2023-2024年河南省周口市项城市四校高三上学期12月月考物理试题（解析版）

物理一、选择题1.张老师利用频闪照相仪研究小球的竖直上抛运动，频闪仪的频率为，如图甲是频闪仪拍到小球上升过程中的个位置，时刻对应第一个位置为小球的抛出点，绘制小球的图像如图乙，第个位置对应时刻，重力加速度，则下列说法正确的是（）A.小球到达第五个位置前后，速度方向不变B.C.第个位置与第个位置之间的距离为D.小球上升过程中距抛出点的最大距离为【答案】B【解析】竖直上抛运动是匀变速运动，由于第三个位置对应时刻，则第五个位置的速度为零，即到达第五个位置前后速度方向改变，A错误；相邻位置时间间隔为，则上升到最高点的时间为，B正确；第个位置与第个位置之间的距离为，C错误；小球上升过程中距抛出点的最大距离为，D错误。故选B。2.如图所示，将一小球从斜面顶端以初速度水平抛出，同时一束平行光射向小球，在斜面上留下小球的影子，斜面足够长，斜面倾角，小球从抛出到落到斜面上的过程中，影子的平均速度大小为（）A. B. C. D.【答案】A【解析】小球位移与水平夹角为，则，得，又，得小球实际位移为，影子的平均速度大小为，故选A。3.如图所示，用轻质的细绳、水平悬挂轻质细杆，杆的中间位置固定有一个质量为的小球，两条绳与水平方向的夹角均为，杆和小球均处于静止状态，绳的拉力为（）A. B. C. D.【答案】C【解析】根据平衡条件可得，求得，C正确。故选C。4.年月日搭载神州十七号载人飞船的长征二号遥十七运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射成功，神州十七号飞船在完成入轨任务后，并成功与距地而的天和核心舱前向端口进行对接，我国的空间站将会再度开启新形态，变成三舱三船结合体结构。下列说法正确（）A.神州十七号在加速升空过程中处于失重状态B.神州十七号在变轨过程中，机械能增加C.神州十七号在完成对接后，天和核心舱的质量变大，轨道半径变小D.对接完成后，天和核心舱的运行周期大于月球的运行周期【答案】B【解析】神州十七号在加速升空过程中，加速度竖直向上，处于超重状态，A错误；神州十七号在变轨过程中，需要在圆形轨道上加速，向运动的反方向喷气，对飞船做正功，机械能增加，B正确；神州十七号在完成对接后，天和核心舱的质量变大，但由万有引力提供向心力可知，轨道半径不变，C错误；对接完成后的轨道半径小于月球的轨道半径，根据开普勒第三定律，因此天和核心舱的运行周期小于月球的运行周期，D错误。故选B。5.如图所示，小明设计了一个自动制动装置，、两物块放置在斜面上，与相连的轻绳穿过中间有小孔的与水平面固定的电动机相连，轻绳与之间无力的作用，用另一根轻绳连接，使静止在斜面上，物块、与斜面间的动摩擦因数，斜面倾角。现电动机以额定功率牵引物块，使物块从静止出发，以最大速度与物块发生碰撞并粘在一起，碰撞时间极短，碰撞的瞬间电动机自动切断电源不再对提供牵引力，运动到达斜面顶端时、速度刚好为零，，，，，下列说法正确的是（）A.在电动机的牵引下，物块的加速逐渐变大B.电动机启动后对物块的牵引力一直不变C.物块的最大速度D.物块距斜面顶端的距离为【答案】D【解析】根据，，功率不变，速度增大，导致牵引力减小，则的加速度减小，AB错误；当的加速度为零时，牵引力为，最大速度为，C错误；根据动量守恒，根据动能定理，物块距斜面顶端的距离为，D正确。故选D。6.如图所示，空间中存在沿轴方向的电场，一个质量为的带电小球在光滑的水平面上，仅在电场力的作用下从点以初速度向右运动，到达点时速度刚好为，两点的电势差为，两点的电势差为，小球在运动过程中，下面说法正确的是（）A.