河南省焦作市博爱2023_2024高三物理上学期10月月考试题

这是一份河南省焦作市博爱2023_2024高三物理上学期10月月考试题，共14页。
注意事项：
1.答题前，考生务必用黑色签字笔将自己的姓名、准考证号、座位号在答题卡上填写清楚；
2.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，在试卷上作答无效；
3.考试结束后，请将本试卷和答题卡一并交回。
一、选择题：本题共10小题，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1至7小题只有一项符合题目要求，每小题4分。第8至10小题有多项符合题目的要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分。
1.一辆从静止开始做匀加速直线运动的汽车，第1s内的位移是2 m则该汽车( )
A.加速度大小是B.第2s内的位移是4 m
C.第3s末的瞬时速度是12 m/sD.前4 s内位移为14 m
2.如图所示，一水平传送带以速率匀速传动，与其平滑对接的右侧平台上有一质量为m的物体，该物体以速率冲上传动带。若传送带足够长，且，则在物体返回平台的瞬间，其动能与刚离开平台瞬间相比，变化了( )
A.0B.C.D.
3.如图所示，半径为5m的四分之一圆弧ABC固定在水平地面上，O为圆心。在圆心O右侧同一水平线上某点处，水平向左抛出一个小球，小球可视为质点，恰好垂直击中圆弧上的D点，D点到水平地面的高度为2m，g取，则小球的抛出速度是( )
A.B.C.D.
4.如图所示，在边长为a的正方形ABCD的A、B、C三个顶点上各放置一个带电荷量为q的点电荷，已知静电力常量为k，则正方形中心点O处的电场强度大小为( )
A.B.C.D.
5.现今生活，人们出行时会随身携带多种电子设备，而移动电源能够满足人们随时随地充电的需求，深受人们的喜爱。下列关于电源的说法正确的是( )
A.电源的作用是使正极聚集负电荷，负极聚集正电荷，以持续对外供电
B.在电源外部电路中，电流方向是从电源的负极到正极
C.有电源，电路中一定有持续的电流
D.电源是将其他形式的能转化为电能的装置
6.如图甲所示，一块长度为L、质量为m的木块静止在光滑水平面上.一颗质量也为m的子弹以水平速度射入木块.当子弹刚射穿木块时，木块向前移动的距离为s(图乙).设子弹穿过木块的过程中受到的阻力恒定不变，子弹可视为质点.则子弹穿过木块的时间为( )
A.B.C.D.
7.光滑水平面内固定一长直导线，导线中电流方向如图所示，在导线右侧放置一通有顺时针方向（俯视图）电流的圆环，圆心为O，过圆心的虚线平行于直导线，初始时用外力使圆环静止，导线和圆环在O点产生的磁场的磁感应强度大小均为B，则( )
A.圆环圆心O点的磁场方向垂直于平面向外
B.圆环圆心O点的磁场的磁感应强度为0
C.撤去外力，圆环将向右运动
D.将圆环绕转过90°，则O点的磁感应强度大小为
8.如图，水平地面上有三个靠在一起的物块P、Q和R，质量分别为m、2m和3m，物块与地面间的动摩擦因数都为μ。用大小为F的水平外力推动物块P，设R和Q之间相互作用力与Q与P之间相互作用力大小之比为k。下列判断正确的是( )
A.若，则B.若，则
C.若，则D.若，则
9.如图所示，两平行金属板M、N通过开关K与电源E连接，N板接地，当开关闭合时有一带电液滴刚好静止在P点。则( )
A.液滴带负电B.只向上移动M板，电容将变大
C.只向上移动M板，P点电势将升高D.只向上移动M板，液滴将向下运动
10.如图甲所示，用强磁场将百万开尔文的高温等离子体（等量的正离子和电子）约束在特定区域实现受控核聚变的装置叫托克马克。我国托克马克装置在世界上首次实现了稳定运行100秒的成绩。多个磁场才能实现磁约束，图乙为其中沿管道方向的一个磁场，越靠管的右侧磁场越强。不计离子重力，关于离子在图乙磁场中运动时，下列说法正确的是( )
A.离子在磁场中运动时，磁场可能对其做功
B.离子在磁场中运动时，磁场对其一定不做功
C.离子由磁场的左侧区域向右侧区域运动时，运动半径增大
D.离子由磁场的左侧区域向右侧区域运动时，运动半径减小
二、非选择题：本题共6小题，共70分。
11.（6分）某同学用平板A和B制作了一个直角架。该同学想通过该装置，利用压力传感器和量角器来验证力的平行四边形定则，不计一切摩擦，主要实验步骤如下：
（1）平板B置于水平面上，压力传感器固定在平板B上，将木块C置于压力传感器正上方，长方体木块C另一侧紧靠平板A，如图甲所示，记录此时传感器的示数，此时平板A对木块C的弹力为________；
