湖南师范大学附属中学2022-2023学年高三上学期月考物理试卷（一）（Word版附答案）

湖南师大附中2023届高三年级月考试卷（一）物理本试题卷分第I卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，共9页。时量75分钟，满分100分。第I卷一、单项选择题：本题共6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。★1．一个静止的放射性原子核处于匀强磁场中，由于发生了衰变而在磁场中形成如图所示的两个圆形径迹，两圆半径之比为1：16，下列判断中正确的是A．反冲核在小圆上顺时针运动B．该原子核发生了α衰变C．原来静止的核，其原子序数为16D．让放射性原子核和反冲核均在磁场中做圆周运动，二者周期不同★2．如图所示，为等量异种点电荷连线的中垂线，为中垂线上的一点，分别为的中点，若取无穷远处的电势为零，则下列判断正确的是A．两点的电场强度相同B．两点的电势相等C．若将一负试探电荷由点移到点，电场力做正功D．若将一负试探电荷由无穷远处移到点，电势能一定减小★3．如图所示，光滑的水平地面上有三块木块质量均为之间用轻质细绳连接。现用一水平恒力作用在上，三者开始一起做匀加速运动，运动过程中把一块橡皮泥粘在某一木块上面，系统仍加速运动，且始终没有相对滑动。则在粘上橡皮泥并达到稳定后，下列说法错误的是A．无论粘在哪块木块上面，系统的加速度一定减小 B．若粘在木块上面，绳的张力减小，间摩擦力不变C．若粘在木块上面，绳的张力和间摩擦力一定都减小D．若粘在木块上面，绳的张力和间摩擦力一定都增大4．如图所示，轻杆长，在杆两端分别固定质量分别为和的球和，光滑水平转轴穿过杆上距球为处的点，外界给系统一定能量后，杆和球在竖直平面内转动，球运动到最高点时，杆对球恰好无作用力。忽略空气阻力，重力加速度为，则A．球在最高点时，球的速度为零B．球在最高点时，球的速度大小为C．只有在最高点时，水平转轴对杆的作用力为D．无论在任何位置，水平转轴对杆的作用力都为5．如图所示，两个可视为质点的、相同的木块甲和乙放在转盘上，两者用长为的不计伸长的细绳连接（细绳能够承受足够大的拉力），木块与转盘的最大静摩擦力均为各自重力的倍，连线过圆心，甲到圆心距离，乙到圆心距离，且，水平圆盘可绕过圆心的竖直轴转动，两物体随圆盘一起以角速度转动，当从0开始缓慢增加时，甲、乙与转盘始终保持相对静止，则下列说法错误的是（已知重力加速度为A．当时，乙的静摩擦力恰为最大值B．取不同的值时，甲、乙所受静摩擦力都指向圆心C．取不同值时，乙所受静摩擦力始终指向圆心；甲所受静摩擦力可能指向圆心，也可能背向圆心D．如果时，两物体将相对圆盘发生滑动6．用特高压实现远距离输电。在远距离输电中，输电线电阻不可忽略，如图，水电站输出电压稳定的正弦交流电，升至特高压后向湖南供电，输送的总功率为 。用户端理想变压器原副线圈匝数分别为为输电线总电阻，为不断电用户电阻（可视为定值电阻），为可变用户电阻（可视为可变电阻）。当可变电阻减小时，电压表和电流表示数变化的绝对值分别为，电压表和电流表均为理想电表，下列说法正确的是A．B．C．对于原线圈回路，虚线框所圈部分的等效电阻为D．输电线路上损耗的功率为二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，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。★7．光纤通信采用的光导纤维由内芯和外套组成，长为，其侧截面如图所示，一复色光以一定的入射角从轴心射入光导纤维后分为两束单色光，已知内芯材料对光的折射率为，真空中的光速为。下列说法正确的是A．在内芯介质中单色光的传播速度比单色光大B．