安徽省池州市2023-2024学年高三下学期开学考试物理试卷（Word版附解析）

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1. 一束复色光由空气射向玻璃后，因折射分为如图所示的a、b两束单色光。关于两束单色光，下列说法正确的是（ ）
A. 玻璃对a光的折射率小于玻璃对b光的折射率
B. 两种单色光由玻璃射向空气时，a光全反射的临界角大于b光全反射的临界角
C. a光的频率大于b光的频率
D. 让a、b光分别通过同一双缝干涉装置，a光的相邻亮条纹间距比较大
【答案】C
【解析】
【详解】AC．根据折射定律可得：，由于a光的偏折程度大，则a光的折射角小，所以玻璃对a光的折射率更大，频率大，故A错误，C正确；
B．由，可知a光全反射的临界角小于b光全反射的临界角，故B错误；
D．由于玻璃对a光折射率大于玻璃对b光的折射率，所以a光的波长小于b光的波长；由可知a、b光分别通过同一双缝干涉装置，a光的相邻亮条纹间距比较小，故D错误。
故选C。
2. 已知墨子号量子科学实验卫星在离地球表面500km高处的轨道上做匀速圆周运动，94分钟绕地球一周，地球的半径为6400km，引力常量为，忽略地球的自转。由以上数据不能计算得到的物理量为（ ）
A 地球表面重力加速度大小
B. 墨子号卫星受到的向心力大小
C. 地球的平均密度
D. 墨子号卫星运行的加速度大小
【答案】B
【解析】
【详解】AD．设地球半径为，墨子号量子科学实验卫星在离地球表面的高度为，周期为，地球的质量为，墨子号量子科学实验卫星的质量为，运行的加速度大小为，则根据万有引力充当向心力有
可得
，
设地球表面物体的质量为，而在地球表面由万有引力等于重力可得
解得
故AD正确，不符合题意；
B．墨子号卫星受到的向心力大小
由于不知道墨子号量子科学实验卫星的质量，因此无法求得墨子号卫星受到的向心力大小，故B错误，符合题意；
C．地球的平均密度
，
可得
故C正确，不符合题意。
故选B。
3. 在如图所示的静电场中，直线AB是一条电场线，MN是一个带电粒子在电场中运动轨迹上的两个点，已知粒子的运动轨迹为抛物线，不计粒子重力。下列说法正确的是（ ）
A. 带电粒子在M、N两点的加速度
B. 带电粒子在M、N两点的速度
C. M、N两点的电势
D. 电粒子在M、N两点的电势能
【答案】A
【解析】
【详解】A．由于粒子的运动轨迹为抛物线，所以带电粒子所受到的电场力大小和方向是恒定的，带电粒子在匀强电场中运动，带电粒子在M、N两点的加速度
故A正确；
B．若粒子从M向N运动，如图所示
则粒子的速度与所受电场力之间的夹角为锐角，粒子做加速运动；若粒子从N向M运动，则粒子的速度与所受电场力之间的夹角为钝角，粒子做减速运动，所以
故B错误；
D．若粒子从M向N运动，电场力做正功，电势能减小；若粒子从N向M运动，电场力做负功，电势能增大；则
故D错误；
C．由于不知道粒子的电性，所以无法判断M、N的电势高低，故C错误。
故选A。
4. 实验小组用如图1所示实验电路，研究光电效应中遏止电压、光电流大小与照射光的强弱、频率等物理量的关系。图1中K、A两极间的电压大小可调，直流电源的正、负极也可以对调。分别用a、b、c三束单色光照射，得到了三条光电流和电压之间的关系曲线，如图2所示。下列说法正确的是（ ）
A. 若要测量饱和电流，则图1中电源右端为负极
B. 三种光所对应的频率关系为
C. b光照射时，阴极发出的光电子的最大初动能最大
D. c光照射时，增大c光的光强，阴极逸出的光电子数目增多，遏止电压增大
【答案】C
【解析】
【详解】A．光照射K发生光电效应，逸出的光电子向A移动形成光电流，而为了测量饱和电流，A极应与电源的正极相连，即图1中电源右端为正极，故A错误；
BC．根据爱因斯坦光电效应方程以及最大初动能与遏止电压之间的关系有
可知，入射光的频率越大则发生光电效应后逸出的光电子的最大初动能越大，遏止电压越大，根据图2可知a光和c光对应的遏止电压相同，则可知a光和c光为同一种光，而b光对应的遏止电压大于a光和c光对应的遏止电压，因此可得
即b光照射时，阴极发出的光电子的最大初动能最大，故B错误，C正确；
D．c光照射时，增大c光的光强，阴极逸出的光电子数目增多，光电流的强度将增大，但遏止电压不变，遏制电压与入射光的频率有关，入射光频率越大遏止电压越大，与光照强度无关，故D错误。
故选C。
5. 如图所示，在半径为R的圆内有垂直纸面向里的匀强磁场，现有a、b两个粒子，分别从P点沿PO方向垂直于磁场射入，a粒子从A点离开磁场，速度方向偏转了90°，b粒子从B点离开磁场，速度方向偏转60°，两粒子在磁场中运动的时间相等。不计粒子的重力及粒子间的相互作用力，下列说法中正确的是（ ）
A. a粒子是带正电
B. a、b粒子在磁场中运动的周期之比为
