2023届广西壮族自治区高三下学期理综物理第二次高考模拟试卷
一、单选题
1．（2023·广西模拟）科学家用粒子等轰击原子核，实现原子核的转变并研究原子核的结构，还可以发现和制造新元素。关于核反应方程，下列说法正确的是（　　）
A．X是电子 B．X是质子
C．X是中子 D．X粒子由卢瑟福发现
2．（2023·广西模拟）消防员日常技能训练中，消防员从四楼窗户沿绳竖直下降到地面过程的图像如图所示。消防员在与时段内的（　　）
A．位移大小之比为 B．平均速度大小之比为
C．速度变化量大小之比为 D．加速度大小之比为
3．（2023·广西模拟）如图所示，两直梯下端放在水平地面上，上端靠在竖直墙壁上，相互平行，均处于静止状态。梯子与墙壁之间均无摩擦力，下列说法正确的是（ ）
A．梯子越长、越重，所受合力越大
B．地面对梯子的作用力一定竖直向上
C．地面对梯子的作用力可能沿梯子向上
D．地面对梯子的作用力与水平面的夹角大于梯子的倾角
4．（2023·广西模拟）如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为，电路中的5个灯泡完全相同，定值电阻，当A、B端输入如图乙所示的交变电压时，5个灯泡亮度相同，则每个灯泡的平均功率为（　　）
A． B． C． D．
5．（2023·广西模拟）斜向上发射的炮弹在最高点爆炸（爆炸时间极短）成质量均为的两块碎片，其中一块碎片沿原来的方向飞去。已知炮弹爆炸时距水平地面的高度为，炮弹爆炸前的动能为，爆炸后系统的机械能增加了，重力加速度大小为，不计空气阻力和火药的质量，则两块碎片落地点间的距离为（　　）
A． B． C． D．
二、多选题
6．（2023·广西模拟）2021年2月10日，“天问一号”探测器成功进入环绕火星椭圆轨道，在椭圆轨道的近火点（接近火星表面）制动后顺利进入近火轨道，点为近火轨道上的另一点，点是椭圆轨道的远地点，椭圆轨道的半长轴等于圆形轨道的直径，如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．探测器在点的速度最大
B．探测器在点与椭圆轨道上的点的加速度大小相等
C．探测器在椭圆轨道上点与点的速度之比为
D．探测器在椭圆轨道与圆轨道上的周期之比为
7．（2023·广西模拟）如图所示，纸面内的菱形金属线框ABCD以速度平行于AD方向匀速通过一有界的匀强磁场，磁场的边界PQ、MN相互平行，磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里。已知线框的电阻为R，线框的边长和磁场宽度均为L，，，下列说法正确的是（　　）
A．A点离开磁场后线框内的感应电流沿顺时针方向
B．线框内感应电动势的最大值为BLv0
C．此过程中穿过线框的磁通量的最大值为
D．线框穿过磁场的整个过程中回路中的最大热功率为
8．（2023·广西模拟）如图所示，竖直固定的光滑细杆上穿着一个小球B，小球通过一根不可伸长的轻绳绕过轻质光滑定滑轮与质量为的物块A相连，用手将物块A竖直向上托起至定滑轮左侧细绳与竖直方向的夹角为，现突然松手，物块A开始在竖直方向上做往复运动，小球最高能到达点。已知定滑轮到细杆的距离为d，Q点和定滑轮的高度相同，，，重力加速度大小为，定滑轮可看作质点，下列说法正确的是（　　）
A．小球经过点时的加速度大小为
B．小球的质量为
C．绳中的最小张力为
D．该系统的最大总动能为
三、实验题
9．（2023·广西模拟）某物理兴趣小组用如图甲所示的仪器验证机械能守恒定律。
（1）为了减小实验误差，实验对象应选用　 　（填“金属”或“塑料”）小球。
（2）用游标卡尺测量小球的直径，如图乙所示，则小球的直径　 　。
（3）将小球从光电门1的正上方某处由静止释放，计时器记录两个光电门的挡光时间分别为和，同时测得两个光电门之间的距离为，小球通过光电门时的速度等于小球的直径除以挡光时间，重力加速度大小为，若　 　（用题中物理量表示）成立，则表明该过程中小球的机械能守恒。
10．（2023·广西模拟）某实验小组用满偏电流、内阻的灵敏电流计和电动势的电源制作的多用电表的内部电路如图所示，已知多用电表的两个电流挡的量程分别为和，两个电压挡的量程分别为和。
（1）当S接2时，多用电表是量程为　 　的　 　（填“电流”或“电压”）表。
（2）由题意可知电阻　 　、　 　。
（3）将S接3，红、黑表笔短接，然后调节滑动变阻器，使灵敏电流计满偏，在两个表笔间接入一定值电阻，灵敏电流计的指针指在刻度盘的处（即满偏的），则该定值电阻的阻值为　 　。
四、解答题
