2023-2024年山西省太原市高三上学期期中考试物理试题（解析版）

2023～2024学年第一学期高三年级期中学业诊断物理试卷说明：本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。考试时间90分钟，满分100分。一、单项选择题：本题包含8小题，每小题4分，共32分。请将正确选项填入第Ⅱ卷前的答题栏内。1.下列说法正确的是（）A.利用金属晶格作为障碍物观察电子的衍射图样，说明电子具有粒子性B.用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板，在电路中形成光电流，光强越小，饱和光电流越大C.粒子散射实验说明占原子质量绝大部分的带正电的物质集中在很小的空间范围D.衰变要经过1次衰变和1次衰变【答案】C【解析】【详解】A．利用金属晶格作为障碍物观察电子的衍射图样，说明电子具有波动性，故A错误；B．用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板，在电路中形成光电流，光强越大饱和光电流越大，故B错误；C．粒子散射实验说明占原子质量绝大部分的带正电的物质集中在很小的空间范围，故C正确；D．衰变为，质量数减少4，电荷数减少2，由于衰变质量数不变，所以经过1次衰变，不用经过衰变，故D错误。故选C。2.如图所示为某汽车做匀变速直线运动的图像。则时刻汽车的速度和加速度a分别为（）A.， B.，C.， D.，【答案】C【解析】【详解】由图可知0-1s时间段，，可得0-2s时间段，，可得联立解得初速度为由图可知，位移大小为，由位移公式解得加速度为故选C。3.如图所示，光滑水平面上放着倾角、高h的光滑斜面A，C为固定的光滑卡槽，细杆B只能沿竖直方向运动，A只能沿水平方向运动。开始时，A在水平推力F作用下处于静止状态，B的下端处在A的顶端，A、B质量相等，重力加速度为g。现撤去推力F，从A、B开始运动到B即将到达地面的过程中，AB始终接触，下列说法正确的是（）A.B的机械能守恒B.A的机械能守恒C.A、B组成的系统动量守恒D.当杆的下端刚滑到斜面底端时，可求得此时斜面体速度的大小【答案】D【解析】【详解】AB．从A、B开始运动到B即将到达地面的过程中，A、B之间的弹力对A、B做功，所以A、B的机械能不守恒，故AB错误；C．由于运动过程中直杆B受到光滑套管C的水平作用力，所以杆和斜面体组成的系统动量不守恒，故C错误；D．当在很短时间内光滑直杆下落高度，由几何知识可知，斜面体向右发生的位移大小为所以光滑直杆与斜面体的速度大小之比为始终为tan，当杆滑到斜面底端时，设杆的速度大小为v1，斜面体的速度大小为v2，由系统机械能守恒有由速度关系解得故D正确。故选D。4.如图所示，纸面内有两个完全相同的等腰直角三角形，若两三角形同时沿底边所在的水平直线分别向左和向右匀速运动，速率均为v，则在两三角板完全分开之前，腰上交点O的速度大小为（）A.v B. C. D.【答案】A【解析】【详解】设等腰直角三角形的边长为L，从重叠到刚好完全分开所需时间为这段时间内腰上的交点O从顶部动到底部，位移为则其速度大小为故选A。5.哈雷彗星运行周期约76年，在近日点与太阳中心的距离为，在远日点与太阳中心的距离为。月球绕地球圆周运动的半径为，周期约27天。根据以上数据，下列说法正确的是（）A.地球与哈雷彗星绕太阳转动过程中，在相等的时间内扫过的面积相等B.不可以求出哈雷彗星在近日点与远日点的速度大小之比C.不可以求出哈雷彗星在近日点与远日点的加速度大小之比D.可以求出太阳与地球的质量之比【答案】D【解析】【详解】A．根据开普勒第二定律，哈雷彗星在相同时间内与太阳中心连线扫过的面积相等，但并不与地球与太阳中心连线扫过的面积相等，故A错误。