2022~2023学年安徽省皖南八校高三（第三次）模拟考试物理试卷
一、单选题（本大题共4小题，共16.0分）
1. 下列有关现象说法错误的是( )
A. 跳水运动员从水下露出水面时头发全部贴在头皮上，是水的表面张力作用的结果
B. 地球大气的各种气体分子中氢分子质量小，其平均速率较大，更容易挣脱地球引力而逃逸，因此大气中氢含量相对较少
C. 液晶电视的工作原理中利用了液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性
D. 一定质量的理想气体，如果压强不变，体积增大，那么它可能向外界放热
2. 谷歌和宣布，他们发现了第二个“太阳系”，也是迄今为止距离太阳最远的系外行星系开普勒系统。开普勒系统的中心恒星质量约为太阳的倍，半径约为太阳的倍，纵观整个行星系统，即使是发现的最外侧的行星开普勒，其轨道也不及地球，因此开普勒星系又被人们称为“迷你版的太阳系”，则开普勒系统中心恒星与太阳表面处的重力加速度之比约为( )
A. B. C. D.
3. 如图甲所示的电路中，变压器为理想变压器，原、副线圈的匝数比为，电压表和电流表均为理想电表，定值电阻，、输入如图乙所示的电压，时间内为正弦曲线，则电压表和电流表的示数分别为( )
A. 、 B. 、
C. 、 D. 、
4. 尖劈可用来卡紧物体，在距今约万年的新石器时代的石斧、石矛都说明尖劈是人类最早发明并广泛使用的一种简单的工具。如图所示为顶角很小的木质尖劈，将它嵌入木头缝中，可起到卡紧物体的目的。已知木质尖劈与木头间的动摩擦因数为，为了使木质尖劈起到卡紧物体的作用，则木质尖劈的顶角最大约为( )
A. B. C. D.
二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）
5. 科学家设计的“光环”如图所示，“光环”由光纤弯曲而成，圆心为，半径分别为和。部分是超薄板，其上有一发光点，从位置能向右发射出水平光线，发现该光线在“光环”中的路径恰好构成一个正方形，且没有光线从“光环”射出。光在真空中的速度用表示。下列说法正确的是( )
A. 光在“光环”界面处全部是全反射
B. 光在“光环”中走过的路程为
C. “光环”对光线的折射率可能是
D. 光线在“光环”中运行的时间可能是
6. 如图所示，一半径为的圆竖直放置，是圆的一条直径，空间有与竖直平面平行的匀强电场，在圆周上点有一发射器，以相同的初动能平行竖直平面沿不同方向发射带电量为，质量为的小球，小球会经过圆周上不同的点，在这些点中过点的小球动能最大，且、两点间的距离为，忽略小球间的相互作用，重力加速度为，下列说法正确的是( )
A. 电场强度的最小值为
B. 电场强度的最小值为
C. 若电场强度取最小时，小球过点的动能为
D. 若电场强度取最小时且规定点电势为，则点的电势为
7. 如图所示，地面上竖直放置一质量为，半径为的内壁光滑细圆形管道，质量为的小球在管道中，小球可视为质点，圆形管道与左边墙壁的距离为，小球与环形管道由静止向左平动做匀加速运动，运动过程中，小球与环形管道始终相对静止，过小球的半径与水平方向的夹角为，管道与墙壁碰撞后立即静止，重力加速度为，则( )
A. 小球与环形管道匀加速运动的加速度为
B. 小球与环形管道运动到墙壁处的速度为
C. 小球运动到环形管道圆心等高处时对环形管道的压力为
D. 小球恰能通过环形管道的最高点
8. 如图所示，一竖直放置的两平行金属导轨、，导轨间距为，上端接有自感系数为的线圈，其直流电阻可以忽略不计，装置处于水平向里的匀强磁场中，磁感应强度为，一质量为的金属棒从静止开始下滑，金属棒的电阻不计，棒与导轨间的动摩擦因数为，金属棒与导轨始终接触良好，则金属棒下滑距离的过程中( )
