湖北省十堰市2024届高三年级上册元月调研考试（一模）物理试卷(含答案)

湖北省十堰市2024届高三上学期元月调研考试（一模）物理试卷

学校：___________姓名：班级：___________考号：

一,单选题

1.2023年8月25日，中国新一代人造太阳“中国环流三号”首次实现100万安培（1兆

安）等离子体电流下的高约束模式运行，再次刷新中国磁约束聚变装置运行纪录。某核

聚变方程为;H+：Hf：n+X下列说法正确的是（）

A.反应前后质量守恒

B.我国秦山核电站也是利用该原理发电的

C.该反应属于a衰变

D.该核聚变方程中的X为a粒子

2.在杭州亚运会男子百米决赛中，中国一选手夺冠。假设他的心脏在比赛状态下每分

钟搏动150次，在一次搏动中泵出的血液约为120cm3,推动血液流动的平均压强约为

2.0xl04Pao则他的心脏在比赛状态下搏动的平均功率约为（）

A.6WB.60WC.3.6WD.360W

3.如图所示，竖直平面内固定着等量同种正点电荷P、Q,在P、。连线的中垂线上

的A点由静止释放一个负点电荷，该负点电荷仅在电场力的作用下运动，下列关于该

负点电荷在一个运动周期内的速度一时间图像，可能正确的是（）

-q\A

G>--------；--------0

P:Q

4.在机场、车站常用传送带来传送旅客的包裹，在传送过程中同时对包裹进行安检。

将一个包裹（可视为质点）轻放在水平传送带的左端，同时启动传送带，传送带向右做

初速度为0的匀加速直线运动。包裹和传送带的速度一时间图像如图所示，f=5s时包

裹运动到传送带的右端。下列说法正确的是（）

A.图线I反映的是包裹的运动B.包裹和传送带间的动摩擦因数为0.16

C.传送带的长度为20mD.包裹相对传送带滑动的距离为7.5m

5.图甲所示的装置是斯特林发电机，其工作原理图可以简化为图乙。已知矩形导线框

的匝数为N,面积为S,处在磁感应强度大小为3的匀强磁场中，矩形导线框以角速

度。绕垂直磁场方向的轴。。匀速转动，线框与理想变压器原线圈相连。理想变压器

原、副线圈的匝数比为1:4,图示时刻线框平面与磁感线垂直并以此时刻为计时起点，

飞为定值电阻，R为滑动变阻器，交流电压表①、②均视为理想电表，不计线框的电

阻。下列说法正确的是（）

O

甲乙

A.线框从图示位置开始转过180。的过程中，产生的平均电动势为理丝

兀

B.线框从图示位置开始转过90。时，电压表V］的示数为范丝

C.滑动变阻器的滑片向d端滑动的过程中，电压表V2的示数始终为2NBS。

D.滑动变阻器的滑片向。端滑动的过程中，凡的发热功率增大

6.如图所示，两竖直挡板间有一光滑的水平直杆，一轻弹簧穿在杆上，弹簧左侧与挡

板相连，右侧与穿在杆上的小球甲相连。现让小球甲开始做简谐运动，其位移随时间

变化的关系为x=2sin5”（cm）,当小球甲经过平衡位置时，在小球甲的正上方由静止

释放小球乙，结果甲与乙恰好相碰，甲、乙均视为质点，取重力加速度大小

g=10m/s2,不计空气阻力，弹簧始终在弹性限度内，小球不会与竖直挡板相碰，则

小球乙下落的局度为（）

O--------1-

乙

4bh

——注

/中、

fl

A.—=2,3...)B.—m（w=1>2,3...）

105

2n2

C.----m(n=1,2,3...)D.—m（w=l,2,3...）

5

7.2022年9月27日，木星、地球和太阳排在同一直线上，地球位于太阳与木星之

间，出现了“木星冲日”现象。地球和木星绕太阳公转的方向相同，轨迹都可近似为

圆，木星的质量约为地球质量的318倍，木星的半径约为地球半径的11倍，木星绕太

