湖南省衡陽市2023-2024學年高三物理上學期12月月考試題含解析

衡陽市2024屆高三第五次月考物理試題注意事項：本試卷滿分為100分，時量為75分鐘一、單項選擇題（共6個小題，每題4分，共24分；每小題只有一個正確答案）1.2023年8月24日，日本開始啟動福島核污染水排海計劃，引發(fā)了國際上的廣泛反對和抗議，也讓普通人知道了氫的三種同位素：氕、氘、氚。氘、氚可以在一定條件下發(fā)生核反應。下列說法正確的是（）A.該核反應為衰變B.、的比結(jié)合能比的小，故該反應過程會釋放能量C.該反應要在高溫高壓下才能進行，故反應過程要吸收能量D.該反應過程中釋放的貫穿本領(lǐng)很弱，但電離本領(lǐng)卻很強【答案】B【解析】【詳解】A．該核反應為輕核聚變，選項A錯誤；B．、的比結(jié)合能比的小，故該反應過程會釋放能量，選項B正確；C．該反應要在高溫高壓下才能進行，但是反應過程能放出能量，選項C錯誤；D．該反應過程中釋放的不帶電，電離本領(lǐng)很弱，選項D錯誤。故選B。2.2023年9月23日杭州亞運會的開幕式驚艷全世界，其中大蓮花“復現(xiàn)錢塘江”，地屏上交叉潮、一線潮、回頭潮、魚鱗潮……如圖，用兩個繩波來模擬潮水相遇，一水平長繩上系著一個彈簧和小球組成的振動系統(tǒng)，振動的固有頻率為2Hz，現(xiàn)在長繩兩端分別有一振源P、Q同時開始以相同振幅上下振動了一段時間，某時刻兩個振源在長繩上形成波形如圖所示，兩列波先后間隔一段時間經(jīng)過彈簧振子所在位置，觀察到小球先后出現(xiàn)了兩次振動，小球第一次振動時起振方向向下，且振動并不顯著，而小球第二次的振幅明顯較大，則（）A.由P振源產(chǎn)生的波先到達彈簧扳子處B.由P振源產(chǎn)生的波的波速較接近2m/sC.由Q振源產(chǎn)生的波的波速較接近4m/sD.兩列繩波可在繩上形成穩(wěn)定的干涉圖樣【答案】B【解析】【詳解】A．由P、Q激發(fā)的機械波的波形圖及傳播方向可知，P波源產(chǎn)生的波起振方向向上，Q波源產(chǎn)生的波起振方向向下，所以先到達彈簧振子處的是由Q波源產(chǎn)生的波，故A錯誤；BC．波源P激發(fā)的機械波使小球產(chǎn)生了較強的振動，即共振，說明P的振動頻率接近2Hz，所以波速接近于同種介質(zhì)中的波速是相等的，由Q振源產(chǎn)生的波的波速也接近2m/s，故B正確，從C錯誤；D．圖中兩列波的波長不同，波速是相等，由可知兩列波頻率不同，所以不會形成穩(wěn)定的干涉圖樣，故D錯誤。故選B。3.電子設(shè)備之間在一定距離范圍內(nèi)可以通過藍牙連接進行數(shù)據(jù)交換，已經(jīng)配對過兩電子設(shè)備，當距離小于某一值時，會自動連接；一旦超過該值時，藍牙信號便會立即中斷，無法正常通訊。某次實驗中，分別安裝在甲、乙兩小車上的兩電子設(shè)備已通過藍牙配對成功，其正常通訊的有效距離為。兩車運動路線在同一條直線上（兩車略微錯開，不會相撞）。如圖所示，甲車以的初速度經(jīng)過O點，向右做加速度大小的勻加速直線運動。同時乙車以初速度向右經(jīng)過O點左側(cè)6m處，并立即以的加速度剎車。以此時刻為計時起點，忽略藍牙信號連接延遲。下列說法正確的是（）A.時信號第一次中斷B.時信號第一次恢復C.信號第二次中斷時，甲在O右邊處D.從信號第一次恢復到信號第二次中斷，甲的位移為【答案】A【解析】【詳解】A．依題意，乙車做勻減速直線運動，設(shè)運動時間為，則有計時時刻乙車速度比甲車速度大，且二者距離小于10m，所以當乙車在甲車右邊10m處時信號第一次中斷，有其中聯(lián)立，解得即時信號第一次中斷。故A正確；B．