湖北省武漢市武昌實(shí)驗(yàn)中學(xué)2023-2024學(xué)年高三上學(xué)期12月月考物理試卷

湖北省武昌實(shí)驗(yàn)中學(xué)高三年級(jí)12月月考物理試卷命題教師：李霞考試時(shí)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(gè)選項(xiàng)中，第1～7題只有一項(xiàng)符合題目要求，第8～10題有多項(xiàng)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(cuò)的得0分.1．中國全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置（EAST）采取磁約束策略來產(chǎn)生核聚變反應(yīng)。其內(nèi)部發(fā)生的一種核聚變反應(yīng)方程為，反應(yīng)中釋放出光子，下列說法不正確的是（）A．核聚變反應(yīng)所產(chǎn)生的X粒子無法被洛倫茲力進(jìn)行約束B．核聚變反應(yīng)所釋放的γ光子來源于核外內(nèi)層電子的能級(jí)躍遷C．核聚變反應(yīng)與核裂變反應(yīng)相比，具有產(chǎn)能效率高、更安全、更清潔的特點(diǎn)D．核聚變反應(yīng)所需要的高溫條件可以使原子核具有足夠的動(dòng)能克服庫侖力作用而結(jié)合到一起2．為了裝點(diǎn)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(diǎn)光源S，同時(shí)發(fā)出兩種不同顏色的a光和b光，在水面上形成了一個(gè)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(fù)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(shí)驗(yàn)，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(diǎn)，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(jì)滑輪與輕繩之間的摩擦。圓環(huán)順時(shí)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(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，電阻R1和R2消耗的功率相等，現(xiàn)將開關(guān)K閉合，下列說法正確的是（）A．在t=0.01s時(shí)，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(shí)刻的波形圖，兩質(zhì)點(diǎn)P、Q的平衡位置分別位于x=0.5

m、x=4.0

m處，質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)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(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)P正沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)C．質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)方程為y=5cos(10πt+QUOTE)

