2024-2025学年湖北省市级示范高中智学联盟高三上学期12月月考物理试卷（解析版）

这是一份2024-2025学年湖北省市级示范高中智学联盟高三上学期12月月考物理试卷（解析版），共18页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
物理试题
总分100分 用时75分钟
一、单项选择题（每小题4分，共7小题，共28分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的）
1. β衰变是放射性物质衰变的一种形式，它对自然界和人类活动都有重要影响。β衰变是研究基本粒子和核物理的重要手段，有助于理解物质的基本结构和相互作用。以下反应中属于β衰变的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】A．核反应方程属于天然放射现象，是衰变，故A错误；
B．核反应方程属于核裂变，故B错误；
C．核反应方程属于天然放射现象，是衰变，故C正确；
D．核反应方程属于核聚变，故D错误。故选C。
2. 如图所示，轻质网兜兜住重力为G的足球，网兜的轻绳绕过光滑竖直墙壁上的光滑的钉子A,钉子很短。用手拉住绳端将足球缓慢向上拉。轻绳的拉力为，墙壁对足球的支持力为，则在足球缓慢上移的过程中（ ）
A. 增大，增大B. 增大，不变
C. 减小，减小D. 增大，减小
【答案】A
【解析】小球受到重力、拉力和墙壁对小球的支持力处于平衡状态，设拉力与竖直方向的夹角为θ，如图所示。
根据共点力平衡条件可得拉力大小为
墙壁对小球的支持力大小为FN=mgtanθ
用手拉住绳端将足球缓慢向上拉过程中，θ增大，csθ逐渐减小，则拉力FT逐渐增大；tanθ逐渐增大，则墙壁对小球的弹力FN逐渐增大。
故选A。
3. “西电东送”是中国的一项重大能源战略工程，旨在将西部地区丰富的煤炭、水能资源转化为电力资源，并通过电网输送到电力需求较大的东部沿海地区。如图所示为远距离输电示意图，变压器均为理想变压器，已知发电机的输出功率为P，输电线上的电流为I，输电线的电阻为r，升压变压器原、副线圈的匝数比为，则下列判断正确的是（ ）
A. 发电机的输出的电流为
B. 降压变压器的输入电压为
C. 用户得到的功率为
D. 若增大，输送功率不变，则导线上损耗的功率增大
【答案】B
【解析】A．根据原副线圈电流与匝数的关系
所以
故A错误；
B．降压变压器的输入电压为
所以
故B正确；
C．用户得到的功率为
故C错误；
D．输电线上损失的功率为
若U2增大，根据原副线圈电压与匝数关系可知，U1增大，由于输送功率不变，则I1减小，则输电线上的电流I减小，所以导线上损耗的功率减小，故D错误。故选B。
4. 如图所示为玻璃砖的横截面，一光束从真空中经一点斜射入玻璃砖，进入玻璃砖后分成a、b两束单色光，分别从下面射出玻璃砖，α = 45°，β = 60°，下列说法正确的是（ ）
A. a光临界角为30°
B 如果a光能使某种金属发生光电效应，则b光不能使这种金属发生光电效应
C. 用同一装置对a光和b光分别进行双缝干涉实验，a光在光屏上得到的条纹间距较大
D. a光比b光通过玻璃砖的时间小
【答案】CD
【解析】A．a光的折射率
则a光的临界角为
可得
故A错误；
B．由图可知a光的偏折程度小于b光，可知a光的折射率小于b光的折射率，a光的频率小于b光的频率，则如果a光能使某种金属发生光电效应，则b光一定能使这种金属发生光电效应，故B错误；
C．因a光波长大于b光的波长，则根据
可知，用同一装置对a光和b光分别进行双缝干涉实验，a光在光屏上得到的条纹间距较大，故C正确；
D．设玻璃砖的厚度为d，进入玻璃砖光线的折射角为θ，则在玻璃砖运行的路程
