2023届山西省三重教育高三上学期开学摸底考试-物理试题（解析版）

2023届山西省三重教育高三上学期开学摸底考试

物理试卷

注意事项：

1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置上。

2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。

3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。

一、单项选择题：本题共6小题，每小题5分，共30分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1. 如图所示，竖直放置的光滑圆环顶端点固定一定滑轮（大小忽略），圆环两侧套着质量分别为、的两小球，两小球用轻绳绕过定滑轮相连，并处于静止状态，、连线过圆心点，且与右侧绳的夹角为。则、两小球的质量之比为

A.      B.      C.      D. 1

2. 将地球视为质量均匀分布的球体，地球自转的周期为24小时，地球近地卫星的周期为1.5小时，则在地球赤道与两极处的重力加速度大小之比为

A.       B.       C.      D.

3. 如图甲，一质量为的物体在平行于斜面向下的拉力作用下沿粗糙的斜面向下做匀加速直线运动，斜面的倾角为，物体与斜面之间的动摩擦因数为，物体运动的加速度随拉力的变化图像如图乙，则下列说法正确的是

A. 根据图乙中的数据可知

B. 根据图乙中的数据可知

C. 如果增大斜面的倾角，则图线的斜率变大

D. 如果增大斜面的倾角，则图线的斜率变小

4. 如图，一横截面为直角三角形ABC的玻璃砖，，一条平行于边的光线从边上的点射入玻璃砖，经边折射后打到边上的点，已知，光在真空传播的速度为。下列说法错误的是

A. 入射光线在点处的折射角为

B. 玻璃砖的折射率为

C. 在面上发生全反射，光不从面射出

D. 光从点入射到有光从玻璃砖射出所经历的最短时间为

5.2022年2月5日，央视新闻报道山西汾阳多彩灯会迎新春，灯会是当地过年必不可缺的传统，赴一场绝类灯会，寻找记忆中的年味儿。灯会是中国一种古老的民俗文化，已传承干年。现代灯会普遍用霓虹灯，霓虹灯发光原理是不同气体原子从高能级向低能级跃迁时发出能量各异的光子而呈现五颜六色，如图为氢原子的能级示意图，已知可见光光子能量范围为，若一群氢原子处于能级，则下列说法正确的是

A. 这群氢原子自发跃迁时能辐射出6种不同频率的可见光

B. 氢原子从能级能级跃迁过程中发出光为可见光

C.辐射出的光中从能级跃迁到能级发出光的频率最大

D. 氢原子从能级向能级跃迁过程中发出光去照射逸出功为的金属钙，不能使金属钙发生光电效应

6. 如图所示，一个小球做平抛运动，虚线是其运动轨迹，实线部分是一光滑的抛物线轨道，实线与虚线关于中心对称且在同一竖直平面内，末端切线水平，小球做平抛运动后速度方向正好与抛物线轨道相切，对于小球运动的分析，下列说法中正确的是

A. 平抛运动与在轨道上运动两过程机械能守恒

B. 平抛运动与在轨道上运动两过程水平分速度相同

C. 平抛运动与在轨道上运动两过程动能增量不同

D. 平抛运动与在轨道上运动两过程运动时间相同

二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分，在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

7. 如图所示，在圆心固定一个带正电的电荷，另一个带正电粒子在库仑力和洛伦兹力共同作用下绕固定电荷做匀速圆周运动，若把两个电荷的电量都加倍后，带电粒子做匀速圆周运动的半径不变、速率不变，不考虑粒子重力作用，则下列说法中正确的是

A. 正电粒子顺时针转动

B. 正电粒子逆时针转动

C. 开始时粒子受到洛伦兹力是库仑力的4倍

D. 开始时粒子受到洛伦兹力是库仑力的3倍

8. 带电粒子在重力场中和磁场中的运动可以分解为在水平方向上的匀速直线运动和在竖直平面内的匀速圆周运动。若正带电小球的初速度为零，可以分解为在水平方向上有两个大小相等、方向相反速度。水平向右的速度对应的洛伦兹力与小球的重力平衡，水平向左的速度对应的洛伦兹力提供小球匀速圆周运动向心力。设带电小球的质量为、电量为，磁感应强度为（范围无限大），重力加速度为，小球由静止开始下落，则以下猜想正确的是

