2024~2025学年安徽省皖南八校高三上学期第二次大联考月考物理试卷（解析版）

这是一份2024~2025学年安徽省皖南八校高三上学期第二次大联考月考物理试卷（解析版），共22页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1. 如图甲所示，用强度不变的单色光照射阴极K，改变滑动变阻器的滑片位置，得到流过电流表的光电流I与电压表两端电压U的关系图像如图乙所示。当电压表示数分别为、时，到达阳极A的光电子最大动能的比值为（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】根据题意可知，光电子从金属表面逸出后的最大初动能为
根据动能定理可得当电压表示数分别为、时，到达阳极A的光电子的最大动能分别为
联立可得
故选D。
2. 如图甲，某水池中有一点光源S，点光源S仅包括单色光a和b，在水面上形成一个被照亮的圆形区域（如图乙），小圆区域为复色光照亮区域，大圆环区域仅为单色光b照亮区域。已知水对单色光a的折射率为，对单色光b的折射率为，下列说法正确的是（ ）
A.
B. 单色光b照射到小圆区域边界处的折射角正弦值为
C. 用同一装置做双缝干涉实验，a光比b光的干涉条纹间距宽
D. 若某单缝能使b光发生明显衍射现象，则也一定能使a光发生明显衍射现象
【答案】B
【解析】AB．由图乙可知，单色光a照射到小圆区域边界处刚好发生全反射，设此时入射角为i，则有
则单色光b照射到小圆区域边界处时，根据折射定律可得
联立可得单色光b照射到小圆区域边界处的折射角正弦值为
故A错误，B正确；
C．因为，故单色光b频率小，波长大。由双缝干涉条纹间距公式
知a光比b光的干涉条纹间距窄，故C错误；
D．波长越大衍射现象越明显，单色光b波长大，所以某单缝能使b光发生明显衍射现象，则不一定能使a光发生明显衍射现象，故D错误。
故选B。
3. 一质点做匀变速直线运动的图像如图所示，下列判断正确的是（ ）
A. t0和3t0时刻质点的位移相同B. t0和3t0时刻质点的速度等大反向
C. 0 ~ 2t0时间内质点通过的路程为v0t0D. 2t0时刻质点的速度方向发生改变
【答案】C
【解析】AB．由匀变速直线运动的位移—时间公式
可知
故质点初速度大小为v0，由
加速度为
t0时刻质点的速度
位移
3t0时刻质点的速度
3t0时刻质点的位移
故AB错误；
CD．2t0时刻质点的速度
位移
质点在0 ~ 2t0时间内通过的路程
所以2t0时刻质点速度方向不发生改变，故C正确，D错误。
故选C。
4. 正方形导线框水平放置，mn和ef为导线框的两条轴线，导线框处于匀强磁场中，磁感应强度的方向与水平面成斜向下，第一次导线框以角速度绕mn轴匀速转动，第二次导线框以角速度绕ef轴匀速转动，，则两次导线框的热功率之比为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】导线框以角速度绕mn轴匀速转动时，线框中感应电动势的峰值
导线框以角速度绕ef轴匀速转动时感应电动势的峰值
感应电动势的有效值为
导线框的热功率
故两次导线框的热功率之比为
故选B。
5. 一赛车场的圆环形车道修建在水平地面上，中心为赛道倾斜，虚线部分的竖直截面如图所示，AB是半径为R的四分之一圆弧为圆心，OA水平，OB竖直，BP距离为。赛车都在水平面内做匀速圆周运动，某一瞬时，甲、乙两辆赛车恰好在同一竖直面内不同高度处，不考虑赛车受到的侧向摩擦力作用。下列说法正确的是（ ）
A. 乙车行驶速度较大
B. 此瞬间乙车向心加速度较大
C. 若乙车提高行驶速度，则其距离地面的高度将会加大
D. 若甲车改变行驶速度，有可能在离地面高度为R的圆周上运动
【答案】C
【解析】A．对车进行受力分析知
其中为支持力与竖直方向夹角
代入解得
乙的角小，故行驶速度较小，故A错误；
C．若乙车提高行驶速度，v增大，则大，距离地面的高度大，故C正确；
B．由
可得向心加速度
故甲车向心加速度大，故B错误；
