安徽省皖南八校2024届高三下学期4月第三次联考物理试卷(含答案)

这是一份安徽省皖南八校2024届高三下学期4月第三次联考物理试卷(含答案)，共17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．核潜艇是大国重器，在我国的核潜艇研发过程中，黄旭华做出了重要贡献，被称为中国核潜艇之父.2020年1月10日，获国家最高科学技术奖.在接受采访时，面对主持人关于因研发核潜艇30年没有回家的询问时，黄旭华说：对国家的忠就是对父母最大的孝!令人动容.核潜艇的动力来源就是核反应.快堆是我国第四代核能系统的优选堆型，采用钚作燃料，在堆心燃料的外围再生区里放置不易发生裂变的铀，钚裂变释放出的快中子被再生区内的铀吸收，转变为铀，铀极不稳定，经过衰变，进一步转变为易裂变的钚，从而实现核燃料的“增殖”.下列说法正确的是( )
A.铀发生衰变的实质是原子核内的中子转化为质子和电子
B.钚裂变过程中，电荷数守恒，质量数不守恒
C.铀转变为钚，经过了1次α衰变
D.若为钚裂变生成两个中等质量的核，然核的比结合能大于生成的两个核的比结合能
2．如图所示，海王星绕太阳沿椭圆轨道运动，P为近日点，Q为远日点，为轨道短轴的两个端点.若只考虑海王星和太阳之间的相互作用，则海王星在从Q经M到P的过程中( )
A.海王星的加速度逐渐减小
B.海王星的速度逐渐减小
C.在海王星从Q点到M点和从M点到P点的过程中，所用时间相同
D.若海王星和地球绕太阳运行的椭圆轨道的半长轴之比为K，则海王星的运行周期为年
3．右图为一定质量的理想气体状态发生变化的图像，在气体由状态A变化到状态B的过程中，下列分析正确的是( )
A.因为气体的压强逐渐减小，所以气体分子对容器壁的平均撞击力逐渐减小
B.气体体积逐渐减小，所以气体的温度先降低后升高
C.因状态气体温度相同，内能不变，故该过程既不吸热也不放热
D.气体体积增大，对外做小，所以气体从外界吸热
4．某同学一早到游泳馆深水区练习游泳，发现整个泳池只有他一个人，心情大好，却不慎将刚买的防水手表滑落水中并沉入水底，他看到手表在自己正下方，因其不会潜泳，决定游回岸边找工作人员帮忙：他一边缓缓往岸边游一边回望其手表，忽略缓慢泳动引起水面的波动，当游出大约远时，他恰好看不到他的手表了，已知水的折射率为，下列说法正确的是( )
A.该同学看到的手表比实际位置深
B.该过程中水中的手表看起来越来越明亮
C.手表落水处的水深为
D.手表落水处的水深为
5．随着生活水平的日益提高，人民群众的健身意识越来越强，“战绳”是一种近年流行的健身器材，健身者把两根相同绳子的一端固定在一点，用双手分别握住绳子的另一端，上下抖动绳子使绳子振动起来，其局部可看成简谐波.图甲为挥舞后绳中一列沿x轴传播的简谐横波在时刻的波形，图乙为绳上处的质点M的振动图像.下列说法正确的是( )
A.波速大小为
B.波沿x轴正方向传播
C.因Q点比P点离平衡位置更近，故Q点先回到平衡位置
D.从时计时，再经过时，P点沿x轴移动
6．如图所示，一辆小车沿水平方向从静止开始启动加速，一细线跨过用固定杆连接的光滑轻质定滑轮一端连接质量为M的物块，另一端连接一质量为m的小球.启动过程中，滑轮左侧的细线与竖直方向的夹角从0缓慢的增大到，滑轮右侧的细线始终保持竖直.物块与车厢底板间的动摩擦因数为μ，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力.车的动力装置图中没有画出.车行驶过程中阻力恒为f，则在该过程中，下列说法不正确的是( )
