河北省承德市2025届高三上学期12月联考物理试卷(含答案)

这是一份河北省承德市2025届高三上学期12月联考物理试卷(含答案)，共16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。

一、单选题
1．2024年4月20日，我国首次利用核电商用堆成功批量生产碳14同位素，标志着我国彻底破解了国内碳14同位素供应依赖进口的难题.实现碳14供应全面国产化。碳14具有放射性，其衰变方程为，半衰期约为5730年。下列相关说法正确的是( )
A.碳14发生的是α衰变
B.X是来自原子核外的电子
C.的比结合能比的大
D.10个碳14经过5730年有5个发生衰变
2．如图甲，一质量为m的匀质球置于固定钢质支架的水平横杆和竖直墙之间，并处于静止状态，沿着横杠看过去，如图乙所示。测得球与横杆接触点到墙面的距离为球半径的1.5倍，已知重力加速度大小为g，不计所有摩擦，则竖直墙对球的弹力大小为( )
A.B.C.D.
3．彩虹是由太阳光进入水滴，先折射一次，然后在水滴的背面反射，最后离开水滴时再折射一次形成的。彩虹形成的示意图如图所示，一束白光L由左侧射入水滴，是白光射入水滴后经过一次反射和两次折射后的两条出射光线(是单色光)。下列关于a光与b光的说法正确的是( )
A.a光的频率小于b光的频率
B.光在由空气进入水滴后波长变长
C.从同一介质射向空气，a光比b光容易发生全反射
D.通过同一双缝干涉装置，a光的相邻条纹间距比b光的大
4．空间存在水平向左的匀强电场，一质量为m、带电量为q的小球由M点以速度竖直向上抛出，运动到最高点P时速度大小恰好也为，空气阻力不计，重力加速度为g，小球从M运动到P的过程中，下列说法正确的是( )
A.小球的电势能增加B.小球的机械能先减少后增加
C.匀强电场的电场强度大小为D.小球运动过程中速度的最小值为
5．某同学自制了一个手摇交流发电机，如图所示。大轮与小轮通过皮带传动(皮带不打滑)，半径之比为4:1，小轮与线圈固定在同一转轴上。线圈是由漆包线绕制而成的边长为L的正方形，共n匝，总阻值为R。磁体间磁场可视为磁感应强度大小为B的匀强磁场。大轮以角速度ω匀速转动，带动小轮及线圈绕转轴转动，转轴与磁场方向垂直。线圈通过导线、滑环和电刷连接一个阻值恒为3R的灯泡。若发电时灯泡能发光且工作在额定电压以内，则灯泡两端电压的有效值为( )
A.B.C.D.
6．一辆玩具汽车在水平地面上做直线运动，其速度v与时间t的关系如图所示。已知玩具汽车的质量为2kg.运动过程中受到的阻力f始终为车重的0.1倍.取重力加速度，下列说法正确的是( )
A.时，汽车距离出发点最远
B.0~3s时间内.牵引力对汽车做的功为54 J
C.3~5s时间内.刹车额外产生的制动力大小为6N
D.0~6s时间内.汽车克服阻力f做的功为28J
7．如图所示，一半径为R的圆盘上均匀分布着电荷量为Q的正电荷.在垂直于圆盘且过圆心c的轴线上有四个点.a和b、b和c、c和d、d和e间的距离均为R，在a点处有一电荷为的固定点电荷，在e点有一电荷量为的固定点电荷。已知b点处的电场强度大小为(k为静电力常量)，方向由b指向a.则d点处的电场强度大小为( )
A.21EB.15EC.9ED.7E
二、多选题
8．如图，一玻璃瓶的瓶塞中竖直插有一根两端开口的细长玻璃管.管中一光滑小球将瓶中气体密封，且小球处于静止状态.装置的密封性、绝热性良好。对小球施加向下的力使其偏离平衡位置，在时由静止释放，小球的运动可视为简谐运动，周期为T。规定竖直向上为正方向，则小球在时刻( )
A.位移最大，方向为正B.速度最大，方向为正
C.加速度最大.方向为负D.受到的回复力大小为零
9．从“玉兔”登月到“祝融”探火，我国星际探测事业实现了由地月系到行星际的跨越。已知火星表面重力加速度约为月球的2.25倍，半径约为月球的2倍，火星和月球的质量分别为和.忽略火星及月球的自转。如图所示.着陆前，“祝融”和“玉兔”某段时间可认为以相同的轨道半径分别绕火星和月球做匀速圆周运动，线速度大小分别为、。下列说法正确的是( )
A.B.C.D.
