湖北省高中名校联盟2022-2023高三下学期物理第三次联合测评试卷考试试卷

湖北省高中名校联盟2022-2023学年高三下学期物理第三次联合测评试卷
一、单选题
1．（2023·湖北模拟）光谱分析为深入原子世界打开了道路。关于光谱，下列说法正确的是（　　）
A．原子发射连续光谱是因为电子绕原子核运动的变化是连续的
B．玻尔的原子理论能成功的解释各种原子光谱的实验规律
C．原子吸收光谱中的每一条暗线都跟这种原子的发射光谱中的一条亮线相对应
D．进行光谱分析时，可以用连续谱，也可以用线状谱
【答案】C
【知识点】光谱和光谱分析
【解析】【解答】A．电子绕原子核运动的变化都是不连续的，我们看到的原子光谱都是线状谱，A不符合题意；
B．玻尔原子理论仅能成功的解释氢原子光谱的实验规律，B不符合题意；
C．原子都是由原子核和电子组成的，但不同原子的原子结构不同，各种原子的原子光谱都有各自的特征谱线，原子吸收光谱中的每一条暗线都跟这种原子的发射光谱中的一条亮线相对应，C符合题意；
D．只有线状谱和吸收光谱与原子的结构有关，可以用来鉴别物质，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】电子绕原子核运动是不连续的，原子光谱是线状的，只有线状谱和吸收光谱与原子的结构有关。
2．（2023·湖北模拟）图（a）为高层建筑配备的救生缓降器材，发生火灾时，使用者先将安全钩挂在室内窗户、管道等可以承重的物体上，然后将安全带系在人体腰部，通过缓降绳索安全落地。某学校进行火灾逃生演练，一同学（可视为质点）利用缓降器材逃生，图（b）为该同学整个运动过程的位移与时间的图像，以竖直向下为正方向，、内的图像均为抛物线，且两段抛物线平滑连接。在时，该同学恰好抵达地面，且速度为零。不计空气阻力，重力加速度大小。下列说法正确的是（　　）
A．该同学从离地面高度为处缓降
B．内，该同学的平均速度大小为
C．内，该同学先超重后失重
D．内和内，该同学具有相同的加速度
【答案】A
【知识点】平均速度；匀变速直线运动的位移与时间的关系；运动学 S-t 图像
【解析】【解答】A．由题图可知， 内该同学做匀加速直线运动，设最大速度为 ， ， ，
解得 ，
由题图可知， 内该同学做匀减速直线运动，设加速度大小为 ，可知 ， ，
解得 ，
所以该同学从离地面高度为 处缓降，A符合题意；
B． 内该同学的平均速度为
B不符合题意；
C． 内该同学先向下做匀加速直线运动后向下做匀减速直线运动，故该同学先失重后超重，C不符合题意；
D．由以上分析知该同学在 内和 内加速度等大反向，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】x-t图像的斜率表示物体的速度，结合匀变速直线运动的位移与时间的关系以及平均速度的表达式进行分析判断。
3．（2023·湖北模拟）如图所示，不可伸长的轻绳一端悬挂在天花板上的点，另一端系者质量为的小球，给小球一定的速度，使之在水平面内做周期为的匀速圆周运动。不计空气阻力，下列说法正确的是（　　）
A．小球运动半周的过程中，动量不变
B．小球运动半周的过程中，合力的冲量大小为
C．小球运动一周的过程中，重力的冲量为零
D．小球运动一周的过程中，拉力的冲量为零
【答案】B
【知识点】动量定理；冲量
【解析】【解答】AB．小球运动半周的过程中，小球动量的改变量
根据动量定理
A不符合题意，B符合题意；
C．小球运动一周的过程中，重力的冲量大小为
C不符合题意；
D．小球运动一周的过程中，小球动量的改变量为零，又由动量定理
得
D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】结合动量的表达式以及动量定理得出合力的冲量，结合冲量的表达式得出重力的冲量，利用动量定理得出拉力的冲量大小。
4．（2023·湖北模拟）A、B两颗卫星在同一平面内沿同一方向绕地球做匀速圆周运动，如图（a）所示。两卫星之间的距离随时间周期性变化，如图（b）所示。仅考虑地球对卫星的引力，下列说法正确的是（　　）
A．A，B的轨道半径之比为
B．A，B的线速度之比为
C．A的运动周期大于B的运动周期
D．在相同时间内， A与地心连线扫过的面积小于B与地心连线扫过的面积
【答案】D
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【解答】AB．由图知 ，
解得 ，
所以A、 的轨道半径之比为 ；设地球质量为 ，卫星质量为 ，卫星的轨道半径和线速度分别为 、 。由
得
A、B的线速度之比为 ，AB不符合题意；
C．由
得
A的轨道半径小于B的轨道半径，A的运动周期小于 的运动周期，C不符合题意；
D．绕地球运动的卫星与地心的连线在相同时间 内扫过的面积
由万有引力提供向心力，可知
解得
可知，在相同时间内，A与地心连线扫过的面积小于 与地心连线扫过的面积，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】两颗卫星绕地球做匀速圆周运动，结合几何关系以及万有引力提供向心力从而得出线速度 和周期的表达式，进一步得出在相同时间内，AB与地心连线扫过的面积的大小关系。
5．（2023·湖北模拟）彩虹的形成可以简化为如图所示的模型。球是空中的球形雨滴，太阳光（复色光）从点射入，在雨滴内经反射和折射后射出并进入地面上人的眼中，因光的折射率不同，从而形成了彩虹，其中光线和光线是彩虹最外侧的两束光线。下列说法正确的是（　　）
