山西省名校2022-2023学年高三上学期开学摸底考试物理试题

试卷更新日期：2022-09-21 类型：开学考试

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一、单选题

1. 如图所示，竖直放置的光滑圆环顶端D点固定一定滑轮（大小忽略），圆环两侧套着质量分别为 $m_{1}$ 、 $m_{2}$ 的两小球，两小球用轻绳绕过定滑轮相连，并处于静止状态， $m_{1}$ 、 $m_{2}$ 连线过圆心O点，且与右侧绳的夹角为 $θ = 30 °$ 。则 $m_{1}$ 、 $m_{2}$ 两小球的质量之比为（）

A、 $\frac{\sqrt{3}}{3}$ B、 $\sqrt{3}$ C、 $\frac{1}{2}$ D、1

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2. 将地球视为质量均匀分布的球体，地球自转的周期为24小时，地球近地卫星的周期为1.5小时，则在地球赤道与两极处的重力加速度大小之比为（）

A、 $\frac{15}{16}$ B、 $\frac{225}{256}$ C、 $\frac{255}{256}$ D、 $\frac{169}{196}$

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3. 如图甲，一质量为m的物体在平行于斜面向下的拉力F作用下沿粗糙的斜面向下做匀加速直线运动，斜面的倾角为θ，物体与斜面之间的动摩擦因数为μ，物体运动的加速度a随拉力F的变化图像如图乙，则下列说法正确的是（）

A、根据图乙中的数据可知 $μ > t a n θ$ B、根据图乙中的数据可知 $μ < t a n θ$ C、如果增大斜面的倾角 $θ$ ，则图线的斜率变大 D、如果增大斜面的倾角 $θ$ ，则图线的斜率变小

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4. 如图，一横截面为直角三角形ABC的玻璃砖， $∠ A = 3 0^{∘} ∠ B = 6 0^{∘}$ ，一条平行于 $A C$ 边的光线从 $A B$ 边上的 $O$ 点射入玻璃砖，经 $A B$ 边折射后打到 $A C$ 边上的 $E$ 点，已知 $A B = 3 L ， A O = L ， A E = \sqrt{3} L$ ，光在真空传播的速度为 $c$ 。下列说法错误的是（）

A、入射光线在 $O$ 点处的折射角为 $3 0^{∘}$ B、玻璃砖的折射率为 $\sqrt{3}$ C、在 $A C$ 面上发生全反射，光不从 $A C$ 面射出 D、光从 $O$ 点入射到有光从玻璃砖射出所经历的最短时间为 $\frac{\sqrt{3} L}{c}$

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5. 2021年12月31日晚中国沈阳迎春灯会在棋盘山关东影视城盛装启幕，为沈城市民开启横跨元旦、春节和元宵节三节连过的51天光影狂欢，使沈阳建设国家中心城市增添更多的文化元素。霓虹灯发光原理是不同气体原子从高能级向低能级跃迁时发出能量各异的光子而呈现五颜六色，如图为氢原子的能级示意图，已知可见光光子能量范围为 $1.63 ~ 3.10 e V$ ，若一群氢原子处于 $n = 4$ 能级，则下列说法正确的是（）

A、这群氢原子自发跃迁时能辐射出6种不同频率的可见光 B、氢原子从 $n = 4$ 能级向 $n = 1$ 能级跃迁过程中发出光为可见光 C、辐射出的光中从 $n = 2$ 能级跃迁到 $n = 1$ 能级发出光的频率最大 D、氢原子从 $n = 4$ 能级向 $n = 2$ 能级跃迁过程中发出光去照射逸出功为 $3.2 e V$ 的金属钙，不能使金属钙发生光电效应

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6. 如图所示，一个小球做平抛运动，虚线是其运动轨迹，实线部分是一光滑的抛物线轨道，实线与虚线关于中心对称且在同一竖直平面内，末端切线水平，小球做平抛运动后速度方向正好与抛物线轨道相切，对于小球运动的分析，下列说法中正确的是（）

A、平抛运动与在轨道上运动两过程机械能守恒 B、平抛运动与在轨道上运动两过程水平分速度相同 C、平抛运动与在轨道上运动两过程动能增量不同 D、平抛运动与在轨道上运动两过程运动时间相同