10．如图甲，为正三角形CDE各边中点，三角形FGH区域内存在匀强磁场。磁感应强度大小为.方向垂直纸面向里，一带电粒子从C点以大小为v的速度沿CG方向进入正三角形区域，运动时间后沿的角平分线方向从E点离开。改变匀强磁场所在的区域.如图乙所示，磁感应强度大小为，方向垂直纸面向里，该带电粒子以相同的速度从C点射入正三角形区域，运动时间后，仍能沿的角平分线方向从E点离开。已知正三角形CDE的边长为a.粒子质量为m、电荷量大小为q.粒子重力不计。下列说法正确的是( )
A.B.C.D.
三、实验题
11．某同学利用阿特伍德机验证机械能守恒。实验装置如图甲所示，绕过定滑轮的轻质细线上悬挂质量均为M的重球A和B.在B下面再挂一个质量为m的重物C。重力加速度为g。
（1）如图乙所示，实验中使用游标卡尺测得重球A的直径________mm。
（2）某次实验中，将重球A从光电门下方竖直距离为h处由静止释放，测得重球.A经过光电门的时间为t，则重球A上升h时的瞬时速度大小为________;重球A上升h过程中，组成的系统重力势能减少量________。(均用题中所给的物理量及测量量表示)
（3）改变重球A释放前到光电门的距离.测量对应经过光电门的时间，得到多组数据，作出图像，若图像为直线且斜率________ (用和g表示).即可验证组成的系统机械能守恒。
12．电动自行车是人们常用的代步工具。某同学为了测定某电动车电池的电动势和内阻，设计了如图所示的电路，该同学能找到的实验器材有:
A.电动车电池一组.电动势约为12V，内阻未知
B.直流电流表，量程为0~0.6A，内阻很小，可忽略不计
C.电阻箱R，阻值范围为0~999.9Ω
D.定值电阻，阻值为10Ω
E.开关和导线若干
该同学操作步骤如下:
（1）改变电阻箱的阻值R，分别记录电流表的示数I，在下列三组关于R的取值方案中，最合理的方案是_______(选填“1”“2”或“3”)。
（2）根据实验数据描点，绘出的图像是一条直线。若直线的斜率为k，在坐标轴上的截距为b，则该电池的电动势______，内阻_______(用已知物理量字母表示)。
（3）由于电流表并非理想电表，导致测量存在系统误差，则该电池的电动势测量值与真实值相比______，内阻的测量值与真实值相比______(均选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
四、计算题
13．如图甲所示的汽缸内，用质量为m的活塞封闭着一定质量的理想气体.汽缸内空气柱长度为，初始温度为。如图乙所示，现把汽缸开口向上，竖直放在水平地面上，气体温度仍为，活塞静止时，汽缸内空气柱长度为(未知)。大气压强恒为，重力加速度为g。活塞的横截面积为S，它与汽缸之间无摩擦且不漏气。已知容器内气体内能变化量与温度变化量的关系式为为已知常数。
（1）求空气柱长度;
（2）若在如图乙所示状态下，对气体加热，使活塞缓慢上升，求在空气柱长度变为的过程中，气体吸收的热量Q。
14．如图所示，两足够长平行金属直导轨的间距，固定在同一水平面内.直导轨在左端点分别与两条半径的竖直圆弧固定导轨相切。MP连线与直导轨垂直.其左侧无磁场，右侧存在磁感应强度大小为、方向竖直向下的匀强磁场。长、质量、电阻的金属枠ab跨放在两圆弧导轨的最高点。质量、电阻的均匀金属丝制成一个金属长方形HIJK.其长为1m.宽为0.5m，水平放置在两直导轨上.金属长方形的中心到两直导轨的距离相等，且HI与导轨平行。忽略导轨的电阻、所有摩擦以及金属长方形的可能形变，金属棒、金属长方形均与导轨始终接触良好.取重力加速度。现将金属棒ab由静止释放，运动过程中金属棒始终不与金属长方形接触，求:
（1）金属棒刚越过MP时产生的感应电动势大小;
（2）金属长方形刚开始运动时的加速度大小;
（3）开始到稳定过程中金属长方形产生的焦耳热。
15．如图所示，光滑水平平台AB右端与顺时针转动的水平传送带BC平滑无缝连接，BC长度。在平台AB上有两个小滑块，某时刻滑块b获得一个大小为.水平向右的初速度，与静止的滑块a发生弹性碰撞.滑块a滑上传送带，从传送带右端离开后，落在水平地面上的D点。已知的质量分别为，a与传送带间的动摩擦因数，C点距地面的高度，碰撞时间极短，滑块均可视为质点，不计空气阻力，g取.
