山西省吕梁市孝义市2023-2024学年高三上学期1月期末物理试题（解析版）

高级中学名校试卷PAGEPAGE1吕梁市2023-2024学年度高三第一次模拟考试物理试题（本试题满分100分，考试时间90分钟。〖答案〗一律写在答题卡上）注意事项：1．答题前，先将自己的姓名、准考证号等信息填写在答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。2．选择题的作答：每小题选出〖答案〗后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的〖答案〗标号涂黑。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。3．填空题和解答题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。4．考试结束后，将答题卡上交。一、选择题（共12小题，每题4分，共48分。其中1~8小题为单选，9~12小题为多选，多选题全部选对的得4分，选不全的得2分，错选或不选的得0分）1．下列关于分子动理论和热力学定律的表述，正确的是（）A．若已知阿伏加德罗常数和物质的质量，就一定能算出该物质的分子质量B．在布朗运动实验的某次观察记录中，画出的折线是固体颗粒的运动轨迹，它反映了液体（或气体）分子的无规则运动C．如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡D．一个热力学系统的内能变化量等于外界向它传递的热量和它对外界做功之和2．在物理学中图像可以直观地反映物理量之间的关系，如图所示，甲图是光电管中光电流与电压关系图像，乙图是c、d两种金属遏止电压与人射光频率之间的关系图像，丙图是放射性元素氡的质量和初始时质量比值与时间之间的关系图像，丁图是原子核的比结合能与质量数之间关系图像，下列判断正确的是（）A．甲图中，a光的频率大于b光的频率B．乙图中，金属c的逸出功大于金属d的逸出功C．丙图中，每过天要衰变掉质量相同的氡D．丁图中，质量数越大比结合能越大3．如图所示，某健身者拉着把手缓慢水平向右移动，使重物缓慢上升，不计绳子质量和一切摩擦，则重物上升过程中（）A．绳子的拉力逐渐减小 B．健身者所受合外力逐渐增大C．健身者对地面的压力逐渐减小 D．健身者对地面的摩擦力逐渐增大4：2023年9月21日，“天宫课堂”第四课正式开讲，这是中国航天员首次在梦天实验舱内进行授课，若梦天实验舱绕地球的运动可视为匀速圆周运动，其轨道半径约为地球半径的倍。已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，引力常量为G，忽略地球自转的影响，则根据以上已知信息不可求得的物理量是（）A．地球的密度 B．漂浮在实验舱中的宇航员所受地球的引力C．实验舱绕地球运动的线速度大小D．实验舱绕地球运动的向心加速度大小5．如图所示，实线是沿x轴传播的一列简谐横波在时刻的波形图，虚线是这列波在时刻的波形图。已知该波的波速是，则下列说法正确的是（）A．这列波的周期是B．这列波的传播方向沿x轴正方向C这列波在内向x轴负方向传播的距离为个波长D．时刻，处的质点偏离平衡位置的位移为6．如图所示为高压输电示意图，变压器均为理想变压器，发电机输出功率恒为。升压变压器原、副线圈的匝数比为，在输电线路上接入一个电流互感器，其原、副线圈的匝数比为，电流表的示数为1A，输电线的总电阻。下列说法正确的是（）A．升压变压器的原线圈输入电压有效值为B．电流互感器原线圈用细导线绕制C将滑动触头P上移，用户获得的电压将减小D．用户获得的功率为49kW7．