湖北省市级示范高中智学联盟2024-2025学年高三上学期12月月考物理试题（解析版）

高级中学名校试卷PAGEPAGE1湖北省市级示范高中智学联盟2024年秋季高三年级12月联考物理试题总分100分用时75分钟一、单项选择题（每小题4分，共7小题，共28分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的）1.β衰变是放射性物质衰变的一种形式，它对自然界和人类活动都有重要影响。β衰变是研究基本粒子和核物理的重要手段，有助于理解物质的基本结构和相互作用。以下反应中属于β衰变的是（）A. B.C. D.【答案】C【解析】A．核反应方程属于天然放射现象，是衰变，故A错误；B．核反应方程属于核裂变，故B错误；C．核反应方程属于天然放射现象，是衰变，故C正确；D．核反应方程属于核聚变，故D错误。故选C。2.如图所示，轻质网兜兜住重力为G的足球，网兜的轻绳绕过光滑竖直墙壁上的光滑的钉子A,钉子很短。用手拉住绳端将足球缓慢向上拉。轻绳的拉力为，墙壁对足球的支持力为，则在足球缓慢上移的过程中（）A.增大，增大 B.增大，不变C.减小，减小 D.增大，减小【答案】A【解析】小球受到重力、拉力和墙壁对小球的支持力处于平衡状态，设拉力与竖直方向的夹角为θ，如图所示。根据共点力平衡条件可得拉力大小为墙壁对小球的支持力大小为FN=mgtanθ用手拉住绳端将足球缓慢向上拉过程中，θ增大，cosθ逐渐减小，则拉力FT逐渐增大；tanθ逐渐增大，则墙壁对小球的弹力FN逐渐增大。故选A。3.“西电东送”是中国的一项重大能源战略工程，旨在将西部地区丰富的煤炭、水能资源转化为电力资源，并通过电网输送到电力需求较大的东部沿海地区。如图所示为远距离输电示意图，变压器均为理想变压器，已知发电机的输出功率为P，输电线上的电流为I，输电线的电阻为r，升压变压器原、副线圈的匝数比为，则下列判断正确的是（）A.发电机的输出的电流为B.降压变压器的输入电压为C.用户得到的功率为D.若增大，输送功率不变，则导线上损耗的功率增大【答案】B【解析】A．根据原副线圈电流与匝数的关系所以故A错误；B．降压变压器的输入电压为所以故B正确；C．用户得到的功率为故C错误；D．输电线上损失的功率为若U2增大，根据原副线圈电压与匝数关系可知，U1增大，由于输送功率不变，则I1减小，则输电线上的电流I减小，所以导线上损耗的功率减小，故D错误。故选B。4.如图所示为玻璃砖的横截面，一光束从真空中经一点斜射入玻璃砖，进入玻璃砖后分成a、b两束单色光，分别从下面射出玻璃砖，α=45°，β=60°，下列说法正确的是（）A.a光临界角为30°B如果a光能使某种金属发生光电效应，则b光不能使这种金属发生光电效应C.用同一装置对a光和b光分别进行双缝干涉实验，a光在光屏上得到的条纹间距较大D.a光比b光通过玻璃砖的时间小【答案】CD【解析】A．a光的折射率则a光的临界角为可得故A错误；B．由图可知a光的偏折程度小于b光，可知a光的折射率小于b光的折射率，a光的频率小于b光的频率，则如果a光能使某种金属发生光电效应，则b光一定能使这种金属发生光电效应，故B错误；C．因a光波长大于b光的波长，则根据可知，用同一装置对a光和b光分别进行双缝干涉实验，a光在光屏上得到的条纹间距较大，故C正确；D．设玻璃砖的厚度为d，进入玻璃砖光线的折射角为θ，则在玻璃砖运行的路程根据因为入射角相同，单色光a比单色光b的折射角大，a光比b光通过玻璃砖的时间小，故D正确。故选CD。5.一列简谐横波在均匀介质中沿x轴传播，图1是t=4s时该波的波形图，图2是x=1m处质点的振动图像，则t=7s时该波的波形图为（）A. B.C. D.【答案】D【解析】由图可知，质点振动的周期为4s，x=1m处的质点在t=4s时处于平衡位置且向上振动，根据“上下坡”法可知，波沿x轴正方向传播，t=7s时，即经过3s，等于四分之三个周期，x=1m处的质点应位于波谷。故选D。6.一匀强磁场的磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里，其下边界如图中虚线所示，P、M、N、Q四点共线，为直角，。一束质量为m、电荷量为的粒子，在纸面内从P点以不同的速率垂直于射入磁场，不计粒子重力及粒子间的相互作用。则粒子在磁场中运动时间最长时的速率是（）A. B. C. D.