山东省东营市广饶县第一中学2023-2024学年高三下学期期中物理试卷

这是一份山东省东营市广饶县第一中学2023-2024学年高三下学期期中物理试卷，共15页。试卷主要包含了请将答案正确填写在答题卡上，如图所示，物体A等内容，欢迎下载使用。

注意事项：
1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2．请将答案正确填写在答题卡上
第Ⅰ卷（选择题）
一、单选题（共8题，每题3分，共24分）
1．如图所示，在以加速度大小为的匀加速下降的电梯地板上放有质量为m的物体，劲度系数为k的轻弹簧一端固定在电梯壁上，另一端与物体接触（不粘连），弹簧水平且无形变。用水平力F缓慢推动物体，在弹性限度内弹簧被压缩了L，撤去F后，物体由静止向左运动2L后停止运动。已知物体与电梯地板间的动摩擦因数为，重力加速度为g，则撤去F后（ ）
A．与弹簧分离前物体相对电梯地板运动的加速度大小越来越大
B．与弹簧分离后物体相对电梯地板运动的加速度大小越来越小
C．弹簧压缩量为时，物体相对电梯地板运动的速度最大
D．物体相对电梯地板做匀减速运动的时间为
2．如图所示，A为近地气象卫星，B为远地通讯卫星，假设它们都绕地球做匀速圆周运动。已知地球半径为R，卫星A距地面高度可忽略不计，卫星B距地面高度为h，不计卫星间的相互作用力。则下列说法正确的是（ ）
A．若两卫星质量相等，发射卫星B需要的能量少
B．卫星A与卫星B运行周期之比为
C．卫星A与卫星B运行的加速度大小之比为
D．卫星A与卫星B运行速度大小之比为
3．如图所示，在平面直角坐标系中只有第四象限存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，点M的坐标为。一电荷量为q、质量为m的带电粒子以某一速度从点M与y轴负方向成37°角垂直磁场射入第四象限，粒子恰好垂直穿过x轴，已知，。若不考虑粒子重力，下列说法正确的是（ ）
A．粒子可能带负电
B．粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为
C．粒子的速度大小为
D．若仅减小磁感应强度大小，粒子可能不会穿过x轴
4．如图是某地铁列车从左向右匀速率通过下穿轨道的示意图，其中段水平、段与段的倾角相等。已知整个过程中列车所受阻力的大小保持不变（包括摩擦阻力和空气阻力）、方向始终与速度方向相反，在段和段，牵引列车的功率分别为和。则在段牵引列车的功率为（ ）
A．B．C．D．
5．如图所示，一个小球由A静止开始沿粗糙的圆周顶端运动到底端B时速度为，克服摩擦力做功；以速度从底端B出发，恰好能运动到顶端A，克服摩擦力做功为，则（ ）
A．，B．，
C．，D．，
6．如图所示，A为地球赤道表面的物体，B为环绕地球运行的卫星，此卫星在距离地球表面的高度处做匀速圆周运动，且向心加速度的大小为a，已知地球同步卫星的轨道半径为，R为地球的半径，引力常量为G。则下列说法正确的是（ ）
A．地球两极的重力加速度大小为B．物体A的线速度比卫星B的线速度大
C．地球的质量为D．地球的第一宇宙速度大小为
7．如图甲所示，质量为的小物块静止放置在粗糙水平地面O处，物块与水平面间的动摩擦因数，在水平拉力F作用下物块由静止开始沿水平地面向右运动。已知水平拉力F随时间变化的图象如图乙所示，重力加速度g取，取水平向右为正方向，由此可知（ ）
A．在0~3s时间内物块的加速度大小为
B．在3~5s时间内物块的加速度大小为，方向水平向右
C．5s末，物块速度大小为3m/s，方向水平向右
D．在5s末，克服水平拉力F做功的功率为0
8．如图所示，竖直面内的光滑圆轨道固定不动，一轻质弹簧一端连接在圆轨道圆心的光滑转轴上，另一端与圆轨道上的小球（可视为质点）相连，小球的质量为1kg，弹簧处于压缩状态，当小球在轨道最低点时，给小球一水平向右的大小为3m/s的初速度，结果小球恰好能通过轨道的最高点，重力加速度大小为，轨道半径为0.2m，则下列说法正确的是（ ）
