2023-2024学年合肥市第一中学高三下第一次测试物理试题含解析

2023-2024学年合肥市第一中学高三下第一次测试物理试题
请考生注意：
1．请用2B铅笔将选择题答案涂填在答题纸相应位置上，请用0．5毫米及以上黑色字迹的钢笔或签字笔将主观题的答案写在答题纸相应的答题区内。

写在试题卷、草稿纸上均无效。

2．答题前，认真阅读答题纸上的《注意事项》，按规定答题。

一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24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、在如图所示电路中，电源内阻不可忽略。

开关S闭合后，在滑动变阻器R2的滑动端由a向b缓慢滑动的过程中（）
A．电压表的示数增大，电流表的示数减小
B．电容器C所带电荷量减小。

C．R1的电功率增大
D．电源的输出功率一定增大
2、因为地球的自转，同一物体在不同的纬度重力不同，一质量为m的物体在北极时的重力与其在赤道时的重力的差为F. 将地球看做质量分布均匀的球体，半径为R. 则地球的自转周期是
A．2mR F
πB．
mR
F π
C．mR
F
D．
1
2
mR
F
π
3、左手定则中规定大拇指伸直方向代表以下哪个物理量的方向（）
A．磁感强度B．电流强度C．速度D．安培力
4、M、N是某电场中一条电场线上的两点，从M点由静止释放一质子，质子仅在电场力的作用下沿电场线由M点运动到N点，其电势能随位移变化的关系如图所示，则下列说法正确的是
A．M点的场强大于N点的场强
B．M、N之间的电场线可能是一条曲线
C．质子在M点的加速度小于在N点的加速度
D．电场线方向由N点指向M点
5、有关量子理论及相关现象，下列说法中正确的是（）
A．能量量子化的观点是爱因斯坦首先提出的
B．在光电效应现象中，遏止电压与入射光的频率成正比
C．一个处于n＝4激发态的氢原子向基态跃迁时，最多能辐射出3种频率的光子
D．α射线、β射线、γ射线都是波长极短的电磁波
6、如图所示，A和B为竖直放置的平行金属板，在两极板间用绝缘细线悬挂一带电小球。

开始时开关S闭合且滑动变阻器的滑动头P在a处，此时绝缘线向右偏离竖直方向，偏角为θ，电源的内阻不能忽略，则下列判断正确的是（）
A．小球带负电
B．当滑动头从a向b滑动时，细线的偏角θ变小
C．当滑动头从a向b滑动时，电流表中有电流，方向从下向上
D．当滑动头停在b处时，电源的输出功率一定大于滑动头在a处时电源的输出功率
二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。

在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。

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、如图所示，在一端封闭的光滑细玻璃管中注满清水，水中放一红蜡块R（R视为质点）。

将玻璃管的开口端用胶塞
v=匀速上浮的同时，玻璃管沿x轴正向做初速度为零塞紧后竖直倒置且与y轴重合，在R从坐标原点以速度03cm/s
的匀加速直线运动，合速度的方向与y轴夹角为α。

则红蜡块R的（）
A．分位移y的平方与x成正比B．分位移y的平方与x成反比
C ．tan α与时间t 成正比
D ．合速度v 的大小与时间t 成正比
8、如图所示，CD 、EF 是两条水平放置的、阻值可忽略的平行金属导轨，导轨间距为L ，在水平导轨的左侧存在方向垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B ，磁场区域的宽度为d ，导轨的右端接有一阻值为R 的电阻，左端与一弯曲的光滑轨道平滑连接．将一阻值也为R ，质量为m 的导体棒从弯曲轨道上h 高处由静止释放，导体棒最终恰好停在磁场的右边界处．已知导体棒与水平导轨接触良好，且动摩擦因数为μ．下列说法正确的是
A ．通过电阻R 的最大电流为22BL gh R
B ．流过电阻R 的电荷量为2BdL R
C ．整个电路中产生的焦耳热为mgh
D ．电阻R 中产生的焦耳热为1()2
mg h d μ- 9、如图所示，在垂直于纸面向外的匀强磁场中，水平放置两个同心金属环，半径分别是r 和3r ，磁感应强度为B ，在两环间连接有一个电容为C 的电容器，a 、b 是电容器的两个极板。

