重庆市万州第二高级中学2023-2024学年高三上学期7月月考物理Word版含解析.docx

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万州二中2023-2024年高三上期7月月考物理试题（满分：100分：考试时间：75分钟）一、单项选择题：本大题共6个小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1.2021年，我国航天事业取得巨大突破，先后两批次将6位航天员送入中国空间站“天和”核心舱进行工作与生活。“天和”核心舱可视为在距离地面高为390km的圆轨道上运行，已知地球半径为6400km。若要计算天和核心舱的运行周期，下列物理量中只需知道（　　）A.万有引力常量B.地球质量C.地球表面重力加速度D.地球同步卫星运行周期【答案】C【解析】【详解】地球半径R，“天和”核心舱距地面的高度为h，由万有引力提供向心力，有解得①又因为物体在地球表面有解得②②代入①中得根据题意，地球半径R=6400km，“天和”核心舱距地面的高度为h=390km已知，所以只要算出地球表面重力加速度g，就可以算出天和核心舱的运行周期。故选C。2.在某次军事演习中，两枚炮弹自山坡底端O点斜向上发射，炮弹分别水平命中山坡上的目标、 ，运动时间分别为、，初速度分别为、。如图所示，已知位于山坡正中间位置，位于山坡顶端，山坡与地面间的夹角为30°，不计空气阻力，则（）A.两枚炮弹飞行时间B.两枚炮弹的发射速度方向相同C.两枚炮弹的发射速度大小之比D.两枚炮弹的发射速度大小之比【答案】B【解析】【详解】A．设山坡顶端距离底端高度为，则则故A错误；B．设山坡底边长为,两炮弹初速度的水平方向分速度分别为和，则则两炮弹初速度的竖直方向分速度分别为和，则 得设初速度、与水平方向夹角分别为和，则得则两枚炮弹的发射速度方向相同。故B正确；CD．根据速度的合成得故CD错误。故选B。3.如图，一正点电荷位于圆锥顶点O，A、B是底面边缘的两个点，C是的中点。下列说法正确的是（　　） A.两点间与两点间的电压满足B.电子从沿直线运动到的过程中，电势能先增加后减少C.欲使电子能沿底面边缘做匀速圆周运动，可加一个垂直底面向上的匀强电场D.欲使电子能沿底面边缘做匀速圆周运动，可在底面下方某处加一个负点电荷【答案】C【解析】【详解】A．根据由于所以由于A和B在同一个等势面上，所以所以有故A错误；B．如图所示，电子从A沿直线运动到B的过程中，电场力先做正功后做负功，即电势能先减少后增加，故B错误；C．依题意，底面边缘圆周上的各点合场强方向应沿半径向外且大小相等，如图所示，加一个强度大小合适、垂直底面向上的匀强电场，可以实现，故C正确；D．依题意，底面边缘圆周上的各点合场强方向应沿半径向外且大小相等，如图所示，在底面下方某处加一个负点电荷，底面边缘圆周上的各点合场强也不可能平行于底面，故D错误。 故选C。4.如图，平面镜MN竖直放置，镜前有一个发光物体S，此平面镜可绕“垂直于纸面的水平轴M”自由旋转，现将平面镜拉离竖直位置一个偏角θ至MN′的位置，释放镜的下端，在平面镜从MN′下摆到MN位置过程中，下列说法正确的是（　　）A.S′的轨迹为圆弧B.S′离轴M越来越近C.S′轨迹对M轴的张角为θD.当θ大于90°时物体将不在此平面镜中成像【答案】A【解析】【详解】根据平面镜成像特点，分别作出平面镜在MN处S的像S′和平面镜在MN′处S的像S″，如图由图可知，S点绕M以SM长为半径转动，所以它的像的轨迹应该是圆弧；由图可知，S′轨迹对M轴的张角大于θ，S′离轴M的距离始终不变；当θ大于90°时物体仍能在此平面镜中成像；A正确，BCD错误。故选A。5.如图所示，在一竖直平面内有一光滑圆轨道，其左侧为一段光滑圆弧，右侧由水平直轨道AB 及倾斜轨道BC连接而成，各连接处均平滑．圆轨道半径为0.2m，轨道AB及倾斜轨道BC长度均为1.0m，倾斜轨道BC与水平面夹角．与圆心等高处D点装有传感器可测得轨道所受压力大小．质量0.1kg的小滑块从弧形轨道离地高H处静止释放，经过D处时压力传感器的示数为8N．小滑块与轨道AB及倾斜轨道BC的摩擦因数均为0.25，运动过程中空气阻力可忽略，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，．