甘肃省靖远县第一中学2023-2024学年高三上学期9月月考物理试题
（考试时间：90分钟 试卷总分：100分）
一、单选题（本大题共7小题，共21分）
1．一长直导线与闭合金属线框放在同一竖直面内，如图甲所示，长直导线中的电流i随时间t的变化关系如图乙所示（以竖直向上为电流的正方向）．则在0～T时间内，下列说法正确的是（ ）
A．0～时间内，穿过线框的磁通量最小
B．～时间内，线框中产生的感应电流方向始终不变
C．～时间内，线框先有收缩的趋势后有扩张的趋势
D．～T时间内，线框所受安培力的合力方向向右
2．如图所示，在“嫦娥”探月工程中，设月球半径为R，月球表面的重力加速度为g0．飞船在半径为4R的圆形轨道Ⅰ上运动，到达轨道的A点时点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达轨道的近月点B时，再次点火进入近月轨道Ⅲ绕月做圆周运动，则（ ）
A．飞船在轨道Ⅲ的运行速率大于
B．飞船在轨道Ⅰ上运行速率大于在轨道Ⅱ上B处的速率
C．飞船在轨道Ⅰ上的重力加速度小于在轨道Ⅱ上B处重力加速度
D．飞船在轨道Ⅰ、轨道Ⅲ上运行的周期之比有TI：TIII=4：1
3．如图所示，水平正对的金属板A、B与干电池连接，B板接地，静电计的电荷量导线以及电池的内阻均不计。开关S闭合，一带负电的油滴静止于两板间的P点。下列说法不正确的是（ ）
A．若仅将A板上移一些，则静电计指针的张角不变
B．若仅将B板下移一些，则油滴向下运动
C．若断开S，且仅将B板下移一些，则油滴的电势能增大
D．若断开S，且仅在A、P间插入玻璃板，则油滴向下运动
4．如图所示，从O点正上方高H处的一点先后平抛两个小球1和2，球2直接恰好越过高为h的竖直挡板A落到水平地面上的B点，球1则与地面碰撞一次后，也恰好越过竖直挡板A，而后也落在B点。设球1与地面碰撞时水平分速度大小方向都不变，竖直分速度大小不变方向相反，球与地面碰撞的时间忽略不计，不计空气阻力，则以下说法正确的是（ ）
A．挡板的高度为
B．两小球的水平初速度之比为
C．两小球越过挡板前在空中运动的时间之比为
D．A点到O点和A点到B点的水平距离之比为
5．如图所示，汽缸开口向上置于水平面上，活塞与汽缸之间有一个气球，气球内、外有质量相等的同种气体，初始时活塞静止，由于气球的弹性橡皮膜对内部气体的作用，使得气体乙的压强大于气体甲的压强。现缓慢向下推动活塞，使其下降一段距离，气体乙的压强仍大于气体甲的压强。已知气体甲和气体乙均可视为理想气体，活塞与汽缸均绝热，活塞与汽缸壁之间无摩擦且密封良好，气球导热良好。则此过程中（ ）
A．气体甲内能的增加量等于气体乙内能的增加量
B．气体甲的每个气体分子做无规则热运动的速率均加快
C．活塞对气体甲做的功等于气体甲内能的增加量
D．活塞对气体甲做的功等于甲、乙两部分气体内能的增加量之和
6．华裔科学家高锟提出：光通过直径仅几微米的玻璃纤维就可以用来传输大量信息，高锟因此获得诺贝尔物理学奖，光导纤维就是根据这一理论制造的，图（a）是光纤导光后的效果，现让由甲、乙两种单色光组成的复合光，从一根长直的光纤端面以入射角射入，第一次折射后光路如图（b）所示，两束单色光均在侧面发生全反射，比较内芯中的甲、乙两束光，乙光的（ ）
A．频率小，发生全反射的临界角小
B．频率大，发生全反射的临界角小
C．频率小，发生全反射的临界角大
D．频率大，发生全反射的临界角大
7．图甲中的变压器为理想变压器，原线圈的匝数n1与副线圈的匝数n2之比为5∶1。变压器的原线圈接如图乙所示的正弦式电流，两个20Ω的定值电阻串联接在副线圈两端。电流表、均为理想电表。则（ ）
A．电流表示数为0.2A B．电流表示数为5A
C．电压表示数为4V D．通过电阻R的交流电的周期为2×10-2s
