河北省沧州市八县2023-2024学年高三下学期5月月考物理试卷（解析版）

这是一份河北省沧州市八县2023-2024学年高三下学期5月月考物理试卷（解析版），共21页。
注意事项：
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在试卷和答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。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，将本试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28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. 光电效应提供了一种高效、灵活的电子激发方式，使得研究者们能通过控制光源参数，实现对物质表面的电子激发和能带结构的调控。如图所示为氢原子的能级图，用大量处于能级的氢原子能级跃迁产生的光子照射某金属材料，其中能量最低的光子刚好不能使该金属材料逸出光电子，则逸出光电子的最大初动能为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】大量处于能级的氢原子能级跃迁可以产生3种能量的光子，从高到低分别是，能量最低的光子刚好不能使该金属材料逸出光电子，说明该金属材料的逸出功为，所以能量最高的光子照射该金属逸出的光电子最大初动能
故选B。
2. 劈尖干涉是一种薄膜干涉，可检查玻璃板的平整度。如图所示，将一块待测正方形玻璃板放置在一块标准板上，并在一侧边缘处垫上一块垫片使中间形成劈状空气层。已知玻璃板的边长，垫片厚度，用波长的单色光从上方人射，观测到的干涉条纹中亮纹数为（ ）
A. 条B. 条C. 条D. 条
【答案】A
【解析】由薄膜干涉规律可知，当待测玻璃板和标准板之间的距离
时，为干涉的亮条纹，由题意可知最大值为，所以
所以观测到的干涉条纹中亮条纹数为条。
故选A
3. “百公里刹车距离”是指汽车以的速度行驶时，刹车踩到底，达到最大制动力时的刹车距离。某汽车做百公里刹车距离测试时，先后经过平直公路上两点，已知两点之间的距离为，汽车经过两点的时刻相差，汽车经过点时的速度大小为经过点时速度大小的4倍，刹车过程可视为匀减速直线运动，则此过程中该汽车刹车时的加速度大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】由运动学公式可知
由题意可知
解得
小车的加速度大小为
故选B。
4. 如图所示，竖直平面内的支架由粗糙的水平细杆和光滑的倾斜细杆组成，用细线相连的两个小球A、B分别穿在两根细杆上。初始时，两小球均处于静止状态。现用外力将小球缓慢向点推动一小段距离到图中虚线位置处后，撤去外力，小球A、B仍能保持静止状态，则该状态与初始状态相比，下列说法正确的是（ ）
A. 细线中的拉力变大B. 小球受到细杆的支持力不变
C. 小球A受到细杆的摩擦力变小D. 小球B受到细杆的支持力变大
【答案】C
【解析】AD．对小球A、B受力分析如图所示
当推动小球缓慢向点移动一小段距离到图中虚线位置处后，细线中的拉力减小，杆对小球的支持力减小，故AD错误；
BC．对两小球整体受力分析可知，减小，其水平向左的分力减小，故小球受到的摩擦力减小；减小，其竖直向上的分力减小，两小球整体的重力不变，故小球受到的细杆的支持力变大，故B错误，C正确。故选C。
5. 如图所示为一含有理想变压器的电路，理想变压器的原、副线圈匝数之比为，原线圈所接电源为正弦式交流电源且输出电压恒定，定值电阻的阻值相等，A为理想交流电流表。已知开关断开时，电流表A的示数为，则闭合开关后，电流表A的示数变为（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】设电源电压为，定值电阻阻值均为，开关闭合前，原线圈回路中有
副线圈回路有
理想变压器有
解得
闭合开关后，原线圈回路中有