A. 两点间的距离为

B. 小球在运动过程中机械能不守恒

C. 小球下降的最大高度为

D. 小球的加速度大小恒为

9. 某款国产汽车在出厂之前相关技术人员对汽车进行了四项测试：在以恒定功率启动和以恒定加速度启动达到0.9倍的最大速度过程中，测量所用时间分别为，测量通过位移分别为，，若地面阻力不变其它阻力不计，则下列判断中正确的是

A.      B.      C.        D.

10. 如图所示，匝数，横截面积为，电阻的线圈竖直放置，并处于竖直方向的磁场中，磁场的大小随时间均匀增大。长为、质量为、电阻的粗细均匀的导体棒，水平放置在竖直导轨的两端点、上，导体棒处在垂直纸而向里，上方足够大，磁感应强度大小为的匀强磁场中。闭合开关，导体棒与、端瞬间脱离，竖直向上运动的高度为，不计空气阻力，重力加速度取。下列说法正确的是

A. 导体棒脱离、端向上运动的过程中，端电势低于端电势

B. 若随时间的变化规律为，闭合开关，导体棒可以脱离、端向上运动

C.的方向竖直向下

D. 开关闭合瞬间，通过导体棒的电荷量不会少于

三、非选择题：共60分。

11.（9分）某实验小组利用如图所示装置验证系统的机械能守恒定律，跨过定滑轮的轻绳一端系着物块，另一端穿过中心带有小孔的金属圆片与物块相连，和质量均为，的质量为。铁架台上固定一圆环，圆环处在的正下方。开始时，与圆环间的高度为，由静止开始运动，当穿过圆环时，被置在圆环上。在铁架台处分别固定两个光电门，物块从运动到所用的时间为，圆环距的高度为，之间的高度为，重力加速度为。

（1）穿过圆环后可以视为做___________直线运动；

（2）为了验证系统机械能守恒，该系统应选择___________（选填“A和B”或“A、B和C”），则只需等式________成立，即可验证系统机械能守恒（用题中所测物理量的符号表示）。

（3）实际做实验时会发现重力势能减少量与系统动能增加量有差别，原因可能是（不考虑测量误差）

12.（11分）某研究性学习小组利用压敏电阻制作电子秤。已知压敏电阻在压力作用下发生微小形变，它的电阻也随之发生变化，其阻值随压力变化的图象如图（a）所示，其中，图象斜率。小组同学按图（b）所示电路制作了一个简易电子秤（秤盘质量不计），电路中电源电动势，内，电流表量程为，内阻未知，取。实验步骤如下：

步骤1：秤盘上不放重物时，闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表指针满偏；

步骤2：秤盘上放置已知重力的重物，保持滑动变阻器电阻接入电阻不变；读出此时毫安表示数；

步骤3：换用不同已知质量的重物，记录每一个质量值对应的电流值；

步骤4：将电流表刻度盘改装为质量刻度盘。

（1）当电流表半偏时，压敏电阻大小为___________（结果保留2位有效数字）

（2）若电流表示数为，则待测重物质量为____________；（结果保留2位有效数字）

（3）改装后的刻度盘，其零刻度线在电流表___________（填“零刻度”或“满刻度”）处；

（4）若电源电动势不变，内阻变大，其他条件不变，用这台电子秤称重前，进行了步骤1操作，则测量结果______________（填“偏大”、“偏小”或“不变”）.

