安徽省定远重点中学2023年高考物理冲刺试卷（十）（含答案）

2023届高三冲刺卷物理试题（十）
一、单选题（本大题共4小题，共24分）
1. 智能手机带有光线传感功能，可以自动调整亮度，光线传感器的工作原理是光电效应。下面关于光电效应的说法正确的是( )
A. 发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
B. 在研究光电效应饱和电流时，由可知，光电管所加电压越大，电子获得的速度越大，饱和电流越大
C. 入射光频率为时，刚好发生光电效应现象，将入射光频率变为时，此时光电流的遏止电压为
D. 用一束单色光分别照射、两种金属，若照射得到光电子的最大初动能比照射得到光电子的最大初动能大，则金属的截止频率比金属的截止频率高
2. 嫦娥四号探测器平稳落月，全国人民为之振奋。已知嫦娥四号探测器在地球上受到的重力为，在月球上受到月球的引力为，地球的半径为，月球的半径为，地球表面处的重力加速为。则下列说法正确的是( )
A. 月球表面处的重力加速度为
B. 月球与地球的质量之比为
C. 若嫦娥四号在月球表面附近做匀速圆周运动，周期为
D. 月球与地球的第一宇宙速度之比为
3. 通常情况下，实际的抛体都是在介质中运动的。由于介质对运动物体的阻力作用，物体运动速度会降低。已知在空气中运动的物体所受阻力方向与运动方向相反，大小随速度的增大而增大。通常情况下，地球自身运动和地球的形状对抛体运动影响非常微小，可忽略不计。可以认为抛体运动的物体在某点的受力情况如图所示。假定空气中一弹丸从地面抛射出去，初速度为，方向与水平地面夹角为；弹丸落地时，速度大小为，方向与水平地面夹角为，落地点与抛出点在同一水平面。从弹丸抛出到落地，下列分析正确的是( )
A. 弹丸上升的时间大于下降的时间
B. 弹丸的加速度先减小后增大
C. 弹丸在最高点时的加速度是重力加速度
D. 弹丸落地时与水平方向的夹角大于抛出时与水平方向的夹射角
4. 如图所示，图中曲线为两段完全相同的六分之一圆弧连接而成的金属线框金属线框处于纸面内，每段圆弧的半径均为，固定于垂直纸面向外、大小为的匀强磁场中。若给金属线框通以由到、大小为的恒定电流，则金属线框所受安培力的大小和方向为
A. ，垂直于向左 B. ，垂直于向左
C. ，垂直于向左 D. ，垂直于向右
5. 年月，中国科学家通过冷冻电镜捕捉到新冠病毒表面蛋白与人体细胞表面蛋白的结合过程，首次揭开了新冠病毒入侵人体的神秘面纱。电子显微镜是冷冻电镜中的关键部分，其中的一种电子透镜的电场分布如图所示，虚线为等差等势面，一电子在其中运动的轨迹如图中实线所示，、是轨迹上的两点，则( )
A. 点的电场强度大于点的电场强度 B. 点电场强度的方向水平向右
C. 点的电势高于点的电势 D. 电子在点的电势能大于在点的电势能
二、多选题（本大题共3小题，共18分）
6. 如图所示，在竖直平面内，由点斜射出一小球，、、是小球运动轨迹上的三点，、、、四点的坐标已在图中标出，空气阻力忽略不计。下列说法正确的是( )
A. 小球在点的动量和在点的动量相同
B. 从到和从到，小球动量变化量相同
C. 小球从到重力的冲量小于从到重力的冲量
D. 小球从到的动量变化率等于从到的动量变化率
7. 如图所示，一理想变压器的原、副线圈匝数之比为：：，原线圈接入电压的交流电源，电压表和电流表对电路的影响可忽略不计，定值电阻，可变电阻的阻值范围为，则( )
A. 副线圈中交变电流的频率为
B. 时，电压表的示数为
C. 调节可变电阻的阻值时，电流表示数的变化范围为
D. 当可变电阻阻值为时，变压器的输入电功率为
8. 如图所示，一质量为、电荷量为的带电粒子不计重力，自点以初速度射入半径为的圆形匀强磁场，磁场方向垂直于纸面，速度方向平行于，粒子恰好从点飞出磁场，点到的距离为则( )
