重庆市沙坪坝区第七中学校2023-2024学年高三下学期2月月考物理试题（含答案）

重庆市沙坪坝区第七中学校2023-2024学年高三下学期2月月考
物理试题
（满分100分 考试时间75分钟）
一、单选题：本大题共7个小题，每小题4分，共28分。
1．下列给出的四个运动中，加速度一定发生变化的运动是（ ）
A．曲线运动 B．平抛运动 C．自由落体运动 D．匀速圆周运动
2．如图所示为沿轴正方向传播的简谐横波图像，时刻波恰好传到质点。已知该简谐波的频率为，则下列说法正确的是（ ）
A．简谐波的传播速度为
B．时，质点运动到横坐标上的点
C．时，质点沿轴正方向开始振动
D．时，质点处于波谷
3．有一种瓜子破壳器如图甲所示，将瓜子放入两圆柱体所夹的凹槽之间，按压瓜子即可破开瓜子壳。破壳器截面如图乙所示，瓜子的剖面可视作顶角为的扇形，将其竖直放入两完全相同的水平等高圆柱体之间，并用竖直向下的恒力按压瓜子且保持静止，若此时瓜子壳未破开，忽略瓜子自重，不计摩擦，则（ ）
甲 乙
A．若仅减小距离，圆柱体对瓜子的压力变大
B．若仅减小距离，圆柱体对瓜子的压力变小
C．若距离不变，顶角越大，圆柱体对瓜子的压力越大
D．若距离不变，顶角越大，圆柱体对瓜子的压力越小
4．图甲是半圆柱形玻璃体的横截面，一束紫光从真空沿半圆柱体的径向射入，并与底面上过点的法线成角，为足够大的光学传感器，可以探测从面反射光的强度。若反射光强度随变化规律如图乙所示，取，则下列说法正确的是（ ）
甲 乙
A．该紫光在半圆柱体中的折射率为
B．减小到0时，光将全部从界面透射出去
C．减小时，反射光线和折射光线夹角随之减小
D．改用红光入射时，上探测到反射光强度最大值对应的
5．在轴上两点分别放置电荷量为的点电荷，一带正电的试探电荷在两电荷连线上的电势能随变化关系如图所示，其中两点电势能为零，段中点电势能最大，则（ ）
A．和都是正电荷且
B．间场强方向沿轴负方向
C．点的电场强度大于点的电场强度
D．将一负点电荷从点移到点，电场力先做负功后做正功
6．如图所示，小车上固定一个光滑弯曲轨道，静止在光滑的水平面上，整个小车（含轨道）的质量为。现有质量为的小球，以水平速度从左端滑上小车，能沿弯曲轨道上升到最大高度，然后从轨道左端滑离小车。关于这个过程，下列说法正确的是（ ）
A．小球和小车组成的系统动量守恒
B．小球沿轨道上升到最大高度时，速度为零
C．小球沿轨道上升的最大高度为
D．小球滑离小车时，小车恢复静止状态
7．如图甲，轻弹簧竖直放置，下端固定在水平地面上，质量为的小球，从弹簧上方处静止下落。若以小球开始下落的位置为坐标原点，建立竖直向下坐标轴，小球下落至最低点过程中的图像如图乙（图中均为已知量），不计空气阻力，为重力加速度。下列说法正确的是（ ）
甲 乙
A．到段，小球做加速度逐渐越小的减速运动
B．弹簧受到的最大弹力为
C．该过程中小球与弹簧组成系统的势能变化的最大值为
D．小球向下运动过程中最大速度为
二、多选题：本大题共3小题，每小题5分，共15分。多选和错选0分，漏选且选对3分。
8．2023年10月26日，神舟十七号航天员乘组进驻中国空间站。若中国空间站绕地球做匀速圆周运动，一名宇航员手拿一个小球“静立”在“舱底面”上，如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．宇航员不受地球引力的作用
B．宇航员处于完全失重状态，对“舱底面”的压力为零
C．若宇航员相对于太空舱无初速度地释放小球，小球将做自由落体运动
D．空间站运行的线速度小于第一宇宙速度
9．如图，矩形线框的匝数为，面积为，理想变压器原副线圈匝数比为，定值电阻的阻值为为滑动变阻器，线框所处磁场可视为磁感应强度为的匀强磁场，现让线框由图示位置开始绕以恒定的角速度沿逆时针方向转动，忽略线框及导线的电阻，交流电压表、电流表均为理想电表。下列说法正确的是（ ）
