河北省邯郸市2024-2025学年高三上学期12月月考 物理试题（含解析）

这是一份河北省邯郸市2024-2025学年高三上学期12月月考 物理试题（含解析），共22页。试卷主要包含了本卷侧重，本卷怎么考，本卷典型情境题，本卷测试范围，9JD等内容，欢迎下载使用。
考生须知：
1.本卷侧重：高考评价体系之创新性。
2.本卷怎么考：①考查应对创新型物理题的能力（题7）；②考查应对探究性实验问题的操作和数据处理能力（题12）。
3.本卷典型情境题：题2、3、4、6、13、14。
4.本卷测试范围：高考全部内容。
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. 我国古代对钴的应用始于陶器釉料。钴为银白色铁磁性金属，钴（）发生一次衰变后成为稳定的镍（），衰变过程会放出两束γ射线，则下列说法正确的是（ ）
A. 钴60发生的是α衰变
B. 钴60发生的是β衰变
C. γ射线来自钴60
D. 历史上气候的变化会改变钴60的衰变快慢
【答案】B
【解析】
【详解】AB．根据质量数和电荷数守恒，核反应方程为
可知钴60发生的是β衰变，A错误、B正确；
C．衰变后的新核镍60处于激发态，不稳定，会向外辐射γ射线，C错误；
D．元素的半衰期与原子核外部的因素如外界的温度、压强等无关，气候的变化不会改变钴60的半衰期，D错误。
故选B。
2. 如图所示，某国产人形机器人能平稳通过斜坡。若机器人可以在倾角不大于37°的斜坡上稳定地站立和行走，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，sin37° = 0.6，cs37° = 0.8，则它的脚和斜坡间的动摩擦因数最小值为（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】根据题意可知该国产机器人可以在倾角不大于37°的斜坡上稳定地站立和行走，对该机器人进行分析，有
可得
故选C。
3. 奥斯特利用如图所示的实验装置研究电流的磁效应。将一个可在水平面内自由转动的小磁针放在沿南北方向水平放置的白金丝导线正下方，导线两端与一电池相连。接通电池前，小磁针在地磁场作用下处于稳定状态。接通电池后，小磁针偏转角后达到稳定状态。若导线中电流在小磁针处产生的磁场的磁感应强度大小为，小磁针处地磁场磁感应强度的水平分量大小为，则（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】根据安培定则知，电流在小磁针处产生方向向西的磁场，小磁针偏转角后达到稳定状态，则有
解得
故选A。
4. 单反相机就是指单镜头反光相机。单反相机取景器的示意图如图，ABCDE为五棱镜的一个截面，。某一束单色光经平面镜反射后从AB边的点垂直AB射入五棱镜，最后光线刚好在BC中点垂直BC射出，已知光线仅在CD与AE两条边上发生了全反射，且两次全反射的入射角相等。若光在真空中的传播速度为，则下列说法正确的是（ ）

A. 五棱镜的最小折射率为B. 光在五棱镜中的传播速度为
C. 该单色光从空气进入五棱镜时波长不变D. 该单色光从空气进入五棱镜时频率不变
【答案】D
【解析】
【详解】A．设光线在CD边上的入射角为，因为仅在CD和AE两条边上发生全反射，且两次反射的入射角相等，如图

根据几何关系有
解得
当光刚好在CD边和AE边上发生全反射时，折射率最小，根据
解得最小折射率
故A错误；
BCD．光在五棱镜中的传播速度
由于该单色光从空气进入五棱镜中时频率不变，传播速度变小，可知其波长变短，BC错误，D正确。
