湖南省长沙市长郡中学2024-2025学年高三上学期月考物理（五）试卷（Word版附答案）

这是一份湖南省长沙市长郡中学2024-2025学年高三上学期月考物理（五）试卷（Word版附答案），共18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.如图所示为研究光电效应的电路图，开关闭合后，当用波长为 单色光照射光电管的阴极 K 时，电流表
有示数，下列说法正确的是( )
A. 若只让滑片 P 向 C 端移动，则电流表的示数一定增大
B. 若只让滑片 P 向 D 端移动，则电流表的示数一定增大
C. 若改用波长小于 的单色光照射光电管的阴极 K，则阴极 K 的逸出功变大
D. 若改用波长大于 的单色光照射光电管的阴极 K，则电流表的示数可能为零
2.消毒碗柜的金属碗架可以将碗竖直放置于两条金属杆之间，如图甲所示。某个碗的正视图如图乙所示，
其中 a、b 分别为两光滑水平金属杆，下列说法正确的是( )
A. 若减小 a、b 间距，碗仍保持竖直静止，碗的合力减小
B. 若减小 a、b 间距，碗仍保持竖直静止，a 杆受到的弹力不变
C. 若将质量相同、半径更大的碗竖直放置于 a、b 杆之间，碗受到杆的作用力不变
D. 若将质量相同、半径更大的碗竖直放置于 a、b 杆之间，碗受到杆的作用力变小
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3.如图所示，利用霍尔元件可以监测无限长直导线的电流。无限长直导线在空间任意位置激发磁场的磁感
应强度大小为 ，其中 k 为常量，I 为直导线中电流大小，d 为空间中某点到直导线的距离。霍尔元
件的工作原理是将金属薄片垂直置于磁场中，在薄片的两个侧面 a、b 间通以电流 时，e、f 两侧会产生电
势差。下列说法正确的是( )
A. 输出电压随着直导线的电流强度均匀变化
B. 该装置无法确定通电直导线的电流方向
C. 若想增加测量精度，可增大霍尔元件沿磁感应强度方向的厚度
D. 用单位体积内自由电子个数更多的材料制成霍尔元件，能够提高测量精度
4.倾角为 的斜面固定在水平地面上，在与斜面共面的平面上方 A 点伸出三根光滑轻质细杆至斜面上 B、C、
D 三点，其中 AC 与斜面垂直，且 ，现有三个质量均为 m 的小圆环 看作
质点 分别套在三根细杆上，依次从 A 点由静止滑下，滑到斜面上 B、C、D 三点所有时间分别为 、 、
，下列说法正确的是( )
A. B. C. D.
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5.理想变压器原、副线圈的匝数比为 ，线路上分别接有五个阻值相同的定值电阻 、 、 、 、
，如图所示，在 A、B 间接入正弦式交变电流，则下列说法错误的是( )
A. 、 、 两端的电压之比为
B. 通过 、 、 的电流之比为
C. 、 、 的功率之比为
D. A、B 间输入功率与变压器输入功率之比为
6.在 处的波源 P 产生一列沿 x 轴负方向传播的简谐横波，在 处的波源 Q 产生一列沿
x 轴正方向传播的简谐横波。 时刻两波源开始振动， 时两列简谐波的完整波形图分别如图中
实线和虚线所示，下列说法正确的是( )
A. 两波源的起振方向均沿 y 轴负方向
B. 两列波的波速大小均为
C. 再经过 ，平衡位置在 处的质点位移为
D. 平衡位置在 处的质点在前 内运动的路程为 60cm
二、多选题：本大题共 4 小题，共 16 分。
7.2021 年 12 月 9 日，“太空教师”翟志刚、王亚平、叶兆富在中国空间站为青少年带来了一场精彩纷呈的
太空科普课。王亚平在水膜里注水，得到了一个晶莹剔透的水球，接着又在水球中央注入一个气泡，形成
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了两个同心的球。如图所示， AB 是通过球心 O 的一条直线，有一束宽为 8R 的单色光沿着水球的水平轴射
向水球左侧表面，光的中轴线与 AB 重合，内球面半径为 3R，外球面半径为 5R，边界光线经折射后恰好与
