湖北省市级示范高中智学联盟2024-2025学年高三上学期12月联考物理试卷（Word版附解析）

这是一份湖北省市级示范高中智学联盟2024-2025学年高三上学期12月联考物理试卷（Word版附解析），共13页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.β衰变是放射性物质衰变的一种形式，它对自然界和人类活动都有重要影响。β衰变是研究基本粒子和核物理的重要手段，有助于理解物质的基本结构和相互作用。以下反应中属于β衰变的是( )
A. 92238U→90234Th+24HeB. 92235U+01n→56144Ba+3689Ke+301n
C. 614C→714O+−10eD. 12H+13H→24He+01n
2.如图所示，轻质网兜兜住重力为G的足球，网兜的轻绳绕过光滑竖直墙壁上的光滑的钉子A，钉子很短。用手拉住绳端将足球缓慢向上拉。轻绳的拉力为FT，墙壁对足球的支持力为FN，则在足球缓慢上移的过程中( )
A. FT增大，FN增大B. FT增大，FN不变C. FT减小，FN减小D. FT增大，FN减小
3.“西电东送”是中国的一项重大能源战略工程，旨在将西部地区丰富的煤炭、水能资源转化为电力资源，并通过电网输送到电力需求较大的东部沿海地区。如图所示为远距离输电示意图，变压器均为理想变压器，已知发电机的输出功率为P，输电线上的电流为I，输电线的电阻为r，升压变压器原、副线圈的匝数比为n1:n2，则下列判断正确的是( )
A. 发电机的输出的电流为n1n2I
B. 降压变压器的输入电压为U3=PI−Ir
C. 用户得到的功率为P−U22r
D. 若U2增大，输送功率不变，则导线上损耗的功率增大
4.如图所示为玻璃砖的横截面，一光束从真空中经一点斜射入玻璃砖，进入玻璃砖后分成a、b两束单色光，分别从下面射出玻璃砖，α=45∘，β=60∘，下列说法正确的是( )
A. a光临界角为30∘
B. 如果a光能使某种金属发生光电效应，则b光不能使这种金属发生光电效应。
C. 用同一装置对a光和b光分别进行双缝干涉实验，a光在光屏上得到的条纹间距较大
D. a光比b光通过玻璃砖的时间小
5.一列简谐横波在均匀介质中沿x轴传播，图1是t=4s时该波的波形图，图2是x=1m处质点的振动图像。则t=7s时该波的波形图为( )
A. B.
C. D.
6.一匀强磁场的磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里，其下边界如图中虚线所示，P、M、N、Q四点共线，∠MON为直角，OM=ON=MP=d。一束质量为m、电荷量为qq>0的粒子，在纸面内从P点以不同的速率垂直于PM射入磁场，不计粒子重力及粒子间的相互作用。则粒子在磁场中运动时间最长时的速率是( )
A. dqB2mB. 2dqB2mC. dqBmD. (2+ 2)dqB2m
7.水刀切割机在严禁烟火的场合，如海洋石油钻井平台、炼油厂、大型油罐、油气输送管路等处，能安全可靠地使用。某一水刀切割机在某一次切割中宝石喷嘴喷出水的速度为800m/s，水柱打在器件作用后的速度变为0。内孔直径约0.2mm，则下列说法正确的是( )
A. 单位时间喷出的水的质量约为0.25kg
B. 水刀对切割器件的平均冲力约为20N
C. 水刀切割机喷水功率约为16kw
D. 当嘴喷喷出水的速度为变为原来2倍时，平均冲力加倍
二、多选题：本大题共3小题，共12分。
8.一探月卫星绕月球做近似圆轨道的运动。已知月球的半径R、卫星绕月球的轨道高度h，轨道周期T，万有引力常量G。则据此可以计算出( )
A. 月球的质量为4(R+h)π2T2B. 月球表面的重力加速度为4(R+h)3π2T2R2
C. 月球的平均密度为3(R+h)3π GT2R3D. 月球的第一宇宙速度为2πRT
9.在x轴上的M点和N点分别固定电荷量为q1和q2的点电荷，则x轴上M、N之间的电势分布如图所示，P为MN间电势最低点且P距离N更近，则下列说法正确的是()
A. 从M到P区间的的场强沿x轴正方向
B. q1、q2为异种电荷
C. M点的左侧存在场强与P相同的点
D. 电子由M点移动到N点的过程中，电子的动能先减小后增大