13.（13分）如图所示，半径为，内径很小的光滑半圆管竖直放置，左端接有两段光滑直轨道，与圆管外壁相切，与通过一段极短的圆弧平滑相连且倾角为。一个直径略小于半圆管内径、质量为的小球，从上某一位置由静止滑下，经圆管最高点后恰好落回到与圆管圆心等高的点，小球经过点时与圆管间的压力大小为，不计空气阻力，重力加速度大小为。

（1）求水平轨道的长度；

（2）若小球释放的高度与点等高，求小球与圆管弹力为零时，小球到圆心的高度。

14.（11分）如图，一竖直放置的绝热圆柱形汽缸上端开口，其顶端有一卡环，两个活塞将两部分理想气体封闭在汽缸内，两部分气体的温度均为，其中活塞为导热活塞，活塞为绝热活塞。活塞距卡环的距离为，两活塞的间距为，活塞距汽缸底的距离为。汽缸的横截面积为，其底部有一体积很小的加热装置，其体积可忽略不计。现用加热装置缓慢加热气体，使其温度达到。已知外界的大气压为，环境的温度为且保持不变，重力加速度大小为，两活塞的厚度、质量及活塞与汽缸之间的摩擦均可忽略不计，两活塞始终在水平方向上。求此时两活塞之间的距离。

15.

（16分）如图，在直角坐标系中存在磁感应强度为、方向竖直向下的匀强磁场，在处固定一电量为的点电荷，在平面内有一质量为、电量为的微粒绕原点沿图示方向作匀速圆周运动。若微粒的圆周运动可以等效为环形电流，求此等效环形电流的电流强度。（重力加速度为）

2023届山西省三重教育高三上学期开学摸底考试

物理参考答案

1. 【答案】B

【解析】

设和所在部分的绳长分别为和，绳子拉力为，则根据三力平衡知识和相似性得：

，

联立可求得，故B正确。

2. 【答案】C

【解析】设地球质量为、半径为，近地卫星周期为，同步卫星周期为，则赤道的物体受力

，在两极物体受力，近地卫星受力，

又因为，联立以上三式求得，故C正确。

3.【答案】A

【解析】物块下滑过程，根据牛顿第二定律有，数学变换得

，从图像乙可得图线与纵轴的截距为负值，即，

解得，选项A正确；从的函数关系式可得图线的斜率为，与斜面的倾角无关，所以选项C、D均错误。

4.【答案】D

【解析】在三角形中，根据余弦定理，解得，所以三角形为等腰三角形，则，，作出点法线，如图所示，根据几何关系可得光线在点入射角为，折射角为，A项正确；

根据光的折射定律，玻璃砖的折射率，B项正确；

设发生全反射的临界角为，则，根据几何关系可得在面上的入射角为60°，

，所以在面上发生全反射，光不从面射出，C项正确；

作出面上入射光线，如图所示，根据几何关系可得在面上的入射角为30°，，

所以在面上不发生全反射，光最先从面射出，根据几何关系得

，

光从经历的路程为，光在玻璃砖中的速度为，所以最短时间，D项错误。

5.【答案】D

【解析】这群氢原子自发跃迁时能发出光子频率的种类为，即能辐射出6种不同频率的光子，而这6种光子中只有从能级跃迁能级时辐射出的能量在可见光范围，选项A错误；这群氢原子中从能级跃迁能级时辐射出的能量为，不在可见光光子能量范围之内，选项B错误；辐射出的光中从能级跃迁到能级发出光的频率最大，选项C错误；这群氢原子从能级跃迁能级时辐射出的能量为，小于钙的逸出功，所以不能发生光电效应，选项D正确。

6.【答案】A

【解析】因为平抛运动与抛物线运动都是只用重力做功，所以其机械能守恒，故选项A正确；平抛运动水分速度不变，后来在抛物线轨道上运动水平分速度在变大，故选项BD错；因为两个运动过程重力做功相同，所以动能增量相同，故选项C错误。

