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2024届湖南省长沙市雅礼中学高三下学期月考（七）物理试题 （解析版）
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这是一份2024届湖南省长沙市雅礼中学高三下学期月考（七）物理试题 （解析版），共16页。
命题人、审题人:高三物理备课组
注意事项:
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后，将本试题卷和答题卡一并交回。
一、单选题（本题共6小题，每小题4分，共24分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）
1.如图所示，折射率的半圆形玻璃砖置于光屏的上方，其平面到的距离为。一束单色光沿图示方向射向圆心，经玻璃砖后射到光屏上的点。现使玻璃砖绕圆心点顺时针转动，光屏上的光点的移动方向和光点离点最远距离为
A.向左移动 B.向右移动
C.向右移动 D.向左移动
2.在2023年杭州亚运会上，中国队包揽了男女链球金牌。链球投出前，链球的运动可简化为某倾斜平面内的加速圆周运动。忽略空气阻力，下列说法中正确的是
A.相同时间内速度的变化量相同B.链球受到的合外力提供向心力
C.运动员应该在点附近释放链球D.运动员应该在最高点释放链球
3.现在的智能手机大多有“双MIC降噪技术”，就是在通话时，辅助麦克风收集背景音，与主麦克风收集的声音信号相减来降低背景噪音。图甲是原理简化图，图乙是理想状态下的降噪过程，实线表示环境噪声声波，虚线表示降噪系统产生的等幅降噪声波，则下列说法正确的是
A.降噪过程应用的是声波的衍射原理
B.理想状态下，降噪声波与环境噪声声波的传播速度大小相等，波长相等
C.点处的质点经过一个周期振动所产生的路程为（为降噪声波的振幅）
D.点处的质点经过一个周期向外迁移的距离为一个波长
4.如图所示，空间存在垂直纸面向里的水平磁场，磁场上边界水平，以点为坐标原点，磁场上边界为轴，竖直向下为轴，磁感应强度大小在轴方向相同、轴方向满足为大于零的常数。边长为的单匝正方形导体线框通过轻质绝缘细线悬挂于天花板，线框质量为，通有顺时针方向的恒定电流，电流强度为，系统处于平衡状态，已知该地的重力加速度为，下列说法正确的是
A.边与边所受安培力相同
B.细线中拉力大小为
C.若仅将细线长度加长，线框始终在磁场内，则稳定后细线弹力变大
D.若仅将磁场调整为磁感应强度为的匀强磁场，方向不变，则稳定后细线中弹力为0
5.如图所示，是高速磁悬浮列车在水平长直轨道上的模拟运行图，列车由质量均为的4节车厢组成，其中1号车厢为动力车厢。列车由静止开始以额定功率运行，经过一段时间达到最大速度。列车向右运动过程中，1号车厢会受到前方空气的阻力，假设车厢碰到空气前空气的速度为0，碰到空气后空气的速度立刻与列车速度相同，已知空气密度为号车厢的迎风面积（垂直运动方向上的投影面积）为，不计其他阻力，忽略2号、3号、4号车厢受到的空气阻力。当列车由静止开始以额定功率运行到速度为最大速度的时，1号车厢对2号车厢的作用力大小为
A.B.C.D.
6.如图所示，在一水平面上放置了一个顶端固定有滑轮的斜面，物块重叠放置在斜面上，细绳的一端与物体相连，另一端通过绳子结点与相连，结点处还有两段细绳，一段连接重物，另一段用外力拉住，现让外力将物块缓慢向上运动，将由竖直拉至水平，拉动过程中始终保证夹角，且绳子始终拉直，物块和以及斜面体始终静止，则下列说法正确的是
A.绳子中的力始终减小
B.对的摩擦力一直在增大
C.斜面对的摩擦力可能一直在减小
D.地面对斜面体的摩擦力先增大后减小
二、多选题（本题共4小题，每小题5分，共20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5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）
7.如图所示是一定质量理想气体的状态变化图线。已知是等温膨胀过程，则对于图中所示的4个过程中，以下说法正确的是
A.过程气体从外界吸收热量
B.过程气体对外做功最多，内能增加也最多
C.各状态下，单位体积内的气体分子个数都相同
D.过程气体内能的减少量不可能恰好等于气体对外做的功
8.2023年春节黄金档期中我国科幻电影《流浪地球2》再获口碑、票房双丰收，极具科幻特色的“太空电梯”设定吸引了众多科幻爱好者研究的兴趣。太空电梯是从地面基座连接距离地球表面约静止轨道空间站的直立式电梯，若地球的半径近似为，下列关于太空电梯设定的说法正确的是