根据
因为入射角相同，单色光a比单色光b的折射角大，a光比b光通过玻璃砖的时间小，故D正确。
故选CD。
5. 一列简谐横波在均匀介质中沿x轴传播，图1是t=4s时该波的波形图，图2是x=1m处质点的振动图像，则t=7s时该波的波形图为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】由图可知，质点振动的周期为4s，x=1m处的质点在t=4s时处于平衡位置且向上振动，根据“上下坡”法可知，波沿x轴正方向传播，t=7s时，即经过3s，等于四分之三个周期，x=1m处的质点应位于波谷。
故选D。
6. 一匀强磁场的磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里，其下边界如图中虚线所示，P、M、N、Q四点共线，为直角，。一束质量为m、电荷量为的粒子，在纸面内从P点以不同的速率垂直于射入磁场，不计粒子重力及粒子间的相互作用。则粒子在磁场中运动时间最长时的速率是（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】根据题意可知，当粒子从P点射入，从O点射出时，粒子在磁场中运动的时间最长，则
根据洛伦兹力提供向心力
得
故选C。
7. 水刀切割机在严禁烟火的场合，如海洋石油钻井平台、炼油厂、大型油罐、油气输送管路等处，能安全可靠地使用。某一水刀切割机在某一次切割中宝石喷嘴喷出水的速度为800m/s，水柱打在器件作用后的速度变为0。内孔直径约0.2mm，则下列说法正确的是（ ）
A. 单位时间喷出的水的质量约为0.25kg
B. 水刀对切割器件的平均冲力约为20N
C. 水刀切割机喷水功率约为16kW
D. 当喷嘴喷出水的速度为变为原来2倍时，平均冲力加倍
【答案】B
【解析】A．根据题意，单位时间喷出的水的质量约为
故A错误；
B．根据动量定理可得
解得水刀对切割器件的平均冲力约为
故B正确；
C．水刀切割机喷水功率约为
故C错误；
D．根据以上分析可得
当喷嘴喷出水的速度为变为原来2倍时，平均冲力变为原来的4倍，故D错误。
故选B。
二、多项选择题（每小题4分，共3小题。每小题给出的四个选项中，至少有一个选项是正确的。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，选错或不答的得0分）
8. 一探月卫星绕月球做近似圆轨道的运动。已知月球的半径R、卫星绕月球的轨道高度h，轨道周期T，万有引力常量G。则据此可以计算出（ ）
A. 月球的质量为B. 月球表面的重力加速度为
C. 月球的平均密度为D. 月球的第一宇宙速度为
【答案】BC
【解析】A．根据万有引力提供向心力
所以
故A错误；
B．根据
所以
故B正确；
C．月球的平均密度为
故C正确；
D．根据万有引力提供向心力
所以
故D错误。
故选BC。
9. 在x轴上的M点和N点分别固定电荷量为和的点电荷，则x轴上M、N之间的电势分布如图所示，P为MN间电势最低点且P距离N更近，则下列说法正确的是（ ）
A. 从M到P区间的场强沿x轴正方向
B. 为异种电荷
C. M点的左侧存在场强与P相同的点
D. 电子由M点移动到N点的过程中，电子的动能先减小后增大
【答案】AD
【解析】A．由于沿电场方向电势降低，由图可知，从M到P电势逐渐降低，则场强沿x轴正方向，故A正确；
B．从P到N区间电势升高，则场强沿x轴负方向，根据电场线的特点，起始于正电荷指向负电荷或无穷远，所以均为正电荷，故B错误；
C．图线切线的斜率表示电场强度的大小，由图可知，P点电场强度为零，由于两点电荷均带正电，所以M点的左侧不存在场强与P相同的点，故C错误；
