辽宁省大连长兴岛高级中学2023-2024学年高三上学期12月月考物理试题（解析版）

这是一份辽宁省大连长兴岛高级中学2023-2024学年高三上学期12月月考物理试题（解析版），共15页。试卷主要包含了选择题，填空题，计算题等内容，欢迎下载使用。
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题只有一个选项正确， 每题4分；第8~10题有多项正确，每题全部选对得6分，选对但不全得3分，有选错或不选的得0分）
1. 如图是爬山所带氧气瓶，氧气瓶里的气体容积质量不变，爬高过程中，温度减小，则气体（ ）

A. 对外做功B. 内能减小C. 吸收热量D. 压强不变
【答案】B
【解析】
【详解】A．由于爬山过程中气体体积不变，故气体不对外做功，故A错误；
B．爬山过程中温度降低，则气体内能减小，故B正确；
C．根据热力学第一定律可知
爬山过程中气体不做功，但内能见效，故可知气体放出热量，故C错误；
D．爬山过程中氧气瓶里的气体容积质量均不变，温度减小，根据理想气体状态方程有
可知气体压强减小，故D错误；
故选B。
2. 图甲、乙分别表示两种电流的波形，其中图乙所示电流按正弦规律变化，分别用和表示甲和乙两电流的有效值，则（ ）
A. B. 更多课件 教案 视频 等低价同类优质滋源请 家 威杏 MXSJ663 C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】对图甲的交流电分析，可知一个周期内交流电的电流方向变化，而电流的大小不变，故图甲的电流有效值为
对图乙的交流电分析可知，其为正弦式交流电，故其有效值为
则有
故选D。
3. 如图所示，半径为r圆形区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度B随时间t的变化关系为，、k为常量，则图中半径为R的单匝圆形线圈中产生的感应电动势大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】由题意可知磁场的变化率为
根据法拉第电磁感应定律可知
故选A。
4. 如图所示，一定质量的理想气体从状态a开始，沿图示路径先后到达状态b和c。下列说法正确的是（ ）
A. 从a到b，气体温度保持不变B. 从a到b，气体对外界做功
C. 从b到c，气体内能减小D. 从b到c，气体从外界吸热
【答案】D
【解析】
【详解】AB．一定质量的理想气体从状态a开始，沿题图路径到达状态b过程中气体发生等容变化，压强减小，根据查理定律，可知气体温度降低，再根据热力学第一定律U = Q＋W，由于气体不做功，内能减小，则气体放热，AB错误；
CD．一定质量的理想气体从状态b沿题图路径到达状态c过程中气体发生等压变化，体积增大，根据，可知气体温度升高，内能增大，再根据热力学第一定律U = Q＋W，可知b到c过程吸热，且吸收的热量大于功值，C错误、D正确。
故选D。
5. 如图所示，楔形玻璃的横截面POQ的顶角为，OP边上的点光源S到顶点O的距离为d，垂直于OP边的光线SN在OQ边的折射角为。不考虑多次反射，OQ边上有光射出部分的长度为（ ）

A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】设光线在OQ界面的入射角为，折射角为，几何关系可知，则有折射定律
光线射出OQ界面的临界为发生全反射，光路图如下，其中

