山东省邹平市黄山中学2023-2024学年高三下学期期中物理试卷

这是一份山东省邹平市黄山中学2023-2024学年高三下学期期中物理试卷，共16页。试卷主要包含了请将答案正确填写在答题卡上，电压表V等内容，欢迎下载使用。
试卷
学校：______班级：______姓名：______考号：______
注意事项：
1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2．请将答案正确填写在答题卡上
第Ⅰ卷（选择题）
一、单选题（共8题，每题3分，共24分）
1．手摇式发电机的线圈在匀强磁场中匀速转动时，其磁通量随时间按如图所示的正弦规律变化。当线圈的转速变为原来的一半时，下列说法正确的是（ ）
A．交流电压的周期变为原来的一半
B．穿过线圈的磁通量的最大值变为原来的一半
C．交流电压的最大值变为原来的一半
D．交流电压的有效值变为原来的倍
2．在粗糙水平面上，水平外力F作用在物块上，时刻物块开始向右做直线运动，外力F始终不为零，其速度一时间图象如图所示。则（ ）
A．在0～1s内，外力F不断增大B．在3s时，物体开始向左运动
C．在3～4s内，外力F不断减小D．在3～4s内，外力F的功率不断减小
3．电压表V（量程0~3V）、电流表（量程0～3A）和电流表（量程0～0.6A）由三个相同的表头改装而成，现采用如图所示的电路校准电压表的刻度，定值电阻，为保证电流不超过电流表量程而将两个电流表并联使用，闭合开关S后，调节滑动变阻器R，下列说法中正确的是（ ）
A．调节R过程中，电流表、可以达到满偏B．电流表、的指针偏转角度一定相同
C．当电压表V满偏时，电流表可能会被损坏D．三个电表的指针偏转角度时刻相同
4．如图，水平面内有A、B、C、D、E、F六个点，它们均匀分布在半径为R、圆心为O的同一圆周上。若水平面内存在一场强大小为E、方向沿AD的匀强电场，在圆心O处固定一电荷量为的负点电荷，其中k为静电力常量，则（ ）
A．在六个点中，A点的场强最小B．C点的场强大小为E，方向沿CD方向
C．F点的场强大小为E，方向沿FD方向D．D点的场强大小为2E，方向沿DA方向
5．如图所示，三根完全相同的圆木柱A、B、C，质量均为m，两两相切地堆放在粗糙水平地面上，三根圆木柱均保持静止状态，下列关于圆木柱A、B、C的受力情况分析正确的是（ ）
A．圆木柱A共受5个力作用B．圆木柱B受C的弹力大小为
C．圆木柱A、B受地面支持力大小都为D．圆木柱A、B均不受地面摩擦力作用
6．在光电效应实验中，小明分别用甲、乙、丙三束单色光照射同一光电管，得到了光电流I随光电管两端的电压U变化的曲线如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．甲光频率比乙光频率高
B．真空中，乙光波长大于丙光波长
C．甲光的光强等于丙光的光强
D．若用丙光照射某金属有光电子逸出，则改用乙光照射该金属一定有光电子逸出
7．如图所示，匀强磁场的磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里，是其左边界，一个面积为S的N匝矩形线圈垂直磁场放置，AD边与磁场边界重合，从图示位置开始计时，线圈绕AD边以角速度绕图示方向匀速转动，线圈的总电阻为R，下列说法正确的是（ ）
A．线圈中产生按正弦规律变化的交流电B．线圈每次转到图示位置时瞬时电流最大
C．线圈中产生的交流电的电动势有效值为D．线圈转动一周产生的热量为
8．某质点由静止开始做加速度逐渐减小的加速直线运动，经时间，质点达到最大速度，在这段时间内关于质点的位移大小x，下列说法正确的是（ ）
A．B．C．D．无法确定
二、多选题（共4题，每题4分，共16分）
9．如图所示，质量为M的长木板A以速度在光滑水平面上向左匀速运动，质量为m的小滑块B轻放在木板左端，经过一段时间恰好从木板的右端滑出，小滑块与木板间的动摩擦因数为，下列说法中正确的是（ ）
A．若只增大m，则小滑块不能滑离木板
B．若只增大M，则小滑块在木板上运动的时间变短
