云南省曲靖市第一中学2023-2024学年高二下学期3月月考物理试题（原卷版+解析版）

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一、选择题（本题共10小题，在每小题给出的四个选项中，第1—7题只有一项符合题目要求，选对得4分；第8—10题有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）
1. 2023年8月24日，日本政府不顾国际社会的反对，一意孤行向海洋排放福岛核电站的核废水。核废水中含有多种放射性元素，这些放射性元素将对人类环境造成重大破坏。核废水中铯的半衰期大约为30年，已知发生β衰变的同时生成新核，以下说法正确的是（ ）
A. 铯的半衰期会随温度升高而变大
B. 的比结合能大于其衰变生成新核的比结合能
C. 衰变过程质量数、电荷数和质量都守恒
D. 衰变生成新核的中子数为81
【答案】D
【解析】
【详解】A．半衰期只由原子核自身决定，与环境温度无关，所以铯的半衰期不会随温度升高而变大，故A错误；
B．衰变过程产生能量，衰变生成的新核比更稳定，所以的比结合能小于其衰变生成新核的比结合能，故B错误；
C．衰变过程质量数、电荷数都守恒，但衰变过程产生能量，存在质量亏损，故C错误；
D．衰变过程满足质量数和电荷数守恒，可知发生β衰变生成新核的质量数为，电荷数为，则中子数为
故D正确。
故选D。
2. 一定质量的理想气体从状态a开始，经a→b、b→c、c→a三个过程后回到初始状态a，其p-V图像如图所示。已知三个状态的坐标分别为a（V0， 2p0）、 b（2V0，p0）、c（3V0，2p0） 以下判断正确的是（ ）
A. 气体在a→b过程中对外界做的功小于在b→c过程中对外界做的功
B. 气体在a→b过程中从外界吸收的热量大于在b→c过程中从外界吸收的热量
C. 在c→a过程中，外界对气体做功小于气体向外界放出的热量
D. 气体在c→a过程中内能的减少量大于b→c过程中内能的增加量
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据气体做功的表达式可知图线和体积横轴围成的面积即为做功大小，所以气体在过程中对外界做的功等于过程中对外界做的功，A错误；
B．气体从，满足玻意尔定律，所以
所以，根据热力学第一定律可知
气体从，温度升高，所以，根据热力学第一定律可知
结合A选项可知
所以
过程气体吸收的热量大于过程吸收的热量，B错误；
C．气体从，温度降低，所以，气体体积减小，外界对气体做功，所以，根据热力学第一定律可知，放出热量，C正确；
D．理想气体的内能只与温度有关，根据可知从
所以气体从过程中内能的减少量等于过程中内能的增加量，D错误。
故选C。
3. 如图所示是氢原子的能级图，大量处于n=4激发态的氢原子向低能级跃迁时，可以辐射出多种不同频率的光子，其中巴耳末系是指氢原子由高能级向n=2能级跃迁时释放的光子。下列说法正确的是（ ）
A. 最多可放出6种频率不同的光子，全部属于巴耳末系
B. 放出的光子中波长最长的是n=4激发态跃迁到n=3激发态时产生的
C. 用动能为12.7eV的电子撞击氢原子，可使处于基态的氢原子跃迁至n=4的激发态
D. 用能量为2.56eV的光子照射处于n=2能级的氢原子，可以使它跃迁到n=4的激发态
【答案】B
【解析】
【详解】A．大量原子跃迁时辐射出光子的种数为
则可知大量处于n=4能级的氢原子最多可辐射出6种频率的光子，而属于巴耳末系的只有两种，故A错误；
B．氢原子跃迁时释放的能量为
而根据
，
可知，放出的光子中波长最长的是n=4激发态跃迁到n=3激发态时产生的，故B正确；
C．氢原子与实物粒子发生碰撞而跃迁，实物粒子的能量需大于等于能级差值，则处于基态的氢原子跃迁至n=4的激发态需要的能量为
因此，用动能为12.7eV的电子撞击氢原子，不能使处于基态的氢原子跃迁至n=4的激发态，故C错误；
D．处于n=2能级的氢原子跃迁到n=4能级需要吸收的能量
而氢原子吸收光子发生跃迁，必须吸收等于能级差值的光子的能量，故D错误。
故选B。
