山西省山西大学附属中学2023届高三物理下学期3月诊断考试试题（Word版附解析）

山西大学附中2022~2023学年高三第二学期3月模块诊断理科综合一、选择题本题共8小题，每小题6分，共48分，在每小题给出的四个选项中，第1~4题只有一项符合要求，第5~8题有多项符合要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。1.下列说法中正确的是（　　）A.核泄漏事故污染物能够产生对人体有害的辐射，其核反应方程式为，可以判断x为正电子B.原子核发生一次衰变，该原子外层就一定失去一个电子C.质子、中子、粒子的质量分别是、、，质子和中子结合成一个粒子，释放的能量是D.若氢原子从能级向能级跃迁时辐射出的光不能使某金属发生光电效应，则氢原子从能级向能级跃迁时辐射出的光可能使该金属发生光电效应【答案】C【解析】【详解】A．根据质量数和电荷数守恒，可写出该核泄漏事故中的核反应方程式为可以判断x为负电子，故A错误；B．衰变的实质是原子核内的一个中子转变为一个质子和一个电子，释放出来的电子并不是该原子外层失去一个电子，故B错误；C．质子和中子结合成一个粒子的核反应方程为根据爱因斯坦质能方程，可得该核反应中释放的能量为故C正确；D．根据玻尔理论，可知氢原子从高能级向低能级跃迁时，释放光子的能量为可知氢原子从能级向能级跃迁时辐射出的光子的频率大于氢原子从能级向 能级跃迁时辐射出的光的频率，所以若氢原子从能级向能级跃迁时辐射出的光不能使某金属发生光电效应，则氢原子从能级向能级跃迁时辐射出的光一定不能使该金属发生光电效应，故D错误。故选C。2.如图1所示，将线圈套在长玻璃管上，线圈的两端与电流传感器（可看作理想电流表）相连。将强磁铁从长玻璃管上端由静止释放，磁铁下落过程中将穿过线圈。实验观察到如图2所示的感应电流随时间变化的图像。下列说法正确的是（　　）A.时间内，磁铁受到线圈的作用力方向先向上后向下B.若将磁铁两极翻转后重复实验，将先产生负向感应电流，后产生正向感应电流C.若将线圈的匝数加倍，线圈中产生的电流峰值也将加倍D.若将线圈到玻璃管上端的距离加倍，线圈中产生的电流峰值也将加倍【答案】B【解析】【详解】A．根据楞次定律的“来拒去留”可知，时间内，磁铁受到线圈的作用力方向一直向上，故A错误；B．若将磁铁两极翻转后重复实验，则穿过圆环磁通量方向相反，根据楞次定律可知，将先产生负向感应电流，后产生正向感应电流，故B正确；C．若将线圈的匝数加倍，因为电阻也加倍，线圈中产生的电流峰值不会加倍，故C错误；D．若将线圈到玻璃管上端的距离加倍，如果没有磁场力 高度加倍，速度并非变为原来的2倍，实际中存在磁场力做负功，速度不是原来的2倍，则线圈中产生的电流峰值不会加倍，故D错误；故选B。3.质子和中于是由更基本的粒子即所谓“夸克”组成的．两个强作用电荷相反（类似于正负电荷）的夸克在距离很近时几乎没有相互作用（称为“渐近自由”）；在距离较远时，它们之间就会出现很强的引力（导致所谓“夸克禁闭”）．作为一个简单的模型，设这样的两夸克之间的相互作用力F与它们之间的距离r的关系为：式中F0为大于零的常量，负号表示引力．用U表示夸克间的势能，令U0＝F0(r2—r1)，取无穷远为势能零点．下列U－r图示中正确的是（）A.B.C.D.【答案】B【解析】【详解】从无穷远处电势为零开始到r=r2位置，势能恒定为零，在r=r2到r=r1过程中，恒定引力做正功，势能逐渐均匀减小，即势能为负值且越来越小，此部分图像为A、B选项中所示；r＜r1之后势能不变，恒定为－U0，由引力做功等于势能将少量，故U0=F0(r2－r1)，故B正确，ACD错误。故选B．4.如图所示，高度为h=1.804m、装有理想气体的薄圆筒，某次工作时，由水面上的船将筒由水面上方开口向下吊放至水下A位置，筒的上表面到水面的距离为H=80m。已知水的密度为ρ=1.0×103kg/m3，重力加速度g=10m/s2，大气压强为p0=1.0×105Pa，忽略筒内气体温度的变化和水的密度随深度的变化。