安徽省皖西南联盟2024学年物理高三上期末学业水平测试试题含解析

安徽省皖西南联盟2024学年物理高三上期末学业水平测试试题注意事项1．考生要认真填写考场号和座位序号。2．试题所有答案必须填涂或书写在答题卡上，在试卷上作答无效。第一部分必须用2B铅笔作答；第二部分必须用黑色字迹的签字笔作答。3．考试结束后，考生须将试卷和答题卡放在桌面上，待监考员收回。一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1、“双星系统”由相距较近的星球组成，每个星球的半径均远小于两者之间的距离，而且双星系统一般远离其他天体，它们在彼此的万有引力作用下，绕某一点做匀速圆周运动。如图所示，某一双星系统中A星球的质量为m1，B星球的质量为m2，它们球心之间的距离为L，引力常量为G，则下列说法正确的是（）A．B星球的轨道半径为B．A星球运行的周期为C．A星球和B星球的线速度大小之比为m1：m2D．若在O点放一个质点，则它受到两星球的引力之和一定为零2、如图所示，一沿水平方向的匀强磁场分布在竖直高度为2L的某矩形区域内（宽度足够大），该区域的上下边界MN、PS是水平的．有一边长为L的正方形导线框abcd从距离磁场上边界MN的某高处由静止释放下落而穿过该磁场区域．已知当线框的ab边到达MN时线框刚好做匀速直线运动（以此时开始计时），以MN处为坐标原点，取如图坐标轴x，并规定逆时针方向为感应电流的正方向，则关于线框中的感应电流与ab边的位置坐标x间的以下图线中，可能正确的是A． B．C． D．3、中国自主研发的世界首座具有第四代核电特征的核电站—华能石岛湾高温气冷堆核电站，位于山东省威海市荣成石岛湾。目前核电站使用的核燃料基本都是浓缩铀，有一种典型的铀核裂变方程是＋x→＋＋3x。下列关于x的说法正确的是（）A．x是α粒子，具有很强的电离本领B．x是α粒子，穿透能力比较弱C．x是中子，中子是卢瑟福通过实验最先发现的D．x是中子，中子是查德威克通过实验最先发现的4、如图所示，a、b两个带正电的粒子以相同的速度先后垂直于电场线从同一点进入平行板间的匀强电场，a粒子打在B板的点，b粒子打在B板的点，若不计重力，则A．a的电荷量一定大于b的电荷量B．b的质量一定大于a的质量C．a的比荷一定大于b的比荷D．b的比荷一定大于a的比荷5、如图所示，在光滑水平桌面上有一边长为L的正方形线框；在线框右侧有一宽度为d（d>L）、方向垂直纸面向里的条形匀强磁场区域，磁场的边界与线框的右边框平行。现使线框以某一初速度向右运动，t=0时线框的右边框恰与磁场的左边界重合，随后线框进入并通过磁场区域。关于线框所受安培力F随时间t变化的图线可能正确的是（）A． B．C． D．6、通过对自然现象及实验现象的仔细观察和深入研究，物理学家得出科学的结论，推动了物理学的发展。下列说法符合事实的是（）A．光电效应说明光具有粒子性，康普顿效应说明光具有波动性B．卢瑟福用人工转变的方法发现了质子，并预言了中子的存在C．玻尔的原子理论成功地解释了原子发光的现象D．贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，提出了原子中存在原子核的观点二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。7、回旋加速器的工作原理如图所示，置于高真空中的D形金属盒半径为R。两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过狭缝的时间忽略不计，磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直。A处粒子源产生质量为m、电荷量为+q的粒子，在加速器中被加速，加速电压为U。下列说法正确的是（）A．交变电场的周期为B．粒子射出加速器的速度大小与电压U成正比C．粒子在磁场中运动的时间为D．粒子第1次经过狭缝后进入磁场的半径为8、如图所示，在范围足够大、磁感应强度为B的垂直纸面向里的水平匀强磁场内，固定着倾角θ=30°的足够长绝缘斜面，一个质量为m、电荷量为+q的带电小物块置于斜面的顶端处静止状态，现增加一水平向左的场强E=的匀强电场。设滑动时小物块的电荷量不变，从加入电场开始计时，小物块的摩擦力f大小与时间t、加速度大小a与时间t的关系图像可能正确的是（）A． B． C． D．9、如图所示，小球放在光滑固定的板与装有铰链的光滑轻质薄板之间。当薄板由图示位置顺时针缓慢转至水平的过程中，下列说法正确的是（）A．薄板对小球的弹力在逐渐增大B．小球对薄板的压力先减小后增大C．两板对小球的弹力可能同时小于小球的重力D．两板对小球弹力的合力可能小于小球的重力10、在图示电路中，理想变压器的原、副线圈匝数比为2∶1，电阻R1、R2、R3、R4的阻值均为4Ω。