安徽省天一联考2024-2025学年高三上学期12月联考 物理试卷

这是一份安徽省天一联考2024-2025学年高三上学期12月联考 物理试卷，共14页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
一、单选题（本大题共8小题）
1．2024亚太国际低空经济产业博览会于12月4日-6日在深圳国际会展中心举行，无人机是当前我国战略性新兴产业之一、近年来，不管在技术、产品、应用还是市场上，我国都取得了巨大的成就。如图1所示，某次无人机从地面由静止开始竖直向上飞行，它运动的图像如图2所示，b点为图线的最高点。下列说法正确的是（ ）
A．研究无人机螺旋桨的转动情况时可将其视为质点
B．无人机在过程中受到的合外力越来越小
C．无人机在时刻运动到最高点
D．无人机在时刻向下运动
2．北京时间2024年10月30日04时27分，长征二号F运载火箭搭载神舟十九号载人飞船顺利升空，发射任务取得圆满成功。如图所示，载人飞船在停泊圆轨道（视为近地圆轨道）稳定飞行后，在M点瞬间点火加速进入椭圆轨道，并由N点加速进入中国空间站预定圆轨道，于北京时间30日上午11时左右成功对接于空间站天和核心舱前向端口。下列说法正确的是（ ）
A．飞船点火结束后沿椭圆轨道从M点运动到N点过程，飞船的机械能守恒
B．飞船点火结束后沿椭圆轨道从M点运动到N点过程，飞船内物体处于超重状态
C．飞船在椭圆轨道上经过M点时的速度一定小于7.9km/s
D．飞船在椭圆轨道上经过N点时的加速度大于空间站的加速度
3．如图1所示，“战绳训练”是当下常见的健身方式，健身爱好者甩动战绳令其在竖直平面内形成简谐波。图2是某次训练中从某一时刻开始计时，时刻战绳的全部波形图，波源在处，绳上质点P的振动图像如图3所示。下列说法正确的是（ ）
A．波源在时刻起振
B．该波沿x轴负方向传播
C．波源起振后0.8s时间内，处的质点运动的路程为5m
D．若增大抖动的幅度，波速会增大
4．如图所示，ABC为某三棱柱形均匀透光介质的横截面，，，介质的折射率为。截面所在平面内有一束单色光从AB边的中点D射入介质，入射光线与AB边的夹角为30°，已知光在真空中的传播速度为c，不考虑光的反射，下面说法正确的是（ ）
A．从介质中出射的光线相对入射光线偏转45°
B．从介质中出射的光线相对入射光线偏转60°
C．该光线在介质中的传播时间为
D．该光线在介质中的传播时间为
5．如图所示，人在岸上拉动绳子，使小船以速度v沿水面匀速向河岸靠近，当绳子与水面的夹角时，，则下列关于倾斜部分绳子（滑轮与船之间部分）的中点M瞬时速度的大小、方向说法正确的是（ ）
A．M点瞬时速度的方向与船速相同B．M点瞬时速度的方向沿绳指向左上方
C．M点瞬时速度的大小为D．M点瞬时速度的大小为
6．如图所示，质量为3m的小球P和质量为m的小球Q通过两根长度均为L的细线悬挂在天花板的O点，两球之间通过长度为的轻杆相连，重力加速度为g。现对小球P施加一外力F并确保轻杆始终处于水平状态，则（ ）
A．外力F竖直向上时，外力取得最小值2mg
B．外力F水平向左时，外力取得最小值
C．外力F垂直于绳子OP时，外力取得最小值
D．外力F垂直于绳子OP时，外力取得最小值
7．如图所示，将质量为m、可视为质点的摆球A向左拉开一个很小的角度，然后由静止释放。A球摆至最低点P处以速度v恰好与静止在P处质量为1.5m、可视为质点的B球发生正碰，碰后B球以速度0.7v沿光滑水平面向右运动，与距离为d的墙壁碰撞后以原速率返回，当B球重新回到位置P时，A球也恰好碰后第一次回到P点，则下列说法正确的是（ ）
