2024届湖南省永州市第一中学高三上学期第一次月考物理试题 解析版

2024届湖南省永州市第一中学高三上学期第一次月考

物理试题 解析版

1. 原子处于磁场中，某些能级会发生辟裂。某种原子能级憵裂前后的部分能级图如图所示，相应能级跃迁放出的光子分别设为（1）（2）（3）（4）。若用（1）照射某金属表面时能发生光电效应，且逸出光电子的最大初动能为，则（　　）

A. （1）和（4）的能量相等

B. （3）的频率小于（4）的频率

C. 用（2）照射该金属一定能发生光电效应

D. 用（4）照射该金属逸出光电子的最大初动能小于

【答案】B

【解析】

【详解】A．由图可知（1）和（3）对应的跃迁能级差相同，可知（1）和（3）的能量相等，选项A错误；

B．因（3）对应的能级差小于（4）对应的能级差，可知（3）的能量小于（4）的能量，根据可知（3）的频率小于（4）的频率，选项B正确；

C．因（2）对应的能级差小于（1）对应的能级差，可知（2）的能量小于（1），则若用（1）照射某金属表面时能发生光电效应，用（2）照射该金属不一定能发生光电效应，选项C错误；

D．因（4）对应的能级差大于（1）对应的能级差，可知（4）的能量大于（1），即（4）的频率大于（1），因用（1）照射某金属表面时能逸出光电子的最大初动能为Ek，根据

则用（4）照射该金属逸出光电子的最大初动能大于Ek，选项D错误。

故选B。

2. 为监控非法入侵南海岛屿的船只，北斗系统中有颗近似在圆轨道上绕地球运动的卫星，该卫星距地面的高度大约为300km，每天累计经过岛屿正上方16次。受稀薄大气的影响，每隔一段时间须启动卫星上的发动机来修正轨道。下列说法正确的是（　　）

A. 该卫星的周期约为60min

B. 大气阻力会使该卫星的轨道变低

C. 该卫星的轨道平面可能与赤道共面

D. 发动机工作时对卫星做正功，轨道修正后卫星的动能将变大

【答案】B

【解析】

【详解】A．卫星每天经过岛屿正上方16次，忽略地球自转，则该卫星的运行周期约为

故A错误；

B．由于卫星受到大气阻力的作用，运动的线速度将减小，使万有引力大于向心力，故卫星将做向心运动，轨道半径变小，所以大气阻力会使该卫星的轨道变低，故B正确；

C．我国任何地方都不过赤道，而卫星过岛屿正上方，因此该卫星的轨道平面不可能与赤道共面，故C错误；

D．发动机工作时对卫星做正功，但轨道修正后卫星就会往高轨运动，卫星势能将变大，动能将变小，故D错误。

故选B。

3. 如图甲所示，我国航天员王亚平在天宫课堂上演示了微重力环境下的神奇现象。液体呈球状，往其中央注入空气，可以在液体球内部形成一个同心球形气泡，如图乙所示。假设此液体球其内外半径之比为1:3，当由三种颜色的光组成的细光束在过球心的平面内，从A点以的入射角射入球中，其中光的折射光线刚好与液体球内壁相切，则下列说法正确的是（　　）

A. 该液体材料对光的折射率小于对光的折射率

B. 若继续增大入射角光可能因发生全反射而无法射出液体球

C. 光在液体球中的传播速度最大

D. 该液体材料对光的折射率为

【答案】C

【解析】

【详解】A．由图乙可知，a光在液体材料中的折射角比c光的小，由折射率

 可知该液体材料对a光的折射率大于对c光的折射率，故A错误；

B．若继续增大入射角i，b光的折射角增大，光线远离同心球形气泡，光线从液体材料射出时的入射角与射入液体材料时的折射角大小相等，根据光的可逆性可知不会发生全反射，故B错误；

