2023-2024学年新疆乌鲁木齐市重点中学高三上学期12月月考 物理试题（含解析）

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一、单选题（共12小题，每题3分共36分）
1．医疗中常用放射性同位素铟产生射线，是锡衰变产生的。则（ ）
A．衰变过程一定释放能量
B．该反应属于α衰变
C．改变压力或温度可以改变的衰变快慢
D．光子是原子核外电子由高能级向低能级跃迁时产生的
2．如图所示为斯特林发动机玩具，气缸在酒精灯加热情况下，气缸内的活塞往复运动，通过传动轴带动飞轮持续转动，则（ ）
A．活塞压缩气体时，气体的压强与体积成反比
B．气体膨胀时，气体的体积与热力学温度成正比
C．发动机工作时，气体吸收的热量大于对外做功
D．气体能从单一热源吸热并全部用来对外做功而不引起其他变化
3．将三个木板1、2、3固定在墙角，木板与墙壁和地面构成了三个不同的三角形，如图所示，其中1与2底边相同，2和3高度相同．现将一个可以视为质点的物块分别从三个木板的顶端由静止释放，并沿木板下滑到底端，物块与木板之间的动摩擦因数μ均相同．在这三个过程中，下列说法错误的是（ ）
A．沿着1下滑到底端时，物块的速度最大
B．物块沿着3下滑到底端的过程中，产生的热量是最多的
C．物块沿着1和2下滑到底端的过程中，产生的热量是一样多的
D．沿着1和2下滑到底端时，物块的速度不同；沿着2和3下滑到底端时，物块的速度相同
4．如图所示，开口向上的气缸内用质量为m的活塞封闭一定质量的理想气体，现让气缸做自由落体运动。气缸导热良好，不计活塞与气缸间的摩擦，环境温度不变。在下落过程中当活塞再次相对气缸静止时，下列说法正确的是（ ）
A．活塞仍在原位置
B．活塞在原位置上方
C．活塞在原位置下方
D．从开始运动到活塞再次相对气缸静止的过程中，气体放热
5．地球质量大约是月球质量的81倍，一颗卫星在地球和月球之间。当地球对它的引力和月球对它的引力大小之比为4∶1时，该卫星距地心距离与距月心距离之比为（ ）。
A．2∶9B．9∶2C．1∶81D．81∶1
6．如图所示，半径的半圆形轨道固定在竖直面内，质量的小滑块以的速度从轨道左端点滑下，刚好能到达轨道右端点．轨道面各处材料相同．重力加速度．下列说法正确的是
A．滑块在轨道最低点的速度为
B．滑块在最低点对轨道的压力可能为30N
C．滑块在最低点对轨道的压力可能为40N
D．滑块在最低点对轨道的压力不可能为38N
7．甲乙两质点同时同地在外力作用下做匀变速直线运动，运动的时间为t，位移为x，甲乙两质点运动的图象如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A．乙质点的初速度大小为c
B．甲质点的加速度大小为
C．时，甲乙两质点相遇
D．t=d时，甲乙两质点同向运动
8．下列说法正确的是（ ）
A．研制核武器的钚239（Pu）由铀239（U）经过4次β衰变而产生
B．发现中子的核反应方程是Be＋He→C＋n
C．20g的U经过两个半衰期后其质量变为15g
D．U在中子轰击下，生成Sr和Xe的核反应前后，原子核的核子总数减少
9．如图所示，一光滑的圆管轨道固定在竖直平面内，质量为m的小球在圆管内运动，小球的直径略小于圆管的内径。轨道的半径为R，小球的直径远小于R，可以视为质点，重力加速度为g。现从最高点给小球以不同的初速度v，关于小球的运动，下列说法正确的是（ ）
A．小球运动到最低点，对外管壁的最小压力为4mg
B．若小球从静止沿轨道滑落，当滑落高度为时，小球与内、外管壁均没有作用力
C．小球能再运动回最高点的最小速度
D．当时，小球在最低点与最高点对轨道的压力大小之差为5mg
