2月广东广州荔湾区广雅中学高三下学期月考物理试卷（解析版）-A4

这是一份2月广东广州荔湾区广雅中学高三下学期月考物理试卷（解析版）-A4，共16页。试卷主要包含了非选择题等内容，欢迎下载使用。
一、单项选择题，本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确。
1．年月日，国家重大科技基础设施——高能同步辐射光源（）储存环正式完成主体设备安装。主体装置主要由电子加速器和光束线站两大部分组成，电子加速器又包含直线加速器、增强器、储存环。电子束在储存环的不同位置通过弯转磁铁或者各种插件时就会沿着偏转轨道的切线方向，释放出稳定、高能量、高亮度的同步辐射光，其波长范围涵盖了红外、可见光、紫外和射线（波长范围约为，对应能量范围约为）等。光束线站是同步辐射光的应用场所，这里有各种实验仪器，满足各式各样的科研需求。其中射线波段表现尤为优异，因此我们也可以将看作是一个巨大的光机。由以上信息与所学知识可知，以下说法正确的是（ ）
A．蛋白质分子的线度约为，能用同步辐射光得到其衍射图样
B．同步辐射源于电子运动，与机械振动产生机械波的原理相同
C．辐射光谱中包含红外线、可见光、紫外线以及射线，这些射线的波长依次变长，穿透能力依次减弱
D．电子在直线加速器中可以通过电场力加速，在增强器中可以通过洛伦兹力加速
【答案】A
【解析】A．同步辐射光的波长范围约为，与蛋白质分子的线度约为差不多，故能发生明显的衍射，故A正确；
B．同步辐射源于电子跃迁，机械振动产生原理是波源振动带动介质所受迫振动，则这两种波的产生原理不同，故B错误；
C．HEPS辐射光谱中包含红外线、可见光、紫外线以及射线，这些射线的波长依次变短，穿透能力依次增强，故C错误；
D．电子在直线加速器中可以通过电场力加速，在增强器中洛伦兹力只能提供向心力，不能用于加速，故D错误。
故选A.
2．中国的二十四节气是中华民族优秀的文化传统与祖先广博智慧的世代传承， 被国际气象界誉为中国“第五大发明”。如图所示为地球沿椭圆轨道绕太阳运动所处的四个位置， 分别对应我国的四个节气。冬至和夏至时地球中心与太阳中心的距离分别为，下列说法正确的是（ ）
A．冬至时地球的运行速度最小
B．地球运行到冬至和夏至时，运行速度之比为
C．地球从秋分到冬至的运行时间为公转周期的
D．地球在冬至和夏至时， 所受太阳的万有引力之比为
【答案】B
【解析】A、由开普勒第二定律可知，地球绕太阳做椭圆运动时，近地点的速度大于远地点的速度，所以冬至时运行速度大，A错误；
B、行星从轨道的冬至位置经足够短的时间，与太阳的连线扫过的面积可看作很小的扇形，其面积；同理行星从轨道的夏至位置经足够短的时间，与太阳的连线扫过的面积可看作很小的扇形，其面积；根据开普勒第二定律，得，即速度之比为，B正确；
C、由开普勒第二定律可知，冬至附近速度快，时间短，所以周期小于公转的，C错误；
D、由万有引力公式 可知，与成反比，所以引力之比为，D错误；
故选B.
3．如图所示，各线圈在匀强磁场中绕轴匀速转动（从左往右看沿顺时针方向转），分别与外部电路连接形成闭合电路（图中并未画出外部电路），从图示位置开始计时，设电流从流出线圈为正方向，能产生图中甲所示交变电流的是（ ）

A．线圈平面与磁场垂直B．线圈平面与磁场平行

C．线圈平面与磁场垂直D．线圈平面与磁场平行
【答案】A
【解析】BD、由图像可知，时，线圈电流为零，此时穿过线圈的磁通量最大，线圈与磁场垂直，故BD错误；
AC、由图像可知，时间内，电流从流出线圈，由右手定则可知，图中电流从流出线圈，图中电流从流出线圈，故A正确，C错误；
故选A.
