安徽省“江南十校”2023-2024学年高三下学期3月联考物理试卷 Word版含解析.docx

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2024届安徽省“江南十校”联考物理试卷注意事项：1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号框涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号框。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。3．考试结束后，将答题卡交回。一、单项选择题：本题共8小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合要求的。1.2023年10月22日，我国探月工程总设计师、中国工程院院士吴伟仁宣布，我国计划在2030年前后实现载人登陆月球。安徽省在深空探测领域扮演着越来越重要的角色，据吴伟仁院士介绍：中国科学院合肥物质研究院首次研制了月球着陆缓冲拉杆材料——“嫦娥”钢，解决了探测器在地外天体软着陆的关键问题；中国科学技术大学研制了“天问一号”火星磁强计，在近火星空间开展精确的矢量磁场观测；电科16所研制了超低温接收机，服务探月探火等深空探测任务。在开展月球科学考察及相关技术试验时，若不考虑月球的自转。下列说法正确的是（　　）A.登月飞船的发射速度必须大于11.2km/sB.登月飞船在低轨道环绕月球做匀速圆周运动时，要实现着陆月球表面必须要在原轨道上减速来实现C.登月飞船完成科学考察任务，返回地球的过程中需要一直加速返回D.登月飞船在着陆月球的过程中一直处于失重状态【答案】B【解析】【详解】A．是第二宇宙速度，是飞行器脱离地球引力束缚最小的发射速度，若登月飞船的发射速度大于，则会逃脱地球束缚，故A错误；B．登月飞船要在月球上着陆，需要在原轨道上减速降低轨道来实现，故B正确；C．登月飞船在返回地球的过程中，需要先加速返回，再减速降落，故C错误；D．登月飞船在着陆月球的过程中，先加速下降再减速下降，所以先失重后超重，故D错误。故选B。2.一个竖直圆盘转动时，固定在圆盘上的小圆柱带动一个T形支架在竖直方向上下振动，T 形支架下面系着一个弹簧和小球组成的振动系统，小球浸没在水中。当圆盘静止时，让小球在水中振动，其振动的频率约为3Hz。现在圆盘以4s的周期匀速转动带动小球上下振动。下列说法正确的是（　　）A.圆盘上的小圆柱转到圆心等高处时，T形支架的瞬时速度为零B.小球振动过程中，小球和弹簧组成的系统机械能守恒C.小球振动达到稳定时，它振动的频率是0.25HzD.若圆盘以2s的周期匀速转动，小球振动达到稳定时，振幅比原来小【答案】C【解析】【详解】A．小圆柱转到圆心等高处时，小圆柱的速度不为零，T形支架的瞬时速度也不为零，故A错误；B．圆盘转动，通过小圆柱带动T形支架上下振动，T形支架又通过弹簧使小球做受迫振动，所以小球振动过程中，小球和弹簧组成的系统机械能不守恒，故B错误；C．经过一段时间后，小球振动达到稳定时，它振动的频率和驱动力频率相同，即故C正确；D．圆盘以2s的周期匀速运动，驱动力频率为驱动力频率接近小球的固有频率，所以振幅比原来大，故D错误。故选C。3.小明同学用手水平托着一本小词典保持静止状态，保持手的水平状态，现在他把小词典斜向上抛出，关于小词典与小明手分离前的运动过程。下列说法正确的是（　　）A.只要手斜向上一直做加速运动，小词典就会脱离手掌做斜抛运动B.只要手斜向上先加速运动再减速运动，小词典就一定会脱离手掌做斜抛运动 C.小词典脱离手掌时，手掌的加速度一定大于gD.