云南省曲靖市2024届高三下学期第二次教学质量监测理科综合物理试卷(含答案)

这是一份云南省曲靖市2024届高三下学期第二次教学质量监测理科综合物理试卷(含答案)，共22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．当今，人工智能迅猛发展，形形色色的传感器是人工智能的基础。如图所示为某同学设计的测量材料竖直方向尺度随温度变化的传感器装置示意图，平行板电容器上极板固定，下极板可随材料尺度的变化上下移动，两极板始终跟电源相连。若材料温度变化时，极板上所带电荷量增加，则( )
A.电容器电容变小B.极板间电场强度不变
C.极板间电势差变小D.材料竖直方向尺度增大
2．光电管是应用光电效应原理制成的光电转换器件，在有声电影、自动计数、自动报警等方面有着广泛的应用。现有含光电管的电路如图（a）所示，图（b）是用甲、乙、丙三束光分别照射光电管得到的图线，、表示遏止电压。下列说法中正确的是( )
A.甲、乙、丙三束光的光子动量
B.若甲光能使处于基态的氢原子电离，则丙光也一定能
C.分别用甲光、丙光照射同一双缝干涉实验装置，甲光照射比丙光照射形成的干涉条纹间距窄
D.甲光照射时比丙光照射时产生的光电子的最大初动能大
3．2023年10月26日，我国自主研发的神舟十七号载人飞船圆满完成发射，与天和核心舱成功对接，“太空之家”迎来汤洪波、唐胜杰、江新林3名中国航天史上最年轻的乘组入驻。如图所示为神舟十七号的发射与交会对接过程示意图，图中①为飞船的近地圆轨道，其轨道半径为，②为椭圆变轨轨道，③为天和核心舱所在的圆轨道，其轨道半径为，运行周期为，P、Q分别为轨道②与①、③轨道的交会点。关于神舟十七号载人飞船与天和核心舱交会对接过程，下列说法正确的是( )
A.神舟十七号飞船先到③轨道，然后再加速，才能与天和核心舱完成对接
B.神舟十七号飞船变轨前通过椭圆轨道远地点Q时的加速度小于变轨后圆轨道经过Q点的加速度
C.地球的平均密度为
D.神舟十七号飞船在②轨道从P点运动到Q点的最短时间为
4．近日根据国际报道，光纤通信速率创造出了新的记录，每秒可以传达，这相当于每秒可以传输约236个1TB硬盘的数据。目前正常的网速想要传输1TB硬盘的数据，需要花费四到八小时以上，如果这项技术能大规模商用，网速将得到大幅提升。光纤通讯中信号传播的主要载体是光纤，它的结构如图甲所示。一束激光由光纤内芯左端的点O以的入射角射入置于真空中的直线光纤内芯，恰好在内芯的侧面（侧面与过O的法线平行）A点发生全反射，如图乙所示。已知内芯的长度为L，光在真空中的传播速度为c，下列说法中正确的是( )
A.光纤内芯的折射率比外套的小
B.频率越大的光在光纤中传播的速度越大
C.内芯对这种激光的折射率为
D.图乙中光在内芯中传播的时间为
5．如图所示，真空室中y轴右侧存在连续排列的4个圆形边界磁场，圆心均在x轴上，相邻两个圆相切，半径均为R，磁感应强度均为B。其中第1、3个圆形边界的磁场方向垂直于纸面向里，第2、4个圆形边界的磁场方向垂直于纸面向外，第4个磁场右侧有一个粒子接收屏与x轴垂直，并与第4个磁场相切，切点为M，在磁场上方和下方分别有一条虚线与磁场相切，上方虚线以上有一方向向下的范围无限大的匀强电场，下方虚线以下有一方向向上的范围无限大的匀强电场，电场强度大小均为E。现将一群质量均为m、电荷量均为的带电粒子从坐标原点O向第一、四象限各个方向发射（不考虑平行于y轴方向发射的粒子），射出速度大小均为。不计粒子重力，则下列说法正确的是( )
