许昌市重点中学2023-2024学年高三上学期期中考试物理试题
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题只有一个选项符合题目要求，第8～10题有多个选项符合要求。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．下列有关核反应方程的说法正确的是( )
A．由氚核的衰变方程（是反中微子）可知，该反应中β粒子是质子变为中子时放出的
B．由铀238的衰变方程可知，发生的是β衰变
C．由铀235的裂变方程可知，Y原子核中含有56个中子
D．由聚变方程，可知的比结合能大于的
2、如图所示，斜面体固定在水平面上，一轻质细线绕过滑轮1和滑轮2，两端分别与物体a和轻环c连接，轻环c穿在水平横杆上，滑轮2下吊一物体b。物体a和滑轮1间的细线平行于斜面，系统静止。现将轻环c向右移动少许，物体a始终静止，系统再次静止，不计滑轮的质量和滑轮与细线间的摩擦。下列说法正确的是( )
A．细线的拉力将不变 B．横杆对轻环c的摩擦力将变小
C．地面对斜面体的支持力将不变 D．斜面体对物体a的摩擦力将变小
3、2023年5月发射天舟六号货运飞船和神舟十六号载人飞船，飞船发射后会在停泊轨道（Ⅰ）上进行数据确认，后择机经转移轨道（Ⅱ）完成与中国空间站的交会对接，其变轨过程可简化如图所示，已知停泊轨道半径近似为地球半径R，中国空间站轨道（Ⅲ）距地面的高度为h，飞船在停泊轨道上的周期为，下列说法正确的是( )
A．飞船在转移轨道（Ⅱ）上P点的速度为
B．飞船在转移轨道（Ⅱ）上P点的加速度小于Q点的加速度
C．飞船从P到Q的运动时间至少为
D．空间站内的物品或宇航员处于“漂浮”状态，说明此时它们受力平衡
4、图甲中，轻杆AB一端与墙上的光滑铰链连接，另一端用轻绳系住，绳、杆之间夹角为30°，在B点下方用另一轻绳悬挂质量为m的重物。图乙中，轻杆CD一端插入墙内，另一端装有小滑轮，用轻绳绕过滑轮悬挂质量为m的重物，绳、杆之间夹角也为30°。图甲、乙中轻杆都垂直于墙，则下列说法正确的是( )
A．轻杆AB和轻杆CD的弹力大小相等
B．轻杆AB的弹力大于轻杆CD的弹力
C．轻杆AB和轻杆CD中弹力方向均沿轻杆方向
D．若图甲、乙中轻绳能承受的最大拉力相同，则物体加重时，图乙中倾斜的轻绳更容易断裂
5、如图所示，两带电小球1、2用绝缘丝线拴接在天花板上，当系统平衡时，小球1，2处在同一水平线上，两丝线与竖直方向的夹角分别为、，忽略空气阻力，某时刻两丝线同时断裂，整个过程两小球所带的电荷量保持不变，且均可视为点电荷，则下列说法正确的是( )
A．小球1、2的电荷量之比为1：3
B．小球1、2的质量之比为3：1
C．小球1、2的落地点到释放点的水平距离之比为3：1
D．小球1、2落地瞬间的速度大小之比为3：1
6．摩托车的点火装置原理如图所示。转换器将直流电压转换为的正弦交流电压，并加在高压包（理想变压器）的原线圈上，当副线圈电压的瞬时值大于时，就会使火花塞产生电火花点燃汽油机工作。以下说法正确的是( )
A．高压包的副线圈匝数至少是原线圈匝数的1250倍
B．在电流变化的一个周期内，火花塞放电一次
C．仅升高高压包输入电流的频率，火花塞放电的频率会增大
D．仅升高高压包输入电流的频率，高压包的输出电压会增大
7、如图所示，真空中有一均匀介质球，一束复色光平行于BOC从介质球的A点折射进入介质球内，进入介质球后分成光束Ⅰ、Ⅱ，其中光束Ⅰ恰好射到C点，光束Ⅱ射到D点，，则( )
A．介质球对光束Ⅱ的折射率大于
B．同时进入介质球的光束Ⅱ比光束Ⅰ先射出介质球
C．当入射角大于某一特定角度时，从A点射进介质球的光束Ⅱ会发生全反射
