安徽省皖北十校联盟2023-2024学年高三上学期期中联考物理试题

试卷更新日期：2023-12-16 类型：期中考试

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一、选择题：共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1~6题只有一项符合题目要求；第7~10题有多项符合题目要求，全选对的得4分，选对但不全的得2分，选错不得分。

1. 下列说法正确的是（　　）

A、居里夫人最早发现了天然放射现象 B、卢瑟福依据α粒子散射实验的现象提出了原子的核式结构理论 C、玻尔把量子观念引入到原子理论中，成功解释了所有原子的光谱特征 D、查德威克通过核反应 $_{7}^{14} N +_{2}^{4} H e \to_{8}^{17} O +_{1}^{1} H$ 发现了质子

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2. 如图所示， $∠ A$ 为等腰三角形 $A B C$ 的顶角，若在 $B 、 C$ 两点分别固定电荷量为q的等量同种正点电荷，A点的电场强度大小为 $E_{1}$ ，电势为 $φ_{1}$ ；若在 $B 、 C$ 两点分别固定电荷量为q的等量异种点电荷，A点的电场强度大小为 $E_{2}$ ，电势为 $φ_{2}$ ，取无穷远处电势为0，下列判断正确的是（　　）

A、 $E_{1}$ 一定大于 $E_{2}$ ， $φ_{1}$ 一定大于 $φ_{2}$ B、 $E_{1}$ 可能等于 $E_{2}$ ， $φ_{1}$ 可能等于 $φ_{2}$ C、 $E_{1}$ 不可能等于 $E_{2}$ ， $φ_{1}$ 一定小于 $φ_{2}$ D、 $E_{1}$ 可能大于 $E_{2}$ ， $φ_{1}$ 一定大于 $φ_{2}$

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3. 如图为交流发电机的示意图，磁场可视为水平方向的匀强磁场，矩形线圈绕垂直于磁场的水平轴 $O O^{'}$ 沿逆时针方向以角速度ω匀速转动，线圈内阻为r，外电阻为R，电流表为理想电表。已知线圈由图示位置转过30°过程中，通过电阻R的电荷量为q。下列判断正确的是（　　）

A、图示位置线圈的磁通量变化率最小 B、电流表的示数为 $\sqrt{2} q ω$ C、每经过图示位置1次，电流方向改变1次 D、线圈由图示位置转过90°过程中，通过电阻R的电荷量为3q

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4. 在测量某玻璃砖的折射率实验中，正确操作后在纸上作出了如图所示的光路图，玻璃砖上下两边平行，虚线AC为过C点的法线，入射光线从O点射入，其延长线交AC于B点，测得OB的长度为2cm，OC的长度为2.5cm。已知光在真空中的传播速度为c=3 $\times$ 10⁸m/s。下列说法错误的是（　　）

A、增大入射角，光线可能在下表面发生全反射 B、光线在玻璃砖内传播的速率为2.4 $\times$ 10⁸m/s C、入射角越大，光线通过玻璃砖的时间越长 D、入射角改变，光线的侧移量（即图中的 $Δ x$ ）也改变

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5. 如图所示，a、b两点把斜面三等分，O点为斜面最低点，从O点正上方某位置水平抛出一个小球，小球恰好以动能E_k垂直斜面落在a点；改变小球在O点正上方抛出的位置和初速度大小，小球恰好垂直斜面打在b点，不计空气阻力，则小球打在b点时的动能大小为（　　）

A、2E_k B、1.5E_k C、 $\sqrt{2}$ E_k D、4E_k

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6. 物体在粘滞流体中运动时要受到阻力，称为粘滞阻力，球形物体受到的粘滞阻力表达式为 $f = 6 π η r v$ ，式中η为液体的粘滞系数，r为小球的半径，v为小球运动的速率。如图所示，小球在蓖麻油中由液面处静止下落，经时间t₀达到最大速度v_m。已知盛有蓖麻油的容器足够深，小球的密度为ρ₁ ，蓖麻油的密度为ρ₂ ，粘滞系数为η₀ ，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）

A、小球先做匀加速运动，后做匀速运动 B、0~t₀时间内小球下落的距离一定小于 $\frac{v_{m} t_{0}}{2}$ C、小球的半径可表示为 $r = \sqrt{\frac{9 η_{0} v_{m}}{2 g (ρ_{1} - ρ_{2})}}$ D、若采用国际单位制中的基本单位来表示η的单位，则其单位为 $k g \cdot s^{- 1}$

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7. 分子势能与分子间距离的关系图像如图所示，下列说法正确的是（　　）