B.根据开普勒第二定律求解，设在在极短时间内，在近日点和远日点哈雷彗星与太阳中心的连线扫过的面积相等，即有可得故B错误；C．对近日点，根据牛顿第二定律有对远日点，根据牛顿第二定律有联立解得故C错误；D．设太阳质量为，地球质量为，哈雷彗星绕太阳转，半径为，周期约根据牛顿第二定律有月球绕地球圆周运动的半径为，周期约根据牛顿第二定律有联立可以求出太阳与地球的质量之比，故D正确。故选D。6.如图所示，质量为m的小球、轻绳、轻杆、竖直轴始终在同一竖直面内，一起绕轴以恒定角速度匀速转动。与角始终保持不变且，绳长R，杆长L，重力加速度为g。下列说法正确的是（）A.小球做圆周运动的线速度与角速度的比值为B.杆转动的角速度为C.杆转动的角速度为D.轻绳对小球的拉力为【答案】C【解析】【详解】A．小球做圆周运动的线速度与角速度的关系满足由几何关系可知即小球做圆周运动的线速度与角速度的比值为故A错误；BC．稳定转运时，杆转动的角速度与小球转动的角速度相等，对小球受力分析可知由绳的拉力和小球受到重力的合力提供向心力，得由于联立解得故B错误，C正确；D．由受力分析可知故D错误故选C7.太阳系内各行星可近似看作在同一平面内沿同一方向绕太阳做匀速圆周运动。当地球恰好运行到某地外行星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线的现象，天文学称为“行星冲日”。已知地球的轨道半径为1.0，火星的轨道半径为1.5，相邻两次火星冲日发生的时间间隔大约为（是表示长度的天文单位，取1.2）（）A.12个月 B.18个月 C.27个月 D.36个月【答案】C【解析】【详解】设太阳质量为M，地球质量为m1，火星质量为m2，地球绕太阳运转的轨道半径为r1=1.0，周期为T1，火星绕太阳运转的轨道半径为r2=1.5，周期为T2，那么由万有引力提供向心力得得地球绕太阳运转周期那么火星绕太阳运转周期为火星冲日的时间间隔t内，地球刚好比火星多运行一周，故有所以得故选C。8.弹力球垂直滑梯斜向上从A点射出，第一次弹力球从A射出后直接击中滑梯底部B点，第二次弹力球从A射出后与滑梯碰撞两次击中B点。弹力球与滑梯碰撞时间极短，忽略空气阻力，垂直于滑梯方向的速度反向、大小不变，沿滑梯方向的速度不变。滑梯与水平方向夹角为37°，长3m，g取10，，。下列选项正确的是（）A.第一次弹力球从A射出后做平抛运动B.第一次弹力球从A射出后的速度大小约为5C.两次弹力球从A射出到击中B点的时间之比为1∶1D.、、之比为2∶3∶4【答案】C【解析】【详解】A．第一次弹力球从A射出后速度并不水平，弹力球做斜抛运动，故A错误；B．将重力加速度g沿斜面方向和垂直于斜面方向分解，沿斜面方向有垂直于斜面方向弹力球沿斜面方向做初速度为0，加速度为的匀加速直线运动，在垂直于斜面方向上弹力球做类竖直上抛运动，有解得弹力球发射的初速度大小为v＝4m/s故B错误；C．从发射出弹力球到击中B点，沿斜面方向弹力球一直在做初速度为零，加速度为的匀加速直线运动，两种情况的位移一样，所以两种情况运动的时间也相等，比值为1：1，故C正确；D．垂直于斜面方向的最大高度相同，则根据匀变速直线运动规律经过、、的时间相同，可知、、之比为1∶3∶5，故D错误；故选C。二、多项选择题：本题包含4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，至少有两个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。请将正确选项填入第Ⅱ卷前的答题栏内。9.如图所示，用筷子夹起质量为m的小球并保持静止。两筷子在竖直平面内，与竖直方向的夹角均为。忽略小球与筷子之间的摩擦，重力加速度为g。