，重力加速度为g，则（　　）

A．小车质量是小球质量的2倍

B．小球上升到最高点时的速度为

C．小球上升的最大高度为

D．小球落地时与小车左端P点的水平距离为

11．如图为一平行光滑导轨，左侧AB和是竖直平面内半径为R的四分之一圆弧，BE、处于水平面，AC和间距为L，DE和间距为，AC、、DE、均足够长，AC和DE、和通过导线连接，其中右侧导轨平面处在竖直向上，磁感应强度为B的匀强磁场中。现将长度为的导体棒PQ垂直导轨放置于DE和上，将长度为L的导体棒MN垂直导轨放置于端，静止释放导体棒MN，导体棒运动的过程始终与导轨垂直且接触良好，导体棒MN最终的速度大小为。已知导体棒MN和PQ材料、横截面积均相同，导体棒MN质量为m，电阻为r，重力加速度为g，不计导轨电阻，下列说法正确的是（　　）

A．导体棒MN进入磁场瞬间，导体棒PQ的加速度大小为

B．导体棒MN、PQ最终共速

C．PQ棒的最终速度为

D．整个过程导体棒PQ上产生的焦耳热为

第II卷（选择题共56分）

二、实验题（16分）

12．（6分）某同学用如图所示装置验证机械能守恒定律，他将质量分别为、的、两小球用轻质无弹性细绳连接并跨过轻质定滑轮，，在上端分布有两个光电门，光电门中心间距是，重力加速度为，实验步骤如下：

（1）用游标卡尺测出小球直径，如图所示，则________。

（2）将球由静止释放，记录小球依次通过光电门1和光电门2的遮光时间和。

（3）计算从光电门1到光电门2过程中系统动能的增量________ ,系统势能的减少量________（用题中给出的物理量，，，，，，表示，其中）。

（4）改变小球位置，重复上述步骤，并得出结论。

13．（10分）小刚准备试测弟弟的儿童电动车上电池的电动势和内阻，他先上网查了一下，这款电池的电动势E约为8V。除了导线和开关外，还可利用的器材有：

A．直流电压表、，量程均为3V，内阻约为3kΩ；

B．定值电阻，阻值为7Ω；

C．最大阻值为8kΩ的电阻箱；

D．滑动变阻器最大阻值约为10Ω；

E.滑动变阻器最大阻值约为5kΩ。

电压表量程不够，需要改装，但是又不知道电压表内阻的准确值，小刚根据电表的特点，打算利用图1改装成量程为9V的电压表。

（1）他先将电阻箱与电压表串联后，连成图1所示的电路，其中应选用___________（填或）。

（2）将滑动变阻器滑片P移至最右端，同时将电阻箱阻值调为零，再闭合开关，将滑动变阻器的滑片P调到适当位置，使电压表刚好满偏。

（3）保持滑片P的位置不变，调节电阻箱，使电压表的示数为___________V；不改变电阻箱，电压表和电阻箱的串联组合，就是改装好的9V的电压表

（4）小刚利用改装后的电压表，连接成图2所示的电路测量电池的电动势和内阻，这里的应选用___________（填或）。移动滑动变阻器滑片，读出电压表、的多组数据，，描绘出图像如图3所示，图中直线斜率为k，与纵轴的截距为a，则电池的电动势E=___________，内阻r=___________。（均用k、a、表示）

三、计算题（40分）

14．（9分）一U形玻璃管竖直放置，左端开口且足够长，右端封闭，玻璃管导热良好。用水银封闭一段空气（可视为理想气体），在右管中，初始时，管内水银柱及空气柱长度如图所示，环境温度为27 ℃。已知玻璃管的横截面积处处相同，大气压强。

（1）若升高环境温度直至两管水银液面相平，求环境的最终温度。

（2）若环境温度为27 ℃不变，在左管内加注水银直至右管水银液面上升0.8 cm，求应向左管中加注水银的长度。

15．（15分）如图所示，在纸面内有一平面直角坐标系xOy，其第一象限内有一沿y轴负方向的有界匀强电场，其右侧边界满足方程y=x2，如图中虚线所示，电场强度大小E= 4V/m。第三象限内（包含x轴负半轴）存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为。在第一象限内虚线右侧、纵坐标0 ≤ y ≤ 0.25m区域内有大量（速度相等）沿x轴负方向运动的带电粒子，粒子电荷量q=＋8×10－6C，质量m=1×10－6kg。已知从边界上横坐标为x= 0.1m以初速度v0处飞入的粒子从坐标原点飞出电场区域，不计粒子重力和粒子之间的相互作用力，求：

（1）粒子的初速度v0；

（2）所有粒子离开电场时，其速度方向与x轴负方向所成夹角的范围；

（3）粒子在磁场中运动的最短时间和出磁场的坐标。

16．（16分）如图所示，在电动机的带动下以m/s的速度顺时针匀速转动的水平传送带，左端与粗糙的弧形轨道平滑对接，右端与光滑水平面平滑对接，水平面上有无穷多个位于同一直线上、处于静止状态的相同小球，小球质量。质量的物体（可视为质点）从轨道上高m的P点由静止开始下滑，滑到传送带上的A点时速度大小m/s。物体和传送带之间的动摩擦因数，传送带AB之间的距离m。物体与小球、小球与小球之间发生的都是弹性正碰。重力加速度m/s2，。求：