C. a、b粒子的比荷之比为
D. a、b粒子在磁场中运动的速度之比为
【答案】D
【解析】
【详解】A．a粒子进入磁场后，向下偏转，由左手定则可知a粒子是带负电，故A错误；
B．a粒子在磁场中运动的时间
b粒子在磁场中运动的时间
则a、b粒子在磁场中运动的周期之比为
故B错误；
C．由粒子做匀速圆周运动的周期，可得
则a、b粒子的比荷之比为，故C错误；
D．如图
由几何知识可得a粒子做匀速圆周运动的半径为
b粒子做匀速圆周运动的半径为
由，可得
则a、b粒子在磁场中运动的速度之比为，故D正确。
故选D。
6. 在竖直平面内，将一个电荷量为Q的正点电荷固定在四分之一圆弧AB的圆心，一个带电荷量为的小球（小球的重力大于两球之间的库仑力），在外力F作用下沿圆弧AB从A缓慢移动到B，在移动过程中（ ）
A. 外力F与竖直方向的夹角先增大后减小
B. 外力F与竖直方向的夹角逐渐减小
C. 外力F逐渐增大
D 外力F先增大后减小
【答案】A
【解析】
【详解】AB．根据题意可知，两电荷之间的库仑力大小始终不变，而重力为恒力，且库仑力与重力的合力始终与外力大小相等方向相反，则根据平行四边形定则画出力的示意图如图所示
根据图像可知，外力F与竖直方向的夹角先增大后减小，故A正确，B错误；
CD．根据图像可知，外力F逐渐减小，故CD错误。
故选A。
7. 一水平弹簧振子做简谐运动的振动图像如图所示，图中A点表示振子在某时刻的振动状态，在之后的运动过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 再经振子的动能达到最大
B. 再经振子的势能达到最大
C. 再经振子的加速度与此时的加速度相同
D. 再经1s振子的速度与此时的速度相同
【答案】C
【解析】
【详解】AB．根据振动图像可知，此振动的周期，若从处开始计时，则质点的振动方程
则振动到图中A质点所处位置时，可得
即
可得
而振子沿向上运动，再经过
振子到达最大位移处，此时振子的弹性势能最大，而需在经过
振子再次回到平衡位置，其动能最大，故AB错误；
C．根据以上分析可知，振子从A位置到达最大位移处的时间为
而根据对称性可知，振子从A位置再次回到A位置的时间为
此时与振子速度方向相反，但加速度与此时加速度相同，故C正确；
D．1s为半个周期，则可知再经1s振子关于平衡位置对称，速度方向与原来相反，故D错误。
故选C。
8. 如图1所示，质量为8kg的物体在水平推力作用下从静止开始运动，推力F随位移x变化的情况如图2所示，运动10m后撤去推力F。已知物体与地面间的动摩擦因数为0.5，重力加速度g取10m/s2，下列说法正确的是（ ）
A. 从开始运动到停止运动，物体的位移为18m
B. 物体在x=5m时速度最大，最大速度为6m/s
C. 物体在运动过程中的加速度大小先减小后不变
D. 全程推力做功480J
【答案】D
【解析】
【详解】AD．图线与横轴所围图形的面积表示推力做的功，对整个过程根据动能定理有
可得
故A错误，D正确；
B．当外力与摩擦力相等时，加速度为零，速度达到最大，即
结合图2可得，当外力F为40N时，物体的位移为6m，根据动能定理可得
解得
故B错误；
C．0~2m，推力不变，加速度不变；2m~6m，推力大于摩擦力，随着推力减小，加速度减小；6m~10m，摩擦力大于推力，随着推力减小，加速度反向增大；10m~12m，物体只受摩擦力，加速度不变，故C错误。
故选D。
二、多项选择题：本题共2小题，每小题5分，共10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3分，有选错的得0分。
9. 如图所示，一轻杆可绕光滑固定转轴。在竖直平面内自由转动，杆的两端固定有小球A和B(可看作质点)，A、B的质量分别为2m和m，到转轴O的距离分别为2L和L，重力加速度为g。现将轻杆从水平位置由静止释放，轻杆开始绕O轴自由转动，当球A到达最低点时，下列说法正确的是（ ）
A. 球B的速度大小为
B. 球A的速度大小为
C. 杆对球A的拉力大小为
D. 杆对球A做的功为
【答案】BC
【解析】
【详解】AB．对于A、B两球及轻杆组成的系统，由于只有重力做功，则系统的机械能守恒，取轻杆原来的水平面为零势能参考面，可得
由，可知
解得
，
故A错误，B正确；
C．当球A到达最低点时，由牛顿第二定律得
解得杆对球A的拉力大小为
故C正确；
D．对A由动能定理得
解得杆对球A做的功为
故D错误。
故选BC。
10. 如图所示，放置在竖直平面内的光滑杆AB，是按照以初速度大小做平抛运动的运动轨迹制成的，A端为抛出点，B端为终止点，A、B的水平距离为d。现将一小球套于其上，由静止开始从轨道A端滑下，恰好以从B端射出，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A.
