湖南省岳阳市临湘市2024-2025学年高三上学期12月月考物理试题（解析版）

这是一份湖南省岳阳市临湘市2024-2025学年高三上学期12月月考物理试题（解析版），共19页。试卷主要包含了单选题，多选题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
1. 2024年巴黎奥运会有300多个运动小项，其中下列运动，可将运动员视为质点的是（ ）
A. 研究甲图运动员在百米比赛中的平均速度
B. 研究乙图运动员的空中转体姿态
C. 研究丙图运动员的入水动作
D. 研究丁图运动员通过某个攀岩支点的动作
【答案】A
【解析】A．研究甲图运动员在百米比赛中的平均速度时，运动员的形状和体积对所研究问题的影响能够忽略，此时运动员能够看为质点，故A正确；
B．研究乙图运动员的空中转体姿态时，运动员的形状和体积对所研究问题的影响不能够忽略，此时运动员不能够看为质点，故B错误；
C．研究丙图运动员的入水动作时，运动员的形状和体积对所研究问题的影响不能够忽略，此时运动员不能够看为质点，故C错误；
D．研究丁图运动员通过某个攀岩支点的动作时，运动员的形状和体积对所研究问题的影响不能够忽略，此时运动员不能够看为质点，故D错误。故选A。
2. 如图甲，某水池中有一点光源S，点光源S仅包括单色光a和b，在水面上形成一个被照亮的圆形区域（如图乙），小圆区域为复色光照亮区域，大圆环区域仅为单色光b照亮区域。已知水对单色光a的折射率为，对单色光b的折射率为，下列说法正确的是（ ）
A.
B. 单色光b照射到小圆区域边界处的折射角正弦值为
C. 用同一装置做双缝干涉实验，a光比b光的干涉条纹间距宽
D. 若某单缝能使b光发生明显衍射现象，则也一定能使a光发生明显衍射现象
【答案】B
【解析】AB．由图乙可知，单色光a照射到小圆区域边界处刚好发生全反射，设此时入射角为i，则有
则单色光b照射到小圆区域边界处时，根据折射定律可得
联立可得单色光b照射到小圆区域边界处的折射角正弦值为
故A错误，B正确；
C．因为，故单色光b频率小，波长大。由双缝干涉条纹间距公式
知a光比b光的干涉条纹间距窄，故C错误；
D．波长越大衍射现象越明显，单色光b波长大，所以某单缝能使b光发生明显衍射现象，则不一定能使a光发生明显衍射现象，故D错误
故选B。
3. 某小船在静水中的速度为v1，河水的流速为v2，且v1>v2，小船渡河的最短时间为T。若小船在静水中的速度为v2，河水的流速为v1，河宽不变，小船渡河的最短距离为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】由题意可知，河宽d=v1T
若小船在静水中的速度为v2，河水的流速为v1，小船以最短距离渡河时，设合速度与河岸夹角为θ，则
则渡河的最短距离
故选A。
4. 正方形导线框水平放置，mn和ef为导线框的两条轴线，导线框处于匀强磁场中，磁感应强度的方向与水平面成斜向下，第一次导线框以角速度绕mn轴匀速转动，第二次导线框以角速度绕ef轴匀速转动，，则两次导线框的热功率之比为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】导线框以角速度绕mn轴匀速转动时，线框中感应电动势的峰值
导线框以角速度绕ef轴匀速转动时感应电动势的峰值
感应电动势的有效值为
导线框的热功率
故两次导线框的热功率之比为
故选B。
5. 如图所示，电源电动势和内阻分别为E和r，在滑动变阻器的滑片P由a向b缓慢移动的过程中，下列各物理量的变化情况为（ ）
A. 电容器所带电荷量一直增多B. 电容器所带电荷量先减少后增多
C. 电源的总功率先增大后减小D. 电源的路端电压先减小后增大
【答案】B
【解析】
【分析】滑片P处于a或b时，滑动变阻器均被短路，当滑片由a向b移动，滑片P将滑动变阻器分为两部分，其接入电路总阻值为两部分电阻阻值并联之后的阻值大小，将先变大后边小。
AB．当滑片P由a缓慢向b移动，电路总阻值先变大后边小，由闭合电路欧姆定律知电流先变小后变大，电容器两端电压与电阻R1电压相同，先变小后变大，由电容器电容的定义式
可知，电容器所带电荷量先减少后增大，A错误，B正确；
C．根据电源总功率公式
电源总功率应先减小后增大，C错误；
D．由闭合电路欧姆定律
知电源路端电压先增大后减小，D错误。
故选B。
