安徽省2023_2024学年高三物理上学期实验班12月大联考二模试题含解析

这是一份安徽省2023_2024学年高三物理上学期实验班12月大联考二模试题含解析，共20页。

2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹签字笔书写，字体工整、笔迹清晰。
3．请按照题号顺序在答题卡各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试卷上答题无效。
4．作图可先使用铅笔画出，确定后必须用黑色字迹的签字笔描黑。
5．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。
一、选择题：共10小题，共42分。第1~8题，每小题4分，在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求；第9~10题，每小题5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5分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
1. 某同学正在进行一项体育运动，他站在一个力传感器上进行下蹲和站起的动作。在动作过程中力传感器的示数随时间的变化情况如图所示。已知重力加速度，则该同学在此过程中加速度的最大值约为（）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】由图可知该同学的重力为500N，质量为50kg，F的最小值约为200N，最大值约为700N，则当F有最小值时加速度有最大值，根据牛顿第二定律有
解得
故选A。
2. 如图所示，三角形ABC的三个顶点固定三个带电量相等的点电荷，B、C两处电荷带正电，A处电荷带负电。O为BC边的中点，a、b为BC边中垂线上关于O点对称的两点，e、f为BC连线上关于O点对称的两点，a处电场强度为0。下列说法正确的是（）
A. b点的电场强度为0
B. b点电场强度的方向指向O点
C. O点电势高于b点
De点电场强度与f点电场强度相同
【答案】C
【解析】
【详解】AB．由题意，a处电场强度为0，则根据点电荷产生电场的叠加法则可知，A点的点电荷在a处产生的场强沿着aO指向O点，B、C两点处的点电荷产生的合场强与A点的点电荷在a处产生的场强大小相等，方向相反，而根据点电荷产生场强的计算公式
可知，A点的点电荷在b点产生的场强大于在a处产生的场强，且方向沿着bA指向A点，而根据对称性可知，B、C两点处的点电荷在b点产生的合场强与在a处产生的场强大小相等，方向相反，即合场强方向沿着bA指向A点，因此可知，b点电场强度大小一定不为零，且方向指向A点，故AB错误
C．离正电荷越近电势越高，离负电荷越近电势越低，O点离正电荷更近，而b点离负电荷更近，且在Ob连线上电场方向由O指向b，沿电场方向电势降低，故O点电势高于b点，故C正确；
D．根据电场强度的叠加法则可知，e点场强与f点场强大小相等，方向不同，故D错误。
故选C。
3. 如图所示，某同学设计了如下实验装置研究向心力，轻质套筒A和质量为1kg的小球B通过长度为L的轻杆及铰链连接，套筒A套在竖直杆OP上与原长为L的轻质弹簧连接，小球B可以沿水平槽滑动，让系统以某一角速度绕OP匀速转动，球B对水平槽恰好无压力，此时轻杆与竖直方向夹角。已知弹簧的劲度系数为100N/m，弹簧始终在弹性限度内，不计一切摩擦，，则系统转动的角速度为（ ）
A. 2rad/sB. 2.5rad/sC. 4rad/sD. 5rad/s
【答案】D
【解析】
【详解】B球对槽恰好无压力时，此时弹簧的压缩量为，对B分析有
根据牛顿第二定律有
解得
故选D。
4. 两玩具车甲、乙在时刻位置如图1所示，速度随时间的变化图像如图2所示。已知4s时两车恰好不相撞，5s时乙车停止运动，且此时甲车超前乙车2.5m。两车均可视为质点，则乙车出发的位置为（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】如图所示
已知4s时两车恰好不相撞，则4s时两车在同一位置，内两车间距为的面积，即2.5m；内两车间距为的面积。根据和相似可得，的面积为的面积的16倍，即
所以乙车的初始位置为
故选D。
