湖北省武汉市华中师大一附中2024-2025学年高三上学期11月月度检测物理试卷 含解析

这是一份湖北省武汉市华中师大一附中2024-2025学年高三上学期11月月度检测物理试卷 含解析，共24页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
时限：75分钟满分：100分
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。全部选对得4分，选对但不全得2分，有选错的得0分。）
1. 2024年10月3日，期刊上发表了中国科学院近代物理研究所的研究成果：研究团队合成新核素钚，并测量了该新核素的半衰期。已知钚的衰变方程为，下列说法正确的是（ ）
A 10个钚原子核经过一个半衰期后还剩余5个
B. 钚原子核发生是衰变
C. 钚原子核发生衰变时需要吸收能量
D. 原子核的比结合能比原子核的比结合能大
【答案】B
【解析】
【详解】A．半衰期是大量粒子的统计规律，10个钚-227经过一个半衰期不一定还剩余5个，A错误；
B．根据电荷数和质量数守恒，可知Y的质量数为4，电荷数为2，可知Y为α粒子，则钚-227发生的是α衰变，B正确；
CD．钚-227衰变的过程中是释放能量的，比结合能增大，的比结合能比的比结合能小，CD错误。
故选B。
2. 如图所示，在光滑的水平面上放着两块长度相同，质量分别为和的木板，在两木板的左端分别放一个大小、形状、质量完全相同的物体，开始时都处于静止状态，现分别对两物体施加水平恒力、，当物体与板分离时，两木板的速度分别为和，若已知，且物体与木板之间的动摩擦因数相同，以下几种情况中不能成立的是（ ）
A. ，且B. ，且
C. ，且D. ，且
【答案】B
【解析】
【详解】在物块与木板相对滑动时，都做匀加速直线运动，对物块有
对木板有
A．若，则物块加速度相等，即，若，则木板加速度。根据
可知
故
根据知
故A正确；
B．若，则物块加速度相等，即，若，则木板加速度。根据
可知
故
根据知
故B错误；
C．若，则物块加速度关系为，若，则木板加速度关系为。根据
可知
故
根据知
故
故C正确；
D．若，则物块加速度关系为，若，则木板加速度关系为。根据
可知
故
根据知
故D正确。
本题选择不能成立的，故选B。
3. 如图为两颗人造卫星绕地球运动的轨道示意图，Ⅰ为圆轨道，Ⅱ为椭圆轨道，AB为椭圆的长轴，两轨道和地心都在同一平面内，C、D为两轨道交点。已知轨道Ⅱ上的卫星运动到C点时速度方向与AB平行（说明Ⅱ的半长轴和Ⅰ的半径相等），则下列说法正确的是（ ）
A. 两个轨道上的卫星运动到C点时的加速度不相同
B. 两个轨道上的卫星运动到C点时所受到的力相等
C. 两颗卫星的运动周期相同
D. 若卫星在Ⅰ轨道的速率为，卫星在Ⅱ轨道B点的速率为，则
【答案】BC
【解析】
【详解】AB．两个轨道上的卫星运动到C点时，所受的万有引力相等，根据牛顿第二定律知，加速度相同。故A错误，B正确；
C．根据几何关系知，椭圆的半长轴与圆轨道的半径相同，根据开普勒第三定律知，两颗卫星的运动周期相等，故C正确；
D．根据
可得
若过B点做圆周，则在圆轨道Ⅰ的速度v1大于在过B点的圆轨道上的速度vB，而由过B点的圆轨道进入椭圆轨道要在B点减速，可知在椭圆轨道B点的速度v2小于过B点的圆轨道上的速度vB，则
v1>v2
故D错误。
故选BC。