6. 两个可看成质点的带电物体A和B，带电荷量分别为和物体A固定在斜面底端，物体B最初在外力作用下静止，距离A物体撤去外力后，物体B开始沿斜面运动，最终静止在斜面上某处（未与A相碰），已知点电荷形成的电场中某点电势的计算式为（k为静电力常量，Q为点电荷的电荷量，r为该点到点电荷的距离）。物体B质量为m，与斜面的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。斜面倾角为，重力加速度为。下列说法正确的是（ ）
A. 物体A、B一定带异种电荷
B. 最终静止时，物体B所受摩擦力方向一定沿斜面向上
C. 物体B到A物体的最小距离为
D. 物体B在运动过程中速度最大时到物体A的距离为
【答案】C
【解析】A．若AB带异种电荷，则下滑时，库仑引力将会越来越大，则B物体不可能静止于斜面上，故AB必带同种电荷，故A错误；
B．物体第一次运动到最低点后可能会上滑，最低点不一定是最终静止的位置，所以最终静止时，物体所受静摩擦力方向可能沿斜面向上，也可能沿斜面向下，故B错误；
C．物体B第一次向下运动到最低点时，离A距离最小，设此时离A距离为L，则能量守恒，得
其中
联立，解得
故C正确；
D．速度最大时必然是第一次下滑过程中加速度为0的时刻，故有
解得
故D错误。
故选C。
二、多选题
7. 关于开普勒行星运动定律，下列说法错误的是（ ）
A. 对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等，行星运动过程中速度大小不变
B. 所有的行星围绕太阳运动的轨道都是圆，行星运动的方向总是与它和太阳连线垂直
C. 开普勒第三定律，月亮围绕地球运动的k值与人造卫星围绕地球运动的k值相同
D. 行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，所以行星运动的方向有时并不沿椭圆轨道的切线方向
【答案】ABD
【解析】A．对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等，近日点速率大，远日点速率小，A错误，符合题意；
B．所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，根据物体做曲线运动的条件，行星运动的方向不总是与它和太阳连线垂直，B错误，符合题意；
C．开普勒第三定律表达式为因月亮绕地球运动和人造卫星绕地球运动的中心天体相同，可知月亮围绕地球运动的k值与人造卫星围绕地球运动的k值相同，故C正确，不符合题意；
D．所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上.物体做曲线运动，运动的方向总是沿轨道的切线方向，故D错误，符合题意。
故选ABD
8. 如图，两根轻杆与质量为M的球甲通过轻质铰链连接。轻杆长度都为L，C、D为两个完全相同的物块，质量都为m，开始时，两轻杆处在竖直方向，C、D恰好与杆接触，C、D都静止在水平地面上。某时刻受扰动，两杆推动C、D物体分别向左右运动，当为时，杆与物体仍未分离。甲、C、D在同一竖直平面内运动，忽略一切摩擦，重力加速度为g，在甲球从静止开始运动到落地的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 当为时，
B. 当为时，
C. 当为时，
D. 左杆末端与物体C一定会在甲落地前分离
【答案】ABD
【解析】A．设左杆的下端点为A，由对称性易知杆与竖直方向成角，由关联速度知
得
又
可得
故A正确；
B．从杆竖起到过程，对整个系统，由机械能守恒，得
又
联立解得
B正确；
C．A与C没有分离前，C物体一直向左加速，A对C有向左的弹力，对端点A分析，易知杆对A的力沿杆斜向下，故杆对球甲的力沿杆斜向上.由对称性知，两杆对球甲的合力向上，故
C错误；
D．由甲与端点A的速度关系知，当球甲落地瞬间，端点A速度为0，端点A速度先变大后变小，端点A速度最大时，C的速度也是最大，C的加速度为零，与端点A之间的弹力为零，A与C分离，D正确。
故选ABD。
9. 在一静电场中平行于电场线方向建立x轴，x轴上各点电势随坐标x变化的关系如图所示，处电势为，处电势为。一带电荷量绝对值为q的粒子从沿x轴正方向运动，结果粒子刚好能运动到处，假设粒子仅受电场力作用，则（ ）
A. 粒子一定带正电
B. 粒子的初动能大小为
C 粒子沿x轴正方向运动过程中电势能先增大后减小
D. 粒子经过坐标原点时动能最大
【答案】BD
