山东省齐鲁名校联盟2023-2024学年高三下学期4月月考物理试题(学生版+教师版)
展开2023―2024学年高三年级第七次联考
物理
考生注意:
1.答题前,考生务必将自己的姓名、考生号填写在试卷和答题卡上,并将考生号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上,写在本试卷上无效。
3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题:本题共8小题,每小题3分,共24分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1. 某同学研究绳波的形成,取一条较长的软绳,用手握住一端水平拉直后,沿竖直方向抖动即可观察到绳波的形成。该同学先后两次抖动后,观察到如图中所示的甲、乙两个绳波情形。关于两次形成的绳波,下列判断正确的是( )
A. 波形甲的振幅比波形乙大B. 波形甲的周期比波形乙大
C. 波形甲的形成时间比波形乙早D. 波形甲的起振方向与波形乙相同
【答案】B
【解析】
【详解】A.由图可知波形甲的振幅比波形乙小,A错误;
B.甲乙两绳波在同一介质中传播,波速相等,波形甲的波长比波形乙的大,根据,波形甲的周期大于波形乙的周期,B正确;
C.波形乙的形成时间比波形甲早,C错误;
D.波形甲的起振方向向下,波形乙的起振方向向上,D错误。
故选B。
2. 某兴趣小组用如图所示的装置进行实验研究,他们在水平桌面上固定一圆柱形玻璃杯,杯口上放置一均匀薄圆板,板上放一小物块,板中心、物块均在杯的轴线上。对板施加指向圆心的水平外力,作用时间极短且冲击力较大,冲量为I,物块脱离薄圆板后落入玻璃杯底部,不考虑板与杯口之间的摩擦力以及板翻转。下列说法正确的是( )
A. 冲量I越大,物块落到底部的动能越小
B. 冲量I越大,物块落到底部的动能越大
C. 冲量I越大,物块与板间因摩擦产生的热量越小
D. 冲量I越大,物块与板间因摩擦产生的热量越大
【答案】A
【解析】
【详解】AB.冲量I越大,薄圆板得到的速度越大,薄圆板对物块的作用时间越短,则摩擦力对物块做功越小,落到底部时由动能定理
可知物块落到底部的动能越小,选项A正确,B错误;
CD.物块相对圆板的相对位移不变,根据
Q=fx相对
可知,物块与板间因摩擦产生的热量不变,与冲量I大小无关,选项CD错误。
故选A。
3. 2024年3月,“鹊桥二号”中继通信卫星从文昌发射场发射升空,“鹊桥二号”为着陆点位于月球背面的“嫦娥六号”提供中继通讯,最终“鹊桥二号”将运行在环地月拉格朗日点轨道上。地月点是个“有趣”的位置,它位于地月球心连线延长线靠近月球一侧(如图所示),假若在点建立一个空间站,则空间站与月球同周期绕地球运动,下列说法正确的是( )
A. 空间站的线速度小于月球的线速度
B. 空间站的向心加速度小于月球的向心加速度
C. 空间站的角速度等于月球的角速度
D. 空间站所需的向心力由地球对它的万有引力提供
【答案】C
【解析】
【详解】C.由于空间站与月球同周期绕地球运动,根据周期与角速度的关系有
所以空间站与月球的角速度大小相等,故C项正确;
A.由线速度与角速度的关系有
由之前的分析可知两者的角速度相等,但是空间站的轨道半径更大,所以空间站的线速度大小大于月球的线速度大小,故A项错误;
B.由公式
两者角速度大小相等,但是空间站的轨道半径更大,所以空间站的向心加速度大小大于月球的向心加速度大小,故B项错误;
D.空间站所需的向心力由地球对它的万有引力和月球对它的万有引力共同提供,故D项错误。
故选C。
4. 用波长为、的两种单色光分别照射某金属,均能发生光电效应现象,两种情况下逸出光电子的最大速度之比为3∶1,普朗克常量和真空中光速分别用h和c表示,则该种金属的逸出功为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】设此金属的逸出功为,根据光电效应方程得如下两式
当用波长为的光照射时
当用波长为的光照射时
又因为逸出光电子的最大速度之比为3∶1,则动能之比
联立以上方程组可得该种金属的逸出功为
故选B。
5. 如图所示,竖直平面内的轨道ABC关于B点对称,且A、B、C三点在同一水平线上。若小滑块第一次由A滑到C,第二次由C滑到A,小滑块两次的初速度大小相同且运动过程中始终沿着轨道滑行,小滑块与轨道间的动摩擦因数恒定,则下列说法正确的是( )
