安徽省合肥市普通高中六校联盟2023-2024学年高三上学期期末联考物理试卷
一、选择题：本题共8小题，每小题4分共 32 分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。
1．（2024高三上·合肥期末）关于下列四幅图理解正确的是（ ）
A．甲图中干电池的电动势为1.5V，则通过电源的电荷量为1C时，电源内非静电力做功为1.5J
B．乙图中等离子体进入上、下极板之间后上极板A带正电
C．丙图中通过励磁线圈的电流越大，电子的运动径迹半径越大
D．丁图中回旋加速器带电粒子的最大动能与加速电压的大小有关
2．（2024高三上·合肥期末） 2023年7月10日，经国际天文学联合会小行星命名委员会批准，中国科学院紫金山天文台发现的、国际编号为381323号的小行星被命名为“樊锦诗星”。如图所示，“樊锦诗星”绕日运行的椭圆轨道面与地球圆轨道面间的夹角为20.11度，轨道半长轴为3.18天文单位（日地距离为1天文单位），远日点到太阳中心距离为4.86天文单位。若只考虑太阳对行星的引力，下列说法正确的是（ ）
A．“樊锦诗星”绕太阳一圈大约需要2.15年
B．“樊锦诗星”绕太阳一圈大约需要3.18年
C．“樊锦诗星”在远日点的加速度与地球的加速度大小之比为
D．“樊锦诗星”在远日点的加速度与地球的加速度大小之比为
3．（2024高三上·合肥期末）中国是目前世界上高速铁路运行里程最长的国家，如今高铁已经成为人们主要的跨城出行工具，如图，高铁进站的过程可近似为匀减速直线运动，高铁车头依次经过A、B、C三个位置，已知AB=BC，测得AB段的平均速度为，BC段平均速度为。根据这些信息下列说法正确的是：（ ）
A．可以确定高铁运动的加速度
B．可求出高铁车头在段和段运动的时间
C．可求出高铁车头经过段和段的时间之比
D．求不出高铁车头经过A、B、C三个位置的速度
4．（2024高三上·合肥期末）如图所示，中国空军进行飞行表演，飞机在水平面内做半径为R的匀速圆周运动，经观测发现飞机做圆周运动的周期为T，若飞机的质量为m，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（ ）
A．飞机受到重力、向心力和空气对其的作用力
B．空气对飞机作用力的方向竖直向上
C．飞机做圆周运动的向心力大小为
D．空气对飞机作用力的大小为
5．（2024高三上·合肥期末）如图所示，一质量为的楔形木块静止在水平地面上，它的顶角为，两底角分别为和；已知楔形木块的两个斜面是光滑的，与地面之间的接触面是粗糙的。现将两个质量均为的小木块轻轻放在两个斜面上，让、同时由静止开始运动。在两个木块共同下滑的过程中，楔形木块对水平地面的摩擦力大小及压力的大小分别为（ ）
A．， B．，
C．， D．，
6．（2024高三上·合肥期末）清晨，环卫工人劳作的身影成为城市一道靓丽的风景。静止在城市道路旁的绿化洒水车，由横截面积为S的水龙头喷嘴水平喷出水流，水流从喷嘴射出到落地经历的时间为t，水流落地点和喷嘴的连线与水平地面间的夹角为θ（），忽略空气阻力，重力加速度为g，以下说法正确的是（ ）
A．水流落地时位移大小为
B．空中水柱的体积为
C．水流射出喷嘴的速度大小为
D．水流落地时的速度大小为2gtcosθ
7．（2024高三上·合肥期末）在x轴上A、B两点分别放置两电荷和，C为两电荷中垂线上一点，且，在x轴上的电场强度与的图线如图所示，规定场强沿x轴正方向为正，则（ ）
A．两电荷为等量异种电荷
B．点电势等于0
C．从到电势增加
D．电子从到运动过程中电势能增大
8．（2024高三上·合肥期末）如图所示，闭合开关，将滑动变阻器滑片向下滑动，理想电压表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3，理想电流表A示数变化量的绝对值为ΔI，则下列说法错误的是（ ）
A．电流表A的示数增大 B．电压表V2的示数增大
C．ΔU3与ΔI的比值大于r D．ΔU3大于ΔU2
二、选择题：本题共2小题，每小题5分，共10分。在每小题给出的选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
9．（2024高三上·合肥期末）如图所示，质量为的木板静止在光滑水平面上，木板左端固定一轻质挡板，一根轻弹簧左端固定在挡板上，质量为的小物块从木板最右端以速度滑上木板，压缩弹簧，然后被弹回，运动到木板最右端时与木板相对静止。已知物块与木板之间的动摩擦因数为，整个过程中弹簧的形变均在弹性限度内，则下列说法正确的是（ ）
A．木板先加速再减速，最终做匀速运动
B．整个过程中弹簧弹性势能的最大值为
C．整个过程中合力对小物块的冲量大小为
D．弹簧压缩到最短时，小物块到木板最右端的距离为
10．（2024高三上·合肥期末）某同学自制了一个手摇交流发电机，如图所示。大轮与小轮通过皮带传动（皮带不打滑），半径之比为4：1，小轮与线圈固定在同一转轴上。线圈是由漆包线绕制而成的边长为L的正方形，共n匝，总阻值为R。磁体间磁场可视为磁感应强度大小为B的匀强磁场。 大轮以角速度匀速转动，带动小轮及线圈绕转轴转动，转轴与磁场方向垂直。线圈通过导线、滑环和电刷连接一个阻值恒为R的灯泡。假设发电时灯泡能发光且工作在额定电压以内，下列说法正确的是（ ）
A．线圈转动的角速度为
B．灯泡两端电压有效值为
C．若用总长为原来两倍的相同漆包线重新绕制成边长仍为L的多匝正方形线圈，则灯泡两端电压有效值为
D．若仅将小轮半径变为原来的两倍，则灯泡变得更亮
