江苏省南京市南京汉开书院高中部2024-2025学年高三上学期9月月考物理试题

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一、单项选择题：本题共11小题，每小题4分，共44分，每小题只有一个选项符合题意。
1．下列叙述或实验发现说法正确的是（ ）
A. 组成黑体且振动着的带电微粒的能量可以是任意值
B. 卢瑟福提出了氢原子的能级理论
C. 粒子散射实验中，粒子穿过金箔后，多数粒子发生了大角度偏转
D. 汤姆孙发现了电子，从而揭示了原子内部具有复杂的结构
【答案】D
2．鱼洗最早是在先秦时期使用的一种金属制盥洗用具，它的大小像一个洗脸盆，底部是扁平的，盆沿左右各有一个把柄，称为双耳。鱼洗最奇妙的地方是，用双手有节奏地摩擦盆边双耳，摩擦得法，可喷出水柱。下列说法正确的是（ ）
A. 该现象是波的衍射形成的
B. 鱼洗中的水位越低，喷出的水柱越高
C. 双手摩擦越快，这种现象就越明显
D. 鱼洗产生了共振而使水剧烈震荡
【答案】D
3．气闸舱是载人航天器中供航天员进入太空或由太空返回用的气密性装置，其简化装置如图所示，座舱A与气闸舱B之间装有阀门K，座舱A中充满一定质量的空气（可视为理想气体），气闸舱B内为真空。航天员从太空返回气闸舱时，打开阀门K，A中的气体进入B中，最终达到平衡。气闸舱与座舱在太空中可认为与外界绝热。下列说法正确的是（ ）
A. 气体平衡后压强增大B. 气体平衡后内能减小
C. 气体平衡后温度不变D. 气体平衡后分子热运动的平均动能增大
【答案】C

4．边长L的硬轻质正三角形导线框abc置于竖直平面内，ab边水平，绝缘细线下端c点悬挂重物，匀强磁场大小为B垂直纸面向里。现将a、b接在输出恒定电流电源的正负极上，当ab边的电流强度为I，重物恰好对地无压力，则重物重力的大小为（ ）
A. BIL B. C. D. 2BIL
【答案】B
5．如图所示，等腰直角三角形为一棱镜的横截面，。由甲、乙两种单色光组成的一细光束，从AB边射入三棱镜，调整入射方向发现，当入射光束垂直AB边入射时，恰好只有甲光从BC边射出，且出射光线和BC边的夹角为，则下列判断正确的是（ ）
A. 甲光的全反射临界角小于乙光的全反射临界角
B. 甲、乙两光的折射率之比为
C. 用完全相同的杨氏双缝干涉仪做双缝干涉实验，甲光的条纹要比乙光的条纹宽
D. 若甲、乙两光均能使某金属发生光电效应，则由甲光照射产生的光电子最大初动能更大
【答案】C
6．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为2：1，电源的输出电压，定值电阻，，滑动变阻器的最大阻值为5Ω，a、b为滑动变阻器的两个端点，所有电表均为理想电表。现将滑动变阻器滑片P置于b端，则（ ）
A. 电流表示数为
B. 电压表示数为10V
C. 滑片P由b向a缓慢滑动，消耗的功率减小
D. 滑片P由b向a缓慢滑动，变压器的输出功率减小
【答案】C

7．如图（a）所示，一列简谐横波以速度u沿x轴正方向传播，在波的传播方向上有P、Q两点，且小于波长。P、Q两处质点的振动图像分别如图（b）中实线和虚线所示。波速u和Q处质点在内的位移大小d是（ ）

A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】因为简谐横波沿x轴正方向传播，且P、Q两点距离小于波长，所以
所以
由图（b）可知，周期为
所以这列简谐横波的速度为
由图（b）可知Q处质点在内的位移大小为
故选A。

8．巩立姣是我国著名的田径运动员，在今年巴黎奥运会女子铅球决赛中，巩立姣前后两次将铅球掷出时初速度与水平方向的夹角分别为且，前后两次铅球上升的最大高度相同，铅球出手时离地面的高度相同，不计空气阻力，则下列判断正确的是（ ）
A. 两次比赛铅球落地时的重力的瞬时功率不同
B. 两次铅球运动到最高点时速度大小相同
C. 两次比赛成绩可能相同
D. 两次比赛铅球在空中运动过程中动量变化量相同
【答案】D