11．（2023·广西模拟）如图所示，质量为m的物块P通过轻弹簧放置于倾角的固定光滑斜面体上。弹簧下端与挡板连接，与弹簧无拴接，轻质细绳通过轻质光滑滑轮两端分别连接质量为的物块Q和质量为的物块A，现用手托住物块A（距地面足够高），使细绳与斜面平行张力恰好为0，松手后物块A开始下落。已知弹簧的劲度系数为，重力加速度大小为，弹簧始终在弹性限度内，求：
（1）物块静止时弹簧的压缩量；
（2）物块P、Q分离时的加速度大小；
（3）物块P、Q分离时物块A下降的高度。
12．（2023·广西模拟）四块相同的金属薄板M、N、P、Q如图所示，其中M、N（正中间开有小孔）竖直平行放置，P、Q水平平行放置，板长均为，金属板M带正电，N带等量负电，电压为；P、Q两板之间存在竖直向下的匀强电场，右下方有一圆形检测板（图中未画出）。比荷为的带正电粒子从小孔飘入金属板M、N（初速度近似为零），粒子经电场加速后进入金属板P、Q之间，偏转后从右侧射出时速度方向的偏转角为，并沿直线打到检测板的圆心处。不计粒子受到的重力，忽略极板的边缘效应。
（1）求粒子进入偏转电场时的速度大小；
（2）求金属板P、Q间的匀强电场的电场强度大小；
（3）撤去金属板P、Q间的匀强电场，在板间施加一垂直纸面向外的匀强磁场，粒子离开磁场时速度方向的偏转角仍为，且能打在检测板上，求匀强磁场的磁感应强度大小及检测板的最小半径。
五、多选题
13．（2023·广西模拟）图甲是三颗微粒做布朗运动的位置连线图，图乙是氧气分子速率分布图，图丙是静止在水面上的硬币，图丁是农田耕种前锄松土壤，图戊是空气压缩仪点燃硝化棉，下列说法正确的是（　　）
A．甲图中，微粒越小，布朗运动越明显
B．乙图中，温度升高，所有氧分子的速率都增大
C．丙图中，硬币能浮在水面上，主要是因为水的浮力
D．丁图中，锄松土壤会破坏土层表面的毛细管，保持土壤水分
E．戊图中，压缩空气压缩仪内的空气，空气的温度升高，内能增大
六、解答题
14．（2023·广西模拟）如图所示，容积为的气缸固定在水平地面上，气缸壁及活塞导热性能良好，活塞面积为，厚度不计。气缸两侧的单向阀门（气体只进不出）均与打气筒相连，开始活塞两侧封闭空气的体积均为，压强均为。现用打气筒向活塞左侧打气15次，向活塞右侧打气10次。已知打气筒每次能打入压强为、体积为的空气，外界温度恒定，空气视为理想气体，不计活塞与气缸间的摩擦。求：
（1）活塞左、右封闭空气的体积之比；
（2）气缸内空气的压强。
七、多选题
15．（2023·广西模拟）一列简谐横波沿x轴传播，图甲是时刻该简谐横波的波形图；图乙是平衡位置在处的质点P的振动图像，下列说法正确的是（　　）
A．简谐横波沿x轴正方向传播
B．简谐横波的频率为
C．简谐横波的波速为
D．时质点P在波谷
E．时平衡位置在处的质点Q在波峰
八、解答题
16．（2023·广西模拟）如图所示，直角三角形为三棱镜的横截面，，，真空中一束与边成角的单色光线从边的中点O射入棱镜，在边反射后从边射出。已知边长，光在真空中传播的速度，棱镜对该光线的折射率。求：
（1）光从边射出时的折射角；
（2）光在三棱镜中的传播时间t。
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】原子核的人工转变
【解析】【解答】ABC．设X的质量数为A，电荷数为Z，则根据质量数、电荷数守恒有，，解得，，故X是中子，AB不符合题意，C符合题意；
D．中子由查德威克发现，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】核反应过程中，质量数、电荷数守恒。中子由查德威克发现，查德威克是卢瑟福的学生。
2．【答案】D
【知识点】匀变速直线运动的速度与时间的关系
【解析】【解答】A．在与时段内，位移大小之比为面积之比，即为4∶1，A不符合题意；
B．根据匀变速直线运动的平均速度等于初速度与末速度之和的一半，得两时段内的平均速度大小之比为1∶1，B不符合题意；
C．速度变化量分别为与，大小之比为1∶1，C不符合题意；
D．根据加速度的定义式得两时段内的加速度分别为与，大小之比为1∶4，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】匀变速直线运动的平均速度等于初速度与末速度之和的一半，vt图像与坐标轴围成的图像的面积等于位移。
3．【答案】D
【知识点】共点力的平衡
【解析】【解答】A．两梯子处于平衡状态，所受合力均为零，A不符合题意；
BCD．地面对梯子的支持力竖直向上，摩擦力沿水平方向，其合力方向斜向上，当地面对梯子的作用力沿梯子向上或与水平面的夹角小于梯子的倾角时，梯子将发生转动，BC不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】两梯子处于平衡状态，所受合力均为零。地面对梯子的支持力竖直向上，摩擦力沿水平方向，其合力方向斜向上。
