安徽省六校教育研究会2024-2025学年高三上学期9月入学考试物理试卷（解析版）

这是一份安徽省六校教育研究会2024-2025学年高三上学期9月入学考试物理试卷（解析版），共21页。试卷主要包含了 一列简谐横波沿x轴传播，图等内容，欢迎下载使用。

2024.9
考生注意：
1．本试卷满分100分，考试时间75分钟。
2．考生作答时，请将答案答在答题卡上。必须在题号所指示的答题区域作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上答题无效。
一、选择题：本题共10小题。在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一项符合题目要求，每题4分；第9~10题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。
1. 如图所示，一定质量的理想气体，从状态a分别经历和两个变化过程，其中为双曲线，状态b、c的体积相同，则（ ）
A. 状态a的内能大于状态b
B. 状态c的温度低于状态b
C. 过程中气体对外界做功比过程做功少
D. 过程中气体吸收热量
【答案】C
【解析】
【详解】A．气体从为双曲线，是等温变化，则状态a的内能等于状态b，故A错误；
B．气体从是等容变化，根据（常数）可知，气体的压强减小温度降低，所以状态c的温度高于状态b，故B错误；
C．根据，可知图像与坐标轴所围面积表示气体做功，因此由图可知过程中气体对外界做功比过程做功少，故C正确；
D．气体从是等容变化，气体对外不做功，并且由选项B知温度降低，内能减小，由热力学第一定律有，可得，即气体向外界放热，故D错误。
故选C。
2. 一列简谐横波沿x轴传播，图（a）是t = 1 s时的波形图；P是介质中位于x = 4 m处的质点，图（b）为其振动图像。下列说法正确的是（ ）
A. 波速为1 m/s
B. 波向x轴负方向传播
C. x = 1 m处的质点在t = 5 s时位于平衡位置
D. 质点P在0 ~ 6 s时间内运动的路程为12 m
【答案】B
【解析】
【详解】A．由图（a）可知，该波的波长为4 m，由图（b）可知，该波的周期为2 s，该波的波速为
故A错误；
B．由图（b）可知，t = 1 s时刻质点P向y轴正方向振动，根据同侧法得，波沿x轴负方向传播，故B正确；
C．t = 1 s时到t = 5 s时，正好经历两个周期，因此t = 5 s时波形图依然如图（a）所示，故x = 1 m处的质点在t = 5 s时位于波峰位置，C错误；
D．机械波传播的是质点的振动形式与能量，质点P在其平衡位置振动，振幅A = 5 cm，质点并不随波迁移，则质点P在0 ~ 6 s时间内，经历3个周期，运动的路程为
故D错误。
故选B。
3. 如图所示，光滑轨道MO和ON底端对接且，M、N两点高度相同。小球自M点由静止开始自由滚下，忽略小球经过O点时的机械能损失，以p、E、a、分别表示小球的动量、机械能、加速度和动能四个物理量的大小。下列图像中能正确反映小球自M点到N点运动过程的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】A．小球运动过程中，在两个斜面上都受到恒力作用而沿斜面做匀变速直线运动，速度先增加后减小，根据速度—时间关系公式，可知两段运动过程中的图都是直线，根据动量公式，可知动量与时间图像也是直线，故A正确；
B．由于没有摩擦力做功，故机械能守恒，故机械能—时间图应为平行横轴的直线，故B错误；
C．根据牛顿第二定律
加速度的大小与斜面的倾角大小有关，倾角确定，加速度大小确定，故C错误；
