湖北省荊州市沙市名校2023-2024學(xué)年高三上學(xué)期9月月考物理試題 （原卷版+解析版）

第第頁(yè)湖北省荊州市沙市名校2023-2024學(xué)年高三上學(xué)期9月月考物理試題（原卷版+解析版）2023—2024學(xué)年度上學(xué)期2023級(jí)

9月月考物理試卷

一、選擇題：本題共10小題，每小題4分，共40分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1~7題只有一項(xiàng)符合題目要求，第8~10題有多項(xiàng)符合題目要求。每小題全部選對(duì)的得4分，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)的得0分。

1.2023年4月12日，我國(guó)“人造太陽(yáng)”之稱的全超導(dǎo)托卡馬克聚變?cè)囼?yàn)裝置（EAST）創(chuàng)造了新的運(yùn)行世界紀(jì)錄。此裝置中，H與H發(fā)生核反應(yīng)，生成新核He和X。已知H、H、He的質(zhì)量分別為m1、m2、m3，真空中的光速為c，下列說(shuō)法正確的是（）

A.X為電子B.該反應(yīng)屬于輕核聚變

C.該反應(yīng)屬于β衰變D.一次核反應(yīng)釋放的能量為（m1+m2-m3）c2

【答案】B

【解析】

【詳解】ABC．該反應(yīng)為

則X為中子，該反應(yīng)屬于輕核聚變，選項(xiàng)B正確，AC錯(cuò)誤；

D．一次核反應(yīng)釋放的能量為

E=（m1+m2-m3-m4）c2

其中m4為中子的質(zhì)量，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選B。

2.物理學(xué)中有一些經(jīng)典實(shí)驗(yàn)通過(guò)巧妙的設(shè)計(jì)使用簡(jiǎn)陋的器材反映了深刻的物理本質(zhì)，例如伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)就揭示了勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。某同學(xué)用現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)器材改進(jìn)伽利略的經(jīng)典斜面實(shí)驗(yàn)，如圖甲所示，他讓小球以某一確定的初速度從固定斜面頂端O點(diǎn)滾下，經(jīng)過(guò)A、B兩個(gè)傳感器，其中B傳感器固定在斜面底端，測(cè)出了A、B間的距離x及小球在A、B間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t。改變A傳感器的位置，多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，計(jì)算機(jī)作出圖像如圖乙所示。下列說(shuō)法正確的是（）

A.小球在頂端O點(diǎn)的速度大小為6m/s

B.小球在斜面上運(yùn)動(dòng)的平均速度大小為8m/s

C.小球在斜面上運(yùn)動(dòng)的加速度大小為2m/s2

D.固定斜面的長(zhǎng)度為6m

【答案】D

【解析】

【詳解】C．設(shè)小球在經(jīng)過(guò)A傳感器時(shí)的速度大小為vA，在斜面上運(yùn)動(dòng)的加速度大小為a，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律有

可得

結(jié)合圖像可得

即

故C錯(cuò)誤；

AB．當(dāng)A傳感器放在O點(diǎn)時(shí)，對(duì)應(yīng)的時(shí)間為從O點(diǎn)滑到B傳感器的總時(shí)間，此時(shí)對(duì)應(yīng)圖乙中的最大，即為最小，由圖乙可知

即

此時(shí)

小球在斜面上運(yùn)動(dòng)的平均速度大小為

故AB錯(cuò)誤；

D．由AB選項(xiàng)分析可知，小球從在頂端O點(diǎn)下落到B傳感器的總時(shí)間為1s，故固定斜面的長(zhǎng)度為

故D正確。

故選D。

3.如圖所示，4個(gè)相同鋼球甲、乙、丙、丁，它們自同一高度6h處從各自的四分之一光滑圓弧軌道上滑下，其出口速度水平向右，出口端所在高度分別為5h、4h、3h、2h。則落地點(diǎn)距О點(diǎn)最遠(yuǎn)的鋼球是（）

A.甲B.乙C.丙D.丁

【答案】C

【解析】

【詳解】設(shè)光滑圓弧軌道的半徑為R，則鋼球從最高點(diǎn)滑到圓弧軌道最低點(diǎn)過(guò)程中由動(dòng)能定理有

鋼球從軌道最低點(diǎn)飛出后在空中做平拋運(yùn)動(dòng)，有

綜合解得

可知當(dāng)光滑圓弧軌道的半徑R滿足

鋼球落地點(diǎn)距О點(diǎn)最遠(yuǎn)，此時(shí)出口端離地高度為3h，為丙球。

故選C。

4.如圖所示，將一等腰直角玻璃棱鏡截去棱角，使AD邊平行于底面，可制成“道威棱鏡”一束復(fù)色光從AB邊上的E點(diǎn)射入，最終從DC邊射出，甲、乙兩束光相比，下列說(shuō)法正確的是（）

