精品解析：2023届河北省衡水市枣强中学高三下学期模拟训练五物理试题（解析版）

物理模拟训练五

一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28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. 在核裂变和核聚变反应中，下列说法正确的是（　　）

A. 核裂变和核聚变过程中，质量不发生变化

B. 控制铀-235核裂变反应速度的方法是控制中子的数量

C. 太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变和轻核聚变

D. 在中子轰击下生成和的过程中，会吸收核能

【答案】B

【解析】

【详解】A．核裂变和核聚变过程中，释放能量，由知，质量会减小，选项A错误；

B．控制铀-235核裂变反应速度的方法是控制中子的数量，选项B正确；

C．太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的轻核聚变，选项C错误；

D．在中子轰击下生成和的过程中，存在质量亏损，会释放核能，选项D错误。

故选B。

2. 关于下列四幅图，说法正确的是（　　）

A. 图甲中，核子分开时吸收的能量称为比结合能

B. 图乙中，镉棒插入深一些，核反应速度会变慢

C. 图丙中，电子束穿过铝箔后的衍射图样说明电子具有粒子性

D. 图丁中，入射光子与静止电子碰撞后，光子波长变短

【答案】B

【解析】

【详解】A．核子分开时吸收的能量称为结合能，结合能除以核子数为比结合能，故A错误；

B．镉棒能够吸收中子，镉棒插入深一些，会导致参与核反应的中子数减少，核反应速度变慢，故B正确；

C．衍射现象是波动性的体现，电子束穿过铝箔后的衍射图样说明电子具有波动性，故C错误；

D．由动量守恒定律可知，与静止电子碰撞后，入射光子的动量减小，由可知，波长变长，故D错误。

故选B。

3. 下列说法正确的是（　　）

A. 若1 kg某种密度为ρ的液体具有的分子个数为n，则分子的体积约为

B. 铁是由许多单晶微粒组成的，实质上是非晶体

C. 半杯水和半杯酒精混合之后的总体积小于整个杯子的容积，说明液体分子在做热运动

D. 对于不浸润现象，附着层内分子间的作用力表现为斥力

【答案】A

【解析】

【详解】A．估算分子体积时一般认为液体分子之间没有间隙，1 kg该液体的体积为，分子个数为n，则分子的体积为，故A正确

B．铁是由许多单晶微粒组成的，实质上是晶体，故B错误

C．半杯水和半杯酒精混合之后的总体积小于整个杯子的容积，说明液体分子间有间隙，故C错误

D．对不浸润现象，附着层有收缩的趋势，附着层的液体分子比液体内部的稀疏，附着层内分子间的距离大于液体内部分子间的距离，附着层内分子间的作用力表现为引力，故D错误。

故选A。

4. 如图所示，装御工人利用斜面将一质量为m、可近似为光滑的油桶缓慢地推到汽车上。在油桶上移的过程中，人对油桶推力的方向由水平方向逐渐变为与水平方向成60°角斜向上，已知斜面的倾角为，重力加速度为g，则关于工人对油桶的推力大小，下列说法正确的是（　　）

A. 不变 B. 逐渐变小 C. 逐渐变大 D. 最小值为

【答案】D

【解析】

【详解】分析油桶的受力情况，油桶受重力、斜面的支持力和推力，因油桶缓慢地推到汽车上，处于动态平衡状态，由三角形定则作出力的动态变化过程，如图所示

当水平推力F由水平方向逐渐变为与水平方向成60°角斜向上的过程中，推力先变小后变大，最小时力F和支持力N垂直，即沿斜面方向，此时最小值为；

故选D

5. 2022年11月29日23时08分，搭载神舟十五号载人飞船的长征二号F遥十五运载火箭在酒泉卫星发射中心发射，发射取得圆满成功。已知引力常量，空间站组合体离地高度约400 km，速度约7.7 km/s。下列说法正确的是（　　）

A. 飞船的无动力发射速度小于地球的第一宇宙速度

B 航天员从飞船发射升空到进入空间站过程中始终处于失重状态

C. 在题干条件基础上，只需要知道地球半径就可以估算出地球的密度

D. 若载人飞船与空间站在同一高度轨道上，飞船可以通过加速追上空间站并实施对接

【答案】C

【解析】

【详解】A．飞船的无动力发射速度大于地球的第一宇宙速度，故A错误；

B．航天员随飞船加速升空时处于超重状态，故B错误；

C．由万有引力提供向心力有

可得

只需要再知道地球半径R就可以估算出地球质量和体积，进而估算出地球的密度，故C正确；

D．飞船加速，速度变大而做离心运动，轨道半径会变大，无法实施对接,故D错误。

故选C。

6. 如图所示，圆的半径为r，O为圆的圆心，圆上左、右两侧分别均匀分布着4个电荷量均为的正、负电荷，为该圆相互垂直的两直径上的四个点，已知静电力常量为k，则（　　）