4. 如图所示，已知带电小球A、B的电荷量分别为、，A球固定，B球用长为L的绝缘细线悬挂在О点，静止时A、B相距为。若A球电荷量保持不变，B球缓慢漏电，不计两小球半径，则下列说法正确的是（ ）
A. 细线对B球的拉力逐渐变大
B. A、B球靠近，它们间的库仑力逐渐变大
C. 当A、B间距离减小为时，B球的电荷量减小为原来的
D. 当A、B间距离减小为时，B球的电荷量减小为原来的
【答案】D
【解析】
【详解】AB．根据题意，对B受力分析，受重力、细线拉力和库仑力，如图所示
由相似三角形可得
根据库仑定律
可知，由于B球缓慢漏电，则F减小，由于G、OA、OB均不变，则d逐渐减小，FT不变。故AB错误；
CD．根据AB分析可知，当AB间距离减为时，库仑力减小到原来的，根据
可知，B球的电荷量减小为原来的。故C错误；D正确。
故选D
5. 某同学设计了一个声波检测器：如图甲所示，由相互插接的两条圆弧管道组成半径为R的圆形，管道直径远远小于 R。当声波从入口进入后分为上下两路传播，并在出口处汇合。某次测试时，先调节上下路径相等如图甲，并保持入口声波强度不变，当顺时针方向旋转右侧出口管道θ（弧度制）后（如图乙），探测到声波强度第一次达到最弱，假设声波波速为 v，则（ ）
A. 该同学设计的声波检测器是根据波的衍射原理
B. 若由图甲逆时针旋转右侧出口管道θ角度时，探测到的声波强度最强
C. 可以求出该声波的波长为2R
D. 可以求出该声波的频率为
【答案】D
【解析】
【详解】A．该降噪器是利用声波干涉原理设计，A错误；
B．若由图甲逆时针旋转右侧出口管道θ角度时，探测到的声波强度依然是最弱，B错误；
C．由于顺时针方向旋转右侧出口管道θ，探测到声波强度第一次达到最弱，故两列波的波程差
根据波的干涉原理则有
联立解得
C错误；
D．根据波长、频率、波速的关系
解得该列波的频率
D正确。
故选D。
6. 如图所示，光滑水平导轨置于磁场中，磁场的磁感应强度为B，左侧导轨间距为l，右侧导轨间距为2l，导轨均足够长。质量为m的导体棒ab和质量为2m的导体棒cd均垂直于导轨放置，处于静止状态。ab的电阻为R，cd的电阻为2R，两棒始终在对应的导轨部分运动，两金属棒始终与导轨垂直且接触良好，导轨电阻不计。现瞬间给cd一水平向右的初速度，则此后的运动过程中下列说法正确的是（ ）
A. ab棒最终的速度
B. 全过程中，通过导体棒cd的电荷量为
C. 从cd获得初速度到二者稳定运动，此过程系统产生的焦耳热为
D. 导体棒ab和cd组成的系统动量守恒
【答案】C
【解析】
【详解】A．当导体棒和产生的电动势相等时，两棒都做匀速直线运动，则有
对导体棒，由动量定理可得
对导体棒，由动量定理可得
联立解得
故A错误；
B．对导体棒，有
又
联立解得
故B错误；
C．由能量守恒定律得，整个回路产生的焦耳热
解得
故C正确；
D．导体棒和的长度不一样，所以受到的安培力大小不相等，系统合力不为零，所以导体棒ab和cd组成的系统动量不守恒，故D错误。
故选C。
7. 如图所示，正六棱柱上下底面的中心为O和，A、D分别固定等量异号的点电荷，下列说法正确的是（ ）
A. 点与点的电场强度大小相等
B. 点与点的电场强度方向相同
C. 点与点的电势差大于点与点的电势差
D. 将试探电荷+q由F点沿直线移动到O点，其电势能一直减小
【答案】A
【解析】
【详解】A．由两等量异种点电荷产生的电场的对称性可知，点与点的电场强度大小相等。故A正确；
B．由两等量异种点电荷产生的电场的对称性可知，点与点的电场强度方向不相同。故B错误；
