[物理]陕西省铜川市王益区2023_2024学年高三下学期第四次模拟考试试卷(解析版)

这是一份[物理]陕西省铜川市王益区2023_2024学年高三下学期第四次模拟考试试卷(解析版)，共19页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

1. 如图所示，两个可视为质点的小球A、B通过固定在O点的光滑滑轮用轻绳相连，小球A置于光滑半圆柱上，小球B用水平轻绳拉着，水平轻绳另一端系于竖直板上，两球均处于静止状态。已知O点在半圆柱横截面圆心O1的正上方，OA与竖直方向成30°角、其长度与半圆柱横截面的半径相等，OB与竖直方向成60°角，则（ ）
A. 轻绳对球A的拉力与球A所受弹力的合力大小相等
B. 轻绳对球A的拉力与半网柱对球A的弹力大小不相等
C. 轻绳AOB对球A的拉力与对球B的拉力大小之比为：
D. 球A与球B的质量之比为2：1
【答案】D
【解析】设轻绳中拉力为T，球A受力如图
A．所受弹力为绳对A的拉力和半圆对球A的弹力的合力，与重力等大反向，大于T，故A错误；
B．受力分析可得
解得
故B错误；
C．细线对A的拉力与对球B的拉力都等于T，故C错误；
D．对球B
，
解得
故D正确。故选D。
2. 如图所示，定滑轮通过细绳OO 连接在天花板上，跨过定滑轮的细绳两端连接带电小球A、B，其质量分别为m1、 m2 （ m1 m2 ）。调节两小球的位置使二者处于静止状态，此时OA、OB 段绳长分别为l1、l2，与竖直方向的夹角分别为、 。已知细绳绝缘且不可伸长， 不计滑轮大小和摩擦。则下列说法正确的是（ ）
A.   
B. l1∶l2  m2∶ m1
C. 若仅增大 B 球的电荷量，系统再次静止，则 OB 段变长
D. 若仅增大 B 球的电荷量，系统再次静止，则 OB 段变短
【答案】B
【解析】A. 因滑轮两边绳子的拉力相等，可知 = ，选项A错误；
B画出两球的受力图，由三角形关系可知
其中T1=T2则
选项B正确；
CD. 由关系式可知，l1和l2的大小由两球的质量关系决定，与两球电量关系无关，则若仅增大 B 球的电荷量，系统再次静止，则 OB 段不变，选项CD错误。
故选B。
3. 真空中的可见光与无线电波
A. 波长相等B. 频率相等C. 传播速度相等D. 传播能量相等
【答案】C
【解析】可见光和无线电波都是电磁波，它们的波长与频率均不相等，则传播能量也不相等，但它们在真空中传播的速度是一样的，都等于光速，故C正确，ABD错误；
故选C。
【点睛】要解答本题需掌握电磁波的家族，它包括微波、中波、短波、红外线及各种可见光、紫外线，X射线与γ射线等，都属电磁波的范畴，它们的波长与频率均不同，但它们在真空中传播速度相同，从而即可求解。
4. 分别用频率为ν和2ν的甲、乙两种单色光照射某金属，逸出光电子的最大初动能之比为1∶3，已知普朗克常量为h，真空中光速为c，电子电量为e。下列说法正确的是（ ）
A. 用频率为2ν的单色光照射该金属，单位时间内逸出的光电子数目一定较多
B. 用频率为的单色光照射该金属不能发生光电效应
C. 甲、乙两种单色光照射该金属，对应光电流的遏止电压相同
D. 该金属的逸出功为
【答案】B
【解析】A．单位时间内逸出的光电子数目与光的强度有关，由于光的强度关系未知，故A错误；
BD．光子能量分别为
和
根据爱因斯坦光电效应方程可知光电子的最大初动能为，逸出光电子的最大初动能之比为1：3，联立解得
用频率为的单色光照射该金属不能发生光电效应，故B正确，D错误；
C．两种光的频率不同，光电子的最大初动能不同，由动能定理可知，题目对应的遏止电压是不同的，故C错误。
故选B。
5. 1960年10月第十一届国际计量大会确定了国际通用的国际单位制，简称SI制。国际单位制共有七个基本单位，其中力学单位制中的3个基本单位是（ ）
①kg ② ③N ④m ⑤s ⑥ ⑦m/s2 ⑧
A. ①④⑤B. ①③④C. ②③⑦D. ⑤⑥⑧
【答案】A
【解析】国际基本单位有米、千克、秒、安培、开尔文、摩尔和坎德拉；其中力学单位制中的3个基本单位是米、秒、千克，即时m、kg、s，即①④⑤，故A正确，BCD错误。
故选A。
6. 某静电场在x轴正半轴上的电势φ随x变化的关系如图所示，则（ ）
A. x1处跟x2处的电场强度方向相同
B. x1处跟x2处的电场强度大小相等