A．小球通过轨道最高点时的速度大小为
B．小球从最低点运动到最高点的过程中，弹簧的弹力不断变大
C．小球运动到最高点时，弹簧的弹力大小为10N
D．小球在轨道最低点时，对轨道的压力大小为60N
二、多选题（共4题，每题4分，共16分）
9．如图所示，足够长的L形木板A静置于水平地面上，其上表面光滑，下表面与水平面间的动摩擦因数为。轻质弹簧一端固定在木板上，另一端与置于木板上表面的滑块B相连，A、B质量均为m，现对滑块B施加一个水平向右的恒力F，F的大小为。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，滑块运动过程中弹簧始终处在弹性限度内，重力加速度为g。则在开始施加F至弹簧第一次伸长到最长的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．B的速度一直增大
B．A和B组成的系统动量不守恒
C．刚施加F瞬间，B的加速度大小为
D．A和B的速度相同时，二者加速度大小相等
10．如图所示，物体A（可视为质点）以一定的速度从左端滑上静止于光滑水平面上的物体B上，并从物体B的右端滑下，A在B上运动的时间为，A从B的右端滑下时，A的速度大小为，B的速度大小为；若物体A仍以从左端滑上静止于光滑水平面上的与B粗糙程度相同、长度相同、但质量比B大的物体C上时，A也能从C的右端滑下，A在C上运动的时间为，A从C的右端滑下时，A的速度大小为，C的速度大小为，则下列关系正确的是（ ）
A．B．C．D．
11．某小型发电站的发电功率是20kW，发电机的输出电压为380V，输电电压为5000V，输电线路总电阻是6Ω，用户端的降压变压器原、副线圈的匝数比为，则下列说法正确的是（ ）
A．用户端得到的电压约为226V
B．输电线路的升压变压器原、副线圈的匝数比为
C．若发电站的发电功率提高到40kW，则用户端获得的电压会加倍
D．采用380V低压输电和采用5000V高压输电，输电线路损耗的功率之比约
12．某双星系统，它们绕二者连线上的某点做匀速圆周运动，双星系统中质量较小的星体能“吸食”质量较大的星体的表面物质，达到质量转移的目的。观测表明，双星间的距离在缓慢增大，假设星体的轨道近似为圆，则在该过程中（ ）
A．双星做圆周运动的角速度不断减小
B．双星做圆周运动的角速度不断增大
C．质量较大的星体做圆周运动的轨道半径减小
D．质量较大的星体做圆周运动的轨道半径增大
第Ⅱ卷（非选择题）
三、实验题（共2题，每题7分，共14分）
13．[物理——选修3-3]
在“用油膜法估测分子大小”的实验中，将1ml的油酸加入酒精中配制成1000mL的油酸酒精溶液，通过注射器测得80滴这样的溶液为1mL，取1滴溶液滴在撒有痱子粉的浅水槽中，待油膜界面稳定后，测得油膜面积为
①估算油酸分子的直径______m（结果保留一位有效数字）。
②将上述油酸酒精溶液置于一个敞口容器中放置一段时间，再使用该溶液进行实验会导致分子直径的测量结果______（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。
14．两位同学在实验室利用如图甲所示的电路测定定值电阻、电源的电动势E和内阻r，调节滑动变阻器的滑片P向某一方向移动时，一个同学记录了电流表A和电压表的测量数据，另一同学记录的是电流表A和电压表的测量数据，并根据数据分别描绘了如图乙所示的两条直线a、b，回答下列问题：
（1）根据两同学描绘的直线a、b，可知b图线是根据电压表______（填“”或“”）和电流表A的数据描绘的图线，并可以测得______（填写物理量符号及计算结果）。