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二、多选题

7. 如图所示，在圆心固定一个带正电的电荷，另一个带正电粒子在库仑力和洛伦兹力共同作用下绕固定电荷做匀速圆周运动，若把两个电荷的电量都加倍后，带电粒子做匀速圆周运动的半径不变、速率不变，不考虑粒子重力作用，则下列说法中正确的是（）

A、正电粒子顺时针转动 B、正电粒子逆时针转动 C、开始时粒子受到洛伦兹力是库仑力的4倍 D、开始时粒子受到洛伦兹力是库仑力的3倍

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8. 带电粒子在重力场中和磁场中的运动可以分解为在水平方向上的匀速直线运动和在竖直平面内的匀速圆周运动。若正带电小球的初速度为零，可以分解为在水平方向上有两个大小相等、方向相反速度。水平向右的速度对应的洛伦兹力与小球的重力平衡，水平向左的速度对应的洛伦兹力提供小球匀速圆周运动向心力。设带电小球的质量为m、电量为 $+ q$ ，磁感应强度为B（范围无限大），重力加速度为g，小球由静止开始下落，则以下猜想正确的是（）

A、 $M 、 N$ 两点间的距离为 $\frac{π m^{2} g}{q^{2} B^{2}}$ B、小球在运动过程中机械能不守恒 C、小球下降的最大高度为 $\frac{2 m^{2} g}{q^{2} B^{2}}$ D、小球的加速度大小恒为g

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9. 某款国产汽车在出厂之前相关技术人员对汽车进行了四项测试：在以恒定功率 $P$ 启动和以恒定加速度 $a$ 启动达到0.9倍的最大速度过程中，测量所用时间分别为 $t_{1}$ ， $t_{2}$ ，测量通过位移分别为 $s_{1}$ ， $s_{2}$ ，如如图所示，若地面阻力不变，则下列判断中正确的是（　　）

A、 $t_{1} < t_{2}$ B、 $t_{1} > t_{2}$ C、 $s_{1} < s_{2}$ D、 $s_{1} > s_{2}$

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10. 如图所示，匝数 $n = 500$ ，横截面积为 $s = 20 c m^{2}$ ，电阻 $r = 1.5 Ω$ 的线圈竖直放置，并处于竖直方向的磁场 $B_{1}$ 中，磁场 $B_{1}$ 的大小随时间均匀增大。长为 $l = 20 c m$ 、质量为 $m = 50 g$ 、电阻 $R = 0.5 Ω$ 的粗细均匀的导体棒，水平放置在竖直导轨的两端点 $a$ 、 $b$ 上，导体棒处在垂直纸而向里，上方足够大，磁感应强度大小为 $B_{2} = 0.2 T$ 的匀强磁场中。闭合开关 $K$ ，导体棒与 $a$ 、 $b$ 端瞬间脱离，竖直向上运动的高度为 $h = 5 c m$ ，不计空气阻力，重力加速度 $g$ 取 $10 m / s^{2}$ 。下列说法正确的是（）

A、导体棒脱离 $a$ 、 $b$ 端向上运动的过程中， $b$ 端电势低于 $a$ 端电势 B、若 $B_{1}$ 随时间的变化规律为 $B_{1} = 10 t (T)$ ，闭合开关，导体棒可以脱离 $a$ 、 $b$ 端向上运动 C、 $B_{1}$ 的方向竖直向下 D、开关 $K$ 闭合瞬间，通过导体棒的电荷量不会少于 $1.25 C$

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三、实验题

11. 某实验小组利用如图所示装置验证系统的机械能守恒定律。跨过定滑轮的轻绳一端系着物块A，另一端穿过中心带有小孔的金属圆片C与物块B相连，A和B质量均为 $M$ ， C的质量为 $m$ 。铁架台上固定一圆环，圆环处在B的正下方。开始时，C与圆环间的高度为 $h$ ， A、B、C由静止开始运动，当B穿过圆环时，C被搁置在圆环上。在铁架台 $P_{1}$ 、 $P_{2}$ 处分别固定两个光电门，物块B从 $P_{1}$ 运动到 $P_{2}$ 所用的时间为 $t$ ，圆环距 $P_{1}$ 的高度为 $H_{1}$ ， $P_{1} P_{2}$ 之间的高度为 $H_{2}$ ，重力加速度为 $g$ 。

