2024-2025学年山西省高三上学期12月联考物理试卷（解析版）

这是一份2024-2025学年山西省高三上学期12月联考物理试卷（解析版），共16页。
注意事项：
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡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、选择题：本题共10小题，共46分。在每个小题给出的四个选项中，第1—7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8—10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1.沿同一直线运动的甲、乙两物体，其位移随时间变化的图像如图所示，两条曲线都是抛物线，已知倾斜虚线的斜率为，通过图像所给的其他已知信息，分析下列说法正确的是
A.甲、乙同地不同时出发
B.两次相遇时，甲的速度均大于乙
C.时间内甲、乙共速时，速度大小为
D.时刻甲、乙的速度不相等
2.如图所示的电路，电源为恒流源即输出的电流是定值，、是定值电阻，是光敏电阻且阻值大小与光照强度成反比，电表均是理想电表，当增加的光照强度，下列说法正确的是
A.、示数差是定值B.的示数增大
C.的示数增大D.的电流可能不变
3.如图甲所示，条形磁铁放置在虚线圆面的中垂线上，规定磁感线向上的磁通量为正；如图乙所示，电量为的点电荷放置在半径为的球心，类比磁通量的概念，电场中可定义电通量（、垂直）已知静电力常量为，下列说法正确的是
A.对甲图，通过虚线圆面的磁通量为正B.对甲图，虚线圆面的半径越大，磁通量越大
C.对乙图，通过球面的电通量为D.对乙图，球的半径越大，电通量越大
4.如图所示，斜面体固定在水平面上，把物块（可视为质点）放置在足够长的光滑斜面上，用沿着斜面向上的拉力作用在物块上，拉力的功率恒定为，使物块从静止开始向上运动。已知物块获得的最大动量为，重力加速度为，下列说法正确的是
A.可求出物块的质量B.可求出拉力的最小值
C.去掉拉力，无法求出物块的加速度D.可求出斜面的倾角
5.如图所示，长直导线垂直纸面放置，导线截面位于点，导线电流方向垂直纸面向里，、点的连线（虚线）竖直向下，且、两点间距为，磁感应强度为的匀强磁场斜向右下方，与水平方向的夹角为，已知点的合磁感应强度沿竖直方向，通电长直导线在周围某点产生的磁感应强度大小（是导线所通过的恒定电流，为一固定常量，是此点与导线间的垂直距离），则导线的电流大小为
A.B.C.D.
6.某质点做简谐振动的位移一时间图像如图所示，图中的为未知量。已知周期为，振幅为，通过图像所提供的其他已知量，分析下列说法正确的是
A.时刻，质点的加速度最小
B.时刻质点的速度沿轴负方向，加速度沿轴正方向
C.未知量为
D.质点的振动方程为
7.假设一颗人造卫星绕月球做匀速圆周运动，轨道的内接正三角形是月球的外切正三角形。已知月球的半径为，月球的第一宇宙速度为，卫星的动能为，万有引力常量为，下列说法正确的是
A.卫星的线速度为B.卫星轨道处的重力加速度为
C.卫星受到月球的万有引力为D.卫星的动量为
8.如图所示，两平行河岸的间距为，水流速度大小恒定且方向沿着河岸向右，一条小船从河岸A渡到河岸B，船在静水中的速度与垂直河岸方向的夹角为，船速（即合速度）与河岸A的夹角也为，下列说法正确的是
A.与的关系为B.与的关系为
C.小船渡河位移为D.小船渡河时间为
9.质量为的小球分别在真空中与油中从静止开始下落相同的高度，所需的时间不一样。若在真空中小球下落的时间为，在油中小球下落阻力产生的热量，重力加速度为，小球在油中受到的阻力大小恒定，下列说法正确的是
A.小球在油运动受到的阻力大小为
B.小球在油中运动的时间
C.小球在真空中运动重力的平均功率为
D.小球在油中运动重力的平均功率为
10.如图所示，带电平行板带电量为，板长与板间距均为，一比荷为的粒子（不计重力）从上板的左端射入匀强电场，恰好从右端射出，已知粒子的运动时间为，运动轨迹如图中虚线所示，下列说法正确的是
A.入射速度与上板的夹角为B.运动轨迹与下板的最小距离为
C.平行板间匀强电场的大小为D.平行板的电容为
二、非选择题：（本题共5小题，共54分）
11.（6分）用如图甲所示的装置，可验证牛顿第二定律，重力加速度为，主要的实验过程如下。
A.用天平测量带有遮光片的小车总质量和物块的质量，测得两者的质量相等；
B.用游标卡尺测出遮光片的宽度，气垫导轨水平放置，按照图所示的装置来连接器材；
C.打开气垫导轨的充气源，释放小车，测出遮光片通过光电门的时间为；
