2023-2024年安徽省名校聯(lián)盟高三上學(xué)期實(shí)驗(yàn)班12月大聯(lián)考（二模）物理試題(解析版)

高三物理一、選擇題1.某同學(xué)正在進(jìn)行一項(xiàng)體育運(yùn)動(dòng)，他站在一個(gè)力傳感器上進(jìn)行下蹲和站起的動(dòng)作。在動(dòng)作過(guò)程中力傳感器的示數(shù)隨時(shí)間的變化情況如圖所示。已知重力加速度，則該同學(xué)在此過(guò)程中加速度的最大值約為（）A. B. C. D.【答案】A【解析】由圖可知該同學(xué)的重力為，質(zhì)量為，的最小值約為，最大值約為，則當(dāng)有最小值時(shí)加速度有最大值，根據(jù)牛頓第二定律有，解得，故選A。2.如圖所示，三角形的三個(gè)頂點(diǎn)固定三個(gè)帶電量相等的點(diǎn)電荷，、兩處電荷帶正電，處電荷帶負(fù)電。為邊的中點(diǎn)，、為邊中垂線上關(guān)于點(diǎn)對(duì)稱的兩點(diǎn)，、為連線上關(guān)于點(diǎn)對(duì)稱的兩點(diǎn)，處電場(chǎng)強(qiáng)度為。下列說(shuō)法正確的是（）A.點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為B.點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向指向點(diǎn)C.點(diǎn)電勢(shì)高于點(diǎn)D.點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度與點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度相同【答案】C【解析】由題意，處電場(chǎng)強(qiáng)度為，則根據(jù)點(diǎn)電荷產(chǎn)生電場(chǎng)的疊加法則可知，點(diǎn)的點(diǎn)電荷在處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)沿著指向點(diǎn)，、兩點(diǎn)處的點(diǎn)電荷產(chǎn)生的合場(chǎng)強(qiáng)與點(diǎn)的點(diǎn)電荷在處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小相等，方向相反，而根據(jù)點(diǎn)電荷產(chǎn)生場(chǎng)強(qiáng)的計(jì)算公式，可知，點(diǎn)的點(diǎn)電荷在點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大于在處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)，且方向沿著指向點(diǎn)，而根據(jù)對(duì)稱性可知，、兩點(diǎn)處的點(diǎn)電荷在點(diǎn)產(chǎn)生的合場(chǎng)強(qiáng)與在處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小相等，方向相反，即合場(chǎng)強(qiáng)方向沿著指向點(diǎn)，因此可知，點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小一定不為零，且方向指向點(diǎn)，故AB錯(cuò)誤；離正電荷越近電勢(shì)越高，離負(fù)電荷越近電勢(shì)越低，點(diǎn)離正電荷更近，而點(diǎn)離負(fù)電荷更近，且在連線上電場(chǎng)方向由指向，沿電場(chǎng)方向電勢(shì)降低，故點(diǎn)電勢(shì)高于點(diǎn)，故C正確；根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加法則可知，點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)與點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小相等，方向不同，故D錯(cuò)誤。故選C。3.如圖所示，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)裝置研究向心力，輕質(zhì)套筒和質(zhì)量為的小球通過(guò)長(zhǎng)度為的輕桿及鉸鏈連接，套筒套在豎直桿上與原長(zhǎng)為的輕質(zhì)彈簧連接，小球可以沿水平槽滑動(dòng)，讓系統(tǒng)以某一角速度繞勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，球?qū)λ讲矍『脽o(wú)壓力，此時(shí)輕桿與豎直方向夾角。已知彈簧的勁度系數(shù)為，彈簧始終在彈性限度內(nèi)，不計(jì)一切摩擦，，則系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為（）A. B. C. D.