长为2r 的金属棒AB 沿半径方向放置在两环间且
与两环接触良好，并绕圆心以角速度ω做顺时针方向（从垂直环面向里看）的匀速圆周运动。

则下列说法正确的是（ ）
A ．金属棒A
B 中有从B 到A 的持续电流
B ．电容器b 极板带负电
C ．电容器两端电压为24Br ω
D ．电容器所带电荷量为21.5C Br ω
10、如图所示，由某种粗细均匀的总电阻为2R 的金属条制成的矩形线框abcd ，固定在水平面内且处于方向竖直向下的匀强磁场B 中。

一电阻为R 的导体棒PQ 接入电路，在水平拉力作用下沿ab 、de 。

以速度D 匀速滑动，滑动过程PQ 始终与ab 垂直，且与线框接触良好，不计摩擦。

在PQ 从靠近ad 边向bc 边滑动的过程中（ ）
A．PQ中电流先增大后减小
B．PQ两端电压先减小后增大
C．PQ上拉力的功率先减小后增大
D．线框消耗的电功率先增大后减小
三、实验题：本题共2小题，共18分。

把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。

11．（6分）为测定木块与桌面之间的动摩擦因数，某同学设计了如图所示的装置进行实验。

实验中，当木块位于水平桌面上的O点时，重物B刚好接触地面，不考虑B反弹对系统的影响。

将A拉到P点，待B稳定后，A由静止释放，最终滑到Q点。

测出PO、OQ的长度分别为h、s。

（1）实验开始时，发现A释放后会撞到滑轮，为了解决这个问题，可以适当________（“增大”或“减小”）重物的质量。

（2）滑块A在PO段和OQ段运动的加速度大小比值为__________。

（3）实验得A、B的质量分别为m、M，可得滑块与桌面间的动摩擦因数μ的表达式为_______（用m、M、h、s表示）。

12．（12分）如图甲(侧视图只画了一个小车)所示的实验装置可以验证“牛顿第二定律”，两个相同的小车放在光滑水平桌面上，右端各系一条细绳，跨过定滑轮各挂一个小盘增减盘中的砝码可改变小车受到的合外力，增减车上的砝码可改变小车的质量。

两车左端各系一条细线用一个黑板擦把两细线同时按在固定、粗糙的水平垫片上，使小车静止(如图乙)，抬起黑板擦两车同时运动，在两车尚未碰到滑轮前，迅速按下黑板擦，两车立刻停止，测出两车位移的大小。

（1）该实验中，盘和盘中砝码的总质量应___小车的总质量(填“远大于”、“远小于”、“等于”)；
（2）图丙为某同学在验证“合外力不变加速度与质量成反比”时的实验记录，已测得小车1的总质量M 1=100g ，小车2的总质量M 2=200g ，由图可读出小车1的位移x 1=5.00m 小车2的位移x 2=___cm ，可以算出12a a =___(结果保留三位有效数字)；在实验误差允许的范围内，12
a a ___21m m (填“大于”、“小于”、“等于”)。

四、计算题：本题共2小题，共26分。

把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。

13．（10分）如图所示，水平放置的导热气缸A 和B 底面积相同，长度分别为2L 和L ，两气缸通过长度为L 的绝热管道连接；厚度不计的绝热活塞a 、b 可以无摩擦地移动，a 的横截面积为b 的两倍．开始时A 、B 内都封闭有压强为p 0、温度为T 0的空气，活塞a 在气缸A 最左端，活塞b 在管道最左端．现向右缓慢推动活塞a ，当活塞b 恰好到管道最右端时，停止推动活塞a 并将其固定，接着缓慢加热气缸B 中的空气直到活塞b 回到初始位置，求
（i ）活塞a 向右移动的距离；
（ii ）活塞b 回到初始位置时气缸B 中空气的温度．
14．（16分）如图甲所示，倾斜放置的平行光滑导轨间距为L 。

