2023-2024学年第二学期高三年级收心考试
物理
注意事项：1．考试时间为75分钟，满分100分．
2．答题前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡相应的位置．
一、选择题：本题共7小题，每小题4分，共28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．下图为氢原子能级图，现有大量氢原子从的能级向低能级跃迁，发出一些不同频率的光，下列说法正确的是（ ）
A．这些氢原子可能发出3种不同频率的光
B．若是用电子撞击氢原子使其从基态跃迁到能级，则电子动能必等于12.75eV
C．用这些光子照射逸出功为6.34eV的金属铂，逸出光电子的最大初动能可能为6.41eV
D．用这些光子照射某金属，逸出的光电子来源于原子核内部
2．冰壶比赛是以队为单位在冰上进行的一种投掷性竞赛项目．在某次比赛中，冰壶投出后以8m/s的初速度做匀减速直线运动，加速度大小为（下列说法中正确的是（ ）
A．冰壶第1s末的速度大小为0.4m/s B．冰壶第1s内的位移大小为8.2m
C．倒数第3s内的位移大小为1.0m D．倒数第3s内的平均速度大小为
3．一定质量的理想气体由状态a经①过程到状态b，由状态b经②过程到状态c，由状态c又经③过程回到状态a，①过程气体不与外界发生热传递，③过程温度保持不变．整个过程压强p与体积V的关系如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．①过程外界对气体做正功
B．②过程气体从外界吸热
C．③过程气体既不吸热也不放热
D．整个过程初末状态气体体积相等，外界不对气体做功
4．如图所示，横截面圆心为点O、半径为R的四分之一圆柱体P固定在水平地面上，圆心O的正上方有一个大小可忽略的轻质定滑轮A，一根轻绳跨过定滑轮，一端和置于圆柱体P上质量为m的小球Q连接，另一端系在固定竖直杆上的B点，一质量为的钩码N挂在AB间的轻绳上，整个装置处于静止状态．已知AN与BN夹角为，不计一切摩擦，则（ ）
A． B． C． D．
5．如图所示，场强为E的匀强电场方向竖直向下，所带电荷量为质量为m的带电小球用长为L的绝缘细线拴住，小球可以在竖直平面内绕O做圆周运动，A、B分别是轨迹的最高点和最低点．已知小球静止时的位置是A点，重力加速度大小为g，小球可以看成质点，下列说法正确的是（ ）
A．若小球静止在A点时给球一垂直绳的极小速度，则小球经再次回到A点
B．若小球静止在A点时给球一垂直绳的极小速度，则小球经再次回到A点
C．若小球恰好可以做完整的圆周运动，则小球通过A点时速度最小值为
D．若小球恰好可以做完整的圆周运动，则小球通过A点时速度最小值为
6．行星冲日是指某一地外行星在绕太阳公转过程中运行到与地球、太阳成一直线的状态，而地球恰好位于太阳和地外行星之间的一种天文现象．设地球绕太阳的公转周期为T，地球环绕太阳公转的轨道半径为，火星环绕太阳公转的轨道半径为，万有引力常量为G，下列说法正确的是（ ）
A．太阳的质量为
B．火星绕太阳公转的周期为
C．从火星与地球相距最远到火星与地球相距最近的最短时间为
D．从某次火星冲日到下一次火星冲日需要的时间为
7．如图所示，理想定滑轮用轻质硬杆固定在天花板上，足够长的水平传送带以速度匀速向左运动，质量分别为的小物块P、Q通过定滑轮由足够长的轻绳相连．现将小物块P放到传送带右端并给其一向左的大小为的速度，小物块P在传送带上向左运动的最大距离，已知小物块P右侧的轻绳始终保持水平，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则小物块P与传送带之间的动摩擦因数μ等于（ ）
A．0.05 B．0.1 C．0.15 D．0.2
二、选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分．在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求．全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．
8．如图所示，弹簧振子做简谐运动，M点和N点为最大位移处，从某次通过A点开始计时，经过2s后振子第一次以与A点相同的速度通过B点，再经过2s振子紧接着又通过B点，已知物体在4s内所走过的总路程为18cm，则下列说法正确的是（ ）
A．振子做简谐运动的周期可能是4s B．振子做简谐运动的周期可能是8s
