人大附高2023-2024学年高三上学期开学考试
物理
说明：本试卷20道题，共8页，共100分。考试时长90分钟。请在答题卡上填写个人信息，并将条形码贴在答题卡的相应位置上。考生务必将答案答在答题纸上，试卷空白处可做草稿纸，但在试卷上作答无效。考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题(共10小题，每小题3分，共30分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的，选对的得3分，选错或不答的得0分。)
1.一个小车沿直线运动，从t=0开始由静止匀加速至出时刻，此后做匀减速运动，到时刻速度降为零。在下列小车位移x与时间t的关系曲线(图1)中，可能正确的是( )
A. B. C. D.
2.用三根细线a、b、c将重力均为G的两个小球1和2连接，并悬挂如图2所示。两小球处于静止状态，细线a与竖直方向的夹角为30°，细线c水平，三段细线a、b、c拉力大小依次用符号Fa、Fb、Fc表示。下列判断正确的是( )
A.不能求出Fa、Fb、Fc的大小，但一定有Fa>Fb>Fc
B.可以求出Fa和Fc，但不能求出Fb
C.保持各细线长度不变，把两个小球的质量都加倍，细线a与竖直方向的夹角不变
D.保持小球1的质量和各细线的长度不变，只改变小球2的质量，细线a与竖直方向的夹角不变
3.在水平铁轨上行驶的列车车厢里，车顶上用细线悬挂一个小球，车底板上放一个质量是m的木箱。某段时间内，摆线与竖直方向夹角始终为θ，如图所示。下列判断正确的是( )
A.列车一定在加速向左运动，加速度大小为gtanθ
B.列车可能在减速向右运动，加速度大小为gsinθ
C.无论列车向左还是向右运动，木箱所受摩擦力方向一定向左
D.如果一段时间内观察到细线与竖直方向的夹角周期变化，列车的加速度一定在不断变化
4.关于物体平抛运动的认识，下列说法正确的是( )
A.前后两段相等的时间内速度的增量不变
B.前后两段相等的时间内动量的增量变大
C.前后两段相等的时间内动能的增量不变
D.如果沿着某两个互相垂直的方向分解，可能分解为两个初速度均为0的匀变速直线运动
5.课本必修二有一个“感受向心力”实验，当沙袋在水平面内匀速圆周运动时，认为“沙所受的向心力近似等于手通过绳对沙袋的拉力”，如图。对于这里向心力与拉力二者有差别的原因，小明同学经过认真分析，提出了以下判断，其中正确的是( )
A.如果考虑空气阻力，绳子拉力与沙袋速度方向并不垂直
B.即使没有空气阻力，绳子拉力与沙袋速度方向也可能不垂直
C.如果考虑重力的影响而不考虑空气阻力影响，沙袋速度越大，二者差别越大
D.如果在完全失重条件下做这个实验，即使有空气阻力，二者也会相等
6.如图，甲、乙两颖卫星以相同的轨道华径分别绕质量为M和2M的行星做匀速圆周运动，下列说法正确的是( )
A.甲的向心加速度比乙的小 B.甲的运行周期比乙的小
C.甲的角速度比乙大 D.甲的线速度比乙大
7.一列沿x轴正向传播的简谐机械横波某时刻的波形图如图所示，波速为2.0m/s，P为介质中的一个质点.关于这列机械波，下列说法中正确的是( )
A.该机械波的振幅为0.4m
B.该机械波的波长为5m
C.从此时刻起经过10s，质点P通过的路程为0.8m
D.此时刻质点P的加速度方向与速度方向相同
8如图，A、B是两个电荷量都是Q的点电荷，相距l，AB连线中点为O，甲图中A、B都带正电荷，乙图中A带负电、B带正电，甲乙两图的系统相距很远可以认为互不影响。将两个电荷量为q、正负未知的点电荷分别放置在甲乙两图中AB连线的中垂线上、距O均为x的C处。其它条件不变，仅增大两图中的OC距离，下列判断正确的是
A.甲图中，q所受电场力一定减小 B.甲图中，q与A、B间电势能一定减小
C.乙图中，q所受电场力一定减小 D.乙图中，q与A、B间电势能一定减小
9.如图所示电路，电源内阻不可忽略。开关S闭合后，在变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中( )
A.电压表与电流表的示数都增大 B.电压表与电流表的示数都减小
C.电源的输出功率一定增大 D.电源的效率(输出功率与总功率的比值)一定增大
10.如图所示，长L的轻杆一端与一小球相连，另一端连在光滑固定轴上，在最高点给小球向右初速度，小球竖直平面内顺时针圆周运动，重力加速度g已知。下列判断正确的( )
A.在小球从最高点到最低点的过程中，重力做功的功率一直增大
B.如果适当，轻杆对小球作用力可能始终为指向圆心的拉力
C.如果增大，轻杆在最低点与水平位置处对小球拉力的差值也增大
D.在小球的一次完整圆周运动过程中，轻杆对球的总冲量为0
二、多项选择题。本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中。每个题都有不止一个选项是正确的。全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分。把正确的答案填涂在答题纸上。
11.如图所示，一个不计重力的带电粒子以沿各图的虚线射入场中。图A中，I是两条垂直纸面的长直导线中等大反向的电流，虚线是两条导线垂线的中垂线；图B中，+Q是两个位置固定的等量同种点电荷的电荷量，虚线是两位置连线的中垂线；图C中，Ⅰ是圆环线圈中的电流，虚线过圆心且垂直圆环平面；图D中，有正交的匀强电场和匀强磁场，虚线垂直于电场和磁场方向，磁场方向垂直纸面向外。其中，带电粒子可能做匀速直线运动的是( )
