湖南省长沙市长郡中学2024届高三下学期寒假作业检测（月考六）物理试卷(含答案)

这是一份湖南省长沙市长郡中学2024届高三下学期寒假作业检测（月考六）物理试卷(含答案)，共20页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．如图所示为氢原子能级示意图，铝的逸出功为4.2 eV。现用某单色光照射大量处于能级的氢原子，这些氢原子释放出6种不同频率的光，用产生的光线照射铝板。下列说法中正确的是( )
A.氢原子被该单色光照射后跃迁到的激发态
B.直接用该单色光照射铝板，能够发生光电效应
C.氢原子释放出来的6种光中有4种可以使铝板发生光电效应
D.从铝板逃逸出来的光电子的最大初动能为12.75 eV
2．如图所示为一单摆做简谐运动时的速度一时间图像，不考虑空气阻力的影响，下列说法正确的是( )
A.此单摆的摆长约为2m
B.摆球在一个周期内有两个时刻合力为0
C.若增大摆球的质量，单摆的周期将变小
D.将此单摆从长沙移至广州，它做简谐运动的周期将变大
3．如图所示，一光滑的轻滑轮用轻绳MA悬挂于M点，站在地面上的人用轻绳跨过滑轮拉住漏斗，拉漏斗的绳与MA延长线的夹角为α，人所拉轻绳与MA延长线的夹角为β，在砂子缓慢漏出的过程中，人握住轻绳保持不动，则在这一过程中( )
A.α不一定等于βB.轻绳MA的拉力逐渐减小
C.人对地面的压力逐渐减小D.人对地面的摩擦力不变
4．如图所示，假设火星表面的重力加速度为，其第一宇宙速度为。质量为的探测器绕火星做匀速圆周运动，与火星表面的距离是火星半径的0.5倍。若质量为m的绕行天体距离质量为M的中心天体球心的距离为r时，绕行天体的引力势能为，万有引力常量为G，下列说法正确的是( )
A.探测器的质量为B.探测器的角速度为
C.探测器的动能为D.探测器的引力势能为
5．有人认为在两个带电导体之间可以存在如图所示的静电场，它的电场线相互平行，间距不等。关于此“静电场”，下列说法正确的是( )
A.该电场一定存在，是个特殊的匀强电场
B.该电场一定存在，可以通过两个匀强电场叠加产生
C.因为带电导体的位置与形状未知，所以该电场可能存在
D.通过试探电荷沿不同路径从图中a点移动到b点，电场力做功不同，可判断该电场不存在
6．如图所示，从斜面上A点斜向上抛出一个可视为质点小球，水平击中斜面上B点，现将另一相同小球从AB中点C点抛出，仍水平击中B点。不计空气阻力，下列说法正确的是( )
A.两个小球的初速度大小之比为2:1
B.从C点抛出的小球初速度方向与水平方向夹角更大
C.两个小球离斜面的最大距离之比为2:1
D.调整两个小球抛出的时间，可以使两个小球在空中相遇
二、多选题
7．如图所示，有一个半径为r的金属球远离其他物体，通过电阻R与大地相连。电子束从远处以速度v落到球上且不反弹，在各物理量达稳定后每秒有n个电子落到球上。已知电子的质量为m，电子的电荷量为e，则下列说法正确的是( )
A.通过电阻的电流大小为ne
B.通过电阻的电流方向由金属球流向大地
C.若以地面为零电势，则球的电势为
D.每秒钟金属球产生的热量为
8．哈尔滨是我国最重要的冰雪旅游城市之一，也是世界著名的冰雕艺术之都。这个冬天，“冰城”哈尔滨吸引了全国各地大量的游客。在哈尔滨冰雪节上，有许多令人震撼的冰雕艺术作品。如图所示，其中有一块边长为1m的立方体的冰块，冰块内上下底面中心连线为，在处安装了一盏可视为点光源的灯，已知冰的折射率为1.3。则下列说法正确的是( )