三、实验题：本题共2小题，共16分，第11题4分，第12题12分。
11．（2024高三上·合肥期末）某同学在做“探究两个互成角度的力的合成规律”实验时，使用如图甲所示的原理图，其中A为固定橡皮条的图钉，为橡皮条，和为细绳，O为橡皮条与细绳的结点，在白纸上根据实验结果画出的示意图如图乙所示。
（1）本实验采用的科学方法是 （填“控制变量法”、“等效替代法”或“极限法”）。
（2）图乙中，一定与橡皮条在一条直线上的力是 （填“F”或“”），图乙四个力中，不是由弹簧测力计直接测得的是 （填“”、“”、“F”或“”）。
（3）某次测量时弹簧测力计的示数如图丙所示，其示数为 N。
12．（2024高三上·合肥期末）一段粗细均匀、中空的圆柱形导体，其横截面及中空部分横截面均为圆形，如图（a）所示。某同学想测量中空部分的直径的大小，但由于直径太小无法直接精准测量，他设计了如下实验进行间接测量。
该同学进行了如下实验步骤：
（1）用螺旋测微器测得这段导体横截面的直径D如图（b）所示.则直径D的测量值为 mm。然后又用游标卡尺测得该元件的长度L。
（2）用多用电表粗测这段导体两端面之间的电阻值：该同学选择“×100”挡位，用正确的操作步骤测量时，发现指针偏转角度太大。为了较准确地进行测量，应该选择 挡位（选填“”或“”），并重新欧姆调零，正确操作并读数，此时刻度盘上的指针位置如图（c）所示，测量值为 。
（3）设计了如图（d）所示的电路精确测量这段导体两端面之间的电阻值，除待测导体件外，实验室还提供了下列器材：
A.电流表（量程为20mA，内阻）
B.电流表（量程为50mA.内阻未知）
C.滑动变阻器
D.定值电阻
E.定值电阻
F.电源（电动势，内阻可以忽略）
G.开关S、导线若干
根据以上器材和粗测导体电阻值的情况可知，电路中定值电阻应选择 （填器材前面的字母代号）；为了减小误差，改变滑动变阻器滑动触头的位置，多测几组、的值，作出关系图像如图（e）所示。若读出图线上某点对应的x、y的坐标值分别为a和b，则可知这段导体两端面间电阻的测量值
（用图像中数据和题设给出的物理量符号表示）
（4）该同学查出这段导体材料的电阻率，则中空部分的直径大小测量值为 （用图像中数据和题设给出的物理量符号表示）。
四、计算题：本大题共3小题，共42分。
13．（2024高三上·合肥期末）战士拉车胎进行100m赛跑训练体能。车胎的质量m=8.5kg，战士拉车胎的绳子与水平方向的夹角为θ=37°，车胎与地面间的动摩擦因数μ=0.7。某次比赛中，一名战士拉着车胎从静止开始全力奔跑，跑出20m达到最大速度(这一过程可看作匀加速直线运动)，然后以最大速度匀速跑到终点，共用时15s。重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。求：
（1）战士加速所用的时间t1和达到的最大速度v；
（2）战士匀加速运动阶段对车胎的拉力F大小（结果保留2位小数）。
14．（2024高三上·合肥期末）如图所示，距离为L的竖直虚线P与Q之间分布着竖直向下的匀强电场，A为虚线P上一点，C为虚线Q上一点，水平虚线CD与CF之间分布着垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，虚线CF与虚线Q之间的夹角，质量为m、电荷量为q的粒子从A点以水平初速度射出，恰好从C点射入磁场，速度与水平方向的夹角也为，粒子重力可忽略不计。求：
（1）粒子带何种电荷？电场强度大小；
（2）粒子在磁场中运动的轨迹半径；
（3）粒子在磁场中运动的时间。
15．（2024高三上·合肥期末）如图所示，倾角为的斜面与圆心为O、半径的光滑圆弧轨道在B点平滑连接，且固定于竖直平面内。斜面上固定一平行于斜面的轻质弹簧，现沿斜面缓慢推动质量为的滑块a使其压缩弹簧至A处，将滑块a由静止释放，通过D点时轨道对滑块a的弹力为零。已知A、B之间的距离为，滑块a与斜面间动摩擦因数，C为圆弧轨道的最低点，CE为圆弧轨道的直径，OD水平，滑块a可视为质点，忽略空气阻力，取，，，。
（1）求滑块a在C点对轨道压力的大小。
（2）求滑块a整个运动过程中系统因摩擦而产生的热量。
（3）若仅将滑块a换为质量为的滑块b，滑块b由A点弹出后立即撤去弹簧，求滑块b第一次落在斜面上的位置至B点的距离（结果保留2位有效数字）。
答案解析部分
1．【答案】A
【知识点】电场力做功；质谱仪和回旋加速器；磁流体发电机
【解析】【解答】A、甲图中干电池的电动势为1.5V，则通过电源的电荷量为1C时，电源内非静电力做功为
故A正确；
B、乙图中等离子体进入上、下极板之间后，正离子受到向下的洛伦兹力，向下偏，负离子受到向上的洛伦兹力，向上偏，故上极板A带负电，故B错误；
C、丙图中通过励磁线圈的电流越大，线圈产生的磁场越强，电子运动半径公式为
则半径越小，故C错误；
D、由
，
可知
所以旋加速器带电粒子的最大动能与加速电压的大小无关，故D错误。
故答案为：A。
【分析】根据左手定则确定等离子所受洛伦兹力方向，再确定极板所带电性。励磁线圈的电流越大，线圈产生的磁场越强。旋加速器带电粒子的最大动能与加速电压的大小无关。
2．【答案】C
【知识点】开普勒定律；万有引力定律的应用；卫星问题
【解析】【解答】AB、根据开普勒第三定律有
解得
故AB错误；
CD、根据牛顿第二定律可得
解得
可知“樊锦诗星”在远日点的加速度与地球的加速度大小之比为
故C正确，D错误。
故答案为：C。
【分析】根据开普勒第三定律确定樊锦诗星的运行周期，再根据万有引力定律及牛顿第二定律确定加速度的大小关系。
3．【答案】C
