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湖南省长沙市2022-2023学年高三上学期物理新高考适应性考试试卷
一、单选题
1．（2023高三上·长沙期末）关于物体的运动和力的关系，下列说法正确的是（　　）
A．做匀速直线运动的物体，所受合力可能不为零
B．做匀加速直线运动的物体，所受合力一定不变
C．做匀速圆周运动的物体，所受合力一定不变
D．做曲线运动的物体，所受合力一定发生变化
2．（2023高三上·长沙期末）我国核能发展采取“三步走”战略——“热堆—快堆—聚变堆”。其中快堆采用易裂变的钚作燃料，在堆心燃料钚的外围再生区里放置不易发生裂变的铀；钚裂变成两个中等大小的核，同时释放出快中子，再生区内的铀吸收快中子后转变为铀，铀极不稳定，经过衰变，进一步转变为钚，从而实现核燃料的“增殖”，对我国实现低碳经济具有十分重要的意义。关于快堆内部的核反应，下列说法正确的是（　　）
A．铀的比结合能小于钚的比结合能
B．钚变成两个中等大小核的过程是衰变
C．冬天的气温低，铀的衰变速度会变慢
D．铀吸收中子转变成铀，原子核内的质子数增加
3．（2023高三上·长沙期末）如图所示为某变压器的工作示意图，定值电阻和分别连在理想变压器原、副线圈上，且，理想变压器原副线圈匝数之比为，变压器原线圈接在交流电源上，则和的功率之比为（　　）
A． B． C． D．
4．（2023高三上·长沙期末）图甲是北京冬奥会单板滑雪大跳台比赛项目中运动员在空中姿态的合成图。比赛场地分为助滑区、起跳台、着陆坡和终点区域四个部分。运动员进入起跳台后的运动可简化成如图乙所示，先以水平初速度从A点冲上圆心角为的圆弧跳台，从B点离开跳台，C点为运动轨迹最高点，之后落在着陆坡上的E点。若忽略运动过程中受到的一切阻力并将运动员及其装备看成质点，则下列说法正确的是（　　）
A．运动员离开B点后的上升过程中处于超重状态
B．运动员在C点速度为0
C．运动员下降过程中的加速度不变
D．越大，运动员落在着陆坡上的速度越大
5．（2023高三上·长沙期末）边长为l的正方形线框以初速度水平抛出，在其正下方有一宽度为、水平足够长的垂直于纸面向里的匀强磁场区域，如图所示。cd边刚进入磁场时，线框恰好做匀速直线运动。以cd边刚离开磁场时为计时起点，此后线框的加速度与其竖直方向位移的关系图像可能正确的是（忽略空气阻力，线框在此过程中不发生转动，取竖直向下为正方向）（　　）
A． B．
C． D．
6．（2023高三上·长沙期末）高速公路上的标志牌使用的“回归反光膜”内含有球体反射元件。如图所示，反光膜内均匀分布着直径的球形细玻璃珠，所用玻璃的折射率为1.6，某一入射光线经玻璃珠依次发生折射、反射、折射后，出射光线恰好与入射光线平行，则此入射光线与出射光线间的距离为（　　）
A． B． C． D．
7．（2023高三上·长沙期末）我们把两个等量异号点电荷组成的系统称为电偶极子。面积足够大的平行板电容器，两极板之间的距离为d，将电容器接在电压恒定的电源两端，规定无穷远处电势为0。将带电量极小的电偶极子用长度为l的绝缘轻杆连接，将其从无穷远处移到电容器两极板之间处于如图所示的状态（杆和极板垂直），移动电偶极子的过程中电场力做功为W；将两极板分别围绕O、点顺时针旋转，如图中虚线所示，仍将绝缘轻杆连接的电偶极子从无穷远处移动到同一位置，此过程中电场力做功为（　　）
A．0 B．W C． D．
二、多选题
8．（2023高三上·长沙期末）甲、乙两辆汽车沿同一平直公路同向行驶的，图像如图所示，时两车恰好相遇。下列说法正确的是（　　）
A．时，甲车在乙车后方处
B．内，两车间的距离先减小后增大
C．时，甲乙两车再次相遇
D．再次相遇前，两车间的最大距离为
9．（2023高三上·长沙期末）太空中的两颗小行星（S星和N星）的运动可视为在同一平面内沿相同方向绕太阳做匀速圆周运动，测得两小行星之间的距离随时间变化的关系如图所示。已知S星距太阳的距离大于N星距太阳的距离，仅考虑两小行星与太阳之间的引力。则关于S星和N星的说法正确的是（　　）
A．S星的轨道半径为 B．S星与N星的周期之比为
C．S星与N星的线速度之比为 D．S星的角速度为
10．（2023高三上·长沙期末）人们通过研究地震波的发生、传播等规律来了解地震，减少地震带来的危害。某地震监测站监测到一列沿x轴传播的地震波，时刻x轴上区间内的波形如图甲所示。处质点的振动图像如图乙所示，时该质点第一次处于波谷。下列说法正确的是（　　）
A．该地震波的周期为
B．该地震波沿x轴正方向传播
C．该地震波沿x轴传播的速度为
D．时，处的质点处于波峰
11．（2023高三上·长沙期末）如图甲所示，在水平面内放置有一个超导平板，在处有一质量为m、半径为r、环心在z轴上的水平匀质金属圆环，且。在圆环内通入电流，在圆环磁场的作用下超导平板内形成感应电流，产生附加磁场。可以证明，超导平板内感应电流在区域产生的附加磁场，相当于在处对称地放置一个半径也为r的镜像圆环电流所产生的磁场，镜像圆环内的电流与原圆环电流大小相等方向相反。已知长直通电导线在空间中某点激发的磁场的磁感应强度满足下列关系式：，k为常数，I为通过直导线的电流，x为此点与直导线的垂直距离。设重力加速度为g。当环内电流达到恒定值时，圆环刚好能悬浮在处，此时（　　）
