83，河南省驻马店市2023-2024学年高三上学期期终考试物理试题

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本试卷满分100分，考试用时90分钟。
注意事项：
1.答题前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。
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。
4.本试卷主要考试内容：人教版必修第一册、必修第二册、必修第三册、选择性必修第一册、选择性必修第二册、选择性必修第三册第一至三章。
一、选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一项符合题目要求，每小题4分；第9~12题有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
1. 中国超级跑车锦标赛创立于2016年，比赛覆盖中国境内最具影响力与办赛能力的赛道。某赛车在平直赛道上开始运动的图像为抛物线，如图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 赛车做匀速直线运动B. 赛车做匀加速直线运动
C. 赛车在相同时间内的位移相同D. 随着时间的增大，赛车的加速度增大
【答案】B
【解析】
【详解】AC．图像的斜率表示速度，图像的斜率不断增大，说明赛车做加速直线运动，在相同时间内的位移不同，故AC错误；
BD．图像为拋物线，说明赛车的加速度不变，赛车做匀加速直线运动，故B正确，D错误。
故选B。
2. 地球是一个带电体，且电荷均匀分布于地球表面。若地球所带电荷量为、半径为，认为地球所带电荷量集中于地球中心，静电力常量为，则地球表面附近的电场强度大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】根据点电荷电场的电场强度公式可得，地球表面附近的电场强度大小
故选C。
3. “巴罗轮”如图所示，下边缘浸入水银槽中的铝盘置于蹄形磁铁的磁场中，可绕转轴转动，当转轴、水银槽分别与电源的正、负极相连时，铝盘开始转动。下列说法正确的是（ ）
A. 铝盘绕顺时针方向转动
B. 只改变磁场方向，铝盘转动的方向不变
C. 只改变电流方向，铝盘转动的方向不变
D. 同时改变磁场方向与电流方向，铝盘的转动方向不变
【答案】D
【解析】
【详解】A.铝盘、水银与电源构成闭合回路，铝盘中有电流，由左手定则可知，铝盘受到安培力与盘的半径垂直，且沿逆时针方向，因此铝盘沿逆时针方向转动，故A错误；
B.只改变磁场方向，由左手定则可知，铝盘受到的安培力方向与开始时铝盘受到的安培力方向相反，因此铝盘转动的方向改变，故B错误；
C.只改变电流方向，由左手定则可知，安培力方向反向，铝盘转动的方向反向，故C错误；
D.由左手定则可知，将电流及磁场方向同时改变，铝盘所受的安培力方向不变，铝盘的转动方向不变，故D正确。
故选D。
4. 自耦变压器副线圈绕组是原线圈绕组的一个组成部分，这样的变压器看起来仅有一个绕组，故也称“单绕组变压器”。如图所示，为一理想自耦变压器的滑片，电表均为理想交流电表，输入的交变电压不变。当下移时，下列说法正确的是（ ）
A. 电压表的示数增大，电流表的示数增大
B. 电压表的示数增大，电流表的示数减小
C. 电压表的示数减小，电流表的示数增大
D. 电压表的示数减小，电流表的示数减小
【答案】A
【解析】
【详解】当下移时，自耦变压器原线圈的匝数减小，副线圈的匝数不变，根据电压匝数关系有
由于原线圈两端的电压不变，原线圈的匝数减小，可知，副线圈两端的电压增大，即电压表的示数增大。由于副线圈所在电路的电阻不变，根据
可知副线圈中的电流增大，由于不变，根据功率关系有
可知，原线圈中的电流增大，即电流表的示数增大。结合上述可知，电压表的示数增大，电流表的示数增大。
故选A。
