湖北省八市2024-2025学年高三下学期3月联考物理试卷（含解析）

湖北省八市2024-2025学年高三下学期3月联考物理试卷
一、单选题（本大题共7小题）
1．我国基于量子力学原理研制的超导置子计算机“祖冲之三号”是目前该领域的新标杆。量子化是量子力学的基础，下列选项中体现了量子化的是（　　）
A．原子核式结构模型 B．氢原子能级 C．结合能 D．质量亏损
2．多模光纤在数据传输中起着关键作用，光纤丝是由折射率不同的内芯和外套构成。如图所示，若光信号a、b从光纤一端均以45°入射角进入光纤丝中，b光折射角为30°，a光折射角小于30°，b光在内芯与外套界面处发生全反射。则（　　）
A．内芯相对外套是光疏介质 B．内芯对a光的折射率小于
C．在相同条件下，b光更容易发生全反射 D．在内芯中a光比b光的速度小
3．如图所示为无人机给珠峰运送货物时悬停的情景，设空气对货物的作用力方向总是水平，绳子的重力忽略不计，且悬停时绳子与竖直方向的夹角为θ，则（　　）
A．悬停时，绳子对货物的拉力大于对无人机的拉力
B．若悬停时绳子突然断了，则货物将做自由落体运动
C．悬停时，空气对无人机的作用力方向与竖直方向的夹角一定小于
D．若无人机水平迎风加速飞行，则绳子的拉力一定比悬停时要大
4．国家深空探测实验室预计在2030年前后实现载人登月并建设月球基地，为此成功发射了天都一号、二号两颗环月卫星负责通信和导航。如图所示，天都一号、二号在地月转移轨道 A点实施“刹车”制动，成功进入环月圆形轨道。已知环月轨道离月面高度为 h，月球质量为，月球半径为R，引力常量为。则（　　）
A．月球表面重力加速度大小为
B．环月圆形轨道上卫星的线速度大小为
C．环月圆形轨道上卫星的运行周期为
D．进入环月圆形轨道前卫星在A处的速度大小等于
5．风力发电机是将流动空气的动能转化为电能的装置。一风力发电机叶片转动时形成半径为r的圆面，某时间内风速为，风向恰好跟叶片转动的平面垂直，已知空气的密度为，若该风力发电机将此圆内的空气动能转化为电能的效率为，则（　　）
A．该发电机的发电功率为 B．该发电机的发电功率为
C．风对每个扇叶的作用力为 D．风对每个扇叶的作用力为
6．如图所示，弹簧振子竖直悬挂，小球质量为m，轻质弹簧劲度系数为k，现将小球用外力托起使弹簧刚好处于原长。t=0时刻，静止释放小球，小球在竖直面内做往复运动，不计空气阻力。规定竖直向下为正方向，已知弹簧振子的最大速度vm满足：，其中A为弹簧振子振幅；弹簧振子的周期为T。已知重力加速度为g，下图中弹簧振子的位移时间图像x-t或速度时间图像v-t正确的是（　　）
A． B．
C． D．
7．如图所示， MN上方有垂直纸面向外的匀强场，一不计重力的带电粒子以初速度从随场边界MN上E点进入磁场，然后从场边界 MN上F点射出，现只改变带电粒子的入射速度，粒子都仍从 F点飞出磁场。则纸面内满足上述条件的粒子的速度矢量图可能是（　　）
A． B．
C． D．
二、多选题（本大题共3小题）
8．如图所示，为定值电阻、为滑动变阻器，的最大值大于的阻值，V1、V2、A为理想电表，理想变压器原线圈两端接电压为U的交流电，变压器原副线圈匝数之比为n，将的滑片从最上端向下滑动，则（　　）
A．V1表的示数为U，V2表的示数为 B．A表的示数变小
C．原线圈输入功率减小 D．的电功率一直增大
9．如图所示，完全相同的两个斜面摆放在水平地面上，，。将小球a、b分别以不同的初速度从C点水平抛出，a球垂直打在AB斜面上时的速度大小为，b球落在BC斜面上时的速度大小为，且两球落点M、N等高，两球落在斜面上不再弹起。则（　　）
A．两球在空中运动的时间 B．
C．BC与BN的长度之比为 D．a、b两球的位移大小之比为
10．如图所示，竖直平面内有一个半径为R的圆形绝缘轨道，A、D与圆心等高，C点为圆周上的最高点，空间有一平行于轨道平面的匀强电场。在圆周上的B点，先后以大小为v0的初速度沿圆面向各个方向发射质量为m的带电小球，小球打在轨道上，其中打在D点时小球机械能最大，打在E点时小球动能最大。已知∠AOB=30°，∠EOF=45°，重力加速度为g，小球可视为质点。则有（　　）
A．小球受到的电场力大小等于mg
B．打到E点时小球的动能大小为
C．小球打到C点时的动能可能小于B点时的动能
D．若小球从B点以初速度大小v沿轨道内侧顺时针方向运动到C点，则
三、实验题（本大题共2小题）
