河北省邯郸市2024-2025学年高三上学期12月联考 物理试题（含解析）

这是一份河北省邯郸市2024-2025学年高三上学期12月联考 物理试题（含解析），共18页。
1．本试卷满分100分，考试时间75分钟．
2．答卷前，考生务必将自己的学校、班级、姓名及考号填写在答题卡上．
3．回答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号．回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效．
4．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回．
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. 肥皂泡及雨后公路积水上面漂浮的油膜表面经常呈现出彩色条纹，这种现象的主要原因是光的（ ）
A. 衍射B. 干涉C. 偏振D. 全反射
【答案】B
【解析】
【详解】这种现象是光在薄膜两面反射存在光程差，导致的薄膜干涉现象。
故选B。
2. 设置在我国空间站上的国家太空实验室已正式运行，在太空实验室里可以进行许多科学探索，下列四个装置能在太空实验室里完成机械振动的是（ ）
A. AB. BC. CD. D
【答案】C
【解析】
【详解】在太空实验室中，物体处于完全失重状态。
A．实验中需要浮力和重力提供木筷的回复力，而在空间站中液体对其中的物体无浮力，故无法完成该实验，故A错误；
BD．两个实验中均需要小球的重力迫使小球运动，因此无法完成机械振动，故BD错误；
C．实验中弹簧振子的回复力可以只由弹簧弹力来提供，可以完成该实验，故C正确。
故选C。
3. 小明用加速度计测量两地铁站之间的距离，测得列车由某站启动到下一站之间运行的图像如图所示，假设列车沿直线运动，则此两站间的距离为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】根据图像作出图像如图所示
图像围成的面积即是两站间的距离，为
故选A。
4. 河源市音乐喷泉是亚洲第一高喷泉，向上喷出的水柱高达169米，水柱直冲云霄，气势雄伟，蔚然壮观。假设音乐喷泉喷头出水口的横截面积为1 × 10−4 m2，水的密度为1 × 103 kg/m3，则该喷头喷水的功率约为（ ）
A. 1 kWB. 10 kWC. 100 kWD. 1000 kW
【答案】B
【解析】
【详解】Δt时间内从喷头喷出的水的质量为
根据竖直上抛运动，有
可得水的初速度
该喷头喷水的功率约为
故选B。
5. 自行车小型摩擦发电机结构如图所示，绕有线圈的形铁芯开口处装有磁铁，车轮转动时带动与其接触的摩擦轮转动，摩擦轮又通过传动轴带动磁铁一起转动，从而使铁芯中磁通量发生变化，线圈电阻忽略不计，电阻恒定的灯泡与线圈相连，摩擦轮与轮胎间不打滑，当自行车骑行速度变为原来的2倍时，下列说法正确的是（ ）
A. 通过灯泡的电流变为原来的4倍B. 灯泡两端电压变为原来的2倍
C. 灯泡的功率变为原来的2倍D. 产生的交流电周期变为原来的2倍
【答案】B
【解析】
【详解】ABC．摩擦轮和车轮半径比例保持不变，当车速变为原来的2倍时，摩擦轮转动的角速度也变为原来的2倍，产生感应电动势的最大值
及有效值E均变为原来的2倍，通过灯泡的电流及灯泡两端的电压也变为原来的2倍，由功率
可知功率变为原来的4倍，故AC错误，B正确；
D．角速度加倍，由周期
可知周期变为原来的，故D错误。
故选B。
6. 如图所示，光滑板做成的斜面上有一个小球，小球被轻质细绳拴住悬挂在天花板上，初始时细绳与竖直方向的夹角为，斜面倾角为，小球处于静止状态．现缓慢减小板的倾角并改变细绳上端悬点的位置，保持细绳与竖直方向的夹角不变，直到板与水平面平行，该过程中（ ）
A. 板对小球的支持力变小B. 板对小球的支持力先变小后变大
C. 细绳对小球的拉力变小D. 细绳对小球的拉力先变小后变大
【答案】C
【解析】
【详解】小球受重力、拉力及斜面对小球的支持力，画出三个力矢量三角形的动态变化图如图
拉力方向与竖直方向的夹角始终保持不变，支持力与竖直方向间的夹角初始时为，后逐步减小到角由逐步减小为，所以拉力变小，支持力变大。
故选C。