4．【答案】C
【知识点】变压器的应用
【解析】【解答】设每个灯泡两端的电压为U，由题知，由图乙知输入A、B端的交变电压有效值为，可得电阻R两端的电压为，由图甲可知，联立解得电阻R两端的电压为，设通过每个灯泡的电流为I，则通过副线圈的电流为，原线圈的输入电流为I，可知通过电阻R的电流与通过每个灯泡的电流相同，可知通过灯泡的电流为，每个灯泡的功率为
故答案为：C。
【分析】线圈匝数之比等于电压之比， 理想变压器原副线圈功率相等。由图乙知输入A、B端的交变电压有效值。
5．【答案】B
【知识点】动量守恒定律
【解析】【解答】炮弹炸裂的过程水平方向动量守恒，设炮弹炸裂前的速度大小为，则，设炸裂后瞬间两块碎片的速度分别为、，有，，解得，，根据平抛运动规律有，两块碎片落地点之间的距离，解得，
故答案为：B。
【分析】炮弹炸裂的过程内力远大于外力水平方向动量守恒，爆炸过程一部分炸药化学能转化为炮弹机械能，使炮弹机械能增加。
6．【答案】B,C
【知识点】开普勒定律；卫星问题
【解析】【解答】A．根据开普勒第二定律可知探测器在远地点点的速度最小，A不符合题意；
B．由，可知，探测器在椭圆轨道上的点与在圆轨道上的点的加速度大小相等，B符合题意；
C．设火星的半径为，探测器在椭圆轨道上点的速度大小为，在点的速度大小为，根据开普勒第二定律有，解得，C符合题意；
D．椭圆的半长轴，根据开普勒第三定律有，D不符合题意。
故答案为：BC。
【分析】根据开普勒第二定律推论可知探测器在远地点点的速度最小，距离相等的位置万有引力相等，加速度大小相等。
7．【答案】B,C
【知识点】导体切割磁感线时的感应电动势
【解析】【解答】A．线框的A点离开磁场后，穿过线框的磁通量垂直纸面向里先增大后减小，由楞次定律可知线框中的电流先沿逆时针方向，后沿顺时针方向，A不符合题意；
B．从B点进入磁场到D点进入磁场的过程中线框内的感应电动势最大，有，B符合题意；
C．当线框到如图所示的位置时，穿过线框的磁通量最大，此时A点和C点到磁场边界MN和PQ的距离相等，所以穿过线框的磁通量的最大值，C符合题意；
D．回路中感应电动势最大时热功率最大，有，D不符合题意。
故答案为：BC。
【分析】由楞次定律可知线框中的电流先沿逆时针方向，后沿顺时针方向。由法拉第电磁感应定律求解最大感应电动势，回路中感应电动势最大时热功率最大。
8．【答案】A,B,D
【知识点】机械能守恒定律
【解析】【解答】本题考查机械能守恒定律，目的是考查学生的分析综合能力。
A．小球经过点时水平方向平衡，在竖直方向仅受到重力作用，加速度大小为。A符合题意；
B．根据机械能守恒定律有，解得，B符合题意；
C．小球从P到Q，物块A先加速后减小，物块受到的拉力先小于重力后大于重力，小球从Q到最高点，物块A先向上加速后向上减速，物块受到的拉力先大于重力后小于重力，所以最小值应该在最高或者最低点。设小球在最高点的加速度大小为，则物块对应的加速度大小为，则有，，解得，设小球在最低点时的加速度为a，对小球有，对物块有，解得，C不符合题意；
D．设轻绳与水平方向的夹角为时，系统的总动能为，有，解得，为第一象限内单位圆上的点与定点连线的斜率，所以，D符合题意。
故答案为：ABD。
【分析】小球经过点时水平方向平衡，在竖直方向仅受到重力作用，加速度大小为。小球从P到Q，物块A先加速后减小，物块受到的拉力先小于重力后大于重力，小球从Q到最高点，物块A先向上加速后向上减速，物块受到的拉力先大于重力后小于重力。
9．【答案】（1）金属
（2）1.430
（3）
【知识点】验证机械能守恒定律
【解析】【解答】（1）为了减小空气阻力的影响，实验对象密度要大，不能选择塑料材质的，应选择金属小球。
（2）由题图可知游标卡尺为二十分度的，所以小球的直径
（3）小球从光电门1下落到光电门2的过程中小球的重力势能减小量，动能增加量，若小球下落过程中机械能守恒，则有，整理后有
【分析】（1）为了减小空气阻力的影响，重物密度要大，体积要小。
（2）游标卡尺读数等于固定刻度读数加上游标读数，结果不用估读。
（3）若小球下落过程中机械能守恒，则增加的动能与减小的重力势能相等。
10．【答案】（1）；电流
（2）3.02；20
（3）20
【知识点】练习使用多用电表
【解析】【解答】（1）由电路结构可知，S接1和2时多用电表为电流表，S接1时灵敏电流计与一个电阻串联后再与另外一个电阻并联，接2时两个电阻串联后与灵敏电流计并联，所以S接2时电流表的量程较小，量程为。
