四川省成都市简阳实验学校2023-2024学年高三下学期开学考试理科综合试题-高中物理（原卷版+解析版）

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2021级高三上3月月考理科综合能力测试
本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。全卷满分300分，考试时间150分钟。
注意事项：
1．答题前，考生务必将自己的姓名、班级、考号用0.5毫米的黑色墨水签字笔填写在答题卡上。并检查条形码粘贴是否正确。
2．选择题使用2B铅笔填涂在答题卡对应题目标号的位置上，非选择题用0.5毫米黑色墨水签字笔书写在答题卡对应框内，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。
3．考试结束后，将答题卡收回。
可能用到的相对原子质量：H1 C12 N14 O16 S32 Cl35.5 Fe56 Ag 108
第Ⅰ卷（选择题，共126分）
一、选择题（本题共8小题，每小题6分。在每小题给出的四个选项中，1—5题只有一项符合题目要求；6—8题有多项符合要求。全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）
1. 氢原子的能级图如图，氢原子从能级跃迁到能级时辐射出一种光子，这种光子照射到逸出功为的金属上，逸出的光电子最大初动能为（ ）

A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】氢原子从能级跃迁到能级时辐射出一种光子，能量为
这种光子照射到逸出功为的金属上，逸出的光电子最大初动能
故选B。
2. 若盐晶体结构中相邻的四个离子处于正方形的四个顶点，O点为正方形中心，A、B、C、D为四边中点，如图所示。取无穷远处电势为零，关于这四个离子形成的电场，下列说法正确的是（ ）
A. O点电场强度不为零
B. O点电势不为零
C. 线上各个位置电场强度的方向相同
D. 和两直线上各个位置的电势相等
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】A．在等量同种电荷的电场中，中垂线与连线交点处场强为0，两个相互垂直的等量同种电荷的电场叠加，电场仍为0，故A错误；
B．同样等量异种电荷的电场中，中垂线的电势为0，故O点电势为0，故B错误；
C．根据电场叠加即对称性可知，C点的场强向右，D点场强向左，则CD两个位置电场强度的方向不相同，CD线上各个位置电场强度的方向不一定相同，故C错误；
D．根据电势叠加可知，AB和CD连线上各点电势均为零，故D正确。
故选D。
3. 2020年5月5日，长征五号B运载火箭在中国文昌航天发射场成功首飞，将新一代载人飞船试验船送入太空，若试验船绕地球做匀速圆周运动，周期为T，离地高度为h，已知地球半径为R，万有引力常量为G，则（ ）
A. 试验船的运行速度为
B. 地球的第一宇宙速度为
C. 地球的质量为
D. 地球表面的重力加速度为
【答案】B
【解析】
【详解】A．试验船的运行速度为
故A错误；
B．近地轨道卫星的速度等于第一宇宙速度，根据万有引力提供向心力有
根据试验船受到的万有引力提供向心力有
联立两式解得第一宇宙速度
故B正确；
C．根据
得地球的质量为
故C错误；
D．地球重力加速度等于近地轨道卫星向心加速度，根据万有引力提供向心力有
根据试验船受到的万有引力提供向心力有
联立两式解得重力加速度
故D错误。
故选B。
4. 如图甲所示，粗糙的斜面固定在水平地面上，一小滑块自斜面顶端由静止开始沿斜面下滑，在下滑过程中，图乙是小滑块的动能Ek随下滑的位移x的变化规律，图丙是滑块的重力势能Ep随位移x的变化规律，图丁是滑块的机械能E随位移x的变化规律，取地面为重力势能参考平面。关于乙、丙、丁中图线的斜率，下列说法正确的是（ ）
A. 图乙中图线斜率大小等于小滑块受到的合外力做的功
B. 图丙中图线斜率的绝对值等于小滑块受到的重力的大小
C. 图丁中图线斜率的绝对值等于小滑块受到的摩擦力的大小
D. 图丁中图线斜率的绝对值等于小滑块受到的合外力的大小
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据动能定理