二、多选题（本大题共3小题，共12分）
8．在杂技表演中，猴子沿竖直杆向上做初速度为零、加速度为的匀加速运动，同时人顶着直杆以速度水平匀速移动，经过时间，猴子沿杆向上移动的高度为，人顶杆沿水平地面移动的距离为，如图所示。关于猴子的运动情况，下列说法中正确的（ ）
A．相对地面做匀速直线运动 B．相对地面做匀变速曲线运动
C．时间内猴子对地的位移大小为 D．时刻猴子对地的速度大小为
9．科研人员正在研制一种新型长效电池，它是采用半衰期长达100年的放射性同位素镍和铜两种长寿命电池材料，利用镍63发生β衰变时释放电子被铜片俘获，把镍63和铜片做电池的极为外电阻R提供电能。下列说法正确的是（ ）
A．电阻R上电流方向是从a到b
B．镍63发生衰变的核反应方程是
C．升高温度、增大压强不能改变镍63的半衰期
D．衰变所释放的电子是原子核外的电子产生的
10．如图甲所示，一简谐横波沿x轴传播，其波源位于坐标原点，t=0时刻，波源开始振动，振动图像如图乙所示。当t=0.25s时，该波传播到的质点Q处。质点P位于x=15m处，下列说法正确的是（ ）
A．该简谐横波的波长为4m
B．t=2.5s时P点第一次到达波谷
C．P点第一次到达波谷时，Q运动的时间为2.25s
D．P点第一次到达波谷时，Q通过的路程为0.8m
三、实验题（本大题2小题，共20分）
11．在《探究加速度与力、质量的关系》实验中采用如图所示的装置．
（1）本实验应用的实验方法是
A．假设法 B．理想实验法
C．控制变量法 D．等效替代法
（2）下列说法中正确的是 （选不全得1分）
A．平衡摩擦力时，应将盘及盘中的砝码用细绳通过定滑轮系在小车上
B．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力
C．实验时，先放开小车，再接通打点计时器电源
D．在每次实验中，应使小车和砝码的质量远大于砂和小桶的总质量
（3）如下图所示是某一次打点计时器打出的一条记录小车运动的纸带，取计数点A、B、C、D、E．纸带上两相邻计数点的时间间隔为T = 0.10s，用刻度尺测量出各相邻计数点间的距离分别为AB=1.21cm，BC=1.83 cm，CD=2.41 cm，DE=3.03 cm，则小车运动的加速度大小= m/s2，打纸带上B点时小车的瞬时速度大小= m/s．(结果均保留两位小数)
（4）某同学测得小车的加速度和拉力F的数据后,依照数据正确画出-F图像如图所示，（小车质量保持不变）图线不过原点的原因可是
12．在“测定金属的电阻率”实验中
(1)为了测量金属丝的电阻Rx的阻值，实验室提供如下实验器材：
A．待测金属丝电阻Rx（约100Ω）
B．电动势E＝6V，内阻很小的直流电源
C．量程50mA，内阻约为50Ω的电流表
D．量程0.6A，内阻约为0.2Ω的电流表
E．量程6V，内阻约为15kΩ的电压表
F．最大阻值15Ω，最大允许电流1A的滑动变阻器
G．最大阻值15kΩ，最大允许电流0.5A的滑动变阻器
H．开关一个，导线若干
①为了操作方便，且能比较精确的测量金属丝的电阻值，电流表选用 ，滑动变阻器选用 （填写选用器材前的序号）。
②根据所选用的实验器材，设计出测量电阻的下列甲、乙两种电路，为尽可能减少实验误差，应采用 图（选填“甲”或“乙”）。
③实验中测得该金属丝直径为d，长度为L，接入电路后，电压表示数为U，电流表示数为I，则该金属丝的电阻率的表达式为ρ＝ 。
(2)若另有一只待测电阻，无论用电流表内接还是外接，测量误差较为接近，有一位同学为了消除因电表内阻所带来的系统误差，他用两只相同的电压表，设计了如图所示的测量电路，实验操作步骤如下：
①按电路图连接好实验器材
②闭合S1，断开S2，读出此时电压表V1的示数U，电流表示数I。
