山西省部分学校2024-2025学年高三上学期12月联考物理试题（解析版）

高级中学名校试卷PAGEPAGE12024~2025学年高三12月质量检测卷物理考生注意：1.本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分，考试时间75分钟。2.答题前，考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。3.考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。4.本卷命题范围：高考范围。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.钍制成燃料棒可以放入增殖反应堆中进行增殖。具体过程是：钍232吸收一个中子后会变成钍233，钍233不稳定，会经历β衰变成为镤233，镤233将再次经历β衰变成为铀233，铀233成为新的增殖铀燃料。下列说法正确的是（）A.钍232可能不具有放射性B.钍233可以一次放出两个β粒子变成铀233C.钍233比铀233少两个中子D.钍233比铀233比结合能小【答案】D【解析】A．原子序数大于82的元素均具有放射性，故A错误；B．一次β衰变只能放出一个β粒子，钍233先β衰变成镤233，镤233再β衰变成铀233，故B错误；C．发生一次β衰变原子核会减少一个中子，因此钍233比铀233多两个中子，故C错误；D．钍233衰变成镤233，镤233衰变成铀233均要放出能量，因此钍233比铀233的比结合能小，故D正确。故选D。2.如图所示，质量为1kg的小球用a、b两根细线连接，分别悬于两点，a、b两细线相互垂直，小球静止，重力加速度g取。剪断细线b的瞬间，小球的加速度大小为，则未剪断细线b时，细线a上的拉力大小为（）A B. C.5N D.7.5N【答案】A【解析】由于a、b两细线相互垂直，剪断细线b的一瞬间，小球的加速度大小为，说明未剪断细线b时，细线b上的拉力大小为未剪断细线b时，根据平衡条件有解得故选A。3.如图所示，将一个小球先后两次从P点斜向右上抛出落到水平面上，两次抛出的速度大小相等，第一次的运动轨迹为a，第二次的运动轨迹为b，两轨迹相交于Q点，不计空气阻力，则比较两次抛出后小球在空中的运动，下列说法正确的是（）A.小球在空中运动时间相同B.小球两次在Q点速度相同C.小球从P点运动到Q点，第一次的平均速度大D.小球落地时重力的瞬时功率，第一次的较大【答案】D【解析】A．由竖直方向分运动可知，小球第一次在空中最大高度高，运动时间长，故A错误；B．小球两次在Q点的速度方向沿曲线的切线方向，方向不同，故B错误；C．两次从P到Q的位移相同，第一次的时间长，平均速度小，故C错误；D．两次落地时的速度大小相等，但第一次落地时的竖直分速度大，重力的瞬时功率大，故D正确。故选D。4.如图所示，一列简谐横波沿x轴正向传播，在时刻的波形如图所示，M、N是波上的两个质点，其横坐标分别为和，从图示时刻开始，质点M第一次回到平衡位置需要0.5s，质点N在5s内运动的路程为1m，则下列说法正确的是（）A.在时刻，质点N正沿y轴正方向运动B.波传播的速度大小为6m/sC.当质点M沿y轴负方向减速运动时，质点N一定沿y轴正方向加速运动D.质点M的振动方程为【答案】C【解析】A．由于波沿x轴正向传播，则在时刻，质点N正沿y轴负方向运动，故A错误；B．由题可知，波动周期为2s，则波传播速度故B错误；C．当质点M在平衡位置开始向y轴负方向运动时，质点N正在波谷向y轴正方向加速运动，故C正确；D．由题意可知振幅则质点M的振动方程故D错误。故选C5.某同学要测截面为直角三角形ABC玻璃砖的折射率，如图所示，玻璃砖竖直立在水平地面上，玻璃砖的顶角为θ，用一束垂直于AB面的单色光照射在玻璃砖上，光束在AC面发生折射，折射光照亮地面上一个点，用量角器测出折射光线与地面的夹角为α，由此可求得玻璃砖对光的折射率为（）A. B.C. D.【答案】B【解析】根据几何关系，光束在AC面的入射角等于，折射角等于，因此折射率为，故选B。6.天文爱好者在赤道上观察一颗绕地球做圆周运动的低轨道卫星，其轨道半径是地球同步卫星轨道半径的，已知天文爱好者随地球自转的向心加速度为a，地球半径为R，则这颗低轨道卫星运行的周期为（）A. B.C. D.【答案】A【解析】设地球自转周期为T，根据题意有则设低轨道卫星运行周期为，根据开普勒第三定律有解得故选A。7.