C. 若把带正电的粒子从x1处移到x2处，电场力先做正功后做负功
D. 同一个带正电的粒子在R处具有的电势能小于在x2处的电势能
【答案】A
【解析】A．x1和x2处的斜率都是负值，说明电场强度方向相同，故A正确；
B．x1处的斜率大于x2处的斜率，说明x1处的电场强度大于x2处的电场强度，故B错误；
C．从x1处到x2处，电势逐渐降低，由于移动的是正电荷，电场力一直做正功，电势能一直减小，故C错误；
D．根据
可知，正电荷在R处具有的电势能为0，x2处的电势小于0，所以正电荷在x2处具有的电势能小于0，电势能为标量，正负号表示大小，所以同一个带正电的粒子在R处具有的电势能大于在x2处的电势能，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. 跳伞运动员从高空悬停的直升机内跳下，运动员竖直向下运动，其v-t图像如图所示，下列说法正确的是（ ）
A. 10s末运动员的速度方向改变
B. 从15s末开始运动员匀速下降
C. 运动员在0~10s内的平均速度大小大于20m/s
D. 10s~15s内运动员做加速度逐渐增大的减速运动
【答案】BC
【解析】A．10s末运动员的速度方向仍然为正方向，故A错误；
B．15s末，图象的加速度为零，运动员做匀速直线运动，故B正确；
C．0～10s内，如果物体做匀加速直线运动，平均速度
而运动员在0～10s内的位移大于做匀加速直线运动的位移，由知，时间相同，位移x越大，平均速度就越大，所以运动员在0～10s的平均速度大于20m/s，故C正确；
D．图象的斜率表示加速度，10～15s斜率绝对值逐渐减小，说明10～15s运动员做加速度逐渐减小的减速运动，故D错误。
故选BC。
8. 如图所示，AB两小球由绕过轻质定滑轮的细线相连，小球A放在固定的光滑斜面上，斜面倾角，BC两小球在竖直方向上通过劲度系数为k的轻质弹簧相连，小球C放在水平地面上。现用手控制住小球A，并使细线刚刚拉直但无拉力作用，并保证滑轮左侧细线竖直、右侧细线与斜面平行。已知小球A的质量为4m，小球BC质量相等，重力加速度为g，细线与滑轮之间的摩擦不计，开始时整个系统处于静止状态。释放小球A后，小球A沿斜面下滑至速度最大时小球C恰好离开地面，关于此过程，下列说法正确的是（ ）
A. 小球BC及弹簧组成的系统机械能守恒
B. 小球C的质量为m
C. 小球A最大速度大小为
D. 小球B上升的高度为
【答案】BC
【解析】A．以小球B、C及弹簧组成的系统为研究对象，除系统重力外，绳的拉力对系统做功，则系统机械能不守恒，故A错误；
B．小球A速度最大时，小球A的加速度为零，则
对小球B、C及弹簧组成的系统
联立以上两式，解得
故B正确；
CD．小球C恰好离开地面时，弹簧弹力
弹簧伸长量为，初始时，弹簧被压缩，则小球B上升，以小球A、B、C及弹簧组成的系统为研究对象，由机械能守恒定律得
又
联立以上两式，解得
故C正确，D错误。
故选BC。
9. 在倾角为θ的光滑固定绝缘斜面上有两个用绝缘轻弹簧连接的物块A和B，它们的质量分别为m和2m，弹簧的劲度系数为k，C为一固定挡板，开始未加电场系统处于静止状态，B不带电，A带电量为+q，现加一沿斜面方向向上的匀强电场，物块A沿斜面向上运动，当B刚离开C时，A的速度为v，之后两个物体运动中当A的加速度为0时，B的加速度大小均为a，方向沿斜面向上，则下列说法正确的是（ ）
A. 从加电场后到B刚离开C的过程中，A发生的位移大小为
B. 从加电场后到B刚离开C的过程中，挡板C对小物块B的冲量为0
C. B刚离开C时，电场力对A做功的瞬时功率为
D. 从加电场后到B刚离开C的过程中，物块A的机械能和电势能之和先增大后减小
【答案】CD
【解析】A．开始加电场时，弹簧处于压缩状态，对A，根据平衡条件和胡克定律有
解得
物块B刚要离开C时，弹簧的拉力等于物体B重力的下滑分力，根据胡克定律有
解得
故从加电场后到B刚离开C的过程中，A发生的位移大小为
故A错误；
B．从加电场后到B刚离开C的过程中，挡板C对小物块B的作用力不为零，由
知挡板C对小物块B的冲量不为零，故B错误；
C．设A所受的电场力大小为F，当A的加速度为零时，B的加速度大小均为a，方向眼斜面向上，根据牛顿第二定律，对A有
对B有
故有
B刚离开C时，电场力对A做功瞬时功率为
故C正确；