A.所有粒子从O点射出到最终被接收屏接收的时间相同
B.所有被接收屏接收的粒子均从M点沿x轴正方向射出
C.所有粒子从O点射出到最终被接收屏接收的过程中在电场中运动的时间均为
D.所有粒子从O点射出到最终被接收屏接收的过程中在磁场中运动的时间均为
二、多选题
6．一列简谐横波沿x轴传播，O点为波源，时刻该波的波形图如图甲所示，平衡位置在处的质点Q刚开始振动，图乙为质点Q的图像，设速度v的正方向与y轴正方向一致，质点P在处（图中未画出），下列说法中正确的是( )
A.波的传播速度为1m/s
B.波源起振方向沿y轴的正方向
C.从时刻起再经过，质点P的路程为
D.从时刻起再经过，质点P第二次到达波峰
7．如图所示，足够长的固定木板的倾角为，劲度系数为的轻质弹簧一端固定在木板上P点，图中AP间距等于弹簧的自然长度。现将质量的可视为质点的物块放在木板上，稳定后在外力作用下将弹簧缓慢压缩到某一位置B点后释放。已知木板PA段光滑，AQ段粗糙，物块与木板间的动摩擦因数，物块在B点释放后向上运动，第一次到达A点时速度大小为，取重力加速度，。( )
A.施力前弹簧压缩量为
B.外力做的功为
C.物块第一次向下运动到A点时的速度大小为3m/s
D.物块在A点上方运动的总路程为
8．如图所示，质量均为m的木块A和B，并排放在光滑水平面上，A上固定一竖直轻杆，轻杆上端的O点系一长为l的细线，细线另一端系一质量也为m的球C，球C可视为质点。现将球C拉起使细线水平伸直，并同时由静止释放。下列说法正确的是( )
A.球C下摆过程中，系统机械能守恒，动量守恒
B.两木块分离时，A的速度大小为
C.球C第一次到达轻杆左侧最高处时，与O点的竖直距离为
D.当C第一次向右运动经过O点正下方时，C的速度大小为
三、实验题
9．如图甲所示，某探究小组用能够显示并调节转动频率的小电动机验证匀速圆周运动的向心力关系式。
①把转动频率可调的小电动机固定在支架上，转轴竖直向下，将摇臂平台置于小电动机正下方的水平桌面上；
②在转动轴正下方固定一不可伸长的细线，小电动机转轴与细线连接点记为O。细线另一端穿过小铁球的球心并固定；
③启动电动机，记录电动机的转动频率f，当小球转动稳定时，将摇臂平台向上移动，无限接近转动的小球；
④关闭电动机，测量O点到摇臂平台的高度h；
⑤改变电动机的转动频率，重复上述实验。
（1）探究小组的同学除了测量以上数据，还用游标卡尺测量了小球的直径D，如图乙所示，读数为_______mm；本实验_______（填“需要”或“不需要”）测量小球的质量。
（2）实验中测得了O点到摇臂平台的高度h、小球的直径D和电动机的转动频率f，已知当地的重力加速度为g，若所测物理量满足_______，则成立。（用所测物理量符号表示）
10．测量一个量程为（最小刻度为）的电压表的内阻，可进行如下实验。
（1）先用多用表进行正确的测量，测量时指针位置如图1所示，得出电压表的内阻为_______Ω。已知多用表欧姆挡表盘中央刻度值为“15”，表内电池电动势为，则此时电压表的示数为_______V（结果保留两位有效数字）。
（2）为了更准确地测量该电压表的内阻，可设计如图2所示的电路图，实验步骤如下：
A.断开开关S，按图2连接好电路
B.把滑动变阻器R的滑片P滑到b端
C.将电阻箱的阻值调到零
D.闭合开关S
E.移动滑动变阻器R的滑片P的位置，使电压表的指针指到的位置
