合肥一中 2025 届高三下物理素养拓展训练4
满分：100 分 考试时长：75 分钟
一、选择题（本题共 8 小题，每小题 4 分，共 32 分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合要求的）
1．图中的（a）、（b）、（c）、（d）四幅图涉及不同的原子物理知识，其中说法正确的是（ ）
A．根据图（a）所示的三种射线在磁场中的轨迹，可以判断出“1”为β射线
B．如图（b）所示，发生光电效应时，入射光光强越强，光电子的最大初动能越大
C．玻尔通过图（c）所示的粒子散射实验，揭示了原子核还可以再分
D．利用图（d）所示的氢原子能级示意图，可以解释氢原子光谱为何不是连续光谱
2.某汽车沿直线停车过程中，其v﹣t图像如图所示。已知该汽车所有减速过程的加速度均相等，中间有一段时间匀速运动，图示整个过程中该汽车行驶了450m。则该汽车匀速运动的时间为（ ）
A．8s B．10s C．12s D．16.5s
3.一定质量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其V﹣T图像如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．过程ab中气体分子热运动的平均动能保持不变
B．过程bc中外界对气体做功小于气体向外放出的热量
C．过程ca中单位时间内撞击容器壁单位面积的气体分子数增多
D．气体在a、b两状态的压强大小之比pa：pb＝3：1
4.如图为某游乐园飓风飞椅的结构示意图，两个圆锥摆的摆线与竖直方向的夹角分别为53°、37°，轨迹图的半径相等，其中摆球A、B均视为质点，、，下列说法正确的是（ ）
A．A、B的向心加速度大小之比为4：3 B．A、B所受的合力大小之比为16：9
C．A、B的线速度大小之比为4：3 D．A、B的周期之比为9：16
5.从地面以v0 =15m/s的初速度竖直向上抛出一物体，假设物体在运动过程中所受的阻力大小始终为重力的0.5倍，重力加速度为g=10m/s2 ，以地面为重力势能的零势能面。则上升过程中，当物体的重力势能和动能相等时，物体离地面的高度为（ ）
A．4.5m B．5m C．6m D．7.5m
6.图甲为某热敏电阻的阻值R随温度t变化的曲线，利用其可以制作温控报警器，电路的一部分如图乙所示。图中E为直流电源，电动势为10V，内耗不计，当输出电压达到或超过6.0V时，便触发报警器（图中未画出）报警，下列说法正确的是（ ）
A．若要求环境温度低于60℃开始报警，R2应使用热敏电阻，R1的阻值应为0.4kΩ
若要求环境温度低于60℃开始报警，R1应使用热敏电阻，R2的阻值应为1.2kΩ
C．若要求环境温度高于60℃开始报警，R2应使用热敏电阻，R1的阻值应为0.4kΩ
D．若要求环境温度高于60℃开始报警，R1应使用热敏电阻，R2的阻值应为1.2kΩ
7.如图甲所示，一轻弹簧的两端分别与质量为m1和m2的两物块相连接，并且静止在光滑的水平面上。现使m1瞬间获得水平向右的速度3m/s，以此刻为计时零点，两物块的速度随时间变化的规律如图乙所示，从图像信息可得（ ）
A．t3时刻弹簧被压缩到最短
B．在t2、t4时刻弹簧处于原长状态
C．两物块的质量之比为m1：m2＝2：1
D．在t1时刻两物块的动能大小相等
8.如图所示，真空中有一对水平放置的平行金属板，板间有竖直向下的匀强电场，场强大小为E，质量为m，电荷量为+q的带电粒子，从M点沿水平方向以初速度v0射入板间，并打在下极板上的N点，已知MN与竖直方向成45°角，粒子的重力可忽略不计。则（ ）
A．MN两点间的距离为
B．粒子在MN两点间的运动时间为
C．粒子刚到达N点时的速度大小为3v0
D．粒子刚到达N点时的速度方向与竖直方向的夹角为45°
二、选择题(本题共 2 小题，每小题 5 分，共 10 分．在每小题给出的选项中，有多项符合题目要求．全部选对的得 5 分，选对但不全的得 3 分，有选错的得 0 分．)
9.“西电东送”是我国实现经济跨区域可持续快速发展的重要保证，如图为模拟远距离高压输电示意图。已知升压变压器原、副线圈两端的电压分别为U1和U2，降压变压器原、副线圈两端的电压分别为U3和U4。在输电线路的起始端接入两个互感器，两个互感器原、副线圈的匝数比分别为20：1和1：20，各互感器和电表均为理想状态，则下列说法正确的是（ ）
