[物理]吉林省长春市2023_2024学年高三下学期质量监测(四)试卷(解析版)

这是一份[物理]吉林省长春市2023_2024学年高三下学期质量监测(四)试卷(解析版)，共16页。
2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。
3．请按照题号顺序在答题卡各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试卷上答题无效。
4．作图可先使用铅笔画出，确定后必须用黑色字迹的签字笔描黑。
5．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。
一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有错选或不答的得0分。
1. 下列物理实验中运用等效替代思想方法的是（ ）
A. 观察微小形变
B. 探究影响滑动摩擦力的因素
C. 探究力的合成规律
D. 测瞬时速度
【答案】C
【解析】A．通过液柱高度变化观察微小形变利用的是放大法，故A错误；
B．探究影响滑动摩擦力的因素，利用的是控制变量法，故B错误；
C．两个弹簧的拉力可由一个弹簧代替，体现等效替代的思想，故C正确；
D．用数字计时器和光电门测速度体现了极限思想，故D错误。故选C。
2. 夜间由于气温降低，汽车轮胎内的气体压强变低。与白天相比，夜间轮胎内的气体（ ）
A. 分子的平均动能更小B. 单位体积内分子的个数更少
C. 所有分子的运动速率都更小 D. 分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更大
【答案】A
【解析】AC．夜间气温低，分子的平均动能更小，但不是所有分子的运动速率都更小，故A正确、C错误；
BD．由于汽车轮胎内的气体压强变低，轮胎会略微被压瘪，则单位体积内分子的个数更多，分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更小，BD错误。故选A。
3. 如图，电路中红灯与绿灯均为发光二极管，弹簧下端连接一条形磁铁，磁铁沿螺线管轴线上下振动过程中，忽略空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A. 红灯与绿灯交替发光 B. 红灯与绿灯亮度不变
C. 条形磁铁振幅不变 D. 条形磁铁所受合力方向与运动方向始终相反
【答案】A
【解析】A．磁铁沿螺线管轴线上下振动过程中，由楞次定律以及二极管的导电特点可判断先是红灯亮后绿灯亮，故A正确；
B．磁铁上下振动过程中，速度在变化，通过螺线管的磁通量的变化率在变化，感应电流大小在改变，故红灯与绿灯亮度不断变化，故B错误；
C．条形磁铁做阻尼振动，振幅不断减小，故C错误；
D．条形磁铁振动过程中，若速度增大，则所受合力方向与运动方向相同，若速度减小，则所受合力方向与运动方向相反，故D错误。
故选A。
4. 如图，轻杆的一端固定在水平转轴O上，另一端固定一小球，轻杆随转轴在竖直平面内做匀速圆周运动，位置A与O等高，不计空气阻力，关于杆对球的作用力F，下列说法正确的是（ ）
A. 小球运动到最高点时，F方向竖直向上B. 小球运动到最低点时，F大于小球重力
C. 小球运动到位置A时，F方向指向圆心D. 小球运动到位置A时，F小于小球重力
【答案】B
【解析】A．设小球转动的半径为R，则小球运动到最高点时，根据牛顿第二定律
若速度大于，则F方向竖直向下，若速度小于，则F方向竖直向上，若速度等于，则F为零，故A错误；
B．小球运动到最低点时，根据牛顿第二定律有
所以
故B正确；
C．小球运动到位置A时，则有
向心力方向指向圆心，F指向斜上方，故C错误；
D．小球运动到位置A时，F大于小球的重力，故D错误。
故选B。
5. 一列简谐横波沿x轴传播，在时的波形如图所示。已知处的质点P的位移y随时间t变化的关系式为。下列说法正确的是（ ）
A. 该波沿x轴负方向传播
