湖南省三湘名校教育联盟2024-2025学年高三下学期2月入学大联考物理试卷

这是一份湖南省三湘名校教育联盟2024-2025学年高三下学期2月入学大联考物理试卷，共16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.下列有关量子化的说法正确的是( )
A. 爱因斯坦最早提出能量量子化概念
B. 康普顿效应证明光具有动量，也说明光是连续的
C. 根据玻尔的原子理论，核外电子可以在任意轨道上绕原子核做圆周运动
D. 密立根通过实验证明所有电荷都是元电荷的整数倍
2.一架飞机水平匀速飞行，搭载多名质量相同的高空跳伞运动员，每隔单位时间t有一名运动员从飞机上落下，在下落高度H后打开降落伞，打开伞之前空气阻力忽略不计.已知重力加速度为g，在打开降落伞之前，下列说法正确的是( )
A. 运动员在空中连线的轨迹是曲线
B. 不同时刻跳落的两位运动员之间的竖直间距保持不变
C. 不同时刻跳落的两位运动员的动量变化率相同
D. 打开降落伞时运动员速度大小为 2gH
3.地球和水星绕太阳的公转可以看成匀速圆周运动，当地球-水星连线与地球-太阳连线夹角最大时，称为水星大距，此时是地球上的天文观测者观测水星的绝佳时机.如图所示，某次水星大距时，测得地球-水星连线与地球-太阳连线夹角为α，地球绕太阳公转的周期为T，轨道半径为r，则( )
A. 水星的公转角速度比地球的公转角速度小
B. 水星与地球的公转线速度之比为(sinα)−12
C. 水星的公转加速度为4π2rT2sin2α
D. 水星与地球的公转周期之比为(sin α)23
4.在同一均匀介质中两列振幅为3cm的横波A、B分别沿x轴正、负方向传播，波速均为v=0.2m/s，t=0时刻的波形如图所示，此时P、Q两质点刚开始振动，质点N和质点M的平衡位置分别位于x=0.3m和x=0.5m处，下列判断正确的是( )
A. 横波A、B的起振方向相同
B. 两列波相遇后能发生稳定的干涉现象
C. t=3.5s时刻质点M的位移为0
D. 横波B传播到质点M点时，质点N点恰好通过平衡位置向下运动
5.如图所示，一粗糙绝缘竖直平面与两个等量异种点电荷连线的中垂面重合，AB=h，A、B关于O点对称，且O为点电荷连线的中点，整个空间存在方向垂直纸面向外的匀强磁场.现有带电荷量为q、质量为m的小物块(可视为质点)，在A点以初速度v0释放沿AOB向下滑动，到达B处时速度为v，重力加速度为g，则( )
A. 小物块可能带正电
B. 从A到B，小物块的电势能先减小后增大
C. 从A到B，摩擦力对小物块做功为12mv2−12mv02−mgh
D. 从A到B，小物块可能做匀速直线运动
6.如图所示，金属棒AB、CD分别位于宽度不等的水平放置的光滑金属导轨上，金属棒AB的质量为m1=1kg，导轨间距l1=1m，金属棒CD的质量为m2=2kg，导轨间距l2=2m，空间存在垂直导轨平面向里的匀强磁场，磁感应强度为B=1T，两金属棒电阻相等，其余电阻不计，现给金属棒AB水平向右的初速度v1=3m/s、金属棒CD水平向右的初速度v2=1m/s，AB金属棒始终在窄导轨上运动，CD金属棒始终在宽导轨上运动，两金属棒与导轨垂直且接触良好，下列说法正确的是( )
A. 回路中电流方向为沿着ABDCA
B. 经过足够长时间，金属棒AB的速度大小为43m/s
C. 从开始到金属棒达到稳定过程中，通过金属棒的电荷量为13C
D. 整个过程中回路产生的热量为13J
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
