2023-2024学年河南省新乡市重点中学高三上学期11月月考 物理试题（含解析）

这是一份2023-2024学年河南省新乡市重点中学高三上学期11月月考 物理试题（含解析），共9页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一个选项符合题目要求，第8～10题有多个选项符合要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
1、如图所示为玻尔理论的氢原子能级图，当一群处于激发态能级的氢原子向低能级跃迁时，发出的光中有两种频率的光能使某种金属发生光电效应，以下说法中正确的是( )
A．这群氢原子由能级向低能级跃迁时能发出6种不同频率的光
B．这种金属的逸出功一定小于10．2 eV
C．用发出的波长最短的光照射该金属时产生光电子的最大初动能一定大于3．4 eV
D．由能级跃迁到能级时产生的光一定能够使该金属发生光电效应
2、如图所示，某同学将离地1．25 m的网球以13 m/s的速度斜向上击出，击球点到竖直墙壁的距离4．8 m，当网球竖直分速度为零时，击中墙壁上离地高度为8．45 m的P点．网球与墙壁碰撞后，垂直墙面速度分量大小变为碰前的0．75倍．平行墙面的速度分量不变，重力加速度g取，下列关于网球碰墙后的速度大小v和着地点到墙壁的距离d正确的是( )
A．B．C．D．
3、如图所示，一倾角且足够长的光滑斜面上有一滑块A用轻质细线拉住绕过定滑轮与轻质动滑轮相连，动滑轮下方悬挂一重物B．开始时，使处于静止状态，释放B后开始运动．已知的质量均为m，不计空气阻力和滑轮质量，重力加速度为g，当B的位移为h时（已知：sin37°=0．6，cs37°=0．8）( )
A．A的速度大小为B．A的重力势能增加了
C．B的速度大小为D．B的机械能增加了
4．为了实现人类登陆火星的梦想，我国宇航员王跃和俄罗斯宇航员一起进行了“模拟登火星”的实验活动，假设火星半径与地球半径之比为1:2，火星质量与地球质量之比为1:9。已知地球表面的重力加速度为g，地球半径为R，万有引力常量为G，忽略自转的影响，则( )
A．火星表面与地球表面的重力加速度之比为2:9
B．火星的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度之比为
C．火星的密度为
D．王跃以相同初速度在火星表面与地球表面能竖直跳起的最大高度之比为9:2
5．如图所示是一根粗细均匀的橡胶棒，其横截面积为S，由于与毛皮发生摩擦而均匀带负电，若已知该橡胶棒每米长度所带的电荷量为q，则当该棒沿轴线方向做速度为v的匀速直线运动时，形成的等效电流为( )
A．B．C．D．
6、一水力发电厂的发电机输出功率为100 kW，输出电压为350 V，通过输电线输送给用户的电路图如图所示，已知输电线的总电阻为8 Ω，允许输电线上损耗功率为发电机输出功率的5%，而用户所需要电压为220 V，图中匝，匝，下列说法正确的是( )
A．输电线上损失的电压为300 V
B．升压变压器的副线圈匝数为900匝
C．降压变压器的副线圈匝数为110匝
D．只要输电线路和变压器匝数比确定，无论用户端使用的用电器多少，都可以保证提供给用户的电压为220 V
7．一含有理想变压器的电路如图甲所示，图中理想变压器原、副线圈匝数之比为3:1，电阻和阻值分别为和，电流表、电压表均为理想电表，a、b端输入的电流如图乙所示，下列说法正确的是( )
A．电压表的示数为
B．电流表的示数为
C．0~0．04s内，电阻产生的焦耳热为0．20J
D．0．07s时，通过电阻的电流为
8、一长为L的轻杆的一端固定在水平光滑转轴O上，杆的中点固定一质量为m的小球A，另一端固定一质量为的小球B，使系统在竖直面内做圆周运动，已知重力加速度为g，若系统运动到最高点时速度恰好为零，则( )
A．小球A经过最低点时的动能为
B．小球B经过最低点时的动能为
C．小球B经过最低点时杆对B的弹力大小为
D．小球A经过最低点时杆对A的弹力大小为
