湖北省十五校教育集团鄂豫皖五十三校2024-2025学年高三上学期8月联考物理试题（湖北卷）

试卷更新日期：2024-08-13 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。每小题全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）

1. 根据所学知识，判断下列说法中正确的是（　　）

A、光子是具有质量、能量和体积的实物微粒，它的能量跟频率有关 B、光电效应实验中，红光照射可以让电子从某金属表面逸出，若改用紫光照射也可以让电子从该金属表面逸出 C、德布罗意认为质子具有波动性，而电子不具有波动性 D、康普顿通过X射线对石墨的散射实验，发现并揭示了光具有波动性

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2. 一列简谐横波沿轴传播，在t=0时刻的波形图如图甲所示，质点Q的平衡位置位于x=4m处，质点Q的振动速度v随时间t变化的规律如图乙所示，则下列说法正确的是（　　）

A、波沿x轴负方向传播 B、波的传播速度为30m/s C、质点Q在任意0.5s内运动的路程均等于1m D、t=0.25s时刻，质点Q的加速度沿y轴负方向

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3. 如图所示，密度为 $ρ$ 的木球与轻质弹簧相连后置于充满水的密闭容器中，弹簧的另一端固定于容器的底部。水与木球的密度差为 $Δ ρ (Δ ρ > 0)$ ，重力加速度大小为 $g$ 。初始时整个系统静止，现将容器由静止释放，则释放瞬间木球相对于地面的加速度大小为（　　）

A、 $(1 + \frac{Δ ρ}{ρ}) g$ B、 $(1 - \frac{Δ ρ}{ρ}) g$ C、 $g$ D、 $\frac{Δ ρ}{ρ} g$

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4. 天文观测发现，天狼星A与其伴星B是一个双星系统，它们始终绕着O点在两个不同椭圆轨道上运动。如图所示，实线为天狼星A的运行轨迹，虚线为其伴星B的轨迹。则（　　）

A、A的运行周期小于B的运行周期 B、A的质量可能等于B的质量 C、A的加速度总是小于B的加速度 D、A与B绕O点的旋转方向可能相反

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5. 如图所示电路，两电源电动势分别为E₁、E₂ ，内阻分别为r₁、r₂ ，且E₁=E₂ ， r₁ > r₂ ， R为滑动变阻器，P为滑动变阻器滑片，灯泡电阻可认为不变。现闭合开关S₁ ，单刀双掷开关S₂接1时，灯泡均正常发光，则下列说法中错误的是（）

A、若滑片Р向下滑动，则L₂变亮，L₃变暗 B、若滑片Р向下滑动，则L₁变暗，L₂变亮 C、若将单刀双掷开关S₂切换至2，则L₁、L₂、L₃均变亮 D、若将单刀双掷开关S₂切换至2，则电源的输出功率可能变小

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6. 如图所示，是高速磁悬浮列车在水平长直轨道上的模拟运行图，列车由质量均为m的4节车厢组成，其中1号车厢为动力车厢。列车由静止开始以额定功率P运行，经过一段时间达到最大速度。列车向右运动过程中，1号车厢会受到前方空气的阻力，假设车厢碰到空气前空气的速度为0，碰到空气后空气的速度立刻与列车速度相同，已知空气密度为 $ρ$ 。1号车厢的迎风面积（垂直运动方向上的投影面积）为S，不计其他阻力，忽略2号、3号、4号车厢受到的空气阻力。当列车由静止开始以额定功率运行到速度为最大速度的 $\frac{1}{3}$ 时，1号车厢对2号车厢的作用力大小为（　　）

A、 $\frac{26}{9} \sqrt[3]{P^{2} ρ S}$ B、 $\frac{13}{6} \sqrt[3]{P^{2} ρ S}$ C、 $\frac{26}{9} \sqrt[3]{P ρ S}$ D、 $\frac{13}{6} \sqrt[3]{P ρ S}$

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7. 如图所示，在一水平面上放置了一个顶端固定有滑轮的斜面，物块B、C重叠放置在斜面上，细绳的一端与B物体相连，另一端通过绳子结点与相连，结点处还有两段细绳，一段连接重物A，另一段用外力 $F$ 拉住，现让外力 $F$ 将物块A缓慢向上运动，将 $O O^{'}$ 由竖直拉至水平，拉动过程中始终保证夹角 $α = 120 °$ ，且绳子 $O O^{'}$ 始终拉直，物块B和C以及斜面体始终静止，则下列说法正确的是（　　）

