2024年北京通州潞河中学高三（上）10月月考物理试题及答案

2024北京通州潞河中学高三10月月考物理一、单项选择题1111.科学家设想未来较为理想的可控核聚变反应方程为H+5B→3X，下列说法正确的是（）1126A.X为CB.该方程为α衰变方程C.该反应质量数守恒D.大亚湾核电站采用核聚变反应发电2.把铁丝圈在肥皂水中蘸一下，让它挂上一层薄薄的液膜，用它观察灯焰。右图为肥皂膜在竖直平面内静置时的干涉条纹照片。下列说法正确的是（）A.拍摄这张照片时铁丝圈最高点可能位于bB.拍摄这张照片时铁丝圈最高点可能位于aC.肥皂膜在竖直平面内静置时，其厚度处处相同D.为了便于观察干涉图样，观察者和灯焰位于肥皂膜的两侧3.密封。如果把这个鱼缸放置在天宫空间站，即处于完全失重的环境中，则稳定后鱼缸内水的形状可能是（）A.B.C.D.4.有关圆周运动的基本模型，下列说法正确的是（）A.如图a，汽车通过拱桥的最高点处于超重状态B.如图b所示是一圆锥摆，增大θ，但保持圆锥的高度不变，则圆锥摆的角速度不变C.如图c，同一小球在光滑而固定的圆锥筒内的A，B位置先后分别做匀速圆周运动，则在A位置小球所受筒壁的支持力要大于在B位置时的支持力D.如图d，火车转弯超过规定速度行驶时，车轮会对内轨有挤压作用5.如图甲所示为光滑水平面上的弹簧振子，以平衡位置O为原点，在A、B之间做简谐运动，某时刻开始计时，其偏离平衡位置的位移x随时间t变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是（）A.该弹簧振子的振幅为10cmB.该振动系统的振动周期为2.5s时，弹簧处于压缩状态C.t=0时，弹簧振子动能最大D.t=6.如图所示，小球在F作用下处于静止状态。现保持不变，缓慢转动F，下列说法中正确是（）A.细线拉力始终不变C.F可以竖直向上B.F可以竖直向下D.当F转到水平位置时最小7.太空碎片会对航天器带来危害。设空间站在地球附近沿逆时针方向做匀速圆周运动，如图中实线所示。为了避开碎片，空间站在P点向图中箭头所指径向方向极短时间喷射气体，使空间站获得一定的反冲速度，从而实现变轨。变轨后的轨道如图中虚线所示，其半长轴大于原轨道半径。则（）A.空间站变轨前、后在P点的加速度相同B.空间站变轨后的运动周期比变轨前的小C.空间站变轨后在P点的速度比变轨前的小D.空间站变轨前的速度比变轨后在近地点的大v8.铅球投掷比赛中，铅球离手时的初速度为，落地时的速度为v，忽略空气阻力。下列四个图中能够正0确反映各时刻铅球速度矢量的示意图是（）A.B.C.D.9.某研究小组在研究“估测甩手时指尖的最大向心加速度”课题研究时，利用摄像机记录甩手动作，A、B、C是甩手动作最后3帧（每秒25帧）照片指尖的位置。根据照片建构A、B之间运动模型：开始阶段，指尖A以肘关节M为圆心做圆周运动，到接近B的最后时刻，指尖以腕关节N为圆心做圆周运动。测得A、B之间的距离为26cmB、N之间的距离为17cm。粗略认为A、B之间平均速度为甩手动作最后阶段指尖做圆周运动的线速度。重力加速度为g。请估测甩手时指尖的最大向心加速度（）A.5gB.10gC.25gD.50g10.如图所示，一个理想变压器的原、副线圈的匝数比为10∶1，原线圈两端a、b接正弦式交流电源。在原线圈前串联一个规格为“熔断电流0.2A、电阻5Ω”的保险丝，与原线圈并联的电压表的示数稳定为220V，电压表为理想电表，若电路可以长时间正常工作，下列说法正确的是（）A.通过电阻R的最大瞬时电流为2AB.