A. 磁感应强度大小为 B. 磁感应强度大小为
C. 粒子在磁场中的飞行时间为 D. 粒子在磁场中的飞行时间为
三、实验题（本大题共2小题，共15分）
9. （6分）某同学用如图甲所示的装置验证动能定理和测量滑块与长木板之间的动摩擦因数。将木板固定在水平桌面上，木板左端固定一个挡板，挡板与滑块之间有一个轻质弹簧，轻质弹簧与挡板固定连接，滑块靠近弹簧。长木板上安装有两个光电门。
用螺旋测微器测量遮光片的宽度，如图乙所示，其读数为______；
给滑块装上遮光片，向左推动滑块，压缩弹簧到适当位置，由静止松手，滑块离开弹簧后先后通过光电门、，与光电门相连的计时器记录下遮光片通过光电门、的时间分别为和，用刻度尺测出间的距离为，设滑块质量为，滑块与长木板间的动摩擦因数为，重力加速度为，则滑块从位置运动到位置的过程中验证动能定理的表达式为______用第、小问中所给的字母表示；
改变弹簧的压缩程度进行多次实验，并计算得出多组滑块通过点和点的速度和，根据下表中的数据在坐标纸上描点连线，作出图像如图丙所示。
若重力加速度为取，用刻度尺测出间的距离 ，由图像可得，滑块与长木板间的动摩擦因数为______结果保留两位小数。
10. （9分） 有一量程为的电压表，其内阻约为，要准确测量其内阻，实验室有以下器材：
A.待测电压表
B.电流表量程为，内阻未知
C.电流表量程为，内阻未知
D.电阻箱阻值范围为
E.滑动变阻器总阻值为，额定电流为
F.滑动变阻器总阻值为，额定电流为
G.电源内阻不计，电动势为
H.电源内阻不计，电动势为
Ⅰ开关及导线若干
要准确测量电压表的内阻，并使电表指针在较大范围内偏转，电流表应选_________，滑动变阻器应选_________，电源应选_________。填器材前的字母序号
在虚线框内画出测量电压表内阻的电路图，并标明所选器材的符号。
按照电路图在实物图上正确连线。
实验中电阻箱应调到合适的阻值，下列阻值中最合适的是_________。
A.
根据所选器材和电路图，写出电压表的内阻的测量值表达式___________说明各符号表示的物理量。
四、计算题（本大题共3小题，共47分）
11. （14分）如图所示，一半径为的半圆形光滑轨道固定在竖直平面内。、为轨道的两端点且高度相同，点为圆心，直径水平，点为轨道的最低点。均可视为质点的物块甲、乙的质量之比为，物块甲从点无初速度释放，滑到最低点时与静止在点的物块乙发生第一次碰撞，碰撞时间很短可忽略不计，碰后物块甲立即反向，恰能到达轨道上的点，重力加速度为，不计空气阻力，碰撞均为弹性碰撞，求：
之间的竖直高度和物块甲、乙发生第一次弹性碰撞后各自的速度大小；
请分析说明在以后的运动中，物块甲能不能回到点。
12. （15分） 年香港中文大学校长高琨在一篇论文中提出以石英基玻璃纤维作长程信息传递，引发了光导纤维的研发热潮，年康宁公司最先发明并制造出世界第一根可用于光通信的光纤，使光纤通信得以广泛应用。被视为光纤通信的里程碑之一，高琨也因此被国际公认为“光纤之父”。如图为某种新型光导纤维材料的一小段，材料呈圆柱状，半径为，长度为，将一束光从底部中心点以入射角射入，已知光在真空中的速度为。
若已知这种材料的折射率为，入射角，求光线穿过这段材料所需的时间；
这种材料的优势是无论入射角为多少，材料侧面始终不会有光线射出，求材料的折
射率的最小值。
13. （18分）如图所示，间距的两光滑金属导轨相互平行放置，水平导轨与倾斜导轨之间用绝缘材料平滑连接。倾斜轨道的倾角，在倾斜轨道上端有一单刀双掷开关，可连接，的电源或的未充电的电容器。在倾斜导轨区域和直导轨矩形区域存在着相同的磁场，方向竖直向上，在水平导轨的右端连接了的电阻。已知，，将开关与相连，一质量的金属导体棒恰好能静止在高的倾斜导轨上。不计其他一切电阻和阻力，取求：
