山西省忻州市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高三理科一、选择题1.氢原子钟是一种精密的时钟，它利用了原子能级跃迁时辐射出来的电磁波去控制校准石英钟。如图所示为氢原子能级的示意图，结合玻尔理论，判断下列说法正确的是（）A.使能级的氢原子电离至少要12.75eV的能量B.氢原子的核外电子在距原子核较近的地方出现的概率较小C.大量处于能级的氢原子辐射出的光子中波长最长的光子能量为0.66eVD.用动能为14eV的电子轰击处于基态的氢原子，一定不能使其跃迁到激发态〖答案〗C〖解析〗A．由题图可知，使能级的氢原子电离至少要0.85eV的能量，故A项错误；B．氢原子处于低能级时出现的概率较大，即氢原子的核外电子在距原子核较近的地方出现的概率较大，故B项错误；C．大量处于能级的氢原子辐射出的光子中波长最长的光子能量最小为故C项正确；D．由题图可知，若要使处于基态的氢原子电离需要能量13.6eV，所以用动能为14eV的电子轰击处于基态的氢原子，可以使其跃迁到激发态，故D项错误。故选C。2.如图所示，在直角坐标系xOy中的x轴上有一正点电荷Q，A、B是坐标轴上的两点，C是第一象限内的点，OA=OB=AC=BC=a，其中A点和C点的电势相等，静电力常量为k，则下列说法正确的是（）A.点电荷Q位于B点B.O点电势比A点电势低C.A点的电场强度大小为D.将一正试探电荷从A点沿直线移动到C点过程中，电势能一直增加〖答案〗C〖解析〗A．因A点和C点的电势相等，故A点和C点到点电荷的距离相等，点电荷Q一定位于B、O之间的中点，故A错误；B．因点电荷带正电，故离点电荷越近电势越高，O点电势比A点高，故B错误；C．由图可知A到B、O连线中点的距离根据得故C正确；D．由图可知，将正试探电荷从A点沿直线移动到C点的过程中，电势先升高后降低，故电势能先增加后减少，故D错误。故选C。3.如图所示，截面为四分之一圆的柱体放在墙脚，一个小球用细线拉着静止在光滑圆弧面上，细线的悬点在竖直墙面上A点，保持细线伸直长度不变，小球大小不计，将悬点沿竖直墙面缓慢向上移，在小球沿圆弧面向上缓慢移动过程中，下列判断正确的是（）A.细线的拉力大小不变 B.细线的拉力减小C.圆弧面对小球的支持力大小不变 D.圆弧面对小球的支持力增大〖答案〗B〖解析〗设悬点到水平面的距离为h，圆的半径为R，细线长为L，小球重力为mg，支持力为N，细线拉力为F，如图根据相似三角形法有随着h增大，F减小，N减小。故选B。4.将一个铅球沿水平方向推出，不计空气阻力，铅球被推出后在空中运动过程中，下列关于其速率v随运动时间t变化规律正确的是（）A. B.C. D.〖答案〗D〖解析〗铅球在空中运动过程中，根据动能定理竖直方向上联立可得故选D。5.如图所示为发射某卫星的示意图，卫星发射后进入椭圆轨道I，从A点开始沿顺时针方向运动，运动四分之一椭圆到B点，再运动四分之一椭圆到C点，在C点变轨进入圆轨道II，并从C点运动到D点，A是椭圆的近地点，B、D连线与A、C连线垂直，则卫星从A运动到D过程中（）A.卫星的加速度不断变化B.卫星的机械能一直不变C.从A运动到B与从B运动到C时间相等D.卫星与地心连线，从B到C扫过的面积与从C到D扫过的面积可能相等〖答案〗A〖解析〗A．卫星从A运动到D做的是曲线运动，因此从A到C加速度大小、方向不断变化，从C到D加速度方向不断变化，选项A正确；B．卫星在C点由低轨道变为高轨道，需要加速，则动能和势能都增加，因此机械能增大，选项B错误；C．由开普勒第二定律可知，卫星从A到C速度不断减小，因此AB段平均速率大于BC段平均速率，所以从A到B运动的时间小于从B到C运动的时间，选项C错误；D．根据连线扫过的面积大小比较可知，从B到C与从C到D不在同一轨道，且卫星与地心连线的长度增大，从B到C转过的角度小于从C到D转过的角度，则从B到C扫过的面积小于从C到D扫过的面积，选项D错误。故选A。6.下列说法正确的是（）A.当分子间的作用力表现为斥力时，分子间的距离越小，分子势能越大B.0℃的冰融化为0℃的水需要吸热，该过程中分子的平均动能增大C.彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点D.所有符合能量守恒定律的宏观过程都能真实发生〖答案〗AC〖解析〗A．当分子间的作用力表现为斥力时，分子间的距离减小时，分子力做负功，分子势能越大，选项A正确；B．0℃的冰融化为0℃的水需要吸热，可温度不变，分子平均动能不变，选项B错误；C．彩色液晶显示器利用了液晶光学性质具有各向异性的特点，选项C正确；D．热运动的宏观过程具有方向性，因此符合能量守恒定律的宏观过程不一定能真实发生，选项D错误。故选AC。7.如图所示，等腰直角三角形线框ADC静止在光滑绝缘水平面上，线框AD边长为L，线框电阻为R，单边有界磁场垂直于水平面向下，磁场的磁感应强度大小为B，使线框以大小为v0的速度向右匀速进入磁场，线框运动过程中AD边始终与磁场边界平行，则线框进入磁场的过程中（）A.受到的安培力随时间均匀增大B.受到的安培力方向与速度不在一条直线上C.AD边的电势差均匀增大D.线框中的平均电流大小为〖答案〗CD〖解析〗A．线框进入磁场的过程中，从C点进磁场开始计时，t时刻受到的安培力大小为故A错误；B．线框受到的安培力方向与速度方向相反，在一条直线上，故B错误；C．线框进磁场过程中，产生的电动势为AD边电势差为故C正确；D．线框进磁场过程中，产生的平均电动势为则线框中的平均电流大小为故D正确。故选CD。8.如图所示，劲度系数为k的轻弹簧下端固定于倾角为的光滑斜面底端，上端连接质量为m的物块Q，Q同时跟与斜面平行的轻绳相连，轻绳跨过定滑轮O与套在光滑半圆环上的质量为2m的小球P连接，半圆环的半径为R，固定在竖直面内，圆心为，与滑轮O等高；开始时，小球P在圆弧上的A点，A、的连线与水平方向的夹角为53°，A、O的连线与竖直方向夹角为67°，环上B点与等高，C与A在同一竖直线上，弹簧处于原长，小球P在A点由静止释放。不计滑轮大小及摩擦，不计小球与滑块的大小，，，则下列判断正确的是（）A.小球P从A运动到B的过程中，P的机械能一直增大B.小球P从A运动到C的过程中，P的机械能先减小后增大C.小球P运动到C点时，滑块Q的速度大小为D.小球P运动到C点时，小球P的速度大小为〖答案〗BD〖解析〗AB．小球P从A运动到C的过程中，轻绳的拉力与小球的速度夹角先大于90°后小于90°，即轻绳的拉力先做负功后做正功，因此小球P的机械能先减小后增大，故A错误，B正确；CD．根据几何关系，AC长为1.6R，设小球到C点时速度大小为v，则Q的速度大小为根据机械能守恒有解得，故C错误，D正确。故选BD。二、非选择题9.某同学用如图甲所示的实验装置做“验证机械能守恒定律”实验.气垫导轨上B处安装了一个光电门，滑块在A处由静止释放，验证从A到B过程中滑块、遮光条和钩码所构成系统的机械能守恒。（1）用游标卡尺测量遮光条的宽度d，示数如图乙所示，则d=______mm；（2）关于该实验，下列说法正确的是______；A.钩码质量应远小于滑块和遮光条的总质量B.滑块释放的位置离光电门适当远一点，可以减小实验误差C.实验要验证的是：钩码减少的重力势能与滑块和遮光条增加的动能是否相等（3）实验时需要调节气垫导轨______，调节定滑轮的高度使牵引滑块的细绳______；按照正确的操作，接通气源，将滑块由A点静止释放（A点到光电门的距离为x），已知钩码的质量为m，滑块和遮光条的总质量为M，测得滑块通过光电门时遮光条遮光时间为t，若表达式______成立（用已知的和测量的物理量符号表示），则机械能守恒定律得到验证。〖答案〗（1）2.15（2）B（3）水平与导轨平行〖解析〗（1）[1]游标卡尺的读数等于主尺与游标尺两读数之和，遮光片的宽度（2）[2]A．实验不需要满足钩码质量远小于滑块和遮光条的总质量，选项A错误；Ｂ．滑块释放的位置离光电门适当远一点，则滑块在通过光电门时的时间就越短，得到的瞬时速度就越精确，可以减小实验误差，选项B正确；Ｃ．实验要验证的是：钩码减少的重力势能与钩码、滑块和遮光条增加的动能是否相等，选项C错误。