B. 末端B的切线与水平方向夹角为60°
C. AB杆的竖直高度为
D. 小球由静止开始从轨道A端滑下，在B点速度的水平分量为
【答案】CD
【解析】
【详解】A．平抛运动在竖直方向上做自由落体运动，在水平方向上做匀速直线运动，则由
，
解得
小球从A到B由动能定理有
联立解得
故A错误；
B．设末端B的切线与水平方向夹角为，则
而
则可知
，
故B错误；
C．根据平抛运动的推论，速度偏向角的正切值等于位移偏向角正切值的两倍，因此有
解得
故C正确；
D．小球由静止开始从轨道A端滑下，在B点速度的水平分量为
故D正确。
故选CD。
三、非选择题：本题共5小题，共58分。
11. 某同学利用图1所示的装置做“探究求合力的方法”实验。
（1）图1中A为图钉，其作用是固定橡皮条，OB和OC为两个细绳套。图2是该实验小组根据实验结果在白纸上画出的图。其中____________（填“”或“”）与图1中的AO在同一条直线上。
（2）利用坐标纸记下了橡皮筋的结点位置O以及两只弹簧测力计拉力的大小和方向，如图3所示，图中每一小格长度均代表1.0N，请在图3中作出完整的力的平行四边形______；根据作图得出与的合力大小为________N。
（3）同学们在操作过程中有如下讨论，其中对减小实验误差有益的是______。
A．两根细绳必须等长
B．橡皮条应与两绳夹角的角平分线在同一直线上
C．弹簧测力计与木板平面应平行
D．拉橡皮条的细绳要稍长些，标记同一细绳方向的两点要适当远些
【答案】 ①. ②. ③. 6.0 ④. CD##DC
【解析】
【详解】（1）[1]图2是中的是由两个弹簧测力计拉动橡皮筋后，再根据平行四边形定则做出的合力，而则表示用一根弹簧测力计拉动橡皮筋时力的拉力，因此与图1中的AO在同一条直线上。
（2）[2]根据平行四边形定则，以、为邻边做平行四边形如图所示
[3]根据做图得到与的合力大小为
（3）[4]AD．两根细绳不必等长，但长度要稍长些，标记同一细绳方向的两点要适当远些，需要用细绳确定力的方向并在作图时用细绳确定的两点的连线上截取力的大小，故A错误，D正确；
B．该实验中两绳之间的夹角不能过大也不能过小，在两绳夹角适当范围内，橡皮条不必与两绳夹角的角平分线在同一直线上，故B错误；
C．若弹簧测力计与木板平面不平行，则指针会与测力计外壳产生摩擦从而影响测量结果，造成较大的实验误差，因此为了减小实验误差，弹簧测力计与木板平面应平行，故C正确。
故选CD。
12. 某课外兴趣小组要测量一新材料制成的圆柱体的电阻率，实验中部分操作如下。
（1）用螺旋测微器测量该圆柱体的直径，示数如图1所示，则该圆柱体横截面的直径为_______mm。
（2）用多用电表欧姆挡粗测该圆柱体的电阻，选用“”倍率后正确操作，示数如图2所示，则该圆柱体的电阻为______。
（3）为了精确测量该圆柱体的电阻尺，实验室提供了如下器材：
电源E（电动势为10V，内阻不计）；
定值电阻；
滑动变阻器（最大阻值为）；
滑动变阻器（最大阻值为）；
电流表（量程300mA，内阻约）；
电流表（量程100mA，内阻为）；
开关、导线若干。
①为了尽可能减小实验误差，方便操作，要求电表的读数范围尽量大一些，滑动变阻器应选用______（填器材字母代号）。
②在方框中把电路图补充完整______。
③实验测得该圆柱体的电阻____________（用字母表示，若实验中用到电流表、时，可分别用字母、表示）。
【答案】 ①. 3.371##3.372##3.373##3.374 ②. 90 ③. ④. ⑤.
