2024泉州培元中学高三上学期12月月考试题物理含解析

这是一份2024泉州培元中学高三上学期12月月考试题物理含解析，共22页。试卷主要包含了单项选择题，双项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

（本试卷共4页，考试时间75分钟，总分100分）
一、单项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 龙舟竞渡，奋楫争先，2022年首届世界龙舟联赛决赛在福建举行，如图所示为直道上某龙舟前进过程中队员奋力划水的场景，则（ ）
A. 观看队员的划水动作时，队员可被视为质点
B. 描绘龙舟运动轨迹时，龙舟可以看作质点
C. 水对龙舟的作用力大于龙舟对水的作用力
D. 龙舟全程做匀速运动
2. 如图所示，是常见的杆秤的工作示意图。三根长度均为5L的细绳上端连在一起，并固定在杆秤的左端，另一端与质量为m、直径为6L、质量分布均匀的秤盘相连，连接点将秤盘边缘三等分。当在盘中放置质量为2m的物体，秤杆处于平衡状态时，秤盘静止在水平位置，这时每根细绳的拉力大小为（ ）
A. B. C. D.
3. 如图所示，在水平向右的匀强电场中，质量为的带电小球以初速度从点竖直向上抛出，通过点时，速度大小为，方向与电场方向相反，则小球从点运动到点的过程中（ ）
A. 动能增加B. 机械能增加C. 重力势能增加D. 电势能增加
4. 如图所示，两个等量同种正点电荷固定在真空中同一水平线上（水平线在纸面内），电荷量为Q，两电荷相距r，O为两者连线的中点，过O点沿竖直方向做水平线的垂线MN，M到两个点电荷的距离均为r，一个带负电的粒子P以垂直于纸面的速度v从M点射入，恰好做匀速圆周运动，已知静电力常量为k，带电粒子的质量为m、电荷量为q，重力忽略不计，则其速度v大小为（ ）
A. B. C. D.
二、双项选择题：本题共4小题，每小题6分，共24分。每小题有两项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
5. 某同学用频闪照相机拍摄小球从桌面水平飞出至落地的过程.已知闪光频率为，桌面离地高，小球落地后不反弹，下列说法正确的是（ ）
A. 照片上在空中的小球影像可能有9个
B. 小球抛出的初速度越大，照片上在空中的小球影像越多
C. 下落过程中相邻两个小球影像间的水平距离相等
D. 下落过程中相邻两个小球影像间距离之比为……
6. 在x轴附近固定有两个点电荷和，其连线与x轴平行。以无穷远处为电势零点，测得x轴上各点电势随坐标x的分布如图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 处的电场强度为零
B. 和带有异种电荷
C. 将试探电荷从沿x轴正方向移到的过程中，电势能先增大后减小
D. 将试探电荷从沿x轴正方向移到的过程中，电势能先减小后增大
7. 2022年10月31日，梦天实验舱在长征五号B遥四运载火箭托举下成功进入预定轨道，此后与空间站对接成为组合体，在距离地面高度H的圆轨道匀速运行。若取无穷远处为引力势能零点，质量为m的物体在地球引力场中具有的引力势能为（式中G为引力常量，M为地球的质量，为物体到地心的距离）。已知地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，实验舱与空间站组合体的质量为，则（ ）
A. 先使实验舱与空间站在同一轨道上运行，然后实验舱加速追上空间站实现对接
B. 若组合体返回地球，则需加速离开该轨道
C. 在该轨道上组合体的引力势能为
D. 在该轨道上组合体的机械能为
