2024~2025学年山东省德州市优高联盟九校联考高三上学期1月月考物理试卷

这是一份2024~2025学年山东省德州市优高联盟九校联考高三上学期1月月考物理试卷，共19页。试卷主要包含了某同学连接了如图所示的两个电路等内容，欢迎下载使用。
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1.某学习小组利用半圆形玻璃砖探究光的全反射现象时，将一束复色光沿半径方向射向直线界面O点，如图所示，折射光线分成a、b两束， 则
A．若保持入射点O位置不变，将入射光线顺时针旋转，则从界面上方观察，a光先消失
B．在真空中，b光波长比a光波长大
C．a、b两束光相比较，在真空中的传播速度a光比b光大
D．用同一双缝干涉实验装置做实验，a光的干涉条纹间距大于b 光的条纹间距
2.下面两图分别是一列机械波在传播方向上相距6m的两个质点P、Q的振动图像，已知该波的波长大于6m,下列说法正确的是
A．该波的周期是5sB．该波的波长为9m
C．该波的波速为3m/s D．4s时Q质点向上振动
3.我国目前最大的风力发电机是18兆瓦的半直驱大功率海上风电机组‌。这台机组的轮毂中心高度为160米，相当于53层居民楼的高度；风轮直径260米，扫风面积超过5.3万平方米，相当于7.5个足球场。‌如下图发电模块原理图。在发电期间，发电机线圈ab在某一时刻转至图示位置。则
A．发电的工作原理是电流的磁效应
B．该时刻线圈b端电势高于a端电势
C．该时刻线圈磁通量为零，感应电动势也为零
D．风力增大，线圈ab的感应电动势不变
4.一位学生欲运用所学物理知识估测某环形建筑的高度。测量的原理示意图如图所示，他找来一个光滑小球，将其由“环”内壁上的P点（靠近最低点）由静止释放，则小球沿环内壁往返运动。某时刻小球到达P点时利用手机的秒表计时功能开始计时，此后小球第n次回到P点时停止计时，所测得时间为t。已知当地的重力加速度为g，由此可知环形建筑的高度约为
A．B．C．D．
5.如图，一透明半圆柱体折射率为，半径为R、长为4R，一平行单色光束从半圆柱体的矩形表面垂直射入，为了避免光从圆弧面射出，需要在圆弧面上涂抹一层不透光的反光材料,则涂抹层的最小面积为
A．B．C．D．
6.某一应急发电机，其工作原理可简化为如图所示的矩形线框在匀强磁场中绕垂直磁场方向的轴匀速转动。已知矩形线框的匝数为100，面积为，线框内阻R1=6Ω，匀强磁场的磁感应强度大小为，线框转动的角速度为。滑动变阻器初始状态电阻为，理想变压器原、副线圈匝数比为，则

A．线框产生的感应电动势最大值为
B．若滑动变阻器时，电流表示数为
C．若改变滑动变阻器阻值，使的功率最大时，此时
D．若滑动变阻器滑片向右移动时，线框上电流逐渐增大
7.某同学连接了如图所示的两个电路：电路a由干电池、定值电阻、热敏电阻（随温度升高而减小）和小灯连接而成；电路b由干电池（内阻）、定值电阻和光敏电阻（随光照强度增大而减小，且其阻值变化范围足够大）连接而成，受到灯L照射。各电表都看做理想表，其中。当所处环境温度降低时，若以分别表示电压表和电流表A的示数变化的大小，则下述结论正确的是
A.电流表A的示数变小，电压表V2的示数变小 B．电路b中的电源效率减小
C．电路b中的电源输出功率增大 D．
8.一种利用干涉现象测定气体折射率的装置。在S1孔后面放置一个长度为L的透明容器。 待测气体注入容器而将空气排出的过程中，光屏上的干涉条纹就会移动，根据移动条纹的根数即可推知气体的折射率。 若空气折射率为1，光在空气中的波长为λ，待测气体的折射率大于空气折射率，在充入待测气体过程中发现干涉条纹移动了k根。（不考虑光进出装置的反射和折射等现象），下列说法正确的是
干涉条纹向上移动，待测气体折射率为kλ+LL
干涉条纹向下移动，待测气体折射率为kλ+LL
干涉条纹向上移动，待测气体折射率为kλL
干涉条纹向下移动，待测气体折射率为kλL