(1)、B穿过圆环后可以视为做直线运动；

(2)、为了验证系统机械能守恒，该系统应选择（选填“A和B”或“A、B和C”），则只需等式成立，即可验证系统机械能守恒。（用题中所测物理量的符号表示）

(3)、实际做实验时会发现重力势能减少量与系统动能增加量有差别，原因可能是（不考虑测量误差）。

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12. 某研究性学习小组利用压敏电阻制作电子秤。已知压敏电阻在压力作用下发生微小形变，它的电阻也随之发生变化，其阻值 $R$ 随压力 $F$ 变化的图像如图（a）所示，其中 $R_{0} = 15 Ω$ ，图像斜率 $k = 1.4 Ω / N$ 。小组同学按图（b）所示电路制作了一个简易电子秤（秤盘质量不计），电路中电源电动势 $E = 3.5 V$ ，内 $r = 10 Ω$ ，电流表量程为 $100 m A$ ，内阻未知， $g$ 取10m/s²。实验步骤如下：
步骤1：秤盘上不放重物时，闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表指针满偏；
步骤2：秤盘上放置已知重力的重物 $G$ ，保持滑动变阻器电阻接入电阻不变；读出此时毫安表示数 $I$ ；
步骤3：换用不同已知质量的重物，记录每一个质量值对应的电流值；
步骤4：将电流表刻度盘改装为质量刻度盘。

(1)、当电流表半偏时，压敏电阻大小为；（结果保留2位有效数字）

(2)、若电流表示数为20mA，则待测重物质量为 $m =$ kg；（结果保留2位有效数字）

(3)、改装后的刻度盘，其零刻度线在电流表（填“零刻度”或“满刻度”）处；

(4)、若电源电动势不变，内阻变大，其他条件不变，用这台电子秤称重前，进行了步骤1操作，则测量结果（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。

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四、解答题

13. 如图所示，半径为R，内径很小的光滑半圆管竖直放置，左端接有两段光滑直轨道，AB与圆管外壁相切，BC与AB通过一段极短的圆弧平滑相连且BC倾角为 $α = 45 °$ 。一个直径略小于半圆管内径、质量为m的小球，从BC上某一位置由静止滑下，经圆管最高点D后恰好落回到与圆管圆心O等高的P点，小球经过D点时与圆管间的压力大小为mg，不计空气阻力，重力加速度大小为g。

(1)、求水平轨道AB的长度；

(2)、若小球释放的高度与D点等高，求小球与圆管弹力为零时，小球到圆心的高度。

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14. 如图，一竖直放置的绝热圆柱形汽缸上端开口，其顶端有一卡环，两个活塞M、N将两部分理想气体A、B封闭在汽缸内，两部分气体的温度均为t₀=27℃，其中活塞M为导热活塞，活塞N为绝热活塞。活塞M距卡环的距离为0.5L，两活塞的间距为L，活塞N距汽缸底的距离为3L。汽缸的横截面积为S，其底部有一体积很小的加热装置，其体积可忽略不计。现用加热装置缓慢加热气体B，使其温度达到t₁=127℃。已知外界的大气压为p₀ ，环境的温度为27℃且保持不变，重力加速度大小为g，两活塞的厚度、质量及活塞与汽缸之间的摩擦均可忽略不计，两活塞始终在水平方向上。求此时两活塞之间的距离d。

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15. 如图，在直角坐标系 $O - x y z$ 中存在磁感应强度为 $B = \frac{2 m}{q} \sqrt{\frac{g}{h}}$ 、方向竖直向下的匀强磁场，在 $(0 ， 0 ， h)$ 处固定一电量为 $+ q (q > 0)$ 的点电荷，在 $x O y$ 平面内有一质量为 $m$ 、电量为 $- q$ 的微粒绕原点 $O$ 沿图示方向作匀速圆周运动。若微粒的圆周运动可以等效为环形电流，求此等效环形电流的电流强度 $I$ 。（重力加速度为 $g$ ）

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