2023-2024年河南省湘豫名校联考高三上学期一轮复习诊断考试物理试题（三）（解析版）

湘豫名校联考2023年12月高三一轮复习诊断考试（三）物理一、选择题1.著名物理学家费曼曾设计过这样一个实验：一块水平放置的绝缘体圆盘可绕过其中心的竖直轴自由转动，在圆盘的中部有一个线圈，圆盘的边缘固定着一圈带负电的金属小球，如图所示。当线圈接通直流电源后，圆盘会发生转动，线圈中的电流方向如图中箭头所示。下列说法正确的是（）A.电流对静止电荷有作用力B.磁场对静止电荷有作用力C.圆盘会发生转动，不符合能量守恒定律D.变化的磁场可以产生电场【答案】D【解析】静止电荷不受电流和磁场的作用，故AB错误；线圈接通电源瞬间，变化的磁场产生变化的电场，从而导致带电小球受到电场力，使其转动。因线圈中电流沿顺时针且增大，根据安培定则可知有垂直于线圈向下的磁场，从而产生向上的感应磁场，则有逆时针方向的电场，使带负电小球受到顺时针方向的电场力，即沿顺时针方向转动。圆盘的转动的能量最初能量来源是由于电能的转化而来，所以符合能量守恒定律，故D正确，C错误。故选D。2.某物体沿一直线运动，时刻开始计时，物体运动的图象如图所示，根据图象信息，下列说法正确的是（）A.物体在前内的位移是 B.物体的加速度大小是C.物体在前内的位移是 D.物体在时的速度是【答案】C【解析】根据函数图像可得，代入数据求得，物体在前内的位移是，A错误；由匀变速直线运动的位移公式可得，根据图像分析解得，，B错误；物体在前内的位移，C正确；物体在时的速度是，D错误。故选C。3.如图所示，，，是在弹性介质中同一直线上的三个点，，，在点有一波源，时刻，波源开始向上振动，形成沿直线向右和向左传播的两列横波。已知时，点第一次达到波峰；时，点第一次达到波谷。则在时刻观察到间的波形图正确的是（）A. B.C. D.【答案】A【解析】设波速为，周期为，由题意得，，联立解得，，而波长，在时刻，波源振动了一个周期，即应处于平衡位置且向上运动，A正确。故选A。4.如图所示，把一个很薄的三棱锥玻璃体倒置（底面为等边三角形且与水平面平行，三个侧面为全等的等腰三角形），紧挨玻璃体正下方有一水平放置的平整玻璃砖，它和三棱锥玻璃体间有一层薄空气膜。现用红色光垂直于上表面照射，从装置正上方向下观察，可看到（）A.一系列明暗相间等间距的三角形条纹B.一系列明暗相间等间距的圆形条纹C.一系列明暗相间，且由中心向外，间距越来越大的三角形条纹D.若将红光换成蓝光，亮条纹将变稀疏【答案】A【解析】由题意可知，从中心向外，经过相同的宽度，空气膜厚度增加量相同，根据光的干涉原理知，从装置的正上方向下观察，可看到一系列明暗相间、等间距的三角形条纹，A正确，BC错误；蓝光波长比红光短，若将红光换成蓝光，条纹间距变小，亮条纹将变得密集，D错误。故选A。5.如图所示，是一个立方体物体，中间有一个光滑球形孔，小球位于球形孔内，整个装置放在足够长的木板上。已知立方体与长木板之间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现将木板的倾角由缓慢增大到，在此过程中，下列说法正确的是（）A.木板受到的压力逐渐增大B.立方体受到木板的摩擦力逐渐变大C.小球对立方体的压力逐渐变大D.小球对立方体的压力大小先不变后减小【答案】D【解析】对于整体进行受力分析可得受到的压力为，，缓慢增大木板的倾角的过程中，减小，增大，当时，开始滑动，摩擦力，开始减小，故AB错误；对进行研究，可知只受重力和球形孔对的支持力，根据二力平衡可知对的压力大小先不变，当开始滑动以后，加速度增大，根据牛顿第二定律可知，对的压力开始减小，故C错误，D正确。故选D。6.