故选D。
5. 如图1所示，半径为且位置固定的细圆环上，均匀分布着总电荷量为的电荷，点为圆环的圆心，轴通过点且垂直于环面，点在轴上，它与点的距离为。轴上电势的分布图如图2所示，图线上三点的坐标已在图2中标出。静电力常量为，距离点无穷远处的电势为零，则下列说法正确的是（ ）
A. 圆心点处的电势最高且电场强度最大
B. 圆心点的电场强度大小为
C. 轴上点的电场强度大小为
D. 电荷量为、质量为的点电荷从点以初速度沿轴射出，此点电荷运动位移为时，其速度减为零
【答案】C
【解析】
【详解】AB．由题图2可知，圆心点的电势为，将圆环分成个微元，每个微元均能视为点电荷，根据对称性可知，圆心点的电场强度大小为0，故AB错误；
C．根据上述，令每个微元的电荷量为，微元与点的间距为，微元与点连线和轴的夹角为，则根据对称性可知，点电场强度
又由于
，，
解得
C正确；
D．根据
其中
，
解得
根据图2可知，此点电荷运动位移为时，其速度减为零，D错误。
故选C。
6. 图甲是“天梯”项目海基平台效果图，该项目是在赤道上建造垂直于水平面的“太空电梯”，航天员乘坐太空舱通过“太空电梯”直通地球空间站。图乙中为航天员到地心的距离，为地球半径。曲线为地球引力对航天员产生的加速度大小与的关系；直线为航天员由于地球自转而产生的向心加速度大小与的关系。关于质量为、相对地面静止在“太空电梯”不同高度的航天员，下列说法正确的是（ ）
A. 随着的增大，航天员的角速度逐渐增大
B. 随着的增大，航天员感受到的“重力”先向下减小后向上增大
C. 航天员随地球自转的周期为
D. 离地高度为时（轨道半径小于），航天员对座椅的压力大小为
【答案】B
【解析】
【详解】A．航天员的角速度与地球自转角速度相等，保持不变，A项错误。
B．根据
得
由题图乙可知，当时，随着的增大，先向下逐渐减小，则航天员感受到的“重力”逐渐减小；当时，随着的增大，方向向上逐渐增大，则航天员感受到的“重力”逐渐增大，B项正确。
C．当时
航天员随地球自转的周期
C项错误。
D．根据
又在地球表面
得
根据牛顿第三定律，航天员对座椅的压力大小
D项错误。
故选B。
7. 如图甲所示，足够长的木板静置于水平地面上，木板左端放置一可看成质点的物块。时对物块施加一水平向右的恒定拉力，在的作用下物块和木板发生相对滑动，时撤去，物块恰好能到达木板右端，整个过程物块运动的图像如图乙所示。已知木板的质量为0.5kg，物块与木板间、木板与地面间均有摩擦，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度。下列说法正确的是（ ）

A. 木板的长度为2.65mB. 物块的质量为0.4kg
C. 拉力对物块做的功为9.9JD. 木板相对地面移动了3m
【答案】C
【解析】
【详解】A．木板在之前向右做匀加速直线运动，作出木板运动的图像，如图所示

由图像可知时两者共速，物块在内的加速度大小
木板在内的加速度大小
物块在内的加速度大小
物块和木板在内的加速度大小
可得木板与地面间的动摩擦因数
物块与木板间的动摩擦因数
木板的长度
A错误；
B．内，对木板有
对物块有
解得
，
B错误；
C．拉力对物块做的功
C正确；
D．木板相对地面移动了
D错误。
故选C。
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. 亚运会艺术体操比赛中中国队选手某段动作过程中彩带的运动可简化为沿轴方向传播的简谐横波，这列简谐横波在时的波形如图所示。平衡位置的坐标处的质点沿轴方向做简谐运动的表达式为，则下列说法正确的是（ ）