A．光线为红光，光线为紫光
B．两种光在点和点可以发生全发射
C．人看到空中的彩虹红光在顶端，紫光在底端
D．光线在雨滴中传播的速度大于光线在雨滴中传播的速度
【答案】C
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【解答】A．光线 、 入射角相同， 的折射角小，故 的折射率大，所以 为紫光， 为红光，A不符合题意；
C．如图，人观察彩虹时，红光在上、紫光在下，C符合题意；
B．由题图可知，光线由空气射入雨滴的折射角等于雨滴背面的入射角，所以两种光在 点和 点不能发生全反射，B不符合题意；
D．根据
光线 在雨滴中传播的速度小于光线 在雨滴中传播的速度，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据折射定律得出ab光的折射率大小关系，结合折射率与光在介质中传播的速度之间的关系得出ab光在雨滴中传播的速度大小关系。
6．（2023·湖北模拟）将密闭着一定质量的理想气体的导热气缸按如图两种方式放置。图（a）中竖直弹簧下端固定在水平地面上，上端与活塞相连；图（b）中竖直弹簧上端固定在天花板上，下端与活塞相连。不计气缸内壁与活塞间的摩擦，环境温度保持不变，弹簧始终在弹性限度内。当外界大气压变大时，下列说法正确的是（　　）
A．两图中弹簧弹力均变大
B．图（a）中气体压强变大，图（b）中气体压强变小
C．相对于地面，图（a）中气缸位置下降，图（b）中气缸位置上升
D．相对于地面，图（a）中活塞位置下降，图（b）中活塞位置上升
【答案】C
【知识点】受力分析的应用；共点力的平衡
【解析】【解答】AD．把气缸和活塞当作整体，状态变化前后均满足平衡条件
故弹簧弹力保持不变，两活塞位置保持不变，A不符合题意，D不符合题意；
BC．图（a）中以气缸为研究对象
增大，故 增大，又温度保持不变，由玻意耳定律可知，气体体积缩小，故气缸位置下降；图（b）中以气缸为研究对象
增大，故 增大，又温度保持不变，由玻意耳定律可知，气体体积缩小，故气缸位置上升，B不符合题意，C符合题意。
故答案为：C。
【分析】把气缸和活塞当作整体进行受力分析，根据共点力平衡得出弹簧弹力的变化情况，以（a）（b）中的气缸为研究对象根据共点力平衡得出汽缸位置的变化情况。
7．（2023·湖北模拟）如图（a）所示，一根质量为、长度为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。当绳下落的长度为时，加速度大小为，绳转折处点的张力大小为，桌面剩余绳的动能为、动量为，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，张力有最大值 B．当时，动是有最大值
C．当时，加速度有最大值 D．当时，动能有最值
【答案】D
【知识点】受力分析的应用；牛顿第二定律；机械能守恒定律
【解析】【解答】AC．分析整段绳
隔离桌面部分
联立可得 ，
故当 时， 有最大值； 时， 有最大值；A不符合题意，C不符合题意；
B．由机械能守恒定律
可得
故
故当 时，动量 有最大值，B不符合题意；
D．根据
求导可得，当 时，动能 有最大值，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】分别对整段绳和桌面部分进行受力分析，利用牛顿第二定律得出张力和加速度的最大值，利用机械能守恒定律和动能的表达式得出动量和动能的最大值。
二、多选题
8．（2023·湖北模拟）2020年9月，中国发布“双碳战略”，计划到2030年实现碳达峰、2060年实现碳中和。特高压远距离输送清洁电能是实现碳中和的重要途径之一。若在输送电能总功率、输电线电阻不变的情况下，仅将原来的高压输电升级为的特高压输电，下列说法正确的是（　　）
A．输电线上的电流变为原来的9倍
B．输电线上的电流变为原来的
C．输电线上损失的电功率变为原来的81倍
D．输电线上损失的电功率变为原来的
【答案】B,D
【知识点】电功率和电功
【解析】【解答】AB．输电线上的电流
总功率 不变， 变为原来9倍，则输电线上的电流变为 ，A不符合题意，B符合题意；
CD．输电线上损失的功率
故输电线上损失的电功率变为原来的 ，C不符合题意，D符合题意。
故答案为：BD。
【分析】利用功率的表达式得出输电线上的电流，从而得出电压变为9倍后输电线上的电流，结合热功率的表达式得出输电线上损失的电功率。
9．（2023·湖北模拟） 为等边三角形，是三角形的中心，是的中点。图（a）中，A、B、C三个顶点处各放置电荷量相等的点电荷，其中A、B处为正电荷，C处为负电荷；图（b）中，A、B、C三个顶点处垂直纸面各放置一根电流大小相等的长直导线，其中A、B处电流方向垂直纸面向里，C处电流方向垂直纸面向外。下列说法正确的是（　　）
A．图（a）中，沿着直线从O到D电势逐渐升高
B．图（a）中，沿着直线从O到D各点的电场方向相同，且由指向
C．图（b）中，沿着直线从O到D各点的磁场方向相同，且垂直向左
D．图（b）中，点的磁感应强度大于点的磁感应强度
【答案】A,D
【知识点】点电荷的电场；电场强度的叠加；电势
【解析】【解答】A．图（a）中，从O到D的方向上，离正电荷越来越近，离负电荷越来越远，所以电势逐渐升高，A符合题意；
