广东省广州市2023-2024学年高三上学期阶段训练物理试题
一、单选题
1．2023年4月15日，神舟十五号航天员乘组进行了第四次出舱活动并圆满完成全部既定工作，安全返回问天实验舱。已知神舟十五号在距地面高度约343km处运行，则神舟十五号载人飞船（ ）
A．在加速升空过程中机械能守恒
B．在绕地飞行过程中所受合力为零
C．在绕地飞行过程中处于失重状态
D．在绕地飞行过程中运行周期大于地球同步卫星周期
2．氚在自然界中存量极少，工业上一般用中子轰击锂获取氚，其核反应方程为，已知氚的半衰期为12.5年，下列说法正确的是（ ）
A．X与互为同位素
B．X的质子数是3，中子数是2
C．10个氚核，经过12.5年一定还剩5个
D．上述获取氚的核反应是裂变反应
3．如图所示，在O点固定一点电荷，过O的一条电场线上有a、b、c三点，且ab间的距离与bc间的距离相等。已知b点电势低于c点电势，若一带负电的粒子仅在电场力作用下先从a点运动到b点，再从b点运动到c点，则（ ）
A．从a到b和从b到c过程中，电场力做功相等
B．从a到b过程中电场力做的功大于从b到c过程中电场力做的功
C．从a到b过程中，粒子电势能不断增大
D．从b到c过程中，粒子动能不断减小
4．如图所示，一辆小车沿水平方向行驶，物块放置在小车的水平底板上，与物块相连的竖直轻绳跨过光滑的定滑轮与小球相连，小球，物块与小车均保持相对静止，此时与小球相连的轻绳与竖直方向成一定角度，下列说法正确的是（ ）
A．小车可能向右做匀速直线运动
B．小车一定向右做匀加速直线运动
C．物块对底板的摩擦力方向水平向右
D．轻绳对小球的拉力一定大于小球的重力
5．一物体做匀减速直线运动直至停下，若在最初2s内的位移是8m，最后2s内的位移是2m，则物体的运动时间是（ ）
A．4s B．5s C．6s D．7s
6．如图所示，截面为直角三角形的玻璃砖放置在水平面上，其中∠B=30°，现有一束平行于BC边的单色光，从AB边上的中点D射入玻璃砖并从AC边射出，已知玻璃砖对该单色光的折射率为，不考虑光线在玻璃砖内的多次反射，下列说法正确的是（ ）
A．光在AB边的入射角为30°
B．光在BC边的入射角为30°
C．光垂直于AC边射入空气
D．增大光在D点的入射角，光可能在AB边发生全反射
7．如图所示，工人在水平地面上拉动木箱，拉力与水平方向的夹角为θ，木箱与地面之间的动摩擦因数。现将θ由30°逐渐增大到60°，保持木箱做匀速直线运动，在此过程中（ ）
A．绳子对木箱的拉力先增大后减小
B．绳子对木箱的拉力先减小后增大
C．木箱所受的摩擦力一直增大
D．木箱所受的摩擦力一直减小
二、多选题
8．一台内阻的发电机对外供电，其电动势瞬时值的表达式为，关于此发电机，下列说法正确的是（ ）
A．交流电的周期是0.02s
B．电动势的最大值是
C．电动势的有效值是
D．流过发电机的电流瞬时值表达式
9．固定在水槽中的振动发生器能够产生水波。已知振源的振动方向垂直于水面，其部分振动图像如图所示，形成的水波在水槽内以0.8m/s的速度传播。下列说法正确的是（ ）
A．振源沿y轴负方向起振
B．水波传播时振动的质点随波迁移
C．水波的波长为0.4m
D．振源的振动方程为y=3sin4πt（cm）
10．如图所示，圆心为O、半径为r的圆形区域外存在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场；圆形区域内无磁场。P是圆外一点，且，一质量为m、电荷量为的粒子从P点在纸面内垂直于OP射出。已知粒子运动轨迹经过圆心O，不计重力，下列说法正确的是（ ）
A．粒子在磁场中做圆周运动的半径
B．粒子在磁场中做圆周运动的半径
C．粒子第一次在圆形区域内运动所用的时间
D．粒子第一次在圆形区域内运动所用的时间
三、实验题
11．某同学用伏安法测量一电池的内阻。已知该电池的电动势E约为9V，内阻约数十欧，允许输出的最大电流为50mA，可选用的实验器材有：
i.电压表V1（量程5V）
ii.电压表V2（量程10V）
iii.电流表A1（量程50mA）
iv.电流表A2（量程100mA）
