届山西省太原市高三下一模理综物理试题含答案解析.docx
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届山西省太原市高三下一模理综物理试题含答案解析
2022届山西省太原市高三(下)一模理综物理试题
学校:
___________姓名:
___________班级:
___________考号:
___________
一、单选题
1.核电池,又称同位素电池,它是利用放射性同位素衰变放出载能粒子(α粒子、β粒子和γ射线)并将其能量转换为电能的装置。
某核电池使用的核燃料为
,其半衰期为88年。
已知
的衰变方程为:
,下列说法正确的是( )
A.
核比
核多4个中子
B.
的比结合能大于
的比结合能
C.经过88年,20个
原子核中一定有10个发生了衰变
D.
衰变放出的载能粒子是β粒子
2.“雪如意”的旁边,修建着世界上运行长度最大的变角度斜行电梯。
斜行电梯在同一竖直平面内运行,箱内地板始终保持水平。
电梯轨道的上段是倾角为22.56°的斜直轨道,下段是倾角为39.56°的斜直轨道,中间通过一段圆弧形轨道平滑连接。
当运动员站立在电梯内随着电梯一起运动时,下列说法中正确的是( )
A.电梯开始下行时,摩擦力对运动员做负功
B.电梯匀速率上行通过圆弧轨道的过程中,地板对运动员的弹力始终大于他的重力
C.电梯在两段斜直轨道匀速率下行的过程中,运动员受到的支持力大小相等
D.电梯在三段轨道匀速率上行的过程中,运动员受到的支持力大小都相等
3.如图是某地铁列车从左向右匀速率通过下穿轨道abcd的示意图,其中bc段水平、ab与cd段的倾角相等。
已知整个过程中列车受阻力的大小保持不变(包括摩擦阻力和空气阻力),在ab和bc段,牵引列车的功率分别为P1和P2。
则在cd段牵引列车的功率为( )
A.2P2-P1B.P2-P1C.
D.
4.如图,同一竖直线上的A、B、C、D,是高脚杯杯面上的四点,过该四点杯身的中心剖面可看成圆O的一段圆弧,C点位于杯身最粗处。
用酒杯罩住台面上的小弹珠(可视为质点),轻晃酒杯,使弹珠沿杯内壁运动;缓慢将酒杯竖直提起些许后保持静止,可看到弹珠在酒杯内过A点的水平面内做圆周运动。
重复上述操作,弹珠可在杯身不同高度处的水平面内做圆周运动。
不考虑弹珠所受的摩擦及空气阻力,下列说法中正确的是( )
A.轻晃酒杯的过程中,杯子对弹珠做正功,提起杯子的过程中,杯子对弹珠的弹力不做功
B.在过A与在过B的水平面内做圆周运动时,弹珠的机械能相等
C.在过A与在过B的水平面内做圆周运动时,弹珠在B的速率大
D.弹珠可能在C、D间某一位置的水平面内做圆周运动
5.如图,圆环被竖直固定,两个质量均为m的带电小球A、B套在圆环上处于静止状态。
A球带正电、位于圆环圆心O的正下方,B球光滑,两球连线与竖直方向成30°角。
设A受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则( )
A.圆环对B球的弹力方向由O指向B
B.A球与圆环间的动摩擦因数不小于
C.圆环对B球弹力的大小为
mg
D.圆环对A球弹力的大小为2.5mg
二、多选题
6.神舟十二号乘组在与香港大中学生进行的天地连线中,聂海胜示范了太空踩单车。
太空自行车是利用电磁力增加阻力的一种体育锻炼器材。
某同学根据电磁学的相关知识,设计了这样的单车原理图:
其中圆形结构为金属圆盘,当航天员踩脚踏板时,金属圆盘随之旋转。
则下列设计中可行的方案有( )
A.
B.
C.
D.
