山西省大同市2023-2024学年高三上学期物理冬季教学质量检测试卷

试卷更新日期：2024-03-06 类型：期末考试

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一、选择题：本题共10小题，每小题5分，共50分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一个选项符合题目要求，第8~10题有多个选项符合要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

1. 以下说法符合事实的是（）

A、带电粒子在磁场中必然受到洛仑兹力的作用 B、通电导线在磁场中一定受到安培力的作用 C、带电粒子在磁场中运动时一定受到洛仑兹力的作用 D、带电粒子在电场中一定受到静电力的作用

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2. 在平直的高速公路上匀速行驶的汽车，因遭遇险情而紧急刹车。从司机发现险情到刹车系统稳定工作后直至汽车停止，汽车运动的 $v - t$ 图像如图所示，下列说法正确的是（）

A、汽车匀速行驶的速度为106km/h B、在0.8s~1.3s时间内，汽车做匀减速运动 C、在1.3s~4.8s时间内，汽车的加速度大小为8m/s² D、从发现险情到汽车停止，汽车运动的距离为80m

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3. 中国空间站未来将形成“三大舱段”+“三艘飞船”、总重超过100吨的空间站组合体。已知空间站距地面的高度为 $h$ ，地球半径为 $R$ ，地球表面重力加速度为 $g$ ，引力常量为 $G$ ，则（）

A、地球的质量为 $M = \frac{G R^{2}}{g}$ B、地球的密度为 $\frac{4 g}{3 π G R}$ C、空间站的运行周期为 $\frac{2 π (R + h)}{R} \sqrt{\frac{R + h}{g}}$ D、空间站运行的线速度大小为 $\sqrt{g (R + h)}$

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4. 如图所示，自斜面顶端 $A$ 以不同的速度水平抛出小球，准确命中目标 $C$ 、 $D$ 、 $E$ 点。已知斜面倾角为 $α = 45 °$ ， $B$ 、 $C$ 、 $D$ 均在水平面上， $B C = C D$ ， $E$ 为斜面 $A C$ 的中点，以下说法正确的是（）

A、击中 $C$ 、 $D$ 两点的小球落地速度大小之比为1：2 B、击中 $C$ 、 $D$ 两点的小球速度变化量相等 C、击中 $C$ 、 $E$ 两点的小球在 $C$ 、 $E$ 两处速度与水平方向的夹角均为45° D、击中 $C$ 、 $E$ 两点的小球水平方向的速度之比为2：1

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5. 如图所示，平行板电容器与电动势为 $E$ 的直流电源连接，下极板接地，初始时开关S闭合，绝缘电介质薄板在电容器外面，一带电油滴位于电容器中的 $P$ 点且恰好处于平衡状态。已知油滴所带电荷量很小，下列说法正确的是（）

A、保持开关S闭合，仅将下极板向上移动一小段距离，油滴将向下移动 B、保持开关S闭合，仅将电介质板贴着上极板插入电容器，电容器带电量不变 C、断开S，仅将下极板向上移动一小段距离， $P$ 点电势不变 D、断开S，仅将金属板贴着上极板插入电容器，油滴保持静止

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6. 如图所示的电路为某控制电路的简化图，图中电源内阻不计， $R_{1}$ 、 $R_{2}$ 、 $R_{3}$ 为定值电阻， $R_{0}$ 为光敏电阻 $($ 阻值随光照强度的增加而减小 $)$ ，电压表、电流表均为理想电表，开关 $S$ 闭合后，电表示数分别表示为 $U$ 、 $I_{1}$ 、 $I_{2}$ ，电表示数变化量分别表示为 $Δ U$ 、 $Δ I_{1}$ 、 $Δ I_{2}$ 。在光照强度减弱的过程中，下列说法正确的是（）

A、 $U$ 、 $I_{1}$ 、 $I_{2}$ 都增大 B、 $U$ 、 $I_{1}$ 、 $I_{2}$ 都减小 C、 $U$ 增大， $I_{1}$ 、 $I_{2}$ 减小 D、 $\frac{Δ U}{Δ I_{1}}$ 增大

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7. 如图所示，真空中平行板电容器间有匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向下（与纸面平行），磁场方向垂直纸面向里，右侧圆形区域内（含右半圆边界）有垂直纸面向外的匀强磁场。极板间距离为 $d$ ，板长为 $L$ ，忽略电容器边缘效应，圆形区域左侧与极板右端连线相切，上侧与上极板的延长线相切于 $C$ 点，下侧与下极板的延长线相切于 $D$ 点。一束宽度为 $d$ 、比荷一定但速率不同的带正电粒子平行于极板方向射入电容器中， $L$ 足够长，只有沿直线运动的粒子才能离开平行板电容器。若平行板间电场强度大小为 $E$ 、磁感应强度大小为 $B_{1}$ ，圆形区域中磁感应强度大小为 $B_{2}$ ，不计粒子重力，下列说法正确的是（）

