2023-2024学年广西省高三上学期期末模拟试题3 物理（含解析）

这是一份2023-2024学年广西省高三上学期期末模拟试题3 物理（含解析），共16页。试卷主要包含了，粒子进入磁场的初速度为等内容，欢迎下载使用。

请考生注意：
1．请用2B铅笔将选择题答案涂填在答题纸相应位置上，请用0．5毫米及以上黑色字迹的钢笔或签字笔将主观题的答案写在答题纸相应的答题区内。写在试题卷、草稿纸上均无效。
2．答题前，认真阅读答题纸上的《注意事项》，按规定答题。
一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24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，水平导体棒PQ用一根劲度系数均为k=80 N/m的竖直绝缘轻弹簧悬挂起来，置于水平向里的匀强磁场中，PQ长度为L=0.5 m，质量为m=0.1 kg。当导体棒中通以大小为I=2 A的电流，并处于静止时，弹簧恰好恢复到原长状态。欲使导体棒下移2 cm后能重新处于静止状态，（重力加速度g取10 m/s2）则（ ）
A．通入的电流方向为P→Q，大小为1.2 A
B．通入的电流方向为P→Q，大小为2.4 A
C．通入的电流方向为Q→P，大小为1.2 A
D．通入的电流方向为Q→P，大小为2.4 A
2、物理学重视逻辑，崇尚理性，其理论总是建立在对事实观察的基础上。下列说法正确的是
A．贝克勒尔发现天然放射现象，其中射线来自原子最外层的电子
B．密立根油滴实验表明核外电子的轨道是不连续的
C．卢瑟福的a粒子散射实验发现电荷量子化的
D．汤姆逊发现电子使人们认识到原子内部是有结构的
3、国家发展改革委、交通运输部、中国铁路总公司联合发布了《中长期铁路网规划》，勾画了新时期“八纵八横”高速铁路网的宏大蓝图。设某高铁进站时做匀减速直线运动，从开始减速到停下所用时间为9t，则该高铁依次经过t、3t、5t时间通过的位移之比为（ ）
A．B．C．D．
4、如图甲所示，在匀强磁场中有一个N=10匝的闭合矩形线圈绕轴匀速转动，转轴O1O2直于磁场方向，线圈电阻为5Ω。从图甲所示位置开始计时，通过线圈平面的磁通量随时间变化的图像如图乙所示，则（ ）
A．线圈转动一圈的过程中产生的焦耳热
B．在时，线圈中的感应电动势为零，且电流方向发生改变
C．所产生的交变电流感应电动势的瞬时表达式为
D．线圈从图示位置转过90º时穿过线圈的磁通量变化率最大
5、如图，将a、b两小球以不同的初速度同时水平抛出，它们均落在水平地面上的P点，a球抛出时的高度较b球的高，P点到两球起抛点的水平距离相等，不计空气阻力．与b球相比，a球
A．初速度较大
B．速度变化率较大
C．落地时速度一定较大
D．落地时速度方向与其初速度方向的夹角较大
6、利用如图甲所示的实验装置研究光电效应，测得某种金属的遏止电压U。与入射光频率v之间的关系图线如图乙所示，则（ ）
A．图线在横轴上的截距的物理意义是该金属的截止频率
B．由图线可知普朗克常量
C．入射光频率增大，逸出功也增大
D．要测得金属的遏止电压，电源的右端应为负极
二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
7、如图，在光滑的水平面上有一个长为L的木板，小物块b静止在木板的正中间，小物块以某一初速度从左侧滑上木板。已知物块、与木板间的摩擦因数分别为、，木块与木板质量均为，、之间的碰撞无机械能损失，滑动摩擦力等于最大静摩擦力。下列说法正确的是（ ）
A．若没有物块从木板上滑下，则无论多大整个过程摩擦生热均为
B．若，则无论多大，都不会从木板上滑落
C．若，则一定不相碰
D．若，则可能从木板左端滑落
8、在天文观察中发现，一颗行星绕一颗恒星按固定轨道运行，轨道近似为圆周。若测得行星的绕行周期T，轨道半径r，结合引力常量G，可以计算出的物理量有（ ）
A．恒星的质量B．行星的质量C．行星运动的线速度D．行星运动的加速度
9、如图甲所示，竖直光滑杆固定不动，套在杆上的弹簧下端固定，将套在杆上的滑块向下压缩弹簧至离地高度处，滑块与弹簧不拴接。现由静止释放滑块，通过传感器测量出滑块的速度和离地高度并作出如图乙所示滑块的图象，其中高度从0.2m上升到0.35m范围内图象为直线，其余部分为曲线，以地面为零势能面，不计空气阻力，取，由图象可知（ ）

