2023-2024年山东省德州市夏津县第一中学高三3月月考物理试题（解析版）

高三物理试题1.某一质检部门利用干涉原理测定矿泉水的折射率。如图所示，单缝、屏上的点位于双缝和的中垂线上，当双缝与屏之间的介质为空气或矿泉水时，屏上的干涉条纹间距分别为与，当介质为矿泉水时，屏上点处是上方的第条亮条纹（不包括点处的亮条纹）的中心。已知入射光在真空中的波长为，真空中的光速为，则（）A.大于B.该矿泉水的折射率为C.当介质为矿泉水时，来自和的光传播到点处的时间差为D.仅将水平向左移动的过程中，点仍能观察到亮条纹【答案】D【解析】根据杨氏双缝干涉相邻条纹间距的公式有，当双缝与屏之间的介质为矿泉水时，波长会变小，而双缝间距与双缝与屏之间的距离相同，所以小于，故A错误；设光在真空中的波长为、在介质中的波长为，依题意有，，，则可知，故B错误；点处是上方的第条亮条纹的中心，则光到双缝的光程差为光在矿泉水波长的倍，则来自和的光传播到点处的时间差为，故C错误；将水平向左移动的过程中，点与双缝光程差不会改变，据题仍是光在介质中波长的四倍，所以仍能观察到亮条纹，故D正确。故选D。2.如图所示，一演示用的“永动机”转轮由根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有形状记忆合金制成的叶片，轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展而“划水”，推动转轮转动。离开热水后，叶片形状迅速恢复，转轮因此能较长时间转动。下列说法正确的是（）A.热水将热量传递给叶片，所以热水的温度会降低B.由形状记忆合金自身提供了转轮转动的能量C.转轮依靠自身惯性一直转动，不需要消耗外界能量D.叶片在热水中吸收的热量等于在空气中释放的热量【答案】A【解析】热水将热量传递给叶片，同时热水会向四周放出热量，根据热力学第一定律可知水的内能减少，故热水的温度会降低，故A正确；要维持转轮转动需要外力做功，转轮转动所需能量不能由转轮自身提供，故B错误；转轮转动的过程中克服摩擦力做功，转轮的速度越来越小，所以要维持转轮转动需要外力做功，故C错误；根据热力学第二定律，物体不可能从单一热源吸收能量全部用来对外做功而不引起其他变化，故叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量，故D错误；故选A。3.在水池底部水平放置三条细灯带构成的等腰直角三角形发光体，直角边的长度为，水的折射率，细灯带到水面的距离，则有光射出的水面形状（用阴影表示）为（）A. B. C. D.【答案】C【解析】灯带发出的光从水面射出时发生全反射临界角的正弦值，则，灯带上的一个点发出的光发生全反射的临界角如图所示，根据几何关系可得，则一个点发出的光在水面上能看到的的圆，光射出的水面形状边缘为弧形，如图所示，等腰直角三角形发光体的内切圆半径满足，解得，故中间无空缺。故选C。4.如图所示，山坡上两相邻高压线塔之间架有粗细均匀的导线，静止时导线呈曲线形下垂，最低点在处。左塔处对导线拉力的方向与竖直方向的夹角为，右塔处对导线拉力的方向与竖直方向的夹角为，则导线部分与部分的质量之比为（）A. B. C. D.【答案】B【解析】整体分析，根据水平方向平衡，单独分析左右两部分，，解得导线部分与部分的质量之比为.故选B。5.如图所示，图甲为一列简谐横波在时刻的波动图像，是平衡位置在处的质点，是平衡位置在处的质点，图乙为质点的振动图像，下列说法正确的是（）A.时刻，质点沿轴负方向振动 B.这列波的波速为C.的时间内，质点通过的路程为 D.