2023-2024学年河南省漯河市重点中学高三上学期12月阶段测试 物理试卷（含解析）

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2023.12
一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一个选项符合题目要求，第8～10题有多个选项符合要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
1、如图所示，玩具汽车停在模型桥面上，下列说法正确的是( )
A．汽车受到的重力和支持力是一对作用力与反作用力
B．汽车受到的支持力和桥面受到的压力是一对平衡力
C．汽车的轮胎要恢复形变，对桥面产生了向下的压力
D．桥面受到向下的压力，是由于桥面发生了形变
2、如图所示，水平面上有一重为40N的物体，受到和的水平力的作用而保持静止，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列分析正确的是( )
A．只撤去，物体受到摩擦力大小和方向均不变
B．只撤去，物体受到摩擦力方向可能不变
C．只撤去，物体受到的摩擦力大小一定是13N
D．只撤去，物体受到摩擦力的大小和方向均可能保持不变
3、伽利略对“运动和力的关系”和“自由落体运动”的研究，开创了科学实验和逻辑推理相结合的重要科学研究方法。图甲、图乙分别展示了这两项研究中实验和逻辑推理的过程，对这两项研究，下列说法正确的是( )

A．图甲的实验为“理想实验”，通过逻辑推理得出力是维持物体运动的原因
B．图甲中的实验可以在实验室中真实呈现
C．图乙中先在倾角较小的斜面上进行实验，可“冲淡”重力，使时间的测量更容易
D．图乙中逐渐改变斜面的倾角，通过实验得出自由落体运动是匀变速运动
4、舞水袖是我国戏剧演员在舞台上表达感情时使用的一种夸张技法。某次表演中，演员抖动长袖一端，随之舞动的长袖上形成的简谐横波如图所示，其中实线为时刻的波形图，虚线为时刻的波形图，波的周期，关于该列简谐波，下列说法正确的是( )
A．周期一定为1．2 s
B．频率可能为5 Hz
C．若波沿x轴正方向传播，则波速可能为15 m/s
D．若波沿x轴负方向传播，则波速一定为5 m/s
5、航天器中常用离子推进器提供动力，如图所示为离子推进器内部结构示意图，从P处注入推进剂，从A处电离出正离子，经B、C间的电场加速后喷出，B、C间加的电压为U，正离子进入B、C间电场时的初速度忽略不计，已知推进器单位时间喷出的离子质量为m，航天器获得的推力为F，则电场中离子运动的等效电流大小为( )
A．B．C．D．
6、我国的特高压直流输电在高端制造领域是领先世界的一张“名片”，特别适合远距离输电．若直流高压线掉到地上时，它就会向大地输入电流，并且以高压线与大地接触的那个位置为圆心，形成一簇簇如图所示的等差等势线，其形状为同心圆，是等势线上的四点，当人走在地面上时，如果形成跨步电压就会导致两脚有电势差而发生触电事故，则( )
A．电势的大小为
B．场强的大小为
C．人从B沿着圆弧走到D会发生触电
D．间距离等于间距离的2倍
7、为了节约能源，某市在城市道路上新装的一批节能路灯，该路灯通过光控开关实现自动控制电灯亮度，乙图为其内部电路简化原理图，电源电动势为E，内阻为r，为光敏电阻（光照强度增加电阻减小）。当夜幕降临时，下列判断正确的是( )
A．A灯亮度不变，B灯变亮
B．A灯亮度变暗，B灯变亮
C．电流表示数变大
D．流经的电流变化量大于上的电流变化量
8、如图所示，一个斜面与水平地面平滑连接，斜面与水平地面均光滑。小物块P放在水平地面上，小物块Q自斜面上某位置处由静止释放，P、Q之间的碰撞为弹性正碰，斜面与水平面足够长，则下列说法正确的是( )
