安徽省定远县重点中学2023-2024学年高三2月监测物理试卷（含解析）

2023-2024学年高三2月监测
物理试卷
一、单选题（每小题4分，32分）
1．关于近代物理学，下列图象在描述现象中，解释正确的是（ ）
A．如图甲所示，由黑体的辐射强度与辐射光波长的关系可知，随温度的升高，辐射强度的极大值向波长较长方向移动（已知）
B．如图乙所示，发生光电效应时，入射光越强，光电子的最大初动能也就越大
C．如图丙所示，金属的遏制电压与入射光的频率v的图象中，该直线的斜率为普朗克常量
D．同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线（甲光、乙光、丙光），如图丁所示。则可判断甲、乙、丙光的频率关系为
2．现在的智能手机大多有“双MIC降噪技术”，简单说就是在通话时，辅助麦克风收集背景音，与主麦克风音质信号相叠加来降低背景噪音，如图甲所示，通过这种技术，在嘈杂的环境中，通话质量也有极高的保证。如图乙所示是原理简化图，如图丙所示是理想情况下的降噪过程，实线表示环境噪声，虚线表示降噪系统产生的降噪声波，则下列说法正确的是（　　）
A．降噪过程应用了声波的衍射原理，使噪声无法从外面进入耳麦
B．降噪过程应用的是声波的干涉原理，P点振动减弱
C．降噪声波与环境噪声声波的波长不相等
D．质点P经过一个周期向外迁移的距离为一个波长
3．如图1所示，可视为质点、质量为m的小球从倾角为θ的足够长的斜面顶点以初速度v0水平抛出。取出发点为坐标原点，小球在空中的动能Ek与小球下降的高度h的变化关系图像如图2所示，当下降高度h=1.8m时小球落到斜面上。已知重力加速度g=10m/s2，下列说法正确的是（　　）
A．小球质量m=1kg B．斜面倾角θ=53°
C．小球距斜面最远距离为0.36m D．小球在空中运动过程中重力的冲量为6N·s
4．如图所示，是匀强电场中的四个点，是的中点，的连线构成一直角三角形，，电场线与三角形所在的平面平行，已知点的电势为点的电势为点的电势为，据此可以判断（　　）
A．场强方向由指向
B．场强大小为
C．场强大小为
D．因为垂直与，所以场强方向指向
5．如图所示，半圆形导线通以恒定电流，放置在匀强磁场中、已知磁感应强度大小为，导线长为，直径与磁场方向夹角为。该导线受到的安培力大小为（　　）
A． B． C． D．
6．已知飞船在航天员出舱前先要“减压”，在航天员从太空返回进入航天器后要“升压”。因此将飞船此设施专门做成了一个舱，叫“气闸舱”，其原理如图所示，相通的舱A、B之间装有阀门K，指令舱A中充满气体（视为理想气体），气闸舱B内为真空，整个系统与外界没有热交换，打开阀门K后，A中的气体进入B中，最终达到平衡，则舱内气体（　　）
A．气体对外做功，内能减小
B．气体分子势能增大，内能增大
C．气体分子单位时间内对单位面积的舱壁碰撞的次数将增多
D．气体分子单位时间内对单位面积的舱壁碰撞的次数将减少
7．在小型交流发电机中，由1000匝组成的矩形金属线圈在匀强磁场中绕垂直磁场方向的中心轴匀速转动，产生的感应电动势与时间的关系如图1所示，线圈内阻不计。现将这样的交变电源接在理想变压器原线圈MN端，变压器原副线圈的匝数比为1：2，理想变压器的副线圈两端与最大阻值为10Ω的滑动变阻器相连，初始时滑动变阻器的滑片位于最上端，电流表为理想电流表。下列说法正确的是（　　）
A．线圈转动过程中最大磁通量为
B．线圈产生的交变电流电动势的瞬时值表达式e=22sin100πt（V）
C．滑动变阻器的滑片在最上端时，电流表的示数为8.8A
D．滑动变阻器滑片向下滑动时，电流表示数减小
8．如图所示，某航拍小型飞机有四个相同的风扇，每个风扇的半径均为R，当它在无风的天气悬停时，每个风扇都呈水平状态，风扇吹出的空气速度大小都等于v，吹出的空气流动方向相同。已知空气的平均密度为，则风扇悬停时，不考虑其他位置空气流动的影响。下列说法错误的是（　　）
