广东番禺中学2023-2024学年高三上学期第六次段考物理试题

试卷更新日期：2024-03-12 类型：期中考试

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一、单选题（每题4分，共28分。）

1. 如图甲，德化石牛山索道全长为7168m，高度差为1088m，是亚洲第二长索道乘坐索道缆车可饱览石牛山的美景。如图乙，缆车水平底板上放一个小行李，若缆车随倾斜直缆绳匀加速上行，则小行李（）

A、受到底板的摩擦力方向水平向右 B、受到底板的支持力大于小行李的重力 C、受到底板作用力的方向竖直向上 D、受到底板作用力的方向沿缆绳斜向上

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2. 主动降噪耳机能根据环境中的噪声（纵波）产生相应的降噪声波，降噪声波与环境噪声同时传入人耳，两波相互叠加，达到降噪的目的。下列说法正确的是（　　）

A、降噪声波与环境噪声的波长相同 B、耳膜振动方向与环境噪声传播方向垂直 C、降噪声波和环境噪声发生干涉，耳膜振动加强 D、环境噪声频率越高，从耳机传播到耳膜的速度越快

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3. “人体旗帜”指的是用手抓着支撑物，使身体与地面保持平行的高难度动作。某同学重为 $G$ ，完成此动作时其受力情况如图所示，已知两手受力 $F_{1}$ 、 $F_{2}$ 方向与竖直方向夹角均为60°，则其中 $F_{1}$ 大小为（　　）

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

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4. 为顺利完成月球背面的“嫦娥六号”探测器与地球间的通信，我国新研制的“鹊桥二号”中继通信卫星计划2024年上半年发射，并定位在地月拉格朗日 $L_{2}$ 点，位于拉格朗日点上的卫星可以在几乎不消耗燃料的情况下与月球同步绕地球做匀速圆周运动。已知地、月中心间的距离约为 $L_{2}$ 点与月球中心距离的6倍，如图所示。则地球与月球质量的比值约为（）

A、36 B、49 C、83 D、216

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5. 核电池是利用同位素自然衰变产生的热量，通过温差热电效应将核能转化为电能的装置，其基本结构如图所示。某款核电池是利用锶90（半衰期约为28年）的衰变来工作的，其中锶90的衰变方程为： $_{38}^{90} S r \to_{39}^{90} Y + X$ ，下列说法正确的是（）

A、锶90发生的是 $α$ 衰变 B、经过56年，核电池的质量约减小 $\frac{3}{4}$ C、锶90衰变产生的射线X是一种电磁波 D、射线X本质是高速电子流

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6. 如图甲，O、P为光滑水平面上相距0.3m的两点，O、P连线上存在与OP连线平行的电场，其上各点的电势 $φ$ 随距O点的距离x变化的关系如图乙所示，图中斜虚线为图线在点P（0.3m，200V）的切线，切线与x轴交于0.5m处。现将一质量 $m = 1 \times 1 0^{- 3} k g$ 、电荷量 $q = + 2 \times 1 0^{- 5} C$ 的小物块从O点静止释放，下列说法正确的是（）

A、该电场线的方向为由P指向O B、该物块在P点的电势能比O点的电势能大 C、该物块运动到P点时，加速度大小为 $20 m / s^{2}$ D、该物块运动到P点时，速度大小为10m/s

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7. 在自行车上安装码表可记录骑行情况。如图，码表由强磁铁、霍尔传感器及显示器组成。霍尔传感器固定在自行车前叉一侧，强磁铁固定在车轮的一根辐条上。车轮半径为 $R$ ，霍尔传感器到车轴的距离为 $r$ 。强磁铁每次经过霍尔传感器时， $P Q$ 端均输出一次电信号，若每秒强磁铁 $n$ 次经过霍尔传感器，同时显示器数据更新一次，则（　　）

A、显示器上的里程 $110.0 k m$ 是指骑行的位移大小 B、磁铁如图经过传感器时，导电的电子向 $Q$ 端汇聚 C、上图中 $P Q$ 两端电势的高低，与磁铁运动的方向有关 D、自行车的速度 $21.8 k m / h$ 是由 $2 π n r$ 换算得来的

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二、多选题（每题全对得6分，漏选得3分，错选不得分，共18分。）

8. 有“海上充电宝”之称的南鲲号是一个利用海浪发电的大型海上电站，其发电原理是海浪带动浪板上下摆动，从而驱动发电机转子转动，其中浪板和转子的链接装置使转子只能单方向转动。若转子带动线圈如下图逆时针转动，并向外输出电流，则下列说法正确的是（　　）