（1）物体从P点下滑到A点的过程中，摩擦力做的功；

（2）物体第一次向右通过传送带的过程中，传送带对物体的冲量大小；

（3）物体第一次与小球碰后到最终的过程中因为物体在传送带上滑动而多消耗的电能。

2023年高三下学期5月三校联考

高三物理试卷答案

一、选择题

1.【答案】C

【详解】ABC．根据核反应的质量数守恒和电荷数守恒可知，方程中的质量数为4，电荷数为2，则是，衰变过程放出射线是射线，具有很强的电离本领，贯穿能力弱，故C正确，AB错误；

D．半衰期是统计规律，对少数原子核衰变不适用，故D错误。故选C。

2．【答案】B

3．【答案】B

【详解】电容器保持与电源连接，则电容器两极板间电压大小不变，如图所示

正极板与P点间电势差为设负试探电荷带电量为，则在P点的电势能为

正极板接地，P点电势为负，负试探电荷在P点的电势能为正值，同时随着距离x增大，电势能减小。故选B。

4．【答案】D

【详解】A．由几何关系，飞船每次“日全食”过程的时间内飞船转过α角，所需的时间为t=·T

由于宇航员发现有T时间会经历“日全食”过程，则=所以α=π设宇宙飞船离地球表面的高度h，由几何关系可得=sin=sin=可得h=R故A错误；

B．地球自转一圈时间为T0，飞船绕地球一圈时间为T，飞船绕一圈会有一次日全食，所以每过时间T就有一次日全食，得一天内飞船经历“日全食”的次数为，故B错误；

C．设宇航员观察地球的最大张角为θ，则由几何关系可得sin=可得θ=60°故C错误；

D．万有引力提供向心力，所以解得其中r=R＋h=2R又

联立可得故D正确。故选D。

5．【答案】C

【详解】AB．本题中每个线圈通交变电流后，其内部磁通量的一半通过另一个线圈，因此另一线圈的磁通量的变化率只有通电线圈的一半。由变压器原理，所以当从线圈1输入电压U1=220 V时，根据得线圈2输出电压U1=55V故AB错误；

CD．当从线圈2输入电压U2=110 V时所以线圈1输出电压U1=U2=110 V，故D错误，C正确。故选C。

6．【答案】A

【详解】导体棒受的安培力斜向右下方，则受力分析可知

解得当时即当时无论所加磁场多强，均不能使导体棒发生移动。故选A。

7．【答案】D

【详解】A．电梯刚接触井底缓冲弹簧时的速度为4m/s，缓冲弹簧被压缩2m时电梯停止了运动，根据能量守恒，得代入数据解得故A错误；

B．与弹簧接触前，电梯做匀加速直线运动，接触弹簧后，先做加速度逐渐减小的加速运动后做加速度逐渐增加的减速运动，故B错误；

C．电梯停止在井底时，由受力平衡得代入数据解得

故C错误；

D．当电梯速度最大时，此时加速度为零，则解得

电梯接触弹簧到速度最大的过程中，电梯和弹簧组成的系统损失的机械能等于摩擦力做的负功，则

故D正确。

8．【答案】AD

【详解】ACD．同一根轻绳弹力大小相等，令为T，对物体m1有令下方绳与竖直方向夹角为θ，对物体m2有解得绳长之比向心力大小之比圆周运动的半径之比，AD正确，C错误。

B．剪断细绳，m1在水平桌面上做匀速直线运动，m2做平抛运动，B错误。故选AD。

9．【答案】BD

【详解】A．物体A、B释放瞬间，设轻绳的拉力为T,则对物体A由牛顿第二定律有对物体B由牛顿第二定律有由题图可得

代入数据，联立解得故A错误；

B．设物体B下降2m时的速度为，则A的速度为，由能量守恒可得

代入数据，解得故B正确；

C．物体B下降时，物体A运动的距离，可得轻绳对动滑轮做的功为

故C错误；

D．物体B下降过程中，B减少的机械能一部分转化为A增加的机械能，还有一部分转化为克服摩擦力做的功，所以B减少的机械能大于A增加的机械能，故D正确。

故选BD。

10．【答案】BC

【详解】A．设小球质量为m，小车质量为M，小球和小车组成的系统在水平方向所受合外力为零，所以水平方向动量守恒，则由图乙数据可得解得故A错误；

B．小球上升到最高点时与小车具有共同速度，则解得故B正确；

C．设小球上升的最大高度为H，根据机械能守恒定律有解得故C正确；

D．设小球滑回至P点时，小球和小车的速度分别为和，根据动量守恒定律和机械能守恒定律分别有；解得，小球离开小车后做自由落体运动，小车做匀速直线运动，所以小球落地时与小车左端P点的水平距离为故D错误。故选BC。