10．如图甲所示，光滑导轨水平放置在竖直方向的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度B随时间的变化规律如图乙所示（规定向下为正方向），导体棒ab垂直导轨放置，除电阻R的阻值外，其余电阻不计，导体棒ab在水平外力F的作用下始终处于静止状态。规定a→b的方向为电流的正方向，水平向右的方向为外力的正方向，则在0～2t0时间内（ ）
A．B．
C．D．
11．如图甲所示，Q1、Q2为两个固定点电荷，其中Q1带正电，它们连线的延长线上有a、b两点．一带正电的试探电荷以一定的初速度沿直线从b点开始经a点向远处运动，其速度图象如图乙所示．则
A．Q2带正电
B．Q1所带电荷量大于Q2所带电荷量
C．a、b两点电场强度EbD．射线ba上，a点的电势最低
12．半圆柱体P放在粗糙的水平面上，有一挡板MN与半圆柱不接触，在P和MN之间放有一个光滑均匀的小圆柱体Q，如图是这个装置的截面图，整个装置处于静止状态。若用外力缓慢地移动挡板MN，并保持挡板MN始终与两圆心的连线平行，在MN到达水平位置前，发现P始终保持静止，在此过程中，下列说法中正确的是（ ）
A．MN对Q的弹力逐渐增大
B．地面对P的弹力逐渐增大
C．P、Q间的弹力先减小后增大
D．地面给P的摩擦力方向左
二、多选题（共3小题每题5分，共15分。在每小题给出的选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分，部分选对的得2分，有选错的得0分。）
13．如图所示，电阻不计的光滑金属导轨固定放置在倾角30°的斜面上，两导轨间距为l，两侧接有阻值均为R的定值电阻，MNM′N′范围内有垂直于斜面向下的磁场，磁感应强度为B，质量为m的金属棒置于轨道上，金属棒的电阻为r，由静止释放金属棒，金属棒经过时间t进入磁场，进入磁场后给金属棒施加沿斜面向上的恒力F=mg，金属棒恰好静止在M′N′，金属棒始终与导轨垂直并接触良好，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A．金属棒刚进入磁场中的速度为gt
B．金属棒刚进入磁场时两端的电压为
C．整个过程流过金属棒的电荷量为
D．整个过程，电路中一个电阻R上产生的热量为
14．如图所示，光滑小球A放置在固定有竖直轻质挡板的斜面上，小球A的质量为，斜面的质量为，斜面倾角为。用大小为、方向水平向右的力推挡板时，A、恰好在水平面上向右做匀速直线运动，速度大小为，已知重力加速度大小为，某时刻撤去推力，下列说法正确的是（ ）
A．撤去推力前，竖直挡板对小球的弹力大小为
B．撤去推力后，、不可能发生相对运动
C．撤去推力后，若、不发生相对运动，则在水平面上滑行的距离为
D．撤去推力后，若、发生相对运动，则
15．如图，在同一竖直面内，小球a、b从高度不同的两点，分别以初速度va和vb沿水平方向抛出，经过时间ta和tb后落到与两抛出点水平距离相等的P点。若不计空气阻力，下列关系式正确的是（ ）
A．ta>tb
B．taC．vaD．va>vb
三、综合题（本题共5小题，共49分。请根据答题卡题号及分值在各题目的答题区域内作答，超出答题区域的答案无效。）
16．某同学通过实验制作一个简易的温控装置，实验原理电路图如图所示，继电器与热敏电阻Rｔ、滑动变阻器R串联接在电源E两端，当继电器的电流超过15mA时，衔铁被吸合，加热器停止加热，实现温控。继电器的电阻约为20Ω，热敏电阻的阻值Rt与温度t的关系如下表所示
（1）通过对上面数据分析得到热敏电阻的阻值Rt与温度t变化的特点是___________；
（2）提供的实验器材有：电源E1（3V，内阻不计）、电源E2（6V，内阻不计）、滑动变阻器R1（0~200Ω）、滑动变阻器R2（0~500Ω）、热敏电阻Rt，继电器、电阻箱（0~999.9Ω）、开关S、导线若干。
为使该装置实现对30℃~80℃之间任一温度的控制，电源E应选用___________（选填“E1”或“E2”），滑动变阻器R应选用___________（选填“R1”或“R2”）。
