2023-2024学年山西省部分学校高三下学期开学质量检测 物理试卷(含解析)

这是一份2023-2024学年山西省部分学校高三下学期开学质量检测 物理试卷(含解析)，共19页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

学校：___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．利用光电管研究光电效应的实验电路图如图所示，用波长为λ的光照射某种金属，发生光电效应时，光电子的最大初动能为；若用波长为的光照射该金属，发生光电效应时光电子的最大初动能为。则该金属的极限波长为( )
A.B.C.D.
2．图甲为一台小型发电机构造示意图，线圈逆时针转动产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图乙所示，发电机线圈电阻为1Ω，外接电阻为2Ω，线圈转速为n，电路中电流的最大值，电压表示数为U则( )
A.，B.，
C.，D.，
3．某种材料制成的等腰梯形棱镜的截面如图所示，，与NQ平行的两条同种颜色的光线A、B从棱镜的MN侧面射入，经NQ侧面反射后从PQ侧面射出，该棱镜对A、B光的折射率为，不考虑光线在MN侧面的反射，则下列说法正确的是( )
A.光线可能从NQ侧面射出
B.从PQ侧面射出的光线仍与NQ平行
C.光线A、B从PQ侧面射出后，A仍在B的下方
D.光线A、B从PQ侧面射出后，间距可能增大
4．2023年6月7日，力箭一号遥二运载火箭采取“一箭26星”方式，将搭载的试验卫星顺利送入预定轨道.如图所示，甲、乙两颗质量相等的人造卫星绕地球逆时针运动.甲的轨道Ⅲ为圆形，乙从圆轨道Ⅰ到椭圆轨道Ⅱ要在S点点火加速，做离心运动，S、P两点为椭圆轨道长轴两端，Q点为轨道Ⅱ与Ⅲ的交点.已知轨道Ⅲ的半径与轨道Ⅱ的半长轴相等，不计卫星在变轨过程中的质量变化，则( )
A.甲在轨道Ⅲ上运行周期大于乙在轨道Ⅱ上运行周期
B.甲在Q点的动能小于乙在S点的动能
C.从S到P和从P到S两过程地球对乙做的功相同
D.相等时间内，甲与地心连线扫过的面积一定等于乙与地心连线扫过的面积
5．用电动机竖直提升重物，重物的图像如图所示，已知重物的质量，重力加速度g取，则下列判断正确的是( )
A.前2s内重物所受合外力的冲量为
B.前6s内电动机对重物的冲量为
C.整个过程电动机的最大功率为480W
D.整个过程电动机的平均功率为400W
二、多选题
6．如图所示，轻质弹簧下端固定在水平面上，上端叠放着两个物块，系统处于静止状态.现用竖直向上的拉力F作用在物块A上，使A开始向上做匀加速运动，以系统静止时的位置为坐标原点，竖直向上为x正方向，得到F随x的变化图像如图乙所示.已知物块A的质量，重力加速度g取。则( )
A.弹簧的劲度系数为
B.物块A的加速度大小为
C.物块B的质量为
D.F作用瞬间，之间的弹力大小为
7．如图所示为回旋加速器的示意图，两个靠得很近的D形金属盒处在与盒面垂直的匀强磁场中，一个氘核从加速器的A处由静止开始加速，运动一段时间后从加速器出口C处射出。已知D形盒的半径为R，高频交变电源的电压为U、频率为f，氘核质量为m。下列说法正确的是( )
A.核在D形盒中运动时间与加速电压U无关
B.氘核的最大动能为
C.氘核第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比为2:1
D.若要加速α粒子，交流电的频率f不需要改变
8．如图甲所示，在x轴上固定两个电荷量分别为、的点电荷，其中负电荷固定在坐标原点，两电荷的间距为L；如图乙所示是两电荷所形成的电场的电势φ在x轴正半轴上的分布图像，电势的最大值为，假设图像与x轴交点的横坐标为L，过交点作图像的切线a与纵轴相交，规定无限远处电势为0，下列说法正确的是( )
A.x轴上电势为的点电场强度为0
B.x轴上电势为的点距离坐标原点的距离为
C.图像与x轴的交点处对应的场强大小为
D.切线a与纵轴的交点的纵坐标为
三、实验题
9．某同学做“用单摆测定重力加速度”实验，请回答下面的问题：
（1）如图甲所示，用游标卡尺测得小球的直径_______mm.