4. 如图所示，一理想变压器由一个原线圈和两个副线圈组成，匝数比n1：n2：n3=3：2：1，a、b端接正弦交流电，电路中电阻R1=R2=R3，其余电阻均不计．若R3消耗的功率为P，则R1消耗的功率为
A. 9PB. P
C. PD. P
【答案】B
【解析】
【详解】设原线圈两端电压为U0，则R2两端电压为，R3两端电压为，设R3中的电流为，则R2中的电流为2I，R1中的电流为，解得，所以R1消耗的功率，故B正确．
点晴：解决本题关键理解一个原线圈对应多个副线圈时，原、副线圈中的电流之比与匝数比不成反比，只能利用输入功率与输出功率相等求解电流的关系．
5. 如图，一小孩在河水清澈的河面上以1m/s的速度游泳，t = 0时刻他看到自己正下方的河底有一小石块，t = 3s时他恰好看不到小石块了，河水的折射率n =，下列说法正确的是（ ）
A. 3s后，小孩会再次看到河底的石块
B. 前3s内，小孩看到的石块越来越明亮
C. 这条河的深度为m
D. t=0时小孩看到的石块深度为m
【答案】C
【解析】
【详解】A．t = 3s时他恰好看不到小石块了，说明在此位置从小石块射到水面的光发生了全反射，则3s后的位置从小石块射到水面的光仍发生全反射，则小孩仍不会看到河底的石块，选项A错误；
B．前3s内，从小石子上射向水面的光折射光线逐渐减弱，反射光逐渐增强，可知小孩看到的石块越来越暗，选项B错误；
C．由于
则
可知水深
选项C正确；
D．t=0时小孩看到的石块深度为
选项D错误。
故选C。
6. 天问一号在绕火星运动过程中由于火星遮挡太阳光，也会出现类似于地球上观察到的日全食现象，如图所示。已知天问一号绕火星运动的轨道半径为r，火星质量为M，引力常量为G，天问一号相对于火星的张角为（用弧度制表示），将天问一号环火星的运动看作匀速圆周运动，天问一号、火星和太阳的球心在同一平面内，太阳光可看作平行光，则（ ）

A. 火星表面的重力加速度为B. 火星的第一宇宙速度为
C. 天问一号运行的角速度为D. 天问一号每次日全食持续的时间为
【答案】AD
【解析】
【详解】A．由几何知识可知，火星的半径
火星表面的物体受到的重力等于万有引力，即
解得，火星表面的重力加速度
故A正确；
B．万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得
解得，火星的第一宇宙速度
故B错误；
C．万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得
解得，天问一号的角速度
故C错误；
D．天问一号每次“日全食”过程转过的圆心角是θ，由几何知识可知
θ=α
天问一号每次日全食持续的时间
故D正确。
故选AD。
7. 如图甲，轻弹簧竖直放置，下端固定在水平地面上，质量为m的小球，从弹簧上方处静止下落。若以小球开始下落的位置为坐标原点，建立竖直向下坐标轴，小球下落至最低点过程中的图像如图乙（图中，，，g均为已知量），不计空气阻力，g为重力加速度。下列说法正确的是（ ）
A. 到x1段，小球做加速度逐渐越小的减速运动
B. 弹簧受到的最大弹力为
C. 该过程中小球与弹簧组成系统的势能变化的最大值为
D. 小球向下运动过程中最大速度为
【答案】D
【解析】
【详解】A．钢锯条图甲可知，小球与弹簧刚刚接触，压缩量较小时，重力大于弹簧的弹力，即到x1段，小球做加速度逐渐越小的加速运动，A错误；
B．根据图乙可知，在x1位置，加速度为0，则有
随后进一步向下压缩弹簧，最大压缩量为x2，此时速度减为0，则此时弹力最大为
解得
B错误；
C．该过程中小球与弹簧组成系统的机械能守恒，即只有动能、势能（包含重力势能与弹性势能）的转化，在加速度为0时，小球速度最大，动能最大，即小球运动至x1位置时，重力势能减小了，减小的重力势能转化为弹性势能与动能，可知小球与弹簧组成系统的势能变化的最大值小于，C错误；
D．根据上述，小球运动至x1位置时，加速度为0时，小球速度最大，根据图乙可知，将纵坐标乘以小球质量m，纵坐标表示合力，则图像的面积表示合力做功，则有
解得
D正确。
故选D。