故选Ｂ（3）[3][4]实验时需要调节气垫导轨水平，调节定滑轮的高度使牵引滑块的细绳与导轨平行。[5]滑块通过光电门时速度为滑块和钩码增加的动能为钩码减少的重力势能为若表达式即成立，则机械能守恒定律得到验证。10.某同学要测量一节新干电池的电动势和内阻，该同学根据实验室提供的器材，组成了如图所示电路。其中：电流表A（0~0.6A，0~3A，内阻未知）；电流计G（10mA，rg=10Ω）；滑动变阻器R（0~20.0Ω1A）；定值电阻R0（阻值2.0Ω）；R1也为定值电阻，待测电池E（电动势约为1.5V，内阻较小）。（1）将电流计G改装成量程为3V的电压表，则定值电阻R1的值为__________Ω。（2）闭合开关前，将滑动变阻器的滑片移到最___________（填“左”或“右”）端，闭合开关后，调节滑动变阻器的滑片，测得多组电流表A的示数I1、电流计G的示数I2，作I1-I2图像，得到图像与纵轴的截距为b，图像的斜率绝对值为k，求得被测电池的电动势E=___________，内阻r=___________。（用已知的和测量的物理符号表示）（3）不考虑偶然误差，实验测得的电动势___________（填“大于”“小于”或“等于”）电动势的真实值。〖答案〗（1）290（2）左（3）等于〖解析〗（1）[1]将电流计G改装成量程为3V的电压表解得R1=290Ω（2）[2]闭合开关前，将滑动变阻器的滑片移到最左端，使接入电路的电阻最大；[3][4]根据闭合电路的欧姆定律得到结合题意得，解得，。（3）[5]不考虑偶然误差，由于处理数据时考虑了电压表的分流，因此不存在系统误差，实验测得的电动势等于电动势的真实值。11.如图所示，四边形ABCD为某玻璃砖的截面，，，，，一束单色光从AB面上某点以平行AD的方向斜射入，折射光线在AD面上反射，反射光线与AB平行，AD边的反射光线照射到CD边再反射照射到BC边上，不考虑光在BC边的反射，光在真空中传播速度为c，求：（1）玻璃砖对光的折射率大小；（2）光在玻璃砖中传播时间。〖答案〗（1）；（2）〖解析〗（1）作光路图如图所示，根据几何关系可知由于AD边的反射光线与AB平行，则照射到AD边的入射光线的入射角为60°，根据几何关系可知，光在AB面的入射角折射角则折射率（2）由几何关系可知，光在AD边、CD边的入射角均为60°，在BC边的入射角为30°由于因此因此光在AD边、CD边发生全反射，根据光路可逆可知，光在BC边出射，根据光路及几何关系可知，光在玻璃砖中传播的路程则传播的时间12.如图所示，光滑的玻璃管竖直固定放置，管内轻弹簧固定在玻璃管的底部，质量为6m的小球A固定在轻弹簧的上端，质量均为m的小球B、C用轻杆连接，在管内距A球一定高度处由静止释放，A、B、C三球的直径均略小于管的内径，A、B两球碰撞后粘在一起，碰撞后反弹至最高点时，A球的加速度大小为，重力加速度为g，弹簧的劲度系数为k，弹簧始终在弹性限度内，求：（1）B球与A球碰撞后一瞬间，轻杆对C球的作用力大小；（2）碰撞后一瞬间，三个球速度大小。〖答案〗（1）；（2）〖解析〗（1）B球与A球碰撞后一瞬间，设A、B、C三球的加速度为a，根据牛顿第二定律开始时设碰撞后一瞬间，杆对小球C的作用力为T，则有解得（2）设反弹上升到最高点时，弹簧的伸长量为x，根据题意解得设碰撞后一瞬间三个球的速度大小为v，根据机械能守恒定律有解得13.如图所示，在平面直角坐标系的x轴上方，有垂直坐标平面向外的匀强磁场I，在第三象限内有沿y轴正方向的匀强电场，在第四象限内有垂直于坐标平面向里的匀强磁场II，磁场I、II的磁感应强度大小相同，在y轴上坐标为（0，d）的P点沿x轴负方向不断射出质量为m、电荷量为q的带正电的粒子，粒子射出的初速度大小均为v0，粒子经电场偏转，从x轴上坐标为（2d，0）的Q点进入磁场I，经磁场I偏转进入磁场II，粒子在磁场II中的轨迹恰好与y轴相切，在x轴的正半轴上有一段长为2d的粒子接收屏（两面均接收），屏的左端离O点距离也为2d，不计粒子的重力及粒子间相互作用力，求：（1）匀强电场的电场强度大小；（2）匀强磁场的磁感应强度大小；（3）改变两磁场的磁感应强度大小（两