D．用光束Ⅰ和光束Ⅱ分别射向同一双缝干涉装置，光束Ⅱ的条纹间距比光束Ⅰ大
8、中国女排是中国各体育团队中成绩突出的团队之一。中国女排具有爱国、生命不止，战斗不息、顽强战斗、勇敢拼搏、绝不放弃等优秀精神。如图是女排运动员正在进行垫球训练。在排球离开手臂竖直向上运动，再下落到手臂的过程中，若手臂位置不变且空气阻力大小恒定，则排球( )
A．离开手臂速度大于返回手臂速度
B．上升过程位移小于下落过程位移
C．上升过程加速度小于下落过程加速度
D．上升过程时间小于下落过程时间
9、一横截面为直角三角形的木块如图所示放置，质量均为m的两物体用轻质弹簧相连放在倾角为30°的斜面上，物体C放在倾角为60°的斜面上，B与C之间用轻质细线连接，质量的比值为，整个装置处于静止状态，已知物体与斜面间的动摩擦因数相同且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，弹簧弹力大小为与斜面间无摩擦，则( )
A．物体均受到摩擦力作用且等大反向
B．物体A受摩擦力作用且大小为，物体B不受摩擦力作用
C．弹簧处于拉伸状态，两物体所受摩擦力大小均为，方向均沿斜面向下
D．剪断弹簧瞬间，物体A仍处于静止状态
10、如图所示，理想变压器原线圈两端电压为，副线圈两端接的电动机M的内阻为r，电动机的电功率为，热功率为，小灯泡L的阻值与定值电阻的阻值相等，光敏电阻R的阻值随着光照的增强而减小。下列说法正确的是( )
A．电动机的机械效率为
B．变压器原、副线圈的匝数之比为
C．若增大光敏电阻的光照强度，灯泡会变亮
D．若增大光敏电阻的光照强度，光敏电阻R与小灯泡L的总功率变小
二、非选择题：本题共5小题，共70分。
11．（9分）某实验小组用如图甲所示的装置来完成测量动摩擦因数的实验。在每次实验中改变滑块的质量，调整电动机（图中未画出）匀速转动的转速，使其牵引着光滑轻滑轮向左运动，记下拉力传感器的示数F，作出拉力F随滑块质量m变化的图像如图乙所示。已知图像的斜率为k，重力加速度为g。
（1）实验中一切操作都正确的情况下，拉力传感器的示数F________（填“大于”“等于”或“小于”）滑块受到的滑动摩擦力的大小。
（2）本实验测得滑块与长木板间的动摩擦因数为______。（用表示）
（3）若实验测得的动摩擦因数比真实值小，则下列分析可能正确的是______（填正确答案标号）
A．连接滑块的细线未保持与长木板平行，而是略向下倾斜
B．桌面未调整为水平，而是右端略高
C．牵引滑轮的过程中，电动机的转速不断增大
D．牵引滑轮的过程中，电动机的转速不断减小
12、（12分）实验室有一表盘有刻度但数值已模糊的灵敏电流计G，满偏电流约为300μA，内阻约几百欧．某兴趣小组想要较精确地测出它的满偏电流及内阻，设计的电路如图甲所示．
（1）请按照实验电路原理图甲在图乙中完成实物图连接______．
（2）闭合开关S，调节滑动变阻器和变阻箱，使电流计满偏，记录电压表的示数U和电阻箱的阻值，多次改变电阻箱阻值，调节滑动变阻器，使电流计每次都满偏，并记录电压表的示数U和对应的电阻箱的阻值，根据多次测量数据作出电压表示数U随电阻箱的电阻变化的关系图像如图丙所示，则可求出电流计的满偏电流值______，电流计内阻为______．（均用图中字母P、Q表示）
（3）如果上述待测电表是一只满偏电流小于1μA的高灵敏电流计，其内阻约为，再提供两只标准电阻，，要测量电流计内电阻和满偏电流，请你对上述电路图甲进行改进，补全图丁虚线框内的电路图，并标明、______．
13、（15分）如图所示，甲为某一波在时的图象波速为，乙为参与该波动的P质点的振动图象，则：
