江苏省南京市联合体2024-2025学年高三上学期12月月考 物理试卷

这是一份江苏省南京市联合体2024-2025学年高三上学期12月月考 物理试卷，共13页。试卷主要包含了单选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
一、单选题（本大题共11小题）
1．在百米赛跑中，甲、乙两名同学运动的图像如图所示，时刻两人同时冲过终点，则关于两同学（ ）
A．时刻甲、乙两人相遇
B．时刻甲的加速度大
C．时刻甲在乙前面
D．时间内甲的平均速度小
2．设放射性物质的初始质量为，经过时间t后剩余的质量为m，下面四幅图中符合质量m随时间t的变化规律是（ ）
A．B．
C．D．
3．如图所示，A表示地球同步卫星，B为运行轨道比A低的一颗卫星，C为地球赤道上某一高山山顶上的一个物体，关于它们的线速度、角速度、运行周期和加速度的比较，下列关系式正确的是（ ）
A．B．
C．D．
4．人体的细胞膜模型图如图a所示，由磷脂双分子层组成，双分子层之间存在电压（医学上称为膜电位），现研究某小块均匀的细胞膜，厚度为d，膜内的电场可看作匀强电场，简化模型如图b所示，初速度可视为零的一价正钾离子仅在电场力的作用下，从图中的A点运动到B点，下列说法正确的是（ ）
A．钾离子的电势能增大
B．A点电势低于B点电势
C．若膜电位减小，则钾离子进入细胞内的速度减小
D．若膜电位不变，膜的厚度越大，则钾离子进入细胞内的速度越大
5．某同学在方格坐标纸上做测量玻璃砖折射率的实验。MN、PQ为玻璃砖的上下表面，a、b为入射光线上的两枚大头针，让c挡住a、b的像，d挡住c和a、b的像，根据图示可测得该玻璃砖的折射率约为（ ）
A．0.6B．1.6C．2.0D．2.5
6．如图甲所示为光电效应的实验原理图，阴极K由逸出功的金属钙制成，图乙是汞原子的能级图，汞原子从n=4能级跃迁到n=1能级时产生光①，从n=3能级跃迁到n=1能级时产生光②，从n=3能级跃迁到n=2能级时产生光③。现分别用上述三种光照射阴极K，下列说法正确的是（ ）
A．若照射时间足够长，上述三种光均能使电流计G的指针发生偏转
B．用光①照射阴极K时，通过电流计G的电流方向由d到c
C．用光②照射阴极K时，将滑片P逐渐向右移动，电流计G示数一直减小
D．要使电流计G示数为零，应将滑片P向左移动，且用光①照射时，移动距离最大
7．如图所示，匀强磁场的方向（未画出）与xOy坐标平面平行，圆环的该导线放置在xOy坐标平面内，两端点ab连线与x轴平行，导线受到的安培力为F。若将该导线拉直且与x轴平行，并保持通电的电流不变，则圆环受到的安培力大小为（ ）
A．FB．C．D．
8．小明绘制了如图所示的羽毛球飞行轨迹图，图中A、B为同一轨迹上等高的两点，P为该轨迹的最高点，羽毛球到达P点时速度大小为v，若羽毛球飞行过程中所受空气阻力与速度的平方成正比。则（ ）
A．上升过程的时间等于下降过程的时间
B．整个飞行过程中，羽毛球在P点时的速度最小
C．上升和下落两个过程损失的机械能相等
D．若在P点将羽毛球以大小为v的速度水平向左抛出，羽毛球将掉落在原出发点的右侧
9．图1是一列简谐横波在s时的波形图，已知平衡位置在c位置的质点比平衡位置在a位置的质点晚0.5s起振则图2所示振动图像对应的质点可能位于（ ），
A．B．C．D．
