内容正文:
高三物理
一、选择题
1.我国预计2027年发射巡天空间望远镜(CSST),与天宫空间站共轨飞行,其设计能记录单个光子到达的时刻与能量,并利用光谱分析重构遥远星系的精细结构。关于遥远星系辐射的星光说法正确的是( )
A.是一种纵波 B.仅具有粒子性 C.仅具有波动性 D.具有波粒二象性
2.如图为某实验小组得到的交流电的电流i随时间t变化的图像,下列说法正确的是( )
A.该交流电的周期为20s
B.该交流电的周期为4s
C.该交流电的频率为0.25Hz
D.该交流电的频率为0.1Hz
3.脱氧血红蛋白和氧合血红蛋白在红光和红外线区域的吸收光谱不同,利用这一原理可以测量血氧饱和度。关于其中的物理知识,下列说法正确的是( )
A.吸收光谱的特点是在连续光谱的背景上出现若干条明线
B.吸收红外线光子比吸收红光光子,原子能级提升更高
C.从玻尔原子理论来看,吸收了光子的原子势能增加
D.从玻尔原子理论来看,吸收了光子的原子核外电子动能增加
4.如图所示,均匀介质中矩形区域内有一位置未知的波源。波源从某时刻开始振动产生振幅为A的简谐横波,并以相同波速分别向左、右两侧传播,P、Q分别为矩形区域左右两边界上振动质点的平衡位置。和时矩形区域外波形分别如图中实线和虚线所示,则( )
A.波速为2m/s
B.波源的平衡位置距离P点3m
C.时,波源处于平衡位置且向下运动
D.0~5s内,波源的质点运动的路程为10A
5.2025年我国新能源汽车产销突破1600万辆,连续11年稳居全球首位。某新能源汽车蓄电池供电简化电路图如图所示,电源电动势E=12V、内阻r=2Ω,车灯电阻RL=2Ω,定值电阻R0=4Ω,电动机的额定电压UM=4V、线圈电阻rM=1Ω,电流表为理想电表。闭合开关S后,电动机正常工作,下列说法正确的是( )
A.通过电动机的电流为1A B.电动机的机械效率为62.5%
C.电源的输出功率为18W D.若电动机被卡住,电流表读数为1.5A
6.如图所示为高铁供电流程的简化图,牵引变电所的理想变压器将电压为的高压电进行降压;动力车厢内的理想变压器再把电压降至,为动力系统供电。若某次高铁进站过程,保持不变,仅通过调整动力系统的负载,使得电流减小到原来的一半。下列说法正确的是( )
A.电流大于电流 B.电流的频率将减小到原来的一半
C.电压将增大 D.电阻的热功率将减小到原来的一半
7.如图所示,水平面内有两根足够长的平行光滑金属导轨,间距为L,两端分别接有电容为C的电容器和阻值为R的定值电阻,导轨间有垂直导轨平面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B.现有一长为的金属棒O垂直放在导轨上,与导轨相交于M、N两点,其中,导轨和金属棒均不计电阻。现将金属棒以O点为轴沿逆时针方向以角速度匀速旋转,从开始转动到即将与上导轨脱离的过程中,下列说法正确的是( )
A.刚开始时通过定值电阻R的电流方向由a到b
B.金属棒刚开始转动时,产生的感应电动势最大
C.通过定值电阻R的电荷量为
D.电容器C所带电荷量最大为
8.如图所示,在竖直平面内建立平面直角坐标系,其中轴沿水平方向。在第二象限存在大小为、沿轴正方向的匀强电场,在第四象限存在平行于轴的匀强电场(图中未画方向)和垂直于纸面向内的匀强磁场,一个带电小球沿着第二、第四象限的对角线,从图中点运动到点的过程中,下列说法正确的是( )
A.小球带负电
B.小球一直做匀加速运动
C.第四象限内的匀强电场大小为,方向沿轴负方向
D.小球受到的洛伦兹力是其重力的倍
