2023年广东实验中学高考物理第三次段考试卷（含答案解析）

2023年广东实验中学高考物理第三次段考试卷

1.  如图所示是某水平弹簧振子做简谐运动的图像，M、P、N是图像上的3个点，分别对应、、时刻。下列说法正确的是(    )

A. 该振子的周期是，振幅是8cm
B. 在时刻振子的速度方向就是图像上P点的切线方向
C. 在到过程振子的速度先增大后减小
D. 在到过程振子的加速度逐渐减小

2.  我国“神舟十一号”飞船搭载了香港特区的中学生设计的“双摆实验”进入太空。受此启发，某同学也设计了一个类似的双摆实验在学校实验室进行研究，如下图所示，将质量和大小都不同的两个小铁球分别系在一轻绳的中间和下端，其中上面的小球较小较轻，而轻绳的上端栓接在竖杆顶部，竖杆固定在小车上。现在让小车带着两个小球一起向左加速运动，不计空气阻力，则下列四个图中所示的姿态正确的是(    )

A.  B.  C.  D.

3.  如图所示，取一支质量为m的按压式圆珠笔，将笔的按压式小帽朝下按在桌面上，无初速放手后笔将会竖直向上弹起一定的高度h，然后再竖直下落。重力加速度为g，不计空气阻力。下列说法正确的是(    )

A. 按压时笔内部弹簧的弹性势能增加了mgh
B. 放手后到笔向上离开桌面的过程弹簧的弹性势能全部转化为笔的动能
C. 笔在离开桌面后的上升阶段处于超重状态
D. 笔从离开桌面到落回桌面过程的时间为

4.  我国是全球唯一掌握超特高压直流输电技术的国家。下图是特高压直流输电系统的模拟图只显示变压与传输部分，则以下说法正确的是(    )

A. 题中描述的“特高压直流输电”，说明变压器可以直接对直流电进行变压作用
B. 变压器在升压过程中频率随着电压的增大而升高
C. 在输电功率一定条件下，输电电压提高十倍，线路损耗功率将降低为原来的一百分之一
D. 在上图中，用户接入电路的用电器越多，流过的电流越大，由匝数比等于电流的反比可知，流过电阻r的电流变小

5.  电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种先进武器。如图所示是导轨式电磁炮的原理结构示意图。一对足够长的光滑水平金属加速导轨M、N与可控电源相连，M、N导轨的间距为L且电阻不计，在导轨间有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B。装有“电磁炮”弹体的导体棒ab垂直放在导轨M、N上，且始终与导轨接触良好，导体棒含弹体的总质量为m。在某次试验发射时，若接通电源瞬间为导体棒ab提供的电流为I，不计空气阻力，则(    )

A. 若要导体棒向右加速，则电流需从a端流向b端
B. 在接通电源瞬间，导体棒的加速度为
C. 若电源输出电压恒定，则导体棒可做匀加速直线运动
D. 若电源输出电压恒定，则导体棒所受的安培力将随着速度的增大而增大

6.  工业生产中有一种叫电子束焊接机的装置，其核心部件由如图所示的高压辐向电场组成。该电场的电场线如图中带箭头的直线所示。一电子在图中H点从静止开始只在电场力的作用下沿着电场线做直线运动。设电子在该电场中的运动时间为t，位移为x，速度为v，受到的电场力为F，电势能为，运动经过的各点电势为，则下列四个图像可能合理的是(    )

A.  B.
C.  D.

7.  在同一匀强磁场中，两个相同的矩形金属线圈a、b分别绕线圈平面内且与磁场垂直的轴匀速转动，产生的电动势随时间变化的图象如图所示，则(    )

A. 线圈a的转速是b的3倍
B. 线圈 b产生的电动势最大值为10V
C. 时，线圈a恰好经过中性面
D. 时，线圈b恰好经过中性面

8.  如图，水平放置的挡板上方有垂直纸面向里的匀强磁场，一带电粒子a垂直于挡板从板上的小孔O射入磁场，另一带电粒子b垂直于磁场且与挡板成角射入磁场，a、b初速度大小相等，两粒子恰好都打在板上同一点图中未标出。不计重力，下列说法正确的是(    )

