乌鲁木齐市天山区三校联考 2023-2024学年
高三上学期12月月考 物理试题
总分100分 考试时间100分钟
一、单选题（共13小题，每题2分共26分）
1．擦窗机器人帮助人们解决了高层擦窗、室外擦窗难的问题。如图所示，擦窗机器人在竖直玻璃窗上沿直线从A极其缓慢的向B运动。不计空气阻力与控制线的作用力。则擦窗机器人在此过程中受力分析正确的是（ ）
A．机器人运动过程中受到3个力作用
B．机器人运动过程中受到5个力作用
C．玻璃对机器人的作用力竖直向上
D．玻璃对机器人的作用力指向窗外
2．如图，表示一交变电流随时间变化的图象，此交变电流的有效值是（ ）
A． B．5A C． D．3.5A
3．如图所示，车上有一箱装得很满的土豆．现箱子随着车一起向右做匀减速运动，则中间的一颗土豆A受到其它土豆对它的作用力的方向可能是
A．方向① B．方向② C．方向③ D．方向④
4．如图质量为m、电荷量为q的带负电粒子，以速度v0沿OO方向垂直射入相互正交的竖直向下的匀强电场E和水平向里匀强磁场B，从P点离开该区域的速率为vp，此时侧移量为s，下列说法中正确的是（ ）
A．在P点带电粒子所受的磁场力一定比电场力小
B．带电粒子的加速度大小恒为
C．带电粒子在P点的速率vP=
D．带电粒子到达P点的速率vP=
5．下列说法正确的是（ ）
A．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等
B．铀核裂变的一种核反应方程
C．设质子、中子、粒子的质量分别为m1、m2、m3，两个质子和两个中子结合成一个粒子，释放的能量是
D．原子在a、b两个能量级的能量分别为、，且，当原子从a能级跃迁到b能级时，放出光子的波长（其中c为真空中的光速，h为普朗克常量）
6．如图甲所示,光滑的平行金属导轨(足够长)固定在水平面内,导轨间距为l=20cm,左端接有阻值为R=1Ω的电阻,放在轨道上静止的一导体杆MN与两轨道垂直,整个装置置于竖直向上的匀强磁场中,磁场的磁感应强度大小为B=0.5T.导体杆受到沿轨道方向的拉力F做匀加速运动,测得力F与时间t的关系如图2所示．导体杆及两轨道的电阻均可忽略不计,导体杆在运动过程中始终与轨道垂直且两端与轨道保持良好接触,则导体杆的加速度大小和质量分别为( )
A．10 m/s2，0.5 kg
B．10 m/s2，0.1 kg
C．20 m/s2，0.5 kg
D．D．20 m/s2，0.1 kg
7．一个充气气球用绳子拴着一块石头正在湖水中缓慢下沉，越往下水温越低，气球导热良好，则气球内气体（ ）
A．内能增加 B．对外界做正功
C．减少的内能小于放出的热量 D．减少的内能大于放出的热量
8．某同学为了研究水波的传播特点，在水面上放置波源和浮标，两者的间距为L。时刻，波源开始从平衡位置沿y轴在竖直方向做简谐运动，产生的水波沿水平方向传播（视为简谐波），时刻传到浮标处使浮标开始振动，此时波源刚好位于正向最大位移处，波源和浮标的振动图像分别如图中的实线和虚线所示，则（ ）
A．浮标的振动周期为 B．水波的传播速度大小为
C．时刻浮标沿y轴负方向运动 D．水波的波长为
9．如图所示，下端封闭上端开口、内壁光滑的细玻璃管竖直放置，管底有一带电的小球．整个装置以水平向右的速度匀速运动，垂直于磁场方向进入方向水平的匀强磁场，由于外力的作用，玻璃管在磁场中的速度保持不变，最终小球从上端开口飞出，小球的电荷量始终保持不变，则从玻璃管进入磁场到小球运动到上端开口的过程中，关于小球运动的加速度大小a、沿竖直方向的速度vy、外力F以及管壁对小球的弹力做功的功率P随时间t变化的图象（不计小球重力），其中正确的是( )
A． B．
C． D．
10．一群处于基态的氢原子吸收某种单色光子后，向外辐射了、、三种频率的光子，且，则（ ）
A．
B．被氢原子吸收的光子能量为
C．用光子能量为的单色光照射处于基态的氢原子，可以使氢原子电离
D．、、三种频率的光子对应的波长分别为、、，则有
