精品解析：浙江省杭州高级中学2023-2024学年高三下学期4月月考物理试题

杭州高级中学2024届高三4月月考（物理）试题卷 命题：高三物理备课组 审题：高三物理备课组 注意： 1.答题前，请务必将自己的姓名、准考证号用黑色字迹的签字笔或钢笔分别填写在试题卷和答题纸规定的位置上。 2.答题时，请按照答题纸上“注意事项”的要求，在答题纸相应的位置上规范作答，在本试题卷上的作答一律无效。 3.非选择题的答案必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔写在答题纸上相应区域内，作图时可先使用2B铅笔，确定后必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔描黑。 4.可能用到的相关参数：重力加速度g取。 一、选择题Ⅰ（本题共13小题，每小题3分，共39分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分。） 1. 在“液桥”实验中，已知表面张力大小，其中L为长度，为表面张力系数，表示不同液体表面张力大小的性质，则用国际单位制中的基本单位可表示为（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】根据题给表达式可知 根据上式可得物理量的单位为 故选D。 2. 质点是一个理想化模型,下列说法中正确的是（ ） A. 研究月球绕地球的运动轨迹时,月球不可看作质点 B. 研究刘翔110m栏比赛的跨栏技术时,其身体可看作质点 C. 研究火车通过隧道所需时间时,火车不可看作质点 D. 研究“嫦娥一号”在轨道上的飞行姿态时,“嫦娥一号”可看作质点 【答案】C 【解析】 【详解】A．研究月球绕地球的运动轨迹时，月球的大小相对于和地球之间的距离来说是很小的，可以忽略，此时月球可看作质点，故A错误； B．研究刘翔110m栏比赛的跨栏技术时，需要分析人的不同的动作，所以此时人不能看成质点，故B错误； C．研究火车通过隧道所需的时间时，火车的长度相对于隧道来说是不能忽略的，所以此时的火车不能看成质点，故C正确； D．研究“嫦娥一号”在轨道上的飞行姿态时，看的就是它的形状如何，所以不能看成质点，故D错误． 3. 如图所示，一根长1m左右的空心铝管竖直放置，把一枚磁性比较强的小圆柱形永磁体从铝管上端放入管口，圆柱直径略小于铝管的内径。让磁体从管口处由静止下落，磁体在管内运动时，没有跟铝管内壁发生摩擦。有关磁体在铝管中下落的过程，下列说法可能正确的是（　　） A. 磁体做自由落体运动 B. 磁体受到铝管中涡流的作用力方向先向上后向下 C. 磁体受到的合力方向一直向下 D. 磁体的机械能先增大后减小 【答案】C 【解析】 【详解】AB．小圆柱下落时，由于是无缝空心铝管，故会产生电磁感应，出现涡流，根据楞次定律可知会产生涡流阻力阻止小圆柱的下落。开始时，速度较小，阻力小于重力，合力向下，当速度逐渐增大时，物体所受阻力也增大，加速度减小。当考虑无限长的空心铝管时，小圆柱会先做加速度逐渐减小的加速运动，最大速度时，小圆柱所受阻力等于重力，做匀速直线运动，因此小球不可能做自由落体运动，且磁体受到铝管中涡流的作用力方向一直向上，故AB错误； C．当铝管长度有限时，小圆柱可能达不到最大速度就穿过了铝管，即该过程中小圆柱的合力方向一直向下，故C正确； D．由于一直存在涡流阻力做负功，因此小圆柱的机械能一直减小，故D错误。 故选C。 4. 图甲为挂在架子上的双层晾衣篮。上、下篮子完全相同且保持水平，每个篮子由两个质地均匀的圆形钢圈穿进网布构成，两篮通过四根等长的轻绳与钢圈的四等分点相连，上篮钢圈用另外四根等长轻绳系在挂钩上。晾衣篮的有关尺寸如图乙所示，则图甲中上、下各一根绳中的张力大小之比为（　　） A. 1：1 B. 2：1 C. 5：2 D. 5：4 【答案】C 【解析】 【详解】设一个篮子的质量为，连接下篮的绳子的拉力为，对下篮，根据平衡条件得 解得 设连接上篮的绳子的拉力为，绳子与竖直方向夹角为，对两个篮整体由平衡条件得 根据几何关系得 联立解得 则 故C正确，ABD错误。 故选C。 5. 如图所示，甲、乙、丙、丁所示是四种常见的磁场，下列分析正确的是（　　） A. 矩形线圈在甲图两异名磁极间匀速转动，可产生正弦式交流电 B. 矩形线框放置在乙图中异名磁极间所制成的磁电式电表，表盘刻度均匀 C. 图丙中相距很近的两个同名磁极之间的磁场，除边缘外，可认为是匀强磁场 D. 图丁中相距一定距离的两个平行放置的线圈通电时，其中间区域的磁场可认为是匀强磁场 【答案】D 【解析】 【详解】A．甲图中的电场是辐向磁场，无法产生正弦式交流电，A错误； B．乙图中磁电式电表的磁场，中间应该有铁芯，B错误； C．同名磁极与异名磁极间的磁场分布如图所示 可知，相距很近的两个同名磁极之间的磁场为非匀强磁场，应该是相距很近的两具异名磁极间的磁场，除边缘外，可认为是匀强磁场，C错误； D．图丁中相距一定距离的两个平行放置的线圈通同向电流，其中间区域的磁场可认为是匀强磁场，D正确。 