10．如图所示，竖直面内固定有一半径为R的半圆形光滑轨道ABC，AOC为半圆形轨道的直径，一质量为m的小球静止放置在A点。某时刻，给小球施加一方向垂直AC、大小为F的水平恒力，且轨道始终固定，在以后的运动过程中，下列说法正确的是（ ）
A．小球可能达到C点
B．若，最大速度为
C．小球可能会脱离轨道
D．小球对轨道压力的最大值为
11．如图所示，一电阻可忽略的U形光滑金属框abcd置于水平绝缘平台上，ab、dc足够长，一根电阻为R的导体棒MN置于金属框上，用水平恒力F向右拉动金属框，运动过程中，装置始终处于竖直向下的匀强磁场中，MN与金属框保持良好接触，且与bc边保持平行。则金属棒速度v、加速度a、两端电压UMN、回路中电流强度i随时间t变化的关系图像正确的是（ ）
A．B．
C．D．
二、实验题（本大题共1小题）
12．某个同学设计了一个电路，既能测量电池组的电动势E和内阻r，又能测量未知电阻Rx的阻值。器材如下：
A．电池组（四节干电池） B．待测电阻Rx（约10）
C．电压表V1（量程3V、内阻很大） D．电压表V2（量程6V、内阻很大）
E．电阻箱（最大阻值99.9） F.开关一只，导线若干
实验步骤如下：
（1）将实验器材连接成如图甲所示的电路，闭合开关，调节电阻箱的阻值，先让电压表V1接近满偏，然后逐渐增大电阻箱的阻值，并分别读出两只电压表的读数。某次电压表V1的读数如丁图所示，此时的电压值为 V。
（2）根据记录的电压表V1的读数U1和电压表V2的读数U2，以为纵坐标，以对应的电阻箱的阻值R为横坐标，得到的图象如图乙所示。由图可求得图象在纵轴的截距为 ，待测电阻 Ω（结果均保留两位有效数字）。
（3）图丙分别是以两电压表的读数为纵坐标，以两电压表读数之差与电阻箱阻值的比值为横坐标得到的结果。由图可求得电池组的电动势 V， 内阻r= Ω（结果均保留两位有效数字）。
三、解答题（本大题共4小题）
13．图甲为气压升降椅，图乙为其模型简图，活塞与椅面的总质量为m，活塞横截面积为S，汽缸内封闭一定质量的理想气体，稳定时气体柱长度为L。设汽缸气密性、导热性能良好，忽略摩擦力。已知大气压强为p0，室内温度T0，重力加速度为g。
(1)某同学盘坐上椅面，稳定后缸内气体柱长为，求该同学的质量M；
(2)该同学坐稳定后，室内气温缓慢下降至0.9T0，求该过程外界对缸内气体做的功W。
14．如图所示，不可伸长的轻绳跨越光滑的钉子O，两端各系着小球A和B，球A与地面接触，球B拉到水平位置，。重力加速度为g。
(1)若静止释放B球，两球能够发生水平碰撞，求A、B质量之比的最小值k；
(2)若静止释放B球，且，两球水平碰撞后粘连在一起，求碰撞后AB达到的最大高度h。
15．如图所示，两个质量分别为、的滑块放在粗糙的水平面上。A、B与地面的动摩擦因数分别为、。长度均为的轻杆OA、OB搁在两个滑块上，且可绕铰链O自由转动，两轻杆夹角为74°。现用竖直向下的恒力作用在铰链上，使两滑块由静止开始滑动。已知重力加速度，sin37°=0.6，cs37°=0.8。求：
(1)此时轻杆对滑块A的作用力的大小；
(2)此时每个滑块的加速度大小；
(3)若地面光滑，当轻杆夹角为106°时，每个滑块的速度大小。
16．科学实验中，常用电场和磁场控制带电粒子的运动。如图为绝缘材料围成边长为的等边三角形，其中一条边的中点有一开口P，可以允许带电粒子通过。开口处存在沿OP方向的匀强电场，加速电压U大小可调；三角形区域内存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B大小可调。现有一个质量为m、带电量为的粒子，从加速电场的正极板静止释放，经电场加速后穿过开口P进入磁场区域，当调节时，它与绝缘边界内壁发生两次弹性碰撞（电荷不转移）后又垂直返回P位置。不计粒子重力。
