湖北省宜荆荆随恩2024届高三上学期1月联考物理试卷(含答案)

这是一份湖北省宜荆荆随恩2024届高三上学期1月联考物理试卷(含答案)，共16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．图像可以直观地反映物理量之间的关系，如图所示，是光电效应实验中a、b两种单色光的光电流与电压的关系图像，下列说法正确的是( )
A.在同一介质中a光的波长大于b光的波长
B.a光单个光子的能量比b光单个光子的能量大
C.若正向电压不断升高，则光电流不断增大
D.若增大光强，则反向遏止电压增大
2．2023年9月21日15时45分，“天宫课堂”第四课在轨道高度约为的空间站问天实验舱开讲，地面传输中心调用两颗轨道高度约为的地球同步静止卫星“天链一号”03星和“天链二号”01星实现太空授课，下列说法正确的是( )
A.在空间站问天实验舱内的宇航员手中的陀螺仪释放后，将看到陀螺仪作自由落体运动
B.空间站问天实验舱的角速度小于“天链一号”03星的角速度
C.“天链一号”03星和“天链二号”01星动能一定相同
D.“天链一号”03星和“天链二号”01星只能分布在赤道的正上方，且两星相对静止
3．图甲和图乙是某手动发电的手电筒内部发电机的两个截面示意图，多匝线圈a处于轴向的磁场中，线圈a连接理想变压器的原线圈，副线圈接一小灯泡，当推动手柄使线圈a沿轴线做振幅一定的往复运动，其图像为如图丙所示的正弦曲线时，小灯泡恰好能正常发光。该小灯泡长期使用导致灯丝变细，要使旧灯泡恢复之前的亮度，下列措施可行的是( )
A.仅减小线圈a的匝数
B.仅增加变压器原线圈的匝数
C.增大推动手柄时的周期
D.增大推动手柄时的最大速度
4．如图所示，在纸面内水平放置两根长直导线和，只有一条导线中通有恒定电流。在纸面内，一电子由E点开始经过F运动到G的轨迹如图中曲线所示，阻力忽略不计。下列说法中正确的是( )
A.导线AB中通有从A到B方向的电流
B.导线AB中通有从B到A方向的电流
C.导线CD中通有从C到D方向的电流
D.导线CD中通有从D到C方向的电流
5．如图所示，倾角为的粗糙斜面固定在水平地面上，一根轻绳的一端与斜面上的物块a相连，另一端绕过光滑的定滑轮系在坚直杆上的P点，用光滑轻质挂钩把物块b挂在O点，此时坚直杆与绳间的夹角为，a与斜面之间恰好没有摩擦力且保持静止。已知物块a的质量为M，物块b的质量为m，重力加速度为g。下列判断正确的是( )
A.
B.剪断轻绳的瞬间，a的加速度大小为
C.将坚直杆缓慢向右移动一小段距离(此过程中a始终保持静止)，a将受到沿着斜面向下的摩擦力
D.将P端缓慢向上移动一小段距离(此过程中a始终保持静止)，a将受到沿着斜面向下的摩擦力
6．如图所示阴影部分为某玻璃砖的截面图，是边长为L的正方形，是半圆弧的直径，O是其圆心，一束单色光从边的E点射入玻璃砖，入射角为i，折射光线正好照射到半圆弧的顶端P，并且在P点恰好发生全反射，反射光线正好经过边的F点。已知，光在真空中的传播速度为c，则该单色光在玻璃砖中的传播时间为( )
A.B.C.D.
