2024~2025学年河北省衡水市桃城区多校高三(上)10月学科素养监测(三调)物理试卷(解析版)

这是一份2024~2025学年河北省衡水市桃城区多校高三(上)10月学科素养监测(三调)物理试卷(解析版)，共16页。试卷主要包含了6A的电流表，则有等内容，欢迎下载使用。
注意事项：
1.答题前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8～10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1. 如图所示，带正电的小球A用绝缘轻绳悬挂在天花板上，起初轻绳竖直。现在空间施加一沿纸面斜向右上方的匀强电场E，保持匀强电场的方向不变，电场强度由0缓慢增大，在连接小球A的绝缘轻绳缓慢由竖直变为水平的过程中，轻绳对小球的拉力（ ）
A. 一直减小B. 一直增大C. 先增大后减小D. 先减小后增大
【答案】D
【解析】如图所示，小球A受到轻绳的拉力、电场力和重力作用
小球受到的重力大小和方向均不变，电场力方向不变，大小不断变大，轻绳对小球的拉力大小和方向都在变化，将这三个力进行适当平移构成一个首尾相接的矢量三角形，在电场力不断增大的过程中，拉力大小的变化如图所示
当拉力和电场力垂直时，拉力有最小值，拉力缓慢由竖直变为水平的过程中，其大小先减小后增大，故D正确。
故选D。
2. 一灵敏电流计，其电阻Rg=50Ω，满偏电流Ig=100mA，要把它改装成量程为0.6A的电流表，应该并联（ ）
A. 10Ω的电阻B. 20Ω的电阻C. 100Ω的电阻D. 200Ω的电阻
【答案】A
【解析】把它改装成量程为0.6A的电流表，则有
可得并联电阻的阻值为
故选A。
3. LED灯正在逐步取代道路照明的高压钠灯。已知每盏高压钠灯的功率为400 W，同亮度LED灯的功率为100 W，若某城市要更换1 × 104盏高压钠灯，每盏灯每天的发光时间为10 h，则一个月可节约的电能约为（ ）
A. 1 × 105 kW·hB. 1 × 106 kW·hC. 1 × 107 kW·hD. 1 × 108 kW·h
【答案】B
【解析】每盏高压钠灯换成LED等，节约的功率为
故一个月节约的电能为
大约等于1 × 106 kW·h。
故选B。
4. 如图甲所示，宇宙中某恒星系统由两颗互相绕行的中央恒星组成，它们被气体和尘埃盘包围，呈现出“雾绕双星”的奇幻效果。该恒星系统可简化为如图乙所示的模型，质量不同的恒星A、B绕两者连线上某点做匀速圆周运动，测得其运动周期为T，恒星A、B的总质量为M，已知引力常量为G，则恒星A、B的距离为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】根据万有引力提供向心力可得
又
联立可得
故选A。
5. 花样滑冰双人滑的比赛中，有一个难度较大的托举动作，男运动员将女运动员捻转、托举，脱手后女运动员重心在空中继续上升约0.8m，整个托举动作用时约0.2s。已知男运动员的质量为60kg，女运动员的质量为40kg，则托举过程中地面对男运动员的平均支持力约为（ ）
A. 800NB. 1400NC. 1800ND. 2500N
【答案】C
【解析】女运动员上升的初速度为
托举过程中，女运动员的加速度大小为
对女运动员，根据牛顿第二定律
托举的支持力为
则女运动员对男运动员反作用力为
男运动员处于平衡状态，根据
托举过程中地面对男运动员的平均支持力约为
故选C。
6. 如图甲所示，物块a、b用一根轻质弹簧相连，放在光滑水平地面上，开始时两物块均静止，弹簧处于原长。时对物块a施加一水平向右的恒力F，在0~1s内两物块的加速度随时间变化的情况如图乙所示，则物块a、b的质量之比为（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】时刻，以物块a为对象，根据牛顿第二定律可得
其中
时刻，以物块a为对象，根据牛顿第二定律可得
以物块b为对象，根据牛顿第二定律可得
其中
，
联立可得物块a、b的质量之比为
故选D。
7. 光滑水平地面上，三个完全相同的小球通过两根不可伸长、长度相同的轻质细线连接，初始时三小球共线均静止，细线绷直，如图甲所示。现给球3一垂直细线向右的瞬时冲量，使其获得一向右的速度v，则两根细线第一次垂直时（如图乙所示），球3的速度大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】1、2两球的速度大小相等，三个球的速度关系为
沿向右方向，由动量守恒
得
故选B。
8. 如图所示，实线为带电小球在重力和电场力共同作用下从a点运动到b点的轨迹，该轨迹是竖直平面内的一条抛物线，其中va方向水平向右，方向竖直向下，且，则下列说法正确的是（ ）
