2023届高三物理冲刺卷物理试题（三）（有解析）

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2023届高三物理冲刺卷物理试题（三）
一、单选题（本大题共4小题，共24分）
1. 如图所示，直线和曲线分别是汽车和在同一平直公路上行驶的位置时间图像，由图像可知
A. 在时刻，、两车的运动方向相同
B. 在时刻，、两车的运动方向相反
C. 在到这段时间内，、两车的平均速率相等
D. 在到这段时间内，、两车的平均速度相等
2. 反亥姆霍兹线圈是冷原子实验室中的科研装置，结构如图所示。一对完全相同的圆形线圈，共轴放置。已知为装置中心点，、、、点到点距离相等，直线与线圈轴线重合，直线与轴线垂直。现两线圈内通入大小相等且方向相反的电流，则( )
A. 两线圈间为匀强磁场 B. 点的磁感应强度为零
C. 、两点的磁感应强度相同 D. 、两点的磁感应强度相同
3. 水平固定的轻杆长为，两端系着长为的不可伸长且光滑的柔软轻绳，绳上套着一质量为的小铁环，静止时位置如图甲所示。现用一水平向左的力将小铁环由图甲位置缓慢拉至图乙所示位置。已知重力加速度为，设绳的拉力为，则( )
A. 在乙所示位置 B. 在乙所示位置
C. 此过程大小保持不变 D. 此过程先增大后减小
4. 水刀切割具有精度高，无热变形、无毛刺，无需二次加工以及节约材料等特点，因而得到广泛应用。某水刀机床工作时，垂直射向钢板的圆柱形水流的横截面直径为，水流穿过钢板后速度方向不变，大小变为原来的一半。已知水的流量单位时间流出水的体积为，水的密度为，则钢板受到水的平均冲力大小为( )
A. B. C. D.
二、多选题（本大题共4小题，共24分）
5. 嫦娥一号奔月旅程的最关键时刻是实施首次“刹车”减速．如图所示，在接近月球时，嫦娥一号将要利用自身的火箭发动机点火减速，以被月球引力俘获进入绕月轨道．这次减速只有一次机会，如果不能减速到一定程度，嫦娥一号将一去不回头离开月球和地球，漫游在更加遥远的深空；如果过分减速，嫦娥一号则可能直接撞击月球表面．该报道的图示如下．则下列说法正确的是( )
A. 实施首次“刹车”的过程，将使得嫦娥一号损失的动能转化为势能，转化时机械能守恒．
B. 嫦娥一号被月球引力俘获后进入绕月轨道，并逐步由椭圆轨道变轨到圆轨道．
C. 嫦娥一号如果不能减速到一定程度，月球对它的引力将会做负功．
D. 嫦娥一号如果过分减速，月球对它的引力将做正功，撞击月球表面时的速度将很大
6. 如图所示，质量为的小车静止在光滑的水平面上，小车段是半径为的四分之一光滑圆弧轨道，段是水平粗糙轨道，两段轨道相切于点。一质量为的滑块可视为质点从小车上的点由静止开始沿轨道滑下，然后滑入轨道，最后恰好停在点。已知，滑块与轨道间的动摩擦因数为，重力加速度为。则下列说法正确的是( )
A. 滑块从滑到的过程中，滑块和小车组成的系统水平方向上动量守恒
B. 滑块从滑到的过程中，滑块和小车组成的系统机械能守恒
C. 滑块滑到点时的速度大小为
D. 水平轨道的长度
7. 如图所示，光滑的平行金属导轨固定在绝缘水平面上。导轨间距为，导轨右端接有阻值为的定值电阻。和间有垂直于导轨平面向下的匀强磁场。一个质量为、电阻为、长为的金属棒垂直放在导轨上，给金属棒一个水平向右的初速度，金属棒沿着金属导轨滑过磁场的过程中，流过金属棒的电流最大值为，最小值为。不计导轨电阻，金属棒与导轨始终接触良好。则下列判断正确的是( )
A. 匀强磁场的磁感应强度大小为
B. 金属棒穿过磁场的过程中，通过金属棒中的电荷量为
C. 金属棒中产生的焦耳热为
D. 与间的距离为
8. 一列简谐横波，在时刻的图像如图甲所示，此时，、两质点的位移均为，波上质点的振动图像如图乙所示，则以下说法正确的是( )
