2023届陕西省延安市宜川县中学高三下学期一模物理试题(含答案)

这是一份2023届陕西省延安市宜川县中学高三下学期一模物理试题(含答案)，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。


一、单选题
1、甲是磁电式电流表的结构简图，线圈绕在一个与指针、转轴相连的铝框骨架上，蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布，同一圆周上磁感应强度大小处处相等，如图乙。当线圈通以如图乙所示方向电流时，下列说法正确的是( )
A.a、b导线所受安培力相同
B.线圈将按逆时针方向（正视）转动
C.换磁性更强的磁铁会增大电流表的量程
D.增加线圈匝数会减小电流表的量程
2、在探究射线性质的过程中，让质量为、带电荷量为的α粒子和质量为、带电荷量为e的β粒子，分别沿垂直于磁场的方向射入同一匀强磁场中，发现两种粒子沿半径相同的圆轨道运动。则α粒子与β粒子的动能之比是( )
A.B.C.D.
3、如图所示，用两根轻细悬线将质量为m、长为l的金属棒ab悬挂在c、d两处，置于匀强磁场内。当棒中通以从a到b的电流I后，两悬线偏离竖直方向θ角而处于平衡状态。为了使棒平衡在该位置上，所需的磁场的最小磁感应强度的大小、方向为( )
A.，竖直向上B.，竖直向下
C.，平行悬线向下D.，平行悬线向上
4、天问一号探测器成功发射后，顺利被火星捕获，成为我国第一颗人造火星卫星。经过轨道调整，探测器先沿椭圆轨道Ⅰ运行，之后进入被称为火星停泊轨道的椭圆轨道Ⅱ，如图所示，两轨道相切于近火点P，则天问一号探测器( )

A.在轨道Ⅱ上处于受力平衡状态
B.在轨道Ⅰ上的运行周期比在轨道Ⅱ上的运行周期长
C.从轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ需要在P点加速
D.在轨道Ⅰ经过P点时的加速度比在轨道Ⅱ经过P点时的加速度小
5、如图所示，三点位于同一圆弧上，O为圆心，圆弧半径为，且，。该平面内存在一匀强电场，现把一个电荷量的正电荷从A移到B，电场力做功为；从B移到C，电场力做功为。则该匀强电场的电场强度大小为( )
A.B.C.D.
6、如图，绝缘轻直杆（质量不计）两端分别固定绝缘带电小球a、b、c为另一绝缘带电小球，通过绝缘细线悬挂在P点，三小球均可视为点电荷。现仔细调整轻杆在空间的位置，发现ac连线与竖直方向成30°角，bc连线与竖直方向成60°角，直杆与竖直方向的夹角为60°时，三个小球均能处于静止状态，且绝缘细线处于竖直状态。下列说法正确的是( )
A.a、b、c带同种电荷B.a、b带异种电荷，b、c带同种电荷
C.a、b的电荷量之比为D.a、b的质量相等
二、多选题
7、在x轴上有两个固定异种点电荷，其中放置在O点，两点电荷产生的静电场的电势φ在x轴上的分布如图所示。下列说法正确的是( )
A.处的电场强度为零
B.放置在O点的左侧
C.所带的电荷量小于
D.将带负电的试探电荷从处移到处，其电势能增加
8、如图所示，电源电动势为E，内阻为r，滑动变阻器总电阻也为r，两平行金属极板a、b间距为d，板间有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。开关闭合，滑片P放置在滑动变阻器中间时，一带电粒子正好以速度v匀速穿过两板。不计带电粒子的重力，以下说法正确的是( )
A.粒子速率为
B.粒子速率为
C.P向下滑动一点，带电粒子仍以速度v从板中央射入，则粒子可能从上极板边缘射出
D.如果将开关断开，带电粒子仍以速度v从板中央射入，则粒子仍将做匀速直线运动
9、如图所示，三个完全相同的小球处于同一水平高度，a以水平初速度做平抛运动，b由静止开始做自由落体运动，c沿固定光滑斜面由静止开始下滑，不计一切阻力，则( )
A.三球运动的时间相等
B.两球到达地面时的速度相同
C.两球到达地面时重力的瞬时功率相等