【答案】D【解析】球?qū)Σ矍『脽o(wú)壓力時(shí)，此時(shí)彈簧的壓縮量為，對(duì)分析有，根據(jù)牛頓第二定律有，解得，故選D。4.兩玩具車甲、乙在時(shí)刻位置如圖1所示，速度隨時(shí)間的變化圖像如圖2所示。已知時(shí)兩車恰好不相撞，時(shí)乙車停止運(yùn)動(dòng)，且此時(shí)甲車超前乙車。兩車均可視為質(zhì)點(diǎn)，則乙車出發(fā)的位置為（）A. B. C. D.【答案】D【解析】如圖所示：已知時(shí)兩車恰好不相撞，則時(shí)兩車在同一位置，內(nèi)兩車間距為的面積，即；內(nèi)兩車間距為的面積。根據(jù)和相似可得，的面積為的面積的倍，即，所以乙車的初始位置為，故選D。5.年月日，有網(wǎng)友發(fā)視頻稱在鹽官觀潮景區(qū)，錢塘江潮水沖上景區(qū)占鰲塔東側(cè)海塘，沖倒護(hù)欄。已知水的密度，若水正對(duì)沖擊護(hù)欄時(shí)水的速度為，沖擊護(hù)欄后水的速度忽略不計(jì)，可估算潮水對(duì)護(hù)欄沖擊的水壓約為（）A. B. C. D.【答案】A【解析】設(shè)護(hù)欄的橫截面積為，當(dāng)水流撞擊到護(hù)欄上時(shí)，，，則壓強(qiáng)，代入數(shù)據(jù)得，故選A。6.如圖所示，一質(zhì)量為的半球面放在粗糙的水平面上，球心為，輕繩一端固定在天花板上、另一端系一質(zhì)量為的小球（可視為質(zhì)點(diǎn)），小球放在半球面上，小球靜止時(shí)輕繩與豎直方向的夾角為，小球與半球球心連線與豎直方向成角，此時(shí)半球面靜止。已知半球面與水平面的接觸面粗糙，其余摩擦不計(jì)，重力加速度為，則半球面與水平面的摩擦力大小為（）A. B. C. D.【答案】C【解析】以水平方向?yàn)檩S，豎直方向?yàn)檩S，建立坐標(biāo)系，以小球?yàn)檠芯繉?duì)象，受力分析如圖所示，設(shè)當(dāng)半球面靜止時(shí)繩子的拉力大小為，半球面對(duì)小球的支持力大小為，根據(jù)共點(diǎn)力的平衡條件有，，聯(lián)立解得，再將小球和半球面看成一個(gè)整體，由整體受力平衡易知，半球面與水平面的摩擦力，聯(lián)立解得，故選C。7.如圖所示，三塊平行放置的金屬薄板、、中央各有一小孔，小孔分別位于、、點(diǎn)。板與電源正極相連，、兩板與電源負(fù)極相連。閉合電鍵，從點(diǎn)由靜止釋放一電子，電子恰好能運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)（不計(jì)電子的重力影響）。現(xiàn)將板向右平移到點(diǎn)，下列說(shuō)法正確的是（）A.若閉合電鍵后，再?gòu)狞c(diǎn)由靜止釋放電子，電子將運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)返回B.若閉合電鍵后，再?gòu)狞c(diǎn)由靜止釋放電子，電子將運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)返回C.若斷開(kāi)電鍵后，再?gòu)狞c(diǎn)由靜止釋放電子，電子將運(yùn)動(dòng)到和點(diǎn)之間返回D.若斷開(kāi)電鍵后，再?gòu)狞c(diǎn)由靜止釋放電子，電子將穿過(guò)點(diǎn)【答案】B【解析】根據(jù)題意可知，電子從到電場(chǎng)力做正功，從到電場(chǎng)力做負(fù)功或從到電場(chǎng)力做負(fù)功，電子在板間運(yùn)動(dòng)的過(guò)程，由動(dòng)能定理可知，將板向右平移到點(diǎn)，若電鍵處于閉合狀態(tài)，上式仍然成立，電子將運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)返回，故A錯(cuò)誤，B正確；斷開(kāi)電鍵后，根據(jù)，，，聯(lián)立解得，可知板間的電場(chǎng)強(qiáng)度與板間距離無(wú)關(guān)，而斷開(kāi)電鍵后可認(rèn)為極板間電荷量不變，則電場(chǎng)強(qiáng)度不變，根據(jù)動(dòng)能定理可知，因此若斷開(kāi)電鍵后再?gòu)狞c(diǎn)由靜止釋放電子，電子仍將運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)，故CD錯(cuò)誤。故選B。8.年月日傍晚點(diǎn)分左右，一顆命名為“合肥高新一號(hào)”的衛(wèi)星，從海上發(fā)射基地飛向太空，成為中國(guó)低軌衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)的一部分。