湖北省荊州市沙市中學(xué)2023-2024學(xué)年高三上學(xué)期9月月考物理試題

2023—2024學(xué)年度上學(xué)期2021級9月月考物理試卷一、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。每小題全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分。1.2023年4月12日，我國“人造太陽”之稱的全超導(dǎo)托卡馬克聚變試驗裝置（EAST）創(chuàng)造了新的運(yùn)行世界紀(jì)錄。此裝置中，H與H發(fā)生核反應(yīng)，生成新核He和X。已知H、H、He的質(zhì)量分別為m1、m2、m3，真空中的光速為c，下列說法正確的是（）A.X為電子 B.該反應(yīng)屬于輕核聚變C.該反應(yīng)屬于β衰變 D.一次核反應(yīng)釋放的能量為（m1+m2m3）c2【答案】B【解析】【詳解】ABC．該反應(yīng)為則X為中子，該反應(yīng)屬于輕核聚變，選項B正確，AC錯誤；D．一次核反應(yīng)釋放的能量為E=（m1+m2m3m4）c2其中m4為中子的質(zhì)量，選項D錯誤。故選B。2.物理學(xué)中有一些經(jīng)典實驗通過巧妙的設(shè)計使用簡陋的器材反映了深刻的物理本質(zhì)，例如伽利略的斜面實驗就揭示了勻變速直線運(yùn)動的規(guī)律。某同學(xué)用現(xiàn)代實驗器材改進(jìn)伽利略的經(jīng)典斜面實驗，如圖甲所示，他讓小球以某一確定的初速度從固定斜面頂端O點(diǎn)滾下，經(jīng)過A、B兩個傳感器，其中B傳感器固定在斜面底端，測出了A、B間的距離x及小球在A、B間運(yùn)動的時間t。改變A傳感器的位置，多次重復(fù)實驗，計算機(jī)作出圖像如圖乙所示。下列說法正確的是（）A.小球在頂端O點(diǎn)的速度大小為6m/sB.小球在斜面上運(yùn)動的平均速度大小為8m/sC.小球在斜面上運(yùn)動的加速度大小為2m/s2D.固定斜面的長度為6m【答案】D【解析】【詳解】C．設(shè)小球在經(jīng)過A傳感器時的速度大小為vA，在斜面上運(yùn)動的加速度大小為a，根據(jù)運(yùn)動學(xué)規(guī)律有可得結(jié)合圖像可得即故C錯誤；AB．當(dāng)A傳感器放在O點(diǎn)時，對應(yīng)的時間為從O點(diǎn)滑到B傳感器的總時間，此時對應(yīng)圖乙中的最大，即為最小，由圖乙可知即此時小球在斜面上運(yùn)動的平均速度大小為故AB錯誤；D．由AB選項分析可知，小球從在頂端O點(diǎn)下落到B傳感器的總時間為1s，故固定斜面的長度為故D正確。故選D。3.如圖所示，4個相同鋼球甲、乙、丙、丁，它們自同一高度6h處從各自的四分之一光滑圓弧軌道上滑下，其出口速度水平向右，出口端所在高度分別為5h、4h、3h、2h。則落地點(diǎn)距О點(diǎn)最遠(yuǎn)的鋼球是（）A.甲 B.乙 C.丙 D.丁【答案】C【解析】【詳解】設(shè)光滑圓弧軌道的半徑為R，則鋼球從最高點(diǎn)滑到圓弧軌道最低點(diǎn)過程中由動能定理有鋼球從軌道最低點(diǎn)飛出后在空中做平拋運(yùn)動，有綜合解得可知當(dāng)光滑圓弧軌道的半徑R滿足鋼球落地點(diǎn)距О點(diǎn)最遠(yuǎn)，此時出口端離地高度為3h，為丙球。