河南省驻马店市新蔡县第一高级中学2023-2024学年高三下学期期中物理试卷

这是一份河南省驻马店市新蔡县第一高级中学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，某同学设计了如下一道物理试题等内容，欢迎下载使用。
学校：__________姓名：__________班级：__________考号：__________
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．如图所示，升降机以加速度a竖直向上做匀加速运动，升降机内有质量之比为2：1的物体A、B，重力加速度为g，A、B间用轻弹簧相连并通过质量不计的轻绳悬挂在升降机顶上，剪断轻绳的瞬间，A、B的加速度大小分别为（ ）
A．1.5g、aB．、aC．、2aD．0、2a
2．图甲为交流发电机的示意图，磁场为水平方向的匀强磁场，匝数、电阻的矩形线圈绕垂直于磁场的竖直轴逆时针（俯视）匀速转动，产生的交变电压随时间变化的图象如图乙所示。已知电阻，电流表为理想交流电表。下列说法正确的是（ ）
A．0.01s时刻穿过线圈的磁通量为零B．电流表的示数为1.25A
C．0~0.01s内通过回路的电荷量为D．在一个周期内回路消耗的电能为0.625J
3．如图所示，在一直线边界上方存在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场。直线边界上有一粒子源位于O点，零时刻粒子源同时向纸面内各个方向发射速度大小均为v、质量均为m、带电荷量均为的粒子，有两个粒子先后经过边界上另外一点P，OP的长度为，粒子重力和粒子间的相互作用忽略不计，则下列说法正确的是（ ）
A．这两个粒子运动的加速度大小不相等
B．这两个粒子运动轨迹的半径不相等
C．这两个粒子分别从O点到达P点所用时间的差为
D．这两个粒子分别从O点到达P点时的动量变化量相同
4．如图所示，一质量为M的轨道由粗糙的水平部分和光滑的四分之一圆弧部分组成，置于光滑的水平面上。如果轨道固定，将质量为m、可视为质点的物块从圆弧轨道的最高点由静止释放，物块恰好停在水平轨道的最左端。如果轨道不固定，仍将物块从圆弧轨道的最高点由静止释放，下列说法正确的是（ ）
A．物块与轨道组成的系统机械能不守恒，动量守恒
B．物块与轨道组成的系统机械能守恒，动量不守恒
C．物块仍能停在水平轨道的最左端
D．物块将从轨道左端冲出水平轨道
5．如图所示，M、N是围绕地球做匀速圆周运动的两个卫星，已知N为地球的同步卫星，M的轨道半径小于N的轨道半径，A为静止在赤道上的物体，则下列说法正确的是（ ）
A．M绕地球运行的周期大于24小时B．M适当减速有可能与N实现对接
C．M的运行速度大于A随地球自转的线速度D．N的运行速度大于地球的第一宇宙速度
6．某同学设计了如下一道物理试题：“如图所示，质量为的长木板B长度为，静止在光滑的水平地面上，质量为的物块A停在B的左端，质量为的小钢球C用长为的轻绳悬挂在O点，现将小钢球拉至水平位置，然后给小钢球一个竖直向下的瞬时速度，小钢球运动到最低点时与物块A发生对心碰撞，且碰撞时间极短，碰后小钢球被弹回并恰能够完成竖直平面内的圆周运动，物块A恰好没有滑离木板B，且最终物块与木板的速度均为0.75m/s，其中物块和小钢球均可视为质点，试求小钢球的初速度”，对该物理试题的设计，下列说法正确的是（ ）
A．只要足够大，则上述过程一定可以实现
B．只有当小钢球与物块碰撞的过程中没有机械能损失时，上述过程才能实现
C．因为小钢球与物块碰撞过程中损失的机械能不确定，所以应该有多个解
D．不论多大，上述过程都不可能实现
7．高速公路的ETC通道长度是指从识别区起点到自动栏杆的水平距离。如图所示，某汽车以18km/h的速度匀速进入识别区，ETC天线用了0.3s的时间识别车载电子标签，识别完成后发出“滴”的一声，司机发现自动栏杆没有抬起，于是采取制动刹车，汽车刚好没有撞杆。已知该ETC通道的长度为9m，车载电子标签到汽车前车牌的水平距离约为1m，刹车加速度大小为，由此可知司机的反应时间约为（ ）
