天津市南开中学2024-2025学年高三上学期第三次月考（期末）物理试卷

天津市南开中学高三物理学科第三次月考 考试时间：60分钟 本试卷分第I卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，共100分。考试结束后，将答题 卡交回。 I卷（选择题共40分） 一、单项选择题（共5题，每题5分，共25分） 1.如图甲所示，每年夏季我国多地会出现日晕现象，日晕是太阳光通过卷层云时，发生折射或反 射形成的。在天空出现的半透明薄云里，有许多飘浮在空中的六角形柱状的冰晶体，偶尔它们会 整整齐齐地垂直排列在空中，当太阳光射在一个六角形冰柱上，就会发生折射现象。设一束太阳 光射到截面为六角形的冰晶上发生折射，其光路图如图乙所示，α、b为其折射出的光线中两种单 色光，下列说法正确的是() 太阳光 冰晶 甲 Z A.在冰晶中，a光的折射率较大 B.在冰晶中，b光的传播速度较大 C.从同种玻璃中射入空气发生全反射时，a光的临界角较大 D.a、b光在真空中传播时，b光的波长较长 2.一只虫子在半径为R的半球型碗内壁沿壁缀慢上爬，若此虫子与碗壁间的最大静摩擦力的大小 为虫子所受重力的5倍，则此虫子可沿碗壁上爬至距碗底的最大高度为《) 2 A.R D. C.R D.2-5R ·2 2 试卷第1页，共8页 3.2024年3月20日，长征八号火箭成功发射，将鹊桥二号直接送入预定地月转移轨道。如图所 示，鹊桥二号在进入近月点P、远月点A的月球捕获椭圆轨道，开始绕月球飞行。经过多次轨道 控制，鹊桥二号最终进入近月点P和远月点B、周期为24小时的环月椭圆轨道。关于鹊桥二号的 说法正确的是() 郁获轨道 环月轨道 地月转移轨道 鹄桥二号 A,离开火箭时速度大于地球的第三宇宙速度 B.在捕获轨道运行的周期大于24小时 C.在捕获轨道上经过P点时，需要点火加速，才可能进入环月轨道 D.经过A点的加速度比经过B点时大 4.如图甲所示，在真空中固定的两个相同点电荷A、B关于x轴对称，它们在x轴上的Ex图像 如图乙所示（规定x轴正方向为电场强度的正方向）。若在坐标原点O由静止释放一个正点电荷 9,它将沿x轴正方向运动，不计重力。则（) E R A B 甲 乙 A.A、B带等量正电荷 B.点电荷q在x处电势能最大 C.点电荷g在x处动能最大 D.点电荷g沿x轴正向运动的最远距离为2x 5,一质量m=40kg的儿童电动汽车在水平地面上由静止开始做直线运动，一段时间内的速度随时间 变化的关系图像如图所示，0~3s内为直线，3s末功率达到额定功率，10s末电动汽车的速度达到 最大值，14s末关闭发动机，经过一段时间电动汽车停止运动。整个过程中电动汽车受到的阻力大 小恒为60N,下列说法正确的是() 试卷第2页，共8页 Ao/(m-s) 1014y1/s A.0~3s内，牵引力的大小为900N B.电动汽车的额定功率为180W C.电动汽车的最大速度为5m/s D.整个过程中，电动汽车所受阻力做的功为3750J 二、多项选择题（共3题，每题5分，共15分） 6.某发电机的模型如图所示，该发电机的线圈有30匝，线圈的总电阻为102，围成的面积为0.01m2, 图中两电表均为理想交流电表，当线圈以50/s的转速在磁感应强度大小为3W臣T的匀强磁场中匀 5π 速转动时，标称(12V,3.6W)的灯泡L恰好正常发光，下列说法正确的是() A.电流表的示数为0.3A B.电压表的示数为15V C.定值电阻R的阻值为202 D.通过灯泡L的电流方向每秒改变50次 7.如图所示在AC边界的右侧和光屏CD的上侧及光屏DE的左侧有一匀强磁场，磁感应强度为B, 磁场纵向宽度足够长，光屏DE足够长，在O点有一粒子源，打开粒子源控制装置后能够垂直于 磁场沿AC右侧180°范围内的各个方向均匀发射质量为m,电荷量为g的带电粒子，OC间、CD 间的距离均为d,t=0时刻短暂打开粒子源控制装置，在极短时间内向磁场中喷射了大量速率均 为y的带负电的粒子，粒子总数为N,速率v=9B耻，则下列说法正确的是（) m 试卷第3页，共8页 A××x上E A.CD屏上接收粒子数为 B.DE屏上接收粒子数为 2 C.