河南省南阳市第一中学校2024-2025学年高三上学期12月诊断性测试 物理试卷

这是一份河南省南阳市第一中学校2024-2025学年高三上学期12月诊断性测试 物理试卷，共17页。试卷主要包含了多选题，单选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
一、多选题（本大题共4小题）
1．如图所示，各实线分别表示一定质量的理想气体经历的不同状态变化过程，其中气体体积减小的过程为（ ）
A．a→bB．b→aC．b→dD．d→b
2．如图所示为α粒子散射实验的示意图：放射源发出α射线打到金箔上，带有荧光屏的放大镜转到不同位置进行观察，图中1、2、3为其中的三个位置，下列对实验结果的叙述或者依据实验结果做出的推理，正确的有（ ）
A．在位置2接收到的α粒子最多
B．在位置1接收到α粒子说明正电荷不可能均匀分布在原子内
C．在位置1接收到的α粒子一定比在位置2接收到的α粒子所受金原子核斥力的冲量更大
D．若正电荷均匀分布在原子内，则三个位置接收到α粒子的比例应相差不多
3．如图是双缝干涉实验装置的示意图，S为单缝，双缝S1、S2之间的距离是0.2mm，P为光屏，双缝到屏的距离为1.2m。用绿色光照射单缝S时，可在光屏P上观察到第1条亮纹中心与第6条亮纹中心间距为1.500cm。若相邻两条亮条纹中心间距为，则下列说法正确的有（ ）
A．为0.250cm
B．增大双缝到屏的距离，将变大
C．改用间距为0.3mm的双缝，将变大
D．换用红光照射，将变大
4．在如图所示的xOy坐标系中，一条弹性绳沿x轴放置，图中小黑点代表绳上的质点，图中相邻质点的间距为1cm。t=0时，x=0处的质点P0始终沿y轴做简谐运动。t=0.6s时绳上形成的波形如图。下列说法正确的是（ ）
A．t=0.3s时，质点P0的速度沿y轴负方向
B．t=0.3s时，质点P0的加速度沿y轴正方向
C．t=0.4s时，质点P1和P3的速度相同
D．t=0.4s时，质点P1和P3的加速度相同
二、单选题（本大题共1小题）
5．理想二极管具有单向导电性，给二极管两极间加上正向电压时，二极管电阻非常小（可忽略），加上反向电压时，二极管电阻非常大（可视为断路）。如图所示电路中，电阻R1与R2阻值相同，理想二极管与R1并联。在AB间加峰值电压不变的正弦式电流，则下列说法正确的是（ ）
A．R1与R2的电功率之比是1∶5
B．R1与R2的电功率之比是1∶4
C．R1与R2的电功率之比是1∶3
D．R1与R2的电功率之比是1∶2
三、多选题（本大题共2小题）
6．2024年6月25日，“嫦娥六号”返回器准确着陆于内蒙古自治区四子王旗预定区域，实现世界首次月球背面采样返回，完成了中国航天史上的一次壮举。如图所示为“嫦娥六号”着陆地球前部分轨道的简化示意图，其中轨道I是月地转移轨道，在P点由轨道I变为绕地椭圆轨道II，在近地点Q再变为绕地椭圆轨道III。“嫦娥六号”沿轨道II和轨道III运行相比，下列描述正确的有（ ）
A．轨道II的周期更小
B．在轨道II上的最大速度更大
C．在轨道II运行时的机械能更小
D．两个轨道上经过Q点的向心加速度大小相等
7．将横截面积相同、材料不同的两段导体无缝隙连接成一段导体，总长度为60cm，接入图甲电路。闭合开关S，滑片P从M端滑到N端，理想电压表读数U随滑片P的滑动距离x的变化关系如图乙所示，则左右两段导体的描述正确的有（ ）
A．电阻之比为2∶1
B．电阻之比为2∶3
C．电阻率之比为4∶1
D．电阻率之比为4∶3
四、单选题（本大题共1小题）