B．图（a）中，由场强的矢量合成可知，OD直线上，三个电荷的合场强由D指向O，B不符合题意；
C．图（b）中，由安培定则及矢量合成法则，可知OD直线上，A、B直导体棒的合磁场方向水平向右，C直导体棒的磁场方向水平向右，所以，三个导体棒的合磁场方向水平向右，C不符合题意；
D．图（b）中，A、B导体棒在 点的合磁感应强度为 ，A、B导体棒在 点的合磁感应强度不为0，且水平向右；且C导体棒在O点的磁感应强度也大于其在D点的磁感应强度，且水平向右，故 点的磁感应强度大于 点的磁感应强度，D符合题意。
故答案为：AD。
【分析】根据点电荷周围电势的变化情况得出O到D的过程电势的变化情况，结合点电荷周围电场强度的表达式以及电场强度的合成得出三个点电荷的合场强以及合磁场方向。
10．（2023·湖北模拟）如图所示，在边长为的等边三角形内分布着垂直于纸面向外，磁感应强度大小为的匀强磁场，在三角形的中心有一个点状的粒子源，它可沿平行纸面的各个方向发射质量为，电荷量为，速率为的同种粒子。不考虑粒子重力及粒子间相互作用，下列说法正确的是（　　）
A．有部分粒子能够击中三角形的顶点
B．粒子在磁场中运动的最短时间为
C．粒子在磁场中运动的最长时间为
D．若磁感应强度大于，所有粒子均不能射出三角形区域
【答案】B,D
【知识点】带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【解答】A．粒子圆周运动的半径
点到各个顶点的距离为 ，假设粒子能够击中顶点，粒子将运动半个周期，则粒子将从边界先射出，故无法击中顶点，A不符合题意；
B．当粒子出射点与 的连线垂直于出射电所在底边时，轨迹圆的弦最短，圆心角最小，运动时间最短，最短弦长为
则此时圆心角
故最短时间
B符合题意；
C．运动时间最长的粒子运动轨迹如图中自 点经 点运动至 点的劣弧 ，则小于半周期， C不符合题意；
D．所有粒子均不能射出三角形区域，临界条件为轨迹圆和三角形的边相切，此时半径为 ，故磁感应强度应至少为原来的两倍，D符合题意。
故答案为：BD。
【分析】粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，结合粒子在磁场中运动的时间和周期的关系得出粒子在磁场中运动时间的表达式。
11．（2023·湖北模拟）如图所示，以棱长为的正方体顶点为原点建立三维坐标系，其中正方体的顶点落在轴上，顶点落在轴上。一质量为、电荷量为的带电粒子（重力不计）由点沿轴正方向以初速度射入，第一次在正方体内加沿轴负方向磁感应强度大小为的匀强磁场，该粒子恰好能通过的中点；第二次在正方体内加沿轴负方向电场强度大小为的匀强电场，该粒子恰好能通过的中点；第三次在正方体内同时加上大小不变的磁场和电场，磁场方向不变，将电场方向调整为与平面平行，与轴正方向成角、与轴正方向成角。则（　　）
A．该粒子在正方体内运动的时间第一次大于第二次
B．电场强度和磁感应强度满足
C．该粒子第三次在正方体内的运动为匀变速曲线运动
D．该粒子第三次从正方体内射出的位置坐标为
【答案】A,C,D
【知识点】带电粒子在电场中的偏转；带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【解答】A．第一次粒子在磁场中运动，半径为
可知
运动时间
第二次粒子在电场中运动，运动时间
故 ，A符合题意；
B．第二次运动中，粒子在 方向上匀变速直线运动
解得
故有
B不符合题意；
C．第三次运动过程中，带电粒子所受电场力
洛伦兹力
在 平面内，如图所示，沿 轴方向有
电场力沿 轴的分量 让粒子在 轴正向加速，故粒子的运动为从 点以速度 沿 轴正向做匀速直线运动以及沿 轴正向做匀加速直线运动的合运动，即匀变速曲线运动，C符合题意；
D．粒子在 方向上
解得
方向上
方向上的坐标为 ，故出射点坐标为 ，D符合题意。
故答案为：ACD。
【分析】粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力得出磁感应强度的表达式，利用粒子在磁场中运动的时间和周期的关系以及在电场中水平方向的匀速直线运动得出粒子运动时间的大小，粒子在电场中做类平抛运动，结合类平抛运动的规律得出粒子第三次从正方体内射出的位置坐标。
三、实验题
12．（2023·湖北模拟）如图（a）所示，气垫导轨倾斜放置，倾角为，其上安装有可自由移动的光电门1和光电门2，光电门的位置可由气垫导轨侧面的标尺读出，它们到标尺零刻线的距离分别记为、，让质量为m的滑块从零刻线处由静止释放，无摩擦的先后经过光电门1和光电门2，速度传感器测出速度、，改变两个光电门的位置，得到多组和、和的数据，建立图（b）所示的坐标系并描点连线，测得图线的 率为。
（1）已知滑块上的遮光条宽度为d，光电门记录下遮光的时间t，则滑块经过光电门时的速度　 　；
（2）由图（b）可得，当地的重力加速度　 　（用、表示）
（3）若以滑块释放处为重力势能参考平面，则滑块经过光电门1时，其与地球组成的系统机械能表达式　 　（用、、、表示）。
【答案】（1）
（2）
（3）
【知识点】能量守恒定律；平均速度；机械能守恒定律
【解析】【解答】（1） 根据光电门工作原理知
（2） 以滑块研究对象，由能量守恒有
可得斜率
故
（3） 系统的机械能为
将
代入上式，得
【分析】（1）根据短时间内的平均速度等于瞬时速度得出 滑块经过光电门时的速度 ；