小词典脱离手掌前的整个过程，手受小词典的摩擦力方向一直水平向后【答案】C【解析】【详解】ABC．词典和手分离瞬间，词典只受到重力，因此加速度为g，竖直向下，因此要想分离手的加速度在分离前竖直分量要向下大于g，因此要把小词典斜向上抛出，手先要斜向上加速运动，再斜向上减速运动，这样手才能与小词典分离做斜抛运动。故AB错误，C正确；D．小词典脱离手掌前的整个过程，词典水平方向先减速后减速，词典水平方向摩擦力先向前后向后，手受小词典的摩擦力方向先向后，然后变成向前，故D错误。故选C。4.光电管是应用光电效应原理制成的光电转换器件，在有声电影、自动计数、自动报警等方面有着广泛的应用。现有含光电管的电路如图（a）所示，图（b）是用甲、乙、丙三束光分别照射光电管得到的I-U图线，、表示遏止电压。下列说法中正确的是（　　）A.甲、乙、丙三束光的光子动量B.甲光照射时比丙光照射时产生的光电子的最大初动能小C.分别用甲光、丙光照射同一双缝干涉实验装置，甲光照射比丙光照射形成的干涉条纹间距窄D.甲、乙是相同颜色的光，甲光束比乙光束的光强度弱【答案】B【解析】【详解】A．根据光电效应方程再根据动能定理联立可得 利用图像遏止电压的值可知而光子动量因此光子动量之间的关系为所以A错误；B．光电效应中利用图像遏止电压的值可知所以B正确；C．光的双缝干涉实验中，相邻干涉条纹的宽度为由又得所以分别用甲光、丙光照射同一双缝干涉实验装置，甲光形成的干涉条纹间距比丙光的宽，所以C错误；D．由题图可知，甲光和乙光频率相同，但是甲光比乙光的饱和电流大，即甲光的光强大于乙光，所以D错误。故选B。5.一透明体的横截面如图所示，周围是空气，O点为圆弧AC的圆心，，，Q为圆弧AC上的点且，现有一平行AB方向的单色光沿PQ射入透明体后，经BC边反射从O 点垂直于AB第一次射出透明体。已知光在真空中的传播速度为c。下列说法正确的是（　　）A.光线从空气射入透明体，光的波长变长，频率不变B.若改用频率更高的单色光沿PQ入射，光线可能从BC边第一次射出C.透明体的折射率D.光线从Q点传播到O点的时间【答案】D【解析】【详解】A．光从一种介质射入另一种介质，频率不变，由可得，光从空气射入透明砖块，v变小，由可得波长变短，故A错误；B．频率越高的单色光的折射率越大，临界角越小，入射角不变，该单色光在Q点的折射角变小，根据几何关系可知，该单色光在BC界面的入射角变大，根据题意可知原来的光线垂直于AB第一次射出透明体，光线在BC面一定发生全反射，故改用频率更高的单色光时该单色光在BC界面也将发生全反射，故一定不会从BC界面射出，故B错误；C．根据题意作出光的折射图像由题意可知光线在BC界面发生全反射，根据几何关系可解得，根据折射率公式有 代入数据解得，透明体的折射率故C错误；D．根据几何关系可解得光在介质中传播的速度则故D正确。故选D。6.1948年，荷兰理论物理学家卡西米尔预言，在真空中的两块不带电的金属板相距很近时，它们之间会存在一种作用力，这个效应被称为卡西米尔效应。已知这两块金属板间的作用力F与普朗克常量h、真空中电磁波的波速c、平行金属板间的距离d、以及两正对板的长度a和宽度b有关。根据所学的量纲知识对F表达式做出合理的判断，在表达式中引入一个无单位的物理常量k。下列表达式中可能正确的是（　　）A.B.C.D.【答案】A【解析】【详解】A．从量纲分析的角度来分析，F的单位为，其中普朗克常量h的单位为J·s ，化为国际标准单位为，而的单位为故A正确；B．的单位为故B错误；C．的单位为故C错误；D．的单位为故D错误。故选A。7.如图所示，在竖直面内有一匀强电场，质量为m、带电量为q的小球从A点以速度竖直向上抛出，小球运动到B点时速度方向水平，大小也为，重力加速度为g，不计空气阻力。