故选D。 6. （镅）是一种半衰期长达433年的放射性金属，通过衰变释放射线而被用于烟雾探测器，其衰变方程为为释放射线中的某种粒子，Y为产生的新核），在该烟雾探测器中装有大约0.3微克的镅241，其释放的射线可以使腔内空气电离，从而在探测腔内加有低压的电极间形成微小电流。由于该种射线在空气中只能前进几厘米，一张纸就能把它挡住，因此一旦烟雾进入探测器，就会阻挡部分射线而使电流减小引发警报。关于该报警器下列说法中正确的是（　　） A. 烟雾颗粒阻挡的是由镅释放的粒子 B. 发生一次衰变所产生的新核Y的中子数比质子数多51个 C. 0.3微克的镅经过866年剩余的质量为0.075微克 D. 发生火灾环境温度升高会使的半衰期变短 【答案】BC 【解析】 【详解】A．三种射线中，射线容易使空气电离，但穿透能力最弱，在空气中只能前进几厘米，可知镅发出的是射线，则镅释放出的射线可将空气电离，从而产生电流，故A错误； B．根据质量数守恒和电荷数守恒可知，衰变产生的新核的质量数 电荷数 所以中子数为 产生的新核的中子数比质子数多 故B正确； C．已知镅的半衰期为433年，则866年是两个半衰期，剩余的质量为 故C正确； D．放射性粒子来自原子核，半衰期与外界因素无关，故D错误。 故选BC。 7. 在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一闭合金属圆环，面积为S，电阻为R。规定圆环中电流的正方向如图甲所示，磁场向上为正。当磁感应强度B随时间t按图乙变化时，下列说法正确的是（　　） A. 0~1s内感应电流的磁场在圆环圆心处的方向向上 B. 1~2s内通过圆环的感应电流的方向与图甲所示方向相反 C. 0~2s内线圈中产生的感应电动势为 D. 2~4s内线圈中产生的焦耳热为 【答案】D 【解析】 【详解】A．0~1s内磁场方向竖直向下且均匀减小，则穿过圆环的磁通量减小，由楞次定律可知，感应电流的磁场在圆环圆心处的方向向下，故A错误； B．1~2s内磁场方向竖直向上且均匀增大，则穿过圆环的磁通量增大，由楞次定律可知，感应电流的方向与图甲所示方向相同，故B错误； C．由法拉第电磁感应定律可知，0~2s内线圈中产生的感应电动势为 故C错误； D．由法拉第电磁感应定律可知，2~4s内线圈中产生的感应电动势为 2~4s内线圈中产生的焦耳热为 故D正确。 故选D。 8. 2020年7月23日，在文昌发射站发射了首颗火星探测器“天问一号”，已知火星公转半径是地球公转半径的1.5倍，天问一号发射后沿霍曼转移轨道运动，可认为地球和火星在同一平面沿同一方向绕太阳做匀速圆周运动，如图所示。则下列说法正确的是（　　） A. 地球绕太阳运动的加速度小于火星绕太阳运动的加速度 B. 探测器沿霍曼轨道飞往火星过程中做减速运动 C. 火星探测器“天问一号”的发射速度v应满足 D. 探测器沿霍曼转移轨道运动的周期为个月 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据 因为地球绕太阳的公转半径小于火星绕太阳的公转半径，则地球绕太阳运动的加速度大于火星绕太阳运动的加速度，A错误； B．探测器飞往火星过程中，引力做负功，所以速度减小，B正确； C．火星探测器“天问一号”的发射因为要脱离地球的引力，所以发射速度v应满足，C错误； D．火星绕太阳公转的半径为1.5R，地球公转半径为R，则探测器半长轴为1.25R，根据开普勒第三定律得 探测器沿霍曼转移轨道运动的周期个月，D错误。 故选B。 9. 如图所示为一半圆形的环，为半圆的水平直径，从点以水平初速抛出一个质量为的小球，经后小球落在半圆上点（图中未画出），下列判断中正确的是（　　） A. 半圆的半径为 B. 点的速度方向与水平方向夹角的正切为 C. 小球从点运动到刚落在半圆壁前一瞬时，小球动量改变了 D. 选择合适的初速度，小球可以垂直打在半圆壁上 【答案】C 【解析】 【详解】根据题意画出粒子的运动轨迹，如图所示 A．根据题意可知，小球的水平位移为 竖直位移为 由平抛运动规律可知，位移与水平方向夹角的正切值为 根据几何关系可知 则 可得 则半圆的半径为 故A错误； B．根据题意，由平抛运动规律可知，点的速度方向与水平方向夹角的正切为 故B错误； C．根据动量定理可知，小球动量改变等于重力的冲量，为 故C正确； D．当粒子垂直打在半圆壁上时，根据几何关系可知，速度与水平方向的夹角和位移与水平方向夹角的关系为 根据平抛运动规律又有 联立可知，满足此关系的和无解，则不论初速度多大，小球都不可能垂直打在半圆壁上，故D错误。 故选C。 10. 已知天然材料的折射率都为正值（）。近年来，人们针对电磁波某些频段设计的人工材料，可以使折射率为负值（），称为负折射率介质。电磁波从正折射率介质入射到负折射介质时，符合折射定律，但折射角为负，即折射线与入射线位于界面法线同侧，如图所示。点波源S发出的电磁波经一负折射率平板介质后，在另一侧成实像。