A．若，则P、Q只能发生一次碰撞
B．若，则P、Q只能发生一次碰撞
C．若，则P、Q只能发生两次碰撞
D．若，则P、Q能发生两次以上的碰撞
9、如图所示，PQ和MN为间距、水平放置的平行金属导轨，导轨间分布着方向竖直向下、大小为的匀强磁场，PM之间接有电动势、内阻的电源以及的定值电阻，质量的导体棒ab跨放在导轨上并与导轨接触良好，在导体棒的中点用轻绳经定滑轮悬挂质量的物块，闭合开关S，导体棒恰好保持静止。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小，不计其它电阻。下列说法正确的是( )
A．流过导体棒的电流为1A
B．导体棒与导轨间的动摩擦因数为0．2
C．若磁感应强度的大小不变，方向改为水平向左，导体棒的加速度大小为
D．若磁感应强度的大小和方向未知，要使导体棒静止，所加匀强磁场磁感应强度的最小值为
10、如图所示电路中，C为平行板电容器，极板水平放置，C中央有一带电液滴刚好静止，为热敏电阻（温度降低电阻增大），M点接地，开关K闭合，单独进行以下某项操作，下列判断正确的是( )
A．只将开关K断开，带电液滴的重力势能将增加
B．只将热敏电阻加热，带电液滴的电势能将增加
C．只将变阻器R的滑动头P向上移动，带电液滴仍保持静止
D．只将电容器C的上极板向上移动，带电液滴将向下运动
二、非选择题：本题共6小题，共70分。
11、（6分）如图1所示是用“落体法”验证机械能守恒定律的实验装置。所用的打点计时器连接频率为的交流电。
（1）从起点O到打下计数点F的过程中，重物重力势能的减少量________J，重物的动能增加量________J。（结果保留三位有效数字）；
（2）通过正确处理纸带，经过计算发现：重物重力势能的减少量一般会略大于重物动能的增加量，其主要原因是________。
12、（10分）为探究半偏法测电表内阻对电表量程改装的影响，某同学先利用图甲电路测量一量程为1．5V的电压表内阻。主要实验步骤如下：
①按图连接好电路；
②将开关闭合，将滑动变阻器的滑片滑到最右端，闭合开关；
③移动滑动变阻器的滑片，使电压表指针满偏；
④保持滑动变阻器滑片的位置不变，断开开关并调节电阻箱的阻值，使电压表的指针半偏，记下电阻箱的阻值。
回答下列问题：
（1）若实验步骤①中有两个电源和两个滑动变阻器供选择，其中电源，；滑动变阻器的最大阻值分别为，，则应选择的电源为________（选填“”或“”），滑动变阻器为________（选填“”或“”）；
（2）若实验步骤④中记录的电阻箱阻值为，要将电压表量程扩大为原来的n倍，则需串联阻值为________的电阻（结果用n，表示）；
（3）改装完毕后，该同学对改装后的电压表进行校正，结果在滑动变阻器的滑片从左到右滑动的每个位置，改装后的电压表总是比标准电压表的示数________（选填“小”或“大”），这是由于电压表内阻的测量值________真实值（选填“小于”“等于”或“大于”）。
13、（10分）我国是世界上开发利用地下水资源最早的国家之一，浙江余姚河姆渡古文化遗址水井，其年代距今约5700年。压水井可以将地下水引到地面上，如图所示，活塞和阀门都只能单向打开，提压把手可使活塞上下移动，使得空气只能往上走而不往下走。活塞往上移动时，阀门开启，可将直管中的空气抽到阀门上面；活塞向下移动时，阀门关闭，空气从活塞处溢出，如此循环，地下水就在大气压的作用下通过直管被抽上来了。阀门下方的直管末端在地下水位线之下，地下水位线距离阀门的高度，直管截面积，现通过提压把手，使直管中水位缓慢上升4m。已知水的密度，外界大气压强，重力加速度，直管中的气体可视为理想气体：
（1）若该装置的机械效率，求人对把手做的功；
（2）求直管中剩余空气质量与直管中原空气质量之比。