C．由图乙可知，a、b、c三种颜色的光的入射角相同，c光的折射角最大，由折射率公式

可知c光的折射率最小；由

可知光在液体球中的传播速度最大，故C正确；

D．由图乙可得，b光在液体材料中的折射角

由折射率

可得该液体材料对光的折射率为

故D错误。

故选C。

4. 高铁改变生活，地铁改变城市！地铁站距短需要频繁启停，为缩短区间的运行时间需要较大的启动加速度。时刻，一列高铁和一列地铁沿各自所在的长直轨道由静止启动，内的图像如图所示。下列说法正确的是（　　）

A. 甲是地铁的图像，乙是高铁的图像

B. 地铁和高铁加速过程的加速度大小之比为

C. 地铁和高铁加速过程的平均速度大小之比为

D. 内，地铁和高铁的位移大小之比为

【答案】D

【解析】

【详解】A．由题意知，地铁启动加速度大，所以甲是高铁的图像，乙是地铁的图像，故A错误；

B．图像的斜率为加速度，则地铁和高铁加速过程的加速度大小之比为

故B错误；

C．0~240s过程中，高铁的平均速度大小

地铁的平均速度大小

则地铁和高铁加速过程的平均速度大小之比为

故C错误；

D．内，地铁和高铁的位移大小之比为

故D正确

故选D。

5. 2023年的春晚舞蹈《锦绣》，艺术地再现了古代戍边将士与西域各民族化干戈为玉帛并建立深厚友谊的动人故事。图（a）是一个优美且难度极大的后仰动作，人后仰平衡时，可粗略认为头受到重力、肌肉拉力和颈椎支持力。如图（b），若弯曲后的头颈与水平方向成角，与水平方向成角，则可估算出的大小为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】由力的平衡条件可得

，

解得

故选A。

6. 如图所示，质量的小车静止在光滑的水平面上，车长，现有质量可视为质点的物块，以水平向右的速度从左端滑上小车，最后在车面上某处与小车保持相对静止。物块与车面间的动摩擦因数，取，则（　　）

A. 物块滑上小车后，系统动量守恒和机械能守恒

B. 增大物块与车面间的动摩擦因数，摩擦生热变大

C. 若，则物块在车面上滑行的时间为

D. 若要保证物块不从小车右端滑出，则不得大于

【答案】D

【解析】

【详解】A．物块与小车组成的系统所受合外力为零，系统动量守恒；物块滑上小车后在小车上滑动过程中系统要克服摩擦力做功，部分机械能转化为内能，系统机械能不守恒，A错误；

B．系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得

系统产生的热量

则增大物块与车面间的动摩擦因数，摩擦生热不变，B错误；

C．若，由动量守恒定律得

解得

对物块，由动量定理得

解得

C错误；

D．要使物块恰好不从车厢滑出，需物块到车面右端时与小车有共同的速度，以向右为正方向，由动量守恒定律得

由能量守恒定律得

解得

D正确。

故选D。

7. 2023年2月6日，土耳其发生7.8级地震，震源深度为。如果该地震中的简谐横波在地球中匀速传播的速度大小为，已知波沿轴正方向传播，某时刻刚好传到处，如图所示，则下列说法中正确的是（　　）

A. 从波源开始振动到波源迁移到地面需要经过

B. 从波传到处开始计时，经过位于处的质点加速度最小

C. 波的周期为

D. 波动图像上点此时速度方向沿轴负方向，经过一段极短的时间后动能减小

【答案】BC

【解析】

【详解】A．波的传播过程中波源不随波而迁移，故A错误；

B．从波传到处开始计时，波传到处所用时间为

此时位于处的质点从平衡位置刚开始振动，可知其加速度为零（最小），故B正确；

C．从波形图知波长，则周期为

故C正确；

D．此时刻质点沿轴的负方向运动，在极短时间内，其速度逐渐增大，动能增大，故D错误。

故选BC。

8. 在如图所示电路中，输入交变电压的瞬时值，理想变压器原、副线圈的匝数比，两定值电阻的阻值相同。在滑动变阻器的滑片向上滑动一小段的过程中，两端电压的变化量分别为的电功率的变化量为。下列说法正确的是（　　）

A. 中电流的频率与中电流的频率相等

B

C.