D．由M点移动到N点的过程中，电势先降低后升高，所以电子的电势能先增大后减小，根据能量守恒，电子的动能先减小后增大，故D正确。
故选AD。
10. 如图所示，两条足够长的平行长直导轨MN、PQ固定于绝缘水平面内，它们之间的距离，导轨之间有方向竖直向上、大小的匀强磁场。导轨电阻可忽略不计，导轨左边接有阻值的定值电阻，质量为的导体棒AC垂直放在导轨上，导体棒接入回路中的阻值为。导体棒在外力作用下以的速度向右匀速运动，运动过程中导体棒与导轨始终垂直且接触良好，不计摩擦，则下列说法中正确的是（ ）
A. A点的电势低于C点的电势
B. M、P两点的电势差
C. 撤去外力后导体棒经过320m停下
D. 撤去外力后导体棒最终会停下来，在此过程中电阻r上产生的热量为0.4J
【答案】CD
【解析】A．根据右手定则可知，导体棒中的电流方向由C流向A，所以A点的电势高于C点的电势，故A错误；
B．M、P两点的电势差
故B错误；
C．撤去外力后，根据动量定理可得
代入数据解得
故C正确；
D．撤去外力后导体棒最终会停下来，在此过程中电阻r上产生的热量为
解得
故D正确。
故选CD。
三、实验题（共16分）
11. 某同学采用如图1所示的实验装置“验证动量守恒定律”：在长木板上放置甲、乙两辆小车，长木板下垫有小木块用以平衡两小车受到的摩擦力，甲车的前端粘有橡皮泥，后端连着纸带，纸带穿过位于甲车后方的打点计时器的限位孔。某时刻接通打点计时器的电源，推动甲车使之做匀速直线运动，与原来静止在前方的乙车相碰并粘在一起，然后两车继续做匀速直线运动。已知打点计时器的打点频率为50Hz。
（1）现得到如图2所示的打点纸带，A为打点计时器打下的第一个点，测得各计数点间的距离，相邻两个计数点之间还有四个计时点，甲车碰前的速度____________m/s，甲车和乙车碰后的共同速度____________m/s。（计算结果均保留3位小数）
（2）用天平测得甲车及橡皮泥的质量为，乙车的质量为，取甲、乙两车及橡皮泥为一个系统，由以上测量结果可求得碰前系统的总动量为____________kg·m/s，碰后系统的总动量为____________kg·m/s。得出实验结论：在误差允许范围内动量守恒。（计算结果均保留3位小数）
【答案】（1） 1.250 0.795
（2）0.500 0.477
【解析】【小问1详解】
[1]根据题意，相邻两个计数点间的时间间隔为
甲车碰前的速度为
[2]甲车和乙车碰后的共同速度为
【小问2详解】
[1]碰前系统的总动量为
[2]碰后系统的总动量为
12. 某探究小组学习了多用电表的工作原理和使用方法后，为了测量某一电阻进行了如下实验探究：
（1）用多用电表粗测其电阻，用欧姆挡“×10”的倍率进行正确操作后用多用电表测量，发现指针如图中A所示位置，这时他应将欧姆挡换成“____________”倍率的档位（选填“×100”或“×1”），然后进行正确操作后，再次测量该导体的阻值，其表盘及指针如图B所示位置，则该导体的阻值R=____________Ω。
（2）现要进一步精确测量其阻值Rx，实验室提供了下列可选用的器材：
A．电源E：电动势约为4.5V；
B．电压表V：量程3V；
C．电流表A：量程100mA、内阻；
D．滑动变阻器：最大阻值；
E．滑动变阻器：最大阻值；
F．开关S及导线若干。
①测量中要求电表读数误差尽可能小且操作方便，滑动变阻器应用选用____________。（选填“D”或“E”）
②试将测量电阻Rx的实验电路补充完整。___________
③小组选取最合理的电路后进行实验，调节滑动变阻器测得电压表示数为U，电流表示数为I，则测得的电阻Rx=____________。（用题中所给的物理量符号表示）
