安徽省六安县2023-2024学年高三2月检测物理试卷（含解析）

2023-2024学年高三2月检测物理试卷
本试题卷分选择题和非选择题两部分，共6页，满分100分。
考生注意：
1．答题前，请务必将自己的姓名、准考证号用黑色字迹的签字笔或钢笔分别填写在试题卷和答题纸规定的位置上。
2．答题时，请按照答题纸上“注意事项”的要求，在答题纸相应的位置上规范作答，在本试题卷上的作答一律无效。
3．非选择题的答案必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔写在答题纸上相应区域内，作图时可先使用2B铅笔，确定后必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔描黑。
选择题部分
一、单项选择题（本题共8小题，每小题4分，共32分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的）
1．如图所示，半径为R的圆环固定在竖直面内，小球在圆心O点正上方的P点以初速度v0水平抛出，运动轨迹恰好与圆环相切于Q点，若OQ与OP间的夹角为θ，不计空气阻力，重力加速度为g，则（ ）
A．从P点运动到Q点的时间为
B．小球运动到Q点时的速度为
C．小球运动到Q点时的竖直速度为v0sinθ
D．从P点运动到Q点的竖直位移为
2．如图为一游乐场的飞天大转盘娱乐项目的简化图，一粗糙的倾斜圆盘，与水平面的夹角θ=37°，绕垂直圆盘的轴线OO′以ω=1rad/s的角速度转动。一质量m=1kg的物体放在转盘上随转盘一起转动，与转轴的距离d=0.4m。物体转动到最低点A时恰好与圆盘不发生相对滑动，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，在物体从A运动半周至最高点B的过程中（　　）
A．物体的动量变化量为0
B．物体与转盘的动摩擦因数为0.75
C．重力的冲量为6πN·s
D．摩擦力的冲量大小为
3．如图，倾角为的斜面固定在水平地面上，斜面上有两个质量分别为m和2m的小球A、B，它们用劲度系数为k的轻质弹簧连接，弹簧轴线与斜面平行。现对A施加一水平向右、大小为F的恒力，使A、B在斜面上都保持静止，如果斜面和两个小球间的摩擦均忽略不计，此时弹簧的长度为L，则下列说法正确的是（　　）
A．恒力
B．弹簧的原长为
C．若F大小和方向均可改变，现将F逆时针旋转60°，系统仍静止，则外力F先变小后变大
D．若F大小和方向均可改变，现将F逆时针旋转60°，系统仍静止，则斜面对AB的总支持力先变小后变大
4．空间站建设是中国载人航天工程战略的第三步，于2020年左右建成，计划2022年全面运行，空间站是多舱段的飞行器，所以未来空间站的“块头”将比天宫二号大，将长期在轨运行十几年，航天员在空间站驻留时间可能达到一年以上，假设空间站在离地球表面高度为400km的圆轨道上运行，则下列说法正确的是（　　）
A．空间站的角速度大于地球自转角速度
B．空间站的向心加速度大于地面的重力加速度
C．空间站的运行周期是文中提到的“十几年”
D．空间站在运行过程中由于不受引力，因此处于完全失重状态
5．如图所示，空间存在垂直纸面向里的匀强磁场，一带负电的物块在水平外力F作用下沿粗糙水平面向右做匀加速直线运动，下列关于外力F随时间变化的图象可能正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．
6．如图所示，匀强电场中的A、B、C三点连线构成边长为L的等边三角形。把带电荷量为的质子从A点移到B点，电场力做正功W；把带电荷量为的电子从B点移到C点，电场力也做正功W，则下列说法正确的是（ ）