A、绳子 $O O^{'}$ 中的力始终减小 B、B对C的摩擦力一直在增大 C、斜面对B的摩擦力可能一直在减小 D、地面对斜面体的摩擦力先增大后减小

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8. 如图所示，一倾斜的匀质圆盘绕垂直于盘面的固定对称轴以恒定的角速度 $ω$ 转动，盘面上离转轴距离 $2.5 m$ 处有一小物体与圆盘始终保持相对静止。小物体质量为 $1 kg$ ，与盘面间的动摩擦因数为 $\frac{\sqrt{3}}{2}$ ，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，盘面与水平面的夹角为 $30 °$ ， $g$ 取 $10 m / s^{2}$ 。则下列说法正确的是（　　）

A、角速度 $ω$ 的最大值是 $1 rad / s$ B、小物体运动过程中所受的摩擦力始终指向圆心 C、 $ω$ 取不同数值时，小物体在最高点受到的摩擦力一定随 $ω$ 的增大而增大 D、小物体由最低点运动到最高点的过程中摩擦力所做的功为 $25 J$

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9. 如图所示，一个固定斜面与水平地面平滑连接，斜面与水平地面均光滑。小物块P放在水平地面上，小物块Q自斜面上某位置处由静止释放，P、Q之间的碰撞为弹性正碰，斜面与水平面足够长，则下列说法正确的是（　　）

A、若 $\frac{m_{Q}}{m_{P}} \geq \frac{1}{3}$ ，则P，Q只能发生一次碰撞 B、若 $\frac{m_{Q}}{m_{P}} = \frac{1}{5}$ ，则P、Q只能发生两次碰撞 C、若 $\frac{m_{Q}}{m_{P}} \geq \frac{1}{4}$ ，则P、Q只能发生一次碰撞 D、若 $\frac{m_{Q}}{m_{P}} = \frac{1}{9}$ ，则P、Q只能发生两次碰撞

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10. 一边长为L、质量为m的正方形金属细框，每边电阻为 $R_{0}$ ，置于光滑的绝缘水平桌面（纸面）上。宽度为 $2 L$ 的区域内存在方向垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度大小为B，两虚线为磁场边界，在桌面上固定两条光滑长直金属导轨，导轨与磁场边界垂直，左端连接电阻 $R_{1} = 2 R_{0}$ ，导轨电阻可忽略，金属框置于导轨上，如图所示。让金属框以初速度以 $v_{0} = \frac{B^{2} L^{3}}{m R_{0}}$ 进入磁场。运动过程中金属框的上、下边框处处与导轨始终接触良好。下列说法正确的是（　　）

A、金属框进入磁场过程中电路的总电阻为 $\frac{11}{3} R_{0}$ B、金属框进入磁场的末速度为 $\frac{2 B^{2} L^{3}}{5 m R_{0}}$ C、金属框不可能穿越磁场 D、在金属框整个运动过程中，电阻 $R_{1}$ 产生的热量为 $\frac{3 B^{4} L^{6}}{25 m R_{0}^{2}}$

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二、实验题（共2题，共16分）

11. 在用单摆测量重力加速度时，小明将小锁头栓接在不易形变的细丝线一端，另一端固定在O点，并在细线上标记一点A，如图所示。

(1)、将小锁头拉到某一高度（细线与竖直方向夹角很小）由静止释放，当锁头第一次到达最低点D时开始计时并计数为1，以后锁头每到达D点一次，计数增加1，计数为N时，秒表测出单摆运动时间为t，则该单摆的周期 $T =$ ；

(2)、他保持A点以下的细线长度不变，通过改变OA间细线长度L以改变摆长，并测出单摆运动对应的周期T，测量多组数据后，作出图乙所示图像，图像纵坐标应为（选填“T”、“ $T^{2}$ ”、“ $\frac{1}{T}$ ”、“ $\frac{1}{T^{2}}$ ”）

(3)、图线乙明显不过原点，其图像与横轴交点的意义是。

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12. 电流传感器可以在电脑端记录电流随时间变化的图线，探究实验小组设计了如图甲所示的实验电路，探究电容器在不同电路中的充放电现象。