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9.在匀质轻绳上有两个相距10m的波源S1、S2，两波源上下振动产生两列绳波，可将其看作简谐波。如图甲所示。t=0时波源S1开始向上振动，其振动方程为cm，而波源S2也开始振动，其振动图像如图乙所示。t=时两波源连线中点处质点开始振动，则下列说法正确的是

A．2s后S1、S2两波源之间有7个振动加强点
B．波源S1产生的波的波长为3m
C．波源S1产生的波的波速为15m/s
D．0～s内中点处的质点通过的路程为40cm
10.如图所示，边长为L的正方体的两条边上固定着两根足够长的通电直导线，电流的大小（方向如图所示），已知电流为I的通电长直导线在某点产生的磁感应强度B与该点到导线的距离r的关系式为。下列说法正确的是
A．通电导线和通电导线相互吸引
B．通电导线和通电导线相互排斥
C．正方体中心处和上表面中心处磁感应强度的比值为
D．正方体中心处和上表面中心处磁感应强度的比值为
11.如图所示，在且区域内存在与平面垂直的匀强磁场（未画出），磁感应强度大小为B。在时刻，一位于坐标原点的粒子源向y轴右侧平面各方向均匀发射出大量相同的带电粒子，所有粒子的初速度大小相同。已知沿y轴正方向发射的粒子在时刻刚好通过磁场中（，）点，不计粒子重力，不考虑粒子间的相互作用。则
A．粒子在磁场中做圆周运动的轨迹半径为
B．粒子的比荷
C．粒子从磁场下边界射出的范围长度为23a
D．从磁场下边界射出的粒子在磁场中运动的最短时间为
12.在甲图中，足够长的光滑金属导轨平面与水平面成θ角，匀强磁场垂直导轨平面向上,让金属棒ab从导轨上端由静止开始下滑。在乙图中，足够长的光滑平行金属导轨水平固定放置在方向竖直向下的匀强磁场中，导轨左端接定值电阻R，金属棒cd垂直导轨静止放置，不计其它电阻，瞬间给棒cd一水平向右的初速度。则下列关于两棒在运动过程中所受安培力和棒两端电压U随棒的位移x变化的图像中正确的是
A．B．
C．D．
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13．（4分）在用“插针法”测量玻璃折射率的实验中：
(1)实验光路图如图甲所示，下列说法正确的是__________。
A．为减小作图误差，和的距离应适当小一些
B．为减小测量误差，和连线与玻璃砖界面法线的夹角应适当取大一些
C．为减小误差，应当选用宽度较大的玻璃砖完成实验
D．当和连线与玻璃砖界面法线的夹角较大时，有可能在面发生全反射
(2)甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面和后，不小心碰了玻璃砖使它向一侧平移了少许，如图乙所示，他随后实验测出的折射率 （选填“偏大”“偏小”或“不变”）。
(3)乙同学在画界面时，不小心将两界面、间距画得比玻璃宽度小些（仍然与平行），如图丙所示，他随后实验测得的折射 率（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。
14.（10分）一实验兴趣小组测量某电源电动势和内阻时，为了消除电表内阻造成的系统误差，设计了如图甲实验电路。
（1）(1分)实验操作步骤如下：
按照图甲所示的电路图连接实验装置
①将滑动变阻器滑到 位置（填“最左端”、“正中间”或“最右端”）.
②单刀双掷开关S与1接通，闭合开关S0，调节滑动变阻器R，记录下若干组数据U、I的值，断开开关S0
③重复步骤①
④单刀双掷开关S与2接通，闭合开关S0，调节滑动变阻器R，记录下若干组数据U、I的值，断开开关S0
⑤在图乙分别作出两种情况所对应的U-I图像
(2)（1分）某次读取电表数据时，电表指针如图丙所示，此时电表示数为 V。
(3)（2分）图乙中的曲线I是开关与 （填“1”或“2”）接通时相对应。
(4)（4分）根据图乙中的U-I图线求得电源电动势E= V，内阻r= Ω。（结果均保留两位小数）
(5)（2分）已知某非线性元件的伏安特性曲线如图丁所示， 将该元件与所测该电池组成闭合回路， 则该元件消耗的功率为 w 。（结果保留2位有效数字）。
