湖北省新高考联考协作体2023-2024学年高三下学期2月收心考试物理试题

试卷更新日期：2024-03-25 类型：月考试卷

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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。每小题全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

1. 如图（a）所示为氢原子能级图，图（b）Ⅰ、Ⅱ分别是氢原子从高能级跃迁到低能级产生的两种频率的单色光的干涉条纹。结合图中所给数据，下列说法正确的是（）

A、Ⅰ光的频率比Ⅱ光的频率小 B、如果Ⅰ光和Ⅱ光分别同时通过双缝中的一个缝，其干涉条纹宽度在图（b）两条纹宽度之间 C、Ⅰ光的光子动量比Ⅱ光的光子动量小 D、用Ⅱ光照射某金属时，能产生光电子，则用Ⅰ光照射一定能产生光电子

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2. 在给近视患者验光时，验光师通常会采用棱镜分离法进行双眼平衡检查，即在患者右眼前放置底边向下的三棱镜，左眼前放置底边向上的三棱镜，两眼同时看同一视标时，由于三棱镜的折射作用，两眼看到的视标会分成两部分，验光师通过比较患者看到的两部分视标的清晰度，分析两眼视力的平衡状态。其左眼验光的简化情境图如图所示，有关于患者看到的两部分视标，下列说法正确的是（）

A、两眼看到的视标分成上、下两部分，右眼前看到的是上部视标，左眼前看到的是下部视标 B、两眼看到的视标分成上、下两部分，右眼前看到的是下部视标，左眼前看到的是上部视标 C、两眼看到的视标分成左、右两部分，右眼前看到的是右部视标，左眼前看到的是左部视标 D、两眼看到的视标分成左、右两部分，右眼前看到的是左部视标，左眼前看到的是右部视标

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3. 地球的公转轨道接近圆，哈雷彗星的运动轨道是一个非常扁的椭圆（如图所示）。天文学家哈雷成功预言了哈雷彗星的回归。哈雷彗星最近出现的时间是1986年，预计下次飞近地球将在2061年左右。若哈雷彗星在近日点与太阳中心的距离为 $r_{1}$ ，线速度大小为 $v_{1}$ ，角速度大小为 $ω_{1}$ ，加速度大小为 $a_{1}$ ；在远日点与太阳中心的距离为 $r_{2}$ ，线速度大小为 $v_{2}$ ，角速度大小为 $ω_{2}$ ，加速度大小为 $a_{2}$ ；地球绕太阳做圆周运动的半径为 $R$ 。下列说法正确的是（）

A、 $ω_{1} < ω_{2}$ B、 $v_{1} < v_{2}$ C、 $\frac{a_{1}}{a_{2}} = \frac{r_{1}^{2}}{r_{2}^{2}}$ D、 $\frac{r_{1} + r_{2}}{2 R} \approx 18$

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4. 在自动化生产线上，常用传送带运送工件。如图所示，某生产车间有两个相互垂直且等高的水平传送带 $M$ 和 $N$ ，传送带 $M$ 、 $N$ 做匀速直线运动的速度大小分别为 $0.3 m / s$ 、 $0.4 m / s$ ，方向均已在图中标出。一小煤块离开传送带 $M$ 前已经与传送带 $M$ 的速度相同，并平稳地传送到传送带 $N$ 上。传送带 $N$ 的宽度足够大。下列说法正确的是（）

A、小煤块传送到传送带 $N$ 前的瞬间，相对传送带 $N$ 的速度大小为 $0.3 m / s$ B、小煤块传送到传送带 $N$ 前的瞬间，相对于传送带 $N$ 的速度为 $0.7 m / s$ C、小煤块滑上传送带 $N$ 后，相对于传送带 $N$ 做匀变速直线运动 D、小煤块滑上传送带 $N$ 后，相对于传送带 $N$ 做匀变速曲线运动