D. 当滑片移到最上端时，两端的电压为

【答案】AB

【解析】

【详解】A．变压器改变的是交流电的电压和电流，不改变频率，A正确；

B．和都是定值电阻，有

又由理想变压器特点知原副线圈上的电流与匝数成反比，则有

可得

B正确；

C．设两端电压分别为UR1，UR1’，滑片上滑，副线圈电阻减小电流增大，原线圈电流增大，R1两端电压增大，知

其电功率的变化量为

C错误；

D．当滑片P移到最上端时，副线圈电阻只有R2，设为R，将原副线圈及副线圈电路等效为原线圈的一个电阻，由

， ，，

联立可得

由闭合电路欧姆定律，对原线圈电路有

可得两端的电压为，D错误。

故选AB。

9. 第24届冬季奥林匹克运动会，即2022年北京冬季奥运会，是由我国举办的国际性奥林匹克赛事，于2022年2月4日开幕，2月20日闭幕。某滑雪场滑道的示意图如图所示，某运动员从助滑道某位置由静止开始下滑，到达O点时起跳，沿与水平方向成角的方向跳入空中，恰从B点沿与竖直方向成角的方向落在下方雪道上。已知O、B两点的高度差为35m，重力加速度，运动员在空中运动时可视为质点，忽略空气阻力的作用．。下列说法正确的是（　　）

A. 运动员起跳后瞬间速度大小为30m/s

B. 运动员在空中运动的时间为6s

C. O、B两点间的水平距离为120m

D. 运动员落到B点时的速度大小为30m/s

【答案】AC

【解析】

【详解】AB．设运动员的起跳速度为v，在空中运动的时间为t，运动员起跳后在空中做斜上抛运动，在竖直方向上有

在B点的速度关系为

解得

A正确，B错误；

C．在水平方向做匀速直线运动有

C正确；

D．在B点有

D错误；

故选AC。

10. 如图所示，一个带正电的粒子，从静止开始经加速电压加速后，水平进入两平行金属板间的偏转电场中，偏转电压为，射出偏转电场时以与水平方向夹角为的速度进入金属板右侧紧邻的有界匀强磁场，虚线为磁场的左边界，场范围足够大，粒子经磁场偏转后又从磁场左边界射出，粒子进入磁场和射出磁场的位置之间的距离为，下列说法正确的是（　　）

