南通市海门区2023-2024学年高三上学期第一次调研考试
物理试卷
本试卷满分100分，考试时间75分钟
一、单项选择题：共10题，每题4分，共40分。每题只有一个选项最符合题意。
1. 2023年8月，日本福岛核电站将核废水排放大海，核废水中的主要污染物是氚、锶-90、碳-14等放射性物质，它们可以通过食物链损害人类DNA，氚核的衰变方程为，下列说法正确的是（ ）
A. 氚在衰变过程中释放能量
B. X是
C. 比更稳定
D. 高温可以适当降低的半衰期
2. 分子力F与分子间距离r的关系如图所示，下列说法正确的是（ ）
A 当r=r1时，分子势能最大
B. 当r=r2时，分子势能最小
C. 当r大于r1时，分子间距离越大，分子势能越大
D. 当r小于r2时，分子间距离减少，分子势能增大
3. 某同学在观看太空水球光学实验后，找到一块横截面为环形的玻璃砖模拟光的传播，如图所示，玻璃砖的内径为R、外径为2R。一束单色光在截面上的A点以i=45°的入射角射入玻璃砖，经一次折射后，恰好与玻璃砖内壁相切，则玻璃砖对该单色光的折射率为（ ）
A 0.5 B. C. D. 2
4. 一定质量的理想气体由状态a经c再回到a，其变化的p-V图如图所示，其中abc为直线，adc为双曲线的一支，下列说法正确的是（ ）
A. a→b→c过程中外界对气体做正功
B. a→b→c过程中内能始终不变
C. c→d→a过程中分子平均速率不变
D. a→b→c→d→a过程中气体放出热量
5. 在教室里，前排的一位同学将物理书本抛给后排的一位同学，则书在空中运动的过程中（ ）
A. 加速度保持不变 B. 抛出时的动能一定最大
C. 重力的功率一直增大 D. 机械能一直在减小
6. 有金属外壳的人造卫星绕地球运行时，由于轨道各处的地磁场不同，使人造卫星的速度发生变化，则人造卫星（ ）
A. 轨道半径变小
B. 受地球的引力逐渐减小
C. 加速度大小不变
D. 机械能逐渐增大
7. 某同学为研究南通地铁一号线的运动情况，他用细线将一支圆珠笔悬挂在地铁的竖直扶手上，地铁启动时用手机拍摄了如图所示的照片，拍摄方向跟地铁前进方向垂直，则估测地铁启动的加速度为（ ）
A. 0.05g B. 0.15g
C. 0.25g D. 0.35g
8. 如图所示，A、B为两个等量异种点电荷连线上的两点（其中B为连线中点），C为连线中垂线上的一点。今将一带负电的试探电荷自A沿直线移到B再沿直线移到C，下列说法中正确的是（ ）
A. A点的场强比C点的场强小
B. A点的电势比C点的电势低
C. 从A点移到B点的过程中，电场力对该试探电荷做负功
D. 从B点移到C点过程中，该试探电荷的电势能增加
9. 如图所示，倾斜细杆与水平方向夹角为θ，细杆上套一小环，小环与小球由一轻质细绳连接，小环与细杆间动摩擦系数为μ，已知μ
10. 如图所示，轻质弹簧一端固定在粗糙斜面底端，滑块P从O点静止释放，向下滑动过程经A点接触弹簧，最低到达B点处，则滑块从A到B过程中，动能Ek、重力势能Ep随时间t，机械能E、加速度a随位移x变化图像可能正确是（ ）