假設(shè)此衛(wèi)星在赤道平面內(nèi)繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，離地面高度等于地球半徑，運(yùn)行方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同。已知地球自轉(zhuǎn)周期為，地球兩極處重力加速度為，萬(wàn)有引力常量用表示。下列說(shuō)法正確的是（）A.地球的平均密度為B.衛(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為C.赤道表面的重力加速度為D.若赤道上有一衛(wèi)星測(cè)控站，忽略衛(wèi)星信號(hào)傳輸時(shí)間，衛(wèi)星與測(cè)控站能連續(xù)通信的最長(zhǎng)時(shí)間為【答案】D【解析】中周期為貼近地面運(yùn)行衛(wèi)星的周期，而非地球自轉(zhuǎn)周期為，故A錯(cuò)誤；設(shè)地球質(zhì)量為，衛(wèi)星的質(zhì)量為，根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力，有，，解得，故B錯(cuò)誤；兩極處有，赤道處有，解得，故C錯(cuò)誤；如圖所示，衛(wèi)星的通訊信號(hào)視為沿直線傳播，由于地球遮擋，使衛(wèi)星和地面測(cè)控站不能一直保持直接通訊，設(shè)無(wú)遮擋時(shí)間為，則它們轉(zhuǎn)過(guò)的角度之差最多為時(shí)就不能通訊，，解得，故D正確。故選D。9.如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)為，內(nèi)阻不計(jì)，、、為阻值相同的定值電阻，為滑動(dòng)變阻器，電表均為理想電表?，F(xiàn)將的滑片向右滑動(dòng)，電壓表、的示數(shù)改變量的絕對(duì)值分別為、，電流表的示數(shù)改變量的絕對(duì)值為，下列說(shuō)法正確的是（）A.電流表的示數(shù)變大 B.C.變大 D.不變【答案】B、D【解析】變阻器滑片向右滑動(dòng)，接入回路中的變阻器電阻變大，電路總電阻變大，根據(jù)閉合電路的歐姆定律可知，干路電流減小，而電流表接在干路，則電流表示數(shù)減小，故A錯(cuò)誤；設(shè)，可知與并聯(lián)，則其等效電阻，而，由此可知，其比值大小不變，而由于電源內(nèi)阻不計(jì)，則根據(jù)電路圖可得，則可知，大小不變，由此也可得，故BD正確，C錯(cuò)誤。故選BD。10.在一座高樓的頂層，工程師們正在安裝一個(gè)新型的安全裝置，來(lái)檢測(cè)大樓內(nèi)部的振動(dòng)情況，以便及時(shí)采取措施防止可能的安全隱患。如圖為該安全裝置的簡(jiǎn)化模型，豎直放置的輕質(zhì)彈簧下端固定在地面上，上端與物塊甲連接，初始時(shí)物塊甲靜止于點(diǎn)?，F(xiàn)有質(zhì)量為的物塊乙從距物塊甲上方處由靜止釋放，乙與甲相碰后立即一起向下運(yùn)動(dòng)但不粘連，此時(shí)甲，乙兩物塊的總動(dòng)能為，向下運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)時(shí)總動(dòng)能達(dá)到最大為，繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)到達(dá)最低點(diǎn)（未標(biāo)出），之后在彈起過(guò)程中將乙拋離甲。整個(gè)過(guò)程中彈簧始終處于豎直狀態(tài)，且在彈性限度內(nèi)，重力加速度為。下列說(shuō)法正確的是（）A.物塊甲的質(zhì)量為B.彈起過(guò)程中，物塊甲和物塊乙一起運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)時(shí)分離C.、兩點(diǎn)間距離與、兩點(diǎn)間距離之比為D.彈簧彈性勢(shì)能的最大值為【答案】A、C【解析】物塊乙自由下落，設(shè)碰撞前乙的速度為，對(duì)物塊乙由機(jī)械能守恒有，而根據(jù)題意，設(shè)碰后物塊甲和物塊乙的共同速度為，碰后甲、乙的總動(dòng)能為，物塊甲和物塊乙碰撞，碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒，根據(jù)動(dòng)量守恒定律有，聯(lián)立解得，故A正確；物塊甲與物塊乙分離時(shí)速度、加速度均相等，相互作用的彈力為零，此時(shí)刻物塊乙只受重力，加速度豎直向下等于，因此分離時(shí)物塊甲的加速度也等于，合力為，即此時(shí)彈簧處于原長(zhǎng)狀態(tài)，即物塊甲與物塊乙在彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)分離，故B錯(cuò)誤；設(shè)彈簧勁度系數(shù)為，甲、乙兩個(gè)物塊的質(zhì)量均為，設(shè)、兩點(diǎn)間距離為，、兩點(diǎn)間距離為，在點(diǎn)彈簧形變量，在點(diǎn)彈簧形變量，則可得，從到，根據(jù)動(dòng)能定理可得，解得，在點(diǎn)彈簧的形變量，從到，根據(jù)動(dòng)能定理可得，解得，可知，故C正確；物塊甲和物塊乙在最低點(diǎn)時(shí)彈性勢(shì)能最大，又初始時(shí)彈簧的壓縮量為，初始時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能，從物塊甲和物塊乙在點(diǎn)碰后到運(yùn)動(dòng)至最低點(diǎn)，由機(jī)械能守恒定律有，解得，故D錯(cuò)誤。