[物理]湖北省名校教研联盟2023_2024学年高三下学期4月联考试题试题(解析版)

这是一份[物理]湖北省名校教研联盟2023_2024学年高三下学期4月联考试题试题(解析版)，共26页。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试题卷和答题卡一并交回。
一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8～10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1. 1885年，瑞士科学家巴耳末对当时已知的氢原子在可见光区的四条谱线、、、分析之后发现了这些谱线的波长符合规律：。后来玻尔研究发现这四条谱线的波长符合该规律是因为它们分别是从四个连续的高能级跃迁到能级，四条谱线的波长如图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 谱线对应的光子是由能级跃迁到能级产生的
B. 四条谱线中谱线对应的光子的能量最小
C. 若谱线对应光子刚好能使某种金属发生光电效应，则谱线对应的光子也能使该金属发生光电效应
D. 若谱线和谱线对应的光子都能使某种金属发生光电效应，则谱线对应光子使该金属表面逸出的光电子最大初动能较大
【答案】D
【解析】A．谱线对应的光子波长最长，根据光子能量可知，谱线对应的光子能量最小，则是由能级跃迁到能级产生的，选项A错误；
B．根据光子能量可知，谱线对应光子波长最小，则谱线对应的光子的能量最大，选项B错误；
C．根据光子能量可知，谱线对应光子的能量比谱线对应光子的能量小，若谱线对应的光子刚好能使某种金属发生光电效应，则谱线所对应光子的能量低于该金属的逸出功，所以不能使该金属发生光电效应，选项C错误；
D．谱线对应光子的波长比谱线对应光子的波长短，则谱线对应光子的能量比谱线对应光子的能量大，若谱线和谱线对应的光子都可以使某种金属发生光电效应，根据爱因斯坦光电效应方程可知，谱线对应光子使该金属表面逸出的光电子最大初动能较大，选项D正确。
故选D。
2. 橘子洲大桥主桥长1156米，引桥长94米，引桥相当于从岸上搭到主桥的上一个斜面。下列说法正确的是（ ）
A. 橘子洲大桥建很长的引桥是为了增大汽车重力沿斜面向下的分力
B. 如果橘子洲大桥高度不变，增大引桥的长度，则停在引桥桥面上的汽车对桥面的压力变小
C. 如果橘子洲大桥高度不变，减小引桥的长度，则停在引桥桥面上的汽车对桥面的摩擦力变大
D. 如果橘子洲大桥高度不变，减小引桥的长度，则停在引桥桥面上的汽车对桥面的最大静摩擦力变大
【答案】C
【解析】AB．橘子洲大桥建很长的引桥可以减小引桥桥面的倾角，汽车重力沿桥面向下的分力
减小，汽车与桥面的压力
增大，故AB错误；
C．根据平衡条件可知，汽车停在引桥桥面上时受到的摩擦力大小为
如果橘子洲大桥高度不变，减小引桥的长度，引桥桥面的倾角变大，则摩擦力变大，根据牛顿第三定律可知汽车对桥面的摩擦力也变大，故C正确；
D．汽车与桥面之间的最大静摩擦力为
倾角变大，则最大静摩擦力减小，故D错误。
故选C。
3. 一列简谐横波沿轴方向传播，某一时刻的波形图如图所示，质点P在此时刻的位移为，此时刻质点P正沿y轴正方向运动，已知该简谐横波传播的周期为，则下列说法正确的是（ ）
A. 该简谐波沿x轴正方向传播
B. 从此时刻开始计时，质点P的振动方程为
C. 该简谐波传播的速度大小为1.5m/s
D. 从此刻开始计时，当时质点P正沿y轴正方向运动
【答案】B
