物 理 试 卷
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。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. 中国全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）采取磁约束策略来产生核聚变反应。其内部发生的一种
2 3 4
核聚变反应方程为 1 H+1 H 2 He+X ，反应中释放出 光子，下列说法不正确的是（）
A. 核聚变反应所产生的 X 粒子无法被洛伦兹力进行约束
B. 核聚变反应所释放的 光子来源于核外内层电子的能级跃迁
C. 核聚变反应与核裂变反应相比，具有产能效率高、更安全、更清洁的特点
D. 核聚变反应所需要的高温条件可以使原子核具有足够的动能克服库仑力作用而结合到一起
2. 为了装点城市夜景，市政工作人员常在喷水池水下安装灯光照亮水面。如图甲所示，水下有一点光源
S，同时发出两种不同颜色的 a 光和 b 光，在水面上形成了一个被照亮的圆形区域，俯视如图乙所示，环
状区域只有 b 光，中间小圆为复合光，以下说法中正确的是（）
A. 在水中 a 光波速大于 b 光
B. a 光的频率小于 b 光
C. 用同一套装置做双缝干涉实验，a 光条纹间距更小
D. 若某单缝能使 b 光发生明显衍射现象，则 a 光也一定能发生明显衍射现象
3. 如图所示，圆心为 O，水平直径为 AB 的圆环位于竖直面内，一轻绳两端分别固定在圆环的 M、N 两
点，轻质滑轮连接一重物，放置在轻绳上，MN 连线过圆心 O 且与 AB 间的夹角为 ，不计滑轮 与轻绳之
间的摩擦。圆环顺时针缓慢转过角度 2 的过程，轻绳的张力
A. 逐渐增大
B. 逐渐减小
C. 先增大再减小
D. 先减小再增大
4. 如图甲所示，电压表和电流表均为理想电表，理想变压器原、副线圈匝数比为 1：2，定值电阻
R1=5、R2 与 R3 的阻值相等，E、F 两端接入如图乙所示的交流电源，当开关断开时，电阻 R1 和 R2 消耗
的功率相等，现将开关 K 闭合，下列说法正确的是（）
A. 在 t=0.01s 时，电压表示数为零
B. 电流表中电流方向每秒改变 50 次
C. R 2=10
D. 电源的输出功率为 120W
5. 如图甲所示为沿 x 轴传播的一列简谐横波在 t 0.2s 时刻的波形图，两质点 P、Q 的平衡位置分别位于
x 0.5m 、 x 4.0m 处，质点 Q 的振动图像如图乙所示。下列说法正确的是（）
A. 该波沿 x 轴正方向传播
B. t 0 时刻，质点 P 正沿 y 轴负方向运动
C. 质点 P 的振动方程为 y 5cos10t cm
4
5
D. 当质点 Q 在波峰时，质点 P 的位移为 2cm
2
6. 如图，一质量为 M、半径为 R 的光滑大圆环，用一细轻杆固定在竖直平面内。套在大环上质量均为 m 的
两个小环（可视为质点），同时从大环的最高处由静止滑下。已知重力加速度大小为 g，则小环下滑到大环
最低点的过程中（）
A. 大环与两小环所构成的系统始终处于失重状态
B. 大环对轻杆拉力的大小为 Mg 的时刻有 1 个
C. 大环与两小环所构成的系统动量守恒
4R
D. 小环运动时间大于
g
7. 如图所示，固定在水平面上的半径为 r 的金属圆环内存在方向竖直向上、磁感应强度大小为 B 的匀强磁
场。长为 l 的金属棒，一端与圆环接触良好，另一端固定在竖直导电转轴 OO 上，接入回路的电阻为 R，
随轴以角速度 匀速转动。在圆环的 A 点和电刷间接有阻值也为 R 的电阻和电容为 C、板间距为 d 的平行
板电容器，有一带电微粒在电容器极板间处于静止状态。已知重力加速度为 g，不计其它电阻和摩擦，下列