7．如图所示，重力不计、初速度可忽略的带电粒子X和Y，经电压为U的电场加速后，从F点(F为磁场左边界的中点)垂直和磁场方向进入足够长的边界平行的匀强磁场区域。已知X在磁场中转过后从磁场上边界射出，Y在磁场中转过后也从磁场上边界射出。则X和Y在电场和磁场中运动时，下列说法错误的是( )
A.比荷之比为
B.在磁场中运动的速度大小之比为
C.刚离开磁场区域时的动能之比为
D.在磁场中的运动时间之比为
二、多选题
8．一简谐横波沿x轴方向传播，已知时的波形如图甲所示，图乙是处的质点的振动图象，则下列说法正确的是( )
A.该简谐波沿x轴负方向传播
B.再经过处质点向前传播
C.在时，处的质点速度方向与位移方向相同
D.经过任意的时间，处的质点经过的路程一定为
9．空间中有水平方向上的匀强电场，一质量为m、带电荷量为q的微粒在竖直平面内运动，其电势能和重力势能随时间的变化如图所示，则该微粒( )
A.一定带正电
B.内静电力做的功为
C.运动过程中动能不变
D.内除静电力和重力外所受其他力对微粒做的功为
10．如图，一光滑斜面固定在水平地面上，斜面倾角为，其底端固定一轻质弹簧，将质量为m的物块从斜面顶端由静止释放，弹簧的劲度系数为k，弹簧的最大压缩量为。已知，弹簧弹性势能为，其中x是形变量，弹簧振子简谐运动的周期，则下列说法正确的是( )
A.速度最大时的弹簧压缩量为
B.物块下滑的最大位移为
C.物块的最大动能为
D.物块从与弹簧接触到速度第一次为零的时间为
三、实验题
11．某兴趣小组用如图所示装置测定物块与完全相同的两固定木板间的动摩擦因数μ。实验时，将物块从倾斜木板上P点由静止释放，物块最终停在水平木板上的Q点，测得P点距水平木板的高度为h。
(1)要测出物块与木板间的动摩擦因数μ，实验中还需要再测出的一个物理量是_____。
A.物块在倾斜木板上滑行的距离L
B.倾斜木板与水平面间的夹角θ
C.P、Q两点间的水平距离x
(2)所测得的物块与木板间的动摩擦因数______(用第(1)问中所给字母表达)；
(3)由于实验时两木板连接处不是平滑的，物块经过此处时会有能量损失，这会导致测出的物块与木板间的动摩擦因数比真实值______；(选填“大”或“小”)
(4)为了消除小铁块在转接点处的机械能损失，兴趣小组中某位同学建议将倾斜段做成曲面，其末端与水平段相切，如图所示，仍然通过上述方法求得动摩擦因数.该方案动摩擦因数的测量值比真实值_____。（选填“大”或“小”“相等”)
12．某实验小组用图甲所示电路测量电源E的电动势和内阻(要求尽可能精确)，图甲中电压表V的最大量程为，虚线框内为用电流计G改装的电流表。
(1)已知电流计G的满偏电流、内阻，电路中已将它改装成量程为的电流表，则______Ω。
(2)通过移动变阻器R的滑片，得到多组电压表V的读数U和电流计G的读数I，作出如图乙的图像。某次测量时，电压表V如图丙所示，则电压表示数为___V。
(3)请根据图乙求出电源的电动势E等于_____V(此空保留到小数点后两位)，电源内阻等于_____Ω(此空保留到小数点后一位)，电源内阻测量值_____(“大于”“小于”“等于”)真实值。
四、计算题
13．如图所示，某种自动洗衣机进水时，与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的空气(视为理想气体)。粗细均匀的细管上端的压力传感器能感知细管中的空气压力，从而控制进水量。初始时，洗衣䍂和细管内的水面等高。封闭的空气长度，周围环境的热力学温度为。已知管内空气温度始终保持与周围环境的温度相同，水的密度，大气压强恒为，取重力加速度大小。
(1)当封闭的空气长度时，洗衣缸刚好停止进水，求洗衣䔘内的水面上升的高度；
(2)若周围环境的温度变为，且注水结束时洗衣缸和细管内的水面高度差和(1)中的相同，求此时细管内空气的长度。
