【物理】辽宁省名校联盟2024-2025学年高三上学期1月联合考试试题（解析版）

这是一份【物理】辽宁省名校联盟2024-2025学年高三上学期1月联合考试试题（解析版），共17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．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。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. 2024年10月30日11时00分，神舟十九号载人飞船与天宫空间站自主对接成功，仅用了6.5小时再次上演“太空之吻”，关于对接过程中说法正确的是（ ）
A. 对接前，神舟十九号一直处于失重状态
B. 神舟十九号需要在比空间站低的轨道加速完成对接
C. 对接后，神舟十九号与空间站的线速度大于
D. 对接后，神舟十九号不受地球引力作用
【答案】B
【解析】A．对接前，飞船从地面上升过程中存在向上加速阶段，即存在超重现象，所以不是一直处于失重状态，故A错误；
B．对接过程，需要在低轨道加速，从而做离心运动到高轨道对接，故B项正确；
C．第一宇宙速度是最大的环绕速度，对接后神舟十九号与空间站线速度小于，故C错误；
D．万有引力一直存在，故D错误。
故选B。
2. 牛顿摆是由五个质量相同的小钢球通过吊绳悬挂在同一水平线上组成的，如图所示，五个球均静止，现拉开右侧1个小球，由静止开始释放，若所有的碰撞都是弹性碰撞，则在此后的运动过程中会出现下面哪种情景（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】由于小球完全相同，且发生弹性碰撞，根据，
可得v1=0，v2=v0
则碰撞后每个小球之间要速度交换，所以只有左侧1个小球获得速度并向左运动。
故选C。
3. 如图所示，放置在水平地面上的物块用不可伸长的细线跨过光滑的定滑轮与小球相连，小球放置在光滑斜面上，水平向左的外力缓慢推动斜面体，直至细线与斜面平行，该过程中小球始终未脱离斜面。该过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 物块可能离开地面
B. 细线对小球拉力变大
C. 斜面对小球的支持力变小
D. 斜面体所受合力不变
【答案】D
【解析】BC．对小球受力分析如图所示，
小球处于动态平衡，可知，拉力与水平方向夹角逐渐减小，故拉力逐渐减小，支持力逐渐增大，B、C项错误；
A．对物块受力分析，根据平衡条件，在竖直方向，有
由于拉力逐渐减小，故地面的支持力逐渐增大，物体不可能离开地面，A项错误；
D．在缓慢推动斜面体的过程中，斜面体始终处于平衡状态，则合力始终为零，D项正确。
故选D。
4. 有人做了如图所示的实验，将一根柔软的弹簧悬挂起来，使它的下端通过直导线始终和槽中水银中心接触，现给弹簧通入方向如图的恒定电流，稳定后会出现（ ）
A. 弹簧会变短B. 弹簧会上下振动
C. 水银面会上下振动D. 自上向下看水银面逆时针转动
【答案】A
【解析】AB．弹簧中电流方向相同，根据安培定则和左手定则，同向电流相互吸引，因使它的下端通过直导线始终和槽中水银中心接触，则稳定后弹簧变短，A项正确，B项错误；
CD．根据安培定则，螺线管内部的磁场竖直向上，水银中的电流从圆心向外流动，根据左手定则，水银受到安培力的方向为顺时针，C、D项错误。故选A。
5. 电容热膨胀检测仪的简化结构如图所示，左侧电容器的下极板可随测量材料的高度变化而上下移动，灵敏电流计中的电流可以反映膨胀情况。现将待测材料平放在加热器上进行加热，闭合开关S，下列说法正确的是（ ）
A. 材料向上膨胀的过程中，左侧电容器极板所带电荷量减少
B. 材料向上膨胀的过程中，电流计中有从至的电流通过