A．小滑块的质量为0.1kg
B．轻弹簧原长为0.2m
C．弹簧最大弹性势能为0.5J
D．小滑块的重力势能与弹簧的弹性势能总和最小为0.4J
10、如图所示，在小车内固定一光滑的斜面体，倾角为，一轻绳的一端连在位于斜面体上方的固定木板B上，另一端拴一个质量为m的物块A，绳与斜面平行。整个系统由静止开始向右匀加速运动。物块A恰好不脱离斜面，则向右加速运动时间为t的过程中（ ）
A．小车速度的变化量
B．物块重力所做的功和重力的冲量均为零
C．拉力冲量大小
D．拉力做功
三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。
11．（6分）如图甲（侧视图只画了一个小车）所示的实验装置可以用来验证“牛顿第二定律”。两个相同的小车放在光滑水平桌面上，右端各系一条细绳，跨过定滑轮各挂一个相同的小盘，增减盘中的砝码可改变小车受到的合外力，增减车上的砝码可改变小车的质量。两车左端各系条细线，用一个黑板擦把两细线同时按在固定、粗糙的水平垫片上，使小车静止（如图乙）。拿起黑板擦两车同时运动，在两车尚未碰到滑轮前，迅速按下黑板擦，两车立刻停止，测出两车在此过程中位移的大小。