14、（12分）如图所示为工业生产中用于定速传输工件的装置模型，两根半径均为的相同圆柱水平平行放置，一质量的“T”形钢件对称地架在两圆柱上，钢件处于静止状态，与圆柱间的动摩擦因数，两圆柱绕各自的轴线以相同的角速度ω反方向转动。对钢件施加一个过其重心且平行于圆柱轴线、大小为的拉力．g取。求：
（1）刚施加外力F时，左侧圆柱对钢件的摩擦力及钢件的加速度大小a；
（2）当时，钢件可以获得的最大速度；
（3）为满足不同速度的“定速传输”，可改变角速度ω的大小，试写出随ω变化的关系式；
（4）钢件稳定运动时，每秒因摩擦产生的热量Q和由于传送工件电机多输出的功率P（角速度ω为某一定值）。
15、（14分）如图所示，方形木箱及内物体总质量为M，其内用两轻绳将一质量的小球悬挂于P、Q两点，两细绳与水平的车顶面的夹角为60°和30°。水平传送带AB长，以的速度顺时针转动，木箱与传送带间动摩擦因数（）。求：
（1）设木箱为质点，且木箱由静止放到传送带上，那么经过多长时间木箱能够从A运动到传送带的另一端B处；
（2）木箱放到传送带A点后，在木箱加速的过程中，绳P和绳Q的张力大小分别为多少？
16．（18分）世界上最早最精确的极光观测记录可追溯到汉朝《汉书·天文志》中的史料记载。极光是高能粒子流（太阳风）射向地球时，由于地磁场作用，部分进入地球极区，使空气中的分子或原子受激跃迁到激发态后辐射光子，而产生的发光现象。假设地磁场边界到地心的距离为地球半径的倍。如图所示是赤道所在平面的示意图，地球半径为R，匀强磁场垂直纸面向外，MN为磁场圆的直径，MN左侧宽度为的区域内有一群均匀分布、质量为m、带电荷量为+q的粒子垂直MN以速度v射入地磁场，正对地心O的粒子恰好打到地球表面，不计粒子重力及粒子间的相互作用。已知若，则x可表示为。求：
（1）地磁场的磁感应强度大小；
（2）正对地心射入的粒子从进入磁场到打到地球表面的时间；
（3）在地磁场中打到地面的粒子从进入磁场到打到地球表面的最短时间。
答案以及解析
1、答案：C
解析：A．汽车受到的重力和支持力同时都作用在汽车上，大小相等，方向相反，是一对平衡力，A错误；
B．汽车受到的支持力和桥面受到汽车的压力，是一对作用力与反作用力，B错误；
C．汽车的轮胎产生了形变，要恢复形变，对桥面产生了向下的弹力，即对桥面产生向下的压力，C正确；
D．桥面受到向下的压力，是由于汽车的轮胎要恢复形变而产生的，D错误。
故选C。
2、答案：D
解析：AB．受到和的水平力的作用而保持静止，可知物体受到的静摩擦力大小为7N，方向水平向右，最大静摩擦力满足
只撤去，由于，物体处于静止状态，受到的静摩擦力大小为6N，方向水平向左，AB错误；
C．只撤去，由于，物体若继续处于静止状态，受到的静摩擦力为，若物体开始运动，受到的滑动摩擦力小于13N，C错误；
D．只撤去，物体受到摩擦力方向向右，保持不变，结合C解析可知，若物体开始运动，受到的滑动摩擦力可能为7N，故物体受到摩擦力的大小和方向均可能保持不变，D正确。
故选D。
3、答案：C
解析：题图甲的实验为“理想实验”，通过逻辑推理得出物体的运动不需要力来维持，故A错误；完全没有摩擦阻力的斜面实际上是不存在的，因此该实验不可能在实验室真实呈现，故B错误；伽利略设想物体下落的速度与时间成正比，因为当时无法测量物体的瞬时速度，所以伽利略通过数学推导证明如果速度与时间成正比，那么位移与时间的平方成正比，由于当时用滴水法计算，无法记录自由落体的较短时间，因此伽利略设计了让铜球沿阻力很小的斜面滚下，来“冲淡”重力的作用效果，而小球在斜面上运动的加速度要比它竖直下落的加速度小得多，所用时间长得多，所以时间的测量更容易，故C正确；伽利略做了上百次实验，并通过抽象思维在实验结果上进行了合理外推得出自由落体运动是匀变速运动的结论，故D错误。
4、答案：D