（2）以滑块研究对象，由能量守恒定律得出重力加速度的表达式；
（3）根据机械能的表达式以及（2）中的表达式得出其与地球组成的系统机械能表达式 。
13．（2023·湖北模拟）某温控箱内部结构如图（a）所示，它是由热敏电阻、滑动变阻器R、电磁继电器、电源E、开关串联组成的控制电路和另一电源与电热丝串联组成的工作电路两部分构成。热敏电阻的阻值随温度t的变化关系如图（b）所示。当电磁继电器的电流达到或者超过时，衔铁被吸合，电热丝停止加热，实现温度控制。
（1）实验室提供的器材有：
电源（电动势，内阻不计）；
滑动变阻器；
滑动变阻器；
热敏电阻；
电磁继电器（线图电阻）；
电阻箱；
开关、导线若干。
若要电磁继电器吸合衔铁、控制温度，则控制电路中的总电阻应满足　 　．为使该装置实现对之间任一温度的控制，滑动变阻器应选择　 　（选填“”、“”）。
（2）如果要实现的温度控制，其步骤是：①先用电阻箱替代热敏电阻，把电阻箱调至　 　；②闭合开关，调节滑动变阻器，直至电磁继电器的衔铁被吸合；③保持滑动变阻器滑片位置不变，断开开关，再用热敏电阻替换电阻箱；④闭合开关，即可实现的温度控制。
（3）在完成（2）的操作步骤后，与电磁继电器相连的电源，因为长时间使用导致内阻变大（电动势几乎不变），电磁继电器吸合衔铁时的实际温度　 　（选填“大于”、“小于”“等于”）。
【答案】（1）900；
（2）160.0
（3）大于
【知识点】闭合电路的欧姆定律
【解析】【解答】（1）根据闭合电路的欧姆定律
当温度处于 ，总电阻依然为 ，由题意 ，
故滑动变阻器阻值
故选择 。
（2）读图可知
（3）由闭合电路欧姆定律
电动势 不变，内阻 增大，电磁继电器工作电流不变，故热敏电阻的阻值减小，即电磁继电器工作时，实际温度大于 。
【分析】（1）根据闭合电路欧姆定律得出总电阻应满足的条件，从而得出选择的滑动变阻；
（2）结合图像得出电阻箱的阻值；
（3）利用闭合电路欧姆定律得出电磁继电器吸合衔铁时的实际温度 。
四、解答题
14．（2023·湖北模拟）如图（a）所示，水平而内有、两个波源，它们的位置坐标分别为、，点为水平面内的一点，其位置坐标为。已知两波源同时从时刻开始做简谐振动且振动情况完全一致，振动图像如图（b）所示，两列波在介质中的传播速度均为。求：
（1）两列波的波长；
（2）当两列波均传播到点后，点的振幅。
【答案】（1）由图（b）可知，波源振动周期
由
解得
（2）由题意 ，
得
所以， 点为振动减弱点，当两列波均传到 点时， 点的振幅为
解得
【知识点】横波的图象；波长、波速与频率的关系
【解析】【分析】（1）根据波长和波速的关系得出两列波的波长；
（2）根据波的传播以及M点的振动得出M点的振幅。
15．（2023·湖北模拟）如图（a）所示，水平面与斜面在处平滑连接，质量的小球1以水平向右的初速度与静止的小球2在处发生碰撞。碰后，小球1的速度大小为，方向水平向右，且之后不再与小球2发生碰撞。小球2在斜面上运动过程中的动能、重力势能、弹簧的弹性势能随小球的位移变化的关系如图（b）中的曲线①、②、③所示（曲线②为直线，曲线①部分为直线），已知重力加速度大小，不计一切摩擦。求：
（1）小球2的质量；
（2）斜面的倾角；
（3）图（b）中点对应的能量值。
【答案】（1）由图（b）中曲线①的纵截距可知碰后小球2的动能
碰撞过程中系统动量守恒
将 代入，解得
（2）曲线②表示小球2的重力势能 随位移 的关系，有
曲线②的斜率
由图可知
联立解得
（3）小球2在 内，机械能守恒
由图可知 ，
可得
故 点的能量值为
【知识点】动量守恒定律；重力势能；机械能守恒定律
【解析】【分析】（1）根据动能的表达式以及动量守恒得出小球2的质量；
（2）根据重力势能的表达式以及结合图像得出斜面的倾角；
（3）根据机械能守恒定律得出M点的能量值。
16．（2023·湖北模拟）如图所示，完全相同的金属导轨ad、bc水平放置，ab间的距离为4L，dc间的距离为2L，∠a=∠b=θ=45°。ab间接有阻值为R的电阻，dc间接一理想电压表。空间分布着垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一长度为4L的金属棒MN在水平外力的作用下从贴近于ab边的位置开始以初速度v0向右运动并始终与导轨接触良好。不计摩擦和其他电阻，在MN从ab边运动到dc边的过程中，电压表的示数始终保持不变。求：
（1）回路中电流大小I；
（2）MN的速度v随位移x变化的关系式；
（3）在MN从ab边运动到dc边的过程中，电阻R上产生的焦耳热。
【答案】（1）回路中的电动势恒为
根据闭合电路的欧姆定律
（2）由几何关系可知，当金属棒MN位移为 时，MN切割磁感线的有效长度 为
且 范围为
由于dc两点间的电压始终保持不变，即
联立解得
（3）由功能关系，电阻R上产生的焦耳热等于MN克服安培力做的功，有
MN所受安培力
联立解得
当x=0时，安培力为
当x=L时，安培力为
故全过程安培力做的功为
联立解得
【知识点】功能关系；安培力；法拉第电磁感应定律
【解析】【分析】（1）根据法拉第电磁感应定律以及闭合电路的欧姆定律得出 回路中电流 ；
（2）结合 MN切割磁感线的有效长度以及法拉第电磁感应定律得出MN的速度v随位移x变化的关系式；
（3）根据安培力的表达式以及安培力做功和功能关系得出电阻R上产生的焦耳热。 ，