A．图示位置时，线框的输出电压为
B．将的滑片上滑，线框的输出功率减小
C．交流电压表的示数为
D．当时，矩形线框的输出功率为
10．如图所示，用金属制成的平行导轨由水平和弧形两部分组成，水平导轨窄轨部分间距为，有竖直向上的匀强磁场，宽轨部分间距为，有竖直向下的匀强磁场；窄轨和宽轨部分磁场的磁感应强度大小分别为和，质量均为金属棒垂直于导轨静止放置。现将金属棒自弧形导轨上距水平导轨高度处静止释放，两金属棒在运动过程中始终相互平行且与导轨保持良好接触，两棒接入电路中的电阻均为，其余电阻不计，宽轨和窄轨都足够长，棒始终在窄轨磁场中运动，棒始终在宽轨磁场中运动，重力加速度为，不计一切摩擦。下列说法正确的是（ ）
A．棒刚进入磁场时，棒的加速度方向水平向左
B．从棒进入磁场到两棒达到稳定过程，棒和棒组成的系统动量守恒
C．从棒进入磁场到两棒达到稳定过程，通过棒的电量为
D．从棒进入磁场到两棒达到稳定过程，棒上产生的焦耳热为
三、实验题：本大题共2小题，共15分。
11．在学习完毕传统的“验证机械能守恒定律”的实验后，同学们采用传感器等设备重新设计了一套新的实验装置。实验中，将完全相同的挡光片依次固定在圆弧轨道上，摆锤上内置了光电传感器，可测出摆锤经过挡光片时间，测出部分数据如表，表中高度为0的位置为重力势能的零势能点：
高度 0.10 0.08 0.06 0.04 0.02 0
势能 0.0295 0.0236 0.0177 0.0118 0.0059 0.0000
动能 0.0217 0.0328 0.0395 0.0444 0.0501
机械能 0.0512 0.0504 0.0505 0.0503 0.0503 0.0501
（1）若挡光片的宽度极小且为，挡光时间为，则摆锤经过挡光片时的速度大小为______________（用题目给的符号表示）。
（2）表中处数据应为______________（写具体数值）。
（3）另一小组记录了每个挡光板所在的高度及其相应的挡光时间后，绘制了四幅图像。其中可以说明机械能守恒的图像最合适的是______________．
A． B． C． D．
12．我国清洁能源设备生产规模居世界首位。太阳能电池板在有光照时，可以将光能转化为电能，在没有光照时，可以视为一个电学器件。某实验小组根据测绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法，探究一个太阳能电池板在没有光照时（没有储存电能）的特性。所用的器材包括：太阳能电池板，电源、电流表、电压表、滑动变阻器、开关及导线若干。该实验小组根据实验得到的数据，描点绘出了如图乙的图象。
（1）为了达到上述目的，实验电路应选用图甲中的图______________（填“”或“”）。
（2）已知电压表的量程为、内阻为，若要将该电压表改装成量程为的电压表，该电表需串联一个______________的电阻。
（3）当有光照射时，太阳能电池板作为电源，其路端电压与总电流的关系如图丙所示，若把它与阻值为的电阻连接构成一个闭合电路，在有光照射情况下，该电池板的效率是______________。（结果保留两位有效数字）
（4）由图乙可知，太阳能电池板在没有光照时（没有储存电能）的伏安特性曲线，太阳能电池板没有光照时（没有储存电能）用符号表示，将两个这样同规格的电池板接入电路如丁图所示，已知电源电动势，内阻，定值电阻，可得每个电池板消耗的功率______________（保留三位有效数字）。
四、计算题：本大题共3小题，共42分。
13．（10分）机械臂广泛应用于机械装配。若某质量为的工件（视为质点）被机械臂抓取后，在竖直平面内由静止开始斜向上做加速度大小为的匀加速直线运动，运动方向与竖直方向夹角为，提升高度为，如图所示。求：
（1）提升高度为时，工件的速度大小；
（2）在此过程中，工件运动的时间及合力对工件做的功。