根據(jù)上面選項分析，t=4s時，兩車速度關(guān)系為可知4s后兩車距離繼續(xù)增大，當兩車共速時距離最大，之后二者間距減小，設(shè)乙車停止時在O點右側(cè)x處，則有此時甲車距離O點的距離為則有可知乙車停止時，二者之間信號仍未恢復。設(shè)時刻信號才能第一次恢復，則有解得故B錯誤；C．根據(jù)B選項分析，當甲車運動至乙車停止位置右邊10m處信號第二次中斷，可知甲在O右邊故C錯誤；D．根據(jù)上面分析可知從信號第一次恢復到信號第二次中斷，乙車的位置未動，所以該過程甲的位移為20m，故D錯誤。故選A。4.某物流站點采用如圖甲所示裝置運送大物件，電動機通過跨過定滑輪的繩子與斜面上的物件相連，電動機啟動后以額定功率工作，牽引物件沿斜面上升，時速度達最大值，物件運動的圖像如圖乙所示。已知斜面傾角為，物件質(zhì)量為，物件與斜面間的動摩擦因數(shù)為，電動機額定功率為，重力加速度大小取，繩子質(zhì)量不計，則在內(nèi)，下列說法錯誤的是（）A.物件的最大速度是 B.物體沿斜面向上運動了C.摩擦力對物件做的功為 D.物件機械能的增量【答案】C【解析】【詳解】A．物件速度最大時做勻速運動，根據(jù)平衡條件，牽引力大小為則此時最大速度為故A正確，不符合題意；B．內(nèi)，根據(jù)動能定理解得故B正確，不符合題意；C．摩擦力對物件做的功為故C錯誤，符合題意；D．物件機械能的增量故D正確，不符合題意。故選C。5.2023年5月30日，神舟十六號航天員順利進駐中國空間站，與神舟十五號航天員順利會師。由于在空間站運行軌道上存在密度為的均勻稀薄氣體，為了維持空間站做勻速圓周運動，需要對空間站施加一個與速度方向相同的推動力。若稀薄氣體相對地心靜止，碰到空間站后氣體立刻與空間站速度相同。已知空間站垂直速度方向的面積為S，離地面高度為h，地球半徑為R，地球表面的重力加速度為g。則（）A.空間站運行速度為B.神舟十六號飛船與空間站對接后，空間站因質(zhì)量增大，其加速度將減小C.單位時間內(nèi)推動的空氣質(zhì)量為D.需對空間站施加動力的大小為【答案】D【解析】【詳解】A．在地球表面有可得對空間站，由萬有引力提供向心力可得解得A錯誤；B．神舟十六號飛船與空間站對接時，飛船與空間站同時都繞地球做勻速圓周運動，且軌道半徑相同，運行的線速度大小相同，則有向心加速度大小相同，因此對接后其加速度將不變，B錯誤；C．因為空間站的速度為遇到稀薄氣體時，在t時間內(nèi)，推動稀薄氣體的質(zhì)量為則有單位時間內(nèi)推動的空氣質(zhì)量為C錯誤；D．在遇到稀薄氣體的運動中，設(shè)空間站對稀薄氣體的作用力大小為F，以稀薄氣體為對象，經(jīng)t時間，由動量定理可得解得因此為了維持空間站做勻速圓周運動，需要對空間站施加的推動力大小為，D正確。故選D。6.如圖所示，在豎直平面內(nèi)，固定一個半徑為R的大圓環(huán)，其圓心為O，在圓內(nèi)與圓心O同一水平面上的P點搭一光滑斜軌道到大環(huán)上，，欲使物體（視為質(zhì)點）從P點由靜止釋放，沿此傾斜軌道滑到大環(huán)的時間最短，已知重力加速度為g，則（）A.物體在光滑斜軌上滑行的加速度為B.軌道長為C.最短時間為D.最短時間為【答案】D【解析】【詳解】B．如圖建立一個與大圓相內(nèi)切的等時圓，如圖所示。設(shè)其半徑為r，由幾何關(guān)系得解得由等時圓可知，從P點運動到切點M為最短時間，由幾何關(guān)系可知則軌道長度選項B錯誤；CD．由等時圓可知從P到M的時間為即最短時間為選項C錯誤，D正確；A．根據(jù)可得選項A錯誤。故選D。二、多選題（共4個小題，每題5分，共20分，全選對得5分，漏選得3分，錯選不得分）7.如圖所示，以正方形abcd的中心為原點建立直角坐標系，坐標軸與正方形的四條邊分別平行。在a、c兩點分別放置正點電荷，在b、d兩點分別放置負點電荷，四個點電荷的電荷量大小相等。