9.中国在深空探测领域的技术已进入世界先进行列。如图所示,探测器在靠近某行星的过程中,先后在环绕行星的圆形轨道Ⅲ、椭圆轨道Ⅱ和圆形轨道Ⅰ上运行。已知轨道Ⅰ和Ⅱ、Ⅱ和Ⅲ分别相切于、两点,轨道Ⅰ、Ⅲ的半径分别为和,探测器在轨道Ⅰ上运行的周期为,则探测器( )
A.在轨道Ⅱ上从点运行到点历时
B.在轨道Ⅰ、Ⅲ上运行的线速度大小之比为
C.在轨道Ⅲ上运行时的机械能大于其在轨道Ⅰ上运行时的机械能
D.在轨道Ⅱ上经过点时的加速度大于其在轨道Ⅰ上经过点时的加速度
10.如图所示的金属导轨,平行倾斜宽导轨、与水平方向夹角为、长度,平行宽导轨、和窄导轨、水平,窄导轨的间距为,宽导轨的间距均为,倾斜导轨与水平导轨由长度可忽略的小圆弧平滑相连,导轨电阻不计。在水平导轨之间存在方向竖直向上、磁感应强度大小为的匀强磁场。质量为、电阻为、长度为的金属棒垂直导轨静止放置在窄导轨的右端处,质量为、电阻为、长度为的另一金属棒从导轨顶端处由静止释放,金属棒运动中始终与导轨垂直且接触良好,不计一切摩擦,重力加速度为。若金属棒始终在宽导轨上运动,水平窄导轨足够长,则下列说法正确的是( )
A.金属棒刚进入磁场瞬间的速度大小为
B.稳定后,金属棒、的速度大小之比为
C.从释放到稳定前瞬间的过程,通过金属棒的电荷量大小为
D.从释放到稳定前瞬间的过程,金属棒上产生的焦耳热为
二、非选择题
11.某实验小组为测量一锂电池的电动势和内阻。
a.首先用多用电表的直流电压10V档粗略测量了锂电池的电动势,测量结果如图甲所示。
b.为精确测量该电动势,又设计了如图乙所示电路,所用器材有:锂电池、智能手机、电压传感器、定值电阻、电阻箱、开关、导线等。按电路图连接电路,将智能手机与电压传感器通过蓝牙无线连接,闭合开关,逐次改变电阻箱的阻值,用智能手机记录对应的电压传感器测得的电压。回答下列问题:
(1)由图甲可知,该锂电池的电动势约为_____V;
(2)根据记录数据作出图像,如图丙所示。已知,可得_____V,_____(结果均保留两位有效数字)
(3)电压传感器的电阻不理想对锂电池电动势的测量结果_____(填“有”或“无”)影响。
12.某实验小组的同学准备测量电池的电动势和内阻,实验室提供的器材如下:
A.电池(电动势约为3V,内阻约为4Ω)
B.电流表A1(量程0~2mA,内阻约200Ω)
C.电流表A2(量程0~5mA,内阻未知)
D.滑动变阻器R0(最大阻值100Ω)
E.电阻箱R1(阻值范围0~999.9Ω)
F.电阻箱R2(阻值范围0~9999Ω)
G.开关一个,导线若干
(1)①该实验小组准备先测量电流表A1的内阻,设计了如图甲所示的电路,请根据实验电路用笔画线代替导线将图乙中的实物图补充完整。______
②将滑动变阻器的滑片移到合适位置,调节电阻箱的阻值,当电流表的示数是电流表的三倍时,电阻箱R1的示数为99.0Ω,则电流表A1的内阻为______Ω。
(2)①某同学设计了如图丙所示的电路图测量电池的电动势和内阻,将电流表的量程扩大10倍,则电阻箱的示数应调为______Ω。
②闭合开关,改变电阻箱接入回路的阻值,记录多组电流表的示数I(A)和电阻箱的阻值R,作出的图像如图丁所示,则电池的电动势______,内阻______。
13.某同学利用如图1所示的实验装置来验证“牛顿第二定律”。一轻质细绳跨过固定在铁架台上且不可转动的小圆柱体,两端各悬挂一个物体A、B,B上水平固定一个遮光条,两光电门1、2水平固定。主要实验步骤如下:
①实验前,测量出A的质量m1=30g,B和遮光条的总质量m2=25g,测得两光电门中心之间的高度为h,并用游标卡尺测出遮光条的宽度d,如图2所示;