（2）由题意可知，S接4时多用电表为量程为的电压表，有，S接5时为量程为的电压表，有，解得，S接1时有，S接2时有，解得
（3）当S接3时，多用电表为欧姆表，在多用电表进行测量前需要进行的步骤是欧姆调零，将两个表笔短接，调节滑动变阻器使电流表指针指向刻度盘右侧的零刻度线。将S接3时，欧姆调零后，闭合电路的总电阻为，在两个表笔间接入定值电阻后灵敏电流计指针指向满偏的处，有，解得
【分析】（1）由电路结构可知，S接2时电流表内部电阻较大，量程较小。
（2）结合电路连接，由闭合电路欧姆定律列方程求解。
（3）将S接3时，欧姆调零后，闭合电路的总电阻为10欧姆，接上电阻后，由闭合电路欧姆定律列方程求解。
11．【答案】（1）解：根据题意可知，当没有释放物块A时，弹簧被压缩，平衡时有
解得
（2）解：根据题意可知，物块P、Q分离时两者之间的弹力为0，由牛顿第二定律，对物块Q有
解得
（3）解：根据题意可知，物块P、Q分离时具有相同的加速度，由牛顿第二定律，对物块P有
解得
【知识点】胡克定律；牛顿第二定律
【解析】【分析】（1） 当没有释放物块A时，弹簧被压缩 ，重力分力与弹簧弹力平衡。
（2） 物块P、Q分离时两者之间的弹力为0 ，加速度相等。
（3） 物块P、Q分离时具有相同的加速度 ，隔离P，对P由牛顿第二定律列式求解。
12．【答案】（1）解：根据动能定理有
解得
（2）解：设粒子在偏转电场中运动的时间为，则有，，
解得
（3）解：设粒子经过电场偏转后的侧移量为，经过磁场偏转后的侧移量为，粒子在磁场中运动的半径为，当粒子的速度与检测板垂直时，存在最小半径，结合几何关系有，，，，
解得，
【知识点】带电粒子在电场中的运动综合；带电粒子在有界磁场中的运动
【解析】【分析】（1）加速电场电场力做功使粒子速度变大。
（2）偏转电场水平方向做匀速直线运动，竖直方向做匀变速直线运动，结合平行四边形法则求解。
（3） 当粒子的速度与检测板垂直时，存在最小半径 。洛伦兹力提供向心力，画出运动轨迹，结合几何关系求解。
13．【答案】A,D,E
【知识点】布朗运动；分子运动速率的统计规律；液体的表面张力；毛细现象
【解析】【解答】A．甲图中，微粒越小，布朗运动越明显，A符合题意；
B．乙图中，温度升高，氧分子的平均速率增大，但不是每一个分子速率都增大，B不符合题意；
C．丙图中，硬币浮在水面上，主要是因为水的表面张力，C不符合题意；
D．丁图中，耕种前锄松土壤，会破坏土层表面的毛细管，消除土层表面的毛细现象，保持土壤水分，D符合题意；
E．戊图中，压缩空气，外界对气体做功，空气的温度升高，内能增大，E符合题意。
故答案为：ADE。
【分析】微粒越小，布朗运动越明显，平均速率增大，但不是每一个分子速率都增大，硬币浮在水面上，主要是因为水的表面张力。压缩空气，外界对气体做功，空气的温度升高，内能增大。
14．【答案】（1）解：活塞左、右封闭空气的压强始终相同，温度始终不变，所以活塞左、右封闭空气的体积之比等于质量之比，活塞左侧充入压强为、体积为的空气，活塞右侧充入压强为、体积为的空气，则活塞左、右封闭空气的体积之比为
（2）解：对活塞左侧封闭空气，由玻意耳定律
解得，气缸内空气的压强为
【知识点】气体的等温变化及玻意耳定律
【解析】【分析】（1）由理想气体状态方程可知， 活塞左、右封闭空气的压强始终相同，温度始终不变，活塞左、右封闭空气的体积之比等于质量之比。
（2）外界温度恒定，空气视为理想气体 ，等温变化， 由玻意耳定律 列式求解。
15．【答案】A,C,D
【知识点】横波的图象
【解析】【解答】A．由图乙可知时刻质点P在平衡位置且沿y轴正方向振动，根据波形平移法可知简谐横波沿x轴正方向传播，A符合题意；
B．由图乙可知简谐横波的周期为，则频率为，B不符合题意；
C．根据甲图可知波长为，则简谐横波的波速为，C符合题意；
D．由图乙可知，时质点P在波谷，D符合题意；
E．时刻质点Q在平衡位置向下运动，再经过，质点Q在波谷，即时质点Q在波谷，E不符合题意。
故答案为：ACD。
【分析】质点P在平衡位置且沿y轴正方向振动，根据同侧法可知简谐横波沿x轴正方向传播。由图乙可知简谐横波的周期为，波长为，波动具有周期性。
16．【答案】（1）解：画出光路图如图所示：
根据折射定律有
解得
由几何关系可知。光线从边射出棱镜时，有
解得
（2）解：根据几何关系有，
设光在三棱镜中的传播速度为，则有
可得光在三棱镜中的传播时间为
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【分析】（1） 画出光路图 ，找出折射角与入射角，由折射定律求解折射角。