4．两块平行金属板安装在绝缘基座上，板连接感应起电机的正极，板连接负极，一个由锡纸包裹的乒乓球用绝缘细线悬挂于两板之间，摇动起电机，乒乓球在电场力作用下与两板往返运动碰撞，下列说法正确是（ ）
A．板的电势低于板的电势
B．乒乓球往返运动过程中始终带正电
C．的运动过程中电场力对乒乓球做负功
D．的运动过程中乒乓球电势能减小
【答案】D
【解析】A、根据题意，板连接感应起电机的正极，板连接负极，则可知板的电势高于板的电势，故A错误；
B、当乒乓球在电场力的作用下从板向板运动，则乒乓球一定带正电，而当乒乓球与板发生碰撞，在接触的过程中乒乓球上的正电荷将与板所带负电荷中和后并使乒乓球带上负电，之后电场力继续对乒乓球做正功，使乒乓球运动到板，如此反复，因此乒乓球往返运动过程中与板碰撞后带正电，与板碰撞后带负电，故B错误；
CD、根据题意，乒乓球在电场力作用下与两板往返运动碰撞，则可知的运动过程中电场力对乒乓球做正功，乒乓球的电势能减小，故C错误，D正确；
故选D.
5．一些巧妙的工业设计能极大地为人们的生活提供便利。如图是竖直放置的某款可调角度的简便磨刀器，该磨刀器左右两侧对称，通过调整磨刀角度可以使该磨刀器的两侧面与刀片尖端的两侧面紧密贴合，就可以轻松满足家庭日常的各种磨刀需求。关于在使用磨刀器的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．向后轻拉刀具，磨刀器受到的摩擦力向前
B．若水平匀速向后拉动刀具，则磨刀器对刀具的作用力竖直向上
C．向后加速拉东刀具，刀具受到的摩擦力小于磨刀器受到的摩擦力
D．对同一把刀具在竖直方向上施加相同压力时，磨刀器的夹角越小，越难被拉动
【答案】D
【解析】A、磨刀过程中，向后轻拉刀具，刀具受到的摩擦力的合力向前，根据牛顿第三定律，磨刀器受到的摩擦力向后，故A错误；
B、若水平匀速向后拉动刀具，从两个方向看，受力分析如图示：
磨刀器对刀具的作用力是指两个接触面的支持力与摩擦力的合力，方向应向前方偏上，故B错误；
C、根据牛顿第三定律可知，刀具受到的摩擦力等于磨刀器受到的摩擦力，故C错误；
D、刀具对磨刀器正压力的两分力夹角应为磨口角的补角，故磨刀器的夹角越小，正压力的两分力夹角越大，当施加相同的正压力时，则两分力越大，故拖动时的滑动摩擦力越大就越难被拉动，故D正确；
故选D.
6．如图所示为家用撮箕的示意图，撮箕的、两面相互垂直，一玩具篮球放于撮箕内与、两面均接触（不计它们间的摩擦），、表面对篮球的作用力分别为、。当撮箕从图示位置开始绕轴旋转至面竖直的过程中，下列说法中正确的是（ ）
A．先减小后增大B．先增大后减小
C．玩具篮球的重力势能保持不变D．玩具篮球的重力势能先增大后减小
【答案】D
【解析】AB、设某时刻面与水平面的夹角为，则，
当撮箕从图示位置开始绕轴旋转至面竖直的过程中，变大，则增大，变小，A、B错误；
CD、玩具篮球的重心距离地面的高度先增加后减小，则它的重力势能先增大后减小，C错误，D正确；
故选D.
7．如图所示，整个空间存在一水平向右的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场，光滑绝缘斜面固定在水平面上。一带正电滑块从斜面顶端由静止下滑，下滑过程中始终没有离开斜面，下滑过程中滑块的位移、受到的洛伦兹力力、加速度与机械能等物理量的大小随时间变化的图线可能正确的是（ ）
A．B．C．D．
【答案】B
【解析】AC、滑块下滑过程中始终没有离开斜面，滑块沿斜面受到的重力分力和电场力分力均保持不变，滑块做匀加速直线运动，则图像为一条与横轴平行的直线；根据图像的斜率表示速度，可知图像的斜率逐渐增大，故AC错误；
B、由于滑块由静止做匀加速直线运动，则有，可知图像为过原点的倾斜直线，故B正确；
D、除重力做功外，还有电场力做功，则滑块的机械能不守恒，故D错误；
故选B.
