湖北省宜荆荆随恩2023-2024学年高三上学期1月期末联考物理试题 Word版含解析.docx

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2024年宜荆荆随恩高三1月联考物理试卷试卷满分：100分注意事项：1．答题前，先将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号填写在试卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。2．选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。3．非选择题的作答：用黑色签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，第8～10题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。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【答案】B【解析】【详解】AB．由图可知，a光的截止电压大，根据可知，a光频率大，a光单个光子的能量比b光单个光子的能量大，由公式可知，a光波长短，故A错误，B正确； C．由于有饱和光电流存在，光电流不能不断增大，故C错误；D．由AB分析可知，反向遏止电压与光强无关，故D错误。故选B。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400km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36000km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【答案】D【解析】【详解】A．在空间站问天实验舱内，陀螺仪随问天实验舱一起做匀速圆周运动，重力提供向心力，则在空间站问天实验舱内的宇航员手中的陀螺仪释放后，不能做自由落体运动，故A错误；B．根据万有引力提供向心力有解得由于空间站问天实验舱的轨道半径小于“天链一号”03星的轨道半径，则空间站问天实验舱的角速度大于“天链一号”03星的角速度，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24h，则星相对静止，故D正确。故选D。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处于辐向的磁场中，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.仅减少线圈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【答案】D【解析】【详解】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；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，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；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。故选D。4.如图所示，在纸面内水平放置两根长直导线AB和CD，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，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【答案】C【解析】【详解】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CD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CD中电流的方向从C到D。故选C。5.如图所示，倾角为30°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竖直杆上的P点，用光滑轻质挂钩把物块b挂在O点，此时竖直杆与绳OP间的夹角为60°，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，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.将P端缓慢向上移动一小段距离，a将受到沿着斜面向下的摩擦力C.将竖直杆缓慢向右移动一小段距离，a将受到沿着斜面向下的摩擦力D.剪断定滑轮与a之间轻绳的瞬间，a的加速度大小为0.5g【答案】C【解析】【详解】A．对a，由平衡条件得对O点受力分析，由平行四边形定则得联立解得故A错误；B．如图所示AO与BO关于水平虚线对称，AC水平。将P端缓慢向上移动一小段距离，长度不变，即AP的长度不变。则不变，即OP与PC夹角不会变。则拉力不会变。可知a与斜面之间仍然没有摩擦力，故B错误；C．将竖直杆缓慢向右移动一小段距离，AC变长，角变大对O点，有可见，拉力变大，a有上滑趋势，将受到沿着斜面向下的摩擦力，故C正确；D．剪断定滑轮与a之间轻绳的瞬间，a有下滑趋势，由于不知道摩擦因数，即摩擦力的大小，无法判断其运动情况，即无法求a的加速度，故D错误。故选C。6.如图所示阴影部分为某玻璃砖的截面图，ABCD是边长为L的正方形，DC是半圆弧CPD的直径，O是其圆心，一束单色光从AD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BC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.【答案】D【解析】【详解】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由几何关系有该单色光在玻璃砖中的传播时间为故选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AB的中点）垂直AB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90°后从磁场上边界射出，Y在磁场中转过53°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25∶4B.在磁场中运动的速度大小之比为5∶2C.刚离开磁场区域时动能之比为1∶4D.在磁场中的运动时间之比为72∶265【答案】C【解析】【详解】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5：2，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；D．由知时间之比为72∶265，故D正确。本题选错误的，故选C。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像，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0.5s的时间，处的质点经过的路程一定为【答案】AC【解析】【详解】A．由图乙可知，时处的质点沿 轴正方向振动，根据图甲由同侧法可知，该简谐波沿x轴负方向传播，故A正确；B．质点只能在平衡位置上下振动，不能随波迁移，故B错误；C．由图乙可知，周期为，由图甲可知，时处的质点沿轴负方向振动，经过可知，质点正从平衡位置向负向最大位移处运动，则质点速度方向与位移方向相同，故C正确；D．经过，即，只有从平衡位置或端点开始质点经过的路程为故D错误。故选AC。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.0～3s内静电力做的功为－9JC.运动过程中动能不变D.0～3s内除静电力和重力外所受其他力对微粒做的功为12J【答案】BC【解析】【详解】A．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；B．由题图可知，0～3s内电势能增加9J，则0～3s静电力做的功为－9J，故B正确；C．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；D．由功能关系可知，0～3s内重力势能与电势能共减少6J，又微粒的动能不变，故0～3s内除静电力和重力外所受其他力对微粒做的功为6J，故D错误。 故选BC。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【答案】CD【解析】【详解】A．根据题意可知，物块速度最大时，物块所受合力为0，则有解得故A错误；B．根据题意可知，物块运动到最低点时，重力势能全部转化为弹性势能，则有解得 故B错误；C．物块速度最大时，物块的动能最大，由能量守恒定律有解得故C正确；D．物块开始压缩弹簧后，到分离前做简谐振动，物块合力为0的位置为平衡位置，则物块做简谐运动的振幅为则物块开始压缩弹簧时，偏离平衡位置的距离为从物块开始压缩弹簧到平衡位置所用时间为则从开始接触到最短经历的时间为故D正确。故选CD。二、非选择题：本题共5小题，共60分。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。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，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LB．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”）【答案】①.C②.③.大④.大【解析】【详解】（1）[2]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，P、Q两点间的水平距离x，根据动能定理有又有联立可得则实验中还需要再测出的一个物理量是P、Q两点间的水平距离x。故选C。（2）[2]由（1）分析可知（3）[3]若物块经过两木板连接处时仍然有能量损失，则导致x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）[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，使得测出的物块与木板间的动摩擦因数比真实值偏大。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3V，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600mA的电流表，则___________。（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_______（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。【答案】①.0.6②.2.60③.2.92##2.93##2.94④.0.7⑤.等于【解析】【详解】（1）[1]根据题意，由欧姆定律有解得（2）[2]由图丙可知，电压表的量程为，最小刻度为，则读数为。（3）[3][4]根据题意可知，改装后电路表的内阻为流过电源的电流为 由闭合回路欧姆定律有结合图像可得，解得[5]由上述分析可知，电源内阻测量值等于真实值。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，洗衣缸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300K。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，求洗衣缸内的水面上升的高度；（2）若周围环境的温度变为285K，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【答案】（1）50.5cm；（2）9.5cm【解析】【详解】（1）由玻意耳定律，有解得又 解得h＝50cm洗衣缸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L＝9.5cm14.如图所示，固定竖直面内半径为的光滑半圆轨道与动摩擦因数为的粗糙水平面平滑相连，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AB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。【答案】（1）；（2），方向水平向左；（3）【解析】【详解】（1）根据题意，在小物块从A运动到B的过程中，由动能定理解得 （2）从B到C的过程，对小物块由动能定理解得物块在C点，设轨道对其支持力为，由牛顿第二定律有解得方向水平向左。（3）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，则在竖直方向有解得在水平方向有其中联立解得电场力做功 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。abcd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cd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2m，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。【答案】（1）；（2）；（3）；（4）【解析】【详解】（1）根据题意，M刚进磁场，感应电动势为由右手定则可知则M两端的电势差（2）根据题意可知，两导体棒在磁场中运动过程中，M、N系统动量守恒，则有解得 由能量守恒定理可得，此过程整个电路产生的热量为则N上产生的热量为（3）根据题意可知，N在磁场内运动过程中加速度最小时，所受安培力最小，此时感应电流最小，N出磁场瞬间，感应电动势最小，则有又有，联立解得（4）根据题意，对N由动量定理有又有联立得又有解得又有 可得代入得