质点的振动方程为【答案】D【解析】时刻，质点向下振动，根据平移法可知，波向左传播，则质点沿轴正方向振动，故A错误；设波的方程为，将、点坐标代入可解得,设点的振动方程为，将、代入可解得,则波速为故B错误；，若时刻在平衡位置或波谷、波峰处，则运动的路程为,而不在上述的特殊位置，所以时刻质点通过的路程不等于，故C错误；初始时刻，质点向上振动，其振动方程为,故D正确；故选D。6.某兴趣小组想要运用所学力学知识进行实践研究，他们找到起重吊车的结构图，画出简化结构如图所示，是固定杆不可转动，端有一光滑定滑轮；轻杆可绕端自由转动，端系着两条轻绳，一条轻绳跨过端定滑轮连接质量为的重物，另一轻绳缠绕在电动机转轴上，通过电动机的牵引控制杆的转动从而控制重物的起落。图中所示位置两杆处于同一竖直面内，绳沿竖直方向，,，重力加速度大小为，则（）A.杆受到绳子的作用力大小为，方向不一定沿杆B.杆受到绳子的作用力大小为，方向一定沿杆C.当启动电动机使重物缓慢上升时，杆受到绳子的作用力将逐渐增大D.当启动电动机使重物缓慢下降时，杆受到绳子的作用力将逐渐减小【答案】C【解析】杆固定于平台，杆力不一定沿杆，同一条绳的力大小相等，其合力一定在其角平分线上，由于杆力不一定沿杆，如图所示,两个力所作力的平行四边形为菱形，根据平衡条件可得,根据几何关系可得,对角线为，则AB杆受到绳子的作用力大小为,故A错误；根据题意端连接两条轻绳，两条轻绳的力不一定大小相等，且杆为铰链连接，为“活”杆，杆力沿着杆的方向，水平方向，根据,解得,故B错误；当启动电动机使重物缓慢下降时，即不变，变小，根据,可知增大，故C正确，D错误。故选C。7.如图甲所示，在绝缘光滑的水平面上建立轴，在处和处分别固定点电荷和。两点电荷连线上的电势与位置之间的关系图像如图乙所示，图中处的电势最低。已知点电荷在某点的电势（为该点到点电荷的距离，为静电力常量），若空间存在几个点电荷时，则某点的电势为各个点电荷在该点电势的代数和。在处由静止释放一个带正电荷的小球（可视为质点），下列判断正确的是（）A.带正电，带负电B.C.小球将在之间往复运动D.小球的最大加速度为处加速度的倍【答案】C【解析】根据题意，由图像可知，处电场强度为0，电场方向沿轴正方向，电场方向沿轴负方向，则、均带正电，且有,解得,故AB错误；根据题意，由电势公式可得，处电势为,设处电势与处电势相等，则有,解得（舍），,由动能定理可知，小球运动到时，速度减小到，即小球将在之间往复运动，故C正确；当小球运动到时，加速度最大，此处的电场强度为,处的电场强度为,则有,故D错误。故选C8.如图所示，带有固定挡板和定滑轮的木板垫高后与水平面夹角为，质量为的物块与挡板之间有一轻质弹簧，细线跨过定滑轮，一端连接着质量为的物块，另一端连接着物块（细线在滑轮左侧部分与木板平行）。开始时用外力托着，细线伸直但无张力，、处于静止状态。现撤去外力，静止释放后，发现速度最大时，、恰好分离。已知木板足够长，所有摩擦不计，弹簧劲度系数为，重力加速度为，则下列说法中正确的是（）A.物块质量大小为 B.撤去外力瞬间，弹簧弹力变为原来的C.撤去外力瞬间，、间压力变为原来的一半 D.细绳张力最大值为【答案】D【解析】的速度最大时，加速度为，此时有，对受力分析可知绳子拉力为，此时、恰好分离，对受力分析可知，联立可得物块质量大小为，故A错误；没有撤去外力时，细线伸直但无张力；以为对象，根据受力平衡可得，、间的弹力大小为，没有撤去外力时，以、整体为研究对象，根据受力平衡可得弹簧弹力为，撤去外力瞬间，弹簧弹力不变，以、、为系统，根据牛顿第二定律可得，解得，以为对象，根据牛顿第二定律可得，解得、间的弹力大小变为，故BC错误；由A选项分析可知，绳子最大拉力为，故D正确。故选D。二、多选题9.截面为等腰直角三角形的三棱镜如图甲所示。为嵌在三棱镜内部紧贴面的线状单色可见光光源，与三棱镜的面垂直，位于线段的中点。图乙为图甲中面的正视图。