[物理]广东省东莞市某校2023-2024学年高三上学期第二次月考试题(解析版)

这是一份[物理]广东省东莞市某校2023-2024学年高三上学期第二次月考试题(解析版)，共20页。试卷主要包含了单项选择题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。

一、单项选择题（本大题共7小题，每小题4分，共28分。每题只有一个正确选项，错选或不答的得0分。）
1. 核电池寿命长，经常应用在航天领域。某核电池其能量来自钚发生衰变，反应方程式为 。下列说法正确的是（ ）
A. 该衰变为β衰变
B. X中质子数为2
C. 环境温度升高可以加快钚核的衰变
D. 若一次衰变过程中的质量亏损为，则该过程放出的核能为
【答案】B
【解析】AB．由核反应的质量数和电荷数守恒可知X为，质子数为2，该衰变为α衰变，故A错误，B正确；
C．半衰期不受温度压强影响，故C错误；
D．若一次衰变过程中的质量亏损为，则该过程放出的核能应为，故D错误。
故选B。
2. 人体的细胞膜由磷脂双分子层组成，双分子层之间存在电压（医学上称为膜电位），使得只有带特定电荷的粒子才能通过细胞膜进入细胞内。如图初速度为零的正一价钠离子仅在电场力的作用下，从细胞膜外A点运动到细胞膜内B点，则下列说法正确的是（ ）
A. A点电势高于B点电势
B. 钠离子的电势能增大
C. 若膜内的电场可看作匀强电场，钠离子的加速度变大
D. 若膜电位上升但细胞膜厚度不变，钠离子进入细胞内的速度不变
【答案】A
【解析】A．初速度为零的正一价钠离子仅在电场力的作用下，从图中的A点运动到B点，则电场线由A到B，沿电场线方向电势逐渐降低，所以A点电势高于B点电势，故A正确；
B．钠离子运动过程中电场力做正功，电势能减小，故B错误；
C．若膜内的电场可看作匀强电场，故电场强度不变，电场力不变，故加速度不变，故C错误；
D．根据动能定理可得
则膜电位上升时，钠离子进入细胞内的速度增大，故D正确。
故选A
3. 在匀强磁场中有一电阻忽略不计的矩形线圈，绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的正弦交流电的感应电动势e随时间t的变化如图甲所示，把该交流电输入到图乙中理想变压器的A、B两端。已知R，为热敏电阻（其电阻随温度升高而减小），R为定值电阻，图中各电表均为理想电表。下列说法正确的是（ ）
A. 变压器A、B两端电压的瞬时值表达式为u = 100sin50πt（V）
B. 图甲中t = 2 × 10−2s时，穿过线圈的磁通量最大
C. Rt处温度升高后，电压表V1与V2示数的比值不变
D. Rt处温度升高后，变压器的输入功率减小
【答案】B
【解析】A．根据图甲可知，Em = 100V，T = 0.02s，则
故变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式为u = 100sin100πt（V），故A错误；
B．图甲中t = 2 × 10−2s时，线圈平面与磁场垂直，穿过线圈的磁通量最大，故B正确；
C．理想变压器匝数不变，输入电压不变，则电压表V1示数不变，副线圈两端的电压U2不变，Rt处温度升高时，Rt的阻值减小，根据闭合电路欧姆定律可知，副线圈回路中的电流I2增大，电压表V2测量Rt两端的电压，根据串并联电路规律及欧姆定律有
Ut = U2−I2R
则电压表V2示数减小，电压表V1示数与V2示数的比值变大，故C错误；
D．理想变压器匝数不变，输入电压不变，副线圈两端的电压U2不变，Rt处温度升高时，Rt的阻值变小，变压器的输出功率
输出功率变大，理想变压器输入功率等于输出功率，故变压器的输入功率变大，故D错误。
故选B。
4. 水晶球是用天然水晶加工而成的一种透明的球型物品。如图甲所示为一个质量分布均匀的透明水晶球，半径为a，过球心的截面如图乙所示，PQ为直径，一单色细光束从P点射入球内，折射光线与PQ夹角为37℃，出射光线与PQ平行。已知光在真空中的传播速度为c，sin37° = 0.6，cs37° = 0.8，则（ ）
A. 光束在P点的入射角为53°B. “水晶球”的折射率为1.6
C. 光在“水晶球”中的传播速度为D. 光在“水晶球”中的传播时间为
