2024届安徽省合肥市第六中学高三下学期月考(三)物理试题 （解析版）

这是一份2024届安徽省合肥市第六中学高三下学期月考(三)物理试题 （解析版），共25页。试卷主要包含了选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

一、选择题（1-9题只有一个选项符合题意，每题4分：10-11题有多个选项符合题意，每题5分，共46分）
1. 下图为氢原子能级图，现有大量氢原子从的能级向低能级跃迁，发出一些不同频率的光，下列说法正确的是（ ）
A. 这些氢原子可能发出3种不同频率的光
B. 若是用电子撞击氢原子使其从基态跃迁到能级，则电子动能必等于12.75eV
C. 用这些光子照射逸出功为6.34eV的金属铂，逸出光电子的最大初动能可能为6.41eV
D. 用这些光子照射某金属，逸出的光电子来源于原子核内部
【答案】C
【解析】
【详解】A．大量氢原子从能级向低能级跃迁能产生种不同频率的光，A错误；
B．若是用电子撞击氢原子使其从基态跃迁到能级，则电子动能满足
B错误；
C．用能量为的光子照射逸出功为的金属铂，逸出光电子的最大初动能为，C正确；
D．用这些光子照射某金属，逸出的光电子来自于金属原子核外的自由电子，D错误。
故选C。
2. 以下四幅图中，图甲为“共振曲线”，图乙为“双缝干涉”实验，图丙为“用干涉法检测工件表面平整度”实验，图丁为“研究光的偏振现象”实验，针对这四幅图，下列说法中正确的是（ ）
A. 由图甲可知，驱动力频率越大，能量越大，受迫振动的振动幅度越大
B. 图乙实验中，若只将光源由蓝色光改为绿色光，则两相邻亮条纹间距离增大
C. 图丙中，若将薄片向左移动，条纹间距将变小
D. 图丁中，当M固定不动，将N从图示位置开始绕水平轴在竖直面内缓慢转动的过程中，光屏P上光的亮度保持不变
【答案】B
【解析】
【详解】A．由图可知，当驱动力频率小于振动系统固有频率时，驱动力频率越大，能量越大，振动幅度越大；当驱动力频率大于振动系统固有频率时，驱动力频率越大，能量越小，振动幅度越小，故A错误；
B．根据条纹间距与波长的关系
若将单色光由蓝色光改为绿色光，波长变长，两相邻亮条纹间距离将变大，故B正确；
C．若将薄片向左移动，即减小空气薄层的厚度，导致同级的光程差的间距变大，则干涉条纹间距会变大，故C错误；
D．当M固定不动，缓慢转动N时，从图示位置开始转动90°过程中，光屏P上的光亮度逐渐变暗，则M、N的振动方向垂直时光屏P上的光亮度最暗，故D错误。
故选B。
3. 2023年12月14日聊城、济南、德州等地现强降雪天气，部分地区积雪深度达18厘米，为行车安全带来隐患。甲、乙两车从同一地点沿相同方向由静止开始做直线运动，它们运动的加速度随时间变化图像如图所示。关于两车的运动情况，下列说法正确的是（ ）
A. 在时，甲车恰好追上乙车
B. 在内，甲车做匀加速直线运动，乙车做匀减速直线运动
C. 在时，甲车的速度为2m/s，乙车的速度为3m/s
D. 在内，两车间距逐渐增大，内两车间距逐渐减小
【答案】C
【解析】
【详解】AD．根据a-t图像画出相应的v-t图像如图
由图像可知乙车的速度一直大于甲车的速度，两车间距离一直在增大。t=4s时，乙车图像与时间轴围成图形的面积明显大于甲车图像与时间轴围成图形的面积，甲车不会在这时追上乙车。故AD错误；
B．由v-t图像可知，在0~4s内，甲车做匀加速直线运动，乙车做加速度减小的加速直线运动。故B错误；
C．根据
可知，a-t图像中图线所围面积表示速度变化，因甲、乙由静止开始运动，则2s时
，
故C正确。
故选C。
4. 如图甲所示，将带电量为的带电体固定在粗糙绝缘水平地面上的点（可视为点电荷，图中未画出），以点为坐标原点，向右为正方向建立直线坐标系。现将质量为的带电滑块，从点由静止释放，滑块向右运动，最终静止于点，其速度随位置的变化图像如图乙所示，滑块经过点时的速度最大。已知，且为的中点，滑块与地面之间的动摩擦因数为，静电力常量为，重力加速度为，点电荷周围的电势（为点电荷的电荷量，为该点到点电荷的距离，以无穷远处电势为零）。下列判断不正确的是（ ）