②实验时,先把B拉到光电门1的下方一段距离(B与圆柱体间的细绳竖直),然后打开光电门1和2,将B由静止释放,记录B上遮光条先后经过光电门1、2的遮光时间t1、t2,最后关闭两个光电门;
③在A、B上分别增加相同质量的砝码(遮光条始终保持水平),重复步骤②,进行多次实验;
④实验测量结果如下表。该同学根据实验数据作出图像如图3所示,根据图像可知,在误差允许的范围内,物体所受合力一定时,物体的加速度与其质量成反比。
实验次数
测量值
1
2
3
4
5
6
7
18.18
15.38
13.33
11.76
10.53
9.52
8.69
加速度测量值a/()
0.87
0.74
0.61
0.55
0.47
0.42
0.36
加速度理论值a'/()
①
0.75
0.65
0.58
0.52
0.47
0.43
当地重力加速度g取9.8m/s2,回答下列问题:
(1)由图2可知,遮光条的宽度d=___________cm。
(2)本实验的研究对象为_________________,其加速度测量值a=___________(用h、d、t1、t2表示)。
(3)表中第1次实验的加速度理论值①没有记录,其值应为__________m/s2(保留两位有效数字)。
14.同学们用如图甲所示的装置做“用单摆测量重力加速度的大小”实验。在单摆悬点处安装拉力传感器,并获得传感器读取的力与时间的关系图像,如图乙所示。
(1)关于本实验的操作,下列哪个说法是正确的?_____
A.需要用天平称出摆球的质量
B.摆线要选择较细的、伸缩性小些的,并且适当长一些
C.测摆长时应先在水平桌面上将细线拉直测得细线长度,再悬挂小球
D.为了使单摆的周期大一些,以方便测量,初始摆角应大于
(2)由图乙可知,该单摆的周期为_____(用图乙中字母表示);
(3)同学们改变摆长,测量不同摆长情况下单摆的周期,得到多组数据。以为横轴,为纵轴,作出图像,如图丙所示。若图线的斜率为,则重力加速度的大小______(用本小题所给字母表示)。
15.探究橡皮筋弹力与形变量的关系。
(1)实验步骤
①如图甲,刻度尺固定在水平木板上,橡皮筋一端用大头针固定在刻度尺前侧,另一端与细绳的一端打结(标记结点O),细绳另一端挂在测力计挂钩上。沿刻度尺拉直橡皮筋,测力计读数为0时,记录结点位置读数为;
②水平拉测力计,使橡皮筋结点沿刻度尺移动,记录结点位置和对应的测力计读数。当橡皮筋结点位置读数为时,橡皮筋的伸长量______,测力计示数如图乙,读数______N;
③当测力计读数F达到某一特定值后,逐渐减小拉力,直到橡皮筋回缩至原长,记录实验数据。
(2)数据分析
①根据实验数据作出图像如图丙;
②由图像可知:缓慢拉伸和回缩过程中,橡皮筋上弹力均为的情况下,形变量相差______;在范围内,拉伸图线接近线性函数,若定义劲度系数k为单位伸长量增加的弹力大小,则该范围内拉伸过程______;(结果均保留小数点后1位)
③橡皮筋存在微观非弹性行为,会使其机械能转化为内能而散失。本实验缓慢拉伸和回缩过程中,橡皮筋转化为内能而散失的机械能为______J(结果保留3位有效数字)。
试卷第6页,共7页
试卷第7页,共7页
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高三物理参考答案
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
D
D
C
C
A
C
D
CD
BC
BD
1.D
【详解】A.遥远星系的星光属于电磁波,电磁波的振动方向与传播方向垂直,是横波,不是纵波,故A错误;
