安徽省“耀正优+”名校联盟2023-2024学年高三上学期期末测试物理试卷 含解析

物理考生注意：1.试卷分值∶100分，考试时间∶75分钟。2.考生作答时不请符答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答案区域内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。3.所有答案均要答在答题卡上，否则无效。考试结束后只交答题卡。一、选择题（本题共42分，其中1~8为单选，每题4分，9~10为多选，每题5分，全对得5分，漏选得3分，错选不得分。）1.核能的利用离不开人类对微观世界的不断探索。下图表示了科学家对原子认识的演变史，下列说法正确的是（）A.普朗克基于道尔顿的实心小球模型和电子的发现事实建构了枣糕模型B.卢瑟福建构的行星模型不仅揭示了原子内存在原子核而且揭示了原子核的组成结构C.玻尔基于行星模型和氢原子光谱的实验规律建构了氢原子模型并做了有限推广D.基于量子理论建构的电子云模型完全否定了玻尔模型的正确性及其科学研究价值【答案】C【解析】【详解】A．汤姆孙基于道尔顿的实心小球模型和电子的发现事实建构了枣糕模型，也叫西瓜模型，故A错误；B．卢瑟福建构的行星模型揭示了原子内存在原子核，但是并没有揭示原子核内部的组成结构，故B错误；C．玻尔基于行星模型和氢原子光谱的实验规律建构了氢原子模型并做了有限推广，该模型对于氢原子以外的原子不成立，故C正确；D．基于量子理论建构的电子云模型并没有完全否定玻尔模型的正确性及其科学研究价值，故D错误。故选C。2.下列说法中正确的是（）A.光导纤维束传送信号是利用光的衍射现象B.在光的双缝干涉实验中，把入射光由红光改为蓝光，条纹间距将变宽C.潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况，其原理是波的衍射D.用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象【答案】D【解析】【详解】A．在光导纤维束内传送图像是利用光的全反射现象，故A错误；B．由知在光的双缝干涉实验中，把入射光由红光改为蓝光，波长变短，则条纹间距将变窄，B错误；C．潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况，用的是波的反射原理，故C错误；D．标准平面检查光学平面的平整程度，是利用光的空气薄层的反射面，得到频率相同的光，进行相互叠加，体现光的干涉现象，故D正确。故选D。3.甲、乙两车在同一条直道上行驶，它们运动的位移x随时间t变化的关系如图所示，已知乙车做匀变速直线运动，其图线与t轴相切于10s处，则下列说法正确的是A.甲车的初速度为零B.乙车的初位置在x0＝60m处C.乙车的加速度大小为1.6m/s2D.5s时两车相遇，此时甲车速度较大【答案】C【解析】【详解】位移时间图象的斜率等于速度，则知甲车的速度不变，做匀速直线运动，初速度不为零．故A错误．甲的速度为v甲==4m/s，乙车做匀变速直线运动，其图线与t轴相切于10s处，则在t=10s时，乙的速度为零，反过来看成乙车做初速度为0的匀加速直线运动，则x=at2，根据图象可知，s0=a•102，20=a•52，解得：乙车的加速度大小a=1.6m/s2，s0=80m，故B错误、C正确；5s时两车相遇，此时乙的速度为v乙=at=1.6×5=8m/s，乙车的速度较大，故D错误．故选C．【点睛】对于位移时间图象，关键要抓住图象的斜率等于速度，位移为△x=x2-x1，来分析图象的物理意义；另外末速度为零的匀减速运动可以研究它的逆过程比较方便．