2023-2024学年甘肃省张掖市某校高三下学期第三次模拟物理试卷（解析版）

高级中学名校试卷PAGEPAGE1高三物理一、单项选择题（本题共8小题，每小题3分，共24分）1.汤姆孙利用电子束穿过铝箔，得到如图所示的衍射图样。则（）A.该实验现象是电子粒子性的表现B.该实验证实了原子具有核式结构C.实验中电子的物质波波长与铝箔中原子间距差不多D.实验中增大电子的速度，其物质波波长变长〖答案〗C〖解析〗A．衍射是波的特性，该实验现象是电子波动性的表现，故A错误；B．电子的发现证明原子能够再分，该实验是波的衍射现象，说明电子具有波动性，该实验不能够证实原子具有核式结构，故B错误；C．发生明显衍射现象的条件是波长与孔的尺寸差不多，可知，实验中电子的物质波波长与铝箔中原子间距差不多，故C正确；D．根据物质波的表达式有可知，实验中增大电子的速度，其物质波波长变短，故D错误。故选C。2.某城市边缘的一小山岗，在干燥的春季发生了山顶局部火灾，消防员及时赶到，用高压水枪同时启动了多个喷水口进行围堵式灭火。靠在一起的甲、乙高压水枪，它们的喷水口径相同，所喷出的水在空中运动的轨迹几乎在同一竖直面内，如图所示。则由图可知（）A.甲水枪喷出水的速度较大B.乙水枪喷出的水在最高点的速度一定较大C.甲水枪喷水的功率一定较大D.乙水枪喷出的水在空中运动的时间一定较长〖答案〗B〖解析〗B．由图可知，两水枪喷出的水到达高度相同，说明竖直分速度相同，而甲水枪喷出水的水平位移较小，说明甲的水平分速度较小，到达最高点时只有水平分速度，所以乙水枪喷出的水在最高点的速度一定较大，选项B正确；A．乙水枪喷出的水在最高点的速度较大，根据机械能守恒可知乙水枪喷出水的速度较大，选项A错误；C．乙水枪喷出水的速度较大，则乙水枪喷水的功率较大，选项C错误；D．两水枪喷出的水到达高度相同，则在空中运动的时间一样长，选项D错误。故选B。3.某实验小组设计了用单摆测量海底深度的实验。在静止于海底的蛟龙号里，测得摆长为l的单摆，完成N次全振动用时为t。设地球为均质球体，半径为R，地球表面的重力加速度大小为。已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零。则下列说法正确的是（）A.此海底处的重力加速度大于地球表面的重力加速度B.此海底处的重力加速度为无穷大C.此海底处的深度为D.此海底处的重力加速度大小为〖答案〗D〖解析〗AB．根据万有引力提供重力，则在星球表面化解得已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零，所以此海底处的减小，重力加速度减小，故AB错误；CD．根据单摆周期公式则此海底处的重力加速度大小为所以解得此海底处的深度为故C错误，D正确。故选D。4.如图，两端开口、下端连通的导热汽缸，用两个轻质活塞封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦。在截面积为S的左端活塞上缓慢加细沙，当活塞下降h高度时，活塞上细沙的总质量为m。在此过程中，用外力F作用在右端活塞上，保持右端活塞位置不变。整个过程环境温度和大气压强p0保持不变，重力加速度为g。关于这个过程，下列说法正确的是（）A.外力F做正功B.理想气体从外界吸热C.外界对理想气体做功，气体内能增大D.理想气体与外界交换的热量小于〖答案〗D〖解析〗A．外力F作用在右端活塞上，活塞位置不变，可知在F作用下没有位移，可知外力F做功为零，故A错误；BCD．汽缸为导热汽缸，环境温度不变，所以气体状态变化过程中温度不变，温度是分子平均动能的标志，所以分子平均动能不变，对于定质量的理想气体，内能只与分子平均动能有关，所以内能也不变，即有此过程外界大气通过活塞对封闭气体做功为活塞下降过程，因缓慢加细沙，故细沙通过活塞对气体做功为所以外界对气体做功根据可得即理想气体向外界释放的热量，向外界释放的热量小于，故BC错误，D正确；故选D。5.如图所示为节日彩灯供电电路图，变压器为理想变压器，所有灯泡相同，在A、B两端接入电压恒定的正弦交流电，若发现灯泡的灯光较暗，为使灯泡正常发光，需要调节滑动变阻器的滑片，下列调节及结果判断正确的是（）A.应将滑动变阻器滑片向右移B.调节后，变压器原线圈输入电压变小C.调节后，电阻消耗的功率变小D.调节后，滑动变阻器两端的电压增大〖答案〗B〖解析〗A．滑动变阻器滑片向右移，接入电路的电阻变大，原线圈等效电阻增大，原线圈中电流减小，则副线圈电路中的电流变小，灯泡变暗，故A错误；B．调节后，副线圈电路中的电流变大，原线圈电流也变大，根据知，变压器原线圈输入电压变小，故B正确；C．调节后，原线圈电流变大，电阻消耗的功率变大，故C错误；D．调节后，变压器原线圈输入电压变小，副线圈电压也变小，副线圈电路中的电流变大，根据知滑动变阻器两端的电压减小，故D错误。故选B。6.图甲为超声波悬浮仪，上方圆柱体中，高频电信号（由图乙电路产生）通过压电陶瓷转换成同频率的高频声信号，发出超声波，下方圆柱体将接收到的超声波信号反射回去。两列超声波信号叠加后，会出现振幅几乎为零的点—节点，小水珠能在节点处附近保持悬浮状态，图丙为某时刻两列超声波的波形图，点、点分别为两列波的波前，已知声波传播的速度为340m/s。