故選AC。二、非選擇題11.某學(xué)習(xí)小組想要驗(yàn)證牛頓第二定律不僅適用于直線運(yùn)動(dòng)，對(duì)曲線運(yùn)動(dòng)同樣適用。他們制作了如圖1所示的裝置，將拉力傳感器固定在天花板上，不可伸長(zhǎng)的細(xì)線一端連在拉力傳感器上的點(diǎn)，另一端系住一個(gè)鋼球，并在點(diǎn)的正下方適當(dāng)?shù)奈恢霉潭ㄒ粋€(gè)光電門。將鋼球拉至細(xì)線與豎直方向成一定角度處無(wú)初速度釋放，記下拉力傳感器顯示的最大示數(shù)和鋼球通過(guò)光電門時(shí)的擋光時(shí)間。已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹椤＃?）用游標(biāo)卡尺測(cè)量鋼球的直徑，如圖2所示，讀數(shù)為_(kāi)_______；（2）除題中測(cè)量的物理量外，還需測(cè)量細(xì)線的長(zhǎng)度和________；（3）若以上測(cè)量物理量在誤差允許的范圍內(nèi)滿足關(guān)系式________（用題中所給的物理量和所測(cè)物理量的符號(hào)表示），則可驗(yàn)證牛頓第二定律不僅適用于直線運(yùn)動(dòng)，對(duì)曲線運(yùn)動(dòng)同樣適用?！敬鸢浮竣?；②.鋼球質(zhì)量；③.【解析】（1）游標(biāo)卡尺的精度為，主尺讀數(shù)為，游標(biāo)尺讀數(shù)為，則鋼球的直徑。（2）（3）[2][3]若要驗(yàn)證在圓周運(yùn)動(dòng)中牛頓第二定律也成立，即需要驗(yàn)證，其中，，即，成立，所以還需測(cè)量鋼球質(zhì)量。12.某實(shí)驗(yàn)小組要測(cè)量一段粗細(xì)均勻的金屬絲的電阻率。（1）用螺旋測(cè)微器測(cè)待測(cè)金屬絲的直徑如圖甲所示，可知該金屬絲的直徑________。（2）用多用電表粗測(cè)金屬絲的阻值。當(dāng)用電阻“”擋時(shí)，發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度過(guò)大，應(yīng)換用倍率為_(kāi)_______（填“”或“”）擋，在進(jìn)行一系列正確操作后，指針靜止時(shí)位置如圖乙所示，其讀數(shù)為_(kāi)_______。（3）為了更精確地測(cè)量金屬絲的電阻率，實(shí)驗(yàn)室提供了下列器材：A．電流表（量程，內(nèi)阻較小可忽略）B．保護(hù)電阻C．電源（輸出電壓恒為）D．開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干①實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)的測(cè)量電路如圖丙所示，調(diào)節(jié)接線夾在金屬絲上的位置，測(cè)出接入電路中金屬絲的長(zhǎng)度，閉合開(kāi)關(guān)，記錄電流表的讀數(shù)。②改變接線夾位置，重復(fù)①的步驟，測(cè)出多組與的值。根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)，作出如圖丁所示的圖線，橫軸表示金屬絲長(zhǎng)度（單位：），則縱軸應(yīng)用________（填“”或“”）表示；若縱軸截距為，斜率為，可得________，金屬絲的電阻率________（用題中給出的已知物理量、、、等表示）。③關(guān)于本實(shí)驗(yàn)的誤差，下列說(shuō)法正確的是________（填選項(xiàng)字母）。A．電表讀數(shù)時(shí)為減小誤差應(yīng)多估讀幾位B．用圖像求金屬絲電阻率可以減小偶然誤差C．若考慮電流表內(nèi)阻的影響，電阻率的測(cè)量值大于真實(shí)值【答案】①.；②.；③.；④.；⑤.；⑥.；⑦.B【解析】（1）根據(jù)螺旋測(cè)微器的讀數(shù)規(guī)律，該讀數(shù)為。（2）[2][3]當(dāng)用電阻“”擋時(shí)，發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度過(guò)大，表明電阻過(guò)小，為了減小讀數(shù)的偶然誤差，換用“”擋，則指針靜止時(shí)位置的讀數(shù)為。（3）[4][5][6]根據(jù)歐姆定律有，根據(jù)電阻定律有，解得，則縱軸應(yīng)用來(lái)表示。