阳运动的周期约为地球绕太阳运动周期的12倍。下列说法正确的是（）

A.木星公转的轨道半径比地球公转的轨道半径小

B.木星公转的线速度比地球公转的线速度大

C.木星表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的2.6倍

D.下一次出现“木星冲日”现象可能在2024年H月

二、多选题

8.洗衣机脱水桶的原理示意图如图所示。衣服（视为质点）在竖直圆筒的内壁上随圆筒

做匀速圆周运动时，刚好不沿着筒壁向下滑动，筒壁到转轴之间的距离为「，衣服与

筒壁之间的动摩擦因数为02重力加速度大小为g,下列说法正确的是（）

A.衣服的线速度大小为下迹

B.衣服的角速度大小为旧

C.若脱水桶的转速增大，则衣服受到的摩擦力不变

D.若脱水桶的转速增大，则衣服转动的周期变大

9.如图所示，一工件由透明材料制作成，其横截面A3CD为边长为。的正方形，正方

形的内切圆部分被挖出。该材料的折射率九=2。圆心。处有一点光源，若只考虑首次

直接射向正方形A3C。四边的光线（不考虑光的反射），光在真空中传播的速度为c,下

列说法正确的是（）

A.从正方形A3CD四边射出的光线区域的总长度为二上

3

B.从正方形A3。四边射出的光线区域的总长度为上亘

3

C.在从正方形ABCD四边射出的光线中，光从光源到ABCD边传播所用的最长时间与

最短时间的差值为Q&3）a

3c

D.在从正方形ABCD四边射出的光线中，光从光源到ABCD边传播所用的最长时间与

最短时间的差值为—

6c

10.如图所示，电阻为R、边长为L的单匝正方形金属线框，其cd边与有界匀强磁场

上边界的距离为力，将线框在竖直平面内由静止释放，当cd边刚进入磁场时线框恰好

做匀速运动。已知线框平面始终与磁场方向垂直，且cd边始终水平，磁场的磁感应强

度大小为3,重力加速度大小为g,不计空气阻力。下列说法正确的是（）

ab

dc不

XXXXXXXX

XXXXXX

XXXXXXXX

XXXXXXXX

A.金属线框的质量为B可用

gR

B.金属线框的质量为B法同

2gR

C.用同样的金属导线绕制成两匝边长为L的正方形线框，仍从图示位置由静止释放，

线框仍能匀速进入磁场

D.将原线框均匀拉伸成边长为2L的正方形线框，且从底边cd距磁场上边界为H处由

静止释放，若线框仍能匀速进入磁场，则H=

三、实验题

11.某同学用如图甲所示的实验装置，探究一定质量的小车的加速度与力的关系。将

光滑滑轮用一细杆固定在小车的前端，滑轮及细杆的总质量为恤，小车的质量为

砂和砂桶的质量为m,打点计时器所接电源频率为50Hz的交流电。

(1)此实验正确的操作是o

A.实验前需要将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力

B.让小车靠近打点计时器，先释放小车，再接通电源

C.为减小系统误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量加远小于小车的质量M

(2)该同学以小车的加速度。为纵坐标、力传感器的示数R为横坐标，画出的b的

关系图像如图乙所示，图线的斜率为七则小车的质量为。

A.—B.—C.kD.2k

kk0

（3）某次实验中，力传感器的示数为4.59N,打出的部分计数点如图丙所示（每相邻两个

计数点间还有四个计时点未画出），其中Si=4.78cm,s2=5.44cm,53=6.08cm,

s4-6.73cm,s5-7.38cm,s6-8.04cm,则小车的加速度大小为m/s?,此