二、多项选择题，本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分。
8．某人在游戏中抛出两个质量相等的圆圈甲、乙，运动轨迹如图所示，甲视为斜上抛运动，乙视为平抛运动，分别套中如图所示的两瓶饮料，两瓶饮料与抛出点的高度差相等，忽略一切阻力，对圆圈从抛出到落入瓶口的过程，下列说法正确的是（ ）
A．甲的运动时间比乙的长
B．甲克服重力做功比重力对乙做功大
C．甲克服重力做功的平均功率等于重力对乙做功的平均功率
D．甲的动量的变化率和乙相等
【答案】AD
【解析】A、由于甲最高点距离抛出点的高度大于乙下落的高度，所以甲从抛出到最高点的时间大于乙的运动时间，故甲在空中的运动时间比乙的长，故A正确；
B、甲克服重力做功，乙的重力做功，所以甲克服重力做功与乙的重力做功相等，故B错误；
C、根据，由于两个圆圈运动时间不同，所以两个圆圈运动过程重力的平均功率不相等，故C错误；
D、根据，可知，两个圆圈运动过程中动量的变化率均为重力，故D正确；
故选AD.
9．春、夏季节的晴天，我们有时可以观察到在太阳周围形成的光晕圈，（以太阳为中心的内红外紫的彩色光环），如图甲所示，这种天文现象是由太阳光线在卷层云中的冰晶折射后而产生的，如图乙所示。为了理解光晕现象，我们将问题简化为二维，假设卷层云中的冰晶可以在二维上看成一个正六边形，如图丙所示，为一束太阳光经过冰晶后，形成的折射光线中的两束光线的光路图。不考虑光的反射和其他侧面的光的折射。则以下说法中正确的是（ ）
A．可能光是紫光，光是红光
B．光在冰晶中的传播速度比光在冰晶中的传播速度大
C．光从冰晶中射出时，光更容易发生全反射
D．若，则冰晶对光折射率为
【答案】BD
【解析】A、根据丙图，由折射定律可知，红光折射率小于紫光折射率，则入射角相同，红光的折射角小于紫光的折射角，故光是红光，光是紫光，故A错误；
B、由可知，红光折射率小于紫光折射率，则红光在介质中的速度大于紫光的，故光在冰晶中的传播速度比光在冰晶中的传播速度大，故B正确；
C、红光折射率小于紫光折射率，紫光容易发生全反射，故光从冰晶中射出时，光更容易发生全反射，故C错误；
D、若，则：
由几何关系可知，则折射率为，故D正确；
故选BD.
10．小明同学设计了一个手动发电式电筒，装置简化如图。装置左侧是一个半径为的水平圆盘，当圆盘绕轴心匀速转动时，固定在圆盘边缘处的小圆柱带动形绝缘支架在水平方向往复运动，形支架进而驱动导体棒在光滑的水平导轨上运动，导体棒运动的速度随时间变化的关系为。导轨间距，导轨间存在垂直平面向外的匀强磁场，磁感应强度，导轨右端连接一理想变压器，其输出端给两个额定电压为的灯泡供电，两灯泡刚好正常发光，线圈、导线及导轨电阻不计，电压表为理想电压表。下列说法正确的是（ ）
A．当形支架运动到圆盘最左端时，电压表的示数为
B．理想变压器的匝数比为
C．变压器输出电流的频率为
D．圆盘转动的角速度为
【答案】BD
【解析】A、导体棒切割磁感线产生的感应电动势的瞬时值
感应电动势的峰值为。电压表示数为感应电动势的有效值
电压表示数一直为不变，故A错误；
B\变压器原线圈电压，变压器副线圈电压
理想变压器的匝数比，故B正确；
D、由速度公式可知，圆盘转动的角速度，故D正确；
C、变压器输出电流的周期，变压器输出电流的频率为，故C错误。
故选BD.