A. B. C. D.
12.如图甲所示，电阻为5Ω、匝数为100匝的线圈(图中只画了2匝)两端AB与电阻R相连，R=95Ω.线圈内有方向垂直于纸面向里的磁场，线圈中的磁通量在按图乙所示规律变化。则( )
A.A点的电势低比B点的电势低
B.在线圈所在位置感生电场沿逆时针方向
C.0.1s时间内通过电阻R的电荷量为0.05C
D.0.1s时间内线圈中非静电力所做的功为2.5J
13.电子墨水是一种无光源显示技术，它利用电场调控带电颜料微粒的分布，使之在自然光的照射下呈现出不同颜色.透明面板下有一层胶囊，其中每个胶囊都是一个像素，如图所示，胶囊中有白色微粒带正电的白色微粒和带负电的黑(带正电)色微粒.当胶囊下方的电极极性由负变正时，微粒在胶囊内迁移(每个微粒电量保持不变)，像素由黑色变成白色.下列说法正确的有( )
A.像素由黑变白的过程中，电场力对白色微粒微正功
B.像素由白变黑的过程中，电场力对黑色微粒做负功
C.像素呈黑色时，黑色微粒所在区域的电势高于白色微粒所在区域的电势
D.把电场换成某种方向的恒定磁场，也可以使像素显示白或者黑
14.图甲所示的电路中，K与L间接一智能电源，用以控制电容器C两端的电压UC。如果UC随时间t的变化如图乙所示，根据图甲和图乙分析，下列判断正确的是( )
A.如果已知电容器的电容，可以由图求出电阻器的电阻
B.如果已知电阻R，可以由图求出1-2s内。电阻R产生的焦耳热
C.如果把K与L之间的智能电源换成正弦交流电，电压有效值不变而频率可以改变，R上的电流有效值也会随频率改变
D.电阻R上的电压随时间变化关系可能如图所示
三、实验题
15.(8分)如图甲，某同学探究弹力和弹簧伸长的关系，做法是先将待测弹簧的一端固定在铁架台上，然后将最小刻度是毫米的刻度尺竖直放在弹簧一侧，并使弹簧另一端的指针恰好落在刻度尺上。当弹簧自然下垂时，指针指示的刻度数值记作L0，弹簧下端挂一个50g的砝码时，指针指示的刻度数值记作L1；弹簧下端挂两个50g的砝码时，指针指示的刻度数值记作L2；......；挂七个50g的砝码时，指针指示的刻度数值记作L7。
(1)下表记录的是该同学已测出的6个值，其中有两个数值在记录时有误，它们的代表符号分别是_________和___________________。
测量记录表：
代表符号 L0 L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7
刻度数值/cm 1.70 3.40 5.10 8.60 10.3 12.1
(2)实验中，L3和L7两个值还没有测定，请你根据图甲将这两个测量值填入记录表中。
(3)在做完“探究弹簧弹力与形变景关系”实验后，该同学学习了胡克定律，欲根据胡克定律测量某弹簧的劲度系数，弹簧末端的指针应该在图乙的弹簧末端的A点以便于记录不同拉力下弹簧的伸长量。如果实验时不小心把指针固定在了右图中的B点或C点，测得的劲度系数k会偏大 偏小 还是不偏 简述理由。
16.(10分)从下表中选出适当的实验器材设计一电路来测量电阻Rx的阻值，要求方法简捷，得到多组数据，有尽可能高的测量精度。
(1)电流表应选用__________，电压表应选用____________。
(2)如果电压表、电流表选用图甲的接法，电阻的测量结果将______，如果选用图乙的接法，测量结果将_____(选填“偏大”、“偏小”、“不偏”)，本题应该选用___________(选填“甲”或者“乙”)电路的接法。
(3)完成图丙中实物间的连线，并使闭合开关的瞬间，电压表或电流表不至于被烧坏。
四、计算题
17.(8分)如图，在倾角37°、足够长的斜面上有一个质量为1kg的物体，物体与斜面之间的动摩擦因数为0.5。今给物体以沿斜面向上的初速度=10m/s使其从斜面底端向上滑行，已知g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，计算结果可以保留根号。
(1)画出物体上滑过程中的受力分析图；
(2)求物体向上滑行的最大距离；
(3)求物体从开始滑行到回到斜面底端过程中的动量改变量。
18.(9分)如图所示，水平放置的两个正对的平行金属板C、D始终和电源相接，已知C、D极板长均为L，极板间距离为d，忽略边缘效应，两极板间形成匀强电场，测得其场强为E。一质量为m、电荷量为q的带电粒子(重力不计)，从C、D极板间的左端中点处以初速度沿平行于极板而垂直于电场的方向射入电场，然后从极板右端的CD之间射出.
