驻马店市2023—2024学年度高三年级期末统一考试
物理
本试卷满分100分，考试用时90分钟。
注意事项：
1．答题前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
4．本试卷主要考试内容：人教版必修第一册、必修第二册、必修第三册、选择性必修第一册、选择性必修第二册、选择性必修第三册第一至三章。
一、选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，每小题4分；第9～12题有多项符合题目要求，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．中国超级跑车锦标赛创立于2016年，比赛覆盖中国境内最具影响力与办赛能力的赛道。某赛车在平直赛道上开始运动的图像为抛物线，如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．赛车做匀速直线运动 B．赛车做匀加速直线运动
C．赛车在相同时间内的位移相同 D．随着时间的增大，赛车的加速度增大
2．地球是一个带电体，且电荷均匀分布于地球表面。若地球所带电荷量为、半径为，认为地球所带电荷量集中于地球中心，静电力常量为，则地球表面附近的电场强度大小为（ ）
A． B． C． D．
3．“巴罗轮”如图所示，下边缘浸入水银模中的铝盘置于蹄形磁铁的磁场中，可绕转轴转动，当转轴、水银槽分别与电源的正、负极相连时，铝盘开始转动。下列说法正确的是（ ）
A．铝盘绕顺时针方向转动
B．只改变磁场方向，铝盘转动的方向不变
C．只改变电流方向，铝盘转动的方向不变
D．同时改变磁场方向与电流方向，铝盘的转动方向不变
4．自耦变压器的副线圈绕组是原线圈绕组的一个组成部分，这样的变压器看起来仅有一个绕组，故也称“单绕组变压器”。如图所示，为一理想自耦变压器的滑片，电表均为理想交流电表，输入的交变电压不变。当下移时，下列说法正确的是（ ）
A．电压表的示数增大，电流表的示数增大 B．电压表的示数增大，电流表的示数减小
C．电压表的示数减小，电流表的示数增大 D．电压表的示数减小，电流表的示数减小
5．卫星在轨期间自主改变运行轨道的过程称为变轨。假设一卫星在地面指令的控制下多次变轨，变轨完成后均在圆形轨道上绕地球运行，用表示该卫星在距地心为处的圆形轨道上绕地球运行的线速度大小，则下列图像中，可能正确的是（ ）
A． B．
C． D．
6．某次冰球比赛中，甲、乙两运动员站在光滑的水平冰面上，甲将静止在冰面上的冰球传给乙，乙接到冰球后又将冰球传回甲。若甲、乙的质量相等，且为冰球质量的（）倍，甲接到冰球后，甲、乙两人的速度大小之比为（ ）
A．1 B． C． D．
7．如图所示，足够高的玻璃圆柱体底部中心有一发光小球，已知圆柱体对小球发出的光的折射率为，则从圆柱体侧面能看到小球的面积与圆柱体底面的面积的比值为（ ）
A．1 B． C． D．2
8．如图所示，固定平行导轨间有磁感应强度大小为、方向垂直导轨平面向里的匀强磁场，导轨间距为且足够长，左端接阻值为的定值电阻，一金属棒垂直放在导轨上。现将金属棒以点为轴沿顺时针方向以角速度转过60°，金属棒始终与导轨接触良好，金属棒与导轨的电阻均不计。下列说法正确的是（ ）
A．转动过程中，通过定值电阻的电流方向由到
B．金属棒刚开始转动时，产生的感应电动势最大
C．转动过程中，通过定值电阻的最大电流为
D．转动过程中，通过定值电阻的电荷量为
9．某同学正在练习罚球，两次投篮时篮球被抛出的位置相同，第一次篮球水平击中竖直篮板上的某点，第二次篮球水平击中篮板上该点正上方的另一点。不计空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A．篮球第二次在空中运动的时间较长
B．篮球第二次被抛出时速度的倾角较大
C．篮球第二次被抛出时速度的水平分量较大
D．篮球第二次被抛出时速度的竖直分量较大
