2023届湖南省长沙市长郡中学高三下学期适应性月考物理试题（六）含解析

  长郡中学2023届高三月考试卷（六）

物理

时量75分钟，满分100分。

第Ⅰ卷  选择题（共48分）

一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共计28分。每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1. 下列说法正确的是（　　）

A. 玻尔建立了量子理论，成功解释了各种原子的发光现象

B. 按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减少，原子总能量增大

C. 若入射到金属表面的光没有达到一定的强度就不可能发生光电效应

D. 在光电效应中，光电子的最大初动能和入射光的频率成正比，与入射光的强度无关

【答案】B

【解析】

【详解】A．玻尔建立的量子理论成功解释了氢原子的发光现象，但无法解释其他原子的发光现象，故A错误；

B．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，根据

可知，变大，则变小，所以电子的动能减少，且电子从低轨道到高轨道需要吸收能量，所以原子的总能量增大，故B正确；

C．若入射到金属表面光频率没有达到该金属的极限频率，就不可能使该金属发生光电效应现象，与入射光的强度无光，故C错误；

D．根据爱因斯坦光电效应方程，得

可知在光电效应中，光电子的最大初动能和入射光的频率成一次函数关系，而不是正比关系，故D错误。

故选B。

2. 如图所示，在水平面上固定一点光源，在点光源和右侧墙壁的正中间有一小球自水平面以初速度v0竖直上抛，已知重力加速度为g，不计空气阻力，则在小球竖直向上运动的过程中，关于小球的影子在竖直墙壁上的运动情况，下列说法正确的是

A. 影子做初速度为v0，加速度为g的匀减速直线运动

B. 影子做初速度为2v0，加速度为g的匀减速直线运动

C. 影子做初速度为2v0，加速度为2g的匀减速直线运动

D. 影子做初速度为v0，加速度为2g的匀减速直线运动

【答案】C

【解析】

【详解】如图所示，设经过时间t影子的位移为x，根据相似三角形的知识有：，
 

解得：x＝2v0t−gt2，故影子做初速度为2v0，加速度为2g的匀减速直线运动．

A. 影子做初速度为v0，加速度为g的匀减速直线运动，与结论不相符，选项A错误；

B. 影子做初速度为2v0，加速度为g的匀减速直线运动，与结论不相符，选项B错误；

C. 影子做初速度为2v0，加速度为2g的匀减速直线运动，与结论相符，选项C正确；

D. 影子做初速度为v0，加速度为2g的匀减速直线运动，与结论不相符，选项D错误；

3. 2022年6月5日17时42分，神舟十四号载人飞船经过6次变轨后与天和核心舱自主快速交会对接成功。如图所示，对接前飞船经B点由椭圆轨道Ⅰ变轨至圆形轨道Ⅱ，A，B两点分别为轨道I的近地点和远地点，已知A点到地心的距离为rA，B点到地心的距离为rB。下列说法正确的是（　　）

A. 飞船在轨道Ⅱ上运行的周期小于在轨道Ⅰ上运行的周期

B. 飞船在轨道Ⅰ上从A点运行到B点的过程中机械能减小

C. 飞船在轨道Ⅱ上运行时的机械能大于在轨道Ⅰ上运行时的机械能

D. 飞船在轨道Ⅰ上运行，经过A、B两点时的速度大小之比

【答案】C

【解析】

【详解】A．飞船在轨道I、Ⅱ上都绕同一中心天体运行，根据开普勒第三定律

因为轨道Ⅱ的半径大于轨道I的半长轴，所以飞船在轨道Ⅱ上运行的周期大于在轨道Ⅰ上运行的周期，故A错误；

B．飞船在轨道I上运行时，只有万有引力做功，所以飞船在轨道Ⅰ上从A点运行到B点的过程中机械能守恒，故B错误；

C．飞船由轨道I变轨至轨道Ⅱ，需要点火加速才能实现，所以飞船在轨道Ⅱ上运行的机械能大于飞船在轨道I上运行的机械能，故C正确；

D．根据开普勒第二定律，可得

可得

所以飞船在远地点与近地点的速度之比等于到地心距离的反比，故D错误。

故选C。

4. 如图乙所示，在AB间接入甲图所示正弦交流电，通过理想变压器和二极管D1、D2给阻值R=20Ω的纯电阻负载供电，已知D1、D2为相同的理想二极管，正向电阻为0，反向电阻无穷大，变压器原线圈n1=110匝，副线圈n2=20匝，Q为副线圈中心抽头，为保证安全，二极管的反向耐压值至少为U0，设电阻R上消耗的热功率为P，则有（　　）

