湖北省荆州市沙市中学2024-2025学年高三上学期12月月考物理试题及答案

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命题人：黄小林 审题人：熊华
考试时间：2024年12月26日
一、单选题：本大题共6小题，共24分。
1.“判天地之美，析万物之理”，学习物理不仅要掌握物理知识，还要领悟并掌握处理物理问题的思想方法。下面四幅课本插图中包含的物理思想方法相同的是( )
A. 甲和乙B. 甲和丁C. 乙和丙D. 乙和丁
2.如图所示，围棋比赛时的评析棋盘是竖直的，棋盘上布有磁石，而每颗棋子都是一个小磁铁，棋子静止在竖直放置的磁性棋盘上，则下列说法正确的是( )
A. 棋子对棋盘的摩擦力和棋盘对棋子的摩擦力是平衡力
B. 棋子所受重力与棋子所受摩擦力是平衡力
C. 要使棋子不易滑下，一般使用相对光滑的材料作棋盘面
D. 棋子不会掉落是因为棋子质量小，重力可以忽略不计
3.蜻蜓在水中“点水”激起的波纹，俗称“蜻蜓点水”，一只蜻蜓在平静的水面上匀速飞行时，两次点水后在水面上激起的波纹，俯视看其形状如图所示，由图可分析出( )
A. 蜻蜓向左飞行，蜻蜓飞行速度比水波传播的速度小
B. 蜻蜓向右飞行，蜓飞行速度比水波传播的速度大
C. 蜻蜓向右飞行，蜻蜓飞行速度比水波传播的速度小
D. 蜻蜓向左飞行，蜻蜓飞行速度比水波传播的速度大
4.2024年11月04日凌晨，神舟十八号载人飞船成功返回地面，叶光富、李聪和李广苏三位航天员圆满完成任务，从神舟十八号与空间站对接算起，航天组成员在轨共计192天.神舟飞船返回过程简化如图所示，椭圆轨道1为载人飞船返回时的运行轨道，圆形轨道2为空间站运行轨道，P为轨道切点，Q为轨道1近地点，离地高度不计.已知轨道2的半径为r，地球表面重力加速度为g，地球半径为R，轨道1的周期为T，引力常量为G，下列分析或结论正确的是( )
A. 轨道1上P点加速度大于轨道2上P点加速度
B. 载人飞船在轨道1上经过P点时速度为 gR2r
C. 载人飞船运行周期和空间站运行周期之比为(r+R2r)32
D. 地球质量M=4π2r3GT2
5.霓的形成原理与彩虹大致相同，是太阳光经过水珠的折射和反射形成的，简化示意图如图所示，其中a、b是两种不同频率的单色光，下列说法正确的是( )
A. 霓是经过2次折射和1次全反射形成的现象
B. 光束a、b通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻亮条纹间距大
C. b光在玻璃中的传播速度比a光在玻璃中的传播速度大
D. 若a光能使某金属发生光电效应，则b光也一定能使该金属发生光电效应
6.如图所示，在水平光滑绝缘桌面上有一等腰直角三角形单匝均匀金属线框abc，直角边长为L。空间存在竖直向下的有界匀强磁场，有界磁场的宽度为2L。线框在水平拉力F作用下向右匀速穿过磁场区域，若图示位置为t=0时刻，设逆时针方向为电流的正方向，水平向右为拉力的正方向，则线框中的感应电流i和拉力F随时间t的关系图像可能正确的是(时间单位为Lv，图中曲线为抛物线)( )