10．盾构机是集多种技术于一体的高端隧道掘进装备，有“工程机械之王”的称号。某盾构机的电源（电源电压恒定，内阻不能忽略）与电动机、照明灯连接的简化电路如图所示。当盾构机启动时，开关闭合，电动机工作，照明灯突然变暗，此时（ ）
A．路端电压变大 B．路端电压变小
C．电源的总功率变大 D．电源的总功率变小
11．小王绘制了一列沿轴正方向传播的简谐横波在某时刻（）的波形图，并记录了相关数据，但由于保存不当，一部分波形看不到了，如图所示，波源振动的频率为。下列说法正确的是（ ）
A．该波的波长为 B．该波的波速大小为
C．时刻，质点位于波峰 D．时刻，质点位于平衡位置
12．质量为的物块能够静止在倾角为30°的固定斜面上，现对物块平行斜面施加大小为（为重力加速度大小）的恒定水平拉力，同时给物块一初速度，使物块沿斜面做匀速直线运动，如图所示。认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是（ ）
A．物块在静止与做匀速直线运动两种情况下所受的摩擦力大小之比为
B．物块与斜面间的动摩擦因数为
C．物块沿斜面运动的速度方向与拉力方向的夹角为30°
D．若拉力平行斜面且方向可调节，则要使物块能静止在斜面上，拉力的大小不能超过
二、非选择题：本题共5小题，共52分。
13．（6分）张同学利用如图甲所示的电路测量某微安表的内阻，微安表的满偏电流。
（1）请帮助张同学根据图甲完成如图乙所示的实物连接。
（2）正确连接好实验电路后，张同学先保持开关断开，闭合开关，调节的阻值，使微安表的指针满偏；保持开关闭合，再闭合开关，保持的阻值不变，调节的阻值，若当的阻值为时，微安表的示数为，则该微安表内阻的测量值__________。
（3）本实验中，若操作及读数均无误，则微安表内阻的测量值__________（填“大于”“等于”或“小于”）真实值。
14．（9分）学校物理兴趣小组利用如图甲所示的装置验证牛顿第二定律。在水平气垫导轨上固定一光电门，挡光片通过光电门的时间可由光电计时器（图甲中未画出）测出。质量为的重物与质量为的滑块（含固定在滑块上宽度为的挡光片）通过一根跨过定滑轮的轻质细线连接。
（1）实验时，先按住滑块使滑块静止在距光电门一定距离处，再松手，测出滑块通过光电门的时间。若某次滑块通过光电门的时间为，则滑块通过光电门时的速度大小为__________（用、表示）。
（2）多次改变滑块释放点到光电门的距离，测出对应的挡光时间，根据得到的数据，以为纵坐标，得到一条斜率为的过原点的直线，如图乙所示，则图乙中的横坐标为__________（填“””“”或“），滑块的加速度大小为__________（用、表示）。
（3）已知当地的重力加速度大小为__________，若满足关系式（用、、、与表示），则牛顿第二定律得到验证。
15．（10分）如图所示，开口竖直向上，质量为的薄壁汽缸内用光滑活塞（厚度可忽略）封闭着一定质量的理想气体，活塞和汽缸导热性能均良好。用轻绳将整个装置悬挂在天花板上，稳定后活塞与汽缸底部的距离为。现在汽缸底部挂一沙桶，并往沙桶内缓慢加沙，直至活塞到达缸口时停止加沙。已知汽缸的高度为，活塞的横截面积为，重力加速度大小为，大气压强恒为，环境的热力学温度恒为。
（1）求活塞到达缸口时沙桶和沙的总质量；
（2）活塞到达缸口后，将缸内气体的热力学温度缓慢降低到，求此时活塞与汽缸底部的距离。
16．（12分）如图所示，距水平地面高度的水平轨道，点左侧粗糙，点右侧光滑，甲、乙两物块均在点的右侧，物块甲距点、物块乙距轨道右端均足够远，两物块间有一根紧靠的水平轻弹簧（弹簧不与物块拴接）。第一次用手按住物块乙，向右缓慢推物块甲，然后将物块甲由静止释放，物块甲通过点后向左滑行后停下；第二次，其他情况不变，同时由静止释放两物块，一段时间后，物块乙落在地面上到轨道右端水平距离的点。物块甲与点左侧轨道间的动摩擦因数，物块甲的质量，取重力加速度大小，两物块均视为质点，不计空气阻力。求：
（1）在第一次用手按住物块乙的情况下，弹簧将物块甲弹开的过程中，弹簧对物块甲的冲量大小（结果可保留根号）；
（2）物块乙的质量。
