河南省焦作市博爱县第一中学2023-2024学年高三下学期开学物理试题

这是一份河南省焦作市博爱县第一中学2023-2024学年高三下学期开学物理试题，共16页。

1.答题前，考生务必用黑色签字笔将自己的姓名、准考证号、座位号在答题卡上填写清楚；
2.每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，在试卷上作答无效；
3.考试结束后，请将本试卷和答题卡一并交回。
一、选择题：本题共10小题，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1至7小题只有一项符合题目要求，每小题4分。第8至10小题有多项符合题目的要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分。
1．甲、乙两车在平直的公路上做匀变速直线运动，在时刻，两车恰好并排行驶，此后两车运动的速度与位移的关系图像如图所示。其中甲车加速度的大小为。关于两车的运动，下列说法中正确的是（ ）
A．时，乙车的速度大小为B．两车在处再次并排行驶
C．内乙车运动的位移大小为D．时刻两车再次并排行驶
2．如图甲，我国某些农村地区人们用手抛撒谷粒进行水稻播种。某次抛出的谷粒中有两颗的运动轨迹如图乙所示，其轨迹在同一竖直平面内，抛出点均为O，且轨迹交于P点，抛出时谷粒1和谷粒2的初速度分别为和，其中方向水平，方向斜向上。忽略空气阻力，关于两谷粒在空中的运动，下列说法正确的是 （ ）
A．从O到P两谷粒的动量变化相同
B．从O到P两谷粒的动能变化相同
C．从O到P两谷粒的运动时间相等
D．谷粒2在最高点的速度小于
3．宇宙中存在一些离其它恒星较远的三星系统，其中一种三星系统如图所中示，三颗恒星位于同一直线上，两颗环绕星甲、丙绕中央星乙在同一半径的圆轨道上运行，假设甲、丙的质量均为m，圆周运动的轨道半径均为R，向心加速度的大小均为a，引力常量为G，下列说法正确的是（ ）
A．甲对丙的引力大小为B．甲的速度大小为
C．乙的质量为D．丙对乙的引力大小为
4．如图所示，用绝缘支架将带电荷量为+Q的小球a固定在O点，一粗糙绝缘直杆与水平方向的夹角θ=30°，直杆与小球a位于同一竖直面内，杆上有A、B、C三点，C与O两点位于同一水平线上，B为AC的中点，OA=OC=L。小球b质量为m，带电荷量为-q，套在直杆上，从A点由静止开始下滑，第一次经过B点时速度是v，运动到C点时速度为0。在+Q产生的电场中取C点的电势为0，重力加速度为g，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是（ ）
A．小球b经过B点时加速度为0
B．小球b从A点到C点过程中产生的内能为
C．小球b的电势能最小值为
D．小球b到C点后又从C点返回到A点
5．如图甲所示，通过战斗绳进行高效全身训练是健身房的最新健身潮流之一、健身爱好者训练时，手持绳的一端上下甩动形成的绳波可简化为简谐横波，手的平衡位置在x=0处，手从平衡位置开始甩动时开始计时，t=0.5s时绳的波形图如图乙所示，此时绳波刚好传播到x=6m处，下列说法正确的是（ ）
A．绳波传播的速度大小为12m/s
B．绳波第一次从x=0处传到x=6m处的过程中，x=3m处的质点通过的路程为1.2m
C．手从平衡位置开始甩动时起振方向沿y轴正方向
D．t=0.5s时，x=3m处的质点的加速度最大
6．如图所示，两个有界匀强磁场的磁感应强度大小均为B，方向分别垂直纸面向里和向外，磁场宽度均为L。距磁场区域的左侧L处，有一边长为L的正方形导体线框，总电阻为R，且线框平面与磁场方向垂直。现用水平外力F使线框以速度v匀速穿过磁场区域，以初始位置为计时起点。规定：电流沿逆时针方向时电动势E为正，磁感线垂直纸面向里时磁通量为正，水平外力F向右为正。则下列关于线框中的感应电动势E、所受外力F、消耗的电功率P和通过线框的磁通量随时间变化的图像正确的是（ ）
A．B．
C．D．