（2）忽略各电表对电路的影响，则该电路中电流表的读数最大不超过______A。
四、计算题（共4题，共46分）
15．如图所示的导热容器内充有一定质量的理想气体，容器被绝热活塞分成A、B两部分，活塞可以在容器内无摩擦地滑动，稳定时两部分气体体积之比为，其中容器的B部分还安装有电热丝。已知初始时A部分的气体压强为，活塞的质量为，横截面积，重力加速度，现把容器缓慢地由竖直旋转至水平。
（i）稳定后，求A、B两部分气体体积之比；
（ii）如果用绝热材料把整个容器包起来，使它与外界绝热，用电热丝给B部分气体加热使A、B两部分气体的体积相等，求此时A、B两部分气体的热力学温度之比。
16．如图所示，两固定的光滑平行长直导轨电阻不计，倾角为，间距为d；在矩形区域内有磁感应强度大小为B、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场，分界线与的间距为L；长为d的两金属棒、的质量均为m，电阻均为R。棒从导轨顶端由静止开始沿导轨下滑，同时棒以某一初速度从处开始沿导轨匀速下滑。当棒运动到处时，棒恰好运动到处。测得棒从运动到的时间为t。重力加速度大小为g。求：
（1）棒的初速度大小以及棒运动到时的速度大小；
（2）棒从运动到的过程中流过棒的总电荷量q；
（3）棒通过时的速度大小以及棒从运动到的过程中产生的总热量Q。
17．如图所示，足够长的光滑斜面倾角为，斜面上方空间等间距分布着垂直斜面向上的条形匀强磁场，磁感应强度大小，条形磁场区域的宽度及相邻条形磁场区域的间距均为，现有一边长，质量、电阻的正方形线框在斜面上距离第一个条形磁场上边界处由静止释放，从刚进入磁场开始经过时间，线框速度达到，已知重力加速度，求：
（1）线框边刚进入磁场时受到的安培力的大小F；
（2）线框匀速运动的速度大小；
（3）从释放线框到线框速度达到的过程，线框穿过完整的条形磁场区域的个数和线框中产生的焦耳热Q。
18．[物理——选修3-4]
图示的直角三角形是玻璃砖的横截面，，，边长等于L。一束平行于边的光束从边上的某点射入玻璃砖，进入玻璃砖后，在边上的E点被反射，E点是边的中点，是从该处反射的光线，且恰与边平行。求：
①玻璃砖的折射率
②该光束从E点反射后，直到第一次有光线从玻璃砖射出所需的时间（真空中的光速用符号“c”表示）。
参考答案
1．D
【解析】本题考查胡克定律、超重、失重，意在考查考生应用牛顿运动定律解决问题的能力。
物体在竖直方向处于失重状态，对电梯地板的压力为，撤去F后，物体相对电梯地板向左做加速运动，所受合力大小为，所以加速度大小随弹簧压缩量x的减小而减小，当加速度减小到零时，物体的速度最大，然后物体相对电梯地板做减速运动，所受合力大小为，加速度大小随弹簧压缩量x的减小而增大，所以分离之前物体的加速度大小先减小后增大，分离之后，物体只受摩擦力作用，加速度恒定，A、B错误；当物体的速度最大时，所受合外力为零，即，所以时速度最大，C错误；物体离开弹簧后相对电梯地板做匀减速运动，加速度大小，物体做匀减速运动的位移为L，则，得物体做匀减速运动的时间，D正确。
【备注】无
2．D
【解析】本题考查天体运动，意在考查考生利用万有引力知识解决问题的能力。虽然卫星B的速度小于卫星A的速度，但卫星B的轨道比卫星A的高，所具有的引力势能大，所以发射卫星B需要的能量大，A错误；根据开普勒第三定律可知，所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等，即卫星A与卫星B运行周期之比为，则B错误；由，则，所以卫星A与卫星B运行的加速度大小之比为，C错误；由，得，卫星A与卫星B运行速度大小之比为，所以D正确。
【备注】无
3．C
【解析】本题考查了带电粒子在磁场中的运动，意在考查考生应用数学处理物理问题的能力。