14．如图所示，固定坚直面内半径为的光滑半圆轨道与动摩擦因数为的粗粘水平面平滑相连，整个区域有水平向右、大小为的匀强电场，一质量为，电量为的可视为质点带正电的小物块从A点静止开始运动，已知的长度为，重力加速度。求：
(1)小物块运动到B点的速度为多大；
(2)小物块运动轨道最右边C点时，轨道对小物块的支持力；
(3)小物块从D点离开到落地过程中克服电场力做功的平均功率。
15．如图所示，两平行光滑长直金属导轨水平放置，间距为L。区域有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向竖直向上。初始时刻，磁场外的细金属杆M以初速度向右运动。磁场内的细金属杆N处于静止状态，且到的距离为，两杆在磁场内未相撞且N出磁场时的速度为，两金属杆与导轨接触良好且运动过程中始终与导轨垂直。金属杆M质量为，金属杆N质量为m，两杆在导轨间的电阻均为R，感应电流产生的磁场及导轨的电阻忽略不计。
(1)求M刚进入磁场时M两端的电势差；
(2)N在磁场内运动过程中N上产生的热量；
(3)N在磁场内运动过程中的最小加速度的大小；
(4)N在磁场内运动的时间t。
参考答案
1．答案：B
解析：A.由图可知，a光的截止电压大，根据逸出功表达式
所以a光频率大，a光波长短，故A错误；
B.a光频率大，故单个光子能量高
C.有饱和光电流存在，光电流不能不断增大
D.反向遏止电压与光强无关。
2．答案：D
解析：A.陀螺仪处于完全失重状态，故A错误；
B.高轨低速大周期，故B错误；
C.虽然“天链一号”03星和“天链二号”01星在同一轨道上具有相同的线速度，但由于他们的质量不一定相同，他们的动能也不一定相同，故C错误；
D.所有的地球同步卫星只能分布在赤道的正上空，他们的环绕周期相同，约为，故D正确；
3．答案：D
解析：A.若保持原副线圈匝数不变，要增大副线圈两端的电压，则必须增加原线圈两端的电压，而根据手电筒的发电原理可知，推动手柄使线圈a切割磁感线产生感应电动势，设线圈a的半径为r，由图像可得，产生的感应电动势的瞬时值的表达式为，而原线圈两端电压的有效值为，由此可知，减小线圈a的匝数原线圈两端的电压减小，旧灯泡不能恢复之前的亮度，故A错误；B.根据电阻定律，可知，当灯丝变细后其横截面积变小，灯丝的电阻增大，而要使其恢复原来的亮度，则需要增大灯泡两端的电压，使通过灯丝的电流达到其额定值，因此需要增大变压器副线圈两端的电压，而若保持原线圈两端的电压不变，则根据变压器电压与匝数之间的关系，可得，可知，增加副线圈的匝数或减小原线圈的匝数才能使副线圈两端的电压增大，故B错误；
C.增大推动手柄时的周期并不会影响原线圈两端电压的有效值，不能使副线圈两端的电压增大，因此不能使灯泡恢复原来的亮度，故C错误；
D.增大推动手柄时的最大速度，则原线圈两端电压的有效值增大，从而使副线圈两端电压的有效值增大，灯泡可以恢复之前的亮度，故D正确。
4．答案：C
解析：由于电子在运动的过程中，速度大小不变，根据，可知在F点处轨道半径较小，磁感强度较大，一定是导线中通有电流，由于电子带负电荷，根据左手定则可知，F处的磁场方向垂直纸面向内，由安培定则可知，导线中电流的方向从C到D。
5．答案：C
解析：沿斜面方向对M列平衡方程得，对结点O受力分析，竖直方向，联立解得，A错误；
B.剪断定滑轮与a之间轻绳的瞬间，a有下滑趋势，由于不知道M与斜面之间的动摩擦因数，无法判断其运动情况，即无法求a的加速度，故B错误；
C.设轻绳与水平方向夹角为θ，定滑轮处到P点轻绳长度为L，坚直杆到斜面的水平距离为d，则将坚直杆缓慢向右移动一小段距离，则d变大，L不变，变大，所以θ角减小，所以轻绳拉力变大，产生了沿斜面向下的摩擦力，C正确；
D.将P端缓慢向上移动一小段距离，根据对C项分析可得d、L不变，则不变，即角度不变，所以绳子的拉力不变，那么a的运动状态不变，所受摩擦力依然为零，D错误。