5. 卫星在轨期间自主改变运行轨道的过程称为变轨。假设一卫星在地面指令的控制下多次变轨，变轨完成后均在圆形轨道上绕地球运行，用表示该卫星在距地心为处的圆形轨道上绕地球运行的线速度大小，则下列图像中，可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】AB．根据万有引力提供向心力有
解得该卫星在距地心为处时的速度大小
其中为引力常量、为地球的质量，故AB错误；
CD．上式两边取对数有
故C错误，D正确。
故选D。
6. 某次冰球比赛中，甲、乙两运动员站在光滑的水平冰面上，甲将静止在冰面上的冰球传给乙，乙接到冰球后又将冰球传回甲。若甲、乙的质量相等，且为冰球质量的（）倍，甲接到冰球后，甲、乙两人的速度大小之比为（ ）
A. 1B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】设冰球的质量为，甲接到球后，甲、乙两人的速度大小分别为、，根据动量守恒定律有
解得
故选B。
7. 如图所示，足够高的玻璃圆柱体底部中心有一发光小球，已知圆柱体对小球发出的光的折射率为，则从圆柱体侧面能看到小球的面积与圆柱体底面的面积的比值为（ ）
A. 1B. C. D. 2
【答案】D
【解析】
【详解】设小球发出的光发生全反射的临界角为，有
设圆柱体底面的半径为，根据几何关系可知，发生全反射的光射到圆柱体的侧面时到底面的距离为
从圆柱体侧面能看到小球的面积与圆柱体底面面积之比
解得
故选D。
8. 如图所示，固定平行导轨间有磁感应强度大小为、方向垂直导轨平面向里的匀强磁场，导轨间距为且足够长，左端接阻值为的定值电阻，一金属棒垂直放在导轨上。现将金属棒以点为轴沿顺时针方向以角速度转过60°，金属棒始终与导轨接触良好，金属棒与导轨的电阻均不计。下列说法正确的是（ ）
A. 转动过程中，通过定值电阻的电流方向由到
B. 金属棒刚开始转动时，产生的感应电动势最大
C. 转动过程中，通过定值电阻的最大电流为
D. 转动过程中，通过定值电阻的电荷量为
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据楞次定律可以判断，通过定值电阻的电流方向由到，A错误；
BC．金属棒绕点转动产生的感应电动势（其中为金属棒在磁场中的长度），当金属棒顺时针转过60°时，，金属棒中产生的感应电动势最大，最大值
此时通过定值电阻的电流最大，最大值
B错误，C正确；
D．转动过程中，通过定值电阻的电荷量
其中
解得
D错误。
故选C
9. 某同学正在练习罚球，两次投篮时篮球被抛出的位置相同，第一次篮球水平击中竖直篮板上的某点，第二次篮球水平击中篮板上该点正上方的另一点。不计空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A. 篮球第二次在空中运动的时间较长
B. 篮球第二次被抛出时速度的倾角较大
C. 篮球第二次被抛出时速度的水平分量较大
D. 篮球第二次被抛出时速度的竖直分量较大
【答案】ABD
【解析】
【详解】A．因为篮球两次都是垂直撞在竖直篮板上，所以可以将篮球两次在空中的运动视为平抛运动的逆运动，即篮球在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，有
解得
显然篮球第二次在空中运动的时间较长，故A正确；
B．设篮球被抛出时速度的倾角为，有
显然篮球第二次被抛出时速度的倾角较大，故B正确；
C．根据可知，在水平位移相同的情况下，时间越短，篮球被拋出时速度的水平分量越大，因此篮球第一次被拖出时速度的水平分量较大，故C错误；
D．根据可知，高度越大，篮球被拋出时速度的竖直分量越大，因此篮球第二次被拋出时速度的竖直分量较大，故D正确。
故选ABD
10. 盾构机是集多种技术于一体的高端隧道掘进装备，有“工程机械之王”的称号。某盾构机的电源（电源电压恒定，内阻不能忽略）与电动机、照明灯连接的简化电路如图所示。当盾构机启动时，开关闭合，电动机工作，照明灯突然变暗，此时（ ）
A. 路端电压变大B. 路端电压变小
C. 电源的总功率变大D. 电源的总功率变小
【答案】BC
【解析】