小球带正电B.小球在点的电势能大于小球在点的电势能C.小球从点运动到点时，电势能减少了D.【答案】D【解析】从到的过程中，只有电场力做功，由于小球速度减小到，则电场力做负功，电势能增大，则小球在点的电势能小于小球在点的电势能，则由于不确定电场力的方向，则小球带电情况不知道，故ABC错误；根据图像可得图像与坐标所围面积与电荷的乘积表示电场力做功，则其中，即，故D正确。故选D。7.如图所示，轻杆固定于水平地面上且不可转动，在端固定一个光滑定滑轮，轻杆用铰链连接于地面上，端连接两条轻绳，一条轻绳绕过滑轮后悬挂质量为的物块，另一条轻绳悬挂空沙桶，绳与杆夹角为，绳与杆互相垂直，绳与杆的夹角为，绳与杆的夹角为，重力加速度为，整个系统处于静止状态，缓慢向沙桶加入沙子，沙桶未落地，则下列说法正确的是（）A.空沙桶的质量为 B.一定等于C.物块受到轻绳的作用力逐渐增加 D.轻杆受到绳子的作用力不变【答案】A【解析】以点为对象，其受到拉力、拉力以及沿轻杆向上的弹力，根据受力平衡可得，又，，联立可得空沙桶的质量为，故A正确；同一条绳的力大小相等，其合力一定在其角平分线上，由于轻杆固定于水平地面上且不可转动，则轻杆的弹力不一定沿杆，所以不一定等于，故B错误；根据受力平衡可知，物块受到轻绳的作用力大小一定等于物块的重力，保持不变，故C错误；物块受到轻绳的作用力大小不变，缓慢向沙桶加入沙子，可知随着沙桶下落，点以点为圆心顺时针缓慢转动，则图中逐渐减小，则轻杆两侧绳子夹角逐渐减小，轻杆受到绳子的作用力逐渐增大，故D错误。故选A。8.如图所示，长为的细线一端固定在拉力传感器上，另一端系着质量为的小球，通过拉力传感器可直接读取细绳对小球的拉力，小球从与竖直方向的夹角为的位置静止释放，忽略空气阻力，重力加速度为，小球在运动过程中，正确的是（）A.小球在从最低点上升的过程中处于超重状态B.小球位于最高点时，速度为，加速度为C.小球在上升过程中传感器示数逐渐变大D.小球在最低点时，拉力传感器的示数为【答案】B【解析】小球在最低点的加速度竖直向上，在最高点速度为零时加速度斜向下，则小球在从最低点上升的过程中，先处于超重状态，后处于失重状态，A错误；小球在最高点时，重力沿绳方向的分力与绳拉力相等，则重力垂直于绳方向的分力提供合力，小球加速度为，B正确；小球在最低点时拉力最大，上升过程中拉力逐渐减小，C错误；根据机械能守恒，小球在最低点时，小球在最低点时，拉力传感器的示数为，D错误。故选B。9.如图所示，真空中两个电荷量分别为的点电荷分别位于、两点，，为正方形，、为和的中点，在点放置一个点电荷，点的场强为，取无穷远的电势为零，下列说法正确的是（）A.点放置的点电荷带负电B.点的电势小于点的电势C.负电荷在点的电势能小于在点的电势能D.把一个负电荷沿直线从到，电场力先做正功再做负功【答案】A、C【解析】位于、两点的点电荷在点的场强方向沿方向，要使点的场强为，则需在点放置一个带负电的点电荷，A正确；在、两点的点电荷形成的电场中，点的电势高于点的电势，在点放置的负点电荷形成的电场中，点的电势高于点的电势，因此在总的电场中，点的电势高于点的电势，B错误；由的分析及根据可知，负电荷在点的电势能小于在点的电势能，C正确；根据对称性可知、电势相等，且都大于点的电势，所以把一个负电荷沿直线从到，电势能先增加后减小，则电场力先做负功再做正功，D错误。故选AC。10.跑道式回旋加速器其工作原理如图所示，两个匀强磁场区域Ⅰ、Ⅱ的边界平行，相距为，磁感应强度大小相同均为，方向垂直纸面向里。