BCD.光既具有粒子性(如光电效应、光子能量特性)也具有波动性(如干涉、衍射现象),并非仅具有粒子性或波动性,故BC错误,故D正确。
故选D。
2.D
【详解】AB.从图像可知:电流从(,接下来向负方向变化)开始,下一次出现相同状态(,接下来向负方向变化)的时刻是,因此该交流电的周期,故AB错误;
CD.频率和周期的关系为
代入得,故C错误,D正确。
故选D。
3.C
【详解】A.吸收光谱的特征是连续光谱背景上出现若干暗线,明线是发射光谱的特征,故A错误;
B.光子能量满足,红外线频率低于红光,因此红外线光子能量更小,吸收后原子能级提升幅度更小,故B错误;
C.原子吸收光子后,核外电子向高能级跃迁,轨道半径增大,库仑力做负功,原子电势能(即原子势能)增加,故C正确;
D.由库仑力提供向心力
推导得电子动能
轨道半径增大时电子动能减小,故D错误。
故选C。
4.C
【详解】A.根据波形可知
可得
故波速为
故A错误;
B.设波源的平衡位置距离P点距离为,设波源开始振动时刻为,根据时左侧波形图可知
根据时右侧波形图可知
解得,
故B错误;
C.由图知波向左传至P点左侧距离其1m处,其起振方向向下,说明波源质点的起振方向是向下的, 时,波源处于平衡位置且向下运动,故C正确;
D.0~5s内, 波源的质点运动的路程为,故D错误。
故选C。
5.A
【详解】A.根据闭合电路欧姆定律可得
代入数据解得I=2A
通过R0的电流为
所以通过电动机的电流为,故A正确;
B.电动机的输出功率为
电动机的机械效率为,故B错误;
C.电源的输出功率为,故C错误;
D.若电动机被卡住,电动机相当于一个纯电阻,并联部分电阻为,根据闭合电路欧姆定律,电路中的电流为
解得I=2.5A,故D错误。
故选A。
6.C
【详解】A.对于理想变压器输入和输出功率相等,即
理想变压器输入和输出电压关系为
由于牵引变电所的理想变压器将电压为的高压电进行降压,故,,A错误;
B.对于理想变压器,输入与输出电流频率不变,B错误;
C.由于发电厂输出电压不变,因此牵引变电所输出电压不变
对于理想变压器输入和输出电流关系为
电流减小到原来的一半,则电流减小到原来的一半,电阻的分压降低,故电压将增大,C正确;
D.对于理想变压器输入和输出电流关系为
电流减小到原来的一半,则电流减小到原来的一半
电阻的热功率为
电流减小到原来的一半,则热功率减小至原来的,D错误。
故选 C。
7.D
【详解】A.根据右手定则可知,刚开始时通过定值电阻的电流方向由b到a,故A错误;
B.金属棒产生的电动势为
其中,d为金属棒切割磁感线的长度,速度为
由题意可知,金属棒转动过程中,金属棒切割磁感线的长度d增大,在增大,所以电动势在增大,故B错误;
C.由题意可知,当金属棒转过53°时,金属棒即将与上导轨脱离,在此之前,通过定值电阻的电荷量为
其中
解得,故C错误;
D.当金属棒即将与上导轨脱离时,金属棒产生的电动势为
则电容器储存的电荷量为,故D正确。
故选D。
8.CD
【详解】A.带电小球在第二象限做直线运动,小球受到重力和电场力的合力与速度在同一直线上,可知小球在第二象限受到的电场力水平向右,与场强方向相同,所以小球带正电,故A错误;
BCD.小球在第二象限所受合力与速度方向相同,做匀加速直线运动,根据几何关系可得
小球进入第四象限后,受到重力、电场力和洛伦兹力作用,小球做匀速直线运动,根据平衡条件可知小球的受力如图所示
则有,
可知第四象限内的匀强电场大小为,方向沿轴负方向;小球受到的洛伦兹力是其重力的倍,故B错误,CD正确。
故选CD。
