山西大學附屬中學2024-2025學年高三下學期3月月考試題 物理 含解析

高三年級物理模擬試題考查時間：75分鐘滿分：100分一、單項選擇題（共7題，每題只有一個選項正確，選對得4分，選錯不得分，共28分）1.中國核工業(yè)集團有限公司研發(fā)“華龍一號”主要是利用重核的裂變釋放出大量的能量，其中一個典型的核反應方程為。已知、鋇、氪的比結(jié)合能分別為、、，下列說法正確的是（）A.x等于2B.具有天然放射性，可以通過升高溫度縮短其半衰期C.該反應過程釋放的能量為D.在中子的轟擊下發(fā)生裂變反應的過程中有質(zhì)量虧損【答案】D【解析】【詳解】A．根據(jù)核反應前后質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，x等于3，故A錯誤；B．半衰期只由原子核自身決定，所以升高溫度不能縮短半衰期，故B錯誤；C．該反應過程釋放的能量為故C錯誤；D．裂變反應會釋放能量，所以在中子的轟擊下發(fā)生裂變反應的過程中有質(zhì)量虧損，故D正確。故選D。2.人形機器人阿特拉斯（Atlas）可以模仿人類完成自主連續(xù)跳躍、空中轉(zhuǎn)體180°等一系列高難度動作。如圖所示，某次測試中，該機器人從木箱跳躍到前方矮桌后站穩(wěn)，則機器人（）A.從開始起跳到離開木箱的過程中，木箱對其支持力大于其對木箱的壓力B.從開始起跳到離開木箱的過程中，木箱對其摩擦力方向向前C.從開始起跳到離開木箱的過程中，木箱對其支持力做正功D.離開木箱后上升到最高點時，其速度為零【答案】B【解析】【詳解】A．木箱對其支持力大于其對木箱的壓力互為相互作用力，故二者大小相等，A錯誤；B．從開始起跳到離開木箱的過程中，機器人腳對木箱有向后的運動趨勢，故木箱對其摩擦力方向向前，B正確；C．從開始起跳到離開木箱的過程中，木箱對其支持力主要作用于機器人腳上，而機器人腳并沒有發(fā)生位移，故木箱支持力對機器人不做功。C錯誤；D．離開木箱后上升到最高點時，其豎直方向上的分速度為零，水平方向分速度不為零，D錯誤。故選B。3.2025年2月20號，實踐25號衛(wèi)星在大約36000公里高的同步軌道成功為北斗G7衛(wèi)星完成了推進劑加注，使得這枚即將壽命終結(jié)的衛(wèi)星再次獲得8年壽命。在加注推進劑過程中，兩顆衛(wèi)星組成的組合體在同一軌道繞地球做勻速圓周運動，下面有關(guān)說法正確的是（）A.組合體的角速度小于地球的自轉(zhuǎn)角速度B.實踐25號可以從較低軌道通過加速追上北斗完成對接并加注燃料C.組合體繞地飛行的線速度大于近地衛(wèi)星的線速度D.若已知引力常量和組合體的繞地周期，可求出地球的平均密度【答案】B【解析】【詳解】A．因為組合體在同步軌道，同步軌道衛(wèi)星的角速度與地球自轉(zhuǎn)角速度相等，故A錯誤；B．衛(wèi)星從較低軌道加速，會做離心運動，從而可以追上較高軌道的衛(wèi)星完成對接，故B正確；C．根據(jù)（其中G為引力常量，M為地球質(zhì)量，r為衛(wèi)星到地心的距離）解得組合體在大約36000公里高的軌道，軌道半徑大于近地衛(wèi)星，所以線速度小于近地衛(wèi)星的線速度，故C錯誤；D．根據(jù)可知僅知道引力常量和組合體繞地周期，由于不知道軌道半徑，無法求出地球質(zhì)量M，也就不能求出地球的平均密度，故D錯誤。故選B。4.羽毛球融合競技與社交，強調(diào)敏捷、精準。技術(shù)包括扣殺、吊球、網(wǎng)前小球，步法靈活，注重策略與反應，兼具力量與技巧之美。