入射角由0°逐渐增大时，单色光全反射现象先消失C．从空气射入光导纤维，单色光的波长都变长D．若入射角时，单色光在内芯和外套界面都发生全反射，则单色光在介质中传播的时间为★8．如图所示，地球和月球组成“地月双星系统”，两者绕共同的圆心点（图中未画出）做周期相同的圆周运动。数学家拉格朗日发现，处在如图所示拉格朗日点的航天器在地球和月球引力的共同作用下可以绕“地月双星系 统”的圆心点做周期相同的圆周运动，从而使地、月、航天器三者在太空的相对位置保持不变。不考虑航天器对“地月双星系统”的影响，不考虑其他天体对该系统的影响。已知地球质量为，月球质量为，地球与月球球心距离为。则下列说法正确的是A．位于拉格朗日点的绕点稳定运行的航天器，其向心加速度大于月球的向心加速度B．地月双星系统的周期为C．圆心点在地球和月球的连线上，距离地球和月球球心的距离之比等于地球和月球的质量之比D．该拉格朗日点距月球球心的距离满足关系式★9．内部长度为、质量为的木箱静止在光滑的水平面上，木箱内部正中间放置一可视为质点的质量为的木块，木块与木箱之间的动摩擦因数为。初始时木箱向右的速度为，木块无初速度。木箱运动的图像如图所示，所有碰撞均为弹性碰撞且碰撞时间极短，重力加速度为，则在内，下列说法正确的是A．B．与间的相对路程为C．对地的位移为D．对地的位移为10．如图1所示为新能源汽车在足够长水平路面上以恒定功率启动的模型，假设汽车启动过程中所受阻力恒定；如图2所示为一足够长的水平的光滑平行金属导轨，导轨间距为，左端接有定值电阻,导轨处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为，将一质量为的导体棒垂直搁在导轨上并用水平恒力向右拉动，导体棒和导轨的电阻不计且两者始终接触良好。图3、图4 分别是汽车、导体棒开始运动后的图像。则下列关于汽车和导体棒运动的说法中正确的是A．B．C．若图3中的已知，则根据题给信息可求出汽车从启动到速度达到最大所运动的距离D．若图4中的已知，则根据题给信息可求出导体棒从开始运动到速度达到最大所运动的距离第Ⅱ卷三、实验题（11题6分，12题8分）11．某实验小组利用如图(a)所示实验装置及数字化信息系统探究动能定理。轨道两端固定有位移传感器和力传感器，光电门固定在点。已知重力加速度为。实验过程如下：(1)用天平测得滑块（包括遮光条）的质量为，用游标卡尺测得遮光条的宽度为(2)先测动摩擦因数。不安装弹簧，给滑块一初速度，让滑块沿轨道从 的左端向右运动，遮光条通过光电门时计时器记录的时间为，测出滑块停止的位置与点的距离为，则滑块与轨道间动摩擦因数=（用题中所给已知或已测的物理量表示）。(3)将弹簧一端连接力传感器，另一端连接滑块，将滑块拉到点由静止释放，从释放滑块到遮光条通过光电门的过程中，传感器显示出弹簧弹力随滑块位移的变化情况如图(b)所示，分别表示滑块在点、点时弹簧弹力的大小，表示到的位移大小，遮光条通过光电门时记录的时间为，则从到的过程中合外力做的功=，动能改变量=（用题中所给已知或已测的物理量表示）。(4)改变滑块释放点的位置，重复步骤(3)，多次测量，研究合外力做的功与动能改变量的关系，即探究动能定理。12．某同学拟用如图甲所示的电路测量电源的电动势和内阻，其中滑动变阻器和电阻箱的调节范围足够大，电流表和电压表均为非理想电表，测量步骤如下：(1)将滑动变阻器滑片滑到最右端，将电阻箱阻值调为零。将S2和S3的开关分别掷向1和4，闭合开关S1，调节滑动变阻器的滑片，记录多组对应的电压表和电流表读数和，描绘出图如图乙中直线①，其横、纵截距分别为，内阻测量值为=。(2)该同学认为(1)中内阻的测量值不够准确，故在(1)的基础之上进行下面两种方式的操作，使内阻测量更精确：I．