2025届黑龙江省哈尔滨市东北三省精准教学高三（上）12月联考（一模）物理试卷（解析版）

这是一份2025届黑龙江省哈尔滨市东北三省精准教学高三（上）12月联考（一模）物理试卷（解析版），共20页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
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，一个体积不变的气球被一根细线拉住在风中始终处于静止状态，已知气球受到恒定的竖直向上的浮力和水平向右的风力，细线与竖直方向的夹角为。下列说法正确的是（ ）

A. 若增大水平风力，则变小
B. 若减小水平风力，则气球所受合力变小
C. 若减小水平风力，则细线对气球的拉力变小
D. 若细线对气球的拉力为T，则水平风力的大小为
【答案】C
【解析】ABD．如图所示

对气球受力分析可知
，
则
若增大水平风力，则变大；若减小水平风力，则气球所受合力仍为零，不变，故ABD错误；
C．若减小水平风力，则变小，根据，得细线对气球的拉力变小，故C正确。
故选C。
2. 一弹性小球从离地板不太高的地方自由释放，与地板碰撞时没有机械能损失。设小球所受的空气阻力的大小与速率成正比，则小球从释放到第一次上升到最高点的过程中，小球运动的速度-时间图像可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】小球所受的空气阻力的大小与速率成正比，即
根据牛顿第二定律，下降过程
可知，加速的下降过程中，加速度从g开始逐渐减小。
小球碰后上升过程中
可知，小球减速上升过程中加速度从大于g值逐渐减小到g。速度-时间图像的斜率表示加速度，则加速下降阶段，斜率逐渐减小，减速上升阶段，斜率逐渐减小，到自高点时的图像斜率等于刚释放时的斜率。
故选B。
3. 某段输电线路中有如图所示两根长直导线a、b，间距为L=5m，通过的电流约为1100A、方向相反，居民楼某层与输电导线在同一水平面内。长直导线在周围某点产生磁场的磁感应强度大小为，其中k=2×10-7T·m·A-1，d为该点到导线的距离。已知长时间处于磁感应强度在0.4μT及其以上的空间中对人体有一定危害，则居民楼到导线a的水平距离最小为（ ）
A. 20mB. 35mC. 50mD. 65m
【答案】C
【解析】设居民楼到导线a的水平距离最小为，两方向相反的直线电流在居民楼处产生的磁感应强度方向相反，合成后可得
其中，L=5m，k=2×10-7T·m·A-1，代入数据可得
故选C。
4. 在某次演训中，直升机距海面上方28.8m处沿水平方向以大小为2m/s2的加速度匀加速飞行。t1时刻，物资离开直升机做平抛运动，其落至水面时速度方向与水面成53°；t2时刻另一物资离开直升机做平抛运动，其落至水面时速度方向与水面成37°，如图所示。不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2，下列说法正确的是（ ）
A. 物资下落所需要的时间为3s
B. t1时刻直升机的速度大小为24m/s
C. 两次投送物资的时间间隔是7s
D. t2时刻投放的物资接触水面时的速度大小为32m/s
【答案】C
【解析】A．物资下落的过程中，竖直方向是自由落体，竖直速度
下落时间
故A错误；
B．时刻直升机的速度即为第一个物资平抛运动时的初速度，初速度
故B错误；
C．同理，时刻飞机的速度
飞机做匀加速直线运动，经历时间
故C正确；
D．时刻投放物资接触水平面时的速度大小
故D错误。
故选C。
5. 如图所示为某汽车上的加速度电容传感器的俯视图。质量块左、右侧分别连接电介质、轻质弹簧，弹簧固定在传感器外框上，质量块可带动电介质相对于外框无摩擦左右移动，电容器与供电电源连接，并串联计算机的信号采集器。下列关于该传感器的说法正确的是（ ）
A. 电介质插入极板间越深，则电容器的电容越小
B. 在汽车向右做匀加速直线运动过程中电路中有电流
C. 在汽车向左做匀速直线运动过程中电路中有电流
D. 在汽车向右做加速度增大的加速运动过程中，电路中有顺时针方向的充电电流
【答案】D
【解析】A．根据可知，电介质插入极板间越深，相对介电常数越大，则电容器的电容越大，故A错误；
BC．汽车向右做匀加速直线运动过程中，加速度不变，汽车向左做匀速直线运动过程中，加速度为零，这两种情况下弹簧的长度都保持不变，即电介质插入极板间的深度一定，则极板之间的相对介电常数一定，电容器电容一定，电容器与供电电源连接，极板之间电压一定，根据可知，极板所带电荷量一定，即电路中没有充电电流或者放电电流，故B、C错误；
D．在汽车向右做加速度增大的加速运动过程中，加速度方向向右，大小逐渐增大，可知弹力方向向右，大小逐渐增大，弹簧处于拉伸状态，弹簧长度增大，即电介质插入极板间的深度增大，则极板之间的相对介电常数增大，电容器电容增大，电容器与供电电源连接，极板之间电压一定，根据可知，极板所带电荷量增大，即电路中有充电电流，根据题图可知，电容器上极板带正电，电荷量增多，则电路中有顺时针方向的充电电流，D正确。
故选D。
6. 我国的北斗系统主要由地球同步轨道卫星和中轨道卫星组成，若其中两卫星在同一平面内环绕地球做匀速圆周运动，且绕行方向相同，如图甲所示；两卫星之间的距离Δr随时间变化的关系如图乙所示，图中R为地球半径，地球表面重力加速度大小为g，不考虑两卫星之间的作用力，计算时。下列说法正确的是（ ）
A. 中轨道卫星与同步卫星的轨道半径之比为1∶2B. 中轨道卫星的加速度大小为
C. 图乙中的T为24小时D. 中轨道卫星的运动周期为
【答案】D
【解析】A．将中轨道卫星设为a，同步卫星设为b，两卫星做匀速圆周运动的半径分别为、，根据图甲和图乙可得
解得
故A错误；
B．由万有引力定律及牛顿第二定律得
将代入解得中轨道卫星的加速度为
故B错误；
CD．设卫星a、b的运行周期分别为、，由图乙可知每隔时间T两卫星距离最近，即每隔时间T，卫星a就比卫星b多转了一周，则有
根据开普勒第三定律有
联立解得
由于
所以
故C错误，D正确
故选D。
7. 如图所示，某煤矿有一水平放置的传送带，已知传送带的运行速度为 v0=0.8m/s，开采出的煤块以50kg/s 的流量（即每秒钟有50kg煤块从漏斗中落至传送带上）垂直落在传送带上，并随着传送带运动。为了使传送带保持匀速传动，电动机的功率应该增加（ ）
A. 32WB. 40WC. 16WD. 20W
【答案】A
【解析】每秒钟内落到传送带上煤块都将获得与传送带相等的速度，由动量定理可得