A. 只增大电压变小

B. 只减小电压变大

C. 只减小电压，距离变小

D. 只增大电压，距离变大

【答案】BD

【解析】

【详解】AB．粒子先加速运动后做类平抛运动

解得

只增大电压U2，θ变大，B正确，只减小电压U1，θ变大，选项A错误，B正确；

CD．在磁场中做匀速圆周运动

解得

只减小电压U2，距离l不变，只增大电压U1，距离l变大，选项C错误，D正确。

故选BD。

11. 小华同学利用图甲所示实验装置来验证机械能守恒定律。所用器材包括：装有声音传感器的智能手机、铁球、刻度尺、钢尺等。实验操作步骤如下：

a．将钢尺伸出水平桌面少许，用刻度尺测出钢尺上表面与地板间的高度差

b．将质量为的铁球放在钢尺末端，保持静止状态

c．将手机位于桌面上方，运行手机中的声音“振幅”（声音传感器）项目

d．迅速敲击钢尺侧面，铁球自由下落

e．传感器记录声音振幅随时间的变化曲线

（1）声音振幅随时间的变化曲线如图乙所示，第一、第二个尖峰的横坐标分别对应敲击钢尺和铁球落地的时刻，则铁球下落的时间间隔______s。

（2）若铁球下落过程中机械能守恒，则应满足等式：______（用m、h、t表示）。

（3）若敲击钢尺侧面时铁球获得一个较小的水平速度，对实验测量结果______（选填“有”或“没有”）影响。

【答案】    ①.     ②.     ③. 没有

【解析】

【详解】（1）[1]铁球下落的时间间隔

（2）[2]铁球做匀变速运动，平均速度

则落地速度

若铁球下落过程中机械能守恒，则应满足等式

（3）[3]根据运动的独立性，若敲击钢尺侧面时铁球获得一个较小的水平速度，不影响竖直速度，对实验测量结果没有影响。

12. 钙钛矿太阳能电池有成本低、光能转化效率高、相同光照强度下电动势稳定等优点。实验小组的同学欲探究某块钙钛矿太阳能电池的内阻特性，实验室提供的器有：

钙钛矿太阳能电池：内阻变化范围0~4Ω；

电压表V：量程为3.0V，内阻约3kΩ；

电流表A：量程为300mA，内阻约0.3Ω；

滑动变阻器R：最大阻值为60Ω；

定值电阻R0：阻值为4.0Ω；

电键S和导线若干。

（1）按如图甲所示电路连接器材，将滑动变阻器R的滑片调至最左端。闭合电键S，用一定强度的光照射太阳能电池，通过调节滑动变阻器R的阻值，记录不同阻值时的电压表和电流表的读数，并描绘出U-I图线如图乙所示，AB段为直线，BC段为曲线。分析此U-I图线，将图甲中的电路补充完整______。

（2）分析图乙可知，此强度光照下太阳能电池的电动势E=______V，其内阻在电流低于一定值时为恒定值r=______Ω。（以上结果均保留3位有效数字）

（3）当电流超过一定值后，内阻随电流的增大而______（填“增大”或“减小”）。若用该电池直接且仅给电阻为14Ω的小灯泡供电（不考虑小灯泡电阻的变化），则小灯泡的实际功率为______W（结果保留2位有效数字）。

【答案】    ①.       ②. 2.90    ③. 0.500    ④. 增大    ⑤. 0.56

【解析】

【详解】（1）[1]通过对图像直线部分分析可知，直线部分表示的电阻大小为4.5Ω，而内阻的变化范围为0~4Ω，因此可确定，电路中串联了定值电阻R0；电流表的内阻约为0.3Ω，若电流表外接，测量得到的等效内阻为定值电阻、电流表内阻与电源内阻之和，而电流表内阻未知，因此不能准确测量电源内阻，而电流表内接的情况下，因为电压表内阻远大于电源内阻，因此电压表的分流作用就很微小，可忽略，这样造成的实验误差就可忽略，实验电路如图所示

（2）[2]图像与纵轴的截距表示电源的电动势，由图可得电源的电动势为

[3]根据所设计电路图可知，图像的斜率表示电源的内阻与定值电阻R0之和，图像直线部分说明电源的内阻恒定，此时对应的电流为200mA，则说明电流低于200mA时，电池的内阻为定值，则有

由此可得

（3）[4]当电流超过一定值后，分析图像可知，图像上某点的斜率在增大，而斜率表示定值电阻R0与内阻之和，因此可知当电流超过一定值后，内阻随电流的增大而增大；

[5]由于U-I图像斜率表示定值电阻和电源内阻之和，而定值电阻等于4.0Ω，因此要得到仅将电阻为14Ω的小灯泡直接接入该电源两端时小灯泡的功率，则可将14Ω中的4Ω等效到电源内部，作出电阻为10Ω的U-I图像，该图像与电源的U-I图像的交点所对应的电流即相当于流过电阻为14Ω的小灯泡的电流，作出图像如图所示