下列说法正确的是（）A.小球受到4个力作用B.当增大时，筷子对小球的作用力增大C.左、右筷子对小球的弹力大小均为D.若保持左侧筷子固定不动，右侧筷子缓慢变为竖直，左、右筷子对小球的弹力均逐渐变大【答案】CD【解析】【详解】A．忽略小球与筷子之间的摩擦，小球受到重力和左、右筷子对小球的两个弹力，共三个力作用，故A错误；B．根据受力平衡可知，筷子对小球的作用力与小球的重力平衡，当增大时，筷子对小球的作用力不变，故B错误；C．以小球为对象，根据受力平衡可得解得左、右筷子对小球的弹力大小均为故C正确；D．若保持左侧筷子固定不动，右侧筷子缓慢变为竖直，左侧筷子对小球弹力的方向始终垂直于筷子，而小球自身的重力是一个恒力，由此可以做出在动态平衡过程中力的矢量三角形如图所示当两根筷子与竖直方向夹角都为时，三力构成的矢量三角形为等腰三角形，在右侧的筷子转到竖直方向时，三个力的矢量构成一个直角三角形，易得，在右侧筷子转到竖直的过程中，两筷子对小球的弹力都在增大，故D正确。故选CD。10.如图所示，两个小球A、B用长为L的轻质细绳连接，B球穿在光滑细杆上。初始时，细绳处于水平状态，现将A、B由静止释放，两球均可视为质点且，不计空气阻力，重力加速度为g。下列说法正确的是（）AA球与B球同时达到最大速度B.A球在竖直平面内做变速圆周运动C.B球运动的最大速度小于A球运动的最大速度D.A球向左运动的最大位移大于B球向右运动的最大位移【答案】CD【解析】【详解】B．由于B球不固定，会相对于地面滑动，则A球的轨迹不可能是圆周运动，故B错误；A．两个小球A、B组成的系统，在水平方向上不受外力作用，则系统在水平方向上动量守恒，则有可知，B球速度达到最大值时，A球水平方向上的速度达到最大值，此时小球A在小球B的正下方，小球A的竖直方向速度为零，则此时小球A的速度不为最大值，故A错误；C．由于，则A球水平方向上速度的最大值大于B球的最大速度，而A球的最大速度值大于A球水平方向速度的最大值，所以B球运动的最大速度小于A球运动的最大速度，故C正确；D．由上分析可知，A球水平方向上速度始终大于B球的速度，而时间相同，所以A球向左运动的最大位移大于B球向右运动的最大位移，故D正确。故选CD。11.一块长L、质量为m的薄木板，置于倾角为的斜面上，木板左端与斜面的顶端对齐。质量为m的滑块置于木板上表面的左端，滑块与木板一起由静止释放。木板与斜面间的滑动摩擦因数，滑块与木板之间的滑动摩擦因数。斜面足够长，且滑块尚未从木板上滑下，在此过程中，下列选项正确的是（）A.长木板将处于静止状态B.小滑块与长木板一起以相同的加速度运动C.小滑块的加速度为D.长木板的加速度为【答案】AC【解析】【详解】ABD．依题意，木板与斜面间的滑动摩擦因数，有滑块与木板之间的滑动摩擦因数，有可知释放后小滑块将相等木板向下滑动，对木板受力分析，有木板的最大静摩擦力比较木板最大静摩擦力和沿斜面向下的力可知即长木板将处于静止状态。故A正确；BD错误；C．对小滑块，由牛顿第二定律可得解得故C正确。故选AC。12.质量为m的小物块在水平恒力F的作用下由静止开始运动，F作用t后撤去，小物块又经t后到达桌面边缘并冲出。在空中，小物块经过2t后落地，落地时动能为，水平距离及水平桌面高度均为。设小物块与桌面之间的滑动摩擦因数为，重力加速度为g，下列选项正确的是（）A. B.C. D.【答案】BD【解析】【详解】AB．小物块飞出桌面后做平抛运动，水平方向速度竖直方向根据动量定理联立得故A错误，B正确；CD．根据机械能守恒结合联立得故C错误，D正确。故选BD。三、实验题：本题包含2小题，共16分。请将正解答案填在题中横线上或按要求作答。13.用如图甲所示的装置来验证机械能守恒定律。