2022届山西省太原市山西大学附属中学高三（下）4月模块诊断理综物理试题（解析版）

1、 山西大学附中20212022学年高三第二学期4月（总第五次）模块诊断理科综合试题二、选择题：本题共8小题，每小题6分。在每小题给出的四个选项中，第1418题只有一项符合题目要求，第1921题有多项符合题目要求。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. （铀核）经过一系列的衰变和衰变变为（氡核），已知核的比结合能为，核的比结合能为，粒子的比结合能为，每次衰变释放的能量为（计算结果不计），则（铀核）衰变为（氡核）共释放的能量为（）A. B C. D. 【答案】D【解析】【详解】设经过x次衰变和y次衰变变为,则有衰变过程质量数与电荷数守恒，所以解得所以衰变过程共释放的能量为计算结

2、果不计，所以有故选D。2. “顿牟缀芥”是东汉王充在论衡乱龙篇中记载的摩擦起电现象，意指摩擦后的带电琥珀能吸引轻小物体。现做如下简化：在某处固定一个电荷量为的带正电的点电荷，在其正下方处有一个原子。在点电荷的电场的作用下原子的负电荷中心与正电荷中心会分开很小的距离。点电荷与原子之间产生作用力。你可能不会求解，但是你可以通过物理分析进行判断，关于的表达式，可能正确的是（式中为静电力常量）（）A. B. F=C. D. F=【答案】D【解析】【详解】由图可知负电荷中心比正电荷中心更靠近Q，则Q对负电荷中心的引力略大于对正电荷中心的斥力，即合力F不为零；当l趋于零时，合力F趋于零；当h趋于无限大时，

3、合力F也趋于零，考察四个选项中表达式满足上述条件的只有D项。故选D。3. 地球赤道上一观察者，观察赤道平面内一卫星三天四次从其头顶上方掠过，设地球自转周期为T0，卫星周期为T，则下列说法正确的是（）A. 卫星周期可能为，且从西向东掠过B. 卫星周期可能为，且从东向西掠过C. 卫星周期可能为T=3T0，从西向东掠过D. 可以判断卫星转动方向与地球自转方向一定相同【答案】A【解析】【详解】地球自转方向由西向东，设地球的角速度为，卫星转动的角速度为，若同向运动，则，则所以若反向运动，则，则所以故选A。4. 如图所示，手摇发电机产生的正弦交流电经理想变压器给灯泡L供电，当线圈以角速度匀速转动时，灯泡L

4、正常发光，电压表示数为U。已知理想变压器原线圈与副线圈的匝数之比为k，发电机线圈的电阻为r，灯泡L正常发光时的电阻为R，其他电阻忽略不计，则（）A. 灯泡L的额定功率为B. 一个周期内通过P处导线横截面的电荷量为C. 若减小转速，则灯泡L不能正常发光D. 若在灯泡L两端并联一个相同的灯泡，则灯泡L的亮度不变【答案】C【解析】【详解】A灯泡两端的电压为则灯泡的额定功率为 选项A错误；B由可得因为一个周期内磁通量变化量为零，故一个周期内通过P处导线横截面的电荷量为零。B错误；C若减小转速，由感应电动势瞬时值表达式可知若减小转速，则感应电动势最大值减小，所以其有效值也变小，灯泡两端电压减小，灯泡不能

5、正常发光。C正确；D若在灯泡L两端并联一个相同的灯泡，副线圈总电阻减小，电流变大，故原线圈电流变大，电源内阻分压变大，变压器输入电压减小，副线圈输出电压减小，灯泡亮度变暗。D错误。故选C。5. 做匀变速直线运动的物体，依次通过A、B、C三点，位移AB=nBC，已知物体在AB段的平均速度大小为v1，在BC段的平均速度大小为v2，则下列说法正确的是（）A. 可求出加速度大小B. 可求出A、B、C三点速度大小C. 可求出AB段和BC段的时间D. 条件不足无法确定任何物理量【答案】B【解析】【详解】设物体的加速度为a，AB段所用时间为t1，BC段所用时间为t2，如图所示由AB=nBC可得则有做匀变速直

