山西省呂梁市孝義市2023-2024學年高三上學期1月期末物理試題（解析版）

高級中學名校試卷PAGEPAGE1呂梁市2023-2024學年度高三第一次模擬考試物理試題（本試題滿分100分，考試時間90分鐘。〖答案〗一律寫在答題卡上）注意事項：1．答題前，先將自己的姓名、準考證號等信息填寫在答題卡上，并將準考證號條形碼粘貼在答題卡上的指定位置。2．選擇題的作答：每小題選出〖答案〗后，用2B鉛筆把答題卡上對應題目的〖答案〗標號涂黑。寫在試題卷、草稿紙和答題卡上的非答題區(qū)域均無效。3．填空題和解答題的作答：用簽字筆直接答在答題卡上對應的答題區(qū)域內(nèi)。寫在試題卷、草稿紙和答題卡上的非答題區(qū)域均無效。4．考試結束后，將答題卡上交。一、選擇題（共12小題，每題4分，共48分。其中1~8小題為單選，9~12小題為多選，多選題全部選對的得4分，選不全的得2分，錯選或不選的得0分）1．下列關于分子動理論和熱力學定律的表述，正確的是（）A．若已知阿伏加德羅常數(shù)和物質(zhì)的質(zhì)量，就一定能算出該物質(zhì)的分子質(zhì)量B．在布朗運動實驗的某次觀察記錄中，畫出的折線是固體顆粒的運動軌跡，它反映了液體（或氣體）分子的無規(guī)則運動C．如果兩個系統(tǒng)分別與第三個系統(tǒng)達到熱平衡，那么這兩個系統(tǒng)彼此之間也必定處于熱平衡D．一個熱力學系統(tǒng)的內(nèi)能變化量等于外界向它傳遞的熱量和它對外界做功之和2．在物理學中圖像可以直觀地反映物理量之間的關系，如圖所示，甲圖是光電管中光電流與電壓關系圖像，乙圖是c、d兩種金屬遏止電壓與人射光頻率之間的關系圖像，丙圖是放射性元素氡的質(zhì)量和初始時質(zhì)量比值與時間之間的關系圖像，丁圖是原子核的比結合能與質(zhì)量數(shù)之間關系圖像，下列判斷正確的是（）A．甲圖中，a光的頻率大于b光的頻率B．乙圖中，金屬c的逸出功大于金屬d的逸出功C．丙圖中，每過天要衰變掉質(zhì)量相同的氡D．丁圖中，質(zhì)量數(shù)越大比結合能越大3．如圖所示，某健身者拉著把手緩慢水平向右移動，使重物緩慢上升，不計繩子質(zhì)量和一切摩擦，則重物上升過程中（）A．繩子的拉力逐漸減小 B．健身者所受合外力逐漸增大C．健身者對地面的壓力逐漸減小 D．健身者對地面的摩擦力逐漸增大4：2023年9月21日，“天宮課堂”第四課正式開講，這是中國航天員首次在夢天實驗艙內(nèi)進行授課，若夢天實驗艙繞地球的運動可視為勻速圓周運動，其軌道半徑約為地球半徑的倍。已知地球半徑為R，地球表面的重力加速度為g，引力常量為G，忽略地球自轉(zhuǎn)的影響，則根據(jù)以上已知信息不可求得的物理量是（）A．地球的密度 B．漂浮在實驗艙中的宇航員所受地球的引力C．實驗艙繞地球運動的線速度大小D．實驗艙繞地球運動的向心加速度大小5．如圖所示，實線是沿x軸傳播的一列簡諧橫波在時刻的波形圖，虛線是這列波在時刻的波形圖。已知該波的波速是，則下列說法正確的是（）A．這列波的周期是B．這列波的傳播方向沿x軸正方向C這列波在內(nèi)向x軸負方向傳播的距離為個波長D．時刻，處的質(zhì)點偏離平衡位置的位移為6．如圖所示為高壓輸電示意圖，變壓器均為理想變壓器，發(fā)電機輸出功率恒為。升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為，在輸電線路上接入一個電流互感器，其原、副線圈的匝數(shù)比為，電流表的示數(shù)為1A，輸電線的總電阻。下列說法正確的是（）A．升壓變壓器的原線圈輸入電壓有效值為B．電流互感器原線圈用細導線繞制C將滑動觸頭P上移，用戶獲得的電壓將減小D．用戶獲得的功率為49kW7．離子陷阱是一種利用電場或磁場將離子俘獲并囚禁在一定范圍內(nèi)的裝置。如圖所示為最常見的“四極離子陷阱”的俯視示意圖，a、b、c、d；相當于四個電極，相對的電極帶等量同種電荷，相鄰的電極帶等量異種電荷。