A. U0=V，P=20W B. U0=40V，P=80W

C. U0=V，P=20W D. U0=20V，P=20W

【答案】C

【解析】

【分析】根据图像可以求得输出电压的有效值、周期和频率等，二极管的作用是只允许正向的电流通过，再根据电压与匝数成正比即可求得结论。

【详解】在AB间接入正弦交流电，变压器原线圈匝，副线圈匝，根据

得有效值为：

而二极管的反向耐压值至少为，它需要承受交流电的最大值，所以

Q为副线圈正中央抽头，则电阻R两端电压为20V，所以电阻R消耗的热功率P为：

故选C。

5. 如图，滑块A、B的质量均为，带正电，电荷量为，A不带电，A套在固定竖直直杆上，A、B通过转轴用长度为的刚性轻杆连接，B放在水平面上并靠近竖直杆，A、B均静止。现加上水平向右电场强度为的匀强电场，B开始沿水平面向右运动。不计一切摩擦，A、B 视为质点，重力加速度为，在A下滑的过程中，下列说法正确的是（    ）

A. A、B组成的系统机械能守恒

B. A运动到最低点时，轻杆对A的拉力为零

C. A的机械能最小时，B的加速度大小为零

D. A运动到最低点时，滑块A速度大小为

【答案】D

【解析】

【详解】A．在A下滑和B向右运动的过程中，对系统而沿，电场力对B做正功，则系统的机械能增加，故A错误；

B．以B和轻杆为整体，在最低点的合力为零，在水平方向有

所以A对轻杆的作用力等于电场力，故B错误；

C．假设无电场，系统的机械能守恒，A机械能最小时，B的机械能最大，即B的动能最大，速度最大，加速度为零，因为电场力并不影响A的机械能，所以有电场和无电场时A的机械能最小时在杆上的位置相同，但是有电场情况下，A的机械能最小时B还受水平向右的电场力，所以加速度不为零，故C错误；

D．A运动到最低点时，B的速度为零，由能量守恒可得

解得

故D正确。

故选D。

6. 如图所示，有方向垂直于光滑绝缘水平桌面的两匀强磁场，磁场感应强度的大小分别为B1 = B、B2 = 3B，PQ为两磁场的边界，磁场范围足够大，一个水平放置的桌面上的边长为a，质量为m，电阻为R的单匝正方形金属线框，以初速度v垂直磁场方向从图示位置开始向右运动，当线框恰有一半进入右侧磁场时速度为，则下列判断正确的是（   ）

A.  B. 此时线框的加速度大小为

C. 此过程中通过线框截面的电量为 D. 此时线框的电功率为

【答案】AD

【解析】

【详解】A．磁通量的变化量

Φ = Φ2－Φ1 = 2Ba2

由感应电动势

感应电流

由动量定理可得

计算可得

A正确；

B．此时切割磁感线产生的感应电动势

线框中电流

由牛顿第二定律得

联立两式可得

B错误；

C．由电荷量公式得

C错误；

D．此时线框的电功率为

D正确

故选AD。

7. 如图所示，可视为质点的一枚象棋子，从长1m的水平桌面的一端以初速度v0沿中线滑向另一端，经1s从另一端滑落。象棋子与桌面间的动摩擦因数为μ，且处处相同，重力加速度g取10m/s2。下列v0和μ的值可能正确的是（   ）