某研究小組的同學為研究羽毛球飛行規(guī)律，描繪出了不同擊球技術(shù)下的若干羽毛球飛行軌跡圖，圖中A、B是其中同一軌跡上等高的兩點，P為該軌跡的最高點，則該羽毛球（）A.在A點時羽毛球的速度變化比在P點時速度變化慢B.整個飛行過程中經(jīng)P點的速度最小C.AP段重力沖量的小于PB段的重力的沖量D.在A點的重力功率大小等于在B點的重力功率【答案】C【解析】【詳解】A．羽毛球飛行過程中受到重力、空氣阻力，A點空氣阻力方向沿A的切線方向向下，P點空氣阻力方向為水平方向，由平行四邊形定則可知A點合力大于P點合力，則A的加速度大于P點加速度，故在A點時羽毛球的速度變化比在P點時速度變化快，故A錯誤；B．速度最小時合力方向與速度垂直，P點合力方向與速度不垂直，故速度最小的點不在P點，故B錯誤；C．AP段球在豎直方向有PB段球在豎直方向有可知因為AP段與PB段高度相同，根據(jù)可知根據(jù)重力沖量可知AP段重力沖量的小于PB段的重力的沖量，故C正確；D．重力功率從A點到B點，豎直方向，阻力一直在做負功，所以在A點的豎直方向速度大于在B點的豎直方向速度，故在A點的重力功率大小大于在B點的重力功率，故D錯誤。故選C5.雷暴是強對流天氣，伴有雷電、大風、暴雨或冰雹。假設(shè)由于雷暴對大氣層的“電擊”，使得大氣層與帶負電的地球表面之間形成穩(wěn)定的勻強電場，大氣層可視為電阻率較大的電介質(zhì)，其平均電阻率約為，已知某次雷暴一秒內(nèi)給地球充電的電荷量約為，地球表面積近似為，則大氣層的電場強度近似為（）A. B. C. D.【答案】B【解析】【詳解】題意知電流設(shè)大氣層厚度為d，因為，聯(lián)立解得其中聯(lián)立解得故選B。6.一理想變壓器與定值電阻和電阻箱組成如圖所示電路，其中，a、b間接輸出電壓有效值恒定的交變電源。當電阻箱阻值為10Ω時，電阻箱消耗的電功率最大。則該理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)之比為（）A.6 B.4 C.3 D.2【答案】C【解析】【詳解】設(shè)電源輸出電壓為U，則原線圈兩端的電壓變壓器原、副線圈兩端的電壓之比變壓器原、副線圈電流之比結(jié)合上述有則電阻箱消耗的電功率根據(jù)數(shù)學二次函數(shù)的規(guī)律可知當電流為此時P達到最大值，由于此時可以解得則有又由于，解得故選C。7.如圖所示是某種質(zhì)譜儀的結(jié)構(gòu)簡化圖。質(zhì)量為m、電荷量為的粒子束恰能沿直線通過速度選擇器，并從半圓環(huán)狀D形盒的中縫垂直射入環(huán)形勻強磁場區(qū)域，磁場方向垂直紙面向里。D形盒的外半徑為2R，內(nèi)半徑為R，殼的厚度不計，出口M、N之間放置照相底片，底片能記錄粒子經(jīng)過出口時的位置。已知速度選擇器中電場強度大小為E，方向水平向左，磁感應強度大小為B（磁場方向未畫出）。不計粒子重力，若帶電粒子能夠打到照相底片，則（）A.B的方向垂直紙面向里B.粒子進入D形盒時的速度大小C.打在底片M點的粒子在D形盒中運動的時間為D.D形盒中的磁感應強度的大小范圍【答案】D【解析】【詳解】AB．因為粒子沿直線通過速度選擇器，根據(jù)平衡條件有解得由左手定則可知，B的方向垂直紙面向外，故AB錯誤；D．由題意可知，能打在底片上的粒子運動的半徑滿足當時，滿足解得當時，滿足解得故D形盒中的磁感應強度滿足故D正確；C．有題意可知，打在底片M點的粒子在D形盒中運動軌跡為半圓，此時軌跡的半徑為根據(jù)牛頓第二定律又則運動時間為故C錯誤。故選D。二、多項選擇題（共3題，每題有多個選項符合題意，選對得6分，選對但不全得3分，選錯不得分，共18分）8.