2023 届高三年级阶段测试 (五)
物 理
一、单项选择题：共 10 题，每题 4 分，共 40 分，每题只有一个选项最符合题意．
1. 如图是一张风景照片，湖水清澈见底，近处湖面水下的景物都看得很清楚，而远处则只
看到对岸山峰和天空彩虹的倒影，水面下的景物则根本看不到。下列说法中
正确的是 ( )
A ．水下的石头看起来的深度比实际深一些
B ．可以利用偏振片“过滤”掉山峰和天空彩虹的倒影
C ．远处对岸山峰和天空彩虹的倒影十分清晰，是由于光的干涉所引起
的
D ．远处水面下景物看不到，是因为远处的树木和建筑物反射光强度太
大而被覆盖
2 ．如图所示是原子核Ra 发生 α 衰变的能级图Ra 经 α 衰变直接变至Rn 基态，或者 衰变至一个激发态Rn * ，然后通过释放一个光子衰变至Rn 基态。若 Ra 发生 α 衰变前是静 止的，则 ( )
A ． α 衰变过程中系统动量不守恒
B ． α 粒子的动能小于原子核Rn 的动能
C ． Ra 的质量大于Rn 与 α 粒子质量之和
D ．激发态Rn * 释放光子至Rn 基态的衰变是β 衰变
3. 图 1 为电影《流浪地球2》中的太空电梯，又称为“斯科拉门德快速电梯” ，是一种可以在 地球表面和太空间来回运输人员和物资的巨型结构。图 2 为其简易图，固定在空间站和地球间 的刚性“绳索”与空间站一起和地球保持相对静止， 电梯可沿“绳索”升降，则 ( )
A ．空间站绕地球运行的向心力小于地球对它的万有引力
B ．空间站绕地球运行的向心力等于地球对它的万有引力
C ．若连接空间站处的“绳索”断裂，空间站将落回地面
D ．若连接空间站处的“绳索”断裂，空间站做离心运动
第 3 题图 第 4 题图 第 5 题图
4. 上图是研究光的双缝干涉用的示意图，挡板上有两条狭缝 S1 、S2 ，由 S1 和 S2 发出的两列 波到达屏上时会产生干涉条纹，已知入射激光的波长为 入 ，屏上的 P 点到两缝 S1 和 S2 的距离相 等，如果把 P 处的亮条纹记作第 0 号亮纹， 由 P 向上数，与 0 号亮纹相邻的亮纹为 1 号亮纹， 与 1 号亮纹相邻的亮纹为 2 号亮纹，则 P1 处的亮纹恰好是 8 号亮纹。设直线 S1P1 的长度为γ1 ， S2P1 的长度为γ2 ，则γ2-γ1 等于 ( )
A ． 4入 B ． 8入 C ． 16入 D ． 32入
5. 在斯特林循环中，一定质量理想气体从状态 a 依次经过状态b 、c 、d 后再回到最初状态 a 完成一次循环，如图所示，实现由高温热源吸热，部分转化为机械功后向低温热源放热的效果。 整个过程由两个等温和两个等容过程组成。在 a→b 、b→c 、c→d、d→a 的过程中，气体与外界 的热量交换分别为 9J 、20J 、12J 、20J 。定义该循环的热效率为经历一个循环所转化的机械功与 从外界吸收热量的比值，已知斯特林循环的等容变化过程的热量交换不计入热效率计算，则下 列说法正确的是 ( )
A ．状态 a 比状态 c 的温度高
B ．b→c 的过程中，单位时间内单位器壁面积上分子碰撞次数减少
C ．完成一次循环，外界对气体做功 3J
D ．气体的热效率为 25%
6．如图所示，发电机输出电压峰值一定的正
弦式交流电，接入理想变压器原线圈，导线电阻
r = 2Ω ，原线圈匝数n1 = 50 ，副线圈有两个绕组，
匝数分别为n2 = 50 、 n3 = 150 ，负载定值电阻
R = 8Ω ，下列不同连接方式中，电阻 R 功率最大
的是 ( )
A ．1 、3 连接，a 端接 2 ，b 端接 4 B ．2 、3 连接，a 端接 1 ，b 端接 4
C ．a 端接 3 ，b 端接 4 D ．a 端接 1 ，b 端接 2
7. 如图所示，用同一个回旋加速器分别加速静止的氕核1 (1)H 、氘核1 (2)H 与
氦核2 (4)He ，加速电压大小相等，磁场的磁感应强度大小相等，不考虑粒子
在电场中的运动时间以及粒子质量的变化．则下列说法正确的是 ( )
A ．三种原子核在回旋加速器中运动时间相同
B ．离开加速器时的速度最大的是氦核2 (4)He
C ．离开加速器时的动能最小的是氕核1 (1)H
D ．加速氘核1 (2)H 后再对氦核2 (4)He 进行加速，需要重新调整加速电压周期
8．轻质细线上端悬挂于天花板上的 O 点，另一端接在质量为m 的小球上，小球在水平向右
的外力 F 作用下处于平衡状态，此时细线上的弹力大小为FT ，细线与竖直方向的夹角为9 、与 F 的夹角为 ，如图所示。以下判断正确的是 ( )
A ．保持 F 水平，逐渐缓慢减小9 ，则F 、 FT 都逐渐增大
