2022-2023学年吉林省吉林市高三（第三次）调研测试理综物理试卷
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
第I卷（选择题）
一、单选题（本大题共5小题，共20.0分）
1. 我国的火星探测车用放射性材料作为燃料，中的元素是，已知发生衰变的核反应方程为，的半衰期为年。下列说法正确的是
A. 衰变过程一定释放能量
B. 方程中，是
C. 个原子核经过年后还有个未衰变
D. 放出的射线是高速氦核流，它的贯穿能力很强
2. 如图所示，直角三角形为固定的玻璃三棱镜的截面，，，是面上的一点。由、两种单色光组成的一束光射向点，入射光与面的夹角时，、光均从边射出，逐渐增大角，当时，恰好只有光从边射出。，，则下面选项正确的是( )
A. 光的频率小于光的频率
B. 在棱镜中光的传播速度大于光的传播速度
C. 棱镜对光的折射率为
D. 用同一台双缝干涉器材做实验，光的相邻亮条纹间距大于光的相邻亮条纹间距
3. 一定量的理想气体的压强与热力学温度的变化图像如图所示。下列说法正确的是( )
A. 的过程中，气体对外界做功，气体内能增加
B. 的过程中，气体从外界吸收的热量等于其内能的增加量
C. 的过程中，气体体积增大，对外做功
D. 的过程中，气体对外界放热，内能减小
4. 如图所示，在光滑绝缘的水平面上固定两个等量正点电荷和，点为连线的中点，、为连线上关于点对称的两个点，且，一带负电的可视为点电荷的小球以初速度从点运动到点，取无穷远处的电势，以点为坐标原点，向右为轴的正方向，下列关于电势、电场强度、小球的电势能及动能随小球运动的位移变化的图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
5. 我国天文学家通过，在武仙座球状星团中发现一个脉冲双星系统。如图所示，假设在太空中有恒星、双星系统绕点做顺时针匀速圆周运动，运动周期为，它们的轨道半径分别为、，，为的卫星，绕做逆时针匀速圆周运动，周期为，忽略与之间的引力，且与之间的引力远大于与之间的引力。万有引力常量为，则以下说法正确的是( )
A. 若知道的轨道半径，则可求出的质量
B. 恒星的质量为
C. 若也有一颗运动周期为的卫星，则其轨道半径一定小于的轨道半径
D. 设、、三星由图示位置到再次共线的时间为，则
二、多选题（本大题共3小题，共12.0分）
6. 在同一条笔直的公路上行驶的三辆汽车，，，它们的图像如图所示，汽车对应的图像是一条抛物线，其顶点坐标为。下列说法正确的是( )
A. 在内，，两辆汽车间的距离增大
B. 和两辆汽车做匀速直线运动，两汽车的速度相同
C. 汽车的速度逐渐增大
D. 汽车在末的速度为
7. 如图所示，在直角三角形区域内有磁感应强度为垂直纸面向外的匀强磁场，为直角边的中点，，，一束相同的带负电粒子以不同的速率从点垂直于射入磁场，粒子的比荷为，不计粒子间的相互作用和重力，则下列说法正确的是( )
A. 速率不同的粒子在磁场中运动时间一定不同
B. 从边飞出的粒子最大速率为
C. 粒子从边飞出的区域长度可以大于
D. 从边飞出的粒子在磁场中运动的最长时间为
8. 如图甲所示，轻弹簧下端固定在倾角为的光滑斜面底端，上端与物块相连，物块处于静止状态，现将物块置于斜面上的上方某位置处，取物块的位置为原点，沿斜面向下为正方向建立轴坐标系，某时刻释放物块，与物块碰撞后以共同速度沿斜面向下运动，碰撞时间极短，测得物块的动能与其位置坐标的关系如图乙所示，图像中之间为过原点的直线，其余部分为曲线，物块、均可视为质点，弹簧始终处于弹性限度内，不计空气阻力，已知，，，，则( )
A. 物块、的质量之比为：
B. 与碰撞后，在位置处加速度最大
C. 与碰撞后，在位置处弹簧压缩量为
D. 弹簧的劲度系数为
第II卷（非选择题）
三、实验题（本大题共2小题，共18.0分）
9. 如图甲所示的装置叫做阿特伍德机，是英国数学家和物理学家阿特伍德创制的一种著名力学实验装置，用来研究匀变速直线运动的规律．某同学对该装置加以改进后用来验证机械能守恒定律，如图乙所示．