三棱镜对该单色光的折射率为，只考虑由直接射向侧面的光线。下列说法正确的是（）A.光从面出射的区域占该侧面总面积的B.光从面出射的区域占该侧面总面积的C.若发出的单色光频率变小，面有光出射的区域面积将增大D.若发出的单色光频率变小，面有光出射的区域面积将减小【答案】A、C【解析】由题可知，可知临界角为，因此从点发出的光，竖直向上从点射出的光线恰好是出射光线的边缘，同时点也恰好是出射光线的边缘，如图所示，因此光线只能从段射出，根据几何关系可知，恰好为的中点，因此在平面上有一半的面积有光线射出，A正确，B错误；由于频率越高，折射率越大，当光源发出的光的频率变小，，折射率也会变小，导致临界角会增大，这时点上方也会有光线出射，因此出射光线区域的面积将增大，C正确，D错误。故选AC。10.如图所示的坐标系中，轴水平向右，质量为、带电量为的小球从坐标原点处，以初速度斜向右上方抛出，进入斜向右上方场强为的匀强电场中，与轴正方向的夹角为，与的夹角为，重力加速度为，下列说法正确的是（）A.小球的加速度的大小为B.小球做类斜抛运动C.若小球运动到轴上的点，则小球在点的速度大小为D.、两点间的电势差为【答案】A、C【解析】由题给数据计算可知，由题意可知电场力与重力的夹角为，由力的合成可知，且与初速度垂直，则小球的加速度，与初速度垂直。由于与垂直，则小球做类平抛运动，A正确，B错误；设、两点之间的距离为，把分别沿着和垂直分解，则有，，由类平抛运动的规律可得，，小球在点的速度为，综合解得，，C正确；由匀强电场电势差与电场强度之间关系可得，计算可得，D错误。故选AC。11.年中国载人航天发射有次发射任务和次回收任务。中国载人登月将加速稳步推进，探测器升空后，先在近地轨道上环绕地球飞行，再调整速度进入地月转移轨道，然后再一次调整速度在环月轨道上环绕月球飞行，轨迹如图所示。已知地球质量约为月球质量的倍，地球半径约为月球半径的倍，环月轨道距离月球表面的高度为月球半径的。下列判断正确的是（）A.探测器在地月转移轨道上无动力奔月的过程中，动能先减小后增大B.月球的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度的比值约等于C.月球表面的重力加速度与地球表面的重力加速度的比值约等于D.相等时间内，探测器在轨道上与地心连线扫过的面积是轨道上与月心连线扫过的面积的倍【答案】A、C、D【解析】探测器在地月转移轨道上无动力奔月时，地球对探测器的万有引力逐渐减小，月球对探测器的万有引力逐渐增大，引力的合力对探测器先做负功，后做正功，根据动能定理可知，探测器动能先减小后增大，故A正确；由万有引力提供向心力有，星球的第一宇宙速度为，则月球的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度的比值，故B错误；由万有引力提供向心力有，星球表面的重力加速度为，月球表面的重力加速度与地球表面的重力加速度的比值，故C正确；由万有引力提供向心力有，解得，则单位时间内卫星与星球连线扫过的面积为，则相等时间内，探测器在轨道上与地心连线扫过的面积与轨道上与月心连线扫过的面积的比值为，故D正确。故选ACD。12.如图所示，空间存在平行纸面的匀强电场（未画出）和垂直纸面向里的匀强磁场，、、是边长为的等边三角形的三个顶点，为边的中点，为的中点，为边的中点。已知点的电势为，点的电势为，点的电势为，磁场的磁感应强度大小为。对于某带负电粒子（不计重力）在图示空间中的运动，以下说法正确的是（）A.若不施加其它力，速度大小合适，此带电粒子可以做匀速圆周运动B.若不施加其它力，此带电粒子可以自向做直线运动C.若不施加其它力，此带电粒子可以以的速度自向做匀速直线运动D.