安徽省合肥市第六中学2024届高三下学期四模物理试卷（Word版附解析）

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1. 如图所示，图甲为氢原子的能级图，大量处于激发态的氢原子跃迁时，发出频率不同的大量光子，其中频率最高的光子照射到图乙电路中光电管阴极K上时，电路中电流随电压变化的图像如图丙所示。下列说法错误的是（ ）
A. 光电管阴极K金属材料的逸出功为5.75eV
B. 这些氢原子跃迁时最多发出6种频率的光
C. 若调节滑动变阻器滑片能使光电流为零，则可判断图乙中电源右侧为正极
D. 氢原子从能级跃迁到能级时，氢原子能量减小，核外电子动能增加
【答案】C
【解析】
【详解】A．大量处于激发态氢原子跃迁时，频率最高的光子是激发态的氢原子跃迁至激发态时辐射出的，则
根据光电效应方程
且
解得光电管阴极K金属材料的逸出功为
故A正确；
B．大量处于激发态的氢原子跃迁时，发出的光子频率种类有
故B正确；
C．若调节滑动变阻器滑片能使光电流为零，光电管应接反向电压，则可判断图乙中电源右侧为负极，故C错误；
D．氢原子从能级跃迁到能级时，氢原子能量减小，轨道半径减小，库仑力做正功，核外电子动能增加，故D正确。
本题选错误的，故选C。
2. 物理老师举行技巧挑战赛，要求用一根能承受最大拉力为50N的细绳，尽可能拉动更重的物体，如图所示。已知物体与水平面间的动摩擦因数为，取最大静摩擦力等于滑动摩擦力，物体可视为质点，则理论上利用这根细绳能拉动物体的最大重量是（ ）
A. 50NB. NC. 100ND. 100.3N
【答案】C
【解析】
【详解】设绳子与水平方向的夹角为时能拉动物体的最大重量为，根据平衡条件
又
联立可得
可知当时，重物的重量最大为100N。
故选C。
3. 如图所示，A、B、C、D、E、F、G、H是竖直光滑绝缘圆轨道的八等分点，竖直，空间存在平行于圆轨道面的匀强电场，从A点静止释放一质量为m的带电小球，小球沿圆弧恰好能到达C点。若在A点给带电小球一个水平向右的冲量，让小球沿轨道做完整的圆周运动，则小球在运动过程中（ ）

A. E点的动量最小B. B点的电势能最大
C. C点的机械能最大D. F点的机械能最小
【答案】C
【解析】
【详解】从A点静止释放一质量为m的带电小球，小球沿圆弧恰好能到达C点，可知电场力和重力的合力方向沿FB方向斜向下，可知B点为“等效最低点”，F点为“等效最高点”，可知小球在F点速度最小，动量最小。由平衡知识可知，电场力水平向右，可知小球在G点电势能最大，在C点电势能最小，因小球的电势能与机械能之和守恒，可知在C点机械能最大，在G点机械能最小。
故选C。
4. 某种透明玻璃圆柱体横截面如图所示，O点为圆心，一束单色光从A点射入，经B点射出圆柱体。下列说法正确的是（ ）
A. 光线进入玻璃后频率变大
B. 若θ增大，可能变小
C. 若θ增大，光线在圆柱体内可能会发生全反射
D. 若θ增大，光线由A点至第一次射出时间变短
【答案】D
【解析】
【详解】A．光在不同介质中传播时频率不变，故A错误；
BC．由几何知识可得，光线在A点折射角等于它在B点入射角，根据光路可逆性，A点入射角等于它在B点折射角，由于入射角不可能为，所以光线在A点折射角不可能为临界角C，B点入射角也不可能为C，光线在圆柱体内不可能发生全反射，故BC均错误；
D．若增大，光线在A点折射角增大，根据几何知识可得，光线在玻璃内传播路程减小，光线由A点至第一次射出时间变短，故D正确。
故选D。
5. 如图所示，用轻杆通过铰链相连的小球A、B、C处于竖直平面内，质量均为m，两段轻杆等长。现将C球置于距地面高h处，由静止释放，假设三个小球只在同一竖直面内运动，不计一切摩擦，重力加速度为g，则在小球C下落过程中（ ）
A. 小球A、B、C组成的系统机械能不守恒
B. 小球C的机械能一直减小
C. 小球C落地前瞬间的速度大小为
D. 当小球C的机械能最小时，地面对小球B的支持力大于mg
【答案】C
【解析】
【详解】A．由于小球A、B、C组成的系统只有重力做功，则系统的机械能守恒，故A错误；