由题中条件并通过左手定则分析可知，该粒子一定带正电，A错误；作出粒子的运动轨迹如图所示，由几何关系可知，解得，B错误；由牛顿第二定律，解得，C正确；如果仅减小磁场的磁感应强度大小，由知粒子的轨迹半径增大，粒子一定仍从x轴穿过，D错误。
【备注】无
4．A
【解析】列车做匀速率运动，受力平衡，设段和段的倾角为，列车受到的阻力大小为f，则在段，根据力的平衡条件得，此时的功率为；同理在段，受力情况为，此时的功率为；在段，由力的平衡条件得，此时的功率为。由以上可得，故A正确，BCD错误。
【备注】无
5．D
【解析】本题考查竖直面内的圆周运动、动能定理、摩擦力、克服摩擦力做功及其相关的知识点。
对小球由圆周轨道的顶端A静止开始的下滑过程，由动能定理，；对小球由圆周轨道的底端B出发的运动过程，由动能定理，；显然。把圆周轨道分割成很多微元，两个过程在对应微元上，第二个过程的速度较大，对轨道的压力较大，运动所受的滑动摩擦力较大，沿圆周轨道运动克服摩擦力做功较多，即，选项D正确。
【备注】无
6．D
【解析】本题考查万有引力定律，意在考查考生应用物理规律解决问题的能力。卫星B绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，则有，又，对于地球两极的物体有，解得，，，A、C错误；物体A与地球同步卫星的角速度相等，根据知，同步卫星的线速度大于物体A的线速度，又由可知，同步卫星的线速度小于卫星B的线速度，故物体A的线速度小于卫星B的线速度，B错误；由，并结合，可得地球的第一宇宙速度为，D正确。
【备注】无
7．D
【解析】本题考查图象、牛顿第二定律、匀变速直线运动规律、功率及其相关知识点。在0~3s时间内，，由牛顿第二定律，，解得物块加速度，选项A错误。在3~5s时间内，，由牛顿第二定律，，解得物块加速度，3s末，物块速度为，4s末，物块速度为，摩擦力大于拉力，4s末物块停止运动，则5s末，克服水平拉力F做功的功率为0，选项B、C错误，D正确。
【备注】无
8．D
【解析】本题考查竖直面内的圆周运动，意在考查考生的分析推理能力。
由于轨道光滑，根据机械能守恒定律可知，小球从最低点运动到最高点的过程，有，得小球通过最高点时的速度大小为，A项错误；小球运动过程中弹簧的长度不变，因此弹力大小不变，B项错误；小球刚好能通过轨道的最高点，说明小球通过最高点时对轨道的压力为零，，得弹簧的弹力大小为，C项错误；小球在轨道最低点时，，得，D项正确。
【备注】无
9．BD
【解析】刚施加力F瞬间，由牛顿第二定律有：，可得B的加速度大小，C项错；当弹簧弹力等于F时，B速度达到最大，之后，弹簧继续拉长，弹力大于力F，B开始减速，A项错；A相对地面滑动之前，与B组成的系统在水平方向所受合外力不为零，动量不守恒，B项正确；当B达到最大速度时，弹簧弹力等于F，之后A相对地面滑动，与地面间的摩擦力，B的加速度，A的加速度为，二者加速度大小始终相等，D项正确。
【备注】无
10．BD 【解析】本题考查牛顿第二定律及运动学知识，意在考查考生利用数学知识处理物理问题的能力。设A、B、C的质量分别为、、，A与B、A与C之间的动摩擦因数均为，B和C的长度均为L，A在上运动时A的位移为，B的位移为，由几何关系可得，，即①，对A和B由牛顿第二定律可得，，；设A在C上运动时A的位移为，B的位移为，由几何关系可得，，即②，对A和C由牛顿第二定律可得，，，；由于所以分别画出A、B和C的速度-时间图象，如图所示，由①②两式对比并结合图象可得，则，，选项B、D正确。
【备注】无
11．AD 【解析】本题考查理想变压器和远距离输电的原理，意在考查考生的分析综合能力。
升压变压器副线圈中电流，降压变压器原线圈电压，对降压变压器有，所以用户得到的电压为，A正确；对升压变压器有，B错误；发电站发电功率提高到40kW，输电电流增大，则输电线路上损失的电压就会增加，所以降压变压器原线圈电压减小，则降压变压器的输出电压减小，C错误；当采用380V低压输电时，输电线上的电流为，所以输电线路损耗的功率为，用5000V高压输电，输电线上的电流为，输电线路损耗的功率为，则，D正确。
