高三总复习双向达标月考调研卷
物理（四）
注意事项：
1．考试范围：必修第三册、选择性必修第二册1~2章（月考一至月考三占40%，月考四占60%）。
2．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡上。
3．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
一、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。
1．一列简谐横波在均匀介质中沿x轴传播，时的波形图如图甲所示，P、Q是介质中的两个质点。质点P的振动图像如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A．该简谐横波沿轴正方向传播 B．该简谐横波的波速大小为
C．质点的平衡位置坐标 D．时质点将运动到处
2．如图，两个小球在同一竖直线上，在距水平地面的高度分别为和处，将两球水平抛出后，两球在空中运动的水平位移大小之比为，重力加速度为，不计空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A．抛出时的初速度大小之比为
B．若两球同时抛出，则落地的时间差为
C．若两球在空中相遇，则相遇前在空中运动的时间之比为
D．若两球在空中相遇，则相遇点距地面的高度为
3．如图，电源电动势为，内阻为，滑动变阻器总电阻为，所有电表均为理想表。闭合开关后，当滑片由端向端缓慢滑动的过程中（ ）
A．电流表的示数逐渐增大 B．电流表的示数先减小再增大
C．电容器的电荷量保持不变 D．电压表的示数逐渐增大
4．人造地球卫星发射到预定的圆轨道至少需要一次变轨。如图，质量为m的卫星在椭圆轨道上绕地球运行，然后在椭圆轨道的远地点Q进行喷火（忽略喷火过程中卫星质量的变化），接着卫星就在预定圆轨道上运行，已知椭圆轨道的远地点Q与地心的距离为，近地点P与地心的距离为，卫星在椭圆轨道上运行时经过Q点的速率为，卫星在预定圆轨道上运行的速率为，引力常量为G，下列说法正确的是（ ）
A．卫星在预定圆轨道上和椭圆轨道上运行的周期之比为
B．卫星在椭圆轨道上点的速率大于在圆轨道上的速率
C．卫星在预定圆轨道上和椭圆轨道上运行的机械能差值为
D．地球的质量为
5．两个可看成点电荷的物体，所带的电荷量分别为和，两者在空间的电场线分布如图所示，以为圆心做圆，两点为圆和两电荷连线的交点，过的中心做两电荷连线的垂线，两点为垂线和圆的交点，以无穷远处为电势零点，点电荷在空间某点与电荷距离为处产生的电势为。下列说法正确的是（ ）
A．a点的场强小于b点的场强
B．a点的场强小于d点的场强
C．电子沿圆弧从a点经c点到b点，电势能一直增大
D．电子沿圆弧从a点经c点到b点，电势能先减小后增大
6．两相同的“”形光滑金属框架竖直放置，框架的一部分处在垂直纸面向外的条形匀强磁场中，如图所示。两长度相同、粗细不同的均质铜棒a、b分别从两框架上相同高度处由静止释放，下滑过程中铜棒与框架垂直且接触良好，框架电阻不计，已知铜棒a、b穿过磁场的时间分别为、，下列说法正确的是（ ）
A． B． C． D．无法判断的大小关系
二、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．如图，水平光滑地面上停放着一辆质量为M的小车，其左侧有半径为R的四分之一光滑圆弧轨道AB，轨道最低点B与水平轨道BC相切，整个轨道处于同一竖直平面内。将质量为m的物块（可视为质点）从A点无初速度释放，物块沿轨道滑行至轨道末端C处恰好没有滑出。重力加速度大小为g，空气阻力可忽略不计。关于物块从A位置运动至C位置的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．小车和物块构成的系统动量守恒
B．物块从A位置运动至B位置的过程中，小车和物块构成的系统机械能守恒；物块从B位置运动至C位置的过程中，小车和物块构成的系统机械能减少
C．摩擦力对物块和小车所做的功的代数和为
D．小车在运动过程中的速度先增大后减小，全程最大速度为
8．如图甲所示为新能源汽车在足够长水平路面上以恒定功率P启动的模型，假设汽车启动过程中所受阻力恒定；如图乙所示为一足够长的水平的光滑平行金属导轨，导轨间距为L，左端接有定值电阻R，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B，将一质量为m的导体棒垂直搁在导轨上并用水平恒力F向右拉动，导体棒和导轨的电阻不计且两者始终接触良好。图丙、图丁分别是汽车、导体棒开始运动后的图像。下列说法正确的是（ ）
A．
B．
C．若图丙中的已知，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．若图丁中的已知，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