7.如图所示，真空中有一半径为R、质地均匀的玻璃球，一束复色光沿BC射入玻璃球，经折射后分成a、b两束光分别从D、E两处折射出玻璃球，已知BC与OC的夹角α=60∘，∠COD=120∘，∠COE=90∘，则下列说法正确的是( )
A. 玻璃球对a、b光的折射率之比为 2
B. 若a光照射某金属恰好能发生光电效应，b光照射该金属一定不能发生光电效应
C. a、b光分别通过同一双缝干涉实验装置，在光屏上a光形成的干涉条纹间距大
D. 增大入射角α，则a光最先在玻璃球出射点发生全反射
8.如图所示，实线为电场中等差等势线，虚线为某带电粒子只受电场力作用下的运动轨迹，下列说法正确的是( )
A. 粒子在M点比N点速度变化的快
B. 粒子在M点动能一定小于在N点动能
C. 由于粒子电性未知，无法比较四条等势线的电势高低
D. 由于粒子电性未知，无法比较M点和N点电势能大小
9.如图所示，一个面积为S的“”形单匝金属框绕转轴OO′以角速度ω匀速转动，转轴两侧存在垂直纸面向里，磁感应强度大小为B的匀强磁场，定值阻值R0，R为可变电阻，自耦变压器为理想变压器，原副线圈匝数分别为n1和n2，电流表为理想电表，金属框和导线电阻不计，从图示位置开始计时.则下列说法正确的是( )
A. t=πω时刻，通过R0的电流为0，电流表示数为0
B. 保持R不变，顺时针转动滑片P，电流表示数变小
C. 若保持滑片P位置不变，增大R，变压器输入电压U1减小
D. 保持滑片P位置不变，调节R的大小，当R=(n2n1)2R0时，R的功率最大
10.如图某环形区域内有磁感应强度大小为B的匀强磁场，磁场区域内边界半径为R、外边界半径为2R，以区域圆心O为原点建立坐标系xOy，在点(0.5R,0)处放置一个粒子源S，粒子源S可以沿xOy平面向外发射比荷为k的带正电的粒子，所有粒子不出磁场外边界，忽略带电粒子间的相互作用，不计重力.下列说法正确的是( )
A. 若粒子向x轴正方向发射，粒子发射最大速度为3kBR4
B. 若向平行于y轴正方向发射，粒子最大速度为kBR
C. 若向x轴负方向发射最大速度的粒子，从发射到第二次通过O点所需时间为240+127π90kB
D. 若向平行于y轴正方向发射最大速度的粒子，从发射到再次回到粒子源的最短时间为4π+3 3kB
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.某实验小组设计用如图甲的装置做“测量当地的重力加速度”的实验.
(1)关于本实验，下列说法正确的是 (填标号，下同).
A.需要用天平称出小球的质量
B.摆球应选用体积较小、质量较大的小球
C.为了方便测量，摆球摆动的幅度越大越好
(2)实验小组重新进行实验，在测量摆线长l后，忘记测量摆球直径，作出了T2−l图像，该图像对应下列图中的 图.
A.
B.
C.
D.(3)实验小组测量小球直径d后，再次进行实验得到了如图乙所示的图像，则当地重力加速度为 (用t、l、d表示).
12.某同学欲将一个满偏电流为60mA的电流表(内阻未知)改装成一个量程为0.6A的电流表.他设计了如图甲所示的实验电路图，对该电流表的内阻进行测量，连接好电路后，该同学进行了如下实验操作：
①开关闭合之前将R1、R2调到最大值;
②闭合S1，断开S2，调节R2使电流表达到满偏电流Ig;
③闭合S1、S2，保持R2不变，调节电阻箱R1，使电流计读数等于25Ig，同时记录下R1的读数为60Ω.
(1)根据实验记录的数据，可求得待测电流计的内阻为 Ω;测得的电流表内阻比其真实内阻 (选填“偏大”或“偏小”).
(2)该同学用测量值作为电流表的内阻，将电流表改装成量程为0.6A的电流表，需要并联一个标称值为 Ω的定值电阻R.