解得
煤块受到的摩擦力由传送带提供，则电动机对传送带应增加的牵引力为40N。电动机应增加的功率为
故选A。
8. 如图所示，ABCD是正四面体，虚线圆为三角形ABD的内切圆，切点分别为M、N、P，O为圆心，正四面体的顶点A、B和D分别固定有电荷量为，和的点电荷，下列说法正确的是（ ）
A. M、P两点的电场强度相同
B. M、O、N、P四点的电势
C. 将带正电的试探电荷由O点沿直线移动到C点，电势能先增大后减小
D. 将固定在D点点电荷移动到C点，电场力做功为零
【答案】BD
【解析】A．根据题意，由对称性可知，M、P两点的电场强度大小相等，但方向不同，故A错误；
B．根据等量同种正点电荷空间等势面的分布特点可知，在A、B两处的正点电荷产生的电场中，M、P两点的电势相等，且N点电势高于O点的电势，O点的电势高于M、P点的电势；在D点的负点电荷产生的电场中，N点的电势高于O点的电势，O点的电势高于M、P两点的电势，M、P两点的电势相等，综上所述，可知
故B正确；
C．设OC上任一点到A、B、D距离
此点电势
从O到C，r越来越大，则电势越来越小，将带正电的试探电荷由O点沿直线移动到C点，电势能一直减小，故C错误；
D．根据等量同种正点电荷空间等势面的分布特点可知，在A、B两处的正点电荷产生的电场中，C、D两点的电势相等，则将固定在D点的点电荷移动到C点，电场力做功为零，故D正确。
故选BD。
9. 半径为R的半圆形区域内分布着垂直纸面向里的匀强磁场（含边界），磁感应强度大小为B，P是直径上一点，且。如图所示，质量为m、电荷量为的带电粒子从P点垂直射入磁场，已知粒子的速度大小可调、方向始终与直径成角，若从直径边界射出的粒子在磁场中的运动时间为，从圆弧边界射出的粒子在磁场中的运动时间为。则（ ）
A. B. C. D.
【答案】BC
【解析】AB．从直径边界射出的粒子在磁场中的运动轨迹如图所示，
根据
又
联立，解得
由几何关系可知，轨迹对应的圆心角为
则粒子的运动时间为
故A错误；B正确；
CD．粒子恰好不从圆弧边界射出的粒子运动轨迹如图所示
由几何关系可知
在磁场中的运动时间为
从圆弧边界射出的粒子在磁场中的运动时间为
故C正确；D错误。
故选BC。
10. 如图甲所示，光滑水平面右端与半径为R的粗糙半圆弧轨道平滑连接，劲度系数为k的轻质弹簧左端与墙拴接，弹簧处于自然长度时其右端在B点左侧，底面装有力传感器的滑块在水平力作用下静止于图示位置，滑块与弹簧不拴接。现在撤去水平力，滑块在从A运动到D的过程中，传感器记录了滑块底面的弹力大小随时间变化关系，如图乙所示，、、均为已知量。弹性势能表达式为，重力加速度大小为g。下列表述正确的是（ ）
A.
B. 释放滑块后，弹簧的弹性势能与滑块的动能相等时，弹簧弹力的功率为
C. 滑块沿圆轨道BCD运动过程中，圆轨道对滑块的冲量方向水平向左
D. 滑块沿圆轨道BCD运动过程中，机械能减少了
【答案】BD
【解析】A．由题图乙可知，时间内滑块底面的弹力大小不变，即滑块的重力大小为
滑块经过圆弧上的B点时，有
滑块经过圆弧上的D点时，有
滑块由B到D的过程中，由动能定理有
解得
A错误；
B．释放滑块时弹簧的弹性势能为
当弹簧的弹性势能与滑块的动能相等时，由能量守恒有
，
弹簧弹力的瞬时功率为
P＝kxv
解得
B正确；
C．滑块沿圆轨道BCD运动过程中，由动量定理得
重力的冲量竖直向下，动量的变化量水平向左，根据矢量三角形易知圆轨道对滑块的作用力的冲量斜向左上方，如图所示
C错误；
D．滑块沿圆轨道BCD运动过程中，机械能减少了
D正确。
故选BD。
二、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 某同学利用打点计时器研究做匀变速直线运动小车的运动情况。图示为该同学实验时打出的一条纸带，其中纸带右端与小车相连接，纸带上两相邻计数点的时间间隔是。请回答下列问题：

