2023届重庆市长寿中学校高三上学期12月月考物理试题 （解析版）

重庆市长寿中学校高三上期•12月月考

物理试题

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，只有一个是符合题目要求的。）

1. 近年来，国产新能源汽车的销量得到大幅增长，为检测某新能源汽车的刹车性能，现在平直公路上做刹车实验，测得汽车在某次刹车过程中速度v与位移x的关系如图所示，设刹车过程中汽车做匀减速直线运动，已知时刻汽车速度为30m/s，重力加速度g取，下列说法正确的是（　　）

A. 刹车过程汽车的加速度大小为

B. 路面与车轮之间的动摩擦因数为0.4

C. 时，汽车的速度大小为12m/s

D. 0~6s内，汽车的位移大小为72m

【答案】C

【解析】

【详解】A．根据匀变速直线运动速度位移关系可得

由图像可得

解得

A错误；

B．根据牛顿第二定律可得

代入数据，解得

B错误；

C．根据匀变速直线运动速度时间公式

代入数据，可得3s时刻，汽车的速度大小为12m/s，C正确；

D．汽车减速到零的时间为

前6s内，汽车的位移大小为75m，D错误。

故选C。

2. 如图，“嫦娥五号”、“天问一号”探测器分别在近月、近火星轨道运行。已知火星的质量为月球质量的9倍、半径为月球半径的2倍。假设月球、火星均可视为质量均匀分布球体，忽略其自转影响，则（　　）

A. 月球表面重力加速度比火星表面重力加速度大

B. 月球的第一宇宙速度比火星的第一宇宙速度大

C. 质量相同的物体在月球、火星表面所受万有引力大小相等

D. “嫦娥五号”绕月周期比“天问一号”绕火星周期大

【答案】D

【解析】

【详解】A．由

可得

结合题意可得

A项错误；

B．由

可知

可知

B项错误；

C．由

可知

C项错误；

D．由

可知

得

D项正确。

故选D。

3. 如图所示为电流天平，可以用来测量匀强磁场的磁感应强度。它的右臂挂着边长为l正三角形线圈，匝数为n，线圈的底边水平，一半的高度处于方框内的匀强磁场中，磁感应强度B的方向与线圈平面垂直。当线圈中通过图示方向的电流I时，调节砝码使两臂达到平衡。然后使电流反向，大小不变。这时需要在左盘中增加质量为m的砝码，才能使两臂再达到新的平衡。则（　　）

A. 方框内磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度

B. 方框内磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度

C. 方框内磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度

D. 方框内磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度

【答案】C

【解析】

【详解】线圈一半处于匀强磁场中，则有效长度为，安培力大小为

电流反向时，需要在左盘中增加质量为m的砝码，说明原来的安培力方向向上，根据左手定则，可知，方框内磁场方向垂直纸面向外。当电流反向，安培力变为向下时，再次平衡，说明安培力等于mg的一半，即

得

故选C。

4. 匝数为N的矩形导线框以角速度在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直磁场方向的轴OO'匀速转动，线框面积为S且与理想变压器原线圈相连，原、副线圈匝数比为1：4，图示时刻线框平面与磁感线垂直并以此时刻为计时起点，R1 R2为定值电阻，为滑动变阻器，电流表和电压表均为理想电表，电流表A1、A2的示数，分别为I1 、 I2；电压表V1、 V2的示数分别为U1、U2。不计线框电阻，正确的是（　　）

A. 从图示位置开始，线框转过180°的过程中，通过线圈的电荷量为0

B. 矩形导线框从图示位置转过90°时，其磁通量的变化率为NBSω

C. 交流电压表V2的示数为2NBSω

D. 若只将滑动变阻器的滑片向d端滑动，则 变大

【答案】C

【解析】

【详解】A．从图示位置开始，线框转过180°的过程中，根据楞次定律和安培定则可知通过原线圈的电流方向不变，则通过线圈的电荷量大于零，故A错误；

B．矩形导线框从图示位置转过90°时，线框位于中性面，感应电动势最大，为

根据法拉第电磁感应定律

其磁通量的变化率为

故B错误；

C．原线圈电压最大值为

有效值为

根据变压比，变压器副线圈电压的有效值即交流电压表的示数为

故C正确；

D． 原、副线圈匝数比不变，则原副线圈的电压比不变，故D错误。

故选C。

5. 浙江大学高分子系高超教授的课题组制备出了一种超轻气凝胶，它刷新了目前世界上最轻的固体材料的纪录，弹性和吸油能力令人惊喜，这种被称为“全碳气凝胶”的固态材料密度仅是空气密度的。设气凝胶的密度为（单位为），摩尔质量为M（单位为kg/mol），阿伏加德罗常数为，则下列说法正确的是（　　）