某實驗小組為測量一個不規(guī)則物體的容積，將物體打開一個小口，在開口處豎直插入一根兩端開口、內(nèi)部橫截面積為的均勻透明長塑料管，密封好接口，用氮氣排空內(nèi)部氣體，并用一小段水柱封閉氮氣。外界溫度為27℃時，氣柱長度l為10cm；當外界溫度緩慢升高到37℃時，氣柱長度變?yōu)?0cm。已知外界大氣壓恒為，水柱質(zhì)量忽略不計，1mol氮氣在、0℃狀態(tài)下的體積約為22.4L，阿伏伽德羅常數(shù)取。下列說法正確的是（）A.溫度變化過程中氮氣對外界做的功為0.5JB.溫度變化過程中氮氣的內(nèi)能減少了0.5JC.利用以上數(shù)據(jù)可測得不規(guī)則物體的容積為D.被封閉氮氣分子的個數(shù)約為個【答案】AD【解析】【詳解】A．溫度變化過程中氮氣對外界做的功為故A正確；B．溫度身高，氣體內(nèi)能增加，由于不知道該過程氣體吸收多少熱量，故不知道內(nèi)能具體增加多少，故B錯誤；C．由于外界大氣壓不變，氮氣做等壓變化，設(shè)不規(guī)則物體容積為，則有其中，代入題中數(shù)據(jù)，聯(lián)立解得故C錯誤；D．設(shè)氮氣在、0℃狀態(tài)下的體積為，則有其中聯(lián)立解得則被封閉氮氣分子的個數(shù)約為故D正確。故選AD。9.類似光學中的折射現(xiàn)象，利用電場也可以實現(xiàn)質(zhì)子束的“反射”和“折射”。如圖所示，豎直面內(nèi)的長方形區(qū)域內(nèi)存在豎直向上的勻強電場，ab與cd間電勢差大小，上下邊界距離為d。質(zhì)子束從圖中位置射入電場時，速度方向與法線夾角α為入射角，從cd邊射出時，速度方向與法線夾角β為折射角，質(zhì)量為m、電荷量為q的質(zhì)子束進入電場時水平方向速度大小恒為v，不計重力影響及質(zhì)子之間的作用力。電場的水平長度足夠長且不考慮質(zhì)子在長方形區(qū)域內(nèi)的多次反射。下列說法正確的是（）A.由題可知B.令折射率，則n與α的關(guān)系為C.當質(zhì)子束恰好在cd邊發(fā)生“全反射”即恰好未從cd邊射出時，質(zhì)子束的入射角D.cd邊上有質(zhì)子出射的長度為【答案】BC【解析】【詳解】A．設(shè)粒子從ab邊進入、cd邊射出時，豎直方向速度分別，則有圖像可知質(zhì)子進入電場后，在豎直方向做減速運動，即綜合以上可知即有故A錯誤；B．設(shè)質(zhì)子入射時速度為，質(zhì)子射出電場時速度為，水平方向速度不變，根據(jù)運動的合成與分解有根據(jù)動能定理有根據(jù)“折射率”定義有聯(lián)立解得故B正確；C．根據(jù)題意，當質(zhì)子束恰好不從cd面射出時，發(fā)生“全反射”，根據(jù)全反射臨界條件可知，此時，設(shè)入射角為，則有聯(lián)立解得即入射角故C正確；D．當質(zhì)子束發(fā)生“全反射”時，質(zhì)子束在電場中的運動為類斜拋運動。從開始進入電場到速度水平的過程，可反向看成類平拋運動，水平位移為x，豎直位移為y。設(shè)電場強度為E，則設(shè)豎直方向初速度為，加速度為a，則有設(shè)入射角為，則有根據(jù)平拋運動速度反向延長線過水平位移中點，有因為聯(lián)立解得要發(fā)生“全反射”，則根據(jù)三角函數(shù)關(guān)系有解得故D錯誤。故選BC。10.質(zhì)量為M，半徑為R的半球靜止地放置在光滑水平地面上，其表面也是光滑的。半球頂端放有一質(zhì)量為m的小滑塊（可視為質(zhì)點），開始時兩物體均處于靜止狀態(tài)。