则下列说法正确的是（）A.两列波充分叠加后，小水珠能悬浮在点附近B.小水珠悬浮时，受到的声波压力竖直向下C.经过点M沿x轴正方向移动3.4cmD.拔出图乙线圈中的铁芯，可以增加悬浮仪中的节点个数〖答案〗D〖解析〗A．P、Q看作两个波源，波源的振动步调相反，M点与两波源的波程差为2.5cm，即2.5个波长，则该点为加强点，小水珠不能悬浮在点附近，故A错误；B．根据小水珠受力可知，小水珠悬浮时，受到的声波压力竖直向上，故B错误；C．质点只能沿y轴方向运动，不会随波传播方向迁移，故C错误；D．拔出铁芯，自感线圈的自感系数L减小，LC振荡电路的周期减小，频率变大，超声波频率变大，波长变短，相同空间距离内节点个数变多，故D正确。故选D。7.某半径为r的类地行星表面有一单色点光源P，其发出的各方向的光经过厚度为、折射率为n=2的均匀行星大气层（图中阴影部分）射向太空。取包含P和行星中心O的某一截面如图所示，设此截面内一卫星探测器在半径为2r的轨道上绕行星做匀速圆周运动，忽略行星表面对光的反射，则（）A.大气外表面发光区域在截面上形成的弧长为B.卫星探测器运行时，任意时刻只能在轨道上某部分观测到光，这部分轨道弧长为C.若该行星没有大气层，则卫星探测器运行时，在轨道上能观测到光轨道弧长与有大气层时的光轨道弧长相同D.若探测器公转方向和行星自转的方向相同，探测器接收到光的频率一定大于光源发出的频率〖答案〗C〖解析〗A．根据全反射临界角与折射率的关系有解得点光源发出的光在圆弧面时恰好发生全反射时，作出示意图如图所示由几何关系有，解得，则大气外表面发光区域在截面上形成的弧长为

故A错误；B．根据上述，结合几何关系有则卫星探测器运行时，任意时刻只能在轨道上某部分观测到光，这部分轨道弧长为故B错误；C．根据上述可知，有大气层时，，在轨道上能观测到光轨道弧长对应的圆心角为若该行星没有大气层，过P点做切线，与卫星轨道相交，由于即有则卫星探测器运行时，在轨道上能观测到光轨道弧长对应的圆心角为可知若该行星没有大气层，则卫星探测器运行时，在轨道上能观测到光轨道弧长与有大气层时的光轨道弧长相同，故C正确；D．若探测器公转方向和行星自转的方向相同，探测器接收到光的频率不一定大于光源发出的频率，根据多普勒效应可知，当探测器与点光源P相对靠近时，探测器接收到光的频率大于光源发出的频率，当探测器与点光源P相对远离时，探测器接收到光的频率小于光源发出的频率，故D错误。故选C。8.如图所示，光滑四分之一圆弧轨道ABC固定放置，B为轨道最低点，O为圆弧对应的圆心，连线OB沿竖直方向，、。质量为m的小球在外力F的作用下沿轨道缓慢地由A点移动至C点，外力F的方向始终与AC连线平行。重力加速度为g，在小球的移动过程中下列说法正确的是（）A.外力F的最大值为 B.轨道对小球支持力的最小值为C.轨道对小球的支持力先增大后减小 D.在A、C两点外力F大小相等，方向相反〖答案〗B〖解析〗小球受力如图所示由A运动到B过程由正弦定理有其中不变，减小，增大并且会大于90°，可得F减小，先减小后增大。由几何关系知，当、时F最大，得当，时最小，得由B运动到C过程由正弦定理有其中不变，增大，减小，可得F、均增大。由几何关系知，当、时，F最大，得故选B。二、多项选择题（本题共4小题，每小题4分，共16分）9.如图所示，一个正方体，其上、下、左、右表面的中心分别为E、F、G、H，在E、H两点固定电荷量为＋q的点电荷，在G、F两点固定电荷量为-q的点电荷，下列说法正确的是（）A.图中A、两点电势不相等B.一带负电的试探电荷在点的电势能大于它在C点的电势能C.一带正电的试探电荷从D点沿直线移到点其电势能先增大后减小D.移去G、H两点的点电荷，D点和点场强相同〖答案〗BD〖解析〗AC．因平面是平面EHFG的中垂面，则平面是等势面，图中A、两点电势相等，一带正电的试探电荷从D点沿直线移到点其电势能不变，故AC错误；B．因A距离两个负电荷G、F较近，而C点距离两个正电荷E、H较近，可知A点电势低于C点的电势，则一带负电的试探电荷在A点的电势能大于它在C点的电势能，故B正确；D．移去G、H两点的点电荷，由对称性可知，D点和点场强相同，故D正确。故选BD。10.如图所示，挡板P固定在倾角为的斜面左下端，斜面右上端M与半径为R的圆弧轨道MN连接其圆心O在斜面的延长线上。M点有一光滑轻质小滑轮，。质量均为m的小物块B、C由一轻质弹簧拴接（弹簧平行于斜面），其中物块C紧靠在挡板P处，物块B用跨过滑轮的轻质细绳与一质量为4m、大小可忽略的小球A相连，初始时刻小球A锁定在M点，细绳与斜面平行，且恰好绷直而无张力，B、C处于静止状态。某时刻解除对小球A的锁定，当小球A沿圆弧运动到最低点N时（物块B未到达M点），物块C对挡板的作用力恰好为0。已知重力加速度为g，不计一切摩擦，下列说法正确的是（）A.弹簧的劲度系数为B.小球A到达N点时的速度大小为C.小球A到达N点时的速度大小为D.小球A由M运动到N的过程中，小球A和物块B的机械能之和先增大后减小〖答案〗BD〖解析〗A．设弹簧的劲度系数为k，初始时刻弹簧的压缩长度为，则B沿斜面方向受力平衡，则小球A沿圆弧运动到最低点N时，物块C即将离开挡板时，设弹簧的拉伸长度为，则C沿斜面方向受力平衡，则易得当小球A沿圆弧运动到最低点N时，B沿斜面运动的位移为所以解得，故A错误；BC．