山东省齐鲁名校联盟大联考2024-2025学年高三（上）12月月考物理试卷（解析版）

这是一份山东省齐鲁名校联盟大联考2024-2025学年高三（上）12月月考物理试卷（解析版），共25页。试卷主要包含了2s回到平衡位置，则等内容，欢迎下载使用。
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8小题，每小题3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. 如图所示，半径为的圆形线圈共有匝，其中心位置半径为的虚线圆内有磁感应强度大小为匀强磁场，磁感线方向垂直线圈平面，下列说法正确的是（ ）
A. 穿过线圈的磁通量是
B. 若线圈绕直径翻转则线圈磁通量的变化量大小是0
C. 若线圈绕直径翻转则线圈磁通量的变化量大小是
D. 若线圈绕直径翻转则线圈磁通量的变化量大小是
【答案】D
【解析】A．穿过线圈的磁通量大小与线圈匝数无关，则穿过线圈的磁通量是
故A错误；
B．若线圈绕直径翻转，则末状态线圈磁通量是
则线圈磁通量的变化量
即线圈磁通量的变化量的大小为，故B错误；
CD．若线圈绕直径翻转，则末状态线圈磁通量是
则线圈磁通量的变化量
即线圈磁通量的变化量的大小为，故C错误，D正确。
故选D。
2. 如图1所示为一列简谐波在某种介质中沿x轴传播时t=0时刻的波形图，图2为质点Q的振动图像。则由图像可知（ ）
A. 质点Q的振幅为2mB. 波沿x轴负方向传播
C. 质点Q的振动周期为1.6sD. 波沿x轴的传播速度为25m/s
【答案】C
【解析】A．由图1可知，质点Q的振幅为2cm，故A错误；
B．由图2可知，质点Q在0时刻向上振动，根据“上下坡”法可知，波沿x轴正方向传播，故B错误；
C．由图可知，质点Q从0时刻开始经过0.2s回到平衡位置，则
所以
故C正确；
D．由图1可知，波长为4m，所以
故D错误。
故选C。
3. 2024年4月21日7时45分，我国在西昌卫星发射中心使用长征二号丁运载火箭，成功将遥感四十二号02星发射升空，卫星顺利进入预定轨道。若遥感四十二号02星发射过程示意图如图所示，先进入近地圆形轨道I（可认为轨道半径等于地球半径）上做匀速圆周运动，到P点时实施瞬间点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，沿轨道Ⅱ运动到Q时再次实施变轨，进入轨道Ⅲ绕地球做匀速圆周运动。已知地球的半径为R，轨道Ⅲ的半径为3R，卫星在轨道Ⅲ上时运行周期为T，引力常量为G，下列说法正确的是（ ）
A. 卫星在轨道Ⅱ上，从P点到Q点，机械能逐渐增大
B. 卫星在轨道Ⅱ上，从P点到Q点的最短时间为
C. 卫星从轨道Ⅱ变到轨道Ⅲ，需在Q处点火减速
D. 地球平均密度为
【答案】B
【解析】A．卫星在轨道Ⅱ上，从P点到Q点，只有万有引力做功，机械能保持不变，故A错误；
B．根据开普勒第三定律可得
卫星在轨道Ⅱ上，从P点到Q点的最短时间为
联立解得
故B正确；
C．卫星从轨道Ⅱ变到轨道Ⅲ，做离心运动，需在Q处点火加速，故C错误；
D．根据万有引力提供向心力
联立可得
故D错误。
故选B。
4. 如图所示，P、Q两小球通过两根细线及一轻质弹簧悬挂在O、O′点。系统静止时，细线及弹簧与竖直方向的夹角分别为30°、60°、30°。已知小球Q的质量为m，重力加速度为g，则下列说法正确的是（ ）
A. O′Q间细线张力的大小为
B. 弹簧弹力的大小为
C. 若将弹簧剪断，剪断瞬间P球的瞬时加速度大小为
D. P球的质量
【答案】D
【解析】AB．对小球Q受力分析，小球受竖直向下的重力、绳的拉力和弹簧的弹力，根据平衡条件可得
故AB错误；
D．对小球P受力分析，并进行力的分解可得
联立解得
，
故D正确；
C．若将弹簧剪断，剪断瞬间P球的瞬时加速度大小为
故C错误。
故选D。
5. 如图所示，一质量为3m的木厢C静置于光滑水平地面上，厢内质量为m的物块A与质量为2m的物块B紧挨在一起，中间夹有少量火药。两物块与木厢底板间的动摩擦因数均为µ，当火药爆炸（爆炸时间极短）后物块B向右以对地大小为v0的速度运动，物块与木厢壁碰撞时会被粘住，则下列说法正确的是（ ）
A. 系统（A、B、C）最后以大小为的速度向右运动
B. 火药爆炸后、与C碰撞前，物块A、B满足动量守恒定律
C. 火药爆炸释放的能量为