内表面相切，已知 。下列说法正确的是( )
A. 单色光在水中的折射率
B. 边界光线从进入水泡到射到气泡表面上的时间为
C. 入射光线有 2R 的宽度的光不能进入水球中的气泡
D. 入射光线有 的宽度的光不能进入水球中的气泡
8.如图所示是滚筒式静电分选器，由料斗 A，导板 B，导体滚筒 C，刮板 D，料槽 E、F 和放电针 G 等部件
组成。C 和 G 分别接于直流高压电源的正、负极，并令 C 接地。电源电压很高，足以使放电针 G 附近的空
气发生电离而产生大量离子，现有导电性能不同的两种物质粉粒 a、b 的混合物从料斗 A 下落，下落时经过
电离空气都会带上负电荷，沿导板 B 到达转动着的滚筒 C，粉粒 a 具有良好的导电性，粉粒 b 具有良好的
绝缘性。则下列说法正确的是( )
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A. 粉粒 a 与导体滚筒 C 接触后会先中和再带上负电
B. 粉粒 b 会落入 F 料槽中
C. 粉粒 a 会落入 F 料槽中
D. 刮板 D 的作用是把吸附在导体滚筒 C 上的粉粒刮下来
9.科学家通过研究发现，行星绕恒星的运动轨迹其实并不是正圆，而是一个椭圆。如图为地球绕太阳的运
动轨迹，BD 是椭圆的长轴， AC 是椭圆的短轴，O 是椭圆中心，已知 ， ，且地球绕太阳一
周的时间为 T，椭圆面积为 。下列说法正确的是( )
A. 地球在 B 点和 D 点的速度关系为
B. 地球在绕太阳运动过程中在 B、D 两点由太阳对地球的引力提供向心力
C. 根据题中条件可知，太阳的质量为
D. 地球从 A 运动到 B 所用时间为
10.如图所示，直立的劲度系数为 k 的轻质弹簧一端固定在水平地面，另一端与绝缘的木板 Q 拴接。带电量
为 的物块 P 放置在木板 Q 上，处于静止状态。现在系统所处空间施加一竖直向上的匀强电场，此后 P、
Q 一起运动到最高点时恰好未分离。已知 P 的质量为 2m，Q 的质量为 m，重力加速度为 g，下列说法正确
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的是( )
A. 匀强电场的场强大小为
B. 匀强电场刚施加的瞬间，P、Q 间弹力大小为
C. 物块 P 的速度最大时，P、Q 间弹力大小为
D. 施加电场后，弹簧、木板 Q 和物块 P 组成的系统机械能的最大增量为
三、实验题：本大题共 2 小题，共 18 分。
11.某同学利用图 所示装置研究平抛运动的规律。实验时该同学使用频闪仪和照相机对做平抛运动的小球
进行拍摄，频闪仪每隔 发出一次闪光，某次拍摄后得到的照片如图 所示 图中未包括小球刚离开轨
道的影像 。图中的背景是放在竖直平面内的带有方格的纸板，纸板与小球轨迹所在平面平行，其上每个方
格的边长为 5cm。该同学在实验中测得的小球影像的高度差已经在图 中标出。
完成下列填空： 结果均保留 2 位有效数字
小球运动到图 中位置 A 时，其速度的水平分量大小为 ；竖直分量大小为 ；
根据图 中数据可得，当地重力加速度的大小为 。
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12.如图甲所示为某电动车电池组的一片电池，探究小组设计实验测定该电池的电动势并测定某电流表内阻，
查阅资料可知该型号电池内阻可忽略不计。可供选择的器材如下：
A.待测电池 电动势约为 ，内阻忽略不计
B.待测电流表Ⓐ 量程为 ，内阻 r 待测
C.电压表Ⓥ 量程为 ，内阻
D.定值电阻
E.定值电阻
F.滑动变阻器
H.滑动变阻器
I.导线若干、开关
为了精确地测定电源电动势和电流表内阻，探究小组设计了如图乙所示的实验方案。请完成下列问题：
滑动变阻器 R 应选择 ，②处应选择 均填写器材前序号
电流表安装在 处 填①或③
探究小组通过实验测得多组 数据，绘制出如图丙所示的 图线，则电源的电动势为 V，电
流表内阻为 结果均保留 2 位有效数字 ，从实验原理上判断电动势的测量值与真实值相比 填