（1）关于打点计时器的时间间隔，下列是四位同学各自发表的看法，其中正确的是（ ）
A. 电源电压越高，每打两个点的时间间隔就越短
B. 纸带速度越大，每打两个点的时间间隔就越短
C. 打点计时器连续打两个点的时间间隔由电源的频率决定
D. 如果将交流电源改为直流电源，打点计时器连续打两个点的时间间隔保持不变
（2）①根据纸带请判断该小车的运动属于_______（填“匀速”、“匀加速”、“匀减速”）直线运动；
②打点计时器打B点时小车的速度______m/s（结果保留三位有效数字）
【答案】（1）C （2）匀减速 0.145
【解析】【小问1详解】
ABC．打点计时器打点时间间隔与频率决定，与电压大小、纸带速度无关，故AB错误，C正确；
D．如果将交流电源改为直流电源，打点计时器将不能正常工作，故D错误。故选C。
【小问2详解】
[1]刻度尺读数应考虑其最小刻度为1mm，读数时估读到1mm下一位，则有
则有
纸带右端与小车相连接，可以判断小车做匀减速直线运动；
[2]根据匀变速直线运动某段的平均速度等于其中间时刻的速度可得，打点计时器打B点时小车的速度
12. 山东省有全国最大的温室智能化育苗蔬菜基地，蔬菜育苗过程对环境要求严格，温室内的空气温湿度、土壤温湿度、二氧化碳浓度以及光照强度等都很重要。其中光照强度简称照度，可以反映光的强弱，光越强，照度越大，照度单位为勒克斯（1x）。蔬菜生长适宜的照度为4000~25000lx，为了控制照度，科技人员设计了图甲所示的智能光控电路，当照度低于4000lx时，启动照明系统进行补光。

（1）智能光控电路的核心元件是光敏电阻，某同学如图乙连接各元件，测量光敏电阻在不同照度时的电阻，则在闭合电路开关前应该把滑动变阻器滑到________（选填“1”或“2”）端；请根据图乙在虚线框内画出对应的电路图_______；

（2）通过测量得出了电阻随照度变化的规律如图丙所示，由图可判断光敏电阻的阻值与照度___________反比例函数关系（选填“满足”或“不满足”）；
（3）该同学用上述光敏电阻连接成图甲所示的控制电路，其中电源电动势，内阻，定值电阻，电阻箱的阻值调节范围是0~999.9Ω，光敏电阻的电压U增加到2.0V时光照系统开始工作，为了使光敏电阻在照度降低到4000lx时，自动控制系统开始补光，电阻箱的阻值应该调节为________ Ω；
（4）该光控装置使用较长时间后电源内阻变大，使得自动控制系统正常工作时的最小照度___________4000lx（选填“大于”“小于”或“等于”）。
【答案】（1） 2 （2）不满足 （3）65.0 （4）小于
【解析】（1）[1][2]为了保证电路的安全应将滑动变阻器滑到2端，从而使光敏电阻两端的电压为零；根据实物图可得电路图为

