湖北省武漢市武昌實驗中學2023-2024學年高三上學期12月月考物理試卷

湖北省武昌實驗中學高三年級12月月考物理試卷命題教師：李霞考試時間：2023年12月12日上午10:30—11:45一、選擇題：本題共10小題，每小題4分，共40分。在每小題給出的四個選項中，第1～7題只有一項符合題目要求，第8～10題有多項符合題目要求。全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分.1．中國全超導托卡馬克核聚變實驗裝置（EAST）采取磁約束策略來產(chǎn)生核聚變反應。其內(nèi)部發(fā)生的一種核聚變反應方程為，反應中釋放出光子，下列說法不正確的是（）A．核聚變反應所產(chǎn)生的X粒子無法被洛倫茲力進行約束B．核聚變反應所釋放的γ光子來源于核外內(nèi)層電子的能級躍遷C．核聚變反應與核裂變反應相比，具有產(chǎn)能效率高、更安全、更清潔的特點D．核聚變反應所需要的高溫條件可以使原子核具有足夠的動能克服庫侖力作用而結合到一起2．為了裝點城市夜景，市政工作人員常在噴水池水下安裝燈光照亮水面。如圖甲所示，水下有一點光源S，同時發(fā)出兩種不同顏色的a光和b光，在水面上形成了一個被照亮的圓形區(qū)域，俯視如圖乙所示，環(huán)狀區(qū)域只有b光，中間小圓為復合光，以下說法中正確的是（）A.在水中a光波速大于b光B．a(chǎn)光的頻率小于b光C.用同一套裝置做雙縫干涉實驗，a光條紋間距更小D.若某單縫能使b光發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象，則a光也一定能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象3．如圖所示，圓心為O，水平直徑為AB的圓環(huán)位于豎直面內(nèi)，一輕繩兩端分別固定在圓環(huán)的M、N兩點，輕質(zhì)滑輪連接一重物，放置在輕繩上，MN連線過圓心O且與AB間的夾角為θ，不計滑輪與輕繩之間的摩擦。圓環(huán)順時針緩慢轉(zhuǎn)過角度2θ的過程中，輕繩的張力（）A．逐漸增大 B．先增大再減小C．逐漸減小 D．.先減小再增大4．如圖甲所示，電壓表和電流表均為理想電表，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為1：2，定值電阻R1=5Ω、R2與R3的阻值相等，E、F兩端接入如圖乙所示的交流電源，當開關斷開時，電阻R1和R2消耗的功率相等，現(xiàn)將開關K閉合，下列說法正確的是（）A．在t=0.01s時，電壓表示數(shù)為零B．電流表中電流方向每秒改變50次C．R2=10Ω電源的輸出功率為120W5.如圖甲所示為沿x軸傳播的一列簡諧橫波在t=0.2

s時刻的波形圖，兩質(zhì)點P、Q的平衡位置分別位于x=0.5

m、x=4.0

m處，質(zhì)點Q的振動圖像如圖乙所示。下列說法正確的是（）A．該波沿x軸正方向傳播B．t=0時刻，質(zhì)點P正沿y軸負方向運動C．質(zhì)點P的振動方程為y=5cos(10πt+QUOTE)

