内蒙古呼和浩特市2023-2024学年高三上学期学业质量监测物理试题（含答案解析）

呼和浩特市2023-2024学年第一学期高三年级学业质量监测物理注意事项：1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号、座位号涂写在答题卡上。本试卷满分100分，考试时长100分钟。2.作答时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。一、选择题（1-8为单选题，9-12为多选题，共48分，每题4分）1.下列实验用到“控制变量”实验方法的是（）A.甲图：理想斜面实验B.乙图：卡文迪许扭秤实验C.丙图：共点力合成实验D.丁图：“探究加速度与力、质量的关系”实验【答案】D【解析】【分析】【详解】A．理想斜面实验是利用了合理递推的实验方法，A错误；B．卡文迪许扭秤实验是利用了放大的实验方法，B错误；C．共点力合成实验利用了等效替代的实验方法，C错误；D．“探究加速度与力、质量的关系”实验利用了控制变量法的实验方法，D正确。故选D。【点睛】2.弩是利用张开的弓弦急速回弹形成的动能，高速将箭射出。如图所示，某次发射弩箭的瞬间，两端弓弦的夹角为90°，弓弦上的张力大小为FT，则此时弩箭受到的弓弦的作用力大小为（）A. B. C. D.【答案】B【解析】【详解】两端弓弦的夹角为90°，弓弦上的张力大小为FT，则此时弩箭受到的弓弦的作用力大小为故选B。3.如图是采用动力学方法测量空间站质量的原理图。若已知飞船质量为4.0×103kg，在飞船与空间站对接后，其推进器的平均推力F为1000N，推进器工作5s内，测出飞船和空间站的速度变化是0.05m/s，则（）A.飞船对空间站的力比空间站对飞船的力大B.飞船对空间站的推力为1000NC.飞船的加速度为0.25m/s2D.空间站的质量为9.6×104kg【答案】D【解析】【详解】A．飞船对空间站的力与空间站对飞船的力是一对相互作用力，大小相等，故A错误；C．由于推进器工作5s内，测出飞船和空间站的速度变化是0.05m/s，根据加速度的定义式有故C错误；D．对飞船和空间站整体分析，根据牛顿第二定律有解得故D正确；B．对空间站分析，根据牛顿第二定律有解得故B错误。故选D。4.蹦床是一项运动员利用蹦床的反弹在空中表现杂技技巧的竞技运动。如图所示为运动员在蹦床运动中完成某个动作的示意图，图中水平虚线PQ是弹性蹦床的初始位置，一质量为m的运动员，某次弹跳中从床面上方A处由静止落下，落到床面上屈伸弹起后离开床面上升到D处，已知AB=h，DB=H，重力加速度大小为g，不考虑空气阻力，下列说法正确的是（）A.运动员运动到B处时，合外力为零B.运动员从A处运动到D处的全过程中，运动员重力的冲量不为0C.运动员从A处运动到D处的全过程中，运动员的机械能增加量mgHD.运动员向下由A到B运动的过程中，处于完全失重状态，其机械能减少【答案】B【解析】【详解】A．运动员运动到B处时，受到重力作用，合外力不为零，故A错误；B．运动员从A处运动到D处的全过程中，运动员重力的冲量为故B正确；C．运动员从A处运动到D处的全过程中，运动员的机械能增加量为故C错误；D．运动员向下由A到B运动的过程中，只受重力作用，处于完全失重状态，只有重力做功，其机械能守恒，故D错误。故选B。5.宇航员登上某球形未知天体，在该天体表面将某一小球竖直上抛，得到小球的动能随小球到未知天体表面的高度变化情况如图所示，图中Ek0、h0为已知量，已知小球质量为m，该未知天体的半径大小为R，不计阻力，求该星球的第一宇宙速度（）A B. C. D.【答案】B【解析】【详解】由图像得则图线斜率为重力加速度为根据得该星球的第一宇宙速度为故选B。6.如图所示，实线表示某电场的电场线（方向未标出），虚线是一带正电的粒子只在电场力作用下的运动轨迹，设M点和N点的电势分别为、，粒子在M点和N点时加速度大小分别为、，速度大小分别为、，电势能分别为、。下列判断正确的是（）A.， B.，C.， D.，【答案】C【解析】【详解】根据电场线越密集的地方电场强度越大，则有根据牛顿第二定律有可得带电粒子所受电场力指向轨迹弯曲的内侧，所以粒子受到的电场力方向斜向右下，又粒子带正电，所以电场线的方向从左上指向右下，根据沿电场线方向电势降低可知又粒子带正电，所以有从M运动到N过程中电势能增大，则电场力做负功，动能减小，所以有故选C。7.如图所示，一光滑半圆形轨道固定在水平地面上，圆心为O、半径为R，一根轻橡皮筋一端连在可视为质点的小球上。另一端连在O点正上方距离O点为R的P点。小球放在与O点等高的轨道上A点时，轻橡皮筋处于原长。现将小球从A点由静止释放，小球沿圆轨道向下运动，通过最低点B时对圆轨道的压力恰好为零。已知小球的质量为m，重力加速度为g，则小球从A点运动到B点的过程中，下列说法正确的是（）A.小球通过最低点时，橡皮筋的弹力等于mgB.橡皮筋弹力做功的功率逐渐变大C.小球运动过程中，橡皮筋弹力所做的功等于小球动能的增加量D.