【备注】无
12．AD
【解析】本题考查万有引力定律及其应用。
设质量较小的星体的质量为，轨道半径为，质量较大的星体的质量为，轨道半径为，双星间的距离为L，转移的质量为。根据万有引力提供向心力，对：，对：，联立解得：，总质量不变，两者距离L增大，则角速度变小，选项A正确，选项B错误；可解得：，，因为L增大，故增大，即质量较大的星体做圆周运动的轨道半径增大，选项C错误，选项D正确。
【备注】无
13．① ②偏小
【解析】本题考查用油膜法估测分子大小的实验。①1滴溶液中含纯油酸的体积，油酸分子薄膜厚度为，油膜可认为是单分子层，故油酸分子的直径约为。②将该溶液放置一段时间后，每滴溶液中含有的纯油酸体积增大，油膜面积增大，故所测分子直径应偏小。
【备注】无
14．（1） （2）0.5
【解析】本题考查了伏安法测电阻以及测电源电动势和内阻的实验，意在考查考生处理实验数据的能力。（1）定值电阻的图线是正比例图线，一定经过原点，故图线b是根据电压表和电流表A的数据描绘的，由图线可得的电阻为2.0Ω。（2）当滑动变阻器的滑片滑到最左端时，总电阻最小，电流最大，示数为0.5A。
【备注】本题关键是要明确定值电阻的图象和电源的图象的物理意义和区别，定值电阻的图线是正比例图线，斜率表示电阻；电源的图线的纵轴截距表示电动势，斜率的绝对值表示内阻；然后根据具体数据进行判断。
15．（i） （ii）
【解析】本题考查理想气体状态方程，意在考查考生对知识的理解和应用能力。
（i）容器由竖直旋转到水平过程温度不变，则根据玻意耳定律可得
对A部分气体有
对B部分气体有
因为活塞可以无摩擦地滑动，所以，联立解得
（ii）设加热B部分气体前，A、B两部分气体的温度均为T，根据理想气体状态方程可得
对A部分气体有 对B部分气体有
活塞可以无摩擦地滑动，所以，又，联立解得
【备注】无
16．（1） （2） （3）
【解析】本题考查安培力、法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、匀变速直线运动、牛顿第二定律、能量守恒定律，意在考查考生的分析综合能力。
（1）棒从运动到的过程中受力平衡，则
根据法拉第电磁感应定律有
根据闭合电路欧姆定律有，
得 时间
棒从导轨顶端匀加速运动到，则
根据牛顿第二定律有，得
（2）根据法拉第电磁感应定律有 平均感应电动势
根据闭合电路欧姆定律有 平均感应电流 电荷量，得
（3）棒从运动到的过程中，根据牛顿第二定律有，
经过极短的时间，有
由微元法有，，，得
根据能量守恒定律有
得
【备注】无
17．（1） （2） （3）
【解析】本题考查法拉第电磁感应定律和能量的综合，意在考查考生的分析综合能力。
（1）设线框边刚进入磁场时的速度为，则根据动能定理有
解得
线框边切割磁感线产生的感应电动势
线框边刚进入磁场时受到的安培力
（2）线框匀速运动时受到的合力为零，根据受力平衡有

代入数据解得
（3）由题意可知，线框在沿斜面下滑的过程中始终受到安培力的作用，设线框从刚进入磁场开始经时间速度变化为，线框速度为v，此时有
在时间内，由动量定理有
设经，线框沿斜面下滑的位移为x，对上式两边求和
可得
代入数据解得
线框穿过完整的条形磁场区域的个数
由能量守恒定律有
解得
【备注】无
18．① ②
【解析】本题考查折射定律、全反射及其相关知识点。
①根据题述画出光路图如图所示。入射角，折射角
根据折射定律可得
②根据图中几何关系，，
光束在玻璃砖中传播速度
光在玻璃砖中的全反射临界角为，故
光束从E点反射后，再经一次全反射可射出玻璃砖，光路图如图所示
则光束从E点反射后，在玻璃砖中的总路程为
故所需时间为。
【备注】无