2024-2025学年重庆市西南大学附中高三（上）段考物理试卷（11月份）（含答案）

这是一份2024-2025学年重庆市西南大学附中高三（上）段考物理试卷（11月份）（含答案），共11页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.一条鱼在水中沿水平直线向左加速游动，合理描述水对鱼作用力方向的是( )
A. B.
C. D.
2.如图是学生常用的饭卡内部实物图，其由线圈和芯片组成电路。当饭卡处于感应区域时，刷卡机会激发变化的磁场，从而在饭卡内线圈中产生感应电流来驱动芯片工作。已知线圈面积为S，共n匝。某次刷卡时，线圈平面与磁场垂直，且全部处于磁场区域内，在感应时间t内，磁感应强度方向向里且由0增大到B0，此过程中( )
A. 通过线圈的磁通量变化量大小为nB0SB. 线圈中感应电流方向为逆时针方向
C. AB边受到的安培力方向向右D. 线圈有扩张的趋势
3.如图所示在铅制盒子中存放有放射性元素铀，射线只能从盒子右侧面上的小孔射出，形成细细的一束。在射线经过的区域施加垂直于纸面向外的匀强磁场，发现射线分成了1、2和3三束，则( )
A. 射线1带负电
B. 射线2为γ射线，电离能力最强
C. 射线3的粒子与光电效应现象中从金属板中逸出的带电粒子是同一种粒子
D. 三束射线的穿透能力相同
4.空气炸锅是利用高温空气循环技术加热食物。图为某型号空气炸锅简化模型图，其内部有一气密性良好的内胆，封闭了质量、体积均不变可视为理想气体的空气，已知初始气体压强为p0=1.0×105Pa，温度为t0=27℃，加热一段时间后气体温度升高到t=147℃，此过程中气体吸收的热量为5.2×103J，热力学温度与摄氏温度的关系是T=t+273K，则( )
A. 升温后内胆中所有气体分子的动能都增大
B. 升温后内胆中气体的压强为1.4×105Pa
C. 此过程内胆中气体的内能增加量大于5.2×103J
D. 此过程内胆中气体分子单位时间内撞击内壁的次数不变
5.图甲所示两水平金属板间距为d，两板间电场强度的变化规律如图乙所示。t=0时刻，质量为m的带电微粒以初速度v0沿中线射入两板间，0～T3时间内微粒匀速运动，T时刻微粒恰好经金属板边缘飞出。微粒运动过程中未与金属板接触。重力加速度的大小为g。关于微粒在0～T时间内运动的描述正确的是( )
A. 末速度大小为 2v0B. 微粒带正电
C. 重力势能减少了mgdD. 微粒的电势能增加了12mgd
6.中国载人登月初步方案已公布，计划2030年前实现载人登月科学探索。假如在登月之前需要先发射两颗探月卫星进行科学探测，两卫星在同一平面内绕月球的运动可视为匀速圆周运动，且绕行方向相同，如图甲所示，测得两卫星之间的距离Δr随时间t变化的关系如图乙所示，不考虑两卫星之间的作用力。下列说法正确的是( )
A. a、b两卫星的线速度大小之比va：vb= 3：1
B. a、b两卫星的加速度大小之比aa：ab=3：1
C. a卫星的运转周期为4− 24T
D. b卫星的运转周期为2T
7.如图所示，相同的金属轨道组成左右对称的两个斜面，轨道间距为L，斜面倾角为θ，轨道之间接一输出电流恒为2I的恒流源。把相同的金属棒a、b水平静置于轨道上。设轨道电阻不计，金属棒与轨道间动摩擦因数为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，金属棒质量均为m，重力加速度为g。若在空间内加一竖直向下的匀强磁场，磁感应强度由零缓慢增大(忽略电磁感应造成的影响)。在金属棒运动之前，下列说法正确的是( )
A. 同一时刻a金属棒所受轨道的作用力大于b金属棒所受轨道的作用力