(3)该同学将其接入如图乙所示的电路中进行校准，其中为改装表，为同量程标准电流表.该同学在校准时发现，标准表的示数总比改装表的示数大，说明定值电阻R的标称值比真实值 (选填“偏大”或“偏小”).
四、计算题：本大题共3小题，共30分。
13.如图为医院给病人输液时的示意图，当输液针处药液的压强大于血液的压强时，才能输液成功，所以输液瓶都要挂在高处且通过通气管C与外界相通.已知某病人的舒张血压约为85cmHg，输液瓶容积为250mL，瓶中装有药液200mL，大气压强约为76cmHg，药液密度为1.0×103kg/m3，忽略瓶中药液产生的压强和观察液滴泡B的体积，可视瓶内气体为理想气体，计算结果保留2位小数(1cmHg=1333Pa，重力加速度g=10m/s2).求：
(1)为病人输液时，至少要使输液瓶口距离输液手臂多高才能使药液顺利注入静脉血管中;
(2)把输液瓶挂在瓶口距离病人手臂注射处高度为1.6m处，如果通气管C堵塞，能滴下多少体积的药液.
14.如图所示，在竖直平面内有一固定轨道，轨道由光滑水平直轨道AB和半径为R的光滑半圆弧轨道BCD组成，两轨道相切于B点，B点右侧空间存在方向水平向左的匀强电场E，一质量为m，带电量为+q的小球从直轨道距离B点103R处静止释放，小球恰好可以通过半圆弧轨道，重力加速度为g，求：
(1)电场强度E的大小;
(2)小球落到直轨道上时与B点的距离;
(3)小球落到直轨道AB前的最小速度.
15.如图所示，内壁光滑的木槽A质量为mA=m，木槽与水平桌面间的动摩擦因数为μ，木槽内有两个可视为质点的滑块B、C，质量分别为m和2m.两滑块通过细线将很短的轻弹簧压缩，弹簧与B固连，与C不固连，B滑块距木槽左端为l，C滑块距木槽右端为34l，初始时弹簧的弹性势能为μmgl，现烧断细线，滑块B与木槽碰撞后粘合，滑块C与木槽碰撞无机械能损失，碰撞时间极短，可忽略不计.重力加速度为g，求：
(1)滑块B、C与木槽A碰前的速度vB和vC大小;
(2)木槽A与滑块C发生第一次碰撞后A的速度大小;
(3)木槽A与水平桌面间摩擦产生的热量Q.
答案和解析
1.【答案】D
【解析】A.普朗克最早提出能量量子化概念，故A错误；
B.康普顿效应证明光具有动量，也说明光具有粒子性，故B错误；
C.玻尔的原子理论认为核外电子只能在某些特定轨道上绕原子核做圆周运动，C错误；
D.密立根通过实验证明所有电荷都是元电荷的整数倍，故D正确。
2.【答案】C
【解析】运动员在水平方向以相同的速度做匀速直线运动，竖直方向做自由落体，运动员在空中排列的轨迹是直线，A错误;
不同时刻跳落的两位运动员之间的竖直间距随时间均匀增加，B错误;
运动员在空中运动时只受重力影响，动量的变化率等于重力，C正确;
运动员水平方向具有速度，因此打开降落伞时速度大于 2gH，D错误.
