2024年广东省深圳高级中学高三（上）第三次诊断物理试卷
一、单选题：本大题共8小题，共24分。
1.日本于年月日将福岛第一核电站核废水排入大海，对海洋生态造成恶劣影响。核废水中含有氚、锶、铯、碘等放射性元素，其中铯的半衰期约年，衰变方程为。下列说法正确的是( )
A. 是粒子 B. 是粒子
C. 衰变过程中质量守恒 D. 个铯原子核经过年后一定还有个未衰变
2.如图所示，这是一种古老的舂米机。舂米时，稻谷放在石臼中，横梁可以绕点转动，在横梁前端点固定一舂米锤，脚踏在横梁另一端点往下压时，舂米锤便向上抬起，提起脚，舂米锤就向下运动，击打中的稻谷，使稻谷的壳脱落，稻谷变为大米。已知，则在横梁绕点转动的过程中( )
A. 在横梁绕点转动过程中，、两点的加速度大小相等
B. 舂米锤击打稻谷时对稻谷的作用力大于稻谷对舂米锤的作用力
C. 在横梁绕点转动过程中，点的速度大于点的速度
D. 脚踏在横梁另一端点往下压的过程中，舂米锤的重力势能增大
3.如图所示，在竖直墙壁上固定水平轻杆，为铰链装置，为轻质细绳且与水平方向夹角，小球质量为，通过轻绳系于点，初始时整个装置处于静止状态，现保证点位置不变，逐渐减小绳的长度，使绳的上端由点缓慢移动至点。已知重力加速度为，不计所有摩擦，则下列说法正确的是( )
A. 初始时绳的拉力大小为
B. 移动过程中绳的拉力大小逐渐增大
C. 移动过程中杆的弹力逐渐减小
D. 最终绳的拉力大小减小至
4.神舟十六号是中国“神舟”系列飞船的第十六次任务，也是中国空间站运营阶段的首次飞行任务。如图所示，神舟十六号载人飞船处于半径为的圆轨道Ⅰ、空间站组合体处于半径为的圆轨道Ⅲ，两者都在其轨道上做匀速圆周运动。通过变轨操作后，飞船从点沿椭圆轨道Ⅱ运动到点与空间站组合体对接，已知地球的半径为、地球表面重力加速度为。下列说法正确的是( )
A. 飞船在轨道Ⅰ上的运行速度大于地球的第一宇宙速度
B. 飞船沿轨道Ⅱ运行的周期大于空间站组合体沿轨道Ⅲ运行的周期
C. 飞船在轨道Ⅰ上点的加速度小于在轨道Ⅱ上点的加速度
D. 空间站组合体在轨道Ⅲ运行的周期
5.在匀强磁场中有一不计电阻的矩形线圈，绕垂直磁场的轴匀速转动，产生如图甲所示的正弦交流电，把该交流电接在图乙中理想变压器的、两端，电压表和电流表均为理想电表，为热敏电阻温度升高时其电阻减小，为定值电阻．下列说法正确的是( )
A. 在，穿过该矩形线圈的磁通量为零
B. 变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式为
C. 处温度升高时，电压表、示数的比值不变
D. 处温度升高时，电流表的示数变大，变压器输入功率变大
6.如图，王亚平在天宫课堂上演示了水球光学实验，在失重环境下，往水球中央注入空气，形成了一个明亮的气泡。若入射光在气泡表面的点恰好发生全反射，反射角为，光在真空中传播速度为，则( )
A. 水的折射率 B. 光在水球中的传播速度
C. 光从空气进入水球，波长变短 D. 光从空气进入水球，频率变大
7.如图所示，为两个有界匀强磁场，磁感应强度大 小分别均为，方向分别垂直纸面向里和向外，磁场宽度均为，距磁场区域的左侧处，有一 边长为的正方形导体线框，总电阻为，且线 框平面与磁场方向垂直，现用外力使线框以速 度匀速穿过磁场区域，以初始位置为计时起 点，规定：电流沿逆时针方向时的电动势为正，磁感线垂直纸面向里时磁通量的方向为正，外力向右为正．则以下关于线框中的磁通量、感应电动势、外力和电功率随时间变化的图象正确的是( )