7．如图，固定在铁架台上的烧瓶，通过橡胶塞连接一根水平玻璃管，向玻璃管中注入一段水柱，室温下水柱静止不动（如图甲）。用手捂住烧瓶，会观察到水柱缓慢向外移动，之后在新位置重新静止（如图乙）。关于烧瓶内的气体，下列说法正确的是（ ）
A．图乙状态气体的压强大于图甲状态
B．此过程中，气体吸收的热量等于对外做的功
C．图乙状态气体分子的平均动能大于图甲状态气体分子的平均动能
D．图乙中容器内单位体积的分子数大于图甲中容器内单位体积的分子数
8．利用如图所示的装置将井中的重物吊起，起初跨过定滑轮、不可伸长的轻质细绳竖直且恰好绷直，汽车以速度向右做匀速直线运动，重物竖直上升。汽车在匀速向右运动的任意瞬间，绕定滑轮转动的向心加速度与沿绳方向加速的加速度相抵消，由此可知，重物在井中上升的过程中（ ）
A．重物的速度不断增大B．绳中的张力不断减小
C．汽车对地面的压力不断增大D．汽车发动机的输出功率不变
9．如图所示，轻杆OA、轻杆AB与小球、小环通过铰链连接，O端用铰链固定在竖直转轴上，小环套在转轴上。开始时小环静止在转轴底部，转动该装置并缓慢增大转速，小环缓慢上升。已知小球和小环的质量均为m，轻杆长度均为L，转轴上O端与水平面之间的距离为，忽略一切摩擦和空气阻力，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A．开始时小环对水平面的压力大小为
B．开始时小环对水平面的压力大小为
C．小环上升到与O端之间的距离为L时，小球的动能为
D．小环上升到与O端之间的距离为L时，小球的动能为
10．O点为波源，形成的简谐横波同时沿x轴正方向和负方向传播。当O点振动0.6s时，沿x轴正方向的波传到x=6m处的点P，此时波形如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．波源的起振方向沿y轴正方向
B．平衡位置在和处的两质点间的距离为半个波长，两质点振动方向始终相同
C．在0~0.6s内，平衡位置在的质点运动总路程为5m
D．从图示时刻开始计时，处的质点，简谐运动的表达式为
二、非选择题：本题共6小题，共70分。
11．（5分）某同学为了验证对心碰撞过程中的动量守恒定律，设计了如下实验：用纸板搭建如图所示的滑道，使硬币可以平滑地从斜面滑到水平面上，选择适当的一点标记为O，其中OA为水平段。选择相同材质的一角硬币和一元硬币进行实验。测量硬币的质量，得到一角和一元硬币的质量分别为m1和m2（m1（1）在本实验中，乙选用的是 （填“一元”或“一角”）硬币；
（2）碰撞前，甲到O点时速度的大小可表示为 （设硬币与纸板间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g）；
（3）若甲、乙碰撞过程中动量守恒，则 （用m1和m2表示），然后通过测得的具体数据验证硬币对心碰撞过程中动量是否守恒。
12．（10分）某同学利用如图所示的电路“测量电源的电动势和内阻”。已知待测干电池的电动势约1.5V，内阻约。除待测电池、开关、导线外，还有下列器材可供选用：
①电流表A：量程0~0.6A，内阻为
②电压表V：量程0~3V，内阻约
③滑动变阻器：0~20，额定电流2A
④滑动变阻器：0~100，额定电流1A
（1）为了调节方便，测量结果尽量准确，实验中滑动变阻器应选用 （填写仪器前的序号）。
（2）经过多次测量并记录对应的电流表示数I和电压表示数U，利用数据在excel软件中绘制U－I图像，拟合得出电压U和电流I之间满足关系：，由此得出电池的电动势E= V；内阻r= Ω。
（3）利用上述方案进行实验时，测量存在系统误差。下列说法正确的是 。
A．因为电压表的分流作用，电动势的测量值小于真实值
B．因为电流表的分压作用，电动势的测量值大于真实值
C．因为电压表的分压作用，电动势的测量值小于真实值
D．因为电流表的分流作用，电动势的测量值大于真实值