下列说法正确的是（）A.小物块经过圆轨道最低点时对轨道的压力为10NB.小物块沿轨道BC上滑的最大高度为C.若小物块的释放高度调整为原来的0.45倍其他条件不变，经过D处时压力传感器的示数为2.5ND.若小物块的释放高度调整为原来的1.5倍其他条件不变，小物块离开斜面到达最高点时的速度为2.4m/s【答案】B【解析】【详解】A．由小物块在点D受力可知当小物块运动到A点时有解得根据小物块在最低点的受力可知解得 故由力的作用是相互的可知，小物块经过圆轨道最低点时对轨道的压力为，A错误；B．由题可知，小物块沿轨道BC上滑的最大高度的过程中有解得小物块沿轨道BC上滑的最大高度为B正确；C．由题可知，从开始位置到D点的过程中有联立解得C错误；D．由题可知解得D错误。故选B。6.如图所示，在足够大的光滑绝缘水平桌面上存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。有三个质量均为m的物块a、b、c（均可视为质点）分别位于桌面上直角三角形的三个顶点处，已知，的长度为L，物块a带正电，电荷量为q，物块b、c不带电。现给物块a方向垂直 边、大小为（未知）的初速度，观察到物块a与物块b恰好能发生碰撞。已知物块a、b、c相互碰撞后粘在一起，且带电荷量保持不变。则下列说法正确的是（　　）。A.物块a的初速度大小B.物块a与物块b碰撞以后整体再运动时间后与物块c发生碰撞C.物块a与物块b碰撞以后整体不可能再与物块c发生碰撞D.物块a从开始运动经过时间可以再回到出发点A【答案】B【解析】【详解】A．由物块a与物块b恰好能发生碰撞，作出物块a的运动轨迹如图所示根据几何关系可知物块a的轨迹半径根据牛顿第二定律可知解得， 故A错误；BC．物块a与物块b碰撞以后，根据动量守恒定律有求得物块a、b碰撞粘在一起后整体做圆周运动的半径为周期为可见物块a、b碰撞粘在一起后，整体再运动时间后与物块c发生碰撞，故B正确，C错误；D．物块a与物块b碰撞粘在一起后，整体与物块c碰撞后的运动周期为物块a从开始运动经过时间后可以再回到出发点A，故D错误。故选B。7.激光制冷技术在很多领域得到了广泛的应用。由分子动理论可知，分子或原子运动越激烈，物体温度越高。激光制冷的原理就是利用大量光子（光子说认为光是一份一份的，每一份为一个光子）阻碍原子运动，使其减速，从而降低物体的温度。如图所示，某时刻一个原子位于Oxyz坐标系的原点，两束完全相同的激光，沿x轴从相反的方向对原子进行照射。根据多普勒效应，当原子迎着光束的方向运动时，其接收到的光的频率会升高。当原子接收到的光的频率等于该原子的固有频率时，原子吸收光子的概率最大。下列说法正确的是（　　） A.为使原子减速，所用激光的频率应等于原子的固有频率B.为使原子减速，所用激光的频率应大于原子的固有频率C.假设原子可以吸收光子，当原子向x轴正向运动时，a激光可使原子减速D.假设原子可以吸收光子，当原子向x轴负向运动时，a激光可使原子减速【答案】D【解析】【详解】设原子动量大小为，激光的光子动量大小为，因为原子动量需要减小为，则根据动量守恒定律可知，为了使原子动量减小，激光的照射方向应与原子的运动方向相反。根据多普勒效应，原子迎着光束的方向运动时，其接收到的光的频率会升高。当原子接收到的光的频率等于该原子的固有频率时，原子吸收光子的概率最大。则所用激光的频率应小于原子的固有频率。故ABC错误，D正确。故选D。二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。每小题有多项符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。8.如图所示，在倾角的光滑固定斜面上固定有一可绕转轴在斜面内自由转动的轻杆，杆的两端分别连接着质量为的小球P和质量为的小球Q，OP的长度，OQ的长度，重力加速度取。现给小球P一个垂直于且与斜面平行的初速度，规定转轴点为零势能点，则此后（）A.系统机械能不变恒为 B.当轻杆转至水平位置时，轻杆对球P弹力的大小为C.当球Q转至最低点时，轻杆对转轴的弹力为零D.当球Q转至最低点时，轻杆对转轴的弹力大小为【答案】AD【解析】【详解】A．