将开关S2和S3分别掷向2和4，闭合S1，反复调节电阻箱和滑动变阻器，使电流表和电压表能大角度偏转并使电阻箱的示数尽可能大，分别记录此时的电压表、电流表、电阻箱的示数，结合(1)可得电源内阻的真实值为=。Ⅱ．将开关S2和S3分别扳到1和3，将电阻箱的读数调为零，调节滑动变阻器的滑片，记录多组相应电压表和电流表的读数和，描绘出的 图如图乙中直线②，其横、纵截距分别为，若用作为内阻的测量值，则该值（填“大于”“等于”或“小于”）内阻的真实值。该同学欲用作为内阻的真实值是否正确？（填“正确”或“不正确”）。四、解答题（13题10分，14题14分，15题18分）13．如图，一汽缸质量为=15kg（不含活塞），汽缸中光滑活塞质量5kg、横截面积=10cm2，汽缸内封闭了一定质量的理想气体，不计活塞厚度且汽缸导热性良好，一倾角的足够长斜置传送带以速度=2m/s顺时针匀速运行。将汽缸开口沿传送带向下、一侧面轻放在底端，汽缸沿斜面向上运动，刚开始一段时间汽缸内封闭气柱长=7cm，之后活塞再次稳定下来，相对汽缸底沿斜面上升=2mm。大气压强恒为Pa，环境温度保持不变，10m/s2，，。(1)求汽缸与传送带的动摩擦因数；(2)求整个过程汽缸与传送带间因摩擦产生的热量。14．如图所示为某种粒子偏转装置，在平面的第二象限内有半径为的圆形磁场区域，磁感应强度大小为，方向垂直纸面向外。已知磁场区域的圆心为，磁场边界与轴，轴分别相切于点。位于处的粒子源均匀地向纸面内以相同速率发射质量为、电量为的相同带电粒子，且粒子初速度的方向被限定在两侧夹角均为30°的范围内。第一象限内存在沿轴负方向的匀强电场，沿着轴的区间范围内放置粒子接收装置。已知沿方向射入磁场的粒子恰好经过点射出，不计粒子的重力和粒子问的相互作用。求： (1)粒子源发射粒子的速率；(2)轴上有粒子出射的区域范围；(3)若要求粒子源发出的所有带电粒子均被接收装置接收，求匀强电场的电场强度取值范围。 15．在光滑的水平面上有一凹形木板，质量为=0.1kg，长度为1m，不计凹形木板左右两壁的厚度，其上表面也光滑；另有一质量也为的带电滑块静止于凹形木板的左侧（如图），带电滑块所带电荷量为。在水平面上方空间中加一匀强电场，方向水平向右，电场强度N/C。时滑块由静止释放，设滑块与两侧的碰撞均为弹性碰撞且碰撞时间极短。(1)求滑块与凹形木板第1次碰撞前、后的速度大小；(2)求滑块从开始运动到再一次运动到凹形木板左侧时，电场力对滑块所做的功；(3)求滑块从开始运动到与凹形木板发生第次碰撞的过程中，凹形木板运动的总位移。 物理参考答案题号12345678910答案DDBDBCABDABDBCABD一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的。1．D【解析】A．由轨迹图可知，衰变为β衰变，根据动量守恒可知反冲原子核与电子动量大小相等，根据，知反冲原子核半径较小，带正电所以逆时针运动；B．α衰变为外切圆，β衰变为内切圆；C．依据半径比例1：16知原来静止原子核序数为15；D．放射性原子核与反冲核比荷不同，根据知二者周期不同。2．D【解析】两点场强大小相等，但方向不同，选项A错误；线上各点的电势均为零，左侧电势为负，右侧电势为正，则点电势低于点电势，选项B错误；负电荷由点移到点，电场力做负功，选项C错误；无穷远处电势为零，点电势大于零，故负电荷由无穷远处移到点时，电势能一定减少，选项D正确。3．B【解析】将看作一个整体，对整体受分力析，整体受力不变，但整体的质量增大，根据牛顿第二定律得整体加速度减小；如果粘在上，对受力分析，绳的拉力就是受到的合力，根据牛顿第二定律得受到的拉力减小；对受力分析，水平恒力和对的摩擦力的合力即为受到的合力，根据牛顿第二定律得受到的合力减小，故间摩擦力增大；如果粘在上，对受力分析，绳的拉力即为受到的合力，根据牛顿第二定律得受到的拉力减小，对整体受力分析，对的摩擦力即为两者的合力，根据牛顿第二定律得整体受到的合力减小，故对的摩擦力减小；如果粘在上，对受力分析，水平恒力减去对的摩擦力即为受到的合力，根据牛顿第二定律得受到的合力减小，故间的摩擦力增大，对受力分析，对的摩擦力减去绳的拉力即为受到的合力，根据牛顿第二定律得受到的合力减小，说明绳的拉力增大。