2023届安徽省蚌埠市高三下学期第四次教学质量检查考试理综物理试题（解析版）

蚌埠市2023届高三年级第四次教学质量检查考试

理科综合能力测试（物理）

二、选择题：

1. 北京时间2022年10月12日，“天宫课堂”第三课在中国空间站问天实验舱内开讲，神舟十四号飞行乘组航天员陈冬、刘洋和蔡旭哲为广大青少年带来一场精彩的太空科普课．航天员授课时，通过直播画面可以看到航天员释放的一个水果可以自由的漂浮，此时（    ）

A. 水果所受地球引力的大小近似为零

B. 以地球为参考系，水果处于平衡状态

C. 水果所受地球引力的大小与其随飞船运动所需向心力的大小近似相等

D. 水果随飞船运动所需向心力的大小大于其在地面上所受地球引力的大小

2. 图示描述的是伽利略在比萨斜塔上做落体实验的故事．不计空气阻力，小球从塔上自由下落，由静止开始经过第一段h速度的增加量为，经过第三段h速度的增加量为，则与的比值满足（    ）

A.  B.  C.  D.

3. 如图所示，小球在拉力F和重力的作用下沿虚线OM在竖直平面内做匀速直线运动，OM与水平方向成30°角。在小球经过Р点时改变拉力的大小和方向，要使小球仍沿OM做直线运动，则拉力的最小值为（    ）

A  B.  C.  D.

4. 图甲为氢原子能级示意图的一部分，图乙为研究光电流与电压关系的电路．处于能级的大量氢原子自发跃迁，辐射出的光照射光电管的阴极K，通过实验只能得到图丙所示的2条光电流随电压变化的图线，则下列说法正确的是（    ）

A. 根据本实验提供的数据能计算出普朗克常数h的值

B. 变阻器的滑片移动到最左端时，电流表的示数为0

C. b光照射出的光电子最大初动能大于a光照射出的光电子最大初动能

D. 图丙中的值为

5. 水电是清洁能源，发展水电对我国实现碳达峰和碳中和有着重要的意义。某水电站输出的功率恒为P，第一次直接通过输电线向用户供电时，用户得到的功率为，第二次利用如图所示的理想升压变压器和理想降压变压器向用户供电时，用户得到的功率为，两次输电过程中输电线电阻和用户电压均相同，则的值为（    ）

A.  B.  C.  D.

6. 2022年6月10日，中国首款仅靠太阳能驱动的纯电动车“天津号”公开亮相。若该电动车的质量为m，某次试验时由静止沿直线加速行驶，经过时间t恰好达到最大速度，前进的距离为x。若电动车受到的阻力大小恒为f，电动机输出功率恒为P，则该过程（    ）

A. 电动车做匀加速直线运动 B. 电动车的加速度逐渐减小

C. 电动车最大速度为 D. 电动车所受牵引力的冲量为

7. 一定质量的理想气体，经过如图所示一系列的状态变化，从初始状态a经状态b、c、d再回到状态a，图中bc曲线为一条等温线，则下列说法正确的是（    ）

A. 气体在状态c温度大于气体在状态d的温度

B. 从状态d到a的过程中，气体从外界吸收的热量等于

C. 气体在状态b时的压强为

D. 从状态b到c的过程中，气体分子对容器壁单位面积上单位时间内撞击次数减少

8. 如图所示，三条光滑直轨道的一端固定在光滑绝缘水平台面上的P点，另一端分别固定在台面内同一直线上的A、B、C三点，该直线与OP垂直于O点，AO、BO和CO的长度分别为、、，台面区域沿水平方向存在垂直于OP的匀强电场，电场强度大小为E。现将质量为m、电荷量为q的小球分别从A、B、C三点由静止释放沿轨道运动到P点，测得小球通过AP、BP时间均为t，通过CP时间为，则下列判断正确的是（    ）

