山东省实验中学西校区2024-2025学年高三上学期12月月考物理试题

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2024.12
（总分100分 时间90分钟）
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1．如图甲所示的发光弹弓飞箭是夏季广场常见的玩具，其利用弹弓将飞箭射向高空。假设质量为的飞箭从地面以初速度竖直向上射出，若运动过程中飞箭受到的空气阻力f与其速率v成正比，其关系为。飞箭运动的速率随时间变化的规律如图乙所示，其在时刻到达最高点后再落回地面，落地速率为，且落地前飞箭已经做匀速直线运动，重力加速度g取，下列关于飞箭运动的说法正确的是（ ）
A．k的值为
B．飞箭在上升过程的平均速度等于
C．飞箭射出瞬间的加速度大小为
D．飞箭的加速度在上升和下降的过程中都在逐渐增大
【答案】A
【详解】A．匀速下降时满足
可得k的值为
选项A正确；
B．图像的面积等于位移，由图像可知，上升过程中的位移小于做匀减速过程中的位移，则飞箭在上升过程的平均速度
选项B错误；
C．飞箭射出瞬间的加速度大小为
选项C错误；
D．图像的斜率等于加速度大小，可知飞箭的加速度在上升和下降的过程中都在逐渐减小，选项D错误。
故选A。
2．2024年7月6日消息，近日在辽宁营口四千吨级履带起重机首秀。如图甲为起重机将质量吨的重物吊起时的情形，如图乙所示重物上表面是边长为L的正方形，四根长均为L的吊绳分别连接在正方形的四个角，另一端连接在吊索下端的O点。正方形上表面水平，不计空气阻力和吊绳的重力，取当地的重力加速度。在重物匀速上升过程中，每根吊绳上的拉力大小为（ ）
A．B．C．D．
【答案】C
【详解】设吊绳与竖直方向的夹角为，则
设每根吊绳上的拉力为，根据力的平衡
解得
故选C。
3．如图为一种心脏除颤器的原理图，在一次模拟治疗中，先将开关S接到位置1，电容器充电后电压为10kV，再将开关S接到位置2，电容器在5ms内通过人体模型完成放电。已知电容器的电容为，放电结束时电容器两极板间的电势差减为零，下列说法正确的是（ ）
A．这次电容器充电后带电量为0.4CB．这次放电过程的平均电流为40A
C．人体模型起到绝缘电介质的作用D．若充电至20kV，则该电容器的电容为
【答案】B
【详解】A．由电容的定义式可得，这次电容器充电后带电量为
故A错误；
B．由电流的定义式可得，这次放电过程的平均电流为
故B正确；
C．人体模型是导体，不能起到绝缘电介质的作用，故C错误；
D．由电容的决定式可知，充电至20kV，则该电容器的电容不变，仍为，故D错误。
故选B。
4．关于电场力和电场强度，下列说法正确的是
A．电场强度的方向总是跟电场力的方向一致
B．电场强度的大小总是跟电场力的大小成正比
C．正电荷受到的电场力的方向跟电场强度的方向一致
D．电荷在某点受到的电场力越大，该点的电场强度越大
【答案】C
【详解】AC.电场中正检验电荷的受力方向是电场强度的方向，场强与负检验电荷的受力方向相反．故A错误，C正确．
B.电场强度大小与电场力的大小无关，是由电场本身性质决定．故B错误．
D.电荷在某点受到的电场力越大，该点的电荷量越多，而此处电场强度是不变．故D错误．
5．加快发展新质生产力是新时代可持续发展的必然要求，我国新能源汽车的迅猛发展就是最好的例证。某新能源汽车生产厂家在平直公路上测试汽车性能，t＝0时刻驾驶汽车由静止启动，时汽车达到额定功率，时汽车速度达到最大，如图是车载电脑生成的汽车牵引力F随速率倒数变化的关系图像。已知汽车和司机的总质量m＝2000kg，所受阻力与总重力的比值恒为，重力加速度，下列说法正确的是（ ）

A．汽车启动后做匀加速直线运动，直到速度达到最大