小球运动过程中，机械能的减少量等于橡皮筋弹性势能的增加量【答案】D【解析】【分析】【详解】A．小球通过最低点B时则故A错误；B．根据可知，开始时小球的速度则橡皮筋弹力做功的瞬时功率在最低点时，小球的速度方向与F方向垂直，则橡皮筋弹力做功的瞬时功率故橡皮筋弹力做功的功率先变大后变小，故B错误；C．小球运动过程中，根据动能定理知，重力做功和橡皮筋弹力所做的功之和等于小球动能的增加量，故C错误；D．小球和橡皮筋组成的系统机械能守恒，知小球运动过程中，机械能的减少量等于橡皮筋弹性势能的增加量，故D正确。故选D8.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α=45°、β=30°，忽略空气的阻力。某时刻两丝线同时断裂，整个过程保持两小球所带的电荷量不变，则下列说法正确的是（）A.小球1、2的电荷量之比为1∶3B.小球1、2的质量之比为C.小球1、2的落地点到释放点的水平距离之比为D.小球1、2落地瞬间的速度大小之比为【答案】C【解析】【详解】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间的库仑斥力相等，则由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，AB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，由公式两小球同时落地，在水平方向上两小球做加速运动，又由牛顿第二定律两小球在水平方向上的加速度之比为:1，所以小球1、2的落地点到释放点的水平距离之比为:1，C正确；D．由C选项分析可知，两小球落地瞬间竖直方向的分速度相等，水平方向的分速度之比为:1，显然两小球落地瞬间的速度大小关系不能确定，D错误。故选C。9.如图所示，质量相同的两个小球A、B分别从3L和L的高度水平抛出后落地，A、B的水平位移大小分别为L和2L，忽略空气阻力，则下列说法正确的是（）A.A、B的飞行时间之比为3∶1B.A、B的初速度大小之比为C.A、B落地时重力的瞬时功率之比为D.A、B从抛出到落地过程中重力的平均功率之比为【答案】CD【解析】详解】A．平抛运动竖直方向上做自由落体运动，则有，解得故A错误；B．平抛运动水平方向做匀速直线运动，则有，结合上述解得故B错误；C．A、B落地时竖直分速度分别为，令落地速度与竖直方向夹角分别为，，则A、B落地时重力的瞬时功率分别为，结合上述解得故C正确；D．A、B从抛出到落地过程中重力的平均功率分别为，结合上述解得故D正确。故选CD。10.如图所示，水平地面上固定一倾角为30°的光滑斜面，有一质量为、长为的绝缘直导线放在斜面上并通有垂直纸面向外的恒定电流，大小为，空间同时存在一竖直向上的匀强磁场，使得导线静止在斜面上，下列说法中正确的是（）A.导线所受安培力的方向水平向右B.导线所受安培力的大小为C.在磁场顺时针旋转90°的过程中，若使导线一直保持静止状态，则磁感应强度的最小值为D.在磁场顺时针旋转90°的过程中，若使导线一直保持静止状态，则磁感应强度的最小值为【答案】BC【解析】【详解】AB．由题意，根据左手定则判断知，导线所受安培力的方向水平向左；导线受到安培力、重力及垂直斜面向上支持力的作用处于平衡状态，根据三力平衡可得故A错误，B正确；CD．若磁场顺时针旋转90°的过程中，若使导线一直保持静止状态，根据三力平衡可知，当导线受到的安培力平行斜面向上时，此时导线受到的安培力最小，可得可得磁感应强度的最小值为故C正确，D错误。故选BC。11.如图所示，在x轴上相距为L的两点固定两个等量异号点电荷+Q、Q，虚线是以+Q所在点为圆心、为半径的圆，a、b、c、d是圆上的四个点，其中a、c两点位于x轴上，b、d两点关于x轴对称。下列判断正确的是（）A.四个点中b、d两点的电场强度大小相等B.四个点中a点电势最高，c点电势最低C.将一试探电荷由b点移至c点，静电力不做功D.将一正试探电荷由c点移至a点，电荷的电势能增大【答案】ABD【解析】【详解】A．根据电场的叠加及对称性可知，四个点中b、d两点的电场强度大小相等，故A正确；BD．沿着电场线的方向，电势逐渐降低，根据等量异种电荷等势面的分布可知，四个点中c点处的电势最低，a点电势最高，将一正试探电荷由c点移至a点，电荷的电势能增大，故BD正确；C．b点电势高于c点电势，将一试探电荷由b点移至c点，静电力做功，故C错误；故选ABD。12.如图所示，ab和bc区域的宽度均为d。ab区域存在水平向左、电场强度大小为的匀强电场（电场未画出）；bc区域存在正交的匀强电场和匀强磁场，电场的方向竖直向上，电场强度大小为，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小。今有一带正电的微粒从a边缘平行电场方向以初速度水平向右射入电场，从b边缘的P点进入bc区域时的速度大小不变，方向变为竖直向下。已知重力加速度为g，下列说法正确的是（）A.a、P两点间距离为B.