C. 滑动变阻器滑片向右滑动过程中，左侧电容器两端工作电压将升高
D. 检测结束，断开开关后灵敏电流计上有从到的短暂电流
【答案】B
【解析】A．材料温度升高，材料膨胀，电容器两板间距减小，根据
可知，电容增大，由于电容器两板电势差不变，根据
所以极板所带电荷量增加，故A错误；
B．极板所带电荷量增加，下板带负电，电流方向为从至，故B正确；
C．滑动变阻器滑片向右滑动，阻值增大，电流减小，两端电压降低，即电容两端电压降低，故C错误；
D．断开开关，电容器通过放电，则灵敏电流计上有从到的短暂电流，故D错误。
故选B。
6. 如图甲所示，弹跳鞋是一种新型体育用品，其底部装有弹簧。某次从地面起跳的过程中，动能随离地高度变化的图像如图乙所示，图中段为直线，其余部分为曲线，已知人（包括身上的装备，弹簧除外）的质量为，身体各部分运动状况相同，重力加速度为，弹簧（不计质量）始终处于弹性限度内，空气阻力忽略不计，选取地面为零势能而，则（ ）
A. 过程中，弹簧的弹性势能减小，直至到零
B. 过程中，人的机械能守恒
C. 此过程中，弹簧弹性势能的最大值为
D. 此过程中，人的机械能最大值为
【答案】C
【解析】A．过程中，弹簧压缩量逐渐减小，弹簧的弹性势能减小，但没有减小到零，直到处为零，故A错误；
B．过程中，弹簧压缩量逐渐减小，弹簧对人做正功，人的机械能增加，故B错误；
CD．此过程中，弹簧的弹性势能最大位置在点，从，弹性势能完全转化为人的机械能，之后，人的机械能保持最大且不变，到达最高点时，人的机械能为，由能量守恒可知，弹簧的弹性势能为，故C正确，D错误。故选C。
7. 某动车组由8节车厢组成，其中第、、、节为动力机车，其它4节为拖车，4节动力机车输出功率始终相同，一辆动力机车输出功率随时间变化的关系图像如图甲所示，动车组速率随时间变化的关系图像如图乙所示。每节车厢在运动过程中所受阻力均为、质量均为，则（ ）
A. 动车组能达到的最大速率为
B. 时间内，动车组运动的路程为
C. 时刻，第4节车厢对第5节车厢的拉力为
D. 时间内，动车组的平均速率为
【答案】D
【解析】A．结合功率知识可知，动车组的最大速率为
A项错误；
B．图线与坐标轴围成的面积表示牵引力做的功，时间内，4节动力机车向外做的总功为
时间内由动能定理有
可得时间内，动车组运动的路程为
B项错误；
C．时刻，动力机车输出的总功率为，总牵引力
则动力机车的加速度大小
设第4节车厢对第5节车厢的拉力为，对、、、节分析，由牛顿第二定律有
可得
（或前后两部分整体分析，动力和阻力相同，4和5之间无拉力），C项错误；
D．时间内，4辆动力机车向外做的总功为
由动能定理有
可得动车组运动的路程
动车组的平均速率
D项正确。
故选D。
8. 物体静止于粗糙水平地面上，当时，对物体施加一水平外力作用，外力随时间变化的规律如图甲所示，物体速度随时间变化的规律如图乙所示，重力加速度取，下列说法正确的是（ ）
A. 该物体的质量为
B. 该物体与水平面间的动摩擦因数为0.2
C. 内，该物体受到的合力为
D. 内，该物体的平均速率为
【答案】AB
【解析】B．由图甲可知，内，外力为零，由牛顿第二定律有
由图乙可知，内，物体加速度大小为
联立解得
B项正确；
A．内，物体匀速运动，由平衡条件有
解得
A项正确；
C．由图乙可知，内，由牛顿第二定律有
C项错误；
D．由图乙可知，内，物体通过的位移大小为
由平均速度定义式有
D项错误。
故选AB。
9. 如图所示，质量为的带正电小球，套在粗糙水平细杆上，空间中存在水平向右的匀强电场和垂直平面向里的匀强磁场，给小球一初速度，关于小球的加速度和速度大小的变化图像可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】AC
