2023-2024学年广东省百校联考高三（下）月考物理试卷（2月）（含解析）

2023-2024学年广东省百校联考高三（下）月考物理试卷（2月）
一、单选题（本题共6小题，共24分）
1.如图甲所示的离子式火灾自动报警器因稳定性好、安全性高的特点而被广泛应用，其内部装有一个放射源和两个电极，如图乙所示，放射源衰变释放的射线使两个电极间的空气电离而导电，当火灾发生时，由于空气中烟雾的阻挡，导致工作电路的电流减小，当通过检流器的电流小于某值时，检流器便控制外电路的蜂鸣器报警并洒水灭火，下列说法正确的是( )
A. 温度不影响放射源的半衰期
B. 放射源释放的射线贯穿本领最强
C. 放射源释放的射线不能使空气电离
D. 放射源释放的射线经过极板时会发生偏转
2.“神舟十七号”载人飞船于北京时间年月日时分成功发射，航天员将进行一系列空间科学研究。神舟飞船与空间站对接后，组合体在距地表高度约为的倾斜轨道上做匀速圆周运动，周期约为，下列说法正确的是( )
A. 组合体的线速度略大于
B. 组合体的加速度比地球同步卫星的加速度小
C. 航天员在空间站内处于完全失重状态
D. 空间站内的航天员每天经过赤道正上方次
3.如图所示，激光笔发出的一束单色光由空气斜射到水面上的点时，同时发生折射和反射，若仅减小入射角，则折射光线与反射光线的夹角将( )
A. 减小水 B. 增大 C. 不变 D. 无法确定
4.如图所示，劲度系数为的轻质弹簧上端固定在天花板上，下端连接一质量为，可视为质点的小球，将小球托起至点，弹簧恰好处于原长，松手后小球在竖直方向做简谐运动，小球最远能到达点，点为的中点，重力加速度大小为，下列说法正确的是( )
A. 小球在点时的机械能最小 B. 小球经过点时的加速度大小为
C. 小球在点时受到的弹力大小为 D. 、两点间的距离为
5.游乐场中的“旋转飞椅”用钢绳悬挂在水平转盘边缘的同一圆周上，转盘绕穿过其中心的竖直轴转动。甲、乙两人同时乘坐“旋转飞椅”时可简化为如图所示的模型，甲对应的钢绳长度大于乙对应的钢绳长度，当转动稳定后，甲、乙对应的钢绳与竖直方向的夹角分别为、钢绳的质量不计，忽略空气阻力，则转动稳定时( )
A. 甲、乙两人所处的高度可能相同
B. 甲、乙两人到转轴的距离可能相等
C. 与可能相等
D. 甲、乙两人做圆周运动时所需的向心力大小可能相等
6.如图甲所示，“回回炮”是一种大型抛石机。将石块放在长臂一端的石袋中，在短臂端挂上重物。发射前将长臂端往下拉至地面，然后突然松开，石袋中的石块过最高点时就被抛出。现将其简化为图乙所示的模型、将一质量、可视为质点的石块装在长的长臂末端的石袋中，初始时长臂与水平面的夹角为，松开后长臂转至竖直位置时，石块被水平抛出，落在水平地面上，测得石块落地点与点的水平距离为，以地面为零势能面，不计空气阻力，取重力加速度大小，下列说法正确的是( )
A. 石块被水平抛出时的重力势能为 B. 石块被水平抛出时的动能为
C. 石块被水平抛出时的机械能为 D. 石块着地时重力的功率为
二、多选题（本题共4小题，共22分）
7.如图所示，质量为的薄木板静置在足够大的水平地面上，一质量为、可视为质点的物块以的速度从左端滑上木板，恰好能到达木板的右端。已知物块与木板间的动摩擦因数为，木板与地面间的动摩擦因数为，取重力加速度大小，下列说法正确的是( )
A. 木板的长度为 B. 木板能沿地面运动的最大距离为
C. 滑动摩擦力对物块的冲量大小为 D. 静摩擦力对物块的冲量大小为
8.中国古代屋脊两头，有一仰起的龙头，龙口吐出伸向天空且曲折的金属“舌头”，“舌根”连接一根直通地下的细铁丝、起到避雷的作用。当一团雷云位于房屋正上方时，屋顶的避雷针顶端聚集大量电子，图中虚线为等势面，下列说法正确的是( )