A、分子间距为r₁时，分子间作用力为零 B、分子间距由r₂逐渐增大时，分子力始终做负功 C、分子间距在r₁到r₂之间时，分子间作用力表现为引力 D、分子间距由r₁增大到r₂的过程中，分子间的引力和斥力都逐渐减小

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8. 北京时间2022年6月5日10时44分，搭载神舟十四号载人飞船的长征二号F遥十四运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，约577秒后，神舟十四号载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道，经过多次变轨成功对接于空间站天和核心舱径向端口。已知空间站天和核心舱的运行周期为T，地球同步卫星的周期为 $T'$ ，地球半径为R，地球表面的重力加速度为g。下列判断正确的是（　　）

A、三名航天员在空间站内处于平衡状态 B、空间站与地心的连线和地球同步卫星与地心的连线在相同时间内扫过的面积相同 C、空间站距地面的高度为 $\sqrt[3]{\frac{g R^{2} T^{2}}{4 π^{2}}} - R$ D、根据以上数据能求出地球同步卫星与空间站的轨道半径差值

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9. 如图所示，在平面直角坐标系xOy第一象限的 $Δ O A C$ 区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外。质量为m、电荷量为q的大量带电粒子先后以相同的速度沿平行于y轴正方向从OA边各处射入磁场，运动中有些粒子能在边界AC上相遇，其中相遇粒子的入射时间差的最大值为t₀。已知∠A=30°，不考虑各粒子之间的相互作用。下列判断正确的是（　　）

A、粒子一定带正电 B、粒子一定带负电 C、磁感应强度大小为 $\frac{π m}{4 q t_{0}}$ D、磁感应强度大小为 $\frac{π m}{3 q t_{0}}$

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10. 如图所示是磁流体发电机的工作原理示意图。发电通道是个中空长方体，前、后两个面是绝缘面，上、下两个面是电阻可忽略的导体金属板。前、后面间加有磁感应强度大小为B、方向垂直前面向里的匀强磁场，两金属板通过导线与滑动变阻器相连。现使气体高度电离，形成等离子体，然后将等离子体以速度v从左向右沿图示方向喷入两板间。已知发电通道的长、高、宽分别为l、a、b，正、负离子的电荷量均为q，等离子体的电阻率为ρ，单位体积内有n对正、负离子。当滑动变阻器的阻值调节为R₀（未知）时，电路中电流达到最大值（饱和值）I_m（未知）。不计离子重力，下列判断正确的是（　　）

A、发电机上金属板为正极，且滑动变阻器两端电压为Bav B、回路的最大电流为 $I_{m} = n q a b v$ C、滑动变阻器的阻值 $R_{0} = \frac{B}{n q b} - ρ \frac{a}{b l}$ D、发电机的最大功率 $P = n q B b^{2} a^{2} v^{2}$

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二、实验题：共2小题，共15分。

11. 某实验小组的同学受到冬奥会冰球比赛的启发，利用如图所示的实验装置验证动量守恒定律。主要步骤如下：
①粗糙程度均匀的长木板固定在水平地面上，长木板左端固定一挡板，挡板上安装一轻弹簧。取两个材质相同、质量不同的滑块A、B，先在长木板上放上滑块A，向左推滑块A将弹簧压缩到P点，然后由静止释放。标记出滑块A停止运动的位置，在滑块运动路径上的适当位置标记一定点O，测出滑块A停止位置距O点的距离。重复多次，每次都把弹簧压缩到P点释放，测量并计算出滑块A停止位置距O点的距离的平均值x，如图1所示；
②将滑块B置于长木板上的O点，让滑块A仍从P点由静止释放，与滑块B发生正碰，碰撞时间极短，且滑块A反向弹回（未与弹簧相碰）。测出滑块A静止时与O点的距离和滑块B静止时与O点的距离，重复多次，分别测量并计算滑块A、B停止位置距O点距离的平均值x₁、x₂ ，如图2所示。

(1)、为探究碰撞中动量是否守恒，还需要测量、（填所需测量的物理量及其表示字母）

(2)、若碰撞中动量守恒，则表达式可表示为；若再满足表达式，则碰撞过程为弹性碰撞。（用测量量的字母表示）

(3)、关于本次实验，若垫起木板一端使木板倾斜放置，则（选填“能”或“不能”）验证碰撞过程中系统的动量守恒。

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12. 额温枪又称“红外线测温仪”，因其无接触测温、测温快的特点被广泛使用。某同学为了研究额温枪中导电材料的导电规律，于是取出该导电材料，将其接入电路，描绘导电材料的伏安特性曲线。实验中除了导电材料外，可供选择的器材如下：
A.电源E（电动势3V，内阻不计）
B.电流表A₁（量程为0.6A）
C.电流表A₂（量程为15mA，内阻为50Ω）
D.定值电阻R₀（阻值为150Ω）
E.滑动变阻器R₁（最大阻值为10Ω）
F.滑动变阻器R₂（最大阻值为1000Ω）
G.开关S一个，导线若干
回答下列问题：