A. 该电场一定为匀强电场B. 小球的速度先变小后变大
C. 该电场的方向可能竖直向上D. 小球受到的电场力方向一定水平向左
【答案】AB
【解析】A．由于b点速度方向竖直向下，可知运动过程中水平方向的va逐渐减小到零，即电场力存在水平向左的分量。设水平向左的加速度分量为，竖直向下的加速度分量为，则
由于轨迹为抛物线，即的形式，由数学知识可知与应是固定值，所以电场应是匀强电场，A正确；
B．合外力应指向轨迹凹侧，即大致指向左下方，根据合外力与速度夹角可知，小球先做减速运动，后做加速运动，B正确；
C．存在水平向左的加速度分量，因此电场方向不可能竖直向上，C错误；
D．由于，说明小球从a点运动到b点的过程中合力做功为零，只需合力方向与总位移方向垂直即可，电场力方向不一定是水平向左的，D错误。
故选AB。
9. 质点A沿x轴正方向做匀速直线运动，当质点A经过坐标原点O时，质点B从坐标原点O由静止开始沿x轴正方向做匀加速直线运动，两质点的速度v与位置坐标x的关系图像如图所示，两图像的交点坐标为（4m，6m/s），下列说法正确的是（ ）
A. 质点B的加速度大小为5.4m/s²B. 两质点在x=16m处相遇
C. 质点B加速s后追上质点AD. 质点B追上质点A时的速度大小为12m/s
【答案】BD
【解析】A．对物体B根据
因图像经过(4m，6m/s)点，可得
选项A错误；
BCD．质点B加速t后追上质点A，则两物体相遇时满足
解得
x=16m
质点B追上质点A时的速度大小为
选项BD正确，C错误；
故选BD。
10. 如图甲所示，水平固定的绝缘光滑细杆上穿有一个质量为m、带电荷量为-q的小环（可视为点电荷），细杆正上方的P点固定一个带电荷量为Q的点电荷，将小环由静止释放，小环在细杆上做往复运动。选无限远处电势为0，以水平向右为正方向、P点正下方的O点为坐标原点建立x轴，小环运动过程中的电势能E，随x变化的图像为如图乙所示的曲线，图像在-x0处的斜率最小，在x0处的斜率最大，静电力常量为k。下列说法正确的是（ ）
A. P点到细杆的距离为
B. 图像在x0处的斜率为
C. 小环的最大加速度为
D. 点电荷Q在x0处产生的电场的电场强度大小为
【答案】ABD
【解析】A．根据题意可以等效成在P点放一点电荷，使一带负电的小环在点电荷形成的电场中运动，设OP=h,小环与P点连线与水平方向夹角为,距离为r，如图所示，小环沿x轴方向的电场力
则有
解得
在图像中，其斜率为电场力，根据均值不等式可得
电场力最大，此时
故P点到细杆的距离为
A正确；
B．此时水平方向电场力最大为x0处的斜率
B正确；
C．电场力最大时，加速度也最大，由牛顿第二定律可知
C错误；
D．实际电场力
故电场强度
D正确。
故选ABD。
二、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 某同学利用水平气垫导轨和光电门探究合力做功与动能变化的关系，光电门记录遮光片的挡光时间，装置如图所示。已知滑块的质量为M（含遮光片），钩码的质量为m，重力加速度大小为g。
（1）若遮光片的宽度为d，遮光片通过光电门A和B时显示的时间分别为t₁、t₂，则滑块通过光电门A时的速度大小vA=___________。
（2）根据实验数据，得到的滑块从光电门A运动到光电门B的过程中，动能变化量Ekm=___________。
（3）因滑块的质量M（含遮光片）远大于钩码的质量m，若以钩码所受的重力作为滑块所受的合力，光电门A、B之间的距离为l，则滑块从光电门A运动到光电门B的过程中合力做功W=___________。
（4）若实验正确操作，必有W___________Ekm。（填“稍大于”“稍小于”或“等于”）
【答案】（1）
（2）
（3）
（4）稍大于
【解析】【小问1详解】
根据速度公式可得，滑块通过光电门A时的速度大小为
【小问2详解】
滑块通过光电门B时的速度大小为
故滑块动能的变化量
整理可得
【小问3详解】
由于钩码所受的重力作为滑块所受的合力，且滑块通过的距离为l，故合力做功
【小问4详解】
在实际情况下，因为钩码加速下降，处于失重状态，绳中拉力小于钩码重力，所以W稍大于Ekm。
12. 一只电流表的表盘刻度清晰，但刻度值污损。小明要测量其内阻（约为500Ω），除了待测电流表之外，实验室提供的器材如下：
A．电压表V（量程为3V）；
B．滑动变阻器R₁（最大阻值为10Ω，允许通过的最大电流为1A）；
C．滑动变阻器R₂（最大阻值为2kΩ，允许通过的最大电流为1A）；
D．电阻箱R'（阻值范围0～999.9Ω）；
E．电源（电动势约为1.5V，内阻约为1Ω）；
F．开关两个、导线若干。
（1）实验电路如图所示，选用的滑动变阻器为___________（填“R1”或“R2”）。
