山西省部分学校2024-2025学年高三上学期12月联考物理试卷(含答案)

这是一份山西省部分学校2024-2025学年高三上学期12月联考物理试卷(含答案)，共20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。

一、单选题
1．钍制成燃料棒可以放入增殖反应堆中进行增殖。具体过程是：钍232吸收一个中子后会变成钍233，钍233不稳定，会经历β衰变成为镤233，镤233将再次经历β衰变成为铀233，铀233成为新的增殖铀燃料。下列说法正确的是( )
A.钍232可能不具有放射性
B.钍233可以一次放出两个β粒子变成铀233
C.钍233比铀233少两个中子
D.钍233比铀233比结合能小
2．如图所示，质量为1kg的小球用a、b两根细线连接，分别悬于两点，a、b两细线相互垂直，小球静止，重力加速度g取。剪断细线b的瞬间，小球的加速度大小为，则未剪断细线b时，细线a上的拉力大小为( )
A.B.C.5N
3．如图所示，将一个小球先后两次从P点斜向右上抛出落到水平面上，两次抛出的速度大小相等，第一次的运动轨迹为a，第二次的运动轨迹为b，两轨迹相交于Q点，不计空气阻力，则比较两次抛出后小球在空中的运动，下列说法正确的是( )
A.小球在空中运动时间相同
B.小球两次在Q点速度相同
C.小球从P点运动到Q点，第一次的平均速度大
D.小球落地时重力的瞬时功率，第一次的较大
4．如图所示，一列简谐横波沿x轴正向传播，在时刻的波形如图所示，M、N是波上的两个质点，其横坐标分别为和，从图示时刻开始，质点M第一次回到平衡位置需要0.5s，质点N在5s内运动的路程为1m，则下列说法正确的是( )
A.在时刻，质点N正沿y轴正方向运动
B.波传播的速度大小为6m/s
C.当质点M沿y轴负方向减速运动时，质点N一定沿y轴正方向加速运动
D.质点M的振动方程为
5．某同学要测截面为直角三角形ABC玻璃砖的折射率，如图所示，玻璃砖竖直立在水平地面上，玻璃砖的顶角为θ，用一束垂直于AB面的单色光照射在玻璃砖上，光束在AC面发生折射，折射光照亮地面上一个点，用量角器测出折射光线与地面的夹角为α，由此可求得玻璃砖对光的折射率为( )
A.B.C.D.
6．天文爱好者在赤道上观察一颗绕地球做圆周运动的低轨道卫星，其轨道半径是地球同步卫星轨道半径的，已知天文爱好者随地球自转的向心加速度为a，地球半径为R，则这颗低轨道卫星运行的周期为( )
A.B.C.D.
7．金属圆环放在光滑绝缘水平面上，直线MN是垂直于水平面向上的匀强磁场的边界，给圆环一个水平力使圆环沿图示方向匀速进入磁场，速度大小为v，速度方向与MN的夹角为，当圆环有一半进磁场时，下列说法正确的是( )
A.圆环中有沿逆时针方向的感应电流
B.圆环受到的安培力方向与速度v方向相反
C.撤去水平力后，圆环将做曲线运动
D.撤去水平力后，圆环进磁场后的最小速度为0
二、多选题
8．如图所示，定值电阻阻值为，R为电阻箱，理想变压器原线圈的匝数可调，当R接入电路的电阻为时，消耗的功率为P，若仅将原线圈的匝数减半，则消耗的功率为P；若仅调节R，使R接入电路的电阻为，则消耗的功率也为，则下列关系式正确的是( )
A.B.C.D.
