2023-2024学年安徽省六校教育研究会高三（下）月考物理试卷（2月）（含解析）

2023-2024学年安徽省六校教育研究会高三（下）月考物理试卷（2月）
一、单选题（本题共8小题，共32分）
1.如图所示，“嫦娥五号”探测器静止在月球水平表面处。已知探测器质量为，四条支架腿与竖直方向的夹角均为，月球表面的重力加速度为地球表面重力加速度的。下列说法正确的是( )
A. 每条腿对月球表面的正压力的方向均为竖直向下
B. 四条支架腿对月球表面的弹力大小为
C. 支架腿沿水平方向合力为零，每条支架腿水平方向分力为
D. 每条支架腿受到月球表面的作用力大小
2.如图所示是某排水管道的侧面剖视图。井盖上的泄水孔因杂物而堵塞，井盖与井口间密封良好但不粘连。设井盖质量，圆柱形竖直井内水面面积，图示时刻水面与井盖之间的距离，井内密封有压强刚好等于大气压强，温度的空气可视为理想气体，重力加速度。密封空气的温度始终不变。井盖每次被顶起后，都迅速回落再次封闭井内空气，此时空气压强重新回到，温度仍为。下列说法正确的是( )
A. 气体经历了等压变化，气体的分子势能减小
B. 气体对外界放出热量，分子平均动能不变
C. 若水面匀速上升，井盖相邻两次跳跃的时间间隔将变大
D. 从图示位置起，水面上涨后，井盖第一次被顶起
3.利用带电粒子在电磁场中的运动，制作出的质谱仪可测量粒子的比荷。在研究放射性元素射线性质的实验装置如图所示，左图是三类射线在垂直纸面向外的磁场中的偏转情况的示意图。右图是两块平行放置的金属板、分别与电源的两极、连接，放射源发出的射线从其上方小孔向外射出。下列说法错误的是( )
A. 放射源可以打出三类射线，说明同时发生、、衰变
B. 射线穿透能力最弱，速度也最慢，打到板的是射线
C. 为电源正极，到达板的为射线，不偏转的是射线
D. 正负极判断看射线在两板间的轨迹，比荷大的偏向板
4.练习钢琴和音乐课上常用到的一款节拍器，如图节拍器中有摆杆，摆杆在标度尺左右摆动，有规律的发出节拍声。其中标度尺标出摆振动时每分钟发出的节拍声次数，摆杆上有个可上下移动的摆锤。摆锤位置所对标尺数，就表该摆每分钟振动的节拍数次全振动有两次节拍数，由此可算出摆的振动周期。改变摆锤的位置就可以改变它的振动周期。下列说法正确的是( )
A. 节拍器上数值虽不清晰，但摆锤位置上移时摆动的频率变大
B. 摆锤上下移动时即使在不同的位置，发出的声音声速都相同
C. 音乐教室有两个相同节拍器，同时工作能听到类似音叉的共振现象
D. 声波、水波和光波一样，波传播方向和振动方向相类似，都是横波
5.智能寻迹小车上装有传感器，会自动识别并沿水平面内的黑色轨迹行驶，黑色轨迹上标有数值的短线为分值线。比赛时，小车从起点出发，以停止时车尾越过的最后一条分值线的分数作为得分。为能让小车及时停下来获得高分，需要测试小车的刹车性能。小庐同学在平直路面上做了刹车实验。图是刹车过程中位移和时间的比值与之间的关系图像。下列说法正确的是( )
A. 由图像知刹车过程中加速度大小为
B. 从开始刹车时计时经，位移大小为
C. 某次得分分一定是刹车阻力偏小造成的
D. 车轮与地面间的动摩擦因数大约是
6.我国在探索宇宙文明过程中取得了重大突破，中国科学院高能物理研究所公布：在四川稻城的高海拔观测站，成功捕获了来自天鹅座万年前发出的信号。若在天鹅座有一质量均匀分布的球形“类地球”行星，其密度为，半径为，自转周期为，引力常量为，则下列说法正确的是( )
A. 该“类地球”行星的同步卫星的运行速率为
B. 该“类地球”行星的同步卫星的轨道半径为
C. 该“类地球”行星表面重力加速度在两极的大小为
D. 该“类地球”行星的卫星在行星表面附近做匀速圆周运动的速率为
7.如图所示，弹簧的一端固定在竖直墙上，质量为的光滑弧形槽静止在光滑水平冰面上，底部与水平面相切，一个质量为的小球从弧形槽高处由静止开始下滑，不计空气阻力，下列说法正确的是( )