（2）由几何关系求解光传播的路径长度，由折射定律求解光传播的速度，路程除以速度等于时间。
2023届广西壮族自治区高三下学期理综物理第二次高考模拟试卷
一、单选题
1．（2023·广西模拟）科学家用粒子等轰击原子核，实现原子核的转变并研究原子核的结构，还可以发现和制造新元素。关于核反应方程，下列说法正确的是（　　）
A．X是电子 B．X是质子
C．X是中子 D．X粒子由卢瑟福发现
【答案】C
【知识点】原子核的人工转变
【解析】【解答】ABC．设X的质量数为A，电荷数为Z，则根据质量数、电荷数守恒有，，解得，，故X是中子，AB不符合题意，C符合题意；
D．中子由查德威克发现，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】核反应过程中，质量数、电荷数守恒。中子由查德威克发现，查德威克是卢瑟福的学生。
2．（2023·广西模拟）消防员日常技能训练中，消防员从四楼窗户沿绳竖直下降到地面过程的图像如图所示。消防员在与时段内的（　　）
A．位移大小之比为 B．平均速度大小之比为
C．速度变化量大小之比为 D．加速度大小之比为
【答案】D
【知识点】匀变速直线运动的速度与时间的关系
【解析】【解答】A．在与时段内，位移大小之比为面积之比，即为4∶1，A不符合题意；
B．根据匀变速直线运动的平均速度等于初速度与末速度之和的一半，得两时段内的平均速度大小之比为1∶1，B不符合题意；
C．速度变化量分别为与，大小之比为1∶1，C不符合题意；
D．根据加速度的定义式得两时段内的加速度分别为与，大小之比为1∶4，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】匀变速直线运动的平均速度等于初速度与末速度之和的一半，vt图像与坐标轴围成的图像的面积等于位移。
3．（2023·广西模拟）如图所示，两直梯下端放在水平地面上，上端靠在竖直墙壁上，相互平行，均处于静止状态。梯子与墙壁之间均无摩擦力，下列说法正确的是（ ）
A．梯子越长、越重，所受合力越大
B．地面对梯子的作用力一定竖直向上
C．地面对梯子的作用力可能沿梯子向上
D．地面对梯子的作用力与水平面的夹角大于梯子的倾角
【答案】D
【知识点】共点力的平衡
【解析】【解答】A．两梯子处于平衡状态，所受合力均为零，A不符合题意；
BCD．地面对梯子的支持力竖直向上，摩擦力沿水平方向，其合力方向斜向上，当地面对梯子的作用力沿梯子向上或与水平面的夹角小于梯子的倾角时，梯子将发生转动，BC不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】两梯子处于平衡状态，所受合力均为零。地面对梯子的支持力竖直向上，摩擦力沿水平方向，其合力方向斜向上。
4．（2023·广西模拟）如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为，电路中的5个灯泡完全相同，定值电阻，当A、B端输入如图乙所示的交变电压时，5个灯泡亮度相同，则每个灯泡的平均功率为（　　）
A． B． C． D．
【答案】C
【知识点】变压器的应用
【解析】【解答】设每个灯泡两端的电压为U，由题知，由图乙知输入A、B端的交变电压有效值为，可得电阻R两端的电压为，由图甲可知，联立解得电阻R两端的电压为，设通过每个灯泡的电流为I，则通过副线圈的电流为，原线圈的输入电流为I，可知通过电阻R的电流与通过每个灯泡的电流相同，可知通过灯泡的电流为，每个灯泡的功率为
故答案为：C。
【分析】线圈匝数之比等于电压之比， 理想变压器原副线圈功率相等。由图乙知输入A、B端的交变电压有效值。
5．（2023·广西模拟）斜向上发射的炮弹在最高点爆炸（爆炸时间极短）成质量均为的两块碎片，其中一块碎片沿原来的方向飞去。已知炮弹爆炸时距水平地面的高度为，炮弹爆炸前的动能为，爆炸后系统的机械能增加了，重力加速度大小为，不计空气阻力和火药的质量，则两块碎片落地点间的距离为（　　）
A． B． C． D．
【答案】B
【知识点】动量守恒定律
【解析】【解答】炮弹炸裂的过程水平方向动量守恒，设炮弹炸裂前的速度大小为，则，设炸裂后瞬间两块碎片的速度分别为、，有，，解得，，根据平抛运动规律有，两块碎片落地点之间的距离，解得，
故答案为：B。
【分析】炮弹炸裂的过程内力远大于外力水平方向动量守恒，爆炸过程一部分炸药化学能转化为炮弹机械能，使炮弹机械能增加。
二、多选题