10.如图所示，两条足够长的平行长直导轨MN、PQ固定于绝缘水平面内，它们之间的距离l=0.2m，导轨之间有方向竖直向上、大小B=0.5T的匀强磁场。导轨电阻可忽略不计，导轨左边接有阻值R=3Ω的定值电阻，质量为m=0.2kg的导体棒AC垂直放在导轨上，导体棒接入回路中的阻值为r=1Ω。导体棒在外力作用下以v=4m/s的速度向右匀速运动，运动过程中导体棒与导轨始终垂直且接触良好，不计摩擦，则下列说法中正确的是( )
A. A点的电势低于C点的电势
B. M、P两点的电势差UMP=0.3v
C. 撤去外力后导体棒经过320m停下
D. 撤去外力后导体棒最终会停下来，在此过程中电阻r上产生的热量为0.4J
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.某同学采用如图1所示的实验装置“验证动量守恒定律”：在长木板上放置甲、乙两辆小车，长木板下垫有小木块用以平衡两小车受到的摩擦力，甲车的前端粘有橡皮泥，后端连着纸带，纸带穿过位于甲车后方的打点计时器的限位孔。某时刻接通打点计时器的电源，推动甲车使之做匀速直线运动，与原来静止在前方的乙车相碰并粘在一起，然后两车继续做匀速直线运动。已知打点计时器的打点频率为50 Hz。
(1)现得到如图2所示的打点纸带，A为打点计时器打下的第一个点，测得各计数点间的距离AB=9.60cm，BC=12.50cm，CD=8.08cm，DE=7.95cm，相邻两个计数点之间还有四个计时点。甲车碰前的速度 m/s；甲车和乙车碰后的共同速度 m/s。(计算结果均保留3位小数)
(2)用天平测得甲车及橡皮泥的质量为m1=0.40kg，乙车的质量为m2=0.20kg，取甲、乙两车及橡皮泥为一个系统，由以上测量结果可求得碰前系统的总动量为 kg⋅m/s，碰后系统的总动量为 kg⋅m/s。得出实验结论：在误差允许范围内动量守恒。(计算结果均保留3位小数)
12.某探究小组学习了多用电表的工作原理和使用方法后，为了测量某一电阻进行了如下实验探究：
(1)用多用电表粗测其电阻，用欧姆挡“×10”的倍率进行正确操作后用多用电表测量，发现指针如图中A所示位置，这时他应将欧姆挡换成“ ”倍率的档位(选填“×100”或“×1”)，然后进行正确操作后，再次测量该导体的阻值，其表盘及指针如图B所示位置，则该导体的阻值R= Ω。
(2)现要进一步精确测量其阻值Rx，实验室提供了下列可选用的器材：
A.电源E：电动势约为4.5V；
B.电压表V：量程3 V
C.电流表A1：量程100 mA、内阻r1=15Ω；
D.滑动变阻器：最大阻值R1=5Ω；
E. 滑动变阻器：最大阻值R2=1kΩ；
F. 开关S及导线若干
(3)测量中要求电表读数误差尽可能小且操作方便，滑动变阻器应用选用 。(选填“D”或“E”)
(4)试将测量电阻Rx的实验电路补充完整 。

(5)小组选取最合理的电路后进行实验，调节滑动变阻器测得电压表示数为U，电流表示数为I，则测得的电阻Rx= 。(用题中所给的物理量符号表示)
四、计算题：本大题共3小题，共30分。
13.竖直平放置的气杠截面如图所示，汽缸中间有一固定隔板，将汽缸内一定质量的某种理想气体分为两部分，“工”形轻质连杆活塞的刚性连杆从隔板中央圆孔穿过，连杆与隔板之间密封良好。设汽缸内、外压强均为大气压强p0。活塞面积为S，隔板两侧气体长度均为L0，不计各接触面的摩擦。连杆的横截面积忽略不计。现用竖直向上的变力F缓慢的压活塞，直到下部气体的体积为原来的14。(设整个过程温度保持不变，计算结果可以用分数表示)
(1)此时上、下部分气体的压强；
(2)此时力F的大小。
14.如图所示，光滑水平桌面距水平地面高为h=0.8m。桌面上放着质量为m=2kg的物块A和质量为m=2kg的物块B，A与B均可看成质点。物块A靠在竖直墙壁上，物块B带正电，电荷量为q=0.15C。A与B通过一轻质弹簧拴接在一起。用手挡住物块B不动，此时弹簧的弹性势能为Ep=100J。放手后物块B向右运动，当弹簧最长时，物块B与弹簧的拴接自动解除，物块B离开弹簧，拿走物块A与弹簧，之后物块B从P点冲出桌面，水平桌面右侧区域存在一方向水平向左的匀强电场，电场强度为E=200V/m，g=10m/s2，整个运动过程中物块B的电荷量不变。
