湖南省长沙市第一中学2023-2024学年高三下学期月考（八）物理试题（含解析）

绝密启用前
长沙市一中2024届高三月考试卷（八）
物理
注意事项:
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后，将本试题卷和答题卡一并交回。
一、选择题:本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1.图甲为氢原子的能级图，大量处于激发态的氢原子向低能级跃迁时，发出频率不同的光子，其中只有两种频率的光可使图乙中的光电管阴极发生光电效应。现分别用这两种频率的光照射该光电管阴极，测得光电流随电压变化的关系如图丙所示，阴极金属材料的逸出功为。下列说法正确的是
A.这些氢原子跃迁时共发出5种频率的光
B.氢原子跃迁时发出光的频率大于光的频率
C.用光照射光电管阴极时，遏止电压为
D.处于能级的氢原子可能会被光照射金属材料产生的光电子碰撞而电离
2.地球北极上的物体重力加速度为，物体在赤道上随地球自转的重力加速度为，要使赤道上的物体“飘”起来，则地球转动的角速度应为原来的
A. B. C. D.
3.几位同学在空旷的草地上进行投掷飞镖比赛，飞镖投出点的高度h均为1.8m。甲同学站在A点先投掷飞镖1，初速度的大小v0=10m/s，与水平方向的夹角θ=53°，最终在P点插入地面。然后乙同学站在B点投掷飞镖2，初速度水平，最终也在P点插入地面，且插入地面的方向与甲同学的飞镖方向相同。已知两飞镖质量相同，飞镖的飞行轨迹如图所示，不计空气阻力，重力加速度g=10m/s2，sin53°=0.8，cos53°=0.6，下列说法正确的是
A.飞镖在飞行过程中，飞镖1速度的变化率大于飞镖2速度的变化率
B.飞镖在飞行过程中，飞镖1与飞镖2所受重力的冲量之比为5：3
C.落地瞬间，飞镖1与飞镖2重力的功率之比为5：3
D.落地瞬间，飞镖1与飞镖2的动能之比为5：3
4.如图所示，水平面内的等边三角形BCD的边长为L，A点到B、D两点的距离均为L，A点在BD边上的竖直投影点为O。沿OC、OD、OA建立x、y、z轴。y轴上B、D两点固定两个等量的正点电荷Q。将质量为m、电荷量为-q的小球（自身产生的电场可忽略）套在光滑绝缘直轨道AC上，已知静电力常量为k，重力加速度为g，，忽略空气阻力，下列说法正确的是
A.小球从A点沿轨道AC运动的过程中，所受静电力一直减小
B.小球从A点沿轨道AC运动的过程中，电势能先增大后减小
C.小球在A、C两点电势能相等，则从A点沿轨道AC运动的过程中小球机械能守恒
D.小球刚到达C点时（未脱离轨道）的加速度大小为0
5.在垂直于纸面向里的匀强磁场中有一个粒子源，可以发射不同比荷不同速度的带正电粒子。已知所有发射出的粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径均相等。粒子源每发射一个粒子后，间隔△t逆时针旋转90度发射下一个粒子。发现发射的第一个粒子在回到初始位置之前和第四个粒子在回到初始位置之前在磁场中恰好相碰。若第一个粒子发射的初速度为v，质量为m，电荷量为g，匀强磁场的磁感应强度为B，，则第四个粒子的速度为
A.8v B.6v C.4v D.2v
6.一质量为m=1kg的物体，从距地面高度为0.8m处以某一未知初速度水平抛出。落地后不弹起。假设地面为粗糙刚性水平接触面（与物体发生碰撞的时间极短，不计重力产生的冲量），物体与地面间的动摩擦因数μ=0.5，取重力加速度g=10m/s2。下列说法正确的是
A.物体从抛出到最终停下的过程中，减少的机械能等于与粗糙水平面的摩擦生热
B.若物体的初速度为1m/s，则与地面碰撞的过程中，地面对其冲量的大小为4N·s