（2）[3]根据图像可知纵坐标与横坐标的乘积不是一个常数，所以光敏电阻的阻值与照度不满足反比例函数关系；
（3）[4]根据闭合电路欧姆定律
根据图像可知在照度降低到4000lx时，对应的阻值为
又有
其中
U=2V
联立可得
（4）[5]光控装置使用较长时间后电源内阻变大，根据闭合电路欧姆定律可知，总电流变小，R0两端的电压变小，从而导致自动控制系统正常工作时的最小照度小于4000lx。
13. 如图所示，圆心为O、半径为R的光滑圆形轨道固定在竖直平面内。质量为m的小球（可视为质点）静止在最低点，现给小球一水平初速度，已知重力加速度大小为g，不计空气阻力。
（1）若小球能做完整的圆周运动，求小球在最低点和最高点所受圆轨道的弹力大小之差；
（2）若小球上升到某一点时脱离圆轨道，之后恰好经过O点，求小球初速度的大小。（结果可用根式表示）
【答案】（1）6mg （2）
【解析】【小问1详解】
小球在最低点，由牛顿第二定律得
小球在最高点，由牛顿第二定律得
小球由最低点到最高点，由动能定理得
小球在最低点与最高点所受轨道的弹力之差为
联立解得
【小问2详解】
设小球脱离轨道时速度大小为v，此时小球和圆心的连线与水平方向的夹角为，由牛顿第二定律得
离开轨道后，小球做抛体运动，将运动沿速度v的方向和垂直v的方向分解，则沿速度方向上有
沿垂直于速度方向上有
小球由最低点运动至脱离处，由机械能守恒得
联立解得
14. 如图甲所示，两板长和板间距均为L的平行板M、N水平固定放置，在两板间加上如图乙所示的交变电压，图中未知，T已知，在两板中线最左端有一个粒子源P，沿中线向右不断地射出初速度相同且质量为m、电荷量为q的带正电的粒子，所有粒子穿过两板的时间均为T，在时刻射入的粒子恰好从N板右侧边缘射出电场；在M、N板的右侧有一边长为L的正方形区域ACDE，AC、DE分别与M、N板平齐，正方形区域内有垂直于纸面向外的匀强磁场，所有粒子进入正方形区域后经磁场偏转均刚好经过D点，不计粒子的重力。求：
（1）粒子从P点射出的初速度大小；
（2）的大小；
（3）正方形区域内匀强磁场的磁感应强度大小及磁场的最小面积。
【答案】（1）；（2）；（3），
【解析】（1）根据题意可知，粒子在点射出的速度大小
（2）从时刻射入的粒子恰好从N板的右侧边缘射出，则
根据牛顿第二定律
解得
（3）所有粒子射出两板时的速度方向均沿水平方向，速度大小均为
所有粒子在边以垂直的方向进入正方形区域，粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径相同，根据磁聚焦原理可知，粒子做匀速圆周运动的半径为
根据牛顿第二定律
解得
磁场最小面积如图所示
根据几何关系，最小面积
15. 如图所示，半径为R的竖直圆弧轨道与足够长的水平轨道平滑连接，水平轨道上有2024个大小相同的球从左往右依次编号排成一排，相邻两球间距均为R，1号球的质量为2m，2~2024号球的质量均为m。若将质量为2m的A球从圆弧轨道的最高点静止释放。所有球均视为质点，碰撞均为弹性碰撞，已知重力加速度大小为g，不计一切阻力。
（1）求1号球与2号球第一次碰撞后1号球的速度大小；
（2）若1号球与2号球第一次碰撞后，立即给1号球施加水平向右的恒定外力F（图中未画出，F远小于1、2号球碰撞时的相互作用力），使1号球每次与2号球碰撞前的速度都和两球第一次碰撞前1号球的速度相等，直到1~2024号球速度第一次都相等时撤去外力，求
ⅰ.外力F的大小；
ⅱ.最终1号球与2024号球之间的距离。
【答案】（1）
（2）i.；ii.
【解析】【小问1详解】
A球运动至水平轨道，根据机械能守恒有
解得
A球与1号球发生弹性碰撞，因两球质量相等，故交换速度，即碰后1号球的速度为，1号球与2号球发生弹性碰撞，根据动量守恒和能守恒有
，
联立解得碰撞后1号球的速度为
，
【小问2详解】
ⅰ.F作用在1号球上，使其速度大小由增大到，由动能定理得
解得
ii. 设F作用下1号球的总位移为x，对号小球组成的整体，由动能定理得
最终，号小球的速度大小均为，设F作用的总时间为t，对整体，由动量定理得
1号球与2024号球之间的距离为
联立解得