枣强县2022-2023学年高三下学期模拟检测六 物理试题
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．如图为氢原子的部分能级示意图，下列说法正确的是( )
A．大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可辐射出3种不同频率的光子
B．当氢原子从能级跃迁到能级时，向外辐射的光子能量为4．91 eV
C．氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能增大，电势能减小，且总能量减小
D．用光子能量为12．58 eV的光照射一群处于基态的氢原子，电子可能跃迁到其他能级上去
2．如图所示，倾角为30°的斜面上用铰链连接一轻杆a，轻杆a顶端固定一质量为m的小球（体积可不计），轻绳b跨过斜面顶端的光滑小定滑轮，一端固定在球上，一端用手拉着，保持小球静让，初始时轻绳b在滑轮左侧的部分水平，杆与斜面垂直，缓慢放绳至轻杆水平的过程中，斜面始终静止，滑轮右侧的绳与竖直方向夹角始终不变，重力加速度为g，下列说法正确的是( )
A．初始时轻绳上的拉力大小为 B．地面对斜面的摩擦力始终向左且增大
C．铰链对轻杆的支持力一直减小 D．轻绳上的拉力一直减小
3．水平固定放置的光滑圆筒横截面如图所示，圆心为O，两个可视为质点的小球固定在质量不计的刚性杆两端，开始时系统处于静止状态，与水平方向的夹角分别为37°和53°。现对小球a施加始终沿圆切线方向的推力F，使小球在圆简内缓慢移动，直到小球b到达与圆心O等高处，已知。下列说法正确的是( )
A．质量之比为4:3
B．对a施力前，圆筒对的弹力大小之比为3:4
C．移动过程杆上的弹力逐渐增加，圆筒对b的弹力逐渐增加
D．b到达与圆心O等高处时，F的大小小于b的重力
4．如图所示，是边长为l的正四面体，虚线圆为三角形的内切圆，分别为和边与圆的切点，O为圆心，正四面体的顶点和D分别固定有电荷量为和的点电荷，则( )
A．两点的电场强度相同
B．将正试探电荷由P移动到N，电场力做负功
C．将正试探电荷由C移动到M，电势能减少
D．正试探电荷由C移动到M时的电势能变化量大于由C移动到N时的
5．如图所示，含理想变压器的电路中，两端接在输出电压的交流电源上，的阻值是R的4倍。已知当S断开时，R消耗的电功率和消耗的电功率相等，下列说法正确的是( )
A．副线圈输出电压的频率为100 Hz
B．两端的电压为10 V
C．原、副线圈的匝数之比为2:1
D．若开关S闭合，电阻R消耗的电功率变为原来的2倍
6．如图所示，半径为R的三分之一圆为一棱镜的横截面，两点之间的距离为。在截面所在的平面内，一光线与截面平行，且与边垂直，自C点射入棱镜，经折射后在圆弧上恰好发生全反射。棱镜的折射率为( )
A．2 B．3 C． D．
7．两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，波速均为，两个波源分别位于和处，波源的振幅均为2 cm。如图所示为时刻两列波的图象，此刻平衡位置在和处的两质点刚开始振动。质点M的平衡位置位于处，下列说法正确的是( )
A．这两列波的频率均为2 Hz
B．时，质点P的位移为2 cm
C．0~4 s时间内，质点P经过的路程为20 cm
D．质点M始终在平衡位置附近振动
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．对分子动理论以及热力学定律的理解，下列说法正确的是( )
A．物体的内能与物体的温度以及物体的体积有关
B．给足球打气时，越来越费力的原因是分子斥力的作用
C．对于一定质量的理想气体，温度升高其内能可能不变
D．一定质量的理想气体，从外界吸收热量的同时体积增加，气体内能可能不变
9．如图所示，平行金属导轨相距L，固定在同一竖直平面内，左端通过导线连接一阻值为R的定值电阻，质量为m、长为的均匀金属杆紧贴导轨竖直放置，金属杆N端固定在导轨上，且可以绕N点在竖直平面内转动，整个装置处于与导轨平面垂直、磁感应强度大小为B的匀强磁场（未画出）中。初始时金属杆竖直，在轻微扰动下金属杆由静止开始向右倾倒，金属杆一直做加速运动，到达水平位置时金属杆M端的速度大小为v，导轨足够长，导轨、金属杆的电阻不计。已知质量为、长度为的均匀直杆绕一端转动时动能与角速度的关系为。重力加速度为g，关于金属杆由竖直第一次转到水平位置的过程，下列说法正确的是( )
A．电阻R上产生的总热量为
B．流过电阻R的最大电流为
C．通过电阻R的电荷量为