A. B.
C. D.
二、非选择题：共5题，60分。其中第12题~第15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。
11. 某中学实验小组的同学利用如图甲所示的实验装置验证“机械能守恒定律”。物块甲、乙通过轻绳连接绕过光滑的定滑轮，物块甲和遮光条的总质量为M，物块乙的质量为m，实验步骤如下：
①用手托着物块甲，使系统处于静止状态，测出遮光条下沿到光电门中心的距离H；
②将系统由静止释放，通过计算机记录遮光条通过光电门的挡光时间t；
③多次改变H，重复②步骤。
（1）用游标卡尺测量挡光片的宽度d如图乙所示，则挡光片的宽度为____mm。
（2）多次改变H，同时记录遮光条经过光电门的挡光时间t，以H为纵轴，作出图丙所示图像，则横轴应取____（t2，），若系统的机械能守恒，则图线的斜率k应满足的关系式为___。
（3）若实际测量的k值略大于理论值，原因是____。
A．系统克服阻力做功 B．没有能满足M m C．遮光条的宽度较大
（4）试说明图线不过原点的原因是____。
12. 如图，某同学利用国产无人机玩“投弹”游戏，无人机静止在离水平地面高度h处，t=0时刻无人机释放小球1，并以加速度a水平向右匀加速飞行，Δt时间后释放小球2，空气阻力忽略不计，重力加速度为g，求：
（1）小球1落地时速度大小；
（2）两个小球落地点间的距离。
13. 如图所示，质量M的一只长方体形空铁箱在水平拉力的作用下沿水平面向右匀加速运动，这时铁箱内一个质量m的木块恰好能静止在后壁上，已知铁箱与水平面间的动摩擦因数为，木块与铁箱内壁间的动摩擦因数，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，求：
（1）木块对铁箱压力的大小；
（2）水平拉力F的大小。
14. 在水平地面上方存在一大小不变、方向做周期性变化的水平电场，其变化规律如图所示，取向左为电场正方向，t=0时把一质量为m、电荷量为q的带正电小球从A点以速度v0水平向右抛出，小球第1次速度竖直向下时经过B点，已知AB连线与竖直方向夹角为45°，且小球在（T未知）时刻恰好经过A点正下方，重力加速度为g，求：
（1）电场强度大小；
（2）小球由A运动到B点的电势能变化量；
（3）若小球能垂直击中地面，则A点距离地面的高度。
15. 如图甲所示，一倾斜传送带与水平面夹角θ=37°，轻质弹簧一端与传送带底端B固定，其劲度系数k=6N/m，弹簧上端与斜面顶点A距离d=2m，传送带以逆时针转动，现在A处轻放质量m=1kg的物体P，其沿斜面向下运动的v-t图像如图乙所示，已知P与斜面间的动摩擦系数μ=0.75，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，弹簧足够长且始终在弹性限度范围内，弹性势能的表达式为，重力加速度g=10m/s2，求：
（1）时间t1及0-t1时间内P的位移d1；
（2）t1-t2时间内P的位移d2；
（3）若s，则t3时刻P与A点的距离s及P与传送带摩擦产生的热量Q。
南通市海门区2023-2024学年高三上学期第一次调研考试
物理试卷 答案解析
本试卷满分100分，考试时间75分钟
一、单项选择题：共10题，每题4分，共40分。每题只有一个选项最符合题意。
1. 2023年8月，日本福岛核电站将核废水排放大海，核废水中的主要污染物是氚、锶-90、碳-14等放射性物质，它们可以通过食物链损害人类DNA，氚核的衰变方程为，下列说法正确的是（ ）
A. 氚在衰变过程中释放能量
B. X是
C. 比更稳定
D. 高温可以适当降低的半衰期
【答案】A
【解析】
【详解】A．氚在衰变过程中存在质量亏损，释放能量，故A正确；
B．衰变过程根据质量数和电荷数守恒可知，X是，故B错误；
C．衰变后的新核比衰变前的原子核更稳定，则比更稳定，故C错误；
D．半衰期只由原子核自身决定，与外部环境的温度无关，则高温不可以降低的半衰期，故D错误。
故选A。
2. 分子力F与分子间距离r的关系如图所示，下列说法正确的是（ ）
A 当r=r1时，分子势能最大