湖北省高中名校联盟2022-2023学年高三下学期物理第三次联合测评试卷
一、单选题
1．（2023·湖北模拟）光谱分析为深入原子世界打开了道路。关于光谱，下列说法正确的是（　　）
A．原子发射连续光谱是因为电子绕原子核运动的变化是连续的
B．玻尔的原子理论能成功的解释各种原子光谱的实验规律
C．原子吸收光谱中的每一条暗线都跟这种原子的发射光谱中的一条亮线相对应
D．进行光谱分析时，可以用连续谱，也可以用线状谱
2．（2023·湖北模拟）图（a）为高层建筑配备的救生缓降器材，发生火灾时，使用者先将安全钩挂在室内窗户、管道等可以承重的物体上，然后将安全带系在人体腰部，通过缓降绳索安全落地。某学校进行火灾逃生演练，一同学（可视为质点）利用缓降器材逃生，图（b）为该同学整个运动过程的位移与时间的图像，以竖直向下为正方向，、内的图像均为抛物线，且两段抛物线平滑连接。在时，该同学恰好抵达地面，且速度为零。不计空气阻力，重力加速度大小。下列说法正确的是（　　）
A．该同学从离地面高度为处缓降
B．内，该同学的平均速度大小为
C．内，该同学先超重后失重
D．内和内，该同学具有相同的加速度
3．（2023·湖北模拟）如图所示，不可伸长的轻绳一端悬挂在天花板上的点，另一端系者质量为的小球，给小球一定的速度，使之在水平面内做周期为的匀速圆周运动。不计空气阻力，下列说法正确的是（　　）
A．小球运动半周的过程中，动量不变
B．小球运动半周的过程中，合力的冲量大小为
C．小球运动一周的过程中，重力的冲量为零
D．小球运动一周的过程中，拉力的冲量为零
4．（2023·湖北模拟）A、B两颗卫星在同一平面内沿同一方向绕地球做匀速圆周运动，如图（a）所示。两卫星之间的距离随时间周期性变化，如图（b）所示。仅考虑地球对卫星的引力，下列说法正确的是（　　）
A．A，B的轨道半径之比为
B．A，B的线速度之比为
C．A的运动周期大于B的运动周期
D．在相同时间内， A与地心连线扫过的面积小于B与地心连线扫过的面积
5．（2023·湖北模拟）彩虹的形成可以简化为如图所示的模型。球是空中的球形雨滴，太阳光（复色光）从点射入，在雨滴内经反射和折射后射出并进入地面上人的眼中，因光的折射率不同，从而形成了彩虹，其中光线和光线是彩虹最外侧的两束光线。下列说法正确的是（　　）
A．光线为红光，光线为紫光
B．两种光在点和点可以发生全发射
C．人看到空中的彩虹红光在顶端，紫光在底端
D．光线在雨滴中传播的速度大于光线在雨滴中传播的速度
6．（2023·湖北模拟）将密闭着一定质量的理想气体的导热气缸按如图两种方式放置。图（a）中竖直弹簧下端固定在水平地面上，上端与活塞相连；图（b）中竖直弹簧上端固定在天花板上，下端与活塞相连。不计气缸内壁与活塞间的摩擦，环境温度保持不变，弹簧始终在弹性限度内。当外界大气压变大时，下列说法正确的是（　　）
A．两图中弹簧弹力均变大
B．图（a）中气体压强变大，图（b）中气体压强变小
C．相对于地面，图（a）中气缸位置下降，图（b）中气缸位置上升
D．相对于地面，图（a）中活塞位置下降，图（b）中活塞位置上升
7．（2023·湖北模拟）如图（a）所示，一根质量为、长度为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。当绳下落的长度为时，加速度大小为，绳转折处点的张力大小为，桌面剩余绳的动能为、动量为，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，张力有最大值 B．当时，动是有最大值
C．当时，加速度有最大值 D．当时，动能有最值
二、多选题
8．（2023·湖北模拟）2020年9月，中国发布“双碳战略”，计划到2030年实现碳达峰、2060年实现碳中和。特高压远距离输送清洁电能是实现碳中和的重要途径之一。若在输送电能总功率、输电线电阻不变的情况下，仅将原来的高压输电升级为的特高压输电，下列说法正确的是（　　）
A．输电线上的电流变为原来的9倍
B．输电线上的电流变为原来的
C．输电线上损失的电功率变为原来的81倍
D．输电线上损失的电功率变为原来的
9．（2023·湖北模拟） 为等边三角形，是三角形的中心，是的中点。图（a）中，A、B、C三个顶点处各放置电荷量相等的点电荷，其中A、B处为正电荷，C处为负电荷；图（b）中，A、B、C三个顶点处垂直纸面各放置一根电流大小相等的长直导线，其中A、B处电流方向垂直纸面向里，C处电流方向垂直纸面向外。下列说法正确的是（　　）
A．图（a）中，沿着直线从O到D电势逐渐升高
B．图（a）中，沿着直线从O到D各点的电场方向相同，且由指向
C．图（b）中，沿着直线从O到D各点的磁场方向相同，且垂直向左
D．图（b）中，点的磁感应强度大于点的磁感应强度
10．（2023·湖北模拟）如图所示，在边长为的等边三角形内分布着垂直于纸面向外，磁感应强度大小为的匀强磁场，在三角形的中心有一个点状的粒子源，它可沿平行纸面的各个方向发射质量为，电荷量为，速率为的同种粒子。不考虑粒子重力及粒子间相互作用，下列说法正确的是（　　）
A．有部分粒子能够击中三角形的顶点
B．粒子在磁场中运动的最短时间为
C．粒子在磁场中运动的最长时间为
D．若磁感应强度大于，所有粒子均不能射出三角形区域