若此粒子的带电量为，使其自点运动至点，该过程中电势能增加【答案】C、D【解析】由匀强电场与电势差的关系可知，，，则点与点电势相等，连接即为匀强电场的等势线，所以电场强度方向水平向右，如图所示，则电场强度为，粒子受到恒定的电场力，方向水平向左，则带电粒子不可能做匀速圆周运动，故A错误；粒子受到水平向左的电场力，若粒子自向做直线运动，洛伦兹力垂直斜向下，且洛伦兹力与电场力的合力与在一直线上，则粒子做减速运动，粒子速度减小，洛伦兹力减小，粒子的合力不可能与在一直线上，则粒子不可能自向做直线运动，故B错误；粒子从向运动时洛伦兹力水平向右，电场力水平向左，当两力大小相等时，粒子做匀速直线运动，则有，解得，故C正确；自点运动至点，该过程中电势能增加量为，故D正确。故选CD。三、实验题13.某实验小组设计了如图甲所示的实验装置来验证机械能守恒定律。绳和滑轮的质量忽略不计，轮与轴之间的摩擦忽略不计。（1）实验时，该同学进行了如下操作：①用天平分别测出物块、的质量和（的质量含遮光片）。②用游标卡尺测得遮光条的宽度如图乙所示，则遮光条的宽度____________。③将重物、用轻绳按图甲所示连接，跨放在轻质定滑轮上，一同学用手托住重物，另一同学测量出挡光片中心到光电门中心的竖直距离，之后释放重物使其由静止开始下落。测得遮光片经过光电门的时间为，则此时重物速度=___________（用、表示）。（2）要验证系统（重物，）的机械能守恒，应满足的关系式为：___________（用重力加速度、、和表示）。【答案】（1）；；（2）；【解析】（1）游标卡尺分度值为，读数为，极短时间，可以用平均速度替代瞬时速度，则重物的速度为；（2）对系统，若机械能守恒，则，解得；14.某同学为了测量一节电池的电动势和内阻，准备了如下器材：特测电池，个完全相同的阻值未知的电阻，一个阻值为的定值电阻，一个量程为的电压表，两个开关、，单刀双掷开关，导线若干。该同学设计了如图甲所示的电路，其中为金属夹。（1）该同学首先测量未知电阻的阻值，步骤如下：①断开开关，接，夹在处，闭合，此时电压表示数为；②断开开关，闭合，接，将金属夹夹在位置，闭合，电压表示数也为；则未知电阻的阻值为__________；（用表示）（2）该同学继续测量电池的电动势和内阻。步骤如下：①断开开关，接，闭合；②将金属夹依次夹在位置、、、、处，记录对应的电压表示数；③做出电压表示数和位置编号的关系图像，如图乙所示：④求出图乙中图线斜率为，纵轴截距为，则电池电动势为__________，内阻为__________；（用、、和表示）。（3）该实验中电动势的测量值__________（选填“大于”、“等于”或“小于”）真实值。【答案】（1）；（2）；；（3）小于；【解析】（1）断开开关，接，夹在处，闭合，此时电压表示数为，由电路图可知此时外电路只有；断开开关，闭合，接，将金属夹夹在位置，闭合，电压表示数也为，由电路图可知此时外电路有；则有可得；（2）根据闭合电路欧姆定律可得，整理可得，可知，，解得电动势和内阻分别为，；（3）由电路图可知，实验误差来源于电压表的分流，设电压表的内阻为，根据闭合电路欧姆定律可得，，则有，可得，则该实验中电动势的测量值小于真实值。四、解答题15.中国是瓷器的故乡，号称“瓷器之国”。英语“”，既称中国，又名瓷器。瓷器是“泥琢火烧”的艺术，是人类智慧的结晶，是全人类共有的珍贵财富。如图所示，气窑是对陶瓷泥坯进行升温烧结的一种设备。某次烧制前，封闭在窑内的气体压强为，温度为室温，为避免窑内气压过高，窑上装有一个单向排气阀，当窑内气压达到时，单向排气阀开始排气。开始排气后，气窑内气体维持压强不变，窑内气体温度逐渐升高，最后的烧制温度恒定为。求：（1）单向排气阀开始排气时窑内气体温度为多少摄氏度；（2）本次烧制排出的气体与原有气体的质量比。