2023届湖北省武汉市钢城四中高三下学期5月质量检测试题物理试题试卷

2023届湖北省武汉市钢城四中高三下学期5月质量检测试题物理试题试卷注意事项：1．答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。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、试题卷上答题无效。4．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、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1、用某单色光照射金属表面，金属表面有光电子飞出．若照射光的频率增大，强度减弱，则单位时间内飞出金属表面的光电子的A．能量增大，数量增多 B．能量减小，数量减少C．能量增大，数量减小 D．能量减小，数量增多2、2016年8月16日l时40分，我国在酒泉用长征二号丁运载火箭成功将世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”发射升空．如图所示为“墨子号”卫星在距离地球表面500km高的轨道上实现两地通信的示意图．若己知地球表面重力加速度为g，地球半径为R，则下列说法正确的是()A．工作时，两地发射和接受信号的雷达方向一直是固定的B．卫星绕地球做匀速圆周运动的速度小于7.9km/sC．可以估算出“墨子号”卫星所受到的万有引力大小D．可以估算出地球的平均密度3、有关科学发现，下列说法中正确的是（）A．查德威克在原子核人工转变的实验中发现了质子B．汤姆孙通过α粒子散射实验，发现了原子核具有一定的结构C．卢瑟福依据α粒子散射实验，提出了原子核内部存在着质子D．最近探测到13亿年前两个黑洞撞击产生的引力波是利用了激光干涉的原理4、氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线Hα、Hβ、A．HαB．同一介质对HαC．同一介质中HδD．用Hγ照射某一金属能发生光电效应，则H5、已知太阳到地球与地球到月球的距离的比值约为390，月球绕地球旋转的周期约为27天.利用上述数据以及日常的天文知识，可估算出太阳对月球与地球对月球的万有引力的比值约为A．0.2 B．2 C．20 D．2006、如图所示，左侧是半径为R的四分之一圆弧，右侧是半径为2R的一段圆弧．二者圆心在一条竖直线上，小球a、b通过一轻绳相连，二者恰好等于等高处平衡．已知，不计所有摩擦，则小球a、b的质量之比为A．3:4 B．3:5 C．4:5 D．1:2二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。7、某机车发动机的额定功率为P=3.6×106W，该机车在水平轨道上行驶时所受的阻力为f=kv（k为常数），已知机车的质量为M=2.0×105kg，机车能达到的最大速度为vm=40m/s，重力加速度g=10m/s2。则下列说法正确的是（）A．机车的速度达到最大时所受的阻力大小为9×104NB．常数k=1.0×103kg/sC．当机车以速度v=20m/s匀速行驶时，机车所受的阻力大小为1.6×104ND．当机车以速v=20m/s匀速行驶时，机车发动机的输出功率为9×105W8、如图所示，在光滑水平的平行导轨MN、HG左端接一阻值为的电阻（导轨电阻不计），两轨道之间有垂直纸面向里的匀强磁场。一电阻也为的金属杆，垂直两导轨放在轨道上。现让金属杆在外力作用下分别以速度v1、v2由图中位置1匀速运动到位置2，两次运动过程中杆与导轨接触良好，若两次运动的速度之比为，则在这两次运动中下列说法正确的是（）A．R0两端的电压之比为U1:U2＝1:2B．回路中产生的总热量之比Q1:Q2＝1:4C．外力的功率之比P1:P2＝1:2D．通过导体横截面的电荷量q1:q2＝1:19、理论表明，围绕地球转动的卫星，其机械能只与卫星的质量和轨道的长轴大小有关。如图所示，A为地球，b、c为质量相同的两颗卫星围绕地球转动的轨道形状分别为圆和椭圆，两轨道共面，P为两个轨道的交点，b的半径为R，c的长轴为2R。关于这两颗卫星，下列说法正确的是（）A．它们的周期不同 B．它们的机械能相等C．它们经过P点时的加速度不同 D．它们经过P点时的速率相同10、某种超导磁悬浮列车是利用超导体的抗磁作用使列车车体向上浮起，同时通过周期性地变换磁极方向而获得推进动力。其推进原理可以简化为如图所示的模型：PQ和MN是固定在水平地面上的两根足够长的平直导轨，导轨间分布着竖直（垂直纸面）方向等间距的匀强磁场B1和B2。二者方向相反。矩形金属框固定在实验车底部（车箱与金属框绝缘）。其中ad边宽度与磁场间隔相等。当磁场B1和B2同时以速度v沿导轨向右匀速运动时。金属框受到磁场力，并带动实验车沿导轨运动，已知金属框垂直导轨的ab边的边长L、金属框总电阻R，列车与线框的总质量m，，悬浮状态下，实验车运动时受到的阻力恒为其对地速度的K倍。则下列说法正确的是（）A．列车在运动过程中金属框中的电流方向一直不变B．列车在运动过程中金属框产生的最大电流为C．列车最后能达到的最大速度为D．列车要维持最大速度运动，它每秒钟消耗的磁场能为三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。11．