2024届安徽省合肥一六八中学名校教研联盟高三下学期3月考试物理试题 （解析版）

这是一份2024届安徽省合肥一六八中学名校教研联盟高三下学期3月考试物理试题 （解析版），共23页。

注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试题卷和答题卡一并交回。
一、选择题：本题共8小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。
1. 2023年12月8日，百亿级中核核能产业园签约落地成都，助力打造国家级核能产业集聚战略高地。核能是通过核反应从原子核释放的能量，如氦3与氘核的核反应方程是，方程中为释放的核能．已知氘核的比结合能为，氦核的比结合能为，则下列说法中正确的是（ ）
A. 该反应为核裂变反应，生成的新核x是
B. 氦4核中有4个质子2个中子，氦4核与氦3核不是互为同位素
C. 该反应中氦3的比结合能为
D. 该反应生成物的质量数将小于反应物的质量数
【答案】C
【解析】
【详解】A．该反应为核聚变反应，根据质量数和电荷数守恒可得核反应方程为
可知生成的新核是，A错误；
B．氦4核中有2个质子2个中子，质子数相同的称为同位素，氦4核与氦3核是互为同位素，B错误；
C．根据
可得氦3的比结合能为
C正确；
D．核反应过程的前后，反应体系的质量数守恒，D错误。
故选C。
2. 在杭州亚运会女子排球决赛中，中国队战胜日本队获得冠军。如图所示，在决赛中，一运动员将排球从A点斜向上以速度击出，排球沿轨迹ABC运动；另一运动员将该排球从C点以水平速度击回，排球沿轨迹CDA运动，恰好落回出发点A。不计空气阻力，则排球（ ）
A. 沿轨迹CDA运动的最大速度可能为
B. 沿轨迹ABC运动的最小速度为
C. 沿轨迹ABC和轨迹CDA运动过程的速度变化量大小相同
D. 沿轨迹ABC和轨迹CDA运动过程平均速度大小可能相同
【答案】A
【解析】
【详解】AB．根据图像可知，轨迹最高点的高度大于轨迹最高点，分析在最高点和A点之间的运动，根据运动规律
推得轨迹运动时间短，但水平位移大，故轨迹水平分速度大，竖直分速度
小，根据合速度原理知沿轨迹运动的最大速度可能为，沿轨迹运动的最小速度为最高点的速度，即的水平分速度，小于，故A正确，B错误；
C．沿轨迹和轨迹运动过程的时间不同，故速度变化量
不同，故C错误；
D．沿轨迹和轨迹运动过程的位移大小相同，但时间不同，故平均速度大小不同，故D错误。
故选A。
3. 一质点做简谐运动，其相对于平衡位置的位移x与时间t的关系图线如图所示，由图可知（ ）
A. 该简谐运动的周期是振幅是7cm
B. 该简谐运动的表达式可能为
C. 时振子的速度最大，且方向向下
D. 时振子的位移为
【答案】B
【解析】
【详解】A．由题图知，该简谐运动的周期，振幅，故错误；
B．根据角频率的公式有
又因为或，所以振子做简谐运动的表达式为
或
故B正确；
C．时振子位于平衡位置，速度最大，由“爬坡法”知质点在向上运动，故C错误；
D．当时位移为
故D错误。
故选B。
4. 如图所示，真空中A、B、C三点连线构成一个等腰三角形，OC为AB连线的中垂线，O为连线中点。A的电荷量为，B的电荷量为，两点电荷分别固定在A、B点，A、B相距l，静电力常量为k．现将另一个电荷量为的点电荷放置在AB连线的中垂线上距O点为的C点处，此时所受的静电力大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】如图所示，处受到的电场力为
方向由指向。根据几何关系有
则有
则
故选D。
5. 如图所示，在光滑平台上放置一长度，质量的文具盒，在文具盒最左端放有可视为质点的质量的墨水瓶，墨水瓶与文具盒间动摩擦因数，开始时两者均静止，现对文具盒施加、水平向左的恒力，不计空气阻力，重力加速度g取。墨水瓶在文具盒上运动的时间为（ ）
