河南省部分重点高中2023-2024学年高三上学期期末青桐鸣大联考物理试题（解析版）

高级中学名校试卷PAGEPAGE12024届普通高等学校招生全国统一考试青桐鸣大联考（高三）一、选择题：1.如图所示，有一截面为等腰直角三角形ABC的匀质透明砖，右侧紧贴足够长的竖直光屏，BC水平，一束白光垂直于AB边从O点射入透明砖，O点为AB的中点，紫光在该匀质透明砖中的折射率下列说法正确的是（）A.光屏上C点上方有一个彩色光带B.光屏上C点下方有一个白色光斑C.入射光绕O点顺时针转动（转动角度小于45°），观察到光屏C点下方彩色光带下移D.入射光绕O点顺时针转动（转动角度小于45°），观察到光屏C点下方彩色光带会消失〖答案〗C〖解析〗AB．设该种透明砖全反射的临界角为，则有可知临界角白光垂直于AB边从O点射入透明砖，沿直线传播至BC边，与BC边夹角为，小于临界角，不会发生全反射，反射光线从AC边垂直出射，在C点上方形成白色光带，折射光线从BC边折射出透明砖，且白光中不同频率的单色光折射程度不同，将在光屏上C点下方有一个彩色光带，故AB错误；CD．入射光绕O点顺时针转动（转动角度小于45°），有几何关系可知，白光传播至BC边时白光与BC边夹角小于，且光线与BC边的交点将向B点靠近，则光屏C点下方彩色光带将下移，故C正确，D错误。故选C。2.质量为1kg的物体，在一水平拉力作用下由静止开始在水平面上运动，运动过程中受到地面的摩擦力大小为1N，拉力随位移的变化如图所示，运动1m后撤去拉力，则下列说法正确的是（）A.物体的最大位移为8m B.物体的最大速度为C.运动过程中合力的最大功率为 D.运动过程中合力的最大功率为〖答案〗D〖解析〗A．设物体位移为，拉力为变力，变力做功为图像围成的面积，则拉力做功为由能量守恒知代入得A错误；B．由动能定理知，物体的最大速度为，则代入得B错误；CD．当运动过程中合力最大时，拉力为，速度最大时，合力功率最大为C错误，D正确。故选D。3.据中国载人航天工程办公室消息，神舟十六号载人飞船入轨后，于2023年5月30日16时29分成功对接于空间站天和核心舱径向端口，神舟十六号成功对接空间站如图甲所示，在对接之前的某段时间内，“神舟十六号”和“空间站”分别在圆形轨道Ⅰ和Ⅱ上做匀速圆周运动如图乙所示，已知对接后组合体可看作绕地球做匀速圆周运动，运行轨道距地面高度为h。地球半径为R，地球表面重力加速度为g，下列说法正确的是（）A.对接前神州十六号运行周期大于空间站的运行周期B.神舟十六号飞船与空间站对接后，空间站因质量增大，其加速度将减小C.组合体轨道处的重力加速度为D.组合体的运行速度为〖答案〗C〖解析〗A．卫星做圆周运动，由万有引力提供向心力，根据解得对接前神州十六号处于低轨道，轨道半径小，则对接前神州十六号运行周期小于空间站的运行周期，故A错误；B．根据解得神舟十六号飞船与空间站对接后，空间站轨道半径一定，其加速度不变，故B错误；C．对接后组合体可看作绕地球做匀速圆周运动，运行轨道距地面高度为h。地球半径为R，则有在地球表面有解得故C正确；D．对于组合体有在地球表面有解得即组合体的运行速度为，故D错误。故选C。4.如图所示，一足够长薄壁导热气缸开口向下用轻绳悬挂在天花板上，气缸的横截面积为S，不计厚度的活塞与气缸之间无摩擦，活塞和气缸之间封闭一定质量的理想气体，大气压强为，环境温度不变。活塞稳定时距气缸底部的距离为l，在活塞的底部中心悬挂一个轻质小桶，往小桶中缓慢加细沙，当所加细沙质量为m时，活塞距气缸底部的距离为2l，下列说法正确的是（）A外界对气体做正功 B.气体放出热量C.活塞的质量 D.活塞的质量〖答案〗D〖解析〗AB．根据题意可知，气体体积变大，气体对外界做功，则外界对气体做负功，又气缸导热，温度不变，根据热力学第一定律可知气体从外界吸收热量，故AB错误；CD．设活塞质量为，不加细沙时，对活塞受力分析，可得加细沙后，对活塞和细沙整体受力分析，可得根据理想气体状态方程解得故D正确，C错误。故选D。5.如图所示，△ABC为等腰三角形，、，D为BC中点，电荷量为的点电荷固定在A点。先将一电荷量为的点电荷Q1从无穷远处（取无穷远处电势为0）移到B点，此过程中，电场力做功大小为W1，之后将一电荷量为的点电荷从无穷远处移到C点，电场力做功大小为W2，下列说法正确的是（）A.D点的合场强大小为 B.D点的电势小于0C.D.