B ．若换一根更长的细线，保持9 、 不变，F 、 FT 可能都减小
C．保持小球位置不变，F 沿逆时针方向缓慢转动直至 F 竖直向上，则
F 先减小后增大
D．保持 不变，逐渐缓慢增大9，直至悬线水平，则FT 逐渐减小，F
先增大后减小
9. 如图所示，质量均为 m 的两个物块 A 、B 叠放在轻弹簧上，处于静止状态。轻弹簧下端
固定在地面上，上端与物块 B 连接。从某时刻开始对物块 A 施加竖直向上的恒 力 F，物块 A 开始向上运动，物块 B 与弹簧组成的系统机械能没有变化。经过时 间 t ，撤去力 F，物块 B 也第一次达到最大高度。忽略空气阻力，重力加速度大
小为 g 。下列说法正确的是 ( )
A ．F 大小为 2mg
B ．F 大小可能为 1.8mg
C ．若在 2t 时刻两物块的距离刚好达到最大，则该最大距离为gt2
D ．在 1.5t 时刻，物块 B 与弹簧组成的系统的势能可能达到最大值
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(
D
．电阻箱
(最大阻值为
999.9Ω
)
F
．定值电阻
R
2
(阻值为
10Ω
)
)
10. 如图所示，平面直角坐标系xOy 中，三个点电荷 a 、b 、c 分别固
定于(0, r ) 、(0, r ) 、(0, 0) 处，a 、b 、c 电荷量分别为+Q 、+Q 、 Q 。现
有一电荷量为q 的点电荷d ，在+x 轴上从靠近坐标原点处由静止释放，
不考虑重力及电荷 d 对原电场的影响，取无穷远处电势能为零，则在点电
荷 d 的整个运动过程中，其瞬时速度 v 随时间 t、电势能Ep 随位置 x 变化
的关系图像可能为 ( )
①②③ ④ A.①③ B.②④ C.②③ D.①④
二、非选择题：共 5 题，共 60 分，其中第 12~15 题解答时请写出必要的文字说明、方程式 和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和 单位．
11．(15 分) 现要组装一个酒精测试仪，它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器。 此传感器的电阻Rx 随酒精气体浓度的变化而变化，规律如图甲所示。酒精测试仪的调试电路如 图乙所示。 目前国际公认的酒驾标准是“0.2mg/mL≤酒精气体浓度< 0.8mg/mL” ，醉驾标准是“酒 精气体浓度≥0.8mg/mL”提供的器材有：
A ．二氧化锡半导体型酒精传感器Rx
B ．直流电源 (电动势为 4V ，内阻不计) C ．电压表 (量程为 3V ，内阻非常大)
E ．定值电阻R1 (阻值为 50Ω)
G ．单刀双掷开关一个，导线若干
(
1
)(1) 为使电压表改装成酒精浓度测试表以判断是否酒驾， R 应选用定值电阻_______ (填R
或R2 )；
(2) 按照下列步骤调节此测试仪：
①电路接通前，先将电阻箱调为 30.0Ω ，然后开关向______ (填“a”或“b”) 端闭合，将电压
表此时指针对应的刻度线标记为
______mg/mL；(保留两位有效数字)
②逐步减小电阻箱的阻值，电压
表的示数不断______ (填“变大”或
“变小”) 。按照甲图数据将电压表上
“电压”刻度线标为对应的“酒精浓
度”； 此浓度表刻度线上对应的浓度
值是______ (填“均匀”或“非均匀”)
变化的；
③将开关向另一端闭合，测试仪
即可正常使用。
(3) 在电压表刻度线上标注一
段红色的长度以提醒酒驾的读数范围，该长度与电压表总刻度线长度的比例为1 : _______ 。(保
留一位有效数字)
(4) 使用一段时间后，由于电源的电动势略微变小，内阻变大，其测量结果______ (填“偏 大”“偏小”或“准确”)。
12. (8 分) 如图所示，一根长为 L 的细线，上端固定于 O 点，下端系一可视为质点的小球， 质量为 m 。若小球在竖直平面内做简谐运动，其动能 Ek 随时间t 的变化关系如图所示，求：
(1) 该单摆的摆长；(2) 小球的最大向心加速度？
13．(8 分) 19 世纪末、20 世纪初，通过对光电效应的研究，加深了对光的本性的认识。科 学家利用如图所示的电路研究光电效应，图中 K、A 是密封在真空玻璃管中的两个电极，K 极受 到光照时可能发射电子。已知电子电荷量为 e ，普朗克常量为h。
(1) 当有光照射 K 极， 电流表的示数为 I，求经过时间 t 到达 A 极的电子数 n。
