湖南省娄底市2023-2024学年高三上学期期末考试物理试题

试卷更新日期：2024-03-22 类型：期末考试

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一、单项选择题（本大题共6小题，每小题4分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求）

1. 如图所示的位移 $(x)$ —时间 $(t)$ 图像和速度 $(v)$ —时间 $(t)$ 图像中，甲、乙、丙、丁代表四辆车在一条直线上的运动情况，则下列说法正确的是（　　）

A、 $t_{1}$ 时刻甲乙两车速度相同 B、 $0 ~ t_{1}$ 时间内的某时刻甲乙两车速度相同，距离最大 C、 $0 ~ t_{2}$ 时间内，丙、丁两车的平均速度相同 D、 $0 ~ t_{2}$ 时间内，丙、丁两车的位移相同

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2. 如图所示，AB两点相距3r，P、M两点把AB连线三等分，在B点固定一点电荷+q，A点固定另一点电荷，已知M点电场强度为0，静电力常量为k，取无穷远处电势为零，则（　　）

A、A点的电荷带负电 B、A点的电荷所带电荷量为 $\sqrt{2} q$ C、 $P$ 点电势为0 D、撤去 $B$ 处的点电荷， $M$ 点的电场强度大小为 $k \frac{q}{r^{2}}$

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3. 如图所示，倾斜轨道与水平面的夹角为 $θ$ ，倾斜轨道上放置一光滑的导电金属导轨 $a b c d$ ，导轨间距为 $L$ ， $a b$ 间接有一直流电源， $c d$ 段垂直于导轨放置一金属棒，回路内的电流为 $I$ ，整个空间处在磁感应强度为 $B$ 的竖直向上的匀强磁场中，金属棒刚好处于静止状态，已知重力加速度为 $g$ ，则（　　）

A、 $a$ 端接电源的正极 B、金属棒受到的安培力大小为 $B I L$ C、金属棒的质量为 $\frac{B I L}{g s i n θ}$ D、金属棒的质量为 $\frac{B I L c o s θ}{g}$

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4. 2023年10月26日11时14分，搭载神舟十七号载人飞船的长征二号 $F$ 遥十七运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，进入预定轨道，发射取得圆满成功。如图所示是神舟十七号载人飞船成功对接空间站组合体的画面。对接后可近似认为组合体在轨道上做匀速圆周运动，下列说法正确的是（　　）

A、根据组合体运动线速度大小为 $v$ ，周期为 $T$ ，万有引力常量为 $G$ ，可算出地球的质量 $M = \frac{T v^{3}}{2 π G}$ B、对接前飞船运动到比空间站更低的轨道，减速后有可能与空间站对接 C、对接后组合体由于太空中阻力的作用，若不加以调整轨道会慢慢升高 D、在组合体的实验舱内指令长汤洪波由静止释放一个小球，可以根据小球的下落高度和时间计算所在轨道处的重力加速度

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5. 如图所示，光滑水平面左侧连接一传送带，传送带长 $L = 4 m$ ，水平面右侧连接一 $\frac{1}{2}$ 光滑圆周轨道，小物块（可视为质点）质量 $m = 0.1 k g$ ，与传送带间的动摩擦因数为 $μ = 0.2$ ，重力加速度 $g$ 取 $10 m$ $/ s^{2}$ ，当传送带速度 $v_{0} = 2 m / s$ 时，小物块由静止开始放到传送带的最左端时，小物块刚好滑到 $\frac{1}{2}$ 圆周的最高点，则（　　）

A、小物块在传送带上一直做加速运动 B、小物块在传送带上的运动时间为 $2 s$ C、半圆周的半径为 $0.08 m$ D、小物块在半圆周最高点的速度为 $1 m / s$

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6. 如图所示，轻质弹簧上端悬挂于天花板，下端系有质量为 $M$ 的圆板，处于平衡状态。一质量为 $m$ 的圆环套在弹簧外，与圆板距离为 $h$ ，让环自由下落撞击圆板，碰撞时间极短，碰后圆环与圆板共同向下运动，已知重力加速度为 $g$ ，则（　　）

A、碰撞过程中环与板组成的系统动量和机械能都守恒 B、碰撞过程中系统损失的机械能为 $m g h \frac{M}{M + m}$ C、圆环和圆板的最大速度为 $\frac{m}{m + M} \sqrt{2 g h}$ D、碰撞后的瞬间圆板对环的弹力为 $2 \frac{M m g}{(M + m)}$

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二、多项选择题（本大题共4小题，每小题5分，共20分。每小题给出的4个选项中，有多个选项符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）

