高三年级物理学科 试题
考生须知：
1. 本卷共8页满分 100分， 考试时间90分钟。
2.答题前，在答题卷指定区域填写班级、姓名、考场号、座位号及准考证号并填涂相应数字。
3.所有答案必须写在答题纸上，写在试卷上无效。
4.考试结束后，只需上交答题纸。
选择题部分
一、选择题Ⅰ （本题共13小题，每小题3分，共39分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分）
1.下列物理量是矢量且单位为国际单位制的是
A． 电流 A B． 磁通量 Wb C．加速度 m/s2 D． 冲量 kg·m/s2
2.在下图所示的各项体育运动中，说法正确的是
A．甲图中研究运动员的竞走姿势时可以将运动员看成质点
B．乙图中运动员手上涂镁粉的目的是增加手与接触面间的动摩擦因数
C．丙图中兵乒球受到的力是由于乒乓球形变产生的
D．丁图中运动员在腾空过程中处于超重状态
3.如图所示，某车厢从竖直圆轨道的底部匀速攀升到顶部，在此过程中，下列判断正确的是
A．该车厢机械能守恒 B．该车厢做匀变速曲线运动
C．该车厢与轨道间的弹力大小不变 D．该车厢所受合外力的大小保持不变
4.如图所示，一辆前轮驱动的汽车在水平路面上缓慢通过圆弧型减速带，车身与减速带垂直，其前轮离开地面爬升至减速带最高点的过程中，车身始终视作水平，不计后轮与地面的摩擦以及轮胎和减速带的形变，则此过程中车轮受到的摩擦力和压力的变化情况是
A．摩擦力方向与车速相反 B．摩擦力逐渐减小
C．压力先增大后减小 D．压力保持不变
5、某海边的山坡高处设有岸防炮，可以同时往不同方向投出弹丸，射击海面上不同的目标，如图所示。在一次投射中，岸防炮以相同大小的初速度v0同时射出若干弹丸，不计空气阻力，下列正确的是
A．弹丸到达海面时速度大小相同 B．弹丸到达海面前做变加速曲线运动
C．所有弹丸到达海面的飞行时间相同 D．弹丸在接近海面时速度变化越快
6、我国航天事业持续飞速发展，2021年5月，“天问一号”探测器成功在火星软着陆，我国成为世界上第一个首次探测火星就实现“绕、落、巡”三项任务的国家。为了简化问题，可以认为探测器A、B在同一平面上绕太阳做匀速圆周运动，如图所示，此时A、B相距最近。已知探测器A的运行周期为T1，探测器 B 的运行周期为T2。则下列说法正确的是
A．探测器 A 的角速度小于探测器 B的角速度
B． 探测器 A 的发射速度大于 16.7km/s
C．从图所示位置再经过的时间，探测器A、B将再次处于相距最近
D．若宇航员观察该探测器内的时钟走过10s，则他观察地面上的时钟走过的时间小于10s
7、有研究发现，某神经细胞传递信号时，离子从细胞膜一侧流到另一侧形成跨膜电流，若将该细胞膜视为2×10-7F的电容器，在2ms内细胞膜两侧的电势差从-50mV 变为40mV，则该过程中跨膜电流的平均值为
A．1×10-6A B．2×10-6A C．9×10-6A D．1.8×10-6A
8、地铁靠站时列车车体和屏蔽门之间安装有光电传感器。如图甲所示，若光线被乘客阻挡，电流发生变化，工作电路立即报警。如图乙所示，光线发射器内大量处于n=3激发态的氢原子向低能级跃迁时，辐射出的光中只有a、b两种可以使该光电管阴极逸出光电子，图丙所示为a、b光各自通过同一单缝衍射仪器形成的图样（灰黑色部分表示亮纹）下列说法正确的是
A．该光电管阴极材料的逸出功不能小于 1.89eV
B．a光的频率高于b光的频率
C．a、b光单独照射光电管所对应的遏止电压为Uca和Ucb，则Uca>Ucb
D．若部分光线被遮挡，则放大器的电流将增大，从而引发报警
9、钚的放射性同位素静止时衰变为铀核激发态和新核X，而铀核激发态立即衰变为铀核，并放出能量0.0097MeV 的γ光子。已知的质量mPu为239.0521u、的质量mU为235.0439u和新核X的质量mα为4.0026u，且1u相当于931.5MeV 的能量。其中衰变方程为