F.保持滑动变阻器R的滑片P的位置不变，调节电阻箱的阻值使电压表指针指到的位置，读出此时电阻箱的阻值，此值即为电压表内阻的测量值
G.断开开关S
实验中可供选择的实验器材有：
a.待测电压表
b.滑动变阻器：最大阻值
c.滑动变阻器：最大阻值
d.电阻箱：最大阻值，阻值最小改变量为
e.电阻箱：最大阻值，阻值最小改变量为
f.电池组：电动势约，内阻可忽略
g.开关，导线若干
按照设计的实验方法，回答下列问题：
①除了选用电池组、导线、开关和待测电压表外，还应从提供的滑动变阻器中选用_______（填“b”或“c”），电阻箱中选用_______（填“d”或“e”）。
②电压表内阻的测量值和真实值相比，_______（填“>”或“<”）；若越大，则越_______（填“大”或“小”）。
四、计算题
11．如图所示，一定质量理想气体被活塞封闭在汽缸中，活塞横截面积为S，与汽缸底部相距L，汽缸和活塞绝热性能良好，开始时理想气体的温度与外界大气温度相同均为，大气压强为。现接通电热丝电源加热气体，一段时间后断开，活塞缓慢向上移动距离后停止，整个过程中理想气体吸收的热量为Q，理想气体内能的增加量。忽略活塞与汽缸间的摩擦，重力加速度为g。求：
（1）活塞移动停止后理想气体的温度T；
（2）活塞的质量m。
12．如图所示，在竖直平面内的斜面AB与水平传送带的左端平滑连接，水平传送带的右端与竖直面内圆心角为的光滑圆弧轨道CD在最低点C处平滑连接，整个装置固定。斜面高为、倾角为，传动带BC长为，以4m/s的速度逆时针转动，圆弧轨道的半径。将质量m为的小物块P从斜面上静止释放，小物块与斜面和传送带的动摩擦因数μ均为0.2。取重力加速度。求：
（1）若P从斜面高处释放，P滑至B处的速度大小；
（2）若P从斜面高处释放，物体P运动到D处的过程中摩擦力做功的大小；
（3）若P从斜面高的不同位置释放，以D点为坐标原点，P从D射出后，这些轨迹的最高点构成什么形状？
13．如图所示，用金属制成的平行导轨由水平和弧形两部分组成，水平导轨窄轨部分间距为L，有竖直向上的匀强磁场，宽轨部分间距为，有竖直向下的匀强磁场，窄轨和宽轨部分磁场的磁感应强度大小分别为和B，质量均为m金属棒a、b垂直于导轨静止放置。现将金属棒a自弧形导轨上距水平导轨h高度处静止释放，两金属棒在运动过程中始终垂直轨道相互平行，且与导轨保持良好接触，两棒接入电路中的电阻均为R，其余电阻不计，宽轨和窄轨都足够长，a棒始终在窄轨磁场中运动，b棒始终在宽轨磁场中运动，重力加速度为g，不计一切摩擦。求：
（1）a棒刚进入磁场时，b棒的加速度；
（2）从a棒进入磁场到两棒达到稳定过程，通过b棒的电量；
（3）从a棒进入磁场到两棒达到稳定过程，b棒上产生的焦耳热。
参考答案
1．答案：D
解析：A.根据题意可知极板之间电压U不变，极板上所带电荷量Q变多，根据电容定义式
可知电容器的电容C增大，故A错误；
BD.根据电容的决定式
由于电容C增大，可知极板间距d减小，即材料竖直方向尺度增大，再根据
由于电压U不变，可知极板间电场强度增大，故B错误，D正确；
C.根据题意可知极板之间电压U不变，即极板间电势差不变，故C错误。
故选D。
2．答案：B
解析：A.根据光电效应方程
根据动能定理
联立可得
利用图像遏止电压的值可知
而光子动量
因此光子动量之间的关系为
故A错误；
B.由于
可知甲光的光子能量小于丙光的光子能量，若甲光能使处于基态的氢原子电离，则丙光也一定能，故B正确；
C.光的双缝干涉实验中，相邻干涉条纹的宽度为