A. 滑块带正电
B. 滑块的电荷量为
C. 滑块经过B点时的速率为
D. 点的位置坐标为
【答案】D
【解析】
【详解】A．滑块从A点有静止释放，其向右运动，可知滑块与带电体之间的互相排斥，即两者之间带同种电荷，滑块带正电，故A项正确，不符合题；
B．在B点滑块受到的电场力为
由于点电荷有
由题意可知，在B点其速度最大，即在B点滑块的合力为零，有
解得
故B项正确，不符合题意；
C．由题意可知，滑块在A点的电势为
在A点的电势能为
在B点的电势为
在B点的电势能为
由A到B由能量守恒，有
解得
故C项正确，不符合题意；
D．在C点的电势为
在C点的电势能为
从A到C由能量守恒，有
解得
（不合题意，舍）
故D项错误，符合题意。
故选D。
5. 中国计划在2030年前实现载人登月，开展月球科学考察及相关技术试验。根据“嫦娥”系列卫星的发射，设想登月载人飞船的运行轨迹如图所示。飞船发射后首先进入绕地球运行的圆形“停泊轨道”，在点加速进入椭圆“过渡轨道”，该轨道离地球表面最近距离为，飞船到达离点最远距离为的点时，依靠飞船的反向助推器减速，被月球引力“俘获”后，在距月球表面的圆形“绕月轨道”上飞行，择机降落在月球表面。已知地球半径为，月球半径为，地球表面重力加速度为，月球表面的重力加速度为，飞船在“过渡轨道”运行时忽略月球引力影响。下列说法正确的是（ ）
A. 飞船在“停泊轨道”上的运行速度为
B. 飞船在“绕月轨道”上的运行速度为
C. 地球质量与月球质量之比为
D. 飞船从点运动到点的时间为
【答案】C
【解析】
【详解】A．飞船在“停泊轨道”上的运行时，万有引力提供向心力，可得
又
联立，解得
故A错误；
B．同理，飞船在“绕月轨道”上的运行，万有引力提供向心力，可得
又
联立，解得
故B错误；
C．根据前面选项分析可得地球质量与月球质量之比为
故C正确；
D．飞船在“停泊轨道”上的运行时，周期为
由开普勒第三定律，可得
飞船从点运动到点的时间为
联立，解得
故D错误。
故选C。
6. 如图所示，理想变压器原线圈串联一个定值电阻后，接在电压恒定的正弦式交流电源上，副线圈与定值电阻和滑动变阻器相连，点位于滑动变阻器中点右侧，电流表和电压表均为理想电表。将滑动变阻器的滑片从左端滑至点的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 电源的输出功率先增大后减小
B. 理想变压器副线圈的输出功率先减小后增大
C. 电压表示数先减小后增大，电流表示数先增大后减小
D. 若电压表和电流表示数变化量分别为和，则保持不变
【答案】D
【解析】
【详解】AC．副线圈电路中总电阻为
将滑动变阻器的滑片从左端滑至点的过程中，的电阻先增大后减小，所以总电阻先增大后减小。原线圈等效电阻为
可知先增大后减小。由欧姆定律可知原线圈电流为
则原线圈电流先减小后增大，原线圈电压为
可知电压表示数先增大后减小。电源的输出功率为
可知电源的输出功率先减小后增大。故AC错误；
B．采用等效电源法，将与原副线圈等效为电源的内阻，则
可知是一个定值，理想变压器副线圈输出功率与副线圈电路的总电阻有关，无法确定和的大小关系，所以理想变压器副线圈的输出功率的变化情况不明。故B错误；
D．由闭合电路欧姆定律，可得
可知
即保持不变。故D正确。
故选D。
7. 某篮球运动员正在进行投篮训练。如图乙，A是篮球的投出点，B是篮球的投入点。已知篮球在A点的初速度为v0，与水平方向的夹角为60°，AB连线与水平方向的夹角为30°，重力加速度为g，不计空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A. 篮球在飞行过程中距A点的最大高度为
B. 篮球从A点飞行到B点过程中，离AB连线最远时的速度大小为
