湖北省十一校2023-2024学年高三上学期第一次联考物理试题（解析版）

PAGEPAGE12024届高三湖北十一校第一次联考物理试题一．选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分；在每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，全部选对得得4分分，选对但不全得2分，有选错的得0分。1.下列描述的物理现象与物理规律中说法正确的是（）A.松香在熔化过程中虽然温度保持不变，但松香分子的平均动能会变大B.生活中常用金属桶或金属壶盛装汽油，这样做的目的是有利于消除静电带来的危害C.通电导线在磁场中所受安培力的方向可以由安培定则来判断D.假设地球为均匀球体，由于地球的自转，物体在两极处受到的万有引力大于在赤道处受到的万有引力〖答案〗B〖解析〗A．只有晶体熔化过程中温度不变，分子平均动能不变，而松香是非晶体，在熔化过程中，温度是升高的，而温度是分子热运动平均动能的标志，所以分子平均动能变大，故A错误；B．加油站中用金属制品盛装汽油可将加油过程中产生的静电导走，从而消除静电危害，故B正确；C．通电导线在磁场中所受安培力方向用左手定则判断，故C错误；D．当地球视为均匀球体时，同一物体无论放在地球表面哪一位置，根据万有引力定律可知，所受引力大小均相等，故D错误；故选B。2.小明将一个小球以某一初速度从粗糙斜面的底端沿斜面向上射出，小球上滑至最高点后又沿该斜面下滑至底端，此过程中斜面始终保持静止。下列说法正确的是（）A.上滑过程中小球重力的冲量等于下滑过程中重力的冲量B.上滑过程中小球重力所做的功等于下滑过程中重力所做的功C.上滑过程中地面受到斜面的压力小于下滑过程中地面受到的压力D.上滑过程中小球动量变化的方向与下滑过程中动量变化的方向相反〖答案〗C〖解析〗A．根据冲量公式得，重力的冲量为可知大小只与时间有关，物块上滑时间小于下滑时间，上滑过程中重力的冲量小于下滑过程中重力的冲量，故A错误；B．上滑过程中小球重力做负功，下滑过程中重力做正功，故不相等，故B错误；C．对物块受力分析知，上滑过程加速度下滑过程加速度将斜面与物块看做一个整体分析，由超重与失重结论可知，两个过程均处于失重状态，但上滑过程失重程度较大，所以上滑过程斜面对地面的压力小于下滑过程斜面对地面的压力，故C正确；D．根据动量定理可知，上滑和下滑过程物块所受合力方向相同均沿斜面向下，动量变化的方向相同，故D错误。故选C。3.如图所示，a、b两束单色光分别沿不同方向射向横截面为半圆形玻璃砖的圆心O，已知a光刚好发生全反射，b光的折射光线（反射光线未画出）刚好与a光的反射光线重叠，且，则判断（）A.若将b光沿a光的光路射向O点，b光也能发生全反射B.用a、b单色光分别检查同一光学平面的平整度时，b光呈现的明暗相间的条纹要宽些C.用a、b单色光分别照射同一光电管的阴极材料时，用a光照射打出的光电子的遏止电压小D.用a、b单色光分别以相同入射角斜射入同一平行玻璃砖，a光发生的侧移小〖答案〗B〖解析〗A．根据折射定律可知所以有又因为所以有b光的全反射临界角大于a光的全反射临界角，若将b光沿a光的光路射向O点，b光不能发生全反射，A错误；B．因为折射率大的光频率也大，所以所以所以用a、b单色光分别检查同一光学平面的平整度时，b光呈现的明暗相间的条纹要宽些，B正确；C．因为所以用a、b单色光分别照射同一光电管的阴极材料时，用a光照射打出的光电子的遏止电压大，C错误；D．因为所以用a、b单色光分别以相同入射角斜射入同一平行玻璃砖，a光发生的侧移大，D错误。故选B。4.如图所示，边长为L、匝数为N的正方形线圈abcd，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕转轴转动（转轴垂直于磁感线），线圈通过滑环和电刷连接一个含有理想变压器的电路，变压器原、副线圈的匝数分别为和，电压表可视为理想电表。保持线圈abcd以恒定角速度转动，则（）A.从图示位置开始计时，线圈产生感应电动势瞬时值的表达式为B.通过变压器原、副线圈的电流之比为C.电压表示数为D.若考虑线圈abcd的内阻，滑动变阻器R的滑片P向下滑动时，电压表示数变小〖答案〗AD〖解析〗A．感应电动势的最大值为开始时线圈平面与磁场平行，则感应电动势瞬时值表达式为故A正确；B．通过变压器原、副线圈的电流之比为故B错误；C．