A. 由A滑到C和由C滑到A滑块所用时间相等
B. 由A滑到C所用时间小于由C滑到A所用时间
C. 滑块由A滑到C和由C滑到A经过轨道最高点时对轨道的压力相等
D. 滑块由A滑到C和由C滑到A克服摩擦力做功相等
【答案】B
【解析】
【详解】ABD.在AB段,由牛顿第二定律得
滑块受到的支持力
则速度v越大,滑块受支持力F越小,摩擦力就越小,而在BC段,由牛顿第二定律得
滑块受到的支持力
则速度v越大,滑块受支持力F越大,摩擦力f就越大,由题意知从A运动到C相比从C到A,在AB段速度较大,在BC段速度较小,所以从A到C运动过程受摩擦力较小,用时短, 摩擦力做功少,故AD错误,B正确;
C.由牛顿第三定律可知轨道最高点时对轨道的压力为
由题意知从A运动到C相比从C到A,在AB段速度较大,压力较小,故C错误。
故选B。
6. 如图所示,理想变压器原、副线圈匝数比为2∶1,输入端A、B接入电压有效值恒定的交变电源。滑动变阻器最大阻值为,其滑片P1初始位置在最左端;滑动变阻器最大阻值为,其滑片P2初始位置在正中间。理想电流表A的示数为I,理想电压表示数为,理想电压表示数为,下列说法正确的是( )
A. P2保持不动,P1向右滑动,则增大,不变
B. P2保持不动,P1向右滑动,则消耗的功率一直增大
C. P2保持不动,P1向右滑动,则消耗的功率先增大后减小,当滑片P1滑到中点时,消耗的功率最大
D. P1保持不动,P2向下滑动,则减小,减小,I减小
【答案】C
【解析】
【详解】A.设原副线圈的匝数比为k,根据理想变压器电压与匝数比的关系
U初=kU次
电流与匝数比的关系
副线圈负载电阻
原线圈的等效电阻
设输入电压为U0,对于原线圈电路,根据欧姆定律
P2保持不动,即R2不变,P1向右滑动,则R1变大,则I初减小,次级电流减小,初级电压减小,则U2减小,增大,选项A错误;
BC.P2保持不动,原线圈的等效电阻
将此电阻看做是电源U0的内阻,将R1看做是电源的外电阻,则当P1向右滑动时,电阻增加,当R1=20Ω时,即滑片在中点位置时R1消耗的功率最大,然后随R1阻值继续增加,则R1消耗的功率逐渐减小,即R1消耗的功率先增加后减小。选项B错误,C正确;
D.P1保持不动,P2向下滑动,R2不变,次级电阻不变,则初级和次级的电流均不变,则不变,I不变,只是减小,选项D错误。
故选C。
7. 馒头是人们日常生活中的一种主食,为了品尝到松软香甜的馒头,在制作工艺中有一种方法是在面粉中添加小苏打。小苏打的主要成分是,在缓慢蒸制过程中小苏打全部发生以下化学反应:,假设蒸制前每个馒头中含有168mg的,近似认为馒头内气体不外溢且压强始终等于大气压1atm,已知1ml任何气体在标准状况(0℃、1atm)下的体积均为22.4L,的分子量为84,的分子量为44,当锅内温度缓慢升至100℃时,则每个馒头因生成增加的体积约为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】由化学知识可知,168mg的全部反应后生成的的体积在标况下为0.0224L。由题意可知近似认为馒头内气体不外溢,且压强不变,所以升温过程发生的是等压变化,有
解得
则每个馒头因生成增加的体积约为。
故选A。
8. 1834年,洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干涉的结果(称为洛埃镜实验)。洛埃镜实验的基本装置如图所示,S为单色光源,M为一平面镜,S发出的光可以直接照在光屏上,同时S发出的光还可以通过平面镜反射到光屏上,最终在光屏上得到明暗相间的干涉条纹。设光源S到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为d和L,光的波长为。下列说法正确的是( )
A. 若减小光的波长为,光屏上的条纹间距变大
B. 若将平面镜M右移一小段距离,光屏上的条纹间距变小
C. 若将光屏右移一小段距离,光屏上的条纹间距变小
D. 相邻两条亮纹(或暗纹)间的距离
【答案】D
【解析】
【详解】S发出的光经平面镜反射后,相当于从S关于平面镜的对称点发出的,如图所示,两个光源是相干光源,两个光源的距离为2d,利用双缝干涉条纹间距公式可知,相邻两条亮纹(或暗纹)间的距离