③再闭合S2，调节变阻器R，使电流表的电流仍为步骤2的电流I，此时读出电压表V1的示数U1，电压表V2的示数U2。
用上述测得的物理量表示待测电阻的阻值Rx＝ 。
四、解答题（本大题共3小题，共47分）
13．如图所示，一根质量不计的横梁A端用铰链固定在墙壁上，B端用细绳悬挂在墙壁上的C点，使得横梁保持水平状态．已知细绳与竖直墙壁之间的夹角为60°，当用另一段细绳在B点悬挂一个质量为M＝6 kg的重物时，求横梁对B点的弹力和绳BC的拉力各为多大？(g取10 m/s2)
14．回旋加速器D形盒的半径为R，高频加速电压的频率为f，空间存在方向垂直D形盒、磁感应强度大小为B的匀强磁场。用该回旋加速器加速带负电的粒子束，粒子达到最大速度后被引出，测得粒子被引出时的平均电流为I。不计粒子的加速时间，求：
(1)粒子被引出时的最大速度vm；
(2)粒子束的输出功率P。
15．如图所示，竖直固定的圆弧轨道和水平轨道相连，水平轨道的右侧有一质量为m的滑块C与轻质弹簧的一端相连，弹簧的另一端固定在竖直墙M上，弹簧处于自然长度时，滑块C静止在P点；在水平轨道上D点正上方的O点，用一根长为L的细线悬挂质量为2m的小球B，小球B与D点恰好接触但无压力。质量为2m的滑块A从圆弧轨道上由静止释放，进入水平轨道后与小球B发生碰撞﹐碰撞后B恰好能在竖直平面内做圆周运动，经一段时间后A与C发生碰撞﹐碰后粘在一起压缩弹簧，弹簧被压缩到最短时的弹性势能为。P点左侧的轨道光滑、右侧的轨道粗糙，滑块A、C与水平轨道PM段的动摩擦因数均为，A、B、C均可视为质点，A、B间的所有碰撞均为弹性碰撞，空气阻力不计，重力加速度大小为g。求：
（1）A与B碰后瞬间B的速度大小；
（2）A从圆弧轨道上开始下滑的位置距水平轨道的高度h；
（3）弹簧的最大压缩量x。
参考答案：
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 B C C A A B A BD AC AD
1．B
【详解】A．0~时间内，长直导线中的电流最大，且保持不变，所以穿过线框的磁通量最大，A错误；
B．由楞次定律可以判断在时间内，线框中始终产生逆时针方向的感应电流，B正确；
C．时间内，长直导线中的电流先减小后增大，所以线框内的磁通量先减小后增大，线框先有扩张的趋势后有收缩的趋势，C错误；
D． 时间内，长直导线中的电流保持不变，穿过线框的磁通量不变，所以线框内无感应电流产生，线框不受安培力作用，D错误。
故选B。
2．C
【详解】A．设月球的质量为M，飞船的质量为m，飞船绕月运动速度为v，由万有引力提供向心力：
又：
GM＝g0R2
解得：
故A错误；
B．由可知，轨道的半径越大，速度越小，所以飞船在轨道Ⅰ上的速度小于在轨道Ⅲ的速度；而飞船在轨道Ⅱ的B点做离心运动，所以飞船在轨道Ⅱ的B点的速度大于飞船在轨道Ⅲ上的速度，所以飞船在轨道Ⅰ上运行速率小于在轨道Ⅱ上B处的速率，故B错误；
C．飞船的加速度a：
可知轨道的半径越大，加速度越小，所以飞船在轨道Ⅰ上的重力加速度小于在轨道Ⅱ上B处重力加速度，故C正确；
D．由万有引力充当向心力的周期公式：
得：
故D错误．
3．C
【详解】A．金属板A、B与干电池连接，两板间电势差不变，A板上移，静电计指针的张角不变，故A正确；
B．根据
若仅将B板下移一些，板间电场强度减小，竖直向上的电场力减小，而重力不变，则油滴受合外力向下，将向下运动，故B正确；
C．若断开S，极板电荷量不变，根据
可得
仅将B板下移一些，板间电场强度不变，P点与零电势B板间电势差
增大，则P点电势增大，根据公式
带负电的油滴在P点的电势能减小，故C错误；
D．若断开S，且仅在A、P间插入玻璃板，则介电常数增大，则电场强度减小，则竖直向上的电场力减小，而重力不变，则油滴受合外力向下，将向下运动，故D正确。