则图乙中图线的斜率意义是滑块受到的合外力，选项A错误；
B．根据重力做功的特点
则图丙中图线的斜率的绝对值的意义是滑块受到的重力沿斜面向下的分力大小，选项B错误；
CD．根据功能关系，在机械能不守恒时，摩擦力做功对应着机械能的变化，故图丁中图线的斜率的绝对值的意义是滑块受到的摩擦力的大小，则D错误，C正确。
故选C。
5. 两根电阻可忽略的平行金属导轨与水平成放置，其间距，垂直于导轨平面的匀强磁场磁感应强度，质量、电阻的导体棒垂直于导轨放置，其长度刚好等于导轨间距，导体棒与导轨接触良好，导轨上端连接如图所示的电路，电源的内阻。已知滑动变阻器滑动片位于最左端和最右端处时，电源的输出功率相等，导体棒始终静止在导轨上，且滑动片位于端时，导体棒恰好无相对导轨运动的趋势，取，以下说法正确的是（ ）
A. 滑动变阻器的最大阻值为
B. 电源的电动势
C. 滑动片位于端时，导体棒受到的摩擦力大小为
D. 移动滑动片位置，变阻器可获得的最大功率为
【答案】D
【解析】
【详解】A．滑动变阻器滑动片位于最左端时，设电路电流为，根据闭合电路欧姆定律得
输出功率为
滑动变阻器滑动片位于最右端时，设电路电流为，根据闭合电路欧姆定律得
输出功率为
由题意
联立解得滑动变阻器的最大阻值为
A错误；
B．滑动片位于端时，导体棒恰好无相对导轨运动的趋势，根据受力平衡可得
解得
电源的电动势为
B错误；
C．滑动片位于端时，电路电流为
导体棒受到的安培力为
根据受力平衡可得导体棒受到的摩擦力大小为
C错误；
D．导体棒与电源看成一个整体，该整体电阻为
滑动变阻器阻值跟越接近，滑动变阻器消耗功率越大，故当滑动变阻器阻值取最大值时，变阻器可获得的最大功率，则有
D正确；
故选D。
6. 2022年6月17日，我国完全自主设计建造的首艘弹射型航空母舰“福建舰”下水入列，该航母采用平直通长飞行甲板，配置电磁弹射和阻拦装置，搭载的舰载机每辆总质量为。舰载机在起飞过程中，主要依靠电磁弹射装置对舰载机施加水平恒定推力起飞，发动机的推力可忽略，弹射器有效的作用长度为100m，舰载机在弹射结束时速度大小是80m/s，假设所受阻力恒为舰载机总重力的0.8倍，则（ ）
A. 舰载机在弹射过程中的加速度大小为64 m/s2
B. 弹射器对舰载机的推力大小为
C. 弹射器对舰载机所做的功为
D. 弹射结束时，弹射器对舰载机做功的功率为
【答案】BC
【解析】
【详解】A．由匀变速运动的位移与速度关系得
解得
A错误；
B．由牛顿第二定律得
解得
B正确；
C．弹射器对舰载机所做的功为
C正确；
D．弹射结束时，弹射器对舰载机做功的功率为
D错误；
故选BC。
7. 图甲是疫情期间某医院使用的应急发电机，图乙是它服务于应急照明系统的简易原理图，其中理想变压器原、副线圈的匝数比为5：1，保护电阻R的阻值为8 Ω，电压表、电流表均为理想交流电表，发电机内部矩形线圈的面积为、匝数为150，不计发电机内部矩形线圈的电阻，线圈所处的空间存在磁感应强度大小为的匀强磁场，某次供电时发电机线圈的转速为，电流表的示数为。下列说法正确的是（ ）
A. 电压表的示数为1 500 V
B. 照明灯两端的电压为200 V
C. 若保持矩形线圈的转速不变，增加照明灯的个数，照明灯将变暗
D. 若保持矩形线圈的转速不变，增加照明灯的个数，照明灯将变亮
【答案】AC
【解析】
【详解】A．矩形线圈在磁场中转动产生电动势的有效值为
因此电压表的示数为，故A正确；
B．理想变压器副线圈两端的电压
因此照明灯两端的电压
故B错误；
CD．理想变压器副线圈两端的电压保持不变，增加照明灯的个数，导致负载电路的总阻值变小，电流表的示数增大，因此照明灯两端的电压减小而变暗，故C正确，D错误。
故选AC。
8. 如图甲所示，为保证游乐园中过山车的进站安全，过山车安装了磁力刹车装置，磁性很强的钕磁铁安装在轨道上，正方形金属线框安装在过山车底部。过山车返回站台前的运动情况可简化为图乙所示的模型。初速度为的线框abcd沿斜面加速下滑s后，bc边进入匀强磁场区域，此时线框开始减速，bc边出磁场区域时，线框恰好做匀速直线运动，已知线框边长为l、匝数为n、总电阻为r，斜面与水平面的夹角为。过山车的总质量为m，所受摩擦阻力大小恒为f，磁场区域上下边界间的距离为l，磁感应强度大小为B，方向垂直斜面向上，重力加速度为g。则下列说法正确的是（ ）