A.乙光子能量比較小

B.在棱鏡內(nèi)傳播的速度，乙光較小

C.玻璃磚對(duì)乙光的折射率比對(duì)甲光的折射率小

D.照射同一狹縫，乙光通過(guò)狹繼后的衍射現(xiàn)象更明顯

【答案】B

【解析】

【詳解】C．由圖可知，乙光的偏轉(zhuǎn)角大，甲光的偏轉(zhuǎn)角小，所以玻璃磚對(duì)乙的折射率大于對(duì)甲光的折射率，故C錯(cuò)誤；

A．由于折射率大的光頻率大，故乙光的光子頻率大于甲光的光子頻率，而光子能量與頻率成正比，故乙光的光子能量更大，故A錯(cuò)誤；

B．根據(jù)C選項(xiàng)分析，結(jié)合公式

可知在棱鏡內(nèi)傳播的速度，乙光較小，故B正確；

D．由于乙光的頻率大于甲光的頻率，根據(jù)

可知甲光的波長(zhǎng)比乙光的波長(zhǎng)長(zhǎng)，故照射同一狹縫，甲光通過(guò)狹繼后的衍射現(xiàn)象更明顯，故D錯(cuò)誤。

故選B。

5.一列簡(jiǎn)諧橫波某時(shí)刻波形如圖甲所示。由該時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)L的振動(dòng)情況如圖乙所示。下列說(shuō)法正確的是（）

A.該橫波沿x軸負(fù)方向傳播

B.質(zhì)點(diǎn)N該時(shí)刻向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)

C.質(zhì)點(diǎn)L經(jīng)半個(gè)周期將沿x軸正方向移動(dòng)到N點(diǎn)

D.該時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)K與M的速度、加速度都相同

【答案】B

【解析】

【詳解】A．結(jié)合波形圖和質(zhì)點(diǎn)L的振動(dòng)圖像可知，該時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)L在平衡位置向上振動(dòng)，可知該橫波沿x軸正方向傳播，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；

B．由于該橫波沿x軸正方向傳播，根據(jù)“同側(cè)法”，可知質(zhì)點(diǎn)N該時(shí)刻向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)B正確；

C．質(zhì)點(diǎn)只能在自己平衡位置附近振動(dòng)，而不隨波遷移，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；

D．該時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)K與M的速度均為零、加速度大小相同，方向相反，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

故選B。

6.如圖所示，質(zhì)量均為m的物塊A和B用不可伸長(zhǎng)的輕繩連接，A放在傾角為θ的固定光滑斜面上，而B能沿光滑豎直桿上下滑動(dòng)，桿和滑輪中心間的距離為L(zhǎng)，物塊B從與滑輪等高處由靜止開始下落，斜面與桿足夠長(zhǎng)，重力加速度為g。在物塊B下落到繩與水平方向的夾角為θ的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（）

A.物塊B下落過(guò)程中機(jī)械能守恒

B.物塊B的重力勢(shì)能減少量為mgLsinθ

C.物塊A的速度大于物塊B的速度

D.物塊B的末速度為

【答案】D

【解析】

【詳解】B．物塊B的重力勢(shì)能減小量為

故B錯(cuò)誤；

C．將物塊B的速度分解為沿繩子方向和垂直于繩子方向，有

可知物塊A的速度小于物塊B的速度，故C錯(cuò)誤；

D．根據(jù)機(jī)械能守恒，有

解得

故D正確；

A．繩的拉力對(duì)B做負(fù)功，故B機(jī)械能不守恒，故A錯(cuò)誤。

故選D。

7.如圖所示，一輕質(zhì)光滑定滑輪固定在傾斜木板上，質(zhì)量分別為m和2m的物塊A、B，通過(guò)不可伸長(zhǎng)的輕繩跨過(guò)滑輪連接，A、B間的接觸面和輕繩均與木板平行。A與B間、B與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。當(dāng)木板與水平面的夾角為37°時(shí)，物塊A、B剛好要滑動(dòng)，則μ的值為（）

A.B.C.D.