8. 如图所示，质量为m的物块P与物块Q（质量未知）之间拴接一轻弹簧，静止在光滑的水平地面上，弹簧恰好处于原长。现给物块P一瞬时初速度，并把此时记为0时刻，规定向左为正方向，内物块P、Q运动的图像如图所示，其中t轴下方部分的面积大小为，t轴上方部分的面积大小为，则（ ）

A. 物块Q的质量为
B. 时刻物块Q的速度为
C. 时刻物块P的速度为
D. 时间内弹簧先对物块Q先做正功后做负功
三、非选择题：共60分，其中9、10题为填空题，11、12题为实验题，13-15题为计算题，请考生根据要求作答。
9. 如图所示，在高速公路的连续下坡路段通常会设置避险车道，供发生紧急情况的车辆避险使用，本题中避险车道是主车道旁的一段上坡路面。一辆货车在行驶过程中刹车失灵，以的速度驶入避险车道。设货车进入避险车道后牵引力为零，货车与路面间的动摩擦因数，若避险车道路面倾角为30°，取重力加速度大小。则货车在避险车道上行驶的加速度为______，行驶的最大距离为______m。结果均保留2位有效数字。
10. 一带电荷量为Q的点电荷固定在椭圆的焦点F处，另一质量为m，电荷量为q的试探电荷仅在彼此间的库仑引力作用下绕Q做椭圆运动。MN是椭圆的长轴，SL是椭圆的短轴，则试探电荷从M点到N点电势能___________（选填“增大”或“减小”）；试探电荷在M点时的加速度___________（选填“大于”、“等于”或“小于”）在N点时的加速度。

11. 打点计时器是高中物理实验中常用的实验器材，请你完成下列有关问题：
（1）图中所示是______（选填“A”或“B”）
A．电磁打点计时器 B．电火花计时器
（2）一小车在重物牵引下拖着穿过限位孔的纸带沿平直轨道加速运动，下图是打出的纸带的一段，相邻两个计数点之间还有4个点未画出。已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz。
①图中标出的相邻两计数点的时间间隔T=______s；
②小车加速度为a=_____（计算结果保留2位有效数字）；
12. 为探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系。某实验小组通过如图甲所示装置进行实验。滑块套在水平杆上，随水平杆一起绕竖直杆做匀速圆周运动，力传感器通过一细绳连接滑块。用来测量向心力的大小。滑块上固定一遮光片，测得质量为，遮光片宽度为，光电门可以记录遮光片通过的时同，测得旋转半径为r，滑块随杆匀速圆周运动，每经过光电门一次，通过力传感器和光电门就同时获得一组向心力和角
速度的数据。
（1）为了深究向心力与角度的关系，需要控制______和______保持不变，某次旋转过程中遮光片经过光电门时的遮光时间为，则角速度______。
（2）以为纵坐标，以为横坐标，可在坐标纸中指出数据点作一条如图乙所示直线，图线不过坐标原点的原因是______。
13. 某学校的足球训练场地长L=120m、宽d=80m，在一次传球射门训练活动中，甲站在边线与中线的交点处，乙站在开球点（球场中心），如图所示。甲将足球以的速度踢出，足球在草地上沿偏离中线37°的方向做匀减速直线运动，球被踢出的同时乙同学沿图中虚线由静止开始向右做匀加速直线运动，5s末与足球相遇。已知足球的质量m=0.45kg，sin37°=0.6，cs37°=0.8。求：
（1）乙同学运动的加速度大小；
（2）足球匀减速过程中受到的阻力大小；
（3）乙同学与足球相遇时足球动能。
14. 如图甲所示，离子源持续逸出带电量为、质量为m的离子，其初速度视为0，离子经过加速电场后，以速度沿两平行极板PQ的中线飞入交变电场。已知极板P、Q水平放置，间距为d，长度为L，极板上所加的交变电压如图乙所示，变化周期，所有离子均能从PQ极板右侧射出，不计离子重力及离子间相互作用，求：