A．0.6sB．0.8sC．1.0sD．1.2s
8．如图1所示，固定闭合线圈abcd处于方向垂直纸面向外的磁场中，磁感线分布均匀，磁场的磁感应强度大小B随时间t的变化规律如图2所示，则下列说法正确的是（ ）
A．时，ab边受到的安培力方向向左B．时，ab边受到的安培力为0左
C．时，ab边受到的安培力最大D．时，ab边受到的安培力最大
二、多选题（共4题，每题4分，共16分）
9．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比为2：1，电阻，、为理想二极管，A为理想电流表。原线圈接的交流电，则（ ）
A．二极管的反向耐压值应大于B．副线圈中交流电频率为100Hz
C．电流表示数为2AD．理想变压器输入功率为440W
10．如图所示，某次足球训练，守门员将静止的足球从M点踢出，足球在空中做斜抛运动，最后落在60m外地面上的P点。发球的同时，前锋从距P点11.5m的N点向P点做匀加速直线运动，其初速度为2m/s，加速度为，当其速度达到8m/s后做匀速运动。若前锋恰好在P点追上足球，球员和球均可视为质点，忽略球在空中受到的阻力，重力加速度g取。下列说法正确的是（ ）
A．前锋加速的距离为7.5mB．足球在空中运动的时间为2.3s
C．足球运动过程中的最小速度为30m/sD．足球上升的最大高度为10m
11．如图所示，浅色传送带A、B两端距离，以速度逆时针匀速转动，并且传送带与水平面的夹角为，现将一质量为的煤块轻放在传送带的A端，煤块与传送带间的动摩擦因数，g取，则下列叙述正确的是（ ）
A．煤块从A端运动到B端所经历时间为3s
B．煤块从A端运动到B端时重力的瞬时功率为240W
C．煤块从A端运动到B端留下的黑色痕迹为4m
D．煤块从A端运动到B端因摩擦产生的热量为24J
12．如图所示，传送带倾角为，表面粗糙，以恒定速度逆时针运行。一小滑块从传送带顶端由静止释放，在运动到传送带底端的过程中，其速度随时间变化的图象关系可能是（ ）
A．B．C．D．
第Ⅱ卷（非选择题）
三、实验题（共2题，共15分）
13．学习了传感器之后，某物理兴趣小组找到了一个Pt100型金属热电阻R，想利用热电阻的阻值随温度的升高而增大的特点来制作一个简易的温度计。兴趣小组查到了该热电阻的阻值随温度变化的一些信息如图甲所示。他们准备的实验器材如下：干电池，电动势为1.5V，内阻不计；灵敏毫安表，量程为10mA，内阻为；滑动变阻器；开关、导线若干。
（1）若直接将干电池、开关、灵敏毫安表、金属热电阻R串接成一个电路作为测温装置，则该电路能测的最低温度为__________℃。
（2）现在该实验小组想让测温范围大一些，能从0℃开始测，他们又设计了如图乙所示的电路图，并进行了如下操作：
a．将金属热电阻R做防水处理后放入冰水混合物中，过了一段时间后闭合开关，调节滑动变阻器，使毫安表指针满偏。
b．保持滑动变阻器接入电路的电阻不变，他们在实验室中找来了一瓶热水，把金属热电阻R放入其中，过了一段时间后闭合开关，发现毫安表的读数为8.0mA，则测得热水的温度为__________℃。（保留2位有效数字）
c．写出毫安表的电流值I（A）和温度t（℃）的关系式__________。
d．根据关系式将毫安表刻度盘上的电流值改写为温度值。
（3）干电池用久了之后其电动势不变，而内阻变大，不能忽略不计了，其他条件不变。若用此温度计前先进行了（2）中a步骤的操作，则测量结果将会__________（填“偏大”“偏小”或“不变”）。
14．在测量金属丝电阻率的实验中，可供选用的器材如下：
待测金属丝：（阻值约，额定电压约2V）；
电压表：V（量程3V，内阻约）；
电流表：（量程0.6A，内阻约）；