C．根据等量异种电荷所形成的电场的特性可知，将O点与连接，可知连线的电势为0，分别作的平行线和，如图所示
可知平面的电势为零，因到平面的距离与到平面的距离相等，根据等量异种电荷的电场分布规律可知，两点与平面的平均电场强度相等，则根据
则点与点的电势差等于点与点的电势差，同理，可知点与点的电势差小于点与点的电势差，所以点与点的电势差小于点与点的电势差。故C错误；
D．正六棱柱上表面如图所示
由几何关系可知，正电荷在OF中点K的场强方向垂直于OF，负电荷在K点的场强方向指向D点，则K点的合场强与OF的夹角为锐角，而在F点的合场强与OF的夹角为钝角，因此将试探电荷+q由F点沿直线移动到O点，电场力先做负功后做正功，则其电势能先增大后减小。故D错误。
故选A。
8. 在光滑的水平面上，一滑块的质量，在水平方向上恒定的外力的作用下运动，如图所示给出了滑块在水平面上运动的一段轨迹，滑块过P、Q两点时速度大小均为。滑块在P点的速度方向与PQ连线夹角，，则下列说法中正确的是（ ）
A. 水平恒力F的方向与PQ连线成53°夹角
B. 滑块从P点到Q点做匀速圆周运动
C. 滑块从P点到Q点的过程中动能最小值为16J
D. P、Q两点间距离为12m
【答案】CD
【解析】
【详解】A．设水平恒力F的方向与PQ连线夹角为β，滑块过P、Q两点时的速度大小相等，根据动能定理得
得
即水平恒力F与PQ连线垂直且指向轨迹的凹侧，A错误；
B．水平恒力F与PQ连线垂直，其在速度方向（轨迹切线方向）的分力改变速度的大小，而F在速度方向的分力先减小后增大，因此滑块从P点到Q点做的不是匀速圆周运动，选项B错误；
C．把P点的速度分解在沿水平力F和垂直水平力F两个方向上，沿水平力F方向上滑块先做匀减速后做匀加速直线运动，当F方向速度为零时，只有垂直F方向的速度
此时速度方向与F垂直，速度最小，动能最小为
选项C正确；
D．滑块沿水平力F方向上有
当F方向速度为零时，时间为
解得
根据对称性，滑块从P到Q的时间为
滑块垂直F的方向上物块做匀速直线运动，有
选项D正确。
故选CD。
9. 在真空中水平放置平行板电容器，两极板间有一个带电油滴保持静止状态，如图所示。当给电容器充电使其电压增加时，油滴开始向上运动，加速度大小为a1，经时间t后，电容器放电使其电压减小，油滴加速度大小为a2，又经过时间2t，油滴恰好回到原来位置。假设油滴在运动过程中没有失去电荷，充电和放电的过程均很短暂，这段时间内油滴的位移可忽略不计。下列说法正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】BD
【解析】
【详解】AB．设第一个t时间内油滴的位移为，加速度为，第二个2t时间内油滴的位移为，加速度为，则
根据题意有
联立解得
故A错误，B正确；
CD．油滴静止时，根据平衡条件有
解得
油滴向上加速运动时，根据牛顿第二定律有
即
油滴向上减速运动时，根据牛顿第二定律有
即
联立可得
解得
故D正确，C错误。
故选BD。
10. 如图所示，长为8d、间距为d的平行金属板水平放置，两金属板左边中点O有一粒子源，在时间内持续均匀水平向右发射初速度为、电荷量为+q、质量为m的粒子。在两板间存在如图所示的交变电场，取竖直向下为正方向，不计粒子重力。以下判断正确的是（ ）
A. 粒子在电场中运动的最短时间为
B. 时刻进入的粒子能从点射出
C. 射出粒子的最大动能为
D. 能从两板间射出的粒子数占总粒子数的
【答案】AB
【解析】
【详解】A．粒子在电场中运动的加速度大小为