【答案】B
【解析】B．根据题意作出光路图如图
由几何关系可知，光线射出时的折射角r为2θ，折射率
故B正确；
A．由图
β = r = 2θ = 74°
故A错误；
C．光在“水晶球”中的传播速度为
故C错误；
D．光在“水晶球”中传播的距离
时间
带入数据有
故D错误。
故选B。
5. 2023年，我国“双曲线二号”火箭完成垂直起降飞行试验，意味着运载火箭的可重复使用技术取得了重要突破。试验过程中，火箭持续向下喷射燃气获得竖直向上的推力，若地面测控系统测出火箭竖直起降全过程的图像如图所示，火箭在时刻离开地面，在时刻落回起点。不计空气阻力及火箭质量的变化，下列说法正确的是（ ）
A. 在时刻，火箭上升到最高位置
B. 在时间内，火箭受到的推力先增大后逐渐减小为零
C. 在时间内，火箭动能的减少量小于重力势能的增加量
D. 在时间内，火箭处于失重状态
【答案】C
【解析】A．时间内速度始终为正，说明火箭一直在向上运动，时间内火箭的速度为0，处于静止状态，时间内速度始终为负，说明火箭一直在向下运动，故时刻上升到最高点，故A错误；
B．v-t图像的斜率表示加速度，在时间内，火箭加速度先增大后逐渐减小为零，则火箭受到的推力先增大后逐渐减小，在时刻，火箭受到的推力等于其重力，故B错误；
C．在时间内，根据动能定理，火箭受到的推力做功与其重力做功之和等于动能的变化量，所以火箭动能的减少量小于重力势能的增加量，故C正确；
D．在时间内，火箭加速度方向先向下后向上，先处于失重状态后处于超重状态，故D错误。
故选C。
6. 如图所示，图甲为一简谐横波在t=0.2s时的波形图，P是平衡位置在x=3m处的质点，Q是平衡位置在x=4m处的质点，图乙为质点Q的振动图像。下列说法正确的是（ ）
A. 这列波沿x轴正方向传播
B. 当这列波遇到尺寸超过8m的障碍物时不能发生衍射现象
C. t=0.2s到t=0.3s，P点通过的路程为20cm
D. t=0.35s时，P点的加速度方向与y轴正方向相同
【答案】D
【解析】A．由乙图可知，周期为0.4s，0.2s时，Q质点向下振动，根据同侧法可得，波向x轴负方向传播，故A错误；
B．由甲图可知这列波的波长为8m，所以，遇到尺寸超过8m的障碍物时能发生衍射现象，但不明显，故B错误；
C．在甲图中，由P质点的坐标，可知P质点偏离平衡位置个周期，0.3s时是在此图的基础上再振动周期，因为要向下运动跨越平衡位置，所以P质点通过的路程大于20cm，故C错误；
D．该波的波速为
从t=0.20s到t=0.35s，波传播的距离为
则根据波形平移法知，0.35s时P质点到达最低点，加速度方向与y轴正方向相同，故D正确。
故选D。
7. 图甲为挂在架子上的双层晾衣篮。上、下篮子完全相同且保持水平，每个篮子由两个质地均匀的圆形钢圈穿进网布构成，两篮通过四根等长的轻绳与钢圈的四等分点相连，上篮钢圈用另外四根等长轻绳系在挂钩上。晾衣篮的有关尺寸如图乙所示，则图甲中上、下各一根绳中的张力大小之比为（ ）
A. 1：1B. 2：1C. 5：2D. 5：4
【答案】C
【解析】设一个篮子的质量为，连接下篮的绳子的拉力为，对下篮，根据平衡条件得
解得
设连接上篮绳子的拉力为，绳子与竖直方向夹角为，对两个篮整体由平衡条件得
根据几何关系得
联立解得
则
故C正确，ABD错误。
故选C。
二、多选题（本题共3小题，每小题6分，共18分，全部选对得6分，选对但不选全得3分，有选错得0分）
8. 神州十三号载人飞船与天和核心舱实现了我国首次飞船径向对接，从发射到对接成功仅历时6.5小时，对接前两者稳定运行的圆周轨道如图所示，则两者稳定运行时（ ）
A. 天和核心舱运行周期更小
B. 天和核心舱加速度更小
C. 天和核心舱运行线速度更小
D. 神州十三号需在原轨道减速才能完成对接
【答案】BC
【解析】A．根据
可得
天和核心舱的轨道半径更大，则运行周期更大，故A错误；
B．根据
可得
天和核心舱的轨道半径更大，则加速度更小，故B正确；
C．根据

可知
神州十三号的轨道半径小，则线速度更大，故C正确；
D．变轨需要神州十三号的轨道半径变大，则需要加速做离心运动完成对接，故D错误。
故选BC。