A.电梯轨道基座能建设在广州市
B.若发生意外，断裂在太空里的电梯部件将不会掉落到地球上
C.若电梯临时停在距离地表为的高空，其重力加速度只有地球表面的
D.登上静止轨道空间站的宇航员受到的万有引力约为地面的
9.如图所示，一倾斜的匀质圆盘绕垂直于盘面的固定对称轴以恒定的角速度转动，盘面上离转轴距离处有一小物体与圆盘始终保持相对静止。小物体质量为，与盘面间的动摩擦因数为，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，盘面与水平面的夹角为取。则下列说法正确的是
A.角速度的最大值是
B.小物体运动过程中所受的摩擦力始终指向圆心
C.取不同数值时，小物体在最高点受到的摩擦力一定随的增大而增大
D.小物体由最低点运动到最高点的过程中摩擦力所做的功为
10.一边长为、质量为的正方形金属细框，每边电阻为，置于光滑的绝缘水平桌面（纸面）上。宽度为的区域内存在方向垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度大小为，两虚线为磁场边界，在桌面上固定两条光滑长直金属导轨，导轨与磁场边界垂直，左端连接电阻，导轨电阻可忽略，金属框置于导轨上，如图所示。让金属框以初速度进人磁场。运动过程中金属框的上、下边框处处与导轨始终接触良好。下列说法正确的是
A.金属框进入磁场过程中电路的总电阻为
B.金属框进入磁场的末速度为
C.金属框能穿越磁场
D.在金属框整个运动过程中，电阻产生的热量为
三、实验题（本题共2小题，共16分）
11.（6分）某同学利用按动中性笔粗测笔杆与水平桌面间的动摩擦因数。操作步骤如下:
A.将笔尾部朝下竖直放置，紧靠光滑的竖直墙，向下按压到底，释放后中性笔向上弹起一定的高度，记录高度；
B.再将中性笔置于水平桌面上，尾部垂直竖直墙，垂直竖直墙按压中性笔到底，释放后中性笔滑行一段距离后停止运动，记录滑行的距离。
（1）除了在操作中记录的数据，要测量笔杆与水平桌面间的动摩擦因数，__________（填“需要”或“不需要”）测量中性笔的质量。
（2）动摩擦因数的表达式__________（用题目中所给的物理量的符号表示）。
（3）请至少提出一条减小实验误差的操作:___________。
12.（10分）某同学为测定电阻丝的电阻率，设计了如图甲所示的电路，电路中是一段电阻率较大、粗细均匀的电阻丝，保护电阻，电源电动势，电流表内阻忽略不计，滑片与电阻丝始终接触良好。
（1）实验中用螺旋测微器测得电阻丝的直径如图乙所示，其示数为_________。
（2）实验时闭合开关，调节滑片的位置，分别测量出每次实验中长度及对应的电流值，实验数据如表所示:
根据表中的数据，在图丙的坐标纸上作出图像，并由图线求出电阻丝的电阻率_______保留两位有效数字。
（3）根据关系图线纵轴截距的物理意义，可求得电源的内阻为_______（保留两位有效数字）。
（4）若电流表内阻不可忽略，则电流表的内阻对测量电阻丝的电阻率_______（选填“有”或“无”）影响，根据关系图线纵轴截距的物理意义可求得的是_______。
四、解答题（本题共3小题，共40分）
13.（10分）在玻尔的原子结构理论中，氢原子由高能级向低能级跃迁时能发出一系列不同频率的光，波长可以用巴尔末一里德伯公式来计算，式中为波长，为里德伯常量，分别表示氢原子跃迁前和跃迁后所处状态的量子数，对于每一个，有，。其中，赖曼系谱线是电子由的轨道跃迁到的轨道时向外辐射光子形成的，巴尔末系谱线是电子由的轨道跃迁到的轨道时向外辐射光子形成的。现用氢原子发出的光照射某种金属进行光电效应实验。若用赖曼系中波长最长的光照射时，遏止电压的大小为；若用巴尔末系中的光照射金属时，遏止电压的大小为。已知电子电荷量的大小为，真空中的光速为，里德伯常量为。试求:普朗克常量和该金属的逸出功。
14.（14分）用如图所示的装置，可以模拟货车在水平路面上的行驶，进而研究行驶过程中车厢里的货物运动情况。已知模拟小车（含遥控电动机）的质量，车厢前、后壁间距，木板的质量，长度，木板上可视为质点的物体的质量，间的动摩擦因数，木板与车厢底部（水平）间的动摩擦因数紧靠车厢前壁。现“司机”遥控小车从静止开始向右做匀加速直线运动，经过一定时间，同时与车厢后壁碰撞。设小车运动过程中所受空气和地面总的阻力恒为，重力加速度为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
