汉寿县第一中学2024届高三下学期3月月考物理试卷(含答案)

这是一份汉寿县第一中学2024届高三下学期3月月考物理试卷(含答案)，共20页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．氢原子能级如图所示，一群原处于能级的氢原子回到的状态过程中( )
A.放出三种频率不同的光子
B.放出五种频率不同的光子
C.放出的光能够使逸出功为13.0eV的金属发生光电效应
D.放出的光子的最大能量为12.75eV，最小能量是0.66eV
2．P、Q两电荷的电场线分布如图所示，a、b、c、d为电场中的四点，c、d关于PQ连线的中垂线对称。一个离子从a运动到b（不计重力），轨迹如图所示，则下列判断正确的是( )
A.P带负电B.c、d两点的电场强度相同
C.c点的电势高于d的电势D.离子从a到b，电势能减少
3．中车某机车厂，试验出时速高达605公里的高速列车。已知列车运行的阻力包括车轮与轨道摩擦的机械阻力和车辆受到的空气阻力，若认为机械阻力恒定，空气阻力和列车运行速度的平方成正比，当列车以时速200公里行驶的时候，空气阻力占总阻力的70%，此时列车功率为1000kW，则估算高速列车时速在600公里时的功率大约是( )
A.10000kWB.20000kWC.30000kWD.40000kW
4．北京时间2021年10月16日，神舟十三号载人飞船与空间站组合体完成交会对接，3名宇航员顺利进入“天和”核心舱。飞船发射并实现对接的过程可简化为下图所示，轨道I为近地圆轨道，II是绕地球运行的椭圆轨道，III是空间站绕地球运行的圆轨道。分别为椭圆轨道II的远地点和近地点，已知之间的距离为2L，地球半径为R，地球表面重力加速度为g，下列说法正确的是( )
A.飞船在轨道II上运行时，经过A点时的机械能大于B点的机械能
B.飞船从轨道II变轨到轨道III时，需要减速
C.空间站的运行周期为
D.飞船在轨道I和轨道II上运行的速度比
5．杂技表演中有一节目叫抛球，小明在家练习抛球，他以初速度竖直上抛一小球A后，又以初速度在同一高度竖直上抛另一小球B，发现两球在空中相遇，则两球抛出的时间间隔必须满足的条件是( )（不计空气阻力，重力加速度g取）
A.B.C.D.
6．如图所示，在磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中，固定着两根水平金属导轨ab和cd，导轨平面与磁场方向垂直，导轨间距离为L，在导轨左端a、c间连接一个阻值为R的电阻，导轨电阻可忽略不计。在导轨上垂直导轨放置一根金属棒MN，其电阻为r，用外力拉着金属棒向右匀速运动，速度大小为v。已知金属棒MN与导轨接触良好，且运动过程中始终与导轨垂直。则在金属棒MN运动的过程中( )
A.金属棒MN中的电流方向为由M到N
B.电阻R两端的电压为
C.金属棒MN受到的安培力大小为
D.电阻R产生焦耳热的功率为
二、多选题
7．一列简谐横波在介质中沿x轴传播，波速为，时的波形图如图所示，P为该介质中的一质点。则( )
A.该波的波长为
B.该波的周期为
C.时质点P的加速度方向沿y轴负方向
D.内质点P运动的路程等于
8．如图所示，半径为R的圆形区域内有垂直于平面向外的匀强磁场，AB为直径，磁感应强度大小为，两个带电荷量均为，质量均为m的带电粒子a、b，同时从边界上两点垂直直径AB方向并沿该平面射入磁场，粒子的初速度大小均为，两入射点与圆心的连线跟直径AB的夹角均为30°，不计两粒子重力及两粒子间的相互作用，则下列说法正确的是( )
A.a、b两粒子都经过B点
B.a、b两粒子可以在磁场中相遇
C.a、b两粒子在磁场中的运动时间之比为5:1
D.a、b两粒子离开磁场时的速度偏向角之比为1:5
9．如图所示为模拟远距离输电的部分测试电路。a、b端接电压稳定的正弦交流电源，理想变压器的原、副线圈匝数比为k且，定值电阻，电流表、电压表均为理想电表，其示数分别用I和U表示。当向上调节滑动变阻器的滑片P时，电流表、电压表示数变化量分别用和表示。则以下说法正确的是( )
A.B.