9. 荡秋千是一项古老的休闲体育运动。如图所示，李明同学某次荡秋千时，O、A两点分别为其运动过程中的最低点和最高点，A到O的过程中，李明的身体姿势保持不变。已知李明和座椅的总质量为m，两根平行的秋千绳长均为L，A点时绳子与竖直方向的夹角为θ，重力加速度大小为g，空气阻力和绳的质量忽略不计。下列说法正确的是（ ）
A. 在A位置时，该同学速度为0，处于平衡状态
B. A位置到O位置的过程中，该同学的机械能守恒
C. 在A位置时，每根秋千绳的拉力大小为
D. 在O位置时，每根秋千绳的拉力大小约为
【答案】BCD
【解析】A．在A位置时，该人受到重力和秋千绳的拉力，合力不为零，不是平衡状态，故A错误；
B．A位置到O位置的过程中，只有重力做功，机械能守恒，故B正确；
C．在A位置时，已知绳子与竖直方向成θ，有
解得
故C正确；
D．在O位置时，由牛顿第二定律可得
从A到O，由动能定理
可知每根秋千绳的拉力大小为
故D正确。
故选BCD。
10. 某科技馆设计了一种磁力减速装置，简化为如题图所示模型。在小车下安装长为L、总电阻为R的正方形单匝线圈，小车和线圈总质量为m。小车从静止开始沿着光滑斜面下滑s后，下边框刚进入匀强磁场时，小车开始做匀速直线运动。已知斜面倾角为θ，磁场上下边界的距离为L，磁感应强度大小为B，方向垂直斜面向上，重力加速度为g，则（ ）
A. 线圈通过磁场过程中，感应电流方向先顺时针后逆时针方向（俯视）
B. 线框在穿过磁场过程中产生的焦耳热为
C. 线框刚进入磁场上边界时，感应电流的大小为
D. 小车和线圈的总质量为
【答案】AD
【解析】A．线框刚进入磁场上边界时，根据楞次定律可得感应电流的方向为顺时针方向（从斜面上方俯视线框），穿出磁场时，根据楞次定律可得感应电流的方向为逆时针方向，故A正确；
BC．设线框进入磁场时的速度大小为v0，自由下滑过程中，根据动能定理可得
解得
v0=
根据闭合电路欧姆定律可得
下边框刚进入匀强磁场时，小车开始做匀速直线运动。根据功能关系可得线框穿过磁场的过程中产生的焦耳热为
故BC错误；
D．根据平衡条件可得
解得
故D正确。
故选AD。
三、实验题（共16分）
11. 学习了力学知识后，小王同学组装了图甲所示的装置，想利用它来测量一些物理量。他做了如下的实验操作：

Ⅰ．将矿泉水瓶P和物块Q，分别与跨过滑轮的轻绳连接，滑轮通过竖直弹簧测力计悬挂，已知滑轮的质量为M；
Ⅱ．将纸带上端粘在Q的下面，下端穿过打点计时器（图中未画出），往P中装适量水，接通电源，释放P后，P向下运动，读出测力计的示数F，打出点迹清晰的纸带如图乙所示；

Ⅲ．逐渐往P中加适量水，重复实验（P始终向下运动，Q始终未跟滑轮相碰），获得多组实验数据。
（1）在图乙所示的纸带上，相邻两个计数点间还有四个点未画出，已知打点计时器的频率为50Hz，则Q的加速度大小为___________。（结果保留两位有效数字）
（2）根据实验数据，作出Q的加速度a随测力计示数F变化的图像如图丙所示，若图线的斜率为k，图线在F轴上的截距为b，不计轻绳与滑轮间的摩擦，则Q的质量为____________________，当地的重力加速度为_______________。（以上两空均用字母k、b、M表示）

【答案】（1）1.0 （2）
【解析】（1）[1]根据题意可知相邻两个计数点间的时间间隔T＝0.1s，而匀变速直线运动在连续相等时间间隔内的位移差相等，则根据逐差相等公式
取位移和位移，此为连续时间内通过的位移，则可得Q的加速度大小为
（2）[2][3]根据牛顿第二定律，对Q有
T－mg＝ma
对滑轮，由平衡条件
F＝2T＋Mg
整理得
所以
，
解得Q的质量为
重力加速度为
12. 半导体薄膜压力传感器是一种常用的传感器，其阻值会随压力变化而改变。某实验小组想测量某一薄膜压力传感器在不同压力下的阻值RN，其阻值约几十千欧，现有以下器材；
压力传感器；
电源：电动势6V，内阻不计；
电流表A，量程250μA，内阻约为；
电压表V：量程3V，内阻约为；
滑动变阻器：阻值范围；
滑动变阻器，阻值范围；
开关S；
导线若干
（1）为了提高测量的准确性，应该选以下___________电路图进行测量，其中，滑动变阻器应选___________（填元器件符号），使用该电路得到的测量值___________（选填“大于”“小于”或者“等于”）真实值；