（6分）某学习小组在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，除导线和开关外，可供选择的实验器材如下：A．小灯泡L，规格2.5V，1.0WB．电流表A1，量程0.6A，内阻约为1.5ΩC．电流表A2，量程3A，内阻约为0.5ΩD．电压表V1，量程3V，内阻约为3kΩE．电压表V2，量程15V，内阻约为9kΩF．滑动变阻器R1，阻值范围0~1000ΩG．滑动变阻器R2，阻值范围0~5ΩH．学生电源4V，内阻不计(1)为了调节方便，测量尽量准确，电流表应选用______、电压表应选用______、实验电路应选用如下电路中的______（一律填选项序号）。A．B．C．D．(2)实验测得该灯泡的伏安特性曲线如图所示，由此可知，当灯泡两端电压为2.0V时，小灯泡的灯丝电阻是_______Ω（保留两位有效数字）。12．（12分）如图甲所示是一个多用电表的简化电路图。请完成下列问题。(1)测量直流电流、直流电压和电阻各有两个量程。当选择开关S旋到位置5、6时，电表用来测量____________（选填“直流电流”、“直流电压”或“电阻”）。(2)某同学用此多用表测量某电学元件的电阻，选用“×l0”倍率的欧姆挡测量，发现多用表指针偏转很小，因此需选择____________（填“×l”或“×l00”）倍率的欧姆挡。(3)某实验小组利用下列器材研究欧姆挡不同倍率的原理，组装如图乙、丙所示的简易欧姆表。实验器材如下：A．干电池（电动势E为3.0V，内阻r不计）；B．电流计G（量程300μA，内阻99Ω）；C．可变电阻器R；D．定值电阻R0=4Ω；E．导线若干，红黑表笔各一只。①如图乙所示，表盘上100μA刻度线对应的电阻刻度值是____________Ω；②如果将R0与电流计并联，如图丙所示，这相当于欧姆表换挡，换挡前、后倍率之比为____________。四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。13．（10分）如图，xOy坐标系中存在垂直平面向里的匀强磁场，其中，x≤0的空间磁感应强度大小为B；x>0的空间磁感应强度大小为2B。一个电荷量为+q、质量为m的粒子a，t=0时从O点以一定的速度沿x轴正方向射出，之后能通过坐标为（，）的P点，不计粒子重力。(1)求粒子速度的大小；(2)在a射出后，与a相同的粒子b也从O点以相同的速率沿y轴正方向射出。欲使在运动过程中两粒子相遇，求。（不考虑粒子间的静电力）14．（16分）如图（a），一水平面内固定有两根平行的长直金属导轨，导轨间距为L；两根相同的导体棒M、N置于导轨上并与导轨垂直，长度均为L；棒与导轨间的动摩擦因数为µ（最大静摩擦力等于滑动摩擦力）；整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。从t＝0时开始，对导体棒M施加一平行于导轨的外力F，F随时间变化的规律如图（b）所示。已知在t0时刻导体棒M的加速度大小为µg时，导体棒N开始运动。运动过程中两棒均与导轨接触良好，重力加速度大小为g，两棒的质量均为m，电阻均为R，导轨的电阻不计。求：(1)t0时刻导体棒M的速度vM；(2)0~t0时间内外力F的冲量大小；(3)0~t0时间内导体棒M与导轨因摩擦产生的内能。15．（12分）在电磁感应现象中，感应电动势分为动生电动势和感生电动势两种。产生感应电动势的那部分导体就相当于“电源”，在“电源”内部非静电力做功将其它形式的能转化为电能。(1)利用图甲所示的电路可以产生动生电动势。设匀强磁场的磁感应强度为B，金属棒ab的长度为L，在外力作用下以速度v水平向右匀速运动。此时金属棒中电子所受洛仑兹力f沿棒方向的分力f1即为“电源”内部的非静电力。设电子的电荷量为e，求电子从棒的一端运动到另一端的过程中f1做的功。(2)均匀变化的磁场会在空间激发感生电场，该电场为涡旋电场，其电场线是一系列同心圆，单个圆上的电场强度大小处处相等，如图乙所示。在某均匀变化的磁场中，将一个半径为r的金属圆环置于相同半径的电场线位置处。从圆环的两端点a、b引出两根导线，与阻值为R的电阻和内阻不计的电流表串接起来，如图丙所示。金属圆环的电阻为R0，圆环两端点a、b间的距离可忽略不计，除金属圆环外其他部分均在磁场外。此时金属圆环中的自由电子受到的感生电场力F即为非静电力。若电路中电流表显示的示数为I，电子的电荷量为e，求∶a.金属环中感应电动势E感大小；b.金属圆环中自由电子受到的感生电场力F的大小。(3)直流电动机的工作原理可以简化为如图丁所示的情景。在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，两根光滑平行金属轨道MN、PQ固定在水平面内，相距为L，电阻不计。电阻为R的金属杆ab垂直于MN、PQ放在轨道上，与轨道接触良好。轨道端点MP间接有内阻不计、电动势为E的直流电源。杆ab的中点O用水平绳系一个静置在地面上、质量为m的物块，最初细绳处于伸直状态（细绳足够长）。闭合电键S后，杆ab拉着物块由静止开始做加速运动。由于杆ab切割磁感线，因而产生感应电动势E'，且E'同电路中的电流方向相反，称为反电动势，这时电路中的总电动势等于直流电源电动势E和反电动势E'之差。a.请分析杆ab在加速的过程中所受安培力F如何变化，并求杆的最终速度vm；b.当电路中的电流为I时，请证明电源的电能转化为机械能的功率为。