（1）加速电场的电压大小；
（2）PQ极板间所加电压U的最大值。
15. 如图所示，轻质弹簧左端固定在竖直墙面上，右侧有一质量M=0.10kg、半径R=0.20m的四分之一光滑圆弧轨道CED（厚度不计）静置于水平地面上，圆弧轨道底端C与水平面上的B点平滑相接，O为圆弧轨道圆心。用质量为m=0.20kg的物块把弹簧的右端压缩到A点由静止释放（物块与弹簧不拴接），物块到达B点时的速度为。已知B点左侧地面粗糙，物块与地面之间的动摩擦因数为，A、B之间的距离为x=1m，B点右侧地面光滑，g取。
（1）求物块在A点时弹簧具有的弹性势能；
（2）求物块上升的最大高度；
（3）使该物块质量变为，仍由A点静止释放，物块离开圆弧轨道D点时受到一垂直纸面向里的瞬时冲量，并同时利用锁定装置让圆弧轨道瞬间停下，求物块离开轨道后运动轨迹的最高点到D点的距离。
2024届培元中学高三年段12月份月考（物理科）
姓名：___________ 班级：___________ 座号：___________
（本试卷共4页，考试时间75分钟，总分100分）
一、单项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 龙舟竞渡，奋楫争先，2022年首届世界龙舟联赛决赛在福建举行，如图所示为直道上某龙舟前进过程中队员奋力划水的场景，则（ ）
A. 观看队员的划水动作时，队员可被视为质点
B. 描绘龙舟的运动轨迹时，龙舟可以看作质点
C. 水对龙舟的作用力大于龙舟对水的作用力
D. 龙舟全程做匀速运动
【答案】B
【解析】
【详解】A．观看队员的划水动作时，不能忽略队员的形状和大小，不可被视为质点，故A错误；
B．描绘龙舟的运动轨迹时，可以忽略龙舟的形状和大小，能看作质点，故B正确；
C．水对龙舟的作用力等于龙舟对水的作用力，故C错误；
D．龙舟全程运动的速度是变化的，故D错误。
故选B。
2. 如图所示，是常见的杆秤的工作示意图。三根长度均为5L的细绳上端连在一起，并固定在杆秤的左端，另一端与质量为m、直径为6L、质量分布均匀的秤盘相连，连接点将秤盘边缘三等分。当在盘中放置质量为2m的物体，秤杆处于平衡状态时，秤盘静止在水平位置，这时每根细绳的拉力大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】设绳子与竖直方向的夹角为，根据几何关系可得
可得
以秤盘和盘中物体为整体，根据受力平衡可得
解得每根细绳的拉力大小为
故选B。
3. 如图所示，在水平向右的匀强电场中，质量为的带电小球以初速度从点竖直向上抛出，通过点时，速度大小为，方向与电场方向相反，则小球从点运动到点的过程中（ ）
A. 动能增加B. 机械能增加C. 重力势能增加D. 电势能增加
【答案】C
【解析】
【详解】A．小球由到过程中动能增加量
故A错误；
BC．在竖直方向上，小球只受重力作用，小球竖直方向的分运动为竖直上抛运动，点为小球还动的最高点，，从到，小球克服重力做的功
所以小球的重力势能增加量
小球的机械能增加量
故B错误，C正确；
D．由能量守恒定律可知，小球机械能增大，电势能减少，故D错误。
故选C。
4. 如图所示，两个等量同种正点电荷固定在真空中同一水平线上（水平线在纸面内），电荷量为Q，两电荷相距r，O为两者连线的中点，过O点沿竖直方向做水平线的垂线MN，M到两个点电荷的距离均为r，一个带负电的粒子P以垂直于纸面的速度v从M点射入，恰好做匀速圆周运动，已知静电力常量为k，带电粒子的质量为m、电荷量为q，重力忽略不计，则其速度v大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】依题意，两等量同种电荷对带电粒子的库仑力的合力提供其匀速圆周运动的向心力，即
