辽宁省名校联盟2023-2024学年高三上学期9月联合考试
物理试卷
本试卷满分100分，考试用时75分钟．
注意事项：
1．答题前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上．
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑．如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号．回答非选择题时，将答案写在答题卡上．写在本试卷上无效．
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回．
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．
1．伽利略对“运动和力的关系”和“自由落体运动”的研究，开创了科学实验和逻辑推理相结合的重要科学研究方法．图甲、图乙分别展示了这两项研究中实验和逻辑推理的过程，对这两项研究，下列说法正确的是（ ）
甲 乙
A．图甲的实验为“理想实验”，通过逻辑推理得出力是维持物体运动的原因
B．图甲中的实验可以在实验室中真实呈现
C．图乙中先在倾角较小的斜面上进行实验，可“冲淡”重力，使时间的测量更容易
D．图乙中逐渐改变斜面的倾角，通过实验得出自由落体运动是匀变速运动
2．随着空气质量的恶化，雾霾天气现象增多，危害加重．雾和霾相同之处都是视程障碍物，会使有效水平能见度减小从而带来行车安全隐患．在一大雾天，一辆小汽车以的速度匀速行驶在高速公路上，突然发现正前方处有一辆大卡车以的速度同方向匀速行驶，小汽车紧急刹车，刹车过程中刹车失灵．如图所示，图线分别为小汽车和大卡车的图像（忽略刹车反应时间），下列说法正确的是（ ）
A．因刹车失灵前小汽车已减速，故不会发生追尾事故
B．在时发生追尾事故
C．在时发生追尾事故
D．若紧急刹车时两车相距，则不会发生追尾事故且两车最近时相距
3．一倾角为的斜面置于粗 水平地面上，斜面足够长，一物块能沿斜面自由匀速下滑．现给物块施加一个与竖直方向夹角为的力，施加过程中，物块继续下滑，如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A．物块与斜面间的动摩擦因数为
B．若物块一直保持沿斜面下滑状态，则无论沿何方向施加在物块上，地面对斜面的摩擦力始终为零
C．若大小逐渐增大，则随着的增大斜面最终会沿水平地面发生滑动
D．物块仍沿斜面匀速运动
4．弗兰克—赫兹实验是证明原子能量具有量子化的著名实验，实验原理如图甲所示，把手放入抽成真空的玻璃容器，形成录蒸气，容器中还密封着阴极、金属网制成的栅极及接收极．在之间加可变电压，在之间加一定反向电压，阴极产生的电子经电压加速，在空间与录原子碰撞而损失部分动能，剩下的动能如果能克服反向电压到达接收极即可形成电流．随着的增加，记录的电流如图乙所示，关于该实验，下列说法正确的是（ ）
甲：实验原理图 乙：接收极电流随K-G电压变化关系
A．出现脉冲电流是因为汞原子吸收电子的能量是量子化的
B．汞原子可以吸收任意动能的电子而发生跃迁
C．出现脉冲电流是由反向电压对电子的减速造成的
D．电子与汞原子的碰撞一定是弹性碰撞
5．如图所示，匀强磁场中水平放置两足够长的光滑平行金属导轨，导轨的左侧接有黑箱．时刻起电阻为的导体棒以一定的初速度放上导轨向右运动，运动过程中棒始终与导轨垂直且与导轨接触良好，不计导轨电阻．则下列说法正确的是（ ）
A．若黑箱中是电池，棒的最终速度与初速度有关
B．若黑箱中是线圈，棒做简谐运动
C．若黑箱中是电阻，棒的速度随位移均匀减小
D．若黑箱中是电容器，棒的最终速度与初速度无关
6．位于点的波源在时刻，从平衡位置开始沿轴方向做简谐运动，经形成如图所示的一列沿轴正方向传播的简谐横波，此时振动恰好传播至质点，则下列说法正确的是（ ）
A．时刻波源正在做减速运动