【解析】A．此时刻质点P正沿y轴正方向运动，根据振向波向同侧法，即质点的振动方向与波的传播方向都位于波形的同一侧，可知该简谐波沿x轴负方向传播，选项A错误；
B．从波动图像可知质点振动的振幅为，从此时刻开始计时质点P的振动方程为
此时刻质点P位移为，将和代入振动方程解得
或
又因为此时质点P沿y轴正方向运动，则，从此时刻开始计时质点P的振动方程为
选项B正确；
C．从波形图上可得该波的波长为，波传播的速度为
选项C错误；
D．时质点P正沿y轴正方向运动，当时经历了，质点P运动到负向位移处沿y轴负方向运动，选项D错误。故选B。
4. 我国计划在2030年前实现载人登陆月球并开展科学探索，其后将探索建造月球科研试验站。如果我国宇航员登月后，称得宇航员在月球表面的重力大小为。已知该宇航员在地球表面的重力大小为，月球的半径为R，地球表面的重力加速度大小为g，万有引力常量为G，忽略月球的自转，则（ ）
A. 月球表面的重力加速度大小为
B. 月球的质量为
C. 月球的平均密度为
D. 月球的第一宇宙速度大小为
【答案】B
【解析】A．设登月宇航员的质量为m，月球表面的重力加速度为，宇航员质量不变，在月球表面
在地球表面
解得
故A错误；
B．设月球质量为，在月球表面上则有
解得
故B正确；
C．月球的平均密度为
故C错误；
D．对质量为的月球近地卫星有
解得
即第一宇宙速度为，故D错误。
故选B。
5. 跳台滑雪是极具观赏性的体有项目，若跳台滑雪滑道可以简化为一个弧形雪道和一个倾角为的斜面雪道相连接，如图所示，运动员从弧形雪道上距弧形雪道底端高度为h的A点静止滑下，然后从弧形雪道底端B点水平飞出，最后落在斜面雪道上的C点（图中未标出），不计运动员在弧形雪道上的摩擦阻力，不计空气阻力，运动员可看作质点。已知：，。则B和C两点间的距离为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】运动员从A到B过程根据机械能守恒定律可得
解得
运动员做平抛运动落在倾角为的斜面雪道，则水平位移与合位移的夹角为，根据平抛运动的推论可知
解得
竖直位移为
合位移即为BC两点间的距离，则
故选A。
6. 如图所示，在xOy平面直角坐标系内，OA与x轴的夹角为37，OA足够长，OA与x轴之间存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为，在OA上分布着足够多的粒子源，可以向磁场中发射速度大小为，方向垂直于OA的带电粒子，带电粒子的质量为m，电荷量为，则带电粒子能打到x轴距坐标原点最远位置的横坐标为（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】带电粒子在磁场中运动过程中洛伦兹力提供向心力有
将磁感应强度代入解得
OA上的粒子源向外发射的所有带电粒子在磁场中运动的轨迹为一平移圆，如图（a）所示
根据几何关系可得当粒子半径与OA垂直时，打到x轴上的P点距坐标原点最远，根据几何关系得
另外要注意本题中带电粒子打的最远的距离不是轨迹与x轴相切时，如果相切时作出轨迹图如图（b）所示
根据几何关系有
所以Q点不是距离坐标原点最远的点。
故选C。
7. 如图所示，用一交流电源给理想变压器供电，交流电源电压的瞬时值变化规律为，理想变压器原、副线圈匝数之比为，原线圈回路接有一阻值为的电阻，理想变压器副线圈回路接有阻值为的电阻和灯泡L，闭合开关S后，规格为“10V，8W”的灯泡L恰好正常发光，则（ ）
A. 变压器副线圈的电流为0.2A
