河南省商丘市虞城县高级中学2023-2024学年高三下学期期中物理试卷

这是一份河南省商丘市虞城县高级中学2023-2024学年高三下学期期中物理试卷，共14页。试卷主要包含了请将答案正确填写在答题卡上等内容，欢迎下载使用。
注意事项：
1.答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2.请将答案正确填写在答题卡上
第I卷（选择题）
一、单选题（共8题，每题4分，共32分）
1.长为的平板车放在光滑水平面上，一长度也为l的长木板并齐地放在平板车上，如图所示，开始二者以共同的速度在水平面上做匀速直线运动，现使平板车以加速度a做匀加速运动，经时间t，长木板从平板车上掉下来，此时平板车运动的距离为s，速度为。已知长木板与平板车之间的动摩擦因数为，重力加速度大小为，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。则下列说法正确的是（ ）
A.可能小于B.一定小于2.5m
C.若，则D.若，则
2.如图所示，一个大人和一个小孩各用一个雪橇在倾角为的斜坡上滑雪，大人和小孩之间用一根长为的轻杆（杆与斜坡平行）相连。大人和雪橇的总质量是50kg，小孩和雪橇的总质量是25kg，人和雪橇整体可视为质点，初始时，小孩距水平地面的高度。两人由静止开始下滑到水平地面上，不计一切阻力和雪橇与地面碰撞时的机械能损失，重力加速度，则下列说法正确的是（ ）
A.整个下滑过程，小孩和其所在雪橇的总机械能守恒
B.整个下滑过程，大人和其所在雪橇的总机械能守恒
C.整个下滑过程，小孩和其所在雪橇的总机械能增加量为
D.整个下滑过程，大人和其所在雪橇的总机械能增加量为
3.如图所示，两相同轻质硬杆、可绕垂直纸面的水平轴O、、转动，在O点悬挂一质量为M（未知）的重物，将质量均为m的同材质的两木块分别紧压在左右两边的竖直挡板上，且当图中时，整个系统恰好保持静止。已知木块与挡板间的动摩擦因数，设木块与挡板间最大静摩擦力的大小等于滑动摩擦力的大小，轻质硬杆与转轴之间的摩擦可忽略不计，则下列说法正确的是（ ）
A.重物的质量
B.若增加重物的质量，则木块将相对于挡板向下滑动
C.若挡板间的距离缓慢增大少许，则木块受到挡板的摩擦力将不变
D.若挡板间的距离缓慢减小少许，则木块受到挡板的摩擦力将变大
4.如图所示是远距离输电的简化电路图，假设变压器均为理想变压器，发电厂的输出功率为P，发电厂的输出电压为，升压变压器原、副线圈的匝数比为k：1，输电线的电阻为R，若在发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变的情况下输电，则下列说法正确的是（ ）
A.升压变压器副线圈的电压为
B.输电线上损失的功率为
C.降压变压器副线圈的负载减少时，发电厂的输出功率增大
D.仅将升压变压器原、副线圈的匝数比变为，输电线上损失的功率将变为原来的
5.如图所示，光滑的小圆弧轨道半径为r，光滑的大圆弧轨道半径为4r，小球质量为m（可视为质点），小圆弧与大圆弧的圆心、在同一竖直线上，两圆弧的最低点重合，两圆弧轨道固定在同一竖直平面内。小球从大圆弧轨道上与a等高处由静止释放，通过小圆弧轨道最高点时对轨道压力的大小为（ ）
A.2mgB.3mgC.4mgD.5mg