【解析】A．对小球受力分析，小球受向下的重力、向右的电场力、向上的洛伦兹力、向左的摩擦力、杆的弹力方向可能向上也可能向下，当电场力大于滑动摩擦力，且弹力向下，根据牛顿第二定律有
可知随着小球速度的增大，小球的加速度逐渐减小，最后加速度减小到零，做匀速直线运动； A正确；
B．当电场力大于滑动摩擦力，且弹力向上，根据牛顿第二定律有
可知随着小球速度的增大，小球受到的摩擦力先减小后增大，小球的加速度先增大后减小到零，速度一直增大后匀速，但图线的斜率先增加后减小，B错误；
C．当电场力小于滑动摩擦力，且弹力向上，根据牛顿第二定律有
可知随着小球速度的减小，摩擦力逐渐增大，小球的加速度逐渐增大，速度减小直至停止，C正确；
D．当电场力小于滑动摩擦力，且弹力向下，根据牛顿第二定律有
加速度减小，速度减小，直至摩擦力等于电场力，小球做匀速直线运动，D错误；
故选AC。
10. 如图所示，真空中的某水平面上，等边三角形的三个顶点上分别固定三个点电荷，一竖直放置的绝缘长细杆正好穿过三角形的中心，套在细杆上的带电硬质小圆环（环的直径略大于杆的直径）从杆上的点以某一初速度沿杆向上运动，恰好能运动到杆上点，已知三角形边长为，小圆环质量为，电荷量为，，小圆环与细杆间的动摩擦因数为，小圆环半径远远小于边长，静电力常量为，重力加速度为，则（ ）

A. 小圆环从到的过程中，电势能先减小后增大
B. 每个点电荷在点的电场强度大小均为
C. 小圆环在点的加速度大小为
D. 小圆环在点的初速度大小为
【答案】BCD
【解析】A．小圆环从到的过程中，电场力先做负功后做正功，电势能先增大后减小，A项错误；
B．由几何关系得
每个点电荷在点产生的电场强度大小约为
B项正确；
C．三个电荷在点产生的电场强度大小为
小圆环水平方向受电场力平衡，故环与杆无挤压，不受摩擦力，、两点电场对称，大小相同，小圆环由牛顿第二定律有
解得
C项正确；
D．小圆环从到的过程中，电场力做功为零，只有重力做负功，由动能定理有
解得
D项正确。
故选BCD
二、非选择题，本题共5小题，共54分。
11. 如图甲所示，某同学用两个质量均相同的苹果，穿在一根长的较细的轻杆上，苹果1固定在距杆上端处，苹果2固定在杆的下端，将轻杆另一端悬挂起来，让它可以做微小角度的自由摆动，这就成了一个“苹果”摆。以下是他测量这个“苹果”摆的周期和等效摆长的过程：（计算结果均保留2位小数）
（1）他用手机计时器测“苹果”摆的周期，摆动过程中，计时起始位置较合理的是_____（填“最低点”或“最高点”）。
（2）他用手机测得“苹果”摆完成30次全振动共用49s，由此可得“苹果”摆的周期为_____s。
（3）若重力加速度取，，则“苹果”摆的等效摆长为_____。
【答案】（1）最低点 （2）1.63 （3）0.66##0.67
【解析】【小问1详解】
最低点“苹果”摆的速度较大，误差较小，则计时的起点在最低点。
【小问2详解】
周期为
【小问3详解】
由周期公式
可得等效长度
12. 磷酸铁锂电池，具有寿命长、充放电流大、耐高温、容量大、绿色环保等优点，常用作动力电池。现有一块报废磷酸铁锂电芯，某兴趣小组为了测量这块电芯的电动势和内阻，上网查询相关资料，预估该电芯电动势为、内阻为，并应用下列器材，设计了如图甲所示的电路进行测量。
A.待测磷酸铁锂电芯
B.电流表（量程，内阻）
C.滑动变阻器
D.滑动变阻器
E.电阻箱
F定值电阻
G开关和导线若干
（1）先将电流表改装成量程为的电压表，电阻箱的阻值需要调至_______。
（2）实验中应选用的滑动变阻器是_____（填写器材前的字母）。
（3）最后该小组测得相关数据，并作出相应的图像如图乙所示，根据图像可求出该电芯的电动势_____V、内阻_____。（结果均保留3位有效数字）
【答案】（1）3900.0
（2）C （3）3.20 280