A. a、b的电性一定相同
B. a、b的比荷荷质比之比为
C. 若P在O点左侧，则a在磁场中运动时间比b长
D. 若P在O点右侧，则a在磁场中运动路程比b长

9.  如图所示是一种常见的身高体重测量仪。测量仪顶部向下发射波速为v的超声波，超声波遇障碍物经反射后返回，被测量仪接收，测量仪记录发射和接收的时间间隔。测量仪底部有一质量为的测重面板置于压力传感器上，传感器输出电压与作用在其上的压力成正比。当测重台没有站人时，测量仪记录的时间间隔为，此时输出电压为是重力加速度，k是比例常数。当某同学站上测重台时，测量仪记录的时间间隔为t，输出电压为U，则(    )

A. 该同学的身高为
B. 该同学的身高为
C. 该同学的质量为
D. 该同学的质量为

10.  弹弓和钢珠弹属于可能危及旅客人身安全的物品，是禁止携带上动车的。某实验小组利用电子秤和频闪照相机测量一把弹弓发射出的钢珠弹的初动能，具体步骤如下：
用电子秤测得钢球弹的质量m；
在背景方格前使用弹弓水平发射钢珠弹，使用频闪照相机每隔相等时间T拍一次照片拍摄钢珠弹在空中的位置。如图所示为钢珠弹运动的频闪照片的一部分，图中背景小方格的边长表示实际长度为d，重力加速度为g，那么：
①照相机的频闪周期______ ；
②钢珠弹的初动能______ ；
③如果弹弓发射钢珠弹时偏离水平方向，则测得钢珠弹的初动能将______ 。
A.一定偏大
B.一定偏小
C.既不偏大也不偏小

11.  某同学要用伏安法测一节干电池的电动势和内阻。现备有下列器材：
A.被测干电池一节
B.电流表1：量程，内阻为
C.电流表2：量程，内阻约为
D.电压表1：量程，内阻约为
E.电压表2：量程，内阻约为
F.滑动变阻器1：最大阻值为
G.滑动变阻器2：最大阻值为
H.开关、导线若干

请在上述器材中选择适当的电压表与滑动变阻器填写器材前的字母：电压表选择______ ，滑动变阻器选择______ ；
某实验小组选用的电流表是C，请根据他们选用的器材将图甲的实物连线补充完整；
另一实验小组选用的电流表是B，他们考虑了电表内阻造成的系统误差，重新连接电路后进行实验，得到了如图乙所示的图像。则在修正了实验系统误差后，干电池的电动势______ V，内电阻______ 以上结果均保留2位小数。

12.  如图，矩形ABCD为一玻璃砖的截面，、该截面内一条单色光线a从A点射向BC中点E，刚好在BC发生全反射并直接射向D点。该单色光的另一条与AE平行的光线b从AB上的P点未画出射入玻璃砖，光线经BC反射后直接射向D点。已知真空中光速为c，求
玻璃砖的折射率n；
、B的距离及光从P点传播到D点的时间t。

13.  电阻不计的平行金属导轨相距L，与总电阻为2R的滑动变阻器、板间距为d的平行板电容器和开关S连成如图所示的电路。磁感应强度为B的匀强磁场垂直导轨所在的平面。电阻为R的金属棒与导轨垂直，接触良好，并紧贴导轨匀速移动。合上开关S，当滑动变阻器触头P在中点时，质量为m、电量为的带电微粒从平行板电容器中间位置水平射入，微粒在两板间做匀速直线运动；当P移至C时，相同的带电微粒以相同的速度从同一位置射入两板间，微粒穿过两板的过程中动能增加重力加速度为求：
运动的方向及其速度大小；
当P移至C时，微粒穿过两板的过程中，电场力对微粒做的功W。

14.  原长为2L的轻弹簧竖直放置在水平面上，将一质量为m的物块从距离弹簧上端的高度处由静止释放，当弹簧被压缩到最短时，弹簧的长度为倾角的光滑斜面固定在水平桌面上，现将该弹簧放在斜面上，一端固定在斜面底端，另一端与质量为2m的物块A接触但不连接。用外力推动物块A至O点，此时弹簧长度为L，然后由静止释放物块某时刻，将质量为的物块B从斜面上距离O点为6L处静止释放，两物块在距离O点2L处发生弹性碰撞。重力加速度为g，两物块均可视为质点，弹簧均在弹性限度内，求
碰前瞬间，A、B速度的大小；
第一次碰撞后，B沿斜面上滑的最大距离。

