2023-2024学年江苏省扬州市邗江区第一中学大桥中学高三（上）联考物理试卷（12月）（含解析）

这是一份2023-2024学年江苏省扬州市邗江区第一中学大桥中学高三（上）联考物理试卷（12月）（含解析），共15页。试卷主要包含了单选题，实验题，简答题，计算题等内容，欢迎下载使用。

1.如图所示，彼此绝缘的同轴金属圆管和圆柱分别带上等量的异种电荷Q后，两导体间的电势差为U，若两导体分别带上+2Q和−2Q的电荷，则它们间的电势差为
( )
A. 2UB. 4UC. 8UD. 16U
2.如图所示的电解液接入电路后，在ts内有n1个一价正离子通过溶液内截面S，有n2个二价负离子通过溶液内截面S，设e为元电荷，则以下关于通过该截面电流的说法正确的是( )
A. 当n1=n2时，电流大小为零
B. 电流方向由A指向B，电流I=(2n2+n1)et
C. 当n1D. 当n1>n2时，电流方向由A指向B，电流I=(n1−2n2)et
3.正在运转的洗衣机，当其脱水桶转得很快时，机身的振动并不强烈，切断电源后转动逐渐停下来，到某一时刻t，机身反而会发生强烈振动，此后脱水桶转速继续变慢，机身的振动也随之减弱，下列针对这种现象的分析正确的是( )
A. 机身做受迫振动的频率不变B. 在t时刻洗衣机机身发生共振
C. 在t时刻脱水桶的转动频率最大D. 在t时刻脱水桶的惯性最大
4.某压敏电阻的阻值随受压面所受压力的增大而减小。某兴趣小组利用该压敏电阻设计了判断电梯运行状态的装置，其电路如图甲所示。将压敏电阻平放在竖直电梯内，受压面朝上，在上面放一物体A，电梯静止时电压表示数为U0，在电梯由静止开始运行过程中，电压表的示数如图乙所示，则电梯运动情况为( )
A. 匀加速下降B. 匀加速上升
C. 加速下降且加速度在变大D. 加速上升且加速度在变小
5.中国在2022年发射的实践二十一号(SJ−21)卫星，实施了一项“太空城管”的“轨道清扫”任务，捕获并拖走了一颗失效的北斗二号地球同步轨道卫星。发射地球同步卫星的过程如图所示，卫星首先进入椭圆轨道Ⅰ，然后在Q点通过改变卫星速度，让卫星进入地球同步轨道Ⅱ，则( )
A. 卫星在同步轨道Ⅱ上的运行速度可能大于7.9km/s
B. 卫星在Q点通过减速实现由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ
C. 在轨道Ⅰ上，卫星在P点的加速度小于在Q点的加速度
D. 在Q点，卫星在轨道Ⅰ时的加速度等于在轨道Ⅱ时的加速度
6.如图所示，一不可伸长的细线套在两光滑且大小不计的定滑轮上，穿过质量为m的圆环，现施加一作用力F使圆环保持静止，AC段竖直，BC段水平，AC长度等于BC长度，且细线始终有张力作用，重力加速度为g，则力F的最小值为
( )
A. 22mgB. mgC. 2mgD. 2mg
7.“毛毛虫竞速”是一项学生喜爱的趣味比赛，它在锻炼学生体能的同时，也考验学生的团队协作能力。某班级在比赛中四位同学齐心协力，默契配合，发令后瞬间加速出发，加速度大小约为2.0m/s2。已知“毛毛虫”道具质量为15kg，重力加速度g的大小取10m/s2。则在发令后瞬间平均每位同学对道具的作用力约为(运动过程中道具“毛毛虫”与地面不接触)( )
A. 60NB. 30NC. 38ND. 15N
8.渔船上的声呐利用超声波来探测远方鱼群的方位。某渔船发出的一列沿x轴传播的超声波在t=0时的波动图像如图甲所示，图乙为质点P的振动图像，则( )
A. 该波沿x轴正方向传播
B. 若遇到3m的障碍物，该波能发生明显的衍射现象
C. 该波的传播速率为0.25m/s
D. 经过0.5s，质点P沿波的传播方向移动2m
9.在一些电子显示设备中，让阴极发射的电子束通过适当的非匀强电场，可以使发散的电子束聚集。如图，带箭头的实线表示电场线，虚线表示电子的运动轨迹，M、N是这条轨迹上的两点。下列说法正确的是