（2）在实验中，你认为图乙中四种组装单摆方式正确的是_________.
（3）为减小实验误差，多次改变摆长L，测量对应的单摆周期T，用测得的多组实验数据绘制图象，如图丙所示。由图可求得重力加速度大小_________（用和表示）.
10．某实验小组测金属丝电阻率，在测未知电阻时，先用多用电表进行粗测，后采用“伏安法”较准确地测量未知电阻。
（1）先用多用表的欧姆挡“1”挡按正确的操作步骤粗测其电阻，指针如图甲所示，则读数应记为_______Ω。

（2）用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中一次测量的示数如图乙所示，则该次金属丝直径的测量值______mm。
（3）实验室提供的器材如下：
A.待测电阻的金属丝；
B.电流表（量程0~0.6A，内阻约0.1Ω）；
C.电流表（量程0~3A，内阻约0.01Ω）；
D.电压表（量程0~3V，内阻约3kΩ）；
E.电压表（量程0~15V，内阻约20kΩ）；
F.滑动变阻器R（0~20Ω）；
G.电源E（电动势为3.0V，内阻不计）；
H.开关、若干导线.
为了调节方便，测量准确，实验中电流表应选______（填“B”或“C”），电压表应选______（填“D”或“E”）。
（4）根据所选用的实验器材，应选用电路图______（填“丙”或“丁”）进行实验。
（5）通过测量可知，金属丝接入电路的长度为l，直径为d，通过金属丝的电流为I，金属丝两端的电压为U，由此可计算得出金属丝的电阻率______。
（6）本实验在测量电阻时，由电压表或电流表的内阻引起的误差属于 ______误差。将电压表或电流表的内阻计算在内，可以消除由测量仪表内阻所引起的这种误差。在未消除该误差时本实验电阻丝的测量阻值为R，若已知电压表的内阻为，电流表的内阻为RA，那么消除该误差后，电阻丝的阻值______。
四、计算题
11．如图所示、粗细均匀的U形玻璃管倒置固定在竖直面内，玻璃管左管口封闭，管内有A、B两段水银、两水银柱下端液面相平，A段水银柱竖直段长为10，水平段长为5，B段水银柱长为5，a、b两段空气柱长均为10，环境温度为280K，大气压强为75，现缓慢升高环境温度，使a段气柱长变为12，左侧水银柱始终没有进入右侧竖直管，竖直管与水平管横截面积相同。求：
①升高后环境的温度；
②水银柱B移动的距离。
12．如图所示，质量为2m的小球A套在足够长、粗细均匀的光滑水平杆上，质量为m的小球B通过长度为L的轻绳与A连接，初始时轻绳处于水平伸直状态，A、B均静止，小球C静止在光滑水平地面上，由静止释放小球B，小球B运动到最低点时，恰好与小球C发生弹性碰撞，小球C的质量为3m，已知重力加速度为g，空气阻力不计，所有小球均可视为质点，求：
（1）开始时，小球A与C间的水平距离；
（2）小球B与C碰撞后，A、B间轻绳的拉力大小。
13．如图所示，一根包有绝缘层的长直细导线固定于水平地面，导线中有方向向右，大小为的恒定电流（已知距离导线为r处的磁感应强度大小为，k为已知常量），与该电流在同一竖直平面内固定一足够长且电阻不计的V形金属导轨，和与水平地面夹角均为53°。有一根长度为L，质量为m，单位长度电阻为的金属杆，放置于V形导轨底端且其中点位于O。现用一外力F（大小未知且可变）使金属杆由静止开始紧贴导轨竖直向上运动，运动过程中，杆身始终保持水平，且金属杆与导轨组成的回路中感应电流恒定为I。不计一切摩擦阻力，重力加速度为g，，。
（1）判定运动中流过金属杆的电流方向；
（2）求金属杆运动到如图所示h高度时的速率和受到的安培力大小；
（3）求金属杆从开始运动到脱离轨道的过程中，外力F所做的功。
参考答案
1．答案：B
解析：设金属的逸出功为W，根据光电效应方程有，解得，又因为，所以，选项B正确.
