2023-2024学年广东省高三（上）摸底联考物理试卷
一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）
1. 太阳内部所发生的核聚变反应称为循环，其核反应方程为。下列说法正确的是( )
A. 粒子是中子
B. 粒子是粒子
C. 反应中，是原子核中的中子转变为质子时释放的产物
D. 的比结合能大于的比结合能
2. 如图所示，在光滑水平桌面上，固定一个陀螺形柱体，不可伸长的细绳一端固定在柱体腰部中央，另一端与小球相连，细绳足够长，初始时处于伸直状态，现给小球一个垂直于细绳且平行于桌面的初速度，不计细绳和柱体间的摩擦，细绳始终和桌面平行。下列说法正确的是( )
A. 小球受到个力作用 B. 小球做匀速圆周运动
C. 小球的速率逐渐增大 D. 细绳的拉力逐渐增大
3. 如图所示，我国时速公里的高速磁悬浮试验样车近期在青岛下线。在某次制动测试过程中，试验样车做匀减速直线运动直到速度为零，以样车运动方向为正方向，用、、分别表示样车运动的时间、位移和速度。此过程中关于样车的运动，下列图像正确的是( )
A. B.
C. D.
4. 一列简谐横波在均匀介质中沿轴传播，某时刻的波形图如图所示。已知平衡位置位于处的质点的振动方程为，下列说法正确的是( )
A. 这列波的波速为
B. 若该波沿轴正方向传播，图示波形对应的时刻可能是
C. 在时刻，质点正在沿轴正方向运动
D. 若该波在传播过程中遇到的障碍物，则其不能发生明显的衍射现象
5. 世纪末，汤姆孙的学生阿斯顿设计了质谱仪，其用途非常广泛。如图所示为某种质谱仪的工作原理图，质子从入口处由静止开始被加速电压为的电场加速，经磁感应强度大小为的匀强磁场偏转后恰好从出口离开磁场。若要使粒子也从该入口处由静止开始被电场加速，经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场，下列操作可行的是( )
A. 保持匀强磁场的磁感应强度不变，调节加速电场电压为
B. 保持匀强磁场的磁感应强度不变，调节加速电场电压为
C. 保持加速电场电压不变，调节匀强磁场的磁感应强度为
D. 保持加速电场电压不变，调节匀强磁场的磁感应强度为
6. 如图甲所示，把小灯泡与教学用发电机相连接，匀速转动手柄带动线圈在两磁极之间转动，产生的电动势随时间的变化规律如图乙所示，小灯泡正常发光。下列说法正确的是( )
A. 线圈转动的快慢程度不会影响小灯泡的亮度
B. 线圈转动产生的电动势有效值为
C. 手柄匀速转动的角速度为
D. 时刻，线圈位于中性面
7. 天宫二号空间实验室在轨飞行时，可认为它绕地球做匀速圆周运动，已知地球半径为，则关于天宫二号的有关说法正确的是( )
A. 天宫二号在运动过程中，速度不变，动能不变
B. 天宫二号的发射速度可能小于
C. 天宫二号的运行周期可能等于
D. 天宫二号轨道处的重力加速度小于地球表面的重力加速度
二、多选题（本大题共3小题，共18.0分）
8. 如图所示是明代宋应星所著天工开物中记载的我国古代的一种农业机械水碾，当水冲击下部水轮时，转动的轮子会带动上部的碾来碾米。假设水流沿水平方向垂直冲击叶片，每秒冲击叶片的水量为，水速从减小为，水流动能的减少量全部用来对叶轮做功，下列说法正确的是( )
A. 水碾每秒从水流中获得的能量为
B. 水流对该叶片的平均作用力的大小为
C. 每秒钟水流对叶轮做功
D. 水流减少的动能全部被用来碾米
9. 如图所示为滚筒式静电分选器，由料斗，导板，导体滚筒，刮板，料槽、和电极等部件组成。滚筒和电极分别接直流高压电源的正、负极，并令滚筒接地，电源电压很高，足以使电极附近的空气发生电离产生大量离子，电子会吸附在粉粒表面。现有导电性能不同的两种物质粉粒、的混合物从料斗下落，沿导板到达转动着的滚筒，粉粒具有良好的绝缘性，粉粒具有良好的导电性能，则下列说法正确的是( )
A. 滚筒应该顺时针旋转