【解析】【小问1详解】
根据电压表改装原理可得
解得电阻箱的阻值需要调至
【小问2详解】
电芯内阻较小，为了改装后的电压表示数变化明显，滑动变阻器应选择阻值较小的，故实验中应选用滑动变阻器C。
【小问3详解】
[1][2]根据闭合电路欧姆定律可得
且
整理可得
图像的纵截距为
解得电芯的电动势为
图线的斜率为
解得电芯的内阻
13. 战绳训练俗称“甩大绳”（如图甲所示），是很多运动员重要训练项目之一，P和Q是某条战绳上相距的两个质点，图乙、丙分别表示两个质点的振动图像，经观察波长满足。
（1）求这列波的传播方向和波速v；
（2）若时刻开始计时，质点通过的路程为时，求质点的位移大小。
【答案】（1）P向Q传播，
（2）0
【解析】【小问1详解】
由图乙、丙可知，这列波的周期为
若波由Q向P传播，由波的周期性可知
由于，故无解;
若波由P向Q传播，由波的周期性可知
由于可知，当时，所以波速
故此波由P向Q传播，波速为
【小问2详解】
由图乙、丙可知，振幅
质点经历时间
所以这段时间内质点经历，运动到平衡位置
14. 空间中某一竖直面内存在水平方向的匀强电场，如图所示，将一质量为、电荷量为的小球从地面上的点先后两次抛出，第一次抛出时，速度方向与竖直方向的夹角为，之后小球又回到点；第二次竖直向上抛出，之后小球回到地面上另外一点，运动都在同一竖直面内，速度大小均为，地面水平，不计空气阻力，重力加速度为。
（1）求匀强电场的大小；
（2）求第二次抛出落地时的速度大小；
（3）小球按第一次的角度抛出，同一竖直面内调整匀强电场，使小球仍然能够落回抛出点，求强电场的最小值和方向。
【答案】（1） （2）
（3），方向与地面成斜向右上
【解析】【小问1详解】
第一次抛出，小球能返回到点，说明重力与电场力的合力与的方向相反，则有
解得
【小问2详解】
小球竖直方向做竖直上抛运动有
水平方向匀加速运动有
又，
解得
【小问3详解】
当电场方向与第一次抛出的初速度方向垂直时电场强度最小，如图所示
则有
电场强度的最小值为
方向与地面成斜向右上。
15. 某种离子速度选择器的部分结构简化图如图所示，坐标系的轴右侧存在两个宽度都为L。的有界分强磁场区域，区域I磁场方向垂直纸面向里，区域II磁场方向垂直线圈，所以电路强度大小均为B，其中OA为区域I磁场的上边界，A点坐标。为了便于收集符合速度要求的离子，在OA左上方设置一个矩形匀强磁场区域（未画出），磁感应强度大小也为B，使离子汇聚在第一象限的同一点，这样只需在合适的位置放置一个很小的点收集即可，在区域II磁场右侧某外平行于轴放置一离子收集板，用于回收不符合速度要求的离子。选择器工作时，从坐标原点O水平发射出大量比荷为正离子，速度满足，不计离子重力与离子间的相互作用，求：
（1）离子在磁场中运动的最大半径；
（2）右侧收集板至少多长，才能收集全部不符合速度要求的离子；
（3）OA左上方矩形磁场的最小面积和离子收集器的位置坐标满足的方程。
【答案】（1）
（2）
（3），
【解析】【小问1详解】
根据洛伦兹力提供向心力有
当速度取最大值时，半径最大；
解得最大半径
【小问2详解】
离子能够进入右侧区域II的最高位置，临界半径为
轨迹如图甲中1所示，打到点，则点距轴的距离为
当半径为时，离子进入右侧区域II最低位置，轨迹如图甲中2所示，打到点
离子在区域的轨迹对应的圆心角满足
可得
点距轴距离为
所以收集板长度至少为
【小问3详解】
离子能够不离开区域的最大临界半径也为，设此离子从上的点离开区域，点坐标满足，
解得，
所有从边界离开磁场的离子，均与成离开，未进矩形磁场区域前均做匀速直线运动可做矩形如图乙，点为离子收集器位置的最低点，由几何关系得点的坐标为
矩形边长分别为，
所以最小面积
矩形磁场区域沿直线向左上方向移动，就能使离子汇聚同一点，故收集器的位置坐标需满足直线的坐标方程，即且