离子陷阱是一种利用电场或磁场将离子俘获并囚禁在一定范围内的装置。如图所示为最常见的“四极离子陷阱”的俯视示意图，a、b、c、d；相当于四个电极，相对的电极带等量同种电荷，相邻的电极带等量异种电荷。四个点的连线构成一个正方形abcd，A、C是ac连线上的两个点，B、D是bd连线上的两个点，A、B、C、D到正方形中心O的距离相等，下列判断正确的是（）A．A、C两点电场强度相同B．C．将一负电荷沿直线由C运动到A的过程中电场力先做正功后做负功D．将一负电荷沿直线由C运动到A的过程中电势能始终不变8．如图甲所示，线圈套在长玻璃管上，线圈的两端与电流传感器（可看作理想电流表）相连。将强磁铁从长玻璃管上端由静止释放，磁铁下落过程中将穿过线圈，并与玻璃管无摩擦。实验观察到如图乙所示的感应电流随时间变化的图像，从上往下看线圈，规定顺时针方向为电流的正方向。不计空气阻力，下列判断正确的是（）A．本次实验中朝下的磁极可能是N极也可能是S极B．与两段时间里图线与坐标轴围成的面积一定不相等C．磁铁下落过程减少的重力势能一定大于增加的动能D．磁铁若从更高处释放，它在穿过线圈的过程中，当电流为零时穿过线圈的磁通量会更大9．某款手机防窥屏的原理如图所示；在透明介质中有相互平行排列的吸光屏障；屏障垂直于屏幕，改变某些条件时可实现对像素单元可视角度的控制，已知相邻两屏障间距离为L，透明介质折射率为，发光像素单元紧贴防窥屏的下表面，可视为点光源，位于相邻两屏障的正中间，下列说法正确的是（）A．防窥屏的厚度越大，可视角度越大B．屏障的高度d越大，可视角度越小C．透明介质的折射率越大，可视角度越小D．当可视角度时，屏障高度为10．如图所示的电路中，电源电动势为E、内阻为r，、、均是定值电阻，R是滑动变阻器，图中各电表均为理想电表。闭合开关S，当R的滑动触片P向下滑动时，下列判断正确的是（）A．电源总功率增大B．电源的效率提高C．电压表的示数变小，的示数变小D．电流表的示数变大，的示数变小，的示数变大11．一长为2L的轻杆的一端固定在水平光滑转轴O上，杆的中点与另一端各固定质量为m的小球A、B，系统可在竖直面内绕转轴O做圆周运动，运动到最高点时速度恰好为零，已知重力加速度为g，则（）A．小球A经过最低点时的动能为B．该系统经过最低点时A、B两球的动能之比为C．小球B经过最低点时杆对B的弹力太小为D．小球A经过最低点时OA杆对A的弹力大小为12．如图所示，光滑水平面与光滑斜面平滑连接，小滑块A从斜面上某位置由静止释放，已知其下滑的加速度大小为，同时位于水平面上紧靠斜面底端的小滑块B，在外力的作用下由静止开始向左匀加速直线运动，其加速度大小为a，若在某时刻A恰好追上B，则（）A．B．小滑块A恰好追上B时，A在斜面上和水平面上运动时间之比为C．若将增大为原来的4倍，并调整a，仍使A从原来的位置释放且恰好追上B，则AB相遇时用的总时间会变成原来的一半D．若仅减小，并调整a，仍使A从原来的位置释放且恰好追上B，则AB的相遇点会变远二、实验题（本题2个小题，共14分。其中13题4分每空1分，14题10分每空2分）13．（4分）某同学用图（a）所示的沙漏摆研究单摆的运动规律。实验中，木板沿图示方向移动，根据漏在板上的沙描出了如图（b）所示的图形，然后分别沿中心线和沙漏摆摆动方向建立直角坐标系，并测得图中，则：图（a）图（b）（1）该同学认为此图像经过适当处理可看成单摆的振动图像，则其横坐标表示的物理量应为________（选填“位移”、“速度”或“时间”）；手抽动木板必须保证木板________（选填“匀速”或“匀加速”）移动；（2）若该同学利用计时器测得沙漏摆的周期为T，则木板移动的速度表达式为________；（3）该同学利用该装置测定当地的重力加速度，他认为只有少量沙子漏出时，沙漏重心的变化可忽略不计，但是重心位置不确定，于是测量了摆线的长度L，如果此时他直接利用单摆周期公式计算重力加速度，则得到的重力加速度值比真实值________（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。