高三物理
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 一定质量的理想气体，其内能的大小取决于气体的（ ）
A. 温度 B. 体积 C. 压强 D. 密度
【答案】A
2. 用频率为的单色光照射某金属表面，发生光电效应，测得光电子的最大初动能为；改用频率为的单色光照射同一金属，测得光电子的最大初动能为。已知普朗克常量为，下列说法正确的是（ ）
A. 该金属的截止频率为
B. 增大频率为的单色光的强度，光电子的最大初动能会增大
C. 若，则
D. 遏止电压与的关系满足
【答案】D
3. 如图所示，篮球放在一个中空且横截面为正方形的容器上。已知篮球的直径是容器内边长的倍，篮球质量为，重力加速度为，忽略篮球及容器的形变，不计摩擦。横截面上每个边对篮球的弹力为（ ）
A B. C. D.
【答案】D
4. 木星有众多卫星，其中卫星轨道半径约，卫星轨道半径约。假设这两颗卫星均绕木星做匀速圆周运动，忽略其他天体引力及卫星间相互作用，下列说法正确的是（ ）
A. 卫星的角速度比卫星的小
B. 卫星的线速度比卫星的小
C. 卫星的运行周期比卫星的小
D. 卫星的向心加速度比卫星的小
【答案】C
5. 某研究机构利用力传感器研究蹦床过程。传感器采集了某运动员在一次蹦床过程中对蹦床的压力随时间变化的关系，利用计算机绘制出图像如图所示。运动员视为质点，不考虑空气阻力，重力加速度。则时间内图线与横轴围成的阴影面积约为（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
6. 宇航员需要测量液体密度。他使用了一台基于声波干涉原理的“密度扫描仪”：扫描仪发射固定频率为的声波，通过两根导管和（可移动，整个管内部装满液体）将声波传导至探测器。实验中将导管整体向右平移距离时，探测器接收到的声波信号从一个极小值变为相邻的下一个极小值。已知声波在液体中的传播速度（为已知常数，为液体密度），若忽略导管长度对声波传播速度的影响，则该液体密度为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
7. 如图所示，两根足够长的金属直导轨平行放置，导轨间距为，与水平面成角，整个装置处于垂直导轨平面斜向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为。粗细均匀的金属棒、垂直导轨放置，材料相同、长度均为，的质量为，的质量为，两棒与导轨间的动摩擦因数均为，的电阻为。时，以初速度沿导轨向下运动，同时由静止释放。运动过程中两棒始终与导轨接触良好且不相撞，导轨电阻不计，已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为。下列说法正确的是（ ）
A. 两棒最终的共同速度为
B. 整个过程中金属棒产生的焦耳热为
C. 初始时两根导体棒相距的最小距离为
D. 安培力对金属棒的冲量大小为
【答案】B
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8. 如图所示，物块甲和足够长的木板乙叠放在水平面上。给物块甲一瞬时冲量，使其获得向右的初速度，同时将一水平向右的恒力作用在物块甲上。已知各接触面均不光滑，以甲获得初速度的瞬间作为计时起点，下列关于一段时间内甲、乙的速度一时间（）图像可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】CD
9. 小球甲从高度为的平台边缘以初速度水平抛出，小球乙在甲的正下方水平地面上，与甲同时以初速度斜向上抛出，速度方向与水平面夹角为。已知两球轨迹在同一竖直面内，且乙球运动到最高点时两球恰好相遇。重力加速度，忽略空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A. 甲平抛初速度
B. 乙的初速度
C. 乙运动过程中达到的最大高度为
D. 相遇时，甲、乙速度大小之比为
【答案】AB
10. 如图所示，质量均为的物块A和B通过竖直轻弹簧相连处于静止状态，弹簧劲度系数为，B、C通过轻质细绳绕过光滑定滑轮相连，C置于倾角为的光滑斜面上，C的质量为。初始时用手托住C，细绳刚好拉直但无张力，B静止，重力加速度为。释放C后，C沿斜面下滑，斜面足够长，下列说法正确的是（ ）
A. 释放C瞬间，C的加速度大小为
B. B的速度最大时，弹簧的形变量为
C. B的最大加速度为
D. 当A刚要离开地面时，B的速度大小为
【答案】BCD
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. （1）某实验小组用多用电表研究电学元件特性：
①用多用电表欧姆挡“”倍率测量电阻R1后，需要转换“”倍率测量定值电阻R2，转换倍率后，正确的操作步骤应为_________（选填“直接测量”或“先欧姆调零后测量”）。
②用多用电表电压挡测量干电池路端电压时，红表笔应接电池的_________（选填“正极”或“负极”）。
（2）该小组继续用如图甲所示电路测量干电池的电动势和内阻，把多用电表选择开关转至直流电压挡，已知此时多用电表内阻很大，选择另一内阻很小的电流表进行实验。
①若、、分别表示路端电压、干路电流、电池内阻，根据闭合电路欧姆定律，_________（用、、表示）。
②若将电表视为理想电表，实验得到的图像如图乙所示，图线斜率的绝对值为，则内阻_________（用表示）。
【答案】（1） ①. 先欧姆调零后测量 ②. 正极
（2） ①. ②.
