福建省厦门双十中学2023-2024学年高三上学期第三次月考（12月）物理试题（Word版附解析）

福建省厦门双十中学2024届高三上学期第三次月考-物理科目（满分：100分，考试时间：75分钟）一、单项选择题：共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求，选对的得4分，选错的得0分，答案需填涂在答题卡中。1.对下列所示的图片、示意图或实验装置图，说法正确的是（　　）A.甲图是单色光通过双缝后得到的干涉条纹B.乙图是薄膜干涉的应用，用来检测平面的平整程度C.丙图是用自然光照射前后两个竖直放置的偏振片（透振方向如箭头所示），若只旋转其中一个偏振片，光屏上的亮度不变D.丁图是薄膜干涉现象的实验装置图，在铁丝圈内的肥皂膜上，出现竖直干涉条纹【答案】B【解析】【详解】A．甲图的条纹是不均匀的，故为单缝衍射图样，故A错误；B．乙图是薄膜干涉的应用，用来检测平面的平整程度，故B正确；C．丙图中，自然光通过偏振片后形成偏振光，若只旋转其中一个偏振片，当前后两个放置偏振片互相垂直时，光屏变暗，故C错误；D．丁图是薄膜干涉现象，附有肥皂膜的铁丝圈上同一高度处肥皂膜厚度相同，则出现水平的亮暗相间的条纹，故D错误。故选B。2.如图所示，上图是我国正负电子对撞机的核心部件的纵截面图，交变电流由两个平行正对的很强的电磁铁之间夹一个环形真空管道组成。如图为正负电子轨道的俯视图，电磁铁中通入高频正弦交流电，当对撞机正常工作时，下列说法中正确的是（　　） A.电磁铁中通入恒定直流电流也能使正负电子加速B.正负电子受到洛伦兹力作用而被加速C.正负电子是被环形轨道内感应出来的电场加速的D.电子获得的最大动能，与电磁铁中交流电的频率高低无关，而与电压大小有关【答案】C【解析】【详解】A．电磁铁中通入恒定直流电流，则两磁铁间产生恒定的磁场，不能使正负电子加速，A错误；B．洛伦兹力与速度垂直，不改变速度大小，只改变速度方向，不能使正负电子加速，B错误；C．电磁铁中通入高频正弦交流电，使两极间的磁场周期性变化，从而在环形真空管道内产生周期性变化的感生电场，，使正负电子加速，C正确；D．电磁铁中交流电的频率越大，产生的感生电场场强越大，电子获得的最大动能越大，D错误。故选C。3.如图甲所示为小勇同学收集的一个“足球”玻璃球，他学了光的折射后想用激光对该球进行研究，某次实验过程中他将激光水平向右照射且过球心所在的竖直截面，其正视图如乙所示，是沿水平方向的直径。当光束从点射入时恰能从右侧射出且射出点为，已知点到竖直距离，玻璃球的半径为，且球内的“足球”是不透光体，不考虑反射光的情况下，下列说法正确的是（　　）A.点的出射光相对点入射光方向偏折了 B.该“足球”的直径为玻璃球直径的C.继续增加则光将会在右侧发生全反射D.用频率更小的激光入射时，光在玻璃球中的传播时间将变短【答案】D【解析】【详解】A．从C点入射的光线，进入玻璃球后光线如图所示，设入射角为i，折射角为r，法线与直径AB夹角为θ，则根据几何关系，而可知，进入玻璃时，光线沿顺时针偏转了30o，根据光的折射定律，从B点射出时，光线沿顺时针又偏转了30o，因此从点的出射光相对点入射光方向偏折了60o，A错误；B．根据几何关系，足球的直径B错误；C．由于光线从C点射入玻璃中的折射角等于从B点出射时的入射角，离开玻璃球的折射角等于射入玻璃球时的入射角，因此光线不会发生全反射，C错误；D．如果用频率更小的激光入射时，进入玻璃的折射角增大，从而在玻璃内传播的距离减小，而频率更小时，光在玻璃中的传播速度增大，从而光在玻璃球中的传播时间变短，D正确。故选D。4.类比是一种常用的研究方法。在研究雨滴下落的问题时，我们建立如下的力学模型：假定质量为m 的雨滴受到的空气阻力，比例系数为k，由静止下落的雨滴将做变速运动。