【知识点】匀变速直线运动规律的综合运用
【解析】【解答】 D、令A、B、C三个位置的速度分别为v1、v2、v3，根据匀变速直线运动平均速度公式有
，
令AB=BC=x，则全程的平均速度
则有
解得
、 、
可知，能够求出高铁车头经过 A、B，C三个位置的速度，故D错误；
AB、根据上述可知，由于不知道AB与BC的具体数值，则不能够求出运动时间的具体数据，即不能够确定高铁运动的加速度，故AB错误；
C、根据平均速度定义式有
，
解得
故C正确。
故答案为：C。
【分析】根据匀变速直线运动初末速度与平均速度的关系确定各位置速度之间的关系，再根据平均速度的定义确定AC两点的速度关系进行分析解答。
4．【答案】D
【知识点】力的合成与分解的运用；匀速圆周运动；向心力
【解析】【解答】A、飞机在做圆周运动时受到重力和空气对其的作用力，故A错误；
B、空气对其的作用力的竖直分力与重力平衡，水平分力提供向心力，故B错误；
C、飞机做圆周运动的向心力为
故C错误；
D、空气对飞机作用力的大小为
故D正确。
故答案为：D。
【分析】向心力是效果力，是各力沿径向方向的合力。明确飞机的受力情况，再根据平衡条件及牛顿第二定律和力的合成与分解进行解答。
5．【答案】C
【知识点】牛顿运动定律的应用—板块模型
【解析】【解答】木块a、b下滑的加速度分别为
，
a、b的加速度在水平方向上的分量分别为
，
又因为，所以可知
a1x=a2x
即系统水平方向加速度为零，故系统水平方向不受外力作用，即楔形木块对水平地面的摩擦力大小为0；木块a、b对以楔形木块的压力分别为
，
N1与N2的竖直方向的分量大小分别为
，
因为，则
所以地面对木块的支持为Mg+mg。
故答案为：C。
【分析】根据牛顿第二定律确定a、b的加速度大小，再分别将ab的速度进行水平分解确定系统在水平方向是否存在加速度，继而得出地面对楔形的摩擦力大小。再根据隔离法结合平衡条件及牛顿第三定律确定地面对楔形的支持力大小。
6．【答案】B
【知识点】平抛运动
【解析】【解答】A、水流落地时竖直位移为
而
解得水流落地时位移大小为
故A错误；
C、水流射出喷嘴的速度大小为
故C错误；
B、空中水柱的体积为
故B正确；
D、水流落地时的速度大小为
故D错误；
故答案为：B。
【分析】水柱在空中做平抛运动，根据平抛运动规律确定水柱运动的位移及喷初速度及落地速度。根据“液体”柱体化确定控制水柱的体积。
7．【答案】C
【知识点】点电荷的电场；电场强度的叠加；电势能；电势
【解析】【解答】A、O点电场方向为零，且AO=BO，可知两电荷为等量同种电荷，故A错误；
BC、B点右侧电场方向沿x轴正方向，可知两电荷为等量正电荷，AB中垂线上的电场方向为由O点指向无穷远，根据沿电场线方向电势逐渐降低可知，由于无穷远处电势为0，则O点电势大于0，从C到O电势增加，故B错误，C正确；
D、从C到O电势增大，根据负电荷在高电势处电势能反而小，电子从C到O运动过程中电势能减小，故D错误。
故答案为：C。
【分析】熟悉掌握等量同种电荷与等量异种电荷的电场分布情况。沿电场线方向电势逐渐降低。负电荷在高电势处，电势能小。
8．【答案】B
【知识点】电路动态分析
【解析】【解答】A、当滑动变阻器向下滑动时，接入电路的电阻减小，电路中电流增大，则电流表A的示数增大，故A正确，不符合题意；
B、因为干路电流增大，根究
则路端电压减小，电压表V2的示数减小，故B错误，符合题意；
C、根据闭合电路欧姆定律得
所以△U3与△I 的比值等于R+r，△U3与△I 的比值大于r，故C正确，不符合题意；
D、因为
而当滑动变阻器向下滑动时，接入电路的电阻减小，电路中电流增大，U2减小， U1增大，则U3减小，所以△U3大于△U2，故D正确，不符合题意。
故答案为：B。
【分析】确定电路的连接方式，明确各电表的测量对象。再根据滑动变阻器的移动情况确定总电阻及总电流、路端电压的变化情况。再根据程序法结合闭合电路的欧姆定律及串并联电路规律进行分析。
9．【答案】A,B,C
【知识点】动量与能量的综合应用一板块模型；动量与能量的综合应用一弹簧类模型
【解析】【解答】A、根据题意可知，小物块开始相对于木板向左运动直到弹簧压缩到最短过程中，木板向左做加速运动，弹簧恢复原长的过程中，开始阶段弹簧的弹力大于小物块与木板间摩擦力，木板继续向左做加速运动，当弹簧的弹力小于小物块与木板间摩擦力直到小物块相对于木板向右滑动到木板的最右端过程中，木板向左做减速运动，最后小物块与木板共同向左做匀速运动，故A正确；
BD、弹簧压缩量最大时小物块与木板速度相等，弹簧弹性势能最大，小物块与木板组成的系统动量守恒，以向左为正方向，由动量守恒定律有
从小物块滑上木板到弹簧压缩最短过程，由能量守恒定律有
从小物块滑上木板到小物块到达木板最右端过程，由动量守恒定律有
由能量守恒定律有
联立解得
，
故B正确，D错误；
C、整个过程，对小物块，由动量定理得
故C正确。
故答案为：ABC。
【分析】根据木板的运动过程判断木板的运动性质，当弹簧压缩量最大时，木板与物块共速，此时弹性势能最大。木板与物块构成的系统动量守恒。相对静止时，木板与物块的速度相等。再根据动量守恒定律及功能关系和动量定理进行解答。
10．【答案】A,C
【知识点】线速度、角速度和周期、转速；法拉第电磁感应定律；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【解答】A、大轮和小轮通过皮带传动，线速度相等，小轮和线圈同轴转动，角速度相等，根据
根据题意可知大轮与小轮半径之比为4：1，则小轮转动的角速度为4ω，线圈转动的角速度为4ω，故A正确；