某同学为了研究长方体铁芯的涡流热功率，制作了如图所示的模型，用电阻率为的硅钢薄片绕成一个底面边长为的正方形、厚度为、高度为的长方体，其中。沿平行于长方体轴线方向存在磁感应强度为的磁场。则下列说法正确的是（）A.硅钢薄片中瞬时感应电动势的表达式为B.硅钢薄片中感应电动势的有效值为C.硅钢薄片中电流最大值为D.磁场变化的一个周期内通过此硅钢薄片的电荷量一定不为零【答案】B【解析】由于，可认为通过硅钢薄片的磁通量表达式为，根据法拉第电磁感应定律，可知瞬时感应电动势的表达式为，则感应电动势的最大值为，感应电动势的有效值为，选项B正确，选项A错误；根据电阻定律，硅钢薄片的电阻为，硅钢薄片中电流的最大值为，选项C错误；根据正弦式交变电流规律可知，磁场变化的一个周期内通过此硅钢薄片的电荷量一定为零，选项D错误。故选B。7.气排球轻，很适合老年人锻炼身体。某退休工人在打气排球时将一质量为的气排球以大小为的初速度竖直向上抛出，落回抛出点时的速度大小为。已知气排球在运动过程中所受空气阻力的大小与其运动速度大小成正比。若选竖直向上方向为正方向，选取抛出点为重力势能的零势能点，已知重力加速度大小为，则下列加速度和速度随时间变化的图象以及动能和机械能随高度变化的图象正确的是（）A. B.C. D.【答案】D【解析】上升过程中，加速度方向向下，大小为，，速度减小，加速度减小，加速度随时间的变化率在减小；下降过程中，加速度方向向下，大小为，，速度增加，加速度减小，加速度随时间的变化率的减小，即加速度和速度随时间的变化率一直减小，故AB错误；根据动能定理可得，上升过程中，下降过程中，所以斜率大小应该越来越小，故C错误；由功能关系可知，即在上升过程中斜率越来越小，在下降过程中斜率越来越大，故D正确。故选D。8.某同学设计了一货物输送装置，将一个质量为载物平台架在两根完全相同、半径为，轴线在同一水平面内的平行长圆柱上。已知平台与两圆柱间的动摩擦因数均为，平台的重心与两柱等距，在载物平台上放上质量为的物体时也保持物体的重心与两柱等距，两圆柱以角速度绕轴线作相反方向的转动，重力加速度大小为。现沿平行于轴线的方向施加一恒力，使载物平台从静止开始运动，物体与平台总保持相对静止。下列说法正确的是（）A.物体和平台开始运动时加速度大小为B.物体和平台做匀加速运动C.物体受到平台的摩擦力逐渐减小D.只有当时平台才能开始运动【答案】C【解析】平台与两个圆柱表面的摩擦力相等，大小，开始时平台受到两圆柱的摩擦力平衡，所以开始运动时加速度大小为，故A错误；圆柱表面的点转动的线速度大小为，若平台运动的速度大小为，则，根据牛顿第二定律可得，因为在不断增大，加速度会越来越小，故B错误；对物体进行受力分析可得，物体受到平台的摩擦力逐渐减小，故C正确；开始运动时加速度大小为，所以即使较小，平台也运动，故D错误。故选C。9.某玩具公司设计了一种有趣的玩具，在一个均匀带正电球体中沿直径开一个光滑水平管道，将一个带负电的小球（视为质点）从入口的点由静止释放，小球将穿过管道到达另一端的点。已知均匀带电的球壳对球内带电质点的作用力为。下列分析判断正确的是（）A.小球在管道中做简谐运动B.球心处的电场强度大小为零，电势最低C.小球从入口的点运动到点的过程中，电势能先减小后增大D.点的电场强度最大，电势最高【答案】A、C【解析】设点到点的距离为，带电球的电荷密度为，则根据库仑定律可得，小球在管道中做简谐运动，A项正确；根据电场强度的定义可得电场强度，球心处的电场强度为零，但电势最高，点的电场强度最大，电势最低，所以选项B、D错误；小球从入口的点运动到点的过程中，电场力先做正功，后做负功，电势能先减小后增大，选项C正确。故选AC。10.