重庆市名校联盟2023-2024学年高三下学期第一次联考物理试题（解析版+原卷版）

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注意事项：
1．答题前，考生先将自己的姓名、准考证号码填写清楚，并认真核对条形码上的姓名、准考证号、座位号及科类名称。
2．请将准考证条形码粘贴在右侧的[考生条形码粘贴处]的方框内。
3．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须用0.5毫米黑色字迹的签字笔填写，字体工整、
笔迹清楚。
4．请按题号顺序在各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效，在草稿纸、试题卷上答题无效。
5．保持答题卡面清洁，不要折叠、不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、刮纸刀。
一、单项选择题：本大题共7小题，每小题4分，共28分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1. 如图所示，a、b是某一电场线中的两点，由图可知（ ）
A. a点场强小于b点的场强
B. a点电势低于b点的电势
C. 负试探电荷在a点电势能小于b点的电势能
D. 试探电荷放在a点所受电场力大于放在b点所受电场力
【答案】B
【解析】
【详解】AD．由于只有一条电场线，无法比较，a、b两点的电场强度，同样无法比较试探电荷放在a点所受电场力与放在b点所受电场力大小，故AD错误；
BC．根据沿电场线方向电势逐渐降低由图可知，a点电势低于b点的电势，由可知，负试探电荷在a点的电势能大于b点的电势能，故C错误，B正确。
故选B。
2. 下列有关力的说法，正确的是（ ）
A. 物体运动状态发生变化，则物体所受的合力也一定发生变化
B. 摩擦力的大小总是与接触面间的压力成正比
C. 桌面上的书本受到向上的支持力，是因为桌面发生了形变
D. 电荷在电场中一定受到电场力，电荷在磁场中也一定受到洛伦兹力
【答案】C
【解析】
【详解】A．物体运动状态发生变化，说明物体所受合力不为零。故A错误；
B．滑动摩擦力的大小总是与接触面间的压力成正比，静摩擦力大小一般与正压力大小无关。故B错误；
C．桌面上的书本受到向上的支持力，是因为桌面发生了形变。故C正确；
D．电荷在电场中一定受到电场力，电荷在磁场中不一定受到洛伦兹力，比如电荷沿磁场方向运动时，不受洛伦兹力作用。故D错误。
故选C。
3. 重庆永川“渝西之眼”摩天轮游玩项目已正式运营，该摩天轮圆盘直径约80m，在竖直面内匀速转动一周大约需要18分钟，如图为该摩天轮简化示意图。若座舱可视为质点，在摩天轮匀速运行时，则（ ）
A. 座舱的线速度约为
B. 座舱的角速度约为
C. 座舱所受的合力保持不变
D. 座舱在最高点处于超重状态
【答案】A
【解析】
【详解】A．座舱的线速度约为
选项A正确；
B．座舱的角速度约为
选项B错误；
C．座舱做匀速圆周运动，则所受的合力大小保持不变，方向指向圆心，不断变化，选项C错误；
D．座舱在最高点加速度向下，处于失重状态，选项D错误。
故选A。
4. 如图甲所示，轻质弹簧竖直放置，下端固定在水平地面上，上端连接一质量为m物块，物块在竖直向下的压力F的作用下保持静止。时，撤去压力F，物块在竖直方向做简谐振动，取竖直向上为正方向，弹簧振子的振动图像如图甲、乙所示。弹簧的劲度系数为k，重力加速度为g，。以下说法正确的是（ ）
A. 弹簧振子的振幅为
B. 弹簧振子的频率为2.5Hz
C. 时，物块的加速度最大
D. 到的时间内，物块加速度和速度方向相同
【答案】D
【解析】
【详解】A．物体在振动过程中回复力为零的位置为平衡位置，由题知，在平衡位置弹簧弹力等于物块重力，则弹簧回复力为，弹簧振子的振幅为
代入得
A错误；
B．由弹簧振子的振动图像知周期为，弹簧振子的频率为
B错误；
C．时，物块处于平衡位置，物块的回复力最小，速度最大，故物块的加速度最小。C错误；
D．到的时间内，物块由最远位置到平衡位置，速度由0变化到最大，速度方向指向平衡位置，回复力指向平衡位置，故物块加速度和速度方向相同，D正确；
故选D。
5. 如图甲所示，倾角为的斜面固定在水平地面上，一木块以一定的初速度从斜面底端开始上滑。若斜面足够长，上滑过程中木块的机械能和动能随位移变化的关系图线如图乙所示，，，则下列说法正确是（ ）
