河南省许昌高级中学2023-2024学年高三下学期5月月考试题 物理 （含解析）

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2023-2024学年高三下学期5月测试
物 理
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名和座位号填写在答题卡上。
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，将答案写在答题卡的相应位置上。写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
单选题（共6小题，每题4分，共24分）
1．单晶硅太阳能发电原理是光线照射到单晶硅太阳能板上，会激发电子形成电流。已知杭州西站枢纽屋顶铺设了面积为的单晶硅太阳能板，阳光照射下平均发电功率。若已知太阳的辐射总功率约，太阳与地球之间的距离约，则下列说法正确的是（　　）
A．单位面积上接收到的太阳辐射功率约200W B．一天大约可发电
C．光电的转换效率约14% D．单晶硅太阳能板发出的是交流电
2．晓丽同学利用手机上一款APP在河北某市测量地磁场的磁感应强度。在手机上建立空间直角坐标系，手机显示屏所在平面为面，如图所示。若某次测量中，测得沿x，y，z轴方向的磁感应强度分别为，、，则该处的磁感应强度大小约为（　　）
A． B． C． D．
3．如图所示，圆心为O、半径为R的半圆形玻璃砖置于水平桌面上，一束蓝光从P点垂直界面入射（）后，恰好能在玻璃砖圆形表面发生全反射，已知O、P间的距离为。不考虑玻璃砖圆形内表面反射的光线，以下说法正确的是（　　）
A．玻璃砖的折射率为
B．当入射角时，从玻璃砖射出的光线与入射光线平行
C．选择合适的入射角（），光线也可以在圆形表面发生全反射
D．在相同的情况下，红光在玻璃砖中传播的时间比蓝光长
4．“西电东送”是我国实现经济跨区域可持续快速发展的重要保证，如图为模拟远距离输电的部分测试电路。恒压交流电源、阻值为2Ω的定值电阻和理想变压器相连。变压器原副线圈匝数比为1∶3，电压表和电流表均为理想交流电表，是热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小。下列说法正确的是（ ）
A．环境温度升高时，电流表示数减小，灯泡L变暗
B．环境温度降低时，电流表示数减小，电源输出功率变大
C．电压表示数变化和电流表示数变化的关系为
D．电压表示数变化和电流表示数变化的关系为
5．北斗卫星导航系统[BeiDou（COMPASS）NavigationSatelliteSystem]是我国自主发展、独立运行的全球卫星导航系统。如图，I为地球近地卫星，II为北斗卫星导航系统中的一颗静止轨道卫星，其对地张角为。已知地球自转周期为，万有引力常量为G。下列说法正确的是（ ）
A．地球的平均密度为 B．卫星I和卫星II的加速度之比为
C．卫星I的周期为 D．卫星II的发射速度大于11.2km/s
6．如图所示，将一个轻质小定滑轮固定在天花板上，物体P和Q用不可伸长的轻绳相连，悬挂在定滑轮上，Q放置于水平地面上。现将P拉至水平位置，由静止释放，发现当连接P的细绳与竖直方向成60°时，物体Q刚好离开地面。已知重力加速度大小为g，不计摩擦和空气阻力，两物体均可视为质点，滑轮大小忽略不计。则P、Q质量之比为（ ）
A． B． C． D．
二．多选题（共4小题，每题5分，共20分。每题给出的四个选项中有多个选项符合题意，全部选对得5分，选对但不全得3分，有选错或不选得0分）
7．如图所示，左图为亚运会艺术体操比赛中中国队选手赵樾进行带操比赛的画面，某段过程中彩带的运动可简化为沿x轴方向传播的简谐横波，这列简谐横波在时的波形如右图所示。介质中处的质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为。则下列说法正确的是（ ）
A．该波沿x轴负方向传播 B．该波的传播速度为
C．时，处的质点振动位移为
D．时，处的质点振动位移为
