陕西省西安市蓝田县2023-2024学年高三上期末教学质量监测(一模)考试物理试卷(解析版)

这是一份陕西省西安市蓝田县2023-2024学年高三上期末教学质量监测(一模)考试物理试卷(解析版)，共15页。试卷主要包含了请将各题答案填写在答题卡上，可能用到的相对原子质量等内容，欢迎下载使用。
1．本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，共300分。考试时间150分钟。
2．请将各题答案填写在答题卡上。
3．可能用到的相对原子质量：H 1 Li 7 Be 9 O 16 S 32 Fe 56
二、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，第14~18题只有一项符合题目要求，第19~21题有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1. 我国“北斗三号”使用的氢原子钟技术指标达到国际先进水平。它是利用氢原子能级跃迁时辐射出来的电磁波来计时的。图为氢原子能级图，在n能级的能量值为，大量处于基态的氢原子吸收某种频率的光子跃迁到激发态后，能辐射六种不同频率的光子，则氢原子吸收的光子的能量为（ ）
A. 1.89eVB. 10.2eVC. 12.09eVD. 12.75eV
【答案】D
【解析】大量处于基态的氢原子吸收某种频率的光子跃迁到激发态后，能辐射六种不同频率的光子，可知氢原子跃迁到了n=4的能级，则氢原子吸收的光子的能量为
，故选D。
2. 如图所示，轻质细绳OA一端系在小球O上，另一端固定在倾斜天花板上的A点，轻质弹簧OB一端与小球连接，另一端固定在竖直墙上的B点，平衡时细绳OA垂直于天花板，弹簧恰好水平。将细绳OA剪断的瞬间，小球的加速度（ ）
A. 竖直向下B. 沿OB方向
C. 沿AO方向D. 等于0
【答案】C
【解析】小球受重力、细绳OA斜向上的拉力及弹簧的弹力作用，细绳OA中的拉力大小为
将细绳剪断的瞬间重力及弹簧的弹力均不变，所以小球的加速度沿AO方向、大小为
，故选C。
3. “天问一号”火星探测器被火星捕获后。经过一系列变轨进入如图所示的椭圆停泊轨道，为着陆火星做准备。P点为椭圆的近火点，Q点为远火点，关于探测器在停泊轨道上的运动（忽略其他天体的影响）。下列说法正确的是（ ）
A. 探测器的机械能守恒
B. 探测器经过P点时的速度最小
C. 探测器经过Q点时的加速度最大
D. 探测器经过Q点时做“离心运动”
【答案】A
【解析】A．探测器在停泊轨道上的运动无其他外力做功机械能守恒，故A正确；
B．由开普勒第二定律可知探测器经过P点时的速度最大，故B错误；
C．探测器经过Q点时离火星最远所受引力最小，加速度最小，故C错误；
D．探测器经过Q点时做“向心运动”，故D错误。故选A。
4. 北京正负电子对撞机的储存环是周长为L的近似圆形的轨道，环中的n个电子以速度v定向运动，已知电子的电荷量为e，则n个电子形成的电流为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】n个电子形成的电流为
故选B。
5. 光滑水平地面上的物体A沿直线运动时与静止的物体B发生正碰，其位移-时间图像如图所示。由图可知，物体A、B的质量之比为（ ）
A. 1：6B. 1：4C. 1：3D. 1：2
【答案】A
【解析】由图像的斜率表示速度，可推出碰撞前后的瞬时速度为
，
，
由动量守恒可得
代入数据解得，故选A。
6. 如图所示，真空中有一长方体区域abcd-，棱ab、ad的长均为L，棱a的长为2L。现将电荷量为＋q、-q的点电荷分别固定在棱a、c的中点e、f处，下列说法正确的是（ ）
A. a、两点的电场强度相同
B. b、两点的电场强度相同
C. 棱d和棱b所在的直线均是等势线
D. a、b两点的电势差等于、两点的电势差
【答案】ABC
【解析】A．由题意可得，等量的异种电荷在平面中，根据等量异种电荷电场强度和等势面的分布可知，和两点的电场强度大小相等，方向相同，故A正确；
B．平面是两个点电荷连线的中垂面，则平面是零等势面，和两点的电场强度都垂直与平面指向f点方向，再根据等量异种电荷电场强度和等势面的分布可知，和两点的电场强度大小和方向都相同，故B正确；
C．由B可知，平面是零等势面，棱和棱都在平面内，故C正确；
D．设abcd平面的中点为，平面的中点为，在平面中，根据等量异种电荷电场强度和等势面分布的对称性可知
因为b在同一零等势面内，电势相等，所以
故D错误。
故选ABC。
7. 图为一理想自耦变压器，在A、B间输入电压有效值恒定的交变电流，起初滑片位于线圈CD的中点G，滑片位于滑动变阻器R的中点，电流表A1和为理想电表，下列说法正确的是（ ）
A. 若仅将滑片向上滑动，则电流表、的示数均变小
