2024年高三物理試卷練習(xí)題及答案（三）

1.如圖1所示，輕質(zhì)彈簧一端固定在天花板上，另一端拴接條形磁鐵，置于絕緣水平桌面上的圓形鋁質(zhì)閉合線圈放在條形磁鐵的正下方，開始時整個裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)．在外力作用下將磁鐵豎直向下移動一定距離(未接觸桌面)，然后由靜止釋放，在之后的運(yùn)動過程中，線圈始終未離開桌面，忽略空氣阻力，下列說法正確的是()圖1A．磁鐵所受彈簧拉力與其重力相等時，磁鐵的加速度為零B．磁鐵上升過程中，從上向下看，線圈中產(chǎn)生順時針方向的電流C．線圈對桌面壓力大小可能大于其重力D．磁鐵最終會靜止，整個過程線圈中產(chǎn)生的熱量等于磁鐵機(jī)械能的減少量【答案】C【解析】若磁鐵向上運(yùn)動，會受到向下的安培阻力，若向下運(yùn)動，會受到向上的安培阻力，因此當(dāng)磁鐵所受彈力與重力等大反向時，磁鐵的加速度不一定為零，故A錯誤；當(dāng)磁鐵向上運(yùn)動時，穿過線圈的磁通量向上減小，根據(jù)楞次定律知，感應(yīng)電流的磁場的方向向上，俯視線圈，線圈中產(chǎn)生逆時針方向的電流，故B錯誤；根據(jù)楞次定律，磁鐵向下運(yùn)動時，受到向上的安培阻力，所以磁鐵對線圈的作用力的方向向下，此時線圈對桌面壓力大小大于其重力，故C正確；磁鐵最終靜止于起始時的平衡位置，根據(jù)能量守恒定律，從靜止釋放至停止，彈簧的彈性勢能的減少量等于磁鐵重力勢能的增加量與線圈中產(chǎn)生的焦耳熱之和，故D錯誤．2．組成“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的地球靜止軌道衛(wèi)星(同步衛(wèi)星)和中軌道衛(wèi)星繞地球在圓軌道上運(yùn)行，由地球靜止軌道衛(wèi)星和中軌道衛(wèi)星的軌道半徑之比可求()A．地球靜止軌道衛(wèi)星與地球的質(zhì)量之比B．地球靜止軌道衛(wèi)星與中軌道衛(wèi)星的質(zhì)量之比C．地球靜止軌道衛(wèi)星和中軌道衛(wèi)星受地球的萬有引力之比D．地球靜止軌道衛(wèi)星和中軌道衛(wèi)星繞地球運(yùn)動的周期之比【答案】D【解析】根據(jù)萬有引力提供向心力：Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(4π2,T2)r，已知衛(wèi)星的軌道半徑之比，可求運(yùn)動的周期之比，但無法計算衛(wèi)星的質(zhì)量關(guān)系，由于兩衛(wèi)星的質(zhì)量關(guān)系未知，也無法求出衛(wèi)星所受萬有引力之比，所以A、B、C錯誤，D正確．3．如圖2，半圓球P和豎直擋板固定在水平面上，擋板與P相切，光滑小球Q靜止在P和擋板之間．已知Q的質(zhì)量為m，P、Q的半徑之比為4∶1，重力加速度大小為g.則Q對P的壓力大小為()圖2A.eq\f(4mg,3)B.eq\f(5mg,4)C.eq\f(4mg,5)D.eq\f(3mg,4)【答案】B【解析】對Q受力分析如圖所示設(shè)Q的半徑為r，由幾何關(guān)系得：4rcosα＝4r－(r＋rcosα)解得：cosα＝eq\f(3,5)由平衡條件得：FN2＝eq\f(mg,sinα)解得：FN2＝eq\f(5,4)mg由牛頓第三定律可知，Q對P的壓力大小為FN2′＝FN2＝eq\f(5,4)mg.4．一質(zhì)量為m的小物塊靜置于粗糙水平地面上，在水平外力作用下由靜止開始運(yùn)動，小物塊的加速度a隨其運(yùn)動距離x的變化規(guī)律如圖3所示．已知小物塊與地面間的動摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g，在小物塊運(yùn)動0～2L的過程中，下列說法正確的是()圖3A．小物塊在0～L內(nèi)做勻變速直線運(yùn)動，L～2L內(nèi)做勻速運(yùn)動B．小物塊運(yùn)動至2L處的速度為2eq\r(6a0L)C．整個過程中水平外力做功為mLeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2μg＋3a0))D．