7.滑雪大跳台的场地可分为助滑区AB、起跳台BC(倾角为α)、着陆坡EF(倾角为β)和停止区FG四部分。
比赛中,运动员(可视为质点)从A点处由静止沿AB方向下滑后,从起跳台的最高点C处沿BC方向飞出,落到着陆坡上的F点,之后滑入停止区。
已知C与F点的高度差为h0,运动员腾空的最高点D与F点的髙度差为h1,设运动员始终在同一竖直面内运动,不计他在A到F的过程中受到的摩擦及空气作用,则( )
A.从C点飞出时,运动员的速率为
B.从C到F,运动员腾空的时间为
C.到达F点时,运动员的速度方向与EF的夹角为(90°-β)
D.A点与F点的高度差为
8.图1的平行金属板M、N间加有图2所示的交变电压,
是M、N板间的中线,当电压稳定时,板间为匀强电场。
时,比荷为
的带电粒子甲从O点沿
方向、以
的速率进入板间,
时飞离电场,期间恰好不与极板相碰。
若在
时刻,带电粒子乙以
的速率沿
从O点进入板间,已知乙粒子在运动过程中也恰好不与极板碰撞,不计粒子受到的重力,则下列说法中正确的是( )
A.T时刻,乙粒子离开电场
B.乙粒子的比荷为
C.甲、乙两粒子通过电场偏转的位移大小之比为2:
3
D.甲、乙两粒子通过电场偏转的位移大小之比为1:
2
三、实验题
9.在用图1的装置测当地的重力加速度时,进行了如下操作,完成步骤中的填空:
(1)安装器材时,将长木板的右侧适度垫高_______(选填”挂上”或”不挂”)砂桶,轻推小车,使小车恰能匀速运动;
(2)实验中打出的一条纸带如图2所示。
已知打点计时器的频率为50Hz,相邻两计数点间还有四个点未画出,则小车的加速度a=______m/s2保留两位有效数字);
(3)不改变砂及砂桶质量,在小车上增减砝码改变小车的总质量M,重复步骤
(2),测得多组数据描绘出
图像。
已知图线的斜率为k、纵截距为b,则当地的重力加速度为______。
(用物理量的符号表示)
10.为判断标称为100m的康铜导线的电阻率及长度是否达标,某同学进行了下列实验,完成步骤中的填空:
(1)剥开导线两段的绝缘皮,用螺旋测微器测量裸线的直径如图1所示,则读数为_______mm;
(2)用欧姆表粗测导线的总电阻,示数在15-20Ω之间。
用图2的电路测量该盘导线的总电阻R,图中电源E的电动势为6V、内阻很小;电压表V1量程为3V、内阻为2970.0Ω;电压表V2量程为5V、内阻为5.0kΩ;定值电阻R0=30.0Ω。
为更准确地测量Rx,图2中A应选用_______(选填“V1”或“V2”)。
(3)调节滑动变阻器,测得多组数据,描绘出两电压表示数UB-UA图像如图3所示,可知Rx=______Ω(保留3位有效数字);
(4)若导线的长度恰为100m,则导线材料的电阻率为_______Ω·m(保留2位有效数字)。
(5)已知20℃时康铜的电阻率为5.0×10-7Ω·m,若实验是在25℃的环境中进行且导线长度恰为100m,则该导线_______(填“可能”或“不可能”)是康铜制成;若实验是在20℃的环境中进行且导线是康铜制成,则该导线的长度______(填“大于”“小于”或“等于”)100m。
四、解答题
11.2022年1月8日,神舟十三号乘组航天员在空间站核心舱内采取手动控遥操作的方式,完成了天舟二号货运飞船与空间站的交会对接试验。
试验开始后,航天员通过控制,观察到飞船距核心舱200m时让其短暂停泊,之后转入向核心舱的平移靠拢阶段。
已知在平移靠拢阶段,飞船从停泊点沿直线由静止匀加速起动,然后做匀速运动,接近空间站组合体时做匀减速运动,对接时速度恰好减为零。
假设飞船加速时受到的驱动力为4.5N、加速距离为10m,减速距离为20m,飞船的质量为9×103kg。
(1)将飞船的平移靠拢阶段视为直线运动,求完成该阶段所用的时间。
(2)已知对接后的组合体在距地面高400km的圆轨道上运行,取地球的半径为6.4×103km,地球表面的重力加速度g=10m/s2,求对接后的组合体在圆轨道上运行的速度。
12.如图所示,直角坐标系xOy平面内,有半径为R的圆形区域,圆心
的坐标为
,该圆内存在着磁感应强度为B0、方向垂直于xOy平面向外的匀强磁场。
一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子,以某一动能从坐标为
的P点沿
的方向射入圆形区域,粒子离开圆形区域后,会通过x轴上坐标为(R,0)的A点。
不计粒子的重力。
(1)求粒子的动能。
(2)若在圆形区域外加上方向垂直于xOy平面的匀强磁场,该粒子到达x轴时速度方向恰好沿x轴正方向。
求圆形区域外磁场磁感应强度的大小和方向。
(3)在
(2)的情况下,粒子能否回到P点?