C．振子做简谐运动的振幅可能是3cm D．振子做简谐运动的振幅可能是9cm
9．如图所示电路中，电源电动势为E，内阻为r，为定值电阻，滑动变阻器的最大阻值，和均为理想电表，开关闭合后，下列说法正确的是（ ）
A．滑片P向a滑动，示数增大、的示数减小
B．滑片P向b滑动，示数改变量的绝对值大于示数改变量的绝对值
C．滑片P滑动过程中，滑动变阻器消耗的最大功率为
D．滑片P滑动过程中，定值电阻消耗的最大功率为
10．如图所示，用纸面代表竖直平面，整个空间存在着相互垂直的匀强电场和匀强磁场，匀强电场方向竖直向下，场强大小为（未画出），磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为，有一长的光滑绝缘空心细玻璃管竖直放置，细管开口向上，底部有一个质量为、电荷量为的带负电小球，玻璃管上端处在纸面内的直线PQ上，PQ和水平方向成角，现保持玻璃管竖直，使其沿着PQ方向从图示位置以大小为的速度匀速运动，已知重力加速度，下列说法正确的是（ ）
A．小球离开玻璃管时速度的大小为
B．小球离开玻璃管时速度的大小为
C．小球离开玻璃管时速度方向与PQ的夹角为
D．小球离开玻璃管时速度方向与PQ的夹角为
三、非选择题：本题共5小题，共54分．解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，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．
11．（6分）某实验小组用如图甲所示的实验装置，通过实验得到了小灯泡如图丙所示的I-U图像．
（1）根据图甲用笔画线代替导线在图乙中将实物连接成实验所需电路图．
（2）如果将这个小灯泡接到电动势为1.5V，内阻为5Ω的电源两端，小灯泡消耗的功率为____________W（保留两位有效数字）．
12．（9分）下图为验证动量守恒定律的实验装置，轨道固定且光滑，实验中选取两个半径相同、质量不等的小球进行实验．
（1）若进行实验，以下所提供的测量工具中必需的是____________．
A．直尺 B．游标卡尺 C．天平
D．弹簧秤 E．秒表
（2）每一次均保证由图示位置静止下滑，碰撞前在图示位置静止，两球落在下方斜面上的位置M、P、N到斜槽末端B点的距离分别为，只要满足关系式_____________，就能说明两球碰撞前后系统动量守恒．
（3）现调整下方斜面倾角为，并把和互换位置，由静止释放的位置到斜槽水平面的高度为2h，反弹上升的最高位置到斜槽水平面的高度为落在下方斜面上的位置到斜槽末端B点的距离为l，两小球碰撞前、后若满足表达式____________，则碰撞过程中两球组成的系统动量守恒．
13．（10分）如图甲所示，固定在水平面上高，倾角为斜面与固定在水平面上装有力传感器的光滑半圆形挡板平滑连接，半圆形挡板的半径，质量为的小滑块在斜面顶端B点以大小为的速度沿斜面中线（图中虚线即中线）下滑，挡板墙上各处的力传感器收集到的侧压力F与小滑块转过的圆心角θ之间的关系如图乙所示，已知小滑块与水平面间的动摩擦因数，重力加速度．求：
（1）小滑块与斜面间的动摩擦因数
（2）小滑块转过的圆心角为时传感器的示数．
14．（12分）有一环形玻璃砖的俯视图如图所示，玻璃砖内圆半径为R，外圆半径为2R．光线a沿半径方向入射玻璃砖，光线b与光线a平行，两束光线之间的距离设为x．当时，光线b恰好不通过内圆（不考虑反射光线），光在真空中的速度为c，求：
（1）玻璃砖的折射率n；
（2）若光线b从内圆通过的时间为，则？
15．（17分）如图所示，有两根固定的足够长且电阻不计的光滑水平导轨．和处在垂直导轨平面的匀强磁场中，左右两部分导轨间距分别为和，左右两部分导轨磁场方向相反，磁感应强度大小均为，将两根电阻分别为和、质量均为的金属棒a、b分别垂直导轨放在NQ位置和位置并处于静止状态．现对金属棒b施加一垂直棒的水平向右的恒力，金属棒b向右运动时，撤去F，此时金属棒b的速度，该过程中b棒上产生的焦耳热为20J，求：
（1）此时金属棒a的速度大小；
（2）该过程中两金属棒扫过的面积差；
（3）从撤去F到两棒匀速运动过程中金属棒b产生的热量．
2023-2024学年第二学期高三年级收心考试
物理参考答案
1．C 【解析】大量氢原子从能级向低能级跃迁能产生6种不同频率的光，A错误；若是用电子撞击氢原子使其从基态跃迁到能级，则电子动能满足，B错误；用能量为的光子照射逸出功为的金属铂，逸出光电子的最大初动能为，C正确；用这些光子照射某金属，逸出的光电子来自于金属原子核外的自由电子，D错误．
2．C
