精品解析：湖北省八市2024-2025学年高三下学期3月联考物理试卷

2024-2025学年湖北省八市高三（下）物理联考试卷（3月） 一、单选题：本大题共7小题，共28分。 1. 我国基于量子力学原理研制的超导置子计算机“祖冲之三号”是目前该领域的新标杆。量子化是量子力学的基础，下列选项中体现了量子化的是（　　） A 原子核式结构模型 B. 氢原子能级 C. 结合能 D. 质量亏损 2. 多模光纤在数据传输中起着关键作用，光纤丝是由折射率不同的内芯和外套构成。如图所示，若光信号a、b从光纤一端均以45°入射角进入光纤丝中，b光折射角为30°，a光折射角小于30°，b光在内芯与外套界面处发生全反射。则（　　） A. 内芯相对外套是光疏介质 B. 内芯对a光的折射率小于 C. 在相同条件下，b光更容易发生全反射 D. 在内芯中a光比b光的速度小 3. 如图所示为无人机给珠峰运送货物时悬停情景，设空气对货物的作用力方向总是水平，绳子的重力忽略不计，且悬停时绳子与竖直方向的夹角为θ，则（　　） A. 悬停时，绳子对货物的拉力大于对无人机的拉力 B. 若悬停时绳子突然断了，则货物将做自由落体运动 C. 悬停时，空气对无人机的作用力方向与竖直方向的夹角一定小于 D. 若无人机水平迎风加速飞行，则绳子的拉力一定比悬停时要大 4. 国家深空探测实验室预计在2030年前后实现载人登月并建设月球基地，为此成功发射了天都一号、二号两颗环月卫星负责通信和导航。如图所示，天都一号、二号在地月转移轨道 A点实施“刹车”制动，成功进入环月圆形轨道。已知环月轨道离月面高度为 h，月球质量为，月球半径为R，引力常量为。则（　　） A. 月球表面重力加速度大小为 B. 环月圆形轨道上卫星的线速度大小为 C. 环月圆形轨道上卫星的运行周期为 D. 进入环月圆形轨道前卫星在A处的速度大小等于 5. 风力发电机是将流动空气的动能转化为电能的装置。一风力发电机叶片转动时形成半径为r的圆面，某时间内风速为，风向恰好跟叶片转动的平面垂直，已知空气的密度为，若该风力发电机将此圆内的空气动能转化为电能的效率为，则（　　） A. 该发电机的发电功率为 B. 该发电机的发电功率为 C. 风对每个扇叶的作用力为 D. 风对每个扇叶的作用力为 6. 如图所示，弹簧振子竖直悬挂，小球质量为m，轻质弹簧劲度系数为k，现将小球用外力托起使弹簧刚好处于原长。t=0时刻，静止释放小球，小球在竖直面内做往复运动，不计空气阻力。规定竖直向下为正方向，已知弹簧振子的最大速度vm满足：，其中A为弹簧振子振幅；弹簧振子的周期为T。已知重力加速度为g，下图中弹簧振子的位移时间图像x-t或速度时间图像v-t正确的是（　　） A. B. C. D. 7. 如图所示， MN上方有垂直纸面向外的匀强场，一不计重力的带电粒子以初速度从随场边界MN上E点进入磁场，然后从场边界 MN上F点射出，现只改变带电粒子的入射速度，粒子都仍从 F点飞出磁场。则纸面内满足上述条件的粒子的速度矢量图可能是（　　） A. B. C. D. 二、多选题：本大题共3小题，共12分。 8. 如图所示，为定值电阻、为滑动变阻器，最大值大于的阻值，V1、V2、A为理想电表，理想变压器原线圈两端接电压为U的交流电，变压器原副线圈匝数之比为n，将的滑片从最上端向下滑动，则（　　） A. V1表的示数为U，V2表的示数为 B. A表的示数变小 C. 原线圈输入功率减小 D. 的电功率一直增大 9. 如图所示，完全相同两个斜面摆放在水平地面上，，。将小球a、b分别以不同的初速度从C点水平抛出，a球垂直打在AB斜面上时的速度大小为，b球落在BC斜面上时的速度大小为，且两球落点M、N等高，两球落在斜面上不再弹起。则（　　） A. 两球在空中运动的时间 B. C. BC与BN的长度之比为 D. a、b两球的位移大小之比为 10. 