A. 该波沿轴负方向传播
B. 该波的传播速度为
C. 时，平衡位置的坐标处的质点位移为
D. 时，平衡位置的坐标处的质点位移为
【答案】BC
【解析】
【详解】A．根据质点的振动方程可知时刻质点沿轴正方向振动，根据同侧法可知该波沿轴正方向传播，A错误；
B．根据题意可知该波的周期
根据题图可知该波波长
则该波的传播速度
B正确；
CD．根据三角函数知识可知时，平衡位置的坐标处的质点位移
C正确，D错误。
故选BC。
9. “西电东送”是我国实现经济跨区域可持续快速发展的重要保证，模拟远距离高压输电的示意图如图所示。已知升压变压器原、副线圈两端的电压分别为和，降压变压器原、副线圈两端的电压分别为和。在输电线路的起始端分别接入电压互感器和电流互感器，两个互感器原、副线圈的匝数比分别为和，各互感器和电表均为理想状态。下列说法正确的是（ ）
A. 电压互感器起降压作用，电流互感器起减小电流作用
B. 若电压表的示数为200V，电流表的示数为5A，则线路的输电功率为400kW
C. 若保持和用户数不变，仅将滑片下移，则输电线损耗功率减小
D. 若保持不变，仅增加用户数，为保持不变，可将滑片上移
【答案】ABD
【解析】
【详解】A．电压互感器起降压作用，电流互感器起减小电流作用，故A正确；
B．电压互感器原线圈两端电压
电流互感器原线圈中的电流
对于理想变压器，线路输送电功率
故B正确；
C. 仅将滑片Q下移，相当于增加了升压变压器副线圈的匝数，根据理想变压器的规律
升压变压器副线圈两端的电压增大；降压变压器原线圈两端电压增大，副线圈两端电压增大，通过负载的电流
又用户数不变，即负载总电阻R不变，则增大，降压变压器原线圈中的电流
匝数比不变，增大，根据
则输电线上损耗功率增大，故C错误；
D. 仅增加用户数，即负载总电阻R减小，若降压变压器副线圈两端电压不变，则通过副线圈的电流
增大，降压变压器原线圈中的电流增大，输电线上的电压损失
可知输电线上的电压损失增大；原线圈两端电压
减小，根据
可知，当减小时，减小可以使不变，所以要将降压变压器的滑片P上移，故D正确。
故选ABD。
10. 电磁驱动技术现已广泛应用于生产、生活和军事中，如图所示为一电磁驱动模型，水平面内，连续排列的边长为L的正方形区域内存在竖直方向的匀强磁场，相邻区域的磁感应强度方向相反，大小均为B.质量为m、总电阻为R的矩形金属线框处于匀强磁场中，边长为L.当匀强磁场水平向右以速度v匀速运动时，金属线框能达到的最大速度为。线框达到最大速度后做匀速直线运动，线框运动中受到的阻力恒定，则下列说法正确的是（ ）
A. 图示位置时，线框ab边中感应电流方向从a到b
B. 线框运动中受到的阻力大小为
C. 线框匀速运动后，受到安培力所做的功等于回路中产生的焦耳热
D. 线框匀速运动后，外界每秒提供给线框的总能量为
【答案】BD
【解析】
【详解】A．线框相对于磁场向左运动，根据右手定则知，线框ab边中感应电流方向从b到a，故A错误；
B．因阻力恒定，又线框最后做匀速直线运动，由二力平衡知，阻力应与安培力大小相等，由于磁场以速度v向右运动，当金属框稳定后以最大速度v0向右运动，此时金属框相对于磁场的运动速度大小为v-v0，根据右手定则可以判断回路中产生的感应电动势E等于ad、bc边分别产生感应电动势之和，即
根据欧姆定律可得，此时金属框中产生的感应电流为
金属框的两条边ad和bc都受到安培力作用，边长等于说明ad和bc边处于的磁场方向一直相反，电流方向也相反，根据左手定则可知它们所受安培力方向一致，故金属框受到的安培力大小为
故B正确；