A.小车发动机的输出功率与车速成正比
B.细线对小球的拉力一定增大
C.连接滑轮的轻杆对滑轮的作用力一定增大
D.车厢底板对物块的摩擦力一定增大
7．如图所示，已知一均匀带电的半径为R的固定金属圆环，圆心为O，虚线为过O点且与圆环平面垂直的直线，另有一带电粒子(可视为点电荷)，以一定的初速度仅在电场力作用下沿虚线从距O点为L处的某点运动到O点，且，则关于粒子在该过程中，下列说法正确的是( )
A.若圆环带正电，则粒子的电势能一定越来越大
B.若圆环带负电，则粒子的动能一定越来越小
C.粒子加速度最大时的位置与粒子及圆环所带电荷的电性无关
D.粒子每经过相同的距离，动能的改变量一定相同，与圆环所带电荷的电性无关
8．直流电动机在生活生产中有广泛的应用，其主要结构为两部分：定子和转子.其中定子包括：主磁极、机座、转向器、电刷等；转子包括：电枢铁芯、电枢绕组等.如图所示是电动机提升重物的示意图，已知电源电动势，内阻，电阻.闭合开关S，发现电动机被卡死，此时电压表的示数为，立即关闭电源.清除故障后重新闭合开关，当电动机正常工作时，电压表的示数为.重力加速度，下列说法正确的是( )
A.电动机内部线圈的电阻为
B.电动机正常工作时线圈电阻的热功率为
C.电动机正常工作时电源的效率约为
D.电动机正常工作时将一个质量为重物由静止吊起，则重物的最大速度为
二、多选题
9．如图所示，光滑绝缘的水平面上有一边长为L、粗细均匀的正方形金属线框，以速度v滑入宽为的匀强磁场区域，磁场方向垂直于纸面向里(俯视图)，线框静止时磁场右边界到与两边刚好等距.下列分析正确的是( )
A.刚进入磁场时其两端电压为
B.刚离开磁场时其两端电压为
C.进入磁场过程和离开磁场过程通过线框截面的电量之比为
D.进入磁场过程和离开磁场过程线框中产生的热量之比为
10．如图所示，空间中有正交的匀强磁场和匀强电场，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度为B，匀强电场方向竖直向下，电场强度为E，将一质量为m，带电荷量为的小球水平向左射入场区中，速度大小为.已知，g为重力加速度，电磁场空间范围足够大.则在小球之后运动的过程中，以下说法正确的是( )
A.电场力对小球做正功，故小球机械能一直增大
B.小球运动过程中的最大速度为
C.小球运动过程连续两次速度最大时的位置间的距离为
D.小球偏离入射方向的最大距离为
三、实验题
11．某同学在实验室找到了拉力传感器、细线和小球，设计了如图所示的装置验证机械能守恒.
(1)为了减小误差，实验室有同样大小的木球、铝球、铁球，本实验应该选_____；
A.木球B.铝球C.铁球
(2)当细线竖直且小球保持静止时，力传感器的示数为；
(3)把小球拉到细线刚好水平并由静止释放，摆动过程中拉力传感器的示数最大值是；
(4)该实验_____(填“需要”、“不需要”)用天平测量小球的质量m；
(5)该实验_____(填“需要”、“不需要”)测量细线的长度L；
(6)当表达式_____(用题中所给物理量字母或测量的物理量字母表示)在误差允许范围内成立时，机械能守恒定律得到验证.