4.无人驾驶飞机简称“无人机”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操控的不载人飞机。无人机按应用领域，可分为军用与民用。一架无人机某次飞行的轨迹如图所示，轨迹abcde是在竖直平面内一条光滑曲线，若此次飞行中飞机的速率近似保持不变，b点和d点分别为轨迹的最低点和最高点，则下列说法正确的是（）A.飞机在b点所受合外力沿水平向右B.飞机在b点受到的升力大于在c点受到的升力C.从b点到d点的飞行中，飞机的水平方向分速度不变D.从b点到d点的飞行中，飞机一直处于超重状态【答案】B【解析】【详解】A．曲线运动的合外力指向曲线的凹侧一方，故飞机在b点所受合外力向上，故A错误；B．飞机在b点受到升力和重力的合外力指向曲线的凹侧一方且与运动方向垂直，此时可以近似看为升力与重力的差值提供向心力，近似为在c点轨迹近似直线，则受到升力和重力等大反向，则b点受到的升力大于在c点受到的升力，故B正确；C．b点和d点分别为轨迹的最低点和最高点，两点只有水平方向上的速度，竖直方向上速度为0，且此次飞行中飞机的速率近似保持不变，则从b点到d点的飞行中，竖直方向上的速度与水平方向上的速度的合速度大小等于b点和d点的速度大小，则此过程中水平方向分速度一定在改变，故C错误；D．从b点到d点的飞行中，合外力方向会发生变化，故从b点到d点的过程中，先超重，再失重，故D错误。故选B。5.如图所示，倾角的斜面A锁定在水平面上，细线的一端系于墙面，另一端跨过斜面顶端的轻质滑轮与小物块B相连。B开始静止在斜面上，此时滑轮右侧的细线水平，左侧的细线与斜面平行。解除锁定后，A做直线运动。已知A、B的质量均为m，重力加速度为g，不计一切摩擦。则在B沿斜面滑动的过程中，下列说法不正确的是（）A.B的运动轨迹为直线 B.A、B的速度大小始终相等C.A对B支持力的大小始终等于 D.A、B组成的系统机械能守恒【答案】C【解析】【详解】AB．斜面体A的运动沿水平方向，位移大小等于滑轮右侧水平细线长度的变化量，B的运动可分解为沿水平方向的运动和沿斜面向下的运动，且B在这两个方向运动的位移大小均与斜面体A的位移大小相同，又这两个运动方向之间的夹角为，故B与A的位移始终相等，即A、B的速度大小始终相等，合运动为直线运动，故AB正确；C．B处于平衡状态时，A对B的支持力斜面体A（含滑轮）受重力、地面的支持力、B对A的压力以及两线对滑轮（A的一部分）向右下方的压力，故斜面体A具有水平向右的加速度，即B的加速度不为零，易知B在垂直斜面体A的方向上有分加速度，所以A对B的支持力不等于，故C错误；D．A、B组成的系统，只有动能、重力势能之间的相互转化，故机械能守恒，故D正确。本题选错误的，故选C。6.《天问》是战国时期诗人屈原创作的一首长诗，全诗问天问地问自然，表现了作者对传统的质疑和对真理的探索精神。我国探测飞船“天问一号”发射成功飞向火星，屈原的“天问”梦想成为现实，也标志着我国深空探测迈向一个新台阶。如图所示，“天问一号”经过变轨成功进入近火圆轨道，其中轨道1是圆轨道，轨道2是椭圆轨道，轨道3是近火圆轨道，已知火星的平均密度为ρ，火星的半径为R，轨道1的半径为r，引力常量为G，下列说法正确的是（）A.“天问一号”在轨道3上运动的周期为B.“天问一号”在轨道2上运动的周期为C.“天问一号”在轨道1上运动的周期为D.火星的第一宇宙速度为【答案】C【解析】【详解】A．火星的半径为R，因轨道3为近火轨道，所以轨道3的半径为R，设火星的质量为M，“天问一号”的质量为m，根据万有引力提供向心力有火星的密度解得故A错误；BC．