15.(8分)如图甲所示，底座B放在水平面上，通过轻弹簧与物块A连接，现轻压物块A后由静止释放，物块A不停上下振动，当物块A运动到最高点时，底座B与水平面间的作用力刚好为零。两个物块质量相等，弹簧质量不计，劲度系数未知。不计一切摩擦和空气阻力，从某时刻开始计时，物块A的位移随时间的变化规律如图乙所示，求：
（1）物块A的位移y与运动时间t的函数关系式;
（2）弹簧的最大压缩量。
16.(8分)某公园水池底部安装的小灯泡发出的某种单色光，会在水面形成一个个漂亮的发光区域，位于深处的甲灯泡发红色光，位于另一深度的乙灯泡发黄色光，两灯泡发出的光在水面形成的面积相等，已知水对红光的折射率为，对黄光的折射率为。
(1)求乙灯泡的深度；
(2)若在一次雨后，发现甲灯泡发光面积是原来的两倍，求水面上升的高度。
（14分）如图所示，两根足够长的平行金属导轨固定在倾角θ＝30°的斜面上，导轨电阻不计，间距L＝0.4m，导轨所在空间的匀强磁场方向垂直斜面向下，磁场的磁感应强度大小为B＝0.5T。将质量m1＝0.1kg，电阻R1＝0.1Ω的金属条ab放在导轨上，ab刚好不下滑。然后，将质量m2＝0.4kg，电阻R2＝0.1Ω的光滑导体棒cd置于导轨上，用轻绳通过定滑轮和物块m3＝0.4kg连接由静止开始上滑，cd在滑动过程中始终处于磁场中。ab，cd始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，不计绳与滑轮间摩擦，重力加速度大小为g = 10 m/s2。
问：（1）ab刚要向上滑动时，cd的速度v多大；
（2）从cd开始上滑到ab刚要向上滑动的过程中，cd滑动的距离x＝3.8m，此过程中ab上产生的热量Q是多少。
（3）当ab刚要向上滑动时剪断细线，经t = 0.81s后金属棒cd到达最高点，求：剪断细线后金属棒cd沿导轨向上滑动的最大距离s；
18.（16分）如图，在空间直角坐标系O−xyz中，界面Ⅰ与Oyz平面重叠，界面Ⅰ、Ⅱ相互平行，与x轴的交点分别为O、O1；在界面Ⅰ、Ⅱ间有沿y轴负方向的匀强电场E，其间距为L。在界面Ⅱ右侧有沿z轴正方向的匀强磁场B，磁场范围足够大。现将足够大的荧光屏Ⅲ平行放置在界面Ⅱ右侧，与其间距为L。一质量为m、电荷量为+q的粒子，从y轴上距O点处的P点，以速度v0沿x轴正方向射入电场区域，该粒子刚好从点O1进入磁场区域。粒子重力不计。求：

(1)电场强度E的大小；
(2)要让粒子刚好不打在荧光屏上，磁感应强度B应多大。
(3)若去掉界面Ⅰ、Ⅱ间的匀强电场，更换成沿z轴正方向的匀强磁场，其磁感应强度大小为，当粒子仍从P点以某一初速度速度沿x轴正方向射向该区域，其他条件不变，求要让粒子能够到达荧光屏Ⅲ时最小初速度；
（4）若区域Ⅱ右侧再加一沿y轴负方向的匀强电场且电场强度大小为E=Bv0 ，电场范围足够大。调节荧光屏Ⅲ位置，使粒子到达荧光屏Ⅲ上时，速度沿x轴正方向，求粒子打在荧光屏Ⅲ上时速度大小和从界面Ⅱ运动到荧光屏Ⅲ可能经历的时间。
【参考答案】
1—5 D C B A D 6—8 C D A 9—12 BCD BD AC BC
13.（4分）【答案】(1)（2分）BC（漏选给1分）
(2)（1分）不变 (3)（1分）偏大
【详解】（1）A．为减小作图误差，和的距离应适当大一些，A错误；
B．和连线与玻璃砖界面法线的夹角适当大一些，折射现象更明显，误差较小，B正确；
C．宽度较大的玻璃砖，光在玻璃砖中的路程长，入射点与出射点距离较大，确定折射光线的误差越小，C正确；
D．由几何关系可知，光线在上表面的折射角等于下表面的入射角，根据光路可逆原理可知，光线一定会从下表面射出，不会在面发生全反射，D错误。
故选BC。
（2）根据题意，如图1所示。入射角与折射角没有误差，测量的折射率不变。

图1 图2
（3）根据题意，如图2所示。入射角不受影响，折射角的测量值小于真实值，根据
可得测得折射率偏大。
（10分）
（1）（1分） 最左端
（2）（1分） 1.00 （0.98~1.02都给分）
（2分） 1
（4）（4分） 1.60 （1.58~1.62都给分） 3.20 （2.96~3.30都给分）
（5）(2分) 0.17
