江西省南昌市第十中学2024-2025学年高三上学期第一次月考物理试卷及参考答案

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说明：本试卷分第I卷（选择题）和第II卷（非选择题）两部分，全卷满分100分，考试用时75分钟。
注意事项：
考生在答题前请认真阅读本注意事项及各题答题要求。
1.答题前，请您务必将自己的姓名、准考证号或IS号用书写黑色字迹的0.5毫米签字笔填写在答题卡和答题纸上。
2.作答非选择题必须用书写黑色字迹的0.5毫米签字笔写在答题纸上的指定位置，在其它位置作答一律无效。作答选择题必须用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，请用橡皮擦干净后，再选涂其它答案，请保持卡面清洁和答题纸清洁，不折叠、不破损。
3.考试结束后，请将答题纸交回。
一、单选题（第1-6题为单选，每题4分；第7-10题为多选，每题6分。共48分）
1. 甲、乙两车在同一水平路面上做直线运动，某时刻乙车在前、甲车在后，相距x=6m，从此刻开始计时，乙做匀减速运动，两车运动的v-t图象如图所示。则在0~12s内关于两车位置关系的判断，下列说法正确的是（ ）
A. t=4s时两车相遇
B. t=4s时两车间的距离为4m
C 0~12s内两车有两次相遇
D. 0~12s内两车有三次相遇
【答案】D
【解析】
【详解】AB．题中图像与时间轴围成的面积可表示位移，0~4s，甲车的位移为48m，乙车的位移为40m，因在t＝0时，甲车在乙车后面6m，故当t=4s时，甲车会在前，乙车会在后，且相距2m，所以t=4s前两车第一次相遇，t=4s时两车间的距离为2m，故AB错误；
CD．0~6s，甲的位移为60m，乙的位移为54m，两车第二次相遇，6s后，由于乙的速度大于甲的速度，乙又跑在前面，8s后，甲车的速度大于乙的速度，两车还会有第三次相遇，当t=12s时，甲的位移为84m，乙的位移为72m，甲在乙的前面，所以第三次相遇发生在t=12s之前，所以在0~12s内两车有三次相遇，故C错误，D正确。
故选D。
2. 雷诺数Re是流体力学中表征流体的特征的数之一，它是一个无量纲量（即没有单位的物理量）。已知雷诺数由四个变量决定：流体的流速v、流体的密度ρ、特征长度d，黏性系数μ。已知黏性系数μ的单位是，则下列雷诺数的表达式可能正确的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】根据，可知
A．若雷诺数的表达式为，则雷诺数的单位为
故A错误；
B．若雷诺数的表达式为，则雷诺数的单位为
故B正确；
C．若雷诺数的表达式为，则雷诺数的单位为
故C错误；
D．若雷诺数的表达式为，则雷诺数的单位为
故D错误。
故选B。
3. 劳动人民的智慧是无穷的，他们在劳动中摸索、总结着自然的规律，积累着劳动的智慧。人们在向一定高度处运送物料时，为了省力，搭建了一长斜面，其简化图如图所示。将质量为m的物料放在倾角为的粗糙斜面上，用轻绳拉着物料匀速上滑，绳子与斜面之间的夹角为保持不变。则下列说法正确的是（ ）
A. 物料对斜面的压力可能为零
B. 物料所受绳子的拉力越大，所受斜面的摩擦力越小
C. 斜面对物料的作用力方向与角无关
D. 若适当增大，则物料所受绳子的拉力减小
【答案】C
【解析】
【详解】A．由于物料匀速上滑，则物料受平衡力的作用，对物料受力分析，如图所示
若物料对斜面的压力为零，则摩擦力为零，在拉力F和重力作用下不可能平衡，不能沿斜面匀速上滑。故物料对斜面的压力不可能为零。故A错误；
B D．由共点力的平衡条件可知，沿斜面方向
垂直斜面方向
又
整理得
显然当
时，绳子的拉力最小，当拉力变大时，摩擦力可能变大也可能变小，故B、D错误；
C．斜面对物料的作用力为支持力与摩擦力的合力，设其合力的方向与斜面的夹角为，则
显然与角无关，故C正确。
故选C。