四個點的連線構成一個正方形abcd，A、C是ac連線上的兩個點，B、D是bd連線上的兩個點，A、B、C、D到正方形中心O的距離相等，下列判斷正確的是（）A．A、C兩點電場強度相同B．C．將一負電荷沿直線由C運動到A的過程中電場力先做正功后做負功D．將一負電荷沿直線由C運動到A的過程中電勢能始終不變8．如圖甲所示，線圈套在長玻璃管上，線圈的兩端與電流傳感器（可看作理想電流表）相連。將強磁鐵從長玻璃管上端由靜止釋放，磁鐵下落過程中將穿過線圈，并與玻璃管無摩擦。實驗觀察到如圖乙所示的感應電流隨時間變化的圖像，從上往下看線圈，規(guī)定順時針方向為電流的正方向。不計空氣阻力，下列判斷正確的是（）A．本次實驗中朝下的磁極可能是N極也可能是S極B．與兩段時間里圖線與坐標軸圍成的面積一定不相等C．磁鐵下落過程減少的重力勢能一定大于增加的動能D．磁鐵若從更高處釋放，它在穿過線圈的過程中，當電流為零時穿過線圈的磁通量會更大9．某款手機防窺屏的原理如圖所示；在透明介質(zhì)中有相互平行排列的吸光屏障；屏障垂直于屏幕，改變某些條件時可實現(xiàn)對像素單元可視角度的控制，已知相鄰兩屏障間距離為L，透明介質(zhì)折射率為，發(fā)光像素單元緊貼防窺屏的下表面，可視為點光源，位于相鄰兩屏障的正中間，下列說法正確的是（）A．防窺屏的厚度越大，可視角度越大B．屏障的高度d越大，可視角度越小C．透明介質(zhì)的折射率越大，可視角度越小D．當可視角度時，屏障高度為10．如圖所示的電路中，電源電動勢為E、內(nèi)阻為r，、、均是定值電阻，R是滑動變阻器，圖中各電表均為理想電表。閉合開關S，當R的滑動觸片P向下滑動時，下列判斷正確的是（）A．電源總功率增大B．電源的效率提高C．電壓表的示數(shù)變小，的示數(shù)變小D．電流表的示數(shù)變大，的示數(shù)變小，的示數(shù)變大11．一長為2L的輕桿的一端固定在水平光滑轉(zhuǎn)軸O上，桿的中點與另一端各固定質(zhì)量為m的小球A、B，系統(tǒng)可在豎直面內(nèi)繞轉(zhuǎn)軸O做圓周運動，運動到最高點時速度恰好為零，已知重力加速度為g，則（）A．小球A經(jīng)過最低點時的動能為B．該系統(tǒng)經(jīng)過最低點時A、B兩球的動能之比為C．小球B經(jīng)過最低點時桿對B的彈力太小為D．小球A經(jīng)過最低點時OA桿對A的彈力大小為12．如圖所示，光滑水平面與光滑斜面平滑連接，小滑塊A從斜面上某位置由靜止釋放，已知其下滑的加速度大小為，同時位于水平面上緊靠斜面底端的小滑塊B，在外力的作用下由靜止開始向左勻加速直線運動，其加速度大小為a，若在某時刻A恰好追上B，則（）A．B．小滑塊A恰好追上B時，A在斜面上和水平面上運動時間之比為C．若將增大為原來的4倍，并調(diào)整a，仍使A從原來的位置釋放且恰好追上B，則AB相遇時用的總時間會變成原來的一半D．若僅減小，并調(diào)整a，仍使A從原來的位置釋放且恰好追上B，則AB的相遇點會變遠二、實驗題（本題2個小題，共14分。其中13題4分每空1分，14題10分每空2分）13．（4分）某同學用圖（a）所示的沙漏擺研究單擺的運動規(guī)律。實驗中，木板沿圖示方向移動，根據(jù)漏在板上的沙描出了如圖（b）所示的圖形，然后分別沿中心線和沙漏擺擺動方向建立直角坐標系，并測得圖中，則：圖（a）圖（b）（1）該同學認為此圖像經(jīng)過適當處理可看成單擺的振動圖像，則其橫坐標表示的物理量應為________（選填“位移”、“速度”或“時間”）；手抽動木板必須保證木板________（選填“勻速”或“勻加速”）移動；（2）若該同學利用計時器測得沙漏擺的周期為T，則木板移動的速度表達式為________；（3）該同學利用該裝置測定當?shù)氐闹亓铀俣?，他認為只有少量沙子漏出時，沙漏重心的變化可忽略不計，但是重心位置不確定，于是測量了擺線的長度L，如果此時他直接利用單擺周期公式計算重力加速度，則得到的重力加速度值比真實值________（選填“偏大”、“偏小”或“不變”）。