6、线运动的物体，依次通过A、B、C三点，位移AB=nBC，说明物体做减速运动，则有可得联立以上可得根据速度时间关系可得由上可知无法求出AB段和BC段的时间，也就不能求出加速度大小，故B正确，ACD错误。故选B。6. 如图所示，在竖直平面内，AB为水平放置的绝缘粗糙轨道，CD为竖直放置的足够长绝缘粗糙轨道，AB与CD通过四分之一绝缘光滑圆弧形轨道平滑连接，圆弧BC的圆心为O，半径R。轨道所在空间存在水平向右的匀强电场，电场强度的大小。现有质量为m、电荷量为+q的带电体（可视为质点）从A点由静止开始运动。已知AB间距也为R，带电体与轨道AB间的动摩擦因数为，与CD间的动摩擦因数为。假定带电体与轨道之

7、间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等。下列说法正确的是（重力加速度为g）（）A. 带电体第一次运动到圆弧形轨道B点时速度大小为B. 带电体第一次运动到圆弧形轨道BC上的最大速度C. 全过程带电体在粗糙轨道AB与CD上运动的总路程D. 带电体最终可能会停在水平轨道AB上【答案】AC【解析】【详解】对质点从 A 到 B ，根据动能定理得解得A正确；B.由题可知，当带电体的速度最大时，带电体的加速度为零，故带电体受力平衡，受力如图所示设带电体在M点速度最大，M点与O点的连线OM和OB的夹角应该满足代入已知数据得从 B 到 M 根据动能定理得解得B错误；C.最终带电体应该围绕等效最低点M做周期性运动，到C

8、点的速度恰好为零，全过程的滑动摩擦力大小一样，即设带电体在粗糙轨道AB与CD上运动的总路程为s，对全过程从A到最终恰好到C，根据动能定理可得解得因为电场力大于滑动摩擦力，所以不可能停在AB上，D错误，C正确。故选AC。7. 如图甲所示，间距d0.30m的两条足够长的平行光滑金属导轨PQ、MN固定在绝缘水平桌面上，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度的大小B0.20T。导轨左端接有电阻R1，质量m40g、阻值r2的金属杆ab垂直导轨放置。在水平向右且与金属杆ab垂直的力F的作用下，从静止开始沿导轨做匀加速直线运动。金属杆ab两端电压U随时间t变化的关系如图乙所示，导轨电阻不计，重力加速度

9、g取10m/s2。则下列说法正确的是（）A. 金属杆ab的加速度大小为5m/s2B. 3s末力F的大小为0.018NC. 03s通过电阻R的电量为0.45CD. 03s力F的冲量大小为0.6【答案】AC【解析】【详解】A金属杆ab的运动速度为感应电动势为通过电阻R的电流金属杆ab两端的电压为由图乙可得，联立解得故A正确；B在3s末，通过金属杆ab的电流为所受安培力大小为由牛顿第二定律得联立解得故B错误；C0 3s金属杆ab运动的距离由法拉第电磁感应定律得由闭合电路的欧姆定律得0 3s通过电阻R的电量为联立解得故C正确；D3s末金属杆ab的速度为由动量定理得即解得0 3s力F的冲量大小为故D错误

10、。故选AC。8. 如图所示，一轻杆两端分别固定a、b两个半径相等的光滑金属球，a球质量为2m，b球质量为m。整个装置放在光滑的水平面上，将此装置从图示位置由静止释放，经时间t小球b落地，则（）A. b球落地前瞬间速度方向竖直向下B. 在b球下落过程中，a球对地压力不可能等于2mgC. 全程轻杆对b球的合冲量向上，且小于mgtD. 在b球落地前的整个过程中，轻杆对b球做的功为零【答案】ACD【解析】【详解】A对两球及杆系统，水平方向受力为零，则在b球落地前瞬间，b球的水平速度为零，b球落地前瞬间速度方向竖直向下，选项A正确；B对b球，水平方向上动量变化为零，由动量定理可知，杆对b球的水平冲量为零

11、在竖直方向上，根据系统机械能守恒可知，b落地时速度与只在重力作用下的速度一样，如图所示v-t图象中斜线为b球自由落体运动的图线，曲线为b球竖直方向的运动图线，b球落地之前某时刻竖直方向的加速度可能为g，完全失重，则此时a球对地压力等于2mg，选项B错误；C因b球在竖直方向上运动的位移与落地速度相同，对比可知b球落地所用时间相对自由落体运动的时间要长，由动量定理可知杆对b球的竖直方向的冲量必定不为零，且冲量方向向上，所以杆对b球的水平和竖直冲量可知，杆对b球的冲量不为零，且方向竖直向上，根据动量定理则杆对b球的合冲量小于mgt故C正确；D设杆对a球做功W1，对b球做功W2，系统机械能守恒，则除了