“偏大”、“偏小”或“相等” 。
四、计算题：本大题共 3 小题，共 30 分。
13.潜水钟是一种水下救生设备．它是一个底部开口、上部封闭的容器，外形与钟相似．潜水钟在水下时其
内部上方空间里存有空气，以满足潜水员水下避险的需要．为计算方便，将潜水钟简化为截面积为 S、高度
为 h、开口向下的圆筒；工作母船将潜水钟由水面上方开口向下吊放至深度为 H 的水下，如图所示，已知
水的密度为 ，重力加速度大小为 g，大气压强为 ， ，忽略温度的变化和水密度随深度的变化．
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求进入圆筒内水的高度 l；
保持 H 不变，压入空气使筒内的水全部排出，求压入的空气在其压强为 时的体积．
14.如图甲所示，真空中有一长直细金属导线 MN，与导线同轴放置一半径为 R 的金属圆柱面。假设导线沿
径向均匀射出速率相同的电子，已知电子质量为 m，电荷量为 e。不考虑出射电子间的相互作用。
可以用以下两种实验方案测量出射电子的初速度：
在柱面和导线之间，只加恒定电压；
在柱面内，只加与 MN 平行的匀强磁场。
当电压为 或磁感应强度为 时，刚好没有电子到达柱面。分别计算出射电子的初速度 。
撤去柱面，沿柱面原位置放置一个弧长为 a、长度为 b 的金属片，如图乙所示。在该金属片上检测到出
射电子形成的电流为 I，电子流对该金属片的压强为 p。求单位长度导线单位时间内出射电子的总动能。
15.如图所示，两质量均为 、带等量异种电荷的金属小球锁定在绝缘光滑水平平台上，两球间具有的电
势能为 E。水平平台离足够长的光滑水平地面有一定高度，在水平地面上紧靠平台静止放有质量均为 M 的
木板 C 和木块 D，C、D 间的动摩擦因数为 。现突然解除 A 的锁定，在 A 与 B 即将发生碰撞前的一瞬间又
突然解除 B 的锁定，在 A 与 B 碰撞前，电势能全部转化为 A 的动能，A 与 B 通过碰撞形成一个新的整体 P，
P 将与 C 的上表面发生碰撞 碰撞点与 D 间的水平距离足够远 ，碰撞时间极短，每次碰撞前后的瞬间， P
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在竖直方向的速度等大反向，P 在水平方向的速度变为原来的 k 倍 且为一已知的常数 ，且当 C、
D 共速后 P 才与 C 发生下一次碰撞。重力加速度为 g，不计空气阻力，忽略电流的热效应与电磁辐射。
求 P 平抛的初速度大小
若 P 与 C 经过 n 次碰撞后达到共速，求 n 的表达式;
若 和 n 已知，在 P、C、D 达到共速的整个过程中，试求 C、D 间共产生的摩擦热的表达式。
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答案和解析
1.【答案】D
【解析】A、电路所加电压为正向电压，减小电压，电流可能会减小，故 A 错误；
B、电路所加电压为正向电压，如果电流达到饱和电流，增加电压，电流也不会增大，故 B 错误；
C、金属的逸出功与阴极金属材料和金属表面状态有关，与入射光无关，故 C 错误；
D、改用波长大于 的光照射，光子的能量变小，可能不发生光电效应，无电流，故 D 正确。
2.【答案】C
【解析】A.若减小 a、b 间距，碗仍保持竖直静止，碗的合力仍为零，合力不变，选项 A 错误；
B.对碗受力分析如图，
设 b 点对碗的弹力 与竖直方向的夹角为 ，则 ， ，若减小 a、b 间距，则 减小，
a 杆受到的弹力 减小，选项 B 错误；
杆对碗的作用力与碗的重力等大反向，则将质量相同、半径更大的碗竖直放置于 a、b 杆之间，则碗受
到杆的作用力不变，总等于重力，选项 D 错误，C 正确。
3.【答案】A
【解析】A.设前后表面的厚度为 ，金属薄片的厚度为 h，导线中单位体积的电子数为 n，最终电子在电
场力和洛伦兹力的作用下处于平衡，有
根据电流微观表达式，有
解得
所以输出电压随着直导线的电流强度均匀变化，故 A 正确；
