湖南省长沙市第一中学2024-2025学年高三下学期月考（七）物理试卷（含解析）

2024-2025学年湖南省某百强校（YZ）高三第七次月考物理试卷（3月）
一、单选题：本大题共6小题，共24分。
1.如图为我国研制的一种全新微型核能电池，可以实现五十年稳定安全发电。它利用镍核同位素衰变成铜核同位素，释放的能量被半导体转换器吸收并转化为电能。下列说法正确的是( )
A. 镍核衰变产生的射线是粒子流
B. 铜核的质量数等于64
C. 镍核的比结合能比产生的铜核比结合能小
D. 衰变中伴随产生的射线是由外层电子跃迁产生的
2.千斤顶在汽车维修、地震救灾中经常用到。如图所示是剪式菱形千斤顶，当摇动把手时，螺纹杆迫使A、B间距离变小，千斤顶的两臂靠拢螺旋杆始终保持水平，从而将重物缓慢顶起。若物重为G，AB与AC间的夹角为，不计千斤顶杆件自重，下列说法正确的是( )
A. AC、BC两杆受到的弹力大小均为
B. 当时，AC、BC两杆受到的弹力大小均为G
C. 摇动把手将重物缓慢顶起的过程，AC、BC杆受到的弹力将增大
D. 摇动把手将重物缓慢顶起的过程，重物受到的支持力将增大
3.在“用油膜法估测分子的大小”实验中，将体积为的纯油酸配成总体积为的油酸酒精溶液，用注射器取体积为的上述溶液，再把它一滴一滴地全部滴入烧杯，滴数为N。把这样的一滴油酸酒精溶液滴入浅盘中，待稳定后得到油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示。图中每个小正方形格的边长为a，可估算出油酸分子的直径为( )
A. B. C. D.
4.如图所示，太阳系外的一颗行星P绕恒星Q做匀速圆周运动。由于P的遮挡，探测器探测到Q的亮度随时间做如图所示的周期性变化，该周期与P的公转周期相同。已知Q的质量为M，引力常量为G。关于P的公转，下列说法正确的是( )
A. 周期为 B. 加速度的大小为
C. 角速度的大小为 D. 半径为
5.如图所示，人体的细胞膜由磷脂双分子层组成，双分子层之间存在电压医学上称为膜电位，使得只有带特定电荷的粒子才能通过细胞膜进入细胞内。初速度为的正一价钠离子仅在电场力的作用下，从细胞膜外A点刚好运动到细胞膜内B点。将膜内的电场看作匀强电场，已知A点电势为，正一价钠离子质量为m，质子电荷量为e，细胞膜的厚度为d。下列说法正确的是( )
A. 钠离子匀减速直线运动的加速度大小
B. 膜内匀强电场的场强
C. B点电势
D. 钠离子在B点的电势能为
6.测量透明溶液折射率的装置如图1所示。在转盘上共轴放置一圆柱形容器，容器被透明隔板平分为两部分，一半充满待测溶液，另一半是空气。一束激光从左侧沿直径方向入射，右侧放置足够大的观测屏。在某次实验中，容器从图俯视图所示位置开始逆时针匀速旋转，此时观测屏上无亮点;随着继续转动，亮点突然出现，并开始计时，经后亮点消失。已知转盘转动角速度为，空气折射率为1，隔板折射率为n，待测溶液折射率为，则为光从折射率的介质射入折射率的介质，入射角与折射角分别为与，有( )
