2023-2024学年湖北省武汉市武昌区高三上学期12月月考 物理试卷（含答案）

这是一份2023-2024学年湖北省武汉市武昌区高三上学期12月月考 物理试卷（含答案），共8页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

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．中国全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）采取磁约束策略来产生核聚变反应。其内部发生的一种核聚变反应方程为，反应中释放出光子，下列说法不正确的是（ ）
A．核聚变反应所产生的X粒子无法被洛伦兹力进行约束
B．核聚变反应所释放的γ光子来源于核外内层电子的能级跃迁
C．核聚变反应与核裂变反应相比，具有产能效率高、更安全、更清洁的特点
D．核聚变反应所需要的高温条件可以使原子核具有足够的动能克服库仑力作用而结合到一起
2．为了装点城市夜景，市政工作人员常在喷水池水下安装灯光照亮水面。如图甲所示，水下有一点光源S，同时发出两种不同颜色的a光和b光，在水面上形成了一个被照亮的圆形区域，俯视如图乙所示，环状区域只有b光，中间小圆为复合光，以下说法中正确的是（ ）
A. 在水中a光波速大于b光
B．a光的频率小于b光
C. 用同一套装置做双缝干涉实验，a光条纹间距更小
D. 若某单缝能使b光发生明显衍射现象，则a光也一定能发生明显衍射现象
3．如图所示，圆心为O，水平直径为AB的圆环位于竖直面内，一轻绳两端分别固定在圆环的M、N两点，轻质滑轮连接一重物，放置在轻绳上，MN连线过圆心O且与AB间的夹角为θ，不计滑轮与轻绳之间的摩擦。圆环顺时针缓慢转过角度2θ的过程中，轻绳的张力（ ）
A．逐渐增大
B．先增大再减小
C．逐渐减小
D．.先减小再增大
4．如图甲所示，电压表和电流表均为理想电表，理想变压器原、副线圈匝数比为1：2，定值电阻R1=5Ω、R2与R3的阻值相等，E、F两端接入如图乙所示的交流电源，当开关断开时，电阻R1和R2消耗的功率相等，现将开关K闭合，下列说法正确的是（ ）
A．在t=0.01s时，电压表示数为零
B．电流表中电流方向每秒改变50次
C．R2=10Ω
电源的输出功率为120W
5. 如图甲所示为沿 x 轴传播的一列简谐横波在 t=0.2 s 时刻的波形图，两质点 P 、 Q 的平衡位置分别位于 x=0.5 m 、 x=4.0 m 处，质点 Q 的振动图像如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．该波沿 x 轴正方向传播
B．t=0 时刻，质点 P 正沿 y 轴负方向运动
C．质点 P 的振动方程为 y=5cs(10πt+ QUOTE ) cm
D．当质点 Q 在波峰时，质点 P 的位移为 QUOTE cm
6．如图，一质量为M、半径为R的光滑大圆环，用一细轻杆固定在竖直平面内。套在大环上质量均为m的两个小环（可视为质点），同时从大环的最高处由静止滑下。已知重力加速度大小为g，则小环下滑到大环最低点的过程中（ ）
A．大环与两小环所构成的系统始终处于失重状态
B．大环对轻杆拉力的大小为Mg的时刻有1个
C．大环与两小环所构成的系统动量守恒
D．小环运动时间大于 QUOTE
7．如图所示，固定在水平面上的半径为r的金属圆环内存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。长为l的金属棒，一端与圆环接触良好，另一端固定在竖直导电转轴上，接入回路的电阻为R，随轴以角速度匀速转动。在圆环的A点和电刷间接有阻值也为R的电阻和电容为C、板间距为d的平行板电容器，有一带电微粒在电容器极板间处于静止状态。已知重力加速度为g，不计其它电阻和摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．回路中的电动势为B．微粒的电荷量与质量之比为
C．电阻消耗的电功率为D．电容器所带的电荷量为
8．宇航员飞到一个被稠密气体包围的某行星上进行科学探索。他站在该行星表面，从静止释放一个质量为的物体，由于运动时气体阻力（阻力与速度有关）的作用，其加速度随下落位移变化的关系图像如图所示。已知该星球半径为，万有引力常量为。下列说法正确的是（ ）
A．该行星的平均密度为
B．卫星在距该行星表面高处的圆轨道上运行的周期为
C．该行星的第一宇宙速度为
D．物体下落过程中的最大动能为