A．风扇吹出的空气流动方向竖直向下
B．单位时间内每个风扇吹出的空气的质量为
C．无人机的总重力等于
D．每个风扇对空气做功的功率为
二、多选题（每小题5分，10分）
9．两电阻不计的光滑金属导轨固定在竖直平面内，虚线之间有匀强磁场，导轨足够长且间距为。两质量均为、电阻均为的导体棒、位于匀强磁场上方，磁场高度为导体棒距上边界距离的4倍，磁场大小为，方向垂直导轨所在平面，如图所示。先由静止释放导体棒，进入磁场恰好匀速运动，当刚进入磁场时由静止释放导体棒，两导体棒始终水平且与导轨保持良好接触。重力加速度取g，则下列说法正确的是（ ）
A．释放前导体棒、距磁场上边界的高度为
B．导体棒离开磁场时的速度大小为
C．导体棒、均进入磁场后，两棒间距离减小
D．两导体棒各自离开磁场时导体棒的速度较小
10．应用霍尔效应可以测量车轮的转动角速度ω，如图为轮速传感器的原理示意图，假设齿轮为五齿结构，且均匀分布，当齿轮凸起部分靠近磁体时，磁体与齿轮间的磁场增强，凹陷部分靠近磁体时，磁体与齿轮间的磁场减弱。工作时，通过霍尔元件上下两面通入电流I，前后两面连接控制电路，下列说法正确的是（　　）
A．若霍尔元件内部是通过负电荷导电的，则前表面比后表面的电势低
B．增大通过霍尔元件的电流，可以使控制电路监测到的电压变小
C．控制电路接收到的电压升高，说明齿轮的凹陷部分在靠近霍尔元件
D．若控制电路接收到的信号电压变化周期为T，则车轮的角速度为
三、实验题（16分）
11．（6分）某同学测量一半圆形透明玻璃砖的折射率，实验过程如下：
①用游标卡尺测量玻璃砖的直径d，确定其底面圆心位置并标记在玻璃砖上；
②将玻璃砖放在位于水平桌面并画有直角坐标系的白纸上，使其底面圆心和直径分别与O点和x轴重合，将一长直挡板紧靠玻璃砖并垂直于x轴放置，如图（b）所示；
③用激光器发出激光从玻璃砖外壁始终指向O点水平射入，从y轴开始向右缓慢移动激光器，直至恰好没有激光从玻璃砖射出至挡板上的区域时，在白纸上记录激光束从玻璃砖外壁入射的位置P。
④取走玻璃砖，过P点作y轴的垂线PQ，用刻度尺测量PQ的长度L。
根据以上步骤，回答下列问题：
（1）测得半圆形玻璃砖直径d的读数如图（a）所示，则 cm；
（2）步骤③中，没有激光射至挡板上区域的原因是激光束在玻璃砖直径所在界面处发生了 ；
（3）根据以上测量的物理量，写出计算玻璃砖折射率的表达式为 ，若测得PQ线段的长度，计算可得玻璃砖的折射率为 。（结果保留3位有效数字）
12．（10分）某实验室有如下器材：
表头G1（1mA2Ω） 表头G2（10mA3Ω） 滑动变阻器R1（0～10Ω），滑动变阻器R2（0～10kΩ） 电源一个 开关、导线若干 不同定值电阻若干 两个个非线性元件
（1）需要一个量程为0～3V的电压表，可用G1串联个 Ω的电阻改装而成；需要一个量程为0～60mA的电流表，可用G2并联一个 Ω的电阻改装而成。
（2）利用改装的电压表和电流表测电源的电动势和内阻，用图甲的电路图，得到多组数据，绘出图乙中的U-I图像，则电源电动势为 V，内阻为 Ω（结果保留两位有效数字）。
（3）将两个相同的非线性元件接入电路图丙，图丁是该非线性元件的电压和电流关系，则该电源的效率是 %（结果保留一位小数）。
四、解答题（42分）
13．（10分）如图所示，悬挂的活塞与汽缸间密封一定质量的理想气体，初始时气体压强为，体积为，热力学温度为，汽缸悬在空中保持静止，此时汽缸所受活塞的静摩擦力为F。缓慢加热气体，直至气体体积增大到，整个过程中气体吸收的热量为Q。已知大气压为，活塞面积为S，活塞与汽缸间的最大静摩擦力与滑动摩擦力均为。求：
（1）汽缸所受重力的大小G；
（2）汽缸开始下移时气体的热力学温度；
（3）整个过程中缸内气体内能的变化量。