【答案】（1）；（2）；【解析】（1）以封闭在气窑内的气体为研究对象，排气前体积不变，则有初态，，末态，，由查理定律可得，代入数据解得；（2）开始排气后，气窑内气体维持压强不变，则有，设排出压强的气体体积为，排出气体质量为，由盖—吕萨克定律可得，由于气体的密度不变，则有，代入数据解得；16.如图甲所示，两根足够长的平行金属导轨固定在水平面上，宽度；导轨的上表面光滑，且左端封闭；导轨所在平面有竖直方向的匀强磁场，磁感应强度随时间的变化关系如图乙所示；垂直导轨放置的导体棒质量、电阻，其它电阻不计。到时间内使导体棒静止，此阶段导体棒距导轨左端的距离也为；自时刻起，释放导体棒，同时对导体棒施加一水平向右的恒力，，导体棒达到最大速度后，其电流与到时间内的电流相同。已知自时刻开始至导体棒刚达到最大速度的过程中，回路中产生的焦耳热。求：（1）导体棒达到最大速度后回路中的电流；（2）自时刻开始至导体棒刚达到最大速度的过程中，导体棒运动的位移。【答案】（1）；（2）【解析】（1）导体棒达到最大速度后，电流与到时间内的电流相同，电动势也与到时间内的电动势相同，导体棒达到最大速度后，，由以上三式得导体棒达最大速度时回路中的电流；（2）到时间内回路中产生的焦耳热，自时刻开始至导体棒刚达到最大速度的过程中，导体棒克服安培力做的功，由动能定理，得导体棒经过的位移；17.某型号质谱仪的工作原理如图甲所示。、为竖直放置的两金属板，两板间电压为，板为记录板，分界面将、间区域分为宽度均为的、两部分，、、、所在平面相互平行，、为、上两正对的小孔。以、所在直线为轴，向右为正方向，取轴与板的交点为坐标原点，以平行于板水平向里为轴正方向，竖直向上为轴正方向，建立空间直角坐标系。区域、内分别充满沿轴正方向的匀强磁场和匀强电场，磁感应强度大小、电场强度大小分别为和。一质量为，电荷量为的粒子，从孔飘入电场（初速度视为零），经孔进入磁场，过面上的点（图中未画出）进入电场，最终打到记录板上。不计粒子重力。（1）求粒子在磁场中做圆周运动的半径以及点到轴的距离；（2）求粒子打到记录板上位置的坐标；（3）求粒子打到记录板上位置的坐标（用、表示）；（4）如图乙所示，在记录板上得到三个点、、，若这三个点是质子、氚核、氦核的位置，请写出这三个点分别对应哪个粒子（不考虑粒子间的相互作用，不要求写出推导过程）。【答案】（1），；（2）；（3）；（4）、、分别对应氚核、氦核、质子的位置；【解析】（1）设粒子经加速电场到孔的速度大小为，粒子在区域中，做匀速圆周运动对应圆心角为，在、两金属板间，由动能定理得，在区域中，粒子做匀速圆周运动，磁场力提供向心力，由牛顿第二定律得，联立解得，根据题意，画出运动轨迹如图所示，由几何关系得，，，联立解得；（2）设区域中粒子沿轴方向的分速度为，沿轴正方向加速度大小为，位移大小为，运动时间为，由牛顿第二定律得，粒子在轴方向做匀速直线运动，由运动合成与分解的规律得，，粒子在方向做初速度为零的匀加速直线运动，由运动学公式得，联立解得；（3）设粒子沿方向偏离轴的距离为，其中在区域Ⅱ中沿方向偏离的距离为，由运动学公式得，由题意得，联立解得；（4）、、分别对应氚核、氦核、质子的位置。18.如图所示，倾角为的足够长的粗糙斜面上放置一质量为的带挡板的木板，木板上有一质量与木板相同的小滑块，与挡板P的距离为，将小滑块和木板同时自静止释放，小滑块与木板上表面间的动摩擦因数为，木板下表面与斜面间的动摩擦因数为，已知滑块与挡板间的碰撞都是弹性碰撞且碰撞时间极短，各接触面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，已知小滑块碰撞挡板前木板保持静止，重力加速度为，，。求（1）木板下表面与斜面间的动摩擦因数至少多大？