D. 火药爆炸后系统（A、B、C）最终损失的机械能为
【答案】D
【解析】A．由于A、B、C组成的系统满足动量守恒，所以系统末动量为零，系统最后处于静止状态，故A错误；
B．火药爆炸后、与C碰撞前，由于AB组成的系统所受合力不为零，则物块A、B不满足动量守恒定律，故B错误；
C．火药爆炸瞬间，AB满足动量守恒，则
所以火药爆炸释放的能量为
故C错误；
D．根据能量守恒定律可知，最终系统保持静止，所以火药爆炸后系统（A、B、C）最终损失的机械能为，故D正确。
故选D。
6. 如图所示，有一半径为R均匀带正电绝缘球体，以球心O为原点沿半径方向建立一维坐标系，图中。已知电荷分布均匀的球壳在壳内任意一点产生的电场强度为零，则下列说法正确的是（ ）
A. A和C两点的电场强度相同
B. O、A间电势差大于A、B两点间的电势差
C. 从O点沿坐标轴到B点场强均匀增大
D. 从B点沿坐标轴到D点场强均匀减小
【答案】C
【解析】A．A点的电场强度为
其中
解得
C点的电场强度为
故A和C两点的电场强度不相同，故A错误；
C．从O点沿坐标轴到B点，离O点距离为r（0 < r ≤ R）处，电场强度为
其中
联立可得
故从O点沿坐标轴到B点场强均匀增大，故C正确；
B．从O点沿坐标轴到B点场强均匀增大，且O、A两点间的距离等于A、B两点间的距离，故O、A间电势差小于A、B两点间的电势差，故B错误；
D．离O点距离为r（r > R）处，电场强度为
故从B点沿坐标轴到D点场强不是均匀减小，故D错误。
故选C。
7. 如图所示，ab、cd和ef是同一竖直平面内的竖直线，ab、cd间有图示方向的匀强磁场。一带电粒子（不计重力）从ab上的点M以水平速度v垂直射入磁场，过ef上的点N时，速度偏离原方向θ=45°。若M、N两点间的水平距离与竖直距离之差为a（a>0），匀强磁场的磁感应强度大小为B，该粒子的比荷为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】根据题意，作出粒子的运动轨迹如图所示
根据洛伦兹力提供向心力有
根据题意
联立解得
故选A。
8. 一质量为2000kg的纯电动汽车沿平直的公路由静止开始启动，汽车启动后的速度记为v，牵引力大小记为F，图像如图所示，图中vm表示最大速度，ab平行于纵轴，bc的反向延长线过原点。已知汽车运动过程中受到的阻力大小恒定，下列说法正确的是（ ）
A. 汽车运动过程中受到的阻力大小为5000N
B. 汽车从b到c过程做匀加速直线运动
C. vm=24m/s
D. 从a到b过程汽车运动的位移大小为400m
【答案】D
【解析】A．由图可知，当汽车速度达到最大时，牵引力等于阻力，所以
所以
故A错误；
B．由于汽车运动过程中，牵引力变化，阻力不不变，所以汽车从b到c过程不是做匀加速直线运动，故B错误；
C．根据
可得
所以
联立解得
，
故C错误；
D．根据牛顿第二定律可得
联立可得
故D正确
故选D。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16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4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9. 如图所示，质量均为长度相同的两直导体棒用绝缘等长的细线栓接，悬挂于天花板上的点，并处于斜向下的匀强磁场中（图中未画出）。当棒中通以图示方向、大小相同的电流，系统保持静止时，悬线与水平方向成角，重力加速度为，则（ ）
A. 线中的张力大小为
B. 线中的张力大于
C. 仅增大磁感应强度，线中的张力不变
D. 仅减小磁感应强度，线中的张力变小
【答案】AC
【解析】AB．对两根导线的整体分析，因两导线通以等大反向的电流，可知受安培力等大反向，则整体受安培力的合力为零，此时整体所受的重力与两根细线ab的拉力等大反向，可知
2T=2mg
即每根细线的张力大小均为mg，选项A正确，B错误；
CD．仅增大磁感应强度B，两导线受的安培力的合力仍为零，可知竖直方向两个细线的拉力之和仍等于两根导线的重力，则两根细线中的张力不变，选项C正确，D错误。
故选AC。
10. 如图1所示灯泡L的规格为“6V 3W”，滑动变阻器R0的最大阻值为20Ω。开关S闭合，滑动变阻器接入电路的电阻R1=9Ω时，灯泡正常发光。已知电源的输出功率P与外电路的总电阻R的关系如图2所示，灯泡的电阻视为恒定。下列说法正确的是（ ）