假设粒子进入电场后，在竖直方向上始终沿一个方向做匀加速直线运动，且最终打在极板上，则有
解得
所以假设成立，则粒子在电场中运动的最短时间为，故A正确；
B．时刻进入的粒子，在时间内向下做匀加速运动，且竖直分位移大小为
根据对称性可知，粒子在时间内将向下做匀减速运动，且竖直分位移大小仍等于，则有
粒子在时刻竖直分速度减为零后又开始向上做匀加速运动，根据对称性可知在时刻回到上；而粒子从进入电场到离开电场所用时间为
根据周期性可知，时刻进入的粒子，刚好在时刻从点射出，故B正确；
C．设交变电场周期为，射出粒子在电场中运动的时间均为
根据交变电场的周期性可知，无论在何时刻射入的粒子，粒子在电场中经过时间后电场力对粒子的合冲量均为零，则粒子在竖直方向速度的变化量为零，所以射出粒子的最大动能为
故C错误；
D．在时间内射入电场的粒子，设时刻进入的粒子，刚好打在下极板上，根据对称性可得
解得
设时刻进入的粒子，刚好打在上极板上，则有
解得
综上分析可知，在时间内射入电场的粒子，从时间内射入电场的粒子可以从两板间射出，则能从两板间射出的粒子数占总粒子数的
故D错误。
故选AB。
二、非选择题（本题共5小题，共60分）
11. 图（甲）是演示简谐运动图像的装置，它由一根较长的细线和较小的沙漏组成。当沙漏摆动时，漏斗中的细沙均匀流出，同时匀速拉出沙漏正下方的木板，漏出的细沙在板上会形成一条曲线，这条曲线可以理解为沙漏摆动的振动图像。图（乙）是同一个沙漏分别在两块木板。上形成的曲线（图中的虚线表示）。
①图（乙）的P处堆积的细沙比Q处_________（选填“多”、“少”或“一样多”）；
②经测量发现图（乙）中，若木板1的移动速度，则木板2的移动速度_______。
【答案】 ①. 多 ②. 8
【解析】
【详解】①[1]根据题意可知，在图（乙）中P处，沙摆的速度最小，Q处沙摆的速度最大，所以P处堆积的细沙比Q处多。
②[2]根据题意，设该单摆的周期为，木板长度为。由图（乙）可知木板1在运动段，所用时间为
木板2在运动段，所用时间为
可得木板1、2拉动的速度大小为
联立求得
12. 有两个同学利用假期分别去参观北京大学和武汉大学的物理实验室，并各自在那里利用DIS系统较准确地探究了“单摆的周期T与摆长l的关系”，他们通过校园网交换实验数据，并由计算机绘制了图像，如图甲所示，去武汉大学的同学所测实验结果对应的图线是______（填“A”或“B”）。
另外，在武大做探究的同学还利用计算机绘制了两种单摆的振动图像（如图乙），由图可知，两单摆摆长之比______。
【答案】 ①. A ②. 9:4
【解析】
【详解】[1][2]根据单摆的周期公式
可得
因为从赤道到两极重力加速度变大，故在北京大学的斜率小，因此是B；去武汉大学的对应图像为A。同样由
两摆的摆长之比等于周期的平方比，由
，
可得摆长比为9:4。
13. 某实验小组测量一节干电池的电动势和内电阻，他们在实验室找到了如下器材：
A．电压表（0～3V，内阻约为3kΩ）
B．灵敏电流计（0～50mA，内阻为33.0Ω）
C．滑动变阻器（0～30Ω）
D．电阻箱（0～99.9Ω）
E．开关和导线若干
（1）他们首先将灵敏电流计改装成量程为0～0.6A的电流表，他们需要将电阻箱调为_____Ω后与灵敏电流计_____（填“串联”或“并联”），改装后电流表的电阻_____Ω。
（2）他们设计了甲、乙两个实验电路，为了减小误差实验时应该选择_____（填“甲”或“乙”）。