（1）说出两图中的意义
（2）说出甲图中图线的意义．
（3）在甲图中画出再经时的波形图．
（4）求再经过时P质点的路程和位移．
14、（16分）如图所示，“L”形槽固定在光滑水平面，槽的曲面部分光滑，水平部分粗糙且长度，且上方有水平向右的匀强电场，场强。不带电的绝缘物体B静止在槽的水平部分最左端，在槽的最右端并排放置一个与它等高的，足够长的木板C，足够远处有竖直的挡板P。质量均为，现将带正电的电荷量为的物体A从槽的曲面上距B的竖直高度为处由静止释放，已知A、B与槽的水平部分及C的上表面的动摩擦因数均为。A与B，C与P的碰撞过程时间极短且碰撞过程中无机械能损失。A、B均可看作质点且A的电荷量始终保持不变，g取求：
（1）A与B第一次碰撞后B的速度；
（2）物体B最终停在距离木板C左端多远处。
15．（18分）如图所示，坐标平面内的第一、二象限内有垂直纸面向外的匀强磁场，第三、四象限内有沿y轴负方向的匀强电场．一带电粒子从M点以大小为的速度沿x轴正方向射出，已知匀强电场的电场强度大小为点的坐标为，匀强磁场的磁感应强度大小为，粒子带负电，比荷为，带电粒子的重力忽略不计，求：
（1）带电粒子第一次经过x轴时的横坐标和速度；
（2）带电粒子第次经过x轴时的横坐标。
答案以及解析
1、答案：D
解析：β衰变的实质是原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子，电子释放出来，即β粒子，A错误；根据质量数守恒和电荷数守恒可知，X为原子核，发生的是α衰变，B错误；根据质量数守恒和电荷数守恒可知，Y的质量数，电荷数，由原子核的组成特点可知，Y原子核中含有56个质子，中子数为个，C错误；该反应释放能量，故的比结合能大于的，D正确。
2、答案：C
解析：A．以滑轮2为研究对象，受力分析如图甲所示
若将轻环c向右移动少许，两细线之间的夹角β增大，由于物体b对滑轮的拉力不变，两细线之间的夹角变大，根据
可知细线的拉力F一定变大，故A错误；
C．对斜面体、物体a、物体b整体受力分析，受重力、支持力、细线的拉力和地面的静摩擦力，如图乙所示
根据平衡条件，有
与角度β无关，恒定不变，故C正确；
B．以轻环c为研究对象，受力分析如图丙所示
水平方向有
轻环c向右移动少许，F变大，α变大，变大，横杆对轻环c的摩擦力将变大，故B错误；
D．若原来物体a有下滑趋势，摩擦力方向沿斜面向上，细线的拉力增大时，摩擦力减小，若细线拉力继续增大，则摩擦力减小到零后会反向增大；若原来物体a有上滑趋势，摩擦力方向沿斜面向下，则细线的拉力增大时，摩擦力会增大。综合分析可知摩擦力大小和方向都不能确定，故D错误。
故选C。
3、答案：C
解析：A．飞船在停泊轨道（Ⅰ）上的速度为
飞船从停泊轨道（Ⅰ）上的P点到转移轨道（Ⅱ）上P点要加速，则在转移轨道（Ⅱ）上P点的速度大于，选项A错误；
B．根据
可知，飞船在转移轨道（Ⅱ）上P点的加速度大于Q点的加速度，选项B错误；
C．设飞船在转移轨道（Ⅱ）上的周期为，则根据开普勒第三定律
解得
飞船从P到Q的运动时间至少为
选项C正确；
D．空间站内的物品或宇航员随空间站绕地球做匀速圆周运动，则虽然处于“漂浮”状态，但它们受力不平衡，选项D错误。
故选C。
4、答案：B
解析：题图甲中B点受力如图1所示，两段绳中拉力不同，由平行四边形定则，可知。题图乙中D点受力如图2所示，绳中拉力大小相等，由平行四边形定则和几何关系可知。综合以上分析，易知的方向不沿轻杆方向，AC错误，B正确。，若题图甲、乙中轻绳能承受的最大拉力相同，则物体加重时，题图甲中倾斜的轻绳更容易断裂，D错误。
5、答案：C
解析：AB．小球1受重力、水平向左的库仑斥力和丝线的拉力，则由力的平衡条件可知
