湖北省2023-2024学年高三上学期9月起点考试
物理试卷
考试时间：2023年9月6日上午10：30-11：45
试卷满分：100分
注意事项：
1．答题前，先将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号填写在试卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2．选择题的作答：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。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3．非选择题的作答：用黑色签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
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．核电站发电原理是核裂变反应所释放的能量通过热力产生电能．铀235是核电站的主要核燃料，核反应堆在工作时，铀235既发生裂变，也发生衰变，铀235裂变方程为：，衰变方程为：，已知核电荷数大于80的原子核都具有放射性，则下列说法正确的是（ ）
A．衰变产生的新核Y不再具有放射性
B．反应堆中镉棒插入深一些将会加快核反应速度
C．衰变过程是通过吸收裂变过程释放的能量进行的
D．的比结合能小于的比结合能
2．农历正月十五是元宵节，也被称为花灯节，赏花灯、猜灯谜是该节日的传统活动。如图所示，用轻绳对称挂起四个相同的花灯，其中轻绳水平，轻绳、与水平方向夹角分别为和，下列关系式正确的是（ ）
A． B． C． D．
3．4个相同钢球甲、乙、丙、丁，它们自同一高度处从各自的四分之一光滑圆弧轨道上滑下，其出口速度水平向右，出口端所在高度分别为、、、。则落地点距点最远的钢球是（ ）
A．甲 B．乙 C．丙 D．丁
4．有一个长为的线光源，其表面可以朝各个方向发光，现将封装在一个半球形透明介质的底部，中点与球心重合。半球形介质的折射率为1.5，为使发出的所有光都能射出球面，不考虑二次反射，则球半径至少为（ ）
A． B． C． D．
5．先后用不同的交流电源给同一盏灯泡供电，第一次灯泡两端的电压随时间按正弦规律变化，如图甲所示；第二次灯泡两端的电压变化规律如图乙所示。若甲、乙图中的、所表示的电压、周期值是相同的，则以下说法正确的是（ ）
A．第一次，灯泡两端的电压有效值是
B．第一次，灯泡两端的电压有效值是
C．第二次，灯泡两端的电压有效值是
D．第二次，灯泡两端的电压有效值是
6．一列简谐横波某时刻波形如图甲所示，由该时刻开始计时，质点的振动情况如图乙所示．下列说法正确的是（ ）
A．该横波沿轴负方向传播
B．质点经半个周期将沿轴正方向移动到点
C．质点该时刻向轴负方向运动
D．该时刻质点与的速度、加速度都相同
7．如图所示，一长度为的轻绳一端系一质量为的小球，另一端固定在倾角为的光滑斜面上的点，小球在斜面上绕点做半径为的圆周运动，、分别是圆周运动轨迹的最低点和最高点，若小球通过点时轻绳拉力大小等于，重力加速度为，则小球通过点时，轻绳拉力大小为（ ）
A． B． C． D．
8．（多选）如图所示为发射某卫星的情景图，该卫星发射后，先在椭圆轨道Ⅰ上运动，卫星在椭圆轨道Ⅰ的近地点的加速度大小为，线速度大小为，点到地心的距离为，远地点到地心的距离为，卫星在椭圆轨道的远地点变轨进入圆轨道Ⅱ，卫星质量为，则下列判断正确的是（ ）
A．卫星在轨道Ⅱ上运行的加速度大小为
B．卫星在轨道Ⅱ上运行的线速度大小为
C．卫星在轨道Ⅱ上运行周期为在轨道Ⅰ上运行周期的倍
D．卫星从轨道Ⅰ变轨到轨道Ⅱ，发动机需要做的功为
9．（多选）甲、乙两质点在时刻从同一位置沿同一直线运动，它们运动的图像如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．内，甲的平均速度大小比乙的小 B．时，甲的加速度为零
C．内，乙的位移为 D．时，甲、乙相距
10．（多选）如图所示，两根足够长相互平行、间距的竖直导轨，下端连接阻值的电阻．一根阻值也为、质量的导体棒搁置在两端等高的挡条上．在竖直导轨内有垂直纸面的匀强磁场，磁感应强度（图中未画出）．撤去挡条，棒开始下滑，经后下降了．假设棒始终与导轨垂直，且与导轨接触良好，不计一切摩擦阻力和导轨电阻，重力加速度取．下列说法正确的是（ ）
A．导体棒能获得的最大速度为
B．导体棒能获得的最大速度为
C．时间内通过导体棒的电荷量为
D．时导体棒的速度为
二、非选择题：本题共5小题，共60分。
11．（7分）在“验证机械能守恒定律”实验中，小王用如图1所示的装置，让重物从静止开始下落，打出一条清晰的纸带，其中的一部分如图2所示。点是打下的第一个点，、、和为另外4个连续打下的点。
图1
图2