（2）以直角架连接边为支点，抬高平板B的另一端，使平板B绕支点逆时针旋转，平板B转过的角度为60°时，记录传感器的示数，如图乙所示；
（3）在误差允许的范围内，若与的关系为________，即可初步验证平行四边形定则；
（4）重复步骤（2），多次调整平板B转动的角度，比较和的大小，多次验证；
（5）若平板B从图甲所示位置开始，以直角架连接边为支点，缓慢将平板B旋转到图乙所示位置，可以观察到平板B对木块C的弹力变化，通过平行四边形定则可以推出平板A对木块C的弹力________（选填“一直变大”或“先变大后变小”）。
12.（9分）如图所示是探究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系的实验装置。转动手柄，可使两侧变速塔轮以及长槽和短槽随之匀速转动。皮带分别套在左右两塔轮上的不同圆盘上，可使两个槽内的小球分别以各自的角速度做匀速圆周运动，其向心力由挡板对小球的支持力提供，球对挡板的反作用力使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，根据标尺上露出的红白相间等分标记，可以粗略计算出两个球所受向心力的比值。
（1）在探究向心力的大小F与角速度ω的关系时，要保持________相同。
A.ω和rB.ω和mC.m和rD.m和F
（2）下列实验中，利用到控制变量法的是________。
A.探究两个互成角度的力的合成规律
B.探究加速度与物体受力、物体质量的关系
C.探究平抛运动的特点
（3）某同学利用图2所示的装置探究滑块做圆周运动时向心力和周期的关系。力传感器可记录细线对滑块拉力F的大小，光电门可记录滑块做圆周运动的周期T，获得多组数据，画出了如图3所示的线性图象，则图象横坐标x代表的是________。
A.TB.C.D.
（4）图3中的图线没有通过坐标原点，其原因是_________________。
13.（10分）多边形区域内有平行于纸面方向的匀强电场（图中未标出），已知，。已知A、B、C三点的电势分别为1V、2V、3V，现有一个电子（电荷量为e），从F点沿方向以某一初速度射入，恰好通过C点，不计电子受到的重力，求：
（1）匀强电场的电场强度大小E；
（2）电子从F点沿方向射入电场时的初动能。（单位用eV表示）
14.（12分）如图所示，劲度系数为的足够长竖直轻弹簧，一端固定在地面上，另一端与质量的物体A相连，质量的物体B与物体A用跨过光滑定滑轮的轻绳相连，整个系统静止，等高。剪断轻绳，A在竖直方向做简谐运动，B做自由落体运动。已知弹簧振子的周期公式为（m为振子质量，K等于回复力与位移之比，本题中K等于弹簧的劲度系数k），重力加速度。求：
（1）剪断轻绳瞬间，物体A的加速度大小a；
（2）物体A从最高点第一次到最低点的时间t；
（3）物体A做简谐运动过程中的最大动能。
15.（15分）双聚焦分析器是一种能同时实现速度聚焦和方向聚焦的质谱仪，其模型图如图（a）所示。其原理图如图（b）所示。加速电场的电压为U，电场分析器中有指向圆心O的辐射状电场，磁场分析器中有垂直纸面的匀强磁场。质量为m、电荷量为的离子（初速度为零，重力不计），经加速电场加速后，进入辐射电场，恰好沿着半径为R的圆弧轨迹通过电场区域后，垂直边界从P点进入圆形磁场区域，，之后垂直磁场下边界射出并从K点进入检测器，检测器可在和之间左右移动且与磁场下边界距离恒等于0.5d。
（1）求电场分析器中离子运动轨迹处电场强度E的大小；
（2）求磁场区域磁感应强度B；
（3）若探测器在M点和N点接收到的两种离子离开时速度方向与所夹锐角相同，求探测器在M点和N点接收到的两种离子比荷之比。
16.（18分）如图所示,坐标平面第Ⅰ象限内存在水平向左的匀强电场,在y轴左侧区域存在宽度为的垂直于纸面向里的匀强磁场(含边界),磁感应强度为B(大小可调节).现有比荷为的带正电粒子从x轴上的A点以一定初速度垂直x轴射入电场,且以速度大小、方向与y轴正方向成60°经过P点进入磁场,,不计粒子重力.求:
（1）粒子在A点进入电场的初速度；
（2）要使粒子不从CD边界射出,则磁感应强度B的取值范围；
（3）当磁感应强度为某值时,粒子经过磁场后,刚好可以回到A点,则此磁感应强度的大小.物理参考答案
一、选择题
1.答案：C
解析：根据，得物体的加速度为，选项A错误；根据初速度为零的匀速直线运动的位移时间关系，第内的位移是，选项B错误；第末的速度为，选项C正确；前内的位移为，选项D错误.