B、线圈产生感应电动势的最大值
又
联立可得
则线圈产生感应电动势的有效值
根据串联电路分压原理可知灯泡两端电压有效值为
故B错误；
C、若用总长为原来两倍的相同漆包线重新绕制成边长仍为L的多匝正方形线圈，则线圈的匝数变为原来的2倍，线圈产生感应电动势的最大值
此时线圈产生感应电动势的有效值
根据电阻定律
可知线圈电阻变为原来的2倍，即为2R，根据串联电路分压原理可得灯泡两端电压有效值
故C正确；
D、若仅将小轮半径变为原来的两倍，根据v=ωr可知小轮和线圈的角速度变小，根据
可知线圈产生的感应电动势有效值变小，则灯泡变暗，故D错误。
故答案为：AC。
【分析】皮带传动模型，切点的线速度大小相等，再根据线速度与角速度的关系确定线圈转动的角速度大小。再根据法拉第电磁感应定律及闭合电路的欧姆定律和交变电压最大值与有效值的关系进行解答。
11．【答案】（1）等效替代法
（2）；F
（3）2.90
【知识点】验证力的平行四边形定则
【解析】【解答】（1）根据实验原理可知本实验采用的科学方法是等效替代法；
（2）图中F是利用平行四边形定则而得，所以F不是由弹簧测力计直接测得，所以一定与橡皮条在一条直线上的力是F' ；
（3）弹簧测力计的分度值为0.1N，读数为2.90N。
【分析】“探究两个互成角度的力的合成规律”实验采用的科学方法是等效替代法，熟悉掌握实验的操作步骤及实验要求，读数时注意分度值。
12．【答案】（1）4.484-4.487
（2）；140
（3）D；
（4）
【知识点】导体电阻率的测量；伏安法测电阻
【解析】【解答】（1）螺旋测微器的固定刻度读数为4mm，则读数为
（2）指针偏转过大，说明所选挡位过大，导致示数偏小，为了使指针指向中间，应选用小挡位，故应选×10挡；由图示表盘可知，其读数为
（3）电流表与定值电阻R2串联后所测的最大电压为
而电动势为4.5V，所以定值电阻R2小，应选定值电阻R1；由电路图根据串并联规律应有
化简得
根据图像可得
（4）根据电阻定律
其中
联立可得
【分析】使用欧姆挡时，指针偏转过大，说明所选挡位过大，导致示数偏小，为了使指针指向中间，应换用小挡位。根据欧姆定律及串并联电路的规律，结合电路图推导得出图像的函数表达式，再结合图像及电阻定律进行数据处理。
13．【答案】（1）解：匀加速阶段位移为x1=t1
匀速阶段位移为x2=100-x1=v(15-t1)
联立解得v=8m/s， t1=5s。
（2）解：由速度公式v=at1
得a=1.6m/s2
车胎受力并正交分解如图所示。
在x方向，Fcos37°-Ff=ma
在y方向，FN + Fsin 37°-mg =0
且Ff=μFN
代入数据联立解得
F=59.92N
【知识点】匀变速直线运动规律的综合运用；力的合成与分解的运用；牛顿第二定律
【解析】【分析】（1）战士运动过程中先做加速运动后做匀速运动，两次运动的位移之和等于总长度，总时长等于15s，再根据匀变速直线运动规律和匀速运动规律进行解答；
（2）加速阶段轮胎和战士的加速度相等。对轮胎进行受力分析。再根据平衡条件及牛顿第二定律结合匀变速直线运动规律进行解答。
14．【答案】（1）解：粒子带正电
带电粒子在匀强电场中做类平抛运动，电场力向下，与电场方向相同，则粒子带正电；设带电粒子在匀强电场中运动时间为，则有
由牛顿第二定律得
联立解得电场强度大小为
（2）解：带电粒子进入磁场的速度大小为
带电粒子在磁场中，由洛伦兹力提供向心力得
联立解得
（3）解：根据几何关系可得，带电粒子在磁场中运动轨迹对应的圆心角为
则粒子在磁场中运动的时间为
联立解得
【知识点】带电粒子在电场中的偏转；带电粒子在有界磁场中的运动
【解析】【分析】（1）根据题意确定粒子所受电场力方向，再根据电场力与电场强度方向确定粒子的电性。带电粒子在电场力中做类平抛运动，根据牛顿第二定律及类平抛运动规律进行解答；
（2）根据类平抛运动规律确定粒子进入磁场时的速度大小，再根据洛伦兹力提供向心力确定轨迹半径的大小；
（3）画出粒子在磁场中的运动轨迹，确定粒子在磁场中运动轨迹对应的圆心角，再根据带电粒子在磁场中运动规律确定粒子在磁场中运动的时间。
15．【答案】（1）解：由题可知，滑块a在D点处的速度为0，
对滑块a由C至D点过程，由动能定理有
对滑块a在C点由牛顿第二定律有
结合牛顿第三定律可知，滑块a在C点对轨道压力的大小
（2）解：设滑块a在A处时弹簧储存的弹性势能为，对滑块a由A至D点过程，由能量守恒定律可知
解得
最终滑块a在B与B关于C对称的点之间运动，由能量守恒可知
解得
（3）解：设滑块b能通过E点，对滑块b由A点至E点由能量守恒有
解得
滑块b恰好能通过E点时，有
可知，假设成立，设滑块b在空中运动的时间为t，滑块b落在斜面上的位置与B之间的水平距离为d，则有
解得
又有
解得
【知识点】能量守恒定律；牛顿第二定律；平抛运动；动能定理的综合应用
【解析】【分析】（1）确定滑块达到D点的速度大小，再对滑块从C到D的过程中运用动能定理及对C点运用牛顿第二定律进行解答；
（2）分析可知滑块最终在B与B关于C对称的点之间做往复运动，且滑块在B点时的速度为零。根据滑块从A到D的过程，运用动能定理确定弹簧的弹性势能，再对滑块从A开始运动到在B点速度为零的过程中，根据功能关系确定产生的热量；
（3）由于不确定滑块能否到达轨道最高点，故需根据功能关系确定滑块到达E点的速速大小，通过滑块在E点的速度与临界速度的大小关系判断能否到达E点。若能到达，则滑块从E点飞出后做平抛运动，再根据平抛运动规律及几何关系进行解答。