B. 变压器原线圈的电压为100V
C. 电阻的阻值为12.5Ω
D. 变压器输入功率为20W
【答案】C
【解析】A．规格为“10V，8W”的灯泡L恰好正常发光，则副线圈的电流为
故A错误；
B．根据理想变压器规律有
解得，原线圈电流为
从交流电源电压的瞬时值变化规律可得输入电压的有效值为100V，原线圈两端的电压为
故B错误；
C．根据理想变压器规律有
解得
则电阻的阻值为
故C正确；
D．变压器输入功率为
故D错误。
故选C。
8. 随着人们生活水平提高，单反相机已进入普通家庭，单反相机是单镜头反光数码照相机，原理是在胶片平面的前面以45°角安装了一片反光镜，反光镜的上方依次有毛玻璃、五棱镜目镜等，五棱镜将实像光线多次反射改变光路，将影像送至目镜，使观景窗中所看到的影像和胶片上永远一样，这样方便摄影者正确地取景和对焦。某品牌单反相机五棱镜目镜横截面和各部分角度如图所示，其中，，光线从AB中点P垂直AB射入，依次经过CD、DE和EA面的反射后，最后光线从BC面射出，已知光线恰好能够在CD面上发生全反射，光在真空中的速度为c。下列说法正确的是（ ）
A. 五棱镜的折射率为2
B. 光线在DE面上不会发生全反射
C. 光线从BC面射出时在BC面上的入射角为15°
D. 光线从射入五棱镜到射到CD面的时间为
【答案】AD
【解析】A．恰好在CD面发生全反射，由几何关系知入射角
刚好全反射时
解得折射率
故A正确；
B．作出光路图，如图所示
根据光的反射定律和几何关系可知光在DE面上的入射角为75°，大于临界角，则光线在DE面上会发生全反射，故B错误；
C．同理在可知光在EA面上的入射角为30°，根据几何关系可得光恰好垂直于BC边射出，则光线从BC面射出时在BC面上的入射角为0°，故C错误；
D．根据几何关系，可得路程
光在五棱镜中传播速度为
传播的时间为
代入数据解得
故D正确。
故选AD。
9. 跳伞运动员在训练过程中身背伞包从塔台上由静止跳下，其下落的过程可分为三个阶段：第一阶段，跳离塔台并不开伞做加速下落，经时间速度达到；第二阶段，在速度达到时打开降落伞减速下降，打开降落伞减速下降时开始计时，经时间速度减小至时开始匀速下降；第三阶段，从匀速下降开始计时，经时间落至地面。已知运动员及所携带物品的总质量为m，下落的总高度为H，重力加速度大小为。下列说法正确的是（ ）
A. 在时间内，运动员及所携带物品的总重力的冲量大小为
B. 在时间内，克服空气阻力所做的功大于
C. 在时间内，空气阻力的冲量与重力的冲量相同
D. 在时间内，克服空气阻力所做的功等于
【答案】BD
【解析】A．在时间内，跳伞运动员及所携带物品整体受到重力和空气阻力作用，根据动量定理，跳伞运动员动量变化量等于总重力和空气阻力的冲量和，故A错误；
B．在时间内，根据动能定理可知
故克服空气阻力所做的功应等于运动员动能的减少量与重力做功之和，即
故B正确；
C．在时间内，运动员受重力和空气阻力的作用而匀速下降，动量大小不变，空气阻力与重力的总冲量为0，即空气阻力的冲量与重力的冲量大小相等、方向相反，由于冲量是矢量，故这两个冲量并不相同，故C错误；
D．对于时间内，根据动能定理可知
克服空气阻力所做的功为
故D正确。
故选BD。
10. 空间存在一匀强电场，电场强度方向平行于纸面，纸面内有一半径为2cm的圆，圆心为O，AB为圆的直径，P为圆上的一点，已知A点的电势为17V，B点的电势为9V，P点的电势为5V，则下列说法正确的是（ ）
A. 该匀强电场电场强度的方向与直径AB的夹角可能为37°
B. 该匀强电场电场强度的方向与直径AB的夹角可能为65°