下列说法正确的是（　　）A.小球从A点运动到B点，做先加速后减速的运动B.电场强度的最小值为 C.小球从A点运动到B点所用的时间为D.小球从A，运动到B的过程中动能的最小值为【答案】D【解析】【详解】A．分析可知，速度变化量的方向与竖直向下方向成45°斜向右下方，加速度方向与速度变化量的方向相同，合力方向与加速度方向相同。因此，合力方向如图所示由v与F夹角先是钝角，后是锐角，所以速度先减后增，A错误B．当电场力与合力方向垂直时，电场力最小，电场强度最小。由得B错误；C．只有匀强电场方向水平时，竖直方向为竖直上抛运动，时间为C错误；D．速度与速度变化量方向垂直时，速度最小。如图粒子在该过程中的最小速度 最小动能为故D正确。故选D。8.如图所示，水平地面上的木板中央竖直固定一根轻杆，轻杆顶端用轻绳连接一可看作质点的小球，初始时把连接小球的绳子拉至水平。小球由静止释放，在向下摆动的过程中木板恰好没有滑动。设物体间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，已知小球与木板的质量分别为m和3m。则木板与地面间的动摩擦因数为（　　）A.B.C.D.【答案】C【解析】【详解】设轻绳与水平方向的夹角为θ时，小球的速度大小为v，根据机械能守恒定律有设轻绳中的张力大小为T，则有解得要使木板不滑动，则轻绳中的拉力在水平方向的分力不大于对应木板受到的最大静摩擦力，则有得 显然上式右边为第一象限内单位圆上的点与定点连线斜率的相反数，如图所示可知，当时，即函数存在最大值，由于恰好没有滑动，摩擦系数故选C。二、多项选择题：本题共2小题，每小题5分，共10分。在每小题给出的选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。9.某人驾驶汽车在平直公路上以108km/h的速度匀速行驶，某时刻看到前方路上有障碍物，经过一段反应时间，开始刹车，假设刹车后汽车做匀减速直线运动。从看到障碍物到车子停下的过程，汽车的位移x随速度ν变化的关系图像由一段平行于x轴的直线与一段曲线组成，直线与曲线的分界点为P点（如图所示）。则下列说法正确的是（　　）A.曲线部分是一段抛物线B.司机的反应时间为0.5sC.刹车的加速度大小为D.刹车的时间是6s【答案】AB【解析】【详解】A．对匀减速运动，满足 则x-v图像为抛物线，A正确；B．汽车在反应时间内做匀速直线运动，由图可知对应于直线段，反应时间内的位移，速，则反应时间B正确；C．刹车过程的位移为由解得故C错误；D．刹车的时间为故D错误。故选AB。10.如图所示，两竖直放置的平行导轨之间有矩形匀强磁场区域，导体棒ab和cd跨接在两导轨上，可沿导轨无摩擦滑动但接触良好，并能始终保持与两导轨垂直，两导体棒有电阻，两导轨电阻不计。现将ab和cd同时由静止释放，若ab棒通过磁场的时间与进磁场之前的运动时间相等，且ab棒出磁场时，cd棒刚好进磁场，ab和cd均匀速穿过磁场区域。下列说法正确的是（　　）A.刚释放时，导体棒ab和cd距磁场区域上边界的距离比为B.导体棒ab和cd的质量比为 C.导体棒ab和cd分别穿过磁场过程中，ab棒上产生的热量比为D.导体棒ab和cd分别穿过磁场过程中，通过ab棒的电荷量大小比为【答案】AC【解析】【详解】A．设导体棒ab从距磁场区域上边界处由静止释放，导体棒ab做自由落体运动，时间为t，则有设导体棒cd从距磁场区域上边界处由静止释放，由于ab棒出磁场时，cd棒刚好进磁场，对cd棒，做自由落体运动的时间为2t，则有所以刚释放时故A正确；B．当导体棒进入磁场均做匀速直线运动，说明导体棒所受重力与安培力平衡，即由于ab和cd进入磁场的速度比故ab棒与cd棒的质量比故B错误；C．