A. B.
C. D.
（2）通过多次实验测得其阻值随压力F变化的关系图像如图甲所示，该学习小组利用该压力传感器设计了如图乙所示的自动分拣装置，可以将质量大于0.5kg的物体和小于0.5kg的物体进行分拣，图中为压力传感器，R'为滑动变阻器，电源电动势为6V（内阻不计）。分拣时质量不同的物体通过传送带运送到托盘上，OB为一个可绕O转动的杠杆，下端有弹簧，当控制电路两端电压2V时，杠杆OB水平，物体水平进入通道1；当控制电路两端电压<2V时，控制电路控制杠杆的B端下移，物体下滑进入通道2，从而实现分拣功能。根据以上原理可知，R'接入电路的阻值为___________（重力加速度大小取10m/s2，结果保留2位有效数字），质量为0.4kg的物体将进入___________（选填“通道1”或“通道2”）。
【答案】（1）C 大于
（2）9.0 通道2
【解析】【小问1详解】
[1][2]滑动变阻器便于调节，故选择，题中待测电阻是大电阻，且其电阻值远大于滑动变阻器最大阻值，故电路应为分压，内接。
故选C。
[3]由欧姆定律可知
电路中因为电流表分压，导致电压表读数大于两端电压，故测量值大于真实值。
【小问2详解】
[1] 质量为0.5kg的物体对的压力为
由图甲可知，此时，由闭合电路欧姆定律
且
联立解得
[2]由图甲可知，压力变小，阻值变大，故电路中电流变小，两端电压变小，小于2V，故物体进入通道2。
四、解答题（共38分）
13. 如图所示，一粗细均匀且一端密闭的细玻璃管开口向下竖直放置，管内有一段长为的水银柱，水银柱上方封闭了长度为的理想气体，此时封闭在管内的气体处于状态A，温度。先缓慢加热封闭气体使其处于状态B，此时封闭气体长度为。然后保持封闭气体温度不变，将玻璃管缓慢倒置后使气体达到状态C。已知大气压强恒为，求：
（1）判断气体从状态A到状态B的过程是吸热还是放热，并说明理由；
（2）气体处于状态B时的温度；
（3）气体处于状态C时的长度。
【答案】（1）吸热，见解析；（2）；（3）
【解析】（1）根据题意可知，从状态A到状态B，气体温度升高，内能增大，气体体积变大，气体对外做功，由热力学第一定律有
可知
即气体吸热。
（2）根据题意，设玻璃管横截面积为S，由盖吕萨克定律有
得
（3）根据题意，气体处于状态B时，有
得
气体处于状态C时，有
得
由玻意耳定律
得
14. 某生产线上的传送装置如图所示，质量为的零件先从A点由静止释放，通过半径的圆弧轨道，然后进入一段水平轨道，运动了之后，从水平轨道末端C点冲上静止在地面上且表面与水平轨道相切的传送小车，零件与小车相对静止后，小车到达挡板与挡板碰撞后立即停止运动，零件在小车上又滑行了恰好能被挡板处的工人接到，已知小车质量为，小车与地面间摩擦力很小可以忽略，已知零件与水平轨道和传送小车间的动摩擦因数均为，g取，求：
（1）传送小车的长度L；
（2）圆弧轨道的摩擦力对零件做的功。
【答案】（1）3.5m；（2）
【解析】（1）车静止后，零件在车上滑行过程
根据动量守恒和能量守恒定律可知零件在车上相对滑动过程有
解得传送小车的长度
（2）根据动量定理，零件在BC段滑行过程
根据动能定理，在圆弧轨道上下滑
可得圆弧轨道的摩擦力对零件做的功
15. 如图，直角坐标系xOy中，在第一象限内有沿y轴负方向的匀强电场；在第三、第四象限内分别有方向垂直于坐标平面向里和向外的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q（q>0）的粒子从y轴上P点（0、h）以初速度v0垂直于y轴射入电场，再经x轴上的Q点沿与x轴正方向成45°角进入磁场。粒子重力不计。
（1）求匀强电场场强大小E；
（2）要使粒子能够进入第三象限，求第四象限内磁感应强度B的大小范围；
（3）若第四象限内磁感应强度大小为，第三象限内磁感应强度大小为，且第三、第四象限的磁场在y=-L（L>2h）处存在一条与x轴平行的下边界MN（图中未画出），则要使粒子能够垂直边界MN飞出磁场，求L的可能取值。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【分析】（1）在第一象限内，粒子在电场力作用下做类平抛运动
由运动学规律有
，
由牛顿第二定律有：
联立解得
（2）粒子在点的速率
，
可得的距离为
粒子进入第四象限后做匀速圆周运动，如答图所示，轨迹恰与轴相切时，对应恰能够进入第三象限的磁感应强度最大值
由牛顿第二定律有
由几何关系有
联立以上各式解得
故的大小范围为
（3）由洛伦兹力提供向心力可知
粒子在第四、第三象限的轨道半径分别为
，
易知：粒子由点进入第四象限后运动半周进入第三象限，作出粒子在第四、第三象限的可能运动轨迹如答图所示
要让粒子垂直边界飞出磁场，则满足的条件为
结合题意
解得