【答案】B

【解析】

【詳解】當(dāng)A、B剛好要滑動(dòng)時(shí)，A相對(duì)B剛要上滑，B相對(duì)斜面剛要下滑。設(shè)輕繩中拉力為F，對(duì)A

對(duì)B

聯(lián)立解得

μ=

故選B。

8.如圖所示為發(fā)射某衛(wèi)星的情景圖，該衛(wèi)星發(fā)射后，先在橢圓軌道Ⅰ上運(yùn)動(dòng)，衛(wèi)星在橢圓軌道Ⅰ的近地點(diǎn)A的加速度為，線速度為，A點(diǎn)到地心的距離為，遠(yuǎn)地點(diǎn)到地心的距離為，衛(wèi)星在橢圓軌道的遠(yuǎn)地點(diǎn)變軌進(jìn)入圓軌道Ⅱ，衛(wèi)星質(zhì)量為，則下列判斷正確的是（）

A.衛(wèi)星在軌道Ⅱ上運(yùn)行的加速度大小為

B.衛(wèi)星在軌道Ⅱ上運(yùn)行的線速度大小為

C.衛(wèi)星在軌道Ⅱ上運(yùn)行周期為在軌道Ⅰ上運(yùn)行周期的倍

D.衛(wèi)星從軌道Ⅰ變軌到軌道Ⅱ發(fā)動(dòng)機(jī)需要做的功為

【答案】BD

【解析】

【詳解】A．設(shè)衛(wèi)星在軌道Ⅱ上的加速度為，線速度為，由得

故A錯(cuò)誤；

B．設(shè)衛(wèi)星在軌道Ⅱ上的線速度為，由

解得

故B正確；

C．由開普勒第三定律有

解得

故C錯(cuò)誤；

D．設(shè)衛(wèi)星在橢圓軌道遠(yuǎn)地點(diǎn)速度為，則

解得

衛(wèi)星從軌道Ⅰ變軌到軌道Ⅱ發(fā)動(dòng)機(jī)需要做的功為

故D正確。

故選BD。

9.如圖所示，質(zhì)量為m的物塊在水平恒力F推動(dòng)下，從山坡底部A處由靜止開始運(yùn)動(dòng)至高為h的坡頂B，獲得速度為v，AB的水平距離為s。下列說(shuō)法正確的是（）

A.重力對(duì)物塊所做的功為

B.物塊動(dòng)能的變化量為

C.阻力對(duì)物塊做功為

D.物塊機(jī)械能增加了

【答案】CD

【解析】

【詳解】A．根據(jù)題意，由做功公式可得，重力對(duì)物塊所做的功為

故A錯(cuò)誤；

BC．根據(jù)題意，設(shè)阻力對(duì)物塊做功為，由動(dòng)能定理有

解得

故C正確，B錯(cuò)誤；

D．根據(jù)題意可知，物塊的動(dòng)能增加了，重力勢(shì)能增加了，則物塊的機(jī)械能增加了

故D正確。

故選CD。

10.某科學(xué)興趣小組想設(shè)計(jì)一款安裝在返回艙底部的電磁緩沖裝置，如圖甲所示，在返回艙的底盤安裝有均勻?qū)ΨQ的4臺(tái)電磁緩沖裝置，這款電磁緩沖裝置工作原理是利用電磁阻尼作用減小返回艙和地面間的沖擊力。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化圖如圖乙所示，在緩沖裝置的底板上，沿豎直方向固定著兩個(gè)光滑絕緣導(dǎo)軌PQ、MN。導(dǎo)軌內(nèi)側(cè)，安裝電磁鐵（圖中未畫出），能產(chǎn)生垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。導(dǎo)軌內(nèi)的緩沖滑塊K由高強(qiáng)度絕緣材料制成，滑塊K上繞有閉合矩形線圈abcd，線圈的總電阻為R，匝數(shù)為n，ab邊長(zhǎng)為L(zhǎng)。假設(shè)整個(gè)返回艙以速度與地面碰撞后，滑塊K立即停下，此后在線圈與軌道的磁場(chǎng)作用下使艙體減速，從而實(shí)現(xiàn)緩沖。返回艙質(zhì)量為m，地球表面的重力加速度為g，一切摩擦阻力不計(jì)，緩沖裝置質(zhì)量忽略不計(jì)。則以下說(shuō)法正確的是（）