A. 和互为余角 B.  C.  D.

三、非选择题：本题共14小题，共174分．

9. （1）利用如图甲所示的实验装置做“研究平抛运动”的实验，下列实验条件必须满足的有______。

A．斜槽轨道光滑

B．斜槽轨道末端水平

C．每次必须严格地等距离下降记录钢球位置

D．每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球

（2）若用频闪摄影方法来研究小球平抛运动。图乙为记录下的频闪照片，x轴和y轴分别位于水平和竖直方向，照片中两个小球分别从同一高度平抛和自由下落，则根据照片可判断平抛运动在竖直方向的分运动为________运动。已知频闪周期为T，测得平抛小球在x轴上的坐标值后，用下列各式计算水平初速度，忽略空气阻力，测量时相对误差较小的是______

A．        B．        C．       D．        E．        F．

10. 某实验小组测量某金属丝的电阻率。

（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图甲所示，则该金属丝的直径__________mm。

（2）为继续测量其电阻，实验室提供器材有：

电源（电动势5V，内阻约为）

待测金属丝（阻值约为）

电压表（量程，内阻约为）

电压表（量程，内阻约为）

电流表（量程，内阻约为）

电流表（量程，内阻等于）

滑动变阻器（最大阻值）

单刀开关，单刀双挪开关，导线若干。

该小组利用上述实验器材设计图乙所示的测量电路。为使待测电阻的测量值更接近真实值，回答下列问题：

①电压表应选________，电流表应选____________；（均选填电表符号）

②实验时，闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应滑至__________（填“a”或“b”）端；应将拨向________（填“c”或“d”）；

③按上述方案进行某次实验时，测得电压表的示数为，电流表的示数为，则________。（结果保留两位小数）

11. 如图所示，竖直轻弹簧下端固定在水平面上，上端与质量为m（厚度不计）的薄板A连接，稳定时A距地面的高度为；另一质量也为m（厚度不计）的薄板B在A的正上方，从距离A的高度为的位置由静止释放，B与A碰撞并粘在一起，碰撞时间极短。已知弹簧的劲度系数为k，不计空气阻力，重力加速度为g。

（1）求A、B碰撞过程中损失的机械能。

（2）求A、B整体运动到速度最大时的弹簧长度。

（3）请证明碰撞后A、B整体的运动是简谐运动。

12. 如图所示，在正方形OPMN区域内有垂直纸面向外的匀强磁场，正方形的边长为L，磁场的磁感应强度的大小为B。现有一比荷（电荷量与质量之比）为k的带电粒子从O点垂直磁场射入该区域，经磁场偏转从Р点离开磁场，不计粒子重力。

（1）求该粒子的带电性质和满足条件的最小速度。

（2）若将区域内的磁场撤换为方向平行纸面的匀强电场，电场强度的大小为，该粒子仍以（1）中的速度从О点射入该区域，经电场偏转也恰好从Р点离开，试求匀强电场的方向。

13. 如图所示，半径为2R的水平圆盘可以绕通过圆心O的竖直转轴匀速转动，在圆盘上沿半径OP开有一凹槽，凹槽的竖直侧壁光滑，水平底部粗糙，Q为半径OP的中点。质量为m的正方体小物块（可视为质点）静止放在凹槽的Р点处，且与槽的侧壁紧密贴合，当圆盘以某一角速度匀速转动时，物块相对圆盘静止在Р点。已知小物块与凹槽底部之间的动摩擦因数为，小物块受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。

（1）为保证小物块相对圆盘静止在Р点，圆盘转动的角速度最大值为多大？

（2）若圆盘保持（1）中的最大角速度匀速转动，同时沿Р到Q的方向对小物块施加一推力F，使其沿槽由Р缓慢地向Q移动，设小物块与Р的距离为x，试确定F随x变化的关系。

（3）在（2）的情形下，小物块由Р缓慢移动到Q的过程中，推力F做了多少功？

蚌埠市2023届高三年级第四次教学质量检查考试

理科综合能力测试（物理）

二、选择题：

1. 北京时间2022年10月12日，“天宫课堂”第三课在中国空间站问天实验舱内开讲，神舟十四号飞行乘组航天员陈冬、刘洋和蔡旭哲为广大青少年带来一场精彩的太空科普课．航天员授课时，通过直播画面可以看到航天员释放的一个水果可以自由的漂浮，此时（    ）