8．世界短跑名将博尔特百米的最大速度可达到12m/s，他的百米运动可简化为以某一加速度匀加速运动达到最大速度后，以最大速度匀速跑完全程，如果某次训练中要求博尔特百米成绩在10秒以内，则他加速阶段的加速度至少为（ ）
A．3.0m/s2B．3.2m/s2C．3.6m/s2D．4.0m/s2
五、多选题（本大题共3小题）
9．如图所示，旅客用双轮行李小车运送行李。若小车在拉运过程中角度不变，行李总质量为20 kg，不计行李箱与小车之间的摩擦力，取g = 10 m/s2。在某一段行程中，旅客拉着小车以2 m/s2的加速度加速直线前进。取sin53° = 0.8，cs53° = 0.6。下列对小车两个支撑面对行李箱的支持力的大小的判定正确的有（ ）
A．F1 = 136 NB．F1 = 150 N
C．F2 = 152 ND．F2 = 174 N
10．如图所示，平行板电容器带有等量异种电荷，与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下极板都接地，在两极板间有一个固定在P点的点电荷，以E表示两板间的电场强度，Ep表示点电荷在P点的电势能（设大地电势为0），θ表示静电计指针的偏角。若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置，则（ ）
A．θ减小B．E减小
C．Ep减小D．Ep不变
11．图中EF、GH为平行的金属导轨其电阻可不计，R为电阻器，C为电容器；AB为可在EF和GH上滑动的导体横杆，其电阻可不计；有匀强磁场垂直于导轨平面。若用I1和I2分别表示图中该处导线中的电流，则在横杆AB在轨道上向右匀减速运动过程中，下列描述正确的有（ ）
A．I1沿GE方向B．I2沿NM方向
C．电流I2不断减小D．电流I2大小不变
六、单选题（本大题共1小题）
12．重离子肿瘤治疗装置中的回旋加速器可发射某种重离子束，其电流强度为，在1s内发射的重离子个数为，则单个重离子带电量为（ ）
A．B．C．D．
七、多选题（本大题共2小题）
13．如图所示，一足够长的木板在水平地面上运动，在t=0时刻将一相对于地面静止的物块轻放到木板的右端，已知物块与木板的质量相等，物块与木板间及木板与地面间均有摩擦，物块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。在物块放到木板上之后，木板和物块运动的速度-时间图像可能是（ ）
A．B．C．D．
14．把一段导体棒用细导线水平悬挂在竖直向上的匀强磁场间（图中未画出磁场），导体棒通过轻质细导线a、b接入恒定电流后开始向右侧摆动，经过时间t到达最高点，此时悬线偏离竖直方向的最大摆角为θ，设磁场范围足够大。若导体棒的质量为m，单根悬线的长度为L，重力加速度为g，空气阻力不计。下列说法正确的是（ ）
A．图中的a接电源正极
B．导体棒受到的安培力等于
C．摆动到最高点时，绳的拉力等于mg
D．导体棒从最低点摆动到最高点的过程中，受到绳的拉力的冲量大小等于
八、实验题（本大题共2小题）
15．用如图所示的实验装置来探究影响向心力大小的因素。长槽横臂的挡板B到转轴的距离是挡板A的2倍，长槽横臂的挡板A和短槽横臂的挡板C到各自转轴的距离相等。转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的压力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个球所受向心力的相对大小。
(1)为探究向心力和质量的关系，应将质量不同的小球分别放在挡板 处（选“A和B”、“A和C”、“B和C”），将传动皮带套在两塔轮半径 的轮盘上（选“不同”“相同”）。