原线圈电压的有效值为由得副线圈电压，即电压表示数故C错误；D．把正方形线圈abcd、原副线圈等效成一个闭合回路，则滑动变阻器R的滑片P向下滑动时，电阻变小，根据闭合电路欧姆定律有电路中电流变大，由可知电压表示数变小，故D正确。故选AD。5.如图所示，和是真空中两个电荷量大小相等的点电荷，MN是两电荷的连线，HG是MN的中垂线，O为垂足。下列说法正确的是（）A.若两电荷为异种电荷，则OM的中点与ON的中点电场强度相等B.若两电荷是同种电荷，则OM的中点与ON的中点电场强度相等C.若两电荷是异种电荷，将等量的异种试探电荷分别置于OM的中点与ON的中点，两个试探电荷的电势能一定相等D.若两电荷是同种电荷，则O点的电势，与MN上各点相比是最低的，与HG上各点相比是最高的〖答案〗A〖解析〗A．若两电荷为异种电荷，根据等量异种电荷电场强度的特点，可知OM的中点与ON的中点电场强度相等，故A正确；B．若两电荷是同种电荷，根据等量同种电荷电场强度的特点，可知OM的中点与ON的中点电场强度大小相等，方向相反，故B错误；C．因为没有选择零电势点的位置，所以不能确定两个试探电荷的电势能是否一定相等，故C错误；D．若两电荷是同种正电荷，则O点的电势，与MN上各点相比是最低的，与HG上各点相比是最高的；若两电荷是同种负电荷，则O点的电势，与MN上各点相比是最高的，与HG上各点相比是最低的，故D错误。故选A。6.歼-20（英文：ChengduJ-20，代号：威龙）是我国研制的一款具备高隐身性、高态势感知、高机动性的第五代双发重型隐形战斗机，将担负中国空军未来对空、对海的主权维护任务。如图为歼-20战机在我国近海海域上空巡航的英姿，设该机机身长为l，机翼两端点C、D的距离为d，以速度v沿水平方向匀速飞行，已知战斗机所在空间地磁场磁感应强度的竖直分量大小为B，C、D两点间的电势差的绝对值为U。则（）A.，C点电势高于D点电势 B.，D点电势高于C点电势C.，C点电势高于D点电势 D.，D点电势高于C点电势〖答案〗D〖解析〗飞机在北半球的上空以速度v水平飞行，切割磁感应强度的竖直分量，切割的长度等于机翼的长度，所以根据右手定则，感应电流的方向C指向D，所以D点的电势高于C点的电势，故D正确，ABC错误。故选D。7.如图所示，空间中有一竖直向下匀强磁场，等边三角形AOC在水平面内，边长为L，D为AC中点。粒子a以速度沿AO方向从A点射入磁场，恰好能经过C点，粒子b以沿OC方向的速度从O点射入磁场，恰好能经过D点。已知两粒子的质量均为m、电荷量均为q，粒子的重力及粒子间的相互作用均可忽略，则下列说法中正确的是（）A粒子a带负电，粒子b带正电B.粒子b的速度大小也为C.匀强磁场磁感应强度D.若粒子b从O点以原速率沿水平面内任意方向射出，则粒子b从出发到经过AC边的最短时间为〖答案〗D〖解析〗A．粒子a经过C点、粒子b经过D点，由左手定则可知，a、b两粒子都带负电，故A错误；B．a、b两粒子运动轨迹如图所示由几何知识可知，粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得，解得b粒子的速度大小故B错误；C．粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得解得故C错误；D．粒子b从O点以原速率沿水平面内任意方向射出，粒子b在磁场中做圆周运动的轨道半径粒子从b出发到达AC边运动轨迹对应的最短弦长为对应的圆心角粒子在磁场中做圆周运动的周期粒子的最短运动时间故D正确。故选D8.近期，中国载人探月工程登月任务已启动实施，计划在2030年前实现中国人首次登月。已知月球的半径为R，万有引力常量为G，假设宇航员在距离月球表面高h处（h远小于R），以初速度竖直向上抛出一小球，小球经时间t落到月球表面，在月球的上空，保障卫星正在绕月球做周期为T的匀速圆周运动，忽略月球自转。则下列说法正确的是（）A.月球表面的重力加速度为B.月球的质量为C.月球的第一宇宙速度为D.保障卫星的高度为〖答案〗ACD〖解析〗A．小球在月球表面做竖直上抛运动，根据位移时间公式，取竖直向上为正方向，有解得月球表面的重力加速度为故A正确；B．在月球表面，万有引力等于重力解得月球的质量为故B错误；C．根据万有引力提供向心力在月球表面，万有引力等于重力联立解得月球的第一宇宙速度为故C正确；D．