湖南省岳阳市岳阳县2023-2024学年高三（下）开学考试物理试卷

试卷更新日期：2024-03-28 类型：开学考试

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一、单选题：本大题共8小题，共32分。

1. 如图所示，有两根长为 $L$ 、质量为 $m$ 的细导体棒 $a$ 、 $b$ ， $a$ 被水平放置在倾角为 $45 °$ 的光滑斜面上， $b$ 被水平固定在与 $a$ 同一水平面的另一位置，且 $a$ 、 $b$ 平行，它们之间的距离为 $x$ 。当两细棒中均通以电流强度为 $I$ 的同向电流时， $a$ 恰能在斜面上保持静止，则下列关于 $b$ 的电流在 $a$ 处产生磁场的磁感应强度的说法中，错误的是（）

A、方向向上 B、大小为 $\frac{\sqrt{2} m g}{2 I L}$ C、要使 $a$ 仍能保持静止，而减小 $b$ 在 $a$ 处的磁感应强度，可使 $b$ 上移 D、若使 $b$ 下移， $a$ 将不能保持静止

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2. 奥运会比赛项目撑杆跳高如图所示，下列说法不正确的是（）

A、加速助跑过程中，运动员的动能增加 B、起跳上升过程中，运动员的重力势能增加 C、起跳上升过程中，人的机械能守恒 D、起跳上升过程中，杆的弹性势能先增加后减少

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3. 如图所示，正方体盒子 $A$ 放在固定的斜面体 $C$ 的斜面上，在盒子内放有光滑球 $B$ ， $B$ 恰与盒子前、后壁 $M$ 、 $N$ 点接触，在下述情况下，说法正确的是（）

A、若 $C$ 的斜面光滑，盒子 $A$ 以一定的初速度沿斜面向上滑行，则 $M$ 点对 $B$ 有压力 B、若 $C$ 的斜面光滑，盒子 $A$ 以一定的初速度沿斜面向上滑行，则 $N$ 点对 $B$ 有压力 C、若 $C$ 的斜面粗糙，且盒子 $A$ 沿斜面加速下滑，则 $M$ 点对球 $B$ 有压力 D、若 $C$ 的斜面粗糙，且盒子 $A$ 沿斜面加速下滑，则 $N$ 点对球 $B$ 有压力

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4. 如图所示，有一半圆，其直径水平且与另一圆的底部相切于 $O$ 点， $O$ 点恰好是下半圆的圆心，它们处在同一竖直平面内。现有三条光滑轨道 $A O B$ 、 $C O D$ 、 $E O F$ ，它们的两端分别位于上下两圆的圆周上，轨道与竖直直径的夹角关系为 $α > β > θ$ 。现让一小物块先后从三条轨道顶端由静止下滑至底端，则小物块在每一条倾斜轨道上滑动时所经历的时间关系为（）

A、 $t_{A B} = t_{C D} = t_{E F}$ B、 $t_{A B} > t_{C D} > t_{E F}$ C、 $t_{A B} < t_{C D} < t_{E F}$ D、 $t_{A B} = t_{C D} < t_{E F}$

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5. 如图所示，水平放置的光滑桌面中心开有光滑的小孔，轻质细绳穿过小孔一端连接质量为 $m$ 的小球，另一端连接总质量为 $8 m$ 的漏斗 $($ 其中细沙的质量为 $7 m)$ ，小球在轨道 $1$ 上做匀速圆周运动。某时刻起，漏斗内细沙缓慢流出而漏斗缓慢上升，漏斗内细沙全部流出时漏斗上升的高度为 $h$ ，之后小球在轨道 $2$ 上做匀速圆周运动，此过程中小球在任意相等时间内扫过的面积相等，重力加速度大小为 $g$ ，下列说法正确的是（）

A、小球在单位时间内扫过的面积为 $\sqrt{g h^{3}}$ B、小球在轨道 $1$ 上运动时的动能为 $4 m g h$ C、小球在轨道 $2$ 上运动时的动能为 $3 m g h$ D、此过程中细绳对漏斗做的功为 $2 m g h$

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6. 如图所示，水平桌面上平铺一张宜纸，宣纸的左侧压有一镇纸，写字过程中宣纸保持静止不动，下列说法正确的是（）