8．如图所示，配有转盘的中式圆餐桌是我国的传统家具。质量为m的小碗（可视为质点）放在水平转盘边缘上随转盘一起由静止缓慢加速转动，若小碗与转盘以及桌面间的动摩擦因数均为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，转盘的半径为r，餐桌的半径为R，重力加速度为g，转盘与桌面的高度差不计，下列说法正确的是（　　）
A．当转盘的角速度增至时，小碗相对转盘开始滑动
B．小碗由静止到即将滑动的过程中，转盘对小碗做的功为
C．若，小碗最终会从桌面滑落
D．若小碗未滑离桌面，则R不会小于
9．如图所示，轻弹簧的一端固定在竖直墙壁上，小球A向左压缩弹簧并锁定，带有四分之一光滑圆弧轨道的滑块B静止放在A的右侧，轨道下端与水平面相切，整个装置位于足够大的光滑水平面上。某时刻解锁，小球被弹出后向右运动，经轨道上升到距水平面的最大高度为h，已知A、B的质量分别为m、3m，重力加速度为g，则下列说法正确的是（　　）
A．小球沿B的轨道上升时，A和B组成的系统动量守恒
B．弹簧锁定时的弹性势能为
C．小球不可能第二次滑上B的轨道
D．滑块B的最大动能为
10．某节能环保风力发电演示系统由风力发电机、升压变压器和用户三部分构成，简易示意图如下。t=0时刻，发电机线圈所在平面与磁场方向垂直，风轮机叶片通过升速齿轮箱带动发电机线圈以恒定的转速n转动，已知发电机线圈面积，匝数为N=100匝，内阻不计；匀强磁场的磁感应强度为。理想变压器原、副线圈的匝数比为。在用户部分电路中电表均为理想电表，D为理想二极管，定值电阻、，若电压表的示数为，则（　　）
A．发电机线圈的转速n=100r/s B．原线圈输入的功率为600W
C．电阻R1、R2上消耗的电功率之比为1:2 D．电流表的示数为5A
三．填空题（共2小题，共16分）
（8分）11．为测量某电源电动势E和内阻r，现备有下列器材：
A．待测电源 B．电流表（量程0~0.6A，内阻约为0.1Ω）
C．电压表（量程0~3.0V，内阻约为10kΩ）
D．滑动变阻器（最大阻值为10Ω，额定电流2A） E．定值电阻
F．开关、导线若干
实验电路图如图（a）所示
（1）按照（a）电路图，将图（b）中的器材实物笔画线代替导线补充完整 ；
（2）改变滑动变阻器的阻值，多次测量并记录多组U、I数据，作出图像，如图（c）所示，根据图像求得电源电动势 V，内阻 Ω。（结果均保留三位有效数字）
（3）为消除电表内阻引起的误差，采用一种改进后的“补偿”电路，如图（d）所示。
①开关，均断开，均处于接入电路最大值。
②闭合，调节，使电压表V，电流表数值合适。
③保持阻值不变，闭合，调节，使示数为零，记录电压表的示数U与电流表的示数。
④重复②、③操作测多组U、，作出图像，根据图像可测得真实的电动势E及内阻r。
在某次测量中，闭合后电压表的示数 （选填“大于”、“等于”或“小于”）闭合前电压表的示数。
（8分）12．小黄同学在暗室中用图示装置做“测定重力加速度”的实验，用到的实验器材有：分液漏斗、阀门、支架、接水盒、一根有荧光刻度的米尺、频闪仪。具体实验步骤如下：
①在分液漏斗内盛满清水，旋松阀门，让水滴以一定的频率一滴滴的落下；
②用频闪仪发出的闪光将水滴流照亮，由大到小逐渐调节频闪仪的频率，当频率为25Hz时，第一次看到一串仿佛固定不动的水滴；
③用竖直放置的米尺测得各个水滴所对应的刻度；
④处理数据，得出结论；
(1)水滴滴落的时间间隔为 s。
(2)小黄同学测得连续相邻的五个水滴之间的距离如图乙所示，根据数据计算当地重力加速度g= m/s2；D点处水滴此时的速度 m/s。（结果均保留三位有效数字）
(3)小黄同学怀疑自己的测量结果不是很符合当地的重力加速度值，于是他打开手机上的测量，利用其中的加速度传感器测出当地的重力加速度值为，你认为造成上述实验与手机加速度传感器测量有差别的原因是 （写出一种即可）。
四．计算题（共3小题，共40分）
（12分）13．如图甲所示，室内蹦床是一项深受小朋友喜爱的运动娱乐项目，其简化模型如图乙所示：竖直放置的轻弹簧，一端固定在地面上，另一端连接质量为m的木板B，质量为3m的物体A从B中央正上方高为h处由静止释放，随后A与B发生完全非弹性碰撞，一起向下运动，若A与B碰撞时间极短，碰后一起下降的最大距离为，A、B始终在同一竖直线上运动，弹簧始终在弹性限度内，不计空气阻力，重力加速度为g，求：