1 / 1安徽省合肥市普通高中六校联盟2023-2024学年高三上学期期末联考物理试卷
一、选择题：本题共8小题，每小题4分共 32 分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。
1．（2024高三上·合肥期末）关于下列四幅图理解正确的是（ ）
A．甲图中干电池的电动势为1.5V，则通过电源的电荷量为1C时，电源内非静电力做功为1.5J
B．乙图中等离子体进入上、下极板之间后上极板A带正电
C．丙图中通过励磁线圈的电流越大，电子的运动径迹半径越大
D．丁图中回旋加速器带电粒子的最大动能与加速电压的大小有关
【答案】A
【知识点】电场力做功；质谱仪和回旋加速器；磁流体发电机
【解析】【解答】A、甲图中干电池的电动势为1.5V，则通过电源的电荷量为1C时，电源内非静电力做功为
故A正确；
B、乙图中等离子体进入上、下极板之间后，正离子受到向下的洛伦兹力，向下偏，负离子受到向上的洛伦兹力，向上偏，故上极板A带负电，故B错误；
C、丙图中通过励磁线圈的电流越大，线圈产生的磁场越强，电子运动半径公式为
则半径越小，故C错误；
D、由
，
可知
所以旋加速器带电粒子的最大动能与加速电压的大小无关，故D错误。
故答案为：A。
【分析】根据左手定则确定等离子所受洛伦兹力方向，再确定极板所带电性。励磁线圈的电流越大，线圈产生的磁场越强。旋加速器带电粒子的最大动能与加速电压的大小无关。
2．（2024高三上·合肥期末） 2023年7月10日，经国际天文学联合会小行星命名委员会批准，中国科学院紫金山天文台发现的、国际编号为381323号的小行星被命名为“樊锦诗星”。如图所示，“樊锦诗星”绕日运行的椭圆轨道面与地球圆轨道面间的夹角为20.11度，轨道半长轴为3.18天文单位（日地距离为1天文单位），远日点到太阳中心距离为4.86天文单位。若只考虑太阳对行星的引力，下列说法正确的是（ ）
A．“樊锦诗星”绕太阳一圈大约需要2.15年
B．“樊锦诗星”绕太阳一圈大约需要3.18年
C．“樊锦诗星”在远日点的加速度与地球的加速度大小之比为
D．“樊锦诗星”在远日点的加速度与地球的加速度大小之比为
【答案】C
【知识点】开普勒定律；万有引力定律的应用；卫星问题
【解析】【解答】AB、根据开普勒第三定律有
解得
故AB错误；
CD、根据牛顿第二定律可得
解得
可知“樊锦诗星”在远日点的加速度与地球的加速度大小之比为
故C正确，D错误。
故答案为：C。
【分析】根据开普勒第三定律确定樊锦诗星的运行周期，再根据万有引力定律及牛顿第二定律确定加速度的大小关系。
3．（2024高三上·合肥期末）中国是目前世界上高速铁路运行里程最长的国家，如今高铁已经成为人们主要的跨城出行工具，如图，高铁进站的过程可近似为匀减速直线运动，高铁车头依次经过A、B、C三个位置，已知AB=BC，测得AB段的平均速度为，BC段平均速度为。根据这些信息下列说法正确的是：（ ）
A．可以确定高铁运动的加速度
B．可求出高铁车头在段和段运动的时间
C．可求出高铁车头经过段和段的时间之比
D．求不出高铁车头经过A、B、C三个位置的速度
【答案】C
【知识点】匀变速直线运动规律的综合运用
【解析】【解答】 D、令A、B、C三个位置的速度分别为v1、v2、v3，根据匀变速直线运动平均速度公式有
，
令AB=BC=x，则全程的平均速度
则有
解得
、 、
可知，能够求出高铁车头经过 A、B，C三个位置的速度，故D错误；
AB、根据上述可知，由于不知道AB与BC的具体数值，则不能够求出运动时间的具体数据，即不能够确定高铁运动的加速度，故AB错误；
C、根据平均速度定义式有
，
解得
故C正确。
故答案为：C。
【分析】根据匀变速直线运动初末速度与平均速度的关系确定各位置速度之间的关系，再根据平均速度的定义确定AC两点的速度关系进行分析解答。
4．（2024高三上·合肥期末）如图所示，中国空军进行飞行表演，飞机在水平面内做半径为R的匀速圆周运动，经观测发现飞机做圆周运动的周期为T，若飞机的质量为m，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（ ）
A．飞机受到重力、向心力和空气对其的作用力
B．空气对飞机作用力的方向竖直向上
C．飞机做圆周运动的向心力大小为
D．空气对飞机作用力的大小为
【答案】D
【知识点】力的合成与分解的运用；匀速圆周运动；向心力
【解析】【解答】A、飞机在做圆周运动时受到重力和空气对其的作用力，故A错误；
B、空气对其的作用力的竖直分力与重力平衡，水平分力提供向心力，故B错误；
C、飞机做圆周运动的向心力为
故C错误；
D、空气对飞机作用力的大小为
故D正确。
故答案为：D。
【分析】向心力是效果力，是各力沿径向方向的合力。明确飞机的受力情况，再根据平衡条件及牛顿第二定律和力的合成与分解进行解答。
5．（2024高三上·合肥期末）如图所示，一质量为的楔形木块静止在水平地面上，它的顶角为，两底角分别为和；已知楔形木块的两个斜面是光滑的，与地面之间的接触面是粗糙的。现将两个质量均为的小木块轻轻放在两个斜面上，让、同时由静止开始运动。在两个木块共同下滑的过程中，楔形木块对水平地面的摩擦力大小及压力的大小分别为（ ）
A．， B．，
C．， D．，
【答案】C
【知识点】牛顿运动定律的应用—板块模型
【解析】【解答】木块a、b下滑的加速度分别为
，
a、b的加速度在水平方向上的分量分别为
，
又因为，所以可知
a1x=a2x
即系统水平方向加速度为零，故系统水平方向不受外力作用，即楔形木块对水平地面的摩擦力大小为0；木块a、b对以楔形木块的压力分别为
