广东省2024-2025学年高三（下）第一次调研考试物理试卷（含解析）

广东省2024-2025学年高三（下）第一次调研考试物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.伐木时，被切割的木材会产生高频和低频声波，则( )
A. 低频声波的波长更短 B. 高频声波的传播速度更快
C. 低频声波更容易发生明显的衍射现象 D. 高频和低频声波叠加时会产生干涉现象
2.如图，竖直平面内通有电流的正三角形金属线框，悬挂在两根相同的绝缘轻质弹簧下端。线框静止时，弹簧处于原长状态，线框有部分处在虚线框内的匀强磁场中，则虚线框内磁场方向可能为( )
A. 沿纸面竖直向上 B. 沿纸面竖直向下 C. 垂直于纸面向外 D. 垂直于纸面向里
3.如图，均匀带正电的绝缘体圆环水平放置在真空中，点是其圆心，是轴线上关于点对称的两点重力不可忽略的带负电小球，由处静止释放，则该小球从到过程( )
A. 动能先增大后减小 B. 电场力先增大后减小
C. 电势能先减小后增大 D. 加速度先减小后增大
4.图甲是医用红外理疗灯，图乙是其内部电路结构示意图，自耦变压器可视为理想变压器，其抽头与、点间的线圈匝数分别为和若单刀双掷开关从切换到，则( )
A. 电流表示数变大 B. 电流表示数变小 C. 电压表示数变大 D. 电压表示数变小
5.如图是通过光电效应实现信号传输控制的设备光继电器发出波长为的光，光电管阴极被照射后恰能发生光电效应，从而引起信号接收电路产生电流，实现对外部电路的控制已知普朗克常量为，真空中的光速为，则( )
A. 阴极的逸出功小于 B. 阴极的截止频率为
C. 逸出光电子的最大初动能为 D. 信号接收电路中电源的端是正极
6.上海天文台将人工智能和大数据技术应用于小行星的观测，发现了五颗新的超短周期行星，它们绕太阳的公转周期都小于天，其中编号为的行星是迄今为止发现的最短周期行星。已知太阳半径为，地心距日心，若的公转周期约为小时，则结合所学知识，可估算其公转半径约为( )
A. B. C. D.
7.如图，光滑圆环竖直固定在水平地面上，细线通过圆环最高点的小孔与套在圆环上的小球相连，拉住细线使小球静止于处。设小球的重力为，细线与圆环竖直直径的夹角为，细线对小球的拉力大小为。拉动细线使小球缓慢沿圆环向上移动，则下列随变化的图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.如图是“筒式二冲程柴油锤”的工作简图。压缩冲程：气缸锤座压在水泥桩顶上，柱塞从一定高度释放落入气缸内，压缩气缸内的空气，并点燃气缸内的柴油。做功冲程：柴油被点燃，通过高压气体将水泥桩压入泥土，同时柱塞被反推到气缸外。柱塞和气缸密封良好，则( )
A. 在压缩冲程，气缸内气体发生等温变化 B. 在压缩冲程，柱塞对气缸内气体做正功
C. 在做功冲程，气缸内气体压强保持不变 D. 在做功冲程，气缸内气体对柱塞做正功
9.将离子注入竖直放置的硅片，其原理如图，甲、乙两离子，在处先后无初速度“飘入”加速电场，经过加速电场加速后，从点沿半径方向进入垂直于纸面向外的圆形匀强磁场区域，经磁场偏转后，甲离子垂直注入硅片，乙离子与竖直方向成夹角斜向上注入硅片则甲、乙两离子( )
A. 均为正电荷 B. 比荷相同
C. 注入前瞬间的速率之比为 D. 在磁场中运动的时间之比为
10.如图，质量为的汽车，开启定速巡航速率不变后，以的速率先后经过水平路面和长度为的斜坡。已知汽车行驶过程中所受阻力恒为其重力的，在水平路面和斜坡行驶时汽车牵引力之比为，重力加速度取则( )
