湖南省名校联考联合体2023-2024学年高二上学期第三次联考物理试题（A卷）（含答案）

名校联考联合体2023年秋季高二年级第三次联考
物理（A卷）
（考试范围：必修第一册至第三册，选必1）
得分：________
本试题卷分选择题和非选择题两部分，共8页。时量75分钟，满分100分。
一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共计24分。每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1．如图所示，关于光现象下列说法不正确的是（ ）
A．图甲是双缝干涉示意图，若只增大挡板上两个狭缝、间的距离d，两相邻亮条纹间距离将减小
B．图乙是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凹陷的
C．图丙中的P、Q是偏振片，当P固定不动，缓慢转动Q时，光屏上的光亮度将一明一暗交替变化，此现象表明光波是横波
D．图丁中央存在一个亮斑，是光线通过一个不透光的圆盘得到的衍射图样
2．如图所示，质量为m的多个相同的小物块（可视为质点）沿同一直线均匀的摆放在水平桌面上，两个相邻物块间的距离都为，物块与桌面间的动摩擦因数，现在给最左端的物块一向右的水平初速度，物块间的碰撞均为弹性碰撞，，则被撞的物块个数是（ ）
A．10 B．12 C．13 D．14
3．高速公路的ETC电子收费系统如图所示，ETC通道的长度是识别区起点到自动栏杆的水平距离。某汽车以8m/s的速度匀速进入识别区，ETC天线用了的时间识别车载电子标签，识别完成后发出“滴”的一声，司机发现自动栏杆没有抬起，于是采取制动刹车，汽车刚好没有撞杆。已知司机的反应时间为，刹车的加速度大小为，则该ETC通道的长度约为（ ）
A． B． C． D．
4．如图所示，质量为m的玩具飞机Q吊着一质量为M的物块P（可视为质点），以大小为的速度共同匀速竖直上升。某时刻P、Q间的轻质细线断裂，空气阻力不计，玩具飞机的动力不变，重力加速度为g，则从细线断裂到P的速度为零的过程中（ ）
A．玩具飞机Q动量的变化量大小为
B．玩具飞机Q上升的高度为
C．物块P做自由落体运动
D．物块P的机械能减少
5．有a、b、c、d四颗地球卫星：a还未发射，在地球赤道上随地球表面一起转动；b在地球的近地圆轨道上正常运行；c是地球同步卫星；d是高空探测卫星。各卫星排列位置如图，则下列说法正确的是（ ）
A．a的向心加速度大于b的向心加速度
B．四颗卫星的速度大小关系是：
C．在相同时间内b转过的弧长最长
D．d的运动周期可能是20h
6．如图所示，光滑的半圆环沿竖直方向固定，M点为半圆环的最高点，N点为半圆环上与半圆环的圆心等高的点，直径MH沿竖直方向，光滑的定滑轮固定在M处，另一小圆环穿过半圆环用质量不计的轻绳拴接并跨过定滑轮。开始小圆环处在半圆环的最低点H点，第一次拉小圆环使其缓慢地运动到N点，第二次以恒定的速率将小圆环拉到N点。滑轮大小可以忽略，则下列说法正确的是（ ）
A．第一次轻绳的拉力大小逐渐增大
B．第一次半圆环受到的压力大小不变
C．小圆环第一次在N点与第二次在N点时，轻绳的拉力大小不相等
D．小圆环第一次在N点与第二次在N点时，半圆环受到的压力大小相等
二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
7．如图（a）为一列简谐横波在时的波形图，图（b）为介质中平衡位置在处的质点P的振动图像。下列说法正确的是（ ）
（a） （b）
A．该横波的波速为
B．该横波沿x轴正方向传播
C．若该横波传播过程中遇到宽度为的障碍物，会观察到明显的衍射现象
D．0~2s时间内，质点P运动的位移为16cm
8．如图（a），我国某些农村地区人们用手抛撒谷粒进行水稻播种。某次抛出的谷粒中有两颗的运动轨迹如图（b）所示，其轨迹在同一竖直平面内，抛出点均为O，且轨迹交于P点，抛出时谷粒1和谷粒2的初速度分别为和，其中方向水平，方向斜向上。忽略空气阻力，关于两谷粒在空中的运动，下列说法正确的是（ ）
图（a） 图（b）
A．谷粒1的加速度等于谷粒2的加速度
B．谷粒2在最高点的速度大于
C．谷粒2从O到P的运动时间小于谷粒1
D．谷粒1从O到P的平均速度大于谷粒2
