2023-2024学年广东省深圳市罗湖区高三（上）期末质量检测物理试卷（含解析）

这是一份2023-2024学年广东省深圳市罗湖区高三（上）期末质量检测物理试卷（含解析），共16页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，简答题，计算题等内容，欢迎下载使用。

1.2023年8月24日13时，日本福岛第一核电站启动核污染水排海．核污染水含高达64种放射性元素，其中氚(13H)衰变过程中产生的电离辐射可损害DNA，是致癌的高危因素之一，半衰期为12.5年．其衰变方程为 13H→HxyH⁡e+−10e+γ.下列说法正确的是
A. 衰变方程中x=2，y=3
B. γ是光子，其动量为零
C. 秋冬气温逐渐变低时，氚的衰变速度会变慢
D. 经过25年，氚将全部衰变结束
2.我们在夜晚点亮蜡烛，可以看到蜡烛火焰呈向上升起的“锥形”，如图所示。如果在我国梦天实验舱中演示点亮蜡烛的实验，则可以看到( )
A. 蜡烛不能点燃，因为太空舱处于完全失重状态，氧气分子几乎不动
B. 蜡烛能点燃但瞬时熄灭，因为燃烧产生的二氧化碳隔断了氧气的供给
C. 如果氧气充足，点燃的蜡烛火焰也呈向上升起的“锥形”
D. 如果氧气充足，点燃的蜡烛火焰没有呈向上升起的“锥形”，而是向四周一样的“球形”
3.2023年09月21日在距离地球400公里的中国空间站，3位“太空教师”在“天宫课堂”进行了第四课授课，神舟十六号航天员在实验舱演示了钢球在太空舱中的悬停现象。则针对悬停的钢球有( )
A. 由于钢球悬停不动，可见太空舱里重力加速度为零
B. 钢球围绕地球做匀速圆周运动，比地面赤道上的物体转动快
C. 钢球围绕地球做匀速圆周运动，它离地的高度比地球同步卫星高
D. 由于钢球悬停不动，钢球所在的太空舱里无法称物体的质量
4.小明利用手机中的加速度传感器测量手机运动过程的加速度a、他用手掌平托手机，从静止开始上下运动，手机软件显示竖直方向上的a−t图像如图所示，该图像以竖直向上为正方向。下列说法正确的是( )
A. 手机在t2时刻速度减到零
B. 手机在t3时刻改变运动方向
C. 在t1到t3时间内，手机受到的支持力先增大后减小
D. 在t2到t4时间内，手机先处于失重状态后处于超重状态
5.科学家常在云室中加入铅板以降低运动粒子的速度。图示为物理学家安德森拍下的正电子在云室中运动的径迹，已知图示云室中有垂直纸面方向的匀强磁场，由图可以判定( )
A. 匀强磁场方向向外
B. 正电子由下而上穿过铅板
C. 正电子在铅板上、下磁场中运动中动量大小相等
D. 正电子在铅板上、下磁场中运动角速度相同
6.某小组设计了一种呼吸监测方案：在人身上缠绕弹性金属线圈，观察人呼吸时处于匀强磁场中的线圈面积变化产生的电压，了解人的呼吸状况。如图所示，线圈P的匝数为N，磁场的磁感应强度大小为B，方向与线圈轴线的夹角为θ。若某次吸气时，在t时间内每匝线圈面积增加了S，则线圈P在该时间内的平均感应电动势为( )
A. NBScsθtB. NBSsinθtC. BSsinθtD. BScsθt
7.如图所示，手摇发电机产生的正弦交流电经理想变压器给灯泡L供电，当线圈以角速度ω匀速转动时，灯泡L正常发光，电压表示数为U。已知理想变压器原线圈与副线圈的匝数之比为k，发电机线圈的电阻为r，灯泡L正常发光时的电阻为R，其他电阻忽略不计，则( )
A. 手摇发电机输出电流为Ur
B. 灯泡L电压的最大值为Uk
C. 灯泡L的额定功率为U2k2R
D. 若在灯泡L两端并联一个相同的灯泡，则灯泡L的亮度不变
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.如图甲所示为某品牌负离子空气净化器，其产生负离子的原理如图乙所示，针状电极M和弧形电极N之间加上直流高压，使其间的空气发生电离，产生的负离子通过鼓风装置排出。在MN连线上，下列说法正确的是( )
A. 离M点越近，场强越大，电势越低B. 离M点越近，同一正离子的加速度越小
C. 离M点越近，同一负离子的电势能越大D. 各点的电势都大于零
9.碰碰车是大人和小孩都喜欢的娱乐活动。游乐场上，大人和小孩各驾着一辆碰碰车迎面相撞，碰撞前后两人的位移−时间图象(x−t图象)如图所示。已知小孩的质量为20kg，大人的质量为60kg，碰碰车质量相同，碰撞时间极短。下列说法正确的是( )