解得
故选A。
二、双项选择题：本题共4小题，每小题6分，共24分。每小题有两项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
5. 某同学用频闪照相机拍摄小球从桌面水平飞出至落地的过程.已知闪光频率为，桌面离地高，小球落地后不反弹，下列说法正确的是（ ）
A. 照片上在空中的小球影像可能有9个
B. 小球抛出初速度越大，照片上在空中的小球影像越多
C. 下落过程中相邻两个小球影像间的水平距离相等
D. 下落过程中相邻两个小球影像间的距离之比为……
【答案】AC
【解析】
【详解】A．小球落地的时间
闪照相机频闪周期为
若不是小球抛出时就开始拍照，则照片上在空中小球影像可能有9个，选项A正确；
B．小球在空中运动的时间与抛出时的初速度无关，则照片上在空中的小球影像与初速度无关，选项B错误；
C．小球在水平方向做匀速运动，则根据x=vt可知，下落过程中相邻两个小球影像间的水平距离相等，选项C正确；
D．若从小球下落开始进行拍摄，则下落过程中相邻两个小球影像间的竖直距离之比为1:3：5:7……，则下落过程中相邻两个小球影像间的距离之比不等于1:3：5:7……，选项D错误。
故选AC。
6. 在x轴附近固定有两个点电荷和，其连线与x轴平行。以无穷远处为电势零点，测得x轴上各点的电势随坐标x的分布如图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 处的电场强度为零
B. 和带有异种电荷
C. 将试探电荷从沿x轴正方向移到的过程中，电势能先增大后减小
D. 将试探电荷从沿x轴正方向移到的过程中，电势能先减小后增大
【答案】BD
【解析】
【详解】A、-x图象的斜率等于电场强度E，则知点处的电场强度不等于零，故A错误；
B、以无穷远处为电势零点，则正电荷附近的点的电势是大于零的，而负电荷附近的电势是小于零的，由图该区域内有的位置电势大于零，有的位置电势小于零，可知和带有异种电荷，故B正确；
CD、由图可知沿x轴正方向从到过程中电势先降低后升高，由可知正电荷从沿x轴正方向移到的过程中，电势能先减小后增大，故C错误，D正确。
故选BD。
7. 2022年10月31日，梦天实验舱在长征五号B遥四运载火箭托举下成功进入预定轨道，此后与空间站对接成为组合体，在距离地面高度H的圆轨道匀速运行。若取无穷远处为引力势能零点，质量为m的物体在地球引力场中具有的引力势能为（式中G为引力常量，M为地球的质量，为物体到地心的距离）。已知地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，实验舱与空间站组合体的质量为，则（ ）
A. 先使实验舱与空间站在同一轨道上运行，然后实验舱加速追上空间站实现对接
B. 若组合体返回地球，则需加速离开该轨道
C. 在该轨道上组合体的引力势能为
D. 在该轨道上组合体的机械能为
【答案】CD
【解析】
【详解】A．实验舱与空间站在同一轨道上运行，实验舱加速后将会做离心运动，不能实现与空间站对接，故A错误；
B．若组合体返回地球，则需减速做向心运动从而离开该轨道，故B错误；
C．由题意可知，在该轨道上组合体的引力势能为
故C正确；
D．根据
可得组合体在该轨道上运行时的动能为
则在该轨道上组合体的机械能为
故D正确。
故选CD。
8. 如图所示，质量为m物块P与物块Q（质量未知）之间拴接一轻弹簧，静止在光滑的水平地面上，弹簧恰好处于原长。现给物块P一瞬时初速度，并把此时记为0时刻，规定向左为正方向，内物块P、Q运动的图像如图所示，其中t轴下方部分的面积大小为，t轴上方部分的面积大小为，则（ ）