保持H不变，由船上的气泵将与原来相同的气体压入筒内，使筒内的水全部排出，则压入气体的质量与筒内原气体质量 的比值约为（　　）A.8.2B.7.5C.6.7D.5.9【答案】A【解析】【详解】设水全部排出后筒内气体的压强为p1，此时简内气体的体积为V0，这些气体压强为p0时的体积为V2，由玻意耳定律有其中设需压入压强为p0的气体体积为ΔV，则有压入气体的质量与筒内原气体质量的比为故选A。5.如图所示，某同学在某地玩耍，发现一个图示仓库，于是在某点P（P点位置可移动）想以最小的动能将一块小石子丢过仓库（恰好从A点和B点飞过，注意平时可不能这样，非常危险），那么设小石子丢出时速度与水平向右的方向成角，以下说法正确的是（　　）A.B.C.D.无论角多大，P点与A点所在墙越近所需动能越小 【答案】B【解析】【详解】ABC．根据题意可知，石子从点抛出后做斜抛运动经过等高的、两点，设石子抛出时的速度为，经过点时的速度为，此时速度方向与水平方向的夹角为，则有石子由运动到的过程中，由动能定理有解得石子由到的运动也是斜抛运动，设此过程运动的时间为，、两点间的距离为，则有联立可得可见，当即时，石子经过点的速度最小，此时石子的抛出速度最小，抛出的动能最小，则有故AC错误，B正确；D．当点位于点所在的墙上时有石子抛出后做竖直上抛运动，无论石子抛出时的动能多大，石子都不可能经过点，故D错误。故选B。6.如图，表面粗糙的楔形物块A静置在水平地面上，斜面上有小物块B，用平行于斜面的力F拉B，使之沿斜面匀速上滑，斜面相对地面不动。现顺时针缓慢旋转该力至图中虚线位置，并保证在旋转该力过程中物块B一直处于匀速上滑状态，则在力F旋转的过程中，下列说法正确的是（　　） A.F可能一直减小B.物块B受到的摩擦力可能不变C.物块对斜面的作用力可能增大D.斜面保持静止不动【答案】AD【解析】【详解】AB．先对B分析，B受到斜面支持力N和滑动摩擦力f，用一个力替代，因两力大小成比例关系，可知该力方向不变，B转化为三力平衡问题，三力形成首尾相连的三角形，易知，F可能一直减小，也可能先减小后增大，但一直减小，故f一定减小，选项A正确B错误；C．物块对斜面的作用力，即的反作用力一定减小，选项C错误；D．斜面受到地面摩擦力一定减小，斜面保持静止不动，选项D正确。故选AD。7.如图（a）所示，一根质量为M、长度为L的均匀柔软细绳置于光滑水平桌面上，绳子右端恰好处于桌子边缘，桌面离地面足够高。由于扰动，绳从静止开始沿桌边下滑。当绳下落的长度为x时，加速度大小为a，绳转折处O点的张力大小为T，桌面剩余绳的动能为、动量为p，如图（b）所示。则从初态到绳全部离开桌面的过程中，下列说法正确的是（　　）A.当时，张力T有最大值B.当时，动量P有最大值 C.当时，加速度a有最大值D.当时，动能有最大值【答案】BD【解析】【详解】AC．绳子下落长度为时，对整条绳，由牛顿第二定律有解得绳上各点的加速度大小为对桌面上的绳子，由牛顿第二定律有解得可知，当时，加速度有最大值，当时，张力有最大值，故AC错误；B．绳子从开始运动到绳子下落长度的过程中，由机械能守恒定律可得解得则动量为可知，当时，动量有最大值，故B正确；D．桌面剩余绳子的动能为对求导可得，当时，动能有最大值，故D正确。故选BD。 8.如图，在折射率的液体表面上方有一单色激光发射器S，它能垂直液面射出细激光束，在液体内深h处水平放置一平面镜，镜面向上，平面镜中心O在光源S正下方。现让平面镜绕过O点垂直于纸面的轴开始逆时针匀速转动，转动周期为T，液面上方的观察者跟踪观察液面，观察到液面上有一光斑掠过，进一步观察发现光斑在液面上P、Q两位置间移动。下列说法正确的是（　　）A.在平面镜开始转动的一个周期内，能观察到液面上光斑的时间为B.液面上P、Q两位置间距离为hC.光斑刚要到达P点时瞬时速度为D.光斑刚要到达P点时的瞬时速度为【答案】AC【解析】【详解】A．