设小球A到达N点时的速度为，对进行分解，在沿绳子方向的速度由于沿绳子方向的速度处处相等，所以此时B的速度也为，对A、B、C和弹簧组成的系统，在整个过程中，只有重力和弹簧弹力做功，且A在M和N处，弹簧的形变量相同，故弹性势能不变，弹簧弹力做功为0，重力对A做正功，对B做负功，A、B、C和弹簧组成的系统机械能守恒，可知解得故B正确，C错误；D．小球A由M运动到N的过程中，A、B、C和弹簧组成的系统机械能守恒，则小球A和物块B的机械能之和与弹簧和C的能量之和不变，C一直处于静止状态，弹簧一开始处于压缩状态，之后变为原长，后开始拉伸，则弹性势能先减小后增大，故小球A和物块B的机械能之和先增大后减小，故D正确。故选BD11.如图所示，在水平面内有平行的倾斜导轨MN和PQ，不计电阻，在其上垂直导轨放置着两根金属棒ab和cd，整个装置处在垂直导轨向下的匀强磁场中（磁场图中未画出），金属棒恰好保持静止。已知最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力，下列判断正确的是（）A.若给金属棒ab一个沿导轨向下的初速度，最终两棒都会停下来B.若给金属棒ab一个沿导轨向下的初速度，最终两棒以共同速度运动C.若给ab棒一个沿导轨向下的恒力F作用，最终两棒速度不同而加速度相同D.若给ab棒一个沿导轨向下的恒力F作用，最终两棒分别以大小不等的速度匀速运动〖答案〗BC〖解析〗AB．初始时刻，两金属棒静止，则系统受力平衡，合外力为0，若给金属棒ab一个沿导轨向下的初速度，根据动量守恒定律可知，最终两棒以共同速度运动，故A错误，B正确；CD．若给ab棒一个沿导轨向下的恒力F作用，则刚开始ab棒的加速度较大，cd棒的加速度较小，则ab棒的速度较大，最终对系统根据牛顿第二定律有加速度相同，故C正确，D错误。故选BC。12.如图为某商家为吸引顾客设计的趣味游戏。4块相同木板a、b、c、d紧挨着放在水平地面上。某顾客使小滑块（可视为质点）以某一水平初速度从a的左端滑上木板，若滑块分别停在a、b、c、d上，则分别获得四、三、二、一等奖，若滑离木板则不得奖。已知每块木板的长度为、质量为，木板下表面与地面间的动摩擦因数均为，滑块质量为，滑块与木板a、b、c、d上表面间的动摩擦因数分别为、、、，重力加速度大小为g，最大静摩擦力与滑动摩擦力视为相等，下列说法正确的是（）A.若木板全部固定于地面，要想获奖，滑块初速度B.若木板不固定，顾客获四等奖，滑块初速度的最大值C.若木板不固定，滑块初速度为，顾客获三等奖D.若木板不固定，顾客获得一等奖，因摩擦产生的总热量〖答案〗AD〖解析〗A．若木板全部固定，当滑块恰好能够滑动至d的右端时v0具有最大值，根据动能定理有解得故A正确；B．若顾客获四等奖，刚好到a木板右侧时，滑块初速度最大为v0，滑块与木板之间的摩擦力为地面对abcd木板的摩擦力为由于f1<f2，则木板静止不动，对滑块解得故B错误；C．由于可知滑块可以滑上b木板，当滑块到b木板上时，地面对bcd木板的摩擦力为滑块与木板之间的摩擦力为由于f3<f4，则木板静止不动，当滑块滑到b木板的右侧时，设速度为v2，对滑块解得可知滑块会滑上c木板，地面对cd木板的摩擦力为可知cd木板恰好不动，根据运动学公式解得可知滑块停止在c木块上，顾客获二等奖，故C错误；D．若滑块恰好到d木块时，因摩擦产生的总热量最少为当滑块到d木板上时，木板d受到地面的摩擦力为滑块与木板之间的摩擦力为由于f6<f7，则木板d会发生滑动，木板的加速度为滑块在木板上的加速度当木块刚好到d木板右侧时滑块、木板共速，摩擦力产生的热量最多，设这种情况下，滑块滑上d木板时的速度为v3，根据速度关系可得根据位移关系可得解得滑块和木板到达共同速度后，一起做匀减速运动，直至静止，根据能量守恒定律可得产生的热量为所以顾客获得一等奖，因摩擦产生的总热量的取值范围为故D正确。故选AD。三、实验题（本题共2小题，共14分）13.如图，有同学想在体育馆测量游泳池中水的折射率，他看到跳水比赛的1m跳板伸向水面，于是测量了跳板右端点距水面高为1m，A为右端点在水底正下方的投影，水深，若跳水馆只开了一盏黄色小灯S，该灯距跳板右端水平距离，离水面高度，现观察到跳板水下阴影右端点B到A的距离。则有（1）该黄色光在水中的折射率_____（可用分数表示）；（2）若在水底A处放一物体，则站在跳板右端向下看，该物体看起来在水下_____m处；（3）若把该黄色灯泡换成红色灯泡，则跳板水下阴影右端点B到A的距离将_____（填变大，变小，不变）。〖答案〗（1）（2）3（3）变大〖解析〗【小问1详析】光从板的右端射到水中的光路图如图所示根据折射定律得根据几何关系有，解得折射率为【小问2详析】如图，设A的视深为，由于从A上方看，光的入射角及折射角均很小则故解得m【小问3详析】若把该黄色灯泡换成红色灯泡，光的频率减小，则折射率减小，跳板水下阴影右端点B到A的距离将变大。14.市面上有一种铜热电阻温度传感器Cu50（如图甲所示），铜热电阻封装在传感器的探头内。某物理兴趣小组查到了热电阻Cu50的阻值随温度变化的一些信息，并绘制出了如图乙所示图像。