A. 物块Q的质量为
B. 时刻物块Q的速度为
C. 时刻物块P速度为
D. 时间内弹簧先对物块Q先做正功后做负功
【答案】AC
【解析】
【详解】AD．时间内Q所受弹力方向向左，P所受弹力方向始终向右，弹簧始终对Q物体做正功；时刻，PQ所受弹力最大且大小相等，由牛顿第二定律可得
则物体Q的质量为，故A正确，D错误；
B．由图像可知，时刻Q物体的速度为
故B错误；
C．由图像可知，时刻P物体的速度为
故C正确。
故选AC。
三、非选择题：共60分，其中9、10题为填空题，11、12题为实验题，13-15题为计算题，请考生根据要求作答。
9. 如图所示，在高速公路的连续下坡路段通常会设置避险车道，供发生紧急情况的车辆避险使用，本题中避险车道是主车道旁的一段上坡路面。一辆货车在行驶过程中刹车失灵，以的速度驶入避险车道。设货车进入避险车道后牵引力为零，货车与路面间的动摩擦因数，若避险车道路面倾角为30°，取重力加速度大小。则货车在避险车道上行驶的加速度为______，行驶的最大距离为______m。结果均保留2位有效数字。
【答案】 ①. 10 ②. 31
【解析】
【详解】[1][2]货车在避险车道上行驶的加速度
解得
行驶的最大距离为
10. 一带电荷量为Q的点电荷固定在椭圆的焦点F处，另一质量为m，电荷量为q的试探电荷仅在彼此间的库仑引力作用下绕Q做椭圆运动。MN是椭圆的长轴，SL是椭圆的短轴，则试探电荷从M点到N点电势能___________（选填“增大”或“减小”）；试探电荷在M点时的加速度___________（选填“大于”、“等于”或“小于”）在N点时的加速度。

【答案】 ①. 增大 ②. 大于
【解析】
【详解】[1]由题意得，试探电荷从M到N电场力做负功，因此电势能增大；
[2]由库仑定律可知，在M点受电场力比N点大，根据牛顿第二定律，可知试探电荷在M点时的加速度比在N点时的加速度大。
11. 打点计时器是高中物理实验中常用的实验器材，请你完成下列有关问题：
（1）图中所示是______（选填“A”或“B”）
A．电磁打点计时器 B．电火花计时器
（2）一小车在重物牵引下拖着穿过限位孔的纸带沿平直轨道加速运动，下图是打出的纸带的一段，相邻两个计数点之间还有4个点未画出。已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz。
①图中标出的相邻两计数点的时间间隔T=______s；
②小车的加速度为a=_____（计算结果保留2位有效数字）；
【答案】 ①. A ②. 0.10 ③. 0.39
【解析】
【详解】（1）[1]图中所示是电磁打点计时器，故填A。
（2）①[2] 打点计时器的工作频率为50Hz，每隔0.02s打一次点，每相邻两计数点之间还有4个点未画出，会有5个时间间隔，故相邻两计数点的时间间隔为
②[3]根据，可得小车的加速度大小
12. 为探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系。某实验小组通过如图甲所示装置进行实验。滑块套在水平杆上，随水平杆一起绕竖直杆做匀速圆周运动，力传感器通过一细绳连接滑块。用来测量向心力的大小。滑块上固定一遮光片，测得质量为，遮光片宽度为，光电门可以记录遮光片通过的时同，测得旋转半径为r，滑块随杆匀速圆周运动，每经过光电门一次，通过力传感器和光电门就同时获得一组向心力和角
速度的数据。
（1）为了深究向心力与角度的关系，需要控制______和______保持不变，某次旋转过程中遮光片经过光电门时的遮光时间为，则角速度______。
（2）以为纵坐标，以为横坐标，可在坐标纸中指出数据点作一条如图乙所示直线，图线不过坐标原点的原因是______。