C.变压器的输出功率一定增大D.电源的输出功率一定增大
10．如图所示，用两根长度均为l的细线将质量均为m的A，B两球悬挂在O点，两球之间拴连着一根劲度系数为k，原长为l的轻弹簧，现在B上施加一水平向右的恒力F，使得OA线竖直绷紧，整个系统处于静止状态，则( )
A.小球A受到细线的拉力大小为
B.小球B受到的细线的拉力大小为2mg
C.小球B受到的细线的拉力大小为
D.恒力F的大小为
三、实验题
11．小明用如图甲所示的装置验证“牛顿第二定律”，该装置由轻质弹簧测力计、气垫导轨、两个光电门、天平、细线、滑块和砝码盘（含砝码）等组成。调节气垫导轨水平，弹簧测力计与滑块间的细线水平，实验时测得滑块上的遮光条通过两个光电门1、2的时间分别为，通过导轨标尺测得两个光电门间的距离为L，另用天平测得滑块、砝码盘（含砝码）的质量分别为M和m，不计滑轮受到的重力和摩擦。
（1）用游标卡尺测遮光条的宽度d，结果如图乙所示，则遮光条的宽度________cm。
（2）关于该实验，下列说法正确的是_______。（只有一项是正确的）
A.为了减小误差，应该用小木块垫高气垫导轨右端
B.为减小误差，实验中一定要保证质量m远小于质量M
C.实验时，多次在同一条件下重复实验，取遮光条通过两光电门时间的平均值以减小偶然误差
D.若实验中释放滑块时，使滑块有一个向左的初速度v，则和滑块由静止释放相比，得到滑块的加速度变小
（3）保持滑块的质量不变，记录多次实验的数据，以弹簧测力计的示数F为横坐标，滑块的加速度a为纵坐标，画出的图像是一条直线，图线的斜率为k，则滑块的质量可表示为______。
A.B.C.D.
（4）该装置中弹簧测力计的示数为F，需要验证的表达式为_______。
四、计算题
12．某同学设计了一个加速度计，如图所示.较重的滑块2可以在光滑的框架1中平移，滑块两侧用弹簧3拉着；R为滑动变阻器，4是滑动片，它与电阻器任一端间的电阻值都与它到这端的距离成正比.这个装置实际上是一个加速度传感器.工作时将框架固定在被测物体上，使弹簧及电阻R均与物体的运动方向平行.当被测物体加速运动时，滑块将在弹簧的作用下，以同样的加速度运动.通过电路中仪表的读数，可以得知加速度的大小.已知两个电池E的电动势相同，均为9V，内阻可以忽略不计；滑块的质量为0.6kg，两弹簧的劲度系数均为，电阻器的全长8.0cm，弹簧在弹性形变内，电压表为指针式直流电压表（可视为理想电压表），零刻度在表盘中央（即可显示正负电压），当P端的电势高于Q端时，指针向零点左侧偏转.当被测物体的加速度为零时，电压表的示数为零；当被测物体的加速度达到最大时，电压表的示数为满偏量程.
（1）当加速度为零时，应将滑动片调到距电阻器左端_______cm处；
（2）当物体具有图示方向的加速度a时，电压表的指针将向零点_______（填“左”、“右”）侧偏转；
（3）若将电压表的表盘换成直接表示加速度大小及方向的刻度盘，则表盘的刻度_______（填“均匀”、“非均匀”）分布.
13．如图所示，一个内壁光滑导热性良好的圆柱形汽缸竖直静置于水平面上，高度为、底面积为，缸内有一个质量为的活塞，封闭了一定质量的理想气体。开始周围环境温度为时，缸内气体高为。已知重力加速度为，大气压强为，不计活塞厚度及活塞与缸体的摩擦。求：
（1）若周围环境温度缓慢升高，最终活塞刚好脱离汽缸，问最终周围环境温度为多少？
（2）在（1）问情景中，若气体内能增加了，则在此过程中缸内气体共吸热多少？
14．如图所示，光滑绝缘水平地面上有滑块，质量均为，其中滑块A带有电荷量，滑块B不带电且绝缘。一劲度系数为的轻弹簧右端固定于墙面上，另一端与滑块B相连。现给空间加上水平向右的匀强电场，电场强度为。与滑块B的距离为处将滑块A由静止释放，与静止滑块B发生碰撞后粘在一起开始做简谐运动。两滑块均可视为质点，在运动过程中，弹簧的形变在弹性限度内，已知弹簧的形变量为x时，弹性势能为求：
（1）滑块B与滑块A碰撞后瞬间一起向右运动的速度大小；
（2）滑块A与滑块B碰后一起做简谐运动的振幅；
（3）滑块B从开始运动到第一次返回出发点所用的时间。已知（T为简谐运动周期，k为劲度系数，m为振子质量）
15．如图所示，间距的平行金属导轨放置在绝缘水平面上，导轨左端连接输出电流的恒流源。空间分布两个宽度分别为和、间距的匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ，两磁场磁感应强度大小均为，方向均竖直向下。质量、电阻为的导体棒静止于区域Ⅰ左边界，质量、边长为0.5D、电阻的正方形单重线框的右边紧靠区域Ⅱ左边界；一竖直固定挡板与区域Ⅱ的右边界距离为0.5D。某时刻闭合开关S，导体棒开始向右运动。已知导体棒与线框、线框与竖直挡板之间均发生弹性碰撞，导体棒始终与导轨接触并且相互垂直，不计一切摩擦和空气阻力。求：
（1）导体棒第一次离开区域Ⅰ时的速度大小；
（2）线框与导体棒从第1次碰撞至它们第2次碰撞过程中，线框产生的焦耳热Q；
（3）线框与导体棒碰撞的次数n，以及导体棒在磁场区域Ⅰ中运动的总时间。
参考答案
1．答案：D
解析：AB.根据知，放出6种不同频率的光子，故AB错误.