3.【答案】B
【解析】A.根据GMmr2=mω2r，即是GM=ω2r3，水星的公转轨道半径比地球小，水星的公转角速度比地球的公转角速度大，A错误；
B.根据GMmr2=mv2r，GM=v2r可得：v水v地= r地r水= 1sinα=(sin⁡α)−12，B正确；
C.设公转加速度为根据为a，GMmr2=ma，a∝1r2 ，地球公转加速度a地=4π2rT2，水星的公转加速度a水=a地r地2r水2=4π2rT21sin2α，C错误；
D.根据开普勒第三定律：水星与地球的公转周期之比T水T地=(r水r地)32=(sinα)32，D错误。
正确答案B
4.【答案】C
【解析】由t=0时刻，A、B两列波分别刚好传播到P、Q两质点处，可根据P、Q振动情况判断A、B起振方向相反，A错误；
A波周期TA=2s，B波周期TB=1s，两列波周期不同无法产生稳定干涉现象，B错误；
t=3.5s时刻，对于A、B两列波在M点刚好都处于平衡位置，C正确；
经过1.5sB波传播到M点，此时N点已经振动1s，刚好通过平衡位置向上运动，D错误。
5.【答案】C
【解析】A.小物块沿AOB向下滑动，小物块只能带负电，A错误；
B.AOB为电场中的一条等势面，从A到B，小物块的电势能不变，B错误；
C.从A到B，设摩擦力对小物块做功为wf，根据动能定理：wf+mgh=12mv2−12mv02，有wf=12mv2−12mv02−mgh，C正确；
D.假设从A到B小物块匀速运动，场强发生变化，电场力变化，摩擦力也会变化，小物块不可能做匀速运动，D错误。
正确答案C
6.【答案】C
【解析】金属棒AB产生电动势E1=Bl1v1=3V，电流方向为B到A，金属棒CD产生电动势E2=Bl2v2=2V，电流方向D到C，回路电流方向为BACDB，A错误；
对AB金属棒，由动量定理：−Bl1It=m1vAB−m1v1；对CD棒，由动量定理：Bl2It=m2vCD−m2v2，最终稳定时两金属棒做匀速直线运动，vAB=2vCD，可以求解vAB=83m/s;vCD=43m/s，B错误；
通过金属棒的电荷量q=It=13C，C正确；
由能量守恒定律：12m1v12+12m2v22=12m1vAB2+12m2vCD2+Q，解得Q=16J，D错误。
7.【答案】AB
【解析】A.由几何关系，容易得出a光折射角为30∘，b光折射角为45∘，由折射定律na=sin60∘sin30∘= 3;同理nb=sin60∘sin45∘= 62，nanb= 2，A正确;
B.a光的频率大于b光的频率，a光频率等于该金属的极限频率，b光频率小于极限频率，不能发生光电效应，B正确;
C.根据Δx=ldλ，a光波长小于b光波长，双缝干涉条纹间距小，C错误;
D.由光路可逆可知，增大入射角α，a、b都不能发生全反射，D错误。
8.【答案】BC
【解析】A.M点比N点电场线稀疏，M点场强小，粒子在M点电场力小，加速度小，速度变化慢，A错误；
B、D.由轨迹和电势线可以判断电场力方向，粒子从M到N点电场力做正功，动能增大，电势能减小B正确D错误；
C.粒子电性未知，无法判断场强方向和四条等势线的电势高低，C正确。
9.【答案】BD
【解析】A.从图示位置开始计时，t=πω时刻，瞬时电动势为0，电路中瞬时电流为0，电表读数为有效值不为0，A错误;
B.顺时针转动滑片P，副线圈匝数n2减小，副线圈的等效电阻R′=(n1n2)2R变大，电流表示数变小，B正确;
C.滑片不动，增大R，电流I减小，由U1=E−IR0可知，U1变大，C错误;
D.将R0看成电源内阻，当外电阻等于内阻时，电源输出功率最大，D正确.