9．如图，一光滑绝缘杆左端套于固定的足够长竖直细杆上，可沿竖直细杆上下移动并始终保持水平，磁感应强度大小为的匀强磁场垂直于两杆所在的平面向里。水平杆上套有两个小球，质量分别为，小球带正电且电荷量，小球不带电，初始时刻两球相距。现让水平杆以大小为的速度向下匀速运动，小球始终处在磁场中，两球的碰撞为弹性碰撞，碰撞时间极短，且碰撞过程中电荷不发生转移。下列说法正确的是（ ）
A．碰撞前小球a在水平方向上的分运动为匀变速直线运动
B．碰撞前小球a所受洛伦兹力方向沿水平杆向右、大小为10N
C．碰撞前洛伦兹力对小球a做的功为1J
D．碰撞后瞬间小球a在水平方向的速度大小为
10．如图甲，一带正电的小物块从粗糙程度不清楚的绝缘斜面上0点由静止滑下，途经P、Q两点，所在空间有方向平行于斜面向上的匀强电场。以O点为原点，选斜面底端为重力势能零势能面，作出滑块从O至Q过程中的机械能E随位移x变化的关系如图乙所示，其中O至P过程的图线为曲线，P至Q过程的图线为直线，运动中物块的电荷量不变。下列说法正确的是（ ）
A．O至P过程中，物块做加速度减小的加速运动
B．P至Q过程中，物块做匀加速直线运动
C．P至Q过程中，摩擦力对物块做功的功率不变
D．O至Q过程中，物块的重力势能与电势能之和不断减小
三、非选择题：本题共5小题，共56分。
11．（7分）物理小组的同学利用如图甲所示的装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验，小车的质量为M，小桶及砝码的质量为m，小车通过纸带与电火花打点计时器相连。实验时认为细绳对小车的拉力等于小桶和砝码的重力，打点计时器接50Hz的交流电。
（1）下列说法正确的是_______。
A．每次改变小车质量时，应重新平衡摩擦力
B．实验时应先接通打点计时器电源，再释放小车
C．本实验m应远大于M
D．在用图像探究加速度与质量关系时，应作图像
（2）实验时，得到如图乙所示的纸带，0、1、2、3……是计数点，每相邻两计数点之间还有1个计时点（图中未标出），测量出相邻计数点间的数据如图所示，分析数据算得小车加速运动时加速度大小_______（结果保留3位有效数字）；托盘在打点计时器打_______（选填“第6和第7”或“第7和第8”）个计数点之间某时刻落到地面。
12．（9分）某实验小组欲将内阻、量程为的电流计改装成欧姆表，可供选择的器材有：
A．干电池
B．定值电阻（阻值为）
C．滑动变阻器（最大阻值为）
D．滑动变阻器（最大阻值为）
E．电阻箱
F．红、黑表笔各一只，开关、导线若干
回答下列问题：
（1）小组同学首先按照图甲电路进行连接，其中表笔是_______（选填“红表笔”或“黑表笔”）；为了保证改装后欧姆表能正常使用，滑动变阻器选_______（选填“”或“”）。
（2）正确选择器材连接好电路后，将红、黑表笔短接进行调零，然后通过电阻测量对整个表盘进行电阻刻度记录，如图乙所示，表盘处的电流刻度为0.2，则对应的电阻刻度为_______。
（3）利用改装后的欧姆表进行电阻测量，小组同学发现当被测电阻为几十欧姆时，电流计指针偏转角太大，不能进行读数，他们利用电阻箱和开关，对电路进行了改进，使中值电阻为，请在图丙的方框中画出他们改进后的电路，此时电阻箱阻值应调到_______（结果保留到整数），若用该表测量一阻值为的电阻时，则电流计指针对应的读数是_______。
13．（10分）如图，在距水平地面高的水平桌面左边缘有一质量的物块以的初速度沿桌面运动，经过位移与放在桌面右边缘点的物块发生正碰，碰后物块的速度变为0，物块离开桌面后落到地面上。两物块均可视为质点，它们的碰撞时间极短，物块与桌面间的动摩擦因数，物块的质量，重力加速度取。求：
（1）两物块碰撞前瞬间，物块A的速度大小；
（2）物块B落地点到桌边缘0点的水平距离x；
（3）物块A与B碰撞的过程中系统损失的机械能E。
14．（14分）在Oxy平面的ABCD区域内，存在两个场强大小均为E的匀强电场Ⅰ和Ⅱ，方向如图甲所示。电场Ⅰ的边界为边长为L的正方形。电场Ⅱ的边界为长方形，其在y轴上的边长为L，在x轴上的边长为，A点和D点在x轴上，AB和CD与y轴平行。已知电子的质量为m、所带电荷量的大小为e，不计电子所受的重力。
（1）在AB边的中点处由静止释放电子，若电子经过D点，求n的取值；
（2）在n的取值满足第（1）问的前提下，电场Ⅱ的场强大小改为2E，同时把电场Ⅱ的区域向右缩小长度，如图乙所示。电子仍从AB边的中点由静止释放且仍经过D处离开，求的值。
15．（16分）托卡马克是一种利用磁约束来实现受控核聚变的环形容器，如图甲所示，它的中央是一个环形的真空室，外面缠绕着线圈，在通电的时候托卡马克的内部产生的磁场可以把高温条件下高速运动的离子约束在小范围内。如图乙为该磁约束装置的简化模型，两个圆心均在O点，半径分别为R和的圆环将空间分成区域Ⅰ和Ⅱ，区域Ⅰ内无磁场，区域Ⅱ内有方向垂直于纸面向里，大小为B的匀强磁场。一束不同速率、电荷量为、质量为m的带电粒子从O点沿着区域Ⅰ的半径方向射入环形的匀强磁场，不计一切阻力与粒子重力。
（1）求能约束在此装置内的粒子的最大初动能；
（2）求从射入环形磁场到第一次返回圆形区域Ⅰ，在区域Ⅱ运动的最长时间；
（3）若粒子沿x轴正方向射入环形磁场，每运动一段时间后，又能再一次以x轴正方向通过O点，则粒子初动能为多大时，粒子运动的周期最短，并求最短周期。