小物塊從L處運(yùn)動至2L處所用的時間為eq\f(1,2)eq\r(\f(L,a0))【答案】C【解析】小物塊在0～L內(nèi)加速度減小，做加速度減小的變加速直線運(yùn)動，L～2L內(nèi)加速度不變，做勻加速運(yùn)動，故A錯誤；整個過程，根據(jù)動能定理得：eq\f(3ma0＋ma0,2)L＋ma0L＝eq\f(1,2)mv2，得小物塊運(yùn)動至2L處的速度為v＝eq\r(6a0L)，故B錯誤；整個過程，根據(jù)動能定理得：WF－μmg·2L＝eq\f(1,2)mv2，聯(lián)立解得水平外力做功為WF＝mL(2μg＋3a0)，故C正確；設(shè)小物塊運(yùn)動至L處的速度為v0.根據(jù)動能定理得：eq\f(3ma0＋ma0,2)L＝eq\f(1,2)mv02，得v0＝2eq\r(a0L)，小物塊從L處運(yùn)動至2L處做勻加速直線運(yùn)動，有L＝eq\f(v0＋v,2)t，聯(lián)立解得t＝eq\f(2,2＋\r(6))eq\r(\f(L,a0))，故D錯誤．5．圓形區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向內(nèi)的勻強(qiáng)磁場，兩個質(zhì)量和電荷量都相同的帶電粒子a、b，先后以不同的速率對準(zhǔn)圓心O沿著AO方向射入磁場，其運(yùn)動軌跡如圖4所示．若帶電粒子只受磁場力的作用，粒子a在磁場中的運(yùn)動周期為Ta，粒子a在磁場中的運(yùn)動時間為ta＝eq\f(1,3)Ta，粒子b在磁場中的運(yùn)動周期為Tb，粒子b在磁場中的運(yùn)動時間為tb＝eq\f(1,6)Tb，則下列說法正確的是()圖4A．粒子a和粒子b在磁場中運(yùn)動的周期關(guān)系為Ta＜TbB．粒子a和粒子b在磁場中運(yùn)動的周期關(guān)系為Ta>TbC．粒子a和粒子b在磁場中運(yùn)動的速度關(guān)系為va＝eq\f(1,3)vbD．粒子a和粒子b在磁場中運(yùn)動的速度關(guān)系為va＝3vb【答案】C【解析】根據(jù)T＝eq\f(2πm,qB)可知，兩粒子在磁場中運(yùn)動的周期相同，選項A、B錯誤．設(shè)圓形磁場的半徑為r，因ta＝eq\f(1,3)Ta，可知a在磁場中運(yùn)動轉(zhuǎn)過的角度是120°；由幾何關(guān)系可知，運(yùn)動半徑ra＝rtan30°＝eq\f(r,\r(3))；同理，因tb＝eq\f(1,6)Tb，可知b在磁場中運(yùn)動轉(zhuǎn)過的角度是60°；由幾何關(guān)系可知，運(yùn)動半徑rb＝rtan60°＝eq\r(3)r；根據(jù)r＝eq\f(mv,qB)可知粒子a和粒子b在磁場中運(yùn)動速度關(guān)系eq\f(va,vb)＝eq\f(ra,rb)＝eq\f(1,3)，選項C正確，D錯誤．6．如圖5所示，虛線右側(cè)存在勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直紙面向外，具有一定電阻的正方形金屬線框的右邊與磁場的邊界重合．在外力作用下，金屬線框從0時刻由靜止開始，以垂直于磁場邊界的恒定加速度a進(jìn)入磁場區(qū)域，t1時刻線框全部進(jìn)入磁場．若規(guī)定順時針方向為感應(yīng)電流i的正方向，則感應(yīng)電流i、外力大小F、線框中電功率的瞬時值P以及通過導(dǎo)體橫截面的電荷量q隨時間t變化的關(guān)系可能正確的是()圖5【答案】ACD【解析】線框做勻加速運(yùn)動，其速度v＝at，感應(yīng)電動勢E＝BLv，感應(yīng)電流i＝eq\f(E,R)＝eq\f(BLat,R)，i與t成正比，故A正確；線框進(jìn)入磁場過程中受到的安培力FB＝BiL＝eq\f(B2L2at,R)，由牛頓第二定律得：F－FB＝ma，得F＝ma＋eq\f(B2L2at,R)，F(xiàn)－t圖象是不過原點(diǎn)的傾斜直線，故B錯誤；線框中的電功率P＝i2R＝eq\f(B2L2a2t2,R)∝t2，故P－t圖象應(yīng)是開口向上的過原點(diǎn)的拋物線的一部分，故C正確；線框的位移x＝eq\f(1,2)at2，則電荷量q＝eq\f(ΔΦ,R)＝eq\f(BLx,R)＝eq\f(BLat2,2R)∝t2，故q－t圖象應(yīng)是開口向上的過原點(diǎn)的拋物線的一部分，故D正確．