取雨滴刚要下落的瞬间为，为了研究速度v与时间t的函数关系，可以列出牛顿第二定律：，即速度v总满足：。在研究自感现象时，电动势为E、内阻可忽略不计的直流电源与电阻为R的小灯泡、自感线圈L连成闭合回路，如图甲所示。取开关刚闭合的瞬间为，为了研究电路中的电流i与时间t的函数关系，也可以根据自感电动势满足的规律列出下列方程：。两个方程形式类似，这说明函数与函数都遵循相似的数学规律。因此就可以通过我们熟悉的雨滴下落过程中的一些结论来研究自感现象。根据以上材料，判断下列说法中错误的是（）A.雨滴下落的过程中，时；在图甲所示的电路中，时B.雨滴下落的过程中，最大速度；在图甲所示的电路中，最大电流C.雨滴下落的过程中，随着速度不断增大，加速度不断减小；在图甲所示的电路中，随着电流不断增大，电流随时间的变化率不断减小D.图乙所示的电路只是把图甲中的自感线圈L换成电容C，其他条件都不变，则电容器两端的电压与时间t的函数关系也满足如下方程：【答案】D【解析】【详解】A．雨滴下落的过程中，时；在图甲所示的电路中，时，选项A正确，不符合题意；B．雨滴下落的过程中，达到最大速度时则根据可得最大速度 在图甲所示的电路中，达到最大电流时则根据可得最大电流选项B正确，不符合题意；C．雨滴下落的过程中，根据则随着速度不断增大，加速度不断减小；在图甲所示的电路中，根据则随着电流不断增大，电流随时间的变化率不断减小，选项C正确，不符合题意；D．图乙所示的电路只是把图甲中的自感线圈L换成电容C，其他条件都不变，根据回路中的电流为则电容器两端的电压与时间t的函数关系也满足如下方程：选项D错误，符合题意。故选D二、双项选择题：共4小题，每小题6分，共24分。在每小题给出的四个选项中，有两项符合题目要求。5.关于分子动理论和物体的内能，下列说法正确的是（　　）A.在显微镜下可以观察到煤油中的小粒灰尘的布朗运动，这说明煤油分子在做无规则运动B.“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，油酸酒精溶液久置，酒精会挥发，会导致分子直径的测量值偏大C.若气体的摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏加德罗常数为，则气体的分子体积为 D.分子势能和分子间作用力的合力可能同时随分子间距离的增大而增大【答案】AD【解析】【详解】A．在显微镜下观察到的煤油中的小粒灰尘的布朗运动，说明煤油分子在做无规则运动，故A正确；B．“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，油酸酒精溶液久置，酒精会挥发，溶液中油酸浓度变大，若仍用较小浓度运算，计算得到的纯油酸体积偏小，根据可知，分子直径的测量值偏小，故B错误；C．若气体的摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏加德罗常数为，则气体的分子占据的空间为，又因为分子间存在间隙，所以气体的分子体积小于，故C错误；D．当分子间距离大于时，分子间作用力表现为引力，且大小随分子间距先增大后减小，引力随分子间距增大时，分子力做负功，分子势能增大，故D正确。故选AD。6.某款伸展运动传感器的原理图如图所示，它由一电极和可伸缩柱极体组成，可在非接触状态下实现力一电转换。电极通过电阻接地处理，当带负电的柱极体靠近电极时，从地面引出的电荷在电极上产生。当复合柱极体拉伸时，弹性体和柱极体粒子发生形变，改变了电极上的感应电荷量，并通过电阻器产生电流（电子移动方向如图中箭头所示）。下列说法正确的是（　　）A.在拉伸复合柱极体的过程中，电流自左向右流经电阻RB.在拉伸复合柱极体的过程中，柱极体内电荷相互作用的电势能减小C.