2024届陕西省商洛市高三下学期第三次尖子生学情诊断考试理综试题-高中物理【含答案解析】

商洛市2024届高三尖子生学情诊断考试（第三次）理科综合试卷考生注意：1.本试卷分选择题和非选择题两部分。满分300分，考试时间150分钟。2.答题前，考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。3.考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。4.本卷命题范围：高考范围。二、选择题：本题共8小题，每小题6分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第14~18题只有一项符合题目要求，第19~21题有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。1.一人乘坐电梯从高层下降到地面，电梯启动和制动过程加速度大小相等，电梯从启动开始到运动至地面过程中，人的速度大小为v，人受到电梯底板的支持力大小为F，其中v随x的变化图像中曲线为抛物线，两者大小随位移x或时间t的变化图像正确的是（）A. B.C. D.【答案】A【解析】【详解】AB．电梯从高层运动到地面过程中，电梯启动和制动加速度大小相同，即电梯先向下做匀加速运动，再做匀速运动，最后做匀减速运动，匀加速阶段，根据匀减速阶段，有x和v是二次函数关系，是开口向左和向右的一段抛物线，选项A正确，B错误；D．人第一阶段是失重，最后阶段为超重，D错误；C．由于启动和制动的加速度大小相同，则第一阶段减小的支持力和最后阶段增加的支持力大小相同，C图像中支持力变化量不同，C错误。故选A。2.一群处于能级（基态）的氢原子吸收频率为、的两种光子后，分别跃迁到和的两能级上（），其对应的能量分别为、，处于m、p两能级的氢原子不稳定会向低能级跃迁。已知普朗克常量为h，下列说法正确的是（）A.B.按照玻尔原子理论的基本假设可知，处于m能级的氢原子的核外电子离原子核远一些C.、、和之间的关系式为D.大量处于m、p两能级的氢原子向低能级跃迁时，最多能辐射出种光子【答案】D【解析】【详解】AC．根据玻尔原子理论的基本假设可知，由于所以解得AC错误；B．由于按照玻尔原子理论的基本假设可知，处于m能级的氢原子的核外电子离原子核近一些，故B错误；D．大量处于m、p两能级的氢原子向低能级跃迁时最多能辐射出种光子，D正确。故选D。3.如图所示，将一个轻质小定滑轮固定在天花板上，物体P和Q用不可伸长的轻绳相连，悬挂在定滑轮上，Q放置于水平地面上。现将P拉至水平位置，由静止释放，发现当连接P的细绳与竖直方向成60°时，物体Q刚好离开地面。已知重力加速度大小为g，不计摩擦和空气阻力，两物体均可视为质点，滑轮大小忽略不计。则P、Q质量之比为（）A. B. C. D.【答案】C【解析】【详解】物体Q刚好离开地面，可知绳子拉力恰好等于Q的重力，根据平衡条件可得设连接P的细绳与竖直方向成60°时速度为v，滑轮组距离P的绳子长度为l，根据动能定理可知P的细绳与竖直方向成60°时，根据向心力表达式联立解得故选C。4.图中所示虚线1、2、3、4为静电场等势面，相邻的等势面之间的电势差相等，其中等势面3的电势为0。一个电子在运动中仅受静电力的作用，经过a、b点的动能分别为和，则下列说法正确的是（）A.电子一定是从a点运动到b点B.等势面1的电势为C.电子在等势面2上的电势能为D.电子的电势能为时，它的动能为【答案】D【解析】【详解】A．电子不一定是从a点运动到b点，故A错误；B．若电子从a点运动到b点，根据动能定理，电场力做正功为得即可见相邻的等势面之间的电势差为，因为所以故B错误；C．由上述知所以电子在等势面2上的电势能为故C错误；D．电子在等势面1上的电势能为电子运动中动能和电势能之和不变，为所以电子的电势能为时，它的动能为故D正确。故选D。5.