2024长沙雅礼中学高三上学期月考（三）物理试卷含答案

这是一份2024长沙雅礼中学高三上学期月考（三）物理试卷含答案，共13页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。

得分：______
本试题卷分选择题和非选择题两部分，共8页。时量75分钟，满分100分。
一、单选题（本题共6小题，每小题4分，共24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.计算机键盘每个按键下面都连有两块小金属片，两块金属片之间有一定的空气间隙，组成一个可变电容器，如图所示。当键盘连接电源不断电，按下某个按键时，与之相连的电子线路就发出该按键相关的信号。松开按键时，则（ ）
A.电容器的电容变小B.极板的电量变大
C.两极板间的电压变小D.两极板间的场强变大
2.用如图所示的方法可以测出一个人的反应时间。甲同学用手握住直尺顶端的地方，乙同学在直尺下端刻度为零的地方做捏住直尺的准备，但手没有碰直尺，当乙同学看到甲同学放开直尺时，立即握住直尺，记录下乙同学握住直尺的刻度，根据所学知识计算出不同刻度对应的反应时间，从而把这把尺子做成“反应时间测量尺”。关于“反应时间测量尺”，下列说法正确的是（ ）
A.其“时间刻度”是均匀的，与长度刻度成正比例
B.其“时间刻度”是不均匀的，且靠近直尺零刻度的地方“时间刻度”疏
C.其“时间刻度”是不均匀的，且远离直尺零刻度的地方“时间刻度”密
D.如果在月球上使用此刻度尺，“时间刻度”的每个数字应该成比例改大一些
3.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虚线所示。一电子在图中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，位移为，速度为，受到的电场力为，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.
4.如图所示，在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极接电源的负极，沿边缘内壁放另一个圆环形电极接电源的正极做“旋转液体实验”，其中蹄形磁铁两极间正对部分的磁场可视为匀强磁场，磁铁上方为S极。电源的电动势，内阻未知，限流电阻。闭合开关S后，当导电液体旋转稳定时理想电压表的示数恒为3.5V，理想电流表示数为0.5A。则（ ）
A.从上往下看，液体顺时针旋转B.玻璃皿中两电极间液体的等效电阻为
C.液体消耗的电功率为1.75WD.1分钟内，液体里产生的热量为105J
5.如图所示，质量为、的、小球分别带同种电荷和，它们用等长的细线悬挂在同一点，由于静电斥力的作用，小球靠在竖直光滑墙上，的拉线沿竖直方向，、均处于静止状态，由于某种原因，两球之间的距离变为原来的一半，则其原因可能是（ ）
A.变为原来的一半B.为原来的八倍
C.变为原来的一半D.变为原来的四分之一
6.如图所示，一倾角为的足够长斜面体固定在水平地面上，质量为的长木板沿着斜面以速度匀速下滑，现把质量为的铁块无初速度放在长木板的左端，铁块最终恰好没有从长木板上滑下。已知与之间、与斜面之间的动摩擦因数均为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度，，，则下列判断不正确的是（ ）
A.动摩擦因数
B.铁块和长木板共速后的速度大小为3m/s
C.长木板的长度为4.5m
D.从铁块放上长木板到铁块和长木板共速的过程中，铁块和长木板构成的系统动量守恒，机械能不守恒
二、多选题（本题共4小题，每小题5分，共20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5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）
7.由曲春雨、范可新、张雨婷、武大靖、任子威组成的短道速滑混合接力队夺得中国在24届冬奥会的首枚金牌，如图所示，若将武大靖在弯道转弯的过程看成在水平冰面上的一段匀速圆周运动，转弯时冰刀嵌入冰内从而使冰刀受与冰面夹角为0（蹬冰角）的支持力，不计一切摩擦，弯道半径为，重力加速度为。以下说法正确的是（ ）
A.武大靖转弯时速度的大小为B.武大靖转弯时速度的大小为
C.若武大靖转弯速度变大则需要增大蹬冰角D.若武大靖转弯速度变大则需要减小蹬冰角
8.金属导电是典型的导电模型，值得深入研究。一金属直导线电阻率为，若其两端加电压，自由电子将在静电力作用下定向加速，但电子加速运动很短时间就会与晶格碰撞而发生散射，紧接着又定向加速，这个周而复始的过程可简化为电子以速度沿导线方向匀速运动。我们将导线中电流与导线横截面积的比值定义为电流密度，其大小用表示，可以“精细”描述导线中各点电流的强弱。设该导线内电场强度为，单位体积内有个自由电子，电子电荷量为，电子在导线中定向运动时受到的平均阻力为。则下列表达式正确的是（ ）
A.B.C.D.
