河北省沧州市2024-2025学年高三上学期12月联考 物理试题（含解析）

这是一份河北省沧州市2024-2025学年高三上学期12月联考 物理试题（含解析），共20页。试卷主要包含了075N等内容，欢迎下载使用。
班级______姓名______
注意事项：
1.答卷前，考生务必将自己的学校、班级、姓名及考号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上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，只有一项是符合题目要求的。
1. 在光电效应实验中，用不同频率的单色光照射A、B两种金属表面，均有光电子逸出，其最大初动能与入射光频率的关系如图所示。已知普朗克常量为，则（ ）
A. A的逸出功小于B的逸出功
B. 图中直线的斜率为
C. 由图可知两入射光的光强相同
D. 若两金属产生光电子的最大初动能相等，则照射到A金属表面的光频率较高
【答案】A
【解析】
【详解】A．由光电效应方程
结合图乙知图线A在纵轴上的截距绝对值较小，所以金属A的逸出功小于B的逸出功，故A正确；
B．由
知图中直线斜率为普朗克常量，故B错误；
C．在得到这两条直线时，与入射光的强度无关，无法比较光照强度，故C错误；
D．由图乙知，若这两种金属产生的光电子具有相同的最大初动能，则照射到A金属的光频率较低，故D错误。
故选A。
2. 如图甲所示，有“海上充电宝”之称的南鲲号是一个利用海浪发电的大型海上电站，其发电原理是海浪带动浪板上下摆动，从而驱动发电机转子转动，其中浪板和转子的链接装置使转子只能单方向转动，转子带动线圈逆时针转动，并向外输出电流，如图乙所示。已知正方形线圈的边长为、匝数为，转动的周期为，发电机中的磁场可视为磁感应强度大小为的匀强磁场。从图示位置开始计时，规定线圈中端电势高、端电势低时电动势为正，则线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】线圈产生的感应电动势的最大值为
图示位置线圈平面与磁场平行，穿过线圈的磁通量为0，产生的感应电动势最大，根据楞次定律知图示位置线圈产生的电动势为正，所以感应电动势瞬时值表达式为
故选C。
3. 如图甲所示，一滑雪道由倾斜的AB和水平的BC两段滑道组成，时刻一背包在滑道顶端A处由静止滑下，滑雪者在时从A处以的初速度去追赶并在倾斜滑道上的某一位置追上背包，滑雪者与背包在倾斜滑道上运动的部分速度时间图像如图乙所示。已知滑雪者与倾斜滑道及背包与倾斜滑道间的动摩擦因数始终不变，则追上背包时滑雪者的速度大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】由图乙可知背包在斜面上运动时的加速度大小
滑雪者追背包过程的加速度大小
滑雪者追上背包时有
其中
解得
则滑雪者追上背包时的速度大小为
故选A。
4. 如图所示，一玻璃瓶的瓶塞中竖直插有一根两端开口的细长玻璃管，管中一光滑小球将瓶中气体密封，且小球处于静止状态，装置的密封性、导热性良好。现将小球向下按压距离A后由静止释放，并开始计时，忽略空气阻力，小球在竖直方向做简谐运动，周期为，则经时间，小球从最低点向上运动的距离为（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】规定竖直向下为正方向，则该简谐运动的位移公式为
当时有
所以小球从最低点向上运动的距离
故选D。
5. 如图甲所示，火星和地球几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动，在2022年12月8日地球恰好运行到火星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线，此现象被称为“火星冲日”。从图甲所示时刻开始计时，火星与地球之间的距离随时间的变化图像如图乙所示，则火星公转周期为（ ）
A. 年B. 年C. 年D. 年
【答案】C
【解析】
【详解】由图乙可知经过时间，火星和地球就会再次相距最近，两行星绕行方向相同，则有
又
年
解得
年
故选C。