11．某同学用单摆验证机械能守恒定律并测算重力加速度，设计如下实验：
(1)安装好实验装置（图甲）之前，用游标卡尺（图乙）测得金属球的直径 ；
(2)安装好实验装置后，改变小球的高度，由静止释放，测得每次释放时小球距摆线悬点的竖直高度为h，小球通过光电门的时间为t，则小球通过最低点时的速度大小为 （用题中物理量符号表示）。若小球机械能守恒，下图 t与h的函数关系图像可能正确的是 ；
(3)若上述图线的斜率为k，则重力加速度表达式为 （用题中物理量符号表示）。
12．为测定某种材料的电阻率，设计如下实验：图（乙）为测量原理电路图，R1、R2是由长度相同、表面涂有绝缘膜（厚度不计）的电阻丝并排紧密绕制在同一根圆柱形绝缘陶瓷棒上的螺旋电阻（图甲），R1材料电阻率为ρ，R2由待测材料制成，R0为滑动变阻器，V1、V2为已知量程的电压表。请回答下列问题：
(1)在闭合开关前，滑动变阻器滑片应滑到 （选填“左端”或“右端”）。
(2)测得R1的螺旋长度为l1，R2的螺旋长度为l2，两电阻的匝数相同，则制成电阻R1与R2的电阻丝的横截面之比为 。
(3)某次测量中V1、V2表的示数分别为U1、U2，则待测电阻丝的电阻率 （用U1、U2、l1、l2、ρ表示）。
(4)考虑V1、V2表的内阻对实验误差的影响，在电路中加了一个灵敏电流计G（图丙）来判断。闭合开关，灵敏电流计中有从a向b的微小电流，则（3）中测量结果相对于真实值 （选填“偏大”、“不变”或“偏小”）。
四、解答题（本大题共3小题）
13．胎压指的是汽车轮胎（如图所示）内密封气体的压强。在夏天某车胎内气体温度T1=312K时，胎压为p1=2.4atm，轮胎内气体体积为V0=15L，胎内气体可视为理想气体，忽略车胎体积变化，且车胎不漏气。
(1)在冬天，若该车胎内气体的温度为T2=273K，求此时的胎压p2；
(2)当车胎内气体的温度为T2=273K时，若要将胎压提高 p=0.5atm，现给轮胎充气，每次往轮胎内缓慢打入压强p0=1atm、温度为273K、体积 V=1.5L的理想气体，求打气次数。
14．如图所示，质量m=0.1kg足够长的木板紧靠水平台面边缘，上表面与台面平齐，质量为M=1kg的物块a将左端固定在竖直墙面上的轻质弹簧压缩到P点，静止释放物块a，向右滑行s=0.4m恰好停在台面边缘，弹簧已恢复原长，并与a分离。将a换成质量m=0.1kg的物块b，将弹簧仍压缩到P点由止释放，从物块b滑上木板开始，历时t=1.5s两者同时停下。已知台面、木板上表面与两物块间的动摩擦因数均为 1=0.5，重力加速度g取10m/s2，物块均可视为质点。求：
(1)物块 a 释放前，弹簧的弹性势能Ep；
(2)物块b上木板时的速度大小v；
(3)木板与地面之间的动摩擦因数 2和物块b与木板上表面因摩擦产生的热量Q。
15．如图所示，两平行金属直导轨MP、NQ的间距为L，固定在同一水平面内，直导轨左端与倾斜直导轨平滑连接，右端与半径为R的圆弧金属导轨相切于P、Q两点，MN右侧空间处于磁感应强度大小为B、方向竖直向上匀强磁场中。图中两个完全相同的导体棒a、b，质量均为 m，电阻均为 r，长度均为 L。现让a棒从距MN高度为h处静止释放，当b棒运动到PQ处时，a、b恰好速度相同。此后使a棒保持静止，同时让 b棒在外力F作用下保持速度大小不变沿圆弧导轨运动到导轨最高处，导轨与导体棒接触良好，不计导轨电阻及一切摩擦，已知重力加速度为g，求：
(1)棒刚进入磁场时，a棒两端的电势差；
(2)棒在水平轨道上运动过程中，通过a棒的电荷量；
(3)外力F对b棒所做的功W。
参考答案
1．【答案】B
【详解】量子化体现为不连续，根据玻尔原子模型理论可知氢原子能级不连续，轨道量子化。
2．【答案】D
【详解】光从光密介质进入光疏介质中发生全反射，内芯相对外套是光密介质，A错误；根据折射定律可知，内芯对b光的折射率为，入射角相同，折射角小，折射率较大，所以内芯对a光的折射率大于，B错误；由可知，折射率越大，临界角越小，a光更容易发生全反射，C错误；由可知，折射率越大，光在介质中的传播速度越小，在内芯中a光比b光的速度小，D正确。
3．【答案】D
【详解】绳子张力不变，对物体和对无人机的拉力大小相等，A错误；水平方向有空气作用力，绳子断后沿绳子反方向做匀加速直线运动，B错误；不明确货物与无人机的质量关系，夹角无法确定，C错误；绳子竖直分力不变，水平分力增大，则绳子张力增大，D正确。
4．【答案】C