B. 刮板的作用是将吸附在滚筒上的粉粒刮下来
C. 粉粒从滚筒至落入料槽的过程中电场力对其做正功
D. 电极电离空气产生大量离子，使得粉粒、都带负电，粉粒、都吸附在导体滚筒上，最后被刮板刮入槽中
10. 某高校科研小组在研究缓冲装置对苹果跌落所受冲击影响的实验，研究过程中苹果掉落到缓冲层珍珠棉上的运动过程示意图如图所示，分别为苹果由处跌落、开始进入变形阶段、变形阶段结束进入恢复阶段、恢复阶段结束、苹果弹起至处。已知苹果的质量为，是苹果刚接触缓冲层时的速度大小是变形阶段速度极大值，是恢复阶段结束苹果离开缓冲层时的速度大小，重力加速度为，不计空气阻力。则下列说法正确的是( )
A. 当苹果在变形阶段速度为时，所受缓冲层的作用力为
B. 苹果在整个下降过程中，加速度先不变，然后减小再增大
C. 整个过程中珍珠棉对苹果的冲量大小为
D. 在恢复阶段苹果一直处于超重状态
三、实验题（本大题共2小题，共16.0分）
11. 某实验小组要测量某透明液体的折射率，他们找到一个底面直径为、高为的圆柱形薄玻璃槽，然后给槽内加满某种液体，为液面的中心，光屏紧贴玻璃槽右侧面竖直放置。
开始时，用一红色激光笔从槽底点沿方向射出一细光束，光束与液面呈角，恰好在光屏上的点接收到光束，用刻度尺测出点到槽边缘点的距离为，则该种液体对红光的折射率 。
若在中改用绿色激光笔照射，其他条件不变，则光斑往点 填“正上方”“正下方”或“不”移动。
如果将红色激光笔移动到槽边缘点，光束仍对准点射出时，能否在液面上方接收到光束请说明理由： 。
12. 工业上经常用“电导仪”来测定液体的电阻率，其中一个关键部件如图甲所示，它是把两片金属放到液体中形成一个电容器形状的液体电阻，而中间的液体即电阻的有效部分。某研究性小组想测量某导电溶液的电阻率，在实验室找到了一个透明塑料长方体容器，容器内部左右两侧插入两片面积均为、不计电阻的正方形印片作为两个电极正对放置，现将容器充满待测的导电溶液。实验所用器材如下：
电压表量程为，内阻约为
电流表量程为，内阻约为
滑动变阻器最大阻值为，允许通过的最大电流为
电池组电动势，内阻
单刀单掷开关一个
导线若干。
该小组先用欧姆表粗测溶液电阻，他们先选择欧姆挡，欧姆调零后测量结果如图乙所示，为了使读数更精确些，接下来要进行的步骤是 填正确答案标号。
A.换为挡，重新测量
B.换为挡，重新测量
C.换为挡，先欧姆调零再测量
D.换为挡，先欧姆调零再测量
为了准确测量其阻值，并测量多组数据，请在图丙中用笔画线代替导线，将实物图补充完整。
某次测量过程中，两板间距，测量时电流表读数为，电压表指针偏转如图丁所示，电压表读数为 ，则该溶液电阻 。
实验时，仅多次改变两个电极板间距，测得多组、数据，计算出对应的电阻，描绘出图线，在图戊的坐标纸上将中计算的数据点补充完整并作图，根据图像可求出该导电溶液的电阻率 计算结果保留整数若考虑电表内阻的影响，计算结果与真实值相比会 填“偏大”“偏小”或“不变”。
四、计算题（本大题共3小题，共38.0分）
13. 氧气瓶是医院、家庭护理、个人保健及各种缺氧环境补充用氧较理想的供氧设备。如图所示，现有一氧气瓶，在温度为的室内气压计显示瓶内氧气的压强为当氧气瓶被搬到温度为的室外时，瓶内氧气的压强变为。已知热力学温度与摄氏温度的关系。
若氧气瓶不漏气，求的值
若，则泄漏的气体与泄漏前气体质量之比。
14. 如图甲所示，两根间距、足够长的光滑平行金属导轨竖直固定放置，顶端接有阻值的电阻，垂直导轨平面存在变化规律如图乙所示的匀强磁场，时磁场方向垂直导轨平面向里。在到时间内，金属棒水平静止在距导轨顶端处的卡槽内时，撤去卡槽由静止释放金属棒，经金属棒已达到稳定状态。已知整个过程中金属棒与导轨始终垂直且接触良好，金属棒的质量，电阻，长度也为，导轨的电阻不计，重力加速度。求：
在时刻，卡槽对金属棒的作用力大小及方向
稳定后金属棒的速度为多大
金属棒由静止释放后内电阻产生的焦耳热为多少