12．某物理实验小组看到一则消息：锂硫电池的能量密度高，可使电动汽车的续航从提升至，提升三倍，手机一个星期都不需充电.这激起了同学们对电池的研究热情，他们从市场上买来一新款电池，要测量这款电池的电动势和内阻，并利用这个电池提供电能测量一未知电阻的阻值，设计了如图甲所示的实验电路.器材如下：
A.待测电池
B.待测电阻(约)
C.电流表(量程、内阻很小)
D.电流衣(量程、内阻很小)
E.电阻箱(最大阻值)
F.开关一只，导线若干
(1)将电阻箱阻值调到最大，闭合开关S，改变电阻箱的阻值使两电表有适当的值，记录电阻箱阻值并读取两电表的读数，重复上述操作；
(2)根据记录的电流表的读数和电流表的读数，以为纵坐标，以对应的电阻箱阻
值的倒数为横坐标，得到的图像如图乙所示.则图像在纵轴的截距为_____，待测电阻_____Ω(结果保留两位有效数字)；因两电表存在一定的内阻，会对电阻测量引起误差的是_____(填“”或“”)，且测量值_____(填“大于”或“小于”)真实值；
(3)图丙是以电流表的读数为横坐标，以电流表的读数为纵坐标得到的结果.由图可求得电池的电动势_____V，内阻_____Ω(结果均保留三位有效数字)。
四、计算题
13．中国人民解放军的口号是“首战用我，用我必胜!”为此人民解放军在平时进行刻苦训练.如图为一名解放军战士在负重训练的过程中，拖着一个质量为的轮胎，轮胎与水平地面之间的动摩擦因数为，已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度.不计绳子质量，绳长可自由调节。
(1)当绳子与地面的夹角为，且刚好能拉动轮胎时，求绳子对轮胎的拉力大小；
(2)已知某次解放军战士对轮胎的拉力为两地相距，为使轮胎从A处运到B处，则该战士用力拉轮胎的最短作用时间是多少?
14．如图所示，x轴上方存在电场强度、方向沿y轴负方向的匀强电场，x轴下方存在着磁感应强度、方向垂直纸面向里的匀强磁场.一个比荷为的带正电粒子，从y轴上的位置P以初速度沿x轴正方向射的匀强电场，不计粒子重力.求：
(1)粒子第一次进入磁场时速度的大小和方向；
(2)粒子从P点射出到第2次经过x轴时所用的时间及第二次经过x轴的位置到O点的距离；
(3)粒子射出后，在右侧有一与x轴垂直的能检测粒子的薄板，为使粒子能垂直打到薄板上，则该薄板所放位置的横坐标是多少(已知电磁场范围足够大).
15．如图所示，长度为的竖直轻杆上端连着一质量为的小球A(可视为质点)，杆的下端用光滑铰链(图中没有画出)连接于水平地面上的O点，置于同一水平面上的各表面均光滑的立方体B恰与A接触，立方体B的质量为。B的右侧有一可视为质点的质量也为m的物块，物块与水平地面之间的动摩擦因数为，在距物块右侧处有一质量也为m的可视为质点的小球，小球用一长为的细线竖直悬挂，且小球与地面刚好接触且无弹力，重力加速度为.上述物体均静止.今有微小扰动，致使A倾倒。
(1)若向左倾倒，求小球撞击地面之前的瞬间轻杆的弹力大小；
(2)若向右倾倒，求分离瞬间的速度大小.已知分离时B还未与右侧物块碰撞；
(3)在(2)中，立方体B与A分离后向有运动并与物块发生碰撞，碰后立方体B被立即锁定，物块向右滑行并与静止的小球发生碰撞，所有的碰撞都不计机械能损失，碰撞时间极短且碰撞前后的速度均在同一直线上，求立方体B与物块碰撞后系统因摩擦产生的热量及从立方体B第一次与物块碰撞到物块最终静止所用的时间.(已知，单摆的最大摆角不超过时，可近似看成简谐运动)。
参考答案
1．答案：A
解析：AC.铀衰变为钚时质量数不变，核电荷数增加，故发生了β衰变，其本质为中子转化为质子和电子，A正确，C错误；B.原子核在衰变过程中，电荷数和质量数均守恒，B错误；D.原子核裂变时释放核能，故质量会减少，裂变产物的比结合能大于裂变前的比结合能，D错误，故选A。
