重庆市南开中学2024-2025学年高三上学期11月第三次质量检测物理试卷（Word版附解析）

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1.本试卷满分100分，考试时间75分钟。
2.考生作答时，请将答案答在答题卡上。必须在题号所指示的答题区域作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上答题无效。
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28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. 关于静电场的知识，下列说法正确的是（ ）
A. 初速度为零、只受电场力作用的带电粒子在电场中的运动轨迹一定与电场线重合
B. 匀强电场中任意等距离的两点间电势差不一定相等
C. 电荷量很小的电荷就是元电荷
D. 电荷在电场中某点所受力的方向即为该点电场强度方向
【答案】B
【解析】
【详解】A．带电粒子在电场中运动的轨迹与带电粒子的初速度方向以及电场的特点决定的，所以初速度为零、只受电场力作用的带电粒子在电场中的运动轨迹不一定与电场线重合，故A错误；
B．如下图
但是
故B正确；
C．元电荷是最小的电荷量，故C错误；
D．正电荷在电场中某点所受力的方向即为该点电场强度方向，故D错误。
故选B。
2. 高台跳水是我国运动员的强项。在运动会上，一位质量为m的跳水运动员从高台跳入水中，在进入水中后，假设他受到恒定的水的作用力F，减速到0下降的高度为h，重力加速度为g。从进入水到减速为0的过程中（ ）
A. 重力的冲量与作用力F的冲量大小相等方向相反
B. 重力对运动员做的功大于运动员克服作用力F的功
C. 运动员的机械能减少了
D. 运动员的机械能减少了
【答案】D
【解析】
【详解】A．从进入水到减速为0的过程中，根据动量定理
可得
所以作用力F的冲量大小更大，故A错误；
B．从进入水到减速为0的过程中，根据动能定理
可得
所以克服作用力F的功更大，故B错误；
CD．机械能减少量等于克服作用力F所做的功，即
故D正确，C错误。
故选D。
3. 我国科研团队成功研发了一种新型高效晶体二极管，广泛应用于新能源电路中。该二极管具有更低的能耗和更高的稳定性。实验人员测量了该二极管的伏安特性曲线，如图所示，则（ ）
A. 加1V正向电压时，二极管的电阻为100Ω
B. 加1V正向电压时，二极管的电阻为50Ω
C. 加正向电压时，二极管阻值随着电压的增大而增大
D. 该元件遵循欧姆定律
【答案】A
【解析】
【详解】AB．加1V电压时
A正确，B错误；
C．加正向电压时由图像可知，极管阻值随着电压的增大而减小，C错误；
D．该元件电流与电压的图像不是一条直线，故该元件不遵循欧姆定律，D错误。
故选A。
4. 如图甲所示，等量点电荷间的距离为，以两电荷连线的中点为原点，沿中垂线建立x轴。x轴上各点的电场强度E随x变化的图像如图乙所示，规定x轴正方向为E正方向，取无穷远处电势为零。则（ ）
A. 两点电荷是异种电荷
B. 处电势等于处的电势
C. 处电势0
D. 将电子从处由静止释放，仅在静电力作用下从处运动到处的过程中，电子做加速度减小的加速运动
【答案】B
【解析】
【详解】AC．结合乙图像可知中垂线上从处向上下两侧的场强大小均是先变大后变小，则两点电荷是等量同种电荷，中垂线的场强方向由处向上下两侧指向无穷远，则连线中点电势不为0，故AC错误；
B．乙图像与坐标轴围成的面积代表电势差，且中垂线的场强方向由处向上下两侧指向无穷远，根据对称性可知与处的电势相等，故B正确；
D．将电子从处由静止释放，仅在静电力作用下从处运动到处的过程中，由于场强先变大后变小，根据牛顿第二定律可知，加速度先变大后变小，则电子做加速度先增大后减小的加速运动，故D错误。
故选B。
5. 随着我国航天事业迅猛发展，北斗卫星导航系统已覆盖全球。如图所示，在我国发射的众多卫星中，有一颗北斗卫星A，以及一颗地球同步卫星B，卫星A和卫星B绕地球做匀速圆周运动。地球表面上有一个位于北纬53°的物体C，某一时刻，O、C、A在一条直线上，且OA垂直AB。则（ ）