A. 3.0m/s，0.25 B. 2.5m/s，0.2 C. 1.5m/s，0.1 D. 2.0m/s，0.15

【答案】C

【解析】

【详解】设棋子的质量为，桌面长，用时为，末速度大小为，棋子的加速度大小为

棋子能从另一端滑落，则物块到达另一端的速度大于等于0，则有

代入数据解得

A．当，时，不成立，A不符合要求，A错误；

B．当，时，不成立，B不符合要求，B错误；

C．当，时，成立，且，C符合要求，C正确；

D．当，时，不成立，D不符合要求，D错误。

故选C。

二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

8. 如图所示，两束单色光、平行射入平行玻璃砖上表面，光束是红光，光束是绿光。若不考虑光束在平行玻璃砖下表面反射后的情况，下列说法正确的是（　　）

A. 光束比在玻璃砖中的传播速度大

B. 光束在平行玻璃砖下表面可能发生全反射

C. 两束单色光线穿过平行玻璃砖下表面后可能重合为一束光线

D. 两束单色光线穿过平行玻璃砖下表面后若仍为两束单色光，两束光可能不再平行

【答案】AC

【解析】

【详解】A．根据题意可知，光束的折射率小于光束，由公式可得，光束比在玻璃砖中的传播速度大，故A正确；

B．根据题意，由光路的可逆性可知，光束在平行玻璃砖下表面不可能发生全反射，故B错误；

CD．因为玻璃上下表面平行，光线在玻璃下表面第二次折射时的入射角等于在上表面第一次折射时的折射角，根据光路可逆性可知，第二次折射光线与第一次折射入射光线平行，所以从玻璃砖下表面射出的两束光仍然平行，如果玻璃砖的厚度、两束入射光线入射位置合适，两束单色光线穿过平行玻璃砖下表面后可能重合为一束光线，故D错误，C正确。

故选AC。

9. 如图所示，用高压水枪喷出的强力水柱冲击右侧的煤层。设水柱直径为D，水流速度为v，方向水平，水柱垂直煤层表面，水柱冲击煤层后水的速度为零。高压水枪的质量为M，手持高压水枪操作，进入水枪的水流速度可忽略不计，已知水的密度为ρ。下列说法正确的是(　　)

A. 高压水枪单位时间喷出的水的质量为ρvπD2

B. 高压水枪的功率为ρπD2v3

C. 水柱对煤层的平均冲力为ρπD2v2

D. 手对高压水枪的作用力水平向右

【答案】BC

【解析】

【详解】A．设Δt时间内，从水枪喷出的水的体积为ΔV，质量为Δm，则

Δm＝ρΔV

ΔV＝SvΔt＝πD2vΔt

单位时间喷出水质量为

＝ρvπD2

选项A错误；

B．Δt时间内水枪喷出的水的动能

Ek＝Δmv2＝ρπD2v3Δt

由动能定理知高压水枪在此期间对水做功为

W＝Ek＝ρπD2v3Δt

高压水枪的功率

P＝＝ρπD2v3

选项B正确；

C．考虑一个极短时间Δt′，在此时间内喷到煤层上水的质量为m，设煤层对水柱的作用力为F，由动量定理得

FΔt′＝mv

Δt′时间内冲到煤层水的质量

m＝ρπD2vΔt′

解得

F＝ρπD2v2

由牛顿第三定律可知，水柱对煤层的平均冲力为

F′＝F＝ρπD2v2

选项C正确；

D．当高压水枪向右喷出高压水流时，水流对高压水枪的作用力向左，由于高压水枪有重力，根据平衡条件，手对高压水枪的作用力方向斜向右上方，选项D错误。

故选BC。

10. 一持续传播了较长时间的简谐波在时的波形图如图。已知波上的点振动周期为，时位于平衡位置且向上运动。则（    ）

A. 波沿轴负方向传播

B. 处的质点在时的纵坐标

C. 处的质点在时的运动方向沿轴负方向

D. 在0到时间内质点通过的路程为

【答案】AB

【解析】

【详解】A．P点振动周期为2s，即波源振动周期为2s，P点在t=0s时位于平衡位置且向上运动，则t=3s时P点位于平衡位置向下运动，结合t=3s时波形图，根据“同侧法”可以判断波沿x轴负方向传播，故A正确；

B．简谐波在时波形图对应的关系为

则处的质点在时的纵坐标为

故B正确；

C．波源振动周期为2s，由波形图可知，波长为

则波速为

则波在

内向x轴负方向传播的距离为

即

处的质点在

时的运动情况与

处的质点在

时的运动情况相同，结合

时的波形图，根据“同侧法”可以判断

处的质点在

时运动方向沿y轴正方向，则

处的质点在

时的运动方向沿y轴正方向，故C错误；

D．在0到所用时间为，P点从平衡位置开始通过的路程为

故D错误。

故选AB。

11. 地磁场对宇宙高能粒子有偏转作用，从而保护了地球的生态环境。赤道平面的地磁场简化为如图所示，为地球球心、为地球半径。地磁场只分布在半径为和的两边界之间的圆环区域内，磁感应强度大小均为，方向垂直纸面向里。假设均匀分布的带正电高能粒子以相同速度垂直沿赤道平面射向地球。已知粒子质量均为、电荷量均为，不计粒子的重力及相互作用力。下列说法正确的是（　　）