在拉伸复合柱极体的过程中，电极上的电势将升高D.周期性拉伸复合柱极体，将有交变电流流经电阻R【答案】BD【解析】【详解】A．由题图中电荷移动方向及电流方向规定为正电荷运动的定向方向可知电流自右向左流经电阻R，故A错误；B．在拉伸复合柱极体的过程中，柱极体内电荷距离增大，电荷做正功，相互作用的电势能减小，故B正确； C．电流方向与电子运动方向相反，根据电流从高电势流向低电势这一原理可知，在拉伸复合柱极体的过程中，电极上的电势降低，故C错误；D．周期性拉伸复合柱极体，则电流将往返通过电阻R，故将有交变电流流经电阻R，故D正确。故选BD。7.在光滑水平面上，有一个粗细均匀的边长为L的单匝正方形闭合线框abcd，在水平外力的作用下，从静止开始沿垂直磁场边界方向做匀加速直线运动，穿过匀强磁场，如图甲所示，测得线框中产生的感应电流i的大小和运动时间t的变化关系如图乙所示。下列说法中正确的是（　　）A.线框进入磁场和离开磁场过程中通过线圈截面的电荷量之比为1∶2B.线框边长与磁场宽度的比值为3∶8C.离开磁场的时间与进入磁场的时间之比为D.线框ab边刚进入磁场和ab边刚离开磁场时线框ab两端电压之比为2∶3【答案】BC【解析】【详解】A．根据可知线框进入磁场和离开磁场过程中通过线圈截面的电荷量之比为1∶1，选项A错误；B．由图像可知，线圈ab边从开始运动到进入磁场用时间2s；从ab边进入到完全进入磁场用时间2s；从完全进入到ab边开始出离磁场用时间2s，根据初速度为零的匀变速运动的相邻相等时间的位移关系可知，线框在第2个2s内的位移与第2个2s与第3个2s之内的位移的和之比，就是线框边长与磁场宽度的比，大小为3∶8，选项B正确；C．设线框边长为3L，则磁场宽度为8L，线圈从开始运动到开始进入磁场运动L，线圈运动的加速度为a，则进入磁场时离开磁场的时间 离开磁场的时间与进入磁场的时间之比为选项C正确；D．线框ab边刚进入磁场时的速度ab边刚离开磁场时线框的速度线框ab边刚进入磁场线框ab两端电压ab边刚离开磁场时线框ab两端电压则选项D错误。故选BC。8.如图所示，一质量为M的U形金属框abcd静置于水平粗糙绝缘平台上，ab和dc边平行且与bc边垂直，bc边长度为L，Lab、Ldc足够长，金属框与绝缘平台间动摩擦因数为μ，整个金属框电阻可忽略。一根质量也为M的导体棒MN平行bc静置于金属框上，导体棒接入回路中的电阻为R，导体棒与金属框间摩擦不计。现用水平恒力F向右拉动金属框，运动过程中，装置始终处于竖直向下，磁感应强度为B的匀强磁场中，MN与金属框始终保持良好接触，重力加速度为g，经过足够长时间后，下列说法正确的是（　　） A.导体棒与金属框具有共同速度B.导体棒与金属框具有共同加速度C.导体棒中电流D.导体棒消耗的电功率为【答案】BC【解析】【分析】【详解】经过足够长时间后，金属框的bc边和导体棒MN一起切割磁感线，导体棒与金属框具有相同加速度，设导体棒MN和金属框的速度分别为v1，v2，则电路中的电动势电流中的电流金属框和导体棒MM受到的安培力，与运动方向相反，与运动方向相同则对导体棒对金属框初始速度均为零，则a1从零开始逐渐增加，a2从开始逐渐减小。当a1=a2时，相对速度共同加速度 则根据得综上可得，选项BC选项正确，AD选项错误。故选BC。三、填空题：共3小题，每小题3分，共9分。答案需填涂在答题卡中。9.使用蓝牙耳机接听手机来电，信号传输示意图如图所示。蓝牙通信的电磁波波长比手机通信的电磁波波长________（填“短”、“长”或“相等”），在空气中的传播速度大小约为________m/s。（保留一位有效数字）【答案】①.短②.【解析】【详解】[1]由图知蓝牙通信的电磁波频率比手机通信的电磁波高，所以蓝牙通信的电磁波波长比手机通信的电磁波波长短。[2]电磁波在空气中的传播速度大小约为。