A. B. C. D.
8.如图所示，平行板电容器的两个极板与水平面成角，极板的长度为，板带负电，板带正电，且板接地。若一比荷为的带电小球恰能从板左端沿图中所示水平直线向右通过电容器，重力加速度大小为，下列说法正确的是( )
A. 小球带负电
B. 在此过程中小球的电势能减小
C. 板之间电势差
D. 若小球离开电场时速度刚好为，则运动时间为
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
9.图甲为某一列沿轴传播的简谐横波在时刻的波形图，质点对应的平衡位置的坐标为，质点对应的平衡位置的坐标为，质点对应的平衡位置的坐标为。图乙为质点的振动图像。下列说法正确的是( )
A. 该简谐波的传播速度为，传播方向沿轴负方向
B. 时质点的振动速度小于质点的振动速度
C. 时质点的振动方向向上
D. 该波遇到的障碍物时能产生明显的衍射现象
10.如图所示，等腰直角三角形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，直角边长度为，磁感应强度大小为。在点有一粒子源，可沿纸面内各个方向射出质量为、电荷量为的粒子，所有粒子不计重力、速度大小均为。其中从点沿方向射入磁场的粒子，运动轨迹恰好垂直于边界射出磁场。关于粒子运动下列说法正确的是( )
A. 粒子速度的大小满足
B. 从射出的粒子在磁场中的运动时间都相同
C. 从点射出磁场的粒子在点的速度方向与夹角为
D. 所有从边界出射的粒子中在磁场中运动的最短时间为
11.如图所示，小车静止在光滑水平面上，小车段是半径为的四分之一光滑圆弧轨道，从到小车右端挡板平滑连接一段光滑水平轨道，在右端固定一轻弹簧，弹簧处于自由状态，自由端在点。一质量为、可视为质点的滑块从圆弧轨道的最高点由静止滑下，而后滑入水平轨道，小车质量是滑块质量的倍，重力加速度为，不考虑空气阻力，下列说法正确的是( )
A. 滑块到达点时的速度大小为
B. 弹簧获得的最大弹性势能为
C. 滑块第一次被弹簧反弹后可以回到点
D. 滑块从点运动到点的过程中，小车运动的位移大小为
三、综合题：本大题共5小题，共58分。
12.（8分）实验小组用如图所示的装置验证“机械能守恒定律”。
除了图中所用的器材，还需要的器材有______填正确答案标号。
A.刻度尺
B.天平
C.停表
D.游标卡尺
实验小组将挂有钩码的细线跨过定滑轮固定在滑块上，并保持滑块静止不动，测出遮光条到光电门中心的距离，接通气泵电源，然后将滑块由静止释放。已知钩码的质量为、滑块带遮光条的质量为，遮光条的宽度为，光电门记录的遮光时间为，当地重力加速度为，滑块经过光电门时钩码未着地。则在滑块从释放至遮光条运动至光电门的时间内，系统减少的重力势能为______，系统增加的动能为______。均用题中所给物理量的字母表示
实验小组发现，所测出系统增加的动能总是大于系统减少的重力势能，可能的原因是：______。
13.（10分）某同学利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内阻约。
现备有下列器材：
A.待测的干电池一节
B.电流表量程、内阻
C.电压表量程、内阻约
D.滑动变阻器、
E.电阻箱
F.开关和若干导线
该同学发现上述器材中电流表的量程较小，他想利用现有的电流表和电阻箱改装成一块量程为的电流表。则电阻箱的阻值应取______小数点后保留一位，并在图甲的虚线框Ⅰ内画出改装后的电路图；
图乙为该同学根据图甲所示电路所绘出的图像，、分别为电压表和电流表的示数表盘刻度值并未修改，根据该图像可得被测电池的电动势 ______，内阻 ______小数点后保留两位；
对本实验的系统误差理解正确的是______。
A.电流表的分压作用导致电动势的测量值比真实值偏小
B.电压表的分流作用导致电动势的测量值比真实值偏小
C.干电池内阻的测量值比真实值偏大
