2023-2024安徽省中学高三上学期物理模拟试题（含解析）

2023-2024学年安徽省中学高三上学期物理模拟试题
考生请注意：
1．答题前请将考场、试室号、座位号、考生号、姓名写在试卷密封线内，不得在试卷上作任何标记。
2．第一部分选择题每小题选出答案后，需将答案写在试卷指定的括号内，第二部分非选择题答案写在试卷题目指定的位置上。
3．考生必须保证答题卡的整洁。考试结束后，请将本试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24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、光滑绝缘水平面上固定一半径为R、带正电的球体A（可认为电荷量全部在球心），另一带正电的小球B以一定的初速度冲向球体A，用r表示两球心间的距离，F表示B小球受到的库仑斥力，在r＞R的区域内，下列描述F随r变化关系的图象中可能正确的是（　　）
A． B．
C． D．
2、如图，AC、BD为圆的两条互相垂直的直径，圆心为O，半径为R，将等电量的异种点电荷Q放在圆周上，它们的位置关于AC对称，+Q与O点的连线和OC间夹角为30°，静电常量为k，则（　　）
A．O点的电场强度大小为
B．O点的电场强度方向由O指向A
C．O点电势小于C点电势
D．试探电荷q从B点移到D点过程中，电势能始终不变
3、下列说法正确的是（　　）
A．氢原子从能级3跃迁到能级2辐射出的光子的波长小于从能级2跃迁到能级1辐射出的光光子的波长
B．结合能越大，原子核结构一定越稳定
C．根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能增大，核外电子的运动动能减小
D．原子核发生β衰变生成的新核原子序数增加
4、利用图像来描述物理过程，探寻物理规律是常用的方法，图是描述某个物理过程的图像，对该物理过程分析正确的是（　　）
A．若该图像为质点运动的速度时间图像，则前2秒内质点的平均速率等于0
B．若该图像为质点运动的位移随时间变化的图像，则质点运动过程速度一定改变了方向
C．若该图像为一条电场线上各点的电势随坐标变化的图像，则可能是点电荷所形成电场中的一条电场线
D．若该图像为闭合线圈内磁场的磁感应强度随时间变化的图像，磁场垂直于线圈平面，则该闭合线圈内一定产生恒定的电动势
5、某一人造卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为地球同步卫星绕地球轨道半径的，则此卫星运行的周期大约是（　　）
A．6h B．8.4h C．12h D．16.9h
6、如图所示，轻质弹簧一端固定在竖直墙面上， 另一端拴接一质量为m的小滑块。刚开始时弹簧处于原长状态，现给小滑块上施加一水平力F，使之沿光滑水平面做匀加速直线运动，运动过程中弹簧未超出弹性限度。下列关于水平力F随位移x变化的图像正确的是（　　）
A． B．
C． D．
二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
7、如图是质谱仪的工作原理示意图，带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内存在相互正交的匀强磁场和匀强电场E，磁场方向垂直于纸面向里，平板S上有可让粒子通过狭缝到达记录粒子位置的胶片。平板S右方有垂直于纸面向外的匀强磁场，则下列相关说法中正确的是（　　）
A．质谱仪是分析同位素的重要工具 B．该束带电粒子带负电
C．速度选择器的极板带负电 D．在磁场中运动半径越大的粒子，比荷越小
8、如图甲所示，abcd是位于竖直平面内的正方形闭合金属线框，金属线框的质量为m，电阻为R，在金属线框的下方有一匀强磁场区域，MN和PQ是匀强磁场区域的水平边界，并与线框的bc边平行，磁场方向垂直纸面向里．现使金属线框从MN上方某一高度处由静止开始下落，如图乙是金属线框由开始下落到bc边刚好运动到匀强磁场PQ边界的v﹣t图象，图中数据均为己知量，重力加速度为g，不计空气阻力，则在线框穿过磁场的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．t1到t2过程中，线框中感应电流沿顺时针方向
B．线框的边长为v1（t2﹣t1）
C．线框中安培力的最大功率为
D．线框中安培力的最大功率为
9、如图所示，以O为圆心、半径为R的虚线圆位于足够大的匀强电场中，圆所在平面与电场方向平行，M、N为圆周上的两点。带正电粒子只在电场力作用下运动，在M点速度方向如图所示，经过M、N两点时速度大小相等。已知M点电势高于O点电势，且电势差为U，下列说法正确的是（　　）
A．M，N两点电势相等
B．粒子由M点运动到N点，电势能减小