D.用刻度尺测出小车释放时遮光片与光电门间的距离。
（1）小车通过光电门的速度________；
（2）若等式________（用，，表示）成立，则牛顿第二定律得到验证；
（3）改变，做多组实验，做出为纵坐标，为横坐标的图像如图乙所示，当图乙的斜率为________________时，也验证了牛顿第二定律。
12.（9分）实验小组用图甲所示的电路来测量小灯泡的电阻，图中标准电阻的阻值为，电流表的电阻为，电压表为理想电压表，为电源，为开关，为滑动变阻器。闭合开关，将的滑片置于适当的位置，记下的示数，的示数，改变滑片的位置，多测几组、的相对应值，做出的函数关系图像如图乙所示，回答下列问题。
（1）请按照图甲所示的实验原理线路图在下列方框中接好电路；
（2）闭合开关之方，滑动变阻器的滑片应置于________（选填“最右端”或“最左端”），多测几组、、然后做图像的目的是为了减小________（选填“系统”或“偶然”）误差；
（3）写出乙图中与的函数表达式________________________，当乙图的斜率为，可得________（均用题目中已知字母表示）。
13.（10分）某电风吹的简化电路图如图所示，主要部件为选择开关、电动机与电热丝，电风吹工作电压为，电阻丝为纯电阻。已知电动机的内阻为，冷风时的机械功率为，热风时总功率为冷风时总功率的9倍。
（1）求冷风时电动机的电流以及电动机的效率；
（2）求电阻丝的电阻及热风一段时间产生的总焦耳热。
14.（12分）如图所示，水平面与半径为的圆弧轨道在点平滑对接。、分别是竖直、水平半径，半径与竖直方向的夹角为，水平面上的点与点间距为。在点的右侧存在水平向右电场强度为的匀强电场。轻质弹簧放置在水平面上，左端固定。控制带电量为的小球（可视为质点）向左压缩弹簧，当弹簧压缩量等于时，将小球由静止释放，小球到达点离开弹簧（此时弹簧恢复原长），小球在从到的过程中，在点速度达到最大。已知小球在点时对轨道的压力等于重力的3倍，不计一切摩擦，小球的带电量始终不变，重力加速度为。弹簧的弹性势能与弹簧的形变量以及弹簧的劲度系数之间的关系式为。
（1）求小球的质量以及小球在点的速度；
（2）求弹簧的劲度系数；
（3）求小球在点轨道对其支持力的大小。
15.（17分）如图所示，斜面与水平面在点平滑对接，与另一光滑水平面在点平滑对接，质量为的物块甲（可视为质点）放置在光滑水平面上，质量为的物块乙（可视为质点）放置在点，现给物块甲一个水平向左的速度，物块甲、乙发生弹性碰撞后，物块甲向右运动速度大小为，物块乙经过时间落到点。若让物块乙从点以速度水平向左抛出，物块乙落到水平面上的点，物块乙与斜面和水平面间的动摩擦因数均为，重力加速度为，已知，。
（1）求物块甲、乙碰撞刚结束时物块乙的速度大小以及碰撞过程中物块乙对物块甲做的功；
（2）求斜面的倾角以及、两点的连线与水平面的夹角；
（3）若让物块乙从点由静止沿着斜面下滑，经过（不考虑过点平滑时能量损失）点到达点时恰好停止运动，求物块乙从到摩擦产生的内能为多少以及物块乙与斜面和水平面间的动摩擦因数的大小。
【参考答案】
1.【答案】C
【解析】甲、乙既不同地也不同时出发，A项错误；位移—时间图像的斜率表示速度，第一次相遇甲的速度小于乙的速度，第二次相遇甲的速度大于乙的速度，B项错误；匀变速直线运动的位移时间关系图像是抛物线，则甲、乙均做匀变速直线运动，倾斜虚线的斜率表示甲、乙两次相遇（分别为、时刻）过程位移与时间的比值即平均速度，甲、乙两次相遇的中点时刻为，对匀变速直线运动中点时刻的瞬时速度等于此过程的平均速度，则甲、乙在时刻的速度均为，C项正确，D项错误。
2.【答案】A
【解析】电源的输出电流不变，则通过的电流不变，则的电压不变，、示数差等于的电压，则、示数差是定值，A项正确；增加的光照强度，的阻值减小，则、并联的总电阻减小，但通过、的总电流不变，由欧姆定律可得，、的电压减小，即的示数减小，B项错误；电源的输出电流不变，则的示数不变，C项错误；的电压减小，则通过的电流减小，又因为、的电流之和是定值，则通过的电流一定增大，D项错误。
3.【答案】C
【解析】对甲图，磁感线是闭合曲线，在磁体外部从N极指向S极，内部从S极指向N极，故通过虚线圆面磁感线抵消后，总磁感线向下，则磁通量为负，虚线圆面的半径越大，磁感线抵消的越多，总磁感线条数越少，磁通量越小，A、B项错误；对乙图，球面的面积为，点电荷在球面上产生的电场强度为，电场强度与球面处处垂直，根据电通量的定义，通过球面的电通量为，则电通量与球的半径无关，是定值，C项正确，D项错误。
4.【答案】D