A、进入圆形磁场区域的粒子在电容器内运动的时同为 $\frac{L E}{B_{1}}$ B、通过电容器的粒子都将从 $D$ 点离开圆形磁场区域 C、若粒子的比荷为 $\frac{2 E}{B_{1} B_{2} d}$ ，距上、下极板 $\frac{d}{4}$ 处射出极板的粒子在圆形磁场区域运动的时间之比为2：1 D、若粒子的比荷为 $\frac{2 E}{B_{1} B_{2} d}$ ，紧贴上极板的带电粒子从进入电容器到离开右侧圆形磁场区域，运动的总时间为 $(π d + L + \frac{d}{2}) \frac{B_{1}}{E}$

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8. 倾角为 $θ$ 的斜面固定在水平地面上，物块恰好静止在斜面上，图中所示为对物块施加恒定外力的四种情形，所施加外力的方向如图所示，其中 $F_{1}$ 垂直斜面， $F_{3}$ 竖直向下，则一定不会使物块运动的力是（）

A、 $F_{1}$ B、 $F_{2}$ C、 $F_{3}$ D、 $F_{4}$

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9. 如图所示为物理研究史上著名的四个“安培示零实验”之一。三个圆形线圈 $a$ 、 $b$ 、 $c$ 中心在同一直线上，其中线圈 $a$ 和 $c$ 固定并串联在一起。调节各线圈半径大小及它们之间的距离，当线圈 $a$ 、 $c$ 通过电流 $I_{1}$ ，线圈 $b$ 通过电流 $I_{2}$ 时，线圈 $a$ 、 $c$ 对 $b$ 线圈的合力 $F_{b}$ 为零。下列说法正确的是（）

A、仅将 $I_{2}$ 反向，其他条件不变，则 $F_{b}$ 向右 B、仅将 $I_{1}$ 反向，其他条件不变，则 $F_{b}$ 仍然为零 C、仅增大 $I_{2}$ ，其他条件不变，则 $F_{b}$ 向左 D、仅增大 $I_{1}$ ，其他条件不变，则 $F_{b}$ 仍然为零

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10. 如图所示，固定在竖直面内的光滑绝缘圆形轨道与地面相切于 $A$ 点，轨道半径为 $R$ ，空间存在平行于轨道平面的匀强电场。 $B C$ 为圆形轨道的一条直径，一电荷量为 $q$ 的带正电小球恰能在轨道内做圆周运动，且小球在 $B$ 点时对轨道的压力最大， $B C$ 与 $O A$ 的夹角为 $θ = 30 °$ ，已知小球质量为 $m$ ，重力加速度为 $g$ ，下列说法正确的是（）

A、场强的最小值为 $\frac{\sqrt{3} m g}{3 q}$ B、场强最小时， $U_{B C} = 0$ C、场强最小时，小球对轨道的最大压力为 $F_{N} = \frac{2 + 5 \sqrt{3}}{2} m g$ D、若场强沿水平方向时，小球恰好做完整的圆周运动，则小球的最小速度为 $v = \sqrt{\frac{2 \sqrt{3}}{3} g R}$

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二、非选择题：本题共6小题，共60分。

11. 如图所示装置为探究碰撞时动量守恒的“碰撞实验器”，即研究两个小球在轨道水平部分发生碰撞前后的动量关系。某小组同学在探究时，先用天平测出小球1、2的质量分别为 $m_{1}$ 、 $m_{2}$ ，然后完成以下实验步骤：
步骤1：让小球1自斜槽上的 $A$ 点由静止滚下，落在墙面上，重复多次，记录下落点平均位置；
步骤2：把小球2放在斜槽末端边缘位置 $B$ ，让小球1自 $A$ 点由静止滚下，小球1和小球2发生碰撞后落在墙面上，重复多次，记录下两个落点平均位置；
步骤3：用刻度尺分别测量三个击墙点的平均位置 $M$ 、 $P$ 、 $N$ 到与 $B$ 点等高的 $O$ 点的距离，得到线段 $O M$ 、 $O P$ 、 $O N$ 的长度分别为 $y_{1}$ 、 $y_{2}$ 、 $y_{3}$ 。

(1)、为了完成本实验，下列必须具备的实验条件或操作步骤是____（填选项序号）。

A、斜槽轨道末端的切线必须水平 B、入射球和被碰球的半径必须相同 C、入射球的质量应大于被碰球的质量 D、斜槽轨道必须光滑

(2)、当所测物理量满足表达式（用所测物理量的符号表示）时，即说明两球碰撞过程遵守动量守恒定律。

(3)、如果两球是弹性碰撞，则 $y_{1}$ 、 $y_{2}$ 、 $y_{3}$ 之间应满足的关系式是。

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12. 某同学将一量程为1mA的毫安表改装成量程为0.6A的电流表。先将电阻丝 $R_{1}$ 与该毫安表并联进行改装，根据标示每1cm电阻丝的电阻为 $0.1 Ω$ ，然后选用合适的电源 $E$ 、滑动变阻器 $R_{2}$ 、定值电阻 $R_{3}$ 、开关S和标准电流表对改装后的电表进行检测，设计的电路如图所示。

