物理-湖北省荆州市沙市中学2024-2025学年2025届高三上学期12月月考试题和答案

12024—2025学年度上学期2022级.12月月考物理试卷命题人：黄小林审题人：熊华考试时间：2024年12月26日一、单选题：本大题共6小题，共24分。1.“判天地之美，析万物之理”，学习物理不仅要掌握物理知识，还要领悟并掌握处理物理问题的思想方法。下面四幅课本插图中包含的物理思想方法相同的是()A.甲和乙B.甲和丁C.乙和丙D.乙和丁2.如图所示，围棋比赛时的评析棋盘是竖直的，棋盘上布有磁石，而每颗棋子都是一个小磁铁，棋子静止在竖直放置的磁性棋盘上，则下列说法正确的是()A.棋子对棋盘的摩擦力和棋盘对棋子的摩擦力是平衡力B.棋子所受重力与棋子所受摩擦力是平衡力C.要使棋子不易滑下，一般使用相对光滑的材料作棋盘面D.棋子不会掉落是因为棋子质量小，重力可以忽略不计3.蜻蜓在水中“点水”激起的波纹，俗称“蜻蜓点水”，一只蜻蜓在平静的水面上匀速飞行时，两次点水后在水面上激起的波纹，俯视看其形状如图所示，由图可分析出()A.蜻蜓向左飞行，蜻蜓飞行速度比水波传播的速度小B.蜻蜓向右飞行，蜓飞行速度比水波传播的速度大C.蜻蜓向右飞行，蜻蜓飞行速度比水波传播的速度小D.蜻蜓向左飞行，蜻蜓飞行速度比水波传播的速度大4.2024年11月04日凌晨，神舟十八号载人飞船成功返回地面，叶光富、李聪和李广苏三位航天员圆满完成任务，从神舟十八号与空间站对接算起，航天组成员在轨共计192天.神舟飞船返回过程简化如图所示，椭圆轨道1为载人飞船返回时的运行轨道，圆形轨道2为空间站运行轨道，P为轨道切点，Q为轨道1近地点，离地高度不计.已知轨道2的半径为r，地球表面重力加速度为g，地球半径为R，轨道1的周期为T，引力常量为G，下列分析或结论正确的是()A.轨道1上P点加速度大于轨道2上P点加速度B.载人飞船在轨道1上经过P点时速度为C.载人飞船运行周期和空间站运行周期之比为D.地球质量5.霓的形成原理与彩虹大致相同，是太阳光经过水珠的折射和反射形成的，简化示意图如图所示，其中a、b是两种不同频率的单色光，下列说法正确的是()A.霓是经过2次折射和1次全反射形成的现象B.光束a、b通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻亮条纹间距大C.b光在玻璃中的传播速度比a光在玻璃中的传播速度大D.若a光能使某金属发生光电效应，则b光也一定能使该金属发生光电效应6.如图所示，在水平光滑绝缘桌面上有一等腰直角三角形单匝均匀金属线框abc，直角边长为L。空间存在竖直向下的有界匀强磁场，有界磁场的宽度为2L。线框在水平拉力F作用下向右匀速穿过磁场区域，若图示位置为t=0时刻，设逆时针方向为电流的正方向，水平向右为拉力的正方向，则线框中的感应电流i和拉力F随时间t的关系图像可能正确的是(时间单位为，图中曲线为抛物线)()D.A.B.C.D.A.B.C.二、多选题：本大题共4小题，共16分。7.如图所示，弹性绳一端固定在。点，另一端系一个小铁球，将球拉至与。点等高的位置，弹性绳刚好伸直，由静止释放小球，小球可运动至。点正下方P点(未画出)，则小球运动过程中，不计空气阻力，不计小球大小，弹性绳始终在弹性限度内，下列判断正确的是()A.弹性绳对小球不做功B.小球重力势能减少量大于动能增加量C.小球运动到P点时，小球重力的瞬时功率不为零D.若让小球紧靠。点由静止释放，小球向下运动到的最低点一定在P点下方8.如图所示，两根通电导线P、Q沿垂直纸面的方向放置，导线P、Q中通有电流I1、I2，电流的方向未画出。。点为两导线连线的中点，cP=P。