6．（2023·广西模拟）2021年2月10日，“天问一号”探测器成功进入环绕火星椭圆轨道，在椭圆轨道的近火点（接近火星表面）制动后顺利进入近火轨道，点为近火轨道上的另一点，点是椭圆轨道的远地点，椭圆轨道的半长轴等于圆形轨道的直径，如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．探测器在点的速度最大
B．探测器在点与椭圆轨道上的点的加速度大小相等
C．探测器在椭圆轨道上点与点的速度之比为
D．探测器在椭圆轨道与圆轨道上的周期之比为
【答案】B,C
【知识点】开普勒定律；卫星问题
【解析】【解答】A．根据开普勒第二定律可知探测器在远地点点的速度最小，A不符合题意；
B．由，可知，探测器在椭圆轨道上的点与在圆轨道上的点的加速度大小相等，B符合题意；
C．设火星的半径为，探测器在椭圆轨道上点的速度大小为，在点的速度大小为，根据开普勒第二定律有，解得，C符合题意；
D．椭圆的半长轴，根据开普勒第三定律有，D不符合题意。
故答案为：BC。
【分析】根据开普勒第二定律推论可知探测器在远地点点的速度最小，距离相等的位置万有引力相等，加速度大小相等。
7．（2023·广西模拟）如图所示，纸面内的菱形金属线框ABCD以速度平行于AD方向匀速通过一有界的匀强磁场，磁场的边界PQ、MN相互平行，磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里。已知线框的电阻为R，线框的边长和磁场宽度均为L，，，下列说法正确的是（　　）
A．A点离开磁场后线框内的感应电流沿顺时针方向
B．线框内感应电动势的最大值为BLv0
C．此过程中穿过线框的磁通量的最大值为
D．线框穿过磁场的整个过程中回路中的最大热功率为
【答案】B,C
【知识点】导体切割磁感线时的感应电动势
【解析】【解答】A．线框的A点离开磁场后，穿过线框的磁通量垂直纸面向里先增大后减小，由楞次定律可知线框中的电流先沿逆时针方向，后沿顺时针方向，A不符合题意；
B．从B点进入磁场到D点进入磁场的过程中线框内的感应电动势最大，有，B符合题意；
C．当线框到如图所示的位置时，穿过线框的磁通量最大，此时A点和C点到磁场边界MN和PQ的距离相等，所以穿过线框的磁通量的最大值，C符合题意；
D．回路中感应电动势最大时热功率最大，有，D不符合题意。
故答案为：BC。
【分析】由楞次定律可知线框中的电流先沿逆时针方向，后沿顺时针方向。由法拉第电磁感应定律求解最大感应电动势，回路中感应电动势最大时热功率最大。
8．（2023·广西模拟）如图所示，竖直固定的光滑细杆上穿着一个小球B，小球通过一根不可伸长的轻绳绕过轻质光滑定滑轮与质量为的物块A相连，用手将物块A竖直向上托起至定滑轮左侧细绳与竖直方向的夹角为，现突然松手，物块A开始在竖直方向上做往复运动，小球最高能到达点。已知定滑轮到细杆的距离为d，Q点和定滑轮的高度相同，，，重力加速度大小为，定滑轮可看作质点，下列说法正确的是（　　）
A．小球经过点时的加速度大小为
B．小球的质量为
C．绳中的最小张力为
D．该系统的最大总动能为
【答案】A,B,D
【知识点】机械能守恒定律
【解析】【解答】本题考查机械能守恒定律，目的是考查学生的分析综合能力。
A．小球经过点时水平方向平衡，在竖直方向仅受到重力作用，加速度大小为。A符合题意；
B．根据机械能守恒定律有，解得，B符合题意；
C．小球从P到Q，物块A先加速后减小，物块受到的拉力先小于重力后大于重力，小球从Q到最高点，物块A先向上加速后向上减速，物块受到的拉力先大于重力后小于重力，所以最小值应该在最高或者最低点。设小球在最高点的加速度大小为，则物块对应的加速度大小为，则有，，解得，设小球在最低点时的加速度为a，对小球有，对物块有，解得，C不符合题意；
D．设轻绳与水平方向的夹角为时，系统的总动能为，有，解得，为第一象限内单位圆上的点与定点连线的斜率，所以，D符合题意。
故答案为：ABD。
【分析】小球经过点时水平方向平衡，在竖直方向仅受到重力作用，加速度大小为。小球从P到Q，物块A先加速后减小，物块受到的拉力先小于重力后大于重力，小球从Q到最高点，物块A先向上加速后向上减速，物块受到的拉力先大于重力后小于重力。
三、实验题
9．（2023·广西模拟）某物理兴趣小组用如图甲所示的仪器验证机械能守恒定律。
（1）为了减小实验误差，实验对象应选用　 　（填“金属”或“塑料”）小球。
（2）用游标卡尺测量小球的直径，如图乙所示，则小球的直径　 　。
（3）将小球从光电门1的正上方某处由静止释放，计时器记录两个光电门的挡光时间分别为和，同时测得两个光电门之间的距离为，小球通过光电门时的速度等于小球的直径除以挡光时间，重力加速度大小为，若　 　（用题中物理量表示）成立，则表明该过程中小球的机械能守恒。
【答案】（1）金属
（2）1.430
（3）