A. 碰撞前后小孩的运动方向有改变
B. 碰碰车的质量为60kg
C. 碰撞过程中损失的机械能为600J
D. 碰撞过程中小孩和其驾驶的碰碰车受到的总冲量大小为80N⋅s
10.比亚迪“汉EV”是全球首款搭载“刀片电池”的车型，若该车装配了120块“刀片电池”，每块“刀片电池”的容量是200A⋅h、平均工作电压是3.2V，则下列说法正确的是
( )
A. 单块电池充满电后储存的电荷量是200C
B. 单块电池充满电后储存的电能是640W⋅h
C. 若该车在某次行驶中平均能耗是13kW⋅h/100km，则其续航里程是640km
D. 若某块电池充电电流是200A，则经过30min可将该电池从其容量的30％充到80％
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将实验仪器按要求安装在光具座上，如图所示。
(1)关于该实验，下列说法正确的是__________；
A.干涉条纹与双缝垂直
B.拿掉单缝也可以看到明显的干涉条纹
C.干涉条纹疏密程度与单缝宽度有关
D.若用绿色滤光片替换红色滤光片，干涉条纹间距会变小
(2)某同学在做该实验时，在同一视野中选取了A、B两条纹，第一次分划板中心刻度对齐A条纹中心时(图乙)，游标尺的示数如图丙所示；第二次分划板中心刻度对齐B条纹中心时(图丁)，游标尺的示数如图戊所示。已知双缝间距为0.50mm，双缝到屏的距离为1.00m，则图丙游标尺的示数为__________mm，两个相邻亮条纹(或暗条纹)间的距离为__________mm。所测单色光波长为__________m。
12.某研究性学习小组，设计如图(a)所示的实验电路图，研究伏安法测电阻及误差情况。电压表的内阻、电流表的内阻和待测电阻的真实值分别用字母RV、RA、Rx表示。
(1)在图中，用笔划线代替导线，将实验电路连接完整( )；( )
(2)如果电键S1接端点2，电压表的示数为U，电流表的示数为I，该情况下电阻的测量值为__________；
(3)如图(c)所示，两条伏安特性曲线中，一条是接端点1的测量图线，一条是接端点2的测量图线，则图线a是接端点__________(填写“1”或“2”)的测量图线；
(4)若Rx约为80Ω，RV约为1000Ω，RA约为5Ω，则比较准确的测量方法是将电键S1接端点__________(填写“1”或“2”)。如果各电阻大约阻值未知，则可将电键S1依次接端点1和端点2。若观察两次测量中电流表的读数几乎未变，电压表读数变化较大，发生这种现象的原因是__________，则比较准确的测量方法是将电键S1接端点__________(填写“1”或“2”)。
四、简答题：本大题共2小题，共22分。
13.如图，某实验小组为测量一个玻璃葫芦的容积，在玻璃葫芦开口处竖直插入一根两端开口、内部横截面积为0.1cm2的均匀透明足够长塑料管，密封好接口，用氮气排空内部气体，并用一小段水柱封闭氮气。外界温度为300K时，气柱长度为10cm；当外界温度缓慢升高到310K时，气柱长度变为50cm。已知外界大气压恒为1.0×105Pa，水柱长度不计。
(1)求温度变化过程中氮气对外界做的功；
(2)求葫芦的容积。
14.如图所示，一半径为r、质量为m、电阻为R的细圆形闭合线圈，线圈匝数为n匝。在足够长的磁铁产生的径向辐射状磁场中由静止开始下落，线圈下落高度h时，速度达到最大值，此时线圈中的感应电流值为I。已知线圈下落过程中环面始终水平且所经过位置的磁感应强度大小都相同，重力加速度大小为g，不计空气阻力。求：
(1)径向辐射状磁场的磁感应强度大小B；
(2)线圈的最大速度vm大小。
五、计算题：本大题共1小题，共16分。
15.如图所示，为某一食品厂家的生产流水线的一部分，轨道AB是半径为R的半圆，产品2加工后以vA= 3gR的速度从A点沿光滑轨道开始下滑，到达轨道最低点B处时，与静止在此处的产品1发生弹性碰撞(假设每一个产品的质量均为m)，被碰后的产品1沿粗糙的水平轨道BC滑动，以 2gR的速度滑上运行速度为v的传送带CD。其中BC段为生产线中的杀菌平台，长度为d，传送带的摩擦因数为μ2，长度为L，求：
(1)为了保证产品以最短的时间经过CD，则传送带的速度应满足什么条件?