CD.从能级4跃迁到能级1放出的光子能量最大，从能级4跃迁到能级3放出的光子能量最小.根据，最大能量为12.75eV，最小能量是0.66eV.根据光电效应的条件，只有放出的光子能量大于13.0eV的光子，才能使该金属发生光电效应.故C错误，D正确.
2．答案：C
解析：AD.根据电场线的方向可得，P带正电，根据离子从a运动到b只受电场力作用，由合外力指向运动轨迹凹的一侧可得：电场力指向P，离子从a到b的过程电场力做负功，故电势能增大，动能减小，故AD错误；
B.c、d两点关于P、Q中垂线对称，两点处电场线分布对称，故场强大小相同；再根据电场线方向可得，两点场强方向不一致，故电场强度不同，故B错误；
C.c，d在同一电场线上，由沿着电场线电势降低可得c点的电势高于d的电势，故C正确；
故选C。
3．答案：B
解析：当车速为200km/h时，根据公式
解得
故
空气阻力和列车运行速度的平方成正比，即
所以列车速度为200km/h时，空气阻力为
当列车速度达到600km/h时
联立解得
故选B。
4．答案：C
解析：A.飞船在同一轨道运行时，机械能守恒，在轨道II上运行时经过A点时的机械能等于B点的机械能，A错误；
B.飞船对接时，从低轨到高轨变轨，需要在A点点火加速，B错误；
C.根据万有引力提供向心力，可得
以及黄金代换公式
解得
C正确。
D.由万有引力提供向心力得
解得
则载人飞船在I轨道和III轨道的线速度大小之比为，轨道II为椭圆轨道，不同位置线速度大小不同，得不到相应的比例关系，D错误。
故选C。
5．答案：D
解析：球A从抛出回到手中所用时间为
球B从抛出回到手中所用时间为
若两球刚好在球B回到手中相遇，则有
故为了两球在空中相遇，两球抛出的时间间隔必须满足
即
故选D。
6．答案：C
解析：A.金属棒水平向右运动切割磁感线，根据右手定则，可知感应电流方向从N到M，故A错误；
B.金属棒相当于电源，产生的电动势为
金属棒和定值电阻组成闭合回路，回路电流为
电阻R两端的电压为
故B错误。
C.金属棒受到安培力大小为
故C正确；
D.电阻R产生的焦耳热的功率为
故D错误。
故选C。
7．答案：AB
解析：
A.根据题意，由图可知
解得
故A正确；
B.由公式可得，该波的周期为
故B正确；
C.根据题意，由图可知，时质点P的加速度方向沿y轴正方向，故C错误；
D.若波向右传播，质点P向上振动，内，它的平均速度大于从平衡位置到波峰的平均速度，路程大于，若波向左传播，质点P向下振动，内，它的平均速度小于从平衡位置到波峰的平均速度，路程小于，故D错误。
故选AB。
8．答案：AC
解析：A.根据牛顿第二定律
根据题意
解得
过作一个圆，过再作一个圆，因为四边形和四边形都是菱形，则就是圆心，所以两个粒子均经过B点，A正确；
B.a、b两粒子在磁场中的速度大小相同，路程不相同，粒子b先到达B点，两个粒子不会相遇，B错误；
C.a、b两粒子在磁场中的运动时间分别为
解得
C正确；
D.a、b两粒子离开磁场时的速度偏向角之比为
D错误。
故选AC。
9．答案：BD
解析：AB.根据变压器的原理可得
则有
在原线圈电路中有
即
整理可得
则有
故A错误，B正确；
C.当向上调节滑动变阻器的滑片P时，接入电路中电阻变小，副线圈的总电阻减小，所以回路中的电流增大，原线圈的电流增大，则两端的电压增大，变压器两端的电压变小，则副线圈消耗的功率为
副线圈电压变小电流变大，输出功率不一定增加，故C错误；
D.当向上调节滑动变阻器的滑片P时，副线圈的总电阻减小，所以回路中的电流增大，电源的电压不变，所以电源的输出功率一定增大，故D正确。
故选BD。
10．答案：BD
解析：A.取A球受力分析，受重力和OA绳向上的拉力，想要平衡必不受弹簧弹力，所以弹簧处于原长状态，根据A的平衡条件，可知
故A错误；
BCD.对B分析，受重力，恒力F，OB绳的拉力，受力如图所示：