B．时间内质点经过的路程为
C．时刻质点恰好处于波谷位置
D．波源的振动方程为
7．2021年5月15日中国首次火星探测任务“天问一号”探测器在火星乌托邦平原南部预选着陆区成功着陆．“天问一号”探测器需要通过霍曼转移轨道从地球发送到火星，地球轨道和火星轨道看成圆形轨道，此时霍曼转移轨道是一个近日点和远日点都与地球轨道、火星轨道相切的椭圆轨道（如图所示），在近日点短暂点火后“天问一号”进入霍曼转移轨道，接着“天问一号”沿着这个轨道直至抵达远日点，然后再次点火进入火星轨道．已知引力常量为，太阳质量为，地球轨道和火星轨道半径分别为和，地球、火星、“天问一号”运行方向都为逆时针方向．若只考虑太阳对“天问一号”的作用力，下列说法错误的是（ ）
A．两次点火之间的时间间隔为
B．两次点火喷射方向均与速度方向相反
C．“天问一号”在地球轨道上的线速度与在火星轨道上的线速度之比为
D．“天问一号”运行中在转移轨道上点的加速度与在火星轨道上点的加速度之比为
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分．在每小题给出的四个选项中，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．
8．如图所示，一小球（可以看作质点）以速度从倾角为的斜面（足够长）底端斜向上抛出，到达斜面上的点时速度方向恰好水平．现将该小球以的速度从斜面底端沿同一方向抛出，之后到达斜面上的点．不计空气阻力，重力加速度大小为，下列说法正确的是（ ）
A．小球到达两点的时间之比为
B．到达两点的小球相对于出发点的水平位移之比为
C．小球到达点时速度方向不可能水平
D．若在该区域加上竖直向下的匀强电场，将质量为、带电荷量为的小球以的速度从斜面底端沿同一方向抛出，之后到达斜面上的点，则该电场的电场强度大小为
9．如图所示，在以为直径的圆形区域内存在着匀强磁场，磁感应强度大小为，方向垂直纸面向外，圆形边界上无磁场．一群电子以不同的初速率从上的点在纸面内沿与成角的方向射入磁场，并恰好全部在磁场边界上射出．已知，半径与电子的初速度方向平行，从点射出的电子速率为，不考虑重力和电子间的相互作用，则下列说法正确的是（ ）
A．从点射出的电子速率为
B．电子的比荷为
C．电子在磁场中运动的最长时间与最短时间之比为
D．电子在磁场中运动的轨迹半径可能为
10．如图甲所示，一足够长的水平传送带以某一恒定速率顺时针转动，一根轻弹簧一端与竖直墙面连接，另一端与质量为的物块不拴接．物块将弹簧压缩一段距离后置于传送带最左端无初速度释放，物块向右运动受到的摩擦力随位移的关系如图乙所示，为已知量，则下列说法正确的是（ ）
甲 乙
A．物块在传送带上先加速后减速
B．整个过程中摩擦力对物块做的功
C．弹簧的劲度系数
D．若物块与弹簧拴接，在物块继续向右运动到处的过程中始终与传送带保持相对静止
三、实验题：本题共2小题，11题7分，12题8分，共15分．
11．某实验小组利用如下器材测量电容器的电容：直流稳压电源、待测电容器（额定电压）、定值电阻、定值电阻、电流传感器、数据采集器和计算机、单刀双掷开关、导线若干．实验过程如下：
①将定值电阻等器材按图甲连接电路后，将开关与1端连接，电源向电容器充电；
②将开关与2端连接，测得电流随时间变化的曲线如图乙所示；
③用替换后，重复上述实验步骤（1）（2），测得电流随时间变化的曲线如图丙中的某条虚线所示．
甲 乙 丙
两次实验中电源的输出电压相同，请回答下列问题：
（1）电源的输出电压为_____________．利用计算机软件测得图乙中曲线与两坐标轴所围的面积为，则电容器的电容为_____________F．（结果均保留三位有效数字）
（2）用替换后，电流随时间变化的曲线应该是图丙中的_____________（填“b”“c”或“d”），判断的依据是__________________________．