15. 如图所示，竖直面内半径为的圆弧轨道与水平轨道平滑相连，水平轨道上放置一劲度系数为的轻弹簧，右端固定，左端点放置质量为的物块物块与弹簧不粘连，开始时弹簧处于原长状态。现将质量为的物块从圆弧轨道的最高点由静止释放，物块经点进入水平轨道与物块发生正碰，碰撞时间极短，碰撞后系统的总动能为碰撞前瞬间总动能的。已知弹簧振子做简谐运动的周期公式为其中为振子质量，为弹簧劲度系数，重力加速度为，不计一切摩擦。
求物块经点时的速度大小
求物块、发生第一次碰撞后瞬间各自的速度、
若在物块、发生第二次碰撞时，物块没有滑上圆弧轨道，求、两点间距离的最小值。
答案和解析
1.【答案】
【解析】根据电荷数守恒和质量数守恒，可知为正电子，为不是粒子，、项错误根据，可知在核反应中的正电子是原子核中质子转变为中子时释放的产物，项错误反应中，因为生成物比更稳定，所以其比结合能大于的比结合能，项正确。
2.【答案】
【解析】【分析】
本题考查圆周运动规律及其应用。小球受重力、支持力和绳子的拉力个力的作用；小球所受拉力的方向始终与速度方向垂直，拉力不做功，则小球速率不变；但小球在运动过程中细线一端缠绕在陀螺形柱体上，使得运动半径减小，根据分析细绳的拉力的变化。
【解答】
A.小球受重力、支持力和绳子的拉力，个力的作用，故A错误；
小球所受拉力的方向始终与速度方向垂直，拉力不做功，则小球速率不变，但运动半径逐渐减小，所以不是匀速圆周运动，故BC错误；
D.根据可知，小球运动的线速度大小不变，半径减小，所以细绳的拉力逐渐增大，故D正确。
故选D。
3.【答案】
【解析】图像的斜率表示速度，样车做匀减速直线运动，图像斜率应逐渐减小，、项错误由得，图像是斜率为负的一次函数，项正确，项错误。
4.【答案】
【解析】【分析】
由波动图象读出波长，由振动方程读出周期，求出波速；根据振动方程可分析质点的运动情况；也可以判断波的传播方向；根据波长与障碍物尺寸的关系分析能否发生明显的衍射现象。
【解答】
A、由图可以判断波的波长；根据振动方程可知，波速；故A错误；
B、如果这列波沿轴正方向传播，根据同侧法可知，此时质点从平衡位置向上振动，由质点做简谐运动的振动方程画出其振动图像，如图所示：
根据图像可知质点从平衡位置向上振动对应的时刻为，所以图示的波形图对应的时刻可能是，项正确
C、在时刻，根据可知，质点的位移为负且增大，则质点正在沿轴负方向运动，故C错误；
D、由于该波的波长为，所以该波在传播过程中若遇到的障碍物，能发生明显的衍射现象；故D错误。
5.【答案】
【解析】由动能定理得，解得粒子进入磁场时的速率为，在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力可得，解得，半径和加速电压一定的条件下，磁感应强度正比于，半径和磁感应强度一定的条件下，加速电压与成反比，质子的质荷比为，粒子的质荷比为，所以在加速电压一定的条件下需将匀强磁场的磁感应强度调整为，、项错误在磁感应强度一定的条件下，加速电压应调节为，项正确，项错误。
6.【答案】
【解析】【分析】
本题考查正弦式交流电。解题关键是会求解正弦式交变电流的峰值、瞬时值和有效值。
根据图像可得到电压的峰值，进而求解有效值；根据图像求解交流电的周期，进而求解角速度，但是应注意手柄匀速转动的角速度与线圈转动的角速度并不相同；当线圈平面转到中性面时，通过线圈磁通量的变化率最小，此时的感应电动势为零。
【解答】
A.线圈转动的越快，通过线圈的磁通量变化越快，电路中的电流越大，则小灯泡越亮，故A错误；
B.由图乙可知电压的峰值为，电动势有效值为，故B错误；
C.由乙图可知交流电的周期为，所以线圈转动的角速度为，由图甲可知手柄转动的圆周半径大于线圈转动的圆周半径，所以手柄匀速转动的角速度小于线圈转动的角速度，即手柄匀速转动的角速度小于，故C错误；
D.当线圈平面转到中性面时，通过线圈磁通量的变化率最小，此时的感应电动势为零，故D正确。
故选：。
7.【答案】
【解析】【分析】
