湖北省宜昌市协作体2023_2024学年高三物理上学期期中联考试题含解析

这是一份湖北省宜昌市协作体2023_2024学年高三物理上学期期中联考试题含解析，共19页。试卷主要包含了本试卷分选择题和非选择题两部分，答题前，考生务必用直径0，本卷命题范围等内容，欢迎下载使用。
2.答题前，考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。
3.考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效在试题卷、草稿纸上作答无效。
4.本卷命题范围：高考范围。
一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分.在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，第8~10题有多项符合题目要求.每小题全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
1. 中科院合肥物质科学研究院的可控核聚变装置全超导托卡马克（）已实现了可重复的1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒等离子体运行，创造了新的世界纪录．核聚变的核反应方程是否，则下列说法错误的是（）
A. X是中子
B. 这个反应必须在高温下才能进行
C. 是核反应中释放的内能
D. 的比结合能要大于的比结合能
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据质量数守恒和核电荷数守恒可知X的质量数为1，核电荷数为0，则X是中子，故A正确；
B．这个反应是热核反应必须在高温下才能进行，故B正确；
C．17.6MeV是核反应中释放的核能，故C错误；
D．该核聚变释放能量，生成物的原子核更稳定，的比结合能要大于的比结合能，故D正确。
本题选错误选项，故选C。
2. 某学校举行百米赛跑，小明同学运动图像，如图所示，则小明同学加速运动过程中的加速度大小为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】在图像中，图像的面积表示位移，令匀速运动的速度为v，根据图像可知，匀加速与匀速经历的时间分别为
，
令，则有
在匀加速过程有
解得
故选C。
3. 中国北斗卫星导航系统（BDS）是中国自行研制的全球卫星导航系统，是继美国全球定位系统（GPS）、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS）之后第三个成熟的卫星导航系统。该系统包括5颗地球同步卫星和30颗中圆轨道卫星，中圆轨道卫星的轨道半径比同步卫星的小，关于北斗卫星，下列说法中正确的是（ ）
A. 中圆轨道卫星线速度比同步卫星线速度小
B. 中圆轨道卫星的发射速度比同步卫星发射速度小
C. 通过调整，可使同步卫星定点在北京上空
D. 同步卫星的向心加速度比地球赤道上物体随地球自转时向心加速度小
【答案】B
【解析】
【详解】A．根据万有引力提供向心力有
解得
可知轨道半径越小，线速度越大，故A错误；
B．轨道半径越大，需要的发射速度越大，故B正确；
C．同步卫星只能定点在赤道上空，故C错误；
D．同步卫星与赤道上物体随地球自转角速度相同，根据向心加速度与角速度的关系
可知同步卫星向心加速度大于赤道上物体向心加速度，故D错误。
故选B。
4. 小明站在水池边玩激光笔，他用单色光a斜射向水面，其折射光线把水池底的小鹅卵石P照亮，一会儿水池水面上升一些，他换用单色光b沿同一路径斜射向水面，其折射光线恰好也把小鹅卵石P照亮。小鹅卵石P可以看成一个点，则下列说法正确的是（ ）
A. a光的波长比b光长
B. 水对a光的折射率比b光大
C. a光在水中传播速度比b光大
D. 用同一装置做双缝干涉实验，a光的相邻干涉条纹间距比b光大
【答案】B
【解析】
【详解】AB．由题意，画出两次光路图如图所示，由图可见，a、b两种色光在水面入射角相同，a光的折射角小，说明a光的频率大，波长短，水对a光的折射率比b光大，故A错误，B正确；