A. 这列波沿轴正方向传播
B. 这列波的波速是
C. 从开始，紧接着的时间内，质点通过的路程是
D. 从开始，质点比质点早回到平衡位置
三、实验题（本大题共2小题，共15分）
9. 某同学要将一量程为的微安表改装为量程为的电压表．该同学测得微安表内阻为，经计算后将一阻值为的电阻与该微安表连接，进行改装．然后利用一标准电压表，根据图所示电路对改装后的电表进行校正虚线框内是改装后的电表．
改装时，该同学选用的电阻的阻值应为________，与微安表________填“串”或“并”联；
根据校正电路图，补全图中的实物连线；
当标准电压表的示数为时，微安表的指针位置如图所示．由此可以推测出所改装的电表量程不是预期值，而是________答案填三位有效数字要修正改装电表的量程，可以采用以下措施中的________填正确答案标号．
A.在上并联一个比大得多的电阻 在上并联一个比小得多的电阻
C.在上串联一个比大得多的电阻 在上串联一个比小得多的电阻
如果将该改装修正好的电压表图中用表示再连接到如图所示电路中，可以作为多用电表的欧姆挡使用，若已知电源电动势为，与电压表并联的电阻，则该欧姆挡的中值电阻为________．
10. 如图甲所示的装置叫做阿特伍德机，是英国数学家和物理学家阿特伍德创制的一种著名力学实验装置，用来研究匀变速直线运动的规律．某同学对该装置加以改进后用来验证机械能守恒定律，如图乙所示．
实验时，该同学进行了如下操作：
将质量均为的含挡光片、的含挂钩的重物用绳连接后，跨放在定滑轮上，处于静止状态．测量出________填“的上表面”、“的下表面”或“挡光片中心”到光电门中心的竖直距离．
在的下端挂上质量为的物块，让系统重物、以及物块中的物体由静止开始运动，光电门记录挡光片挡光的时间为．
测出挡光片的宽度，计算有关物理量，验证机械能守恒定律．
如果系统重物、以及物块的机械能守恒，应满足的关系式为 已知重力加速度为
验证实验结束后，该同学突发奇想：如果系统重物、以及物块的机械能守恒，不断增大物块的质量，重物的加速度也将不断增大，那么与之间有怎样的定量关系？随增大会趋于一个什么值？请你帮该同学解决：
写出与之间的关系式：__________还要用到和．
的值会趋于________．
四、计算题（本大题共3小题，共47分）
11. 图一是我国宇航员王亚平太空授课时“玩水球”，水滴在完全失重环境下成为一透明的球体，当太阳光照射到“水球”上时，光会被折射和反射而形成彩虹。如图二为某均匀透明球形液滴的截面图，圆心在球心上。球半径为。一束光从空中看作真空平行直径射到圆上的点，入射角 ，该光射入球内经过一次反射后从点再次平行折射向空中。求：
液滴对该光的折射率；
该光从点射入液滴经一次反射从点射出在液滴内传播的时间。光在真空中的传播速度为
12. 如图所示，倾角的光滑斜面上的、两点锁定着大小相同的、两个滑块均可视为质点，它们的质量分别为、，斜面底端点固定一个挡板。现同时解除锁定，让滑块、同时由静止开始沿斜面下滑，滑块与挡板碰撞后沿斜面向上运动，又与向下运动的滑块发生碰撞碰撞时间极短。已知、之间的距离，、之间的距离，碰撞均为弹性碰撞，重力加速度，求：
滑块到达挡板时的速度的大小
滑块、碰前的速度、的大小
为使滑块能返回点，两滑块质量比应满足什么条件
13. 如图所示，一边长为，质量为，电阻为的正方形单匝导体线框，与一质量为的物块通过轻质细线跨过两轻质定滑轮相连。在导体线框上方某一高处有一宽度为的上、下边界水平的匀强磁场，磁感应强度大小为，方向垂直纸面向里。现将物块由静止释放，当边从磁场下边缘进入磁场时，线框恰好做匀速直线运动，不计一切摩擦。重力加速度为。求：
线框边进入磁场之前线框的加速度
线框刚进入磁场时的速度大小
