西安市长安区2023-2024学年高三上学期期中教学质量检测
物理试题
参考答案
一.选择题（本题包括15小题，共60分。第1-10小题每题给出的四个选项中，只有一个选项正确，选对得4分；第11-15小题每题多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）
1 2 3 4 5 6 7 8
C A A C C B B D
9 10 11 12 13 14 15
C D BD AC BD AC BD
二、填空题(共2小题，第16题8分，第17题7分，共15分)
16．① M>m ②相同 ③ ④
17．①不亮 b ② A D ③ E ④10 ⑤11.4
计算题（第18题9分，第19题10分，第20题16分，共35分 ）
18.解：
（1）当细线AB上的张力为0时，小球的重力和细线AC张力的合力提供小球圆周运动的向心力，有：
解得：ω=．
（2）当时，小球应该向左上方摆起，假设细线AB上的张力仍然为零，则：
解得：，θ′=53°．
因为B点距C点的水平和竖直距离相等，所以，当θ′=53°时，细线AB恰好竖直，则有：
说明细线AB此时的张力恰好为零，故此时细线AC与竖直方向的夹角为53°．
19. 答案 (1)12.9 cm (2)363 K
解析 (1)设密封气体初始体积为V1，压强为p1，左、右管的横截面积均为S，密封气体先经等温压缩过程体积变为V2，压强变为p2，由玻意耳定律有
p1V1＝p2V2①
设注入水银后水银柱高度为h，水银的密度为ρ，根据题设条件有
p1＝p0＋ρgh0②
p2＝p0＋ρgh③
V1＝(2H－l－h0)S④
V2＝HS⑤
联立①②③④⑤式并代入题给数据得
h≈12.9 cm⑥
(2)密封气体再经等压膨胀过程体积变为V3，温度变为T2，由盖—吕萨克定律有
＝⑦
按题设条件有V3＝(2H－h)S⑧
联立⑤⑥⑦⑧式并代入题给数据得
T2≈363 K
20.解析
（1）物块从光滑轨道滑至点，根据动能定理 解得
（2）物块从点飞出后做平抛运动，设飞出的初速度为，落在弧形轨道上的坐标为，将平抛运动分别分解到水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动，有，
解得水平初速度为
物块从点到落点，根据动能定理可知
解得落点处动能为
因为物块从点到弧形轨道上动能均相同，将落点的坐标代入，可得
化简可得 即（其中，）
（3）物块在倾斜轨道上从距轴高处静止滑下，到达点与物块碰前，其速度为，根据动能定理可知 解得 ------- ①
物块与发生弹性碰撞，使A和B均能落在弧形轨道上，且A落在B落点的右侧，则A与B碰撞后需要反弹后再经过水平轨道-倾斜轨道-水平轨道再次到达O点。规定水平向右为正方向，碰后AB的速度大小分别为和，在物块与碰撞过程中，动量守恒，能量守恒。则
解得 ----② -------③
设碰后物块反弹，再次到达点时速度为，根据动能定理可知
解得 -------④
据题意， A落在B落点的右侧，则 -------⑤
据题意，A和B均能落在弧形轨道上，则A必须落在P点的左侧，即： -------⑥
联立以上，可得的取值范围为西安市长安区2023-2024学年高三上学期期中教学质量检测
物理试题
考试时间：100分钟 分值：110分
一.选择题（本题包括15小题，共60分。第1-10小题每题给出的四个选项中，只有一个选项正确，选对得4分；第11-15小题每题多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）
1．一物体由静止开始自由下落，一小段时间后突然受一恒定水平向右的风力的影响，但着地前一段时间风突然停止，则其运动的轨迹可能是图中的哪一个（ ）
2．如图所示，质量相等的三个物块A、B、C，A与天花板之间、B与C之间均用轻弹簧相连，A与B之间用轻绳相连，当系统静止后，突然剪断A上方的弹簧，则此瞬间A、B、C的加速度分别为(取向下为正)（ ）
A．1.5g、1.5g、0 B．－2g、2g、0
C．g、2g、0 D．3g、0、0
3．如图所示，固定斜面倾角为θ，整个斜面长分为AB、BC两段，AB＝2BC．小物块P(可视为质点)与AB、BC两段斜面间的动摩擦因数分别为μ1、μ2．已知P由静止开始从A点释放，恰好能滑动到C点而停下，那么θ、μ1、μ2间应满足的关系是（ ）