（1）从小车启动到与后壁碰撞的过程中，分别求的加速度大小；
（2）与后壁碰撞前瞬间，求遥控电动机的输出功率；
（3）若碰撞后瞬间，三者速度方向不变，小车的速率变为碰前的的速率均变为碰前小车的速率，且“司机”立即关闭遥控电动机，求从开始运动到相对车静止的过程中，与车之间由于摩擦产生的内能。15.（16分）如图所示是中国科学院自主研制的磁约束核聚变实验装置中的“偏转系统”原理图。由正离子和中性粒子组成的多样性粒子束通过两极板间电场后进人偏转磁场。其中的中性粒子沿原方向运动，被接收板接收；一部分离子打到左极板，其余的进入磁场发生偏转被吞噬板吞噬并发出苂光。多样性粒子束宽度为，各组成粒子均横向均匀分布。偏转磁场为垂直纸面向外的矩形匀强磁场，磁感应强度为。已知离子的比荷为，两极板间电压为、间距为，极板长度为，吞噬板长度为并紧靠负极板。若离子和中性粒子的重力、相互作用力、极板厚度可忽略不计，则
（1）要使的离子能沿直线通过两极板间电场，可在极板间施加一垂直于纸面的匀强磁场，求的大小；
（2）若撤去极板间磁场，有个速度为的离子，能进人偏转磁场的离子全部能被吞噬板吞噬，求吞噬板上收集的离子个数及的取值范围；
（3）重新在两极板间施加一垂直于纸面的匀强磁场并调整磁感应强度大小，使的离子沿直线通过极板后进入偏转磁场，若此时磁场边界为矩形，如图所示，当时上述离子全部能被吞噬板吞噬，求偏转磁场的最小面积。
雅礼中学2024届高三月考试卷（七）
物理参考答案
一、单选题（24分）
4．B 【解析】A．根据对称，AC边与BD边所受安培力大小相等，但电流方向相反，故受的安培力相反，故A错误；B．AB边受力，根据左手定则知方向向上，CD边受力为：，方向向下，合力为：，细线中拉力大小为，故B正确；C．若仅将细线长度加长，线框始终在磁场内，根据上述分析，稳定后细线弹力不变，故C错误；D．若仅将磁场调整为磁感应强度为的匀强磁场，方向不变，则稳定后细线中弹力为，故D错误。故选B。
5．B 【解析】设动车的速度为v，动车对空气的作用力为F，根据动量定律可得
解得
当牵引力等于阻力时，速度达到最大，则
解得
当速度达到最大速度时，此时速度为
此时受到的牵引力
解得
此时受到的阻力
对整体根据牛顿第二定律
对2、3、4号车厢，根据牛顿第二定律可得
联立解得
6．D 【解析】由动态圆可知，F一直在增大，绳子的力先增大后减小，A选项错误；对C受力分析，则BC间的摩擦力一直不变，B选项错误；对BC整体受力分析可知斜面对B的摩擦力不可能一直减小，C选项错误；对BC以及斜面整体，力F在水平方向的分力先增大后减小，则地面对斜面体的摩擦力也是同样变化，D选项正确。
二、多选题（20分）
7．ABC 【解析】A．a→c过程气体体积增大，气体对外做功，a→c过程气体温度升高，内能增加，由热力学第一定律可知，气体吸收热量，故A正确；B．由图示图像可知，b、c、d、e点的体积V相等，，由查理定律，可知，a b是等温膨胀过程，则，从a到b、c、d、e过程体积变化量相同，气态对外做功，a b过程气体压强不变，a c、a d、a e过程压强减小，则a b过程气体对外做功最多，a b过程气体温度升高最大，气体内能增加最多，故B正确；C．b、c、d、e各状态下气体体积相等，分子数密度相等，即单位体积内的气体分子个数相等，故C正确；D．a→e过程气体温度降低，内能减少，气体体积增大，气体对外做功，气体内能的减少量可能等于气体对外做的功，故D错误。故选ABC。
8．CD 【解析】A．由于要与同步轨道的空间站进行连接，故太空电梯应该建立在同步卫星轨道所在的平面内，即赤道上，故A错误；B．太空电梯的设定实际为建于地球之上，由大型基座、牵引钢缆等组建连接于同步轨道的垂直电梯，实际是地表建筑物，跟随地球自转且具有相同的角速度，故其自转的角速度、线速度明显小于第一宇宙速度，故除静止轨道外的部分断裂皆因其受到的万有引力大于向心力才会掉落，电影内也有这一情节，故B错误；C．距离地表18000km的高空处，距离地心距离约为18000km+6400km，约为地球半径的3.8倍，根据万有引力定律，其重力加速度约为地球表面的，故C正确；D．静止轨道距地球表面高36000km处，该处到地心距离为42400km，约为地球半径的6.6倍，根据，引力约为地球表面的，故D正确。故选CD。