小滑塊在外界的微小擾動下從靜止開始自由下滑，小滑塊的位置用其和球心連線與豎直方向夾角θ表示。已知重力加速度為g。下列說法正確的是（）A.若半球在外力作用下始終保持靜止，半球?qū)π』瑝K支持力等于滑塊重力一半時對應角度的余弦值B.若半球在外力作用下始終保持靜止，半球?qū)π』瑝K支持力等于滑塊重力一半時對應角度的余弦值C.若無外力作用，小滑塊和半球組成的系統(tǒng)動量守恒D.若無外力作用，測得小滑塊脫離半球時，則【答案】BD【解析】【詳解】AB．由動能定理可得小滑塊做圓周運動，向心力滿足聯(lián)立，解得故A錯誤，B正確；C．若無外力作用，小滑塊和半球組成的系統(tǒng)動量不守恒，在水平方向上動量守恒，故C錯誤；D．設(shè)小滑塊脫離半球時，半球速度大小為，小滑塊相對半球速度大小為。水平方向動量守恒整體機械能守恒脫離前，小滑塊相對半球做圓周運動，在脫離瞬間，只受重力作用，以半球（此瞬間為慣性系）為參考系，小滑塊受力滿足聯(lián)立可得故D正確。故選BD。三、實驗題（共2題，共14分）11.如題圖1所示，甲，乙兩小物塊分別連接在一條跨過定滑輪的輕繩兩端，甲右側(cè)水平固定一遮光條，遮光條下方水平固定一光電門。已知甲（含遮光條）的質(zhì)量為，乙的質(zhì)量為，且?，F(xiàn)要利用此裝置來驗證“機械能守恒定律”。（1）用10分度的游標卡尺測量遮光條的寬度d，結(jié)果如題圖2所示，則_______。（2）測出遮光條到光電門中心的高度，然后將甲，乙同時由靜止釋放，測出遮光條通過光電門的遮光時間。則遮光條通過光電門過程中，乙的速度大小_______（用d，表示）。（3）已知當?shù)刂亓铀俣却笮間。若在誤差允許范圍內(nèi)，關(guān)系式_______成立，則成功驗證了“機械能守恒定律”（用、、g、H、d、表示）?！敬鸢浮浚?）30.7（2）（3）【解析】【小問1詳解】圖2可知，游標卡尺精度為0.1mm，則讀數(shù)【小問2詳解】甲乙又同一繩子連接，速度大小相等，則乙的速度大小【小問3詳解】若系統(tǒng)機械能守恒，則有12.某同學設(shè)計了一個加速度計，如圖所示。較重的滑塊2可以在光滑的框架1中平移，滑塊兩側(cè)用彈簧3拉著；R為滑動變阻器，4是滑動片，它與電阻器任一端間的電阻值都與它到這端的距離成正比。這個裝置實際上是一個加速度傳感器。工作時將框架固定在被測物體上，使彈簧及電阻R均與物體的運動方向平行。當被測物體加速運動時，滑塊將在彈簧的作用下，以同樣的加速度運動。通過電路中儀表的讀數(shù)，可以得知加速度的大小。已知兩個電池E的電動勢相同，均為，內(nèi)阻可以忽略不計；滑塊的質(zhì)量為，兩彈簧的勁度系數(shù)均為，電阻器的全長，被測物體可能達到的最大加速度為（此時彈簧仍為彈性形變），電壓表為指針式直流電壓表（可視為理想電壓表），零刻度在表盤中央（即可顯示正負電壓），當P端的電勢高于Q端時，指針向零右側(cè)偏轉(zhuǎn)。當被測物體的加速度為零時，電壓表的示數(shù)為零；當被測物體的加速度達到最大時，電壓表的示數(shù)為滿偏量程。（1）當加速度為零時，應將滑動片調(diào)到距電阻器左端_______cm處（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）；（2）當物體具有圖示方向的加速度a時，電壓表的指針將向零點_______（填“左”、“右”）側(cè)偏轉(zhuǎn)；（3）所給電壓表量程為_______V；（4）若將電壓表的表盤換成直接表示加速度的刻度盤，只需滿足關(guān)系式_______（用字母m，E，k，L表示，各量均采用國際單位）【答案】（1）4.0（2）左（3）9（4）【解析】【小問1詳解】加速度為零時，滑塊應處于電阻器的中央，電阻器全長8.0cm，應將滑動片調(diào)到距電阻器左端4.0cm處。