【知识点】验证机械能守恒定律
【解析】【解答】（1）为了减小空气阻力的影响，实验对象密度要大，不能选择塑料材质的，应选择金属小球。
（2）由题图可知游标卡尺为二十分度的，所以小球的直径
（3）小球从光电门1下落到光电门2的过程中小球的重力势能减小量，动能增加量，若小球下落过程中机械能守恒，则有，整理后有
【分析】（1）为了减小空气阻力的影响，重物密度要大，体积要小。
（2）游标卡尺读数等于固定刻度读数加上游标读数，结果不用估读。
（3）若小球下落过程中机械能守恒，则增加的动能与减小的重力势能相等。
10．（2023·广西模拟）某实验小组用满偏电流、内阻的灵敏电流计和电动势的电源制作的多用电表的内部电路如图所示，已知多用电表的两个电流挡的量程分别为和，两个电压挡的量程分别为和。
（1）当S接2时，多用电表是量程为　 　的　 　（填“电流”或“电压”）表。
（2）由题意可知电阻　 　、　 　。
（3）将S接3，红、黑表笔短接，然后调节滑动变阻器，使灵敏电流计满偏，在两个表笔间接入一定值电阻，灵敏电流计的指针指在刻度盘的处（即满偏的），则该定值电阻的阻值为　 　。
【答案】（1）；电流
（2）3.02；20
（3）20
【知识点】练习使用多用电表
【解析】【解答】（1）由电路结构可知，S接1和2时多用电表为电流表，S接1时灵敏电流计与一个电阻串联后再与另外一个电阻并联，接2时两个电阻串联后与灵敏电流计并联，所以S接2时电流表的量程较小，量程为。
（2）由题意可知，S接4时多用电表为量程为的电压表，有，S接5时为量程为的电压表，有，解得，S接1时有，S接2时有，解得
（3）当S接3时，多用电表为欧姆表，在多用电表进行测量前需要进行的步骤是欧姆调零，将两个表笔短接，调节滑动变阻器使电流表指针指向刻度盘右侧的零刻度线。将S接3时，欧姆调零后，闭合电路的总电阻为，在两个表笔间接入定值电阻后灵敏电流计指针指向满偏的处，有，解得
【分析】（1）由电路结构可知，S接2时电流表内部电阻较大，量程较小。
（2）结合电路连接，由闭合电路欧姆定律列方程求解。
（3）将S接3时，欧姆调零后，闭合电路的总电阻为10欧姆，接上电阻后，由闭合电路欧姆定律列方程求解。
四、解答题
11．（2023·广西模拟）如图所示，质量为m的物块P通过轻弹簧放置于倾角的固定光滑斜面体上。弹簧下端与挡板连接，与弹簧无拴接，轻质细绳通过轻质光滑滑轮两端分别连接质量为的物块Q和质量为的物块A，现用手托住物块A（距地面足够高），使细绳与斜面平行张力恰好为0，松手后物块A开始下落。已知弹簧的劲度系数为，重力加速度大小为，弹簧始终在弹性限度内，求：
（1）物块静止时弹簧的压缩量；
（2）物块P、Q分离时的加速度大小；
（3）物块P、Q分离时物块A下降的高度。
【答案】（1）解：根据题意可知，当没有释放物块A时，弹簧被压缩，平衡时有
解得
（2）解：根据题意可知，物块P、Q分离时两者之间的弹力为0，由牛顿第二定律，对物块Q有
解得
（3）解：根据题意可知，物块P、Q分离时具有相同的加速度，由牛顿第二定律，对物块P有
解得
【知识点】胡克定律；牛顿第二定律
【解析】【分析】（1） 当没有释放物块A时，弹簧被压缩 ，重力分力与弹簧弹力平衡。
（2） 物块P、Q分离时两者之间的弹力为0 ，加速度相等。
（3） 物块P、Q分离时具有相同的加速度 ，隔离P，对P由牛顿第二定律列式求解。
12．（2023·广西模拟）四块相同的金属薄板M、N、P、Q如图所示，其中M、N（正中间开有小孔）竖直平行放置，P、Q水平平行放置，板长均为，金属板M带正电，N带等量负电，电压为；P、Q两板之间存在竖直向下的匀强电场，右下方有一圆形检测板（图中未画出）。比荷为的带正电粒子从小孔飘入金属板M、N（初速度近似为零），粒子经电场加速后进入金属板P、Q之间，偏转后从右侧射出时速度方向的偏转角为，并沿直线打到检测板的圆心处。不计粒子受到的重力，忽略极板的边缘效应。
（1）求粒子进入偏转电场时的速度大小；
（2）求金属板P、Q间的匀强电场的电场强度大小；
（3）撤去金属板P、Q间的匀强电场，在板间施加一垂直纸面向外的匀强磁场，粒子离开磁场时速度方向的偏转角仍为，且能打在检测板上，求匀强磁场的磁感应强度大小及检测板的最小半径。
【答案】（1）解：根据动能定理有
解得
（2）解：设粒子在偏转电场中运动的时间为，则有，，
解得
（3）解：设粒子经过电场偏转后的侧移量为，经过磁场偏转后的侧移量为，粒子在磁场中运动的半径为，当粒子的速度与检测板垂直时，存在最小半径，结合几何关系有，，，，
解得，
【知识点】带电粒子在电场中的运动综合；带电粒子在有界磁场中的运动
【解析】【分析】（1）加速电场电场力做功使粒子速度变大。