同理，对小球2得
两小球1、2间的库仑斥力大小相等，则
解得
由于两小球间的库仑力是相互作用力，由库仑定律无法确定电荷量的关系，故A错误、B错误；
C．丝线断后两小球在竖直方向上只受重力作用，则两小球在竖直方向上做自由落体运动，又由于下落的高度相同，两小球同时落地；在水平方向上两小球做加速运动，又由牛顿第二定律可知两小球在水平方向上的加速度之比为3：1，所以小球1、2的落地点到释放点的水平距离之比为3：1，故C正确；
D．由C选项分析可知，两小球落地瞬间竖直的分速度相等，水平方向的分速度之比为3：1，显然两小球落地瞬间的速度大小关系不能确定，故D错误。
故选C。
6．答案：C
解析：A．要使火花塞产生电火花点燃汽油机工作，根据理想变压器的变压规律
故A错误；
B．在电流变化的一个周期内，电压两次到达最大值，火花塞放电两次，故B错误；
C．根据变压器的原理，副线圈与原线圈中交流电的频率相同，故仅升高高压包输入电流的频率，火花塞放电的频率会增大，C正确；
D．副线圈的电压与原线圈的电压和匝数比有关，与原线圈的频率无关，故仅升高高压包输入电流的频率，高压包的输出电压不变，D错误。
故选C。
7、答案：A
解析：A．对于光束Ⅰ：在A点的入射角，折射角，则玻璃对光束Ⅰ的折射率为
由折射定律分析知，介质球对光束Ⅱ的折射率大于介质球对光束Ⅰ的折射率，即大于，故A正确；
B．由分析知在介质球中，光束Ⅰ的传播速度大于光束Ⅱ的传播速度，则同时进入介质球的光束Ⅱ比光束Ⅰ后射出介质球，故B错误；
C．从A点射进介质球的光束Ⅱ，再射到界面时入射角等于A点的折射角，由光路可逆原理知，光线不会发生全反射，一定能从介质球射出，故C错误；
D．介质球对光束Ⅱ的折射率大于介质球对光束Ⅰ的折射率，说明光束Ⅱ的频率大，波长短，而干涉条纹的间距与波长成正比，则光束Ⅱ的条纹间距比光束Ⅰ小，故D错误。
故选A。
8、答案：AD
解析：C．上升过程做匀减速直线运动，根据牛顿第二定律有
解得
小球下降过程，做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律有
解得
可知
即上升过程加速度大于下落过程加速度，C错误；
B．根据题中情景可知，上升过程与下落过程的高度相等，即上升过程位移的大小等于下落过程位移大小，B错误；
A．根据速度与位移的关系式，上升过程有
解得
下落过程有
解得
由于上升与下落高度大小相同，根据上述，可知离开手臂速度大于返回手臂速度，A正确；
D．根据公式
解得
由于
所以上升过程时间小于下落过程时间，D正确。
故选AD。
9、答案：CD
解析：根据题述，物体C的质量为，其重力沿斜面的分力为，取及中间的弹簧为系统，则有，所以，又动摩擦因数，所以一定受摩擦力作用，且方向均沿斜面向下，故AB选项错误；物体的受力分析分别如图1、2所示，即有及，将代入得，故C选项正确；剪断弹簧瞬间，物体A仍处于静止状态，故D选项正确。
10、答案：AD
解析：A．电动机的机械效率为
选项A正确；
B．根据
解得变压器原、副线圈的匝数之比为
选项B错误；
C．若增大光敏电阻的光照强度，则阻值R减小，次级电流变大，电压增加，因次级电压一定，则灯泡两端电压减小，则灯泡会变暗，选项C错误；
D．将次级电压等效为电源电动势，等效为电源的内阻，则当的阻值与光敏电阻R与灯泡并联的电阻相等时光敏电阻R与小灯泡L的总功率最大，因小灯泡L的阻值与定值电阻的阻值相等，则若增大光敏电阻的光照强度，光敏电阻R减小，则小于且逐渐减小，则光敏电阻R与小灯泡L的总功率变小，选项D正确。
故选AD。
11．答案：（1）等于
（2）
（3）BD
