2023-2024学年湖南省长沙市长郡中学高三上学期月考（一）物理试题（解析版）

大联考长郡中学2024届高三月考试卷（一）

物  理

时量75分钟。满分100分。

第Ⅰ卷  选择题（共44分）

一、选择题（本题共6小题，每小题4分，共24分。每小题只有一项符合题目要求）

1. 2023年7月我国自主研发的核磁共振设备开始量产，这标志着我国在高端医疗设备领域迈向了新的里程碑。核磁共振成像是可进行人体多部位检查的医疗影像技术，基本原理为：当电磁波满足一定条件时，可使处于强磁场中的人体内含量最多的氢原子吸收电磁波的能量，其后吸收了能量的氢原子又把这部分能量以电磁波的形式释放出来，形成核磁共振信号。关于人体内氢原子吸收的电磁波能量，正确的是（    ）

A. 频率足够高的电磁波氢原子才会吸收

B. 能量大于13.6eV的电磁波氢原子才能被吸收

C. 氢原子只能吸收某些特定频率的电磁波

D. 吸收了电磁波的氢原子处于的状态叫基态

2. 2023年8月，受台风“杜苏芮”影响，我国京津冀等地发生了极端强降雨，导致部分地区被淹，中部战区组织官兵紧急救援。如图所示，在一次救援中，某河道水流速度大小恒为v，A处的下游C处有个半径为r的漩涡，其与河岸相切于B点，AB两点距离为。若解放军战士驾驶冲锋舟把被困群众从河岸的A处沿直线避开漩涡送到对岸，冲锋舟相对河岸的速度最小值为（    ）

A.  B.  C.  D.

3. 如图所示，用两根细绳连接一小球，让小球始终处于静止状态，细绳OA与竖直方向的夹角为，且保持不变，拉力用表示。细线OB从竖直位置缓慢顺时针旋转，细绳OB的拉力和对应角度的关系如图，g取，下列说法正确的是（    ）

A.

B. 当时，细绳OB的拉力

C. 缓慢顺时针旋转过程中，细绳OB拉力的最小值为5N

D. 缓慢顺时针旋转过程中，细绳OB的拉力一直会变大

4. 如图所示是四只猴子“水中捞月”时情景，它们将一棵又直又高的树枝压弯，竖直倒挂在树梢上，从下到上依次为1、2、3、4号猴子。正当1号猴子打算伸手捞水中“月亮”时，2号猴子突然两手一滑没抓稳，1号猴子扑通一声掉进了水里。假设2号猴子手滑前四只猴子都处于静止状态，其中1号猴子的质量为，其余3只猴子的质量均为m，重力加速度为g，那么在2号猴子手滑后的一瞬间（    ）

A. 4号猴子的加速度为0

B. 2号猴子对3号猴子的作用力大小为

C. 3号猴子对4号猴子的作用力大小为

D. 杆对4号猴子的作用力大小为3mg

5. 某同学设计的家庭电路保护装置如图所示，变压器A处是用火线和零线双线平行绕制成线圈，然后接到用电器。B处有一个输出线圈，一旦B处线圈中有电流，经放大后便能推动继电器吸引开关K从而切断家庭电路。如果甲、乙、丙三人分别按图示方式接触电线的裸露部分，甲、乙二人站在干燥的木凳上，则下列说法正确的是（    ）

A. 甲会发生触电事故，继电器不会切断电路 B. 乙会发生触电事故，继电器会切断电路

C. 丙会发生触电事故，继电器会切断电路 D. 当用电器出现短路时，继电器会切断电路

6. 如图所示，在地面上方的水平匀强电场中，一个质量为m、电荷量为＋q的小球，系在一根长为L的绝缘细线一端，可以在竖直平面内绕O点做圆周运动，AB为圆周的水平直径，CD为竖直直径。已知重力加速度为g，电场强度，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　）

A. 若小球在竖直平面内绕O点恰好做完整圆周运动，则它运动过程中的最小速度

B. 若小球在竖直平面内绕O点做圆周运动，则小球运动到D点时机械能最大

C. 若将小球在A点由静止开始释放，小球到达B点速度为

D. 若剪断细线将小球在A点以大小为的速度竖直向上抛出，它将能够到达B点

二、选择题（本题共4小题，每小题5分，共20分。每小题有多个选项符合题目要求，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，某小区喷水池底部水平，在底部处装有红色和紫色的灯（视为点光源），可在水面形成红色和紫色的光斑。水面较宽且平静，灯距水面的深度为。已知水对红光和紫光的折射率分别为和，且。下列说法正确的是（　　）