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B.若电流向右，根据左手定则，安培力向内，载流子是自由电子，故后表面带负电，前表面带正电，故前表
面 e 面电势较高；若电流向左，前表面 f 面电势较高；则可以根据 e、f 两侧电势高低判断通电导线中的电
流方向，故 B 错误；
由 可得
可知增大霍尔元件沿磁感应强度方向的厚度 h，用单位体积内自由电子个数 n 更多的材料制成霍尔元件，在
直导线电流一定时，e、f 两侧的电势差减小，测量精度减小，故 CD 错误。
故选 A。
4.【答案】B
【解析】由于 ，则可以判断 AB 竖直向下，以 AB 为直径做圆，则必过 C 点，如图：
圆环在杆 AC 上运动过程，由牛顿第二定律及运动学公式可得 ， ，联立解
得 ，
可见从 A 点出发，到达圆周各点所用的时间相等，与杆的长短、倾角无关，可得 。
故选 B。
5.【答案】B
【解析】设三个定值电阻阻值为 R
A.设副线圈输出电流为 I，则输出电压为 ，变压器原、副线圈的匝数比为 1：3，根据 可
知，原线圈输入电流为 3I，根据 可知，原线圈输入电压为 ；副线圈电路，电阻
两端电压为 ，原线圈电路，电阻 两端电压等于原线圈两端的电压为 ，根据欧姆定
律可知， ，则流过电阻 的电流： ， 两端电压：
，则 、 、 两端的电压之比为 7：1：2，流过 、 、 的电流之比为 7：1：2，故 、
、 通过的电流之比为 7：1：1，故 A 正确，B 错误；
C.根据 可知， 、 、 的功率之比为 49：1：4，故 C 正确；
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D.变压器原线圈输入功率为 ，而 A、B 间输入功率为 ，故 A、
B 间输入功率与变压器输入功率之比为 28：3，故 D 正确。
本题选不正确的，故选：B。
6.【答案】B
【解析】A.根据同侧法由图可知，两波源的起振方向均沿 y 轴正方向，故 A 错误；
B.由图可知， 两列波的传播距离相等均为
则两列波的波速大小均为
故 B 正确；
C.由图可知， 两列波均传播 ，则两列波的周期均为 ，再经过 ，两列波平衡位置在
处的质点均回到平衡位置，则位移为 0，故 C 错误；
D.波源 P 产生的波传播到 的时间为：
波源 Q 产生的波传播到 的时间为：
则 ，平衡位置在 处的质点运动的路程为：
由于两列波的起振方向相同，两波源到 的距离差
则此处为振动减弱点， 内质点运动的路程为
则平衡位置在 处的质点在前 内运动的路程为
故 D 错误。
故选 B。
7.【答案】AC
【解析】A.设入射角为 i，折射角为 r，由图中几何关系可知： ， ，单色光在水中的折
射率为： ，故 A 正确；
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B.由几何关系可知，边界光线从进入水泡到射到气泡表面上的距离为 ，边界光线
从进入水泡到射到气泡表面上的时间为 ，故 B 错误；
当光线由水进入中间的空气达到全反射的临界角时，再往上射入的光线就要发生全反射，不能进入气泡
中，恰好在气泡位置发生全反射的光路如图所示：
，
设发生全反射时的入射角为 ，折射角为 ，则 ，在气泡位置恰好发生全反射时，有：
，由几何关系知： ，可解得： ，
故不能进入水球中的气泡的光线宽度为： ，故 C 正确，D 错误。
8.【答案】CD
【解析】电极 G 电离空气产生大量离子，使得粉粒 a、b 都带负电，
粉粒 a 导电性能良好，与带正电的滚简 C 接触后，a 上的负电被 C 上的正电荷中和并带上正电，带了正电
的粉粒 a 一方面随滚筒 C 转动，一方面受到 C 上正电的静电斥力作用离开滚筒，最后落入 F 料槽中。
绝缘性能良好的粉粒 b，所带负电不容易传给滚筒 C，在 C 的静电引力下，b 附着在 C 的表面并随 C 转动，
最后 b 粉粒受到刮板 D 的作用，落入 E 中，故 AB 错误，CD 正确。
故选 CD。
本题主要考查了静电现象，需注意导电性和绝缘性的区别.