说法正确的是（）
1
A. 回路中的电动势为 Bl 2
2
2gd
B. 微粒的电荷量与质量之比为
Br2
B2r 4 2
C. 电阻消耗的电功率为
4R
CBr 2
D. 电容器所带的电荷量为
4
8. 宇航员飞到一个被稠密气体包围的某行星上进行科学探索。他站在该行星表面，从静止释放一个质量为
m 的物体，由于运动时气体阻力（阻力与速度有关）的作用，其加速度 a 随下落位移 x 变化的关系图像如
图所示。已知该星球半径为 R ，万有引力常量为 G 。下列说法正确的是（）
3a
A. 该行星的平均密度为 0
4GR
3
4 R h
B. 卫星在距该行星表面高 h 处的圆轨道上运行的周期为
R a0
C. 该行星的第一宇宙速度为 a0 R
ma x
D. 物体下落过程中的最大动能为 0 0
2
9. 两长度均为 L 的水平细杆 AB、CD 上下正对放置，距离为 d，它们的右端用光滑半圆环相连，在 AD、
BC 的交点处轻弹簧的一端固定，另一端与一质量为 m 的有孔小球相连，小球套在细杆上，小球与两细杆
间的动摩擦因数均为 。小球以一定的初速度从 A 点向右出发，若小球能到达 C 点，已知整个过程中弹
簧始终处于压缩状态，并且弹簧的弹力始终小于小球的重力，重力加速度为 g，小球从 A 点运动到 C 点的
过程中，则（）
A. 小球机械能一直减小
B. 小球减少的 动能等于小球增加的重力势能与摩擦产生的热量之和
C. 摩擦产生的热量等于 2mgL
D. 若只想小球能到达 D 点，则小球在 A 点的动能可以恰好等于 mgL mgd
10. 大型风洞是研发飞行器不可缺的重要设施，我国的风洞技术处于世界领先地位。如图所示，某次风洞
实验中，风力大小和方向均恒定，一质量为 m 的轻质小球先后经过 a、b 两点，其中在 a 点的速度大小为
v，方向与 a、b 连线成 =45角；在 b 点的速度大小也为 v，方向与 a、b 连线成 =45角。已知 a、b 连线
长为 d，小球只受风力的作用，小球的重力忽略不计。下列说法中正确的是（）
2d
A. 风力方向垂直于 a、b 连线 B. 从 a 点运动到 b 点所用的 时间为
v
1 2mv2
C. 小球的最小速度为 v D. 风力大小为
2 d
二、非选择题（本题共 5 小题，共 60 分，11 题 6 分，12 题 12 分，13 题 10 分，14 题 14
分，15 题 18 分）
11. （1）敏敏利用图（a）中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系。图中，置于实验台上的
长木板水平放置，其右端固定一轻滑轮；轻绳跨过滑轮，一端与放在木板上的小车相连，另一端可悬挂钩
码。本实验中可用的钩码共有 N = 5 个，每个质量均为 0.010kg。实验步骤如下：
i．将 5 个钩码全部放入小车中，在长木板左下方垫上适当厚度的小物块，使小车（和钩码）可以在木板上
匀速下滑。
ii．将 n（依次取 n 1，2，3，4，5）个钩码挂在轻绳右端，其余 N-n 个钩码仍留在小车内。先用手按住
小车再由静止释放，同时用速度传感器记录小车的运动情况，绘制 v t 图象，经数据处理后可得到相应的
加速度 a。
iii．对应不同的 n 的 a 值作出 a n 图像（c），并得出结论。
该同学实验过程中重物始终未落地，得到如图所示 v-t 图象（b），根据图象可以分析出在实验操作中可
能存在的问题是___________
A．实验中未保持细线和轨道平行
B．实验中没有满足小车质量远大于钩码质量
C．实验中先释放小车后打开打点计时器
利用 a n 图像求得小车（空载）的质量为___________kg（保留 2 位有效数字，重力加速度 g 取 9.8
m/s2 ）。