A.滑塊K的線圈中最大感應(yīng)電流的大小

B.若緩沖裝置向下移動(dòng)距離H后速度減為v，則此過(guò)程中每個(gè)緩沖線圈abcd中通過(guò)電量

C.若緩沖裝置向下移動(dòng)距離H后速度減為v，則此過(guò)程中每個(gè)緩沖線圈abed中產(chǎn)生的焦耳熱是

D.若要使緩沖滑塊K和著陸器不相碰，且緩沖時(shí)間為t，則緩沖裝置中的光滑導(dǎo)軌PQ和MN長(zhǎng)度至少

【答案】ACD

【解析】

【詳解】A．滑塊剛接觸地面時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大

根據(jù)閉合電路的歐姆定律可得滑塊K的線圈中最大感應(yīng)電流的大小

故A正確；

B．由

可得若緩沖裝置向下移動(dòng)距離H后速度減為v，則此過(guò)程中每個(gè)緩沖線圈abcd中通過(guò)的電量

故B錯(cuò)誤；

C．設(shè)每個(gè)緩沖線圈產(chǎn)生的焦耳熱為Q，由動(dòng)能定理得

解得

故C正確；

D．因?yàn)橛?臺(tái)減速裝置，利用動(dòng)量定理得

其中

解得緩沖裝置中的光滑導(dǎo)軌PQ和MN長(zhǎng)度至少為

故D正確。

故選ABD

二、非選擇題：本題共5小題，共60分。

11.某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如圖甲的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)測(cè)量砂桶中砂的質(zhì)量。

主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：

（1）平衡好摩擦力后，在砂桶中加入質(zhì)量為的砂；

（2）接通傳感器電源，釋放小車，利用位移傳感器測(cè)出對(duì)應(yīng)的位移與時(shí)間（）圖像；

（3）在砂桶和砂質(zhì)量不變的情況下，改變小車的質(zhì)量，測(cè)量出不同的加速度。

①圖乙是當(dāng)小車質(zhì)量為時(shí)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中位移傳感器記錄下的圖像，由圖可知，小車的加速度______。

②圖丙為加速度a的倒數(shù)和小車質(zhì)量M的圖像，利用題中信息求出______，砂的質(zhì)量______kg（已知砂桶的質(zhì)量，重力加速度）。

【答案】①.2②.0.1③.0.04

【解析】

【詳解】（3）①[1]小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有

解得

②[2][3]根據(jù)牛頓第二定律有

，

聯(lián)立可得

可知圖像的縱軸截距為

圖像的斜率為

解得

12.小明同學(xué)想要設(shè)計(jì)一個(gè)既能測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，又能測(cè)量定值電阻阻值的電路。他用了以下的實(shí)驗(yàn)器材中的一部分，設(shè)計(jì)出了圖（a）的電路圖。

a、電流表A1（量程0.6A，內(nèi)阻很?。?；電流表A2（量程300μA，內(nèi)阻rA=1000Ω）；

b、滑動(dòng)變阻器R（0~20Ω）

c、兩個(gè)定值電阻（R1=1000Ω，R2=9000Ω）

d、待測(cè)電阻Rx

e、待測(cè)電源E（電動(dòng)勢(shì)約為3V，內(nèi)阻約為2Ω）

f、開關(guān)和導(dǎo)線若干

（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，與電流表A2串聯(lián)的定值電阻為___________；（填“R1”或“R2”）

（2）小明先用該電路測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，將滑動(dòng)變阻器滑片移至最右端，閉合開關(guān)S1，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，分別記錄電流表A1、A2的讀數(shù)I1、I2，得I1與I2的關(guān)系如圖（b）所示。根據(jù)圖線可得電源電動(dòng)勢(shì)E=___________V，電源內(nèi)阻r=___________Ω；（計(jì)算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）

（3）小明再用該電路測(cè)量定值電阻Rx的阻值，進(jìn)行了以下操作：

①閉合開關(guān)S1、S2，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器到適當(dāng)阻值，記錄此時(shí)電流表A1示數(shù)Ia，電流表A2示數(shù)Ib；

②斷開開關(guān)S2，保持滑動(dòng)變阻器阻值不變，記錄此時(shí)電流表A1示數(shù)Ic，電流表A2示數(shù)Id，后斷開S1；

③根據(jù)上述數(shù)據(jù)可知計(jì)算定值電阻Rx的表達(dá)式為___________；若忽略偶然誤差，則用該方法測(cè)得的阻值與其真實(shí)值相比___________。（填“偏大”“偏小”或“相等”）