A. 线速度的大小关系为vC > vA > vBB. 角速度大小关系为ωC = ωA > ωB
C. 卫星A、B的加速度之比为25∶9D. 卫星A、B的加速度之比为25∶16
【答案】C
【解析】
【详解】AB．卫星A、B，万有引力提供向心力，C物体和卫星B角速度相等，则有
，，
比较可得
故AB错误；
CD．由几何知识可知
根据牛顿第二定律
解得
故卫星A、B的加速度之比
故C正确，D错误。
故选C。
6. 在物理实验室中，研究人员设计了一个旋转容器实验装置，用于研究物体的受力情况。如图，将长方体容器一面固定在转轴上，绕转轴做匀速圆周运动。容器内有质量均为m的A、B两物块用轻杆相连，杆与竖直方向的夹角为θ。物块A靠在可视为光滑的左壁，物块B在水平底面的中点，两物体均可视为质点且与底面的动摩擦因数为μ，容器底边长为，杆与容器始终保持相对静止。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A. 若B物块受到摩擦力为零，则角速度大小为
B. 若B物块受到摩擦力为零，则角速度大小为
C. 转轴匀速转动的角速度最大值为
D. 转轴匀速转动的角速度最大值为
【答案】C
【解析】
【详解】AB．若B物块所受摩擦力为零，设A、B间杆作用力为T，对A受力分析
对B受力分析
解得
AB错误；
CD．A、B受力可得
故有
C正确，D错误
故选C。
7. 如图所示，一个光滑的固定斜面，倾角θ = 30°。劲度系数为k的轻弹簧一端固定在斜面底端，另一端与质量为2m的物体A拴接，另有质量为4m的物体B靠在A上，并施加沿斜面向下的力F = 3mg作用在物体B上，系统处于静止。现减小F，使A、B以的加速度一起匀加速向上运动，弹簧始终在弹性限度内，重力加速度为g。则从开始匀加速后到F = 0的过程中（ ）
A. F随位移非均匀变化
B. 物体A、B动能增加量为
C. 时，物体A、B之间的弹力大小为
D. 弹簧弹性势能减小
【答案】D
【解析】
【详解】A．最初A、B静止，弹簧弹力大小为
当A、B开始匀加速运动，运动位移为x时有
可得
故F随位移均匀变化，故A错误；
B．当F = 0时，结合上述有
根据动能定理有
结合上述解得
故B错误；
C．当，对B进行分析有
结合上述解得
故C错误；
D．弹性势能变化量的值等于弹簧弹力做功
故D正确。
故选D。
二、多项选择题：本题共3小题，每小题5分，共15分。在每小题给出的四个选项中，至少有两项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有错选的得0分。
8. 综合实验活动中，同学们设计了一款可用电流表示数显示加速度大小的测量装置，模型电路如图所示，金属小球套在近似光滑的水平横杆上可左右移动，一侧与弹簧连接，下端固定金属滑片P，滑片P与滑动变阻器R接触良好；电源电动势为E，内阻为，为定值电阻。现将此测量装置放在匀速向前行驶的列车上，此时金属片P处于滑动变阻器中点位置，闭合开关S，则（ ）
A. 当列车向前加速时，电流表的示数变小
B. 当列车向前加速时，电源的总功率变大
C. 当列车向前减速时，电流表的示数变小
D. 当列车向前减速时，电源的总功率变大
【答案】AD
【解析】
【详解】AB．列车加速时，弹簧处于压缩状态，滑动变阻器阻值变大，则电路中总电流减小，路端电压增大，另一支路电流增大，电流表示数减小，根据
P=IE
可知电源的总功率变小，故A正确，B错误；
CD．列车减速时，弹簧处于伸长状态，滑动变阻器阻值变小，则电路中总电流增大，路端电压减小，另一支路电流减小，电流表示数变大，根据
P=IE
可知电源的总功率变大，故D正确，C错误。
故选AD。
9. 空间中存在水平向右、范围足够大的电场，如图为电场强度E随时间t变化的图像。时刻，将一质量为m、带电量为的小球从距地足够高的某位置静止释放。已知T时刻，小球的速度与水平方向的夹角为45°，重力加速度为g，则（ ）
A. T时刻，电场强度的大小为
B. 2T时刻，小球的速度与水平方向的夹角为45°
C. 3T时刻，小球的速度为
D. 过程中，小球加速度的最大值为
【答案】AC
【解析】
【详解】A．根据题意，T时刻有
令T时刻的电场强度为E，时间间隔内，根据动量定理有
，
解得
故A正确；
B．2T时刻，结合上述与图像可知，此时刻的电场强度