A．圆环对超导平板的作用力大小为
B．超导平板在圆环处产生的附加磁场的磁感应强度
C．圆环内的电流
D．圆环内的电流
三、实验题
12．（2023高三上·长沙期末）实验小组为了测量某定值电阻的阻值。使用的实验器材如下：
A．两个完全相同的电压表（量程为，阻值大约）
B．待测电阻
C．定值电阻
D．电源（电压恒定，约为，内阻不计）
E.开关、导线若干
（1）按图甲连接好电路。闭合开关。将单刀双掷开关，拨向接线柱1，电压表读数如图乙所示，其读数为　 　V；然后再将开关拨向接线柱2，电压表的读数如图丙所示；
（2）实验小组的同学把当作理想电表处理，根据串联电路中电压与电阻的关系，得出　 　（计算结果保留4位有效数字），你认为由于电压表内阻的影响，使得测量值和真实值相比会　 　（填“偏大”、“偏小”或“相等”）
13．（2023高三上·长沙期末）小明和小海约定周末在家里各自找器材测定当地的重力加速度。
（1）小明同学用手机拍摄小球自由下落的视频，得到分帧图片，利用图片中小球的位置来测量当地的重力加速度，实验装置如图甲所示。小明从视频中截取三帧图片，图片中的小球和刻度尺如图乙所示。已知所截取的图片相邻两帧之间的时间间隔为，刻度尺的分度值是，小明将测量小球位置时的数据记录在下表中，请帮助小明完成表格。
小球的位置 图（a） 图（b） 图（c）
刻度尺的读数（cm） 2.00 25.95 　 　
（2）小明测得重力加速度大小为　 　（保留两位小数）。
（3）小海在家里找到了一块外形不规则的小金属挂件代替摆球做了一个如图所示的单摆，具体操作如下：用刻度尺测量ON间细线的长度l，将挂件拉开一个大约的角度，然后由静止释放，从挂件摆至最低处开始用手机计时，测出多次全振动的总时间并计算出单摆的周期T。小海改变ON间细线的长度先后做了两次实验，记录细线的长度及单摆对应的周期分别为和，（已知小于），由此测得的重力加速度为　 　。
（用表示）
（4）小明和小海在实验过程中，有很多因素都会影响重力加速度测量的精度，请说出一个对小明和小海实验测量精度都有影响的因素　 　。
四、解答题
14．（2023高三上·长沙期末）某学校举行校庆，准备放飞气球渲染气氛。当天上午10点，学校地表附近的气温为，大气压强为，此时气球体积为。气球内充的氦气可视为理想气体，气球内外气压差很小，可以忽略。
（1）正午时地表附近气温达到，大气压仍为，此时气球的体积多大？
（2）已知在距地面高处的大气压强为，若气球升到高处时体积变为，则此时高处的气温为多少？
15．（2023高三上·长沙期末）科学家们用电场和磁场来控制带电粒子的运动。如图所示，有一中轴线沿x轴的平行板器件，上极板带正电，间距的两极板间电压，极板间存在着匀强磁场。一束带电量大小为，质量，速率的粒子从平行板器件左侧射入，恰好能沿中轴线从平行板器件右侧射出。不计带电粒子的重力及粒子间相互作用。
（1）求极板间的匀强磁场的大小；
（2）在平面的第一象限存在着平行于纸面的匀强电场和垂直纸面的匀强磁场（图中未画出），电场方向斜向左上方且与x轴负方向夹角的正切值。粒子从极板右侧射出后，沿虚线从O点进入第一象限，在点处可观测到速度大小为的粒子。
求：①粒子从O点运动到P点的过程中电场力对粒子做的功；②电场强度大小。
16．（2023高三上·长沙期末）如图甲所示，一长的传送带以速度做匀速运动，质量的小物块与传送带之间的动摩擦因数。在传送带的C端，用长为的细线悬挂着一个质量为的小球，小物块与小球均可视为质点，从A端无初速释放小物块，取重力加速度g为，忽略一切空气阻力。
（1）求小物块从释放到运动到C端所用的时间；
（2）小物块运动到C端与小球发生碰撞，在此后的过程中细线始终没有发生弯曲，求碰撞过程中小物块与小球组成的系统损失机械能的范围。
（3）若传送带的传送区域为水平面ABCD，宽，如图乙所示，从A点以平行于AB方向的速度将小物块射出，求小物块离开传送带时与D点的距离。
答案解析部分
1．【答案】B
【知识点】匀变速直线运动的定义与特征
【解析】【解答】A．做匀速直线运动的物体，所受合力一定零，A不符合题意；
B．加速度不变的运动是匀变速运动，因此做匀加速直线运动的物体，所受合力一定不变，B符合题意；
C．做匀速圆周运动的物体，所受合力一定指向圆心，因此合力一定变化，C不符合题意；
D．做曲线运动的物体，合力与运动方向不同向，但所受合力可能不变，比如平抛运动，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】匀速直线运动时物体所受的合力为零，加速度不变的变速运动为匀变速运动，匀速圆周运动的合力指向圆心。
2．【答案】A
【知识点】原子核的衰变、半衰期；结合能与比结合能
【解析】【解答】A．比结合能越大的原子核越稳定，铀 衰变成钚 ，是由不稳定的铀 生成较稳定的钚 ，所以铀 的比结合能小于钚 的比结合能，A符合题意；
B．钚 变成两个中等大小核的过程并未释放 粒子 ，不属于 衰变，B不符合题意；
C．原子核的半衰期不随物理环境和化学环境的改变而改变，只由原子核内部结构决定，C不符合题意；
D．铀 吸收中子转变成铀 ，核内中子数增加，质子数不变，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】比结合能越大的原子核越稳定，原子核的半衰期不随物理环境和化学环境的改变而改变。