A. M点的电势高于N点
B. 电子在M点的加速度大于在N点的加速度
C. 电子在M点的动能大于在N点的动能
D. 电子在M点的电势能大于在N点的电势能
10.我国多次成功使用“冷发射”技术发射长征十一号系列运载火箭。如图所示，发射仓内的高压气体先将火箭竖直向上推出，火箭速度接近零时再点火飞向太空。从火箭开始运动到点火的过程中( )
A. 火箭的加速度为零时，动能最大
B. 高压气体释放的能量全部转化为火箭的动能
C. 高压气体对火箭推力的冲量等于火箭动量的增加量
D. 高压气体的推力和空气阻力对火箭做功之和等于火箭动能的增加量
二、实验题（本题共1小题，共10分）
11.如图甲所示是用“落体法”验证机械能守恒定律的实验装置。(g取10m/s2)
(1)选出一条点迹清晰的纸带如图乙所示，其中O点为打点计时器打下的第一个点，A、B、C为三个计数点，打点计时器通以频率为50Hz的交变电流。用分度值为1mm的刻度尺测得OA=12.41cm，OB=18.90cm，OC=27.06cm，在计数点A和B、B和C之间还各有一个点，重锤的质量为1.00kg。甲同学根据以上数据算出：当打点计时器打B点时重锤的重力势能比开始下落时减少了_______J；此时重锤的速度vB=_______m/s，此时重锤的动能比开始下落时增加了_______J。(结果均保留三位有效数字)
(2)某同学利用他自己实验时打出的纸带，测量出了各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离ℎ，算出了各计数点对应的速度v，然后以ℎ为横轴、以12v2为纵轴作出了如图丙所示的图线，图线的斜率近似等于_______(单位为国际单位制单位)
A.20.0 B.10.0 C.5.0
图线未过原点O的原因是___________________。
三、简答题（本题共1小题，共14分）
12.如图，在xOy平面的第一象限内，存在沿x轴正方向的匀强电场，第二象限内存在沿y轴正方向的匀强电场，一电子从坐标为(14L,L)的P点由静止释放。已知两匀强电场的电场强度大小均为E，电子的电荷量为e、质量为m，不计电子的重力。求：
(1)电子到达y轴时的速度大小；
(2)电子通过x轴时的横坐标。
四、计算题（本题共3小题，共36分）
13.一列简谐横波在t=13s时的波形图如图(a)所示，P、Q是介质中的两个质点。图
是质点Q的振动图象。求：( )
(1)波速及波的传播方向；
(2)质点Q的平衡位置的x坐标。
14.电动自行车因其价格相对于摩托车低廉，而且污染小，受到群众喜爱，某电动车铭牌如下表所示。取g=10m/s2，试求：
(1)求此车所装电动机的线圈电阻；
(2)求此车所装电动机在额定电压下正常工作时的效率；
(3)一个60kg的人骑着此车，如果电动自行车所受阻力为人和车重的0.02倍，求电动自行车在平直公路上行驶的最大速度。
15.如图所示，在离粗糙水平直轨道CD高ℎ1=0.4m处的A点有一质量m=1kg的物块(可视为质点)，现将物块以某一初速度水平抛出后，恰好能从B点沿切线方向进入光滑圆弧形轨道BC。B点距水平直轨道CD的高度ℎ2=0.10m，O点为圆弧形轨道BC的圆心，圆心角为θ=60∘，圆弧形轨道最低点C与长为L=1.0m的粗糙水平直轨道CD平滑连接。物块沿轨道BCD运动并与右边墙壁发生碰撞，且碰后速度等大反向，已知重力加速度g=10m/s2，不计空气阻力。求：
(1)物块从A点刚抛出时的初速度大小；(结果可以用根式表示)
(2)物块运动至圆弧形轨道最低点C时，物块对轨道的压力大小；
(3)若物块与墙壁发生碰撞且最终停在轨道CD上，则物块与轨道CD间的动摩擦因数μ应满足的条件。
答案和解析
1.【答案】A
【解析】【分析】