7. 如图所示，a、b、c三点均在坐标轴上，三点到坐标原点的距离相等。把等量异种电荷分别放置在a点和b点时，坐标原点O处的电场强度大小为E，则c点处的电场强度大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】设a、b、c三点到坐标原点的距离为l，则a点点电荷在O点形成的电场强度方向沿x轴正方向，大小
b点点电荷在O点形成的电场强度方向沿y轴正方向，大小
则
a点点电荷在c点形成的电场强度大小
方向与y轴负方向夹角为45°，b点点电荷在c点形成的电场强度方向沿y轴正方向，大小
则c点的电场强度
故选A。
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分．在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求．全都选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．
8. 如图，实验室研究一台四冲程内燃机的工作情况．封闭喷油嘴，使活塞和汽缸封闭一定质量的气体（可视为理想气体），连杆缓慢推动活塞向上运动，运动到图示位置时活塞对封闭气体的推力为F。活塞由图示位置缓慢向上运动的最大距离为L，环境温度保持不变，汽缸壁的导热性能良好，关于该过程，下列说法正确的是（ ）
A. 活塞向上运动到最大距离过程中对气体做功为
B. 气体放出的热量等于活塞对气体做的功
C. 单位时间内撞击汽缸壁单位面积上的气体分子数增加
D. 速率大的分子数占总分子数的比例增加
【答案】BC
【解析】
【详解】A．活塞向上运动的过程中理想气体体积减小，活塞缓慢运动，理想气体温度与周围温度一致，保持不变，根据，可知压强增大，活塞缓慢向上运动，活塞对封闭气体的作用力逐渐增大，所以活塞对气体做功大于，故A错误；
B．气体温度不变，所以气体内能不变，由热力学第一定律可知，气体向外界放出的热量等于活塞对气体做的功，故B正确；
C．气体压强增大，温度不变，根据气体压强微观解释，单位时间撞击汽缸壁单位面积的气体分子数增加，故C正确；
D．温度不变，速率大的分子数占总分子数的比例不变，故D错误。
故选BC。
9. 小行星“阿波菲斯星”被视为可能撞击地球的最危险的小行星之一，已知地球的公转轨道半径为（为天文单位），小行星“阿波菲斯星”的半长轴为，假设“阿波菲斯星”运行的椭圆轨道与地球做圆周运动的轨道共面，分别为两轨道的交点，且恰好是椭圆的短轴，当“阿波菲斯星”运动到远日点时，“阿波菲斯星”、地球和太阳恰好共线，忽略地球与小行星之间的万有引力，下列说法正确的是（ ）
A. “阿波菲斯星”的公转周期大于地球公转周期
B. 地球在a点的加速度等于“阿波菲斯星”在a点的加速度
C. 三者共线后，短时间内地球有与“阿波菲斯星”碰撞的风险
D. “阿波菲斯星”在近日点的速率大于地球公转的速率
【答案】BD
【解析】
详解】A．由题意，根据开普勒第三定律可知“阿波菲斯星”与地球公转周期相同，故A错误；
B．由万有引力提供向心力
得
因此可知二者在a点的加速度相等，故B正确；
C．“阿波菲斯星”自远日点到达b点的时间大于四分之一周期，当“阿波斯星”到达b点时，地球已过b点，因为二者公转周期相等，“阿波菲斯星”到近日点时，太阳、地球和“阿波菲斯星”会再次共线，“阿波菲斯星”自近日点到a点的时间小于四分之一周期，地球由“再次共线”到a点的时间大于四分之一周期，所以二者不会同时到达a点，故C错误；
D．假设有以“阿波菲斯星”近日点到日心连线为半径的另一行星，可知地球速率小于该行星的速率，又由于在近日点小行星速率大于该行星的速率，可推知“阿波菲斯星”在近日点的速率大于地球公转的速率，故D正确。
故选BD。
10. 如图，半径为R的光滑圆形金属线圈固定放置在绝缘水平面上，线圈中心O处固定一竖直细导体轴；间距为R、与水平面成角的平行金属导轨通过导线分别与金属线圈及竖直导体轴相连，理想电压表跨接在导轨上，导轨和金属线圈分别处在与各自所在平面垂直的匀强磁场中，磁感应强度大小均为B，长为R的细导体棒在水平面内绕O点以角速度逆时针匀速转动，水平放置在导轨上的导体棒始终静止，导体棒在转动过程中，导体棒在安培力达到最大和最小时均恰好能静止。已知金属线圈、导体棒及导体棒单位长度电阻均为，电路中其余部分的电阻均不计，导体棒始终与导轨垂直，各部分始终接触良好，不计空气阻力，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（ ）