(2) 使用普通光源进行实验时，电子在极短时间内只能吸收一个光子的能量。用频率为ν0 的普通光源照射 K 极，可以发生光电效应。此时，调节滑动变阻器滑片，当电压表的示数为 U 时，电流表的示数减小为 0 。随着科技的发展，强激光的出现丰富了人们对光电效应的认识，用
强激光照射金属，一个电子在极短时间内吸收到多个光子成为可能。若用强激光照射 K 极时， 一个电子在极短时间内能吸收 n 个光子，求能使 K 极发生光电效应的强激光的最低频率v 。
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14．(13 分) 小宁同学设计的“弹球入筐”游戏如图所示，在高为 L 的光滑水平台面上，排列 着三个小球 1 、2 、3 ，台面左侧放有一弹射装置。某次游戏中，小球 1 在弹射装置的作用下以某 一水平速度与小球 2 发生对心弹性碰撞，接着小球 2 再与小球 3 发生对心弹性碰撞，碰撞后小 球 3 从水平台面边缘的 O 点飞出，并在 A 点与地面发生碰撞，经地面反弹后，最终落入水平地
面上 B 点的小框里。已知小球 1 的质量为m1 = m0 ，小球 3 的质量为m3 = m0 ，A 点距 O 点的水
平距离为2L ，小球在 A 点与地面发生碰撞前、后瞬间的速度方向与水平地面的夹角相等，小球 反弹后距地面的最大高度为0.81L ，重力加速度的大小为 g ，小球与地面碰撞过程中对地面的压 力远大于小球的重力，小球可视为质点，不计空气阻力。
(1) 求小球 3 从 O 点飞出时的速度大小 v；
(2) 小球在地面上运动时，小球与地面间的摩擦力与对地面的压力的比值；
(3) m2 为何值时，小球 1 、2 碰撞前小球 1 的速度最小，并求出该最小速度vmin 的大小。
15．(16 分) 如图所示是半导体注入工艺的装置示意图，某种元素的两种离子X+ 和X3+ ，
质量均为 m ，可从 A 点水平向右注入加速电场，初速度大小连续分布且在 0 和 之间。经
电压为 U 的电场直线加速后，离子均从小孔 C 水平射入偏转电场 (两极板水平放置且上极板带 负电，电势差U 可调)，偏转后均能穿出此电场，其中 CD 为偏转电场的中线。离子穿出电场后 立即进入紧靠电场的匀强磁场，该磁场边界线竖直、右侧足够大，磁感应强度大小 B 在B0 和3B0 之间可调，方向始终垂直纸面向里。不考虑离子的重力及相互作用，元电荷带电量为 e。
(1) 仅注入初速度 0 的离子， U 不为 0 ，求X+ 和X3+ 穿出偏转电场时竖直方向位移之比；
(2) 仅注入初速度为 的X+ 离子，U 不为 0 且B = B0 ，求离子在磁场中射入位置与射
(
5
2
mU
)出位置的距离 Y；
(
0
)(3) 若放置一块紧靠磁场左边界的竖直收集板，长度L = ，下端距 D 点的距离 2B e
d = 。先调节偏转电场的电压，使U = 0 ，
仅注入X+ 离子，每秒发射的离子数为n0 ，各种速率的
离子数目相同，再调节磁感应强度大小，使B0 B 3B0 ，
求收集板上每秒能收集到的离子数 n 与 B 之间的关系。
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(
19
2
16
) (
4
2
mU
3
2
mU
8
) (
2
2
mU
3
2
mU
4
B
)
2023 届高三年级阶段测试 (五) 物理试卷
一、单项选择题：共 10 题，每题 4 分，共 40 分，每题只有一个选项最符合题意．
1. B2. C3. D4. B5. D6. A7. A8. C9. C10. B
二、非选择题：共 5 题，共 60 分，其中第 12~15 题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重 要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位．
11. R2 b 0.20 变大 非均匀 3 偏小
12. (1) 由图可知，单摆的周期T = 4t0 ，根据单摆周期公式T = 2冗 解得l = 冗 (4g)t20 (2)
(2) 摆球到最低点的动能Ek = E0 = mv2
向心加速度的最大值为a =
得a = gt02 (E0)
(
13
。(
1
)
n
=
；(
2
)
V
=
0
一
)It V eU
e n nh
【详解】(1) 经过时间 t 到达 A 极的电荷量为q = It
到达 A 极的电子数n = =
(2) 根据题意可得eU = hV0 一 W nhV = W
则能使 K 极发生光电效应的强激光的最低频率V = 一
(
14.