根据临界角公式得解得设反射光线转动的角速度为ω1，平面镜转动的角速度为ω2，在平面镜开始转动的一个周期内，能观察到液面上光斑的时间t为解得 在平面镜开始转动的一个周期内，能观察到液面上光斑的时间为，光斑由Q点运动到P点所用的时间也等于，选项A正确；B．液面上P、Q两位置间距离为选项B错误；CD．光斑在P点的线速度为光斑刚要到达P点时的瞬时速度为解得选项C正确，D错误。故选AC。二、非选择题（共174分）9.如图所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道末端碰撞前后的动量关系：先安装好实验装置，在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸，记下重垂线所指的位置O。接下来的实验步骤如下：步骤1：不放小球2，让小球1从斜槽上A点由静止滚下，并落在地面上，重复多次，用尽可能小的圆，把小球的所有落点圈在里面，其圆心就是小球落点的平均位置P；步骤2：把小球2放在斜槽末端边缘位置B，让小球1从A点由静止滚下，使它们碰撞；重复多次，并使用与步骤1同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置M、N； 步骤3：用刻度尺分别测量三个落地点平均位置M、P、N离O点的距离，即线段OM、OP、ON的长度。（1）上述实验除需测量线段OM、OP、ON的长度外，还需要测量的物理量有_________。（写出物理量及相应符号）（2）若测得各落点痕迹到O点的距离：，并知小球1、2的质量比为，则系统碰撞前总动量p与碰撞后总动量的百分误差=_________%（结果保留一位有效数字）。【答案】①.小球1和小球2的质量m1和m2②.2【解析】【详解】（1）[1]实验要验证动量守恒定律，即要验证因此实验除需测量线段OM、OP、ON的长度外，还需要测量的物理量有小球1和小球2的质量m1和m2。（2）[2]根据实验原理有代入数据解得10.实验室有一电流表Ax，只有量程一条刻度线，但数据未知（0.6A左右）。某同学用如图甲所示的电路测量电流表Ax的量程和内阻，可供使用的器材如下：A.待测电流表Ax；B.标准电流表：量程0.6A，内阻未知；C.标准电流表：量程为3A，内阻未知；D.电阻箱：阻值范围为0~999.9Ω；E.滑动变阻器（最大阻值为20Ω）；F.滑动变阻器（最大阻值为2kΩ）；G. 电源E：电动势约为4V，内阻不计；H.开关S，导线若干。（1）标准电流表A0应选用____填“B”或“C”），滑动变阻器R应选用____（填“E”或“F”）。（2）按照电路图，闭合开关S前先将滑动变阻器R的滑片移至右端。（3）闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P移至某一位置，接着调节，直至电流表Ax满偏，记录此时标准电流表A0的示数I和电阻箱的阻值。重复实验，得到多组数据，通过作图处理数据，一般需要作出直线，若纵坐标为I，则横坐标应为______；选择合适的横坐标后正确作出如图乙所示的图像，如果图像的横截距为-a、纵截距为b，则电流表Ax的量程为______、内阻为______。【答案】①.C②.E③.④.b⑤.【解析】【详解】（1）[1]电流表Ax的量程约为0.6A，电流表Ax与电阻箱并联，标准电流表A0的量程要大于0.6A，故选C。[2]滑动变阻器采用分压式接法，为了便于调节，故选E。（3）[3]设电流表Ax量程为、内阻为，则有解得所以需要作出直线，若纵坐标为I，则横坐标应为。[4][5]图像的横截距为-a、纵截距为b，则电流表Ax的量程为 内阻为11.如图为“山东舰”上进行“歼—15”舰载机起降训练的示意图，起飞跑道由长度为的水平跑道和长度为的倾斜跑道两部分组成，水平跑道与倾斜跑道末端的高度差。一质量为的飞机，其喷气发动机的推力大小恒为，方向与速度方向相同，在运动过程中飞机受到的平均阻力大小为飞机重力的。