9．水平细杆AB、CD上下正对放置，距离为d，AB=CD=L，它们的右端用光滑半圆环相连，轻弹簧的一端固定在AD、BC的交点处，另一端与一质量为m的有孔小球相连，小球套在细杆上，小球与两细杆间的动摩擦因数均为μ。小球以一定的初速度从A点向右出发，若小球能到达C点，已知整个过程中弹簧始终处于压缩状态，并且弹簧的弹力始终小于小球的重力，重力加速度为g，小球从A点运动到C点的过程中，下列说法正确的有（ ）
A．小球机械能一直减小
B．小球减少的动能等于小球增加的重力势能与摩擦产生的热量之和
C．摩擦产生的热量等于2μmgL
D．若只想小球能到达D点，则小球在A点的动能可以恰好等于μmgL＋mgd
10．大型风洞是研发飞行器不可缺的重要设施，我国的风洞技术处于世界领先地位。如图所示，某次风洞实验中，风力大小和方向均恒定，一质量为m的轻质小球先后经过a、b两点，其中在a点的速度大小为v，方向与a、b连线成α = 30°角；在b点的速度大小也为v，方向与a、b连线成β = 60°角。已知a、b连线长为d，小球只受风力的作用，小球的重力忽略不计。下列说法中正确的是（ ）
风力方向垂直于a、b连线
B．从a点运动到b点所用的时间为
C．小球的最小速度为
D．风力大小为
二、非选择题（本题共5小题，共60分，11题6分，12题12分，13题10分，14题14分，15题18分）
11．某同学利用图（a）中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系。图中，置于实验台上的长木板水平放置，其右端固定一轻滑轮；轻绳跨过滑轮，一端与放在木板上的小车相连，另一端可悬挂钩码。本实验中可用的钩码共有个，每个质量均为0.010kg。实验步骤如下：
i．将5个钩码全部放入小车中，在长木板左下方垫上适当厚度的小物块，使小车（和钩码）可以在木板上匀速下滑。
ii．将n（依次取，2，3，4，5）个钩码挂在轻绳右端，其余N-n个钩码仍留在小车内。先用手按住小车再由静止释放，同时用速度传感器记录小车的运动情况，绘制图象，经数据处理后可得到相应的加速度a。
iii．对应不同的n的a值作出图像（c），并得出结论。
①该同学实验过程中重物始终未落地，得到如图所示图象（b），根据图象可以分析出在实验操作中可能存在的问题是___________
A．实验中未保持细线和轨道平行
B．实验中没有满足小车质量远大于钩码质量
C．实验中先释放小车后打开打点计时器
②利用图像求得小车（空载）的质量为___________kg
（保留2位有效数字，重力加速度g取9.8）。
③若以“保持木板水平”来代替步骤①，则所得的的图像（ ）
12．（12分）某同学想测如图（1）集成电路里很薄的方块电阻的电阻率，同时测干电池电动势和内阻，他设计了如图（2）所示电路。已知方块电阻的上、下表面是边长为的正方形，上下表面间的厚度为，连入电路时电流方向如图（1）所示，电压表可认为是理想的。
①断开开关k，闭合开关S，改变电阻箱R阻值，记录不同R对应的电压表的示数U；
②将开关S、k均闭合，改变电阻箱R阻值，再记录不同R对应的电压表的示数U；
（1）画出步骤①②记录的数据对应的随变化关系的图像分别对应如图（4）所示的两条图线，横截距分别为、，纵截距为、，请判断哪条是步骤①对应的图线 ，则电源的电动势 ，电源内阻 ，则方块电阻 。
（2）要测出方块电阻的电阻率，先用螺旋测微器测量上下表面间的厚度，如图(3)所示,则厚度 mm。
（3）方块电阻的电阻率表达式为 （用、、等已测量字母表示）。
13．（10分）2021年11月7日，神舟十三号航天员翟志刚、王亚平先后从天和核心舱节点舱成功出舱执行任务，出舱时他们身着我国新一代“飞天”舱外航天服。舱外航天服内密封了一定质量的理想气体，用来提供适合人体生存的气压。航天服密闭气体的体积约为V1=4L，压强p1=1.0×105Pa，温度t1=27℃，航天员身着航天服，出舱前先从核心舱进入节点舱，然后封闭所有内部舱门，对节点舱泄压，直到节点舱压强和外面压强相等时才能打开舱门。
（1）节点舱气压降低到能打开舱门时，密闭航天服内气体体积膨胀到V2=6L，温度变为t2=－3℃，求此时航天服内气体压强p2；
（2）为便于舱外活动，当密闭航天服内气体温度变为t2=－3℃时，宇航员把航天服内的一部分气体缓慢放出，使气压降到p3=5.0×l04Pa。假设释放气体过程中温度不变，体积变为V3=4L，求航天服需要放出的气体与原来气体的质量之比。