A. 在下滑过程中弧形槽对小球的弹力一定与圆弧面垂直，且弹力始终不做功
B. 在小球与弹簧接触时，弹簧始终处于压缩状态，且小球机械能一直减小
C. 因小球质量小于圆弧槽质量，小球与弹簧反弹后一定与圆弧形槽多次相碰
D. 小球离开弹簧后，球和弧形槽系统机械能守恒，小球不能回到弧形槽处
8.如图所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表。下列说法正确的是( )
A. 滑动变阻器的滑动触头向上滑，消耗的功率变大
B. 滑动变阻器的滑动触头向上滑，电压表示数变大
C. 滑动变阻器的滑动触头向上滑，电流表示数变小
D. 若闭合开关，则电流表示数变大，示数也变大
二、多选题（本题共2小题，共10分）
9.如图所示为“中国天眼”维护时的示意图。为不损伤望远镜球面，质量为的工作人员被悬在空中的氦气球拉着，当他在离底部有一定高度的望远镜球面上缓慢行走时，氦气球对其有大小恒为，方向竖直向上的拉力作用。为尽可能保护镜面，工作人员对镜面的作用力不超过，若将人视为质点。下列说法正确的( )
A. 工作人员缓慢行走时对球面有竖直向下的大小为的作用力
B. 为维修更高处的镜面，工作人员需获得竖直向上加速度，此时镜面安全
C. 设镜面为光滑半球形，工作人员从最高处不慎滑下，到达镜面底端时镜面仍安全
D. 设镜面光滑，从半球形顶端无初速下滑，水平加速度最大位置处重力功率已减小
10.霍尔推进器某局部区域可抽象成如图所示的模型。平面内存在竖直向下的匀强电场和垂直坐标平面向里的匀强磁场，磁感应强度为。质量为、电荷量为的粒子从点沿轴正方向水平入射。入射速度为时，粒子沿轴做直线运动；入射速度小于时，粒子的运动轨迹如图中的虚线所示，且在最高点与在最低点所受的合力大小相等。不计重力及电子间相互作用。下列说法正确的是( )
A. 电场场强大小，粒子带负电
B. 若粒子入射速度为，最高的速度为
C. 若粒子在点无初速释放，电场力做功最大值
D. 若粒子在点无初速释放，一个周期内洛伦兹力的冲量
三、实验题（本题共2小题，共20分）
11.某探究小组利用如图甲所示的实验装置探究加速度与质量的关系。首先平衡小车所受的摩擦力，保持砂和砂桶的质量一定。接通电源，释放小车。多次改变小车的质量，利用位移传感器测出对应的位移并描绘图像。
图乙为小车质量时位移传感器记录下描绘的图。由图可知，此时小车的加速度____。
该小组根据数据画出了加速度的倒数和小车质量的图像如图丙所示，图丙中图线没有过原点，小组讨论后认为图线确实不应该过原点。请用所学知识分析，图丙中____，利用题中信息求出实验中砂和砂桶的质量_____。结果保留位有效数字，当地重力加速度
12.测电阻有多种方法。
甲同学用多用电表欧姆挡直接测量待测电阻的阻值。某次测量时，多用电表表盘指针如左下图所示。已知他选用欧姆挡的倍率为“”，则的测量值为_____。

乙同学用如右上图所示的电路，测量待测电阻的阻值。某次实验，电流表的示数为，电压表的示数为，则电阻的测量值为_____。若不考虑偶然误差，该测量值与的真实值相比_____选填“偏小”或“偏大”。
丙同学用如左下图所示的电路，测量待测电阻的阻值。操作步骤如下：先将开关接，调节滑动变阻器，读出电流表的示数；再将开关接，保持不变，调节电阻箱，使电流表的示数仍为，记下此时电阻箱的阻值为。则的测量值为_____；电流表内阻对测量结果_____选填“有”或“无”影响。

丁同学用如右上图所示的电路，测量电流计内阻的阻值，操作步骤如下：先闭合开关，调节，使电流计指针满偏；再闭合开关，保持不变，调节使得电流计指针半偏，记下此时的值为，则的测量值为_____；若不考虑偶然误差，电流计内阻的测量值_____选填“大于”“等于”或“小于”其真实值。