C.若物体的初速度为3m/s，则与地面碰撞的过程中，地面对其冲量的大小为2N·s
D.若物体的初速度变为之前的2倍，物体落地后沿水平运动的距离可能是原来的4倍
二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
7.如图所示，半圆形玻璃砖OEFG的半径为R，O为圆心，M为直径上的一点，F为半圆的顶点，让一细激光束从M点沿纸面射入，当激光垂直界面入射时，光线恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射；当θ=60°时，光线从玻璃砖圆形表面的顶点F射出，且射出的光线与从M点人射的光线平行。已知真空中的光速为c，则
A.M点到O点的距离为R
B.玻璃砖的折射率为
C.当θ=60°时，光在玻璃砖中的传播时间为
D.若使激光垂直界面入射后，能从玻璃砖圆形表面射出，则可将其频率调低
8.如图所示为一电动玩具起重机的电路示意图，理想变压器的原、副线圈的匝数比为2：1，变压器原线圈中接入瞬时值u=20sin100πt（V）的正弦交变电流，电动机的内阻为5Ω，装置正常工作时，质量为1kg的物体恰好以0.5m/s的速度匀速上升，灯泡正常发光（阻值保持不变），电表均为理想电表，电流表的示数为2A，设电动机的输出功率全部用来提升物体，不计空气阻力，取重力加速度g=10m/s2。下列判断正确的是
A.电压表的示数为10V
B.小灯泡的额定功率为10W
C.电动机正常工作时的发热功率为10W
D.若电动机被卡住但未损坏的情况下，电路消耗的总功率为30W
9.在轻弹簧上放置一质量为m的小物块，再用力将弹簧压缩到小物块距离地面高度为h1后锁定，如图1所示。解除弹簧的锁定后，小物块向上运动，其动能Ek与离地高度h的关系如图2所示，其中h4到h5间的图像为直线，其余部分均为曲线，h3对应图像的最高点。不计空气阻力，已知重力加速度为g，弹簧的劲度系数为k，下列说法正确的是
A.小物块从h1上升至h3的时间小于从h3上升至h5的时间
B.弹簧的最大弹性势能为mgh5
C.小物块运动的最大加速度为
D.小物块上升到h2处时弹簧的弹性势能为
10.如图所示，两足够长平行光滑固定导轨，倾角为θ，导体棒ab、cd用绝缘细线相连，处于水平状态，在平行于斜面向上的恒力F作用下静止于轨道，一范围足够大的匀强磁场垂直于轨道斜面（未画出）。磁感应强度为B，轨道宽度为，导体棒ab、cd接入电路的电阻分别为R和2R。剪断细线，经t时间ab达到最大速度。已知导体棒ab质量为2m，导体棒cd质量为m。下列说法正确的是
A.经t时间cd达到最大速度
B.ab的最大速度为
C.在0到t时间内，流过ab的电荷量为
D.在0到t时间内，ab上滑的距离为
三、实验题：本题共2小题，11题6分、12题10分，共16分。
11.（6分）某同学在“用双缝干涉测光的波长”实验中，实验装置如图甲所示，使用的双缝间距d已知。
（1）下列说法正确的是_________。
A.如果将光源换成激光光源，去掉单缝，该实验照样可以完成
B.去掉滤光片，不可能观察到干涉图样
C.屏上的干涉条纹与双缝垂直
D.仅将双缝与光屏之间的距离减小少许可以增加从目镜中观察到的条纹个数
（2）当屏上出现了干涉图样后，通过测量头（与螺旋测微器原理相似，手轮转动一周，分划板前进或后退0.500mm）观察到第一条亮纹的位置如图乙中（a）所示为1.130mm，第五条亮纹位置如图乙中（b）所示，可得相邻两条亮纹间的距离△x=_________mm（结果保留四位有效数字），再测出双缝与屏之间的距离L，即可根据公式=_________（用题中所给字母表示）算出光的波长。
12.（10分）在测量一未知电阻Rx的阻值时，实验室提供如下器材：
A.电源（电动势E=18V）
