2023-2024学年河北省张家口市张垣联盟高三上学期12月阶段测试 物理试题（含解析）

这是一份2023-2024学年河北省张家口市张垣联盟高三上学期12月阶段测试 物理试题（含解析），共12页。试卷主要包含了如图等内容，欢迎下载使用。
注意事项：1.考试时间为75分钟，满分100分。
2、答题前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡相应的位置。
一、选择题：本题共7小题，每小题4分，共28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，竖直绝缘墙上固定一带电小球A，将质量为m的带电小球B用长为L的轻质绝缘丝线悬挂在A的正上方距A为h的C处，B静止在与竖直方向夹角为的位置，此时AB距离为x，重力加速度大小为g，两球均可看作点电荷且两球所带电荷量足够大，下列说法中正确的是（ ）
A.轻绳的拉力大小为
B.两球间的库仑力大小为
C.若A缓慢漏电，丝线的拉力增大
D.若A缓慢漏电，两球间的库仑力减小
2.如图，卫星甲、乙均绕地球做匀速圆周运动，轨道平面互相垂直，乙的轨道半径是甲的倍，甲做圆周运动的周期为T。将两卫星和地心在同一直线且乙在甲正上方的位置状态称为“相遇”，则某次“相遇”后，甲、乙卫星再次“相遇”经历的最短时间为（ ）
A.5TC.T
3.在x轴上O、P两点分别固定两个点电荷，一个带负电的试探电荷在x轴正半轴上的电势能Ep随x变化关系如图所示，下列说法正确的是（ ）
A.固定在O处的点电荷带负电，固定在P处的点电荷带正电
B.固定在O处的点电荷所带电荷量的绝对值小于固定在P处的点电荷所带电荷量的绝对值
C.A、B两点的电场强度为零
D.B、C间场强方向沿x轴负方向
4.风力发电是一种比较环保的发电模式。如图，风力推动三个叶片转动，叶片带动转子（磁极）转动，在定子（线圈）中产生电流，实现风能向电能的转化。已知叶片长为r，风速为v，空气密度为，遇到叶片后风速减为0，若空气对风力发电机一个叶片的平均作用力为，则叶片迎风的有效面积约占整个面积的（ ）
A. B. C. D.
5.如图所示电路，电源电动势为E、内阻为r，定值电阻为R0，滑动变阻器总阻值为R，电压表和电流表均为理想表。将滑动变阻器滑片P从a端移动至b端的过程中，下列说法正确的是（ ）
A.电流表示数一直减小
B.电流表示数先减小后增大
C.电压表示数一直增大
D.电压表示数先减小后增大
6.如图所示，xOy平面处于匀强电场中、电场方向与平面平行，平面内A、B、C、D四点的位置如图所示，其坐标分别为、、和.已知A点的电势为，点的电势为0，CD两点的电势差是AB两点的电势差的2倍，即，则匀强电场的电场强度大小为（ ）
A. B. C. D.
7.如图.质量分别为m和2m的A、B两个小球置于光滑的水平面上，小球B与轻质弹簧栓接在一起，小球A不与弹簧栓接，弹簧处于原长，小球B的左侧某处固定一挡板（位置未知，图中未画出）。现给A一个向左的水平初速度v0，B与挡板发生弹性碰撞（碰撞时间极短），则B与挡板碰后弹簧的最大弹性势能可能为（ ）