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5. 物体在粘滞流体中运动时要受到阻力，称为粘滞阻力，球形物体受到的粘滞阻力表达式为 $f = 6 π η r v$ ，式中 $η$ 为液体的粘滞系数， $r$ 为小球的半径， $v$ 为小球运动的速率。如图所示，小球在某种油中由液面处静止下落，一段时间后速度达到最大值。下列说法正确的是（）

A、小球刚开始下落时加速度等于重力加速度 $g$ B、小球的密度一定，质量越大，则最大速度越小 C、小球的密度一定，半径越大，则最大速度越大 D、若采用国际单位制中的基本单位来表示 $η$ 的单位，则其单位为 $k g \cdot s^{- 1}$

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6. 如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为 $2 : 1$ ，三个电阻 $R_{1}$ 、 $R_{2}$ 、 $R_{3}$ 阻值相等。原线圈的 $a b$ 端接在电压为18V的正弦式交流电源上。以下说法错误的是（）

A、当开关S断开时， $R_{3}$ 两端的电压为7.2V B、当开关S断开时， $R_{1}$ 、 $R_{3}$ 消耗的功率之比为 $1 : 4$ C、当开关S闭合时， $R_{1}$ 、 $R_{3}$ 电压之比为 $5 : 4$ D、开关S从断开到闭合， $a b$ 端输入功率增大

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7. 在均匀介质中，两波源分别位于 $x = - 10 m$ 和 $x = 10 m$ 处，产生的简谐横波沿 $x$ 轴相向传播，波速均为 $2 m / s$ 。 $t = 0$ 时刻两波源同时开始振动，且振动方程均为 $y = 4 s i n (π t) c m$ ，下列说法正确的是（）

A、两波源的起振方向都沿 $y$ 轴负方向 B、 $t = 5 s$ 时，两列波的第一个波峰在 $x = - 1 m$ 处相遇 C、0～10s内， $x = - 1 m$ 处的质点运动的路程为8cm D、形成稳定干涉图样后， $x$ 轴上两波源间（不含波源）有10个振动加强点

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8. 如图所示，光滑绝缘水平面上放置两个带电小球 $A$ 、 $B$ ，带电量分别为 $Q_{A}$ 、 $Q_{B}$ ，两球间距为 $x$ ，将带电量为 $Q_{C}$ 的小球 $C$ 放在 $B$ 球右侧 $L$ 处时，三个球恰好都处于静止状态；若 $B$ 球电荷量增大为 $9 Q_{B}$ ，且保持 $A$ 球的电荷量和 $A$ 、 $B$ 两球间距不变时，将带电量为 $Q_{D}$ 的小球 $D$ 放在 $A$ 球左侧 $2 L$ 处，三个球也恰好都处于静止状态，各小球都可视为点电荷。下列选项正确的是（）

A、 $x = L$ B、 $Q_{A} = 4 Q_{B}$ C、 $Q_{C} = Q_{A}$ D、 $Q_{C} = - 9 Q_{D}$

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9. 如图所示，水平面上有边界为平行四边形的匀强磁场 $A B C D$ 、 $C D E F$ ，其磁感应强度大小均为1T， $A B C D$ 中磁场方向竖直向上， $C D E F$ 中磁场竖直向下， $∠ A B C = 45 °$ ， $A D = D E = 2 m$ ， $A B$ 、 $C D$ 、 $E F$ 足够长。质地均匀、边长为1m、电阻为 $1 Ω$ 、质量为1kg的正方形单匝金属线框 $a b c d$ 平放在粗糙水平面上， $b c$ 与 $B C$ 平行，线框与水平面之间的动摩擦因数为0.1，线框在水平外力 $F$ 的作用下以 $1 m / s$ 的速度沿 $b c$ 方向匀速向右穿过磁场区域，重力加速度为 $10 m / s^{2}$ 。从 $C$ 点进入磁场开始计时，线框穿过磁场区域的过程中，下列说法正确的是（）