9．AD 【解析】A．当小物体随圆盘转到圆盘的最低点，所受的静摩擦力沿斜面向上达到最大时，角速度最大，由牛顿第二定律得：，代入数据解得：，故A正确；B．由于小物体做匀速圆周运动，除了水平直径上的两点之外，在圆盘面内静摩擦力的一个分力要与重力沿斜面向下的分力相平衡，另一个分力提供做圆周运动的向心力，所以小物体运动过程中所受的摩擦力不一定始终指向圆心，故B错误；C．小物体向心力的最大值为，而大于向心力最大值，故最高点，故小物体在最高点受到的摩擦力一定随的增大而减小，C错；D．小物体由最低点运动到最高点的过程中，根据动能定理得：，代入数据解得摩擦力所做的功为：，故D正确。选AD。
10．BD 【解析】金属框进入磁场的末速度为，因为导轨电阻忽略不计，此时金属框上下部分被短路，根据电路构造可知此时电路中的总电阻为：
金属框进入磁场的过程中，以水平向右为正方向，则
解得：
根据能量守恒定律可得：
根据电阻的比值关系可得此过程中电阻产生的热量为：
联立解得：
金属框完全在磁场中时，金属框的左右两边框同时切割磁感线，可等效为两个电源并联和构成回路，此时回路的为：
假设金属框的右边能够到达磁场右边界，且速度为，以水平向右为正方向，根据动量定理可得：
解得：
可知金属框的右边恰好能到达磁场右边界，根据能量守恒定律可得此过程产生的总热量为：
此过程中电阻产生的热量为；
联立解得：
整个过程中电阻产生的热量为：
代入数据解得：
三、实验题（16分）
11．（每空2分，共6分）
（1）不需要 （2） （3）多次重复试验，测量H和x；按压中性笔时，竖直按压和水平按压时确保按压程度相同
【解析】（1）该实验得原理是先利用能量守恒，将按压后中性笔的弹性势能转化成中性笔的重力势能，再利用弹性势能完全克服了桌面的摩擦力做功从而求得动摩擦因数，实验原理可表示为
，
联立可得，因此可知该实验不需要测量当地的重力加速度，也不需要测量中性笔的质量。
（2）由（1）中，可得
12．（10分）
（l）0.400 （2）如图所示 （3）1.4 （4）无电流表内阻和电源内阻之和
【解析】（1）由图乙所示螺旋测微器的精度为0.01mm，所以金属丝的直径。
（2）在给的坐标系中先描点，再将这些点拟合成一条直线，如图所示；由电阻定律可得，，由欧姆定律可得：，所以；则图像斜率，联立并代入数据解得电阻率为：。
（3）根据图丙中关系图线纵轴截距为，代入数据解得：。
（4）根据表达式：，电流表的内阻只决定于纵截距，与图像的斜率无关，所以对电阻率的测定无影响。从纵截距看，r则是电流表的内阻与电源内阻的和。
四、解答题（40分）
l3．（10分）【解析】，；
解：在赖曼系中，氢原子由跃到，对应的波长最长设为，
则，所以：，所以：；……2分
在巴尔末系中，氢原子由跃迁到，对应的波长为，频率为，
则：，……2分
设、对应的最大动能分别为、，根据光电效应方程有：
，……2分
根据动能定理有：，……2分
14．（14分）【解析】（1）由题意，从小车启动到A、B与后壁碰撞的过程中，三者间有相对滑动，三者受力如图所示，
对，由牛顿第二定律有：
代入数据解得：，方向向前，做匀加速运动……2分
对，
由牛顿第二定律：
代入数据解得：，方向向前，做匀加速运动。……2分
（2）A、B同时到达后壁，有
且：
解得：，……2分
对车，由牛顿第二定律有：，解得：
电动机输出功率为
碰撞前瞬间的车速为：
联立以上各式并代入数据解得：，……2分
（3）碰撞后瞬间，，A、B的速率为v，因，所以碰后三者之间仍有相对滑动，三者受力如图所示，
对，方向向后，做匀减速直线运动
对，方向向后，做匀减速直线运动
对车：，因此车做匀速直线运动……2分
设经时间，A与车相对静止，则：，
A与车间相对滑动的距离为：
，得：……2分
A相对车通过的总路程：，A与车之间由于摩擦产生的内能：
代入数据解得：……2分
l5．（16分） 【解析】（1）匀速通过极板……2分
得……1分
（2）电场中偏转距离……1分
……1分
……1分
代入数据得……1分
故能进入磁场区域收集的离子个数为……1分
在偏转磁场中……1分
在磁场中偏转距离……1分
离子射出偏转电场时，对于进入磁场的左右两边界离子而言，与吞噬板左右两端相距分别为2L、，设离子恰好打到吞噬板两端，由几何关系得……1分
则……1分
（3）洛伦兹力提供向心力，……1分
上述离子全部能被吞噬板吞噬，分析可知偏转磁场为最小面积矩形时，紧贴负极板射入磁场的粒子射出磁场时，沿直线运动能恰好打在吞噬板的最左端。
设该轨迹圆心到磁场左边界的距离为a，由相似三角形的几何关系得
，
解得……2分
磁场的最小面积……1分0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.49
0.43
0.38
0.33
0.31
0.28
2.04
2.33
2.63
3.03