(1)求粒子刚穿出CD间电场时沿电场方向的偏转位移y；
(2)以粒子入射点为坐标原点、以初速度方向为x轴正方向、沿电场方向为y轴正方向建立坐标系，写出粒子在电场中运动的轨迹方程；
(3)撤去电场，在极板间改加垂直于纸面的匀强磁场，上述粒子恰好可以从D板右边缘射出，判断所加磁场的方向，并求出所加磁场的磁感应强度。
19.(9分)一边长为L、质量为m的正方形金属细框abcd，每边电阻为R0，置于光滑的绝缘水平桌面(纸面)上。宽度为2L的区域内存在方向垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度大小为B，两虚线为磁场边界，如图甲所示。今用水平向右的力使金属框以速度向右运动，经过磁场，运动过程中金属框的左、右边框始终与磁场边界平行。
(1)求金属框刚进入磁场时金属框b、c两点间的电势差Ubc；
(2)从金属框的bc边进入磁场到ad边离开碰场的过程中，拉力对线框所做的功；
(3)在桌面上固定两条光滑长直金属导轨，导轨与磁场边界垂直，左端连接电阻R1=2R0导轨电阻可忽略，金属框置于导轨上，如图乙所示。使金属框以速度匀速向右经过磁场，运动过程中金属框的上、下边框处处与导轨始终接触良好。求在金属框bc边进入磁场的过程中，电阻R产生的热量。
20.(10分)如图甲所示，一根轻质弹簧上端固定在天花板上，下端挂一小球(可视为质点)，弹簧处于原长时小球位于O点。将小球从O点由静止释放，小球沿竖直方向在OP之间做往复运动。小球运动过程中弹簧始终处于弹性限度内。不计空气阻力，重力加速度为g.
(1)在小球运动的过程中，经过某一位置A时动能为Ek1，重力势能为Ep1，弹簧弹性势能为E弹1，经过另一位置B时动能为Ek2，重力势能为Ep2，弹簧道性甲势能为E弹2。请根据功是能量转化的量度，证明：小球由A运动到B的过程中，小球、弹簧和地球组成的物体系统机械能守恒.
(2)已知弹簧劲度系数为k。以o点为坐标原点，竖直向下为x轴正方向，图乙建立一维坐标系O-x，如图乙所示。
a.请在图中画出小球从O运动到P的过程中，弹簧弹力的大小F随相对于O点的位移工变化的图象。根据F-x图象求；小球从O运动到任意位置x的过程中弹力所做的功W，以及小球在此位置时弹簧的弹性势能E弹；
b.已知小球质量为m。求小球经过OP中点时瞬时速度的大小v。
人大附高2023-2024学年高三上学期开学考试
参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
答案 D C C A A A D C B B ACD BCD AC CD
15.(1)L5，L6；(2)L3：6.85(6.83-6.87)，L4：14.05(14.03-14.07)
(3)如果把指针固定在了B点，实验测得的是B点以上部分弹簧的伸长量，同样拉力作用下小于整个弹簧的伸长量，根据胡克定律，，测得的k偏大；
同理，如果把指针固定在了C点，同样拉力作用下测得的伸长量等于整个弹簧的伸长量，这个原因不会导致测得的k偏大或者偏小.
16.(1)A1，V1；(2)偏大、偏小、甲；(3)如图答图
17.(1)受力分析如图答图
(2)设上滑过程中，物体加速度大小为，上滑最大距离x，有
，
解得=10m/s2，方向沿斜面向下；
又由运动学公式，可以解得x=5m；
(3)设下滑过程中，物体加速度大小为，返回斜面底端时的速度大小为v，滑行距离仍然为x，有：
，
解得=2m/s2，方向沿斜面向下；
又由运动学公式，可以解得m/s，
全过程动量改变量kg·m/s，方向沿斜面向下
18.(1)，(2)
(3)粒子在磁场中做匀速圆周运动，得，
由几何关系，，解得，
联立解得.
19.(1)，
(2)第一阶段，bc边进入之后到ad边进入之前，
，，。
ad、bc边都进入磁场后，线框中没有电流，不需要拉力，
同理，bc边出磁场之后到ad出磁场之前，拉力做功也为W1，全过程做功；
(3)导轨电阻可以忽略，电阻R1与ad边电阻R0并联，，
R1两端电压为，R1的功率，发热。
20.(1)，，，，
则，
即，机械能守恒.
(2)图略，，，
(3)以O点为势能零点，有，
在OP中点，，
解得.