D．根据动力学公式
可知在两个斜面上加速度之比为，根据
可知在两斜面上，小球运动时间的二次方比应为，故D错误。
故选A。
4. 太空碎片会对航天器带来危害。设空间站在地球附近沿逆时针方向做匀速圆周运动，如图中实线所示。为了避开碎片，空间站在P点向图中箭头所指径向方向极短时间内喷射气体，使空间站获得一定的反冲速度，从而实现变轨。变轨后的轨道如图中虚线所示，其半长轴大于原轨道半径。则下列错误的是（ ）
A. 空间站变轨前、后在P点加速度相同B. 空间站变轨后的运动周期比变轨前的大
C. 空间站变轨后在P点的速度比变轨前的大D. 空间站变轨前的速度比变轨后在近地点的大
【答案】D
【解析】
【详解】A．在P点变轨前后空间站所受到的万有引力不变，根据牛顿第二定律可知空间站变轨前、后在P点的加速度相同，故A正确，不符合题意；
B．因为变轨后其半长轴大于原轨道半径，根据开普勒第三定律可知空间站变轨后的运动周期比变轨前的大，故B正确，不符合题意；
C．变轨后在P点因反冲运动相当于瞬间获得径向向内的速度，原切向速度不变，因此合速度变大，故C正确，不符合题意；
D．由于空间站变轨后在P点的速度比变轨前大，而比在近地点的速度小，则空间站变轨前的速度比变轨后在近地点的小，故D错误，符合题意。
故选D。
5. 质量为M的凹槽静止在水平地面上，与竖直墙面接触，内壁为半圆柱面，截面如图所示。已知，B为半圆水平直径的端点，凹槽内有一质量为m的小滑块，现用推力F推动小滑块由A点向B点缓慢移动，力F的方向始终沿圆弧的切线方向，在此过程中所有摩擦均可忽略，下列说法正确的是（ ）
A. 推力F先减小后增大，最大值为mgB. 凹槽对滑块的支持力先增大后减小
C. 墙面对凹槽的压力一直减小D. 水平地面对凹槽的支持力保持不变
【答案】C
【解析】
【详解】AB．如图所示，设F与竖直方向夹角为，根据受力平衡知
，
从A到B过程中，从逐渐减小到0，可知F逐渐增大，N逐渐减小。当滑块到达B点时，N恰好为零，F具有最大值为mg。
故AB错误；
C．将两物体看成整体，整体受水平向左的作用力为
因为从减小到0，根据函数单调性可知减小，则减小，可知墙面对凹槽的压力减小，故C正确；
D．对凹槽进行受力分析可知，水平地面对凹槽的支持力
根据牛顿第三定律，则地面对凹槽的作用力为
由以上分析知，逐渐减小，N逐渐减小，可知水平地面对凹槽的支持力逐渐减小，故D错误。
故选C。
6. 图1这4条特征谱线是氢原子光谱巴耳末系中的四条可见光，是氢原子从能级6跃迁到能级2产生的，是氢原子从能级3跃迁到能级2产生的，用同一双缝干涉装置研究两种光的干涉现象，得到如图2和图3所示的干涉条纹。用两种光分别照射如图4所示的实验装置，都能产生光电效应。下列说法正确的是（ ）
A. 的频率小于的频率B. 图3中的干涉条纹对应的是
C. 的光子动量小于的光子动量D. 欲使微安表示数变为0，滑片P应向a端移动
【答案】D
【解析】
【详解】AC．根据氢原子跃迁规律可知，氢原子从能级6跃迁到能级2产生的的能量大于从能级3跃迁到能级2产生的的能量，光子能量越大，频率越大，波长越小，故光子动量
越大，故的频率大于的频率，的光子动量大于的光子动量，故A错误，C错误；
B．由于的波长大于的波长，根据干涉条纹间距
可知，干涉条纹间距大一些，图3中的干涉条纹间距比图2大，即图3中的干涉条纹对应的是，故B错误；
D．欲使微安表示数变为0，应加上反向电压，由电路图可知滑片P应向a端移动，故D正确。
故选D。