(2)为探究向心力和角速度的关系，应将质量相同的小球分别放在挡板 处（选“A和B”、“A和C”、“B和C”）。若在实验中发现左、右标尺显示的向心力之比为4∶1，则选取的左、右变速塔轮轮盘半径之比为 。
(3)在某次实验中，某同学将质量相同的小球分别放在挡板B和C处，传动皮带所套的左、右变速塔轮轮盘半径之比为2∶1，则左、右标尺显示的向心力之比为 。
16．实验小组要测量一节干电池的电动势和内电阻。实验室有如下器材可供选择：
A．待测干电池（电动势约为1.5V，内阻约为1.0Ω）
B．电压表（量程3V）
C．电压表（量程15V）
D．电流表（量程0.6A）
E.滑动变阻器（阻值范围0~50Ω）
F.开关、导线若干
(1)为了尽量减小由电表内阻带来的实验误差，在如图1所示的实验电路中应将电压表的右端连接在图中的 点（选“a”、“b”）；这样选择后，在不考虑其它因素影响的情况下，会导致电动势的测量值 、内阻的测量值 （选“偏大”、“偏小”、“不受影响”）。
(2)实验中电压表应选用 。（选填器材前的字母）
(3)实验中测出几组电流表和电压表的读数并记录在下表中。
请你将第5组数据描绘在图2中给出的U-I坐标系中并完成U-I图线。
(4)由此可以得到，此干电池的电动势E= V，内电阻r= Ω。（结果均保留两位小数）
(5)有位同学从实验室找来了一个电阻箱，用如图3所示的电路测量电池的电动势和内电阻。闭合开关后，改变电阻箱阻值。当电阻箱阻值为R1时，电流表示数为I1；当电阻箱阻值为R2时，电流表示数为I2。已知电流表的内阻为RA。请你用RA、R1、R2、I1、I2表示出电池的内电阻r= 。
九、解答题（本大题共4小题）
17．小明坐在秋千板上，爸爸将他和秋千板一起拉到某一高度，此时绳子与竖直方向的偏角为53°，然后由静止释放。已知小明的质量为25kg，小明在最低点时离系绳子的横梁2.5m，重力加速度g=10m/s2，取sin53°=0.8，cs53°=0.6。忽略秋千质量，可把小明看作质点。
(1)假设小明和秋千受到的阻力可以忽略，求当摆到最低点时，秋千受到的压力大小；
(2)假设小明和秋千受到的阻力大小始终是小明所受重力的k倍，且秋千第一次到达另一侧最高点时绳子与竖直方向的偏角为37°。求k的大小（保留两位有效数字）。
18．根据玻尔理论，电子绕氢原子核运动可以看作是仅在库仑引力作用下的匀速圆周运动，已知电子的电荷量为e，质量为m，电子在第1轨道运动的半径为r1，静电力常量为k。氢原子在不同的能量状态，对应着电子在不同的轨道上绕核做匀速圆周运动，电子做圆周运动的轨道半径满足rn = n2r1，其中n为量子数，即轨道序号，rn为电子处于第n轨道时的轨道半径。电子在第n轨道运动时氢原子的能量En为电子动能与“电子—原子核”这个系统电势能的总和。理论证明，系统的电势能Ep和电子绕氢原子核做圆周运动的半径r存在关系：（以无穷远为电势能零点）。请根据以上条件完成下面的问题。
(1)试证明电子在第n轨道运动时氢原子的能量En和电子在第1轨道运动时氢原子的能量E1满足关系式；
(2)假设氢原子甲核外做圆周运动的电子从第2轨道跃迁到第1轨道的过程中所释放的能量，恰好被量子数n = 3的氢原子乙吸收并使其电离，即其核外在第3轨道做圆周运动的电子脱离氢原子核的作用范围。不考虑电离前后原子核的动能改变，试求氢原子乙电离后电子的动能。
19．如图所示，停放在光滑水平面上的斜面体质量为M，其倾角为θ。在斜面体的顶端轻放一质量为m的小物块，物块与斜面体也是光滑的。
(1)若人在斜面体左侧用水平向右的力推斜面体，当力的大小为F时，物块在斜面上滑动的同时斜面体保持静止，求F和物块加速度a1的大小；