A. 金属棒做匀加速直线运动
B. 金属棒下落时的速度为
C. 金属棒下落时其两端的电势差为
D. 金属棒下落时的加速度为
三、实验题（本大题共2小题，共18.0分）
9. 某一物理兴趣实验小组利用节拍器和手机摄像功能来研究摩托车启动过程中速度随时间变化的规律，如图所示，节拍器工作原理与单摆类似，摆杆每次经过中间标尺位置时会发出“啪”的一声响，实验时首先调节节拍器的周期，摩托车启动时节拍器刚好响了一声“啪”，并计序号为，通过拍摄影像，确定每一次“啪”声对应车的位置，数据如下表：
节拍器声响序号
摩托车位置
根据表格内容可知结果均保留两位小数
由表格数据可判断摩托车近似做匀加速直运动，理由是______；
当时摩托车的速度为______；
摩托车的加速度大小为______。
10. 某同学想利用“半偏法”测量量程为的电压表内阻内阻约几千欧，设计了如图甲所示的电路图，可供选择的器材有：电阻箱最大阻值为，滑动变阻器最大阻值，滑动变阻器最大阻值，直流电源电动势为，直流电源电动势为，开关只，导线若干，实验步骤如下：
完善图甲电路图并连接线路；
闭合开关，调节滑动变阻器滑片，使电压表满偏；
______，断开开关，调节电阻箱使电压表示数为，记录电阻箱的阻值。
完善图甲电路图，并用笔画线代替导线，将图乙实物图连接成实验电路______；
为了减小实验误差，实验中电源应选______选填“”或“”，滑动变阻器应选______选填“”或“”；
完善步骤中横线处的操作应为______，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移到图甲中最______填“左”或“右”端；
在步骤中，记录的电阻箱阻值为，则电压表的内阻为______欧，用半偏法测量的电压表的内阻值与其真实值相比，真实值______填“小于”或“等于”或“大于”测量值。
四、计算题（本大题共3小题，共30.0分）
11. 如图所示，在平面直角坐标系的第二象限内有一个半径为的四分之一圆弧，圆弧的圆心点坐标为，圆弧与轴相切于坐标原点，圆弧内有垂直平面向里的匀强磁场，第四象限内有平行轴竖直向下的匀强电场，电场强度为。长为的线性粒子源在第二象限内平行于轴放置，端刚好在轴上，粒子源能源源不断地放出质量为，电荷量为，速度大小相同、方向沿轴正方向的粒子，已知从中点放出的粒子在磁场中运动时间后刚好从坐标原点进入匀强电场，不计粒子的重力和粒子间的相互作用，求：
匀强磁场的磁感应强度大小；
所有能进入匀强电场的粒子第二次经过轴时离坐标原点的最远距离。
12. 如图所示，光滑的六分之一圆弧轨道竖直放置，底端通过光滑轨道与一倾斜传送带连接，倾斜传送带的倾角为，小物块静止于点，一质量为的小物块从圆弧轨道最高点以初速度沿圆弧轨道运动，到最低点时与另一质量为的小物块发生弹性正碰碰撞时间极短。碰撞后两物块的速率均为，且碰撞后小物块沿传送带方向运动，物块通过光滑轨道滑上传送带时无能量损失。已知圆弧轨道半径为，传送带顺时针匀速转动，物块在传送带上运动时，物块相对传送带的速度如图所示，规定沿传送带向下为正方向，重力加速度取，求：
碰撞前瞬时小物块的速度大小；
碰撞后小物块能上升的最大高度及在最高点对圆弧轨道的压力大小；
物块与传送带间的摩擦因数及传送带的长度。