A. a千克气凝胶所含的分子数

B. 气凝胶的摩尔体积

C. 每个气凝胶分子的体积

D. 每个气凝胶分子的直径

【答案】ABC

【解析】

【详解】A．气凝胶摩数为

则气凝胶所含有的分子数为

A正确；

B．气凝胶的摩尔体积为

故B正确；

B正确，

C．气凝胶中包含个分子，故每个气凝胶分子的体积为

C正确：

D．设每个气凝胶分子的直径为d，则有

解得

D错误。

故选ABC。

6. 如图所示，一轻绳吊着粗细均匀的棒，棒下端离地面高为H，上端套着一个细环。棒和环的质量分为4m和m，相互间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，其大小为4mg。断开轻绳，棒和环自由下落。假设棒足够长，与地面发生碰撞时，触地时间极短，无动能损失。棒在整个运动过程中始终保持竖直，空气阻力不计。则（　　）

A. 棒第一次与地面碰撞弹起上升过程中，棒相对地面一直做加速度恒定的匀减速直线运动

B. 从断开轻绳到棒和环都静止的过程中，环相对地面始终向下运动

C. 棒第一次与地面碰撞后弹起上升的过程中，环相对地面先做匀减速后匀加速最后做匀减速运动，从断开轻绳到棒和环都静止，系统损失的机械能为

D. 从断开轻绳到棒和环都静止的过程中，环相对于棒有往复运动，但总位移向下

【答案】C

【解析】

【详解】AB．棒第一次与地面碰撞后，开始棒的速度方向变为向上，环的速度方向继续向下，二者存在相对运动，相互间存在滑动摩擦力，棒所受合力方向向下，根据牛顿第二定律可得，加速度大小为

环受重力、向上的滑动摩擦力，合力方向向上，根据牛顿第二定律可得，加速度大小为

此时环的加速度大于棒的加速度，而环的速度与棒的速度大小相同，所以环的减速时间小于棒的减速时间，最终环会向上做匀加速运动，加速度大小为3g，直至环与棒速度大小相同，此时两者无相对运动，不受摩擦影响，环和棒一起做加速度大小为g的向上的匀减速运动，直至速度为0，故AB错误；

C．设环相对棒滑动距离为l，根据能量守恒

解

摩擦力对棒及环做的总功为

联立解得

则系统损失的机械能为，故C正确；

D．当棒再次下落时，由于此时棒的速度等于环的速度，此时棒与环之间无摩擦，所以环的下落为自由落体运动，无相对于棒做往复运动，与地面接触后在棒反弹后重复之前的运动状态，因此位移总是向下，故D错误。

故选C。

7. 某同学在学习光学时，对神奇的光现象产生了兴趣，但对光现象的理解有一项是错误的，请帮他指出（　　）

A. 可以利用X射线衍射探测晶体的结构

B. 利用激光平行度好特性，可以较准确的测量地球到月球的距离

C. 光纤通信及医用纤维式内窥镜都利用了光的全反射原理

D. 拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加增透膜

【答案】D

【解析】

【详解】A．构成晶体的粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列，晶体的这一结构特征可以通过X射线衍射图谱反映出来，所以可以利用X射线衍射探测晶体的结构，以用来区分晶体和非晶体，故A正确，不符合题意；

B．激光方向集中，也就是平行度好，所以可比较精确测量月球到地球的距离，故B正确，不符合题意；

C．光纤通信及医用纤维式内窥镜都利用了光的全反射原理，故C正确，不符合题意；

D．拍摄玻璃橱窗内的物品时，玻璃有反光，所以往往在镜头前加一个偏振片以削弱反射光的干扰，使照片清晰，故D错误，符合题意。

故选D。

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，有多项符合题目要求。全都选对的得6分，选对但不全的得3分，有错选的得0分）

8. 如图，将游乐场的滑梯简化成倾角为的斜面，该滑梯的质量为M，放在粗糙水平面上，一个质量为m的小朋友沿滑梯下滑。在滑梯的不同位置，由于小朋友与滑梯间的动摩擦因数不同，小朋友在滑梯上的AB段匀速下滑，在BC段以大小为a的加速度匀减速下滑，滑梯始终保持静止状态，重力加速度大小为g，则（　　）