(2)设（1）中物块从斜面体顶端滑到底端的时间是t1。若不加推力，释放物块后，在物块沿斜面向下运动的同时，斜面体也在水平面上运动，设此种情况下物块从斜面体顶端滑到底端的时间是t2。请对t1和t2的大小关系作出猜想，并说明做出该种猜想的依据。
20．如图所示，在x − y − z三维坐标系的空间，在x轴上距离坐标原点x0 = 0.2 m处，垂直于x轴放置一足够大的感光片。在x ≥ 0空间存在着沿y轴正方向的匀强电场，电场强度大小E = 8.0 × 102 V/m。现有一带正电的微粒从O点沿x轴正方向射入该空间。微粒所带电荷量q = 1.6 × 10−16 C，质量m = 3.2 × 10−22 kg。
(1)若微粒初速度v0 = 2.0 × 104 m/s，求微粒打在感光片上的点到x轴的距离；
(2)若在该空间再添加一个沿y轴正方向的匀强磁场，磁场强度大小为0.1 T。微粒以不同大小的初速度从O点沿x轴正方向射入。求：该微粒打在感光片上的位置到x轴的最大距离（结果保留两位有效数字）。
参考答案
1．【答案】AC
【详解】根据，可知图像上的点与绝对零点（-273℃）连线的斜率的倒数反映气体的体积大小，由图像可知a→b体积减小，从b→a体积变大；b→d体积减小，d→b体积变大。选AC。
2．【答案】BC
【详解】A．原子的内部是很空阔的，原子核非常小，所以绝大多数α粒子的运动轨迹没有发生偏转，则在位置3接收到的α粒子最多，所以A错误；
B．在位置1接收到α粒子说明正电荷不可能均匀分布在原子内，所以B正确；
C．位置2接收到的α粒子一定比位置1接收到的α粒子所受金原子核斥力的冲量更小，因为在位置1，α粒子速度反向运动，则动量的变化量更大，所以冲量更大，则C正确；
D．若正电荷均匀分布在原子内，则α粒子与原子正面撞击，粒子最后反弹，则三个位置接收到α粒子的比例应相差很多，所以D错误。选BC。
3．【答案】BD
【详解】A．第1条亮纹中心与第6条亮纹中心间距为1.500cm，则相邻两条亮条纹中心间距为，A错误；
B．根据双缝干涉的各条纹距离可知，增大双缝到屏的距离，将变大，B正确；
C．由可知，增大双缝的距离，将变小，C错误；
D．绿色换用红光照射，即光的波长变长，由，知将变大，D正确。选BD。
4．【答案】AD
【详解】A．设波源振动周期为T，由题意可知，解得，根据波形可判断波源起振方向向上，且，可知0.3s时质点正从y轴正半轴向平衡位置移动，振动方向向下，即速度方向沿y轴负方向，A正确；
B．以上分析可知，0.3s时质点正从y轴正半轴向平衡位置移动，质点的回复力沿y轴负方向，根据牛顿第二轮定律可知，加速度也沿y轴负方向，B错误；
C．根据波动规律可知，在t=0.4s时，质点P2在正方向最大位移处，质点P1和质点P3的位移相同，速度大小相等，质点P1沿y轴负方向运动，质点P3沿y轴正方向运动，因此速度方向不同，C错误；
D．以上分析可知，在t=0.4s时，质点P1和P3的位移相同，根据回复力公式，可知回复力也相同，根据牛顿第二定律可知，加速度也相同，D正确。选AD 。
5．【答案】A
【详解】在一个周期的前半周期中，二极管导通，此时电阻R1被短路，则电流对R1做功为零；此时R2两端电压为U，则电流对R2做功；在后半个周期中，二极管加反向电压视为断路，此时两个电阻两端电压均为，电流对两电阻做功均为，可知电阻R1的电功率，电阻R2的电功率 ，可知R1与R2的电功率之比是1∶5。选A。
6．【答案】BD
【详解】A．根据开普勒第三定律可知，半长轴越长，周期越长，轨道II的半长轴比轨道III半长轴长，因此嫦娥五号在轨道II上运行的周期比在轨道III上运行的周期长， A错误；