C．据光速公式
可知，a光在水中传播速度比b光小，故C 错误；
D．据双缝干涉公式
可知，用同一装置做双缝干涉实验，a光的相邻干涉条纹间距比b光小，故D错误。
故选B。
5. 如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为k，原线圈接电压稳定的正弦交变电源，为定值电阻，为滑动变阻器，现移动滑片P，则滑动变阻器两端的电压变化量和流过的电流变化量的比值为（）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】根据变压器的原理
，
有
，
在原线圈电路中
定值
则
，，
且
于是有
故选D。
6. 如图所示，用长为L的细线悬挂于O点的小球处于静止状态，质量为m的子弹以速度v0水平射入小球，子弹穿过小球后的速度为，子弹穿过小球后瞬间细线上的张力是子弹射入小球前细线张力的1.5倍，子弹穿过小球时间极短，重力加速度为g，不考虑小球质量变化，则小球的质量为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】子弹穿过小球过程中，子弹和小球水平动量守恒，设穿过瞬间小球的速度为v，则
解得
对小球由牛顿第二定律
其中
代入解得
A正确。
故选A。
7. 图中所示虚线1、2、3、4为静电场的等势面，相邻的等势面之间的电势差相等，其中等势面3的电势为0。一个电子在运动中仅受静电力的作用，经过a、b点的动能分别为和，则下列说法正确的是（）
A. 电子一定是从a点运动到b点
B. 等势面1的电势为
C. 电子在等势面2上的电势能为
D. 电子的电势能为时，它的动能为
【答案】D
【解析】
【详解】A．电子不一定是从a点运动到b点，故A错误；
B．若电子从a点运动到b点，根据动能定理，电场力做正功为
得
即
可见相邻的等势面之间的电势差为，因为
所以
故B错误；
C．由上述知
所以电子在等势面2上电势能为
故C错误；
D．电子在等势面1上的电势能为
电子运动中动能和电势能之和不变，为
所以电子的电势能为时，它的动能为
故D正确。
故选D。
8. 在某水平均匀介质中建立如图所示的三维直角坐标系，xOy平面水平。在x轴上的两个波源、的x坐标分别为、，时刻、同时开始振动，的振动方程为，的振动方程为，振动形成的波传播速度为2m/s，y轴上P点的y坐标为，取，则下列说法正确的是（ ）
A. P点的起振方向沿z轴正向
B. 当振动形成的波传到P点时，P点在平衡位置沿z轴负向运动
C. 两列波在P点叠加后，P点离开平衡位置的最大位移为18cm
D. y轴上，坐标原点O和P点间，只有一个振动加强点
【答案】BD
【解析】
【详解】A．振动形成的波先传播到P点，因此质点P的起振方向与相同，即沿z轴负方向，A错误；
B．点到P点距离为，点到P点距离为，波的周期为
两列波在同一种介质中传播速度相同，的波传播到P点用时
的波传播到P点用时
可见当的波传到P点时，P点已经完成3个全振动，在平衡位置沿z轴负向运动，B正确；
C．波长为
两波源到P点的路程差为3m，为波长的3倍，由于两波源起振方向相反，因此P点是振动减弱点，P点离开平衡位置的最大位移为2cm，C错误；
D．坐标原点O与、的路程差为，因此y轴上，坐标原点O和P点间，到、的路程差为3.5m处为振动加强点，D正确。
故选BD。
9. 如图所示，两平行倾斜导轨与水平导轨平滑连接，倾斜导轨光滑、水平导轨粗糙，导轨电阻不计。质量为的金属棒静止在离倾斜导轨底端足够远的水平导轨上，棒与导轨垂直，水平导轨处在方向竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度。质量为的金属棒与距水平导轨高为处由静止释放。已知两金属棒的电阻均为，两导体棒与水平导轨的动摩擦因数均为，导轨宽度为，重力加速度为，则下列说法正确的是（ ）
A. 金属棒沿斜导轨下滑过程机械能守恒
B. 金属棒下滑过程，因回路面积变小，故磁通量变小
C. 金属棒进入水平导轨后，金属棒做加速度减小的加速运动
D. 金属棒整个运动过程中，两金属棒产生的焦耳热小于
【答案】AD
【解析】