14．（10分），某學習小組的同學們想利用電壓表和電阻箱測量一電池組的電動勢和內(nèi)阻，他們找到了如下實驗器材：電池組（電動勢約為，內(nèi)阻約為），靈敏電流計G（滿偏電流，內(nèi)阻，定值電阻（），定值電阻，電阻箱R，開關與導線若干。同學們研究器材，思考討論后確定了如下的實驗方案，請你將該方案補充完整。（1）若想把靈敏電流計G改裝成量程為8V的電壓表，需要________（選填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”）定值電阻等于________。（2）為了準確測出電池組的電動勢和內(nèi)阻，同學們設計了如下圖甲所示的電路圖。（3）同學們根據(jù)采集到的靈敏電流計G的讀數(shù)I和電阻箱的讀數(shù)R，作出的圖像如圖乙所示，已知圖線的斜率為k，縱截距為b，電源中的電流遠大于電流計G中的電流，則所測得電池組的電動勢________，內(nèi)阻________。（用題目中所給的字母表示）（4）該小組同學繼續(xù)研討探究；圖丙所示為他們測得的某型號小燈泡的伏安特性曲線，如果把四個該型號的燈泡并聯(lián)后再與的定值電阻串聯(lián)起來接在上述電池組上（若測得電池組的電動勢，內(nèi)阻），如圖丁則四只燈泡消耗的實際總功率為________W（結果保留兩位有效數(shù)字）。三、解答題（本題共4個小題，共38分。解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫最后〖答案〗的不給分，有數(shù)值計算的題；〖答案〗中必須明確寫出數(shù)值和單位）15．（8分）如圖所示，足夠長的U形粗糙金屬導軌，其平面與水平面成角，其中導軌MN與PQ平行且間距為L，導軌平面與磁感應強度為B的勻強磁場垂直，NQ之間電阻為r，其余部分金屬導軌電阻不計，金屬棒ab與導軌之間的摩擦因數(shù)為，金屬棒由靜止釋放后可以沿導軌下滑，并與兩導軌始終保持垂直且良好接觸，ab棒接入電路的電阻為R，求：（1）導體棒ab在導軌上運動的最大速度是多少？（2）當導體棒ab在導軌上運動速度大小為時下滑的距離為x，求此過程導體棒ab上產(chǎn)生的焦耳熱和流過ab棒橫截面的電荷量q。16．（8分）如圖所示，某足夠?qū)挼目臻g有垂直紙面向外的磁感應強度為的勻強磁場，質(zhì)量為且足夠長的絕緣木板靜止在光滑水平面上，在木板左端放置一質(zhì)量為、帶電荷量的滑塊，滑塊與絕緣木板之間動摩擦因數(shù)為，滑塊受到的最大靜摩擦力可認為等于滑動摩擦力?，F(xiàn)對木板施加方向水平向左、大小為的恒力，g取。求：（1）剛開始滑塊的加速度大小以及滑塊受到的摩擦力大小；（2）滑塊勻加速所達到的最大速度以及絕緣木板運動的最大加速度。17．（10分），如圖所示，光滑平面上有一個可自由移動的質(zhì)量為4m的“小山”，最高點距地面為h，最高點的曲率半徑（曲線上該點所在處的曲率圓半徑）為2h，被一個彎曲的與“小山”連在一起的光滑曲面擋板罩住形成光滑管道，一個質(zhì)量為m的小球以某初速度進入管道，小球直徑比管道內(nèi)徑略小但遠小于“小山”的高度，小球恰好能越過“小山”；重力加速度為g，擋板罩質(zhì)量不計，求：（1）小球的初速度多大；（2）小球離開“小山”后，小球與“小山”的速度分別為多大；（3）如果“小山”固定，小球初始速度是（1）中所求的2倍，那么小球在最高點對“山”的壓力多大。18．（12分）2023年是芯片行業(yè)重要的里程碑，中國成為了全球生產(chǎn)芯片的重要國家。離子注人是芯片制造過程中一道重要的工序。圖甲所示，是離子注入工作原理的示意圖，A處的離子無初速的“飄入”加速電場；經(jīng)電場加速后從P點沿半徑方向進入半徑為r的圓形勻強磁場區(qū)域，經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)，最后打在豎直放置的硅片上。離子的質(zhì)量為m、電荷量為q，加速電場的電壓為U，不計離子重力。求：（1）離子進入圓形勻強磁場區(qū)域時的速度大小v；（2）若磁場方向垂直紙面向外，離子從磁場邊緣上某點出磁場時，可以垂直打到硅片上，求圓形區(qū)域內(nèi)勻強磁場的磁感應強度的大小；（3）為了追求芯片的精致小巧，需要對硅片材料的大小有嚴格的控制。如圖乙所示，O點到硅片的距離為2r，磁場的磁感應強度滿足，要求所有離子都打到硅片上，求硅片的最小長度l。