7.如圖6所示，F(xiàn)－t圖象表示某物體所受的合外力F隨時間的變化關(guān)系，t＝0時物體的初速度為零，則下列說法正確的是()圖6A．前4s內(nèi)物體的速度變化量為零B．前4s內(nèi)物體的位移為零C．物體在0～2s內(nèi)的位移大于2～4s內(nèi)的位移D．0～2s內(nèi)F所做的功等于2～4s內(nèi)物體克服F所做的功8．如圖7所示，真空中有三個帶等電荷量的點(diǎn)電荷a、b和c，分別固定在水平面內(nèi)正三角形的頂點(diǎn)上，其中a、b帶正電，c帶負(fù)電，O為三角形中心，A、B、C為三條邊的中點(diǎn)．則()圖7A．B、C兩點(diǎn)場強(qiáng)相同B．B、C兩點(diǎn)電勢相同C．在O點(diǎn)自由釋放電子(不計重力)，會沿OA方向一直運(yùn)動D．在O點(diǎn)自由釋放電子(不計重力)，會在OA直線上往復(fù)運(yùn)動【答案】BD【解析】由題意知，B、C兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度為三個點(diǎn)電荷在該處場強(qiáng)的矢量和，其中a、c兩處的點(diǎn)電荷在B點(diǎn)的場強(qiáng)的矢量和沿Bc方向，b處電荷在B點(diǎn)的場強(qiáng)沿bB方向，方向如圖所示，可知，B、C兩處電場強(qiáng)度的方向不同，所以A錯誤；a、c兩電荷在B點(diǎn)的電勢之和為零(規(guī)定無窮遠(yuǎn)處電勢為0)，b、c兩處電荷在C點(diǎn)的電勢之和等于零，所以B點(diǎn)的電勢等于b處電荷在該點(diǎn)的電勢，C處電勢等于a處電荷在該點(diǎn)的電勢，a、b兩電荷帶等量正電荷且aC＝bB，所以B、C兩點(diǎn)電勢相等，故B正確；由圖知，O點(diǎn)電場的方向沿Ac方向，在OA的延長線上有一場強(qiáng)為零的點(diǎn)D，在OA線上D點(diǎn)的兩側(cè)電場的方向相反，所以電子在O點(diǎn)由靜止釋放將沿OA方向做加速運(yùn)動到D，然后減速運(yùn)動到速度為零，接著往回運(yùn)動，即會在OA直線上往復(fù)運(yùn)動．9．某同學(xué)利用如圖8甲所示的實驗裝置測量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋畬⒅背哓Q直固定在鐵架臺的橫桿上，光電門固定在刻度尺的下端，接通光電門電源，讓一物體從光電門正上方適當(dāng)位置由靜止釋放，物體下落并穿過光電門．圖8(1)實驗中該同學(xué)多次改變物體下落的初始位置，記錄每次物體通過光電門的擋光時間Δt及下落的高度h，作出(eq\f(1,Δt))2－h(huán)圖象如圖乙所示，并得到了該圖象的斜率k，他還需要測量________________(寫出需要測量的物理量及符號)，即可得到當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣鹊谋磉_(dá)式g＝________.(2)現(xiàn)提供三個質(zhì)量、直徑均相同的木圓柱體、鐵圓柱體、鋁圓柱體，為減小實驗誤差應(yīng)選用________圓柱體．(3)若該同學(xué)已經(jīng)知道當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間0，他用該裝置驗證機(jī)械能守恒定律，在誤差允許的范圍內(nèi)滿足________________(用直接測量的物理量的符號和g0表示)即可驗證機(jī)械能守恒定律．