12、重力之外的力的功必定为零，即W1+W2=0对a球由动能定理可知W1=0，故W2=0。故D正确。故选ACD。三、非选择题：共174分，第2232题为必考题，每个试题考生都必须作答。第3338题为选考题，考生根据要求作答。（一）必考题：共129分。9. 某实验小组的同学利用阿特伍德机装置探究了加速度与外力、质量的关系，除图甲中的实验器材外，实验室还为其提供了秒表和个质量均为的钩码。已知光滑定滑轮两侧物体A、B的质量分别为、，重力加速度取。实验时还进行了如下的操作：（1）取个钩码挂在物体A上，剩余的全部挂在物体B上。（2）将装置由静止释放，沿竖直方向固定的刻度尺测量出物体A下落的高度及下落所需的时间

13、，则该过程的加速度_（用、表示）。（3）改变钩码的个数，重复以上操作，得出多组、的实验数据，以为纵坐标，为横坐标，将数据描绘在坐标系中并连线，如图乙所示。（4）由图像可知物体A、B的质量_，_。（均用表示）【答案】 . . . 【解析】【详解】（2）1依题意知，A做初速度为零的匀加速直线运动，有可得该过程的加速度（4）23依题意，根据牛顿第二定律可得解得以为纵坐标，为横坐标，则图线的斜率纵截距联立求得，10. 某同学在进行扩大电流表量程的实验时，需要知道电流表的满偏电流和内阻他设计了一个用标准电流表G1来校对待测电流表G2的满偏电流和测定G2内阻的电路，如图所示已知G1的量程略大于G2的量程，

14、图中R1为滑动变阻器，R2为电阻箱该同学顺利完成了这个实验实验过程包含以下步骤，其合理的顺序依次为_（填步骤的字母代号）；A合上开关S2B分别将R1和R2的阻值调至最大C记下R2的最终读数D反复调节R1和R2的阻值，使G1的示数仍为I1，使的指针偏转到满刻度的一半，此时R的最终读数为rE合上开关S1F调节R1使G2的指针偏转到满刻度，此时G1的示数为I1，记下此时G1的示数仅从实验设计原理看，用上述方法得到的G2内阻的测量值与真实值相比_（填“偏大”、“偏小”或“相等”）；若要将G2的量程扩大为I，并结合前述实验过程中测量的结果，写出须在G2上并联的分流电阻RS的表达式，RS=_【答案】 .

15、BEFADC . 相等 . 【解析】【详解】闭合开关前将R1和R2阻值调至最大，以免烧坏电流表，本实验用半偏法测电流表的量程和内阻，实验时通过反复调节R1和R2的阻值，使G1的示数仍为I1保持不变，使G2和R2的电流相等，等G2满刻度的一半，G2和R2并联，则G2和R2电阻相等由并联电路关系可得分流电阻RS=11. 如图所示，倾角为斜劈固定在水平面上，质量为的物块Q静止在光滑的水平面上，质量为的物块P以一定的速度向右运动并与物块Q发生无能量损失的碰撞，已知，。假设水平面与斜劈均足够长，欲使两物块能发生第二次碰撞，则物块Q与斜劈间的动摩擦因数应满足什么条件？【答案】【解析】【详解】设两物块能发生

16、第一次碰撞前物块P的速度为，第一次碰撞后物块P、Q的速度分别为、，Q从斜面上返回水平面时速度大小为。物块P与Q发生第一次碰撞的过程，取向右为正方向，根据动量守恒定律和机械能守恒定律分别得解得设物块Q在斜面上上滑的最大距离为L，上滑过程，由动能定理得下滑过程，由动能定理得欲使两物块能发生第二次碰撞，必须满足联立解得12. 如图所示，以O为原点建立平面直角坐标系Oxy，沿y轴放置一平面荧光屏，在y0，0 x0. 5m的区域有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小B=0. 5T在原点O放一个开有小孔粒子源，粒子源能同时放出比荷为kg/C的不同速率的正离子束，沿与x轴成30角从小孔射入磁场，最

