2023届安徽省重点中学高考冲刺试卷物理试题（四）（含解析）

2023届高考冲刺试卷物理试题（四）
一、选择题：本题共5小题，每小题6分，共30分。每小题给出的4个选项中只有一项是符合题意要求的。
1. 如图所示是研究光电效应中光电子发射情况与照射光的强弱、颜色频率关系的实验电路。移动滑动变阻器滑片，可改变光电管中阳极、阴极间的电压，其电压值可由电压表的示数显示。在有光电子发射的情况下，光电流大小可由电流表显示，改变电源的极性，可使、两极电压反向。如图所示是先后用强弱不同的黄光及蓝光照射光电管的阴极时得到的光电流随电压变化关系图象，则下列说法正确的是( )
A. 用蓝光照射阴极，当两极间的电压为图中的反向电压时，无光电子发射
B. 用强度不同的黄光照射阴极时，发射的光电子的最大初速度大小不同
C. 光电流的大小随加在、两极间电压的升高一定逐渐增大
D. 用不同颜色的光照射阴极时，发射的光电子的最大初速度大小不同
2. 嫦娥三号探测器于年月日点分，在西昌卫星发射中心发射．嫦娥三号携玉兔号月球车首次实现月球软着陆和月面巡视勘察，并开展月表形貌与地质构造调查等科学探测．探测器发射后直接进入地月转移轨道，最终被月球引力捕获，成为绕月卫星，并开展对月球的探测，运动轨迹如图所示．已知月球质量与地球质量之比为，月球半径与地球半径之比为，则( )
A. 探测器在月球表面附近圆形轨道运行与在地球表面附近圆形轨道运行向心力之比为
B. 探测器在月球表面附近圆形轨道运行与在地球表面附近圆形轨道运行周期之比为
C. 月球的第一宇宙速度是地球的第一宇宙速度的倍
D. 月球表面重加速度是地球表面重力加速度的倍
3. 从地面上以初速度竖直上抛一质量为的小球，若运动过程中受到的空气阻力与其速率成正比，球运动的速率随时间变化的规律如图所示，时刻到达最高点，再落回地面，落地速率为，且落地前小球已经做匀速运动，则下列说法中正确的是( )
A. 小球加速度在上升过程中逐渐减小，在下降过程中也逐渐减小
B. 小球抛出瞬间的加速度大小为
C. 小球被抛出时的加速度值最大，最高点的加速度值最小
D. 小球上升过程的平均速度等于
4. 如图，质量为、长为的直导线用两绝缘细线悬挂于、，并处于匀强磁场中当导线中通以沿正方向的电流，且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为则磁感应强度方向和大小可能为
A. 正向， B. 正向， C. 负向， D. 负向，
5. 如图甲所示，在平行于纸面的匀强电场中，有一个半径为的圆形区域，圆心为．为圆弧上的一个点，从点出发沿逆时针运动，为连线旋转的角度，点电势随变化情况如图乙所示，则( )
A. 场强大小为 B. 电子在点时的电势能为
C. 电子在点时所受电场力指向点 D. 电子沿圆弧运动过程中电场力不做功
二、选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。每小题给出的4个选项中有多项是符合题意要求的。选全对的得6分，不全对的得3分，有选错的得0分。6. 如图所示，将质量相同的、、三个小球从水平地面上的点用相同的速率、以不同的方向斜向上抛出，三个小球在空中的运动轨迹分别为、、，三个小球在空中运动过程中的动量变化量分别为、、，落地时重力的瞬时功率分别为、、，不计空气阻力，则下列说法正确的是( )
A. 三个球动量变化量相同 B. 三个球落地时重力的瞬时功率相等
C. 最大，最小 D. 最大，最小
7. 如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比为：，电阻，、为理想二极管，为理想电流表。原线圈接的交流电，则( )
A. 二极管的反向耐压值应大于 B. 副线圈中交流电频率为
C. 电流表示数为 D. 理想变压器的输入功率为