实验时，该同学进行了如下操作：
将质量均为的含挡光片，的含挂钩的重物用绳连接后，跨放在定滑轮上，处于静止状态，测量出____________填“的上表面”“的下表面”或“挡光片中心”到光电门中心的竖直距离．
在的下端挂上质量为的物块，让系统重物、以及物块中的物体由静止开始运动，光电门记录挡光片挡光的时间为．
测出挡光片的宽度，计算有关物理量，验证机械能守恒定律．
如果系统重物、以及物块的机械能守恒，应满足的关系式为______________已知重力加速度为
引起该实验系统误差的原因有__________________________写一条即可．
10. 某实验小组要精确测定额定电压为的灯正常工作时的电阻，已知该灯正常工作时电阻大约为，电学符号与小灯泡电学符号相同。实验室提供的器材有：
A.电流表量程为，内阻约为
B.电流表量程为，内阻
C.定值电阻
D.定值电阻
E.滑动变阻器
F.电压表量程，内阻
G.蓄电池电动势为，内阻很小
H.开关
部分电路原理图如图所示，请选择合适的器材，电表为___________，电表为___________，定值电阻为___________。填写器材前的字母编号
将电路图补充完整___________。
若电表的示数为，电表的示数为，写出测量灯正常工作时的电阻表达式___________用已知量和测量量的符号表示，当电表的示数达到___________，记下另一电表的读数代入表达式，其结果为灯正常工作的电阻。
四、计算题（本大题共3小题，共30.0分）
11. 如图所示，用一条绝缘轻绳在竖直平面内悬挂一个带正电小球，小球质量为，所带电荷量为。现加水平方向的匀强电场，平衡时绝缘轻绳与竖直方向夹角为。取，求：
匀强电场的电场强度。
若可以加任意方向的匀强电场，平衡时绝缘轻绳与竖直方向夹角仍为，则所加匀强电场电场强度大小的最小值是多大，方向如何。
12. 如图所示，两根足够长的平行金属导轨固定在倾角的斜面上，两导轨垂直于斜面与水平面的交线，间距，导轨电阻不计。导轨所在空间被分成区域和，两区域的边界与斜面的交线为虚线。虚线与两导轨垂直，区域中的匀强磁场方向竖直向下，区域中的匀强磁场方向竖直向上，两磁场的磁感应强度大小均为。在区域中，将电阻为的金属棒固定在导轨上。然后，在区域中将质量、电阻为的光滑金属棒置于导轨上使其由静止开始下滑。金属棒在滑动过程中始终处于区域的磁场中，两金属棒长度均为且始终与导轨垂直且与导轨保持良好接触。取，，
求金属棒的速度大小为时，金属棒受到的安培力；
从金属棒开始下滑到速度大小为的过程中，金属棒滑动的距离，求此过程中金属棒上产生的热量。
13. 如果一质量为的小球，静置于一质量为的长管管口，长管竖直放置于水平地面上，如图所示，一质量为的小球，以某一竖直向下的速度与小球发生弹性正碰。碰后小球被收回取走，小球进入管内，且小球与管壁间的摩擦阻力大小恒为。小球在管底与地面发生弹性碰撞，之后上升过程中恰好未脱离长管管口。当长管落地时仍与地面发生弹性碰撞，长管始终保持竖直方向，管长。已知取。不计空气阻力及小球的大小，求：
小球在管底与地面碰撞后瞬间速度的大小；
小球在与小球碰撞前瞬间，小球速度的大小；
长管第次碰撞地面前，小球距管口上端的距离。
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
放射性元素的原子核有半数发生衰变时所需要的时间，叫半衰期，半衰期是对大量原子核衰变的统计规律；由质量数守恒与电荷守恒判断反应产物。
本题主要考查衰变的定义以及核反应方程的性质，掌握半衰期的定义以及核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒是解题的关键。
【解答】
A.因为衰变是自发的，所以是由能量高的转变为能量低的，要放出能量，故A正确；