D.整个运动过程中重力对三球做的功相等
10、安装适当的软件后，利用智能手机中的磁传感器可以测量磁感应强度B。如图，在手机上建立空间直角坐标系，手机显示屏所在平面为面。某同学在某地对地磁场进行了四次测量，每次测量时y轴指向不同，而z轴始终保持竖直向上。根据表中测量结果可推知( )
A.测量地点位于北半球
B.当地地磁场的磁感应强度大小约为
C.第1次测量时y轴指向南方
D.第4次测量时y轴指向东方
三、实验题
11、图甲为利用“类牛顿摆”验证“碰撞过程中的动量守恒”的实验装置。实验器材如下：支架，两个半径相同的球1和球2，细线若干，坐标纸，托盘天平，刻度尺等。实验所在地重力加速度大小为g。
实验步骤如下：
（1）测得小球1、2的质量分别为、，将小球各用两细线（弹性忽略不计）悬挂于水平支架上，使两小球球心位于同一水平面，如图甲。
（2）将坐标纸竖直固定在一个水平支架上，使坐标纸与小球运动平面平行且尽量靠近小球。坐标纸每一小格是相同的正方形。将小球1拉至某一位置A，由静止释放，在垂直坐标纸方向用手机高速连拍。
（3）如图乙所示，分析连拍照片得出，球1从A点由静止释放，在最低点与球2发生水平方向的正碰，球1碰后到达的最高位置为B，球2向右摆动的最高位置为C，测得A、B、C到最低点高度差分别为、、。
（4）若满足关系式_______，则能证明碰撞过程中系统总动量守恒。
（5）定义，为碰撞前球1的动能，为碰撞后两球的动能之和，若δ小于，则在误差允许的范围内两小球发生的是弹性碰撞。某次测量得到的一组数据为：，，，，取。可得_______%（保留两位有效数字），可知本次碰撞_______（选填“是”或“不是”）弹性碰撞。
12、某同学将一量程为的毫安表改装成量程为的电压表。先将电阻箱与该毫安表串联进行改装，然后选用合适的电源E、滑动变阻器、定值电阻、开关S和标准电压表对改装后的电表进行检测，设计的电路如图所示。
（1）毫安表铭牌标示的内阻为，据此计算的阻值应为_______Ω。按照电路图连接电路，并将调为该阻值。
（2）开关闭合前，的滑片应移动到_______（选填“2”或“3”）端。
（3）开关闭合后，调节的滑片位置，毫安表有示数，但变化不显著，故障原因可能是_______。（填选项前的字母）
A.1、2间断路B.3、4间断路
（4）排除故障后，调节的滑片位置，当标准电压表的示数为时，毫安表的示数为，由此可推测出改装的电压表量程不是预期值，而是_______；要达到预期目的，无论毫安表铭牌标示的内阻是否准确，都不必测量，只需要把电阻箱在原电阻的基础上再增加即可，其中_______Ω。
四、计算题
13、如图，一长为的金属棒用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中；磁场的磁感应强度大小为，方向垂直于纸面向里；弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘，金属棒通过开关与一电动势为的电池相连，整个电路总电阻为。已知弹簧的原长为，闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的长度均为。将连接在两端的导线互换，闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的长度均为，重力加速度大小取，弹簧始终处在弹性范围内。求：
（1）金属棒所受安培力的大小；
（2）弹簧的劲度系数及金属棒的质量。
14、一传送带装置模型如图所示，斜面的倾角，底端经一长度可以忽略的光滑圆弧与足够长的水平传送带相连接，传送带的速度恒为，方向水平向左（逆时针转动）。质量的物体从高的斜面上由静止开始下滑，它与斜面间的动摩擦因数，与水平传送带间的动摩擦因数。物体在传送带上运动一段时间后又会回到斜面上。已知，，g取。求：
（1）物体第一次滑到斜面底端的速度和所用时间；