变压器的输出功率最大值为442WC.保证保险丝不断的电阻R的最小值为ΩD.电阻R增大时，流经保险丝的电流也增大北京冬奥会高台滑雪场地示意如图。一运动员（含装备）的质量为m，从助滑坡上A点由静止沿坡（曲线轨道）下滑，经最低点B从坡的末端C起跳，在空中飞行一段时间后着陆于着陆坡上D点。已知A、Chh2的高度差为，C、D的高度差为，重力加速度大小为g，摩擦阻力和空气阻力不能忽略，运动员可视1为质点。则下列判断正确的是（）A.运动员在B点处于失重状态B.运动员起跳时的速率C2gh122g(+)EkD=hhD.运动员在空中飞行的时间tC.运动员着陆前瞬间的动能1212.蹦极是体验者把一端固定的弹性绳绑在踝关节等处，从几十米高处自由落下的一项极限运动（可近似看50kg，在一次下落过程中，所受弹性绳的拉力F与下落位移x的图像如图甲所示，下落位移x与运动时间t图像如图乙所示，其中t为弹性绳恰好绷直的时刻，t为体验12者运动到最低点的时刻，不计空气阻力（g取10m/s2）A.F0大小为1000NB.体验者下落的最大速度为20m/sD.下落过程中，弹性绳的最大弹性势能为2×103JC.下落过程中，体验者的最大加速度为30m/s213.如图甲所示，用一轻质绳拴着一质量为m动到最高点时绳对小球的拉力为T，小球在最高点的速度大小为v，其Tv2图像如图乙所示，则下列说法−不正确的是（）mbaA.轻质绳长为aB.当地的重力加速度为macbC.当v2=c时，轻质绳最高点拉力大小为−aD.若小球在最低点时的速度v21=b，小球运动到最低点时绳的拉力为mg14.近年来我国大力发展空军和海军，新增舰船是除美国外其他国家的总和。无论是飞机还是战舰设计，都需要复杂的流体力学知识。当流体流动时，根据流动特征可以分成湍流和层流：如果流体质点的轨迹（一般说随初始空间坐标x、y、z随时间t动叫层流，此时流体分层流动，各层互不混合，没有这种性质的流动叫湍流。不同状态的流体动力学方程不一样。流体力学中用一个无量纲的数--雷诺数Re（Reynoldsnumber下，雷诺数小的时候是层流，雷诺数大的时候是湍流。已知雷诺数由四个变量决定，流体的流速v、流体的密度ρ、特征长度d，黏性系数μ。请根据所学知识对雷诺数的表达式做出判断，以下表达式中可能正确μ为流体中相距dx的两平行液层，由于内摩擦，使垂直于流动方向的液层间存在速dv度梯度，当速度梯度为1个单位，相邻层“单位”接触面S上所产生的黏滞力F(亦称内摩擦力)即黏性dxFSdv=系数，以μ表示：/它的单位是Pa·s）dx2vd=Re=C.Re=Re=D.A.ReB.3二、实验题15.在“验证机械能守恒定律”的实验中（1）下列操作正确的是。A.B.C.（2）实验获得一条纸带，截取点迹清晰的一段并测得数据如图所示，已知打点的频率为50Hz，则打点“13”时，重锤下落的速度大小为_________m/s（3）某同学用纸带的数据求出重力加速度g=9.77m/s²，并用此g值计算得出打点“”到“13”过程重锤的重力势能减小值为5.09m，另计算得动能增加值为5.08mm为重锤质量）则该结果_____（选填“能”或“不能”）验证机械能守恒定律。16.某小组探究物体加速度与其所受合外力的关系。实验装置如图（a）所示，水平轨道上安装两个光电门，小车上固定一遮光片，细线一端与小车连接，另一端跨过定滑轮挂上钩码。（1）实验前调节轨道右端滑轮高度，使细线与轨道平行，再适当垫高轨道左端以平衡小车所受摩擦力。M1=320g（2）小车的质量为。利用光电门系统测出不同钩码质量m时小车加速度a。