参考答案一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1、C【解题分析】

根据E=hv知，照射光的频率增大，则光子能量增大，光的强度减弱，单位时间内发出光电子的数目减少．故C正确，ABD错误．2、B【解题分析】由于地球自转的周期和“墨子号”的周期不同，转动的线速度不同，所以工作时，两地发射和接受信号的雷达方向不是固定的，故A错误．7.9km/s是卫星绕地球做圆周运动的最大环绕速度，则卫星绕地球做匀速圆周运动的速度小于7.9km/s，故B正确．由于“墨子号”卫星的质量未知，则无法计算“墨子号”所受到的万有引力大小，故C错误．根据知，因周期未知，则不能求解地球的质量，从而不能估算地球的密度，选项D错误；故选B．点睛：解决本题的关键知道卫星做圆周运动向心力的来源，知道线速度、周期与轨道半径的关系，理解第一宇宙速度的意义．3、D【解题分析】

A．查德威克在原子核人工转变的实验中发现了中子，A错误；B．汤姆孙发现了电子，揭示了原子具有一定的结构，B错误；C．卢瑟福用粒子轰击氮核，发现了原子核内部存在着质子，C错误；D．最近探测到13亿年前两个黑洞撞击产生的引力波是利用了激光干涉的原理，D正确。故选D。4、A【解题分析】试题分析：根据hν=Em-波长越大，频率越小，故Hα的频率最小，根据E=hν可知Hα对应的能量最小，根据hν=Em-En可知Hα对应的前后能级之差最小，A正确；Hα的频率最小，同一介质对应的折射率最小，根据v=cn可知Hα的传播速度最大，BC错误；【题目点拨】光的波长越大，频率越小，同一介质对其的折射率越小，光子的能量越小．5、B【解题分析】

由日常天文知识可知，地球公转周期为365天，依据万有引力定律及牛顿运动定律，研究地球有G＝M地r地，研究月球有G＝M月r月，日月间距近似为r地，两式相比＝·.太阳对月球万有引力F1＝G，地球对月球万有引力F2＝G，故＝·＝·＝=2.13，故选B.6、A【解题分析】

对a和b两个物体受力分析，受力分析图如下，因一根绳上的拉力相等，故拉力都为T；由力的平衡可知a物体的拉力，b物体的拉力，，则联立可解得，A正确．二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。7、AD【解题分析】

