新疆乌鲁木齐市第十一中学2023-2024学年高三上学期12月月考物理试题

这是一份新疆乌鲁木齐市第十一中学2023-2024学年高三上学期12月月考物理试题，共26页。试卷主要包含了单选题，多选题，综合题等内容，欢迎下载使用。

总分100分 考试时间100分钟
一、单选题（共13小题，每题2分共26分）
1．正电子发射计算机断层扫描（PET CT），其原理是借助于示踪剂（正电子放射线药物）可以聚集到病变部位的特点来发现疾病的。PET CT常用核素氧15标记，其半衰期仅有2分钟。对含氧元素的物质照射20MeV~50MeV的X射线，激发原子核边缘的中子，可以产生氧15正电子核素。下列说法正确的是
A．用30MeV的X射线照射氧16时，生成氧15的同时释放出中子
B．氧15发生正电子衰变时，生成的新核含有9个中子
C．经过10分钟，氧15的含量减小为原来的
D．将氧15置于回旋加速器中，其半衰期可能发生变化
2．在物理学的发展过程中，许多物理学家都做出了重要的贡献，他们也创造出了许多的物理学研究方法，下列关于物理学研究方法的叙述中正确的是（ ）
A．理想化模型是把实际问题理想化，略去次要因素，突出主要因素，例如质点、位移等是理想化模型。
B．重心、合力和交变电流的有效值等概念的建立都体现了等效替代的思想。
C．用比值法定义的物理概念在物理学中占有相当大的比例，例如场强，电容，加速度都是采用比值法定义的。
D．根据速度定义式，当非常小时，就可以表示物体在t时刻的瞬时速度，该定义应用了类比的思想方法。
3．神舟十三号载人飞船与天和核心舱自主快速对接，若对接后沿圆轨道运动的速度为v ，则（ ）
A．v<7.9km/sB．v>16.7 km/s
C．11.2km/s< v<16.7km/sD．7.9km/s< v<11.2km/s更多课件教案等低价滋源(一定远低于各大平台价格)请 家 威杏 MXSJ663 4．物体做简谐运动，振幅为0.8cm，周期为0.5s，计时开始时具有负向最大加速度，它的位移公式是（ ）
A．B．
C．D．
5．如图所示，吊车用两根等长的绳子OA和OB将质量分布均匀的铁板匀速吊离地面，下列说法中正确的是（ ）
A．两根绳子对铁板的拉力和铁板的重力不是共点力
B．绳越长，两根绳对铁板拉力的合力越小
C．两根绳子对铁板拉力的合力竖直向上
D．绳越长，每根绳对铁板拉力越大
6．下列说法正确的是（ ）
A．布朗运动就是液体分子的运动
B．单晶体和多晶体都具有各向异性的物理性质
C．清晨草叶上的露珠有呈球形的趋势，是水的表面张力作用的结果
D．第二类永动机不能制成是因为违背了热力学第一定律
7．如图所示，容器中盛有水，PM为水面，从A点发出一束白光，射到水面上的O点后，折射光发生了折射照到器壁上a、b之间，对应a、b两种颜色的单色光，则（ ）
A．由A到O，a光的传播时间大于b光的传播时间
B．若发光点A不变而入射点O向左移，则b光可能发生全反射
C．光束a的临界角较小
D．用a光和b光分别在同一套双缝干涉实验装置上做实验，a光的条纹间距较宽
8．在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线（甲光、乙光、丙光），如图所示。则可判断出（ ）
A．甲光的频率大于乙光的频率
B．乙光的波长大于丙光的波长
C．乙光对应的截止电压大于丙光对应的截止电压
D．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光对应的光电子最大初动能
9．水平桌面上放置几段弧形轨道，小球从C口进入，沿轨道运行至A口滚出，如图所示，轨道中间的虚线是小球运动的轨迹。如果撤去一段轨道，出口改在B口，小球滚出后的轨迹（ ）
A．跟撤去轨道前的轨迹相同B．沿直线BD
C．沿曲线BED．除以上三条轨迹之外的其他轨迹
10．如图所示，两个固定的半径均为r的细圆环同轴放置，O1、O2分别为两细圆环的圆心，且O1O2=2r，两环分别带有均匀分布的等量异种电荷+Q、-Q（Q>0）。一带正电的粒子（重力不计）从O1处由静止释放，静电力常量为k，下列说法正确的是（ ）
A．粒子在O2处动能最大B．粒子在O1O2中点处动能最大