故選C。4.如圖所示，將一等腰直角玻璃棱鏡截去棱角，使AD邊平行于底面，可制成“道威棱鏡”一束復(fù)色光從AB邊上的E點(diǎn)射入，最終從DC邊射出，甲、乙兩束光相比，下列說法正確的是（）A.乙光子能量比較小B.在棱鏡內(nèi)傳播的速度，乙光較小C.玻璃磚對乙光的折射率比對甲光的折射率小D.照射同一狹縫，乙光通過狹繼后的衍射現(xiàn)象更明顯【答案】B【解析】【詳解】C．由圖可知，乙光的偏轉(zhuǎn)角大，甲光的偏轉(zhuǎn)角小，所以玻璃磚對乙的折射率大于對甲光的折射率，故C錯誤；A．由于折射率大的光頻率大，故乙光的光子頻率大于甲光的光子頻率，而光子能量與頻率成正比，故乙光的光子能量更大，故A錯誤；B．根據(jù)C選項分析，結(jié)合公式可知在棱鏡內(nèi)傳播的速度，乙光較小，故B正確；D．由于乙光的頻率大于甲光的頻率，根據(jù)可知甲光的波長比乙光的波長長，故照射同一狹縫，甲光通過狹繼后的衍射現(xiàn)象更明顯，故D錯誤。故選B。5.一列簡諧橫波某時刻波形如圖甲所示。由該時刻開始計時，質(zhì)點(diǎn)L的振動情況如圖乙所示。下列說法正確的是（）A.該橫波沿x軸負(fù)方向傳播B.質(zhì)點(diǎn)N該時刻向y軸負(fù)方向運(yùn)動C.質(zhì)點(diǎn)L經(jīng)半個周期將沿x軸正方向移動到N點(diǎn)D.該時刻質(zhì)點(diǎn)K與M的速度、加速度都相同【答案】B【解析】【詳解】A．結(jié)合波形圖和質(zhì)點(diǎn)L的振動圖像可知，該時刻質(zhì)點(diǎn)L在平衡位置向上振動，可知該橫波沿x軸正方向傳播，選項A錯誤；B．由于該橫波沿x軸正方向傳播，根據(jù)“同側(cè)法”，可知質(zhì)點(diǎn)N該時刻向y軸負(fù)方向運(yùn)動，選項B正確；C．質(zhì)點(diǎn)只能在自己平衡位置附近振動，而不隨波遷移，選項C錯誤；D．該時刻質(zhì)點(diǎn)K與M的速度均為零、加速度大小相同，方向相反，選項D錯誤。故選B。6.如圖所示，質(zhì)量均為m的物塊A和B用不可伸長的輕繩連接，A放在傾角為θ的固定光滑斜面上，而B能沿光滑豎直桿上下滑動，桿和滑輪中心間的距離為L，物塊B從與滑輪等高處由靜止開始下落，斜面與桿足夠長，重力加速度為g。在物塊B下落到繩與水平方向的夾角為θ的過程中，下列說法正確的是（）A.物塊B下落過程中機(jī)械能守恒B.物塊B的重力勢能減少量為mgLsinθC.物塊A的速度大于物塊B的速度D.物塊B的末速度為【答案】D【解析】【詳解】B．物塊B的重力勢能減小量為故B錯誤；C．將物塊B的速度分解為沿繩子方向和垂直于繩子方向，有可知物塊A的速度小于物塊B的速度，故C錯誤；D．根據(jù)機(jī)械能守恒，有解得故D正確；A．繩的拉力對B做負(fù)功，故B機(jī)械能不守恒，故A錯誤。故選D。7.如圖所示，一輕質(zhì)光滑定滑輪固定在傾斜木板上，質(zhì)量分別為m和2m的物塊A、B，通過不可伸長的輕繩跨過滑輪連接，A、B間的接觸面和輕繩均與木板平行。A與B間、B與木板間的動摩擦因數(shù)均為μ，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。當(dāng)木板與水平面的夾角為37°時，物塊A、B剛好要滑動，則μ的值為（）A. B. C. D.【答案】B【解析】【詳解】當(dāng)A、B剛好要滑動時，A相對B剛要上滑，B相對斜面剛要下滑。