（2）物体在传送带上第一次速度为0时到传送带A端的距离。
15、一质量为m的烟花弹获得动能E后，从地面A处竖直升空，当烟花弹上升的速度为0时，弹中火药爆炸将烟花弹沿水平方向炸为两部分，质量之比为，两部分获得的动能之和也为E。爆炸时间极短，重力加速度大小为g，不计空气阻力和火药的质量，求：
（1）烟花弹从地面开始上升到弹中火药爆炸所经过的时间；
（2）爆炸后烟花弹的两部分经过一段时间落到地面，求落地点间的距离。
16、如图，在x轴上方存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外。在x轴下方存在匀强电场，电场强度大小为E，电场方向与平面平行，且与x轴成45°夹角。时，一质量为m、电荷量为的粒子以速度从y轴上P点沿y轴正方向射出，一段时间后粒子从x轴上的M点（未画出）进入电场，进入电场时粒子的速度方向与电场方向相反，不计粒子重力。
（1）求间的距离。
（2）从开始，经过一段时间t，磁场方向变为垂直纸面向里，磁感应强度大小不变，要使粒子能够回到P点，求t的取值范围。
参考答案
1、答案：D
解析：A.由左手定则可知，a、b导线受到的安培力大小相等、方向相反，故A错误；
B.由左手定则可知，a导线受到的安培力向上，b导线受到的安培力向下，线圈按顺时针方向（正视）转动，故B错误；
CD.换磁性更强的磁铁或增加线圈匝数，会使得在相同电流情况下线圈所受安培力增大，电流表的量程减小，故C错误，D正确。
故选D。
2、答案：B
解析：根据洛伦兹力提供向心力
可得
粒子的动能为
则α粒子的动能
β粒子的动能
两者的动能之比为
故选B。
3、答案：D
解析：要求所加磁场的磁感应强度最小，应使棒平衡时所受的安培力有最小值。如图
由于棒的重力恒定，悬线拉力的方向线不变，有力的矢量三角形可知，安培力的最小值为安培力与绳子的拉力垂直，即
则
得
由左手定则知所加磁场的方向平行悬线向上。
故选D。
4、答案：B
解析：A.天问一号探测器在轨道Ⅱ上做变速运动，受力不平衡，故A错误；
B.根据开普勒第三定律可知，轨道Ⅰ的半长轴大于轨道Ⅱ的半长轴，故探测器在轨道Ⅰ上的运行周期比在轨道Ⅱ上的长，故B正确；
C.天问一号探测器从轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ做近心运动，需要的向心力要小于提供的向心力，故要在P点减速，故C错误；
D.根据
探测器在轨道Ⅰ经过P点和在轨道Ⅱ经过P点时所受的万有引力相等，加速度相等，故D错误。
故选B。
5、答案：B
解析：如图所示，延长与连线交于D点，由几何关系可知，D点为的三等分点。设C点电势为0，由
可得B点电势
则D点电势
由
可得
则是电势为的等势线。故电场强度方向垂直向右，大小为
故选B。
6、答案：D
解析：AB.对c进行受力分析，根据受力平衡可知，a、b对c的库仑力的合力一定处于竖直方向，故a、b必须带同种电荷；对b进行受力分析，根据受力平衡可知，c对b为库仑引力，b、c带异种电荷，故AB错误；
C.对c进行受力分析，水平方向根据受力平衡有
且
联立解得
故C错误；
D.对a进行受力分析，根据三角形定则可得
对b进行受力分析，根据三角形定则可得
联立可得
故D正确。
故选D。
7、答案：BC
解析：A.在图象中斜率表示电场强度，由题图可知处的斜率不为零，故电场强度不为零，故A错误；
BC.O点附近电势为负无穷，可知为负电荷，间电场强度方向向左，时电场强度方向向右，处的斜率为零，即电场强度为0，则放置在O点的左侧，根据
且
则
故BC正确；
D.从到，电势升高，电场力做正功，试探电荷的电势能减小，故D错误。
故选BC。
8、答案：BC
解析：AB.粒子做匀速直线运动，则
两平行金属极板两端的电压为
电场强度为
解得粒子速率为
故A错误，B正确；
C.滑片P向下滑动，滑动变阻器接入电路的电阻增大，两平行金属极板两端的电压增大，增大，若粒子带负电，电场力方向向上，大于洛伦兹力，粒子可能从上极板边缘射出，故C正确；
