湖北省腾云联盟2024-2025学年高三上学期12月联考物理试卷（Word版附解析）

这是一份湖北省腾云联盟2024-2025学年高三上学期12月联考物理试卷（Word版附解析），共14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。
1.“玉兔二号”月球车装有核电池，不惧漫长寒冷的月夜，核电池将 94238Pu衰变释放的核能一部分转换成电能， 94238Pu的衰变方程为 94238Pu→92xU+24He。下列说法正确的是( )
A. 衰变方程中的x等于233B. 24He的穿透能力比γ射线的穿透能力强
C. 94238Pu的比结合能比 92xU的比结合能小D. 月夜的寒冷会导致 94238Pu的半衰期变长
2.如图所示，一束阳光射向某透明半球的球心O，由于半球对不同颜色的光折射率不同，会形成彩色光带。其中a光与界面的夹角为30∘，b光与法线的夹角为45∘，半球对b光的折射率为 2，半球半径为R，光在空气中的传播速度为c。下列说法正确的是( )
A. a光的频率比b光的频率小
B. a光在半球中的传播时间为 3Rc
C. 半球对a光的折射率小于对b光的折射率
D. 逐渐增大在O点的入射角，b光比a光先发生全反射
3.如图所示，一绝缘圆环水平放置，圆心为O，其上放置四个电荷量相等的点电荷，这四个点电荷处于互相垂直的两直径的两端，一直径两端的电荷均为正电荷，另一直径两端的电荷均为负电荷。直线O1O2为圆环的中轴线，且O1、O2两点关于O点对称。下列说法正确的是( )
A. O、O1、O2三点的场强不相等
B. O、O1、O2三点的电势不相等
C. 两正电荷所在直径上以O为对称中心的两个点的场强相同
D. 两负电荷所在直径上以O为对称中心的两个点的电势相等
4.2024年10月30日，载有蔡旭哲、宋令东、王浩泽三名航天员的神舟十九号飞船开启“天宫”之旅。航天员们在空间站(距离地球表面约400km的高度)一天可以看见16次日出，已知地球半径约6400km。下列说法正确的是( )
A. 与空间站对接后，飞船相对地面是静止的
B. 空间站运行的周期小于同步卫星运行的周期
C. 空间站作圆周运动的速度大于第一宇宙速度
D. 空间站距离地面高度大约是同步卫星距离地面高度的六分之一
5.当上下抖动长长的轻绳时，轻绳呈现波浪形状。如图甲是某轻绳上沿 x轴传播的简谐横波在t=0.25s时的波形图，图乙是横坐标在1.5m处的P质点的振动图像。下列说法正确的是( )
A. 该波向−x方向传播，波速为2m/s
B. 轻绳上N质点比L质点先到达波峰
C. 质点L振动的位移y与时间t的关系式为y=20sin(πt−π4)(cm)
D. 在t=0.25s至t=0.75s的时间内，P质点通过的路程为20 2cm
6.如图所示，空间存在水平向右的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，一个带负电的小球，从O点沿电场方向射入，OMN为其一段运动轨迹，M点为轨迹的最右端， N点为O的正下方，不计空气阻力。关于小球从O经M到N点的过程中，下列说法正确的是( )
A. 小球做匀变速运动B. 小球的机械能守恒
C. 小球从O到M速度先减小后增加D. 小球在M、N两点的动能可能相等
7.如图所示，一滑块(可视为质点)在水平力的作用下由静止沿粗糙水平直轨道AB开始运动，该力的功率恒定为10 W，达到最大速度后，撤掉该力，滑块继续前进一段距离再进入竖直光滑半圆轨道 BCD，并恰好通过该轨道最高点 D。已知滑块的质量为0.2kg，滑块与轨道AB的动摩擦因数为0.5，半圆轨道BCD的半径R=0.5m，重力加速度大小g=10m/s2。下列说法正确的是( )
A. 滑块经过B点时的速度为2 5m/s
B. 在轨道AB上，滑块的最大速度为20m/s
C. 在轨道AB上，滑块加速过程的时间等于1s
D. 在轨道AB上，滑块减速过程的距离为7.5m
二、多选题：本大题共3小题，共12分。
8.从地面上方同一位置O分别抛出两个小球，小球A以速度v1水平抛出，小球B以速度v2斜向上抛出，v1与v2的夹角为α，如图所示，两小球落在地面上同一点P，不计空气阻力。下列说法正确的是( )
A. 若v2=v1，则两小球运动到P点时速率相同
B. 若v2=v1，则两小球从O点到P点时间相同
C. 若v2=2v1，则两小球运动到P点时速度方向可能相同
D. 若v2=2v1，则两小球抛出时速度方向的夹角α>60∘
9.高空滑索是勇敢者的运动项目，某人用轻绳通过轻质滑环悬吊在足够长的倾斜钢索上运动，钢索笔直且与水平地面的夹角为30∘，人在稳定下滑过程中可能会出现如图甲(轻绳与钢索垂直)、如图乙(轻绳沿竖直方向)和如图丙(轻绳在竖直和垂直钢索之间)所示的三种情形，重力加速度大小为g，不计空气阻力。下列说法正确的是( )
A. 图甲中，钢索对轻环无摩擦力，人下滑加速度大小a=0.5g
B. 图乙中，钢索对轻环有摩擦力，人的加速度方向竖直向下