=。Q=Qd，a、b两点位于PQ连线段的中垂线上并关于。点对称，且已知c点的磁感应强度为零，d点的磁感应强度方向垂直cd向下。已知直线电流产生的磁场在某点的磁感应强度B的大小与该点到通电导线的距离成反比，则下列说法正确的是()A.P中的电流方向垂直纸面向外、Q中的电流方向垂直纸而向里23B.I1:I2=1:9C.。点的磁感应强度方向垂直cd向上D.若I1=I2，方向不变，则a、b两点的磁感应强度相同9.惠更斯发现“单摆做简谐运动的周期T与重力加速度的二次方根成反比”。为了通过实验验证这一结论，某同学创设了“重力加速度”可以人为调节的实验环境。如图1所示，在水平地面上固定一倾角θ可调的光滑斜面，把摆线固定于斜面上的。点，使摆线平行于斜面。拉开摆球至A点，静止释放后，摆球在ABC之间做简谐运动，摆角为α。摆球自然悬垂时，通过力传感器(图中未画出)测得摆线的拉力为F1，摆球摆动过程中，力传感器测出摆线的拉力随时间变化的关系如图2所示，其中F2、F3、T0均已知。当地的重力加速度为g。下列选项正确的是()A.多次改变图1中θ角的大小，即可获得不同的等效重力加速度B.单摆n次全振动的时间为nT0C.多次改变摆角α,只要得出就可以验证该结论成立D.在图2的测量过程中，满足F3=3F1−2F2的关系10.如图所示，空间存在水平向右的匀强电场，一个质量为m、电荷量为q的带正电小球用长为L、不可伸长的绝缘细线悬于。点，将小球向左拉至与。点等高的A点，细线刚好伸直，已知电场强度大小为重力加速度大小，小球可视为质点，将小球由静止释放，则下列判断正确的是()A.小球运动到B点的速度大小为2gLB.小球第一次运动到。点正下方时的速度是小球运动过程中的最大速度C.小球运动过程中的最大速度为D.小球最终运动稳定时做往复运动，轨迹为半个圆周三、实验题：本大题共2小题，共20分。11.（8分）一物理老师设计了一款研究向心力大小的实验装置，其简化示意图如图所示，装置固定在水平桌面上，在可调速的电机上固定一个半圆形有机玻璃凹槽(表面光滑，可忽略摩擦的影响)，凹槽在电机的带动下能绕过凹槽圆心的竖直轴转动，旁边竖直固定一标尺，其上是可调高度的激光笔，激光笔发出水平方向的激光，初始时刻，凹槽与标尺在同一平面内.实验步骤如下：4(1)将钢球放入凹槽底部，上下移动激光笔对准凹槽圆心，此时激光笔所在位置读数记为ℎ0.(2)接通电源，开启电机调速开关，钢球开始随凹槽转动，当钢球到达某一高度后随凹槽做稳定的匀速圆周运动，上下移动激光笔，当激光对准钢球球心位置时，记录此时激光笔所在位置读数为ℎ1(ℎ1>ℎ0)，记ℎ=ℎ1−ℎ0.(3)利用光电传感器探测钢球运动的周期.每当激光笔发出的激光照在钢球上时，光电传感器便会接收信号计次，若第1次光电传感器接收到信号时数字计时器开始计时，并记录为0次，达到n次时计时器停止计时，记录总时间t，则钢球运动的周期T=(用题中所给字母符号表示).(4)若适当调大电机的转速，则激光笔应(填“上移”“不动”或“下移”).(5)改变电机转速，重复实验，将得到的多组T和ℎ的数据记录到表格中，并绘制(填“ℎ−T2”或”)图像，根据图像的斜率k可以进一步求出当地重力加速度g=(用题中所给字母符号表示).12.（12分）某实验小组利用已有器材进行相关电学实验，除开关、导线以外，一个电流计®、一个电阻箱Rp、定值电阻R0(阻值未知)、两个定值电阻R(R=2.0Ω)和若干个规格相同的小灯泡.(1)他们利用图甲所示电路来测量R0的阻值，闭合开关S，调节电阻箱Rp，当Rp=5.0Ω时灵敏电流计®的示数为零，则R0=Ω.