湖南省郴州市2024-2025学年高三上学期12月期末考试物理试题（解析版）

高级中学名校试卷PAGEPAGE1高三物理考生注意：1.答题前，考生务必将自己的姓名、考生号填写在试卷和答题卡上，并将考生号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡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。一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24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.关于物理学研究方法和物理学史，下列叙述正确的是（）A.伽利略通过理想斜面实验得出：力是产生加速度的原因B.牛顿发现了万有引力定律，并通过扭秤实验测出了引力常量的数值C.将带电体看成点电荷和将物体看成质点，都运用了等效替代法D.在“探究加速度与力、质量的关系”和“探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系”实验时都采用了控制变量法【答案】D【解析】A．伽利略的理想斜面实验得出的是物体的运动不需要力来维持，故A错误；B．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪什通过扭秤实验测出了引力常量的数值，故B错误；C．点电荷和质点运用的是理想模型法，故C错误；D．在“探究加速度与力、质量的关系”和“探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系”实验时都采用了控制变量法，故D正确。故选D。2.图1为一列横波在t=2s时的波形，图2表示介质中平衡位置在x=0处质点的振动图像。Q为介质中平衡位置在x=1m的质点。下列说法正确的是（）A.波速为2m/sB.波的传播方向沿x轴正方向C.该横波可以与频率f=4Hz的横波进行稳定干涉D.0~3s时间内，质点Q运动的路程为15m【答案】B【解析】A．由图1知波长由图2知周期可得波速为故A错误；B．由同侧法可知波的传播方向沿x轴正方向，故B正确；C．该横波的频率为与频率为4Hz的横波不满足相干条件，故C错误；D．在0~3s内即四分之三周期内，质点Q的路程为故D错误。故选B。3.质量为m的汽车在平直公路上以速度v0匀速行驶，发动机功率为P。t1时刻，司机减小了油门，使汽车的功率立即减小一半，并保持该功率继续行驶；到t2时刻，汽车又开始匀速直线运动，假设整个过程中汽车所受的阻力不变，下列选项中正确的是（）A.减小油门后汽车做匀减速直线运动B.该过程中汽车所受的阻力大小为C.t2时刻汽车的速度是D.汽车在t1到t2这段时间内位移大小为【答案】C【解析】AB．根据减小油门后，汽车做加速度减小的减速直线运动，匀速时，有故AB错误；CD．t2时刻再次匀速，根据解得在t1到t2这段时间内由动能定理解得故C正确，D错误。故选C。4.一般地球同步卫星要经过多次变轨才能进入地球同步轨道。如图所示，先将卫星送入较低的圆轨道I，再经过椭圆轨道Ⅱ进入地球同步轨道Ⅲ。已知引力常量为G，卫星的质量为m，地球的质量为M，轨道I的半径为r1，轨道Ⅲ的半径为r2，P、Q分别为两轨道与轨道Ⅱ的切点，则下列说法不正确的是（）A.卫星从轨道I进入轨道Ⅱ需要在Q点点火加速B.卫星在轨道Ⅱ上经过P点的速率vP与经过Q点的速率vQ满足的关系为C.卫星分别在轨道I和Ⅱ上运行时，卫星与地心的连线在单位时间内扫过的面积不等D.若已知距地球球心r处的引力势能，则卫星从轨道I进入轨道III的过程中，发动机做功至少为【答案】B【解析】A．卫星从轨道I进入轨道II，轨道变高，需要在Q点点火加速，故A正确，不符合题意；B．卫星在轨道II的P点和Q点，都在同一椭圆轨道，由开普勒第二定律可定即故B错误，符合题意；C．由开普勒第二定律，只有同一轨道上的卫星与地心的连线扫过的面积才相等，故C正确，不符合题意；D．