D．金属杆受到安培力的最大值为
10．如图所示，10匝矩形金属线框在磁感应强度大小为0．4 T的匀强磁场中绕垂直磁场的轴以角速度为100 rad/s匀速转动，线框电阻不计，面积为，线框通过滑环与一理想变压器的原线圈相连，副线圈接有两只灯泡和，且开关S断开时灯泡正常发光，理想变压器原、副线圈匝数比为20:1，理想电流表示数为0．01 A，则下列说法正确的是( )
A．灯泡的额定电压为10 V
B．灯泡的额定功率为2 W
C．若开关S闭合，电流表示数将增大
D．若从图示位置开始计时，线框中感应电动势的瞬时值表达式为
三、非选择题：共5题，共54分。
11．（8分）某同学用如图1所示的装置做“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”的实验，使槽码的质量不变以保持拉力不变，通过在小车内放置砝码改变小车的质量M，通过打点计时器打出的纸带计算小车的加速度a，已知打点计时器的频率为50 Hz。
（1）如图2所示是某次实验时得到的一条纸带，已知相邻两计数点间还有四个计时点未画出，可知打下2点时小车的速度大小为________m/s，小车的加速度大小为_______。（保留2位有效数字）
（2）该同学通过改变小车的质量，根据多组数据作出了如图3所示的图象，该图象不过坐标原点的原因可能是_______。
（3）该同学在小车上固定一竖直薄板，欲探究空气阻力与速度的关系，一次实验中得到了小车速度v与时间t的图象如图4所示，可以得出的结论是___________。
12．（10分）如图甲是测量电源电动势及研究其输出功率的电路图，有下列器材可供选择，利用所选器材经过多次测量，记录电压表、电流表的示数，作出图像为图乙中曲线。
A．电压表（量程为0~10 V，内阻几千欧姆）
B．电压表（量程为0~5 V，内阻几千欧姆）
C．电压表（量程为0~5 V，内阻几万欧姆）
D．电流表（量程为0~0．6 A，内阻几欧姆）
E．电流表（量程为0~3 A，内阻约为0．1欧姆）
F．电流表（量程为0~6 A，内阻约为0．01欧姆）
G．滑动变阻器（最大阻值为）
H．滑动变阻器（最大阻值为）
I．电源（电动势约为4 V，内阻约为几欧姆）
J．导线、开关若干
（1）为使实验数据尽量精确，电压表应选择______，电流表应选择______，滑动变阻器应选择______。（填器材前面的序号）
（2）如图乙中为曲线上点M的切线，则电源电动势为______，其内阻为______，其电路中的最大输出功率为______。（均保留两位有效数字）
13．（10分）如图甲所示，用质量为10kg的活塞在竖直气缸内封闭一定质量的理想气体，气缸顶部装有卡扣。开始时活塞距气缸底部高度为40cm，对气缸内的气体缓慢加热，活塞距气缸底部的高度h随温度T的变化规律如图乙所示，自开始至温度达到400K的过程中，缸内气体吸收的热量为700J。已知活塞的横截面积为，外界大气压强为，活塞与气缸壁间的摩擦忽略不计，重力加速度g取。
（1）求由状态A到C，气体内能的变化量；
（2）用p表示缸内气体的压强，请作出气体由状态A经过B变为C的图像，并标出A、B、C的坐标值。
14．（12分）如图，“L”形木板C静置于水平地面上，C最左端放置一小物块A，小物块B在A右侧处，B与C右端的距离右端有一挡板（厚度不计）。在时刻，一大小为4 N、方向水平向右的恒定推力F作用于A，同时给B一个大小为0．6 N·s、方向水平向左的瞬时冲量I，经过一段时间后撤去力F，此时A与B恰好发生正碰并粘连在一起，再经过一段时间B与C右端挡板发生弹性正碰，碰撞时间均极短。已知的质量均为与与C间的动摩擦因数均为与地面间的动摩擦因数，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取，均可视为质点。求：
（1）时A的加速度大小；
（2）从A开始运动到A与B相撞所经历的时间以及碰后瞬间的速度大小；
（3）与C右侧挡板碰后瞬间的速度大小。
15．（14分）如图甲所示，相距一定距离的竖直边界两侧为相同的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，在边界上固定两平行金属极板和，两极板中心各有一小孔，两极板间电压的变化规律如图乙所示，周期为。在时刻将一质量为m、带电荷量为的粒子由静止释放，粒子向右运动，在时刻通过垂直磁场边界进入右侧磁场。（不计粒子重力和极板外的电场）
（1）若粒子未与极板相撞，在时刻再次到达时速度恰好为零，求磁感应强度B的大小。