电流表：（量程3A，内阻约）；
电源：（电动势3V，内阻不计）；
电源：（电动势12V，内阻不计）；
滑动变阻器：（最大阻值约）；
滑动变阻器：（最大阻值约）；
螺旋测微器；毫米刻度尺；开关；导线。
（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示，读数为__________mm。
（2）为使测量尽量精确，需要测量多组数据，电流表应选__________，电源应选__________，滑动变阻器应选__________（均填器材符号）。
（3）在虚线框中画出实验电路原理图。
四、计算题（共3题，共47分）
15．[物理——选修3-4]
横截面边长为3L的正方形薄壁透明容器内，盛有透明液体，在容器的右侧壁上液面下方的位置有一点光源S。在容器左侧与器壁距离为L、液面上方处有一点P，从P点通过液面上方观察S，发现P与S的像连线的延长线与右侧器壁交于点，位于液面下方处，其正视图如图所示。若从P点通过侧壁沿液面与器壁交点b观察S，发现P与S的像连线的延长线与右侧器壁交于点。忽略器壁厚度，求：
①透明液体的折射率n；
②与液面的距离。
16．[物理——选修3-3]
如图所示，一长方形气缸的中间位置卡有一隔板，此隔板将气缸内的理想气体分为A、B两部分，气缸壁导热，环境温度为27℃，已知A部分气体的压强为，B部分气体的压强为，如果把隔板的卡子松开，隔板可以在气缸内无摩擦地移动。
（i）松开卡子后隔板达到稳定时，求A、B两部分气体的体积之比；
（ii）如果把B部分气体全部抽出，同时将隔板迅速抽出，使A部分气体发生自由膨胀，自由膨胀完成的瞬间气缸内的压强变为，则自由膨胀完成的瞬间气缸内与外界还没有达到热平衡前的温度是多少摄氏度？试判断完成自由膨胀的过程中气缸内气体是吸热还放热？
17．[物理——选修3-3]
一体积为的绝热气缸固定在水平面上，开口向右，气缸的横截面积为S，用一厚度不计的绝热活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内，开始封闭气体的体积为、压强与外界大气压强相同且为，封闭气体的温度为。已知活塞与气缸之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，且用f表示。现用电热丝对封闭气体加热，封闭气体的温度缓慢地升高，活塞缓慢地向右移动。求：
（i）绝热活塞将要向右移动时，封闭气体的温度；
（ii）绝热活塞刚好移动到气缸的最右端时，封闭气体的温度。
参考答案
1．B
【解析】本题考查受力分析、牛顿第二定律等，意在考查考生的理解能力。设B的质量为m，剪断轻绳前，弹簧弹力大小为F，绳子拉力大小为T，将A、B及弹簧视为整体，根据牛顿第二定律有；以B为研究对象，则有，剪断轻绳后，绳中拉力消失，弹簧弹力不变，所以B受力不变，加速度大小仍为a，而A所受合力为，即，B正确。
【备注】无
2．C
【解析】本题考查交流发电机的原理、交流电的“四值”等相关知识点，考查考生的理解能力和推理论证能力。0.01s时线圈产生的感应电动势为零，故此时线圈位于中性面，线圈平面与磁场方向垂直，穿过线圈的磁通量最大，选项A错误；由题意结合题图乙可知，电阻R两端的电压有效值为，交流电流表的示数为，选项B错误；0~0.01s内通过回路的电荷量为，由闭合电路欧姆定律有，由法拉第电磁感应定律有，而这段时间内的△，又，，，解得，选项C正确；在一个周期内回路消耗的电能为，选项D错误。
【备注】无
3．D
【解析】根据洛伦兹力提供向心力有，可得，，，由题意知m、q、v、B大小均相同，则r、a大小均相同，故A、B均错误；作出两个粒子的运动轨迹如图甲所示，劣弧和优弧均以OP为弦，由题意可知OP的长度为，可知，，时间差为，结合图乙可以得出两个粒子的动量变化量的大小和方向均相同，C错误，D正确。
【备注】无
4．C