A. 0.2sB. 0.4sC. 0.8sD. 1.6s
【答案】C
【解析】
【详解】对文具盒施加、水平向左的恒力，以墨水瓶为对象，根据牛顿第二定律可得
解得墨水瓶的加速度大小为
以文具盒为对象，根据牛顿第二定律可得
解得文具盒的加速度大小为
设墨水瓶在文具盒上运动时间为，则有
代入数据解得
故选C。
6. 2023年12月11日消息，北斗在国内导航地图领域已实现主用地位，每天使用次数超过3600亿次。北斗卫星导航系统由若干静止轨道卫星、中地球轨道卫星组成，如图所示，若地球半径为R，其中地球轨道卫星A绕地球做匀速圆周运动的半径为4R，静止轨道卫星B绕地球做匀速圆周运动的半径为7R。已知地球表面的重力加速度大小，第一宇宙速度大小为7.9km/s，忽略地球自转。下列说法正确的是（ ）
A. 卫星A的运行周期与卫星B的运行周期之比为4：7
B. 卫星A的向心加速度大小为
C. 卫星B在6h内转动的圆心角是
D. 卫星B在轨运行速度一定大于7.9km/s
【答案】B
【解析】
【详解】A．设表示地球的质量，表示卫星的质量，根据万有引力提供向心力
可得
则有
故A错误；
B．在地球表面为的物体，有
对卫星A，根据牛顿第二定律
联立可得卫星A向心加速度大小为
故B正确；
C．卫星在内转动的圆心角为
故C错误；
D．根据牛顿第二定律
即
第一宇宙速度为，故卫星B在轨运行速度一定小于，故D错误。
故选B。
7. 以下四幅图片中，图甲是单色光的衍射图样，图乙是双缝干涉示意图，图丙是一束复色光进入水珠后传播的示意图，图丁是自然光通过偏振片M、N的实验结果，右边是光屏，当M固定不动缓慢转动N时，光屏上的光亮度将一明一暗交替变化。下列说法中错误的是（ ）
A. 图甲中，中央条纹特别宽特别亮，两侧的亮纹比较窄比较暗
B. 图乙中，若只增大屏到挡板间距离，两相邻亮条纹间距离将减小
C. 图丙中，a束光在水珠中传播的速度一定大于b束光在水珠中传播的速度
D. 图丁中，这种现象表明光波是横波
【答案】B
【解析】
【详解】A．图甲中，单色光的衍射图样，单缝衍射条纹分布不均匀，中央条纹最宽、最亮，故A正确，不符合题意；
B．根据
图乙中，若只增大屏到挡板间距离l，两相邻亮条纹间距离将增大，故B错误，符合题意；
C．根据折射率和光的传播速度之间的关系
可知，折射率越大，传播速度越小，从图中可以看出，b光线在水中偏折得厉害，即b的折射率大于a的折射率，则a在水中的传播速度大于b的传播速度，故C正确，不符合题意；
D．图丁中的M、N是偏振片，P是光屏。当M固定不动缓慢转动N时，光屏P上的光亮度将一明一暗交替变化，此现象表明光波是横波，故D正确，不符合题意。
故选B。
8. 某小型水电站的电能输送示意图如图所示，发电机通过升压变压器和降压变压器向用户供电，已知发电机线圈ABCD的匝数匝，面积，线圈匀速转动的角速度，匀强磁场的磁感应强度大小，输电导线的总电阻为，升压变压器原、副线圈匝数比，降压变压器原、副线圈的匝数比，若理想交流电流表的示数，降压变压器副线圈两端电压。发电机线圈电阻r不可忽略。下列说法错误的是（ ）
A. 输电线路上损耗的电功率为160W
B. 升压变压器副线圈两端电压为2240V
C. 升压变压器的原线圈输入功率为7890W
D. 交流发电机线圈电阻r上消耗的热功率为640W
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据
可得输电线的电流为
则输电线路上损耗的电功率为
故A正确，不满足题意要求；
B．根据
可得降压变压器原线圈的电压为
则升压变压器副线圈两端电压为
故B正确，不满足题意要求；
C．升压变压器的原线圈输入功率为
故C错误，满足题意要求；
D．根据
可得升压变压器的原线圈的电流为
交流发电机产生的电动势最大值为
则电动势有效值为
则交流发电机线圈电阻r上消耗的热功率为
故D正确，不满足题意要求。
故选C。
