湖南省常德市2023-2024学年高三上学期期末检测考试物理试卷

这是一份湖南省常德市2023-2024学年高三上学期期末检测考试物理试卷，共20页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。


一、单选题
1．下列关于物理概念和物理规律说法正确的是（ ）
A．作用力与反作用力的合力为零
B．自由落体运动是一个理想化的物理模型
C．在直线运动中物体运动的位移大小等于路程
D．我们每天上午 8:00 上第一节课， 上午8:00 为时间
2．如图为工程师绘制的晴天和雨天时汽车紧急刹车（轮胎抱死）时的刹车痕（即刹车距离s）与刹车前车速v的关系曲线，设两种天气刹车时，轮胎抱死后与地面间的动摩擦因数分别为和，则和的大小关系为（ ）
A．B．
C．D．条件不足，不能比较
3．一带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正向运动，其电势能Ep随位移x的变化如图所示，其中0~x₂段是抛物线，x₁处是顶点，x₂~x₃段是直线，且与抛物线相切。粒子在O~x₃运动过程中，下列判断正确的是（ ）
A．x₁处的电势最高
B．O~x₁段粒子动能增大
C．段粒子加速度增大
D．段粒子做匀速直线运动
4．如图所示，一倾角为θ=30°斜面静止在水平地面上，位于斜面体上的物体M正沿斜面匀速下滑。现施加一个如图所示的推力F，物体仍继续沿斜面下滑且斜面体仍保持静止状态。则与F作用前相比，下列说法正确的是（ ）

A．物块M所受摩擦力减小
B．物块M所受摩擦力不变
C．地面对斜面体的静摩擦力增大
D．地面对斜面体的静摩擦力不变
5．荡秋千是人们喜爱的一种运动，下图为一种秋千的原理图。绳子一端固定于O点，另一端系一个可视为质点的小球，在O点正下方钉一个钉子A，小球从左边某一位置由静止摆下，摆角 ，，O点离球心的距离为 4m，OA距离为 3m，此绳子拉力突然增加会导致绳子可能断裂，当小球摆动 61s时绳子突然断裂，则该绳子最多承受多少次拉力的突然增加（ ）
A．11B．20C．21D．31
6．西汉时期，《史记·天官书》作者司马迁在实际观测中发现岁星呈青色，与“五行”学说联系在一起，正式把它命名为木星。如图甲所示，两卫星Ⅰ、Ⅱ环绕木星在同一平面内做圆周运动，绕行方向相反，卫星Ⅲ绕木星做椭圆运动，某时刻开始计时，卫星Ⅰ、Ⅱ间距离随时间变化的关系图像如图乙所示，其中R、T为已知量，下列说法正确的是（ ）
A．卫星Ⅲ在M点的速度小于卫星Ⅰ的速度
B．卫星Ⅰ、Ⅱ的轨道半径之比为
C．卫星Ⅰ的运动周期为T
D．绕行方向相同时，卫星Ⅰ、Ⅱ连续两次相距最近的时间间隔为
二、多选题
7．小华同学将手中的空牛奶盒水平扔向垃圾桶，牛奶盒的轨迹如图所示。不计空气阻力，为把牛奶盒扔进垃圾桶，小华可以采取下列哪些措施（ ）
A．只减小扔牛奶盒的初速度
B．只增大扔出牛奶盒时的高度
C．只减小扔出牛奶盒时人与垃圾桶的水平距离
D．减小扔牛奶盒的初速度，同时降低扔牛奶盒的高度
8．如图所示为某种售货机硬币识别系统简图。虚线框内存在磁场，从入口A进入的硬币沿斜面滚落，通过磁场区域后，由测速器测出速度大小，若速度在某一合适范围，挡板B自动开启，硬币就会沿斜面进入接受装置；否则挡板C开启硬币进入另一个通道拒绝接受。下列说法正确的是（ ）
A．磁场能使硬币的速度增大得更慢
B．由于磁场的作用，硬币的机械能增大
C．如果没有磁场，则测速器示数会更大一些
D．硬币进入磁场的过程会受到来自磁场的阻力
9．原副线圈共用一绕组的变压器为自耦变压器。如图所示，图中变压器为理想自耦变压器，A 为理想交流电流表，电阻箱的电阻调为R=1000Ω。当原线圈滑动头 P 调至线圈的中点位置, ab端输入按正弦 u=311sin100πt（V）变化的交变电压，下列说法中正确的是（ ）
A．流经电流表的电流每秒钟方向改变 100次
B．电流表的示数为0.44A
C．若保持电阻箱的电阻不变，只将滑片P向上移，电流表示数变大
D．若将P 向上移到最高处，电阻箱调为250Ω，电流表示数为0.88A