(1)、该毫安表铭牌标示的内阻为 $30 Ω$ ，据此计算电阻丝 $R_{1}$ 接入的长度应为 $L =$ cm（结果保留1位有效数字）。

(2)、按照电路图连接电路，开关闭合前， $R_{2}$ 的滑片应移到最（填“左”或“右”）端。

(3)、开关闭合后，调节 $R_{2}$ 的滑片位置，毫安表有示数，但电流表示数变化不显著，故障原因可能是____（填选项前的字母）。

A、 $R_{1}$ 断路 B、 $R_{1}$ 短路

(4)、排除故障后，调节 $R_{2}$ 的滑片位置，当标准电流表的示数为0.42A时，毫安表的示数为0.60mA，由此可推测出改装的电流表量程（填“是”或“不是”）预期值。

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13. 如图1所示，一质量为0.4kg的小物体静止在水平台面上，在水平推力 $F$ 的作用下从坐标原点 $O$ 开始沿 $x$ 轴运动， $F$ 与物体坐标 $x$ 的关系如图2所示。在 $x = 4 m$ 时撤去力 $F$ ，同时物体从平台飞出。物体与水平台面间的动摩擦因数为 $\frac{3}{4}$ ，重力加速度 $g$ 取10m/s² ，不计空气阻力。求：

(1)、 $x = 1 m$ 时，物体的加速度大小 $a$ ；

(2)、从坐标原点到 $x = 4 m$ 处，水平推力所做的功 $W$ ；

(3)、物体即将离开平台时力 $F$ 的功率 $P$ 。

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14. 如图1所示，在半径为 $r$ 的圆形区域内，有垂直于圆面的磁场，磁感应强度随时间的变化关系如图2所示， $B_{1}$ 和 $B_{2}$ 大小之比为 $\sqrt{3} ： 1$ ，已知 $B_{1} = B_{0}$ 。 $t = 0$ 时刻，一带电粒子从 $P$ 点沿 $P O$ 方向进入匀强磁场中，从圆周上 $A$ 点离开磁场， $∠ P O A = 60 °$ ，在磁场中运动的时间为 $Δ t$ （ $Δ t < t_{0}$ ），粒子重力不计。

(1)、求该粒子的比荷（用含 $Δ t$ 、 $B_{0}$ 的式子表示）；

(2)、若同一种粒子在 $t_{0}$ 时刻从 $P$ 点入射，速度大小、方向均与第一次相同，求这个粒子在圆形磁场区域中运动的时间。

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15. 如图所示， $A$ 、 $B$ 、 $C$ 、 $D$ 是匀强电场中一个长方形的四个顶点， $A B = 2 c m$ ， $B C = 6 c m$ 。有一带电量 $q = 3 \times 1 0^{- 6} C$ 的正点电荷，从无限远处移到电场中的 $A$ 点，克服静电力做功 $4.5 \times 1 0^{- 5} J$ ，从 $A$ 点移动到 $B$ 点，静电力做功 $3.6 \times 1 0^{- 5} J$ ，从 $A$ 点移动到 $D$ 点，静电力做功 $5.4 \times 1 0^{- 5} J$ ，规定无限远处电势为零。求：

(1)、 $A$ 点的电势 $φ_{A}$ ；

(2)、该点电荷在 $C$ 点的电势能 $E_{p C}$ ；

(3)、匀强电场的电场强度 $E$ 。

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16. 如图所示，四分之一光滑圆弧形槽的质量为 $M = 2 k g$ ，静置于光滑水平面 $A B$ 上，且与 $A B$ 相切于 $B$ 点。光滑水平面右端紧邻一等高水平传送带，传送带 $C D$ 长度为 $L = 2 m$ ，以速度 $v = 3 m / s$ 逆时针匀速转动，传送带距地面的高度为 $h = 0.8 m$ 。质量为 $m = 1 k g$ 的小滑块由圆弧轨道的最高点静止释放，经过传送带后，落在与 $D$ 点水平距离为 $x = 1.6 m$ 的位置，已知滑块与传送带间的动摩擦因数为 $μ = 0.5$ ，滑块经过 $B$ 、 $C$ 处时无能量损失，重力加速度 $g$ 取10m/s²。求：

(1)、滑块与传送带之间因摩擦产生的热量；

(2)、圆弧形槽的半径 $R$ ；

(3)、若圆弧形槽的半径为 $R_{0} = 1.2 m$ ，滑块是否能再滑上圆弧形槽，若不能，说明理由；若能，计算从滑块与圆弧形槽分离到下一次相遇经历的时间。

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