已知通过R4的电流i4=2sin100πtA，下列说法正确的是（）A．a、b两端电压的频率可能为100HzB．a、b两端电压的有效值为56VC．若a、b两端电压保持不变，仪减小R2的阻值，则R1消耗的电功率减小D．若a、b两端电压保持不变，仪减小R1的阻值，则R2两端电压增大三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。11．（6分）某同学设计了如图甲所示的电路测电源的电动势和内阻。(1)闭合电键S1，将单刀双掷开关合向a，调节滑动变阻器，测得多组电压和电流的值，在U-I坐标平面内描点作图再将单刀双掷开关合向b，调节滑动变阻器，测得多组电压和电流的值，在U-I坐标平面内描点作图两次作出的图象如图乙所示，则将单刀双掷开关合向a时测出的数据描点作出的图象应是___________(填“A”或“B”)。将电键合向___________(填“a”或“b”)时，测得的电源电动势没有系统误差。(2)根据两次测得的数据分析可知，根据图线___________(填“A”或“B”)求得的电动势更准确，其电动势的值为E=___________V。(3)若该同学通过实验测出电流表的内阻为RA=1Ω，则利用图线___________(填“A”或“B”)测得的电源的内阻更准确，由此求得电源的内阻为r=___________Ω。12．（12分）某同学用如图甲所示的电路测量一段总阻值约为10Ω的均匀电阻丝的电阻率ρ。在刻度尺两端的接线柱a和b之间接入该电阻丝，金属夹P夹在电阻丝上，沿电阻丝移动金属夹，从而可改变接入电路的电阻丝长度。实验提供的器材有：电池组E（电动势为3.0V，内阻约1Ω）；电流表A1（量程0~0.6A）；电流表A2（量程0~100mA）；电阻箱R（0~99.99Ω）；开关、导线若干。实验操作步骤如下：①用螺旋测微器测出电阻丝的直径D；②根据所提供的实验器材，设计如图甲所示的实验电路；③调节电阻箱使其接入电路中的电阻值最大，将金属夹夹在电阻丝某位置上；④闭合开关，调整电阻箱接入电路中的电阻值，使电流表满偏，记录电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L；⑤改变P的位置，调整________，使电流表再次满偏；⑥重复多次，记录每一次的R和L数据；(1)电流表应选择________（选填“A1”或“A2”）；(2)步骤⑤中应完善的内容是_______；(3)用记录的多组R和L的数据，绘出了如图乙所示图线，截距分别为r和l，则电阻丝的电阻率表达式ρ=_____（用给定的字母表示）；(4)电流表的内阻对本实验结果__________（填“有”或“无”）影响。四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。13．（10分）如图所示，在同一水平面上的两根光滑绝缘轨道，左侧间距为2l，右侧间距为l，有界匀强磁场仅存在于两轨道间，磁场的左右边界（图中虚线）均与轨道垂直。矩形金属线框abcd平放在轨道上，ab边长为l，bc边长为2l。开始时，bc边与磁场左边界的距离为2l，现给金属线框施加一个水平向右的恒定拉力，金属线框由静止开始沿着两根绝缘轨道向右运动，且bc边始终与轨道垂直，从bc边进入磁场直到ad边进入磁场前，线框做匀速运动，从bc边进入右侧窄磁场区域直到ad边完全离开磁场之前，线框又做匀速运动。线框从开始运动到完全离开磁场前的整个过程中产生的热量为Q。问：(1)线框ad边刚离开磁场时的速度大小是bc边刚进入磁场时的几倍？(2)磁场左右边界间的距离是多少？(3)线框从开始运动到完全离开磁场前的最大动能是多少？14．（16分）平行金属导轨竖直固定放置，顶端接一阻值为R的电阻，平行边界MN和PQ相距x，内有磁感应强度为B的匀强磁场，一质量为m的导体棒从边界处MN由静止释放，到边界PQ时，加速度恰好为零，已知平行金属导轨宽为L，重力加速度为g，导体棒始终与导轨保持良好接触，不计导体棒和导轨电阻。求：（1）导体棒到边界PQ时速度的大小；（2）导体棒穿过磁场的过程中通过电阻的电荷量；（3）导体棒穿过磁场所用的时间。15．（12分）如图所示，两根相距L＝1m的足够长的光滑金属导轨，一组导轨水平，另一组导轨与水平面成37°角，拐角处连接一阻值R＝1Ω的电阻．质量均为m＝2kg的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路，导轨电阻不计，两杆的电阻均为R＝1Ω.整个装置处于磁感应强度大小B＝1T、方向垂直于导轨平面的匀强磁场中．当ab杆在平行于水平导轨的拉力作用下沿导轨向右匀速运动时，cd杆静止．g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，求：(1)水平拉力的功率；(2)现让cd杆静止，求撤去拉力后ab杆产生的焦耳热