A、镇纸受到的支持力和它对宣纸的压力是一对平衡力 B、竖直提起毛笔悬空时，增大握笔的力度可以增大手和笔之间的摩擦力 C、自左向右行笔写一横过程中，镇纸不受摩擦力作用 D、自左向右行笔写一横过程中，桌面给宣纸的摩擦力向右

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7. 执勤交警通常使用酒精浓度测试仪，其工作原理如图，电源的电动势为 $E$ ，内阻为 $r$ ，酒精传感器电阻 $R$ 的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小，电路中的电表均为理想电表。当一位酒驾驾驶员对着测试仪吹气时，下列说法中正确的是（）

A、电流表的示数变大 B、电压表的示数变大 C、电源的输出功率变小 D、保护电阻 $R_{0}$ 消耗的功率变小

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8. 静电喷涂是一种利用静电作用使雾化涂料微粒在高压电场作用下带上电荷，并吸附于带正电的被喷涂工件的涂装技术，静电喷涂机的结构如图所示，规定大地的电势为零，下列说法正确的是（）

A、雾化涂料微粒带正电 B、静电喷涂机喷口处的电势大于零 C、雾化涂料向被喷涂工件运动过程中电势能减小 D、若将静电喷涂机向被喷涂工件移动， $P$ 点的电场强度减小

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二、多选题：本大题共3小题，共18分。

9. 如图所示， $A C$ 是倾角为 $θ = 30^{\circ}$ 的固定斜面， $C D$ 部分为水平面，小球从斜面顶端 $A$ 点以初速度 $v_{0}$ 水平抛出，刚好落在斜面上的 $B$ 点， $A B = \frac{1}{3} A C$ 。现将小球从斜面顶端 $A$ 点以初速度 $2 v_{0}$ 水平抛出 $($ 不计空气阻力，小球下落后均不弹起，重力加速度为 $g)$ ，则小球前后两次在空中运动过程中（）

A、时间之比为 $1 : \sqrt{3}$ B、水平位移之比为 $1$ ： $3$ C、当初速度为 $2 v_{0}$ 时，小球从抛出到离斜面的最远的时间为 $\frac{\sqrt{3} v_{0}}{g}$ D、当初速度为 $v_{0}$ 时，小球在空中离斜面的最远距离为 $\frac{\sqrt{3} v_{0}^{2}}{12 g}$

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10. 风力发电是一种绿色清洁能源。其发电原理可简化如图甲所示，风轮转动带动内部的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的轴匀速转动。产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图乙所示，发电机线圈内阻为 $10 Ω$ ，外接一只电阻为 $90 Ω$ 的灯泡，不计电路的其他电阻，则（）

A、 $t = 0.01 s$ 时穿过线圈的磁通量最大 B、 $t = 0.01 s$ 时穿过线圈的磁通量变化率为零 C、灯泡两端的电压为 $18 V$ D、每秒内电流方向改变 $50$ 次

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11. 图甲中笔记本电脑机身和显示屏分别装有霍尔元件和磁体，实现开屏变亮，合屏熄灭。图乙为一块利用自由电子导电，长、宽、高分别为 $a$ 、 $b$ 、 $c$ 的霍尔元件，电流大小恒定且方向向右。当合上显示屏时，水平放置的元件处于竖直向下的匀强磁场中，元件前、后表面间产生电压，当电压超过某一临界值时，屏幕自动熄灭。则（）

A、合屏状态下，前表面的电势比后表面的高 B、若磁场变强，可能出现闭合屏幕时无法熄屏 C、增大霍尔元件的高度 $c$ ，可能出现闭合屏幕时无法熄屏 D、前、后表面间的电压与流过霍尔元件的电流大小无关

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三、实验题：本大题共1小题，共8分。

12. 某同学通过实验对平拋运动进行研究，他在竖直墙上记录了拋物线轨迹的一部分。 $x$ 轴沿水平方向， $y$ 轴是竖直方向，由图中所给的数据可求出：平拋物体的初速度是 $m / s$ ，物体运动到 $B$ 点的实际速度是 $m / s$ ，抛出点坐标为 $($ 保留三位有效数字，坐标的单位用 $c m)$ 。 $(g$ 取 $10 m / s^{2})$

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四、计算题：本大题共4小题，共42分。

13. 小明用额定功率为 $1200 W$ 、最大拉力为 $300 N$ 的提升装置，把静置于地面的质量为 $20 k g$ 的重物竖直提升到高为 $85.2 m$ 的平台，先加速再匀速，最后做加速度大小不超过 $5 m / s^{2}$ 的匀减速运动，到达平台速度刚好为零，求提升重物所需的最短时间。 $($ 取 $g = 10 m / s^{2})$