13. 如图甲所示，平行光滑导轨、由倾斜和水平两部分组成，两部分在、处绝缘且平滑连接，倾斜部分与水平面的夹角为在间连接一定值电阻，倾斜部分有垂直斜面向下的磁场，导轨间距，水平导轨间存在一个宽度的匀强磁场区域，磁感应强度大小为、方向垂直水平导轨平面向下导体棒质量为、阻值，长度，导体棒和用绝缘轻弹簧连接静止在磁场区域右侧，导体棒的质量为、阻值，导体棒的质量为、阻值，、长度均为现将导体棒距水平轨道高处的倾斜轨道上由静止下滑，测得导体棒所处位置的磁感应强度与导体棒在该位置速度之间的关系如图乙所示，导体棒穿过水平导轨区域磁场后与导体棒发生碰撞已知导体棒、、在运动过程中均始终与导轨垂直且接触良好，不计导轨电阻求：
导体棒第一次进入磁场时的速度
导体棒第一次穿出磁场的速度大小和此过程中流过导体棒的电荷量
若、间的碰撞为弹性碰撞，求导体棒和间绝缘轻弹簧的最大弹性势能和最终静止的位置．
答案和解析
1.【答案】
【解析】A.液体表面张力有使其表面收缩到面积最小的趋势，当跳水运动员从水下露出水面时头发全部贴在头皮上，是水的表面张力作用的结果，故A正确，不符合题意；
B.温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子平均动能越大，质量越小速度越大，氢分子质量小，其平均速率越大容易挣脱地球引力而逃逸，因此大气中氢含量相对较少，故B正确，不符合题意；
C.液晶像液体一样可以流动，又具有某些晶体的结构特征，光学性质具有各向异性，故C正确，不符合题意；
D.一定质量的理想气体，如果压强不变，体积增大，则温度升高，同时气体对外做功，由热力学第一定律可知，它一定从外界吸热，故D错误，符合题意。
故选D。
2.【答案】
【解析】在星球表面重力近似等于万有引力，则有，则开普勒系统中心恒星与太阳表面处的重力加速度之比。
故选C。
3.【答案】
【解析】等效电路如图所示
等效电阻为
由于变压器只能改变交流电压，则解得
解得
原线圈中的电流为
则电流表的示数为 ，电压表的示数为
ACD错误，B正确。
故选B。
4.【答案】
【解析】由于尖劈具有对称性，则分析尖劈一侧受力即可，将分解为竖直分力 和水平分力 ，设顶角一半为 ，如图所示
将摩擦力分解如图所示
当 时，尖劈可起到卡紧物体的作用，即有
得
即
所以木质尖劈的顶角最大约为 ，A正确。
故选A。
5.【答案】
【解析】A.没有光线从“光环”射出，说明发生的都是全反射，项正确；
B.如图所示
由几何关系可知 为 ，故 长度为 ，所以正方形总长度为 ，项正确；
C.全反射的临界角度为，故折射率，项正确；
D.因此传播时间为，项错误。
故选ABC。
6.【答案】
【解析】由几何关系可知， 与 间的夹角为 ，将重力与电场力等效为新的“重力”，由于过点的小球动能最大，则新的重力 方向沿 方向，如图所示
当电场力与 垂直时，电场力最小，场强最小，则有
解得
故A正确，B错误；
C.过点作 垂直于点，且
由动能定理可得
其中
则有，C错误；
D.点的电势为，D正确。
故选AD。
7.【答案】
【解析】A.小球与环形管道一起做匀加速运动，对小球由牛顿第二定律则有，解得，故A错误；
B.由 ，可得，故B正确；
C.环形管道与墙壁碰撞后瞬间小球速度突变为沿管道切线方向为
由机械能守恒有
在与环形管道圆心等高处，环形管道对小球的弹力为
由牛顿第三定律可知，此时小球对环形管道的压力为 ，故C正确；
D.当小球的速度变为时有，即，即小球恰能到达最高点，故D正确。
故选BCD。
8.【答案】
【解析】A.金属棒由静止开始运动，运动过程中棒切割磁感线产生电动势，与电感线圈组成的回路中有电流产生，电感线圈中产生的自感电动势与棒切割磁感线产生的电动势相等，即
则
两边求和，可得
即
则金属棒所受安培力为
由此可知，棒下滑过程中所受安培力与位移成正比，则金属棒并不是做匀加速直线运动，A错误；
对金属棒下滑过程中由动能定理可知
其中
解得
此时金属棒两端电压为
B错误，C正确；