（2）若另一粒子的比荷为题述粒子的k倍，且，在时刻从由静止进入电场，该粒子在（n为正整数）时刻第二次到达时速度恰好为零，求n的取值。
答案以及解析
1．答案：C
解析：本题考查能级跃迁、光子的能量和玻尔理论。大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时，最多能辐射种不同频率的光子，A错误；当氢原子从能级跃迁到能级时，向外辐射的光子能量为，B错误；由玻尔理论可知，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能增大，电势能减小，且总能量减小，C正确；当氢原子由基态向能级跃迁时吸收的光子能量分别为10．20 eV、12．09 eV、12．75 eV，而光子的能量12．58 eV不等于某两能级间的能量差，故不能被氢原子所吸收而发生能级跃迁，D错误。
2．答案：B
解析：铰链对轻杆的支持力与滑轮左侧轻绳对球的拉力的合力与小球的重力大小相等、方向相反，初始时有，可得轻绳上的拉力大小为，A错误；如图甲所示，设球与轻绳的连接点为A，铰链处为B点，过B点作竖直虚线，虚线与绳的交点设为C，画出力的矢量三角形如图乙所示，根据几何知识可知三角形与力的三角形相似，则有，缓慢放气过程中，减小，不变，增大，则可得增大，增大，滑轮右侧轻绳上的拉力在水平方向的分力一直增大，对整体受力分析可知，地面对斜面的摩擦力始终向左且增大，B正确，CD错误。
3．答案：B
解析：对小球a施力前，对受力分析，组成的矢量三角形如图甲所示，由正弦定理有，杆对的弹力等大反向，可得，A错误。由正弦定理有，由于，有，可得，B正确。移动过程对b受力分析，杆对b的弹力与圆筒对b的弹力间的夹角保持不变，画出力的矢量图如图乙所示，可以看出移动过程先增大后减小，当方向与竖直方向成45°角时达到最大，杆对b的弹力一直增加，小球b到达与圆心O等高处时，达到最大，C错误。小球b到达与圆心O等高处时，小球a恰好位于圆筒最低点，对小球b受力分析，此时杆对b的弹力，对小球a受力分析，沿圆筒切线方向，有，D错误。
4．答案：B
解析：根据对称性可知，M点和P点的电场强度大小相等，方向不同，A错误；在A处点电荷产生的电场中，N点和P点的电势相等，在B处点电荷产生的电场中，N点的电势大于P点的电势，在D处点电荷产生的电场中，N点的电势大于P点的电势，所以N点的电势高于P点的电势，正试探电荷在N点的电势能大于在P点的，正试探电荷由P到N电势能增加，电场力做负功，B正确；仅考虑B处和D处点电荷时，C点和M点的电势相等，正试探电荷由C到M，靠近A处的正点电荷，电场力做负功，电势能增加，C错误；根据对称性可知M点和P点电势相等，结合B项分析可知，正试探电荷由M到N，电场力做负功，电势能增加，因此正试探电荷由C移动到M时的电势能变化量小于由C移动到N时的电势能变化量，D错误。
5．答案：C
解析：由电源输出电压表达式和可知，交流电压的频率为50 Hz，变压器不改变电流的周期和频率，故副线圈输出电压的频率为50 Hz，A错误；设变压器原、副线圈匝数的比值为k，由等效电阻知识可知，变压器和电阻R的等效电阻为，可将题图电路等效为如答图所示的电路，开关断开时，R消耗的电功率和消耗的功率相等，可得电阻两端的电压与等效电阻两端的电压相等，此时两端的电压为20 V，B错误；结合上述分析可知，，解得，可知C正确；若开关S闭合，原线圈两端的电压变为原来的2倍，电阻R两端的电压也变为原来的2倍，由可知电阻R消耗的电功率变为原来的4倍，D错误。
6．答案：D
解析：设棱镜折射率为n，光进入棱镜后，在D点恰好发生全反射，其光路图如图所示，由题意可知，入射角，由折射定律得，在D点恰好发生全反射，有，在三角形中，由正弦定理得，解得，D正确。
7．答案：C
解析：由波形图可得两列波的波长相等，均为，又波速，两列波的周期均为，频率为，A错误；时，波传播距离为，此时向左传播的波的波峰传至P点，而向右传播的波经过3．5 s振动了，即波峰也传播至P点，由波的叠加原理可知P点的位移为4 cm，B错误；向左传播的波传至P点经历的时间时，两波在P点共同引起振动的时间，分析知P点为振动加强点，故0~4 s内P经过的路程为，C正确；两列波同时传至M点，M点为振动减弱点，故M点始终处于平衡位置，D错误。
8．答案：AD
解析：物体的内能是物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和，分子的平均动能与温度有关、物体的分子势能与物体的体积有关，因此物体的内能与物体的温度以及物体的体积有关，A正确；给足球打气时，越来越费力，是因为足球内气体压强增大，B错误；理想气体温度升高，气体的内能一定增加，C错误；一定质量的理想气体从外界吸收热量的同时对外界做功，由热力学第一定律有，当，且时，气体的内能保持不变，D正确。