两条横向虚线之间的区域内存在水平向右、场强大小为的匀强电场（虚线之间的距离忽略不计），方向与磁场边界垂直。质量为、电荷量为的粒子从电场的端飘入电场（初速度忽略不计），多次经过电场加速和磁场偏转后，从位于边界上的出射口射出，，不计粒子的重力，下列说法正确的是（）A.粒子第一次加速后的速度B.增加匀强电场，粒子最终从射出的速度变大C.粒子从射出的速度大小与磁场的距离无关D.该粒子加速次后从射出【答案】A、D【解析】粒子第一次在匀强电场中加速，则有，解得粒子第一次加速后的速度为，故A正确；粒子从出射口射出时的速度最大，大小为，此时粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径最大，为，粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，则有，解得粒子最终从射出的速度为，则粒子最终从射出的速度与匀强电场场强大小无关，与磁场的距离有关，故B、C错误；粒子在电场中加速次数是，粒子在电场中加速过程，则有，而最大动能为，则最大加速次数为，故D正确。故选AD。11.如图所示，研究电容器的充放电，电源的电动势为，内阻忽略不计，电路中连接着两个相同的电容器、，电压表和电流表为理想电表，把开关掷向，电路稳定后，把开关掷向，电路再次稳定后断开开关，则下列正确的是（）A.两次充电过程中，电流表的电流方向不变B.把开关掷向，电路稳定后，电压表的示数变为原来的一半C.再次重复上述操作，电容器的电荷量变为原来的D.再次重复上述操作，电容器的电荷量变为原来的【答案】B、D【解析】第一次给电容器充电，电流表的电流方向为从右向左，第二次给充电，电流表的电流方向为从左向右。故A错误；依题意，把开关掷向，电路稳定后，电容器两端电压为电源的电动势，即电压表的示数为电源电动势，把开关掷向，电路稳定后，电容器极板上的电荷量分一半给电容器根据，可知，电容器两端电压将减为原来的一半，电压表的示数变为原来的一半。故B正确；再次重复上述操作，把开关掷向，电路稳定后，电容器极板上电荷量恢复到原来的值，设为，依题意，在重复操作之前电容器的电荷量为，把开关掷向，电路稳定后，两个电容器均分电荷量，即每个电容器所带电荷量为，所以再次重复上述操作，电容器的电荷量变为原来的倍数为，故C错误；D正确。故选BD。12.如图所示，半径为的竖直光滑圆环，质量为的球穿在竖直圆环上，质量为的球穿在竖直杆上，球、球通过带有铰链的轻杆相连，球初始在位置。给球一个轻微的扰动，使其沿竖直圆环运动，轻杆长，重力加速度为，不计一切摩擦，下列说法正确的是（）A.球从运动过程中，轻杆对球做功为B.球运动过程中有两个位置与球的速度大小相同C.球运动到点的速度为D.球的最大速度为【答案】B、C【解析】球从运动过程中，依题意，球运动到点时，速度方向为水平向左，没有竖直方向的速度，所以此时球的速度为零，对球由动能定理，可得，解得，对两球组成的系统，由动能定理，可得，解得，故AD错误；当球运动到点和点时，两球沿轻杆方向的分速度相同，两球实际速度与轻杆夹角也相同，所以球在这两个位置时，与球的速度大小相同。故B正确；由几何关系可知，球运动到点时，球距点的竖直高度差为，球从点运动到点的过程中，对两球组成的系统由动能定理，可得，解得，故C正确。故选BC。二、非选择题13.