卫星在轨道I运行时，引力势能动能卫星在轨道III运行时，引力势能动能从轨道I进入轨道III的过程中，发动机做功至少为故D正确，不符合题意。故选B。5.如图所示，电源电动势为E，内阻为r，所有电表均为理想电表。闭合开关和，待电路稳定后，两极板中间位置M处有一带电油滴恰好静止。、为定值电阻，下列说法正确的是（）A.闭合开关、，待电路稳定后，将电容器上极板向上移动时，带电油滴的电势能减小B.闭合开关，断开开关，将滑动变阻器滑片P向下滑动的过程中，电源的输出功率增大C.闭合开关、，将滑动变阻器滑片P向下滑动的过程中，电压表V的示数变化量绝对值与电流表的示数变化量绝对值的比值减小D.闭合开关、，将滑动变阻器滑片P向下滑动的过程中，通过电流表的电流方向由【答案】D【解析】A．闭合开关和待电路稳定后，将电容器上极板向上移动，电容器两端电压不变，两极板间距增大，极板间电场强度减小，M点的电势减小，由于带电油滴带负电，所以电势能增加，A错误；B．闭合开关，断开开关，将滑动变阻器滑片P向下滑动的过程中，由于不知电源内阻r和、最大阻值的大小关系，所以电源的输出功率无法判断，B错误；C．闭合开关和，将滑动变阻器滑片P向下滑动的过程中，电压表V的示数变化量与电流表的示数变化量的比值等于，比值不变，C错误；D．闭合开关和，将滑动变阻器滑片P向下滑动的过程中，变大，其两端分压变大，电容器充电，通过电流表的电流方向由，D正确。故选D。6.如图所示，在某次航行时，一艘帆船在水平风力的作用下，以速度沿风的方向匀速前行，风与帆作用的有效面积为S，气流的平均密度为ρ，帆船行驶过程水平方向上所受阻力恒为f。假设气流与帆作用后速度与帆船前行速度相等，则下列说法正确的是（）A.风速大小为B.风速大小为C.若将风与帆作用的有效面积变为原来的2倍，风速和阻力大小不变，则船的航行速度一定变为原来的2倍D.若将风速变为原来的2倍，阻力大小不变，则船的航行速度也将变为原来的2倍【答案】A【解析】AB．以帆船为参考系，对内的一段风，由动量定理帆船匀速前行，由平衡条件得解得所以A正确，B错误；C．由以上结论，整理得若将风与帆作用的有效面积变为原来的2倍，风速和阻力大小不变，则船的航行速度不是原来的2倍，故C错误；D．由可知，若将风与帆作用的有效面积变为原来的2倍，风速和阻力大小不变，则船的航行速度不是原来的2倍，故D错误。故选A。二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。7.关于下列四幅图所涉及的光学知识中，说法正确的是（）A.图1检查工件的平整度利用光的干涉现象，同时也是光的波动性的证明B.图2医用内镜利用光的衍射现象，说明了光可以不沿直线传播C.图3在坦克内壁上开孔安装玻璃利用光的折射现象扩大视野D.图4泊松亮斑是由于光的衍射现象产生的，是光的粒子性的实例证明【答案】AC【解析】A．图1检查工件的平整度利用光的干涉现象，是波动性的证明，故A正确；B．图2医用内窥镜利用光的全反射现象，故B错误；C．图3在坦克内壁上开孔安装玻璃利用光的折射现象扩大视野，故C正确；D．图4泊松亮斑是由于光的衍射现象产生的，是光的波动性的证明，故D错误。故选AC。8.两个电荷量分别为和的点电荷固定在x轴上O、M两点，两电荷在连线上各点电势随x变化的关系如图所示，其中A、N两点的电势为零，在M点右侧，ND线段中点C的电势最高，则（）A.为正电荷，为负电荷，电荷量的绝对值大于电荷量的绝对值B.若将一个正电荷在C点右侧附近由静止释放，该电荷将沿着x轴正方向做加速度先增大后减小的加速直线运动C.若将撤去，C点的电势将减小D.若将一个负电荷在N点由静止释放，该电荷可在ND之间做往复运动【答案】AB【解析】A．图像某点切线斜率的绝对值表示电场强度大小，根据图像可知，C点电场强度为零，点电荷到C点的间距小于点电荷到C点的间距，根据点电荷的电场强度的表达式，由电场强度的叠加可知，点电荷的电荷量的绝对值大于点电荷的电荷量的绝对值，由于沿电场线电势降低，则O到M的电场方向沿着x轴正方向，又由于电场线起源于正电荷（或无穷远），终止与负电荷（或无穷远），所以为正电荷，为负电荷，故A正确；B．