最终A点的点电荷q具有的电势能为正值〖答案〗A〖解析〗A．根据几何关系可知AD距离为，BD、CD距离均为，根据库仑定律可知、B、C三个点的点电荷在点的电场强度分别为方向竖直向下方向水平向右方向水平向右根据矢量的合成可知D点的合场强大小联立可得故A正确；B．、B、C三个点的点电荷在点的电势分别为则D点的电势故B错误；C．移入电场时，只有对其做功，移入电场时，和都对其做功，所以和一定不是二倍的关系，故C错误；D．同理可知最终点的电势小于零，根据可知点的点电荷具有的电势能为负，故D错误。故选A。6.如图甲所示，一斜面放置在水平地面上，在斜面的顶端固定一轻质的光滑定滑轮，斜面的左侧粗糙，右侧光滑。一方形物体和一小球通过一根跨过定滑轮的轻质细绳相连，斜面左右两侧的细绳与斜面平行。现抬起B点以A点为轴使整个斜面在纸面内缓慢转动一个小角度，在转动过程中系统各物体相对静止，则在转动的过程中，下列说法正确的是（）A.细绳的拉力变小B.斜面对方形物体的摩擦力一定减小C.斜面对小球的支持力变小D.斜面对定滑轮的作用力变小〖答案〗AD〖解析〗A．抬起B点后，右侧斜面与水平方向的夹角变小，对小球分析，小球所受的拉力为当夹角减小时细绳的拉力减小，故A正确；C．小球受到斜面的支持力当夹角减小时斜面对小球的支持力变大，故C错误；B．由于不知道初始时方形物体所受摩擦力的方向，同时左侧斜面与水平面的夹角变大，重力沿斜面的分力变大，且绳子的拉力变小，则不能确定方形物体所受摩擦力的变化情况，故B错误；D．对定滑轮分析，受到两边绳子的作用力和斜面的作用力处于平衡状态，由于绳子的拉力减小且两边细绳的夹角不变，根据力的合成可知细绳对定滑轮的作用力减小，则斜面对定滑轮的作用力减小，故D正确。故选AD。7.如图所示，abc是竖直面内的光滑固定轨道，ab水平，长度为2R；bc是半径为R的四分之一圆弧，与ab相切于b点。竖直面内有场强为的匀强电场，方向竖直向下，一质量为m、带正电的电量为q的小球，始终受到与重力大小相等的水平外力的作用，自a点处从静止开始向右运动。重力加速度大小为g。小球从a点开始运动到其轨迹最高点的过程中，下列说法正确的是（）A.机械能增量为1.75mgR B.机械能增量为5mgRC.小球机械能一直增大 D.最高点离地高度为〖答案〗AD〖解析〗假设小球可以运动到c点，根据动能定理可得其中，解得小球到c点时速度大小为小球从c点抛出后，竖直方向做匀减速直线运动，加速度大小为继续上升的高度为则最高点离地高度为从c点到最高点所用时间为小球从c点到最高点水平方向通过的位移大小为则小球运动到最高点时，小球的机械能增加量为由于小球运动c点时，小球的机械能增加量为可知小球的机械能不是一直增大。故选AD。8.如图所示，跳杆底部有一根弹簧，小孩的质量为m，杆的质量为，当小孩和跳杆处于竖直静止状态时，弹簧压缩量为x0。在某次弹跳中，小孩站在脚踏板上，从弹簧处于最大压缩量为5x0时开始计时，上升到弹簧恢复原长时，小孩抓住跳杆，使得他与跳杆瞬间共速，接着保持稳定的姿势竖直上升到最大高度。全程弹簧始终在弹性限度内（弹簧弹性势能满足，k为弹簧劲度系数，x为弹簧形变量，重力加速度为g，空气阻力、弹簧和脚踏板的质量、以及弹簧和脚踏板与跳杆间的摩擦均可忽略不计），下列说法正确的是（）A.弹簧劲度系数B.小孩速度最大时为弹簧恢复原长时C.小孩跳起过程中的最大速度为D.跳杆离地后上升的最大高度为〖答案〗CD〖解析〗A．竖直静止时，对小孩受力分析可得故A错误；B．当小孩的合力为零时速度最大，即小孩上升高度为时，速度最大，故B错误；C．对系统，根据能量守恒定律解得故C正确；D．设弹簧恢复原长时小孩速度为，对系统，根据能量守恒定律小孩抓住跳杆瞬间，小孩和跳杆根据动量守恒定律之后小孩和跳杆一起竖直上抛到最高点，根据机械能守恒定律解得故D正确。故选CD。二、非选择题：9.某同学设计了实验验证力的平行四边形定则，实验步骤如下：①用天平测得物块A的质量为m，②如图甲两根竖直杆相距为D，用长为L的不可伸长的轻绳，穿过光滑的轻质动滑轮，动滑轮下端连接物体A，轻绳两端分别固定在杆上P、Q两点，在轻绳的左端连接力传感器，力传感器的重力忽略不计。