A．A球与B球的碰撞为弹性碰撞
B．A球与B球碰后，A球将向右运动
C．单摆的周期为
D．A球释放到达P经历的时间等于A球碰后返回到最高点的时间
8．如图所示为一简易发电机与理想变压器原线圈相接的简化图，发电机转子为电阻、面积的100匝矩形导线框，导线框在磁感应强度为的匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，转动周期为0.02s。理想变压器原、副线圈匝数比，定值电阻，R是滑动变阻器（阻值变化范围为），电压表和电流表均为理想交流电表，以下说法正确的是（ ）
A．增加发电机转速，电压表示数不变
B．时，理想变压器的输出功率最大
C．理想变压器的最大输出功率为
D．理想变压器的输出功率最大时，电流表的示数为1.20A
二、多选题（本大题共2小题）
9．如图所示，空间存在竖直方向的匀强磁场，磁感应强度大小为。一带电小球从O点正上方某处以初速度水平抛出，最后小球恰好经过O点，已知小球质量为，电量为，取重力加速度，，忽略空气阻力，则其经过O点时动能可能为（ ）
A．0.020JB．0.350JC．0.425JD．0.740J
10．如图1所示，A、B、C、D为匀强电场中的等势面，相邻两等势面间距均为d，且等势面与水平面平行。电量为q、质量为m的带正电小球由等势面D竖直向上抛出，恰能到达等势面A，该过程中小球的动能和机械能随上升高度h的变化关系如图2所示，为已知量，重力加速度为g，不计空气阻力，则下列说法正确的是（ ）
A．小球抛出时重力势能为B．小球上升过程中加速度大小为4g
C．小球经过等势面C时的机械能为D．电场强度大小为
三、实验题（本大题共2小题）
11．某实验小组用如图1所示装置探究加速度与合力的关系，一细线通过定滑轮连接小沙桶和小车，小车中放有若干个质量均为的钩码，沙桶中装有适量细沙，打点计时器固定在台面上，已知重力加速度为g，小车运动过程受到的阻力是重力的倍。
（1）实验操作步骤如下：
①给沙桶一竖直向下的速度，通过不断调整沙桶中细沙的质量，直到打出的纸带点迹均匀；
②从小车中取一个钩码放入沙桶，接通电源，释放沙桶，利用纸带测出加速度a；
③重复步骤②的操作，得到多组数据；
④根据所得数据，作出相关图像，得出结论。
（2）打点计时器的打点周期为T，实验打出的一段纸带如图2所示，5个点为连续打出的点，1、3点间距为，1、5点间距为，则打点计时器打第4点时的速度大小为 ，小车的加速度大小为 （均用题中所给字母表示）。
（3）实验小组测得多组数据，以沙桶中钩码的质量为纵坐标，小车的加速度为横坐标，若探究出的规律符合牛顿第二定律表述，则得到的图像应为下列选项中的 （填选项序号），若测得小车、所有钩码、桶和桶内沙子的总质量为M，则图像斜率 （用M、g、表示）。
12．某同学用伏安法测电源的电动势和内阻，实验室提供的器材有：
A．待测电源（电动势约4V，内阻约）
B．电压表（量程为3V，内阻约）
C．电流表（量程为2A，内阻约）
D．滑动变阻器（，3A）
E.电阻箱（最大阻值）
F.开关和导线若干
(1)为完成实验，该同学需扩大电压表的量程。为测量电压表的内阻，他设计了图1所示的电路图，该同学按照图1连接好电路，进行了如下几步操作：
①将滑动变阻器滑片滑到最左端，把电阻箱的阻值调到零；
②闭合开关，缓慢调节滑动变阻器的触头，使电压表指针指到3.0V；