四、计算题（本题共3小题，共38分）
13.宝石外观光彩夺目，部分原因是由于其特殊的成品形状可发生多种光学效应。如图为某宝石的剖面图，一条光线由边从空气射入宝石，入射角为，经过折射后，折射角为，该折射光线第一次射到边，刚好发生全反射。已知空气中的光速终，求：
该光线在宝石中的速度大小；
大小。
14.如图所示，平面直角坐标系第三象限内存在沿轴正方向的匀强电场，电场强度为，第一象限内存在垂直坐标平面的匀强磁场未画出，是长度为的绝缘挡板，放在第一象限中，使构成边长为的正方形。一带电量为、质量为的带正电粒子，由第三象限中的点以沿轴正方向的初速度射出，经过一段时间恰好从位置进入第一象限，运动到点的速度为，速度方向与轴正方向夹角为，带电粒子与挡板发生弹性碰撞，经过一次碰撞后从点离开第一象限，不计粒子的重力。
求粒子初始位置的横坐标；
求第一象限中磁感应强度的方向与大小；
调整粒子发射初速度大小与电场大小，初速度方向与电场方向不变，使粒子仍从点进入第一象限，在点与挡板第一次发生碰撞，求发射初速度大小。
15.如图甲所示，由粗细均匀的金属丝绕制而成的正方形线圈固定在绝缘滑块上，线圈和滑块的总质量为匝数为，边长为，水平面粗糙，滑块与水平轨道之间的动摩擦因数为，矩形线圈总阻值，滑块的右侧有一长为、宽为的长方形磁场区域。磁场方向垂直纸面向里，且线框的上边界与磁场区域的中间线重合。现给滑块施加一水平向右的外力，使整个装置以恒定的速度通过磁场区域，从线框进入磁场瞬间开始计时，磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示，重力加速度为。求：
正方形线框进入磁场时，线框中的电流是多少？
正方形线框刚要全部进入磁场时滑块与地面间摩擦力应为多大？
正方形线框从刚进入磁场到刚好离开磁场的过程中，外力做的功为多少？
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【详解】弹力的方向垂直接触面指向受力物体，故每条腿对月球表面的正压力的方向均为竖直向下，故A正确；
B.竖直方向上，四条支架腿对月球表面的弹力大小等于探测器的重力，大小为
故B错误；
D.探测器静止，根据平衡条件有
每条支架腿受到月球表面的作用力大小
故D错误；
C.探测器静止，则支架腿沿水平方向合力为零，每条支架腿水平方向分力为
故C错误。
故选A。
2.【答案】
【解析】
【详解】井盖被顶起时，井内气体的压强逐渐变大，满足等温变化，空气可视为理想气体，则分子势能为，故A错误；
B.气体体积减小，外界对气体做功，温度不变，则内能不变，根据热力学第一定律
，
即
气体对外界放出热量，分子平均动能不变，故B正确；
C.当井盖刚好被顶起来时井内空气的压强为
可得水面与井盖距离和下一次顶起井盖水面上涨高度 之间的关系，根据玻意耳定律
代入得
随着的减小， 也随之减小。因此水面匀速上涨的情况下，井盖相邻两次跳跃时间间隔变小，故C错误；
D.从当前状态到第一次顶起井盖，密封部分气体经历等温过程
水面上升的距离为
故D错误。
故选B
3.【答案】
【解析】
【详解】从右图可以看出，到达两极板的粒子做类平抛运动，到达极板的粒子的竖直位移小于到达板粒子的，粒子在竖直方向做匀速直线运动，则据平抛运动公式，知两个粒子初速度相差约倍，但两者比荷相差几千倍，两极板电压相同，比荷小的飞行距离短，所以电子的竖直位移小，故达到极板距离小，是射线，极板带正电，为电源的正极。
本题选错误的，故选B。
4.【答案】
【解析】
【详解】摆锤位置上移，其每分钟发出的节拍声次数减少，由
可知，周期变大，根据周期与频率的关系可知，其频率变小，故A错误；
B.声波在同一种介质中传播的速度相同，故B正确；
