重庆市南开中学校2024-2025学年高三上学期12月月考物理试题

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命审单位:重庆南开中学
考生注意:
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. 汽车爱好者喜欢在汽车中控台上摆放物件来装饰自己的爱车。如题 1 图所示为一汽车爱好者在倾斜中控台上摆放的叮当猫, 当汽车在水平路面上匀速行驶时, 中控台对叮当猫的作用力方向是
A. 竖直向上
B. 垂直中控台的方向斜向上
C. 与汽车前进的方向成锐角
D. 与汽车前进的方向成钝角
2. 雨滴在空中由静止开始下落, 下落过程中雨滴所受空气阻力与其速率成正比, 则雨滴在下落过程中的位移 - 时间图像 (x−t 图像) 可能是
A
B
C
D
3. 如题 3 图所示,竖直平面内固定一内壁光滑的、半径为 R 的圆形轨道,一质量为 m 的光滑小球从轨道内壁最低点以 v0=gR 冲入轨道,已知重力加速度为 g ,不计一切阻力,则
A. 小球向上运动过程中机械能逐渐减小
B. 小球向上运动过程中重力的功率逐渐减小
C. 小球向上运动过程中加速度始终指向圆形轨道的圆心
D. 小球速度为零时对轨道的压力大小为 12mg
4. 2024 年 10 月 30 日 11 时, 神舟十九号载人飞船成功对接于空间站天河核心舱的前向端口, 神舟十九号 3 名航天员进驻中国空间站, 与神舟十八号 3 名航天员成功在太空会师。设两飞船对接前分别在同一平面内的两圆形轨道 1、2 上绕 O 沿逆时针方向做匀速圆周运动,如题 4 图所示。 图中 A、B 分别是轨道 1、2 上的两点,且 O、A、B 三点在同一直线上,轨道 2 的半径大于轨道 1 的半径。则
A. 轨道 2 上飞船的角速度大于轨道 1 上飞船的角速度
B. 轨道 2 上飞船的加速度小于轨道 1 上飞船的加速度
C. 轨道 2 上飞船的动能一定大于轨道 1 上飞船的动能
D. 为了完成对接,当轨道 2 上的飞船运动到 B 点时,轨道 1 上的飞船此时必在 A 点且立即加速
5. 如题 5 图所示, R 为一光敏电阻,其电阻阻值随光照强度的减小而增大。在 A、B 之间接一恒流源 (电流大小、方向均不变), 当光照强度减小时
A. R1 上两端电压减小
B. 电容器所带的电荷量增大
C. 电流表的示数增大
D. 电源的输出功率不变
6. 同心鼓运动 (又称 “同心协力”) 是一种多人协作游戏。该游戏在一个鼓面直径大约 40 cm 的鼓身上固定沿圆周均匀分布长度相同的绳子,参赛选手由 8∼10 名队员组成。游戏时, 每个队员牵拉一根绳子, 保证鼓面水平并齐心协力将球颠起。如题 6 图所示, 某次游戏时球从离鼓面高为 0.45 m 处由静止开始下落,球与鼓面作用 0.5 s 后离开鼓面上升的最大高度为 0.8 m 。已知排球质量为 0.3 kg ,重力加速度 g=10 m/s2 ,不计一切阻力。则鼓面与排球作用的过程中
A. 鼓对球的冲量大小为 1.5 N⋅s
B. 鼓对球的冲量大小为 2.1 N⋅s
C. 鼓对球的平均作用力大小为 7.2 N
D. 鼓对球一定不做功
7. 如题 7 图所示,水平面上固定一足够长的斜面,斜面倾角为 θ 。一质量为 m 的带电小球从斜面顶端 O 点以初速度 v0 水平抛出,结果落在斜面上距 O 点为 L 的 A 点。现加一方向竖直向下、场强大小为 E 的匀强电场,让该小球以同样的初速度 v0 从斜面顶端 O 点水平抛出, 结果落在斜面上距 O 点为 34L 的 B 点 (图中未画出)。已知重力加速度为 g ,不计一切阻力。则