③保持滑动变阻器滑片不动，调节电阻箱的阻值，当电压表的示数为2.0V时，电阻箱的读数为，则电压表的内阻为 ，该测量值 （选填“大于”“小于”或“等于”）电压表内阻的真实值；
④保持电阻箱的阻值不变，忽略测量误差，使电阻箱和电压表串联，改装成新的电压表，改装后电压表的量程为 V。
(2)将④中改装后的电压表（表盘未换）与电流表连成如图2所示的电路，测量电源的电动势和内阻，调节滑动变阻器的滑片，读出电压表示数U和电流表示数I，作出图像如图3所示，则电源的电动势为 V，内阻为 （结果均保留两位小数）。
四、解答题（本大题共3小题）
13．某固定装置的竖直截面如图所示，由倾角θ = 37°的直轨道AB，半径R = 1 m、圆心角为2θ的圆弧BCD，半径为R、圆心角为θ的圆弧DE组成，轨道间平滑连接。质量为m = 0.5 kg的物块从轨道AB上距B高度为h处静止释放，经圆弧轨道BCD滑上轨道DE。物块与轨道AB间的动摩擦因数μ = 0.5，圆弧轨道均光滑，物块可视为质点，取重力加速度g = 10 m/s2，sin37° = 0.6，cs37° = 0.8。求：
(1)若h = 0.3 m，物块第一次通过C点时对轨道的压力大小；
(2)h为多少时物块刚好可以沿轨道运动到E点。
14．如图所示，在平面直角坐标系xOy的第一象限内有沿y轴负方向的匀强电场，第二象限内有一半径为R的圆形匀强磁场区域，磁感应强度大小为B，方向垂直于坐标平面向外，磁场的边界圆刚好与两坐标轴相切于P、Q两点。P点处有一粒子源，粒子源在坐标平面内均匀地向磁场区域的各个方向射出质量为m、电荷量为q的带正电粒子，粒子射出的初速度大小相同，沿y轴正向射出的粒子恰好通过Q点，其中粒子a经磁场、电场偏转后最终通过x正半轴上离O点最远的出射点M点（图中未画出），粒子b恰好通过x轴上OM的中点，不计粒子的重力及粒子间的相互作用，求：
(1)粒子从P点射出的速度大小v0；
(2)粒子a、b在磁场中运动的时间之比。
15．如图所示，两平行且间距为L的倾斜光滑金属导轨与水平面成37°角，导轨上端接电容为C的电容器（不会被击穿），下端通过小段绝缘光滑圆弧（长度忽略不计）与足够长且间距也为L的水平光滑平行金属导轨平滑连接，水平导轨右端与阻值为R的定值电阻连接。两平行金属导轨均处于与导轨平面垂直的匀强磁场中，磁感应强度大小均为B。质量为m、电阻不计的金属棒P从倾斜金属导轨上距水平面高度为h处由静止释放，通过绝缘圆弧后与静止在水平金属导轨左端绝缘位置的金属棒Q发生弹性碰撞，金属棒Q的质量也为m，接入电路的电阻为R。金属棒P、Q运动过程中始终与金属导轨垂直，导轨电阻忽略不计，重力加速度为g，，。求：
(1)金属棒P沿倾斜金属导轨下滑时通过金属棒的电流大小；
(2)导轨右端定值电阻R产生的总热量；
(3)金属棒Q在水平金属导轨上向右运动的位移大小。
参考答案
1．【答案】B
【详解】A．研究无人机螺旋桨的转动情况时，无人机的形状大小不能忽略改，不能将其视为质点，A错误；
B．根据图像的切线斜率表示加速度，由题图可知，人机在过程中的加速度越来越小，根据牛顿第二定律可知，其所受合外力越来越小，B正确；
CD．根据图像可知，无人机在时间内的速度方向一直向上，所以时刻运动到最高点，CD错误。选B。
2．【答案】A
【详解】A．飞船点火结束后，从M点到N点过程，只有引力对飞船做功，只有动能和势能相互转化，所以飞船的机械能守恒，A正确；
B．飞船点火结束后沿椭圆轨道从M点运动到N点过程，飞船内物体处于失重状态，B错误；
