物理：T8联盟普通高中2024届高三下学期学业水平选择性考试压轴试卷（一）（解析版）

这是一份物理：T8联盟普通高中2024届高三下学期学业水平选择性考试压轴试卷（一）（解析版），共25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2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，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，将本试卷和答题卡一并交回。
一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。第1-7题只有一项符合题目要求，第8—10题有多项符合题目要求。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. 氢原子跃迁与巴耳末系的对比图像如图所示，已知光速为c，普朗克常量为h，下列说法正确的是（ ）
A. 巴耳末系就是氢原子从能级跃迁到基态时辐射出的光谱
B. 气体的发光原理是气体放电管中原子受到光子的撞击跃迁到激发态，再向低能级跃迁，放出光子
C. 氢原子从能级跃迁到能级时辐射出的光是可见光，但不属于巴耳末系
D. 若处于某个激发态的几个氢原子，只发出三种波长的光，当，则有
【答案】BD
【解析】AC．由图可知，巴耳末系就是氢原子从能级跃迁到能级时辐射出的光谱，故AC错误；
B．通常情况下，原子处于基态，非常稳定，气体放电管中的原子受到高速运动的电子的撞击，有可能向上跃迁到激发态，处于激发态的原子是不稳定的，会自发地向能量较低的能级跃迁，放出光子，最终回到基态，故B正确；
D．根据题意，由能级跃迁时，能级差与光子的能量关系有
若处于某个激发态的几个氢原子，只发出三种波长的光，且
则有
，，
可得
解得
故D正确。
故选BD。
2. 一列简谐横波沿着x轴的正方向传播，计时开始时的波形图如图所示，再经过9s，平衡位置在x=7m处的质点第二次达到波峰，下列说法中正确的是（ ）
A. 此列简谐横波的周期为5s
B. 此列简谐横波的波速为2m/s
C. 平衡位置在x=9m处的质点在t=11s时的位移为20cm
D. 平衡位置在x=6m处的质点在0~12s运动的路程为110cm
【答案】C
【解析】A．根据波形可知，波长为
根据同侧法可知，波前起振方向向下，由于计时开始时的波形图如图所示，再经过9s，平衡位置在x=7m处的质点第二次达到波峰，则有
解得
故A错误；
B．结合上述可知，此列简谐横波的波速为
故B错误；
C．波形传播到平衡位置在x=9m处的质点处经历时间
由于
由于质点起振方向向下，可知，11s时，x=9m处的质点恰好位于波峰位置，即位移为20cm，故C正确；
D．波形传播到平衡位置在x=6m处的质点处经历时间
由于
则x=6m处的质点在0~12s运动的路程为
故D错误。
故选C。
3. 一条平直公路上，甲、乙两车（视为质点）均做直线运动。计时开始，两车从同一地点出发的图像如图所示，时刻以后乙做匀速直线运动，时刻以后甲、乙以相同的速度做匀速直线运动，甲、乙在做匀加速直线运动时的加速度相同，根据图像所提供的其他已知信息，分析下列说法正确的是（ ）
A. 乙做匀加速直线运动时的加速度为
B. 乙的初速度为
C. 0至时间间隔内，乙的位移为
D. 0至时间间隔内，乙的平均速度与甲的平均速度之差为
【答案】A
【解析】AB．根据题意可知，甲、乙在做匀加速直线运动时的加速度相同，由图可知，加速度为
则乙的初速度为
故A正确，B错误；
CD．由图像中面积表位移，由图可知，0至时间间隔内，乙的位移为
平均速度为
甲的位移为
平均速度
乙的平均速度与甲的平均速度之差为
故CD错误。
故选A。
4. 如图所示，三颗同步卫星就能实现全球同步通信，已知同步卫星的线速度为v，地球自转的周期为T，地球的半径为R，引力常量为G，下列说法正确的是（ ）
A. 三颗同步卫星的动能相等，重力势能也相等
B. 任意两同步卫星的间距为
C. 地球的质量为
D. 同步卫星向心加速度与地球表面的重力加速度之比为
【答案】D
【解析】A．三颗同步卫星的质量不一定相等，故三颗同步卫星的动能不一定相等，重力势能不一定相等，故A错误；
B．根据
同步卫星的轨道半径为
一颗同步卫星的信号覆盖赤道圆周，任意两同步卫星的间距为
故B错误；
C．根据万有引力提供向心力
解得地球的质量为