A. 电源的电动势E=15VB. 电源的电动势E=12V
C. 图2中R2=12D. 图2中R2=9
【答案】BD
【解析】AB．由图可知，当外电路电阻等于电源内阻时，电源的输出功率达到最大，所以
根据闭合电路欧姆定律可得
代入数据解得
故A错误，B正确；
CD．由图可知，电源输出功率没有达到最大值时，有
联立可得
其中
所以
故C错误，D正确。
故选BD。
11. 如图所示，轻质弹簧下端固定在垂直于斜面的挡板上，弹簧原长，劲度系数为，质量为的物块与弹簧的另一端连接，初态时将物块固定在光滑斜面的点，此时弹簧刚好处于原长状态。现给物块一平行于斜面向下的瞬时速度后，物块开始运动，弹簧始终在弹性限度内，不计空气阻力。已知斜面的倾角，弹簧振子的振动周期为，弹簧的弹性势能，为弹簧的劲度系数，为形变量，当地重力加速度，则下列说法正确的是（ ）
A. 物块开始运动后立即做减速运动B. 弹簧的最大形变量为
C. 物块运动到最高点时弹簧伸长D. 物块从释放到第一次回到原位置经历的时间为
【答案】BD
【解析】A．物块开始运动后，由于一开始弹簧弹力仍小于物块重力沿斜面向下的分力，所以物块一开始仍做加速运动，故A错误；
B．设弹簧最大形变量为，根据能量守恒可得
代入数据解得
故B正确；
C．物块处于平衡状态时，有
解得此时弹簧的压缩量为
设物块相对平衡位置的位移为，以沿斜面向上为正方向，则物块受到的合力为
可知物块在斜面上做简谐运动，振幅为
设物块运动到最高点时弹簧伸长量为，则有
解得
故C错误；
D．弹簧振子的振动周期为
若从平衡位置开始计时，则物块做简谐运动的振动方程为
设物块从平衡位置向上第一次回到原位置所用时间为，则有
解得
根据对称性可知物块从释放到第一次回到原位置经历的时间为
故D正确
故选BD。
12. 如图所示，一半径为R的光滑大圆环上套着一可视为质点的小圆环A，不可伸长的轻绳穿过位于O点正下方处O′点的光滑小孔，小圆环通过该轻绳连接物块B。将小圆环A从与大圆环圆心O等高处无初速度释放。已知A、B的质量分别为m、2m，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A. 小圆环A释放后运动过程中的最大速度为
B. 小圆环A释放后运动过程中的最大速度为
C. 小圆环A释放后，A、B速度大小相等时，绳对物块B的拉力大小为
D. 小圆环A释放后，A、B速度大小相等时，物块B的加速度大小为
【答案】AC
【解析】AB．当小圆环A运动到大圆环最低点时，速度达到最大，根据系统机械能守恒定律可得
所以
故A正确，B错误；
CD．当绳与大圆环相切时，A、B速度大小相等，此时A沿切线方向的加速度与B的加速度大小相等，根据几何关系可得，绳与竖直方向的夹角为45°，所以
联立解得
，
故C正确，D错误。
故选AC。
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13. 某实验小组用如图1所示装置探究合力对物体做功与速度变化之间的关系，水平轨道上距小车上挡光片L处安装光电门，小车上的挡光片宽度为d，小车上装有力传感器，小车（含力传感器及挡光片）总质量为M，细线一端与力传感器连接，另一端跨过挂上物块的滑轮后固定在天花板上。实验时，保持轨道水平及拉小车的细线始终与轨道平行，实验中有下列步骤或做法：
（1）该实验过程中，______（填“不需要”或“需要”）物块质量远小于车的质量。
（2）如图2所示，用游标卡尺测量挡光片的宽度d = ___cm。
（3）实验中发现当力传感器示数为F0时，小车恰好能匀速运动，保持M、L不变，改变物块质量，得到多组力传感器的示数F，及挡光片通过光电门时的挡光时间t，根据实验数据得到图像如图3所示（图中a、b为已知量），则小车总质量为M = ______（用题目中的字母表示）。
【答案】（1）不需要 （2）0.860
（3）
【解析】【小问1详解】
由于实验中已经给出力传感器可以直接得到拉力大小不需要满足物块质量远小于车的质量。
【小问2详解】
游标卡尺的读数为主尺读数与游标尺的读数之和，所以
【小问3详解】
根据动能定理有
所以
结合图像可得
所以
14. 某同学获得了一段长为l的电阻丝，电阻丝的横截面积为S，他打算利用所学知识测量一下该电阻丝的电阻率，于是选了一些实验器材进行了如下操作：