导轨与水平面的夹角为30θ︒=，导轨上端连有阻值为0.5R =Ω的定值电阻，在导轨平面上的abdc 、cdfe 区域内分别有垂直导轨平面向上和向下的匀强磁场Ⅰ和Ⅱ，磁感
应强度大小分别为11T B =和22T B =，两磁场的宽度均为L 。

一长为L ，阻值为0.5r =Ω的导体棒从导轨某位置由静止释放，导体棒在滑动过程中始终垂直于导轨且与导轨接触良好，导体棒在磁场中运动的速度一时间图像如图乙所示。

不计导轨的电阻，取210m/s g =，求：
(1)导体棒的质量；
(2)导体棒穿过整个磁场过程中电阻R 上产生的焦耳热；
(3)导体棒穿过磁场Ⅱ的时间。

15．（12分）在防控新冠肺炎疫情期间，青岛市教育局积极落实教育部“停课不停学”的有关通知要求，号召全市中小学校注重生命教育，鼓励学生锻炼身体。

我市某同学在某次短跑训练中，由静止开始运动的位移一时间图像如图所示，已知0~t 0是抛物线的一部分，t 0~5s 是直线，两部分平滑相连，求：
(1)t 0的数值；
(2)该同学在0~t 0时间内的加速度大小。

参考答案
一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24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、A
【解析】
A ．滑动变阻器的滑动端由a 向b 缓慢滑动的过程中，R 2阻值变大，电阻总电阻变大，根据闭合电路欧姆定律知，总电流减小，电流表示数减小，电压表测量的是滑动变阻器两端的电压
1U E I R r =-+（）
总电流减小，电压表示数增大，故A 正确；
B ．容器两端电压即电压表两端电压Q CU =，电压增大，电容器所带电荷量增多，故B 错误；
C ．流过电阻R 1的电流减小，由公式21P I R =可知，消耗的功率变小，故C 错误；
D ．当外电阻等于内阻时，电源的输出功率最大，题干中没有明确外电阻与内阻的关系，故滑动变阻器R 2的滑动端由a 向b 缓慢滑动的过程中，电源的输出功率不一定增大，故D 错误。

故选A 。

2、A
【解析】
在北极时地球对物体的万有引力等于物体的重力，在赤道时地球对物体的万有引力与地面对物体的支持力的合力提供物体随地球做圆周运动的向心力，依题意物体在赤道时有：
2
24F m R T
π= 所以地球自转周期为：
2T ==A ．描述与分析相符，故A 正确.
B ．描述与分析不符，故B 错误.
C ．描述与分析不符，故C 错误.
D ．描述与分析不符，故D 错误.
3、D
【解析】
左手定则内容：张开左手，使四指与大拇指在同一平面内，大拇指与四指垂直，把左手放入磁场中，让磁感线垂直穿过手心，四指的方向与导体中电流方向的相同，大拇指所指的方向就是安培力的方向，故ABC 错误，D 正确。

故选D 。

4、A
【解析】
A ．E p 一x 图像斜率的变化反映了电场力的变化，所以M 点的场强大于N 点的场强，A 项符合题意；
B ．电荷仅在电场力作用下沿电场线运动，电场线一定是直线，B 项不符合题意；
C ．因为M 点场强大于N 点场强，所以质子在M 点受到的电场力大于N 点受到的电场力，质子在M 点的加速度大于在N 点的加速度，故C 项不符合题意；
D ．由M 到N 质子的电势能减小，所以M 点电势高于N 点电势，所以电场线方向由M 指向N ，D 项不符合题意. 5、C
【解析】
A ．能量量子化的观点是普朗克首先提出的，选项A 错误；
B ．在光电效应现象中，根据光电效应方程=km E hv W U e =-遏制逸出功，可知遏止电压与入射光的频率是线性关系，但不是成正比，选项B 错误；
C ．一个处于n ＝4激发态的氢原子向基态跃迁时，最多能辐射出3种频率的光子，分别对应于4→3，3→2，2→1，选项C 正确；
D ．α射线、β射线不是电磁波，只有γ射线是波长极短的电磁波，选项D 错误；
故选C 。