8. 一列简谐横波在介质中沿x轴传播，波速为2m/s，t=0时的波形图如图所示，P为该介质中的一质点。则（ ）

A. 该波的波长为14m
B. 该波的周期为8s
C. t＝0时质点P加速度方向沿y轴负方向
D. 0~2 s内质点P运动的路程有可能小于0.1m
【答案】BD
【解析】
【详解】A．由图可知
解得
A错误；
B．由
得
B正确；
C．简谐运动的加速度总指向平衡位置，P点位于y轴负半轴，加速度方向沿y轴正方向，C错误；
D．P点位于y轴的负半轴，经过
若波向x轴负方向传播，P向远离平衡位置方向振动，在0~2 s内质点P运动的路程有可能小于0.1m，D正确；
故选BD。
9. 如图所示，水平桌面上有一个水银槽，薄壁细玻璃管的底部胶接着一根细线，细线的另一端悬挂在铁架台的支架上．玻璃管开口向下并插入水银槽中，管内外水银面高度差为，管内被封闭了一定质量的理想气体，下列各种情况下能使细线拉力变小的是（开始时细线的拉力不为零，且不计玻璃管所受的浮力）（ ）
A. 随着环境温度升高，管内气体温度也升高
B. 大气压强变大
C 再向水银槽内注入水银
D. 稍降低水平桌面的高度，使玻璃管位置相对水银槽上移
【答案】AC
【解析】
【详解】对玻璃管受力分析，由平衡条件得
解得，细线的拉力为
即细线的拉力等于玻璃管的重力和管中高出液面部分水银的重力。
A．随着环境温度升高，管内气体温度也升高，由理想气体状态方程可得，封闭气体压强增大，水银柱高度减小，故拉力减小，A正确；
B．大气压强变大，水银柱上移，增大，所以拉力增大，B错误；
C．向水银槽内注入水银，封闭气体的压强增大，平衡时水银柱高度减小，故拉力减小，C正确；
D．稍降低水平桌面的高度，使玻璃管位置相对水银槽上移，封闭气体体积增大，压强减小，平衡时水银柱高度增大，故拉力增大，D错误。
故选AC。
10. 打篮球是同学们喜爱的一种体育活动，篮球正常使用时气压范围为1.5atm～1.6atm。小明和同学们来到室内篮球场打篮球，发现篮球场内的篮球气压不足，测得篮球内部气体的压强为1.2atm。如图所示，小明同学用手持式打气筒在室内给篮球打气，每打一次都把体积为125mL、压强与大气压相同的气体打进球内。已知篮球的体积，大气压强恒为，打气过程中篮球体积和球内气体温度均视为不变，室内温度，室外温度。下列说法正确的是（ ）
A. 若同学们在室内篮球场玩，最少需打气11次
B. 若同学们在室内篮球场玩，最少需打气12次
C. 若同学们将篮球带到室外篮球场玩，最多能打气15次
D. 若同学们将篮球带到室外篮球场玩，最多能打气16次
【答案】BC
【解析】
【详解】AB．若同学们在室内篮球场玩，设最少需打气n次，原来篮球内部的压强为，打气筒每打一次的气体体积为，则根据玻意耳定律
解得
故A错误，B正确；
CD．室内的热力学温度为
室外的热力学温度为
若同学们将篮球带到室外篮球场玩，设最多能打气k次，根据理想气体状态方程
解得
即最多能打气15次，故C正确，D错误。
故选BC。
二、实验题（每空2分，共14分）
11. 某班级探究气体等温变化的规律，采用如图1所示的装置进行实验。他们将注射器、压强传感器、数据采集器和计算机逐一连接，在注射器内用活塞封闭一定质量的气体。实验中由注射器的刻度可以读出气体的体积V；计算机屏幕上可以显示由压强传感器测得的压强压强p，从而获得气体不同体积时的压强数值。根据获得的数据，做出相应图像。分析得出结论。

（1）关于该实验下列说法正确的是________。
A.在柱塞与注射器壁间涂上润滑油，目的是为了减小摩擦
B.为方便推拉柱塞，应用手握住注射器，且推拉柱塞缓慢
C.必须测出注射器内封闭气体的质量
D.封闭气体的压强和体积单位可以不用国际单位表示
（2）某同学测得多组压强ρ和体积V的数据后，在坐标平面上描点作图，因压缩气体过程中注射器漏气，则作出的图线应为下图中________（选填“a”或“b”）。

（3）实验中某同学在操作规范、不漏气的前提下，测得多组压强p和体积V的数据并作出图线，由于未计入注射器与压强传感器之间软管内的气体体积，作出的图像可能为___________；
A B. C. D.