9．如图所示，劲度系数为k的竖直轻弹簧下端固定在水平地面上，上端拴接一质量为m的物体A，初始时系统处于静止状态，弹簧的弹性势能大小为E，将另一与A完全相同的物体B轻放在A上，重力加速度为g。关于二者之后在竖直方向上的运动，下列说法正确的是（ ）
A．A、B运动过程中的最大加速度为g
B．A、B运动过程中的最大加速度为
C．弹簧的最大弹性势能为
D．物体B被弹簧弹回到某位置后将脱离物体A向上运动
10．在空间中有两个点电荷和，位置分别为x轴上的O和处，如图所示为x轴上各点电势随坐标x的变化规律。取无穷远处电势为零，点电荷的电势公式为（其中k为静电力常量，q为场源点电荷电荷量，r为某点到场源点电荷的距离），不计重力，下列说法正确的是（ ）
A．带正电，带负电，且
B．若将带负电的试探电荷在处静止释放，则该电荷将沿x轴负方向运动
C．在处静止释放一带正电的试探电荷q，则该电荷沿x轴正方向运动，其电势能减少，动能增加
D．由题中信息可知：
三、实验题：共计14分。
11．（6分）小华同学在“利用单摆测重力加速度”的实验中：
（1）该同学先用米尺测得摆线长为，用游标卡尺测得摆球的直径如图甲所示，则摆球的直径为________cm；
（2）另一位同学在“用单摆测定重力加速度”的实验中，由于没有游标卡尺，无法测小球的直径d，实验中将摆线长作为摆长l，测得多组周期T和l的数据，作出图乙像，如图乙所示。实验得到的图像是________（填“a”“b”或“c”），小球的半径是________cm。
12．（8分）某实验小组为测量干电池的电动势和内阻，设计了如图（a）所示电路，所用器材如下：
电压表（量程0~3V，内阻很大）；
电流表（量程）；
电阻箱（阻值）；
干电池一节、开关一个和导线若干。
图（a）
（1）调节电阻箱到最大阻值，闭合开关。逐次改变电阻箱的电阻，记录其阻值R、相应的电流表示数I和电压表示数U。根据记录数据作出的图像如图（b）所示，则干电池的电动势为________V（保留3位有效数字）、内阻为________。（保留2位有效数字）
图（b） 图（c）
（2）该小组根据记录数据进一步探究，作出图像如图（c）所示。利用图（c）中图像的纵轴截距，结合（1）问得到的电动势与内阻，还可以求出电流表内阻为________。（保留2位有效数字）
（3）由于电压表内阻不是无穷大，本实验干电池内阻的测量值________。（填“偏大”或“偏小”）
四、计算题：共计42分。
13．（12分）近年来，对具有负折射率人工材料的光学性质及应用的研究备受关注，该材料折射率为负值。光从真空射入负折射率材料时，入射角和折射角的大小关系仍然遵从折射定律，但折射角取负值，即折射光线和入射光线位于法线同侧，如图甲所示。在真空中对称放置两个完全相同的负折射率材料制作的直角三棱镜A、B，折射率，顶角为，A、B两棱镜斜面相互平行，两斜面间的距离为d，如图乙所示。现有一束激光，沿竖直方向从A棱镜上的P点垂直入射，在B棱镜下方有一平行于下表面的光屏。
（1）为使激光能从棱镜A斜面射出，求的取值范围；
（2）若，激光通过两棱镜后打在光屏上的Q点，求P、Q的水平间距。
14．（14分）如图所示装置由“加速器”和“平移器”组成。平移器由左右两对水平放置、相距为L的平行金属板构成。两平行金属板间的电压大小均为、电场方向相反，极板长度均为L、间距均为d。一初速度为零、质量为m、电量为的粒子经过电压为的加速器后，沿着第一对平行金属板的下板上沿水平射入，粒子最终水平撞击在右侧荧光屏上。平行板外的电场以及粒子的重力都忽略不计。
（1）求粒子离开加速器时的速度大小；
（2）求粒子离开第一对平行金属板时竖直方向的位移的大小；
（3）通过改变加速器的电压可以控制粒子水平撞击到荧光屏上时的速度大小，当粒子撞击到荧光屏的速度最小时，求此时加速器的电压。
15．（16分）如图，表面光滑的水平面中间存在水平光滑凹槽MN。质量为，长度为L的木板C放置在凹槽内，其上表面恰好与水平面平齐。开始时木板C静置在凹槽左端M处，其右端与凹槽右端N距离。水平面左侧有质量分别为与的小物块A、B。二者之间锁定一压缩轻弹簧，其弹性势能为。弹簧解除锁定后，将A、B两物块弹开，物块B滑上木板C（已与弹簧分离），当B刚滑到C最右端时，C恰好第一次碰到N点。已知物块与木板间的动摩擦因数，重力加速度g取，求：