9、如图所示，两个弹簧的质量不计，劲度系数分别为，它们一端固定在质量为m的物体上，另一端分别固定在上，当物体平衡时上方的弹簧处于原长。再把固定的物体换为大小相同、质量为的物体，再次平衡后，弹簧的总长度不变，且弹簧均在弹性限度内，下列说法正确的是( )
A．第一次平衡时，下方弹簧被压缩的长度为
B．若用劲度系数为的轻质橡皮筋代替上方弹簧，质量为m的物体平衡时下方弹簧被压缩的长度为
C．第二次平衡时，上方弹簧伸长的长度为
D．第二次平衡时物体的位置比第一次平衡时下降的高度为
10．如图所示，光滑平行导轨水平固定，间距为l，其所在空间存在方向竖直向上，磁感应强度大小为B的匀强磁场，导轨左侧接有阻值为R的定值电阻，一导体棒垂直导轨放置，导体棒的有效电阻为r、质量为m。导轨电阻忽略不计，导体棒运动中始终与导轨垂直且接触良好。现使导体棒获得一水平向右的速度，在导体棒向右运动过程中，下列说法正确的是( )
A．流过电阻R的电流方向为B．导体棒的最大加速度为
C．通过电阻R的电荷量为D．全过程电阻R的发热量为
二、非选择题：本题共6小题，共70分。
11、（8分）在“验证机械能守恒定律”的实验中，小华同学利用力传感器设计实验：如图甲所示，不可伸长的轻绳一端系住一小球，球心到悬挂点的距离为L，另一端连接力传感器．小华先将小球竖直悬挂，测得静止时，传感器示数为．接着将小球从右侧静止释放，实验记录小球运动过程中受轻绳的拉力大小，改变小球释放位置，重复进行多次实验．
（1）如图乙所示在实验中测得小球第一次通过最低点时传感器示数为，则小球通过最低点时动能为________．
（2）当小球第一次运动到左侧最高点时传感器示数为，则从最低点到最高点重力势能的增加量为________．
（3）若在实验误差允许的范围内，满足________，即可验证机械能守恒定律（用题中字母来表示）．
（4）观察图乙中拉力峰值随时间变化规律，试分析造成这一结果的主要原因：________________．
12、（10分）用电流表和电压表测定电池的电动势E和内阻r，所用的电路如图甲所示，一位同学测得的六组数据如表所示：
（1）根据实验电路图，完成图乙中的实物连线．
（2）试根据这些数据在图丙中作出图像．
（3）根据图像得出电池的电动势________V，电池的内阻________Ω．
（4）若不作出图线，只选用其中两组U和I数据，可利用公式和算出E和r，这样做可能得出误差很大的结果，选用第________组和第________组的数据，求得E和r误差最大．
13．（10分）某同学利用数字化信息系统研究一定质量理想气体的状态变化，实验后计算机屏幕显示如图所示的图像。已知该气体在状态A时的温度为27℃。求：
（1）该气体在状态C时的温度是多少；
（2）该气体从状态A到状态C的过程中是吸热还是放热，传递的热量是多少。
14、（10分）如图所示，在竖直墙壁的左侧水平地面上放置一个边长为a、质量为M的正方体，截面为ABCD，在墙壁和正方体之间放置一半径、质量的光滑球，正方体和球均保持静止。球的球心为三点共线，正方体的边长，正方体与水平地面间的动摩擦因数，已知重力加速度，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
（1）求竖直墙壁对球的弹力大小；
（2）改变正方体到墙壁之间的距离，当正方体的右侧面到墙壁的距离小于某值L时，则无论球的质量是多少，球和正方体都始终处于静止状态，且球没有掉落地面，求距离L。
15、（14分）如图所示，质量分别为的物块1、2（可视为质点）静止在水平地面上，间距，两物块与地面间的动摩擦因数均为。一长为的细线一端固定在悬点上，另一端连接一质量为、可视为质点的小球。将细线拉至水平并由静止释放，当小球运动到悬点正下方时与物块1发生弹性对心碰撞，此后物块1与物块2发生碰撞并结合在一起。重力加速度，求：
（1）小球与物块1碰撞后瞬间细线上的拉力大小；
（2）物块1与物块2碰撞过程中损失的动能；
（3）整个运动过程中物块1运动的距离。