6.2016年9月15日，“天宫二号”空间实验室发射任务取得圆满成功。假设“天宫二号”绕地球做匀速圆周运动的轨道距地球表面的高度为2a，绕地球飞行一圈的时间为90分钟，“嫦娥一号”卫星绕月球做匀速圆周运动的轨道距月球表面的高度为a，绕月球飞行一圈的时间为120分钟，已知地球的半径为32a，月球半径为9a，则下列说法正确的是（ ）
A.“天宫二号”运行的速度小于“嫦娥一号”运行的速度
B.“天宫二号”运行的加速度小于“嫦娥一号”运行的加速度
C.地球的质量小于月球的质量
D.地球的平均密度大于月球的平均密度
7.如图所示，b球在水平面内做半径为R的匀速圆周运动，BC为轨迹圆的直径，竖直平台与b球运动轨迹相切于B点且高度为R。当b球运动到切点B时，将a球从切点正上方的A点水平抛出，重力加速度大小为g，从a球水平抛出开始计时，为使b球在运动一周的时间内与a球相遇（a球与水平面接触后不反弹），则下列说法正确的是（ ）
A.a球在C点与b球相遇时，a球的运动时间最短
B.a球在C点与b球相遇时，a球的初始速度最小
C.若a球在C点与b球相遇，则a球抛出时的速率为
D.若a球在C点与b球相遇，则b球做匀速圆周运动的周期为
8.如图所示，一理想变压器的原、副线圈匝数比，一阻值为的电阻R连接在变压器的副线圈上。若加在原线圈上的电压瞬时值随时间变化规律为，下列说法中正确的是（ ）
A.交变电流的频率为100HzB.变压器的输入功率为10W
C.电流表A的示数为1AD.电压表V的示数为
二、多选题（共4题，每题4分，共16分）
9.如图甲所示，竖直极板A、B之间距离为，电压为，水平极板C、D之间距离为，GH为足够长的荧光屏，到极板C、D右侧的距离为L。极板C、D之间的电压如图乙所示。在A板中央有一电子源，能不断产生速率几乎为零的电子。电子经极板A、B间电场加速后从极板B中央的小孔射出，之后沿极板C、D的中心线射入极板C、D内。已知时刻射入C、D间的电子经时间T恰好能从极板C的边缘飞出。不计阻力、电子的重力以及电子间的相互作用，下列说法正确的是（ ）
图甲 图乙
A.电子在荧光屏上形成的亮线长度为
B.保持其他条件不变，只增大，荧光屏上形成的亮线长度变长
C.保持其他条件不变，只增大，荧光屏上形成的亮线长度变短
D.保持其他条件不变，只增大L，荧光屏上形成的亮线长度变长
10.如图所示，在一个闭合铁芯中绕着一个匝数为的原线圈，该原线圈与一个电流表A串联后接在有效值为220V的交流电源两端，两个匝数为的副线圈分别接有电压表、，定值电阻、两个二极管的正向电阻为零，反向电阻无穷大，已知电表均为理想电表，则下列说法正确的是（ ）
A.电压表的示数一定小于的示数
B.电流表A的示数为7.5A
C.电流表A的示数为1.875A
D.任何时刻穿过三个线圈的磁通量都相等
11.如图为远距离输电示意图，其中、为理想变压器，r是输电线电阻，灯、相同且阻值不变。现保持变压器的输入电压不变，滑片P位置不变，当开关S断开时，灯正常发光。则（ ）
A.仅闭合S，灯会变亮B.仅闭合S，r消耗的功率会变大
C.仅将滑片P下移，r消耗的功率会变D.仅将滑片P上移，电流表示数会变小小
12.如图所示，空间某区域存在着非匀强电场，实线表示该电场的电场线，过O点的虚线MN表示该电场的一个等势面，两个相同的带正电的粒子P、Q分别从A、B两点以相同的初速度开始运动，速度方向垂直于MN，A、B连线与MN平行，且都能从MN左侧经过O点。设粒子P、Q在A、B两点的电势能分别为和，经过O点时的速度大小分别为和。粒子的重力不计，则（ ）
A.B.C.D.