，已知衰变放出的γ光子的动量可忽略。下列说法正确的是
A．衰变方程中的X为中子
B． 衰变过程放出的核能的数量级为10-13J
C． 新核 X动能的数量级为10-11J
D．的平均核子质量小于
10、下端附着重物的粗细均匀木棒，竖直浮在河面，在重力和浮力作用下，沿竖直方向做频率为1Hz的简谐运动，与此同时，木棒在水平方向上随河水做匀速直线运动，如图（a）所示。以木棒所受浮力F为纵轴，木棒水平位移x为横轴建立直角坐标系，浮力F随水平位移x的变化如图（b）所示。已知河水密度为ρ，木棒横截面积为S，重力加速度大小为g。下列说法正确的是
A． x从0.05m到0.15m的过程中， 木棒的动能逐渐变小
B．x从0.21m到0.25m的过程中，木棒加速度方向竖直向下，大小先增大后减小
C． x=0.35m和x=0.45m时， 木棒的速度大小相等， 方向相反
D．木棒在竖直方向做简谐运动的振幅为
11、如图所示为某弹跳玩具，底部是一个质量为m的底座，通过弹簧与顶部一质量M=2m的小球相连，同时用轻质无弹性的细绳将底座和小球连接，稳定时绳子伸直而无张力。用手将小球按下一段距离后释放，小球运动到初始位置处时，瞬间绷紧细绳，带动底座离开地面，一起向上运动，底座离开地面后能上升的最大高度为h，已知重力加速度为g，则下列说法正确的是
A．玩具离开地面上升到最高点的过程中，重力做功为-mgh
B．绳子绷紧前的瞬间，小球的动能为3mgh
C．该玩具从下压一段距离到离开地面的过程机械能守恒
D． 松手前弹簧的弹性势能不小于4.5mgh
12、某同学将远距离输电实况移入室内进行科学实验与研究。如图甲所示，将6卷导线（每卷为100m）串联后接入电路，其中L1、L2两灯完全相同，电表均为理想电表。将学生电源的电压调至4V，可以看到灯 L1正常发光，灯L2几乎不亮，此时电流表的示数为250mA，电压表的示数为0.5V；如图乙所示，在两灯附近分别接理想变压器T1和T2，将学生电源的电压仍调至4V，电流表的示数为190mA，电压表的示数为3.8V，可以观察到灯 L1和L2的亮度相差不大，不考虑温度对灯丝阻值的影响。下列说法正确的是
A． 6卷导线的总电阻为 7Ω
B．乙图电路中6卷导线上损失的总功率约为0.51W
C． 变压器 T2的匝数比为1： 10
D．甲图中输电线上损失的功率是总功率的78.5%
13、如图所示，一特制玻璃砖的截面由等边三角形ABC 和以O为圆心、BC为直径的半圆组成。一束宽度等于 BO且平行于AO的单色光射到AB面上，折射光线恰与AC平行。已知半圆的半径为R，，不考虑半圆面的反射光。下列说法正确的是
A．玻璃砖的折射率
B．半圆面上有光射出的部分所对应的圆心角71°
C．光在玻璃砖中最长传播时间为
D． 距 B 点入射的光从圆弧BC出射后恰好与入射光平行
二、选择题II（本题共2小题，每小题3分，共6分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得3分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）
14、下列说法正确的是
A．光敏电阻在被光照射时载流子减少，导电性变差
B．分子之间的引力和斥力都随分子间距离增大而增大
C．在核反应中利用中子与原子核碰撞来降低中子的速率，则应选用质量较小的原子核
D．荧光物质在紫外线的照射下会发出可见光，任何物质都不会在红外线的照射下发出可见光
15、利用图甲所示装置可以研究磁铁下落过程中的重力势能与电能之间的相互转化，螺线管的电阻值r=20Ω，初始时滑动变阻器（最大阻值为20Ω）的滑片位于正中间，打开传感器，将质量为m的磁铁从螺线管正上方由静止释放，磁铁下端为N极。磁铁下落过程中受到的电磁力一直明显小于磁铁重力，且磁铁不发生转动，穿过螺线管后掉落到海绵垫上立即静止，释放点（磁铁N极的下端）到海绵垫的高度为h。电压、电流传感器的示数分别为U、I，计算机屏幕上显示出图乙所示的 UI-t图像，图像中出现两个峰值。下列说法正确的是