最先到达DE屏的粒子在磁场中运动的时同为 6qB D.磁场中有粒于经过的区域面积为d?+π 4 8,一弹射机构的简化模型如图所示，一理想轻质弹簧左端固定在墙上，处于原长时右端到达水平 面上的O点。一滑块将弹簧右端压缩到P点，滑块与弹簧没有拴接。静止释放后，弹簧把滑块弹 开，滑块运动到O点右侧的Q点停下，已知滑块与水平面间的动摩擦因数处处相同。以O点为坐 标原点，水平向右为正方向建立x轴整个过程滑块的加速度α、动量p、动能E及滑块与弹簧组 成的系统的机械能E随位置坐标x的变化规律，符合实际的是 y4 7977777777777 B. E D 试卷第4页，共8页 Ⅱ卷（共60分） 三、实慰题（共2小题，共12分） 9、(6分)图甲是探究向心力大小与质量m、半径r、线速度ⅴ的关系的实验装置图。电动机号 动转台匀速转动，改变电动机的电压可以改变转台的转速，光电计时器可以记录转台每转一题的 时间、用一轻质细线绕过固定在转台中心的光滑小滑轮将金属块与力传惑器逹接，金属块被的束 在转台的凹槽中并只能沿半径方向移动，且跟转台之间的摩擦力忽略不计。 (1)某同学为了探究向心力与质量的关系，需要控制 两个变量保持不变 (写物理量符号即可)： (2)另一同学为了探究向心力与线速度的关系，用刻度尺测得金属块做匀速圆周运动的半径为”， 光电计时器读出转动的周期T,则线速度大小为二 (用题中所给字母表示)： FIN 10 转台 金属块 8 6 4 2 胃光电计时器 0 246810vms) 匆 之 (3)该同学多次改变转速后，记录了一系列力与对应周期的数据，并在图乙所示的坐标系中描会 出了F-y图线，若已知金属块质量m0.45g,则金属块转动的半径=m。(结果保留 两位有效数字) I0.(6分)某同学设计了如图甲所示的电路来测量一未知型号电源的电动势E和内阻，闭合开关 S后，不断改变电阻箱的电阻，记录下电阻箱电阻的阻值R和对应的电压表读数，根据读数做 出了。的变化图线如图乙所示。 UR 图甲 图乙 试卷第5页，共8页 ()若图乙中-。图线的斜率为k,纵轴的截距为b,则该电源的电动势E=一，内阻r 一。（结果用k和b表示） (2)从系统误差的角度来看，用上述实验方法测量得到电源电动势测量值真实值（圳“大于”、 “小于”或“等于”)；电源内阻的测量值真实值（填“大于”、“小于”或“等于”）。 四、计算题（共3小题，11题14分，12题16分，13题18分，共48分) 11.如图所示，一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内，导轨间距L=0.6m,左端接有阻值 R=0.82的电阻，一质量m=0.1kg,电阻r=0.12的金属棒MN放置在导轨上，整个装置处于竖 直向上的匀强磁场中，磁感应强度B=0.5T。棒在水平向右的外力作用下，由静止开始以：=2m/s 的加速度做匀加速直线运动，外力作用3s后撒去，棒继续运动一段距离后停下来，导轨足够长， 棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，棒与导轨间的接触电阻及导轨电阻 不计，求： (1)3s末，金属棒MN受到的安培力的大小： (2)撤去水平外力作用后，电阻R上产生的热量) (3)棒花匀加速过程中，通过电阻R的电荷量4： R 试卷第6页，共8页 12.如图所示，地面和固定半圆轨道面坞光滑，质量M=1kg,长L=4m的小车静.止在水平地丽 上，小车上裘面与半圆轨道最低点P的切线相平。现有一质量m=2kg,大小不计的滑块以 =6m/s的初速度滑上小车左端，带动小车向右运动。已知小车与墙壁碰撤前小车和滑块已经共 速，小车与墙壁碰撞时即被粘在墙壁上，‘滑块与小车表商的动摩擦因数4=0.2，g取10m/s2。求 777777777777777777777777777777777T (1)滑块与小车共速时的速度大小： (2)滑块与小车共速时离小车右端的距离： (3)若要滑块能沿半圆轨道运动的过程*不脱离轨道，半圆轨道的半径R的取值范围。 