两导体棒穿过磁场过程中，电流比为时间比为由ab棒上产生的热量比为 故C正确；D．流过ab棒的电荷量大小为由此可知，两导体棒穿过磁场过程中，磁通量变化大小相等，则流过ab棒的电荷量大小相等，故D错误。故选AC。三、非选择题：共5小题，共58分。11.某同学为了验证对心碰撞过程中的动量守恒，设计了如下实验：用纸板搭建如图所示的滑道，使硬币可以平滑地从斜面滑到水平面上。选择相同材质且表面粗糙程度相同的一元硬币和一角硬币进行实验。一元硬币和一角硬币的质量分别为和且，将甲硬币放在斜面的某一位置，标记此位置为B。如图（a）所示，甲由静止释放滑下，当甲停在水平面上某一位置处，测量O点到甲停止位置的距离OP，记为。如图（b）所示，将乙硬币放置在O点位置，左侧与O点重合，并将甲硬币在B点由静止释放。当两枚硬币发生碰撞后，分别测量O点到甲乙停止位置的滑行距离OM和ON，记为、。（1）在本实验中，乙选用的是______硬币。（选填“一元”或“一角”）（2）若甲乙硬币碰撞前后系统动量守恒，则应满足的表达式为______。（用、、、和表示）（3）关于该实验需要满足的条件是______。A.OA段必须保持水平B.倾斜段纸板与水平段纸板必须由同一种材料制成C两硬币材质及其表面粗糙程度必须相同【答案】（1）一角（2）（3）C【解析】【小问1详解】 根据题意可知，甲与乙碰撞后没有反弹，可知甲的质量大于乙的质量，乙选用的是一角硬币。【小问2详解】设硬币与纸板间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，甲从O点到P点，根据动能定理解得碰撞前，甲到O点时速度的大小同理可得，碰撞后甲的速度和乙的速度分别为，若动量守恒，则满足整理可得【小问3详解】A．若OA段略微倾斜θ角，则两硬币的加速度均变为由（2）问的计算公式可知没有产生影响，故A错误；BC．由（2）问的计算公式可知，只要水平段的摩擦系数恒定即可，故B错误，C正确；故选C。12.某物理兴趣小组开展活动，测干电池的电动势和内阻（1）甲同学为了避免电流表、电压表的内阻对测量结果的影响，利用如图甲所示的电路图测量干电池的电动势和内阻。先闭合开关，把开关掷于1时，改变滑动变阻器接入电路的阻值，得到多组电流和电压值，在坐标纸上画出图像如图乙中的a直线；再把开关掷于2，重复操作，画出图像如图乙中的b直线。为了消除电表内阻对测量结果的影响，根据图像求出电源电动势______V，电源内阻______Ω。（结果均保留三位有效数字） （2）乙同学在没有电压表的情况下，设计了如图丙所示的电路图测量干电池的电动势和内阻①改变电阻箱接入电路中的电阻值，记录了多组电流表的示数I和电阻箱的示数R，通过研究图像，如图丁所示，求出电源电动势______V，电源内阻______Ω。（结果均保留三位有效数字）②下图中实线代表理想电流表测得的情况，虚线代表电流表内阻不可忽略时测得的情况，下列图中能正确反映相关物理量之间关系的是______。（填选项字母）A．B．C．D．【答案】（1）①.1.40②.7.00（2）①.1.33②.8.00③.C【解析】【小问1详解】[1][2]电动势的准确值是1.40V，由于坐标原点是，所以要求r的准确值需要求出b图像的短路电流。由相似比得连接1.40V与两点斜率即为r 小问2详解】①[1][2]根据闭合电路欧姆定律整理可得由图像知，所以，②[3]当电流表没有内阻时当电流表有内阻时所以两图像的斜率相同，截距后者大于前者.故选C。13.如图所示，竖直放置的汽缸质量，活塞的质量，活塞的横截面积，厚度不计。汽缸壁和活塞都是绝热的，活塞上方的汽缸内封闭一定质量的理想气体，活塞下表面与劲度系数的轻弹簧相连，活塞不漏气且与汽缸壁无摩擦。