9.如图所示，已知某匀强电场方向平行于正六边形所在平面。若规定点电势为零，则、、处的电势分别为8V、6V、2V。初动能为12eV、电荷量大小为（e为元电荷）的带电粒子从沿着方向射入电场，恰好经过的中点。不计粒子的重力，下列说法正确的是（ ）
A.匀强电场电场强度方向为由指向
B.该粒子一定带负电
C.该粒子到达点时的动能为20eV
D.仅改变粒子在点初速度的方向，该粒子可能经过
10.如图甲所示平面为一竖直平面，长的轻杆无摩擦地靠在其上，两端用轻铰链连接两个质量相同的小球和，两球可视为质点，其中嵌在竖直光滑细轨道内，在水平光滑轨道上。开始时轻杆与竖直方向成角，为小角度（小于5°）。在外力作用下，、静止，撤去外力释放系统后，将上下滑动，将水平滑动，形成周期性摆动。关于该摆动，下列分析与讨论正确的是（ ）
甲 乙 丙
A.轻杆中点将作半径为的圆周运动
B.如图乙，若某时刻、两球的速度分别为和，应用运动合成和分解的方法，可将轻杆中点的速度分解为水平分量和竖直分量，求得
C.如图乙，若某时刻轻杆与竖直方向成角，则中点的速度为
D.如图丙，摆长为的单摆初始时摆线也与竖直方向成角，由静止释放摆球。应用类比的方法，发现摆球的运动与图甲系统的摆动类似，可求得单摆周期与轻杆小球系统的周期之比为
三、实验题（11题8分，12题8分，共16分）
11.（8分）某学习小组为了测定家用自来水的电阻率，在粗细均匀的圆柱形玻璃管中注满自来水，玻璃管两端用具有良好导电能力的活塞塞住管口，现有如下仪器：
电源E：具有一定内阻，电动势约为10V；
电流表：量程为0~2mA，内阻；
电流表：量程为0~5mA，内阻约为；
定值电阻；
定值电阻；
滑动变阻器R：最大阻值约为；
多用电表一个，单刀单掷开关S，导线若干。
（1）甲同学将多用电表欧姆挡旋至“”倍率位置，对玻璃管中水的电阻进行粗略测量如图所示，该同学所测阻值为______。
（2）乙同学想要较精确测量水柱的阻值，他将电流表与定值电阻______（填字母代号）进行______联，改装成量程为1.5V的电压表V。
（3）乙同学测量中要求仪表的指针偏角不小于满偏角度的三分之一，实验电路应选用下面的图______最为合理。
A.B.C.D.
（4）乙同学测得电流表读数为，电流表读数为，玻璃管中有水部分的长度为，玻璃管内径为。则所测家用自来水的电阻率______（用题中所给的字母表示）。
12.（8分）举世瞩目的嫦娥四号探测器，其能源供给方式实现了新的科技突破：它采用同位素温差发电与热电综合利用技术结合的方式供能，也就是用航天器两面太阳翼收集的太阳能和月球车上的同位素热源两种能源供给探测器。图甲中探测器两侧张开的是光伏发电板，光伏发电板在外太空将光能转化为电能。
图甲 图乙 图丙
某同学利用图乙所示电路，探究某光伏电池的路端电压与电流的关系，图中定值电阻，设相同光照强度下光伏电池的电动势不变，电压表、电流表均可视为理想电表。
图丁
（1）实验一：用一定强度的光照射该电池，闭合开关S，调节滑动变阻器的阻值。通过测量得到该电池的曲线（如图丁）。由此可知，该电源内阻______（填“是”或“不是”）定值，某时刻电压表示数如图丙所示，读数为______V，由图像可知，此时电源内阻为______（计算结果保留两位有效数字）。
（2）实验二：只减小光照的强度，重复上述实验，测得曲线（如图丁）。若在实验一中当滑动变阻器的电阻为某值时路端电压为2.5V，则在实验二中滑动变阻器仍为该值时，滑动变阻器消耗的电功率为______W（计算结果保留两位有效数字）。
四、解答题（13题12分，14题12分，15题16分，共40分）
13.（12分）如图所示，矩形区域Ⅰ和正方形区域Ⅱ内分别有水平向左和竖直向下的匀强电场，电场强度大小均为，区域Ⅰ的宽度为，区域Ⅱ的边长为，区域Ⅰ左边界上点距区域Ⅱ下边界的距离为，在距离区域Ⅱ右侧距离为处有一竖直光屏，与光屏垂直。将一质量为、电荷量为的粒子（不计重力）从点由静止释放，粒子经过区域Ⅰ和Ⅱ，最终打在光屏上。求：
（1）通过计算确定带电粒子离开区域Ⅱ的位置；
（2）带电粒子最终打在光屏上的位置。