A. B. C. D.
4．如图所示，某极地轨道卫星的运行轨道平面通过地球的南北两极，已知该卫星从北纬60°的正上方，按图示方向第一次运行到南纬60°的正上方时所用时间为1h，则下列说法正确的是（ ）
A. 该卫星的运行速度一定大于7.9km/s
B. 该卫星与同步卫星的运行速度之比为3：1
C. 该卫星与同步卫星的运行半径之比为1：4
D. 该卫星的机械能一定大于同步卫星的机械能
5．如图所示，直线MN是某电场中的一条电场线（方向未画出）。虚线是一带电粒子只在电场力的作用下，由a到b的运动轨迹，轨迹为一抛物线。下列判断正确的是（ ）
A．电场线MN的方向一定是由N指向M
B．带电粒子由a运动到b的过程中动能一定逐渐减小
C．带电粒子在a点的电势能一定大于在b点的电势能
D．带电粒子在a点的加速度一定大于在b点的加速度
6．如图，倾角为θ的绝缘斜面ABC置于粗糙的水平地面上，一质量为m，带电量+q的小物块（可看作是点电荷）恰好能在斜面上匀速下滑，若在AB中点D的上方与B等高的位置固定一带电量+Q的点电荷，再让物块以某一速度从斜面上滑下，物块在下滑至底端的过程中，斜面保持静止不动，在不考虑空气阻力和物块电荷没有转移的情况下，关于在物块下滑的过程中受到地面的摩擦力及其方向的分析正确的是（ ）
A．当物块在BD之间，斜面受到地面的摩擦力的方向向左
B．当物块在斜面的全过程中，斜面受到地面的摩擦力都为零
C．当物块在DA之间，斜面受到地面的摩擦力的方向向右
D．当物块在DA之间，斜面受到地面的摩擦力的方向要视具体问题而定
7.如图所示，在两块带电平行金属板间，有一束电子沿Ox轴方向射入电场，在电场中的运动轨迹为OCD．已知OA=AB，不计电子重力，则电子在OC段和CD段动能的增加量之比△EkC：△EkD为（ ）
A．1：4 B．1：3 C．1：2 D．1：1
8．如图所示，将平行板电容器两极板分别与电池正、负极相接，两极板间一带电液滴恰好处于静止状态，现贴着下极板插入一定厚度的金属板，则在插入过程中下列选项正确的是（ ）
A.电容器的带电荷量不变 B.电路将有顺时针方向的短暂电流
C.带电液滴仍将静止 D.带电液滴将向上做加速运动
9. 如图，足够长的两平行光滑金属导轨MN、PQ水平放置，间距，导轨中间分布有磁感应强度为1T的匀强磁场，磁场边界为正弦曲线。一粗细均匀的导体棒以的速度向右匀速滑动，定值电阻R的阻值为，导体棒接入电路的电阻也为，二极管D正向电阻为零，反向电阻无穷大，导轨电阻不计，下列说法正确的是（ ）
A．理想电压表示数为25V B．导体棒运动到图示位置时，有电流流过电阻R
C． 导体棒上热功率为6.25W D．流经电阻R的最大电流为10A
10. 如图，一轻质细杆可绕光滑固定转轴O在竖直平面内自由转动，杆的两端固定有两小球A和B。A、B两球到转轴O的距离分别为0.2m和0.1m。现将轻杆从水平位置由静止释放，重力加速度g=10m/s2，设A、B两球的质量分别为、，下列说法正确的是（ ）
A．只要满足，小球A就能通过O点正上方
B． 当、满足，轻杆到达竖直位置时，转轴O对杆有竖直向下的作用力
C．当、满足，小球A通过O点正上方时，轻杆对小球A无作用力
D． 当、满足，小球A通过O点正上方时，轻杆对小球A有竖直向上的弹力
11．如图所示，物块A放在物体B上，物体B放在光滑的水平面上。已知，，A、B间动摩擦因数。对物块A施加一水平向右的拉力F，下列判断正确的是取，（ ）