A. 红光在水中的传播速度是紫光在水中传播速度的倍

B. 红光在水中发生全反射的临界角是紫光在水中发生全反射临界角的倍

C. 红光在水面形成的光斑的面积大小是

D. 红光在水面形成的光斑面积小于紫光在水面形成的光斑面积

8. 2023年5月30日搭载景海鹏、朱杨柱、桂海潮三名航天员的神舟十六号飞船在酒泉卫星发射中心成功发射。飞船入轨后先在近地停泊轨道1上进行数据确认，后经椭圆转移轨道2与在轨道3做匀速圆周运动的空间站组合体完成自主快速交会对接，其变轨过程可简化如图所示，已知停泊轨道半径近似为地球半径R，中国空间站轨道距地面的平均高度为h，飞船在停泊轨道上的周期为，则（　　）

A. 飞船在停泊轨道上的速度大于第一宇宙速度

B. 飞船在转移轨道上P、Q两点的速率之比约为

C. 若飞船在Ⅰ轨道的点P点火加速，至少经过时间，才能在Ⅱ轨道的Q点与空间站完成交会对接

D. 空间站的物品或宇航员可以漂浮，说明此时它们或他们不受地球引力作用

9. 如图甲所示，在均匀介质中，坐标系xOy位于水平面内，O处的波源由平衡位置开始垂直xOy平面振动，产生的简谐横波在xOy平面内传播，以如图甲状态为时刻，实线圆、虚线圆分别表示相邻的波峰和波谷，且此时刻平面内只有一圈波谷，图乙为图甲中质点A的振动图像，z轴垂直于xOy水平面，且正方向为垂直纸面向外。则下列说法正确的是（　　）

A. 此机械波的起振方向向z轴负方向

B. 此机械波的传播速度为10m/s

C. 时，机械波恰好传至C处

D. 在至这段时间内，C质点运动的路程为8cm

10. 某科学兴趣小组想设计一款安装在返回舱底部的电磁缓冲装置，如图甲所示，在返回舱的底盘安装有均匀对称的4台电磁缓冲装置，这款电磁缓冲装置工作原理是利用电磁阻尼作用减小返回舱和地面间的冲击力。其结构简化图如图乙所示，在缓冲装置的底板上，沿竖直方向固定着两个光滑绝缘导轨PQ、MN。导轨内侧，安装电磁铁（图中未画出），能产生垂直于导轨平面的匀强磁场，磁场的磁感应强度为B。导轨内的缓冲滑块K由高强度绝缘材料制成，滑块K上绕有闭合矩形线圈abcd，线圈的总电阻为R，匝数为n，ab边长为L。假设整个返回舱以速度与地面碰撞后，滑块K立即停下，此后在线圈与轨道的磁场作用下使舱体减速，从而实现缓冲。返回舱质量为m，地球表面的重力加速度为g，一切摩擦阻力不计，缓冲装置质量忽略不计。则以下说法正确的是（    ）