C. 篮球从A点到B点运动时间为
D. AB之间的距离为
【答案】D
【解析】
【详解】A．篮球在飞行过程中距A点的最大高度为
A错误；
B．离AB连线最远时，篮球速度与AB平行，由于篮球在水平方向上做匀速直线运动，则
得
B错误；
CD．水平方向
竖直方向
又
得
AB间距离为
得
C错误，D正确。
故选D。
8. 潜艇在水下活动时需要用声呐对水下物体及舰船进行识别、跟踪、测向和测距。某潜艇声呐发出的一列超声波在时的波动图像如图甲所示，图乙为质点P的振动图像，则（ ）
A. 该超声波的波速为
B. 该超声波沿x轴负方向传播
C. 内，质点P沿x轴运动了
D. 该超声波遇到的障碍物会产生明显的衍射现象
【答案】A
【解析】
【详解】A．由图1可知，该波的波长由图2可知
周期为
该波的波速为
故A正确；
B．由图2可知，在时刻，P质点速度沿y轴正方向，根据上下坡法可知该波沿x轴正方向传播，故B错误；
C．质点P在平衡位置上下附近振动，不会随波迁移，故C错误；
D．只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，才能发生明显的衍射现象。障碍物的宽度有1m，远大于波的波长，故不会产生明显的衍射现象，D错误。
故选A。
9. 如图所示，竖直平面内固定一半径为R的光滑圆环，圆心在O点。质量分别为m、的A、B两小球套在圆环上，用不可伸长的长为的轻杆通过铰链连接，开始时对球A施加一个竖直向上的外力，使A、B均处于静止状态，且球A恰好与圆心O等高，重力加速度为g，则下列说法正确的是（ ）
A. 对球A施加的竖直向上的外力的大小为
B. 若撤掉外力，对球B施加一个水平向左的外力F，使系统仍处于原来的静止状态，则F的大小为mg
C. 撤掉外力，系统无初速度释放，当A球到达最低点时，B球的速度大小为
D. 撤掉外力，系统无初速度释放，沿着圆环运动，B球能够上升的最高点相对圆心O点的竖直高度为
【答案】BCD
【解析】
【详解】A．当外力作用在A球上时，对小球B受力分析可知，小球B受重力和环给B竖直向上的弹力处于平衡状态，则杆对B、A均无作用力，A球受重力和外力处于平衡状态，则
故A错误；
B．若撤掉外力，对球B施加一个水平向左的外力F，分别对球A、B受力分析，如图所示
由平衡条件有
，
又有
解得
故B正确；
C．根据运动的合成与分解，A球和B球速度大小相等（A球和B球一起做圆周运动），即
A球从左侧圆心等高处到达圆环最低点时，B球从圆环最低点到达右侧圆心等高处，则由系统机械能守恒有
解得
故C正确；
D．当B球上升到最大高度时，如图所示
以圆环最低点为参考面，由系统机械能守恒有
可得
则B球能够上升的最大高度相对圆心O点的竖直高度为，故D正确。
故选BCD。
10. 如图所示，足够长的金属导轨和固定放置，其中与、与相互平行，左右两侧导轨间距分别为和，所在平面与水平面夹角均为，导轨两侧空间均有垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小均为。质量分别为2m、m的均匀金属棒和，垂直放置在导轨上。运动过程中，两金属棒与导轨保持光滑接触，始终垂直于导轨，电阻均为，导轨电阻不计，重力加速度大小为g。则（ ）
A. 若导体棒固定，则导体棒稳定时的速度大小为
B. 若将导体棒和同时释放，则二者同时达到最大速度
C. 若同时释放两导体棒，当下降高度为时达到最大速度，则此过程中导体棒产生的焦耳热为
D. 若同时释放两导体棒，当下降高度为时，该过程中通过导体棒的电量为
【答案】ABD
【解析】
【详解】A．若导体棒固定，则导体棒稳定时做匀速直线运动，导体棒产生的感应电动势为
导体棒受安培力为
由平衡条件可得
解得
A正确；
B．若将导体棒和同时释放，导体棒和所受安培力分别为
可知
由牛顿第二定律可得导体棒的加速度为
导体棒的加速度为
可知两金属棒的加速度大小相等，且同时释放，运动时间相同，则在同一时刻两金属棒的速度大小相等，则有