C．若只增大，则小滑块离开木板的速度变大
D．若只减小，则小滑块滑离木板过程中的对地位移变大
10．在图甲电路中，电表均为理想电表，a、b两端分别接上元件A、B时移动滑片P以改变滑动变阻器R（量程（）的阻值，测得元件A和B的伏安特性曲线分别如图乙中图线A、B所示，倾斜虚线为曲线B的切线；a、b两端接上导线时，测得电源的伏安特性曲线如图乙中图线C所示。若改变滑动变阻器R的阻值，电压表、和电流表A的示数变化分别表示为和，则下列说法正确的是（ ）
A．当电压表的示数为9V时，元件B的电阻为30Ω
B．当a、b两端接上元件B时，滑动变阻器R的滑片P从左向右滑动时，变小
C．当a、b两端接上元件A时，
D．当a、b两端接上元件A时，滑动变阻器R消耗的最大功率为0.9W
11．图为某电动汽车在加速性能试验过程中的图象。为了简化计算，可近似认为：汽车运动时受到的阻力恒定，在0～30s内做匀加速直线运动，30s后汽车发动机的功率保持不变。近似后可得（ ）
A．15s末、30s末汽车的牵引力大小之比为2∶1
B．15s末、30s末汽车的发动机功率之比为1∶2
C．30s末、54s末汽车的加速度大小之比为4∶3
D．0~30s内、30~54s内汽车发动机做功之比为5∶8
12．如图所示为一种质谱仪的示意图，该质谱仪由速度选择器、静电分析器和磁分析器组成。若速度选择器中电场强度大小为，磁感应强度大小为、方向垂直纸面向里，静电分析器通道中心线为圆弧，圆弧的半径（OP）为R，通道内有均匀辐射的电场，在中心线处的电场强度大小为E，磁分析器中有范围足够大的有界匀强磁场，磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向外。一带电粒子以速度v沿直线经过速度选择器后沿中心线通过静电分析器，由P点垂直边界进入磁分析器，最终打到胶片上的Q点，不计粒子重力。下列说法正确的是（ ）
A．速度选择器的极板的电势比极板的高B．粒子的速度
C．粒子的比荷为D．P、Q两点间的距离为
第Ⅱ卷（非选择题）
三、实验题（共2题，每题7分，共14分）
13．某研究小组的同学要测量一个未知电源的电动势E及内阻r。手边的实验器材有：待测电源（电动势E约为4V，内阻r约为0.8Ω），电压表V（量程为1V，内阻约为1kΩ），滑动变阻器，滑动变阻器，电阻箱，定值电阻（阻值为10Ω），开关S，导线若干。
（1）由于电压表V的量程太小，需将电压表量程扩大为3V，则应测量此电压表的内阻，该小组同学依据图甲电路进行测量，步骤如下：
①S断开，使滑动变阻器的滑片P处于最左端a，并将电阻箱的阻值调为零；
②闭合S，将滑动变阻器的滑片P由左端缓慢向右滑动，当电压表的读数为满偏值时，滑片P停止滑动；
③保持滑动变阻器的滑片P位置不变，调节电阻箱的阻值使电压表的读数为满偏值的一半时，记下电阻箱的阻值。该实验中滑动变阻器应选用______。（填入器材所对应的符号）
从以上步骤测得的数据可得，要改装成量程为3V的电压表，该电压表应串联的分压电阻______。
（2）研究小组的同学利用题给的电压表（表盘未改动）串联分压电阻构成量程为3V的电压表后，设计了图乙的电路测量电源电动势E及内阻r。为了使电压表的读数随电阻箱的阻值改变而有较大的变化，在干路上连接了一个阻值为的定值电阻，实验过程中通过改变电阻箱的阻值R得到多组对应电压表的读数值U。导出与的函数关系式，由此作出的图象如图丙所示，得到图线的截距为b，斜率为k。则电源电动势______；内阻______。
14．如图所示为物理兴趣小组探究合外力做功与物体动能变化量之间关系的实验装置。先把长木板固定在水平桌面上，右端装有光滑定滑轮；木板上有一滑块，其左端与穿过打点计时器的纸带相连，右端通过跨过定滑轮的细线与托盘连接。打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz。
（1）实验之前平衡摩擦力的方法是______；平衡摩擦力之后，若用托盘及砝码的重力大小代表滑块所受的合外力大小，则需要满足的条件是______。