11．（2023·湖北模拟）如图所示，以棱长为的正方体顶点为原点建立三维坐标系，其中正方体的顶点落在轴上，顶点落在轴上。一质量为、电荷量为的带电粒子（重力不计）由点沿轴正方向以初速度射入，第一次在正方体内加沿轴负方向磁感应强度大小为的匀强磁场，该粒子恰好能通过的中点；第二次在正方体内加沿轴负方向电场强度大小为的匀强电场，该粒子恰好能通过的中点；第三次在正方体内同时加上大小不变的磁场和电场，磁场方向不变，将电场方向调整为与平面平行，与轴正方向成角、与轴正方向成角。则（　　）
A．该粒子在正方体内运动的时间第一次大于第二次
B．电场强度和磁感应强度满足
C．该粒子第三次在正方体内的运动为匀变速曲线运动
D．该粒子第三次从正方体内射出的位置坐标为
三、实验题
12．（2023·湖北模拟）如图（a）所示，气垫导轨倾斜放置，倾角为，其上安装有可自由移动的光电门1和光电门2，光电门的位置可由气垫导轨侧面的标尺读出，它们到标尺零刻线的距离分别记为、，让质量为m的滑块从零刻线处由静止释放，无摩擦的先后经过光电门1和光电门2，速度传感器测出速度、，改变两个光电门的位置，得到多组和、和的数据，建立图（b）所示的坐标系并描点连线，测得图线的 率为。
（1）已知滑块上的遮光条宽度为d，光电门记录下遮光的时间t，则滑块经过光电门时的速度　 　；
（2）由图（b）可得，当地的重力加速度　 　（用、表示）
（3）若以滑块释放处为重力势能参考平面，则滑块经过光电门1时，其与地球组成的系统机械能表达式　 　（用、、、表示）。
13．（2023·湖北模拟）某温控箱内部结构如图（a）所示，它是由热敏电阻、滑动变阻器R、电磁继电器、电源E、开关串联组成的控制电路和另一电源与电热丝串联组成的工作电路两部分构成。热敏电阻的阻值随温度t的变化关系如图（b）所示。当电磁继电器的电流达到或者超过时，衔铁被吸合，电热丝停止加热，实现温度控制。
（1）实验室提供的器材有：
电源（电动势，内阻不计）；
滑动变阻器；
滑动变阻器；
热敏电阻；
电磁继电器（线图电阻）；
电阻箱；
开关、导线若干。
若要电磁继电器吸合衔铁、控制温度，则控制电路中的总电阻应满足　 　．为使该装置实现对之间任一温度的控制，滑动变阻器应选择　 　（选填“”、“”）。
（2）如果要实现的温度控制，其步骤是：①先用电阻箱替代热敏电阻，把电阻箱调至　 　；②闭合开关，调节滑动变阻器，直至电磁继电器的衔铁被吸合；③保持滑动变阻器滑片位置不变，断开开关，再用热敏电阻替换电阻箱；④闭合开关，即可实现的温度控制。
（3）在完成（2）的操作步骤后，与电磁继电器相连的电源，因为长时间使用导致内阻变大（电动势几乎不变），电磁继电器吸合衔铁时的实际温度　 　（选填“大于”、“小于”“等于”）。
四、解答题
14．（2023·湖北模拟）如图（a）所示，水平而内有、两个波源，它们的位置坐标分别为、，点为水平面内的一点，其位置坐标为。已知两波源同时从时刻开始做简谐振动且振动情况完全一致，振动图像如图（b）所示，两列波在介质中的传播速度均为。求：
（1）两列波的波长；
（2）当两列波均传播到点后，点的振幅。
15．（2023·湖北模拟）如图（a）所示，水平面与斜面在处平滑连接，质量的小球1以水平向右的初速度与静止的小球2在处发生碰撞。碰后，小球1的速度大小为，方向水平向右，且之后不再与小球2发生碰撞。小球2在斜面上运动过程中的动能、重力势能、弹簧的弹性势能随小球的位移变化的关系如图（b）中的曲线①、②、③所示（曲线②为直线，曲线①部分为直线），已知重力加速度大小，不计一切摩擦。求：
（1）小球2的质量；
（2）斜面的倾角；
（3）图（b）中点对应的能量值。
16．（2023·湖北模拟）如图所示，完全相同的金属导轨ad、bc水平放置，ab间的距离为4L，dc间的距离为2L，∠a=∠b=θ=45°。ab间接有阻值为R的电阻，dc间接一理想电压表。空间分布着垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一长度为4L的金属棒MN在水平外力的作用下从贴近于ab边的位置开始以初速度v0向右运动并始终与导轨接触良好。不计摩擦和其他电阻，在MN从ab边运动到dc边的过程中，电压表的示数始终保持不变。求：
（1）回路中电流大小I；
（2）MN的速度v随位移x变化的关系式；
（3）在MN从ab边运动到dc边的过程中，电阻R上产生的焦耳热。
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】光谱和光谱分析
【解析】【解答】A．电子绕原子核运动的变化都是不连续的，我们看到的原子光谱都是线状谱，A不符合题意；
B．玻尔原子理论仅能成功的解释氢原子光谱的实验规律，B不符合题意；
C．原子都是由原子核和电子组成的，但不同原子的原子结构不同，各种原子的原子光谱都有各自的特征谱线，原子吸收光谱中的每一条暗线都跟这种原子的发射光谱中的一条亮线相对应，C符合题意；
D．只有线状谱和吸收光谱与原子的结构有关，可以用来鉴别物质，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】电子绕原子核运动是不连续的，原子光谱是线状的，只有线状谱和吸收光谱与原子的结构有关。
2．【答案】A
【知识点】平均速度；匀变速直线运动的位移与时间的关系；运动学 S-t 图像
【解析】【解答】A．由题图可知， 内该同学做匀加速直线运动，设最大速度为 ， ， ，
解得 ，
由题图可知， 内该同学做匀减速直线运动，设加速度大小为 ，可知 ， ，
解得 ，
