湖南省长沙市湖南师范大学附属中学2024-2025学年高三上学期月考卷（四）物理试卷（Word版附解析）

湖南师大附中2025届高三月考试卷（四）物理时量75分钟，满分100分。第Ⅰ卷一、单项选择题（本题共6小题，每小题4分，共24分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的）1. 光刻机利用光源发出的紫外线，将精细图投影在硅片上，再经技术处理制成芯片。为提高光刻机投影精细图的能力，在光刻胶和投影物镜之间填充液体，提高分辨率，如图所示。下列说法正确的是（ ）A. 紫外线由空气进入液体后频率升高B. 紫外线在液体和空气中传播相等的距离，在液体中所需的时间更短C. 紫外线在液体中比在空气中更容易发生衍射，能提高分辨率D. 紫外线在液体中的波长比在空气中的波长短【答案】D【解析】【详解】A．紫外线由空气进入液体，频率不变，故A错误；B．液体的折射率比空气的大，根据可知，紫外线在液体中的传播速度更小，根据，可知紫外线传播相等的距离，在液体中所需的时间更长，故B错误；CD．紫外线在液体中的传播速度更小，根据，频率f不变，则紫外线在液体中的波长比在空气中的波长短，可知紫外线在液体中比在空气中更不容易发生衍射，故C错误，D正确。故选D。2. 近日电磁弹射微重力实验装置启动试运行，该装置采用电磁弹射系统，在很短时间内将实验舱竖直向上加速到20m/s后释放。实验舱在上抛和下落回释放点过程中创造时长达4s的微重力环境，重力加速度g取10m/s2，下列说法正确的是（　　）A. 微重力环境是指实验舱受到的重力很小B. 实验舱上抛阶段处于超重状态，下落阶段处于失重状态C. 实验舱的释放点上方需要至少20m高的空间D. 实验舱在弹射阶段的加速度小于重力加速度【答案】C【解析】【详解】A．微重力环境是指实验舱处于完全失重状态，A错误；B．实验舱上抛阶段和下落阶段都处于失重状态，B错误；C．实验舱的释放点上方需要至少的高度为C正确；D．在很短时间内将实验舱竖直向上加速到20m/s后释放，所以实验舱在弹射阶段的加速度大于重力加速度，D错误。故选C3. 如图所示，“杆线摆”可以绕着固定轴来回摆动。摆球的运动轨迹被约束在一个倾斜的平面内，这相当于单摆在光滑斜面上来回摆动。轻杆水平，杆和线长均为L，重力加速度为g，摆角很小时，“杆线摆”的周期为（　　） A. B. C. D. 【答案】A【解析】【详解】由于小球绕为轴转动，摆球的运动轨迹被约束在一个倾斜的平面内，则在摆角很小时，重力沿斜面向下的分力的沿摆球摆动的切线方向的分力提供回复力，如图 “杆线摆”的摆长为小球沿虚线方向等效重力“杆线摆”的周期为故选A。4. 电鳗能够产生300~800V的瞬时电压，足以击倒成年水牛，被称为“水下发电机”。如图甲，电鳗放电时头部是负极，尾部是正极。电鳗放电瞬间周围的电场线分布可简化为图乙，P、Q之间的电势差为600V，下列说法正确的是（　　）A. 点的电场强度大小大于点的电场强度大小B. 一个质子从点移到点，电场力做功为600eV，电势能增加了600eVC. 一个质子从点由静止释放，在只受电场力的作用下，它可以沿着电场线运动到点D. 点电势比点电势低【答案】D【解析】【详解】A．点电场线分布更密集，点的电场强度大小大于点的电场强度大小，故A错误；B．点电势高，一质子从点移到点，电场力做正功600eV，电势能减小了，故B错误；C．间的电场线不是直线，电场强度方向不断改变，质子受到的电场力方向不断改变，轨迹不可能是间的电场线，故C错误；D．沿着电场线电势降低，故D正确。故选D。5. 在垂直于纸面向里的匀强磁场中有一个粒子源，可以发射不同比荷，不同速度的带正电粒子。已知所有发射出的粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径均相等。粒子源每发射一个粒子后，间隔逆时针旋转90度发射下一个粒子。发现发射的第一个粒子在回到初始位置之前和第四个粒子在回到初始位置之前在磁场中恰好相碰。若第一个粒子发射的初速度为，质量为，电荷量为，，则第四个粒子的速度为（　　）A. 2v B. 4v C. 6v D. 8v【答案】C【解析】【详解】根据题意，画出粒子的运动轨迹，如图所示 设第一个粒子的运动时间为，第4个粒子的运动时间为，则有由牛顿第二定律有解得又有可得同理可得联立可得则有由于所有发射出的粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径均相等，则有解得故选C。