D．对A、B和弹簧组成的系统，从加电场后到B刚要离开C的过程中，物块A的机械能、电势能和弹簧的弹性势能之和保持不变，弹簧的弹性势能先减小后增大，则物块A的机械能和电势能之和先增大后减小，故D正确。故选CD。
10. 一列简谐横波沿x轴传播，如图所示为t=0时刻的波形图，M是平衡位置在x=70 m处的一个质点，此时M点正沿y轴负方向运动，之后经过0.4 s第二次经过平衡位置，则 。
A. 该波沿x轴正向传播
B. M点振动周期0.5 s
C. 该波传播的速度为100 m/s
D. 在t=0.3 s时刻，质点M的位移为0
E. 题中波形图上，与M点振动总是相反的质点有2个
【答案】ACE
【解析】A．由于时刻，M点正沿轴负方向运动，根据同侧法可知波沿轴正方向运动，A正确；
BC．经过，M点第二次经过平衡位置，根据波形平移法，处质点的振动形式传递至处，所以传播距离为，波速：
周期：
B错误，C正确；
D．经过，质点运动到关于平衡位置对称的位置，因此M质点的位移肯定不为0，D错误；
E．与M质点距离为半波长奇数倍的质点，振动与M点总是相反，因此题中波形图上，与M点振动总是相反的质点有两个，分别为40m和100m处的质点，E正确。
故选ACE。
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. 实验室有一节干电池，某同学想测量其电动势和内阻。除了一节干电池、开关S，导线还有下列器材供选用：
A．灵敏电流计G（0~200μA，内阻RA10Ω）
B．定值电阻R1（9990Ω，额定电流0.3A）
C．定值电阻R2（990Ω，额定电流1A）
D．电阻箱R（0~99.9Ω，额定电流3A）
（1）为了测量电动势，该同学应该选哪个定值电阻______（选填“R1”或“R2”）；
（2）在虚线框中画出实验电路图______；
（3）按照正确的电路图连接好电路，实验后得到如图所示的－图像，则该同学测得电源的电动势为________V，内阻为________Ω（结果均保留两位有效数字）。
【答案】（1）R1 （2） （3）1.4 0.50
【解析】(1)[1] 一节干电池电动势约为1．5V，可以把表头改装成2V的电压表，需要串联电阻阻值为：R串＝﹣RA＝﹣10Ω＝9990Ω
选定值电阻R1。
(2)[2] 应用电压表与电阻箱测电源电动势与内阻，电压表测路端电压，实验电路图如图所示：
(3)[3][4] 电压表内阻为：
RV＝RA+R1
由图示电路图可知，电源电动势为：
E＝U+I总r＝IRV+（I+）r
整理得：
＝•+
由图示﹣图象可知，图象的斜率：
k＝＝
截距：
b＝＝0.7×104
解得电源电动势：
E＝1.4V，r＝0.50Ω
12. 如图所示为某同学测量电源的电动势和内阻的电路图．其中包括电源E，开关S1和S2，电阻箱R，电流表A，保护电阻Rx．该同学进行了如下实验步骤：
(1)将电阻箱的阻值调到合适的数值，闭合S1、S2，读出电流表示数为I，电阻箱读数为9.5 Ω，断开S2，调节电阻箱的阻值，使电流表示数仍为I，此时电阻箱读数为4.5Ω．则保护电阻的阻值Rx＝________Ω．（结果保留两位有效数字）
(2)S2断开，S1闭合，调节R，得到多组R和I的数值，并画出图象，如图所示，由图象可得，电源电动势E＝________V，内阻r＝________Ω．（结果保留两位有效数字）
(3)本实验中，内阻的测量值________（填“大于”或“小于”）真实值，原因是_____________．
【答案】（1）5.0 (2)3.0 2.2 (3)大于 电流表也有内阻
【解析】(1)[1]由题意可知，闭合S1和S2时只有电阻箱接入电路，闭合S1、断开S2时，电阻箱与R串联接入电路，两种情况下电路电流相等，由欧姆定律可知，两种情况下电路总电阻相等，所以 保护电阻的阻值Rx＝9.5 Ω-4.5 Ω＝5.0Ω
(2)[2][3]根据闭合电路的欧姆定律可得，E＝I(R+Rx+r)，整理可得
可见图线的斜率
图线的纵截距
结合图象中的数据可得E＝3.0V，r＝2.2Ω．
(3)[4][5]本实验中，内阻测量值大于真实值，原因是电流表也有内阻，测量值等于电源内阻和电流表内阻之和．