该小组想利用这种传感器制作一个温度计，他们准备的实验器材如下：干电池，电动势为1.5V，内阻不计；灵敏毫安表，量程20mA，内阻为15Ω；电阻箱；开关、导线若干。（1）若直接将干电池、开关、灵敏毫安表、铜热电阻温度传感器Cu50串接成一个电路作为测温装置，则该电路能测的最低温度为_________℃。（2）该实验小组为了使温度从0°℃开始测量，又设计了如图丙所示的电路图，其中R为铜热电阻，R1为电阻箱，并进行了如下操作：a.将传感器探头放入冰水混合物中，过一段时间后闭合开关，调节电阻箱R1，使毫安表指针满偏，此时R1＝_____Ω；b.保持电阻箱的阻值不变，把传感器探头放入温水中，过一段时间后闭合开关，发现毫安表的读数为18.0mA，则温水的温度为________。（保留2位有效数字）c.写出毫安表的电流值I（A）和温度t（℃）的关系式_________。d.根据关系式将毫安表刻度盘上的电流值改写为温度值，这样就可以通过毫安表的表盘直接读出被测物体的温度。（3）若干电池用久了后其电动势不变，而内阻明显变大，其他条件不变。若使用此温度计前按题（2）中a步骤的操作进行了调节，仍使毫安表指针满偏；测量结果将会_______（填“偏大”“偏小”或“不变”）。〖答案〗（1）50（2）1042（3）不变〖解析〗（1）[1]由题意知电流表量程为，所以电路的总电阻最小为所以热电阻的电阻为由R-t图像可知解得（2）a[2]将传感器探头放入冰水混合物中，此时温度为0℃，由图像可得，此时热电阻为过一段时间后闭合开关，调节电阻箱R1，使毫安表指针满偏，此时b[3]当电流为18mA时，热电阻为所以此时温度为c[4]由题意可得则毫安表的电流值I（A）和温度t（℃）的关系式为（3）[5]因为在操作a步骤时，要调节滑动变阻器是电流表满偏，当电源内阻增大时，会将滑动变阻器电阻调小，但总和不变，所以对结果无影响。四、解答题（本题共4小题，共46分）15.如图1所示为某种橡胶材质的气球内外压强差（）和气球直径d之间的关系图像，其简化情形如图2所示，现取两个这种材质的相同的气球，并将气球1预先充气到直径为将气球2预先充气到直径为然后用一容积可忽略不计的细管将两气球连通（如图3所示），已知气球外部的大气压强为，可将气球始终视为是球体，分析计算时按图2进行，且不考虑温度的变化。则（1）若，，则气球1的最终直径为多少？（2）若，，则气球2的最终直径是否为18cm，若不是，两球最终直径是否相等？〖答案〗（1）；（2）不是，相同〖解析〗（1）细管将两气球连通后，气体总是从气压大的气球流向气压小的气球；由乙图可知，（体积设为V）、（体积为）时，气球1中的气压大于气球2中的气压，故气体从气球1流向气球2，气球1的半径缩小，气球2的半径增大，设最终两球气压均变为，即气球1的直径减为（体积为），则有解得气球2的体积（气球直径为时的体积），符合题意，故气球1的直径为（2）由乙图可知，（体积为）、（体积为）时，气球2中的气压大于气球1中的气压，故气体从气球2流向气球1，气球2的半径缩小，气球1的半径增大，设最终两球气压均变为，即气球2的直径减为（体积为），则有解得气球1的体积（气球直径为时的体积），不符合题意，故可知，两气球最终体积相同。16.如图甲所示，倾角的足够长的光滑斜面固定在水平地面上。斜面底端有一挡板，轻弹簧的一端固定在挡板上，另一端与质量为m的物体a连接，紧挨着物体a放置质量为2m的物体b（二者不粘连）。现对物体b施加一个沿斜面向上的拉力，使b由静止开始沿着斜面向上做匀加速直线运动，从施加拉力开始计时，物体a的速度随时间变化的图像如图乙所示，的时间内为倾斜直线，之后为曲线，时刻速度最大。已知g为重力加速度，两物体均可视为质点，弹簧始终在弹性限度内。求：（1）弹簧的劲度系数k；（2）时刻拉力的功率P；（3）时间内，物体a的位移。〖答案〗（1）；（2）；（3）〖解析〗（1）由图乙得时间内，两物体的加速度位移t=0时，弹簧的压缩量为x，有时，两物体之间的作用力为零，a受到弹簧的弹力对a，由牛顿第二定律有解得（2）设时拉力为F，对b由牛顿第二定律有时刻拉力的功率解得（3）时刻物体a速度最大，则有则的时间内物体a的位移17.如图所示，为一磁约束装置的原理图，圆心为原点O，半径为的圆形区域Ⅰ内有方向垂直xOy平面向里的匀强磁场，环形区域Ⅱ内（包括其外边界）有方向垂直xOy平面向里的匀强磁场。一带正电的粒子若以速度由A点沿y轴负方向射入磁场区域Ⅰ，则第一次经过Ⅰ、Ⅱ区域边界处的位置为p，p点在x轴上，速度方向沿x轴正方向。该粒子从A点射入后第5次经过Ⅰ、Ⅱ区域的边界时，其轨迹与边界的交点为Q，OQ连线与x轴夹角为（未知）。不计粒子的重力，则（1）在Ⅰ、Ⅱ区域内粒子做圆周运动的轨迹圆的半径之比；（2）OQ连线与x轴正方向的夹角；（3）粒子从A点运动到Q点的时间t；（4）若有一群相同的粒子以相同的速度大小从A点入射时，速度方向分布在与y轴负方向成60°范围内，则若想将所有粒子束缚在磁场区域内，环形区域大圆半径R至少为多少？