B．小球B的初速度为零，C落地瞬间，B的速度为零，故B的动能先增大后减小，而B的重力势能不变，则B的机械能先增大后减小，同理可得A的机械能先增大后减小，而系统机械能守恒，故C的机械能先减小后增大，故B错误；
C．根据以上分析，设小球C落地前瞬间的速度大小为v，根据动能定理有
解得
故C正确；
D．当小球C的机械能最小时，小球B速度最大，此时小球B的加速度为零，水平方向所受的合力为零，则杆CB对小球B恰好没有力的作用，所以地面对小球B的支持力大小为mg，故D错误。
故选C。
6. 北京时间2023年2月23日19时49分，我国首颗超百Gbps容量的高通量卫星——中星26号搭乘长征三号乙运载火箭从西昌卫星发射中心起飞，随后卫星进入预定轨道，发射任务取得圆满成功。该卫星预计定点于东经125°，配置Ka频段载荷，主要覆盖我国全境及周边地区。假设该卫星发射后先绕地球表面做匀速圆周运动，之后通过转移轨道I进入离地较远的圆轨道，在圆轨道上绕行一段时间后，再通过地球同步转移轨道II转移到目标轨道，同时定点于东经125°，下列说法正确的是（ ）
A. 卫星在转移轨道I远地点的加速度小于转移轨道II近地点的加速度
B. 卫星整个运动过程中，引力势能的增加量小于动能的减少量
C. 该卫星在不同圆轨道上与地心的连线在相同时间内扫过的面积相同
D. 卫星整个运动过程中，速度的最大值大于第一宇宙速度
【答案】D
【解析】
【详解】A. 根据万有引力提供向心力公式
转移轨道I远地点距离地球的距离等于转移轨道II近地点距离地球的距离，即卫星在转移轨道I远地点的加速度等于转移轨道II近地点的加速度，故A错误；
B.卫星变轨运动过程中，需要向后喷火，机械能会增加，引力势能的增加量大于动能的减少量，故B错误；
C．根据开普勒第二定律，该卫星在相同圆轨道上与地心连线在相同时间内扫过的面积相同，故C错误；
D．在地球表面附近运行时，线速度近似等于第一宇宙速度，但在近地点处要加速变轨，所以此时速度大于第一宇宙速度，故D正确；
故选D。
7. 如图，圆形水平餐桌面上有一个半径为r，可绕中心轴转动的同心圆盘，在圆盘的边缘放置一个质量为m的小物块，物块与圆盘间的动摩擦因数以及与桌面的摩擦因数均为µ。现从静止开始缓慢增大圆盘的角速度，物块从圆盘上滑落后，最终恰好停在桌面边缘。若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g，圆盘厚度及圆盘与餐桌间的间隙不计，物块可视为质点。则（ ）
A. 小物块从圆盘上滑落后，小物块在餐桌上做曲线运动
B. 物块随圆盘运动的过程中，圆盘对小物块做功为
C. 餐桌面的半径为
D. 物块在餐桌面上滑行的过程中，所受摩擦力的冲量大小为
【答案】D
【解析】
【详解】A．小物块从圆盘上滑落后，沿切线方向飞出，小物块在餐桌上做匀减速直线运动，故A错误；
B．物块随圆盘运动的过程中，将要滑离圆盘时
则由动能定理圆盘对小物块做功为
故B错误；
C．物块在桌面上滑动的距离
餐桌面的半径为
故C错误；
D．根据动量定理，物块在餐桌面上滑行过程中，所受摩擦力的冲量大小为
故D正确。
故选D。
二、多选题：本大题共2小题，共10分。
8. 光滑绝缘水平桌面上有一个可视为质点的带正电小球，桌面右侧存在由匀强电场和匀强磁场组成的复合场，复合场的下边界是水平面，到桌面的距离为h，电场强度为E、方向竖直向上，磁感应强度为B、方向垂直纸面向外，重力加速度为g，带电小球的比荷为。如图所示，现给小球一个向右的初速度，使之离开桌边缘立刻进入复合场运动，已知小球从下边界射出，射出时的速度方向与下边界的夹角为，下列说法正确的是（ ）

A. 小球在复合场中的运动时间可能是
B. 小球在复合场中运动的加速度大小可能是
C. 小球在复合场中运动的路程可能是
D. 小球的初速度大小可能是
【答案】AC
【解析】
【详解】带电小球比荷为是，则有
则小球合力为洛伦兹力，所以小球在复合场中做匀速圆周运动，射出时的速度方向与下边界的夹角为，则小球运动情况有两种，轨迹如下图所示

若小球速度为，则根据几何知识可得轨迹所对应的圆心角为，此时小球在复合场中的运动时间为