14．（14分）如图所示，空间中存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为。纸面内有一半径为的圆环，圆心为，圆环上涂有荧光材料，电子打到圆环表面时被圆环吸收，荧光材料会发出苂光。以圆环的圆心为坐标原点，建立平面直角坐标系点的坐标为点的坐标为。处有一粒子源，可在纸面内沿着各个方向发射速率为的电子，其中为电子质量，为电荷量的绝对值。不计电子重力和电子间的相互作用。
求：（1）从粒子源正对点射出的电子，到达圆环的坐标；
（2）在点被吸收的电子，到达圆环所需时间；
（3）圆环上发光部分的圆弧长度。
15．（18分）如图所示为一处于竖直平面内的实验探究装置的示意图，该装置由速度可调的固定水平传送带、光滑圆弧轨道和光滑细圆管组成，其中水平传送带长点在传送带右端转轴的正上方，轨道和细圆管的圆心分别为和、圆心角均为，半径均为，且点和点分别为两轨道的最高点和最低点。在细圆管的右侧足够长的光滑水平地面上紧挨着一块与管口下端等高、长、质量木板（与轨道不粘连）。现将一块质量的物块（可视为质点）轻放在传送带的最左端点，由传送带自左向右传动，在处的开口和处的开口正好可容物块通过。已知物块与传送带之间的动摩擦因数，物块与木板之间的动摩擦因数，重力加速度
（1）若物块进入圆弧轨道后恰好不脱轨，求物块在传送带上运动的时间；
（2）若传送带的速度为，求物块经过圆弧轨道最低点时，轨道对物块的作用力大小；
（3）若传送带的最大速度为，在不脱轨的情况下，求滑块在木板上运动过程中产生的热量与传送带速度之间的关系。
重庆市沙坪坝区第七中学校2023-2024学年高三下学期2月月考
物理答案和解析
1．【答案】D
2．【答案】C
【解析】A．由图可知简谐波的波长为，根据波的速度公式可得，故A错误；
B．质点只会上下振动，不会随波迁移，故B错误；
CD．由图可知该波的起振方向为轴正方向，由“平移法”可知，时，波的图像向右移动的距离为
说明振动恰好传播到质点，它将沿轴正方向开始振动，故C正确，D错误。
故选C。
3．【答案】D
【解析】【分析】
本题考查共点力平衡，作出其受力分析图，根据平衡条件得出圆柱体对瓜子的压力表达式，然后进行分析。
【解答】
作出其受力分析，如图所示，根据平衡条件得
AB．瓜子处于平衡状态，若仅减小距离，对瓜子的弹力方向不变，则大小也不变，AB错误；
CD．若距离不变，顶角越大，则对瓜子弹力的夹角减小，合力不变，则两弹力减小，C错误，D正确。
故选D。
4．【答案】A
【解析】AD．由图乙可知，当时发生全反射，可得
解得
若改用红光照射，折射率减小，所以光学传感器探测到反射强度达到最大时大于，故A正确，D错误；
B．图甲中若减小入射角到，仍存在反射光线，只是反射角为零，光线不会全部从界面透射出去，故B错误；
C．若减小入射角，则反射角减小，根据折射定律知折射角也减小，由几何关系知反射光线和折射光线之间的夹角将变大，故C错误。
故选A。
5．【答案】B
【解析】A、由图知从到电势能一直减小，试探电荷带正电，电势一直降低，则两个点电荷必定是异种电荷，故A错误；
B、由图可知：从到，电势能增加，试探电荷带正电，电势升高，根据顺着电场线电势降低可知，间电场强度方向沿轴负方向。故B正确；
C、根据图象切线的斜率等于，可知点场强为零，点的场强不等于零，则点的场强比点的大，C错误；
D、将一负点电荷从B移到D点，电势先升高后降低，电势能先减小后增大，电场力先做正功后做负功，
故D错误。
故选：B。
6．【答案】C
【解析】AB．依题意，小车和小球组成的系统水平方向不受外力，则系统水平方向动量守恒，竖直方向上
不守恒。设达到最高点的高度为，此时小球仍然具有水平速度，由动量守恒定律，可得
根据能量守恒，可得
联立，解得
故A、B错误；C正确；
D．设小球滑离小车时，二者速度分别为和，取水平向右为正方向，由动量守恒和能量守恒可得
联立，解得故D错误。