C．O1O2中点处的电场强度为D．O1O2中点处的电场强度为
11．如图所示，空间中电荷量分别为、、、的四个点电荷、、、固定于长、宽分别为、的长方形的四个顶点、、、，已知静电力常量为。则长方形两条对角线交点处的电场强度的大小和方向为（ ）
A．，方向水平向右
B．，方向斜向右下方，若与水平方向夹角为，则
C．，方向水平向右
D．，方向斜向右上方，若与水平方向夹角为，则
12．下列有关光现象的说法中正确的是（ ）
A．在太阳光照射下，水面上油膜出现彩色花纹是光的色散现象
B．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为黄光，则条纹间距变窄
C．光导纤维丝的内芯材料的折射率比外套材料的折射率大
D．光的偏振现象说明光是一种纵波
13．2021年2月24日6时29分，“天问一号”探测器进入火星停泊轨道，停泊轨道是典型的椭圆极地轨道。已知探测器在停泊轨道运行时到火星中心的最近距离为a，到火星中心的最远距离为b，探测器运行周期为T，万有引力常量为G。则（ ）
A．可以求出火星的质量
B．可以求出探测器的质量
C．探测器在近火点时的加速度为
D．火星的第一宇宙速度为
二、多选题（共4小题每题5分，共20分。在每小题给出的选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分，部分选对的得2分，有选错的得0分。）
14．如图所示，某小型电站通过升压变压器、高压输电线路和降压变压器将产生的电能输送给5km外的用户，水电站输出电压为500V，的原线圈输电线电阻为，高压输电线路的阻值为，用户端用电总功率为19kW，用户端电压为220V。两变压器均为理想变压器，的匝数比为1：5下列说法正确的是（ ）
A．的输电电压为2000V
B．的匝数比
C．高压输电线上的电流为5A
D．高压输电线上损失的电功率为1kW
15．图（a）为一列简谐横波在t=0.025 s时刻的波形图，P是平衡位置在x=1 m处的质点，Q是平衡位置在x=4 m处的质点；图（b）为质点P的振动图象．下列说法中正确的是
A．t=0.1 s时，质点P沿y轴负方向运动
B．t=0.25 s时，质点Q的加速度方向沿y轴负方向
C．0.1~0.25 s时间内，该波沿x轴负方向传播了6 m
D．0.1~0.25 s时间内，质点P通过的路程为30 cm
16．以v0的速度水平抛出一物体，当其水平分位移与竖直分位移大小相等时，下列说法正确的是（ ）
A．此时速度的大小是
B．运动时间是
C．竖直分速度大小等于水平分速度大小
D．运动的位移是
17．如图所示，同一竖直面内的正方形导线框的边长均为，电阻均为，质量分别为和。它们分别系在一跨过两个定滑轮的轻绳两端，在两导线框之间有一宽度为、磁感应强度大小为、方向垂直竖直面的匀强磁场区域。开始时，线框的上边与匀强磁场的下边界重合，线框的下边到匀强磁场的上边界的距离为。现将系统由静止释放，当线框全部 进入磁场时，两个线框开始做匀速运动。不计摩擦和空气阻力，则（ ）
A．两个线框匀速运动的速度大小为
B．线框从下边进入磁场到上边离开磁场所用时间
C．从开始运动到线框全部进入磁场的过程中，线框所产生的焦耳热为
D．从开始运动到线框全部进入磁场的过程中，两线框共克服安培力做功为
三、综合题（本题共5小题，共54分。请根据答题卡题号及分值在各题目的答题区域内作答，超出答题区域的答案无效。）
18．某同学用如图所示的实验装置验证动量定理，所用器材包括：气垫导轨、滑块（上方安装有宽度为d的遮光片）、两个与计算机相连接的光电门、砝码盘和砝码等。
实验步骤如下：
(1)开动气泵，调节气垫导轨，轻推滑块，当滑块上的遮光片经过两个光电门的遮光时间______时，可认为气垫导轨水平；
(2)用天平测砝码与砝码盘的总质量m1、滑块（含遮光片）的质量m2；
(3)用细线跨过轻质定滑轮将滑块与砝码盘连接，并让细线水平拉动滑块；
(4)令滑块在砝码和砝码盘的拉动下从左边开始运动，和计算机连接的光电门能测量出遮光片经过A、B两处的光电门的遮光时间Δt1、Δt2及遮光片从A运动到B所用的时间t12；