D.将虚线框Ⅰ、Ⅱ元件互换，重新进行实验，经过测量值和已知数据的计算，可消除实验的系统误差
14.（10分）如图为一个简易的环境温度报警器，一固定在水平地面上的汽缸，导热性能良好，缸内温度与环境温度可以认为相等，当轻绳拉力刚好为零时，蜂鸣器开始报警。汽缸内有一质量不计、横截面积，的活塞封闭着一定质量理想气体，活塞上方用轻绳悬挂着质量矩形重物。当缸内温度为时，活塞与缸底相距，与重物相距。大气压强，重力加速度大小，不计活塞厚度及活塞与缸壁间的摩擦。
当活塞刚好接触重物时，求缸内气体的温度；
报警器刚开始报警时，求环境温度。
15.（12分）如图所示，一轻质弹簧的一端固定在滑块上，另一端与滑块接触但未连接，该整体静止放在光滑水平桌面上，现有一滑块从光滑曲面上离桌面高处由静止开始滑下，与滑块发生碰撞并粘在一起时间极短，共同压缩弹簧推动滑块向前运动，经一段时间，滑块脱离弹簧，继续在水平桌面上匀速运动一段后从桌面边缘飞出。已知，，，，滑块均可视为质点。求：
滑块与滑块碰撞结束瞬间的速度大小；
被压缩弹簧的最大弹性势能；
滑块从桌面飞出时的速度大小。
16.（18分）如图所示，在平面直角坐标系第一象限内存在方向的匀强电场，第四象限范围内存在垂直平面向里，大小为的匀强磁场。一带电量为质量为的粒子，以初速度从点沿方向垂直射入电场，粒子做匀变速曲线运动至点进入第四象限，粒子运动过程中不计重力。求：
第一象限内匀强电场电场强度大小；
粒子在第一象限运动过程中与连线的最大距离；
粒子进入第四象限后与轴的最大距离。
参考答案
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.；、；实验中气垫导轨左端低、右端高。
13.；；；。
14.解：从开始到活塞刚接触重物，气体经历等压变化，则：
代入数据可得：
绳子拉力刚好为零时，对活塞受力分析，由平衡条件有：
活塞从接触重物开始到报警的过程，气体经历等容变化，有：
代入数据可得：
答：当活塞刚好接触重物时，求缸内气体的温度为；
报警器刚开始报警时，求环境温度为。
15.解：滑块从光滑曲面上高处由静止开始滑下的过程，其机械能守恒，设其滑到底面的速度为，由机械能守恒定律有：
，解得：
滑块与碰撞的过程，、系统的动量守恒，碰撞结束瞬间具有共同速度，取向右为正方向，由动量守恒定律有：
解得：
滑块、发生碰撞后与滑块一起压缩弹簧，压缩的过程机械能守恒，被压缩弹簧的弹性势能最大时，滑块、、速度相等，设为速度，由动量守恒定律有：
，解得：
由机械能守恒定律有：
解得
被压缩弹簧再次恢复自然长度时，滑块脱离弹簧，设滑块、的速度为，滑块的速度为
分别由动量守恒定律和机械能守恒定律有：
解得：
答：滑块与滑块碰撞结束瞬间的速度大小为；
被压缩弹簧的最大弹性势能为；
滑块从桌面飞出时的速度大小为。
16.解：粒子从到的过程中，做类平抛运动，
在轴方向有：
在轴方向有：
根据牛顿第二定律有：
解得：，，
所以匀强电场电场强度大小为。
粒子在第一象限运动时，分解为平行于连线方向和垂直于连线方向的两个分运动，粒子与连线的距离最大时，速度方向平行于连线。设与轴的夹角为，则有：，
在垂直连线方向上有：
解得粒子在第一象限运动过程中与连线的最大距离：
粒子到点时，轴方向的分速为，轴方向的分速度为：
则粒子进入第四象限时的速度大小为：
的方向与轴正方向的夹角为。粒子进入第四象限后，在有磁场的区域做匀速圆周运动，在无磁场区域做匀速直线运动，当粒子速度方向平行于轴时，设粒子运动到点，则粒子在点时距离轴最远。粒子做圆周运动时，有：
解得：
粒子做圆周运动的圆弧在轴方向的投影长度为：
由于，可知在到之间有个磁场区域和个无磁场区域
所以粒子进入第四象限后与轴的最大距离为：
答：第一象限内匀强电场电场强度大小为；
粒子在第一象限运动过程中与连线的最大距离为；
粒子进入第四象限后与轴的最大距离为。
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