参考答案一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1、B【解题分析】

由于两星球的周期相同，则它们的角速度也相同，设两星球运行的角速度为，根据牛顿第二定律，对A星球有：对B星球有得又得故A错误；B．根据解得周期，故B正确；C．A星球和B星球的线速度大小之比故C错误；D．O点处的质点受到B星球的万有引力受到A星球的万有引力故质点受到两星球的引力之和不为零，故D错误。故选B。2、D【解题分析】

A.由于ab边向下运动，由右手定则可以判断出，线框在进入磁场时，其感应电流的方向为abcd，沿逆时针方向，故在图像中，的这段距离内，电流是正的；线框完全进入磁场后，穿过线框的磁通量没有变化，故其感应电流为0；当线框的ab边从磁场的下边出来时，由于其速度要比ab边刚入磁场时的速度大，故其感应电流要比大，感应电流的方向与ab边刚入磁场时相反；由于ab边穿出磁场时其速度较大，产生的感应电流较大，且其电流与线框的速度成正比，即线框受到的安培力与线框的速度也成正比，与刚入磁场时线框受到的平衡力做对比，发现线框受到的合外力方向是向上的，即阻碍线框的下落，且合外力是变化的，故线框做的是变减速直线运动，产生的电流也是非均匀变化的，故AB错误；C.再就整体而言，线框穿出磁场时的动能要大于穿入磁场时的动能，故穿出时的电流要大于，所以C错误，D正确．3、D【解题分析】

AB．根据该反应的特点可知，该核反应属于重核裂变，根据核反应方程的质量数守恒和电荷数守恒可知，x为中子，故AB错误；CD．根据物理学史可知，卢瑟福发现了质子，预言了中子的存在，中子是查德威克通过实验最先发现的，故C错误，D正确。故选D。4、C【解题分析】

设任一粒子的速度为v，电量为q，质量为m，加速度为a，运动的时间为t，则加速度为：时间为：偏转量为：因为两个粒子的初速度相等，则，则得a粒子的运动时间短，则a的加速度大，a粒子的比荷就一定大，但a、b的电荷量和质量无法确定大小关系，故C正确，ABD错误。5、B【解题分析】

当线框向右运动过程中，有两个过程产生安培力，即进入磁场到完全进入磁场和离开磁场到完全离开磁场两个过程；其中任一过程中线框受到的安培力，故线框做加速度越来越小的减速运动，不是匀减速运动，选项A、C错误；线框运动过程中不论是进入磁场还是离开磁场的过程中，安培力方向不变，选项D错误，B正确。故选B。6、B【解题分析】

A．光电效应、康普顿效应都说明光具有粒子性，故A错误；B．卢瑟福用人工转变的方法发现了质子，并预言了中子的存在，故B正确；C．玻尔的原子理论没有完全成功地解释原子发光现象，故C错误；D．贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，认为原子核有内部结构，故D错误；故选B。二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。7、CD【解题分析】

A．为了能够使粒子通过狭缝时持续的加速，交变电流的周期和粒子在磁场中运动周期相同，即A错误；B．粒子最终从加速器飞出时解得粒子飞出回旋加速器时的速度大小和无关，B错误；C．粒子在电场中加速的次数为，根据动能定理粒子在磁场中运动的时间C正确；D．粒子第一次经过电场加速进入磁场，洛伦兹力提供向心力解得D正确。故选CD。8、BD【解题分析】