解析：由波形图可知，该波的波长为。若该波沿x轴正方向传播，则其周期满足，由于，则，即，故其频率和波速，若该波沿x轴负方向传播，则，由于，则，即，故其频率和波速分别为。故ABC错误，D正确。
5、答案：C
解析：设电场中离子运动的等效电流大小为I，t时间内，被加速的离子的电量，根据动能定理，，解得，C正确．
6、答案：B
解析：高压线掉到地上时，它就会向大地输入电流，圆心处的电势最高，向外越来越低，电势的大小为，故A错误；场强的大小可以通过等差等势线的疏密判断，由题图可知，场强的大小为，故B正确；B和D在同一条等势线上，人从B沿着圆弧走到D的过程中两脚间无电势差，则不会发生触电事故，故C错误；由题图知间的平均场强大于间的平均场强，由等差等势面知，根据可以定性判断出间距离小于间距离的2倍，故D错误．
7、答案：D
解析：C．当夜幕降临时，光照强度减弱，光敏电阻阻值增大，电路总电阻增大，故电路总电流I减小，电流表示数变小，故C错误；
AB．电流表示数变小，消耗在内阻上的电压减小，路端电压增大，即A灯两端电压增大，通过A灯的电流增大，所以A灯变亮；通过定值电阻的电流减小，所以两端的电压减小，B灯两端的电压增大，B灯变亮，故AB错误；
D．通过上电流等于通过光敏电阻电流与通过灯B的电流之和，即
根据前面的分析，B灯两端的电压增大，通过灯B的电流增大，通过定值电阻的电流减小，故上电流的变化量大于上电流变化量，故D正确。
故选D。
8、答案：AC
解析：设Q滑到水平面上时速度大小为v，P、Q相碰。动量守恒及动能不变，有，，联立解得第一次碰后，，之后Q滑上斜面并返回，速度等大反向，若不能追上P，则有，解得，故A正确，B错误；第一次碰后，P、Q的速度为，，可知P的质量越大，第一次碰后P的速度越小，Q的速度越大，越容易发生多次碰撞，若，第一次碰后，可得，，之后Q滑上斜面并返回，与P发生第二次碰撞后有，，解得，，因，故P、Q只能发生两次碰撞，故C正确；若，第一次碰后，可得，，之后Q滑上斜面并返后，与P发生第二次碰撞后同理可得，，因，故P、Q只能发生两次碰撞，故D错误。
9、答案：ACD
解析：A．流过导体棒的电流为
故A正确；
B．导体棒受到的安培力为
根据左手定则可知，导体棒受到的安培力向左，导体棒恰好保持静止，有
导体棒与导轨间的摩擦力为
导体棒与导轨间的动摩擦因数为
故B错误；
C．若磁感应强度的大小不变，方向改为水平向左，导体棒受到的摩擦力为
对导体棒、物块整体有
导体棒的加速度大小为
故C正确；
D．对导体棒受力分析，水平方向有
竖直方向有
导体棒与导轨间的摩擦力为
联立得
其中
当时，导体棒受到的安培力最小，有
匀强磁场磁感应强度的最小值为
故D正确。
故选ACD。
10、答案：AD
解析：A．电容器与滑动变阻器并联，开关K断开前，电容器的电压等于闭合电路中的滑动变阻器的电压，开关K断开后，因电路无通路，则电容器的电压等于电源的电动势，故其电压增大，其它量不变则板间的匀强电场的场强增大，带电液滴所受的向上的电场力增大，油滴向上移动，重力做负功，则带电液滴的重力势能将增加，故A正确；
B．只将热敏电阻加热，则其阻值减小，闭合电路的电流增大，故滑动变阻器的电压增大，导致电容器的电压增大，则板间的匀强电场的场强增大，带电液滴所受的向上的电场力增大，电场力做正功，则带电液滴的电势能将减小，故B错误；
C．只将变阻器R的滑动头P向上移动，接入电路的阻值减小，电路的电流增大，的电压增大，故变阻器的电压减小，即电容器的电压减小，则板间的电场强度减小，带电液滴所受的向上的电场力减小，原来二力平衡，则液滴向下移动，故C错误；
D．只将电容器C的上极板向上移动，则板间距离d增大，而电路元件不动则其电压不变，由知场强变小，液滴所受向上的电场力变小，则液滴向下移动，故D正确。
故选AD。
11、答案：（1）0．686-0．696；0．661