A. 水果所受地球引力的大小近似为零

B. 以地球为参考系，水果处于平衡状态

C. 水果所受地球引力的大小与其随飞船运动所需向心力的大小近似相等

D. 水果随飞船运动所需向心力的大小大于其在地面上所受地球引力的大小

【答案】C

【解析】

【详解】AC．水果所受地球引力的大小提供水果随飞船绕地球做匀速圆周运动所需的向心力，故A错误，C正确；

B．以地球为参考系，水果绕地球做匀速圆周运动，不是处于平衡状态，故B错误；

D．水果随飞船运动所需向心力由地球万有引力提供，根据

可知水果随飞船运动所需向心力大小小于其在地面上所受地球引力的大小，故D错误。

故选C。

2. 图示描述的是伽利略在比萨斜塔上做落体实验的故事．不计空气阻力，小球从塔上自由下落，由静止开始经过第一段h速度的增加量为，经过第三段h速度的增加量为，则与的比值满足（    ）

A.  B.  C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】小球做自由落体运动，两端相同距离h的时间之比为

由

则

即

故选C。

3. 如图所示，小球在拉力F和重力的作用下沿虚线OM在竖直平面内做匀速直线运动，OM与水平方向成30°角。在小球经过Р点时改变拉力的大小和方向，要使小球仍沿OM做直线运动，则拉力的最小值为（    ）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】当小球匀速直线运动时，由

若小球继续沿直线运动，则小球所受合外力与运动方向共线，如图

当拉力与OM垂直，合力指向O点时，拉力最小，最小值为

故选B。

4. 图甲为氢原子能级示意图的一部分，图乙为研究光电流与电压关系的电路．处于能级的大量氢原子自发跃迁，辐射出的光照射光电管的阴极K，通过实验只能得到图丙所示的2条光电流随电压变化的图线，则下列说法正确的是（    ）

A. 根据本实验提供的数据能计算出普朗克常数h的值

B. 变阻器的滑片移动到最左端时，电流表的示数为0

C. b光照射出的光电子最大初动能大于a光照射出的光电子最大初动能

D. 图丙中的值为

【答案】D

【解析】

【详解】B．变阻器的滑片移动到最左端时，所加的反向电压为零，电流表的示数不为0，故B错误；

ACD．根据光电效应方程可得

根据动能定理可得

联立可得

由于丙图可知，a光对应遏止电压大于b光对应遏止电压，则a光照射出的光电子最大初动能大于b光照射出的光电子最大初动能，a光的光子能量大于b光的光子能量，根据题意有

则有

，

联立可得

可得

则图丙中的值为，由于不知道逸出功，则根据本实验提供的数据不能计算出普朗克常数的值，故AC错误，D正确。

故选D。

5. 水电是清洁能源，发展水电对我国实现碳达峰和碳中和有着重要的意义。某水电站输出的功率恒为P，第一次直接通过输电线向用户供电时，用户得到的功率为，第二次利用如图所示的理想升压变压器和理想降压变压器向用户供电时，用户得到的功率为，两次输电过程中输电线电阻和用户电压均相同，则的值为（    ）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】由能量守恒

，

根据

两次输电用户电压相同，则第二次输电用户的电流为

降压变压器原、负线圈电流关系为

联立得

故选B。

6. 2022年6月10日，中国首款仅靠太阳能驱动的纯电动车“天津号”公开亮相。若该电动车的质量为m，某次试验时由静止沿直线加速行驶，经过时间t恰好达到最大速度，前进的距离为x。若电动车受到的阻力大小恒为f，电动机输出功率恒为P，则该过程（    ）

