2023-2024学年江西省五市九校协作体高三上学期1月第一次联考 物理试题（含解析）

这是一份2023-2024学年江西省五市九校协作体高三上学期1月第一次联考 物理试题（含解析），共11页。试卷主要包含了单项选择题等内容，欢迎下载使用。
说明：本试卷满分100分，考试时间75分钟。
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。
1．下列关于原子物理知识说法正确的是（ ）
A．甲图为氢原子的能级结构图，当氢原子从基态跃迁到激发态时，放出能量
B．乙图中重核裂变产生的中子能使核裂变反应连续的进行，称为链式反应，其中一种核裂变反应方程为
C．丙图为光电效应中光电子最大初动能与入射光频率的关系图线，不同频率的光照射同种金属发生光电效应时，图线的斜率相同。
D．核反应方程中，是质子
2．如图所示，倾角为的斜面固定在水平面上，一段轻绳左端栓接在质量为2m的物体P上，右端跨过光滑的定滑轮连接质量为m的物体Q，整个系统处于静止状态。对Q施加始终与右侧轻绳垂直的拉力F，使Q缓慢移动直至右侧轻绳水平，该过程中物体P始终静止。下列说法正确的是（ ）
A．拉力F先变大后变小
B．轻绳的拉力先增大后减小
C．物体P所受摩擦力沿斜面先向下后向上
D．斜面对物体P的作用力逐渐变大
3．图甲为均匀带电圆环，O1为其圆心，图乙为匀带电圆环，O2为其圆心，两圆环半径相同，单位长度的带电荷量、电性相同，O1处的电场强度大小为E0，电势为φ0。已知在真空中电荷量为Q的点电荷产生的电场中，若取无穷远处为零电势点，则离该点电荷距离为r的某点的电势为，则O2处的场强大小和电势分别为（ ）
A．E0，
B．E0，
C．E0，
D．E0，
4．如图所示，一透明材料制成的圆柱形棒，长度为6m 。一束光线从圆柱形棒的一个底面中心垂直射入，经由另一底面圆心射出。保持入射点不变，调整光线的入射方向，使其在材料内部恰好发生全反射，（光在真空中的速度为）则光通过透明材料的时间为（ ）
A．B．
C．D．
5．2023年9月29日，在杭州亚运会田径项目女子铅球决赛中，中国选手巩立姣夺得金牌，获得亚运会三连冠。图甲是巩立姣正在比赛中。现把铅球的运动简化为如图乙模型：铅球抛出时离地的高度h=1.928m，铅球落地点到抛出点的水平距离x=20m，铅球抛出时的速度v0和水平方向的夹角θ=37°，已知铅球的质量为m=4kg，不计空气阻力，sin37°=0.6，cs37°=0.8，g=10m/s2，，，则（ ）
A．小球运动到最高点时速度为零
B．小球在空中运动的时间为1.62s
C．从抛出到落地过程中小球速度的变化量大小是18.4m/s
D．小球落地前任意相等时间内速度的变化量不相等
6．如图所示，在等腰直角三角形abc区域内存在垂直纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场，O为ab边的中点，在O处有一粒子源沿纸面内不同方向、以相同的速率不断向磁场中释放相同的带正电的粒子，已知粒子的质量为m，电荷量为q，直角边ab长为，不计重力和粒子间的相互作用力。则（ ）
A．从ac边射出的粒子中在磁场中运动的最短时间为
B．从ac边射出的粒子中在磁场中运动的最短时间为
C．粒子能从bc边射出的区域长度为L
D．粒子能从bc边射出的区域长度为2L
7．如图所示，质量均为m的木块A和B，并排放在光滑水平面上，A上固定一竖直轻杆，轻杆上端的O点系一长为L的细线，细线另一端系一质量为m0的球C，现将球C拉起使细线水平伸直，并由静止释放球C，则下列说法正确的是（重力加速度为g）（ ）
A．运动过程中，A、B、C组成的系统动量守恒
B．C球摆到最低点过程，C球的速度为
C．C球第一次摆到最低点过程中，木块A、B向右移动的距离
D．C向左运动能达到的最大高度
二、多项选择题;本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但选不全的得3分，有错选的得0分。
8．如图所示，在水平面上固定着三个材料完全相同的木块，长度分别为L、2L、3L，一个子弹以水平初速度v射入木块，子弹在木块中做匀减速直线运动，穿出第一个木块和第二个木块时的速度分别为、，穿透第三个木块时速度恰好为0。下列说法正确的是（ ）