如图所示，某同学设计了一种粒子探测器，粒子源放置在边长为的正方形的中心，正方形四边均为荧光屏，在正方形内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为，粒子源能向纸面内的各个方向发射比荷为的带正电粒子，粒子打到荧光屏上后即被荧光屏吸收，不考虑粒子间的相互作用和荧光屏吸收粒子后的电势变化，不计粒子源的尺寸大小和粒子重力。下列说法正确的是（）A.若粒子的速度大小，则所有粒子均不能打到荧光屏B.若粒子的速度大小，则所有粒子均不能打到荧光屏C.若粒子的速度大小，则所有粒子均能打到荧光屏D.若粒子的速度大小，则所有粒子均能打到荧光屏【答案】、B、D【解析】粒子在磁场中做匀速圆周运动，根据洛伦兹力和牛顿第二定律有，若，即，则所有粒子均不能打到荧光屏，故B正确，A错误；如图所示：只要图中粒子能打到荧光屏，则所有粒子均能打到荧光屏，即，解得，由，解得，故D正确，C错误。故选BD。11.年月日时分，中国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功发射第五十六颗北斗导航卫星。北斗卫星的轨道主要分为中圆轨道、倾斜地球同步轨道、地球静止轨道和高轨道等类型。如图所示，为地球静止轨道卫星，其轨道半径为，为与地球自转方向相同的中圆轨道卫星，其轨道半径，为地心。已知地球的自转周期为，从某次卫星、距离最近时开始计时，则下列说法正确的是（）A.卫星的周期为B.经历时间后、、三者间第一次构成直角三角形C.经历时间后、、三者间第二次构成直角三角形D.经历时间后、第一次相距最远【答案】A、C【解析】设卫星周期为，由万有引力定律和牛顿第二定律可得，，解得，A正确；如图所示：当比多转动时，、、三者间第一次构成直角三角形，，B错误；当比多转动时，、、三者间第二次构成直角三角形，，C正确；当比多转动时，、第一次相距最远，，D错误。故选AC。12.如图所示，两电阻为零的光滑导轨水平放置在垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度大小为，导轨间距最窄处为一狭缝（狭缝宽度不计），取狭缝所在处点为坐标原点，狭缝右侧两导轨与轴夹角均为，导轨左端通过单刀双掷开关可以与电容或电阻相连，导轨上有一足够长且不计电阻的金属棒与轴垂直，在外力（大小未知）的作用下从点开始以速度向右匀速运动，若某时刻开关接，外力用表示，通过金属棒电流的大小用表示；若某时刻开关接，外力用表示，通过金属棒电流的大小用表示。关于外力、电流大小随时间变化的图象关系正确的是（）A. B.C. D.【答案】A、D【解析】由题知金属棒匀速切割磁感线，根据几何关系切割长度为，，则产生的感应电动势为，当开关接时，通过金属棒的电流为，则可得，由于具有初速度，则开始计时时、不为零，不过原点。故选项A正确，选项B错误；当开关接时，通过金属棒的电流为，则可得，由于具有初速度，则开始计时时、不为零，不过原点。选项D正确，选项C错误。故选AD。二、非选择题13.某研究性学习小组设计了如图所示装置来测量滑块与水平桌面间的动摩擦因数。已知滑块、的质量均为，用绕过光滑定滑轮的轻绳连接、滑块上装有质量不计的遮光片，另有个质量均为的槽码，开始位于滑块上，整体装置处于静止状态。竖直标尺下端固定有光电门。（1）先记下遮光片在标尺上对准的位置，再将滑块上面的槽码移一个放在滑块上面。由静止释放滑块，记录遮光片通过光电门的遮光时间为，若遮光片的宽度为，则遮光片挡光时滑块的速度为________。（2）继续将滑块上面的槽码移动到滑块上面，每移动一个槽码，就由静止释放滑块，保持每次滑块下落的位置不变，重复（1）实验多次，测得多个对应的遮光片遮光时间，分别对应滑块上的槽码个数时的情况。