湖南衡阳名校2024届高三复习周练3月第1周 物理试题（含解析）

2024年3月份第1周
物理
一、单选题
1．如图所示，空间存在三个相邻的水平面M、N和Q，水平面M、N之间的距离为h，其间区域存在水平向右的匀强电场，水平面N、Q之间区域存在大小相等、方向水平向左的匀强电场。质量为m、电荷量为q的带正电小球从电场上边界M的P点由静止释放，经过电场中边界N，最终从电场下边界Q离开。已知小球到达电场下边界Q时的速度方向恰好竖直向下，且此时动能为其经过电场中边界N时动能的2.56倍。不计空气阻力，重力加速度大小为g。下列说法正确是( )
A.水平面N、Q之间的距离为
B.匀强电场的电场强度大小为
C.小球在M、N之间区域做平抛运动
D.小球在M、N间减小电势能小于在N、Q间增加电势能
2．中国新一代粒子研究利器“超级陶粲”装置近日正式启动，静电分析器是其重要组成部分。静电分析器的两电极之间存在如图所示的静电场，该静电场中任意一点电场方向均沿半径方向指向圆心，大小均满足（k为与装置有关的常数，r为该点到圆心O的距离）。某次实验中、粒子由入射口P进入静电分析器，分别沿轨迹Ⅰ、Ⅱ仅在电场力作用下做圆心为O的匀速圆周运动，最后从Q射出，则两粒子运动时具有相同的( )
A.速率 B.角速度 C.动量大小 D.动能
3．如图所示，水平地面上固定一半径为的半圆形障碍物，有一小球自地面上A点以初速度斜向上射出。取重力加速度，为使小球能够越过障碍物，则发射速度的最小值为( )
A. B. C. D.
4．采用降噪技术的耳机是通过主动产生一列声波来抵消噪音。某段噪音信号如图所示，以下主动产生的信号中可以最大程度的消除该噪音信号的是( )
A.
B.
C.
D.
5．如图所示是交流发电机的示意图。装置中两磁极之间产生的磁场可近似为匀强磁场，磁感应强度大小为B，n匝正方形线框abcd绕垂直于匀强磁场的转轴匀速转动，角速度为ω，线框的边长均为l，总电阻为R。图示时刻线框平面刚好与磁场垂直，取线框中感应电流方向为正方向，以图示时刻为时刻，则该线框中产生的感应电流的表达式是( )
A. B. C. D.
6．某交流发电机正常工作时的电动势为，如果发电机转子转速提高一倍，线圈匝数也同时增加一倍，其他条件不变，则发电机的电动势为( )
A. B. C. D.
7．如图所示是“探究电磁感应的产生条件”的实验装置，下列情况中不会引起电流表指针偏转的是( )
A.闭合开关时 B.断开开关时
C.闭合开关后一段时间 D.闭合开关后移动变阻器的滑片时
8．图甲是一款手机无线充电接收器，将其插入原本没有无线充电功能的手机的接口，并贴于手机背部，再将手机放在无线充电器上即可实现无线充电。其工作原理如图乙所示，其中送电线圈和受电线圈匝数比，受电线圈中所接电阻的阻值。当ab间接上220V的正弦交变电源后，受电线圈中产生电流给手机充电；充电时，受电线圈中的电流为4A，此时手机两端的电压为6V。若把装置线圈视为理想变压器、手机充电时，下列说法正确的是( )
A.cd间电压为
B.送电线圈中电阻
C.送电线圈和受电线圈线电流频率之比为
D.送电线圈连接恒压直流电源时也可以实现对手机充电
9．如图甲是研究光电效应规律的实验装置图，用绿光照射阴极K，实验测得电流I与电势差满足图乙所示规律，电子的电荷量约为，下列关于该实验的说法正确的是( )
A.光电子的最大初动能为0.64 eV