假设的原子序数为，质量数为，由质量数守恒与电荷守恒可知，，解得，，，则为，所以放出的射线是高速氦核流，它的贯穿能力很弱，故BD错误；
C.半衰期是对大量原子核衰变的统计规律，个原子核经过年后不一定还有个未衰变，故C错误；
2.【答案】
【解析】【详解】
C.当光恰好发生全反射时，光路图如图所示
由几何关系可知，光发生全反射时的临界角为，所以
故C正确；
A.光发生全反射时，光从边射出，说明棱镜对光的折射率大于光，所以光的频率大于光的频率，故A错误；
B.根据公式
光的折射率大于光的折射率，所以光的传播速度小于光的传播速度，故B错误；
D.由于光的折射率大于光的折射率，所以光的波长小于光的波长，根据公式
可知，光的相邻亮条纹间距小于光的相邻亮条纹间距，故D错误。
故选C。
3.【答案】
【解析】【详解】
从到的过程，是等容升温过程，气体不对外做功，气体从外界吸收热量，使得气体内能增加，故A错误，B正确；
从到的过程是等温压缩过程，压强增大，体积减小，外界对气体做功，气体放出热量，内能不变，故CD错误。
故选B。
4.【答案】
【解析】
【分析】根据等量的正点电荷周围的电场的分布规律及沿电场线方向电势降低，分析电场强度及电势的变化规律；根据电势能的定义分析小球电势能的变化；根据能量守恒定律分析得出动能的变化。
本题考查等量的同种电荷的电场的分布及能量关系，常规题目。
【解答】
从点到点，电场线方向先向右后向左，则电势先降低后升高，且电势都大于零，并关于点对称。小球带负电所以小球的电势能先增大后减小，小球在、两点处的电势能相同，故A正确，C错误；
D.由于小球的电势能先增大后减小，在、两点处的电势能相同，由能量守恒定律得知，动能先减小后增大，在、两点处的动能相同，故D错误；
B.设，点电荷和的电荷量大小为，则当位移为时，场强为
由数学知识得知与是非线性关系，图像是曲线，故B错误。
故选A。
5.【答案】
【解析】解：、在知道的轨道半径和周期的情况下，根据万有引力定律和牛顿第二定律列方程只能求解的质量，无法求解的质量，故A错误；
B、在、组成的双星系统中，对根据牛顿第二定律有：
解得：，故B错误；
C、若也有一颗运动周期为的卫星，设卫星的质量为，轨道半径为，则根据牛顿第二定律有：，解得
同理可得的轨道半径为：
对、组成的双星系统有：
因为，所以，则，故C错误；
D.如图所示，
A、、三星由图示位置到再次共线时，、转过圆心角与转过的圆心角互补，则根据匀速圆周运动规律可得，解得，故D正确。
故选：。
为的卫星，绕做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，列式分析知道可求出的质量；卫星的周期与的周期一定不相同；恒星、双星系统绕点做顺时针匀速圆周运动，角速度和周期相同，由相互间的万有引力提供向心力，由牛顿第二定律求恒星的质量。当与、转过角度之和为时，、、三星再次共线，由角度与角速度的关系求所用时间。
解决本题时，要知道双星靠相互间的万有引力提供向心力，具有相同的转动周期和角速度，会用万有引力提供向心力进行求解。
6.【答案】
【解析】【详解】
A.在内，，两辆汽车间的距离为纵坐标之差，故两车间的距离增大，故A正确；
．图线的斜率表示物体运动的速度，所以和两辆汽车做匀速直线运动，但两汽车的速度方向相反，故BC错误；
D.设车的加速度为，则有
代入数据解得
所以汽车在末的速度为
故D正确。
故选AD。
7.【答案】
【解析】【详解】
A.速率小的粒子在边射出时，粒子在磁场中的运动轨迹为半圆，时间为周期一半，而粒子的运动周期相同，所以粒子在磁场中运动时间相同，故A错误；
B.根据左手定则，粒子向左偏转，从边飞出的粒子最远从点飞出，此时半径为
根据洛伦兹力提供向心力有
解得
故B正确；
C.由项分析可知粒子可以从点飞出，粒子与相切从飞出时，是粒子从飞出的最远点，如图所示
由几何关系得
粒子从边飞出的区域长度最大为，故C错误；
D.粒子与相切飞出时在磁场中运动的时间最长，由几何关系可得
粒子在磁场中运动的最长时间为