A. 汽车在水平段的牵引力为 B. 、两位置的高度差为
C. 到，汽车机械能增加 D. 到，汽车牵引力功率为
三、实验题：本大题共2小题，共20分。
11.下列是普通高中物理课程标准中列出的三个必做实验，请按要求完成相关实验内容。
在“用多用电表测量电学中的物理量”实验中，某次测量时，多用电表的刻度盘和指针位置如图甲所示，若选择开关位于电阻“”挡，则测量结果为_____；若选择开关位于直流挡，则测量结果为_____．
图乙是“观察电容器充、放电现象”的实验电路图，图丙中已正确连接了部分电路，请完成实物图连线_____。当单刀双掷开关掷于_____填“”或“”时，电容器放电。
图丁和图戊是“探究影响感应电流方向的因素”实验。
如图丁连接实验器材，闭合开关，观察并记录电流表指针偏转方向，对调电源正负极，重复以上操作。该操作是为了获得电流表指针偏转方向与_____方向的对应关系；
如图戊，将实验操作的内容和观察到的指针偏转方向，记录在下表，由实验序号和_____填实验序号可得出结论：当穿过线圈的磁通量增大时，感应电流的磁场与磁体的磁场方向相反。
实验序号 磁体的磁场方向 磁体运动情况 指针偏转情况 感应电流的磁场方向
向下 插入线圈 向左 向上
向下 拔出线圈 向右 向下
向上 插入线圈 向右 向下
向上 拔出线圈 向左 向上
12.用图甲所示的装置“验证动量守恒定律”，主要步骤如下：
(ⅰ)利用重垂线，记录水平槽末端在白纸上的投影点。
(ⅱ)取两个大小相同、质量不同的小球和，并测出其质量分别为和。
(ⅲ)使小球从斜槽上某一位置由静止释放，落在垫有复写纸的白纸上留下痕迹，重复本操作多次。
(ⅳ)把小球放在水平槽的末端，小球从原位置由静止释放，与小球碰撞后，落在白纸上留下各自的落点痕迹，重复本操作多次。
(ⅴ)在白纸上确定平均落点的位置、、。
请完成下列内容
用“画圆法”确定小球在没有与小球发生碰撞时的平均落点，则图乙中圆_____填“”或“”更合理。
本实验中用于验证动量守恒定律的表达式应为：_____用、、、表示。
刻度尺的零点与点对齐，由图丙读得_____，又测得。将数据代入动量守恒表达式，计算得到碰撞前系统总动量与碰撞后系统总动量的误差_____计算结果保留位有效数字，由此可判断该系统碰撞过程动量守恒。
如图甲，若实验小组在记录投影点后，由于失误将白纸水平向右移动了一段距离，再进行步骤，则计算得到的碰撞前系统的总动量_____选填“大于”“等于”或“小于”碰撞后的总动量。
四、计算题：本大题共3小题，共34分。
13.如图，为提升泳池的水下照明条件，某泳池底部水平安装了一条长的细灯带。已知泳池的水深为，水的折射率若泳池足够大，取．
求灯光在水面发生全反射时临界角的正弦值
不考虑灯光的多次反射，求有灯光射出的水面区域的面积．
14.图甲是风力发电机的发电原理简化图，水平风力推动叶片转轴低速旋转，通过齿轮升速箱使转轴高速旋转，驱动发电机的线圈同步转动，实现将机械能转化为电能的过程。某型号的风力发电机叶片旋转半径为，调整其叶尖速比叶片尖端线速度与自然风速的比值，可以优化发电效率。
已知自然风速为，叶尖速比为时，转轴的转速为，求齿轮升速箱使转轴的转速提高到的多少倍；
线圈发电功率与自然风速的关系如图乙，自然风可认为垂直叶片组所在平面吹入，叶片旋转一圈所扫过的面积为风吹入的有效面积，已知空气密度为，取。当风速为时，求：
内通过有效面积的风的总动能；
该风力发电机的发电效率。