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】位移时间关系图线反映位移随时间的变化规律，图线的斜率表示速度，斜率的正负表示速度的方向，平均速度等于位移与时间之比，由此分析即可。
解决本题的关键知道位移时间图线的物理意义，知道图线的斜率大小表示速度的大小，能够通过图线斜率的正负得出速度的方向。
【解答】A.根据图象的斜率等于速度，斜率的正负表示速度的方向，则知在时刻，、两车的运动方向相反，故A错误；
B.在时刻，图象的斜率相同，则，两车的速度相同，故B错误；
C.根据位移等于纵坐标的变化量，知在到这段时间内，车的位移小于的位移，两车都作单向运动，则它们通过的路程与位移大小相等，所以车的路程小于的路程，则的平均速率小于的平均速率．故C错误；
D.在到这段时间内，车的位移等于的位移，根据平均速度等于位移与时间之比，可知，的平均速度等于的平均速度，故D正确。
故选D。
2.【答案】
【解析】
【分析】本题考察环形电流磁场分布规律、安培定则及通过矢量合成定性分析磁场叠加问题，先根据安培定则确定两线圈产生的整体磁感应强度方向，再根据环形电流磁场的磁感线分布规律和磁场叠加的矢量合成原理，分析出、、、、各点处磁感线大小及方向。
【解答】根据安培定则，左侧线圈产生的磁场在、两点处的磁感应强度方向整体向右，右侧线圈产生的磁场在、两点处的磁感应强度方向整体向左，由于两线圈内通入的电流大小相等，根据对称性可知，两线圈在点产生的磁场的磁感应强度大小相等，方向相反，故点的磁感应强度为零，而在、、、点处磁场叠加的磁感应强度不为零，故两线圈间的磁场不是匀强磁场，故A错误，B正确；
C.根据环形电流磁场的磁感线分布规律可知，左侧线圈在点的磁场方向斜向右下方，在点的磁场方向斜向右上方，右侧线圈在点的磁场方向斜向左下方，在点的磁场方向斜向左上方，根据对成性结合磁场叠加可知，两线圈在、两点的磁感应强度大小相等，方向相反，即、两点的磁感应强度不相同，故C错误；
D.根据环形电流磁场的磁感线分布规律可知，左侧线圈在、两点的磁场方向均向右，右侧线圈在、两点的磁场方向均向左，根据对称性结合磁场叠加可知，、两点的磁感应强度大小相等，方向相反，即、两点的磁感应强度不相同，故D错误。故本题选B。
3.【答案】
【解析】
【分析】本题关键是正确选择研究对象，对研究对象进行受力分析，根据平衡条件求解，特别注意力的图解法的前提条件。
以环为研究对象，环处于静止状态，合力为零，根据平衡条件求解绳中拉力和水平力的大小；根据所求出的绳上力的大小即可判断绳上力是否变化；对水平力的分析需要用到三力平衡的图解法，可把绳上的力看作一个力，这样环就受三个力的作用而平衡，其中重力是恒力，水平力的方向不变，根据图解法当水平力与绳上的力垂直时，水平力最小，即可判断绳上力的变化情况。
【解答】在乙所示位置由平衡得竖直方向有：，水平方向有：，解得：，，故A错误，B正确；
C.以环为研究对象，环处于静止状态，合力为零，分析受力图所示：
设两绳的夹角为，则，得，设绳子的拉力大小为，由平衡条件得，解得：，结合中所示的乙图绳的拉力大小可知，C错误；
D.把绳上的力看作一个力，则环受自身向下的重力，水平向左的，绳上的力而平衡，由力的图解法可知，当水平力和绳上的力垂直时，水平力最小，而从甲图一开始施加力时，力的方向与绳上力的方向是垂直的，故水平力逐渐增大，故D错误。
故选B。
4.【答案】
【解析】
【分析】取时间内的水研究对象，由密度公式确定水的质量，再根据动量定理列式求解即可。
本题关键是研究对象的选择，然后根据动量定理列式求解即可，注意在应用动量定理时应先确定正方向。
【解答】时间内有体积的水打在钢板上，则这些水的质量为；，而，以这部分水为研究对象，它受到钢板的作用力为，以水运动的方向为正方向，由动量定理有；，解得；，由牛顿第三定律可知，钢板受到水的冲力大小为，故A正确，BCD错误。