A. A端的电势高于O端的电势B. 电压表示数的最大值为
C. 导体棒受到的安培力最大值为D. 导体棒的质量为
【答案】ABD
【解析】
【详解】A．由右手定则可知，A端电势高于O端电势，故A正确；
B．导体棒切割磁感线产生的感应电动势
金属线圈以A点为界，左右两部分并联，金属线圈接入电路的电阻最小值为0，最大值为
电压表示数为导体棒两端电压，当电流最大时，电压表示数最大，最大电流
最小电流
所以导体棒两端电压的最大值
故B正确；
C．导体棒所受安培力最大值
最小值
故C错误；
D．导体棒在所受安培力达到最大时，棒有向上滑动的趋势，最大静摩擦力方向沿导轨向下，根据平衡条件有
导体棒在所受安培力达到最小时，导体棒有向下滑动的趋势，最大静摩擦力方向沿导轨向上，根据平衡条件有
综上解得
故D正确。
故选ABD。
三、非选择题：本题共5小题，共54分．
11. 某学习小组测量一种圆柱形电阻丝的电阻率。
（1）该小组用螺旋测微器测量电阻丝的直径D，示数如图甲所示，其读数______。再用直尺测得其长度L。
（2）实验小组用多用电表欧姆“”档测量该电阻丝的电阻时，多用电表的示数如图乙所示，多用电表的读数为______（结果保留1位小数）。
（3）除待测电阻丝外，还有如下实验器材可供选择：
A.直流电源：电动势约为，内阻可忽略不计
B.电流表A：量程，内阻约为
C.电压表V：量程，内阻约为
D.电阻箱：最大阻值为，允许通过的最大电流为
E.开关、导线等。
实验小组设计了如图丙中的两种电路，为了使测量电阻丝电阻时误差尽量小，应选用______（填“A”或“B”）电路图进行测量，该种电路测量的阻值比真实值______（填“偏大”“相等”或“偏小”）。
（4）若用伏安法测出电阻丝的阻值为R，则该电阻丝的电阻率为_______（用题目中给出的已知量的符号表示）。
【答案】（1）1.125（1.123~1.128）
（2）15.0 （3） ①. A ②. 偏小
（4）
【解析】
【小问1详解】
根据螺旋测微器的读数规律，该读数为
【小问2详解】
根据欧姆表的读数规律，该读数为
【小问3详解】
[1]由于
可知，电流表分压影响对实验的测量影响较大，实验中应排除电流表分压影响，测量电路采用电流表外接法，即电路应选择A；
[2]结合上述，测量电路采用电流表外接法，实验误差在于电压表分流，由于电压表分流影响，导致电流的测量值大于通过待测电阻的电流的真实值，根据欧姆定律可知，测量值比真实值偏小。
【小问4详解】
根据电阻的决定式有
解得
12. 一同学用劲度系数的轻弹簧制作弹簧秤测量物体的重力，如图甲所示，现用该装置测量一个钩码的重力，将弹簧的上端与刻度尺的零刻度对齐，读出不挂钩码时弹簧下端指针所指刻度尺的刻度值为，在弹簧下端挂上一个钩码，指针所指刻度尺的刻度值如图乙所示，则该钩码的重力为________N（结果保留2位有效数字）。
【答案】9.0
【解析】
【详解】由题意，根据平衡条件及胡克定律得该钩码的重力为
13. 该同学又使用注射器制作了一个测量物体重力的仪器，如图所示。注射器柱体长度为，横截面积为，内有密封性良好的轻质活塞，活塞下面通过轻绳可以悬挂被测重物。使用时注射器被竖直固定在铁架台上，针头与大气相通，调整轻质活塞的初始位置，然后再封闭针头。某次使用前调整轻质活塞距注射器柱体顶端距离为后封闭针头，然后在轻绳下端悬挂重物。忽略活塞与注射器之间的摩擦力，大气压强。
（1）若环境温度保持不变，注射器壁导热性良好，当活塞静止在距离顶端距离为处时，重物的重力为_______N（结果保留2位有效数字）；
（2）将刻度尺的零刻度与注射器柱体顶端对齐，如果在注射器上等间距地标出所测重物的重力示数，则重力示数与距顶端的距离关系是_______（填“线性”或“非线性”）变化；
（3）若环境温度保持不变，且注射器壁热传导时间较长，则在悬挂重物后，活塞初步静止时立刻读数，测量的重力与真实值相比_______（填“偏大”“偏小”或“相等”）。
【答案】（1）5.0 （2）非线性
（3）偏小
【解析】
【小问1详解】
设活塞静止时注射器内气体压强为p1，由题意可知该过气体经历等温变化，根据玻意耳定律有
对活塞根据力的平衡条件有
联立可得重物的重力为
【小问2详解】