10．如图甲所示，两根足够长的光滑金属导轨ab、cd与水平面成角且固定，导轨间距离为，电阻不计。在导轨上端接一个阻值为的定值电阻。在c、N之间接有电阻箱。整个系统置于匀强磁场中，磁感应强度方向与导轨所在平面垂直，磁感应强度大小为；现将一质量为m、电阻可以忽略的金属棒MN从图示位置由静止开始释放。金属棒下滑过程中与导轨接触良好。不计一切摩擦。改变电阻箱的阻值R，测定金属棒的最大速度，得到关系如图乙所示。若轨道足够长，重力加速度g取则（ ）
A．金属杆的质量
B．定值电阻的阻值是0.5Ω
C．若取，且金属杆的加速度为时，此时金属棒的速度是
D．若取，且金属杆从静止开始运动时速度最大，则这段时间内电阻R产生的焦耳热
三、实验题
11．阿特伍德机是著名的力学实验装置。绕过定滑轮的细线上悬挂质量相等的重锤A 和 B，在B 下面再挂重物C时，由于速度变化不太快，测量运动学物理量更加方便。
（1）某次实验结束后，打出的纸带如图所示，已知打点计时器所用交流电源的频率为50Hz，则重锤 A 运动拖动纸带打出 H 点时的瞬时速度为 m/s； (结果保留三位有效数字)
（2）已知重锤 A 和 B的质量均为 M，某小组在重锤B 下面挂质量为m的重物C由静止释放验证系统运动过程中的机械能守恒，某次实验中从纸带上测量 A 由静止上升h高度时对应计时点的速度为 v，则验证系统机械能守恒定律的表达式是 ；
（3）为了测定当地的重力加速度，另一小组改变重物C的质量m，测得多组m和测量对应的加速度a，在坐标上作图如上图所示，图线与纵轴截距为b，则当地的重力加速度为 。
12．为了我校师生饮水健康，宝鸡中学定期对校舍净水器过滤的纯净水进行抽测，通过测量电导率判定是否合格（电导率δ是电阻率的倒数，电导率小于10为水质合格）。测量时将采集的水样装入绝缘性能良好的圆柱形容器，容器两端用圆片形的金属电极密封，两电极相距L=0.13m，该实验还用到如下器材：电压表、电流表、滑动变阻器、学生电源、单刀单掷开关一个和导线若干。图甲为用10分度的游标卡尺测量容器内径的图示。图乙为测量电路，图丙为根据电流表和电压表的实验数据所画出的U—I图像。

请根据以上所述完成下列问题：
（1）根据甲图，容器内径d的测量值为 cm。
（2）根据图丙的U—I图像，求出水样的电阻R= Ω（保留两位有效数字）。
（3）计算出该水样的电导率 （保留一位有效数字），通过数据对比可以判定此水样水质 （选填“合格”或者“不合格”）。
四、解答题
13．一列简谐横波沿x轴传播，图（a） 是 t=0时刻的波形图； P 是介质中位于x=2m处的质点，其振动图像如图（b）所示。求：
（1）波的传播方向和波速；
（2） P质点在 15 秒内通过的路程。
14．如图所示，一质量为m、带电荷量为-q的粒子，以速度v0从O点沿y轴正方向射入磁感应强度为B的圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，粒子飞出磁场区域后，从b点处穿过x轴，速度方向与x轴正方向的夹角为，并进入场强为E、方向沿x轴正方向的匀强电场中，之后通过了b点正下方的c点（图中未画出），不计粒子重力。求：
（1）b点与O点的距离；
（2）圆形匀强磁场区域的最小半径；
（3）b点到c点的距离。
15．如图所示，“L”形槽固定在光滑水平面，曲面部分为光滑圆弧，其半径R=1m水平部分粗糙且长度。d=2m上方有水平向右的匀强电场，场强不带电，的绝缘物体 B 静止在槽的水平部分最左端，在槽的最右端并排放置一个与它等高的木板C，质量为且足够长，距离木板C 足够远处有竖直的挡板 P。现将带电量的物体A 从槽的曲面上距 B 的竖直高度为h=0.8m处由静止释放，已知物体 AB质量均为m=1kg物体A、B与槽的水平部分及木板C的上表面的动摩擦因数均为，A与B 、C 与 P 的碰撞过程时间极短且碰撞过程中无机械能损失。A、B均可看作质点且A 的电量始终保持不变，g取求:
（1）物体 A 滑到光滑圆弧轨道最低点的速度和此时对轨道的压力；,
（2）A 与B 第二次碰撞后 B 的速度;
（3） A 与B第二次碰撞后，马上撤掉“L”形固定槽和 A，试分析物体 B 最终停下来的位置到木板C左端的距离x与k的关系。
参考答案：
1．B
