襄阳四中2023级高三上学期质量检测（三）
物理试题
一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分．1~7只有一项是符合题目要求，8~10有多项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)．
1．下列几种物理现象的解释中，正确的是（ ）
A．砸钉子时不用橡皮锤，只是因为橡皮锤太轻
B．骑电动车要戴好头盔，是为了减小撞击时冲量
C．小孩在地面上用力推车时却没推动，推不动是因为推力的冲量为零
D．易碎品运输时要用柔软材料包装是为了延长作用时间以减小冲击力
2.在离地面同一高度有质量相同的三个小球a、b、c，a球以速度竖直上抛，b球以速度竖直下抛，c球以速度平抛，不计空气阻力，三球从抛出到落地的过程中，下列哪些物理量都相同（ ）
A．运动的时间 B．重力的冲量 C．动能的变化量 D．动量的变化量
3.游乐园里的摩天轮在竖直平面内匀速转动，转动过程中座舱的姿态保持不变，如图所示。座舱中的乘客保持站立姿态并与座舱保持相对静止，则下列说法正确的是（ ）
A．乘客所受座舱提供的作用力始终指向圆心
B．摩天轮转动一周的过程中，乘客所受座舱提供的作用力做功不为零
C．摩天轮转动一周的过程中，乘客所受重力的冲量不为零
D．座舱从最高点到最低点的过程中，乘客所受重力的功率始终保持不变
4．如图所示，空间中有平行于正六边形的匀强电场，正六边形中心为，边长为.将电荷量为的点电荷从点移动到点，电场力做了的功，再从点移动到点，电场力又做了的功.选点为电势能零点，下列说法正确的是（ ）
A．点电势为
B．点的电势为
C．两点间的电势差
D．匀强电场的电场强度大小为，方向由指向
5．人和气球离地高为h，恰好悬浮在空中，气球质量为M，人的质量为m。人要从气球下拴着的软绳上安全到达地面，软绳的长度至少为（ ）
A． B． C． D．
6．如图所示，在光滑的水平面上静止放一质量为m的木板B，木板表面光滑，左端固定一轻质弹簧。质量为2m的木块A以速度从板的右端水平向左滑上木板B，在木块A与弹簧相互作用的过程中，下列判断正确的是（ ）
A．弹簧压缩量最大时，B板运动速率最大
B．板的加速度一直增大
C．弹簧给木块A的冲量大小为
D．弹簧的最大弹性势能为
7．如图所示，甲、乙两船的总质量（包括船、人和货物）分别为10m、12m，两船沿同一直线相向运动，速率分别为2v0、v0，为避免两船相撞，乙船上的人将一质量为m的货物沿水平方向抛向甲船，甲船上的人将货物接住。不计水的阻力。则抛出货物的最小速率是（ ）
A．v0 B．8v0
C．16v0 D．20v0
8．如图（a）所示，时，一列简谐横波从质点O（坐标原点）沿x轴正方向传播，实线和虚线分别为时刻和时刻的波形图，其中，P，Q分别是平衡位置为和的两质点。图（b）为质点O的振动图像，下列说法正确的是（ ）
A．从到时间内，质点Q通过的路程是1.6m
B．时刻Q的速度达到最小
C．质点Q的振动比质点P滞后0.075s
D．到内，P、Q运动的路程相等
9．如图所示，A球在轻绳的作用下在竖直面内摆动，B球在轻绳的作用下在水平面内做匀速圆周运动。两小球质量相同，均可视为质点。连接两小球的轻绳长度相同，A球轻绳与竖直方向所成的最大角度和B球轻绳与竖直方向所成的夹角均为θ（θ < 5°）。下列说法中正确的是（ ）
A．A、B两球运动的周期之比为1∶1
B．图示位置A、B两球所受轻绳拉力大小之比为
C．A球的最大向心力大小与B球的向心力大小之比为
D．A球的最大动能与B球的动能之比为
10．2025年5月1日，全球首个实现“聚变能发电演示”的紧凑型全超导托卡马克核聚变实验装置（BEST）在我国正式启动总装。如图是托卡马克环形容器中磁场截面的简化示意图，两个同心圆围成的环形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，内圆半径为。在内圆上A点有a、b、c三个粒子均在纸面内运动，并都恰好到达磁场外边界后返回。已知a、b、c带正电且比荷均为，a粒子的速度大小为，方向沿同心圆的径向；b和c粒子速度方向相反且与a粒子的速度方向垂直。不考虑带电粒子所受的重力和相互作用。下列说法正确的是（ ）
外圆半径等于
B．a粒子返回A点所用的最短时间为
C．b、c粒子返回A点所用的最短时间之比为
D．c粒子的速度大小为
二、非选择题(本题共5小题，共60分)．
11．某同学利用在半径为R的光滑圆弧球面上做简谐运动的匀质小球来测定当地的重力加速度，实验装置如图1所示，在该实验条件下，小球在圆弧球面上的运动可视为单摆。