12．某研究性学习小组的甲、乙两位同学，使用如图甲所示的实验装置测定滑块与水平桌面间的动摩擦因数．水平桌面上有两个位置可调节的光电门和光电门，一根细线跨过定滑轮两端分别连接滑块和钩码，将遮光条安装在滑块上，滑块放在桌面左边缘并由静止释放钩码．用游标卡尺测量遮光条的宽度，并用天平测得滑块（包括遮光条）的质量和钩码质量，当地的重力加速度为．两位同学的实验操作如下：
①甲同学将光电门固定在离桌面左端较近的位置，记录遮光条通过光电门的时间、遮光条通过光电门的时间以及两个光电门之间的距离．改变光电门的位置，重复以上操作，记录多组和的值．
②乙同学将光电门固定在离桌面左端较远的位置，记录遮光条通过光电门的时间，遮光条通过光电门的时间以及两个光电门之间的距离．改变光电门的位置，重复以上操作，记录多组和的值．
甲 乙
请回答以下问题：
（1）两位同学用20分度的游标卡尺测量遮光条的宽度时，由于部分遮挡，只能看见游标卡尺的后半部分，示数如图乙所示，则遮光条的宽度_____________．
（2）两位同学利用图像来处理实验数据，甲同学作出的图像应是下图中的_____________，乙同学作出的图像应是下图中的_____________．
A． B． C． D．
（3）两位同学经过计算发现，他们所建立的图像中，斜率的绝对值在误差允许的范围内相等，若求得图像斜率的绝对值为，在不计空气阻力的情况下，动摩擦因数的表达式为_____________（用题目中所给物理量的字母表示）．若考虑空气阻力，则他们利用如上表达式求出的动摩擦因数_____________（填“偏大”、“偏小”或“没有影响”）．
四、计算题：本题共3小题，13题10分，14题13分，15题16分，共39分．
13．如图甲所示的一款茶宠玩具特别有意思，当将热茶淋在茶宠上时，茶宠会向外喷水，寓意吐故纳新．为了研究其中的原理，小磊同学将茶宠理想化为如图乙所示的圆柱形容器，在容器底端侧面有一尺寸可忽略的细孔，细孔下方是实心配重块，圆柱横截面积为、细孔上方空间高为．初始时容器内部空气的质量为，内部压强与外界大气压均为，温度为．容器内气体可视为理想气体．现用热水淋在容器上，使容器内气体温度达到，此时容器内部有空气逸出；然后迅速将容器放入一足够大的盛有水的水盆中，保证容器上的小孔恰好在水面以下．随着容器内气体温度降低，水盆中的水会被吸入容器，当气体温度恢复为时，容器内外水面的高度差为，然后取出容器，当将热茶淋在容器上时就会出现神奇的喷水现象了．
甲 乙
（1）求将热水淋在茶宠上，容器升温后逸出空气的质量（用、和表示结果）；
（2）若容器横截面积，大气压强，水的密度，重力加速度大小，求此时容器内的温度（保留三位有效数字）．
14．ETC是电子不停车收费系统的简称，汽车分别通过ETC通道和人工收费通道的流程如图所示．假设汽车以的速度朝收费站沿直线行驶，如果过ETC通道，需要在距收费站中心线前处正好匀减速至，匀速通过中心线后，再匀加速至正常行驶；如果过人工收费通道，需要恰好在中心线处匀减速至零，经过缴费成功后，再启动汽车匀加速至正常行驶，设汽车加速和减速过程中的加速度大小均为．求：
（1）汽车过ETC通道时，从开始减速到恢复正常行驶过程中的位移大小；
（2）汽车过ETC通道比过人工收费通道节约的时间．（第二问结果保留两位有效数字）
15．某电视台的娱乐节目中，有一个拉板块的双人游戏，考验两人的默契度．如图所示，一长，质量的木板靠在光滑竖直墙面上，木板右下方有一质量的小消块（可视为质点），滑块与木板间的动摩擦因数为，滑块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度大小．一人用水平恒力向左作用在滑块上，少一人用竖直恒力向上拉动滑块，使滑块从地面由静止开始向上运动．
（1）为使木板能向上运动，必须满足什么条件？
（2）若，为使滑块与木板能发生相对滑动，必须满足什么条件？