A. 圆心O处的电场强度大小为

B. 和两点的电势不相等

C. 和两点的电场强度相同

D. 将电子从移动到，电子电势能减小

【答案】C

【解析】

【详解】A．如图所示

由矢量合成法则可得，左侧的正电荷和右侧的负电荷在O点处产生的电场强度大小均为

方向均为水平向右，则合电场强度大小为

故A错误；

B．若以点所在直线为对称轴，左右两侧的电荷可等效为4对对称分布的等量异种点电荷，为一条等势线，和的电势相等，故B错误；

C．由于和关于O点对称，由矢量合成可知两点的电场强度大小相等，方向相同，故C正确；

D．若记无穷远处电势为零，则处电势大于零，处电势为零，将电子从移动到，电场力做负功，电子的电势能增大，故D错误。

故选C。

7. 下列有关四幅图像的说法正确的是（　　）

A. 图甲中振荡电路正在放电

B. 图乙中的发电机是旋转磁极式发电机

C. 图丙中的双线绕法可减小绕线的漏磁现象，从而减小磁场能的损失

D. 图丁中变化的磁场产生电场是一个普遍规律，与闭合电路是否存在无关

【答案】D

【解析】

【详解】A．对图甲，由右手螺旋定则可知电流方向为顺时针，可知振荡电路正在充电，A错误；

B．对图乙，由图中结构可看出发电机的磁极固定不动，线圈转动，这种发电机是旋转电驱式发电机，B错误；

C．对图丙，采用双线绕法时，相邻导线中电流方向相反，电流的磁效应可相互抵消，从而减小电阻的感抗，C错误；

D．对图丁，变化的磁场产生电场是一个普遍规律，与闭合电路是否存在无关，D正确。

故选D。

二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，每题有多项符合题目要求。

8. 两同学分别手持绳子一端上下振动，产生甲波沿x轴正方向传播，乙波沿x轴负方向传播，时波形图如图所示。已知波速，下列说法正确的是（　　）

A. 当两波的波峰相遇时，甲波的振幅为30 cm

B. 时，两波的波峰与波谷第一次相遇，且相遇处质点的位移为-15 cm

C. 两波的波峰与波谷在处第一次相遇，且此后该处质点的振动总是减弱的

D. 时，处的质点到达处

【答案】AB

【解析】

【详解】A．两波相遇时能够保持各自的运动特征，所以甲波的振幅仍为30 cm，故A正确；

B．甲波的第一个波谷与乙波的第一个波峰间的距离为

两者相遇需要的时间为

左侧波谷传播距离

相遇处为，相遇时该处质点的位移为-15 cm，故B正确；

C．由可知，两列波的频率不相同，不能产生稳定的干涉，所以此后该处质点的振动并不总是减弱的，故C错误。

D． 时，两列波的传播距离均为，此时两波均已离开处，所以处的质点位移为0，故D错误。

故选AB。

9. 如图所示，空间存在水平垂直于纸面的匀强磁场，在磁场中放着四个用同样的细导线做成的刚性单匝闭合线框，其中线框Ⅰ和线框Ⅱ是边长为L的正方形线框，线框Ⅲ是长为、宽为的矩形线框，线框V是周长为的圆形线框。四个线框绕各自的轴（如图中的虚线所示）匀速转动，其中线框Ⅰ的转速为n，其他线框的转速均为。四个线框产生的最大感应电动势分别为和，产生的最大电流分别为和。下列说法正确的是（　　）

A.

B.

C.

D.

【答案】AD

【解析】

【详解】AB．根据法拉第电磁感应定律，可以得到

转动线圈产生的感应电动势与形状和转轴位置无关，所以，故A正确，B错误；

CD．再由电阻定律（其中，S为导线的横截面积、l为导线的长度、ρ为导线的电阻率）可知

所以，故C错误，D正确。

故选AD。

10. 如图所示，表面粗糙且绝缘的水平传送带以速度v向右匀速转动，空间中所在区域内存在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场，与的夹角为45°，且，某时刻在传送带左侧轻放一边长为L、质量为m、电阻为R的正方形导线框，边与始终平行，线框与传送带恰好相对静止通过磁场区域，已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，则（　　）

A. 线框中的电流先增大后减小再增大再减小

B. 线框所受安培力方向始终水平向左

C. 线框所受静摩擦力的最大值为

D. 线框进入磁场前运动的最短距离为

【答案】ACD

【解析】

【详解】A．线框进入有界磁场后，其边不切割磁感线，由几何知识可知，线框切割磁感线的有效长度的最大值为L，线框完全进入磁场时a点恰好运动到上，线框匀速进入磁场区域的过程中切割磁感线的有效长度先增大后减小，同理可得线框出磁场区域的过程中切割磁感线的有效长度也先增大后减小，故线框匀速通过磁场区域的过程中，线框中的电流先增大后减小，再增大再减小，故A正确。