B．汽车在BC段做匀加速直线运动，在AB段做匀速运动
C．汽车达到的最大速度大小为15m/s
D．从启动到速度达到最大过程中汽车通过的距离为150m
【答案】D
【详解】AB．由图可知汽车在AB段汽车牵引力不变，根据牛顿第二定律
解得
可知汽车在AB段做匀加速直线运动，汽车在BC段牵引力逐渐减小，做加速度减小的加速运动，故汽车启动后先做匀加速直线运动，后做加速度减小的加速运动，直到速度达到最大，故AB错误；
C．时汽车的速度为
汽车额定功率为
汽车达到的最大速度大小为
故C错误；
D．汽车做匀加速直线运动的位移为
从启动到速度达到最大过程中，根据动能定理
解得
汽车通过的距离为
故D正确。
故选D。
6．如图甲所示，倾角为的粗糙斜面体固定在水平面上，质量为m的小木块在沿斜面向下的恒力F作用下沿斜面下滑，小木块与斜面间的动摩擦因数为，若取沿斜面向下为正方向，当恒力F取不同数值时，小木块的加速度a不同，如图乙所示。取。下列说法正确的是（ ）
A．小木块的质量为B．小木块的质量为
C．动摩擦因数为0.25D．动摩擦因数为
【答案】D
【详解】根据题意，以小木块为研究对象，根据牛顿第二定律有
代入数据整理得
由题图乙可知
纵截距
解得
故选D。
7．在地面上放置着一个内壁光滑的碗，其内表面是半径为R的半球形，O为球心。在碗内有一个小物体正在水平面内做匀速圆周运动，M为圆心，距离为h。当小物体运动到M正右方P点时，从O点以某一初速度水平向右抛出一个小石子，不计空气阻力及小石子的反弹，则下列说法正确的是（ ）
A．只要h合适，小石子一定能击中小物体
B．只有当的值合适，小石子才能击中小物体
C．只有当大小合适，小石子才能击中小物体
D．不管h、R、大小如何，小石子都不能击中小物体
【答案】D
【详解】小物体在碗内做匀速圆周运动，由重力和弹力的合力提供向心力，连线与竖直方向的夹角设为，有
解得
小石子做平抛运动，有
解得
根据等时性和周期性可知，小石子击中小物体，需要有
显然不可能，所以小石子不可能击中小物体， ABC错误，D正确。
故选D。
8．如图所示，竖直平面内足够长的光滑绝缘直杆与水平面的夹角，直杆的底端固定一电荷量为Q的带正电小球，M、N、P为杆上的三点。现将套在绝缘杆上有孔的带正电物块从直杆上的M点由静止释放。物块上滑到N点时速度达到最大，上滑到P点时速度恰好变为零。已知带电物块的质量为m、电荷量为q，M、P两点间的距离为x，静电力常量为k，不计空气阻力，重力加速度大小为g，带电体均可视为点电荷。则N点到直杆底端的距离r和M、P两点间的电势差分别为（ ）
A．B．
C．D．
【答案】C
【详解】带电物块上滑到N点时，受到的库仑力大小
带电物块上滑到N点时速度最大，此时带电物块所受的合外力等于零，根据受力平衡有
解得N点到直杆底端的距离r
带电物块从M点到P点，根据动能定理有
M、P两点间的电势差
解得M、P两点间的电势差为
故选C。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不全得2分，有选错的得0分。
9．某同学竖直向上抛出篮球。若篮球上升和下降的高度相等，篮球受到的空气阻力大小与篮球球速度大小成正比。则对比篮球上升过程和下降过程（ ）
A．机械能都减少B．上升过程阻力做功较多
C．平均加速度相等D．阻力冲量大小相等
【答案】ABD
【详解】A．篮球上升过程和下降过程，都要克服空气阻力做功，故机械能都减小，故A正确；
BC．上升过程中，空气阻力向下，由牛顿第二定律
下降过程，空气阻力向上，由牛顿第二定律
由于阻力大小与其速度大小成正比，而在运动过程中，阻力先向下，再向上，故加速度大小一直在减小，故平均加速度不相等，由于阻力随速度的变化而变化，所以上升过程的平均阻力较大，由于上升和下降过程的位移大小相等，因此上升过程阻力做功较多，故B正确，C错误；