设“天问一号”在轨道1上运动的周期为，在轨道上2运动的周期为，根据开普勒第三定律可得解得故B错误，C正确；D．火星的第一宇宙速度为故D错误。故选C。7.如图所示，一质谱仪由加速电场、静电分析器、磁分析器构成。静电分析器通道的圆弧中心线半径为R，通道内有均匀辐向电场，中心线处的电场强度大小为E；半圆形磁分析器中分布着方向垂直于纸面、磁感应强度为B的匀强磁场。要让质量为m、电荷量为q的粒子（不计重力），由静止开始从M板经加速电场加速后，沿圆弧中心线通过静电分析器，再由P点垂直磁场边界进入磁分析器，最终打到胶片上，则（）A.加速电场的电压U需满足的关系为B.若，则M板电势低于N板电势，辐向电场的方向由圆心指向圆外，且磁分析器中磁场方向垂直于纸面向外C.电荷量相同的粒子都能打在胶片上的同一点D.粒子打在胶片上的位置Q到P点的距离为【答案】D【解析】【详解】A．设离子进入静电分析器时速度为，离子在静电分析器中做匀速圆周运动，电场力提供向心力，根据牛顿第二定律得离子在加速电场中加速的过程中，由动能定理得解得故A错误；B．由题意可知，若，则加速电场的M板电势低于N板电势，辐向电场的方向由圆心指向圆外，负离子刚进入磁分析器时所受洛伦兹力竖直向下，根据左手定则可知，磁分析器中匀强磁场方向垂直于纸面向里，故B错误；CD．由A分析知，静电分析器通道中心线半径R与离子质量、电量无关，所以不同粒子经相同加速压U加速后都可以沿通道中心线安全通过静电分析器。离子在磁分析器中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得解得磁分析器P点到Q点的距离即打在胶片上的距离与粒子的质量和电荷量有关，则电荷量相同的粒子，若质量不同，不能打在胶片上的同一点，故C错误，D正确。故选D。8.一列简谐横波在时的波形图如图甲所示，P、Q是介质中的两个质点，图乙是质点Q的振动图像，则下列说法正确的是（）A.这列机械波沿x轴正方向传播B.该波的波速为10m/sC.质点P、Q平衡位置的距离为6cmD.质点Q在内通过的路程为40cm【答案】C【解析】【详解】A．由图乙可知，质点沿轴正方向振动，结合图甲，由同侧法可知，这列机械波沿x轴负方向传播，故A错误；B．由图乙可知周期为，由图甲可知，波长为则该波的波速为故B错误；C．设质点P、Q平衡位置的距离为，则解得故C正确；D．由图乙可知，质点Q的振幅在时刻，质点Q的位移为，内质点Q通过的路程为，则内，质点Q通过的路程故D错误。故选C。9.质量M=1kg的长木板置于水平地面上，木板与地面间的动摩擦因数μ1=0.1。木板上放有质量分别为mA=2kg和mB=1kg的A、B两物块，A、B与木板间的动摩擦因数分别为μ2=0.3、μ3=0.5，水平恒力F作用在物块A上，如图所示。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g=10m/s2。则（）A.若F=5N，物块A受到的摩擦力大小为5NB.若F=6N，物块B受到的摩擦力大小为5NC.若F=9N，物块A将会相对木板滑动D.无论力F多大，B与长木板之间都不会发生相对滑动【答案】CD【解析】【详解】A．A与木板间的最大静摩擦力为B与木板间的最大静摩擦力为木板与地面间的最大静摩擦力为若，木板已相对地面滑动，设A、B相对木板静止，则对整体：对A：解得对B：解得故A、B相对木板静止，且，A错误；B．若，木板已相对地面滑动，设AB相对木板静止，则对整体：对A：解得对B：解得故A、B相对木板静止，且，B错误；C．若，木板已相对地面滑动，设AB相对木板静止，则对整体：对A：解得对B：解得所以A与木板发生相对滑动、B相对木板静止，C正确；D．