（2）如图2所示是某次实验中获取的纸带的一部分，每相邻两个计数点间还有4个计时点未标出，用刻度尺测量出相邻两计数点间的距离，根据图2中数据可得打点计时器打下计数点“1”时滑块的速度大小为______，滑块的加速度大小为______。（结果保留三位有效数字）
四、计算题（共4题，共46分）
15．如图所示，两个壁厚可忽略的圆柱形金属筒A和B套在一起，底部到顶部的高度为18cm，两者横截面积相等，光滑接触且不漏气。将A用绳系于天花板上，用一块绝热板托住B，使它们内部密封的理想气体压强与外界大气压强相同，均为，然后缓慢松开绝热板，让B下沉，当B下沉了2cm时，停止下沉并处于静止状态。
①求此时金属筒内气体的压强；
②若当时的温度为27℃，欲使下沉后的B筒恢复到原来位置，应将气体的温度变为多少℃？
16．一运动员驾驶一辆赛车在长直赛道上进行性能测试，从驶入长直赛道近似认为由静止开始以恒定功率启动，经过10s，车速表显示的速度为54km/h，当显示的速度为144km/h时速度稳定下来，已知赛车的质量为2.5t，赛车受到的平均阻力是车重的，重力加速度大小为。
（1）10s时赛车运动的加速度大小是多少？
（2）如果赛车在运动500m时达到最大速度，则赛车经历多长时间达到最大速度？如果从启动开始，要追上前方2000m处正在以108km/h的速度匀速行驶的摩托车，至少需要多长时间？
17．如图所示，光滑斜面倾角为，虚线M、N之间有沿斜面向上的匀强电场，完全相同的两块带电绝缘薄板A、B并排放在斜面上，A、B不粘连，A的下端到M的距离为L。每块板长为L，质量为m，带电荷量为，电荷在绝缘板上分布均匀，M、N之间距离为3L，电场强度，重力加速度为g，A、B两板间的库仑力不计。将A、B由静止释放，求：
（1）B下端刚进入电场时，A对B弹力的大小；
（2）从A下端进入电场到B上端进入电场过程中，电场力对A、B做的总功；
（3）B上端离开电场时的速度。
18．如图所示，整个直角坐标系xOy内分布着方向垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B，在的区域内还有方向平行于坐标平面的匀强电场（图中未画出），x轴上有厚度不计的离子收集板MN，MN在坐标原点O处有小孔。现让一质量为m、电荷量为q的正离子从位置以正对O点的速度v射出，离子恰好能沿直线PO射入并穿出小孔。不计离子所受重力，求：
（1）电场强度的大小和方向；
（2）离子全程运动的时间和打在收集板MN上的位置坐标。
参考答案
1．C
【解析】本题考查交变电流及其相关知识点。根据周期与转速成反比可知，当线圈的转速变为原来的一半时，交流电压的周期变为原来的2倍，选项A错误；穿过线圈的磁通量的最大值等于线圈面积与匀强磁场磁感应强度的乘积，转速变化不影响穿过线圈的磁通量的最大值，选项B错误；产生的交流电压的最大值，角速度，当线圈的转速n变为原来的一半时，产生的交流电压的最大值变为原来的一半，选项C正确；由最大值和有效值的关系可知，当线圈的转速n变为原来的一半时，产生的交流电压的有效值变为原来的一半，选项D错误。
【备注】无
2．D
【解析】本题考查图象和牛顿第二定律等相关知识点。根据图象的斜率表示加速度，可知在0~1s内，物块的加速度逐渐减小，由牛顿第二定律有，解得，又由于f和m不变，a减小，可得外力F不断减小，选项A错误；由图可知，物块的速度一直为正，说明物块一直向右运动，选项B错误；在3~4s内，物块的加速度a不变，由牛顿第二定律有，解得，可知外力F不变，选项C错误；在3~4s内，物块的速度逐渐减小，又外力F不变，由功率可知外力F的功率不断减小，选项D正确。
【备注】本题考查速度一时间图象的应用，关键是要知道在速度—时间图象中斜率表示加速度，并能结合牛顿第二定律进行研究。
3．B
【解析】本题考查闭合电路欧姆定律和电路分析，意在考查考生对电表改装中电表内部电路的理解和分析能力。当电压表满偏时，在忽略电压表中电流的情况下，通过定值电阻的电流为，根据电表的改装原理可知，两电流表都是用相同的表头改装，电流表并联部分等效成两个表头和两个定值电阻，这四个元件并联，故实际通过两表头的电流相等，所以两电流表的指针偏转角度一定相同，且电流表示数一定是示数的5倍，，得，则电流表满偏时，电压表V会损坏，A、C、D错误，B正确。