（1）A与B碰后瞬间的速度大小；
（2）A与B碰撞瞬间，损失的机械能；
（3）A与B碰后一起向下运动到最低点的过程中，A对B做的功。
（12分）14．如图所示，内壁光滑、高度均为2h的两个绝热气缸底部由细管连通，左侧气缸上端封闭，右侧气缸上端开口与大气相通，两气缸中面积均为S的绝热活塞M、N密闭两部分理想气体A、B。开始时，气体A、B温度均为T，活塞M、N均静止在距气缸底部h处。已知活塞M、N的质量分别为2m和m，大气压强为，重力加速度为g，细管内气体体积忽略不计。
（1）求气体A的压强；
（2）缓慢加热气体B，使其温度升至稳定时，求活塞N距气缸底部的高度；
（3）上述加热过程中，若B吸收的热量为Q，求B的内能增加量。
（16分）15．如图甲所示，曲线OP上方有沿方向的匀强电场，其场强大小为，曲线左侧有一粒子源AB，B端位于x轴上，能够持续不断地沿方向发射速度为，质量为m、电荷量为q的粒子束，这些粒子经电场偏转后均能够通过O点，已知从A点入射粒子恰好从P点进入电场，不计重力及粒子间的相互作用。
（1）写出匀强电场边界OP段的边界方程（粒子入射点的坐标y和x间的关系式）：
（2）若第四象限内存在边界平行于坐标轴的矩形匀强磁场（未画出），磁场方向垂直纸面向外。自O点射入的粒子束，经磁场偏转后均能够返回y轴，若粒子在第四象限运动时始终未离开磁场，求磁场的最小面积；
（3）若第一象限与第四象限间存在多组紧密相邻的匀强磁场和匀强电场（如图乙），电磁场边界与y轴平行，宽度均为d，长度足够长。匀强磁场，方向垂直纸面向里，匀强电场，方向沿x轴正方向，现仅考虑自A端射入的粒子，经匀强电场偏转后，恰好与y轴负方向成从O点射入，试确定该粒子将在第几个磁场区域拐弯（即速度恰好与y轴平行）。
物理答案
1．C 【详解】A．距离太阳的球面面积
单位面积上接受太阳太阳辐射的功率
故A错误；
B．若24小时都有太阳，则工作一天大约可发电
但有太阳的时间小于24小时。故B错误；
C．太阳板接收的太阳能
光电的转换放率约为
故C正确；
D．依题意，光线照射到单晶硅太阳能板上，电子定向移动形成电流。方向不变，为直流电。故D错误。
2．C 【详解】磁感应强度是矢量，根据平行四边形定则，该处的磁感应强度大小为
3．B 【详解】A．根据题意可知，当光线垂直入射时，有
所以
故A错误；
B．当入射角时，根据折射定律有
解得
光路图如图所示
根据几何关系可知，从玻璃砖射出的光线与入射光线平行，故B正确；
C．当光线垂直入射时，恰好发生全反射，选择合适的入射角（），光线在圆弧面上的入射角均小于临界角，过于光线不能在圆形表面发生全反射，故C错误；
D．在相同的情况下，若红光和蓝光传播的距离相等，由于红光的折射率较小，传播速度较大，所以红光的传播时间比蓝光短，故D错误。
4．D 【详解】A．环境温度升高时，减小，负载减小，交流电源电压不变，则原线圈电流增大，电流表示数增大，则分压增大，则原线圈电压减小，根据变压比可知，副线圈电压减小，则灯泡L变暗，故A错误；
B．同理，环境温度降低时，原线圈电流减小，电源输出功率为原线圈电流与恒压电源电压的乘积，一样减小，故B错误；
CD．原线圈电压
副线圈电压和电流为
整理可得
故
故C错误，D正确。
5．A 【详解】AC．设地球的质量为，卫星I、II的轨道半径分别为和，卫星II为同步卫星，周期为，根据开普勒第三定律可得
根据几何关系可得
可得卫星I的周期为
对卫星I，根据万有引力提供向心力可得
地球的密度
联立解得
故A正确，C错误；
B．根据
可得
可得卫星I和卫星II的加速度之比为，故B错误；
D．11.2km/s是第二宇宙速度，为逃逸出地球引力的最小发射速度，卫星II的处于地球引力场中，所以卫星II的发射速度小于11.2km/s，故D错误。
6．C 【详解】物体Q刚好离开地面，可知绳子拉力恰好等于Q的重力，根据平衡条件可得
设连接P的细绳与竖直方向成60°时速度为v，滑轮组距离P的绳子长度为l，根据动能定理可知
P的细绳与竖直方向成60°时，根据向心力表达式
联立解得
7．BD 【详解】A．根据质点P的振动方程可知时刻质点P沿轴正方向振动，根据同侧法可知该波沿x轴正方向传播，故A错误；
B．根据题意可知该波的周期