因此若减小光波长为,光屏上的条纹间距变小;若将平面镜M右移一小段距离,L,d,均不变,光屏上的条纹间距不变;若将光屏右移一小段距离,L变大,光屏上的条纹间距变大。
故选D。
二、多项选择题:本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
9. 如图所示,两个放在光滑绝缘平面上的相同材质不同半径的匀质金属球A、B,半径,两球球心距离为d,A球不带电,B球带有电荷量为q的正电荷,静电力常量为k,下列说法正确的是( )
A. B靠近A过程中,球A左端感应出正电荷
B. 若A、B接触有电子转移,应为从B转移到A
C. A、B接触后放回原处,A、B分别带的正电
D. A、B接触后放回原处,之间的A、B库仑力
【答案】AD
【解析】
【详解】A.根据同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引,因此靠近球A右端感应出负电荷,球A左端感应出正电荷,故A项正确;
B.当两球互相接触,由于金属内部自由移动电荷为自由电子,即负电荷,所以由于异种电荷互相吸引,有电子从球A转移到球B上,故B项错误;
C.由于两球的半径不同,当两球互相接触时,其电荷并不会平均分配,故C项错误;
D.若两球体积相同,则接触后两球带电量平分,各带电荷量,则两球之间的库仑力为
由于两球半径不同,则接触后电荷量并不是均分,即两球的带电量不是各,由于,设A球的电荷量比多,所以A球带电量为(),则B球的带电量为(),则两者之间的库仑力为
故D项正确。
故选AD。
10. 2023年12月8日,济郑高铁全线贯通,进一步拉近山东与河南两省之间的距离,推动两地快速发展。和谐号动车组是由动车和拖车编组而成,提供动力的车厢叫动车,不提供动力的车厢叫拖车。假设各车厢质量均相等(包括动车和拖车),动车的额定功率都相同,动车组在水平直轨道上运行过程中阻力与车重成正比,某动车组由8节车厢组成,其中第1、5节车厢为动车,其余为拖车,动车组的最大速度为。下列说法正确的是( )
A. 做匀加速运动时,若两动车实际功率相同,则第1、2节与第5、6节车厢间的作用力大小之比为7∶3
B. 做匀加速运动时,第5、6节与第6、7节车厢间的作用力大小之比为3∶2
C. 若改为4节动车带4节拖车的动车组,动车组的最大速度为
D. 若改为4节动车带4节拖车的动车组,动车组的最大速度为
【答案】BD
【解析】
【详解】A.做匀加速运动时,设整个动车组的加速度为,动车的牵引力为,动车组在水平直轨道上运行过程中阻力与车重对比例系数为,即
两车实际功率相同,则由可知两车牵引力相同,由牛顿第二定律可知
将第节车厢作为研究对象,由牛顿第二定律可知
将、、节车厢研究对象,由牛顿第二定律可知
整理可知
故A错误;
B.以、、节车厢为研究对象,由牛顿第二定律可得
以、节车厢为研究对象,由牛顿第二定律可知
整理可得
故B正确;
CD.当只有两节动力车时,最大速率为,则
改为4节动车带4节拖车的动车组时
所以
故C错误,D正确。
故选BD。
11. 一转动装置如图所示,四根轻杆OA、OC、AB和CB与两小球以及一轻质小环通过铰链连接,轻杆长均为L,球的质量均为m,O端固定在竖直的轻质转轴上。套在转轴上的轻质弹簧连接在O与小环之间,弹簧原长为L,装置静止时,弹簧长为,转动该装置并缓慢增大转速,小环缓慢上升。弹簧始终在弹性限度内,忽略一切摩擦和空气阻力,重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A. 弹簧的劲度系数
B. 弹簧的劲度系数
C. 弹簧长度为L时,两小球的总动能为
D. 弹簧长度为L时,两小球总动能为
【答案】AC
【解析】
【详解】AB.装置静止时,设OA、AB杆中的弹力分别为F1、T1,OA杆与转轴的夹角为θ1,小球受力平衡
根据几何关关系
对轻质小环受力平衡
解得弹簧的劲度系数为
故A正确,B错误;
CD.当弹簧长度为L时,弹簧弹力为零,对轻质小环受力分析可知,轻杠AB的弹力为零,则对小球受力分析可知
由几何关系可知
可得小球转动的线速度大小为
所以两小球的总动能为
故C正确,D错误。
故选AC。