故选C。
7．【答案】D
【解析】解：A．小球与弹簧刚刚接触，压缩量较小时，重力大于弹簧的弹力，即到段，小球做加速度逐渐越小的加速运动，故A错误；
B．根据图乙可知，在位置，加速度为0，小球重力等于弹力，则有
随后小球进一步向下压缩弹簧，最大压缩量为，则此时弹力最大为，此时速度减为0
解得，故B错误；
C．该过程中小球与弹簧组成系统的机械能守恒，即只有动能、势能（包含重力势能与弹性势能）的转化，在加速度为0时，小球速度最大，动能最大，即小球运动至位置时，重力势能减小了，减小的重力势能转化为弹性势能与动能，可知小球与弹簧组成系统的势能变化的最大值小于，故C错误；
D．小球运动至位置时，加速度为0时，小球速度最大，根据图乙可知，将纵坐标乘以小球质量，纵坐标表示合力，则图像的面积表示合力做功，则有
解得，故D正确。
故选：D。
当时，，根据平衡条件和胡克定律相结合求弹簧的劲度系数。当时弹簧的弹力最大，
由胡克定律求弹簧的最大弹力，再由牛顿第二定律求最大加速度。当时速度最大，由系统机械能守
恒求最大速度。
本题抓住两个特殊位置进行分析：一、加速度为零，速度最大的位置。二、弹力最大的位置（即最低点）。要注意小球在压缩弹簧的过程中，系统的机械能守恒，但小球的机械能并不守恒。
8．【答案】BD
【解析】A．宇航员随空间站一起绕地球做圆周运动，地球对空间站及宇航员的引力提供空间站和宇航员各自随地球一起做圆周运动的向心力，故A错误；
B．宇航员处于完全失重状态，对“舱底面”的压力为零，故B正确；
C．由于空间站处于完全失重状态空间站内的所有物体也都处于完全失重状态，其原因是由于万有引力完全充当向心力，因此，若宇航员相对于太空舱无初速度地释放小球，则小球将和宇航员保持相对静止，随宇航员一起绕地球做圆周运动，故C错误；
D．第一宇宙速度为最小发射速度，最大环绕速度，根据万有引力充当向心力可得
当物体环绕地球表面做圆周运动时，即环绕半径近似等于地球半径时其速度为第一宇宙速度，而空间站环绕半径大于地球半径，而环绕半径越大线速度越小，则可知，空间站运行的线速度小于第一宇宙速度，故D正确。
故选BD。
9．【答案】BD
【解析】解：A．图示位置为中性面，穿过线框的磁通量最大，产生的感应电动势为0，即图示位置时，线框的输出电压为0，故A错误；
B．．线框转速一定，输出电压一定，即变压器原线圈两端电压一定，根据电压匝数关系，副线圈两端电压一定，的滑片上滑，接入电阻增大，副线圈中电流减小，则副线圈输出功率减小，由于原线圈中输入功率等于副线圈输出功率，故原线圈中输入功率减小，定值电阻两端电压与原线圈电压相等，为一定值，即定值电阻消耗功率不变，可知，的滑片上滑，线框的输出功率减小，故B正确；
C．线框电阻不计，线框的输出电压的最大值为，则有效值为：
根据
解得：
即交流电压表的示数为，故C错误；
D．定值电阻消耗的功率为：
代入数据得：
滑动变阻器消耗的功率为：
代入数据得：
则矩形线框的输出功率为：
代入数据得：，故D正确。
故选：BD。
由求出感应电动势的最大值，求出感应电动势的有效值，分析清楚线框转动过程，应用闭合
电路欧姆定律、电功率公式与变压器的变压比分析答题。
掌握正弦式交变电流最大值与有效值间的关系，求出感应电动势的最大值，应用电功率公式与变压器的基本关系式即可解题。
10．【答案】ACD
【解析】【分析】本题考查电磁感应中的双杆切割磁感线问题，此类模型解题方法：判断双杆组成的系统是否动量守恒，如果满足动量守恒，那么使用动量守恒定律和能量守恒定律分析求解。如果动量不守恒，往往先判断双杆最终的运动状态，然后分别对双杆使用动量定理求出双杆最终的速度，然后再结合能量守恒定律分析解题。注意在双杆问题中，最常用的解题方法是动量定理。
【解答】．根据右手定则，棒进入磁场时，棒的电流方向向外，则棒的电流方向向内；根据左手定则可得，棒的安培力方向向左，所以棒加速度方向水平向左，故A正确；