(2)求BC段杀菌平台的摩擦因数μ1；
(3)调整产品从A点出发的速度可以调整杀菌的时间，求产品既不脱轨又能到达传送带的最长杀菌时间。
答案和解析
1.【答案】A
【解析】【分析】
【分析】根据质量数守恒和电荷数守恒判断A选项；
根据光子动量公式p=hλ判断B选项；
半衰期与温度无关；
根据半衰期的意义分析D项。
本题考查了核衰变、半衰期等基础知识点，关键要熟悉教材，牢记这些基础知识点，注意衰变过程中质量数守恒，理解半衰期的含义。
【解答】
【解答】解：A、根据质量数守恒和电荷数守恒可知，x=2，y=3，故A正确；
B、根据光子动量公式p=hλ，其动量不为零，故B错误；
C、氚的衰变速度与半衰期有关，半衰期与温度无关，故C错误；
D、每经历一个半衰期，剩下的原子核数量是原来的一半，经过25年，两个半衰期，剩下的氚为原来的14，故D错误。
故选：A。
2.【答案】D
【解析】因为在地面上燃烧后的热气上升、冷气下降，所以火焰呈锥形。而在空间站里，空气分子完全失重，几乎消除冷热空气对流，燃烧后的气体向各个方向运动的趋势相同，所以它的火焰呈近似球形。
故选D。
3.【答案】B
【解析】A.钢球在太空中一样受到地球对其的重力，所以重力加速度不为零，故A错误；
BC.由
GMmr2=mv2r
得
v= GMr
由题目数据可知空间站的高度比同步卫星低，所以钢球围绕地球做匀速圆周运动，比同步卫星转动得快，而由
v=ωr
可知同步卫星比地面赤道上的物体转动快，所以钢球围绕地球做匀速圆周运动，比地面赤道上的物体转动快，故B正确，C错误；
D.在太空中不能用天平称物体的质量，但可以通过其它方法称得物体质量，故D错误。
故选B。
4.【答案】C
【解析】【分析】在a−t图像中，t轴上方加速度为正，表示物体在加速运动；t轴下方加速度为负，表示物体在减速运动。图像与时间轴围成的“面积”表示速度的变化量。加速度的方向代表了合力的方向，由牛顿第二定律可列方程判断支持力变化。
加速度是连接力学与运动学的桥梁。通过加速度变化情况，可判断速度变化情况，可判断物体所受合力变化情况。
【解答】解：A.手机在 t2 时刻向上的加速度最大，此时手机向上加速，选项A错误；
B.手机在 t3 时刻加速度为零，此时手机向上的速度达到最大，以后将向上减速，则 t3 时刻手机没有改变运动方向，选项B错误；
C.在 t1 到 t3 时间内，手机加速度向上且先增加后减小，则根据FN=ma+ mg
可知，手机受到的支持力先增大后减小，选项C正确；
D.在 t2 到 t4 时间内，手机加速度先向上后向下，则手机先处于超重状态后处于失重状态，选项D错误。
故选C。
5.【答案】D
【解析】AB.正电子在匀强磁场中，洛伦兹力提供向心力，则有
qvB=mv2r
解得
r=mvqB
由于正电子经过铅板后速度会减小，可知正电子经过铅板后的轨迹半径减小，从图中可以看出正电子在铅板上方轨迹半径比下方轨迹半径大，故正电子由上而下穿过铅板，由左手定则判断匀强磁场方向向里，故AB错误；
C.正电子经过铅板后速度会减小，则正电子经过铅板后动量减小，正电子在铅板上、下磁场中运动中动量大小不相等，故C错误；
D.正电子在磁场中做圆周运动的角速度为
ω=vr=qBm
可知正电子在铅板上、下磁场中运动角速度相同，故D正确。
故选D。
6.【答案】A
【解析】解：根据法拉第电磁感应定律可知平均感应电动势E=NΔΦΔt=NBScsθt，故A正确，BCD错误；
故选：A。
根据法拉第电磁感应定律分析解答。
本题考查法拉第电磁感应定律，解题关键掌握基本公式，注意磁通量的变化。
7.【答案】C
【解析】ABC.变压器可视为理想变压器，则原线圈电压为U，变压器原线圈与副线圈的匝数比为k，由
U1U2=n1n2=k
可得副线圈输出电压的有效值为
U2=Uk
则灯泡L电压的最大值为