如图所示，宽度为L的区域内存在着同方向的匀强磁场，以中线为界左右两侧的磁感强度大小分别为B和2B，有边长为L的正方形线框abcd，在外力作用力下以中央线为中心做简谐运动，振幅，周期为，其振动速度，设线框的总电阻为R，质量为m，以下说法正确的是（）A.线框中产生交流电的周期为B.线框中交流电动势有效值C.外力的最大值为D.外力的最小值为零【答案】B【解析】【详解】A．线框中产生交流电的周期等于线圈做简谐振动的周期，为，选项A错误；B．ab边在左侧磁场中产生的感应电动势最大值有效值cd边在右侧磁场中产生的感应电动势最大值有效值根据有效值的概念解得线框中交流电动势有效值为选项B正确；C．当cd边在右侧磁场中速度最大时，感应电流最大，此时安培力最大，此时外力等于安培力，则外力最大，则外力最大值为选项C错误；D．当ab边在左侧磁场中速度为零时，安培力最小，但此时线框的加速度不等于零，则根据F=ma可知，外力的最小值不为零，选项D错误。故选B。6.近日，国家航天局公布了我国探月工程四期及深空探测任务后续规划。探月工程四期嫦娥六号任务计划于2025年前后实施，拟在月球背面采样返回。设想嫦娥六号被月球俘获后进入椭圆轨道Ⅰ上运行，当经过近月点M点时启动点火装置，完成变轨后进入圆形轨道Ⅱ上运行，已知月球半径为R，圆形轨道Ⅱ距月球表面距离为nR，椭圆轨道I远月点距月球表面距离为kR，如图所示，忽略其他天体对嫦娥六号的影响，关于嫦娥六号的运动，以下说法正确的是（）A.由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ需要在M点点火使其加速才能完成B.在轨道Ⅰ上的近月点速度是远月点的倍C.在轨道Ⅰ上运行周期是轨道Ⅱ上运行周期的倍D.在轨道Ⅱ上运行速度为月球第一宇宙速度的倍【答案】BC【解析】【详解】A．由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ需要在M点点火制动，使其减速才能完成，故A错误；B．根据题已知条件可得近月点及远月点距月球球心的距离分别为，设在轨道Ⅰ上近月点的速度为，远月点的速度为，取极短时间，根据开普勒第二定律有联立可得故B正确；C．根据题已知可得轨道Ⅰ的半长轴轨道Ⅱ的轨道半径为设嫦娥六号在轨道Ⅰ上运行周期为，在轨道Ⅱ上运行的周期为，根据开普勒第三定律有可得故C正确；D．设月球的质量为，嫦娥六号的质量为，根据万有引力充当向心力可得解得当嫦娥六号环绕月球表面做圆周运动时的速度即为第一宇宙速度，即月球的第一宇宙速度为而嫦娥六号在轨道Ⅱ上运行时的速度由此可得故D错误。故选BC。7.北京冬奥会成功举办，使北京成为首个“双奥之城”，其中跳台滑雪是极具观赏性的项目，由滑门、助滑坡、着陆坡、停止区组成。若将着陆坡简化成倾角为的斜面，如图所示，运动员水平起跳后的运动可视为平抛运动，研究某运动员两次腾空过程，已知第一次起跳时动能为，第二次起跳时动能为，两次落点分别为a、b两点，不计空气阻力，以下说法正确的是（）A.两次落在斜面上时速度方向相同B.第一次落在斜面上时动能为C.两次落在斜面上时动能之比为D.两次腾空过程在空中运动时间之比为【答案】AD【解析】【详解】A．运动员做平抛运动，令落点速度方向与水平方向夹角为，则有可知，两次落在斜面上时速度方向相同，故A正确；B．第一次落在斜面上时，根据动能定理有其中，结合上述有解得故B错误；C．结合上述推导过程可知，第二次落在斜面上时动能为可知，两次落在斜面上时动能之比为，故C错误；D．由于第一次起跳时动能为，第二次起跳时动能为，根据动能的表达式可知，若第一次平抛初速度为，则第二次平抛初速度为，结合上述有，解得，两次腾空过程在空中运动时间之比为，故D正确。故选AD。8.如图所示，距离为L的竖直虚线PQ、MN之间存在沿水平方向的匀强磁场，磁感应强度大小为B。有一质量为m、电阻为R的直角三角形金属线框ACD，，AC边长为3L，CD边长为1.5L，线框底边AC在光滑绝缘的水平面上，给金属线框一个水平向右的初速度，CD边出磁场前瞬间线框的加速度大小为a，线框始终在竖直平面内运动，AC边一直不离开水平面，则下列判断正确的是（）A.CD边出磁场前瞬间，线框的速度大小为B.CD边出磁场后瞬间，线框的加速度大小为aC.