第II卷（非选择题）
三、实验题（共2题，共15分）
13.（1）如图甲所示为某校兴趣小组通过电流传感器和计算机来测电源电动势和内阻的实验电路，其中为定值电阻，R为可调节的电阻箱，电流传感器与计算机（未画出）相连。该小组成员通过实验记录下电阻箱的阻值R和相应的电流值I，通过变换坐标，经计算机拟合得到如图乙所示图象，则该图象选取了__________为纵坐标，由图乙中图线可得该电源的电动势为__________V。
图甲 图乙
（2）现有三个规格相同的小灯泡，标称值为“2.5V 0.6A”，每个小灯泡的I—U特性曲线如图丙所示，将它们与图甲中电源按图丁所示的电路相连，闭合开关后，A灯恰好正常发光，则电源的内阻__________，图甲中定值电阻__________。
图丙 图丁
14.某兴趣小组想探究某金属合金在室温下的电阻率，实验电路如图甲所示，R为待测金属电阻丝，其横截面积为。实验步骤如下：
图甲 图乙 图丙
（1）闭合开关，将单刀双掷开关扳到“a”位置，调节滑动变阻器R，使电流表为某一适当的读数，用毫米刻度尺测量并记下电阻丝R接入电路的有效长度L，某次测量结果如图乙，从图乙上读出测量结果，__________mm；
（2）保持滑动变阻器滑片位置不变，将开关：扳到“b”位置，调节电阻箱使电流表的读数与开关位于“a”位置时的相同，记下此时电阻箱的读数，则对应的电阻丝的阻值为__________；
（3）移动电阻丝上的滑动触头，重复（1）（2）步骤，得到多组R、L数据，画出的R—L图线如图丙所示，则该电阻丝在室温下的电阻率__________（结果保留一位小数）。
四、计算题（共3题，共47分）
15.如图所示，某工件由截面为直角三角形的三棱柱与半径为R的圆柱两个相同的透明玻璃材料组成，已知三角形BC边的长度为R，。现让一细束单色光从AB边上距A点为的D点沿与AB边成斜向右上方的方向入射，光线经AC边反射后刚好能垂直于BC边进入圆柱区域。
（i）试计算光线从圆弧上的E点（图中未画出）射出时的折射角；
（ii）试计算该细束光在玻璃中传播的时间（光在真空中的速度为c）。
16.如图所示，左侧是两平行金属板P、Q，右侧是一个边长为的正方形磁感应强度为B的匀强磁场区域abcd，e是ad的中点。金属板P上O处有一粒子源，可发射出初速度可视为零的带负电的粒子（比荷为），Q板中间有一小孔，可使粒子射出后垂直磁场方向从a点沿对角线方向进入匀强磁场区域。
（1）在P、Q两极板上加上直流电压，如果带电粒子恰好从d点射出，求所加电压的大小。
（2）若在P、Q两极板上所加直流电压为，求带电粒子在匀强磁场中运动的轨迹半径。
17.如图所示，某游戏弹射装置架在的平台上，由弹射器（含物块）、圆轨道和直轨道组成。质量为的物块压缩弹簧后由静止释放，以一定速度冲上光滑轨道AB，沿半径的光滑圆轨道绕行一周后通过D点进入粗糙的、可伸缩的水平轨道DE，物块与轨道DE之间的动摩擦因数。水平地面上，O点位于D点正下方，P是一个大小不计的接收筐，P、O两点相距3.5m，整个装置处在同一竖直平面内。某次游戏时，物块恰好通过圆形轨道最高点。重力加速度。求：
（1）物块经过圆形轨道最低点时对轨道的压力；
（2）物块释放前，弹簧的弹性势能大小；
（3）保持释放物块时弹簧弹性势能不变，改变轨道DE的长度，能否使物块落入接收筐内，若能，计算轨道DE的长度，若不能，请说明理由。
参考答案
1.D
【解析】本题考查了牛顿第二定律、匀变速直线运动的速度与位移的关系，意在考查考生综合处理问题的能力。由题意可知，为了使二者发生相对滑动，长木板的最大加速度为，则平板车的加速度应大于，对长木板由牛顿第二定律有，解得，即，A错误；平板车加速后，经时间t长木板从平板车上掉下，该过程中平板车的位移为，长木板的位移为，又，当时，联立解得，，则B、C错误；当时，，则此时平板车的速度为，D正确。，
【备注】无
2.D
【解析】本题意在考查考生对机械能守恒定律的理解与掌握。