B. 当r=r2时，分子势能最小
C. 当r大于r1时，分子间距离越大，分子势能越大
D. 当r小于r2时，分子间距离减少，分子势能增大
【答案】C
【解析】
【详解】当r=r2时，图线最低点。分子距离在r1与r2之间时，分子间作用力为引力，减小分子距离分子力做正功，分子势能减小；分子距离在r大于r1时，分子间距离越大，分子力做负功，分子势能越大。C正确，ABD错误。
故选C。
3. 某同学在观看太空水球光学实验后，找到一块横截面为环形的玻璃砖模拟光的传播，如图所示，玻璃砖的内径为R、外径为2R。一束单色光在截面上的A点以i=45°的入射角射入玻璃砖，经一次折射后，恰好与玻璃砖内壁相切，则玻璃砖对该单色光的折射率为（ ）
A. 0.5 B. C. D. 2
【答案】B
【解析】
【详解】根据题意，作出光路图如图所示
令折射角为，根据几何关系有
则玻璃砖对该单色光的折射率为
解得
故选B。
4. 一定质量的理想气体由状态a经c再回到a，其变化的p-V图如图所示，其中abc为直线，adc为双曲线的一支，下列说法正确的是（ ）
A. a→b→c过程中外界对气体做正功
B. a→b→c过程中内能始终不变
C. c→d→a过程中分子平均速率不变
D. a→b→c→d→a过程中气体放出热量
【答案】C
【解析】
【详解】A．a→b→c过程中，气体体积增大，外界对气体做负功，故A错误；
B．a→b→c过程中，由图像可知乘积先增大后减小，根据理想气体状态方程
可知气体温度先增大后减小，则气体内能先增大后减小，故B错误；
C．由于adc为双曲线的一支，可知c→d→a过程中，乘积保持不变，则气体温度保持不变，分子的平均速率不变，故C正确；
D．根据图像与横轴围成的面积表示做功，可知a→b→c过程中气体对外界做的功大于c→d→a过程中外界对气体做的功，又整个过程气体内能不变，根据热力学第一定律可知，气体从外界吸收热量，故D错误。
故选C。
5. 在教室里，前排的一位同学将物理书本抛给后排的一位同学，则书在空中运动的过程中（ ）
A. 加速度保持不变 B. 抛出时的动能一定最大
C. 重力的功率一直增大 D. 机械能一直在减小
【答案】D
【解析】
【详解】A．书在运动过程中受到重力和空气阻力作用，空气阻力的大小和方向会随着书的速度的变化而变化，故合力是变力；根据牛顿第二定律可知加速度也会随着合力的变化而变化，故A错误；
B．因为不确定书沿哪个方向抛出，也不确定书被抛出时的高度与接到书的高度关系，故不确定抛出时动能是否最大，故B错误；
C．重力的功率等于重力乘以竖直方向的速度大小，因不确定书是沿什么方向抛出，因此也不确定不竖直方向的速度如何变化，重力的功率怎么变化也不确定，故C错误；
D．书在空中运动的过程中，由于有空气阻力做负功，机械能一直在减小，故D正确。
故选D。
6. 有金属外壳的人造卫星绕地球运行时，由于轨道各处的地磁场不同，使人造卫星的速度发生变化，则人造卫星（ ）
A 轨道半径变小
B. 受地球的引力逐渐减小
C. 加速度大小不变
D. 机械能逐渐增大
【答案】A
【解析】
【详解】AD．人造卫星围绕地球运动时在金属外壳组成的小部分回路中磁通量变化形成了感应电流，产生电能，则人造卫星的机械能逐渐减小，使得卫星速度减小，做向心运动，则卫星的轨道半径变小，故A正确，D错误；
BC．根据万有引力定律可得
由于卫星的轨道半径变小，可知卫星受到地球的引力逐渐增大，卫星的加速度逐渐增大，故BC错误。
故选A。
7. 某同学为研究南通地铁一号线的运动情况，他用细线将一支圆珠笔悬挂在地铁的竖直扶手上，地铁启动时用手机拍摄了如图所示的照片，拍摄方向跟地铁前进方向垂直，则估测地铁启动的加速度为（ ）
A. 0.05g B. 0.15g
C. 0.25g D. 0.35g
【答案】B
【解析】
【详解】从图片可以估算出，圆珠笔偏离平衡位置的距离与悬挂点到圆珠笔的竖直高度比值接近1:6.5，即设偏转角为θ，则
对圆珠笔进行受力分析可知
联立解得
故选B。
8. 如图所示，A、B为两个等量异种点电荷连线上的两点（其中B为连线中点），C为连线中垂线上的一点。今将一带负电的试探电荷自A沿直线移到B再沿直线移到C，下列说法中正确的是（ ）