木板和B之所以能运动，是A与木板间的摩擦力做动力，当A与木板间的摩擦力达到最大时，设木板和B相对静止，对木板和B：对B：解得即A与木板间的摩擦力达到最大时，木板和B仍相对静止。则无论力F多大，B与长木板之间都不会发生相对滑动，D正确。故选CD。10.如图所示，在地面上方的水平匀强电场中，一个质量为、电荷量为的小球，系在一根长为L的绝缘细线一端，可以在竖直平面内绕O点做圆周运动。AB为圆周的水平直径，CD为竖直直径。已知重力加速度为，电场强度。不计空气阻力，下列说法正确的是（）A.若小球在竖直平面内绕O点做圆周运动，则它运动的最小速度为B.若小球在竖直平面内绕O点做圆周运动，则小球运动到B点时机械能最大C.若将小球在A点由静止开始释放，它将在ABCD圆弧上往复运动D.若将小球在A点以大小为的速度竖直向上抛出，它将能够沿圆弧到达B点【答案】AB【解析】【详解】A．由于电场强度，则重力和电场力的合力为，方向与竖直方向成45°斜向右下，小球运动的物理最高点在弧AD的正中间，则解得：小球在等效最高点的最小速度故A项正确；B．小球在竖直平面内绕O点做圆周运动，小球在运动过程中受电场力、重力、绳的拉力，则小球的动能、重力势能、电势能之和不变，则小球运动到B点时，小球的电势能最小，所以到B点时的机械能最大，故B项正确；C．小球受合力方向与电场方向夹角45°斜向下，若将小球在A点由静止开始释放，它将沿合力方向做匀加速直线运动，不沿圆弧运动，故C项错误；D．若小球在竖直平面内绕O点做圆周运动，则它运动的最小速度为，若将小球在A点以大小为的速度竖直向上抛出，球不沿圆弧运动，故D项错误。故选AB。二、实验题（本题共2小题，共16分，每空2分。）11.某物理学习兴趣小组用图1所示的装置探究“加速度与力和质量”的关系，打点设时器使用的交流电频率为50Hz，纸带每5个点选一个计数点，A、B、C……为选取的连续5个计数点。已知：重物质量为m，重力加速度为g，滑轮重力及绳与滑轮间的摩擦不计。（1）本实验中，重物的质量___________（填“需要”或“不需要”）远小于小车的质量。（2）依据图2纸带计算，小车做匀加速运动的加速度大小为___________（保留两位有效数字）。（3）由牛顿第二定律可得，实验中弹簧秤读数应为___________（用字母表示）。（4）由于绳与滑轮间存在摩擦或存在空气阻力，实验中发现F的计算值总是略__________（填“大于”或“小于”）弹簧秤的读数。【答案】①.不需要②.2.0③.④.大于【解析】【详解】（1）[1]绳子的拉力可以通过弹簧秤直接读出，重物的质量不需要远小于小车的质量；（2）[2]相邻两点间有4个点未画出，可知相邻两点的时间间隔为根据逐差法，小车做匀加速运动的加速度大小为（3）[3]由图可知，弹簧科的示数等于绳子的拉力，且小车加速度为重物的两倍，则有解得（4）[4]绳与滑轮间存在空气阻力，对重物和滑轮整体解得F的计算值总是大于弹簧秤的读数12.在“练习使用多用电表”的实验中，图1为某多用电表的面板。（1）若用此电表测量一阻值约为的定值电阻，选择开关应调到电阻挡的___________（选填“×1”、“×10”、“×100”或“×1k”）位置。（2）图2为一正在测量中的多用电表表盘。如果选择开关在电阻挡“×100”，则读数为___________；如果选择开关在直流电压挡“50V”，则读数为___________V。（3）若该欧姆表的刻度值是按电动势为9.0V刻度的，当电池的电动势下降到7.0V时，欧姆表仍可调零。若重新调零后的欧姆表测得某待测电阻阻值为，则这个待测电阻的真实值为___________。【答案】①.