15.如图甲，在真空中，匝电阻不计的正方形线圈处于垂直纸面向外的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化的关系如图乙，图中、为已知量。线圈的右端与远处水平正对放置的平行金属板相连，金属板长为，板间距与线圈边长相等．时刻，一个带电油滴在金属板左端中线处以初速度水平向右射入后，沿直线通过；时刻，以同样的初速度在同一位置射入一个相同的油滴，打在下板中央位置，忽略两板充放电的时间。
判断油滴的带电性质并求其比荷；
时刻，再以同样的初速度在同一位置射入一个相同的油滴，求该油滴落在金属板的位置到左端的距离。
答案和解析
1.【答案】
【解析】根据可知低频声波的波长更长，故A错误；
机械波的传播速度与介质有关，故传播速度都一样快，故B错误；
低频声波的波长大，更容易发生明显的衍射现象，故C正确；
两列波要想发生稳定的干涉，频率必须相同，故D错误。
故选C。
2.【答案】
【解析】根据题意，线框受到的安培力方向向上，等效长度为下图中的长度，电流的方向为从到，根据左手定则，磁场方向垂直于纸面向里。
故选D。
3.【答案】
【解析】A、圆环上电荷对小球的电场力是吸引力，故小球从到，受到向下的电场力以及重力做加速运动，从到，受到向上的电场力与向下的重力，如果重力始终大于电场力，则小球继续加速运动，动能一直增大，故A错误；
B、圆环在点的电场强度为零，从到，电场强度可能一直减小，则从到，小球受到的电场力可能先减小为零，然后再反向增大，故B错误；
C、从到，电场力做正功，从到，电场力做负功，则电势能先减小后增大，故C正确；
D、若从到，电场力一直减小，从到电场力反向一直增大，则重力与电场力的合力一直减小，则加速度一直减小，故D错误。
故选C。
4.【答案】
【解析】电压表示数等于电源电压，保持不变，故CD错误；
单刀双掷开关从切换到，原线圈匝数不变，副线圈匝数从变到，匝数变大，根据电压比等于匝数比可知副线圈电压变大，则副线圈的电流变大，
根据匝数比等于电流反比可知原线圈电流也变大，即电流表示数变大，故A正确，B错误。
故选A。
5.【答案】
【解析】光电管阴极被照射后恰能发生光电效应，说明的逸出功恰好等于光子的能量，故A错误；
根据可得截止频率，故B正确；
根据可知逸出光电子的最大初动能为，故C错误；
为使得信号接收电路中有电流，光电管所加电压必须是正向电压，所以电源端是负极，故D错误。
故选B。
6.【答案】
【解析】由开普勒第三定律可知
可得公转半径约为
故选B。
7.【答案】
【解析】对小球进行分析，小球受到重力、绳的拉力与圆环的弹力三个力的作用，令圆环的圆心为，半径为，则重力方向平行于图中虚线表示的直径，绳拉力方向沿绳，圆环弹力方向沿半径指向圆心，根据相似三角形有
根据几何关系有
解得
可知，随 变化的图像为余弦曲线关系，且最大值为，只有第四个选择项符合要求。
故选D。
8.【答案】
【解析】压缩冲程中，柱塞对气缸内气体做正功，柱塞机械能转化为气体内能，气缸内气体内能增大，气缸内气体温度升高，故A错误、B正确；
做功冲程中，气缸内气体对柱塞做正功，将内能转化为机械能，气缸内气体内能减少，气缸内气体温度降低；由于气缸内气体质量不变，气体体积增大，由理想气体状态方程可知气体压强变小，故C错误、D正确。
故选BD。
9.【答案】
【解析】离子进入磁场后均向右偏转，根据左手定则可知两离子均带正电荷，故A正确；
根据，，解得，，两离子的轨迹半径不同，所以比荷不同，故B错误；
设圆形磁场区域的半径为，根据几何关系，甲的轨迹半径为，乙的轨迹半径为，
即半径之比为：，则由可得比荷之比为，再由可得速率之比：，故C正确；