B．由开普勒第二定律可知，椭圆运动时近地点的速度快，所以变轨过程中，在II和III轨道的Q点是轨道最快的速度，从轨道II变到III轨道需要减速，所以II轨道最大速度更大，B正确；
C．由II轨道变到III轨道需要减速，外力做负功，所以机械能会减小，C错误；
D．“嫦娥五号”分别沿轨道II和轨道III运行时，向心加速度都是由万有引力提供的，有公式，解得，有上述公式可知，R是相同的，所以经过Q点的向心加速度大小相等，D项正确。选BD。
7．【答案】AC
【详解】根据电阻定律，根据欧姆定律，整理可得，结合图像可知导体的电阻率之比，根据电阻定律，将电阻率的比值和长度代入可得，选AC。
8．【答案】C
【详解】最大速度为v=12m/s，设加速时间为t，则v=at，则，解得a=3.6m/s2，选C。
9．【答案】AC
【详解】受力分析如图所示
竖直方向上受力平衡，有，水平方向上由牛顿第二定律有，解得F1 = 136 N，F2 = 152 N，选AC。
10．【答案】AD
【详解】A．若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置，根据，，可知电容器电容增大，由于静电计所带电荷量很小，可认为电容器电荷量不变，则电容器极板间电压减小，静电计指针的偏角θ减小，A正确；
BCD．根据，可知两板间的电场强度保持不变，根据，可知P点与下极板的电势差不变，由于下极板接地，所以P点电势不变，则点电荷在P点的电势能不变，BC错误，D正确。选AD。
11．【答案】BD
【详解】A．根据题意可知，AB杆向右运动，根据右手定则可知，杆中的电流方向为B到A，所以沿EG方向，A错误;
B．由于AB杆做减速运动，根据公式可知，所产生的电动势减小，所以电容器的电压变小，根据公式可知，电容器电荷量减小，放电，上极板带正电，所以电流方向沿着方向，B正确;
CD．由于AB杆向右匀减速运动，根据公式可知，所产生的电动势均匀减小，电容器两端的电压均匀减小，电荷量均匀放出，所以会形成稳定的电流，所以电流I2大小不变，C错误D正确。选BD。
12．【答案】A
【详解】根据，解得，选A。
13．【答案】BD
【详解】A．物块与木板的质量相等，设为m，物块与木板间动摩擦因数设为，木板与地面间动摩擦因数设为，物块轻放到木板的右端后，对物块受力分析有，解得，物块向右加速，对木板受力分析有，解得，木板向右减速，且，A错误；
B．设经时间t共速，共速时的速度为v，共速前对物块有，解得，若共速后两者相对静止，对整体受力分析有，解得，减速至0所需时间为，若，两段时间相等，B正确；
CD．若共速后两者相对滑动，物块加速度仍为a1，但开始减速，对木板有，解得，显然，C错误，D正确。选BD。
14．【答案】CD
【详解】A．当导体棒接入恒定电流后，导体棒向右摆起，说明其所受安培力水平向右，由左手定则可知，磁场方向向上，那么电流向里，所以b接正极，A错误；
B．由动能定理，可知，B错误；
C．运动到最高点时，速度变为0，向心力为0，由圆周运动公式可得，当速度为0，则由，解得，C正确；
D．由冲量公式，可得水平方向的冲量，竖直方向的冲量，所以，解得，D正确。选CD。
15．【答案】(1)A和C相同，(2)A和C；1∶2，(3)1∶2
【详解】（1）[1][2]根据可知，探究向心力和质量的关系时，应使两个质量不同的小球分别放在半径相同的挡板处，即A和C处；而两塔轮的角速度要相等，同一皮带上的线速度大小相等，由可知要将传动皮带套在两塔轮半径相同的轮盘上；