10.【答案】ABD
【解析】设该粒子的轨迹半径为r1，轨迹如图所示，
由几何关系，有(2R−r1)2=r12+R2，r1=34R，又qv1B=mv12r1，得v1=34kBR，A正确;
若粒子平行于y轴正向发射，轨迹如图所示，
由余弦定理，有(2R−r2)2=r22+R2−2Rr2cs60∘，解得r2=R，又qv2B=mv22r2，解得v2=kBR，粒子运动的轨迹如图所示，回到粒子源位置的时间为t=3(4πm3qB+ 3Rv2)，得t=4π+3 3kB，B、D正确;
粒子向x轴负方向发射，轨迹如图所示，粒子最大速度为v=3kBR4，粒子从发射到第二次经过O点所用时间为t=2.5Rv+θmBq=300+127π90kB，C错误。
11.【答案】B
C
g=π2(l+d2)t2

【解析】(1)用单摆测重力加速度的原理是单摆的周期公式，单摆周期与小球质量无关，实验不需要用天平称出小球的质量，故A错误；
为减小空气阻力对实验的影响，应选质量大，体积小的小球进行实验，故B正确；
单摆在摆角小于5∘的情况下的运动是简谐运动，摆球摆动的幅度不能太大，不是越大越好，故C错误。
故选B；
(2)由单摆周期T2=4π2g(l+d2)可知，如果忽略摆球半径，作出的图像与C符合；
(3)由图乙中拉力变化可知摆球周期为2t，由摆球周期关系T2=4π2g(l+d2)得g=π2(l+d2)t2。
12.【答案】90
偏小
10
偏大

【解析】(1)根据实验步骤可知，25IgRg=35IgR1，Rg=90Ω；
闭合开关S1后整个电路总电阻变小，电流大于Ig，通过R1的电流大于35Ig，实际25IgRg>35IgR1，因此测量值偏小；
(2)根据电流表改装可知需并联标称值为R=IgRgI−Ig=60×10−3×900.6−60×10−3Ω=10Ω的定值电阻；
(3)改装电表比标准电流表示数小，说明改装表的分流电阻电流偏大，因此并联电阻的真实阻值比标称值小，即定值电阻R的标称值比真实值偏大。
13.【答案】解：(1)输液时，大气压强p0=76cmHg，输液针处压强p′=85cmHg时，此时为可输液的临界状态，
由p0+ρgh=p′，
解得h=1.2m；
(2)C堵塞，视瓶内气体，初始状态p1=76cmHg=101308Pa，气体体积为V1=50mL，
输液过程可视为等温变化，末态压强p2=85cmHg−ρgh=97305Pa，
末态体积为V2=p1V1p2≈52mL，
则滴下的药液体积约为2mL。
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
14.【答案】解：(1)小球恰好通过半圆轨道，在最高点mg=mvD 2R ，
解得vD= gR，
小球从静止开始到D点过程中由动能定理：Eq103R−mg2R=12mvD2，
解得E=3mg4q。
(2)小球从D处水平射出后，竖直方向做自由落体运动，运动时间为t，2R=12gt2，
水平方向做匀变速直线运动，加速度为ax=34g，x=−vDt+12axt2，
解得x=−0.5R，小球落在B点右侧0.5R处。
(3)小球在D处速度分解如图所示，v1=vDsin37∘=3 gR5，v2=vDcs37∘=4 gR5，
当v1=0时，小球速度最小为vmin=v2=4 gR5。

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
15.【答案】解：(1)B、C和弹簧组成系统动量守恒：0=mvB+2mvC，
由能量守恒定律：μmgl=12mvB2+12×2mvC2，
解得vB=−2 μgl3，vC= μgl3。
(2)经过时间t1，B与A相碰，t1=lvB=12 3lμg，
A与B碰撞过程动量守恒：mvB=2mvAB，vAB= μgl3，
AB向左做匀减速运动加速度大小为a=2μg，
AB经过时间t2=vABa=12 l3μg减速为0，AB位移为xAB=12at22=l12，
经分析可知vC(t1+t2)+xAB=34l，当AB减速为0时，C刚好与A相碰，
A与C发生弹性碰撞，碰后A、C速度分别为v1、v2，
由系统动量守恒：2mvC=2mv1+2mv2，
机械能守恒：12×2mvC2=12×2mv12+12×2mv22，
解得v1= μgl3，v2=0。
(3)AB减速运动过程中产生的热量Q1=4μmgxAB=13μmgl，
AB与C碰撞后，C速度为0，对AB整体由能量守恒：Q2=12×2mv12=13μmgl，
产生的总热量为Q=Q1+Q2=23μmgl。
【解析】详细解答和解析过程见【答案】