根据题图可知该波的波长
该波的传播速度为
故B正确；
CD．根据三角函数知识可知时，处的质点振动位移
故D正确，C错误。
8．BD 【详解】A．小碗即将滑动时有
解得
，
故A错误；
B．根据动能定理可得
故B正确；
C．小碗滑动后沿转盘边缘滑出，若未能滑到桌面边缘，根据牛顿第二定律可得
由
可知小碗不会从桌面边缘滑落。故C错误；
D．小碗未滑离桌面需满足
故D正确。
9．BCD 【详解】A．系统在竖直方向上合外力不为零，故动量不守恒，只是在水平方向上动量守恒，A错误；
B．设小球与B碰前的速度为，小球上升到最大高度时，A、B的共同速度为，则系统在水平方向上动量守恒
解得
由能量守恒
解得
故弹簧的弹性势能为
B正确；
C．A、B分离时，设A的速度为，B的速度为，以初速度为正方向（水平向右），由动量守恒
由能量守恒
解得
二者速度大小相等，方向相反，当A与弹簧碰后再次分离时，A、B均以相同的速度向右匀速运动，二者不可能相碰，C正确；
Ｄ．A、B分离时，滑块B的速度最大，动能最大
又因为
所以
D正确。
10．BC 【详解】A．根据理想变压器原副线圈两端的电压与匝数之比满足
所以
则发电机产生的最大电动势为
所以
故A错误；
D．因为二极管为理想二极管，电流表的示数也为有效值，所以有
解得
故D错误；
C．电阻R1的功率为
电阻R2的功率为
所以电阻R1、R2上消耗的电功率之比为1:2，故C正确；
B．原线圈输入的功率等于副线圈消耗的功率，即
故B错正确。
11． 1.80 1.10 大于
【详解】（1）[1]按照（a）电路图，将图（b）中的器材实物笔画线代替导线补充完整，如图所示
（2）[2][3]根据题意，由闭合回路欧姆定律有
结合图（c）可得
，
解得
（3）[4]在某次测量中，闭合前，设此时电压表示数为，电流表示数为，电压表内阻为，电流表内阻为，滑动变阻器接入电路阻值为；根据闭合电路欧姆定律可得
又
联立可得
保持阻值不变，闭合，调节，使示数为零，设此时电压表示数为，电流表示数为，由于示数为零，则表两端电势相等，根据闭合电路欧姆定律可得
又
联立可得
则有
可得
则在某次测量中，闭合后电压表的示数大于闭合前电压表的示数。
12．(1)0.04
(2) 9.69 2.48
(3)存在空气阻力
【详解】（1）由于频率由大到小逐渐调节，第一次看到一串仿佛固定不动的水滴，说明闪光的时间间隔等于水滴的时间间隔，闪光的频率为25Hz，因此时间间隔
故填0.04；
（2）[1]根据逐差法
故填9.69；
[2]根据匀变速直线运动的规律
故填2.48；
（3）水滴下落时要受空气阻力作用，这可能是导致实验测得数据与手机加速度传感器测量有差别的原因之一，故填存在空气阻力。
13．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）设A与B碰前瞬间速度大小为，A自由下落时，由机械能守恒定律可得
解得
A与B发生完全非弹性碰撞，根据动量守恒定律可得
解得
（2）A与B碰撞瞬间，损失的机械能
代入数据解得
（3）设A、B一同向下运动的全过程，A克服B的弹力做的功为，对A应用动能定理可得
解得
则A对B做的功为
14．（1）； （2）； （3）
【详解】（1）对活塞M、N受力分析，根据共点力平衡，有
联立解得气体A的压强为
（2）缓慢加热气体B，使其温度升至，根据盖吕萨克定律，有
活塞N距气缸底部的高度为
（3）根据热力学第一定律，在加热过程中
联立解得B的内能增加量为
15．（1）； （2）； （3）3
【详解】（1）粒子在电场E1区域做类平抛运动，则
解得
（2）设粒子经过O点的速度为v，与y轴的夹角为θ，则
由
可得
粒子在磁场中运动时，在y轴上的偏移量
y恒定，故所有粒子均击中y轴上的同一位置，即
处；在x轴上从B端射入的粒子到达的x轴上坐标的最远距离为
得磁场的最小面积
（3）粒子经过O点时与y轴负方向成角，可得粒子的速度为
设粒子在第n+1个磁场区域拐弯，则电场中共加速n次：由动能定理
可得
在y轴方向上由动量定理
可得
可得
解得
由于n只能取整数，故n只能取2，即粒子将在第3个磁场区域拐弯。

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