二、选择题：本题共2小题，每小题5分，共10分。在每小题给出的选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
9. 如图所示，固定斜面的倾角，轻弹簧下端固定在斜面底端，弹簧处于原长时上端位于C点，用一根不可伸长的轻绳通过轻质光滑的定滑轮连接物体A和B，滑轮左侧绳子与斜面平行，A的质量是B的质量2倍，初始时物体A到C点的距离，现给A、B一初速度，使A开始沿斜面向下运动，B向上运动，物体A向下运动刚到C点时的速度大小，物体A将弹簧压缩到最短后，物体A又恰好能弹回到C点。已知弹簧的最大弹性势能为6J，重力加速度，不计空气阻力，整个过程中轻绳始终处于伸直状态。则（ ）
A. 物体A与斜面之间的动摩擦因数
B. 物体A向下运动到C点的过程中，A的重力势能转化为B的重力势能
C. 弹簧的最大压缩量
D. B的质量为2kg
【答案】ACD
【解析】
【详解】A．设的质量为，在物体向下运动刚到点的过程中，对组成的系统应用能量守恒定律可得
得
A正确；
B．物体向下运动到点的过程中，的重力势能及的动能都减小，转化为的重力势能和摩擦生热，B错误；
C．对组成的系统分析，在物体从点压缩弹簧至将弹簧压缩到最大压缩量，又恰好返回到点的过程中，系统动能的减少量等于因摩擦产生的热量，即
其中为弹簧的最大压缩量，得
C正确；
D．从点到弹簧最大压缩量过程中由能量守恒定律可得
得的质量为
D正确。
故选ACD。
10. 如图所示，边长为a的正方形MNPQ区域内有一方向垂直正方形平面向外的匀强磁场，NP边上有一点S，。两个质量相同、带等量异种电荷的粒子均从S点平行于MN方向射入磁场。带正电粒子甲与带负电粒子乙重力均不计，不考虑甲、乙两粒子间的作用。下列说法正确的是（ ）
A. 若两粒子在磁场中运动时间相等，则乙与甲的初速度大小之比一定为1：3
B. 若两粒子的初速度相同，则乙与甲在磁场中运动的时间之比可能为1：2
C. 若其中一个粒子垂直PQ边射出磁场，则乙与甲在磁场中运动时间之比一定不大于2：1
D. 若两粒子分别从M、Q两点射出磁场，则乙与甲的初速度大小之比恰好为2：1
【答案】BC
【解析】
【详解】A．设匀强磁场的磁感应强度为，带电粒子的电荷量为，质量为，初速度为，运动半径为，根据
可得
根据匀速圆周运动规律可得粒子运动周期为
若粒子运动轨迹所对应的圆心角为，则粒子在磁场中运动时间为
若两粒子在磁场中运动的时间相等，则两粒子在磁场中的转过的圆心角（或弦切角）必定相等，可能分别从左右边射出；可能负粒子从左边射出，正粒子从上边射出；可能都从下边射出，此时圆心角均为，即均从边射出，则对于负粒子有
解得初速度需满足
对于正粒子同理可知其初速度需满足
由此可见和取值具有不确定性，根据数学知识可知可以取任意值，不一定为，时对应负粒子恰好从点射出，且正粒子恰好从点射出的特殊情况，错误；
B．若两粒子的初速度相同，则两粒子的运动半径相同，当负粒子的运动半径为时，它将垂直边射出，转过的圆心角为，正粒子将从边射出，转过的圆心角为二者在磁场中运动的时间之比为，B正确；
C．若其中一个粒子（即正粒子）垂直边射出磁场，则其转过的圆心角为，负粒子转过的圆心角最大值为，乙粒子与甲粒子在磁场中运动的时间之比一定不大于，C正确；
D．若两粒子分别从两点射出磁场，设乙、甲粒子半径分别和，根据几何关系有
解得
所以乙粒子与甲粒子在磁场中运动的初速度大小之比恰好为
D错误。
故选BC。
三、非选择题：本题共5小题，共58分。
11. 小组用如图甲所示的气垫导轨研究小车的匀变速直线运动，回答下面的问题：
（1）测量遮光条宽度时游标卡尺的示数如图乙所示，则遮光条的宽度_______cm。
（2）滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门，配套的数字计时器记录了遮光条通过第一光电门的时间，通过第二个光电门的时间。遮光条通过第一个光电门的速度大小为_______；遮光条通过第二个光电门的速度大小为_______。