若能回到P点,求粒子从P点出发,经过多长时间第一次回到P点;若不能回到P点,请说明理由。
13.如图,两侧长度相同、粗细均匀的U形玻璃管开口向上竖直放置,左端开口、右端封闭,管内用水银封闭长l0=30.0cm的空气柱(可视为理想气体),此时左侧水银柱比右侧水银柱高h=8.00cm,若在U形玻璃管开口端缓慢用活塞向下压左侧空气柱,使右侧水银柱比左侧水银柱高h'=4.00cm。
已知大气压强p0=76.0cmHg,求:
(1)此时右侧空气柱压强;
(2)活塞向下移动的高度。
14.图1为两波源a、b的振动图像,两波源a、b平衡位置的坐标分别为xa=-10cm、xb=50cm。
t=0时,它们激发的两列简谐横波分别沿x轴正、负方向传播,如图2所示。
已知两列波的波速均为10cm/s。
(i)求t=3.5s时,x=20cm处的质点偏离平衡位置的位移;
(ii)稳定后,0 五、填空题 15.如图为一茶具。 当在茶具中加上足够多的开水,并在茶具顶端盖上密封良好的盖子后,泡茶几分钟水就会沿茶具口溢出。 原因是茶滤内的封闭空气(可视为理想气体)温度升高,分子的平均动能______(填“变大”“变小”或“不变”),气体的压强_______(填“大于”“小于”或“等于”)大气压强。 茶具中的水被压出的过程中,封闭空气对水做_______(填“正功”或“负功”)。 16.如图为水流导光实验装置示意图。 在透明塑料瓶下侧开一个小孔,瓶中灌入适量清水,水就从小孔中流出。 用红色激光从瓶的另一侧水平射向小孔,从外界观察到光在水流中呈锯齿形路线传播而并不从侧方射出。 那么: 光呈锯齿形路线传播而并不从侧方射出,说明红光在水与空气的界面上发生了多次______(填“折射”“折射及反射”或“全反射”);在瓶中水量减少的过程中,单位长度的水柱内,锯齿的数目将_______(填“增加”“减少”或“保持不变”);若在同样的水流下分别用红光和绿光照射,若只有一种色光从水流的侧方射出,则该光的颜色是______(填“红光”或“绿光”)。 参考答案: 1.B 【解析】 【详解】 A.根据质量数守恒和电荷数守恒可知 因此 核比 核多2个中子,故A错误; B.比结合能越大越稳定,因此 的比结合能大于 的比结合能,故B正确; C.半衰期是统计规律,只适用于大量原子核,少量原子核不适用,故C错误; D. 衰变放出的载能粒子是 粒子,故D错误。 故选B。 2.C 【解析】 【详解】 A.电梯开始下行时,做加速运动,运动员受到水平向前的摩擦力,摩擦力做正功,故A错误; B.电梯匀速率上行通过圆弧轨道的过程中,弹力与重力沿圆心方向的分力的合力提供向心力,因此重力大于弹力,故B错误; C.电梯在两段斜直轨道匀速率下行的过程中,支持力等于重力,因此运动员受到的支持力大小相等,故C正确; D.圆弧轨道上行时,支持力小于重力,斜轨道支持力等于重力,故D错误。 故选C。 3.A 【解析】 【详解】 在ab段,由牛顿第二定律得 在bc段,由牛顿第二定律得 在cd段,由牛顿第二定律得 解得 故选A。 4.C 【解析】 【详解】 A.轻晃酒杯的过程中,杯子对弹珠的弹力的竖直方向分力与重力平衡,不做功,水平方向的分力提供向心力,与速度方向垂直,也不做功,故轻晃酒杯的过程中,杯子对弹珠不做功,故A错误; BC.在过A与在过B的水平面内做圆周运动时,设球与圆心的连线与竖直方向夹角为 ,根据重力和弹力的合力提供向心力,有 解得 故弹珠在B的速率大,同时弹珠在B点的重力势能较大,故弹珠在B点的机械能较大,故B错误,C正确; D.杯子对弹珠的弹力的竖直方向分力与重力平衡,则杯子对弹珠的弹力应有竖直向上的分力,故弹珠不可能在C、D间某一位置的水平面内做圆周运动,故D错误。 故选C。 5.D 【解析】 【详解】 A.若B球带负电,则A对B为吸引力,方向沿BA方向,此时无论圆环给球B的支持力指向圆心还是背离圆心,小球B都不能处于平衡状态,所以小球A对B为排斥力,方向沿AB方向,如图所知,且受力分析可得,圆环给球B的支持力指向圆心,即由B指向O,故A错误; BCD.对球B受力分析可得,由几何关系可知圆环对B球弹力的大小为 则AB两球之间的排斥力为 对A球受力可得 所以当 时,动摩擦因数最小为 故BC错误,D正确。 故选D。 6.CD 【解析】 【详解】 AB.磁场充满整个圆盘,一次圆盘转动过程中产生的涡流为0,AB错误; CD.金属圆盘看成无数金属辐条组成,根据右手定则判断可知,圆盘上的感应电流流向边缘,所以靠近圆心处电势低,圆盘中磁场不对称,故有感应电流,同时会产生阻力,CD正确。 故选CD。 7.BD 【解析】 【详解】 A.从C点飞出运动员做斜抛运动 联立解得 故A错误; B.