（1）物块B刚滑上木板C时的速度大小；
（2）物块B在木板C上滑行过程系统内能的增量Q；
（3）若C的质量减为，则在C第次碰撞N点时，木块B恰好滑到C右端，且此时。已知C不与M碰撞，与N的碰撞为弹性碰撞，求与k的关系。
名校联考联合体2023年秋季高二年级第三次联考
物理（A卷）参考答案
一、二选择题（1~6每小题4分。7~10每小题5分，选对但不全得3分）
1．B 2．C 3．D 4．A
5．C 6．B 7．AC 8．AD
9．BC 10．BD
1．B【解析】根据双缝干涉相邻两亮条纹的间距与双缝间距离d及光的波长的关系式，可知只增大挡板上两个狭缝、间的距离d，两相邻亮条纹间距离将减小，A正确不选；
由图可知，条纹向空气薄膜较厚处发生弯曲，说明弯曲处的光程差变短，空气薄膜间距变小，则被检测的平面在此处是凸起的，B错误选；
只有横波才能产生偏振现象，所以光的偏振现象表明光是一种横波，C正确不选；
泊松亮斑是光线通过小圆板得到的光的衍射图样，D正确不选。
2．C 【解析】物块间的碰撞为弹性碰撞，而且物块的质量相等，所以两碰撞的物块速度交换，最后被碰撞的物块末速度为零，故由能量守恒，动能全部转化为内能，x为物块运动的位移总和，有，得，故能撞击的物块，取整数，故选C。
3．D 【解析】汽车的运动过程分为两个阶段，在识别时间内和司机反应时间内汽车做匀速运动，然后减速刹车。在识别车载电子标签的时间内汽车匀速运动距离，在司机的反应时间内汽车匀速运动距离，，刹车距离，该ETC通道的长度约为，所以选项D正确。
4．A 【解析】以物块和飞机整体作为研究对象，系统动量守恒，则飞机动量变化量绝对值和物块动量变化量绝对值相等，所以飞机Q动量变化量大小为，从细线断裂到P的速度为零，P上升的时间为，
所以，，物块P做竖直上抛运动，物块P只受重力则机械能守恒。
5．C 【解析】因为a、c的角速度相同，根据，因a离地心的距离小于c离地心的距离，所以a的向心加速度小于c；b、c是围绕地球公转的卫星，根据万有引力提供向心力，得，因b的轨道半径小于c的轨道半径，所以b的向心加速度大于c，综上分析可知，a的向心加速度小于b的向心加速度，故A错误；
因为a、c的角速度相同，根据，知a的速度小于c；b、c、d是围绕地球公转的卫星，根据万有引力提供向心力，得，因b的轨道半径最小，d的轨道半径最大，所以b的速度大于c，c的速度大于d，则，，故B错误；
因b的线速度最大，则在相同时间内b转过的弧长最长，故C正确；
c、d是围绕地球公转的卫星，根据万有引力提供向心力，得，可知因d的轨道半径大于c的轨道半径，d的周期大于c，而c的周期是24h，则d的运动周期大于24h，故D错误。
6．B 【解析】小圆环沿半圆环缓慢上移过程中，受重力G、拉力、弹力三个力处于平衡状态，受力分析如图所示。由图可知与相似，则有（式中R为半圆环的半径），在小圆环缓慢上移的过程中，半径R不变，MN的长度逐渐减小，故轻绳的拉力逐渐减小，小圆环所受的支持力的大小不变，由牛顿第三定律得半圆环所受的压力的大小不变，A错误、B正确；
第一次小圆环缓慢上升到N点时，，；第二次小圆环运动的过程中，假设小圆环速率恒为v，当小圆环运动到N点时，在水平方向上有，在竖直方向上有，解得，，再结合牛顿第三定律可知，C、D错误。
7．AC【解析】由图（a）可知该简谐横波波长，由图（b）可知周期，则波速，A正确；
根据图（b）的振动图像可知，在处的质点在时振动方向向上，结合图（a）的波形图，由同侧法可知，该波向x轴负方向传播，B错误；
当障碍物尺寸与波长相差不多或小于波长时可发生明显的衍射现象，所以该横波传播过程遇到宽度为的障碍物，会观察到明显的衍射现象，C正确；
0~2s时间内，质点P运动的位移为0，D错误。
8．AD 【解析】抛出的两谷粒在空中均仅受重力作用，加速度均为重力加速度，故谷粒1的加速度等于谷粒2的加速度，A正确；
在竖直方向上谷粒2做竖直上抛运动，谷粒1做自由落体运动，从O到P两者竖直位移相同，所以谷粒2运动时间较长，C错误；
谷粒2做斜抛运动，水平方向上为匀速直线运动，运动到最高点的速度即为水平方向上的分速度，从O到P与谷粒1水平位移相同，但运动时间较长，所以谷粒2水平方向上的速度较小，即最高点的速度小于，B错误；
两谷粒从O点到P点的合位移相同，运动时间谷粒1较短，所以谷粒1的平均速度大于谷粒2，D正确。