11．如图（a）所示，水平面上固定着两根间距的光滑平行金属导轨、，M、P两点间连接一个阻值的电阻，一根质量、电阻的金属棒垂直于导轨放置。在金属棒右侧两条虚线与导轨之间的矩形区域内有磁感应强度大小、方向竖直向_上的匀强磁场，磁场宽度。现对金属棒施加一个大小、方向平行导轨向右的恒力，从金属棒进入磁场开始计时，其运动的v－t图像如图（b）所示，运动过程中金属棒与导轨始终保持良好接触，导轨电阻不计。则金属棒（ ）
A．刚进入磁场时，a点电势高于b点
B．刚进入磁场时，通过电阻R的电流大小为
C．通过磁场过程中，通过金属棒横截面的电荷量为
D．通过磁场过程中，金属棒的极限速度为
12．已知湖水的深度为，湖底的水温为，水面的温度为，大气压强为。当一气泡从湖底缓慢升到水面时，其体积约为原来的（重力加速度取，水的密度取）（ ）
A．12.8倍 B．8.5倍 C．3.1倍 D．2.1倍
13．空间中有一列简谐横波沿x轴正方向传播，t＝0s时位于O点的波源开始振动。0.4s时的波形如图所示，波源的位移y＝2cm，下列说法正确的是（ ）
A．波源起振方向是沿y轴负方向
B．波源的振动周期是0.8s
C．简谐波的波长4.2m
D．再经过0.64s时，x＝4m处的质点到达波峰
二、多选题（共3小题每题5分，共15分。在每小题给出的选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分，部分选对的得2分，有选错的得0分。）
14．如图，在匀强电场中，、、、、、位于边长为的正六边形的顶点上，匀强电场的方向平行于正六边形所在的平面。已知、、、的电势分别为、、、，则下列说法正确的是（ ）
A．点的电势
B．、间的电势差
C．电场的方向垂直于AD连线
D．该匀强电场的场强大小
15．如图所示,固定斜面倾角为30°,一质量为m的物体（可视为质点）从距底端高为h处由静止开始匀加速下滑，加速度为g/3，从上向下滑到底端的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．物体获得的动能为mgh/3
B．物体克服摩擦力做功为2mgh/3
C．下滑过程中系统减少的机械能为mgh/3
D．物体下滑到底端时，重力的功率为
16．我国志愿者王跃曾与俄罗斯志愿者一起进行“火星-500”的实验活动。假设王跃登陆火星后，测得火星半径是地球半径的，质量是地球质量的。已知地球表面的重力加速度是g，地球的半径为R，忽略自转的影响，下列说法正确的是（ ）
A．火星的质量是
B．火星表面的重力加速度是
C．火星的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度之比为
D．火星的密度为
三、综合题（本题共6小题，共59分。请根据答题卡题号及分值在各题目的答题区域内作答，超出答题区域的答案无效。）
17．利用气垫导轨可以验证被压缩的弹簧弹开时，两滑块组成的系统动量守恒，可用图示装置进行以下实验。
实验时，用两滑块压缩弹簧，并用细线固定，使其静止在两光电门中间附近，已知两滑块上遮光片的宽度相同，都是d，剪断拴弹簧的细线，测得质量为m1的滑块1和质量为m2的滑块2上遮光片通过光电门的时间分别为t1和t2。
(1)实验前应调节气垫导轨底部的调节旋钮，使导轨______；充气后，当滑块放在气垫导轨上任意位置都能______时，说明气垫导轨已经调节好；
(2)若满足______，则两滑块组成的系统动量守恒(采用最简式)；
(3)不计滑块在气垫导轨上运动时受到的阻力，则剪断拴弹簧的细线前弹簧的弹性势能为______。
18．在如图甲所示的电路中，螺线管匝数匝，横截面积。螺线管导线电阻，，，。在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按如图乙所示的规律变化。规定图中磁场向下为磁场的正方向，求：
（1）螺线管中产生的感应电动势的大小；