（4）该同学实验中发现，在保证所有器材安全的情况下，调节滑动变阻器的滑片时，电压表示数的变化量不到0.2V，出现这一现象的原因可能是 ；由于过小，实验时采集数据较为不便。在不改变已选实验器材的基础上，设计使电压表示数变化更为明显的方案，并说明该方案电池内阻的测量值与真实值的关系 。
13．（10分）如图所示，一只质量为的长方体形空铁箱在水平拉力作用下沿水平面向右匀加速运动，铁箱内一个质量为的木块恰好相对于铁箱静止在后壁上。铁箱与水平面间的动摩擦因数，木块与铁箱后壁间的动摩擦因数。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，木块可视为质点，重力加速度取。求：
（1）水平拉力的大小；
（2）当铁箱的速度为时撤去拉力，经时间木块恰好落到铁箱底部右端。则铁箱的长度是多少？
14．（12分）如图所示，倾角θ=30°的光滑斜面固定，跨过光滑定滑轮的细线一端连接B物体，另一端连接A物体，A物体另一端连接轻弹簧，轻弹簧下端固定连接在斜面底部。开始时B受到向上外力F静止，细线刚好伸直无张力。现撤去外力F，物块B下落未碰到地面。已知mA=mB=1kg，弹簧劲度系数k=1000N/m，弹性势能大小为，为弹簧的形变量，重力加速度为g，两物块均可视为质点。求：
（1）撤去外力F后B物块的最大速度；
（2）撤去外力F后B下降的最大距离。
15．（15分）某小组使用刻度尺和手机声音传感器测量物块和水平桌面的动摩擦因数；如图所示，弹性球紧挨竖直墙，物块静止于水平桌面，用刻度尺测得两者间的距离为L，在t=0时给球一向右的初速度，在t0时刻球第一次撞到物块，在3t0时刻球撞到竖直墙，在t3时刻球第二次撞到物块。三次碰撞均发出声音被传感器记录（即t0、3t0和t3已知），球与水平桌面的摩擦不计，所有碰撞均视为弹性碰撞，重力加速度为g，求
（1）弹性球第一次与物块碰撞前、后的瞬时速度大小；
（2）弹性球与物块的质量比；
（3）物块和水平桌面的动摩擦因数μ。
16．（18分）如图，间距为L的足够长平行光滑金属导轨上端固定在竖直立柱上，导轨与立柱的夹角为，导轨间接入一阻值为R的电阻D，水平虚线ab下方有磁感应强度大小为B的匀强磁场，方向垂直导轨平面向上。一质量为m的金属棒在水平推力作用下静止在图示位置，与虚线ab间的距离为，撤去推力后，金属棒沿导轨下滑，与导轨始终垂直且接触良好。接入导轨间的金属棒阻值也为R，不计导轨电阻，重力加速度大小为g。
（1）求金属棒静止时所受到的水平推力大小；
（2）求金属棒刚进入磁场时通过电阻D的电流大小；
（3）从撤去推力至金属棒速度达到最大的过程中，电阻D产生的热量为Q，求该过程金属棒下滑的总距离。
参考答案
一、选择题
1．【答案】D
【解析】A．设图中交点处速度大小为，则对于甲有，解得，对于乙由，其中，解得，设当时乙车的速度大小为，则，解得，A错误；
B．由图可知内甲车的平均速度小于乙车的平均速度，两车到达处所用时间不同，此时不可能并排行驶，B错误；
C．乙车减速所用时间为，乙车在时刻停止运动，内乙车运动的位移，C错误；
D．时，甲车的位移，乙车运动的位移，可知时两车并排行驶，D正确。选D。
2．【答案】D
【解析】C．从O到P两谷粒在竖直方向的高度相等，令其为h，谷粒1做平抛运动，则有，谷粒2做斜坡运动，令其初速度与竖直方向夹角为，则有，解得，，可知，C错误；
A．根据动量定理有，，由于两谷粒的质量关系不确定，则从O到P两谷粒的动量变化大小关系也不确定，A错误；
B．根据动能定理有，，由于两谷粒的质量关系不确定，则从O到P两谷粒的动能变化大小关系也不确定，B错误；
D．谷粒2做斜坡运动，水平方向上的分运动是匀速直线运动，则谷粒2在最高点的速度为，从O到P两谷粒的水平分位移相等，结合上述有，，由于，则有，即谷粒2在最高点的速度小于，D正确。选D。
3．【答案】C
【解析】A．甲对丙的引力大小，A项错误；
B．由，可得甲的速度大小为，B项错误；
C．对甲有，综合解得乙的质量为，C项正确；
D．设乙对丙的引力大小F2，对丙有，综合解得，由牛顿第三定律可知，丙对乙的引力大小，D项错误。选C。
4．【答案】C