【解析】
【详解】（1）[1]根据图1可得该圆柱体横截面的直径为
（2）[2]根据图2可得，该圆柱体的电阻为
（3）①[3]为了使电表的读数范围尽量大一些，则滑动变阻器应采用分压式接法，而了尽可能减小实验误差，方便操作，则可知滑动变阻器应选用。
②[4]由于所给实验器材并无电压表，而有两个电流表和一个定值电阻，但其中一个电流表的内阻已知，因此可用定值电阻代替电压表，与待测电阻并联，而让未知内阻的电流表测干路电流，让已知内阻的电流表与待测电阻串联，实验电路图如图所示
③[5]根据实验原理可得待测电阻
13. 肺活量是指在标准大气压下，人尽力吸气后呼出气体的体积，是衡量心肺功能的重要指标。如图所示为某兴趣小组自行设计的肺活量测量装置，体积为的空腔通过细管与吹气口和外部玻璃管密封连接，玻璃管内装有水用来封闭气体。测量肺活量前，玻璃管两侧的水面高度相同。某同学吸足空气，通过吹气口尽力向空腔吹气，最终玻璃管两侧的水面高度差为。大气压为保持不变，重力加速度g取，水的密度，忽略气体温度的变化和细管、玻璃管内气体的体积，求：
（1）该同学的肺活量；
（2）在标准状态下，某高三男生的肺活量为，已知空气的摩尔体积为，阿伏加德罗常数，请估算该男生一次能呼出的气体分子数（结果保留2位有效数字）。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）未吹气前腔内气体压强
吹气后空腔内的压强
设该同学的肺活量为，则由波义耳定律有
解得
（2）根据题意可得该男生一次能呼出气体分子数
（个）
14. 如图所示，在两条平行的虚线内存在着宽度为、电场强度大小为E、竖直向上的匀强电场，在左侧虚线的左边有水平向右、场强大小也为E的匀强电场，在与右侧虚线相距处有一竖直屏。现有一个电荷量为、质量为的带电粒子，由距左侧虚线处的A点，从静止开始释放，以初速度（大小未知）射入两虚线之间的电场中，方向的延长线与屏的交点为O，不计粒子重力。求：
（1）的大小及带电粒子从释放到打到屏上所用的时间；
（2）打到屏上的点到O点的距离。
【答案】（1），；（2）
【解析】
【详解】（1）带电粒子在左侧电场中运动时由动能定理有
解得
设粒子在加速电场区域运动的时间为，根据动量定理有
解得
粒子进入虚线区域处的磁场中做类平抛运动，设其在该电场区域中运动的时间为，可得
而粒子射出偏转磁场后，其出磁场时的速度在水平方向的分速度保持不变，即从粒子出磁场到打在光屏上的过程中在水平方向仍然做匀速直线运动，则所用时间
由此可得带电粒子从释放到打到屏上所用的时间
（2）粒子在偏转电场中竖直偏移量
做出粒子的运动轨迹如图所示
根据平抛运动的推论，速度反向延长线的交点交于水平位移的中点，结合几何关系有
解得
15. 随着电磁技术日趋成熟，我国新一代航母采用全新的电磁阻拦技术。阻拦技术原理是，飞机着舰时利用电磁作用力使它快速停止。为研究问题的方便，我们将其简化为如图所示的模型。在磁感应强度为B、方向如图所示的匀强磁场中，两根电阻不计的平行金属轨道GH、PQ固定在水平面内，相距为L，轨道端点G、P间接有定值电阻R，一个长为L、质量为m的金属导体棒ab垂直于GH、PQ放在轨道上，金属棒接入电路的电阻为r，与轨道接触良好。着舰时，质量为M的飞机以水平速度迅速钩住导体棒ab，并立即与ab获得共同的速度。钩住ab时立即关闭动力系统，已知除安培力外，舰载机和金属棒一起做减速运动时的阻力恒为，舰载机和金属棒一起减速，最终停止，经历时间为。求：
（1）通过金属棒的最大电流；
（2）从飞机与ab棒共速到它们停下来的过程中运动的距离x；
（3）金属棒ab中产生的焦耳热Q。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）当飞机钩住金属棒，金属棒和飞机瞬间共速，金属棒切割磁感线产生感应电动势，从而在回路中产生感应电流，可知通过金属棒的电流最大时即为飞机刚钩住金属棒时，对飞机与金属棒组成的系统由动量守恒定律有
根据法拉第电磁感应定律有
由闭合电路的欧姆定律有
联立解得
（2）根据题意，对飞机与金属棒组成的系统由动量定理有
在金属棒切割磁感线到停止的过程中，根据法拉第电磁感应定律，产生的平均感应电动势
则可得
联立以上各式可得
（3）对金属棒与飞机组成的系统运动的全过程由能量守恒有
而金属棒ab中产生的焦耳热
解得