6. 我国古建屋顶较多采用蝴蝶瓦方式铺设。如图甲是两片底瓦和一片盖瓦的铺设示意图，三根椽子所在平面与水平面夹角为θ。如图乙为截面示意图，弧形底瓦放置在两根相互平行的椽子正中间，椽子对底瓦的支持力FN与三根椽子所在平面的垂线方向夹角为α，盖瓦的底边恰与底瓦的凹槽中线接触，受到底瓦垂直椽子所在平面向上的支持力。已知盖瓦和底瓦质量均为m，认为最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，重力加速度为g，在无扰动的情况下，底瓦与盖瓦均保持静止。若仅研究这三片瓦，则下列说法正确的是（ ）
A. 椽子对底瓦的支持力B. 椽子对底瓦的支持力
C. 底瓦与椽子间的动摩擦因数D. 底瓦与椽子间的动摩擦因数
【答案】B
【解析】
【详解】AB．以两片底瓦和盖瓦整体为研究对象，易得这个整体的重力在垂直椽子所在平面方向上的分力为3mgcsθ，垂直椽子所在平面方向上整体处于平衡状态，则有
可得椽子与底瓦接触部位之间的弹力
故A错误，B正确；
CD．在无外界干扰的情况下，为使底瓦与盖瓦不下滑，应使
解得
故CD错误。
故选B。
7. 如图所示，水平地面上固定一倾角为的斜面，其底端垂直斜面固定一挡板P，一沿斜面自然放置的轻弹簧，下端固定在挡板P上，弹簧的劲度系数为。质量为1kg的小物块从斜面上的点由静止释放，点距弹簧上端的距离为0.30m。已知弹簧的弹性势能的表达式为（其中为弹簧的劲度系数，为弹簧的形变量），小物块与斜面间的动摩擦因数为0.25，重力加速度取，，，则小物块下滑过程中的最大动能及弹簧的最大弹性势能分别为（ ）

A. ，B. ，
C. ，D. ，
【答案】D
【解析】
【详解】小物块下滑过程中速度最大时有
解得
由能量守恒定律得
解得
弹簧弹性势能最大时，由能量守恒定律得
解得
则弹簧的最大弹性势能为
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，有两个或两个以上选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8. 在电荷量为的点电荷产生的电场中，若将无限远处的电势规定为零时，则距离该点电荷处的电势为，其中为静电力常量。电荷量分别为和的两个点电荷产生的电场的部分等势线如图中曲线所示（图中数字的单位是V），则下列说法正确的是（ ）
A. 图中电场强度为0的点在和连线的中间某一位置
B. 图中电场强度为0的点在和连线上且位于右侧某一位置
C. 图中A点电场强度小于点电场强度
D. 电子在A点的电势能大于在点的电势能
【答案】BD
【解析】
【详解】AB．根据两点电荷周围的电势分布可知带正电，带负电，由点电荷电势公式可知，电荷量绝对值
由点电荷电场强度公式可知，图中电场强度为0的点在和连线上且位于右侧某一位置，故A错误，B正确；
C．等差等势线密的位置对应的电场强度大，所以图中A点电场强度大于点电场强度，故C错误；
D．负电荷在电势低的位置电势能大，所以电子在A点的电势能大于在点的电势能，故D正确。
故选BD。
9. 如图为水流导光实验，出水口受激光照射，下面桶中的水被照亮。已知出水口中心到桶中水面的高度为0.45m，水在桶中水面的落点中心到出水口的水平距离为0.3m，出水口横截面积为，水的密度为，重力加速度取。假设水落到水面上后瞬间竖直速度减为0，水平速度大小不变，不计空气阻力及水的发散效应，则（ ）
A. 水离开出水口时的速度大小为
B. 水离开出水口时的速度大小为
C. 落水对水面的冲击力大小为0.075N
D. 落水对水面的冲击力大小为0.75N
【答案】BC
【解析】
【详解】AB．水离开出水口做平抛运动，根据平抛运动规律有
联立解得
，
故A错误，B正确；
CD．根据微元法分析，在极短时间内落水的质量为
落水到达水面时竖直速度为
规定竖直向上为正方向，在竖直方向应用动量定理得
联立解得
当时，，有
故C正确，D错误。
故选BC。
10. 某兴趣小组为探究“法拉第圆盘发电机”原理，设计了如图所示装置。飞轮由三根长度为的金属辐条和金属圆环组成，可绕过其中心的水平固定轴转动，不可伸长的绝缘细绳绕在圆环上，系着质量为的物块，细绳与圆环无相对滑动。飞轮处在方向垂直环面的匀强磁场中，磁感应强度大小为，左侧电阻一端通过电刷与圆环边缘良好接触，另一端连接转轴。已知飞轮每根辐条的电阻为，不计其他电阻和阻力损耗，不计飞轮转轴大小，重力加速度为。现将物块由静止释放，则当物块下落速度最大时，下列说法正确的是（ ）