A. 小朋友在AB段匀速下滑的过程中，地面对滑梯的摩擦力为零

B. 小朋友在BC段匀减速下滑的过程中处于失重状态

C. 小朋友在BC段匀减速下滑的过程中，地面对滑梯的支持力大小为

D. 小朋友在BC段匀减速下滑的过程中，滑梯对地面的摩擦力大小为，方向水平向左

【答案】AC

【解析】

【详解】A．小朋友在段匀速下滑的过程中，小朋友和滑梯组成的系统处于平衡状态，地面对滑梯的支持力大小等于总重，即为，整体水平方向合外力为零，则地面对滑梯的摩擦力为零，A正确；

B．小朋友在段匀减速下滑加速度沿斜面向上，处于超重状态，B错误；

CD．小朋友在段匀减速下滑过程中，加速度方向沿斜面向上，将加速度进行分解，如图所示

根据质点系牛顿第二定律有

解得地面对滑梯的支持力大小为

水平方向根据牛顿第二定律可得滑梯对地面的摩擦力大小为

方向水平向右，C正确，D错误。

故选AC。

9. 如图所示电路中，电源内阻不能忽略，电流表、和电压表均为理想电表。当滑动变阻器滑片向左移动时（　　）

A. 电流表示数减小 B. 电流表示数减小

C. 电压表示数减小 D. 电源的输出功率可能减小

【答案】CD

【解析】

【详解】BC．滑动变阻器与电阻并联，当滑动变阻器的滑片向左移动时，变阻器的电阻减小，电路总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律可知，干路中电流增大，电流表A2示数增大，电源内电压增大，路端电压减小，则电压表V的示数减小，B错误，C正确；

A．干路中电流增大，路端电压减小，支路的电流减小，故滑动变阻器支路电流增大，电流表A1示数增大，A错误；

D．电源输出功率，当内外电阻相等时，输出功率最大，因外电路电阻与电源内阻之间关系不确定，所以电源的输出功率可能减小，也可能变大，D正确。

故选CD。

10. 在透明均匀介质内有一球状空气泡，一束包含a、b两种单色光的细光束从介质射入气泡，A为入射点，之后a、b光分别从C、D点射向介质，如图所示，已知A点的入射角为30°，介质对a光的折射率，下列判断正确的是（　　）

A. 在该介质中，光传播速度

B. a光射出空气泡后相对于射入空气泡前的偏向角为30°

C. 光从该介质射向空气发生全反射时，临界角

D. a、b光分别通过同一双缝干涉装置时，屏上的条纹间距

【答案】BCD

【解析】

【详解】A．在A点的折射可见，a光的偏折角大于b光的偏折角，所以a光的折射率大于b光的折射率；

又

可知在该介质中，a色光的传播速度比b色光的传播速度小，即

故A错误；

B．设光线在A点的入射角为，折射角分别为、，由折射定律

可得

解得

根据光路可逆性和几何知识可知，a光线从C点射出时，入射角和折射角分别等于A点折射角时折射角和入射角，则偏向角为

故B正确；

C．由临界角公式有

由于a光的折射率大于b光的折射率，则a色光的临界角比b色光的临界角小，即

故C正确；

D．由于a光的折射率大于b光的折射率，则a光的波长小于b光的波长，双缝干涉条纹的间距

与波长成正比，可知a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹的间距，即

故D正确。

故选BCD。

三、非选择题（本题共5答题，54分）

11. 在“用圆锥摆粗略验证向心力的表达式”实验中，细线下面悬挂一个钢球，细线上端固定在铁架台上。将画着几个同心圆的白纸置于水平桌面上，使悬点正好位于圆心的正上方。现用手拉起钢球并给它一个初速度，使它沿纸上的某个圆做匀速圆周运动（钢球恰不触及纸面）。

（1）在该实验中，可以用秒表测量钢球运动圈所用时间，则小球做圆周运动的周期为_________；通过纸上的圆测出钢球做匀速圆周运动的半径，再用天平测出钢球的质量。即可利用公式计算出所需的向心力________（用所测物理量符号表示）；

（2）求小球受到的合力：结合上一问的测量，再测出悬点与小球间的竖直高度，查表得出当地重力加速度为，则可计算出小球所受的合力________（用所测物理量符号表示）。

（3）若与在误差范围相等，便粗略验证了向心力表达式正确性。

【答案】    ①.     ②.     ③.