D.金属棒下落 时，金属棒所受的安培力为
由牛顿第二定律可得加速度为
D正确。
故选CD。
9.【答案】相等时间间隔内的位移差近似相等
【解析】由表格数据可知，摩托车在相等时间间隔内的位移差近似等于 ，由此可知，摩托车近似做匀加速直运动。
节拍器的周期，当 时摩托车的速度为。
由逐差法可知，摩托车的加速度为。
10.【答案】 ； 保持滑动变阻器滑片位置不变 ；左 ；小于
【解析】由滑动变阻器应选最大阻值较小的即为 ，则滑动变阻器用分压式，完善电路图如图所示
实物连线如图所示
利用“半偏法”测电压表内阻实验中，近似认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变，为了减小实验误差，电源电动势应选大的即为 ，滑动变阻器应选最大阻值较小的即为 。
利用“半偏法”测电压表内阻实验中，闭合开关 ，先使电压表满偏，步骤中保持滑动变阻器滑片位置不变，断开开关 ，使电压表半偏。
闭合开关 前，滑动变阻器的滑片应该移到图甲中最左端，其目的是保护电表，且使电压表的示数从零开始调节。
在步骤中，记录的电阻箱的阻值为 ，根据串联电路的分压特点得 。
根据设计电路可知，实际上在调节电阻箱时滑动变阻器上的分压要变大，大于 ，故电阻箱分得的电压大于 ，电阻箱的阻值大于电压表的真实值。
11.【答案】从 中点射出的粒子进入磁场后的运动轨迹如图所示
由几何关系可知， 与 垂直，并将 平分，由于 与 平行，根据三角形全等可知，粒子在磁场中做圆周运动的半径
粒子在磁场中做圆周运动的轨迹所对应的圆心角为 ，则有
解得；
粒子在磁场中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律得
解得
设粒子经磁场后速度与轴正方向成 角进入匀强电场，粒子将做类斜抛运动，则有
其中
联立解得
当 时，。

【解析】根据几何关系、牛顿第二定律和周期的计算公式得出磁感应强度的大小；
根据牛顿第二定律得出粒子的速度，结合类平抛运动的特点得出最远的距离。
12.【答案】对小物块由到由动能定理得
代入数据解得
由题意可知，碰撞后物块和物块的速率均为 ，且由动量守恒可知，物块碰后的速度方向向左。设碰撞后小物块能上升的最大高度为，由动能定理得
代入数据解得
设小物块上升到最大高度处与点连线与竖直方向的夹角为 ，由几何关系可知
在最高点由平衡可得
联立解得；
由题意可知，传送带的速度大小为 ，则有
且
小物块在传送带上运动时由牛顿第二定律可得
联立解得
对第一阶段小物块有
同理第二阶段有
联立解得

【解析】本题考查动能定、圆周运动规律、牛顿第二定律以及匀变速直线运动的综合应用，能够正确理解图像的含义是解题的关键。
13.【答案】解：导体棒在倾斜轨道运动时有
其中
由图乙可知：
解得：
由公式
解得： ；
导体棒第一次穿过水平部分磁场过程，规定向右为正方向有
解得：；
若、间的碰撞为弹性碰撞，此过程中动量守恒和机械能守恒，规定向右为正方向，有
解得：、
对导体棒和，两者速度相同时弹簧弹性势能最大，设共同速度为，则由动量守恒定律有
解得：
由能量守恒定律得
设导体棒最终停在距水平磁场右边界处，由
解得：。
【解析】本题考查了牛顿第二定律、法拉第电磁感应定律、动量定理、动量守恒定律、机械能守恒定律、能量守恒定律这些知识点；
结合法拉第电磁感应定律、安培力，根据牛顿第二定律列式即可求解；
根据安培力的冲量，利用动量定理列式求解即可；
根据弹性碰撞列式，再利用动量守恒定律、能量守恒定律，结合安培力的冲量根据动量定理求解即可。
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