3.23
3.57
题号
1
2
3
4
5
6
答案
B
C
B
B
B
D
题号
7
8
9
10
答案
ABC
CD
AD
BD
命题人、审题人:高三物理备课组
注意事项:
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后，将本试题卷和答题卡一并交回。
一、单选题（本题共6小题，每小题4分，共24分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）
1.如图所示，折射率的半圆形玻璃砖置于光屏的上方，其平面到的距离为。一束单色光沿图示方向射向圆心，经玻璃砖后射到光屏上的点。现使玻璃砖绕圆心点顺时针转动，光屏上的光点的移动方向和光点离点最远距离为
A.向左移动 B.向右移动
C.向右移动 D.向左移动
2.在2023年杭州亚运会上，中国队包揽了男女链球金牌。链球投出前，链球的运动可简化为某倾斜平面内的加速圆周运动。忽略空气阻力，下列说法中正确的是
A.相同时间内速度的变化量相同B.链球受到的合外力提供向心力
C.运动员应该在点附近释放链球D.运动员应该在最高点释放链球
3.现在的智能手机大多有“双MIC降噪技术”，就是在通话时，辅助麦克风收集背景音，与主麦克风收集的声音信号相减来降低背景噪音。图甲是原理简化图，图乙是理想状态下的降噪过程，实线表示环境噪声声波，虚线表示降噪系统产生的等幅降噪声波，则下列说法正确的是
A.降噪过程应用的是声波的衍射原理
B.理想状态下，降噪声波与环境噪声声波的传播速度大小相等，波长相等
C.点处的质点经过一个周期振动所产生的路程为（为降噪声波的振幅）
D.点处的质点经过一个周期向外迁移的距离为一个波长
4.如图所示，空间存在垂直纸面向里的水平磁场，磁场上边界水平，以点为坐标原点，磁场上边界为轴，竖直向下为轴，磁感应强度大小在轴方向相同、轴方向满足为大于零的常数。边长为的单匝正方形导体线框通过轻质绝缘细线悬挂于天花板，线框质量为，通有顺时针方向的恒定电流，电流强度为，系统处于平衡状态，已知该地的重力加速度为，下列说法正确的是
A.边与边所受安培力相同
B.细线中拉力大小为
C.若仅将细线长度加长，线框始终在磁场内，则稳定后细线弹力变大
D.若仅将磁场调整为磁感应强度为的匀强磁场，方向不变，则稳定后细线中弹力为0
5.如图所示，是高速磁悬浮列车在水平长直轨道上的模拟运行图，列车由质量均为的4节车厢组成，其中1号车厢为动力车厢。列车由静止开始以额定功率运行，经过一段时间达到最大速度。列车向右运动过程中，1号车厢会受到前方空气的阻力，假设车厢碰到空气前空气的速度为0，碰到空气后空气的速度立刻与列车速度相同，已知空气密度为号车厢的迎风面积（垂直运动方向上的投影面积）为，不计其他阻力，忽略2号、3号、4号车厢受到的空气阻力。当列车由静止开始以额定功率运行到速度为最大速度的时，1号车厢对2号车厢的作用力大小为
A.B.C.D.
6.如图所示，在一水平面上放置了一个顶端固定有滑轮的斜面，物块重叠放置在斜面上，细绳的一端与物体相连，另一端通过绳子结点与相连，结点处还有两段细绳，一段连接重物，另一段用外力拉住，现让外力将物块缓慢向上运动，将由竖直拉至水平，拉动过程中始终保证夹角，且绳子始终拉直，物块和以及斜面体始终静止，则下列说法正确的是
A.绳子中的力始终减小
B.对的摩擦力一直在增大
C.斜面对的摩擦力可能一直在减小
D.地面对斜面体的摩擦力先增大后减小
二、多选题（本题共4小题，每小题5分，共20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5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）
7.如图所示是一定质量理想气体的状态变化图线。已知是等温膨胀过程，则对于图中所示的4个过程中，以下说法正确的是
A.过程气体从外界吸收热量
B.过程气体对外做功最多，内能增加也最多
C.各状态下，单位体积内的气体分子个数都相同
D.过程气体内能的减少量不可能恰好等于气体对外做的功
8.2023年春节黄金档期中我国科幻电影《流浪地球2》再获口碑、票房双丰收，极具科幻特色的“太空电梯”设定吸引了众多科幻爱好者研究的兴趣。太空电梯是从地面基座连接距离地球表面约静止轨道空间站的直立式电梯，若地球的半径近似为，下列关于太空电梯设定的说法正确的是
A.电梯轨道基座能建设在广州市
B.若发生意外，断裂在太空里的电梯部件将不会掉落到地球上
C.若电梯临时停在距离地表为的高空，其重力加速度只有地球表面的