（2）[1][2]根据可知，为探究向心力和角速度的关系，应将质量相同的小球分别放在半径相同的挡板处，即A和C处；若在实验中发现左、右标尺显示的向心力之比为4∶1，则左、右塔轮的角速度之比为2:1，同一皮带上的线速度大小相等，由可知选取的左、右变速塔轮轮盘半径之比为1:2；
（3）传动皮带所套的左、右变速塔轮轮盘半径之比为2∶1，则左右变速塔轮的角速度之比为1:2，质量相同的小球分别放在挡板B和C处，转动半径之比为2:1，由可知，左、右标尺显示的向心力之比为1:2。
16．【答案】(1)b；偏小；偏小，(2)B，(3)，(4)1.51；0.85，(5)
【详解】（1）[1]题意可知电源内阻较小，一般电流表内阻也较小，若电压表右端接在a处，测量误差较大，电压表右端应连接b处；
[2][3]设电压表、电流表内阻分别为，电源电动势、内阻分别为，若考虑电表影响，则由闭合电路欧姆定律得，整理得，结合图像可知，图像纵截距表示电动势测量值，即，图像斜率绝对值表示电源内阻测量值，即，综合以上分析可知，电动势测量值偏小，内阻测量值也偏小；
（2）由于电动势为1.5V，电压表因选B；
（3）根据数据，图如下
（4）[1][2]图像纵截距表示电动势测量值，结合图像可知
图像斜率绝对值表示电源内阻测量值，结合图像可知，（5）根据题意，由闭合电路欧姆定律得，，联立解得
17．【答案】(1)450N，(2)0.13
【详解】（1）从开始释放到最低点的过程中，在最低点，根据牛顿第二定律有，联立解得，根据牛顿第三定律可得秋千受到的压力大小为450N；
（2）从释放到另一侧最高点过程，对小明有，解得
18．【答案】(1)见解析，(2)
【详解】（1）设电子在第1轨道上运动的速度大小为v1，根据牛顿第二定律有，电子在第1轨道运动的动能，电子在第1轨道运动时氢原子的能量，同理，电子在第n轨道运动时氢原子的能量，又因为，则有，故命题得证；
（2）由（1）可知、，电子在第2轨道运动时氢原子的能量，电子从第2轨道跃迁到第1轨道所释放的能量，电子在第3轨道运动时氢原子的能量，设氢原子电离后电子具有的动能为Ek，根据能量守恒有，联立解得
19．【答案】(1)，，(2)
【详解】（1）斜面体和物块的受力情况如图1所示，对物块：垂直于斜面方向，沿斜面方向，由于物块与斜面体保持静止，有，解得，
（2）。
法一：设两种情况下物块的位移分别为l1、l2，如图2所示，有l1>l2
若不加推力：如图3，由l2的方向可知，物块在沿斜面和垂直于斜面向下均有加速度，且其分加速度
故，根据，可判定，仅提出因第二种情况下斜面体运动导致物块运动时间短，但未能做出理论分析不得分；
法二：利用答图2中位移关系l1>l2，将运动沿斜面和垂直于斜面方向分解：得，如图3，物块在沿斜面和垂直于斜面向下均有加速度，且其分加速度，根据公式，可判定
法三：，故，与竖直方向的夹角，两次物块的加速度的竖直分量，根据，可判定
20．【答案】(1)0.02 m，(2)0.28 m
【详解】（1）设带电微粒在电场中运动时间为t，打在感光片上的点到x轴的距离为y，则有，，，解得
（2）粒子在平行于xOz平面内做匀速圆周运动，则有，，解得，当粒子运动轨迹与感光片相切时该微粒的z坐标最大，此时有，由于粒子运动轨迹与感光片相切，对应圆心角为，粒子运动至切点的时间，解得，粒子从O点沿x轴正方向射入到打至感光片运动的轨迹对应圆心角最大值为，时间也为最大值，粒子在平行于xOy平面内做类平抛运动，此时y轴方向的分位移也为最大值，则有，故粒子打在感光片上的位置离x轴的最大距离，解得序号
1
2
3
4
5
6
电压U（V）
1.45
1.40
1.30
1.25
1.20
1.10
电流I（A）
0.060
0.120
0.240
0.260
0.360
0.480