【解析】A．如果粒子带正电，粒子在电场中一定先做减速运动后再做加速运动，因此粒子在处的速度不可能为零，故粒子一定带负电，故A错误；
B．根据动能定理可知
可得
故B正确；
CD．粒子向右运动的过程中，粒子运动到原点过程中电场力做正功，原点右边电场力做负功，因此粒子电势能先减小后增大，粒子经过坐标原点时动能最大，故C错误，D正确。
故选BD。
10. 如图所示，间距为L=1m的平行导轨水平固定，导轨间存在着垂直于纸面且磁感应强度B=0.5T的匀强磁场。虚线框I、II中有定值电阻R0和最大阻值为20Ω的滑动变阻器R。一根与导轨等宽的金属杆以恒定速率向右运动，图甲和图乙分别为变阻器全部接入和一半接入时沿abcd方向电势变化的图像。导轨和金属杆电阻不计，则下列说法正确的是（ ）
A. 滑动变阻器在II中
B. 定值电阻R0的阻值为4Ω
C. 图像中φ0的大小为1.5V
D. 金属杆运动的速率为5m/s
【答案】AC
【解析】A．因为沿abcd方向电势降低，可见金属杆切割磁感线产生的电动势上端电势高，根据右手定则判断，匀强磁场的方向垂直纸面向里，滑动变阻器接入阻值减小时，Uab变大，根据串联电路分压特点，说明I中的阻值分到的电压增多，I中为定值电阻R0，滑动变阻器在II中，故A正确；
BC．金属杆的电阻不计，有
滑动变阻器在两种情况下，有
联立解得，
故B错误，C正确；
D．金属杆切割磁感线，产生感应电动势，有
解得
故D错误。
故选AC。
11. 如图所示，一个带正电荷的物块m由静止开始从斜面上A点下滑，滑到水平面上的D点停下来，已知物块与斜面及水平面间的动摩擦因数相同，且不计物块经过B处时的机械能损失.现在所在空间加竖直向下的匀强电场，第二次让物块m从A点由静止开始下滑，结果物块在水平面上的点停下来.后又撤去电场，在所在空间加水平向里的匀强磁场，再次让物块m从A点由静止开始下滑，结果物块沿斜面滑下并在水平面上的点停下来，则以下说法中正确的是（ ）
A. 点一定在D点左侧B. 点一定与D点重合
C. 点一定在D点右侧D. 点一定与D点重合
【答案】BC
【解析】设物体的质量为m，电量为q，电场强度大小为E，斜面的倾角为θ，动摩擦因数为μ．根据动能定理得
AB．不加电场时：
①
加电场时：
②
将两式对比得到

则D'点一定与D点重合．故A错误，B正确；
CD．加磁场时
③
比较①③两式可得
所以D″点一定在D点右侧，故C正确，D错误．
三、非选择题
12. 为了探究质量一定时加速度与力的关系，某同学设计了如图甲所示的实验装置，其中带滑轮的小车的质量为M，沙和沙桶的质量为。
（1）实验时，一定要进行的操作是（ ）
A. 每次实验前用天平测出砂和砂桶的质量
B. 实验前应将带滑轮的长木板右端适当垫高，以平衡摩擦力
C. 为减小误差，实验中一定要保证沙和沙桶的质量m远小于小车的质量M
D. 实验时小车应靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录弹簧测力计的示数
（2）该同学在实验中得到如图乙所示的一条纸带，不小心造成污损，各对应点无误，已测出、，查得打点计时器采用的交流电频率为f，根据纸带可求出小车的加速度为________（用f、、表示），若交流电的实际频率高于f，则上述计算结果与实际值比较________（选填“偏大”“偏小”或“相同”）。
（3）丙图为小车的加速度a与弹簧测力计示数F的图像，其中一个图像小车M上没有放物体，另一个图像表示小车M上放上物体时的情况，则物体的质量________(用图像中所给物理量的符号表示)。
【答案】（1）BD （2） 偏小 （3）
【解析】【小问1详解】
ABC．本实验中绳子的拉力大小就是弹簧测力计的读数，所以不需要用天平测沙和沙桶的质量，也无需满足m远小于，但需要将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力；故AC错误，B正确；
D．实验时需要将小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录弹簧测力计的示数，故D正确。
故选BD。
【小问2详解】
[1]设0~1之间的距离为，1~2之间的距离为，利用逐差法可得
联立可得，小车加速度大小为
[2]实际频率高于f，计算频率偏小，计算的加速度a偏小，所以计算结果与实际值比较则偏小。
【小问3详解】
依题意结合图丙，根据牛顿第二定律
可得小车的质量为
放上物体后，小车及物体的质量为