【详解】A．作用力与反作用力为物体间的相互作用力，大小相等、方向相反、作用在相互作用的两个物体上，不是共点力，不满足矢量运算，即不能求合力，故A错误；
B．除非在真空中，物体由静止下落的过程中才仅受重力的作用，其运动才是自由落体运动，而在日常生活中，由于任何物体在下落时都要受到空气阻力的作用，因此严格意义上来讲，日常生活中所发生的由静止下落的运动均不是自由落体运动，但在某些此类运动中，由于空气阻力的大小相对与物体的重力可以忽略，此时就可将其看成自由落体运动，即自由落体运动是一个理想化的物理模型，故B正确；
C．只有在单向直线运动中物体运动的位移大小才等于路程，故C错误；
D．我们每天上午 8:00 上第一节课， 上午8:00 为时刻，故D错误。
故选B。
2．A
【详解】对汽车根据牛顿第二定律
μmg=ma
解得
a=μg
根据速度—位移关系公式
v2=2as
联立得到
v2=2μgs
由图象得到，当s相同时
v2＜v1
结合表达式可知，μ越大则v越大，所以
μ2＜μ1
故选A。
3．C
【详解】A．根据，因为x₁处的电势能最高，而粒子带负电，所以电势最小，A错误；
B．因为粒子只受到电场力，所以粒子的电势能与动能之和不变，因为O~x₁段粒子电势能增大，所以动能减小，B错误；
C．在图中，图线斜率的绝对值代表电场力的大小，而段斜率绝对值增大，粒子受到的电场力也增大，所以加速度增大，C正确；
D．段图线斜率不变，粒子受到的电场力不变，粒子做匀加速直线运动，D错误；
故选C。
4．D
【详解】AB．物块匀速下滑时，受重力、支持力和摩擦力，三力平衡，根据力的平衡条件可知
由整体分析可知水平方向的静摩擦力为0；
施加推力F后，对物块，根据力的分解可知
可知物块M所受摩擦力变大，故AB错误；
CD．由于支持力和滑动摩擦力同比增加，故物块对斜面合力的方向不变，依然是竖直向下，则地面对斜面的静摩擦力依然为0，故C错误，D正确；
故选D。
5．C
【详解】根据单摆的周期公式可得，当摆长为时其周期
当摆长时其周期
由此可知摆球从左边最高点又回到左边最高点的时间为
该过程中摆线与钉子碰撞一次，即绳上的拉力突然增加一次，而根据题意，当小球摆动 61s时绳子突然断裂，则可知当摆线与钉子碰撞20次后又回到左侧最高点所用的时间为，而从左侧最高点运动至最低点的时间为，此时摆线与钉子发生第21次碰撞，绳子断裂。
故选C。
6．C
【详解】A．过M点构建一绕木星的圆轨道，该轨道上的卫星在M点时需加速才能进入椭圆轨道，根据万有引力定律提供向心力可得
可得
则在构建的圆轨道上运行的卫星的线速度大于卫星Ⅰ的线速度，根据以上分析可知，卫星Ⅲ在M点的速度一定大于卫星Ⅰ的速度，故A错误；
BC．根据题图乙可知，卫星Ⅰ、Ⅱ间的距离呈周期性变化，最近为3R，最远为5R，则有
，
可得
，
又根据两卫星从相距最远到相距最近有
其中
根据开普勒第三定律有
联立解得
，
故B错误，C正确；
D．运动方向相同时卫星Ⅰ、Ⅱ连续两次相距最近，有
解得
故D错误。
故选C。
7．BC
【详解】A．牛奶盒做平抛运动，设初速度为v0，抛出点距桶的高度为h，水平位移为x，则有平抛运动的时间为
水平位移为
抛出点的位置不变，高度不变，减小初速度，可减小水平位移，不会把牛奶盒扔进垃圾桶，故A错误；
B．由A选项解析可知，增大扔出牛奶盒时的高度，会增大牛奶盒运动的时间，抛出点的位置不变，初速度不变，水平位移会增加，从而会把牛奶盒扔进垃圾桶，故B正确；
C．牛奶盒抛出时的高度不变，初速度不变，只减小扔出奶盒时人与垃圾桶的水平距离，由题图可知，会把奶盒扔进垃圾桶，故C正确；
D．减小扔牛奶盒的初速度，同时降低扔牛奶盒的高度，可减小水平位移，不会把牛奶盒扔进垃圾桶，故D错误。
故选BC。
8．ACD
【详解】ACD．根据题意可知，硬币进入磁场和离开磁场时，穿过硬币的磁通量发生变化，硬币中产生感应电流，感应电流会阻碍硬币的相对运动，即硬币进入磁场的过程会受到来自磁场的阻力，若磁场阻力大于硬币重力沿斜面的分力，硬币将做减速运动，若磁场阻力等于硬币重力沿斜面的分力，硬币将匀速进入磁场，若磁场阻力小于硬币重力沿斜面的分力，硬币继续加速运动，但速度增加变慢，综上所述，磁场能使硬币的速度增大变慢，如果没有磁场，则测速器示数会更大一些，故ACD正确；