【答案】C【解析】根据题意可知，当粒子从P点射入，从O点射出时，粒子在磁场中运动的时间最长，则根据洛伦兹力提供向心力得故选C。7.水刀切割机在严禁烟火的场合，如海洋石油钻井平台、炼油厂、大型油罐、油气输送管路等处，能安全可靠地使用。某一水刀切割机在某一次切割中宝石喷嘴喷出水的速度为800m/s，水柱打在器件作用后的速度变为0。内孔直径约0.2mm，则下列说法正确的是（）A.单位时间喷出的水的质量约为0.25kgB.水刀对切割器件的平均冲力约为20NC.水刀切割机喷水功率约为16kWD.当喷嘴喷出水的速度为变为原来2倍时，平均冲力加倍【答案】B【解析】A．根据题意，单位时间喷出的水的质量约为故A错误；B．根据动量定理可得解得水刀对切割器件的平均冲力约为故B正确；C．水刀切割机喷水功率约为故C错误；D．根据以上分析可得当喷嘴喷出水的速度为变为原来2倍时，平均冲力变为原来的4倍，故D错误。故选B。二、多项选择题（每小题4分，共3小题。每小题给出的四个选项中，至少有一个选项是正确的。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，选错或不答的得0分）8.一探月卫星绕月球做近似圆轨道的运动。已知月球的半径R、卫星绕月球的轨道高度h，轨道周期T，万有引力常量G。则据此可以计算出（）A.月球的质量为 B.月球表面的重力加速度为C.月球的平均密度为 D.月球的第一宇宙速度为【答案】BC【解析】A．根据万有引力提供向心力所以故A错误；B．根据所以故B正确；C．月球的平均密度为故C正确；D．根据万有引力提供向心力所以故D错误。故选BC。9.在x轴上的M点和N点分别固定电荷量为和的点电荷，则x轴上M、N之间的电势分布如图所示，P为MN间电势最低点且P距离N更近，则下列说法正确的是（）A.从M到P区间的场强沿x轴正方向B.为异种电荷C.M点的左侧存在场强与P相同的点D.电子由M点移动到N点的过程中，电子的动能先减小后增大【答案】AD【解析】A．由于沿电场方向电势降低，由图可知，从M到P电势逐渐降低，则场强沿x轴正方向，故A正确；B．从P到N区间电势升高，则场强沿x轴负方向，根据电场线的特点，起始于正电荷指向负电荷或无穷远，所以均为正电荷，故B错误；C．图线切线的斜率表示电场强度的大小，由图可知，P点电场强度为零，由于两点电荷均带正电，所以M点的左侧不存在场强与P相同的点，故C错误；D．由M点移动到N点的过程中，电势先降低后升高，所以电子的电势能先增大后减小，根据能量守恒，电子的动能先减小后增大，故D正确。故选AD。10.如图所示，两条足够长的平行长直导轨MN、PQ固定于绝缘水平面内，它们之间的距离，导轨之间有方向竖直向上、大小的匀强磁场。导轨电阻可忽略不计，导轨左边接有阻值的定值电阻，质量为的导体棒AC垂直放在导轨上，导体棒接入回路中的阻值为。导体棒在外力作用下以的速度向右匀速运动，运动过程中导体棒与导轨始终垂直且接触良好，不计摩擦，则下列说法中正确的是（）A.A点的电势低于C点的电势B.M、P两点的电势差C.撤去外力后导体棒经过320m停下D.撤去外力后导体棒最终会停下来，在此过程中电阻r上产生的热量为0.4J【答案】CD【解析】A．根据右手定则可知，导体棒中的电流方向由C流向A，所以A点的电势高于C点的电势，故A错误；B．M、P两点的电势差故B错误；C．撤去外力后，根据动量定理可得代入数据解得故C正确；D．撤去外力后导体棒最终会停下来，在此过程中电阻r上产生的热量为解得故D正确。故选CD。三、实验题（共16分）11.某同学采用如图1所示的实验装置“验证动量守恒定律”：在长木板上放置甲、乙两辆小车，长木板下垫有小木块用以平衡两小车受到的摩擦力，甲车的前端粘有橡皮泥，后端连着纸带，纸带穿过位于甲车后方的打点计时器的限位孔。某时刻接通打点计时器的电源，推动甲车使之做匀速直线运动，与原来静止在前方的乙车相碰并粘在一起，然后两车继续做匀速直线运动。已知打点计时器的打点频率为50Hz。（1）现得到如图2所示的打点纸带，A为打点计时器打下的第一个点，测得各计数点间的距离，相邻两个计数点之间还有四个计时点，甲车碰前的速度____________m/s，甲车和乙车碰后的共同速度____________m/s。（计算结果均保留3位小数）（2）用天平测得甲车及橡皮泥的质量为，乙车的质量为，取甲、乙两车及橡皮泥为一个系统，由以上测量结果可求得碰前系统的总动量为____________kg·m/s，碰后系统的总动量为____________kg·m/s。