A. 线框刚进入磁场时，从线框上方俯视，感应电流的方向为逆时针方向
B. 线框刚进入磁场时，线框受到安培力大小为
C. 线框进入磁场的过程中，通过线框导线横截面的电荷量为
D. 线框穿过磁场过程中产生的焦耳热
【答案】CD
【解析】
【详解】A．根据右手定则可知，线框刚进入磁场时，从线框上方俯视，感应电流的方向为顺时针方向，A错误；
B．由动能定理可知，从初始位置到刚进入磁场时
解得
线框刚进入磁场时，产生感应电动势为
此时线框受到的安培力为
解得
B错误；
C．线框进入磁场的过程中，通过线框导线横截面的电荷量为
C正确；
D．设边出磁场区域时线框匀速运动的速度为，则
线框穿过磁场过程中，根据动能定理可得
由功能关系可知
D正确。
故选CD。
第Ⅱ卷（非选择题，共174分）
注意事项：
1.请用蓝黑钢笔或圆珠笔在第Ⅱ卷答题卡上作答，不能答在此试卷上。
2.试卷中横线及框内注有“▲”的地方，是需要你在第Ⅱ卷答题卡上作答。
二、非选择题：包括必考题和选考题两部分。第9题~13题为必考题，每个试题考生都做答；第14~15题为选考题，考生根据要求作答。
（一）必考题（共129分）
9. 如图所示，虚线框内为多用电表欧姆挡的内部电路，a、b为电表面板上的表笔插孔。下列说法不正确的是（ ）
A. a孔插黑表笔
B. 若更换倍率测量电阻时必须要重新进行欧姆调零
C. 用“”挡测量时指针指在附近，应换用“”挡
D. 要测量电路中某电阻的阻值，必须将该电阻与其他元件断开
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】A．欧姆表的红表笔插“”插孔，黑表笔插“”插孔，“”与电源负极相连，“”与电源正极相连；A不符合题意；
C．用“”挡测量时指针指在附近，则说明电阻小，要换小量程的，C符合题意；
B．每换挡位要进行欧姆调零， C不符合题意；
D．欧姆表测电阻必须将该电阻与其他元件断开，D不符合题意。
故选C。
10. 某同学利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻。实验电路如图甲所示，现有开关和导线若干，以及如下器材：
A．电流表A：量，内阻约0.125Ω，
B．电压表V：量程。内阻约3kΩ
C．滑动变阻器
D．滑动变阻器
（1）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应该置于最___________端（选填“左”或“右”）。
（2）图乙是该同学根据实验数据绘制的U-I图线，根据图线求得被测干电池的电动势E=___________V，内阻r=___________Ω（结果保留到小数点后两位）。
【答案】 ①. 右 ②. 1.48##1.47##1.49 ③. 0.88##0.89##0.90##0.91##0.92
【解析】
【详解】（1）[1]为保护电路，闭合开关前滑片要置于阻值最大处，即右端；
（2）[2][3]由图示电源U-I图像纵轴截距表示电源电动势
图像斜率表示电源内阻
11. 为了“探究动能改变与合外力做功”的关系，某同学设计了如下实验方案：
第一步：把带有定滑轮的木板有滑轮的一端垫起，把滑块通过细绳与带夹重锤跨过定滑轮相连，重锤夹后连接穿过打点计时器的纸带，调整木板倾角，直到轻推滑块后，滑块沿木板向下匀速运动，如图甲所示。
第二步：保持长木板的倾角不变，将打点计时器安装在长木板靠近滑轮处，取下细绳和重锤，将滑块与纸带相连，使纸带穿过打点计时器，然后接通电源，释放滑块，使之从静止开始向下加速运动，打出纸带，如图乙所示，打出的纸带如图丙所示。

请回答下列问题：
（1）已知O、A、B、C、D、E、F相邻计数点间的时间间隔为，根据纸带求滑块运动的速度，打点计时器打B点时滑块运动的速度________________________
（2）若要完成实验探究，已知重锤质量为m，纸带标出的数据、当地的重力加速度为g，还必须测出________________，若选择BE段探究动能改变与合外力做功的关系，若满足关系式________________（用m、、g、纸带标出的物理量和补充测量物理量来表示），则说明合外力做功等于动能的改变量。
【答案】 ①. ②. 滑块质量M ③.