7. 如图所示，abcd为纸面内矩形的四个顶点，矩形区域内（含边界）处于垂直纸面向外的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，，。一质量为m、电荷量为的粒子，从a点沿ab方向运动，不计粒子重力。下列说法正确的是（ ）
A. 粒子能通过cd边的最短时间
B. 若粒子恰好从c点射出磁场，粒子速度
C. 若粒子恰好从d点射出磁场，粒子速度
D. 若粒子只能从ad边界射出磁场，则粒子的入射速度
【答案】D
【解析】
【详解】A．粒子能通过cd边，从c点射出的粒子在磁场中运动的时间最短，根据几何关系
解得
则转过的圆心角
即
粒子在磁场中运动的周期
则粒子能通过cd边的最短时间
故A错误；
B．若粒子恰好从c点射出磁场，根据几何关系
解得
由洛伦兹力提供向心力得
解得
故B错误；
C．若粒子恰好从d点射出磁场，由几何关系可知其半径
根据
解得
故C错误；
D．若粒子从d点射出磁场，粒子运动轨迹为半圆，从d点出射时半径最大，对应的入射速度最大，则
故若粒子只能从ad边界射出磁场，则粒子的入射速度，故D正确。
故选D。
8. 如图所示，空间中有一正方体，在b点固定点电荷，在d点固定点电荷，O、分别为上下两面的中心点，下列说法正确的是（ ）
A. 点与c点的电场强度大小不等，方向不同
B. 、a两点间电势差大于O、两点间电势差
C. 将某点电荷由点沿直线移至点，该电荷所受的电场力先变大后变小
D. 带电粒子不可能在等量异种电荷形成的电场中做匀速圆周运动
【答案】C
【解析】
【详解】A．由等量异种点电荷产生的电场特点可知，点与c点在同一等势面上，电场强度都垂直于等势面且指向负的点电荷一方，方向相同，A错误；
B．由对称性可知，、两点电势绝对值相等，a与O点位于同一等势面上，故、a两点间电势差等于O、两点间电势差；B错误；
C．将某点电荷由点沿移至点，电场强度先变大后变小，因此该电荷所受的电场力先变大后变小；C正确。
D．带电粒子可能在这个电场中做匀速圆周运动。如图所示，在等量异号电荷的电场中某点P引入负电荷q，其受到负点电荷的库仑斥力和正点电荷的库仑引力，若满足
且
则给负电荷q一合适的垂直纸面方向的初速度，它就可以以O为圆心、以OP为半径在垂直于纸面的平面内做匀速圆周运动，D错误。
故选C。
9. 如图所示，绝缘光滑轨道ABCD竖直放在与水平方向成的匀强电场中，其中BCD部分是半径为R的半圆环，轨道的水平部分与半圆相切，现把一质量为m、电荷量为的小球（大小忽略不计），放在水平面上A点由静止开始释放，恰好能通过半圆轨道最高点D，落地时恰好落在B点。下列说法正确的是（ ）
A. 电场强度
B. 起点A距B点的距离
C. 过D点的速度为
D. AB两点的电势差为
【答案】BD
【解析】
【详解】A．当小球通过D点时，设速度为v，由牛顿第二定律得
小球通过D点后的运动：水平方向做匀变速直线运动，落地时恰好落在B点，即
根据牛顿第二定律
竖直方向做匀加速直线运动
根据牛顿第二定律
又
联立解得
故A错误；
B．由A到D的过程，由动能定理得
联立解得
故B正确；
C．在D点由重力和电场力的竖直分力共同提供向心力，则
解得过D点的速度为
故C错误；
D．AB两点的电势差为
故D正确。
故选BD。
10. 一足够长木板置于水平地面上，二者间的动摩擦因数为。时，木板在水平恒力作用下，由静止开始向右运动。某时刻，一小物块以与木板等大、反向的速度从右端滑上木板。已知到的时间内，木板速度v随时间t变化的图像如图所示，其中g为重力加速度大小。时刻，小物块与木板的速度相同。下列说法正确的是（ ）
A. 小物块在时刻滑上木板B. 小物块和木板间动摩擦因数也为
C. 小物块与木板的质量比为D. 小物块先减速再反向加速最后匀速运动