〖答案〗（1）；（2）；（3）；（4）〖解析〗（1）由洛伦兹力提供向心力可知则在Ⅰ、Ⅱ区域内粒子做圆周运动的轨迹圆的半径之比为（2）粒子每次从Ⅱ区域返回Ⅰ区域通过两区域边界时速度偏角都为α，为图中所示角，由几何关系得则该粒子从A点射入后第4次经过Ⅰ、Ⅱ区域的边界时，即第二次从Ⅱ区域返回Ⅰ区域通过两区域边界，此时速度偏离A点入射速度。此后在Ⅰ区域转过圆周，即从A点射入后第5次经过Ⅰ、Ⅱ区域边界处的位置为Q。由几何关系可知，连线与x轴夹角（3）粒子从A点运动到Q点的时间为（4）速度方向分布在与y轴负向成向x轴正向偏转时，则若想将所有粒子束缚在磁场区域内，环形区域大圆半径R最小为如图所示的OD长度。由几何关系可得由余弦定理可得18.如图所示，有5个大小不计物块1、2、3、4、5放在倾角为的足够长斜面上，其中物块1的质量为，物块2、3、4、5的质量均为，物块1与斜面间光滑，其他物块与斜面间动摩擦因数。物块2、3、4、5的间距均为，物块1、2的间距为。开始时用手固定物块1，其余各物块都静止在斜面上。现在释放物块1，使其自然下滑并与物块2发生碰撞，接着陆续发生其他碰撞。假设各物块间的碰撞时间极短且都是弹性碰撞，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为。求（1）物块1、2第一次碰后瞬间的速度大小；（2）从释放物块1到物块1、2发生第五次碰撞所需时间；（3）从释放物块1到物块1、2发生第五次碰撞所有物块与斜面间摩擦产生的总热量。〖答案〗（1），；（2）；（3）〖解析〗（1）由动能定理得解得碰撞过程动量守恒和机械能守恒得解得物块1、2第一次碰后瞬间的速度大小分别为，。（2）第1次碰后，根据牛顿第二定律分析，物块2物块2将以速度向下匀速运动直到与物块3碰撞，物块2、3等质量弹性碰撞，碰后交换速度，物块3继续向下匀速运动与物块4碰交换速度，物块4继续向下运动与物块5碰交换速度，物块5以速度向下匀速运动。假设物块2静止后物块1再与之发生第2次碰撞：对物块1分析对物块2分析由于，假设成立。因为，所以第2次碰将重复第1次的运动，物块4以速度向下匀速运动，释放到第1次碰用时第1、2次，2、3次，3、4次碰用时均为第4次碰到第5次碰用时从释放物块1到物块1、2发生第五次碰撞所需时间（3）第1、2次碰时段内，可以等效为1个物块持续匀速下滑摩擦产热第2、3次碰时段内，可等效为2个物块持续匀速下滑摩擦产热第3、4次碰时段内，可以等效3个物块持续匀速下滑摩擦产热第4、5次碰时段内，可以等效为4个物块持续匀速下滑摩擦产热总热量高三物理一、单项选择题（本题共8小题，每小题3分，共24分）1.汤姆孙利用电子束穿过铝箔，得到如图所示的衍射图样。则（）A.该实验现象是电子粒子性的表现B.该实验证实了原子具有核式结构C.实验中电子的物质波波长与铝箔中原子间距差不多D.实验中增大电子的速度，其物质波波长变长〖答案〗C〖解析〗A．衍射是波的特性，该实验现象是电子波动性的表现，故A错误；B．电子的发现证明原子能够再分，该实验是波的衍射现象，说明电子具有波动性，该实验不能够证实原子具有核式结构，故B错误；C．发生明显衍射现象的条件是波长与孔的尺寸差不多，可知，实验中电子的物质波波长与铝箔中原子间距差不多，故C正确；D．根据物质波的表达式有可知，实验中增大电子的速度，其物质波波长变短，故D错误。故选C。2.某城市边缘的一小山岗，在干燥的春季发生了山顶局部火灾，消防员及时赶到，用高压水枪同时启动了多个喷水口进行围堵式灭火。靠在一起的甲、乙高压水枪，它们的喷水口径相同，所喷出的水在空中运动的轨迹几乎在同一竖直面内，如图所示。则由图可知（）A.甲水枪喷出水的速度较大B.乙水枪喷出的水在最高点的速度一定较大C.甲水枪喷水的功率一定较大D.乙水枪喷出的水在空中运动的时间一定较长〖答案〗B〖解析〗B．由图可知，两水枪喷出的水到达高度相同，说明竖直分速度相同，而甲水枪喷出水的水平位移较小，说明甲的水平分速度较小，到达最高点时只有水平分速度，所以乙水枪喷出的水在最高点的速度一定较大，选项B正确；A．乙水枪喷出的水在最高点的速度较大，根据机械能守恒可知乙水枪喷出水的速度较大，选项A错误；C．乙水枪喷出水的速度较大，则乙水枪喷水的功率较大，选项C错误；D．两水枪喷出的水到达高度相同，则在空中运动的时间一样长，选项D错误。故选B。3.某实验小组设计了用单摆测量海底深度的实验。在静止于海底的蛟龙号里，测得摆长为l的单摆，完成N次全振动用时为t。设地球为均质球体，半径为R，地球表面的重力加速度大小为。已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零。则下列说法正确的是（）A.此海底处的重力加速度大于地球表面的重力加速度B.此海底处的重力加速度为无穷大C.此海底处的深度为D.此海底处的重力加速度大小为〖答案〗D〖解析〗AB．根据万有引力提供重力，则在星球表面化解得已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零，所以此海底处的减小，重力加速度减小，故AB错误；CD．根据单摆周期公式则此海底处的重力加速度大小为所以解得此海底处的深度为故C错误，D正确。故选D。4.如图，两端开口、下端连通的导热汽缸，用两个轻质活塞封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦。在截面积为S的左端活塞上缓慢加细沙，当活塞下降h高度时，活塞上细沙的总质量为m。在此过程中，用外力F作用在右端活塞上，保持右端活塞位置不变。整个过程环境温度和大气压强p0保持不变，重力加速度为g。关于这个过程，下列说法正确的是（）A.外力F做正功B.理想气体从外界吸热C.外界对理想气体做功，气体内能增大D.理想气体与外界交换的热量小于〖答案〗D〖解析〗A．外力F作用在右端活塞上，活塞位置不变，可知在F作用下没有位移，可知外力F做功为零，故A错误；BCD．汽缸为导热汽缸，环境温度不变，所以气体状态变化过程中温度不变，温度是分子平均动能的标志，所以分子平均动能不变，对于定质量的理想气体，内能只与分子平均动能有关，所以内能也不变，即有此过程外界大气通过活塞对封闭气体做功为活塞下降过程，因缓慢加细沙，故细沙通过活塞对气体做功为所以外界对气体做功根据可得即理想气体向外界释放的热量，向外界释放的热量小于，故BC错误，D正确；故选D。5.如图所示为节日彩灯供电电路图，变压器为理想变压器，所有灯泡相同，在A、B两端接入电压恒定的正弦交流电，若发现灯泡的灯光较暗，为使灯泡正常发光，需要调节滑动变阻器的滑片，下列调节及结果判断正确的是（）A.应将滑动变阻器滑片向右移B.调节后，变压器原线圈输入电压变小C.调节后，电阻消耗的功率变小D.调节后，滑动变阻器两端的电压增大〖答案〗B〖解析〗A．滑动变阻器滑片向右移，接入电路的电阻变大，原线圈等效电阻增大，原线圈中电流减小，则副线圈电路中的电流变小，灯泡变暗，故A错误；B．调节后，副线圈电路中的电流变大，原线圈电流也变大，根据知，变压器原线圈输入电压变小，故B正确；C．调节后，原线圈电流变大，电阻消耗的功率变大，故C错误；D．调节后，变压器原线圈输入电压变小，副线圈电压也变小，副线圈电路中的电流变大，根据知滑动变阻器两端的电压减小，故D错误。故选B。6.图甲为超声波悬浮仪，上方圆柱体中，高频电信号（由图乙电路产生）通过压电陶瓷转换成同频率的高频声信号，发出超声波，下方圆柱体将接收到的超声波信号反射回去。两列超声波信号叠加后，会出现振幅几乎为零的点—节点，小水珠能在节点处附近保持悬浮状态，图丙为某时刻两列超声波的波形图，点、点分别为两列波的波前，已知声波传播的速度为340m/s。则下列说法正确的是（）A.两列波充分叠加后，小水珠能悬浮在点附近B.小水珠悬浮时，受到的声波压力竖直向下C.经过点M沿x轴正方向移动3.4cmD.拔出图乙线圈中的铁芯，可以增加悬浮仪中的节点个数〖答案〗D〖解析〗A．P、Q看作两个波源，波源的振动步调相反，M点与两波源的波程差为2.5cm，即2.5个波长，则该点为加强点，小水珠不能悬浮在点附近，故A错误；B．根据小水珠受力可知，小水珠悬浮时，受到的声波压力竖直向上，故B错误；C．质点只能沿y轴方向运动，不会随波传播方向迁移，故C错误；D．拔出铁芯，自感线圈的自感系数L减小，LC振荡电路的周期减小，频率变大，超声波频率变大，波长变短，相同空间距离内节点个数变多，故D正确。故选D。7.某半径为r的类地行星表面有一单色点光源P，其发出的各方向的光经过厚度为、折射率为n=2的均匀行星大气层（图中阴影部分）射向太空。取包含P和行星中心O的某一截面如图所示，设此截面内一卫星探测器在半径为2r的轨道上绕行星做匀速圆周运动，忽略行星表面对光的反射，则（）A.大气外表面发光区域在截面上形成的弧长为B.卫星探测器运行时，任意时刻只能在轨道上某部分观测到光，这部分轨道弧长为C.若该行星没有大气层，则卫星探测器运行时，在轨道上能观测到光轨道弧长与有大气层时的光轨道弧长相同D.若探测器公转方向和行星自转的方向相同，探测器接收到光的频率一定大于光源发出的频率〖答案〗C〖解析〗A．根据全反射临界角与折射率的关系有解得点光源发出的光在圆弧面时恰好发生全反射时，作出示意图如图所示由几何关系有，解得，则大气外表面发光区域在截面上形成的弧长为

故A错误；B．根据上述，结合几何关系有则卫星探测器运行时，任意时刻只能在轨道上某部分观测到光，这部分轨道弧长为故B错误；C．根据上述可知，有大气层时，，在轨道上能观测到光轨道弧长对应的圆心角为若该行星没有大气层，过P点做切线，与卫星轨道相交，由于即有则卫星探测器运行时，在轨道上能观测到光轨道弧长对应的圆心角为可知若该行星没有大气层，则卫星探测器运行时，在轨道上能观测到光轨道弧长与有大气层时的光轨道弧长相同，故C正确；D．若探测器公转方向和行星自转的方向相同，探测器接收到光的频率不一定大于光源发出的频率，根据多普勒效应可知，当探测器与点光源P相对靠近时，探测器接收到光的频率大于光源发出的频率，当探测器与点光源P相对远离时，探测器接收到光的频率小于光源发出的频率，故D错误。故选C。8.如图所示，光滑四分之一圆弧轨道ABC固定放置，B为轨道最低点，O为圆弧对应的圆心，连线OB沿竖直方向，、。质量为m的小球在外力F的作用下沿轨道缓慢地由A点移动至C点，外力F的方向始终与AC连线平行。重力加速度为g，在小球的移动过程中下列说法正确的是（）A.外力F的最大值为 B.轨道对小球支持力的最小值为C.轨道对小球的支持力先增大后减小 D.