(2)通过图乙测定电源的电动势和内阻，测得I和Rp多组数据，绘出−Rp的图像，若图像斜率为k，纵截距为b，则电源的电动势E=和内阻r=(结果用k、b、R0表示);若考虑电流表内阻，则电源内阻的测量值真实值(填“大于”、“小于”或“等于”).(3)若测得电源的电动势E=3.0V，内阻r=1.0Ω,实验小组同学将该电源与R=2.0Ω的定值电阻及两个相同的灯泡构成如图丙所示的电路，灯泡的伏安特性曲线如图丁所示，则每个灯泡的实际功率为W(结果保留两位小数);此时电源的效率为(结果保留三位有效数字).5四、计算题：本大题共3小题，共40分。13.（10分）如图所示，一粗细均匀的U型的玻璃管竖直放置，左侧竖直管上端封闭，右侧竖直管上端与大气相通且足够长，左侧竖直管中封闭一段长为l1=48cm的空气柱(可视为理想气体)，气体的温度为T1=300k，水平管内充满水银，右侧竖直管中水银柱长ℎ1=24cm，如果从右侧竖直管内缓慢注入ℎ=36cm水银柱，注入的水银与原来右侧管内水银之间没有空气，注入过程中空气柱的温度保持不变，水银柱长度远远大于玻璃管的直径，大气压强为p0=76cmHg。(1)求稳定后空气柱的长度l2;(2)如果要使空气柱再恢复到原来的长度48cm，求需要将空气柱的温度变为多少。14.（15分）如图(a)所示，长L=1.4m的木板静止在足够长的粗糙水平面上，木板的右端放置着质量m=1kg的滑块(可视为质点)。现用不同的水平恒力F向右拉木板，得到滑块和木板的加速度a随拉力F变化的关系图像如图(b)所示，重力加速度g=10m/s2，求(1)滑块与木板之间的动摩擦因数μ1；(2)木板与地面之间的动摩擦因数μ2以及木板的质量M；(3)若水平恒力F=27.8N，滑块从木板上滑落经历的时间t。15.（15分）如图所示，直角坐标系xoy中，在整个第Ⅱ象限内有平行于x轴的匀强电场，方向沿x轴正方向，大小E=在整个第Ⅰ象限区域内有垂直于xoy平面向外的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q的正电粒子，从x轴上的p(−L,0)点，以大小为v0的速度沿y轴正方向进入电场，通过电场后从y轴上的M点(与y轴夹角为θ)进入第Ⅰ象限，又经过磁场偏转刚好不进入第Ⅳ象限，之后穿过y轴再次进入电场，不计粒子的重力，已知sin37∘=，cos37∘=(1)求M点的纵坐标yM;(2)求匀强磁场的磁感应强度B的大小;6(3)求整个过程中粒子从第Ⅱ象限进入第Ⅰ象限经过y轴的纵坐标。.1高三年级12月月考物理答案.1.D【解析】甲图：匀变速直线运动位移公式的推导，用到了微元法；乙图和丁图：用到了微小形变放大法；丙图：研究合力与分力，用到了等效法故乙和丁包含的物理思想方法相同，选B。2.B【解析】磁性棋盘是竖直放置的，棋子静止在上面时受到重力、弹力、磁力及摩擦力;弹力和磁力与棋盘垂直，二力为平衡力，重力竖直向下，而摩擦力竖直向上与重力平衡，A错误，B正确;根据竖直方向上二力平衡知：f=G，f应不超过最大静摩擦力，则有：f<fm=μN=μF，F一定，要使棋子不滑下，应增大最大静摩擦力，为此应增大μ,棋盘面应选取较粗糙的材料，C错误;棋子质量小而重力小时，若没有其他阻力存在，仍会向下运动，棋子不会掉落是因为棋子受到棋盘对它向上的摩擦力，D错误.3.B【解析】根据图示，蜻蜓连续两次点水过程中激起的波纹，圆圈越小，则时间越短，所以飞行方向则为从大圆到小圆，即蜻蜓的飞行方向向右;若蜻蜓飞行的速度和水波的速度相同，那么蜻蜓的每一次点水的时候都会是在上一个水波的边线上，而第二个水波和第一个水波都在以相同的速度运动，所以每个圆都应该是内切的;然而图中O2到O1圆圈边线距离小于O2半径，说明水波O2运动了一段时间，O1水波才到O2圆心，则说明蜻蜓飞行的速度比水波的速度大，故B正确.4.C【解析】A.