B．线框进出磁场的过程中所受安培力的有效长度与正方形线框的对角线平行，由楞次定律和左手定则可知，线框所受安培力方向始终垂直于对角线，故B错误；

C．计算所受安培力时有效长度的最大值为，因为线框恰好与传送带相对静止通过磁场区域，所以线框所受的最大静摩擦力等于所受的最大安培力，有

故C正确；

D．又

线框从静止开始匀加速到a点到达磁场边界的速度恰好为v时，由

可得

故D正确

故选ACD。

三、非选择题：共5题，共54分。

11. 学校某物理实验小组用如图1所示的实验装置来验证“当物体的质量一定时，加速度与所受合外力成正比”的实验。

（1）实验时，下列操作中正确的是___________。

A．用天平测出砂和砂桶的质量

B．小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车

C．平衡摩擦力时，将无滑轮端适当垫高，并在小车前端连接轻绳且悬挂砂桶

D．平衡摩擦力时，将无滑轮端适当垫高，并在小车后端连纸带且穿过打点计时器，但前端不需要连接轻绳、悬挂砂桶

（2）在实验过程中，向砂桶内加砂时，___________（填“需要”或“不需要”）保证砂和砂桶的总质量m远小于小车的总质量M。

（3）如图2所示是实验中选择的一条合适的纸带（纸带上相邻的两个计数点之间还有4个点没有画出），已知打点计时器的打点频率为50 Hz，该小车的加速度___________。

（4）若保持小车的质量不变，改变砂桶中砂的质量，记录多组拉力传感器的示数F和对应纸带求出的加速度a的数值，并根据这些数据，绘制出如图3所示的图像，分析此图像不过原点的原因可能是___________，实验小组仔细分析图像，得出了实验所用小车的质量为___________kg。

【答案】    ①. BD##DB    ②. 不需要    ③. 0.20    ④. 平衡摩擦力过度    ⑤. 1.0

【解析】

【详解】（1）[1] A．该实验中使用了拉力传感器，可以直接读出拉力大小，不需要用天平测出砂和砂桶的质量，故A错误；

B．使用打点计时器时，应先接通电源，待打点稳定后再释放小车，故B正确；

C．平衡摩擦力时，垫高无滑轮一端，用小车自身重力的分力平衡摩擦力，故前端不需连接轻绳、悬挂砂桶，且小车后端连上纸带穿过打点计时器，便于观察小车是否匀速运动，故C错误，D正确。

故选BD。

（2）[2]由于拉力传感器可直接读出拉力大小，所以不需要保证砂和砂桶的总质量m远小于小车的总质量M。

（3）[3]由题图2可知两点间的距离

间的距离

根据

得

（4）[4][5]分析可知，当未挂砂和砂桶时，就有了加速度，说明平衡摩擦力过度。设木板倾角为θ，根据牛顿第二定律有

整理得

可得斜率

由题图3计算可得

解得

12. 如图1所示为一个多用电表欧姆挡内部电路示意图。电流表满偏电流1mA、内阻10Ω；电池电动势1.5 V、内阻1Ω；

（1）图1中表笔a为___________色（选填“红”或“黑”）。调零电阻R0可能是下面两个滑动变阻器中的___________（填选项序号）。

A．电阻范围0~200Ω            B．电阻范围0~2 000Ω

（2）在进行欧姆调零后，正确使用该多用电表测量某电阻的阻值，电表读数如图2所示，被测电阻的阻值为___________Ω

（3）如图3所示，某同学利用定值电阻R1给欧姆表增加一挡位“×10”，则定值电阻R1 =___________

Ω。（结果保留1位小数）

（4）若该欧姆表换了一个电动势为1.5V、内阻为10Ω的电池，调零后测量某电阻的阻值，其测量结果___________。 （选填“偏大”“偏小”或“准确”）。

【答案】    ①. 红    ②. B    ③. 1600    ④. 1.1    ⑤. 准确

【解析】

【详解】（1）[1]根据欧姆表的要求，黑表笔接内部电源的正极，可以判断a为红表笔；

[2]当电表满偏时，电表总内阻为

所以电阻应选择B；

（2）[3]可以先求欧姆表的中值电阻，当表针指在表盘的正中央时对应的电流为满偏电流的一半，对应的电阻为中值电阻

即表盘刻度为15时代表1500Ω，倍率为×100，所以被测电阻的阻值为1600Ω。

（3）[4]倍率为×10时，中值电阻为150Ω，即内阻为150Ω，由此可知，满偏电流变为原来的10倍，即0.01A

（4）[5]设电源电动势为E，干路电流为Ig，调零后电表内阻为R0，电表指针指到表盘某处时，电表的电流为I，对应的待测电阻为Rx，根据闭合电路欧姆定律

整理得

由于满偏电流相同，电动势相同，指针指相同的位置时电流相同，所以Rx相同，即读数准确。

13. 如图所示，在大气压强为、室温为的实验室中，一高度、底面积、侧壁及底面厚度不计的圆柱体气缸竖直放置在地面上，内有一质量、厚度的活塞，气缸侧壁顶部和正中间分别有一个大小不计的微动开关，可以感知活塞是否与其接触，以制成传感器。初始时活塞底部距离气缸底部20 cm，不计活塞与气缸侧壁间的摩擦。