【解析】本题考查了动量和能量的综合问题，意在考查考生综合处理问题的能力。假设物块与轨道粗糙部分的动摩擦因数为，粗糙部分的长度为L。如果轨道固定，则对物块由释放到静止在轨道最左端的过程，由动能定理可知，；如果轨道不固定，物块释放后，由于系统水平方向不受外力，则系统水平方向的动量守恒，物块受竖直向下的重力作用而沿圆弧轨道向下运动，故系统竖直方向的动量不守恒，又由于轨道的水平部分粗糙，则系统的机械能有损失，则物块与轨道组成的系统动量、机械能均不守恒，AB错误；假设物块不能离开水平轨道，且二者的共同速度大小为v，物块在水平轨道上的相对位移为x，则对系统由水平方向动量守恒得，解得，整个过程由功能关系得，由以上各式联立可解得，C正确，D错误。
【备注】无
5．C
【解析】本题考查万有引力、第一宇宙速度，意在考查考生的理解能力。由可得，，N绕地球运行的周期为24小时，由于M的轨道半径小于N的轨道半径，故M绕地球运行的周期小于24小时，故选项A错误；M的轨道半径小，适当加速后做离心运动，可实现与高轨道的N对接，故选项B错误；由，可得卫星线速度，由于M的轨道半径小于N的轨道半径，故M的运行速度大于N的运行速度，由于地球的同步卫星和赤道上的物体具有相同的角速度，故N的运行速度大于赤道上A的线速度，进一步可得，M的运行速度大于赤道上A的线速度，所以选项C正确；N绕地球做圆周运动，故其速度小于第一宇宙速度，故选项D错误。
【备注】无
6．D
【解析】本题考查动量守恒定律、能量的有关知识，意在考查考生的分析综合能力。设与物块碰撞前瞬间小钢球的速度大小为，碰后瞬间的速度大小为，碰后物块的速度大小为，则碰后物块与木板达到共同速度的过程根据动量守恒定律有，代入数据解得，则小钢球与物块碰撞的过程由动量守恒有，碰后小钢球恰好能完成竖直平面内的圆周运动，设小钢球到达最高点时的速度大小为v，则，，代入数据解得，，按照这个速度，显然存在两个问题，一是小钢球与物块碰撞，满足了动量守恒定律，但违背了能量守恒定律，除非碰撞的过程同时发生爆炸，或有其他能量来源，二是小钢球即使没有初速度，从与O点等高的位置由静止释放，运动到最低点与物块A碰撞前的速度也会大于1m/s，故此物理试题设计的过程不可能实现，选项D正确。
【备注】无
7．B
【解析】本题考查匀速直线运动及其公式、匀变速直线运动规律，考查考生的理解能力，汽车在的识别时间内和司机反应时间内做匀速直线运动，对应的位移为，随后汽车做匀减速直线运动，根据速度—位移公式可得匀减速位移为，结合ETC通道长度和车载电子标签到汽车前车牌的水平距离可得，解得，选项B正确。
【备注】本题以高速公路的ETC电子收费系统为情境命题，考查匀变速直线运动规律在实际问题中的应用，解决该题的关键是明确汽车在整个ETC通道中的运动情况，灵活应用运动学公式求解。
8．B
【解析】本题考查电磁感应的相关知识，意在考查考生的理解能力、推理能力和分析综合能力。由题图2知，0~2s内磁感应强度大小逐渐增大，根据楞次定律和左手定则判断知ab边受到的安培力方向向右，A错误；时，，感应电流，安培力，B正确，C错误；时，，安培力，D错误。
【备注】无
9．AC
【解析】本题考查理想变压器的变压规律，意在考查考生的分析综合能力。
由变压器的变压规律有，又，可得，副线圈输出电压的最大值为，所以二极管的反向耐压值应大于，A正确；由题意可知交流电的频率为，所以副线圈输出的交流电的频率为50Hz，B错误；设电流表的示数为，因为两个二极管的存在，两个电阻上交替有电流流过，则有，代入数值可得，C正确；变压器副线圈的输出功率为，又理想变压器的输入功率等于输出功率，则输入功率为220W，D错误。
【备注】无
10．AC