钩码所受重力记为F，作出a−F图像，如图（b）中图线甲所示。（3）由图线甲可知，F较小时，a与F成正比；F较大时，a与F不成正比。为了进一步探究，将小车的M2=470ga−F图像，如图（b）中图线乙所示。质量增加至，重复步骤（2）的测量过程，作出（4）与图线甲相比，图线乙的线性区间____________，非线性区间____________。再将小车的质量增加M3=720g至，重复步骤（2）的测量过程，记录钩码所受重力F与小车加速度a，如表所示（表中第9~14序号12345()F/9.8N钩码所受重力0.0200.0400.0600.0800.100()2a/ms小车加速度0.2660.5570.8281.081.3615序号9~14()F/9.8N钩码所受重力0.1200.1400.160…………0.3003.92()a/ms2小车加速度1.671.952.20（5）请在图（b）中补充描出第6至8三个数据点，并补充完成图线丙_________。（6）根据以上实验结果猜想和推断：小车的质量____________时，a与F成正比。结合所学知识对上述推断进行解释：______________________。三、计算题17.如图所示，一个质量m=10kg的物体放在水平地面上。对物体施加一个F=50N的拉力，使物体做初速为零的匀加速直线运动。已知拉力与水平方向的夹角θ=37°，物体与水平地面间的动摩擦因数μ=0.50，sin37°=0.60，cos37°=0.80，取重力加速度g=10m/s2。(1)求物体运动的加速度大小；(2)求物体在2.0s末的瞬时速率；(3)若在2.0s末时撤去拉力F，求此后物体沿水平地面可滑行的最大距离。18.中国北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统。图甲是北斗导航系统卫星分布示意图，乙所示为其中一颗北斗卫星的轨道示意图。已知该卫星绕地球做匀速圆周运动的周期为T，地球半径为R，地球表面附近的重力加速度为g，引力常量为G。（1）求地球的质量M；（2）求该卫星的轨道距离地面的高度h；（3）请推导第一宇宙速度v的表达式，并分析比较该卫星的运行速度v与第一宇宙速度v的大小关系。1119.跑酷不仅可以强健体质，也可使得自身反应能力更加迅速。现有一运动员在图示位置起跳，运动过程姿势不变且不发生转动，到达墙面时鞋底与墙面接触并恰好不发生滑动，通过鞋底与墙面间相互作用可以获vv与水平方向夹角为θ，到达墙壁时速度方向恰好与墙面垂0得向上的升力。已知运动员起跳时速度为，04tan直，运动员鞋底与墙面的动摩擦因数为μ（g，全过程忽略空气阻力影响。vv；y（1）求运动员起跳时的水平分速度与竖直分速度x（2）运动员与墙发生相互作用的时间为t，蹬墙后速度竖直向上，不再与墙发生相互作用，求蹬墙后运动员上升的最大高度H；（3）若运动员蹬墙后水平方向速度大小不变，方向相反，为了能够到达起跳位置的正上方，且距离地面t高度不低于蹬墙结束时的高度，求运动员与墙发生相互作用的最长时间。m20.阿特伍德机是由英国物理学家乔治·阿特伍德在1784年发表的《关于物体的直线运动和转动》一文中提出的，用于测量加速度及验证运动定律的机械。如图所示，一定滑轮两端分别与质量为3m的物体A和质量为m的物体B相连。不计轮轴间的摩擦力和空气阻力，假设绳子与轮轴间不会打滑。（1）若不计滑轮质量，两物体均由静止释放，试求物体A下落高度h后，两物体的速度大小；（2）类比是一种常见的解决物理问题的方式。