5.【答案】
【解析】
【分析】本题关键要分析万有引力和需要的向心力的关系，求出卫星的运动情况，看它是做离心运动，还是做向心运动。
【解答】A.卫星通过点火减速火箭，获得反向推力，减小动能，实施第一次“刹车”的过程，将使“嫦娥一号”动能损失一部分，机械能减小，故A错误；
B.嫦娥一号第一次“刹车制动”被月球引力俘获后进入绕月轨道后，速度仍然比较大，万有引力不足以提供向心力，卫星在近地点会做离心运动，还需要经过多次的减速，才能逐步由椭圆轨道变轨到圆轨道，故B正确；
C.任何一次“刹车制动”如果不能减速到一定程度，速度过大，则万有引力不足以提供向心力，卫星会做离心运动，引力做负功，故C正确；
D.嫦娥一号如果过分减速，万有引力大于需要的向心力，月球对它的引力将做正功，撞击月球表面时的速度将很大，故D正确。
故选BCD。
6.【答案】
【解析】
【分析】系统所受合外力为零系统动量守恒，根据系统所受合外力情况判断系统动量是否守恒；
滑块从到过程系统在水平方向动量守恒、系统机械化守恒，应用动量守恒定律与机械能守恒定律求出滑块滑到时的速度；
滑块和小车组成的系统水平方向不受外力，系统水平动量守恒，由此列式求解滑块和小车的位移；
对整个过程，运用动量守恒定律和能量守恒定律求解、、 三者之间的关系。
解决该题的关键是需要掌握动量守恒的条件，知道滑块和小车组成的系统在水平方向上动量守恒，分析清楚运动过程，应用动量守恒定律与机械能守恒定律、能量守恒定律即可解题，解题时注意正方向的选择。
【解答】A、滑块从到过程系统在水平方向所受合外力为零，故滑块从滑到的过程中，滑块和小车组成的系统水平方向上动量守恒，故A正确；
B.段是水平粗糙轨道，从滑到的过程中，摩擦力做功，故系统机械能不守恒，故B错误；
C、滑块由到过程系统在水平方向所受合外力为零，系统在水平方向动量守恒，设滑块到时的速度大小为，小车的速度大小为，
取水平向右为正方向，由动量守恒定律得：，
由机械能守恒定律得：
解得：，故C错误；
D、滑块与小车组成的系统在水平方向动量守恒，以向右为正方向，对整个过程，由动量守恒定律得：，
解得：，
由能量守恒定律得：，
解得：，故D正确。
7.【答案】
【解析】
【分析】根据导体棒切割得出的感应电动势，再结合闭合电路欧姆定律得出电流。根据动量定理得出电荷量。根据能量的转换与守恒得出焦耳热；
本题考查电磁感应过程中的导体棒和电阻组成的电路问题和能量问题，常规题目。
【解答】A.设磁场的磁感应强度大小为，由题意知，，解得，项正确
B.金属棒穿出磁场时的速度大小为，根据动量定理，，解得，项错误
C.金属棒中产生的焦耳热，项错误
D.由，得到与间的距离为，项正确。
故选AD。

8.【答案】
【解析】、由乙图读出该时刻，即时刻质点的速度方向为沿轴负方向，由甲图判断出波的传播方向为沿轴正方向，故A正确；
B.由甲图读出该波的波长为，由乙图周期为，则波速为，代入数据可得这列波的波速是，故B正确；
C.，质点做简谐运动时，在一个周期内质点通过的路程是倍振幅，则经过，质点通过的路程是，故C错误；
D.图示时刻质点沿轴正方向运动，质点沿轴负方向运动，所以质点将比质点早回到平衡位置，将此图象与正弦曲线进行对比可知：点的横坐标为，点的横坐标为与，根据波形的平移法可知质点比质点早回到平衡位置的时间为，代入数据可得，故D正确。
故选：。
由乙图读出时刻质点的速度方向，再由甲图判断出波的传播方向；由甲图读出该波的波长，由乙图读出周期，根据计算波速；计算与周期的关系，得出质点通过的路程；将此图象与正弦曲线进行对比，根据波形的平移法可计算质点比质点早回到平衡位置的时间。
本题属于波的图象的识图、振动图象的识图和对质点振动的判断问题。考查知识点全面，重点突出，充分考查了学生掌握知识与应用知识的能力。