【答案】(
1
)
；(
2
)
；(
3
)
m
0
，
)1 3 25
【详解】(1) 小球 3 从 O 点到 A 点做平抛运动，设运动时间为t ，则有L = gt2 ， 2L = vt
解得v =
(2) 设小球 3 在 A 点与地面发生碰撞前瞬间速度的竖直分量为vy ，碰后瞬间速度的水平、 竖直分量分别为vx1 、 vy1 ，地面对小球的摩擦力为Ff ，小球对地面的压力大小为FN ， 由运动学 公式有vy (2) = 2gL ， vy1 = 2g 人 0.81L 可得vy1 = 0.9vy
由题意知小球在 A 点与地面发生碰撞前后瞬间的速度方向与水平地面的夹角相等，因此有
(
x
1
)v = 0.9v
分别对小球 3 在 A 点碰撞过程中水平方向和竖直方向由动量定理可得一Ff t = mvx1 一 mv
FN t = mvy1 一 (一mvy ) 山 = 解得山 =
(3) 设小球 1 、2 碰撞前瞬间小球 1 的速度为v0 ，碰撞后瞬间小球 1 、2 的速度分别为v1 、 v2 ，小球 2 、3 碰撞后瞬间，小球 2 的速度为v ，则由动量守恒定律和能量守恒可得
(
m
v
=
m
v
+
m
v
m
v
=
m
v
+
m
v
)1 2 1 2 1 2
(
2
2
2
)1 0 1 1 2 2 1 0 1 1 2 2
(
2
2
2
2
3
2
2
2
2
3
)m v = m vp + m v 1 m v2 = 1 m vp2 + 1 m v2
2 2 2
(
由以上各式可得
4
0
2
4
m
2
v
=
v
)13 m + m + 9m0 (2)
(
4
m
0
)0
当m2 = m0 时小球 1 的速度v0 有最小值，最小值为vmin =
4 2mU
(
1
5.
【答案】(
1
)
1
:1
；(
2
)
)； (3) 见解析
(
0
【详解】
(
1
)
设偏转电场的极板间距为
d
p
，板长为
L
p
，则在加速电场中
)B e
1 2
qU = 2 mvC 一 0
(
在偏转电场中竖直方向位移
为
y
=
at
2
=
.
.
(
)
2
)联立上述两方程可得y = 可知竖直方向位移与所带电荷量无关，仅注入初速度 0 的离
子时X+ 和X3+ 穿出偏转电场时竖直方向位移之比为1:1。
(
的
X
+
离子，则在加速电场
eU
=
mv
2
一
mv
2
0
) (
(
2
)
仅注入初速度为
)6eU 1 1
m 2 C 2
在偏转电场射出后的速度大小为v ，在磁场当中，设入射方向与磁场边界线夹角为9，则射
2
(
B
ev
=
m
v
，
sin
9
=
v
C
) (
0
)入位置与射出位置的距离Y = 2r sin9 ，
(
联
立以上方程可得
) (
r
v
)4 2mU
(
Y
)=
(
x
=
L
+
d
=
) (
0
)B e
(3) 收集板最上端的位置距离D 点
(
初速度为
)初速度为 0 的粒子射入磁场后偏转的距离为x1 = 2r1 = =
(
6
eU
2
mv
4
) (
2
mU
e
)的粒子射入磁场后偏转的距离为x2 = 2r2 = C 2 =
m Be B
当B = B0 时，所有的粒子均在收集板上。
当 = 解得 B = 0
(
0
)B e 2B e 3
即B 仁[B0 , B0 ] 范围时所有的粒子恰好均在收集板上。
(
B
e
2
B
e
3
) (
0
)当 = 解得B = B0
即B 仁(B0 , 3B0 ] 恰好所有的粒子均不在收集板上。
当B 仁(B0 , B0 ) 范围时，每秒能收集到的离子数 n 为
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(
4
2
mU
3
2
mU
)
n = B e 2B0 e . n 0 = (2 3B )n 0
(
4
2
mU
2
2
mU
4
B
0
) (
B
e
B
e
)
收集板上每秒能收集到的离子数 n 与 B 之间的关系为
B0 B B0 时n = n0
B0 < B B0 时n = (2 )n0
(
0
0
)8 B < B 3B
3 时n = 0
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