彼此绝缘的同轴金属圆管和圆柱分别带上等量的异种电荷后，构成成一个电容器，带电量变了后，电容未变，根据U=QC可得知。
解决本题的关键是掌握电容的定义式及影响电容的因素。
【解答】
电容器电量变了后，电容未变，由U=QC知，Q变为原来的两倍，电势差也变为原来的2倍，故BCD错误，A正确。
故选A。
2.【答案】B
【解析】【分析】
电荷的定向移动形成电流，习惯上规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，在电解液导电时，定向移动的电荷有正离子和负离子，它们同时向相反方向移动形成电流，负离子定向移动，等效于等量的正离子向反方向定向移动。
本题考查电解质中电流的计算方法，要注意同时有正负电荷参与时，总电量等于正负电荷电量绝对值的和。
【解答】
ABCD.电流方向按规定应是由A指向B，电流大小为：I=q1+q2t=n1e+2n2et=(n1+2n2)te；故ACD错误，故B正确。
故选B。
3.【答案】B
【解析】AC.洗衣机脱水桶转动的越来越慢时转动频率越来越小，机身做受迫振动的频率在减小，AC错误；
B.在 t 时刻脱水桶的转动频率与机身的固有频率相等时，机身发生共振，B正确；
D.惯性是物体本身具有的属性，只与物体的质量有关，D错误。
故选B。
4.【答案】A
【解析】根据图乙可知，电压表示数大于电梯静止时电压表的示数，根据闭合电路欧姆定律得
U=RR+R0+rE
可知压敏电阻的阻值比电梯静止时大且恒定不变，可知压敏电阻所受压力小于电梯静止时的压力，物体A处于失重状态，有可能是向下匀加速或者向上匀减速，故A正确，BCD错误。
故选A。
5.【答案】D
【解析】【分析】本题考查了第一宇宙速度、开普勒第二定律、卫星的变轨等知识点，第一宇宙速度有三种说法：①它是人造地球卫星在近地圆轨道上的运行速度；②它是人造地球卫星在圆轨道上运行的最大速度；③它是卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度．对于同一个椭圆轨道的速度大小进行比较时，往往使用开普勒第二定律。
变轨原理：低轨变高轨需要加速，使卫星做离心运动，高轨变低轨需要减速，使卫星做近心运动。同一卫星在不同轨道上同一点受到的万有引力是相同的，则加速度相同。
【解答】A 是地球的第一宇宙速度，是卫星绕地球做匀速圆周运动最大的运行速度，也是近地卫星的运行速度，第一宇宙速度是近地轨道的线速度，根据万有引力提供向心力GMmr2=mv2r，解得v= GMr，可知，卫星在同步轨道Ⅱ上的运行速度小于近地卫星的运行速度7.9km/s，故A错误；
B.根据开普勒第二定律分析可知，卫星与地心连线在相等时间内扫过的面积相等，则卫星在P点的速度大于在Q点的速度，故B错误；
C.在轨道Ⅰ上，根据
GMmr2=ma
a=GMr2
可知，卫星在P点的加速度大于在Q点的加速度，选项C错误；
D.卫星在轨道Ⅰ上经过Q点时受到的万有引力等于在轨道Ⅱ上经过Q点时受到的万有引力，根据牛顿第二定律，卫星在轨道Ⅰ上经过Q点加速度等于在轨道Ⅱ上经过Q点的加速度，故D正确。
故选D。
6.【答案】A
【解析】【分析】
同一根细线上拉力相等，设AC、BC的合力为T，方向与竖直成45°角，作出力的矢量三角形，根据矢量三角形法则进行分析。
本题主要是考查了共点力的平衡问题，解答本题的关键是能够正确的进行受力分析、利用矢量三角形法则分析力的大小。
【解答】同一根细线上拉力相等，AC、BC的合力为T，方向与竖直成45°角，如图所示，
两细绳对圆环的拉力大小相等，则合力方向斜向左上方 45∘ ，则当作用力F与该合力垂直时，作用力F最小，即F的最小值为F=mgsin45∘= 22mg，故A正确，BCD错误。
7.【答案】C
【解析】【分析】
对“毛毛虫”道具受力分析，根据牛顿第二定律求解其所受合力，根据几何关系求解平均每位同学对道具的作用力。