A．A，C两点间的电势差为
B．A、B、C三点的电势关系为
C．电场强度的方向不一定与垂直
D．若电场强度方向与纸面平行，则电场强度大小等于
7．如图所示，轻弹簧一端固定在O点，另一端连接在一个小球上，小球套在光滑、水平的直杆上，开始时弹簧与杆垂直且处于原长．现给小球一个水平向右的拉力F，使小球从杆上A点由静止开始向右运动，运动到B点时速度最大，运动到C点时速度为零．则下列说法正确的是（）
A．小球由A到B的过程中，拉力做的功大于小球动能的增量
B．小球由B到C的过程中，拉力做的功大于弹簧弹性势能的增量
C．小球由A到C的过程中，拉力做的功等于弹簧弹性势能的增量
D．小球由A到C的过程中，小球所受合力的功先减小后增大
8．2022年6月17日，我国新一代战舰预计将会配备电磁轨道炮，其原理可简化为如图所示（俯视图）装置。两条平行的水平轨道被固定在水平面上，炮弹安装于导体棒ab上，由静止向右做匀加速直线运动，到达轨道最右端刚好达到预定发射速度v，储能装置储存的能量恰好释放完毕。已知轨道宽度为d，长度为L，磁场方向竖直向下，炮弹和导体杆ab的总质量为m，运动过程中所受阻力为重力的k（）倍，储能装置输出的电流为I，重力加速度为g，不计一切电阻、忽略电路的自感。下列说法错误的是（　　）
A．电流方向由a到b
B．磁感应强度的大小为
C．整个过程通过ab的电荷量为
D．储能装置刚开始储存的能量为
二、多选题（本题共2小题，每小题3分，共10分。每小题列出的四个备选项中有多选项是符合题目要求的，选对的得5分，选对不全对的得3分，有选错不得分）
9．如图所示，单匝矩形闭合导线框abcd全部处于磁感应强度为B的水平匀强磁场中，线框面积为S，电阻为R，线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以角速度ω匀速转动，下列说法正确的是（）
A．转过图示位置时，线框中的电流方向为abcda
B．转动过程中线框产生感应电流的有效值为
C．线框转一周的过程中，产生的热量为
D．从图示位置开始转过的过程中，通过导线横截面的电荷量为
10．abcd是放置在水平面内的矩形线框，O为线框的几何中心，MN是线框的对称轴。在线框两侧对称的位置固定有两根长直导线P、Q，两导线均与ab边平行，俯视图如图所示，两导线中通有大小相等、方向相反的电流，电流的大小随时间逐渐增大，则（　　）
A．穿过线框的磁通量始终为0
B．线框中不会产生感应电流
C．O点磁感应强度方向水平向右
D．感生电场的方向俯视逆时针
选择题部分
三、实验题（本题共2小题，共16分。）
11．在探究“加速度与力、质量”的关系的实验中，采用如甲图所示的实验装置，小车及车中砝码的质量用M表示，砝码盘的质量为，盘中砝码的质量用m表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带由打点计时器打出的点计算出，绳对小车的拉力用砝码和砝码盘的总重力代替。
（1）当M与m、的大小关系满足 时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘和盘中砝码的总重力。
（2）用盘和盘中砝码的总重力代替小车受到的合力，除需要满足（1）中的质量关系，还需要满足两个条件是① ，② 。
（3）某同学根据实验数据做出M一定时的图像如图乙所示，发现图线不过原点，图线斜率为k，y轴截距为b。检查原因发现实验操作没有问题，而是在采集合力F的数据时忘记加砝码盘的重力。根据该图像可以求出砝码盘的质量为 。（用k、b、重力加速度g表示）