9．某静电场中的x轴正半轴上的电势随x轴上位置变化如图所示，一个质量为m、带电量的绝对值为q的带电粒子仅在电场力作用下从坐标原点O沿x轴运动，运动到处速度刚好为零，则下列说法正确的是( )
A.粒子可能带正电
B.粒子在坐标原点O的动能大小为
C.粒子在x轴正半轴运动的最大速度为
D.粒子在向运动过程中，速度不断减小，加速度不断增大
10．如图所示，间距为的平行导轨水平固定，导轨间存在着垂直于纸面且磁感应强度的匀强磁场。虚线框I、II中有定值电阻和最大阻值为20Ω的滑动变阻器R。一根与导轨等宽的金属杆以恒定速率向右运动，图甲和图乙分别为变阻器全部接入和一半接入时沿abcd方向电势变化的图像。导轨和金属杆电阻不计，则下列说法正确的是( )
A.滑动变阻器在II中B.定值电阻的阻值为4Ω
C.图像中的大小为1.5VD.金属杆运动的速率为5m/s
三、实验题
11．某实验小组成员用如图甲所示装置验证机械能守恒定律，铁架台上固定与数字计时器相连的光电门1、2，物块A（左侧固定挡光片）与物块B用轻绳连接后，跨放在定滑轮上A（含挡光片）的质量为、B的质量为，且，重力加速度为g。
(1)先用游标卡尺测挡光片的宽度，示数如图乙所示，则挡光片宽度_____；
(2)小组成员王同学用该装置做实验时，保持两光电门的位置不变，测出两光电门的高度差h，将A在光电门1下面某位置由静止释放，记录光电计时器上显示的挡光片通过光电门1、2时的挡光时间，改变A由静止释放的位置进行多次实验，测得多组挡光时间，根据测得的数据作图像，如果得到的图像是一条倾斜直线，在误差允许的范围内，若图像的斜率等于_____，图像与纵轴的截距等于_____，则机械能守恒定律得到验证。
(3)小组成员李同学用该装置做实验时，每次保持A在光电门1下由静止释放的位置不变，保持光电门1的位置不变，多次改变光电门2的位置，每次实验测出挡光片通过光电门1、2时的挡光时间，并测出每次实验中两光电门间的高度差h，根据测得的数据作图像，如果图像是一条倾斜直线，在误差允许的范围内，若图像的斜率等于_____，图像与纵轴的截距等于_____，则机械能守恒定律得到验证。
12．某实验小组要测量一段粗细均匀的金属丝的电阻率，用螺旋测微器测出金属丝的直径为d。
(1)用欧姆表粗测金属丝的电阻，将选择开关拨到“”挡，将两表笔短接进行_____，之后将金属丝接在两表笔之间，指针所指的位置如图甲所示，则金属丝电阻_____Ω；
(2)为了能尽可能精确测量金属丝的电阻，小组成员设计了伏安法测电阻的电路，要求尽量多测量几组数据，图乙中的实物图已连接了部分导线，请根据要求将电路连接完整_____。
(3)实验测量时，先测出金属丝接入电路的长度L，再将图乙中连接完整的电路中的滑动变阻器滑片移到最_____（填“左”或“右”）端，闭合开关后，多次调节滑动变阻器，测得多组电压表和电流表的示数U、I，作出图像，得到图像的斜率为k，则求得金属丝的电阻率_____；由于测电阻时存在因电表内阻引起的系统误差，不考虑偶然误差，因此测得的电阻率比实际值_____（填“大”或“小”）；
(4)若图乙中电压表的内阻已知为，不考虑偶然误差，则金属丝的电阻真实值_____（用k、表示）。
四、计算题
13．如图所示，导热性能良好的汽缸开口向上静止在水平地面上，活塞将一定质量的理想气体封闭在缸内，活塞横截面积为S，活塞与汽缸内壁间无摩擦且不漏气，活塞静止时离缸底的距离为h，汽缸侧壁有一气嘴，现用气筒通过气嘴向缸内打气，共打了50次，活塞上升的高度为，每次打进的气体压强为、体积为，设打气过程中气体温度始终等于环境温度大气压强为，重力加速度为g，求：
(1)活塞的质量；
(2)若不打气，通过缓慢升高环境温度使活塞上升的高度，则升高后的环境温度为多少。