（1）为了减小实验误差，对体积和形状相同的重物，实验时选择密度大的理由是________________。
（2）已知交流电频率为，重物质量为，当地重力加速度，则从点到点，重物的重力势能变化量的绝对值________J、点的动能________J（计算结果均保留3位有效数字）。比较与的大小，出现这一结果的原因可能是________（单选）。
A．工作电压偏高 B．存在空气阻力和摩擦力 C．接通电源前释放了纸带
12．（10分）小明同学想要设计一个既能测量电源电动势和内阻，又能测量定值电阻阻值的电路．他用了以下的实验器材中的一部分，设计出了图（a）的电路图：
（a）
a．电流表（量程0.6A，内阻很小）；电流表（量程，内阻）；
b．滑动变阻器R（0~20Ω）；
c．两个定值电阻，；
d．待测电阻；
e．待测电源E（电动势约为3V，内阻约为2Ω）
f．开关和导线若干
（1）根据实验要求，与电流表串联的定值电阻为________（填“”或“”）．
（2）小明先用该电路测量电源电动势和内阻，将滑动变阻器滑片移至最右端，闭合开关，调节滑动变阻器，分别记录电流表、的读数、，得与的关系如图（b）所示．根据图线可得电源电动势________V，电源内阻________Ω．（计算结果均保留两位有效数字）
（b）
（3）小明再用该电路测量定值电阻的阻值，进行了以下操作：
①闭合开关、，调节滑动变阻器到适当阻值，记录此时电流表示数，电流表示数；
②断开开关，保持滑动变阻器阻值不变，记录此时电流表示数，电流表示数；后断开；
③根据上述数据可知计算定值电阻的表达式为________．若忽略偶然误差，则用该方法测得的阻值与其真实值相比________（选填“偏大”“偏小”或“相等”）．
13．（12分）水平玻璃细管与竖直玻璃管、底部连通，组成如图所示结构，各部分玻璃管内径相同。管上端封有长的理想气体，管上端开口并与大气相通，此时两管左、右两侧水银面恰好相平，水银面距玻璃管底部为．水平细管内用小活塞封有长度的理想气体．已知外界大气压强为，忽略环境温度的变化．现将活塞缓慢向左拉，使管内气体的气柱长度为，求：
（1）此时中气体的压强；
（2）管中理想气体的气柱长度。
14．（14分）如图所示，半径为的光滑半圆形轨道在竖直平面内，与水平轨道相切于点，端有一被锁定的轻质压缩弹簧，弹簧左端连接在固定的挡板上，弹簧右端到点的距离为。质量为可视为质点的滑块从轨道上的点由静止滑下，刚好能运动到点，并能触发弹簧解除锁定，然后滑块被弹回且刚好能通过圆轨道的最高点；
已知。
（1）求滑块第一次滑至圆形轨道最低点时对轨道的压力。
（2）求滑块与水平轨道间的动摩擦因数。
（3）求弹簧被锁定时具有的弹性势能。
（4）若滑块被弹回时，滑块不脱离轨道，则弹簧被锁定时具有的弹性势能应满足什么条件？
15．（17分）如图（a）所示的平面处于变化的匀强电场和匀强磁场中，电场强度和磁感应强度随时间做周期性变化的图像如图（b）所示，轴正方向为的正方向，垂直于纸面向里为的正方向．时刻，带负电粒子（重力不计）由原点以速度沿轴正方向射出，它恰能沿一定轨道做周期性运动．、和为已知量，图（b）中，在时间内粒子运动了四分之一圆弧，时刻，粒子的坐标为．求：
（a） （b）
（1）粒子的比荷；
（2）时刻粒子的位置；
（3）带电粒子在运动中距离原点的最远距离．
湖北省2023-2024学年高三上学期9月起点考试
物理答案
选择题，10小题，1-7题单选，8-10题多选，每题4分，多选题对而不全得2分
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
D A C C A C B BD CD BCD
1．【解答】根据电荷数守恒和质量数守恒，推断出Y原子核中含有的电荷数为，即Y核的电荷数大于80，所以Y核是具有放射性的，故A错误；要使裂变反应更激烈一些，则应使控制棒插入浅一些，让它少吸收一些中子，链式反应的速度就会快一些，故B错误；衰变过程也是释放能量的，故C错误；核裂变反应放出核能，生成物会更加稳定，根据原子核的比结合能越大，原子核越稳定，则的比结合能小于的比结合能，故D正确。
2．【解答】以B结点为对象受力分析如图，根据平衡条件有，以绳和结点整体为对象受力分析如图，有，所以，A对，B、D都错；由平衡条件有，C错。
3．【解答】解：设光滑圆弧轨道半径为，钢球从最高点滑到圆弧轨道最低点过程中，由动能定理：，钢球从轨道最低点飞出，在空中做平抛运动，根据平抛运动规律：，解得，当时，钢球落地点距点最远，此时出口端离地高度为，为丙球。C正确，故选：C。
4．【解答】解：如图所示，在半球面上任选一点，根据几何关系可知，若此时线状光源点发出的光能够射出点，则线状光源其他点发出的光也一定能够射出点，所以只要点发出的所有光线能够射出球面，则光源发出的所有光均能射出球面，在中，根据正弦定理有，解得，当时，有最大值，为使光线一定能从点射出，根据全反射应有，所以，C正确；故选：C。