根据图像可得小灯泡的工作电流为200mA，其实际功率为

13. 如图所示，是一种血压计的气路系统，血压计未工作时，气路系统内部封闭一定质量的空气，其压强为p0，体积为V0，血压计工作时，气泵工作，向气路系统充入压强为p0的空气，气路系统体积膨胀，当气路系统的压强达到1.5p0时，气路系统内的空气体积变为1.2V0，然后打开机械阀放出部分空气后，气路系统的压强变为1.2p0时，气路系统内的空气体积变为1.1V0，已知外界大气压强为p0，假定气路系统气体可视为理想气体，空气的温度不发生变化且与外界相同。

（1）当气路系统的压强达到1.5p0时，充入的外部空气体积；

（2）打开机械阀门放出的空气质量与气路系统剩余的空气质量之比。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）假设充入的外部空气的体积为，根据玻意耳定律可得

其中

，

可得充入的外部空气的体积为

（2）假设放出的气体在时，对应的体积为，根据玻意耳定律可得

其中

解得

放出的空气质量与气路系统剩余的空气质量之比为

14. 如图所示，在水平地面上方固定一足够长水平直杆，质量为的滑块套在直杆上，长为的轻绳一端固定在滑块底部点，另一端连接质量为的小球。点到地面的高度为。现将小球拉至与点等高处，轻绳伸直后由静止释放。不计小球与滑块的大小，空气阻力忽略不计，重力加速度大小为。

（1）若滑块固定，求轻绳转过时小球重力的瞬时功率；

（2）若滑块与杆之间无摩擦，小球摆到最低点时，剪断轻绳，求小球落地时与滑块的水平距离；

（3）若滑块不固定，在小球运动过程中，当轻绳转过的角度为时，滑块恰要相对于水平直杆滑动，求滑块与杆之间的动摩擦因数。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）设轻绳转过时，小球的速度为，根据机械能守恒定律有

重力的瞬时功率为

所以

（2）设小球摆到最低点时速度大小为，滑块速度大小为，根据水平方向系统动量守恒有

根据系统机械能守恒，有

剪断轻绳后，滑块做匀速运动，小球做平抛运动，经时间落地，有

小球落地时与滑块间的水平距离为

（3）设轻绳转过时，小球的速度为，轻绳中拉力为，则

由牛顿第二定律，有

解得

15. 如图所示，足够长的“”形光滑平行导轨固定在水平面上，宽轨间距为，窄轨间距为，左侧为金属导轨，右侧为绝缘轨道。一质量为、阻值为、三边长度均为的“U”形金属框，左端紧靠'平放在绝缘轨道上（与金属导轨不接触），左侧存在磁感应强度大小为、方向坚直向上的匀强磁场。右侧以为原点，沿方向建立轴，沿方向存在分布规律为的竖直向上的磁场。两匀质金属棒垂直于轨道放置在宽轨段，质量均为、长度均为、阻值均为。初始时，将锁定，在水平向右、大小为的恒力作用下，从静止开始运动，离开宽轨前已匀速，滑上窄轨瞬间，撤去力，同时释放。当运动至时，棒中已无电流（始终在宽轨），此时撤去。金属导轨电阻不计，棒、棒、金属框与导轨始终接触良好。求：

（1）棒在宽轨上匀速运动时的速度；

（2）从撤去外力到金属棒运动至的过程中，回路中产生的焦耳热；

（3）若棒与金属框碰撞后连接在一起构成回路，求棒静止时与点的距离。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）设棒在宽轨上匀速运动时通过棒的电流为，根据平衡条件有

根据闭合电路欧姆定律和法拉第电磁感应定律有

联立解得

（2）设棒刚运动至时，棒的速度分别为、，对棒根据动量定理分别有

因为此时回路中无电流，所以有

联立解得

根据能量守恒定律可知，从撤去外力到金属棒运动至的过程中，回路产生的焦耳热为

（3）设棒与金属框碰撞后瞬间整体的速度大小为，根据动量守恒定律有

由题意可知金属框右边始终比左边的磁场大

从棒与金属框碰撞后到最终静止的过程，回路中的平均电流为

根据动量定理有

a棒静止时与点的距离为

联立解得