解析（1）①开关闭合时，为使电路中的电流最小，滑动变阻器接入电路的阻值应最大，滑动变阻器应滑到最左端的位置。
（2）由图乙和图丙综合分析可知，电压表的量程为3V、分度值为0.1V，需要估读到分度值的下一位，由图丁可知电压表读数为U1=1.00V
（3）当单刀双掷开关接1时，电动势测量值（图像与纵轴的焦点）准确，内阻测量值（图像的斜率）偏大，当单刀双掷开关接2时，电动势测量值偏小，内阻测量值偏小。曲线I与纵轴的交点大于曲线II与纵轴的交点，并且曲线I的斜率大于曲线II的斜率，可知：曲线I与开关与1接通时相对应。
（4）当单刀双掷开关接1时，电流表示数为零时，电压表测量准确；当单刀双掷开关接2时，电压表示数为零时，电流表测量准确。如图所示的虚线为电源U-I曲线的准确值。
由虚线可得
E=1.60V
将该元件与所测该电池组成闭合回路，将两者伏安特性曲线做在同一个U—I图像中，其交点坐标为（0.32A,0.50V），可知元件消耗的功率为P=UI=0.17W。
15.（8分）解：（1）由图乙可知，物块A振动的周期为
则 ①
物块A做简谐运动的方程为
②
其中
当时，，解得
或
由于时在沿y轴正方向振动，所以
③
则振动方程为 ④
阅卷标准：①②③④每式1分
（2）初始状态，即平衡位置处，设弹簧的压缩量为，则
⑤
解得
当弹簧小人恰好要离开桌面时，此时头部振动到最高点，设此时弹簧的伸长量为，则
⑥
解得
根据简谐运动的对称性，设弹簧的最大压缩量为x，则
⑦
又 ⑧
可得： ⑨
阅卷标准：⑤⑥共1分，⑦⑧⑨每式1分
16.（8分）
解：（1）设被光照亮的圆形区域的半径为r，光路如图所示
根据几何关系可得 ①
全反射临界角满足 ②
甲灯泡发光区域的面积
联立解得 ③
同理可得乙灯泡发光区域的面积 ④
又
解得乙灯泡的深度 ⑤
阅卷标准：①②③④⑤每式1分
(2)若在一次雨后，发现甲灯泡发光面积是原来的两倍，则
⑥
解得
水面上升的高度 ⑦
阅卷标准：⑥式1分，⑦式2分，其中结果占1分
17.(14分)解：（1）开始放置ab刚好不下滑时，ab所受摩擦力为最大静摩擦力，由平衡条件得 ①
ab刚好要上滑时，感应电动势 ②
电路电流 ③
ab受到的安培力 ④
此时ab受到的最大静摩擦力方向沿斜面向下，由平衡条件得
⑤
代入数据解得 ⑥
阅卷标准：②③④共2分，①⑤⑥每式1分
（2）cd棒运动过程中电路产生的总热量为Q总，由cd棒和物块组成系统由能量守恒定律得 ⑦
ab上产生的热量 ⑧
解得 ⑨
阅卷标准：⑦式2分，⑧⑨每式1分
对金属棒cd,，规定眼鞋面向上为正方向
由动量定理得 ⑩
其中 (11)
根据法拉第电磁感应定律可得
(12)
联立解得
(13)
阅卷标准：⑩式2分，（11）（12）（13）每式1分
18.（16分）解：（1）粒子在电场区域做类平抛运动，设电场中粒子加速度为a，沿z轴正方向看，如图所示
粒子从O1点进入右边磁场，则
①
②
③
联立解得 ④
阅卷标准：①②共1分，③④每式1分
（2）设粒子到O1点时的速度为v，与x轴正方向夹角为θ，如图所示，则
⑤
⑥
⑦
故 即有， ⑧
在磁场区域，粒子做匀速圆周运动，粒子刚好不打在荧光屏Ⅲ，如图所示，则
⑨
又根据几何关系 ⑩
解得 （11）
阅卷标准：⑤⑥⑦⑧共2分，⑨⑩（11）各1分
（3）运动轨迹如图所示。
根据洛伦兹力提供向心力 （12）
（13）
则 （14）
由几何关系可知
（15）
（16）
解得
（17）
最小速度为
（18）
阅卷标准：（12）（13）（14）共1分，（15）（16）（17）共2分，（18）1分
（法二：应用动量定理：
2分
可得：
则： 2分 ）
(4)根据配速法，给粒子配一个沿x轴正方向的速度，大小满足
（19）
即
设与等大反向，根据速度的合成与分解有
则粒子的运动可看成速度为的匀速直线运动和速度大小为的匀速圆周运动的合成。（20）
由于
则粒子打在荧光屏上时，与的方向相同，此时速度大小为
（21）
粒子从界面II运动到界面III可能经历的时间为
（n＝0，1，2，3…） （22）
阅卷标准：（19）（20）（21）（22）各式1分