設(shè)輕繩中拉力為F，對A對B聯(lián)立解得μ=故選B。8.如圖所示為發(fā)射某衛(wèi)星的情景圖，該衛(wèi)星發(fā)射后，先在橢圓軌道Ⅰ上運(yùn)動，衛(wèi)星在橢圓軌道Ⅰ的近地點(diǎn)A的加速度為，線速度為，A點(diǎn)到地心的距離為，遠(yuǎn)地點(diǎn)到地心的距離為，衛(wèi)星在橢圓軌道的遠(yuǎn)地點(diǎn)變軌進(jìn)入圓軌道Ⅱ，衛(wèi)星質(zhì)量為，則下列判斷正確的是（）A.衛(wèi)星在軌道Ⅱ上運(yùn)行的加速度大小為B.衛(wèi)星在軌道Ⅱ上運(yùn)行的線速度大小為C.衛(wèi)星在軌道Ⅱ上運(yùn)行周期為在軌道Ⅰ上運(yùn)行周期的倍D.衛(wèi)星從軌道Ⅰ變軌到軌道Ⅱ發(fā)動機(jī)需要做的功為【答案】BD【解析】【詳解】A．設(shè)衛(wèi)星在軌道Ⅱ上的加速度為，線速度為，由得故A錯誤；B．設(shè)衛(wèi)星在軌道Ⅱ上的線速度為，由解得故B正確；C．由開普勒第三定律有解得故C錯誤；D．設(shè)衛(wèi)星在橢圓軌道遠(yuǎn)地點(diǎn)速度為，則解得衛(wèi)星從軌道Ⅰ變軌到軌道Ⅱ發(fā)動機(jī)需要做的功為故D正確。故選BD。9.如圖所示，質(zhì)量為m的物塊在水平恒力F推動下，從山坡底部A處由靜止開始運(yùn)動至高為h的坡頂B，獲得速度為v，AB的水平距離為s。下列說法正確的是（）A.重力對物塊所做的功為B.物塊動能的變化量為C.阻力對物塊做功為D.物塊機(jī)械能增加了【答案】CD【解析】【詳解】A．根據(jù)題意，由做功公式可得，重力對物塊所做的功為故A錯誤；BC．根據(jù)題意，設(shè)阻力對物塊做功為，由動能定理有解得故C正確，B錯誤；D．根據(jù)題意可知，物塊的動能增加了，重力勢能增加了，則物塊的機(jī)械能增加了故D正確。故選CD。10.某科學(xué)興趣小組想設(shè)計一款安裝在返回艙底部的電磁緩沖裝置，如圖甲所示，在返回艙的底盤安裝有均勻?qū)ΨQ的4臺電磁緩沖裝置，這款電磁緩沖裝置工作原理是利用電磁阻尼作用減小返回艙和地面間的沖擊力。其結(jié)構(gòu)簡化圖如圖乙所示，在緩沖裝置的底板上，沿豎直方向固定著兩個光滑絕緣導(dǎo)軌PQ、MN。導(dǎo)軌內(nèi)側(cè)，安裝電磁鐵（圖中未畫出），能產(chǎn)生垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。導(dǎo)軌內(nèi)的緩沖滑塊K由高強(qiáng)度絕緣材料制成，滑塊K上繞有閉合矩形線圈abcd，線圈的總電阻為R，匝數(shù)為n，ab邊長為L。假設(shè)整個返回艙以速度與地面碰撞后，滑塊K立即停下，此后在線圈與軌道的磁場作用下使艙體減速，從而實現(xiàn)緩沖。返回艙質(zhì)量為m，地球表面的重力加速度為g，一切摩擦阻力不計，緩沖裝置質(zhì)量忽略不計。則以下說法正確的是（）A.滑塊K的線圈中最大感應(yīng)電流的大小B.若緩沖裝置向下移動距離H后速度減為v，則此過程中每個緩沖線圈abcd中通過電量C.若緩沖裝置向下移動距離H后速度減為v，則此過程中每個緩沖線圈abed中產(chǎn)生的焦耳熱是D.若要使緩沖滑塊K和著陸器不相碰，且緩沖時間為t，則緩沖裝置中的光滑導(dǎo)軌PQ和MN長度至少【答案】ACD【解析】【詳解】A．