5. 2023年10月1日，有网友发视频称在盐官观潮景区，钱塘江潮水冲上景区占鳌塔东侧海塘，冲倒护栏。已知水的密度，若水正对冲击护栏时水的速度为20m/s，冲击护栏后水的速度忽略不计，可估算潮水对护栏冲击的水压约为（）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】设护栏的横截面积为S，当水流撞击到护栏上时
，，
则压强
代入数据得
故选A。
6. 如图所示，一质量为M的半球面放在粗糙的水平面上，球心为O，轻绳一端固定在天花板上、另一端系一质量为m的小球（可视为质点），小球放在半球面上，小球静止时轻绳与竖直方向的夹角为45°，小球与半球球心O连线与竖直方向成30°角，此时半球面静止。已知半球面与水平面的接触面粗糙，其余摩擦不计，重力加速度为g，则半球面与水平面的摩擦力大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】以水平方向为x轴，竖直方向为y轴，建立坐标系，以小球为研究对象，受力分析如图所示，
设当半球面静止时绳子的拉力大小为F，半球面对小球的支持力大小为，根据共点力的平衡条件有
联立解得
再将小球和半球面看成一个整体，由整体受力平衡易知，半球面与水平面的摩擦力
联立解得
故选C。
7. 如图所示，三块平行放置的金属薄板A、B、C中央各有一小孔，小孔分别位于O、M、P点。B板与电源正极相连，A、C两板与电源负极相连。闭合电键，从O点由静止释放一电子，电子恰好能运动到P点（不计电子的重力影响）。现将C板向右平移到点，下列说法正确的是（）
A. 若闭合电键后，再从O点由静止释放电子，电子将运动到P点返回
B. 若闭合电键后，再从O点由静止释放电子，电子将运动到点返回
C. 若断开电键后，再从O点由静止释放电子，电子将运动到P和点之间返回
D. 若断开电键后，再从O点由静止释放电子，电子将穿过点
【答案】B
【解析】
【详解】AB．根据题意可知
电子从O到M电场力做正功，从M到P电场力做负功或从M到电场力做负功，电子在板间运动的过程，由动能定理可知
将C板向右平移到点，若电键处于闭合状态，上式仍然成立，电子将运动到点返回，故A错误，B正确；
CD．断开电键后，根据
，，
联立解得
可知板间的电场强度与板间距离无关，而断开电键后可认为极板间电荷量不变，则电场强度不变，根据动能定理可知
因此若断开电键后再从O点由静止释放电子，电子仍将运动到P点，故CD错误。
故选B。
8. 2023年9月5日傍晚5点30分左右，一颗命名为“合肥高新一号”的卫星，从海上发射基地飞向太空，成为中国低轨卫星物联网的一部分。假设此卫星在赤道平面内绕地球做圆周运动，离地面高度等于地球半径R，运行方向与地球自转方向相同。已知地球自转周期为，地球两极处重力加速度为g，万有引力常量用G表示。下列说法正确的是（）
A. 地球的平均密度为
B. 卫星做圆周运动的周期为
C. 赤道表面的重力加速度为
D. 若赤道上有一卫星测控站，忽略卫星信号传输时间，卫星与测控站能连续通信的最长时间为
【答案】D
【解析】
【详解】A．中周期T为贴近地面运行卫星的周期，而非地球自转周期为，故A错误；
B．设地球质量为M，卫星A的质量为m，根据万有引力提供向心力，有
解得
故B错误；
C．两极处有
赤道处有
解得
故C错误；
D．如图所示，卫星的通讯信号视为沿直线传播，由于地球遮挡，使卫星A和地面测控站B不能一直保持直接通讯，设无遮挡时间为t，则它们转过的角度之差最多为时就不能通讯
，
解得
故D正确。
故选D。
9. 如图所示，电源电动势为E，内阻不计，、、为阻值相同的定值电阻，为滑动变阻器，电表均为理想电表。现将的滑片向右滑动，电压表V1、V2的示数改变量的绝对值分别为、，电流表A的示数改变量的绝对值为，下列说法正确的是（）
A. 电流表A的示数变大B.
C. 变大D. 不变
【答案】BD
【解析】
【详解】A．变阻器滑片向右滑动，接入回路中的变阻器电阻变大，电路总电阻变大，根据闭合电路的欧姆定律可知，干路电流减小，而电流表接在干路，则电流表示数减小，故A错误；
BCD．设，可知与并联，则其等效电阻
而
由此可知
其比值大小不变，而由于电源内阻不计，则根据电路图可得
则可知
大小不变，由此也可得
故BD正确，C错误。
故选BD。
10. 在一座高楼的顶层，工程师们正在安装一个新型的安全装置，来检测大楼内部的振动情况，以便及时采取措施防止可能的安全隐患。如图为该安全装置的简化模型，竖直放置的轻质弹簧下端固定在地面上，上端与物块甲连接，初始时物块甲静止于A点。现有质量为m的物块乙从距物块甲上方h处由静止释放，乙与甲相碰后立即一起向下运动但不粘连，此时甲，乙两物块的总动能为，向下运动到B点时总动能达到最大为，继续向下运动到达最低点C（未标出），之后在弹起过程中将乙抛离甲。整个过程中弹簧始终处于竖直状态，且在弹性限度内，重力加速度为g。下列说法正确的是（）