——★參考答案★——1、〖答案〗CA．已知阿伏加德羅常數(shù)和物質(zhì)的摩爾質(zhì)量才能算出該物質(zhì)的分子質(zhì)量，故A錯誤；B．布朗運動是固體小顆粒的運動，折線是每隔一段時間懸浮顆粒的位置，折線不是運動軌跡，但是它能間接反映液體（或氣體）分子的無規(guī)則運動，故B錯誤；C．熱平衡定律，正確D．一個熱力學系統(tǒng)的內(nèi)能變化量等于外界向它傳遞的熱量和外界對它做功之和。D錯誤2、〖答案〗AA．由圖可知，a光的遏止電壓大，根據(jù)，同一光電管逸出功相同，所以a光頻率大。故A正確；B．根據(jù)，有，當頻率相等時，由于金屬c遏止電壓大，所以c的逸出功小，故B錯誤；C．由圖可知氡半衰期為天，由于每次衰變后的氡質(zhì)量均變成原來的一半，故每過天要衰變掉質(zhì)量不相同的氡，故C錯誤；D．質(zhì)量數(shù)大，比結合能不一定大，故D錯誤。3、〖答案〗D由題意可知，重物和健身者一直處于平衡狀態(tài)，由平衡條件可知，健身者所受合力等于零；繩上的拉力大小不變，其大小等于重物的重力mg，故A、B錯誤；對健身者受力分析，如圖所示，由平衡條件可知：在豎直方向，則有：可得：在水平方向，則有：，當健身者向右緩慢移動時，角逐漸變小，地面對健身者的支持力變大，地面對健身者的摩擦力變大，由牛頓第三定律可知，健身者對地面的壓力逐漸增大，健身者對地面的摩擦力逐漸增大，故C錯誤D正確。4、〖答案〗BA、由于忽略地球自轉(zhuǎn)的影響，所以在地表，有：，得則地球的平均密度約為聯(lián)立可得：，故A可以；B、漂浮在空間站中的宇航員所受地球的引力，由于m未知，故B不可以；C、根據(jù)勻速圓周運動的規(guī)律，可知同時有，解得，故C可以；D、根據(jù)萬有引力提供向心力，有，則空間站繞地球運動的向心加速度大小為故D可以；5、〖答案〗C解：A、從圖中可以看出波長等于12cm，由已知得波速，則周期為，，故A錯誤；BC、經(jīng)，則波傳播的距離為，根據(jù)波形的平移法可知該波沿x軸負方向傳播，故B錯誤C正確；D、時刻，處的質(zhì)點偏離平衡位置的位移為，故D錯誤；6、〖答案〗DA．電流互感器原線圈中的電流升壓變壓器的輸出電壓升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為，則，則，故A錯誤；B．電流互感器原線圈接大電流應該用粗導線繞制，故B錯誤；C．將滑動觸頭P上移，減小了，降壓變壓器用戶獲得的電壓，可知減小時增大，故C錯誤；D．輸電線上損失的功率，用戶獲得的功率，所以，故D正確。7、〖答案〗BA、由于A、B、C、D對稱分布，根據(jù)場強矢量疊加可得，這四點電場強度大小相等，方向均指向O，故A錯誤；B、根據(jù)對稱性與電勢疊加原理：B正確；CD、負電荷沿CA運動時，電場力先做負功，后做正功，點電荷的電勢能先增大后減小，故CD錯誤。8、〖答案〗CA、由乙圖可知時間內(nèi)線圈中電流為順時針方向，根據(jù)楞次定律的“增反減同”可知本次實驗中朝下的磁極是S極。故A錯誤；B、乙圖中圖線與橫軸所圍面積表示通過線圈橫截面的電荷量，有，依題意，線圈在與兩段時間里的磁通量的變化量大小相同，所以這兩段圖線與坐標軸圍成的面積大小相等。故B錯誤；C、由能量守恒可知磁鐵下落過程減少的重力勢能等于磁鐵增加的動能與線圈中產(chǎn)生的焦耳熱之和。