时间间隔内，根据动量定理有
，
解得
可知，2T时刻，小球的速度与水平方向的夹角小于45°，故B错误；
C．0~3T时间间隔内，根据动量定理有
，
解得小球的速度为
故C正确；
D．过程中，T时刻，电场力最大，合力最大，加速度也最大，则有
结合上述解得
故D错误。
故选AC。
10. 如图为某弹射玩具小车的模型简化图，小车通过向不同方向弹射出小球实现运动的加速或减速。若现在小车以速度v0向前运动，为使车改变运动方向，每次均相对于车以2v0的速度大小向前弹射小球。已知小车总质量为10m（含小球），每个小球质量为m，则（ ）
A. 至少同时弹射5个小球，可通过一次减速使车向后运动
B. 至少同时弹射6个小球，可通过一次减速使车向后运动
C. 每次弹射1个小球，至少通过5次减速使车向后运动
D. 每次弹射1个小球，至少通过6次减速使车向后运动
【答案】BC
【解析】
【详解】AB．由动量守恒定律可得，同时弹射n个小球，有
由此可知，当
时，车向后运动，故A错误，B正确；
CD．若每次弹射一个小球，第一次，有
解得
第二次，有
解得
根据递推规律，第n次，有
所以，当
可使车向后运动，故C正确，D错误。
故选BC。
三、非选择题：本题共5小题，共57分。
11. 小南同学利用如图甲所示电路研究平行板电容器的充放电过程。实验采用学生直流稳压电源，图中S、、为开关，C为平行板电容器，R为滑动变阻器。
（1）闭合开关S、给电容器充电，若充电完成后，小南想进一步增大电容器所带的电荷量，可进行的操作是________（填正确选项符号）；
A. 增大平行板电容器两极板间距B. 减小平行板电容器两极板间距
C. 在两极板间插入玻璃板D. 减小两极板间的正对面积
（2）已知学生电源的电压，小南给电容器充满电后，先断开开关S，再闭合开关给电容器放电，在放电过程中，电流传感器测得电流I随时间t的变化图像如图乙所示，可以计算得到此时电容器的电容为________（计算结果保留三位有效数字）；
（3）在放电过程中，电流传感器测得电流随时间的变化情况，如图丙实线所示。若保持电容器参数不变，将滑动变阻器滑片向右移动少许，再次将电容器充满电，则对电容器放电时的图像可能是图丙中虚线________（选填虚线标号①、②、③或④）。
【答案】（1）BC （2）19.7
（3）③
【解析】
【小问1详解】
充电电压不变，要进一步增大电荷量，根据
解得
则需要增大电容。结合电容器电容
减小平行板电容器两极板间距和在两极板间插入玻璃板均可以使电容增大。
故选BC。
【小问2详解】
图像的面积表示放电的电荷量，数出一共154小格，则
则电容
【小问3详解】
滑片向右一定少许，电阻减小，则开始放电时电流更大，但放电电荷量不变，所以图像与t轴所围成的面积应保持不变，所以应选曲线③。
12. 某实验小组利用气垫导轨来验证机械能守恒定律，其实验装置如图所示。某同学按照实验要求安装好实验装置，并调节气垫导轨水平，把光电门固定在气垫导轨右侧某位置，砝码盘通过细线跨过定滑轮与滑块连接，调节定滑轮使细线与气垫导轨平行，在滑块上方固定遮光条，测得遮光条的宽度为，每次让滑块从同一位置由静止释放，测得滑块位于该位置时，遮光条与光电门间的距离为。
（1）下列不必要的实验要求是________（填正确选项符号）；
A. 连接气源给气垫导轨通气
B. 使遮光条与光电门的距离尽量远些
C. 使滑块质量远大于砝码盘和砝码的总质量
（2）若某次实验时测得：滑块质量，砝码盘和砝码的总质量，遮光条经过光电门的遮光时间为，重力加速度，则重力势能的减少量________J，动能的增加量________J（计算结果均保留三位有效数字）。根据以上计算结果，重力势能的减少量小于动能的增加量，则产生实验误差的原因可能有________；
A.遮光条宽度d测量偏大 B.距离l测量值大于真实值
C.空气阻力的影响 D.细线与气垫导轨不平行
（3）若滑块质量M未知，某同学多次改变砝码盘与砝码总质量m，得到对应的遮光时间，则作出________（选填“”、“”“”或“”）图像为一条直线，若该图线斜率为k，纵截距为b，则滑块的质量可表示为________（用字母k和b表示）。
【答案】（1）C （2） ①. 0.106 ②. 0.113 ③. A
（3） ①. ②.