2.答案：A
解析：物体以速率滑上传送带后，在滑动摩擦力的作用下向左做匀减速直线运动，直至速率为零，此后开始在滑动摩擦力的作用下向右做匀加速直线运动，由于，根据对称性可知，物体在返回平台的瞬间速度大小为，则物体动能的变化量，A正确，BCD错误。
3.答案：C
解析：小球在竖直方向做自由落体运动，则竖直分速度
垂直击中D点，速度反向延长线过圆心，如下图所示
根据几何关系，有
解得
则在D点，分解速度可得
故选C。
4.答案：C
解析：A，C带有同种电荷，根据对称性，A、C处点电荷在O点处产生的合电场的电场强度，B到O的距离，B处点电荷在O点处产生的电场的电场强度，故O点处合电场的电场强度，故C正确，ABD错误。
故选：C。
5.答案：D
解析：电源的作用是使正极聚集正电荷，负极聚集负电荷，以持续对外供电，选项A说法错误；在电源外部电路中，电流方向是从电源的正极到负极，选项B说法错误；电路中有持续电流的条件是有电源和通路，所以有电源不一定有持续的电流，选项C说法错误；从能量转化的观点看，电源是将其他形式的能转化为电能的装置，选项D说法正确。
6.答案：D
解析：子弹穿过木块过程，对子弹和木块组成的系统，外力之和为零，动量守恒，以的方向为正方向，有，设子弹穿过木块的过程所受阻力大小为，对子弹由动能定理有，由动量定理有，对木块由动能定理有，由动量定理有，联立解得，故选D。
7.答案：D
解析：A、导线在O点产生的磁场方向垂直于平面向里，通电圆环在O点产生的磁场方向也垂直于平面向里，则O点处的磁场方向垂直于平面向里，故A错误；B、导线和圆环在O点产生的磁场同向，矢量叠加后磁感应强度大小为2B，故B错误；C、撤去圆环受到的外力，圆环左半部分的电流方向与导线中的电流方向同向，受到向左的吸引力，右半部分的电流方向与导线中的电流方向相反，受到向右的排斥力，左半部分到导线的距离近，则圆环受到的吸引力大于排斥力，圆环受到的合力向左，故会向左运动，故C错误；D、将圆环沿虚线转过90°，圆环和导线在圆心O处产生的磁场的磁感应强度大小不变，方向相互垂直，合磁感应强度大小为，故D正确。故选：D。
8.答案：BD
解析：三个物块靠在一起，以相同加速度向右运动，则加速度。以R为研究对象，则R和Q之间的相互作用力；以P为研究对象，则Q与P之间的相互作用力，所以，因为k与μ是否为零无关，故恒成立，故A、C错误，B、D正确。
9.答案：AD
解析：开始时液滴静止，故，静电力竖直向上，而电场线竖直向上，则液滴带负电，故A正确；将M板上移一小段距离，板间距增大，根据可知，电容C减小，故B错误；保持开关闭合，两板间的电势差不变，由可知E减小，P、N间的电势差为，而N板接地，，且不变，则P点的电势将降低，故C错误；由于E减小，液滴所受静电力减小，则合力向下，故液滴将向下运动，故D正确。
10.答案：BD
解析：AB.离子在磁场中运动时，由于洛伦兹力方向总是与速度方向垂直，可知磁场对其一定不做功，故A错误，B正确；
CD.离子在磁场中，由洛伦兹力提供向心力可得，解得，离子由磁场的左侧区域向右侧区域运动时，磁感应强度变大，可知离子运动半径减小，故C错误，D正确。
故选BD。
二、非选择题
11.（6分）答案：(1)0
(3)
(5)一直变大
解析：（1）题图甲中平板B水平放置，平板A与木块C只接触没有力的作用，所以平板A对木块C的弹力为0。