载人飞船在轨道1和空间站在轨道2上的P处，都由万有引力来提供合外力，由牛顿第二定律=ma，可知加速度大小相等，故A错误；B.轨道1为椭圆轨道，载人飞船在P处有>m，又=mg，则载人飞船在轨道1上经过P点时的速度小于，故B错误；C.由开普勒第三定律可知则轨道1和轨道2运行周期之比为，故C正确；D.轨道1为椭圆轨道，万有引力与向心力大小不等，可利用轨道2求解地球质量M，由万有引力提供向心力有解得地球质量错误。5.C【解析】由光路图，分析可知，第一次折射时，b光的折射角较大，而入射角相等，根据折射率公式得知，b光的折射率较小，频率较小，波长较长。A.由题意结合题图知，霓是经过2次折射和2次全反射形成的现象，故A错误；B.由于b光的波长较长，根据Δx=可知光束a、b通过同一装置发生双缝干涉，b光的相邻亮条纹间距大，故B错误；C.由公式得知，b光的折射率较小，速度较大，在同种玻璃中传播，b光的传播速度一定大于a光，故C正确；D.b光的折射率较小，频率较小，分别照射同一金属，若a光能使某金属发生光电效应，则b光不一定能使该金属发生光电效应，故D错误。6.D【解析】选项A、B在时间0到2内图线形状相同，下面分析2到3时间内线框的运动，该段时间线框出磁场，ab边切割磁感线，且有效切割长度为L−vt，根据感应电动势公式E=B(L−2vt)v，由闭合电路的欧姆定律得感应电流线性减小，由楞次定律知电流方向为顺时针，选项A、B错误。线框进出磁场，由楞次定律知产生的感应电流的效果是阻碍线框的相对运动，所以可判断安培力方向为水平向左，拉力与安培力二力平衡，所以拉力水平向右，即拉力方向为正方向。在2到3时间范围内，有F=F安=，则F−t图线应为抛物线，选项C错误，选项D正确。7.BD【解析】ABD、小球运动到最低点时，弹性绳会拉长，弹性绳的弹性势能增加，此过程弹性绳对小球做负功，由能量守恒定律知，小球的机械能会减小，则小球重力势能的减少量大于动能的增加量，让小球紧靠。点由静止释放，小球向下运动到P点时，由能量守恒定律知，小球此时有竖直向下的速度，则小球向下运动到的最低点一定在P点下方，故A错误，BD正确；C、小球运动到P点时，速度方向水平向左，与重力方向垂直，则此时重力的瞬时功率为0，故C错误。8.ACD【解析】B.由题意c点的磁感应强度为零，则说明导线P、Q在c点产生的磁场大小相等、方向相反，又因为c点距P、Q的距离比为1:3，则k可得电流之比为1:3，故B错误。A.由B分析可知，导线Q在d点产生的磁场强，d点的磁感应强度方向垂直cd向下，由安培定则可知P中的电流方向向外、则Q中的电流方向向里，故A正确。C.由安培定则可知，导线P、Q在。点产生的磁场方向均垂直cd连线向上，故C正确。D.由于I1=I2，分别作出两电流在a、b两点的磁感应强度大小和方向，如图所示，根据磁场的矢量合成可知a、b两点的磁感应强度大小相等、方向相同，故D正确。9.AD【解析】解：A.令等效重力加速度为g0，则有mgsinθ=mg0,解得g0=gsinθ,可知，多次改变图1中θ角的大小，即可获得不同的等效重力加速度，故A正确；B.单摆在运动过程中，A、C两位置摆线的拉力最小，根据图2可知，相邻两个摆线拉力最小的位置的时间间隔为半个周期，可知，单摆n次全振动的时间为t=nT=2nT0,故B错误；C.根据单摆周期公式有T=2π,可知，多次改变斜面倾角θ,只要得出T∝就可以验证该结论成立，故C错误；D.