2．答案：D
解析：ABC.该过程中海王星与太阳之间的距离逐渐减小，由可知海王星的加速度增大，速度增大.因速度越来越大，海王星从Q点到M点和从M点到P点的过程中，所用时间不相同，ABC错误；D.地球绕太阳的运行周期为年，设地球绕太阳运行的轨道半长轴为r，海王星绕太阳运行轨道半长轴为，周期为，由开普勒第三定律可得，，解得，即海王星的运行周期为年，D正确，故选D。
3．答案：D
解析：AB.由理想气体状态方程可知，该过程温度先升高后降低，且始、末状态温度相等，气体分子热运动的激烈程度先增大后减小，故分子热运动对容器壁的平均撞击力先增大后减小，AB错误；CD.该过程体积增大，气体对外做功，即，又因状态气体温度相同，内能不变，即，由热力学第一定律可知气体从外界吸热，C错误，D正确，故选D。
4．答案：C
解析：A.由光的折射可知，视深比实际深度浅，A错误；B.随入射角的增大，反射光能量越来越强，折射光能量越来越弱，故看到的手表应越来越暗，B错误；CD.恰好看不见手表时，即入射角等于临界角，由折射定律可知，将，代入解得，C正确，D错误，故选C。
5．答案：B
解析：A.由甲、乙两图可知，故由，A错误；B.由乙图可知时，M点的振动方向沿y轴向上，故波沿x轴正方向传播，B正确；C.根据波的传播方向可知，此时Q点的振动方向为沿y轴正方向，故P比Q先回到平衡位置，C错误；D.波的传播过程中，介质质点只在其平衡位置附近振动，并不会沿波的传播方向定向迁移，D错误，故选B。
6．答案：A
解析：BD.对小球，受重力和拉力T，设拉力与竖直方向的夹角为θ，则有，已知θ逐渐增大，可得该过程中拉力T、加速度a均逐渐增大；对物块受向上的支持力、拉力T和向下的重力及向右的摩擦力，由牛顿第二定律可得，可知车厢地板对物块的摩擦力逐渐增大，BD正确，不符合题意；C.以滑轮和搭在滑轮上的一小段绳为研究对象，由题意可得轻杆对滑轮的作用力等于两段绳对滑轮拉力的合力，由力的合成可得，由数学知识可知，随θ增大而逐渐增大，则轻杆对滑轮的作用力增大，C正确，不符合题意；A.整辆小车受牵引力、重力、支持力和阻力f，由牛顿第二定律可知，牵引力逐渐增大；再由功率，故P与v并不成正比，A错误，故选A。
7．答案：C
解析：AB.将圆环等分成n份，n趋向于无穷大，将关于圆心对称的两份看成一组，则组带等量同种电荷的点电荷在虚线上某点电场方向一定与虚线平行，因粒子带电的电性未知，无法确定其受力方向，故无法确定其动能和电势能的增减，AB错误；CD.设圆环带电量为为轴上某点，θ为M与圆环上一点的连线与相应半径的夹角，则M点的电场强度为，由数学知识可知，当时，有最大值，粒子运动到该处所受电场力最大，加速度也最大；由可知该电场并非匀强电场，带电粒子所受电场力是变力，其在相同位移内做的功不相同，由动能定理可知粒子经过相同距离动能的改变量不相同，C正确，D错误，故选C。
8．答案：B
解析：A.电动机被卡住时，相当于纯电阻，电源内电压，电路电流，由闭合电路欧姆定律可得电动机内阻为，A错误；B.电动机正常工作时，电源内电压，电路电流，电动机线圈电阻的热功率为，B正确；C.电动机正常工作时，电源的效率为，C错误；D.当重物速度最大时，拉力，电动机的输出功率，由可得重物的最大速度为，D错误，故选B。
9．答案：BCD
解析：A.设磁感应强度为B，线框每条边电阻为R，MN刚进入磁场时，MN边切割磁感线，产生的电动势为，线框中的电流为两端的电压为，A错误；C.设从到磁场左边界到边到左边界用时为，则平均感应电动势为，平均电流为，通过线框截面的电荷量为，联立解得；设从线框从开始离开磁场到静止用时为，则平均感应电动势为，平均电流为，通过线框截面的电荷量为，联立解得，即，C正确；B.选初速度方向为正方向，设线框完全进入磁场时的速度大小为，在时间内安培力冲量大小为，即，从进入磁场到到达右边界，线框匀速，从到右边界到线框静止用时为，在时间内安培力冲量大小为，即，联立解得，当刚离开磁场时边产生的电动势为，线框中的电流为两端的电压为，B正确；D.由能量守恒可知和时间内减少的动能转化线框中的电能产生热量，则有，联立解得，D正确，故选BCD。