大人和其所在雪橇沿水平地面滑行，小孩和其所在雪橇沿斜坡滑行时，杆的弹力对大人和其所在雪橇、小孩和其所在雪橇做功，所以整个下滑过程中大人和其所在雪橇、小孩和其所在雪橇各自的机械能不守恒，故选项A、B错误；根据机械能守恒可知，，解得，整个下滑的过程中大人和其所在雪橇总机械能的增加量为，小孩和其所在雪橇总机械能减少，故选项C错误，选项D正确。
【备注】无
3.C
【解析】本题考查力的平衡、物体的动态平衡，意在考查考生的分析综合能力。将重物和两木块看成整体受力分析可知，竖直方向合力为零，即，且，而每个木块与挡板间的压力，联立解得，A错误；若重物的质量增加，则每个木块对挡板的压力将增加；最大静摩擦力将增加，而若整个系统静止不动，则静摩擦力只增加，所以若增加重物的质量，木块不会相对于挡板向下滑动，B错误；若挡板间的距离缓慢增大少许后，则木块对挡板的压力增大，将仍保持静止状态，所受摩擦力不变，C正确；若挡板间的距离缓慢减小少许，木块与挡板间的压力减小，由知，最大静摩擦力将减小，木块将相对于挡板向下滑动，所以木块受到挡板的摩擦力将变小，D错误。
【备注】无
4.B
【解析】本题考查理想变压器与远距离输电，意在考查考生的理解和应用能力。
对升压变压器有，所以升压变压器副线圈的电压为，A错误；原线圈中的电流，又，解得升压变压器副线圈的电流，所以输电线上损失的功率为，B正确；降压变压器副线圈的负载减少时，消耗的电功率减小，故发电厂的输出功率减小，C错误；如果升压变压器原、副线圈的匝数比变为k：n，则，输电线上损失的功率为，所以输电线上损失的功率将变为原来的，D错误。
【备注】无
5.B
【解析】本题考查圆周运动及机械能守恒定律等知识，意在考查考生的分析综合能力。小球从大圆弧轨道上与等高处由静止释放，通过小圆弧轨道最高点的过程中，小球的机械能守恒，设小球在小圆弧轨道最高点的速度为v，对小球运用机械能守恒定律，有，得；在小圆弧轨道的最高点，设轨道对小球的弹力为N，对小球运用牛顿第二定律得，可以求出，根据牛顿第三定律得小球通过小圆弧轨道最高点时对轨道压力的大小也为3mg，故选项B正确。
【备注】无
6.D
【解析】本题考查万有引力、圆周运动的规律等知识，意在考查考生的理解能力和分析推理能力。，A错误；，故B错误；根据万有引力提供向心力有，得，，C错误；由，，得，，D正确。
【备注】无
7.C
【解析】本题通过平抛运动和匀速圆周运动的相遇问题考查考生对这两种运动的理解和掌握。
小球做平抛运动的时间取决于竖直方向的自由落体分运动，，解得，故在圆周上任何一点相遇所需时间都相等，A错误。在C点相遇时水平分位移最大且等于圆的直径，初速度最大，水平方向上有，解得，B错误，C正确。若在C点相遇，b球做匀速圆周运动的周期，D错误。
【备注】无
8.B
【解析】本题考查了变压器的工作原理，意在考查考生的理解能力。
根据瞬时值表达式知原线圈电压有效值，根据电压与匝数成正比知副线圈电压有效值即电压表的示数为10V，D错误；输出功率秒，输入功率等于输出功率，所以变压器的输入功率为10W，B正确；通过电阻的电流，再由匝数比等于电流反比，得电流表A的读数为0.1A，C错误；交流电的频率，A错误。
【备注】无
9.AC
【解析】本题考查带电粒子在电场中的加速和偏转，意在考查考生的分析综合能力。时刻射入C、D间的电子，，则时刻射入C、D间的电子，，因为电子穿过C、D运动的时间相等，则出电场时竖直方向的速度恒定，所有电子均平行射出电场，故亮线长度为，A对。若只增大，则电子射入C、D间时的速度不变，荧光屏上形成的亮线长度不变，B错。若增大C、D间距离为，则有和，，即荧光屏上形成的亮线长度变短，C对。因为电子均平行射出电场，故亮线长度与L无关，D错。
【备注】无
10.CD
【解析】本题考查交变电流和变压器原理的有关知识，意在考查考生的分析综合能力。根据变压器原理，在有两个副线圈的情况下，，，因为，，故有，A错误；因为两个副线圈的输出端分别串联了一个具有单向导电性的二极管，且二者反向，故在中有电流通过的半个周期内，中没有电流，则在这半个周期内流过的电流为，则在接下来的半个周期内中有电流，中没有电流，流过的电流为，两个副线圈可以等效为一个副线圈，设其等效电流为，等效电阻为，等效电压为，根据焦耳定律有，且，联立解得，根据变压器的电流关系有，故B错误，C正确；因为三个线圈都在同一个闭合铁芯中，故任何时刻穿过三个线圈的磁通量都相等，D正确。