本题考查第一宇宙速度及卫星运行规律。天宫二号在运动过程中速度方向变化；第一宇宙速度是最小的发射速度；近地卫星的周期是所有地球卫星周期的最小值；天宫二号轨道处万有引力提供向心力，其运行的加速度。
【解答】
A.天宫二号空间实验室在轨飞行时，绕地球做匀速圆周运动，其线速度的大小不变，但速度方向时刻变化，动能不变，故A错误；
B.第一宇宙速度是最小的发射速度，所以天宫二号的发射速度不可能小于，故B错误；
C.地球的半径为，则近地卫星的周期约为，这个值是所有地球卫星周期的最小值，所以天宫二号的运行周期一定大于，故C错误；
D.天宫二号轨道处万有引力充当向心力，其运行的加速度，所以天宫二号轨道处的重力加速度小于地球表面的重力加速度，故D正确。
故选D。
8.【答案】
【解析】【分析】
根据水的动能的变化求出水碾每秒从水流中获得的能量；根据动量定理解答计算冲击力；每秒钟水流对叶轮做功等于水流动能的减少量；水流减少的动能不会全部被用来碾米。
【解答】
A、水碾每秒从水流中获得的能量等于水流动能的变化量的大小，即，项错误
B、根据动量定理，可得，故B正确；
C、每秒钟水流对叶轮做功等于，故C正确；
D、由于有摩擦力，所以水流减少的动能不会全部被用来碾米，故D错误。
9.【答案】
【解析】【分析】
滚筒要顺时针旋转，使物质粉粒靠近电极，而带上负电；滚筒式静电分选器工作原理，首先使导电性能不同的两种物质粉粒、混合物带上负电，粉粒具有良好的导电性，带电后到达正极与正电荷中和，带上正电，收到上的静电斥力落入料槽，粉粒具有良好的绝缘性，带电后到达正极，在的作用下落入料槽，从而达到分离的目的。力与速度的夹角为锐角，做正功，为钝角，做负功。
【解答】
【解答】滚筒要顺时针旋转，使物质粉粒靠近电极而带上负电，选项A正确
在物质粉粒靠近电极时，大量的电子或负离子被喷射在粉粒、上而带负电，粉粒因具有良好的导电性而
与带正电的滚筒接触后，其上的负电被中和并带上正电，故粉粒一方面随滚筒转动，一方面受到上正电的
静电斥力而离开滚筒，最后落于料槽绝缘性能良好的粉粒因其负电不容易传给滚筒，而受的静电吸引作
用附着于的表面并随其转动，最后中粉粒较大者在重力和刮板作用下掉入料槽。选项D错误，C正确；
C.同种电荷互相排斥，电场力与速度夹角为锐角，做正功。
10.【答案】
【解析】【分析】
根据受力情况分析苹果的运动情况，若加速度向上则为超重，若加速度向下，则为失重。根据动量定理得出冲量的大小。
本题是创新题目，关键是能够模型化物理问题，难度不大。
【解答】
在跌落阶段，苹果做自由落体运动，只受重力，加速度不变。在缓冲物变形阶段，苹果受到重力和缓冲物的支持力，开始时支持力较小，由牛顿第二定律可知，随着的增大逐渐减小，苹果做加速度减小的加速直线运动，当即时，苹果达到最大速度，此后继续增大，大于重力，则，随着的增大渐增大，苹果做加速度增大的减速直线运动，直到速度减到，、项正确
C.由动量定理可知合力冲量等于，即重力与珍珠棉对苹果的作用力的合力冲量大小为，项错误
D.恢复阶段苹果先处于超重状态，后处于失重状态，项错误。
故选AB。
11.【答案】；
正下方；
不能；光束恰好在点处发生了全反射
【解析】【分析】
本题考查了测量玻璃的折射率；解决本题的关键是要正确作出光路图，掌握折射定律，并结合几何知识求解。
根据折射规律作出光路图；由几何知识求出入射角的正弦与折射角的正弦，再由折射定律求解液体的折射率；
绿光的折射率比红光的大，根据折射定律分析折射角的变化，从而确定光斑往点的移动方向；
根据几何关系得出得出入射角，结合全反射分析。
【解答】
作出光路如图：
；
，，所以，液体对红光的折射率。
因为绿光的折射率大于红光，在液体介质中，入射角相同的情况下，绿光的折射角更大，所以光斑应该向点正下方移动。
将光源移动到槽边缘点入射时，设入射角为，，可得，恰好发生全反射时；
所以，此时入射角，光束恰好在点处发生了全反射，所以液面上方不能接收到光束。
12.【答案】；
实物图如图所示