C.当驱动力的频率等于固有频率时，物体做受迫运动的振幅达到最大值，这种现象称为共振。所以音乐教室有两个相同节拍器，同时工作不属于共振现象，故C错误；
D.声波是纵波，不是横波，故D错误。
故选B。
5.【答案】
【解析】
【详解】根据
可得
由图像可知
解得
故A错误；
B.刹车停止的时间为
从开始刹车时计时经过车已经停止，该车的位移大小为
故B正确；
C.某次得分分，刹车距离偏大，根据牛顿第二定律
根据运动学规律
知，能是刹车阻力偏小或者是开始刹车时的速度偏大造成的，故C错误；
D.动摩擦因数指没刹车时对应的数值，刹车后的加速度是，而不是滑行的加速度，故D错误。
故选B。
6.【答案】
【解析】
【详解】根据匀速圆周运动线速度公式以及行星的同步卫星周期 ，可知其运行速率为
为该“类地球”行星的同步卫星的轨道半径，并不是，故A错误；
B.根据万有引力提供向心力
“类地球”行星的质量为
该“类地球”行星的同步卫星的轨道半径为
故B错误；
C.该“类地球”行星表面重力加速度在两极处有
解得
故C正确；
D.根据万有引力提供向心力
该“类地球”行星的卫星在行星表面附近做匀速圆周运动的速率为
故D正确。
故选CD。
7.【答案】
【解析】
【详解】因为光滑弧形静止在光滑水平面上，则可知小球下落，小球和弧形槽整体在水平方向上动量守恒，小球获得水平向右的速度，弧形槽获得水平向左的速度，可知在小球下滑的过程中小球给弧形槽做正功，则弧形槽给小球的弹力做负功，故A错误；
B.当小球压缩弹簧的过程中，弹簧和小球组成的系统的机械能守恒，但弹簧对小球的弹力做负功，故小球机械能减小，当小球的速度减小到零之后，不能静止，反向弹回，此时弹簧对小球的弹力做正功，小球机械能增加，故B错误；
球第一次下滑至底端，向右速度大于圆弧槽速度，经弹簧反弹后的小球会追及圆弧槽与之再次碰撞后，质量数值关系没明确，所以小球再次向右的速率可能大于圆弧槽也可能小于圆弧槽速率，若大则发生多次，若小仅发生一次碰撞；在小球离开弹簧后，只有重力和系统内弹力做功，故小球和弧形槽组成的系统机械能守恒，由于球与弧形槽组成的系统总动量水平向左，球滑上弧形槽的最高点时两者共速，则此时共同速度也必须水平向左，则二者从静止开始运动到共速状态，系统的动能增加，重力势能一定要减小，小球上升的最大高度要小于 ，故C错误，D正确。
故选D。
8.【答案】
【解析】
【详解】滑动变阻器的滑动触头 向上滑，理想变压器副线圈总电阻增大，副线圈总电流减小，则原线圈的电流变小，故 消耗的功率变小，故A错误；
B.滑动变阻器的滑动触头 向上滑，副线圈总电流减小， 端分压减小，则电压表示数变大，故B正确；
C.滑动变阻器的滑动触头 向上滑，电压表示数变大， 端电流增加，则电流表 示数变大，故C错误；
D.若闭合开关 ，并联支路增加，总电阻变小，则副线圈中 的电流变大，分压变大，则 分压变小，电流变小， 示数变小；电流表 示数随副线圈电流的变大而变大，故D错误。
故选B。
9.【答案】
【解析】
【详解】对工作人员分析可知
求得
工作人员缓慢行走时对球面有竖直向下的大小为 的作用力，故A正确；
B.为维修更高处的镜面，工作人员需获得竖直向上加速度 ，由牛顿第二定律可得
求得
，
故B正确；
C.工作人员从最高处不慎滑下，到达镜面底端，由动能定理可得
在最低点可得
求得
，
故C错误；
D.设水平加速度最大位置与圆心的连线和水平方向的夹角为 ，根据动能定理可得
联立求得
当 时水平加速度最大，设速度的竖直方向分量最大时物体与圆心的连线和水平方向的夹角为
求得
比较可得
从半球形顶端无初速下滑，水平加速度最大位置处重力功率已减小，故D正确。
故选ABD。
10.【答案】
【解析】
【详解】当入射速度为时，粒子沿轴做直线运动，则有
可得电场场强大小为
若入射速度小于时，则