4. 在如图所示的平面内，分界线SP将宽度为L的矩形区域分成两部分，一部分充满方向垂直于纸面向外的匀强磁场，另一部分充满方向垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小均为B，SP与磁场左右边界垂直。离子源从S处射入速度大小不同的正离子，离子入射方向与磁场方向垂直且与SP成30°角。已知离子比荷为k，不计重力。若离子从P点射出，设出射方向与入射方向的夹角为θ，则离子的入射速度和对应θ角的可能组合为（ ）
A kBL，0°B. kBL，0°C. kBL，0°D. 2kBL，60°
【答案】B
【解析】
【详解】若离子通过下部分磁场直接到达P点，如图甲所示，
根据几何关系则有
R＝L
由
可得
根据对称性可知出射速度与SP成30°角斜向上，故出射方向与入射方向的夹角为
θ＝60°
当离子在两个磁场均运动一次时，如图乙所示，因为两个磁场的磁感应强度大小均为B，则根据对称性有
根据洛伦兹力提供向心力，有
可得
此时出射方向与入射方向相同，即出射方向与入射方向的夹角为
θ＝0°
通过以上分析可知当离子从下部分磁场射出时，需满足
此时出射方向与入射方向的夹角为
θ＝60°
当离子从上部分磁场射出时，需满足
（n＝1，2，3…）
此时出射方向与入射方向的夹角为
θ＝0°
故选B。
5. 如图1、2、3所示为与光电效应相关的三幅图，其中图3为a，b，c三种单色光分别照射金属K时得到的光电流I与光电管两端电压U的关系图线。下列说法正确的是（ ）
A. 光电效应是爱因斯坦最早在实验中发现，并用光子说成功加以解释
B. 图2中，断开开关S后，电流表G的示数为零
C. 仅增加照射光的强度，光电子的最大初动能将增大
D. 根据图3可知，b光的频率大于c光的频率
【答案】D
【解析】
【详解】A．赫兹最早发现光电效应，爱因斯坦用光子说成功加以解释，故A错误；
B．图2中，断开开关S后，因发生光电效应，电流表G的示数不为零，故B错误；
C．由光电效应方程
仅增加照射光的强度，光电子的最大初动能不会增大，故C错误；
D．图3中，光电流恰为零，此时光电管两端加的电压为截止电压，对应的光的频率为截止频率，根据
可知入射光的频率越高，对应的截止电压越大，由图丙所示可知，a、c截止电压相等，a、c为同一频率的单色光，b的截止电压大，b光的频率大于c光的频率，故D正确。
故选D。
6. 如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为3:1，三个电阻R1、R2、R3阻值相等。原线圈的ab端接在电压为30V的正弦式交流电源上，以下说法不正确的是（ ）
A. 当开关S断开时，R3两端的电压为9V
B. 当开关S断开时，R1、R3消耗的功率之比为1:9
C. 当开关S闭合时，R1、R3电压之比为10:1
D. 开关S断开时与开关S闭合电流表的读数之比是19:100
【答案】C
【解析】
【详解】A．三个电阻R1、R2、R3阻值相等，令均等于R0，开关S断开时，根据电流、电压与匝数关系有
，
在原线圈电路中有
在副线圈电路中有
解得
，
即开关S断开时，R3两端的电压为9V，故A正确，不符合题意；
B．结合上述，当开关S断开时，R1、R3消耗的功率
，
结合上述解得
故B正确，不符合题意；
C．将变压器与负载等效为一个电阻，则等效电阻为
当开关S闭合时，上述等效电阻与R2并联，则有
则原线圈电路的干路电流为
则电阻R1两端电压
则有
根据电压匝数关系有
解得
解得
即当开关S闭合时，R1、R3电压之比为10:3，故C错误，符合题意；
D．结合上述可以解得
故D正确，不符合题意。
故选C。
7. 如图所示，水平地面上有一边长为a的正方形地砖，砖上有以C为圆心过BD两点的圆弧。从距离A点正上方a处的点，沿不同方向水平抛出若干相同的可视为质点的小球。已知O点为连线的中点，不计空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A. 轨迹过O点的小球与轨迹过C点的小球初速度之比为
B. 轨迹过O点的小球与轨迹过C点的小球从抛出到下落到地砖上所用时间不相同
C. 能落到地砖上的小球刚要落到地砖上时重力的瞬时功率均相同
D. 落在圆弧上的小球，初速度最大值与最小值之比为
【答案】CD
【解析】
【详解】A．根据平抛运动规律可得
，
解得