5．【解答】解：AB、第一次，灯泡两端的电压有效值为故A正确，B错误；CD、第二次，设灯泡两端的电压有效值为，则解得：故CD错误；故选：A。
6．【解答】由题图乙知，开始计时时刻，即0时刻质点向上振动，再结合题图甲，可知该横波沿轴正方向传播，故A错误；由该横波沿轴正方向传播，从题图甲可看出，质点该时刻向轴负方向运动，故C正确；横波传播时，质点不随波迁移，故B错误；该时刻质点与的速度为零，加速度大小相等，但方向相反，故D错误．故选C．
7．【解答】在点，根据轻绳拉力和重力沿斜面向下的分力提供向心力，得，从点到点，根据动能定理得，在点，根据轻绳拉力和重力沿斜面向下的分力提供向心力得，解得，故选B．
8．【解答】设卫星在轨道Ⅱ上的加速度大小为，由，可得，故A错误；设卫星在轨道Ⅱ上的线速度大小为，由，解得，故B正确；由开普勒第三定律有，解得，故C错误；设卫星在椭圆轨道远地点的线速度大小为，则，解得，卫星从轨道Ⅰ变轨到轨道Ⅱ，发动机需要做的功为，故D正确．故选BD．
9．【解答】由图知，内，甲的平均速度大小为，乙的平均速度大小为，A错；甲的加速度始终为，B错；内，乙质点的图像面积为10，位移为，C对；甲质点先向负方向后向正方方向运动，总位移为，乙质点为，所以相距，D对。
10．【解答】导体棒获得最大速度时，导体棒受力平衡，有，解得，又由，，解得，故A错误，B正确；在下落的过程中有，，，可知，其中，解得，故C正确；由动量定理有，通过导体棒的电荷量为，可得，代入数据解得，故D正确．故选BCD．
11．答案：（1）阻力与重力之比更小（或其他合理解释） 1分
（2）0.547（0.542～0.550均正确） 2分
0.576（0.570～0.590均正确） 2分
C 2分
[解析]（1）对体积和形状相同的重物，密度越大，重物下落过程中所受的阻力与重力的比值越小，阻力对实验结果的影响越小。
（2）由题图2可知点与点之间的距离为，则从点到点，重物重力势能变化量的绝对值；由题图2可知点和点之间的距离，匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度，由题意可知打点的时刻是打、两点这段时间的中间时刻，所以打点时重物的速度，重物在点时的动能。由以上的计算结果可知，重力势能的减少量小于点的动能，出现这一结果的原因可能是接通电源时重物已经具有了一定的速度，即接通电源前释放了纸带，C正确。
12．答案（1） （2）3.0 2.1 （3）③ 相等 每空2分
解析（1）电源电动势为3V，电流表与串联，可改装为量程为
的电压表，改装后的电压表量程太小，同理应用定值电阻改装后电压表量程为3V，故选；
（2）由题图可知时，电流表的读数对应的电压值即为电源的电动势，则，内阻；
（3）③由题意可知：，，联立解得；由以上分析可知，若考虑电流表内阻的影响，则表达式列成：，，最后求得的表达式不变，则用该方法测得的阻值与其真实值相比相等．
13．【答案】解：（1）对气体初状态压强为，体积为：， 1分
末状态体积为 1分
根据理想气体状态方程得出： 2分
得出： 1分
（2）活塞被缓慢的左拉的过程中，气体做等温变化，
初状态：，体积： 2分
末态：，体积 2分
根据玻意耳定律得出： 2分
解得： 1分
14．【解析】（1）设滑块第一次滑至点时的速度为，圆轨道点对滑块的支持力为
由到的过程： 1
滑块在点有： 1
解得 1
由牛顿第三定律得：滑块对轨道点的压力大小，方向竖直向下。 1
（2）对到再到的过程，根据动能定理有：
2
解得。 1
（3）滑块刚好能通过圆轨道的最高点，根据牛顿第二定律得， 1
到再到的过程： 2
解得弹性势能。 1
（4）滑块不脱离轨道，有两种情况，一种是（3）中的情况，弹性势能大于等于； 1
另一种是滑块向右运动到最高点高度为，此时根据能量守恒定律有： 1
所以，弹簧的弹性势能应大于等于或小于等于。 1
15、答案（1）（2）（3）
解析（1）时间内粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，当粒子所在位置的纵、横坐标相等时，粒子在磁场中恰好经过圆周，所以粒子第一次离轴的最远距离等于轨道半径，即 2
又 2
代入解得 2
（2）设粒子在磁场中运动的周期为，则， 1
则可得 1
即粒子做圆周运动后磁场变为电场，粒子以速度垂直电场方向进入电场后做类平抛运动，设时间内水平位移和竖直位移分别为、，则 1
1
其中加速度 1
解得 1
因此时刻粒子的位置坐标为， 1
如图中的b点所示．
（3）分析知，粒子在时间内，静电力产生的加速度方向沿轴正方向，由对称关系知，在时刻速度方向为轴正方向，位移
1
在时间内粒子沿逆时针方向做半径为的匀速圆周运动，往复运动轨迹如图所示，
由图可知，带电粒子在运动中距原点的最远距离即、间的距离 1
解得 2