10.为帮助如图（a）所示在井底正中央“坐井观天”的青蛙拓宽视野，某同学设计了图（b）所示的方案，在的圆柱形井中注满透明液体。将青蛙视为质点，则该方案中：注入液体的折射率_________（填“较大”或“较小”）时，观察范围较大；当注入液体的折射率等于_________时，观察范围最大： 【答案】①.较大②.【解析】【详解】[1][2]光线由空气射入液体中，由几何关系可知折射角r=45°，根据折射角r=45°一定时，折射率n越大，则入射角i越大，则观察范围越大，当入射角为i=90°时可得11.某同学想应用楞次定律判断线圈缠绕方向，设计的实验装置原理图如图甲所示。选用的器材有：一个磁性很强的条形磁铁，两个发光二极管（电压在1.5V至5V都可发光且保证安全），一只多用电表，导线若干。操作步骤如下：①用多用电表的欧姆挡测出二极管的正、负极；②把二极管、线圈按如图甲所示电路用导线连接成实验电路；③把条形磁铁插入线圈时，二极管B发光；拔出时，二极管A发光；④根据楞次定律判断出线圈的缠绕方向。请回答下列问题：（1）线圈缠绕方向如图乙中的_______（填“A”或“B”）。（2）条形磁铁运动越快，二极管发光的亮度就越大，这说明感应电动势随_____的增大而增大（填“磁通量”、“磁通量的变化量”或“磁通量的变化率”）。 （3）为进一步研究，该小组又做了以下实验：磁体从靠近线圈的上方静止下落。在磁体穿过整个线圈的过程中，传感器显示的电流i随时间t的图像应该是图中的____。A．B．C．D．【答案】①.A②.磁通量的变化率③.A【解析】【详解】（1）[1]把条形磁铁插入线圈时，穿过线圈的磁通量向上，且大小增大，则线圈产生的感应电流的磁场方向向下，由发光二极管B发光，可知流经二极管B的电流方向向下，则线圈缠绕方向如图乙中A所示。（2）[2]条形磁铁从初始到完全插入，磁通量的变化量相同，磁铁运动速度越快，磁通量变化越快，发光二极管的亮度就越大，说明感应电动势随磁通量的变化率的增大而增大。（3）[3]磁体从靠近线圈的上方静止下落，当磁体进入线圈的过程，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律可知感应电流产生的磁场方向向下，当磁体离开线圈的过程，穿过线圈的磁通量减小，根据楞次定律可知感应电流产生的磁场方向向上，所以磁体进入和穿出线圈时感应电流方向相反；当磁体完全进入线圈时，穿过线圈的磁通量不变，则不会产生感应电流，磁体会加速运动，当到达线圈底部时，磁通量变化率大于磁体刚进入线圈时，依据法拉第电磁感应定律和欧姆定律可知到达底部的感应电流较大，故A正确，B、C、D错误。四、实验题：共2小题，共12分，答案需填涂在答题卡中。12.如图甲所示装置中的光源发出某种单色光，某实验小组用该装置观察光的干涉图样，然后进一步测量其波长。 （1）对图甲中a、b两处各自放入的光学器件，以下说法正确的是__________。A．a处放单缝，b处放双缝B．a处放双缝，b处放单缝C．单缝和双缝都放在a处D．单缝和双缝都放在b处（2）他们把测量头安装好，通过测量头的目镜观察单色光的干涉图样时，发现里面的亮条纹与分划板竖线不平行，如图乙所示。若要使两者平行，该同学应如何调节__________。A．仅旋转透镜B．仅旋转单缝C．仅旋转双缝D．仅旋转测量头（3）装置所用双缝间的间距为0.2mm，双缝与毛玻璃屏的距离为80cm，转动手轮，使分划板中心刻线与某亮条纹中心对齐，将该亮条纹定义为第1条亮条纹，此时手轮上的读数如图丙所示，读数为__________mm，然后继续转动手轮，使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐，此时手轮上的读数如图丁所示。（4）此单色光的波长为__________nm（结果保留三位有效数字）。