由于甲光的频率小于丙光的频率，则甲光的波长大于丙光的波长；分别用甲光、丙光照射同一双缝干涉实验装置，甲光照射比丙光照射形成的干涉条纹间距宽，故C错误；
D.根据动能定理可得
由图可知，甲光对应的遏止电压小于丙光对应的遏止电压，则甲光照射时比丙光照射时产生的光电子的最大初动能小，故D错误。
故选B。
3．答案：D
解析：A.神舟十七号飞船先到③轨道，然后再加速，则神舟十七号飞船将做离心运动，不可能与天和核心舱完成对接，故A错误；
B.根据牛顿第二定律可得
可得
可知神舟十七号飞船变轨前通过椭圆轨道远地点Q时的加速度等于变轨后圆轨道经过Q点的加速度，故B错误；
C.根据万有引力提供向心力可得
又
联立可得地球的平均密度为
故C错误；
D.设飞船在②轨道的运行周期为，根据开普勒第三定律可得
又
联立解得
则神舟十七号飞船在②轨道从P点运动到Q点的最短时间为
故D正确。
故选D。
4．答案：D
解析：A.激光在内芯和外套的界面上发生全反射，所以内芯是光密介质，外套是光疏介质，即光纤内芯的折射率比外套的大，故A错误；
B.频率越大的光，介质对它的折射率越大，根据
可知光在光纤中传播的速度越小，故B错误；
C.根据折射定律
根据全反射公式
代入数据解得
故C错误；
D.光在内芯中传播的路程为
光的传播速度大小为
则光在内芯中传播的时间为
故D正确。
故选D。
5．答案：C
解析：CD.粒子在磁场中运动时，根据牛顿第二定律
代入粒子速度得
根据左手定则，粒子在第1个圆形磁场中做逆时针的圆周运动，由于粒子运动半径等于圆形磁场的半径。根据几何关系，粒子入射点、出射点、圆形磁场圆心、圆周运动圆心构成菱形，故粒子在第1个圆形磁场的出射方向均沿y轴正方向。粒子进入电场后先做匀减速直线运动，再反向做匀加速直线运动，返回磁场的速率与射出时相等。同理，粒子第二次射出磁场的位置均在圆形磁场切点，所有粒子在第1个磁场中的运动时间相等，均为。粒子在第2个磁场中的运动为顺时针，运动规律同理于第1个磁场中的运动。最终所有粒子均到达M点。运动轨迹如图
综上所述，所有粒子从O点射出到最终被接收屏接收的过程中在电场中运动的时间均为
所有粒子从O点射出到最终被接收屏接收的过程中在磁场中运动的时间均为
故C正确，D错误；
A.所有粒子在电场和磁场中的运动时间都相同，在没有磁场也没有电场的空间中的运动路程不同，时间不同，故A错误；
B.由DC选项可知，所有被接收屏接收的粒子到达M点的速度方向不同，只有沿x轴正方向射入的粒子会沿轴正方向射出，故B错误。
故选C。
6．答案：AC
解析：A.由甲、乙图可知
，
可知波的传播速度为
故A正确；
B.根据波形平移法可知，质点Q开始振动的方向沿y轴的负方向，则波源起振方向沿y轴的负方向，故B错误；
C.波从Q传到P所用时间为
从时刻起再经过，质点P振动了
可知从时刻起再经过，质点P的路程为
故C正确；
D.从时刻起再经过，质点P振动了
由于质点P的起振方向沿y轴的负方向，则从时刻起再经过，质点P到达波峰只有一次，故D错误。
故选AC。
7．答案：CD
解析：A.施力前，对物块，根据平衡条件
根据胡克定律
联立，解得
故A错误；
B.当物块由B到A的过程中，根据能量守恒
解得
故B错误；
C.设物块从A点向上滑行的最大距离为，根据动能定理可知，上滑过程有
下滑过程有
联立，解得
故C正确；
D.物块最终在A点下方做往复运动，最高点为A，根据动能定理有
解得
故D正确。
故选CD。
8．答案：BC