（3）实验发现电路不工作。某同学为排查电路故障，用多用电表测量各接点间的电压，则应将如图所示的选择开关旋至___________（选填“A”、“B”、“C”或“D”）。
（4）合上开关S，用调节好的多用电表进行排查，在题中电路图，若只有b、c间断路，则应发现表笔接入a、b时指针不偏转，接入a、c时指针___________（选填“偏转”或“不偏转”）。
17．如图所示，在橄榄球比赛中，质量为100kg的橄榄球前锋以vA=5m/s的速度跑动，想穿越防守队员到底线触地得分。就在他刚要到底线时，迎面撞上了对方两名质量均为75kg的球员，一个速度vB=2m/s，另一个速度vC=4m/s，他们腾空扭在了一起。
（1）他们碰撞后瞬间的速度大小约为多少；
（2）在此过程中三名球员的总机械能损失约为多少。
18．如图所示，在xOy平面内0≤x≤的范围内存在着电场强度方向沿x轴正方向的匀强电场，一质量为m、电荷量为＋q的粒子从坐标原点O以速度v0沿y轴正方向开始运动。当它经过图中虚线上的P点（，）后，粒子继续运动一段时间t后进入一个矩形匀强磁场区域（图中未画出），之后粒子又在Q点（未画出）进入电场，且方向与y轴正方向夹角为45°，已知磁场的磁感应强度方向垂直xOy平面向里，大小为B，不计粒子重力。求：
（1）电场强度的大小；
（2）矩形磁场的最小横截面积；
（3）Q点距x轴的距离。
19．如图所示，一个U形玻璃管竖直放置，右管横截面积为左管横截面积的2倍，左管封闭空气，在右管上部一光滑的轻活塞（固定）也封闭了空气。已知右管空气柱长为28cm，右管水银面比左管水银面高12cm，右管空气柱气压为72cmHg。两管空气柱温度均为360K。保持右管空气柱温度不变和活塞不动，通过某种方式单独使左管空气柱温度下降，当左右管内水银柱高度相等时，求左管空气柱温度为多少。
20．如图所示，直角三角形ABC为一棱镜的横截面，，。一束光线平行于边从边射入棱镜，光线在棱镜内经一次反射，从边或边垂直射出。求：
（1）棱镜的折射率n；
（2）边与边上有光出射区域长度的比值K。
t/°C
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
80.0
Rt/Ω
199.5
145.4
108.1
81.8
62.9
49.1
月考答案解析：
1．A
【详解】A．因为衰变过程产生射线，即要释放能量，故A正确；
B．由题意得衰变方程为
即该反应不是α衰变，故B错误；
C．因为原子核衰变的快慢与压力或温度等外界条件无关，故C错误；
D．光子是衰变产生的新核由高能级向低能级跃迁时产生的，故D错误。
故选A。
2．C
【详解】A．可把气缸内的气体看成理想气体，当活塞压缩气体时，气体温度要发生变化，根据可知，只有当气体的温度不变时，气体的压强才与体积成反比，故A错误；
B．气体膨胀时，气体压强要发生变化，根据可知，只有当气体的压强不变时，气体的体积才与热力学温度才成正比，故B错误；
C．发动机工作时，气体从外界吸收热量温度升高，内能增加，且气体同时对外做功，根据热力学第一定律，可知吸收的热量大于对外做的功，故C正确；
D．根据热力学第二定律可知，气体不可能从单一热源吸热并全部用来对外做功而不引起其他变化，故D错误。
故选C。
3．D
【分析】物体从斜面下滑过程中，重力做正功，摩擦力做负功，根据动能定理可以比较三者速度大小，注意物体在运动过程中克服摩擦力所做功等于因摩擦产生热量，据此可以比较摩擦生热大小．
【详解】AD．设斜面和水平方向夹角为θ，斜面长度为L，则物体下滑过程中克服摩擦力做功为：
即为底边长度，则可知
设物体滑到底端时的速度为v，由题图知
根据动能定理得：
可得滑到底边时速度大小关系为
A正确，不符合题意；D错误，符合题意；