，
N1与N2的竖直方向的分量大小分别为
，
因为，则
所以地面对木块的支持为Mg+mg。
故答案为：C。
【分析】根据牛顿第二定律确定a、b的加速度大小，再分别将ab的速度进行水平分解确定系统在水平方向是否存在加速度，继而得出地面对楔形的摩擦力大小。再根据隔离法结合平衡条件及牛顿第三定律确定地面对楔形的支持力大小。
6．（2024高三上·合肥期末）清晨，环卫工人劳作的身影成为城市一道靓丽的风景。静止在城市道路旁的绿化洒水车，由横截面积为S的水龙头喷嘴水平喷出水流，水流从喷嘴射出到落地经历的时间为t，水流落地点和喷嘴的连线与水平地面间的夹角为θ（），忽略空气阻力，重力加速度为g，以下说法正确的是（ ）
A．水流落地时位移大小为
B．空中水柱的体积为
C．水流射出喷嘴的速度大小为
D．水流落地时的速度大小为2gtcosθ
【答案】B
【知识点】平抛运动
【解析】【解答】A、水流落地时竖直位移为
而
解得水流落地时位移大小为
故A错误；
C、水流射出喷嘴的速度大小为
故C错误；
B、空中水柱的体积为
故B正确；
D、水流落地时的速度大小为
故D错误；
故答案为：B。
【分析】水柱在空中做平抛运动，根据平抛运动规律确定水柱运动的位移及喷初速度及落地速度。根据“液体”柱体化确定控制水柱的体积。
7．（2024高三上·合肥期末）在x轴上A、B两点分别放置两电荷和，C为两电荷中垂线上一点，且，在x轴上的电场强度与的图线如图所示，规定场强沿x轴正方向为正，则（ ）
A．两电荷为等量异种电荷
B．点电势等于0
C．从到电势增加
D．电子从到运动过程中电势能增大
【答案】C
【知识点】点电荷的电场；电场强度的叠加；电势能；电势
【解析】【解答】A、O点电场方向为零，且AO=BO，可知两电荷为等量同种电荷，故A错误；
BC、B点右侧电场方向沿x轴正方向，可知两电荷为等量正电荷，AB中垂线上的电场方向为由O点指向无穷远，根据沿电场线方向电势逐渐降低可知，由于无穷远处电势为0，则O点电势大于0，从C到O电势增加，故B错误，C正确；
D、从C到O电势增大，根据负电荷在高电势处电势能反而小，电子从C到O运动过程中电势能减小，故D错误。
故答案为：C。
【分析】熟悉掌握等量同种电荷与等量异种电荷的电场分布情况。沿电场线方向电势逐渐降低。负电荷在高电势处，电势能小。
8．（2024高三上·合肥期末）如图所示，闭合开关，将滑动变阻器滑片向下滑动，理想电压表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3，理想电流表A示数变化量的绝对值为ΔI，则下列说法错误的是（ ）
A．电流表A的示数增大 B．电压表V2的示数增大
C．ΔU3与ΔI的比值大于r D．ΔU3大于ΔU2
【答案】B
【知识点】电路动态分析
【解析】【解答】A、当滑动变阻器向下滑动时，接入电路的电阻减小，电路中电流增大，则电流表A的示数增大，故A正确，不符合题意；
B、因为干路电流增大，根究
则路端电压减小，电压表V2的示数减小，故B错误，符合题意；
C、根据闭合电路欧姆定律得
所以△U3与△I 的比值等于R+r，△U3与△I 的比值大于r，故C正确，不符合题意；
D、因为
而当滑动变阻器向下滑动时，接入电路的电阻减小，电路中电流增大，U2减小， U1增大，则U3减小，所以△U3大于△U2，故D正确，不符合题意。
故答案为：B。
【分析】确定电路的连接方式，明确各电表的测量对象。再根据滑动变阻器的移动情况确定总电阻及总电流、路端电压的变化情况。再根据程序法结合闭合电路的欧姆定律及串并联电路规律进行分析。
二、选择题：本题共2小题，每小题5分，共10分。在每小题给出的选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
9．（2024高三上·合肥期末）如图所示，质量为的木板静止在光滑水平面上，木板左端固定一轻质挡板，一根轻弹簧左端固定在挡板上，质量为的小物块从木板最右端以速度滑上木板，压缩弹簧，然后被弹回，运动到木板最右端时与木板相对静止。已知物块与木板之间的动摩擦因数为，整个过程中弹簧的形变均在弹性限度内，则下列说法正确的是（ ）
A．木板先加速再减速，最终做匀速运动
B．整个过程中弹簧弹性势能的最大值为
C．整个过程中合力对小物块的冲量大小为
D．弹簧压缩到最短时，小物块到木板最右端的距离为
【答案】A,B,C
【知识点】动量与能量的综合应用一板块模型；动量与能量的综合应用一弹簧类模型
【解析】【解答】A、根据题意可知，小物块开始相对于木板向左运动直到弹簧压缩到最短过程中，木板向左做加速运动，弹簧恢复原长的过程中，开始阶段弹簧的弹力大于小物块与木板间摩擦力，木板继续向左做加速运动，当弹簧的弹力小于小物块与木板间摩擦力直到小物块相对于木板向右滑动到木板的最右端过程中，木板向左做减速运动，最后小物块与木板共同向左做匀速运动，故A正确；
BD、弹簧压缩量最大时小物块与木板速度相等，弹簧弹性势能最大，小物块与木板组成的系统动量守恒，以向左为正方向，由动量守恒定律有
从小物块滑上木板到弹簧压缩最短过程，由能量守恒定律有
从小物块滑上木板到小物块到达木板最右端过程，由动量守恒定律有
由能量守恒定律有
联立解得
，
故B正确，D错误；
C、整个过程，对小物块，由动量定理得
故C正确。
故答案为：ABC。
【分析】根据木板的运动过程判断木板的运动性质，当弹簧压缩量最大时，木板与物块共速，此时弹性势能最大。木板与物块构成的系统动量守恒。相对静止时，木板与物块的速度相等。再根据动量守恒定律及功能关系和动量定理进行解答。