【详解】由，可得月球表面重力加速度，A错误；由，可得圆形轨道上线速度，B错误；由，可得圆形轨道上周期，C正确；卫星进入圆形轨道前，椭圆轨道上A处的速度大于A处圆形轨道的速度，D错误。
5．【答案】B
【详解】在时间内，通过半径为r的圆面的空气的质量，动能为，空气动能转化为电能的效率为，有，解得，A 错误，B正确；规定速度方向为正方向，由动量定理，得叶片对空气的作用力
，由牛顿第三定律风对叶片的作用力大小，由于作用后的空气的速度未知，风对每个扇叶的作用力无法求出，CD错误。
6．【答案】B
【详解】根据题意可得，振幅为，由于平衡位置处速度最大，则，解得，所以从t=0时刻开始弹簧振子的速度应向下先增大后向下减小，到达最低点时速度减为零，之后弹簧振子的速度向上先增大后减小为零，B正确，C错误；从t=0时刻开始弹簧振子的位移向上且不断减小，到达平衡位置，位移减为零，之后位移向下且不断增大，到达最低点时位移达到最大值A，之后位移向下减小，经过平衡位置后位移向上且增大，AD错误。
7．【答案】B
【详解】粒子在磁场中的轨道半径为r，则有，解得，粒子离开磁场时弦长为，其中表示初速度与MN的夹角，则表示速度在垂直MN方向的分速度，此值不变。
8．【答案】BC
【详解】设副线圈两端电压为，则，得，原副线圈两端电压均不变，表示数为定值电阻两端电压，其值小于，A错误；副线圈中电阻增大，原副线圈两端电压不变，则电流减小，B正确；副线圈中电阻增大，原副线圈两端电压不变，消耗功率减小，理想变压器输入功率等于输出功率，则输入功率也减小，C正确；设消耗功率为，则
，当滑动变阻器阻值和定值电阻阻值相等时，消耗功率最大，D错误。
9．【答案】BC
【详解】由平抛运动竖直方向分运动为自由落体运动，则，得，下落高度相同，则下落时间相等，A错误；由可知，两球落到M、N时竖直方向的速度相同，又，，其中为b的速度偏转角，满足，解得，B正确；又，，联立可知，由于时间相同，则a的水平位移是b的水平位移的2倍，则N为图中a水平位移中点，若设b的水平位移为x，则根据几何关系可得，，则，N为BC五等分点，C正确；设b的水平位移为x，则a的位移为2x，竖直位移为，a的位移为，a、b两球的位移大小之比为，D错误。
10．【答案】ABD
【详解】D处机械能最大则电场力方向沿AD方向，E处动能最大，则E点为等效最低点，则合力沿OE方向，所以，A正确；从B到E的过程中，根据动能定理可得，解得，B正确；从B到C的过程中，重力与电场力合力做正功，小球在C点速度大于在B点速度，则小球打到C点时的动能大于B点时的动能，C错误；小球能通过等效最高点（E关于O的对称点）就可以通过C点，则等效最高点有，从B到最高点的过程中，根据动能定理可得，联立可得，D正确。选ABD。
11．【答案】(1)；(2) A；(3)
【详解】（1）由图乙知，金属球的直径
（2）小球通过最低点时的速度大小；
若小球机械能守恒，则，联立知
（3）由（2）知，，解得重力加速度大小
12．【答案】(1)左端；(2)；(3)；(4)偏小
【详解】（1）在闭合开关前，应将滑动变阻器全部接入电路，保证电路接通时电路电流最小，电路安全，滑到左端。
（2）根据题意可得，，而S与直径的平方成正比，横截面积之比为。
（3）根据欧姆定律，可知，，根据电阻定律，联立可得待测材料电阻率为。
（4）由a向b的微小电流可得，由此可知，测量结果相对于真实值偏小。
13．【答案】(1)2.1atm；(2)5次
【详解】（1）胎内气体发生等容变化，有，代入数值解得。
（2）对车胎内原有气体和打入的气体，有，解得次。
14．【答案】(1)2J；(2)6m/s；(3)0.2，1.5J
【详解】（1）对物块a和弹簧，从释放a到a停止，由能量守恒得。
（2）对物块b，从释放b到b刚滑上木板，由能量守恒得，解得，
（3）从b刚滑上木板到两者共速历时t1，对物块b有，对木板有，物块和木板共速有，共速后，对物块b与木板有，，联立以上各式得，摩擦生热，，联立以上各式得。
15．【答案】(1)；(2)；(3)
【详解】（1）依题意，棒进入磁场前，有，刚进入磁场时，电动势大小为a、b棒构成回路，可得，联立，解得。
（2）、b棒在水平导轨上共速时，有，b棒中瞬时电流为I，则对b棒有，电路中流过的电荷量，联立，解得。
（3）棒在圆弧轨道上电动势大小为，其中为b棒在圆弧轨道上运动的圆心角，由能量转化守恒，外力F做的功转化为增加的重力势能和电路产生的焦耳热，，联立，解得。