湖北省武汉市部分学校2024-2025学年高三上学期9月第一次调研考试物理试卷（Word版附解析）

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本试题卷共6页，15题。全卷满分100分。考试用时75分钟。
注意事项：
1.答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试卷和答题卡上，并将准考证号条形码贴在答题卡上的指定位置。
2.选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3.非选择题的作答：用黑色签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
4.考试结束后，请将本试卷和答题卡一并上交。
一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，第8~10题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
1. 2023年8月25日，新一代人造太阳“中国环流三号”取得新成果：发现并实现了一种先进磁场结构，对提升核聚变装置的控制运行能力具有重要意义。该装置中主要核反应为。下列说法正确的是（ ）
A. X是电子
B. 该核反应属于衰变
C. 核的比结合能小于核的比结合能
D. 核中的质子和中子凭借弱相互作用紧密结合在一起
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据核反应质量数和电荷数守恒，该装置中主要核反应为
故X中子，故A错误；
B．该核反应属于核聚变，故B错误；
C．核更稳定，故核的比结合能小于核的比结合能，故C正确；
D．核中质子和中子凭借强相互作用紧密结合在一起，故D错误。
故选C。
2. 武当山天柱峰屹立着铜铸鎏金金殿。金殿未装避雷设施，雷雨交加时，金殿的屋顶常出现盆大的火球，来回滚动；雨过天晴时，大殿金光闪闪、灿然如新，这就是“雷火炼殿”奇观。雷雨中某时刻，金殿顶端附近电场的等势线分布如图，相邻等势线间电势差相等，则a、b、c、d四点中电场强度最大的是（ ）
A. a点B. b点C. c点D. d点
【答案】A
【解析】
【详解】根据等差等势面疏密程度表示电场强弱，可知a、b、c、d四点中电场强度最大的是a点。
故选A。
3. 如图所示，三角形金属线框置于匀强磁场中，绕固定轴匀速转动，当线框平面与磁场方向垂直时，下列说法正确的是（ ）
A. 穿过线框的磁通量为0B. 线框中的感应电流为0
C. 线框中的感应电动势最大D. 线框所受安培力最大
【答案】B
【解析】
【详解】ABC．当线框平面与磁场方向垂直时，穿过线框的磁通量最大，不为0，穿过线框的磁通量变化率为0，根据法拉第电磁感应定律可知线框中的感应电动势最小，为0，线框中的感应电流为0，故AC错误，B正确；
D．线框中的感应电流为0，线框不受安培力的作用，故D错误。
故选B。
4. “香炉初上日，瀑水喷成虹”，古人对彩虹的形成早就有过思考。当太阳光照射到空气中的水滴时，光线被折射及反射后，便形成了彩虹。如图所示，一束太阳光射入球形水滴，a、b是两条频率不同的出射光线，下列说法正确的是（ ）
A. a光的频率大于b光的频率
B. 用同一装置做双缝干涉实验，a光产生的条纹间距较小
C. 用同一装置做单缝衍射实验，b光产生的中央亮条纹较宽
D. 从同种介质进入空气时，逐渐增加入射角，b光先发生全反射
【答案】D
【解析】
【详解】A．a、b两条出射光线均在水滴表面发生折射现象，入射角相同，a光的折射角大于b光的折射角，由折射定律
可知
a光的频率小于b光的频率，故A错误；
B．因a光频率小于b光的频率，故a光的波长大于b光的波长，根据
可知用同一装置做双缝干涉实验，a光产生的条纹间距较大，故B错误；
C．a光的波长大于b光的波长，所以a、b两种光经相同的单缝发生衍射时，a光中央亮条纹更宽，故C错误；
D．因a光的频率小于b光的频率，故a光的折射率小于b光的折射率，根据
故b光的全反射角小于a光的全反射角，故从同种介质进入空气时，逐渐增加入射角，b光先发生全反射，故D正确。
故选D。
5. 2024年5月3日，“嫦娥六号”探测器成功发射，开启了人类首次从月球背面采样返回之旅。已知地球质量约为月球质量的81倍，地球半径约为月球半径的3.7倍，近地卫星绕地球做匀速圆周运动的周期约为85min。若“嫦娥六号”探测器在近月轨道绕月做匀速圆周运动，周期约为（ ）
A. 82minB. 95minC. 108minD. 120min
【答案】C
【解析】
【详解】对近地卫星围绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力
对“嫦娥六号”探测器在近月轨道绕月做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力
