河北省张家口市尚义县第一名校等校2023-2024学年高三下学期开学收心联考物理试题

试卷更新日期：2024-03-29 类型：开学考试

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一、选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．

1. 下图为氢原子能级图，现有大量氢原子从 $n = 4$ 的能级向低能级跃迁，发出一些不同频率的光，下列说法正确的是（）

A、这些氢原子可能发出3种不同频率的光 B、若是用电子撞击氢原子使其从基态跃迁到 $n = 4$ 能级，则电子动能必等于12.75eV C、用这些光子照射逸出功为6.34eV的金属铂，逸出光电子的最大初动能可能为6.41eV D、用这些光子照射某金属，逸出的光电子来源于原子核内部

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2. 冰壶比赛是以队为单位在冰上进行的一种投掷性竞赛项目．在某次比赛中，冰壶投出后以8m/s的初速度做匀减速直线运动，加速度大小为 $0.4 m / s^{2}$ （下列说法中正确的是（）

A、冰壶第1s末的速度大小为0.4m/s B、冰壶第1s内的位移大小为8.2m C、倒数第3s内的位移大小为1.0m D、倒数第3s内的平均速度大小为 $\frac{1}{3} m / s$

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3. 一定质量的理想气体由状态a经①过程到状态b，由状态b经②过程到状态c，由状态c又经③过程回到状态a，①过程气体不与外界发生热传递，③过程温度保持不变．整个过程压强p与体积V的关系如图所示，下列说法正确的是（　　）

A、①过程外界对气体做正功 B、②过程气体从外界吸热 C、③过程气体既不吸热也不放热 D、整个过程初末状态气体体积相等，外界不对气体做功

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4. 如图所示，横截面圆心为点O、半径为R的四分之一圆柱体P固定在水平地面上，圆心O的正上方有一个大小可忽略的轻质定滑轮A，一根轻绳跨过定滑轮，一端和置于圆柱体P上质量为m的小球Q连接，另一端系在固定竖直杆上的B点，一质量为 $m_{0}$ 的钩码N挂在AB间的轻绳上，整个装置处于静止状态．已知AN与BN夹角为 $120 °, A O = 2 R, A Q = 1.5 R$ ，不计一切摩擦，则 $\frac{m_{0}}{m} =$ （）

A、 $\frac{3}{4}$ B、 $\frac{4}{3}$ C、 $\frac{3}{2}$ D、 $\frac{2}{3}$

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5. 如图所示，场强为E的匀强电场方向竖直向下，所带电荷量为 $- q$ ，质量为m的带电小球用长为L的绝缘细线拴住，小球可以在竖直平面内绕O做圆周运动，A、B分别是轨迹的最高点和最低点。已知小球静止时的位置是A点，重力加速度大小为g，小球可以看成质点，下列说法正确的是（）

A、若小球静止在A点时给球一垂直绳的极小速度，则小球经 $π \sqrt{\frac{m L}{q E - m g}}$ 再次回到A点 B、若小球静止在A点时给球一垂直绳的极小速度，则小球经 $π \sqrt{\frac{m L}{q E}}$ 再次回到A点 C、若小球恰好可以做完整的圆周运动，则小球通过A点时速度最小值为 $\sqrt{g L}$ D、若小球恰好可以做完整的圆周运动，则小球通过A点时速度最小值为 $\sqrt{\frac{5 q E L}{m}}$

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6. 行星冲日是指某一地外行星在绕太阳公转过程中运行到与地球、太阳成一直线的状态，而地球恰好位于太阳和地外行星之间的一种天文现象．设地球绕太阳的公转周期为T，地球环绕太阳公转的轨道半径为 $r_{1}$ ，火星环绕太阳公转的轨道半径为 $r_{2}$ ，万有引力常量为G，下列说法正确的是（）