10．（2024高三上·合肥期末）某同学自制了一个手摇交流发电机，如图所示。大轮与小轮通过皮带传动（皮带不打滑），半径之比为4：1，小轮与线圈固定在同一转轴上。线圈是由漆包线绕制而成的边长为L的正方形，共n匝，总阻值为R。磁体间磁场可视为磁感应强度大小为B的匀强磁场。 大轮以角速度匀速转动，带动小轮及线圈绕转轴转动，转轴与磁场方向垂直。线圈通过导线、滑环和电刷连接一个阻值恒为R的灯泡。假设发电时灯泡能发光且工作在额定电压以内，下列说法正确的是（ ）
A．线圈转动的角速度为
B．灯泡两端电压有效值为
C．若用总长为原来两倍的相同漆包线重新绕制成边长仍为L的多匝正方形线圈，则灯泡两端电压有效值为
D．若仅将小轮半径变为原来的两倍，则灯泡变得更亮
【答案】A,C
【知识点】线速度、角速度和周期、转速；法拉第电磁感应定律；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【解答】A、大轮和小轮通过皮带传动，线速度相等，小轮和线圈同轴转动，角速度相等，根据
根据题意可知大轮与小轮半径之比为4：1，则小轮转动的角速度为4ω，线圈转动的角速度为4ω，故A正确；
B、线圈产生感应电动势的最大值
又
联立可得
则线圈产生感应电动势的有效值
根据串联电路分压原理可知灯泡两端电压有效值为
故B错误；
C、若用总长为原来两倍的相同漆包线重新绕制成边长仍为L的多匝正方形线圈，则线圈的匝数变为原来的2倍，线圈产生感应电动势的最大值
此时线圈产生感应电动势的有效值
根据电阻定律
可知线圈电阻变为原来的2倍，即为2R，根据串联电路分压原理可得灯泡两端电压有效值
故C正确；
D、若仅将小轮半径变为原来的两倍，根据v=ωr可知小轮和线圈的角速度变小，根据
可知线圈产生的感应电动势有效值变小，则灯泡变暗，故D错误。
故答案为：AC。
【分析】皮带传动模型，切点的线速度大小相等，再根据线速度与角速度的关系确定线圈转动的角速度大小。再根据法拉第电磁感应定律及闭合电路的欧姆定律和交变电压最大值与有效值的关系进行解答。
三、实验题：本题共2小题，共16分，第11题4分，第12题12分。
11．（2024高三上·合肥期末）某同学在做“探究两个互成角度的力的合成规律”实验时，使用如图甲所示的原理图，其中A为固定橡皮条的图钉，为橡皮条，和为细绳，O为橡皮条与细绳的结点，在白纸上根据实验结果画出的示意图如图乙所示。
（1）本实验采用的科学方法是 （填“控制变量法”、“等效替代法”或“极限法”）。
（2）图乙中，一定与橡皮条在一条直线上的力是 （填“F”或“”），图乙四个力中，不是由弹簧测力计直接测得的是 （填“”、“”、“F”或“”）。
（3）某次测量时弹簧测力计的示数如图丙所示，其示数为 N。
【答案】（1）等效替代法
（2）；F
（3）2.90
【知识点】验证力的平行四边形定则
【解析】【解答】（1）根据实验原理可知本实验采用的科学方法是等效替代法；
（2）图中F是利用平行四边形定则而得，所以F不是由弹簧测力计直接测得，所以一定与橡皮条在一条直线上的力是F' ；
（3）弹簧测力计的分度值为0.1N，读数为2.90N。
【分析】“探究两个互成角度的力的合成规律”实验采用的科学方法是等效替代法，熟悉掌握实验的操作步骤及实验要求，读数时注意分度值。
12．（2024高三上·合肥期末）一段粗细均匀、中空的圆柱形导体，其横截面及中空部分横截面均为圆形，如图（a）所示。某同学想测量中空部分的直径的大小，但由于直径太小无法直接精准测量，他设计了如下实验进行间接测量。
该同学进行了如下实验步骤：
（1）用螺旋测微器测得这段导体横截面的直径D如图（b）所示.则直径D的测量值为 mm。然后又用游标卡尺测得该元件的长度L。
（2）用多用电表粗测这段导体两端面之间的电阻值：该同学选择“×100”挡位，用正确的操作步骤测量时，发现指针偏转角度太大。为了较准确地进行测量，应该选择 挡位（选填“”或“”），并重新欧姆调零，正确操作并读数，此时刻度盘上的指针位置如图（c）所示，测量值为 。
（3）设计了如图（d）所示的电路精确测量这段导体两端面之间的电阻值，除待测导体件外，实验室还提供了下列器材：
A.电流表（量程为20mA，内阻）
B.电流表（量程为50mA.内阻未知）
C.滑动变阻器
D.定值电阻
E.定值电阻
F.电源（电动势，内阻可以忽略）
G.开关S、导线若干
根据以上器材和粗测导体电阻值的情况可知，电路中定值电阻应选择 （填器材前面的字母代号）；为了减小误差，改变滑动变阻器滑动触头的位置，多测几组、的值，作出关系图像如图（e）所示。若读出图线上某点对应的x、y的坐标值分别为a和b，则可知这段导体两端面间电阻的测量值
（用图像中数据和题设给出的物理量符号表示）
（4）该同学查出这段导体材料的电阻率，则中空部分的直径大小测量值为 （用图像中数据和题设给出的物理量符号表示）。
【答案】（1）4.484-4.487
（2）；140
（3）D；
（4）
【知识点】导体电阻率的测量；伏安法测电阻
【解析】【解答】（1）螺旋测微器的固定刻度读数为4mm，则读数为
（2）指针偏转过大，说明所选挡位过大，导致示数偏小，为了使指针指向中间，应选用小挡位，故应选×10挡；由图示表盘可知，其读数为
（3）电流表与定值电阻R2串联后所测的最大电压为
而电动势为4.5V，所以定值电阻R2小，应选定值电阻R1；由电路图根据串并联规律应有
化简得
根据图像可得
（4）根据电阻定律
其中
联立可得