由于沿电场线电势降低，则C点右侧的电场线沿着x轴正方向，由于图像某点切线斜率的绝对值表示电场强度大小，可知沿着电场线方向的电场强度先增大后减小，所以将一个正电荷从C点右侧由静止释放，该电荷做加速度先增大后减小的加速直线运动，故B正确；C．结合上述，正电荷，为负电荷，根据由于电势为标量，空间某点的电势等于各点电荷在该点电势的代数和，可知，撤去后，C点的电势将增大，故C错误；D．由于沿电场线电势降低，则MC之间的电场方向沿着x轴负方向，C点右侧的电场线沿着x轴正方向，若将一个负电荷在N点由静止释放，该电荷先向右做加速运动，后向右做减速运动，由于N点电势为0，x轴正方向无穷远处电势也为0，根据动能定理可知，若将一个负电荷在N点由静止释放，该电荷将一直向右运动，故D错误。故选AB。9.如图所示，粗糙的水平面上有一半圆形凹槽，凹槽的质量为M，半圆弧的圆心为O点，最低点为A点，半径为R。现将一质量为m的光滑小球从圆弧上的D点由静止释放，已知OD与OA的夹角为θ（θ<5°），重力加速度为g，小球大小可以忽略不计，从D点运动到A点的过程中，凹槽始终保持静止。下列说法正确的是（）A.小球从D点运动到A点过程中，小球和凹槽所组成的系统，机械能守恒，动量也守恒B.小球到达A点时对凹槽的压力大小为3mg−2mgcosθC.小球从D点运动到A点的时间为D.小球从D点运动到A点过程中，水平面摩擦力对凹槽的冲量大小为【答案】BCD【解析】A．小球和凹槽所组成的系统，在该过程中，由于地面有静摩擦力，但静摩擦未做功，机械能守恒，动量不守恒，故A错误；B．小球从D点到A点，由机械能守恒定律可得在A点有解得故B正确；C．由单摆的周期可知，小球从D点运动到A点的时间为故C正确；D．凹槽始终静止，水平面摩擦力对凹槽的冲量与小球对凹槽的水平冲量等大反向，由动量定理可知故D正确。故选BCD。10.如图所示，一劲度系数为的轻质弹簧左端固定在竖直墙壁上，弹簧右端固定有一质量为的物块，物块与水平地面间的动摩擦因数，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。用力向左推动物块使弹簧压缩量达到后由静止释放物块，重力加速度，不计空气阻力，下列说法正确的是（）A.释放后瞬间物块的加速度大小为B.物块第一次向右运动的最大距离为18cmC.物块最终停在弹簧的原长左侧1cm处D.物块从静止释放，到最终停下，整个过程中因摩擦而产生的内能为0.56J【答案】BC【解析】由牛顿第二定律得加速度释放后物块做单向简谐运动，平衡位置为向右运动的最大位移和释放点关于该平衡位置对称，所以物块第一次向右运动的最大距离为18cm；物块向左运动的过程中，在新的平衡位置所以物块向左运动10cm，以此类推，物块第二次向右运动2cm后停下来，所以物块停在距离弹簧原长左侧1cm处，总路程为30cm，从而摩擦产生的热量为故选BC。三、非选择题：本题共5小题，共56分。11.某同学在“用单摆测量重力加速度”的实验中，利用了智能手机和一个磁性小球进行了如下实验：（1）将摆线上端固定在铁架台上，下端系在小球上，做成图1所示的单摆。下列摆线安装最合理的是______。AB.C.（2）用刻度尺测量悬线的长度，用游标卡尺测得磁性小球的直径如图2所示，则直径______cm，算出摆长L。（3）将智能手机磁传感器置于磁性小球平衡位置正下方，打开智能手机的磁传感器，测量磁感应强度的变化。（4）将磁性小球由平衡位置拉开一个小角度，由静止释放，手机软件记录磁感应强度的变化曲线如图3所示。试回答下列问题：①由图3可知，单摆的周期为______。②改变摆线长度l，重复实验操作，得到多组数据，画出对应的图像如图4所示，图像的斜率为k，则重力加速度g的表达式为______。（用题中物理量的符号表示）。③图4中图像不过原点的原因是______，对g的测量结果______（选填“有影响”或“无影响”）。【答案】（1）B（2）1.070（4）2t0没有考虑磁性小球的半径无影响【解析】（1）[1]A．