答案和解析

1.【答案】D 

【解析】解：A、由图像得，该振子的周期为，振幅为4cm，故A错误；
B、由图像得，在时刻振子的速度方向沿x轴负半轴方向，故B错误；
C、由图像得，在到过程，振子先向x轴正方向做减速运动，后向x轴负方向做加速度运动，故C错误；
D、在到过程，振子向平衡位置移动，回复力逐渐减小，加速度逐渐减小，故D正确。
故选：D。
由图像分析弹簧振子的周期和振幅；图像只能描述弹簧振子沿x轴方向的直线运动，速度不可能沿图像的切线方向；图像切线的斜率表示速度的大小，根据图像分析速度的大小和回复力大小的变化，根据牛顿第二定律分析加速度的变化。
本题主要是考查简谐运动的图像，解答本题的关键是弄清楚弹簧振子的振动情况，根据振动图像进行分析。
 

2.【答案】A 

【解析】解：设上面小球的质量为m，下面小球的质量为M，上半段绳与竖直方向的夹角为，下半段轻绳与竖直方向的夹角为。以两个小球组成的整体为研究对象，其受力分析如图1所示

根据牛顿运动定律有：，，解得：；以下面的小球为研究对象，其受力分析如图2所示

根据牛顿运动定律有：，，解得：，因此，即A项正确，BCD项错误，故选A。
首先把两个小铁球看成一个整体，根据牛顿运动定律分析上面半段轻绳的偏角；然后隔离下面的小球，根据牛顿运动定律分析下面半段轻绳的偏角，比较两个偏角即可得出结论。
本题目考查的知识点是牛顿运动定律的应用，利用整体法、隔离法可以很快解决
 

3.【答案】A 

【解析】解：A、释放圆珠笔后，圆珠笔与弹簧组成的系统机械能守恒，圆珠笔上升到最大高度时速度为零，弹簧的弹性势能全部转化为重力势能，由功能关系可知，按压时笔内弹簧的弹性势能增加了mgh，故A正确；
B、放手后到笔向上离开桌面的过程弹簧的弹性势能全部转化为笔的动能与重力势能之和，故B错误；
C、笔在离开桌面后的上升阶段加速度方向向下，处于失重状态，故C错误；
D、笔离开桌面后做竖直上抛运动，上升过程，笔从离开桌面到落回桌面过程的时间，解得：，故D错误。
故选：A。
加速度方向向下，处于失重状态，加速度方向向上，处于超重状态；根据弹簧长度的变化情况分析弹性势能的变化；根据重力做功情况分析重力势能的变化；根据合力做功情况分析动能的变化。
本题主要是考查功能关系，关键是能够分析能量的转化情况，知道重力势能变化与重力做功有关、动能的变化与合力做功有关、弹性势能的变化与弹力做功有关。
 

4.【答案】C 

【解析】解：A、变压器只能对交流电进行变压作用，不能直接对直流电进行变压作用，故A错误；
B、变压器不能改变频率的大小，故B错误；
C、在输电功率一定条件下，输电电压提高十倍，由得，输电电流变为原来的十分之一，线路损耗功率为，线路损耗功率将降低为原来的一百分之一，故C正确；
D、在上图中，用户接入电路的用电器越多，流过的电流越大，由匝数比等于电流的反比可知，流过电阻r的电流也增大，故D错误。
故选：C。
变压器只能对交流电进行变压作用，不能改变频率的大小；根据和判断线路损耗功率的变化；匝数比等于电流的反比。
本题考查远距离输电问题，解题关键是知道变压器的工作规律，掌握功率的求解公式。
 

5.【答案】B 

【解析】解：A、根据左手定则可知若要导体棒向右加速，则电流需从b端流向a端，故A错误；
B、在接通电源瞬间，导体棒的加速度为，故B正确；
若电源输出电压恒定，随着导体棒运动的速度增加，导体棒产生的反向电动势增加，从而回路电流强度减小，使棒受到的安培力减小，导体棒不会做匀加速直线运动，故CD错误。
故选：B。
根据左手定则可分析A项；根据牛顿第二定律解得B项，若电源输出电压恒定，随着导体棒运动的速度增加，导体棒产生的反向电动势增加。
本题考查安培力和电磁感应，解题关键掌握左手定则和安培力功的的应用。
 