6. 列车由质量均为m的4节车厢组成，其中仅有1号车厢为动力车厢，如图所示。已知列车从静止开始以额定功率启动，经过一段时间t达到最大速度v。列车运动过程中，只有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。1号车厢的迎风面积（垂直运动方向上的投影面积）为S，不计其他阻力（包括地面和2、3、4车厢的空气阻力）。当列车由静止开始以额定功率运行到速度为时，下列说法正确的是（ ）A. 额定功率为B. 此时加速度为C. 此时1号车厢对2号车厢的拉力为D. 从静止启动到达到最大速度克服空气阻力所做的功为【答案】C【解析】【详解】A．当列车最大速度为时，1号列车所受的空气阻力为，对单位时间的空气分析，根据动量定理可得解得根据牛顿第二定律分析可知当速度最大时，加速度为0，即则有额定功率故A错误；BC．在速度为时，空气阻力和牵引力分别为，对列车分析，根据牛顿第二定律可得求得此时加速度对2、3、4节列车分析，拉力可得故B错误，C正确；D．从静止启动到达到最大速度根据动能定理克服空气阻力所做的功为故D错误。故选C。二、多项选择题（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. 某载人飞船发射过程可以简化为如图所示，轨道1是椭圆轨道，变轨后到圆轨道2，A点和C点分别是轨道1的远日点和近日点，B点是轨道2上与A、C共线的点，A点距地心的距离为2r，C点距地心的距离为r，则（ ） A. 飞船在轨道1上过C点的速度大于轨道2过A点的速度B. 若轨道2的速度为v，则轨道1在A点的加速度为C. 在轨道1上运行的周期与轨道2上运行周期的之比为D. 在轨道1上由C点运动到A点的过程中，由于离地高度越来越大，所以机械能逐渐增大【答案】AB【解析】【详解】A．飞船在C点所在圆轨道变轨到轨道1需要点火加速，因此可知飞船在轨道1上C点的速度大于C点所在圆轨道的速度，而根据万有引力充当向心力有可得可知轨道半径越大，线速度越小，则可知飞船在C点所在圆轨道的速度大于轨道2上的速度，由此可知飞船在轨道1上过C点的速度大于轨道2过A点的速度，故A正确；B．根据万有引力充当向心力有可得轨道2上的A点和轨道1上的A点距离球心的距离相等，而与中心天体距离相等的点加速度大小相等，则可知轨道1在A点的加速度为故B正确；C．轨道1的半长轴，轨道2的半径为，设轨道1的周期为，轨道2的周期为，根据开普勒第三定律有解得故C错误；D．在轨道1上由C点运动到A点的过程中，动能向势能转化，总的机械能守恒，故D错误。故选AB。8. 两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，两波源分别位于和处，两列波的波速均为0.2m/s，波源的振幅均为4cm，图示为时刻两列波的图像，此刻平衡位置在和的两质点刚开始振动。下列说法正确的是（ ）A. 两列波波源的起振方向相同 B. 当两列波相遇时，左边的波源振动了3sC. 平衡位置在处的质点为振动加强点 D. 时，处的质点运动的总路程为32cm【答案】BD【解析】【详解】A．波源位于处的波源起振方向为轴负方向，波源位于处的波源起振方向为轴正方向，起振方向相反，A错误；B．两列波的波速相同，时刻，两波相距所以从时刻到相遇所用时间为已知左边波的波长为周期为从左侧波源开始振动到时刻的时间为所以，当两列波相遇时，左边的波源振动的时间为B正确；C．由于两列波波速相同，所以左侧的波谷传到处时右侧波的波峰也恰好传到该点，所以平衡位置在处的质点为振动减弱点，C错误；D．右侧的波传到处的时间为之后两列波在处相遇，叠加为振动减弱点，两列波的振幅相同，所以4s之后处质点的路程为0，在时间内，左侧的波带动处质点的路程为D正确。故选BD。9. 某一电源的路端电压与电流的关系和电阻R1、R2两端的电压与电流的关系如图所示．用此电源和电阻R1、R2组成电路，R1、R2可以同时接入电路，也可以单独接入电路．下列说法正确的是( )A. 将R1、R2串联后接到电源两端时，电源的效率为75％B. 将R1、R2并联后接到电源两端时，电源效率为80％C. 为使电源输出功率最大，可将R1单独接到电源两端D. 