轨迹过O点的小球与轨迹过C点的小球初速度之比为

故A错误；
B．根据

解得
轨迹过O点的小球与轨迹过C点的小球从抛出到下落到地砖上的高度h相同，所以所用时间相同，故B错误；
C．根据


解得

能落到地砖上的小球的高度h相同，刚要落到地砖上时重力的瞬时功率均相同，故C正确；
D．落在圆弧上的小球，下落的高度h相同，水平射程x不同，x的最小值和最大值分别为


初速度最大值与最小值之比为

故D正确。
故选CD。
8. 宇宙中，两颗靠得比较近的恒星，只受到彼此之间的万有引力作用互相绕转，称之为双星系统。设某双星系统绕其连线上的O点做匀速圆周运动，如图所示，若，则下列说法正确的是（ ）
A. 星球A的质量大于B的质量
B. 星球A的向心力大于B的向心力
C. 星球A的线速度大于B的线速度
D. 双星的总质量一定，双星之间的距离越大，其转动周期越大
【答案】AD
【解析】
【详解】B．两星球的向心力都是由星球间的万有引力提供，大小相同，故B错误；
C．双星围绕同一点同轴转动，其角速度、周期相等，根据角速度和线速度的关系可知
，
由于，则星球A的线速度小于B的线速度，故C错误；
A．双星A、B之间的万有引力提供向心力，有
解得
由于，则A星球的质量大于B星球的质量，故A正确；
D．根据周期与角速度的关系可知
解得
故双星的总质量一定，双星之间的距离越大，其转动周期越大，故D正确。
故选AD。
9. 把质量为的小球放在竖立的弹簧上，并把小球往下按至A的位置，如图甲所示。迅速松手后，弹簧把小球弹起，小球升至最高位置（图乙），途中经过位置时弹簧正好处于自由状态。已知、A的高度差为，、A的高度差为，弹簧的质量和空气的阻力均可忽略，。以A所在水平面为参考平面，关于小球的动能、小球的重力势能和弹簧的弹性势能随小球位移变化的关系可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】BD
【解析】
【详解】从A到B，小球的加速度先减小后反向增大，故速度先增大后减小，动能先增大后减小；
据题意，B点为弹簧位置，但并不是速度最大位置。速度最大位置应为加速度（合力）为0的位置，即此位置应为弹簧压缩状态。故A错误；
重力势能
可知随高度一直均匀增大；
弹簧的弹性势能
可知弹簧的弹性势能的函数开口向上；故选择D；
从B到C，小球做匀减速运动，动能随高度均匀减小，转化为随高度均匀增加的重力势能，弹簧的弹性势能一直为0。
故正确答案为BD。
10. 如图，两光滑平行且电阻不计的长直金属导轨水平固定放置，所在空间内存在竖直向下磁感应强度为2T的匀强磁场。两根完全相同的金属棒MN、PQ垂直放置在导轨上，处于静止状态。某时刻开始对PQ棒施加一个水平向右大小恒为4N的力，当PQ棒速度变为3m/s时系统达到稳定。已知两金属棒的质量均为1kg，有效电阻均为，导轨间距为1m，运动过程中导轨与金属棒接触良好，则下列说法正确的是（ ）
A. 系统达到稳定后，两根金属棒均做匀速直线运动
B. 当PQ棒速度变3m/s时，MN棒速度变为2m/s
C. 当PQ棒速度变为3m/s时，回路中的电流大小为2A
D. 系统达到稳定后的4s内，通过金属棒横截面积的电荷量为4C
【答案】BD
【解析】
【详解】A．对两根金属棒构成的系统进行分析，稳定运动后，对系统，根据牛顿第二定律有
解得
即系统达到稳定后，两根金属棒均做匀加速直线运动，故A错误；
BC．系统达到稳定时，PQ棒速度变为3m/s，回路感应电流一定，则有
其中
对MN棒进行分析，根据牛顿第二定律有
解得
，I=1A
故B正确，C错误；
D．结合上述，系统刚刚稳定时，PQ棒速度变为3m/s，MN棒速度变为2m/s，之后以加速度2m/s2向右做匀加速直线运动，在系统达到稳定后的4s内，对MN、PQ棒进行分析，根据速度公式有
根据动量定理有
其中
解得
故D正确。
故选BD。
二、实验题（每空2分，共18分）
11. 在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，使用了如图所示的实验装置。
（1）请判断以下做法正确的是______。
A. 打点计时器不应固定在长木板的右端，而应固定在长木板左端靠近定滑轮的位置
B. 每次改变小车质量后，需要重新平衡摩擦力
C. 实验时，先放开小车，再接通打点计时器电源
D. 在探究加速度与质量的关系时，作出图像可以更直观地判断出二者间的关系
（2）已知打点计时器所用交流电的频率为。下图是实验中打出的一段纸带，在打出的点中，从A点开始每5个打点间隔取1个计数点，分别记为A、、、、，相邻计数点间的距离已在图中标出。打点计时器打下计数点时，小车的瞬时速度______，小车的加速度______。（结果保留两位有效数字）
（3）在探究加速度与力的关系时，某同学根据实验数据做出图像，如图所示，发现该图线不通过坐标原点且图线的段明显偏离直线，分析其可能产生的原因，下列说法中符合的一项是______。