12. 如图所示,相距为的两条足够长光滑平行金属导轨与水平面的夹角为,导轨与定值电阻和相连,匀强磁场垂直于导轨平面向上,磁感应强度大小为。将质量为的导体棒由静止释放,经过一段时间速度达到,此过程中通过导体棒的电量为,此后导体棒继续向下滑动,最后匀速运动。已知导体棒始终与导轨垂直且接触良好,导体棒、、的阻值均为R,其他电阻不计,重力加速度为。下列选项正确的是( )
A. 匀速运动时通过导体棒的电流为
B. 导体棒速度达到v所用的时间为
C. 速度达到v的过程中导体棒下滑的距离为
D. 整个过程中导体棒上产生的焦耳热是电阻上产生的焦耳热的2倍
【答案】ABC
【解析】
【详解】A.由题意可知,导体棒到达匀速运动时,导体棒处于平衡状态,受力情况如图所示
根据平衡条件可知
解得
A正确;
B.根据动量定理可得
即
解得
B正确;
C.设棒沿斜面下滑的位移为,则由法拉第电磁感应定律可知
根据闭合电路欧姆定律可知
又
联立解得
C正确;
D.通过导体棒上产生的焦耳热为
通过电阻产生的焦耳热为
又
联立解得
D错误。
故选ABC。
三、非选择题:本题共6小题,共60分。
13. 恢复系数e是碰撞后两物体沿接触处法线方向上的分离速度与接近速度之比,只与碰撞物体的材料有关。学校物理研究小组的同学们想测量小钢球的恢复系数,准备了如下的实验。同学们利用手机测量软件对某一小球落地时发出声响的时间间隔进行记录,以小球第一次落地时刻为0时刻,后面记录下该小球连续多次相邻两次落地声响间的时间间隔,得到了如下的记录数据。并通过这些数据进行后续的计算,不计空气阻力,重力加速度g取,计算结果均保留2位有效数字。
(1)根据测得的时间数据,可以得出小球第一次落地后上升的最大高度是______m。
(2)第二次落地前小球的速度(接近速度)大小为______m/s,随后弹起瞬间小球的速度(分离速度)大小为______m/s。
(3)根据多次计算取平均值,得到小钢球的恢复系数e为______。
【答案】(1)1.2 (2) ①. 4.9 ②. 2.6
(3)0.55
【解析】
【小问1详解】
根据测得的时间数据,可以得出小球第一次落地后上升的最大高度的时间为
则小球第一次落地后上升的最大高度
【小问2详解】
[1]第二次落地前小球的速度(接近速度)大小为
[2]根据测得的时间数据,可以得出小球第二次落地后上升的最大高度的时间为
则弹起瞬间小球的速度(分离速度)大小为
【小问3详解】
第二次碰撞的恢复系数
同理可得小球第三次落地后上升的最大高度的时间为
则弹起瞬间小球的速度(分离速度)大小为
第三次碰撞的恢复系数
小球第四次落地后上升的最大高度的时间为
则弹起瞬间小球的速度(分离速度)大小为
第四次碰撞恢复系数
则小钢球的恢复系数
14. 硅光电池是一种可将光能转换为电能的器件。某同学用图1所示的电路研究硅光电池的伏安特性曲线。图中为5Ω的定值电阻,两个电压表均可视为理想电压表。
(1)根据图1所示的电路图,用笔画线代替导线将图2中的实物图补充完整____。
(2)用一定强度的光照射硅光电池,调节滑动变阻器,通过测量和计算描点作图得到该电池的U-I曲线,如图3所示。由此可知电池的电动势为______V(结果保留2位有效数字),正常工作时内阻______(填“大于”“小于”或“等于”)3Ω。
(3)若将图1所示的电路图中的滑动变阻器换成R=20Ω的定值电阻,闭合开关后电阻R消耗的电功率为______W(结果保留2位有效数字)。
【答案】(1) (2) ①. 2.9 ②. 大于
(3)
【解析】
【小问1详解】
【小问2详解】
[1][2]根据图像可知,电池的电动势,估算正常工作时内阻为
正常工作时内阻大于3Ω。
【小问3详解】
外电路的总电阻为,在电池的U-I曲线图像中作出对应得电阻图线,如图
交点为对应得工作点,交点得电流为,则电阻R消耗的电功率为
15. 如图所示为一等腰直角棱镜的截面图,一束单色光从直角边AB上的D点以入射角入射,已知棱镜折射率为,AB边长为L,A、D距离为,光在真空中的传播速度为c。不考虑在BC边的反射光线。求:
(1)单色光射到AC面时的入射角;
(2)单色光从D点到BC面的传播时间。
【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】(1)光路图如图所示
由折射定律可得玻璃的折射率为
可得
根据几何关系可得
可得单色光射到AC面时的入射角为
(2)由光的折射定律
因此全反射临界角
因此在E点发生全反射
根据几何关系
可得
在三角形中,由正弦定理
可得