(1)该同学首先利用游标卡尺测量小球的直径，示数如图2所示，则小球的直径为 cm。
(2)该同学在圆弧球面下方安装了压力传感器，将小球从A点由静止释放后，压力传感器的示数变化如图3所示，则小球摆动的周期为 。
(3)根据已知的物理量，可得当地重力加速度g的表达式为 （用d、、R表示）。
(4)另一同学将光滑圆弧球面半径R当做小球等效单摆长度所测得g比真实重力加速度 （选填“偏大”“偏小”“正确”）
12．某同学要测量某电池的电动势和内阻，提供下列仪器：
A．待测“电池”（电动势约为4V，内阻约为180Ω）
B．毫安表（量程5mA，内阻为）
C．电压表（量程4V，内阻约5kΩ）
D．电压表（量程40V，内阻约500Ω）
E.电阻箱
F.滑动变阻器
G.滑动变阻器
H.开关、导线若干。
(1)为尽量减小实验误差，实验中电压表选择 ，滑动变阻器选择 。（填写元件的字母代号）
(2)由于毫安表的量程太小，该同学用电阻箱与毫安表并联，可使其量程扩大，取，则改装后的电流表量程为毫安表量程的 倍；
(3)用改装后的电流表完成实验，应该选择的实验电路是图中的 （填“甲”或“乙”）；
(4)根据实验数据画出图线（是电压表读数，是改装后电流表的读数），如图丙所示。由图线可得，“电池”的电动势 V，内电阻 。（结果均保留三位有效数字）
13．如图甲所示，一列简谐横波沿x轴传播，实线为t时刻的波形图，P、Q分别是平衡位置为和的两质点，图甲为时刻的波形图，图乙为质点P的振动图像。求：
(1)波的传播速度大小；
(2)Q点沿y轴正向振动时速度最大的时刻；
(3)P、Q两质点速度相同的时刻。
14．安全气囊是汽车重要的被动安全装备，国产新能源车发展越来越迅速，而气囊数目也远高于燃油车，部分高级车型气囊和气帘共有24个，在保护头部安全方面起到了重要作用。如图甲所示，在某安全气囊的性能测试中，可视为质点的头锤从距气囊上表面高处由静止释放，与正下方的气囊发生碰撞。以头锤到气囊上表面为计时起点，气囊对头锤竖直向上的作用力大小随时间的变化规律可近似用图乙所示的图像描述。已知头锤质量，重力加速度，不计空气阻力。
(1)碰撞过程中F的冲量大小；
(2)碰撞结束后头锤反弹的速度大小；
(3)碰撞过程中系统损失的机械能。
15．如图所示，固定在水平面上的粗糙斜面倾角，长度为20L。滑块B恰好静止在斜面上，离斜面顶端的距离为L，一光滑的滑块与斜面无摩擦由斜面顶端无初速度释放。已知滑块间的碰撞为弹性碰撞且碰撞时间忽略不计，滑块A的质量为m，滑块B的质量为3m，重力加速度大小为g，两滑块均可视为质点，不计空气阻力，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求：
(1)A、B第一次碰撞前瞬间滑块A重力的功率；
(2)第一次碰撞后瞬间滑块A和滑块B的速度大小；
(3)从滑块A开始释放到A、B最后一次在斜面上碰撞的过程中，系统损失的机械能。
襄阳四中2023级高三上学期质量检测（三）
物理参考答案
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
D C C B D C C ABC BD BD
4．B【详解】A．从点移动到点，根据电场力做功与电势差的关系可知
可得，其中，
所以点电势为，故A错误；
BC．两点间的电势差为，解得
则点的电势为，故B正确，C错误；
D．如图所示，将PM四等分，分析可知Q点电势为零，则NQ为等势面，故电场方向由P指向M，匀强电场的电场强度大小为，故D错误。
故选B。
5．D【详解】设人沿软绳滑至地面，软绳长度至少为L。以人和气球的系统为研究对象，竖直方向动量守恒，规定竖直向下为正方向，由动量守恒定律得0=Mv2+mv1
人沿绳梯滑至地面时，气球上升的高度为L-h，速度大小
人相对于地面下降的高度为h，速度大小为，得，解得
故选D。
6．C【详解】A．当木块与长木板速度相等时，弹簧的压缩量最大，此后弹簧要恢复原状，木板B受到向左的弹力，木板还要进一步加速，故A错误；
B．木块与木板发生弹性碰撞，弹簧压缩量先增大后减小，故B板受到的弹力先大后小，故B的加速度先增大后减小，故B错误；
C．木块与木板发生弹性碰撞，动量守恒，机械能也守恒，规定向左为正方向，则有，联立解得
对木块A，根据动量定理有，故弹簧给木块A的冲量大小为，故C正确；
D．当木块与长木板速度相等时，则有
联立解得弹簧的最大弹性势能，故D错误。
故选C。
7．C【详解】若乙船上的人将货物抛出且被甲船上的人接住后，刚好可保证两船不致相撞，说明此时两船刚好速度相同，设为v共，抛出货物的最小速率为v，规定开始时乙船速度方向为正方向，根据动量守恒定律有，甲船接住货物，根据动量守恒定律有，解得