14．（10分），某学习小组的同学们想利用电压表和电阻箱测量一电池组的电动势和内阻，他们找到了如下实验器材：电池组（电动势约为，内阻约为），灵敏电流计G（满偏电流，内阻，定值电阻（），定值电阻，电阻箱R，开关与导线若干。同学们研究器材，思考讨论后确定了如下的实验方案，请你将该方案补充完整。（1）若想把灵敏电流计G改装成量程为8V的电压表，需要________（选填“串联”或“并联”）定值电阻等于________。（2）为了准确测出电池组的电动势和内阻，同学们设计了如下图甲所示的电路图。（3）同学们根据采集到的灵敏电流计G的读数I和电阻箱的读数R，作出的图像如图乙所示，已知图线的斜率为k，纵截距为b，电源中的电流远大于电流计G中的电流，则所测得电池组的电动势________，内阻________。（用题目中所给的字母表示）（4）该小组同学继续研讨探究；图丙所示为他们测得的某型号小灯泡的伏安特性曲线，如果把四个该型号的灯泡并联后再与的定值电阻串联起来接在上述电池组上（若测得电池组的电动势，内阻），如图丁则四只灯泡消耗的实际总功率为________W（结果保留两位有效数字）。三、解答题（本题共4个小题，共38分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写最后〖答案〗的不给分，有数值计算的题；〖答案〗中必须明确写出数值和单位）15．（8分）如图所示，足够长的U形粗糙金属导轨，其平面与水平面成角，其中导轨MN与PQ平行且间距为L，导轨平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，NQ之间电阻为r，其余部分金属导轨电阻不计，金属棒ab与导轨之间的摩擦因数为，金属棒由静止释放后可以沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且良好接触，ab棒接入电路的电阻为R，求：（1）导体棒ab在导轨上运动的最大速度是多少？（2）当导体棒ab在导轨上运动速度大小为时下滑的距离为x，求此过程导体棒ab上产生的焦耳热和流过ab棒横截面的电荷量q。16．（8分）如图所示，某足够宽的空间有垂直纸面向外的磁感应强度为的匀强磁场，质量为且足够长的绝缘木板静止在光滑水平面上，在木板左端放置一质量为、带电荷量的滑块，滑块与绝缘木板之间动摩擦因数为，滑块受到的最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力。现对木板施加方向水平向左、大小为的恒力，g取。求：（1）刚开始滑块的加速度大小以及滑块受到的摩擦力大小；（2）滑块匀加速所达到的最大速度以及绝缘木板运动的最大加速度。17．（10分），如图所示，光滑平面上有一个可自由移动的质量为4m的“小山”，最高点距地面为h，最高点的曲率半径（曲线上该点所在处的曲率圆半径）为2h，被一个弯曲的与“小山”连在一起的光滑曲面挡板罩住形成光滑管道，一个质量为m的小球以某初速度进入管道，小球直径比管道内径略小但远小于“小山”的高度，小球恰好能越过“小山”；重力加速度为g，挡板罩质量不计，求：（1）小球的初速度多大；（2）小球离开“小山”后，小球与“小山”的速度分别为多大；（3）如果“小山”固定，小球初始速度是（1）中所求的2倍，那么小球在最高点对“山”的压力多大。18．