【答案】①.R2②.3.0③.2.1④.（rA＋R2）⑤.相等

【解析】

【詳解】（1）[1]由于電源電壓為3V，應(yīng)將A2改裝成量程為3V的電壓表，因此串聯(lián)的電阻

因此與R2串聯(lián)。

（2）[2]理論上，當(dāng)I1為零時(shí)，加在改裝電壓表兩端的電壓就是電動(dòng)勢(shì)，電源電動(dòng)勢(shì)

[3]根據(jù)閉合電路歐姆定律，可知

由于

上式簡(jiǎn)化為

由圖像可知

代入數(shù)據(jù)可得

（3）[4]滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值

待測(cè)電阻的阻值

[5]由于電流表A1的內(nèi)阻并入到滑動(dòng)變阻中，不會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生誤差，因此測(cè)量值等于真實(shí)值。

13.如圖所示，一面積的活塞在光滑汽缸內(nèi)封閉著一定質(zhì)量的理想氣體，活塞上放一砝碼，活塞和砝碼的總質(zhì)量，開始時(shí)汽缸內(nèi)的氣體的溫度，缸內(nèi)氣體的高度?，F(xiàn)對(duì)缸內(nèi)氣體緩慢加熱使缸內(nèi)氣體的溫度升高到，已知加熱過(guò)程中氣體吸收的熱量，外界大氣壓強(qiáng)，重力加速度g取。求：

（1）加熱過(guò)程活塞上升高度；

（2）加熱過(guò)程中被封閉氣體內(nèi)能變化。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【詳解】（1）緩慢升溫過(guò)程對(duì)封閉氣體由蓋呂薩克定律得

代入數(shù)據(jù)解得

（2）升溫過(guò)程，對(duì)活塞受力分析，根據(jù)平衡得

氣體膨脹對(duì)外做功，為

代入數(shù)據(jù)解得

根據(jù)熱力學(xué)第一定律得

因?yàn)闅怏w膨脹發(fā)生等壓變化，故外界對(duì)氣體做的功為負(fù)功

即氣體內(nèi)能變化為

14.如圖所示，質(zhì)量為m，帶電量為+q的微粒從O點(diǎn)以初速度v0沿y軸負(fù)方向射入，從直線MN上的P點(diǎn)穿出，MN左側(cè)存在豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)I，電場(chǎng)強(qiáng)度為，以及垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。直線MN的位置為

（1）求微粒從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)的時(shí)間t；

（2）微粒穿過(guò)直線MN后，經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)（圖中未畫出）速度方向變?yōu)樗?，求PQ兩點(diǎn)的高度差h；

（3）若在直線MN右側(cè)存在勻強(qiáng)電場(chǎng)II（圖中未畫出），微粒穿過(guò)直線MN后，經(jīng)過(guò)Q'點(diǎn)（圖中未畫出）速度方向水平向右，且速度大小為2v0，求勻強(qiáng)電場(chǎng)II的電場(chǎng)強(qiáng)度E2的最小值及E2的方向。

【答案】（1）；（2）；（3），方向右上偏60°

【解析】

【詳解】（1）因?yàn)榍曳较蛳喾矗虼嗽贛N左側(cè)，重力和電場(chǎng)力平衡，微粒做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示

則

運(yùn)動(dòng)半徑為

又因?yàn)镺到直線MN的距離為

可得

因此，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為

（2）在MN右側(cè)只受重力作用，在豎直方向的分運(yùn)動(dòng)為豎直上拋，從拋出到最高點(diǎn)的位移為

（3）從P到水平方向的速度從變?yōu)?，豎直方向的速度從變?yōu)?，因此兩個(gè)方向的加速度之比為

因此合力的方向?yàn)橛移隆?/p>

畫出重力和電場(chǎng)力的矢量合成圖，進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，如圖所示

