天一大联考皖豫名校联盟2022-2023学年高三下学期第三次联考理综物理试题（有解析）

天一大联考皖豫名校联盟2022-2023学年高三下学期第三次联考理综物理试题
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．某观光水池的水面下安装有几个彩色灯泡，若岸上的游人看到红色和绿色灯泡是在同一水平线上，则下列关于对红色和绿色两种灯在水里的实际深度及相关知识的描述，正确的是（　　）
A．安装时红灯比绿灯的位置低，因为水对红光的折射率较绿光小
B．游客看到的灯的深度比灯的实际深度要大
C．若不同的单色灯实际深度相同，则红灯把水面照亮的面积较大
D．岸上的人看到的灯实际是光的全反射所成的像
2．质量为的木块静置于粗糙的水平面上，与水平面间的动摩擦因数为0.2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取。若时，水平力F作用于木块上，力F随时间变化的关系如图所示，关于物体在内的运动情况，下列说法不正确的是（　　）
A．第3秒末物体速度达到最大 B．第3秒末的速度大小为
C．第4、5两秒内运动的总位移大小为 D．第3秒末物体所受拉力的瞬时功率为
3．氢原子从量子数为N的能级跃迁到基态时，释放的光子照射到某种金属表面，恰好使该金属发射光电子，该金属的逸出功为W。若氢原子从量子数为的能级跃迁到基态时，释放的光子照射到同种金属，所产生光电子的最大初动能为E，则W和E的比值为（已知氢原子的能级公式：）（　　）
A． B． C． D．
4．L型粗细均匀的细玻璃管，AB部分长，BC部分长，A端封闭，玻璃管中一段长的水银柱封闭一段空气柱。当玻璃管平放在水平桌面上时，水银柱在玻璃管中的分布如图1所示，大气压强为。如若把玻璃管由平放在桌面慢慢转换到竖直平面内，如图2所示，最终AB部分竖直，BC部分水平，且水银柱恰好全部进入到AB部分，设整个过程气体温度保持不变，则下列对气体初状态的描述正确的是（　　）
A．初始状态时AB部分水银柱长是 B．初始状态时BC部分水银柱长是
C．初始状态封闭气体的压强是 D．初始状态时AB部分空气柱长是
二、多选题
5．如图所示，绝缘的斜面体ABC静止于水平面上，∠，两个可视为质点的带电物体P和Q分别在AB和AC面上静止不动，且PQ连线水平。AB面和AC面光滑，设斜面体和P、Q的质量分别为M、、，重力加速度为g，。下列判断正确的是（　　）
A．P、Q一定带异种电荷，且Q的电荷量一定等于P的电荷量
B．P、Q的质量之比是
C．水平面对斜面底部有水平向右的静摩擦力
D．水平面对斜面的支持力等于
6．如图所示，粗糙绝缘的直杆倾斜固定，轻质绝缘弹簧AB套在直杆上且位于直杆末端。一带正电的小球也套在杆上，从某一位置P由静止下滑，下滑到点M时速度最大，到达N点时速度为零（M、N两点未标出）。若在杆所在的竖直平面内加一方向垂直杆斜向右上的匀强磁场，小球仍然从P点由静止下滑（电量不变），则下列判断正确的是（　　）
A．磁场足够强时，小球有可能不能到达A点
B．小球速度最大的位置一定在P、M之间的某一位置
C．因为洛伦兹力不做功，所以小球下降的最低点仍然在N点
D．第二种情况下弹簧所具有的最大弹性势能一定比第一次小
7．如图所示，水平放置的足够长光滑平行金属导轨处在竖直向下的匀强磁场中，左端通过导线接有电阻R，导轨电阻不计。导体棒AB质量为，电阻为r，且，长度与导轨宽度相同。若给导体棒一瞬时冲量，使导体棒以初速度向右运动，经过时间t停止运动（t未知），接着作用一水平向左的恒力F，使导体棒由静止开始向左运动，经相同的时间t回到最初静止的位置时，瞬时速度大小为。对导体棒AB经历的两个过程，描述正确的是（　　）
A．导体棒AB向右运动的过程中电阻R上产生的焦耳热等于
B．大于v
C．拉力F的冲量小于
D．拉力F做的功等于