B. 当电流为B=mgtanθIL时，a金属棒开始滑动
C. 随着磁感应强度的增大，a金属棒所受摩擦力一定减小
D. 当磁感应强度B=mg(μcsθ−sinθ)IL(μsinθ+csθ)时，有金属棒开始滑动
二、多选题：本大题共3小题，共15分。
8.为检测汽车的基本性能，某志愿者驾驶汽车以36km/ℎ的速度驶入水平长直试验场，某时刻汽车开始刹车，先做匀减速直线运动直到速度减为0，随即马上做匀加速直线运动直到最初的速度。从开始刹车到恢复至最初速度的过程中汽车运动的位移x与速度v的关系图像如图所示。下列说法正确的是( )
A. 汽车在刹车过程中加速度的大小为10m/s2
B. 汽车在加速过程中加速度的大小为2.5m/s2
C. 该过程中汽车的总位移为20m
D. 该过程所用总时间为6s
9.某节能路灯可通过光控开关自动随周围环境的亮度改变进行自动控制。其内部电路简化为图所示电路图，电源电动势为E，内阻为r，R1为光敏电阻(光照强度增加时，其电阻值减小)，R0为定值电阻，灯泡电阻不变。随着傍晚到来，光照逐渐减弱时，下列说法正确的是( )
A. A灯、B灯都变亮
B. 电源的输出功率变大
C. 电源的效率变大
D. R1中电流变化量的绝对值小于R0中电流变化量的绝对值
10.如图所示，在xOy平面的第一、二象限内有垂直坐标平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，在第三、四象限的−d≤y≤0范围内有沿x轴正方向的匀强电场，在坐标原点O有一粒子源可以向x轴上方以不同速率向各个方向发射质量为m、电荷量为q的带正电粒子，x轴上的P点坐标为(−d,0)，y轴上的Q点坐标为(0,−d)。不计粒子的重力及粒子之间的相互作用。下列选项分析正确的是( )
A. 沿不同方向射入磁场经过P点的粒子速率可能相同
B. 若以最小速率经过P点的粒子又恰好能过Q点，则电场强度大小为E=qB2dm
C. 若粒子源发射的粒子最大速率为v，在第二象限中有粒子扫过的区域面积为14π(mvqB)2
D. 所有经过P点的粒子在匀强电场中运动的时间均相同
三、实验题：本大题共2小题，共22分。
11.为验证系统机械能守恒定律，实验小组使用如图所示的实验装置进行实验。连接小车与托盘的绳子与桌面平行，遮光片与小车位于气垫导轨上，气垫导轨没有画出(视为无摩擦力)，重力加速度为g。接通电源，释放托盘与砝码，并测得：
a.遮光片长度d
b.遮光片到光电门长度L
c.遮光片通过光电门时间Δt
d.托盘与砝码质量m1，小车与遮光片质量m2
(1)小车通过光电门时的速度为______；
(2)从释放到小车经过光电门，这一过程中，系统重力势能减少量为______，动能增加量为______；
(3)改变L，做多组实验，作出以L为横坐标，以(dΔt)2为纵坐标的图像。若机械能守恒定律成立，则图像斜率为______。(用题中的物理量符号表示)
12.小明家里有一台小型的风扇灯，额定电压50V，额定功率约为2.5W，他想利用实验室的器材描绘出这台风扇灯的伏安特性曲线(I−U图像)。在实验室中找到了导线、开关，还有以下器材：
A.电源E：电动势为6.0V
B.电流表A1：量程0～0.6A，内阻r1约为0.5Ω
C.电流表A2：量程0～150mA，内阻r2=5Ω
D.定值电阻R1=10Ω
E.定值电阻R2=40Ω
F.滑动变阻器R3：最大阻值100Ω
G.滑动变阻器R4：最大阻值10Ω

(1)为了便于调节，并能够实现在0～5.0V内范围内对风扇灯两端电压进行测量，实验中滑动变阻器应选用______(填“R3”或“R4”)；为尽可能精确测量实验数据，应选用定值电阻______(填“R1”或“R2”)和电流表______(填“A1”或“A2”)串联改装成电压表使用；