【备注】无
4．B
【解析】圆心处的点电荷在圆周上产生的场强大小为，A点的场强最大，为，方向沿AD方向，A错误；由几何知识可知C点的场强大小为，方向沿CD方向，F点的场强大小为，方向沿FD方向，D点的场强大小为，场强最小，B正确，CD错误。
【备注】无
5．C
【解析】本题考查受力分析，意在考查考生应用力的平衡条件处理问题的能力。以A为研究对象，受重力、地面的支持力、C对A的压力以及地面对A向右的摩擦力，共4个力的作用，AD错误；以C为研究对象，受重力mg，圆木柱A、B对C的支持力和，如图所示，由对称性可知，由力的平衡条件可知，解得，由牛顿第三定律可知B错误；以A、B、C为整体，受重力，地面对两圆木柱A、B的支持力均为，由力的平衡条件得，解得，C正确。
【备注】无
6．D
【解析】由爱因斯坦光电效应方程可知，光电子的最大初动能，初速度沿电场线方向的光电子在反向电场中做减速运动，，则有，由题图可知，乙光照射产生光电子的遏止电压较大，所以，A项错；在真空中，有，所以，B项错；甲光照射时产生的饱和光电流大于丙光照射时产生的饱和光电流，说明甲光的光强大于丙光，C项错；由于，所以乙光比丙光更容易产生光电效应现象，D项正确。
【备注】无
7．D
【解析】本题考查交变电流的产生和有效值，意在考查考生对交变电流形成过程的理解能力。线圈中产生如图所示规律变化的交流电，A错误；线圈每次转到题图示位置时，穿过线圈的磁通量最大，但变化率最小，瞬时电流为零，B错误；线圈中产生的交流电的电动势的最大值，设电动势有效值为E，则有，得，C错误；线圈转动一周产生的热量为，D正确。
【备注】无
8．C
【解析】本题考查了匀变速直线运动的位移与时间关系，意在考查考生应用运动学图象处理问题的能力。作出质点的速度—时间图象，质点的加速度逐渐减小，则图象的斜率逐渐减小，由图线与横轴所围面积等于位移，可以看出，质点在这段时间内的位移大于在相同时间内匀加速运动（如图虚线表示）的位移，而匀加速运动在时间内的位移大小为，则该质点在这段时间内的位移，选项C正确，ABD错误。
【备注】无
9．AB
【解析】由于小滑块恰好从木板的右端滑出，说明小滑块刚好到达木板的右端时二者达到共速的状态，且二者的相对位移等于木板的长度，由动量守恒定律有，解得，该过程中小滑块做初速度为零的匀加速直线运动，加速度大小为；木板做匀减速直线运动，加速度大小为，小滑块和木板的速度时间图象如图1所示。若只增大m，假设小滑块不会离开木板，则由可知二者共速的速度减小，又小滑块的加速度不变，长木板的加速度增大，则滑块和木板的速度-时间图象如图2所示，由于，故假设成立，A正确。
若只增大M，假设小滑块不能离开木板，由可知二者共速的速度增大，又小滑块加速时的加速度大小不变，木板减速时的加速度减小，则滑块和木板的图象如图3所示，由于，故假设不成立，说明小滑块一定离开木板，则相对位移等于木板的长度，图象如图4所示，显然小滑块在木板上运动的时间变短，B正确。
同理利用假设法可确定若增大，小滑块一定能离开木板，由于滑块和木板的加速度大小均不变，则图象如图5所示，显然小滑块离开木板时的速度变小，C错误。
同理由假设法可知若只减小，小滑块一定能离开木板，又由于滑块和木板的加速度均减小，则图象如图6所示，显然小滑块在该过程中相对地面的位移减小，D错误。
【备注】无
10．ACD
【解析】本题考查电源的电动势和内阻、功率、伏安特性曲线、闭合电路欧姆定律，意在考查考生的推理能力和应用数学处理物理问题的能力。
根据元件B的图线，当电压表示数为9V时，流过元件B的电流为0.3A，元件B的电阻为，选项A正确；元件B在不同电压下的阻值不同，，当滑动变阻器R的滑片从左向右移动时，元件B两端的电压逐渐减小，变大，选项B错误；当a、b两端接上元件A时，根据闭合电路欧姆定律有，即，结合图线C可知，得电源的内阻，即，选项C正确；由题图乙中图线A知，元件A的电阻，由题图乙中图线C知，电源的电动势，当a、b两端接上元件A时，令，滑动变阻器R消耗的功率，当时，滑动变阻器R消耗的最大功率为，选项D正确。