【详解】AB．开关闭合时，照明灯变暗，说明通过照明灯的电流变小，而电路的路端电压
变小，因此变小，选项A错误、B正确；
CD．干路电流
因为变小，所以变大，而电源的总功率
可得变大，选项C正确、D错误。
故选BC。
11. 小王绘制了一列沿轴正方向传播的简谐横波在某时刻（）的波形图，并记录了相关数据，但由于保存不当，一部分波形看不到了，如图所示，波源振动的频率为。下列说法正确的是（ ）

A. 该波的波长为B. 该波的波速大小为
C. 时刻，质点位于波峰D. 时刻，质点位于平衡位置
【答案】AD
【解析】
【详解】A．由题图可知，即，且，将波形图补全如图所示，处可能为图中的、、、…，即
其中，经分析可知，只有即符合题意，选项A正确；
B．由题图可知该波的频率
因此该波的波速大小
选项B错误；
C．由可知，质点距离其左侧第一个波峰
因此经过时间
质点位于波峰，选项C错误；
D．质点距离其左侧第一个平衡位置，因此经过时间
质点位于平衡位置，选项D正确。
故选AD。
12. 质量为的物块能够静止在倾角为30°的固定斜面上，现对物块平行斜面施加大小为（为重力加速度大小）的恒定水平拉力，同时给物块一初速度，使物块沿斜面做匀速直线运动，如图所示。认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是（ ）
A. 物块在静止与做匀速直线运动两种情况下所受的摩擦力大小之比为
B. 物块与斜面间的动摩擦因数为
C. 物块沿斜面运动的速度方向与拉力方向的夹角为30°
D. 若拉力平行斜面且方向可调节，则要使物块能静止在斜面上，拉力的大小不能超过
【答案】BD
【解析】
【详解】A．物块静止在斜面上时所受的摩擦力大小为
物块沿斜面做匀速直线运动时所受的摩擦力大小为
可得
选项A错误；
B．物块与斜面间的动摩擦因数
选项B正确；
C．设物块沿斜而运动的速度方向与拉力方向的夹角为，有
解得
选项C错误；
D．经分析可知，当拉力平行斜面向上，且物块刚要滑动时，拉力最大，最大值
选项D正确。
故选BD。
二、非选择题：本题共5小题，共52分。
13. 张同学利用如图甲所示的电路测量某微安表的内阻，微安表的满偏电流Ig=100μA。
（1）请帮助张同学根据图甲完成如图乙所示的实物连接。______
（2）正确连接好实验电路后，张同学先保持开关断开，闭合开关，调节的阻值，使微安表的指针满偏；保持开关闭合，再闭合开关，保持的阻值不变，调节的阻值，若当的阻值为时，微安表的示数为60μA，则该微安表内阻的测量值______。
（3）本实验中，若操作及读数均无误，则微安表内阻的测量值______（填“大于”“等于”或“小于”）真实值。
【答案】 ①. 见解析 ②. 298 ③. 小于
【解析】
【详解】（1）[1]根据图甲完成如图乙所示的实物连接，如图所示
（2）[2]实验采用了半偏法测电阻，实验中，闭合开关前后，认为电路的干路电流保持不变，根据欧姆定律有
解得
（3）[3]根据上述有
实际上，闭合开关后，电路的总电阻变小，干路电流变大，则通过的电流大于
（100-60）μA =40μA
可知，微安表内阻的测量值小于真实值。
14. 学校物理兴趣小组利用如图甲所示的装置验证牛顿第二定律。在水平气垫导轨上固定一光电门，挡光片通过光电门的时间可由光电计时器（图甲中未画出）测出。质量为的重物与质量为的滑块（含固定在滑块上宽度为d的挡光片）通过一根跨过定滑轮的轻质细线连接。
（1）实验时，先按住滑块使滑块静止在距光电门一定距离处，再松手，测出滑块通过光电门的时间。若某次滑块通过光电门的时间为，则滑块通过光电门时的速度大小为___________（用d、表示）。
（2）多次改变滑块释放点到光电门的距离，测出对应的挡光时间，根据得到的数据，以为纵坐标，得到一条斜率为的过原点的直线，如图乙所示，则图乙中的横坐标为___________（填“””“”或“”），滑块的加速度大小为___________（用d、表示）。
（3）已知当地的重力加速度大小为___________，若满足关系式（用、、、d与表示），则牛顿第二定律得到验证。
【答案】 ①. ②. ③. ④.