3．【答案】C
【知识点】电功率和电功；变压器的应用
【解析】【解答】由电压与匝数的关系可得，副线圈两端的电压为 ，则 和 的功率分别为 ， ，联立对比可得
故答案为：C。
【分析】根据理想变压器原副线圈的匝数比和电压比的关系得出副线圈两端的电压，结合电功率的表达式得出R1和R2的功率之比。
4．【答案】C
【知识点】超重与失重；动能
【解析】【解答】A．运动员离开B点后的上升过程中，加速度为g，则处于失重状态，A不符合题意；
B．运动员在C点时具有水平速度，即速度不为0，B不符合题意；
C．运动员下降过程中只受重力作用，则加速度不变，C符合题意；
D．从A点到E点，由动能定理 ， 越大时，运动员从B点做斜抛运动的抛射角越大，则落到斜面上时的位置可能在E点上方，则此时hAE变小，则落到斜面的速度变小，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】当物体具有向下的加速度时处于失重，具有向上的加速度时处于超重，从A到E的过程根据动能定理得出落到斜面速度的变化情况。
5．【答案】D
【知识点】导体切割磁感线时的感应电动势
【解析】【解答】AB．线框完全离开磁场后的运动为 的匀加速运动，由题意可知，加速度恒为+g，AB不符合题意；
C．cd边刚进入磁场时，线框恰好做匀速直线运动，所受安培力等于重力，线框完全进入磁场后的运动为 的匀加速运动，Cd边刚离开磁场时竖直方向的分速度大于cd边刚进入磁场时竖直方向的分速度，所受安培力大于重力，可知cd边离开磁场时的过程中做加速度减小的减速运动，根据C选项的图像，ab边出磁场时，加速度为零，安培力等于重力，即此时的速度刚好等于cd边进入磁场时的速度；而从ab边刚进入磁场到cd边刚出磁场，物体的加速度为g，位移为l；接下来再运动位移为l时，加速度均小于g，ab边刚出磁场时速度肯定大于ab刚进入磁场时的速度，所以加速度不可能为零，C不符合题意；
D．cd边刚出磁场时的速度大小不确定，线框的加速度大于g、等于g和小于g均有可能，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】线框移动的过程，对线框进行受力分析，根据力的合成得出现况的运动过程以及加速度的变化情况。
6．【答案】D
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【解答】光路如图所示
根据对称性以及几何关系可知 ，根据折射定律有 ，联立以上两式可得 ，故 ，入射线与出射线的距离为
故答案为：D。
【分析】根据光在玻璃珠中的光路图以及折射定律和几何关系得出入射线与出射线的距离。
7．【答案】B
【知识点】电场力做功；电势能
【解析】【解答】设初始时刻电场强度为 ，则 ，正负电荷所在点的电势分为 和 ，则其电势能为 ，则电场力做功 ，现将两极板旋转 ，场强变为 ，则 ，故
故答案为：B。
【分析】根据匀强电场电场强度的表达式得出初始时的电场强度，结合电势能的表达式以及电场力做功得出电场力做的功。
8．【答案】A,B,D
【知识点】运动学 v-t 图象
【解析】【解答】A． 图像与时间轴围成的面积表示位移，在0-5s内，甲车比乙车多运动 ， 时两车恰好相遇，则 时，甲车在乙车后方 处，A符合题意；
B．在0-5s内，甲在乙后方且甲的速度大于乙，则两车间的距离在减小， 时两车恰好相遇，在5-10s内，甲车在乙车前方且速度大于乙，则两车距离在增大，B符合题意；
C． 图像与时间轴围成的面积表示位移，由图可知，10-30s内两车的位移相同，则 时，两车的距离等于10s时两车的距离，由上分析可知，此时甲在乙前方，C不符合题意；
D．t=20s时，两车的速度相等，此时距离最大，在0-20s内，甲比乙多运动的距离为 ， 时，甲车在乙车后方 处，故两车间的最大距离为100m，D符合题意。
故答案为：ABD。
【分析】 图像与时间轴围成的面积表示位移，斜率表示加速度，结合两车运动情况的分析得出两车速度相等时距离最大。
9．【答案】A,B
【知识点】开普勒定律；万有引力定律的应用
【解析】【解答】A．设S星距太阳的距离为 ，N星距太阳的距离为 ， ，根据图像有 ， ，联立解得 ， ，A符合题意；
B．两小行星均绕太阳运动，设S星与N星的周期分别 、 为根据开普勒第三定律有 ，可解得 ，B符合题意；
C．根据 ，可得 ，C不符合题意；
D．根据图像可知，经过时间T两小行星再次相距最近，有 ，结合 ，联立解得 ，D不符合题意。
故答案为：AB。
【分析】根据行星运动轨迹的几何关系得出S星和N星的轨道半径，结合开普勒第三得出周期之比，结合线速度和周期的关系得出线速度之比。
10．【答案】B,C
【知识点】机械波及其形成和传播；横波的图象
【解析】【解答】A.由题可知， 处质点的振动图像如图乙所示， 时该质点第一次处于波谷，则有 ，解得 ，A不符合题意；
B由乙图知x=-1km处质点在0时刻振动方向向上，对应到甲图中，根据“上下坡法”可知，波沿x轴正向传播，B符合题意；
C由甲图知，波长λ=4km，则波速为 ，C符合题意；
D由题知 ，故 处的质点在此时的状态与 的状态相同；在t=0时刻， 处的质点处于平衡位置向下振动，故经 ，它将处于波波谷，D不符合题意。