【备注】无
11.BD
【解析】本题考查变压器、电路分析等知识，意在考查考生的理解、分析综合能力。仅闭合S，则负载端消耗的功率变大，副线圈中电流增大，原线圈中的电流也增大，则r上的电压和功率增大，则输入电压减小，灯泡两端电压减小，灯泡会变暗，故A错误，B正确。仅将滑片P下移，则副线圈的匝数增多，副线圈电压增大，则灯泡两端电压也增大，其电流增大，输电线中的电流增大，电阻r消耗的功率为，增大，故C错误。仅将滑片P上移，则副线圈的匝数减小，副线圈电压减小，则灯泡两端电压也减小，其电流减小，输电线中的电流减小，则电流表示数减小，故D正确。
【备注】无
12.BC
【解析】本题考查电场的性质，意在考查考生对电场的有关物理量（场强、电势、电势能等）的理解。由题意知两个相同的带电粒子P、Q分别从A、B两点以相同的初速度运动，且皆能从MN左侧经过O点，电场力对两个粒子皆做正功，再由电场线和等势面的垂直关系以及沿着电场线方向电势逐渐降低，可知B点的电势高于A点的电势，B点与O点的电势差大于A点与O点的电势差，对两个粒子分别运用动能定理有，而，可知两个粒子经过O点时的速度，则选项A错误，B正确；再由电势能公式，知，则选项C正确，D错误。
【备注】无
13.（1）；4.5（2）2.5；2
【解析】本题通过电流传感器考查测量电源电动势和内阻的创新实验以及电路的综合分析。（1）由闭合电路欧姆定律可知，；要与R形成一次函数关系，则纵坐标只能取，则有，则题图乙中图线的斜率为，则有。（2）由（1）知，则有，灯泡正常发光的电流为0.6A，则B、C两灯的电流均为0.3A，由题图丙可知，B、C两灯两端的电压为0.5V，故路端电压，则内阻，定值电阻。
【备注】无
14.（1）45.0（2）（3）
【解析】（1）刻度尺的最小分度值为1mm，所以读数为45.0mm。（2）根据等效替代法，可知对应的电阻丝的阻值为。（3）根据电阻定律得为R—L图象的斜率，解得。
解后反思在题中提供的器材中，若只有一个电流表或电压表和一个电阻箱（电表可以有刻度线而无刻度值，或者电表读数不准），要测未知电阻，应该考虑等效替代法，即用已知阻值的电阻箱替代待测电阻，在两次电流表（或电压表）读数相同的情况下，电阻箱阻值即为待测电阻阻值。
【备注】无
15.（i）
（ii）
【解析】本题考查了光的折射定律等知识，意在考查考生的理解能力。
（i）光线在三棱柱和圆柱中的光路图如图所示。
由几何关系可知，，故由折射定律可得该玻璃对该单色光的折射率为
解得。
由几何关系可知，，
故在中，由几何关系可得，
又因为，故，即。
（ii）由几何关系可知，，，
故光在玻璃中的传播路程为，
光在该玻璃中的传播速度为，
故光在玻璃中传播的时间为，解得。
【备注】无
16.（1）（2）
【解析】本题考查带电粒子在电场中的加速运动和在匀强磁场中的匀速圆周运动，意在考查考生的分析综合能力。
（1）如图所示，根据几何关系可以看出，当粒子恰好从d点射出时，轨道半径为，
设带电粒子射入磁场时速度为v，由洛伦兹力提供向心力得，解得：。
由功能关系，有，
解得所加电压大小，
（2）由功能关系，有，
洛伦兹力提供向心力，有。
联立解得带电粒子在匀强磁场中运动的轨迹半径为。
【备注】无
17.（1）6N（2）1.25J（3）见解析
【解析】（1）设物块在圆形轨道最高点速度为v，在最高点时有，得，
根据动能定理有，解得。
经过轨道最低点时，有，解得。
根据牛顿第三定律可知，在圆形轨道最低点时物块对轨道的压力大小为6N，方向竖直向下
（2）根据能量守恒定律可知，得。
（3）设DE长度为L，物块从E点离开时的速度为，则有，
根据平抛运动知识有，。
联立上述三式可得，落点离O的水平距离，
根据数学知识可知，当时，，故物块不能落入接收筐中。
【备注】无