光线在AB两点发生全反射，有全反射定律
即AB两处全反射的临界角为，AB之间有光线射出，由几何关系可知
故选C。
6. 某节能储能输电网络如图所示，发电机的输出电压U1= 250V，输出功率500kW。降压变压器的匝数比n3：n4= 50：1，输电线总电阻R = 62.5Ω。其余线路电阻不计，用户端电压U4= 220V，功率88kW，所有变压器均为理想变压器。则下列数值正确的是（ ）
A. 发电机的输出电流为368A
B. 输电线上损失的功率为4kW
C. 输送给储能站的功率为400kW
D. 升压变压器的匝数比n1：n2= 1：44
【答案】B
【解析】
【详解】A.由题知，发电机的输出电压U1 = 250V，输出功率500kW，则有
故A错误；
BD．由题知，用户端电压U4 = 220V，功率88kW，则有
P′ = U4I4
解得
I4 = 400A
I3 = 8A
U3 = 11000V
则输电线上损失的功率为
P损 = I32R = 4kW
且
U2 = U3＋I3R = 11500V
再根据
解得
故B正确，D错误；
C.根据理想变压器无功率损失有
P = U2I3＋P储
解得
P储 = 408kW
故C错误。
故选B。
7. 如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，水平U型导体框左端连接一阻值为R的电阻，质量为m、电阻为r的导体棒ab置于导体框上。不计导体框的电阻、导体棒与框间的摩擦。ab以水平向右的初速度v0开始运动，最终停在导体框上。在此过程中 （ ）
A. 导体棒做匀减速直线运动B. 导体棒中感应电流的方向为
C. 电阻R消耗的总电能为D. 导体棒克服安培力做的总功小于
【答案】C
【解析】
分析】
【详解】AB．导体棒向右运动，根据右手定则，可知电流方向为b到a，再根据左手定则可知，导体棒向到向左的安培力，根据法拉第电磁感应定律，可得产生的感应电动势为
感应电流为
故安培力为
根据牛顿第二定律有
可得
随着速度减小，加速度不断减小，故导体棒不是做匀减速直线运动，故AB错误；
C．根据能量守恒定律，可知回路中产生的总热量为
因R与r串联，则产生的热量与电阻成正比，则R产生的热量为
故C正确；
D．整个过程只有安培力做负功，根据动能定理可知，导体棒克服安培力做的总功等于，故D错误。
故选C。
8. 一定质量的理想气体，初始温度为，压强为。经等容过程，该气体吸收的热量后温度上升；若经等压过程，需要吸收的热量才能使气体温度上升。下列说法正确的是（ ）
A. 初始状态下，气体的体积为B. 等压过程中，气体对外做功
C. 等压过程中，气体体积增加了原体积的D. 两个过程中，气体的内能增加量都为
【答案】AD
【解析】
【详解】C．令理想气体的初始状态的压强，体积和温度分别为
等容过程为状态二
等压过程为状态三
由理想气体状态方程可得
解得
体积增加了原来的，C错误；
D．等容过程中气体做功为零，由热力学第一定律
两个过程的初末温度相同即内能变化相同，因此内能增加都为，D正确；
AB．等压过程内能增加了，吸收热量为，由热力学第一定律可知气体对外做功为，即做功的大小为
解得
A正确B错误；
故选AD。
9. 如图，两根相互平行的光滑长直金属导轨固定在水平绝缘桌面上，在导轨的左端接入电容为C的电容器和阻值为R的电阻。质量为m、阻值也为R的导体棒MN静止于导轨上，与导轨垂直，且接触良好，导轨电阻忽略不计，整个系统处于方向竖直向下的匀强磁场中。开始时，电容器所带的电荷量为Q，合上开关S后，（ ）
A. 通过导体棒MN电流最大值为
B. 导体棒MN向右先加速、后匀速运动
C. 导体棒MN速度最大时所受的安培力为0
D. 电阻R上产生的焦耳热等于导体棒MN上产生的焦耳热
【答案】AC
【解析】
【详解】MN在运动过程中为非纯电阻，MN上的电流瞬时值为
A．当闭合瞬间，可知
此时MN可视为纯电阻R，此时反电动势最小，故电流最大，则

可得
故A正确；
B．当时，导体棒加速运动，当速度达到最大值之后，电容器与MN及R构成回路，由于一直处于通路的形式，由能量守恒可知，最后MN终极速度为零， 故B错误；
C．MN在运动过程中为非纯电阻电路，MN上的电流瞬时值为
当时，MN上电流瞬时为零，安培力为零此时，MN速度最大，故C正确；
D．在MN加速度阶段，由于MN反电动势存在，故MN上电流小于电阻R 上的电流，电阻R消耗电能大于MN上消耗的电能（即），故加速过程中，；当MN减速为零的过程中，电容器的电流和导体棒的电流都流经电阻R形成各自的回路，因此可知此时也是电阻R的电流大于MN的电流，电阻R消耗电能大于MN上消耗的电能，综上分析可知全过程中电阻R上的热量大于导体棒上的热量，故D错误。
故选AC。
10. 如图，理想变压器原、副线圈总匝数相同，滑动触头P1初始位置在副线圈正中间，输入端接入电压有效值恒定的交变电源。定值电阻R1的阻值为R，滑动变阻器R2的最大阻值为9R，滑片P2初始位置在最右端。理想电压表V的示数为U，理想电流表A的示数为I。下列说法正确的是（ ）
A. 保持P1位置不变，P2向左缓慢滑动的过程中，I变大，U变小
B. 保持P1位置不变，P2向左缓慢滑动的过程中，R1消耗的功率增大
C. 保持P2位置不变，P1向下缓慢滑动的过程中，I减小，U增大
D. 保持P2位置不变，P1向下缓慢滑动的过程中，R1消耗的功率先增大后减小
【答案】ABD
【解析】
【详解】AB．由题意可知，原副线圈的匝数比为，则副线圈的电流为，根据欧姆定律可得副线圈的电压有效值为
则变压器原线圈的电压有效值为
设输入交流电的电压有效值为，则
可得
保持位置不变，向左缓慢滑动的过程中，不断变大，根据欧姆定律
可知变压器原线圈的电压有效值变大，输入电压有效值不变，则两端的电压不断变小，则电压表示数变小，原线圈的电压电流都变大，则功率变大，根据原副线圈的功率相等，可知消耗的功率增大，故AB正确；
CD．设原副线圈的匝数比为，同理可得
则
整理可得
保持位置不变，向下缓慢滑动的过程中，不断变大，则变小，对由欧姆定律可知
可知不断变小，根据原副线圈的功率相等可知消耗的功率
整理可得
可知时，消耗的功率有最大值，可知消耗的功率先增大，后减小，故C错误，D正确。
故选ABD。
二、填空题（每空2分，共14分）
11. 用油膜法估算分子大小的实验中，首先需将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液，稀释的目的是使油酸在浅盘的水面上容易形成一块___________油膜，实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积，可以把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中，测出1 mL油酸酒精溶液的___________，可求得一滴溶液中纯油酸的体积。为得到油酸分子的直径，还需测量的物理量是___________。
【答案】 ①. 单分子 ②. 滴数 ③. 稳定后油膜面积S
【解析】
【详解】[1]将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液，稀释的目的是使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子油膜；
[2][3]一滴油酸的体积非常微小不易准确测量，故而使用累积法，把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中，测出1 mL油酸酒精溶液的滴数，结合已知的浓度计算出一滴纯油酸的体积；由于形成单分子油膜，油膜的厚度可以认为是油酸分子直径，则有
故还需要测量出油膜的面积S。
12. （1）在双缝干涉实验中，分别用红色和绿色的激光照射同一双缝，在双缝后的屏幕上，红光的干涉条纹间距Δx1与绿光的干涉条纹间距Δx2相比，Δx1___________Δx2（填“>”“=”或“ ②. 0.300 ③. ④. 不能
【解析】
【详解】（1）[1]由
可知，在双缝间距以及双缝到屏的距离相同的情况下，光的波长越长，条纹间距越大，由于红光波长大于绿光波长，故有
[2]相邻红光亮条纹中心间距
由
可得
（2）[3]如图所示