A、太阳的质量为 $\frac{G r_{1}^{3}}{4 π^{2} T^{2}}$ B、火星绕太阳公转的周期为 ${(\frac{r_{1}}{r_{2}})}^{\frac{3}{2}} T$ C、从火星与地球相距最远到火星与地球相距最近的最短时间为 $\frac{{r_{1}}^{\frac{2}{3}} T}{2 ({r_{2}}^{\frac{3}{2}} - {r_{1}}^{\frac{3}{2}})}$ D、从某次火星冲日到下一次火星冲日需要的时间为 $\frac{{r_{2}}^{\frac{2}{3}} T}{2 ({r_{2}}^{\frac{3}{2}} - {r_{1}}^{\frac{3}{2}})}$

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7. 如图所示，理想定滑轮用轻质硬杆固定在天花板上，足够长的水平传送带以速度 $v_{1} = 2 m / s$ 匀速向左运动，质量分别为 $m_{P} = 2 k g 、 m_{Q} = 1 k g$ 的小物块P、Q通过定滑轮由足够长的轻绳相连．现将小物块P放到传送带右端并给其一向左的大小为 $v_{2} = 4 m / s$ 的速度，小物块P在传送带上向左运动的最大距离 $x = 2.25 m$ ，已知小物块P右侧的轻绳始终保持水平，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则小物块P与传送带之间的动摩擦因数μ等于（）

A、0.05 B、0.1 C、0.15 D、0.2

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二、选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分．在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求．全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．

8. 如图所示，弹簧振子做简谐运动，M点和N点为最大位移处，从某次通过A点开始计时，经过2s后振子第一次以与A点相同的速度通过B点，再经过2s振子紧接着又通过B点，已知物体在4s内所走过的总路程为18cm，则下列说法正确的是（　　）

A、振子做简谐运动的周期可能是4s B、振子做简谐运动的周期可能是8s C、振子做简谐运动的振幅可能是3cm D、振子做简谐运动的振幅可能是9cm

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9. 如图所示电路中，电源电动势为E，内阻为r， $R_{1}$ 为定值电阻 $(R_{1} > r)$ ，滑动变阻器 $R_{2}$ 的最大阻值 $R_{2 m} > R_{1} + r$ ， $V_{1}$ 和 $V_{2}$ 均为理想电表，开关闭合后，下列说法正确的是（）

A、滑片P向a滑动， $V_{1}$ 示数增大、 $V_{2}$ 的示数减小 B、滑片P向b滑动， $V_{1}$ 示数改变量的绝对值大于 $V_{2}$ 示数改变量的绝对值 C、滑片P滑动过程中，滑动变阻器 $R_{2}$ 消耗的最大功率为 $\frac{E^{2}}{4 (R_{1} + r)}$ D、滑片P滑动过程中，定值电阻 $R_{1}$ 消耗的最大功率为 $\frac{E^{2}}{4 R_{1}}$

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10. 如图所示，用纸面代表竖直平面，整个空间存在着相互垂直的匀强电场和匀强磁场，匀强电场方向竖直向下，场强大小为 $E = 3 N / C$ （未画出），磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为 $B = 0.1 T$ ，有一长 $L = 6 m$ 的光滑绝缘空心细玻璃管竖直放置，细管开口向上，底部有一个质量为 $m = 0.3 k g$ 、电荷量为 $q = 1 C$ 的带负电小球，玻璃管上端处在纸面内的直线PQ上，PQ和水平方向成 $θ = 30 °$ 角，现保持玻璃管竖直，使其沿着PQ方向从图示位置以大小为 $v_{0} = 2 \sqrt{3} m / s$ 的速度匀速运动，已知重力加速度 $g = 10 m / s^{2}$ ，下列说法正确的是（）

A、小球离开玻璃管时速度的大小为 $3 \sqrt{3} m / s$ B、小球离开玻璃管时速度的大小为 $6 m / s$ C、小球离开玻璃管时速度方向与PQ的夹角为 $60 °$ D、小球离开玻璃管时速度方向与PQ的夹角为 $30 °$

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三、非选择题：本题共5小题，共54分．解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．

11. 某实验小组用如图甲所示的实验装置，通过实验得到了小灯泡如图丙所示的 $I - U$ 图像。

(1)、根据图甲用笔画线代替导线在图乙中将实物连接成实验所需电路图．

(2)、如果将这个小灯泡接到电动势为1.5V，内阻为5Ω电源两端，小灯泡消耗的功率为W（保留两位有效数字）。

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12. 下图为验证动量守恒定律的实验装置，轨道固定且光滑，实验中选取两个半径相同、质量不等的小球（ $m_{1} > m_{2}$ ）进行实验。