A．磁铁下落过程受到的电磁力方向先向上后变为向下
B．如果仅将滑动变阻器的滑片从中间向左移动，图像中的两个峰值都会减小
C．磁铁穿过螺线管的过程中，产生第一峰值时线圈中的感应电动势约为0.40 V
D．在磁铁下降h的过程中，可估算出机械能转化的电能约为6.2×10-4J
非选择题部分
三、非选择题 （本题共5 小题，共55分）
16. 实验题 （Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三题共 14分）
Ⅰ、（6分）用图1装置“验证机械能守恒定律”实验中，用打点计时器打出两条纸带，分别截取其中一段，如图甲和图乙所示，图甲中选取连续打出的点为计数点，图乙中每隔一个点取一个计数点，计数点均以A、B、C、D、E标注，各计数点距离已在图上标出，单位为 cm。已知打点计时器所用交变电源的频率为50 Hz。
（1）下面列举了该实验的几个操作步骤：
A．按照图示的装置安装器件；
B．将打点计时器接到电源的“直流输出”上；
C．用秒表测出重锤下落的时间；
D．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能。
其中没有必要进行的或者操作不当的步骤是（填编号） （多选）。
（2）在图甲中，打点计时器打 C点时，重锤的速度大小为 m/s。（结果保留三位有效数字）
（3）根据纸带信息，能验证机械能守恒的是 （填“甲”或“乙”），理由是 。
（4）实验中发现重物增加的动能略小于减少的重力势能，可能的原因是 。
A．重物密度过大。
B．开始下落时重锤初速度不为零
C．打点计时器的两个限位孔不在同一竖直线上
Ⅱ、（4分）某同学用如图a所示电路探究“电容器两极板间电势差跟所带电荷量的关系”。实验中所用电源（内阻不计）的电动势为3.0V，数字电压表内阻约10MΩ，灵敏电流表内阻不计， A、B两电容器的规格为“16V 1000μF”。进行如下实验：
（1）实验中，三个开关的使用顺序是 ；
A．先将S1置于1， 再将S1置于2， 再断开S1， 最后闭合S2
B．先将S1置于1， 再将S2闭合，再断开S2， 最后S1置于1
C．先将S2闭合，再将S1置于2，再断开S2，最后S1置于1
（2） 将开关S1拨到1， 闭合S2，电容器 A 开始充电，流过电流表的电流为i1，电容器两极板电势差为U1；充电完成后，将开关S1拨到2，电容器开始放电，流过电流表的电流为i2，电容器两极板电势差为U2。下面关于i1、U1、i2、U2随时间t的变化图像正确的是 ；
（3）为了延长电容器A的充电时间，应将滑动变阻器的滑片向 滑动（填“左”或“右”）；
（4） 某次实验， 小明只将B换成“16V 500μF”的电容器， 则当开关S1拨到1，A充电结束后，将S1置于2，S2断开时，电压表的数值为 V。
Ⅲ、（4分）为了避免电流表、电压表内阻对测量的影响，学习小组利用如图甲所示的电路图，测量内阻较大的干电池的电动势和内阻。
（1）请根据图甲电路图在图乙中画出实物连线图
（2）按正确连线进行实验操作：①开关S2拨到1时，改变滑动变阻器接入电路的阻值，得到多组电流和电压值，在坐标纸上画出U-I图像如图丙中的a直线；②再把开关：S2拨到2，重复操作，画出b直线。根据图像，尽可能准确求出电源电动势E= V，电源内阻r= Ω。 （保留3位有效数字）