在CD边刚出磁场到A点刚要进磁场过程中，线框对地面的压力大于线框重力D.在CD边刚出磁场到A点刚要进磁场过程中，线框的速度减少量为【答案】AD【解析】【详解】A．CD边出磁场前瞬间，线框切割磁感线的有效长度为L，则解得A正确；B．CD边出磁场后瞬间，线框切割磁感线的有效长度为0.5L，则解得B错误；C．从CD边刚出磁场到A点刚要进磁场过程中，线框受到的安培力水平向左，对水平面的压力始终等于线框重力，C错误；D．在CD边刚出磁场到A点刚要进磁场过程中，应用动量定理有即而解得D正确。故选AD。三、非选择题：共174分。第22~32题为必考题，每个试题考生都必须作答。第33~38题为选考题，考生根据要求作答。（一）必考题：共129分。9.如图所示，将一轻质弹簧左端固定放置在粗糙程度均匀的水平桌面上，然后从弹簧原长位置开始向左依次标记“0”、“1”、“2”、“3”、“4”五个位置，再用两个由同种材料制作的物块将弹簧右端分别压至“1”、“2”、“3”、“4”位置由静止释放，测量出物块每次停止运动时的位置到释放点的距离，得到数据如下表：（1）从同一位置由静止释放，质量大的物块向前滑行的最大距离较__________（填“大”或“小”）。（2）根据表中数据可知，物块的质量为__________（保留一位有效数字）。（3）若将“0”、“1”、“2”、“3”、“4”五个相邻位置间的距离设为，已知弹簧在弹性限度内，弹性势能的大小与弹簧形变量的二次方成正比，则根据上表数据可知，大小关系为__________（填“近似相等”“依次增大”或“依次减小”）。【答案】①.小②.0.05③.近似相等【解析】【详解】（1）[1]根据题意，由动能定理有解得可知，质量大的物块向前滑行的最大距离较小。（2）[2]由（1）分析，结合表中数据可知，同一位置释放，物块运动的距离近似为物块的2倍，则物块的质量为（3）[3]根据题意，由（1）分析，结合表中数据可知，物块在“1”、“2”、“3”、“4”的弹性势能的比值近似为，由于弹性势能的大小与弹簧形变量的二次方成正比，则物块在“1”、“2”、“3”、“4”位置时，弹簧的形变量的比值近似为，即大小关系为近似相等。10.某同学要测量一节新干电池的电动势和内阻，根据实验室提供的器材设计了如图所示的电路，其中为阻值约为的定值电阻，电压表量程为，R为的电阻箱。（1）实验前，先断开电键、，闭合电键，将电阻箱的电阻调到_______（填“0”或“较大”），闭合电键，调节电阻箱，使电压表的指针偏转较大，记录电压表的示数及电阻箱的阻值，再闭合电键，调节电阻箱，使电压表的示数仍为，记录这时电阻箱的阻值，则的阻值为_____。（2）将电键、断开，闭合电键，多次调节电阻箱，得到多组电压表的示数及对应的电阻箱的阻值，以为纵轴，为横轴作图像，得到图像的斜率为k，与纵轴的截距为b，则电池的电动势为__________，电池的内阻为___________；（均用测得的物理量符号表示）（3）本实验由于___________，使测量结果存在系统误差；若用四个电键均闭合后的电路测电源电动势和内阻，则这样实验有什么弊端？___________。【答案】①.较大②.③.④.⑤.电压表分流⑥.电压表示数变化范围很小，实验结果误差大【解析】【详解】（1）[1]因较小，也为了电路安全，实验前，应将电阻箱接入电路的电阻调到较大。[2]闭合电键，实验中两次电压表示数都为，则得（2）[3][4]根据闭合电路欧姆定律得到结合题意有，解得，（3）[5]本实验由于电压表的分流，使测量结果存在系统误差。[6]若用四个电键均闭合后的电路测电源电动势和内阻，因新电池内阻很小，实验过程会发现电压表示数变化范围很小，实验结果误差较大。11.如图所示，以O为圆心的环状匀强磁场区域的磁感应强度B1=0.2T，环形磁场的内半径R1=0.5m，外半径R2=1.0m，带电粒子的比荷．AB连线过O点，A、B两点均在磁场内并分别位于磁场的两边界处．