（3）遮光条从开始遮住第一个光电门到开始遮住第二个光电门经历的时间为，则估算滑块的加速度大小为________。（计算结果保留一位有效数字）
【答案】（1）1.56
（2） ①. 0.1 ②. 0.2
（3）0.2
【解析】
【小问1详解】
游标卡尺的主尺读数为，游标读数为，所以最终读数为。
【小问2详解】
[1][2] 遮光条通过第一个光电门的平均速度大小
这个速度就是通过第一个光电门中间时刻的速度，即记时时的瞬时速度；遮光条通过第二个光电门的平均速度大小
这个速度就是通过第二个光电门中间时刻的速度，即第二个光电门记时时的瞬时速度。
【小问3详解】
滑块的加速度大小
12. 某实验小组在“测量金属丝电阻率”的实验中，先用多用电表进行粗测电阻，再采用“伏安法”较准确地测量未知电阻，后计算金属丝电阻率。
（1）在使用多用电表测电阻时，以下说法正确的是________。（选填相应序号字母）
A．每换一次挡位，不必重新进行欧姆调零
B．指针越接近刻度盘中央，误差越小
C．在外电路中，电流从红表笔流经被测电阻到黑表笔
D．测量时，若指针偏角较小，说明这个电阻的阻值较大，应换倍率较大的挡位来测量
（2）先用多用表的欧姆挡“×1”按正确操作步骤粗测其电阻，指针如图甲所示，读数应记为________Ω。
（3）用螺旋测微器测量金属丝直径，某次测量示数如图乙所示，该金属丝直径的测量值_______mm。
（4）实验室提供的器材如下：
A．待测金属丝的电阻；
B．电流表（量程0~0.6A，内阻约0.1Ω）；
C．电流表（量程0~3A，内阻约0.01Ω）；
D．电压表（量程0~3V，内阻约3kΩ）；
E．电压表（量程0~15V，内阻约20kΩ）；
F．滑动变阻器R（0~20Ω）；
G．电源E（电动势为3.0V，内阻不计）；
H．开关、若干导线。
为了调节方便，测量准确，实验中电流表应选________（填“B”或“C”），电压表应选________（填“D”或“E”）。
（5）请你根据图丙所示电路图用笔画线代导线，将图丁所示的实验电路连接完整_________。
（6）若金属丝接入电路的长度为l，直径为d，通过金属丝的电流为I，金属丝两端的电压为U，由此可计算得出金属丝的电阻率_______（用题目所给字母表示）。
【答案】（1）BD （2）6
（3）3.707 （4） ①. B ②. D
（5） （6）
【解析】
【小问1详解】
A．用多用电表测电阻时，每换一次挡位，都必须重新进行欧姆调零，故A错误；
B．指针越接近刻度盘中央，误差越小，故B正确；
C．在外电路中，电流从黑表笔流经被测电阻到红表笔，故C错误；
D．测量时，若指针偏角较小，说明这个电阻的阻值较大，应换倍率较大的挡位来测量，故D正确。
故选BD。
【小问2详解】
该同学选用欧姆表“”挡，由图甲可知，对应的读数是。
【小问3详解】
螺旋测微器固定刻度为，可动刻度为，则该次金属丝直径的测量值。
【小问4详解】
[1][2] 电源电动势为，因此电压表选择电压表（量程，内阻约）；测量金属丝的电阻阻值约为，则电路中的最大电流，因此电流表应选电流表（量程，内阻约）。即电流表应选B，电压表应选D。
【小问5详解】
由于电流表内阻约较小，因此应选用电流表外接法，如答图所示：
【小问6详解】
根据欧姆定律有
根据电阻定律有
联立解得
13. 图甲为气压式升降椅，它通过活塞上下运动来控制椅子的升降，图乙为其核心部件模型简图，圆筒形导热气缸开口向上竖直放置在水平地面上，活塞（连同细连杆）与椅面的总质量,活塞的横截面积，气缸内封闭一定质量的理想气体，活塞与气缸之间无摩擦且不漏气，活塞上放有一质量的物块，气柱高度．已知大气压强，重力加速度大小。求：
（1）若拿掉物块活塞上升到如图虚线所示位置，求此时气柱的高度；
（2）拿掉物块后，如果缓慢降低环境温度，使活塞从虚线位置下降6cm，此过程中气体放出热量24J，求气体内能的变化量。