副线圈回路中有
理想变压器有
解得
故选D。
6. 如图所示，长为、宽为的矩形处于匀强电场中，电场方向与矩形平面平行。一群质量为、电荷量为的带正电粒子从点以相同速率沿不同方向射出，粒子经过点时的速率为，经过点时的速率为，不计粒子重力及粒子间的相互作用，下列说法正确的是（ ）
A. 匀强电场的方向由指向B. 粒子经过点时的速率为
C. 两点之间的电势差大小为D. 匀强电场的电场强度大小为
【答案】C
【解析】B．由题意可知，粒子在点时的动能
在点时的动能
在点时的动能
可知粒子从点到点电场力对粒子做功为
从点到点电场力对粒子做功
取对角线中点为点，则可知粒子从点到点，电场力对粒子做功
说明对角线为等势面，故粒子经过点时的速率等于经过点时的速率，故B错误；
C．两点之间的电势差大小
故C正确；
AD．电场方向垂直等势面，即电场方向垂直对角线；过点做对角线的垂线，垂足为，由几何关系可知
解得
所以电场强度大小为
故AD错误。
故选C。
7. 如图所示，光滑水平地面上有一足够长的轻质薄板，物块和物块分别静止在薄板上，两物块的质量均为，物块与薄板之间的动摩擦因数，物块与薄板之间的动摩擦因数，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现对物块施加一个水平向左、大小的拉力，同时对物块也施加一个水平向右、大小的拉力，重力加速度取，则的加速度大小分别为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】物块与薄板之间的最大静摩擦力大小
物块与薄板之间的最大静摩擦力大小
所以薄板会与物块一起向右加速，物块的加速度大小
由于薄板轻质，对薄板和物块B整体可知加速度大小
故选D。
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上的选项符合要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8. 2023年10月26日，神舟十七号载人飞船与空间站组合体成功实现自主快速交会对接后，神舟十七号航天员乘组从飞船返回舱进入空间站，后续与神舟十六号航天员乘组完成在轨轮换工作。已知中国空间站距离地面的高度为且绕地球做周期为的匀速圆周运动，地球半径为，引力常量为，不考虑地球自转，下列说法正确的是（ ）
A. 空间站的线速度大小为
B. 空间站的向心加速度大小为
C. 地球的密度为
D. 地球表面附近的重力加速度大小为
【答案】AD
【解析】A．由题意可知，空间站的轨道半径
根据匀速圆周运动的规律可知空间站的线速度大小
故A正确；
B．空间站的向心加速度大小
故B错误；
C．万有引力提供向心力
解得地球的密度
故C错误；
D．由地球表面万有引力和重力的关系有
联立解得
故D正确。
故选AD。
9. 如图所示为一列沿轴方向传播的简谐横波某时刻的波形图，该时刻质点和的位移均为，从该时刻开始计时，质点会比质点提前回到平衡位置，下列说法正确的是（ ）
A. 该波的波长为B. 该波的周期为
C. 该波的传播速度大小为D. 在内，质点与通过的路程相等
【答案】BD
【解析】A．由图像可知，该波的波长为，故A错误；
BC．质点比质点先回到平衡位置，说明此时质点沿轴负方向运动，而质点沿轴正方向运动，所以该波沿轴正方向传播，由图像可知质点和的平衡位置坐标之间的距离
平衡位置的振动状态从质点传播到质点用时，所以波速大小
该波的周期
故B正确，C错误；
D．，所以质点和运动的路程均为
故D正确。
故选BD。
10. 如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨固定在水平面内，两导轨间距为，矩形区域内存在垂直导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为。质量为、长度为、阻值为的导体棒N静止放置在导轨上且到的距离为；另一完全相同的导体棒M以初速度沿导轨水平向右滑入磁场区域。已知导体棒N离开磁场区域时的速度大小为，最终导体棒M刚好未能滑离磁场区域，两导体棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，不计导轨电阻。下列说法正确的是（ ）