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14. 如图所示，倾角 $θ = 3 0^{\circ}$ 的斜面体固定在水平面上，一轻弹簧的下端固定在斜面底端的挡板上，轻弹簧处于原长时其上端位于 $C$ 点，一根不可伸长的轻质细绳跨过轻质滑轮连接物体 $A$ 和 $B$ ， $A$ 、 $B$ 的质量分别为 $4 k g$ 和 $2 k g$ ，均可视为质点。物体 $A$ 与滑轮间的轻绳平行于斜面，与斜面间的动摩擦因数 $μ = \frac{\sqrt{3}}{4}$ 。现使物体 $A$ 从距离 $C$ 点 $L = 1 m$ 处以 $v_{0} = 3 m / s$ 的初速度沿斜面向下运动。物体 $A$ 向下运动将弹簧压缩到最短后，恰能回到 $C$ 点。弹簧始终在弹性限度内，重力加速度 $g$ 取 $10 m / s^{2}$ ，不计空气阻力，整个过程中轻绳处于拉伸状态且物体 $B$ 未与滑轮接触，不计滑轮摩擦。求：

(1)、 $A$ 沿斜面向下运动到 $C$ 点时轻绳的拉力；

(2)、整个运动过程中弹簧的最大弹性势能；

(3)、物体 $A$ 沿斜面向上运动过程中的最大速度。

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15. 如图所示为春节期间燃放的“火箭”型爆竹，由上下 $A$ 、 $B$ 两部分构成， $A$ 的质量 $m_{1} = 0.1 k g$ ， $B$ 的质量 $m_{2} = 0.2 k g$ ， $A$ 、 $B$ 中间夹有少量火药，不计其质量。开始时让“火箭”在距地面 $H = 0.8 m$ 高处自由释放，“火箭”着地瞬间以原速率 $0.75$ 倍的速率反弹，刚要离开地面时火药爆炸，经极短时间后 $A$ 、 $B$ 分离，此时 $B$ 的速度恰好为零。不计空气阻力和“火箭”的体积，可认为火药爆炸所释放的化学能全部转化为 $A$ 、 $B$ 的机械能，重力加速度 $g = 10 m / s^{2}$ 。求：

(1)、“火箭”着地时的速度 $v$ 的大小；

(2)、爆炸过程 $A$ 部分所受作用力的冲量 $I$ 的大小；

(3)、火药爆炸所释放的化学能 $E$ 。

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16. 如图所示是中国科学院自主研制的磁约束核聚变实验装置中的“偏转系统”原理图。偏转磁场为垂直纸面向外的矩形匀强磁场 $I I$ ，由正离子和中性粒子组成的粒子束以相同的速度进入两极板间，其中的中性粒子沿原方向运动，被接收器接收；一部分正离子打到下极板，其余的进入磁场发生偏转被吞噬板吞噬。已知正离子电荷量为 $q$ ，质量为 $m$ ，两极板间电压 $U$ 可以调节，间距为 $d$ ，极板长度为 $\sqrt{3} d$ ，极板间施加一垂直于纸面向里的匀强磁场 $I$ ，磁感应强度为 $B_{1}$ ，吞噬板长度为 $2 d$ ，其上端紧贴下极板竖直放置。已知当极板间电压 $U = 0$ 时，恰好没有正离子进入磁场 $I I$ 。不计极板厚度、粒子的重力及粒子间的相互作用。

(1)、求粒子束进入极板间的初速度 $v_{0}$ 的大小；若要使所有的粒子都进入磁场 $I I$ ，则板间电压 $U_{0}$ 为多少？

(2)、若所加的电压在 $U_{0} \sim (1 + k) U_{0}$ 内小幅波动， $k > 0$ 且 $k ≪ 1$ ，此时带电粒子在极板间的运动可以近似看成类平抛运动。则进入磁场 $I I$ 的带电粒子数目占总带电粒子数目的比例 $η$ 至少多少？

(3)、若所加电压为 $U_{0}$ ，且 $B_{2} = 3 B_{1}$ ，此时所有正离子都恰好能被吞噬板吞噬，求矩形偏转磁场的最小面积 $S_{m i n}$ 。

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