图丙为某同学在验证“合外力不变加速度与质量成反比”时的某次实验记录，已测得小车1的总质量，小车2的总质量。由图可读出小车1的位移，小车2的位移_______，可以算出__________（结果保留3位有效数字）；在实验误差允许的范围内，________（选填“大于”、“小于”或“等于”）。
12．（12分）用如图甲所示的装置研究小车的匀变速直线运动。图乙是某次实验得到的一条纸带，纸带上相邻两个计数点间还有四个打点画出。已知A、B两点间距离为，D、E两点间距离为，且有，交变电流的频率为。
回答下列问题。
(1)纸带上显示的运动方向为____________；（选填“从左向右”或““从右向左”）
(2)小车运动的加速度为____________；（用题给物理量字母表示）
(3)点的速度为___________（用题给物理量字母表示）。
四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
13．（10分）如图所示，质量为的带有圆弧的滑块A静止放在光滑的水平面上，圆弧半径R=1.8m，圆弧的末端点切线水平，圆弧部分光滑，水平部分粗糙，A的左侧紧靠固定挡板，距离A的右侧S处是与A等高的平台，平台上宽度为L=0.5m的M、N之间存在一个特殊区域，B进入M、N之间就会受到一个大小为F=mg恒定向右的作用力。平台MN两点间粗糙，其余部分光滑，M、N的右侧是一个弹性卡口，现有一个质量为m的小滑块B从A的顶端由静止释放，当B通过M、N区域后碰撞弹性卡口的速度v不小于5m/s时可通过弹性卡口，速度小于5m/s时原速反弹，设m=1kg，g=10m/s2，求：
(1)滑块B刚下滑到圆弧底端时对圆弧底端的压力多大？
(2)若A、B间的动摩擦因数μ1=0.5，保证A与平台相碰前A、B能够共速，则S应满足什么条件？
(3)在满足(2)问的条件下，若A与B共速时，B刚好滑到A的右端，A与平台相碰后B滑上平台，设B与MN之间的动摩擦因数0＜μ＜1，试讨论因μ的取值不同，B在MN间通过的路程。
14．（16分）如图所示，两条直线与所夹区域内有两个不同的匀强磁场，磁场的直线边界与和均垂直。一质量为、电荷量为的带电粒子以某一初速度垂直射入磁场，受磁场力的作用，最终垂直于边界且从段射出。已知：两磁场的磁感应强度分别为、（各物理量单位均为国际单位制中的主单位），粒子进入磁场的初速度为。不计粒子重力，求：
(1)粒子在、磁场中运动的半径之比
(2)粒子在两磁场中运动的最短时间
15．（12分）光滑水平面上，一个长木板与半径R未知的半圆组成如图所示的装置，装置质量M＝5 kg.在装置的右端放一质量为m＝1 kg的小滑块(可视为质点)，小滑块与长木板间的动摩擦因数μ＝0.5，装置与小滑块一起以v0＝10 m/s的速度向左运动．现给装置加一个F＝55 N向右的水平推力，小滑块与长木板发生相对滑动，当小滑块滑至长木板左端A时，装置速度恰好减速为0，此时撤去外力F并将装置锁定．小滑块继续沿半圆形轨道运动，且恰好能通过轨道最高点B.滑块脱离半圆形轨道后又落回长木板．已知小滑块在通过半圆形轨道时克服摩擦力做功Wf＝2.5 J．g取10 m/s2.求：
(1)装置运动的时间和位移；
(2)长木板的长度l；
(3)小滑块最后落回长木板上的落点离A的距离．
参考答案
一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24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、C
【解析】
由题意知通电后弹簧恢复到原长，说明安培力方向向上，由平衡条件可得ILB=mg，代入数据解得磁感应强度大小B==1 T。欲使导体棒下移2 cm后能重新处于静止状态，假设安培力方向向下，由平衡条件可得mg+I′LB=kx，解得：I′=1.2 A，假设成立，此时通入的电流方向为Q→P，故C正确，ABD错误。
2、D
【解析】
贝克勒尔发现天然放射现象，其中射线来自于原子核内的质子转化为中子和电子中得电子，而不是原子核外的电子，A错
波尔的氢原子模型说明原子核外的电子的轨道是不连续的，B错；
密立根油滴实验首次发现了电荷量子化，C错误；
电子的发现让人们认识到原子核内的还存在粒子，说明原子核内还是有结构的，D对。
3、D
【解析】
可以将高铁进站时的匀减速直线运动等效成反向的初速度为零的匀加速直线运动，根据初速度为零的匀加速直线运动中通过连续相等的时间内的位移之比为
可得题中依次经过t、3t、5t通过的位移之比
ABC错误D正确。
故选D。
4、C
【解析】
A． 最大感应电动势为：
感应电动势的有效值为：
线圈转动一圈的过程中产生的焦耳热
故A错误；
B． t=0.2s时，磁通量为0，线圈中的感应电动势最大，电流方向不变，故B错误；
C． 由图知角速度
因为线圈从垂直中性面开始计时，所以交变电流感应电动势的瞬时表达式为
e=10πcs（5πt）V
故C正确；
D． 线圈在图示位置磁通量为0，磁通量的变化率最大，穿过线圈的磁通量变化最快，转过90°，磁通量最大，磁通量变化率为0，故D错误。
故选：C。
5、D
【解析】
A.由可得，高度越高，下落时间越大，由可知，两球水平位移相同，但是b求运动时间短，故b球初速度较大，A错误；
B.速度变化率即表示加速度，两球加速度相同，故速度变化率相同，B错误；
C.a球的水平速度小于b球，故落地时虽然竖直分速度大于b球，但是合速度不一定大于b球，C错误；
D.由，a球落地时间t大，但是小，故a球的一定大于b球，即a球落地时速度方向与其初速度方向的夹角较大，D正确；
故选D。
6、A
【解析】
A．由图乙可知，当人射光的频率小于时，无需加遏止电压就没有光电流，说明为该金属的截止频率，故A正确；
B．根据爱因斯坦光电效应方程及动能定理得
则
得
故B错误；
C．金属的逸出功与入射光的频率无关，由金属本身决定，故C错误；
D．要测得金属的遏止电压，电源的左端应为负极，故D错误。
故选A。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
7、ABD
【解析】
A．若没有物块从木板上滑下，则三者最后共速，以三者为整体，水平方向动量守恒，
mv0=3mv1 ①
则整个过程产生的热量等于动能的变化，有
Q=mv02−×3mv12 ②
联立①②，得
Q=mv02
故A正确；
BD．a、b之间的碰撞无机械能损失，故碰撞过程中动量守恒和机械能守恒，设碰前速度分别为v1、v2，碰后分别为v1'、v2'，且有v1＞v2，以v1方向为正方向，则有
mv1+mv2=mv1'+mv2'③
mv12+mv22＝mv1′2+mv2′2 ④
联立③④，得
v1'=v2
v2'=v1
即碰后a和木板共速，b向右运动，以a和木板为整体，此时
a和木板的加速度
a1=
对a分析知，a的加速度最大值为
a0=μag
若μb＜2μa 则a1＜a0，a和木板保持相对静止，则无论v0多大，a都不会从木板上滑落；故B正确；
若μb＞2μa，则a1＞a0，a相对木板向左运动，故a可能从木板左端滑落，故D正确；
C．若a与b碰前三者已经共速，则ab一定不相碰，此时有
⑤
联立①⑤，得