D.登上静止轨道空间站的宇航员受到的万有引力约为地面的
9.如图所示，一倾斜的匀质圆盘绕垂直于盘面的固定对称轴以恒定的角速度转动，盘面上离转轴距离处有一小物体与圆盘始终保持相对静止。小物体质量为，与盘面间的动摩擦因数为，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，盘面与水平面的夹角为取。则下列说法正确的是
A.角速度的最大值是
B.小物体运动过程中所受的摩擦力始终指向圆心
C.取不同数值时，小物体在最高点受到的摩擦力一定随的增大而增大
D.小物体由最低点运动到最高点的过程中摩擦力所做的功为
10.一边长为、质量为的正方形金属细框，每边电阻为，置于光滑的绝缘水平桌面（纸面）上。宽度为的区域内存在方向垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度大小为，两虚线为磁场边界，在桌面上固定两条光滑长直金属导轨，导轨与磁场边界垂直，左端连接电阻，导轨电阻可忽略，金属框置于导轨上，如图所示。让金属框以初速度进人磁场。运动过程中金属框的上、下边框处处与导轨始终接触良好。下列说法正确的是
A.金属框进入磁场过程中电路的总电阻为
B.金属框进入磁场的末速度为
C.金属框能穿越磁场
D.在金属框整个运动过程中，电阻产生的热量为
三、实验题（本题共2小题，共16分）
11.（6分）某同学利用按动中性笔粗测笔杆与水平桌面间的动摩擦因数。操作步骤如下:
A.将笔尾部朝下竖直放置，紧靠光滑的竖直墙，向下按压到底，释放后中性笔向上弹起一定的高度，记录高度；
B.再将中性笔置于水平桌面上，尾部垂直竖直墙，垂直竖直墙按压中性笔到底，释放后中性笔滑行一段距离后停止运动，记录滑行的距离。
（1）除了在操作中记录的数据，要测量笔杆与水平桌面间的动摩擦因数，__________（填“需要”或“不需要”）测量中性笔的质量。
（2）动摩擦因数的表达式__________（用题目中所给的物理量的符号表示）。
（3）请至少提出一条减小实验误差的操作:___________。
12.（10分）某同学为测定电阻丝的电阻率，设计了如图甲所示的电路，电路中是一段电阻率较大、粗细均匀的电阻丝，保护电阻，电源电动势，电流表内阻忽略不计，滑片与电阻丝始终接触良好。
（1）实验中用螺旋测微器测得电阻丝的直径如图乙所示，其示数为_________。
（2）实验时闭合开关，调节滑片的位置，分别测量出每次实验中长度及对应的电流值，实验数据如表所示:
根据表中的数据，在图丙的坐标纸上作出图像，并由图线求出电阻丝的电阻率_______保留两位有效数字。
（3）根据关系图线纵轴截距的物理意义，可求得电源的内阻为_______（保留两位有效数字）。
（4）若电流表内阻不可忽略，则电流表的内阻对测量电阻丝的电阻率_______（选填“有”或“无”）影响，根据关系图线纵轴截距的物理意义可求得的是_______。
四、解答题（本题共3小题，共40分）
13.（10分）在玻尔的原子结构理论中，氢原子由高能级向低能级跃迁时能发出一系列不同频率的光，波长可以用巴尔末一里德伯公式来计算，式中为波长，为里德伯常量，分别表示氢原子跃迁前和跃迁后所处状态的量子数，对于每一个，有，。其中，赖曼系谱线是电子由的轨道跃迁到的轨道时向外辐射光子形成的，巴尔末系谱线是电子由的轨道跃迁到的轨道时向外辐射光子形成的。现用氢原子发出的光照射某种金属进行光电效应实验。若用赖曼系中波长最长的光照射时，遏止电压的大小为；若用巴尔末系中的光照射金属时，遏止电压的大小为。已知电子电荷量的大小为，真空中的光速为，里德伯常量为。试求:普朗克常量和该金属的逸出功。
14.（14分）用如图所示的装置，可以模拟货车在水平路面上的行驶，进而研究行驶过程中车厢里的货物运动情况。已知模拟小车（含遥控电动机）的质量，车厢前、后壁间距，木板的质量，长度，木板上可视为质点的物体的质量，间的动摩擦因数，木板与车厢底部（水平）间的动摩擦因数紧靠车厢前壁。现“司机”遥控小车从静止开始向右做匀加速直线运动，经过一定时间，同时与车厢后壁碰撞。设小车运动过程中所受空气和地面总的阻力恒为，重力加速度为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
（1）从小车启动到与后壁碰撞的过程中，分别求的加速度大小；
（2）与后壁碰撞前瞬间，求遥控电动机的输出功率；