根据几何知识可得，其轨迹半径为
则根据洛伦兹力提供向心力有
可得，小球的速度为
则小球的路程为
小球的加速度为
若小球速度为，则根据几何知识可得轨迹所对应的圆心角为，此时小球在复合场中的运动时间为
根据几何知识可得，其轨迹半径为
则根据洛伦兹力提供向心力有
可得，小球的速度为
则小球的路程为
小球的加速度为
故选AC。
9. 如图所示，在磁感应强度大小为、方向竖直向下的匀强磁场中，间距为的平行金属导轨水平放置，间连接一电阻，质量为、电阻为、粗细均匀的金属杆垂直于金属导轨放置，现给一水平向右的初速度，滑行时间后停下，已知金属杆与平行金属导轨的动摩擦因数为，长为，重力加速度为，则下列说法正确的是（ ）
A. 在平行金属导轨上滑动距离为
B. 速度为时，两端的电势差为
C. 速度为时，的加速度大小为
D. 速度为时，的加速度大小为
【答案】AC
【解析】
【详解】A．在平行金属导轨上滑动时，由动量定理有
又有
联立解得
故A正确；
B．根据题意可知，速度为时，单独切割产生的电势差，但由于中间当电源，所以小于感应电动势，故B错误；
CD．速度为时，水平方向受摩擦力、安培力，由牛顿第二定律有
解得
故D错误，C正确。
故选AC。
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
10. 某同学为了测电流表 A₁ 的内阻精确值，有如下器材：
A．电流表 A1（量程 300 mA，内阻约为 5 Ω）；
B．电流表 A2（量程 600 mA，内阻约为 1 Ω）；
C．电压表 V（量程15 V，内阻约为 3kΩ）；
D．定值电阻 R0（5 Ω）；
E．滑动变阻器 R1（0~5 Ω，额定电流为 1 A）；
F．滑动变阻器 R2（0~50 Ω，额定电流为0.01 A）；
G．电源 E（电动势3 V，内阻较小）；
H．导线、开关若干。
（1）实验要求电流表 A1的示数从零开始变化，且多测几组数据，尽可能的减少误差，以上给定的器材中滑动变阻器应选________。（填器材前序号）
（2）测量用的电路图如下图所示，应选用的仪器1为________，2为________，3为________。（填器材前序号）
（3）利用上述电路图测得电流表A1的内阻________真实值。（填“大于”“小于”或“等于”）
【答案】 ①. E ②. A ③. D ④. B ⑤. 等于
【解析】
【详解】（1）[1] 实验要求电流表 A1的示数从零开始变化，采取分压式接法，滑动变阻器选择阻值较小的E。
（2）[2][3][4]因为电压表量程太大，所以采用两个电流表，仪器1为A1，2为定值电阻D，通过与待测电流表并联根据欧姆定律测电压，3为电流表 A2。
（3）[5]设电流表A1读数为 ，电流表A2读数为，根据欧姆定律
因为电压为真实值，所以不存在误差，测得电流表A1的内阻等于真实值。
11. 某实验小组要测量一半圆形玻璃砖的折射率。他们先在平铺的白纸上画出半圆形玻璃砖的直径和圆心，过点画法线，并画出一条入射光线，与法线的夹角为30°。将半圆形玻璃砖沿着直径放好，紧贴点放置与法线平行的光屏，如图1所示。现用一红色激光笔沿着方向射入一束光，在光屏上的点出现一个光斑。用刻度尺测出玻璃砖的半径为，。
（1）玻璃砖的折射率______；（结果用分数表示）
（2）若实验过程中，实验小组的同学不小心将玻璃砖向左下方平移，但入射光线仍能通过玻璃砖的圆心，如图2所示。在光屏上出现一个光斑，小组同学将此光斑仍记作点，并在白纸上连接两点作为出射光线，则此时测得的折射率______（选填“大于”“等于”或“小于”）真实值；
（3）若改用绿色激光笔照射，其他条件不变，则光屏上的光斑会出现在______。（选填“点上方”“点下方”或“点”）
【答案】（1）
（2）大于 （3）点下方
【解析】
【小问1详解】
由题意可知，入射角为，折射角与大小相等，且
根据折射定律可得玻璃砖折射率为
【小问2详解】
作出光线的传播路径如图所示
点为实际光屏上出现的光斑点，由折射率和几何知识可知，出射光线与平行，连接作为出射光线，则折射角偏大，因此测得的折射率大于真实值。
【小问3详解】