【答案】（1）×1 16.0
（2）D
【解析】【小问1详解】
[1]用多用电表粗测其电阻，发现指针如图中A所示位置，即指针偏转角度过大，说明待测电阻阻值较小，应该换小倍率，则应将欧姆挡换成“×1”；
[2]欧姆表的读数为指针所指刻度与倍率的乘积，所以
【小问2详解】
[1]测量中要求电表读数误差尽可能小且操作方便，滑动变阻器应用阻值较小的。
故选D。
[2]由于滑动变阻器阻值较小，所以应采用分压式接法，同时电流表内阻已知，则电流表应采用内接法，电路连接如图所示
[3]根据欧姆定律可得
所以
四、解答题（共44分）
13. 竖直平放置的气杠截面如图所示，汽缸中间有一固定隔板，将汽缸内一定质量的某种理想气体分为两部分，“工”形轻质连杆活塞的刚性连杆从隔板中央圆孔穿过，连杆与隔板之间密封良好。设汽缸内、外压强均为大气压强。活塞面积为S,隔板两侧气体长度均为,不计各接触面的摩擦。连杆的横截面积忽略不计。现用竖直向上的变力F缓慢的压活塞，直到下部气体的体积为原来的。（设整个过程温度保持不变，计算结果可以用分数表示）
（1）此时上、下部分气体的压强；
（2）此时力F的大小。
【答案】（1），
（2）
【解析】（1）上部分气体发生等温变化，上部分气体体积增大为
则根据玻意耳定律得
上部分气体压强
下部分气体发生等温变化
解得
（2）对“工”形轻质连杆活塞整体受力分析，根据平衡条件
得
14. 如图所示，光滑水平桌面距水平地面高为。桌面上放着质量为的物块A和质量为的物块B，A与B均可看成质点。物块A靠在竖直墙壁上，物块B带正电，电荷量为。A与B通过一轻质弹簧拴接在一起。用手挡住物块B不动，此时弹簧的弹性势能为。放手后物块B向右运动，当弹簧最长时，物块B与弹簧的拴接自动解除，物块B离开弹簧，拿走物块A与弹簧，之后物块B从P点冲出桌面，水平桌面右侧区域存在一方向水平向左的匀强电场，电场强度为，，整个运动过程中物块B的电荷量不变。
（1）求弹簧原长时，物块B的速度大小。
（2）求弹簧拉伸到最长时弹性势能。
（3）求B落在水平地面时与P点水平距离x及落地的动能。
【答案】（1）
（2）
（3），
【解析】【小问1详解】
弹簧恢复原长的过程中，A不动，由能量守恒得
解得
【小问2详解】
弹簧从恢复原长到拉伸至最长的过程中，对AB组成的系统由动量守恒和能量守恒得
解得
，
【小问3详解】
B从P点冲出桌面后竖直方向做自由落体运动
解得
水平方向受到电场力的作用做匀减速运动
由动能定理得
解得
15. 如图所示，半径的光滑圆弧轨道固定在竖直平面内，轨道的一个端点B和圆心O的连线与水平方向间的夹角，另一端点C为轨道的最低点，其切线水平。一质量为、板长的滑板静止在粗糙水平地面上，左端紧靠C点，其上表面所在平面与圆弧轨道C点和右侧固定平台D等高。质量为的物块（可视为质点）从空中A点以一定的初速度水平抛出，恰好从轨道的B端以沿切线方向进入圆弧轨道，然后沿圆弧轨道滑下经C点滑上滑板。滑板运动到平台D时被牢固粘连。已知物块与滑板间的动摩擦因数，滑板与地面间的动摩擦因数，滑板右端到平台D左侧的距离。取,求：
（1）物块从A点运动到B的时间；
（2）物块经过B点时对圆弧轨道的压力大小及经过C点时的速度；
（3）从物块滑上滑板到滑板右端刚接触平台D整个过程所用的时间。
【答案】（1）
（2）
（3）
【解析】【小问1详解】
从A到B，物块做平抛运动，由几何关系得
，
联立解得
【小问2详解】
在B点由牛顿第二定律，可得
解得
从B到C过程有
解得
【小问3详解】
对物块
对滑板
设经t1时间板块共速，速度为，则
解得
，
滑板和物块位移分别为
，
知共速时，滑板未运动到平台D，物块相对滑板的位移
知共速时未滑落，之后由于
板块相对静止一起匀减速，有
又
解得
则有