B. 该波的波速为12.5m/s
C. 该波遇到尺寸1m的障碍物会发生明显衍射现象
D. 该波遇到波长为5m的同种波会发生干涉现象
【答案】C
【解析】A．根据可知，质点P起振方向向上，根据同侧法，该波沿x轴正方向传播，故A错误；
B．由图知，波长
周期
波速
故B错误；
C．该波波长，遇到尺寸1m的障碍物会发生明显衍射现象，故C正确；
D．发生干涉的条件是两列波的频率相同，相位差恒定。该波遇到波长为5m的同种波不会发生干涉现象，故D错误。故选C。
6. 如图，容器中装有导电液体作为电容器的一个电极，中间的导线芯作为电容器的另一个电极，导线芯外套有绝缘管。理想电感线圈一端与导线芯连接，另一端和导电液体均接地组成LC振荡电路。现使该振荡电路产生电磁振荡，下面说法正确的是（ ）
A. 当电容器放电时，电容器储存的电场能增加
B. 当线圈中的电流增大时，线圈中的磁场能减小
C. 增加线圈的匝数，振荡电路的周期减小
D. 增加导电液体高度，振荡电路的周期增加
【答案】D
【解析】AB．当线圈中的电流增大时，电容器放电，电场能向磁场能转化，电容器储存的电场能减小，线圈中的磁场能增大，故AB错误；
C．增加线圈的匝数，则线圈自感系数增大，根据可知振荡电路的周期增大，故C错误；
D．增加导电液体高度，则介质的介电常数增大，根据可知电容器电容增大，根据可知振荡电路的周期增大，故D正确。故选D。
7. 用一质量不计的细线将质量为m的氢气球拴在车厢地板上A点，此时细线与水平面成θ=37°角，气球与固定在水平车顶上的压力传感器接触。小车静止时，细线恰好伸直但无弹力，压力传感器的示数为小球重力的0.5倍。重力加速度为g。现要保持细线方向不变而传感器示数为零，下列方法中可行的是（ ）
A. 小车向右加速运动，加速度大小为0.5g
B. 小车向左加速运动，加速度大小为0.5g
C. 小车向右减速运动，加速度大小
D. 小车向左减速运动，加速度大小为
【答案】C
【解析】静止时细线无弹力，小球受到重力mg、空气浮力f和车顶压力FN，由平衡条件得
f=mg+FN=1.5mg
即浮力与重力的合力为0.5mg，方向向上。要使传感器示数为零，则细线有拉力FT，如图所示
由等效受力图（b）可得
小车加速度大小为
方向向左。故小车可以向左加速运动，也可以向右做减速运动，C正确，ABD错误。
故选C。
8. “中国环流三号”是我国核聚变开发过程中的重要里程碑。下列关于核聚变的说法正确的是（ ）
A. 核聚变反应过程中有质量亏损
B. 核聚变的一种核反应方程为
C. 相同质量的核燃料，重核裂变比轻核聚变释放的核能更多
D. 目前核电站主要利用核聚变反应释放的能量发电
【答案】AB
【解析】A．核聚变反应过程中释放能量，根据质能方程可知核聚变反应过程中有质量亏损，故A正确；
B．核聚变的一种核反应方程为，故B正确；
C．相同质量的核燃料，轻核聚变比重核裂变释放的核能更多，故C错误；
D．目前核电站主要利用核裂变反应释放的能量发电，故D错误。故选AB。
9. 如图（a），一束光沿半圆形玻璃砖半径射到平直界面MN上，折射后分为两束单色光A和B；如图（b）所示，让A光、B光分别照射同一光电管的阴极，A光照射时恰好有光电流产生，则（ ）
A. 若用B光照射光电管阴极，一定有光电子逸出
B. 若增大入射角，A光比B光先发生全反射
C. 若A光、B光分别射向同一单缝衍射装置，B光在屏上形成的中央亮条纹较宽
D. 若A光、B光均是氢原子跃迁产生，则B光对应的氢原子跃迁前后两个能级的能量差较大
【答案】BC
【解析】A．A光偏折程度较大，则A光频率较大，A光照射时恰好有光电流产生，则A光频率恰好等于极限频率，B光频率小于极限频率，若用B光照射光电管的阴极，一定没有光电子逸出，故A错误；
B．A光偏折程度较大，折射率较大，根据
A光临界角较小，若增大入射角，A光比B光先发生全反射，故B正确；
C．A光频率较大，根据
波长较短，根据
若A光、B光分别射向同一单缝衍射装置，B光在屏上形成的中央亮条纹较宽，故C正确；