當(dāng)電場(chǎng)力的方向垂直于合力方向，即右偏上時(shí)，電場(chǎng)力最小，的最小值為

15.小伙同學(xué)設(shè)計(jì)的某款游戲裝置由軌道ABCD，圓弧軌道和自行設(shè)計(jì)軌道三部分構(gòu)成。如圖所示，該裝置豎直放置；裝置中軌道ABCD的動(dòng)摩擦因數(shù)均為=0.5，其余軌道摩擦不計(jì)。AB、CD為水平面，BC為斜面，AB與BC、BC與CD間均由長(zhǎng)度不計(jì)的圓弧連接，C點(diǎn)上方有一圓弧形彈性小擋板K，擋板末端水平。E點(diǎn)在D點(diǎn)的正上方，DE間距不計(jì)。B點(diǎn)到E點(diǎn)的豎直高度h=0.08m，ABCD的水平長(zhǎng)度為L(zhǎng)=0.12m；在水平軌道AB的左側(cè)放有一彈射裝置，已知彈簧的彈性勢(shì)能大小與彈簧的壓縮量的平方成正比。將一可視為質(zhì)點(diǎn)，質(zhì)量m=1kg的物體緊貼彈簧由靜止釋放彈出，當(dāng)彈簧的壓縮量為d時(shí)，物體由E點(diǎn)進(jìn)入半徑R=0.2m的半圓弧軌道EFG運(yùn)動(dòng)，物體在此軌道最高點(diǎn)恰好不受任何擠壓。忽略小物體在各軌道交接處因碰撞帶來(lái)的機(jī)械能的損失。

（1）當(dāng)彈簧的壓縮量為d時(shí)，求小物體在半圓弧軌道中運(yùn)動(dòng)時(shí)的最小速度及此情況下彈射裝置彈簧的初始彈性勢(shì)能；

（2）當(dāng)彈簧的壓縮量為1.5d時(shí)，求物體在運(yùn)動(dòng)至F點(diǎn)處對(duì)圓形軌道的壓力；

（3）調(diào)整彈簧的壓縮量和半圓弧軌道的半徑后，小伙同學(xué)在距G點(diǎn)正下方H=3m處自行設(shè)置了一頂點(diǎn)在G點(diǎn)正下方，傾角為的足夠長(zhǎng)的固定斜面，要使物體最終打到斜面上的落點(diǎn)與G點(diǎn)的距離最短，求通過(guò)G點(diǎn)的速度v1為多大？

【答案】（1），；（2），方向水平向右；（3）

【解析】

【詳解】（1）物體不擠壓軌道，到達(dá)E點(diǎn)的速度為vmin，則有

解得

由功能關(guān)系可得

解得

（2）由于彈性勢(shì)能滿足

當(dāng)彈簧的壓縮量為1.5d時(shí)彈性勢(shì)能為壓縮量為d時(shí)的2.25倍，即

由功能關(guān)系可得物體到達(dá)F點(diǎn)時(shí)的速度滿足

解得

由牛頓第二定律

解得

由牛頓第三定律可得，物體在F點(diǎn)對(duì)軌道的作用力，方向水平向右。

（3）物體從G點(diǎn)拋出后做平拋運(yùn)動(dòng)，水平方向滿足

豎直方向滿足

要使物體最終打到斜面上的路徑最短滿足

由以上三式解得

又由數(shù)學(xué)關(guān)系可得

由以上四式解得2023—2024學(xué)年度上學(xué)期2023級(jí)

9月月考物理試卷

一、選擇題：本題共10小題，每小題4分，共40分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1~7題只有一項(xiàng)符合題目要求，第8~10題有多項(xiàng)符合題目要求。每小題全部選對(duì)的得4分，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)的得0分。

1.2023年4月12日，我國(guó)“人造太陽(yáng)”之稱的全超導(dǎo)托卡馬克聚變?cè)囼?yàn)裝置（EAST）創(chuàng)造了新的運(yùn)行世界紀(jì)錄。此裝置中，H與H發(fā)生核反應(yīng)，生成新核He和X。已知H、H、He的質(zhì)量分別為m1、m2、m3，真空中的光速為c，下列說(shuō)法正確的是（）

A.X為電子B.該反應(yīng)屬于輕核聚變

C.該反應(yīng)屬于β衰變D.一次核反應(yīng)釋放的能量為（m1+m2-m3）c2

2.物理學(xué)中有一些經(jīng)典實(shí)驗(yàn)通過(guò)巧妙的設(shè)計(jì)使用簡(jiǎn)陋的器材反映了深刻的物理本質(zhì)，例如伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)就揭示了勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。某同學(xué)用現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)器材改進(jìn)伽利略的經(jīng)典斜面實(shí)驗(yàn)，如圖甲所示，他讓小球以某一確定的初速度從固定斜面頂端O點(diǎn)滾下，經(jīng)過(guò)A、B兩個(gè)傳感器，其中B傳感器固定在斜面底端，測(cè)出了A、B間的距離x及小球在A、B間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t。改變A傳感器的位置，多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，計(jì)算機(jī)作出圖像如圖乙所示。下列說(shuō)法正確的是（）