根据万有引力提供向心力联立以上解得保障卫星的高度为故D正确。故选ACD。9.一列沿x轴正方向传播的简谐横波，传到处的P点时波形如图所示，从该时刻起到时，观察到质点P刚好第三次到达波谷位置，下列说法正确的是（）A.该波的波速为10m/sB.经1.4s质点P运动的路程为48cmC.与该波发生干涉的另一列简谐横波的频率一定为5HzD.时，处的质点Q刚好第四次到达波谷〖答案〗AD〖解析〗A．简谐横波沿x轴正方向传播，根据上下坡法，质点P向下起振，从该时刻起到时，观察到质点P刚好第三次到达波谷位置，有解得该波的波速为故A正确；B．经1.4s质点P经历了经1.4s质点P运动的路程为故B错误；C．两列波发生干涉时两列波的频率相同，与该波发生干涉的另一列简谐横波的频率一定为故C错误；D．简谐横波传播到质点Q的时间为质点Q向下起振，当时质点Q刚好第一到达波谷，质点Q经历了三个周期到达波谷，故时，处的质点Q刚好第四次到达波谷，故D正确。故选AD。10.如图所示，竖直平面内固定两根足够长的细杆L1、L2，两杆分离不接触，且两杆间的距离忽略不计。两个小球a、b(视为质点)质量均为m，a球套在竖直杆L1上，b球套在水平杆L2上，a、b通过铰链用长度为L的刚性轻杆连接。将a球从图示位置由静止释放(轻杆与L2杆夹角为45°)，不计一切摩擦，已知重力加速度为g。在此后的运动过程中，下列说法中正确的是（）A.a球和b球所组成的系统机械能守恒B.b球的速度为零时，a球的加速度大小一定等于gC.b球的最大速度为D.a球的最大速度为〖答案〗AC〖解析〗A．a球和b球组成的系统除重力外没有其他力做功，只有a球和b球的动能和重力势能相互转化，因此a球和b球的机械能守恒，故A正确；B．设轻杆L和水平杆L2的夹角为θ，由速度关联可知vbcosθ=vasinθ得vb=vatanθ可知当b球的速度为零时，轻杆L处于水平位置和L2杆平行，此时a球在竖直方向只受重力mg，因此a球的加速度大小为g，当va=0时，vb也为0，如题图所示位置，此时a的加速度小于g，故B错误；C．当杆L和杆L1平行成竖直状态，球a运动到最下方，球b运动到L1和L2交点的位置的时候，球b的速度达到最大，此时由速度的关联可知a球的速度为0，因此由机械能守恒定律有mg(L＋L)=mv得vb=故C正确；D．当轻杆L向下运动到杆L1和杆L2的交点的位置时，此时杆L和杆L2平行，由速度的关联可知此时b球的速度为0，由机械能守恒定律有mg·L=mv得va=此时a球具有向下的加速度g，因此此时a球的速度不是最大，a球将继续向下运动到加速度为0时速度达到最大，故D错误。故选AC。二、实验题：本题共2小题，第11题8分，第12题8分，共16分。把〖答案〗写在答题卡指定的答题处。11.如图1所示为某实验小组验证碰撞中动量守恒实验装置。安装好实验装置后，在地上铺一张记录纸，记下重垂线所指的位置O，先不放靶球，让入射球从斜槽上由静止滚下，并落在地面上，再将靶球放在斜槽前端边缘位置，让入射球从斜槽上滚下，使它们碰撞，重复多次，分别测量三个落地点的平均位置M、P、N离O点的距离分别为、、。（1）下列关于本实验中正确的说法是________（选填正确选项前面的字母）A．入射球比靶球质量大或小均可，但两球的直径必须相同B．在同一组实验的不同碰撞中，每次入射球必须从同一高度由静止释放C．安装轨道时斜槽的末端必须水平D．本实验中由于斜槽轨道不光滑会造成误差，所造成的误差属于系统误差（2）若入射小球和靶球的质量分别为和，本实验中需要验证两球碰撞中动量守恒的表达式为________（用所测物理量的符号表示）；（3）完成上述实验后，实验小组的成员对上述装置进行了改造，小红改造后的装置如图2所示。使入射球仍从斜槽上由静止滚下，重复实验步骤中的操作，使两球落在以斜槽末端为圆心的圆弧上，平均落点为、、。测得圆心到、、三点的连线与水平方向的夹角分别为、、。则小红需要验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式为________（用所测物理量的符号表示）；（4）小青改造后的装置如图3所示。使入射球仍从斜槽上由静止滚下，重复实验步骤中的操作，使两球落在以斜槽末端为最高点的斜面上，平均落点为、、。测得、、到斜槽末端距离分别为、、，则小青需要验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式为________（用所测物理量的符号表示）。