如图所示，竖直平面内有一个半径为R的圆形绝缘轨道，A、D与圆心等高，C点为圆周上的最高点，空间有一平行于轨道平面的匀强电场。在圆周上的B点，先后以大小为v0的初速度沿圆面向各个方向发射质量为m的带电小球，小球打在轨道上，其中打在D点时小球机械能最大，打在E点时小球动能最大。已知∠AOB=30°，∠EOF=45°，重力加速度为g，小球可视为质点。则有（　　） A. 小球受到的电场力大小等于mg B. 打到E点时小球的动能大小为 C. 小球打到C点时的动能可能小于B点时的动能 D. 若小球从B点以初速度大小v沿轨道内侧顺时针方向运动到C点，则 三、实验题：本大题共2小题，共16分。 11. 某同学用单摆验证机械能守恒定律并测算重力加速度，设计如下实验： （1）安装好实验装置（图甲）之前，用游标卡尺（图乙）测得金属球的直径__________； （2）安装好实验装置后，改变小球的高度，由静止释放，测得每次释放时小球距摆线悬点的竖直高度为h，小球通过光电门的时间为t，则小球通过最低点时的速度大小为__________（用题中物理量符号表示）。若小球机械能守恒，下图 t与h的函数关系图像可能正确的是__________； （3）若上述图线的斜率为k，则重力加速度表达式为__________（用题中物理量符号表示）。 12. 为测定某种材料的电阻率，设计如下实验：图（乙）为测量原理电路图，R1、R2是由长度相同、表面涂有绝缘膜（厚度不计）的电阻丝并排紧密绕制在同一根圆柱形绝缘陶瓷棒上的螺旋电阻（图甲），R1材料电阻率为ρ，R2由待测材料制成，R0为滑动变阻器，V1、V2为已知量程的电压表。请回答下列问题： （1）在闭合开关前，滑动变阻器滑片应滑到__________（选填“左端”或“右端”）。 （2）测得R1螺旋长度为l1，R2的螺旋长度为l2，两电阻的匝数相同，则制成电阻R1与R2的电阻丝的横截面之比为__________。 （3）某次测量中V1、V2表的示数分别为U1、U2，则待测电阻丝的电阻率__________（用U1、U2、l1、l2、ρ表示）。 （4）考虑V1、V2表的内阻对实验误差的影响，在电路中加了一个灵敏电流计G（图丙）来判断。闭合开关，灵敏电流计中有从a向b的微小电流，则（3）中测量结果相对于真实值__________（选填“偏大”、“不变”或“偏小”）。 四、计算题：本大题共3小题，共44分。 13. 胎压指的是汽车轮胎（如图所示）内密封气体的压强。在夏天某车胎内气体温度T1=312K时，胎压为p1=2.4atm，轮胎内气体体积为V0=15L，胎内气体可视为理想气体，忽略车胎体积变化，且车胎不漏气。 （1）在冬天，若该车胎内气体的温度为T2=273K，求此时的胎压p2； （2）当车胎内气体的温度为T2=273K时，若要将胎压提高∆p=0.5atm，现给轮胎充气，每次往轮胎内缓慢打入压强p0=1atm、温度为273K、体积∆V=1.5L的理想气体，求打气次数。 14. 如图所示，质量m=0.1kg足够长的木板紧靠水平台面边缘，上表面与台面平齐，质量为M=1kg的物块a将左端固定在竖直墙面上的轻质弹簧压缩到P点，静止释放物块a，向右滑行s=0.4m恰好停在台面边缘，弹簧已恢复原长，并与a分离。将a换成质量m=0.1kg的物块b，将弹簧仍压缩到P点由止释放，从物块b滑上木板开始，历时t=1.5s两者同时停下。已知台面、木板上表面与两物块间的动摩擦因数均为µ1=0.5，重力加速度g取10m/s2，物块均可视为质点。求： （1）物块 a 释放前，弹簧的弹性势能Ep； （2）物块b上木板时的速度大小v； （3）木板与地面之间的动摩擦因数µ2和物块b与木板上表面因摩擦产生的热量Q。 15. 