B. 若仅将滑片向上滑动，则电流表、的示数均变大
C. 若仅将滑片向上滑动，则电流表、的示数均变小
D. 若仅将滑片向上滑动，则电流表、的示数均变大
【答案】AC
【解析】AB．仅将滑片向上移，原线圈匝数增大，根据理想变压器的电压比等于匝数比可知，不变，则减小，根据可知副线圈电流减小，即的示数变小，再根据可知原线圈电流减小，即的示数变小，故A正确，B错误；
CD．因原副线圈匝数均不变且不变，根据理想变压器的电压比等于匝数比可知不变，仅将滑片向上移，接入电路的电阻阻值变大，根据可知副线圈电流减小，即的示数变小，再根据可知原线圈电流减小，即的示数变小，故C正确，D错误；
故选AC。
8. 如图甲所示，横截面积为10cm2、绕有4000匝的螺线管与一定值电阻串联。已知螺线管的电阻为2Ω，定值电阻的阻值为6Ω，穿过螺线管内的匀强磁场的磁感应强度随时间均匀变大，其B—t图像如图乙所示，以磁场向右穿过螺线管为正方向，在0~2s内，下列说法正确的是（ ）
A. 穿过螺线管的磁通量的变化率为10Wb/s
B. A点电势比C点电势低
C. 定值电阻的电功率为8W
D. 螺线管产生的热量为4J
【答案】BD
【解析】A．磁通量的变化率为
故A错误；
B．根据楞次定律结合安培定则可知，A点电势比C点电势低，故B正确；
C．根据已知条件可得回路中的感应电动势为
则定值电阻电功率为
故C错误；
D．螺线管产生的热量为
故D正确
故选BD。
第Ⅱ卷（非选择题 共174分）
三、非选择题：包括必考题和选考题两部分。第22~32题为必考题，每道试题考生都必须作答。第33~38题为选考题，考生根据要求作答。
（一）必考题：共129分。
9. 小明利用如图甲所示的装置测定当地的重力加速度。实验中将铁架台竖直放置，上端固定电磁铁，在电磁铁下方固定一个位置可调节的光电门。
（1）用螺旋测微器测得小球的直径为d。
（2）闭合电磁铁的开关，吸住小球；测出小球与光电门间的高度差h；断开开关，小球由静止自由下落，记录小球通过光电门的挡光时间t。则小球通过光电门时的速度大小v=_________（用题中的字母表示）。
（3）改变光电门的位置，重复实验，得到多组h、t，以为纵轴、h为横轴，作出的图像如图乙所示，则当地的重力加速度大小g=__________（用题中的字母表示）。
【答案】（2） （3）
【解析】（2）[1]根据极短时间的平均速度等于瞬时速度，小球通过光电门时的速度大小为
（3）[2]小球做自由落体运动，有
整理得
图象的斜率为
当地的重力加速度大小为
10. 某物理兴趣小组欲将电流表A1改装成量程为3V的电压表。
（1）小组同学先测量电流表的内阻，提供的实验器材有：
A.电流表A1（量程为1mA，内阻约为90Ω）；
B．电流表A2（量程为1.5mA，内阻约为400Ω）；
C．定值电阻（阻值为200Ω）；
D．定值电阻（阻值为20Ω）；
E．滑动变阻器R（阻值为0~10Ω）；
F.一节新的干电池E；
G.开关S及导线若干。
①图中的电阻R0应选用_________（填“C”或“D”）；
②根据如图所示的器材符号，请画出实验电路的原理图_______；
③正确连接线路后，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片，获得多组A1的示数I1和A2的示数I2，测得电流表A1的内阻为100Ω。
（2）给电流表A1串联一个阻值为_________kΩ（结果保留两位有效数字）定值电阻，可将电流表A1改装成量程为3V的电压表V。
【答案】（1）C （2）2.9
【解析】（1）[1]当电流表、满偏时，电流表并联的电阻约为
故图中的电阻应选用C。
[2]滑动变阻器变阻器阻值较小，需采用分压式接法，电流表与定值电阻并联可求出电流表两端的电压，电流表测量通过电流表与定值电阻的总电流，故实验电路的原理图如图所示。
（2）[3]根据电压表改装原理
电流表A1串联一个定值电阻的阻值为
11. 如图所示，一个可视为质点、质量m＝1kg的小物块，从平台上的A点以的初速度水平抛出，恰好无碰撞地从C点进入固定光滑圆弧轨道，最后小物块滑上紧靠轨道末端D点的质量M＝2kg的长木板，并恰好能到达长木板的左端。已知长木板的上表面与圆弧轨道末端的切线相平，圆弧轨道的半径，圆弧轨道对应的圆心角为θ，小物块与长木板间的动摩擦因数，长木板与地面间的动摩擦因数，不计空气阻力，取重力加速度大小，sinθ＝0.8。求：
（1）小物块滑上长木板时的速度大小；
（2）小物块与长木板间因摩擦产生的热量Q。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）小物块在C点的速度为
小物块从C点运动至D点，根据动能定理有
解得小物块滑上长木板时的速度大小为
（2）对小物块，根据牛顿第二定律有
对长木板，根据牛顿第二定律有
解得
，
设经历时间小物块与长木板共速，速度为，则