（2）下列实验操作步骤，正确顺序___________。
①闭合开关S1、S2
②连接好实验电路
③调节滑动变阻器的滑片，使电流表指针满偏
④将滑动变阻器的滑片调到a端，电阻箱的阻值调至最大
⑤断开开关S2，保持滑片位置不变，调节电阻箱的阻值，使电流表指针半偏，记录电阻箱的阻值R′
（3）电流表内阻的测量值___________（填“大于”“小于”或“等于”）真实值。
【答案】（1）
（2）②④①③⑤ （3）偏大
【解析】【小问1详解】
图中滑动变阻器采用分压式连接，为了便于操作，滑动变阻器应选择阻值较小的；
【小问2详解】
首先按照电路图连接好电路，检查无误后，将滑动变阻器的滑片调到a端，电阻箱的阻值调至最大，闭合开关S1、S2，调节滑动变阻器和电阻箱，使电流表指针满偏，断开开关S2，保持滑片位置不变，调节电阻箱的阻值，使电流表指针半偏，记录电阻箱的阻值R′，顺序为②④①③⑤；
【小问3详解】
由于断开开关S2后，测量部分总电阻变大，所以测量部分与滑动变阻器的并联电路部分的电阻值增大，根据串联电路的分压原理可知，输出端电压会变大，则滑动变阻器上的电压值大于电压表分担的电压值，所以会导致测量结果偏大。
13. 起重机用钢缆把质量m=500kg的重物从地面由静止竖直向上吊起到高度h=10m处，所用时间t=10s，此过程可看成两段连续的、对称的匀变速直线运动，即加速、减速时重物的加速度大小不变，重物到达h处时速度恰好为0，取重力加速度大小g=10m/s2。求：
（1）重物的加速度大小a；
（2）钢缆对重物拉力的最大功率P。
【答案】（1）
（2）
【解析】【小问1详解】
根据题意可知，匀加速过程和匀减速过程所用时间均为
匀加速过程和匀减速过程通过的位移大小均为
根据运动学公式可得
解得加速度大小为
【小问2详解】
重物做匀加速直线运动的速度最大时，钢缆对重物拉力的功率最大，设重物做匀加速直线运动时的最大速度为，钢缆对重物的拉力大小为，则有
根据牛顿第二定律可得
解得
则钢缆对重物拉力的最大功率为
14. 如图所示，两个定值电阻的阻值分别为R1和R2，直流电源的内阻为r，平行板电容器两极板水平放置，板间距离为d，板长为。质量为m、带电荷量为+q的粒子以初速度沿水平方向从电容器下板左侧边缘A点进入电容器，恰从电容器上板右侧边缘离开电容器，不计空气阻力及粒子受到的重力。求：
（1）电容器两板间的电压U；
（2）直流电源的电动势。
【答案】（1）
（2）
【解析】【小问1详解】
粒子在电容器中做类平抛运动，则
，，
得
【小问2详解】
直流电源的电动势为
15. 如图所示，半径R=0.4m的光滑圆轨道竖直固定在水平地面上，A、B两点为圆轨道的进、出口，两点可近似认为重合，虚线为与圆轨道相切的一条竖直直线，在其左侧存在方向水平向右、电场强度大小E=100N/C的匀强电场。一质量m=0.1kg、带电荷量q=2×10-2C的滑块（可视为点电荷，所带电荷量不变），在电场力的作用下从O点由静止开始向圆轨道运动，当滑块运动到圆轨道最高点时对轨道的弹力等于其所受重力的3倍。在圆轨道出口B点右侧距B点L=4.0m处有一长度l=0.5m、与地面等高的传送带，传送带始终以v0=3m/s的速度顺时针转动，传送带左端与地面的接触点为C，右端与地面的接触点为D，已知滑块与地面间的动摩擦因数μ1=0.2，滑块与传送带间的动摩擦因数μ2=0.5，取重力加速度大小g=10m/s2。
（1）求O点到圆轨道进口的距离d；
（2）若电场强度大小可变，O点位置不变，要使滑块通过圆轨道后能滑上传送带，求电场强度大小E满足的条件；
（3）若电场强度大小不变，滑块释放的位置可以调节，释放点到圆轨道进口的距离为x，求滑块通过圆轨道后到达D点时的速度大小vD与x的关系。（用国际单位制SI）
【答案】（1）；
（2）；
（3）（），（）
【解析】【小问1详解】
设滑块在圆轨道最高处时的速度为，轨道对滑块的弹力为，根据牛顿第三定律以及圆周运动规律，可得物体在圆轨道最高处时
滑块从O点至轨道最高处的过程中，由动能定理，可得
解得
【小问2详解】
设物块恰好可通过圆轨道最高点，此时电场强度为，滑块在圆轨道最高处时的速度为，由圆周运动可得
滑块从O点至轨道最高处的过程中，由动能定理，可得
解得
设滑块到C点处的速度为，则
解得
既滑块若能通过圆轨道则能滑上传送带，所以电场强度大小E满足的条件为
小问3详解】
当物块恰好可通过圆轨道最高点时的速度为，由圆周运动可得
滑块从O点至轨道最高处的过程中，由动能定理，可得
解得
既时物块不能到达D点。
当时，物块从起点到C点，由动能定理，可得
由此可得和x的关系为
物块在传送带上运动时，由牛顿第二定律可得
若滑块到达D点时已相对传送带静止，则对应滑块在C点处的最小速度和最大速度为与，则
，
解得
所对应的x为
当时，由动能定理可得
解得