由电磁感应定律，可知回路中的感应电动势大小为
回路中的感应电流
导体棒和在做匀速直线运动时速度最大，对导体棒，由平衡条件可得
解得
B正确；
C．若同时释放两导体棒，当下降高度为时达到最大速度，在此过程中由能量守恒定律可得
解得闭合回路产生的焦耳热
导体棒产生的焦耳热为
C错误；
D．若同时释放两导体棒，当下降高度为时，该过程中通过导体棒的电量为
D正确。
故选ABD。
二、实验题（每空2分，共16分）
11. 为了测量两个质量不等的沙袋的质量，由于没有直接测量工具，某实验小组应用下列器材测量：轻质定滑轮（质量和摩擦可忽略）、砝码一套（总质量为）不可伸长的轻细线、米尺、秒表，他们根据已学过的物理学知识，改变实验条件进行多次测量，选择合适的变量得到线性关系，作出图线并根据图线的斜率和截距求出沙袋的质量。实验过程如下：
（1）实验装置如图所示，设两沙袋A、B（均可视为质点）的质量分别为和，在外力作用下，它们均处于静止状态；
（2）从给定砝码组中取出质量为的砝码放在沙袋A中，剩余砝码都放在沙袋B中，之后撤去外力，发现A下降、B上升；
（3）用米尺测出沙袋A从静止下降的距离h，用秒表测出沙袋A下降h所用的时间，则可知沙袋的加速度大小为___________；
（4）改变，测量相应的加速度，得到多组及的数据，作出_________（选填“”或“”）图线；
（5）若求得图线的斜率k=2（），截距，则两沙袋的质量=______kg、=______kg。（重力加速度g取10m/s²）
【答案】 ①. ②. ③. 6.0 ④. 3.0
【解析】
【详解】（3）[1]根据匀变速直线运动的位移时间公式得
解得
（4）[2]根据牛顿第二定律，对沙袋A及砝码有
对沙袋B及砝码有
联立解得
可见作“”图线较为合理。
（5）[3][4]由上一问知，图线斜率
图线截距
将代入计算，解得
，
12. 某实验小组把不同浓度的NaCl溶液注满如图1所示粗细均匀的圆玻璃管中，来探究不同浓度NaCl溶液的电阻率。
（1）用毫米刻度尺测得玻璃管中溶液长度31.40cm，用游标卡尺测得玻璃管内径为20.00cm，在使用游标卡尺时，应使用部件_______（填“A”“B”或“C”）。
（2）某次测量中，实验小组用浓度为1%的NaCl溶液注满玻璃管，玻璃管两端接有导电活塞（活塞电阻可忽略），用多用电表“×10”和“×100”的欧姆挡分别测量电阻，得到的指针示数分别如图3、图4所示，则被测溶液的电阻约为_______Ω。
（3）为进一步准确测量玻璃管中溶液的电阻，换用伏安法，用多用电表的电流挡位（内阻未知）代替电流表，其他实验器材有：
A.电源（电动势约为6V，内阻可忽略）；
B.电压表V（量程为0~3V，内阻为）；
C.滑动变阻器R（最大阻值为）；
D.定值电阻（阻值为）；
E.导线若干。
①该实验小组已完成如图5所示的电路连线，但还缺少一条导线的连接，这条导线应为电压表的负接线柱与多用电表_______表笔连接（填“红”或“黑”）。
②多次测量得到电压表读数与多用电表读数之间存在的变化关系如图6所示，则该浓度溶液的电阻率约为_______（结果保留三位有效数字）。
【答案】（1）B （2）1000
（3） ①. 红 ②. 96.8
【解析】
【小问1详解】
部件A是外测量爪，B是内测量爪，C是深度尺，测量内径应使用内测量爪B。
【小问2详解】
欧姆表测量电阻，选择倍率时应使指针尽可能居中，故选择多用电表“×100”挡较为合适，读数为。
【小问3详解】
①[1]电压表内阻和定值电阻阻值已知，多用电表电流挡内阻未知，故多用电表电流挡采用外接法，电压表和定值电阻串联后应并联在盐水的两端，所以电压表负极应和电流表正极，即多用电表红表笔相接。
②[2]根据电路串并联规律可知
根据图像斜率
代入数据可得
又由于
代入数据得
三、计算题（第14题10分，第15题14分，第16题14分，共38分）