16、（18分）如图所示为某种粒子偏转装置，在xOy平面的第二象限内有半径为R的圆形磁场区域，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外。已知磁场区域的圆心为，磁场边界与x轴，y轴分别相切与P、Q点。位于P处的粒子源均匀地向纸面内以相同速率发射质量为m，电量为的相同带电粒子，且粒子初速度的方向被限定在两侧夹角均为30°的范围内。第一象限内存在y轴负方向的匀强电场，沿着x轴的区间范围内放置粒子接收装置MN。已知沿方向射入磁场的粒子恰好经过Q点射出，不计粒子的重力和粒子间的相互作用。求：
（1）粒子源发射粒子的速率；
（2）y轴上有粒子出射的区域范围；
（3）若要求粒子源发出的所有带电粒子均被接收装置接收，求匀强电场的取值范围。
答案以及解析
1、答案：B
解析：一群氢原子由能级向低能级跃迁时，可辐射出3种不同频率的光，光子的能量分别为12．09 eV、10．2 eV、1．89 eV，结合题意，根据光电效应方程可知，这种金属的逸出功一定小于10．2 eV，故A错误，B正确；用波长最短（即光子能量为12．09 eV）的光照射该金属时，其最大初动能大于，故C错误；由题意可知只有两种频率的光能使该金属发生光电效应，由能级跃迁到能级时产生的光，不能使该金属发生光电效应，故D错误．
2、答案：D
解析：设网球被击出时的速度为，在竖直方向有，可求得，则网球击出点到碰墙点的投影间的距离为，由几何关系可知碰到墙壁前瞬间速度与墙壁间夹角满足，当网球打到墙上瞬间，垂直墙的速度分量为，平行墙面的速度为，网球与墙壁碰撞后，垂直墙面速度分量大小为，则碰到墙壁后的速度大小，A、B错误；网球落地时间为，则着地点到墙壁的距离，故C错误，D正确．
3、答案：A
解析：由题意知，A所受重力沿斜面方向的分力为，细线沿斜面方向对A的拉力为，所以释放过后A沿斜面下滑，若B向上的位移为h，则A沿斜面向下的位移为，所以A的重力势能减少了，B错误；设B的速度为v，则A速度为，由于组成的系统机械能守恒，由机械能守恒定律有，解得B的速度，则A的速度，A正确，C错误；B的机械能增加量为，D错误．
4．答案：B
解析：由，得，已知火星半径是地球半径的，质量是地球质量的，则火星表面的重力加速度是地球表面重力加速度的，即为，设火星质量为，有，解得，密度为，故A，C错误；由得到，可知火星的第一宇宙速度是地球第一宇宙速度的，故B正确；宇航员以初速度是在地球表面起跳时，根据竖直上抛的运动规律可得上升的最大高度，由于火星表面的重力加速度是，则宇航员以相同的初速度在火星表面起跳时，上升的最大高度，故D错误。
5．答案：A
解析：棒沿轴线方向以速度v做匀速直线运动时，单位时间内通过的距离为，单位时间内通过的电荷量
得到等效电流为
故选A。
6、答案：C
解析：发电机的输出功率，代入数据的，输出电线上的电流，输电线损失的电压，故A错误；升压变压器的输出电压，升压变压器的原、副线圈匝数比，则匝，故B错误；降压变压器的输入电压，降压变压器的原、副线圈匝数比，则匝，故C正确；当用户端使用的用电器增多时，输电线上电流增大，输电线上电压损失增大，用户端的电压会降低，故D错误．
7．答案：A
解析：AB．设电流表的示数为，则有
解得
理想变压器原、副线圈匝数之比为3:1，根据理想变压器规律
解得副线圈电流峰值为
因原线圈中电流只有前半个周期电流大小变化时才能输出到副线圈中，设副线圈中交变电
电的有效值为，则
求得
因此电压表的示数为
故A正确，B错误；
C．在0~0．04s内，电阻产生的焦耳热为
故C错误；
D．由图可知，在0．07s的前后，原线圈中的电流不变化，则副线圈中没有感应电流，所以通过电阻的瞬时电流为0，故D错误。
故选A。
8、答案：CD
解析：对组成的整体，在转动过程中，角速度相同，设小球到达最低点的速度分别为，根据可知，，只有重力对系统做功，系统机械能守恒，由机械能守恒定律有，其中，联立解得，，故AB错误；小球B经过最低点时，杆的弹力F和小球B重力的合力提供向心力，即，解得，故C正确；小球A经过最低点时，杆对A的弹力的重力和杆对A的弹力的合力提供向心力，其中杆对A的弹力与杆对B的弹力大小相等，可得，解得，故D正确．
9、答案：AD