8．如图所示，正方形区域内有正交的匀强电场和匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，电场方向竖直向下，一重力不计的带电粒子以某一水平向右的初速度从AB边的中点垂直AB射入该区域，并恰好沿直线穿过整个区域。若撤去磁场，保留电场，粒子入射点和速度大小、方向均不变，经时间粒子恰好从D点离开该区域；若撤去电场，保留磁场，粒子的入射点和速度大小、方向均不变，经时间会从某点P（未画出）离开该区域。下列判断正确的是（　　）
A．粒子带负电荷
B．只有电场时，该粒子从D点离开电场时的动能是初动能的两倍
C．P点在直线AB上
D．小于
三、实验题
9．重力加速度是一个非常重要的物理量，同一星球不同位置的重力加速度可能不同，不同星球表面的重力加速度也可能不同。
（1）下列关于测重力加速度和单摆做简谐运动时的相关论述，正确的是_________（填选项序号）；
A．用一个弹簧秤和一个已知质量的钩码可以粗测地球表面某处的重力加速度
B．在绕地球做匀速圆周运动的航天器内可以用单摆测所在位置的重力加速度，利用相关公式可以求出航天器的轨道半径
C．单摆做简谐运动的回复力是由重力和拉力的合力提供
D．我们通常所说的秒摆周期是
（2）某同学利用单摆做简谐运动的周期公式以及重力加速度随高度的变化关系式来粗测学校附近一座山的海拔高度，具体做法和要求如下：
A．在近似海拔零高度处，用单摆测摆球在一定时间内完成全振动的次数
B．到达山顶后，用同一单摆测量摆球在相同的时间内完成全振动的次数
C．每次测量时都控制单摆的最大偏角小于
D．测出单摆的摆长L
E．根据相关知识求出山的海拔高度约为地球半径的多少倍
①在上述选项中，不需要的是_________（填选项序号）；
②由实验数据可求出山顶的重力加速度和海拔零高度处的重力加速度之比是_________；
③这座山的海拔高度是地球半径的_________倍。
10．用以下实验器材，测量电源电动势及电压表、电流表的内阻：
待测电源（电动势小于，内阻可忽略）
电压表（量程，内阻左右）
毫安表（量程，内阻左右）单刀双掷开关一个
导线若干
（1）请用以上器材设计电路并在方框内画出电路图_________；
（2）简述测量过程并用符号表示相关测量量：___________________________；
（3）电源的电动势为_________，电压表的内阻为_________，电流表的内阻为_________[均用（2）中测量量符号表示]。
四、解答题
11．如图所示，传送带与水平面间的夹角为，A、B两点间的距离为，传送带在电动机的带动下顺时针匀速运转，一物体以的速度从A点冲上传送带，物体与传送带间动摩擦因数。若物体恰能到达最高点B（速度为零），重力加速度g取，
求：
（1）传送带运行的速度大小；
（2）从A到B这一过程物体动能的减少量和摩擦产生的热能大小之比。
12．如图所示的电路中，，电源内阻。平行板电容器板长为L、板间距为。电键S闭合时，有一质量为m、带电量为e（）的电子从左侧以速度v沿中线水平射入极板间，恰好从上板右边缘射出。
（1）求电源的电动势；
（2）若电键S断开，电子入射位置和速度不变，求电场对电子做的功（用m、v表示）。
13．质量为的长木板C静止于光滑的水平面上，另有质量均为的小物块A、B分别静止于木板C的最右端和木板上某一点P，A、B与C之间的动摩擦因数分别是和，P到C右端点的距离是。某时刻，作用于C上一水平向右的恒力，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取。
（1）求经多少时间A、B相遇，相遇时A、B的速度大小分别是多少；