14．（14分）如图所示，一竖直固定的长直圆管内有一质量为M的静止薄圆盘，圆盘与管的上端口的距离为l，管的长度为，一质量的小球（可视为质点）从管的上端口由静止下落，并撞在圆盘中心，圆盘向下滑动，圆盘受到的滑动摩擦力大小为其重力大小的2倍。小球在管内运动时与管壁不接触，圆盘始终水平，小球与圆盘发生的碰撞均为弹性碰撞且碰撞时间极短，不计空气阻力，重力加速度为g。
（1）求第一次碰撞后瞬间小球和圆盘的速度大小；
（2）求第一次碰撞与第二次碰撞的时间间隔。
15．（18分）如图，两根电阻不计的光滑平行金属导轨倾斜固定，间距为d，长度为L，与水平面间夹角为，下端连接一阻值为R的电阻，整个导轨均处于垂直导轨向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中（图中未画出）。一质量为m、每边电阻为R、边长为d的均匀正方形导体框从导轨顶端由静止开始沿导轨下滑，经过时间t后开始匀速下滑到导轨底端，整个过程中导体框保持与导轨平行且接触良好（重力加速度取g）。求：
（1）导体框匀速运动时的速度大小；
（2）整个过程中，外接电阻R上产生的焦耳热；
（3）导体框在时间t内的位移大小。
试卷第2页，共7页
试卷第1页，共7页
参考答案：
1．D
【详解】A．由图可知，随温度的升高，相同波长的光辐射强度都会增大，辐射强度的极大值向波长较小方向移动，故A错误；
B．根据光电效应方程有
可知光电子的最大初动能与光的强度无关，故B错误；
C．根据能量守恒定律得
联立得
e=hv﹣W0
即
可知，该直线的斜率为，故C错误；
D．根据
入射光的频率越高，对应的截止电压越大。甲光、乙光的截止电压相等，所以甲光、乙光的频率相等；丙光的遏止电压最大，所以丙的频率最大则可判断甲、乙、丙光的频率关系为 ，故D正确。
故选D。
2．B
【详解】A．降噪过程应用了声波的干涉原理，降低环境噪声，故A错误；
B．降噪过程应用的是声波的干涉原理，两波在P点振动方向相反，P点是振动减弱点，故B正确；
C．在同一介质中声波的传播速度大小相等，发生干涉的条件是频率相同，由
得
可知降噪声波与环境噪声声波的波长必定相等，故C错误；
D．质点P只在平衡位置处振动，不向外迁移，故D错误。
故选B。
3．C
【详解】A．小球在斜面上做平抛运动，由动能定理可得
，
由图像的斜率可得
解得
，，
故A错误；
B．由小球下落的高度
，，，，，
故B错误；
C．将、mg沿斜面、垂直斜面分解，垂直斜面
，
小球在垂直斜面方向上做匀变速直线运动，时，距斜面最远
故C正确；
D．小球在空中运动的时间为0.6s，重力的冲量为
故D错误。
故选C。
4．B
【详解】AD．由于D点是BC的中点，则
UCD=UDB
即
φC-φD=φD-φB
故
由于
φD=φA
则AD为一条等势线，根据电场线和等势面垂直，可知场强的方向垂直于AD连线指向B点，故AD错误。
BC．场强的大小为
故B正确，C错误。
故选B。
5．C
【详解】该导线受到的安培力
故选C。
6．D
【详解】A．打开阀门K后，A中的气体进入B中，由于B中为真空，所以气体不对外做功，A错误；
B．理想气体分子间作用力忽略不计，所以气体分子间没有分子势能，又因为系统与外界无热交换，且气体没有做功现象，则气体的温度不变，所以气体内能不变，B错误；
CD．气体体积变大，温度不变，气体压强减小，所以气体分子单位时间内对单位面积的舱壁碰撞的次数将减少，C错误，D正确。
故选D。
7．C
【详解】A．交变电流电动势最大值
，
故A错误；
B．交变电流电动势的瞬时值表达式为
故B错误；
C．原线圈电压为22V，根据电压比公式可知，副线圈电压为44V，副线圈电流为
根据电流与匝数成反比可知，原线圈电流
故C正确；
D．滑片向下滑动时，电阻减小，副线圈电流增大，输出功率变大，输入功率变大，则原线圈电流也增大，故D错误。
故选C。
8．D
【详解】A．由于无人机悬停时受到的升力与其重力平衡，螺旋桨吹风方向均为竖直向下，故A正确；
B．单位时间内被每个螺旋桨推动的空气质量为
故B正确；
C．根据动量定理
解得每个螺旋桨对空气的作用力为
无人机的总重力等于