C．线框匀速运动后，磁场的匀速运动产生了感应电流从而产生了焦耳热，与安培力做功无关，故C错误；
D．线框匀速运动后，外界提供给线框的总能量等于回路中的焦耳热和克服阻力做功之和，即外界每秒提供给线框的总能量为
故D正确。
故选BD。
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 在“利用单摆测量当地重力加速度”实验中：
（1）如图甲所示，用20分度游标卡尺测得小球的直径______mm。
（2）在实验中，图乙中四种组装单摆的方式正确的是______。
（3）在用单摆测重力加速度的实验中，小李同学通过改变摆长，得到对应的周期，用多组实验数据作出图像，得到了如图丙所示的图线。请写出一条导致该图线不过原点的原因：__________________。
【答案】（1）13.80
（2）B （3）测摆长时将摆线长与摆球的直径之和作为摆长
【解析】
【小问1详解】
由图甲可知小球的直径
【小问2详解】
为了减小空气阻力的影响，小球应选铁球；为了保证小球摆动过程中，摆长不变，摆线应选择细丝线且上端用铁夹夹住。
故选B。
【小问3详解】
根据
解得
由公式可知，出现该图线原因可能是测摆长时将摆线长与摆球的直径之和作为摆长。
12. 如图（a）所示，某同学根据所学知识制作了一个简易的欧姆表，表盘刻度如图（b）所示，中间刻度为15，表头G的满偏电流，内阻，电源电动势。
（1）图（a）中端应接______（选填“红”或“黑”）表笔
（2）将旋钮旋到挡，进行欧姆调零后，该欧姆表的内阻为______。
（3）将旋钮旋到挡，欧姆调零后接入一待测电阻，指针如图（b）所示，则示数为______，若继续接入另一电阻测量时发现指针偏角过大，则应换用______（选填“挡”或“挡”）。
（4）图（a）中______（计算结果保留三位有效数字）。
（5）若该欧姆表使用一段时间后电池老化，内阻变大，电动势变小，但仍可进行欧姆调零，则测量结果将______（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。
【答案】（1）黑 （2）15
（3） ①. 140 ②. 挡
（4）1.01 （5）偏大
【解析】
【小问1详解】
流过表头G的电流方向从右向左，端应接黑表笔。
【小问2详解】
将旋钮旋到挡时，有
【小问3详解】
[1][2]旋钮旋到挡，示数为
若继续接入另一电阻测量时发现指针偏角过大，则应换用更小的挡位即更换为挡。
【小问4详解】
旋钮旋到挡时
则
所以
根据欧姆定律有
小问5详解】
若该欧姆表使用一段时间后，电池的电动势变小、内阻变大，根据
由于变小，欧姆表内阻偏小，用欧姆表测电阻时，电流
故电动势变小会导致电流偏小，即指针偏左，测量结果偏大。
13. 图甲为战国时期青铜汲酒器，根据其原理制作了由中空圆柱形长柄和储液罐组成的汲液器，如图乙所示。长柄顶部封闭，横截面积S1 = 1.0 cm2，长度H未知，侧壁有一小孔A。储液罐的横截面积S2 = 80.0 cm2，高度h = 20.0 cm，罐底有一小孔B。汲液时，将汲液器竖直浸入液体，液体从孔B进入，空气由孔A排出；当内外液面相平时，长柄浸入液面部分的长度l = 2 cm；堵住孔A，缓慢地将汲液器竖直提出液面，储液罐内刚好储满液体。已知液体密度ρ = 1.0 × 103 kg/m3，重力加速度大小g = 10 m/s2，大气压强p0 = 1.0 × 105 Pa。整个过程温度保持不变，空气可视为理想气体，忽略器壁厚度。
（1）求H；
（2）松开孔A，从外界进入压强为p0、体积为V的空气，使储液罐（储满液体）中液体缓缓流出，堵住孔A，稳定后罐中恰好剩余一半的液体，求V。