2．答案：A
解析：由题图乙可知，交流电的周期为，由
可得转速为
电动势的有效值为
则电压表的示数为
电路中电流的最大值为
故选A。
3．答案：B
解析：A.光线A、B在棱镜中传播时的光路如图所示

对任一光线，根据
可知光线从MN进入棱镜时的折射角，可求出光线到达NQ侧面时的入射角为75°，根据
可知
故光线在NQ侧面将发射全发射，因而无光线在NQ侧面射出，故A错误；
B.当光线到达PQ侧面时，求出其入射角为30°，折射角为45°，所以从PQ侧面射出的光线仍与NQ平行，故B正确；
C.由光路图可知，光线A、B从PQ侧面射出后，光线A在B的上方，故C错误；
D.由于两光线始终平行，由数学知识可推知，光线A、B从PQ侧面射出后间距不变，D错误。
故选B。
4．答案：B
解析：据开普勒第三定律，圆Ⅲ的半径与椭圆的半长轴相等，则甲在轨道Ⅲ上运行周期等于乙在轨道Ⅱ上运行周期，A错误；乙从轨道Ⅰ到轨道Ⅱ要在S点点火加速，做离心运动，则乙在轨道Ⅰ的速度小于在轨道Ⅱ的速度，又由图可知，轨道Ⅰ和轨道Ⅲ都是圆轨道，则有，可得.可知轨道Ⅲ上卫星的速度小于轨道Ⅰ上卫星的速度，综合可知甲在轨道Ⅲ上经过Q点的速度小于乙在S点的速度，由于甲、乙质量相等，则甲在Q点的动能小于乙在S点的动能，B正确；从S到P的过程中地球对乙做负功，从P到S的过程中地球对乙做正功，C错误；由开普勒第二定律可知，每颗卫星与地心的连线在相等时间内扫过的面积相等，但甲与乙不在同一轨道，则等时间内，甲与地心连线扫过的面积不一定等于乙与地心连线扫过的面积，D错误.
5．答案：C
解析：A.由动量定理知，前2s内重物所受合外力的冲量为
故A项错误；
B.结合题图和题意可知，前6s内电动机对重物的冲量大小等于重力的冲量，有
故B项错误；
C.由图像可知。图像的斜率为加速度，所以前2s有
设在前2s内电动机的拉力为，由牛顿第二运动定律有
解得
整个过程中，电动机最大功率出现在2s末，此时
故C项正确；
D.根据图像，其图像与坐标轴围成的面积为位移，6s内重物上升的高度
设整个过程中电动机做功为W，由动能定理有
整个过程的平均功率为
故D项错误。
故选C。
6．答案：BD
解析：A.以A、B整体为研究对象，静止时弹簧压缩量为
分离之前
即
F随x的变化图像的斜率等于劲度系数
A错误；
BC.时刻
分离时
联立解得
，
B正确、C错误；
D.施加拉力F的瞬间，A、B之间的弹力为，有
解得
D正确。
故选BD。
7．答案：BD
解析：AB.氘核最大速度
则获得的最大动能为
加速的次数为
解得
由于D形盒的半径R不变，氘核做圆周运动周期T不变，加速电压U越大，加速次数N越少，氘核在D形盒中运动时间越短，A错误，B正确；
C.根据
解得
即氘核第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比为，C错误；
D.根据
解得
因为α粒子与氘核的比荷相同，α粒子与氘核在磁场中运动的频率相同，若要加速α粒子，则交流电的频率f不用改变，D正确。
故选BD。
8．答案：AC