次实验中砂和砂桶的质量为kgo（当地重力加速度大小为9.8m/s2,结果均

保留两位有效数字）

（ABCDEF

丙

12.“饮酒不开车”是司机必须遵守的交通法规。图甲是呼气式酒精检测仪的简化电路

原理图。图中电源电动势。E=12V,内阻不计，电压表量程为075V且内阻很大，

电阻箱用的阻值范围为0〜999Q,4为酒精气体传感器，其阻值随气体中酒精浓度的

变化规律如图乙所示。规定气体中酒精浓度在：20mg/100mL〜80mg/100mL,之间

为酒驾，等于或超过80mg/100mL,为醉驾。测试仪使用前应先调零，即当气体中酒

精浓度为0时，调节电阻箱与，使电压表的示数5=8V,调零后凡的值保持不变。

RJCI

乙

（1）调零后凡接入电路中的阻值为。。（保留三位有效数字）

（2）当电压表示数&=10V时，%消耗的电功率为Wo（保留两位有效数字）

（3）在某次检测中，电压表示数。3=9.5V,经分析该司机属于。（填“正

常,，“酒驾,，或“醉驾，，）

（4）若电池使用时间较长，有明显的内阻，则测出酒精的浓度将（填“偏

大”“偏小”或“不变”）

四、计算题

13.如图所示，一上粗下细薄壁玻璃管，其上端开口、下端封闭。一段水银将管内气

体分为两部分。图中粗管和细管的长度均为L=20cm,粗管的横截面积是细管的横截

面积的两倍，大气压强p0=75cmHg。初始时，粗管和细管内水银的长度均为

/z=5cm,气体的热力学温度均为"=340K。

⑴求初始时细管内气体的压强P2;

(2)若将粗管的管口封闭(不漏气)，对细管内气体缓慢加热，直至细管内水银刚好全部

进入粗管，粗管内气体的温度不变，两管内的气体均可视为理想气体，求此时细管内

气体的热力学温度兀

14.如图所示，平台和足够长的传送带处于同一高度，平台右端与传送带左端无缝连

接，传送带在电动机的带动下沿顺时针方向以v=2m/s匀速转动。传送带上方所在区

域存在水平向左的匀强电场。在平台左端固定一个轻质短弹簧，一质量加=lkg的带正

电的物块3静止在平台右端，将另一个与物块3质量相同的绝缘物块A向左压缩弹簧

(不拴连)，在与物块3的距离/=9m处由静止释放，物块A向右运动恰好能与物块3

接触。将物块A沿竖直方向切去一半(设为A'),然后压缩弹簧仍从距物块5为/处由

静止释放，物块A'与物块3发生弹性正碰，碰撞前后物块3的电荷量不变，且碰撞时

间极短，碰撞后物块3在传送带上运动，经过时间乙=0.4s后与传送带共速，A(A')、

3与平台、传送带间的动摩擦因数均为〃=02,取重力加速度大小。g=10m/s2,最

大静摩擦力等于滑动摩擦力，弹簧始终在弹性限度内，两物块均可视为质点。物块A'

与物块3碰撞后撤去弹簧。

⑴求物块A'碰撞后滑行的距离；

(2)求物块3沿传送带向右运动的过程中克服电场力做的功;

(3)物块B能否与物块4再次相碰?通过计算说明。

15.如图所示，第一象限和第二象限有水平向左的匀强电场，电场强度大小为用,第

三象限和第四象限有垂直纸面向里的匀强磁场。一质量为加、电荷量为q的带正电粒

子(不计粒子受到的重力)从y轴上的P(0,/)处以速度大小/竖直向下射入电场，粒子进

入磁场时与x轴负方向的夹角为45。，粒子再次进入电场时将电场反向，大小变为

若居=石2,粒子恰好以速度大小咻竖直向上通过P点。

.珠__________

:P0------

耳<--------------!!--------------

<____________________

------------Q---------r

XXXXXXXXXXXX

XXXXXXXXXXXX

XXXXXXXXXXXX

⑴求电场强度片;