cmD．當(dāng)質(zhì)點(diǎn)Q在波峰時(shí)，質(zhì)點(diǎn)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(xì)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(gè)小環(huán)（可視為質(zhì)點(diǎn)），同時(shí)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(diǎn)的過程中（）A．大環(huán)與兩小環(huán)所構(gòu)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(shí)刻有1個(gè)C．大環(huán)與兩小環(huán)所構(gòu)成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒D．小環(huán)運(yùn)動(dòng)時(shí)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(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)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(dǎo)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(dòng)。在圓環(huán)的A點(diǎn)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?fàn)顟B(tài)。已知重力加速度為g，不計(jì)其它電阻和摩擦，下列說法正確的是（）A．回路中的電動(dòng)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(gè)被稠密氣體包圍的某行星上進(jìn)行科學(xué)探索。他站在該行星表面，從靜止釋放一個(gè)質(zhì)量為的物體，由于運(yùn)動(dòng)時(shí)氣體阻力（阻力與速度有關(guān)）的作用，其加速度隨下落位移變化的關(guān)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(yùn)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(dòng)能為9．水平細(xì)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(diǎn)處，另一端與一質(zhì)量為m的有孔小球相連，小球套在細(xì)桿上，小球與兩細(xì)桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ。小球以一定的初速度從A點(diǎn)向右出發(fā)，若小球能到達(dá)C點(diǎn)，已知整個(gè)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(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的過程中，下列說法正確的有（）A．小球機(jī)械能一直減小B．小球減少的動(dòng)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(dá)D點(diǎn)，則小球在A點(diǎn)的動(dòng)能可以恰好等于μmgL＋mgd10．大型風(fēng)洞是研發(fā)飛行器不可缺的重要設(shè)施，我國的風(fēng)洞技術(shù)處于世界領(lǐng)先地位。如圖所示，某次風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)中，風(fēng)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(diǎn)，其中在a點(diǎn)的速度大小為v，方向與a、b連線成α=30°角；在b點(diǎn)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(fēng)力的作用，小球的重力忽略不計(jì)。下列說法中正確的是（）風(fēng)力方向垂直于a、b連線 B．從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)所用的時(shí)間為C．小球的最小速度為 D．風(fēng)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(xué)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(guān)系。圖中，置于實(shí)驗(yàn)臺(tái)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(shí)驗(yàn)中可用的鉤碼共有個(gè)，每個(gè)質(zhì)量均為0.010kg。實(shí)驗(yàn)步驟如下：i．將5個(gè)鉤碼全部放入小車中，在長木板左下方墊上適當(dāng)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(gè)鉤碼掛在輕繩右端，其余N-n個(gè)鉤碼仍留在小車內(nèi)。先用手按住小車再由靜止釋放，同時(shí)用速度傳感器記錄小車的運(yùn)動(dòng)情況，繪制圖象，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后可得到相應(yīng)的加速度a。iii．對應(yīng)不同的n的a值作出圖像（c），并得出結(jié)論。①該同學(xué)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)操作中可能存在的問題是___________A．實(shí)驗(yàn)中未保持細(xì)線和軌道平行B．實(shí)驗(yàn)中沒有滿足小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼質(zhì)量C．實(shí)驗(yàn)中先釋放小車后打開打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(xué)想測如圖（1）集成電路里很薄的方塊電阻的電阻率，同時(shí)測干電池電動(dòng)勢和內(nèi)阻，他設(shè)計(jì)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(shí)電流方向如圖（1）所示，電壓表可認(rèn)為是理想的。①斷開開關(guān)k，閉合開關(guān)S，改變電阻箱R阻值，記錄不同R對應(yīng)的電壓表的示數(shù)U；②將開關(guān)S、k均閉合，改變電阻箱R阻值，再記錄不同R對應(yīng)的電壓表的示數(shù)U；（1）畫出步驟①②記錄的數(shù)據(jù)對應(yīng)的隨變化關(guān)系的圖像分別對應(yīng)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(yīng)的圖線，則電源的電動(dòng)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(dá)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(hào)航天員翟志剛、王亞平先后從天和核心艙節(jié)點(diǎn)艙成功出艙執(zhí)行任務(wù)，出艙時(shí)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(qiáng)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(jìn)入節(jié)點(diǎn)艙，然后封閉所有內(nèi)部艙門，對節(jié)點(diǎn)艙泄壓，直到節(jié)點(diǎn)艙壓強(qiáng)和外面壓強(qiáng)相等時(shí)才能打開艙門。（1）節(jié)點(diǎn)艙氣壓降低到能打開艙門時(shí)，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(shí)航天服內(nèi)氣體壓強(qiáng)p2；（2）為便于艙外活動(dòng)，當(dāng)密閉航天服內(nèi)氣體溫度變?yōu)閠2=－3℃時(shí)，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(shè)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(gè)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(diǎn)。在緊靠O1右側(cè)有一圓形勻強(qiáng)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(yīng)強(qiáng)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(shè)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(jìn)入磁場，并最終到達(dá)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(jìn)入磁場時(shí)的速度v的大??；（2）從M點(diǎn)出發(fā)的粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的半徑R；（3）假設(shè)所有粒子從AB弧面同時(shí)出發(fā)，則最先到達(dá)收集板的是從哪一點(diǎn)出發(fā)的粒子？求出該粒子從O1至收集板的時(shí)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(jì)的U形盒子P（盒子內(nèi)底面水平），盒子P與水平面間的動(dòng)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(diǎn)），Q的帶電量始終為。整個(gè)裝置始終處在一個(gè)水平向右的勻強(qiáng)電場中，場強(qiáng)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(yùn)動(dòng)與右面擋板碰撞，設(shè)碰撞時(shí)間極短且碰撞過程中沒有機(jī)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??；（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(jié)果可用分?jǐn)?shù)表示）；（3）P最終是否會(huì)停止？若P不能停止，求第一次碰后，20秒內(nèi)P前進(jìn)的路程；若P會(huì)停止，求P前進(jìn)的總路程。高三年級(jí)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(gè)選項(xiàng)中，第1～7題只有一項(xiàng)符合題目要求，第8～10題有多項(xiàng)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(cuò)的得0分.題號(hào)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(shí)航天服內(nèi)氣體壓強(qiáng)為（2）設(shè)航天服需要放出的氣體在壓強(qiáng)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(dòng)能定理有：qU0＝eq\f(1,2)mv2－0解得：v＝eq\r(\f(2qU0,m))。(2)從M點(diǎn)出發(fā)的粒子到達(dá)O1點(diǎn)后水平進(jìn)入磁場，在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律有：qvB＝eq\f(mv2,R)解得：R＝L。(3)軌跡1運(yùn)動(dòng)的時(shí)間最短，以在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)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(yùn)動(dòng)的時(shí)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(shí)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(jìn)的總路程為10m【解析】（1）設(shè)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(dòng)能定理，得碰撞過程動(dòng)量守恒碰撞過程機(jī)