12. 某实验小组为研究篮球与弹簧相互作用过程中的力学规律，设计了如下实验装置：在竖直固定的刻度尺旁放置轻质弹簧，弹簧处于原长时上端与刻度尺的点对齐，以此为高度零点。将质量为的篮球从点正上方某高度处静止释放，记录篮球运动过程中的相关数据。
（1）实验器材与操作规范：实验中需测量篮球的质量，应选用的仪器是_________（选填“托盘天平”或“弹簧测力计”）；测量弹簧形变量时，刻度尺应选用分度值为_________（选填“1mm”或“1cm”）的以减小误差。
（2）实验数据处理
实验小组记录了篮球的质量、篮球静止在弹簧上时弹簧的形变量、某次释放点高度和篮球第一次反弹上升的最高点的高度，数据如表：（仅考虑空气阻力引起的能量损失）
物理量 测量值
篮球质量 0.625
静止时弹簧形变量 0.0125
释放点高度 1.1000
第一次反弹上升的最高点高度 0.8700
①通过计算得出弹簧劲度系数_________，篮球在该次释放再反弹到最高点过程中损失的机械能为_________J。（取，保留3位有效数字）
②如果利用传感器记录篮球运动过程中“通过某位置的速度与弹簧形变量”的关系图像，其中是篮球下落过程速度最大位置弹簧的形变量，是篮球上升过程速度最大位置弹簧的形变量，则应有_________（选填“大于”“小于”或“等于”）。
【答案】（1） ①. 托盘天平 ②.
（2） ①. 490 ②. 1.41 ③. 小于
13. 某游泳馆为提升夜间照明效果，在池底安装了一个点光源LED灯，灯位于水深处，水的折射率，真空中光速。
（1）求水面上可见圆形亮斑的半径；
（2）若从点光源LED灯发出的一束光线以入射角射到水面，折射后光线到达池边上方的观察点（观察点与出射点水平距离，观察者距离水面的竖直距离可以调整），光在空气中的传播速度与真空中的光速近似相等，求该光线从光源到观察点的总传播时间。
【答案】（1）
（2）
（1）
临界角满足
亮斑半径与水深的几何关系为
解得
（2）
根据折射定律，折射角的正弦值
光在空气中传播距离
时间
光在水中的速度
光在水中传播的路程
光在水中传播时间
该光线从光源到观察点的总传播时间为
14. 如图所示，在坐标系中，第二象限存在粒子加速装置和速度选择器，速度选择器中存在电场强度大小为、方向竖直向下的匀强电场和磁感应强度大小为、方向垂直纸面向里的匀强磁场，第一象限存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为，第一象限还存在一挡板，长度为，两端分别在轴上的点和轴上的点，，中点处有一小孔。第一象限的挡板和坐标轴所围区域外还存在沿轴负向的匀强电场，电场强度大小为。将粒子从S点由静止释放，粒子经电压为的加速器加速后，沿轴正方向通过速度选择器进入第一象限。粒子在第一象限磁场中运动时，若与挡板发生碰撞则被吸收（挡板接地，净电荷始终保持为零）；仅通过小孔的粒子，可进入挡板右侧区域。已知粒子质量为、电荷量为，挡板厚度不计，粒子可沿任意角度穿过小孔，不计重力及粒子间的相互作用。
（1）求加速器电压，并计算粒子进入第一象限磁场时做圆周运动的轨迹半径；
（2）调整加速电压和速度选择器中的磁感应强度大小，使通过速度选择器的粒子恰好垂直挡板射入小孔，求此时速度选择器中的磁感应强度大小；
（3）在（2）问基础上，如果，求粒子在第一象限运动过程中与轴的最大距离。
【答案】（1），
（2）
（3）
（1）
粒子沿直线通过速度选择器，电场力与洛伦兹力平衡，有