D．若甲车改变行驶速度，在离地面高度为R的圆周上运动，则
由，则v也趋向无穷大，所以若甲车改变行驶速度，不能在离地面高度为R的圆周上运动，故D错误。
故选C。
6. 两个可看成质点的带电物体A和B，带电荷量分别为和物体A固定在斜面底端，物体B最初在外力作用下静止，距离A物体撤去外力后，物体B开始沿斜面运动，最终静止在斜面上某处（未与A相碰），已知点电荷形成的电场中某点电势的计算式为（k为静电力常量，Q为点电荷的电荷量，r为该点到点电荷的距离）。物体B质量为m，与斜面的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。斜面倾角为，重力加速度为。下列说法正确的是（ ）
A. 物体A、B一定带异种电荷
B. 最终静止时，物体B所受摩擦力方向一定沿斜面向上
C. 物体B到A物体的最小距离为
D. 物体B在运动过程中速度最大时到物体A的距离为
【答案】C
【解析】A．若AB带异种电荷，则下滑时，库仑引力将会越来越大，则B物体不可能静止于斜面上，故AB必带同种电荷，故A错误；
B．物体第一次运动到最低点后可能会上滑，最低点不一定是最终静止的位置，所以最终静止时，物体所受静摩擦力方向可能沿斜面向上，也可能沿斜面向下，故B错误；
C．物体B第一次向下运动到最低点时，离A距离最小，设此时离A距离为L，则能量守恒，得
其中
联立，解得
故C正确；
D．速度最大时必然是第一次下滑过程中加速度为0的时刻，故有
解得
故D错误。
故选C。
7. 甲图是一种齿轮转速检测器的原理示意图。一长方体霍尔元件放置于磁体和转动的齿轮之间，齿轮共有10个齿。当齿轮的齿靠近磁体时，由于齿被磁化，霍尔元件处的磁感应强度增大（方向不变），霍尔元件上下表面间的霍尔电压会随之变化，此电压通过整流放大，形成如乙图所示的图像。下列说法正确的是（ ）
A. 若霍尔元件中载流子为电子。则上表面电势低于下表面
B. 如果只增大c边的长度，会增大
C. 如果只增大齿轮的转速，则会增大
D. 根据乙图可知齿轮转速为
【答案】B
【解析】A．若载流子为电子，由左手定则可知电子向下偏转，故上表面电势高于下表面，故A错误；
B．当电子不再向下偏转时，有
可得
故只增大c边的长度，会增大，故B正确；
C．由
可知霍尔电压与齿轮转速无关，则只增大齿轮的转速，则不变，故C错误；
D．当齿靠近磁体B增大，由变大，最大值对应乙图上的，由图乙可知，每个齿靠近到远离磁体的时间为，一共有10个齿，故齿轮的转动周期为
所以转速为
故D错误。
故选B。
8. 一列简谐横波沿x轴方向传播，波速，时刻的波动图像如图所示，质点P的平衡位置坐标为，质点P第一次到达平衡位置的时间比坐标原点处的质点早，则下列说法中正确的是（ ）
A. 波沿x轴负方向传播
B. 该简谐波的周期为
C. 内，质点P运动路程为24cm
D. 质点P的振动方程为
【答案】D
【解析】A．质点P第一次到达平衡位置的时间比坐标原点处的质点早，可知时刻质点P向上振动，故波沿x轴正方向传播，故A错误；
B．由图可得
解得
该简谐波的周期为
故B错误；
C．内时间内，质点P振动了半个周期，运动的路程为
故C错误；
D．波源处的质点振动方程为
波源处的质点振动情况传到P的时间
故质点P的振动方程为
故D正确。
故选D。
二、多选题：本大题共2小题，共10分。
9. 卫星互联网是新型基础设施之一，也是全球天空资源竞赛的重要领域。2024年8月6日，“千帆星座”首批18颗商业组网卫星成功发射升空，并顺利进入预定轨道，发射任务取得圆满成功。这首批18颗卫星成功发射入轨，拉开这一宏大计划的序幕。若这18颗卫星绕地球运动线速度的立方与角速度图像如图，其斜率为。已知地球的半径为R，引力常量为G，卫星绕地球的运动可看做匀速圆周运动，下列判断正确的是（ ）
A. 地球的质量为
B. 地球的密度为
C. 地球的第一宇宙速度为
D. 若卫星的运动周期为，则卫星离地球表面的高度为
【答案】BC
【解析】A．根据万有引力提供向心力有
解得
，
可得