A. 木块的重力大小为
B. 木块受到的摩擦力大小为
C. 木块与斜面间的动摩擦因数为
D. 木块上滑过程中，重力势能增加了
【答案】A
【解析】
【详解】D．上滑过程中，摩擦力对木块做负功，木块的机械能要减少，由图乙可知物块的机械能减少了
动能减少了
所以木块的重力势能增加了
故D错误；
B．设木块质量为，由图乙可知木块上滑的距离为，则有
则木块受到的摩擦力大小为
故B错误；
A．木块上滑过程中，重力做负功，木块的动能转化为重力势能，则有
则木块的重力大小为
故A正确；
C．木块与斜面间的动摩擦因数为
故C错误。
故选A。
6. 如图所示，ABCD为半圆柱体玻璃的横截面，O为圆心，CD为直径，E为直径上一点。一束由a、b两种光组成的复色光从真空中由E点射入玻璃，a光传播至A点，b光传播至B点。所有光线与半圆面平行，，，，，，则下列说法正确的是（ ）
A. b光传播到B点会发生全反射
B. a光在玻璃中的传播速度小于b光
C. 同一障碍物，a光的衍射现象比b光明显
D. a光沿EA传播的时间等于b光沿EB传播的时间
【答案】B
【解析】
【详解】A．如图所示
由图可知b光在B点的入射角小于在E点的折射角，则b光传播到B点不会发生全反射，故A错误；
B．由光路图可知，在E点入射时，a、b两光的入射角相同，a光的折射角小于b光的折射角，根据折射定律可知，a光的折射率大于b光的折射率，根据
可知a光在玻璃中的传播速度小于b光，故B正确；
C．由于a光的折射率大于b光的折射率，则a光的频率大于b光的频率，a光的波长小于b光的波长，同一障碍物，b光的衍射现象比a光明显，故C错误；
D．设a、b两光在E点的入射角为，则有
，
a、b两光在玻璃中的传播速度分别为
，
a光沿EA传播的时间和b光沿EB传播的时间分别为
，
由图中三角形，根据正弦定理可得
联立可得
故D错误。
故选B。
7. 如图甲，足够长木板静置于水平地面上，木板右端放置一小物块。在时刻对木板施加一水平向右的恒定拉力F，作用1s后撤去F，此后木板运动的图像如图乙。物块的质量，木板的质量，物块与木板间及木板与地面间均有摩擦，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取，下列说法正确的是（ ）
A. 撤去F时，物块的速度达到最大值
B. 物块与木板、木板与地面间的动摩擦因数均为
C. 拉力F的大小为36N
D. 木板全过程运动的距离为7.5m
【答案】C
【解析】
【详解】A．由图像可知，在t=1.5s时木板的加速度发生了变化，说明物块对木板的摩擦力方向发生了变化，则此时物块的速度达到最大值，选项A错误；
B．在1~1.5s内木板的加速度为
由牛顿第二定律
解得
选项B错误；
C．在0~1s的时间内木板的加速度为
由牛顿第二定律
解得
F=36N
选项C正确；
D．在1.5s后对木板由牛顿第二定律
可得木板的加速度为
结合图像的面积等于位移可知，木板全过程运动的距离为
选项D错误。
故选C。
二、多项选择题：本大题共3小题，每小题5分，共15分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8. 2023年8月25日，“中国环流三号”托卡马克装置首次实现100万安培等离子体电流下的高约束模式运行，是我国核能开发进程中的重要里程碑。该模式下的核反应方程之一为，反应中释放出光子，下列说法正确的是（ ）
A. 该核反应属于裂变反应
B. 该核反应方程中的X为质子
C. 的比结合能大于的比结合能
D. 光子的静止质量为0，所以它的动量也为0
【答案】BC
【解析】
【详解】AC．该反应是核聚变反应并释放出大量的能量，由比结合能小的方向比结合能大的方向进行，则的比结合能大于的比结合能，故A错误，C正确；
B．由电荷数守恒和质量数守恒可知，该核反应方程中的X的电荷数为1，质量数为1，则X为质子，故B正确；
D．由康普顿效应可知，光子的动量不为0，故D错误。
故选BC。
9. 如图所示，一倒扣着的凹槽静止在足够长的水平地面上，在时，一可视为质点的小物块距离凹槽右侧0.5m处，以的初速度在凹槽内向右运动，凹槽与物块的质量均为0.2kg，与地面间的动摩擦因数均为0.1，物块与凹槽发生多次碰撞，且每次碰撞都为弹性正碰，碰撞时间极短可忽略不计，重力加速度g取，则以下说法正确的是（ ）
A. 第一次碰撞后，物块速度变为零
B. 经过后，凹槽和物块均静止