（2）若在A、B相碰前的瞬时，撤去水平力F，且A、B之间发生的是弹性正碰，碰撞时间极短，如果B恰好没有与C分开，求木板C的长度。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【详解】AB．人从水面上看水面下的物体，看到的是位置偏高的虚像，所以游客看到的灯的深度比灯的实际深度要小。水对七种色光的折射率不同，其中对紫光的折射率最大，对红光的折射率最小，折射率越大，虚像的位置离水面越近。所以，要看到七种彩色灯在同一水平线上，安装时，绿色灯的位置较低，红色灯的位置较高。故AB选项均错误；
C．光从水面下向上斜射向空气中时，若入射角达到临界角时，就会发生全反射，所以，能从水面透射出来的光（即能把水面照亮的部分）是一个圆面。根据几何关系可以得到照亮圆面的半径R、灯的实际深度H以及折射率n之间的关系式是
折射率越大，R越小，圆的面积越小，因为水对紫光的折射率最大，对红光的折射率最小，所以红灯把水面照亮的面积较大。故C选项正确；
D．岸上的人看到的灯实际是光的折射所成的像。故D选项错误。
故选C。
2．C
【详解】AB．物体所受到滑动摩擦力为，则物体所受合力随时间变化的图像如图所示，从图像可知，物体前做加速度逐渐减小的变加速运动，后两秒做匀速运动，即3s末达到最大速度。由动量定理可知
可得第3秒末的速度最大且大小为
选项AB正确，不符合题意；
C．第4、5两秒内运动的总位移大小为
选项C错误，符合题意；
D．3秒末拉力的瞬时功率为
选项D正确，不符合题意。
故选C。
3．A
【详解】量子数为N时的能量为
从量子数N的能级跃迁到基态时释放的光子能量为
恰好使某金属产生光电效应，说明该金属的逸出功为
同理，氢原子从量子数的能级跃迁到基态时释放的光子能量为
根据爱因斯坦的光电效应方程可知，光电子的A最大初动能等于
所以
故选A。
4．D
【详解】AB．设初始状态AB部分水银柱长为，玻璃管横截面积为S，初始状态封闭气体的两个参量分别是
，
AB竖直放置后的两个参量分别是
，
根据等温变化的玻意耳定律可得
解得
所以，初始状态时AB部分水银柱长是，BC部分水银柱长是，AB错误；
CD．初始状态封闭气体的压强是，初始状态时AB部分空气柱长是，C错误，D正确。
故选D。
5．BD
【详解】A．隔离法：P、Q两物体都是三力平衡，且P、Q在水平方向受到的是大小相等的库仑引力，P、Q一定是带异种电荷，电荷量大小关系不能确定，选项A错误；
B．由引力F、重力和倾角的关系式
可知，P、Q质量之比为
选项B正确；
CD．整体法：由斜面和P、Q所构成的整体是二力平衡，水平面对斜面支持力等于总重力，水平面对斜面没有摩擦力，水平面对斜面的支持力
选项C错误，D正确。
故选BD。
6．BD
【详解】A．第一次能由静止开始下滑，说明小球与杆之间的动摩擦因数是小于（为杆与水平方向的夹角），第二次开始下滑后，多一个垂直杆的、水平方向的洛伦兹力，洛伦兹力由零逐渐增大，小球对杆的弹力由逐渐增大，滑动摩擦力也从小于下滑力开始逐渐增大，一旦摩擦力增大到等于下滑力时，加速结束，速度最大，所以不存在到达A点之前就停下来。故A选项错误；
B．由于第二次相对于第一次经过同一位置时，摩擦力会变大，所以加速度为零，也就是速度最大的位置一定在M点之上。故B选项正确；
CD．第二种情况下摩擦力变大，经过相同的路径克服摩擦力做的功会变大，机械能减小较第一次多，所以第二次小球不能到达第一次的最低点N，弹簧所具有的最大弹性势能比第一次小。故C选项错误，D选项正确。
故选BD。
7．ABC
【详解】A．在向右减速运动时，回路产生的总的焦耳热
由于电阻R和导体棒的阻值相等，根据热能的分配关系，可知，电阻R上产生的焦耳热等于，A正确；
B．第一次向右做的是加速度逐渐减小的变减速运动，平均速度小于，第二次向左加速时做的是加速度逐渐减小的变加速运动（或先变加速再匀速），平均速度大于，由于两阶段的位移大小相等，运动时间相等，所以平均速度相等，则一定有大于v，B正确；
C．根据
，
解得
由于两阶段的位移相等，则两阶段通过截面的电荷量大小相等，由安培力冲量的关系式
，
可知，两阶段安培力的冲量大小相等，在第一阶段有