17．（15分）回旋加速器是利用磁场和电场共同使带电粒子做回旋运动，在运动中经高频电场反复加速的装置，是高能物理中的重要仪器。回旋加速器的工作原理如图所示，和是两个半径均为的中空半圆金属盒，两金属盒的间距为、电压为，在的圆心处放有粒子源，与盒面垂直的匀强磁场的磁感应强度大小为。初速度不计的带电粒子从粒子源进入匀强加速电场，粒子在电场中的加速次数与粒子回旋半周的次数相同。粒子在电场中运动时不考虑磁场的影响，不计粒子所受的重力，不考虑粒子在高速运动时的相对论效应。
（1）求粒子在两金属盒中回旋的总时间；
（2）证明当时，粒子在电场中加速的总时间相对于粒子在两金属盒中回旋的总时间，可忽略不计；
（3）证明粒子在磁场中做圆周运动时，越靠近金属盒的边缘，相邻两轨道的间距越小。
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物理参考答案
1．B 【解析】本题考查直线运动，目的是考查学生的理解能力。图像的斜率表示速度，图像的斜率不断增大，说明赛车做加速直线运动，在相同时间内的位移不同，选项A、C均错误；图像为拋物线，说明赛车的加速度不变，赛车做匀加速直线运动，选项B正确、D错误。
2．C 【解析】本题考查电场，目的是考查学生的推理论证能力。根据点电荷电场的电场强度公式可得，地球表面附近的电场强度大小，选项C正确。
3．D 【解析】本题考查安培力，目的是考查学生的推理论证能力。铝盘、水银与电源构成闭合回路，铝盘中有电流，由左手定则可知，铝盘受到的安培力与盘的半径垂直，且沿逆时针方向，因此铝盘沿逆时针方向转动，选项A错误；只改变磁场方向，由左手定则可知，铝盘受到的安培力方向与开始时铝盘受到的安培力方向相反，因此铝盘转动的方向改变，选项B错误；只改变电流方向，由左手定则可知，安培力方向反向，铝盘转动的方向反向，选项C错误；由左手定则可知，将电流及磁场方向同时改变，铝盘所受的安培力方向不变，铝盘的转动方向不变，选项D正确。
4．A 【解析】本题考查变压器，目的是考查学生的推理论证能力。当下移时，自耦变压器原线圈的匝数减小，副线圈的匝数不变，由原线圈两端的电压不变，结合可知，副线圈两端的电压（电压表的示数）增大，而副线圈所在电路的电阻不变，可知副线圈中的电流（）增大，由于不变，结合可知，原线圈中的电流（电流表的示数）增大，选项A正确。
5．D 【解析】本题考查万有引力定律，目的是考查学生的创新能力。该卫星在距地心为处时的速度大小，其中为引力常量、为地球的质量，选项A、B均错误；上式两边取对数有，选项C错误、D正确。
6．B 【解析】本题考查动量，目的是考查学生的推理论证能力。设冰球的质量为，甲接到球后，甲、乙两人的速度大小分别为、，根据动量守恒定律有，解得，选项B正确。
7．D 【解析】本题考查光的全反射，目的是考查学生的模型建构能力。设小球发出的光发生全反射的临界角为，有，设圆柱体底面的半径为，根据几何关系可知，发生全反射的光射到圆柱体的侧面时到底面的距离为，从圆柱体侧面能看到小球的面积与圆柱体底面面积之比，解得，选项D正确。
8．C 【解析】本题考查电磁感应，目的是考查学生的模型建构能力。根据楞次定律可以判断，通过定值电阻的电流方向由到，选项A错误；金属棒绕点转动产生的感应电动势（其中为金属棒在磁场中的长度），当金属棒顺时针转过60°时，，金属棒中产生的感应电动势最大，最大值，此时通过定值电阻的电流最大，最大值，选项B错误、C正确；转动过程中，通过定值电阻的电荷量，其中，解得，选项D错误。
9．ABD 【解析】本题考查平抛运动，目的是考查学生的推理论证能力。因为篮球两次都是垂直撞在竖直篮板上，所以可以将篮球两次在空中的运动视为平抛运动的逆运动，即篮球在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，有，显然篮球第二次在空中运动的时间较长，选项A正确；设篮球被抛出时速度的倾角为，有，显然篮球第二次被抛出时速度的倾角较大，选项B正确；根据可知，在水平位移相同的情况下，时间越短，篮球被拋出时速度的水平分量越大，因此篮球第一次被拖出时速度的水平分量较大，选项C错误；根据可知，高度越大，篮球被拋出时速度的竖直分量越大，因此篮球第二次被拋出时速度的竖直分量较大，选项D正确。