改变物块A的质量m，记录力传感器的示数F，重力加速度为g。（1）要验证力的平行四边形定则，力传感器的示数F与物块A的质量m满足关系式______（用题中给出的物理量表示）。（2）轻绳的Q端沿杆向上移动到Q'，力传感器的示数______（填“变大”“变小”或“不变”）。（3）某同学改变物块A的质量，作F－m的图像，如图乙，图像的斜率为k，但是他忘记了记录间距D的大小，可否利用图乙和已知物理量求出D？并说明原因：______（L，k，g已知）。〖答案〗（1）（2）不变（3）可以，理由见〖解析〗〖解析〗（1）[1]如图所示，设定滑轮处为点，段绳子长度为，设段绳子长度为，和与竖直方向的夹角为。由几何关系可知又得由平衡条件可得又得（2）[2]由[1]分析可知，轻绳的Q端沿杆向上移动到Q'，不变，不变，力传感器的示数不变。（3）[3]可利用图乙和已知物理量求出D。原因如下：由[1]可知F－m的图像斜率为，则解得10.某物理兴趣小组想要测一粗细均匀的金属丝的电阻率：（1）先用多用电表×10Ω挡粗测其电阻，欧姆表指针偏转过大，为使测量更加精确，应将选择开关旋到______（填“”“”或“”）的倍率挡位上。欧姆调零后重新开始测量，多用电表的示数如图甲所示，则______。（2）用螺旋测微器测量金属丝直径如图乙所示，其直径为______mm；用游标卡尺测量金属丝长度如图丙所示，其长度为______mm。（3）为了更加准确地测量该导线的电阻，该实验的电路图应选用图丁中______（填“a”或“b”）。（4）如果测得金属丝电阻为R，直径为D，长度为L，则该金属的电阻率为______。〖答案〗（1）8.0（2）0.52011.50（3）（4）〖解析〗（1）[1][2]指针偏转过大，说明是小电阻，故选取×1倍率挡位，由图可知（2）[3]螺旋测微器的读数为[4]游标卡尺的读数为（3）[5]电压表内阻远大于待测电阻阻值，为减小试验误差，电流表应采用外接法，电路图应选择图所示的电路；（4）[6]根据电阻定律又联立可得11.碰碰车是一种十分受欢迎的游乐设施，因其互动性、刺激性和趣味性而备受游客们喜爱。为了研究碰碰车运动过程中的速度变化和碰撞情况，在其车身上安装了速度传感器，已知碰碰车甲的总质量为100kg，碰碰车乙的总质量为60kg，两车始终在一条直线上运动，碰撞时间极短。（1）现观测到车甲以4.5m/s的速度与静止的车乙发生碰撞，碰后甲、乙的速度变为1.5m/s和5m/s，请分析这次碰撞是不是弹性碰撞，如果不是弹性碰撞请计算一下碰撞过程中的机械能损失；（2）车甲以5m/s的速度追上前方以3m/s的速度行驶的车乙发生碰撞，若甲、乙的这次碰撞是弹性碰撞，请求出两车碰后的速度。〖答案〗（1）碰撞为非弹性碰撞，150J；（2），〖解析〗（1）两车碰撞前的总动能碰撞后总动能为由于机械能减少，可知碰撞为非弹性碰撞，损失的机械能为（2）碰撞过程中，根据动量守恒定律碰撞为弹性碰撞，根据机械能守恒定律可得联立解得，12.如图甲所示。天花板上有一力传感器，一轻质杆上端与传感器连接，下方固定一个正方形线圈。线圈的质量为，边长为，线圈总电阻，当线圈上半部分处于垂直线圈平面的磁场中，B随t变化如图乙所示，规定垂直线圈平面向里为正方向。g取。（1）线圈下半部分端点的路端电压是多少；（2）当力传感器的示数时，求相应的磁感应强度B。〖答案〗（1）0.25V；（2）见〖解析〗〖解析〗（1）磁场中线圈的有效面积为根据法拉第电磁感应定律可得电动势为解得根据闭合电路欧姆定律有根据楞次定律可知线圈中电流沿顺时针方向，所以所以线圈下半部分端点的路端电压（2）磁场中通电导线的有效长度为线圈受到的安培力当轻质杆中力为拉力时，根据平衡条件有可得方向向下，则方向垂直线圈平面朝外；当轻质杆中的力为压力时，根据平衡条件可得方向向上，则方向垂直线圈平面朝里。13.如图所示，空间中有三个同心圆L、M、N，半径分别为R、3R、图中区域Ⅰ、Ⅲ中有垂直纸面向外的匀强磁场，区域Ⅱ中有沿圆心向外的辐向电场，AOB为电场中的一条电场线，AO和OB间电压大小均为U，a、b两个粒子带电量分别为、，质量均为m，从O点先后由静止释放，经电场加速后进入磁场，加速时间分别为t1、t2，a进入Ⅰ区域后从距入射点四