如图所示，两平行金属直导轨MP、NQ的间距为L，固定在同一水平面内，直导轨左端与倾斜直导轨平滑连接，右端与半径为R的圆弧金属导轨相切于P、Q两点，MN右侧空间处于磁感应强度大小为B、方向竖直向上匀强磁场中。图中两个完全相同的导体棒a、b，质量均为 m，电阻均为 r，长度均为 L。现让a棒从距MN高度为h处静止释放，当b棒运动到PQ处时，a、b恰好速度相同。此后使a棒保持静止，同时让 b棒在外力F作用下保持速度大小不变沿圆弧导轨运动到导轨最高处，导轨与导体棒接触良好，不计导轨电阻及一切摩擦，已知重力加速度为g，求： （1）棒刚进入磁场时，a棒两端的电势差； （2）棒在水平轨道上运动过程中，通过a棒的电荷量； （3）外力F对b棒所做的功W。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2024-2025学年湖北省八市高三（下）物理联考试卷（3月） 一、单选题：本大题共7小题，共28分。 1. 我国基于量子力学原理研制超导置子计算机“祖冲之三号”是目前该领域的新标杆。量子化是量子力学的基础，下列选项中体现了量子化的是（　　） A. 原子核式结构模型 B. 氢原子能级 C. 结合能 D. 质量亏损 【答案】B 【解析】 【详解】量子化体现为不连续，根据玻尔原子模型理论可知氢原子能级不连续，轨道量子化。 故选B。 2. 多模光纤在数据传输中起着关键作用，光纤丝是由折射率不同的内芯和外套构成。如图所示，若光信号a、b从光纤一端均以45°入射角进入光纤丝中，b光折射角为30°，a光折射角小于30°，b光在内芯与外套界面处发生全反射。则（　　） A. 内芯相对外套是光疏介质 B. 内芯对a光的折射率小于 C. 在相同条件下，b光更容易发生全反射 D. 在内芯中a光比b光的速度小 【答案】D 【解析】 【详解】A．光从光密介质进入光疏介质中发生全反射，内芯相对外套是光密介质，故A错误； B．根据折射定律可知，内芯对b光的折射率为，入射角相同，折射角小，折射率较大，所以内芯对a光的折射率大于，故B错误； C．由可知，折射率越大，临界角越小，a光更容易发生全反射，故C错误； D．由可知，折射率越大，光在介质中的传播速度越小，在内芯中a光比b光的速度小，故D正确。 故选D。 3. 如图所示为无人机给珠峰运送货物时悬停的情景，设空气对货物的作用力方向总是水平，绳子的重力忽略不计，且悬停时绳子与竖直方向的夹角为θ，则（　　） A. 悬停时，绳子对货物的拉力大于对无人机的拉力 B. 若悬停时绳子突然断了，则货物将做自由落体运动 C. 悬停时，空气对无人机的作用力方向与竖直方向的夹角一定小于 D. 若无人机水平迎风加速飞行，则绳子的拉力一定比悬停时要大 【答案】D 【解析】 【详解】A．绳子张力不变，对物体和对无人机的拉力大小相等，故A错误； B．水平方向有空气作用力，绳子断后沿绳子反方向做匀加速直线运动，故B错误； C．不明确货物与无人机的质量关系，夹角无法确定，故C错误； D．绳子竖直分力不变，水平分力增大，则绳子张力增大，故D正确。 故选D。 4. 国家深空探测实验室预计在2030年前后实现载人登月并建设月球基地，为此成功发射了天都一号、二号两颗环月卫星负责通信和导航。如图所示，天都一号、二号在地月转移轨道 A点实施“刹车”制动，成功进入环月圆形轨道。已知环月轨道离月面高度为 h，月球质量为，月球半径为R，引力常量为。则（　　） A. 月球表面重力加速度大小为 B. 环月圆形轨道上卫星的线速度大小为 C. 环月圆形轨道上卫星的运行周期为 D. 进入环月圆形轨道前卫星在A处的速度大小等于 【答案】C 【解析】 【详解】A．由 可得月球表面重力加速度 故A错误； B．由 可得圆形轨道上线速度 故B错误； C．由 可得圆形轨道上周期 故C正确； D．卫星进入圆形轨道前，椭圆轨道上A处的速度大于A处圆形轨道的速度，故D错误。 