可知，安培力的冲量大小都等于，第二过程有
根据上述，v小于，所以拉力的冲量小于，C正确；
D．拉力做的功等于第二过程产生的热能和动能增量，可知一定大于号，D错误。
故选ABC。
8．BD
【详解】A．撤去磁场，保留电场，粒子入射点和速度大小、方向均不变，粒子恰好从D点离开该区域，说明粒子受电场力向下与电场线方向相同，粒子带正电，故A错误；
B．电场和磁场共存时，粒子做匀速直线运动，满足
撤去磁场，保留电场，粒子做类平抛运动：设正方形边长为L，则
化简可得
所以
粒子经过D点时动能是初动能的2倍，故B正确；
CD．只有磁场时，粒子在磁场中做匀速圆周运动，根据
可得粒子做圆周的半径为
圆弧所对应的圆心角为，运动时间
小于，粒子会从AC边某一点离开该区域，故C错误，D正确。
故选BD。
9． AD/DA D
【详解】（1）[1]A．用弹簧秤测出一钩码的重力，若示数为F，钩码的质量为m，则所在位置的重力加速度为，选项A正确；
B．位于绕地球做圆周运动的航天器处于完全失重状态，单摆振动的周期为无穷大，不能测重力加速度，选项B错误；
C．单摆振动的回复力是重力的切向分力提供，选项C错误；
D．秒摆的周期不是而是，选项D正确。
故选AD。
（2）①[2]根据相同时间内完成全振动的次数之比可以得到两个位置的重力加速度之比，不需要测摆长；
②[3]单摆在高山顶上和海拔零处两位置的振动周期之比为是，根据单摆的周期公式
可得到高山顶上和海拔零处两位置的重力加速度之比为；
[4]又由重力加速度随高度的变化规律
（其中：R为地球半径，为海拔零高度处的重力加速度，），
可求出山的海拔高度是地球半径的
10． 单刀双掷开关与a接通时，电压表读数为；单刀双掷开关与b接通时，电压表读数为，电流表读数为I
【详解】（1）[1]通过单刀双掷开关连接电流表，以达到实验目的，电路图如图所示
（2）[2]单刀双掷开关与a接通时，电压表读数为；单刀双掷开关与b接通时，电压表读数为，电流表读数为I。
（3）[3]由于电源内阻可忽略，单刀双掷开关与a接通时，电压表读数表示电动势，可得
[4]单刀双掷开关与b接通时，电压表读数为，电流表读数为I，电压表的内阻为
[5]电流表的内阻为
11．（1）；（2）
【详解】（1）从题意可知，物体恰好到达最高点，即到达B点时速度为零，若传送带速度大于，物体一直做匀减速运动，且加速度为，物体到速度为零的位移为，不符合题意，即传送带的运行速度一定小于
设传送带的运行速度是v。物体先向上减速到v，再向上减速直到速度为零，总位移为。第一阶段摩擦力向下，第二阶段摩擦力向上。
第一阶段:
联立解得
第二阶段：
联立解得
化简可得
（2）第一阶段和第二阶段的运动时间分别为和,则
两阶段的相对位移分别是和，可得
这一过程物体动能减少量为
这一过程产生的热能为
所以
12．（1）；（2）
【详解】（1）设电动势为E，开关S闭合时，R1和R3并联后的电阻为R，平行板两极板电压为R4两端的电压
电子进入平行板间做类平抛运动
化简可得
（2）S断开时，平行板两极板电压为
电子入射方式和速度不变，在平行板间运动时间不变，侧向位移与两极板间电压成正比，所以第二种情况下，电子的侧向位移为
所以电场力做的功
13．（1），，；（2）
【详解】（1）对A，由静止开始匀加速直线运动
解得
又
以B、C为对象
解得
又
解得
（2）B与A发生弹性正碰，因为质量相等，速度交换，碰后瞬间，A的速度为，与C共速，B的速度为。在这以后，A、C相对静止且向右减速，对A和C整体来说，合力是B对C的滑动摩擦力提供，大小为，方向向左，使A和C做减速运动的加速度大小为，而C对A的静摩擦力是，恰好能提供两者一起做减速运动的合力。B向右加速，直到A、B、C三者共速，这一过程满足动量守恒和能量守恒
得
由能量守恒
解得
所以木板C的长度
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