cmD．當質(zhì)點Q在波峰時，質(zhì)點P的位移為QUOTE

cm6．如圖，一質(zhì)量為M、半徑為R的光滑大圓環(huán)，用一細輕桿固定在豎直平面內(nèi)。套在大環(huán)上質(zhì)量均為m的兩個小環(huán)（可視為質(zhì)點），同時從大環(huán)的最高處由靜止滑下。已知重力加速度大小為g，則小環(huán)下滑到大環(huán)最低點的過程中（）A．大環(huán)與兩小環(huán)所構成的系統(tǒng)始終處于失重狀態(tài)B．大環(huán)對輕桿拉力的大小為Mg的時刻有1個C．大環(huán)與兩小環(huán)所構成的系統(tǒng)動量守恒D．小環(huán)運動時間大于QUOTE7．如圖所示，固定在水平面上的半徑為r的金屬圓環(huán)內(nèi)存在方向豎直向上、磁感應強度大小為B的勻強磁場。長為l的金屬棒，一端與圓環(huán)接觸良好，另一端固定在豎直導電轉(zhuǎn)軸上，接入回路的電阻為R，隨軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動。在圓環(huán)的A點和電刷間接有阻值也為R的電阻和電容為C、板間距為d的平行板電容器，有一帶電微粒在電容器極板間處于靜止狀態(tài)。已知重力加速度為g，不計其它電阻和摩擦，下列說法正確的是（）A．回路中的電動勢為 B．微粒的電荷量與質(zhì)量之比為C．電阻消耗的電功率為 D．電容器所帶的電荷量為8．宇航員飛到一個被稠密氣體包圍的某行星上進行科學探索。他站在該行星表面，從靜止釋放一個質(zhì)量為的物體，由于運動時氣體阻力（阻力與速度有關）的作用，其加速度隨下落位移變化的關系圖像如圖所示。已知該星球半徑為，萬有引力常量為。下列說法正確的是（）A．該行星的平均密度為B．衛(wèi)星在距該行星表面高處的圓軌道上運行的周期為C．該行星的第一宇宙速度為D．物體下落過程中的最大動能為9．水平細桿AB、CD上下正對放置，距離為d，AB=CD=L，它們的右端用光滑半圓環(huán)相連，輕彈簧的一端固定在AD、BC的交點處，另一端與一質(zhì)量為m的有孔小球相連，小球套在細桿上，小球與兩細桿間的動摩擦因數(shù)均為μ。小球以一定的初速度從A點向右出發(fā)，若小球能到達C點，已知整個過程中彈簧始終處于壓縮狀態(tài)，并且彈簧的彈力始終小于小球的重力，重力加速度為g，小球從A點運動到C點的過程中，下列說法正確的有（）A．小球機械能一直減小B．小球減少的動能等于小球增加的重力勢能與摩擦產(chǎn)生的熱量之和C．摩擦產(chǎn)生的熱量等于2μmgLD．若只想小球能到達D點，則小球在A點的動能可以恰好等于μmgL＋mgd10．大型風洞是研發(fā)飛行器不可缺的重要設施，我國的風洞技術處于世界領先地位。如圖所示，某次風洞實驗中，風力大小和方向均恒定，一質(zhì)量為m的輕質(zhì)小球先后經(jīng)過a、b兩點，其中在a點的速度大小為v，方向與a、b連線成α=30°角；在b點的速度大小也為v，方向與a、b連線成β=60°角。已知a、b連線長為d，小球只受風力的作用，小球的重力忽略不計。下列說法中正確的是（）風力方向垂直于a、b連線 B．從a點運動到b點所用的時間為C．小球的最小速度為 D．風力大小為二、非選擇題（本題共5小題，共60分，11題6分，12題12分，13題10分，14題14分，15題18分）11．某同學利用圖（a）中的裝置探究物體加速度與其所受合外力之間的關系。圖中，置于實驗臺上的長木板水平放置，其右端固定一輕滑輪；輕繩跨過滑輪，一端與放在木板上的小車相連，另一端可懸掛鉤碼。本實驗中可用的鉤碼共有個，每個質(zhì)量均為0.010kg。實驗步驟如下：i．將5個鉤碼全部放入小車中，在長木板左下方墊上適當厚度的小物塊，使小車（和鉤碼）可以在木板上勻速下滑。ii．將n（依次取，2，3，4，5）個鉤碼掛在輕繩右端，其余N-n個鉤碼仍留在小車內(nèi)。先用手按住小車再由靜止釋放，同時用速度傳感器記錄小車的運動情況，繪制圖象，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后可得到相應的加速度a。iii．對應不同的n的a值作出圖像（c），并得出結論。①該同學實驗過程中重物始終未落地，得到如圖所示圖象（b），根據(jù)圖象可以分析出在實驗操作中可能存在的問題是___________A．實驗中未保持細線和軌道平行B．實驗中沒有滿足小車質(zhì)量遠大于鉤碼質(zhì)量C．實驗中先釋放小車后打開打點計時器②利用圖像求得小車（空載）的質(zhì)量為___________kg（保留2位有效數(shù)字，重力加速度g取9.8）。③若以“保持木板水平”來代替步驟①，則所得的的圖像（）12．（12分）某同學想測如圖（1）集成電路里很薄的方塊電阻的電阻率，同時測干電池電動勢和內(nèi)阻，他設計了如圖（2）所示電路。已知方塊電阻的上、下表面是邊長為的正方形，上下表面間的厚度為，連入電路時電流方向如圖（1）所示，電壓表可認為是理想的。①斷開開關k，閉合開關S，改變電阻箱R阻值，記錄不同R對應的電壓表的示數(shù)U；②將開關S、k均閉合，改變電阻箱R阻值，再記錄不同R對應的電壓表的示數(shù)U；（1）畫出步驟①②記錄的數(shù)據(jù)對應的隨變化關系的圖像分別對應如圖（4）所示的兩條圖線，橫截距分別為、，縱截距為、，請判斷哪條是步驟①對應的圖線，則電源的電動勢，電源內(nèi)阻，則方塊電阻。