（3）若碰撞后瞬间，三者速度方向不变，小车的速率变为碰前的的速率均变为碰前小车的速率，且“司机”立即关闭遥控电动机，求从开始运动到相对车静止的过程中，与车之间由于摩擦产生的内能。15.（16分）如图所示是中国科学院自主研制的磁约束核聚变实验装置中的“偏转系统”原理图。由正离子和中性粒子组成的多样性粒子束通过两极板间电场后进人偏转磁场。其中的中性粒子沿原方向运动，被接收板接收；一部分离子打到左极板，其余的进入磁场发生偏转被吞噬板吞噬并发出苂光。多样性粒子束宽度为，各组成粒子均横向均匀分布。偏转磁场为垂直纸面向外的矩形匀强磁场，磁感应强度为。已知离子的比荷为，两极板间电压为、间距为，极板长度为，吞噬板长度为并紧靠负极板。若离子和中性粒子的重力、相互作用力、极板厚度可忽略不计，则
（1）要使的离子能沿直线通过两极板间电场，可在极板间施加一垂直于纸面的匀强磁场，求的大小；
（2）若撤去极板间磁场，有个速度为的离子，能进人偏转磁场的离子全部能被吞噬板吞噬，求吞噬板上收集的离子个数及的取值范围；
（3）重新在两极板间施加一垂直于纸面的匀强磁场并调整磁感应强度大小，使的离子沿直线通过极板后进入偏转磁场，若此时磁场边界为矩形，如图所示，当时上述离子全部能被吞噬板吞噬，求偏转磁场的最小面积。
雅礼中学2024届高三月考试卷（七）
物理参考答案
一、单选题（24分）
4．B 【解析】A．根据对称，AC边与BD边所受安培力大小相等，但电流方向相反，故受的安培力相反，故A错误；B．AB边受力，根据左手定则知方向向上，CD边受力为：，方向向下，合力为：，细线中拉力大小为，故B正确；C．若仅将细线长度加长，线框始终在磁场内，根据上述分析，稳定后细线弹力不变，故C错误；D．若仅将磁场调整为磁感应强度为的匀强磁场，方向不变，则稳定后细线中弹力为，故D错误。故选B。
5．B 【解析】设动车的速度为v，动车对空气的作用力为F，根据动量定律可得
解得
当牵引力等于阻力时，速度达到最大，则
解得
当速度达到最大速度时，此时速度为
此时受到的牵引力
解得
此时受到的阻力
对整体根据牛顿第二定律
对2、3、4号车厢，根据牛顿第二定律可得
联立解得
6．D 【解析】由动态圆可知，F一直在增大，绳子的力先增大后减小，A选项错误；对C受力分析，则BC间的摩擦力一直不变，B选项错误；对BC整体受力分析可知斜面对B的摩擦力不可能一直减小，C选项错误；对BC以及斜面整体，力F在水平方向的分力先增大后减小，则地面对斜面体的摩擦力也是同样变化，D选项正确。
二、多选题（20分）
7．ABC 【解析】A．a→c过程气体体积增大，气体对外做功，a→c过程气体温度升高，内能增加，由热力学第一定律可知，气体吸收热量，故A正确；B．由图示图像可知，b、c、d、e点的体积V相等，，由查理定律，可知，a b是等温膨胀过程，则，从a到b、c、d、e过程体积变化量相同，气态对外做功，a b过程气体压强不变，a c、a d、a e过程压强减小，则a b过程气体对外做功最多，a b过程气体温度升高最大，气体内能增加最多，故B正确；C．b、c、d、e各状态下气体体积相等，分子数密度相等，即单位体积内的气体分子个数相等，故C正确；D．a→e过程气体温度降低，内能减少，气体体积增大，气体对外做功，气体内能的减少量可能等于气体对外做的功，故D错误。故选ABC。
8．CD 【解析】A．由于要与同步轨道的空间站进行连接，故太空电梯应该建立在同步卫星轨道所在的平面内，即赤道上，故A错误；B．太空电梯的设定实际为建于地球之上，由大型基座、牵引钢缆等组建连接于同步轨道的垂直电梯，实际是地表建筑物，跟随地球自转且具有相同的角速度，故其自转的角速度、线速度明显小于第一宇宙速度，故除静止轨道外的部分断裂皆因其受到的万有引力大于向心力才会掉落，电影内也有这一情节，故B错误；C．距离地表18000km的高空处，距离地心距离约为18000km+6400km，约为地球半径的3.8倍，根据万有引力定律，其重力加速度约为地球表面的，故C正确；D．静止轨道距地球表面高36000km处，该处到地心距离为42400km，约为地球半径的6.6倍，根据，引力约为地球表面的，故D正确。故选CD。
9．AD 【解析】A．当小物体随圆盘转到圆盘的最低点，所受的静摩擦力沿斜面向上达到最大时，角速度最大，由牛顿第二定律得：，代入数据解得：，故A正确；B．由于小物体做匀速圆周运动，除了水平直径上的两点之外，在圆盘面内静摩擦力的一个分力要与重力沿斜面向下的分力相平衡，另一个分力提供做圆周运动的向心力，所以小物体运动过程中所受的摩擦力不一定始终指向圆心，故B错误；C．小物体向心力的最大值为，而大于向心力最大值，故最高点，故小物体在最高点受到的摩擦力一定随的增大而减小，C错；D．小物体由最低点运动到最高点的过程中，根据动能定理得：，代入数据解得摩擦力所做的功为：，故D正确。选AD。