9.【答案】BC
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【解析】A.根据开普勒第二定律，在 B 点和 D 点分别取一小段微元，可知 ，而
， ，所以 ，故 A 错误；
B.地球只有在 B 点和 D 点才是太阳对地球的引力提供向心力，故 B 正确；
C.根据开普勒第三定律， ， ，且 ，可知 ，可得太阳的质量为
，故 C 正确；
D.如图所示：
，
阴影部分的面积为 ，
根据开普勒第二定律可知，地球从 A 运动到 B 所用时间 ，故 D 错误。
10.【答案】BD
【解析】 由题可知，由于 P、Q 一起运动到最高点时恰好未分离，所以 P、Q 全程在做简谐运动，因此
在最高点和最低点的加速度大小相同，方向相反，大小设为 a，则对于最低点，弹簧弹力和 P、Q 重力相等，
设施加电场后 P 所受电场力大小为 F，则 ， 。在最高点，由于 P、Q 刚要分离，分别
对 P 和 Q 进行分析，可得 ， ，解得 ， ，
，由 ，解得匀强电场的场强大小为 ，从最低到最高系统向上运动位移为
，系统机械能增加等于电场力对系统做功，即
，故 D 正确，A 错误；
B.电场刚施加时，以 P 为研究对象，则 ，解得 ，故 B 正确；
C.物块 P 的速度最大时，P、Q 整体处于简谐运动平衡点，即加速度为 0，此时 ，解得
，故 C 错误。
11.【答案】
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【解析】 小球在水平方向做匀速直线运动，由图可知 ，则水平分速度 ，代
入数据得
竖直方向做自由落体运动，可运用匀变速直线运动规律求解，匀变速直线运动中间时刻速度等于全过程平
均速度，若在 A 点时竖直分速度记为 ，则有 ，其中
，解得： 。
小球在竖直方向做匀加速直线运动，由 可知，重力加速度为：
12.【答案】F
D
③
相等
【解析】【分析】
本题考查测电源电动势和内阻的实验，能从题设得出实验原理是解题的关键。
根据电表的改装原理得出两定值电阻对应的改装后电压表的量程，结合题设分析即可选择；根据题设和
滑动变阻器选取的原则分析即可判断；
结合实验原理分析即可选择；
根据实验原理得出表达式，结合表达式得出图像斜率、纵截距的含义列方程即可得出电源电动势和电流
表内阻，结合实验原理分析得出电源电动势的测量值与真实值的关系。
【解答】
当电压表与定值电阻 串联时，改装后的电压表量程为 ；当电压表与定值电阻
串联时，改装后的电压表量程为 ，而电源电动势约为 ，为了减小读数误差，
改装后电压表的量程为 比较合适，即②应选择 D；电流表的内阻较小，为了调节方便，滑动变阻器
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应选择全阻值较小的，则滑动变阻器应选择 F；
当电流表安装在①处时，由于滑动变阻器的阻值未知，无法得出通过电流表的电流和两端的电压，则无
法得出电流表的内阻，当电流表安装在③处时，由 知，只要得出两组电压表、电流
表的数据即可求出电流表的内阻。故电流表应安装在③处；
由 可得 ，可见 图像的斜率的绝对值为 ，纵截距为 。
由图丙知， ， ，解得电源电动势 ，电流表内阻
。由于电压表和电流表示数准确，电源内阻不计，则电源电动势的测量值与真实值相比相等。
13.【答案】解： 设潜水钟在水面上方时和放入水下后筒内气体的体积分别为 和 ，放入水下后筒内
气体的压强为 ，由玻意耳定律和题给条件有 ① ② ③
④ 联立以上各式并考虑到 ，解得 ⑤
设水全部排出后筒内气体的压强为 ，此时筒内气体的体积为 ，这些气体在其压强为 时的体积为
，由玻意耳定律有 ⑥ 其中 ⑦ 设需压入筒内的气体体积为 V，
依题意 ⑧ 联立②⑥⑦⑧式得 ⑨
【解析】解析请参考答案文字描述
14.【答案】 在柱面和导线之间，只加恒定电压 ，粒子刚好没有电子到达柱面，此时速度为零，根据
动能定理有
解得
在柱面内，只加与 MN 平行的匀强磁场，磁感应强度为 时，刚好没有电子到达柱面，
设粒子的偏转半径为 r，根据几何关系有
根据洛伦兹力提供向心力，则有
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解得 ；
撤去柱面，设单位时间单位长度射出的电子数为 n，则单位时间打在金属片的粒子数
金属片上形成电流为
所以
根据动量定理得金属片上的压强为
解得
故总动能为 。
【解析】本题考查了动能定理、动量定理及向心力公式的综合应用，解决本题的关键是应用电流强度的微
观表达式解题
15.【答案】解： 设 A 与 B 碰前瞬间的速度为 ，P 平抛的速度为 ，则
由能量守恒定律得： ，由动量守恒定律得： ，所以： ；
设若 P 与 C 经过 n 次碰撞后达共速，且共同速度为 ，
对 P、C、D 由水平方向动量守恒得： ，
所以： ，又因为： ， ， 所以 ，即：
，
即： ，故： ；
在水平方向，系统的动量是守恒的，第一次碰撞 P 减少的动量为： ，
第一次碰撞 C 增加的动量为： ，即： ，所以： ，
对 C、D： ， ，
所以： ，
第二次碰撞 P 减少的动量为： ，第二次碰撞 C 增加的动量为：
，即： ，所以： ，对 C、D：
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， ，
所以： ，
第三次碰撞 P 减少的动量为： ，第二次碰撞 C 增加的动量为：
，即： ，所以： ，对 C、D：
， ，
所以： ，
所以有： ，
所以： ，
即： ，
故 C、D 间产生的总热量为： 。
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
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