故选C。
8．ABC【详解】A．根据波动图像可知波长为，根据振动图可知周期
则波速为。波从原点传播到Q点用时
所以Q点振动的时间
质点Q通过的路程为。故A正确；
B．结合图（a）虚线可知时刻Q处在波峰，其速度为零，最小，故B正确；
C．质点Q比质点P的振动滞后，故C正确。
D．由题图可知，时刻质点Q在平衡位置沿y轴正方向振动，到时间内，Q运动的路程可能是，时刻P振动方向沿y轴负方向，速度越来越大，在时间内的平均速度比Q大，路程大于振幅A，故P的路程为，故P、Q路程不相等。故D错误。
故选ABC。
9．BD【详解】A．由图可知左图是单摆模型，设轻绳长度为L，小球重力为mg，则单摆的周期
右图是水平面内的匀速圆周运动模型（圆锥摆），由牛顿第二定律分析可知
其周期，所以，故A错误；
B．左图A球在该位置的加速度方向沿切线，沿半径方向受力平衡，计算得绳上拉力大小为
右图B球的加速度方向水平，竖直方向受力平衡，计算得绳上拉力大小为，所以
故B正确；
C．当左图A球运动到最低点时向心力最大，设此时速度为vA，由动能定理得
所以向心力为，整理得，由平行四边形定则可得，右图B球的向心力计为，所以，故C错误；
D．当左图A球运动到最低点时动能最大，结合以上分析得，最大动能为
对右图B球，设其速度为vB，由牛顿第二定律有，故B球动能为，所以
故D正确。
故选BD。
10．BD【详解】由题意，作出粒子运动轨迹图，如图所示
a粒子恰好到达磁场外边界后返回，a粒子运动的圆周正好与磁场外边界，然后沿径向做匀速直线运动，再做匀速圆周运动恰好回到A点，
根据a粒子的速度大小为，可得
设外圆半径等于,由几何关系得，则
A错误；
B．由A项分析，a粒子返回A点所用的最短时间为第一次回到A点的时间
a粒子做匀速圆周运动的周期，在磁场中运动的时间
匀速直线运动的时间，故a粒子返回A点所用的最短时间，为，B正确；
C．由题意，作出粒子运动轨迹图，如图所示
因为b、c粒子返回A点都是运动一个圆周，根据b、c带正电且比荷均为，所以两粒子做圆周运动周期相同，故所用的最短时间之比为1:1，C错误；
D．由几何关系得，洛伦兹力提供向心力有，联立解得，D正确。
故选BD。
11．（共8分，每空两分）(1)1.150 (2) (3) (4)偏大
【详解】（1）小球的直径为1.1cm+0.05mm×10=1.150cm
（2）小球摆动的周期为2t0
（3）根据，解得
（4）若将光滑圆弧球面半径R当做小球等效单摆长度，根据，则所测得g比真实重力加速度偏大。
12．共12分，每空两分(1) C G (2)5 (3)乙 (4) 3.80 171
【详解】（1）[1]电压表应选量程为4V的，即。故选C。
[2]由题图可知，滑动变阻器应选择大于电池内阻的，即。故选G。
（2）改装后，通过的总电流为，即量程扩大为原来的5倍。
（3）由于改装后的电流表内阻已知，因此电流表相对电源应采用内接法，应该选择的实验电路是图中的乙。
（4）[1][2]改装后电流表的内阻为，由闭合电路欧姆定律可得，则
可知图像的纵轴截距等于电动势，则有，斜率绝对值为
则。
13．共12分，每问四分(1)(2)(3)
（1）由图可知，波长，周期。波速为
（2）当时，位于平衡位置且向上运动的点的振动状态传到Q时，Q点速度最大且向上运动，
故 其中
（3）P、Q两质点的平衡位置的中点R的坐标为
当质点R的位移等于零时，质点P、Q的速度相等；又因为该简谐波向x轴正方向传播，质点R运动到平衡位置所需时间为（其中）
14．共12分，每问4分(1) (2) (3)
【详解】（1）根据图像的面积等于的冲量可知，碰撞过程中的冲量大小为
（2）头锤落到气囊上表面时的速度大小为，取竖直向上为正方向，碰撞过程由动量定理，联立解得
（3）碰撞过程中系统损失的机械能为，联立解得
15．共16分 4+4+8(1) (2) (3)
【详解】（1）设碰前A的速度大小为，则有，解得
A、B第一次碰撞前瞬间A重力的功率为，解得
（2）第一次碰撞由动量守恒和能量守恒，有，
解得，
（3）第一次碰后到第二次碰时，两者位移相等，可解得
此段时间B运动的位移
第二次碰前A的速度
第二次碰撞：由动量守恒和机械能守恒有：
解得
第二次碰后到第三次碰前位移相同，同理可得，此段时间B运动的位移
进一步可以分析得出，相邻两次碰撞时间间隔均为，滑块B相邻两次碰撞之间运动位移为等差数列，依次增加2L则可知发生第4次碰撞时离斜面顶端的距离为
则可知若发生第5次碰撞时离斜面顶端的距离为
由知两者在斜面上发生了4次碰撞，则系统损失的机械能为