A．B．
C．子弹通过第二个木块和第三个木块的时间之比为
D．子弹通过所有木块的平均速度和初速度之比为
9．人类设想在赤道平面内建造垂直于地面并延伸到太空的电梯，又称“太空电梯”如图甲所示。图乙中，图线A表示地球引力对航天员产生的加速度大小与航天员距地心的距离r的关系，图线B表示航天员相对地面静止时而产生的向心加速度大小与r的关系。图乙中R（地球半径），r0为已知量，地球自转的周期为T，引力常量为G，下列说法正确的有（ ）
A．太空电梯停在r0处时，航天员对电梯舱的弹力为0
B．地球的质量为
C．地球的第一宇宙速度为
D．随着r的增大，航天员对电梯舱的弹力逐渐减小
10. 如图所示，BC,CD和DE为三段光滑圆弧轨道，其圆心角θ均为，半径R均为0.6m,C,E沿竖直方向，AB是倾角的粗糙长直轨道，AB与圆弧BC相切于B点，CD和DE圆弧轨道平滑连接。现让质量m=0.6Kg可视为质点的小物块从长直轨道上的F点由静止释放，已知BF为m，小物块与AB轨道间的动摩擦因数，不计其他阻力，，则下列说法正确的是 （ ）
A．小物块滑至B点时的速度为
B．小物块滑至C点时对轨道的压力为13.5N
C．小物块不能沿DE轨道到达E点
D．小物块能沿DE轨道运动至E点再做平抛运动
非选择题：本题共5小题，共54分。
11．(6分)某研究性学习小组利用如图1所示装置测量弹簧的弹性势能和物块与桌面间的动摩擦因数，实验步骤如下：
①将一长直薄木板上端斜靠在水平桌面右边缘O点，长木板下端固定在水平地面上；
②将轻弹簧一端固定在水平桌面左边沿的墙面上，弹簧处于原长时，其右端在O点左侧；
③用带凹槽的物块把弹簧压缩到P点，释放物块，测出物块在长木板上的落点与O点的距离x；
④通过在物块上增减砝码来改变物块的质量m，重复步骤③的操作；
⑤得到一系列的与，根据数据作出图象，如图所示。
（1）为达到实验目的，除已经测出物块的质量和在长木板上的落点与O点的距离x外，还需要测量；
A．弹簧的原长L0
B．P点到桌面右边沿的距离L
C．用量角器测出长木板与水平面的夹角θ
D．弹簧压缩前物块到桌面右边沿的距离L1
（2）若当地的重力加速度为g，根据图2可知弹簧被压缩到P点时的弹性势能为，物块与桌面间的动摩擦因数为。（用图2中的a、b和（1）中所选物理量的符号表示结果）
12．（10分）某同学用普通的干电池（电动势，内阻）、直流电流表（量程、内阻）、定值电阻和电阻箱、等组装成一个简单的欧姆表，电路如图所示，通过控制开关和调节电阻箱，可使欧姆表具有“×10”和“×100”两种倍率。
（1）该同学按图甲正确连接好电路。当开关断开时，将红、黑表笔短接，调节电阻箱，使电流表达到满偏，在红、黑表笔间接入待测电阻，当电流表指针指向如图乙所示的位置时，则待测电阻的阻值为。
（2）闭合开关，调节电阻箱和，当且时，将红、黑表笔短接，电流表再次满偏，电流表就改装成了另一倍率的欧姆表。则此欧姆表表盘正中刻度的标值为。
（3）若该欧姆表内电池使用已久，电动势降低到，内阻变为，当开关断开时，短接调零时仍能实现指针指到零欧姆刻度处（指针指电流满刻度）。若用该欧姆表测出的电阻值，这个电阻的真实值是。
13．（10分）如图1所示，导热性能良好、内壁光滑的汽缸开口向上放置，其上端口装有固定卡环。质量为、面积为的活塞将一定质量的理想气体封闭在缸内，开始时缸内封闭气体的体积为。现缓慢升高环境温度，使气体从状态变化到状态，缸内气体体积随温度变化的图像如图2所示，气体质量保持不变，已知大气压强为，重力加速度取。求：
（1）开始时环境的温度多高；气体变化到状态时气体的压强多大（压强保留2位小数）；
（2）若气体在整个过程中吸收的热量为，则整个过程缸内气体内能的增加量为多少。

14．（12分）在电场方向水平向右的匀强电场中，一带电小球从A点竖直向上抛出，其运动的轨迹如图所示。小球运动的轨迹上A、B两点在同一水平线上。M为轨迹的最高点。小球抛出时的动能为8.0J，在M点的动能为6.0J，不计空气的阻力。求：
（1）小球所受重力和电场力的比值；
（2）小球水平位移x1与x2的比值；
（3）小球从A点运动到B点的过程中最小动能。