A. 雷云带正电 B. 避雷针的电势比雷云的电势高
C. 电子的运动方向始终与图中等势面垂直 D. 避雷针顶端不断向空气释放电子中和雷云
9.实验室中手摇发电机的原理如图所示，两磁体间的磁场视为匀强磁场，磁感应强度大小为，发电机的正方形线圈绕轴以转速匀速转动。已知线圈的边长为，匝数为，总电阻为，外接小灯泡的电阻为。其余电阻不计，下列说法正确的是( )
A. 回路中感应电动势的峰值为 B. 小灯泡两端的电压为
C. 通过小灯泡的电流为 D. 小灯泡的功率为
10.芯片制作工艺是人类科技的结晶，而制造芯片的光刻机，是通过许多国家的顶级公司通力合作制造的精密的大型设备。如图所示，芯片制作工艺中有一种粒子分析器，它由加速电场、静电分析器和磁分析器组成，加速电场的电压为，静电分析器通道中心线的半径为，通道内均匀辐射电场在中心线处的电场强度大小为，磁分析器有范围足够大的有界匀强磁场，磁感应强度大小为、方向垂直纸面向外。氕、氘、氚核以不同的速度进入加速电场，能沿静电分析器中心线运动的粒子会从小孔进入磁分析器，最终打到胶片上。已知氕、氘、氚核所带的电荷量均为，质量分别为、、，不计粒子间的相互作用及粒子受到的重力，下列说法正确的是( )
A. 能进入磁分析器的粒子的初动能相等
B. 氕、氘核打到胶片上的间距为
C. 氘、氚核打到胶片上的间距为
D. 氕、氚核打到胶片上的间距为
三、实验题（本题共2小题，共12分）
11.如图甲所示，某兴趣小组在探究加速度与力、质量的关系实验中，将一端带定滑轮的长木板放在水平实验桌面上，小车的左端通过轻细绳跨过定滑轮与砝码盘相连，小车的右端与穿过打点计时器的纸带相连。
用小木块把木板垫高后，在不挂砝码盘的情况下，轻推一下小车，直到打点计时器打出一系列间距均匀的点。
在平衡摩擦力后，保持小车的质量不变的情况下，改变砝码盘中砝码的质量，重复实验多次，通过纸带得到多组对应的加速度，根据实验数据描点作出了如图乙所示的图像，图线不过坐标原点的原因可能是_____，图线末端发生弯曲的原因是_____。
A.砝码的质量过大
B.平衡摩擦力不足
C.实验中忽略了砝码盘的质量
将木板调节至水平，并将图中小车换成质量为的滑块，重复上述过程，描点发现滑块的加速度较小时图线为直线，如图丙所示，进而得到滑块与木板间的动摩擦因数，滑块与木板间的动摩擦因数的测量值_____填“大于”“等于”或“小于”真实值。
12.某实验小组用电压表量程为、内阻约为，电流表量程为，内阻约为，定值电阻，滑动变阻器、两节干电池电动势均为，内阻均不到、开关及导线等器材测量电阻的阻值约为。
，两位同学采用伏安法进行测量：
同学用如图甲所示的内接法测量，得到多组电压表示数和电流表示数的数据，根据每组数据计算出对应的电阻，再求出电阻的平均值作为待测电阻的测量值；
同学用如图乙所示的外接法测量，根据测得的数据，作出图线，然后算出图线的斜率，将作为待测电阻的测量值。
关于，两同学测得的结果，_____填“”或“”同学的测量结果更精确，测量值_____填“大于”“等于”或“小于”真实值。
同学设计了如图丙所示的电路进行实验，操作步骤如下：
正确连接实验电路后，调节滑动变阻器的滑片至左端；
闭合、，调节滑动变阻器的滑片，使电流表满偏；
保持滑动变阻器的滑片不动，断开，此时电流表的示数为；
待测电阻_____保留三位有效数字。
四、计算题（本题共3小题，共42分）