9.BC
【详解】A.椭圆轨道Ⅱ的半长轴为
由开普勒第三定律可知,探测器在轨道Ⅱ上运行的周期满足
可知
探测器在轨道Ⅱ上从点运行到点历时,故A错误;
B.根据万有引力定律可知,探测器在轨道Ⅰ上运行的线速度大小满足
探测器在轨道Ⅲ上运行的线速度大小满足
两式联立可知,故B正确;
C.探测器从轨道Ⅲ到轨道Ⅱ,需要在B点减速,动能减小,机械能减小;探测器在轨道Ⅱ上运行过程中机械能守恒;探测器从轨道Ⅱ到轨道Ⅰ,需要在A点减速,动能减小,机械能减小,所以探测器在轨道Ⅲ上运行时的机械能大于其在轨道Ⅰ上运行时的机械能,故C正确;
D.根据牛顿第二定律可知探测器在点时的加速度满足
因此轨道Ⅱ上经过点时的加速度等于其在轨道Ⅰ上经过点时的加速度,故D错误。
故选BC。
10.BD
【详解】A.金属棒刚进入磁场瞬间的速度大小为
解得,故A错误;
B.稳定后,电流等于,两个棒产生的感应电动势大小相等
解得,故B正确;
C.从释放到稳定前瞬间的过程,以水平向左的方向为正方向,根据动量定理得,
其中
解得,,,故C错误;
D.从释放到稳定前瞬间的过程,根据能量守恒定律得
解得金属棒上产生的焦耳热为,故D正确。
故选BD。
11.(1)3.4
(2) 3.3 2.0
(3)无
【详解】(1)[1]由于测量电源电压时选用的是多用电表的直流电压10V档,故电表读数为
(2)[1] 由闭合电路欧姆定律有
滑动变阻器分压为
整理可得
根据图丙可知,则
[2] 图丙直线斜率为
又因为
代入数据解得
(3)[1]根据可知,电源电动势只与截距有关,与电阻箱无关,而电压传感器的电阻不理想仅影响电阻箱,故电压传感器的电阻不理想对锂电池电动势的测量结果无影响。
12.(1) 见解析 198
(2) 22.0 3 4.2
【详解】(1)[1]根据电路图,连接实物图如图所示
[2]根据欧姆定律有
其中
解得
(2)[1]将电流表的量程扩大10倍,则有
解得
[2]根据闭合电路欧姆定律有
变形得
根据图像有,
解得,
13.(1)1.520
(2) 物体A、B和细绳组成的系统
(3)0.89
【详解】(1)由图2可知,遮光条的宽度
(2)[1]本实验的研究对象为物体A、B和细绳组成的系统。
[2]B上遮光条先后经过光电门1、2的速度,
由,解得
(3)由物体所受合力一定时,物体的加速度与其质量成反比,则
解得
14.(1)B
(2)
(3)
【详解】(1)A.实验中摆球应选择质量大些、体积小些的球,但不需要用天平称出摆球的质量,故A错误;
B.单摆的摆线要选择细些的、伸缩性小些的线,并且适当长一些,故B正确;
C.测摆长时应测量细绳的悬挂点到摆球球心的距离,故C错误;
D. 为了使单摆的周期大一些,以方便测量,初始摆角应小于,故D错误。
故选B。
(2)因图中完成10次全振动用t ,故周期
(3)由周期公式
即
斜率
故
15.(1) 20.0 3.00
(2) 5.0 13.3 0.250
【详解】(1)[1]伸长量与测力计读数 伸长量为末位置减原长:;
[2]弹簧测力计分度值为,指针指向,故读数为。
(2)[1]从图像可得:弹力为时,拉伸对应形变量,回缩对应形变量,形变量差
[2]从图像可得:弹力为时,拉伸对应形变量,结合弹力为的情况,劲度系数为:
[3]散失的机械能等于拉伸过程外力做功与回缩过程橡皮筋做功的差值,对应图中两条图线围成的面积。 图中每个小方格的面积为,数得围成区域约20个方格,因此总散失机械能。
答案第2页,共7页
答案第3页,共7页
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