（2）由于纸带运动受到的阻力和重物受到的空气阻力做功产生内能
解析：（1）F点刻度尺读数7．04cm，从起点O到打下计数点F的过程中，重物重力势能的减少量，从起点O到打下计数点F的过程中，重物的动能增加量。
（2）重物重力势能的减少量一般会略大于重物动能的增加量，其主要原因是由于纸带运动受到的阻力和重物受到的空气阻力做功产生内能。
12、答案：（1）；（2）（3）小；大于
解析：（1）为使电压表能够满偏，相应的电源电动势应较大。故电源选择电动势约为9V的电源。
滑动变阻器由于采用的是分压接法，为了便于操作，方便调节电路，同时减小电阻箱接入电路时对并联部分电压的影响，应该选择最大阻值较小的滑动变阻器，故选择。
（2）若实验步骤④中记录的电阻箱阻值为，可知此时电压表的内阻为，根据串联分压原理，电压表量程U扩大为原来的n倍，得
解得
（3）按照半偏法测电表内阻得到的原电压表内阻偏大，改装后串联电阻偏大，因此实际电路流过电压表的电流I偏小，从而使得测量的电压出现偏小的情况。
从该实验的实验原理可知，断开开关，调整电阻箱的阻值，则并联电路两端电压变大，故当电压表示数为原来的一半时，电阻箱上的电压大于电压表满偏示数的一半，由于流过电压表和电阻箱的电流相同，故电阻箱的阻值大于电压表的内阻，所以用此方法测得的电压表的内阻偏大。
13、答案：（1）400J（2）
解析：（1）直管中水位缓慢上升，则重心上升2m，则对水做功
带入数据可得
则人对把手做的功

（2）直管中有气体，气体的压强为

设这些气体在压强为时的长度为L，则由玻意耳定律可得
解得
则直管中剩余空气质量与直管中原空气质量之比
14、答案：（1）10N，水平向右，
（2）1．6m/s
（3）
（4），
解析：（1）刚施加外力F时，钢件相对于左侧圆柱向左运动，则左侧圆柱对钢件的摩擦力方向为水平向右，竖直方向上，根据平衡条件有
左侧圆柱对钢件的摩擦力大小为
沿平行于圆柱轴线方向，根据牛顿第二定律有
解得
（2）根据题意可知，当钢件所受合力为零时，钢件的速度最大，根据平衡条件有
解得
即此时钢件所受摩擦力的方向与圆柱轴线方向的夹角
圆柱的线速度
即钢件相对于圆柱在垂直圆柱轴线的方向上的速度
根据几何关系可知，
钢件可以获得的最大速度
（3）根据几何关系有
可得
（4）由（3）分析可知，钢件稳定时，钢件相对于圆柱的速度为
每个圆柱对钢件的摩擦力做功的功率为
则每秒因摩擦产生的热量
根据题意可知，由于传送工件电机多输出的功率，即圆柱对钢件在垂直圆柱轴线方向上摩擦力的功率，则
15、答案：（1）（2），
解析：（1）木箱由静止放到传送带上，做加速直线运动，对木箱，根据牛顿第二定律得：
代入数据解得：
当木箱与传送带共速时，所用时间为
木箱的位移
共速后，木箱随传送带一起做匀速直线运动，匀速运动的位移为
匀速运动的时间为
木箱从A运动到传送带另一端B处经历时间
（2）设绳P伸直恰好无拉力时木箱的加速度为，则由牛顿第二定律得：
代入数据解得：
则小球飘起来，即绳P上的拉力为0，由牛顿第二定律得：
代入数据解得：
16．【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）正对地心O的粒子恰好打到地球表面，轨迹示意图如图1所示，设粒子在磁场中运动的轨迹半径为，根据几何关系有
解得
根据洛伦兹力提供向心力有
解得地磁场的磁感应强度大小为
（2）设正对地心O的粒子恰好打到地球表面，轨迹的圆心角为，根据几何关系有
正对地心射入的粒子从进入磁场到打到地球表面的时间为
（3）粒子从进入磁场到打到地球表面的时间最短时，粒子入射点与打在地球表面的落点连线指向地心O，即、、三点共线，轨迹示意图如图2所示，设轨迹的圆心角为，根据几何关系有
则
可得
在地磁场中打到地面的粒子从进入磁场到打到地球表面的最短时间为