【解析】设物块的质量为，斜面的倾角为，拉力为，拉力的功率恒定，则有，物块的加速度为，当增大时，减小，减小。当时，最大，最小，此时物块做匀速运动，则有，结合可知，由题意可得，比较可得，则可求出斜面的倾角，无法求出物块的质量和拉力的最小值，A、B项错误，D项正确；当去掉拉力，物块加速度，可以求出，C项错误。
5.【答案】B
【解析】设导线的电流为，由右手螺旋定则可知，导线在点产生的磁感应强度大小为，方向水平向左，与斜向右下方的匀强磁场的合磁感应强度的方向竖直向下，由矢量合成的平行四边形法则可得，解得，B项正确。
6.【答案】D
【解析】时刻，质点的位移最大，加速度最大，A项错误；时刻图像的斜率为正，质点的速度为正，位移为负，加速度为正，B项错误；设质点的振动方程为，结合，，解得，则质点的振动方程为，时刻质点的位移为0，则有，解得，C项错误，D项正确。
7.【答案】B
【解析】由几何关系可得卫星的轨道半径，由，，比较可得，A项错误；卫星轨道处的重力加速度就是卫星的向心加速度，则有，B项正确；由，，联立解得，C项错误；由，，联立解得，D项错误。
8.【答案】AC
【解析】把、分别沿着河岸和垂直河岸分解，由运动的独立性原理，，综合解得，，A项正确，B项错误；由几何关系可得小船渡河的位移，C项正确；小船渡河的时间，，解得，D项错误。
9.【答案】BD
【解析】由自由落体运动的规律可得，在油中，联立解得，A项错误；由牛顿第二定律可得，由匀加速直线运动的规律可得，综合解得，B项正确；小球在真空中重力的平均功率，C项错误；小球在油中运动重力的平均功率，D项正确。
10.【答案】AB
【解析】设粒子入射速度与上板的夹角为，把入射速度分别沿着板的方向和垂直板的方向进行分解，则有，。粒子沿着板的方向做匀速直线运动，可得，联立解得，，A项正确；粒子沿垂直板的方向做匀减速直线运动，可得，联立解得，，则运动轨迹与下板的最小距离为，B项正确；粒子沿垂直板的方向做匀减速直线运动可得，，结合，联立解得，C项错误；由，，综合解得，D项错误。
11.【答案】（1）（2分） （2）（2分） （3）（2分）
【解析】（1）小车通过光电门的速度；
（2）由初速度为0的匀加速度直线的速度位移关系可得，则，对整体由牛顿第二定律分析可得，即当成立时，就可以验证牛顿第二定律，综合整理可得；
（3）由可得图像的斜率，即当图乙的斜率为，也验证了牛顿第二定律。
12.【答案】（1）见解析（3分） （2）最左端（1分） 偶然（1分） （3）（2分）（2分）
【解析】（1）完整的电路连线图如下；
（2）闭合开关S之前，滑动变阻器的触头应置于最左端；多测几组、，做图像的目的是减小偶然误差；
（3）由并联电路的电压相等，总电流等于两个电阻电流之和，结合欧姆定律可得，整理可得；当乙图的斜率为，可得，解得。
13.【答案】（1） （5分） （2） （5分）
【解析】（1）冷风时（2分）
结合，解得（1分）
电动机的效率（1分）
联立可得（1分）
（2）设电阻丝的电阻为，热风时由题意可得（2分）
解得（1分）
热风一段时间产生的总焦耳热（1分）
综合计算可得（1分）
14.【答案】（1） （5分） （2）（3分） （3）（4分）
【解析】（1）小球在点时速度最大，根据等效场的原理，点等效最低点，半径与竖直方向的夹角为，则有（1分）
解得（1分）
在点，由向心力公式可得（2分）
结合，综合解得（1分）
（2）小球从释放点到达点，由能量守恒定律可得（2分）
综合解得（1分）
（3）小球从到，由能量守恒定律可得（2分）
小球在点由向心力公式与牛顿第二定律可得（1分）
综合解得（1分）
15.【答案】（1） （5分） （2） （4分） （3） （8分）
【解析】（1）取水平向左为正方向，甲、乙发生弹性碰撞，
由动量守恒可得（1分）
由机械能守恒定律可得（1分）
联立解得，（1分）
对物块甲，由动能定理可得（1分）
解得（1分）
（2）设斜面的倾角为，、两点的连线与水平面的夹角为，
由平抛运动的规律可得
（1分），（1分）
结合，，
联立解得，
即，（2分）
（3）若让物块乙从点由静止沿着斜面下滑，经过点到达点时恰好停止运动，则物块乙从到的重力势能全部转化为摩擦力产生的内能
即（2分）
结合（1分）
联立解得（1分）
物块乙在斜面上受到的摩擦力为，
物块乙在水平面上受到的摩擦力为（1分）
设点在水平面的射影为点，由能量守恒定律可得（1分）
则有，
即（1分）
结合，，，
联立可得（1分）
其他解法等价赋分题号
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答案
C
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C
D
B
D
B
AC
BD
AB