联立两式可得
即
所以物体的质量
13. 某同学利用气垫导轨验证动量守恒定律。他在气垫旁加装了位置感应器（可以将任一时刻该滑块与某点的距离记录下来），测得两滑块的质量分别为，，两滑块A、B在气垫导轨上（摩擦力可忽略不计）发生正碰，该同学通过实验描绘出碰撞前后滑块A、B的位移—时间图像如图所示。
（1）由图可知滑块A、B在t＝_________s时发生碰撞；
（2）碰撞前滑块A的动量为__________kg·m/s，滑块B的动量为__________kg·m/s，碰撞后滑块A、B粘在一起运动，两滑块整体的动量为__________kg·m/s；
（3）若实验允许的相对误差绝对值（）最大为5%，则本实验的相对误差绝对值为_________，可得出的实验结论是_________。
【答案】（1）2 （2）－0.398 0.903 0.5
（3）0.99% 在误差允许的范围内，动量守恒
【解析】【小问1详解】
由图可知滑块A、B在t＝2s时相遇，发生碰撞；
【小问2详解】
[1]由图可知2s末两滑块碰撞，碰撞后一起匀速运动；图像的斜率表示速度，碰撞前滑块A的速度
碰前A的动量
[2]碰撞前滑块B的速度
碰前B的动量
[3]碰撞后A、B一起运动的速度
碰后A、B一起运动的总动量
【小问3详解】
[1]相对误差绝对值
[2]可得出的实验结论是在误差的允许的范围内，A、B组成的系统动量守恒。
14. 如图所示，在xOy坐标平面的第一、四象限内有正交的匀强电场和匀强磁场Ⅰ，电场沿y轴负方向，磁场垂直于坐标平面向里，在第二、三象限内，以为圆心、半径为R的圆形区域内有垂直于坐标平面向外的匀强磁场Ⅱ，磁场Ⅰ、Ⅱ的磁感应强度大小均为B，在磁场Ⅱ的边界上点，以垂直磁场的方向向磁场内射入一个质量为m、电荷量为q的带正电的粒子，粒子经磁场Ⅱ偏转后从坐标原点O以垂直于y轴的方向进入正交的电磁场，已知电场强度大小，不计粒子重力，求：
（1）粒子在P点的初速度大小和方向；
（2）粒子在正交电磁场中运动过程中距x轴的最大距离；
（3）粒子从O点进入正交电磁场后的运动轨迹与x轴相切点的横坐标。
【答案】（1）大小为，方向与y轴正向夹角为 （2）
（3）
【解析】【小问1详解】
由题意，粒子在x轴与磁场圆边界交点Q点出磁场Ⅱ，如图所示
设粒子在磁场Ⅱ中做圆周运动的半径为r，圆心为，由几何关系可知，与PQ垂直，并将PQ平分，由于与平行，可知
根据牛顿第二定律有
解得
由几何关系可知
因此粒子从P点射出的速度方向偏向左上，且与y轴正向夹角为。
【小问2详解】
粒子刚进入正交电磁场时，由于
因此粒子会向上偏转。将粒子刚进叠加场时的速度分解为沿x轴正向的两个分速度，有
且满足
解得
此后，粒子在叠加场中的运动可以分解成以速度沿x轴正向的匀速直线运动和以速率的逆时针的匀速圆周运动。设做匀速圆周运动分运动的半径为r，根据牛顿第二定律有
解得
因此，粒子在正交电磁场中运动过程中，离x轴的最大距离
【小问3详解】
粒子在正交电磁场中运动时，做圆周运动的分运动每运动一周粒子运动轨迹与x轴相切一次，分运动的周期
则运动轨迹与x轴相切点的横坐标为
15. 如图所示，在光滑水平而上有一半径为 R、质量为m的四分之一光滑圆弧轨道，圆弧轨道底端与水平面相切。质量为3m的物块静止在水平面上，右侧有一倾角为的固定粗糙斜面，与水平面平滑连接，斜面高度；质量为2m的小球由圆弧轨道最高点静止释放，小球与物块发生弹性碰撞后，物块滑上斜面，然后滑下，与小球再次碰撞，重力加速度为g，，求：
（1）小球滑到圆弧轨道底端时圆弧轨道的位移大小；
（2）第一次与物块碰后小球的速度大小；
（3）物块与斜面间的动摩擦因数的取值范围。（答案用分数表示）
【答案】（1）
（2）
（3）
【解析】【小问1详解】
设小球从开始下落至刚好滑离圆弧轨道，相对地面向右运动的距离为，圆弧轨道相对地面向左运动的距离为，由水平方向动量守恒定律可得
其中
解得
【小问2详解】
设小球滑离圆弧轨道时，小球速度大小为，圆弧轨道的速度大小为由水平方向动量守恒定律得
由能量守恒定律得
解得
小球与物块发生弹性碰撞，设碰后小球速度，物块速度为，有
联立解得
小球第一次与物块碰后的速度大小为，方向向左；
【小问3详解】
若物块刚好能运动到斜面顶端，由动能定理得
解得
所以要满足
物块返回至水平面时速度大小必须比小球的大，则返回水平面时的速度为，根据动能定理得
解得
所以要满足
最后，物块能够从斜面上滑下必须满足
解得
综上可得，物块与斜面间的动摩擦因数应满足