故选C。 5. 风力发电机是将流动空气的动能转化为电能的装置。一风力发电机叶片转动时形成半径为r的圆面，某时间内风速为，风向恰好跟叶片转动的平面垂直，已知空气的密度为，若该风力发电机将此圆内的空气动能转化为电能的效率为，则（　　） A. 该发电机的发电功率为 B. 该发电机的发电功率为 C. 风对每个扇叶的作用力为 D. 风对每个扇叶的作用力为 【答案】B 【解析】 【详解】AB．在时间内，通过半径为r的圆面的空气的质量 动能为 空气动能转化为电能的效率为，故有 解得该发电机的发电功率 故A 错误，B正确； CD．规定速度方向为正方向，由动量定理 得叶片对空气的作用力 由牛顿第三定律风对叶片的作用力大小 由于作用后的空气的速度未知，故风对每个扇叶的作用力无法求出，故CD错误。 故选B。 6. 如图所示，弹簧振子竖直悬挂，小球质量为m，轻质弹簧劲度系数为k，现将小球用外力托起使弹簧刚好处于原长。t=0时刻，静止释放小球，小球在竖直面内做往复运动，不计空气阻力。规定竖直向下为正方向，已知弹簧振子的最大速度vm满足：，其中A为弹簧振子振幅；弹簧振子的周期为T。已知重力加速度为g，下图中弹簧振子的位移时间图像x-t或速度时间图像v-t正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】BC．根据题意可得，振幅为 由于平衡位置处速度最大，则 解得 所以从t=0时刻开始弹簧振子速度应向下先增大后向下减小，到达最低点时速度减为零，之后弹簧振子的速度向上先增大后减小为零，故B正确，C错误； AD．从t=0时刻开始弹簧振子的位移向上且不断减小，到达平衡位置，位移减为零，之后位移向下且不断增大，到达最低点时位移达到最大值A，之后位移向下减小，经过平衡位置后位移向上且增大，故AD错误。 故选B。 7. 如图所示， MN上方有垂直纸面向外的匀强场，一不计重力的带电粒子以初速度从随场边界MN上E点进入磁场，然后从场边界 MN上F点射出，现只改变带电粒子的入射速度，粒子都仍从 F点飞出磁场。则纸面内满足上述条件的粒子的速度矢量图可能是（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】粒子在磁场中的轨道半径为r，则有，解得 ，粒子离开磁场时弦长为 其中表示初速度与MN的夹角，则表示速度在垂直MN方向的分速度，此值不变。 故选B。 二、多选题：本大题共3小题，共12分。 8. 如图所示，为定值电阻、为滑动变阻器，的最大值大于的阻值，V1、V2、A为理想电表，理想变压器原线圈两端接电压为U的交流电，变压器原副线圈匝数之比为n，将的滑片从最上端向下滑动，则（　　） A. V1表的示数为U，V2表的示数为 B. A表的示数变小 C. 原线圈输入功率减小 D. 的电功率一直增大 【答案】BC 【解析】 【详解】A．设副线圈两端电压为，则，得 原副线圈两端电压均不变，表示数为定值电阻两端电压，其值小于，故A错误； B．副线圈中电阻增大，原副线圈两端电压不变，则电流减小，故B正确； C．副线圈中电阻增大，原副线圈两端电压不变，消耗功率减小，理想变压器输入功率等于输出功率，则输入功率也减小，故C正确； D．设消耗功率为，则 当滑动变阻器阻值和定值电阻阻值相等时，消耗功率最大，故D错误。 故选BC。 9. 如图所示，完全相同的两个斜面摆放在水平地面上，，。将小球a、b分别以不同的初速度从C点水平抛出，a球垂直打在AB斜面上时的速度大小为，b球落在BC斜面上时的速度大小为，且两球落点M、N等高，两球落在斜面上不再弹起。则（　　） A. 两球在空中运动的时间 B. C. BC与BN的长度之比为 D. a、b两球的位移大小之比为 【答案】BC 【解析】 【详解】A．由平抛运动竖直方向分运动自由落体运动，则，得 ，下落高度相同，则下落时间相等，故A错误； B．