故D正确。
故选BD。
8.【答案】
【解析】解：、由图乙可知，物块与物块碰撞前的动能为
可得物块与物块碰撞前的速度为
物块与物块碰撞后的动能为
解得物块与物块碰撞后的速度为
物块与物块碰撞时间极短，根据动量守恒定律得：
解得：，故A正确；
B、根据动能定理可得：
由上述分析可知图像的斜率代表物体所受的合外力，由图乙可知，物块与物块碰撞后，在处合外力最大，即加速度最大，故B正确；
C、由图乙可知，处是物块静止的位置，此时弹簧处于压缩状态，并不是原长，故位置处弹簧压缩量大于，故C错误；
D、弹簧上端与物块相连，物块处于静止状态，设此时弹簧的形变量为，结合图甲，根据平衡条件可得：
由图乙可知，当物块与物块一起运动到时，速度最大，根据平衡条件可得：
物块从点运动到位置的过程中，根据动能定理可得：
联立解得：，故D正确；
故选：。
根据动能定理得出物块的速度，结合动量守恒定律得出质量的比值关系；
根据动能定理结合图像的斜率得出加速度最大的位置；
先分析出弹簧的状态，从而分析出弹簧的压缩量；
根据平衡条件列式得出劲度系数的表达式。
本题主要考查了功能关系的相关应用，熟悉动能定理的应用，理解图像的物理意义，同时要理解速度最大时物块的加速度为零。
9.【答案】挡光片中心 绳子有一定的质量、滑轮与绳子之间有摩擦、重物运动受到空气阻力等
【解析】解：、需要测量系统重力势能的变化量，则应该测量出挡光片中心到光电门中心的距离，系统的末速度为：，
则系统重力势能的减小量，系统动能的增加量为：
，
若系统机械能守恒，则有：．
系统机械能守恒的条件是只有重力做功，引起实验误差的原因可能有：绳子有一定的质量、滑轮与绳子之间有摩擦、重物运动受到空气阻力等．
故答案为：挡光片的中心；；
绳子有一定的质量、滑轮与绳子之间有摩擦、重物运动受到空气阻力等；
根据系统机械能守恒，得出系统重力势能的减小量和系统动能的增加量，根据极短时间内的平均速度表示瞬时速度求出系统末动能．
依据实验过程中受到各种阻力，即可求解．
解决本题的关键知道实验的原理，知道误差产生的原因，掌握整体法在牛顿第二定律中的运用．
10.【答案】 ；；；电路图如图所示：；；。
【解析】
【分析】
本题考查了伏安法测电阻的实验，解决本题的关键是熟练掌握用伏安法侧电阻的方法。
本题的难点在于电流表的量程偏小，无法测电流，电压表的量程偏大，测量电压偏大，最后需通过改装，用电流表测电压，电压表测电流。
【解答】
电表与定值电阻串联，应是电流表，根据电流表示数可得两端的电压，由于电流表阻值未知，所以电表选用，定值电阻阻值太小，因此定值电阻应选用；电流表量程太大，电压表内阻已知，可以当电流表使用，所以电表选用电压表。
因为滑动变阻器阻值远小于的电阻，所以滑动变阻器采用分压式接法，电路图如图所示：
；
根据电路结构得出：，可得；
当，即时，灯正常工作，的值为灯正常工作时的电阻。
故答案为： ；；；电路图如图所示：；；。
11.【答案】根据题意，小球的受力情况如图所示
根据几何关系有
解得
当电场方向与绳垂直时，电场强度最小，如图所示
根据平衡条件有
解得
方向应与绳垂直斜向右上方。
【解析】见答案
12.【答案】解：金属棒受到的安培力大小为
解得
根据左手定则可得，方向沿导轨平面斜向上；
设此运动过程中电路产生的总热量为 ，由能量守恒定律
金属棒上产生的热量与 的关系有
所以
【解析】见答案
13.【答案】当球与地面碰撞后，上升过程中，根据牛顿第二定律有
，方向竖直向下
，方向竖直向上
设碰撞后瞬间小球的速度大小为，经时间小球和长管在上升过程中共速，则
解得
，
小球刚好未脱离管口可得
联立解得
设球与碰撞后，球的速度为，则
，方向竖直向上
解得
A、碰撞过程满足
解得
由可知，长管下端距地面的高度为
长管从高处下落后，与地面第一次碰撞，碰后
，
根据牛顿第二定律
，方向竖直向上
，方向竖直向下
由此可知，小球和管同时速度减为零，此时
所以长管第次碰地前小球距长管上端的距离为 。
【解析】见答案
第1页，共1页