【解析】本题考查抛体运动、匀加速直线运动规律等相关知识点。前锋做匀加速直线运动的初速度为2m/s，加速度为，末速度为8m/s，根据公式，代入数据解得，选项A正确；前锋和足球的运动时间相等，前锋加速运动的时间，匀速运动的时间，故足球在空中运动的时间为2s，选项B错误；足球在竖直方向上做匀变速运动，根据运动的对称性可知，足球的上升时间为1s，上升的最大高度，选项D错误；足球在水平方向上做匀速直线运动，位移为60m，时间为2s，故运动过程中的最小速度为30m/s，选项C正确。
【备注】无
11．AC
【解析】本题考查运动与受力分析问题，意在考查考生对牛顿第二定律和运动学公式、功能关系的理解和综合应用能力。
煤块受到的摩擦力先沿着斜面向下再沿着斜面向上，由牛顿第二定律得煤块的加速度分别为和，煤块在开始阶段加速时间，加速位移，传送带在这段时间内的位移，相对位移为，煤块在后面阶段加速时间满足公式，代入数据解得，传送带在这段时间内的位移，相对位移为，煤块从A端运动到B端的时间，则选项A正确；煤块到达B端时的速度，煤块从A端运动到B端时重力的瞬时功率，则选项B错误；由运动过程可知两次相对位移为重叠段，且完全重叠，故煤块从A端运动到B端留下的黑色痕迹为4m，则选项C正确；煤块从A端运动到B端因摩擦产生的热量，则选项D错误。
【备注】无
12．AC
【解析】本题结合传送带模型考查v—t图象、摩擦力、牛顿第二定律的应用，考查考生的推理论证能力。
小滑块从静止加速至与传送带共速的过程中，受重力、支持力和滑动摩擦力作用做匀加速直线运动，由牛顿第二定律可知，解得；若即，则小滑块与传送带共速后，与传送带一起匀速向下运动，A项正确。若即，则小滑块与传送带共速后继续向下做匀加速运动，由牛顿第二定律可知，，解得，，，结合v—t图线的斜率表示加速度可知，C项正确，B、D项错。
【备注】无
13．（1）75（2）94；（3）不变
【解析】（1）根据图甲可知温度越低，热敏电阻的阻值越小，流过热敏电阻的最大电流为，根据闭合电路欧姆定律有，解得，由图甲可知，解得℃，（2）放入冰水混合物中时℃，，根据闭合电路欧姆定律可得，解得；同理放入热水中时有，解得；根据图甲可知，解得℃。由欧姆定律和电阻与温度的关系式有，，联立整理得。（3）在操作a步骤时，要调节滑动变阻器使毫安表满偏，当电源内阻增大时，会将滑动变阻器的阻值调小，总和不变，故对结果无影响。
【备注】无
14．（1）1.774（1.772~1.776均可）（2）；；（3）电路图如图所示
【解析】本题考查测量金属丝电阻率实验。（1）根据螺旋测微器读数规则，金属丝的直径为，（2）由于电压表量程为3V，电源应该选择电动势为3V的，金属丝中最大电流约0.5A，要使电流表指针偏转超过量程的，电流表应选择量程为0.6A的电流表，为了使测量尽可能准确，多测几组数值，滑动变阻器采用分压接法，金属丝电阻较小，电流表应采用外接法，滑动变阻器选择最大阻值约为的。
【备注】无
15．①
②
【解析】本题考查折射定律及其相关知识点。
①延长ab，过P作ab的垂线交于c；连接与液面交点为O，设折射角为，入射角为，光路图如图所示，则：，，
解得。
②连接Pb并延长与右侧壁交于，连接Sb，设折射角为，入射角为，则：，，。
故解得。
【备注】无
16．（i）（ii）℃放出热量
【解析】本题考查气体实验定律、理想气体状态方程以及热力学第一定律的有关知识，意在考查考生的推理能力。
（i）设松开卡子后达到平衡时，A、B两部分气体的压强都变为，则对A部分气体根据玻意耳定律有。
对B部分气体根据玻意耳定律有。
联立解得。
（ii）气缸内A部分气体发生自由膨胀的过程中，根据理想气体状态方程有。
代入数据解得，即℃。
因为气缸内A部分气体发生自由膨胀，故气体对外界不做功，气体温度降低，其内能减小，根据热力学第一定律可知，气缸内A部分气体放出热量。
【备注】无
17．（i）（ii）
【解析】本题考查了压强的计算以及气体实验定律，意在考查考生的理解能力和分析推理能力。
（i）绝热活塞移动前，气体发生等容变化，由查理定律可得，
又由力的平衡条件可知，解得。
（ii）绝热活塞向右移动时，气体发生等压变化，由盖一吕萨克定律得，，，解得。
【备注】无