则图线的斜率为
所以地球的质量为
故A错误；
B．地球的体积为
则地球的密度为
故B正确；
C．设地球的第一宇宙速度为，则
解得
故C正确；
D．设卫星离地球表面的高度为h，则
解得
故D错误。
故选BC。
10. 如图，两根轻杆与质量为M的球甲通过轻质铰链连接。轻杆长度都为L，C、D为两个完全相同的物块，质量都为m，开始时，两轻杆处在竖直方向，C、D恰好与杆接触，C、D都静止在水平地面上。某时刻受扰动，两杆推动C、D物体分别向左右运动，当为时，杆与物体仍未分离。甲、C、D在同一竖直平面内运动，忽略一切摩擦，重力加速度为g，在甲球从静止开始运动到落地的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 当为时，
B. 当为时，
C. 当时，
D. 左杆末端与物体C一定会在甲落地前分离
【答案】ABD
【解析】A．设左杆的下端点为A，由对称性易知杆与竖直方向成角，由关联速度知
得
又
可得
故A正确；
B．从杆竖起到过程，对整个系统，由机械能守恒，得
又
联立解得
B正确；
C．A与C没有分离前，C物体一直向左加速，A对C有向左的弹力，对端点A分析，易知杆对A的力沿杆斜向下，故杆对球甲的力沿杆斜向上.由对称性知，两杆对球甲的合力向上，故
C错误；
D．由甲与端点A的速度关系知，当球甲落地瞬间，端点A速度为0，端点A速度先变大后变小，端点A速度最大时，C的速度也是最大，C的加速度为零，与端点A之间的弹力为零，A与C分离，D正确。
故选ABD。
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11. 为了探究质量一定时加速度与力的关系，某同学设计了如图甲所示的实验装置，其中带滑轮的小车的质量为M，沙和沙桶的质量为。
（1）实验时，一定要进行的操作是（ ）
A. 每次实验前用天平测出砂和砂桶的质量
B. 实验前应将带滑轮的长木板右端适当垫高，以平衡摩擦力
C. 为减小误差，实验中一定要保证沙和沙桶的质量m远小于小车的质量M
D. 实验时小车应靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录弹簧测力计的示数
（2）该同学在实验中得到如图乙所示的一条纸带，不小心造成污损，各对应点无误，已测出、，查得打点计时器采用的交流电频率为f，根据纸带可求出小车的加速度为________（用f、、表示），若交流电的实际频率高于f，则上述计算结果与实际值比较________（选填“偏大”“偏小”或“相同”）。
（3）丙图为小车的加速度a与弹簧测力计示数F的图像，其中一个图像小车M上没有放物体，另一个图像表示小车M上放上物体时的情况，则物体的质量________(用图像中所给物理量的符号表示)。
【答案】（1）BD （2） 偏小 （3）
【解析】【小问1详解】
ABC．本实验中绳子的拉力大小就是弹簧测力计的读数，所以不需要用天平测沙和沙桶的质量，也无需满足m远小于，但需要将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力；故AC错误，B正确；
D．实验时需要将小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录弹簧测力计的示数，故D正确。
故选BD。
【小问2详解】
[1]设0~1之间的距离为，1~2之间的距离为，利用逐差法可得
联立可得，小车加速度大小为
[2]实际频率高于f，计算频率偏小，计算的加速度a偏小，所以计算结果与实际值比较则偏小。
【小问3详解】
依题意结合图丙，根据牛顿第二定律
可得小车的质量为
放上物体后，小车及物体的质量为
联立两式可得
即
所以物体的质量
12. 某实验小组用图示电路测量电源的电动势和内阻，已知电流表、是用相同的电流计改装而成的，电流表的量程为，内阻为，电流表的量程为。闭合开关，改变电阻箱的电阻，得到多组电流表的电流I与电阻箱的阻值R的数据，作出图像如图所示。