得出实验结论：在误差允许范围内动量守恒。（计算结果均保留3位小数）【答案】（1）1.2500.795（2）0.5000.477【解析】【小问1详析】[1]根据题意，相邻两个计数点间的时间间隔为甲车碰前的速度为[2]甲车和乙车碰后的共同速度为【小问2详析】[1]碰前系统的总动量为[2]碰后系统的总动量为12.某探究小组学习了多用电表的工作原理和使用方法后，为了测量某一电阻进行了如下实验探究：（1）用多用电表粗测其电阻，用欧姆挡“×10”的倍率进行正确操作后用多用电表测量，发现指针如图中A所示位置，这时他应将欧姆挡换成“____________”倍率的档位（选填“×100”或“×1”），然后进行正确操作后，再次测量该导体的阻值，其表盘及指针如图B所示位置，则该导体的阻值R=____________Ω。（2）现要进一步精确测量其阻值Rx，实验室提供了下列可选用的器材：A．电源E：电动势约为4.5V；B．电压表V：量程3V；C．电流表A：量程100mA、内阻；D．滑动变阻器：最大阻值；E．滑动变阻器：最大阻值；F．开关S及导线若干。①测量中要求电表读数误差尽可能小且操作方便，滑动变阻器应用选用____________。（选填“D”或“E”）②试将测量电阻Rx的实验电路补充完整。___________③小组选取最合理的电路后进行实验，调节滑动变阻器测得电压表示数为U，电流表示数为I，则测得的电阻Rx=____________。（用题中所给的物理量符号表示）【答案】（1）×116.0（2）D【解析】【小问1详析】[1]用多用电表粗测其电阻，发现指针如图中A所示位置，即指针偏转角度过大，说明待测电阻阻值较小，应该换小倍率，则应将欧姆挡换成“×1”；[2]欧姆表的读数为指针所指刻度与倍率的乘积，所以【小问2详析】[1]测量中要求电表读数误差尽可能小且操作方便，滑动变阻器应用阻值较小的。故选D。[2]由于滑动变阻器阻值较小，所以应采用分压式接法，同时电流表内阻已知，则电流表应采用内接法，电路连接如图所示[3]根据欧姆定律可得所以四、解答题（共44分）13.竖直平放置的气杠截面如图所示，汽缸中间有一固定隔板，将汽缸内一定质量的某种理想气体分为两部分，“工”形轻质连杆活塞的刚性连杆从隔板中央圆孔穿过，连杆与隔板之间密封良好。设汽缸内、外压强均为大气压强。活塞面积为S,隔板两侧气体长度均为,不计各接触面的摩擦。连杆的横截面积忽略不计。现用竖直向上的变力F缓慢的压活塞，直到下部气体的体积为原来的。（设整个过程温度保持不变，计算结果可以用分数表示）（1）此时上、下部分气体的压强；（2）此时力F的大小。【答案】（1），（2）【解析】（1）上部分气体发生等温变化，上部分气体体积增大为则根据玻意耳定律得上部分气体压强下部分气体发生等温变化解得（2）对“工”形轻质连杆活塞整体受力分析，根据平衡条件得14.如图所示，光滑水平桌面距水平地面高为。桌面上放着质量为的物块A和质量为的物块B，A与B均可看成质点。物块A靠在竖直墙壁上，物块B带正电，电荷量为。A与B通过一轻质弹簧拴接在一起。用手挡住物块B不动，此时弹簧的弹性势能为。放手后物块B向右运动，当弹簧最长时，物块B与弹簧的拴接自动解除，物块B离开弹簧，拿走物块A与弹簧，之后物块B从P点冲出桌面，水平桌面右侧区域存在一方向水平向左的匀强电场，电场强度为，，整个运动过程中物块B的电荷量不变。（1）求弹簧原长时，物块B的速度大小。（2）求弹簧拉伸到最长时弹性势能。（3）求B落在水平地面时与P点水平距离x及落地的动能。【答案】（1）（2）（3），【解析】【小问1详析】弹簧恢复原长的过程中，A不动，由能量守恒得解得【小问2详析】弹簧从恢复原长到拉伸至最长的过程中，对AB组成的系统由动量守恒和能量守恒得解得，【小问3详析】B从P点冲出桌面后竖直方向做自由落体运动解得水平方向受到电场力的作用做匀减速运动由动能定理得解得15.如图所示，半径的光滑圆弧轨道固定在竖直平面内，轨道的一个端点B和圆心O的连线与水平方向间的夹角，另一端点C为轨道的最低点，其切线水平。一质量为、板长的滑板静止在粗糙水平地面上，左端紧靠C点，其上表面所在平面与圆弧轨道C点和右侧固定平台D等高。质量为的物块（可视为质点）从空中A点以一定的初速度水平抛出，恰好从轨道的B端以沿切线方向进入圆弧轨道，然后沿圆弧轨道滑下经C点滑上滑板。滑板运动到平台D时被牢固粘连。已知物块与滑板间的动摩擦因数，