C. 图丙中，钢索对轻环有摩擦力，人下滑加速度大小aa乙>a丙
10.如图所示，水平面内有电阻不计、间距为l的两足够长平行金属导轨PQ、MN，它们之间连接一个阻值为R的定值电阻。现有粗细相同，质量均为m，长度均为l的粗糙绝缘棒a和光滑金属棒b水平放置在导轨上，其中绝缘棒a与导轨间的动摩擦因数为μ，金属棒b电阻也为R。在导轨平面内有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B，重力加速度大小为g。若现让a棒以速度v0与b棒发生碰撞，碰撞时间极短且碰后a、b棒水平并排粘连在一起，在此后的运动过程中，电阻R产生了热量Q，则下列说法正确的是( )
A. 通过电阻R的电流方向从N→Q
B. 由于摩擦产生的热量Q′=14mv02−2Q
C. 碰后a、b棒的最大加速度a=μg2+B2l2v04mR
D. 碰后a、b棒的运动时间t=v0μg−B2l2(mv02−8Q)8μ2m2g2R
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.某同学用如图甲所示的装置测定木块与木板间动摩擦因数μ。放置在水平桌面上的长木板，左端带有光滑定滑轮，上面放置带有凹槽的木块。细绳跨过定滑轮，一端连接木块，另一端悬挂钩码。钩码共有6个，每个质量都为m=25g，一部分钩码挂在细绳上，其余全部放在木块的凹槽中。释放木块后，利用打点计时器打出的纸带得到木块运动的加速度。改变悬挂的钩码个数n，测出对应的加速度a，作出a−n图像，可求出木块与木板间的动摩擦因数μ。
(1)此实验装置 (填“需要”或者“不需要”)保证凹槽及槽内所有钩码总质量远大于悬挂的钩码总质量;
(2)若a−n图像如图乙所示，图线过(2,0)与(4,2.0)两点，已知当地重力加速度大小g=9.8m/s2，则木块与木板间的动摩擦力因数μ= ，木块的质量为 g。(结果均保留三位有效数字)
12.某同学修复一个量程为0∼3V∼15V的电压表，操作过程如下
(1)将电压表底座拆开后，展示其内部结构如图甲所示，图中a、b、c是该表的三个接线柱，根据图甲画出如图乙所示的电路图。选择0∼15V的量程时，应接入电路的两个接线柱是 (填“ac”或“bc”);
(2)取出表头G发现表头完好，并用标准电流表测出表头G满偏电流为1mA;
(3)测量表头G的内阻：按照如图丙所示电路图连接电路，电源电动势约3V，内阻很小，闭合开关前，滑动变阻器滑片应移到 端(填“e”或“f”)，先闭合开关S1，调节滑动变阻器R的滑片，直至表头 G示数为满偏电流的45;再闭合开关S2，保持滑动变阻器 R阻值不变，仅调节电阻箱阻值，直至表头 G示数为满偏电流的35，此时电阻箱示数为300Ω，则表头G的内阻为 Ω;
(4)用上述方法测得表头G的内阻比实际值 (填“偏大”或“偏小”);
(5)如果忽略测量误差，且经检测发现除R2损坏以外，其余元件均完好，要修复该电压表，需用 Ω电阻替换R2。
四、计算题：本大题共3小题，共30分。
13.一个容积为V0的氧气罐(视为容积不变)，经检测，内部封闭气体压强为1.2p0，温度为87∘C。为了使气体压强变为p0，可以选择以下两种方案
①冷却法：已知T=t+273K，求达到要求时气体温度降低了多少摄氏度;
②放气法：保持罐内气体温度不变，缓慢地放出一部分气体，求达到要求时氧气罐内剩余气体的质量与原来总质量的比值。
14.如图所示，一足够长倾斜传送带与水平面的夹角θ=37∘，以v=3m/s的速率沿顺时针方向匀速运行。从距离传送带底端L=6.25m的O点由静止释放一质量m=0.5kg的滑块(视为质点)，滑块到达传送带底端时与挡板P发生碰撞，碰撞时间极短，碰后反弹速率不变。已知滑块与传送带间的动摩擦因数μ=0.5，重力加速度大小g=10m/s2，sin37∘=0.6。求
(1)滑块与挡板P第一次碰撞的速度大小;
(2)滑块与挡板P第一次碰撞后到达最高位置的过程中，滑块与传送带之间摩擦产生的热量;
(3)滑块与挡板P第n次碰撞(n足够大)过程中，挡板P对滑块冲量大小。
15.如图为一种质谱仪工作原理示意图。在以O为圆心，OH为对称轴，夹角为2α的扇形区域内分布着方向垂直于纸面的匀强磁场，对称于OH轴的C和D分别是离子发射点和收集点，CM垂直磁场左边界于M，且OM=d。现有一正离子束以小发散角(纸面内)从C射出，这些离子在CM方向上的分速度均为v0，若该离子束中比荷为qm的离子都能汇聚到点D。
(1)求磁感应强度的大小和方向;
(2)离子沿与CM成θ角的直线CN进入磁场，求离子的轨道半径和磁场中运动时间;
(3)若OH=1.2d，α=30∘，求最大发散角θm的正弦值(计算结果可带根号)。
答案和解析
1.【答案】C
【解析】根据质量数和电荷数守恒可知，衰变方程为P94238P⁡u→U92234U+H24H⁡e，即衰变方程中的x=234，A错误;
是α粒子，穿透能力比γ射线弱，B错误;
比结合能越大越稳定，由于衰变成为了，故比稳定，即的比结合能比的小，C正确;
半衰期由原子核本身决定，与温度等外部因素无关，D错误.