A. 小球的带电量大小为 q=mg4E
B. 小球到达 B 点的竖直分速度大小为 32gLsinθ
C. 若保持电场强度大小不变,只将电场的方向变为竖直向上,现仍让该小球从 O 点以速度 v0 水平抛出,则小球在斜面上的落点距 O 点为 54L
D. 若保持电场强度大小不变,只将电场的方向变为竖直向上,现仍让该小球从 O 点以速度 v0 水平抛出,则小球在斜面上的落点距 O 点为 32L
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. 如题 8 图所示,断开开关用两根相同的橡皮绳把一根长度为 L 的铜棒水平悬挂在足够大的匀强磁场中,磁场方向垂直于纸面,每根橡皮绳的劲度系数均为 k 。橡皮绳上端固定,下端与铜棒绝缘连接,系统处于平衡状态。闭合开关之后通过铜棒的电流为 I ,系统再次平衡后, 两根橡皮绳的伸长量均增加了 x 。橡皮绳始终在弹性限度内,导线和铜棒之间始终接触良好, 则
A. 磁场的方向垂直纸面向里
B. 磁场的方向垂直纸面向外
C. 磁感应强度大小 B=kxIL
D. 磁感应强度大小 B=2kxIL
9. 如题 9 图所示, 磁流体发电机和电容器通过导线连接, 两个仪器的极板间距相同, 极板间均存在垂直纸面向里的匀强磁场,大小分别为 B1 和 B2 ,两磁场不会相互影响。现在从磁流体发电机左侧持续喷入速度大小为 v1 的等离子体。在磁流体发电机稳定工作的过程中,有一个电子正在以速度 v2 匀速通过电容器。等离子体和电子的速度方向均与极板平行, 与磁场垂直。忽略等离子体、电子的重力以及粒子之间的相互作用, 下列说法正确的是
A. B1v1=B2v2
B. 仅增大 v1 ,电子将向上偏转
C. 仅减小 B2 ,电子将向下偏转
D. 仅增大单个等离子体所带的电荷量, 电子将向上偏转
10. 如题 10 图所示,用轻质橡皮绳连接两质量均为 m 的小球, A 球始终受到竖直向上 F 的恒力 F 。最初锁定 A 和 B 球,使其处于静止状态,此时连接 A 和 B 球的橡皮绳恰好处于原长。将解除锁定的时刻作为计时起点 t=0 。运动过程中橡皮绳始终未断裂, A 球的运动方向没有发生改变,重力加速度为 g ,则
A. 若 F=2mg 且 t 时刻 A 球的速度大小为 v1 ,则此时 B 球的速度大小也为 v1
B. 若 F=2mg 且 t 时刻 A 球的速度大小为 v1 ,则此时 B 球的速度大小为 v1+gt
C. 若 F=4mg ,某时刻 A 球的加速度大小为 a ,则此时 B 球的加速度大小可能为 g+a
D. 若 F=4mg ,某时刻 A 球的加速度大小为 a ,则此时 B 球的加速度大小可能为 2g−a
三、非选择题:共 57 分。
11. (6 分) 某校举办科技节活动,小开同学设计了可以测量水平面上运动小车加速度的简易装置, 如题 11 图甲所示。接通气泵, 调平气垫导轨 (固定于小车内), 将弹簧左端连接气垫导轨左端,右端连接质量为 m 的滑块。当滑块与小车相对静止时,根据弹簧的形变量,便可得到小车的加速度。
(1)为了制作加速度计的刻度盘,需要测量弹簧的劲度系数 k 。如题 11 图乙所示,弹簧上端固定, 在弹簧旁竖直方向上固定一刻度尺, 不挂钢球时, 弹簧下端指针位于刻度尺 20.00 cm 处; 弹簧下端悬挂钢球,静止时指针位于刻度尺 22.00 cm 处,已知钢球质量为 40 g ,重力加速度 g=9.8 m/s2 ,则弹簧劲度系数 k= _____ N/m 。
(2)当滑块与小车相对静止时,弹簧的形变量为 x ,忽略滑块与气垫导轨间的摩擦力,则小车的加速度大小为 a= _____(用 x 、 k 和 m 表示),该加速度测量仪的刻度是_____的 (选填“均匀”或“不均匀”)。