故若，则ab一定不相碰，故C错误；
故选ABD。
8、ACD
【解析】
A．设恒星质量为M，根据
得行星绕行有
解得
所以可以求出恒星的质量，A正确；
B．行星绕恒星的圆周运动计算中，不能求出行星质量，只能求出中心天体的质量。所以B错误；
C．综合圆周运动规律，行星绕行速度有
所以可以求出行星运动的线速度，C正确；
D．由
得行星运动的加速度
所以可以求出行星运动的加速度，D正确。
故选ACD。
9、BC
【解析】
A．在从0.2m上升到0.35m范围内，△Ek=△EP=mg△h，图线的斜率绝对值为：
所以：
m=0.2kg
故A错误；
B．在Ek-h图象中，图线的斜率表示滑块所受的合外力，由于高度从0.2m上升到0.35m范围内图象为直线，其余部分为曲线，说明滑块从0.2m上升到0.35m范围内所受作用力为恒力，所示从h=0.2m，滑块与弹簧分离，弹簧的原长的0.2m。故B正确；
C．根据能的转化与守恒可知，当滑块上升至最大高度时，增加的重力势能即为弹簧最大弹性势能，所以
Epm=mg△h=0.2×10×（0.35-0.1）=0.5J
故C正确；
D．由图可知，当h=0.18m时的动能最大；在滑块整个运动过程中，系统的动能、重力势能和弹性势能之间相互转化，因此动能最大时，滑块的重力势能与弹簧的弹性势能总和最小，根据能的转化和守恒可知
EPmin=E-Ekm=Epm+mgh-Ekm=0.5+0.2×10×0.1-0.32=0.38J
故D错误；
故选BC。
10、AD
【解析】
对物块A进行受力分析可知，物块A受拉力T和重力G，根据力的合成得

解得

A．小车的加速度为
则小车速度的变化量为
故A正确；
B．由于重力的方向与位移方向垂直，故重力做功为零，但冲量 ，不是0，故B错误；
C．拉力的冲量
故C错误；
D．重力做功为0，则拉力的功
而
解得
故D正确；
故选AD。
三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。
11、 等于
【解析】
[1]刻度尺最小分度为0.1cm，则小车2的位移为x2=2.45cm，由于误差2.45cm－2.50cm均可
[2]由于小车都是做初速度为零的匀加速运动，根据可知，由于时间相同，则有
由于读数误差，则均可
[3]由题意可知
故在误差允许的范围内
12、从左向右
【解析】
(1)[1]小车加速运动，相邻两点间距离越来越大，所以依次打出点的顺序是E、D、C、B、A，则纸带显示的运动方向为从左向右。
(2)[2]交变电流的频率为，则相邻打点的时间间隔为
则图乙中相邻计数点间的时间为，由运动规律得
解得
(3)由运动规律得
解上述两式得
四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
13、 (1)30N；(2)S＞0.8m；(3)见解析
【解析】
(1)设B滑到A的底端时速度为v0，根据机械能守恒定律得
小球在圆弧底端合力提供向心力有
联立各式并代入数据得v0＝6m/s；FN＝30N。根据牛顿第三定律可知滑块对圆弧底端的压力为30N。
(2)设AB获得共同速度为v1，以向右为正方向，由动量守恒定律得
代入数据解得：v1=4m/s；对A应用动能定理得
代入数据解得：S=0.8m，即保证A与平台相碰前A、B能够共速，S应满足S＞0.8m。
(3)设B到达卡口的速度v2＝5m/s，B将从平台右侧离开，此时B与M、N的动摩擦因数为μ1，由动能定理得
解得：μ1=0.1，即0＜μ≤0.1，B从卡口右侧离开，通过的路程
S1＝L＝0.5m
如果B到达卡口的速度小于5m/s，B将被弹回，进入NM后做减速运动，到达M点速度恰好为零，设此时的动摩擦因数为μ2，则
解得μ2=0.8即0.1＜μ≤0.8，B从M左侧离开，通过的路程
如果0.8＜μ＜1，B经与卡口碰撞、往返多次后最终静止在N点，通过的路程S3，由动能定理得
解得
S3＝1.3μ（m）
14、 (1)2；(2)0.015s
【解析】
(1)粒子在磁场内做圆周运动，根据牛顿第二定律则有
则两半径之比
(2)粒子在磁场内做圆周运动的轨迹如图，粒子交替在与磁场内做圆周运动，图示情景为最短时间
粒子在磁场内做圆周运动的周期分别为
由几何关系知，带电粒子在两磁场中运动时间分别为
则总时间为
15、 (1)1 s 5 m (2)2.5 m (3)0.8 m
【解析】
(1)对M：F－μmg＝Ma1 解得：a1＝10 m/s2
设装置运动的时间为t1，由v0－a1t1＝0
解得：t1＝1 s
装置向左运动的距离：x1＝v0t1－a1t12＝5 m
(2)对m：μmg＝ma2，解得a2＝5 m/s2
设滑块到A点的速度为v1，则v1＝v0－a2t1 解得：v1＝5 m/s
小滑块向左运动的距离：x2＝v0t1－a2t12＝7.5 m
则木板长为l＝x2－x1＝2.5 m
(3)设滑块在B点的速度为v2，从A至B：－mg×2R－Wf＝
在B点：mg＝m
联立解得：R＝0.4 m，v2＝2 m/s
小滑块平抛运动时：
落点离A的距离：x＝v2t2，解得：x＝0.8 m