A. B. C. D.
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
7.如图所示，弹性绳一端固定在O点，另一端系一个小铁球，将球拉至与O点等高的位置，弹性绳刚好伸直，由静止释放小球，小球可运动至O点正下方P点(未画出)，则小球运动过程中，不计空气阻力，不计小球大小，弹性绳始终在弹性限度内，下列判断正确的是( )
A. 弹性绳对小球不做功
B. 小球重力势能减少量大于动能增加量
C. 小球运动到P点时，小球重力的瞬时功率不为零
D. 若让小球紧靠O点由静止释放，小球向下运动到的最低点一定在P点下方
8.如图所示，两根通电导线P、Q沿垂直纸面的方向放置，导线P、Q中通有电流I1、I2，电流的方向未画出。O点为两导线连线的中点，cP=PO=OQ=Qd，a、b两点位于PQ连线段的中垂线上并关于O点对称，且已知c点的磁感应强度为零，d点的磁感应强度方向垂直cd向下。已知直线电流产生的磁场在某点的磁感应强度B的大小与该点到通电导线的距离成反比，则下列说法正确的是( )
A. P中的电流方向垂直纸面向外、Q中的电流方向垂直纸而向里
B. I1:I2=1:9
C. O点的磁感应强度方向垂直cd向上
D. 若I1=I2，方向不变，则a、b两点的磁感应强度相同
9.惠更斯发现“单摆做简谐运动的周期T与重力加速度的二次方根成反比”。为了通过实验验证这一结论，某同学创设了“重力加速度”可以人为调节的实验环境。如图1所示，在水平地面上固定一倾角θ可调的光滑斜面，把摆线固定于斜面上的O点，使摆线平行于斜面。拉开摆球至A点，静止释放后，摆球在ABC之间做简谐运动，摆角为α。摆球自然悬垂时，通过力传感器(图中未画出)测得摆线的拉力为F1，摆球摆动过程中，力传感器测出摆线的拉力随时间变化的关系如图2所示，其中F2、F3、T0均已知。当地的重力加速度为g。下列选项正确的是( )
A. 多次改变图1中θ角的大小，即可获得不同的等效重力加速度
B. 单摆n次全振动的时间为nT0
C. 多次改变摆角α，只要得出T∝1 sinα就可以验证该结论成立
D. 在图2的测量过程中，满足F3=3F1−2F2的关系
10.如图所示，空间存在水平向右的匀强电场，一个质量为m、电荷量为q的带正电小球用长为L、不可伸长的绝缘细线悬于O点，将小球向左拉至与O点等高的A点，细线刚好伸直，已知电场强度大小E=mgq，g为重力加速度大小，小球可视为质点，将小球由静止释放，则下列判断正确的是( )
A. 小球运动到B点的速度大小为2 gL
B. 小球第一次运动到O点正下方时的速度是小球运动过程中的最大速度
C. 小球运动过程中的最大速度为 2( 2+1)gL
D. 小球最终运动稳定时做往复运动，轨迹为半个圆周
三、实验题：本大题共2小题，共20分。
11.（8分）一物理老师设计了一款研究向心力大小的实验装置，其简化示意图如图所示，装置固定在水平桌面上，在可调速的电机上固定一个半圆形有机玻璃凹槽(表面光滑，可忽略摩擦的影响)，凹槽在电机的带动下能绕过凹槽圆心的竖直轴转动，旁边竖直固定一标尺，其上是可调高度的激光笔，激光笔发出水平方向的激光，初始时刻，凹槽与标尺在同一平面内.实验步骤如下：
(1)将钢球放入凹槽底部，上下移动激光笔对准凹槽圆心，此时激光笔所在位置读数记为ℎ0．
(2)接通电源，开启电机调速开关，钢球开始随凹槽转动，当钢球到达某一高度后随凹槽做稳定的匀速圆周运动，上下移动激光笔，当激光对准钢球球心位置时，记录此时激光笔所在位置读数为ℎ1ℎ1>ℎ0，记ℎ=ℎ1−ℎ0．