v.滑动变阻器R1（最大阻值为50Ω）
vi.滑动变阻器R2（最大阻值为500Ω）
vii.开关S
viii.导线若干
（1）该同学设计了如图甲所示的电路，电压表应选 ，电流表应选 ，滑动变阻器应选 。（填写所选器材的符号）
（2）根据测量数据，在坐标纸上绘制出U-I图线如图乙所示，则电池的内阻为 Ω。
（3）在上述电路中，产生系统误差的主要原因是____。
A．电流表的分压
B．电压表的分流
C．电流表的分压和电压表的分流
12．某同学用图甲所示的实验装置探究线速度与角速度的关系并验证机械能守恒定律。先将两个完全相同的钢球P、Q固定在长为3L的轻质空心纸杆两端，然后在杆长处安装一个阻力非常小的固定转轴O。最后在两个钢球的球心处分别固定一个相同的挡光片，如图乙所示，保证挡光片所在平面和杆垂直。已知重力加速度为g。
实验步骤如下：
（1）该同学将杆抬至水平位置后由静止释放，当P转到最低点时，固定在钢球P、Q球心处的挡光片刚好同时通过光电门1、光电门2；（两个光电门规格相同，均安装在过O点的竖直轴上）
若挡光片通过光电门1、光电门2的时间为和，根据该同学的设计，应为 ；
（2）若要验证“机械能守恒定律”，该同学 （选填“需要”或者“不需要”）测量钢球的质量m；
（3）用游标卡尺测量挡光片的宽度，示数如图丙所示，则挡光片宽度d= mm。
（4）在误差允许范围内，关系式 成立，则可验证机械能守恒定律（关系式用g、L、d、、表示）；
（5）通过多次测量和计算，发现第（2）问的关系式均存在误差，其中一组典型数据为，。造成误差的主要原因可能是____。
A．空气阻力对钢球的影响 B．转轴处阻力的影响
C．钢球半径对线速度计算的影响 D．纸杆质量的影响
四、解答题
13．如图所示，某自动洗衣机洗衣缸的底部与一控水装置的竖直均匀细管相通，细管的上部封闭，并和压力传感器相接。洗衣缸开始进水时，细管中的空气立刻被水封闭，随着洗衣缸中水面的升高，细管中的空气被压缩，当细管中空气压强达到一定数值时，压力传感器使进水阀门关闭，达到自动控水的目的。假设刚进水时细管被封闭的空气柱长度为50cm，当空气柱被压缩到48cm时压力传感器使洗衣机停止进水，此时洗衣缸内水位有多高？（已知一个大气压强约等于10m水柱产生的压强，假设温度不变，细管中的空气可视为一定质量的理想气体。计算结果可以保留分数形式。）
14．如图所示，质量的小球用长的轻绳悬挂在固定点O，质量的物块静止在质量的光滑圆弧轨道的最低点，圆弧轨道静止在光滑水平面上，悬点O在物块的正上方，将小球拉至轻绳与竖直方向成37°角后，静止释放小球，小球下摆至最低点时与物块发生弹性正碰，碰后物块恰能到达圆弧轨道的最上端。若小球、物块都可视为质点，不计空气阻力，重力加速度g取，，。求
（1）碰撞前，小球下摆至最低点时，球对轻绳拉力的大小；
（2）碰撞后瞬间物块的速度大小；
（3）圆弧轨道的半径。
15．如图所示，在水平面内固定着间距为L的两根光滑平行金属导轨（导轨足够长且电阻忽略不计），导轨MN两点右侧处在方向垂直导轨平面向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场中。在导轨的左端接入电动势为E、内阻不计的电源和电容为C的电容器。先将金属棒a静置在导轨上，闭合开关S1、S3，让a运动速度达到时断开S1，同时将金属棒b静置在导轨上，经过一段时间后，流经a的电流为零。已知a、b的长度均为L，电阻均为R，质量均为m，在运动过程与导轨垂直并保持良好接触。
（1）求开关S1、S3闭合，a运动速度刚为时a的加速度大小；
（2）求b产生的焦耳热；
（3）若将棒a、b均静置在水平轨道上，闭合开关S1、S2，稍后再断开S1同时闭合S3，求两棒最终速度的大小。
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】卫星问题
2．【答案】A
【知识点】原子核的衰变、半衰期；放射性同位素及其应用；核裂变
3．【答案】B
【知识点】电场及电场力；电场力做功；点电荷；电势能
4．【答案】D