两球运动过程中，只有重力做功系统机械能守恒。依题意，两球角速度相同，根据可知二者线速度关系为小球P刚获得速度时，系统的机械能为联立，解得系统机械能不变恒为。故A正确；B．当轻杆转至水平位置时，由机械能守恒，可得又此时轻杆对球P的弹力与重力下滑分力的合力提供向心力，有且联立，解得故B错误；CD．当球Q转至最低点时，有 又由牛顿第二定律，可得，联立，解得所以轻杆对转轴的弹力大小为故C错误；D正确。故选AD。9.如图所示，劲度系数为k的轻质弹簧一端固定在竖直墙壁上，另一端与质量为m的小滑块A相连接，在A的右边靠着另一质量为m的滑块B，A与B不粘连。已知A、B与水平地面的动摩擦因数均为，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。已知弹簧的弹性势能，其中k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量。现将A、B一起由原长O处向左压缩弹簧，当压缩量时将滑块A、B由静止释放，则在A、B以后的运动过程中，下列说法正确的是（　　）A.滑块A、B将在O点右侧分离B.滑块B运动的总位移大小为C.A向右运动的最大位移为D.当A、B都静止时A与B间的距离为【答案】BD 【解析】【详解】A．将滑块A、B由静止释放，两滑块水平方向上受到弹簧的弹力和滑动摩擦力，滑动摩擦力不变，而弹簧的弹力随着压缩量的减小而减小，弹力先大于滑动摩擦力，后小于滑动摩擦力，则两滑块向右先做加速运动后做减速运动。经分析可知两滑块分离时应发生在减速阶段，分离时两滑块的弹力为零，对滑块B有对滑块A有恰好分离时有解得说明两滑块在将在弹簧原长处，即O点分离，选项A错误；B．设两滑块分离时的速度为，根据能量守恒有又解得分离后滑块B做匀减速运动直到停止，设此过程的位移为，则有则滑块B运动的总位移大小为 选项B正确；C．分离后滑块A做减速度运动，向右运动最大位移时速度为0，设此过程的位移为，根据能量守恒有解得则A向右运动的最大位移为选项C错误；D．经分析知A最后静止于弹簧原长处，则当A、B都静止时A与B间的距离选项D正确。故选BD。10.如图，导体框ABCD由竖直导轨AB、CD与5根长度均为的水平导体棒固定连接而成，导体棒间距均为；导体框下方处存在着宽度也为的匀强磁场，磁感应强度大小为2T，方向垂直于导体框所在的竖直平面向外；每根导体棒的电阻均为4Ω，轨道AB、CD的电阻不计。静止释放导体框后，BC恰能匀速进入匀强磁场区域，运动过程中BC始终与磁场边界平行，重力加速度。下列说法正确的是（　　）A.导体框穿过磁场的过程中，BC棒中电流始终沿C到B方向B.导体框质量为0.32kg C.导体框穿过磁场的过程中，通过AD棒的电荷量为0.48CD.导体框穿过磁场的过程中，AD棒产生的焦耳热为0.96J【答案】BD【解析】【详解】A．导体框穿过磁场的过程中，当BC棒在磁场中切割磁感线时，根据右手定则可知，BC棒中电流沿C到B方向；当BC棒离开磁场，上方任意一边在磁场中切割磁感线时，根据右手定则可知，BC棒中电流沿B到C方向；故A错误；B．设BC棒刚进入磁场速度为，则有解得BC棒进入磁场产生的电动势为整个导体框除了其中一边切割磁感线（相当于电源），其余四边为并联关系，则电路总电阻为电路总电流为BC棒恰能匀速进入匀强磁场区域，根据受力平衡可得解得导体框质量为故B正确；C．由题意可知，当其中一边刚离开磁场时，同时上方的一边刚好进入磁场，则导体框穿过磁场的过程中，导体框一直做匀速直线运动，从BC棒刚进入磁场到AD棒刚要进入磁场过程，所用时间为通过AD棒电流为 从AD棒进入磁场到离开磁场所用时间为通过AD棒的电流为则导体框穿过磁场的过程中，通过AD棒的电荷量为故C错误；D．导体框穿过磁场的过程中，AD棒产生的焦耳热为故D正确。故选BD。三、实验题：本大题2小题，共15分。11.学习小组利用如下实验装置研究两小球弹性碰撞过程中的动量守恒。