金属圆环放在光滑绝缘水平面上，直线MN是垂直于水平面向上的匀强磁场的边界，给圆环一个水平力使圆环沿图示方向匀速进入磁场，速度大小为v，速度方向与MN的夹角为，当圆环有一半进磁场时，下列说法正确的是（）A.圆环中有沿逆时针方向的感应电流B.圆环受到的安培力方向与速度v方向相反C.撤去水平力后，圆环将做曲线运动D.撤去水平力后，圆环进磁场后的最小速度为0【答案】C【解析】A．由题意可知穿过圆环的磁通量向外增加，根据楞次定律可知，圆环中有沿顺时针方向的感应电流，故A错误；B．根据左手定则可知，圆环受到的安培力垂直于MN向下，故B错误；C．撤去水平力后，由于安培力与速度不在一条直线上，圆环将做曲线运动，故C正确；D．撤去拉力后，由于圆环受到的安培力垂直于MN向下，则圆环垂直MN方向做减速运动，沿MN方向做匀速运动，若圆环完全进入磁场前垂直MN方向的速度已经减为0，则圆环的最小速度为若圆环完全进入磁场时垂直MN方向的速度还没有减为0，则圆环的最小速度大于，故D错误。故选C。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.如图所示，定值电阻阻值为，R为电阻箱，理想变压器原线圈的匝数可调，当R接入电路的电阻为时，消耗的功率为P，若仅将原线圈的匝数减半，则消耗的功率为；若仅调节R，使R接入电路的电阻为，则消耗的功率也为，则下列关系式正确的是（）A. B.C. D.【答案】BD【解析】AB．原线圈匝数减半，根据变压比，可知副线圈两端电压加倍，副线圈电路中电流加倍，则消耗的功率是原来的4倍，即故A错误，B正确；CD．设原线圈未改变时，副线圈输出电压为，则有原线圈改变后有解得故C错误，D正确。故选BD。9.某静电场中的x轴正半轴上的电势随x轴上位置变化如图所示，一个质量为m、带电量的绝对值为q的带电粒子仅在电场力作用下从坐标原点O沿x轴运动，运动到处速度刚好为零，则下列说法正确的是（）A.粒子可能带正电B.粒子在坐标原点O的动能大小为C.粒子在x轴正半轴运动的最大速度为D.粒子在向运动过程中，速度不断减小，加速度不断增大【答案】BD【解析】A．沿电场线电势降低，根据图像可知在至段，x轴上电场强度沿x轴正方向，由于粒子运动到处速度为零，可知，粒子做减速运动，所受电场力方向沿x轴负方向，电场力方向与电场强度方向相反，则粒子带负电，故A错误；B．粒子带负电，则电荷量为-q，设粒子在O点动能为，根据动能定理有解得故B正确；C，结合上述可知，粒子在过程做加速运动，在过程做减速运动，可知，粒子在处速度最大，在过程，根据动能定理有解得故C错误；D．结合上述可知，粒子在向运动过程中，电场力做负功，粒子速度不断减小，由于图像的斜率的绝对值表示电场强度大小，根据图像可知，电场强度越来越大，粒子所受电场力逐渐增大，即加速度逐渐增大，因此粒子在向运动过程中，速度不断减小，加速度不断增大，故D正确。故选BD。10.如图所示，间距为L=1m的平行导轨水平固定，导轨间存在着垂直于纸面且磁感应强度B=0.5T的匀强磁场。虚线框I、II中有定值电阻R0和最大阻值为20Ω的滑动变阻器R。一根与导轨等宽的金属杆以恒定速率向右运动，图甲和图乙分别为变阻器全部接入和一半接入时沿abcd方向电势变化的图像。导轨和金属杆电阻不计，则下列说法正确的是（）A.滑动变阻器在II中B.定值电阻R0的阻值为4ΩC.图像中φ0的大小为1.5VD.金属杆运动的速率为5m/s【答案】AC【解析】A．因为沿abcd方向电势降低，可见金属杆切割磁感线产生的电动势上端电势高，根据右手定则判断，匀强磁场的方向垂直纸面向里，滑动变阻器接入阻值减小时，Uab变大，根据串联电路分压特点，说明I中的阻值分到的电压增多，I中为定值电阻R0，滑动变阻器在II中，故A正确；BC．金属杆的电阻不计，有滑动变阻器在两种情况下，有联立解得，故B错误，C正确；D．金属杆切割磁感线，产生感应电动势，有解得故D错误。故选AC。三、非选择题：本题共5小题，共54分。11.某实验小组成员用如图甲所示装置验证机械能守恒定律，铁架台上固定与数字计时器相连的光电门1、2，物块A（左侧固定挡光片）与物块B用轻绳连接后，跨放在定滑轮上A（含挡光片）的质量为、B的质量为，且，重力加速度为g。（1）先用游标卡尺测挡光片宽度，示数如图乙所示，则挡光片宽度_______；（2）小组成员王同学用该装置做实验时，保持两光电门的位置不变，测出两光电门的高度差h，将A在光电门1下面某位置由静止释放，记录光电计时器上显示的挡光片通过光电门1、2时的挡光时间，改变A由静止释放的位置进行多次实验，测得多组挡光时间，根据测得的数据作图像，如果得到的图像是一条倾斜直线，在误差允许的范围内，若图像的斜率等于_______，图像与纵轴的截距等于_______，则机械能守恒定律得到验证。