(2)请帮助小明根据题中所给实验器材设计实验电路，并在图甲中将电路设计图补充完整(风扇灯用M表示)(注意：要在电路设计图中标上题干提供元件相应的符号)；
(3)小明在实验过程中发现，流过风扇灯的电流读数小于0.15A时灯亮但风扇不转动。他通过实验描绘出I2−I1图像如图乙所示，其中I1为电流表A1的读数、I2为电流表A2的读数。由实验描绘出的I2−I1图像可知在(I1=0.10A,I2=10mA)时，风扇灯的电阻为______Ω(计算结果保留两位有效数字)。
四、计算题：本大题共3小题，共35分。
13.如图所示，间距为L=0.3m的平行光滑金属导轨上端接有电动势E=3.0V，内阻r=1.0Ω的直流电源，导轨平面与水平面成θ=37°角，匀强磁场方向沿竖直方向，现把一质量为m=0.1kg、电阻为R=2.0Ω的金属棒ab垂直放在金属导轨上，金属棒恰好静止。g取10m/s2，sin37°=0.6，cs37°=0.8。求：
(1)通过金属棒的电流及金属棒的发热功率；
(2)磁场的磁感应强度大小及方向。
14.如图为某游戏装置原理示意图，在粗糙水平桌面上固定一个半圆形、内侧表面光滑的竖直挡板，其半径R=2m，挡板两端A、B在桌面边缘，A处固定一个弹射器。与B点在同一竖直平面内有质量为mb=3kg的木板b静止在光滑水平面上，木板b左端距桌面边缘的水平距离为L=1.5m，质量为mc=2kg的物块c静止在木板b的左端。质量为ma=1kg的小球a经弹射装置以某一水平初速度由A点切向进入挡板内侧，从B点飞出后下落高度ℎ=1.25m，恰好与物块c左侧相碰(碰撞时间极短)、碰后小球a竖直下落，物块c相对于地面水平向右滑行距离x=2.1m后与木板b共速。小球a与桌面之间的动摩擦因数μ1=1π，重力加速度g=10m/s2，小球、物块可视为质点，不计空气阻力。求：
(1)弹射装置对小球a做的功W0；
(2)在碰撞过程中，小球a对物块c的冲量大小I；
(3)物块c与木板b之间的动摩擦因数μ2(计算结果保留三位小数)。
15.如图所示，在无重力场的宇宙空间里(处于此空间的物体不受重力)有一xOy直角坐标系，在Ⅰ、Ⅳ象限内存在垂直于纸面向里的匀强磁场(图中未画出)，磁感应强度B=5×10−2T。有一轻质绝缘光滑细杆处于y轴上，其下端在O点处，细杆长度ℎ=0.15m，在细杆的上端部套有一质量m=1×10−5kg，带电荷量q=−1×10−3C的带孔小球，小球可以在细杆上自由滑动。在x轴下方有一平行于y轴，长度为L(L未知)的挡板PQ，P点处于x轴上，其坐标为xp= 35m。现在细杆上施加一大小可调、方向沿x轴正方向的水平外力使细杆沿x轴正向做匀速运动。不计一切摩擦。
(1)若细杆以v=1m/s的速度沿x轴正向做匀速运动，求小球在细杆上运动的加速度大小。
(2)改变细杆沿x轴正向做匀速运动的速度大小，恰好使小球在x轴上坐标为xM=3 310m的M点脱离细杆，求细杆沿x轴正向匀速运动的速度大小和小球在细杆上运动过程中水平外力做的功W。
(3)①在上述(2)问中，小球在x轴上M点脱离细杆后进入Ⅳ象限，恰能从挡板的右侧击中板的下端点Q，求挡板PQ的长度L；
②要使小球一定能击中挡板，求细杆沿x轴正向匀速运动的速度大小范围。
参考答案
1.A
2.B
3.C
4.B
5.D
6.C
7.D
8.BD
9.AC
10.AD
11.dΔt m1gL (m1+m2)d22Δt2； 2m1g(m1+m2)。
12.R4 R2 A2 5.0
13.解：(1)由闭合电路欧姆定律可得，通过金属棒的电流为
I=ER+r=3.02.0+1.0A=1A
金属棒的发热功率为
P=I2R=12×2.0W=2W