A. 电动车做匀加速直线运动 B. 电动车的加速度逐渐减小

C. 电动车的最大速度为 D. 电动车所受牵引力的冲量为

【答案】BCD

【解析】

【详解】AB．根据

，

由于电动机输出功率恒为，可知随着电动车速度增加，牵引力减小，加速度减小，则电动车做加速度逐渐减小的加速运动，故A错误，B正确；

C．根据动能定理可得

解得电动车的最大速度为

故C正确；

D．当牵引力等于阻力时，速度最大，则有

根据动量定理可得

联立可得电动车所受牵引力的冲量为

故D正确。

故选BCD。

7. 一定质量的理想气体，经过如图所示一系列的状态变化，从初始状态a经状态b、c、d再回到状态a，图中bc曲线为一条等温线，则下列说法正确的是（    ）

A. 气体在状态c的温度大于气体在状态d的温度

B. 从状态d到a的过程中，气体从外界吸收的热量等于

C. 气体在状态b时的压强为

D. 从状态b到c的过程中，气体分子对容器壁单位面积上单位时间内撞击次数减少

【答案】AC

【解析】

【详解】A．根据理想气体状态方程可得

由图像可知

则有

故A正确；

B．从状态d到a的过程中，气体压强不变，体积增大，则气体温度升高，气体内能增大；外界对气体做功为

根据热力学第一定律

可知气体从外界吸收的热量大于，故B错误；

C．设状态c的体积为，由图像可得

可得

从状态b到c的过程中，气体发生等温变化，则有

解得

故C正确；

D．从状态b到c的过程中，气体发生等温变化，气体分子平均动能保持不变，气体压强增大，根据气体压强微观意义可知，气体分子对容器壁单位面积上单位时间内撞击次数增大，故D错误。

故选AC。

8. 如图所示，三条光滑直轨道的一端固定在光滑绝缘水平台面上的P点，另一端分别固定在台面内同一直线上的A、B、C三点，该直线与OP垂直于O点，AO、BO和CO的长度分别为、、，台面区域沿水平方向存在垂直于OP的匀强电场，电场强度大小为E。现将质量为m、电荷量为q的小球分别从A、B、C三点由静止释放沿轨道运动到P点，测得小球通过AP、BP时间均为t，通过CP时间为，则下列判断正确的是（    ）

A. 和互为余角 B.  C.  D.

【答案】AB

【解析】

【详解】A．设长度为，，，小球从到过程加速度大小为

根据运动学公式可得

小球从到过程的加速度大小为

根据运动学公式可得

联立可得

即

可得

则有

故A正确；

B．小球从到过程，根据运动学公式可得

可得

小球从到过程，根据运动学公式可得

可得

联立解得

故B正确；

CD．小球从到过程的加速度大小为

根据运动学公式可得

解得

设，小球从到过程的加速度大小为

根据运动学公式可得

解得

由于

可得

故CD错误。

故选AB。

三、非选择题：本题共14小题，共174分．

9. （1）利用如图甲所示的实验装置做“研究平抛运动”的实验，下列实验条件必须满足的有______。

A．斜槽轨道光滑

B．斜槽轨道末端水平

C．每次必须严格地等距离下降记录钢球位置

D．每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球

（2）若用频闪摄影方法来研究小球的平抛运动。图乙为记录下的频闪照片，x轴和y轴分别位于水平和竖直方向，照片中两个小球分别从同一高度平抛和自由下落，则根据照片可判断平抛运动在竖直方向的分运动为________运动。已知频闪周期为T，测得平抛小球在x轴上的坐标值后，用下列各式计算水平初速度，忽略空气阻力，测量时相对误差较小的是______

A．        B．        C．       D．        E．        F．

【答案】    ①. BD##DB    ②. 自由落体    ③. F

【解析】

【详解】（1）[1]ABD．实验要求每次都从相同位置静止释放，并且斜槽末端水平，这样平抛运动的水平初速度都相同，A错误，BD正确；

C．只要记录小球下落在不同高度时的不同位置即可，不需要等高度下降，C错误。

故选BD。

（2）[2][3]根据照片可知，平抛运动的小球与自由落体运动的小球始终在同一高度，说明平抛运动的竖直分运动为自由落体运动。距离越大，计算得出的平均速度误差越小。

故选F。

10. 某实验小组测量某金属丝的电阻率。

（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图甲所示，则该金属丝的直径__________mm。

（2）为继续测量其电阻，实验室提供的器材有：

电源（电动势5V，内阻约为）

待测金属丝（阻值约为）

电压表（量程，内阻约）

电压表（量程，内阻约为）

电流表（量程，内阻约为）

电流表（量程，内阻等于）

滑动变阻器（最大阻值）

单刀开关，单刀双挪开关，导线若干。

该小组利用上述实验器材设计图乙所示的测量电路。为使待测电阻的测量值更接近真实值，回答下列问题：

①电压表应选________，电流表应选____________；（均选填电表符号）

②实验时，闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应滑至__________（填“a”或“b”）端；应将拨向________（填“c”或“d”）；