本题考查牛顿第二定律，解题关键是对“毛毛虫”道具做好受力分析，结合几何关系和牛顿第二定律列式求解即可。
【解答】
设平均每位同学对道具的作用力为F，对“毛毛虫”道具受力分析，该道具受到重力和四位同学的作用力，
由几何关系和牛顿第二定律得：(mg)2+(ma)2=(4F)2，代入数据解得：F≈38N，故C正确，ABD错误。
故选C。
8.【答案】B
【解析】【分析】
由波动图像可读出波长，由振动图像读出周期，求出波速;
在乙图上读出t=0时刻P质点的振动方向，根据甲图判断出波的传播方向;
波在同一介质中匀速传播，由s=vt可以求出经过0.5s时间波沿波的传播方向向前传播的距离，而质点并不向前传播;
根据波长与障碍物尺寸的关系分析能否发生明显的衍射现象，由此分析解答，试题难度一般。
【解答】
A、在乙图上读出t=0时刻P质点的振动方向沿y轴负方向，在甲图上，根据波形的平移法判断得知该波的传播方向沿x轴负方向，故A错误;
B、由于该波的波长为4m，所以该波在传播过程中若遇到3m的障碍物，能发生明显的衍射现象，故 B正确；
C、甲图是波动图像，由甲读出该波的波长为λ=4m，乙图是振动图像，由乙图读出周期为T=1s，则波速为v=λT=4m/s，故C错误;
D、质点只在自己的平衡位置附近上下振动，并不波的传播方向向前传播，故 D错误。
9.【答案】D
【解析】【分析】
本题考查了电场中力与能的性质。根据沿电场线方向电势降低分析电势高低，根据电场线疏密分析场强大小进而分析加速度大小，根据电势和电性分析电势能关系，正电荷电势高处电势能大，负电荷电势高处电势能小，根据能量守恒分析动能关系。
【解答】
A.根据沿电场线方向电势降低，可知N点电势高于M点电势，A错误；
B.根据a=Fm=Eqm可知加速度正比于场强，电场线密集的地方场强大，故电子在M点的加速度小于在N点的加速度，故B错误；
CD.电子带负电，根据Ep=φq可知，电子在M点的电势能大于在N点的电势能，仅有电场力做功动能和电势能之和为定值，故电子在M点的动能小于在N点的动能，故 C错误，D正确；
故选D。
10.【答案】A
【解析】【分析】
分析火箭的受力，由牛顿第二定律得出火箭运动的过程，知道合力为零时，速度最大。
根据动量定理分析动量的变化，根据动能定理分析动能的变化。
【解答】
由于火箭开始运动时速度为零，点火瞬间速度也为零，所以火箭从开始运动到点火的过程中，在高压气体的作用力、火箭本身重力以及空气阻力的作用下，经历加速和减速两个过程；
由动力学知识知：开始时加速度和速度方向都向上，火箭做加速运动，当加速度为零时，速度不再增加，此时火箭速度最大，对应的火箭的动能最大，故A正确；
火箭在上升过程中，高压气体释放的能量一部分转化为火箭的动能，一部分转化为火箭的重力势能，还有一部分通过阻力做功转化为内能；故B错误；
由动量定理知，火箭动量的增加量应该等于火箭所受合外力的冲量不等于高压气体对火箭推力的冲量；且该过程中火箭动量的变化量为零，但推力的冲量不为零；故C错误；
由动能定理知，火箭动能的增加量等于火箭所受合外力对火箭所做的功，也就是说火箭所受的推力、空气阻力及火箭本身重力所做的功才等于火箭动能的增加量，故D错误；
综上所述本题正确答案为A。
11.【答案】 1.89 1.83 1.67 B 先释放了纸带，然后才接通打点计时器的电源。
【解析】(1)[1][2][3]当打点计时器打B点时，重锤的重力势能减少量
ΔEp=mg⋅OB=1.89J
打B点时重锤的速度
vB=OC−OA4T=1.83m/s
此时重锤的动能增加量
ΔEk=12mvB2≈1.67J
(2)[4]由机械能守恒定律有
12mv2=mgℎ
可得
12v2=gℎ
由此可知图线的斜率近似等于重力加速度g．
故选B。