光在玻璃中的传播速度
解得单色光从D点到BC面的传播时间为
16. 航空工业气动院研究人员设想了一种新型的滑雪赛道:如图所示,赛道由长度为的水平直轨道AB、半径为R的竖直圆轨道和倾角为的倾斜轨道BC组成。赛道最左端的驱动装置为总质量的假人(包含滑雪装备,且可视为质点)提供的初速度为。假人经过水平轨道AB进入圆轨道后恰好能通过轨道最高点,回到B点时速度为,然后水平向右抛出。已知假人与赛道表面间的动摩擦因数均为,不计空气阻力,重力加速度g取,。
(1)为保证假人从B点水平飞出后能落到倾斜轨道上,求BC段的最小长度d;
(2)研究人员取第(1)问中的d为倾斜轨道实际长度,设假人落在倾斜轨道上不反弹(沿倾斜轨道方向速度保持不变),并在C点处返回驱动装置的作用下,使假人获得一个沿斜面向上的瞬时冲量,使其沿斜面上升,返回后的假人到达B点后速度转换为水平向左(无能量损失),进入圆轨道后又恰好能通过轨道最高点。求C点处的反弹驱动装置提供的冲量大小。
【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】(1)若假人从B点水平飞出后能落到倾斜轨道上,有
解得
所以BC段的最小长度为
(2)落到C点时的速度为
落到C点时沿斜面向下的速度为
两次进入圆轨道后都恰好能通过轨道最高点,所以从A点到达B点的速度大小和从C点回到B点时的速度大小相同,设为,有
解得
设从C点返回时的速度大小为,有
根据动量定理有
17. 如图1所示,两相同金属板水平正对放置,板长,板间距离,板间电压,紧靠两板右侧存在一定宽度的磁场区域,磁场边界沿竖直方向且足够长,磁场随时间周期变化如图2所示,规定磁场方向垂直纸面向里为正。时刻一带正电粒子以一定初速度紧靠下板左边缘射入两板间,一段时间后从两板正中间水平射出电场。粒子的质量、电荷量分别为、,不计粒子重力,取3.14。求:
(1)粒子射入两板间的初速度大小;
(2)若粒子水平射出磁场,磁场的最小宽度D(结果保留3位有效数字);
(3)若粒子水平射出磁场,射出磁场的时刻t。
【答案】(1)104m/s;(2)1.53cm;(3)(n=0、1、2、3……)或者(n=0、1、2、3……)
【解析】
【详解】(1)粒子从两板正中间水平射出电场,则逆过程可看做反向的类平抛运动,则
联立解得
v0=104m/s
vx=8×103m/s
(2)粒子进入磁场时运动的周期
粒子在磁场中运动的半径为
由图可知粒子进入磁场后先运动
在磁场中转过的角度
然后磁场方向改变后,粒子再运动时速度再次水平(A点位置),测磁场的最小宽度
(3)由图可知,若粒子水平射出磁场,射出磁场的时刻
(n=0、1、2、3……)
(图中的A、C……等位置)或者
(n=0、1、2、3……)
(图中的B、D……等位置)
18. 如图所示,一长为、质量为的木板置于粗糙水平地面上,在木板右方有一墙壁,木板右端与墙壁的距离为。某时刻一质量为小物块以速度从板的左端滑上木板,木板与墙壁碰撞前后速度大小不变,方向相反。已知物块与木板、木板与地面间的动摩擦因数分别为、,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取。求:
(1)物块刚滑上木板时两者的加速度大小;(2)木板与墙壁碰前瞬间的速度大小;
(3)物块与木板间因摩擦产生的总热量。
【答案】(1),;(2);(3)
【解析】
【详解】(1)物块刚滑上木板时,以物块为对象,根据牛顿第二定律可得
解得物块的加速度大小为
以木板为对象,根据牛顿第二定律可得
解得木板的加速度大小为
(2)设物块与木板共速时,木板与墙壁还未发生碰撞,则有
解得
,
木板通过的位移为
物块与木板发生的相对位移为
假设成立;物块与木板共速后一起做匀减速运动的加速度大小
根据运动学公式可得
解得木板与墙壁碰前瞬间的速度大小为
(3)木板与墙壁碰后向左做匀减速运动的加速度大小为
由于
可知物块速度先减为0,之后物块反向加速到物块与木板再次共速,设此过程物块并不会从木板右端滑落,则有
解得
,
从碰撞后瞬间到第二次共速前,物块与木板发生的相对位移为
由于
可知物块并不会从木板右端滑落,物块与木板再次共速后一起相对静止向左匀减速运动到停下来;则物块与木板间因摩擦产生的总热量为
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