（4）某同学在完成“保持F一定，探究a和M的关系”这部分实验时，是否需要满足（1）中的质量关系 。（填“是”或“否”）
12．寒假期间，王同学组织兴趣小组对某工厂废水的电阻率进行了测定，以此来判断该工厂废水是否达到排放标准（废水电阻率的达标值为ρ≥100Ω·m）。如图甲所示为该小组所用盛水容器，其左 右两侧面为金属薄板（电阻极小），其余四面由绝缘材料制成，左右两侧带有接线柱。容器内表面长a=20cm，宽b=15cm，高c=10cm。将水样注满容器后，先用多用电表欧姆挡测该水样的电阻约为2kΩ，然后进行以下操作：
（1）为更精确测量所取水样的电阻，该小组从实验室中找到如下实验器材：
A．电流表（量程100μA，电阻为490Ω）
B．电压表（量程6V，电阻约为10kΩ）
C．滑动变阻器（0~20Ω，额定电流1A）
D．电源（6V，内阻约为1Ω）
E.开关一只 导线若干
由于上述电流表量程不足，将其量程改装为5mA，须并联一合适电阻，改装后电流表总内阻 Ω。
（2）利用上面实验器材精确测量水样的电阻，请完成图乙中的实物图连接。
（3）正确连接电路后，闭合开关，测得一组U I数据，再调节滑动变阻器，重复上述测量步骤，得出一系列数据，作出U-I关系图线如图所示。结合图线求出水样的电阻值R= Ω。
（4）由以上测量数据求出待测水样的电阻率ρ= Ω·m（保留2位有效数字）。据此可知，所测水样在电阻率这一指标上 。（选填“达标”或“不达标”）
四、解答题（本题共3小题，共42分。）
13．粗细均匀的直玻璃管AB水平放置，B端开口，A端封闭，用质量为m的可视为质点的水银滴封闭有长为l0的理想气体，初始温度为（热力学温度）T0，大气压强为P0，玻璃管横截面积为S．
①若将温度升高到T，求空气柱的长度l为多大（水银未溢出）？
②保持温度T0不变，通过绕A点的竖直轴让玻璃管水平转动，也能将空气柱增加到①中升温到T后的长度，则转动角速度ω为多少？
14．在空间中取坐标系，在第一象限内平行于轴的虚线与轴距离为，从轴到之间的区域充满一个沿轴正方向的匀强电场，场强大小为，如图所示。初速度为0的电子（电量为e，质量为m）经过一个电势差为的电场（图没有画出）加速后，从轴上的A点以平行于轴的方向射入第一象限区域，A点的坐标为。不计电子的重力．
（1）若电子刚好经过点，求的大小；
（2）若，判断粒子是从边界还是边界离开电场，并求离开电场时的速度。
15．如图所示，在足够长的水平光滑直轨道上，有一半径的竖直光滑螺旋圆形轨道，轨道右侧有长的水平传送带与直轨道无缝平滑连接。轨道A处有弹射器，一质量的滑块以的初动能水平向右弹射出来。直轨道上静止放置个质量均为的滑块，滑块间的碰撞是完全弹性碰撞。已知传送带以恒定速度顺时针转动，滑块与传送带之间的动摩擦因数。求：
（1）滑块通过圆形轨道最高点时轨道所受的压力大小；
（2）滑块第一次通过传送带所用的时间；
（3）个质量均为的滑块获得的总动能。
参考答案：
1．D
【详解】A．过Q点做OP的垂线，根据几何关系可知，小球在水平方向上的位移的大小为Rsinθ，根据
Rsinθ=v0t
可得时间为
故A错误；
B．根据几何关系知，Q点的速度方向与水平方向的夹角为θ，根据平行四边形定则知，小球运动到Q点时的速度为
故B错误；
C．小球运动到Q点时的竖直速度为v0tanθ，选项C错误；
D．从P点运动到Q点的竖直位移为
选项D正确；
故选D。
2．D
【详解】B．对物体，在最低点有
解得
故B错误；
A．物体转动的线速度大小为
所以物体从最低点运动到最高点动量变化量的大小为