6．答案：D
解析：在P点恰好发生全反射，根据几何关系可知，在E点的折射角与临界角C互余。根据折射定律，解得，单色光在玻璃砖中的传播速度为，，得，故选D。
7．答案：C
解析：A.带电粒子X和Y，经电压为U的电场加速过程中，由动能定理得在磁场中偏转，洛伦兹力提供向心力，有，联立解得依题意，根据粒子在磁场中运动轨迹，如图
由几何关系得，解得，因此比荷之比为，故A正确；
B.在磁场中运动的速度与电场加速后速度相同，根据，可得，可知速度大小之比为，故B正确；
C.洛伦兹力不做功，刚离开磁场区域时的动能与进入磁场时相等，根据
可知动能之比与电荷量成正比，但两粒子电荷量未知，故动能之比无法求解，故C错误，故选C；
D.由，知时间之比为，故D正确。
8．答案：AC
解析：A.结合两个图像可得A正确。
B.质点不会随波迁移。
C.去整留零，时，质点正从平衡位置向负向最大位移处运动，故C正确。
D.任意即1.25个周期，位移不一定是。
9．答案：BC
解析：由于不清楚电场强度的方向，故无法确定微粒的电性，故A错误；
由题图可知，内电势能增加，则静电力做的功为，故B正确；
由题图可知，电势能均匀增加，即静电力做的功与时间成正比，说明微粒沿静电力方向做匀速直线运动，同理，沿重力方向也做匀速直线运动，则微粒的合运动为匀速直线运动，所以运动过程中速度不变，动能不变，故C正确；
由功能关系可知，内重力势能与电势能共减少，又微粒的动能不变，故内除静电力和重力外所受其他力对微粒做的功为，故D不正确。
10．答案：CD
解析：A.时，物块的速度最大，此时型变量为，故A错误。
B.最低点时重力势能全部转化为弹性势能，解得，最大位移为，故B错误。
C.由能量守恒解得，故C正确。
D.物块开始压缩弹簧后，到分离前做简谐振动，从开始接触到最短经历，解得D正确。
11．答案：(1)C(2)(3)大(4)大
解析：(1)依题意，设物块在倾斜木板上滑行的距离L，水平木板上滑行的距离为l，倾斜木板与水平面的夹角为θ，根据动能定理有，又因为，联立可得所以，实验中还需要再测出的一个物理量是两点间的水平距离x，故选C。
(2)由(1)问可知
(3)若物块经过两木板连接处时仍然有能量损失，则导致x的测量值比实际偏小，使得测出的物块与木板间的动摩擦因数比真实值偏大。
(4)因为物体做圆周运动时有向心力，造成支持力大于重力垂直于切面的分力，从而摩擦力偏大，在曲面处摩擦力做功相比更多，导致x的测量值比实际偏小。
12．答案：(1)(2)2.60(3)；0.7；等于
解析：(1)要并联的电阻
(2)电压表的最小刻度为，则读数为
(3)由图像纵轴截距可知，电源电动势为，通过电源的电流等于通过电流计电阻的3倍，则当电流计电流为时，通过电源的电流为，改装后的电流表内阻为，则电源内阻，由此知电源内阻测量值等于真实值。
13．答案：(1)(2)
解析：(1)由玻意耳定律，有
解得
又
解得
洗衣䍂内的水面上升的高度
(2)由理想气体状态方程有
根据题意知
解得
14．答案：(1)(2)(3)
解析：(1)在小物块从A运动到B的过程中，由动能定理有
解得
(2)从B到C的过程，对小物块由动能定理有
解得
物块在C点，设轨道对其支持力为，由牛顿第二定律有
解得
小物块从B点到D点，由动能定理有
解得
小物块从D点飞离轨道后在竖直方向只受重力，可知在竖直方向做自由落体运动，在水平方向受到与速度方向相反的电场力，因此可知，在水平方向做匀变速直线运动，根据运动的独立性与等时性，设物块落地时所用的时间为t，则在竖直方向有
在水平方向有
其中
联立解得
电场力做功
平均功率
15．答案：(1)
(2)
(3)
(4)
解析：(1)M刚进磁场，
由右手定则知
故
(2)M、N系统动量守恒
(3)
(4)对N：
联立得
又，得
由
得
代入得