17、后打在荧光屏上，使荧光屏发亮。入射正离子束的速率在0到最大值的范围内，不计离子之间的相互作用，也不计离子的重力。(1)求离子打到荧光屏上的范围。(2)若在某时刻（设为t=0时刻）沿与x轴成30角方向射入各种速率的正离子，求经过s时，这些离子所在位置构成的曲线方程。(3)实际上，从O点射入的正离子束有一定的宽度，设正离子将在与x轴成3060角内进入磁场。则某时刻（设为t=0时刻）在这一宽度内向各个方向射入各种速率的离子，求经过s时这些离子可能出现的区域面积。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）粒子在磁场中运动时得具有最大速度的粒子半径由几何关系知，最大速度的离子刚好沿磁场边缘打在

18、荧光屏上，如图，OA1长度为： 即离子打到荧光屏上的范围为： （2）离子在磁场中运动的周期为：经过时间离子转过的圆心角为 设这个时刻某离子的位置坐标为（x，y）y=rcos30 x=r-rsin30 得 （3）由几何关系知，与x轴成60方向入射的离子，经过时间，离子转过的圆心角为刚好打在y轴上，将时刻这些离子所在坐标连成曲线，方程就是：x=0；即都打在y轴上所以在t=0时刻与x轴成3060内进入磁场的正离子在时刻全部出现在以O为圆心的扇形OA2C1范围内，如图；则离子可能出现的区域面积：（二）选考题：共45分。33.【物理选修3-3】（15分）13. 如图所示，一开口向下的固定绝热容器内，用轻

19、质绝热活塞封闭一定质量的理想气体，活塞与气缸无摩擦。现在活塞下方挂上一较轻物体，活塞缓慢向下移动一小段距离后停止，此过程中（）A. 气体对外界做功B. 分子的平均动能不变C. 气体的压强与气体分子的平均动能成正比D. 气体体积增大，与外界无热量交换，内能减小E. 气体分子单位时问撞击单位面积器壁的次数变小【答案】ADE【解析】【详解】A在外力F作用下，将活塞缓慢向下拉动一小段距离，气体体积变大，故气体对外做功，故A正确；BD容器与活塞都是绝热的，气体与外界没有热交换，气体体积增大，对外做功，根据热力学第一定律可知气体的内能减少。一定量的理想气体的内能仅仅与温度有关，理想气体的内能减少，则温度降

20、低；温度是分子的平均动能的标志，温度降低，则分子的平均动能减小，故B错误，D正确；C根据可知一定量的理想气体的压强跟气体的热力学温度成正比，温度越高，分子的平均动能越大，温度越低，分子的平均动能越小，但分子的平均动能与热力学温度不是成正比，所以气体的压强不是与气体分子的平均动能成正比，故C错误；E一定量的理想气体体积增大时单位体积内的分子数减少；温度降低时气体分子运动的激烈程度降低，所以气体分子单位时间撞击单位面积器壁的次数变小，故E正确。故选ADE。14. 新冠疫情传播非常迅速，负压隔离病房在抗击疫情中起了关键作用。所谓负压病房是指在特殊的装置作用下，使病房内的气压低于病房外的气压。一般负压

21、值（病房外与病房内气压差）为时效果比较理想。假设有一间负压隔离病房，开放状态时，病房内外的气压均为，病房内温度为；正常工作时，病房内温度为，负压值为。空气可视为理想气体，病房外环境保持不变。求：（1）若病房密闭，仅将病房内温度升高到，病房内的气压（保留四位有效数字）；（2）病房由开放状态变为正常工作状态，需抽取出的气体质量与原来气体质量的百分比（保留两位有效数字）。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）若病房密闭，仅将病房内温度升高到，设升温后病房内的气压为p1，病房内的气体发生等容变化，根据查理定律有解得（2）设病房的体积为。假设体积为V1、温度为、压强为p0的气体变为温度为、压强为p2时的体积为V2，由题意可知根据理想气体状态方程有需抽取出的气体质量与原来气体质量的百分比为联立解得34.【物理选修3-4】(15分)15. 下列说法中正确的是_A. 一弹簧连接一物体沿水平方向做简谐运动，则该物体做的是匀变速直线运动B. 若单摆的摆长不变，摆球的质量增加为原来的4倍，摆球经过平衡位置时的速度减为原来的1/2，则单摆振动的频率将不变，振幅变小