(5)在遮光片随滑块从A运动到B的过程中，如果将砝码和砝码盘所受重力视为滑块所受拉力，拉力冲量的大小I=______，滑块动量改变量的大小Δp=______；（用题中给出的物理量及重力加速度g表示）
(6)实验数据处理中，发现拉力的冲量I略大于滑块动量的改变量，请从系统误差的角度说明原因：______。
19．图中电源电动势E＝12 V，内电阻。将一盘额定电压为8V、额定功率为16W的灯泡与一台线圈电阻的直流电动机并联后和电源相连，灯泡刚好正常发光，通电100 min，问：
（1）电源提供的电功率是多少？
（2）电流对灯泡和电动机所做的功各是多少？
（3）灯丝和电动机线圈产生的热量各是多少？
20．如图所示，一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再变化到状态C，其状态变化过程的p－V图象如图所示．已知该气体在状态B时的热力学温度TB＝300K，求：
①该气体在状态A时的热力学温度TA和状态C时的热力学温度TC；
②该气体从状态A到状态C的过程中，气体内能的变化量△U以及该过程中气体从外界吸收的热量Q．
21．生活中的电梯原理结构如图：质量为M1=1t的轿厢（不含乘客）通过钢索跨过两个光滑定滑轮与质量为M2=1.5t的配重相连，轿厢和配重均悬空，电动机通过给轿厢额外的沿钢索方向的力来控制轿厢的运行；当电梯满载乘客质量为m=1t时，g=10m/s2。
(1)若电梯以v=2m/s向上匀速运行，当有乘客需要下电梯时，电梯设定为匀减速2.5m停下，求电梯减速时电动机对轿厢作用力的大小；
(2)若为了舒适性，电动机以恒定功率P=10kW，将轿厢和乘客从底楼静止开始提升到21楼（已达最大速度，每层楼高3m），求所需的时间。
22．1932年美国物理学家劳伦斯发明了回旋加速器，巧妙地利用带电粒子在磁场中的运动特点，解决了粒子的加速问题．现在回旋加速器被广泛应用于科学研究和医学设备中．某型号的回旋加速器的工作原理如图所示．回旋加速器的核心部分为D形盒，D形盒装在真空容器中，整个装置放在电磁铁两极之间的磁场中，磁场可以认为是匀强磁场，且与D形盒盒面垂直．两盒间狭缝间距很小，质子从粒子源A处（D形盒圆心）以零初速度进入加速电场．已知磁场的磁感应强度为B，D形盒半径为R，质子质量为m、电荷量为+q，加速器接一定频率高频交流电源，其电压为U。若不考虑相对论效应、粒子所受重力和带电粒子穿过狭缝的时间．求：
(1)交流电源的频率是多少。
(2)质子被加速后获得的最大动能。
(3)试推理说明：为何增大电压U能减少质子在D型盒内运动的总时间t ?
物理答案：
1．A
【详解】A．用30MeV的X射线照射氧16时，生成氧15的同时释放出中子，方程为
故A正确；
B．氧15产生正电子衰变
生成的新核有8个中子，故B错误．
C．经过10分钟，即经过5个半衰期，剩余氧15的含量
故C错误；
D．改变元素所处的物理环境和化学状态，不改变半衰期，故D错误。
故选A。
2．B
【详解】A．理想化模型是把实际问题理想化，略去次要因素，突出主要因素，例如质点、点电荷等是理想化模型，A错误；
B．重心.合力和交变电流的有效值等概念的建立都体现了等效替代的思想，B正确；
C． 用比值法定义的物理概念在物理学中占有相当大的比例，例如场强，电容；而加速度不是采用比值法定义的，C错误；
D． 根据速度定义式，当非常小时，就可以表示物体在t时刻的瞬时速度，该定义应用了极限思想方法，D错误。
故选B。
3．A
【详解】根据
可知
因神舟十三号飞船的运动半径大于地球的半径，可知沿圆轨道运动的速度小于地球的第一宇宙速度，即v<7.9km/s。
故选A。
4．A
【详解】由题意，t=0时，振子具有负方向的最大加速度，说明此时振子的位移是正向最大，即
根据简谐振动的位移公式
所以
所以位移公式为
故选A。
5．C
【详解】A．两根绳子对铁板的拉力和铁板的重力交于一点是共点力，A错误；
BC．由于铁板保持静止，则绳子对铁板的拉力的合力和铁板的重力等大方向，则无论绳子长短如何两根绳对铁板拉力的合力大小总等于重力，B错误、C正确；
D．对铁板做受力分析如下图
则铁板在竖直方向上的受力有
2Tcs= mg
当绳变长时，θ变小，因此T变小，D错误。
故选C。
6．C