以O(shè)點為圓心作圓，圓的半徑與正方形的邊長相等，圓與坐標軸分別交于M、N、P、Q四點。規(guī)定無窮遠處電勢為零，下列說法正確的是（）A.N點電場強度方向沿x軸正向B.N點和Q點電勢相同C.另一正點電荷從M點沿x軸移動到P點電場力先做正功后做負功D.另一正點電荷沿圓周移動一周，電場力始終不做功【答案】AB【解析】【詳解】A.a、b處點電荷在N點形成的電場強度方向沿x軸正方向，c、d處點電荷在N點形成的電場強度方向沿x軸負方向，由等量異種點電荷在空間形成的電場的特點可知a、b處點電荷在N點形成的電場強度大于c、d處點電荷在N點形成的電場強度，所以N點場強方向沿x軸正方向，故A正確；B.a、b處點電荷在N點形成電勢為零，c、d處點電荷在N點形成電勢也為零，所以N、Q電勢均為零，故B正確；C.x軸為等勢面，電荷移動過程電場力做功為零，故C錯誤；D.根據(jù)電勢疊加原理，圓周上各點電勢變化，所以另一正點電荷沿圓周移動一周，電場力會對其做功，故D錯誤故選AB。8.2023年9月22日全國滑翔傘定點聯(lián)賽總決賽圓滿落幕。某運動員在滑翔傘作用下豎直勻速下降，該滑翔傘的結(jié)構(gòu)簡化示意圖如圖所示，滑翔傘為4級牽引繩結(jié)構(gòu)，同級牽引繩分支夾角都為，同級牽引繩中的拉力大小都相等。已知運動員與裝備的總質(zhì)量為m，重力加速度為g，取，不計運動員和裝備受到的空氣作用力及滑翔傘與牽引繩的重力。則（）A.勻速下降過程，滑翔系統(tǒng)機械能守恒B.在這4級牽引繩中，第1級牽引繩承受的拉力最大C.第3級牽引繩中每根承受的拉力大小為D.若縮短每級繩子的長度，勻速下落時第2級牽引繩承受的拉力將增大【答案】BD【解析】【詳解】A．勻速下降過程中，系統(tǒng)的動能不變，重力勢能減小，故機械能減小，所以A錯誤；B．設(shè)1級繩子拉力為F1，二級繩子拉力為F2，以此類推。則以此類推。則所以第1級牽引繩承受的拉力最大，故B正確；C．根據(jù)以上公式，可得故C錯誤；D．若縮短每級繩子的長度，則同級牽引繩分支夾角會變大，勻速下落時第2級牽引繩承受的拉力將增大，故D正確。故選BD。9.在如圖所示電路中，電源電動勢E=12V，內(nèi)阻r=8Ω，定值電阻滑動變阻器R4的取值范圍為0~30Ω，所有電表均為理想電表。閉合開關(guān)S，在滑動變阻器的滑片從a端滑到b端的過程中，電壓表V1、電壓表V2、電流表A示數(shù)的變化量分別為△U1、△U2、△I．下列說法正確的是（）A.V1讀數(shù)變小，則V2讀數(shù)變大，|△U1|小于|△U2|B.C.R4的功率先增大后減小，最大值為0.36WD.電源的輸出功率先增大后減小，最大值為4.5W【答案】ABC【解析】【詳解】將R1和R2等效為電源內(nèi)阻，則等效電源的電動勢等效內(nèi)阻等效電路如圖A．則當滑動變阻器的滑片從a端滑到b端的過程中，R4變大，總電阻變大，總電流減小，路端電壓變大，V1讀數(shù)變小，則V2讀數(shù)變大，因U路端=U1+U2可知小于，故A正確；B．因為又有故B正確；C．將R3等效為新電源的內(nèi)阻，內(nèi)阻為當外電路電阻等于電源內(nèi)阻時輸出功率最大，則當滑動變阻器的滑片從a端滑到b端的過程中，電阻從0增加到30Ω，可知的功率先增大后減小，當R4=25Ω時功率最大，最大值為故C正確；D．當滑動變阻器的滑片在a端時，電源E的外電阻為當滑動變阻器的滑片在b端時，電源E的外電阻為電源E的內(nèi)阻則滑動變阻器的滑片從a端滑到b端的過程中，電源的輸出功率一直減小，故D錯誤。故選ABC。10.我國建成了第3代同步輻射光源上海光源（SSRF），并正在建設(shè)多臺第4代光源。小林同學了解SSRF后設(shè)計了一臺儀器如圖甲所示。