14．如图所示，质量为4m的足够长木板a静止在光滑水平面上，质量为m的物块b放在长木板上表面的左端，右侧共有n个质量均为m的物块一字排开静止在水平面上，现使a、b一起以初速度向右运动，以后每次碰撞板与物块、物块与物块均会粘在一起，每次碰撞前瞬间，b与a均恰好达到共速，重力加速度为g，开始时物块1与2间的距离为s，不计碰撞时间和物块的大小、求：
(1)a与物块1碰撞过程中，物块1对a的冲量大小；
(2)b与a间的动摩擦因数；
(3)从a与物块1碰撞后瞬间到与物块n碰撞前瞬间，b运动的距离。
15．如图所示，在xOy坐标平面的第一、四象限内有正交的匀强电场和匀强磁场Ⅰ，电场沿y轴负方向，磁场垂直于坐标平面向里，在第二、三象限内，以为圆心、半径为R的圆形区域内有垂直于坐标平面向外的匀强磁场Ⅱ，磁场Ⅰ、Ⅱ的磁感应强度大小均为B，在磁场Ⅱ的边界上点，以垂直磁场的方向向磁场内射入一个质量为m、电荷量为q的带正电的粒子，粒子经磁场Ⅱ偏转后从坐标原点O以垂直于y轴的方向进入正交的电磁场，已知电场强度大小，不计粒子重力，求：
(1)粒子在P点的初速度大小和方向；
(2)粒子在正交电磁场中运动过程中距x轴的最大距离；
(3)粒子从O点进入正交电磁场后的运动轨迹与x轴相切点的横坐标。
参考答案
1．答案：D
解析：A.原子序数大于82的元素均具有放射性，故A错误；
B.一次β衰变只能放出一个β粒子，钍233先β衰变成镤233，镤233再β衰变成铀233，故B错误；
C.发生一次β衰变原子核会减少一个中子，因此钍233比铀233多两个中子，故C错误；
D.钍233衰变成镤233，镤233衰变成铀233均要放出能量，因此钍233比铀233的比结合能小，故D正确。
故选D。
2．答案：A
解析：由于a、b两细线相互垂直，剪断细线b的一瞬间，小球的加速度大小为，说明未剪断细线b时，细线b上的拉力大小为
未剪断细线b时，根据平衡条件有
解得
故选A。
3．答案：D
解析：A.由竖直方向分运动可知，小球第一次在空中最大高度高，运动时间长，故A错误；
B.小球两次在Q点的速度方向沿曲线的切线方向，方向不同，故B错误；
C.两次从P到Q的位移相同，第一次的时间长，平均速度小，故C错误；
D.两次落地时的速度大小相等，但第一次落地时的竖直分速度大，重力的瞬时功率大，故D正确。
故选D。
4．答案：C
解析：A.由于波沿x轴正向传播，则在时刻，质点N正沿y轴负方向运动，故A错误；
B.由题可知，波动周期为2s，则波传播速度
故B错误；
C.当质点M在平衡位置开始向y轴负方向运动时，质点N正在波谷向y轴正方向加速运动，故C正确；
D.由题意可知
振幅
则质点M的振动方程
故D错误。
故选C。
5．答案：B
解析：根据几何关系，光束在AC面的入射角等于θ，折射角等于，因此折射率为
故选B。
6．答案：A
解析：设地球自转周期为T，根据题意有
则
设低轨道卫星运行周期为，根据开普勒第三定律有
解得
故选A。
7．答案：C
解析：A.由题意可知穿过圆环的磁通量向外增加，根据楞次定律可知，圆环中有沿顺时针方向的感应电流，故A错误；
B.根据左手定则可知，圆环受到的安培力垂直于MN向下，故B错误；
C.撤去水平力后，由于安培力与速度不在一条直线上，圆环将做曲线运动，故C正确；
D.撤去拉力后，由于圆环受到的安培力垂直于MN向下，则圆环垂直MN方向做减速运动，沿MN方向做匀速运动，若圆环完全进入磁场前垂直MN方向的速度已经减为0，则圆环的最小速度为
若圆环完全进入磁场时垂直MN方向的速度还没有减为0，则圆环的最小速度大于，故D错误。
故选C。
8．答案：BD
解析：AB.原线圈匝数减半，根据变压比，可知副线圈两端电压加倍，副线圈电路中电流加倍，则消耗的功率是原来的4倍，即
故A错误，B正确；
CD.设原线圈未改变时，副线圈输出电压为，则有
原线圈改变后有
解得
故C错误，D正确。
故选BD。
9．答案：BD
解析：A.沿电场线电势降低，根据图像可知在至段，x轴上电场强度沿x轴正方向，由于粒子运动到处速度为零，可知，粒子做减速运动，所受电场力方向沿x轴负方向，电场力方向与电场强度方向相反，则粒子带负电，故A错误；