C．该匀强电场的电场强度大小为
D．粒子在电场中可能从M点沿圆弧运动到N点
10、如图所示，在竖直平面内，倾斜长杆上套一小物块，跨过轻质定滑轮的细线一端与物块连接，另一端与固定在水平面上的竖直轻弹簧连接。使物块位于A点时，细线自然拉直且垂直于长杆弹簧处于原长。现将物块由A点静止释放，物块沿杆运动的最低点为B，C是AB的中点，弹簧始终在弹性限度内，不计一切阻力，则（ ）
A．物块和弹簧系统机械能守恒
B．物块在B点时加速度方向由B指向A
C．A到C过程物块所受合力做的功大于C到B过程物块克服合力做的功
D．物块下滑过程中，弹簧的弹性势能在A到C过程的增量小于C到B过程的增量
三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。
11．（6分）如图所示，某实验小组借用“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置，进行“探究做功与物体速度变化的关系”的实验，实验时使小车在砝码和托盘的牵引下运动，以此定量探究细绳拉力做功与小车速度变化的关系。
(1)实验准备了打点计时器及配套的电源、导线、纸带、复写纸及如图所示的器材。若要完成该实验，必需的实验器材还有其中的________。
(2)为达到平衡摩擦力的目的，取下细绳和托盘，通过调节垫片的位置，改变长木板倾斜程度，根据打出的纸带判断小车是否做________运动。
(3)实验开始时，先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行。这样做的目的是________(填字母代号)。
A．避免小车的运动过程中发生抖动
B．可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰
C．可以保证小车最终能够实现匀速直线运动
D．可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力
12．（12分）在“用油膜法估测分子大小”的实验中，用移液管量取0.25mL油酸，倒入标注250mL的容量瓶中，再加入酒精后得到250m的溶液。然后用滴管吸取这种溶液，向小量筒中滴入100滴溶液，溶液的液面达到量筒中1mL的刻度，再用滴管取配好的油酸溶液，向撒有痱子粉的盛水浅盘中滴下2滴溶液，在液面上形成油酸薄膜，待油膜稳定后，放在带有正方形坐标格的玻璃板下观察油膜，如图所示。坐标格的正方形大小为2cm×2cm，由图可以估算出油膜的面积是_________cm2（结果保留两位有效数字），由此估算出油酸分子的直径是_________m（结果保留一位有效数字）。
四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
13．（10分）机械横波某时刻的波形图如图所示，波沿x轴正方向传播，波长λ=0.8m，质点p的坐标x=0.32m．从此时刻开始计时．
①若每间隔最小时间0.4s重复出现波形图，求波速；
②若p点经0.4s第一次达到正向最大位移，求波速；
③若p点经0.4s到达平衡位置，求波速．
14．（16分）如图所示，倾角为37°的固定斜面上下两端分别安装有光滑定滑轮和弹性挡板P，、是斜面上两点，间距离，间距离。轻绳跨过滑轮连接平板B和重物C，小物体A放在离平板B下端处，平板B下端紧挨，当小物体A运动到区间时总受到一个沿斜面向下的恒力作用。已知A、B、C质量分别为m、2m、m，A与B间动摩擦因数，B与斜面间动摩擦因数，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，，，g取，平板B与挡板P碰撞前C与滑轮不会相碰。现让整个装置从静止释放，求：
（1）小物体A在区间上方和进入区间内的加速度大小；
（2）平板B与弹性挡板P碰撞瞬间同时剪断轻绳，求平板B碰撞后沿斜面上升到最高点的时间。
15．（12分）如图所示，质量为m1=0.5kg的物块A用细线悬于O点，质量为M=2kg的长木板C放在光滑的水平面上，质量为m2=1kg的物块B放在光滑的长木板上，物块B与放在长木板上的轻弹簧的一端连接，轻弹簧的另一端与长木板左端的固定挡板连接，将物块A拉至悬线与竖直方向成θ=53°的位置由静止释放，物块A运动到最低点时刚好与物块B沿水平方向发生相碰，碰撞后，B获得的速度大小为2.5m/s，已知悬线长L=2m，不计物块A的大小，重力加速度g=10m/s2，求：
(1)物块A与B碰撞后一瞬间，细线的拉力；
(2)弹簧第一次被压缩后，具有的最大弹性势能。
参考答案
一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24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、C