6.【答案】D 

【解析】解：电子所受的电场力的方向与电场强度方向相反，指向圆心，所以电子向圆心运动，电场强度逐渐增大，根据，电场力逐渐增大，图线向上，故B错误；
A.电子的加速度，电子向圆心运动，电场强度增大，电子的加速度增大，速度图线的斜率增大，图线向上弯曲，故A错误；
C.根据，电子向圆心运动，电场强度增大，电势能图线的斜率增大，图线向上弯曲，故C错误；
D.根据，，解得，电子向圆心运动，逆电场线运动电势升高；电子向圆心运动，电场强度增大，电势图线的斜率增大，图线向上弯曲，故D正确。
故选：D。
电子所受的电场力的方向与电场强度方向相反，指向圆心，根据分析电场力，根据牛顿第二定律分析加速度，从而判断速度-时间图象，根据电势能和电势的斜率意义分析CD。
本题考查电势能与电场力做功的关系，解题关键掌握各图象的意义，尤其理解图象斜率的特点。
 

7.【答案】BD 

【解析】

【分析】
根据图判断出ab线圈的周期，转速为线圈单位时间内转过的圈数即可求得转速之比，根据即可求得b产生的感应电动势的最大值，根据线圈产生的感应电动势判断出线圈所处位置即可；
本题关键是记住两个特殊位置：在中性面时磁通量最大，感应电动势最小，电动势方向改变；垂直中性面位置磁通量为零，但电动势最大
【解答】
A.由图可知，a的周期，b的周期，根据可知ab的转速之比为3：2，故A错误；
B.根据可知，ab的角速度之比为3：2，a产生的感应电动势的最大值为，根据可知，b产生的电动势最大值为，故B正确；
C.时，线圈产生的感应电动势最大，此时线圈a恰好经过与中性面垂直位置，故C错误；
D.时，线圈b产生的感应电动势最小为零，故线圈b恰好经过中性面，故D正确；
故选：BD。  

8.【答案】ABD 

【解析】

【分析】
两粒子最终都打在P点，则偏转方向相同，根据左手定则判断粒子的电性是否相同；
分析粒子带正电荷和带负电两种情况下粒子的运动轨迹，根据几何知识求解半径之比，根据洛伦兹力提供向心力求解半径的表达式，再分析两粒子的荷质比之比；
根据图形分析路程的大小关系。
解决该题需要正确作出粒子都带正电和粒子都带负电两种情况下的运动轨迹，能根据几何知识求解轨道半径之比，掌握圆周运动的半径的表达式。
【解答】
A.根据题意可知，两粒子在磁场中的偏转方向相同，所以根据左手定则可知，两粒子的电性相同，故A正确；
令两粒子都带正电，粒子的运动轨迹如图所示，
P点在O点的左侧，
根据几何知识有：：1，
因为，所以粒子做圆周运动的半径为，
则：，
根据图形可知，该种情况下a粒子做圆周运动的路程小于b粒子的路程，
根据可知，a、b两粒子的速度相等，a粒子的路程小于b粒子的路程，所以a粒子的运动时间小于b粒子；
当两粒子都带负电时，两粒子的运动轨迹如图所示，
P点在O点的右侧，
根据几何知识有：：1，
则：，
根据图形可知，该种情况下a粒子做圆周运动的路程大于b粒子的路程，故BD正确，C错误。
故选：ABD。  

9.【答案】BD 

【解析】解：高度：
输出电压与作用在其上的压力成正比知：又
由以上两式可得：，故BD正确，AC错误。
故选：BD。
由速度与时间可确定出距离，距离之差为人的高度；由输出电压与作用在其上的压力成正比知，确定出K即可确定重力G，从而确定质量．
本题为传感器类问题的应用，解题的关键在于明确题意，由题找出对应的信息再结合所学物理规律即可求解，注意在求身高要注意取单程时间，求质量要明确压力等于重力．
 

10.【答案】   B 

【解析】解：①在竖直方向上，根据得
解得：
②可知初速度为，初动能
解得：
③如果弹弓发射钢珠弹时偏离水平方向，则水平分速度变小，导致初动能变小，故选：B。
故答案为：①；②；③B
①在竖直方向上，根据逐差法解得；
②水平方向做匀速直线运动，根据运动规律解得初速度；
③如果弹弓发射钢珠弹时偏离水平方向，则水平分速度变小。
本题主要考查了平抛运动的相关应用，根据实验原理掌握正确的实验操作，结合平抛运动在不同方向的运动特点完成分析。
 

11.【答案】 

【解析】解：干电池的电动势约为，故为了读数准确，电压表应选择D，滑动变阻器阻值较小有利于电表的数值变化，减小误差，故选F；
由于干电池内阻很小，电压表测的是路端电压，且电流表内阻末知，若将电流表内接相对于电源，则内阻误差较大，所以电流表采用外接法相对于电源，故实物图如图所示