A. 导体棒M刚进入磁场区域瞬间，加速度大小为
B. 导体棒N离开磁场区域前瞬间，加速度大小为
C. 整个过程中，导体棒N上产生的焦耳热为
D. 虚线与之间的距离为
【答案】BC
【解析】A．导体棒M刚经过后瞬间，切割磁感线产生的感应电动势为
回路中的感应电流大小为
导体棒M受到的安培力大小为
根据牛顿第二定律可知
联立解得
故A错误；
B．两导体棒均在磁场区域运动过程中，两导体棒组成系统动量守恒，导体棒N离开磁场区域前瞬间，有
解得
回路中的电流为
所以导体棒N的加速度大小为
故B正确；
C．整个过程中，根据能量守恒有
导体棒N上产生的焦耳热为
联立解得
故C正确；
D．由动量定理可知，导体棒N从开始运动到经过过程有
该过程中回路中的平均感应电动势
回路中的平均感应电流
解得
从导体棒N离开磁场到导体棒M停止运动的过程中，由动量定理可知
解得
所以虚线与之间的距离为
故D错误。
故选BC。
三、非选择题：本题共5小题，共54分。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要答题步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
11. 用如图甲所示的实验装置来验证动量守恒定律。水平导轨上有两个静止的小车A和B，小车A上方装有遮光片，前方固定撞针，小车B后方固定橡皮泥。轻推小车A，小车A经过光电门1后，与静止的小车B碰撞，然后两小车一起再通过光电门2。光电门会分别记录下遮光片的挡光时间。
（1）用游标卡尺测量遮光片宽度，结果如图乙所示，则遮光片的宽度___________。
（2）若某次实验中，光电门1记录的遮光时间，光电门2记录的遮光时间，小车（含撞针、遮光片）的总质量为，小车（含橡皮泥）的总质量为，则两小车碰撞前，小车通过光电门1的速度大小___________，碰撞后两小车的总动量大小___________。（结果均保留两位有效数字）
（3）为了减小实验误差，两个光电门放置的位置应适当___________（选填“靠近”或“远离”）一些。
【答案】（1）4.35 （2）0.29 0.055##0.056##0.057 （3）靠近
【解析】【小问1详解】
[1]遮光片的宽度
【小问2详解】
[2]小车通过光电门1的速度大小
[3]两小车一起通过光电门2的速度大小
两小车的总动量大小
【小问3详解】
[4]由于导轨和小车之间有摩擦，为了保证遮光片通过光电门时的速度为碰撞前后的瞬时速度，两光电门放置的位置应适当靠近一些。
12. 某同学设计的欧姆表电路图如图甲所示，其中电源电动势，内阻，电流表满偏电流为，内阻为，定值电阻。为定值电阻，为滑动变阻器，已知该欧姆表有三个倍率挡位，分别为“”“”“”。其表盘如图乙所示。回答下列问题：
（1）图中的表笔A应为___________（选填“红”或“黑”）表笔。
（2）已知开关S接2时，欧姆表的倍率为挡，则定值电阻的阻值大小为___________。当用该挡位测量一未知电阻时，发现表头指针偏转如图乙所示，则应将开关S调整到接___________（选填“1”或“3”），重新欧姆调零后再测量。
（3）电池使用一段时间后，电动势变为，但仍能进行欧姆调零。用该欧姆表测量某电阻时，表盘示数为，则该定值电阻的实际阻值为________。
【答案】（1）红 （2）110 1 （3）2024
【解析】【小问1详解】
欧姆表电流满足“红进黑出”，根据电源正负极可知，表笔A应为红表笔。
【小问2详解】
[1]开关S接2时为挡，所以根据图乙可知，欧姆表的内阻为，欧姆调零时，电流表G满偏，且此时流过电源的电流
根据串并联电路的规律可知
解得
[2]测量未知电阻时，指针偏转角度太小，说明未知电阻阻值较大，应换用大倍率挡，根据图甲可知，开关接1时为挡，所以应该将开关调整到接1。