故C错误；
D．同步卫星的向心加速度为
根据万有引力与重力关系
解得
同步卫星的向心加速度与地球表面的重力加速度之比为
故D正确。
故选D。
5. 一个光学圆柱体的横截面如图所示，中心部分是空的正方形，外边界是半径为R的圆，圆心O也是正方形的中心，C是正方形其中一个边上的中点，B是圆周上的一点，已知，，光速为c，一束单色光AB从B点射入介质，入射角为60°，折射光线为BC，下列说法正确的是（ ）
A. 光在B点的折射角为45°
B. 正方形的边长为
C. 介质对此单色光的折射率为
D. 光从B到C的传播时间为
【答案】B
【解析】AC．根据题意，由几何关系可得，光在B点的折射角为，则介质对此单色光的折射率为
故AC错误；
B．设正方形的边长为，由余弦定理有
解得
故B正确；
D．光在介质中的传播速度为
光从B到C的传播时间为
故D错误。
故选B。
6. 如图所示，虚线圆的半径为R，AB是直径，O是圆心，D是圆周上的一点，C是AB延长线上的一点，CD是虚线圆的切线，把电荷量均为q的正电荷（均视为点电荷）分别置于A、D两点，已知∠DAO=30°，静电力常量为k，下列说法正确的是（ ）
A. D点的点电荷在B点产生的场强大小为
B. D点的点电荷在C点产生的场强大小为
C. O点的电场强度大小为
D. B点的电场强度大小为
【答案】D
【解析】A．根据几何关系可知，
则D点的点电荷在B点产生的场强大小为
故A错误；
B．根据几何关系可知，DC长度为
D点的点电荷在C点产生的场强大小为
故B错误；
C．根据几何关系有
根据矢量合成可知，O点的电场强度大小为
故C错误；
D．根据矢量合成规律，结合余弦定理，令B点的电场强度大小为，则有
解得
故D正确。
故选D。
7. 一种平抛运动的实验游戏如图所示，AB是内壁光滑的细圆管，被固定在竖直面内，B点的切线水平，让质量为m的小球（直径略小于细管的直径）从A点由静止释放，沿着管壁向下运动，达到B点时的速度方向水平向右，大小为v0，接着小球从B运动到C，已知AB的形状与抛物线BC的形状完全对称相同，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（ ）
A. A、C两点间的高度差为
B. A点的切线与水平方向的夹角为45°
C. 小球从B到C重力的平均功率为
D. 若小球从A到B的运动时间为t，则管壁对小球支持力的冲量大小为
【答案】B
【解析】A．小球从A运动到B过程，根据动能定理有
由于AB的形状与抛物线BC的形状完全对称相同，则A、C两点间的高度差为
故A错误；
B．小球从B到C过程，根据平抛运动规律有
，
结合上述解得
由于AB的形状与抛物线BC的形状完全对称相同，则A点的切线与水平方向的夹角为45°，故B正确；
C．小球从B到C重力的平均功率为
结合上述解得
故C错误；
D．小球从A到B的运动过程，将管壁对小球支持力的冲量沿竖直方向与水平方向进行分解，根据动量定理有
，
则管壁对小球支持力的冲量大小为
解得
故D错误。故选B。
8. 如图所示，质量为m、倾角为30°的斜面体放置在水平面上，斜面体的右上角安装有轻质定滑轮，带有轻质定滑轮的物块放置在斜面体的光滑斜面上，轻质细线跨越这两个定滑轮，上端连接在天花板上，下端悬挂一质量为m的小球，整个系统处于静止状态时，物块与天花板间的细线成竖直状态，两定滑轮间的细线与斜面平行，不计细线与滑轮间的摩擦，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A. 物块的质量为3m
B. 斜面对物块的支持力大小为
C. 水平面对斜面的支持力大小为
D. 水平面与斜面体间的动摩擦因数一定不为0
【答案】ABC
【解析】A．由于是滑轮两侧是同一根绳，所以拉力滑轮两侧的绳上拉力相同，对小球分析有
对物块分析，沿斜面方向有
解得
故A项正确；
B．对物块受力分析，竖直方向有
解得
故B项正确；
C．将斜面，物块以及小球看成一个整体，竖直方向有
解得
故C项正确；
D．由上述分析可知，该整体在水平方向没有外力，即水平方向没有运动趋势，所以水平方向没有摩擦力，因此水平面与斜面间的动摩擦因数可能为零，故D项错误。
故选ABC。
9. 如图1所示，质量为m、带电量为q的带正电粒子（不计重力）0时刻从a点以速度v0（方向竖直向下）垂直进入范围足够大的、周期性的、垂直纸面向外的匀强磁场。磁感应强度随时间变化的图像如图2所示，已知周期，不考虑磁场变化产生电场的影响，下列说法正确的是（ ）