9．在如图所示的图像中，直线为某一电源的路端电压与电流的关系图像，直线为某一电阻R的伏安特性曲线。用该电源与电阻R组成闭合电路。由图像判断错误的是（ ）
A. 电源的电动势为3 V，内阻为0.5ΩB. 电阻R的阻值为1Ω
C. 电源的效率为80%D. 电源的输出功率为4 W
【答案】C
10．如图所示，+Q为固定的正点电荷，虚线圆是其一条等势线，两电荷量相同、但质量不相等的粒子，分别从同一点A以相同的速度射入，轨迹如图中曲线，B、C为两曲线与圆的交点。、表示两粒子经过B、C时的加速度大小，、表示两粒子经过B、C时的速度大小。不计粒子重力，以下判断正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】由图可知粒子均带正电，AB曲线弯曲程度较AC大，可知AB轨迹的粒子质量较小，因为B、C两点电势相等，可知UAC=UAB
电荷量相同，由动能定理
可知
由牛顿第二定律
可知质量小的加速度大，即
故选C。

11．北京时间2022年10月7日21时10分，成功将微厘空间北斗低轨导航增强系统S5/S6试验卫星发射升空，顺利进入预定轨道。若试验卫星绕地球做匀速圆周运动，周期为T，离地高度为h，已知地球半径为R，万有引力常量为G，则（ ）
A. 试验船的运行速度为
B. 地球的第一宇宙速度为
C. 地球的质量为
D. 地球表面的重力加速度为
【答案】B

二、非选择题：共5题，共56分。其中第13题~第16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。
12．（15分）（1）如图1所示为实验室常用的力学实验装置。关于该装置，下列说法正确的是 。
A．利用该装置做研究匀变速直线运动的实验时，必须平衡小车和木板间的摩擦力
B．利用该装置探究小车的加速度与质量关系时，可以将木板带有打点计时器的一端适当垫高来平衡摩擦力
C．利用该装置探究小车的加速度与质量关系时，每次改变小车的质量后必须重新平衡摩擦力
D．平衡摩擦力时，需要悬挂钩码，轻推小车后，判断小车运动是否为匀速运动
（2）某实验小组成员用如图2所示的装置做“探究外力做功与物体动能变化关系”实验．
①实验中，下列措施可以减小实验误差的有 。
A．使钩码的质量远小于小车的质量
B．先释放小车，然后接通电源
C．打点计时器选用电磁打点计时器而不用电火花打点计时器
D．调节定滑轮高度，使连接小车的细线平行于木板
②如图为按正确的操作打出的一条纸带，纸带上标出的点为计数点，相邻计数点时间间隔为T，重力加速度为g.图中已经标明了要测量的物理量，则A点的速度可以表示为 ，记录此次实验中力传感器的读数为F，已知小车的质量为M，钩码的总质量为m，则实验中要探究的结果为 （用合适的已知量和纸带上标出的量表示）。
③若实验小组成员实验前遗漏了平衡摩擦力这一关键步骤，已知小车与木板间动摩擦因数恒定不变，根据多次实验数据画出了小车动能变化与所测合力对小车所做功W的关系图像，此图像应该是 。
A．B．C．D．
【答案】 B D A
【解析】（1）A．利用该装置做研究匀变速直线运动的实验时，只要小车加速运动即可，不需要平衡小车和木板间的摩擦力，选项A错误；
B．利用该装置探究小车的加速度与质量关系时，可以将木板带有打点计时器的一端适当垫高来平衡摩擦力，选项B正确；
C．利用该装置探究小车的加速度与质量关系时，平衡摩擦力时
mgsinθ=μmgcsθ
两边消掉m，则每次改变小车的质量后不需要必须重新平衡摩擦力，选项C错误；
D．平衡摩擦力时，不需要悬挂钩码，轻推小车后，只需要判断小车拖着纸带运动是否为匀速运动，选项D错误。
故选B。
（2）①A．因为有力传感器测量小车的拉力，则实验中不需要使钩码的质量远小于小车的质量，选项A错误；
B．实验中要先接通电源，然后释放小车，选项B错误；
C．电火花计时器对纸带的阻力较小，则打点计时器选用电火花打点计时器而不用电磁打点计时器，选项C错误；
D．调节定滑轮高度，使连接小车的细线平行于木板，可减小实验误差，选项D正确。
故选D。
②如图A点的速度可以表示为
B点的速度可以表示为
记录此次实验中力传感器的读数为F，已知小车的质量为M，钩码的总质量为m，则实验中要探究的结果为
③由于实验前遗漏了平衡摩擦力这一关键步骤，但合外力做功仍属于恒力做功，根据动能定理W=△Ek知，△Ek与W仍成正比例关系，故BCD错误，A正确。
13．（6分）激光冷却中性原子的原理如图所示，质量为m、速度为的原子连续吸收多个迎面射来的频率为的光子后，速度减小。不考虑原子质量的变化，光速为c。求：
（1）一个光子的动量；
（2）原子吸收第一个光子后速度的大小。
【解析】（1）根据德布罗意波长公式有；可得一个光子的动量为/c
（2）根据动量守恒有；所以原子吸收第一个光子后速度的大小为
14．（8分）如图甲所示，一正方形单匝闭合线框放置于粗糙的水平桌面上，边长，质量、电阻，虚线是线框对角线，虚线左侧空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小B随时间t变化的关系如图乙所示。已知线框与桌面之间的动摩擦因数。设线框与桌面之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度，求：
（1）时刻线框所受安培力的大小和方向；
（2）线框在滑动前所产生焦耳热。
【答案】（1），水平向右
（2）
【解析】
【小问1详解】
由法拉第电磁感应定律，得
由图乙可得：此时
，
时线框所受安培力大小为
方向由左手定则可得水平向右；
【小问2详解】
线框与桌面之间的最大静摩擦力
所以开始滑动时有
解得
，
则线框在滑动前所产生的焦耳热为