8. 如图所示，半径为的圆形区域内有一垂直于纸面向里、磁感应强度大小为的匀强磁场，磁场边界上的点有一粒子源，可以在纸面内向各个方向以相同的速率发射电荷量均为、质量均为的相同粒子进入磁场区域，粒子的重力以及粒子之间的相互作用力均可忽略，进入磁场的粒子会从某一段圆弧射出磁场边界，这段圆弧的弧长是圆形区域周长的，则下列结论正确的是( )
A. 若，则所有粒子离开磁场时的速度方向相互平行
B. 若，则粒子从点进入磁场时的速率为
C. 若，则粒子从点进入磁场时的速率为
D. 若，仅将磁场的磁感应强度大小由减小到时，则的值变为
三、非选择题：本大题共5小题，共62分。
9. （6分）某小组采用如图甲所示的装置来探究“功与速度变化的关系”，实验中，小车经过光电门时，钩码尚未到达地面．
实验步骤如下：
用螺旋测微器测得遮光条的宽度如图乙所示，则 ______ ．
把遮光条固定在小车上，把小车放到轨道上，将细线一端与小车连接，另一端跨过定滑轮挂上砝码盘；
保持轨道水平，在砝码盘里放适量砝码，让小车静止在某处，测出光电门距遮光条的距离，将小车由静止释放，记录遮光条经过光电门的挡光时间 ；
改变，记录相应的，获得多组数据；
关闭电源，通过分析小车位移与速度变化的关系来研究合外力做功与速度变化的关系．
实验中，该小组同学通过研究与的关系从而得到合外力做功与速度变化的关系，为了使图象呈现线性关系，该组同学应作______ 图象．填序号
A. ．
10. （9分） 甲、乙两位同学分别采用不同的方法测量同一根金属丝的阻值．
甲同学采用多用电表测定金属丝的阻值，操作如下：该同学选择的电阻档，用正确的操作步骤测量时，发现指针偏转角度太大指针位置如图中虚线所示为了较准确地进行测量，请你完善下列实验操作步骤：
、______ ；
、调节欧姆调零旋钮：红黑表笔短接，使指针指在处；
、重新测量并读数，此时刻度盘上的指针位置如图实线所示，测量结果是______
乙同学用伏安法测量此金属丝的电阻，实验室提供了下列器材．
A.电压表，内阻
B.电压表，内阻
C.电流表，内阻
D.电流表，内阻
E.滑动变阻器
F.滑动变阻器
G.直流电源，内阻不计，
另有开关一个、导线若干．
实验中有两种电路图和可供选择，本次实验中电路应选______ 选填“”或“”，电压表应选______ ，电流表应选______ ，滑动变阻器应选______ 只填器材前的字母代号即可．
根据电路图并连接如图的实物图．
11. （12分） 如图所示为放置在真空中的某种材料做成的透明球体，为球心，半径为，距离球心为的点有一点光源，能向各个方向发出某种单色光，为半径，且和垂直，从点发出射向点的光线恰好在点发生全反射，已知光在真空中的光速为，求：
透明球体的折射率；
光线从发出到点的时间。
12. （15分） 如图，两根间距为相互平行的光滑倾斜金属长直导轨，与水平面的夹角，在两导轨间有两个垂直于导轨平面、方向相反、磁感应强度均为、宽度均为的相邻匀强磁场区域，金属杆、用绝缘杆固定连接形成“工”字形框架，间距也为，与导轨紧密接触且时刻与导轨垂直，使框架从距磁场上边沿一定距离处静止释放，框架进入磁场过程中做匀速运动，且速度与线框离开磁场做匀速运动过程的速度相同。已知“工”字形框架的总质量为，金属杆、的电阻均为，其余电阻不计，重力加速度为。求：
框架刚释放时，金属杆距磁场上边界的距离；
金属杆越过两磁场分界线的瞬间，框架的加速度大小；
框架穿过磁场的整个过程中，金属杆产生的焦耳热。
13. （20分）如图所示，半径为的光滑圆轨道固定在竖直面内，小球静止在轨道最低点处，质量为的小球在轨道上与圆心等高的点由静止释放，小球、在最低点发生弹性碰撞，小球、均可视为质点，不计空气阻力，重力加速度大小为，求：
小球从点运动到点，合外力对小球的冲量大小；
要使、第一次碰撞后，小球能到达圆弧轨道的最高点，则小球的质量应满足的条件；
若两球恰好在点发生第二次碰撞，则第二次碰撞后小球的速度大小。