(1)、本实验中，滑动变阻器应选（填器材前的字母序号）；因缺少电压表，则应将电流表A₂与定值电阻R₀联，改装成量程为V的电压表。

(2)、在图1所示的方框中设计完整的实验电路图。（在电路图中标明所选器材的代号，导电材料可用电阻元件的符号表示）

(3)、调节滑动变阻器的滑片，当电流表A₂的示数为10mA时，电流表A₁的读数如图2所示，则读数为A，此时导电材料的阻值为Ω。（结果保留2位有效数字）

(4)、逐渐移动滑动变阻器滑片的过程中，电流表A₁的示数I₁与电流表A₂的示数I₂的变化情况如图3所示，分析图线可知，不断增大导电材料两端的电压，导电材料的阻值不断。（选填“增大”或“减小”）

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三、计算题：共4小题，共45分。答题时应写出必要的文字说明、重要的物理规律、完整的数字和单位；只有结果而没有过程的不能得分。

13. 一台固定在水平地面上的机器连着一根细软管，可以从软管中向外发射小球，当软管水平放置在水平地面上时，小球以v₀=10m/s的速度从软管中喷出。不计一切阻力，重力加速度g取10m/s² ，小球可视为质点。现将软管出口水平抬起，改变软管出口距地面的高度，并保持软管的内径处处相等，求小球喷出后落在水平地面上的最大射程是多少？此时软管出口距水平地面的高度是多少？

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14. 波源在O点的一列简谐波沿x轴正方向传播，t=0时刻的波形如图所示，此时波的前端刚好传播到x=2.4m处。质点P的横坐标为x_p=1.0m，从t=0时开始，质点P在 $t = \frac{4}{15} s$ 时恰好第一次处于波峰位置。

(1)、写出波源O的振动方程；

(2)、求 $0 ~ \frac{4}{15} s$ 时间内，质点P通过的路程。

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15. 如图所示，一质量为m的汽车在水平路面上从静止以恒定的加速度开始运动，经时间为t₀后到达坡底，此时汽车速度达到 $v_{0}$ （未知，下同），保持汽车牵引力不变，汽车沿斜坡继续向上加速，再经时间为 $2 t_{0}$ 后汽车达到额定功率，额定功率为P，速度达到 $2 v_{0}$ 。然后汽车在斜坡上保持功率不变继续向上运动，又经过时间为 $\frac{4}{3} t_{0}$ 后速度达到最大值 $3 v_{0}$ 。不考虑上坡瞬间动能的损失，忽略空气阻力，求：

(1)、 $v_{0}$ 的值；

(2)、汽车从开始运动到达到最大速度所走过的路程。

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16. 如图所示，两根平行金属导轨a₁b₁c₁、a₂b₂c₂平行放置，导轨间距L=1m，a₁b₁、a₂b₂段倾斜且足够长，与水平方向的夹角θ=37°，b₁c₁、b₂c₂段水平，在距离b₁b₂连线的左侧x=1.75m处有两根固定立柱，导轨水平和倾斜部分平滑连接。倾斜部分导轨处于磁感应强度大小B=0.3T、方向垂直斜面向上的匀强磁场中（不包括b₁b₂连线上），水平导轨处没有磁场。质量为m₁=0.3kg、电阻为R=0.4Ω的金属棒甲置于倾斜导轨上，质量为m₂=0.1kg、电阻为r=0.2Ω的金属棒乙静止在b₁b₂位置，两金属棒的长度均为L=1m。金属棒甲从距离导轨底端足够远处由静止释放，在b₁b₂处与金属棒乙碰撞，碰后金属棒乙向左运动，与固定立柱碰后等速率反弹。已知两金属棒与倾斜导轨间的动摩擦因数均为μ₁=0.5，与水平导轨间的动摩擦因数均为μ₂=0.2，在运动过程中两金属棒始终与导轨垂直且接触良好，所有碰撞均为弹性碰撞，碰撞时间极短，导轨电阻不计，sin37°=0.6，cos37°=0.8，重力加速度g取10m/s²。

(1)、求金属棒甲沿导轨向下运动的最大速度v_m；

(2)、金属棒甲从开始运动至达到最大速度的过程中，其产生的焦耳热为0.4J，求这个过程经历的时间；

(3)、求金属棒甲、乙第二次碰撞结束瞬间两者的速度大小分别为多少？

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