[5]由图线可知， ℎ=0 时，重锤的速度不等于零，原因是该同学做实验时先释放了纸带，然后才接通打点计时器的电源。
12.【答案】解：(1)在第一象限，由动能定理有：eE·14L=12mv2
则电子到达y轴时的速度大小为：v= eEL2m
(2)电子在第二象限做类平抛运动，竖直方向：L=12at2，其中a=eEm
水平方向：x=vt
则电子通过x轴时的横坐标为−L。
【解析】本题考查带电粒子在电场中的加速与偏转。
带电粒子在加速电场中加速，运用动能定理分析，在偏转电场中做类平抛运动，沿电场力方向为匀加速运动，垂直电场力方向为匀速运动，根据运动的合成与分解规律分析求解。
13.【答案】解：(ⅰ)由图(a)可以看出，该波的波长为
λ=36 cm ①
由图(b)可以看出，周期为T=2 s ②
波速为v=λT=18 m/s ③
由图(b)知，当t=13s时，Q点向上运动，结合图(a)可得，波沿x轴负方向传播．
(ⅱ)设质点P、Q平衡位置的x坐标分别为xP、xQ.由图(a)知，x=0处y=−A2=Asin(−30∘)，
因此xP=30∘360∘λ=3 cm ④
由图(b)知，在t=0时Q点处于平衡位置，经Δt=13s，其振动状态向x轴负方向传播至P点处，由此及③式有
xQ−xP=vΔt=6 cm ⑤
由④⑤式得，质点Q的平衡位置的x坐标为
xQ=9 cm ⑥
答：(ⅰ)波速为，波沿x轴负方向传播；
(ⅱ)质点Q的平衡位置的x坐标xQ=9 cm ．

【解析】(i)由图(a)得到波长，由图(b)得到周期，根据v=λT计算波速，根据振动情况确定传播方向；
(ii)首先确定P点平衡位置横坐标，再根据向x轴负方向传播到P点处经过的时间，由此求出质点Q的平衡位置的x坐标。
掌握波动图象和振动图象结合分析的物理方法，掌握同侧法判断振动或波动方向。
14.【答案】(1) 0.2Ω ；(2) 97.2% ；(3) 8.75m/s
【解析】(1)电动机工作时额定工作电压 U=36V ，电流 I=5A ，可得
P输出=UI−I2r
解得线圈电阻为
r=0.2Ω
(2)在额定电压下正常工作时的效率为
η=P输出UI=17536×5×100%=97.2%
(3)当到达最大速度时，牵引力等于阻力，此时有
F=f=0.02×40+60×10N=20N
同时有
P输出=Fvm
解得最大速度为
vm=8.75m/s
15.【答案】(1) 2m/s ；(2)60N；(3) 0.2≤μ≤0.5
【解析】(1)设物块 B 点的竖直分速度为 vBy ，由平抛运动规律可得
vBy2=2g(ℎ1−ℎ2)
解得
vBy= 6m/s
设物块在 A 点开始平抛的初速度为 v0 ，则
tan60∘=vByv0
解得
v0= 2m/s
(2)物块从 A 点运动至 C 点过程，由机械能守恒定律可得
mgℎ1=12mvc2−12mv02
解得运动至 C 点时的速度
vC= 10m/s
在 C 点，由向心力公式可得
NC−mg=mvC2R
由几何关系可得
cs60∘=R−ℎ2R
解得圆弧形轨道半径为
R=0.2m
故当物块运动至 C 点时，轨道对物块支持力大小
NC=60N
由牛顿第三定律可知，在 C 点物块对轨道的压力大小
NC′=NC=60N
(3)若物体从 C 到 D 的过程，恰好停在 D 点，设物块与CD间的动摩擦因数为 μ1 ，由动能定理可得
−μ1mgL=0−12mvc2
解得
μ1=0.5
若物体与墙壁碰撞后，恰好回到 B 点时速度为零，则物块最终停在轨道CD上，设物块与CD间的动摩擦因数为 μ2 ，从C点到B点由动能定理可得
−μ2mg⋅2L−mgℎ2=0−12mvC2
解得
综上所述
0.2≤μ<0.5
规格
后轮驱动直流永磁电机
车型：20′′电动自行车
电机输出功率：175W
电源输出电压：≥36V
额定工作电压/电流：36V/5A
整车质量：40kg
最大载重量：120kg