【解析】B．根据几何关系有，小球b从A点到C点过程中，根据动能定理有，解得小球b从A点到C点过程中产生的内能为，B错误；
A．小球b从A点到B点过程中，库仑力逐渐增大，摩擦力逐渐增大，小球b从B点到C点过程中，库仑力逐渐减小，摩擦力逐渐减小，由于，可得，即小球b重力沿直杆向下的分力等于小球b从A点到C点过程中受到的平均摩擦力，B点处小球b受到的摩擦力最大，则小球b重力沿直杆向下的分力小于B点处小球b受到的摩擦力，小球b经过B点时加速度不为0，A错误；
C．B点离小球a最近,B点的电势最高，小球b的电势能最小，根据对称性有，小球b从B点到C点过程中，根据动能定理，其中，小球b的电势能最小值为，C正确；
D．从C点返回到A点需克服摩擦力、重力做功，C点速度为零，A、C两点电势相等，小球b到C点后不能从C点返回到A点，D错误。选C。
5．【答案】A
【解析】A．绳波传播的速度，A正确；
B．根据图乙可知，波长为6m，即周期为0.5s，绳波第一次从x=0处传到x=6m处的过程中，x=3m处的质点只振动了半个周期，经过的路程为2个振幅，即x=3m处的质点通过的路程为s=2A=60cm=0.6m，B错误；
C．根据同侧法可知，x=6m处的质点的起振方向沿y轴负方向，由于所有质点的起振方向均与波源的起振方向相同，可知，手从平衡位置开始甩动时起振方向沿y轴负方向，C错误；
D．根据上述可知，t=0.5s时，x=3m处的质点处于平衡位置刚刚开始振动，质点位移为0，可知质点的加速度也为0，D错误。选A。
6．【答案】B
【解析】D：进入磁场时磁通量随时间变化为，完全进入左边磁场后再运动0.5L时磁通量减为零，再运动0.5L磁通量变为反向的BL2，因此中间图像斜率是两端的2倍，D错误；
A：进入磁场时感应电动势，而运动到两磁场交接处时感应电动势，A错误；
BC：根据运动到两个磁场交接处时，回路中的电动势为刚进入磁场时的2倍，电流为刚进入磁场时的2倍，并且在两个磁场交接处时，左右两边都受到向左的安培力，因此在中间时，安培力是在两端时的4倍，根据P=Fv，则在中间安培力的功率也是两端的4倍，C错误，B正确。选B。
7．【答案】C
【解析】A．由于水柱处于水平玻璃管中，对水柱分析可知，水柱左右两侧受力相等，则烧瓶内气体的压强始终等于大气压强，即气体的压强不变，A错误；
B．气体温度升高，内能增加，体积增大，对外界做功，由热力学第一定律，可知气体吸收的热量大于对外做的功，B错误；
C．根据上述可知，该过程是等压变化，手捂住烧瓶，温度升高，而温度是平均动能的标志，所以图乙状态气体分子的平均动能大于图甲状态气体分子的平均动能，C正确；
D．图乙体积增大，单位体积的分子数减小，图乙中容器内单位体积的分子数小于图甲中容器内单位体积的分子数，D错误。选C。
8．【答案】ABC
【解析】A．令动滑轮距离地面的高度为h，连接汽车的细绳与水平地面夹角为θ，将汽车的速度进行分解，如图所示
则有，，汽车匀速向右运动，θ减小，则增大，即重物向上做加速运动，A正确；
B．由于绕定滑轮转动的向心加速度与沿绳方向加速的加速度相抵消，即重物上升的加速度与绕定滑轮转动的向心加速度大小相等，则有，结合上述解得，汽车匀速向右运动，θ减小，则增大，即重物向上的加速度减小，对重物进行分析，根据牛顿第二定律有，可知，绳中的张力不断减小，B正确；
C．对汽车进行分析，在竖直方向上有，根据牛顿第三定律有，解得，结合上述可知，汽车对地面的压力不断增大，C正确；
D．对汽车进行分析，在水平方向上有，汽车发动机的输出功率，结合上述解得，若输出功率不变，则有，即有，实际上，θ在不断减小，可知，即汽车发动机的输出功率在发生变化，D错误。选ABC。
9．【答案】AD
【解析】AB．小球的受力分析如图所示，则
，，小环的受力分析如图
根据牛顿第三定律，与为一对相互作用力，等大反向，则小环所受支持力为，即小环对地面的压力为，A正确，B错误；
CD．对小环进行受力分析，如图
，解得，对小球进行受力分析，如图，与为相互作用力，竖直方向受力平衡