（1）若缓慢升高气缸内气体温度，求活塞刚好接触微动开关P时气缸内气体温度。

（2）若第（1）问过程中，气缸内气体从外界吸收热量，气体内能变化量为多少？

（3）保持温度不变，在活塞上缓慢施加压力以触发开关Q可制成压力传感器，若Q到活塞底部距离的调节范围为5~15 cm，则可检测的压力的范围是多少？

【答案】（1）；（2）4 J；（3）

【解析】

【详解】（1）初始时气缸内气柱的高度为

温度为

活塞刚好接触微动开关P时气缸内气柱的高度为

设此时气体温度为，此过程气体发生等压变化，由盖-吕萨克定律有

解得

（2）由热力学第一定律有

解得

即气体的内能增大了4 J

（3）此过程气体发生等温变化，由玻意耳定律有

其中

解得

14. 如图所示，竖直平面内固定有半径为的光滑四分之一圆轨道AB，水平直轨道，以速度逆时针转动的水平传送带CD及竖直固定反弹装置。各轨道平滑连接。现有一质量为的滑块（可视为质点）从轨道AB上高为h处由静止下滑，最终与反弹装置发生弹性碰撞。已知，，，滑块与BC和CD间的动摩擦因数，与DE间的动摩擦因数，其中x为滑块距D点的距离。

（1）若，求滑块运动至B处时对轨道的作用力。

（2）若滑块无法通过传送带，求高度h的最大值。

（3）若滑块只能经过C点两次，试求传送带因传送滑块额外做的功的最大值。

【答案】（1）24N，方向竖直向下；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）滑块从A到B过程机械能守恒，有

由合外力提供向心力有

由牛顿第三定律可得滑块对轨道的作用力，方向竖直向下。

（2）滑块无法通过传送带的临界条件为滑块第一次到达D点的速度为零

由能量守恒定律有

解得

（3）传送带额外做的功最大的临界条件为滑块经E反弹后第二次到达D点时速度为零。假设以上条件可满足，设滑块第一次到达D点时速度大小为，由动能定理有

解得

设滑块第一次到达C点时速度大小为，由动能定理有

解得

由于

所以假设成立。设滑块第二次到达C点时速度大小为，则有

得

又

此后滑块无法再通过D点。滑块从C到D的过程有

滑块从D到C的过程有

故传送带额外做功的最大值为

15. 如图所示，长为的绝缘挡板沿竖直方向固定，c端正下方L处的b点静止一带电荷量为的粒子乙，质量为m的中性粒子甲由a点以一定的初速度向右运动，粒子甲的初动能为E，经过一段时间粒子甲、乙发生碰撞，碰后两粒子结合为一体，因碰撞损失的动能为，整个空间存在垂直纸面向外的匀强磁场（图中未画出），d、e两点在同一水平线上且，忽略粒子的重力，。

（1）求粒子乙的质量；

（2）欲使结合体打在绝缘挡板上，求磁感应强度的取值范围；

（3）若结合体与绝缘挡板发生两次无能量、无电荷量损失的碰撞后经过e点，求结合体的轨迹半径大于L时磁感应强度的大小以及结合体到达e点时在磁场中运动的时间。

【答案】（1）；（2）；（3），

【解析】

【详解】（1）对甲，有

则碰前粒子甲的速度为

设粒子乙的质量为M，由题意可知，碰后结合体的动能为

则碰后结合体的速度为

粒子甲与粒子乙碰撞过程中动量守恒，则有

解得

故粒子乙的质量为3m。

（2）根据第一问可知碰后结合体的速度大小为

若结合体打到绝缘板的最下端c，则有

由

解得

若结合体打到绝缘板的最上端d，则有

由

解得

故要使结合体打到绝缘板上，匀强磁场的磁感应强度应满足的取值范围是。

（3）根据题意作出结合体的运动轨迹，如图所示

设结合体的轨迹半径为，由几何关系可知

解得

（另一结果为，不符合要求，舍去）

由公式

解得

由所作轨迹可知

则

结合体到达e点时在磁场中转过的角度为

则结合体在磁场中运动的时间为

整理得

故结合体的轨迹半径大于L时磁感应强度的大小为，结合体到达e点时在磁场中运动的时间为。