摆球自然悬垂时，通过力传感器(图中未画出)测得摆线的拉力为F1，根据平衡条件有F1=mgsinθ,在图2的测量过程中，摆球在A位置有F2=mgsinθcosα,摆球在B位置，根据牛顿第二定律有F3−mgsinθ=摆球从A位置运动到B位置，根据动能定理有mgsinθ(L−Lcosα)=mv2,解得F3=3F1−2F2，故D正确。故选：AD。根据题意求出等效重力加速度。根据图2求周期，根据单摆周期和全振动时间的关系求解作答；根据单摆周期公式分析作答；摆球自然悬垂时，根据平衡条件细线的拉力；在A、C位置，求拉力F2与F1的关系；在最低处B点，根据向心力公式求速度；小球从A到B，根据动能定理求速度，然后联立求解作答。理解实验原理是解题的前提与关键，能够根据平衡条件求解等效重力，熟练掌握圆周运动向心力公式、动能定理和单摆周期公式。310.BD【解析】A、小球由静止释放后先做初速度为零、加速度大小为2g的匀加速直线运动，到。点正下方时设速度大小为v，则v2=22g×2L，解得v=2gL，由于细线绷紧，沿绳方向的分速度为0，此后小球以v1=v=2gL的速度从。点正下方开始向右做圆周运动，根据等效场的对称性可知，小球运动到B点的速度大小等于2gL，故A错误;BC、设小球从。点正下方向B点运动过程中的最大速度为v2，根据力与运动的关系可知，当小球位置与。连线与竖直方向夹角为45∘时速度最大，根据动能定理有，解得v2=因此小球运动到。点正下方时的速度最大，最大速度为2gL，故B正确，C错误;D、由于mv=2mgL，因此小球最终做往复运动，轨迹为半个圆周，故D正确。故选BD。11.上移ℎ−T24π2k【解析】(3)由于钢球运动一周的过程中，光电传感器接收到2次信号，则钢球运动的周期T=(4)若适当调大电机的转速，则钢球向上运动，则激光笔应上移；(5)设当某时刻钢球所在位置与凹槽圆心位置的连线与竖直方向夹角为θ,凹槽半径为R，则对钢球分析可知mgtanθ=mRsinθ,由几何关系cosθ=，可知ℎ=T2+ℎ0，则将得到的多组T和ℎ的数据记录到表格中，并绘制ℎ−T2图像，根据图像的斜率k可得k=，可以进一步求出当地重力加速度g=4π2k。12.【答案】5.0−R0大于0.35(0.34∼0.36)87.3%【解析】(1)本实验利用电桥法测电阻，电流计读数为0，R0=Rp=5.0Ω;(2)利用安阻法测电源电动势和内阻，由闭合电路欧姆定律有，E=I(Rp+R0+r)，整理得=Rp+，可知E=，r=−R0，如果考虑电流表内阻，测量的r测=r+RA，则测量值大于真实值;(3)将电源与灯泡连接成图丙电路图，由闭合电路欧姆定律可知：E=2U+I(R+r)，得U=−I+，在灯泡伏安特性曲线中作出该图像，由图像可知，每个灯泡两端的电压为U=0.93V，通过灯泡的电流为I=0.38A，所以每个灯泡的实际功率为0.93×0.38W≈0.35W，此时电源效率为≈87.3%。13.【答案】解：(1)初始状态下气体的压强为p1=p,+h=76cmHg+24cmnHg=10CUHg空气柱长度l=48cmn；设玻璃管横截面积为s，气体的体积为V1=l1s，设注入水银后水平管进入左侧竖直管内水银长度为x，则气体的压强为p2=p0+pℎ1+pℎ−2px，气体的体积为V2=(l1−x)s，注入过程气体温度不变，根据玻意耳定律得p1V1=p2V2，解得az=8c，则稳定后空气柱的长度la=l1-x=40c;(2)要使空气柱变为原来长度则气体压强变为，根据查理定律=，解得空气柱的温度变为72-40sk。14.【答案】解：(1)由图(b)可知，当恒力F≥25N时，小滑块与木板将出现相对滑动，以小滑块为研究对象，根据牛顿第二定律得，μ1mg=ma1，a1=4m/s2，代入数据解得μ