（2）要測出方塊電阻的電阻率，先用螺旋測微器測量上下表面間的厚度，如圖(3)所示,則厚度mm。（3）方塊電阻的電阻率表達式為（用、、等已測量字母表示）。13．（10分）2021年11月7日，神舟十三號航天員翟志剛、王亞平先后從天和核心艙節(jié)點艙成功出艙執(zhí)行任務，出艙時他們身著我國新一代“飛天”艙外航天服。艙外航天服內(nèi)密封了一定質(zhì)量的理想氣體，用來提供適合人體生存的氣壓。航天服密閉氣體的體積約為V1=4L，壓強p1=1.0×105Pa，溫度t1=27℃，航天員身著航天服，出艙前先從核心艙進入節(jié)點艙，然后封閉所有內(nèi)部艙門，對節(jié)點艙泄壓，直到節(jié)點艙壓強和外面壓強相等時才能打開艙門。（1）節(jié)點艙氣壓降低到能打開艙門時，密閉航天服內(nèi)氣體體積膨脹到V2=6L，溫度變?yōu)閠2=－3℃，求此時航天服內(nèi)氣體壓強p2；（2）為便于艙外活動，當密閉航天服內(nèi)氣體溫度變?yōu)閠2=－3℃時，宇航員把航天服內(nèi)的一部分氣體緩慢放出，使氣壓降到p3=5.0×l04Pa。假設釋放氣體過程中溫度不變，體積變?yōu)閂3=4L，求航天服需要放出的氣體與原來氣體的質(zhì)量之比。14．（14分）“太空粒子探測器”由加速、偏轉(zhuǎn)和收集三部分組成，其原理可簡化為如圖所示。輻射狀的加速電場區(qū)域Ⅰ邊界為兩個同心平行扇形弧面，O1為圓心，圓心角θ為120°，外圓弧面AB與內(nèi)圓弧面CD的電勢差為U0，M為外圓弧的中點。在緊靠O1右側有一圓形勻強磁場區(qū)域Ⅱ，圓心為O2，半徑為L，磁場方向垂直于紙面向外且磁感應強度大小為B＝eq\r(\f(2mU0,qL2))（B為未知量），在磁場區(qū)域下方相距L處有一足夠長的收集板PNQ。已知MO1O2和PNQ為兩條平行線，且與O2N連線垂直。假設太空中散布著質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子，它們能均勻地吸附到AB弧面上，經(jīng)電場從靜止開始加速，然后從O1進入磁場，并最終到達PNQ板被收集。忽略一切萬有引力和粒子之間的作用力，求：（1）粒子經(jīng)電場加速后，進入磁場時的速度v的大??；（2）從M點出發(fā)的粒子在磁場中運動的半徑R；（3）假設所有粒子從AB弧面同時出發(fā)，則最先到達收集板的是從哪一點出發(fā)的粒子？求出該粒子從O1至收集板的時間。15.（18分）如圖所示，在足夠長的粗糙水平面上放一長為、質(zhì)量為、左右擋板厚度不計的U形盒子P（盒子內(nèi)底面水平），盒子P與水平面間的動摩擦因數(shù)為。在盒子的左端放一質(zhì)量等于的物塊（可看作質(zhì)點），Q的帶電量始終為。整個裝置始終處在一個水平向右的勻強電場中，場強為，Q與盒子內(nèi)表面無摩擦，放開物塊后即在盒內(nèi)向右運動與右面擋板碰撞，設碰撞時間極短且碰撞過程中沒有機械能損失，重力加速度g取10。求（1）物塊與盒子發(fā)生第一次碰撞后，P、Q的速度大小；（2）物塊與盒子發(fā)生第一次碰撞后至第二次碰撞前Q與盒子右擋板間的最大距離（結果可用分數(shù)表示）；（3）P最終是否會停止？若P不能停止，求第一次碰后，20秒內(nèi)P前進的路程；若P會停止，求P前進的總路程。高三年級12月月考物理參考答案一、選擇題：本題共10小題，每小題4分，共40分。在每小題給出的四個選項中，第1～7題只有一項符合題目要求，第8～10題有多項符合題目要求。全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分.題號12345678910答案BCBDDDDACDBCAB二、非選擇題（本題共5小題，共60分，11題6分，12題12分，13題10分，14題14分，15題18分）11．【答案】A0.45C12.【答案】（1）圖線B//（2）0.593/0.592/0.594/0.595//13．【答案】（1）；（2）【解析】（1）對航天服內(nèi)的密閉氣體，初態(tài)溫度為末態(tài)溫度為由理想氣體方程此時航天服內(nèi)氣體壓強為（2）設航天服需要放出的氣體在壓強為p3狀態(tài)下的體積為，根據(jù)玻意耳定律得則放出的氣體與原來氣體的質(zhì)量之比為14.解析(1)帶電粒子在電場中加速的過程，根據(jù)動能定理有：qU0＝eq\f(1,2)mv2－0解得：v＝eq\r(\f(2qU0,m))。(2)從M點出發(fā)的粒子到達O1點后水平進入磁場，在磁場中做勻速圓周運動，根據(jù)牛頓第二定律有：qvB＝eq\f(mv2,R)解得：R＝L。(3)軌跡1運動的時間最短，以在磁場中運動的時間為：t1＝eq\f(30°,360°)T＝eq\f(1,12)·eq\f(2πm,qB)＝eq\f(πL,6)eq\r(\f(m,2qU0))出磁場后勻速運動的時間為：t2＝eq\f(L＋\f(L,2),v)＝eq\f(3L,2v)＝eq\f(3L,2)eq\r(\f(m,2qU0))該粒子從O1至收集板的時間為：t＝t1＋t2＝eq\f(L,2)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(3＋\f(π,3)))eq\r(\f(m,2qU0))。15.【答案】（1）8m/s，3m/s；（2）；（3）P、Q終將停止，P前進的總路程為10m【解析】（1）設Q與P第一次碰撞前的速度為，碰后P、Q的速度分別為和，由動能定理，得碰撞過程動量守恒碰撞過程機