7.【答案】BD

【解析】根据向心力来源可知，带电粒子逆时针运动，选项A错误，B正确；粒子开始匀速圆周运动

，电量都加倍后匀速圆周运动，联立以上两式求得，故选项C错误，D正确。

8.【答案】CD

【解析】在水平方向上带电小球受力平衡，则有，求得水平速度为，竖直面内匀速圆周运动半径为，周期为，两点间距离为，故选项A错误；

小球在运动过程中只有重力做功，洛伦兹力不做功，小球的机械能守恒，故选项B错误；小球下落的最大高度为，故选项C正确；小球在水平面内是匀速直线运动，竖直面内是匀速圆周运动，小球的加速度大小恒为，故选项A

9.【答案】AC

【解析】由题意可知，若是恒定加速度启动，当汽车瞬时功率达到额定功率时保持功率不变，再保持功率不变，增大速度牵引力减少，当牵引力与阻力相等时达到最大速度；若是恒定功率启动，增大速度牵引力减少，当牵引力与阻力相等时达到最大速度，如下图所示：

左边是以恒定功率启动时速度与时间关系，如右图是以恒定加速度启动时的速度与时间关系图，且右图中曲线部分延长后与左边相等，所以，故选项AC正确，BD错误。

10.【答案】ACD

【解析】由于导体棒向上运动，所以安培力竖直向上，由左手定则可知电流从端流向端，所以端是正极，端是负极，故选项正确；若由电磁感应定律可求得感应电动势为，

感应电流为，导体棒受到的安培力为，小于导体棒的重力，导体棒不会脱离为两端点，故B选项错误；由楞次定律和左手定则可知的方向应该是竖直向下，故C选项正确；由导体棒可以上升，得导体棒脱离速度为，对导体棒用动量定理，

，通过导体棒的电量不会少于，故D选项正确。

11. 【答案】（1）匀速（2）A、B和C 

（3）摩擦阻力和空气阻力对系统做负功

【解析】由题意可知，继续向下运动过程中应该是匀速直线运动；要验证系统机械能守恒，则研究对象应该是ABC，机械能守恒定律表达式为；若重力势能减少量大于动能增加量，则可能转轴的摩擦力或空气阻力对系统做负功引起的。

12.【答案】（1）    （2）10   （3）  满刻度     （4）不变

【解析】（1）当电流表满偏时电路中电流为，由闭合电路欧姆定律得电路中总电阻为，由题意可求得，当电流半偏时，电路中总电阻为，可求得。

（2）若电流表示数为，由闭合电路欧姆定律可求得，，求得此时压敏电阻阻值为，因为，根据题目中条件求得。

（3）若电源电动势不变，内阻变大，其他条件不变，则电路调零之后总电阻没有变化，测量结果没有误差。

13. 【答案】（1）（2）

【解析】设小球经过圆管点的速度为，小球经过点时与圆管间的压力大小为，因为小球在点有速度，所以圆管对小球的压力竖直向下，有：

①

小球从飞出做平抛运动，竖直方向：②

水平方向：③

联立①②③并代入数据解得：

（2）设小球与圆管之间弹力为零时速度为，小球与圆心连线与竖直方向夹角为，由动能定理得：

④

小球此时圆周运动向心力为⑤

联立④⑤式解得：

此时小球到圆心高度为

14. 【答案】

【解析】初始状态两气体压强相等，与外界大气压相等且均为，活塞在没有到达卡环之前两气体压缩不变，设活塞刚好到达卡环时气体温度为，活塞为导热活塞，则气体温度不变，压强不变，则体积也不变，即两活塞之间的距离还为，则气体的体积变为，

，对气体，根据查理定律

解得，

，即活塞已到达卡环，气体的压强要发生变化。

设此时两气体的压强为，两活塞之间的距离为，对气体，根据玻意耳定律有，

气体的体积变为，

对气体，根据理想气体状态方程有，

以上各式联立解得。

15. 【答案】

【解析】该微粒受到重力、洛伦兹力、库仑力三个力的作用，方向如图所示。

由几何关系

微粒沿在轴方向上受力平衡，

微粒在平面内做圆周运动，，

联立，解得，

解得或（不合题意，舍去）

微粒圆周运动的周期，

等效电流强度