17.（8分）如图所示，横截面积均为S的两导热气缸通过带有阀门D的细管（体积可忽略）连接，两气缸中各有一个质量为m的活塞封闭了A、B二部分同种气体。其中，B 中的活塞与一个轻弹簧相连接，阀门D关闭时，轻弹簧处于原长，B气柱长度为L。A 中的活塞处于静止状态，气柱长度为3L。现将一个质量为2m的重物C轻放到A的活塞上，稳定后A气柱长度变为2L。打开阀门D，待系统稳定后，弹簧的形变量为Δx，A中活塞末到气缸底。设环境温度不变，重力加速度为g，活塞可在气缸内无摩擦滑动且不漏气。求：
（1）重物C在缓慢下移过程中，A气体将 （填“吸热”或“放热”）
（2） 外界大气压P0；
（3）弹簧的劲度系数K。
18.（11分）如图所示为一处于竖直平面内的实验探究装置示意图，该装置由光滑圆弧轨道AB、两半径均为R1=1m的固定四分之一光滑轨道BC和细圆管 CD，速度可调节，长度为L=4m的固定水平传送带EF组成，其中各接口处均相切且平滑连接。紧靠 F 处有一质量为M=0.3kg的小车静止在光滑水平地面上，小车的上表面由光滑水平面 GH 和半径为的四分之一的光滑圆弧面 HI组成，GH与F 等高且相切。现有一质量为m=1kg的滑块（可视为质点）从圆弧轨道AB 上距 B 点高度为h处自由下滑，滑块与传送带间的动摩擦因数μ=0.5，不计其他阻力，取g=10m/s2。
（1）滑块能沿着轨道顺利到达 D点，求h的最小值以及此时对轨道 D 点的压力；
（2） 当h2=1.2m时：
①传送带以v0=10m/s的速度顺时针转动时，求因滑块滑过传送带而多消耗的电能；
②调节传送带以不同速度v匀速转动，试分析滑块离小车上表面GH最大高度H0与速度v的关系。
19.（11分）如图甲所示，是一种利用线圈转动切割的发电储能简化装置。两互相垂直的竖直墙面间存在高2m圆心角为45°的柱形辐向磁场区域AME—DNF，磁场的俯视图如乙图所示。线框ABCD可绕AD 轴无摩擦地在墙面间来回转动，其BC 边是质量m=0.2kg、电阻r=2Ω的金属条，线框其它部分为轻质绝缘体，AB、BC边的长度分别为L1=1m，L2=2m，金属条 B、C 两端用细导线连接成闭合电路，其中小灯泡的电阻R=3Ω，电容器的电容C=1F。在某次实验时，先将双掷开关K接1，线框在外力F作用下从I位置由静止开始转动，恰以恒定的角速度ω=1rad/s经过磁场区域，BC 边转动路径上的磁感应强度为B=0.5T，当边BC转过Ⅲ位置时撤去F，转过90°至Ⅳ位置与固定在墙面上的轻质弹簧发生弹性碰撞并被弹回，直至回到I位置。已知：电容器储存的电能；计算过程中π≈3；连接B、C两端的导线对线框的转动不影响；不计导线电阻及空气阻力。求：
（1）线框初次转至II位置，即进入磁场瞬间小灯泡的电流大小；
（2） 外力F做的功 WF；
（3） BC边反弹至II位置时的角速度ω2；
（4）若BC边从IV位置反弹离开墙面时，立即将双掷开关K接2与不带电的电容器相联，BC 边反弹至II位置（BC边已再次匀速转动）时，电容器储存的电能。
20.（11分）我国正在建设高能同步辐射光源（HEPS）， 利用“四极铁”能够控制HEPS 系统中电子束的汇聚或发散，以实现质量为m、电荷量为e的电子按照预定轨道运动。“四极铁”内部区域的磁感线如图甲所示，以中心为坐标原点O建立坐标系，垂直纸面向里为x轴正方向，沿纸面向上为y轴正方向，在 Oxy平面内该磁场区域的宽度为d（d很小），磁感应强度B=by（b为已知的正常数，以磁场方向垂直于 Oxy平面向里为正），如乙图中的矩形区域所示。在|y|≤y0范围内，有一线状放射源，在单位时间内沿x轴正方向发射速度大小均为v的 N个电子，所发射电子沿y轴均匀分布，不考虑电子间的相互作用。
由于d很小，电子在穿过磁场的过程中，每个电子的y坐标变化很小，认为每个电子途经的区域为匀强磁场；电子离开磁场时，速度方向的反向延长线通过坐标（0，y）点，且速度方向的偏转角很小，认为sinθ≈tanθ。试确定：
（1）从y=y0处射入磁场的电子，在磁场中运动的半径r0及速度偏转角的正弦值 sinθ0；