U2m= 2U2= 2Uk
灯泡L的额定功率为
PL=U22R=U2k2R
手摇发电机输出电流为
I1=P1U=PLU=Uk2R
故AB错误，C正确；
D.由于发电机有内阻，在负载端再并联一个相同的灯泡，副线圈总电阻减小，副线圈总电流增大，则原线圈电流增大，发电机内电压增大，发电机输出电压减小，原副线圈电压都减小，灯泡L变暗，故D错误。
故选C。
8.【答案】AC
【解析】解：A、高压供电装置正极接地，针状电极接电源负极，而弧形电极接地，可知弧形电极N点的电势高于针状电极M点的电势，且离M点越近电势越低，而针状电极尖端处电荷的密集程度大，因此离M点越近，场强越大，故A正确；
B、离M点越近，场强越大，正离子所受电场力越大，加速度越大，故B错误；
C、离M点越近，电势越低，由Ep=qφ可知，负电荷在电势越低的位置电势能越大，则离M点越近，同一负离子的电势能越大，故C正确；
D、弧形电极接地，则弧形电极上各点的电势为0，MN间各点(不包括N点)的电势均低于弧形电极上的电势，电势均小于零，故D错误。
故选：AC。
电场线由正极指向负极，针状电极尖端处电荷的密集程度大，沿电场线方向电势逐渐降低；根据电场力公式和牛顿第二定律判断加速度的大小；根据Ep=qφ判断电势能的大小；弧形电极接地，电势为零，根据电场特点判断电势的高低。
本题考查电场，解题关键是知道电场线的疏密程度表示场强的大小，沿电场线方向电势逐渐降低，掌握电场力和电势能的公式。
9.【答案】ABC
【解析】A.位移−间图线的斜率表示速度，规定小孩初始运动方向为正方向，由图可知，碰后两车一起向反方向运动，故碰撞前后小孩的运动方向发生了改变，故A正确；
B.由图可知，碰前瞬间小孩的速度为
v1= 42m/s=2m/s
大人的速度为
v2=4−102m/s=−3m/s
碰撞后的共同速度为
v=2−42m/s=−1m/s
设碰碰车的质量为M，规定小孩的运动方向为正方向，由动量守恒定律有
m1+Mv1+m2+Mv2=2M+m1+m2v
代入数据解得
M=60kg
故B正确；
D.规定小孩开始运动方向为正方向，碰撞前小孩与其驾驶的碰碰车的总动量为
p1=M+m1v1=60+20×2kg⋅m/s=160kg⋅m/s
碰后总动量为
p1′=(M+m1)v=−80kg⋅m/s
根据动量定理可知
I= Δ p=p1′−p1=−80−160kg⋅m/s=−240N⋅s
故D错误；
C.由能量守恒定律可得碰撞过程中损失的机械能为
ΔE=12M+m1v12+12M+m2v22−122M+m1+m2v2=600J
故C正确。
故选ABC。
10.【答案】BD
【解析】【分析】
结合题设和电流的定义式得出单块电池充满电后储存的电荷量即可判断；根据电功的公式计算单块电池充满电后储存的电能即可判断；结合题设得出该车储存的电能，从而计算出该车的续航里程即可判断；计算经过30 min的容量即可判断。
【解答】
A、单块电池充满电后储存的电荷量q=It=200×3600C=7.2×105C，故A错误；
B、单块电池充满电后储存的电能E=UIt=qU=640W·h，故B正确；
C、该车储存的电能为120×640W·h=76.8kW·h，则该车的续航里程为76.8kW·h13kW·h×100km≈591km，故C错误；
D、若某块电池充电电流是200 A，则经过30 min，其容量q′=It′=100A·h=q2，即可将该电池从其容量的30%充到80%，故D正确。
11.【答案】 D 11.5 1.3 6.5×10−7
【解析】(1)[1]A.为使屏上的干涉条纹清晰，单缝和双缝必须平行放置，所得到的干涉条纹与双缝平行，故A错误；
B.单缝的作用是产生相干光，所以拿掉单缝不可以看到明显的干涉条纹，故B错误；
CD.根据公式
Δx=ldλ