【详解】A．金属棒沿斜导轨下滑过程，只有重力做功，故机械能守恒，故选项A正确；
B．金属棒下滑过程，因磁场所在面积不变，故磁通量不变，故选项B错误；
C．金属棒下滑到底端过程，有：
又
假设棒不动
故假设成立，棒保持静止，因此C错误；
D．金属棒初始时的机械能
因金属棒进入水平轨道后受摩擦力作用，故两棒产生的焦耳热小于，故选项D正确。
故选AD。
10. 如图甲所示，质量为的物块放在静止于粗糙水平面上的长木板上，从时刻起物块受到水平向右的外力，此外力变化规律如图乙所示，物块与长木板之间的摩擦力随时间变化的规律如图丙所示，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则下列说法正确的是（）
A. 物块与长木板之间的动摩擦因数为0.1B. 长木板的质量为
C. 时，物块的速度大小为D. 长木板与地面之间的动摩擦因数为0.05
【答案】AD
【解析】
【详解】A．由图乙可知拉力F的大小与时间成正比，由图丙可知，内物块与长木板之间的摩擦力与拉力F等大，可知物块、长木板和地面保持相对静止；物块与长木板相对静止，相对地面加速运动；以后物块与长木板间相对滑动，由最大静摩擦力等于滑动摩擦力，设物块与长木板之间的动摩擦因数为，可得
解得物块与长木板之间的动摩擦因数为
故A正确；
BD．设长木板的质量为，长木板与地面间动摩擦因素为；当时长木板与地面间开始相对滑动，此时拉力F的大小为
由于最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则
当时，物块与长木板相对静止，长木板达到最大加速度
当时，拉力F的大小为
对物块由牛顿第二定律得
解得
，，
故B错误，D正确；
C．力-时间图像中，图线与坐标轴围成的面积表示冲量，由图可知内力F的冲量大小为
物块与长木板之间的摩擦力f的冲量大小为
内对物块由动量定理可得
解得时，物块的速度大小为
故C错误。
故选AD。
二、非选择题：本题共5小题，共60分。
11. 某同学用如图甲所示装置验证动量定理.斜面体固定在桌面上，装有遮光条的滑块质量为M，重力加速度为g。
（1）实验前先用游标卡尺测量遮光条宽度，读数如图乙所示，则遮光条的宽度__________；
（2）绕过定滑轮的细线连接着滑块和装有砂的砂桶，牵引滑块的细线与斜面平行，改变砂桶中砂的质量，向下轻推物块，直到滑块通过两光电门时间相等，测量并记录这时砂和砂桶的质量m，不悬挂细线和砂桶，由静止释放滑块，则滑块沿斜面向下运动的合外力等于__________；若滑块通过光电门1、2时遮光条遮光时间分别为、，两光电门间的距离为x，则物块从光电门1运动到光电门2所用的时间__________；
（3）滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，如果表达式__________成立，则动量定理得到验证.
【答案】 ①. 4.7 ②. ③. ④.
【解析】
【详解】（1）[1]根据游标卡尺的读数规律，该读数为
（2）[2] 悬挂细线和砂桶，滑块受力平衡，不悬挂细线和砂桶，相当于撤去滑块受到的一个沿斜面向上的拉力mg，则滑块沿斜面向下运动的合外力等于；
[3]滑块做匀加速直线运动，根据运动学公式有
解得
（3）[4]如果有
实验中
整理得表达式
则动量定理得到验证。
12. 要测量两节干电池的总电动势和内阻，实验小组成员根据实验室提供的器材设计了如图甲所示电路。电路中电压表的量程为3V，内阻较大，电阻箱R（0~999.99Ω），毫安表量程为0~100，内阻为。
（1）图甲中用定值电阻将毫安表改装成量程为0~0.6A的电流表，则__________Ω；请用笔画线代替导线将实物图乙连接完整。（ ）
（2）将电阻箱接入电路的电阻调到较大，闭合电键后调节电阻箱，测得多组电压表和毫安表的示数U、I，作出图像，得到图像与纵轴的截距为b，图像的斜率为k，则电池的电动势__________V，内阻__________Ω。（结果均用已知量和测量量的符号表示）
（3）若实验过程小组成员也记录了每次调节后电阻箱的阻值，根据多组U、R值，作出图像，根据图像的截距和斜率也可以求得电源的电动势，这样测得的电动势__________（填“大于”“小于”或“等于”）电源的实际电动势。