15．（12分）“抛石机”是古代战争中常用的一种设备，如图所示，为某学习小组设计的抛石机模型，其长臂的长度L = 2 m，开始时处于静止状态，与水平面间的夹角α=37°；将质量为m=10.0㎏的石块装在长臂末端的口袋中，对短臂施力，当长臂转到竖直位置时立即停止转动，石块被水平抛出，其落地位置与抛出位置间的水平距离x =12 m．不计空气阻力， 重力加速度g取10m/s²，取水平地面为重力势能零参考平面．sin37°= 0.6，cs37°= 0.8．求：
（1）石块在最高点的重力势能EP
（2）石块水平抛出的速度大小v0；
（3）抛石机对石块所做的功W．
【答案】 （1）320J （2）15m/s （3）1445J
【解析】（1）石块在最高点离地面的高度：h=L+Lsinα=2×（1+0.6）m = 3.2m
由重力势能公式：EP=mgh=320J
（2）石块飞出后做平抛运动
水平方向 x = v0t
竖直方向
解得：v0 = 15m/s
（3）长臂从初始位置转到竖直位置过程，
由动能定理得：
解得： Ｗ = 1445J
16．（15分）如图所示，M、N为两水平金属板，板间电压为U、距离为d，磁感应强度大小为，方向垂直纸面向外，ACD为用绝缘板围成的正三角形区域，正三角形边长为L，S为AC板中心的小孔，区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，放射源P沿水平方向发出速率不等、比荷不同的粒子，其中有部分粒子恰能沿板M、N的中轴线通过，再垂直AC边从孔S进入正三角形区域。板间电场可看成匀强电场，忽略板外空间的电场；粒子每次与绝缘板发生碰撞后均以原速率反弹且电荷量不变，不计粒子重力及相互作用。
（1）求能沿板M、N中轴线通过的粒子的速度大小；
（2）求与绝缘板碰撞次数最少且能从S孔飞出的粒子比荷；
（3）比荷为的粒子在三角形区域内运动过程中，每次与板碰撞时速度方向均与板垂直且能从S孔飞出，求该粒子的比荷的可能值。

【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）能沿板M、N中轴线通过的粒子，在极板间受到的洛伦兹力和电场力平衡，有
解得
（2）如图所示

粒子至少与绝缘板碰撞2次后从S孔飞出，此时粒子在磁场中的运动轨迹半径为
同时有
联立解得
（3）分析可知要使粒子每次与板碰撞时速度方向均与板垂直，需要满足SA的长度为粒子轨迹半径的奇数倍，即，
解得
同时有
联立解得