联立解得
代入数据解得
故选C。
6. 如图所示，在粗糙水平面上放置质量分别为m和2m的四个物块，物块之间的动摩擦因数为，物块与地面之间的动摩擦因数为，上面的两物块用不可伸长、可承受足够大拉力的水平轻绳相连。现对右边质量为m的物块施加水平向右的力F，使四个物块一起向右运动。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g。为使物块之间不发生相对滑动，则F的最大值为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】设当右侧两物体间的摩擦力恰好达到最大值时加速度为a，对右侧上面的物体分析，根据牛顿第二定律有
对左侧两体分析，根据牛顿第二定律有
联立解得
对右侧下面的物体整体分析，根据牛顿第二定律有
解得
故选B。
7. 如图所示，光滑水平桌面上放置长的木板。时，小物块（可视为质点）从木板的左端以的速度向右滑上木板，同时木板以的速度向左滑动；时，小物块从木板的右端滑下。已知小物块与木板之间的动摩擦因数，重力加速度大小，则小物块与木板的质量之比为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】由小物块的受力可知，小物块的加速度大小为
同理木板的加速度大小为
根据匀变速直线运动的基本关系可知，小物块向右的位移为
同理，木板向左的位移为
由题可知
联立解的
故选A。
8. 如图所示，一定质量理想气体的循环由下面的三个过程组成：1→2为等压过程，2→3为等温过程，3→1为等容过程。下列说法正确的是（ ）
A. 状态1的温度高于状态3的温度
B. 2→3过程中，外界对气体做正功
C. 1→2过程中，每个气体分子的速率都增大
D. 1→2→3→1全过程气体向外界放热
【答案】BD
【解析】
【详解】A．依题意，在3→1过程，体积不变，压强减小，根据查理定律可知温度降低。即状态1的温度低于状态3的温度。故A错误；
B．由图可知，2→3过程中，气体体积减小，外界对气体做正功。故B正确；
C．在1→2过程，压强不变，体积增大，由理想气体状态方程可知温度升高，气体分子平均动能增大，并非每个气体分子动能都增加。故C错误；
D．在1→2→3→1过程中，其中1→2过程，气体体积增大，外界对气体做负功W1（图像面积表示做功大小），在2→3过程，体积减小，外界对气体做正功W2（图像面积表示做功大小），在3→1过程，体积不变，气体对外不做功，由图像可知
W1< W2
所以全过程外界对气体做正功，根据热力学第一定律
可知1→2→3→1全过程气体向外界放热。故D正确。
故选BD。
9. 在无风的条件下，雨滴在空中下落，由于空气阻力的影响，最终会以恒定的速度下降，这个速度叫做收尾速度。质量为m（保持不变）的雨滴从静止开始下落，经过时间t，下降了高度h，恰好达到收尾速度。已知空气对下落雨滴的阻力与雨滴速度成正比，即，k为已知常数，重力加速度大小为g。下列关系正确的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】AD
【解析】
【详解】AB．雨滴从静止开始下落, 空气对下落雨滴的阻力与雨滴速度成正比，由牛顿第二定律
mgkvma
可知随着速度的增大，加速度逐渐减小，因初速度为零，则雨滴达到收尾速度前做变加速直线运动，当雨滴的加速度等于零时做匀速直线运动，则有
故收尾速度为
故A正确，B错误；
CD．雨滴从静止开始下落，经过时间t，下降了高度h，恰好达到收尾速度，根据动量定理
故为
解得
故C错误，D正确。
故选AD。
10. 半径为R的半圆形区域内分布着垂直纸面向里的匀强磁场（含边界），磁感应强度大小为B，P是直径上一点，且。如图所示，质量为m、电荷量为的带电粒子从P点垂直射入磁场，已知粒子的速度大小可调、方向始终与直径成角，若从直径边界射出的粒子在磁场中的运动时间为，从圆弧边界射出的粒子在磁场中的运动时间为。则（ ）
A. B. C. D.
【答案】BC
【解析】
【详解】AB．从直径边界射出的粒子在磁场中的运动轨迹如图所示，
根据
又
联立，解得
由几何关系可知，轨迹对应的圆心角为
则粒子的运动时间为
故A错误；B正确；
CD．粒子恰好不从圆弧边界射出的粒子运动轨迹如图所示
由几何关系可知
在磁场中的运动时间为
从圆弧边界射出的粒子在磁场中的运动时间为
故C正确；D错误。
故选BC。
二、非选择题：本题共5小题，共60分。
11. 1851年，法国物理学家莱昂·傅科在巴黎先贤祠的大厅穹顶下悬挂了一个摆长67m，摆锤重28kg的单摆。观察发现，单摆每次摆动的方向都会稍稍偏离原轨迹，即摆平面和地球发生了相对运动，从而有力地证明了地球在自转。如图为武汉科技馆悬挂的傅科摆，该摆可视为单摆。
（1）某同学从摆球经过最低点开始计时并计数为0，连续测得摆球第60次经过最低点所用时间为240s，则该摆的周期________s；
（2）若武汉的重力加速度大小，，则该单摆的摆长________m；