A. 未平衡摩擦力，所挂钩码的总质量太小
B. 平衡摩擦力过度，所用小车的质量太小
C. 未平衡摩擦力，所挂钩码的总质量太大
D. 平衡摩擦力过度，所用小车的质量太大
（4）小红同学在探究小车的加速度与所受合外力的关系时，设计并采用了如图所示的方案。其实验操作步骤如下：
a.挂上砝码盘和砝码，调节木板的倾角，使质量为的小车拖着纸带沿木板匀速下滑；
b.取下砝码盘和砝码，测出其总质量为，并让小车沿木板下滑，测出加速度：
c.改变砝码盘中砝码的个数，重复步骤和，多次测量，作出图像。
①该实验方案______满足条件（选填“需要”或“不需要”）；
②若小红同学实验操作规范，随砝码盘中砝码个数的增加，作出的图像最接近图中的______。
【答案】（1）D （2） ①. 1.0 ②. 5.0
（3）C （4） ①. 不需要 ②. A
【解析】
【小问1详解】
A．打点计时器应固定在长木板的最右端，便于纸带多打点，故A错误；
B．平衡摩擦力后，每次改变小车质量后，不需要重新平衡摩擦力，故B错误；
C．实验时，先接通打点计时器电源，再放开小车，故C错误；
D．在探究加速度与质量的关系时，作出图像为线性关系可以更直观地判断出二者间的关系，故D正确。
故选D。
【小问2详解】
[1]每5个打点间隔取1个计数点，则计数点间隔时间，利用匀变速直线的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，则点的瞬时速度为
[2]利用匀变速直线运动的判别式，结合逐差法可得
【小问3详解】
图线不过原点且力不为零时小车加速度为零，所以是未平衡摩擦力；图线末端发生了弯曲现象，是所挂钩码总质量太大，导致钩码的总质量未远小于小车的总质量；故ABD错误。
故选C。
【小问4详解】
①[1]该实验方案中，砝码盘和砝码对小车的拉力的大小，等于使小车沿斜面加速下滑的力，所以不需要满足；
②[2]由于砝码盘和砝码对小车的拉力的大小，等于使小车沿斜面加速下滑的力，所以加速度总是正比于拉力，图像是一条直线，故选A。
12. 设计如图甲所示的电路图来测量金属丝的电阻率，按图甲连接电路，闭合开关，调节滑动变阻器，设计表格，记录多组电压、电流值，根据实验数据绘制图像，由图线的斜率得出金属丝的阻值R，根据测得的金属丝长度、直径和阻值来计算金属丝的电阻率。回答下列问题：
（1）用游标卡尺测此金属丝的长度，示数如图乙所示，则长度________，实验完成后绘制的图像如图丙所示，则该金属丝的电阻________（用a、b来表示）。
（2）若金属丝的直径为d，则电阻率为________（用a、b、L、d来表示）。
【答案】（1） ①. 31.4 ②.
（2）
【解析】
【小问1详解】
[1]金属丝的长度为
[2]根据欧姆定律可知
结合图像可知
所以该金属丝的电阻为
【小问2详解】
根据电阻定律
其中
联立可得电阻率为
三、解答题（第13题9分；第14题9分，第15题16分，共34分）
13. 今有一质量为M=0.5kg的导热性能良好的气缸，用质量为m=0.2kg的活塞封着一定质量的理想气体，气缸内空气柱长度为L0=10cm。已知大气压强为p0=1.0×105 pa，活塞的横截面积S=1cm2，它与气缸之间无摩擦且不漏气，气体温度保持不变。重力加速度g取10m/s2。
（1）当气缸如图甲悬挂在空中保持静止时，试求此时气缸内气体的压强；
（2）将气缸倒置，如图乙悬挂在空中，由于某种原因，发现气缸缸体漏气，填补漏气孔洞，使气缸不再漏气。当装置再次保持静止时，空气柱长度为L1=12cm。试计算从甲状态到乙状态过程中，漏出的空气所含空气分子数量占气缸内原有空气分子数量的比值η（用百分比表示）。
【答案】（1）
（2）
【解析】
【小问1详解】
对甲图中活塞受力分析，由力的平衡条件可得
解得
【小问2详解】
对乙图中气缸受力分析，由力的平衡条件可得
解得
假设气缸不漏气，根据玻意耳定律可得
解得
漏气后的实际长度为L1=12cm，所以漏出空气所含空气分子数量占原有空气分子数量的比值
14. 光导纤维是一种利用全反射规律使光线沿着弯曲路径传播的光学元件。如图所示为某一光导纤维（可简化为圆柱形长玻璃丝）的示意图，玻璃丝长度，折射率为。已知光在真空中的传播速度为，，则
（1）欲使从玻璃丝左侧横截面圆心O射入的激光在玻璃丝中发生全发射，求入射角i的正弦值取值范围；
（2）若从玻璃丝左侧横截面圆心O射入激光在玻璃丝中恰好发生全发射，求激光在玻璃丝中传播所用的时间（结果保留两位有效数字）。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）设激光束在光导纤维端面的入射角为i，折射角为α，折射光线射向侧面时的入射角为β，要保证能在侧壁发生全反射。
由折射定律
由几何关系
α+β=90°
sinα=csβ
恰好发生全反射临界角的公式
得