如图所示，斜槽固定在水平桌面上且末端切线水平，距槽末端一定距离的位置固定着一个竖直挡板，A、B两小球直径相同且发生弹性碰撞，不计斜槽转折点的能量损耗和空气阻力，实验步骤如下：①将白纸、复写纸固定在竖直挡板上，用来记录实验中小球与竖直挡板的撞击点；②用水平仪确定竖直挡板上与小球圆心O等高的点并记录为P；③让入射小球A单独从斜槽固定挡板处静止自由释放，记录小球在竖直挡板上的撞击点；④将被碰小球B静止放置在水平轨道的末端，让入射球A再次从斜槽固定挡板处静止释放，A、B两球在斜槽末端碰后均向右水平抛出，记录A、B两小球在竖直挡板上的撞击点；⑤重复③④操作多次，确定两小球各次的平均撞击点Q、M、N；⑥测得、、根据该实验小组的实验，回答下列问题： （1）关于该实验，下列说法正确的是________A.该实验要求斜槽必须尽可能光滑B.该实验无需要求斜槽光滑C.入射小球A的质量应大于被碰小球B的质量D.入射小球A的质量应小于被碰小球B的质量（2）根据实验操作，3个撞击点P、Q、M、中，入射小球A单独释放后在竖直挡板上的撞击点为______点，A、B碰撞后A的撞击点为________点，A、B碰撞后B的撞击点为________点。（3）该实验由于没有天平无法测出小球A、B的质量，实验小组认为只要测出、、，且满足_______（写出、、关系式），则在误差允许范围内，小球A、B发生弹性碰撞过程中的动量守恒。【答案】①.BC##CB②.M③.N④.Q⑤.【解析】【详解】（1）[1]AB．小球做平抛运动，所以要求斜槽轨道末端必须水平，斜槽不必光滑，故A错误，B正确；CD．为了防止入射小球反弹，所以入射小球的质量应大于被碰小球的质量，故C正确，D错误。故选BC。（2）[2][3][4]小球离开斜槽后做平抛运动，竖直方向做自由落体运动，有水平方向做匀速直线运动，有而根据动量守恒有 由因为入射小球的质量大于被碰小球的质量，即，根据之前的解析式，可以推知而小球离开斜槽后做平抛运动，而由题意可知，其小球的水平位移相等，所以水平速度越大，则运动时间越短，其竖直高度越低，所以，入射小球A单独释放其撞击点为M点；A、B碰撞后，A球的撞击点为N点，B球的撞击点为Q点。（3）[5]设OP的距离为x，小球离开斜槽做平抛运动，竖直方向做自由落体，有水平方向做匀速直线运动，有整理有由题意可知，、、整理得又因为动量守恒，所以有又因为是弹性碰撞，所以有以上式子联立，整理有 即12.我国某电动汽车公司发布了刀片电池，该电池采用磷酸铁锂技术，通过结构创新，提高了体积利用率和续航里程，某研究小组对其中一个电池片测量其电动势和内阻。利用现有有限的器材设计了如图1所示的电路（是一个未知阻值的定值电阻），实验步骤如下：（1）闭合开关，调节变阻箱的阻值，记下相应的阻值和电压表的读数，数据如下表：8.310.011.112.514.316.77.06.05.04.03.02.01.00.120.100.090.080.070.06①其中，当取时，电压表的读数如图2所示，可得电压是________②根据表中的数据在图3的坐标中做出相应的图________；（2）对数据处理成表示的功率，用相关函数软件模拟出图，如图4所示： （3）由以上相关数据可以得到定值电阻的阻值为________，该刀片电池的一个电池片的电动势为________，内阻为________。（答案保留一位小数）【答案】①.9.1##9.2##9.3②.③.4.0④.25.0⑤.1.0【解析】【详解】（1）①[1]电压表的读数是9.2V；②[2]根据表中的数据在坐标中做出相应的图像如图（3）[3][4][5]由图1的电路，闭合电路欧姆定律可得转换得由图3可得截距斜率 联立两个算式可以求得根据有最大输出功率的条件可知，当时有最大的输出功率可求得然后可求得四、计算题：本题共3个小题，共41分，请写出必要的文字说明和必需的物理演算过程，只写出最终结果的不得分。13.如图所示，直角为由某种负折射率材料制成的光学元件的横截面，其中为边的两个三等分点，且知边长。所谓“负折射率材料”，即光从真空射到该材料界面发生折射时，入射光线和折射光线分布在法线同一侧，此时折射角取负值，其余光学规律不变。现有一束单色光，从点以入射角射入元件，经元件作用后从边出射，出射光线恰与入射光线平行，光在真空中的传播速度为。（1）求此光学元件对该光束的折射率的大小；（2）若保持入射角不变，将入射点平移至点，请画出光束传播的光路图并求出光束在元件中的传播时间。 【答案】（1）；（2），【解析】【详解】（1）由题意可知，当光束由点以入射时，出射光线与入射光线平行，光路如图所示。