滑塊剛接觸地面時感應(yīng)電動勢最大根據(jù)閉合電路的歐姆定律可得滑塊K的線圈中最大感應(yīng)電流的大小故A正確；B．由可得若緩沖裝置向下移動距離H后速度減為v，則此過程中每個緩沖線圈abcd中通過的電量故B錯誤；C．設(shè)每個緩沖線圈產(chǎn)生的焦耳熱為Q，由動能定理得解得故C正確；D．因為有4臺減速裝置，利用動量定理得其中解得緩沖裝置中的光滑導(dǎo)軌PQ和MN長度至少為故D正確。故選ABD二、非選擇題：本題共5小題，共60分。11.某實驗小組設(shè)計了如圖甲的實驗裝置來測量砂桶中砂的質(zhì)量。主要實驗步驟如下：（1）平衡好摩擦力后，在砂桶中加入質(zhì)量為的砂；（2）接通傳感器電源，釋放小車，利用位移傳感器測出對應(yīng)的位移與時間（）圖像；（3）在砂桶和砂質(zhì)量不變的情況下，改變小車的質(zhì)量，測量出不同的加速度。①圖乙是當(dāng)小車質(zhì)量為時，運(yùn)動過程中位移傳感器記錄下的圖像，由圖可知，小車的加速度______。②圖丙為加速度a的倒數(shù)和小車質(zhì)量M的圖像，利用題中信息求出______，砂的質(zhì)量______kg（已知砂桶的質(zhì)量，重力加速度）?！敬鸢浮竣?2②.③.【解析】【詳解】（3）①[1]小車做勻加速直線運(yùn)動，根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式有解得②[2][3]根據(jù)牛頓第二定律有，聯(lián)立可得可知圖像的縱軸截距為圖像的斜率為解得12.小明同學(xué)想要設(shè)計一個既能測量電源電動勢和內(nèi)阻，又能測量定值電阻阻值的電路。他用了以下的實驗器材中的一部分，設(shè)計出了圖（a）的電路圖。a、電流表A1（量程0.6A，內(nèi)阻很?。?；電流表A2（量程300μA，內(nèi)阻rA=1000Ω）；b、滑動變阻器R（0~20Ω）c、兩個定值電阻（R1=1000Ω，R2=9000Ω）d、待測電阻Rxe、待測電源E（電動勢約為3V，內(nèi)阻約為2Ω）f、開關(guān)和導(dǎo)線若干（1）根據(jù)實驗要求，與電流表A2串聯(lián)的定值電阻為___________；（填“R1”或“R2”）（2）小明先用該電路測量電源電動勢和內(nèi)阻，將滑動變阻器滑片移至最右端，閉合開關(guān)S1，調(diào)節(jié)滑動變阻器，分別記錄電流表A1、A2的讀數(shù)I1、I2，得I1與I2的關(guān)系如圖（b）所示。根據(jù)圖線可得電源電動勢E=___________V，電源內(nèi)阻r=___________Ω；（計算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）（3）小明再用該電路測量定值電阻Rx的阻值，進(jìn)行了以下操作：①閉合開關(guān)S1、S2，調(diào)節(jié)滑動變阻器到適當(dāng)阻值，記錄此時電流表A1示數(shù)Ia，電流表A2示數(shù)Ib；②斷開開關(guān)S2，保持滑動變阻器阻值不變，記錄此時電流表A1示數(shù)Ic，電流表A2示數(shù)Id，后斷開S1；③根據(jù)上述數(shù)據(jù)可知計算定值電阻Rx的表達(dá)式為___________；若忽略偶然誤差，則用該方法測得的阻值與其真實值相比___________。（填“偏大”“偏小”或“相等”）【答案】①.R2②.