故答案为：BC。
【分析】根据质点的振动图像得出质点的周期，结合简谐波的波长和周期的关系得出该波的波速，利用上下坡法得出该波的传播方向。
11．【答案】A,C
【知识点】安培力
【解析】【解答】A．根据圆环的平衡和牛顿第三定律可判断，圆环对超导平板的作用力大小等于圆环重力，A符合题意；
B．由于 ，因此两圆环近似看作两根平行长直导线，圆环所在处的磁感应强度B由镜像圆环产生，则由题目条件可知 ，B不符合题意；
CD．由于两导线间的电流反向，因此上面圆环所受的安培力方向竖直向上，大小为 ，故 ，又由于圆环恰好悬浮，故 ，计算可得 ，C符合题意，D不符合题意。
故答案为：AC。
【分析】对圆环进行受力分析，根据共点力平衡得出圆环对超导平板的作用力，结合安培力的表达式和共点力平衡得出圆环内的电流。
12．【答案】（1）2.60
（2）1857；相等
【知识点】伏安法测电阻
【解析】【解答】（1）电压表的量程为 ，分度值为 ，读数时要估读到分度值的下一位，因此电压表的读数为2.60V；
（2）由丙图读出 ，根据串联电路中电压与电阻的关系有 ，计算得到 ，若考虑电压表内阻的影响，当开关拨向接线柱1时，电压表和待测电阻并联的总电阻为 ，则二者分得电压为 ，同理，当开关拨向接线柱2时，电压表和电阻箱分得电压为 ，则有 ，故测量值与真实值相等。
【分析】（1）根据电压表的读数原理得出电压表的示数；
（2）根据串并联电路的电压关系以及开关拨向接线柱1和关拨向接线柱2时利用欧姆定律得出测量值和真实值的大小关系。
13．【答案】（1）76.75
（2）9.66
（3）
（4）空气阻力的影响或刻度尺测量（读数）不精确或手机计时不精确
【知识点】用单摆测定重力加速度
【解析】【解答】（1）根据表中对前面两图的读数可知，小明是根据小球上沿对齐的刻度读数，所以第3幅图也要根据上沿对齐的刻度读数
（2根据图可知三幅图中小球中心对应的刻度值分别为： ，根据逐差法求解加速度的方法可得：
（3）设摆长与细线长度之间的差值为X，根据单摆周期公式可得 ， ，联立方程解得
（4）空气阻力的影响；刻度尺测量（读数）不精确；手机计时不精确等均给分。
【分析】（1）根据刻度尺的读数原理得出小球的直径；
（2）结合匀变速直线运动相同时间间隔内的位移差得出重力加速度的大小；
（3）利用单摆周期的表达式得出重力加速度的表达式；
（4）根据 测定当地的重力加速度的实验原理的出对测量精度影响的因素。
14．【答案】（1）解：由题意可知此过程为等压变化过程，由盖-吕萨克定律知
且 解得
（2）解：由理想气体状态方程
解得
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程；气体的等压变化及盖-吕萨克定律
【解析】【分析】（1）在此过程中根据盖吕萨克定律得出 气球的体积 ；
（2）根据理想气体状态方程得出此时高处的气温 。
15．【答案】（1）解：顺利通过的粒子作匀速直线运动，则有
解得
（2）解：①粒子从O点到P点的过程中由于洛伦兹力不做功，只有电场力做功，根据动能定理可知，电场力对粒子做的功等于粒子动能的增量
②将电场沿x轴和y轴分解，可以得到电场力做功
又
代入解得
【知识点】带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【分析】（1）粒子做匀速直线运动，结合共点力平衡以及匀强电场电场强度的表达式得出极板间的匀强磁场的磁感应强度；
（2）根据功能关系得出电场力对粒子做的功，结合电场强度的合成得出电场强度。
16．【答案】（1）解：对小物块由牛顿第二定律可得
小物块先加速到传送带速度 ，所用时间为 ，可得
加速位移为
故小物块之后做匀速运动，时间为 ，可得
可得总时间为
（2）解：①若小物块与小球发生弹性碰撞，系统没有能量损失，小物块与小球速度交换，小球能上升的最大高度为h，则有
解得
因为
细线会发生弯曲，所以不可能是弹性碰撞。
②若小物块与小球碰撞后，小球恰好到达与圆心O等高的位置，由机械能守恒得
由动量守恒定律得
系统损失的能量为
解得
③若小物块与小球发生完全非弹性碰撞
解得
系统损失的能量为
解得
所以系统损失的能量范围为
（3）解：小物块射出后相对于传送带的运动方向如图所示
滑动摩擦力与相对运动方向相反，可得 ， ，
由于
所以加速变a的方向不变，小物块两个方向的加速度分量不变，由上可知，相对地面，小物块在 方向做匀减速直线运动，在AC方向做匀加速直线运动，设小物块从BD边射出，运动时间为t，由匀减速运动可知
可得 或者 （舍去）
此时沿AC方向的位移为
假设成立，所以小物块从BD边射出，射出点距离D点为
【知识点】动量守恒定律；牛顿运动定律的应用—传送带模型；运动的合成与分解；机械能守恒定律
【解析】【分析】（1）对小物块进行受力分析，根据牛顿第二定律得出小物块的加速度，结合匀变速直线运动的速度与时间的关系以及位移与时间的关系得出小物块从释放到运动到C端所用的时间；
（2） 小物块与小球碰撞后， 根据机械能守恒定律以及动量守恒定律得出损失的能量； 小物块与小球发生完全非弹性碰撞 ，结合动量守恒定律以及功能关系得出系统损失的能量；
（3）根据速度的合成以及加速度的分解得出水平方向和竖直方向加速度的比值，结合匀变速直线运动的位移与时间的关系得出射出点距离D点的距离。