以注射器顶端作为测量长度零点，设活塞静止时与顶端距离为，根据（1）题分析同理可得
所以G随x成非线性变化。
【小问3详解】
当悬挂重物后气体对外做功，因为注射器壁导热时间较长，所以初步达到平衡时注射器内气体温度略低于外界温度，将继续吸热，之后气体温度继续升高，气体体积继续膨胀，活塞最终静止时距顶端的距离比读数时大，即测量值比真实值偏小。
14. 磁谱仪是对未知粒子识别和分离的装置。如图为一种磁谱仪的工作原理图，圆弧形电极可以收集粒子，并用辐射型电场对粒子进行加速，使粒子进入磁场。已知圆弧形电极关于y轴对称，圆心在坐标原点O，圆心角为，轴上方存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，在x轴的正半轴放置感光底片；圆弧形电极与坐标原点O间的电势差为U，氕核、氘核自圆弧形电极均匀无初速度释放，被电场加速后自O点进入磁场。已知氕核的质量为m，电荷量为q，重力影响不计，求：
（1）氕核在磁场中运动的轨迹半径；
（2）感光底片上能同时接收到氕核及氘核两种粒子的长度。
【答案】（1）
（2）
【解析】
【详解】（1）对氕核在电场中运动过程，根据动能定理得
氕核在磁场中运动，由洛伦兹力提供向心力得
解得
（2）进入磁场方向与x轴夹角为的氕核打到感光底片上的位置坐标
最远能打到的位置坐标
根据（1），氘核在磁场中的轨道半径
进入磁场时速度方向与x轴夹角为的氘核打到感光底片上的位置坐标
最远能打到的位置
重叠部分长度
解得
15. 在货物运输中，急速启动或刹车时，货物均可能相对车体滑动。如图所示，货物在没有捆绑的情况下放置在平板车上，距离平板车尾部距离为L。已知车厢距离地面的高度为h，货物和车厢之间的动摩擦因数为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，货物可视为质点，重力加速度为g。
（1）为使平板车启动时货物相对于平板车不滑动，求平板车启动时的加速度应满足的条件；
（2）当平板车以加速度a0（已知）启动时，货物相对平板车滑动，如果货物离开平板车的瞬间平板车恰好开始做匀速直线运动，求货物第一次着地时距离车尾的距离。
【答案】（1）a ≤ μg
（2）
【解析】
【小问1详解】
车厢对货物的摩擦力产生货物的加速度，当摩擦力达到最大摩擦力时，货物的加速度最大，由牛顿第二定律得
解得
所以为使启动时货物相对于平板车不运动，平板车启动时加速度应满足a ≤ μg
【小问2详解】
设货物自平板车启动到离开车厢经历的时间为t1，该时间内货物的位移
平板车的位移
货物从平板车上掉下来满足
此时货物速度大小为
方向向右
平板车速度大小为
方向向右
货物自离开平板车至落到地面经历的时间
落地时货物距离平板车尾部距离
解得
16. 如图所示，在光滑绝缘水平面上以O点为坐标原点、向右为正方向建立x轴，x轴上方O点右侧一段距离内存在沿x轴正方向的匀强电场，质量为m的带电小球A自O点由静止释放，经过时间t与静止在处的不带电小球B发生弹性正碰。已知小球A所带的电荷量为，小球B的质量为，碰撞过程无电荷转移且A的电荷量保持不变，碰撞时间极短。求：
（1）电场强度的大小E；
（2）第一次碰撞后瞬间小球B的速度大小；
（3）为了使小球至少能发生三次碰撞，求电场区域的长度s应满足的条件。
【答案】（1）
（2）
（3）
【解析】
【详解】（1）小球A在电场中匀加速运动的过程中有
由牛顿第二定律得
解得
（2）小球A第一次与小球B碰前的速度
小球碰撞过程中由动量守恒定律及能量守恒定律得
解得第一次碰后瞬间小球A的速度
小球B的速度
（3）第一次碰后小球A做加速度向右的匀变速直线运动，小球B做匀速直线运动。对小球A有
对小球B有
当
时发生第二次碰撞，解得
该过程小球位移
第二次碰前小球A的速度
小球B的速度
小球再次发生碰撞时，由动量守恒定律及机械能守恒定律得
解得
小球A继续加速，如果小球A离开电场时速度大于小球B的速度即可发生第三次碰撞，临界条件为二者速度相等。设该过程中小球A运动的距离为，则有
则为了使小球至少能发生三次碰撞，电场区域的长度应满足
A．一根木筷下端绕几圈铁丝，竖直放在装有水的杯中，将木筷往上提起一段距离后放手
B．将小球在光滑弧面上的最高点释放
C．将竖直悬挂的弹簧下端的小球向下拉一段距离后释放
D．将细绳悬挂的小球拉开竖直方向一定角度后释放