当汽缸内气体的温度时，缸内气柱长，汽缸总长，汽缸下端距水平地面的高度，现使汽缸内气体的温度缓慢降低，已知大气压强，取重力加速度大小。求：（1）汽缸刚接触地面时，求活塞上方汽缸内气体的热力学温度﹔（2）汽缸接触地面后，把活塞下方的气体与外界隔开且不漏气，地面导热良好。现改变活塞上方汽缸内气体温度，求当弹簧刚好恢复到原长时，活塞下方的气体压强；（3）求（2）问中，活塞上方汽缸内气体的热力学温度为多少。 【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）汽缸缓慢下降至汽缸下端边缘刚好接触地面的过程，缸内气体压强不变，则弹簧弹力不变，则有解得（2）设弹簧初状态的压缩量为x，由平衡条件解得对活塞下方的气体由得（3）设活塞上方气体末状态的压强为，由于弹簧恢复到原长，弹力为0，对活塞受力分析解得上方气体初态压强 对活塞上方气体，由得14.如图所示，水平轨道与竖直圆轨道底部平滑连接，圆轨道的上方有一个缺口CD，CD关于通过圆轨中心O的竖直线对称，缺口的圆心角，圆轨道的半径。一质量的小球从A点由静止在（x为物体的位移）的力作用下开始运动，到圆轨道最低点B时撤去F，小球从C点飞过缺口后能无碰撞地经D点回到圆轨道。不计一切摩擦，重力加速度；（1）小球通过C点时的速度；（2）AB两点间距离；（3）若将力F改为（v为物体的速度），AB两点间的距离不变，仍要满足小球从C点飞过缺口后能无碰撞地经D点回到圆轨道，求小球初速度为多少。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）小球脱离轨道后作斜抛运动，设C点速度，从C点处到最高处的时间为t，由对称性的关系：水平方向竖直方向联立，解得 （2）对小球B点运动到C点，由动能定理由于力F与位移x成正比，做功由动能定理得解得（3）对小球由动量定理得代入数据得15.如图甲所示，三维直角坐标系Oyz中，在的区域中，存在沿z轴负方向的匀强磁场；在的区域中，存在沿y轴正方向的匀强磁场，两区域的磁感应强度的大小相同。如图乙所示，原点O处有一粒子源，可在xOy平面内向Ⅰ、Ⅱ象限各个方向连续发射大量质量为m，电荷量为的粒子，速度大小在之间。在x轴上垂直于xOy平面放置着一块足够长的薄板，粒子在薄板上轰击的区域的长度为。不考虑粒子间的相互作用，不计粒子的重力。（1）匀强磁场磁感应强度B的大小；（2）在薄板上处开一个小孔，粒子源发射的部分粒子会穿过小孔进入的区域。在处垂直于y轴放置一圆形荧光屏，屏幕的圆心在y轴上。求打在荧光屏上的粒子，在磁场中运动的最短时间与最长时间的比值（提示：在磁场中运动最短时间与最长时间的粒子，从小孔穿过时的速度大小均为）；（3）在（2）问中，为了让所有穿过长薄板的粒子均能打到荧光屏上，求荧光屏的最小半径R。 【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）速度为的粒子沿y轴正向发射，打在薄板的最远处，其在磁场中运动的半径为，由牛顿第二定律由几何关系联立解得（2）如图所示速度为v的粒子与x轴成α角射出，恰好穿过小孔，在磁场中运动时，由牛顿第二定律由几何关系 粒子沿y轴方向的分速度联立解得结果表明，能穿过小孔的粒子具有相同的沿y轴方向的分速度,粒子穿过小孔进入的区域中做螺旋运动，其圆周运动周期y轴方向匀速，到达屏幕时间i．如图a所示，当粒子以速度穿过小孔，，此时在在的区域中运动时间最短，即总时间最短ⅱ．如图b所示，当粒子以速度穿过小孔，，此时在在的区域中运动时间最长，即总时间最长故（3）如图所示 粒子旋转一圈半到达屏幕，当粒子以速度为从O点射入，可以到达离荧光屏圆心的最远处。粒子进入的区域时，沿x轴方向的初速度为，有对应半径联立，解得荧光屏的最小半径