D.将开关断开，ab放电后金属极板不带电，粒子只受洛伦兹力作用，将做匀速圆周运动，故D错误。
故选BC。
9、答案：CD
解析：A.a做平抛运动，b做自由落体运动，下落高度相同，由
可得
对c球有
可得
故c运动的时间比的长，故A错误；
B.由动能定理可得
可知两球到达地面时速度大小相等，但方向不同，故B错误；
C.两球落地时竖直方向速度
可知两球落地时竖直方向速度相等，重力的功率
两球到达地面时重力的瞬时功率相等，故C正确；
D.整个过程中重力做的功
故整个运动过程中重力对三球做的功相等，故D正确。
故选CD。
10、答案：BD
解析：A.地磁场的大致分布如图所示
地磁的北极为地理上的南极，根据表中数据可知z轴分磁场竖直向上，所以测量点位于南半球，故A错误；
B.磁感应强度是矢量，根据表格数据可以算出
故B正确；
C.根据地磁场图象可知，在南半球，磁场可沿竖直向上和水平向北分解，根据题表可知，第1次测量时，y轴正向指向北方，故C错误；
D.第4次测量时，根据题表可知，x轴指向南方，所以y轴指向东方，故D正确。
故选BD。
11、答案：（4）（5）0.50；是
解析：（4）小球1碰后到达的最高位置为B，小球1碰后的过程有
解得小球1碰后的速度
小球2碰后的过程有
解得小球2碰后的速度
将小球1拉至某一位置A，由静止释放，小球1到达最低点的过程有
解得小球1碰前的速度
碰撞过程中系统总动量守恒有
即
（5）碰撞前的总动能
碰撞后的总动能
可得
两小球发生的是弹性碰撞。
12、答案：（1）200（2）2（3）A（5）2.8；20
解析：（1）毫安表的内阻
满偏电流为
串联后改装为的电压表，满足
代入数据解得
（2）开关闭合前，将滑动变阻器的滑片移动到2端，这样测量电路的分压为0，便于检测改装后的电表。
（3）开关闭合后，调节滑动变阻器，电表示数变化不明显，说明分压电路未起作用，可能是1、2之间断路，整个电路变为限流电路，滑动变阻器的阻值远小于测量电路的电阻，故毫安表示数变化不明显；若是3、4间断路，电路断开，毫安表无示数。
故选A。
（4）标准电压表的示数为时，毫安表的示数为，有
可得
要达到预期目的，则
可得
13、答案：（1）0.3N（2），
解析：（1）金属棒通电后，闭合回路中的电流
金属棒受到的安培力
（2）导线互换前，根据平衡条件有
导线互换后，根据平衡条件有
联立解得
，
14、答案：（1）2m/s，0.5s（2）0.4m
解析：（1）物体沿斜面下滑，设其加速度为，则由牛顿第二定律有
解得
则可得滑到斜面底端时的速度为
所用时间
（2）物体在传送带上先向右匀减速后反向匀加速，其加速度大小
当速度减为0时距A端的距离为
15、答案：（1）（2）
解析：（1）烟花的初动能
竖直上抛过程所用时间
联立可得
（2）爆炸瞬间，两部分的速度分别为，，水平方向由动量守恒可得
由能量守恒可得
之后做平抛运动，竖直方向自由下落，下落时间与上升时间t相同，水平方向匀速运动，两部分的位移分别为
落地点间的距离为
联立可解得
16、答案：（1）（2）
解析：（1）带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，设运动半径为R，运动周期为T，由洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律有
可得
做出粒子的运动轨迹如图所示
由几何知识可得
（2）粒子做圆周运动的周期
由题意可知，粒子第一次到达x轴时，速度偏转角为，设所需时间为，则
解得
粒子进入电场后，先做匀减速运动，直到速度减小为0，然后沿原路返回做匀加速运动，到达x轴时速度大小仍为，设粒子在电场中运动的总时间为，加速度大小为a，由牛顿第二定律，有
根据速度与时间的关系式有
解得
根据题意，要使粒子能够回到P点，必须满足
即t的取值范围为
测量序号
1
0
29
41
2
0
39
3
29
0
41
4
0
40