（3）游戏中，如果在滑块上移时，滑块与木板没有分离，才算两人配合默契，游戏成功．现，请通过计算判断游戏能否成功．
高三物理试卷参考答案
1．【答案】C
【解析】题图甲的实验为“理想实验”，通过逻辑推理得出物体的运动不需要力来维持，选项A错误；完全没有摩擦阻力的斜面实际上是不存在的，故实验不可能在实验室真实呈现，选项B错误；伽利略设想物体下落的速度与时间成正比，因为当时无法测量物体的瞬时速度，所以伽利略通过数学推导证明如果速度与时间成正比，那么位移与时间的平方成正比，由于当时用滴水法计算，无法记录自由落体的较短时间，因此伽利略设计了让铜球沿阻力很小的斜面滚下，来“冲淡”重力的作用效果，而小球在斜面上运动的加速度要比它竖直下落的加速度小得多，所用时间长得多，所以时间的测量更容易，选项C正确；伽利略做了上百次实验，并通过抽象思维在实验结果上进行了合理外推得出自由落体运动是匀变速运动的结论，选项D错误．
2．【答案】D
【解析】根据速度—时间图像与时间轴所围的“面积”大小等于位移，由题图知，时，大卡车的位移，小汽车的位移，则，且小汽车的速度大于大卡车的速度，所以在前追尾，选项A、B、C均错误；若紧急刹车时两车相距45米，在速度相等时，小汽车的位移，大卡车的位移，因为，所以不会发生追尾事故，最近距离，选项D正确．
3．【答案】B
【解析】物块沿斜面匀速下滑时，由平衡条件有，解得物块与斜面间的动摩擦因数，选项A错误；物块对斜面的压力和摩擦力的合力的水平分力，可见物块对斜面的压力和摩擦力的合力方向竖直向下，而斜面还一定受到重力和竖直向上的支持力作用，可见无论外力多大、沿何方向，斜面沿水平方向始终没有运动趋势，则地面对斜面一直没有摩擦力作用，即地面对斜面的摩擦力始终为0，斜面始终处于静止状态，选项C错误，B正确；施加力时，力与平行于斜面方向的夹角为，对物块，由牛顿第二定律有，解得加速度，可见物块沿斜面做匀加速直线运动，选项D错误．
4．【答案】A
【解析】出现脉冲电流是因为汞原子吸收电子的能量是量子化的，选项C错误，A正确；电压每升高左右电流急剧减小，说明录原子只吸收特定动能的电子而发生跃迁，选项B错误；由题图乙可知电压在左右、左右、左右时电流急剧减小，说明电子能量被永原子吸收，不符合弹性碰撞条件，选项D错误．
5．【答案】C
【解析】若黑箱中是电池，导体棒在安培力作用下向右做变速运动，当导体棒产生的感应电动势等于电源电动势时，回路的电流为零，导体棒处于稳定状态，满足，棒的最终速度与初速度无关，选项A错误；若黑箱中是线圈，因棒所受的安培力方向与速度方向总是相反的，简谐振动中回复力与速度方向可能相同，也可能相反，所以棒不可能做简谐运动，选项B错误；若黑箱中是电阻，设阻值为，当棒离开初始位置的距离为时，由动量定理得，其中，解得，棒的速度随位移均匀减小，选项C正确；若黑箱中是电容器，则开始时，电容器不断充电，带电荷量逐渐增加，电容器两板间电压增加，棒由于受安培力作用做减速运动，当导体棒两端电压等于电容器两板间电压时，回路电流为零，此时达到稳定状态，设此时的速度为，则电容器两板间电压为，电容器带电荷量，对导体棒由动量定理得，其中，解得，即棒的最终速度与初速度有关，选项D错误．
6．【答案】A
【解析】根据题意得，质点的起振方向向下，所以波源的起振方向也向下，则时波源处于平衡位置向波峰振动中，速度在减小，选项A正确；时间内质点经过的路程为，选项B错误；时，波刚好传到质点，之后振动，则质点恰好处于平衡位置，选项C错误；波源的起振方向向下，所以振动方程为，选项D错误．
7．【答案】D
【解析】设霍曼转移轨道周期为，地球公转周期为，由开普勒第三定律有，和地球公转周期关系，解得，选项A正确；两次点火喷射都使“天问一号”加速，所以喷射方向都与速度方向相反，选项B正确；由火星轨道半径为，地球轨道半径为，根据得，则“天问一号”在地球轨道上的线速度与在火星轨道上的线速度之比为，选项C正确；“天问一号”运行中在转移轨道上点的加速度与在火星轨道上点的加速度之比为，选项D错误．故选项D符合题意．