（不考虑粒子的重力及粒子间的相互作用，粒子的速度方向都与纸面平行，边界处于有磁场）求：（1）若A点有一粒子源，沿环状磁场半径方向由A点射入磁场的粒子，不能穿越磁场的最大速度多大？（2）若B点有一粒子源，从B点沿切线方向向右射入B1磁场区，为使粒子始终在磁场中运动不从边界离开磁场，则粒子的速度满足什么条件？【答案】（1）；（2）或【解析】【详解】(1)要粒子沿环状的半径方向射入磁场，不能穿越磁场，则粒子的临界轨迹必须要与外圆相切，轨迹如图甲所示由图中可得解得故粒子沿半径方向射入磁场不能穿越磁场的最大速度为(2)当粒子以的速度与内圆、外圆相切时，如图乙所示，由图可知当粒子以的速度与内圆、外圆相切时，如图所示，由图可知当粒子以的速度与外圆重合时，如图所示，由图可知由得所以粒子从B点向右沿切线射入磁场以不从磁场射出或．12.如图所示，在地面上固定一个倾角为的斜面，斜面的底端固定一个与斜面垂直的挡板。质量分别为，的两小物块P、Q紧靠并静止在斜面上，两者之间有少许炸药，Q与挡板的距离。某时刻两者之间的炸药引爆，P、Q瞬间分离。其中P的初速度大小为。P、Q与斜面之间的动摩擦因数均为。所有碰撞均为弹性碰撞且碰撞时间极短。炸药质量不计，两物块均视为质点，重力加速度g取，。求：（1）Q与挡板第一次碰撞前的瞬时速度的大小；（2）P、Q相碰时的位置与挡板之间的距离；（3）P整个运动过程中，与斜面之间摩擦产生热量。（结果均保留两位有效数字）【答案】（1）3.8m/s；（2）0.88m；（3）2.3J【解析】【详解】（1）设沿斜面向下为正方向，在爆炸过程，根据动量守恒定律有Q向下运动到碰撞过程，根据动量定理有解得（2）由题设条件，可知由于，即P、Q相碰时P已经静止，P向上运动到停止过程，根据动能定理有解得则P、Q相碰时的位置与挡板之间的距离为（3）Q向上运动到与P碰撞前瞬间有解得P、Q相碰过程，由动量和机械能守恒有，解得，P再次向上运动到停止过程，根据动能定理有解得设Q再次运动到P处速度为，由动能定理有解得故不会发生第二次碰撞，P整个运动过程中，与斜面之间的摩擦生热为（二）选考题：共45分。请考生从2道物理题、2道化学题、2道生物题中每科任选一题作答。如果多做，则每学科按所做的第一题计分。33.[物理——选修3-3]（15分）13.下列说法正确的是（）A.气体的内能包括气体分子的重力势能B.布朗运动是指悬浮在液体中固体颗粒运动C.随着科技的发展，内燃机的效率可能达到100%D.晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点E.脱脂棉脱脂的目的在于使它从不被水浸润变为可以被水浸润，以便吸取药液【答案】BDE【解析】【详解】A．气体的内能包括气体分子的平均动能和分子间相互作用的势能，不包括气体分子的重力势能，故A错误；B．布朗运动是指悬浮在液体中的固体颗粒的运动，符合定义，故B正确；C．根据热力学第二定律，热机的效率不可能达到100%，故C错误；D．晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，符合事实，故D正确；E．脱脂棉脱脂的目的在于使它从不被水浸润变为可以被水浸润，符合实际，故E正确。故选BDE。14.如图所示，竖直放置、导热性能良好的汽缸由截面积不同的两圆筒连接而成。质量为、截面积的活塞A和质量为、截面积的活塞B间用20cm长的细轻杆连接，两活塞间封闭一定质量的理想气体，两活塞与筒内壁无摩擦且不漏气。初始时，两活塞到两汽缸连接处的距离均为10cm，环境温度为、大气压强，重力加速度g取。求：（1）开始时缸内封闭气体的压强；（2）开始时，轻杆对活塞B的作用力；（3）缓慢升高环境温度，使活塞A刚好要脱离小圆筒，则升高后的环境温度多大。【答案】（1）；（2）40N；方向向下；（3）【解析】【详解】（1）设开始时缸内气体的压强为，根据平衡条件有解得（2）对活塞B研究，设杆对B有向上的作用力F，根据平衡条件有解得即杆对活塞B的作用力大小为40N，方向向下。（3）由于活塞缓慢移