解析：当物体的质量为m时，根据平衡条件可得，解得下方弹簧被压缩的长度，A正确；若用劲度系数为，的轻质橡皮筋代替上方弹簧，因为橡皮筋的原长未知，且原长不一定与原上端弹簧相同，所以不能计算出质量为m的物体平衡时下方弹簧被压缩的长度，B错误；当物体的质量变为时，设该物体与第一次相比平衡位置下降的高度为x，则上方弹簧伸长量为x，下方弹簧压缩量为，两弹簧弹力之和等于，由胡克定律和平衡条件可得，联立解得，C错误，D正确。
10．答案：BC
解析：A．根据右手定则，流过定值电阻的电流方向为，选项A错误；
B．导体棒的最大速度为，因此最大感应电动势为
回路电流
安培力
加速度
因此最大加速度
选项B正确；
C．根据动量定理有
解得
选项C正确；
D．导体棒在安培力作用下减速运动，最终静止，由能量守恒，导体棒减少的动能转化为电路的总焦耳热
导体棒的电阻r和定值电阻R串联，全过程电阻R的发热量为
选项D错误。
故选BC。
11、答案：（1）
（2）
（3）
（4）空气阻力对小球的影响
解析：（1）小球在最低点，由牛顿第二定律得，小球的动能，联立解得．
（2）当小球运动到最高点时速度为零，设此时轻绳与竖直方向夹角为θ，由力的平衡条件有，从最低点到最高点增加的重力势能为，且由题意得，，联立解得增加的重力势能为．
（3）若小球运动过程中机械能守恒，则从最低点到最高点，减少的动能等于增加的重力势能，化简得．
（4）受空气阻力影响，小球经过最低点的速度会逐渐减小，则需要的向心力也减小，最低点所受的拉力逐渐减小，从而形成了题图乙这一结果．
12、答案：（1）如图甲所示
（2）如图乙所示
（3）1．46（1．46~1．47均可）；0．72（0．71~0．73均可）
（4）3；4
解析：（1）实物连接如答图甲所示．
（2）作图线时排除个别不合理的数据，并用直线进行拟合，所得图像如答图乙所示．
（3）由直线与纵轴的交点可读出电动势图像的斜率的绝对值即为电池内阻，得．
（4）由图像可知，第3组和第4组数据偏离直线最远，若选取这两组数据进行计算，求得E和r的误差最大．
13．答案：（1）27℃（2）200J
解析：（1）根据理想状态方程，针对A点和C点
解得
即C点的温度为27℃。
（2）A到B过程为等容变化，因此对外不做功，B到C过程为等压变化，外界对气体做功为
A和C的温度相同，因此内能不发生变化，根据热力学定律
即
故吸收的热量为200J。
14、
（1）答案：15 N
解析：设连线与竖直方向的夹角为θ，由几何关系得，
以球为研究对象，受力分析如图所示，小球受力平衡，墙壁对球的弹力，
代入数据得。
（2）答案：1．6 m
解析：以正方体和球整体为研究对象，竖直方向受重力和地面的支持力，水平方向受墙壁的弹力和地面的摩擦力，设此时OB连线与竖直方向夹角为α，
根据平衡条件有
得
无论球的质量是多少都满足题述条件，则，
故正方体的右侧面到墙壁的距离，即。
15、答案：（1）
（2）0．12 J
（3）1 m
解析：（1）设小球与物块1碰撞前瞬间的速度为。对小球由动能定理有
小球与物块1发生弹性碰撞，由动量守恒定律可得
由机械能守恒定律得
碰后瞬间对小球有
代入数据，解得
（2）物块1做减速运动时加速度大小为
设物块1与物块2碰撞前瞬间速度为，则
物块1与物块2碰撞根据动量守恒定律可得
物块1与物块2碰撞过程中损失的动能
解得
（3）物块1与物块2碰撞后一起做匀减速直线运动，由动能定理有
整个运动过程中物块1移动的距离
解得
16、答案：（1）；（2）；（3）
解析：（1）粒子沿方向射入磁场，恰好经过Q点射出，则粒子圆周运动的半径
根据洛伦兹力提供向心力
解得：
（2）如图所示，设粒子在左右两侧30°角方向上射入磁场的粒子，最终分别由磁场边界上两点射出，对应圆周运动的圆心分别为，则四边形均为菱形，则粒子由两点水平飞出，和B点重合。
和都为等边三角形，则
B到x轴的距离为，所以y轴上有粒子出射的区域范围
（3）带电粒子由处飞入磁场时，最终打在N点设此时场强为，根据牛顿第二定律和类平抛运动规律
解得
带电粒子由处飞入磁场时，最终打在M点，设此时场强为，根据牛顿第二定律和类平抛运动规律
解得
匀强电场的取值范围为
1
2
3
4
5
6
0．12
0．20
0．31
0．32
0．50
0．57
1．37
1．32
1．24
1．18
1．10
1．05