答案和解析
1.【答案】
【解析】A.蓝光的遏止电压大于黄光的遏止电压是因为蓝光的频率大于黄光的频率，用蓝光照射阴极，当两极间的电压为图中的反向电压时，有光电子发射，故A错误；
B.在光的频率不变的情况下，不论入射光的强度强还是弱，而遏止电压相同，由于光子能量相等，发射的光电子的最大初速度大小相同，故B错误；
C.光电流的大小随加在、两极间电压的升高不一定逐渐增大，故C错误；
D、蓝光的遏止电压大于黄光的遏止电压，发射的光电子的最大初速度大小不同，故D正确。
故选D。
2.【答案】
【解析】、探测器受到的万有引力，由于万有引力提供向心力，故万有引力之比即为向心力之比，所以，故A错误；
B、根据万有引力提供向心力，得，所以，故B错误；
C、根据万有引力提供向心力，得第一宇宙速度为，所以，故C正确；
D、根据重力等于万有引力，得重力加速度，所以，故D错误．
故选：．
3.【答案】
【解析】、上升过程，受重力和阻力，合力向下，根据牛顿第二定律，有：，解得；
由于是减速上升，阻力逐渐减小，故加速度不断减小；
下降过程，受重力和阻力，根据牛顿第二定律，有：，解得：；
由于速度变大，阻力变大，故加速度变小；
即上升过程，加速度一直在减小；在下降过程，先减小，后不变
故AC错误；
B、空气阻力与其速率成正比，最终以匀速下降，有：；
小球抛出瞬间，有：；
联立解得：，故B正确；
D、速度时间图象与时间轴包围的面积表示位移，从图象可以看出，位移小于阴影部分面积，而阴影部分面积是匀减速直线运动的位移，匀减速直线运动的平均速度等于，故小球上升过程的平均速度小于，故D错误。
故选B。
4.【答案】
【解析】A.磁感应强度方向为正向，根据左手定则，直导线不受安培力作用，直导线不能平衡，故A错误；
B.磁感应强度方向为正向，根据左手定则，直导线所受安培力方向沿正方向，若重力恰好等于安培力，则导线能平衡，即，此时，故B错误；
C.磁感应强度方向为负向，根据左手定则，直导线所受安培力方向沿正方向，若导体棒受力平衡，则根据平衡条件，所以，故C正确；
D.磁感应强度方向沿负向，根据左手定则，直导线所受安培力方向沿负方向，则直导线不能平衡，所以D错误。故选C。
5.【答案】
【解析】A、由图乙可知，当时，点位于下图中的点处，此时可得，当时，点位于下图中的点处，由几何知识可知、、三点共线，此时，则圆心点的电势为，过点作的垂线交于点，由几何知识易得，点为中点，则下图中点的电势为，故直线为等势线，由于电场线与等势面垂直，则可知电场线沿方向，电场强度的大小为，故A正确；
B、因为，根据可知电子在点时的电势能为，故B错误；
C、因为电场线沿方向，所以电子在点时所受电场力与平行，且斜向下，故C错误；
D、因为圆弧上各点电势不相等，所以电子沿圆弧运动过程中电势能发生变化，电场力做功，故D错误。
6.【答案】
【解析】、斜上抛运动可以看成是两个对称的平抛运动，下落过程，竖直方向，由位移时间公式得：
解得：
由图可知，
所以
根据动量定理得：
所以
故A错误，C正确；
、三个球落地时重力的瞬时功率为
所以
故B错误，D正确。故选：。
7.【答案】
【解析】、根据瞬时值表达式可知，原线圈上电压的最大值为，所以原线圈电压的有效值
根据
解得：
则副线圈上电压的最大值为，所以二极管的反向耐压值应大于，故A正确；
B、根据瞬时值表达式可知交流电的角速度，则周期：，频率：，变压器不改变交流电的频率，所以副线圈中交流电频率为，故B错误；
C、因为二极管具有单向导电性，即半个周期有电流，另半个周期电流为，则两个支路中的电流依次通过干路，由于电阻，设此时副线圈对应的等效电阻为，则：；可知两个支路中并联后的等效电阻为，所以电流：，故C正确；
D、变压器的输出功率：，由于变压器的输入功率等于输出功率，所以变压器的输入功率等于，故D错误。故选：。
8.【答案】