A、线圈转动到如图所示位置时穿过线圈的磁通量最大 B、线圈转动到如图所示位置时 $a$ 端电势低于 $b$ 端电势 C、线圈转动到如图所示位置时其靠近 $N$ 极的导线框受到的安培力方向向上 D、该发电机单位时间内能输出的最大电能与浪板面积的大小有关

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9. 如图为洛伦兹力演示仪的结构图。励磁线圈产生的匀强磁场方向垂直纸面向外，玻璃泡中的磁场可以视为匀强磁场，且磁感应强度大小与线圈中电流 $I$ 的关系为 $B = k I$ （k为常数）。电子由电子枪产生，其速度方向与磁场方向垂直。测得电子在玻璃泡中做匀速圆周运动的轨迹半径为r，从电子枪射出经过加速的电子速度为v，电子所带电荷量为e，质量为m，则励磁线圈中电流 $I_{0}$ 和一个电子在玻璃泡中运动的等效电流 $I$ 分别为（　　）

A、 $\frac{2 m v}{k r e}$ ， $\frac{e v}{π r}$ B、 $\frac{m v}{k r e}$ ， $\frac{e v}{2 π r}$ C、 $\frac{2 m v}{k r e}$ ， $\frac{e v}{2 π r}$ D、 $\frac{m v}{k r e}$ ， $\frac{e v}{π r}$

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10. 图甲是小明学习完电磁感应知识后设计电动公交车无线充电装置，其工作原理如图乙所示，其中供电线圈埋在地下，受电线圈和电池系统置于车内，供电线路中接电阻R＝2Ω。小明查询资料得知电动公交车常规充电时输入电压范围一般是220V~400V，流过电池系统电流范围一般是10A~30A。当输入端ab接上380V正弦交流电后，这时电池系统cd两端的电压为600V，电池系统的电流为20A。若不计线圈及导线电阻，忽略线圈中的磁场损失，则下列说法正确的是（）

A、无线充电技术与变压器的工作原理相同 B、若输入端ab接上380V直流电压，也能进行充电 C、供电线圈和受电线圈匝数比可能为1：2 D、ab端的输入功率等于12kW

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三、实验题（每空2分，共16分。）

11. 如图所示，用气体压强传感器探究气体等温变化的规律，操作步骤如下：

①在注射器内用活塞封闭一定质量的气体，将注射器、压强传感器、数据采集器和计算机逐连接起来；
②缓慢移动活塞至某位置，待示数稳定后记录此时注射器内封闭气体的体积 $V_{1}$ 和由计算机显示的气体压强值 $p_{1}$ ；
③重复上述步骤②，多次测量并记录；
④根据记录的数据，作出相应图像，分析得出结论。

(1)、实验过程中，下列说法正确的____；

A、推拉活塞时，动作要快，以免气体进入或漏出 B、推拉活塞时，手不可以握住注射器气体部分 C、活塞移至某位置时，应迅速记录此时注射器内气柱的长度和压力表的压强值

(2)、某同学在推动活塞的过程中测出了注射器内封闭气体的几组压强p和体积V的值后，以p为纵轴、 $\frac{1}{V}$ 为横轴，画出图像如图所示，则产生的可能原因是____。

A、实验过程中有漏气现象 B、实验过程中气体温度降低 C、实验过程中气体温度升高 D、实验过程中外面气体进入注射器，使注射器里面气体质量增加了

(3)、在不同温度环境下，另一位同学重复了上述实验，实验操作和数据处理均正确。环境温度分别为 $T_{1}$ 、 $T_{2}$ ，且 $T_{1} > T_{2}$ 。在如图所示的四幅图中，可能正确反映相关物理量之间关系的是____。

A、 B、 C、 D、

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12. 现要组装一个酒精测试仪，它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器。此传感器的电阻 $R_{x}$ 随酒精气体浓度的变化而变化，规律如图甲所示。酒精测试仪的调试电路如图乙所示。目前国际公认的酒驾标准是“0.2mg/mL≤酒精气体浓度< 0.8mg/mL”，醉驾标准是“酒精气体浓度≥0.8mg/mL”提供的器材有：
A二氧化锡半导体型酒精传感器 $R_{x}$
B直流电源（电动势为4V，内阻不计）
C电压表（量程为3V，内阻非常大）
D电阻箱（最大阻值为999.9Ω）
E定值电阻 $R_{1}$ （阻值为50Ω）
F定值电阻 $R_{2}$ （阻值为10Ω）
G单刀双掷开关一个，导线若干