所以该同学从离地面高度为 处缓降，A符合题意；
B． 内该同学的平均速度为
B不符合题意；
C． 内该同学先向下做匀加速直线运动后向下做匀减速直线运动，故该同学先失重后超重，C不符合题意；
D．由以上分析知该同学在 内和 内加速度等大反向，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】x-t图像的斜率表示物体的速度，结合匀变速直线运动的位移与时间的关系以及平均速度的表达式进行分析判断。
3．【答案】B
【知识点】动量定理；冲量
【解析】【解答】AB．小球运动半周的过程中，小球动量的改变量
根据动量定理
A不符合题意，B符合题意；
C．小球运动一周的过程中，重力的冲量大小为
C不符合题意；
D．小球运动一周的过程中，小球动量的改变量为零，又由动量定理
得
D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】结合动量的表达式以及动量定理得出合力的冲量，结合冲量的表达式得出重力的冲量，利用动量定理得出拉力的冲量大小。
4．【答案】D
【知识点】万有引力定律的应用
【解析】【解答】AB．由图知 ，
解得 ，
所以A、 的轨道半径之比为 ；设地球质量为 ，卫星质量为 ，卫星的轨道半径和线速度分别为 、 。由
得
A、B的线速度之比为 ，AB不符合题意；
C．由
得
A的轨道半径小于B的轨道半径，A的运动周期小于 的运动周期，C不符合题意；
D．绕地球运动的卫星与地心的连线在相同时间 内扫过的面积
由万有引力提供向心力，可知
解得
可知，在相同时间内，A与地心连线扫过的面积小于 与地心连线扫过的面积，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】两颗卫星绕地球做匀速圆周运动，结合几何关系以及万有引力提供向心力从而得出线速度 和周期的表达式，进一步得出在相同时间内，AB与地心连线扫过的面积的大小关系。
5．【答案】C
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【解答】A．光线 、 入射角相同， 的折射角小，故 的折射率大，所以 为紫光， 为红光，A不符合题意；
C．如图，人观察彩虹时，红光在上、紫光在下，C符合题意；
B．由题图可知，光线由空气射入雨滴的折射角等于雨滴背面的入射角，所以两种光在 点和 点不能发生全反射，B不符合题意；
D．根据
光线 在雨滴中传播的速度小于光线 在雨滴中传播的速度，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据折射定律得出ab光的折射率大小关系，结合折射率与光在介质中传播的速度之间的关系得出ab光在雨滴中传播的速度大小关系。
6．【答案】C
【知识点】受力分析的应用；共点力的平衡
【解析】【解答】AD．把气缸和活塞当作整体，状态变化前后均满足平衡条件
故弹簧弹力保持不变，两活塞位置保持不变，A不符合题意，D不符合题意；
BC．图（a）中以气缸为研究对象
增大，故 增大，又温度保持不变，由玻意耳定律可知，气体体积缩小，故气缸位置下降；图（b）中以气缸为研究对象
增大，故 增大，又温度保持不变，由玻意耳定律可知，气体体积缩小，故气缸位置上升，B不符合题意，C符合题意。
故答案为：C。
【分析】把气缸和活塞当作整体进行受力分析，根据共点力平衡得出弹簧弹力的变化情况，以（a）（b）中的气缸为研究对象根据共点力平衡得出汽缸位置的变化情况。
7．【答案】D
【知识点】受力分析的应用；牛顿第二定律；机械能守恒定律
【解析】【解答】AC．分析整段绳
隔离桌面部分
联立可得 ，
故当 时， 有最大值； 时， 有最大值；A不符合题意，C不符合题意；
B．由机械能守恒定律
可得
故
故当 时，动量 有最大值，B不符合题意；
D．根据
求导可得，当 时，动能 有最大值，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】分别对整段绳和桌面部分进行受力分析，利用牛顿第二定律得出张力和加速度的最大值，利用机械能守恒定律和动能的表达式得出动量和动能的最大值。
8．【答案】B,D
【知识点】电功率和电功
【解析】【解答】AB．输电线上的电流
总功率 不变， 变为原来9倍，则输电线上的电流变为 ，A不符合题意，B符合题意；
CD．输电线上损失的功率
故输电线上损失的电功率变为原来的 ，C不符合题意，D符合题意。
故答案为：BD。
【分析】利用功率的表达式得出输电线上的电流，从而得出电压变为9倍后输电线上的电流，结合热功率的表达式得出输电线上损失的电功率。
9．【答案】A,D
【知识点】点电荷的电场；电场强度的叠加；电势
【解析】【解答】A．图（a）中，从O到D的方向上，离正电荷越来越近，离负电荷越来越远，所以电势逐渐升高，A符合题意；
B．图（a）中，由场强的矢量合成可知，OD直线上，三个电荷的合场强由D指向O，B不符合题意；
C．图（b）中，由安培定则及矢量合成法则，可知OD直线上，A、B直导体棒的合磁场方向水平向右，C直导体棒的磁场方向水平向右，所以，三个导体棒的合磁场方向水平向右，C不符合题意；
D．图（b）中，A、B导体棒在 点的合磁感应强度为 ，A、B导体棒在 点的合磁感应强度不为0，且水平向右；且C导体棒在O点的磁感应强度也大于其在D点的磁感应强度，且水平向右，故 点的磁感应强度大于 点的磁感应强度，D符合题意。