若滑轮的质量不可忽略，由于其自身惯性的存在，其角速度增加的过程也会受到阻碍。因此我们可以用转动惯量I作为其转动过程中惯性大小的量度，用角加速度描述其转动加快过程中角速度的变化率；a．在把物体视为质点时，我们可以利用牛顿第二定律描述合力与加速度的关系。类比这种关系，在刚体（形变可忽略的物体）的转动过程中，我们同样可以用类似的关系描述刚体的合力矩M（力矩是矢量，大小等于物体某点所受的力与其力臂的乘积，以使物体逆时针旋转的力矩方向为正方向）与角加速度（角速度的变化率）的关系。请根据角加速度的定义，类比线速度与角速度的关系，直接写出角加速度与半径为r的圆盘边缘的线加速度a的关系，并类比质点的牛顿第二定律，直接写出刚体转动过程中合力矩、转动惯量和角加速度的关系；b．在把系统内各物体都视为质点时，我们可以利用机械能守恒描述物体重力势能与动能的相互转化。若考虑到刚体的转动动能，我们在使用机械能守恒的过程中，动能除了我们熟知的质点的平动动能以外，还需要加上有质量的刚体的转动动能。试类比质点的平动动能，写出刚体转动角速度为时刚体的转动动能Ek转；1c．若滑轮的质量为m，半径为R，其转动惯量的表达式I=2。请根据以上关系，求解考虑滑轮质量2的前提下，与物体A相连的轻绳拉力大小1，与物体B相连的轻绳拉力大小T，以及物体A下落高度h后2的速度大小。参考答案一、单项选择题1.【答案】C42，故A错误，【详解】AC．根据质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为4，电荷数为2，则X为C正确；B．该方程为可控核聚变，故B错误；D．大亚湾核电站采用核裂变反应发电，故D错误。故选C。2.【答案】A【详解】ABC．肥皂膜在竖直平面内静置时，由于重力作用呈现上薄下厚的分布，从薄膜的前后表面反射的光叠加而出现干涉条纹，则在相同的厚度处出现的干涉条纹颜色相同，则干涉条纹应该横向分布，则拍摄这张照片时铁丝圈最高点可能位于b附近，故A正确，BC错误；D．光线照射到肥皂膜上时从肥皂膜的前后两个表面分别反射两列光，这两列光的频率相同，产生干涉现象，所以实验时应在酒精灯一侧来观察薄膜干涉现象。故D错误。故选A。3.【答案】A【详解】水处于完全失重状态，由于水对玻璃的浸润性，在表面张力的作用下，水应该吸附在容器的内表面呈现A的形状，故A正确，BCD错误。故选A。4.【答案】B【详解】A．汽车通过拱桥的最高点时，由牛顿第二定律v2mg−F=mR可知桥的支持力小于汽车的重力，汽车处于失重状态，故A错误；B．设圆锥的高度为h，其运动半径R=htan由圆锥摆球受合力提供向心力，则有tan=2代入R可得g2=h可知圆锥摆的角速度与无关，故B正确；C．设圆锥筒的母线与竖直方向的夹角为，竖直方向根据受力平衡可得N=sin因是同一小球，则有支持力相同，所以在A位置小球所受筒壁的支持力等于在B位置时的支持力，故C错误；D．火车转弯时，由于轨道倾斜，重力和轨道支持力的合力恰好提供火车转弯的向心力，则有内、外轨对内、外轮缘都不会有挤压作用，若火车转弯超过规定速度行驶时，火车有做离心运动的趋势，此时外轨对外轮缘会有挤压作用，故D错误。故选B。5.【答案】D【详解】A．由图乙可知，弹簧振子的振幅为5cm。故A错误；B．由图乙可知，振动系统的振动周期为T220.5s=(−)=故B错误；C．t=0时，弹簧振子不在平衡位置，动能不是最大。故C错误；D．O点为平衡位置，即弹簧原长处，O点右边位移为正，弹簧处于拉伸；相反，O点左边位移为负，弹簧处于压缩。而t=时，弹簧振子位移为负，则弹簧处于压缩状态。