在A、C两点外力F大小相等，方向相反〖答案〗B〖解析〗小球受力如图所示由A运动到B过程由正弦定理有其中不变，减小，增大并且会大于90°，可得F减小，先减小后增大。由几何关系知，当、时F最大，得当，时最小，得由B运动到C过程由正弦定理有其中不变，增大，减小，可得F、均增大。由几何关系知，当、时，F最大，得故选B。二、多项选择题（本题共4小题，每小题4分，共16分）9.如图所示，一个正方体，其上、下、左、右表面的中心分别为E、F、G、H，在E、H两点固定电荷量为＋q的点电荷，在G、F两点固定电荷量为-q的点电荷，下列说法正确的是（）A.图中A、两点电势不相等B.一带负电的试探电荷在点的电势能大于它在C点的电势能C.一带正电的试探电荷从D点沿直线移到点其电势能先增大后减小D.移去G、H两点的点电荷，D点和点场强相同〖答案〗BD〖解析〗AC．因平面是平面EHFG的中垂面，则平面是等势面，图中A、两点电势相等，一带正电的试探电荷从D点沿直线移到点其电势能不变，故AC错误；B．因A距离两个负电荷G、F较近，而C点距离两个正电荷E、H较近，可知A点电势低于C点的电势，则一带负电的试探电荷在A点的电势能大于它在C点的电势能，故B正确；D．移去G、H两点的点电荷，由对称性可知，D点和点场强相同，故D正确。故选BD。10.如图所示，挡板P固定在倾角为的斜面左下端，斜面右上端M与半径为R的圆弧轨道MN连接其圆心O在斜面的延长线上。M点有一光滑轻质小滑轮，。质量均为m的小物块B、C由一轻质弹簧拴接（弹簧平行于斜面），其中物块C紧靠在挡板P处，物块B用跨过滑轮的轻质细绳与一质量为4m、大小可忽略的小球A相连，初始时刻小球A锁定在M点，细绳与斜面平行，且恰好绷直而无张力，B、C处于静止状态。某时刻解除对小球A的锁定，当小球A沿圆弧运动到最低点N时（物块B未到达M点），物块C对挡板的作用力恰好为0。已知重力加速度为g，不计一切摩擦，下列说法正确的是（）A.弹簧的劲度系数为B.小球A到达N点时的速度大小为C.小球A到达N点时的速度大小为D.小球A由M运动到N的过程中，小球A和物块B的机械能之和先增大后减小〖答案〗BD〖解析〗A．设弹簧的劲度系数为k，初始时刻弹簧的压缩长度为，则B沿斜面方向受力平衡，则小球A沿圆弧运动到最低点N时，物块C即将离开挡板时，设弹簧的拉伸长度为，则C沿斜面方向受力平衡，则易得当小球A沿圆弧运动到最低点N时，B沿斜面运动的位移为所以解得，故A错误；BC．设小球A到达N点时的速度为，对进行分解，在沿绳子方向的速度由于沿绳子方向的速度处处相等，所以此时B的速度也为，对A、B、C和弹簧组成的系统，在整个过程中，只有重力和弹簧弹力做功，且A在M和N处，弹簧的形变量相同，故弹性势能不变，弹簧弹力做功为0，重力对A做正功，对B做负功，A、B、C和弹簧组成的系统机械能守恒，可知解得故B正确，C错误；D．小球A由M运动到N的过程中，A、B、C和弹簧组成的系统机械能守恒，则小球A和物块B的机械能之和与弹簧和C的能量之和不变，C一直处于静止状态，弹簧一开始处于压缩状态，之后变为原长，后开始拉伸，则弹性势能先减小后增大，故小球A和物块B的机械能之和先增大后减小，故D正确。故选BD11.如图所示，在水平面内有平行的倾斜导轨MN和PQ，不计电阻，在其上垂直导轨放置着两根金属棒ab和cd，整个装置处在垂直导轨向下的匀强磁场中（磁场图中未画出），金属棒恰好保持静止。已知最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力，下列判断正确的是（）A.若给金属棒ab一个沿导轨向下的初速度，最终两棒都会停下来B.若给金属棒ab一个沿导轨向下的初速度，最终两棒以共同速度运动C.若给ab棒一个沿导轨向下的恒力F作用，最终两棒速度不同而加速度相同D.若给ab棒一个沿导轨向下的恒力F作用，最终两棒分别以大小不等的速度匀速运动〖答案〗BC〖解析〗AB．初始时刻，两金属棒静止，则系统受力平衡，合外力为0，若给金属棒ab一个沿导轨向下的初速度，根据动量守恒定律可知，最终两棒以共同速度运动，故A错误，B正确；CD．若给ab棒一个沿导轨向下的恒力F作用，则刚开始ab棒的加速度较大，cd棒的加速度较小，则ab棒的速度较大，最终对系统根据牛顿第二定律有加速度相同，故C正确，D错误。故选BC。12.如图为某商家为吸引顾客设计的趣味游戏。4块相同木板a、b、c、d紧挨着放在水平地面上。某顾客使小滑块（可视为质点）以某一水平初速度从a的左端滑上木板，若滑块分别停在a、b、c、d上，则分别获得四、三、二、一等奖，若滑离木板则不得奖。已知每块木板的长度为、质量为，木板下表面与地面间的动摩擦因数均为，滑块质量为，滑块与木板a、b、c、d上表面间的动摩擦因数分别为、、、，重力加速度大小为g，最大静摩擦力与滑动摩擦力视为相等，下列说法正确的是（）A.若木板全部固定于地面，要想获奖，滑块初速度B.若木板不固定，顾客获四等奖，滑块初速度的最大值C.若木板不固定，滑块初速度为，顾客获三等奖D.若木板不固定，顾客获得一等奖，因摩擦产生的总热量〖答案〗AD〖解析〗A．若木板全部固定，当滑块恰好能够滑动至d的右端时v0具有最大值，根据动能定理有解得故A正确；B．