本题选错误项，故选C。
4．A
【详解】B．根据平抛运动的特征，竖直高度决定时间，设两小球从平抛开始到落点B点所用时间分别为和，则有
由水平方向做匀速直线运动可得
解得
故选项B错误；
C．两小球越过挡板时水平位移相等，则两小球越过挡板前两小球在挡板上方的时间为，挡板下方的时间为，则
所以，球1越过挡板前在空中运动的时间
球2越过挡板前在空中运动的时间
则两小球越过挡板前在空中运动的时间也为
故C错误；
A．在竖直方向自由落体有
所以
故选项A正确；
D．由球2越过挡板前后两段时间相等，故前后两段的水平位移相等，故A在的中点，D错误。
故选A。
5．A
【详解】A．气球导热良好，则气球内、外两部分温度始终相等，气体分子平均动能始终相等，由于气体质量相等，故两部分气体内能始终相等，向下缓慢推动活塞，外界对气体做功，由于活塞与汽缸均绝热，由热力学第一定律知两部分气体内能增加，且增加量相等，故A正确；
B．气体内能增大，则稳定升高，气体分子做无规则热运动的平均速率加快，但不是每个气体分子做无规则热运动的速率均加快，故B错误；
C．活塞下移压缩气体甲，气体甲的压强增大，使气球收缩，即气体甲对气体乙做功，气球收缩，气球弹性势能减小，转化为气体的内能，设气体乙向气体甲传热为Q，有
由于的值未知，无法判断出活塞对气体甲做的功与气体甲内能增加量得到关系，故C错误；
D．由C可知气球收缩，气球弹性势能减小，转化为系统的内能，有
可得活塞对气体甲做的功小于甲、乙两部分气体内能增加量之和，故D错误。
故选A。
6．B
【详解】由b图可知，乙光的偏折程度较大，折射率较大，频率较大，根据
可知，乙光的临界角较小。
故选B。
7．A
【详解】AB．根据图象可得原线圈的电压的最大值为，所以电压的有效值为
原线圈的匝数n1与副线圈的匝数n2之比为5∶1，则有
解得副线圈电压
则副线圈中的电流
根据变压器电流与匝数的关系有
所以原线圈中的电流即电流表的读数
故A正确，B错误；
C．电压表示数为电阻R上的电压，根据欧姆定律有
故C错误；
D．由乙图可知通过电阻R的交流电的周期为4×10-2s，故D错误。
故选A。
8．BD
【详解】猴子在水平方向上做匀速直线运动，竖直方向上做初速度为零的匀加速直线运动，所以相对地面猴子做的是匀变速曲线运动；时刻猴子对地的速度大小为
时间内猴子对地的位移大小为
故选BD。
9．AC
【详解】A．镍63发生β衰变时释放电子被铜片俘获，铜片带负电，镍63带正电，在电池内部电子从镍63到铜片，在电池外部，由电流方向规定正电荷定向移动方向为电流的正方向，可知电阻R上电流方向从a到b，A正确；
B．由核反应方程满足电荷数守恒和质量数守恒，镍63发生β衰变的核反应方程是
B错误；
C．改变放射性元素的物理化学状态，均不能改变其半衰期，所以升高温度、增大压强不能改变镍63的半衰期，C正确；
D．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时所产生的，D错误。
故选AC。
10．AD
【详解】A．由乙图知振动（波动）周期T=0.50s，波经过0.25s=，传播到的质点，波在介质中匀速运动，所以经过一个T，将传播到处质点，所以波长为4m，故A正确；
B．波速为，波传播到P点经过，由于振源起振方向是向上的，所以时P点开始向上振动，再经过第一次到达波谷，即P第一次到达波谷所用时间为，故B错误；
C．由B中分析可知，P点第一次到达波谷时是时刻，波传播到Q用时，所以在时间内，Q已运动了，故C错误；
D．在时间内，Q已运动了，所以通过的路程为16A=16×5cm=0.8m，故D正确。
故选AD。
11． C BD 0.60 0.15 “平衡摩擦力不足”（或“未平衡摩擦力”或“木板垫得不够高”）