②.1500③.25.0④.14.0【解析】【详解】（1）[1]表盘中央刻度线为15，用此电表测量一阻值约为的定值电阻，由可知选择开关应调到电阻挡的位置。（2）[2]选择开关在电阻挡“”，由图示表盘可知，读数为[3]如果选择开关在直流电压挡“50V”，由图示表盘可知，其分度值为1V，其读数为25.0V。（3）[4]电动势为9.0V，调零后欧姆表内部电阻为电动势为7.0V时，调零后欧姆表内部电阻为电动势为9.0V时，电阻阻值为对应的电流为电动势为7.0V时，有联立解得这个待测电阻的真实值为三、解答题（本题共3小题，13题10分，14题14分，15题18分，共42分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）13.某同学制作了一个简易的环境温度监控器，如图所示，汽缸导热，缸内温度与环境温度可以认为相等，达到监控的效果。汽缸内有一质量不计、横截面积S=10cm2的活塞封闭着一定质量理想气体，活塞上方用轻绳悬挂着矩形重物。当缸内温度为T1=300K时，活塞与缸底相距H=3cm，与重物相距h=2cm。环境空气压强p01.0105Pa，重力加速度大小g=10m/s2，不计活塞厚度及活塞与缸壁间的摩擦。（1）当活塞刚好接触重物时，求缸内气体的温度T2；（2）若重物质量为m=2kg，当轻绳拉力刚好为零，警报器开始报警，求此时缸内气体温度T3。【答案】（1）500K；（2）600K【解析】【详解】（1）从开始到活塞刚接触重物，气体为等压变化过程，则解得（2）从刚接触重物到绳子拉力刚好为零，有解得14.如图所示，质量均为m的物体B、C分别与轻质弹簧的两端相拴接，将它们放在倾角为θ=30°的光滑斜面上，静止时弹簧的形变量为x0。斜面底端有固定挡板D，物体C靠在挡板D上。将质量也为m的物体A从斜面上的某点由静止释放，A与B相碰。已知重力加速度为g，弹簧始终处于弹性限度内，不计空气阻力。（1）求弹簧的劲度系数k；（2）若A与B相碰后粘连在一起开始做简谐运动，当A与B第一次运动到最高点时，C对挡板D的压力恰好为零，求挡板D对C支持力的最大值及A开始下滑时离物块B的距离。【答案】（1）；（2），【解析】【详解】（1）根据物体平衡条件得解得弹簧的劲度系数（2）A与B碰后一起做简谐运动到最高点时，物体C对挡板D的压力最小为0，则对C，弹簧弹力对A、B，回复力最大由简谐运动对称性，可知A与B碰后一起做简谐运动到最低点时，回复力也最大，即此时物体C对挡板D的压力最大，对物体A、B有则弹簧弹力对物体C，设挡板D对物体C的弹力为，则挡板D对C支持力的最大值为；设物体A释放时A与B之间距离为x，A与B相碰前物体A速度大小为，对物体A，从开始下滑到A、B相碰前的过程，根据机械能守恒定律有解得设A与B相碰后两物体共同速度的大小为，对A与B发生碰撞的过程，根据动量守恒定律有解得物体B静止时弹簧的压缩量为，AB第一次运动到最高点时，弹簧伸长量为，从A、B开始压缩弹簧到弹簧第一次恢复原长的过程，根据机械能守恒定律有联立以上各式，可得15.某公园的游乐场中引进了电磁弹射儿童车项目，其装置简化示意图如图所示。AA′BB′与CC′EE′是两个宽度均为L=1.0m的水平金属轨道，两导轨中间用绝缘材料连接，AA′BB′轨道间存在磁感应强度大小为B1。方向竖直向下的匀强磁场，CC′EE′轨道的DD′EE′部分存在磁感应强度大小B2=5T、方向竖直向下的匀强磁场。在AA′BB′金属轨道的左侧接有电容大小C=8.0F的电容器，在CC′EE′金属轨道的右侧接有R=0.6Ω的定值电阻。一个用木制横梁连接的两金属棒ab、cd固定在儿童车的底部，并将其放在如图示位置。用电动势E=15V的电源（图中未画出）为电容器充电完