【解析】
根据库仑定律可知，两球之间的库仑力满足，即随r增加，F非线性减小。
故选C。
2、A
【解析】
AB．两电荷在O点的场强大小为
E1=E2=k
夹角为120°
根据平行四边形定则知合场强为
E=E1=E2=k
方向平行两个电荷的连线向右，故A正确，B错误；
C．等量正负点电荷连线的中垂线上电势相等，因而φO=φC，故C错误；
D．如果只有+Q存在，则B点电势大于D点电势；如果只有-Q存在，同样是B点电势大于D点电势；由于电势是标量，所以两个场源电荷同时存在时，依然有B点电势大于D点电势，故试探电荷q从B点移到D点过程中，电势能是变化的，故D错误。
故选A。
3、D
【解析】
A．根据可知，从能级3跃迁到能级2辐射出的光子的能量小于从能级2跃迁到能级1辐射出的光子的能量，根据波长与频率成反比，则从能级3跃迁到能级2辐射出的光子的波长大于从能级2跃迁到能级1辐射出的光子的波长，故A错误；
B．比结合能越大，原子核的结构越稳定，故B错误；
C．根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子的过程中，电子半径减小，库仑力做正功，氢原子的电势能减小，根据库仑力提供向心力可知核外电子的运动速度增大，所以核外电子的运动动能增大，故C错误；
D．衰变的本质是原子核中的中子转化成一个质子和一个电子，电子从原子核中被喷射导致新核的质量数不变，但核电荷数变大，即原子序数增加，故D正确；
故选D。
4、D
【解析】
A．若该图像为质点运动的速度时间图像，则前2秒内质点的位移等于零，质点的平均速度等于0，但是平均速率不为零，选项A错误；
B．若该图像为质点运动的位移随时间变化的图像，斜率对应速度的大小和方向，则方向恒定，选项B错误；
C．若该图像为一条电场线上各点的电势随坐标变化的图像，这个图像说明只能是匀强电场，不能和点电荷的电场对应，所以C错误；
D．若该图像为闭合线圈内磁场的磁感应强度随时间变化的图像，则磁感应强度的变化率恒定，则该闭合线圈内一定产生恒定的电动势，选项D正确；
故选D。
5、B
【解析】
由题意卫星的轨道半径是同步卫星半径的，根据开普勒第三定律有
可得
故ACD错误，B正确。
故选B。
6、D
【解析】
小滑块运动过程中受到水平向右的拉力以及水平向左的弹力作用，而小滑块运动的位移大小等于弹簧的形变量，根据牛顿第二定律有
所以有
所以水平力随位移变化的图像是不过原点的一条倾斜直线，故A、B、C错误，D正确；
故选D。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
7、AD
【解析】
A．质谱仪是分析同位素的重要工具，选项A正确；
B．带电粒子在磁场中向下偏转，磁场的方向垂直纸面向外，根据左手定则知，该束粒子带正电，选项B错误；
C．在平行极板间，根据左手定则知，带电粒子所受的洛伦兹力方向竖直向上，则电场力的方向竖直向下，知电场强度的方向竖直向下，所以速度选择器的极板带正电，选项C错误；
D．进入磁场中的粒子速度是一定的，根据洛伦兹力提供向心力，有
得
知越大，比荷越小，选项D正确。
故选AD。
8、BD
【解析】
A．金属线框刚进入磁场时，磁通量增加，磁场方向垂直纸面向里，根据楞次定律判断可知，线框中感应电流方向沿逆时针方向，故A错误；
B．由图象可知，金属框进入磁场过程中做匀速直线运动，速度为v1，匀速运动的时间为t2﹣t1，故金属框的边长：L＝v1（t2﹣t1），故B正确；
CD．在金属框进入磁场的过程中，金属框所受安培力等于重力，则得：mg＝BIL，又，又 L＝v1（t2﹣t1），联立解得：；线框仅在进入磁场和离开磁场过程中受安培力，进入时安培力等于重力，离开时安培力大于重力，开始减速，故开始离开磁场时安培力最大，功率最大，为Pm＝F安t2，又，联立得：，故C错误，D正确．
9、AC
【解析】
A．带电粒子仅在电场力作用下，由于粒子在M、N两点动能相等，则电势能也相等，根据可知M、N两点电势相等，A正确；
B．因为匀强电场，所以两点的连线MN即为等势面。根据等势面与电场线垂直和沿电场线方向电势降低的特性，从而画出电场线CO如图
由曲线运动条件可知，正电粒子所受的电场力沿着CO方向；可知，速度方向与电场力方向夹角先大于90°后小于90°，电场力对粒子先做负功后做正功，所以电势能先增大后减小，B错误；
C．匀强电场的电场强度式中的d是沿着电场强度方向的距离，则
C正确；
D．粒子在匀强电场受到的是恒定的电场力，不可能做圆周运动，D错误。
故选AC。
10、ABD
【解析】
A．由题知，不计一切阻力，则物块和弹簧系统机械能守恒，故A正确；