C．飞船在椭圆轨道上运动时，未脱离地球的束缚，飞船在椭圆轨道上经过M点时的速度一定介于7.9km/s和11.2km/s之间，C错误；
D．设地球质量为M，飞船质量为m，预定轨道半径为r，则飞船在椭圆轨道N点和空间站时，有，解得加速度，故飞船在椭圆轨道上经过N点时的加速度等于空间站的加速度，D错误。选 A。
3．【答案】C
【详解】A．由图2可知t=0.1s时刻波已经传播了1.5T，即0.3s，t=0时刻之前波源已起振，A错误；
B．根据图2可知质点P在t=0.1s时从平衡位置向下振动，该波沿x轴正方向传播，B错误；
C．由图3可知周期为T=0.2s，由图2可知波长为2m，则波速为，可知从波源位置传到x=3m处所用时间为，则波源起振后0.8s，x=3m处的质点已振动了0.5s，可知该质点运动的路程，故C正确；
D．波速由介质决定，波速不变，D错误。选C。
4．【答案】D
【详解】AB．光路图如图所示
由，可得，所以出射光线相对入射光线偏转，故AB错误；
CD．光线在介质中的路程为，光线在介质中的传播速度为，则传播时间为，故C错误，D正确。选D。
5．【答案】C
【详解】M点的瞬时速度有延绳子方向的分量和垂直与绳子方向的分量，，M点瞬时速度的大小为，M点瞬时速度的方向与船速不同，并不沿着绳子，ABD错误，C正确；选 C。
6．【答案】C
【详解】根据题意，几何关系可知OQ与PQ的夹角、OP与PQ的夹角均为，分析可知，Q受到重力mg、杆的弹力、绳子拉力而平衡，由平衡条件得，，联立解得，对P受力分析可知，P受到重力3mg、杆的弹力、绳子拉力和外力F而平衡，如图甲所示。
则小球P受的重力与杆的合力，联立以上解得，作出、、三个力的矢量三角形如图乙所示，当作用在小球P的外力方向与P相连的细绳方向垂直时，外力F最小，即最小值为，联立以上解得，选C。
7．【答案】D
【详解】A．若为弹性碰撞，根据动量守恒和能量守恒有，，联立解得，因，A球与B球的碰撞为非弹性碰撞，A错误；
B．根据动量守恒有，解得，故碰撞后A向左运动，B错误；
C．根据前面分析可知碰后球A的速度变小，可知上升的最大高度低于初始高度，碰后球A的运动还是可以认为满足单摆运动条件，由题知，单摆周期等于B球碰后再次返回原位置所用时间的2倍，则有，故C错误；
D．根据单摆周期公式，可知单摆周期与振幅无关，所以A球释放到达P点经历的时间等于A球碰撞后返回到最高点的时间，D正确。选D。
8．【答案】B
【详解】A．根据题意匝数N=100，线框面积S=20cm2，磁感应强度，角速度，设原、副线圈电流有效值分别为，根据交变电流电动势有效值，转速增加，角速度增大，则电动势有效值变大，原线圈有效电流变大，根据电流与匝数关系，可得副线圈电流，故增大，则副线圈电阻电压增大，电压表示数变大，A错误；
B．将原线圈匝数部分等效为一个电阻，则根据能量守恒有，因为，整理得，则理想变压器的输出功率最大时，有，代入题中数据，解得，故B正确；
C．以上分析可知，理想变压器的输出功率最大时，等效电阻等于内阻r，最大输出功率为，代入题中数据，解得，故C错误；
D．理想变压器的输出功率最大时，原线圈电流，则副线圈电流，故D错误。选 A。
9．【答案】CD
【详解】由于磁场处于竖直方向，在竖直方向的分速度不会产生洛伦兹力，水平方向的分速度产生洛伦兹力。将小球的运动分解为以初速度的水平方向匀速圆周运动和竖直方向自由落体运动，对于水平方向匀速圆周运动有，解得轨道半径为，周期为，则小球从水平抛出到经过O点所用时间满足（n=1,2,3…），可得小球经过O点竖直分速度为，小球经过O点时的动能（n=1,2,3…），代入数据，；，；，；，，选CD。