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湖南省长沙市2022-2023学年高三上学期物理新高考适应性考试试卷
一、单选题
1．（2023高三上·长沙期末）关于物体的运动和力的关系，下列说法正确的是（　　）
A．做匀速直线运动的物体，所受合力可能不为零
B．做匀加速直线运动的物体，所受合力一定不变
C．做匀速圆周运动的物体，所受合力一定不变
D．做曲线运动的物体，所受合力一定发生变化
【答案】B
【知识点】匀变速直线运动的定义与特征
【解析】【解答】A．做匀速直线运动的物体，所受合力一定零，A不符合题意；
B．加速度不变的运动是匀变速运动，因此做匀加速直线运动的物体，所受合力一定不变，B符合题意；
C．做匀速圆周运动的物体，所受合力一定指向圆心，因此合力一定变化，C不符合题意；
D．做曲线运动的物体，合力与运动方向不同向，但所受合力可能不变，比如平抛运动，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】匀速直线运动时物体所受的合力为零，加速度不变的变速运动为匀变速运动，匀速圆周运动的合力指向圆心。
2．（2023高三上·长沙期末）我国核能发展采取“三步走”战略——“热堆—快堆—聚变堆”。其中快堆采用易裂变的钚作燃料，在堆心燃料钚的外围再生区里放置不易发生裂变的铀；钚裂变成两个中等大小的核，同时释放出快中子，再生区内的铀吸收快中子后转变为铀，铀极不稳定，经过衰变，进一步转变为钚，从而实现核燃料的“增殖”，对我国实现低碳经济具有十分重要的意义。关于快堆内部的核反应，下列说法正确的是（　　）
A．铀的比结合能小于钚的比结合能
B．钚变成两个中等大小核的过程是衰变
C．冬天的气温低，铀的衰变速度会变慢
D．铀吸收中子转变成铀，原子核内的质子数增加
【答案】A
【知识点】原子核的衰变、半衰期；结合能与比结合能
【解析】【解答】A．比结合能越大的原子核越稳定，铀 衰变成钚 ，是由不稳定的铀 生成较稳定的钚 ，所以铀 的比结合能小于钚 的比结合能，A符合题意；
B．钚 变成两个中等大小核的过程并未释放 粒子 ，不属于 衰变，B不符合题意；
C．原子核的半衰期不随物理环境和化学环境的改变而改变，只由原子核内部结构决定，C不符合题意；
D．铀 吸收中子转变成铀 ，核内中子数增加，质子数不变，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】比结合能越大的原子核越稳定，原子核的半衰期不随物理环境和化学环境的改变而改变。
3．（2023高三上·长沙期末）如图所示为某变压器的工作示意图，定值电阻和分别连在理想变压器原、副线圈上，且，理想变压器原副线圈匝数之比为，变压器原线圈接在交流电源上，则和的功率之比为（　　）
A． B． C． D．
【答案】C
【知识点】电功率和电功；变压器的应用
【解析】【解答】由电压与匝数的关系可得，副线圈两端的电压为 ，则 和 的功率分别为 ， ，联立对比可得
故答案为：C。
【分析】根据理想变压器原副线圈的匝数比和电压比的关系得出副线圈两端的电压，结合电功率的表达式得出R1和R2的功率之比。
4．（2023高三上·长沙期末）图甲是北京冬奥会单板滑雪大跳台比赛项目中运动员在空中姿态的合成图。比赛场地分为助滑区、起跳台、着陆坡和终点区域四个部分。运动员进入起跳台后的运动可简化成如图乙所示，先以水平初速度从A点冲上圆心角为的圆弧跳台，从B点离开跳台，C点为运动轨迹最高点，之后落在着陆坡上的E点。若忽略运动过程中受到的一切阻力并将运动员及其装备看成质点，则下列说法正确的是（　　）
A．运动员离开B点后的上升过程中处于超重状态
B．运动员在C点速度为0
C．运动员下降过程中的加速度不变
D．越大，运动员落在着陆坡上的速度越大
【答案】C
【知识点】超重与失重；动能
【解析】【解答】A．运动员离开B点后的上升过程中，加速度为g，则处于失重状态，A不符合题意；
B．运动员在C点时具有水平速度，即速度不为0，B不符合题意；
C．运动员下降过程中只受重力作用，则加速度不变，C符合题意；
D．从A点到E点，由动能定理 ， 越大时，运动员从B点做斜抛运动的抛射角越大，则落到斜面上时的位置可能在E点上方，则此时hAE变小，则落到斜面的速度变小，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】当物体具有向下的加速度时处于失重，具有向上的加速度时处于超重，从A到E的过程根据动能定理得出落到斜面速度的变化情况。
5．（2023高三上·长沙期末）边长为l的正方形线框以初速度水平抛出，在其正下方有一宽度为、水平足够长的垂直于纸面向里的匀强磁场区域，如图所示。cd边刚进入磁场时，线框恰好做匀速直线运动。以cd边刚离开磁场时为计时起点，此后线框的加速度与其竖直方向位移的关系图像可能正确的是（忽略空气阻力，线框在此过程中不发生转动，取竖直向下为正方向）（　　）
A． B．
C． D．
【答案】D
【知识点】导体切割磁感线时的感应电动势
【解析】【解答】AB．线框完全离开磁场后的运动为 的匀加速运动，由题意可知，加速度恒为+g，AB不符合题意；