A. 当磁感应强度的大小为时，粒子做匀速圆周运动的周期为
B. 时间内粒子的速度偏转角为90°
C. 0~T时间间隔内，粒子的平均速度为0
D. 时刻，粒子的位置距a点的距离为
【答案】BC
【解析】A．设粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期为，当磁感应强度为时，则有
又因为磁场变化的周期
解得
A错误；
B．时，磁场感应强度为，此时粒子在磁场中匀速圆周运动的周期
粒子在磁场中运动的时间
解得
刚好是粒子匀速圆周运动周期的，速度的偏转角，B正确；
C．时间内，粒子圆周运动的周期
结合磁场变化的周期可知，粒子在磁场中运动时间
可见，粒子在和时间内，粒子都是转过其对应圆周的，当磁感应强度为时，其圆周运动的轨道半径
解得
同理，当磁感应强度为时，其圆周运动的轨道半径
粒子在磁场中的运动轨迹如图所示
时间内粒子从a点到1，时间内从1到2、、、、依次类推，一个周期内，粒子刚好回到a点，位移为0，平均速度为0，C正确；
D．在时刻，粒子刚好到达2位置，粒子的位置距a点的距离为图中红色三角形的斜边，根据勾股定理及已知条件可得
故D错误。
故选BC。
10. 如图所示，导体棒1放置在光滑的足够长的水平导轨上，导体棒2放置在粗糙的水平导轨上，且两者之间的动摩擦因数为0.5，两种导轨的间距均为L，两种导轨通过外层绝缘的导线交叉相连，已知导体棒1、2的质量均为m，接入电路的阻值均为R，其它阻值均忽略不计，两种导轨处在磁感应强度大小为B方向竖直向上的匀强磁场中。现给导体棒1施加一个水平向左的恒定拉力 （为未知量），当导体棒1稳定运动时，导体棒2与导轨间的静摩擦力刚好达到最大值，重力加速度为g，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，下列说法正确的是（ ）
A. 导体棒2所受的摩擦力水平向右
B. 导体棒1稳定运动的速度为
C. 当导体棒1稳定运行时，拉力的功率为
D. 导体棒1从开始运动到稳定运动，若两根导体棒生成的总焦耳热为Q，则流过导体棒某一横截面的电荷量为
【答案】BC
【解析】A．根据左手定则，导体棒2所受的安培力向右，根据平衡条件可知导体棒2所受的摩擦力水平向左，故A错误；
B．当导体棒1稳定运动时，导体棒2与导轨间的静摩擦力刚好达到最大值，则
电流
感应电动势为
解得导体棒1稳定运动的速度为
故B正确；
C．当导体棒1稳定运行时，拉力大小为
拉力功率为
故C正确；
D．导体棒1从开始运动到稳定运动，根据能量守恒有
流过导体棒某一横截面的电荷量为
联立解得
故D错误。
故选BC。
二、非选择题：本题共5小题，共60分。
11. 某同学设计了如图所示的实验装置，既可以验证牛顿第二定律，也可以测量滑块的质量与当地的重力加速度，实验器材有带加速度传感器的滑块（传感器的质量忽略不计）、质量已知的钩码、水平光滑的桌面（右端带定滑轮）、动滑轮（轻质）、轻质细线。
实验步骤如下：
A. 调节定滑轮使细线水平，动滑轮跨在细线上，钩码挂动滑轮上，滑块与钩码由静止开始做匀加速直线运动，记录加速度传感器的示数以及相应的钩码质量；
B. 改变悬挂钩码的个数，重复步骤A，得到多组加速度a与相应悬挂的钩码总质量M；
C. 画出的函数关系图像如图乙所示。
（1）设当地的重力加速度为g，滑块的质量为m，写出的函数关系图像的表达式______（用g、m、M、a来表示）；
（2）若图像纵轴的截距为b，斜率为k，可得m=______，g=______（用b、k来表示）。
【答案】（1） （2）
【解析】【小问1详解】
由图甲可知，相同时间内滑块的位移大小是钩码位移大小的两倍，则滑块的加速度大小是钩码加速度大小的两倍；以滑块为对象，根据牛顿第二定律可得
以钩码为对象，根据牛顿第二定律可得
联立可得
【小问2详解】
[1][2]根据
可知图像纵轴的截距为
图像的斜率为
解得，
12. 某实验小组利用如图甲所示的电路图连接好图乙的电路，来测量电压表的内阻和电流表的内阻，已知定值电阻的阻值为，合上开关后，调节滑动变阻器以及电阻箱的接入阻值R，读出电压表、电流表的示数U、I，根据所得的数据描绘出关系图线如图丙所示，回答下列问题：
（1）在乙图中补全实验实物连接图______；
（2）合上开关S之前，滑动变阻器的滑片置于滑动变阻器的最______端，写出关系图线的表达式______（用、、、R、U、I来表示）；