儀器中，質(zhì)子先通過直線加速器加速，在離開圓筒n之后進入增強器使其動能增大S倍，之后進入磁場儲能環(huán)在磁場力F=kv（k為常數(shù)）充當?shù)南蛐牧ψ饔孟伦鰟蛩賵A周運動。其中直線加速器如圖乙所示，交變電源兩極間電勢差的變化規(guī)律如圖丙所示。在t=0時，奇數(shù)圓筒相對偶數(shù)圓筒的電勢差為負值，金屬圓板（序號為0）中央的一質(zhì)子由靜止開始加速，沿中心軸線沖進圓筒1。為了使質(zhì)子運動到圓筒與圓筒之間各個間隙中都能恰好使靜電力的方向跟運動方向相同而不斷加速，圓筒長度的設(shè)計必須遵照一定的規(guī)律。已知質(zhì)子質(zhì)量為m、電荷量為e，質(zhì)子通過圓筒間隙時間可以忽略不計，忽略相對論效應，已知質(zhì)子進入圓筒4時的速度為v4，則（）A.加速電壓 B.圓筒16的長度為v4TC.質(zhì)子在圓筒10中運動的速度 D.儲能環(huán)長度【答案】ABD【解析】【詳解】A．粒子進入圓筒4時，由動能定理可得解得A正確；B．粒子進入圓筒16時，由動能定理可得又因為聯(lián)立可得故圓筒16的長度為B正確；C．粒子進入圓筒10時，由動能定理可得又因為聯(lián)立可得C錯誤；D．粒子進入圓筒n時，由動能定理可得又因為聯(lián)立可得進入增強器使其動能增大S倍后速度為進入磁場儲能環(huán)由磁場力充當向心力儲能環(huán)長度聯(lián)立可得D正確。故選ABD。三、實驗題（每空2分，共16分）11.某同學想測定滑塊與水平桌面間的動摩擦因數(shù),他設(shè)計了如圖所示的實驗裝置圖,重力加速度為g(1)他先用天平測量出滑塊和遮光條的總質(zhì)量m,然后用螺旋測微器測遮光條的寬度d,所用的螺旋測微器零刻度不能對齊測量前讀數(shù)如圖(a)所示,測量時如圖(b)所示,則遮光條寬度d=__________mm.(2)按圖示組裝好器材后,把滑塊從桌面上某一位置由靜止釋放滑塊經(jīng)過兩光電門的時間分別為△和△,彈簧秤的示數(shù)為F,要測定出滑塊與水平桌面間的動摩擦因數(shù)還需要測出的物理量及相應符號是____.(3)用題中給出的物理量和第(2)問中測出的物理量的符號表示出動摩擦因數(shù):_________.【答案】①.3.750②.光電門A、B之間的距離x③.【解析】【詳解】（1）由圖(a)讀出示數(shù)為0.024mm；由圖(b)讀出示數(shù)為3.774mm；故遮光條寬度d=3.775mm-0.025mm=3.750mm．（2）滑塊從桌面上某一位置由靜止釋放后作勻變速直線運動，由牛頓運動定律得：；對滑塊經(jīng)過光電門A、B過程由運動學公式有：；故欲測定動摩擦因數(shù)，可測出光電門A、B間的距離x．（3）由（2）問解析中的兩個式子聯(lián)立可得出：滑塊與桌面的動摩擦因數(shù)12.某學習小組的同學們想利用電壓表和電阻箱測量一電池組的電動勢和內(nèi)阻，他們找到了如下的實驗器材：電池組（電動勢約為6.0V，內(nèi)阻約為1Ω）、靈敏電流計G（滿偏電流，內(nèi)阻，定值電阻（），定值電阻（阻值可求），變阻箱R（阻值范圍可調(diào)），開關(guān)，導線若干。同學們研究器材，思考討論后確定了如下的實驗方案，請你將該方案補充完整。（1）若想靈敏電流計G改裝成量程為6V的電壓表，需要______一個定值電阻R2（選填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”），該定值電阻的阻值______Ω。（2）為了準確測出電池組的電動勢和內(nèi)阻，在圖中虛線框中設(shè)計電路圖，請把該電路圖補充完整______。