【备注】无
11．BD
【解析】本题考查了运动学图象、功率等知识，意在考查考生应用物理规律处理问题的能力。由题意可知汽车前30s做匀加速直线运动，则牵引力恒定，因此A错误；由图可知15s末、30s末的速度分别为，由公式可知，15s末、30s末的功率之比为1∶2，B正确；由图可知30s末、54s末的加速度之比应为，C错误；0～30s内，汽车发动机做功，30～54s内汽车发动机做功，因此，D正确。
【备注】无
12．AC
【解析】本题以质谱仪为载体，考查带电粒子在电场、磁场中的运动。粒子在静电分析器内沿中心线方向运动，说明粒子带正电荷，在速度选择器中由左手定则可判断出粒子受到的洛伦兹力向上，粒子受到的电场力向下，故速度选择器的极板的电势比极板的高，选项A正确；由可知，粒子的速度，选项B错误；由和可得，粒子的比荷为，选项C正确；粒子在磁分析器中做圆周运动，PQ为轨迹圆的直径，故P、Q两点间的距离，选项D错误。
【备注】无
13．（1）1990 （2）（也同样对） （也同样对）
【解析】本题考查了电源电动势以及内阻的测量，意在考查考生设计实验的能力。
（1）因滑动变阻器采用分压接法，故滑动变阻器应选择总阻值较小的；根据半偏法可知，电压表内阻为995Ω；由串联规律可知。（2）根据闭合电路的欧姆定律可知，变形可得，则由题图丙可知，联立可解得。
【备注】无
14．（1）让滑块仅与纸带相连，用垫块将木板左侧适当垫高，接通打点计时器，轻推滑块，使纸带上打出的点迹均匀托盘及砝码的质量远小于滑块的质量
（2）
【解析】本题考查纸带的数据处理、误差分析等，意在考查考生的实验能力。
（1）实验之前平衡摩擦力的方法是将木板左侧用垫块垫高，滑块与纸带相连，滑块右侧不挂细线和托盘，把滑块放在木板上给滑块一初速度，反复调节垫块的位置，直至在纸带上打出的点迹均匀。对托盘及砝码，有，对滑块，有，则，若，则托盘及砝码的质量m应远小于滑块的质量M。（2）滑块的速度大小。滑块做匀加速直线运动，由实验数据得小车的加速度。
【备注】无
15．① ②
【解析】本题考查玻意耳定律、盖-吕萨克定律，意在考查考生对气体实验定律的理解能力。
①据题意
由玻意耳定律有：
解得
②据题意
由盖-吕萨克定律有：
解得
【备注】无
16．（1） （2）52.5s；360s
【解析】本题考查直线运动和恒定功率启动问题，意在考查考生对力学综合问题的分析和综合运算能力。
（1）
根据牛顿第二定律有
解得
（2）根据动能定理有
解得
设赛车从启动开始经的时间追上摩托车，摩托车的速度为，根据位移关系有
代入数据解得。
【备注】无
17．（1） （2） （3）
【解析】本题考查了电场力、牛顿第二定律、动能定理等知识，意在考查考生应用物理规律解决问题的能力。
（1）以A、B整体为研究对象，薄板A上端到达M时
以B为研究对象得：
联立解得
（2）进入过程平均电场力
电场力做功
解得
（3）设B上端进入电场时的速度为，从释放至B上端进入电场，由动能定理得：
B完全进入电场后A、B间不再有力的作用，B出电场以前在电场中匀速运动，B上端离开电场的速度为，对B出电场过程，由动能定理得：
联立解得。
【备注】无
18．（1），电场强度的方向垂直于PO斜向右上，与x轴成夹角
（2）；
【解析】本题考查带电离子在复合场中的运动及其相关的知识点。
（1）由P的位置特点知，
分析知，离子受电场力和洛伦兹力作用，沿PO直线只能做匀速运动
由平衡条件有
解得
由左手定则知，洛伦兹力的方向垂直于PO斜向左下，故电场力的方向垂直于PO斜向右上。因离子带正电，所以电场强度的方向垂直于PO斜向右上，与x轴成夹角
（2）由几何关系知
离子在的区域内运动的时间为
穿出小孔后离子在区域内做匀速圆周运动，轨迹如答图所示，其中为轨迹圆的圆心，D为离子打在收集板上的位置
由牛顿第二定律有
解得
运动周期
轨迹对应圆心角，故离子在区域内运动的时间为
离子全程运动的时间为
由几何关系知，
所以，离子打在收集板MN上的位置坐标为
【备注】无