故答案为：AD。
【分析】根据点电荷周围电势的变化情况得出O到D的过程电势的变化情况，结合点电荷周围电场强度的表达式以及电场强度的合成得出三个点电荷的合场强以及合磁场方向。
10．【答案】B,D
【知识点】带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【解答】A．粒子圆周运动的半径
点到各个顶点的距离为 ，假设粒子能够击中顶点，粒子将运动半个周期，则粒子将从边界先射出，故无法击中顶点，A不符合题意；
B．当粒子出射点与 的连线垂直于出射电所在底边时，轨迹圆的弦最短，圆心角最小，运动时间最短，最短弦长为
则此时圆心角
故最短时间
B符合题意；
C．运动时间最长的粒子运动轨迹如图中自 点经 点运动至 点的劣弧 ，则小于半周期， C不符合题意；
D．所有粒子均不能射出三角形区域，临界条件为轨迹圆和三角形的边相切，此时半径为 ，故磁感应强度应至少为原来的两倍，D符合题意。
故答案为：BD。
【分析】粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，结合粒子在磁场中运动的时间和周期的关系得出粒子在磁场中运动时间的表达式。
11．【答案】A,C,D
【知识点】带电粒子在电场中的偏转；带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【解答】A．第一次粒子在磁场中运动，半径为
可知
运动时间
第二次粒子在电场中运动，运动时间
故 ，A符合题意；
B．第二次运动中，粒子在 方向上匀变速直线运动
解得
故有
B不符合题意；
C．第三次运动过程中，带电粒子所受电场力
洛伦兹力
在 平面内，如图所示，沿 轴方向有
电场力沿 轴的分量 让粒子在 轴正向加速，故粒子的运动为从 点以速度 沿 轴正向做匀速直线运动以及沿 轴正向做匀加速直线运动的合运动，即匀变速曲线运动，C符合题意；
D．粒子在 方向上
解得
方向上
方向上的坐标为 ，故出射点坐标为 ，D符合题意。
故答案为：ACD。
【分析】粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力得出磁感应强度的表达式，利用粒子在磁场中运动的时间和周期的关系以及在电场中水平方向的匀速直线运动得出粒子运动时间的大小，粒子在电场中做类平抛运动，结合类平抛运动的规律得出粒子第三次从正方体内射出的位置坐标。
12．【答案】（1）
（2）
（3）
【知识点】能量守恒定律；平均速度；机械能守恒定律
【解析】【解答】（1） 根据光电门工作原理知
（2） 以滑块研究对象，由能量守恒有
可得斜率
故
（3） 系统的机械能为
将
代入上式，得
【分析】（1）根据短时间内的平均速度等于瞬时速度得出 滑块经过光电门时的速度 ；
（2）以滑块研究对象，由能量守恒定律得出重力加速度的表达式；
（3）根据机械能的表达式以及（2）中的表达式得出其与地球组成的系统机械能表达式 。
13．【答案】（1）900；
（2）160.0
（3）大于
【知识点】闭合电路的欧姆定律
【解析】【解答】（1）根据闭合电路的欧姆定律
当温度处于 ，总电阻依然为 ，由题意 ，
故滑动变阻器阻值
故选择 。
（2）读图可知
（3）由闭合电路欧姆定律
电动势 不变，内阻 增大，电磁继电器工作电流不变，故热敏电阻的阻值减小，即电磁继电器工作时，实际温度大于 。
【分析】（1）根据闭合电路欧姆定律得出总电阻应满足的条件，从而得出选择的滑动变阻；
（2）结合图像得出电阻箱的阻值；
（3）利用闭合电路欧姆定律得出电磁继电器吸合衔铁时的实际温度 。
14．【答案】（1）由图（b）可知，波源振动周期
由
解得
（2）由题意 ，
得
所以， 点为振动减弱点，当两列波均传到 点时， 点的振幅为
解得
【知识点】横波的图象；波长、波速与频率的关系
【解析】【分析】（1）根据波长和波速的关系得出两列波的波长；
（2）根据波的传播以及M点的振动得出M点的振幅。
15．【答案】（1）由图（b）中曲线①的纵截距可知碰后小球2的动能
碰撞过程中系统动量守恒
将 代入，解得
（2）曲线②表示小球2的重力势能 随位移 的关系，有
曲线②的斜率
由图可知
联立解得
（3）小球2在 内，机械能守恒
由图可知 ，
可得
故 点的能量值为
【知识点】动量守恒定律；重力势能；机械能守恒定律
【解析】【分析】（1）根据动能的表达式以及动量守恒得出小球2的质量；
（2）根据重力势能的表达式以及结合图像得出斜面的倾角；
（3）根据机械能守恒定律得出M点的能量值。
16．【答案】（1）回路中的电动势恒为
根据闭合电路的欧姆定律
（2）由几何关系可知，当金属棒MN位移为 时，MN切割磁感线的有效长度 为
且 范围为
由于dc两点间的电压始终保持不变，即
联立解得
（3）由功能关系，电阻R上产生的焦耳热等于MN克服安培力做的功，有
MN所受安培力
联立解得
当x=0时，安培力为
当x=L时，安培力为
故全过程安培力做的功为
联立解得
【知识点】功能关系；安培力；法拉第电磁感应定律
【解析】【分析】（1）根据法拉第电磁感应定律以及闭合电路的欧姆定律得出 回路中电流 ；
（2）结合 MN切割磁感线的有效长度以及法拉第电磁感应定律得出MN的速度v随位移x变化的关系式；
（3）根据安培力的表达式以及安培力做功和功能关系得出电阻R上产生的焦耳热。 ，