13.某实验小组受酒店烟雾报警器原理启发，设计了如图所示的温度报警装置，在竖直放置的圆柱形容器内用面积、质量的活塞密封一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动，整个装置倒贴在水平天花板上，开始时房间的热力学温度，活塞与容器顶部的距离，在活塞下方处有一压力传感器制成的卡口，环境温度缓慢升高时容器内气体温度也随之升高，当传感器受到的压力大于时，就会启动报警装置。已知大气压强恒为，取重力加速度大小，求：
封闭气体开始的压强；
触发报警装置的热力学温度。
14.如图所示，空间存在垂直纸面向里的有界匀强磁场，磁场区域上、下边界水平，高度，磁感应强度大小。把边长、质量的匀质刚性金属框从距磁场上边界高处由静止释放，金属框运动过程中始终在竖直平面内无旋转并恰好匀速通过磁场区域，不计空气阻力，取重力加速度大小，求：
金属框的电阻；
金属框通过磁场的过程中产生的热量。
15.如图所示，质量为的小球与质量为的小球通过长为的轻质柔软细绳连接，现用手提着小球，使小球距地面的高度也为。松手后两球由静止开始自由下落，小球与地面碰后速度大小不变、方向相反，两小球的碰撞为弹性正碰。细绳绷直后两小球以相同的速度继续运动，碰撞时间均极短，重力加速度大小为。求：
从松手到两小球第一次碰撞的时间；
细绳绷直后小球距地面的最大距离。
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【详解】放射性元素衰变的快慢由核内部自身的因素决定，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系。A正确；
B.放射源释放的 射线电离能力最强，贯穿本领最弱。B错误；
C.放射源释放的 射线贯穿本领较强，电离能力较强，能使空气电离。C错误；
D.放射源释放的 射线为光子，带电荷量为，经过极板时不会发生偏转。D错误；
故选A。
2.【答案】
【解析】
【详解】组合体的线速度略小于，故A错误；
B.根据
解得
因组合体的轨道半径较小，故组合体的加速度比地球同步卫星的加速度大，故B错误；
C.航天员在空间站内处于完全失重状态，故C正确；
D.组合体做匀速圆周运动的周期约为，则航天员每天经过赤道正上方
故D错误。
故选C。
3.【答案】
【解析】
【详解】若入射角由 减小了 ，则反射角也减小了 ，折射角也相应减小，由几何知识可知折射光线与反射光线的夹角将增大。
故选B。
4.【答案】
【解析】
【详解】小球与弹簧组成的系统机械能守恒，小球在点时弹簧处于原长，弹簧的弹性势能为零，小球的机械能最大，故A错误；
B.点为小球的平衡位置，小球经过点时的加速度大小为，故B错误；
C.小球在点时仅受重力作用，加速度大小为，根据对称性可知，小球在点时的加速度大小也为，根据
小球在点时受到的弹力大小为，故C正确；
D.小球在点时有
、两点间的距离为
故D错误。
故选C。
5.【答案】
【解析】
【详解】稳定时两人的角速度相同，设人沿绳方向到转轴的距离为，有
解得
由于
则
故 与 不可能相等，故C错误；
A.设水平转盘离地的高度为 ，甲、乙两人所处的高度
则
甲、乙两人所处的高度可能相同，故A正确；
B.设圆盘的半径为 ，甲、乙两人到转轴的距离
可得
故B错误；
D.因两人的质量未知，甲、乙两人做圆周运动时所需的向心力大小可能相等，故D正确。
故选AD。
6.【答案】
【解析】
【详解】石块被水平抛出时的高度为
重力势能为
故A错误；
B.石块被水平抛出后做平抛运动，竖直方向有
水平方向有
联立解得
石块被水平抛出时的动能为
故B错误；
C.石块被水平抛出时的机械能为
故C正确；
D.根据 ，可得石块着地时竖直分速度为