（2）闭合S，电路中的电流稳定后电容器上极板的电性和电容器所带的电荷量。
19．两套完全相同的小物块和轨道系统固定在水平桌面上。物块质量m=1kg，轨道长度l=2m，物块与轨道之间动摩擦因数μ=0.2。现用拉力、同时拉两个物块，分别作用一段距离后撤去，使两物块都能从静止出发，运动到轨道另一端时恰好停止。两个拉力与水平桌面的夹角均为θ=37°。（g=10）求：
（1）分别画出物体在拉力作用下和撤去拉力后的受力示意图；
（2）在作用下的小物块加速度多大？
（3）作用了多少位移？
（4）从两物块运动时开始计时直到都停止，除了物块在轨道两端速度都为零之外，另有某时刻t两物块速度相同，则t为多少？
20．如图所示，一长方体的封闭绝热气缸固定在水平面上，其中可自由水平移动的绝热活塞将内部封闭理想气体分为完全相同的A、B两部分，并锁定活塞。初始时A、B两部分气体的压强均为p0、热力学温度均为T，体积均为V0.现仅对A缓慢加热到压强为3p0时停止加热。已知A或B气体的内能E与热力学温度T的关系为E=kT（其中k为正的常量），不计一切摩擦
(i)求加热后A的内能E
(ii)若解锁活塞。活塞重新平衡时测得B气体的体积为nV，求此时B气体的温度TB
21．科学家将某种新型材料制成了粗细均匀、半径为r的光导纤维束。如图所示，R为外圆的半径。用一束平行激光垂直于光导纤维的左端面入射，检测发现激光恰好不从侧面外漏时最少发生3次全反射后从光导纤维右端面垂直射出。求：
（1）此新型材料的折射率n；
（2）的值。
22．如图所示，腰长为L的等腰直角三角形ABC是玻璃砖的横截面，对光的折射率为，一条光线平行于腰AB从三角形斜边中点O射入。
①画出光线进入玻璃砖后再从玻璃砖BC面射出来的光路图，求光线从BC面的出射点到入射光线的距离d以及光在BC面上的出射光线和入射光线夹角的正弦值。(可用三角函数表示)
②在三棱镜的AB面是否有光线射出？写出分析过程。（不考虑多次反射）
物理月考答案：
1．D
【详解】AB．擦窗机器人在竖直玻璃窗上，机器人极其缓慢运动，说明处于平衡状态，则重力和摩擦力平衡，大气对机器人的压力和玻璃板对机器人的支持力平衡，故机器人受到4个力的作用，故AB错误；
CD．大气对机器人的压力和玻璃板对机器人的支持力平衡，由于大气对机器人的压力指向窗户内，则玻璃对机器人的支持力指向窗外，摩擦力竖直向上，与弹力的合力指向窗外，故C错误，D正确。
故选D。
2．B
【详解】根据有效值定义，由图像可知交变电流的周期，一个周期内产生的焦耳热为
电流的有效值
故选B。
3．D
【详解】根据牛顿第二定律可知，A受到的合力F=ma，方向水平向左；同时A还受重力和竖直方向上的支持力作用，因此其他土豆对它的作用力应为竖直方向上的支持力和水平向左的ma的合力，因此中间的一颗土豆A受到其它土豆对它的作用力的方向斜向左上，故应为方向④；故D正确，ABC错误．故选D．
4．C
【详解】由轨迹知粒子初始时所受电场力大于磁场力，向上偏转；到P点时，速度增加，故洛仑兹力增加，把洛伦兹力分沿速度方向F1和垂直速度方向F2，F2与电场力的径向分力F3的合力提供向心力，F2大于F3，粒子在P点所受磁场力有可能比电场力大，故A错误；电粒子在P点的受电场力qE和洛伦兹力qv0B，因为洛伦兹力是变力，所以合力不是qv0B-qE，故加速度不是，故B错误；对粒子的偏转过程，根据动能定理，有，解得：，故C正确，D错误．所以C正确，ABD错误．
5．D
【详解】A、动能相等的质子和电子，因质子质量比电子质量大得多，依据动能，则质子和电子动量不相等，再根据德布罗意波长公式，可知一个电子的德布罗意波长和一个质子的波长不相等．故A错误．B、铀核需要俘获一个慢中子才能发生裂变，其中的一种核反应方程，故B错误．C、根据爱因斯坦质能方程可知，设质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3，两个质子和两个中子结合成一个α粒子，释放的能量是(2m1+2m2-m3)c2．故C错误．D、原子在a、b两个能量级的能量为Ea、Eb，且Ea＞Eb，当原子从a能级跃迁到b能级时，放出光子的能量为：，所以光子的波长．故D正确．故选D．