11．【答案】CD

【详解】A．导体棒MN在圆弧下滑过程有导体棒MN进入磁场瞬间，感应电动势，由于导体棒MN和PQ材料、横截面积均相同，则导体棒PQ的质量、电阻分别为2m，2r，则感应电流为，对导体棒PQ分析有解得，A错误；

BC．稳定时，两导体棒均做匀速直线运动，回路总的感应电动势为0，则有解得，可知，导体棒MN、PQ最终MN的速度大一些，B错误，C正确；

D．整个过程回路产生的总焦耳热为导体棒PQ上产生的焦耳热，解得，D正确。故选CD。

二、实验题

12．（1）（2分）（2）（2分）（2分）

13．（1）（2分）（3）（2分）（4）（2分）（2分）（2分）

【详解】（1）[1]不知道电压表内阻的准确值，还要扩大电压表的量程，就需要设置恒定的电压，因此图1中分压用的变阻器应该用电阻远小于电压表内阻的R1，以减小电压表分流带来的误差。

（3）[2]当电阻箱阻值为零，滑动变阻器的滑片P调到电压表刚好满偏，说明分压为3V。保持滑片P的位置不变，即分压保持为3V，当调节电阻箱，使电压表的示数为1.0V时，电压表和电阻箱的串联组合的电压为3V。这说明当电压表的示数为3.0V时，电压表和电阻箱的串联组合的电压为9V，这就是改装好的9V电压表。

（4）[3]由于定值电阻R0阻值为7Ω，为了让表能尽可能取得合适的数值，应选用电阻较小的R1。

[4][5]根据闭合电路欧姆定律可得

整理得，即，，解得，

三、计算题

14．（1）475K/202 ℃；（2）19.6 cm

【详解】（1）以右管空气为研究对象，初状态：

，，（1分）

两管水银液面相平时：

（1分）

由理想气体状态方程有：

（1分）

解得：

（1分）

（2）设加注水银后左侧液面比右侧高的长度为x，且

（1分）

（1分）

根据

（1分）

解得（1分）

所以加入水银的长度为14+0.8+4.8=19.6cm（1分）

15．（1）4m/s；（2）0~45°；（3）0.25s

【详解】（1）从x=0.1m飞入的粒子,由类平抛运动的规律有

（1分）

（1分）

x=v0t（1分）

y=x2（1分）

联立解得

v0= 4m/s（1分）

（2）从范围内任意位置进入电场的粒子，设进入的位置横坐标为x，则由

x=v0t

解得

（1分）

可知，所有粒子均从坐标原点飞出电场。

设粒子飞离电场时沿电场方向的速度大小为v1，则

（1分）

（1分）

粒子在电场中运动时间越长，飞出电场时速度方向与x轴负方向的夹角越大，故

从y1= 0.25m处进人电场的粒子，飞离电场时与x轴负方向的夹角最大，θ1= 45°（1分）

从y2= 0飞人的粒子运动方向不变，θ2= 0（1分）

故粒子飞离电场时速度方向与x轴负方向的夹角范围为0~45°。

（3）与x轴负方向夹角最大的粒子在磁场中运动的时间最短，所有粒子从同一点离开磁场，由洛伦兹力提供向心力有

（1分）

解得

（1分），（1分）

磁场中运动最短时间（1分）出磁场的坐标为（1分）

16．（1）J；（2）；（3）25J

【详解】（1）物体由P到A的过程，由动能定理可得

（2分）

解得

J（1分）

（2）物体滑上传送带后，在滑动摩擦力作用下匀减速运动，加速度为

m/s2（1分）

减速至与传送带速度相等时所用的时间

（1分）

匀减速运动的位移

m

所以物体与传送带共速后向右匀速运动，匀速运动的时间为

s（1分）

故物体从A运动到B的时间为

s

传送带的支持力对物体的冲量大小为

I1=mgt（1分）

传送带的摩擦力对物体的冲量大小为

I2=m（v-v0）（1分）

传送带对物体的冲量大小为

（1分）

（3）物块与小球1发生弹性正碰，设物块反弹回来的速度大小为，小球1被撞后的速度大小为，以向右为正方向，由动量守恒和能量守恒定律得

（1分）

（1分）

解得

m/s（1分）

物块被反弹回来后，在传送带上向左做匀减速运动中，由运动学公式得

解得

mm

可知，物体第一次返回还没到传送带左端速度就减小到零，接下来将再次向右做匀加速运动，直到速度增加到，此过程电动机多给传送带的力为μmg，电动机多做的功率为μmgv，作用时间，电动机多消耗的电能为

（2分）

由于小球质量相等，且发生的都是弹性正碰，它们之间将进行速度交换。物块返回再跟小球1发生弹性正碰，以此类推，物块与小球1经过n次碰撞后，物块的速度大小以及第n次往返电动机多消耗的电能分别为

，（1分）

从第一次碰撞之后到最后运动中，电动机多消耗的能量为

J（1分）