10．BD 【解析】金属框进入磁场的末速度为，因为导轨电阻忽略不计，此时金属框上下部分被短路，根据电路构造可知此时电路中的总电阻为：
金属框进入磁场的过程中，以水平向右为正方向，则
解得：
根据能量守恒定律可得：
根据电阻的比值关系可得此过程中电阻产生的热量为：
联立解得：
金属框完全在磁场中时，金属框的左右两边框同时切割磁感线，可等效为两个电源并联和构成回路，此时回路的为：
假设金属框的右边能够到达磁场右边界，且速度为，以水平向右为正方向，根据动量定理可得：
解得：
可知金属框的右边恰好能到达磁场右边界，根据能量守恒定律可得此过程产生的总热量为：
此过程中电阻产生的热量为；
联立解得：
整个过程中电阻产生的热量为：
代入数据解得：
三、实验题（16分）
11．（每空2分，共6分）
（1）不需要 （2） （3）多次重复试验，测量H和x；按压中性笔时，竖直按压和水平按压时确保按压程度相同
【解析】（1）该实验得原理是先利用能量守恒，将按压后中性笔的弹性势能转化成中性笔的重力势能，再利用弹性势能完全克服了桌面的摩擦力做功从而求得动摩擦因数，实验原理可表示为
，
联立可得，因此可知该实验不需要测量当地的重力加速度，也不需要测量中性笔的质量。
（2）由（1）中，可得
12．（10分）
（l）0.400 （2）如图所示 （3）1.4 （4）无电流表内阻和电源内阻之和
【解析】（1）由图乙所示螺旋测微器的精度为0.01mm，所以金属丝的直径。
（2）在给的坐标系中先描点，再将这些点拟合成一条直线，如图所示；由电阻定律可得，，由欧姆定律可得：，所以；则图像斜率，联立并代入数据解得电阻率为：。
（3）根据图丙中关系图线纵轴截距为，代入数据解得：。
（4）根据表达式：，电流表的内阻只决定于纵截距，与图像的斜率无关，所以对电阻率的测定无影响。从纵截距看，r则是电流表的内阻与电源内阻的和。
四、解答题（40分）
l3．（10分）【解析】，；
解：在赖曼系中，氢原子由跃到，对应的波长最长设为，
则，所以：，所以：；……2分
在巴尔末系中，氢原子由跃迁到，对应的波长为，频率为，
则：，……2分
设、对应的最大动能分别为、，根据光电效应方程有：
，……2分
根据动能定理有：，……2分
14．（14分）【解析】（1）由题意，从小车启动到A、B与后壁碰撞的过程中，三者间有相对滑动，三者受力如图所示，
对，由牛顿第二定律有：
代入数据解得：，方向向前，做匀加速运动……2分
对，
由牛顿第二定律：
代入数据解得：，方向向前，做匀加速运动。……2分
（2）A、B同时到达后壁，有
且：
解得：，……2分
对车，由牛顿第二定律有：，解得：
电动机输出功率为
碰撞前瞬间的车速为：
联立以上各式并代入数据解得：，……2分
（3）碰撞后瞬间，，A、B的速率为v，因，所以碰后三者之间仍有相对滑动，三者受力如图所示，
对，方向向后，做匀减速直线运动
对，方向向后，做匀减速直线运动
对车：，因此车做匀速直线运动……2分
设经时间，A与车相对静止，则：，
A与车间相对滑动的距离为：
，得：……2分
A相对车通过的总路程：，A与车之间由于摩擦产生的内能：
代入数据解得：……2分
l5．（16分） 【解析】（1）匀速通过极板……2分
得……1分
（2）电场中偏转距离……1分
……1分
……1分
代入数据得……1分
故能进入磁场区域收集的离子个数为……1分
在偏转磁场中……1分
在磁场中偏转距离……1分
离子射出偏转电场时，对于进入磁场的左右两边界离子而言，与吞噬板左右两端相距分别为2L、，设离子恰好打到吞噬板两端，由几何关系得……1分
则……1分
（3）洛伦兹力提供向心力，……1分
上述离子全部能被吞噬板吞噬，分析可知偏转磁场为最小面积矩形时，紧贴负极板射入磁场的粒子射出磁场时，沿直线运动能恰好打在吞噬板的最左端。
设该轨迹圆心到磁场左边界的距离为a，由相似三角形的几何关系得
，
解得……2分
磁场的最小面积……1分0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.49
0.43
0.38
0.33
0.31
0.28
2.04
2.33
2.63
3.03
3.23
3.57
题号
1
2
3
4
5
6
答案
B
C
B
B
B
D
题号
7
8
9
10
答案
ABC
CD
AD
BD
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