A.小球在頂端O點(diǎn)的速度大小為6m/s

B.小球在斜面上運(yùn)動(dòng)的平均速度大小為8m/s

C.小球在斜面上運(yùn)動(dòng)的加速度大小為2m/s2

D.固定斜面的長(zhǎng)度為6m

3.如圖所示，4個(gè)相同鋼球甲、乙、丙、丁，它們自同一高度6h處從各自的四分之一光滑圓弧軌道上滑下，其出口速度水平向右，出口端所在高度分別為5h、4h、3h、2h。則落地點(diǎn)距О點(diǎn)最遠(yuǎn)的鋼球是（）

A.甲B.乙C.丙D.丁

4.如圖所示，將一等腰直角玻璃棱鏡截去棱角，使AD邊平行于底面，可制成“道威棱鏡”一束復(fù)色光從AB邊上的E點(diǎn)射入，最終從DC邊射出，甲、乙兩束光相比，下列說(shuō)法正確的是（）

A.乙光子能量比較小

B.在棱鏡內(nèi)傳播的速度，乙光較小

C.玻璃磚對(duì)乙光的折射率比對(duì)甲光的折射率小

D.照射同一狹縫，乙光通過(guò)狹繼后的衍射現(xiàn)象更明顯

5.一列簡(jiǎn)諧橫波某時(shí)刻波形如圖甲所示。由該時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)L的振動(dòng)情況如圖乙所示。下列說(shuō)法正確的是（）

A.該橫波沿x軸負(fù)方向傳播

B.質(zhì)點(diǎn)N該時(shí)刻向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)

C.質(zhì)點(diǎn)L經(jīng)半個(gè)周期將沿x軸正方向移動(dòng)到N點(diǎn)

D.該時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)K與M的速度、加速度都相同

6.如圖所示，質(zhì)量均為m的物塊A和B用不可伸長(zhǎng)的輕繩連接，A放在傾角為θ的固定光滑斜面上，而B能沿光滑豎直桿上下滑動(dòng)，桿和滑輪中心間的距離為L(zhǎng)，物塊B從與滑輪等高處由靜止開始下落，斜面與桿足夠長(zhǎng)，重力加速度為g。在物塊B下落到繩與水平方向的夾角為θ的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（）

A.物塊B下落過(guò)程中機(jī)械能守恒

B.物塊B的重力勢(shì)能減少量為mgLsinθ

C.物塊A的速度大于物塊B的速度

D.物塊B的末速度為

7.如圖所示，一輕質(zhì)光滑定滑輪固定在傾斜木板上，質(zhì)量分別為m和2m的物塊A、B，通過(guò)不可伸長(zhǎng)的輕繩跨過(guò)滑輪連接，A、B間的接觸面和輕繩均與木板平行。A與B間、B與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。當(dāng)木板與水平面的夾角為37°時(shí)，物塊A、B剛好要滑動(dòng)，則μ的值為（）

AB.C.D.

8.如圖所示為發(fā)射某衛(wèi)星的情景圖，該衛(wèi)星發(fā)射后，先在橢圓軌道Ⅰ上運(yùn)動(dòng)，衛(wèi)星在橢圓軌道Ⅰ的近地點(diǎn)A的加速度為，線速度為，A點(diǎn)到地心的距離為，遠(yuǎn)地點(diǎn)到地心的距離為，衛(wèi)星在橢圓軌道的遠(yuǎn)地點(diǎn)變軌進(jìn)入圓軌道Ⅱ，衛(wèi)星質(zhì)量為，則下列判斷正確的是（）

A.衛(wèi)星在軌道Ⅱ上運(yùn)行的加速度大小為

B.衛(wèi)星在軌道Ⅱ上運(yùn)行的線速度大小為

C.衛(wèi)星在軌道Ⅱ上運(yùn)行周期為在軌道Ⅰ上運(yùn)行周期的倍

D.衛(wèi)星從軌道Ⅰ變軌到軌道Ⅱ發(fā)動(dòng)機(jī)需要做的功為

9.如圖所示，質(zhì)量為m的物塊在水平恒力F推動(dòng)下，從山坡底部A處由靜止開始運(yùn)動(dòng)至高為h的坡頂B，獲得速度為v，AB的水平距離為s。下列說(shuō)法正確的是（）