8．【答案】AB
【解析】由于球落到斜面上点时速度水平，故可把小球在空中的运动逆向看成从点向右的平抛运动，设在点的速度大小为，把小球在斜面底端的速度分解为水平方向速度和竖直方向速度，由得空中飞行时间，水平位移和水平方向夹角的正切值为定值，当小球以初速度沿同一方向抛出落到点时，同样采用逆向思维可知选项A、B均正确，C错误；若加竖直方向电场，根据运动的分解和运动规律可得匀强电场的电场强度，选项D错误．
9．【答案】BC
【解析】电子运动的临界情况如图所示，初速率为的电子的轨迹半径最小，由，可得，根据几何知识可知，从点射出磁场的电子半径满足，则，可解得电子比荷，选项B正确；从点射出的电子的轨迹半径最大，由几何关系可得，整理得，联立解得，选项A错误；电子在磁场中运动的周期，最长时间；最短时间，故，选项C正确；结合以上分析可知电子的运动轨迹半径应满足，选项D错误．
10．【答案】BCD
【解析】由题图乙可知，过程，物块相对于传送带向左运动，物块受到向右的滑动摩擦力，物块做加速运动，过程，物块相对于传送带静止，相对于地面做匀速直线运动，物块受到向左的静摩擦力，静摩擦力大小与弹簧弹力大小相等，方向相反，直到处弹簧恢复原长后，物块不再受到静摩擦力，继续匀速直线运动，故物块先加速后匀速，选项A错误；图像中图线与轴围成的面积即为整个过程中摩擦力对物块做的功，过程，摩擦力对物块做正功，过程，摩擦力对物块做负功，故整个过程中摩擦力做的功为，选项B正确；在处物块与传送带共速，此时物块受力平衡，即，解得，选项C正确；在物块继续向右运动的过程中，弹簧被拉伸，弹簧弹力不超过最大静摩擦力，故物块可以继续与传送带保持相对静止，选项D正确．
11．【答案】（1）11.7
（2）c 的阻值小于，电容器放电的电流增大，放电的时间减少（或：两次放电的电荷量相同即图中的“面积”相同）
【解析】（1）由题图知，最大电流为，最大电压为，可得电源的输出电压为，电容器所带电荷量为，电容器的电容为．
（2）用替换后，电流随时间变化的曲线应该是题图丙中的，因为的阻值小于，电容器放电的电流增大，放电的时间减少．
12．【答案】（1）13.65 （2）B C （3） 偏大
【解析】（1）游标卡尺读数为．
（2）根据，整理得，由于甲同学改变光电门的位置，则不变，上式变为，可知甲同学作出的图像应该是B；乙同学改变光电门的位置，则不变，可得到，可知乙同学作出的图像应是C．
（3）由（2）可知，图像斜率的绝对值均为，则，对滑块和钩码由牛顿第二定律得，解得，结合解得．若考虑空气阻力，则为空气阻力，解得可知，他们利用如上表达式求出的动摩擦因数偏大．
13．【答案】（1） （2）
【解析】（1）小孔将容器内外空气连通，故容器内气体压强不变，气体温度升高到时，设逸出的气体体积为，根据盖一吕萨克定律有
升温至后逸出的体积的空气在温度为时的体积为，则可得
同种气体在相同压强和相同温度下密度相等，即
解得．
（2）水进入容器开始形成液封，当容器内气体温度恢复到时，容器内外水面的高度差为，容器内部气体体积为，设此时气体压强为，容器内部气体质量不变．根据理想气体状态方程有
当水不再进入容器内部时有
联立解得．
14．【答案】（1） （2）
【解析】（1）过ETC通道时，汽车减速的位移和加速的位移相等，且
故总的位移．
（2）过人工收费通道时，汽车开始减速时距离中心线为
过ETC通道的时间
过人工收费通道的时间
二者的位移差
在这段位移内汽车以正常行驶速度做匀速直线运动，则．
15．【答案】（1） （2） （3）游戏能成功
【解析】（1）滑块与木板间的滑动摩擦力
对木板应有
代入数据得．
（2）对木板，由牛顿第二定律有
对滑块，由牛顿第二定律有
要能发生相对滑动应有
代入数据可得．
（3）对滑块由牛顿第二定律有
解得
设滑块上升的时间为，则
对木板，由牛顿第二定律有
解得
设木板在时间上升的高度为，则
代入数据可得
由于，滑块在上升到时未脱离木板，因此游戏能成功．