B.每秒钟阴极逸出的光电子数约为个
C.滑动变阻器滑片从图示位置向右滑动，电流计示数一定增大
D.如果改用紫光照射阴极K，饱和光电流一定变大
10．如图所示，理想变压器原线圈输入电压，副线圈电路中为定值电阻，R是滑动变阻器，和是理想交流电压表，示数分别用和表示。和是理想交流电流表，示数分别用和表示。下列说法正确的是( )
A．和分别为原副线圈两端电压的瞬时值
B．和与变压器的原副线圈匝数成正比
C．滑片P向下滑动过程中，变小，变大
D．滑片P向下滑动过程中，不变，变大
11．用不同波长的光照射光电管阴极探究光电效应的规律时，根据光电管的遏止电压与对应入射光的波长λ作出的图像如图所示.已知光电子的电荷量大小为e，真空中光速为c，下列说法正确的是( )
A.该光电管阴极材料的逸出功大小为ac
B.当用波长的光照射光电管阴极时，光电子的最大初动能为be
C.当用波长的光照射光电管的阴极时，不发生光电效应
D.当用波长的光照射光电管的阴极时，光电子的最大初动能与成正比
12．某电场的电场线分布如图所示，一带电粒子仅在静电力作用下沿图中虚线所示路径运动，先后通过M点和N点。下列说法不正确的是( )
A.M、N点的电场强度 B.粒子在M、N点的电势能
C.粒子在M、N点的电势 D.粒子带正电
13．如图所示，将一质量为m，带电量为的小球在空间垂直纸面向里的匀强磁场中由静止释放，其运动轨迹为“轮摆线”，为方便分析，可将初始状态的速度（为零）分解为一对水平方向等大反向的速度v，即该运动可以分解为一个匀速直线运动1和一个匀速圆周运动2两个分运动，重力加速度为g，磁感应强度大小为B，为实现上述运动的分解，下列说法正确的是( )
A.速度
B.分运动2的半径为
C.小球在轨迹最低点处的曲率半径为
D.小球从释放到最低点的过程中重力势能的减少量为
14．如图所示，这是中国传统玩具饮水鸟.在鸟的面前放上一杯水，用手把鸟嘴浸到水里，小鸟“喝”了一口后，又直立起来.之后，无需人的干预，小鸟直立一会儿就会自己俯下身去使鸟嘴浸入水中“喝”水，然后又会直立起来.就这样周而复始，小鸟不停地点头“喝”水，则下列说法正确的是( )
A.饮水鸟上下运动的能量来源于周围空气的内能
B.水杯中的水干了之后，小鸟还能点头“喝”水
C.这种玩具饮水鸟是一架永动机
D.此现象违背了热力学第一定律
二、多选题
15．如图所示，一质量为m的斜面静置在水平面上，某时刻一质量也为m的小木块自斜面顶端由静止开始沿斜面下滑，已知斜面的倾角为θ，不计所有摩擦，木块可视为质点，下列说法正确的是( )
A.木块下滑过程中，木块与斜面的水平位移大小之比为1:1
B.木块刚下滑到斜面底端时，木块与斜面的速度大小之比为1:1
C.木块下滑过程中，木块与斜面的加速度大小之比为
D.木块下滑过程中，木块与斜面的加速度大小之比为
16．如图所示，理想变压器的原线圈接在的交流电源上，闭合开关S后，变压器的输入功率为110W，这时副线圈上额定电压为55V的用电器刚好正常工作，下列说法正确的是( )
A.原线圈输入电压的有效值为 B.通过用电器的电流为2.0A
C.原、副线圈的匝数比为4:1 D.副线圈输出交流电的频率为100Hz
17．如图所示，正三角形三个顶点固定三个带等量电荷的点电荷，其中带正电，C带负电，为边的四等分点，下列说法正确的是( )
A.两点电场强度相同
B.两点电势相同
C.负电荷在M点电势能比在O点时要小
D.负电荷在N点电势能比在O点时要大
18．如图所示，倾角的光滑斜面固定在水平地面上，斜面底端有一垂直于斜面的固定挡板，质量均为的两物体用轻弹簧拴接。对物体B施加一沿斜面向下的压力F，使B静止于P点。撤掉力F，B沿斜面做简谐运动，当B运动至最高点时，A刚要离开挡板。已知弹簧的劲度系数，重力加速度，弹簧始终处于弹性限度内。下列说法正确的是( )
A.物体B运动过程中，、弹簧组成的系统机械能及动量均守恒
B.从撤掉F开始至弹簧首次恢复原长过程中，B的速度先增大后减小
C.物体B静止于P点时，对物体B施加的压力F的大小为20N
D.物体B沿斜面做简谐运动的过程中，物体B的最大速度为1m/s
19．如图所示，水平地面的上空有一架飞机在进行投弹训练，飞机沿水平方向做匀加速直线运动。当飞机飞经观察点B点正上方A点时投放一颗炸弹，经时间T炸弹落在观察点B正前方处的C点，与此同时飞机投放出第二颗炸弹，最终落在距观察点B正前方处的D点，且，空气阻力不计，以下说法正确的有( )
A.飞机第一次投弹时的速度为
B.飞机第二次投弹时的速度为
C.飞机水平飞行的加速度为
D.两次投弹时间间隔T内飞机飞行距离为
20．某卫星绕地心的运动视为匀速圆周运动，其周期为地球自转周期T的，运行的轨道与地球赤道不共面（如图）。时刻，卫星恰好经过地球赤道上P点正上方。地球半径为R，卫星距地面高度h，引力常量为G。则( )
A.地球质量为
B.地球质量为
C.从时刻到下一次卫星经过P点正上方时，卫星绕地心转过的角度为
D.从时刻到下一次卫星经过P点正上方时，卫星绕地心转过的角度为20π
三、计算题
21．一列沿x轴传播的简谐横波在时刻的波形如图甲所示，位于坐标原点O处的质点恰好位于平衡位置，O处质点的振动情况如图乙所示，求：
（1）该波的传播速度v大小和方向；
（2）0.5s~1.0s内O处质点的路程x。
22．马鞍山市拥有长江黄金水道而具有得天独厚的电力资源，在2010年上海世博会之前分两期兴建了总装机容量为11万千瓦的发电厂。建成后，若采用110kV电压向上海输电。已知从马鞍山到上海的输电线总电阻为10Ω。
（1）求输电导线损耗的功率；
（2）若为了降低损耗，把输电电压提高为220kV，求提高输电电压后比原来少损耗的功率。
23．将扁平的石子向水面快速抛出，石子可能会在水面上一跳一跳地飞向远方，俗称“打水漂”.要使石子从水面跳起产生“水漂”效果，石子接触水面时的速度方向与水面的夹角不能大于θ.为了观察到“水漂”，一同学将一石子从距水面高度为h处水平抛出，抛出速度的最小值为多少？(不计石子在空中飞行时的空气阻力，重力加速度大小为g)
24．如图所示，在桌面上方有一倒立的玻璃圆锥，顶角，顶点O与桌面的距离为4a，圆锥的底面半径，圆锥轴线与桌面垂直。有一半径为R的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的底面上，光束的中心轴与圆锥的轴重合。已知玻璃的折射率，求光束在桌面上形成的光斑的几何形状和面积。
参考答案
1．答案：B
解析：A.质量为m、电荷量为q的带正电小球从电场上边界M的P点由静止释放，在电场中运动时，小球受重力和电场力，小球在竖直方向做自由落体运动，在水平方向在区域做初速度是零的匀加速直线运动，设M、N之间运动时间为，在N、Q之间运动时间为，则有
水平方向位移
因小球在两电场区域内受电场力大小相等，且小球到达电场下边界Q时的速度方向恰好竖直向下，说明此时小球在水平方向的速度是零，则有
解得
小球在N、Q之间，设下落高度为，则有
可得
A错误；
B.由题意可得
则有
解得
由
可得
则有
B正确；
C.小球在电场之间运动时，小球受重力和电场力，小球在竖直方向做自由落体运动，在水平方向做初速度是零的匀加速直线运动，可知小球在之间区域做匀加速直线运动，C错误；
D.小球在间与在间受电场力大小相等，方向相反，在间做初速度是零匀加速直线运动，在间做匀减速直线运动末速度是零，即小球在电场方向的动能变化是零，因此小球在间减小电势能等于在间增加电势能，D错误。
故选B。
2．答案：D
解析：由电场力提供向心力可得
可得，粒子运动时的动能为
其中
则
化简可得
且、粒子的电荷量q相等，质量m不相等，故两粒子运动时具有相同的动能，根据
，，
可知两粒子运动时的速率、角速度、动量都不相同。
故选D。
3．答案：D
解析：设A点发射时水平方向分速度为，竖直方向的分速度为，若恰好越过半圆形障碍物最高点，则竖直方向的分速度为零。从飞出到最高点的时间t，
得
还可以表示为
又最高点满足
得
从A点到最高点的水平位移
又因为
得
代入数据整理得
故选D。
4．答案：A
解析：当降噪声波与噪音声波相位相反，频率相同，干涉相消，即可以最大程度的消除该噪音信号。
故选A。
5．答案：B
解析：图示时刻线框平面刚好与磁场垂直为中心面，初相为零，电流的最大值为
因线框中感应电流方向为正方向，图示位置转过小角度后由楞次定律可知方向为负，则电流的表达式为
故选B。
6．答案：B
解析：发电机转子转速提高一倍，则角速度增加一倍，线圈匝数也同时增加一倍，其他条件不变，则最大值
可知，最大值变为原来的4倍，则发电机的电动势为
故选B。
7．答案：C
解析：A.闭合开关时，穿过B线圈的磁通量从无到有，磁通量发生了变化，可以产生感应电流，会引起电流表指针的偏转，故A不符合题意；
B.断开开关时，穿过B线圈的磁通量从有到无，磁通量发生了变化，可以产生感应电流，会引起电流表指针的偏转，故B不符合题意；
C.闭合开关后一段时间，穿过B线圈的磁通量不变，不可以产生感应电流，不会引起电流表指针的偏转，故C符合题意；
D.闭合开关后移动变阻器的滑片时，穿过B线圈的磁通量发生了变化，可以产生感应电流，会引起电流表指针的偏转，故D不符合题意。
故选C。
8．答案：B
解析：A.由已知条件可计算副线圈电压
选项A错误；
B.由于变压器的原、副线圈匝数比为4:1，根据
可得
则
选项B正确；
C.根据变压器原理，原副线圈电流频率相同，C错误；
D.变压器的工作原理是互感现象，所以工作前提是通入交流电，因此D错误。
故选B。
9．答案：B
解析：由题图乙知，遏止电压为0.6 V，则光电子的最大初动能为0.6 eV，选项A错误；由题图乙知，饱和电流为，则一秒内逸出的光电子数约为个个，选项B正确；由题图甲可知，滑动变阻器滑片从图示位置向右滑动，光电管两极间电压增大，电场强度增大，光电子受到向右的电场力增大，若未达到饱和光电流，则电流计示数会增大，若已达到饱和光电流，则电流计示数不会增大，选项C错误；饱和光电流取决于单位时间内入射的光子数，改用紫光照射阴极后，若紫光的光照强度减弱，单位时间内打到阴极上的光子数可能比绿光少，饱和光电流可能减小，选项D错误.
10．答案：C
解析：电压表和分别测量的变压器原、副线圈的输入、输出电压的有效值，电流表和分别测量的原、副线圈电路中电流的有效值，A、B项错误;滑动变阻器向下滑动时，接入电路的电阻变小，原副线圈输入、输出电压不变，由欧姆定律可知，副线圈电路中的电流变大，副线圈输出功率变大，由，得原线圈的输入功率变大，由可知，原线圈电路中的电流变大，C项正确，D项错误.
11．答案：B
解析：根据，可得，结合图像可知，当横坐标为a时，纵坐标为0，即有，解得，A错误；根据图像，结合上述分析有，解得，当用波长的光照射光电管阴极时，即，则有，B正确；由题图可知，极限波长为，波长越短，频率越大，则当用波长的光照射光电管的阴极时，能发生光电效应，C错误；当用波长的光照射光电管的阴极时，根据，可知光电子的最大初动能与成线性关系，不成正比，D错误.
12．答案：A
解析：A.因N点的电场线较M点密集，可知
选项A错误；
BD.由粒子运动轨迹弯曲方向可判断出粒子受电场力方向如图，
故粒子带正电，且粒子从M到N的过程中，电场力做正功，电势能减小，因此粒子在M、N点的电势能
故BD正确；
C.沿电场线电势逐渐降低，可知粒子在M、N点的电势
选项C正确。
此题选择不正确的选项，故选A。
13．答案：C
解析：A、因分运动1为匀速直线运动，故而，所以，故A错误；
B、对于分运动2洛伦兹力提供向心力，，所以，故B错误；
C、小球在轨迹最低点处有：，且，解得，故C正确；
D、此过程只有重力做功，重力势能全部转化为动能，所以，故D错误。
故选：C。
14．答案：A
解析：玩具饮水鸟的内部结构如图所示，其原理是先在鸟嘴上滴一些水，水分蒸发过程中吸热使得头部气压小于肚子中的气压，从而使肚子中的部分液体压入头部，使重心上移，鸟的身体变得不稳定而发生倾斜，倾斜的过程中肚子中的玻璃管口脱离液面，从而使头部的液体又回流到肚子中，使鸟的身体再回到开始的竖直状态，而刚才倾斜的过程中鸟嘴刚好又沾到了水，之后鸟回到竖直状态后，鸟嘴的水分蒸发，重复前面的运动过程，即饮水鸟上下运动的能量来源于周围空气的内能，A正确；根据上述分析可知，当水杯中的水干了之后，由于不能形成头部和肚子内空气的压强差，小鸟不能再上下运动，即小鸟不能点头“喝”水，B错误；这种玩具饮水鸟仍然遵循能量守恒定律，不是一架永动机，此现象没有违背热力学第一定律，C、D错误.
15．答案：AC
解析：A.不计所有摩擦，则木块与斜面组成的系统在水平方向满足动量守恒，由于二者质量相等，总动量为零，故二者在水平方向的速度等大、反向，则木块与斜面的水平位移大小之比为1:1，A正确；
B.木块的速度不是水平方向，故木块与斜面的速度大小之比不等于1:1，B错误；
CD.设物块水平速度与斜面速度均为v，物块竖直速度为，实际速度为,则
又
得
二者初速度为零，由
得木块与斜面的加速度大小之比为
C正确，D错误。
故选AC。
16．答案：BC
解析：A.理想变压器的原线圈接在的交流电源上，则原线圈输入电压的最大值为，则有有效值为
故A错误；
B.根据变压器的输入功率为110W，这时副线圈上额定电压为55V的用电器刚好正常工作，则
故B正确；
C.根据
可得原、副线圈的匝数比为4:1，故C正确；
D.由，可知频率为
变压器不改变交流电的频率，则副线圈输出交流电的频率为50Hz，故D错误；
故选BC。
17．答案：BC
解析：经分析可知两点电场强度的大小相等，方向不同，A错；由可知，两点在的电场中位于同一等势面上，比O点电势要高，同时两点在C的电场中也是位于同一等势面上，也比O点电势要高，所以两点位于同一等势面上，电势相等，B对；由于M（N）点电势高于O点电势，根据可知，负电荷在O点的电势能高于在M（N）点的电势能，C对，D错。
18．答案：BCD
解析：A.物体B运动过程中，对、弹簧组成的系统只有重力和弹力做功，系统的机械能守恒，可系统在沿斜面方向受合外力不等于零，因此系统的动量不守恒，A错误；
B.从撤掉F开始，B受向上弹力大于B的重力沿斜面向下的分力，B做加速运动，速度逐渐增大，随弹力逐渐减小，加速度逐渐减小，速度仍逐渐增大，当弹力大小等于B的重力沿斜面向下的分力时，B的速度最大，以后弹力小于重力沿斜面向下的分力，B的加速度方向向下逐渐增大，B做减速运动，速度逐渐减小，减至弹簧首次恢复原长，B正确；
C.当B运动至最高点时，A刚要离开挡板，对A则有
B在最高点时受弹力方向沿斜面向下，此时加速度最大，由牛顿第二定律则有
解得
由简谐运动的对称性，当物体B运动到最低点时，加速度最大，大小仍为a，方向沿斜面向上，在撤去外力F瞬间，合外力等于撤去的外力的大小，由牛顿第二定律，可得施加的压力F的大小为
C正确；
D.物体B沿斜面做简谐运动的过程中，物体B在平衡位置时的速度最大，物体B在P点时形变量最大为
物体B在平衡位置时，则有
解得形变量大小为
由能量守恒定律可得
代入数据解得物体B的最大速度为
D正确。
故选BCD。
19．答案：AD
解析：A.第一次投出的炸弹做平抛运动，在时间T内水平方向匀速直线运动的位移为，故第一次投弹的初速度为
故A正确；
BC.设飞机的加速度为a，第二次投弹时的速度为，由匀变速直线运动的规律可知
解得
故BC错误；
D.两次投弹间隔T内飞机飞行的距离为
故D正确。
故选AD。
20．答案：AD
解析：由题意，知卫星绕地球运转的周期为，设卫星的质量为m，卫星距地面的高度为h，有联立，可求得，故A正确，B错误；下一次卫星经过P点正上方时，卫星比地球多转了n圈，由于一圈有两个位置是卫星在赤道正上方，所以有两种情况，第一种情况是卫星和地球都转了整数圈，设二者分别转了x圈、y圈，则有（x、y都为正整数），y最小为10，此时卫星绕地心转过了10圈，转过的角度为；第二种情况是卫星和地球都转了整数圈十半圈，此时有（x、y都为正整数），这种情况下无解，所以从。时刻到下一次卫星经过P点正上方时，卫星绕地心转过的角度为20π，故C错误，D正确.
21．答案：（1）4m/s，沿x轴负方向（2）
解析：（1）由图可知，该波的波长为
周期为
所以该波的传播速度大小为
由图乙可知，在后沿y轴负方向振动，根据同侧法，可知该波沿x轴负方向传播。
（2）由图乙可知，质点M的振动方程为
当时
当时
所以0.5s~1.0s内O处质点的路程为
22．答案：（1）（2）
解析：（1）由公式得
则
（2）由公式
则
则
23．答案：
解析：当石子接触水面时的速度方向与水面夹角为θ时，抛出速度最小，石子做平抛运动，根据平抛运动的速度和位移公式可得
水平方向上有，
竖直方向上有，
又，
联立各式解得，
则抛出的最小速度为.
24．答案：圆环；
解析：光路图如图所示，由图可知：光束形成的光斑为圆环。
射到OA界面的入射角，则
故入射光能从圆锥侧面射出。
设折射角为β，无限接近A点的折射光线为AC，根据折射定律
或
解得
过O点作，则
在中
在中
故
在中
光束在桌面上形成光环的面积