（1）求碰撞后滑块的速度大小;
（2）若传送带的速度v可调节，且满足，求滑块a的落点D与C点间的水平距离x(结果可以含有v);
（3）若碰撞后将滑块b拿走，在滑块a的左侧固定一竖直挡板，同时传送带调整为以4m/s的速度沿逆时针方向转动(此时a还没有滑上传送带)，后续a每次与挡板相碰，均以碰前速度的一半反弹，求a在传动带上相对传送带运动的总路程s。
参考答案
1．答案：C
解析：根据质量数、电荷数守恒，可知核反应方程为，碳14发生的是衰变，X是电子，是原子核内中子向质子转化的过程中形成的，A、B错误;发生衰变，反应后原子核更稳定，的比结合能比的大，C正确;半衰期是描述大量原子核衰变快慢的物理量，对少数原子核不适用，10个碳14经过5730年不一定有5个发生衰变，D错误。
2．答案：B
解析：对球进行受力分析如图，设球的半径为R，根据几何知识可得，根据平衡条件得，B正确。
3．答案：C
解析：由光路可知，a光的偏折程度大于b光，可知水滴对a光的折射率大于对b光的折射率，a光的频率大于b光的频率，A错误;光在由空气进入水滴后波速变小，频率不变，根据，可知波长变短，B错误;根据可知.a光的临界角小于b光的临界角，即a光比b光容易发生全反射，C正确;由于a光的频率大于b光的频率，a光的波长小于b光的波长，则a光干涉的相邻条纹间距比b光的小，D错误。
4．答案：D
解析：小球运动过程中，电场力做正功，电势能减少，机械能增加，A、B错误;小球在竖直方向做竖直上抛运动，从出发点运动到最高点P满足，水平方向做初速度为0的匀加速直线运动，则，解得，由，解得匀强电场的电场强度大小为，C错误；根据矢量合成法则，小球的合加速度大小为，将初速度沿加速度方向和垂直加速度方向分解，可知当沿着加速度方向的分速度为0时，小球的合速度最小，且合速度等于垂直于加速度方向的分速度，即，D正确。
5．答案：A
解析：大轮和小轮通过皮带传动，线速度大小相等，小轮和线圈同轴转动，角速度相等，根据题意可知大轮与小轮半径之比为4:1，根据可知，小轮转动的角速度为，线圈转动的角速度为，线圈产生的感应电动势的最大值，又，联立可得，则线圈产生的感应电动势的有效值，根据串联电路分压原理可知灯泡两端电压的有效值，A正确。
6．答案：B
解析：由图像可得，时汽车距离出发点最远，A错误;图像与时间轴围成的面积表示位移，0~3s时间内，汽车的位移大小为，由动能定理可得，其中，解得0~3s时间内牵引力对汽车做的功，B正确;3~5s时间内由图像可知加速度大小为，由牛顿第二定律可得，计算可得因刹车额外产生的制动力的大小为4N，C错误;根据图像可知，0~6s时间内，汽车的路程，克服阻力f做的功，D错误。
7．答案：A
解析：根据场强叠加原理可知，两个点电荷在b点的电场强度大小为，方向由a指向b，依题意，b点的合电场强度大小为，方向由b指向a，可知圆盘在b点的电场强度大小为，由对称性可知圆盘在两点的电场强度大小相等方向相反，两个点电荷在两点的电场强度大小相等方向相同，根据电场叠加原理，可得出d点的电场强度大小为，A正确。
8．答案：BD
解析：对小球施加向下的力使其偏离平衡位置，在时由静止释放，可知此时小球位于最低点，且小球的运动可视为简谐运动，周期为T，则小球在时刻处于平衡位置处且正在向上运动，则此时小球的位移为零，加速度为零，受到的回复力为零，速度为正向最大，A、C错误，B、D正确。
9．答案：AD
解析：在火星表面有，在月球表面有，其中，则，A正确，B错误;“祝融”和“玉兔”某段时间可认为以相同的轨道半径分别绕火星和月球做匀速圆周运动，则有，结合上述解得，C错误，D正确。