单缝在平面镜中的镜像，与原来的单缝共同构成一组双缝，双缝间距为
则条纹间距为
[4]如果再开一条缝，虽然存在双缝，须在前面再放单缝，才能发生干涉，所以在光屏上不能观察到干涉条纹。
三、计算题（本题共3小题，共40分，解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。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）
13. 某饮料瓶内密封一定质量理想气体，时，压强。
（1）时，气压是多大？
（2）保持温度不变，挤压气体，使之压强与（1）时相同时，气体体积为原来的多少倍？

【答案】（1）；（2）0.97
【解析】
【详解】（1）瓶内气体的始末状态的热力学温度分别为
，
温度变化过程中体积不变，故由查理定律有
解得
（2）保持温度不变，挤压气体，等温变化过程，由玻意耳定律有
解得
14. 如图，边长为a的正方形ABCD为一棱镜的横截面，M为AB边的中点。在截面所在的平面，一光线自M点射入棱镜，入射角为60°，经折射后在BC边的N点恰好发生全反射，反射光线从CD边的P点射出棱镜，求棱镜的折射率以及P、C两点之间的距离。
【答案】，
【解析】
【详解】光线在M点发生折射有
sin60° = nsinθ
由题知，光线经折射后在BC边的N点恰好发生全反射，则
C = 90° - θ
联立有
根据几何关系有
解得
再由
解得
15. 电磁轨道炮利用电流和磁场的作用使炮弹获得超高速度，其原理可用来研制新武器和航天运载器．电磁轨道炮示意如图，图中直流电源电动势为E，电容器的电容为C．两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为l，电阻不计．炮弹可视为一质量为m、电阻为R的金属棒MN，垂直放在两导轨间处于静止状态，并与导轨良好接触．首先开关S接1，使电容器完全充电．然后将S接至2，导轨间存在垂直于导轨平面、磁感应强度大小为B的匀强磁场（图中未画出），MN开始向右加速运动．当MN上的感应电动势与电容器两极板间的电压相等时，回路中电流为零，MN达到最大速度，之后离开导轨．问：

（1）磁场的方向；
（2）MN刚开始运动时加速度a的大小；
（3）MN离开导轨后电容器上剩余的电荷量Q是多少．
【答案】（1）垂直于导轨平面向下；（2）（3）
【解析】
【详解】（1）电容器充电后上板带正电，下板带负电，放电时通过MN的电流由M到N，欲使炮弹射出，安培力应沿导轨向右，根据左手定则可知磁场的方向垂直于导轨平面向下．
（2）电容器完全充电后，两极板间电压为E，根据欧姆定律，电容器刚放电时的电流：
炮弹受到的安培力：
根据牛顿第二定律：
解得加速度
（3）电容器放电前所带的电荷量
开关S接2后，MN开始向右加速运动，速度达到最大值vm时，MN上的感应电动势：
最终电容器所带电荷量，导体棒运动过程中受到安培力的作用，磁感应强度和导体棒长度不变，即安培力和电流成正比，因此在此过程中MN的平均电流为，MN上受到的平均安培力：
由动量定理，有：
又：