2.【答案】B
【解析】AC.设入射角为θ，由折射定律可知，对b光：nb=sin45∘sinθ，解得θ=30∘，对于a光，由折射定律可知na=sin60∘sinθ= 3>nb，折射率越大，频率越大，即a光的频率比b光的大，故A、C错误；
B.设a光在半球中传播的速度为va，由na=cva，则a光在半球中的传播时间t=Rva，联立可得：t= 3Rc，故B正确;
D.根据sinC=1n，则CatA，B错误;
小球B只取过最高点之后的平抛运动与A比较，则 A、B小球平抛的竖直位移yAtA，所以v2csα15Ig35Ig=13，所以Rg真>100Ω，所以测得表头G的内阻比实际值Rg偏小；
(5)由欧姆定律得R2=UIg−Rg=3V1mA−100Ω=2900Ω。
13.【答案】解：①由于气体作等容变化，开始时的压强：p1=1.2p0，温度：T1=360K
降温后的压强：p2=p0，温度：T2=？
由查理定律得：p1T1=p2T2
解得：T2=300K
气体温度应降低△t=△T=360K−300K=60∘C
②设放出的气体先收集起来，并保持压强与罐内相同，以全部气体为研究对象，放气过程为等温膨胀过程，设膨胀后气体的总体积为V。
由玻意耳定律得p1V0=p0V
解得V=1.2V0。
则剩余气体的质量与原来总质量的比值为m剩m原=ρV0ρV=56
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
14.【答案】解：(1)由静止释放后，滑块沿传送带向下做匀加速运动，其加速度为a1，运动距离L=6.25m，第一次与P碰撞前的速度为v1，
mgsinθ−μmgcsθ=ma1
v12=2a1L
解得v1=5m/s
(2)与挡板P第一次碰撞后，滑块以速度v1被反弹，先沿传送带向上以加速度a2做匀减速运动直到与传送带共速v，此过程运动距离为x1，
mgsinθ+μmgcsθ=ma2
v2−v12=−2a2x1
v−v1=−a2t1
该过程中传送带运动距离为
x1′=vt1
之后以加速度a1继续做减速运动直到速度为0，升至最高点，此过程运动距离为x2，
v2=2a1x2
v=a1t2
该过程中传送带运动距离为x2′=vt2
摩擦产生的热量Q=μmgcsθ[(x1−x1′)+(x2′−x2)]
解得Q=4.9J
(3)经过分析可知，物块与传送带多次碰撞后，最后会以传送带的速率碰撞挡板，往复做匀加速运动和匀减速运动，
I=ΔP=2mv=3N⋅s
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
15.【答案】(1)设沿CM方向运动的离子在磁场中做圆周运动的轨道半径为R，
由 qv0B=mv02R ，
又R=d，
得 B=mv0qd，
磁场方向垂直纸面向外；
(2)设沿CN运动的离子速度大小为v，在磁场中的轨道半径为R′，运动时间为t，
由vcsθ=v0，
得v=v0csθ，
R′=mvqB=dcsθ，
离子在磁场中做匀速圆周运动的周期T=2πmqB，
t=T×θ+απ，
=2(θ+α)v0d；
(3)离子在磁场中的轨迹与磁场上边界相切于点H，轨迹圆心为O′，
在△NOO′中运用正弦定理，可得OO′sin θm=dcs θmsin α，
而OH=R′+OO′，根据以上两式，代入数据可得10sinθm−6csθm+5=0，
解得sinθm=3 111−2568。
【解析】详细解答和解析过程见【答案】