(1)、第一次探究中先将开关接1，待电路稳定后再接2。探究电容器充电及通过电阻放电的电流规律。
①已知电流从右向左流过电流传感器时，电流为正，则与本次实验相符的 $I - t$ 图像是。
A． B. C. D.
②从 $I - t$ 图像的面积可以计算得出电容器电荷量的大小。关于本次实验探究，下列判断正确的是。
A.若只增大电阻箱R的阻值，电容器放电的时间将变短
B.若只增大电阻箱R的阻值， $I - t$ 图像的面积将增大
C.在误差允许的范围内，放电和充电图像的面积应大致相等

(2)、第二次探究中，该同学先将开关接1给电容器充电，待电路稳定后再接3，探究 $LC$ 振荡电路的电流变化规律。
③探究实验小组得到的振荡电路电流波形图像，选取了开关接3之后的 $LC$ 振荡电流的部分图像，如图乙所示，根据图像中记录的坐标信息可知，振荡电路的周期 $T =$ s（结果保留两位有效数字）。
④已知电源电动势E，测得充电过程 $I - t$ 图像的面积为S，以及振荡电路的周期T，可以得到电感线圈的电感表达式 $L =$ 。（以上物理量的单位均为国际单位制单位）

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三、计算题（共3题，共44分）

13. 如图是半径为R半球形玻璃砖的剖面图，圆心为O，AB为水平直径，S为剖面的最低点，现有一单色细光束从距离O点 $\frac{\sqrt{3}}{3} R$ 的 $C$ 点以与坚直方向成 $α = 60 °$ 的角度射入，光束折射后恰好能到达S点。
Ⅰ.求玻璃砖的折射率n；
Ⅱ.若用该单色光垂直照射整个AB面，求能从 $A S B$ 半球面射出的光的横截面积。

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14. 倾角为θ的斜面与足够长的光滑水平面在D处平滑连接，斜面上AB的长度为3L，BC、CD的长度均为3.5L，BC部分粗糙，其余部分光滑。如图，4个“—□”形小滑块工件紧挨在一起排在斜面上，从下往上依次标为1、2、3、4，滑块上长为L的轻杆与斜面平行并与上一个滑块接触但不粘连，滑块1恰好在A处。现将4个滑块一起由静止释放，设滑块经过D处时无机械能损失，轻杆不会与斜面相碰。已知每个滑块的质量为m并可视为质点，滑块与粗糙面间的动摩擦因数为 $tan θ$ ，重力加速度为g。求
（1）滑块1刚进入BC时，滑块1上的轻杆所受到的压力大小；
（2）4个滑块完全进入BC段时的速度；
（3）4个滑块全部滑上水平面后，相邻滑块之间的距离。

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15. 如图所示是中国科学院自主研制的磁约束核聚变实验装置中的“偏转系统”原理图。由正离子和中性粒子组成的多样性粒子束通过两极板间电场后进入偏转磁场。其中的中性粒子沿原方向运动，被接收板接收；一部分离子打到左极板，其余的进入磁场发生偏转被吞噬板吞噬并发出荧光。多样性粒子束宽度为L，各组成粒子均横向均匀分布。偏转磁场为垂直纸面向外的矩形匀强磁场，磁感强度为 $B_{1}$ 。已知离子的比荷为k，两极板间电压为U、间距为L，极板长度为2L，吞噬板长度为2L并紧靠负极板。若离子和中性粒子的重力、相互作用力、极板厚度可忽略不计，则
（1）要使 $v_{0} = \sqrt{k U}$ 的离子能沿直线通过两极板间电场，可在极板间施加一垂直于纸面的匀强磁场 $B_{0}$ ，求 $B_{0}$ 的大小；
（2）若撤去极板间磁场 $B_{0}$ ，有n个速度为v₁= $\sqrt{3 k U}$ 的离子，能进入偏转磁场的离子全部能被吞噬板吞噬，求吞噬板上收集的离子个数及 $B_{1}$ 的取值范围；
（3）重新在两极板间施加一垂直于纸面的匀强磁场并调整磁感应强度大小，使v₂= $\sqrt{2 k U}$ 的离子沿直线通过极板后进入偏转磁场，若此时磁场边界为矩形，如图所示，当 $B_{1} = \frac{4}{3 L} \sqrt{\frac{2 U}{k}}$ 时上述离子全部能被吞噬板吞噬，求偏转磁场的最小面积。

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