【答案】 ①. D ②. b ③. B
【解析】
【详解】（1）[1]A．为保证实验中气体气密性，需涂抹润滑油，故A错误；
B．本实验的条件是温度不变，所以实验过程中缓慢拉柱塞，不能用手握住注射器，故B错误；
C．玻意耳定律成立的前提是等温且质量一定，气体质量具体值不需要测量，故C错误；
D．由玻意耳定律可知
只要方程两边压强与体积的单位相同即可，不必采用国际单位，故D正确。
故选D。
（2）[2] 若漏气会导致pV之积减小，根据
可知温度降低，故的图像斜率减小。
故选b。
（3）[3] 根据
变形得
可知图像仍是一条倾斜的直线，由于未计入注射器与压强传感器之间软管内的气体体积，则此时气体存在初态压强，故图像有横截距。
故选B。
12. 在“油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，实验步骤如下：
a.将油酸配制成油酸酒精溶液；
b.用小注射器取一段油酸酒精溶液，并将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，直到时一共滴入50滴；
c.向浅盘中倒入约深的水，并将爽身粉均匀地撒在水面上；
d.用注射器在水面上滴一滴配制好的油酸酒精溶液；
e。待油酸薄膜的形状稳定后，将带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上，并用彩笔在玻璃板上描出油酸薄膜的形状，如图所示。

（1）每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是___________；
（2）已知每一小方格的边长为，则油膜面积为___________；
（3）根据上述数据得出油酸分子的直径是_________（保留一位有效数字）；
（4）关于本实验下列说法正确的有___________。
A.油酸酒精溶液长时间放置，会使分子直径的计算结果将偏大
B.若油酸没有充分散开，会使分子直径的计算结果将偏小
C.计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，会使分子直径的计算结果将偏小
D.在向量筒中滴入油酸酒精溶液时，滴数少记了几滴，会使分子直径的计算结果将偏大
【答案】 ①. ②. 60~62 ③. ④. D
【解析】
【详解】（1）[1] 每滴纯油酸的体积
（2）[2]多于半个的方格算一个，少于半个的方格舍去，可得油膜面积为
（3）[3]油酸分子的直径
（4）[4]A．油酸酒精溶液长时间放置，会使酒精挥发，油酸的浓度增大，从而每滴纯油酸的体积测量值偏小，造成分子直径的计算结果将偏小，A错误；
B．若油酸没有充分散开，导致面积S的测量值偏小，从而会使分子直径的计算结果偏大，B错误；
C．如果舍去了所有不足一格的方格，测量油膜的面积偏小，从而造成分子直径的计算结果将偏大，C错误；
D．若滴数少记了几滴，使每滴纯油酸的体积测量值偏大，从而造成分子直径的计算结果将偏大，D正确。
故选D。
三、解答题（13题8分，14题12分，15题20分）
13. 如图所示，在坐标系的第一象限内，分布着垂直纸面向外的匀强磁场（含坐标轴），磁感应强度大小为。坐标为（单位：m）的点P处有一静止的原子核发生了衰变，粒子的比荷为，放出的粒子以大小为的速度垂直磁场方向射入磁场中，方向与y轴正方向成30°，刚好与x轴相切而过，从y轴射出。不计重力及粒子与新原子核间相互作用，衰变后产生的新核用Th表示。
（1）写出衰变的核反应方程：
（2）粒子离开磁场的位置及速度大小；
【答案】（1）；（2）（0，1m）；m/s
