2023-2024学年安徽省六校教育研究会高三（第二次）素养测试物理试卷(含详细答案解析)

这是一份2023-2024学年安徽省六校教育研究会高三（第二次）素养测试物理试卷(含详细答案解析)，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。
1.如图所示，“嫦娥五号”探测器静止在月球水平表面处．已知探测器质量为m，四条支架腿与竖直方向的夹角均为θ，月球表面的重力加速度为地球表面重力加速度g的16.下列说法正确的是
A. 每条支架腿对月球表面的正压力的方向均为竖直向下
B. 四条支架腿对月球表面的弹力大小之和为mg24
C. 四条支架腿沿水平方向受合力为零，分力为mgcsθ24
D. 每条支架腿受到月球表面的作用力大小一样均为mg6
2.如图所示是某排水管道的侧面剖视图．井盖上的泄水孔因杂物而堵塞，井盖与井口间密封良好但不粘连．设井盖质量m=20kg，圆柱形竖直井内水面面积S=0.30m2，图示时刻水面与井盖之间的距离h=2.0m，井内密封有压强刚好等于大气压强p0=1.01×105Pa，温度T0=300K的空气(可视为理想气体)，重力加速度g=10m/s2.密封空气的温度始终不变．随着水面上涨到井盖被顶起之前，对于被井盖封闭的理想气体，假设井盖每次被顶起后，都迅速回落再次封闭井内空气，此时空气压强重新回到p0，温度仍为T0.下列说法正确的是
A. 气体经历了等压变化，气体的分子势能减小
B. 气体对外界放出热量，分子的平均动能不变
C. 若水面匀速上升，井盖相邻两次跳跃的时间间隔将变大
D. 从图示位置起水面上涨5 cm后，井盖将会第一次被顶起
3.利用带电粒子在电磁场中的运动，制作出的质谱仪可测量粒子的比荷．在研究放射性元素射线性质的实验装置如图所示，左图是三类射线在垂直纸面向里的磁场中的偏转情况的示意图．右图两块平行竖直放置的金属板A、B分别与电源的两极a、b连接，放射源发出的射线从其上方小孔向外射出．下列说法错误的是
A. 放射源可以打出三类射线，说明同时发生α、β、γ衰变
B. α射线穿透能力最弱，速度也最慢，打到A板的是α射线
C. a为电源正极，到达A板的为β射线，不偏转的是γ射线
D. 正负极判断看射线在两板间的轨迹，比荷大的偏向A板
4.练习钢琴和音乐课上常用到的一款节拍器，如图节拍器中有一摆杆，摆杆在标度尺左右摆动，有规律的发出节拍声．其中标度尺标出摆振动时每分钟发出的节拍声次数(n)，摆杆上有一个可上下移动的摆锤．摆锤位置所对标尺数，就表示该摆每分钟振动的节拍数(一次全振动有两次节拍数)，由此可算出摆的振动周期T=2×60n(s).改变摆锤的位置就可以改变它的振动周期．下列说法正确的是
A. 节拍器上数值虽看不清晰，但摆锤位置上移时摆动的频率变大
B. 摆锤上下移动时即使放在不同的位置，发出的声音声速都相同
C. 音乐教室有两个相同节拍器，同时工作时有类似音叉的共振现象
D. 声波、水波和光波一样，波传播方向和振动方向相类似，都是横波
5.智能寻迹小车上装有传感器，会自动识别并沿水平面内的黑色轨迹行驶，黑色轨迹上标有数值的短线为分值线．比赛时，小车从起点出发，以停止时车尾越过的最后一条分值线的分数作为得分．为能让小车及时停下来获得高分，需要测试小车的刹车性能．小庐同学在平直路面上做了刹车实验．如图是刹车过程中位移和时间的比值xt与t之间的关系图像．下列说法正确的是
A. 由图像知刹车过程中加速度大小为2m/s2
B. 从开始刹车时计时经2 s，位移大小为0.5m
C. 某次得分96分一定是刹车阻力偏小造成的
D. 车轮与地面间的动摩擦因数μ大小是0.2
6.我国在探索宇宙文明过程中取得了重大突破，中国科学院高能物理研究所公布：在四川稻城的高海拔观测站，成功捕获了来自天鹅座万年前发出的信号．若在天鹅座有一质量均匀分布的球形“类地球”行星，其密度为ρ，半径为R，自转周期为T0，引力常量为G，则下列说法正确的是
A. 该“类地球”行星的同步卫星的运行速率为2πRT0
B. 该“类地球”行星的同步卫星的轨道半径为ρGT023π
C. 该“类地球”行星表面重力加速度在赤道的大小为43πGρR
D. 该“类地球”行星的卫星在行星表面附近做匀速圆周运动的速率为2πR ρG3π
7.如图所示，弹簧的一端固定在竖直墙上，质量为M的光滑弧形槽静止在光滑水平冰面上，底部与水平面相切，一个质量为m(m0
即QI总=Er+R1+Rg=Ig
则有
12IgRg真=(I ′总−12Ig)R ′0>12IgR ′0
可得
Rg真>R ′0
则电流计内阻的测量值小于其真实值。
13.【答案】解：
(1)设该光线在该宝石中的折射率为n，速度为v，光在MN边折射，由折射定律：n=sinisinr= 3212= 3
又由n=cv 解得v= 3×108m/s
(2)光在OQ边全反射，则有n=1sinβ
计算得：sinβ= 33
【解析】由折射定律解得折射率，由n=cv求出光在棱镜中传播速度，由sinC=1n解得sinβ。
本题是几何光学问题，关键是掌握全反射的条件和临界角公式sinC=1n.解题时要作出光路图，运用几何知识帮助解答。
14.【答案】 解：(1)设初始位置S与O之间的水平距离为x，竖直距离为y，运动时间为t，则v0=v1cs30∘，v1sin30∘=at
由牛顿第二定律得Eq=ma
水平位移x=v0t= 3mv124Eq
粒子初始位置S的横坐标为：− 3mv124Eq；
(2)若粒子要和挡板相碰，受力方向在速度左侧，可得磁场方向垂直纸面向里，带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，如图所示
根据洛伦兹力提供向心力有qv1B=mv12r
由OP点的对称性可知，带电粒子和挡板在挡板中点相碰，由几何关系可得OB= L2+(L2)2= 52L
设 ∠BOM=θ ，可得tanθ=12
则cs(θ+30∘)=csθcs30∘−sinθsin30∘=2 15− 510
带电粒子运动半径为r=OB2cs(θ+30∘)=54 3−2L
联立解得B=(4 3−2)mv15qL；
(3)根据题意，做出带电粒子运动轨迹，如图所示。
根据几何关系有L=2r′sinα
根据洛伦兹力提供向心力有qvB=mv2r′
发射初速度为v0=vsin α
解得v0 =(2 3−1)v15。