如图2所示，其中直线SO垂直于介质平板，则图中画出的4条折射线（标号为1、2、3、4）之中，正确的是（　　） A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 【答案】D 【解析】 【详解】ABCD．由题，点波源S发出的电磁波经一负折射率平板介质后，折射光线与入射光线在法线的同一侧，所以不可能是光学1或2；根据光线穿过两侧平行的介质后的特点：方向与开始时的方向相同，所以光线3出介质右侧后，根据折射光线与入射光线在法线同侧这一条件，光线将无法汇聚形成实像；光线4才能满足“同侧”+“成实像”的条件，所以折射光线4可能是正确的，光线3是错误的，由以上的分析可知，ABC错误D正确。 故选D。 11. 如图所示为某景观喷泉的喷射装置结构示意图。它由竖直进水管和均匀分布在同一水平面上的多个喷嘴组成，喷嘴与进水管中心的距离均为r=0.6m，离水面的高度h=3.2m。水泵位于进水管口处，启动后，水泵从水池吸水，并将水压到喷嘴处向水平方向喷出，水在水池面上的落点与进水管中心的水平距离为R=2.2m。水泵的效率为η=80%，水泵出水口在1s内通过的水的质量为m0=10kg，重力加速度g取10m/s2，忽略水在管道和空中运动时的机械能损失。则下列错误的是（　　） A. 水从喷嘴喷出时速度的大小2m/s B. 在水从喷嘴喷出到落至水面的时间内，水泵对水做的功是320J C. 水泵输出的功率340W D. 水泵在1h内消耗的电能 【答案】B 【解析】 【详解】A．水从喷嘴水平喷出，做平抛运动，由平抛运动规律知 ， 解得 v=2m/s 选项A正确； B．在水从喷嘴喷出到落至水面的时间内，水泵对水做的功 W= 选项B错误； C．水泵对外做功，转化为水的机械能，水泵的输出功率为 其中，得 P=340W 选项C正确； D．根据，则水泵的电功率是，1h内消耗的电能为 选项D正确。 本题选错误的，故选B。 12. 在x轴正半轴和负半轴存在两种不同的介质，两波源分别在和处，分别向右、向左传播形成振幅均为的简谐横波，若两波源均只完成一次全振动后停止振动，时刻的波形图如图甲所示，已知两波源振动频率相同，到时间内P点经过的路程为，则下列说法正确的是（　　） A. 两波源的起振方向相同 B. 时的波形图如图乙所示 C. 两波相遇过程中坐标原点O上下振动 D. 波2在x轴负半轴的传播速度为 【答案】B 【解析】 【详解】A．由上、下坡法确定，波1起振方向向上，波2起振方向向下，则两波源的起振方向相反，A错误； BD．设波1的振动方程为 振幅为，到时间内P点经过的路程为，可知质点P恰好到达波峰位置，可知在时，则有 可得 在时刻，则有 可得 解得 两列波的传播速度分别为 可知恰好是一个周期，则两列波都向前传播一个波长，则分别进入对方半个波长，可知波1进入y轴右侧时波长变为4m，波2进入y轴左侧时波长变为8m，在y轴右侧两列波的波峰均在处相遇，叠加后位移为8cm，在y轴左侧两列波的波谷均在处相遇，叠加后位移为−8cm，则波形恰好是图乙的波形；由于机械波在介质中传播速度由介质本身的性质决定，因此波2在x轴负半轴的传播速度不是，B正确，D错误； C．可知在坐标原点O，总是波1的波峰与波2的波谷相遇，总是波1的波谷与波2的波峰相遇，是振动减弱点，又因为两列波的振幅相同，因此坐标原点O的位移始终是零，所以两波相遇过程中坐标原点O不会上下振动，C错误。 故选B。 13. 近几年，中国的动力电池技术快速发展，电动汽车产品迭代升级，可供消费者选择的车型和品牌也会越来越丰富，如图为蔚来的ES8车型，下列表中数据为ES8的动力系统部分数据： 蔚来ES8部分数据 前后轮输出功率 前 标准电池的能量 后 标准电池电荷量 最大扭矩 匀速行驶最大里程 加速时间 交流充电口 ，效率80％ 最高车速 直流充电口 ，效率90％ 则下列说法正确的是（　　） A. 若加速是匀加速直线运动，则汽车的加速度约为 B. 按照匀速行驶最大里程，汽车行驶过程受到平均阻力为 C. 用交流电充电，如果能保持充电电流为，则充满标准电池需要约 D. 用直流电充电，如果能保持充电电流为，则充满标准电池需要约 【答案】D 【解析】 【详解】A．由加速度定义式得 故A错误； B．汽车匀速行驶时，牵引力等于阻力，由能量守恒知 故B错误； CD．考虑能量转化 用交流电充电，充电电流为32A时，则充满标准电池需要用时 用直流电充电，充电电流为250A时，则充满标准电池需时 C错误，D正确。 故选D。 二、选择题Ⅱ（本题共2小题，每小题3分，共6分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得3分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。） 14. 下列说法中正确的是（ ） A. 当处于电谐振时，所有电磁波仍能在接收电路中产生感应电流 B. 泊松亮斑是光通过小圆孔时发生的衍射现象 C. 照相机镜头上所涂的增透膜利用了光的偏振原理 D. 液晶显示器利用光的偏振显示图像 【答案】AD 【解析】 【详解】A．