（12分）2023年是芯片行业重要的里程碑，中国成为了全球生产芯片的重要国家。离子注人是芯片制造过程中一道重要的工序。图甲所示，是离子注入工作原理的示意图，A处的离子无初速的“飘入”加速电场；经电场加速后从P点沿半径方向进入半径为r的圆形匀强磁场区域，经磁场偏转，最后打在竖直放置的硅片上。离子的质量为m、电荷量为q，加速电场的电压为U，不计离子重力。求：（1）离子进入圆形匀强磁场区域时的速度大小v；（2）若磁场方向垂直纸面向外，离子从磁场边缘上某点出磁场时，可以垂直打到硅片上，求圆形区域内匀强磁场的磁感应强度的大小；（3）为了追求芯片的精致小巧，需要对硅片材料的大小有严格的控制。如图乙所示，O点到硅片的距离为2r，磁场的磁感应强度满足，要求所有离子都打到硅片上，求硅片的最小长度l。

——★参考答案★——1、〖答案〗CA．已知阿伏加德罗常数和物质的摩尔质量才能算出该物质的分子质量，故A错误；B．布朗运动是固体小颗粒的运动，折线是每隔一段时间悬浮颗粒的位置，折线不是运动轨迹，但是它能间接反映液体（或气体）分子的无规则运动，故B错误；C．热平衡定律，正确D．一个热力学系统的内能变化量等于外界向它传递的热量和外界对它做功之和。D错误2、〖答案〗AA．由图可知，a光的遏止电压大，根据，同一光电管逸出功相同，所以a光频率大。故A正确；B．根据，有，当频率相等时，由于金属c遏止电压大，所以c的逸出功小，故B错误；C．由图可知氡半衰期为天，由于每次衰变后的氡质量均变成原来的一半，故每过天要衰变掉质量不相同的氡，故C错误；D．质量数大，比结合能不一定大，故D错误。3、〖答案〗D由题意可知，重物和健身者一直处于平衡状态，由平衡条件可知，健身者所受合力等于零；绳上的拉力大小不变，其大小等于重物的重力mg，故A、B错误；对健身者受力分析，如图所示，由平衡条件可知：在竖直方向，则有：可得：在水平方向，则有：，当健身者向右缓慢移动时，角逐渐变小，地面对健身者的支持力变大，地面对健身者的摩擦力变大，由牛顿第三定律可知，健身者对地面的压力逐渐增大，健身者对地面的摩擦力逐渐增大，故C错误D正确。4、〖答案〗BA、由于忽略地球自转的影响，所以在地表，有：，得则地球的平均密度约为联立可得：，故A可以；B、漂浮在空间站中的宇航员所受地球的引力，由于m未知，故B不可以；C、根据匀速圆周运动的规律，可知同时有，解得，故C可以；D、根据万有引力提供向心力，有，则空间站绕地球运动的向心加速度大小为故D可以；5、〖答案〗C解：A、从图中可以看出波长等于12cm，由已知得波速，则周期为，，故A错误；BC、经，则波传播的距离为，根据波形的平移法可知该波沿x轴负方向传播，故B错误C正确；D、时刻，处的质点偏离平衡位置的位移为，故D错误；6、〖答案〗DA．电流互感器原线圈中的电流升压变压器的输出电压升压变压器原、副线圈的匝数比为，则，则，故A错误；B．电流互感器原线圈接大电流应该用粗导线绕制，故B错误；C．将滑动触头P上移，减小了，降压变压器用户获得的电压，可知减小时增大，故C错误；D．输电线上损失的功率，用户获得的功率，所以，故D正确。7、〖答案〗BA、由于A、B、C、D对称分布，根据场强矢量叠加可得，这四点电场强度大小相等，方向均指向O，故A错误；B、根据对称性与电势叠加原理：B正确；CD、负电荷沿CA运动时，电场力先做负功，后做正功，点电荷的电势能先增大后减小，故CD错误。8、〖答案〗CA、由乙图可知时间内线圈中电流为顺时针方向，根据楞次定律的“增反减同”可知本次实验中朝下的磁极是S极。故A错误；B、乙图中图线与横轴所围面积表示通过线圈横截面的电荷量，有，依题意，线圈在与两段时间里的磁通量的变化量大小相同，所以这两段图线与坐标轴围成的面积大小相等。