【答案】AD
【解析】
【详解】A．图像的斜率表示加速度，可知时刻木板的加速度发生改变，故可知小物块在时刻滑上木板，故A正确；
B．设小物块和木板间动摩擦因数为，由图可知时刻，木板的速度为
由题意可知物体开始滑上木板时的速度为
方向水平向左，经过时间与木板共速为
方向水平向右，故可得
解得
故B错误；
C．设木板质量为M，物块质量为m，根据图像可知物块未滑上木板时，木板的加速度为
对木板列牛顿第二定律
解得
根据图像可知物块滑上木板后木板的加速度为
再对木板列牛顿第二定律得
解得
故C错误；
D．假设之后小物块和木板一起共速运动，对整体
故可知此时整体处于平衡状态，假设成立，即之后小物块和木板一起做匀速运动，综上可知小物块先减速再反向加速最后匀速运动，故D正确。
故选AD。
二、实验题（每空2分，共16分）
11. 某同学利用如图所示的实验装置验证两小球在斜槽末端碰撞过程中动量守恒。
（1）除图中所示的实验器材外，还需要的实验器材有________；
A. 天平B. 秒表C. 刻度尺D. 复写纸
（2）实验时，将实验器材安装好，开始操作，记下重垂线所指的位置O。先让入射球A多次从斜轨上某位置S由静止释放，找到其在白纸上的平均落点的位置P，测量平抛射程OP。然后，把被碰小球B静置于斜槽末端，再将入射球A从斜轨上S位置由静止释放，与小球B相碰，并多次重复。分别找到A、B相碰后平均落点的位置M、N，测量OM、ON的长度。入射球A的质量为，被碰球B的质量为，为完成实验，需要________（选填“>”、“<”“=”）。
（3）只要满足关系式________（用、、OP、OM、ON表示），则说明碰撞中的动量是守恒的。
【答案】（1）ACD （2）>
（3）
【解析】
【小问1详解】
本实验需要测量计数点之间的距离来求速度，所以还需要用到的器材是刻度尺；同时需要用天平测量质量，用复写纸记录点迹。
故选ACD。
【小问2详解】
为了尽量减小实验误差，防止入射球碰后反弹，则两个小球的质量应满足；
【小问3详解】
小球运动平抛过程中时间相同，若要两球相碰前后的动量守恒，则应验证的表达式可表示为
可得
12. 某同学利用半偏法测量量程为2mA的电流表的内阻（小于），实验电路如图所示。可供选择的器材有：
A．电阻箱（最大阻值）
B．电阻箱（最大阻值）
C．直流电源E（电动势3V）
D．开关两个，导线若干。
实验步骤如下：
①按图正确连接线路；
②闭合开关、断开开关，调节电阻箱，使电流表满偏；
③保持电阻箱接入电路的电阻不变，再闭合开关，调节电阻箱使电流表示数为1mA，记录电阻箱的阻值。
（1）实验中电阻箱应选择________（选填“A”或“B”）。
（2）在步骤③中，若记录的电阻箱阻值，则可得到电流表的内阻为________；若考虑到在接入电阻箱时，干路上电流发生的微小变化，则用该办法测出的电流表内阻的测量值________真实值（选填“小于”、“等于”或“大于”）。
（3）若将此电流表改装成量程为0~0.6A的电流表，则应将电流表________（选填“串”或“并”）联一个阻值为________的电阻（保留两位有效数字）。
【答案】（1）A （2） ①. 75.0 ②. 小于
（3） ①. 并 ②. 0.25
【解析】
【小问1详解】
当电流表满偏时电流为2mA，此时回路中电阻值为
所以变阻箱选最大阻值，故选A。
【小问2详解】
[1]闭合开关、断开开关，调节电阻箱，使电流表满偏即回路中电流为2mA，保持电阻箱接入电路的电阻不变，再闭合开关，调节电阻箱使电流表示数为1mA，回路中总电流为2mA，所以流过的电流与流过电流表的电流相等，两者是并联关系，电压也相等，则电阻也相等，表示电流表的电阻为。