故C正确；
D．每个风扇对空气做功的功率为
故D错误。
本题选错误的，故选D。
9．AD
【详解】A．M进入磁场恰好匀速运动，根据平衡条件可得
解得
根据动能定理可得
解得
故A正确；
B．导体棒N下落h的过程中经过的时间为
此过程中导体棒M在磁场中运动的距离为
H=vt=2h
因两导体棒在磁场中的速度相等，可知导体棒中无感应电流，也不受安培力，则最后的2h高度以加速度g加速运动，设离开磁场的速度为v′，根据速度-位移关系可得
解得
故B错误；
C．导体棒M、N均进入磁场后的速度大小相等，加速度也相同，两棒间距离不变，故C错误；
D．导体棒M在磁场中先匀速后加速，导体棒N进入磁场后先加速后减速，所以两导体棒各自离开磁场时导体棒N的速度较小，故D正确。
故选AD。
10．AD
【详解】A．若霍尔元件内部是通过负电荷导电的，根据左手定则，负电荷向前表面偏转，则前表面比后表面的电势低，故A正确；
B．设前、后表面的距离为，左、右表面的距离为，根据电流微观表达式
霍尔元件稳定时，有
整理得
故增大通过霍尔元件的电流，可以使控制电路监测到的电压增大，故B错误；
C．当齿轮的凸起部分在靠近霍尔元件，磁感应强度变大，故控制电路接收到的电压升高，说明齿轮的凸起部分在靠近霍尔元件，故C错误；
D．霍尔电压变化一个周期，对应齿轮转过弧度，故若控制电路接收到的信号电压变化周期为T，则车轮的角速度为
故D正确。
故选AD。
11． 6.43 全反射 1.61
【详解】（1）[1]由图（a）可知，玻璃砖的直径为
（2）[2]光束经玻璃砖折射后照在挡板上的区域内，当入射角逐渐增大，折射光线消失的时候，就是光束在玻璃界面处发生了全反射。
（3）[3]当恰好发生全反射时，有
[4]代入数据可得
12． 2998 0.6 3.0 14 88.3
【详解】（1）[1]将G1改装成0～3V的电压表时需要串联电阻分压，分压电阻的阻值为
[2]将G2改装成量程为0～60mA的电流表时需要并联电阻分流，分流电阻的阻值为
（2）[3]U-I图像的纵截距表示电源电动势，可知
E=3.0V
[4]图像斜率表示内阻，有
（3）[5]根据闭合电路欧姆定律有
E=U+2Ir
整理并代入数据得
在非线性元件的伏安特性曲线图像中作出电源的I U图线如图所示
交点的横、纵坐标即为电路的工作点，此时
，
该电源的效率是
13．（1）F；（2）；（3）
【详解】（1）初始时对气缸受力分析有
（2）气缸开始下移的临界时静摩擦力达到了最大值，设此时压强为，由题意可知，活塞的横截面积与气缸底部的横截面积相同，此时对气缸受力分析有
由理想气体状态方程有
解得
（3）由于活塞缓慢移动，所以活塞移动过程中气体的压强不变，由之前的分析可知，气体的压强为
所以整个过程，气体做功为
由于气体体积变大，所以外界对气体做功为负值，数值与气体做功大小相等，由热力学第一定律有
解得
14．（1）；；（2）
【详解】（1）设第一次碰撞前小球的速度大小为，第一次碰撞后小球的速度大小为，圆盘的速度大小为；从小球由静止下落到第一次碰撞前的过程中，由动能定理有
弹性碰撞过程中，根据机械能守恒定律有
弹性碰撞过程中，根据动量守恒定律有
解得小球的速度大小
圆盘的速度大小
（2）圆盘向下运动时，由牛顿第二定律有
故从第一次碰撞后到圆盘速度减为零所需的时间
从第一次碰撞后到圆盘速度减为零下落的距离
设第一次碰撞与第二次碰撞的时间间隔为，则有
解得第一次碰撞与第二次碰撞的时间间隔
故第一次碰撞与第二次碰撞的时间间隔为。
15．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）设匀速速度为v，则AD、BC产生感应电动势
导体框的AB和CD边被导轨短路，电阻为零
等效内阻
总电流
匀速运动时
解得
（2）整个过程中，回路总产热
外接电阻R上产生的焦耳热
解得
（3）对导线框根据动量定理
根据
整理得
其中
解得
答案第10页，共10页