当处于电谐振时，所有的电磁波仍能在接收电路中产生感应电流，只不过频率跟调谐电路固有频率相等的电磁波，在接收电路中激起的感应电流最强，故A正确； B．泊松亮斑是光通过不透明的小圆盘发生衍射时形成的，而不是圆孔衍射，故B错误； C．照相机镜头上涂有一层增透膜，增透膜利用了光薄膜干涉原理，故C错误； D．液晶显示器利用光的偏振原理显示数字，故D正确。 故选AD。 15. 用的电压对初速度为0的电子加速，然后让它们通过双缝打到屏上，得到如图所示的图样，图甲、图乙、图丙分别表示100多个电子、3000多个电子、70000多个电子通过双缝后的干涉图样，取电子的质量，电量，普朗克常量取，下列说法正确的是（　　） A. 加速后电子的物质波波长约为 B. 图丙的图样是由于电子的干涉相互作用引起的 C. 与电子、光子相联系的德布罗意波是概率波 D. 电子的物质波是用“轨迹”来描述电子的运动 【答案】AC 【解析】 【详解】A．由德布罗意波长公式可得 而动量 两式联立得 故A正确； B．根据丙图样可知，是因为电子的波动性引起的干涉图样，故B错误； C．与电子、光子相联系的德布罗意波是概率波，故C正确； D．物质波是一种概率波，没有确定的位置，在微观物理学中不可以用“轨迹”来描述粒子的运动，故D错误。 故选AC。 三、非选择题（本题共5小题，共55分） 16. 某同学借助图1所示装置验证动量守恒定律，长木板的一端垫有小木块，可以微调木板的倾斜程度，以平衡摩擦力，使两个小车均能在木板上做匀速直线运动。小车1前端贴有橡皮泥，后端与穿过打点计时器的纸带相连，接通打点计时器电源后，图1让小车1以某速度做匀速直线运动，与置于木板上静止的小车2相碰并粘在一起，之后继续做匀速直线运动。打点计时器电源频率为50Hz，得到的纸带如图2所示，已将各计数点之间的距离标在图上。 （1）图2中的数据有AB、BC、CD、DE四段，计算小车1碰撞前的速度大小应选______段，计算两车碰撞后的速度大小应选______段。 （2）若小车1的质量（含橡皮泥）为0.4kg，小车2的质量为0.2kg，根据纸带数据，碰前两小车的总动量是______kg·m/s，碰后两小车的总动量是______kg·m/s。（结果均保留三位有效数字） （3）关于实验的操作与反思，下述说法正确的是______。 A．实验中小车1必须从静止释放 B．若小车1前端没贴橡皮泥，不影响实验验证 C．上述实验装置不能验证弹性碰撞规律 【答案】 ①. BC##CB ②. DE##ED ③. 0.685 ④. 0.684 ⑤. C 【解析】 【详解】解：（1）[1]碰撞前小车1以某速度做匀速直线运动，由纸带的打点数据可知，BC段是匀速直线运动阶段，因此计算小车1碰撞前的速度大小应选BC段。 [2]两车在碰撞中，速度不稳定，两车碰撞后，以共同的速度做匀速直线运动，因此计算两车碰撞后的速度大小应选DE段。 （2）[3]打点计时器电源频率为50Hz，打点的周期为 由纸带数据，可得两车碰撞前，小车1的速度为 碰前两小车的总动量是 [4]两车碰撞后的共同速度为 碰后两小车总动量是 （3）[5] A．碰前小车1处于匀速直线运动，因小车受力平衡，因此实验中小车1要有一定的初速度，不能静止释放，静止释放小车不会运动，实验不能完成，A错误； B．若小车1前端没贴橡皮泥，两车碰撞后不能粘在一起，小车2的速度不能测得，因此会影响实验验证，B错误； C．上述实验装置两小车的碰撞是完全非弹性碰撞，碰撞中系统机械能不守恒，该装置不能验证弹性碰撞规律，C正确。 故选C。 17. 利用一段阻值约为5Ω的康铜电阻丝，测定康铜材料的电阻率。 （1）如图，用螺旋测微器测量电阻丝直径，其读数为___________mm； （2）现有电源（3V，内阻可不计、滑动变阻器（0~20Ω，额定电流2A），电压表（0~3V，内阻约3kΩ），开关和导线若干，电流表有两个量程：电流表：0~0.6A，内阻约0.125Ω；0~3A，内阻约0.025Ω；为减小测量误差，在实验中电流表量程应选用0~___________A；实验电路应采用图中的___________ “甲”或“乙”； （3）实验测得以下数据：电压表示数为，电流表示数为，电阻丝长度为、直径为，则电阻率表达式为___________； （4）图为实验所用的电流表和电压表的表头，可认为其误差为最小刻度的一半。金属材料的电阻率与温度有关，关系式为。其中，称为温度系数，为摄氏温度，为该金属0°C时的电阻率，康铜的温度系数由此可以判断，对康铜电阻率测量值影响更大的是___________。选填“电表读数误差”或“温度” 【答案】 ① 0.217mm ②. 0.6A ③. 甲 ④. ⑤. 电表读数误差 【解析】 【详解】（1）[1] 螺旋测微器固定刻度与可动刻度示数之和是螺旋测微器的示数。由图1所示螺旋测微器可知，电阻丝直径 （2）[2] 电路最大电流约为 所以电流表量程应选择0～0.6A。 [3] 由题意可知 ， 则 为了减小实验误差，电流表应采用外接法，应选择图甲所示实验电路。 （3）[4] 根据欧姆定律得 由电阻定律得 解得 （4）[5] 康铜的温度系数非常小约等于0，由电阻率与温度有的关系式可知，温度对康铜的电阻率几乎没有影响，由此可以判断，对康铜电阻率测量值影响更大的是电表读数误差。 18. 如图所示，老师带领学生表演“马德堡半球实验”。他先取出两个在碗底各焊接了铁钩的不锈钢碗，在一个碗里烧了一些纸，然后迅速把另一个碗扣上，再在碗的外面浇水，使其冷却到环境温度。用两段绳子分别钩着铁钩朝相反的方向拉，试图把两个碗拉开。当两边的人各增加到5人时，平均每人施加200N拉力，才把碗拉开。已知碗口的半径为10cm，环境温度为27℃，实验过程中碗不变形，也不漏气。大气压，绝对零度为-273℃，取3.求 （1）大气压施加在一个不锈钢碗上的压力； （2）试定性分析在碗的外面浇水使其冷却的目的； （3）请你估算两个不锈钢碗刚被扣上时，里面空气的温度是多少？ 【答案】（1）；（2）见解析；（3） 【解析】 【详解】（1）设两碗口的横截面积为S，碗口的半径为10cm，，则 （2）由于两个碗内部的气体密闭，所以可认为体积不变，在碗的外面浇水，使其冷却到环境温度，即让碗内部的气体温度降低，根据查理定律，碗内部的压强骤然降低，于是碗内外形成很大压强差，需要较大的拉力才能拉开； （3）设两个不锈钢碗刚被扣上时，里面空气的温度是t，两碗内空气的体积不变，由查理定律可知 解得 两碗内外的压强差为 设两碗口的横截面积为S，则在拉力方向碗内外的压力差为 碗口的半径为10cm,，,则 解得 19. 某校科技小组在创新大赛中设计如图所示的轨道装置，已知倾角的斜轨道长为，在轨道中点B点连接一光滑的双层圆轨道，切点B和稍错位，轨道半径，D点连接水平轨道，长为，E点离地面高度为．质量的滑块以一定初速度从A点出发，经过圆轨道从E点平抛飞出，落入放置在水平地面上高为的小桶内，小桶直径为。滑块可看作质点，圆轨道间距可忽略，滑块与斜轨道、水平轨道的动摩擦因数均为，不计空气阻力和滑块在D点的能量损失。（已知，，） （1）若滑块初速度为零，求到达B点时的速度大小； （2）若滑块的初速度，求到达圆轨道最高点C处时对轨道的压力； （3）要使滑块落入小桶内，求小桶左侧离F点的水平距离x与滑块初速度的关系。 【答案】（1）；（2），对轨道作用力竖直向上；（3），且 【解析】 【详解】（1）根据动能定理，得 解得 （2）滑块从A到C过程，根据动能定理得 解得 根据C受力分析得 解得 根据牛顿第三定律，得 对轨道作用力竖直向上。 （3）若滑块恰好通过C点，则，根据动能定理得 解得 滑块从A到E过程中，动能定理得 解得 滑块平抛运动的高度 根据 桶左端离F点最大距离 最小距离 综上可知，x与关系为 ，且 20. 如图所示，金属轮和绝缘轮，可绕各自中心金属轴和转动，和平行且水平放置，金属轮由三根金属辐条和金属环组成，轮的辐条长为4r、电阻为R，连接辐条的金属环的电阻可以忽略，三根辐条互成120°角，在图中120°的扇形区域内存在平行于轴向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，绝缘轮半径的为2r，另一半径为r的绝缘圆盘与同轴且固连在一起。一轻细绳的一端固定在边缘上的某点，在上绕足够匝数后，悬挂一质量为m的重物P。当P下落时，通过细绳带动和绕轴转动。转动过程中，、保持接触，无相对滑动。轮的轴和金属环通过导线与两平行的足够长的金属导轨连接，导轨倾角为，其上放置一质量为m、电阻为R、长度为L的金属棒EF，棒与导轨间的动摩擦因数为，轨道间存在沿斜面向下的匀强磁场，磁感应强度大小也为B，不计导线电阻。 （1）当P的速度为v时，求金属棒EF两端的电压； （2）金属棒EF刚好开始运动记为0时刻，经过时间t重物P下落高度为h，金属棒EF仍在轨道上运动，求此时金属棒EF的速度； （3）为使金属棒EF不脱离轨道，轨道的倾角满足的条件。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）在P速度为v时，转动的角速度 两盘接触点的线速度为 辐条的电动势 回路中只有一根辐射条在切割磁场相当于电源，其余两根辐射条和EF电阻并联，因此总电阻 总电流 金属棒两端电压即为路端电压 （2）对金属棒受力分析，由动量定理 又 代入可得 其中 代入可得 （3）当金属棒EF与导轨的弹力为0时，金属棒刚好要离开导轨，设此时重物P下落的速度为，此时有 又 可得 若金属棒限制在导轨上运动，设重物P可能达到的最大速度为。由功率关系 其中 代入得 要使得金属棒EF不脱离轨道，需满足 代入可得 21. 一条厚度可忽略不计的薄锌片MN长3l0，平放在x轴上，锌条右端N与（－l0，0）点对齐，用某频率的光持续照射锌条的M、N两端点，使之发生光电效应。假设光电子均以最大初动能飞出，且速度方向垂直锌条向上。在第二象限内加上水平向左的匀强电场，使M、N两处的光电子分别从y轴上的A、B两点（未画出）射入第一象限，最后在第一象限内的P点（未画出）相遇。不计电子重力及电子之间的作用。 （1）已知照射光频率为v，锌的逸出功W0，电子电荷量e，质量m，普朗克常量h，求光电子的最大出射速度的大小； （2）相遇点P到y轴的距离； （3）在第一象限直线y=yA上方区域，加上垂直xoy平面向里的匀强磁场（未画出），当M、N两处的光电子最终从磁场飞出时，求两飞出位置间的距离。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【分析】 【详解】（1）根据光电方程，有 解得 （2）由题意画M、N两处光电子运动轨迹如图所示。光电子在电场中运动时，对M点射出的光电子，x方向为 对N点射出的光电子，x方向 解得 tM=2tN 光电子在第一象限中运动中，相遇前沿x轴方向位移相等： 解得 光电子从逸出到相遇过程，沿y轴方向位移相等 解得 所以P点到x轴的距离 解得 （3） M处光电子从A点斜向上进入磁场中做匀速圆周运动，从A1点射出磁场，由几何关系得 AA1=2Rcosα 由牛顿第二定律得 其中 代入得 同理，可得 所以 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 杭州高级中学2024届高三4月月考（物理）试题卷 命题：高三物理备课组 审题：高三物理备课组 注意： 1.答题前，请务必将自己的姓名、准考证号用黑色字迹的签字笔或钢笔分别填写在试题卷和答题纸规定的位置上。 2.答题时，请按照答题纸上“注意事项”的要求，在答题纸相应的位置上规范作答，在本试题卷上的作答一律无效。 3.非选择题的答案必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔写在答题纸上相应区域内，作图时可先使用2B铅笔，确定后必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔描黑。 4.可能用到的相关参数：重力加速度g取。 一、选择题Ⅰ（本题共13小题，每小题3分，共39分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分。） 1. 在“液桥”实验中，已知表面张力大小，其中L为长度，为表面张力系数，表示不同液体表面张力大小的性质，则用国际单位制中的基本单位可表示为（　　） A. B. C. D. 2. 质点是一个理想化模型,下列说法中正确的是（ ） A. 研究月球绕地球的运动轨迹时,月球不可看作质点 B. 研究刘翔110m栏比赛的跨栏技术时,其身体可看作质点 C. 研究火车通过隧道所需的时间时,火车不可看作质点 D. 研究“嫦娥一号”在轨道上的飞行姿态时,“嫦娥一号”可看作质点 3. 如图所示，一根长1m左右的空心铝管竖直放置，把一枚磁性比较强的小圆柱形永磁体从铝管上端放入管口，圆柱直径略小于铝管的内径。让磁体从管口处由静止下落，磁体在管内运动时，没有跟铝管内壁发生摩擦。有关磁体在铝管中下落的过程，下列说法可能正确的是（　　） A. 磁体做自由落体运动 B. 磁体受到铝管中涡流的作用力方向先向上后向下 C. 磁体受到的合力方向一直向下 D. 磁体的机械能先增大后减小 4. 图甲为挂在架子上的双层晾衣篮。上、下篮子完全相同且保持水平，每个篮子由两个质地均匀的圆形钢圈穿进网布构成，两篮通过四根等长的轻绳与钢圈的四等分点相连，上篮钢圈用另外四根等长轻绳系在挂钩上。晾衣篮的有关尺寸如图乙所示，则图甲中上、下各一根绳中的张力大小之比为（　　） A. 1：1 B. 2：1 C. 5：2 D. 5：4 5. 如图所示，甲、乙、丙、丁所示是四种常见的磁场，下列分析正确的是（　　） A. 矩形线圈在甲图两异名磁极间匀速转动，可产生正弦式交流电 B. 矩形线框放置在乙图中异名磁极间所制成的磁电式电表，表盘刻度均匀 C. 图丙中相距很近的两个同名磁极之间的磁场，除边缘外，可认为是匀强磁场 D. 图丁中相距一定距离的两个平行放置的线圈通电时，其中间区域的磁场可认为是匀强磁场 6. （镅）是一种半衰期长达433年的放射性金属，通过衰变释放射线而被用于烟雾探测器，其衰变方程为为释放射线中的某种粒子，Y为产生的新核），在该烟雾探测器中装有大约0.3微克的镅241，其释放的射线可以使腔内空气电离，从而在探测腔内加有低压的电极间形成微小电流。由于该种射线在空气中只能前进几厘米，一张纸就能把它挡住，因此一旦烟雾进入探测器，就会阻挡部分射线而使电流减小引发警报。关于该报警器下列说法中正确的是（　　） A. 烟雾颗粒阻挡的是由镅释放的粒子 B. 发生一次衰变所产生的新核Y的中子数比质子数多51个 C. 0.3微克镅经过866年剩余的质量为0.075微克 D. 发生火灾环境温度升高会使的半衰期变短 7. 在竖直方向匀强磁场中，水平放置一闭合金属圆环，面积为S，电阻为R。规定圆环中电流的正方向如图甲所示，磁场向上为正。当磁感应强度B随时间t按图乙变化时，下列说法正确的是（　　） A. 0~1s内感应电流的磁场在圆环圆心处的方向向上 B. 1~2s内通过圆环的感应电流的方向与图甲所示方向相反 C. 0~2s内线圈中产生的感应电动势为 D. 2~4s内线圈中产生的焦耳热为 8. 