A.重力對(duì)物塊所做的功為

B.物塊動(dòng)能的變化量為

C.阻力對(duì)物塊做功為

D.物塊機(jī)械能增加了

10.某科學(xué)興趣小組想設(shè)計(jì)一款安裝在返回艙底部的電磁緩沖裝置，如圖甲所示，在返回艙的底盤安裝有均勻?qū)ΨQ的4臺(tái)電磁緩沖裝置，這款電磁緩沖裝置工作原理是利用電磁阻尼作用減小返回艙和地面間的沖擊力。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化圖如圖乙所示，在緩沖裝置的底板上，沿豎直方向固定著兩個(gè)光滑絕緣導(dǎo)軌PQ、MN。導(dǎo)軌內(nèi)側(cè)，安裝電磁鐵（圖中未畫出），能產(chǎn)生垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。導(dǎo)軌內(nèi)的緩沖滑塊K由高強(qiáng)度絕緣材料制成，滑塊K上繞有閉合矩形線圈abcd，線圈的總電阻為R，匝數(shù)為n，ab邊長(zhǎng)為L(zhǎng)。假設(shè)整個(gè)返回艙以速度與地面碰撞后，滑塊K立即停下，此后在線圈與軌道的磁場(chǎng)作用下使艙體減速，從而實(shí)現(xiàn)緩沖。返回艙質(zhì)量為m，地球表面的重力加速度為g，一切摩擦阻力不計(jì)，緩沖裝置質(zhì)量忽略不計(jì)。則以下說(shuō)法正確的是（）

A.滑塊K的線圈中最大感應(yīng)電流的大小

B.若緩沖裝置向下移動(dòng)距離H后速度減為v，則此過(guò)程中每個(gè)緩沖線圈abcd中通過(guò)的電量

C.若緩沖裝置向下移動(dòng)距離H后速度減為v，則此過(guò)程中每個(gè)緩沖線圈abed中產(chǎn)生的焦耳熱是

D.若要使緩沖滑塊K和著陸器不相碰，且緩沖時(shí)間為t，則緩沖裝置中的光滑導(dǎo)軌PQ和MN長(zhǎng)度至少

二、非選擇題：本題共5小題，共60分。

11.某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如圖甲的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)測(cè)量砂桶中砂的質(zhì)量。

主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：

（1）平衡好摩擦力后，在砂桶中加入質(zhì)量為的砂；

（2）接通傳感器電源，釋放小車，利用位移傳感器測(cè)出對(duì)應(yīng)的位移與時(shí)間（）圖像；

（3）在砂桶和砂質(zhì)量不變情況下，改變小車的質(zhì)量，測(cè)量出不同的加速度。

①圖乙是當(dāng)小車質(zhì)量為時(shí)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中位移傳感器記錄下的圖像，由圖可知，小車的加速度______。

②圖丙為加速度a的倒數(shù)和小車質(zhì)量M的圖像，利用題中信息求出______，砂的質(zhì)量______kg（已知砂桶的質(zhì)量，重力加速度）。

12.小明同學(xué)想要設(shè)計(jì)一個(gè)既能測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，又能測(cè)量定值電阻阻值的電路。他用了以下的實(shí)驗(yàn)器材中的一部分，設(shè)計(jì)出了圖（a）的電路圖。

a、電流表A1（量程0.6A，內(nèi)阻很?。?；電流表A2（量程300μA，內(nèi)阻rA=1000Ω）；

b、滑動(dòng)變阻器R（0~20Ω）

c、兩個(gè)定值電阻（R1=1000Ω，R2=9000Ω）

d、待測(cè)電阻Rx

e、待測(cè)電源E（電動(dòng)勢(shì)約為3V，內(nèi)阻約為2Ω）

f、開關(guān)和導(dǎo)線若干

（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，與電流表A2串聯(lián)的定值電阻為___________；（填“R1”或“R2”）

（2）小明先用該電路測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，將滑動(dòng)變阻器滑片移至最右端，閉合開關(guān)S1，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，分別記錄電流表A1、A2的讀數(shù)I1、I2，得I1與I2的關(guān)系如圖（b）所示。根據(jù)圖線可得電源電動(dòng)勢(shì)E=___________V，電源內(nèi)阻r=___________Ω；（計(jì)算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）

（3）小明再用該電路測(cè)量定值電阻Rx的阻值，進(jìn)行了以下操作：

①閉合開關(guān)S1、S2，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器到適當(dāng)阻值，記錄此時(shí)電流表A1示數(shù)Ia，電流表A2示數(shù)Ib；

②斷開開關(guān)S2，保持滑動(dòng)變阻器阻值不變，