【详解】A．布朗运动不是液体分子的运动，是固体小颗粒的运动，所以A错误；
B．单晶体具有各向异性的物理性质，多晶体具有各向同性的物理性质，所以B错误；
C．清晨草叶上的露珠有呈球形的趋势，是水的表面张力作用的结果，所以C正确；
D．第二类永动机不能制成是因为违背了热力学第二定律，所以D错误；
故选C。
7．D
【详解】A、由图可知，两光在水中的入射角度相同，而光在空气中的折射角度较小，故可知光的折射率要小于光的折射率，由可知，光的传播速度要大于光，故到，光的传播时间小于光的传播时间，故选项A错误；
B、发光点不变而入射点向左移，则入射角减小，不会发生全反射，故选项B错误；
C、根据可知光的临界角较大，故选项C错误；
D、光的折射率小，频率小，波长长，由可得用光和光分别在同一套双缝干涉实验装置上做实验，光的条纹间距较宽，故选项D正确．
8．B
【详解】A．由图可知，甲、乙光的截止电压相同，逸出功相同，根据
，
可知，甲光的频率等于乙光的频率，故A错误；
BC．由图可知，乙光对应的截止电压小于丙光对应的截止电压，同A选项，可知乙光频率小于丙光频率，又
可知，乙光的波长大于丙光的波长，故B正确，C错误；
D．由图可知，甲光对应的截止电压小于丙光对应的截止电压，同A选项，可知，甲光对应的光电子最大初动能小于丙光对应的光电子最大初动能，故D错误。
故选B。
9．B
【详解】小球在运动过程中，由于弹力不做功，则做速度大小不变，方向变化的变速运动，如果撤去一段轨道，出口改在B口，则在B口的速度方向上是B点的切线方向飞出，因是在水平桌面上，所沿直线BD飞出。
故选B。
10．D
【详解】A．根据电场叠加原理，在O2左侧场强方向先向左后向右，因此粒子到达O2左侧某一点时，速度最大，动能最大，以后向左运动速度开始减小，动能也在减小。故A错误；
B．带电粒子从O1点开始由静止释放，在粒子从O1向O2的运动过程中，两圆环对粒子的作用力都向左，可见电场对带电粒子做正功。故粒子在中点处动能不是最大，故B错误；
CD．把圆环上每一个点都看成一个点电荷，则电荷量为
根据点电荷场强公式，各点电荷在O1O2中点处产生的场强大小
根据电场的叠加原理，单个圆环在O1O2中点的场强，为
两个圆环的场强，再叠加一下，有
故C错误，D正确。
故选D。
11．B
【详解】点电荷、、、产生的电场在点的电场强度方向分别沿、，、，由几何关系知，，和都是等边三角形，因此电荷量为、的点电荷在点产生的场强大小分别为、，各点电荷在点场强如图甲所示，合成后、方向的场强如图乙所示，利用正交分解可求该点水平、竖直两方向上的场强如图丙所示
因此点场强大小
方向斜向右下方，，B正确，ACD错误。
故选B。
12．C
【详解】A．在太阳光照射下，水面上油膜出现彩色花纹是光的干涉现象，选项A错误；
B．在光的双缝干涉实验中若仅将入射光由绿光改为黄光，因黄光的波长大于绿光，根据
可知，则条纹间距变宽，选项B错误；
C．光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率大，选项C正确；
D．光的偏振现象说明光是一种横波，选项D错误。
故选C。
13．A
【详解】A．由火星的引力提供向心力，则有
A正确；
B．由以上计算和题设条件，不能求出探测器的质量，B错误；
C．由探测器的受力情况确定在近火点时的加速度，因火星的半径和探测器的质量题中没有给出，求不出探测器受火星的引力，求不出探测器在近火点时的加速度，C错误；
D．因火星的半径题中没有给出，不能计算火星的第一宇宙速度，D错误。
故选A。
14．AD
【详解】A．根据变压器电压与匝数比关系
可得
所以，的输电电压为2000V，A正确；
BC．设输入端的电压为U3，电流为I，则
又
联立，代入数据，求得
高压输电线上的电流为
BC错误；
D．高压输电线上损失的电功率为
D正确。
故选AD。
15．ACD
【详解】A、图(b)为质点P的振动图象，则知在t=0.025s时，质点P正向上运动，周期为T=0.2s，在t=0.10s时，即t=0.025s时刻再经过时间，所以在t=0.10s时，质点P向y轴负方向运动，故A正确；