【知识点】力与运动的关系；牛顿第二定律；牛顿运动定律的应用—连接体
5．【答案】B
【知识点】匀变速直线运动的速度与时间的关系；匀变速直线运动的位移与时间的关系
6．【答案】C
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射
7．【答案】D
【知识点】摩擦力的判断与计算；力的合成与分解的运用；共点力的平衡
8．【答案】A,C
【知识点】交变电流的图像与函数表达式；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
9．【答案】C,D
【知识点】简谐运动的表达式与图象；波长、波速与频率的关系
10．【答案】B,C
【知识点】匀速直线运动；带电粒子在匀强磁场中的运动
11．【答案】（1）V2；A1；R2
（2）50
（3）B
【知识点】电池电动势和内阻的测量
12．【答案】（1）1：2
（2）不需要
（3）4.00
（4）
（5）C
【知识点】验证机械能守恒定律
13．【答案】解：对于封闭在细管内的空气，由玻意耳定律可得
将，，其中
代入解得
根据，将数据代入可得
【知识点】共点力的平衡；气体的等温变化及玻意耳定律
14．【答案】（1）解：小球下摆至最低点，满足机械能守恒定律
小球在最低点，由牛顿第二定律
解得
由牛顿第三定律，球对轻绳的拉力大小为0.07N。
（2）解：小球与物块碰撞，满足动量守恒定律、机械能守恒定律
解得
（3）解：物块滑到圆弧轨道最高点的过程中，满足动量守恒定律、机械能守恒定律
解得
【知识点】机械能守恒定律；动量与能量的综合应用一板块模型；动量与能量的其他综合应用
15．【答案】（1）解：a切割磁感线产生的电动势
由牛顿第二定律得
（2）解：对ab系统，由动量守恒得
由能量守恒得
（3）解：闭合开关S1、S2，稍后再断开S1同时闭合S3，两棒同时加速，直到匀速运动，对电容器，放电量
对导体棒a，某时刻经极短时间
整个过程
所以两棒最终速度
【知识点】电磁感应中的电路类问题；电磁感应中的动力学问题；电磁感应中的能量类问题
1 / 1广东省广州市2023-2024学年高三上学期阶段训练物理试题
一、单选题
1．2023年4月15日，神舟十五号航天员乘组进行了第四次出舱活动并圆满完成全部既定工作，安全返回问天实验舱。已知神舟十五号在距地面高度约343km处运行，则神舟十五号载人飞船（ ）
A．在加速升空过程中机械能守恒
B．在绕地飞行过程中所受合力为零
C．在绕地飞行过程中处于失重状态
D．在绕地飞行过程中运行周期大于地球同步卫星周期
【答案】C
【知识点】卫星问题
2．氚在自然界中存量极少，工业上一般用中子轰击锂获取氚，其核反应方程为，已知氚的半衰期为12.5年，下列说法正确的是（ ）
A．X与互为同位素
B．X的质子数是3，中子数是2
C．10个氚核，经过12.5年一定还剩5个
D．上述获取氚的核反应是裂变反应
【答案】A
【知识点】原子核的衰变、半衰期；放射性同位素及其应用；核裂变
3．如图所示，在O点固定一点电荷，过O的一条电场线上有a、b、c三点，且ab间的距离与bc间的距离相等。已知b点电势低于c点电势，若一带负电的粒子仅在电场力作用下先从a点运动到b点，再从b点运动到c点，则（ ）
A．从a到b和从b到c过程中，电场力做功相等
B．从a到b过程中电场力做的功大于从b到c过程中电场力做的功
C．从a到b过程中，粒子电势能不断增大
D．从b到c过程中，粒子动能不断减小
【答案】B
【知识点】电场及电场力；电场力做功；点电荷；电势能
4．如图所示，一辆小车沿水平方向行驶，物块放置在小车的水平底板上，与物块相连的竖直轻绳跨过光滑的定滑轮与小球相连，小球，物块与小车均保持相对静止，此时与小球相连的轻绳与竖直方向成一定角度，下列说法正确的是（ ）
A．小车可能向右做匀速直线运动
B．小车一定向右做匀加速直线运动
C．物块对底板的摩擦力方向水平向右
D．轻绳对小球的拉力一定大于小球的重力
【答案】D
【知识点】力与运动的关系；牛顿第二定律；牛顿运动定律的应用—连接体