故D正确。故选D。6.【答案】C【详解】以小球为研究对象，小球受到重力G、力F和细线对小球的拉力T，由于小球静止不动，则T与F的合力与G等值反向，如图根据图解法可知，当拉力F与细线垂直时最小，当F竖直向上时，绳子拉力为0。故选C。7.【答案】A【详解】A．在P点变轨前后空间站所受到的万有引力不变，根据牛顿第二定律可知空间站变轨前、后在P点的加速度相同，故A正确；B．因为变轨后其半长轴大于原轨道半径，根据开普勒第三定律可知空间站变轨后的运动周期比变轨前的大，故B错误；C．变轨后在P点因反冲运动相当于瞬间获得竖直向下的速度，原水平向左的圆周运动速度不变，因此合速度变大，故C错误；D．由于空间站变轨后在P点的速度比变轨前大，而比在近地点的速度小，则空间站变轨前的速度比变轨后在近地点的小，故D错误。故选A。8.【答案】A【详解】斜抛运动由于只受重力，故水平速度保持不变，而竖直分速度均匀变化，速度矢量的变化方向等于加速度的方向，故矢量的变化方向应沿竖直方向。故选A。9.【答案】C【详解】根据题意甩手动作每秒25帧，得从帧A到帧B的时间间隔为1t=s=0.04s25粗略认为A、B之间平均速度为甩手动作最后阶段指尖做圆周运动的线速度，得xtvB=由x==0.26mvB=6.5m/s解得向心加速度约为v2Ba=NB由NB=17cm=0.17m解得a250m/s=25g2故选C。10.【答案】CI=0.2A1【详解】A．根据题意，熔断电流为0.2A，知原线圈电流为。由12=I21解得I2=2A瞬时最大值为I=2I2=22A故A错误；D．由于原线圈电压决定副线圈电压，所以原线圈电压不变时，副线圈电压也不变，当电阻R增大时，由欧姆定律UI2R知副线圈电流减小，则原线圈电流也减小，故D错误；I=2A2BC．由A选项中知副线圈电流最大值为，由电压与匝数关系式U11=U22解得U2=22V保证保险丝不断的电阻R的最小值为U2I2==理想变压器的输出功率为P=UI=44W22故B错误，C正确。故选C。【答案】D【详解】A．由题意运动员在B点满足vB2N−=mNmgR所以即运动员在B点处于超重状态，故A错误；B．从A到C由动能定理得1−W=2C1f2所以C2gh1故B错误；C．从A到D满足+−=mg(hh)WEkD12f所以(+)h12EkDmgh故C错误；D．若运动员从C到D竖直方向做自由落体运动，根据12=gt22可得22g=t因为运动员在C点起跳时，速度方向斜向上，竖直方向具有向上的初速度，加之空气阻力不能忽略，故运动员在空中飞行的时间22gt故D正确。故选D。12.【答案】C【详解】B．体验者自由下落高度h=20m时，由运动学公式可得2gh=v2解得此时速度大小为v=20m/s此时弹性绳刚刚伸直，之后由于弹力小于重力，体验者继续加速运动，所以体验者下落的最大速度大于20m/s，故BAC．体验者先做自由落体运动，然后随着弹性绳逐渐伸长，体验者加速度先减小到0后又反向增大。F0−x图像中与横轴围成的面积表示F0做的功，设最大下落高度为H，根据动能定理可知0(H−h)mgH−=02解得下落最大高度时对应最大的弹力下落过程中，体验者的最大加速度为0=2000N0−mga==30m/s2m故A错误，C正确；D．下落过程中，到最低点重力势能全部转换成弹性势能，此时弹性势能最大，为Epm=mgH=210J4故D错误。故选C。13.【答案】D【详解】AB．