；；
；不变。
【解析】【分析】本题为测定液体电阻率的实验，明确实验原理是解题关键，实验先通过欧姆表测电阻，要注意先选档位再欧姆调零。
然后通过伏安法测电阻，设计电路时注意滑动变阻器的接法以及电流表的接法，根据电路特点、欧姆定律以及电阻定律得出关系式，分析图像戊的关系式，分析斜率的物理意义即可得出结论。
【解答】从读数可知电阻比较大，为了减小误差，应使用大挡位测量，选择挡，然后欧姆调零，再次测量，所以选择。
根据欧姆表粗测可知待测液体电阻为大电阻，而题中所给滑动变阻器的最大阻值较小，同时需要多组数据，所以滑动变阻器需要选择分压式的接法，从数据中大概看出待测电阻和电压表的内阻比较接近，属于大电阻，所以电流表采用内接法，实物图如图所示。
电压表最小分度值为，所以在本位估读为，计算可得，用科学计数法为。
根据，可知图线斜率，选择较远的两组数据计算斜率，代入数据后得到导电溶液的电阻率为，考虑到电流表内接，，可知图线斜率仍为，所以计算的结果与真实值相比不会发生变化。
13.【答案】解：根据查理定律得
代入数据可得
假设氧气瓶体积可变，根据理想气体状态方程得
代入数据解得
设在室外氧气瓶内氧气密度为，则泄漏的氧气与
泄漏前氧气质量之比为
【解析】见答案
14.【答案】解：到的时间内，由法拉第电磁感应定律得：
感应电流
在时刻，金属棒所受到的安培力大小为，方向竖直向下
根据力的平衡可知卡槽对金属棒的作用力大小：，方向竖直向上。
稳定时，金属棒受力平衡做匀速直线运动，
金属棒所受安培力
由法拉第电磁感应定律得
由闭合电路欧姆定律得
解得
因为，解得。
由动量定理可得
又因为
所以
代入数据解得
由能量守恒定律可得
所以电阻上产生的焦耳热。
【解析】本题考查了感生电动势与动生电动势均有的情形；对于感生电动势，要熟练运用法拉第电磁感应定律求感应电动势，由闭合电路欧姆定律求感应电流，知道磁通量均匀变化量时，回路中产生的电动势和电流是恒定的。
根据法拉第电磁感应定律、闭合电路的欧姆定律、安培力、平衡条件求出卡槽对金属棒的作用力大小及方向；
根据安培力、电磁感应定律、闭合电路的欧姆定律得出稳定后金属棒的速度；
根据动量定理，结合能量守恒定律求出电阻产生的焦耳热。
15.【答案】解：物块在圆弧轨道上运动，由机械能守恒定律可得：；
解得：。
物块、发生第一次碰撞时，系统动量守恒，取向右为正方向，由题意可得：；
解得：，不符合实际，舍去；，；
所以物块、发生第一次碰撞后的速度，，物块向左运动，物块向右运动。
物块与弹簧一起做简谐运动，由弹簧振子周期公式可得：；
回到点时，物块、间的距离为：；
此后为物块、的追及过程，从第一次碰撞到第二次即将发生碰撞过程中物块的位移大小；
要满足物块、发生第二次碰撞时，物块没有滑上圆弧轨道；
所以；
代入相关公式解得：；
所以、两点间距离的最小值：。
【解析】本题考查了机械能守恒定律的应用、动量守恒定律的应用、弹簧振子；本题首先要分析物理过程，确定研究对象，其次要把握解题的规律，明确能量是如何转化的，运用机械能守恒、牛顿运动定律、动量守恒和能量守恒结合研究。
物块在圆弧轨道上运动，根据机械能守恒定律求出物块经点时的速度大小；
根据动量守恒定律、能量守恒定律求出物块、发生第一次碰撞后瞬间各自的速度；
物块与弹簧一起做简谐运动，根据弹簧振子运动特点求出、两点间距离的最小值。本题考查了机械能守恒定律的应用、动量守恒定律的应用、弹簧振子；本题首先要分析物理过程，确定研究对象，其次要把握解题的规律，明确能量是如何转化的，运用机械能守恒、牛顿运动定律、动量守恒和能量守恒结合研究。
物块在圆弧轨道上运动，根据机械能守恒定律求出物块经点时的速度大小；
根据动量守恒定律、能量守恒定律求出物块、发生第一次碰撞后瞬间各自的速度；
物块与弹簧一起做简谐运动，根据弹簧振子运动特点求出、两点间距离的最小值。
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