14.（12分）如图所示，沿水平方向放置一条平直光滑槽，它垂直穿过开有小孔的两平行薄板，板相距。槽内有两个质量均为的小球和，球带电量为，球带电量为，两球由长为的轻杆相连，组成一带电系统。最初和分别静止于左板的两侧，离板的距离均为。若视小球为质点，不计轻杆的质量，在两板间加上与槽平行向右的匀强电场后（设槽和轻杆由特殊绝缘材料制成，不影响电场的分布），求：
（1）球刚进入电场时，带电系统的速度大小；
（2）试判断、球能否到达右极板（需写出判断的计算过程）；
（3）带电系统从开始运动到速度第一次为零所需的时间。
15.（16分）如图甲所示，一水平放置的圆环形刚性窄槽固定在桌面上，槽内嵌着1、2、3号三个大小相同的小球，它们的质量分别是、和，。小球与槽的两壁刚好接触而它们之间的摩擦可忽略不计，且槽的内半径远大于球的半径。开始时，三球处在槽中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的位置，彼此间距离相等；2、3号球静止，1号球以初速度（其中）沿槽运动，为圆环的内半径和小球半径之和。设各球之间的碰撞皆为弹性碰撞，忽略碰撞的时间。
甲 乙
（1）求发生第一次碰撞后，三球的速度大小（速度用表示）；
（2）求发生第三次碰撞的位置及碰后三球的速度大小（速度用表示）；
（3）求此三球系统的运动周期（需写出详细推算过程）。若在此环形窄槽内等间距嵌入2024个大小相同的小球，如乙图所示，开始时1号球同样以初速度沿槽运动，其他球均静止。摩擦不计，各球间的碰撞皆为弹性碰撞，忽略碰撞的时间。试猜想各小球的质量满足怎样的关系，会发生类似三球系统的周期性运动，并写出该运动周期（不需要写出详细推算过程）。
雅礼中学2024届高三月考试卷（三）
物理参考答案
一、单选题（24分）
3.D【解析】电子所受的电场力的方向与电场强度方向相反，所以电子向中心运动，电场强度逐渐增大，根据，电场力逐渐增大，B错误；电子的加速度，电场强度增大，电子的加速度增大，速度图线的斜率增大，A错误；电子向中心运动，电场强度增大，电势能图线的斜率增大，C错误；电子逆电场线运动，电势升高，电场强度增大，电势图线的斜率增大，D正确。
4.C【解析】由于中心放一个圆柱形电极接电源的负极，沿边缘内壁放一个圆环形电极接电源的正极，在电源外部电流由正极流向负极，因此电流由边缘流向中心，玻璃皿所在处的磁场方向竖直向上，由左手定则可知，导电液体受到的安培力沿逆时针方向，因此液体沿逆时针方向旋转，故A错误；对于非纯电阻元件，不满足欧姆定律，，B错误；液体消耗的电功率，C正确；1分钟电流做功为，由能量守恒可知电流做功转化为热能和液体的转动动能，因此1分钟内液体里产生的热量小于105J，D错误。
5.B【解析】球受到的重力和库仓斥力，根据平衡条件和几何关系可知道，，又因为，所以，球的质量变为原来的8倍，而其他条件不变，能使、两球的距离缩短为，A、C、D错误，B正确。
6.B【解析】开始时长木板沿着斜面以速度匀速下滑，有，解得，A正确；铁块刚放在长木板上时，对A分析，根据牛顿第二定律有，解得，方向沿斜面向下，对B，根据牛顿第二定律有，解得，方向沿斜面向上，设铁块和长木板共速的时间为，则，解得，铁块和长木板共速后，速度大小为，B错误；铁块和长木板共速，一起沿斜面匀速下滑，则长木板的长度为，C正确；铁块和长木板构成的系统合外力等于0，动量守恒，由于摩擦力作用，系统机械能不守恒，D正确。
二、多选题（20分）
7.AD
8.BCD【解析】电流的微观表达式，电流密度为，A错误，B正确；由，而，，所以，C正确；由题意知，电子在导线中的运动简化为匀速运动，则，D正确。
9.AB【解析】根据题设条件结合正六边形的特点得等势线分布情况如图，电场强度方向为由指向，由粒子的运动情况知粒子受向左的电场力，则粒子带负电，A、B正确；粒子从点到点过程中电场力做负功，粒子动能减小了，则到达点时的动能为4eV，C错误；由图可知，粒子若能运动到点，电场力做功，粒子动能为零，而粒子只有沿方向运动，动能才可能为零，可知其显然不能到达点，D错误。
10.ABD【解析】由图甲可知，细杆中点将作半径为，最大摆角为的圆弧摆运动，A正确；根据速度关联，，①，B正确；由轻杆和、球构成的系统机械能守恒，有②，联立①、②两式，解得，C错误；轻杆中点的周期性运动与单摆的摆动相似，当单摆摆线与竖直方向同样成角时，根据机械能守恒定律，可得摆球速度，即，任意角对应位置均满足此速度关系，又因为摆球与轻杆中点的运动路径完全相同，即路程相等，所以两者的周期之比，D正确。