15．（16分）如图所示，水平面内有两根足够长的平行导轨、，其间距，左端接有电容的电容器。质量的导体棒可在导轨上滑动，动摩擦因数为μ，导体棒和导轨的电阻不计。整个空间存在着垂直导轨所在平面的匀强磁场，磁感应强度。现用一沿导轨方向向右的恒力作用于导体棒，使导体棒从静止开始运动，经时间后到达B处，速度。此时，突然将拉力方向变为沿导轨向左，大小变为，又经一段时间后导体棒返回到初始位置A处，整个过程电容器未被击穿，重力加速度g取。求：
（1）导体棒运动到B处时，电容器C上的电荷量；
（2）μ的大小：
（3）导体棒从B处返回到初始位置A处的时间（结果用根号表示）
答案
1．C
【详解】A．甲图为氢原子的能级结构图，当氢原子从基态跃迁到激发态时，吸收能量，故A错误；
B．铀核裂变的核反应方程式为
故B错误；
C．根据爱因斯坦的光电效应方程
可知，该图线的斜率表示普朗克常量，不同频率的光照射同种金属发生光电效应时，图线的斜率相同，故C正确；
D．由质量数守恒和电荷数守恒可知，的质量数为0，电荷数为，则为电子，故D错误。
故选C。
2．D
【详解】AB．对物体Q进行受力分析，如图甲所示

由图可知，Q缓慢移动直至右侧轻绳水平过程中，细绳的拉力FT逐渐减小，而拉力F逐渐增大， 故A、B错误；
C．对物体P进行受力分析，如图乙所示

沿斜面方向有
初始状态，轻绳拉力FT=mg，此时，随着轻绳拉力减小，则摩擦力方向沿斜面向上且逐渐增大，故C错误；
D．对P分析，在垂直斜面方向有
可知P受到的支持力大小、方向均不变，斜面对物体P的作用力即为P受到的摩擦力和支持力的合力，当摩擦力逐渐增大时，斜面对物体P的作用力逐渐增大，故D正确。
故选D。
3．C
【详解】设圆环在圆心处产生的场强大小为，对图甲中圆环，由电场强度的合成可知
故
图乙中圆环的左上圆环和右下圆环在圆心处产生的场强等大反向，故处的场强大小等于右上圆环在处产生的场强大小，为。设图甲中圆环的带电荷量为，则图乙中圆环的带电荷量为，电势是标量，有
故处的电势为
故选C。
4．C
【详解】设光在该材料中传播速度为v，由
解得
由
可知
设全反射临界角为C，则
光刚好发生全反射，可知光在透明材料中的路程为
则
故选C。
5．C
【详解】A．小球运动到最高点时竖直方向速度为零，水平方向速度不为零，故A错误；
B．抛出时水平方向的分速度
小球在空中运动的时间为
抛出时竖直方向的分速度
有
代入数据联立得
故B错误；
C．从抛出到落地过程中小球速度的变化量是
18.4m/s
故C正确；
D．小球落地前加速度为重力加速度不变，任意相等时间内速度的变化量相等，故D错误。
故选C。
6．B
【详解】AB．根据
代入速度得
如图
Od与ac垂直，有几何关系可知，Od长为L，即最短弦长，对应最短时间，圆心角为，则最短时间为
又
得
A错误，B正确；
CD．粒子轨迹与ac相切时，交与bc边最远的e点，由几何关系可知，Oe长度为直径，则粒子能从bc边射出的区域eb的长度为，CD错误。
故选B。
7．B
【详解】A．木块A、B和小球C组成的系统竖直方向动量不守恒，水平方向动量守恒，所以系统的总动量不守恒，故A错误；
C．C球第一次摆到最低点过程中，A、B、C组成的系统在水平方向动量守恒，以向左为正方向，由动量守恒定律得
则
由几何关系得
解得木块A、B向右移动的距离为
故C错误。
BD．小球C下落到最低点时，A、B将要开始分离，此过程水平方向动量守恒，设A、B共同速度为，根据机械能守恒有
由水平方向动量守恒得
联立解得
此后A、B分开。当C向左运动能达到的最大高度时，AC共速，设此时A、C速度为，B的速度依然为。全程水平方向动量守恒，规定向左为正方向，即
整个过程中，系统机械能守恒，C的重力势能转化为A、B、C的动能，即
解得
故B正确，D错误。
故选B。
8．AC
【详解】AB．子弹在木块中做匀减速直线运动，当穿透第三个木块时速度恰好为0，根据逆向思维，由可得，子弹穿出第一个木块和第二个木块时的速度之比
故A正确，B错误；
C．子弹通过第二个木块和第三个木块的过程中有
，
则子弹通过第二个木块和第三个木块的时间之比为
故C正确；
D．子弹通过所有木块的平均速度为
可得
故D错误。
故选AC。
9．AB
【详解】A．由图乙可知，太空电梯在r0时，航天员所受地球的引力完全提供其随地球自转所需的向心力，此时，航天员与电梯舱间的弹力为0，故A正确；