A. B. C. D.
二、选择题：本题共3小题，每小题6分，共18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6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8.如图甲所示为某简谐横波在t=0时的波形图，质点P的振动图像如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
甲乙
A.该波沿x轴正方向传播
B.波的传播速度大小为2.5m/s
C.质点P与质点Q的振动情况总是相反
D.0~8s时间内，质点P沿x轴运动了20m
9.如图所示为在竖直平面的电路，R1为滑动变阻器，R2为定值电阻，二极管为理想二极管，电源电动势为E，内阻不计。闭合开关S1和S2后，带电油滴在电容器C内部处于静止状态。当滑动变阻器的滑动头P向左滑动时，下列说法正确的是（ ）
A.油滴向下运动
B.油滴仍然静止
C.油滴初始位置的电势降低
D.油滴初始位置的电势不变
10.如图所示，倾角为α的足够长粗糙斜面固定在水平地面上，质量为m的滑块A放在斜面上恰好处于静止状态，质量也为m的滑块B下表面光滑，从斜面上与A相距为L处由静止释放，之后与A发生多次弹性正碰，每次碰撞时间都极短，已知斜面倾角α=30°，A、B两滑块均可视为质点，重力加速度大小为g，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是（ ）
A.B由静止释放后至第一次与A碰撞经历的时间为
B.B与A第一次碰撞后瞬间A的速度大小为
C.B与A发生第一次碰撞至发生第二次碰撞的时间为
D.B与A发生第一次碰撞至发生第二次碰撞滑块A克服摩擦力做的功为4mgL
三、非选择题：本题共5小题，共54分。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
11.（6分）用如图所示的实验装置验证质量大的小球a与半径相等质量较小的静止小球b碰撞时满足动量守恒定律。
（1）请在空格中补全步骤：开始时将表面钉有白纸和复写木板纸木板竖直立于紧靠槽口处，将小球a从斜槽轨道上固定点处由静止释放，撞到木板并在白纸上留下痕迹O；然后将木板水平向右移动一定距离并固定，再将小球a从固定点处由静止释放，撞到木板上得到痕迹B；把小球b静止放在斜槽轨道水平段的最右端，让小球a仍从固定点处由静止释放，和小球b相碰后，两球撞在木板上得到两个痕迹A和C，其中 为a球撞击的痕迹。
（2）本实验除了需要用刻度尺测量O点到A、B、C三点的距离y1、y2、y3外，还必须要测量的物理量为

A.小球a开始释放的高度h
B.木板水平向右移动的距离l
C. a球和b球的质量m1、m2
（3）用（2）中的物理量表示需要验证小球a与小球b碰撞时满足动量守恒定律的表达式为 。
12.（9分）某实验小组用下列器材测量一电源的电动势（约5V）和内阻（约0.1Ω）：电压表V（量程为6V，内阻约为5kΩ）；电流表A（量程为3A，内阻约为0.6Ω）；滑动变阻器R1（最大阻值为20Ω）；定值电阻R0=3Ω；一个开关及导线若干。
（1）为了尽可能的减小误差，请在图甲虚线框中画出电路图。
（2）通过调节滑动变阻器，测得多组I、U数据，并在坐标纸上描点如图乙所示，请根据描出的点作出U-I图像。
（3）根据U-I图像，可求得该电源的电动势为 V，内阻为 Ω（结果均保留两位小数）。
13.（10分）如图所示，质量均为m的带电小球A和B分别固定在长为2L的绝缘轻质细杆的两端并静止在光滑绝缘的水平面上。现以细杆中垂面为左边界加一平行细杆向右的场强大小为E的匀强电场，此时两球的加速度大小为，方向向右。已知B球所带的电荷量为、电场左右边界的间距为4L，求：