BC．摩擦生热等于物块克服摩擦力做功，即
由图可知1和2底边相等且小于3的底边，故摩擦生热关系为
即物块沿着1和2下滑到底端的过程中，产生的热量一样多，物块沿着3下滑到底端的过程中，产生的热量最多，BC正确，不符合题意。
故选D。
4．B
【详解】ABC．气缸导热良好，气体变化为等温变化，整体静止时对活塞受力分析
得
整体做自由落体时对活塞进行受力分析，由牛顿第二定律得
得
由波义尔等温变化定律
可知压强减小，体积增大，活塞向上运动，故AC错误，B正确；
D．从开始运动到活塞再次相对气缸静止的过程中，由热力学第一定律
温度不变，为零；膨胀对外做功，为负值； 为正值，说明气体吸热。故D错误。
故选B。
5．B
【详解】设地球质量为81m，月球质量为m，卫星距离地心的距离为a，距离月心的距离为b，则
可得
故选B。
6．D
【解析】滑动摩擦力方程，从A到C的过程中，物块加速，设物块所在位置与圆心连线和圆心与A的连线夹角为，根据向心力方程有：，支持力变大，滑动摩擦力变大，到C点最大，同理可知从C到B的过程中，摩擦力变小，到C变为0，所以A到C间克服摩擦力做功大于C到B克服摩擦力做功；
A．假设两段摩擦力做功相同：从A到B根据动能定理得：，从A到C有：，联立解得：；假设C到B段没有摩擦力：，解得，所以C点的实际速度，A错误
BCD．经过C点，根据向心力方程，设支持力为FN：，解得：；BC错误D正确
7．A
【解析】AB．根据可知
故甲质点的初速度为，加速度为，乙质点的初速度为，加速度为，故A正确，B错误；
C．根据
解得
故C错误；
D．t=d时，乙质点的速度
即反向运动，而甲没有反向运动，故D错误；
故选A．
8．B
【解析】A．经过β衰变电荷数多1，质量数不变，所以钚239由铀239经过2次β衰变而产生，故A错误；
B．发现中子的核反应方程是
Be＋He→C＋n
故B正确；
C．根据半衰期公式
可得
m=5g
所以20g的铀经过2个半衰期后其质量变为5g，故C错误；
D．核反应前后，原子核的核子总数守恒，故D错误。
故选B。
9．B
【解析】A．当在最高点速度为零时，到达最低点的速度最小，对外管壁的压力最小，则由机械能守恒
在最低点设外管壁对小球的支持力为F，由牛顿第二定律
联立解得
由牛顿第三定律得，小球对外管壁的压力最小为5mg，故A错误；
B．小球从静止沿轨道滑落，当滑落高度为时，由机械能守恒
设此时重力沿半径方向的分力为，由几何关系得
此时所需的向心力为
代入数据得
此时重力沿半径方向的分力恰好提供向心力，所以小球与内、外管壁均没有作用力，故B正确；
C．因为管内壁可以给小球支持力，所以小球在最高点的速度可以为零，故C错误；
D．若在最高点速度时，在最高点由牛顿第二定律
最高点到最低点机械能守恒
在最低点时由牛顿第二定律
联立解得
所以当时，小球在最低点与最高点对轨道的压力大小之差为，故D错误。
故选B。
10．D
【详解】AB．根据法拉第电磁感应定律可知，在0～2t0时间内不变，则感应电流的大小不变；根据楞次定律可知，感应电流的方向也不变，选项AB错误；
CD．根据F=BIL可知，因B先减小后增大，则安培力先减小后增大，且0～t0安培力方向向右；在t0～2t0安培力方向向左；因外力与安培力平衡，则外力先减小后增大，且0～t0外力方向向左（负方向）；在t0～2t0外力方向向右（正方向），选项C错误，D正确。
故选D。
11．B
【详解】根据速度图象的斜率等于加速度，由图知，试探电荷经过a点时的加速度为零，由牛顿第二定律得知，电荷在a点所受的电场力为零，a点的合场强必为零，Q1、Q2在a点产生的场强大小相等、方向相反，故Q2一定带负电．因Q1距离a点较远，则根据可知，Q1所带电荷量大于Q2所带电荷量，故A错误，B正确．a的场强为零，b的场强不零，则Eb＞Ea．故C错误．正电荷在a点的动能最小，则电势能最大，a点的电势最高，选项D错误；故选B.