6、B
【解析】
A ．根据题图电路可知A 板电势高于
B 板电势，A 、B 间电场强度方向水平向右。

小球受力平衡，故受电场力也水平向右，即小球带正电，所以A 项错误；
B ．当滑动头从a 向b 滑动时，电阻值减小，路端电压减小，故R 1两端的电压减小，极板间电场强度随之减小，小球所受电场力减小，故细线的偏角变小，所以B 项正确；
C ．当极板间电压减小时，极板所带电荷量将减小而放电，又由于A 板原来带正电，故放电电流从上向下流过电流表，所以C 项错误；
D ．由于电源的内电阻与外电阻的关系不确定，所以无法判断电源的输出功率的变化规律，所以D 项错误。

故选B 。

二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。

在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。

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、AC
【解析】
AB ．由题意可知，y 轴方向
y =v 0t
而x 轴方向 x=12
at 2 联立可得
22
02v y x a = 故A 正确，B 错误；
C ．设合速度的方向与y 轴夹角为α，则有
00
tan at a t v v α＝＝ 故C 正确；
D ．x 轴方向
v x =at
那么合速度的大小
v =
则v 的大小与时间t 不成正比，故D 错误；
故选AC 。

8、ABD
【解析】
A ．金属棒下滑过程中，机械能守恒，由机械能守恒定律得：
212
mgh mv = 金属棒到达水平面时的速度
v =金属棒到达水平面后进入磁场受到向左的安培力做减速运动，则刚到达水平面时的速度最大，所以最大感应电动势为 E=BLv
最大的感应电流为
2BLv I R ==故A 正确；
B ．通过金属棒的电荷量 2BLd q R r R
Φ==+ 故B 正确；
C ．金属棒在整个运动过程中，由动能定理得：
mgh -W B -μmgd =0-0
则克服安培力做功：
W B =mgh-μmgd
整个电路中产生的焦耳热为
Q =W B =mgh-μmgd
故C 错误；
D ．克服安培力做功转化为焦耳热，电阻与导体棒电阻相等，通过它们的电流相等，则金属棒产生的焦耳热：
1122
R Q Q mg h d μ==-（） 故D 正确．
9、BC
【解析】
A ．根据右手定则可知，金属棒A
B 切割磁感线产生感应电动势，但由于电路没有闭合，所以没有感应电流，故A 错误；
B ．根据右手定则可判断B 端为电源的正极，a 端为电源的负极，所以电容器b 极板带负电，故B 正确；
C ．根据法拉第电磁感应定律知切割产生的感应电动势
23242
r r E BLv B r B r +==⋅⋅=（）ωω 故C 正确；
D ．电容器所带电荷量
22Q CU CB r ==ω
故D 错误。

故选BC 。

10、CD
【解析】
A ．导体棒为电源产生的电动势为
E BLv =
等效电路为左边电阻1R 和右边2R 并联，总电阻为
1212
R R R R R R =++总 又线框总电阻为2R ，在PQ 从靠近ad 处向bc 滑动的过程中，总电阻先增大后减小，总电流先减小后增大，故A 项错误；
B ．PQ 两端电压为路端电压
U E IR =-
即先增大后减小，故B 项错误；
C ．拉力的功率等于克服安培力做功的功率，有
P BILv EI ==安
先减小后增大，故C 项正确；
D ．根据功率曲线可知当外电阻1212R R R R R =+时输出功率最大，而外电阻先由小于R 的某值开始增加到12
R ，再减小到小于R 的某值，所以线框消耗的功率先增大后减小，故D 项正确．
故选CD 。