C．cd边刚进入磁场时，线框恰好做匀速直线运动，所受安培力等于重力，线框完全进入磁场后的运动为 的匀加速运动，Cd边刚离开磁场时竖直方向的分速度大于cd边刚进入磁场时竖直方向的分速度，所受安培力大于重力，可知cd边离开磁场时的过程中做加速度减小的减速运动，根据C选项的图像，ab边出磁场时，加速度为零，安培力等于重力，即此时的速度刚好等于cd边进入磁场时的速度；而从ab边刚进入磁场到cd边刚出磁场，物体的加速度为g，位移为l；接下来再运动位移为l时，加速度均小于g，ab边刚出磁场时速度肯定大于ab刚进入磁场时的速度，所以加速度不可能为零，C不符合题意；
D．cd边刚出磁场时的速度大小不确定，线框的加速度大于g、等于g和小于g均有可能，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】线框移动的过程，对线框进行受力分析，根据力的合成得出现况的运动过程以及加速度的变化情况。
6．（2023高三上·长沙期末）高速公路上的标志牌使用的“回归反光膜”内含有球体反射元件。如图所示，反光膜内均匀分布着直径的球形细玻璃珠，所用玻璃的折射率为1.6，某一入射光线经玻璃珠依次发生折射、反射、折射后，出射光线恰好与入射光线平行，则此入射光线与出射光线间的距离为（　　）
A． B． C． D．
【答案】D
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【解答】光路如图所示
根据对称性以及几何关系可知 ，根据折射定律有 ，联立以上两式可得 ，故 ，入射线与出射线的距离为
故答案为：D。
【分析】根据光在玻璃珠中的光路图以及折射定律和几何关系得出入射线与出射线的距离。
7．（2023高三上·长沙期末）我们把两个等量异号点电荷组成的系统称为电偶极子。面积足够大的平行板电容器，两极板之间的距离为d，将电容器接在电压恒定的电源两端，规定无穷远处电势为0。将带电量极小的电偶极子用长度为l的绝缘轻杆连接，将其从无穷远处移到电容器两极板之间处于如图所示的状态（杆和极板垂直），移动电偶极子的过程中电场力做功为W；将两极板分别围绕O、点顺时针旋转，如图中虚线所示，仍将绝缘轻杆连接的电偶极子从无穷远处移动到同一位置，此过程中电场力做功为（　　）
A．0 B．W C． D．
【答案】B
【知识点】电场力做功；电势能
【解析】【解答】设初始时刻电场强度为 ，则 ，正负电荷所在点的电势分为 和 ，则其电势能为 ，则电场力做功 ，现将两极板旋转 ，场强变为 ，则 ，故
故答案为：B。
【分析】根据匀强电场电场强度的表达式得出初始时的电场强度，结合电势能的表达式以及电场力做功得出电场力做的功。
二、多选题
8．（2023高三上·长沙期末）甲、乙两辆汽车沿同一平直公路同向行驶的，图像如图所示，时两车恰好相遇。下列说法正确的是（　　）
A．时，甲车在乙车后方处
B．内，两车间的距离先减小后增大
C．时，甲乙两车再次相遇
D．再次相遇前，两车间的最大距离为
【答案】A,B,D
【知识点】运动学 v-t 图象
【解析】【解答】A． 图像与时间轴围成的面积表示位移，在0-5s内，甲车比乙车多运动 ， 时两车恰好相遇，则 时，甲车在乙车后方 处，A符合题意；
B．在0-5s内，甲在乙后方且甲的速度大于乙，则两车间的距离在减小， 时两车恰好相遇，在5-10s内，甲车在乙车前方且速度大于乙，则两车距离在增大，B符合题意；
C． 图像与时间轴围成的面积表示位移，由图可知，10-30s内两车的位移相同，则 时，两车的距离等于10s时两车的距离，由上分析可知，此时甲在乙前方，C不符合题意；
D．t=20s时，两车的速度相等，此时距离最大，在0-20s内，甲比乙多运动的距离为 ， 时，甲车在乙车后方 处，故两车间的最大距离为100m，D符合题意。
故答案为：ABD。
【分析】 图像与时间轴围成的面积表示位移，斜率表示加速度，结合两车运动情况的分析得出两车速度相等时距离最大。
9．（2023高三上·长沙期末）太空中的两颗小行星（S星和N星）的运动可视为在同一平面内沿相同方向绕太阳做匀速圆周运动，测得两小行星之间的距离随时间变化的关系如图所示。已知S星距太阳的距离大于N星距太阳的距离，仅考虑两小行星与太阳之间的引力。则关于S星和N星的说法正确的是（　　）
A．S星的轨道半径为 B．S星与N星的周期之比为
C．S星与N星的线速度之比为 D．S星的角速度为
【答案】A,B
【知识点】开普勒定律；万有引力定律的应用
【解析】【解答】A．设S星距太阳的距离为 ，N星距太阳的距离为 ， ，根据图像有 ， ，联立解得 ， ，A符合题意；
B．两小行星均绕太阳运动，设S星与N星的周期分别 、 为根据开普勒第三定律有 ，可解得 ，B符合题意；
C．根据 ，可得 ，C不符合题意；
D．根据图像可知，经过时间T两小行星再次相距最近，有 ，结合 ，联立解得 ，D不符合题意。
故答案为：AB。
【分析】根据行星运动轨迹的几何关系得出S星和N星的轨道半径，结合开普勒第三得出周期之比，结合线速度和周期的关系得出线速度之比。
10．（2023高三上·长沙期末）人们通过研究地震波的发生、传播等规律来了解地震，减少地震带来的危害。某地震监测站监测到一列沿x轴传播的地震波，时刻x轴上区间内的波形如图甲所示。处质点的振动图像如图乙所示，时该质点第一次处于波谷。下列说法正确的是（　　）
A．该地震波的周期为
B．该地震波沿x轴正方向传播