可知，干涉条纹疏密程度与双缝间距离、双缝到屏的距离和光的波长有关，绿光的波长小于红光的波长，若用绿色滤光片替换红色滤光片，干涉条纹间距会变小，C错误，D正确。
故选D。
(2)[2][3][4]由图丙可知，读数为 x1=11mm+5×0.1mm=11.5mm
由图戊可知，读数为 x2=16mm+7×0.1mm=16.7mm
由图乙和图丁可知，A、B两条纹间有4个间距，则两个相邻亮条纹(或暗条纹)间的距离为
Δx=x2−x14=1.3mm
根据公式
Δx=ldλ
代入数据解得所测单色光波长为
λ=dΔxl=6.5×10−7m
12.【答案】 UI−RA 2 2 电压表内阻远大于待测电阻，电压表分流几乎为零，但电流表内阻较大，分压较大 1
【解析】(1)[1]实物连接如图。
(2)[2]根据欧姆定律
I=URx+RA
电阻的测量值为
Rx=UI−RA
(3)[3]两条伏安特性曲线中，接端点1的测量值为
Rx测=UI测量值偏小斜率小，接端点2的测量值为
Rx测=UI>Rx真=U−UAI
测量值偏大斜率较大，则图线a是接端点2的测量图线。
(4)[4]Rx约为80Ω，RV约为1000Ω，RA约为5Ω，则
RVRx=12.5故选用电流表内接法误差较小，应接端点2。
[5][6]观察两次测量中电流表的读数几乎未变，电压表读数变化较大，发生这种现象的原因是电压表内阻远大于待测电阻，电压表分流几乎为零，但电流表内阻较大，分压较大。因此应采用电流表外接法，即接端点1。
13.【答案】(1) 0.4J ；(2) 119cm3
【解析】(1)由功的定义式可得
W=p0Sl2−l1
解得氮气对外界做的功
W=0.4J
(2)设葫芦的容积为 V ，封闭气体的初、末态温度分别为T1、T2，体积分别为V1、V2，根据盖—吕萨克定律有
V1T1=V2T2
又因为
V1=V+Sl1
V2=V+Sl2
联立以上各式并代入数据得
V=119cm3
14.【答案】(1) B=mg2πrnI ；(2) vm=I2Rmg
【解析】(1)线圈下落高度h时，速度达到最大值时有
F=mg
线圈受到的安培力为
F=nBIL
其中
L=2πr
径向辐射状磁场的磁感应强度大小为
B=mg2πrnI
(2)线圈中的感应电动势为
E=nBLvm
根据欧姆定律
E=IR
解得线圈的最大速度 vm 大小为
vm=I2Rmg
15.【答案】解：(1)若产品由C到D一直加速，则传送时间最短。
由动能定理μ2mgL=12mvm2−12mvC2，
解得vm= 2μ2gL+2gR，则传送带速度v≥ 2μ2gL+2gR。
(2)产品2从A运动到B的过程，由动能定理得2mgR=12mvB2−12mvA2，
产品2和产品1发生弹性碰撞，由动量守恒和机械能守恒
mvB=mv1+mv2，
12mvB2=12mv12+12mv22，
解得
v1=0，v2= 7gR，
产品1进入杀菌平台后由动能定理得
−μ1mgd=12mvC2−12mv22，解得μ1=5R2d。
(3)若要保证不脱轨，则产品在A点的最小速度满足mg=mvAm2R，
从A到B由动能定理2mgR=12mv′22−12mvAm2，产品进入杀菌平台的最小速度v′2= 5gR，
产品减速到0的距离为s，由动能定理得−μ1mgs=0−12mv′22，解得s=d
产品进入杀菌平台后由动量定理得−μ1mgt=0−mv2，
解得t=2d 5gR5gR。
【解析】(1)产生从C到D一直加速时，所用时间最短，根据动能定理求解；
(2)产品2从A到B，由动能定理求出在B点的速度，产品2与1发生弹性碰撞，由动量守恒和机械能守恒列式求出碰后两者速度，再分析产品1从B到C的过程，根据动能定理列式可求动摩擦因数；
(3)产品不脱轨的临界情况是在A点恰好由重力提供向心力，由此求出A点速度，利用动能定理求出在B点的速度，分析在杀菌平台上的运动过程可知恰好到达C点减速为零，由动量定理求时间。