6．B
【分析】导体棒运动时切割磁感线产生感应电流，使棒受到向左的安培力，根据感应电流的大小写出安培力的表达式，结合牛顿第二定律求出F与t的关系式，然后将图象上的数据代入即可求解．
【详解】导体杆在轨道上做匀加速直线运动，用v表示其速度，t表示时间，则有：v=at；杆切割磁感线，将产生感应电动势为：E=Blv；闭合回路中产生的感应电流为：；杆受到的安培力大小为：FA=BIl；根据牛顿第二定律，有：F-FA=ma；联立以上各式得：F=ma+t；由图线上取两点代入上式，可解得：a=10m/s2；m=0.1kg；故杆的质量为：m=0.1kg，其加速度为：a=10m/s2．故选B．
7．C
【详解】A．充气气球用绳子拴着一块石头正在湖水中缓慢下沉，越往下水温越低，内能降低，A错误；
B．充气气球用绳子拴着一块石头在下降的过程中，水温越来越低，压强逐渐增大，根据理想气体状态方程
气球体积减小，对外界做负功，B错误；
CD．由AB分析，气球下降时，气球内气体内能减小，外界对气球做功，根据热力学第一定律
由于外界对气球做功，因此放出的热量大于减小的内能，C正确，D错误；
故选C。
8．A
【详解】A．根据振动图像可知，波源在时刻振动，波形经过传递到浮标处，浮标的振动周期为
A正确；
B．波源的振动情况经过传到距离处的浮标，可知波速大小为
B错误；
C．根据虚线图像可知浮标在时刻沿轴正方方向运动，C错误；
D．水波的波长为
D错误。
故选A。
9．D
【详解】试题分析：以小球为研究对象，受力如图所示，
由于小球随玻璃管在水平方向做匀速直线运动，则竖直方向的洛伦兹力是恒力，由牛顿第二定律得： ，小球的加速度不随时间变化，恒定不变，小球在竖直方向上的加速度不变，小球做初速度为零的匀加速直线运动，竖直方向的速度随时间均匀增加，故AB错误；小球在水平方向受到的 ，小球在水平方向做匀速直线运动，由平衡条件得：，玻璃管对小球的弹力 与小球对玻璃管的作用力是作用力与反作用力，由牛顿第三定律得： ，玻璃管在水平方向上受拉力F与作用做匀速直线运动，则 ，即，由此可知，拉力F与时间t成正比，故C错误；管壁对小球的弹力做功的功率 ，P与t成正比，故D正确；
考点：考查了导体切割磁感线运动
10．A
【详解】分析可知，根据处于激发态的氢原子发射光子的种类为3，所以，基态的氢原子吸收某种光子后，跃迁到的激发态．
A．根据玻尔理论得知，氢原子从直接跃迁到基态时辐射的能量为：，从的激发态跃迁到的激发态辐射的能量最小，为，从的激发态跃迁到基态辐射的能量为，根据能级关系则得：
则得：
又因为：
又
所以：
故A项正确．
B．根据玻尔理论可知，被氢原子吸收的光子的能量为，故B项错误．
C．由以上的分析可知，由于，所以用光子能量为的单色光照处于基态的氢原子，可以使氢原子跃迁到第3能级，不能电离，故C项错误．
D．根据波长与频率的关系：
又因为：
所以：
故D项错误．
11．C
【详解】A．根据右手定则，b点为电源的正极，所以a点电势低于b点，A错误；
B．刚进入磁场时，感应电动势为
电流为
B错误；
C．通过磁场过程中，通过金属棒横截面的电荷量为
C正确；
D．通过磁场过程中，当安培力与外力平衡时，速度达到极限，有
解得
D错误。
故选C。
12．C
【详解】气泡在湖底的压强
气泡在湖底的温度；气泡在水面的压强；气泡在水面的温度为；根据理想气体状态方程，有
解得
故选C。
13．D
【详解】A．根据波形的平移法判断可知，图示时刻x=2m处质点的振动方向沿y轴正方向，因此波源开始振动时的方向也为沿y轴正方向运动，故A错误；
B．由波形图可知
则周期为
故B错误；
C．波速为
波长为
故C错误；
D．0.4s时的波形如图所示，波峰位于
再经过0.64s时，波向前传播