由可知 两球落到M、N时竖直方向的速度相同，又 ， 其中为b的速度偏转角，满足 解得，故B正确； C．又 ， 联立可知 由于时间相同，则a的水平位移是b的水平位移的2倍，则N为图中a水平位移中点，若设b的水平位移为x，则根据几何关系可得 ， 则 故N为BC五等分点，，故C正确； D．设b的水平位移为x，则a的位移为2x，竖直位移为，a的位移为 a、b两球的位移大小之比为，故D错误。 故选BC。 10. 如图所示，竖直平面内有一个半径为R的圆形绝缘轨道，A、D与圆心等高，C点为圆周上的最高点，空间有一平行于轨道平面的匀强电场。在圆周上的B点，先后以大小为v0的初速度沿圆面向各个方向发射质量为m的带电小球，小球打在轨道上，其中打在D点时小球机械能最大，打在E点时小球动能最大。已知∠AOB=30°，∠EOF=45°，重力加速度为g，小球可视为质点。则有（　　） A. 小球受到的电场力大小等于mg B. 打到E点时小球的动能大小为 C. 小球打到C点时的动能可能小于B点时的动能 D. 若小球从B点以初速度大小v沿轨道内侧顺时针方向运动到C点，则 【答案】ABD 【解析】 【详解】A．D处机械能最大则电场力方向沿AD方向，E处动能最大，则E点为等效最低点，则合力沿OE方向，所以 故A正确； B．从B到E的过程中，根据动能定理可得 解得 故B正确； C．从B到C的过程中，重力与电场力合力做正功，小球在C点速度大于在B点速度，则小球打到C点时的动能大于B点时的动能，故C错误； D．小球能通过等效最高点（E关于O的对称点）就可以通过C点，则等效最高点有 从B到最高点的过程中，根据动能定理可得 联立可得 故D正确。 故选ABD。 三、实验题：本大题共2小题，共16分。 11. 某同学用单摆验证机械能守恒定律并测算重力加速度，设计如下实验： （1）安装好实验装置（图甲）之前，用游标卡尺（图乙）测得金属球的直径__________； （2）安装好实验装置后，改变小球的高度，由静止释放，测得每次释放时小球距摆线悬点的竖直高度为h，小球通过光电门的时间为t，则小球通过最低点时的速度大小为__________（用题中物理量符号表示）。若小球机械能守恒，下图 t与h的函数关系图像可能正确的是__________； （3）若上述图线的斜率为k，则重力加速度表达式为__________（用题中物理量符号表示）。 【答案】（1） （2） ①. ②. A （3） 【解析】 【小问1详解】 由图乙知，金属球的直径 【小问2详解】 [1] 小球通过最低点时的速度大小 [2] 若小球机械能守恒，则，联立知 故选A。 【小问3详解】 由（2）知， 解得重力加速度大小 12. 为测定某种材料的电阻率，设计如下实验：图（乙）为测量原理电路图，R1、R2是由长度相同、表面涂有绝缘膜（厚度不计）的电阻丝并排紧密绕制在同一根圆柱形绝缘陶瓷棒上的螺旋电阻（图甲），R1材料电阻率为ρ，R2由待测材料制成，R0为滑动变阻器，V1、V2为已知量程的电压表。请回答下列问题： （1）在闭合开关前，滑动变阻器滑片应滑到__________（选填“左端”或“右端”）。 （2）测得R1的螺旋长度为l1，R2的螺旋长度为l2，两电阻的匝数相同，则制成电阻R1与R2的电阻丝的横截面之比为__________。 （3）某次测量中V1、V2表的示数分别为U1、U2，则待测电阻丝的电阻率__________（用U1、U2、l1、l2、ρ表示）。 （4）考虑V1、V2表的内阻对实验误差的影响，在电路中加了一个灵敏电流计G（图丙）来判断。闭合开关，灵敏电流计中有从a向b的微小电流，则（3）中测量结果相对于真实值__________（选填“偏大”、“不变”或“偏小”）。 