C．该地震波沿x轴传播的速度为
D．时，处的质点处于波峰
【答案】B,C
【知识点】机械波及其形成和传播；横波的图象
【解析】【解答】A.由题可知， 处质点的振动图像如图乙所示， 时该质点第一次处于波谷，则有 ，解得 ，A不符合题意；
B由乙图知x=-1km处质点在0时刻振动方向向上，对应到甲图中，根据“上下坡法”可知，波沿x轴正向传播，B符合题意；
C由甲图知，波长λ=4km，则波速为 ，C符合题意；
D由题知 ，故 处的质点在此时的状态与 的状态相同；在t=0时刻， 处的质点处于平衡位置向下振动，故经 ，它将处于波波谷，D不符合题意。
故答案为：BC。
【分析】根据质点的振动图像得出质点的周期，结合简谐波的波长和周期的关系得出该波的波速，利用上下坡法得出该波的传播方向。
11．（2023高三上·长沙期末）如图甲所示，在水平面内放置有一个超导平板，在处有一质量为m、半径为r、环心在z轴上的水平匀质金属圆环，且。在圆环内通入电流，在圆环磁场的作用下超导平板内形成感应电流，产生附加磁场。可以证明，超导平板内感应电流在区域产生的附加磁场，相当于在处对称地放置一个半径也为r的镜像圆环电流所产生的磁场，镜像圆环内的电流与原圆环电流大小相等方向相反。已知长直通电导线在空间中某点激发的磁场的磁感应强度满足下列关系式：，k为常数，I为通过直导线的电流，x为此点与直导线的垂直距离。设重力加速度为g。当环内电流达到恒定值时，圆环刚好能悬浮在处，此时（　　）
A．圆环对超导平板的作用力大小为
B．超导平板在圆环处产生的附加磁场的磁感应强度
C．圆环内的电流
D．圆环内的电流
【答案】A,C
【知识点】安培力
【解析】【解答】A．根据圆环的平衡和牛顿第三定律可判断，圆环对超导平板的作用力大小等于圆环重力，A符合题意；
B．由于 ，因此两圆环近似看作两根平行长直导线，圆环所在处的磁感应强度B由镜像圆环产生，则由题目条件可知 ，B不符合题意；
CD．由于两导线间的电流反向，因此上面圆环所受的安培力方向竖直向上，大小为 ，故 ，又由于圆环恰好悬浮，故 ，计算可得 ，C符合题意，D不符合题意。
故答案为：AC。
【分析】对圆环进行受力分析，根据共点力平衡得出圆环对超导平板的作用力，结合安培力的表达式和共点力平衡得出圆环内的电流。
三、实验题
12．（2023高三上·长沙期末）实验小组为了测量某定值电阻的阻值。使用的实验器材如下：
A．两个完全相同的电压表（量程为，阻值大约）
B．待测电阻
C．定值电阻
D．电源（电压恒定，约为，内阻不计）
E.开关、导线若干
（1）按图甲连接好电路。闭合开关。将单刀双掷开关，拨向接线柱1，电压表读数如图乙所示，其读数为　 　V；然后再将开关拨向接线柱2，电压表的读数如图丙所示；
（2）实验小组的同学把当作理想电表处理，根据串联电路中电压与电阻的关系，得出　 　（计算结果保留4位有效数字），你认为由于电压表内阻的影响，使得测量值和真实值相比会　 　（填“偏大”、“偏小”或“相等”）
【答案】（1）2.60
（2）1857；相等
【知识点】伏安法测电阻
【解析】【解答】（1）电压表的量程为 ，分度值为 ，读数时要估读到分度值的下一位，因此电压表的读数为2.60V；
（2）由丙图读出 ，根据串联电路中电压与电阻的关系有 ，计算得到 ，若考虑电压表内阻的影响，当开关拨向接线柱1时，电压表和待测电阻并联的总电阻为 ，则二者分得电压为 ，同理，当开关拨向接线柱2时，电压表和电阻箱分得电压为 ，则有 ，故测量值与真实值相等。
【分析】（1）根据电压表的读数原理得出电压表的示数；
（2）根据串并联电路的电压关系以及开关拨向接线柱1和关拨向接线柱2时利用欧姆定律得出测量值和真实值的大小关系。
13．（2023高三上·长沙期末）小明和小海约定周末在家里各自找器材测定当地的重力加速度。
（1）小明同学用手机拍摄小球自由下落的视频，得到分帧图片，利用图片中小球的位置来测量当地的重力加速度，实验装置如图甲所示。小明从视频中截取三帧图片，图片中的小球和刻度尺如图乙所示。已知所截取的图片相邻两帧之间的时间间隔为，刻度尺的分度值是，小明将测量小球位置时的数据记录在下表中，请帮助小明完成表格。
小球的位置 图（a） 图（b） 图（c）
刻度尺的读数（cm） 2.00 25.95 　 　
（2）小明测得重力加速度大小为　 　（保留两位小数）。
（3）小海在家里找到了一块外形不规则的小金属挂件代替摆球做了一个如图所示的单摆，具体操作如下：用刻度尺测量ON间细线的长度l，将挂件拉开一个大约的角度，然后由静止释放，从挂件摆至最低处开始用手机计时，测出多次全振动的总时间并计算出单摆的周期T。小海改变ON间细线的长度先后做了两次实验，记录细线的长度及单摆对应的周期分别为和，（已知小于），由此测得的重力加速度为　 　。
（用表示）
（4）小明和小海在实验过程中，有很多因素都会影响重力加速度测量的精度，请说出一个对小明和小海实验测量精度都有影响的因素　 　。
【答案】（1）76.75
（2）9.66
（3）
（4）空气阻力的影响或刻度尺测量（读数）不精确或手机计时不精确
【知识点】用单摆测定重力加速度
【解析】【解答】（1）根据表中对前面两图的读数可知，小明是根据小球上沿对齐的刻度读数，所以第3幅图也要根据上沿对齐的刻度读数
（2根据图可知三幅图中小球中心对应的刻度值分别为： ，根据逐差法求解加速度的方法可得：
（3）设摆长与细线长度之间的差值为X，根据单摆周期公式可得 ， ，联立方程解得
（4）空气阻力的影响；刻度尺测量（读数）不精确；手机计时不精确等均给分。
【分析】（1）根据刻度尺的读数原理得出小球的直径；
（2）结合匀变速直线运动相同时间间隔内的位移差得出重力加速度的大小；
（3）利用单摆周期的表达式得出重力加速度的表达式；
（4）根据 测定当地的重力加速度的实验原理的出对测量精度影响的因素。
四、解答题
14．（2023高三上·长沙期末）某学校举行校庆，准备放飞气球渲染气氛。当天上午10点，学校地表附近的气温为，大气压强为，此时气球体积为。气球内充的氦气可视为理想气体，气球内外气压差很小，可以忽略。
（1）正午时地表附近气温达到，大气压仍为，此时气球的体积多大？
（2）已知在距地面高处的大气压强为，若气球升到高处时体积变为，则此时高处的气温为多少？
【答案】（1）解：由题意可知此过程为等压变化过程，由盖-吕萨克定律知
且 解得
（2）解：由理想气体状态方程
解得
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程；气体的等压变化及盖-吕萨克定律
【解析】【分析】（1）在此过程中根据盖吕萨克定律得出 气球的体积 ；
（2）根据理想气体状态方程得出此时高处的气温 。
15．（2023高三上·长沙期末）科学家们用电场和磁场来控制带电粒子的运动。如图所示，有一中轴线沿x轴的平行板器件，上极板带正电，间距的两极板间电压，极板间存在着匀强磁场。一束带电量大小为，质量，速率的粒子从平行板器件左侧射入，恰好能沿中轴线从平行板器件右侧射出。不计带电粒子的重力及粒子间相互作用。
（1）求极板间的匀强磁场的大小；
（2）在平面的第一象限存在着平行于纸面的匀强电场和垂直纸面的匀强磁场（图中未画出），电场方向斜向左上方且与x轴负方向夹角的正切值。粒子从极板右侧射出后，沿虚线从O点进入第一象限，在点处可观测到速度大小为的粒子。
求：①粒子从O点运动到P点的过程中电场力对粒子做的功；②电场强度大小。
【答案】（1）解：顺利通过的粒子作匀速直线运动，则有
解得
（2）解：①粒子从O点到P点的过程中由于洛伦兹力不做功，只有电场力做功，根据动能定理可知，电场力对粒子做的功等于粒子动能的增量
②将电场沿x轴和y轴分解，可以得到电场力做功
又
代入解得
【知识点】带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【分析】（1）粒子做匀速直线运动，结合共点力平衡以及匀强电场电场强度的表达式得出极板间的匀强磁场的磁感应强度；
（2）根据功能关系得出电场力对粒子做的功，结合电场强度的合成得出电场强度。
16．（2023高三上·长沙期末）如图甲所示，一长的传送带以速度做匀速运动，质量的小物块与传送带之间的动摩擦因数。在传送带的C端，用长为的细线悬挂着一个质量为的小球，小物块与小球均可视为质点，从A端无初速释放小物块，取重力加速度g为，忽略一切空气阻力。
（1）求小物块从释放到运动到C端所用的时间；
（2）小物块运动到C端与小球发生碰撞，在此后的过程中细线始终没有发生弯曲，求碰撞过程中小物块与小球组成的系统损失机械能的范围。
（3）若传送带的传送区域为水平面ABCD，宽，如图乙所示，从A点以平行于AB方向的速度将小物块射出，求小物块离开传送带时与D点的距离。
【答案】（1）解：对小物块由牛顿第二定律可得
小物块先加速到传送带速度 ，所用时间为 ，可得
加速位移为
故小物块之后做匀速运动，时间为 ，可得
可得总时间为
（2）解：①若小物块与小球发生弹性碰撞，系统没有能量损失，小物块与小球速度交换，小球能上升的最大高度为h，则有
解得
因为
细线会发生弯曲，所以不可能是弹性碰撞。
②若小物块与小球碰撞后，小球恰好到达与圆心O等高的位置，由机械能守恒得
由动量守恒定律得
系统损失的能量为
解得
③若小物块与小球发生完全非弹性碰撞
解得
系统损失的能量为
解得
所以系统损失的能量范围为
（3）解：小物块射出后相对于传送带的运动方向如图所示
滑动摩擦力与相对运动方向相反，可得 ， ，
由于
所以加速变a的方向不变，小物块两个方向的加速度分量不变，由上可知，相对地面，小物块在 方向做匀减速直线运动，在AC方向做匀加速直线运动，设小物块从BD边射出，运动时间为t，由匀减速运动可知
可得 或者 （舍去）
此时沿AC方向的位移为
假设成立，所以小物块从BD边射出，射出点距离D点为
【知识点】动量守恒定律；牛顿运动定律的应用—传送带模型；运动的合成与分解；机械能守恒定律
【解析】【分析】（1）对小物块进行受力分析，根据牛顿第二定律得出小物块的加速度，结合匀变速直线运动的速度与时间的关系以及位移与时间的关系得出小物块从释放到运动到C端所用的时间；
（2） 小物块与小球碰撞后， 根据机械能守恒定律以及动量守恒定律得出损失的能量； 小物块与小球发生完全非弹性碰撞 ，结合动量守恒定律以及功能关系得出系统损失的能量；
（3）根据速度的合成以及加速度的分解得出水平方向和竖直方向加速度的比值，结合匀变速直线运动的位移与时间的关系得出射出点距离D点的距离。
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