A．当拉力F时，物块A静止不动
B． 当拉力F时，物体B受到物块A的摩擦力等于
C． 当拉力F时，物块A相对物体B滑动
D．当拉力F时，物体B受到物块A的摩擦力等于12N
12．总质量为的汽车在平直公路上以速度为匀速行驶时，发动机的功率为，司机为合理进入限速区，减小了油门，使汽车功率立即减小到并保持该功率继续行驶，设汽车行驶过程中所受阻力大小不变，从司机减小油门开始，汽车的图像如图，从汽车开始减速到再次达到匀速运动的过程中，行驶的位移为，汽车因油耗而改变的质量可忽略。则在该过程中，下列说法正确的是（ ）
A．汽车再次匀速运动时速度大小为 B．时刻，汽车的加速度大小为
C．经历的时间为 D． 汽车的牵引力不断减小
13. 一小朋友玩蹦床，从小朋友下落到离地面高处开始计时，其动能与离地高度h的关系如图所示。在阶段图象为直线其余部分为曲线，对应图象的最高点，小朋友的质量为m，重力加速度为g，不计空气阻力和一切摩擦。下列说法正确的是（ ）
A．整个过程中小朋友的机械能守恒
B．从过程中，小朋友的加速度先减小后增大
C．小朋友处于高度时蹦床的弹性势能为
D．从过程中，蹦床的最大弹性势能为
14. 青岛市即墨区鳌山湾一带受崂山余脉和海岛影响，形成了长达60多公里的狭长“疾风带”，为风力发电创造了有利条件，目前该地风电总装机容量已达18万千瓦。如图，风力推动三个叶片转动，叶片带动转子（磁极）转动，在定子（线圈）中产生电流，实现风能向电能的转化。已知叶片长为r，风速为v，空气密度为，流到叶片旋转形成的圆面的空气中约有速度减速为0，有原速率穿过，如果不考虑其他能量损耗。下列说法正确的是（ ）
A．一台风力发电机的发电功率约为
B．一台风力发电机的发电功率约为
C．空气对风力发电机一个叶片的平均作用力约为
D．空气对风力发电机一个叶片的平均作用力约为
15. 图中和为竖直方向的两平行足够长的光滑金属导轨，间距为L，电阻不计。导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，导轨两端分别接阻值为的电阻和电容为C的电容器。质量为m、长为L、电阻为R的金属杆始终垂直于导轨，并与其保持良好接触。杆由静止开始下滑，在下滑过程中最大的速度为v，整个电路消耗的电功率最大为P，则（ ）
A．电容器左极板带正电
B．电容器所带电荷量最大为
C．杆克服安培力做功的最大功率为
D．杆的最大速度v等于
二、填空题(共2小题，第16题8分，第17题7分，共15分)
16．某同学利用图示装置来研究机械能守恒问题，设计了如下实验。A、B是质量均为m的小物块，C是质量为M的重物，A、B间由轻弹簧相连，A、C间由轻绳相连。在物块B下放置一压力传感器，重物C下放置一速度传感器，压力传感器与速度传感器相连。当压力传感器示数为零时，就触发速度传感器测定此时重物C的速度。整个实验中弹簧均处于弹性限度内，重力加速度为g。实验操作如下：
（1）开始时，系统在外力作用下保持静止，细绳拉直但张力为零。现释放C，使其向下运动，当压力传感器示数为零时，触发速度传感器测出C的速度为v。
（2）在实验中保持A，B质量不变，改变C的质量M，多次重复第（1）步。
①该实验中，M和m大小关系必需满足M ____m(选填“小于”、“等于”或“大于”)
②为便于研究速度v与质量M的关系，每次测重物的速度时，其已下降的高度应_____(选填“相同”或“不同”)