12．A
【详解】AC．以Q为研究对象，受力分析如图所示：
根据平衡条件：MN对Q的弹力
P对Q的弹力
不变，减小，所以增大，减小，A正确，C错误；
BD．以P为研究对象，受力分析如图所示：
根据平衡条件得：地面对P的摩擦力方向向右；地面对P的弹力
不变，、减小，所以地面对P的弹力减小，BD错误。
故选A。
13．AC
【详解】A．由于金属棒未进入磁场时只受重力
A项正确；
B．金属棒刚进入磁场的电动势
金属棒两端的电压是路端电压
B项错误；
C．金属棒进入磁场
金属棒在磁场中所受合力为安培力，由动量定理
C项正确；
D．由于金属棒最终静止在，由能量守恒可知
电路中其中一个电阻R的产热
D项错误。
故选AC。
14．AC
【详解】A．撤去推力前，整体匀速运动，受力平衡，斜面与水平面间的摩擦力大小，分析可知竖直挡板对小球A的弹力大小为
选项A正确；
BD．撤去推力后，若A、不发生相对运动，则在摩擦力的作用下A、做减速运动，当竖直挡板对小球A恰好无弹力时，小球A的加速度由斜面支持力的水平分力提供，由牛顿第二定律可知
当A、整体产生的加速度大于时，A与发生相对运动，所以当
时A、发生相对运动，选项B、D均错误；
C．撤去推力后，若A、不发生相对运动，由动能定理可得
则在水平面上滑行的距离
选项C正确。
故选AC。
15．AC
【详解】AB．设小球a的高度为，小球b的高度为，由题可知两个小球都做平抛运动，竖直方向做自由落体运动，根据
得
因为
则
故B错误，A正确；
CD．根据
因为水平位移相等，且
则
故D错误，C正确。
故选AC。
16． 热敏电阻随温度升高阻值变小，且阻值随温度的升高变化越慢 E2 R2 C 偏转
【详解】（1）[1]通过对上面数据分析得到热敏电阻的阻值Rt与温度t变化的特点是热敏电阻随温度升高阻值变小，且阻值随温度的升高变化越慢。
（2）[2]因通过继电器的电流超过15mA时加热器停止加热，为使该装置实现对30~80℃之间任一温度的控制，要求电路在30~80℃之间的任一温度下的电流能通过调节达到15mA。当控制到30℃时，电路的最小阻值为
Rmin=199.5Ω+20Ω=219.5Ω
要使电流达到15mA，则所需电源电动势至少为
Emin=IRmin=3.29V
故电源只能选用电动势为6V的E2。
[3]为使温度控制在80℃，则在6V电源下电路中的电流能达到15mA，故此时滑动变阻器接入电路中的阻值为
故滑动变阻器应选用R2。
（3）[4]本实验使用的直流电源，用多用电表测量各接点间的电压，则应将选择开关旋至直流电压挡位，即将将选择开关旋至C。
[5]若只有b、c间断路，多用电表的表笔接入a、c时，两表笔与电源的两极是接通的，则多用电表测量电源电压，指针会发生偏转。
17．（1）；（2）
【详解】（1）以前锋A的速度vA的方向为正方向，设碰撞后瞬间的共同速度为v，根据动量守恒定律得
解得
（2）碰撞前三名队员的总动能
碰撞后三名队员的总动能
机械能损失
18．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）电子由点到点做类平抛运动，因此有：
联立得
（2）对类平抛运动
=1
故
在磁场中，由几何关系可知，轨迹为圆周，有：
∴矩形面积为
可得
（3）由对称性可知
联立可得
19．
【详解】设左管横截面积为，则右管横截面积为，左管空气柱温度下降后，空气柱的温度为。对左管分析，在降温前有
，
在降温后有
由理想气体状态方程得
对右管，在降温前有
，
在降温后，两侧水银柱一样高，由数学知识可判断知右侧水银柱下降4cm，左侧升高8cm，故有
由玻意耳定律得
又由于，联立并代入数据得
，
20．（1）；（2）2
【详解】（1）由题意可得光路图如图所示
则由几何关系知
则

则由折射定律得，折射率为
（2）如图所示
从BD范围内入射的光，折射后在BC边上发生全反射，全发射光线垂直于AC边，则AC边上全部有光线射出。而从AD范围入射的光折射后在AC边上发生全发射，全反射光线垂直于BC边射出，且BC边上有光射出的区域为CE，有几何关系可得
所以边与边上有光出射区域长度的比值为2。