【小問2詳解】當物體具有圖示方向的加速度a時，滑塊所受的彈簧的拉力的合力向右，滑塊向左移動，根據(jù)順著電流方向電勢降低，可知P端的電勢低于Q點的電勢，則電壓表的指針將向零點左側(cè)偏轉(zhuǎn)。【小問3詳解】設(shè)加速度最大時，滑塊向左移動的距離為，根據(jù)牛頓第二定律得解得此時電壓表的讀數(shù)為故電壓表的量程應為9V?！拘?詳解】設(shè)加速度為時，電壓表的讀數(shù)為，則又聯(lián)立解得四、計算題（共3道，共40分）13.如圖所示，有一個截面為半圓形的柱狀玻璃磚，半徑為R，O為圓心，為玻璃磚的對稱軸，左側(cè)面的下半部分是毛玻璃。玻璃磚右側(cè)有一個平面鏡，平面鏡方向平行于玻璃磚的左側(cè)面，平面鏡到左側(cè)面的距離為?，F(xiàn)有一細光束沿著平行于的方向射向左側(cè)面，光與的距離。已知光穿過玻璃磚照到平面鏡上，經(jīng)平面鏡反射后再次進入玻璃磚，從毛玻璃上觀察到光從點離開。已知光在真空中的速度為c。（1）光在玻璃中的折射率n；（2）光由A點射入到從點射出的時間t?！敬鸢浮浚?）（2）【解析】【小問1詳解】光路圖如圖所示根據(jù)光路的對稱性與光路的可逆性，依題意有解得在中，根據(jù)余弦定理得解得則為等腰三角形，根據(jù)幾何關(guān)系可得，光在玻璃中的折射率【小問2詳解】在玻璃中的光速為光在玻璃中通過的路程為光在玻璃外通過的路程為光由A點射入到從點射出的時間為14.如圖所示，一質(zhì)量為的木板由長為的水平部分AB和半徑為的四分之一光滑圓弧BC組成，木板靜止于光滑的水平面上。質(zhì)量為的小物體P開始靜止在木板的右端，P與木板AB部分的動摩擦因數(shù)為。一根長不可伸長的輕質(zhì)細線，一端固定于點（點在A點的正上方），另一端系一質(zhì)量為的小球Q，現(xiàn)將細線拉至水平，然后由靜止釋放，小球Q向下擺動并與物體P發(fā)生彈性碰撞（碰撞時間極短，且PQ不會發(fā)生二次碰撞）。重力加速度，不計空氣阻力。求：（1）小球Q與物體P碰撞后瞬間細線對小球拉力的大?。唬?）P脫離圓弧BC至返回BC的過程中P與C點的最大距離以及此時P的速度；（3）P再次運動到圓弧最低點B時速度的大小?！敬鸢浮浚?）1.22N（2）0.3m，1m/s（3）【解析】【小問1詳解】對Q，動能定理有解得設(shè)碰前后PQ速度分別為，取向右為正方向，由于是彈性碰撞，則有，聯(lián)立解得對Q在最低點有聯(lián)立解得繩子拉力【小問2詳解】P脫離圓弧BC至返回BC的過程中P與C點的最大距離時二者共速，共同速度設(shè)為，P與C點的最大距離為h，對P與木板系統(tǒng)，動量守恒有能量守恒有聯(lián)立解得【小問3詳解】P再次運動到圓弧最低點B時設(shè)P與木板速度分別為，動量守恒有能量守恒有聯(lián)立解得15.如圖所示，QMH與DEK為兩根固定的平行水平金屬導軌，在QD和ME兩側(cè)分別接有相同的弧形金屬導軌PQ、CD、MN、EF，導軌間距均為l。水平金屬導軌QM和DE長度皆為L（足夠長），只在其間分布有豎直向上，磁感應強度大小為B的勻強磁場。水平導軌MH和EK間接有阻值為2R的定值電阻，由電鍵S控制通斷，其它電阻均不計。a、b為材料相同、長度都為l的導體棒，跨接在弧形導軌上。已知