A、在0～1s内，线框中的感应电流方向为 $a b c d a$ B、从初始时刻到线框的对角线与 $C D$ 重合过程中，穿过线框磁通量的变化量为零 C、3s、5s时刻，线框中感应电流方向相反，大小之比为 $2 : 1$ D、线框的对角线与 $C D$ 重合时，水平外力 $F$ 的大小为 $\sqrt{41} N$

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10. 如图所示，斜面体 $A B C$ 固定在水平地面上，斜面 $A D$ 段粗糙、 $D C$ 段光滑，一轻弹簧沿斜面放置，下端固定在 $C$ 点，弹簧原长与 $C D$ 段长度相等。质量为0.1kg的小物块从斜面顶端 $A$ 以 $3 m / s$ 的初速度沿斜面下滑，弹簧第一次被压缩至最短时，其长度恰好为原长的一半，物块沿斜面下滑后又沿斜面向上返回，第一次恰能返回到最高点 $A$ 。已知弹簧的原长为0.2m，物块与斜面 $A D$ 段间的动摩擦因数为 $\frac{\sqrt{3}}{6}$ ，斜面倾角为30°，重力加速度为 $10 m / s^{2}$ ，弹簧始终处于弹性限度范围内。下列说法正确的是（）

A、 $A$ 、 $D$ 间的距离为0.9m B、物块第一次运动到 $D$ 点到第一次返回 $D$ 点的过程中，弹簧对物块弹力的冲量大为 $\frac{3 \sqrt{6}}{10} N \cdot s$ C、弹簧第一次被压缩到最短时的弹性势能为0.725J D、物块沿斜面上升的最大高度逐渐减小，最终静止在 $D$ 点

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二、非选择题：本题共5小题，共60分。

11. 某同学发现手机软件有测角度的功能，于是结合软件的这个功能，用两根完全相同的轻弹簧和一瓶矿泉水等器材设计了一次验证“力的平行四边形定则”的实验。实验时，先将一弹簧一端固定在墙上的钉子 $A$ 上，另一端挂一瓶矿泉水，如图甲所示；然后将两弹簧一端分别固定在墙上的钉子 $A$ 、 $B$ 上，另一端连接于 $O$ 点，在 $O$ 点下方挂一瓶同样的矿泉水，静止时用智能手机的测角功能分别测出 $A O$ 、 $B O$ 与竖直方向的偏角 $α$ 、 $β$ ，如图乙所示。改变钉子 $B$ 的位置，按照上述方法多测几次。

(1)、在实验操作过程中，必须进行的操作是____（选填选项前的字母）。

A、图乙中弹簧长度相同 B、测量弹簧的原长 C、测量图甲、乙中弹簧的长度 D、实验中结点 $O$ 的位置始终保持不变

(2)、该同学根据实验测量的结果，分别作出了图丙和图丁，其中正确的是图（选填“丙”或“丁”）。

(3)、该同学测得甲图中弹簧长度，乙图中 $α$ 和 $β$ ，他（选填“能”或“不能”）根据上述结论求出一瓶矿泉水（含瓶）的质量。

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12. 某实验小组用下列器材设计了如图甲所示的欧姆表电路，通过调控开关S，可使欧姆表有“ $\times 10$ ”、“ $\times 100$ ”两种不同的倍率。已知毫安表的量程 $I_{g} = 5 m A$ ，内阻 $R_{g} = 240 Ω$ 。干电池组 $E$ ：电动势待测、内阻未知；