解析：AB.关系图像切线的斜率的绝对值表示电场强度的大小，由图乙可知x轴上电势为的点，对应的切线的斜率为0，则此点的电场强度为0，设此点到坐标原点（即负电荷）的距离为d，根据点电荷的场强公式，可得在此点产生的场强
在此点产生的场强
此点的合场强为0，则有
即
解得
故A正确，B错误；
C.图像与x轴的交点的横坐标为L，表示此点距、的距离分别为2L、L此点的场强大小
故C正确；
D.设切线a与纵轴的交点的纵坐标为b，关系图像切线的斜率的绝对值表示电场强度的大小，由之前的分析有
由图像的斜率有
综合解得
故D错误。
故选AC。
9．答案：（1）22.40（2）B（3）
解析：（1）根据游标卡尺的读数规则，得小钢球的直径
（2）组装单摆需选用轻且不易伸长的细丝线，密度大的摆球，线绕在横杆上时单摆摆动时摆长会发生变化，用铁夹悬挂方式单摆摆长不会发生变化。
故选B。
（3）单摆周期公式
变形得
图象的斜率为
所以
则重力加速度大小
10．答案：（1）5.0/5（2）3.708/3.707/3.709（3）B；D（4）丁（5）（6）系统；
解析：（1）由图甲多用电表可知，待测电阻阻值为
（2）螺旋测微器的精确值为，由图乙可知金属丝直径为
（3）电源电动势为3.0V，因此选择电压表（量程0~3V，内阻约3kΩ）；测量金属丝的电阻阻值约为5Ω，则电路中的最大电流
因此选电流表（量程0~0.6A，内阻约0.1Ω）；即电流表应选B，电压表应选D。
（4）由于电压表内阻约3kΩ，金属丝的电阻阻值约为5Ω为较小电阻，因此应选用电流表外接法，即选用电路图丁进行实验误差较小。
（5）根据欧姆定律有
根据电阻定律有
又
联立解得
（6）本实验中，由于电压表的分流引起的误差属于系统误差；实验的测量阻值R应为电压表和待测电阻并联的电阻，将电压表的内阻计算在内，则有
解得
11．答案：①②
解析：①开始时，a段气柱的压强为
当a段气柱长变为12时，A水银柱竖直部分长为8，a段气柱的压强满足
对a段气柱，根据理想气体状态方程
解得
②b段气柱压强始终保持不变，发生等压变化，则
解得
则水银柱B向下移动
12．答案：（1）（2）
解析：（1）当小球B运动到最低点时，在同一竖直线上，小球B向下运动过程中，球水平方向动量守恒，则有
两边同乘时间得
解得
即开始时，球A与C的水平距离为
（2）设B与C碰撞前瞬间，A的速度大小为，B的速度大小为，根据水平方向动量守恒有
根据机械能守恒有
解得
，
设B与C碰撞后瞬间，B的速度大小为、C的速度大小为，根据动量守恒有
根据能量守恒有
解得
由此可见，B与C碰撞后，以相同的速度向右运动，此时间轻绳的拉力大小为
13．答案：（1）由M流向N（2），（3）
解析：（1）根据安培定则可知，在其上方产生的磁场垂直纸面向外，向上运动，根据右手定则可知，运动中产生的感应电流是由M流向N。
（2）设此时连接在回路中的长度为l，的速率为v，则感应电动势为
感应电流为
由于
解得
此时受到的安培力
由几何关系有
解得
（3）设脱离轨道时速率为，高度为H，则有
根据几何关系有
解得
从运动到脱离过程中，有三个力做功，由（2）可知安培力是恒力，根据动能定理有
其中
，
解得