小红设计实验验证力的平行四边形定则，实验装置如图所示，实验步骤如下：①细绳、、系与点，一端与力的传感器连接，的一端与钩码连接，绕过定滑轮悬挂钩码；②系统静止后，记录结点的位置，记录、、的方向，记录、钩码数量为、，记录力的传感器的示数；每个钩码的质量，重力加速度。（1）力的传感器示数满足________范围，可让结点处于平衡状态。（2）关于实验的操作步骤，下列说法正确是________。A．细绳、的夹角一定为B．改变钩码数量，重复实验再次进行验证时，结点的位置必须保持不变C．细绳、、需要在竖直面内D．若将细绳换成橡皮绳，对实验结果没有影响（3）在实验过程中，增加细绳上的钩码数量，再次平衡时，力的传感器的示数________（填“不变”“变大”“变小”“无法判断”）【答案】①.；②.CD；③.变大【解析】（1）由于系统静止后，、、的方向未知，则有可能与、的合力反方向，此时，有可能与的方向无线靠近，此时。（2）细绳、的夹角不一定为，可以是其他角度，A错误；改变钩码数量，重复实验再次进行验证时，结点的位置可以变化，只需证明任何两个力的合力与第三个力等大反向即可，B错误；因为是利用重力完成力的合成的，因此细绳、、需要在竖直面内，C正确；若将细绳换成橡皮绳，仍可以记录的方向，对实验结果没有影响，D正确。故选CD。（3）对点受力分析，如图：水平方向有，增加细绳上的钩码数量，增大，且减少，相应的也要减小，因此可知变大。14.某实验小组设计实验来测定一段金属丝的电阻，定值电阻的阻值，电压表为理想电压表，为单刀开关，为单刀双掷开关，为电源，为滑动变阻器，电路图如图甲所示（1）用螺旋测微器测得金属丝的直径________。（2）闭合开关前，滑动变阻器滑片置于________（填“左端”“右端”“中间”）（3）闭合开关，将开关掷于端，改变滑动变阻器触头的位置，记下此时电压表的示数为，然后将开关掷于端，记下此时电压表的示数为，重复以上步骤，测量多组、的值。（4）做图像，如图丙所示，金属丝的电阻________。【答案】①.；②.左端；③.【解析】（1）金属丝的直径为。（2）滑动变阻器起分压作用，为保护电路和电压表，闭合开关前，滑动变阻器滑片置于左端；（4）[3]由于电压表为理想电压表，根据题意可得，整理得，结合图像得，解得。15.如图所示，一个倾斜的长为的传送带，倾角，以恒定的速度顺时针运动，一个质量的物块无初速度的从传送带的底端滑上传送带，滑块与传送带间的动摩擦因数，传送带的端平滑的相切着一个半径为的光滑圆弧轨道，圆弧轨道的最高点与圆心的连线水平，重力加速度，，，求：（1）物块从传送带的底端运动到顶端点的时间；（2）物块对圆轨道上点的压力大小。【答案】（1）；（2）【解析】（1）物块开始向上做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律有，解得，当加速到与传送带速度相等时有，解得，此过程的位移为，由于最大静摩擦力大于物块重力沿斜面向下的分力，则随后物块向上做匀速直线运动，则有，则物块从传送带的底端运动到顶端点的时间。（2）物块从运动到过程，根据动能定理有，在点，对物块分析有，根据牛顿第三定律有，解得。16.如图甲为一个粒子加速装置，该装置由多个横截面积相同的金属圆筒依次排列，其中心轴线在同一直线上，序号为奇数的圆筒和交变电源的一个极相连，序号为偶数的圆筒和该电源的另一个极相连，交变电源的变化规律如图乙，，周期。时刻比荷为的带负电的粒子从序号为的金属板的中央静止开始加速，沿中心轴线冲进圆筒，粒子在圆筒内匀速运动，通过改变圆筒长度，让粒子在圆筒间的间隙中都恰好加速，粒子通过圆筒间隙的时间可以忽略不计，当圆筒数量时，加速后的粒子以从点垂直水平射入