（3）由乙图可得______，内阻______（用、a、b来表示）。
【答案】（1） （2）左
（3）
【解析】【小问1详解】
根据图甲电路图，在乙图中补全实验实物连接图，如图所示
【小问2详解】
[1]由图甲电路图可知，合上开关S之前，滑动变阻器应将上方电路短路，则滑动变阻器的滑片置于滑动变阻器的最左端。
[2]根据图甲电路图，由欧姆定律有
整理可得
【小问3详解】
[1][2]由（2）结论，结合图丙有，
解得
13. 负压救护车的核心舱如图所示，工作时内部近似为理想气体的压强小于大气压强。某次实验中，设舱内气体压强为0.96p0，温度为T0，体积为V0，已知大气压强为p0。
（1）求将舱内气体温度升高多少，舱内气体压强变成1.2p0；
（2）将负压舱的阀门打开，同时降低舱内的温度，外界气体缓慢进入舱内，若稳定后，气体的温度变为0.75T0，则进入气体的质量与原有气体质量之比为多少？
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）令气体温度需要升高，体积不变，根据查理定律有
解得
（2）舱内的温度初始值与环境温度相等，均为T0，令进入部分气体在外界时气体的体积为，根据理想气体状态方程有
则进入气体的质量与原有气体质量之比为
解得
14. 如图甲所示，长木板放置在光滑的水平地面上，木块（视为质点）放置在木板的正中央，现突然给木块一个水平向右的速度，经过一段时间，木块刚好不从木板的最右端离开，已知木块与木板的质量相等；把长木板放置在粗糙的水平地面上，木块放置在木板的最左端，已知木板与地面间的动摩擦因数为，如图乙所示，现同时给木块、木板水平向右的速度，重力加速度为g。
（1）求甲图中木块与木板间的动摩擦因数以及木板的长度；
（2）求乙图中木块与木板加速度的大小分别为多少；
（3）求乙图中木块与木板的运动时间之差以及木块在木板上滑行的距离。
【答案】（1），；（2），；（3），
【解析】（1）根据题意可知，木块刚好不从木板的最右端离开，即木块滑到木板的最右端时，木块与木板共速，设此时的速度为，由动量守恒定律有
解得
设甲图中木块与木板间的动摩擦因数为，对木块有
又有
联立解得
设木板的长度为，由能量守恒定律有
解得
（2）由（1）分析，结合牛顿第二定律可得，乙图中木块的最大加速度的大小为
若乙图中木块与木板一起向右减速，则加速度大小为
可知，乙图中木块与木板相对滑动，由牛顿第二定律，对木块有
解得
对木板有
解得
（3）假设木块减速到0时未从木板上掉落，由运动学公式可得，木块减速到0的时间为
运动的位移为
木板减速到0的时间为
运动的位移为
乙图中木块与木板的运动时间之差
乙图中木块在木板上滑行的距离
即假设成立，则乙图中木块与木板的运动时间之差为，木块在木板上滑行的距离为。
15. 如图所示，在三维坐标系O-xyz中的，的圆柱形空间内存在沿z轴正向的匀强磁场，外部存在沿x轴正向的匀强磁场，磁感应强度的大小相等均设为（为未知量），在的区域存在沿y轴正向电场强度大小为E0的匀强电场。一质量为m，带电量为q的带正电粒子（不计重力）从A点（A点在Oxy平面内）以速度v0（与y轴的负向成53°夹角）射入电场，经过一段时间从x轴上的B点沿x轴正向进入圆柱形区域，接着从y轴负向上的C点离开此区域，然后从z轴上的D点再次进入此区域，最后从z轴上的E点离开此区域，sin53°=0.8，cs53°=0.6。
（1）求A、B两点间的电势差以及粒子从A到B的运动时间；
（2）求磁感应强度B0的值以及粒子从B到D的运动时间；
（3）求粒子从B到E动量变化量的大小以及粒子从B到E受力的平均值（对时间而言）。
【答案】（1），；（2），；（3），
【解析】（1）粒子在A点沿x轴方向的速度
粒子在A点沿y轴方向的速度
粒子从A到B在y轴方向上由动能定理得
解得A、B两点间的电势差
粒子从A到B在y轴方向上由牛顿第二定律得
粒子从A到B的运动时间
（2）粒子在B点的速度大小为
粒子从B到C做匀速圆周运动，在C点速度沿y轴负方向，轨道半径为
由洛伦兹力提供向心力得
解得
粒子从B到C的运动时间
周期为
粒子到D点时速度方向沿z轴负方向，粒子从C点到D点做匀速圆周运动，运动时间为
粒子从B到D的运动时间
（3）粒子在B点速度方向沿x轴负方向，粒子从D到E做匀速直线运动，在E点速度沿z轴负方向，粒子从B到E速度变化量大小为
粒子从B到E动量变化量的大小
粒子从D到E的时间
粒子从B到E的时间
粒子从B到E由动量定理得
解得粒子从B到E受力的平均值