且粒子向上偏转，则受到向上的电场力，因为粒子受到的电场力方向与场强方向相反，则粒子带负电，故A正确；
B.若粒子入射速度为 ，可将入射速度分解为水平向右的速度 和水平向左的速度 ，可看成水平向右的匀速直线运动和顺时针的匀速圆周运动，最高的速度为
故B错误；
C.若粒子在点无初速释放，可分解为水平向右的速度 和水平向左的速度 ，可看成水平向右的匀速直线运动和顺时针的匀速圆周运动，最高点的速度为
电场力做功的最大值为
故C错误；
D.在磁场中运动的周期为
电场力冲量的大小为
一个周期内洛伦兹力的冲量为
故D错误。
故选A。
11.【答案】
【详解】根据
得
当小车质量为时，此时砂和砂桶仅受重力作用，加速度大小为，则为
因为实验中已平衡小车所受的摩擦力，故此时对进行受力分析得
得

【解析】详细解答和解析过程见答案
12.【答案】 ； ； 偏大 ； ； 无 ； ； 小于；
【解析】【分析】
该题考查测电阻实验相关知识。熟知实验原理、操作方法和步骤、实验注意事项是解决本题的关键。
根据选用欧姆挡的倍率和指针位置读数；根据欧姆定律求解，电流表采用内接法由此分析误差；、根据闭合电路欧姆定律并结合电路图分析误差；
【解答】
选用欧姆挡的倍率为“”，则 的测量值为
某次实验，电流表的示数为，电压表的示数为，则电阻 的测量值为
电路图中电流表采用内接法，误差来源于电流表的分压，使得电压表读数大于待测电阻的真实电压，则该测量值与 的真实值相比偏大。
先将开关接时，根据闭合电路欧姆定律可得
先将开关接时，根据闭合电路欧姆定律可得
可知 的测量值为 ；电流表内阻对测量结果无影响。
先闭合开关 ，调节 ，使电流计指针满偏；则有
再闭合开关 ，保持 不变，调节 使得电流计指针半偏，记下此时 的值为 ，则有
则有
可知 的测量值为 ；
若不考虑偶然误差，由于
则有
可得
则电流计内阻的测量值小于其真实值。
13.【答案】 ；
【详解】设该光线在该宝石的折射率为 ，速度为 ，光在 边折射，由折射定律
得
又由
可知
光在 边恰好发生全反射，有
解得

【解析】详细解答和解析过程
14.【答案】 ；磁场方向垂直纸面向里， ；
【详解】设初始位置与之间的水平距离为，竖直距离为，运动时间为，则
由牛顿第二定律得
水平位移
粒子初始位置的横坐标为
若粒子要和挡板相碰，受力方向在速度左侧，可得磁场方向垂直纸面向里，带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，如图所示
根据洛伦兹力提供向心力有
由点的对称性可知，带电粒子和挡板在挡板中点相碰，由几何关系可得
设 ，可得
则
带电粒子运动半径为
联立解得
根据题意，做出带电粒子运动轨迹，如图所示。
根据几何关系有
根据洛伦兹力提供向心力有
发射初速度为
解得

【解析】详细解答和解析过程见答案
15.【答案】；；
【详解】正方形线框刚进入磁场时，线框切割磁感线产生的感应电动势
由闭合电路的欧姆定律可知，线框中的电流
代入数据解得
正方形线框全部进入磁场所用的时间为
在此时间内，磁感应强度不变，均为 ；线框将要全部进入磁场时，右边导线受到向左的安培力，大小为
线框的上边所受的安培力向下，大小为
滑块所受滑动摩擦力为
代入数据解得
正方形线框刚进入磁场时的外力大小为
代入数据解得
线框全部进入过程中外力所做的功为
线框整体在磁场中运动的时间为
则 内有
代入数据解得
线框中有沿顺时针方向的电流，电流大小为
线框完全进入磁场瞬间，磁感应强度发生变化，线框的上边受到向上的安培力，大小为
则 内外力做的功
代入数据解得
后线框中无电流，此时直到线框完全离开磁场，外力做的功
代入数据解得
故整个过程外力做的总功为

【解析】详细解答和解析过程见答案
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