C. 该匀强电场电场强度大小可能为450V/m
D. 该匀强电场电场强度的大小可能为500V/m
【答案】BCD
【解析】CD．根据题已知可得
延长AB到Q点，使，如图(a）所示
根据匀强电场中电势差性质可得
解得
又因为
解得
则PQ为等势面，电场强度的方向与PQ垂直，从A点向PQ作垂线，垂足为C，电场强度大小为
当AC最长时电场强度E最小，根据几何关系可得当∠AQC最大时AC最长，所以当PQ与圆相切时∠AQC最大，如图（b）所示
此时AC最长，根据几何关系可得
解得最大值
代入解得最小电场强度为
故CD正确；
AB．电场强度最小时∠AQC最大，则AC与AB的夹角最小，设该夹角为，根据几何关系有
解得
电场强度的方向与AB的夹角最小为60，故A错误，B正确。
故选BCD。
二、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 某实验小组利用如图所示的实验装置验证牛顿第二定律。将遮光条安装在滑块上，用天平测出遮光条和滑块的总质量为M，槽码和挂钩的总质量为m。实验时，将滑块系在绕过定滑轮悬挂有槽码的细线上。初始时滑块上的遮光条位于A点，滑块由静止释放，数字计时器记录了遮光条从A点运动到光电门所经历的时间和遮光条通过光电门遮光时间，用游标尺测出遮光条宽度为d，重力加速度大小为g。
（1）打开气泵，待气流稳定后调节气垫导轨，直至看到导轨上的滑块在不挂槽码时能在短时回内保持静止，其目的是______。
（2）多次改变光电门位置进行测量，得和的数据如表，根据表中数据，在方格纸上作出图线______。
（3）如果在误差允许范围内求得图线斜率的值为______（用测量的物理量字母和题设条件中给出的物理量字母表示），则验证了牛顿第二定律。
（4）实验结果发现，图线斜率的实验值总小于理论值，产生这一误差的两个可能原因是______。
A. 实验中槽码和挂钩的总质量m的测量值偏小
B. 细线与气垫导轨不完全平行
C. 每次释放滑块的位置不同
D. 实验中时间的测量值都偏小
【答案】（1）将气垫导轨调至水平
（2） （3） （4）AD
【解析】【小问1详解】
不挂槽码时滑块保持稳定，说明气垫导轨水平，其目的是将气垫导轨调至水平。
【小问2详解】
将表格中的数据点描在图中，然后用平滑的直线将这些数据点连接起来，让尽可能多的数据点落在直线上，不能落在直线上的点要让其均匀的分布在直线的两侧，明显有误差的点迹可直接舍去，做出的图像如图所示
【小问3详解】
根据牛顿第二定律有
加速度
速度
以上三式联立数学变换可得
则图线斜率的值
【小问4详解】
A．图线的斜率理论值为
实验中槽码和挂钩的总质量m的测量值偏小，则理论值偏大，图线斜率实验值是根据实验的两个时间数据得出的，是准确的，图线斜率的实验值总小于理论值，故A正确；
B．实际运算理论值为
细线与气势导轨不平行时实际图中测量的
所以图线斜率的实验值偏大，故B错误；
C．滑块释放的位置与斜率相关的参量无关，故C错误；
D．实验中的测量值偏小，可知图线斜率偏小，即实验值偏小，图线斜率的实验值总小于理论值，故D正确。
故选AD。
12. 实验室购买了一捆标称长度为1000m的铜导线，某同学想通过实验测定其实际长度是否达标，查得铜的电阻率，他想设计一个在不拆散整捆导线的情况下测定导线的实际长度的方案，要求测量结果尽量准确，该同学进行了如下实验步骤：
（1）用螺旋测微器测得铜导线头上导体部分横截面的直径d如图（a）所示，则测量值为______mm。