A.若光在冰块中发生全反射的临界角为C，则
B.由灯直接发出的光照射到冰块上表面时都能从上表面射出
C.由灯直接发出的光照射到冰块四个侧面时都能从侧面射出
D.若眼睛从冰块正上方沿中心连线向下观察，点光源的视深为1m
9．如图所示，abcd为N匝矩形线框，可以围绕ad边匀速旋转，角速度为ω，每匝面积为S。在ad连线下方、且在dc连线左侧的区域，存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，线框的总电阻为r，两端连接到理想变压器，对负载R供电。变压器初级线圈和次级线圈的匝数为和，A为理想交流电流表，不计一切摩擦，则( )
A.电流表的示数大小为
B.调节R的大小，当时，R的功率最大
C.若使R的电阻值减小，电流表的示数将减小
D.若使线框角速度变为2ω，R的功率变为原来的4倍
10．如图，在水平桌面上固定两根间距为1m，且不计电阻的足够长的平行金属导轨。为导轨上6个不同的位置，ABFE区域(含边界)存在垂直纸面向里大小为1T的匀强磁场。有一垂直导轨放置的导体棒，其质量为0.5kg，电阻为0.2Ω，在距离CD为0.3m的EF处固定一根与导体棒相同的导体棒，导体棒与导轨均垂直且接触良好。在金属导轨两位置有固定弹性立柱C和D，当导体棒与立柱碰撞后都会立即以原速率反弹。现导体棒在大小为5N的恒力F作用下从距AB边左端0.4m处由静止开始向右运动，进入磁场后恰能做匀速直线运动。当导体棒运动至CD处与立柱发生碰撞时立即撤去外力，同时解除对导体棒的固定。当导体棒再次运动至AB处时，两导体棒刚好共速，且导体棒恰好到达CD处并即将与立柱相碰。已知导轨段光滑，其余段粗糙，导体棒与粗糙部分间动摩擦因数为μ，滑动摩擦力等于最大静摩擦力，取。则下列说法正确的是( )
A.导体棒与导轨间的动摩擦因数为0.2
B.导体棒在由CD运动到AB的过程中产生的焦耳热为0.25J
C.AB到CD的距离为0.5m
D.导体棒与立柱碰后最终将会从EF边界离开磁场区域
三、实验题
11．某实验小组用如图甲所示装置探究加速度与合力的关系。一细绳通过定滑轮连接两个小桶A和B，A桶中放有若干个质量均为m的钩码，B桶中装有适量细沙，打点计时器固定在铁架台上，已知重力加速度为g。
（1）下列实验操作步骤，正确的顺序是______。
①从A桶中取一个钩码放入B桶，接通电源，释放B桶，利用纸带测出加速度a。
②给B桶一竖直向下的速度，通过不断调整B桶中细沙的质量，直到打出的纸带点迹均匀。
③根据所得数据，作出相关图像，得出结论。
④重复步骤①的操作，得到多组数据。
（2）打点计时器的打点周期为T，实验打出的一段纸带如图乙所示，5个点为连续打出的点，1、3点间距为，1、5点间距为，则桶的加速度大小为______(用所给字母表示)。
（3）实验小组测得多组数据，以B桶中钩码的质量为纵坐标，A桶和B桶的加速度为横坐标，得到一条过原点斜率为k的倾斜直线。若牛顿第二定律成立，则两桶及所有钩码和桶内沙子的总质量______(用表示)。
12．某实验小组设计出一个欧姆表，其内部结构可简化成如图甲所示的电路，其中电源内阻。该小组首先用一个电阻箱测出欧姆表内部电源的电动势E和电流表G的量程，操作如下：
（1）将两表笔断开，调节滑动变阻器使电流表G满偏：
（2）将电阻箱接入两表笔之间，构成闭合回路，改变电阻箱阻值，记下电阻箱示数和对应的电流表G的示数I；
（3）该小组选择合适的坐标，作出了图乙所示的图线，该小组选用的坐标可能为______(请填选项前的字母序号)。
A.B.C.D.