B.电压表V1、V2（量程均为15V，内阻约15kΩ）
C.定值电阻R0（阻值900Ω）
D.滑动变阻器R（最大阻值10Ω，最大电流2A）
E.开关S及导线若干
（1）实验原理图如图甲所示；
（2）根据图甲正确连接电路，闭合开关S前，滑动变阻器的滑片应置于_________（选填“左”或“右”）端。
（3）实验方法一：闭合开关S，改变滑动变阻器滑片P的位置，记录下相应的电压表V1、V2的示数U1、U2，如下表所示。
U1/V 5.0 7.0 9.0 11.0 13.0
U2/V 2.9 4.1 5.3 6.4 7.6
请根据表中数据在图丙中作出U1-U2图线，根据图像算出电阻Rx=_________Ω。
（4）实验方法二：闭合开关S，将滑动变阻器滑片P移至某一位置，记录电压表V2的示数U3，再将电压表V2接至b、c间，调节滑片P使电压表V1的示数不变，记录电压表V2的示数U4。改变滑动变阻器滑片P的位置，重复以上操作，作出U3-U4图像如图丁所示。根据图像算出电阻Rx′=_________Ω（保留三位有效数字）。
（5）分析由于电压表V2不是理想电压表而带来的系统误差，方法一的Rx测量值_________真实值；方法二的Rx测量值_________真实值（均选填“大于”“等于”或“小于”）。
四、解答题：本题共3小题，共40分。其中第13题10分，第14题14分，第15题16分，写出必要的推理过程，仅有结果不得分。
13.（10分）一定质量的理想气体由状态A经过状态B变为状态C，其压强p与热力学温度T的关系如图像甲所示。若气体在状态A的温度为tA=-73℃，在状态C的体积为VC=0.6L。A→B过程吸收热量为150J。已知一定质量的理想气体，内能的变化量与温度的变化量成正比，求：（T=t+273K）
（1）根据图像提供的信息，计算状态A的体积VA；
（2）在图乙坐标系中，作出由状态A经过状态B变为状态C的V-T图像，并在图线相应位置上标出字母A、B、C；（不需要写明计算过程）
（3）B→C过程，求气体从外界吸收的热量为多少？
14.（14分）如图所示，在竖直的xOy平面内，在水平x轴上方存在场强大小、方向平行于x轴向右的匀强电场，在第二象限存在方向垂直纸面向里的匀强磁场。在x轴下方存在方向垂直纸面向外的匀强磁场、大小与方向都未知的匀强电场E2（E2未画出）。一质量为m、带电量为q的小球从y轴上的P（0，L）位置无初速度释放，释放后小球从第一象限进入第四象限做匀速圆周运动，运动轨迹恰好与y轴相切。
（1）求匀强电场E2的大小与方向；
（2）求小球第二次穿过x轴的位置与第三次穿过x轴的位置之间的距离；
（3）若让小球从y轴上的Q点（图中未标出）无初速度释放，小球第二次穿过x轴后进入第二象限做直线运动，恰好又回到Q点。求第二象限中匀强磁场的磁感应强度B的大小。
15.（16分）如图甲所示，穿过小球A的轻绳左端固定在水平杆的O处，右端与套在杆上的轻环相连。将轻环拉至与O相距L的B处并锁定。已知小球A质量为m，绳长为3L，重力加速度为g，不计一切摩擦。
（1）求小球A静止时轻绳的拉力大小F；
（2）解除轻环的锁定，杆绕过O点的竖直轴匀速转动，轻环稳定在B点，求杆转动的角速度；
（3）建立平面直角坐标系xOy如图乙所示，解除轻环的锁定，将小球A拉至最右端由静止释放，求小球A下滑至最低点过程中的轨迹方程，以及当轻环滑至B处时的速度大小vB。
长沙市一中2024届高三月考试卷（八）
物理参考答案
一、二选择题（16每小题4分。每小题5分，选对但不全得3分）
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 C A C D B C CD BD AD AD