解得
在加速器中，粒子从静止加速，有
联立解得
粒子进入第一象限磁场后，洛伦兹力提供向心力，有
解得
（2）
挡板长度为，，小孔为中点，粒子恰好垂直挡板射入小孔时，轨迹圆心为点，轨迹半径
粒子在第一象限磁场中，由洛伦兹力提供向心力，有
解得
又因为
联立解得
（3）
粒子进入电场时速度，方向垂直于挡板，把速度分解到轴，有
轴方向，有
其中方向分速度，对应粒子受到竖直向上的洛伦兹力
粒子受到的电场力
因此粒子运动可分解为沿轴方向的匀速运动和半径
圆心在点右侧的圆周运动，所以运动过程中粒子距离轴的最大距离
15. 在实验室静电场驱动实验中，水平绝缘轨道上存在水平向右的匀强电场，电场强度。轨道上有可视为质点的两绝缘带电小滑块、，初始时小滑块相距，时刻将两小滑块同时由静止释放。已知的质量、带电荷量，的质量、带电荷量。、与轨道间的动摩擦因数分别为、，滑块间的碰撞为弹性碰撞且时间极短，碰撞过程无电荷交换，忽略运动过程二者的电荷损耗，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，忽略两滑块之间的电场力作用及运动电荷产生的磁场影响，重力加速度。求：
（1）、第一次碰撞后瞬间的速度大小；
（2）从开始计时至（含）时间内和碰撞次数；
（3）从释放到发生第次碰撞，运动的位移大小。
【答案】（1），
（2）3 （3）
（1）
对：电场力
与轨道间的最大静摩擦力
处于静止状态,对：电场力
与轨道间的最大静摩擦力
所以加速运动，根据牛顿第二定律
解得
从静止开始匀加速运动，位移
由运动学公式
解得
、碰撞为弹性碰撞，以向右为正方向，由动量守恒有
由机械能守恒有
解得
（2）
第一次碰撞前匀加速运动，由运动学规律
解得
第一次碰撞后因为电场力等于摩擦力，以匀速运动
以的初速度做匀加速运动，加速度
设相邻碰撞间隔，追上时位移关系
解得
所以经过发生第二次碰撞，碰撞前瞬间的速度
第二次碰撞过程由动量守恒定律可得
由能量守恒定律可得
解得
至第三次相遇，应满足
解得
由于，所以碰撞3次。
（3）
根据第二问，第一次碰后的速度为
第二次碰后的速度为
第三次碰后的速度为
……
第次碰后的速度为
从释放到第次碰撞的位移，第1次碰撞前：的位移
第1次到第2次碰撞：做匀加速运动，以碰后的速度做匀速运动，和的位移相等，的位移
第2次到第3次碰撞：做匀加速运动，以碰后的速度做匀速运动，和的位移相等，的位移
第3次到第4次碰撞：做匀加速运动，以碰后的速度做匀速运动，和的位移相等，的位移
……
第次到第次碰撞：以碰后的速度做匀速运动，和的位移相等，的位移
从释放到第次碰撞，运动的位移高三物理
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 一定质量的理想气体，其内能的大小取决于气体的（ ）
A. 温度 B. 体积 C. 压强 D. 密度
2. 用频率为的单色光照射某金属表面，发生光电效应，测得光电子的最大初动能为；改用频率为的单色光照射同一金属，测得光电子的最大初动能为。已知普朗克常量为，下列说法正确的是（ ）
A. 该金属的截止频率为
B. 增大频率为的单色光的强度，光电子的最大初动能会增大
C. 若，则
D. 遏止电压与的关系满足
3. 如图所示，篮球放在一个中空且横截面为正方形的容器上。已知篮球的直径是容器内边长的倍，篮球质量为，重力加速度为，忽略篮球及容器的形变，不计摩擦。横截面上每个边对篮球的弹力为（ ）
A B. C. D.