【解析】
【详解】（1）A．本实验要尽量减少滑块与导轨的摩擦，所以需要连接气源给气垫导轨通气，故A不符合题意；
B．为了减少实验误差，滑块过光电门的时候速度需大些，所以需要使遮光条与光电门的距离尽量远些，故B不符合题意；
C．验证系统机械能守恒，只需验证砝码盘和砝码减小重力势能，等于滑块、砝码和砝码盘增加的总动能，不需满足滑块质量远大于砝码盘和砝码的总质量，故C符合题意。
故选C。
（2）[1][2]重力势能减少量
滑块、砝码和砝码盘组成的系统动能的增加量
[3]根据该计算结果，动能的增加量大于重力势能的减少量，产生该误差的原因可能是增光条宽度测量偏大导致动能的增加量测量值偏大；距离l测量值大于真实值会导致重力势能减少量的测量值偏大，空气阻力的影响及细线与气垫导轨不平行也会导致动能的增加量小于重力势能的减少量，故A正确，BCD错。
故选A。
（3）[1][2]根据机械能守恒
整理得
则作出的图像为一条直线，斜率
纵截距
滑块的质量
13. 帆伞运动又称拖曳伞，是近年来海南比较盛行的旅游活动。如题图所示，在游客身上系上降落伞，由疾驰的快艇牵引游客前行，可以将游客带到数十米高的天空，领略海洋的全景并享受速度与激情。若伞下游客的重力（忽略伞和绳的重力），快艇拉着游客以的速度匀速直线运动时，伞相对于海面的高度不变，此时伞受到空气的作用力大小，与竖直方向成夹角斜向左上方，已知快艇受到与运动方向相反的阻力，大小恒为，忽略空气对人的作用力。求：
（1）绳上的拉力T的大小；
（2）快艇牵引力的功率P。
【答案】（1）1200N
（2）39200W
【解析】
【小问1详解】
设绳子对伞和人的作用力为T，则根据平衡条件
解得
故绳子的拉力
【小问2详解】
快艇匀速运动，则牵引力
则牵引力功率
14. 如图所示，质量、半径的光滑圆弧轨道静止于光滑水平面，O为圆心，C为轨道最低点；在其左侧地面上静置一质量、长为的水平木板，木板上表面与圆弧轨道C点等高。某时刻，质量的滑块以速度从木板左端滑上，当木板与轨道碰撞时，滑块与木板恰好共速。已知木板碰后与轨道粘合在一起，木板与滑块之间的动摩擦因数，重力加速度，滑块可视为质点，求：
（1）开始运动至滑块与木板共速的过程中产生的热量Q；
（2）滑块能够上升的最大高度h。
【答案】（1）32J （2）0.2m
【解析】
【小问1详解】
开始运动至滑块与木板共速的过程，根据动量守恒定律
解得
根据能量守恒定律可得
解得
【小问2详解】
开始运动至滑块与木板共速过程中，相对位移
木板和圆轨道发生完全非弹性碰撞，由动量守恒定律
解得
开始运动至滑块上升至最高点，由动量守恒定律
解得
木板和圆轨道发生碰撞至滑块上升至最高点，根据能量守恒定律
联立可得
15. 某离子实验装置的基本原理如图所示。Ⅰ区宽度为d，左边界与x轴垂直交于坐标原点O，其内充满沿y轴正方向的匀强电场，电场强度大小为E；Ⅱ区宽度为，左边界与x轴垂直交于点，右边界与x轴垂直交于点，其内充满沿y轴负方向的匀强电场。从离子源不断飘出电荷量为q、质量为m的正离子，加速后沿x轴正方向过O点，依次经Ⅰ区、Ⅱ区，最后恰好到达点。已知离子刚进入Ⅱ区时速度方向与x轴正方向的夹角为θ。忽略离子间的相互作用，不计离子的重力。
（1）求离子从O点进入Ⅰ区时速度的大小v；
（2）Ⅱ区内电场强度的大小E；
（3）若将Ⅱ区分为宽度相等的2024部分，分别填充电场强度大小均为，相邻区域方向相反且平行y轴的匀强电场，为使离子仍可到达点，求满足条件的的大小，并求出离子在Ⅱ区运动过程中，运动轨迹切线第1000次与x轴平行时的位置坐标。
【答案】（1）
（2）
（3）；
【解析】
【小问1详解】
粒子进入Ⅰ区加速度为
刚进入Ⅱ区时y方向速度设为，根据运动学公式，有
，
根据题意可知
联立可得
【小问2详解】
在Ⅰ区运动过程中y方向位移为，根据运动学公式，有
，
在Ⅱ区运动过程中y方向位移为，到点y方向速度设为，有
可得
又
联立可得
【小问3详解】
现将Ⅱ区分为宽度相等的2024部分，每一个部分设为一个运动小单元，每一部分的时间为
每一个区域加速度大小均为
y方向速度时间图如图所示（以前几个小单元为例）
由于最终仍会到达点，所以
则
可得
当y方向速度为0时，运动轨迹切线与x轴平行，第1000次则出现在第1000个运动小单元里，在每一个小单元里，y轴正方向运动时间与负方向运动时间比为2∶3，则有x方向坐标为
y方向坐标为
且
，
所以位置坐标为。