从C到D所用时间 从D到F所用时间 则 总时间 故B正确; C.到达F时,根据动能定理 解得 速度方向 由此可知,速度方向与h1,h0,α均有关,不一定是90°-β,故C错误; D.从A到F根据动能定理 解得 故D正确。 故选BD。 8.ABD 【解析】 【详解】 A.如图,假设粒子甲带负电,则有 为定值,则在竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动,以竖直方向位移和时间关系,可得 作出速度时间图像,如图 则图线与时间轴围成的面积代表位移,而水平方向做匀速运动,令金属板的长度为L,则恰好不与极板碰撞,则表示粒子在电场中竖直方向的最大位移刚好为 ,d为M、N之间的距离,从速度时间图像可知,斜率a不变,a方向与 的方向相同,则竖直方向的总位移为 故 且 解得 而最大位移为 所以 时间为 同理,粒子乙带负电,则轨迹为 的形状,而水平方向时间为 所以有 A正确; B.设乙粒子的比荷为 ,则乙的加速度为 由对称性可知,乙的最大位移为 而 所以 联立解得 B正确; CD.乙竖直方向的总位移为 则偏转位移为 C错误,D正确。 故选ABD。 9. 不挂 0.64 【解析】 【详解】 (1)[1]为平衡摩擦力,应将长木板的右侧适度垫高,不挂砂桶,轻推小车,使小车恰能匀速运动。 (2)[2]相邻两计数点间还有四个点未画出,相邻两计数点时间间隔为 由逐差法可得 (3)[3]根据牛顿第二定律 整理得 故 10. 2.000 16.2 可能 大于 【解析】 【详解】 (1)[1]螺旋测微器读数 (2)[2]测量时,A的示数小,B的示数大,故A选小量程V1 (3)[3]根据 联立解得 则斜率 解得 (4)[4]根据 则 (5)[5]电阻和温度有关,温度升高金属电阻率增大,故测得电阻率偏大,所以在25℃的环境中电阻率为5.1×10-7Ω·m,可能是康铜制成; [6]导线长度 故大于100m。 11. (1)2300s; (2) 【解析】 【详解】 (1)天舟二号货运飞船加速时加速度的大小为 ,匀速运动时速度大小为 设加速时间为 ,匀速时间为 ,减速时间为 天舟二号货运飞船完成平移靠拢段所用的时间 (2)设地球质量为 ,对接后会空间站组合体质量为 ,运行速度的大小 设地面物体的质量为 解得 12. (1) ; (2) ;方向垂直于 平面向里;(3)能回到P点; 【解析】 【详解】 (1)设粒子的速度为 ,粒子在圆形区域内做半径为 的圆周运动,设粒子从圆周上的 点离开磁场,粒子在圆形区域内速度的偏转角为 ,如图所示 由几何关系有 即 则有 可得 由牛顿运动定律有 粒子的动能 联立解得 (2)圆形区域外加上磁场后,粒子在圆形区域外做半径为 的圆周运动,轨迹与 轴上的 点相切。 设圆形区域外磁场的磁感应强度为 ,由几何关系有 可得 由牛顿第二定律有 解得 方向垂直于 平面向里; (3)粒子离开 点后,从 点返回圆形区域,在圆形区域内运动半径 ,由几何关系可知,粒子能回到 点,粒子从 点运动到 点的时间为 ,从 点运动到 点的时间为 ,从 点运动到 点的时间为 ,则有 运动的总时间 13. (1) ; (2)12.7cm 【解析】 【详解】 (1)以右端空气柱为研究对象,设玻璃管横截面积为 ,由玻意耳定律 得 (2)以左端空气柱为研究对象,设被压下的高度为 、由玻意耳定律 得 14.(i)-2cm;(ii)5cm,15cm,25cm,35cm; 【解析】 【详解】 (i)波源 和 的振动经 传至 处相遇 从相遇后到 时刻, 的质点振动了 时间 时刻 和 在 处激发的位移分别为 , 故 时刻坐标 质点的位移为 (ii) 设稳定后振幅极大点的 坐标为 ,由于两波源振动相位相反,故振幅极大点与 、 的距离的差值为 由于 当 时 当 时 当 时 当 时 15. 变大 大于 正功 【解析】 【详解】 [1]温度升高分子平均动能变大; [2]根据 可知温度增大,体积不变,压强增大,故气体压强大于大气压; [3]茶具中的水被压出的过程中,气体体积膨胀,对水做正功。 16. 全反射 增加 红光 【解析】 【详解】 [1]光呈锯齿形路线传播而并不从侧方射出,说明红光在水与空气的界面上发生了多次全反射。 [2]在瓶中水量减少的过程中,水流速度变慢,水流更弯曲,则对在水中的红光而言,入射角减小,单位长度的水柱内,锯齿的数目将增加。 [3]发生全反射时的临界角满足 红光的折射率较小,临界角较大,不容易发生全反射,若在同样的水流下分别用红光和绿光照射,若只有一种色光从水流的侧方射出,则该光的颜色是红光。
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