9．答案：ABC
解析：金属杆由静止开始转到水平位置的过程，重力势能的减少量为，转到水平位置时M端的速度大小为v，结合题述可知，金属杆转到水平位置时的动能为，此过程电阻R上产生的焦耳热为，A正确。金属杆由静止开始转过60°时，M端与导轨接触，如图所示，从此位置转动到水平位置的过程，回路中没有感应电流，机械能守恒，重力势能的减少量为，则，可知金属杆在此位置时M端的速度大小为，又金属杆一直加速运动，则此时产生的感应电动势最大，为，回路中的最大电流为，金属杆受到安培力的最大值为，B正确，D错误。由静止开始转过60°过程中，金属杆产生的平均感应电动势为，通过R的平均电流为，通过R的电荷量为，C正确。
10．答案：CD
解析：本题考查交流电的产生和变压器原理。变压器的输入电压的最大值为，从图示位置开始计时就是从垂直中性面位置开始计时，故线框中感应电动势的瞬时值为，故D正确；变压器输入电压的有效值为，开关S断开时灯泡正常发光，根据可知，灯泡的额定电压为，A错误；电流表示数为，根据，灯泡的额定功率等于此时变压器的输入功率，为，故B错误；若开关S闭合，副线圈两端电压不变，总电阻减小，根据欧姆定律可知，副线圈中的电流增加，根据，故原线圈中电流也增加，电流表示数将增大，故C正确。
11．答案：（1）0．40；0．40
（2）未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足
（3）空气阻力的大小随速度的增大而增大
解析：（1）根据做匀变速直线运动的物体中间时刻的速度等于该段时间内的平均速度可知，打下2点时小车的速度大小为，结合逐差法可知小车的加速度大小为。
（2）根据图3可知小车的质量较大时，加速度为零，说明实验中未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足。
（3）根据图线的斜率表示加速度可知，小车的加速度逐渐减小，说明小车所受空气阻力逐渐增大，即空气阻力的大小随速度的增大而增大。
12．答案：（1）C；E；G
（2）4．0 V；；2．0 W
解析：（1）因电源电动势约为4 V，所以电压表选择0~5 V量程的，且电压表的内阻越大，并联在电源两端时分流就越小，造成的实验误差就越小，故选择电压表，即序号C；根据题图乙可知，当电源的路端电压为零时，电路中的电流最大约为2 A左右，故选择电流表，即序号E；滑动变阻器采用限流式接法，为使电压表的示数有明显变化，滑动变阻器的阻值不能太大，故选择滑动变阻器，即序号G。
（2）根据电源的输出功率，有，故图线上某点与原点连线的斜率为该状态下电源输出功率P，对比题图乙可知，当时图线上的点与原点连线的斜率最大，即输出功率最大，为；结合闭合电路欧姆定律可知，外电阻和电源内阻相等时电源输出功率最大，则，电源电动势。
13．答案：（1）280J（2）见解析
解析：（1）对活塞受力分析如图
由平衡方程得
气体由状态A到C先做等压变化再做等容变化
由热力学第一定律得
解得
，
（2）气体由状态B到C由查理定律得
解得
气体由状态A经过B变为C的图像如图所示
14．答案：（1）
（2）
（3）
解析：（1）A与C间、B与C间的滑动摩擦力大小均为
时，设A的加速度大小为，根据牛顿第二定律有
解得
（2）A与B相撞前，C静止不动，B的加速度大小为
B的初速度大小
设从A开始运动到A与B相撞所经历的时间为，
则有
且
解得（另一解不合题意舍去）
A与B碰前瞬间
A的速度大小为
B的速度大小为
设碰后瞬间的速度大小为v，根据动量守恒定律有
解得
（3）C与地面间的滑动摩擦力大小为
由于，故碰撞后C将向右做加速运动，根据牛顿第二定律有
设经过时间与C右端的挡板发生弹性正碰，与C碰前瞬间的速度分别为，则
且
解得
设碰后瞬间与C的速度分别为，则
解得
15．答案：（1）
（2）
解析：（1）粒子再次到达时速度恰好为零，则粒子从释放到到达位置，有
设极板间距为d，第一次到达时的速度为v，粒子从进入电畅做匀加速运动，有
则粒子匀速向左经过无电磁场区域的时间为
有
可得粒子在磁场中做圆周运动的周期
粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，有
解得
（2）根据可知该粒子出电场时的速度大小
该粒子在电场中的运动时间
该粒子匀速向左经过无电磁场区域的时间
该粒子在磁场中运动的周期
有
可得
根据，可得
则