(3)对木块C进行受力分析，可知平板A对木块C的弹力和平板B对木块C的弹力均与各自接触面垂直，由于木块C处于平衡状态，故这两个弹力的合力应该竖直向上，作出平行四边形如图1，根据几何关系可知合力为，所以在误差允许的范围内，若，则可初步验证平行四边形定则。
(5)平板B从题图甲所示位置缓慢旋转至题图乙所示位置的过程中，两板对木块C的弹力夹角不变，保持垂直，作出辅助圆，如图2，可知平板A对木块C的弹力一直变大。
12.（9分）答案：（1）C（2）B（3）D（4）滑块受到摩擦力的作用
解析：（1）在探究向心力的大小F与角速度ω的关系时，要保持小球质量m和小球做匀速圆周运动的半径r不变。
故选C。
（2）A.探究两个互成角度的力的合成规律，采用了等效替代法，故A错误；
B.探究加速度与物体受力、物体质量的关系，采用了控制变量法，故B正确；
C.探究平抛运动的特点，采用了运动的合成与分解，故C错误。
故选B。
（3）绳拉力和摩擦力提供向心力，根据向心力公式有
即
结合图象可知横坐标x代表的是。
故选D。
（4）由（3）中函数表达式可知图3中的图线没有通过坐标原点，其原因是滑块受到摩擦力的作用。
13.（10分）答案：（1）（2）
解析：（1）连接可知中点的电势为，过B点作的垂线，该垂线即为等势线，方向为电场强度的方向，所以有
解得
（2）设电子的质量为m，电子从F点射入时的初速度大小为，加速度大小为a，由类平抛运动规律得：
解得
14.（12分）答案：(1)
(2)
(3)2 J
解析：剪断轻绳，A在竖直方向做简谐运动，各位置如图所示：
(1)当系统静止时
剪断轻绳时，对A，由牛顿第二定律
联立解得
(2)由弹簧振子的周期公式有
物体A从最高点第一次到最低点的时间为半个周期，即
(3)剪断绳子时，物体A速度为零，位于简谐运动的最高点，当弹簧处于压缩状态且弹力大小等于A的重力时，A位于简谐运动的平衡位置，设此时弹簧的压缩量为，由
得，则振幅为
整个运动过程中，物体A在平衡位置动能最大，又弹簧在平衡位置时的形变量与在最高点时的形变量相等，即弹性势能相等，由功能关系得A的最大动能
15.（15分）答案：（1）（2）（3）见解析
解析：（1）依题意，离子在辐射电场中恰好沿半径为R的圆弧做匀速圆周运动，设其速度大小为v，根据牛顿第二定律有
又
联立可得电场分析器中离子运动轨迹处电场强度E的大小
（2）离子进入磁场后做匀速圆周运动，轨迹恰好为圆周，轨迹圆心为，可知运动半径为d，则有
联立可得
（3）依题意，可画出从M、N两点射出离子的运动轨迹如图所示：
设离子离开时速度方向与所夹锐角为，从M、N两点射出的离子在磁场中的运动半径分别为，，则由几何知识可得
得
又因为
解得
所以可得
又因为
解得
根据
联立可得
所以可得两种离子比荷之比
16.（18分）（1）答案：
解析：粒子在电场中只受水平向左的电场力作用,故粒子做类平抛运动,竖直方向做匀速运动，故有.
（2）答案：
解析：粒子在磁场中只受洛伦兹力作用做匀速圆周运动,故有,得;粒子恰好不从CD边界射出时的运动轨迹如图甲所示,根据几何关系可得,解得,所以磁感应强度,若要粒子不从CD边界射出,则.
（3）答案：0.16 T
解析：粒子离开磁场运动到A点的过程做匀速直线运动,故粒子运动轨迹如图乙所示,根据粒子在磁场中做匀速圆周运动可得粒子出磁场时速度与y轴正方向的夹角为60°;设出磁场处为Q点,则由几何关系有,所以,所以;根据洛伦兹力提供向心力可得,所以.