A. B. C. D.
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
7.如图甲所示电路中，电阻R的阻值为，C为电容器，L为直流电阻不计的自感线圈，开关S断开，现通以如图乙所示的电压u，下列说法正确的是( )
A. 电阻R两端的电压为
B. 电压表的示数为
C. 电阻R消耗的功率小于50W
D. 为保证闭合开关S后电容器不被击穿，该电容器的耐压值不得小于
8.如图1所示，三束由氢原子发出的可见光P、Q、R分别由真空玻璃管的窗口射向阴极K。调节滑动变阻器，记录电流表与电压表示数， P和Q对应的曲线交点为M，两者关系如图2所示。下列说法正确的是( )
A. 三束光分别射入同一单缝衍射装置时，Q的中央亮纹比R窄
B. P光照射阴极K产生的光电子的最小德布罗意波长小于Q光照射阴极K产生的光电子的最小德布罗意波长
C. 若三束可见光为氢原子从相应高能级向第一激发态跃迁时产生，则三束光中Q对应的能级最低
D. 对应于图2中的M点，P、Q光照射阴极K时，单位时间到达阳极A的光电子数目相等
9.如图1所示，两波源和分别位于与处，以为边界，两侧为不同的均匀介质。时两波源同时开始振动，其振动图像相同，如图2所示。时与两处的质点开始振动。不考虑反射波的影响，则( )
A. 时两列波开始相遇
B. 在间波的波长为
C. 两列波叠加稳定后，处的质点振动减弱
D. 两列波叠加稳定后，在间共有15个加强点
10.如图，两平行足够长且电阻可忽略的光滑金属导轨安装在倾角为光滑绝缘斜面上，导轨间距为L，磁感应强度为B的有界匀强磁场宽度为d，磁场方向与导轨平面垂直;长度为2d的绝缘杆将导体棒和边长为d的正方形单匝金属线框连接在一起组成如图装置，其总质量m，导体棒中通以大小为I的恒定电流由外接恒流源产生，图中未画出。线框的总电阻为R，其下边与磁场区域边界平行。情形将线框下边置于距磁场上边界x处由静止释放，线框恰好可匀速穿过磁场区域;情形线框下边与磁场区域上边界重合时将线框由静止释放，导体棒恰好运动到磁场区域下边界处返回。导体棒在整个运动过程中始终与导轨垂直，重力加速度为 g。则( )
A. 情形1中，从释放到线框下边刚穿过磁场过程通过线框截面的电荷量
B. 情形1中，线框下边与磁场上边界的距离
C. 情形2中，装置从释放到开始返回的过程中，线框中产生的焦耳热
D. 情形2中，线框第一次穿越磁场区域所需的时间
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.如图甲所示为验证动量守恒的实验装置，气垫导轨置于水平桌面上，和为两个光电门，A、B均为弹性滑块，质量含遮光片分别为、，两遮光片沿运动方向的宽度均为d，实验过程如下：
①调节气垫导轨成水平状态;
②轻推滑块A，测得A通过光电门的遮光时间为
③与B相碰后，B和A先后经过光电门和的遮光时间分别为和。
回答下列问题：
用螺旋测微器测得遮光片的宽度如图乙所示，读数为
利用所测物理量的符号表示动量守恒定律成立的式子为： 。
12.恒流源输出电流大小恒定与定值电阻并联后作为一个整体可看作一个实际电源，现用如图1所示的电路来测量恒流源的输出电流和并联电阻。调节电阻箱R的阻值，电流表测得多组I值，并计算出数值。
根据测量数据，作出函数关系曲线如图2所示，图中直线纵截距为a，斜率为k，不考虑电流表内阻，则 ， 用a和k表示
若考虑电流表内阻带来的系统误差，则测量值 填“>”“=”或“<”真实值;
把一小灯泡接在恒流源和定值电阻两端，如图3所示，小灯泡伏安特性曲线如图4所示.若测得，，则小灯泡实际功率为 保留两位有效数字。
四、计算题：本大题共3小题，共30分。
13.如图所示是某热学研究所实验室的热学研究装置，绝热汽缸A与导热汽缸B均固定于桌面，由刚性杆连接的绝热活塞与两汽缸间均无摩擦，两活塞之间为真空，汽缸B活塞面积为汽缸A活塞面积的2倍。两汽缸内装有理想气体.两活塞处于平衡状态，汽缸A中气体体积为，压强为，温度为，汽缸B中气体体积为，缓慢加热A中气体，停止加热达到稳定后， A中气体压强为原来的2倍。设环境温度始终保持不变，汽缸 A中活塞不会脱离汽缸A，求：
加热前汽缸B中气体的压强;
加热达到稳定后汽缸B中气体的体积
加热达到稳定后汽缸A中气体的温度