故A错误；
C．物体转动的周期为
所以重力的冲量大小为
故C错误；
D．如图所示
物体从最低点运动到最高点的过程中，物体重力沿盘面方向的冲量大小为
物体的动量改变量为
则摩擦力的冲量为
故D正确。
故选D。
3．C
【详解】A．以A、B整体为研究对象，沿斜面方向，根据平衡条件
解得
故A错误；
B．对B球受力分析，沿斜面建立直角坐标系，正交分解，在沿斜面方向，根据平衡条件
解得弹簧伸长量为
则弹簧原长为
故B错误；
CD．若F大小和方向均可改变，现将F逆时针旋转60°，系统仍静止，对AB的整体，设F与斜面向上方向夹角为α，则沿斜面方向
垂直斜面方向
当F从水平向右到沿斜面向上，即α角先由30°减小到零，再F变为斜向上，即α再增加到30°时，外力F先变小后变大；斜面对AB的总支持力一直减小，选项C正确，D错误。
故选C。
4．A
【详解】A．对于卫星，根据万有引力提供圆周运动向心力，得：
，
解得
空间站的轨道半径比地球同步卫星的小，所以空间站的角速度大于地球同步卫星运行的角速度，而地球同步卫星运行的角速度等于地球自转角速度，所以，空间站的角速度大于地球自转角速度，选项A正确；
B．根据万有引力提供圆周运动向心力，得：
，
解得
空间站的轨道半径比近地卫星的大，所以空间站的向心加速度小于近地卫星的向心加速度，也就小于地面的重力加速度，选项B错误；
C．空间站绕地球运转，所以空间站的运行周期指绕地球的运行周期，而文中的“十几年”是指空间站总共运行的时间，选项C错误；
D．空间站在运行过程中仍然受万有引力作用，万有引力提供向心力，因此处于完全失重状态，选项D错误。
故选A。
5．D
【详解】设开始计时物块的速度为，物块质量为m，磁感应强度为B，物块与水平面间的动摩擦因数为，根据牛顿运动定律得：，，联立解得：，若为零则，可知外力F随时间呈线性关系，选项D正确．
6．D
【详解】A．把带电荷量为的质子从A点移到B点，电场力做正功W，则有
把带电荷量为的电子从B点移到C点，电场力也做正功W，则有
由此可得A，C两点间的电势差为
所以A错误；
B．由于UAB>0，UAC=0，可知，可以B错误；
C．由于，AC在同一个等势面上，所以电场强度方向一定与AC垂直，C错误；
D．电场强度大小为
解得
D正确。
故选D。
7．AC
【详解】A.小球由A到B的过程中，小球的动能增加，弹簧的弹性势能增加，根据功能关系可知，拉力做的功大于小球动能的增量，故A正确；
B.小球由B到C的过程中，小球的动能减少，弹簧的弹性势能增加，根据功能关系可知，拉力做的功与小球减少的动能之和等于弹簧弹性势能的增量，则拉力做的功小于弹簧弹性势能的增量，故B错误；
C.小球由A到C的过程中，动能的增量为零，根据功能关系可知，拉力做的功等于弹簧弹性势能的增量，故C正确；
D.根据动能定理知：小球所受合力的功等于小球动能的变化量，小球的动能先增大后减小，所以合力的功先增大后减小，故D错误．
8．C
【详解】A．导体杆ab向右做匀加速直线运动，受到的安培力向右，根据左手定则可知，流过导体杆的电流方向由a到b，选项A正确；
B．由动能定理
解得磁感应强度的大小为
选项B正确；
C．整个过程通过ab的电荷量为
选项C错误；
D．储能装置刚开始储存的能量为
选项D正确。
此题选择不正确的，故选C。
9．B
【详解】A. 线框经过图示位置时，线框各边均不切割磁感线，线框中无感应电流，故A错误；
B. 线圈转动过程中产生电动势的有效值为，所以电流的有效值为，故B正确；
C. 产生热量，故C错误；
D. 从图示位置开始转过的过程中，通过导线横截面的电荷量为，故D错误．
10．D