【答案】(1)物體的高度deq\f(1,2)kd2(2)鐵(3)g0h＝eq\f(1,2)(eq\f(d,Δt))2C【解析】(1)物體自由下落，物體的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，則有mgh＝eq\f(1,2)mv2，即gh＝eq\f(1,2)v2，物體通過光電門的速度v＝eq\f(d,Δt)，故還需要測量物體的高度d；聯(lián)立可得：(eq\f(1,Δt))2＝eq\f(2g,d2)h，則(eq\f(1,Δt))2－h(huán)圖象的斜率k＝eq\f(2g,d2)，解得：g＝eq\f(1,2)kd2；(2)為減小空氣阻力對實驗的影響，應(yīng)選用體積小，密度大的物體來進(jìn)行實驗，故選鐵圓柱體來進(jìn)行實驗；(3)能直接測量的物理量為Δt和h，故物體的動能為eq\f(1,2)m(eq\f(d,Δt))2，下落過程中重力做功為mg0h，若在誤差允許的范圍內(nèi)mg0h＝eq\f(1,2)m(eq\f(d,Δt))2，即g0h＝eq\f(1,2)(eq\f(d,Δt))2，則可驗證機(jī)械能守恒定律．10.為了粗略測量電阻，某同學(xué)用量程為15mA的毫安表、電動勢為9V的電池、0～999.9Ω的電阻箱制作了一塊簡易歐姆表，電路如圖9所示．圖9(1)為制作歐姆表，________準(zhǔn)確測量毫安表的內(nèi)阻(填“需要”或“不需要”)；(2)歐姆調(diào)零后用該表測量某電阻，毫安表讀數(shù)為10mA，則待測電阻阻值為________Ω；(3)如果在毫安表兩端并聯(lián)一個電阻，其余電路均不變，新刻表盤中間刻度對應(yīng)的電阻值________．(填“變大”“變小”或“不變”)【答案】(1)不需要(2)300(3)變小【解析】(1)因為滿偏電流是確定的，通過歐姆調(diào)零，可以得到歐姆表的總內(nèi)阻，然后再通過標(biāo)準(zhǔn)電阻進(jìn)行比對制定表盤，故不需要準(zhǔn)確測量毫安表的內(nèi)阻；(2)歐姆表的內(nèi)阻為Rg＝eq\f(E,Ig)＝eq\f(9,15×10－3)Ω＝600Ω測電阻時，由閉合電路歐姆定律得：I＝eq\f(E,Rg＋Rx)，即10×10－3A＝eq\f(9V,600Ω＋Rx)解得：Rx＝300Ω；(3)如果在毫安表兩端并聯(lián)一個電阻，電阻分流，說明滿偏電流變大，則由公式Ig＝eq\f(E,Rg)可知，歐姆表的內(nèi)阻變小，中值電阻變?。?1．如圖1所示，ACB是一條足夠長的絕緣水kg、電荷量q＝－2.0×10－6C的可視為質(zhì)點(diǎn)的小物體，在距離C點(diǎn)L0＝6.0m的A點(diǎn)處，在拉力F＝4.0N的作用下由靜止開始向右運(yùn)動，當(dāng)小物體到達(dá)C點(diǎn)時撤去拉力，小物體滑入電場中．已知小物體與軌道間的動摩擦因數(shù)μ＝0.4，取g＝10m/s2，求：圖1(1)小物體到達(dá)C點(diǎn)時的速度大?。?2)小物體在電場中運(yùn)動的時間．【答案】(1)12m/s(2)2.7s【解析】(1)根據(jù)牛頓第二定律，小物體的加速度大小為：a＝eq\f(F－μmg,m)＝12m/s2小物體到達(dá)C點(diǎn)的過程中有：v2＝2aL0代入數(shù)據(jù)解得：v＝12m/s(2)根據(jù)牛頓第二定律，小物體向右減速運(yùn)動的加速度大小為：a1＝eq\f(|q|E＋μmg,m)＝12m/s2小物體向右運(yùn)動的時間：t1＝eq\f(v,a1)＝1.0s小物體向右運(yùn)動的位移：x1＝eq\f(v,2)t1＝6.0m由于|q|E>μmg，所以小物體先向右減速運(yùn)動，后反向向左加速運(yùn)動，直到滑出電場根據(jù)牛頓第二定律，小物體向左加速運(yùn)動的加速度大小為：a2＝eq\f(|q|E－μmg,m)＝4m/s2小物體在電場中向左運(yùn)動的時間為：t2＝eq\r(\f(2x1,a2))＝eq\r(3)s小物體在電場中運(yùn)動的總時間為：t＝t1＋t2＝(1＋eq\r(3))s≈2.7s12．如圖2所示，半徑為R的豎直光滑半圓軌道bc與水平光滑軌道ab在b點(diǎn)連接，開始時可視為質(zhì)點(diǎn)的物體A和B靜止在ab上，A、B之間壓縮有一處于鎖定狀態(tài)的輕彈簧(彈簧不與A、B連接)．某時刻解除鎖定，在彈力作用下，A向左運(yùn)動，B向右運(yùn)動，B沿軌道經(jīng)過c點(diǎn)后水平拋出，落點(diǎn)p與b點(diǎn)間距離為2R.