D．A光频率较大，能量较大，若A光、B光均是氢原子跃迁产生，则A光对应的氢原子跃迁前后两个能级的能量差较大，故D错误。故选BC。
10. 利用图（a）所示电路探究电容器的充、放电现象，电流传感器和电压传感器与计算机相连。图（b）中过程1和过程2表示充电过程或放电过程，实线甲和虚线乙表示或图像。下列说法正确的是（ ）
A. 甲是图像，乙是图像
B. 过程2对应的是电容器放电过程
C. 过程2中虚线乙与横轴所围面积在数值上等于电容器放电的电荷量
D. 过程2中实线甲与横轴所围面积在数值上等于电容器放电的电荷量
【答案】BD
【解析】A．当电容器充电满了后，电路中电流为零，电容器两端的电压不为零，故乙是图像，甲是图像，故A错误；
B．由图可知，过程2电容器两端的电压不断变小，可知是电容器放电过程，故B正确；
CD．甲表示的图像，根据可知过程2中实线甲与横轴所围面积在数值上等于电容器放电的电荷量，故D正确，C错误。故选BD。
二、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 某同学用如图（a）所示的向心力演示器探究向心力大小的表达式。
（1）该实验中用到实验方法是______；
A. 理想实验法B. 控制变量法C. 等效替代法
（2）某同学在探究向心力大小与轨道半径的关系时，，以长槽（左侧）标尺格数为纵坐标，短槽（右侧）标尺格数为横坐标，将所得数据描点，得到如图（b）所示的关系图像，为使图线经过坐标原点，实验前应该调节______（填装置图上结构标号）；
（3）根据图（b）______（填“能”或“不能”）得出向心力大小与轨道半径的关系。
【答案】（1）B （2）8 （3）能
【解析】【小问1详解】
在探究向心力演示器探究向心力大小的表达式的实验中，始终只有一个变量，所用方法为控制变量法。故选B。
【小问2详解】
由题图可知，右标尺格数为零时，左标尺格数不为零，实验前应该调节8，使左右两边同时为零。
【小问3详解】
根据题图可知初始时刻左边标尺比右边标尺大1个单位，将图像向下平移一个单位后，可得左边标尺始终为右边标尺的2倍，结合题意，可知可以得出向心力大小与轨道半径的关系。
12. 充电宝的电动势通常在5V左右时可以正常给手机充电，某同学想研究充电宝在不同电量下的电动势是否有明显变化，来探究其对充电效果的影响。实验前剥开充电宝连接线的外绝缘层，里面有四根导线，红色导线为充电宝正极，黑色导线为充电宝负极，其余两根导线空置不用。
（1）他先利用如图（a）所示的多用电表粗测充电宝的电动势，以下操作正确的是______；
A. 将多用电表的选择开关旋至交流电压10V挡
B. 正确选择功能后，将红表笔接触充电宝正极，黑表笔接触充电宝负极
C. 将多用电表红黑表笔直接接触，调整欧姆调零旋钮，使指针指向电阻的零刻度线
（2）该同学用如图（b）电路测量充电宝在电量不同时的电动势，作为保护电阻。电路中的电源为充电宝，调节滑动变阻器R阻值并记录对应的电流表示数I和电压表示数U，利用充电宝电量24%和52%时的数据在excel软件中绘制图像并生成关系式如图（c）和图（d）所示。下列说法正确的是______；
A. 充电宝电量24%时，其电动势约为5.03V
B. 充电宝电量52%时，其电动势约为2.63V
C. 充电宝电动势几乎跟其所储存电量的多少没有关系
（3）关于图（b）方案的实验误差说法正确的是______；
A. 因为电压表的分流作用，电动势的测量值小于真实值
B. 因为电流表的分流作用，电动势的测量值大于真实值
C. 因为电压表的分压作用，电动势的测量值小于真实值
D. 因为电流表的分压作用，电动势的测量值大于真实值
（4）实验时发现电流表坏了，于是移去电流表，同时用电阻箱替换滑动变阻器，重新连接电路图（e），以为纵坐标，以______（填或）为横坐标，得到如图（f）的图像，由图像的纵轴截距和斜率即可求出充电宝电动势和内电阻。
【答案】（1）B （2）AC （3）A （4）
【解析】【小问1详解】
充电宝的电压为直流电压，所以利用多用电表测量其电压时，选择直流电压挡测量，正确选择功能后，将红表笔接触充电宝正极，黑表笔接触充电宝负极。故选B。