故C正確；D、根據(jù)，磁鐵若從更高處釋放，它在穿過線圈的過程中，當電流為零時，穿過線圈的磁通量不變。故D錯誤。9、〖答案〗BDA、根據(jù)幾何關系可知，可視角度與防窺屏的厚度無關，即防窺屏的厚度大，可視角度不變，選項A錯誤；B、屏障的高度d越大，光線射到界面的入射角越小，則在空氣中的折射角越小，則可視角度越小，選項B正確；C、透明介質(zhì)的折射率越大，則在空氣中的折射角越大，則可視角度越大，選項C錯誤；D、可視角度時，根據(jù)透明介質(zhì)的折射率為，可得光線在透明介質(zhì)中的入射角為根據(jù)幾何關系得屏障高度為，選項D正確10、〖答案〗ADA、當R的滑動觸片P向下滑動時，滑動變阻器接入電路的有效電阻減小，則電路的總電阻減小，由閉合電路歐姆定律得知干路電流變大，電源的總功率也變大，A正確；B、電源的效率，減小，所以減小，B錯誤；D、電阻兩端的電壓為，因變大，其他量不變，可知變小，即的示數(shù)變小，則流過的電流變小，的示數(shù)變?。蛔兇?，變小，結合流過的電流為，可知變大，即的示數(shù)變大，故D正確；C、電壓表的示數(shù)為，由于、增大，因此電壓表的示數(shù)變大，故C錯誤。11、〖答案〗AC對AB組成的整體，在轉(zhuǎn)動過程中，角速度相同，根據(jù)可知只有重力對系統(tǒng)做功，從最高點到最低點系統(tǒng)機械能守恒，由機械能守恒定律有其中聯(lián)立解得故A正確該系統(tǒng)經(jīng)過最低點時A、B兩球的速度之比為動能之比為故B錯誤；C．小球B經(jīng)過最低點時，桿的彈力F和小球B重力的合力提供向心力，即解得，故C正確；D．小球A經(jīng)過最低點時，OA桿對A的彈力、A的重力和AB桿對A的彈力的合力提供向心力，其中AB桿對A的彈力與AB桿對B的彈力F大小相等，可得，解得故D錯誤。12、〖答案〗AC解法一：〖解析〗法AB．設A恰能追上B，在斜面上運動時間，在平面上運動時間A、B勻加速運動加速度大小分別為、a則由位移關系速度關系解得：故A正確，B錯誤；C．設小滑塊A從斜面上由靜止釋放的位置距斜面底端的距離為x，則若僅將變?yōu)樵瓉淼?倍，則，又因為調(diào)整a，仍使A恰好追上B，仍滿足，AB的相遇時間會變成原來的一半，故C正確；D．根據(jù)C選項結論可得AB的相遇點不變，故D錯誤。解法二：圖像法圖像說明：①A物體的（速率—時間）圖像如圖OCD，B物體圖像如圖OD②恰好追上：物理解釋——即速度相等時恰好到達同一位置數(shù)學解釋——矩形面積等于三角形面積數(shù)學推理：三角形跟三角形全等三角形面積等于矩形面積的一半物理結論：A正確B錯誤關于CD選項：若將增大為原來的4倍，并調(diào)整a，仍使A從原來的位置釋放且恰好追上B，則三角形OCF面積不變，將變?yōu)樵瓉淼囊话?，條件還需滿足，故AB相遇時用的總時間會變成原來的一半，C正確；若僅減小，并調(diào)整a，仍使A從原來的位置釋放且恰好追上B，則僅僅改變了圖線OC傾斜程度，三角形OCF面積不變，故矩形面積也不變，則A與B的相遇點也不會變，D錯誤。二、實驗部分13、解：（1）該同學認為此圖像經(jīng)過適當處理可看成單擺的振動圖像，則其橫坐標表示的物理量應為時間；手抽動木板必須保證木板勻速移動；（2）由圖（b）可知，從O到b完成一次周期性變化，木板在一個周期內(nèi)發(fā)生的位移為，木板移動的速度；（3）單擺的周期公式，重力加速度單擺的真實擺長，因此得到的重力加速度值比真實值偏小。故〖答案〗為：（1）時間（1分）勻速（1分）；（2）（1分）；（3）偏?。?分）。14．解：（1）根據(jù)電表改裝原理可知若想把靈敏電流計G改裝成量程為8V的電壓表，需要串聯(lián)一個定值電阻；（3）根據(jù)閉合電路歐姆定律可知變形可得：則由圖象性質(zhì)可知：縱軸截距，斜率聯(lián)立解得：（4）設燈泡的電壓為U，電流為I，則有：代入數(shù)據(jù)解得：；作出對應的圖象如圖所示，由