【解析】
【详解】（1）原子核在发生衰变时，衰变前后质量数及电荷数守恒，则衰变的核反应方程为
（2）可画出粒子在磁场中运动轨迹如图所示
由几何知识可得得
m
解得
由洛伦兹力提供向心力有
联立解得
m/s
由几何关系可知
则
，PC=2m，OC=1m
粒子在磁场中的轨迹恰好与x轴相切，利用几何知识可求得出射点的坐标为（0，1m）。
14. 如图（a），竖直圆柱形汽缸导热性良好，用横截面积为S的活塞封闭一定量的理想气体，活塞质量为，此时活塞静止，距缸底高度为H。在活塞上放置质量为（未知）的物块静止后，活塞距缸底高度为，如图（b）所示。不计活塞与汽缸间的摩擦，已知大气压强为，外界温度为27℃，重力加速度为g，汽缸始终保持竖直。
（1）求物块质量；
（2）活塞上仍放质量为物块，为使得活塞回到距缸底为H的高度，求密封气体的热力学温度T应缓慢上升为多少；
（3）若（2）过程中气体内能增加了，求该过程中缸内气体从外界吸收的热量Q。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）以被密封气体为研究对象，初态，设封闭气体的压强为，由力的平衡条件有
活塞从位置H到位置，气体发生等温变化，设末状态压强为，由玻意耳定律可知
解得
末态，由力的平衡条件有
解得
（2）封闭气体原来的温度为
活塞从位置H到位置的过程，气体发生等压变化，设升温之后的温度为，由盖—吕萨克定律有
解得
（3）外界对气体做功为
由热力学第一定律有
解得
15. 如图所示，倾角为绝缘斜面上固定着两足够长的平行金属导轨，导轨间距为，上端连接阻值为的定值电阻，下端开口。粗糙的导体棒a、b恰能静止在导轨上MN和PQ位置，MN和PQ之间的距离。PQ下方存在垂直斜面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为，现使a棒在平行于斜面向下的恒力的作用下，从MN位置由静止开始向下加速运动，当a棒运动到与b棒碰撞前瞬间，撤去力，a、b两棒发生弹性碰撞。已知a棒的质量，电阻，b棒的质量，电阻，金属导轨的电阻不计，两棒始终与金属导轨垂直且接触良好，棒与导轨间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度，，，求：
（1）a、b棒碰后瞬间b棒的速度大小；
（2）从b棒开始运动到停下的过程中，定值电阻R上产生的焦耳热；
（3）最终a、b棒间的距离。

【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）a棒恰好能静止在导轨上，设a棒与导轨间的动摩擦因数为，则有
与b棒碰前a棒沿导轨向下做匀加速直线运动，设a棒的加速度为，对a棒根据牛顿第二定律可得
设a棒与b棒碰前瞬间的速度大小为，根据匀变速直线运动的规律可得
联立解得
，
a、b棒发生弹性碰撞，对a、b组成的系统，根据动量守恒定律和机械能守恒定律可得
联立解得
，
（2）设b棒开始运动到停下的过程中电路中产生的焦耳热为。b棒受到的摩擦力和重力沿斜面向下的分力大小相等，b棒开始运动到停下的过程中重力做的功与克服摩擦力做的功相等，设b棒克服安培力做的功为，根据动能定理可得
克服安培力做的功与电路中产生的焦耳热相等，则有
解得
电阻R和a棒并联再和b棒串联，则有
，
可得
则有
（3）设a棒沿导轨向上运动的加速度为，根据牛顿第二定律可得
解得
设a棒沿导轨向上运动的位移为，根据匀变速直线运动的规律可得
解得
设b棒向下运动的位移为，对b棒，根据动量定理可得
又
，，
联立解得
则最终a、b棒间的距离为