三、非选择题：共54分。
（一）实验题：把答案填在答题卡对应横线上。本题共2题，共16分。
11．（7分）下列是《普通高中物理课程标准》中列出的三个必做实验的部分步骤，请完成实验操作和计算。
（1）单摆可作为研究简谐运动的理想模型。制作单摆时，在图甲、图乙两种单摆的悬挂方式中，选择图乙方式的目的是要保持摆动中________________（填“振幅”或“摆长”）不变；用游标卡尺测量摆球直径，测得读数如图丙，则摆球直径为_______________。
（2）图丁是“测量玻璃的折射率”实验装置图，在直线上插了两枚大头针和，在侧调整观察视线，另两枚大头针和可能插在直线 上（选填“”“”“”或“”）。如果有几块宽度（图中的长度）不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度 （选填”大”或”小”）的玻璃砖来测量。
（3）图戊为“探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系”实验装置，在小球质量和转动半径相同，塔轮皮带套在左、右两个塔轮的半径之比为的情况下，逐渐加速转动手柄到一定速度后保持匀速转动，此时左、右两侧露出的标尺格数之比为 。其他条件不变，若增大手柄的转速，则左、右两标尺的格数 （选填“变多”“变少”或“不变”），两标尺格数的比值 。（选填“变大”“变小”或“不变”）
【答案】（1）摆长，；（2），大；（3），变多，不变
【解析】（1）甲图中，悬点未固定，摆球在摆动的过程中，摆长会发生变化，而乙图中，悬点固定，摆球在摆动的过程中，摆长不会发生变化，易于测量。摆球直径。
（2）由折射定律得知，光线通过平行玻璃砖后光线向一侧发生侧移，由于光线在上表面折射时，折射角小于入射角，则出射光线向左侧偏移，又根据几何知识可知，出射光线和入射光线平行，所以即大头针和在直线上；根据实验操作步骤可知，增大玻璃砖的厚度，测量的折射角较准确，可减小误差。
（3）在小球质量和转动半径相同，传动塔轮皮带套在左、右两个塔轮的半径之比为的情况下，由于左、右两个塔轮边缘的线速度大小相等，根据可知，左、右两个塔轮的角速度之比为，根据
，可知此时左、右两侧露出的标尺格数之比为。其他条件不变，若增大手柄转动的速度，则左、右两个塔轮的角速度增大，小球做圆周运动的向心力增大，但左、右两个塔轮的角速度比值不变，所以左、右两标尺的格数变多，两标尺格数的比值不变。
12．（9分）某同学根据闭合电路欧姆定律测量电源的电动势和内阻。
（1）测量电源电动势和内阻的实验方案为：设计如图所示的电路，调节滑动变阻器，改变电源两端的电压和流过电源的电流，依据公式_______________，利用测量数据作出图像，得出和。

（2）现有图所示的实验器材和若干导线。图中已将实验器材进行了部分连接，请根据图完成剩余部分的连线。
（3）电路接线完毕，在保证电路安全的情况下闭合开关，调节滑动变阻器，发现电压表读数一直接近而电流表读数始终为零。已知导线与接线柱均无故障，且故障只有一处。现只改变电压表接线，再闭合开关、调节变阻器。下列推断正确的是________________。
A．电压表接在之间，电压表、电流表读数总为零，表明滑动变阻器短路
B．电压表接在之间，电压表读数总接近、电流表读数总为零，表明电流表断路
C．电压表接在之间，电压表、电流表读数总为零，表明开关是完好的
（4）从输出特性来看，电源通常有恒压源和恒流源两种模型。
如图所示，将电源看作输出电压恒为的理想电源（无内阻）与电阻串联，若该电源输出的电压几乎不随负载阻值的变化而变化，则被称为恒压源（即图中虚线框部分）；
如图所示，将电源看作输出电流恒为的理想电源（内阻无限大）与电阻并联，电源向外电路输出的电流几乎不随负载阻值的变化而变化，则被称为恒流源（即图中虚线框部分）。
某种太阳能电池在特定光照条件下，随着负载阻值的变化，其输出电压与输出电流的变化规律如图所示。请结合恒压源和恒流源的特点描述该电池的输出特性：_________________________________。

【答案】（1）；（2）如图所示；（3）BC；（4）该电池的输出特性：当电流较小时，该电池可视为恒压源；当电流较大时，该电池可视为恒流源。
【解析】（1）测量电源电动势和内阻的实验，原理是闭合电路欧姆定律，要作出图像，依据的公式为
（2）电路图如图所示：
（3）A、电压表接在之间，电压表、电流表读数总为零，表明电流表断路，故A错误；
B、电压表接在之间，电压表读数总接近、电流表读数总为零，表明电流表断路，故B正确；
C、电压表接在之间，电压表、电流表读数总为零，表明开关是完好的，故C正确。
故选BC.