联立得
要保证从端面射入的光线能发生全反射，应有
（2）光在玻璃丝中传播速度的大小为
光速在玻璃丝轴线方向的分量为
vz=vsinβ
光线从玻璃丝端面AB传播到其另一端面所需时间为
光线在玻璃丝中传播，在刚好发生全反射时，光线从端面AB传播到其另一端面所需的时间最长，联立得
15. 如图所示，长木板C放在光滑水平地面上，木板左端和正中央分别放有两滑块A、B，已知A、B、C的质量分别为、、，滑块A与C间的动摩擦因数为，B与C间的动摩擦因数为，木板长度，开始整个系统静止，某时刻敲击滑块A，使其立即获得的初速度。已知滑块间的碰撞为弹性正碰，滑块大小忽略不计，取求：
（1）经多长时间滑块A、B发生碰撞；
（2）木板C运动的最大速度；
（3）碰后滑块A、B间的最大距离。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）当A向右运动时，受到向左的摩擦力
加速度为
而B与C之间的滑动摩擦力
故C和B不会相对滑动，BC的加速度为
A向右做匀减速直线运动，BC向右做匀加速直线运动，设A的位移为，BC的位移为，则有
解得
或（舍）
故时间为；
（2）当A、B两物块碰撞时，设A的速度为，BC的速度为，则有
碰撞瞬间
解得
，
而此时C的速度，故C相对于A向右运动，相对于B向左运动，故此时C受到A向左的滑动摩擦力和B向右的滑动摩擦力，所受合力向右，C向右做匀加速运动，由牛顿第二定律
则
B做匀减速运动，加速度为
当BC共速时有
解得
而此时
则
故B未出C板右侧，之后C做减速运动，此时C的速度为
（3）A做匀加速运动，当时
之后BC共速，一起做匀减速运动，A和BC速度相等时
解得
B的位移为
A的位移为
故A、B最远距离为