（4）根据图乙和上题选择的坐标，可得出欧姆表内部电源的电动势______V，电流表G的量程______A。
（5）该实验小组把图甲中电流表的表盘改装成欧姆表的表盘，通过读取流过电流表G的电流而得到被测电阻的阻值。被测电阻接到两表笔之间时，电流表的指针半偏，则被测电阻的阻值为_______Ω。
四、计算题
13．某物理研究小组设计了一个测定水深的深度计。如图所示，导热性能良好的汽缸Ⅰ、Ⅱ内径相同，长度均为L，内部分别有轻质薄活塞，活塞密封性良好且可无摩擦左右滑动，汽缸Ⅰ左端开口。外界大气压强为p，汽缸Ⅰ内通过A封有压强为的气体，汽缸Ⅱ内通过B封有压强为的气体，一细管(体积不计)连通两汽缸，初始状态均位于汽缸最左端。该装置放入水下后，通过A向右移动的距离可测定水的深度。已知相当于10 m深的水产生的压强，不计水温变化，被封闭气体视为理想气体，求：
（1）当A向右移动时，水的深度h；
（2）该深度计能测量的最大水深。
14．离子注入是芯片制造的一道重要工序，图为某离子注入示意图，纸面内，一束质量、电荷量的静止负离子(不计重力)，经加速电场后，沿水平虚线PQ通过速度选择器，从y轴上点垂直y轴射入xOy坐标系，经磁场、电场偏转后射到x轴上，从而实现离子注入。速度选择器中，匀强磁场的方向垂直纸面向里，磁感应强度，匀强电场的方向沿y轴负方向，场强。xOy坐标系内有一边界线AO，AOy区域有某一未知范围的匀强磁场(方向垂直纸面向里，磁感应强度为)，AOx区域有沿x轴负方向的匀强电场，。
（1）求加速电场的电压U；
（2）若离子在AOy区域内始终在矩形磁场中运动，且，求矩形磁场区域的最小面积；
（3）若大小可调且充满整个AOy区域，为了使离子都能打到x轴上，则调整后的磁感应强度大小应满足什么条件?
15．如图所示，在足够长的光滑水平面上有两个小物块和凹槽C。物块A的质量为m，物块B的质量为3m，凹槽C的质量为3m，相距为l，凹槽C的左端与B相距为3l，凹槽左、右槽壁的距离为3l且槽壁的厚度忽略不计，凹槽C内放一质量为6m的小物块D。物块D与左边槽壁的距离为l，与凹槽之间的动摩擦因数。开始时物块、凹槽均静止，现给物块A施加水平向右的恒力F，物块A向右做匀加速运动，一段时间后与B发生弹性碰撞。当A与B发生第二次弹性碰撞时立刻撤去恒力F。B与凹槽C碰撞立即粘在一起运动。已知，，，取重力加速度，物块均可视为质点，物块D与凹槽壁的碰撞没有能量损失，且所有碰撞时间均忽略不计。求：
（1）小物块A从开始运动到与小物块B发生第一次碰撞所用的时间；
（2）小物块A和B第二次碰撞后各自的速度大小；
（3）物块D与凹槽相对静止时，物块D距凹槽左端的距离；
（4）从物块D开始运动到物块D与凹槽相对静止时，物块D运动的位移大小。
参考答案
1．答案：A
解析：该单色光照射氢原子后释放6种不同频率的光，故氢原子被照射后跃迁到的激发态，故A正确；由前面分析可知该单色光的光子能量，所以直接用该单色光照射铝板，不能发生光电效应，故B错误；当氢原子从不同激发态向基态跃迁时释放出的光都可以使铝板发生光电效应，所以应该有三种不同频率的光，故C错误；当用氢原子从跃迁到基态释放出来的光照射铝板时，从铝板逃逸出来的光电子的初动能最大，此时光子的能量，由爱因斯坦光电效应方程有，故D错误。
2．答案：D
解析：由图可知，摆动周期，由单摆周期公式，可解得此单摆的摆长约为1m，故A错误；摆球速度最大时，在平衡位置处，单摆所受的回复力为零，但合力等于向心力，不为零，故B错误；单摆的周期与质量无关，故C错误；将此单摆从长沙移至广州，重力加速度减小，它做简谐运动的周期将变大，故D正确。
3．答案：B
解析：绳子拉力始终等于漏斗和砂子的重力，对滑轮受力分析可得，垂直于MA方向有，可得，故A错误；设漏斗和砂子总质量为m，则，沿MA方向有，在砂子缓慢漏出的过程中，漏斗和砂子总质量m在减小，故轻绳MA的拉力逐渐减小，故B正确；设人的质量为，对人受力分析如图所示，水平方向有，其中，，在砂子缓慢漏出的过程中，θ不变，不变，漏斗和砂子总质量为m在减小，减小，故地面对人的摩擦力逐渐减小，故D错误；对人受力分析，竖直方向有，地面对人的支持力为，θ不变，不变，减小，故地面对人的支持力逐渐增大，故C错误。