13. 某学校实验小组设计了测量不规则矿石体积的气压体积测量仪。如图所示为气压体积测量仪的原理图，上端开口的气压筒A和上端封闭的测量筒B均为高，横截面积的导热气缸，两气缸连接处的细管体积不计。现把待测矿石置于测量筒B中，将质量的活塞从气压筒A上方开口处放下，在两气缸内封闭一定质量的理想气体（不计活塞厚度和摩擦力），缓慢降低封闭气体的温度至，活塞稳定后，活塞距气压筒A顶端。已知环境温度为27℃，外界大气压强为，重力加速度。
（1）求矿石的体积；
（2）再把温度从缓慢升高，将活塞推到气压筒A的顶端，求此时封闭气体的温度；若该过程封闭气体内能增加了，求封闭气体从外界吸收的热量。
【答案】（1）80cm3；（2）360K；29.6J
【解析】
【详解】（1）活塞稳定时封闭气体的压强
令矿石体积为，由理想气体状态方程
又
，
解得
（2）缓慢升高温度，将活塞推到气压筒的顶端，压强不变，由盖—吕萨克定律
解得
该过程外界对系统做功
由热力学第一定律
解得
14. 某科研小组为了芯片的离子注入而设计了一种新型质谱仪，装置如图所示。直边界MO的上方有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，其中以O点为圆心、半径为R的半圆形区域内无磁场，芯片的离子注入将在半圆形区域内完成。离子源P放出的正离子经加速电场加速后在纸面内垂直于MO从M点进入磁场，加速电场的加速电压U的大小可调节，已知M、O两点间的距离为2R，离子的比荷为k，不计离子进入加速电场时的初速度及离子的重力和离子间的相互作用。
（1）若要离子能进入半圆形区域内，求加速电压U的调节范围；
（2）求能经过圆心O的离子在磁场中运动速度的大小；
（3）求能进入到半圆形区域内的离子在磁场中运动的最短时间。

【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）由动能定理得
由
解得
离子能进入半圆形区域有
解得
（2）离子能够经过圆心，则有几何关系
解得
由
可得离子进入磁场的初速度
（3）离子运动时间最短时，其对应的轨迹圆圆心角最小。
如图，由几何关系，当MN与半圆弧相切使时最大，最小
得

可得对应圆心角
由
离子运动的最短时间为
15. 足够长的水平传送带以速度顺时针转动，现将质量为的长方体空铁箱，无初速度地放置于传送带上，同时给空铁箱一水平推力，使铁箱内一个质量为的小铅块（可视为质点）恰好能静止在左侧内壁顶端。铁箱右侧内壁固定大小不计的微型弹性片（图中未画出），使小铅块与空铁箱右侧内壁碰撞时系统无机械能损失，且碰撞时间极短。已知小铅块与铁箱内壁间的动摩擦因数，铁箱与传送带间的动摩擦因数，铁箱内壁高，长。当铁箱速度等于传送带速度时，立即撤去推力，小铅块落到铁箱底部时，立即让传送带停止转动，且小铅块与铁箱底部碰撞不反弹。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度，不计空气阻力。求：
（1）水平推力的大小；
（2）从刚释放铁箱到整个系统停止运动过程中因摩擦和碰撞产生的热量；
（3）小铅块最终在铁箱底部静止时到箱右侧内壁的距离。
【答案】（1）59N；（2）6.94J；（3）0.11m
【解析】
【详解】（1）对小铅块，竖直方向受力平衡
水平方向，由牛顿第二定律
解得
对小铅块和铁箱整体，由牛顿第二定律
解得
（2）铁箱加速阶段
铁箱加速阶段因摩擦产生的热量
撤掉推力后到整个系统停止运动，由能量守恒
总热量
（3）传送带停止转动后，小铅块从铁箱左侧内壁到右侧内壁过程，对小铅块由牛顿第二定律
解得
对铁箱由牛顿第二定律
解得
可得
解得
小铅块与铁箱右侧内壁第一次碰撞前，小铅块与铁箱的速度分别为和；第一次碰撞后，小铅块与铁箱的速度分别为和，则有
碰撞前后由动量守恒和机械能守恒定律
解得
小铅块与铁箱第一次碰撞后，铁箱加速度为，由牛顿第二定律可得
解得
铁箱对地位移的大小
铁箱速度减为0后，由于
所以铁箱静止不动。
以小铅块为研究对象，它的对地位移的大小
小铅块静止时到铁箱右侧内壁的距离为