14.如图所示，立方体空间的边长为L，侧面CDHG为荧光屏，能完全吸收打在屏上的带电粒子并发光，三维坐标系坐标原点O位于底面EFGH的中心，，。已知从原点O向xOy平面内各个方向均匀持续发射速率为，质量为m、电荷量为的粒子。不计粒子重力及粒子间的相互作用。
若在立方体空间内仅存在方向平行于z轴的匀强磁场，沿y轴正方向射出的粒子恰好打在荧光屏上的H点。求磁场的磁感应强度B和粒子从原点O运动到荧光屏的最短时间
若在立方体空间内仅存在z轴负方向的匀强电场和沿y轴正方向的匀强磁场，沿x轴正方向射出的粒子，经某些位置恰好与射出时速度相同，求这些位置的坐标。
15.光滑水平面上每隔距离d静止放置一个质量为m的相同小球，共放置10个小球，从左至右依次标号为1、2、3、、10。小球A静止放置在1号小球左端d处。现用一水平向右的恒力F作用于小球A，当小球A运动到10号球位置时，撤掉F。小球均可视为质点，小球间碰撞时间忽略不计。
若小球A质量为m，且小球之间的碰撞均为弹性碰撞，求从水平力作用于A球到10号球开始运动经历的时间;
若小球A质量为2m，且小球之间的碰撞均为完全非弹性碰撞，求小球A与1号球碰撞过程中的能量损失;
在中条件下，求小球A运动过程中的最大速度。
答案和解析
1.【答案】C
【解析】 镍核衰变方程 是衰变，AB错误；
核反应后释放核能，反应朝着比结合能增大的方向进行，更稳定，比结合能大，C正确；
射线是由铜原子核跃迁发出的，D错误。
正确答案C。
2.【答案】A
【解析】根据题意，设AC、BC两杆受到的弹力大小均为F，由平衡条件、牛顿第三定律及几何关系有，解得，故A正确；
由A选项分析可知，当时，AC、BC两杆受到的弹力大小均为，故B错误；
摇动把手将重物缓慢顶起的过程，增大，增大，则F减小，故C错误；
摇动把手将重物缓慢顶起的过程，重物所受合力为零，则重物受到的支持力大小一直等于重物重力的大小，保持不变，故D错误。
3.【答案】C
【解析】轮廓包围方格约为70个，故油酸薄膜的面积为，每滴溶液中含有纯油酸的体积为，油酸分子的直径为。C正确。
4.【答案】D
【解析】AC、根据图可知，Q的亮度变化的周期，即P的公转周期为：，则P的角速度的大小为，故AC错误；
D、对于行星P，根据万有引力提供向心力可得：，解得，故D正确；
B、行星P的加速度的大小为：，故B错误。
5.【答案】D
【解析】A.正一价钠离子做匀减速直线运动，刚好到达B点，即到达B点时速度为零，由，解得加速度大小，故A错误；
B.由牛顿第二定律可知，联立解得电场强度，故B错误；
C.由动能定理可得，解得B点电势为，故C错误；
D.钠离子在B点电势能为，故D正确。
6.【答案】C
【解析】由题意可知当屏上无光点时，光线从隔板射到空气上时发生了全发射，出现亮点时，光线从溶液射到隔板再射到空气时发生了折射，可知从出现亮点到亮点消失，容器旋转 满足
光线能透过液体和隔板从空气中射出时，即出现亮点时，可知光线的在空气中的入射角为时，光线在隔板和空气界面发生全反射，在隔板和液体界面，有
在隔板和空气界面
解得
故选C。
7.【答案】BC
【解析】AB、设电压表的读数为U，根据电压有效值的概念应有：，解得：，即电压表的示数应为，由于线圈的自感作用，电阻R两端的电压应小于，A错误，B正确；
C、当不考虑线圈的自感作用时，电阻R消耗的功率为，所以由于线圈的自感作用影响，电阻R消耗的功率一定小于50W，C正确；
D、根据电源电压图象可知，电源的最大电压为311V，电容器的耐压值不能小于311V，所以D错误。
8.【答案】AD
【解析】A.根据 ，因Q的截止电压大于R，可知Q的频率大于R的频率，Q的波长小于R的波长，则分别射入同一单缝衍射装置时，R的衍射现象比Q更明显，则Q的中央亮纹比R窄，故A正确；
B.同理可知P、Q产生的光电子在K处Q的最大初动能比P较大，根据，可知最小德布罗意波长P大于Q，故B错误；
C.因Q对应的能量最大，则氢原子向第一激发态跃迁发光时，根据 ，可知三束光中Q对应的能级最高，故C错误；
D.对应于图2中的M点，P和Q的光电流相等，可知P和Q单位时间到达阳极A的光电子数目相等，故D正确。
9.【答案】BCD
【解析】A.波在 左侧的波速
右侧的波速
两列波相遇时
解得
选项A错误；
B.在 间 波的波长为
选项B正确；
C.左侧波传到 时用时间为