由几何关系可知由可得，光学元件相对该光束的折射率为（2）由题意可知，当光线与在界面的点以入射，由折射定律可得光线由沿直线射到界面的点，由几何关系可知大于临界角，光线在界面发生全反射，光线沿直线传播至界面的点。由几何关系及折射定律可知 ，所以，光束的光路图如图所示。且由几何知识易得所以，光在元件中传播时间为14.如图所示，间距为的平行光滑金属导轨水平固定，导轨平面处在竖直向下，磁感应强度大小为的匀强磁场中。导轨左端连接有电容为的平行板电容器，质量为、电阻不可忽略的导体棒垂直导轨放置在导轨上，导轨足够长且电阻不计。求：（1）请画出电容器所带电量与其两极板间电压之间的关系图线，并求出电容器所储存的电能与极板间电压及电容的关系式；（2）某时刻给导体棒一平行于导轨的水平初速度，则最终导体棒的速度为多大。【答案】（1），；（2）【解析】【详解】（1）由电容器电容的定义式，可得 即电容器所带电量与其极板间电压成正比，故关系图线，如下图所示由功能关系及，结合关系图线，可知电容器所储存的电能与其极板间的电压及电容间的关系式为（2）当导体棒获得向右的初速度时，切割磁感线产生动生电动势给电容器充电，设充电电流为，则导体棒所受安培力大小为方向水平向左；在安培力作用下导体棒速度逐渐减小，动生电动势亦随之减小，而电容器则随着带电量的增加极板间的电压逐渐增大。当动生电动势等于电容器两极板间的电压时，电容器不再充电，导体棒随即匀速运动，设此时导体棒的速度为故有对导体棒运用动量定理，可得由可知，联立上述方程，即可解得15.如图所示，有一个区域由两个左右正对着的边长为10R立方体、及它们之间所夹的相距的长方体构成，O是长方体区域的中心点。以O点为坐标原点、水平向右为x轴正方向、竖直向上为y轴正方向、水平向外为z轴正方向建立直角坐标系。右侧立方体区域内存在沿z轴正向匀强磁场，左侧立方体区域内存在沿z轴负方向的匀强磁场，在两立方体之间的区域内存在如图所示的场强大小恒为E0、方向以周期T0变化的匀强电场，此区域的中心点O是一加速器（图中未画出）的出口，向外射出带负电的粒子，其电量为-q、质量为m，初速度方向和初动能Ek可通过加速器调整。已知，匀强磁场的磁感应强度满足 ，匀强电场的变化周期满足，忽略带电粒子在电场中的运动时间。（1）若在0时刻有一带电粒子从O点x轴正向射出，且动能，求带电粒子最终离开此区域前经过的路程s；（2）若在0时刻有一带电粒子从O点x轴正向射出，且，求带电粒子在区域内运动的时间t与T0的比值；（3）若在0时刻有一带电粒子从O点z轴正向射出，且，写出带电粒子在区域内的运动时间t3与T0的比值的表达式及带电粒子最终离开此区域的位置坐标（不需要计算过程）。【答案】（1）；（2）；（3）见解析【解析】【详解】（1）带电粒子在题中区域内的运动轨迹如图所示。带电粒子电场中向x轴正向做匀减速运动，当粒子进入右侧立方体区域时可得在右侧立方体区域，粒子在xy平面内做圆周运动 周期可知经，带电粒子从处再次进入电场。带电粒子在电场中向左做匀减速运动，当粒子进入左侧立方体域时可得在左侧立方体区域，粒子在xy平面内做圆周运动可知经，带电粒子从离开左侧立方体区域。经过的路程（2）带电粒子在电场中向x轴正向做匀减速运动，当粒子进入右侧立方体区域时可得在右侧立方体区域，粒子在xy平面内做圆周运动周期可知经，带电粒子从处再次进入电场。接下来，带电粒子每次进入电场，均先向左做匀减速运动再向右做匀加速运动，粒子进入右侧立方体区域时，动能仍为，半径仍为R。可知带电粒子从 处离开右侧立方体区域，运动轨迹如图所示。带电粒子在区域内运动的时间电粒子在区域内运动的时间t与T0的比值（3）带电粒子在区域内的运动时间t3与T0的比值位置坐标为以下求解过程供参考，不评分：①带电粒子在电场中做类平抛运动，沿x轴负向做初速为0的匀加速直线运动，沿z轴正向做匀速直线运动，进入左侧立方体区域时坐标为②带电粒子在左侧立方体区域内，在垂直z轴的平面内做匀速圆周运动，半径 同时沿z轴正向做匀速直线运动，合运动为螺旋线运动。③当带电粒子再沿z轴正向运动4R时将离开区域，时间满足可验证带电粒子在磁场中运动的路程为粒子运动不到半圈，不会再次进入电场。④可得⑤在垂直z轴的平面内做匀速圆周运动的角度为