B．根据题意可知，硬币进入磁场和离开磁场时，穿过硬币的磁通量发生变化，硬币中产生感应电流，感应电流会阻碍硬币的相对运动，对硬币做负功，使硬币的机械能减小，故B错误。
故选ACD。
9．AD
【详解】A．ab端输入按正弦 u=311sin100πt（V）变化的交变电压，则周期为
s
交流电的方向一个周期改变2次，则流经电流表的电流每秒钟方向改变 100次，故A正确；
B．原线圈电压有效值为
V
根据变压器电压与匝数的关系可知
解得
V
副线圈电流为
A
根据变压器电流与匝数的关系可知
解得
A
电流表的示数为0.88A，故B错误；
C．若保持电阻箱的电阻不变，只将滑片P向上移，则增大，减小，根据B项分析可知，电流表示数变小，故C错误；
D．若将P 向上移到最高处，则=1：1，可知
V
电阻箱调为250Ω，副线圈电流为
A
则
A
电流表示数为0.88A，故D正确；
故选AD。
10．BD
【详解】AB．根据题意可知，金属杆速度最大时，感应电动势为
感应电流为
安培力为
金属杆速度最大时，金属杆所受合力为0，则有
整理可得
结合图像有
，
解得
，
故A错误，B正确；
C．若金属杆的加速度为，则有
又有
联立解得
故C错误；
D．由AB分析可知，当取时，金属杆的最大速度为
由动量定理有
又有
联立解得
由能量守恒定律有
电阻R产生的焦耳热
联立解得
故D正确。
故选BD。
11． 1.13
【详解】（1）[1] H 点是G、H之间的中间时刻，则H 点时的瞬时速度为
（2）[2]根据机械能守恒定律有
整理得
（3）[3]对A、B、C整体根据牛顿第二定律有
整理得
由题意可知
所以
12． 2.16 52 7 合格
【详解】（1）[1]根据甲图，容器内径d的测量值为
（2）[2] 根据图丙的U—I图像，求出水样的电阻
（3）[3]根据电阻定律有
又
代入数据解得该水样的电导率
[4]由此可知电导率小于10，可以判定此水样水质合格。
13．（1）x轴负方向，；（2）150cm
【详解】（1）由波动图像得波长为4m，由振动图像得周期为2s，由
m/s
t=0时刻P质点向下运动，根据平移法可知波沿x轴负方向传播；
（2）P质点在一个周期内完成一个全振动通过的路程为
s=4A=20cm
则l5秒内通过的路程为
cm=150cm
14．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）做b点速度方向的反向延长线，交轴于点，再做的角平分线，交轴于点，即为粒子做圆周运动轨道的圆心，即为粒子做圆周运动轨道的半径，运动轨迹交于a点，如图所示
设粒子再磁场中做圆周运动的轨道半径为，由洛伦兹力充当向心力有
解得
又根据几何关系可得
则的距离为
（2）最小的圆形磁场区域是以为直径的圆，如图中阴影部分。设最小的磁场区域半径为，则根据几何关系有
解得
（3）由牛顿第二定律可得带电粒子在电场中的加速度
将速度沿着轴正方向和轴负方向分解，可得两个分速度大小分别为
，
由轴方向做匀变速直线运动可求得时间为
由轴方向做匀速直线运动可求得间的距离
15．（1），26N；（2）；（3）01时，x=
【详解】（1）A与B第一次碰撞前，根据机械能守恒定律得
牛顿第二定律有
解得
N=26N
根据牛顿第三定律有
N
（2）碰撞过程动量守恒
由机械能守恒有
解得
，m/s
A与B第一次碰撞后A做匀加速直线运动，加速度大小为
B做匀减速速直线运动，加速度大小
B的速度减到零所需的时间为
=1s
位移为
=2m
A匀加速直线运动ls发生的位移为
m 所以当B的速度减到零以后才发生第二次磋撞，第二次碰撞前A的速度
m/s
由动量守恒定律及机械能守恒可得AB第二次磋撞后B获得的速度为
=2m/s
（3）A与B完成第二次磋撞后A将静止，此时B刚好滑上C的上表面，由于木板C和C到P的距离都足够长，则在C第一次与挡板Р碰前B与已经共速。
①当M解得
x = 0.5m
②当M>m，即k>1时，C与P碰前。碰后C原速率返回，此时合动量向左，由此可知C将与Р只发生一次碰撞。最后B与C一起向左匀速运动，则：
C与P碰后有
整个过程由能量守恒
解得