A. A点的场强比C点的场强小
B. A点的电势比C点的电势低
C. 从A点移到B点的过程中，电场力对该试探电荷做负功
D. 从B点移到C点过程中，该试探电荷的电势能增加
【答案】C
【解析】
【详解】等量异种电荷的电场线和等势面分布如图
A．等量异种点电荷的连线上B点电场强度最小，中垂线上B点电场强度最大，所以A点场强大于C点场强，故A错误；
B．沿电场线方向电势降低，A点电势高于B点电势，等量异种点电荷连线的中垂线是等势面，C点电势等于B点电势，所以A点的电势比C点的电势高，故B错误；
C．负电荷受力与电场线方向相反，所以将负点电荷从A移到B，电场力做负功，故C正确；
D．等量异种点电荷连线的中垂线是等势面，电场力不做功，将负点电荷从B移到C电场力做功为零，电荷的电势能不变，故D错误。
故选C。
9. 如图所示，倾斜细杆与水平方向夹角为θ，细杆上套一小环，小环与小球由一轻质细绳连接，小环与细杆间动摩擦系数为μ，已知μ
【答案】B
【解析】
【详解】CD．把小环和球看做一个整体受力分析，沿斜面和垂直斜面建立直角坐标系，根据牛顿第二定律可知沿斜面方向:
解得:
所以小球应有沿斜面向下的加速度，CD图中小球合力并非沿斜面向下，故CD错误；
AB．设轻绳与细杆垂直，对小球受力分析可知恰好有
即
由于
则位置可能是B图，故A错误，B正确
故选B。
10. 如图所示，轻质弹簧一端固定在粗糙斜面底端，滑块P从O点静止释放，向下滑动过程经A点接触弹簧，最低到达B点处，则滑块从A到B过程中，动能Ek、重力势能Ep随时间t，机械能E、加速度a随位移x变化图像可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】A．滑块从A到B过程中，一开始弹簧弹力小于，滑块继续向下做加速度减小的加速运动，当弹簧弹力大于，滑块向下做加速度增大的减速运动，可知滑块的动能先增大后减小，但动能与时间不是线性关系，即图像不是直线，故A错误；
B．根据
由于滑块从A到B过程中，不是做匀速运动，则滑块下落的高度与时间不是线性关系，即图像不是直线，故B错误；
C．滑块的机械能变化等于除重力外其他力所做的功，则有
可知图像不是直线，故C错误；
D．滑块从A到B过程中，根据牛顿第二定律可得，
解得
可知图像是一条斜率为负的直线，故D正确。
故选D。
二、非选择题：共5题，60分。其中第12题~第15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。
11. 某中学实验小组的同学利用如图甲所示的实验装置验证“机械能守恒定律”。物块甲、乙通过轻绳连接绕过光滑的定滑轮，物块甲和遮光条的总质量为M，物块乙的质量为m，实验步骤如下：
①用手托着物块甲，使系统处于静止状态，测出遮光条下沿到光电门中心的距离H；
②将系统由静止释放，通过计算机记录遮光条通过光电门的挡光时间t；
③多次改变H，重复②步骤。
（1）用游标卡尺测量挡光片的宽度d如图乙所示，则挡光片的宽度为____mm。
（2）多次改变H，同时记录遮光条经过光电门的挡光时间t，以H为纵轴，作出图丙所示图像，则横轴应取____（t2，），若系统的机械能守恒，则图线的斜率k应满足的关系式为___。
（3）若实际测量的k值略大于理论值，原因是____。
A．系统克服阻力做功 B．没有能满足M m C．遮光条的宽度较大
（4）试说明图线不过原点的原因是____。
【答案】 ①. 7.2##7.1##7.3 ②. ③. ④. A ⑤. 实验中未考虑遮光条宽度对实验的影响
【解析】
【详解】（1）[1]10分度游标卡尺的精确值为，由图乙可知挡光片的宽度为
（2）[2][3]物块经过光电门的速度大小为
根据系统机械能守恒可得
联立可得
可知以为纵轴，横轴应取，若系统的机械能守恒，则图线的斜率k应满足的关系式为
（3）[4]实验过程中，系统需要克服一定的空气阻力和摩擦力做功，设阻力恒为，则有
可得
则有
故选A。
（4）[5]实际上用挡光时间计算的速度是遮光条经过光电门时的平均速度，等于挡光过程中间时刻的速度，不是遮光条下沿到光电门中心时的速度（挡光过程的初速度），则有