A. 滑块K的线圈中最大感应电流的大小

B. 若缓冲装置向下移动距离H后速度减为v，则此过程中每个缓冲线圈abcd中通过电量

C. 若缓冲装置向下移动距离H后速度减为v，则此过程中每个缓冲线圈abed中产生的焦耳热是

D. 若要使缓冲滑块K和着陆器不相碰，且缓冲时间为t，则缓冲装置中的光滑导轨PQ和MN长度至少

第Ⅱ卷  非选择题（共56分）

三、填空题（本题共2小题，共16分）

11. 某实验小组设计了如图甲实验装置来测量砂桶中砂的质量。 

主要实验步骤如下：

（1）平衡好摩擦力后，在砂桶中加入质量为的砂；

（2）接通传感器电源，释放小车，利用位移传感器测出对应的位移与时间（）图像；

（3）在砂桶和砂质量不变的情况下，改变小车的质量，测量出不同的加速度。

①图乙是当小车质量为时，运动过程中位移传感器记录下的图像，由图可知，小车的加速度______。

②图丙为加速度a的倒数和小车质量M的图像，利用题中信息求出______，砂的质量______kg（已知砂桶的质量，重力加速度）。

12. 某实验小组要测量如图甲所示金属圆环材料的电阻率，已知圆环的半径为r。

（1）先用螺旋测微器测量金属圆环圆形横截面的直径d如图乙所示，则______mm；

（2）再用如图丙所示的电路测量该圆环的电阻，图丙中圆环接入电路的两点恰好位于一条直径上，电压表的量程为5V。开关S闭合后，电压表右端接到a点时电压表示数为4.5V、电流表示数为1.8mA，接到b点的电压表示数为4.6V、电流表示数为1.6mA。为了减小电阻的测量误差，应该把电压表的右端接在______（填“a”或“b”）进行实验；则圆环接入电路的两点间的电阻值为______；此测量值______（填“偏大”“偏小”或“准确”）；

（3）实验过程中发现电流表损坏了，于是找来另外一个量程为2V，内阻为的电压表来替代电流表完成了实验。实验中电压表V和的示数分别为U和，改变滑片位置测得多组U、数据，并作出了图像为一条直线，如图丁所示，测得该直线的斜率为k，如果r远大于d，则金属圆环材料的电阻率的表达式为______（用r、d、k、表示）。

四、计算题（本题共3小题，其中第13题10分，第14题14分，第15题16分，共40分。写出必要的推理过程，仅有结果不得分）

13. 如图所示，一面积的活塞在光滑汽缸内封闭着一定质量的理想气体，活塞上放一砝码，活塞和砝码的总质量，开始时汽缸内的气体的温度，缸内气体的高度。现对缸内气体缓慢加热使缸内气体的温度升高到，已知加热过程中气体吸收的热量，外界大气压强，重力加速度g取。求：

（1）加热过程活塞上升的高度；

（2）加热过程中被封闭气体内能变化。

14. 在芯片制造过程中，离子注入是其中一道重要的工序。如图甲所示是离子注入工作原理的示意图，静止于A处的离子，经电压为的加速电场加速后，沿图中圆弧虚线通过半径为的圆弧形静电分析器（静电分析器通道内有均匀辐向分布的电场）后，从P点沿平行硅片方向进入半径为的圆形匀强磁场区域，该圆形磁场区域的直径与竖直方向成，经磁场偏转，最后打在竖直放置的硅片上。离子的质量为、电荷量为，不计离子重力。求：

（1）离子进入圆形匀强磁场区域时的速度大小；

（2）静电分析器通道内虚线处电场强度的大小；

（3）若磁场方向垂直纸面向外，离子从磁场边缘上某点出磁场时，速度方向与直径垂直，求圆形区域内匀强磁场的磁感应强度的大小。

15. 如图所示，水平地面上左侧有一固定的圆弧斜槽，斜槽左端是四分之一光滑圆弧AB，圆弧半径为，右端是粗糙的水平面BC，紧挨着斜槽右侧有一足够长的小车P，小车质量为，小车左端和斜槽末端C平滑过渡但不粘连，在C点静止放置一滑块N（可视为质点），滑块质量为，最右边有一固定的竖直墙壁，小车右端距离墙壁足够远。已知斜槽BC段长度为，由特殊材料制成，从B点到C点其与小球间的动摩擦因数随到B点距离增大而均匀减小到0，变化规律如下图甲所示。滑块N与小车的水平上表面间的动摩擦因数为，水平地面光滑，现有一质量为的小球M（可视为质点的）从斜槽顶端A点静止滚下，经过ABC后与静止在斜槽末端的滑块N发生弹性碰撞，碰撞时间极短，碰撞后滑块滑上小车，小车与墙壁相碰时碰撞时间极短，每次碰撞后小车速度方向改变，速度大小减小为碰撞前的一半，重力加速度取，求：

（1）小球运动到C点时（还未与滑块碰撞）的速度大小；

（2）小车与墙壁第1次碰撞后到与墙壁第2次碰撞前瞬间的过程中，滑块与小车间由于摩擦产生的热量；

（3）小车与墙壁发生多次碰撞后直至停止运动的过程中小车运动的总路程约为多少米（结果保留二位小数）。