解得
小物块与长木板间的相对位移为
小物块与长木板间因摩擦产生的热量为
12. 如图所示，平面直角坐标系xOy的第二象限内存在沿x轴正方向、电场强度大小为E的匀强电场，第一象限内一梯形区域中存在垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场（图中未画出），点P处的质子源由静止释放的质子在电场力的作用下加速后，从Q点进入第一象限，经磁场偏转后从N点垂直x轴射入第四象限。已知P、Q、N三点的坐标分别为、、，质子的质量为m、带电荷量为e，不计质子受到的重力，求：
（1）质子最大速度v；
（2）质子从P点运动到N点的时间t；
（3）第一象限内匀强磁场区域的最小面积S。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）质子在电场力的作用下加速，根据动能定理有
质子的最大速度为
（2）质子从从Q点进入第一象限，经磁场偏转后从N点垂直x轴射入第四象限，画出轨迹如图所示。
质子在电场中运动有
质子在磁场中运动，根据洛伦兹力提供向心力
质子做匀速直线运动的时间为
质子在磁场中运动的时间为
质子从P点运动到N点时间为
（3）质子在磁场中运动，根据洛伦兹力提供向心力
则第一象限内匀强磁场区域的最小面积为
（二）选考题：共45分。请考生从给出的2道物理题、2道化学题、2道生物题中每科任选一题作答。如果多答，则每科按所答的第一题计分。
[物理——选修3-3]（15分）
13. 关于分子动理论，下列说法正确的是（ ）
A. 每个水分子的直径约为4nm
B. 布朗运动反映了分子的无规则运动
C. 两分子间的作用力为0时分子势能最小
D. 气体温度升高，分子的平均动能可能减小
E. 密闭容器内的气体温度降低时，单位时间内容器壁的单位面积上受到气体分子的撞击次数减少
【答案】BCE
【解析】A．每个水分子的直径约为0.4nm，选项A错误；
B．布朗运动是悬浮颗粒的无规则运动，反映了水分子的无规则运动，选项B正确；
C．两分子间的作用力为0时分子势能最小，选项C正确；
D．温度是分子平均动能的标志，则气体温度升高，分子的平均动能一定增加，选项D错误；
E．密闭容器内的气体温度降低时，气体的体积不变，数密度不变，压强减小，分子平均速率减小，则单位时间内容器壁的单位面积上受到气体分子的撞击次数减少，选项E正确。
故选BCE。
14. 如图所示，导热性能良好的U形管开口向上竖直放置，两端口等高，左端开口、右端封闭，左端横截面积为右端的5倍，此时左端水银面到管口的距离，比右端水银面高。现用厚度不计的轻质活塞封闭左端端口并缓慢向下推动活塞，使两管水银面相平。已知外界大气压强恒为，封闭气体均可视为理想气体，环境温度保持不变，求：
（1）两管水银面相平时右管封闭气体的压强p；
（2）活塞向下推动的距离d。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）设初始状态右管封闭气体的压强，则
得
推动活塞至两管水银面相平，设左端液面下降，根据左端横截面积为右端的5倍，则右端液面上升，有
解得
对右管封闭气体，根据波意耳定律有
解得
（2）对左端封闭气体，根据波意耳定律有
解得
[物理—选修3-4]（15分）
15. x＝-5m处的振源做振幅为8cm的简谐运动，形成一列沿x轴正方向传播的简谐横波，t＝0时刻的波形如图所示，x轴上P、Q两质点的坐标分别为1m和9m，t＝1.3s时质点Q第一次处于波谷，下列说法正确的是（ ）
A. 波源的起振方向向上
B. 这列波的周期为0.2s
C. 这列波的传播速度为10m/s
D. t＝0.4s时，质点P第一次到达波峰
E. 当质点Q第一次到达波峰时，质点P通过的路程为72cm
【答案】ACE
【解析】A．波沿x轴正方向传播，根据平移法可知x＝-1m处的质点向上振动，所以波源的起振方向向上，故A正确；
BC．由图可知波长为4m，则有
t＝1.3s时质点Q第一次处于波谷，则有
其中x=10m，解得
s，m/s
故B错误，C正确；
D．质点P第一次到达波峰所需的时间为
故D错误
E．质点P第一次到达波峰所需的时间为
当质点Q第一次到达波峰时，质点P运动的时间为
s-0.2s=0.9s=2T
运动的路程为
cm
故E正确；
故选ACE。
16. 当太阳光照射到空气中的水滴时，光线被折射及反射后，便形成了彩虹。如图所示，一束单色光以入射角α＝45°射入空气中的球形水滴，折射出两条光线1、2（只考虑光在水滴内的第一次反射），已知入射光线与出射光线2之间的偏向角φ＝150°。求：
（1）水滴对单色光的折射率n；
（2）出射光线1、2的夹角θ。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）由题意可知，第一次折射的折射角为
所以折射率为
（2）出射光线1、2的夹角