已知A質(zhì)量為2m，B質(zhì)量為m，重力加速度為g，不計空氣阻力，求：圖2(1)B經(jīng)c點(diǎn)拋出時速度的大?。?2)B經(jīng)b時速度的大??；(3)鎖定狀態(tài)的彈簧具有的彈性勢能．【答案】(1)eq\r(gR)(2)eq\r(5gR)(3)3.75mgRC【解析】(1)B平拋運(yùn)動過程，豎直方向有2R＝eq\f(1,2)gt2，水平方向：2R＝vct，解得：vc＝eq\r(gR)(2)B從b到c，由機(jī)械能守恒定律得eq\f(1,2)mvb2＝2mgR＋eq\f(1,2)mvc2解得：vb＝eq\r(5gR)(3)設(shè)彈簧完全彈開后，A的速度為va，彈簧恢復(fù)原長過程中A與B組成的系統(tǒng)動量守恒，2mva－mvb＝0，解得：va＝eq\f(1,2)vb＝eq\f(\r(5gR),2)，由能量守恒定律得，彈簧彈性勢能：Ep＝eq\f(1,2)×2mva2＋eq\f(1,2)mvb2解得：Ep＝3.75mgR.13．用油膜法測定分子的直徑，1mL的油酸加入酒精中配制成1000mL的油酸酒精溶液，1mL油酸酒精溶液通過滴管實驗測得為80滴，取1滴油酸酒精溶液滴在撒有痱子粉的淺水槽中，待油膜界面穩(wěn)定后測得油膜面積為260cm2.①則油酸分子的直徑約為________m；(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)②按照一定比例配制的油酸酒精溶液置于一個敞口容器中，如果時間偏長，會影響分子尺寸測量結(jié)果導(dǎo)致測量值________(選填“偏大”或“偏小”)．(2)(10分)如圖3所示，在粗細(xì)均勻的U形管右側(cè)，用水銀封閉一段長為L1＝19cm、溫度為T1＝280K的氣體，穩(wěn)定時，左右兩管水銀面高度差為h＝6cm.已知大氣壓強(qiáng)為p0＝76cmHg.①給右管密閉氣體緩慢加熱，當(dāng)右管內(nèi)氣體溫度為多少時，兩管水銀面等高．②若不給右管密閉氣體加熱，而是向左管緩慢補(bǔ)充水銀，也可使兩管水銀面等高，求需補(bǔ)充水銀柱的長度．圖3【答案】(1)①5×10－10②偏小(2)①352K②9cm【解析】(1)①測得油膜面積S＝260cm2＝2.6×10－2m2，每一滴油酸酒精溶液含有純油酸的體積為：V＝eq\f(1,1000)×eq\f(1,80)mL＝1.25×10－11m3，所以油酸分子的直徑d＝eq\f(V,S)＝eq\f(1.25×10－11,2.6×10－2)m≈5×10－10m.②置于一個敞口容器中，如果時間偏長，酒精揮發(fā)，導(dǎo)致油酸濃度增大，因此導(dǎo)致測量值偏?。?2)①加熱前，對于封閉氣體有：p1＝p0－ρgh＝70cmHg加熱后，右管內(nèi)氣體壓強(qiáng)為：p2＝p0＝76cmHg當(dāng)兩管內(nèi)水銀面等高時，右管內(nèi)水銀面下降高度為：eq\f(h,2)＝3cm由理想氣體狀態(tài)方程得：eq\f(p1SL1,T1)＝eq\f(p2SL2,T2)又L2＝L1＋3cm＝22cm代入數(shù)據(jù)解得：T2＝352K②設(shè)補(bǔ)充水銀后，右管內(nèi)水銀面上升x，管內(nèi)氣體長度為L1－x由玻意耳定律有：p1SL1＝p2S(L1－x)解得：x＝1.5cm注入水銀柱的長度為：y＝h＋2x＝9cm14．一列簡諧橫波在t＝0.6s時刻的圖象如圖4甲所示，此時，P、Q兩質(zhì)點(diǎn)的位移均為－1cm，波上A質(zhì)點(diǎn)的振動圖象如圖乙所示，則以下說法正確的是________．圖4A．這列波沿x軸正方向傳播B．這列波的波速是eq\f(50,3)m/sC．從t＝0.6s開始，緊接著的Δt＝0.6s時間內(nèi)，A質(zhì)點(diǎn)通過的路程是10mD．從t＝0.6s開始，質(zhì)點(diǎn)P比質(zhì)點(diǎn)Q早0.4s回到平衡位置E．若該波在傳播過程中遇到一個尺寸為10m的障礙物，不能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象(2)(10分)如圖5所示為用某種透明材料制成的一塊柱形棱鏡的截面圖，圓弧CD為半徑為R＝0.5m的四分之一的圓周，圓心為O，已知AD＝eq\f(\r(6),10)m，光線從AB