（1）电流表的内阻为__________。
（2）根据图像可以求得电源的电动势为__________V，内电阻为__________
【答案】（1）0.6 （2）6 2.5
【解析】【小问1详解】
因为电流表、是用相同的电流计改装而成的，则内阻与量程成反比，电流表的量程为，电流表的量程为，内阻为，由
所以内阻为
【小问2详解】
根据闭合电路欧姆定律
其中I为电流表的示数，为、并联总电阻，则
由图像得
而
联立解得
四、计算题：本大题共3小题，共42分。
13. 如图所示。一定质量的理想气体由状态A经状态B、状态C回到状态A，其变化过程的图像如图中的实线所示，已知一定质量的理想气体的内能与其热力学温度成正比，气体在状态A时的内能为，求：
（1）气体在状态B时的内能；
（2）气体由状态B至状态C放出的热量；
（3）完成一个循环，气体放出的热量。
【答案】（1）
（2）
（3）
【解析】【小问1详解】
自状态A至状态B，图像为过原点的一条直线，根据几何知识可知状态B的压强为，根据理想气体状态方程有
解得
因为一定质量的理想气体的内能与其热力学温度成正比，故
【小问2详解】
由状态B至状态C，气体做等压变化，由盖—吕萨克定律有
解得
外界对气体做功为
根据热力学第一定律有
解得
所以气体由状态B到状态C放出的热量为
【小问3详解】
完成一个循环，外界对气体做功
根据热力学第一定律有
解得
即放出热量
14. 如图所示，在坐标系xOy的第二象限内存在沿y轴负方向的匀强电场，电场强度为，在第一象限内磁场垂直纸面向外、第四象限内磁场垂直纸面向里，且第四象限磁场磁感应强度是第一象限的2倍；第一象限内距离y轴L处，垂直x轴放置足够长的感应屏。一质量为m，电荷量为q的带正电粒子从直角坐标系第二象限的P点以初速度大小，方向与x轴正方向成斜向上飞出，恰好从O点射入磁场，速度方向与x轴正方向夹角为，一段时间后粒子垂直击中感应屏。粒子重力不计，，，求：
（1）点的位置坐标；
（2）第一象限磁场磁感应强度的最小值。
【答案】（1）（）
（2）
【解析】（1）在电场中粒子做匀变速曲线运动，可分解为沿x轴正方向做匀速运动和沿电场力方向做匀变速运动，在P点水平、竖直方向的分速度分别为
在电场中加速度为
粒子经过原点有
解得
由以上得P到O的时间
沿x轴正方向的位移为
沿y轴负方向的位移为
P处的位置坐标为。
（2）粒子进入磁场中的运动轨迹如图所示
粒子由第四象限进入第一象限时的速度大小为
设第一象限磁场的磁感应强度大小为B，在第四象限
在第一象限
则
粒子垂直击中感应屏应满足
，（n=1，2，3...）
当时，第一象限磁场的磁感应强度取最小值，联立可求得
15. 如图所示，在光滑水平而上有一半径为 R、质量为m的四分之一光滑圆弧轨道，圆弧轨道底端与水平面相切。质量为3m的物块静止在水平面上，右侧有一倾角为的固定粗糙斜面，与水平面平滑连接，斜面高度；质量为2m的小球由圆弧轨道最高点静止释放，小球与物块发生弹性碰撞后，物块滑上斜面，然后滑下，与小球再次碰撞，重力加速度为g，，求：
（1）小球滑到圆弧轨道底端时圆弧轨道的位移大小；
（2）第一次与物块碰后小球的速度大小；
（3）物块与斜面间的动摩擦因数的取值范围。（答案用分数表示）
【答案】（1）
（2）
（3）
【解析】【小问1详解】
设小球从开始下落至刚好滑离圆弧轨道，相对地面向右运动的距离为，圆弧轨道相对地面向左运动的距离为，由水平方向动量守恒定律可得
其中
解得
【小问2详解】
设小球滑离圆弧轨道时，小球速度大小为，圆弧轨道的速度大小为由水平方向动量守恒定律得
由能量守恒定律得
解得
小球与物块发生弹性碰撞，设碰后小球速度为，物块速度为，有
联立解得
小球第一次与物块碰后的速度大小为，方向向左；
【小问3详解】
若物块刚好能运动到斜面顶端，由动能定理得
解得
所以要满足
物块返回至水平面时速度大小必须比小球的大，则返回水平面时的速度为，根据动能定理得
解得
所以要满足
最后，物块能够从斜面上滑下必须满足
解得
综上可得，物块与斜面间的动摩擦因数应满足