(2)对金属棒受力分析，受三个力：重力，支持力和安培力。磁感应强度方向竖直方向上，金属棒所受安培力F水平向右，根据左手定则判定可知，磁感应强度方向应竖直向上。金属棒的受力分析如图所示。

根据平衡条件可得
F=mgtanθ
根据安培公式有
F=BIL
解得磁场的磁感应强度大小为
B=2.5T
答：(1)通过金属棒的电流为1A，金属棒的发热功率为2W。
(2)磁场的磁感应强度大小为2.5T，竖直向上。
14.解：(1)小球a从B点飞出后下落高度ℎ=1.25m，恰好与物块c左侧相碰，根据平抛运动规律有ℎ=12gt2
L=v0t
解得，v0=L 2ℎg=1.5m 2×1.25m10m/s2=3m/s
小球a从A点到B点，根据动能定理得
W0−μ1mag×πR=12mav02
解得，W0=24.5J
(2)小球a与物块c碰撞过程中，根据水平动量守恒定律有
mav0=mcvc=1kg×3m/s=3kg⋅m/s
对物块，由动量定理有
I=mcvc=1kg×3m/s=3kg⋅m/s=3N⋅s
(3)物块c相对于地面水平向右滑行距离x=2.1m后与木板b共速，根据动量守恒定律有
mcvc=(mb+mc)v
对c根据动能定理，有
−μ2mcgx=12mcv2−12mcvc2
解得，μ2=0.045
答：(1)弹射装置对小球a做的功为24.5J；
(2)在碰撞过程中，小球a对物块c的冲量大小为3N⋅s；
(3)物块c与木板b之间的动摩擦因数为0.045。
15.解：(1)由于小球任意时刻洛伦兹力的竖直分力恒为qv0B，所以小球做初速度为v0，加速度大小、方向沿y轴负向的类平抛运动
根据牛顿第二定律：qv0B=ma

代入数据得加速度：a=5m/s2
(2)设细杆匀速运动的速度为v1x，小球的加速度a1，则有：qv1xB=ma1
水平方向：xM=v1xt1
竖直方向：ℎ=12a1t12
联立可以得，小球脱离细杆时，v1x=4.5m/s，a1=22.5m/s2，t1= 315s
设小球脱离细杆时沿杆方向的速度大小为vy，则vy=a1t1
代入数据得：v1y=3 32m/s
那么合速度大小：v1= v1x2+v1y2，代入数据得：v1=3 3m/s
由动能定理得：W=12mv12，代入数据得：W=1.35×10−4m/s
(3)①小球脱离细杆时，其速度方向与x轴的夹角设为θ1，则有tanθ1=v1yv1x
代入数据可得：θ1=30°
小球脱离细杆后，根据洛伦兹力提供向心力：qv1B=mv12R1
求得半径：R1=3 35m
小球脱离杆的运动轨迹如图所示，

由图可知，PA=MB=R1csθ1=3 35× 32m=0.9m
AQ= OQ2−OA2，代入数据得：AQ=2 65m
L=PQ+AQ
代入数据得：L=9+4 610m
②小球要打在板上，临界条件就是与板相切。此时，小球脱离细杆后做如图所示的匀速圆周运动，轨迹恰好与挡板相切。
设细杆的速度为v2x，小球圆周运动圆心位置O2距离脱离点的水平位移：
qv2xB=ma2
xN=v2xt2
ℎ=v2y2t2，v2y2=2a2ℎ

由：vy1=a1t1
qv2xB=mv22R2s
由几何关系有：R2−R2sinθ2=xP−xN
sinθ2=v2yv2
联立解得：v2x= 57−34m/s
要使小球能击中挡板，细杆的速度范围：v2x≤v≤v1x
即： 57−34m/s≤v≤4.5m/s
答：(1)小球在细杆上运动的加速度大小5m/s2。
(2)细杆沿x轴正向匀速运动的速度大小为3 3m/s，小球在细杆上运动过程中水平外力做的功W为1.35×10−4J。
(3)①挡板PQ的长度L为9+4 610m；
②细杆沿x轴正向匀速运动的速度大小范围为 57−34m/s≤v≤4.5m/s。