9．BC 【解析】由平衡条件知，开始时弹簧处于压缩状态，且压缩量，假设A与B可以分离，则当A、B恰好分离时，A、B间的支持力为0，且A、B的加速度相同，此时物体B只受重力作用，其加速度为g，则A所受的合力也为mg，弹簧处于原长状态，AB应在释放点上方，由能量守恒定律知，AB上升到的最高点为释放点，则假设不成立，即物体B不会脱离物体A，D错误；AB一起运动的加速度为0时，由平衡条件：，，此后AB的位移为x时，AB所受的合力，AB做简谐运动，其振幅，AB运动的最大加速度大小，B正确；AB运动到最低点时弹簧的弹性势能最大，由机械能守恒定律：，解得弹簧的最大弹性势能，C正确。
10．BD 【解析】因为正电荷附近电势大于0，负电荷附近电势小于0，由题图可知，电荷附近的电势为正，电荷附近的电势为负，且在右侧的电势先为负后变正，说明电荷为正电荷，电荷为负电荷，且，故A项错误；
在图像中，其图像的斜率表示电场强度，由图可知，在处的图像的斜率不为零，即电场强度不为零，且场强方向向右，若将带负电的试探电荷在处静止释放，负电荷受力向左，因此该电荷将会在电场力的作用下沿x轴负方向运动，故B项正确；
由之前的分析可知，该图像的斜率为电场强度，由题图可知在处的图像斜率为0，所以该位置的电场强度大小为0，所以该试探电荷在该位置不受电场力的作用，即合力为0，该试探电荷静止不动，故C项错误；
由题图可知，在位置，电势为0，所以两点电荷在产生的电势大小相等，即，在处由之前的分析可知，电场强度为0，所以两个点电荷在处产生的电场强度大小相等，由点电荷的电场强度公式有，解得，故D项正确。
三、实验题（共计14分）
11．（6分，每空2分）（1）（2）a
【解析】（1）由题中图示游标卡尺可知，游标卡尺是20分度的，游标卡尺的精度是，摆球的直径
（2）摆线的长度与摆球的半径之和是单摆实际上的摆长L，若将悬点到小球最低点的距离作为摆长l，则
由单摆周期公式
可得
由题图可知，实验得到的图像应该是a；
（3）图像的纵轴截距
12．（8分，每空2分）（1） （）
（2）（）
（3）偏小
【解析】（1）由电路结合闭合电路的欧姆定律可得
由图像可知
内阻
（2）根据
可得
由图像可知
解得
（3）由于电压表内阻不是无穷大，则实验测得的是电压表内阻与电源内阻的并联值，即实验中测得的电池内阻偏小。
四、计算题（共计42分）
13．（12分）【解析】（1）分析可知光线的入射角等于棱镜的顶角，若光线能从棱镜A斜面射出，应小于临界角，
由 （2分）
得 （2分）
所以的取值范围为 （2分）
（2）光传播的光路图如图所示：
由折射定律可知：，得 （2分）
由几何关系可知： （2分）
得 （2分）
14．（14分）【解析】（1）由 （2分）
解得 （2分）
（2）粒子经过第一对平行金属板的过程中竖直方向的位移
（1分）
粒子在平行金属板间的加速度
（1分）
粒子穿过第一对金属板所用时间 （1分）
解得 （1分）
（3）当粒子撞击到荧光屏的速度最小时，粒子在平移器中运动的时间最长，粒子在竖直方向平移量最大，粒子沿着第二对上方金属板右侧边沿射出。
此时几何关系满足 （2分）
分析板间和板外竖直方向运动可得： （1分）
两对平行金属板内场强方向相反，根据对称性可得
（1分）
（1分）
解得 （1分）
15．（16分）【解析】（1）弹簧解除锁定后，根据机械能守恒，可知A、B物块弹开过程中弹性势能转化为A、B物块的动能，
即 （1分）
水平面光滑，则A、B系统动量守恒，则A、B物块动量大小相等
（1分）
联立以上两式可得 （2分）
（2）对B、C分别受力分析得 （1分）
（1分）
对C运动分析得 （1分）
得
对B、C运动进行分析，二者运动位移之差为木板长度，即 （1分）
解得 （1分）
B、C系统内能增量 （1分）
（3）根据分析可得，每次木板与右侧N碰撞后均会以相同大小的速度向左减速运动，假设木板第一次与N碰撞的时间为，则根据匀变速直线运动规律可知，碰撞后木板向左以相同大小加速度减速到最左侧恰好速度为0，时间也是。故第k次碰撞N点时，木板恰好运动了，而物块B的受力情况与运动情况和（2）中完全一致。故
（2分）
根据，
得
又根据牛顿第二定律可得，
则
故联立以上各式可得 （2分）
又由于，则
解得
故
可得
则，由于碰撞次数k为整数，则k可取值2，3。故与k的关系为 （2分）