（2）用多用电表粗测导线的电阻值：该同学选择“”挡位，用正确的操作步骤测量时，发现指针偏转角度太大。为了较准确地进行测量，应该选择______挡位（选填“”、“”），并重新欧姆调零，正确操作并读数，此时刻度盘上的指针位置如图（b）所示，测量值为______。
（3）设计了如图（c）所示电路精确测量导线的电阻值，除待测导体件外，实验室还提供了下列器材：
A．电流表A1（量程为20mA，内阻）
B．电流表A2（量程为50mA，内阻未知）
C．滑动变阻器
D．定值电阻
E．定值电阻
F．电源（电动势E＝0.5V，内阻可以忽略）
G．开关S、导线若干
根据以上器材和粗测导体电阻值的情况可知，电路中定值电阻应选择______（选填器材前面的字母代号）；为了减小误差，改变滑动变阻器滑动触头的位置，多测几组、的值，作出关系图如图（d）所示，根据图像中的数据可求得铜导线电阻的测量值为______（结果保留两位有效数字），通过计算可得导线的实际长度为______m（结果保留两位有效数字），即可知道实际长度是否达标。
【答案】（1）（1.202~1.207）
（2） ##14.0
（3）E 15
【解析】【小问1详解】
螺旋测微器不动尺精度为0.5mm，可动尺精度为0.01mm，读数时需要估读一位，根据图示可得螺旋测微器读数为
【小问2详解】
[1]发现指针偏转角度太大，说明指针所指数字过小，所达量程过大，故应换较小倍率“”挡，再进行测量；
[2]由图知，指针所指数字为14，乘以倍率后，可得测量值为
。
【小问3详解】
[1]当两电流表同时满偏时流过这段导体的电流约为
导体两端的电压为
小于电源电动势，再根据并联电路的特点有
解得
所以定值电阻应选择E；
[2]根据串并联电路的特点可得
数学变换可得
结合图像的斜率有
解得该导电元件电阻为
[3]根据电阻定律有
导线的横截面积
联立解得导线长度
即达到要求。
13. 充气拱门广泛应用于品牌营销、开业庆典、节日婚庆等场合。有一小型充气拱门，现使用打气筒往5%拱门内充气，充气前，拱门内原有气体的体积为，压强为，打气筒每次打入拱门内气体的体积为，压强为，充好气后，拱门内气体的体积为，压强为，充气拱门内原有的气体和后充入的气体均可视为理想气体，充气拱门导热良好，环境温度始终保持不变。求：
（1）此过程中打气筒打气的次数n；
（2）由于充气拱门气密性不是太好，会有一部分气体泄漏，过了一段时间后气体的压强的减小为，气体泄漏过程中拱门的体积不变，从拱门内泄漏气体的质量与刚充完气后拱门内气体质量的比值k。
【答案】（1）150；（2）
【解析】（1）拱门内原有气体的体积为，压强为，充好气后气体的体积为，压强为，设打气次数为n，以充好气后拱门内所有气体为研究对象，根据玻意耳定律有
解得
（次）
（2）将漏出的气体和拱门内剩余气体整体为研究对象，设漏出气体的体积为，根据玻意耳定律有
解得
设气体的密度为，则泄漏气体的质量为
气体的总质量为
从拱门内泄漏气体的质量与刚充完气后拱门内气体质量的比值
解得
14. 如图（a）所示，一U形导轨倾斜固定，导轨所在平面与水平面的夹角为37，导轨平行部分宽度，导轨上abcd矩形区域内存在垂直于导轨所在平面向下的匀强磁场，其磁感应强度B随时间的变化图像如图（b）所示，磁场左右两边界ab与cd之间的距高为d＝6m，距磁场左边界ab距离处固定一质量导体棒MN，其接入电路中的电阻，导体棒与导轨之间的动摩擦因数。在时刻解除对导体棒的固定，导体棒从静止开始沿导轨向下运动经过磁场区域。导体棒在运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，导轨电阻可忽略不计，重力加速度大小取，，。求：