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. 如图所示，在xOy平面的第一、第四象限有方向垂直于纸面向里的匀强磁场；在第二象限有一匀强电场，电场强度的方向沿y轴负方向。原点O处有一粒子源，可在xOy平面内向y轴右侧各个方向连续发射大量速度大小在之间，质量为m，电荷量为的同种粒子。在y轴正半轴垂直于xOy平面放置着一块足够长的薄板，薄板上粒子能够轰击到的区域的长度为。已知电场强度的大小为，不考虑粒子间的相互作用，不计粒子的重力。
（1）求匀强磁场磁感应强度大小B；
（2）在薄板上处开一个小孔，粒子源发射的部分粒子穿过小孔进入左侧电场区域，求粒子经过x轴负半轴的最远点的横坐标；
（3）若仅向第四象限各个方向发射粒子：时，粒子初速度为，随着时间推移，发射的粒子初速度逐渐减小，变为时，就不再发射，不考虑粒子之间可能的碰撞，若穿过薄板上处的小孔进入电场的粒子排列成一条与y轴平行的线段，求t时刻从粒子源发射的粒子初速度大小的表达式。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）速度为的粒子沿x轴正向发射，打在薄板的最远处，其在磁场中运动的半径为，由牛顿第二定律
①
②
联立解得
③
（2）如图a所示

速度为v的粒子与y轴正向成角射出，恰好穿过小孔，在磁场中运动时，由牛顿第二定律④
而
⑤
粒子沿x轴方向的分速度
⑥
联立，解得
⑦
说明能进入电场的粒子具有相同的沿x轴方向的分速度。当粒子以速度为从O点射入，可以到达x轴负半轴的最远处。粒子进入电场时，沿y轴方向的初速度为，有
⑧
最远处的横坐标
⑩
联立，解得
⑪
（3）要使粒子排成一排，粒子必须在同一时刻进入电场。粒子在磁场在运动轨迹如图b所示

周期相同，均为
⑫
又
⑬
粒子在磁场中的运动时间
⑭
以进入磁场的粒子，运动时间最长，满足其在磁场中运动时间
⑮
以不同速度射入的粒子，要同时到达小孔，有
⑯
联立，解得
14. 如图 1 所示，在直角坐标系 xOy 中，MN 垂直 x 轴于 N 点，第二象限中存在方向沿 y 轴负方向的匀强电场，Oy 与 MN 间（包括 Oy、MN）存在均匀分布的磁场，取垂直纸面向里为磁场的正方向，其感应强度随时间变化的规律如图 2 所示。一比荷的带正电粒子（不计重力）从 O 点沿纸面以大小 v0=、方向与 Oy 夹角θ＝60°的速度射入第一象限中，已知场强大小 E=(1+) ，ON=L
(1)若粒子在 t=t0时刻从 O 点射入，求粒子在磁场中运动的时间 t1；
(2)若粒子在 0~t0之间的某时刻从 O 点射入，恰好垂直 y 轴进入电场，之后从 P 点离开电场， 求从 O 点射入的时刻 t2以及 P 点的横坐标 xP；
(3)若粒子在 0~t0之间的某时刻从 O 点射入，求粒子在 Oy 与 MN 间运动的最大路程 s。
【答案】(1)；(2)，；(3)(5+)L
【解析】(1)若粒子在t0时刻从O点射入，粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，如图所示：
由几何关系可知圆心角
洛伦兹力提供向心力，则
已知
周期
粒子在磁场中运动的时间
符合题意。
(2)由(1)可知
解得
设t2时刻粒子从点射入时恰好垂直轴进入电场，如图所示：
则
解得
粒子在电场中做类平抛运动，分解位移
根据牛顿第二定律有
解得
(3)粒子在磁场中转动，已知周期
运动轨迹如图所示：
则
由于
粒子从点开始恰好做匀速圆周运动一圈回到点，时刻运动到，则
粒子从点开始恰好做匀速圆周运动一圈回到点，后沿做直线运动，则
因为
恰好等于的长度，所以最大路程为
15. 如图所示，均匀介质中两波源S1、S2分别位于x轴上x1 =0、x2=14m处，质点P位于x 轴上xp=4m处，T=0时刻两波源同时开始由平衡位置向y轴正方向振动，振动周期均为T=0. 1s，波长均为4m，波源Sl的振幅为A1 =4cm，波源S2的振幅为A3=6cm，求：
(i)求两列波的传播速度大小为多少？
(ii)从t=0至t=0. 35s内质点P通过的路程为多少？
【答案】(i)40m/s( ii)32cm
【解析】（i）由可得：v=40m/s；
（ii）S1波传到P点，历时，S2波传到P点，历时
因此当S2波传到P点处，S1波已使P点振动了，
其路程，且振动方向向下；
S2波传到P点时，振动方向向上，P为减弱点，叠加后振幅
在t=0.35s时，合振动使P点振动一个周期，其路程
故在t=0.35s内质点P通过的路程为