(1)求弹簧原长时，物块B的速度大小。
(2)求弹簧拉伸到最长时的弹性势能。
(3)求B落在水平地面时与P点的水平距离x及落地的动能Ek。
15.如图所示，半径R=0.2m的光滑圆弧轨道固定在竖直平面内，轨道的一个端点B和圆心O的连线与水平方向间的夹角θ=30∘，另一端点C为轨道的最低点，其切线水平。一质量为M=1kg、板长L=1.6m的滑板静止在粗糙水平地面上，左端紧靠C点，其上表面所在平面与圆弧轨道C点和右侧固定平台D等高。质量为m=1kg的物块(可视为质点)从空中A点以一定的初速度v0水平抛出，恰好从轨道的B端以vB= 3m/s沿切线方向进入圆弧轨道，然后沿圆弧轨道滑下经C点滑上滑板。滑板运动到平台D时被牢固粘连。已知物块与滑板间的动摩擦因数μ1=0.2，滑板与地面间的动摩擦因数μ2=0.05，滑板右端到平台D左侧的距离s=1.14m。取g=10m/s2，求：
(1)物块从A点运动到B的时间；
(2)物块经过B点时对圆弧轨道的压力大小及经过C点时的速度；
(3)从物块滑上滑板到滑板右端刚接触平台D整个过程所用的时间。
答案和解析
1.【答案】C
【解析】A、这是α衰变，A错误；
B、这是重核裂变，B错误；
C、这是β衰变，C正确；
D、这是轻核聚变，D错误。
2.【答案】A
【解析】对网兜和足球受力分析，设轻绳与竖直墙面夹角为θ，由平衡条件FT=Gcsθ=FNsinθ
解得FN=Gtanθ
缓慢上移时，θ变大， FT 增大， FN 增大，故A正确BCD错误。
故选A。
3.【答案】B
【解析】A、由I1I=n2n1，发电机的输出的电流为n2n1I ，A错误；
B、由U2=PI，U3=U2−Ir=PI−Ir，B正确；
C、损失功率为I2r，用户得到的功率为P−I2r，C错误；
D、增大U2，输送功率不变，可知输电线上电流减小，损失功率减小，D错误。
4.【答案】C
【解析】A、由题意，a光折射率na=sin45∘sin30∘= 2，则由sinC=1n，得a光临界角为45∘，A错误；
B、a光折射率小，频率小，如果a光能使某种金属发生光电效应，则b光一定能使这种金属发生光电效应，B错误；
C、a光频率小，波长大，Δx=λLd用同一装置对a光和b光分别进行双缝干涉实验， a光在光屏上得到的条纹间距较大，C正确；
D、略
5.【答案】D
【解析】解：根据图2可知，该波的振动周期T=4s，1m出质点在t=4s时向上振动，故波向x轴正向传播，则t=7s时又经过了34T，故D正确，ABC错误。
故选：D。
6.【答案】C
【解析】粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，根据洛伦兹力充当向心力有qvB=mv2R，粒子做完整的圆周运动的时间T=2πmqB，若粒子打到PM上，运动轨迹为半圆，运动时间为t1=T2=πmqB，若粒子打到MO上，粒子速率越大，运动轨迹圆弧的圆心越接近O点，对应圆心角越大，运动时间越长，当落点为O时，轨迹圆弧圆心角为225∘，运动时间为t2=5T8=5πm4qB，若粒子打到ON上，运动时间随粒子速率增大，从5T8增减小到T2；若粒子打到NQ上，运动时间为T2，故运动时间最长的粒子打在O点，半径为d，则v=qBdm，故C正确。
7.【答案】B
【解析】A、已知水的密度ρ=1000kg/m3，内孔直径d=0.2mm=2×10−4m，速度v=800m/s，单位时间喷出的水的质量约为Δm=ρπd24v=0.025kg，故A错误；
B、根据动量定理FΔt=mΔt(v−0)，解得F=20N，故B正确；
C、喷水功率等于单位时间喷出水的动能，即P=12Δmv2=8kW，故C错误；
D、AB选项联立可得F=ρπd24v2，当嘴喷喷出水的速度为变为原来2倍时，平均冲力变为4倍，故D错误。
故选B。
8.【答案】BC
【解析】AB.飞船在距月球表面高度为h的圆轨道上做匀速圆周运动，故： GMm(R+h)2=m4π2T2(R+h) 在月球表面，重力等于万有引力，故：GMmR2=mg；联立解得：g=4(R+h)3π2T2R2， M=4(R+h)3π2GT2 ，故A错误，B正确；
C.月球的密度：ρ=MV=3(R+h)3πGT2R3 ，故C正确；
D.月球第一宇宙速度为： v1= gR=2πR+hT R+hR，故D错误。