【答案】（1）100 cm
（2）V = 7.93 × 10−4 m3
【解析】
【小问1详解】
由题意可知缓慢地将汲液器竖直提出液面过程，气体发生等温变化，所以有
又因为
，
代入数据联立解得
【小问2详解】
当外界气体进入后，以所有气体为研究对象有
又因为
代入数据联立解得
14. 某校校园文化艺术节举行无线遥控四驱车大赛，其赛道如图所示。某四驱车（可视为质点）以额定功率在水平直轨道的点由静止开始加速，经过时间刚好到达点，此时通过遥控关闭其发动机，点右侧所有轨道均视为光滑轨道。四驱车第一次经点进入半径的竖直圆轨道，恰好能够经过圆轨道最高点，此后四驱车再次经过点沿着轨道CF运动，最终从轨道末端点水平飞出后落入沙坑中。四驱车的总质量，重力加速度，忽略空气阻力。
（1）求四驱车第一次经过点时对轨道的压力；
（2）求四驱车在AB段克服阻力所做的功；
（3）若水平轨道距离沙坑表面高度，则点距离水平轨道的高度为多少时，四驱车落到沙坑中的点与点的水平距离最大？并计算水平最大距离。
【答案】（1），方向竖直向下
（2）
（3），
【解析】
【小问1详解】
四驱车恰好能够经过圆轨道最高点，设在点的速度为，在点时由重力提供四驱车做圆周运动的向心力，有
设车在点时的速度为，由动能定理知
四驱车在点时所受的支持力和重力的合力提供车做圆周运动的向心力，则
解得
由牛顿第三定律知
方向竖直向下。
【小问2详解】
由题可知
又由能量守恒定律知
解得
【小问3详解】
四驱车从点运动到点过程中，应用动能定理知
车从点飞出后做平抛运动，设运动时间为，则竖直方向有
水平方向有
联立以上表达式并化简得
当时，有最大值，且
15. 如图，在x < 0的区域内有一方向沿y轴正方向的匀强电场，在x > 0的区域内有一垂直纸面向外的匀强磁场。现有一质量为m、电荷量为q的带正电粒子甲，从点以某一初速度沿x轴正方向射入电场中，从点以速率v离开电场后进入磁场，在磁场中恰好不通过x轴。不计粒子的重力。
（1）求电场强度大小E以及磁感应强度大小B；
（2）求粒子第一次通过x轴时与O点的距离x0；
（3）若另一质量为m的不带电粒子乙静止在P点，甲以原来的初速度仍从M点沿x轴正方向射入电场，在P点与乙发生碰撞（碰撞时间极短），碰后粘在一起而成为粒子丙，丙通过y轴进入x < 0的区域时在x < 0的区域内加上磁感应强度大小为、方向垂直纸面向里的匀强磁场，求丙通过y轴后的最大速度vm以及丙速度最大时与x轴间的距离d。
【答案】（1），
（2）
（3），
【解析】
【小问1详解】
如图（a）所示
甲从M到P的过程做类平抛运动，设粒子甲经过P点时的速度方向与y轴正方向的夹角为θ，则有
，
，
，
联立解得
，
粒子在磁场中做匀速圆周运动，有
根据几何关系有
解得
【小问2详解】
由（1）可得r = L，则有
，
解得
【小问3详解】
甲与乙发生碰撞，根据动量守恒定律有
解得
根据
解得
可知丙在x > 0区域内的运动轨迹与原来甲的运动轨迹重合
方法一：如图（b）所示
丙通过y轴后的运动视为以速率v1做匀速直线运动和以速率v2做匀速圆周运动的合运动，将丙受到的洛伦兹力分解为两个分力F1、F2，使力F1与电场力平衡，即
可得
根据平行四边形定则可得
当丙做匀速直线运动的分速度与做匀速圆周运动的分速度同向时，丙的速度最大，则丙通过y轴后的最大速度
根据
解得丙做匀速圆周运动的轨道半径
又
丙速度最大时与x轴间的距离
方法二：丙通过y轴后，根据动能定理有
沿x轴负方向，根据动量定理有
而
解得
，
丙速度最大时与x轴间的距离