（2）所有电子通过磁场后，都汇聚在x轴上的 f点，f点的坐标值；
（3）为进一步控制电子束运动，在x轴f点右侧加一半径为d/2垂直纸面向里的圆形磁场B2，在磁场的正下方竖直放置间距为Δx（未知）、长度为d的平行板电容器。要使从f点进入B2区域的电子全部平行于y轴射出B2区域且全部进入电容器，在电容器二板间加电压U（U>0）可使电子束偏转到右极板，电子被右极板全部吸收形成电流I，求：
①△x的最小值；
②平行板间距为最小值，所加电压 U与电流I的关系。
2023学年第二学期北斗星盟高三适应性联考
高三年级物理学科参考答案
一、选择题
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
C B D B A D C A B D D B B CD BD
二、非选择题
16. Ⅰ、（1） BC （2分） （2） 1.59m/s
（3） 甲 图甲纸带对应重锤的运动接近自由落体运动；图乙纸带摩擦阻力较大，重锤的加速度较小，故图甲能验证机械能守恒。（甲的加速度约10m/s2；乙的加速度约8m/s2。）
（4）C
16.Ⅱ、（1） A （2） C （3） 右 （4） 2V
16.Ⅲ、（1） （2） 1.50 100 （97.0-102）
17.（1） 放热 （1分）
（2）未放物体C前，A 气体压强为P1，对A中活塞受力分析mg+P0S=P1S（1分）
放物体C 后，A 气体压强为P2，对A 中活塞受力分析3mg+P0S=P2S（1分）
等温过程：P13SL=P22SL（1分） 得（1分）
（3）对B 中活塞受力分析kΔx+P0S=P2S（2分） 得（1分）
18.（1）滑块能沿着轨道顺利到达 D点，
在 B点需满足，得（1分）
A到B过程，动能定理，得h1=0.5m（1分）
A到D过程，动能定理，得（1分）
在 D点，得FN=60N
根据牛顿第三定律，滑块对轨道D点的压力为60N。 （1分）
（2）①因滑块滑过传送带而多消耗的电能等于这个过程传送带克服摩擦力做的功
A到D过程，动能定理，得VD=8m/s （1分）
物块由 E 点加速到10m/s，所走过的位移（1分）
（1分）
②物块匀加速通过传送带，得
物块匀减速通过传送带，得
物块刚好能滑到小车顶部时
，得，不会脱离小车
（三个速度判断，有一个就给1分）
若传送带，物块以速度滑上小车
，
物块上升的最大高度（1分）
若传送带，物块以速度v滑上小车
，，得（1分）
若传送带，物块以速度滑上小车H0=1.2m（1分）
19.（1）BC切割磁场产生电动势（1分）
通过小灯泡的电流大小（1分）
（2）BC边克服安培力做功，回路中产生焦耳热（1分）
BC边具有的动能（1分）
外力 F 做功（1分）
（3）BC 反弹至Ⅲ位置时， 速度仍为 v1
从Ⅲ反弹至Ⅱ位置时，由动量定理得：（1分）
（1分）
BC反弹至Ⅱ位置时，速度（1分）
角速度
（4）BC端接电容器，从Ⅲ反弹至Ⅱ位置时
由动量定理得：（1分）
BC 反弹至Ⅱ位置时，速度（1分）
电容器储存的电能（1分）
20.解： （1） 设y=y0处感应强度的大小为B0， 则有B0=by0
电子在磁场中运动时，洛伦兹力提供向心力
电子的转动的半径（1分）
速度方向的偏转角度（1分）
（2）从y处进入磁场中的电子，速度方向偏转，且B=by电子射出后做匀速直线运动，则 （1分）
可得f点的坐标（1分）
所以坐标与电子入射位置y无关，即所有电子必将经过x轴的同一点。（1分）
（3）① 从f点射入的电子束平行于y轴射出B2区域，由磁发散得：
电子在 B2区域作圆周运动的半径为（1分）
1分）
②二板间加电压 U0使电子束全部偏转到平行板的右极板
；（1分）
所以（1分）
当二板间加电压U≥U0，电流I = Ne （1分）
当二板间加电压时，与右板x处的电子到达右板
d = vt ；
电流