C. 第一次碰撞后，凹槽的动量为
D. 每一次碰撞，物块对凹槽的冲量都不相同
【答案】ABD
【解析】
【详解】AC．设第一次碰撞前瞬间物块的速度为，碰撞前对木块由动能定理有
其中
，，
解得
碰撞后瞬间物块的速度为，凹槽的速度为，碰撞瞬间动量守恒，机械能守恒，则有
联立解得
，
可知，碰撞后二者交换速度，此时凹槽的动量
故A正确，C错误；
B．由于每次碰撞物块与凹槽都会交换速度，且二者速度相同，可将二者的运动看成“接力”运动，二者在运动过程中，水平方向只受摩擦力，则根据动量定理有
当时可解得
由此可知，经过后，凹槽和物块均静止，故B正确；
D．物块对凹槽的冲量等于凹槽动量的变化量，由于每次碰撞前对物块和凹槽而言都要克服摩擦力做功，因此每次碰撞前物块或凹槽的速度均要减小，由此可知每一次碰撞，物块对凹槽的冲量都不相同，故D正确。
故选ABD。
10. 光滑绝缘水平桌面上有一个可视为质点的带正电小球，桌面右侧为由有界匀强电场和有界匀强磁场组成的复合场，复合场的下边界是水平面，到桌面的距离为h，复合场水平距离未知。电场强度为E、方向竖直向上，磁感应强度为B、方向垂直纸面向外，重力加速度为g，带电小球的比荷为。如图所示，现给小球一个向右的初速度，使之离开桌面边缘立刻进入复合场运动，已知小球从下边界的中点射出时的速度方向与下边界的夹角为，，下列说法正确的是（ ）
A. 小球的初速度为或
B. 小球在复合场中运动的位移可能是4h
C. 小球在复合场中运动的加速度可能是
D. 若小球一定不从复合场的下边界射出，则初速度应大于或小于
【答案】ACD
【解析】
【详解】A．根据题意可知带电小球的比荷为是
则有
Eq=mg
则小球所受的合力为洛伦兹力，所以小球在复合场中做匀速圆周运动，射出时的速度方向与下边界的夹角为，则小球运动情况有两种，轨迹如下图所示
则
或者
解得
或者
根据
可得
可得
或者
选项A正确；
B．小球在复合场中运动的位移可能是
或者
选项B错误；
C．小球在复合场中运动的加速度可能是
或者
选项C正确；
D．若小球一定不从复合场的下边界左侧射出，则
可知
当粒子以半径R2从中点射出复合场时，此时复合场的长度为
若从复合场右下边缘射出，则
解得
可得小球一定不从复合场的下边界射出则
解得初速度
若小球一定不从复合场的下边界射出，则初速度应大于或小于，选项D正确。
故选ACD。
三、实验题：本大题共2小题，11题6分，12题9分，共15分。
11. 某同学利用如图甲所示的气垫导轨装置验证系统机械能守恒，在气垫导轨上安装了两个光电门1、2，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过定滑轮与钩码相连。
（1）用游标卡尺测出遮光条宽度______mm。
（2）调整气垫导轨水平后，挂上细线和钩码进行实验，测出光电门1、2间的距离L。遮光条的宽度d，滑块和遮光条的总质量M，钩码质量m。由数字计时器读出遮光条通过光电门1、2的时间、，则遮光条通过光电门2时的瞬时速度的表达式_______；验证系统机械能守恒定律成立的表达式是______（用题中的字母表示，当地重力加速度为g）。
【答案】11. 3.8
12. ①. ②.
【解析】
【小问1详解】
[1]遮光条宽度
【小问2详解】
[2]遮光条通过光电门2时的瞬时速度的表达式
[3]遮光条通过光电门1时的瞬时速度的表达式
遮光条通过光电门1、2时动能增加量
钩码重力势能减小量
根据机械能守恒
即
12. 为了提高水果筛选的效率，小明同学设计了一款自动分拣装置，电路图如图甲所示。该装置的托盘秤压在以为转动轴的杠杆上，杠杆左端压在压力传感器R上，R的阻值随压力变化的曲线如图乙所示。当质量等于分拣标准（0.12kg）的苹果经过托盘秤时，杠杆对R的压力为1N，调节可调电阻，使它两端电压恰好能使放大电路中的电磁铁吸动分拣开关的衔铁，此电压叫做放大电路的激励电压。放大电路中有保持电路，能够确保苹果在衔铁上运动时，电磁铁始能吸住衔铁的状态。电源电动势为9V，内阻不计，激励电压为3V。
（1）当0.12kg的苹果通过托盘秤时，电流表的示数为______A，此时的阻值等于______kΩ。
（2）自动分拣装置正常工作时，通过通道B的苹果质量______0.12kg（选填“大于”“小于”或者“等于”）。
（3）已知压力传感器受到的压力与苹果的质量成正比。若要将分拣标准提高到0.432kg，仅将的阻值调为______kΩ即可实现。
【答案】（1） ①. ②.