，，则，故D错误。
故选AC。
10.【答案】
【解析】A.由题知，汽车在水平路面做匀速直线运动，可得牵引力
故A正确；
B.由题知，在水平路面和斜坡行驶时汽车牵引力之比为 ，则汽车在斜坡运动时的牵引力为
设、两位置的高度差为 ，由题知，汽车在斜坡做匀速直线运动，沿斜坡方向，根据平衡条件有
其中 ，
联立解得
故B正确；
C.由题知到过程，汽车的速度大小不变，故汽车的动能不变，汽车离地面的高度增加，故汽车增加的机械能等于汽车增加的重力势能，则有
故C错误；
D.由题知，，根据
可得到过程，汽车牵引力功率为
故D正确。
故选ABD。
11.【答案】

电流

【解析】选择开关位于电阻“”挡，由甲图可知，电阻的测量结果为 。
选择开关位于直流挡，由甲图表盘可知，其分度为，则电压的测量结果为 。
根据实验电路，连接的实物图，如图所示。
当单刀双掷开关掷于时，与电源断开，与电流传感器形成回路，电容器放电。
该操作是为了获得电流表指针偏转方向与电流方向的对应关系。
实验序号和都是磁体插入线圈，线圈的磁通量增大，根据楞次定律，线圈产生与磁体的磁场方向相反的感应磁场。
实验序号和都是磁体拔出线圈，线圈的磁通量减小，根据楞次定律，线圈产生与磁体的磁场方向相同的感应磁场。
故由实验序号和可得出结论：当穿过线圈的磁通量增大时，感应电流的磁场与磁体的磁场方向相反。
12.【答案】

大于

【解析】用画圆法确定小球落地点时，需要用尽量小的圆把所有落点圈起来，圆心即为小球的平均落地点，个别偏离较远的点舍去，则图乙中圆更合理。
小球离开桌面后做平抛运动，抛出点的高度相同，则运动时间相同，设为，不放小球时，设小球平抛运动初速度为 ，小球水平方向上有
解得
放小球时，设碰撞之后小球、速度分别为 、，水平方向上有 ，
解得 ，
要验证动量守恒定律，则要验证
将速度代入上式化简得
刻度尺的最小分度是，刻度尺的零点与点对齐，由图丙读得 。
碰撞前系统总动量与碰撞后系统总动量 的误差
如图甲，若实验小组在记录投影点后，由于失误将白纸水平向右移动了一段距离，则测量的小球的水平位移都变小，再进行步骤，设白纸水平向右移动的距离为，则碰撞前系统的总动量减小
碰撞后系统的总动量减小
则
可知
所以计算得到的碰撞前系统的总动量大于碰撞后的总动量。
13.【解析】根据临界角公式有．
发光面积如下图所示：
根据几何关系，，
其中，
解得，
则发光面积为。
14.【解析】根据题意有
又 ， ，
联立并代入数据，解得
有效面积
在时间内通过叶片的风的总质量
时间内通过叶片的风的总动能
联立并代入数据，解得 内风的总动能
发电效率
内发电量
由图乙可知
联立并代入数据，解得
15.【解析】根据楞次定律， 至 时刻之间，闭合线圈产生逆时针感应电流，上极板电势高，极板间电场强度竖直向下． 射入极板间的油滴沿直线通过，所受重力与电场力二力平衡，所以油滴带负电。
设导线框的边长为，上下极板间有随时间周期性交替的大小不变的电压
极板间电场强度大小
射入极板间的油滴，受力平衡，有
时刻射入极板间的油滴，水平方向做匀速直线运动，设运动时间为 ，有
解得
所以油滴竖直方向做匀加速直线运动，由 ，
联立解得 ，
射入极板间的油滴，在 之间，竖直方向做匀加速直线运动
偏移量
解得
时刻竖直方向速度
之间，在未打到板上之前，油滴竖直方向将做速度为 的匀速直线运动。设经过 时间打到下极板，则
解得
所以油滴在
时刻打在下极板上，落点位置距离左端
解得
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