图甲 图乙
12. (10 分) 随着智能手机耗电的增加, 充电宝成了为手机及时充电的一种重要选择。小南同学利用下列所给器材研究了不同电量时某充电宝的电动势和内阻变化规律。
A. 电压表 V (量程 6 V ,内阻约 3kΩ )
B. 电流表 A (量程 3 A ,内阻约 0.2Ω )
C. 滑动变阻器 R10∼1000Ω
D. 滑动变阻器 R20∼10Ω
E. 待测充电宝 (电动势 E 约 5.1 V ,内阻 r 约 0.2Ω )
F. 开关 S ,导线若干
(1)为减小实验误差,滑动变阻器应选_____(填 R1 或 R2 ),电路应选题 12 图甲中的_____ (填“1”或“2”)。
图甲1 图甲2
(2)连接电路,电源用电量 100% 的充电宝,闭合开关,调节滑动变阻器,记录电压表和电流表的读数。作出 U−I 图像,如题 12 图乙所示。由图像求得电量 100% 充电宝的电动势 E= _____ V ,内阻 r= _____ Ω 。(结果均保留 3 位有效数字)
图乙
(3)由于电压表内阻不是无穷大,充电宝内阻的测量值_____真实值(选填“大于” “小于”或“等于”)。
(4)小南同学又测量了不同电量某充电宝的电动势和内阻,如下表所示。根据实验数据的分析处理方法可以发现, 随着该充电宝电量的减少, 电动势和内阻的变化规律是: 电动势_____,内阻_____。
13. (10 分) 如题 13 图所示, 装卸工人利用斜面将一箱子缓慢地推到货车上。在箱子上移的过程中,人对箱子推力的方向始终平行斜面向上,已知箱子的质量为 m=20 kg ,箱子与斜面间的动摩擦因数为 μ=34 ,斜面的长度为 l=4 m ,斜面顶端距水平地面的距离为 ℎ=2 m , 重力加速度为 g=10 m/s2 ,货车和斜面始终保持静止。求:
(1)人对箱子推力的大小；
(2)箱子从斜面底端到顶端过程中,人对箱子推力做的功。
14. (13 分) 如题 14 图所示,在直角三角形 ABC 区域中充满垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小 B0=2 T,∠ACB=30∘,AB=8 cm 。把一个粒子源固定在 AB 的中点 M ,粒子源能够向磁场中连续发射带正电的粒子,速度方向在直角三角形 ABC 所在的平面内且垂直于 AB 边界。粒子所带的电荷量均为 q=1×10−2C ,质量均为 m=1×10−6 kg ,忽略粒子重力和粒子间的相互作用。
(1)若粒子从 BC 边界离开磁场时速度方向与 BC 边界垂直,求粒子的速度大小以及在磁场中运动的时间;
(2)若把磁场方向改为垂直纸面向里, 磁场大小不变。粒子的速度方向不变, 大小在 0∼1600 m/s 之间,求粒子打在 AC 边界上的区域长度。
15. (18 分) 如题 15 图所示,质量为 m 的小球甲用长为 L=0.5 m 的细线系于 O 点,静止时恰好与光滑水平地面的 A 点接触但不挤压。质量也为 m 的物块乙置于小球左侧、以动能 Ek0=672 J 水平向右撞击小球甲,且在撞击发生时对小球甲施加位于竖直平面的未知恒力 f (以后过程中当小球甲在最低点 A 时,若速度为零则撤去 f ,否则 f 一直存在。把小球甲所受重力与恒力 f 的合力记为 F ),撞击后小球甲在竖直平面内做完整的圆周运动,过最高点 B 时动能 EkB=648 J ,且运动过程中经过 C 点 (图中未画出) 时动能最小为 EkC=640 J 。 在水平面的左右两侧各静置有若干个质量均为 kmk为整数且0