（3）他们正确的电路完成实验，记录了6组数据，并画出了U-I图线如图丙所示，根据此图可得出于电池的电动势E=_____V，内阻r=_____Ω（结果均保留三位有效数字）。
【答案】（1） ①. 3.0 ②. 并联 ③. 2.75
（2）乙 （3） ①. 1.50 ②. 1.25
【解析】
【小问1详解】
[1][2][3] 将灵敏电流计的量程扩大，需要将电阻箱调为R后，与灵敏电流计并联，由题意有
解得
此时电流表的内阻
【小问2详解】
由于此时电流表的内阻的准确值已知，所以电路图选择乙图｡
【小问3详解】
[1][2] 由闭合电路欧姆定律有
结合图乙可知
E=1.50V，
解得
r=1.25Ω
14. 光线从空气射入圆形玻璃砖表面的M点后，最后在玻璃砖内表面E点恰好发生全反射。已知圆形玻璃砖的半径为R，折射率为，入射角；光在空气中的传播速度为c；求：
（1）折射角r；
（2）光从M点传播到E点所经历的时间。
【答案】（1）
（2）
【解析】
【小问1详解】
由折射定律
解得折射角为
【小问2详解】
由光的全反射原理
由正弦定理得
其中
联立可得
由光的折射定律
所以光从M点传播到E点所经历的时间
15. 如图所示，在水平向右且场强大小为E的匀强电场中，两个半径相同、质量均为m的小球A、B静止放置在光滑的水平面上，且A，B所在直线与电场线平行。A带电量为，B不带电，A、B之间的距离为L。时刻开始，A在电场力的作用下开始沿直线运动，并与B发生弹性碰撞。碰撞过程中A、B之间没有电量转移，仅碰撞时才考虑A、B之间的相互作用。
（1）在第一次碰撞到第二次碰撞之间，A、B之间最远距离；
（2）从时刻开始，到A、B发生第n次碰撞前，整个过程中电场力做了多少功?
【答案】（1）L （2）
【解析】
【小问1详解】
A、B第一次碰撞前
解得A、B第一次碰撞前
A、B第一次碰撞时
解得A、B第一次碰撞后A、B的速度分别为
当再次共速时，间距最远
最远间距
【小问2详解】
两球第一次碰撞到第二次碰撞
解得两球第一次碰撞到第二次碰撞时间间隔为
A、B第二次发生碰撞前
A、B第二次碰撞时
解得A、B第二次碰撞后A、B的速度分别为
同理可得，两小球第次碰撞前速度与第次碰撞后速度的关系为
所以第次碰撞前
，
整个过程中电场力做功
解得
16. 如图所示，长为L的绝缘细线，一端悬于O点，另一端连接一质量为m的带负电小球，置于水平向右的匀强电场中，在O点正下方钉一个钉子，已知小球受到的电场力是重力的，现将细线向右水平拉直后从静止释放，细线碰到钉子后要使小球刚好绕钉子在竖直平面内做圆周运动。
（1）小球运动到O点正下方，求小球速度的大小；
（2）求长度。
【答案】（1）
（2）
【解析】
【小问1详解】
初始时刻，将电场和重力场叠加起来看成一个等效力场，如图
设等效力场方向与水平方向夹角为，则
则
θ=60°
开始时，小球在合力F的作用下沿力的方向做匀加速直线运动，从A点运动到B点，由图可知，△AOB为等边三角形，则小球从A到B，由动能定理得
其中
解得
在B点处，由于在极短的时间内细线被拉紧，小球受到细线拉力的作用，法向分速度变为零，切向分速度为
从B点到O点正下方过程中，由动能定理
代入数据解得，下球运动到O点正下方，小球速度的大小为
【小问2详解】
小球碰到钉子后，在竖直平面内做圆周运动，再等效力场中，过点作合力F的平行线与圆的交点为Q，即为小球绕点做圆周运动的“最高点”，则Q点应满足
可得
在等效力场中，选B为零势能点，从B点到Q点，根据能量守恒定律得
联立方程可解得
所以长度为