【解析】(1)粒子在第三象限做类平抛运动，运用牛顿第二定律结合其在水平方向做匀速直线运动的位移关系即可求解；
(2)在第一象限粒子中，粒子在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动，由对称性可以知道粒子打在挡板MN的中点，经反弹从P点离开，根据几何关系算出轨道半径，O点速度由动能定理或类平抛运动关系可以求出，结合以上关系即可求出磁感应强度大小和方向；
(3)根据前两题的解题思路，变换数据即可求解。
本题是带电粒子在组合场(电场、磁场)中的运动问题，分析粒子的过程是解题的关键。
15.【答案】解：(1)正方形线框刚进入磁场时，线框切割磁感线产生的感应电动势E1=NB⋅L2v
由闭合电路的欧姆定律可知，线框中的电流I1=E1R
代入数据解得I1=1A
(2)正方形线框全部进入磁场所用的时间为t=Lv=1s
在此时间内，磁感应强度不变，均为 B=0.5T ；线框将要全部进入磁场时，右边导线受到向左的安培力，大小为F1=NBI1⋅L2=0.5N
线框的上边所受的安培力向下，大小为F2=NBI1L
滑块所受滑动摩擦力为f=μ(Mg+F2)
代入数据解得f=10.5N
(3)正方形线框刚进入磁场时的外力大小为F′=f′+F1=μMg+F1
代入数据解得F′=10.5N
线框全部进入过程中外力所做的功为W1=FL=10.5+112×0.2J=2.15J
线框整体在磁场中运动的时间为t1=3Lv=3s
则 1∼3s 内有E2=NΔΦΔt=NΔBΔt⋅12L2
代入数据解得E2=0.05V
线框中有沿顺时针方向的电流，电流大小为I2=E2R=0.5A
线框完全进入磁场瞬间，磁感应强度发生变化，线框的上边受到向上的安培力，大小为F3=NBI2L=0.5N
则 1∼3s 内外力做的功W2=μMg+μ(Mg−F3)2⋅2L
代入数据解得W2=3.95J
3s后线框中无电流，此时直到线框完全离开磁场，外力做的功W3=2μMgL
代入数据解得W3=4J
故整个过程外力做的总功为W=W1+W2+W3=10.1J。

【解析】(1)正方形线框刚进入磁场时，由E=BLv求出感应电动势，应用闭合电路欧姆定律求解线框中的电流；
(2)根据金属线框右边导线和上边所受的安培力大小、方向，分析滑块受力情况，由此求解摩擦力大小；
(3)求出正方形线框刚进入磁场过程中外力所做的功、1∼3s内外力做的功、3s后外力做的功，由此得到故整个过程外力做的总功。
本题主要是考查电磁感应现象，关键是弄清楚金属线框的运动情况和滑块受力情况，根据平衡条件、安培力的计算公式列方程进行求解，掌握安培力作用下力做功的计算方法。图1
图2
图3
图4