（2）偏转电场水平方向做匀速直线运动，竖直方向做匀变速直线运动，结合平行四边形法则求解。
（3） 当粒子的速度与检测板垂直时，存在最小半径 。洛伦兹力提供向心力，画出运动轨迹，结合几何关系求解。
五、多选题
13．（2023·广西模拟）图甲是三颗微粒做布朗运动的位置连线图，图乙是氧气分子速率分布图，图丙是静止在水面上的硬币，图丁是农田耕种前锄松土壤，图戊是空气压缩仪点燃硝化棉，下列说法正确的是（　　）
A．甲图中，微粒越小，布朗运动越明显
B．乙图中，温度升高，所有氧分子的速率都增大
C．丙图中，硬币能浮在水面上，主要是因为水的浮力
D．丁图中，锄松土壤会破坏土层表面的毛细管，保持土壤水分
E．戊图中，压缩空气压缩仪内的空气，空气的温度升高，内能增大
【答案】A,D,E
【知识点】布朗运动；分子运动速率的统计规律；液体的表面张力；毛细现象
【解析】【解答】A．甲图中，微粒越小，布朗运动越明显，A符合题意；
B．乙图中，温度升高，氧分子的平均速率增大，但不是每一个分子速率都增大，B不符合题意；
C．丙图中，硬币浮在水面上，主要是因为水的表面张力，C不符合题意；
D．丁图中，耕种前锄松土壤，会破坏土层表面的毛细管，消除土层表面的毛细现象，保持土壤水分，D符合题意；
E．戊图中，压缩空气，外界对气体做功，空气的温度升高，内能增大，E符合题意。
故答案为：ADE。
【分析】微粒越小，布朗运动越明显，平均速率增大，但不是每一个分子速率都增大，硬币浮在水面上，主要是因为水的表面张力。压缩空气，外界对气体做功，空气的温度升高，内能增大。
六、解答题
14．（2023·广西模拟）如图所示，容积为的气缸固定在水平地面上，气缸壁及活塞导热性能良好，活塞面积为，厚度不计。气缸两侧的单向阀门（气体只进不出）均与打气筒相连，开始活塞两侧封闭空气的体积均为，压强均为。现用打气筒向活塞左侧打气15次，向活塞右侧打气10次。已知打气筒每次能打入压强为、体积为的空气，外界温度恒定，空气视为理想气体，不计活塞与气缸间的摩擦。求：
（1）活塞左、右封闭空气的体积之比；
（2）气缸内空气的压强。
【答案】（1）解：活塞左、右封闭空气的压强始终相同，温度始终不变，所以活塞左、右封闭空气的体积之比等于质量之比，活塞左侧充入压强为、体积为的空气，活塞右侧充入压强为、体积为的空气，则活塞左、右封闭空气的体积之比为
（2）解：对活塞左侧封闭空气，由玻意耳定律
解得，气缸内空气的压强为
【知识点】气体的等温变化及玻意耳定律
【解析】【分析】（1）由理想气体状态方程可知， 活塞左、右封闭空气的压强始终相同，温度始终不变，活塞左、右封闭空气的体积之比等于质量之比。
（2）外界温度恒定，空气视为理想气体 ，等温变化， 由玻意耳定律 列式求解。
七、多选题
15．（2023·广西模拟）一列简谐横波沿x轴传播，图甲是时刻该简谐横波的波形图；图乙是平衡位置在处的质点P的振动图像，下列说法正确的是（　　）
A．简谐横波沿x轴正方向传播
B．简谐横波的频率为
C．简谐横波的波速为
D．时质点P在波谷
E．时平衡位置在处的质点Q在波峰
【答案】A,C,D
【知识点】横波的图象
【解析】【解答】A．由图乙可知时刻质点P在平衡位置且沿y轴正方向振动，根据波形平移法可知简谐横波沿x轴正方向传播，A符合题意；
B．由图乙可知简谐横波的周期为，则频率为，B不符合题意；
C．根据甲图可知波长为，则简谐横波的波速为，C符合题意；
D．由图乙可知，时质点P在波谷，D符合题意；
E．时刻质点Q在平衡位置向下运动，再经过，质点Q在波谷，即时质点Q在波谷，E不符合题意。
故答案为：ACD。
【分析】质点P在平衡位置且沿y轴正方向振动，根据同侧法可知简谐横波沿x轴正方向传播。由图乙可知简谐横波的周期为，波长为，波动具有周期性。
八、解答题
16．（2023·广西模拟）如图所示，直角三角形为三棱镜的横截面，，，真空中一束与边成角的单色光线从边的中点O射入棱镜，在边反射后从边射出。已知边长，光在真空中传播的速度，棱镜对该光线的折射率。求：
（1）光从边射出时的折射角；
（2）光在三棱镜中的传播时间t。
【答案】（1）解：画出光路图如图所示：
根据折射定律有
解得
由几何关系可知。光线从边射出棱镜时，有
解得
（2）解：根据几何关系有，
设光在三棱镜中的传播速度为，则有
可得光在三棱镜中的传播时间为
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【分析】（1） 画出光路图 ，找出折射角与入射角，由折射定律求解折射角。
（2）由几何关系求解光传播的路径长度，由折射定律求解光传播的速度，路程除以速度等于时间。