【解析】A、边界上有粒子射出的范围是以偏转圆直径为弦所对应的边界圆弧，若，则粒子在磁场中做圆周运动的直径为磁场区域直径，即粒子做圆周运动的轨道半径；由于粒子做圆周运动的轨道半径与磁场区域半径相等，粒子进入磁场的点、粒子做圆周运动的圆心、粒子离开磁场位置点、磁场区域的圆心组成的四边形为菱形，过粒子离开磁场位置的轨道半径与平行，粒子离开磁场时的速度方向与对应的轨道半径垂直，则粒子离开磁场时的速度方向与磁场区域半径垂直，由于的位置不变，则所有粒子离开磁场时的速度方向相互平行，故A正确；
B、若，粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径：，粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：，解得：，故B正确；
C、边界上有粒子射出的范围是以偏转圆直径为弦所对应的边界圆弧，若，粒子做圆周运动的轨道半径：，粒子在磁场中做圆周运动，由牛顿第二定律得：，解得：，故C正确；
D、若时，粒子做圆周运动的轨道半径为，粒子做圆周运动的轨道半径，仅将磁感应强度大小由减小到时，粒子做圆周运动的轨道半径变为原来的倍为，粒子运动轨迹直径对应的有粒子射出圆弧对应的圆心角，则，故D错误。
9.【答案】；（2）
【解析】由螺旋测微器读出整毫米数为，由可动刻度读出毫米的小数部分为则挡光片的宽度为；
设小车所受合外力为，根据动能定理得：，
速度：，，由于只改变，为了使图象呈现线性关系，该组同学应作图象，故D正确，ABC错误。
故选D。
10.【答案】重新选择挡；；
；；；；
实物图如：
【解析】、欧姆表的指针偏角过大说明所选倍率过大，所以应重新选择档测量；
、欧姆表读数为；
、由于待测电阻满足，电流表应采用外接法，所以电路应选择乙电路；
考虑温度对电阻率的影响，实验不允许通过较大的电流，所以电流表应选择；
根据欧姆定律可求出待测电阻两端的最小电压为，所以电压表应选择；
若变阻器采用限流式接法，电路中需要的最大电阻应为，所以变阻器应选择；
11.解：从点发出射向点的光线恰好在点发生全反射，根据全反射临界角公式有：
根据几何关系有
解得：
光在介质中的速度
则传播时间
解得：
答：透明球体的折射率为；
光线从发出到点的时间为。
12.解：金属杆在进入磁场过程中做匀速直线运动有：
由法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律有：
设框架释放时金属杆距磁场上边界的距离为，
由机械能守恒定律有：
联立解得框架释放时金属杆距磁场上边界的距离为：；
金属杆越过两磁场边界瞬间，两金属杆都切割磁感线，产生电动势为：
金属杆中的电流为：
两金属杆所受安培力均为：
由牛顿第二定律有：
联立解得金属杆越过两磁场边界瞬间，框架的加速度大小为：；
由能量守恒可知框架穿越磁场过程中，框架产生的焦耳热等于框架重力势能的减少量，即：
其中框架穿越磁场过程中金属杆产生的焦耳热为：
解得：。
13.解：设小球运动到最低点时的速度为，由机械能守恒，得
解得
由动量定理得，合外力对小球的冲量大小
设弹性碰撞后，、两球的速度分别为、，，设球质量为，则根据动量守恒：
根据动能守恒：
解得
设球运动到轨道的最高点时速度为，则有
小球由最低点运动最高点的过程中机械能守恒，则
若第一次撞击后，都向右运动，则
若第一次撞击后，球向右运动，球反弹，则
由解得
即；
若两球恰好在点发生第二次碰撞，由第一碰撞，根据动量守恒：
根据动能守恒：
解得，
可知两球交换速度，两球质量相等。第一碰撞后小球为零。第二次发生弹性碰撞，两球仍然交换速度。第二次碰撞后小球的速度大小为。
答：小球从点运动到点，合外力对小球的冲量大小；
要使、第一次碰撞后，小球能到达圆弧轨道的最高点，则小球的质量应满足的条件；
若两球恰好在点发生第二次碰撞，则第二次碰撞后小球的速度大小。