由图可知，电源的电动势；
内阻为；
故答案为：，见解析，
实验中要能保证安全和准确性选择电表；
本实验应采用电阻箱和电压表联合测量，由实验原理可得出电路原理图；
由原理利用闭合电路欧姆定律可得出表达式，由数学关系可得出电动势和内电阻。
本题为设计性实验，在解题时应注意明确实验的原理；并且要由实验原理结合闭合电路欧姆定律得出表达式，由图象得出电动势和内电阻。
 

12.【答案】解：如图，
玻璃砖的该截面内光线a从A点射到BC中点E时，刚好在BC发生全反射，由于，则入射角为，
则有，
玻璃砖的折射率；

如图，
设从P点入射的光线b在AB边界的折射角，
根据折射定律有，
解得，
，
可知光线在界面BC发生全反射，经反射后到达D点，
根据几何关系有，
因为，
则，
又因为，
且
可得光线从P到D经过路程，
光线在玻璃砖中的传播速度为，
则光线在玻璃砖内传播的时间为。
答：玻璃砖的折射率n为；
、B的距离为，光从P点传播到D点的时间t为。 

【解析】玻璃砖的该截面内光线a从A点射到BC中点E时，刚好在BC发生全反射，根据几何知识求解全反射临界角C，根据求解玻璃砖的折射率n；
作出光路图，根据几何知识求解P、B的距离以及光从P点传播到D点的路程长，根据求解光在玻璃砖中传播的速度，由求解光从P点传播到D点的时间t。
解决该题需要能正确作出光在玻璃砖内传播的光路图，能根据几何知识求解相关的长度和角度，熟记全反射的临界角的公式以及光在介质中传播的速度公式。
 

13.【答案】解：微粒做匀速直线运动时，电场力与重力平衡，则电场力方向竖直向上，上极板带负电，ab中感应电流方向由a与b，由右手定则判断知ab向左运动．
对微粒，由平衡条件有：

得电容器板间电压为：

由得ab产生的感应电动势为：

由得：
当P移至C时，板间电压为：
微粒穿过两板的过程中，由动能定理得：

又，得：
故电场力对微粒做的功为：
答：
运动的方向向左，其速度大小是；
当P移至C时，微粒穿过两板的过程中，电场力对微粒做的功W是 

【解析】微粒做匀速直线运动时，电场力与重力平衡，分析电容器板间电场方向，确定金属棒产生的感应电流方向，由右手定则判断其运动方向．由平衡条件求电容器板间电压，得到金属棒产生的感应电动势，再由求金属棒的速度．
当P移至C时，由电路知识求出电容器板间电压．此时微粒在电场中做类平抛运动，由动能定理求出偏转距离，再求电场力做功．
本题是电磁感应与带电粒子在电场中运动的综合，它们联系的桥梁是电压，求电场力做功，运用动能定理是常用的方法．
 

14.【答案】解：当弹簧竖直放置时，压缩量为L时弹性势能为，设物块A与B碰前的速率为，
对于m和竖直弹簧系统，由机械能守恒定律：
斜面上，对于A和弹簧系统，A碰前由功能关系：
联立得：
设物块B与A发生碰撞前的速度大小为，
对于B，B碰前由机械能守恒：
解得：
物块A与B发生碰撞时，物块A有可能沿斜面向上运动，也有可能沿斜面向下运动；设碰后物块B沿斜面上滑的最大距离为s。
1、若物块A在沿斜面向上运动过程中与B发生碰撞，以沿斜面向上为正方向，碰后A、B速度分别为、，
对A、B系统，由碰撞过程动量守恒和机械能守恒：；

联立解得：
对于B，由机械能守恒：
解得：
2、若物块A在沿斜面向下运动过程中与B发生碰撞，以沿斜面向下为正方向，碰后A、B速度分别为、，对、B系统由磁撞过程动量守恒和机械能守恒：
；
；
解得：。
对于B，由机械能守恒：；
解得：
答：碰前瞬间，A、B速度的大小分别为、；
第一次碰撞后，B沿斜面上滑的最大距离为4L或。 

【解析】通过弹簧竖直放置条件根据机械能守恒求解弹性势能，当A在斜面上压缩弹簧也为L时，弹性势能相同。
物块A与B发生碰撞时，物块A有可能沿斜面向上运动，也有可能沿斜面向下运动，需要讨论这两种情况。综合运用动量守恒和机械能守恒进行求解。
本题难点是讨论A、B碰撞的两种情况，由于动量守恒是矢量式，方向正负号不能弄错了。