(2)求匀强磁场的磁感应强度大小B-,

(3)求粒子从P点进入电场到再次经过P点经历的时间；

(4)使4和E2大小变为E；和耳且E；和E；不一定相等，粒子从磁场离开后仍恰好以速

度大小%竖直向上通过P点，求E；和以需要满足的关系式。

参考答案

1.答案：D

解析：A.核反应前后质量数和电荷数守恒，可质量有亏损，质量不守恒，故A错误；

B.我国秦山核电站是利用核裂变发电的，故B错误；

C.该反应属于核聚变，故C错误；

D.由核反应的质量数和电荷数守恒，可得X的质量数为

2+3-1=4

电荷数为

1+1-0=2

可知X是a粒子，则该聚变方程为

:H+汨.；n+；He

故D正确。

故选D。

2.答案：A

解析：设这名选手的心脏每次推动血液前进的位移为L血液受到心脏的压力为R

由

F

p=­

S

可知，心脏起搏一次对血液所做的功

W=FL=pSL=PV

V是心脏跳动一次输送的血液体积，代入数据解得

W=npV=150X2.0X104X120X10-6=360J

则他的心脏在比赛状态下搏动的平均功率

八W3603

P=——=----=6W

t60

故选Ao

3.答案：C

解析：等量的两个正电荷的连线的中垂线上，。点的场强为零，。点上方的电场方向

向上，。点下方的电场方向向下，中垂线上任意一点与关于。点对称的点的电势相

等，即A3电势相等，所以负电荷由A点运动到3点的过程中电场力先使负电荷速度

增加，过了。点速度又逐渐减小，到达3点速度减为0,然后又向上先加速，再减

速，如此往复运动；由于等量的两个正电荷的连线的中垂线上，关于。点对称的上下

有两个位置电场强度大小最大，第一种情况若负电荷所在位置A点在场强最大的位置

之上，则释放负电荷后，由A点运动到3点的过程中电场力先变大，后变小，再反向

先变大，后变小，其加速度也是同步变化；第二种情况若负电荷所在位置A点在场强

最大的位置之下，则释放负电荷后，由A点运动到5点的过程中电场力先变小，再反

向变大，其加速度也是同步变化，由于Vt图像的斜率表示加速度，可知C正确，

ABD错误。

故选C。

4.答案：D

解析：A.传送带启动后做匀加速运动，包裹在摩擦力作用下也做加速运动，则包裹的

加速度一定小于传送到的加速度，则由图像可知图线I反映的是传送带的运动，图像

n反应包裹的运动，选项A错误；

B.包裹的加速度

a=-m/s2=lm/s2

5

根据

a=Rg

可知包裹和传送带间的动摩擦因数为01，选项B错误；

C.传送带的长度等于包裹的位移

L=—x5x5m=12.5m

2

选项c错误；

D.包裹相对传送带滑动的距离为

Ax=!x5x8m-12.5m=7.5m

2

选项D正确。

故选D。

5.答案：B

解析：A.线框从题中图示位置开始转过180。的过程中，磁通量的变化量

A(D=BST—BS)=2BS

而产生的平均电动势

2

又因为

T=0

co

解得

-2NBSco

E=---------

兀

故A错误；

BC.矩形线框在转动过程中产生的感应电动势的最大值

Emm=NBS①

则原线圈的电压即电压表V］的示数

_NBS①

再根据原、副线圈电压比与匝数比的关系有

。2«24

则副线圈的电压即电压表V2的示数

U2=2y/2NBSa)

与副线圈中电阻的变化无关。故B正确，C错误；

D.根据以上分析知，原线圈的电压没有发生改变，则副线圈的电压也不会改变，在滑

动变阻器的滑片向。端滑动的过程中，接入电路中的电阻R增大，根据

2R+&

副线圈回路的电流减小，舄的发热功率

片=//

可知鸟的发热功率减小。故D错误。

故选B。

6.答案：B

解析：由

1=2sin5m(cm)

可知，小球甲的运动周期为

T=—s=0.4s

5兀

要使小球甲与小球乙相遇，则小球乙的运动时间为

T

t=n—=0.2ns(n=1,2,3)

根据自由落体运动规律有

1"2

h=-gt~=——m(n=l,2,3)

25

故选B。

7.答案：C

解析：A.由开普勒第三定律今=上得

2*323k

72=72

/木/地

因为

疑>覆

所以

即木星公转的轨道半径比地球公转的轨道半径大，A错误;

B.由万有引力定律提供向心力

cMmv~

Cr——=m—

rr

可得

GM

因为

所以

即木星公转的线速度比地球公转的线速度小，B错误;

C.在天体表面有

G-^=ms

可得，木星表面的重力加速度与地球表面重力加速度之比为

迎=性.整=空、二=竺《26

g地M地院1H2121'

所以，木星表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的2.6倍，C正确;