4．答案：C
解析：设火星半径为R，对在火星表面附近飞行的飞行器由牛顿第二定律得，在星球表面附近重力等于万有引力，解得，A错误；对探测器由牛顿第二定律得，可得探测器的角速度为，B错误；对探测器由牛顿第二定律得，探测器的动能为，可得，C正确；探测器的引力势能为，解得，D错误。
5．答案：D
解析：电场线相互平行，说明电场中各点场强方向相同，而电场线间距不等说明电场中各点场强大小不是处处相等，不是匀强电场，故A错误；将两个匀强电场叠加，获得的电场仍为匀强电场，故B错误；如果存在这样的电场，根据等势面的特点，它的等势面应该如图1所示，两点的电势差应该等于两点的电势差，即，从图中可以看出，两点的距离等于两点的距离，ad处的场强大于cb处的场强。根据，可得，所以这样的电场不可能存在，故C错误；如图2所示，粒子沿两个不同的路径，从和从，电场力做功不相同()，即电场力做功与路径有关，违背了静电场的基本性质，所以这样的电场不可能存在，故D正确。
6．答案：C
解析：反向看是平抛运动，设斜面倾角为θ，根据，则两次时间之比为，由，可知，两次竖直速度之比，根据，可知水平速度之比为，所以两次击中B点速度之比为，根据，两次抛出时速度的大小之比为，且到达B点时速度方向相同，根据平抛运动推论可知，位移偏转角正切值是速度偏转角正切值的一半，则，可知两次抛出时速度方向相同，故AB错误；沿斜面建系，根据可知，两小球离斜面的最大距离为2:1，故C正确；两小球的轨迹相切于B点，故不可能在空中相遇。
7．答案：AD
解析：稳定之后，落到球面上的电子数应等于通过电阻流到地面上的电子数，则电流强度，方向由大地流向金属球，所以A正确，B错误；又因为电阻R两端的电压为，若以地面为零电势，则球的电势为，所以C错误；设每秒有n个电子落到球上，这些电子的总动能，在电阻器上转化为热的功率，由能量守恒定律，单位时间内球产生的热量，所以D正确。
8．答案：AB
解析：由，故A正确；如图所示，对于直接照到上表面A点的光线，在直角中，由几何关系可知，所以由灯直接发出的光照到冰块上表面时都能从上表面射出，故B正确；而对于直接照到侧面上A点的光线，，所以由灯直接发出的光照到冰块四个侧面时不是都能从侧面射出，C错误；实深是AB，视深为h，根据折射率定义式结合几何关系可知，可得，D错误。
9．答案：BD
解析：由题可知，将理想变压器和负载等效为一个用电器，其等效电阻为，则电路总电阻，由题图可看出发电机只会产生半个周期的正弦交流电。则，可得其电流有效值为，则由上式可看出若使R的电阻值减小，电流表的示数将增大，A错误、C错误；当时R的功率最大，B正确；电路总功率为，由上式可知转速变为原来的2倍，功率变为原来的4倍，D正确。
10．答案：BC
解析：因导体棒进入磁场后做匀速运动，解得，导体棒由开始运动到进入磁场，由动能定理可得，解得，A错误；导体棒从反弹到达AB过程，、系统动量守恒，设共同速度为，根据动量守恒定律得，解得，两棒都在磁场中运动过程中，系统损失的动能变成两棒的焦耳热，由于两电阻相等，则两棒产生的焦耳热相等，设每根棒产生的焦耳热为Q，根据能量守恒定律得，解得，B正确；对导体棒速度由0增加到1m/s过程中，取很短时间，运用动量定理得；，所以，又因为，解得，C正确；导体棒在磁场中向右滑动时只受安培力作用，在磁场外，设向右移动的最大距离为x，由动量定理得，由法拉第电磁感应定律得，由闭合电路欧姆定律得，解得，将在磁场中运动0.2m后静止，D错误。
11．答案：（1）②①④③（2）（3）
解析：（1）正确步骤为：给B桶一竖直向下的速度，通过不断调整B桶中细沙的质量，直到打出的纸带点迹均匀，从A桶中取一个钩码放入B桶，接通电源，释放B桶，利用纸带测出加速度a，重复步骤①的操作，得到多组数据，根据所得数据，作出相关图像，得出结论。故顺序为②①④③。
（2）由逐差法可求得桶的加速度为。