解析：A.球C下摆过程中，系统机械能守恒，但竖直方向受到地面的支持力，所以系统竖直方向动量不守恒，故A错误；
B.设球C第一次运动到最低点时两木块分离，设C速度大小为，的速度为，根据系统水平方向动量守恒和系统机械能守恒可得
解得
，
故B正确；
C.C球向左摆至最高点时，共速，水平向左为正方向，由水平方向动量守恒得
根据系统机械能守恒得
解得
则小球C第一次到达轻杆左侧最高处距O点的竖直高度为，故C正确；
D.C第一次向右运动经过O点正下方时，设C速度大小为，A的速度大小为，根据系统水平方向动量守恒和系统机械能守恒可得
联立解得
，
故D错误。
故选BC。
9．答案：（1）10.52；不需要（2）
解析：（1）主尺读数为10mm，游标尺第26个刻度和主尺对齐，精确度为0.02mm，故游标尺读数为0.52mm，故小钢球的直径为10.52mm；
设细线与竖直方向的夹角为θ，从O到球心的距离为L，如图所示
根据牛顿第二定律可得
m可以约去，则得
其中
则有
所以本实验不需要测量小球的质量；
（2）通过上述分析可知所测物理量满足
10．答案：（1）3000；1.0（2）c；d；>；小
解析：（1）先用多用表进行正确的测量，测量时指针位置如图1所示，得出电压表的内阻为。
已知多用表欧姆挡表盘中央刻度值为“15”，则欧姆表内阻为，表内电池电动势为，则此时电压表的示数为
（2）①滑动变阻器要接成分压电路，则应该选用阻值较小的c；
待测电压表的内阻约为3000Ω，则电阻箱中选用d。
②当调节电阻箱时，电压表和电阻箱两端电压之和大于3V，当电压表读数为1.5V时，电阻箱两端电压大于1.5V，则电阻箱的阻值大于电压表内阻，可知电压表内阻测量值偏大，即
若越大，步骤F电压表支路的电压变化越小，测量值和真实值的误差越小，则越小。
11．答案：（1）（2）
解析：（1）活塞缓慢向上过程，以活塞为对象，根据受力平衡可知，密封气体的压强保持不变，则有
解得活塞移动停止后理想气体的温度为
（2）设密封气体的压强为p，以活塞为对象，根据受力平衡可得
根据热力学第一定律可得
联立解得活塞的质量为
12．答案：（1）（2）（3）见解析
解析：（1）若P从斜面高处释放，小物块P在斜面下滑过程中，由动能定理有
解得P滑至B处的速度大小为
（2）物块在传送带上向右减速运动，加速度大小为
设小物块可以通过C点，根据运动学公式可得
解得小物块到达C处的速度大小为
则摩擦力做功为
可知物体P运动到D处的过程中摩擦力做功的大小为。
（3）当P从斜面高处释放时，假设小物块可以到达D点，根据动能定理可得
解得
当释放时，小物块会从D处射出，射出后做斜抛运动，全程有
解得D处的速度为
从D到最高处的时间为
以D为坐标原点，斜抛运动最高点时，水平坐标为
竖直坐标为
根据数学关系可得
故从D点射出后的最高点构成一条直线。
13．答案：（1），方向水平向右（2）（3）
解析：（1）a棒在弧形导轨下滑过程，由机械能守恒得
解得
金属棒a进入磁场切割磁感线产生的感应电动势为
回路产生的电流为
b棒受到的安培力为
根据牛顿第二定律可得
联立解得b棒的加速度大小为
方向水平向右。
（2）由于两棒受到的安培力满足
且安培力方向相反，则两棒组成的系统满足动量守恒；当两棒速度相等时，有
可知此时回路的总电动势为0，回路电流为0，两球以共同速度做匀速直线运动，根据动量守恒可得
解得
以b棒为对象，根据动量定理可得
又
联立解得通过b棒的电量为
（3）从a棒进入磁场到两棒达到稳定过程，根据能量守恒可得
解得
则b棒上产生的焦耳热为