【答案】 ①. 2 ②. 图见解析 ③. b ④. ⑤. 小于
【解析】
【详解】（1）[1]改装之后满偏电流为
解得
[2]实物连接如图所示
（2）[3][4]根据闭合电路欧姆定律
即
根据题意有
解得
（3）[5]由
得
作出也可以求得电源的电动势和内阻，但由于电压表分流，使测得的电动势和内阻均偏小。
13. 导热性能良好的汽缸内壁顶部有一固定卡环，卡环到汽缸底部高度为20，一个质量为1的活塞将汽缸内气体封闭，汽缸内壁光滑，活塞与汽缸内壁气密性良好，静止时，活塞与卡环接触，已知大气压强为，环境温度为300K，当环境温度降为280K时，卡环对活塞的压力刚好为零，重力加速度取10，活塞的截面积为5，不计活塞的厚度，求：
（1）开始时，卡环对活塞的压力；
（2）当环境温度为280K时，在活塞上放一个质量为2的重物，当活塞重新稳定时，活塞离缸底的距离。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）设开始时缸内气体压强为，当环境温度降为280K时，缸内气体的压强
气体发生等容变化，则
解得
开始时
解得
（2）在活塞上加上重物后，最后稳定时，缸内气体的压强
发生等温变化，则
解得
14. 如图所示，一个质量为的小球悬挂在长的细线下端。左侧有一竖直放置的圆管轨道，轨道半径，为其竖直直径，，B点到D点的竖直距离。现让小球从与竖直方向成角的A点由静止释放，小球运动到悬挂点正下方B点时绳子刚好断开，接着小球从B点飞出后刚好由D点切线进入圆管轨道，而且小球运动到圆管轨道的最高点F时和管道内外壁均无弹力作用。g取10，，，不计空气阻力，求：
（1）小球在B点速度大小；
（2）细线与竖直方向的夹角；
（3）在圆管轨道间运动时，小球克服摩擦力所做的功。
【答案】（1）；（2）；（3）0.4J
【解析】
【详解】（1）小球从B点到D点做平抛运动，运动轨迹如图所示
设落到D点时其竖直方向分速度为，则
解得
而
水平分速度和大小相等，解得
（2）小球从A点运动B点，由动能定理有
代入数据解得
故
（3）小球在F点和轨道间无弹力，有
解得
因
，
故
所以小球从D点到F点由动能定理得
代入数据解得
因此，小球克服摩擦力所做功为0.4J。
15. 如图甲所示，在半径为R的圆形区域内有垂直于坐标平面向外的匀强磁场I，圆心的坐标为（0，R），在x轴下方有垂直于坐标平面向里的匀强磁场II，P、Q为长2R的平行板，Q板在x轴负半轴上，两板间的距离为2R，在两板间加上如图乙所示的电压，在两板的左侧有一粒子源，从时刻开始沿两板中线发射质量为m、电荷量为q的带正电粒子，粒子初速度为，长为2R的接收器ab水平放置在x轴正半轴上，a端离O点距离为R，在时刻从粒子源射出的粒子经磁场I偏转后从O点沿y轴负方向进入磁场II，此粒子刚好打在接收器上的b点，所有粒子均能从两板间射出，不计粒子重力和粒子间相互作用，求：
（1）粒子在两板间运动的最大侧移；
（2）匀强磁场I、II的磁感应强度和的大小；
（3）当时，接收器ab上有粒子打到区域的长度。
【答案】（1）；（2），；（3）
【解析】
【详解】（1）粒子穿过磁场的时间
因此粒子从时刻进入电场的粒子侧移最大
粒子在电场中加速度
最大侧移
（2）所有粒子射出电场时，沿电场方向的速度变化量为零，因此所有粒子射出电场时速度大小为，方向均沿x轴正向。
在时刻从粒子源射出的粒子恰好从两板间中线上出电场，沿半径方向射入磁场I，此粒子从O点进入磁场II，则粒子在磁场I中做圆周运动的半径
根据牛顿第二定律
解得
根据题意可知，粒子在磁场II中做圆周运动的半径为
根据牛顿第二定律
解得
（3）当时，粒子在电场中的最大侧移为
由于所有粒子在磁场I中做圆周运动的半径均等于R，因此所有粒子经磁场I偏转后均从O点进入磁场II。
在电场中向上侧移为R的粒子进入磁场I偏转后轨迹和在电场中向下侧移为R的粒子进入磁场I偏转后轨迹如图所示。根据几何关系可知，两粒子进磁场II时的速度方向与y轴负方向的夹角均为，两粒子打在粒子接收器上的位置相同，该点是离O点最近的点，离O点的距离
因此，接收器ab上有粒子打到区域长度