可得
可知图线不过原点的原因是：实验中未考虑遮光条宽度对实验的影响。
12. 如图，某同学利用国产无人机玩“投弹”游戏，无人机静止在离水平地面高度h处，t=0时刻无人机释放小球1，并以加速度a水平向右匀加速飞行，Δt时间后释放小球2，空气阻力忽略不计，重力加速度为g，求：
（1）小球1落地时的速度大小；
（2）两个小球落地点间的距离。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）小球1做自由落体运动，则有
解得
（2）小球2做平抛运动，竖直方向上有
解得空中运动时间
在Δt时间内，无人机的位移
无人机的速度
在t时间内，小球2在水平方向位移
则两球落地点间的距离
13. 如图所示，质量M的一只长方体形空铁箱在水平拉力的作用下沿水平面向右匀加速运动，这时铁箱内一个质量m的木块恰好能静止在后壁上，已知铁箱与水平面间的动摩擦因数为，木块与铁箱内壁间的动摩擦因数，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，求：
（1）木块对铁箱压力的大小；
（2）水平拉力F的大小。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）木块与铁箱一起做匀加速运动，设木块恰好静止在铁箱的后壁上时，铁箱对木块的摩擦力为，木块在竖直方向受力平衡，有
，
解得
根据牛顿第三定律知，木块对铁箱的压力大小为
（2）对木块，根据牛顿第二定律有
对整体
解得
14. 在水平地面上方存在一大小不变、方向做周期性变化的水平电场，其变化规律如图所示，取向左为电场正方向，t=0时把一质量为m、电荷量为q的带正电小球从A点以速度v0水平向右抛出，小球第1次速度竖直向下时经过B点，已知AB连线与竖直方向夹角为45°，且小球在（T未知）时刻恰好经过A点正下方，重力加速度为g，求：
（1）电场强度大小；
（2）小球由A运动到B点的电势能变化量；
（3）若小球能垂直击中地面，则A点距离地面的高度。
【答案】（1）；（2）；（3）（n=1，2，3....）
【解析】
【详解】(1)A→B过程中， 水平方向
竖直方向
由题意可知
x=y
解得
a=g
水平方向
解得
（2）A→B过程中， 水平方向运动时间
水平位移
电场力做功与电势能的变化
电场力做功
小球由A运动到B点的电势能变化量
(3)由题意可知，A到B的时间
垂直击中地面，运动时间满足
（n=1、2、3.....)
竖直方向
解得
（n=1、2、3.....)
15. 如图甲所示，一倾斜传送带与水平面夹角θ=37°，轻质弹簧一端与传送带底端B固定，其劲度系数k=6N/m，弹簧上端与斜面顶点A距离d=2m，传送带以逆时针转动，现在A处轻放质量m=1kg的物体P，其沿斜面向下运动的v-t图像如图乙所示，已知P与斜面间的动摩擦系数μ=0.75，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，弹簧足够长且始终在弹性限度范围内，弹性势能的表达式为，重力加速度g=10m/s2，求：
（1）时间t1及0-t1时间内P的位移d1；
（2）t1-t2时间内P的位移d2；
（3）若s，则t3时刻P与A点的距离s及P与传送带摩擦产生的热量Q。
【答案】（1）1m，；（2）3m；（3）12J
【解析】
【详解】(1)对P由牛顿第二定律有
mgsinθ+μmgcos θ=ma1
解得
t1时P与传送带达到共速，0-t1时间内，物体P做匀加速直线运动，根据运动学规律有
，
可得位移为d1、时间为t1分别为
，
(2)P开始接触弹簧后与传送带仍然保持共速做匀速直线运动，直到弹簧压缩x1时，P与传送带开始相对滑动，弹簧压缩x1时对P有
解得
故P在t1- t2时间内的位移：
(3) t2后P继续压缩弹簧，当弹簧压缩量为x1 +x2时P至最低点，对P由t2- t3过程中，由动能定理得
解得
故t3时P与A的距离
由题意
P与传送带在0- t1时间内相对位移为
P与传送带在t2- t3时间内相对位移为
P与传送带摩擦产生的热量为