【解析】

【详解】（1）[1]钢球做圆周运动的周期

[2]则钢球的向心力

（2）[3]根据平行四边形定则知，钢球所受的合力

12. 某实验小组设计的欧姆表内部结构可简化成图甲所示电路，其中电源内阻r=1.0Ω，A、B为两表笔，通过读取流过电流表A的电流值得到被测电阻的阻值。

（1）使用该欧姆表测电阻时，需要调节滑动电阻器使电流表A满偏，如图乙所示，下列操作正确的是___________（填写选项前的序号）

①闭合开关S，两表笔间不接入任何电阻

②闭合开关S，将两表笔短接

（2）该欧姆表的“0Ω”位于表盘的___________（选填“左端”或“右端”）。

（3）该同学想用一个电阻箱来测出电路中电源的电动势E，将欧姆表与电阻箱连成闭合回路，改变电阻箱阻值，记下电阻箱示数Rx和与之对应的电流表A的示数I；在图丙中描点作图，得到图线，由图丙可求出电源的电动势为___________V。

（4）若电流表A的量程为Ig，按照正确操作步骤测量某电阻阻值，电流表A指针指在处，则电阻阻值为___________Ω。

【答案】    ①. ①    ②. 左端    ③. 3.0    ④. 0.625

【解析】

【详解】(1)[1]闭合开关S，将两表笔短接,则该电路的外电路被短路，电流表没有示数，变阻器失去了调节电流的作用。故选①闭合开关S，两表笔间不接入任何电阻。

(2)[2] 两表笔间不接入任何电阻时，指针偏转到最右端，此时待测电阻为最大值，因此该欧姆表的“0Ω”位于表盘的左端。

(3)[3]根据闭合电路欧姆定律，有

整理，可得

由丙图，可知

联立，可得

(4)[4]电流表A指针指在处，有

带入上式，有

解得

13. 如图所示，在沿水平方向的匀强电场中有一固定点O，用一根绝缘细线把质量m=200g、电荷量q=+1×10-3C的金属小球悬挂在O点，小球在B点平衡时细线与竖直方向的夹角θ=37°。现将小球拉至位置A，使细线水平张紧后由静止释放。取重力加速度大小g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，求∶

（1）匀强电场的电场强度大小E；

（2）小球通过最低点C时细线的拉力大小F；

（3）小球向下运动过程中细线拉力的最大值Fmax。

【答案】（1）1500N/C；（2）3N；（3）4.5N

【解析】

【分析】

【详解】（1）小球受到电场力qE、重力mg和线的拉力作用处于静止，根据共点力平衡条件有

得

代入数据解得

E=1500N/C

（2）小球从A点运动到C点的过程，根据动能定理有

设小球在最低点时细线对小球的拉力为T，根据牛顿第二定律有

解得

T=3N

（3）当小球运动至B点时，小球速度最大，细线拉力最大，小球从A到B的过程，根据动能定理有

根据牛顿第二定律

解得

14. 如图所示电路中，电源电动势，电源内阻不计，电阻，，，，，电容器的电容，求：

（1）电容器哪个极板带正电，所带的电荷量多大；

（2）若突然断路，将有多少电荷量通过。

【答案】（1）下极板带正电，；（2）

【解析】

【详解】（1）由图可知

又因为

解得

，

由图可知

又因为

解得

，

令d点的电势为零，即，则有

，

可知

，

b点电势高，下极板带正电

（2）断路后，则有

此时下极板带负电，则流过电荷量为

15. 如图，在注满水的游泳池的池底有一点光源A，它到池边的水平距离为3.0 m．从点光源A射向池边的光线AB与竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角，水的折射率为4/3．

（i）求池内的水深；

（ii）一救生员坐在离池边不远处的高凳上，他的眼睛到地面的高度为2.0 m．当他看到正前下方的点光源A时，他的眼睛所接受的光线与竖直方向的夹角恰好为45°．求救生员的眼睛到池边的水平距离（结果保留1位有效数字）．

【答案】（i）  （ii）0.7 m

【解析】

【详解】（i）如图，设达到池边的光线的入射角为i．依题意，水的折射率n=，光线的折射角θ=90°．

由折射定律有

nsin i=sinθ①

由几何关系有

sin i=②

式中，l=3 m，h是池内水的深度．联立①②式并代入题给数据得

h=m≈2．6 m③

（ii）设此时救生员的眼睛到池边的距离为x．依题意，救生员的视线与竖直方向的夹角为θ'=45°．由折射定律有

nsin i'=sin θ' ④

式中，i'是光线在水面的入射角．设池底点光源A到水面入射点的水平距离为a．由几何关系有

sin i'=⑤

x+l=a+h' ⑥

式中h'=2 m．联立③④⑤⑥式得

x=(3–1)m≈0．7 m⑦

考点：光的折射定律