则x＝4m处的质点到达波峰，故D正确。
故选D。
14．AD
【详解】ABC．匀强电场中，平行等间距的两点间电势差相等，把AD四等分，可知
连接BG延长交于F，该直线为等势线，匀强电场中的等势线平行，则CE也为等势线，如图所示
可知点的电势为
、间的电势差为
电场的方向与等势线垂直，且由高电势指向低电势，因此电场的方向沿DA方向，故A正确，BC错误；
D．该匀强电场的场强大小为
故D正确。
故选AD。
15．CD
【详解】A．人在下滑中受重力、支持力及摩擦力的作用；由牛顿第二定律可知，人受到的合力
F=ma=mg；
故合力的功
W=Fs=mg×=mgh；
由动能定理可知，物体的动能的改变量为mgh；故A错误；
BC．物体合外力
F=mgsinθ-Ff=mg
故摩擦力
Ff=mgsinθ-mg=mg；
摩擦力所做的功
Wf=mg×2h=mgh；
摩擦力做功等于机械能的减小量，故机械能减小了mgh，故C正确，B错误；
D．下滑到底端时的速度
则物体下滑到底端时，重力的功率为
选项D正确
故选CD．
16．BD
【详解】B．由
得到
已知火星半径是地球半径的，质量是地球质量的，则火星表面的重力加速度是地球表面重力加速度的，即为，故B正确；
AD．设火星的质量为，由万有引力等于重力得
解得
密度为
故D正确，A错误；
C．由
得到
可得火星的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度之比为，故C错误。
故选BD。
17． 水平 静止
【详解】(1)[1][2] 实验前应调节气垫导轨底部的调节旋钮，使导轨水平；充气后，当滑块放在气垫导轨上任意位置都能静止平衡，说明气垫导轨已经调节好；
(2)[3] 已知两滑块上遮光片的宽度相同，都是d，滑块1和滑块2上遮光片通过光电门的时间分别为t1和t2。
滑块组成的系统动量守恒
整理得
(3)[4] 不计滑块在气垫导轨上运动时受到的阻力，则剪断拴弹簧的细线前弹簧的弹性势能为
整理得
18．（1）1.2V；（2）负电，
【详解】（1）根据法拉第电磁感应定律，可得螺线管中产生的感应电动势的大小为
（2）闭合S，电路中的电流稳定后，根据楞次定律可知，回路中的电流方向为逆时针，所以电容器上极板带负电。根据闭合电路欧姆定律可知，此时电路中的电流为
电容器两端电压等于两端电压，即
根据电容的定义式变形，可得电容器所带的电荷量为
19．(1)；(2)；(3)；(4)
【详解】(1)物体在拉力作用下和撤去拉力后的受力示意图如下
(2)当时，由牛顿第二定律得
又
，
联立解得
(3)当时，全程动能定理得
联立解得
(4)当时，由牛顿第二定律得
又
，
联立解得
它们减速阶段受力相同，由牛顿第二定律得
解得
由于加速阶段加速度不同，所以同时从静止加速时不可能出现速度相同；同理，减速阶段加速度也相同，所以同时减速时也不可能出现速度相同；故速度相同时，只能出现在的减速阶段与的加速阶段。
当时，加速阶段位移时间关系为
速度关系为
速度相等时有
联立解得
20．(i)3kT(ii)2nT
【详解】(i)对A，根据查理定律有，可得
对A停止加热后，A的内能
得
E1=3kT
(ii)解锁后，活塞将向右移动。由于气缸与活塞绝热，当活塞重新平衡时，A气体内能的减少量等于B气体内能的增加量，即
对气体A，由理想气体的状态方程有，对气体B，由理想气体的状态方程有，解得
TB=2nT
21．（1）；（2）
【详解】（1）画出光路图如图所示，根据几何关系可得全反射临界角为
此新型材料的折射率为
（2）设内圆半径为，根据几何关系有
联立解得
22．①见解析，，；②否，见解析
【详解】①作出光路图如图所示
根据折射定律得
即有
解得
r＝30°
则
d＝
再由
可得
sin β＝
②根据几何关系知，光线第一次射到AB面上的入射角为75°，根据临界角的定义sin C＝ 得光线的临界角为45°，现在入射角大于临界角，因此光发生全反射，光线不会从AB面射出。