10．答案：BD
解析：BCD.将初速度v分解为与初速度方向相同即向左的和方向相反即向右的，分运动对应的洛伦兹力大小，故粒子以向右做匀速直线运动，另一分速度在洛伦兹力的作用下逆时做匀速圆周运动，有，解得，周期为，当转至与同向时速度有最大值，其运动过程中偏离入射方向的最大距离即为圆周运动的直径，即，连续两次速度达到最大值的时间间隔为T，故其间距为，BD正确，C错误；A.由BCD分析可知，在一个周期内，电场力一半时间做正功，一半时间做负功，因此小球机械能并不是一直增大，A错误，故选BD。
11．答案：(1)C(4)不需要(5)不需要(6)
解析：(1)同样大小的木球、铝球和铁球，铁球的质量最大，其所受重力最大，为减小空气阻力对该实验的影响，应选择铁球；
(4)(5)(6)设小球质量为m，细线长为L，静止时，则有，释放后当小球摆到最低点时，拉力有最大值，设到最低点的速度为v，若机械能守恒，则有，在最低点有，解得，故当实验中测得在误差允许的范围内有，机械能守恒得到验证，由此分析可知该实验不需要测量小球的质量和细线的长度。
12．答案：(2)1；7.2；；大于
(3)8.96；3.20
解析：(2)由串并联电路知识及欧姆定律可知：，变形得，故截距为1；根据图像斜率可得，因应为含的支路的总电阻，即，故引起误差的为，且测量值大于真实值.
(3)由闭合电路欧姆定律可知：，变形得：，根据图像的纵截距及斜率，可知
13．答案：(1)240N(2)9s
解析：(1)对轮胎恰好被拉动时，受力如图
则有
联立解得
(2)由题意知撤去拉力前轮胎以最大加速度运动，撤去拉力刚好滑行停在B处时，战士拉轮胎时间最短；设拉力与地面的夹角为α
其受力如图
则有
解得
由数学关系解得最大加速度为
撤去拉力后减速
解得
设撤去拉力时速度大小为v，则有
解得
由，解得，即拉力拉轮胎的最短作用时间为。
14．答案：(1)
(2)
(3)见解析
解析：(1)粒子从P点到第一次经过x轴，做类平抛运动，到达x轴时，设电场力方向的速度大小为，合速度v与x轴正向的夹角为θ，则有
联立以上各式解得：
(2)设从P到第一次到x轴用时，则有，解得
在方向匀速，其位移为
进入磁场匀速圆周运动，则有，解得
到第二次经过x轴其轨迹对应的圆心角为，其弦长为
运动时间为，解得：
综上可得
(3)粒子再入电场时与x轴正方向的夹角为，做类斜抛运动，其在电场中的运动时间为，沿x轴方向的位移为，再入磁场中圆周运动的圆心角仍为，其弦长仍为
则粒子运动过程中速度方向沿x轴正方向相同时的位置对应的横坐标为：，即薄板所放位置的横坐标为
15．答案：(1)20N(2)(3)
解析：(1)小球从竖直到撞击地面前瞬间，由功能关系可知
又
解得
(2)从竖直到分离，设杆转过速度分别为，由功能关系可知
分离时之间恰好无弹力且水平方向的加速度、速度相等，故连接A的轻杆弹力恰好为0，速度大小关系为：
A做圆周运动，有
联立并整理可得
解得
(3)B向右匀速滑行与物块碰撞
解得
碰后物块向右减速滑行到与小球碰前
解得
与小球发生弹性碰撞，由动量守恒定律可得
解得
碰后小球上摆，设最大摆角为θ，则有
解得，故小球摆动可视为简谐运动，周期小球摆回最低点再与物块碰撞交换速度，因碰撞中无机械能损失，有
设物块在水平面上滑行的路程为，由功能关系可得
解得
故物块与小球共发生12次碰撞，故小球做简谐运动的总时间为
立方体B固定后，物块与B及小球的碰撞均不改变其动量大小，故有
解得
综上所述