加电场后，滑块受到水平向左的电场力，大小为F电=mg，和竖直向下的重力合成可得合力为F=2mg，方向沿斜面向下；此时斜面受到的正压力为零，滑块受摩擦力为0；滑块沿斜面做加速运动，则受到垂直斜面向下的洛伦兹力，随速度的增加，洛伦兹力变大，则滑块对斜面的正压力变大，摩擦力逐渐变大；根据2mg-f=ma可知，加速度逐渐减小，当2mg=f时，加速度a=0，滑块做匀速运动，则图像BD正确，AC错误。故选BD。9、BC【解题分析】

AB．以小球为研究对象，分析受力情况，根据力图看出，薄板的作用力先减小后增大，木板对小球的作用力一直减小，由牛顿第三定律得知，小球对薄板的压力先减小后增大，小球对木板的压力减小，故A错误，B正确；C．根据图中线段的长度可以看出，两板对小球的弹力可能同时小于小球的重力，故C正确；D．根据平衡条件可知，两板对小球弹力的合力等于小球的重力，故D错误。故选BC。10、BD【解题分析】

A．通过的电流，则角速度频率为变压器不会改变交流电的频率，故、两端电压的频率为50Hz，故A错误；B．通过的电流最大值为，则有效值为根据并联电路的规律可知，通过的电流有效值为2A，副线圈的输出电流：根据变流比可知，原线圈的输入电流两端电压为副线圈两端电压根据变压比可知，原线圈的输入电压则、两端电压故B正确；C．若、两端电压保持不变，仅减小的阻值，根据闭合电路欧姆定律可知，副线圈的输出电流增大，根据变流比可知，原线圈的输入电流增大，则消耗的电功率增大，故C错误；D．若、两端电压保持不变，仅减小的阻值，则原线圈输入电压增大，根据变压比可知，副线圈输出电压增大，则两端的电压增大，故D正确；故选BD。三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。11、AbB1.5B4【解题分析】

(1)单刀双掷开关合向a时，由于电压表的分流，使测得的电源电动势和内阻都比真实值小，单刀双掷开关合向b时，由于电流表的分压，测得的电源电动势等于真实值，测得的内阻比真实值大，因此单刀双掷开关合向a时测出的数据描点作出的图象是A；(2)图线B测得的电动势没有系统误差，更准确，其值为1.5V，由于图线B测得的内阻值实际为电源内阻与电流表的内阻之和，因此误差较大，因此由图线A求得的电源内阻值更准确；(3)若测出电流表的内阻，则利用图B测得的内阻更准确，由此求得电源的内阻为。12、A2电阻箱R的阻值无【解题分析】

(1)[1]．当电流表A1接入电路，电流表满偏时电路中的总电阻为；而当电流表A2接入电路，电流表满偏时电路中的总电阻为，可知电流表应选择A2；(2)[2]．步骤⑤中应完善的内容是：改变P的位置，调整电阻箱R的阻值，使电流表再次满偏；(3)[3]．当每次都是电流表满偏时，外电路的总电阻是恒定值，设为R0，则即由图像可知即(4)[4]．若考虑电流表的内阻，则表达式变为因R-L的斜率不变，则测量值不变，即电流表的内阻对实验结果无影响。四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。13、(1)线框ad边刚离开磁场时的速度大小是bc边刚进入磁场时速度的4倍；(2)磁场左右边界间的距离是32l；(3)线框从开始运动到完全离开磁场前的最大动能是Q。【解题分析】

(1)设磁感强度为B，设线框总电阻为R，线框受的拉力为F，bc边刚进磁场时的速度为v1，则感应电动势为：E1=2Blv1感应电流为：线框所受安培力为：F1=2BI1l线框做匀速运动，其受力平衡，即：F1=F，联立各式得：设ad边离开磁场之前，线框做匀速运动的速度为v2，同理可得：所以：v2=4v1；(2)bc边进入磁场前，线框做匀加速运动，设加速度为a，bc边到达磁场左边界时，线框的速度为从ad边进入磁场到bc边刚好进入右侧窄磁场区域的过程中线框的加速度仍为a，由题意可知bc边刚进入右侧窄磁场区域时的速度为：v2=4v1，从线框全部进入磁场