3．B 【解析】①过程气体体积增大，外界对气体做负功，A错误；②过程为等容变化，温度升高，气体内能增大，外界没有对气体做功，气体从外界吸热，B正确；③过程温度不变，内能不变，外界对气体做的正功，据热力学第一定律，气体放热，C错误；②过程外界没有对气体做功，③过程外界对气体做的正功大于①过程外界对气体做的负功，因此全过程外界对气体做正功，D错误．
4．A
5．A 【解析】若小球静止在点时给球一垂直绳的极小速度，则小球做简谐运动，等效重力加速度，简谐运动周期，则小球再次回到点的时间，联立解得，A正确；若小球恰好可以做完整的圆周运动，则在点有：，结合动能定理，解得，CD错误．
6．D 【解析】设太阳质量为，地球质量为，由牛顿第二定律和万有引力定律得，解得，A错误；设火星周期为，由开普勒第三定律得，解得，B错误；地球绕太阳运转角速度，火星绕太阳运转角速度，从地球和火星相距最远到第一次相距最近时间为，则，联立解得，C错误；从某次火星冲日到下一次火星冲日，即从地球和火星相距最近到第一次相距最近时间为，则，联立解得，D正确．
7．B 【解析】先以大小为的加速度向左做匀减速运动，直到速度减为，设位移大小为，轻绳中的张力大小为，对有，对有，由运动学公式有接着以大小为的加速度向左做匀减速运动，直到速度减为0，设位移大小为，轻绳中的张力大小为，对有，对有，由运动学公式有向左运动的最大距离，联立解得，B正确．
8．BCD
9．AC 【解析】由图可知，与串联，测两端的电压，测两端的电压；若向端移动，则滑动变阻器接人电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知，电路中总电流增大，则内电压增大，两端的电压增大；路端电压减小，故两端的电压减小，因路端电压减小，示数增大，示数减小，正确；若向端移动，则滑动变阻器接人电阻增大，则电路中总电流减小，内电压减小，减小，由于内电压减小，故路端电压增大，而减小，必然增大，且增大量一定大于的减小量，B错误；当时，消耗的功率最大，根据闭合电路的欧姆定律，，C正确；当时，消耗的功率最大，根据闭合电路的欧姆定律，D错误．
10．BD 【解析】因为,小球在玻璃管中竖直方向的合力等于洛伦兹力的竖直分力，初速度的水平分量为，初速度的竖直分量为，小球在竖直方向上向上做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律，解得，设小球经过时间出离管口，则根据运动学公式，解得，小球离开玻璃管时速度的大小为，B正确；设小球的速度方向与水平方向的夹角为，解得，小球离开玻璃管时速度方向与的夹角为，D正确．
11．（1）见解析；（2）0.10（范围：）
【解析】（1）实物电路图如下图所示：
（2）画出电源的伏安特性曲线，如图所示，两个图线的交点即为小灯泡接在电源两端时小灯泡中的电流与小灯泡两端的电压，，因此小灯泡消耗的功率为．
12．（1）AC；（2）；（3）6（每空3分，共9分）
【解析】（1）要验证动量守恒定律，需测量小球的质量和三个落点到点的距离．故提供的测量工具中必需的是AC．
（2）碰撞前，小球落在图中的点，设其水平初速度为，小球发生碰撞后，的落点在图中的点，设其水平初速度为的落点在图中的点，设其水平初速度为．设斜面与水平间的倾角为，由平抛运动规律得：，解得，同理可得，只要满足，即，就可以说明两球碰撞前后动量是守恒的．
（3）碰撞后，对球2有，球1有，解得；在碰撞前，对球2有，对两球组成的系统，由，解得．
13．（1）；（2）
【解析】（1）小滑块从到斜面最低点过程由动能定理得，由图可知，在斜面最低点，挡板对小滑块的支持力为，由牛顿第二定律有，联立解得．
（2）设转过后的速度为，由动能定理得，设转过后挡板对小滑块的支持力为，由牛顿第二定律得，联立解得．
14．（1）；（2）
【解析】（1）如图1所示，当折射光线恰好和内圆相切时，光线恰好不会通过内圆，根据几何关系得，，根据折射率公式，代入数据解得．
图1 图2
（2）设光线两次折射的入射角和折射角分别为和与和，据折射定律可得，，如图2所示，作垂直于点，
，解得，解得，则，那么，又，解得．
15．（1）；（2）；（3）
【解析】（1）根据焦耳定律，棒产生的焦耳热，则得棒上产生的焦耳热为，根据功能关系有，代数并解得．
（2）对，由动量定理，又，据法拉第电磁感应定律可得，据闭合电路欧姆定律可得，联立并代数解得．
（3）撤掉后，棒向左做加速运动，棒向右做减速运动，两棒最终匀速运动时电路中电流为零，则，得，对两棒分别应用动量定理，有，，根据能量守恒定律，从撤去到两棒匀速运动的过程中系统产生的热量为，，联立并代数解得