5．一物体做匀减速直线运动直至停下，若在最初2s内的位移是8m，最后2s内的位移是2m，则物体的运动时间是（ ）
A．4s B．5s C．6s D．7s
【答案】B
【知识点】匀变速直线运动的速度与时间的关系；匀变速直线运动的位移与时间的关系
6．如图所示，截面为直角三角形的玻璃砖放置在水平面上，其中∠B=30°，现有一束平行于BC边的单色光，从AB边上的中点D射入玻璃砖并从AC边射出，已知玻璃砖对该单色光的折射率为，不考虑光线在玻璃砖内的多次反射，下列说法正确的是（ ）
A．光在AB边的入射角为30°
B．光在BC边的入射角为30°
C．光垂直于AC边射入空气
D．增大光在D点的入射角，光可能在AB边发生全反射
【答案】C
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射
7．如图所示，工人在水平地面上拉动木箱，拉力与水平方向的夹角为θ，木箱与地面之间的动摩擦因数。现将θ由30°逐渐增大到60°，保持木箱做匀速直线运动，在此过程中（ ）
A．绳子对木箱的拉力先增大后减小
B．绳子对木箱的拉力先减小后增大
C．木箱所受的摩擦力一直增大
D．木箱所受的摩擦力一直减小
【答案】D
【知识点】摩擦力的判断与计算；力的合成与分解的运用；共点力的平衡
二、多选题
8．一台内阻的发电机对外供电，其电动势瞬时值的表达式为，关于此发电机，下列说法正确的是（ ）
A．交流电的周期是0.02s
B．电动势的最大值是
C．电动势的有效值是
D．流过发电机的电流瞬时值表达式
【答案】A,C
【知识点】交变电流的图像与函数表达式；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
9．固定在水槽中的振动发生器能够产生水波。已知振源的振动方向垂直于水面，其部分振动图像如图所示，形成的水波在水槽内以0.8m/s的速度传播。下列说法正确的是（ ）
A．振源沿y轴负方向起振
B．水波传播时振动的质点随波迁移
C．水波的波长为0.4m
D．振源的振动方程为y=3sin4πt（cm）
【答案】C,D
【知识点】简谐运动的表达式与图象；波长、波速与频率的关系
10．如图所示，圆心为O、半径为r的圆形区域外存在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场；圆形区域内无磁场。P是圆外一点，且，一质量为m、电荷量为的粒子从P点在纸面内垂直于OP射出。已知粒子运动轨迹经过圆心O，不计重力，下列说法正确的是（ ）
A．粒子在磁场中做圆周运动的半径
B．粒子在磁场中做圆周运动的半径
C．粒子第一次在圆形区域内运动所用的时间
D．粒子第一次在圆形区域内运动所用的时间
【答案】B,C
【知识点】匀速直线运动；带电粒子在匀强磁场中的运动
三、实验题
11．某同学用伏安法测量一电池的内阻。已知该电池的电动势E约为9V，内阻约数十欧，允许输出的最大电流为50mA，可选用的实验器材有：
i.电压表V1（量程5V）
ii.电压表V2（量程10V）
iii.电流表A1（量程50mA）
iv.电流表A2（量程100mA）
v.滑动变阻器R1（最大阻值为50Ω）
vi.滑动变阻器R2（最大阻值为500Ω）
vii.开关S
viii.导线若干
（1）该同学设计了如图甲所示的电路，电压表应选 ，电流表应选 ，滑动变阻器应选 。（填写所选器材的符号）
（2）根据测量数据，在坐标纸上绘制出U-I图线如图乙所示，则电池的内阻为 Ω。
（3）在上述电路中，产生系统误差的主要原因是____。
A．电流表的分压
B．电压表的分流
C．电流表的分压和电压表的分流
【答案】（1）V2；A1；R2
（2）50
（3）B
【知识点】电池电动势和内阻的测量
12．某同学用图甲所示的实验装置探究线速度与角速度的关系并验证机械能守恒定律。先将两个完全相同的钢球P、Q固定在长为3L的轻质空心纸杆两端，然后在杆长处安装一个阻力非常小的固定转轴O。最后在两个钢球的球心处分别固定一个相同的挡光片，如图乙所示，保证挡光片所在平面和杆垂直。已知重力加速度为g。
实验步骤如下：