9.【答案】，串；如图所示；，；。
【解析】
【分析】
本题考查了电流表的改装问题，把微安表改装成大量程的电压表需要串联分压电阻，应用串联电路特点与欧姆定律可以求出串联电阻阻值，掌握基础知识是解题的前提与关键，根据题意应用基础知识即可解题。
微安表改装成电压表需要串联一个分压电阻，根据串联分压的规律求解分压电阻的阻值；
根据电路图连接实物图即可；
根据微安表的示数与量程关系，求解改装后的电压表量程即可，量程偏大是由于分压电阻偏大造成的，串联一个大电阻可减小等效的串联电阻；
明确中值电阻即为欧姆表的内阻值，根据闭合电路欧姆定律计算即可；
【解答】表头改装成电压表需要利用串联分压的规律，有，
解得：串联电阻的阻值；
校对电压表的电路需要标准表和待校表并联，同时滑动变阻器采用分压式获得更大的调节范围，连接实物如图所示：
；
微安表量程为，由图所示表盘可知，其分度值为，其示数为，是满偏量程的，改装后的电压表量程为，则示数为
解得：；
量程改装后偏大，则串联的分压电阻偏大，故在上并联一个比大得多的电阻，把等效的串联电阻变小，故A正确，BCD错误；
修正好电压表，满偏电流为，内阻为：
电压表与并联后作为表头，满偏电流为，
根据欧姆档测电阻的原理，短接红黑表笔时电路的总内阻即为中值电阻，有，可得：。
故答案为：，串；如图所示；，；。
10.【答案】挡光片中心；；；重力加速度
【解析】、需要测量系统重力势能的变化量，则应该测量出挡光片中心到光电门中心的距离，系统的末速度为：，
则系统重力势能的减小量，系统动能的增加量为：，若系统机械能守恒，则有：．
根据牛顿第二定律得，系统所受的合力为，则系统加速度为：，当不断增大，则趋向于．
故答案为：挡光片中心 重力加速度
根据系统机械能守恒，得出系统重力势能的减小量和系统动能的增加量，根据极短时间内的平均速度表示瞬时速度求出系统末动能．
对系统研究，根据牛顿第二定律求出加速度与的关系式，通过关系式分析，增大，趋向于何值．
解决本题的关键知道实验的原理，知道误差产生的原因，掌握整体法在牛顿第二定律中的运用．
11.【答案】解：根据对称及光路可逆性，作出光路如图所示
解得。
由几何关系得
光在液滴中的传播速度
光在液滴中的传播时间。
【解析】本题考查了对光的反射、折射现象的理解与运用能力，作出光路图，根据反射的对称性特点和几何知识求解入射角与折射角是关键。
作出光路图，由几何知识求出光线在点的入射角和折射角，由折射定律求出折射率；
由求出光在球内传播的速度；由几何知识求出光从点射入到从点射出通过的总路程，即可求得在液滴内传播的时间。
12.【答案】下滑，由动能定理有，
得；
下滑同理，碰挡板后的速度也为，
与挡板碰后，对两球有，得，
球的位移，，
球的位移，，
、相遇时，由，得，
则，
则；
、碰撞，取沿斜面向上为正
动量守恒，
机械能守恒，
解得，
为使球能返回点，，得。
【解析】本题考查了动能定理，弹性碰撞和斜面上物体的运动问题。
对应用动能定理解得到达挡板的速度；
根据和的运动情况和位移关系列式分析可得碰前速度；
根据弹性碰撞动量守恒和机械能守恒列式求解碰后的速度，结合速度关系解得质量关系。
13.【答案】在线框边进入磁场之前，对物块根据牛顿第二定律有：
对线框根据牛顿第二定律可得：
解得：，方向向上；
边刚进入磁场时，线框做匀速直线运动，物块也做匀速直线运动，所以有：
对线框根据平衡条件可得：
安培力：
根据闭合电路的欧姆定律可得：
联立解得
答：线框边进入磁场之前线框的加速度为，方向向上；
线框进入磁场时的速度大小为。
【解析】分别对线框和物块由牛顿第二定律列出表达式就能求出未进入磁场前的加速度；
由于线框匀速出磁场，受力分析由平衡条件和安培力公式，列方程即可解得匀速直线运动的速度。