③.④.（rA＋R2）⑤.相等【解析】【詳解】（1）[1]由于電源電壓為3V，應(yīng)將A2改裝成量程為3V的電壓表，因此串聯(lián)的電阻因此與R2串聯(lián)。（2）[2]理論上，當(dāng)I1為零時，加在改裝電壓表兩端的電壓就是電動勢，電源電動勢[3]根據(jù)閉合電路歐姆定律，可知由于上式簡化為由圖像可知代入數(shù)據(jù)可得（3）[4]滑動變阻器接入電路的阻值待測電阻的阻值[5]由于電流表A1的內(nèi)阻并入到滑動變阻中，不會對測量結(jié)果產(chǎn)生誤差，因此測量值等于真實值。13.如圖所示，一面積的活塞在光滑汽缸內(nèi)封閉著一定質(zhì)量的理想氣體，活塞上放一砝碼，活塞和砝碼的總質(zhì)量，開始時汽缸內(nèi)的氣體的溫度，缸內(nèi)氣體的高度?，F(xiàn)對缸內(nèi)氣體緩慢加熱使缸內(nèi)氣體的溫度升高到，已知加熱過程中氣體吸收的熱量，外界大氣壓強(qiáng)，重力加速度g取。求：（1）加熱過程活塞上升高度；（2）加熱過程中被封閉氣體內(nèi)能變化?！敬鸢浮浚?）；（2）【解析】【詳解】（1）緩慢升溫過程對封閉氣體由蓋呂薩克定律得代入數(shù)據(jù)解得（2）升溫過程，對活塞受力分析，根據(jù)平衡得氣體膨脹對外做功，為代入數(shù)據(jù)解得根據(jù)熱力學(xué)第一定律得因為氣體膨脹發(fā)生等壓變化，故外界對氣體做的功為負(fù)功即氣體內(nèi)能變化為14.如圖所示，質(zhì)量為m，帶電量為+q的微粒從O點(diǎn)以初速度v0沿y軸負(fù)方向射入，從直線MN上的P點(diǎn)穿出，MN左側(cè)存在豎直向上的勻強(qiáng)電場I，電場強(qiáng)度為，以及垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。直線MN的位置為（1）求微粒從O點(diǎn)運(yùn)動到P點(diǎn)的時間t；（2）微粒穿過直線MN后，經(jīng)過Q點(diǎn)（圖中未畫出）速度方向變?yōu)樗?，求PQ兩點(diǎn)的高度差h；（3）若在直線MN右側(cè)存在勻強(qiáng)電場II（圖中未畫出），微粒穿過直線MN后，經(jīng)過Q'點(diǎn)（圖中未畫出）速度方向水平向右，且速度大小為2v0，求勻強(qiáng)電場II的電場強(qiáng)度E2的最小值及E2的方向?！敬鸢浮浚?）；（2）；（3），方向右上偏60°【解析】【詳解】（1）因為且方向相反，因此在MN左側(cè)，重力和電場力平衡，微粒做勻速圓周運(yùn)動，如圖所示則運(yùn)動半徑為又因為O到直線MN的距離為可得因此，運(yùn)動時間為（2）在MN右側(cè)只受重力作用，在豎直方向的分運(yùn)動為豎直上拋，從拋出到最高點(diǎn)的位移為（3）從P到水平方向的速度從變?yōu)?，豎直方向的速度從變?yōu)?，因此兩個方向的加速度之比為因此合力的方向為右偏下。畫出重力和電場力的矢量合成圖，進(jìn)行動態(tài)分析，如圖所示當(dāng)電場力的方向垂直于合力方向，即右偏上時，電場力最小，的最小值為15.小伙同學(xué)設(shè)計的某款游戲裝置由軌道ABCD，圓弧軌道和自行設(shè)計軌道三部分構(gòu)成。如圖所示，該裝置豎直放置；裝置中軌道ABCD的動摩擦因數(shù)均為，其余軌道摩擦不計。AB、CD為水平面，BC為斜面，AB與BC、BC