14．（14分）“太空粒子探测器”由加速、偏转和收集三部分组成，其原理可简化为如图所示。辐射状的加速电场区域Ⅰ边界为两个同心平行扇形弧面，O1为圆心，圆心角θ为120°，外圆弧面AB与内圆弧面CD的电势差为U0，M为外圆弧的中点。在紧靠O1右侧有一圆形匀强磁场区域Ⅱ，圆心为O2，半径为L，磁场方向垂直于纸面向外且磁感应强度大小为B＝ eq \r(\f(2mU0,qL2))（B为未知量），在磁场区域下方相距L处有一足够长的收集板PNQ。已知MO1O2和PNQ为两条平行线，且与O2N连线垂直。假设太空中散布着质量为m、电荷量为q的带正电粒子，它们能均匀地吸附到AB弧面上，经电场从静止开始加速，然后从O1进入磁场，并最终到达PNQ板被收集。忽略一切万有引力和粒子之间的作用力，求：
（1）粒子经电场加速后，进入磁场时的速度v的大小；
（2）从M点出发的粒子在磁场中运动的半径R；
（3）假设所有粒子从AB弧面同时出发，则最先到达收集板的是从哪一点出发的粒子？求出该粒子从O1至收集板的时间。
15. （18分）如图所示，在足够长的粗糙水平面上放一长为、质量为、左右挡板厚度不计的U形盒子P（盒子内底面水平），盒子P与水平面间的动摩擦因数为。在盒子的左端放一质量等于的物块（可看作质点），Q的带电量始终为。整个装置始终处在一个水平向右的匀强电场中，场强为，Q与盒子内表面无摩擦，放开物块后即在盒内向右运动与右面挡板碰撞，设碰撞时间极短且碰撞过程中没有机械能损失，重力加速度g取10。求
（1）物块与盒子发生第一次碰撞后，P、Q的速度大小；
（2）物块与盒子发生第一次碰撞后至第二次碰撞前Q与盒子右挡板间的最大距离（结果可用分数表示）；
（3）P最终是否会停止？若P不能停止，求第一次碰后，20秒内P前进的路程；若P会停止，求P前进的总路程。
高三年级12月月考物理参考答案
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.
二、非选择题（本题共5小题，共60分，11题6分，12题12分，13题10分，14题14分，15题18分）
11．【答案】A 0.45 C
12.【答案】
（1）图线B / /
（2）0.593/0.592/0.594/0.595 //
13．【答案】（1）；（2）
【解析】（1）对航天服内的密闭气体，初态温度为
末态温度为由理想气体方程
此时航天服内气体压强为
（2）设航天服需要放出的气体在压强为p3状态下的体积为 ，根据玻意耳定律
得则放出的气体与原来气体的质量之比为
14. 解析 (1)带电粒子在电场中加速的过程，根据动能定理有：
qU0＝ eq \f(1,2)mv2－0 解得：v＝ eq \r(\f(2qU0,m))。
(2)从M点出发的粒子到达O1点后水平进入磁场，在磁场中做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律有：qvB＝ eq \f(mv2,R) 解得：R＝L。
(3)轨迹1运动的时间最短，以在磁场中运动的时间为：t1＝ eq \f(30°,360°)T＝ eq \f(1,12)· eq \f(2πm,qB)＝ eq \f(πL,6) eq \r(\f(m,2qU0))
出磁场后匀速运动的时间为：t2＝ eq \f(L＋\f(L,2),v)＝ eq \f(3L,2v)＝ eq \f(3L,2) eq \r(\f(m,2qU0))
该粒子从O1至收集板的时间为：t＝t1＋t2＝ eq \f(L,2) eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(3＋\f(π,3))) eq \r(\f(m,2qU0))。
15. 【答案】（1）8m/s，3m/s；（2）；（3）P、Q终将停止，P前进的总路程为10m
【解析】
（1）设Q与P第一次碰撞前的速度为，碰后P、Q的速度分别为和，由动能定理，得
碰撞过程动量守恒
碰撞过程机械能守恒
代入数据求得
（2）碰后Q加速运动的加速度
碰后P减速运动的加速度
设物块Q与盒子P速度相等时经过时间为，则有 得
因为物块Q与盒子P速度相等时Q与盒子右挡板间的距离此时最大，最大距离为二者相对位移
， 满足题意此时不会与盒子左板碰撞。
（3）由 可知P、Q终将停止。
（否则前进足够长的位移，减少的电势能会小于增加的内能，违背能量守恒定律）
停止时，Q在P的右端，设P前进的总路程为S，
由能量守恒
得
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
B
C
B
D
D
D
D
ACD
BC
AB