（3）以单摆悬点在水平地面上的投影点为圆心，以略小于最大摆角时摆线在水平地面上的投影长为半径的圆周上均匀竖立着276个轻小柱子，该同学发现摆球每隔相同的时间就会依次碰倒相邻的小柱子。经查阅资料，武汉地区摆平面相对地面的转动周期约为，则摆球碰倒相邻两个小柱子的时间间隔________min。
【答案】（1）8 （2）16
（3）10
【解析】
【小问1详解】
一周期内单摆经过两次平衡位置，则该摆的周期
【小问2详解】
根据单摆周期公式
解得该单摆的摆长
【小问3详解】
武汉地区摆平面相对地面转动一周，所有小柱子被被碰倒，摆球碰倒相邻两个小柱子的时间间隔
12. 某同学制作航模时发现电动机两端电压小于某一值时电动机无法转动，于是设计实验用传感器测量并描绘电动机的伏安特性曲线，图（a）为实验时的照片。
（1）实验中滑动变阻器应选用________式接法（选填“分压”或“限流”）；
（2）图（b）为描绘的图线，由图可知该电动机的线圈电阻约为________（计算结果保留2位有效数字）；
（3）不考虑线圈电阻的变化，不计摩擦阻力，电动机输入电压为2.0V时，电动机的机械功率约为________W（计算结果保留2位有效数字）；电动机两端电压从3.0V增大到4.0V的过程中，电动机的机械功率随电压的增大而________（选填“线性”或“非线性”）增大。
【答案】（1）分压 （2）0.50()
（3） ①. 0.72() ②. 线性
【解析】
【小问1详解】
题中要求电压从零开始，所以滑动变阻器应该按分压接法接在电路中；
【小问2详解】
电动机两端电压小于某一值时电动机无法转动，此时电动机认为是纯电阻，即电阻保持不变，I-U图线的斜率不变，I随U的增大而增大，故由图b可知，，则电动机线圈的电阻为
【小问3详解】
[1]图b可知，当电动机输入电压为2.0V时，电流为0.4A，则有电动机的机械功率约为
[2]图b可知，电动机两端电压从3.0V增大到4.0V的过程中，电流保持不变，根据
电动机的机械功率随电压的增大而线性增大。
13. 在巴黎奥运会男子百米飞人大战中，美国选手莱尔斯以千分之五秒的微弱优势夺得冠军，成绩取2位小数的结果。假设莱尔斯的运动过程可简化为先匀加速达到最大速度，然后匀速运动直到终点，求（计算结果均保留2位小数）
（1）莱尔斯匀速运动的时间；
（2）莱尔斯匀加速运动的加速度a的大小。
【答案】（1）6.21s
（2）
【解析】
【小问1详解】
由题意L=100m，t=9.79s，莱尔斯匀速运动的位移为
其匀加速度运动的位移为
全程满足
联立解得
【小问2详解】
由匀变速直线运动规律
联立解得
14. 如图所示，圆心为O、半径为R的光滑圆形轨道固定在竖直平面内。质量为m的小球（可视为质点）静止在最低点，现给小球一水平初速度，已知重力加速度大小为g，不计空气阻力。
（1）若小球能做完整的圆周运动，求小球在最低点和最高点所受圆轨道的弹力大小之差；
（2）若小球上升到某一点时脱离圆轨道，之后恰好经过O点，求小球初速度的大小。（结果可用根式表示）
【答案】（1）6mg （2）
【解析】
【小问1详解】
小球在最低点，由牛顿第二定律得
小球在最高点，由牛顿第二定律得
小球由最低点到最高点，由动能定理得
小球在最低点与最高点所受轨道的弹力之差为
联立解得
【小问2详解】
设小球脱离轨道时速度大小为v，此时小球和圆心的连线与水平方向的夹角为，由牛顿第二定律得
离开轨道后，小球做抛体运动，将运动沿速度v的方向和垂直v的方向分解，则沿速度方向上有
沿垂直于速度方向上有
小球由最低点运动至脱离处，由机械能守恒得
联立解得
15. 如图所示，半径为R的竖直圆弧轨道与足够长的水平轨道平滑连接，水平轨道上有2024个大小相同的球从左往右依次编号排成一排，相邻两球间距均为R，1号球的质量为2m，2~2024号球的质量均为m。若将质量为2m的A球从圆弧轨道的最高点静止释放。所有球均视为质点，碰撞均为弹性碰撞，已知重力加速度大小为g，不计一切阻力。
（1）求1号球与2号球第一次碰撞后1号球的速度大小；
（2）若1号球与2号球第一次碰撞后，立即给1号球施加水平向右的恒定外力F（图中未画出，F远小于1、2号球碰撞时的相互作用力），使1号球每次与2号球碰撞前的速度都和两球第一次碰撞前1号球的速度相等，直到1~2024号球速度第一次都相等时撤去外力，求
ⅰ.外力F的大小；
ⅱ.最终1号球与2024号球之间的距离。
【答案】（1）
（2）i；ii.
【解析】
【小问1详解】
A球运动至水平轨道，根据机械能守恒有
解得
A球与1号球发生弹性碰撞，因两球质量相等，故交换速度，即碰后1号球的速度为，1号球与2号球发生弹性碰撞，根据动量守恒和能守恒有
，
联立解得碰撞后1号球的速度为
，
【小问2详解】
ⅰ.F作用在1号球上，使其速度大小由增大到，由动能定理得
解得
ii. 设F作用下1号球的总位移为x，对号小球组成的整体，由动能定理得
最终，号小球的速度大小均为，设F作用的总时间为t，对整体，由动量定理得
1号球与2024号球之间的距离为
联立解得