D.由运动学关系

其中

以=12。

联立可得

12

△"打豆"1」年

所以下一次出现“木星冲日”现象可能在2023年11月，D错误。

故选C。

8.答案：AC

解析：A.衣服在竖直圆筒的内壁上随圆筒做匀速圆周运动时，刚好不沿着筒壁向下滑

动，则有

mg=于=〃然

V2

FNM

=~r

联立可得，衣服的线速度大小为

v=y[5gr

故A正确；

B.根据v=m•可得，衣服的角速度大小为

故B错误；

C.若脱水桶的转速增大，则衣服做匀速圆周运动需要的向心力增大，则脱水桶对衣服

的弹力外增大，衣服受到的最大静摩擦力增大，衣服仍然保持不沿着筒壁向下滑动，

则衣服受到的摩擦力仍为静摩擦力，且恰好等于衣服的重力保持不变，故C正确；

D.根据周期与转速关系7=!可知，若脱水桶的转速〃增大，则衣服转动的周期T变

n

小，故D错误。

故选ACo

9.答案：BC

解析：AB.设A3中点航，3c中点N,如图所示

若沿OE方向射到M3面上的光线刚好发生全反射，因为临界角满足

.「1

sinC——

n

即

C=30°

则

ZMOF=3Q°

同理沿OG方向射到面上的光线刚好发生全反射，则

d0H=30。

根据几何关系可得

ME=NG=qtan30。=圆

26

从MB、3N面有光射出的区域总长度为

x巾Am13ay13ci

LT=ME+NG=——x2=——

同理，从AM、NC面有光射出的区域总长度为

即从正方形A3、3c两边射出的光线区域的总长度为

2yf3a

3

从正方形A。、DC两边射出的光线区域的总长度为

,2氐

s=2L=----

3

从正方形ABCD四边射出的光线区域的总长度为

,限Ea

Sa=S+S=----

总3

故A错误，B正确；

CD.根据题意，由于只考虑首次直接射向正方形ABCD四边的光线（不考虑光的反射），

则可知光从光源到A3CD边能够射出的临界位置即为恰好发生全反射的位置，根据几

何关系可得，在只考虑首次直接射向正方形ABCD四边的光线（不考虑光的反射）的情

况下，光传播的最远距离为

由几何关系可知光从光源到面的传播距离为上，则在材料中的传播距离为

则光传播到面的时间为

光在材料中的传播的最长时间为

又

n=—

v

解得

由此可得光从光源到ABCD边传播所用的最长时间

'max='1+‘2

光到AB面最短时间为光垂直入射到A3面的时间，可得最短时间

所以在从正方形A3CD四边射出的光线中，光从光源到ABCD边传播所用的最长时间

与最短时间的差值为在材料中传播的最长时间，即

At.。一

23c

故C正确，D错误。

故选BCo

10.答案：AC

解析：AB.线圈进入磁场时的速度

v=y[2gh

线圈匀速进入磁场，则

mg=BIL

BLv

1T=-----

R

解得

向I

m~—gR一

选项A正确，B错误；

C.用同样的金属导线绕制成两匝边长为L的正方形线框，仍从图示位置由静止释放，

则此时线圈的重力变为原来的2倍，电阻变2倍；进入磁场时受的安培力为

…竺立竺互

2RR

则仍能满足

2mg=F

则线框仍能匀速进入磁场，选项C正确；

D.将原线框均匀拉伸成边长为2L的正方形线框，则线圈的质量不变；总长度变为原来

的2倍，横截面积变为原来的工，电阻变为

2

R'=P~r~~=4R

-s

2

则从底边cd距磁场上边界为H处由静止释放，进入磁场的速度为

v=y[2^H

若线框仍能匀速进入磁场，则

B-2Lv

mg=B-2L

4R

解得

H=h

选项D错误。

故选ACo

11.答案：(1)A

⑵B

(3)0.65；0.54

解析：(1)A.实验前需要将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力，故A正确；

B.为充分利用纸带，应先接通电源，再释放小车，故B错误；

C.力传感器可以测量力，不需要保证砂和砂桶的质量加远小于小车的质量故C错

误。

故选Ao

(2)根据牛顿第二定律

2F-+m0)tz

得

a=---F

M+

则

2

k=

A/+m0

则小车的质量为

M“=—2m

kQ

故选B。

(3)相邻计数点的时间间隔为

T=O.ls

根据逐差法，小车的加速度大小为

)，)