为使电源输出功率最大，可将R2单独接到电源两端【答案】AC【解析】【详解】A．根据题图可知，电源的电动势为，内阻，根据知，两定值电阻的阻值分别为．将串联后接到电源两端时，电源的效率为故A正确；B．外电阻越大，电源的效率越高，因为并联后的电阻小于将它们串联后的电阻，可知，将并联后接到电源两端时，电源的效率小于75%，故B错误；CD．当外电阻等于电源的内阻时，电源的输出功率最大，据此可知将单独接到电源两端时，电源输出功率最大，故C正确D错误。故选AC10. 长为的绝缘轻细线一端连接质量为、电荷量为的带正电小球，另一端固定在光滑绝缘水平桌面上的点，整个空间内存在着平行于桌面的匀强电场，带电小球恰好能在桌面内沿顺时针做圆周运动，俯视图如图甲所示，为轨迹圆的一条直径。以点为起始点，小球运动过程中的电势能与小球运动的路程之间的关系如图乙所示，其中。下列说法正确的是（　　）A. 电场强度的大小为B. 从点到点电场力对小球做功为C. 小球运动过程中速度的最小值为D. 小球运动过程中所受细线拉力的最大值为【答案】AC【解析】【详解】A．由图像乙可知当小球运动时，转过的角度电势能最大，则圆周上电势能最大的位置即为该点，垂直于该点的切线方向，如下图所示即为电场线方向，小球转过的位置所在的直径与圆周的交点为同一等势面上的点（图中虚线为等势线）。可知小球转过的过程中电场强度的大小为故A正确；B．由对称性可知点的电势从点到点电场力对小球做功为故B错误；C．带电小球恰好能在桌面内沿顺时针做圆周运动，在运动到的位置取得速度的最小值，此时电场力提供小球做圆周运动的向心力，即解得故C正确；D．小球运动过程中所受细线拉力的最大值在运动到的位置取得，此时速度也最大。根据动能定理在该点处合外力提供向心力，即解得故D错误。故选AC第Ⅱ卷三、非选择题（本题共5个小题，共56分）11. 如图1为孙华和刘刚两位同学设计的一个实验装置，用来探究一定质量的小车其加速度与力的关系。其中电源为50Hz的交流电，一质量为的光滑滑轮用一轻质细杆固定在小车的前端，小车的质量为M，砂和砂桶的质量为m。 （1）此实验中正确的操作是______A．实验需要用天平测出砂和砂桶的质量mB．实验前需要将带滑轮的长木板右端垫高，以补偿阻力C．小车靠近打点计时器，应先接通电源，再释放小车D．为减小系统误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M（2）该同学在实验中得到一条纸带如图2所示，相邻计数点间有4个点未画出，打点计时器所接交流电的频率为50Hz，小车的加速度大小为______（结果保留两位有效数字）。 （3）孙华同学以小车的加速度a为纵坐标，力传感器的示数F为横坐标，画出的图线与横坐标轴的夹角为，且斜率为k，如图3所示，则小车的质量为______。 A． B． C． D． 【答案】 ①. BC##CB ②. 2.4 ③. C【解析】【详解】（1）[1] A．由题图可知，细绳上的拉力大小由传感器读出，不需要用砂和砂桶的重力代替细绳上的拉力，因此实验不需要用天平测出砂和砂桶的质量m，A错误；B．为了使小车受到的合力为力传感器示数的2倍，应平衡摩擦力，因此实验前需要将带滑轮的长木板右端垫高，以补偿阻力，B正确；C．为了充分利用纸带，获取更多的数据，实验时小车应靠近打点计时器，应先接通电源，待打点计时器打点稳定后再释放小车，C正确；D．细绳上的拉力大小由传感器读出，因此实验中不需要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M，D错误。故选BC。（2）[2]纸带上相邻计数点间有4个点未画出，打点计时器所接交流电的频率为50Hz，因此纸带上相邻两计数点间的时间间隔为由匀变速直线运动的推论，可得小车的加速度大小为（3）[3]对小车和滑轮，由牛顿第二定律可得整理可得可知图线的斜率为解得ABD错误，C正确。故选C。12. 如图为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中E是电池；和是固定电阻，是可变电阻；虚线方框内为换挡开关，A端和B端分别与两表笔相连。该多用电表有5个挡位，5个挡位分别为直流电压1V挡和5V挡，直流电流1mA挡和2.5mA挡，欧姆挡。改装后刻度盘欧姆挡“中值”为“15”。