（1）该同学将杆抬至水平位置后由静止释放，当P转到最低点时，固定在钢球P、Q球心处的挡光片刚好同时通过光电门1、光电门2；（两个光电门规格相同，均安装在过O点的竖直轴上）
若挡光片通过光电门1、光电门2的时间为和，根据该同学的设计，应为 ；
（2）若要验证“机械能守恒定律”，该同学 （选填“需要”或者“不需要”）测量钢球的质量m；
（3）用游标卡尺测量挡光片的宽度，示数如图丙所示，则挡光片宽度d= mm。
（4）在误差允许范围内，关系式 成立，则可验证机械能守恒定律（关系式用g、L、d、、表示）；
（5）通过多次测量和计算，发现第（2）问的关系式均存在误差，其中一组典型数据为，。造成误差的主要原因可能是____。
A．空气阻力对钢球的影响 B．转轴处阻力的影响
C．钢球半径对线速度计算的影响 D．纸杆质量的影响
【答案】（1）1：2
（2）不需要
（3）4.00
（4）
（5）C
【知识点】验证机械能守恒定律
四、解答题
13．如图所示，某自动洗衣机洗衣缸的底部与一控水装置的竖直均匀细管相通，细管的上部封闭，并和压力传感器相接。洗衣缸开始进水时，细管中的空气立刻被水封闭，随着洗衣缸中水面的升高，细管中的空气被压缩，当细管中空气压强达到一定数值时，压力传感器使进水阀门关闭，达到自动控水的目的。假设刚进水时细管被封闭的空气柱长度为50cm，当空气柱被压缩到48cm时压力传感器使洗衣机停止进水，此时洗衣缸内水位有多高？（已知一个大气压强约等于10m水柱产生的压强，假设温度不变，细管中的空气可视为一定质量的理想气体。计算结果可以保留分数形式。）
【答案】解：对于封闭在细管内的空气，由玻意耳定律可得
将，，其中
代入解得
根据，将数据代入可得
【知识点】共点力的平衡；气体的等温变化及玻意耳定律
14．如图所示，质量的小球用长的轻绳悬挂在固定点O，质量的物块静止在质量的光滑圆弧轨道的最低点，圆弧轨道静止在光滑水平面上，悬点O在物块的正上方，将小球拉至轻绳与竖直方向成37°角后，静止释放小球，小球下摆至最低点时与物块发生弹性正碰，碰后物块恰能到达圆弧轨道的最上端。若小球、物块都可视为质点，不计空气阻力，重力加速度g取，，。求
（1）碰撞前，小球下摆至最低点时，球对轻绳拉力的大小；
（2）碰撞后瞬间物块的速度大小；
（3）圆弧轨道的半径。
【答案】（1）解：小球下摆至最低点，满足机械能守恒定律
小球在最低点，由牛顿第二定律
解得
由牛顿第三定律，球对轻绳的拉力大小为0.07N。
（2）解：小球与物块碰撞，满足动量守恒定律、机械能守恒定律
解得
（3）解：物块滑到圆弧轨道最高点的过程中，满足动量守恒定律、机械能守恒定律
解得
【知识点】机械能守恒定律；动量与能量的综合应用一板块模型；动量与能量的其他综合应用
15．如图所示，在水平面内固定着间距为L的两根光滑平行金属导轨（导轨足够长且电阻忽略不计），导轨MN两点右侧处在方向垂直导轨平面向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场中。在导轨的左端接入电动势为E、内阻不计的电源和电容为C的电容器。先将金属棒a静置在导轨上，闭合开关S1、S3，让a运动速度达到时断开S1，同时将金属棒b静置在导轨上，经过一段时间后，流经a的电流为零。已知a、b的长度均为L，电阻均为R，质量均为m，在运动过程与导轨垂直并保持良好接触。
（1）求开关S1、S3闭合，a运动速度刚为时a的加速度大小；
（2）求b产生的焦耳热；
（3）若将棒a、b均静置在水平轨道上，闭合开关S1、S2，稍后再断开S1同时闭合S3，求两棒最终速度的大小。
【答案】（1）解：a切割磁感线产生的电动势
由牛顿第二定律得
（2）解：对ab系统，由动量守恒得
由能量守恒得
（3）解：闭合开关S1、S2，稍后再断开S1同时闭合S3，两棒同时加速，直到匀速运动，对电容器，放电量
对导体棒a，某时刻经极短时间
整个过程
所以两棒最终速度
【知识点】电磁感应中的电路类问题；电磁感应中的动力学问题；电磁感应中的能量类问题
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