4. 木星有众多卫星，其中卫星轨道半径约，卫星轨道半径约。假设这两颗卫星均绕木星做匀速圆周运动，忽略其他天体引力及卫星间相互作用，下列说法正确的是（ ）
A. 卫星的角速度比卫星的小
B. 卫星的线速度比卫星的小
C. 卫星的运行周期比卫星的小
D. 卫星的向心加速度比卫星的小
5. 某研究机构利用力传感器研究蹦床过程。传感器采集了某运动员在一次蹦床过程中对蹦床的压力随时间变化的关系，利用计算机绘制出图像如图所示。运动员视为质点，不考虑空气阻力，重力加速度。则时间内图线与横轴围成的阴影面积约为（ ）
A. B. C. D.
6. 宇航员需要测量液体密度。他使用了一台基于声波干涉原理的“密度扫描仪”：扫描仪发射固定频率为的声波，通过两根导管和（可移动，整个管内部装满液体）将声波传导至探测器。实验中将导管整体向右平移距离时，探测器接收到的声波信号从一个极小值变为相邻的下一个极小值。已知声波在液体中的传播速度（为已知常数，为液体密度），若忽略导管长度对声波传播速度的影响，则该液体密度为（ ）
A. B. C. D.
7. 如图所示，两根足够长的金属直导轨平行放置，导轨间距为，与水平面成角，整个装置处于垂直导轨平面斜向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为。粗细均匀的金属棒、垂直导轨放置，材料相同、长度均为，的质量为，的质量为，两棒与导轨间的动摩擦因数均为，的电阻为。时，以初速度沿导轨向下运动，同时由静止释放。运动过程中两棒始终与导轨接触良好且不相撞，导轨电阻不计，已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为。下列说法正确的是（ ）
A. 两棒最终的共同速度为
B. 整个过程中金属棒产生的焦耳热为
C. 初始时两根导体棒相距的最小距离为
D. 安培力对金属棒的冲量大小为
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8. 如图所示，物块甲和足够长的木板乙叠放在水平面上。给物块甲一瞬时冲量，使其获得向右的初速度，同时将一水平向右的恒力作用在物块甲上。已知各接触面均不光滑，以甲获得初速度的瞬间作为计时起点，下列关于一段时间内甲、乙的速度一时间（）图像可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
9. 小球甲从高度为的平台边缘以初速度水平抛出，小球乙在甲的正下方水平地面上，与甲同时以初速度斜向上抛出，速度方向与水平面夹角为。已知两球轨迹在同一竖直面内，且乙球运动到最高点时两球恰好相遇。重力加速度，忽略空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A. 甲平抛初速度
B. 乙的初速度
C. 乙运动过程中达到的最大高度为
D. 相遇时，甲、乙速度大小之比为
10. 如图所示，质量均为的物块A和B通过竖直轻弹簧相连处于静止状态，弹簧劲度系数为，B、C通过轻质细绳绕过光滑定滑轮相连，C置于倾角为的光滑斜面上，C的质量为。初始时用手托住C，细绳刚好拉直但无张力，B静止，重力加速度为。释放C后，C沿斜面下滑，斜面足够长，下列说法正确的是（ ）
A. 释放C瞬间，C的加速度大小为
B. B的速度最大时，弹簧的形变量为
C. B的最大加速度为
D. 当A刚要离开地面时，B的速度大小为
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. （1）某实验小组用多用电表研究电学元件特性：
①用多用电表欧姆挡“”倍率测量电阻R1后，需要转换“”倍率测量定值电阻R2，转换倍率后，正确的操作步骤应为_________（选填“直接测量”或“先欧姆调零后测量”）。
②用多用电表电压挡测量干电池路端电压时，红表笔应接电池的_________（选填“正极”或“负极”）。
（2）该小组继续用如图甲所示电路测量干电池的电动势和内阻，把多用电表选择开关转至直流电压挡，已知此时多用电表内阻很大，选择另一内阻很小的电流表进行实验。