（1）导体棒刚进入磁场时受到的安培力F；
（2）从开始运动到导体棒穿出磁场过程中导体棒上产生的热量Q。
【答案】（1）2N，方向平行于导轨向上；（2）21J
【解析】（1）设刚进入磁场时的速度大为v，根据动能定理有
解得
设导体棒在导轨上下滑未进入磁场过程运动时间为，根据动量定理有
解得
从磁感应强度B随时间的变化图像可知时磁感应强度大小为
B＝1T
根据法拉第电磁场感应定律可得感应电动势为
根据闭合电路的欧姆定律可知导体棒中的电流为
导体棒进入磁场时受到的安培力为
根据左手定则可知，安培力方向平行于导轨向上。
（2）导体棒在导轨上下滑未进入磁场过程磁感应强度发生变化，回路中磁通量发生变化，产生感生电动势为
此过程中电阻产生的热量为
导体棒进入磁场后
即导体棒进入磁场后处于干衡状态，则以v＝4m/s的速度做匀速直线运动，运动时间为
此过程中感应电动势仍为
感应电流仍为
此过程中产生的热量为
产生的总热量为
15. 如图所示，一足够长的倾斜传送带以 QUOTE v0=4m/s v0=4m/s的速度顺时针方向匀速转动，传递带与水平方向的夹角为，M点为传送带上顶端的一点，N点为传送带上M点以下的一点，MN连线平行于传送带，两点间距离为，有两个物块A、B，质量分别为和，将物块A、B同时无初速度地分别放置于传送带上的M点和N点，物块A、B与传递带之间的动摩擦因数分别为，，之后两物块可以发生多次弹性正碰，碰撞时间极短可以忽略不计，两物块均可看作质点，重力加速度大小g取，，。求：
（1）两物块第一次碰撞后瞬间物块A的速度大小；
（2）两物块第二次碰撞后瞬间物块B的速度大小；
（3）从物块A放置于传送带上的M点到两物块第三次碰撞前瞬间的过程中物块A与传送带之间相互摩擦产生的热量Q。
【答案】（1）1m/s；（2）4m/s；（3）50.25J
【解析】（1）物块B放在传送带上后受重力、传送带对物块的支持力和滑动摩擦力f，分析可得
则物块B受力平衡，无初速度放置于N后将保持静止状态，对物块A，根据牛顿第二定律有
解得
根据运动学公式得两物块第一次碰撞前瞬间物块A的速度大小
设第一次碰撞之后瞬间物块A、B速度分别为和，弹性碰撞过程根据动量守恒定律有
根据机械能守恒定律有
解得
，
两物块第一次碰撞后瞬间物块A的速度大小为1m/s；
（2）第一次碰撞之后物块B受力不变，仍受力平衡，则沿传送带向下以速度2m/s做匀速直线运动，则第二次碰撞之前物块B的速度为
物块A开始向上运动的速度1m/s小于传送带的速度4m/s，物块A受力也不变，加速度仍为
则先沿传送带向上做匀减速直线运动，速度减为零之后再向下做匀加速直线运动，设两物块第二次碰撞前瞬间物块A的速度大小为，从第一次碰撞后瞬间到第二次碰撞前瞬间过程中两物块运动位移相等，设为x2，运动时间相等，设为，则有
解得
设第二次碰撞之后瞬间物块A、B速度分别为和，第二次碰撞过程，根据动量守恒定律有
根据机械能守恒定律有
解得
，
（3）从开始到第一次碰撞前的过程，运动时间
从第一次碰撞后瞬间到第二次碰撞前瞬间的过程，对物块A有
解得
此过程中物块A运动的位移为
设两物块第三次碰撞前瞬间物块A的速度大小为，从第二次碰撞后瞬间到第三次碰撞前瞬间过程中两物块运动位移相等，设为x2，运动时间相等，设为，则有
解得
从第二次碰撞后瞬间到第三次碰撞前瞬间的过程，对物块A有
解得
此过程中物块A运动的位移为
整个过程中传送带运动的位移为
产生的热量
0.72
0.97
1.17
1.39
1.59
0.14
0.20
0.23
0.27
0.31