【小问2详解】
A．根据图c可知充电宝电量24%时，电路中电流为0时，可得其电动势为5.0262V，约为5.03V，故A正确；
B．根据图c可知充电宝电量52%时，电路中电流为0时，可得其电动势为5.0848V，约为5.08V，故B错误；
C．根据AB选项分析可知充电宝的电动势几乎跟其所储存电量的多少没有关系，故C正确。
故选AC。
【小问3详解】
由图可知，电流表没有测量电压表的电流，所以因为电压表的分流，同一电压下，电流的测量值偏小，导致电动势的测量值小于真实值。故选A。
【小问4详解】
根据闭合电路的欧姆定律可得
整理可得
可知要得出题图所示图像，需要以横坐标。
13. 汽车工程学中将加速度随时间的变化率称为急动度k，急动度k是评判乘客是否感到舒适的重要指标。如图（a）所示为一辆汽车在启动过程中的急动度随时间变化的关系，已知汽车质量，启动过程中所受阻力，求：
（1）该汽车在0~9s内最大的牵引力F；
（2）在图（b）坐标系中画出0~9s内加速度a随时间t变化的图像（不要求写推导过程），并求出9s末汽车的速度。
【答案】（1）；（2），18m/s
【解析】（1）加速度随时间的变化率
由图像可得
时加速度最大，牵引力最大，根据牛顿第二定律
解得
（2）由题图（a）可得0~9s内加速度a随时间t变化的图像
图像与坐标围成的面积表示速度的变化量，可得9s末汽车的速度
14. 我国为了防御小行星撞击地球，计划在2030年实现一次对小行星的动能撞击。已知地球质量为M，可视为质量分布均匀的球体，引力常量为G。若一颗质量为m的小行星距离地心为r时，速度的大小，m远小于M。不考虑地球运动及其它天体的影响。
（1）如图（a），若小行星的速度方向垂直于它与地心的连线，通过分析判断该小行星能否围绕地球做圆周运动；
（2）如图（b），若小行星的速度方向沿着它与地心的连线指向地心。已知取无穷远处的引力势能为零，则小行星在距地心为r处的引力势能。设想提前发射质量为0.1m的无人飞行器，在距离地心为r处与小行星发生迎面撞击，撞击过程视为完全非弹性对心碰撞且撞击后均未解体。为彻底解除小行星对地球的威胁（碰撞后运动到距地球无穷远），求飞行器撞击小行星时的最小速度v0。
【答案】（1）见解析；（2）
【解析】（1）若小行星绕地球做匀速圆周运动，则
解得
由此可知，小行星不能围绕地球做圆周运动；
（2）根据题意，当小行星和飞行器发生完全非弹性碰撞，则有
联立可得
15. 利用磁场或电场可探测粒子的电性、荷质比，也可测定未知电场的强度，如图所示，在Oxy平面（纸面）内，在区间内存在平行y轴的匀强电场，。在的区间内存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，。一未知粒子从坐标原点与x正方向成角射入，在坐标为的P点以速度垂直磁场边界射入磁场，并从射出磁场。已知整个装置处于真空中，不计粒子重力。求：
（1）分析未知粒子的电性并求出比荷；
（2）匀强电场电场强度E的大小及左边界的值；
（3）若粒子进入磁场后受到了与速度大小成正比、方向相反的阻力，观察发现该粒子轨迹呈螺旋状并与磁场左边界相切于点（未画出）。求粒子由P点运动到Q点的时间以及坐标的值。
【答案】（1）带正电，；（2）；；（3），
【解析】（1）粒子在电场向下偏转，电场强度方向竖直向下，可知粒子带正电；
粒子在磁场中做匀速圆周运动，根据几何关系可知粒了运动的半径
根据洛伦兹力提供向心力有
可得
（2）粒子在电场中做匀变速曲线运动，水平方向
竖直方向
又
联立解得
竖直方向
解得
（3）由于阻力作用，粒子运动半径逐渐减小，取一小段时间运动可视为匀速圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力
得
即角速度为一定值，由题意知粒子从进入磁场到与磁场左边界相切时转过的弧度为，有
取一小段时间，设该时段速度与y轴负向成角（如图所示）
对粒子在x方向上由动量定理得
对整个过程，求和得
其中
则
解得