试卷第7而，止9而 13.核电站正常工作时，使液态金属钠在核反应堆内外循环流动，可把核裂变释放的能量传输出 去，用于发电。某校综合实践小组设计了一个项目：通过安培力驱动输送液态钠的装置。如图所 示是输送液态钠的绝缘管道，液态钠的电阻率为P(不计温度、压力对电阻率的影响)，正方形管 道截面的边长为α，在输送管道上有驱动模块和测量模块。驱动模块：在管道上长为L的部分施 加垂直于管道、磁感应强度为B的匀强磁场，在管道的上下两侧分别安装电极，并通以大小为工 的电流。测量模块：在管道的上下两端安装电极M、N,M、N两极连接由电压表（图中未画出） 改装的流量计（单位时间通过管道横截面的液体体积叫做流量），施加垂直于管道、磁感应强度 为B2的匀强磁场。当装置工作时，液态钠充满管道并沿管道匀速流动。 (1)关于测量棋块 ①比较M和N端电势的高低。 ②推导流量Q和M、N两端电压U的关系式。 (2)关于驱动模块 ①求由安培力产生的压强p。 ②当流量计示数为Q时，求驱动模块需要输入的电功率P,。 测量模块 驱动模块 液态钠 试卷第8页，共8页 天津市南开中学高三物理学科第三次月考 一、 单项选择题（共5题，每题5分，共25分） 题号 2 3 5 答案 C B 8 D 二、多项选择题（共3题，每题5分，共15分） 题号 6 7 8 答案 AB BD AC 三、实验题（共2小题，共12分） 2πr 9.(1)rv2分)(2)T 2分) (3)0.50(2分) 10.(1) 君e分) 会Q分)2) 小于(1分) 小于(1分) 四、计算题（共3小题，11题14分，12题16分，13题18分，共48分） 11.(1)0.6N:(2)1.6J:(3)3C 【详解】(1)金属棒3s的速度为v=at 代入得v=6m/s 则感应电动势为E=BLv 代入得E=1.8V 电流为1= 则安培力为F=BL 代入得F=0.6N R+r 1 (2)根据动能定理知形■-2m心 且2a=-W安 则电阻R上产生的热量为Q,=。RQa 联立并代入数据得2=1.6J R+r (3)通过电阻R的电荷量9为g=i△ 电流的平均值为7。 R+r 平均感应电动势为E40_BL 联立以上解得q=3C △t 12.(1)4m/s(2)lm (3)R≤0.24m或R≥0.6m 【详解】(1)根据牛顿第二定律：对滑块有mg=ma, 对小车有Img=Ma2 当滑块相对小车静止时，两者速度相等，即%-at=a21 由以上各式解得t=1s 此时小车的速度为y2=at=4ms (2)滑块的位移x=W- 小车的位移%=2 两者共速时，滑块离小车右端L2=L-(:一) 联立解得L2=lm 试卷第9页，共2页 (3)若滑块恰能通过最高点，设滑至最高点的速度为”m,则有mg= R 根据动能定理得-mg4,-mg2R=2m一2m心 解得R=0.24m 若滑块恰好滑至二圆弧到达T点时就停止，则滑块也能沿圆轨道运动而不脱离圆轨道。根据 动能定理得-mg4-mgR=0-m 解得R=0.6m 所以滑块不脱离圆轨道必须满足：R≤024m或R≥0.6m。 13.(1)①N端电势比M端电势高， ②g- 2)oY,@I+B2, (3)可以减小磁感应强度B或者减小电流1 a a 【详解】(1)①钠离子带正电，根据左手定则，钠离子在洛伦兹力作用下向下偏转，导致 N极聚集正电荷，可知，N端电势比M端电势高。 ②稳定后从、N两端电压为U,令钠离子电荷量为9，钠离子所受电场力为gB=g兰 洛伦滋力与电场力平衡，则有gE=8 由于单位时间通过管道横截面的液体体积叫做流量，则有Q=A口=心 △ 解将Q-尝 (2)①由于管道的上下通以大小为I的电流，导致液态钠受到的安培力为F=B, 该安培力产生的压强p一司 解得p=1 a ②驱动模块中，液态钠沿电流方向的电阻为R= 品 当流量计示数为Q时，根据上述有Q=va2 装置工作时，液态钠充满管道并沿管道匀速流动，则驱动模块输入的电功率一部分转化为电 阻R上的热功率，另一部分转化为安培力的驱动功率，则有P=IPR+B,Iv 解得=+Bg 试卷第10页，共2页