1.C【解析】第4能级的氢原子，向低能级跃迁过程中，能发出种不同频率的光，故错误；由图可知光的遏止电压最大，由，联立可知光的频率大于光的频率，故B错误；图丙中的图线所表示的光的遇止电压较大，则光电子最大初动能较大，所对应的光子能量较大，原子跃迁对应的能级差较大，即对应于从到的跃迁，则光子能量为，则遏止电压为，故C正确；光照射产生的光电子动能仅，不足以使能级的氢原子电子电离，故D错误。
2.A【解析】设地球原来自转的角速度为，地球半径为，当赤道上的物体刚刚“乾起来”时，由万有引力提供向心力，设此时地球转动的角速度为，则有，联立可得，故选A。
3.C【解析】甲同学投掷的飞锚水平方向的速度大小为，竖直方向的初速度大小为，在竖直方向从离手到最高点的高度和时间分别为，甲同学投掷的飞镖飞行过程中离地面的最大高度，假设甲从最高点做平抛运动，下落时间为。设下落在点时与水平方向夹角为，满足，乙做平抛运动时间为，设下落在点时与水平夹角为，满足，由题意有，得乙同学投掷的飞镖的初速度的大小，故重力冲量之比为，重力功率之比为，动能之比为。C正确。
4.D【解析】静电力先增后减，故错误；从到过程中，电势为正且先增后减，故负电荷电势能先减后增，错误；两点机械能相等，但运动过程中机械能不守恒，故错误；轨道上点的电场强度大小，又得，小球刚到达点时（未脱离轨道）由牛顿第二定律得，故D正确。
5.B【解析】根据题意，画出粒子的运动轨迹，如图所示设第一个粒子的运动时间为，第4个粒子的运动时间为，则有，由牛顿第二定律有，解得，又有，可得，同理可得，联立可得，则有，由于所有发射出的粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径均相等，则有，解得，故选B。
6.C【解析】物体落地瞬间竖直方向受到的冲量为，若物体落地后还能继续向前滑动，则水平方向受到的冲量为，所以物体的初速度至少为才能沿水平面继续减速。平面对物体水平方向的冲量最大为，故A错误，C正确。
7.CD【解析】当时，光线恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射；设长度为，如图所示，，当时，光线从玻璃砖圆形表面的顶点射出，由几何关系知，联立得，故A错误；由临界角公式知，代入得，故B错误；当光在玻璃砖中的传播时间为，由折射率关系知，代入得，故C正确；频率降低，折射率减小，故D正确。故选CD。
8.【解析】变压器原线圈两端电压的有效值为，根据理想变压器原副线圈电压与线圈匝数的关系解得变压器副线圈两端电压的有效值为，电压表的示数等于变压器副线圈两端电压的有效值，为，故A错误；设通过电动机的电流为，电动机输出功率，电动机的输出功率，解得，电动机消耗的热功率，小灯泡的额定功率为，故B正确，C错误；通过小灯泡的电流为，若电动机被卡住但未损坏的情况下，电路消耗的总功率为，故D正确。
9.AD【解析】由题意和题图可知,小物块上升到离地高度h4时，弹簧恢复原长,物块与弹簧分离做竖直上抛运动到离地高度，物块速度减为0；假设小物块上升到离地高度后，物块与弹簧连接在一起，物块连着弹簧继续上升到离地高度速度减为0；根据对称性可知，小物块从上升至的时间等于从上升至的时间，而从上升至的时间小于从上升至的时间，故小物块从上升至的时间小于从上升至的时间，故A正确；设弹簧的最大弹簧势能为，小物块从上升至过程，根据能量守恒可得，故B错误；小物块离地高度为时，小物块受到的合力最大，加速度最大，根据牛顿第二定律可得，可得小物块运动的最大加速度为，故错误；小物块离地高度为时，动能最大，此时小物块受力平衡，则此时弹簧的压缩量为，由乙图对称性可知，小物块上升到处时弹簧的压缩量为，则小物块从上升至过程，弹簧弹力做功为，根据功能关系可知，小物块上升到处时弹簧的弹性势能为，故D正确。故选
10.AD【解析】对导体棒ab、cd组成的系统进行受力分析，可知合外力为零系统动量守恒，cd速度同时达到最大，故A正确；末剪断细线时，有，导体棒达到最大速度时，有又，，根据导体棒切割磁感线产生电动势，可得又，联立，解得，故B错误；根据动量定理，可得，又联立，解得，故C错误；设在0到时间内，上滑的距离为，则下滑的距离为，有，联立解得，故D正确。故选。
三、实验题:本题共2小题，11题6分、12题10分，共16分。
11.（6分，每空2分）（1）AD（2）
【解析】（1）如果将光源换成激光光源，激光是相干光源，可以去掉单缝，A正确；若去掉滤光片能观察到干涉图样，只是这时观察到的是各色光重叠产生的彩色条纹，B错误；毛玻璃屏上的干涉条纹与双缝是平行的，C错误；仅将双缝与光屏之间的距离减小少许时相邻明暗条纹间距减小，可以增加从目镜中观察到的条纹个数，D正确。故选。
（2）根据题意可得测量头最小分度值为，图（b）中读数为所以可得相邻两条亮纹间的距离为根据公式，可得12.（10分）（2）左（2分）
（3）
（2分）639（2分）
（4）600（2分）
（5）大于（1分） 等于（1分）
【解析】（2）分压式接法，闭合开关前应将滑片移至使测量电路短路的位置，所以应该移至最左端；
（3）因为串联，则电流相等的电压为
根据欧姆定律，的阻值为，解得
（4）通过的电流为，则电阻为，结合图丙图线，解得
（5）方法一:电压表分流使计算的的电流偏小，计算的的阻值偏大；
方法二:电压表的内阻对的阻值测量没有影响。故方法二的测量结果等于真实值。
四、解答题:本题共3小题，共40分。其中第13题10分，第14题14分，第15题16分，写出必要的推理过程，仅有结果不得分。
13.（10分）【解析】（1）状态的热力学温度（1分）
由图甲可知:A至B为等压过程，B至C为等容过程。对A至C，由理想气体状态方程有:，
解得……（2分）
（2）由盖一吕萨克定律
解得
因为至为等容过程，所以，图像如图所示（3分）
（3）从到压强不变，体积增大……（1分）
气体对外做功……（1分）
则由热力学第一定律可知
即，解得，从到体积不变，则，则
即，即过程，气体从外界吸收的热量为……（2分）
14.（14分）【解析】（1）小球在第四象限做匀速圆周运动，有，得……（1分）
小球释放后进入第一象限，故小球带正电，可得电场方向竖直向上（1分）
（2）小球在第一象限做匀加速直线运动，对小球，有……（1分）
.……（1分）
……（1分）
联立解得（1分）
小球再次回到第一象限做类平抛运动，如图所示，有竖直方向（1分）
水平方向……（1分）
……（1分）
解得……（1分）
（3）假设轴下方匀强磁场磁感应强度大小为，从点释放的小球进入磁场，有
……（1分）
假设点离坐标原点的距离为，对从点释放的小球，进入第一象限的速度，同理可得，从点释放的小球进入轴下方，做匀速圆周运动，有，从点释放的小球在第二象限做直线运动，电场力和重力的合力与洛伦兹力大小相等，与轴夹角，有……（1分）
电场力和重力的合力与洛伦兹力方向相反，则与必然垂直，由几何关系，得
，代入，得……（2分）
15.（16分）【解析】（1）设轻绳与竖直方向夹角为，如图……（1分）
由几何关系知，
所以，
解得…………（2分）
（2）解除锁定后因为轻环只受绳子拉力和重直杆方向的支持力，小球与轻环间的绳处于竖直方向，绳子与竖直方向夹角为，如图
则，竖直方向…………（2分）
水平方向…………（2分）
所以…………（2分）
（3）小球滑至如图所示位置由动能定理知…………（2分）
假设小球的坐标为则由几何关系得…………（2分）
即…………（2分）
小球的轨迹为抛物线，轴为对称轴，顶点在点正下方点，因为此轨迹为抛物线，所以小球在该时刻速度方向延长线一定与水平位移交于中点。设即速度方向与水平方向的夹角为。即，所以
所以，即…………（2分）