【解析】
【详解】（1）[1]B点的瞬时速度等于相邻两点的平均速度，可知B点的速度为
（2）[2][3]由做功定义式可知还需要知道滑块的质量M，设斜面倾角为，由图甲所示，滑块沿木板向下匀速运动，所以
即
对图乙，由动能定理可知
即
12. 如图所示，两间距为d的平行光滑导轨由固定在同一水平面上的导轨CD-C'D'和竖直平面内半径为r的圆弧导轨AC-A'C'组成，水平导轨与圆弧导轨相切，左端接一阻值为R的电阻，不计导轨电阻；水平导轨处于磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中，其他地方无磁场。导体棒甲静止于CC'处，导体棒乙从AA'处由静止释放，沿圆弧导轨运动，与导体棒甲相碰后粘合在一起，向左滑行一段距离后停下。已知两棒质量均为m，电阻均为R，始终与导轨垂直且接触良好，重力加速度大小为g，求：
（1）两棒粘合前瞬间棒乙对每个圆弧导轨底端的压力大小N；
（2）两棒在磁场中运动的过程中，左端接入电阻R产生的焦耳热Q；
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）设两棒粘合前瞬间棒乙的速度大小为，对棒乙沿圆弧导轨运动的过程，根据机械能守恒定律有
解得
两棒粘合前瞬间，棒乙受到的支持力N与重力mg的合力提供向心力，有
解得
根据牛顿第三定律可知，棒乙对每个圆弧导轨底端的压力大小为
（2）设两棒相碰并粘合在一起后瞬间的速度大小为，根据动量守恒定律有
求得
根据能最守恒定律有
导体棒总电阻为
能量按导体电阻分配为
求得
13. 如图，在平面直角坐标系内，第一象限存在沿y轴负方向的匀强电场，电场强度大小为（未知）；第二象限存在沿轴正方向的匀强电场，电场强度大小；第四象限圆形区域内存在垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小，圆形区域分别在P点、Q点与轴、y轴相切，其半径。一比荷、不计重力和空气阻力的带正电粒子，从第二象限的A点由静止释放，A点坐标为（，），该粒子从y轴上C（0，）点进入第一象限，恰从P点进入第四象限的匀强磁场，最终从圆形磁场的M点射出。求：
（1）粒子经过C点的速度大小；
（2）电场强度的大小及粒子经过P点的速度v；
（3）粒子在磁场中运动的时间t（结果可用表示）。
【答案】（1）；（2）；；（3）
【解析】
【详解】（1）粒子在第二象限做匀加速直线运动，则有
由牛顿第二定律得
联立解得粒子经过C点的速度大小
（2）在第一象限，粒子做类平抛运动，沿x轴正方向有
沿轴负方向有
由牛顿第二定律可得
联立解得
粒子经过P点沿轴负方向的分速度大小为
因此，粒子经过P点的速度大小为
设速度方向与轴正向夹角为，则有
可得
（3）粒子在圆形磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力可得
解得
粒子在磁场中的轨迹如图所示
可知四边形为菱形，则粒子从M点射出磁场时速度沿轴负向；从P到M，圆心角为，粒子在磁场中的运动时间为
又
联立解得
（二）选考题（共45分）
14. 某简谐横波在均匀介质中沿平面传播，波源位于O点，时刻波的圆形波面分布如图（a），其中实线表示波峰，虚线表示与波峰相邻的波谷。A处质点的振动图像如图（b），规定z轴正方向垂直于平面向外。该波的波长为______m；该波从P点传播到Q点的时间为______s（可用根式表示）；M处质点起振后，内经过的路程为______cm。
【答案】 ①. 10 ②. ③. 5
【解析】
【详解】[1]根据图（a）可知，相邻的波峰和波谷间距为，则波长。
[2]P点传播到Q点的距离为
根据图（b）可知该简谐波的周期为，则波速
该波从P点传播到Q点的时间为
[3]根据图（b）可知内振动的周期数为
则经过的路程为
15. 半径为R的固定半圆形玻璃砖的横截面如图所示，O点为圆心，与直径AB垂直的足够大的光屏CD紧靠住玻璃砖的左侧，OOʹ与AB垂直。一细光束沿半径方向与OOʹ成θ=30°角射向O点，光屏CD区域出现两个光斑，两光斑间的距离为，真空中的光速为c，求：
（1）此玻璃的折射率；
（2）改变角度θ的大小直到光屏上恰好只剩下一个光斑，计算此种情况下光从入射玻璃砖至传播到光屏所用的时间。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）根据题意作出光路图如图所示
光O点同时发生反射和折射，由几何关系
解得
由于
所以
根据几何关系有
所以
根据折射定律可得

（2）当光屏上出现一个光斑时，恰好发生全反射，根据题意作出光路图如图所示
根据折射率与临界角的关系
可得
光在玻璃砖内传播的距离
在玻璃砖内传播的速度
故光在玻璃砖内传播时间
光从射出玻璃砖至光屏所用时间
故此种情况下光从入射玻璃砖至传播到光屏所用的时间为