三、实验题：本题共2小题，共18分。

把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。

11、减小 s h
()Mh m h s Ms ++ 【解析】
（1）[1]B 减少的重力势能转化成系统的内能和AB 的动能，A 释放后会撞到滑轮，说明B 减少的势能太多，转化成系统的内能太少，可以通过减小B 的质量；增加细线的长度（或增大A 的质量；降低B 的起始高度）解决。

依据解决方法有：可以通过减小B 的质量；增加细线的长度（或增大A 的质量；降低B 的起始高度），故减小B 的质量； （2）[2]根据运动学公式可知：
2ah =v 2
2a′s =v 2
联立解得：
a s a h
=' （3）[3]B 下落至临落地时根据动能定理有：
Mgh-μmgh =12
（M +m ）v 2 在B 落地后，A 运动到Q ，有
12
mv 2=μmgs 解得：
()Mh m h s Ms
μ=++
12、远小于 2.42～ 2.47 2.02～ 2.07 等于
【解析】
(1) 因为实验的研究对象是整个系统，系统受到的合外力就等于mg ，所以不需要满足悬挂的沙桶总质量一定要远远小于小车（包括盛沙的盒及盒内的砂）的总质量；
(2)由图可知，小车2的位移为2.43m ，由匀加速直线运的位移公式可知，212x at =
，即a =
12 2.05a a ==≈，由牛顿第二定律可知：m a g M
= ，所以两小车的加速度之比等于质量的反比．
四、计算题：本题共2小题，共26分。

把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。

13、 (i) 76x L =
(ii) 0125
T T = 【解析】
(i)设绝热活塞b 到达管道口右边且右端面与管口齐平时，A 气缸中的活塞a 向右移动x ，此时A 、B 中气体压强为p ， 则： 对A 气体：()01222p LS p L x S LS ⎡⎤⋅=-+⎢⎥⎣
⎦ 对B 气体：012p LS LS pLS ⎛⎫+
= ⎪⎝⎭ 联立解得： 032p p =，76
x L = (ii)设气缸B 的温度为T 、压度为p '时，绝热活塞b 回到初始位置，
对气体B: 012p LS LS pLS T T
⎛⎫+ ⎪⎝
⎭=' 对气体A: ()()1222p L x S LS p L x S ⎡⎤-+=-⎢⎥⎣
'⎦ 联立解得：0125
T T = 14、 (1)0.2kg ；(2)1.0375J ；(3)1.9s
【解析】
(1)由图乙可知，导体棒在磁场Ⅰ中做匀速直线运动，速度1 1./s 0m v =，运动时间11s t =，则
1sin B IL mg θ=①
E I R r
=+② 11E B Lv =③
11L v t =④
联立①②③④解得
0.2kg m =
(2)导体棒穿过整个磁场区域，由能量守恒定律得
21112sin 22
Q mg L mv m θ=⨯+-⑤（其中20.5m/s v =） R R Q Q R r
=+⑥ 联立⑤⑥解得
1.0375J R Q =
(3)设导体棒穿过磁场Ⅱ的时间为2t ，选取沿导轨向下为正方向，由动量定理得 2221sin F t mg t mv mv θ-⋅+⋅=-安⑦ 又
2F B IL =安⑧
E I R r
=+⑨ 2E t ∆Φ=
⑩ 22B L ∆Φ=⑪
联立以上各式，解得
2 1.9s t =
15、 (1) 2s (2) 4m/s 2
【解析】
(1)(2)0~t 0时间内做匀加速运动，则由212
s at =可得
20182at = t 0~5s 做匀速运动 003285at v t -==- 解得 t 0=2s a =4m/s 2。