A. 粒子无论速率多大均无法到达右侧地面

B. 若粒子速率小于，入射到磁场的粒子均无法到达地面

C. 若粒子速率为，正对着处入射的粒子恰好可以到达地面

D. 若粒子速率为，入射到磁场的粒子恰好有一半可以到达地面

【答案】BD

【解析】

【详解】A．射入方向在地球下表面以下的粒子，只要速率合适，粒子可到达MN右侧地面。故A错误；

C．若粒子的速率为，则粒子在磁场中由洛伦兹力提供向心力，有

解得

若粒子正对着O处入射，且恰好可以到达地面，其轨迹如图所示

设该轨迹半径为，由几何关系可得

解得

故C错误；

B．若粒子的速率为，则粒子在磁场中由洛伦兹力提供向心力，有

解得

若粒子的射入方向在正对O处以上，根据左手定则可知，其粒子的轨迹为向上偏转，则入射到磁场的粒子均不可能到达地面，故B正确；

D．若粒子速率为，由洛伦兹力提供向心力得

解得

由C项的分析可知，此时若粒子正对着O处入射，则恰好可以到达地面；而在对着O处以上的方向入射的粒子，因为向上偏转，均不能到达地面；而在对着O处以下的方向入射的粒子均会达到地面。综上所述，入射到磁场的粒子恰好有一半可以到达地。故D正确。

故选BD。

三、填空题：本题共2小题，共15分。

12. 利用甲图装置可以测量圆盘加速转动时的角速度以及角加速度。物理学上把角速度的变化与发生这一变化所用时间的比值定义为角加速度。有一定厚度的圆盘可以绕通过中心垂直于盘面的水平轴转动。圆盘加速转动时，纸带随圆盘运动通过打点计时器打上一系列点。用50分度的游标卡尺测得圆盘的直径如图乙，用此装置打出的一条纸带如图丙（打点计时器所接交流电的频率为，A、B、C、D…为计数点，相邻两计数点间有四个点未画出）。