（3）小组成员李同学用该装置做实验时，每次保持A在光电门1下由静止释放的位置不变，保持光电门1的位置不变，多次改变光电门2的位置，每次实验测出挡光片通过光电门1、2时的挡光时间，并测出每次实验中两光电门间的高度差h，根据测得的数据作图像，如果图像是一条倾斜直线，在误差允许的范围内，若图像的斜率等于_______，图像与纵轴的截距等于_______，则机械能守恒定律得到验证。【答案】（1）2.60（2）1（3）【解析】【小问1详析】遮光条的宽度为【小问2详析】如果A、B系统机械能守恒，则有变形得因此当图像的斜率等于1，与纵轴的截距等于，则机械能守恒定律得到验证。【小问3详析】李同学实验时，同理根据A、B系统机械能守恒可得可知当图像的斜率等于，与纵轴的截距等于，则机械能守恒定律得到验证。12.某实验小组要测量一段粗细均匀的金属丝的电阻率，用螺旋测微器测出金属丝的直径为d。（1）用欧姆表粗测金属丝的电阻，将选择开关拨到“”挡，将两表笔短接进行_______，之后将金属丝接在两表笔之间，指针所指的位置如图甲所示，则金属丝电阻_______Ω；（2）为了能尽可能精确测量金属丝的电阻，小组成员设计了伏安法测电阻的电路，要求尽量多测量几组数据，图乙中的实物图已连接了部分导线，请根据要求将电路连接完整_______。（3）实验测量时，先测出金属丝接入电路的长度L，再将图乙中连接完整的电路中的滑动变阻器滑片移到最_______（填“左”或“右”）端，闭合开关后，多次调节滑动变阻器，测得多组电压表和电流表的示数U、I，作出图像，得到图像的斜率为k，则求得金属丝的电阻率_______；由于测电阻时存在因电表内阻引起的系统误差，不考虑偶然误差，因此测得的电阻率比实际值_______（填“大”或“小”）；（4）若图乙中电压表的内阻已知为，不考虑偶然误差，则金属丝的电阻真实值_______（用k、表示）。【答案】（1）欧姆调零7.0（2）（3）左小（4）【解析】【小问1详析】[1][2]将两表笔短接进行欧姆调零，根据欧姆表示数金属丝的电阻【小问2详析】由于要多测量几组数据，滑动变阻器采用分压接法，由于金属丝电阻较小，因此电流表采用外接法，电路连接如图所示【小问3详析】[1]闭合开关前，应将滑动变阻器滑片移到最左端；[2]图像的斜率即为被测电阻的倒数，因此有解得[3]由于电压表的分流，使电阻的测量偏小，使测得的电阻率比真实值偏小。【小问4详析】根据题意，金属丝电阻的测量值是其真实值与电压表内阻的并联总电阻，有解得13.如图所示，导热性能良好的汽缸开口向上静止在水平地面上，活塞将一定质量的理想气体封闭在缸内，活塞横截面积为S，活塞与汽缸内壁间无摩擦且不漏气，活塞静止时离缸底的距离为h，汽缸侧壁有一气嘴，现用气筒通过气嘴向缸内打气，共打了50次，活塞上升的高度为，每次打进的气体压强为、体积为，设打气过程中气体温度始终等于环境温度大气压强为，重力加速度为g，求：（1）活塞的质量；（2）若不打气，通过缓慢升高环境温度使活塞上升的高度，则升高后的环境温度为多少。【答案】（1）（2）【解析】【小问1详析】设活塞的质量为m，则缸内气体的压强为充气过程，对所有充进气体研究有解得【小问2详析】若不打气，通过缓慢升高环境温度使活塞上升的高度，气体发生等压变化，设升高后的温度为T，则有解得14.如图所示，质量为4m的足够长木板a静止在光滑水平面上，质量为m的物块b放在长木板上表面的左端，右侧共有n个质量均为m的物块一字排开静止在水平面上，现使a、b一起以初速度向右运动，以后每次碰撞板与物块、物块与物块均会粘在一起，每次碰撞前瞬间，b与a均恰好达到共速，重力加速度为g，开始时物块1与2间的距离为s，不计碰撞时间和物块的大小、求：（1）a与物块1碰撞过程中，物块1对a的冲量大小；（2）b与a间的动摩擦因数；（3）从a与物块1碰撞后瞬间到与物块n碰撞前瞬间，b运动的距离。【答案】（1）（2）（3）【解析】【小问1详析】设a与1碰撞后瞬间，a的速度大小为，根据动量守恒有解得根据动量定理，物块1对a的冲量大小【小问2详析】设a、b、物块1共速时的速度大小为，根据动量守恒有解得设a、b间的动摩擦因数为，a、b相对滑动时板a的加速度大小为a，由牛顿第二定律，有解得根据速度-位移公式，有解得小问3详析】根据题意，从a与物块1碰撞后瞬间到与物块n碰撞前瞬间，b一直做匀减速运动，由牛顿第二定律，有解得设板与物块n碰撞前瞬间的速度为，根据动量守恒有解得在这段时间内，对b有解得15.如图所示，在xOy坐标平面的第一、四象限内有正交的匀强电场和匀强