10．【答案】ABC
【详解】B．小球上升过程中，根据能量守恒有，，根据牛顿第二定律有，联立解得，故B正确；
A．根据前面分析可知斜率绝对值大的图像对应的为动能变化曲线，抛出时的动能为，机械能为，则可知抛出时的重力势能为，A正确；
CD．设相邻等势面间的电势差大小为U，由于恰好到达等势面A，则有，解得，由此可得该电场强度大小为，故小球经过等势面C时的机械能为，故C正确，D错误。选ABC。
11．【答案】；；C；
【详解】（2）[1]根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该段过程的平均速度，则打点计时器打第4点时的速度大小为
[2]根据逐差法可得小车的加速度大小为
（3）[3][4]设桶和沙子的总质量为，小车和钩码的总质量为，从小车中取出钩码放到沙桶中的质量为，设绳子拉力为，则，刚开始沙桶中没放钩码时，小车和沙桶匀速运动有，可得当从小车中取出质量为的钩码放到沙桶中，对沙桶有，对小车有，联立可得，可知图像的斜率为，可知图像是一条过原点的直线。选C。
12．【答案】(1)5960.0；大于；4.5，(2)4.20；0.80
【详解】（1）③[1]调整电阻箱电阻时认为电阻箱和电压表串联部分电压不变，根据分压规律可知，电压表内阻等于电阻箱的两倍，则电压表内阻测量值为；
[2]实际上在增大电阻箱阻值时，串联部分电压增大，当电压表示数为2V时，电阻箱两端电压略大于1V，测量值大于真实值。
④[3]改装前有，改装后有，联立解得，故改装后电压表量程为4.5V
（2）[1][2]由闭合电路欧姆定律知图像与纵轴交点为电源电动势的，电压表示数为，则改装后的电压表读数应为，即，电源内阻
13．【答案】(1)8 N，(2)0.6 m
【详解】（1）物块从开始运动到C点过程，根据动能定理，在C点，根据牛顿第二定律有，解得，根据牛顿第三定律可知，第一次通过C点时物块对轨道的压力大小为
（2）若物块恰好沿轨道到E点，则有vE = 0，设释放的高度为h1，根据动能定理有，解得
14．【答案】(1)，(2)3
【详解】（1）沿y轴正向射入的粒子恰好通过Q点，则粒子在磁场中做圆周运动的轨迹半径为，根据牛顿第二定律有，解得
（2）由于粒子的运动半径与磁场区域半径相等，根据几何关系可知从磁场区域射出的粒子均垂直于y轴进入电场，由于粒子的速度相等，方向垂直电场线方向，粒子在电场中做类平抛运动，粒子a在电场中射程最远，所以时间最长，从P点进入磁场方向沿x轴负方向，在磁场中转半个圆周进入电场中，对粒子a分析，在磁场中运动时间为（T为粒子在磁场中做圆周运动的周期），在电场中有，，对粒子b分析，在电场中有，，解得，根据几何关系可知，粒子b在磁场中运动的时间为，所以粒子a、b在磁场中运动的时间之比为
15．【答案】(1)，(2)，(3)
【详解】（1）金属棒P下滑过程，根据牛顿第二定律可得，又，联立可得
（2）金属棒P下滑过程做匀加速直线运动，加速度由以上表达式可得，根据运动学公式可得，解得金属棒P到达底端的速度大小为，P与Q发生弹性碰撞，且P与Q质量相等，由动量守恒和机械能守恒可得，，解得，，碰后P金属棒静止在绝缘位置，Q金属棒在安培力的作用下减速，直至停下，根据能量守恒定律，碰后回路产生的总热量为，右端定值电阻R产生的热量为，联立解得
（3）对金属棒Q，根据动量定理可得，又，联立解得