假设“山东舰”处于静止状态，飞机可看成质点且质量不变，g取。（1）求飞机到达倾斜跑道末端时的速度大小；（2）为了使飞机在倾斜跑道的末端达到起飞速度，外界还需要在整个水平跑道阶段对飞机施加助推力，求助推力的大小（结果保留2位有效数字）。【答案】（1）41m/s；（2）【解析】【详解】（1）飞机在水平跑道上加速运动，由牛顿第二定律解得由匀变速直线运动规律得飞机在倾斜跑道上运动又因由公式 解得（2）飞机在水平跑道上运动施加助推力，沿倾斜跑道运动加速度仍为，在水平跑道上运动时，有在倾斜跑道上运动时，起飞速度为，则联立解得12.如图所示电路中，AD、CN为平行金属导轨，相距L以为分界线，左侧光滑，右侧粗糙，左右两侧一定距离处各有一金属导体棒和。导轨用导线和外侧电源相接，S为开关。整个装置位于水平面上，导轨AD、CN之间有匀强磁场。磁感应强度为，导体棒、；质量分别为m，2m，在整个过程中接入电路的有效电阻不变，阻值分别为R、2R，均垂直的置于金属导轨上，与粗糙导轨间动摩擦因数为μ。现将开关K闭合瞬间又马上断开，金属获得瞬时速度开始在导轨上运动。（导体棒启动瞬间，不计摩擦的影响）。重力加速度为g。导轨电阻不计，求：（1）开关闭合瞬间，通过导体棒电荷量q；（2）当金属棒以速度通过边界时，金属棒恰好以速度到达D、N，则运动了多长时间到边界。【答案】（1）；（2） 【解析】【详解】（1）根据动量定理可知，时间内处于磁场中的导体棒故在开关闭合的瞬间有解得（2）导体棒在通电的瞬间有，对对、并联，在开关闭合的瞬间的电流关系为联立可知开关断开后，、组成回路，则对对联立解得的运动时间13.高能粒子实验装置，是用以发现高能粒子并研究和了解其特性的主要实验工具，在物理学的研究历史上有着不可磨灭的贡献，例如：1932年，C·D·安德森用云室发现了正电子；1960年，中国科学家王淦昌发现反西格马负超子所用的探测器就是24 升丙烷泡室。为了简化计算，在中学物理的范畴内，一个复杂的高能粒子实验装置可以被最简化为空间中的复合场模型，题中所给出的就是这样一个简化模型。如图甲所示，三维坐标系中yoz平面的右侧存在平行z轴方向周期性变化的磁场B（图中未画出）和沿y轴正方向竖直向上的匀强电场。现将一个质量为m、电荷量为q的带正电的高能粒子从xoy平面内的P点沿x轴正方向水平抛出，粒子第一次经过x轴时恰好经过O点，此时速度大小为v0，方向与x轴正方向的夹角为45°。已知电场强度大小，从粒子通过O点开始计时，磁感应强度随时间的变化关系如图乙所示，规定当磁场方向沿z轴负方向时磁感应强度为正。已知，重力加速度大小为g。（1）求抛出点P的坐标；（2）求粒子从第1次经过x轴到第2次经过x轴的时间t1；（3）求粒子第n次经过x轴时的x坐标；（4）若t=t0时撤去yoz右侧的匀强电场和匀强磁场，同时在整个空间加上沿y轴正方向竖直向上的匀强磁场，求粒子向上运动到离xoz平面最远时的坐标。【答案】（1）；（2）；（3）（1、2、3…）；（4）【解析】【详解】（1）粒子做平抛运动，由于经过O点时方向与x轴正方向的夹角为45°，则有根据平抛规律得，， 解得，则P点的坐标为。（2）根据题意有即重力与电场力平衡，由洛伦兹力提供向心力，则有，，解得，可知粒子从第一次经过x轴到第二次经过x轴时，对应的圆心角为90°，则（3）由于可知0~，粒子刚好转过180°，之后磁场大小方向都变了，则偏转方向变了。由洛伦兹力提供向心力得，，解得，~，粒子转过90°，同理得，时间在~与0~的运动轨迹大小一样，只是偏转方向不一样，~与~的运动轨迹大小一样，只是偏转方向不一样，综上所述，得到粒子一个周期的轨迹图如图所示 由几何关系得则粒子第n次经过x轴时的x坐标为（1、2、3…）（4）时，把速度分解到水平方向和竖直方向，即粒子在竖直方向上做上抛运动，则有，解得，粒子水平方向向上做圆周运动，则有，，可知可知，水平方向向上转过90°，则有 ，，因此粒子向上运动到离xoz平面最远时的坐标为。