【小问3详解】
当电动势为时，欧姆调零时有
当电动势为时，欧姆调零时有
测量时有
解得
13. 如图所示为某型号高压锅示意图，该高压锅内部气体压强达到时，顶部的压力阀会被顶开放气，维持锅内气体压强保持不变。已知该高压锅在空锅情况下盖紧盖子后，内部封闭空气的体积为，初始温度为，压强为，此时锅内空气的密度为。锅内空气可视为理想气体，。生产厂家为测试此型号高压锅性能，现对空锅盖紧盖子后缓慢加热。
（1）求压力阀被顶起开始放气瞬间，锅内空气的温度为多少摄氏度；
（2）若锅内空气温度加热到177℃时，求锅内空气的密度。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）刚盖上盖子时锅内空气的压强为，温度为，加热到放气前瞬间，锅内空气压强为，温度为。放气前，锅内气体为等容变化，则有
解得
则
（2）设锅内空气升温到压强时的体积为。则根据理想气体状态方程有
解得
密度与体积成反比，有
解得
14. 如图所示，竖直平面内直角坐标系的轴正方向竖直向上，在第二象限存在沿轴正方向的匀强电场，电场强度大小，在第一象限存在垂直平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小。质量为、电荷量的小球从轴上的点沿轴正方向射入第二象限，初速度大小，重力加速度取，求：
（1）小球在第二象限内的最小动能；
（2）小球在第一象限内速率最小时的位置坐标。
【答案】（1）0.08J；（2）
【解析】（1）小球在第二象限受到的电场力大小为
方向沿轴正方向，受到的重力为
方向沿轴负方向；小球受到的合力方向与轴夹角为，由
可得
沿合力方向建立直角坐标系如图所示
小球沿轴方向做匀减速运动，沿轴方向做匀速运动，当轴方向的速度减小到0时，速度最小，此时沿轴方向的速度大小为
则此时小球的动能为
（2）小球在第二象限运动时，沿轴方向的加速度为
沿轴方向运动到轴过程有
该过程沿轴方向有
解得
小球垂直轴进入第一象限，速度大小为，将小球的速度分解为沿轴正方向的速度和，受力分析可知
所以小球在第一象限中的运动可以视为沿轴正方向的匀速直线运动和在平面内的圆周运动的合运动，小球做圆周运动的半径为
小球运动的周期为
当小球运动到最高点时，小球运动的速度为0，相应位置的纵坐标为
在一个周期内，小球沿轴正方向前进的距离为
所以小球在最高点时的横坐标为
所以小球速率最小时的位置坐标为
15. 如图所示，倾角足够长的斜面固定在光滑水平地面上，斜面底端通过一小段光滑圆弧（图中未画出）与水平地面平滑相连。质量的物块和质量的物块静止放置在地面上，物块紧邻斜面底端。劲度系数的轻质弹簧左端固定在竖直挡板上。现用外力向左缓慢推动物块压缩弹簧，当弹簧的形变量时，将物块由静止释放，物块与弹簧分离后与物块发生弹性正碰，碰撞时间极短。已知物块光滑，物块与斜面之间的动摩擦因数，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度取，。求：
（1）两物块第一次碰撞后瞬间，物块的速度大小；
（2）两物块第二、三次碰撞位置之间的距离；
（3）最终物块增加的机械能。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）释放物块瞬间，弹䈠的弹力大小为
弹㥅弹开物块的过程中，弹力大小随物块的位移均匀减小，所以弹簧对物块做的功为
由动能定理可知
物块和物块第一次碰撞，动量守恒
机械能守恒
解得
（2）物块沿斜面上消过程，由牛顿第二定律可知
解得
物块第一次碰撞后上滑的最大位移为
解得
由于
故物块不再下滑。
物块沿斜面上滑的加速度为
物块第一次冲上斜面时的速度大小为
设其与物块发生第二次碰撞前瞬间的速度大小为，则有
解得
同理可得两物块第二次碰撞后僢间，两物块的速度分别为
物块再次减速上滑到停止上滑的距离为
所以两物块第二、三次碰撞位置之间的距离为；
（3）设两物块发生第三次碰撞前瞬间，物块的速度大小为，则有
同理解得物块第三次碰畄后到停止上滑的距离为
所以物块最终上滑的距离为
物块增加的机械能为