河北省承德市2024-2025学年高三上学期12月市联考物理试题（解析版）

高级中学名校试卷PAGEPAGE12025届河北承德高三12月联考物理试题注意事项：1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考场号、座位号、准考证号填写在答题卡上。2.回答选择题时，选出每小题答案后，用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。3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。考试时间为75分钟，满分100分一、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。1.2024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【答案】C【解析】AB．根据质量数、电荷数守恒，可知核反应方程为碳14发生的是β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，故AB错误；C．发生β衰变，反应后原子核更稳定，的比结合能比的大，故C正确；D．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，故D错误。故选C。2.如图甲，一质量为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，不计所有摩擦，则竖直墙对球的弹力大小为（）A. B. C. D.【答案】B【解析】设球的半径为，对球进行受力分析如图，所示根据几何知识可得解得根据平衡条件得故选B。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）。下列关于光与光的说法正确的是（）A.光的频率小于光的频率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，光比光容易发生全反射D.通过同一双缝干涉装置，光的相邻条纹间距比光的大【答案】C【解析】A．由光路可知，光的偏折程度大于光，可知水滴对光的折射率大于对光的折射率，光的频率大于光的频率，故A错误；B．、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，故B错误；C．根据可知，光的临界角小于光的临界角，即光比光容易发生全反射，故C正确；D．由于光的频率大于光的频率，光的波长小于光的波长，根据光干涉的相邻条纹间距比光的小，故D错误。故选C。4.空间存在水平向左的匀强电场，一质量为、带电量为的小球由点以速度竖直向上抛出，运动到最高点时速度大小恰好也为，空气阻力不计，重力加速度为，小球从运动到的过程中，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【答案】D【解析】AB．小球运动过程中，电场力做正功，电势能减少，机械能增加，故AB错误；C．小球在竖直方向做竖直上抛运动，从出发点运动到最高点，满足水平方向做初速度为0匀加速直线运动，则解得根据牛顿第二定律有解得匀强电场的电场强度大小为故C错误；D．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，即故D正确。故选D。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，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的正方形，共匝，总阻值为。磁体间磁场可视为磁感应强度大小为的匀强磁场。大轮以角速度匀速转动，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.【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，知大轮与小轮半径之比为，已知大轮以角速度匀速转动，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故选A。6.一辆玩具汽车在水平地面上做直线运动，其速度与时间关系如图所示。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.时间内，牵引力对汽车做功为54JC.时间内，刹车额外产生的制动力大小为6ND.时间内，汽车克服阻力做的功为28J【答案】B【解析】A．由图像可知，时速度为零，即汽车距离出发点最远，故A错误；B．图像与时间轴围成的面积表示位移，时间内，汽车的位移大小为由动能定理可得其中，解得时间内牵引力对汽车做的功故B正确；C．时间内由图像可知加速度大小为由牛顿第二定律可得可得因刹车额外产生的制动力的大小为F=4N故C错误；D．根据图像可知，时间内，汽车的路程克服阻力做的功故D错误。故选B。7.如图所示，一半径为的圆盘上均匀分布着电荷为为的正电荷，在垂直于圆盘且过圆心的轴线上有、、，四个点，和、和，和，和间的距离均为，在点处有一电荷量为的固定点电荷，在点有一电荷量为的固定点电荷。已知点处的电场强度大小为（为静电力常量），方向由指向，则点处的电场强度大小为（）A. B. C. D.【答案】A【解析】根据电场强度叠加原理可知，两个点电荷在点的电场强度大小为方向由指向；依题意，点的合电场强度大小为方向由指向；可知圆盘在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，可得出点的电场强度大小为故选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。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。8.如图，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【答案】AC【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。则小球在时刻处于最高点位置，此时位移最大，方向向上（正方向）；小球受到的回复力最大，方向向下，则小球的加速度最大，方向向下（负方向）；此时小球的速度为0。故选AC。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.【答案】AD【解析】AB．在火星表面有在月球表面有其中，，解得故A正确，B错误；CD．“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，结合上述解得故C错误，D正确。故选AD。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，一带电粒子从点以大小为的速度沿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点离开。已知正三角形CDE的边长为，粒子质量为、电荷量大小为，粒子重力不计。下列说法正确的是（）A. B. C. D.【答案】BC【解析】AB．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故A错误，B正确；CD．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，故C正确，D错误。故选BC。三、非选择题：本题共5小题，共54分。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的重球和，在下面再挂一个质量为的重物。重力加速度为。（1）如图乙所示，实验中使用游标卡尺测得重球的直径______mm。（2）某次实验中，将重球从光电门下方竖直距离为处由静止释放，测得重球经过光电门的时间为，则重球上升时的瞬时速度大小为______：重球上升过程中，、、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、、和表示），即可验证、、组成的系统机械能守恒。【答案】（1）5.00（2）mgh（3）【解析】【小问1详析】根据游标卡尺的读数规则，可知【小问2详析】[1]重球A上升时的瞬时速度大小为[2]系统重力势能减少量【小问3详析】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.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，内阻很小，可忽略不计C.电阻箱，阻值范围为D.定值电阻，阻值为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，分别记录电流表的示数，在下列三组关于的取值方案中，最合理的方案是______（选填“1”“2”或“3”）。方案编号电阻箱的阻值130026022018014021008570554034035302520（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，在坐标轴上的截距为，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”）【答案】（1）3（2）（3）不变偏大【解析】【小问1详析】根据电流表量程可知，要使电流表测量电流在范围内，电动势为12V，故电路中总电阻应该在之间，由此可知电阻箱取值方案中，比较合理的是方案3。【小问2详析】由闭合电路欧姆定律有变形得故图像的斜率解得纵截距解得【小问3详析】若考虑到电流表的内阻，由闭合电路欧姆定律有变形得故图像的斜率纵截距由此可知，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.如图甲所示的汽缸内，用质量为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。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。【答案】（1）（2）【解析】【小问1详析】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【小问2详析】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.如图所示，两足够长平行金属直导轨MN、PQ的间距L=0.5m，固定在同一水平面内，直导轨在左端M、P点分别与两条半径r=0.45m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B=1T、方向竖直向下的匀强磁场。长L=0.5m、质量m=1kg、电阻R=2Ω的金属棒ab跨放在两圆弧导轨的最高点。质量m′=4kg、电阻R′=12Ω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与导轨半行。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g=10m/s2。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。【答案】（1）1.5V（2）0.0625m/s2（3）1.2J【解析】【小问1详析】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【小问2详析】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【小问3详析】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.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，某时刻滑块获得一个大小为、水平向右的初速度，与静止的滑块发生弹性碰撞。滑块滑上传送带，从传送带右端离开后，落在水平地面上的点。已知、的质量分别为、，与传送带间的动摩擦因数，点距地面的高度，碰撞的间极短，滑块均可视为质点，不计空气阻力，取。（1）求碰撞后滑块、的速度大小、；（2）若传送