B.粒子带负电，则电荷量为-q，设粒子在O点动能为，根据动能定理有
解得
故B正确；
C，结合上述可知，粒子在过程做加速运动，在过程做减速运动，可知，粒子在处速度最大，在过程，根据动能定理有
解得
故C错误；
D.结合上述可知，粒子在向运动过程中，电场力做负功，粒子速度不断减小，由于图像的斜率的绝对值表示电场强度大小，根据图像可知，电场强度越来越大，粒子所受电场力逐渐增大，即加速度逐渐增大，因此粒子在向运动过程中，速度不断减小，加速度不断增大，故D正确。
故选BD。
10．答案：AC
解析：A.因为沿abcd方向电势降低，可见金属杆切割磁感线产生的电动势上端电势高，根据右手定则判断，匀强磁场的方向垂直纸面向里，滑动变阻器接入阻值减小时，变大，根据串联电路分压特点，说明I中的阻值分到的电压增多，I中为定值电阻，滑动变阻器在II中，故A正确；
BC.金属杆的电阻不计，有
滑动变阻器在两种情况下，有
联立解得
，
故B错误，C正确；
D.金属杆切割磁感线，产生感应电动势，有
解得
故D错误。
故选AC。
11．答案：(1)2.60
(2)1；
(3)；
解析：（1）遮光条的宽度为
（2）如果A、B系统机械能守恒，则有
变形得
因此当图像的斜率等于1，与纵轴的截距等于，则机械能守恒定律得到验证。
（3）李同学实验时，同理根据A、B系统机械能守恒可得
可知当图像的斜率等于，与纵轴的截距等于，则机械能守恒定律得到验证。
12．答案：(1)欧姆调零；7.0
(2)
(3)左；；小
(4)
解析：（1）将两表笔短接进行欧姆调零，根据欧姆表示数金属丝的电阻
（2）由于要多测量几组数据，滑动变阻器采用分压接法，由于金属丝电阻较小，因此电流表采用外接法，电路连接如图所示
（3）闭合开关前，应将滑动变阻器滑片移到最左端；
图像的斜率即为被测电阻的倒数，因此有
解得
由于电压表的分流，使电阻的测量偏小，使测得的电阻率比真实值偏小。
（4）根据题意，金属丝电阻的测量值是其真实值与电压表内阻的并联总电阻，有
解得
13．答案：(1)
(2)
解析：（1）设活塞的质量为m，则缸内气体的压强为
充气过程，对所有充进气体研究有
解得
（2）若不打气，通过缓慢升高环境温度使活塞上升的高度，气体发生等压变化，设升高后的温度为T，则有
解得
14．答案：(1)
(2)
(3)
解析：（1）设a与1碰撞后瞬间，a的速度大小为，根据动量守恒有
解得
根据动量定理，物块1对a的冲量大小
（2）设a、b物块1共速时的速度大小为，根据动量守恒有
解得
设a、b间的动摩擦因数为μ，a、b相对滑动时板a的加速度大小为a，由牛顿第二定律，有
解得
根据速度-位移公式，有
解得
（3）根据题意，从a与物块1碰撞后瞬间到与物块n碰撞前瞬间，b一直做匀减速运动，由牛顿第二定律，有
解得
设板与物块n碰撞前瞬间的速度为，根据动量守恒有
解得
在这段时间内，对b有
解得
15．答案：(1)大小为，方向与y轴正向夹角为
(2)R
(3)
解析：（1）由题意，粒子在x轴与磁场圆边界交点Q点出磁场Ⅱ，如图所示
设粒子在磁场Ⅱ中做圆周运动的半径为r，圆心为，由几何关系可知，与PQ垂直，并将PQ平分，由于与平行，可知
根据牛顿第二定律有
解得
由几何关系可知
因此粒子从P点射出的速度方向偏向左上，且与y轴正向夹角为。
（2）粒子刚进入正交电磁场时，由于
因此粒子会向上偏转。将粒子刚进叠加场时的速度分解为沿x轴正向的两个分速度，有
且满足
解得
此后，粒子在叠加场中的运动可以分解成以速度沿x轴正向的匀速直线运动和以速率的逆时针的匀速圆周运动。设做匀速圆周运动分运动的半径为r，根据牛顿第二定律有
解得
因此，粒子在正交电磁场中运动过程中，离x轴的最大距离
（3）粒子在正交电磁场中运动时，做圆周运动的分运动每运动一周粒子运动轨迹与x轴相切一次，分运动的周期
则运动轨迹与x轴相切点的横坐标为