根據(jù)圖像有，，解得，。③[7]電表讀數(shù)時(shí)應(yīng)該根據(jù)量程確定精度，由出現(xiàn)不精確的位次選擇估讀的位次，因此電表讀數(shù)時(shí)多估讀幾位并不能減小誤差，A錯(cuò)誤；圖像法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，能夠盡量利用到更多的數(shù)據(jù)，減小實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的偶然誤差，即用圖像求金屬絲電阻率可以減小偶然誤差，B正確；根據(jù)上述分析過(guò)程，電阻率是根據(jù)圖線的斜率求解的，令斜率為，即，可見(jiàn)電阻率的測(cè)量值與是否考慮電流表的內(nèi)阻無(wú)關(guān)，C錯(cuò)誤。故選B。13.為了確保汽車每次能安全順利地通過(guò)一段陡峭的上坡路，小明通過(guò)觀察汽車在上坡時(shí)的加速度情況對(duì)其進(jìn)行分析。已知汽車總質(zhì)量，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率，坡面與水平面夾角為，汽車在坡面受到的阻力恒為車重的倍，坡面足夠長(zhǎng)。某次該汽車以加速度啟動(dòng)沿坡向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)功率達(dá)到額定功率后保持功率不變直到汽車獲得最大速度時(shí)，汽車總位移為。重力加速度，，求：（1）汽車保持勻加速直線運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間；（2）汽車從開(kāi)始啟動(dòng)到速度達(dá)到最大值所用的時(shí)間（結(jié)果保留整數(shù)）?！敬鸢浮浚?）；（2）【解析】（1）設(shè)汽車的牽引力為，根據(jù)牛頓第二定律可得，解得，能夠勻加速的最大速度為，故能夠保持勻加速直線運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間為。（2）勻加速的位移為，故保持恒定功率加速階段的位移為，由，解得汽車最大速度為，根據(jù)動(dòng)能定理可得，解得，故總時(shí)間為。14.如圖，一小車靜止于光滑水平面上，小車由兩部分組成，左側(cè)傾角的粗糙斜面通過(guò)一小段圓?。▓D中未畫出）和右側(cè)半徑為的四分之一光滑圓周平滑連接，小車整體質(zhì)量，剛開(kāi)始靠在豎直墻壁上，一質(zhì)量為的滑塊（可視為質(zhì)點(diǎn)）從斜面上與圓心等高的位置以一定的初速度沿斜面滑下，第一次恰可以沿圓周上升到圓周最高點(diǎn)。已知滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，重力加速度，，求：（1）滑塊沿斜面滑下的初速度；（2）滑塊第一次返回斜面上升的最大高度；（3）經(jīng)足夠長(zhǎng)的時(shí)間，滑塊與小車組成的系統(tǒng)因摩擦產(chǎn)生的熱量?！敬鸢浮浚?）；（2）；（3）【解析】（1）經(jīng)受力分析可知，滑塊剛開(kāi)始從斜面上滑下時(shí)小車不動(dòng)，當(dāng)滑塊滑到斜面底端時(shí)，設(shè)其速度為，以后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中滑塊和小車系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒，滑塊在光滑圓周上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中二者組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，從滑塊滑到斜面底端到光滑圓周最高點(diǎn)過(guò)程中，設(shè)最高點(diǎn)時(shí)滑塊速度為，有，，聯(lián)立解得，，滑塊在斜面上的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，由牛頓第二定律得，解得，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得，解得。（2）滑塊滑到斜面底端開(kāi)始到滑塊第一次返回斜面到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)，滑塊和小車系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒，則有，聯(lián)立解得。（3）經(jīng)足夠長(zhǎng)時(shí)間，滑塊最終會(huì)相對(duì)靜止在最低點(diǎn)，由動(dòng)量和能量守恒定律可知，，聯(lián)立解得。15.如圖甲，豎直面內(nèi)有一小球發(fā)射裝置，左側(cè)有光滑絕緣圓弧形軌