，水平方向，合外力提供向心力，小球做圆周运动的半径为，小球的动能为，联立解得，故C错误，D正确。选AD。
10．【答案】BD
【解析】A．根据同侧法，可知，质点P的起振方向沿y轴负方向，由于质点起振方向与波源的起振方向相同，可知波源的起振方向沿y轴负方向，A错误；
B．根据图像可知，波长为4m，和处的两质点间的距离为2m，可知间距为半个波长，由于和处的两质点在波源两侧，距离波源间距相等，均为四分之一波长，根据图像可知，两质点振动方向始终相同，B正确；
C．波在介质中传播的速度，周期为，则波传播到平衡位置在的质点经历的时间，可知，在0~0.6s内，平衡位置在的质点运动的时间，可知，平衡位置在的质点运动总路程为，C错误；
D．一个完整规则的振动方程为，从图示时刻开始计时，处的质点，由于其起始点位移为负值，根据题干中的波形图平移可知，从图示时刻开始计时，处的质点第一次到达平衡位置的时间为，可知，将上述完整规则的振动方程的波形向左平移，便可得到处质点的振动方程，则其简谐运动的表达式为，结合相关数据解得，D正确。选BD。
二、非选择题
11．（5分）【答案】一角；；
【解析】（1）[1]根据图（b）可知，甲碰撞乙后，甲的速度方向仍然向右，没有发生反弹，可知甲的质量大一些，即在本实验中，甲选用的是一元硬币，乙选用的是一角硬币。
（2）[2]碰撞前，甲从O点运动到P点减速至0，根据动能定理有，解得
（3）[3]甲乙碰撞后，甲、乙最终均减速至0，根据动能定理有，，所以，，碰撞过程中，根据动量守恒定律有，所以
12．（10分）【答案】1.33V；0.28；A；电池内阻过小（外电阻远大于内电阻）；将电压表直接并联到滑动变阻器两端（将电流表直接与电池串联），
【解析】（1）[1]电源内阻较小，为了调节方便，测量结果尽量准确，实验中滑动变阻器应选用最大阻值较小的，既③；
（2）[2]根据，电动势。
[3]结合图像可知图像斜率的绝对值即为电源内阻。
（3）[4]因为电压表的分流作用，流过电源的电流大于电流表的示数，既电流的测量值小于真实值，使得电源电动势和内阻的测量值偏小。选A；
（4）[5]根据路端电压，可知，如果电源内阻r远小于滑动变阻器的阻值，调节滑动变阻器时，电路中电流变化很小，电压表的示数的变化就会很小；
[6]在不改变已选实验器材的基础上，可以采用电流表相对于电源的内接法，既电压表直接与滑动变阻器并联，这种情况下，电源内阻的测量值。
13．（10分）【答案】（1）；（2）
【解析】（1）由题可知，木块恰好相对于铁箱静止在后壁上，则有，，对铁箱有，联立解得
（2）当铁箱的速度为时撤去拉力，木块做平抛运动，铁箱做匀减速直线运动，木块的水平位移为，铁箱的位移为，解得，铁箱的长度为
14．（12分）【答案】（1）m/s；（2）0.02m
【解析】（1）A静止有，得=0.005m，当A、B加速度为零时速度最大，有，此时弹簧伸长量=0.005m，A、B及弹簧组成的系统下落机械能守恒，可得m/s
（2）A上升到最大高度时速度为零，弹簧和A、B组成的系统机械能守恒，弹簧伸长量为x，有，解得=0.015m，B下降的最大距离=0.02m
15．（15分）【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）由题意可知，弹性球第一次与物块碰撞前的瞬时速度，碰后的瞬时速度大小
（2）小球与物块碰撞过程由动量守恒和能量守恒可得，，解得，
（3）碰后物块做匀减速运动，小球匀速运动，在t3时刻小球再次与物块碰撞，则经过的时间为t3-t0，设此时物块的速度为v，则，物块的加速度，由牛顿第二定律可知，联立解得
16．（18分）【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）金属棒静止时，合力为零，设受到的水平推力大小为F，则， 可得
（2）设撤去水平推力后，金属棒进入磁场的速度大小为，由机械能守恒可得，则进入磁场时产生的电动势为，通过电阻R上的电流为，可得
（3）设金属棒运动的最大速度，下滑的总距离为x，则最大电流为，，由能量守恒可得，可得