〖答案〗（1）BC（2）（3）（4）〖解析〗（1）[1]A．碰撞后为防止入射球反弹，入射球的质量应大于靶球的质量，故A错误；B．为保证碰撞的初速度相同，每次入射球必须从同一高度由静止释放，故B正确；C．要保证碰撞后两个球做平抛运动，故斜槽轨道末端的切线必须水平，故C正确；D．轨道是否光滑对实验的结果没有影响，不需要控制轨道光滑，故D错误。故选BC。（2）[2]小球做平抛运动的高度相同，则小球在空中运动时间相同；设小球在空中运动的时间为t，若满足动量守恒定律有整理得（3）[3]设圆弧半径为L，由几何关系可得，由平抛运动的规律得，联立可得则做平抛运动的水平速度分别为，，代入动量守恒的表达式化简可得（4）[4]设斜面与水平面的夹角，由几何关系可得，由平抛运动的规律得，联立可得则做平抛运动的水平速度分别为，，代入动量守恒的表达式化简可得12.某同学设计了一个如图所示的实验电路，用以测定电源电动势和内阻，使用的实验器材为：待测干电池组（电动势约3V）、电流表（量程0.6A，内阻小于）、电阻箱（）、滑动变阻器（）、单刀双掷开关、单刀单掷开关各一个及导线若干，考虑到干电池的内阻较小，电流表的内阻不能忽略，故先测量电流表的内阻。（1）该同学测量电流表内阻步骤如下：①断开单刀双掷开关以及开关K，将滑动变阻器滑片P滑至B端、电阻箱R阻值调到最大。②保持单刀双掷开关断开，闭合开关K，滑动滑片P，使电流表满偏。③将单刀双掷开关接______触点（填C或D），保持滑片位置不动，调节电阻箱R的阻值，直到电流表指针指在刻度盘正中央。④读出此时电阻箱R的阻值为，则电流表内阻的测量值即为。⑤以上方法测得的电流表内阻比起真实值________（填“偏大”、“偏小”、“相等”）。（2）通过控制开关状态，该同学又进行了电池电动势和电池内阻的测量实验，他一共记录了六组电流I和电阻箱R的对应数值，并建立坐标系，做出“”如图，由此求出电动势E＝_________V、内阻r＝________。（计算结果保留两位有效数字）〖答案〗（1）C偏小（2）〖解析〗测定电源的电动势和内阻（1）[1][2]用图示电路测电流表电阻时用半偏法，其测量方法是：先闭合电键K，调节滑动变阻器，使电流表满偏；然后，把开关S连到C上，保持滑动变阻器电阻不变，调节电阻箱，使电流表半偏，则电阻箱的电阻即为电流表电阻，其产生误差的原因是并联电阻箱后线路总阻值减小，从而造成总电流增大，使测得的电流表内阻偏小。（2）[3][4]测电动势和内电阻，只需得出电流值及外电阻的阻值即可，故断开电键K，将开关S与D连接，调节电阻箱R，得到多组R、I值，由闭合电路欧姆定律画出图像，由图象的斜率及截距的意义即可求得电动势和内电阻，调节电阻箱R，记录电阻箱的阻值和电流表示数；由闭合电路欧姆定律可得即由上式可知：图线的斜率是电动势的倒数，图线在纵轴上的截距是，图像的斜率为；则【『点石成金』】解答本题的关键在于明确半偏法的意义，同时注意能正确根据题意列出对应的函数关系，才能准确得出结果。三、解答题（本题共3小题，共44分。解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后〖答案〗的不能得分）13.如图所示，总体积为V的圆柱形汽缸中，有一个厚度不计的轻质活塞，活塞横截面积为S，与汽缸壁之间可以无摩擦滑动。在温度为，大气压强为的环境中，用活塞密封一定质量的空气，并在活塞上放一个质量为m的重物，系统达到平衡状态后，系统的体积为，并与环境温度相同。为使活塞升至汽缸顶部，现用一个打气筒对汽缸充气，打气筒一次可以把一个标准大气压下体积为的空气充入汽缸。（空气看作理想气体，）（1）在缓慢充气的情况下，缸内气体温度不变，求至少充气多少次才能使活塞升至汽缸顶部？（2）在快速充气的情况下，缸内气体来不及散热，且每次充气可以使缸内气体温度升高，求至少充气多次次才能使活塞升至汽缸顶部？〖答案〗（1）100次；（2）42次〖解析〗（1）设至少充气n次，则n次充气的气体体积为，压强为，充气后压强为充气后所充气的气体体积为，由玻意耳定律有解得次（2）设至少充气N次，则N次充气的气体体积为，压强为，温度为；汽缸原有气体体积，压强为，温度为；充气后体积为V，压强为，温度为；由理想气体状态方程，得解得根据题意，取次14.小刚设计了如图所示的一个小游戏，拉动拉杆，用固定在斜面上的弹簧枪将小球弹入洞口即为成功。为了