若顾客获四等奖，刚好到a木板右侧时，滑块初速度最大为v0，滑块与木板之间的摩擦力为地面对abcd木板的摩擦力为由于f1<f2，则木板静止不动，对滑块解得故B错误；C．由于可知滑块可以滑上b木板，当滑块到b木板上时，地面对bcd木板的摩擦力为滑块与木板之间的摩擦力为由于f3<f4，则木板静止不动，当滑块滑到b木板的右侧时，设速度为v2，对滑块解得可知滑块会滑上c木板，地面对cd木板的摩擦力为可知cd木板恰好不动，根据运动学公式解得可知滑块停止在c木块上，顾客获二等奖，故C错误；D．若滑块恰好到d木块时，因摩擦产生的总热量最少为当滑块到d木板上时，木板d受到地面的摩擦力为滑块与木板之间的摩擦力为由于f6<f7，则木板d会发生滑动，木板的加速度为滑块在木板上的加速度当木块刚好到d木板右侧时滑块、木板共速，摩擦力产生的热量最多，设这种情况下，滑块滑上d木板时的速度为v3，根据速度关系可得根据位移关系可得解得滑块和木板到达共同速度后，一起做匀减速运动，直至静止，根据能量守恒定律可得产生的热量为所以顾客获得一等奖，因摩擦产生的总热量的取值范围为故D正确。故选AD。三、实验题（本题共2小题，共14分）13.如图，有同学想在体育馆测量游泳池中水的折射率，他看到跳水比赛的1m跳板伸向水面，于是测量了跳板右端点距水面高为1m，A为右端点在水底正下方的投影，水深，若跳水馆只开了一盏黄色小灯S，该灯距跳板右端水平距离，离水面高度，现观察到跳板水下阴影右端点B到A的距离。则有（1）该黄色光在水中的折射率_____（可用分数表示）；（2）若在水底A处放一物体，则站在跳板右端向下看，该物体看起来在水下_____m处；（3）若把该黄色灯泡换成红色灯泡，则跳板水下阴影右端点B到A的距离将_____（填变大，变小，不变）。〖答案〗（1）（2）3（3）变大〖解析〗【小问1详析】光从板的右端射到水中的光路图如图所示根据折射定律得根据几何关系有，解得折射率为【小问2详析】如图，设A的视深为，由于从A上方看，光的入射角及折射角均很小则故解得m【小问3详析】若把该黄色灯泡换成红色灯泡，光的频率减小，则折射率减小，跳板水下阴影右端点B到A的距离将变大。14.市面上有一种铜热电阻温度传感器Cu50（如图甲所示），铜热电阻封装在传感器的探头内。某物理兴趣小组查到了热电阻Cu50的阻值随温度变化的一些信息，并绘制出了如图乙所示图像。该小组想利用这种传感器制作一个温度计，他们准备的实验器材如下：干电池，电动势为1.5V，内阻不计；灵敏毫安表，量程20mA，内阻为15Ω；电阻箱；开关、导线若干。（1）若直接将干电池、开关、灵敏毫安表、铜热电阻温度传感器Cu50串接成一个电路作为测温装置，则该电路能测的最低温度为_________℃。（2）该实验小组为了使温度从0°℃开始测量，又设计了如图丙所示的电路图，其中R为铜热电阻，R1为电阻箱，并进行了如下操作：a.将传感器探头放入冰水混合物中，过一段时间后闭合开关，调节电阻箱R1，使毫安表指针满偏，此时R1＝_____Ω；b.保持电阻箱的阻值不变，把传感器探头放入温水中，过一段时间后闭合开关，发现毫安表的读数为18.0mA，则温水的温度为________。（保留2位有效数字）c.写出毫安表的电流值I（A）和温度t（℃）的关系式_________。d.根据关系式将毫安表刻度盘上的电流值改写为温度值，这样就可以通过毫安表的表盘直接读出被测物体的温度。（3）若干电池用久了后其电动势不变，而内阻明显变大，其他条件不变。若使用此温度计前按题（2）中a步骤的操作进行了调节，仍使毫安表指针满偏；测量结果将会_______（填“偏大”“偏小”或“不变”）。〖答案〗（1）50（2）1042（3）不变〖解析〗（1）[1]由题意知电流表量程为，所以电路的总电阻最小为所以热电阻的电阻为由R-t图像可知解得（2）a[2]将传感器探头放入冰水混合物中，此时温度为0℃，由图像可得，此时热电阻为过一段时间后闭合开关，调节电阻箱R1，使毫安表指针满偏，此时b[3]当电流为18mA时，热电阻为所以此时温度为c[4]由题意可得则毫安表的电流值I（A）和温度t（℃）的关系式为（3）[5]因为在操作a步骤时，要调节滑动变阻器是电流表满偏，当电源内阻增大时，会将滑动变阻器电阻调小，但总和不变，所以对结果无影响。四、解答题（本题共4小题，共46分）15.如图1所示为某种橡胶材质的气球内外压强差（）和气球直径d之间的关系图像，其简化情形如图2所示，现取两个这种材质的相同的气球，并将气球1预先充气到直径为将气球2预先充气到直径为然后用一容积可忽略不计的细管将两气球连通（如图3所示），已知气球外部的大气压强为，可将气球始终视为是球体，分析计算时按图2进行，且不考虑温度的变化。则（1）若，，则气球1的最终直径为多少？（2）若，，则气球2的最终直径是否为18cm，若不是，两球最终直径是否相等？〖答案〗（1）；（2）不是，相同〖解析〗（1）细管将两气球连通后，气体总是从气压大的气球流向气压小的气球；由乙图可知，（体积设为V）、（体积为）时，气球1中的气压大于气球2中的气压，故气体从气球1流向气球2，气球1的半径缩小，气球2的半径增大，设最终两球气压均变为，即气球1的直径减为（体积为），则有解得气球2的体积（气球直径为时的体积），符合题意，故气球1的直径为（2