此时右侧波在该质点已经振动
即此时刻左侧波在该点的振动在平衡位置向上运动，右侧波在该点的振动也在平衡位置向下振动，可知该点的振动减弱，选项C正确；
D.当右侧波传到位置时用时间为，即此时处质点从平衡位置向上振动；此时处的波源也在平衡位置向上振动，即振动方向相同，可知在 内到和两点的路程差为波长整数倍时振动加强，波在该区间内的波长
可知
即
其中n取0、、、、、、、
则共有15个振动加强点，选项D正确。
故选BCD。
10.【答案】CD
【解析】情形1中，线框刚穿过磁场过程通过线框截面的电荷量选项错误;
情形1中，对装置，当线框在磁场中匀速时：，可得，
装置在进入磁场前做匀变速直线运动，由动能定理得：
可得，故B选项错误;
情形2中设装置由静止释放到导体棒运动到磁场下边界的过程中，作用在线框上的安培力做功为W，由动能定理得：
其中
解得：，故C选项正确;
设线框刚离开磁场下边界时的速度为，对装置在接着向下运动2d过程中，由动能定理得：
可得：
对装置在磁场中运动时，由牛顿第二定律得：
可得
在时间内，有：
则
有：
而：
解得：，故D选项正确。
11.【答案】；
【解析】螺旋测微器的固定刻度读数为1mm，可动刻度读数为，则读数为：；
碰后A的速度为，碰后B的速度为
碰撞前的总动量为：
碰撞后的总动量为：
则动量守恒的表达式为：
整理得：。
12.【答案】；；
；

【解析】解：由图1所示电路图得：
解得
由于直线纵截距为a，斜率为k，则，
解得，。
若考虑电流表内阻带来的系统误差，则
解得
由于直线纵截距为a，斜率为k，则，
的测量值大于真实值，的测量值小于真实值。
由图3可得
解得：
在图4中作出电源的图像：
两图像的交点：，
则小灯泡实际功率为。
13.【答案】解：设A活塞的横截面积为S，则B活塞的横截面积为2S，选择两活塞以及刚性杆的整体作为研究对象，
根据受力平衡可得：
解得加热前气缸B中气体的压强。
中封闭气体发生等温变化，
根据平衡可知：A中气体压强为原来的2倍，则B中气体压强也变为原来的2倍，
选择B中气体为研究对象，
初态：压强，体积：
末态：压强，体积：
根据玻意耳定律可得：
可得加热达到稳定后气缸B中气体的体积：。
选择A中气体为研究对象，两活塞向左移动相同的距离，A活塞的横截面积为S，则B活塞的横截面积为2S，
故B体积变化是A体积变化的两倍，故：
则末态A中气体
初态：压强，体积：，温度
末态：压强，体积：，温度
根据理想气体的状态方程可得：
解得加热达到稳定后气缸A中气体的温度：。
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
14.【答案】解：由几何关系可得：
粒子在磁场中做圆周运动，由洛伦效力提供向心力，则有：
解得
粒子在匀强磁场运动是周期为
由题意可知，粒子从y轴射出，弦长最短为，粒子的运动时间最短。此时圆心角为，运动的最短时间为：
由于，所以，粒子以做匀速直线运动，以做匀速圆周运动其半径为，
一个周期时与原速度方向相同，此时沿x轴方向的位移为：
要求需小于
故坐标为、和。
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
15.【答案】解：小球A与1号球碰前，做匀加速直线运动，对小球 A由牛顿第二定律得
由运动学公式得，
小球A与1号球碰撞过程动量守恒，机械能守恒，有，2
联立解得，
1号球碰后以速度v匀速运动，同理可得， n号球与号球碰撞后速度交换，号球碰后也以速度v匀速运动，所以10号球开始运动的时间
解得
小球A与1号球碰前，对小球A由动能定理得
小球A与1号球碰撞前后动量守恒，有
小球A与1号球碰撞后能量损失
解得E损
设小球A和前个小球组成的系统与第n号小球碰前的速度为，与第n号小球碰后，小球A
和n个小球组成的系统的速度为，小球A与前个小球组成的系统与第号小球碰后的速度为，从小球A和前个小球组成的系统与第号球碰后到与第n号球碰前的过程中，对小球 A和前个小球，由动能定理得
小球A和前个小球组成的系统与第n号球碰撞前后，对小球 A和前n个小球，由动量守恒定律，有
由上式解得，
同理可推出
联立可得，
同理可推出
，
以上式子相加得
又
解得
根据数学知识可知，当，
即时有最大值
【解析】详细解答和解析过程见【答案】