磁感应强度的大小；
将开关掷向后，棒滑到处的速度；
棒通过磁场区域过程中上产生的焦耳热。
答案和解析
1.【答案】
【解析】A.由爱因斯坦光电效应方程，光电子的最大初动能与入射光的频率成线性关系，并非正比，故A错误；
B.饱和电流与光电管所加电压无关，与入射光强度有关，正比于入射光的强度，故B错误；
C.入射光频率为时，刚好发生光电效应现象，可知金属的逸出功，将入射光频率变为时，由爱因斯坦光电效应方程可得，由动能定理，，解得此时光电流的遏止电压为，故C正确；
D.用同种光照射不同金属，表明入射光子能量一定，逸出功不同，由爱因斯坦光电效应方程可知，光电子的最大初动能大，说明逸出功小，由，可得金属的极限频率为，所以逸出功小则金属的截止频率低，即金属的截止频率比金属的截止频率低，故D错误。
故选：。
2.【答案】
【解析】、嫦娥四号绕月球表面飞行时受到月球的引力为，由，解得月球表面的重力加速度为：故A错误。
B、嫦娥四号的质量为：，根据万有引力等于重力得：，解得地球质量为：，月球对飞船的引力为：，解得月球的质量为：，则月球与地球质量之比为：，故B错误。
C、根据得探测器沿月球表面轨道上做匀速圆周运动的周期为：，故C正确。
D、根据得第一宇宙速度为：，则月球与地球的第一宇宙速度之比为，故D错误。
故选：。
3.【答案】
【解析】解：、对弹丸受力分析，在竖直方向上：
在上升过程中，，且与均逐渐减小，则一直大于且在减小；
在下降过程中：，且与均逐渐增大，则一直小于且在减小；
上升的高度和下降的高度相等，而，由可知，上升的时间小于下降的时间，故A错误；
B、在水平方向上的分速度在阻力的作用下一直减小，水平方向的阻力也一直减小，结合选项的分析可知，弹丸的加速度大小一直减小，故B错误；
C、由图可知，弹丸上升到最高点时，阻力 和重力垂直，合力，由此可知，加速度不等于重力加速度，故C错误；
D、如图所示，虚线是没有阻力作用时物体的运动轨迹，为一条抛物线，而存在空气阻力时，物体在竖直方向和水平方向都要减速，实际物体运动的轨迹如实线所示，可见物体落地时与水平方向的夹角大于抛出时与水平方向的夹射角，故D正确。
故选：。
4.【答案】
【解析】
根据几何知识，两个圆弧两个端点之间的距离都是，
通过两个圆弧的电流方向均向下，根据左手定则，受到的安培力垂直于向左，
两个圆弧完全一样，则电流均为，等效长度见分析均为，则安培力的大小为，故B正确，ACD错误。
故选B。
5.【答案】
【解析】
等差等势面密集的地方电场强度大，故点的电场强度小于点的电场强度，故A错误；
B.等势面与电场线垂直，电场力一定指向轨迹的凹侧，故在点电场力方向应该是水平向右，电子带负电，所以点电场强度方向水平向左，故B错误；
C.根据等势面与电场线垂直且沿电场线方向电势降低，可知点电势高于点电势，故C正确；
D.根据，电子带负电，电势越高，其电势能越小，所以电子在点的电势能小于在点的电势能，故D错误。
6.【答案】
【解析】、小球只受到重力，小球在方向先做减速运动又做匀加速运动，在轴方向上做匀速直线运动，小球在点和点对称，竖直速度大小相同，但方向相反，所以小球在点的动量和在点的动量大小相同，方向不同，故A错误；
B、小球从到和从到过程中，沿轴位移相同，在轴方向上做匀速直线运动，所以时间相同，根据动量定理可知，合外力的冲量相同，所以动量的变化量相同，故B正确；
C、小球从到和从到水平位移相同，时间相同，故重力的冲量相同，故C错误；
D、小球从到和从到合外力的冲量相同，动量变化量相同，时间相等，所以动量变化率相同，故D正确；故选：。
7.【答案】
【解析】、电流的频率是由电压决定的，所以原副线圈中电流的频率是一样的，都为，所以A错误；