(3)利用光电传感器探测钢球运动的周期.每当激光笔发出的激光照在钢球上时，光电传感器便会接收信号计次，若第1次光电传感器接收到信号时数字计时器开始计时，并记录为0次，达到n次时计时器停止计时，记录总时间t，则钢球运动的周期T= (用题中所给字母符号表示)．
(4)若适当调大电机的转速，则激光笔应 (填“上移”“不动”或“下移”)．
(5)改变电机转速，重复实验，将得到的多组T和ℎ的数据记录到表格中，并绘制 (填“ℎ−T2”或“ℎ−1T2”)图像，根据图像的斜率k可以进一步求出当地重力加速度g= (用题中所给字母符号表示)．
12.（12分）某实验小组利用已有器材进行相关电学实验，除开关、导线以外，一个电流计Ⓖ、一个电阻箱Rp、定值电阻R0(阻值未知)、两个定值电阻R(R=2.0Ω)和若干个规格相同的小灯泡．
(1)他们利用图甲所示电路来测量R0的阻值，闭合开关S，调节电阻箱Rp，当Rp=5.0Ω时灵敏电流计Ⓖ的示数为零，则R0= Ω．
(2)通过图乙测定电源的电动势和内阻，测得I和Rp多组数据，绘出1I−Rp的图像，若图像斜率为k，纵截距为b，则电源的电动势E= 和内阻r= (结果用k、b、R0表示);若考虑电流表内阻，则电源内阻的测量值 真实值(填“大于”、“小于”或“等于”)．
(3)若测得电源的电动势E=3.0V，内阻r=1.0Ω，实验小组同学将该电源与R=2.0Ω的定值电阻及两个相同的灯泡构成如图丙所示的电路，灯泡的伏安特性曲线如图丁所示，则每个灯泡的实际功率为 W(结果保留两位小数);此时电源的效率为 (结果保留三位有效数字)．
四、计算题：本大题共3小题，共40分。
13.（10分）如图所示，一粗细均匀的U型的玻璃管竖直放置，左侧竖直管上端封闭，右侧竖直管上端与大气相通且足够长，左侧竖直管中封闭一段长为l1=48cm的空气柱(可视为理想气体)，气体的温度为T1=300K，水平管内充满水银，右侧竖直管中水银柱长ℎ1=24cm，如果从右侧竖直管内缓慢注入ℎ=36cm水银柱，注入的水银与原来右侧管内水银之间没有空气，注入过程中空气柱的温度保持不变，水银柱长度远远大于玻璃管的直径，大气压强为p0=76cmHg。
(1)求稳定后空气柱的长度l2;
(2)如果要使空气柱再恢复到原来的长度48cm，求需要将空气柱的温度变为多少。
14.（15分）如图(a)所示，长L=1.4 m的木板静止在足够长的粗糙水平面上，木板的右端放置着质量m=1 kg的滑块(可视为质点)。现用不同的水平恒力F向右拉木板，得到滑块和木板的加速度a随拉力F变化的关系图像如图(b)所示，重力加速度g=10 m/s2，求
(1)滑块与木板之间的动摩擦因数μ1；
(2)木板与地面之间的动摩擦因数μ2以及木板的质量M；
(3)若水平恒力F=27.8 N，滑块从木板上滑落经历的时间t。
15.（15分）如图所示，直角坐标系xOy中，在整个第Ⅱ象限内有平行于x轴的匀强电场，方向沿x轴正方向，大小E=9mv0232qL，在整个第Ⅰ象限区域内有垂直于xOy平面向外的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q的正电粒子，从x轴上的P(−L,0)点，以大小为v0的速度沿y轴正方向进入电场，通过电场后从y轴上的M点(与y轴夹角为θ)进入第Ⅰ象限，又经过磁场偏转刚好不进入第Ⅳ象限，之后穿过y轴再次进入电场，不计粒子的重力，已知sin37∘=35，cs37∘=45。
(1)求M点的纵坐标yM;
(2)求匀强磁场的磁感应强度B的大小;
(3)求整个过程中粒子从第Ⅱ象限进入第Ⅰ象限经过y轴的纵坐标。