【答案】（1）1.3m；（2）14.4J
【解析】
【详解】（1）拿掉活塞上的物块，气体做等温变化，初态：，气缸内封闭气体的压强为
代入数据解得
末态有
由气体状态方程得
整理得
（2）在降温过程中，气体做等压变化，外界对气体作功为
由热力学第一定律
可得
14. 如图所示，空间有一宽度为2d的有界匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外。一边长为d、电阻分布均匀的正方形导体框MNPQ，导体框总电阻值为R。从导体框MN边进入磁场开始计时，导体框以恒定的速度大小v向右匀速穿过磁场区域的过程中，求：
（1）当MN边刚进入磁场时，M、N两端的电势差，并指明哪端电势高；
（2）导体框穿过磁场的过程中，导体框中产生的焦耳热；
（3）试分析在时间内M、N两点的电势差随时间t变化的情况，并在乙图中画出变化的图像。
【答案】（1）；端电势高；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）切割磁感线产生的感应电动势
回路中的感应电流
两端的电势差
端电势高。
（2）设线框从边刚进磁场到边刚进磁场所用时间为，由焦耳定律有
解得导体框穿过磁场的过程中，导体框中产生的焦耳热
（3）在时间内两点的电势差随时间变化的情况可分为三段：
第一段：在时间内，线框中产生的电动势
边相当于电源，电流由流向，两点的电势差相当于路端电压，大小为
第二段：在时间内，线框完全在磁场中运动，穿过线框的磁通量没有变化，不产生感应电流，边仍然在切割磁感线，两点的电势差大小为
第三段：在时间内，线圈开始出磁场，边离开磁场，只有边切割磁感线，此时边相当于电源，边中的电流由流向，线圈中电动势为
、两点的电势差为外电路部分电压，大小为
由以上三段可做出两点的电势差随时间变化的图线如图所示
15. 如图所示，一根长不可伸长的轻绳，一端系一小球P，另一端固定于O点．长绷紧的水平传送带始终以恒定的速率沿逆时针方向运行，传送带左侧半径的竖直光滑圆轨道在D点与水平面平滑连接，现将小球拉至悬线（伸直）与水平位置成角由静止释放，小球到达最低点时与小物块A作弹性碰撞，碰后小物块A向左运动到B点进入圆轨道，绕行一圈后到达E点。已知小球与小物块质量相等均为且均视为质点，小物块与传送带之间的动摩擦因数，其他摩擦均忽略不计，重力加速度大小。求：
（1）小球运动到最低点与小物块碰前的速度大小和对轻质细绳拉力大小；
（2）小物块在传送带上运动时，因相互间摩擦产生的热量；
（3）小物块通过圆轨道最高点C时对轨道的压力大小。
【答案】（1）6m/s，；（2）；（3）0
【解析】
【详解】（1）因开始时轻质细线与水平方向的夹角为，则小球自由下落时，轻绳刚好再次伸直，设此时的速度为。根据自由落体运动规律，可得
轻质细线伸直后瞬间小球速度为
小球与小物块A碰前瞬间，设小球的速度大小为，从轻质细绳刚好再次伸直到小球运动到最低点的过程中，由动能定理得
联立解得小球运动到最低点与小物块碰前的速度大小
设小球运动到最低点，轻质细绳对小物块拉力大小为，根据牛顿第二定律可知
解得
根据牛顿第三定律可知：小物块碰前对轻质细绳拉力大小为。
（2）小球与小物块进行弹性碰撞后的速度为，根据动量守恒定律有
根据能量守恒定律有
解得小物块冲上传送带前的速度
小物块冲上传送带后做匀减速运动，根据牛顿第二定律有
解得加速度大小
设小物块与传送带共速时对地位移为，传送带速度为，则由运动学公式可得
代入数据解得
则可知小物块与传送带共速后和传送带一起做匀速运动，小物块在传送带上减速所用时间为
这段时间内传送带运动的位移为
则小物块通过传送带时由于摩擦产生的热量为
（3）设小物块通过圆轨道最高点时的速度为，轨道对小物块的弹力为，则由动能定理有
小物块通过圆轨道最高点时的速度大小为
在最高点由牛顿第二定律可得
联立解得
根据牛顿第三定律可知，通过最高点时，小物块对轨道的压力为0。