10．答案：BC
解析：在图甲所示磁场中，根据洛伦兹力提供向心力有，粒子运动轨迹如图1所示，根据几何关系有，解得，粒子运动的时间，A错误，B正确;在图乙所示磁场中，粒子运动轨迹如图2所示，根据几何关系有，，则，根据洛伦兹力提供向心力有，解得，粒子运动的时间，由此可知，C正确，D错误。
11．答案：（1）5.00（2）；（3）
解析：（1）根据游标卡尺的读数规则，可知。
（2）重球A上升h时的瞬时速度大小为，系统重力势能减少量。
（3）若系统减少的重力势能等于系统增加的动能，则系统机械能守恒，即，整理得，则图像的斜率。
12．答案：（1）3（2）；（3）不变；偏大
解析：（1）根据电流表量程可知，要使电流表测量的电流在0.2A~0.4A范围内，电路中总电阻应该在30Ω~60Ω之间，由此可知电阻箱取值方案中，比较合理的是方案3。
（2）由闭合电路欧姆定律有，可得，故图像的斜率，截距，解得。
（3）若考虑到电流表的内阻，由闭合电路欧姆定律有，可得，故图像的斜率，截距可知，电池电动势的测量值等于真实值，内阻的测量值与真实值相比偏大。
13．答案：（1）（2）
解析：（1）汽缸竖直放置时，对活塞受力分析，有
解得
汽缸从水平放置到竖直放置，气体发生等温变化，有
解得
（2）若汽缸竖直放在水平地面上时对气体加热，气体发生等压变化，则
解得
气体的内能变化量
外界对气体做的功
根据热量学第一定律有
解得
14．答案：（1）1.5V（2）（3）1.2J
解析：（1）金属棒由静止释放到刚越过MP过程中，由动能定理有
解得
金属棒刚越过MP时产生的感应电动势大小为
解得
（2）根据题意可知，金属长方形在导轨间两段金属丝并联接入电路中，轨道外侧的金属丝被短路，由几何关系可得每段接入电路的金属丝阻值，整个回路的总电阻
金属棒刚越过MP时，通过金属棒的感应电流
对金属长方形由牛顿第二定律有
解得
（3）根据题意，结合上述分析可知，金属长方形和金属棒所受的安培力等大反向，由动量守恒定律有
由能量守恒可知回路中产生的总焦耳热
由串并联知识得金属长方形产生的焦耳热
解得
15．答案：（1）4m/s；2m/s（2）见解析（3）12.8m
解析：（1）两滑块碰撞过程，由动量守恒定律得
根据能量守恒有
解得
，即滑块b的速度大小为2m/s
（2）滑块a离开C点做平抛运动，在竖直方向上有
解得落地时间
当滑块a在水平传送带上滑动时，设其加速度大小为a，由牛顿第二定律可得
解得
若传送带速度，则a在传送带上减速，设减速至零通过的位移为x，则有
解得，即a离开传送带时的速度和传送带速度相等
若传送带速度，设a在传送带上一直加速，最终获得的末速度为，则有
解得
综上可知，传送带速度时，a离开传送带时的速度和传送带速度相等
则有
当传送带速度时，a离开传送带时的速度大小恒为
则有
（3）滑块a以速度第一次滑上传送带，向右做匀减速运动，由（2）的分析可知，a运动后减速到零，则滑块a将从传送带左边滑离，速度大小等于滑上时的速度大小，与挡板碰撞后，以的速度第二次滑上传送带，经历向右减速、向左加速的过程，以大小为的速度滑离传送带，第二次与挡板碰撞后，以的速度第三次滑上传送带…
设第n次滑块a在传送带上向右减速到零的时间为，则有
设第n次滑块a从滑上传送带到从左边滑离传送带，a相对传送带的路程大小为
则有
解得
即有
则a在传送带上相对传送带运动的总路程
解得
方案编号
电阻箱的阻值R/Ω
1
300
260
220
180
140
2
100
85
70
55
40
3
40
35
30
25
20