2020年7月23日，在文昌发射站发射了首颗火星探测器“天问一号”，已知火星公转半径是地球公转半径的1.5倍，天问一号发射后沿霍曼转移轨道运动，可认为地球和火星在同一平面沿同一方向绕太阳做匀速圆周运动，如图所示。则下列说法正确的是（　　） A. 地球绕太阳运动的加速度小于火星绕太阳运动的加速度 B. 探测器沿霍曼轨道飞往火星过程中做减速运动 C. 火星探测器“天问一号”的发射速度v应满足 D. 探测器沿霍曼转移轨道运动的周期为个月 9. 如图所示为一半圆形的环，为半圆的水平直径，从点以水平初速抛出一个质量为的小球，经后小球落在半圆上点（图中未画出），下列判断中正确的是（　　） A. 半圆的半径为 B. 点的速度方向与水平方向夹角的正切为 C. 小球从点运动到刚落在半圆壁前一瞬时，小球动量改变了 D. 选择合适的初速度，小球可以垂直打在半圆壁上 10. 已知天然材料的折射率都为正值（）。近年来，人们针对电磁波某些频段设计的人工材料，可以使折射率为负值（），称为负折射率介质。电磁波从正折射率介质入射到负折射介质时，符合折射定律，但折射角为负，即折射线与入射线位于界面法线同侧，如图所示。点波源S发出的电磁波经一负折射率平板介质后，在另一侧成实像。如图2所示，其中直线SO垂直于介质平板，则图中画出的4条折射线（标号为1、2、3、4）之中，正确的是（　　） A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 11. 如图所示为某景观喷泉的喷射装置结构示意图。它由竖直进水管和均匀分布在同一水平面上的多个喷嘴组成，喷嘴与进水管中心的距离均为r=0.6m，离水面的高度h=3.2m。水泵位于进水管口处，启动后，水泵从水池吸水，并将水压到喷嘴处向水平方向喷出，水在水池面上的落点与进水管中心的水平距离为R=2.2m。水泵的效率为η=80%，水泵出水口在1s内通过的水的质量为m0=10kg，重力加速度g取10m/s2，忽略水在管道和空中运动时的机械能损失。则下列错误的是（　　） A. 水从喷嘴喷出时速度的大小2m/s B. 在水从喷嘴喷出到落至水面的时间内，水泵对水做的功是320J C. 水泵输出的功率340W D. 水泵在1h内消耗的电能 12. 在x轴正半轴和负半轴存在两种不同介质，两波源分别在和处，分别向右、向左传播形成振幅均为的简谐横波，若两波源均只完成一次全振动后停止振动，时刻的波形图如图甲所示，已知两波源振动频率相同，到时间内P点经过的路程为，则下列说法正确的是（　　） A. 两波源的起振方向相同 B. 时的波形图如图乙所示 C. 两波相遇过程中坐标原点O上下振动 D. 波2在x轴负半轴的传播速度为 13. 近几年，中国动力电池技术快速发展，电动汽车产品迭代升级，可供消费者选择的车型和品牌也会越来越丰富，如图为蔚来的ES8车型，下列表中数据为ES8的动力系统部分数据： 蔚来ES8部分数据 前后轮输出功率 前 标准电池的能量 后 标准电池电荷量 最大扭矩 匀速行驶最大里程 加速时间 交流充电口 ，效率80％ 最高车速 直流充电口 ，效率90％ 则下列说法正确的是（　　） A. 若加速是匀加速直线运动，则汽车的加速度约为 B. 按照匀速行驶最大里程，汽车行驶过程受到平均阻力为 C. 用交流电充电，如果能保持充电电流为，则充满标准电池需要约 D. 用直流电充电，如果能保持充电电流为，则充满标准电池需要约 二、选择题Ⅱ（本题共2小题，每小题3分，共6分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得3分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。） 14. 下列说法中正确是（ ） A. 当处于电谐振时，所有电磁波仍能在接收电路中产生感应电流 B. 泊松亮斑是光通过小圆孔时发生的衍射现象 C. 照相机镜头上所涂的增透膜利用了光的偏振原理 D. 液晶显示器利用光的偏振显示图像 15. 用的电压对初速度为0的电子加速，然后让它们通过双缝打到屏上，得到如图所示的图样，图甲、图乙、图丙分别表示100多个电子、3000多个电子、70000多个电子通过双缝后的干涉图样，取电子的质量，电量，普朗克常量取，下列说法正确的是（　　） A. 加速后电子的物质波波长约为 B. 图丙的图样是由于电子的干涉相互作用引起的 C. 与电子、光子相联系的德布罗意波是概率波 D. 电子的物质波是用“轨迹”来描述电子的运动 三、非选择题（本题共5小题，共55分） 16. 某同学借助图1所示装置验证动量守恒定律，长木板的一端垫有小木块，可以微调木板的倾斜程度，以平衡摩擦力，使两个小车均能在木板上做匀速直线运动。小车1前端贴有橡皮泥，后端与穿过打点计时器的纸带相连，接通打点计时器电源后，图1让小车1以某速度做匀速直线运动，与置于木板上静止的小车2相碰并粘在一起，之后继续做匀速直线运动。打点计时器电源频率为50Hz，得到的纸带如图2所示，已将各计数点之间的距离标在图上。 （1）图2中的数据有AB、BC、CD、DE四段，计算小车1碰撞前的速度大小应选______段，计算两车碰撞后的速度大小应选______段。 （2）若小车1的质量（含橡皮泥）为0.4kg，小车2的质量为0.2kg，根据纸带数据，碰前两小车的总动量是______kg·m/s，碰后两小车的总动量是______kg·m/s。（结果均保留三位有效数字） （3）关于实验的操作与反思，下述说法正确的是______。 A．实验中小车1必须从静止释放 B．若小车1前端没贴橡皮泥，不影响实验验证 C．上述实验装置不能验证弹性碰撞规律 17. 利用一段阻值约为5Ω的康铜电阻丝，测定康铜材料的电阻率。 （1）如图，用螺旋测微器测量电阻丝直径，其读数为___________mm； （2）现有电源（3V，内阻可不计、滑动变阻器（0~20Ω，额定电流2A），电压表（0~3V，内阻约3kΩ），开关和导线若干，电流表有两个量程：电流表：0~0.6A，内阻约0.125Ω；0~3A，内阻约0.025Ω；为减小测量误差，在实验中电流表量程应选用0~___________A；实验电路应采用图中的___________ “甲”或“乙”； （3）实验测得以下数据：电压表示数为，电流表示数为，电阻丝长度为、直径为，则电阻率表达式为___________； （4）图为实验所用的电流表和电压表的表头，可认为其误差为最小刻度的一半。金属材料的电阻率与温度有关，关系式为。其中，称为温度系数，为摄氏温度，为该金属0°C时的电阻率，康铜的温度系数由此可以判断，对康铜电阻率测量值影响更大的是___________。选填“电表读数误差”或“温度” 18. 如图所示，老师带领学生表演“马德堡半球实验”。他先取出两个在碗底各焊接了铁钩的不锈钢碗，在一个碗里烧了一些纸，然后迅速把另一个碗扣上，再在碗的外面浇水，使其冷却到环境温度。用两段绳子分别钩着铁钩朝相反的方向拉，试图把两个碗拉开。当两边的人各增加到5人时，平均每人施加200N拉力，才把碗拉开。已知碗口的半径为10cm，环境温度为27℃，实验过程中碗不变形，也不漏气。大气压，绝对零度为-273℃，取3.求 （1）大气压施加在一个不锈钢碗上的压力； （2）试定性分析在碗的外面浇水使其冷却的目的； （3）请你估算两个不锈钢碗刚被扣上时，里面空气的温度是多少？ 19. 某校科技小组在创新大赛中设计如图所示的轨道装置，已知倾角的斜轨道长为，在轨道中点B点连接一光滑的双层圆轨道，切点B和稍错位，轨道半径，D点连接水平轨道，长为，E点离地面高度为．质量的滑块以一定初速度从A点出发，经过圆轨道从E点平抛飞出，落入放置在水平地面上高为的小桶内，小桶直径为。滑块可看作质点，圆轨道间距可忽略，滑块与斜轨道、水平轨道的动摩擦因数均为，不计空气阻力和滑块在D点的能量损失。（已知，，） （1）若滑块初速度为零，求到达B点时的速度大小； （2）若滑块的初速度，求到达圆轨道最高点C处时对轨道的压力； （3）要使滑块落入小桶内，求小桶左侧离F点的水平距离x与滑块初速度的关系。 20. 如图所示，金属轮和绝缘轮，可绕各自中心金属轴和转动，和平行且水平放置，金属轮由三根金属辐条和金属环组成，轮的辐条长为4r、电阻为R，连接辐条的金属环的电阻可以忽略，三根辐条互成120°角，在图中120°的扇形区域内存在平行于轴向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，绝缘轮半径的为2r，另一半径为r的绝缘圆盘与同轴且固连在一起。一轻细绳的一端固定在边缘上的某点，在上绕足够匝数后，悬挂一质量为m的重物P。当P下落时，通过细绳带动和绕轴转动。转动过程中，、保持接触，无相对滑动。轮的轴和金属环通过导线与两平行的足够长的金属导轨连接，导轨倾角为，其上放置一质量为m、电阻为R、长度为L的金属棒EF，棒与导轨间的动摩擦因数为，轨道间存在沿斜面向下的匀强磁场，磁感应强度大小也为B，不计导线电阻。 （1）当P的速度为v时，求金属棒EF两端的电压； （2）金属棒EF刚好开始运动记为0时刻，经过时间t重物P下落高度为h，金属棒EF仍在轨道上运动，求此时金属棒EF的速度； （3）为使金属棒EF不脱离轨道，轨道的倾角满足的条件。 21. 一条厚度可忽略不计的薄锌片MN长3l0，平放在x轴上，锌条右端N与（－l0，0）点对齐，用某频率的光持续照射锌条的M、N两端点，使之发生光电效应。假设光电子均以最大初动能飞出，且速度方向垂直锌条向上。在第二象限内加上水平向左的匀强电场，使M、N两处的光电子分别从y轴上的A、B两点（未画出）射入第一象限，最后在第一象限内的P点（未画出）相遇。不计电子重力及电子之间的作用。 （1）已知照射光频率为v，锌的逸出功W0，电子电荷量e，质量m，普朗克常量h，求光电子的最大出射速度的大小； （2）相遇点P到y轴的距离； （3）在第一象限直线y=yA上方区域，加上垂直xoy平面向里的匀强磁场（未画出），当M、N两处的光电子最终从磁场飞出时，求两飞出位置间的距离。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $