湖北省宜荆荆随2023-2024学年高三上学期10月联考物理试题及答案

2023年宜荆荆随高三10月联考

高三物理试卷

命题学校：荆州中学    命题教师：袁力  黎莉  刘秋灵  余游    审题学校：宜昌一中

考试时间：2023年10月5日上午10：30-11：45      试卷满分：100分

注意事项：

1.答题前，先将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号填写在试卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。

2.选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。

3.非选择题的作答：用黑色签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。

一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小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。每小题全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

1.日本政府将核废水排放到大海中，废水中含铯、锶、氚等多种放射性物质，将对太平洋造成长时间的污染，这引起了全球社会各界的高度关注和深切担忧。其中氚（）有放射性，会发生衰变并释放能量，其半衰期为12.43年，衰变方程为，以下说法正确的是（    ）

A.衰变所释放的高速电子流是由氚核的核外电子形成的

B.衰变前氚（）的质量大于衰变后和的总质量

C.废水排入太平洋后，其中氚（）将在24.86年后衰变完毕

D由于海水的稀释，氚（）因浓度降低而半衰期变长，从而降低了放射性

2.为检测某新能源动力车的刹车性能，现在平直公路上做刹车实验，如图所示是动力车在刹车过程中位移和时间的比值与t之间的关系图像，下列说法正确的是（    ）

A.动力车的初速度大小为

B.刹车过程中动力车的加速度大小为

C.从开始刹车时计时，经过8s，动力车的位移为40m

D.从开始刹车时计时，经过4s，动力车的位移为48m

3.如图所示为血管探头沿x轴正方向发送的简谐超声波图像，时刻波恰好传到质点M。已知此超声波的频率为。下列说法正确的是（    ）

A.超声波在血管中的传播速度为

B.质点M开始振动的方向沿y轴负方向

C.时质点M运动到横坐标的N处

D.内质点M的路程为

4.如图甲所示是玻璃半圆柱体的横截面，一束红光从真空沿半圆柱体的径向射入，并与底面上过O点的法线成角。CD为足够大的光学传感器，可以探测反射光的强度。从AB面反射出的光强随变化情况如图乙所示，则（    ）

A.减小到0°时光将全部从AB界面透射出去

B.减小时反射光线和折射光线夹角随之减小

C.半圆柱体相对该红光的折射率为

D.改用紫光入射时CD上反射强度最大值对应的

5.如图甲所示的陀螺可在圆轨道外侧旋转而不脱落，好像轨道对它施加了魔法一样，这被称为“魔力陀螺”。它可简化为一质量为m的质点在固定竖直圆轨道外侧运动的模型，如图乙所示，在竖直平面内固定的强磁性圆轨道半径为R，A、B两点分别为轨道的最高点与最低点，C、D两点与圆心O等高，质点受到的圆轨道的强磁性引力始终指向圆心O且大小恒为，不计摩擦和空气阻力，重力加速度为g，若质点能始终沿圆弧轨道外侧做完整的圆周运动，则（    ）

A.质点可能做匀速圆周运动

B.质点由A到B的过程中，轨道对质点的支持力逐渐增大

C.质点经过A点的最大速度为

D.质点经过C、D两点时，轨道对质点的支持力可能为0

6.如图，倾角为的斜面体固定在水平地面上，现有一带支架的滑块正沿斜面加速下滑。支架上用细线悬挂质量为m的小球，当小球与滑块相对静止后，细线方向与竖直方向的夹角为，重力加速度为g，则（    ）

A.若斜面光滑，则

B.若斜面粗糙，则

C.若，小球受到的拉力为

D.若，滑块的加速度为

7.我国的新疆棉以绒长、品质好、产量高著称于世，目前新疆地区的棉田大部分是通过如图甲所示的自动采棉机采收。自动采棉机在采摘棉花的同时将棉花打包成圆柱形棉包，通过采棉机后侧可以旋转的支架平稳将其放下，这个过程可以简化为如图乙所示模型；质量为m的棉包放在“V”型挡板上，两板间夹角为120°固定不变，“V”型挡板可绕O轴在竖直面内转动。在使OB板由水平位置顺时针缓慢转动60°的过程中，忽略“V”型挡板对棉包的摩擦力，已知重力加速度为g，下列说法正确的是（    ）

A.棉包对OB板的压力逐渐减小

B.棉包对OA板的压力先增大后减小

C.当OB板转过30°时，棉包对OA板的作用力大小为mg

D.“V”型挡板对棉包的作用力先减小后增大

8.行星各自卫星的轨道可以看作是圆形的。某同学根据a行星和b行星的不同卫星做圆周运动的半径r与周期T的观测数据，作出如图所示的图像，其中图线A是根据a行星的不同卫星的运行数据作出的，图线B是根据b行星的不同卫星的运行数据作出的。已知图线A的斜率为，图线B的斜率为，a行星半径为b行星半径的n倍，则（    ）

A.a行星与b行星的质量之比为

B.a行星与b行星的质量之比为

C.a行星与b行星的第一宇宙速度之比为

D.a行星与b行星的第一宇宙速度之比为

9.如图所示，质量为m的小球甲穿过一竖直固定的光滑杆拴在轻弹簧上，质量为4m的物体乙用轻绳跨过光滑的定滑轮与甲连接，开始用手托住乙，轻绳刚好伸直但无拉力，滑轮左侧绳竖直，右侧绳与水平方向夹角为，某时刻由静止释放乙（足够高），经过一段时间小球运动到Q点，OQ两点的连线水平，，且小球在P、Q两点处时弹簧弹力的大小相等。已知重力加速度为g，，。则下列说法正确的是（    ）

A.弹簧的劲度系数为

B.物体乙下落过程中其重力的功率一直增大

C.物体乙下落距离为时，小球甲和物体乙的机械能之和最大

D.小球甲运动到Q点的速度大小为

10.如图所示，一质量为m的物体在光滑的水平面上运动，已知物体受到一个恒定的水平力作用，先后经过水平虚线上A、B两点时的速度大小分别为、，方向分别与AB成斜向上、斜向下，已知，下列说法中正确的是（    ）

A.恒力大小为

B.从A到B的运动过程中恒力一直对物体做正功

C.物体从A到B的运动过程中的最小动能为

D.物体从A点运动到B点过程中恒力的冲量大小为

二、实验题：本题共11、12两小题，共14分。

11.（6分）小同学阅读教材中的“科学漫步”栏目，对“伽利略对自由落体运动的研究”产生了兴趣，想测出不同倾角情况下，斜面上铁块的加速度a的大小，所用器材有：铁架台、长木板、质量为的铁块、米尺、电磁打点计时器、频率的交流电源、纸带、量角器等。实验装置如图甲所示，忽略空气阻力。

图甲                                           图乙

（1）在某次实验中，小荆同学的部分实验操作如下，其中正确的实验操作为（    ）

A.选择220V交流电源并接好电路。

B.将铁块停在打点计时器附近，铁块尾部与纸带相连。

C.调整倾角，使铁块能够匀速下滑。

D.接通电源，待打点计时器工作稳定后放开铁块。

（2）一次实验过程中，调整木板与水平面的夹角，正确操作后选出点迹清晰的一条纸带如图乙所示，A、B、C、D、E、F、G为连续的计数点，相邻的计数点之间还有4个计时点未标出，则加速度______（结果保留三位有效数字）。

12.（8分）图甲为某同学验证弹簧的弹性势能与弹簧的形变量x和劲度系数k之间的关系满足的实验装置，滑块装有宽度为d的遮光条，滑块和遮光条总质量为m。

图甲

（1）部分实验步骤如下：

A.滑块两端用长度相同劲度系数均为的轻弹簧和导轨的两端相连，轻弹簧恰好保持原长，光电门固定在滑块的平衡位置处。

B.打开气泵电源开关，进气管通气，调节气垫导轨至滑块在气垫导轨上任意位置处均可保持静止

C.打开气泵电源开关，进气管通气，调节气垫导轨至滑块在气垫导轨上做匀速运动。

D.将滑块从平衡位置拉开不同距离（如、、、    ……）后释放，测量滑块经过光电门时遮光条的挡光时间分别为、、、……

E.换用两根长度相同劲度系数均为的轻弹簧，再将滑块从平衡位置拉开不同的距离（如、、、    ……）后释放，测量滑块经过光电门时遮光条的挡光时间分别为、、、……

选择其中必需的实验步骤并按正确的先后顺序排列：______（填写步骤前的字母）。

（2）滑块经过光电门的动能______（选用m、d、t、k中部分物理量正确表示）。

（3）某同学通过实验，画出如图乙所示的以x为横坐标，以为纵坐标的图像，则图像斜率______（选用m、d、t、k中部分物理量正确表示），即可证明成立。

（4）某同学在实验过程中换弹簧时粗心大意，将一侧换成长度相同、劲度系数更大的弹簧，另一侧没更换，并画出了如图丙所示的图线a和图线b，其中______（填“图线a”或“图线b”）是更换之后的图线。

图乙                   图丙

三、解答题：本题共3小题，共46分。

13.（13分）如图所示，U形管左、右管横截面均为正方形，左管边长为，右管开口且横截面边长为左管的2倍，设右管足够高。初始管内水银在左管内封闭了一段长为、温度为的空气柱，左右两管水银面高度差为，大气压为。现向右管缓慢补充水银，保持左管内气体的温度不变，直到左右两边水银面相平。求：

（1）补充的水银体积V；

（2）再对封闭气体加热，则其重新回到25cm的长度时，封闭气体温度T为多少？

14（15分）如图所示，“蝴蝶”型轨道放置在水平面上，该轨道由同一竖直面内四个光滑半圆形轨道、、、和粗糙的水平直轨道FG组成，轨道、的半径均为，H、E点与小圆弧圆心等高，轨道、半径均为，B、K两端与水平地面相切。现将质量的小滑块从光滑水平地面上A点以不同初速度发射出去，小滑块沿轨道上滑。已知小滑块与轨道FG的动摩擦因数，其他阻力均不计，小滑块可视为质点，重力加速度取。

（1）若小滑块恰能沿轨道从A点运动到K点，求小滑块在半圆轨道运动到D点时对轨道的弹力大小；

（2）若小滑块运动过程中恰好不脱离轨道，且最终能停在FG轨道上，求小滑块从B点开始到停止运动所经过的路程（取3.14，结果保留两位有效数字）。

15.（18分）如图所示，两电阻不计的足够长光滑金属轨道EG、FH平行排列，间距。EF右侧水平部分有垂直轨道平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小。导体棒PQ质量，电阻，静止在边界EF右侧x处。导体棒MN质量，电阻，由轨道左侧高h处由静止下滑，运动过程中两杆始终与轨道接触良好，重力加速度取。

（1）若，求MN进入磁场时导体棒PQ所受安培力F的大小；

（2）若，两棒在磁场中运动时发生弹性碰撞，求从MN进入磁场到两棒达到稳定过程中，导体棒MN上产生的焦耳热；

（3）若米，米，要求MN与PQ运动过程中恰好不相撞，求a与b满足的函数关系。

2023年宜荆荆随高三10月联考物理试卷参考答案

11、（1）BD    3分 （2）1.50    3分

12、（1）BADE    2分 （2）    2分

（3）    2分  （4）图线a   2分

13答案：（1）  （2）

解析（1）设水银的密度为，U型管左右两边横截面积分别为，，封闭气体依次在三种状态下的压强分别为，，

，解得.    ……2分

两边液面相平时，封闭气体压强，封闭气体长度为

该过程为等温过程，由波意耳定律有：，解得：    ……1分

左管水银上升高度，水银增加体积    ……1分

右管水银上升高度，水银增加体积    ……1分

所以补充的水银体积.    ……2分

（2）封闭气体回到原长度时，右管比左管液面高出    ……2分

    ……2分

与初态相比，为等容过程，由查理定律：，解得    ……2分

14答案：（1）；（2）

解析：（1）若小滑块恰能沿轨道从A点运动到K点，在圆轨道运动时，在J点时，有    ……1分

从D点运动到J点，有    ……2分

在圆轨道运动时，在D点，有    ……1分

根据牛顿第三定律，小滑块对轨道的弹力大小    ……1分

解得.    ……2分

（2）若小滑块最终能停在轨道上

①有最小初速度时，在圆轨道运动时在D点，有    ……1分

从A点运动到D点，有解得    ……2分

②有最大初速度时，在圆轨道运动时到H点时速度为0，从A点运动到H点，有

解得    ……1分

则初速度为时，小滑块正好能过D点，且到达H点速度为零，设从H点滑下再向右滑动x停止：

有：，解得    ……1分

故总路程    ……2分

15.答案：（1）     （2）    （3）

解析：（1）    ……1分

    ……1分

    ……1分

    ……1分

解得    ……1分

（2）    ……2分

    ……2分

    ……2分

解得    ……1分

（3）对PQ棒    ……2分

    ……2分

解得    ……2分

代入数值得    ……1分