[2]由于接入电阻箱与电流表并联，导致干路上电流变大，当电流表示数为1mA，则流过变阻箱的电流大于1mA，这样导致测量值小于真实值。
【小问3详解】
[1]若将此电流表改装成量程为0~0.6A的电流表，由并联电阻分流作用可知，则应将电流表并联一个电阻。
[2]改装后的电流表量程变为满偏电流的300倍，则流过并联电阻的电流是满偏电流的299倍，所以并联的电阻阻值
三、计算题（本题3小题，13题12分，14题12分，15题18分，共42分。要求每题写出解题过程，只有答案没有过程概不评分。）
13. 如图，一个半径为R，折射率为的半球形透明介质，O点为球心，以及一个等腰直角三角形的玻璃砖SMN，B为MN中点，BO垂直斜边，长度为，MN与PQ平行且相等，一束单色光从SM边中点A垂直SM进入玻璃砖，依次到达B、C、D点，光路图如图所示，OC的长度为，光在真空中的传播速度为c。求：
（1）玻璃砖折射率；
（2）光线从的时间；
（3）不考虑反射光线，如图所示的光路图到达D点是否有光线射出？
【答案】（1）
（2）
（3）D点无光线射出
【解析】
【小问1详解】
光路如图所示
设在MN面上光线的折射角为，在直角三角形BOC中，由几何知识可知
所以玻璃砖的折射率
解得
【小问2详解】
光线在玻璃砖中的传播速度为
由几何知识可知，光线在玻璃砖和半球形透明介质中的传播路程分别为
，
故光线从的时间
解得
【小问3详解】
设在PQ面上光线的折射角为，半球形透明介质的折射率
解得
在三角形OCD中，设角ODC为，根据正弦定理有
解得
在圆弧PQ界面光线发生全反射的临界角满足
解得
则
故D点恰好无光线射出。
14. 人们有时用“打夯”的方式把松散的地面夯实。设某次打夯符合以下模型：两人同时通过绳子对重物各施加一个恒力，力的大小均为，方向都与竖直方向成，重物离开地面H后人停止施力，最后重物自由下落把地面夯实h深度。设重物的质量为m，与地面的平均冲击力为，g取。
（1）若，，求重物落到地面时的速度v？
（2）若（50kg≤m≤60kg，k＝25kg·m），求重物夯实的最大深度？
【答案】（1）4m/s，方向竖直向下
（2）4cm
【解析】
【小问1详解】
从地面提升重物到落到地面的过程，由动能定理得
解得
方向竖直向下
【小问2详解】
对全过程列动能定理
将代入上式得
整理计算后得
由二次函数得，当时，有
15. 如图所示，PM、QN是两根半径为d的粗糙的圆弧轨道，其间距为l，O点为PM圆弧的圆心，O、P连线水平，M、N在同一水平高度，圆弧轨道电阻不计，在其上端连有一阻值为R的电阻，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。现有一根长度稍大于l、质量为m、电阻为r的金属棒从轨道的顶端PQ处以一定的初速度开始下滑，由于轨道摩擦的作用，下滑过程中金属棒的速率保持不变，到达轨道底端MN时对轨道的压力为2mg，求：
（1）金属棒到达最低点时它两端的电压；
（2）金属棒由PQ下滑到MN过程中通过它的电荷量；
（3）由PQ下滑到MN过程中金属棒中产生的焦耳热。
【答案】（1）
（2）
（3）
【解析】
【小问1详解】
在轨道的最低点MN处，金属棒对轨道的压力
根据牛顿第三定律知轨道对金属棒的支持力大小
根据牛顿第二定律
解得
金属棒切割磁感线产生的感应电动势
金属棒到达最低点时两端的电压
小问2详解】
由金属棒由PQ下滑到MN过程中通过它的电荷量
又
，，
联立解得
【小问3详解】
下滑过程中，金属棒切割磁感应线产生正弦式交流电，其有效值
回路中产生的焦耳热
金属棒产生的热量