(1)、图甲中，a表笔的颜色是色（选填“黑”或“红”）；

(2)、已知单刀双掷开关接不同的接线柱时，线路中的最大电流分别为10mA、100mA，则 $R_{1} =$ $Ω$ ， $R_{2} =$ $Ω$ ；

(3)、单刀双掷开关S接2时，欧姆表的倍率是（选填“ $\times 10$ ”或“ $\times 100$ ”）

(4)、单刀双掷开关S接1时，先进行欧姆调零，再在红、黑表笔间接入电阻箱，改变电阻箱的阻值 $R$ ，测出电流表的示数 $I$ ，画出如图乙所示的 $\frac{1}{I} - R$ 图像，图像的斜率为 $k$ ，纵截距为 $b$ ，则干电池组的电动势 $E =$ ，该挡位欧姆表的内阻 $R_{内} =$ （用 $k$ 、 $b$ 表示）。

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13. 2023年12月21日，神舟十七号的三位航天员密切协作，完成了天和核心舱太阳翼修复试验等既定任务。如图所示，航天员身着出舱航天服，首先从太空舱进入到气闸舱，关闭太空舱舱门，然后将气闸舱中的气体缓慢抽出，再打开气闸舱门，从气闸舱出舱活动。已知气闸舱的容积为 $1.5 m^{3}$ ，舱中气体的初始压强为 $0.8 \times 1 0^{5} P a$ ，温度为300K。为了安全起见，先将气闸舱的压强降至 $0.6 \times 1 0^{5} P a$ ，给航天员一个适应过程。此过程中，求：

(1)、若气闸舱的温度保持不变，抽出的气体在 $0.8 \times 1 0^{5} P a$ 压强下的体积；

(2)、若气闸舱温度变为280K，气闸舱内存留气体的质量与原气闸舱内气体质量之比。（保留2位有效数字）

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14. 如图所示，长为 $l = 18.4 m$ 的粗糙水平轨道 $M E$ 和光滑竖直半圆形轨道 $E F G$ 平滑连接，切点为 $E$ ，圆轨道的圆心 $C$ 点在 $E$ 点正上方。在 $M$ 点给小物块 $A$ 初速度 $v_{0}$ ，同时将小物块 $B$ 在 $M E$ 正上方 $h = 5 m$ 由静止释放，小物块 $B$ 恰好落到 $A$ 上，并粘在一起，此时 $A$ 到 $M$ 点的距离 $x_{1} = 17.5 m$ ， $A$ 、 $B$ 碰撞时间极短，重力冲量可忽略不计。之后 $A B$ 粘合体冲上轨道 $E F G$ ，离开轨道后落到水平面 $M E$ 上。已知 $A$ 与水平轨道 $M E$ 的动摩擦因数 $μ = 0.5$ ，两物块的质量 $m_{A} = m_{B} = 1 k g$ ，半圆形轨道的半径 $R = 0.3 m$ ，重力加速度 $g = 10 m / s^{2}$ 。
求：

(1)、小物块 $A$ 的初速度 $v_{0}$ ；

(2)、两物块碰撞过程中，地面对 $A$ 的摩擦力的冲量 $I_{f}$ ；

(3)、 $A B$ 粘合体在水平轨道的落点到 $E$ 点的距离 $x$ 。

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15. 如图所示，平面直角坐标系 $x O y$ 的第一、二、三象限内存在垂直纸面向里、磁感应强度大小为 $B$ 的匀强磁场。一质量为 $m$ 、带电荷量为 $q$ 的正粒子从 $x$ 轴上的 $P$ 点以速度 $v_{0}$ 垂直 $x$ 轴射入磁场，粒子从 $- y$ 轴上的 $Q$ 点进入第四象限时，立即在第四象限内施加与粒子速度方向垂直的匀强电场，使粒子在第四象限内做类平抛运动且垂直 $x$ 轴再次进入磁场。不计粒子受到的重力，电场线对应直线斜率的绝对值为 $k$ 。

(1)、求匀强电场的电场强度大小 $E$ 与 $k$ 的关系；

(2)、若 $k = \frac{3}{4}$ ，求粒子再次进入磁场时的横坐标 $x_{0}$ ；

(3)、当 $k$ 取多少时，粒子在匀强电场中运动的时间最长，最长时间是多少？

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