微粒在ab区域运动过程中的最小速度为C.微粒在bc区域中做半径为的匀速圆周运动D.微粒在ab、bc区域中运动的总时间为【答案】ABD【解析】【详解】A．由题意，可知微粒在区域中，水平方向在水平向左的电场力作用下做匀减速直线运动，竖直方向在重力的作用下做自由落体运动，由于两个方向上的平均速度大小相等，均为，运动时间相等，则微粒在竖直方向的位移大小和水平方向的位移大小相等，均为，故a、P两点间距离为，故A正确；B．由选项A分析，可得得则微粒受到的电场力大小根据运动的合成可得微粒在ab区域运动过程中任意时刻的速度大小由数学知识可得，当即时，有最小值，为故B正确；CD．微粒在区域中运动时间为且由于微粒区域运动时，重力与电场力平衡，故微粒在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，根据联立可得微粒做匀速圆周运动的半径为根据几何知识可知，微粒在复合场中转过的角度为，故运动时间为所以微粒在ab、bc区域中运动的总时间为故C错误，D正确。故选ABD。二、实验题（共12分，每空2分）13.如图所示，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置验证机械能守恒定律。（1）对于该实验，下列哪些操作是正确的_____________。A．重物选用质量和密度较小的物体B．两限位孔在同一竖直线上C．实验时，先释放重物，后接通电源（2）为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的_____________。A．动能变化量与势能变化量B．速度变化量和势能变化量C．速度变化量和高度变化量【答案】①.B②.A【解析】【详解】（1）[1]A．为了减少空气阻力的影响，重物选用质量和密度较大的物体，故A错误；B．为了减少纸带与打点计时器间的摩擦力，两限位孔在同一竖直线上，故B正确；C．为了充分利用纸带，实验时，先接通电源，后释放重物，故C错误。故选B。（2）[2]根据为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的动能变化量与势能变化量。故选A。14.某同学利用如图甲所示的电路测量一节电量即将耗尽的磷酸铁锂电池的电动势E和内阻r，选用的器材如下：A．毫安表mA（量程为20mA，内阻为96Ω）B．电压表V（量程为3V，内阻很大）C．电阻箱R1（0~999.9Ω）D．滑动变阻器R2（0~50Ω）E．磷酸铁锂电池（标称电压为3.2V）F．开关一个、导线若干（1）由于毫安表mA的量程太小，因此实验前需要将其改装成量程为0.5A的电流表，图甲中电阻箱R1应调整为___________Ω；（2）改变滑动变阻器滑片的位置，记录两电表的示数，电压表的示数为U，毫安表的示数为I；（3）描点得到如图乙所示的图像，通过分析可知电源的电动势E=________V，电源的内阻r=________Ω；（结果保留两位有效数字）（4）电动势的测量值________（填“大于”、“等于”或“小于”）真实值。【答案】①.4②.2.7③.0.66④.等于【解析】【详解】（1）[1]根据串并联特点有即解得即图甲中电阻箱R1应调整为。（3）[2][3]毫安表mA与电阻箱R1并联后的电阻为则根据闭合电路欧姆定律有结合图像有，可得（4）[4]该实验设计上不存在系统误差，所以电动势的测量值等于真实值。三、解答题（共40分）15.质量5kg的物体在水平推力F的作用下沿水平面做直线运动，一段时间后撤去F，其运动的v-t图像如图所示，g取10m/s2，求：（1）物体与水平面间的动摩擦因数μ；（2）水平推力F的大小；【答案】（1）0.2；（2）15N【解析】【详解】（1）物体在6~10s的加速度大小为根据牛顿第二定律，有得（2）物体在0~6s的加速度大小为根据牛顿第二定律，有得16.如图，在xOy平面第一象限有一匀强电场，电场方向平行y轴向下。在第四象限内存在一匀强磁场。磁场方向垂直纸面向里。一质量为m、带电量为q的正粒子从y轴上P点以初速度v0垂直y轴射入匀强电场，在电场力作用下从x轴上Q点以与x轴正方向成45°角进入匀强磁场，从距离Q点为L的M点射出，已知OQ=L，不计粒子重力。求：（1）电场强度E的大小；（2）磁感应强度B的大小；【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）粒子的运动轨迹如图粒子在电场中做类平抛运动，到Q点时，有联立，解得（2）粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，有根据速度的分解可得根据几何关系可得联立解得17.如图所示，竖直平面内有等量异种点电荷M、N水平固定放置，其中M为正电荷，N为负电荷，两电荷正下方固定一足够长光滑水平绝缘直杆，A、B分别为杆上位于M、N正下方的两点，O点为AB的中点。中心开孔的小球a、b穿在杆上，分