D．设t时刻篮球的速度大小为v，经过极短时间时间，空气阻力的冲量为，由题意可知空气阻力大小为
阻力的冲量为
等式两边求和可得
可得
因为上升和下降两个过程中，篮球通过的距离x相等，故篮球上升过程和下降过程阻力冲量大小相等，故D正确。
故选ABD。
10．质量为M的正方体A与质量为m的圆球B在水平向右的外力F作用下静止在墙角处，它们的截面图如图所示，截面正方形的对角线与截面圆的一条直径恰好在一条直线上，所有摩擦忽略不计，重力加速度为g。则（ ）
A．
B．
C．地面受到的压力
D．地面受到的压力
【答案】AC
【详解】AB．对圆球B受力分析如图
可知
A对B的弹力
根据牛顿第三定律B对A的弹力
故A正确，B错误；
CD．地面受到的压力为
故C正确，D错误。
故选AC。
11．如图所示为某电容传声器结构示意图，当人对着传声器讲话，膜片会振动。若某次膜片振动时，膜片与极板间的距离减小，则在此过程中（ ）
A．膜片与极板构成的电容器的电容减小B．极板所带电荷量增大
C．膜片与极板间的电场强度增大D．电阻R中有方向向上的电流通过
【答案】BC
【详解】A．振动膜片振动时，膜片与极板距离增大，电容器两极板的距离增小，由公式
可知，电容增大，故A错误；
B．由公式
知，U不变的情况下，电容增大，电容器所带电荷量Q增大，故B正确；
C．由公式
知，U不变，间距d减小，则场强E增大，故C正确；
D．极板的带电量增大，电容器充电，则电阻R中有方向向下的电流通过，故D错误。
故选BC。
12．如图所示，竖直平面内半径为R的圆形区域内有一垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，P、Q为圆形区域竖直直径的两个端点，M、N为圆形区域水平直径的两个端点。大量质量均为m、电荷量为q的带正电粒子，以相同的速率从P点向纸面内的各个方向射入磁场区域。已知粒子在磁场中做圆周运动的轨迹半径，粒子的重力、空气阻力和粒子间的相互作用均不计，则下列说法正确的是（ ）
A．带电粒子可以沿竖直方向射出磁场B．粒子在磁场中运动的最长时间小于
C．不可能有粒子从M点射出磁场D．不可能有粒子从N点射出磁场
【答案】AB
【详解】A．如图所示，由左手定则可知，粒子在磁场中做逆时针的圆周运动（蓝色实线所示），可以沿竖直方向射出磁场，A正确。
B．要使带电粒子在圆形磁场中的运动时间最长，则粒子圆周运动的轨迹应以磁场圆直径为弦，则粒子的运动轨迹如图甲

由几何关系知，此轨迹在磁场中的偏转角为，根据几何关系
所以
粒子在磁场中运动的最长时间
故B正确；
D．当入射速度的方向合适时，是可以确定从N点射出的粒子圆周运动的圆心的，如图所示
作PN的中垂线，以P或N点为圆心以3R为半径画圆弧交PN中垂线于O，O点即为能通过N点轨迹的圆心，故D错误；
C．同理可知，当入射速度的方向合适时，是可以确定从N点射出的粒子圆周运动的圆心的，图略，作PM的中垂线，以P或M点为圆心以3R为半径画圆弧交PM中垂线于，点即为能通过M点轨迹的圆心，故C错误。
故选B。
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13．（6分）某同学用如图所示装置研究机械能守恒定律。装置中的标尺盘可测定摆锤做圆周运动下落的高度h，利用光电门可测得摆锤通过光电门的速度v。已知重力加速度为g。该同学某次实验时让摆锤从A点由静止开始释放。
(1)若该次实验中机械能守恒，应验证的表达式为 （用题中字母表示）；
(2)该次实验中测得摆锤通过C点的机械能偏大的原因可能是___________（填标号）；
A．光电门在C的下方
B．摆锤在摆动的过程中有空气阻力
(3)若该次实验机械能守恒，取A点所在高度重力势能为0，则摆锤摆到左侧最高点时，重力势能 0（填“>”“