A. 物块的速度大小为
B. 每根辐条两端的电压为
C. 每根辐条受到的安培力大小为2mg
D. 电阻消耗电功率为
【答案】AD
【解析】
【详解】A．物块下落时，等效电路图如图所示
物块最终匀速下落，匀速运动时速度最大，则有
由闭合电路欧姆定律得
匀速时由能量守恒定律得
联立解得
，
故A正确；
B．每根辐条两端的电压为路端电压，则有
故B错误；
C．每根辐条受到的安培力大小为
故C错误；
D．电阻消耗的功率为
故D正确。
故选AD。
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 实验小组用如图甲所示的向心力演示器探究向心力大小的表达式。
（1）本实验中用到的物理方法是______（填选项序号）。
A. 微元法B. 控制变量法C. 类比法D. 等效替代法
（2）在探究向心力大小与半径的关系时，需要将两个质量相等的钢球分别放在B和C位置，并将变速塔轮按图乙中______（填“第一层”“第二层”或“第三层”）的方式进行组合。
【答案】（1）B （2）第一层
【解析】
【小问1详解】
在探究向心力大小与角速度、半径的关系的实验中，需要先控制某些量不变，探究向心力与其中某个物理量的关系，即控制变量法，故选B。
【小问2详解】
在探究向心力大小与半径的关系时，需控制小球质量、角速度相同，运动半径不同，故需要将传动皮带调至第一层塔轮。
12. 实验小组利用图丙所示实验装置可探究等温条件下气体压强与体积的关系。在橡胶套和活塞间封闭着一段空气柱，可由气压计读出管内气体的压强，从玻璃管的刻度上直接读出管内气体的体积。
回答以下问题：
（1）利用测量得到的数据，在实验误差允许范围内，图丁中的拟合线为一条过原点的直线，说明在等温情况下，一定质量的气体______（填“A”或“B”）。
A. 压强与体积成反比B. 压强与体积成正比
（2）为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是______和______。
【答案】（1）A （2） ①. 移动活塞要缓慢 ②. 不能用手握住注射器封闭气体部分
【解析】
【小问1详解】
在实验误差允许范围内，图丁中的拟合线为一条过原点的直线，说明在等温情况下，一定质量的气体，与成正比，即与成反比，故选A。
【小问2详解】
[1][2]为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是移动活塞要缓慢，不能用手握住注射器封闭气体部分，这样能保证装置与外界温度一样。
13. “点亮未来”科技爱好小组从某电器上拆下一个金属铂电阻，在查阅资料得知，这种电阻在0 ~ 100℃范围内阻值Rt与摄氏温度t的关系为Rt = R0（1 + αt），其中R0为其在0℃时的阻值，t为摄氏温度，α为铂电阻温度系数（为正值）。该小组决定测量该金属铂电阻的R0和α值。实验室有一新型智能恒流源，能稳定输出大小为I0（已知）的电流，小组成员又找来了一块电流表A（量程略小于I0，内阻未知但很小）、电阻箱R、导线若干、温度计以及沸水和冷水各一杯。该小组设计了如图甲所示测量电路并进行如下操作。
（1）正确连接好电路，为了保证电流表的安全，闭合开关前应将电阻箱R的阻值调到一个______（填“较大”或“较小”）的阻值。
（2）在断开开关S的情况下将该金属铂电阻Rt置于沸水中。
（3）闭合开关S，通过改变电阻箱R的阻值，使电流表A的示数为，记下此时电阻箱的示数R和水的温度t。
（4）多次将冷水倒一点到热水中，重复步骤（3），可获得电阻箱的示数R和温度t的多组数据。
（5）以电阻箱的示数R为纵轴，温度t为横轴，作出图像如图乙所示，则该金属铂电阻在0℃时的阻值R0 = ______Ω，温度系数α = ______℃−1。（结果均用a、b、c表示）
（6）测量后该小组对实验原理及过程进行反思，由于电流表内阻的影响，R0的测量值______，温度系数α的测量值______。（均填“偏大”“偏小”或“无影响”）