根据题图乙，可得小球运动到最高点时绳对小球的拉力与小球的速度关系为aT=v2−ab当小球经过最高点时，根据牛顿第二定律v2T+=ml整理得mT=2v−l结合小球拉力的函数可知am=mg=a，bl解得mbaal=g=−a，m故AB正确；C．把v=c代入绳对小球拉力的函数可得2acbc=故C正确；D．若小球在最低点时的速度v21=b，根据牛顿第二定律，小球运动到最低点时b1−mg=ml解得绳的拉力1=2mg=2a故D错误。本题选错误的，故选D。14.【答案】Bvd【详解】A．如果Re=则其单位为1112kgm2mkgm2m2s2s==1112m3s2Pasm3s2kgsm由于雷诺数是无量纲的，故A错误；Re=B．如果则其单位为kgmmkgmmms2==1m3sPas3mskgs由于雷诺数是无量纲的，故B正确；2C．如果Re=其单位为kgmm2kgmm2ms2==mm3sPasmskgs3由于雷诺数是无量纲的，故C错误；Re=D．如果其单位为3kgmmsPaskgmmm3s6m2s2==m333m3skg3s3kg2由于雷诺数是无量纲的，故D错误。故选B。二、实验题15.1）B（）3.34（3）不能【小问1为了减小摩擦力的影响和充分利用纸带，应手提纸带上端使纸带竖直，同时使重物靠近打点计时器，由静止释放。故选B。【小问2根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该过程平均速度可得打点“13”时，重锤下落的速度大小−2(60.6910v=m/s=3.34m/s20.02【小问3某同学用纸带的数据求出重力加速度g=9.77m/s2，并用此g值计算得出打点“1”到“13”过程重锤的重力势能减小值为5.09m，另计算得动能增加值为5.08m（m律，理由是：该同学求出的9.77m/s2是重锤受到空气阻力时做匀加速运动的加速度=9.77m/s2，不是当地的重力加速度，5.09m也不是重力势能的减少量。没有当地的重力加速度的数值，无法求出重力势能的减少量，所以无法验证机械能守恒定律。16.【答案】①.较大②.较小③..远大于钩码质量⑤.见解析）[1][2]由题图（b）分析可知，与图线甲相比，图线之的线性区间较大，非线性区间较小；（5）[3]在坐标系中进行描点，结合其他点用平滑的曲线拟合，使尽可能多的点在线上，不在线上的点均匀分布在线的两侧，如下图所示（6）[4][5]设绳子拉力为T，对钩码根据牛顿第二定律有F−T=对小车根据牛顿第二定律有T=Ma联立解得F=(M+m)a变形得1a=FM+m当mM时，可认为m+M=M则1a=FM即a与F成正比。三、计算题17.【答案】(1)0.5m/s2；(2)1m/s；(3)0.1m【详解】(1)对物体进行受力分析，如图所示以向右为正方向，根据牛顿第二定律以及平衡条件可以得到：水平方向Fcos37−f=竖直方向Fsin+支=mg根据摩擦力公式f=N=F支联立代入数据可以得到a=2(2)根据速度与时间的关系可以得到v=at=0.52m/s=(3)撤去力F后，根据牛顿第二定律得到−mg=ma'则a'=−g=−2根据位移与速度关系可以得到0−v2a'20−12x==m=25gRG2gR2T2=2）h=−R3）vv118.1）M32）设一物体的质量为m1，在地球表面附近万有引定律等于重力MmG1=1g2R解得地球质量gRG2M=（2）设卫星质量为m2，根据牛顿第二定律2(+)Rh2G=22（R+）2T解得2gR2T2h=−R=−R3322（3）根据牛顿第二定律v2G=mr2r得GMrv=第一宇宙速度为近地卫星的运行速度，即r=R时1==gRR该卫星的轨道半径r=R+hRvv因此其速度。1(0