A．电压互感器起降压作用，电流互感器起把强电流变为弱电流作用
B．若电压表的示数为200V，电流表的示数为5A，则线路输送电功率为100kW
C．若保持发电机输出电压U1和用户数不变，仅将滑片Q下移，则输电线损耗功率增大
D．若发电机输出电压U1一定，仅增加用户数，为维持用户电压U4不变，可将滑片P上移
10．如图，真空中有区域Ⅰ和Ⅱ，区域Ⅰ中存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向下（与纸面平行），磁场方向垂直纸面向里，腰长为L的等腰直角三角形CGF区域（区域Ⅱ）内存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外。图中A、C、O三点在同一直线上，AO与GF垂直，且与电场和磁场方向均垂直。A点处的粒子源持续将比荷一定但速率不同的粒子射入区域Ⅰ中，只有沿直线AC运动的粒子才能进入区域Ⅱ。若区域Ⅰ中电场强度大小为E、磁感应强度大小为B1，区域Ⅱ中磁感应强度大小为B2，则粒子从CF边靠近F的三等分点D射出，它们在区域Ⅱ中运动的时间为t0。若改变电场或磁场强弱，能进入区域Ⅱ中的粒子在区域Ⅱ中运动的时间为t，不计粒子的重力及粒子之间的相互作用，下列说法正确的是（ ）
A．从D点飞出的粒子速度大小为
B．粒子的比荷为
C．若仅将区域Ⅰ中电场强度大小变为2E，则t＜t0
D．若仅将区域Ⅱ中磁感应强度大小变为，则粒子从GF边出射
三、实验题(本题共 2 题，每空2分，共 18 分)
11.某实验小组利用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律，刻度尺竖直固定，上端有一个电磁铁，通电时可以吸住小铁球，断电时小球可以从静止开始下落，下端固定有光电门，光电门位置可上下调节。重力加速度大小为g=9.8m/s2，回答下列问题。实验步骤如下：
（1）实验小组在实验过程中用游标卡尺测量小球的直径d，游标卡尺读数如图乙所示，读出小球的直径为d= mm；
（2）将小球吸到电磁铁上，将光电门调到适当位置，通过刻度尺读出小球释放点到光电门的竖直距离h，将电磁铁断电让小球自由下落通过光电门，记录小球通过光电门的时间t；
（3）改变光电门的位置，重复步骤（2）测出多组的h和t；
（4）作出 （选填“t”“”“”或“”）-h图像，得到如图丙所示的一条过坐标原点的直线，如果在误差允许范围内直线的斜率为 （用题设条件中已知物理量和测量物理量的符号表示），则验证了机械能守恒定律。
12.电子秤是人们生活中常用的一种称量工具，某科技小组制作了一台简易电子秤，原理图如图甲所示，电压表可视为理想电压表（量程为3V），滑动变阻器的最大阻值为R0＝27Ω，滑片P能滑动范围为0～3cm（L＝3cm）。
（1）该小组先利用图乙电路测定电子秤里1节纽扣电池的电动势和内阻，改变电阻箱R的阻值，得到多组数据，作出图像如图丙所示，已知直线纵截距为，斜率为。若电流表内阻可忽略，由图像可知纽扣电池的电动势E＝ V，内阻r＝ Ω。（结果均保留两位有效数字）
（2）该小组探究电压表的示数U与被测物体质量m之间的关系，设计了如下实验，已知轻质金属弹簧与托盘的电阻忽略不计：
①调节图甲中滑片P的位置，使电压表的示数恰好为零；
②在托盘里缓慢加入细砂，直到滑片P恰好滑到滑动变阻器的b端，然后调节电阻箱R，直到电压表示数U＝2V，且弹簧一直处于弹性限度内，则此时电阻箱的读数为R＝ Ω；
③若所用弹簧的劲度系数k＝3.0×103N/m，重力加速度大小g＝10m/s2，则该电子秤所能称量的最大质量m＝ kg。
（3）分析可得，电压表的示数U与被测物体质量m之间的关系是否为线性关系： 。（填”是“或“否”）
四、计算题(本题共 3 小题，共 40分，解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。)