【答案】①.A②.D③.2.330④.652【解析】【详解】（1）[1]因为双缝干涉实验是让单色光经双缝在光屏上形成干涉图样，所以先经单缝形成相干光，在经双缝形成干涉条纹，因此a处放单缝，b处放双缝。故选A（2）[2]旋转测量头，分划板的竖线随之旋转，可使分划板的竖线与亮条纹平行。故选D。（3）[3]由图丙可知，不动刻度的读数为2mm，可动部分的读数为33.0×0.01mm=0.330mm此时手轮上的读数为2mm+0.330mm=2.330mm由图丁可知，不动刻度的读数为15mm，可动部分的读数为37.5×0.01mm=0.375mm此时手轮上的第6条亮条纹读数为15mm+0.375mm=15.375mm （4）[4]由干涉条纹间距公式，又有解得13.某物理小组欲探究变压器线圈两端电压与匝数关系，提供的实验器材有：学生电源、可拆变压器、交流电压表、若干导线。图甲为实验原理图，在原线圈A、B两端加上电压，用电压表分别测量原、副线圈两端的电压，测量数据如表：实验序号原线圈匝数n1=400原线圈两端电压U1（V）副线圈匝数n2=200原线圈两端电压U2（V）副线圈匝数n2=1400原线圈两端电压U2（V）15.82.920.328.04.028.1312.66.244.0请回答下列问题：（1）在图乙中，应将A、B分别与________（填“a、b”或“c、d）连接。 （2）根据上表数据得出实验结论是：在实验误差允许范围内，变压器原、副线圈的电压之比等于________。（3）在实验序号为2的测量中，若把图丙中的可动铁芯取走，副线圈匝数n2=200，则副线圈两端电压________（填正确答案标号）。A.一定小于4.0V　　B.一定等于4.0V　　C.定大于4.0V（4）图丁为某电学仪器原理图，图中变压器为理想变压器。左侧虚线框内的交流电源与串联的定值电阻R0可等效为该电学仪器电压输出部分，该部分与一理想变压器的原线圈连接；一可变电阻R与该变压器的副线圈连接，原、副线圈的匝数分别为n1、n2，在交流电源的电压有效值U0不变的情况下，调节可变电阻R的过程中，当________时，R获得的功率最大。【答案】①.c、d②.匝数之比③.A④.【解析】【详解】（1）[1]在探究变压器线圈两端电压与匝数关系的实验中，原线圈两端应接入交流电，故应将A、B分别与c、d连接；（2）[2]根据题表中数据可得，在实验误差允许范围内，变压器原，副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比；（3）[3]若把题图乙中的可动铁芯取走，磁损耗变大，原线圈中磁通量变化率比副线圈磁通量变化率大，根据法拉第电磁感应定律知，副线圈两端电压一定小于4.0V。故选A。（4）[4]设原线圈回路中电流为I1，副线圈回路电流为I2，则所以R获得的功率为根据数学知识可得，当 R获得的功率最大，此时，，五、计算题：本题共3小题，共39分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。14.如图所示，用一小型交流发电机向远处用户供电，已知发电机线圈abcd匝N=100匝，面S=0.03m2，线圈匀速转动的角速度，匀强磁场的磁感应强度，输电导线的总电阻为R=10Ω，降压变压器原、副线圈的匝数比n3:n4=10:1，若用户区标有“220V，8.8kW”的电动机恰能正常工作。发电机线圈电阻r不可忽略。求：（1）输电线路上损耗的电功率；（2）升压变压器副线圈两端电压U2；（3）若升压变压器原、副线圈匝数比n1:n2=1:8，交流发电机线圈电阻r上消耗的热功率P。