10．BC 【解析】本题考查电路，目的是考查学生的推理论证能力。开关闭合时，照明灯变暗，说明通过照明灯的电流变小，而电路的路端电压，变小，因此变小，选项A错误、B正确；干路电流，因为变小，所以变大，而电源的总功率，可得变大，选项C正确、D错误。
11．AD 【解析】本题考查机械波，目的是考查学生的创新能力。由题图可知，即，且，将波形图补全如图所示，处可能为图中的、、、…，即，其中，经分析可知，只有即符合题意，选项A正确；由题图可知该波的频率，因此该波的波速大小，选项B错误；由可知，质点距离其左侧第一个波峰，因此经过时间质点位于波峰，选项C错误；质点距离其左侧第一个平衡位管，因此经过时间质点位于平衡位置，选项D正确。
12．BD 【解析】本题考查物体的平衡条件，目的是考查学生的模型建构能力。物块静止在斜面上时所受的摩擦力大小，物块沿斜面做匀速直线运动时所受的摩擦力大小，可得，选项A错误；物块与斜面间的动摩擦因数，选项B正确；设物块沿斜而运动的速度方向与拉力方向的夹角为，有，解得，选项C错误；经分析可知，当拉力平行斜面向上，且物块刚要滑动时，拉力最大，最大值，选项D正确。
13．（1）如图所示（其他接法只要正确，同样给分）
（2）298 （3）小于
【解析】本题考查欧姆定律，目的是考查学生的实验探究能力。
（2）根据欧姆定律有，解得。
（3）闭合开关后，电路的总电阻变小，电路的总电流变大，通过的电流大于，因此微安表内阻的测量值小于真实值。
14．（1） （2） （3）（其他形式的结果只要正确，同样给分）
【解析】本题考查牛顿第二定律，目的是考查学生的实验探究能力。
（1）当滑块通过光电门的时间为时，滑块通过光电门时的速度大小。
（2）滑块通过光电门时的速度大小，又，可得，因此题图乙中的横坐标为，且，解得。
（3）对重物和滑块（含挡光片）整体，根据牛顿第二定律有，可得。
15．【解析】本题考查气体实验定律，目的是考查学生的推理论证能力。
（1）设加沙前汽缸稳定时缸内气体的压强为，对汽缸，根据物体的平衡条件有
，其中
解得
设活塞到达缸口时缸内气体的压强为，
根据玻意耳定律有
解得
对汽缸、沙桶和沙整体，根据物体的平衡条件有
解得。
（2）对该过程，根据盖-吕萨克定律有
解得。
16．【解析】本题考查动量与能量，目的是考查学生的模型建构能力。
（1）设在第一次用手按住物块乙的情况下，物块甲刚离开弹簧时的速度大小为，
根据动能定理有
解得
对弹簧将物块甲弹开的过程，根据动量定理有
解得。
（2）在第一次用手按住物块乙的情况下，设刚释放物块甲时，弹簧的弹性势能为，
根据能量守恒定律有
解得
在第二次同时由静止释放两物块的情况下，物块乙离开轨道后向右水平抛出，
设物块乙离开水平轨道后在空中运动的时间为，有
解得
设物块乙离开弹簧时的速度大小为，有
解得
设此种情况下物块甲离开弹资时的速度大小为，对弹簽与两物块相互作用的过程，
根据动量守恒定律有
根据机械能守恒定律有
解得。
17．【解析】本题考查带电粒子在电场、磁场中的运动，目的是考查学生的创新能力。
（1）设粒子的质量为、电荷量为，粒子在回旋加速器中加速后获得的最大速度为，
有
粒子的最大动能
设粒子在电场中加速的次数为，有
因为粒子在电场中的加速次数与在磁场中回旋半周的次数相同，
所以粒子在磁场中回旋的总时间，其中周期
解得。
（2）设粒子在电场中加速次的总时间为，将粒子在电场中的加速过程对接，则粒子的运动可视为初速度为零、总位移大小为的匀加速直线运动，有
解得
因为，所以当时，，
即粒子在电场中加速的总时间相对于在金属盒中回旋的总时间，可忽略不计。
（3）设粒子在电场中经过第次加速后获得的速度大小为，粒子在磁场中做圆周运动的半径为，
有，
由以上两式可推得
故金属盒内任意两个相邻的圆轨道半径之差
（）
显然，随着的增大，半径之差减小，即越靠近金属盈的边缘，相邻两轨道的间距越小。