三、实验题（16分）
11.（8分）（1）1100（2分）（2）（1分）串联（1分）
（3）C（2分）（4）（2分）
【解析】（3）由于滑动变阻器的阻值较小，应采用分压式接法，A、B两项均错误；电路D中所在支路电阻大，电流小，但其量程大，无法使两者同时达到电流超过量程的，只有C电路能满足要求，C项正确。（4）由电阻定律得，且，由电路知识得，联立解得
12.（8分）（1）不是（2分）1.50（2分）5.6（2分）
（2）（均可）（2分）
【解析】（1）电源的图像的斜率大小表示电源的内阻，由曲线可知斜率不是定值，故电源的内阻不是定值。由图丙可知所选量程为0~3V，分度值为0.1V，需要估读到0.01V，故此时电压表的读数为1.50V。电源的图像的纵截距表示电源的电动势，则由曲线可知，电源电动势为2.90V。当路端电压为1.50V时，电流为0.25A。根据闭合电路欧姆定律可得此时电源内阻为
（2）由曲线可知，当路端电压为2.50V时电流为0.10A，此时滑动变阻器接入电路的电阻为，易知外电路总电阻为，在图丁中作出外电路总电阻的伏安特性曲线，它与曲线交于点（60mA，1.5V），该点即为此时外电路的工作点，此时消耗的功率为。
四、解答题
13.（12分）【解析】（1）设粒子穿出区域Ⅰ时的速度大小为，对粒子在区域Ⅰ的运动过程，根据动能定理有……（2分）解得……（1分）
粒子在区域Ⅱ中做类平抛运动，其竖直方向上的加速度大小为……（1分）
运动时间为……（1分）在竖直方向上的位移大小为……（1分）
解得……（1分）
由于粒子带负电，所以向上偏转，则粒子离开区域Ⅱ的位置在区域Ⅱ右边界与交点正上方处（1分）
（2）设粒子离开区域Ⅱ时速度偏向角为，则有……（1分）解得……（1分）
设带电粒子最终打在光屏上的点，则有……（1分）
解得，即带电粒子最终打在光屏上点上方距离点的位置……（1分）
14.（12分）【解析】（1）带电系统开始运动时，设加速度为，由牛顿第二定律：（1分）
球刚进入电场时，带电系统的速度为，有：……（1分）解得：……（1分）
（2）假设球能达到右极板，电场力对系统做功为，有：
，所以能穿过小孔，离开右极板……（2分）
假设球能达到右极板，电场力对系统做功为，有：
，所以不能达到右极板……（2分）
（3）综上所述，带电系统速度第一次为零时，球、应分别在右极板两侧。设球从静止到刚进入电场的时间为，则：解得……（2分）
球进入电场后，带电系统的加速度为，由牛顿第二定律：
设球刚达到右极板时的速度为，减速所需时间为，则有：
解得，……（2分）
球离电场后，带电系统继续做减速运动，设加速度为，再由牛顿第二定律：
设球从离开电场到静止所需的时间为，则有：解得：
带电系统从静止到速度第一次为零所需的时间为：……（1分）
15.（16分）【解析】（1）令和分别表示第一次碰后1、2号的速度，则有…（1分）
……（1分）由此可解得……（1分）
……（1分）此时3号球静止，……（1分）
（2）碰后2号运动到位置Ⅲ时，与3号相碰。根据动量守恒和机械能守恒，因为两球质量相等，所以速度互换，所以碰后2号停在Ⅲ处，而3号以速率运动……（1分）
等到3号运动到位置Ⅰ时，正好1号也返回到Ⅰ处，所以第三次碰撞发生在Ⅰ位置……（1分）
令和分别表示第三次碰后1、3号的速度，则有……（1分）
……（1分）
由此可解得，，此时2号球在位置Ⅲ静止，……（2分）
（3）1、3号相碰过程中速度的变化正像上述1、2号在Ⅱ处相碰时的逆过程，即碰后3号停在Ⅰ处，而1号又以的速度顺时针运动。等1号再运动到位置Ⅱ时，和开始时相比，正好是三球顺时针依次换了一下位置而速率和开始时相同。这就是说，到此时共经历了一个周期的。
1号第一次由Ⅰ运动到Ⅱ所需时间为……（1分）
1、2号相碰后回到Ⅰ所需时间为……（1分）
1、3号碰后再回到Ⅱ所需时间为又，解得……（1分）
若环形槽内等间距分布着个小球，令1、2号球第1次碰后的速度分别为、
则有 且
解得且……（1分）
由上述质量关系可得
又 且解得
将，代入可得……（1分）题号
1
2
3
4
5
6
答案
A
D
D
C
B
B
题号
7
8
9
10
答案
AD
BCD
AB
ABD