a=G4+S5+S6-i+S2+S3=065m/s2

9T2

砂和砂桶的加速为2a,根据牛顿第二定律

mg—F=m-2a

得砂和砂桶的质量为

m=0.54kg

12.答案：(1)200

(2)0.10

(3)酒驾

(4)偏小

解析：(1)根据图乙知调零后凡为I。。。，根据闭合电路欧姆定律，推得

1=2^^A=0.04A

R2100

月接入电路中的阻值为

R.=^=—Q=200Q

I0.04

⑵当电压表示数4=10V时，&两端电压为2V,回路中的电流为

/=£1=J2-A=O.O5A

&200

故凡消耗的电功率为

R,=0.05Ax2V=(MOW

(3)在某次检测中，电压表示数q=9.5V,&两端电压为2.5V,回路中的电流为

,U,9.5……

L=—=----AA=0.0475A

1&200

R2此时在电路中的阻值为

25V

R,=---=52.6。

-0.0475A

对照图乙查询知气体中酒精浓度在20mg/100mL~80mg/100mL之间，故司机属于酒

驾。

(4)若电池使用时间较长，有明显的内阻，则测出的&偏大，则测出的酒精的浓度将偏

小。

13.答案：(1)p2=85cmHg；(2)T=520K

解析：(1)设水银的密度为小初始时细管内气体的压强为

P2=Po+2pgh

解得

p2=85cmHg

⑵细管内水银刚好全部进入粗管，设粗、细管的横截面积分别为外s2,则粗管内气

体的体积为

八|小

设粗管内气体的压强为苏，有

L一|小।

Po(L—h)S[=p；

细管内气体的压强为

,,3

P；=Pi+~Pgh

由理想气体状态方程，有

p2(L-h)S2p^LS2

解得

T=520K

14.答案：(l)lm；(2)9.6J；(3)物块3能与物块4再次相碰

解析：（1）从释放物块A到A恰好与物块3接触的过程中，由能量守恒定律可得弹簧的

弹性势能

Ep=fimgl

设物块A'与物块B碰前瞬间的速度大小为1,从释放物块A'到物块<与物块B碰撞

前瞬间，由能量守恒定律可得

12

Ep=〃xQ.5mgl+—xO.5mvo

代入数据联立解得

v0-6m/s

物块A'与物块3发生弹性正碰，设碰撞后瞬间物块A'的速度为巧，物块3的速度为

以，以向右为正方向，由动量守恒定律可得

O.5mvo=0.5mvl+mvs

由机械能守恒定律可得

—x0.5mVa=-x0.5mv,2+-mvl

2022

代入数据解得

匕=-2m/s

vB=4m/s

碰撞后物块A'反向运动，碰撞后对物块A'由动能定理可得

12

-0.5^Limgx=0--x0.5mv1

代入数据解得

x=lm

⑵设物块5受到的电场力大小为R则有物块B减速到与传送带速度相同的过程中则

有

F+/^mg=max

物块3减速时的加速度大小为

%=2^_Y.=5m/s2

140.4

解得电场力为

F=may—jLimg=lx5N—0.2x1xION=3N

物块B减速到与传送带速度相同时向右运动的位移大小为

+v4+2

=-----1,=------x0.4m=1.2m

1212

物块3减速到与传送带速度相同后，因电场力大于最大静摩擦力，物块B将继续向右

做减速运动，由牛顿第二定律可得

F-jumg=ma2

代入数据解得

2

a2=lm/s

设物块B与传送带速度相同到速度减到零向右运动位移大小为X2,可得

v222c

x7=----=------m=2m

2a22x1

以后物块3在电场力作用下向左做加速运动，因此物块5沿传送带向右运动的过程中

克服电场力做的功为

W=F(X1+X2)=3X(1.2+2)J=9.6J

(3)物块5速度减到零后，以加