（3）采集靈敏電流計G和變阻箱R的讀數(shù)，作出了圖像如圖乙所示，已知圖線的斜率為k，縱截距為b，則所測得電池組的內(nèi)阻r=______。（用題目中所給的字母表示，已知電源中的電流遠大于電流計G中的電流）（4）組長還組織大家進步研討，圖丙所示為他們測得的某型號小燈泡的伏安特性曲線，如果把兩個該型號的燈泡并聯(lián)后再與的定值電阻串聯(lián)起來接在上述電池組上（若測得電池組的電動勢E=6.0V，內(nèi)阻（），如圖丁，則每只燈泡消耗的實際功率為______（保留2位有效數(shù)字）?！敬鸢浮竣?串聯(lián)②.59800③.④.⑤.0.27##0.28##0.29##0.30##0.31【解析】【詳解】（1）[1][2]若想靈敏電流計G改裝成量程為6V的電壓表，需要串聯(lián)一個定值電阻R2，該定值電阻的阻值（2）[3]電路如圖，其中R1為保護電阻；（3）[4]由電路圖可得因已知電源中的電流遠大于電流計G中的電流，則可寫成即則解得（4）[5]由電路可知即U=6-20I將此關(guān)系圖像畫在燈泡的U-I圖像中，如圖；則交點為電路的工作點，則I=0.24A，U=1.2V，則每只燈泡消耗的功率P=IU=0.29W三、計算題（共40分，須寫明必要的解答過程，只寫結(jié)果不能得分）13.某同學設(shè)計一裝置來探究容器內(nèi)氣體狀態(tài)受外界環(huán)境變化的影響。如圖所示，在容器上插入一根兩端開口足夠長的玻璃管，接口用蠟密封。玻璃管內(nèi)部橫截面積S=0.5cm2，管內(nèi)一長h=11cm的靜止水銀柱封閉著長度l1=20cm的空氣柱，此時外界的溫度t1=27℃?，F(xiàn)把容器浸沒在水中，水銀柱靜止時下方的空氣柱長度變l2=2cm，已知容器的容積V=290cm3。（1）求水的溫度T；（2）若容器未浸入水，向玻璃管加注水銀，使水銀柱的長度增加h=2.7cm，仍使水銀柱靜止時下方的空氣柱長度為2cm，求外界大氣壓P0；（3）該同學在玻璃管外表面標注溫度值，請問刻度否均勻，并簡要說明理由?！敬鸢浮浚?）291K；（2）76.3cmHg；（3）刻度均勻，等壓下，溫度與體積成線性關(guān)系?！窘馕觥俊驹斀狻浚?）由等壓變化解得T=291K（2）由等溫變化(P0+h)(V+Sl1)=(P0+h+h)(V+Sl2)解得P0=76.3cmHg（3）刻度均勻。由（1）可知，等壓狀態(tài)下，溫度與體積成線性關(guān)系14.如圖所示，傾角為的光滑絕緣斜面MN與光滑絕緣水平面在M處平滑連接，光滑絕緣水平面與半徑為的豎直光滑絕緣圓形軌道在A點連接，圖中O點是圓軌道的圓心，B、C分別是圓形軌道的最低和最高點，AO、BO間的夾角為。整個裝置位于水平向右的勻強電場中，電場強度?，F(xiàn)將一質(zhì)量、電量為的帶正電小球（可視為質(zhì)點），從斜面上高為，與A水平間距為的N點靜止釋放。取，，，求：（1）小球從N點運動到A點時速度；（2）小球從N運動到A點的時間；（3）小球在圓形軌道上運動的最大動能?！敬鸢浮浚?）；（2）；（3）【解析】【詳解】（1）設(shè)電場力與重力的合力與豎直方向的夾角為，則有可得由圖中幾何關(guān)系可得可知電場力與重力的合力方向剛好由指向，則小球從點靜止釋放后，將沿著做勻加速直線運動，根據(jù)牛頓第二定律可得解得根據(jù)幾何關(guān)系可得根據(jù)運動學公式解得（2）小球從運動到點的時間為（3）由圖中幾何關(guān)系可知，小球從點剛好沿著圓弧切線方向進入圓弧軌道，當小球運動到點右側(cè)點，此時與豎直方向的夾角為，即與電場力與重力的合力方向在同一直線上，則小球在點動能最大，從點到點過程，根據(jù)動能定理可得解得小球在圓形軌道上運動的最大動能為15.水平面上固定一根內(nèi)壁光滑的絕緣圓筒，圓筒長，簡內(nèi)充滿沿筒水平向右的