若改用绿色激光笔照射，玻璃对绿光的折射率大，光屏上的光斑会出现在点下方。
四、简答题：本大题共3小题，共42分。
12. 绝热的活塞与汽缸之间封闭一定质量的理想气体，汽缸开口向上置于水平面上，活塞与汽缸壁之间无摩擦，缸内气体的内能Up=72J，如图甲所示。已知活塞面积S=5×10-4m2，其质量为m=1kg，大气压强p0=1.0×105Pa，重力加速度g=10m/s2如果通过电热丝给封闭气体缓慢加热，活塞由原来的P位置移动到Q位置，此过程封闭气体的V-T图像如图乙所示，且知气体内能与热力学温度成正比。求：
（1）封闭气体最后的体积；
（2）封闭气体吸收的热量。
【答案】（1）；（2）60J
【解析】
【分析】
【详解】（1）以气体为研究对象，根据盖—吕萨克定律，有
解得
（2）由气体的内能与热力学温度成正比
解得
活塞从P位置缓慢移到Q位置，活塞受力平衡，气体为等压变化，以活塞为研究对象有
解得
外界对气体做功
由热力学第一定律
得气体变化过程吸收的总热量为
13. 如图所示，长度l=3m的水平传送带AB在右端B点平滑连接着一个半径R=0.35m的光滑半圆弧轨道CEFD，其中C点为轨道的最低点，E点和圆心O等高，FD段为光滑圆管，∠EOF=30°，可视为质点的小物块从A点以v0=5.5m/s的初速度向右滑动，已知小物块的质量m=1kg与传送带之间的动摩擦因数µ=0.3，且小物块尺寸小于光滑圆管内径。重力加速度g取10m/s2。
（1）若传送带以v=6.1m/s的速率顺时针转动，求小物块第一次运动到C点的过程中电动机多消耗的电能；
（2）若传送带以v=2m/s的速率顺时针转动，求小物块第一次沿轨道CEFD运动时能达到的最大高度。
【答案】（1）3.66J；（2）0.6125m
【解析】
【详解】（1）假设小物块中途会与传送带达到共速，小物块先在传送带上做加速运动，由牛顿第二定律有
解得
设与传送带共速需要的时间为t，则
解得
加速过程中的位移为
解得
故假设成立，电动机多消耗的电能等于传送带克服摩擦力所做的功，即
代入解得
（2）假设小物块从A点一直减速运动到C点，由动能定理有
解得
此时速度仍然大于2m/s，故假设成立；
假设小物块能越过F点再速度减小到，从C点运动到最高点过程中，由机械能守恒有
解得
故假设成立，故能达到的最大高度为0.6125m。
14. 如图所示，在竖直面内的直角坐标系中，y轴竖直，A、B两点的坐标分别为与。的区域内有沿x轴负方向的匀强电场；第二象限内有方向垂直坐标平面向里的匀强磁场（图中未画出）；第四象限内有方向垂直坐标平面向里的匀强磁场和竖直方向的匀强电场（图中均未画出）。一质量为m、电荷量为q的带正电小球（视为质点）从A点以大小（g为重力加速度大小）的速度沿做直线运动，通过O点（第一次通过x轴）后在第四象限内做匀速圆周运动，恰好通过B点（第二次通过x轴）。求：
（1）第二象限内磁场的磁感应强度大小；
（2）小球从O点到第四次通过x轴的时间t；
（3）小球第五次通过x轴时的位置坐标以及第四次通过x轴后在第一象限内运动过程中到x轴的最大距离。
【答案】（1）；（2）；（3）（0,0）；
【解析】
【详解】（1）小球沿AO方向做直线运动，则必为匀速直线运动，则受力平衡，小球受向下的重力，水平向左的电场力和垂直于AO斜向右上方的洛伦兹力，则
解得
（2）小球从开始运动到第一次经过x轴的时间
小球进入第四象限后做匀速圆周运动，则
周期
则第二次经过x轴的时间
小球射入第一象限时速度与x轴正向成45°，水平方向沿x轴正向做匀减速运动，加速度为
竖直方向做匀减速运动加速度为
ay=g
合加速度大小为
方向与x轴负向成45°角，则再次（第3次）经过x轴的时间
返回时仍经过P点，此时速度仍为
方向与x轴负向成45°角，进入第四象限后仍做匀速圆周运动，运动时间为
小球从O点到第四次通过x轴的时间
（3）小球第四次经过x轴的位置坐标为
x=2L
速度方向与x轴负向成45°角，正好与合加速度方向垂直，则第五次经过x轴时沿x轴负向的距离为，则
解得
则第五次经过x轴时小球恰好到达原点，即位置坐标为（0，0）；
第四次通过x轴后在第一象限内运动过程中到x轴的最大距离