【分析】（1）加速度与物体质量、物体受到的合力有关，在探究加速度与物体质量、受力关系的实验中，应该使用控制变量法；
（2）当小车的质量远大于砝码盘和砝码的总质量时，才能近似认为细线对小车的拉力大小等于砝码盘和砝码的总重力大小；平衡摩擦力时，不能挂盘，实验过程中，先接通打点计时器电源再放开小车，小车的加速度应由纸带求出；
（3）根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小，根据匀变速直线运动中，中间时刻的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上B点时小车的瞬时速度大小；
（4）根据图象，小车上加拉力时加速度仍为零，故图象不过坐标原点的原因可能是没有平衡摩擦．
【详解】（1）探究加速度与力的关系时，要控制小车质量不变而改变拉力大小；探究加速度与质量关系时，应控制拉力不变而改变小车质量，这种实验方法是控制变量法．故选C．
（2）平衡摩擦力时，小车上不应该挂砝码，只让小车拖着纸带做匀速运动即可，故A错误；在实验前平衡一次摩擦力即可，每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力，故B正确；实验时，先接通打点计时器电源再放开小车，故C错误；在每次实验中，应使小车和砝码的质量远大于砂和小桶的总质量，以使得小车的拉力近似等于砝码的重力．故D正确；故选BD．
（3）根据作差法可知，小车运动的加速度大小为：，
打纸带上B点时小车的瞬时速度大小为：
（4）由图线可看出，小车上加拉力时还没有加速度，故图象不过坐标原点的原因可能是没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不够．
12． C F 甲
【详解】(1)[1]金属丝的电流约为
电流表选C；
[2]为了方便调解，滑动变阻器选F；
[3]乙图电流的变化范围
乙图电流变化范围大约34mA～40mA，变化范围太小，不能采用乙图；
甲图电流变化范围大约0～40mA，变化范围大，采用甲图；
[4]由欧姆定律和电阻定律
解得
(2)[5]闭合S1，断开S2，读出此时电压表V1的示数U，电流表示数I
再闭合S2，调节变阻器R，使电流表的电流仍为步骤2的电流I，此时读出电压表V1的示数U1，电压表V2的示数U2
解得
13．60 N 120 N
【详解】设横梁对B点的弹力为F1，因横梁A端用铰链固定，故F1的方向沿横梁方向，绳BC对B点的拉力为F2，由于B点静止，B点所受的向下的拉力大小恒定为重物的重力，根据受力平衡的特点，横梁的弹力F1与绳BC对B点的拉力F2的合力一定竖直向上，大小为
G＝Mg
如图所示．
根据以上分析可知，弹力F1与拉力F2的合力大小
F＝G＝Mg＝60 N
由几何知识可知
F1＝Ftan 60°＝60 N
F2＝＝120 N
即横梁对B点的弹力为60 N，绳BC的拉力为120 N.
14．(1)；(2)
【详解】(1)设粒子的电荷量为、质量为，当粒子被引出时，有：
由粒子做匀速圆周运动周期公式：
解得
(2)粒子束被引出时，设时间内飞出加速器的粒子数为，则有
根据能量守恒定律有
解得
15．（1）；（2）；（3）
【详解】(1)设B通过最高点时的速度大小为，则有
对B从最低点运动到最高点的过程，由机械能守恒定律有
解得
(2)设A与B碰撞前瞬间的速度大小为，对A沿圆弧轨道下滑的过程，由机械能守恒定律有
设A与B碰撞后瞬间的速度大小为，则由动量守恒定律和机械能守恒定律有
联立解得
(3)由(2)的解析可得
，
此后B运动一个圆周后，在D点再次与A发生碰撞，类似(2)中分析可知，碰撞后A、B的速度大小分别为
，
设A与C碰后瞬间的共同速度大小为v，由动量守恒定律有
A、C一起压缩弹簧，由能量守恒定律有
联立解得