若以“保持木板水平”来代替步骤，则所得的 a n 的图像（ ）（填入正确选项前的标
号）。
12. 某同学想测如图（1）集成电路里很薄的 方块电阻 R0 的电阻率 ，同时测干电池电动势 E 和内阻 r ，
他设计了如图（2）所示电路。已知方块电阻的上、下表面是边长为 L 的正方形，上下表面间的厚度为
d ，连入电路时电流方向如图（1）所示，电压表可认为是理想的。
断开开关 k，闭合开关 S，改变电阻箱 R 阻值，记录不同 R 对应的电压表的示数 U；
将开关 S、k 均闭合，改变电阻箱 R 阻值，再记录不同 R 对应的电压表的示数 U；
1 1
（1）画出步骤记录的数据对应的 随 变化关系的图像分别对应如图（4）所示的两条图线，横截
U R
距分别为 c1 、 c2 ，纵截距为 b1 、 b2 ，请判断哪条是步骤对应的图线________，则电源的电动势 E
________，电源内阻 r ________，则方块电阻 R0 ________。
（2）要测出方块电阻的电阻率，先用螺旋测微器测量上下表面间的厚度d ，如图 3 所示，则厚度 d
________mm。
（3）方块电阻的电阻率表达式为 ________（用 b 、 c 、d 等已测量字母表示）。
13. 2021 年 11 月 7 日，神舟十三号航天员翟志刚、王亚平先后从天和核心舱节点舱成功出舱执行任务，出
舱时他们身着我国新一代“飞天”舱外航天服。舱外航天服内密封了一定质量的理想气体，用来提供适合
5
人体生存的气压。航天服密闭气体的体积约为 V1=4L，压强 p1=1.010 Pa，温度 t1=27，航天员身着航天
服，出舱前先从核心舱进入节点舱，然后封闭所有内部舱门，对节点舱泄压，直到节点舱压强和外面压强
相等时才能打开舱门。
（1）节点舱气压降低到能打开舱门时，密闭航天服内气体体积膨胀到 V2=6L，温度变 为 t2=3，求此时
航天服内气体压强 p2；
（2）为便于舱外活动，当密闭航天服内气体温度变为 t2=3时，宇航员把航天服内的一部分气体缓慢
4
放出，使气压降到 p3=5.0l0 Pa。假设释放气体过程中温度不变，体积变为 V3=4L，求航天服需要放出的
气体与原来气体的质量之比。
14. “太空粒子探测器”是由加速、偏转和收集三部分组成，其原理可简化为如图所示。辐射状的加速电场区
域 I 边界为两个同心平行扇形弧面，O1 为圆心，圆心角 为 120，外圆弧面 AB 与内圆弧面 CD 的电势差
为 U0，M 为外圆弧的中点。在紧靠 O1 右侧有一圆形匀强磁场区域，圆心为 O2，半径为 L，磁场方向垂
2mU0
直于纸面向外且大小为 B ，在磁场区域下方相距 L 处有一足够长的收集板 PNQ．已知 MO1O2
qL2
和 为两条平行线，且与 连线垂直。假设太空中漂浮着质量为 ，电量为 的带正电粒子，它们
PNQ O2N m q
能均匀地吸附到 AB 弧面上，经电场从静止开始加速，然后从 O1 进入磁场，并最终到达 PNQ 板被收集，
忽略一切万有引力和粒子之间作用力，已知从 M 点出发的粒子恰能到达 N 点，求：
（1）粒子经电场加速后，进入磁场时的速度 v 的大小；
（2）从 M 点出发的粒子在磁场中运动的半径 R；
（3）假设所有粒子从 AB 弧面同时出发，则最先到达收集板的是哪一点出发的粒子？求出该粒子从 O 至
收集板的时间。
15. 如图所示，在足够长的粗糙水平面上放一长为 L 2.5m 、质量为 m 1kg 、左右挡板厚度不计的 U 形
盒子 P（盒子内底面水平），盒子 P 与水平面间的动摩擦因数为 0.5。在盒子的左端放一质量等于
M 4kg 的物块（可看作质点），Q 的带电量始终为 q 2102 C 。整个装置始终处在一个水平向右的匀