【详解】A．根据右手螺旋定则：判断P、Q长直导线在abcd线框内产生磁场，P导线在线框内产生的磁场方向垂直纸面向里，Q导线在线框内产生的磁场方向垂直纸面向里；P、Q导线在线框内的磁场均垂直纸面向里，故A错误；
B．感应电流产生条件：闭合回路的磁通量发生变化；当P、Q导线中电流逐渐增大，则abcd线框内垂直纸面向里的磁场会增大，abcd线框磁通量发生变化，则abcd中存在感应电流，故B错误；
C．O点磁感应强度方向垂直纸面向里，故C错误；
D．由楞次定律：线框abcd垂直纸面向里的磁通量增大，感应电场的方向俯视为逆时针，故D正确；
故选D。
11． （或） 平衡摩擦力（或阻力补偿） 调节滑轮使绳与轨道平行 是
【详解】（1）[1]设绳对小车的拉力大小为F，对小车根据牛顿第二定律有
对盘和盘中砝码同理有
联立解得
由上式可知只有当（或）时才可以认为近似等于。
（2）[2][3]用盘和盘中砝码的总重力代替小车受到的合力，小车在运动方向上除细绳拉力之外的力的合力应为零，且拉力不应存在小车运动方向之外的分力，因此除需要满足（1）中的质量关系，还需要满足两个条件是平衡摩擦力（或阻力补偿）和调节滑轮使绳与轨道平行。
（3）[4]由题意，根据牛顿第二定律可得
整理得
则
解得
（4）[5]在完成“保持F一定，探究a和M的关系”这部分实验时，依然要用盘和盘中砝码的总重力近似代替绳对小车的拉力，所以需要满足（1）中的质量关系。
12． 9.8 1250Ω（1245-1255均正确） 94（93 94均正确） 不达标
【详解】（1）[1]电流表（量程100μA，电阻为490Ω）改装为5mA，则须并联一合适电阻，有
解得
（2）[2]由于待测该水样的电阻约为2kΩ，电流表内阻相对较小，电压表内阻不能忽略，因此采用电流表内接法，滑动变阻器的阻值小于待测电阻，因此采用分压是接法，可得电路图如图所示
（3）[3]根据部分闭合电路的欧姆定律可得
即U-I图像的斜率表示待测电阻的阻值，则
（1245-1255均正确）
（4）[4]根据电阻定律有
则有
代入数据解得
（93 94均正确）
[5]由于一般工业废水电阻率的达标值为ρ≥200Ω·m，故所得水样在电阻率这一指标上不达标。
13．①；②
【详解】试题分析：将温度升高水银未溢出，气体做等压变化找出气体的初末状态，应用盖--吕萨克定律解题即可；保持温度T0不变，通过绕A点的竖直轴让玻璃管水平转动气体等温变化，根据玻尔定律和牛顿第二定律即可解题．
①将温度升高水银未溢出，气体做等压变化，有：，即：
解得：
②气体等温变化，有：P1V1=P3V3 ，即：P0l0S=P3lS
解得：
对水银滴，由牛顿第二定律得：
解得：
点睛：本题主要考查了气体方程的应用，明确确定初末态的参量是解题的关键，理清初末状态，灵活运用．
14．（1）；（2）边界，
【详解】（1）根据动能定理有
粒子进入第一象限区域后做类平抛运动，则根据类平抛运动规律有
根据牛顿第二定律有
联立解得
（2）假设粒子是从边界离开电场，则根据动能定理有
粒子进入第一象限区域后做类平抛运动，则根据类平抛运动规律有
根据牛顿第二定律有
联立解得
由于，则有，故假设成立。则根据动能定理有
解得，粒子离开电场时的速度为
15．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）机械能守恒
得
根据牛顿第二定律
得
由牛顿第三定律可知轨道所受压力为零。
（2）由
滑块初速度为
加速度为
当时
则
时间为
（3）根据动量守恒
根据动能守恒
得
，
第二次碰撞
第次碰撞
得
答案第10页，共10页
答案第11页，共11页