【答案】 ①. 滑块质量 ②. 旋转半径 ③. ④. 滑块受到摩擦力
【解析】
【详解】（1）[1][2]根据控制变量法，为了探究向心力与角速度的关系，需要控制滑块质量和旋转的半径不变。
[3]物体转动的线速度为
其中
则
（2）[4]图线不过坐标原点的原因是：滑块和水平杆之间有摩擦力，开始一段时间，摩擦力提供向心力，当摩擦力达到最大值后，才存在绳子拉力。
13. 某学校的足球训练场地长L=120m、宽d=80m，在一次传球射门训练活动中，甲站在边线与中线的交点处，乙站在开球点（球场中心），如图所示。甲将足球以的速度踢出，足球在草地上沿偏离中线37°的方向做匀减速直线运动，球被踢出的同时乙同学沿图中虚线由静止开始向右做匀加速直线运动，5s末与足球相遇。已知足球的质量m=0.45kg，sin37°=0.6，cs37°=0.8。求：
（1）乙同学运动的加速度大小；
（2）足球匀减速过程中受到的阻力大小；
（3）乙同学与足球相遇时足球的动能。
【答案】（1）；（2）0.9N；（3）
【解析】
【详解】（1）乙追上足球过程，根据位移公式有
解得
（2）设足球受到的恒定阻力为f，从开始运动到追上过程，根据位移公式有
根据牛顿第二定律有
解得
f=0.9N
（3）对足球运动过程由动能定理得
解得
14. 如图甲所示，离子源持续逸出带电量为、质量为m的离子，其初速度视为0，离子经过加速电场后，以速度沿两平行极板PQ的中线飞入交变电场。已知极板P、Q水平放置，间距为d，长度为L，极板上所加的交变电压如图乙所示，变化周期，所有离子均能从PQ极板右侧射出，不计离子重力及离子间相互作用，求：
（1）加速电场的电压大小；
（2）PQ极板间所加电压U的最大值。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）离子经过加速电场后有
解得
（2）离子在平行极板PQ间运动时，水平方向为匀速直线运动
解得
即离子在平行极板PQ间运动的时间恰为电场变化的一个周期，则
（n=0，1，2，3……）
时刻进入电场的离子恰从极板边缘离开时，电压最大，根据牛顿第二定律可得
解得
15. 如图所示，轻质弹簧左端固定在竖直墙面上，右侧有一质量M=0.10kg、半径R=0.20m的四分之一光滑圆弧轨道CED（厚度不计）静置于水平地面上，圆弧轨道底端C与水平面上的B点平滑相接，O为圆弧轨道圆心。用质量为m=0.20kg的物块把弹簧的右端压缩到A点由静止释放（物块与弹簧不拴接），物块到达B点时的速度为。已知B点左侧地面粗糙，物块与地面之间的动摩擦因数为，A、B之间的距离为x=1m，B点右侧地面光滑，g取。
（1）求物块在A点时弹簧具有的弹性势能；
（2）求物块上升的最大高度；
（3）使该物块质量变为，仍由A点静止释放，物块离开圆弧轨道D点时受到一垂直纸面向里的瞬时冲量，并同时利用锁定装置让圆弧轨道瞬间停下，求物块离开轨道后运动轨迹的最高点到D点的距离。
【答案】（1）；（2）h=0.15m；（3）
【解析】
【详解】（1）设弹簧的弹性势能为，物块从A到B的过程由动能定理得
代入数据得
（2）物块和圆弧轨道相互作用的过程水平方向动量守恒，机械能守恒，则
解得
h=0.15m
（3）设质量为的物块到达B点时的速度为，物块从A到B的过程由动能定理得
物块到达D点时在水平方向上与M共速
解得
设物块到达D点时在竖直方向上的速度为，由机械能守恒定律得
⑧
解得
物块飞出后在竖直方向上做匀减速运动，设从D点飞出到最高点所用时间为t
当物块上升到D点时受到一个垂直于纸面的冲量，设获得的速度为，由
以物块飞出时D点所在的位置为坐标原点，以水平向右为x轴，竖直向上为y轴，垂直于纸面向里为z轴，则在时间t内各方向的位移分别为
则最高点到D点的距离
代入数据得