【解析】
【详解】（1）[1]当滑块通过光电门的时间为时，滑块通过光电门时的速度大小
（2）[2][3]滑块通过光电门时的速度大小
又
可得
因此题图乙中的横坐标为，且
解得
（3）[4]对重物和滑块（含挡光片）整体，根据牛顿第二定律有
可得
15. 如图所示，开口竖直向上，质量为的薄壁汽缸内用光滑活塞（厚度可忽略）封闭着一定质量的理想气体，活塞和汽缸导热性能均良好。用轻绳将整个装置悬挂在天花板上，稳定后活塞与汽缸底部的距离为。现在汽缸底部挂一沙桶，并往沙桶内缓慢加沙，直至活塞到达缸口时停止加沙。已知汽缸的高度为，活塞的横截面积为，重力加速度大小为，大气压强恒为，环境的热力学温度恒为。
（1）求活塞到达缸口时沙桶和沙的总质量；
（2）活塞到达缸口后，将缸内气体的热力学温度缓慢降低到，求此时活塞与汽缸底部的距离。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）设加沙前汽缸稳定时缸内气体的压强为，对汽缸，根据物体的平衡条件有
其中
解得
设活塞到达缸口时缸内气体的压强为，根据玻意耳定律有
解得
对汽缸、沙桶和沙整体，根据物体的平衡条件有
解得
（2）对该过程，根据盖-吕萨克定律有
解得
16. 如图所示，距水平地面高度的水平轨道，点左侧粗糙，点右侧光滑，甲、乙两物块均在点的右侧，物块甲距点、物块乙距轨道右端均足够远，两物块间有一根紧靠的水平轻弹簧（弹簧不与物块拴接）。第一次用手按住物块乙，向右缓慢推物块甲，然后将物块甲由静止释放，物块甲通过点后向左滑行后停下；第二次，其他情况不变，同时由静止释放两物块，一段时间后，物块乙落在地面上到轨道右端水平距离的A点。物块甲与点左侧轨道间的动摩擦因数，物块甲的质量，取重力加速度大小，两物块均视为质点，不计空气阻力。求：
（1）在第一次用手按住物块乙的情况下，弹簧将物块甲弹开的过程中，弹簧对物块甲的冲量大小（结果可保留根号）；
（2）物块乙的质量。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）设在第一次用手按住物块乙的情况下，物块甲刚离开弹簧时的速度大小为，根据动能定理有
解得
对弹簧将物块甲弹开的过程，根据动量定理有
解得
（2）在第一次用手按住物块乙的情况下，设刚释放物块甲时，弹簧的弹性势能为，根据能量守恒定律有
解得
在第二次同时由静止释放两物块的情况下，物块乙离开轨道后向右水平抛出，设物块乙离开水平轨道后在空中运动的时间为，有
解得
设物块乙离开弹簧时的速度大小为，有
解得
设此种情况下物块甲离开弹簧时的速度大小为，对弹簧与两物块相互作用的过程，根据动量守恒定律有
根据机械能守恒定律有
解得
17. 回旋加速器是利用磁场和电场使带电粒子做回旋运动，在运动中经高频电场反复加速的装置，是高能物理中的重要仪器。回旋加速器的工作原理如图所示，和是两个半径均为的中空半圆金属盒，两金属盒的间距为d、电压为，在的圆心处放有粒子源A，与盒面垂直的匀强磁场的磁感应强度大小为。初速度不计的带电粒子从粒子源A进入匀强加速电场，粒子在电场中的加速次数与粒子回旋半周的次数相同。粒子在电场中运动时不考虑磁场的影响，不计粒子所受的重力，不考虑粒子在高速运动时的相对论效应。
（1）求粒子在两金属盒磁场中回旋的总时间；
（2）证明当时，粒子在电场中加速的总时间相对于粒子在两金属盒中回旋的总时间，可忽略不计；
（3）证明粒子在磁场中做圆周运动时，越靠近金属盒边缘，相邻两轨道的间距越小。
【答案】（1）；（2）见解析；（3）见解析
【解析】
【详解】（1）设粒子的质量为、电荷量为，粒子在回旋加速器中加速后获得的最大速度为，粒子在磁场中有
粒子的最大动能
设粒子在电场中加速的次数为，则有
因为粒子在电场中的加速次数与在磁场中回旋半周的次数相同，所以粒子在磁场中回旋时间
其中周期
解得
（2）设粒子在电场中加速次的总时间为，粒子在电场中后一次加速过程可以看为是前一次加速过程的一个延续的部分，则粒子在电场中的运动可视为初速度为零、总位移大小为的匀加速直线运动，则有
结合上述解得
由于
可知，当时，可以近似认为
即粒子在电场中加速的总时间相对于在金属盒磁场中回旋的总时间，可以忽略不计。
（3）设粒子在电场中经过第次加速后获得的速度大小为，粒子在磁场中做圆周运动的半径为，则有
，
由以上两式可得
则金属盒内任意两个相邻的圆轨道半径之差
（k=1，2，3…）
显然，随着的增大，半径之差减小，即越靠近金属盈的边缘，相邻两轨道的间距越小。