（3）设B桶和沙子的总质量为，A桶的质量为，钩码的总质量为，从A桶中取出钩码放到B桶中的质量为，设绳子拉力为T，则，刚开始B桶中没放钩码时，A桶和B桶匀速下落有，可得，当从A桶中取出质量为的钩码放到B桶中时，对B桶有，对A桶有，联立可得，变形得，由于以B桶中钩码的质量为纵坐标，A桶和B桶的加速度为横坐标，得到一条过原点斜率为k，则有，则。
12．答案：（3）D（4）3；0.5（5）
解析：（3）将两表笔断开，调节滑动变阻器使电流表G满偏，设滑动变阻器与电流表G及定值电阻的总阻值为R，则有
将电阻箱接入两表笔之间，构成闭合回路，改变电阻箱阻值，记下电阻箱示数和对应的电流表G的示数l，则有
化简可得
所以该刻小组选用的坐标可能为，则D正确；ABC；
故选D。
（4）由图像可知，图像的截距为
图像的斜率为
联立解得
（5）根据上一问可得，和对应的电流表G的示数的关系式
则当时，有
解得
13．答案：（1）10 m（2）30 m
解析：（1）当A向右移动时，假设B不移动，对Ⅰ内气体分析，由玻意耳定律得
解得
而此时B中气体的压强为，故B不移动，而
解得
（2）该装置放入水下后，由于水的压力A向右移动，Ⅰ内气体压强逐渐增大，当压强增大到大于后B开始向右移动，当A恰好移动到缸底时所测深度最大，此时原Ⅰ内气体全部进入Ⅱ内，设B向右移动距离为x，两部分气体压强均为，对原Ⅰ内气体分析，由玻意耳定律得
对原Ⅱ内气体分析，由玻意耳定律得
又
联立解得
14．答案：（1）（2）（3）
解析：（1）设离子经加速电场加速后的速度大小为v，因离子沿水平虚线PQ通过速度选择器，故由力的平衡条件有
代入数据得
离子在加速电场中加速，由动能定理有
代入数据解得
（2）离子在磁场中做匀速圆周运动，设轨道半径为r，由牛顿第二定律有
代入数据得
作出离子的运动轨迹如图所示
其中，为圆心，M为轨迹与OA的交点，由于
可知
由几何关系可知，满足题设条件的磁场区域长度为
宽度为
解得矩形磁场区域的最小面积为
（3）只要离子能够经OA进入电场中，离子就具有沿y轴负方向的分速度，故一定能打在x轴上。如图所示
设离子在磁场中的轨迹恰好与OA相切于N点，此时的圆心为，轨道半径为，此种情况下，
由几何关系有
由牛顿第二定律有
代入数据得
所以，满足题设条件的磁感应强度大小为
15．答案：（1）0.5s（2）见解析（3）3m（4）11m
解析：（1）给物块A施加向右的恒力F，物块A向右做匀加速运动，根据动能定理
解得
设小物块A从开始运动到与小物块B发生第一次碰撞所用的时间为，根据动量定理
解得
（2）当A与B发生第一次弹性碰撞后速度分别为、，根据动量守恒定律和能量守恒定律：
解得
当A与B发生第一次弹性碰撞后A先向左做匀减速，再向右匀加速运动，B向右匀速运动。假设B还没运动到凹槽所在处，A追上B发生第二次弹性碰撞，A追上B所经历的时间为，位移相等，
对A：
对B：
解得：
x小于3l，假设成立，A与B发生第二次弹性碰撞前速度分别为
当A与B发生第二次弹性碰撞后速度分别为、，根据动量守恒定律和能量守恒定律
解得
（3）当A与B发生第二次弹性碰撞后A的速度为零同时撤去外力，所以A静止，B向右匀速运动，B与凹槽碰撞立即粘在一起运动，速度为，由于之间有摩擦，物块D开始运动，随后物块D与凹槽左、右边槽壁多次发生弹性碰撞，最终物块D与凸槽相对静止，一起匀速运动，速度为。根据动量守恒定律和能量守恒定律
解得
由分析可知物块D与凹槽相对静止时，物块D停在凹槽右端处，所以距凹槽左端的距离为3m
（4）设凹槽与物块D每次碰前的速度分别为、，碰后的速度分别为、，根据动量守恒定律和能量守恒定律
解得
即每碰撞一次B和凹槽C与物块D发生一次速度交换，两次碰撞之间，B和凹槽C与物块D加速、减速的加速度大小相等，作出B和凹槽C与物块D相互作用过程中的图像，图像中实线为B和凹槽C的图线，虚线为物块D的图线，由图可知，B和凹槽C与物块D相互作用前的速度为，最后的共同速度为，运动时间可按B和凹槽C一直减速计算
解得.
设B和凹槽C与物块速度分别为、，根据动量守恒定律得
，即
、的运动方向相同，结合上式可得两物体位移关系为
因为两者一直同方向运动，物块D开始距凹槽左端1m，相对静止时物块在凹槽的右端，所以两物体的位移关系为
解得