（1）A球所带的电荷量；
（2）从加上电场经时间后两球的速度大小。
14.（13分）如图所示，电场强度大小为、方向水平向左的匀强电场充满整个空间，电场中有一个与水平方向成θ=53°的光滑斜面与一个光滑的半径R=1m的竖直圆轨道在A点相切，B点为圆轨道的最低点，C点为圆轨道的最高点。一质量为m=1kg，电荷量为（q>0）的带电小球从斜面上静止释放，已知重力加速度大小g=10m/s2，sin53°=0.8，cs53°=0.6，若小球能通过C点，则其会被其它装置取走。
（1）若运动过程中小球对轨道的最大压力大小为67.5N，求小球释放点与A的距离；
（2）若将电场方向反向，场强大小不变，小球恰能到达C点，求小球运动在过程中对轨道的最大压力大小。
15.（16分）如图所示，质量为m=3kg的小物块B以v0=4m/s的初速度水平冲上静止在光滑水平面上的质量为M=1kg、长度L=1.5m的木板A的最左端，经一段时间后A与竖直固定挡板P发生弹性碰撞（不考虑碰撞时间）。已知小物块B冲上A板前A板右端距固定挡板P的距离为x0=0.3m，A、B之间的动摩擦因数μ=0.5，重力加速度大小g=10m/s2，小滑块B可视为质点，求：
（1）A板与挡板P第一次碰撞时小滑块B和A板能否共速？
（2）A板与挡板P第一次碰撞后0.3s内小滑块B的位移大小；
（3）A板与挡板P碰撞2次后，小滑块B是否会和A板脱离？
张家口市张垣联盟2023-2024学年高三上学期12月阶段测试
物理参考答案
1．D【解析】小球受力分析如图所示，由三角形相似可知，，则AB两球间的库仑力大小为，丝线拉力大小，A、B错误；同理，若A缓慢漏电，丝线的拉力大小不变，两球间的库仑力减小，C错误、D正确。
2．B【解析】由开普勒第三定律可得，，解得，则甲每转2周半时间内乙转半周，就会“相遇”一次，故再次“相遇”经历的时间为2.5T。B正确。
3．A【解析】试探电荷带负电，则试探电荷电势能最大的位置为最低电势，电势能最小的位置为最高电势，固定在O处的点电荷带负电，固定在P处的点电荷带正电，A正确；由题图可知，C点场强为零，根据库仑定律可知固定在O处的点电荷所带电荷量的绝对值大于固定在P处的点电荷所带电荷量绝对值，B错误；A、B两点的电势为零但电场强度不为零，C错误；由题图可知，从B到C电势能增加，试探电荷带负电，则电势降低，根据沿电场线方向电势降低可知，B、C间电场强度方向沿x轴正方向，D错误。
4．B【解析】设叶片迎风的有效面积约占整个面积的n倍，时间t内流向叶片的空气的质量为，根据动量定理可得，空气对叶片的平均作用力，联立解得，故选B。
5．A【解析】滑动变阻器滑片P由a端向b端移动过程中，滑片P上下两部分总电阻R并先增大后减小，干路电流I先减小后增大，电源内电压先减小后增大，外电压先增大后减小，故电压表示数先增大后减小，CD错误；由闭合电路欧姆定律可知，滑动变阻器两部分并联后的电压U并先增加后减小。当U并增加时，滑片P以上部分电阻一直减小，则其电流增加，因干路电流I减小，则电流表示数减小；当U并减小时，因滑片P下部分电阻一直增加，则电流表示数减小。故电流表的示数一直减小，A正确、B错误。
6．B【解析】根据几何关系可得，据匀强电场的特点及可得，CO沿着电场线的距离是AO沿着电场线的距离的2倍，而由几何关系作辅助线如图所示，因A点在CO的投影M为CO中点，可知电场线沿CD方向，故匀强电场的场强为，B正确。
7．C【解析】根据题意，取向左为正方向，设弹簧恢复原长时A小球的速度为，B小球的速度为，由动量守恒定律有，由能量守恒定律有。解得，，根据题意可知，在弹簧恢复原长时，B与挡板碰撞，碰后系统具有向右的最大动量，当两者共速时，此时弹簧的最大弹性势能是B与挡板碰撞所有情景中弹簧最大弹性势能最小的，则B与挡板碰撞后，取向右为正方向，设共速时速度为v，由动量守恒定律有。解得，由能量守恒定律有，则碰后弹簧的最大弹性势能范围为，C正确。