B．由题知，物块从A点运动到B点是先加速后减速，到B点速度刚好为0，弹簧处于伸长状态，此时对物块受力分析可知，弹簧沿斜面向上的分力大于重力沿斜面向下的分力，故物块在B点时加速度方向由B指向A，故B正确；
C．物块从A到C，根据动能定理可知，合力做的功等于动能的增加量，物块从C到B，根据动能定理可知，物块克服合力做的功等于动能的减少量，而物块在A点和B点的速度都为零，故两个过程动能的变化量相等，所以A到C过程物块所受合力做的功等于C到B过程物块克服合力做的功，故C错误；
D．弹簧的形变量越小，弹簧的弹性势能越小，根据几何关系，可知物块从A到C过程的弹簧形变量小于C到B过程的弹簧形变量，故物块下滑过程中，弹簧的弹性势能在A到C过程的增量小于C到B过程的增量，故D正确。
故选ABD。
三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。
11、AC 匀速直线 D
【解析】
（1）[1]．根据本实验的实验原理是合外力所做的功等于动能的变化量，通过研究纸带来研究小车的速度，利用天平测量小车的质量，利用砝码的重力代替小车的合外力，所以需要刻度尺来测量纸带上点的距离和用天平测得小车的质量，即还需要刻度尺，天平（带砝码），故选AC．
（2）[2]．为达到平衡摩擦力的目的，取下细绳和托盘，通过调节垫片的位置，改变长木板倾斜程度，根据打出的纸带判断小车是否做匀速直线运动；
（3）[3]．实验过程中，为减少误差，提高实验的精确度，他先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行，目的是消除摩擦带来的误差，即平衡摩擦力后，使细绳的拉力等于小车的合力，故ABC错误，D正确．
12、2.4×102 8×10-10
【解析】
[1]．2滴溶液中含有纯油酸的体积
观察油膜，大于或等于半格的算一格，小于半格的舍弃，数出小方格个数为60，乘以小方格面积2cm×2cm=4cm2，可估算出油膜面积为
S=60×4cm2=2.4×102cm2
[2]．把油膜视为单分子油膜，油膜厚度为分子直径，由V=dS得出油酸分子的直径
d=8×10-10m
四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
13、①2 m/s ②0.3 m/s ③（0.8+n）m/s（n=0，1，2，3，…）
【解析】
①依题意，周期T=0.4 s，波速
v= = m/s=2 m/s．
②波沿x轴正方向传播，当x=0.2m的振动传到p点，p点恰好第一次达到正向最大位移．
波传播的距离
△x=0.32 m﹣0.2 m=0.12 m
波速
v= = m/s=0.3 m/s．
③波沿x轴正方向传播，若p点恰好第一次到达平衡位置则
△x=0.32 m，
由周期性，可知波传播的可能距离
△x=（0.32+n）m（n=0，1，2，3，…）
可能波速
v==m/s=（0.8+n）m/s（n=0，1，2，3，…）．
14、见解析
【解析】
（1）小物体A在P1、P2区间上方运动时，假设A相对B静止，对A、B、C整体，由牛顿第二定律有：
代入数据解得：
隔离A，有：
代入数据得：
f=5.5m
而A、B间的最大静摩擦力
所以 ，假设成立，A、B、C一起运动。
小物体A进入P1、P2区间上方运动时加速度为：a=0.5m/s2
当小物体A进入P1、P2区间内，隔离A，有：
得 f=6.5m＞fm，即A相对于B向下滑动。对A有：
代入数据解得：
（2）小物体A刚到P2时，A、B、C速度满足
代入数据解得：
v0=1m/s
当小物体A进入P1、P2区间内时，对B、C整体，有：
代入数据解得：
当小物体A刚到P1时，小物体速度满足
代入数据解得：
小物体A从P2到P1运动时间为：
B、C速度为：
此过程中B运动距离为：
因此当小物体A刚过P1时，小物体A离平板B下端距离为：
此时B刚好与挡板P发生碰撞且绳断，此后A将以速度v1=3m/s向下匀速运动，B将向上以做匀速运动。
隔离B，有：
代入数据解得：
对A、B，有：
解得：
此时平板B速度为：
此后A滑离平板B，B继续向上匀减速，对B，有：
代入数据解得：
平板B向上运动到最高点时速度减为零，运动时间为：
因此平板B与挡板P碰后到最高点时间为：
15、 (1)5.25N(2)
【解析】
(1)设物块A与B砸撞前速度大小为v1，根据机械能守恒可知
解得
v1=4m/s
设A被反弹后的速度大小为v2，碳撞过程动量守恒，设B获得的速度大小为v3，则有
m1v1=m2v3+m1v2
解得
v2=-1m/s
设细线的拉力为F，根据牛顿第二定律有
解得
F=5.25N
(2)当弹簧第一次被压缩到最短时，物块B和长木板C具有共同速度，设共同速度大小为v4，根据动量守恒定律有
m2v3=(M+m2）v4
解得
根据能量守恒，得弹簧具有的最大弹性势能
解得