B．根据左手定则，棒受到的安培力方向都向左，故棒组成的系统合外力不为零，动量不守恒，故B错误；
C．对棒，根据动能定理，解得，当棒达到稳定时，即，对棒，由动量定理，对棒，由动量定理，通过棒的电荷量为，以上各式联立，解得，故C正确；
D．根据能量守恒，解得，则棒上产生的焦耳热为，故D正确。
故选ACD。
11．【答案】（1） （2）0.0268 （3）
【解析】（1）根据极短时间的平均速度近似等于瞬时速度可知，摆锤经过挡光片时的速度大小为。
（2）根据机械能计算公式可知，动能
（3）根据机械能守恒可知
画直线方程更佳。
故选C。
12．【答案】（1）a；（2）10；（3）80（7882均可）；（4）2.62（2.55～2.70均可）
【解析】【分析】（1）根据特性曲线可知，电流从零开始，因此滑动变阻器采用分压式接法，据此选择电路图；
（2）将小量程电压表改装成大量程电压表，需要串联一个分压电阻，据此求串联电阻；
（3）作出电阻的图像，求出交点坐标，再求电池板效率；
（4）把电阻看作电源内阻的一部分，求解等效内电阻和等效电源电动势，根据闭合电路的欧姆定律作出
电源的图像，求出交点坐标，然后根据功率公式求消耗的功率；甲图中由于电压表的分流作用，使得通过太阳能的电流小于电流表的示数，据此分析功率误差。
本题考查了根据测绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法，探究一个太阳能电池板在没有光照时的特性；求解电阻的图像或者电源的图像是解题的根据，要能根据交点坐标求电池板的效率以及电池板消耗的功率。
【解答】（1）特性曲线，电压电流从零开始变化，滑动变阻器需采用分压式接法，电路中滑动变阻器采用分压式接法，电路中滑动变阻器采用限流式接法。
故选a。
（2）由串联分压的原理可得，解得。
（3）将该电阻接入该电路，作出该电阻的图线与该电源的图线交于一点
该交点的横纵坐标表示该电阻接入该电路中时，流过该电阻的电流和其两端的电压，由此可得
．
（4）丁图等效内阻为，等效电动势为，设每个两端的电压为，每个电流为，由闭合电路欧姆定律可得，代入数据得，作图出图像
可得，每个电池板消耗的功率约为
13．【答案】（1）根据几何关系可知工件的位移大小为：
根据速度一位移公式可得：
（2）根据速度一时间公式可得：
根据动能定理可得：
解得：。
答：（1）提升高度为时，工件的速度大小为；
（2）在此过程中，工件运动的时间为，合力对工件做的功为。
【解析】
（1）根据几何关系和运动学公式得出工件的速度；
（2）根据速度一时间公式得出工件的运动时间，结合动能定理得出合力对工件做的功。
本题主要考查了动能定理的相关应用，熟悉动能定理的内容，结合运动学公式和几何关系即可完成分析。
14．【答案】（1）粒子圆周运动的半径
从粒子源正对点射出的电子与圆环交于一点，则根据几何关系
且该点在圆上
解得到达圆环的坐标为。
（2）因为
所以电子垂直出射，经过点，运动了半个圆周，电子运动周期
在点被吸收的电子，到达圆环所需时间
（3）根据几何关系可知，打在点的是上弧的最远点，第（1）问中的粒子轨迹刚好与圆相切，是在下半圆的最远点，根据几何关系可知有电子经过的圆弧对应圆心角为
所以圆环上发光部分的圆弧长度。
【解析】本题考查带电粒子在磁场中的运动，根据洛伦兹力提供向心力结合几何关系进行求解，关键是找对临界状态，难度一般。
15．【答案】（1）若物块进入圆弧轨道后恰好不脱轨，则在点有
可得
物体在传送带上运动时，由
可得
若物块一直加速，则末速度为
由此可知物块应该是先加速后匀速，则加速的位移
物块在传送带上运动的时间
（2）若传送带的速度，则物体先加速后匀速，经过点时的速度为，由动能定理可得
由牛顿第二定律有
联立可得轨道对物块的作用力大小
（3）若在木板上恰好不分离，则有
联立可得
则当时，有
解得
物块与木板共速
则当时，有。