山西省朔州市怀仁市2023-2024学年高三上学期1月期末考试物理试题【含答案解析】

怀仁市2023——2024学年度上学期高三第二次教学质量调研试题物理（考试时间90分钟，满分100分）一、选择题：本题共12小题，每题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一项是符合题目要求。第9~12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。1.如图所示，在竖直平面内的直角坐标系中，一个质量为的质点在外力的作用下，从坐标原点由静止沿直线斜向下运动，直线与轴负方向成角重力加速度为，则下列说法正确的（）A.当时，质点的机械能不守恒B.当时，质点的机械能守恒C.当时，质点的机械能一定增大D.当时，质点的机械能可能减小也可能增大【答案】ABC【解析】【详解】AC．当时，由于，故分析可知，此时拉力F方向为水平向右，质点受力如图所示由于拉力F的方向与物体运动方向的夹角小于90°，故拉力F做正功，质点的机械能增加。故AC正确。BD．当时，此时质点受力如图所示此时拉力F最小，且拉力F的方向与物体运动方向垂直，故拉力F做功为零，质点的机械能守恒，故B正确，D错误。故选ABC。2.如图（a）所示，一质量为的长木板静置于粗糙水平面上，其上放置一质量未知的小滑块，且长木板与小滑块之间接触面粗糙。小滑块受到水平拉力作用时，用传感器测出小滑块的加速度与水平拉力的关系如图（b）实线所示。已知地面与长木板的动摩擦因数为0.2，重力加速度，下列说法正确的是（）A.小滑块与长木板之间的动摩擦因数为0.6B.当水平拉力增大时，小滑块比长木板先相对地面发生滑动C.小滑块的质量为D.当水平拉力时，长木板的加速度大小为【答案】A【解析】【详解】A．设小滑块与长木板之间的动摩擦因数为μ1，小滑块的质量为m，由图（b）可知，当小滑块与长木板恰好产生相对滑动时，对小滑块由牛顿第二定律可得可知图像的加速度轴上截距有−6m/s2，可得解得A正确；BC．由图（b）可知，当拉力为时，小滑块与长木板恰好相对滑动，此时小滑块与长木板有相同的加速度2m/s2，设长木板的质量为M，对长木板由牛顿第二定律则有解得对小滑块则有解得因为当水平拉力增大时，可知小滑块与长木板相对地面同时发生滑动，BC错误；D．当水平拉力时，对小滑块与长木板组成的整体，由牛顿第二定律可得解得小滑块与长木板的加速度大小为D错误。故选A。3.如图所示，一个倾角为的面与圆弧对接，斜面高度与圆弧半径相等，斜面的底端在圆心的正下方。从斜面顶点以一定的初速度向右水平抛出一小球，则下列说法正确的是（）A.小球初速度不同，则运动时间一定不同B.小球落到斜面上时，其速度方向一定相同C.小球落到斜面和圆弧等高位置时，重力做功相等，速度大小一定相等D.小球落到圆弧面上时，其速度方向可能与该处圆的切线垂直【答案】B【解析】【详解】A．小球在空中做平抛运动，满足故当小球落在斜面和圆弧等高位置时，运动时间相同，初速度不同，故A错误；B．小球落到斜面上时，位移与水平方向夹角为，由平抛规律可知，速度与水平方向夹角满足故小球落到斜面上时，其速度方向与水平方向夹角为定值，故B正确；C．小球落到斜面和圆弧等高位置时，重力做功均为由平抛运动规律可知，小球落到斜面和圆弧等高位置时，竖直方向分速度大小相等，水平方向速度大小不相等，故合速度大小不相等，故C错误；D．小球落到圆弧面上时，其速度方向若与该处圆切线垂直，则速度的反向延长线一定过圆心，又因为平抛运动中速度的反向延长线过水平位移的中点，则水平位移为2R，竖直位移为零，与平抛运动性质不符，故D错误。故选B。4.物块中间用一根轻质弹簧相连，放在光滑水平面上，物块的质量为，如图甲所示。开始时两物块均静止，弹簧处于原长，时对物块施加水平向右的恒力，时撤去，在内两物体的加速度随时间变化的情况如图乙所示。整个运动过程中以下分析正确的是（）A.时的速度大小等于B.恒力大小为C.内的动量增加量为D.撤去推力后弹簧最长时，的速度大小为【答案】D【解析】【详解】A．图象与坐标轴围成的面积表示速度变化量，若0~1s内Q的加速度均匀增大，则时Q的速度大小等于由图可得实际Q的图象与坐标轴围成的面积大于Q的加速度均匀增大时图象与坐标轴围成的面积，故t=1s时Q的速度大小大于0.4m/s，故A错误；B．