BC．太空电梯在r0时，由于航天员的引力完全提供其所需的向心力，设地球的质量为M，航天员的质量为m，则
解得
由第一宇宙速度的表达式得
故B正确，C错误；
D．随着r的增加，航天员所需的向心力
逐渐增加，在时，引力完全提供向心力，此时航天员与电梯舱的弹力为0，当时，电梯舱对航天员的弹力表现为支持力，根据
解得
FN随着r的增大而减小，当时，电梯舱对航天员的弹力表现为指向地心的压力，此时
FN随着r的增大而增大，故D错误。
故选AB。
AC
【详解】A．斜面上的加速度为速度为
故A正确；B到C过程由动能定理，有
在C点，由 可得.故B错误。D到E过程，假设在角度为θ时小球脱离圆弧面，此时的速度为。根据机械能守恒定律，得
脱离瞬间有
解得 ，即，故C正确，D错误。
故选AC。
11． BC (2分)（选对一个得1分，错选不得分）(2分)(2分)
【详解】(1)[1]释放弹簧后弹簧对滑块做功，弹簧的弹性势能转化为滑块的动能；从释放滑块到滑块到达桌面边缘过程，由能量守恒定律得
滑块离开桌面后做平抛运动，水平方向
竖直方向
整理得
实验除了测出、外，还需要测出弹簧压缩后滑块到桌面边沿的距离与长木板与水平地面的夹角。
故选BC。
(2)[2][3]由，可知，图象的斜率
图象的纵轴截距
解得
，
12． 1000 (2分) 130(2分) 32.4 (2分) 15 (2分) 1680 (2分)
【详解】（1）[1]满偏时有
欧姆表的内阻
表盘的中值电阻为，电流表指针指向如图乙所示的位置时的读数为，根据闭合电路的欧姆定律有
解得
（2）[2][3]闭合开关，欧姆表的内阻变小，倍率变小至“×10”，调节电阻箱和，使电流表满偏时欧姆表内阻为，电路总电流为
解得
[4]根据两倍率知，欧姆表表盘正中刻度的标值为15。
（3）[5]设电流表满偏电流，欧姆调零时：，则；当电动势变小、内阻变大时，由于欧姆表重新调零，内阻的变化不影响，由于满偏电流不变，由知，欧姆表的内阻变小，用欧姆表测电阻时
解得
13．（1），；（2）
【详解】（1）气体从变化到发生的是等压变化，则
（1分）
由图2可知
解得
（1分）
开始时，缸内气体压强
（1分）
气体从状态变化到状态，发生等容变化，则
（1分）
（1分）
解得 （1分）
（2）气体从到过程对外做功为
（2分）
根据热力学第一定律，整个过程气体内能增量
（2分）
14．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）带电小球在水平方向上受电场力的作用做初速度为零的匀加速运动，竖直方向上只受重力作用做竖直上抛运动，故从A到M和M到B的时间相等；设小球所受的电场力为F，重力为G，则有 （1分）
竖直方向有 （1分）
而由题意
（1分）
（1分）
所以有（1分）
（2）由于从A点至M点和从M点至B点的时间t相等。小球在水平方向上做初速为零的匀加速直线运动，设加速度为a，则有
（1分）
（1分）
所以
（1分）
（3）设电场力F与重力G的合力与竖直方向夹角为θ，由图可知
（1分）
则根据数学知识有
（1分）
小球的运动也可以看成在等效重力的作用下的类似斜抛运动，当小球从A运动到B的过程中速度最小时速度一定与等效重力垂直，此时沿方向速度为0；故有
（2分）
15．（1）1×10-2C；（2）0.5；（3）
【详解】（1）当棒运动到B处时，电容器两端的电压为
U=Bdv（1分）
此时电容器的带电量
q=CU=CBdv（1分）
代入数据解得
q=1×10-2C （1分）
（2）根据牛顿第二定律
（1分）
（2分）
联立得
（1分）
可见，做匀加速直线运动，所以
（1分）
解得
（1分）
（3）棒在F2作用下，先向右做匀减速运动，此时电容器放电，棒受到的安培力向右，加速度
（1分）
速度减到0需要时间
（1分）
棒从开始运动到速度减到0的位移大小
（1分）
当棒的速度减小为零时，电容器放电完毕，此后棒向左做匀加速运动，电容器被反向充电，此时棒受的安培力仍然向右，可知导体棒做匀加速直线运动的加速度大小
（1分）
棒从速度减到0的位置到A处 （1分）
解得 （1分）
所以导体棒从B处返回到初始位置A处的时间
（1分）