（1）先利用多用电表欧姆挡粗测一下电阻丝的阻值，测量时指针如图1所示，可知该电阻丝的阻值约为______Ω。
（2）该同学结合实验室器材设计了如图2所示的电路测量电阻丝电阻，图中R为电阻箱，A1、A2为两相同电流表（只有一个量程），刻度清晰但没有刻度值，内阻未知，滑动变阻器R1的最大阻值合适。
（3）闭合开关S前，滑动变阻器R1滑片放置在滑动变阻器的______（填“最上端”或“最下端”）。
（4）先将电阻箱调为0，然后闭合开关S，改变滑动变阻器R1滑片位置使电流表A2的示数接近满量程后逐渐增加电阻箱R的阻值，同时记录两电流A1、A2指针偏转的格数n1、n2及电阻箱R的数值；并作出图像，如图3所示，图线与纵轴截距为b，斜率为k，则电流表的内阻为______，待测电阻丝的电阻率为______（均用S、b、k、l中的字母表示）。
【答案】（1）20 （3）最上端 （4）
【解析】[1]欧姆表的读数为指针所指刻度与倍率的乘积，所以电阻丝的阻值约为
[2]闭合开关S前，滑动变阻器R1滑片放置在阻值最大处，即滑动变阻器的最上端；
[3][4]根据并联电路的特点可知
所以
结合题意可得
所以
，
根据电阻定律
所以
15. 某汽车测试员在平直公路上驾驶汽车测试汽车性能。假设汽车从静止开始做匀加速直线运动，达到某一速度后保持匀速直线运动。已知汽车前3s的位移大小为18m，第二个3s内的位移大小为54m，第三个3s内的位移大小为82m，求：
（1）汽车加速时的加速度大小；
（2）汽车匀速行驶时的速度大小。
【答案】（1）4m/s2
（2）28m/s
【解析】【小问1详解】
根据位移时间关系可得
代入数据解得
【小问2详解】
根据题意，由逐差法有
解得
，
则第二个3s内汽车做匀加速直线运动，第二个3s末的速度大小为
若第三个3s内汽车做匀速直线运动，则
实际汽车在第三个3s内的位移大小为82m，所以汽车先做匀加速后匀速运动，所以
解得
所以汽车匀速的速度大小为
16. 物理老师设计了一套实验装置研究物体的运动，原理图如图所示。在竖直平面内，一根长为l的细线一端固定在O点，另一端拴着质量为m的小球，小球平衡时静止在距地面高度为2l的A点。现将小球拉至与O点等高的B点，给小球一个竖直向上的初速度，小球恰好能够通过最高点C，再返回到最低点A时，细线恰好断裂，小球抛出后落到地面上。已知重力加速度为g，不计一切阻力。求：
（1）小球在B点时的初速度大小v0；
（2）细线断裂前瞬间的拉力大小F；
（3）小球落到地面上时速度v的大小和距A点的水平距离s。
【答案】（1）
（2）6mg （3），
【解析】【小问1详解】
由于小球恰好能够通过最高点，在C点有
小球从B运动到C，由动能定理得
联立解得
【小问2详解】
小球从C到A，由动能定理得
在A点，有
联立解得
，
【小问3详解】
绳断后，小球做平抛运动，则
联立解得
，
17. 如图所示，光滑水平面上静止放置一长度为l=2m、质量为M=2kg的木板，木板左端放置一质量为mA=0.8kg的上端开口的箱子A，木板右端固定一挡板，箱子与挡板间的碰撞为弹性碰撞。某时刻将一质量m=0.2kg的物块在距箱子5m的高度水平向右以v=20m/s的速度抛出，物块恰好落入箱子，物块落入箱子后与箱子粘在一起。已知箱子与木板间的动摩擦因数为μ=0.1，忽略物块和箱子的体积以及木板的厚度，重力加速度g取10m/s2。
（1）若将箱子及木板固定，物块落入箱子时与箱子的作用时间为0.1s，求箱子对物块的平均作用力大小（可用根式表示）；
（2）若不固定箱子与木板，求物块落入箱子A后瞬间的共同速度大小（物块与箱子作用时间极短）；
（3）在（2）问中经过足够长时间，木板和箱子达到稳定状态，判断箱子是否滑下木板，若没有滑下，求整个运动过程中，箱子相对木板的位移大小；若滑下，求滑下后木板和箱子的速度大小。
【答案】（1）
（2）4m/s （3）见解析
【解析】【小问1详解】
物块落入箱子时，水平方向的分速度为20m/s，竖直分速度为
水平方向上，由动量定理可得
所以
竖直方向上，由动量定理可得
所以
所以箱子对物块的作用力为
【小问2详解】
物块落入箱子A，满足水平方向动量守恒，所以
解得
【小问3详解】
假设箱子滑下木板，根据动量守恒定律有
解得
，或，（舍去）
说明箱子最终落地。
18. 如图所示，在xOy直角坐标系中，在y>0的区域内充满沿y轴负方向的匀强电场；在y