B、电压表的示数为电路的有效电压的大小，原线圈的有效电压为，根据电压与匝数成正比知电压表的示数为，所以B正确；
C、当的阻值为零时，副线圈电流为，当的阻值为时，副线圈电流为，电流与匝数成反比，所以C正确；
D、当可变电阻阻值为时，变压器的输入电功率等于输出功率，所以D错误。故选：。
8.【答案】
【解析】粒子在磁场中做匀速圆周运动，画出运动轨迹，如图所示：
点到的距离：，则：，，，则，，粒子的轨道半径：
，
粒子在磁场中做匀速圆周运动洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：，解得：，故A正确，B错误；
、粒子在磁场中转过的圆心角：，粒子在磁场中做圆周运动的周期：，
粒子在磁场中的运动时间：，故C正确，D错误。故选AC。
9.【答案】 均可；；
【解析】螺旋测微器的固定刻度为，可动部分为，所以读数为 均可；
遮光片通过光电门、的速度分别为：，，则滑块从位置运动到位置的过程中，由动能定理得：；
由上式可得：，由图可知，时，，代入数据解得：。
10.【答案】，，；
如图所示
；
如图所示
；
；
，为电压表的示数，为电流表的示数，为电阻箱的阻值

【解析】通过电压表的最大电流约为：，所以电流表应选择；为方便实验操作，滑动变阻器应选择；电压表量程为，电源应选择；
滑动变阻器最大阻值较小，为测多组实验数据，滑动变阻器应采用分压接法，电压表与电阻箱并联，电流表采用外接法，实验电路图如图所示：
根据电路图连接实物电路图，实物电路图如图所示：
当电压表满偏时，根据并联分流原理知：，解得，故D正确，ABC错误。
故选D。
电压表内阻：，其中：为电压表示数，为电流表示数，为电阻箱阻值。
故答案为：；；；
如图所示；
如图所示；
；
，为电压表的示数，为电流表的示数，为电阻箱的阻值。

11.【答案】解：
物块甲、乙质量之比为：，设甲的质量为，则乙的质量为，
物块甲由点滑到点过程机械能守恒，由机械能守恒定律得：，
解得，物块甲第一次与物块乙碰前速度大小，
两物块碰后，甲的机械能守恒，对甲，由机械能守恒定律得：，
甲乙发生弹性碰撞，碰撞过程系统动量守恒、机械能守恒，
以向左为正方向，由动量守恒定律得：，
由机械能守恒定律得：，
解得：，，；
由于第一次碰撞后两物块的速度大小相等，则物块甲、乙将同时回到最低位置点发生第二次弹性碰撞，
以向右为正方向，由动量守恒定律得：，
由机械能守恒定律得：，
解得，物块甲的速度大小为：，
碰撞后，对甲，由机械能守恒定律得：，
解得：，物块甲能回到点。
12.【答案】解：如图所示
由折射定律可得
解得
根据几何关系，光在圆柱体中的路程为
又
传播时间为
解得，光线穿过这段材料所需的时间为
如图所示
若将逐渐增大，图中也将不断增大，而光线在侧面的入射角将不断减小。当趋近于时，由折射定律及全反射可知，图中将趋于临界角，而此时光线射到侧面处时的入射角将达到最小，若此时刚好发生全反射，则所有到达侧面的光线将全部发生全反射，不会从侧面射出。因此可得
联合以上各式解得折射率的最小值为
答：光线穿过这段材料所需的时间为；
这种材料的优势是无论入射角为多少，材料侧面始终不会有光线射出，材料的折射率的最小值为。
13.【答案】解：金属棒静止时受力平衡，受到重力，支持力和水平向左的安培力，根据平衡条件可得：
根据闭合电路欧姆定律可得：
解得：；
将开关掷向后，设导体棒在很短的一段时间内速度为，根据动量定理可得：
其中
代入整理可得：
所以导体棒做匀加速直线运动，加速度，
棒滑到处的速度；
设棒出边界时的速度为，
根据动量定理可得：
其中
解得：，
根据功能关系可得棒通过磁场区域过程中上产生的焦耳热：
。
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