（1）求此时加速电场两极板的电势差；
（2）若取不变，只调节加速电场电势差U，使得粒子仍能够垂直返回开口P，试推导U的表达式；
（3）若取不变，只改变磁感应强度为B的大小，求粒子从进入磁场到垂直返回P处所用时间的最大值t。
参考答案
1．【答案】C
【详解】A．图像的面积等于位移，可知时间内甲的位移大于乙，可知时刻甲、乙两人没有相遇，选项A错误；
B．图像的斜率等于加速度，可知时刻甲的加速度小，选项B错误；
C．时刻两人同时冲过终点，时间内乙的位移大于甲，可知时刻甲在乙前面，选项C正确；
D．时间内甲乙位移相等，可知甲乙的平均速度相等，选项D错误。选C。
2．【答案】B
【详解】设的半衰期为，则剩余的质量为，选B。
3．【答案】C
【详解】地球同步卫星与赤道共平面且相对赤道上的物体静止，因此地球同步卫星的周期与赤道上物体随地球自转的周期相同，即，，由，，可得，，根据万有引力充当向心力有，可得，，，，显然，，，，综合可得，，，，故ABD错误，C正确。选C。
4．【答案】C
【详解】A．初速度可视为零的一价正钾离子仅在电场力的作用下，从图中的A点运动到B点，可知钾离子运动中电场力做正功，所以钾离子的电势能减小，A错误；
B．初速度可视为零的一价正钾离子仅在电场力的作用下，从图中的A点运动到B点，则电场线从A到B，沿电场线电势降低，所以A点电势大于B点电势，B错误；
CD．由动能定理可知，若膜电位不变时，即电压U不变时，膜的厚度越大，则钾离子进入细胞内的速度仍不变；电压U减小时，速度减小，C正确，D错误。选C。
5．【答案】B
【详解】使挡住、的像，挡住和、的像，说明是出射光路，连线即为的出射光线，做光路图如图所示
由图中网格纸的数量关系可得，该玻璃砖的折射率为，选B。
6．【答案】D
【详解】A．由，可知从n=3能级跃迁到n=2能级发出的光子的能量为2.80eV，小于金属钙的逸出功，所以不能使金属钙发生光电效应，没有光电流，电流计G的指针不发生偏转，A错误；
B．用光①照射阴极K时，光子的能量大于金属钙的逸出功，电子的运动方向由d到c，产生c到d的电流，B错误;
C．用光②照射阴极K时，也能产生c到d的电流，将滑片P逐渐向右移动，正向电压增大，电流计G示数变大，但达到饱和光电流后电流计G示数就不再变化，C错误;
D．光①照射时，光子的能量最大，光电子的最大初动能最大，因此滑片必须向左移动的距离最大时，加足够大的反向电压，电流计示数才能为零，D正确。选D。
7．【答案】B
【详解】设圆环半径为r，根据安培力的计算公式可得，若将该导线拉直，则，所以，选B。
8．【答案】D
【详解】A．由图可知，上升过程和下降过程位移大小相同，但上升过程中空气阻力有竖直向下的分量，下降过程空气阻力有竖直向上的分量，则上升过程中竖直方向加速度较大，根据，可知上升过程的时间小于下降过程的时间，A错误；
B．当羽毛球所受重力与阻力的合力方向与速度方向垂直时，羽毛球的速度最小，而在最高点P时，合力方向与速度夹角为钝角，说明羽毛球速度最小应该在P点右侧，B错误；
C．从A运动到B过程中，空气阻力一直做负功，羽毛球的机械能一直减小，羽毛球在A点的机械能大于在B点的机械能，即羽毛球在A点的动能大于B点的动能，根据动能定理可得，上升过程阻力做功较多，所以上升过程损失机械能较多，C错误；