弹簧和两个绳子长度均为l，故根据几何关系，由矢量三角形可得
故BD正确，C错误。
故选BD。
11．答案：（1）2.030（2）C（3）B；
解析：（1）根据游标卡尺的规格，20分度的游标卡尺，其游标尺刻度总长度为19mm，则游标尺的零刻线应在2与2.1中间，则根据游标卡尺的读数规则有
（2）A.气垫导轨由于阻力几乎为零，所以不必小木块垫高气垫导轨右端平衡阻力，A错误；
B.弹簧秤与细绳串联的，所以拉力直接可以测量，不必满足钩码的质量远小于小车的质量，B错误；
C.实验时，多次在同一条件下重复实验取遮光条通过两光电门时间的平均值减小偶然误差，此做法合理，C正确；
D.若实验中释放滑块时，使滑块有一个向左的初速度v，则和滑块由静止释放相比，得到滑块的加速度不变。D错误。
故选C。
（3）该装置中弹簧测力计的读数F，则滑块所受合力为2F，则滑块的加速度
则图线的斜率为k，则
解得
故选B。
该装置中弹簧测力计的读数F，则滑块所受合力为2F，对滑块从一个光电门运动到另一个光电门的过程，应用运动学公式可
解得滑块加速度
则需要验证的是
即
12．答案：（1）4/4.0（2）右（3）均匀
解析：（1）当加速度为零时，滑块应处于电阻器的中央，电阻器的全长8.0cm，则应将滑动片调到距电阻器左端4cm处；
（2）当物体具有图示方向的加速度a时，滑块所受的弹簧的拉力的合力向右，滑块相对框架向左移动，根据顺着电流方向电势降低，可知P端的电势低于Q点的电势，则电压表的指针将向零点右侧偏转；
（3）设加速度为a时，电压表的读数为U，则
又
联立解得
由于U与a成正比，所以表盘的刻度应均匀。
13．答案：（1）（2）
解析：（1）周围环境温度缓慢升高，缸内气体压强不变，根据气体实验定律得
解得
（2）汽缸内气体的压强为
气体膨胀过程中，气体压强不变，则气体对外做功为
根据热力学第一定律得
14．答案：（1）（2）0.2m（3）
解析：（1）设A滑块与B滑块碰撞前速度为，由动能定理得
设A滑块与B滑块碰撞后速度为v，由动量守恒得
解得
（2）滑块一起做简谐运动，设在平衡位置处弹簧形变量为，有
滑块碰后一起向右运动，设弹簧的最大形变量为，由能量守恒得
简谐运动的振幅为
解得
（3）简谐运动的周期为
滑块B开始运动的位置相对于平衡位置的位移为
由振动方程有
可得
所以滑块B开始运动至第一次返回出发点的时间
15．答案：（1）1.5m/s（2）0.26J（3）7次，5.7s
解析：（1）恒流源和导体棒串联，通过串联负载的电流即是恒流源的输出电流，恒流源就是要保证和它串联的负载电路的电流始终维持在输出电流。导体棒在磁场中运动时产生的电动势对应的感应电流，并不会影响恒流源所产生电流的恒定，因此电路的电流始终保持在0.5A，故导体棒受到向右的安培力为
对棒由动能定理
解得
（2）当棒与线框发生弹性碰撞，因为两者质量相等，且线框静止，所以二者交换速度，即第1次撞后，线框以1.5m/s速度运动，棒静止，当线框右边从磁场左边界运动到右边界用时，由电磁感应定律
对线框由动量定理
解得
同理可得线框左边从磁场左边界运动到右边界时线框速度；可知每次线框经过磁场时，速度将减少0.2m/s，线框以与挡板弹性碰撞后，以1.3m/s速度返回，经过磁场后，速度变为，线框以速度与棒第二次相碰，由能量守恒可得
（3）棒与线框第2次碰后，交换速度，棒以1.1m/s速度向左运动，线框静止，棒进入磁场，因安培力不变，棒作匀减速运动，有
解得
棒在磁场中位移
棒在磁场减速到速度为0，然后以a反向加速，以1.1m/s速度出磁场，再与线框碰撞，线框通过磁场速度减小0.2m/s，则
所以再碰5次，总的碰撞次数为7次，棒从磁场左边界匀加速运动到右边界时间为
棒与线框第2次碰后以速度进入d1磁场做匀减速直线运动，然后反向加速，用时
同理可得
导体棒在磁场区域Ⅰ中运动的总时间