（1）据图乙读出圆盘的直径为__________；

（2）据图丙计算，打D点时圆盘转动的角速度为__________（保留三位有效数字）；

（3）依图丙可知，圆盘转动角加速度大小为__________（保留三位有效数字）。

【答案】    ①. 50.94    ②. 16.1    ③. 23.6

【解析】

【详解】（1）[1]游标卡尺为50分度，精确度为0.02mm，读数等于主尺读数与游标尺读数之和，所以圆盘的直径为为

（2）[2]相邻两计数点间的时间间隔为

由图丙可知，相邻两个T时间内，纸带的位移之差恒为0.6cm，所以纸带做匀加速直线运动，打D点时纸带的瞬时速度等于C、E两点之间的平均速度，为

圆盘的半径为

打D点时圆盘转动的角速度为

（3）[3]纸带的加速度大小等于圆盘边缘的切向加速度大小，为

结合角加速度的定义以及角速度和线速度之间的关系可得

13. 某实验小组要测量一定值电阻的阻值、电源的电动势和内阻。实验器材如下：

A．待测电源

B．电压表、

C．电流表A

D．定值电阻

E．滑动变阻器

开关和导线若干

实验步骤如下：①按如图甲所示电路连接好实验器材；

②闭合开关，读出电压表和以及电流表的示数、、；

③移动滑动变阻器触头，重复②，得到多组数据；

④描绘出、图像如图乙所示。

回答下列问题：

（1）由图乙可得，定值电阻的阻值________。（结果保留两位有效数字）

（2）由图中数据可求得电源的电动势________，电源内阻________。（结果均保留两位有效数字）

（3）若考虑电流表、电压表内阻的影响，则定值电阻________，电源电动势________，________。（均选填“等于”“大于”或“小于”）

【答案】    ①. 2.0    ②. 3.0    ③. 2.0    ④. 小于    ⑤. 等于    ⑥. 大于

【解析】

【详解】（1）[1]图乙中a图线的斜率即为Rx的阻值

（2）[2][3]由闭合电路欧姆定律

可得

将图乙中b图线的数据代入，解得

，

（3）[4]该实验采用了外接法测量Rx的阻值，由于电压表内阻的分流作用，导致

所以

[5][6]测量电源电动势与内阻时，由于电流表内阻的分压作用，由闭合电路欧姆定律

结合

可得，而，故。

四、计算题：本题共3小题，其中第14题8分，第15题14分，第16题15分，共37分。写出必要的推理过程，仅有结果不得分。

14. 上端开口的导热汽缸放置在水平面上，大气压强为。气缸内有一卡子，横截面积为S的轻质活塞上面放置一个质量为m的重物，活塞下面密封一定质量的理想气体。当气体温度为时，活塞静止，此位置活塞与卡子距离为活塞与气缸底部距离的．现缓慢降低气缸温度，活塞被卡子托住后，继续降温，直到缸内气体压强为。已知重力加速度为g，活塞厚度及活塞与气缸壁之间的摩擦不计。求：

（1）活塞刚接触卡子瞬间，缸内气体的温度；

（2）缸内气体压强为时气体的温度。

【答案】（1）； （2）

【解析】

【详解】（1）活塞被卡子托住前，气体经历等压变化，设活塞刚刚接触卡子时气体的温度为，根据盖—吕萨克定律有

式中

根据题意

联立解得

（2）活塞被卡子托住后，再降低温度，气体经历等容变化

根据查理定律有

式中

根据力的平衡条件有

联立可得

15. 如图，光滑的水平杆和光滑的竖直轴上分别套着环和，环的质量，的质量，用轻绳连接，一根弹簧左端固定于点，右端与环拴接，两环静止时，轻绳与竖直方向的夹角，，，重力加速度为。

（1）弹簧的弹力和水平杆对的支持力分别是多少；

（2）绳长仍为，弹簧的劲度系数为，要使，求系统绕轴转动的角速度的取值。

【答案】（1），；（2）

【解析】

【详解】（1）对P、Q受力分析

对Q，根据平衡条件，竖直方向上有

对P，根据平衡条件，竖直方向上有

水平方向上有

联立解得弹簧的弹力和水平杆对的支持力分别是

（2）①假设此时弹簧处于拉伸状态，则对环有

对Q，在竖直方向上有

设静止时弹簧的压缩量为，则由（1）问可知

设此时弹簧的伸长量为，则环绕轴转动的半径

联立上式得

②假设此时弹簧处于收缩状态，此时弹簧的压缩量为，，对P有

且

其它和①中所述一致，计算仍得

综合①②得

16. 某研究小组设计了如图所示的双立柱形粒子加速器，整个装置竖直放于真空中。已知两个立柱M、N的底面均为边长为d的正方形，上、下两底面间加有相同的电势差为U，管长为L，两管中心轴线的间距D=10d，在加速管下方区域存在垂直于两加速管轴线所在平面的匀强磁场（图中未画出）。现将速度近似为0的负一价离子从加速管M上端口沿水平方向均匀分布地注入立柱M，离子竖直进入磁场，经磁场偏转到达立柱N下端入口处时，此处的电荷转换装置将其电子剥离（不改变离子速度和分布，且装置大小可忽略），使该离子成为三价正离子，进入立柱N的新离子再次被加速。已知沿立柱M轴线进入的离子恰能沿两立柱M、N的中心轴线加速，该离子质量为m，元电荷电量为e，不计重力和离子间的相互作用。

（1）求离子从加速管N上端飞出时的动能Ek；

（2）求磁感应强度B的大小和方向；

（3）实际工作时，磁场可能会与设计值B有一定偏差∆B，而会以B-∆B至B+∆B间的某一确定值工作。若电压保持不变，要求至少有90%的离子能被成功加速，试求偏差∆B的最大值（用B表示）。

【答案】（1）4eU；（2），垂直纸面向外；（3）

【解析】

【详解】（1）离子在M管中加速，获得能量

离子在N管中加速，获得能量

故离子从加速管N上端飞出时的动能

（2）设离子进入偏转磁场时的速度为，则有

r=

联立解得

由左手定则可判断，磁感应强度B的方向垂直纸面向外.

（3）按磁场设计值工作时，粒子在磁场中轨迹半径

要求至少的粒子能实现加速

若磁感应强度为时

满足条件

时，至少有的粒子能实现加速

若磁感应强度为时

满足条件

时，至少有的粒子能实现加速.

综上所述