B、根据波形平移法可知该波沿x轴负方向传播，t=0.025s，Q质点正向下运动，在t=0.25s时，即t=0.025s时刻再经过时间，所以在t=0.25s时，质点Q位于x轴的下方，位移沿y轴负方向，则Q的加速度方向沿y轴正方向，故B错误；
C、由甲图知波长λ=8m，则波速为：，从t=0.10s到=0.25s经过的时间为，该波沿x轴负方向传播的距离为，故C正确；
D、从t=0.10s时刻质点P在平衡位置,从t=0.10s到t=0.25s经过的时间为，所以质点P通过的路程是，故D正确；
故选ACD．
16．ABD
【详解】ABC. 根据平抛运动的规律有
x＝v0t
当其水平分位移与竖直分位移大小相等时，即x＝h，所以
解得，选项B正确；
竖直方向上的速度为
选项C错误；
此时合速度的大小为
选项A正确；
D. 由于此时的水平分位移与竖直分位移相等，所以
此时合位移的大小为
选项D正确。
故选ABD。
17．AD
【详解】A．设两线框匀速运动的速度为v，此时轻绳上的张力大小为FT，则对a有
对B有
其中
解得
故A正确；
B．线框a从下边进入磁场后，线框a通过磁场时以速度v匀速运动，则线框a从下边进入磁场到上边离开磁场所用时间为
故B错误；
C．从开始运动到线框a全部进入磁场的过程中，线框a只在其匀速进入磁场的过程中产生焦耳热，设为Q，由功能关系有
得
故C错误；
D．设两线框从开始运动至a全部进入磁场的过程中，两线框共克服安培力做的功为W，此过程中左、右两线框分别向上、向下运动2L的距离，对这一过程，由能量守恒定律有
得
故D正确。
故选AD。
18． 大约相等 经过光电门的平均速度代替滑块经过A、B两处的瞬时速度
【详解】（1）[1] 开动气泵，调节气垫导轨，当气垫导轨水平时，轻推滑块，滑块在导轨上做匀速直线运动，滑块上的遮光片经过两个光电门的遮光时间大约相等。
（2）[2] 在遮光片随滑块从A运动到B的过程中，拉力的大小等于砝码和砝码盘所受重力，故
而遮光片从A运动到B所用的时间为t12，故拉力冲量的大小
[3] 滑块经过A时的瞬时速度
滑块经过B时的瞬时速度
滑块动量改变量的大小
（3）[4]计算速度时用经过光电门的平均速度代替滑块经过A、B两处的瞬时速度，致使拉力的冲量I略大于滑块动量的改变量 。
19．（1）96W；（2）9.6×104 J，2.88×105 J；（3）9.6×104 J，1.08×105 J
【详解】（1）灯泡两端电压等于电源两端电压，且
U＝E－Ir
得总电流
电源提供的电功率为
（2）通过灯泡的电流
电流对灯泡所做的功
W1＝Pt＝16×100×60 J＝9.6×104 J
通过电动机的电流
I2＝I－I1＝6 A
电流对电动机所做的功
W2＝I2U2t＝6×8×100×60 J＝2.88×105 J
（3）灯丝产生的热量
Q1＝W1＝9.6×104 J
电动机线圈产生的热量
20．①；②；
【详解】①气体从状态到状态过程做等容变化，有：
解得：
气体从状态到状态过程做等压变化，有：
解得：
②因为状态和状态温度相等，且气体的内能是所有分子的动能之和，温度是分子平均动能的标志，所以在该过程中：
气体从状态到状态过程体积不变，气体从状态到状态过程对外做功，故气体从状态到状态的过程中，外界对气体所做的功为：
由热力学第一定律有：
解得：
21．(1)2200N；(2)30.7s
【详解】(1)假设电动机对轿厢作用力（假设方向沿钢索向上）为F，钢索中拉力为T，减速时加速度大小为a，则由运动学公式可得
对配重（减速向下）和轿厢（减速向上）分别研究，由牛顿第二定律可得
整理得
解得
F=2200N
(2)根据能量守恒定律
其中
h=60m
匀速运动时
解得
t=30.7s
22．（1）；（2）；（3）见解析
【详解】（1）根据回旋加速器的原理，每转一周粒子被加速两次，交流电完成一次周期性变化，粒子作圆周运动的向心力公式
所以周期
所以，交流电源的频率
得
（2）质子加速后的最大轨道半径等于D型盒的半径，由洛伦兹力提供向心力
得粒子的最大运行速度
质子获得的最大动能
得
（3）质子完成一次圆周运动被电场加速2次
经过的周期个数为
质子在D型盒磁场内运动的时间
即
质子在狭缝内运动的时间
说明增大电压U能减少质子在D型盒内运动的总时间。