石块着地时重力的功率为
故D错误。
故选C。
7.【答案】
【解析】
【详解】物块的加速度
对木板，根据牛顿第二定律
解得
设经历 时间，物块、木板共速，共速时的速度为 ，则
解得
，
共速后，物块、木板的加速度为
两者运动的 图像如图所示，木板的长度为
木板能沿地面运动的最大距离为
故AB错误；
C.滑动摩擦力对物块的冲量大小为
故C错误；
D.物块受到的静摩擦力为
物块受到的静摩擦力的时间为
静摩擦力对物块的冲量大小为
故D正确。
故选D。
8.【答案】
【解析】
【详解】屋顶的避雷针顶端聚集大量电子，可知雷云带正电，故A正确；
B.雷云带正电，所以避雷针的电势比雷云的电势低，故B错误；
根据电荷间的相互作用可知，避雷针顶端不断向空气释放电子中和雷云，电子的运动方向未知，所以电子的运动方向不会始终与图中等势面垂直，故C错误，D正确。
故选AD。
9.【答案】
【解析】A.回路中感应电动势的峰值为
故A错误；
C.回路中感应电动势的有效值为
通过小灯泡的电流为
故C正确；
B.小灯泡两端的电压为
故B错误；
D.小灯泡的功率为
故D正确。
故选CD。
10.【答案】
【解析】
【详解】在加速电场中，根据动能定理有
可知，能进入磁分析器的粒子的初动能相等，故A正确；
在静电分析器和中，对氕、氘、氚核，由电场力提供向心力，则有
， ，
在磁场中，由洛伦兹力提供向心力，对氕、氘、氚核有
， ，
解得
， ，
则氕、氘核打到胶片上的间距为
氘、氚核打到胶片上的间距为
氕、氚核打到胶片上的间距为
故BC错误，D正确。
故选AD。
11.【答案】 小于
【详解】根据图乙可知，当砝码盘中砝码的质量达到一定数值时，小车才开始有加速度，所以图线不过坐标原点的原因可能是平衡摩擦力不足；
故选B。
以小车为对象，根据牛顿第二定律可得
设砝码盘的质量为 ，以 为对象，根据牛顿第二定律可得
联立可得
可知，砝码的质量过大会使得图线末端发生向下弯曲，值趋近于重力加速度大小。
故选A。
设砝码盘的质量为 ，由图丙横轴截距可得
解得动摩擦因数的真实值为
可知滑块与木板间的动摩擦因数的测量值小于真实值。

【解析】详细解答和解析过程见答案
12.【答案】 大于
【详解】为了尽可能减小实验误差，根据
可知电流表内接法测量结果更精确，故A同学的测量结果更精确。
测量值为电阻 与电流表的串联电阻，测量值大于真实值。
电流表满偏时，电路中的总电阻为
断开 时电路中的总电阻为
则
解得

【解析】详细解答和解析过程见答案
13.【答案】 ；
【解析】设气体的初始压强为 ，对活塞受力分析，由平衡条件有
得
设报警时的压强为 ，对活塞受力分析，由平衡条件有
得
由理想气体状态方程得
得
14.【答案】；
【详解】设金属框进入磁场时的速度大小为 ，回路中产生的电动势为 ，有
根据平衡条件有
解得
金属框通过磁场的过程中产生的热量等于克服安培力做的功，有
解得

【解析】详细解答和解析过程见答案
15.【答案】 ；
【解析】球落地所需时间为
此时两球的速度为
设还需 时间相遇，则有
解得
从松手到两小球第一次碰撞的时间为
此时距离地面的高度为
根据速度时间公式可知两球碰前的速度分别为
，
两小球的碰撞为弹性正碰，规定向下为正方向，根据动量守恒定律及能量守恒定律有
解得
， 舍去
，
设经 绳子绷直，则有
此时、两球的速度分别为
细绳绷直后两小球以相同的速度继续运动，根据动量守恒定律有
小球一起上升过程中，根据运动学规律有
解得
则细绳绷直后小球距地面的最大距离为
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