故选BC。
9.【答案】AD
【解析】A、根据沿电场线方向电势降低可知从M到P区间的的场强沿x轴正方向，故A正确；
B、距离两个电荷越近电势越高，说明q1、q2均为正电荷，故B错误；
C、图线的切线斜率表示电场强度的大小，P点切线斜率为零，则P点的电场强度为零，两个点电荷在M点左侧的场强方向均指向左，合场强不可能为零，故C错误；
D、电子由M点移动到N点的过程中，电势先降低后升高，电势能先升高后降低，则根据能量守恒可知电子的动能先减小后增大，故 D正确。
10.【答案】CD
【解析】A.根据右手定则可知，导体棒AC中感应电流的方向为C→A，A点电势高于C点，故A错误;
B.感应电动势E=Blv=0.5×0.2×4V=0.4V，由闭合电路欧姆定律得感应电流的大小I=Er+R=0.41+3A=0.1A，UMP=−UPM=−IR=−0.3V，故B错误;
C.由动量定理−BlIt=0−mv，I=BlvR+r，x=vt，联立得x=320m，故C正确;
D.由能量守恒定律可知，导体棒的动能全部转化为电路中产生的热量，即Q=ΔEk=12mv2=1.6J，故电阻r上产生的热量为Qr=rr+RQ=0.4J，故D正确。
11.【答案】1.250
0.795
0.500
0.477

【解析】(1)推动小车由静止开始运动，故小车有个加速过程，在碰撞前做匀速直线运动，即在相同的时间内通过的位移相同，故BC段为匀速运动的阶段，故选BC计算碰前的速度v1=12.50×10−2m0.10s=1.250m/s；碰撞过程是一个变速运动的过程，而A和B碰后的共同运动时做匀速直线运动，故在相同的时间内通过相同的位移，故应选DE段来计算碰后共同的速度v2=7.95×10−2m0.10s=0.795m/s；
(2)碰前的总动量为：p=m1v1+0=0.40×1.250=0.500kg⋅m/s；
碰后的动量为：p′=(m1+m2)v2=(0.40+0.20)×0.795kg⋅m/s=0.477kg⋅m/s。
12.【答案】×1
16.0
D
UI−r1

【解析】(1)欧姆表偏转过大，这是应该换成小倍率，即选择×1，读数为16.0Ω；
(3)测量中要求电表读数误差尽可能小且操作方便，滑动变阻器应采用分压式接法，故选 D；
(4)电流表内阻已知，故采用内接法，如图：
；
(5)由欧姆定律可知，Rx=UI−r1。
13.【答案】(1)上部分气体发生等温变化，
上部分气体体积增大为34SL0+SL0=74SL0，
则根据玻意耳定律得p0⋅SL0=p1⋅74SL0，
上部分气体压强p1=47p0。
下部分气体发生等温变化p0⋅SL0=p214SL0
解得p2=4p0
(2)对“H”形连杆活塞整体受力分析，根据平衡条件F+p1S+p0⋅S=p2S+p0⋅S
F=24P0S7。
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
14.【答案】解：(1)弹簧恢复原长时，弹性势能转化为B的动能，Ep=12mv02，
v0=10m/s。
(2)弹簧最长时，AB两者共速，则根据动量守恒有mv0=(m+m)v1，
v1=5m/s，
根据能量守恒有12mv02=12(m+m)v02+Ep1，
Ep1=50J。
(3)B从P飞出后，竖直方向做自由落体运动，h=12gt2，t=0.4s，
水平方向在电场力作用下做匀减速直线运动，qE=ma，a=15m/s2，
x=v1t−12at2，x=0.8m，
根据动能定理mgh−Eqx=Ek−12mv12，
Ek=17J。
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
15.【答案】解：(1)从A到B，物块做平抛运动，由几何关系得vy=vBcsθ，
vy=gt，
t=0.15s。
(2)在B点：mgsinθ+FN=mvB2R，
FN=10N，
从B到C过程有mgR(1+sinθ)=12mvC2−12mvB2，
解得vC=3m/s。
(3)对物块μ1mg=ma1，
对滑板μ1mg−μ2(m+M)g=Ma2，
设t时板块共速，速度为v1，则v1=vC−a1t1=a2t1，
解得t1=1s，v1=1m/s，
滑板位移x1=v12t1=0.5m