（1）某次测量时，若开关B端是与“5”相连的，则此时多用电表的挡位为______挡；若开关B端是与“1”相连的，则此时多用电表的挡位为______挡。（填题干中所给5个挡位中的一个）（2）电路中与的比值______（填“大于”“小于”或“等于”）。（3）若电池E的电动势为1.5V，当把开关B端接到位置3，短接A、B表笔进行欧姆调零后，用该挡测量一个未知电阻阻值，指针偏转到电流表G1满偏刻度的处，则该电阻的阻值为______Ω。电池E使用时间较长，电池的电动势变小、内阻变大；将两表笔短接，调节，使电流表的示数达到满偏，然后将表笔与一未知电阻连接，则该电阻的测量值______（填“大于”“小于”或“等于”）真实值。【答案】（1） ①. 直流电压5V ②. 直流电流2.5mA （2）小于 （3） ①. 500 ②. 大于【解析】【小问1详解】[1][2]与5相连时与电流计串联的电阻最大，则应为较大量程的电压表，所以为直流电压5V挡；与1相连时电流计并联的电阻最小，则为较大量程的电流表，为直流电流2.5mA挡。【小问2详解】1V挡和5V挡共用相同表头，量程之比即为电表等效内阻之比，设表头和串联后的并联值为，所以有解得所以【小问3详解】[1]由闭合电路欧姆定律由于欧姆×100Ω挡，且欧姆挡“中值”为“15”，因此则有计算可得[2]电源电动势变小、内阻变大时，欧姆表得重新调零，由于满偏电流不变，由下式电动势变小，变小，待测电阻的测量值是通过电流表的示数体现出来的，由可知当变小时，I变小，指针跟准确位置相比偏左了，欧姆表的示数变大了。13. 如图甲所示，一缸壁导热的汽缸水平放置，用活塞封闭一定量的理想气体，活塞与汽缸底部用一原长为l、劲度系数为k的轻质弹簧连接，当环境温度为时，弹簧恰处于自然状态。现缓慢将汽缸转动到开口向上竖直放置，如图乙所示，此时活塞距汽缸底部的距离为。已知外界大气压强为，活塞面积为S，忽略活塞与汽缸壁间的摩擦。求：（1）活塞质量；（2）若环境温度缓慢升高，则当弹簧恢复原长时，缸内气体的压强和温度。 【答案】（1）；（2），【解析】【详解】（1）由题意，设竖直放置后缸内气体压强为，根据波义耳定律可得解得竖直放置后，对活塞，由力平衡法可得解得（2）当弹簧恢复原长时，设缸内气体的压强为，温度为，对活塞由力平衡法可得解得由理想气体状态方程可得解得14. 如图所示，质量的木船静止在湖边附近的水面上，船面可看做水平面，并且比湖岸高出。在船尾处有一质量铁块，铁块将一端固定的轻弹簧压缩后再用细线拴住，铁块与弹簧不栓接，此时铁块到船头的距离，船头到湖岸的水平距离。将细线烧断后铁块恰好能落到湖岸上，忽略船在水中运动时受到水的阻力以及其它一切摩擦力，重力加速度。求：（1）铁块脱离木船时的瞬时速度大小；（2）木船最终的速度大小；（3）弹簧释放的弹性势能。【答案】（1） （2） （3）【解析】【小问1详解】烧断细线后，、组成的系统，合力为零，动量守恒由平均动量守恒得又解得：，铁块离开小木船后做平抛运动，在水平方向在竖直方向解得，【小问2详解】铁块与小木船相互作用时，由动量守恒得解得【小问3详解】由机械能守恒定律得解得15. 如图甲所示。真空中水平放置的平行金属板间距为d。紧邻两板右侧有一荧光屏。O点为荧光屏的中心，两板间加如图乙所示的变化电压（已知）。现有大量完全相同的带电粒子由静止开始经加速电场后。沿平行板正中间水平射入两板之间。某粒子在时刻进入两板。经过时间打在荧光屏上Р点，已知平行金属板长为L．粒子质量为m、电荷量为q。所有粒子均能从两板间射出并打在荧光屏上。不计粒子重力和粒子间相互作用。求：（1）加速电压；（2）时刻进入板间的粒子打在荧光屏上Р点与O点间的距离；（3）不同时刻进入板间的粒子打在荧光屏上的落点与O点间距的最大值与最小值之比。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】分析】【详解】（1）分析可知．甲粒子在电场中．水平方向有粒子在加速电场中．由动能定理得解得（2）．粒子在竖直方向上的加速度为时．竖直速度为，竖直位移为，粒子在竖直方向上做匀速运动．竖直位移为．粒子在竖直方向上做匀加速运动．加速度为a．时．竖直速度为．竖直位移为整个过程的竖直位移为（3）当粒子在竖直方向上．先加速后匀速时．打在荧光屏上的落点与O点间距的最大。为粒子在竖直方向上．先匀速后加速时．打在荧光屏上的落点与O点间距的最小．为则最大值与最小值之比为