通过标尺测出滑块释放时遮光片离光电门的距离，取当地重力加速度大小为，为了能直观地研究实验规律，以为纵轴，以________（选填“”“”或“”）为横轴作图，作出图象的斜率为，则滑块与水平桌面间的动摩擦因数________（用已知量和已经测出的量的字母表示）。【答案】①.；②.；③.【解析】（1）由题意可得，遮光片遮光时滑块的速度。（2）[2][3]对系统根据牛顿第二定律得，而，解得，所以，解得，可知与成正比，故选为横轴作图。14.某同学为了精确测量一电流表的内阻并精确测出电源的电动势和内阻，设计了如图甲所示的电路图。实验室提供的器材如下：待测电源、两个完全相同的电流表（内阻不可忽略）、电阻箱一个、单刀单掷开关和，导线若干。（1）根据电路图甲所示，在图乙中用笔画线代替导线连接实物图________。（2）实验的主要步骤有：①闭合，，多次调节电阻箱，并记录其阻值及对应的电流表的示数；②保持闭合，断开开关，多次调节电阻箱，并记录其阻值及对应的电流表的示数；③根据记录的数据，作出先后两次实验数据对应的两条图线如图丙所示．由图线可得电动势________，________，电源的内阻________（用图中、、表示）。【答案】①.；②.；③.；④.【解析】（1）通过开关控制电路中的电流表是否接入电路，应用安培表和电阻箱两次测量，即可求电源的电动势和内阻，以及电流表内阻，电路连接如图所示。（2）[2][3][4]闭合、，多次调节电阻箱，并记录其阻值及对应的电流表的示数，根据闭合电路欧姆定律得，即，所以，，保持闭合，断开，多次调节电阻箱，并记录其阻值及对应的电流表的示数，根据闭合电路欧姆定律得，即，所以，所以。15.如图甲所示，直径为的单色圆形面光源水平放置在某种液体中，已知圆形面光源到水面的距离为，紧贴液体表面的上方水平放置一光传感器，传感器上光强随位置变化如图乙所示，图中光强最强的区域对应传感器部分的直径为的一个圆形区域，该圆形区域外侧光强迅速减小。已知真空中的光速为。求：（1）该单色光在该液体内的折射率；（2）从光源发出的光到达光传感器所需的最长时间。【答案】（1）；（2）【解析】（1）设临界角为，根据全反射的临界角关系可得，如图由几何知识可知，，解得。（2）光在液体中的传播速度为，从光源发出的光到达光传感器的最大距离为，从光源发出的光到达光传感器所需的最长时间。16.如图所示，劲度系数为的轻质弹簧一端固定在竖直墙壁上，另一端与质量为的不带电滑块相连，此时弹簧恰好处于原长。另一质量为、带电荷量为的滑块静止在滑块右侧且与相距处，滑块、与水平地面间的动摩擦因数均为，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。已知弹簧的弹性势能（为弹簧的形变量）。现在整个空间加上一个水平向左的匀强电场，其电场强度，已知、碰撞时间极短，且与碰撞后一起向左运动但不粘连，碰撞过程中电荷不发生转移，且的带电荷量不变，重力加速度大小为。求：（1）与发生碰撞瞬间的速度大小；（2）弹簧的最大压缩量，并讨论此时两滑块保持静止状态所满足的条件。【答案】（1）；（2）【解析】（1）设与发生碰撞前瞬间的速度大小为，则对滑块根据动能定理得，解得。（2）对于、碰撞过程，设碰撞以后的共同速度为，根据动量守恒定律可得，设弹簧的最大压缩量为，则根据功能关系有，解得，若要求此时两滑块保持静止状态，必须有，即要求。17.如图所示，一宽度为的水平传送带以速度向右匀速运动，在传送带上方固定一光滑挡板，挡板与传送带边界的夹角为。现将质量为的物块静止放置在水平传送带边上的点，当物块相对于传送带静止时恰好碰到挡板，物块碰到挡板时，垂直于挡板方向的速度大小减小为零，平行于挡板方向的速度大小不变，最终从传送带上的点离开传送带。已知物块与传送带之间的动摩擦因数为，重力加速度大小为。求：（1）物块在传送带上运动的时间；（2）物块从点运动到点的