(1)、若进行实验，以下所提供的测量工具中必需的是（　　）

A、直尺 B、游标卡尺 C、天平 D、弹簧秤 E、秒表

(2)、每一次均保证 $m_{1}$ 由图示位置静止下滑，碰撞前 $m_{2}$ 在图示位置静止，两球落在下方斜面上位置M、P、N到斜槽末端B点的距离分别为 $L_{M}$ 、 $L_{P}$ 、 $L_{N}$ ，只要满足关系式，就能说明两球碰撞前后系统动量守恒。

(3)、现调整下方斜面倾角为 $30 °$ ，并把 $m_{1}$ 和 $m_{2}$ 互换位置， $m_{2}$ 由静止释放的位置到斜槽水平面的高度为2h，反弹上升的最高位置到斜槽水平面的高度为 $\frac{h}{2}$ ， $m_{1}$ 落在下方斜面上的位置到斜槽末端B点的距离为l，两小球碰撞前、后若满足表达式 $\frac{m_{1} \sqrt{3 l}}{m_{2} \sqrt{h}} =$ ，则碰撞过程中两球组成的系统动量守恒。

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13. 如图甲所示，固定在水平面上高 $h = 0.9 m$ ，倾角为 $37 °$ 斜面与固定在水平面上装有力传感器的光滑半圆形挡板平滑连接，半圆形挡板的半径 $R = 0.5 m$ ，质量为 $m = 0.2 k g$ 的小滑块在斜面顶端B点以大小为 $v_{0} = 5 m / s$ 的速度沿斜面中线（图中虚线即中线）下滑，挡板墙上各处的力传感器收集到的侧压力F与小滑块转过的圆心角θ之间的关系如图乙所示，已知小滑块与水平面间的动摩擦因数 $μ_{2} = 0.6$ ，重力加速度 $g = 10 m / s^{2}$ ， $s i n 37 ° = 0.6$ ， $c o s 37 ° = 0.8$ ．求：

(1)、小滑块与斜面间的动摩擦因数；

(2)、小滑块转过的圆心角为 $θ = 3 r a d$ 时传感器的示数。

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14. 有一环形玻璃砖的俯视图如图所示，玻璃砖内圆半径为R，外圆半径为2R。光线a沿半径方向入射玻璃砖，光线b与光线a平行，两束光线之间的距离设为x。当 $x = \sqrt{2} R$ 时，光线b恰好不通过内圆（不考虑反射光线），光在真空中的速度为c，求：

(1)、玻璃砖的折射率n；

(2)、若光线b从内圆通过的时间为 $\frac{\sqrt{2} R}{c}$ ，则 $x =$ ？

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15. 如图所示，有两根固定的足够长且电阻不计的光滑水平导轨。 $M N M^{'} N^{'}$ 和 $P Q P^{'} Q^{'}$ 处在垂直导轨平面的匀强磁场中，左右两部分导轨间距分别为 $L_{1} = 0.5 m$ 和 $L_{2} = 1 m$ ，左右两部分导轨磁场方向相反，磁感应强度大小均为 $B = 10 T$ ，将两根电阻分别为 $R_{1} = 5 Ω$ 和 $R_{2} = 10 Ω$ 、质量均为 $m = 2 k g$ 的金属棒a、b分别垂直导轨放在NQ位置和 $M^{'} P^{'}$ 位置并处于静止状态。现对金属棒b施加一垂直棒的水平向右的恒力 $F = 20 N$ ，金属棒b向右运动 $s = 5.5 m$ 时，撤去F，此时金属棒b的速度 $v_{b} = 8 m / s$ ，该过程中b棒上产生的焦耳热为20J，求：

(1)、此时金属棒a的速度大小；

(2)、该过程中两金属棒扫过的面积差；

(3)、从撤去F到两棒匀速运动过程中金属棒b产生的热量。

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