（4）由于图像斜率的大小为电池的内阻，外电阻，当电流较小时，图像的斜率很小，即电池内阻很小，而此时外电阻很大，因为，所以内电阻分压可忽略，输出电压近似等于电动势而保持不变；当电流较大时，图像的斜率很大，即电池的内阻很大，而此时外电阻很小，由于，所以电池相当于短路，因此输出电流几乎恒为而保持不变。
（二）计算题：本题共3题，共38分．按题目要求在答题卡的指定区域内作答，超出答题框的不给分。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
13．（10分）发生地震时，我国地震局能记录地震过程中的振动图像和波动图像，图（）为传播方向上距离震源的质点的振动图像，图（）为地震发生后，质点振动时的地震简谐横波图像，假设地震简谐横波传播的速度大小不变，求：
（1）该地震简谐横波的传播方向和时质点的振动方向；
（2）该地震简谐横波传播的速度大小；
（3）质点振动后，该地震简谐横波能到达的最远位置与震源之间的距离。
【答案】（1）沿轴正方向或水平向右，沿轴正方向；（2）；（3）
【解析】（1）由振动图像和波动图像得，该地震简谐横波的传播方向沿轴正方向或水平向右。时，质点沿轴正方向振动。
（2）由振动图像和波动图像得波长，周期，由，解得
（3）质点振动后，波沿轴正方向传播的距离为
则，解得
14．（12分）电梯为高层建筑住户的出行提供巨大方便，但电梯安全运行也非常重要，为了减小电梯坠落事故对人造成的伤害，某同学提出了如下模型。为轿厢，轿厢与里面的人总质量为，轿厢与电梯井侧壁作用力忽略不计，轿厢底部与下方的轻弹簧顶端距离为，弹簧底部固定在特殊材料上，的质量忽略不计，与电梯井底部距离为（未知），与侧壁的最大静摩擦力为（未知），且滑动摩擦力等于最大静摩擦力。轿厢从高处由静止自由落体，压缩弹簧。当人承受的加速度达到时，恰好和侧壁发生滑动。重力加速度为，弹簧始终在弹性限度内，劲度系数，不计空气阻力，计算结果可以保留根号。
（1）求的值；
（2）已知弹簧弹性势能，（为弹簧形变量），求轿厢的最大速度；
（3）在第（2）问中，求从开始运动到停止运动所经历的时间；当停止后，轿厢在特殊装置作用下，逐渐静止下来。若不会与底部碰撞，求的最小值。
【答案】（1）；（2）；（3），
【解析】（1）由题意可得，，解得
（2）当弹簧弹力等于轿厢重力时，轿厢动能最大，设此时弹压缩量为，则
由功能关系得，解得
（3）设当刚滑动时，弹簧压缩量为，此时轿厢速度为
由题意可得，
当滑动后，轿厢、弹簧和一起做匀减速运动，设减速时间为，经过距离恰好减为
得，，解得，
15．（16分）如图所示，一个阻值为、匝数为的圆形金属线圈与阻值为的电阻连接成闭合回路，线圈的半径为，在线圈中半径为的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度随时间的变化率为，电阻的两端通过导线与平行金属板相连，一质量为、带电量为的粒子，由板中央处静止释放，经板上的小孔射出后，由小孔沿径向射入有匀强磁场的绝缘圆筒内。已知绝缘圆筒半径为，绝缘圆筒内的磁感应强度大小为，方向垂直圆筒面向里。不计粒子重力。
（1）判断磁感应强度随时间是均匀增大还是减小？
（2）求粒子进入绝缘筒时速度大小；
（3）若粒子与绝缘筒壁碰撞时速率、电荷量均不变，为使粒子在筒内能与筒壁碰撞次后又从孔飞出，求筒内磁感应强度的大小。
【答案】（1）减小；（2）；（3）或者
【解析】（1）带电量为的粒子，由板中央处静止释放，经板上的小孔射出，说明板电势高，由楞次定律可知磁感应强度随时间是均匀减小的。
（2）由法拉第电磁感应定律有，
由闭合电路欧姆定律有，平行金属板两端的电压
粒子在电场中运动时，由动能定理有，解得
（3）粒子从点进入圆筒，速度为，在圆筒中运动有
粒子在圆筒中运动的可能轨迹如图所示，由几何关系可知，（或）
第一种情况，则；第二种情况，则