8．ABC【解析】由图乙可知，t=0时质点P在平衡位置正沿y轴正方向运动，根据振动与波动关系可知，波沿x轴正方向传播，A正确；由图甲知波长为20m，由图乙知周期为8s，则波的传播速度，B正确；质点P与质点Q平衡位置相距半个波长，因此这两个质点的振动情况相反，C正确；质点P不随波迁移，不沿x轴运动，D错误。
9．BD【解析】滑动变阻器的滑动头P向左滑动，则R1阻值变大，回路电流变小，则R2两端电压变小，则电容器要放电，但是由于二极管的单向导电性使得电容器不能放电，电容器两板电压不变，则油滴仍静止，油滴初始位置的电势不变，BD正确。
10．BC【解析】设B下滑过程中加速度大小为a，B由静止释放后至第一次与A碰撞经历的时间为t1，第1次与A碰前瞬间的速度为v，则对B由牛顿第二定律得，由运动学规律得，，解得，，A错误；第一次碰撞后A的速度为vA1，B的速度为vB1，由动量守恒和机械能守恒得；，解得，，B正确；第一次碰撞后，A匀速下滑，B匀加速下滑，发生第一次碰撞到发生第二次碰撞的过程中两滑块下滑的位移相等，所用时间为t2，则有，解得，C正确；B与A发生第一次碰撞至发生第二次碰撞，A的位移为，滑块A克服摩擦力做的功，解得，D错误。
11．（1）C；（2）C；（3）（每空2分，共6分）
【解析】（1）小球平抛运动的时间，则初速度，显然平抛运动的初速度与下降距离二次方根的倒数成正比，所以C为a球撞击的痕迹。
（2）本实验需要验证的原始表达式为，由（1）可知，速度与下降距离二次方根的倒数成正比，而质量是必须要测量的，C正确。
（3）通过（1）（2）分析，需要验证的表达式为。
12．（1）（3分）；
（2）（2分）；
（3）5.00（4.98~5.02）（2分）；0.13（0.10~0.16）（2分）
【解析】（3）根据闭合电路欧姆定律有，得到，根据图像在纵轴上的截距可得E=5.00V，由图像的斜率大小可得，可得。
13．【解析】（1）对整体应用牛顿第二定律
解得球A的电荷量为
（2）整体向右加速运动阶段
解得，整体的速度
向右减速运动阶段，对整体应用牛顿第二定律
解得，减速需要的时间
解得，因为，所以经时间t，球A恰好要离开电场，
此时速度大小，解得
14．【解析】（1）设重力与电场力的合力方向与竖直方向成α角，故
解得，重力与电场力合力大小为
由释放点到最大速度点由动能定理得
对该点由牛顿第二定律得，由牛顿第三定律得压力
解得
（2）若电场反向，设小球于B点左侧α角处达到最大速度，同理解得，合力大小仍为F，沿如图所示OD方向，
此时若小球能到达C点，应先恰能到达E点，对E点受力分析得
，解得，
对D到E由动能定理得
解得，对该点由牛顿第二定律得
由牛顿第三定律得压力
15．【解析】（1）假设A板与挡板P第一次碰撞时，小滑块B和A板可以共速，
共同速度为v1，据动量守恒可得
设此时A板位移为x1，对A板由动能定理得
联立并代数解得
所以小滑块B和A板恰好共速（1分）
（2）A第1次与挡板P碰后到第二次共速的过程中，对A、B系统，
动量守恒可得
A第1次与挡板P碰后到第二次共速经历的时间为
联立并代数解得t1=0.3s，所以经0.3s，A板与滑块B恰好共速，
此时小滑块B的位移，代数解得
（3）A第1次与P碰前，B在木板A上的滑动距离为x相对1，对A、B组成的系统，由能量守恒有
代入数据得x相对1=0.4m
A第1次与挡板P碰后到共速的过程中，对A、B系统，由能量守恒有
解得
A第2次与挡板P相碰后到共速的过程中，由动量守恒有
由能量守恒有
解得
由于
所以小滑块B会和A板脱离（1分）