7. 一列简谐横波沿直线传播， $A$ 和 $B$ 两点是沿传播方向上两点，波由 $A$ 传向 $B$ ， $A$ 、 $B$ 两点平衡位置相距 $s = 3 m$ ，从0时刻起 $A$ 点的振动图像如图中的甲所示， $B$ 点的振动图像如图中的乙所示，则下列说法正确的是（　　）

A、该波的波长可能为 $4 m$ B、该波的波长可能为 $2.4 m$ C、该机械波的最大传播速度为 $0.6 m / s$ D、该波遇到 $10 m$ 的孔，一定能发生明显的衍射

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8. 如图所示，楔形玻璃的横截面 $A O B$ 的顶角为 $θ = 37 ° ， O A$ 边上的点光源 $S$ 到顶点 $O$ 的距离为 $L$ ，光线射向 $O B$ 边，不考虑多次反射，从 $O B$ 边射出的最短时间为 $\frac{3 L}{4 c}$ ，其中 $c$ 为光在真空中的传播速度， $s i n 37 ° = 0.6 ， c o s 37 ° = 0.8$ ，则（　　）

A、光在玻璃中的传播速度为 $\frac{3}{5} c$ B、玻璃的折射率为1.25 C、从 $S$ 点射向 $O$ 点的光线恰好能发生全反射 D、 $O B$ 上的发光长度为 $\frac{6}{5} L$

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9. 如图所示的电路中，电源电动势为 $E$ ，内阻为 $r$ ， $R_{2}$ 、 $R_{3}$ 为定值电阻， $R_{1}$ 为滑动变阻器， $R_{2}$ $= R_{3} = r$ ，变阻器 $R_{1}$ 的总阻值为 $3 r$ ， $C$ 为下极板接地的平行板电容器，电表均为理想电表， $G$ 为灵敏电流计。初始状态 $S_{1}$ 和 $S_{2}$ 均闭合，滑片 $P$ 位于最右端，此时两极板之间的带电油滴 $Q$ 恰好处于平衡状态，则下列说法正确的是（　　）

A、将滑动变阻器 $R_{1}$ 的滑动头向左移动，油滴在运动过程中的电势能和动能都增大 B、将滑动变阻器 $R_{1}$ 的滑动头向左移动，电压表的示数增大，变阻器 $R_{1}$ 上的功率先增大后减小 C、将两极板的正对面积减小，电流计中有向下的电流 D、断开开关 $S_{2}$ ，将电容器上极板向上平移一小段距离，带电油滴 $Q$ 的电势能不变

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10. 图为“双聚焦分析器”质谱仪的结构示意图，静电分析器中与圆心 $O_{1}$ 等距离的各点场强大小相等、方向沿径向，电场强度大小可表示为 $E = \frac{k}{r} ， r$ 为考查点到球心 $O_{1}$ 的距离，磁分析器中以 $O_{2}$ 为圆心、圆心角为 $90 °$ 的扇形区域内，分布着方向垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度大小为 $B$ ，其左边界与静电分析器的右端面平行。在静电分析器前有一可以整体左右平移的粒子源和加速器。由粒子源发出的一电荷量为 $q$ 的正离子经加速电场加速后，从静电分析器正中间的 $M$ 点垂直于电场方向，沿半径为 $R$ 的四分之一圆弧轨迹做匀速圆周运动，从 $N$ 点射出，接着由 $P$ 点垂直磁分析器的左边界射入，最后垂直打在荧光屏的 $Q$ 点，已知 $Q$ 点与圆心 $O_{2}$ 的距离为 $d$ 。则下列说法正确的是（　　）

A、加速电压为 $\frac{k}{2}$ B、离子的质量为 $\frac{2 d^{2} B^{2} q}{k}$ C、若仅将离子质量变为原来的 $\frac{9}{10}$ ，其他条件不变，则它打在荧光屏的位置在 $Q$ 点左侧 D、若粒子源和加速器整体向右平移一小段距离，则离子在分析器中不能做匀速圆周运动

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三、非选择题（本题共5小题，共56分）

11. 近年来手机更新换代，飞速发展，手机功能越来越强大。某同学在研究直线运动的实验中，先将手机拍摄的时间间隔设置为 $T$ ，一小球靠近墙面竖直向上抛出，分别拍摄了上升和下降两个阶段的频闪照片，如图甲和乙所示，测出每块砖的厚度为 $d$ 。已知小球所受阻力大小不变，不计砖和砖之间的缝隙宽度。