解析：（1）实验中一切操作都正确的情况下，拉力传感器的示数F等于滑块受到的滑动摩擦力的大小。
（2）根据题意有，由滑动摩擦力公式，解得滑块与长木板间的动摩擦因数为。
（3）连接滑块的细线未保持与长木板平行，而是略向下倾斜，会造成拉力传感器显示的拉力大于滑块实际受到的滑动摩擦力，则测量值大于真实值，A错误；桌面未调整为水平，而是右端略高，会造成拉力传感器显示的拉力小于滑块实际受到的滑动摩擦力，则测量值小于真实值，B正确；牵引滑轮的过程中，电动机的转速不断增大，则滑块实际做加速运动，会造成拉力传感器显示的拉力大于滑块实际受到的滑动摩擦力，则测量值大于真实值，C错误；牵引滑轮的过程中，电动机的转速不断减小，则滑块实际做减速运动，会造成拉力传感器显示的拉力小于滑块实际受到的滑动摩擦力，则测量值小于真实值，D正确。
12、答案：（1）；（2）；P（3）
解析：（1）依据电路原理图将实物进行连接，如图所示
（2）根据欧姆定律得
利用图像斜率为
截距为
（3）将高灵敏电流计量程扩大，同时需串联电阻进行保护，电路图如答图所示
13、答案：（1）甲图中的表示处质点的振幅，乙图中的AA表示P质点的振幅．
（2）甲图中图线表示O到B之间所有质点在时的位移情况．
（3）
（4）；0
解析：（1）甲图中表示处质点的振幅或时的质点的位移大小为，方向为负；乙图中表示P质点的振幅或P质点在时的位移大小为，方向为负．
（2）甲图中图线表示O到B之间所有质点在1s时的位移，方向均为负．由乙图看出P质点在时向y轴负方向振动，所以甲图中波向左传播，则OA间各质点正向远离平衡位置方向振动，AB间各质点正向衡位置方向振动．
（3）传播距离：
所以只需将波形向x轴负向平移即可，如图所示．
（4）求路程：，
所以路程
求位移：由于波动的重复性，经历时间为周期的整数倍时，位移不变，所以只需得知从图示时刻P质点经时的位移即可，所以经质点P的位移仍为．
14、答案：（1）4m/s；（2）0．5m
解析：(1)设A与B第一次碰撞前瞬间A的速度大小为，由机械能守恒定律有
解得
设A与B碰撞后二者的速度大小分别为，规定向右为正方向，根据动量守恒定律有
根据机械能守恒定律有
解得，
(2)A与B第一次碰撞后A做初速度为零的匀加速直线运动，根据牛顿第二定律可得其加速度大小为
A与B第一次碰撞后B做匀减速直线运动，根据牛顿第二定律得可得其加速度大小为
B的速度减到零所需的时间为
t时间内B的位移为
A的位移为
所以当B的速度减到零以后A、B才发生第二次碰撞，第二次碰撞前A的速度大小为
设第二次碰撞后A、B的速度大小分别为和，根据（1）题中结论可知二者碰撞后速度交换，则
A与B完成第二次碰撞后A将静止，此时B刚好滑上C的上表面，设B与C在第一次与挡板P碰前的共同速度为，根据动量守恒定律有
代入数据解得
C与P碰后向左运动，因为B与C动量大小相同，方向相反，取水平向右为正方向，设B、C的最终速度为，,根据动量守恒定律得
解得
因此最终B、C静止，B滑上C时的初动能全部转化为内能，由能量守恒定律得
设物体B最终停在距离木板C左端s处，则
解得
15、
（1）答案：见解析
解析：本题考查带电粒子在电磁组合场中的运动。
粒子自M点到x轴做类平抛运动，
沿x轴方向
沿y轴方向
由牛顿第二定律有
由以上得
粒子运动轨迹如图甲所示，在原点位置有
解得带电粒子经过坐标原点时的速度大小，方向斜向右上与x轴的夹角
（2）答案：见解析
解析：在磁场中，由洛伦兹力提供向心力得，解得，如图乙所示，由几何知识可知，带电粒子每次在磁场中向x轴负方向移动的距离
每次在电场中向x轴正方向移动的距离
所以粒子每个周期沿x轴负方向移动的距离为
则第次经过x轴时的横坐标为，
解得