A. 物块甲的质量为m
B. 弹起过程中，物块甲和物块乙一起运动到A点时分离
C. A、B两点间距离与B、C两点间距离之比为
D. 弹簧弹性势能最大值为7mgh
【答案】AC
【解析】
【详解】A．物块乙自由下落h，设碰撞前乙的速度为，对物块乙由机械能守恒有
而根据题意，设碰后物块甲和物块乙的共同速度为v，碰后甲、乙的总动能为
物块甲和物块乙碰撞，碰撞过程中动量守恒，根据动量守恒定律有
联立解得
故A正确；
B．物块甲与物块乙分离时速度、加速度均相等，相互作用的弹力为零，此时刻物块乙只受重力，加速度竖直向下等于g，因此分离时物块甲的加速度也等于g，合力为mg，即此时弹簧处于原长状态，即物块甲与物块乙在弹簧恢复原长时分离，故B错误；
C．设弹簧劲度系数为k，甲、乙两个物块的质量均为m，设B、A两点间距离为，C、B两点间距离为，在A点弹簧形变量
在B点弹簧形变量
则可得
从A到B，根据动能定理可得
解得
在C点弹簧的形变量
从B到C，根据动能定理可得
解得
可知
故C正确；
D．物块甲和物块乙在最低点C时弹性势能最大，又初始时弹簧的压缩量为
初始时弹簧的弹性势能
从物块甲和物块乙在A点碰后到运动至最低点C，由机械能守恒定律有
解得
故D错误。
故选AC。
二、非选择题：本题共5小题，共58分。解答应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤。
11. 某学习小组想要验证牛顿第二定律不仅适用于直线运动，对曲线运动同样适用。他们制作了如图1所示的装置，将拉力传感器固定在天花板上，不可伸长的细线一端连在拉力传感器上的O点，另一端系住一个钢球，并在O点的正下方适当的位置固定一个光电门。将钢球拉至细线与竖直方向成一定角度处无初速度释放，记下拉力传感器显示的最大示数F和钢球通过光电门时的挡光时间t。已知当地重力加速度为g。
（1）用游标卡尺测量钢球的直径d，如图2所示，读数为______mm；
（2）除题中测量的物理量外，还需测量细线的长度L和______；
（3）若以上测量物理量在误差允许的范围内满足关系式______（用题中所给的物理量和所测物理量的符号表示），则可验证牛顿第二定律不仅适用于直线运动，对曲线运动同样适用。
【答案】 ①. 5.4 ②. 钢球质量m ③.
【解析】
【详解】（1）[1]游标卡尺的精度为0.1mm，主尺读数为5mm，游标尺读数为，则钢球的直径
（2）（3）[2][3]若要验证在圆周运动中牛顿第二定律也成立，即需要验证
其中
即
成立，所以还需测量钢球质量。
12. 某实验小组要测量一段粗细均匀的金属丝的电阻率。
（1）用螺旋测微器测待测金属丝直径如图甲所示，可知该金属丝的直径______mm。
（2）用多用电表粗测金属丝阻值。当用电阻“”挡时，发现指针偏转角度过大，应换用倍率为______（填“”或“”）挡，在进行一系列正确操作后，指针静止时位置如图乙所示，其读数为______。
（3）为了更精确地测量金属丝的电阻率，实验室提供了下列器材：
A．电流表A（量程0.6A，内阻较小可忽略）
B．保护电阻
C．电源（输出电压恒为U）
D．开关S、导线若干
①实验小组设计的测量电路如图丙所示，调节接线夹在金属丝上的位置，测出接入电路中金属丝的长度L，闭合开关，记录电流表A的读数I。
②改变接线夹位置，重复①的步骤，测出多组L与I的值。根据测得的数据，作出如图丁所示的图线，横轴表示金属丝长度L（单位：m），则纵轴应用______（填“I/A”或“”）表示；若纵轴截距为b，斜率为k，可得______，金属丝的电阻率______（用题中给出的已知物理量U、b、k、d等表示）。
③关于本实验的误差，下列说法正确的是______（填选项字母）。
A．电表读数时为减小误差应多估读几位
B．用图像求金属丝电阻率可以减小偶然误差
C．若考虑电流表内阻的影响，电阻率的测量值大于真实值
【答案】 ①. 0.720 ②. ③. 11.0 ④. ⑤. bU ⑥. ⑦. B
【解析】
【详解】（1）[1]根据螺旋测微器的读数规律，该读数为
（2）[2][3]当用电阻“”挡时，发现指针偏转角度过大，表明电阻过小，为了减小读数的偶然误差，换用“”挡，则指针静止时位置的读数为