4．D【解析】球运动到最高点时，杆对球恰好无作用力，即仅重力提供向心力，则有，解得；由于两球的角速度相等，则球的速度大小球在最高点时，对杆无弹力，此时球受到的重力和拉力的合力提供向心力，有，解得：，即杆的弹力大小为，如果在最高点，同理可求；此过程中组成的系统机械能守恒，因此，两小球做匀速圆周运动，两小球所需的向心力大小相等，方向相反，总指向圆心，故无论在任何位置，水平转轴对杆的作用力都与两小球的总重力相等，大小为。5．B【解析】A．根据得，，乙的半径大，知乙先达到最大静摩擦力。BC．甲乙随转盘一起做匀速圆周运动，由于乙的半径较大，故需要的向心力较大，故，解得，即若时，甲、乙所受静摩擦力都指向 圆心。当角速度增大，绳子出现张力，乙靠张力和静摩擦力的合力提供向心力，甲也靠拉力和静摩擦力的合力提供向心力，角速度增大，绳子的拉力逐渐增大，甲所受的静摩擦力先减小后反向增大，当反向增大到最大值，角速度再增大，甲乙与圆盘发生相对滑动。所以乙所受的静摩擦力方向始终指向圆心，甲所受的静摩擦力方向先指向圆心，然后背离圆心。D．设角速度为时，此时甲乙发生滑动，此时绳子的拉力为，则，，解得，故时，两物体将相对圆盘发生滑动。6．C【解析】AB．设用户端理想变压器原副线圈两端电压分别为，电流分别为，则根据理想变压器特点，，得，，对原线圈电路有，由上式可得。C．由，结合，联立可得。D．根据C中分析可知，虚线框所圈部分的等效电阻为，则上消耗功率为。二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有错选得0分。7．ABD【解析】A．由图可知，在内芯介质中单色光的折射角比单色光大，根据折射定律在内芯介质中单色光的折射率比单色光小，又由可知，在内芯介质中单色光的传播速度比单色光大；B．根据折射定律可知，入射角由0°逐渐增大时，单色光的折射角都增大，单色光的折射角大于单色光，导致单色光在到达内芯和外套界面时的入射角都减小，且单色光入射角小于单色光，由于单色光的折射率比单色光小，根据可知，单色光发生全反射的临界角大于单色光，则单色光全反射现象先消失；C．由于光在不同介质中的频率不变，根据，传播速度减小，由，波长减小；D．当入射角时，设单色光的折射角为，根据折射定律有，可得，根据数学知识可知，根据几何关系可知，单色光的传播距离为，由，传播速度为，则单色光在介质中传播的时间为。8．ABD【解析】A．位于拉格朗日点的绕点稳定运行的航天器的周期与地球的周期相同，根据可知，离点越远加速度越大；B．地球和月球组成“地月双星系统”，两者绕共同的圆心点（图中未画出）做周期相同的圆周运动。设月球轨道半径为 ，地球轨道半径为，根据万有引力提供向心力，对月球，对地球，两式相加，因为，所以；C．由和可得：，即圆心点在地球和月球的连线上，距离地球和月球球心的距离之比等于地球和月球的质量的反比；D．根据和可得，月球距离圆心点距离为：，航天器在月球和地球引力的共同作用下可以绕“月地双星系统”的圆心点做周期相同的圆周运动，设航天器的质量为，则：，即：。9．BC【解析】A．由图像可知木块与木箱最终共速，则，得，则A错误；B．在该过程，由能量守恒可得：，得到两物体的相对路程为，故B正确；CD.由图知共碰撞三次，都是弹性碰撞，到共速为止所花总时间为：，则由速度图象的面积含义及碰撞次数可得木箱运动的位移为，木块相对地面的位移为，故C正确，D错误。10．ABD【解析】AB．