13.（10分）如图所示，截面为直角三角形ABC，∠B=30°，斜边AB=a。棱镜材料的折射率为，。在此截面所在的平面内，一条光线在距A点为处的M点垂直AC射入棱镜，不考虑光线沿原路返回的情况，光线从玻璃砖的BC边射出。求：(1)光从棱镜射出时的折射角；（2）光从棱镜射出时的射出点距B多远。
14.（14分）如图所示PQ、MN为足够长的两平行金属导轨，它们之间连接一个阻值R＝8Ω的电阻；导轨间距为L＝1m；一质量为m＝0.1kg，电阻r＝2Ω，长约1m的均匀金属杆水平放置在导轨上，它与导轨的动摩擦因数μ，导轨平面的倾角为θ＝30°在垂直导轨平面方向有匀强磁场，磁感应强度为B＝0.5T，今让金属杆AB由静止开始下滑，下滑过程中杆AB与导轨一直保持良好接触，杆从静止开始到杆AB恰好匀速运动的过程中经过杆的电量q＝1C，求：（1）当AB下滑速度为2m/s时加速度的大小（2）AB下滑的最大速度；（3）从静止开始到AB匀速运动过程R上产生的热量．
15．（16分）如图所示，一小物块B放置在长木板A上，A、B在外力作用下（未画出）静置于光滑斜面上，斜面倾角，斜面底端固定一块垂直于斜面的挡板，初始时A下端与挡板相距。某时刻撒去外力，A、B开始运动，B始终在A上未滑出且在A停止前B不会与挡板碰撞，A、B质量相等且都为1kg，A上表面粗糙，与B的动摩擦因数，A或B与挡板每次碰撞损失的动能，不计碰撞过程的时间，。求：（1）木板A第一次与挡板碰撞前的速度大小；（2）A第一次、第二次与挡板碰撞的时间间隔；（3）B相对于A滑动的最小路程（可用根号表示）
一、选择题
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
D B B C A D B A ACD BCD
三、实验题(本题共 2 题，每空2分，共 18 分)
11.5.30mm
E＝ 3.0 V，内阻r＝ 0.50 Ω。
①调节图甲中滑片P的位置，使电压表的示数恰好为零；
②在托盘里缓慢加入细砂，直到滑片P恰好滑到滑动变阻器的b端，然后调节电阻箱R，直到电压表示数U＝2V，且弹簧一直处于弹性限度内，则此时电阻箱的读数为R＝ 13 Ω；
③若所用弹簧的劲度系数k＝3.0×103N/m，重力加速度大小g＝10m/s2，则该电子秤所能称量的最大质量m＝ 9 kg。
（3）分析可得，电压表的示数U与被测物体质量m之间的关系是否为线性关系： 否 。（填”是“或“否”）
四、计算题(本题共 3 小题，共 40分，解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。)
13.（1）由图可知光线在N点的入射角，设发生全反射的临时界角为，则，得
（2）由（1）可知，光在N点全反射，，故光在P点的入射角为30°
设在P点的折射角为，有
由几何关系知AN=，NB=，
QB=
在三角形QPB中有，
故
14.【解答】解：（1）取AB杆为研究对象其受力如图示建立如图所示
坐标系FX＝mgsinθ﹣FB﹣f＝ma ①
且N﹣mgcosθ＝0 ②
摩擦力f＝μN ③
安培力 FB＝BIL ④
⑤
E＝BLv ⑥
联立上面①②③④⑤⑥
解得
当v＝2m/s时
（2）由上问可知，故AB做加速度减小的加速运动当a＝0．
8m/s
（3）从静止开始到匀速运动过程中 ⑦
⑧
⑨
而Δ ＝BLX
联立⑦⑧⑨可知
∴X20m
设两电阻发热和为QR+Qr
由能量守恒可知 mgXsinθμmgcosθ X+QR+Qr
解得：QR：Qr＝R：r⑩
QR+Qr＝QR+r 联立 解得0.64J
15．【详解】（1）撒去外力，A、B一起沿斜面向下运动，根据机械能守恒有
解得木板A第一次与挡板碰撞前的速度大小
（2）第一次与挡板碰撞碰撞后，对B有
故B匀速下滑，对A有
解得A的加速度大小为
方向沿斜面向下，故A将沿斜面方向上先做匀减速运动后做匀加速运动。设A第一次反弹的速度大小为，有
解得
A第一次、第二次与挡板碰撞的时间间隔
（3）设A第二次反弹的速度大小为，有解得
即A与挡板第二次碰撞后停止在底端，B继续匀速下滑，当B与挡板碰撞后B的速度为，加速度大小为，有
此时对A有
故A保持静止，B沿A向上做匀减速运动的位移为
当B速度为零后，由于
B将静止在A上，当A停止运动时，B恰好匀速滑至挡板处，B相对于A滑动的路程最小，A第一次、第二次与挡板碰撞的时间内，B相对于A滑动的路程
B相对于A滑动的最小路程