故B错误；C、由能量守恒可知磁铁下落过程减少的重力势能等于磁铁增加的动能与线圈中产生的焦耳热之和。故C正确；D、根据，磁铁若从更高处释放，它在穿过线圈的过程中，当电流为零时，穿过线圈的磁通量不变。故D错误。9、〖答案〗BDA、根据几何关系可知，可视角度与防窥屏的厚度无关，即防窥屏的厚度大，可视角度不变，选项A错误；B、屏障的高度d越大，光线射到界面的入射角越小，则在空气中的折射角越小，则可视角度越小，选项B正确；C、透明介质的折射率越大，则在空气中的折射角越大，则可视角度越大，选项C错误；D、可视角度时，根据透明介质的折射率为，可得光线在透明介质中的入射角为根据几何关系得屏障高度为，选项D正确10、〖答案〗ADA、当R的滑动触片P向下滑动时，滑动变阻器接入电路的有效电阻减小，则电路的总电阻减小，由闭合电路欧姆定律得知干路电流变大，电源的总功率也变大，A正确；B、电源的效率，减小，所以减小，B错误；D、电阻两端的电压为，因变大，其他量不变，可知变小，即的示数变小，则流过的电流变小，的示数变小；变大，变小，结合流过的电流为，可知变大，即的示数变大，故D正确；C、电压表的示数为，由于、增大，因此电压表的示数变大，故C错误。11、〖答案〗AC对AB组成的整体，在转动过程中，角速度相同，根据可知只有重力对系统做功，从最高点到最低点系统机械能守恒，由机械能守恒定律有其中联立解得故A正确该系统经过最低点时A、B两球的速度之比为动能之比为故B错误；C．小球B经过最低点时，杆的弹力F和小球B重力的合力提供向心力，即解得，故C正确；D．小球A经过最低点时，OA杆对A的弹力、A的重力和AB杆对A的弹力的合力提供向心力，其中AB杆对A的弹力与AB杆对B的弹力F大小相等，可得，解得故D错误。12、〖答案〗AC解法一：〖解析〗法AB．设A恰能追上B，在斜面上运动时间，在平面上运动时间A、B匀加速运动加速度大小分别为、a则由位移关系速度关系解得：故A正确，B错误；C．设小滑块A从斜面上由静止释放的位置距斜面底端的距离为x，则若仅将变为原来的4倍，则，又因为调整a，仍使A恰好追上B，仍满足，AB的相遇时间会变成原来的一半，故C正确；D．根据C选项结论可得AB的相遇点不变，故D错误。解法二：图像法图像说明：①A物体的（速率—时间）图像如图OCD，B物体图像如图OD②恰好追上：物理解释——即速度相等时恰好到达同一位置数学解释——矩形面积等于三角形面积数学推理：三角形跟三角形全等三角形面积等于矩形面积的一半物理结论：A正确B错误关于CD选项：若将增大为原来的4倍，并调整a，仍使A从原来的位置释放且恰好追上B，则三角形OCF面积不变，将变为原来的一半，条件还需满足，故AB相遇时用的总时间会变成原来的一半，C正确；若仅减小，并调整a，仍使A从原来的位置释放且恰好追上B，则仅仅改变了图线OC倾斜程度，三角形OCF面积不变，故矩形面积也不变，则A与B的相遇点也不会变，D错误。二、实验部分13、解：（1）该同学认为此图像经过适当处理可看成单摆的振动图像，则其横坐标表示的物理量应为时间；手抽动木板必须保证木板匀速移动；（2）由图（b）可知，从O到b完成一次周期性变化，木板在一个周期内发生的位移为，木板移动的速度；（3）单摆的周期公式，重力加速度单摆的真实摆长，因此得到的重力加速度值比真实值偏小。故〖答案〗为：（1）时间（1分）匀速（1分）；（2）（1分）；（3）偏小（1分）。14．解：（1）根据电表改装原理可知若想把灵敏电流计G改装成量程为8V的电压表，需要串联一个定值电阻；（3）根据闭合电路欧姆定律可知变形可得：则由图象性质可知：纵轴截距，斜率联立解得：（4）设灯泡的电压为U，电流为I，则有：代入数据解得：；作出对应的图象如图所示，由