【答案】 ①. 较大 ②. 2a ③. ④. 偏小 ⑤. 无影响
【解析】
【详解】（1）[1]要使电流表不烧坏，最初通过电流表的电流应较小，故电阻箱R的阻值应调到较大阻值。
（5）[2][3]根据欧姆定律及并联电路的特点可知
又因为
整理可得
结合图像可知
，
则
（6）[4][5]若考虑到电流表的内阻，则
整理可得
对应图像应平行上移，如图中虚线所示，由图可知，R0测量值偏小，温度系数α的测量值无影响。
14. 如图所示，为直角三棱镜的横截面，四分之一圆EOF是半径为、圆心为的柱形玻璃砖的横截面，其中AC边和OE边在同一直线上，BC边平行于OF边，。横截面所在平面内，一单色光线以角从点入射到AB边发生折射，折射光线垂直BC边射出，之后光线从点进入玻璃砖后射到OF边恰好发生全反射。已知玻璃砖和三棱镜对该单色光的折射率相同，求：（结果均可用根号及分数表示）
（1）玻璃砖对该单色光的折射率；
（2）点到OE边的距离。
【答案】（1）
（2）
【解析】
【小问1详解】
画出光路图，如图所示
由几何关系可知光线在点的折射角
根据折射定律得，玻璃砖和三棱镜对该单色光的折射率为
解得
【小问2详解】
在点，由折射定律得
设临界角为，则有
根据数学函数关系有
又由于
可得
根据数学函数关系有
则点到OE边的距离为
解得
15. 如图所示，一长水平传送带以恒定速率逆时针转动，其右端与水平地面在点无缝对接。质量的小球A用一不可伸长的轻绳悬挂在点，点在点的正上方，轻绳长，质量的小物块B静止在点。现将小球A向右拉至轻绳与竖直方向成角处由静止释放，A运动到最低点与B发生弹性正碰，碰后B滑上传送带。已知A、B均可视为质点，B与传送带间的动摩擦因数，不计空气阻力，重力加速度取。求：
（1）A、B碰撞前瞬间绳子的拉力大小；
（2）B从传送带的右端运动到左端所需要的时间及其与传送带间因摩擦产生的热量。
【答案】（1）
（2），
【解析】
【小问1详解】
小球A下落过程，由动能定理得
碰前瞬间对A由牛顿第二定律得
解得
，
【小问2详解】
A、B碰撞过程，由动量守恒定律和能量守恒定律得
解得
B以的速度滑上传送带后，根据牛顿第二定律得
解得
B的速度减小到与传送带速度相等时所需的时间
此过程中B相对地面的位移
此后B做匀速直线运动，B到达传送带最左端还需要的时间
B从传送带的右端运动到左端需要的时间为
时间内传送带发生的位移大小为
B与传送带间因摩擦产生的热量为
16. 如图所示，平面直角坐标系xOy中，在第一象限内轴与直线之间和第四象限内存在垂直xOy平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为；同时第四象限内存在沿轴正方向的匀强电场，电场强度大小为；位于第二象限的MN与PQ两金属板之间存在加速电场，两板间电压。质量为，电荷量为的粒子从MN的中点由静止开始加速，从轴上的点垂直轴进入第一象限，通过直线上的点和轴上的点（点和点图中均未画出）进入第四象限。已知、间的距离，不计粒子的重力。求：
（1）粒子在第一象限内的磁场中做圆周运动的轨道半径；
（2）点的坐标以及粒子从点运动到点的时间；
（3）粒子在第四象限运动过程中距离轴最近时的位置坐标。
【答案】（1）
（2），
（3）
【解析】
【小问1详解】
粒子在电场中加速过程，根据动能定理得
解得
带电粒子在磁场中运动过程，洛伦兹力提供向心力，有
解得
【小问2详解】
粒子在第一象限内的运动轨迹如图所示
轨迹圆心在轴上的点，在三角形中，根据正弦定理有
解得
根据几何关系可判断
所以
则点的坐标为，粒子自运动到的时间
解得
粒子自运动到的时间
解得
综上，粒子自运动到的时间
【小问3详解】
根据（2），粒子以与轴正方向夹角为的方向进入第四象限，将粒子速度分解为沿轴负方向的分速度和沿轴正方向的分速度，则有
第四象限内电场和磁场叠加刚好使粒子沿轴负方向做匀速直线运动，沿轴正方向的分速度使粒子做匀速圆周运动，粒子实际轨迹为两运动的叠加。设粒子做圆周运动的半径为，则有
解得
可得粒子与轴最小距离为
当匀速圆周运动的速度偏转时，粒子第一次距离轴最近，此过程经历的时间为
粒子第一次距离轴最近时的轴坐标为
在圆周运动的一个周期内粒子沿轴方向运动的位移大小为
距离轴最近时轴的坐标为
运动过程中距离轴最近位置的坐标为