(1)、试判断 $O$ 点是否为小球上升的最高点（选填“是”或“否”）。

(2)、小球上升过程的加速度大小为。

(3)、小球下落过程通过 $A$ 的速度大小为，上升过程通过 $A$ 点的速度大小为。

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12. （1）某同学学习了多用电表的原理后，设计了一个如图甲所示的欧姆表，所用器材有：一节干电池 $(E = 1.5 V)$ 、满偏电流为 $I_{g} = 3 m A$ 、内阻为 $R_{g} = 270 Ω$ 的表头、电阻箱、滑动变阻器、导线若干，他把红黑表笔短接，调节滑动变阻器的阻值，使得电流表满偏，在 $3 m A$ 处标上“0” $Ω$ ，在0 $m A$ 处标上“ $\infty$ ” $Ω$ ，依次标上相应的刻度，则在 $15 m A$ 处应标上____ $Ω$ 。

(1)、为了粗测二极管的正向电阻，当指针偏转角度较大时，红表笔连接的是二极管的极（选填“正”或“负”）；此时，电流表的指针指在如图乙所示的位置，该读数为 $m A$ ，二极管的正向电阻为 $Ω$ 。

(2)、在实验室有一标称值不清楚的电压表，按照正确的操作，把该电压表的正负两个接线柱接入自制的多用电表中，电流表的读数为 $I = 0.50 m A$ ，电压表总共有40个小格，此时的电压表指针指在10个小格处，则该电压表的内阻为 $Ω$ ，量程为V。

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13. 如图所示是2023年10月31日神舟十六号载人飞船返回舱成功返回的画面。高度在8公里时，返回舱主伞打开，此时返回舱速度为 $80 m / s$ ，离地 $1 m$ 前，返回舱已经匀速运动，速度为 $10 m / s$ ，已知主伞打开后主伞所受空气阻力与速度成正比，即 $f = k v$ ，已知返回舱质量（含宇航员）为 $m = 3000 k g$ ，不考虑返回舱质量的变化，主伞质量忽略不计，不计其他阻力， $g = 10 m / s^{2}$ 。求：

(1)、主伞打开瞬间，返回舱的加速度大小；

(2)、估算主伞打开到返回舱离地 $1 m$ 的过程中系统克服阻力做的功（结果保留两位有效数字）。

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14. 如图所示，水平面上有三个滑块A、 $B$ 和 $C$ ， $m_{A} = m_{C} = 1 k g ， m_{B} = 2 k g ， C$ 物块的右侧光滑，左侧粗糙，物块与水平面间的动摩擦因数均为 $μ = 0.2$ ， A和 $B$ 间夹有一压缩轻弹簧（弹簧与A、 $B$ 不相连），开始时在外力作用下处于静止状态，撤除外力后，弹簧恢复原长时A刚好和 $C$ 碰撞后粘在一起，A和 $C$ 向左滑行 $1 m$ 后静止，已知A、 $B$ 和 $C$ 均可看作质点， $g = 10 m / s^{2}$ ，求：

(1)、A和 $C$ 碰撞后的瞬间速度的大小；

(2)、开始时弹簧的弹性势能为多大；

(3)、若弹簧的劲度系数 $k = \frac{800}{3} N / m$ ，弹簧的弹性势能表达式为 $E_{p} = \frac{1}{2} k x^{2}$ ， x为弹簧的形变量，求初始时A和 $C$ 之间的距离。

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15. 截至2023年8月底，武威重离子中心已完成近900例患者治疗，疗效显著。医用重离子放疗设备主要由加速和散射两部分组成，整个系统如甲图所示，简化模型如乙图所示。乙图中，区域I为加速区，加速电压为 $U$ ，区域II、III为散射区域，偏转磁场磁感应强度大小均为 $B$ ，区域II中磁场沿 $y$ 轴正方向，区域III中磁场沿 $x$ 轴正方向。质量为 $m$ 、电荷量为 $q$ 的带正电的重离子在 $O$ 点由静止进入加速电场，离子离开区域II时速度偏转了 $37 °$ ，不计离子的重力， $s i n 37 ° = 0.6 ， c o s 37 ° = 0.8$ ．

(1)、求离子进入磁场区域II时速度大小；

(2)、求磁场II的宽度 $d$ ；

(3)、区域III磁场宽为 $d^{'} = \frac{10 π}{B} \sqrt{\frac{2 m U}{q}}$ ，在区域III右侧边界放置一接收屏，接收屏中心 $O^{'}$ 与离子进入电场时的 $O$ 点在同一直线上，求当离子到达接收屏时距离接收屏中心 $O^{'}$ 点的距离。

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