代表的是匀速运动的速度，也就是平衡时物体的运动速度，对汽车启动问题，有，，得，对导体棒问题，有，，得，AB正确。C．由动能定理可知，由于题中没有给出汽车的质量，故无法求出的大小，故C错误；D．由，得，在导体棒从开始运动到速度达到最大过程中，由欧姆定律可知，故，由动量定理可知，计算可知，D正确。三、实验题（11题6分，12题8分） 11．（6分，每空2分）(2)(3)12．（8分，每空2分）(1)(2)小于正确【解析】(1)此时刚好为电源两端的断路电压，故而电动势测量值为，此值也为电动势的真实值，为短路电流的测量值，故而内阻的测量值为；(2)由等效电源的原理可知为电源内阻的真实值与电流表内阻之和，而电流表内阻的测量值为，所以内阻的真实值为；为短路电流的真实值，但比电动势的真实值小，所以作为内阻的测量值，则该值小于内阻的真实值；分别为电动势和短路电流的真实值，所以用作为内阻的真实值是正确的。四、解答题（13题10分，14题14分，15题18分）13．（10分）【解析】(1)汽缸轻放在传送带上向上加速，以活塞为研究对象，设该阶段汽缸内的压强为，根据牛顿第二定律得……………………………1分当汽缸的速度达到与传送带速度一样时，开始向上匀速运动，设该阶段汽缸内的压强为，根据平衡条件得………………………………………1分根据玻意耳定律得……………………………………1分解得=0.4m/s2………………………………………1分在开始加速阶段以汽缸为研究对象，有……………………………1分解得…………………………………1分(2)设汽缸加速位移为………………………………1分传送带在汽缸加速过程中的位移…………………………………1分整个过程汽缸与传送带间因摩擦产生的热量………………………………………1分解得………………………………1分14．（14分）【解析】(1)粒子沿方向射入磁场，恰好经过点射出，则粒子圆周运动的半径………………………………2分根据洛伦兹力提供向心力……………………………2分(2)如图所示，设粒子在左右两侧30° 角方向上射入磁场的粒子，最终分别由磁场边界上两点射出，对应圆周运动的圆心分别为，，则四边形均为菱形，则粒子由两点水平飞出，和点重合。和都为等边三角形，则……………………………2分到轴的距离为，所以轴上有粒子出射的区域范围为…………………………………2分(3)带电粒子由处飞入电场时，最终打在点，设此时场强为，根据牛顿第二定律和类平抛运动规律解得………………………………………3分带电粒子由处飞入磁场时，最终打在点，设此时场强为，根据牛顿第二定律和类平抛运动规律解得…………………………2分电场强度的取值范围为…………………………………1分15．（18分）【解析】滑块由静止释放后，在电场力作用下，从木板的左侧匀加速运动到右侧，木板不动。对有：，解得：=2m/s2。…………………………………………2分第一次碰前的速度为，则：，解得：=2m/s，=1m……………………………………2分由滑块和木板发生弹性碰撞得：，………………………………2分解得：=2m/s，…………………………………2分(2)第一次碰后，木板匀速运动，滑块做初速度为零的匀加速直线运动，历时秒，，，，， 解得：=1s，=2m/s，=2m，=1m……………………………………4分说明：第一次碰后，历时=1s，滑块在木板左侧，且二者有共同速度，不发生碰撞。所以滑块从开始运动到再一次运动到凹形木板左侧时，电场力对滑块所做功：………………………………2分(3)说明：=2s时，滑块在木板左侧，且二者有共同速度，不发生碰撞。同理，滑块与木板发生第二次碰撞有：碰前碰撞得；………………………………1分=4m/s，=2m/s，且有：第一次碰撞后=4。第二次碰撞后由数学归纳可知：木板与滑块发生次碰撞到次碰撞过程中：………………………………………2分则木板发生的总位移：…………1分