（3）[4][5][6]根据欧姆定律有
根据电阻定律有
解得
则纵轴应用来表示。
根据图像有
，
解得
，
③[7]A．电表读数时应该根据量程确定精度，由出现不精确的位次选择估读的位次，因此电表读数时多估读几位并不能减小误差，A错误；
B．图像法处理实验数据时，能够尽量利用到更多的数据，减小实验产生的偶然误差，即用图像求金属丝电阻率可以减小偶然误差，B正确；
C．根据上述分析过程
电阻率是根据图线的斜率求解的，令斜率为k，即
可见电阻率的测量值与是否考虑电流表的内阻无关，C错误。
故选B。
13. 为了确保汽车每次能安全顺利地通过一段陡峭的上坡路，小明通过观察汽车在上坡时的加速度情况对其进行分析。已知汽车总质量，汽车发动机的额定功率，坡面与水平面夹角为，汽车在坡面受到的阻力恒为车重的0.4倍，坡面足够长。某次该汽车以加速度启动沿坡向上做匀加速直线运动，当功率达到额定功率后保持功率不变直到汽车获得最大速度时，汽车总位移为。重力加速度，，求：
（1）汽车保持匀加速直线运动的最长时间；
（2）汽车从开始启动到速度达到最大值所用的时间（结果保留整数）。
【答案】（1）8s；（2）9s
【解析】
【详解】（1）设汽车的牵引力为，根据牛顿第二定律可得
解得
能够匀加速的最大速度为
故能够保持匀加速直线运动的最长时间为
（2）匀加速的位移为
故保持恒定功率加速阶段的位移为
由
解得汽车最大速度为
根据动能定理可得
解得
故总时间为
14. 如图，一小车静止于光滑水平面上，小车由两部分组成，左侧倾角的粗糙斜面通过一小段圆弧（图中未画出）和右侧半径为的四分之一光滑圆周平滑连接，小车整体质量，刚开始靠在竖直墙壁上，一质量为的滑块（可视为质点）从斜面上与圆心等高的位置以一定的初速度沿斜面滑下，第一次恰可以沿圆周上升到圆周最高点。已知滑块与斜面间的动摩擦因数为0.125，重力加速度，，求：
（1）滑块沿斜面滑下的初速度；
（2）滑块第一次返回斜面上升的最大高度；
（3）经足够长的时间，滑块与小车组成的系统因摩擦产生的热量。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）经受力分析可知，滑块刚开始从斜面上滑下时小车不动，当滑块滑到斜面底端时，设其速度为，以后的运动过程中滑块和小车系统水平方向动量守恒，滑块在光滑圆周上运动的过程中二者组成的系统机械能守恒，从滑块滑到斜面底端到光滑圆周最高点过程中，设最高点时滑块速度为，有
联立解得
滑块在斜面上运动过程，由牛顿第二定律得
解得
由运动学公式得
解得
（2）滑块滑到斜面底端开始到滑块第一次返回斜面到达最高点时，滑块和小车系统水平方向动量守恒，则有
联立解得
（3）经足够长时间，滑块最终会相对静止在最低点，由动量和能量守恒定律可知
联立解得
15. 如图甲，竖直面内有一小球发射装置，左侧有光滑绝缘圆弧形轨道ABC，A与圆心O等高，C处于坐标原点，y轴左侧有一水平向右的匀强电场（图中未画出），电场强度的大小。现将带正电绝缘小球从A点由静止释放进入轨道，一段时间后小球从C点离开并进入y轴右侧，y轴右侧与直线DF（平行于y轴）中间范围内有周期性变化的水平方向电场，规定向右为正方向，交变电场周期，变化规律如图乙。已知圆弧形轨道半径，小球质量，电荷量，，重力加速度，，不计空气阻力的影响及带电小球产生的电场。求：
（1）小球在C点时的速度；
（2）若小球在时刻经过C点，在时刻到达电场边界DF，且速度方向恰与直线DF平行，的大小及直线DF到y轴的距离；
（3）基于（2）中直线DF到y轴的距离，小球在不同时刻进入交变电场再次经过x轴时的坐标范围。
【答案】（1），方向为与水平方向成53°；（2）；；（3）
【解析】
【详解】（1）小球在y轴左侧
解得
方向与水平方向成53°向下，根据动能定理，小球A到C运动过程
解得
方向为与水平方向成53°。
（2）小球到达直线DF时速度方向恰与DF平行，即水平速度恰减到0，根据电场的周期性
解得
根据
解得
根据速度位移关系式
解得
（3）小球在y轴右侧竖直方向做竖直上抛运动，小球再次经过x轴的运动时间相同
恰经过一个周期，时刻进入电场，小球在一个周期内水平方向先减速运动再加速，此过程小球水平方向平均速度最小，离C点最近
因为
小球在电场内经过x轴，时刻进入电场，小球在一个周期内水平方向先加速运动
解得
且
恰加速运动至DF所在直线，小球出电场后做匀速运动
解得
则
此过程小球水平方向平均速度最大，离C点最远，综上，小球经过x轴时的坐标范围为