【分析】使用欧姆挡时，指针偏转过大，说明所选挡位过大，导致示数偏小，为了使指针指向中间，应换用小挡位。根据欧姆定律及串并联电路的规律，结合电路图推导得出图像的函数表达式，再结合图像及电阻定律进行数据处理。
四、计算题：本大题共3小题，共42分。
13．（2024高三上·合肥期末）战士拉车胎进行100m赛跑训练体能。车胎的质量m=8.5kg，战士拉车胎的绳子与水平方向的夹角为θ=37°，车胎与地面间的动摩擦因数μ=0.7。某次比赛中，一名战士拉着车胎从静止开始全力奔跑，跑出20m达到最大速度(这一过程可看作匀加速直线运动)，然后以最大速度匀速跑到终点，共用时15s。重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。求：
（1）战士加速所用的时间t1和达到的最大速度v；
（2）战士匀加速运动阶段对车胎的拉力F大小（结果保留2位小数）。
【答案】（1）解：匀加速阶段位移为x1=t1
匀速阶段位移为x2=100-x1=v(15-t1)
联立解得v=8m/s， t1=5s。
（2）解：由速度公式v=at1
得a=1.6m/s2
车胎受力并正交分解如图所示。
在x方向，Fcos37°-Ff=ma
在y方向，FN + Fsin 37°-mg =0
且Ff=μFN
代入数据联立解得
F=59.92N
【知识点】匀变速直线运动规律的综合运用；力的合成与分解的运用；牛顿第二定律
【解析】【分析】（1）战士运动过程中先做加速运动后做匀速运动，两次运动的位移之和等于总长度，总时长等于15s，再根据匀变速直线运动规律和匀速运动规律进行解答；
（2）加速阶段轮胎和战士的加速度相等。对轮胎进行受力分析。再根据平衡条件及牛顿第二定律结合匀变速直线运动规律进行解答。
14．（2024高三上·合肥期末）如图所示，距离为L的竖直虚线P与Q之间分布着竖直向下的匀强电场，A为虚线P上一点，C为虚线Q上一点，水平虚线CD与CF之间分布着垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，虚线CF与虚线Q之间的夹角，质量为m、电荷量为q的粒子从A点以水平初速度射出，恰好从C点射入磁场，速度与水平方向的夹角也为，粒子重力可忽略不计。求：
（1）粒子带何种电荷？电场强度大小；
（2）粒子在磁场中运动的轨迹半径；
（3）粒子在磁场中运动的时间。
【答案】（1）解：粒子带正电
带电粒子在匀强电场中做类平抛运动，电场力向下，与电场方向相同，则粒子带正电；设带电粒子在匀强电场中运动时间为，则有
由牛顿第二定律得
联立解得电场强度大小为
（2）解：带电粒子进入磁场的速度大小为
带电粒子在磁场中，由洛伦兹力提供向心力得
联立解得
（3）解：根据几何关系可得，带电粒子在磁场中运动轨迹对应的圆心角为
则粒子在磁场中运动的时间为
联立解得
【知识点】带电粒子在电场中的偏转；带电粒子在有界磁场中的运动
【解析】【分析】（1）根据题意确定粒子所受电场力方向，再根据电场力与电场强度方向确定粒子的电性。带电粒子在电场力中做类平抛运动，根据牛顿第二定律及类平抛运动规律进行解答；
（2）根据类平抛运动规律确定粒子进入磁场时的速度大小，再根据洛伦兹力提供向心力确定轨迹半径的大小；
（3）画出粒子在磁场中的运动轨迹，确定粒子在磁场中运动轨迹对应的圆心角，再根据带电粒子在磁场中运动规律确定粒子在磁场中运动的时间。
15．（2024高三上·合肥期末）如图所示，倾角为的斜面与圆心为O、半径的光滑圆弧轨道在B点平滑连接，且固定于竖直平面内。斜面上固定一平行于斜面的轻质弹簧，现沿斜面缓慢推动质量为的滑块a使其压缩弹簧至A处，将滑块a由静止释放，通过D点时轨道对滑块a的弹力为零。已知A、B之间的距离为，滑块a与斜面间动摩擦因数，C为圆弧轨道的最低点，CE为圆弧轨道的直径，OD水平，滑块a可视为质点，忽略空气阻力，取，，，。
（1）求滑块a在C点对轨道压力的大小。
（2）求滑块a整个运动过程中系统因摩擦而产生的热量。
（3）若仅将滑块a换为质量为的滑块b，滑块b由A点弹出后立即撤去弹簧，求滑块b第一次落在斜面上的位置至B点的距离（结果保留2位有效数字）。
【答案】（1）解：由题可知，滑块a在D点处的速度为0，
对滑块a由C至D点过程，由动能定理有
对滑块a在C点由牛顿第二定律有
结合牛顿第三定律可知，滑块a在C点对轨道压力的大小
（2）解：设滑块a在A处时弹簧储存的弹性势能为，对滑块a由A至D点过程，由能量守恒定律可知
解得
最终滑块a在B与B关于C对称的点之间运动，由能量守恒可知
解得
（3）解：设滑块b能通过E点，对滑块b由A点至E点由能量守恒有
解得
滑块b恰好能通过E点时，有
可知，假设成立，设滑块b在空中运动的时间为t，滑块b落在斜面上的位置与B之间的水平距离为d，则有
解得
又有
解得
【知识点】能量守恒定律；牛顿第二定律；平抛运动；动能定理的综合应用
【解析】【分析】（1）确定滑块达到D点的速度大小，再对滑块从C到D的过程中运用动能定理及对C点运用牛顿第二定律进行解答；
（2）分析可知滑块最终在B与B关于C对称的点之间做往复运动，且滑块在B点时的速度为零。根据滑块从A到D的过程，运用动能定理确定弹簧的弹性势能，再对滑块从A开始运动到在B点速度为零的过程中，根据功能关系确定产生的热量；
（3）由于不确定滑块能否到达轨道最高点，故需根据功能关系确定滑块到达E点的速速大小，通过滑块在E点的速度与临界速度的大小关系判断能否到达E点。若能到达，则滑块从E点飞出后做平抛运动，再根据平抛运动规律及几何关系进行解答。
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