图中采用了弹性绳，实验过程中，摆长会发生明显的变化，该装置不符合要求，故A错误；B．图中采用铁夹固定悬点，细线丝弹性小，磁性小球体积小，空气阻力的影响可以忽略，该装置符合要求，故B正确；C．图中没有用铁夹固定悬点，摆长会发生明显变化该装置不符合要求，故C错误。故选B。（2）[2]根据游标卡尺的读数规律，该读数为（4）①[3]磁性小球经过最低点时测得的磁感应强度B最大，根据图3有解得周期为②[4]摆长等于摆线长与小球半径之和，则有根据周期公式有解得结合图像有解得③[5]结合上述可知，图4中图像不过原点的原因是没有考虑磁性小球的半径。[6]结合上述可知，重力加速度的求解是根据图像的斜率，实验中，虽然没有考虑磁性小球的半径，但对斜率没有影响，即对g的测量结果无影响。12.某国产新能源汽车电池采用的是刀片电池技术，现将其中一块电芯拆解出来，测量其电动势E和内阻r。实验小组设计了如图1、2所示的实验电路图，已知电流表的内阻为RA=1Ω，电压表的内阻约3kΩ，滑动变阻器的最大电阻为20Ω、额定电流为1A，定值电阻R0=2Ω。（1）为了减小误差，提高实验的精度，本实验应选择图_______（选填“1”或“2”）进行实验。（2）闭合开关S前，将滑动变阻器的滑片P移至最________端（选填“左”或“右”）。（3）闭合开关S后，移动滑片P改变滑动变阻器的接入阻值，记录下几组电压表示数U和对应的电流表示数I，将实验记录的数据在坐标系内描点作出U−I图像如图3所示，图中U0、I0已知。（4）根据以上信息可知，该电源电动势E的准确值为_________，内阻r的准确值为______（均用已知量的字母表示）。【答案】（1）2（2）左（4）U0【解析】（1）[1]误差的原因主要是来源于电压表和电流表不是理想电表，但由于实验仪器中电流表内阻已知，所以选图2误差更小。（2）[2]滑动变阻器限流接法从保护电路角度，滑片应滑至最左端。（4）[3][4]该实验的原理公式对应的直线方程为又因为纵截距为U0，斜率绝对值所以电动势为U0，内阻为13.如图所示，在A点以速度水平向左抛出一个质量、电荷量小球，小球抛出后进入左侧水平向右的匀强电场。经过一段时间，小球返回到A点正下方7.2m的B点，重力加速度g取。求：（1）匀强电场的电场强度E的大小；（2）小球从A点到B点的运动过程中，抛出后多长时间速度有最小值，最小值为多少。【答案】（1）（2），【解析】【小问1详析】小球在竖直方向上做自由落体运动水平方向上做匀变速直线运动解得【小问2详析】将电场力和重力合成等效重力解得方向与水平方向成夹角斜向右下方；将运动沿着合加速度a方向（方向）和垂直于合加速度a方向（方向）分解在方向从开始到方向的分速度变为0所用的时间最小速度解得14.如图所示，直角坐标系xOy平面内，第一、四象限存在垂直纸面向里但大小不同两种匀强磁场，第二象限存在沿y轴正方向的匀强电场E（大小未知）。质量为m、电荷量为-q（q>0）的粒子从x轴负半轴M点与x轴正方向成60°射入电场，经电场偏转后以速度v0从点N垂直y轴进入第一象限，经过一段时间后从x轴上P点（未画出）以与x轴正方向成60°夹角的速度进入第四象限，粒子恰好不能进入第三象限。已知N点的坐标为（0，L），粒子的重力忽略不计。求：（1）电场强度E的大小；（2）第一象限匀强磁场的磁感应强度B的大小；（3）带电粒子从M点出发到第二次到达y轴的总时间。【答案】（1）（2）（3）【解析】小问1详析】带电粒子在第二象限做类斜抛运动，由逆向思维，从N到M点做类平抛运动，速度偏转角为解得x方向上y方向上联立解得【小问2详析】带电粒子进入第一象限后，轨迹如图所示由几何知识可知，带电粒子在第一象限做圆周运动的半径根据洛伦兹力提供向心力解得【小问3详析】由（1）可知，带电粒子在第二象限运动的时间带电粒子在第一象限运动时，周期为又因为速度偏转角为60°，运动时间解得进入第四象限后，由于粒子恰好不能进入第三象限，则在第四象限运动轨迹与y轴相切，速度偏转角为210°，轨迹如图所示由几何知识可知运动时间解得所以15.如图所示，长度为l=1.2m的水平传送带以v0