③按上述方案进行某次实验时，测得电压表的示数为，电流表的示数为，则________。（结果保留两位小数）

【答案】    ① 0.900    ②.     ③.     ④. b    ⑤. d    ⑥. 6.18

【解析】

【详解】（1）[1]该金属丝的直径

（2）①[2][3]电源电动势为5V，则电压表应选择；由于电流表内阻已知，则可求得电流表分压，使待测电阻的测量值更接近真实值，则电流表应选择。

②[4][5]闭合开关前，滑动变阻器阻值应最大值，则滑片P应滑至b端；电流表内阻已知，应采用内接法，则应将拨向d。

③[6]根据欧姆定律

代入数据得

11. 如图所示，竖直轻弹簧下端固定在水平面上，上端与质量为m（厚度不计）的薄板A连接，稳定时A距地面的高度为；另一质量也为m（厚度不计）的薄板B在A的正上方，从距离A的高度为的位置由静止释放，B与A碰撞并粘在一起，碰撞时间极短。已知弹簧的劲度系数为k，不计空气阻力，重力加速度为g。

（1）求A、B碰撞过程中损失的机械能。

（2）求A、B整体运动到速度最大时的弹簧长度。

（3）请证明碰撞后A、B整体的运动是简谐运动。

【答案】（1）；（2）；（3）见解析

【解析】

【详解】（1）对B板，根据机械能守恒

碰撞前B的速度为

根据动量守恒

机械能损失为

得

（2）A静止时，弹簧压缩量为

A、B整体运动到速度最大时，弹簧弹力为

此时弹簧长度为

得

（2）A、B整体运动到速度最大时

当整体向下偏离平衡位置x时，回复力为

得

整体振动时受力符合简谐运动条件。

12. 如图所示，在正方形OPMN区域内有垂直纸面向外的匀强磁场，正方形的边长为L，磁场的磁感应强度的大小为B。现有一比荷（电荷量与质量之比）为k的带电粒子从O点垂直磁场射入该区域，经磁场偏转从Р点离开磁场，不计粒子重力。

（1）求该粒子的带电性质和满足条件的最小速度。

（2）若将区域内的磁场撤换为方向平行纸面的匀强电场，电场强度的大小为，该粒子仍以（1）中的速度从О点射入该区域，经电场偏转也恰好从Р点离开，试求匀强电场的方向。

【答案】（1）负电，；（2）与PO方向的夹角为斜向左下

【解析】

【详解】（1）由题意可知，带电粒子做逆时针方向的圆周运动，根据左手定则，粒子带负电。粒子总O点到达P点的最小半径为，粒子沿ON方向射入磁场，根据

最小速度为

（2）将匀强磁场换为匀强电场，粒子加速度为

粒子做匀变速曲线运动，设电场力方向与OP夹角为斜向上，则

，

得

即，则电场强度与PO方向的夹角为斜向左下。

13. 如图所示，半径为2R的水平圆盘可以绕通过圆心O的竖直转轴匀速转动，在圆盘上沿半径OP开有一凹槽，凹槽的竖直侧壁光滑，水平底部粗糙，Q为半径OP的中点。质量为m的正方体小物块（可视为质点）静止放在凹槽的Р点处，且与槽的侧壁紧密贴合，当圆盘以某一角速度匀速转动时，物块相对圆盘静止在Р点。已知小物块与凹槽底部之间的动摩擦因数为，小物块受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。

（1）为保证小物块相对圆盘静止在Р点，圆盘转动的角速度最大值为多大？

（2）若圆盘保持（1）中的最大角速度匀速转动，同时沿Р到Q的方向对小物块施加一推力F，使其沿槽由Р缓慢地向Q移动，设小物块与Р的距离为x，试确定F随x变化的关系。

（3）在（2）的情形下，小物块由Р缓慢移动到Q的过程中，推力F做了多少功？

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）圆盘转动的角速度最大时

最大角速度为

（2）物块缓慢移动过程中，根据牛顿第二定律

得

（3）根据动能定理

推力做功为