湖南省常德市汉寿县第一名校2023-2024学年高三下学期3月月考物理试题

试卷更新日期：2024-04-23 类型：月考试卷

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一、单选题

1. 氢原子能级如图所示，一群原处于n＝4 能级的氢原子回到n ＝1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其12.75ev ，最小能量是0.66eV

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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

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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、10000 kW B、20000 kW C、30000 kW D、40000 kW

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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。A、B分别为椭圆轨道II的远地点和近地点，已知A、B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 $\frac{2 π (2 L - R)}{R} \sqrt{\frac{2 L - R}{g}}$ D、飞船在轨道I和轨道II上运行的速度比 $\sqrt{\frac{2 L - R}{R}}$

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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 $4 m / s$ 竖直上抛一小球A后，又以初速度 $2 m / s$ 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 $Δ t$ 必须满足的条件是（　　）（不计空气阻力，重力加速度g取 $10 m / s^{2}$ ）

A、 $Δ t < 0.4 s$ B、 $Δ t < 0.2 s$ C、 $0.2 s < Δ t < 0.4 s$ D、 $0.4 s < Δ t < 0.8 s$

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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 $B L v$ C、金属棒MN受到的安培力大小为 $\frac{B^{2} L^{2} v}{R + r}$ D、电阻R产生焦耳热的功率为 $\frac{B^{2} L^{2} v^{2}}{R}$

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二、多选题

7. 一列简谐横波在介质中沿x轴传播，波速为 $2 m / s$ ， $t = 0$ 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 $16 m$ B、该波的周期为 $8 s$ C、 $t = 0$ 时质点P的加速度方向沿y轴负方向 D、 $0 - 2 s$ 内质点P运动的路程等于 $0.1 m$

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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B₀ ，两个带电荷量均为＋q，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 $\frac{q B_{0} R}{m}$ ，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

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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 $k < 1$ ，定值电阻 $R_{1} < R_{2}$ ，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 $R_{3}$ 的滑片P时，电流表、电压表示数变化量分别用 $Δ I$ 和 $Δ U$ 表示。则以下说法正确的是（　　）

A、 $R_{2} = \frac{Δ U}{Δ I}$ B、 $R_{1} = k^{2} | \frac{Δ U}{Δ I} |$ 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

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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，两球之间栓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 $\frac{\sqrt{3}}{2}$ mg 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 $\frac{1}{2}$ mg D、恒力F的大小为 $\sqrt{3}$ mg

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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 $Δ t_{1} 、 Δ t_{2}$ ，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 $d =$ 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 $a - F$ 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、 $2 k$ B、 $\frac{2}{k}$ C、 $\frac{1}{k}$ D、 $\frac{1}{2 k}$

(4)、该装置中弹簧测力计的示数为F，需要验证的表达式为F=。

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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2×10²N/m，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．

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四、解答题

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 $L = 0.6 m$ 、底面积为 $S = 20 c m^{2}$ ，缸内有一个质量为 $m = 10 k g$ 的活塞，封闭了一定质量的理想气体。开始周围环境温度为 $27 ° C$ 时，缸内气体高为 $L_{0} = 0.4 m$ 。已知重力加速度为 $g = 10 m / s^{2}$ ，大气压强为 $p_{0} = 1.0 \times 1 0^{5} P a$ ，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 $200 J$ ，则在此过程中缸内气体共吸热多少？

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14. 如图所示，光滑绝缘水平地面上有滑块A、B，质量均为m₀=1kg，其中滑块A带有 $q = + 2 \times 1 0^{2} C$ 电荷量，滑块 B不带电且绝缘。一劲度系数为k=200 N/m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E=1000 V/m。与滑块B的距离为d=0.3m 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 $E_{k} = \frac{1}{2} k x^{2}$ 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 $T = 2 π \sqrt{\frac{m}{k}}$ （T为简谐运动周期，k为劲度系数，m为振子质量）

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15. 如图所示，间距L = 2.0m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I = 0.5A的恒流源。空间分布两个宽度分别为 $d_{1} = \frac{9}{8} m$ 和 $d_{2} = \frac{2}{5} m$ 、间距D = 2.0m的匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ，两磁场磁感应强度大小均为B = 0.5T，方向均竖直向下。质量m = 0.5kg、电阻为R₁的导体棒静止于区域Ⅰ左边界，质量m = 0.5kg、边长为0.5D、电阻R₂= 2.0Ω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v₁；

(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t_总。

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