（2）大于 （3）
【解析】
【小问1详解】
[1]当0.12kg的苹果通过托盘秤时，杠杆对R的压力为1N，由乙图可知此时，根据闭合电路欧姆定律可得
求得
[2]此时电阻的激励电压为3V，根据欧姆定律可得
【小问2详解】
大于0.12kg的苹果通过托盘秤时，两端的电压达到放大电路的激励电压，使放大电路中的电磁铁吸动分拣开关的衔铁，苹果进入下面的通道B。
【小问3详解】
压力传感器受到的压力与苹果的质量成正比
求得
此时对应的电阻为
根据闭合电路欧姆定律可得
代入数据求得
四、计算题：本大题共3小题，共42分。
13. 某同学学完《万有引力与宇宙航行》知识后，对宇宙的知识产生了极大的好奇心。已知引力常量G，忽略星球自转。
（1）若该同学在地球表面以初速度竖直上抛一物体，忽略空气阻力，测得上升的最大高度为H，设地球是质量分布均匀的半径为R的球体，推导地球质量M的表达式。
（2）若该同学查找资料，发现靠近火星表面做圆周运动的卫星的周期为T，火星的密度为，推导的表达式。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）设地球表面的重力加速度为，根据题意有
解得
物体在地球表面有
联立解得地球的质量为
（2）若该同学查找资料，发现靠近火星表面做圆周运动的卫星的周期为T，火星的密度为，设火星的质量为，火星的半径为，卫星绕火星做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力可得
又
联立可得
14. 如图所示，平面直角坐标系xOy中第三象限存在沿x轴正方向的匀强电场E，第一、二、四象限内存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从S点（-l，-l）由静止释放，然后进入磁场区域运动，恰好过x轴上P点（l，0），不计粒子重力。
（1）求匀强磁场的磁感应强度大小B；
（2）粒子释放开始计时，求粒子第1次到达y轴正半轴的时间；
（3）粒子第3次过y轴时的坐标。
【答案】（1）；（2）；（3）（0，-2l）
【解析】
【详解】（1）带正电粒子从S点（-l，-l）由静止释放，则在电场中做匀加速直线运动，从（0，-l）位置进入磁场区域运动，恰好过x轴上P点（l，0），如图所示
根据洛伦兹力提供向心力
在电场中有
联立解得
（2）粒子在电场中做匀加速直线运动，则有
粒子第1次到达y轴正半轴时，在磁场中运动半周，则运动时间为
则总时间为
（3）粒子从（-l，0）位置进入第三象限的电场，则当粒子第3次过y轴时，如图所示
粒子做类平抛运动，则有
解得
即粒子第3次过y轴时的坐标（0，-2l）。
15. 如图所示，足够长的两平行光滑金属导轨固定在水平面上，导轨间距为，导轨水平部分的矩形区域abcd有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为，导轨水平部分的左侧固定了一轻质绝缘弹簧，右侧和一光滑圆弧轨道平滑连接，圆弧轨道半径，圆心角，在圆弧上端有两弹性挡板C和（碰撞时无能量损失）。质量为、电阻的金属棒P把轻质弹簧压缩，使弹簧的弹性势能，P离开弹簧后进入磁场区域，再与磁场右侧的另一根质量为、电阻的静置在导轨上的金属棒Q发生弹性碰撞，碰后Q恰好能上升到C和处。重力加速度取，感应电流产生的磁场及导轨的电阻忽略不计，两根金属棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好。
（1）求P刚进入磁场时电流的大小；
（2）求矩形磁场沿导轨方向的长度是多少；
（3）若Q从右侧圆弧滑下时，P已从磁场中滑出，求从P开始运动到PQ第二次碰撞时，P棒上产生的焦耳热。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）根据机械能守恒
解得P刚进入磁场时速度
P刚进入磁场时，感应电动势为
P刚进入磁场时电流的大小
（2）设Q在C点速度为，根据牛顿第二定律
Q从B点到C点，根据动能定理得
解得
P第一次通过磁场后与Q发生弹性碰撞，由动量守恒、机械能守恒得
解得
，
对于P第一次通过磁场过程，以向右为正方向，根据动量定理得
其中
解得矩形磁场沿导轨方向长度为
（3）P第二次通过磁场过程，以向左为正方向，根据动量定理得
其中
解得
Q第一次通过磁场过程，以向左为正方向，根据动量定理得
其中
解得
从P开始运动到PQ第二次碰撞时，根据能量守恒有
P棒上产生焦耳热为