质量为M的A与质量为m的B用绕过定滑轮的细线连接，A上装有质量很小的遮光片，B上放有6个质量分别为m的槽码，此时A、B刚好保持平衡。竖直标尺下端固定有光电门，可测得遮光片通过的时间。记下遮光片在标尺上对准的位置O。（1）将B上面的槽码移一个放在A上。由静止同时释放开A、B，记录遮光片通过光电门的遮光时间t，用游标卡尺测量遮光片的宽度d，如图乙所示读出___________；（2）逐个将B上面的槽码放在A上。保证每次A下落的位置不变，重复（1）步骤多次，测得多个对应的遮光片遮光时间t，通过标尺测出O点与光电门处的距离h，已知当地重力加速度为g，以为纵轴，槽码个数为n，以__________（填n或或）为横轴，如果图像是斜率等于__________且过原点的直线，则可验证组成的系统机械能守恒（用题中所给的物理量符号表示）；（3）写出一条提高实验结果准确程度的建议：________________________________________。【答案】①.4.80②.③.④.减小遮光片宽度【解析】【详解】（1）[1]根据游标卡尺的读数规律可得（2）[2][3]由题可知，根据机械能守恒，可得整理得以为横轴，如果图像是斜率等于，且过原点的直线，则可以得出系统的机械守恒。（3）[4]减小遮光片宽度,时间测量更准确。14.用如图所示的装置验证动量守恒定律。足够光滑的玻璃水平桌面上两根长为L的细线拴接大小相同、质量分别为和小钢球，细线与固定钉子的拴接处安装拉力传感器，可实时显示细线中的拉力大小。初始时，两小球靠在一起，两细线刚好平行，小球的直径远小于细线的长度。（1）将小球1沿圆弧拉到某点A处，并在A处给小球1一个沿切线方向的初速度，记录拉力传感器1的示数；（2）小球1运动到O点处与小球2发生碰撞，碰后小球1弹回，记录碰后两小球运动过程中传感器1和2的示数分别为、；（3）两小球质量关系满足__________；（填“大于”、“小于”或“等于”）（4）对实验数据进行分析：小球1与小球2碰前，1的速度大小可表示为______________，若物理量、、、、满足等量关系______________，时，即可验证碰撞瞬间，两小球组成的系统动量守恒；若该碰撞为弹性碰撞，、、还应满足的数量关系为______________。【答案】①.小于②.③.④.【解析】【详解】（3）[1]小球1运动到O点处与小球2发生碰撞，碰后小球1弹回，所以小于；（4）[2]根据绳子拉力提供向心力可知1的速度大小可表示为解得=[3]同理可知碰后1、2的速度为=，=根据动量守恒定律有则有[4]若为弹性碰撞，则满足化简可得四、计算题：本题包含4小题，共36分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。15.地球可看做一个半径为R的均匀球体，某同学的质量为m，在赤道处所受的重力为N，在北极处所受重力增加了，已知引力常量为G。求：（1）地球同步卫星的运行周期；（2）地球的平均密度。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）赤道处两极处联立解得（2）两极处解得16.轻质活塞A可在导热气缸内无摩擦的上下移动，气缸内封闭一定质量的理想气体，气体的初始体积，压强，活塞面积为。大气压强为，环境温度为27℃，g取10。求：（1）当质量为的重物放在活塞A上，经过足够长的时间，气体的体积为多少；（2）锁定活塞A位置不变，若存在漏气，当气温从27℃上升到37℃时，气缸缓缓漏气至与大气压相等，漏出的气体与气缸内剩余气体的质量之比。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）根据题意，由平衡条件有由玻意耳定律有联立解得代入数据得（2）根据题意，由理