强电场中，场强为 E 1103 N / C ，Q 与盒子内表面无摩擦，放开物块后即在盒内向右运动与右面挡板碰
撞，设碰撞时间极短且碰撞过程中没有机械能损失，重力加速度 g 取 10 m / s2 。求
（1）物块与盒子发生第一次碰撞后，P、Q 的速度大小；
（2）物块与盒子发生第一次碰撞后至第二次碰撞前 Q 与盒子右挡板间的最大距离（结果可用分数表示）；
（3）P 最终是否会停止？若 P 不能停止，求第一次碰后，20 秒内 P 前进的路程；若 P 会停止，求 P 前进的
总路程。
湖北省武昌实验中学高三年级 12 月月考
物 理 试 卷
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。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. 中国全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）采取磁约束策略来产生核聚变反应。其内部发生的一种
2 3 4
核聚变反应方程为 1 H+1 H 2 He+X ，反应中释放出 光子，下列说法不正确的是（）
A. 核聚变反应所产生的 X 粒子无法被洛伦兹力进行约束
B. 核聚变反应所释放的 光子来源于核外内层电子的能级跃迁
C. 核聚变反应与核裂变反应相比，具有产能效率高、更安全、更清洁的特点
D. 核聚变反应所需要的高温条件可以使原子核具有足够的动能克服库仑力作用而结合到一起
【答案】B
【解析】
【详解】A．根据核反应过程满足电荷数和质量数守恒，可知 X 粒子为中子，由于中子不带电，中子无法
被洛伦兹力进行约束，故 A 正确，不满足题意要求；
B．核聚变反应所释放的 光子来源于核聚变后新核的能级跃迁，故 B 错误，满足题意要求；
C．核聚变反应与核裂变反应相比，具有产能效率高、更安全、更清洁的特点，故 C 正确，不满足题意要
求；
D．核聚变反应所需要的高温条件可以使原子核具有足够的动能克服库仑力作用而结合到一起，故 D 正
确，不满足题意要求。
故选 B。
2. 为了装点城市夜景，市政工作人员常在喷水池水下安装灯光照亮水面。如图甲所示，水下有一点光源
S，同时发出两种不同颜色的 a 光和 b 光，在水面上形成了一个被照亮的圆形区域，俯视如图乙所示，环
状区域只有 b 光，中间小圆为复合光，以下说法中正确的是（）
A. 在水中 a 光波速大于 b 光
B. a 光的频率小于 b 光
C. 用同一套装置做双缝干涉实验，a 光条纹间距更小
D. 若某单缝能使 b 光发生明显衍射现象，则 a 光也一定能发生明显衍射现象
【答案】C
【解析】
【详解】AB．做出光路图，如图所示
在被照亮的圆形区域边缘光线恰好发生了全反射，入射角等于临界角，由于 a 光照射的面积较小，则知 a
1 c
光的临界角较小，根据 n ，可知 a 光的折射率较大，由 n 可得
sin C v
知 a 光在水中的传播速度比 b 光小，a 光的频率高于 b 光，A 错误，B 错误；
l
C．由上述分析可知 a 光波长短，又由双缝干涉条纹间距公式 x ，可知用同一套装置做双缝干涉实
d
验，a 光条纹间距更小，C 正确；
D．单缝的尺寸小于光波的波长，或与波长差不多能发生明显的衍射，由于 a 的波长小于 b 的波长，所以
若某单缝能使 b 光发生明显衍射现象，则 a 光不一定能发生明显衍射现象，D 错误。
故选 C。
3. 如图所示，圆心为 O，水平直径为 AB的圆环位于竖直面内，一轻绳两端分别固定在圆环的 M、N 两
点，轻质滑轮连接一重物，放置在轻绳上，MN 连线过圆心 O 且与 AB 间的夹角为 ，不计滑轮 与轻绳之
间的摩擦。圆环顺时针缓慢转过角度 2 的过程，轻绳的张力
A. 逐渐增大
B. 逐渐减小