(1)、为使电压表改装成酒精浓度测试表以判断是否酒驾， $R$ 应选用定值电阻（填 $R_{1}$ 或 $R_{2}$ )；

(2)、按照下列步骤调节此测试仪：
①电路接通前，先将电阻箱调为30.0Ω，然后开关向（填“a”或“b”）端闭合，将电压表此时指针对应的刻度线标记为mg/mL；（保留两位有效数字）
②逐步减小电阻箱的阻值，电压表的示数不断（填“变大”或“变小”）。按照甲图数据将电压表上“电压”刻度线标为对应的“酒精浓度”；
③将开关向另一端闭合，测试仪即可正常使用

(3)、在电压表刻度线上标注一段红色的长度以提醒酒驾的读数范围，该长度与电压表总刻度线长度的比例为 $1 ：$ 。（保留一位有效数字）

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四、解答题（本题共38分，需写出必要的公式和解答过程，只写答案不得分。）

13. 图（一）是我国宇航员王亚平太空授课时“玩水球”，水滴在完全失重环境下成为一透明的球体，当太阳光照射到“水球”上时，光会被折射和反射而形成彩虹。如图（二）为某均匀透明球形液滴的截面图，圆心O在球心上。球半径为R。一束光从空中（看作真空）平行直径AOB射到圆上的C点，入射角i=60°，该光射入球内经过一次反射后从D点再次平行AOB折射向空中。C、D两点到AOB的距离相同。

(1)、补充完整液滴内的光路图，求出液滴对该光的折射率n；

(2)、该光从C点射入液滴经一次反射从D点射出在液滴内传播的时间t。（光在真空中的传播速度为c）

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14. 有些高能粒子会对物理仪器造成损害，一位同学认为可利用电磁场让带电粒子偏转的特点设计装置实现对粒子的屏蔽作用，如图所示为一半径为R的圆柱形铅盒的截面图，其中心为粒子发射源，以中心为坐标原点建立 $O x y$ 平面坐标系，使y轴负半轴与 $∠ A O B$ 的角平分线重合，发射源可在图示 $∠ A O B = 60 °$ 平面范围内从圆心O沿半径方向往外不断发射出速度大小均为v，电荷量为q，质量为m的某种带正电粒子，粒子通过圆弧AB的缝隙到达铅盒外面，同学打算在 $y = - R$ 到 $y = - 2 R$ 间的条形区域设置匀强电场或者匀强磁场以实现屏蔽效果，粒子重力不计，忽略粒子间的相互作用。

(1)、如果条形区域设置平行于y轴的匀强电场，则电场的电场强度应至少为多少，使得所有粒子不能越过条形电场区域？并判断匀强电场方向；

(2)、如果条形区域设置垂直于截面向里的匀强磁场，则磁场的磁感应强度应至少为多少，使得所有粒子不能越过条形磁场区域？此时粒子在磁场运动的最长时间为多少？

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15. 如图所示，光滑水平面上有一小车B，右端固定一沙箱，沙箱上连接一水平的轻质弹簧，小车与沙箱的总质量为 $M = 2 k g$ 。车上在沙箱左侧距离 $s = 1 m$ 的位置上放有一质量为 $m = 1 k g$ 小物块A，物块A与小车的动摩擦因数为 $μ = 0.1$ 。仅在沙面上空间存在水平向右的匀强电场，场强 $E = 2.0 \times 1 0^{3} V / m$ 。当物块A随小车以速度 $v_{0} = 10 m / s$ 向右做匀速直线运动时，距沙面 $H = 5 m$ 高处有一质量为 $m_{0} = 2 k g$ 的带正电 $q = 1 \times 1 0^{- 2} C$ 的小球C，以 $u_{0} = 10 m / s$ 的初速度水平向左抛出，最终落入沙箱中。已知小球与沙箱的相互作用时间极短，且忽略弹簧最短时的长度，并取 $g = 10 m / s^{2}$ 。求：

(1)、小球落入沙箱前的水平方向的分速度 $u_{x}$ 与合速度v；

(2)、小车在前进过程中，弹簧具有的最大值弹性势能 $E_{p}$ ；

(3)、设小车左端与沙箱左侧的距离为L。请讨论分析物块A相对小车向左运动的整个过程中，其与小车摩擦产生的热量Q与L的关系式。

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