【答案】（1）；（2）；（3）640W【解析】【详解】（1）设降压变压器原、副线圈的电流分别为、，电动机恰能正常工作，则有根据理想变压器的变流比可知解得所以输电线路上损耗的电功率 解得（2）根据理想变压器的变压比可知解得升压变压器副线圈两端电压解得（3）根据理想变压器的变压比可知可得升压变压器的原线圈输入功率可得根据解得根据正弦式交变电流产生规律可知，最大值为 代入数据解得电机线圈内阻上消耗的热功率可得15.如图所示，xOy坐标系的第四象限内有一边界OM与x轴的夹角为30°、OM与x轴之间有垂直于xOy平面向外的匀强磁场，一个电荷量为q、质量为m的带正电的粒子以初速度v从P点沿y轴负方向射出，从D点进入磁场，而后垂直OM边界离开，OD的距离为d。若在第一象限加上沿x轴正方向的匀强电场，其他条件不变，粒子从x轴上的Q点（未画出）进入磁场，进入磁场时速度的方向与OM平行，粒子在磁场中运动的时间是没加电场时粒子在磁场中运动时间的3倍。不计粒子重力，求：（1）匀强磁场的磁感应强度大小；（2）DQ两点的距离；（3）P点的坐标及匀强电场的大小。【答案】（1）；（2）；（3），【解析】【详解】（1）未加电场时，粒子从D点射入，垂直OM射出，可知，在磁场中可得 （2）做出轨迹图像，如图所示粒子在第一象限做类平抛运动，沿y轴方向速度不变，x轴方向做加速运动，设进入磁场时速度为，则有由可得做圆周运动的半径为粒子在磁场中运动的时间为加上电场后，时间变为原来的三倍，可知，即为圆心，可得由几何关系可得即（3）设粒子在电场中运动的时间为，进入磁场时沿x方向的分速度为，则有 根据匀变速直线运动公式，有，，整理可得即故P点的坐标为，由上述可得则其中联立解得16.如图所示，水平金属圆环由沿半径方向的金属杆连接，外环和内环的半径分别为，，圆环区域存在方向竖直向上，磁感应强度大小的匀强磁场，金属圆环以角速度绕中心轴线转动。金属环电阻不计，金属杆电阻，两环通过电刷分别与间距的两条不计电阻的平行光滑金属导轨MQN、连接，其中MQ、段倾斜放置，倾斜角，，QN，段水平放置，两段之间通过一小段（大小可忽略）光滑圆弧绝缘材料平滑相连，在Q和两端向下引出两根无电阻的金属导线通过电键与一电容量的电容器相连，在N和两端与电阻相连，在倾斜导轨MQ、 区域内加有垂直于倾斜导轨平面向下的匀强磁场，在水平导轨的区域内加有垂直水平导轨平面向上的匀强磁场，、均与导轨垂直，且，U形金属框cdef除c、f横截面处外其他表面都有绝缘层（与导轨间绝缘），U形金属框质量为3m，每边电阻均为，各边长度均为，开始时紧挨导轨静置于左侧外。现有一不计电阻的质量为m的金属棒a紧贴放置，合上电键时金属棒恰好静止在导轨上。（）（1）求金属棒a的质量m；（2）断开同时闭合，金属棒a向下滑行，求金属棒a到达倾斜导轨底端时的速度大小；（3）金属棒a越过后与U形金属框发生碰撞，碰后黏在一起（金属棒a与导轨及U形金属框都接触良好）穿过磁场区域，求此过程中电阻R上产生的焦耳热。【答案】（1）0.4kg；（2）；（3）【解析】【详解】（1）水平金属圆环中金属杆产生的电动势为通过金属棒a的电流为金属棒恰好静止在导轨上，有解得金属棒a的质量m为（2）速度为时，金属棒a产生的电动势 设经，金属棒a的速度，速度为时，金属棒a产生的电动势时间内，电容器带电量变化量通过金属棒a的电流为对金属棒a受力分析，根据牛顿第二定律有解得金属棒a的加速度根据动力学公式有解得金属棒a到达倾斜导轨底端时的速度大小为（3）金属棒a与U形金属框发生碰撞，碰后黏在一起，根据动量守恒有解得碰撞后的速度为从de入磁场到cf入磁场，U形金属框cdef除c、f横截面处外其他表面都有绝缘层，可知电阻上无电流，等效电路为 从de入磁场到cf入磁场，根据动量定理有该过程的电量为联立可得解得从de出到CF出，等效电路从de出到CF出，根据动量定理有电路总电阻为该过程的电量为整理得 解得此过程中电路产生的总热量此过程中电阻R上产生的焦耳热