①若、、分别表示路端电压、干路电流、电池内阻，根据闭合电路欧姆定律，_________（用、、表示）。
②若将电表视为理想电表，实验得到的图像如图乙所示，图线斜率的绝对值为，则内阻_________（用表示）。
12. 某实验小组为研究篮球与弹簧相互作用过程中的力学规律，设计了如下实验装置：在竖直固定的刻度尺旁放置轻质弹簧，弹簧处于原长时上端与刻度尺的点对齐，以此为高度零点。将质量为的篮球从点正上方某高度处静止释放，记录篮球运动过程中的相关数据。
（1）实验器材与操作规范：实验中需测量篮球的质量，应选用的仪器是_________（选填“托盘天平”或“弹簧测力计”）；测量弹簧形变量时，刻度尺应选用分度值为_________（选填“1mm”或“1cm”）的以减小误差。
（2）实验数据处理
实验小组记录了篮球的质量、篮球静止在弹簧上时弹簧的形变量、某次释放点高度和篮球第一次反弹上升的最高点的高度，数据如表：（仅考虑空气阻力引起的能量损失）
物理量 测量值
篮球质量 0.625
静止时弹簧形变量 0.0125
释放点高度 1.1000
第一次反弹上升的最高点高度 0.8700
①通过计算得出弹簧劲度系数_________，篮球在该次释放再反弹到最高点过程中损失的机械能为_________J。（取，保留3位有效数字）
②如果利用传感器记录篮球运动过程中“通过某位置的速度与弹簧形变量”的关系图像，其中是篮球下落过程速度最大位置弹簧的形变量，是篮球上升过程速度最大位置弹簧的形变量，则应有_________（选填“大于”“小于”或“等于”）。
13. 某游泳馆为提升夜间照明效果，在池底安装了一个点光源LED灯，灯位于水深处，水的折射率，真空中光速。
（1）求水面上可见圆形亮斑的半径；
（2）若从点光源LED灯发出的一束光线以入射角射到水面，折射后光线到达池边上方的观察点（观察点与出射点水平距离，观察者距离水面的竖直距离可以调整），光在空气中的传播速度与真空中的光速近似相等，求该光线从光源到观察点的总传播时间。
14. 如图所示，在坐标系中，第二象限存在粒子加速装置和速度选择器，速度选择器中存在电场强度大小为、方向竖直向下的匀强电场和磁感应强度大小为、方向垂直纸面向里的匀强磁场，第一象限存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为，第一象限还存在一挡板，长度为，两端分别在轴上的点和轴上的点，，中点处有一小孔。第一象限的挡板和坐标轴所围区域外还存在沿轴负向的匀强电场，电场强度大小为。将粒子从S点由静止释放，粒子经电压为的加速器加速后，沿轴正方向通过速度选择器进入第一象限。粒子在第一象限磁场中运动时，若与挡板发生碰撞则被吸收（挡板接地，净电荷始终保持为零）；仅通过小孔的粒子，可进入挡板右侧区域。已知粒子质量为、电荷量为，挡板厚度不计，粒子可沿任意角度穿过小孔，不计重力及粒子间的相互作用。
（1）求加速器电压，并计算粒子进入第一象限磁场时做圆周运动的轨迹半径；
（2）调整加速电压和速度选择器中的磁感应强度大小，使通过速度选择器的粒子恰好垂直挡板射入小孔，求此时速度选择器中的磁感应强度大小；
（3）在（2）问基础上，如果，求粒子在第一象限运动过程中与轴的最大距离。
15. 在实验室静电场驱动实验中，水平绝缘轨道上存在水平向右的匀强电场，电场强度。轨道上有可视为质点的两绝缘带电小滑块、，初始时小滑块相距，时刻将两小滑块同时由静止释放。已知的质量、带电荷量，的质量、带电荷量。、与轨道间的动摩擦因数分别为、，滑块间的碰撞为弹性碰撞且时间极短，碰撞过程无电荷交换，忽略运动过程二者的电荷损耗，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，忽略两滑块之间的电场力作用及运动电荷产生的磁场影响，重力加速度。求：
（1）、第一次碰撞后瞬间的速度大小；
（2）从开始计时至（含）时间内和碰撞次数；
（3）从释放到发生第次碰撞，运动的位移大小。