③根据所测数据，为得到线性关系图线，应作出______(选填“”、“”或“”)图线。
④根据③问的图线知，图线在纵轴上截距为b，则弹簧的劲度系数为________（用题给的已知量表示）
17．有一个额定电压为2.8V，功率约为0.8W的小灯泡，现要用伏安法描绘这个灯泡的I﹣U图线，有下列器材供选用：
A．电压表（0～3V，内阻6kΩ）
B．电压表（0～15V，内阻30kΩ）；
C．电流表（0～3A，内阻0.1Ω）；
D．电流表（0～0.6A，内阻0.5Ω）；
E．滑动变阻器（10Ω，2A）；
F．滑动变阻器；（200Ω，0.5A）
G．蓄电池（电动势6V，内阻不计）．
①某同学误将电流表和电压表接成如图甲所示的电路，其他部分连接正确，接通电源后，小灯泡的发光情况是______．要求小灯泡的电压从零开始增大，应选择图乙中的电路图是__________．（填“a”或“b”）
②用正确的电路进行测量，电压表应选用____，电流表应选用_____．（用序号字母表示）
③滑动变阻器应选用_________．（用序号字母表示）
④通过实验测得此灯泡的伏安特性曲线如图丙所示．由图线可求得此灯泡在正常工作时的电阻为_______Ω．
⑤若将此灯泡与电动势6V、内阻不计的电源相连，要使灯泡正常发光，需串联一个阻值为_______Ω的电阻（此空答案取三位有效数字）．
三．计算题（第18题9分，第19题10分，第20题16分，共35分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题答案中必须明确写出数值和单位）
18．如图所示，装置BO′O可绕竖直轴O′O转动，可视为质点的小球A与两细线连接后分别系于B、C两点，装置静止时细线AB水平，细线AC与竖直方向的夹角θ=37°．已知小球的质量m=1kg，细线AC长=1m，B点距C点的水平和竖直距离相等．（重力加速度g取10m/s2，）
（1）若装置匀速转动的角速度为ω1时，细线AB上的张力为0而细线AC与竖直方向的夹角仍为37°，求角速度ω1的大小；
（2）若装置匀速转动的角速度，求细线AC与竖直方向的夹角．
19. 如图，两侧粗细均匀、横截面积相等、高度均为H＝18 cm的U形管，左管上端封闭，右管上端开口．右管中有高h0＝ 4 cm的水银柱，水银柱上表面离管口的距离l＝12 cm.管底水平段的体积可忽略．环境温度为T1＝283 K，大气压强p0＝76 cmHg.
(1)现从右侧端口缓慢注入水银(与原水银柱之间无气隙)，恰好使水银柱下端到达右管底部．此时水银柱的高度为多少？
(2)再将左管中密封气体缓慢加热，使水银柱上表面恰与右管口平齐，此时密封气体的温度为多少？
20. 如图，竖直平面内一足够长的光滑倾斜轨道与一长为的水平轨道通过一小段光滑圆弧平滑连接，水平轨道右下方有一段弧形轨道。质量为的小物块A与水平轨道间的动摩擦因数为。以水平轨道末端点为坐标原点建立平面直角坐标系，轴的正方向水平向右，轴的正方向竖直向下，弧形轨道端坐标为，端在轴上。重力加速度为。
（1）若A从倾斜轨道上距轴高度为的位置由静止开始下滑，求经过点时的速度大小；
（2）若A从倾斜轨道上不同位置由静止开始下滑，经过点落在弧形轨道上的动能均相同，求的曲线方程；
（3）将质量为（为常数且）的小物块置于点，A沿倾斜轨道由静止开始下滑，与B发生弹性碰撞（碰撞时间极短），要使A和B均能落在弧形轨道上，且A落在B落点的右侧，求A下滑的初始位置距轴高度的取值范围。