【答案】（1）左端 （2） （3） （4）偏小 【解析】 【小问1详解】 闭合开关前，应将滑动变阻器全部接入电路，保证电路接通时电路电流最小，电路安全，故滑到左端。 【小问2详解】 根据题意可得， 而S与直径的平方成正比，故横截面积之比为。 【小问3详解】 根据欧姆定律 可知， 根据电阻定律 联立可得待测材料电阻率为 【小问4详解】 由a向b的微小电流可得 由此可知，测量结果相对于真实值偏小。 四、计算题：本大题共3小题，共44分。 13. 胎压指的是汽车轮胎（如图所示）内密封气体的压强。在夏天某车胎内气体温度T1=312K时，胎压为p1=2.4atm，轮胎内气体体积为V0=15L，胎内气体可视为理想气体，忽略车胎体积变化，且车胎不漏气。 （1）在冬天，若该车胎内气体温度为T2=273K，求此时的胎压p2； （2）当车胎内气体的温度为T2=273K时，若要将胎压提高∆p=0.5atm，现给轮胎充气，每次往轮胎内缓慢打入压强p0=1atm、温度为273K、体积∆V=1.5L的理想气体，求打气次数。 【答案】（1）2.1atm （2）5次 【解析】 【小问1详解】 胎内气体发生等容变化，有 代入数值解得 【小问2详解】 对车胎内原有气体和打入的气体，有 解得次 14. 如图所示，质量m=0.1kg足够长的木板紧靠水平台面边缘，上表面与台面平齐，质量为M=1kg的物块a将左端固定在竖直墙面上的轻质弹簧压缩到P点，静止释放物块a，向右滑行s=0.4m恰好停在台面边缘，弹簧已恢复原长，并与a分离。将a换成质量m=0.1kg的物块b，将弹簧仍压缩到P点由止释放，从物块b滑上木板开始，历时t=1.5s两者同时停下。已知台面、木板上表面与两物块间的动摩擦因数均为µ1=0.5，重力加速度g取10m/s2，物块均可视为质点。求： （1）物块 a 释放前，弹簧的弹性势能Ep； （2）物块b上木板时的速度大小v； （3）木板与地面之间的动摩擦因数µ2和物块b与木板上表面因摩擦产生的热量Q。 【答案】（1）2J （2）6m/s （3）0.2，1.5J 【解析】 【小问1详解】 对物块a和弹簧，从释放a到a停止，由能量守恒得 【小问2详解】 对物块b，从释放b到b刚滑上木板，由能量守恒得 解得 【小问3详解】 从b刚滑上木板到两者共速历时t1，对物块b有 对木板有 物块和木板共速有 共速后，对物块b与木板有， 联立以上各式得 摩擦生热， 联立以上各式得 15. 如图所示，两平行金属直导轨MP、NQ的间距为L，固定在同一水平面内，直导轨左端与倾斜直导轨平滑连接，右端与半径为R的圆弧金属导轨相切于P、Q两点，MN右侧空间处于磁感应强度大小为B、方向竖直向上匀强磁场中。图中两个完全相同的导体棒a、b，质量均为 m，电阻均为 r，长度均为 L。现让a棒从距MN高度为h处静止释放，当b棒运动到PQ处时，a、b恰好速度相同。此后使a棒保持静止，同时让 b棒在外力F作用下保持速度大小不变沿圆弧导轨运动到导轨最高处，导轨与导体棒接触良好，不计导轨电阻及一切摩擦，已知重力加速度为g，求： （1）棒刚进入磁场时，a棒两端的电势差； （2）棒在水平轨道上运动过程中，通过a棒的电荷量； （3）外力F对b棒所做的功W。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 依题意，棒进入磁场前，有 刚进入磁场时，电动势大小为 a、b棒构成回路，可得 联立，解得 【小问2详解】 、b棒在水平导轨上共速时，有 b棒中瞬时电流为I，则对b棒有 电路中流过的电荷量 联立，解得 【小问3详解】 棒在圆弧轨道上电动势大小为 其中为b棒在圆弧轨道上运动的圆心角，由能量转化守恒，外力F做的功转化为增加的重力势能和电路产生的焦耳热， 联立，解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$