时，对物块P有故恒力大小为2N，故B错误；C．施加水平向右的恒力F的过程中，根据动量定理有故0~1s内P的动量增加量小于，故C错误；D．时，对物块P、Q整体有解得撤去推力后，P、Q共速时，弹簧最长，有解得撤去推力后弹簧最长时，Q的速度大小为故D正确。故选D。5.光滑导轨固定于水平面上，导轨宽度为，导轨处于垂直水平面竖直向下的匀强磁场中，俯视图如图1所示，质量为的金属棒置于导轨上，金属棒在外力作用下由静止开始运动，已知外力随金属棒速度变化规律如图2所示，导轨左端连接阻值为的电阻，其余电阻不计，则关于金属棒运动过程下列说法正确的是（）A.金属棒做加速度逐渐减小的加速运动B.内通过电阻R的电量为C.磁感应强度大小为D.内外力的冲量大小为【答案】D【解析】【详解】AC．根据牛顿第二定律其中整理得根据图像可知，解得，导体棒加速度不变，做匀变速直线运动，故AC错误；B．内通过的位移为则电阻R的电量为故B错误；D．5s末导体棒的速度根据动量定理，其中解得外力的冲量大小为35N·s故D正确。故选D。6.如图所示电路中，变压器为理想变压器，电流表和电压表均为理想电表。三个定值电阻阻值分别为，其中。在两端接电压有效值为的交流电源，开始时开关接触点，现使接触点，下列说法正确的是（）A.电流表示数变小 B.电压表示数不变C.变压器的输出功率一定变大 D.整个电路消耗的功率变大【答案】A【解析】【详解】A．因为，所以开关从b打到a，接入输出电路的电阻增大，电流减小,所以输入电路的电流也会减小，即电流表示数变小，A正确；B．因为输入电路的电流减小，设电压表两端电压为，则所以电压表示数增大，B错误；C．变压器的输出功率可能变大，可能变小，C错误；D．整个电路消耗的功率等于U乘以输入电路的电流，电流变小，U不变，所以整个电路消耗的功率变小，D错误；故选A。7.一定质量的理想气体，从状态A经B、C变化到状态D的状态变化过程p-V图像如图所示，横坐标体积数量级为，纵坐标压强数量级为，AB与横轴平行，BC与纵轴平行，ODC在同一直线上，已知A状态温度为400K，从A状态至B状态气体吸收了320J的热量，下列说法正确的是（）A.A状态的内能大于C状态的内能B.从B状态到C状态的过程中，器壁单位面积在单位时间内受到撞击的分子数增加C.从A状态到B状态过程中，气体内能增加了250JD.D状态的温度为225K【答案】D【解析】【详解】A．根据理想气体状态方程可知，由于A、C两状态的乘积相等，则两状态的温度相同，所以A状态的内能等于C状态的内能，故A错误；B．由图可知，从B状态到C状态的过程中，气体的体积不变，压强减小，根据压强的微观解释可知，器壁单位面积在单位时间内受到撞击的分子数减少，故B错误；C．从A状态到B状态的过程中，气体吸收了320J的热量，同时气体对外做功，因图像的面积等于功，可得根据热力学第一定律可得故C错误；D．由图可知D状态的压强为根据可得故D正确。故选D。8.如图甲为简谐横波在t=0.025s时的波形图，A、B、C、P是介质中的四个质点，已知B、P两质点平衡位置之间的距离为14m，图乙为质点C的振动图像，下列说法正确的是（）A.该波沿x轴负方向传播B.质点C的平衡位置位于x=6m处C.从t=0.025s开始，质点B比质点C早回到平衡位置D.P点的振动方程【答案】C【解析】【详解】A．由C点的振动图像可知，在t=0.025s时质点C沿y轴正向运动，结合波形图可知，该波沿x轴正方向传播，选项A错误；B．由波形图可知因yB=5cm，由数学知识可知，B点的平衡位置距离A点的平衡位置，则BP之间的平衡位置间距为解得在t=0.025s时质点C离开平衡位置的位移为则质点C的平衡位置位于处，选项B错误；C．从t=0.025s开始，质点B回到平衡位置时经过的时间为质点C回到平衡位置时经过的时间为质点B比质点C早回到平衡位置的时间为选项C正确；D．因可知P点的振动方程在t=0.025s时刻P点位移y=-10cm，可得解得则P点的振动方程为选项D错误。故选C。9.已知质量均匀分布的球壳对内部物体的引力为零。如图为某设计贯通地球的光滑真空列车隧道，质量为m的列车从入口A点由静止开始穿过隧道到达地球另一端的B点，其中O为地心，C点到O点的距离为x。假设地球是半径为R的质量均匀分布的球体，地球表面的重力加速度为g，不考虑地球自转影响。则（）A.列车在C点处受到的引力大小为B.若列车完全无动力往复运行，则它在隧道内做简谐振动C.列车的最大速度为D.列车通过隧道的时间小于【答案】BCD【解析】【详解】A.将地球看作两部分，一部分是以O为球心x为半径的“小球”，另一部分即剩余的球壳，球壳对C点处的列车引力为0，所以只需要考虑C点以下的“小球”对列车的引力，由万有引力定律得故A错误；B.由于列车受到的合力与偏离O点的距离成正比，且方向与偏离O点的方向相反，所以完全无动力运行时列车在隧道内做简谐振动，故B正确；C.列车在O点时速度最大，研究列车从A到O的过程，由动能定理得得故C正确；D.列车从A到O的过程做加速度减小的加速运动，平均速度大于，运动时间小于，所以列车通过隧道的时间小于，故D正确。故选BCD。10.如图甲所示，一足够长的水平传送带以某一恒定速度顺时针转动，一根轻弹簧一端与竖直墙面连接，另一端与工件不拴接。工件将弹簧压缩一段距离后置于传送带最左端无初速度释放，工件向右运动受到的摩擦力Ff随位移x变化的关系如图乙所示，x0、Ff0为已知量，则下列说法正确的是（工件与传送带间的动摩擦因数处处相等）（）A.工件在传送带上先做加速运动，后做减速运动B.工件向右运动2x0后与弹簧分离C.弹簧的劲度系数为D.整个运动过程中摩擦力对工件做功为【答案】BD【解析】【详解】A．从图乙可知，摩擦力在处方向发生变化，在区间工件的摩擦力大小发生变化，说明工件与传送带相对静止，故工件先做加速运动后做匀速运动，故A错误；B．在区间摩擦力大小等于弹簧弹力大小，位置摩擦力为零，所以弹力为零，所以工件运动后与弹簧分离，故B正确；C．由胡克定律得解得弹簧的劲度系数故C错误；D．摩擦力对工件先做正功后做负功，图乙图像与x轴围成的面积在数值上等于摩擦力对工件做的功，即故D正确。故选BD。11.如图，一粗糙绝缘竖直平面与两个等量异种点电荷连线的中垂线重合。A、O、B为竖直平面上的三点，且O为等量异种点电荷连线的中点，AO=BO。现有带电荷量为q、质量为m的小物块视为质点，从A点以初速度v0向B滑动，到达B点时速度恰好为0。则（）A.小物块带正电B.从A到B，小物块的加速度先增大后减小C.电场中AB两点间电势差D.从A到B，小物块所受电场力做功为【答案】BC【解析】【详解】A．等量异种点电荷电场对称分布，沿电荷连线的中垂线，电场方向始终垂直中垂线，即中垂线是等势面，且中间场强最大向两边逐渐减小，小物块受重力、电场力和墙壁的弹力以及摩擦力作用，可知电场力水平向右，与场强方向相反，则小物块带负电，故A错误；B．由题意结合等量异种点电荷电场对称分布，可知物块全程做减速运动，可知加速度方向始终竖直向上。从A到O的过程中，电场强度越来越大，则电场力越来越大，由于物块在水平方向上平衡，可知墙壁的弹力增大，导致滑动摩擦力增大，根据可知加速度增大；从O到B，电场强度越来越小，则电场力越来越小，由于物块在水平方向上平衡，可知墙壁的弹力减小，导致滑动摩擦力减小，根据可知加速度减小；从A到B，加速度先增大后减小，故B正确；CD．由于等量异种点电荷连线的中垂线为一等势线，所以电场中AB两点间电势差，从A到B，小物块所受电场力做功为故C正确，D错误。故选BC。12.如图所示，在等腰直角三角形abc区域内存在垂直纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场，O为ab边的中点，在O处有一粒子源沿纸面内不同方向、以相同的速率不断向磁场中释放相同的带正电的粒子，已知粒子的质量为m，电荷量为q，直角边ab长为，不计重力和粒子间的相互作用力。则（）A.从ac边射出的粒子中在磁场中运动的最短时间为B.从ac边射出的粒子中在磁场中运动的最短时间为C.粒子能从bc边射出的区域长度为LD.粒子能从bc边射出的区域长度为L【答案】BD【解析】【详解】AB．粒子在磁场中做圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力解得如图Od与ac垂直，有几何关系可知，Od长即最短弦长，对应最短时间，圆心角为，则最短时间为又解得从ac边射出的粒子中在磁场中运动的最短时间为故A错误，B正确；CD．粒子轨迹与ac相切时，交与bc边最远的e点，由几何关系可知，Oe长度为直径，则粒子能从bc边射出的区域eb的长度为故C错误，D正确。故选BD。二、实验题：2小题，共15分。13.在探究物体质量一定时加速度与力的关系实验中，小明同学做了如图甲所示的实验改进，在调节桌面水平后，添加了力传感器来测细线中的拉力。（1）实验时，下列操作或说法正确的是______。A.需要用天平测出砂和砂桶的总质量B.小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录拉力传感器的示数C.选用电磁打点计时器比选用电火花计时器实验误差小D.为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量（2）实验得到如图乙所示的纸带，已知打点计时器使用的交流电源的频率为，相邻两计数点之间还有四个点未画出，由图中的数据可知，小车运动的加速度大小是______。（计算结果保留三位有效数字）（3）由实验得到小车的加速度与力传感器示数的关系如图丙所示。则小车与轨道的滑动摩擦力______。【答案】①.B②.2.40③.1.0【解析】【详解】（1）[1]AD．本实验中可以通过力传感器获取小车所受拉力大小，所以不需要用天平测出砂和砂桶的总质量，也不需要小车所受拉力近似等于砂和砂桶的总重力，即不需要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量，故AD错误；B．小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录拉力传感器的示数，故B正确；C．电磁打点计时器由于振针的作用，纸带和复写纸之间阻力相对较大，实验误差比较大，而电火花计时器使用的是火花放电，纸带运动时受到的阻力比较小，实验误差也比较小，故C错误。故选B。（2）[2]根据逐差法可得小车运动的加速度大小是（3）[3]根据牛顿第二定律有将题图横截距数据代入可得14.某物理兴趣小组将一个量程的毫安表改装成量程的电压表。（1）先利用欧姆表测量了毫安表的内阻，然后将合适的电阻与该毫安表串联，从而改装成量程的电压表，请写出电阻的字母表达式_______（用、、表示）；此后利用一只同量程的标准电压表，连接成图甲所示电路，对改装后的电压表进行校对，但在滑动变阻器从左到右调节时，发现改装后的电压表示数总是比同量程的标准电压表的示数大，出现这种现象的可能原因是：__________（回答一条即可）；（2）为更进一步准确测量毫安表的内阻，利用图乙所示的电路进行了毫安表内阻的测量，具体步骤如下：①闭合开关，调节滑动变阻器、电阻箱，分别记录毫安表的示数、电流表的示数及电阻箱的数值；②重复①的操作，记录多组不同、、，作出图像，如图丙所示，则毫安表的内阻为_______。（3）改装时，应该把毫安表与阻值为_______的定值电阻串联。【答案】①.②.测量毫安表内阻时，测得内阻偏大##定值电阻偏小③.④.2900【解析】【详解】（1）[1]根据电压表改装原理有电阻的字母表达式为（2）[2]发现改装后的电压表示数总是比同量程的标准电压表的示数大，出现这种现象的可能原因是：测量毫安表内阻时，测得内阻偏大或定值电阻偏小。（3）[3]根据电流关系可得整理得图象的斜率表示毫安表的内阻，则毫安表的内阻为[4]改装时，毫安表与定值电阻串联，定值阻值为三、解答题：3题，共37分。15.如图所示，传送带在两半径为R的转轮A、B带动下顺时针转动，A、B距离为L。某时刻在A端轻放上一质量为M=5m的物块，当物块运动到传送带中点时，与传送带保持相对静止，物块到达B点后恰好能做平抛运动。（1）求物块与传送带间的动摩擦因数；（2）求物块在传送带上运动的时间。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）在B点，根据牛顿第二定律有所以物块从A运动到中点过程，有解得（2）匀加速阶段的时间为匀速阶段的时间为所以物块在传送带上运动的总时间为16.半径为R的半圆形光滑绝缘轨道固定在水平面上，直径AC以下存在匀强电场，以圆心为坐标原点建立x