A．机车的速度达到最大时所受的阻力故A项正确；B．据阻力为f=kv可得故B项错误；CD．机车以速度20m/s匀速行驶时，则有机车以速度20m/s匀速行驶时，机车发动机的输出功率故C项错误，D项正确。8、AD【解题分析】

A．两种情况下杆产生的电动势分别为、回路中的总电阻为R。故回路中两次的电流分别为、故电流之比为根据欧姆定律，R0两端的电压之比故A正确；B．两次运动所用的时间为故产生的热量之比为故B错误；C．由于棒做匀速直线运动，故外力的功率等于回路中的功率，故故C错误。D．两种情况下磁通量的变化量相同，则通过导体横截面的电荷量为故通过电阻横截面的电荷量为q1:q2=1:1故D正确。故选AD。9、BD【解题分析】

A．卫星b的轨道半径与卫星c运行轨道的半长轴大小相等，都是R，根据可知，两颗卫星运行周期相同，A错误；B．由题意可知，两颗卫星质量相同，卫星b的轨道半径与卫星c运行轨道的半长轴大小相等，故机械能相等，B正确；C．卫星经过P点时的加速度为所以加速度相同，C错误；D．因为卫星b的轨道半径与卫星c运行轨道的半长轴大小相等，且质量相等，所以两颗卫星经过P点时的势能相同，又因为B选项中两卫星的机械能相等，则动能相同，速率相同，D正确。故选BD。10、BC【解题分析】

A．当磁场向右运动过程中，穿过闭合线框中的磁场有时垂直于纸面向外的磁场增大，有时垂直于纸面向内的磁场增大，根据楞次定律可知列车在运动过程中金属框中的电流方向一直改变，A错误；B．金属框中和导体棒切割磁感线，最大的感应电动势为根据闭合电路欧姆定律可知B正确；C．列车速度最大为，此时切割磁感线的速率为，金属框中和导体棒切割磁感线，此时产生的感应电动势为通过线框的电流为列车所受合外力为0时，速度最大，即所受安培力等于阻力解得C正确；D．列车要维持最大速度运动，每秒消耗的磁场能为D错误。故选BC。三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。11、BDC5.1(或5.2或5.3)【解题分析】

(1)[1][2]小灯泡L的额定电压为2.5V，故电压表选D(3V)，额定电流为故电流表选B(0.6A)；[3]小灯泡的电阻为由于故采用电流表外接法，要求小灯泡两端的电压从零开始，所以滑动变阻器采用分压式接法，故实验电路应选C。(2)[4]由图像可知，当灯泡两端电压为2.0V时，小灯泡的电流约为0.38A，则小灯泡的电阻为(5.1或5.2)12、直流电源×10020000100：1【解题分析】

(1)[1]由图所示可知，当转换开关旋到位置5、6时，表头与电阻串联，此时可用来测量直流电压。(2)[2]测量某电学元件的电阻，选用“”倍率的电阻挡测量，发现多用表指针偏转很小，待测阻值较大，说明所选挡位太小，为准确测量电阻阻值，需选择“”倍率的电阻挡，重新欧姆调零后再测量。(3)①[3]欧姆表中值电阻等于欧姆档内部电阻，则中间刻度值对应示数为有解得所以表盘上100μA刻度线对应的电阻刻度值是。②[4]当电流计满偏时：流过的电流电流计内阻为，给电流计并联的电阻，根据并联分流的规律可知电流表量程扩大100倍，用该电流表改装成欧姆表，同一刻度对应的电阻值变为原来的，欧姆表换挡前、后倍率之比等于。四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。13、(1)；(2)和【解题分析】

(1)设粒子速度的大小为v，a在x>0的空间做匀速圆周运动，设半径为，则有由几何关系有解得联立以上式子解得(2)粒子a与b在x≤0的空间半径相等，设为，则解得两粒子在磁场中运动轨迹如图只有在M、N、O、S四点两粒子才可能相遇。粒子a在x>0的空间做匀速圆周运动的周期为，则粒子a和b在x≤0的空间作匀速圆周运动的周期为，则(i)粒子a、b运动到M的时间(ii)同理，粒子a、b到N的时间粒子不能在N点相遇。(iii)粒子a、b到O的时间；粒子不能在O点相遇。(iv)粒子a、b到S的时间；所以粒子b与a射出的时间差为和时，两粒子可以相遇。14、(1)；(2)；(3)。【解题分