D．若在P点将羽毛球以大小为v的速度水平向左抛出，与题图中P点到落地过程相同，由图可知，羽毛球从抛出到P点的水平位移大于从P点到落地点的水平位移，则若在P点将羽毛球以大小为v的速度水平向左抛出，羽毛球将掉落在原出发点的右侧，D正确。选D。
9．【答案】B
【详解】由图2知，时刻质点处于平衡位置上方，且向上振动。由题，c位置的质点比a位置的晚0.5s起振，则知该波的周期为s，波的传播方向为向右，则，作出s前的波形图像，即时刻的波形图像如图所示（红线）
则位于平衡位置上方且振动方向向上的质点位于区间为bc间，即有，故B正确，ACD错误。选B。
10．【答案】B
【详解】A．给小球施加一方向垂直AC、大小为F的水平恒力时，若小球到达C点，由于小球沿水平方向上的位移为0，则力F做功为0，而小球从A到C的过程中重力会做负功，根据动能定理，小球的动能将为负值，这显然是不可能的，所以小球不可能到达C点，选项A错误；
B．若，则重力与F的合力与竖直方向的夹角为，可知，小球从A点运动到“等效最低点”时速度最大，由动能定理得，解得最大速度为，选项B正确；
C．如图所示，将F与mg合成为mg′称为“等效重力”，则
方向斜向右下，将小球的运动等效为重力场中的圆周运动，如图（当F较小时等效重力mg′与竖直方向的夹角小，小球在A与A′之间运动，当F较大时等效重力mg″与竖直方向的夹角大，小球在A与A″之间运动）可知小球会在A点与半圆轨道的另一位置之间来回往复运动，不会脱离轨道，选项C错误；
D．小球到达“等效最低点”时对轨道的压力最大，由牛顿第二定律可知，其中的，可知对轨道的最大压力大于，选项D错误。选B。
11．【答案】A
【详解】金属框在恒力F作用下向右加速，由右手定则可知，bc边产生的感应电流从c流向b，由左手定则可知，导体棒受到向右的安培力作用，导体棒向右做加速运动，设金属框的加速度为a1，导体棒的加速度为a2，设金属框的速度为v1，导体棒的速度为v2，设导体棒的电阻为R，回路的感应电流，设金属框的质量为M，导体棒的质量为m，对金属框，牛顿第二定律得，对导体棒MN，由牛顿第二定律得，金属框与导体棒都做初速度为零的加速运动，v1、v2都变大，a1从开始减小，导体棒的加速度a2从0开始增大，当金属框与导体棒的加速度相等时，即a1=a2=a，解得，加速度保持不变，回路感应电流，此后金属框与导体棒的速度差保持不变，感应电流不变，两端电压UMN不变且不为0，导体棒所受到的安培力不变，加速度不变，金属框与导体棒以相等的加速度做匀加速直线运动，A正确，BCD错误。选A。
12．【答案】2.15；1.0；8.0；6.0；4.0
【详解】（1）[1]电压表量程为3V，分度值为0.1V，则电压表读数为2.15V；
（2）[2][3]串联电路电流处处想等，由图甲所示电路图可知，则，可知图象的纵轴截距，斜率，解得
（3）[4][5]由图甲所示电路图可知，图象是电源的图象，由图示图象可知，电源电动势，图象斜率
13．【答案】(1)，(2)
【详解】（1）人坐上椅子，缸内压强由p1变为p2，气体做等温压缩，根据玻意耳定律可得，以活塞与椅面为对象，根据受力平衡可得，，联立解得
（2）室内气温缓下降至0.9T0，气体等压压缩，气柱的高度为L′，则有，，联立解得
14．【答案】(1)3；(2)
【详解】（1）静止释放B球，运动到最低点时，绳子拉力最大，则有，此时有，两球能够发生水平碰撞，则临界条件为，解得
（2）根据动能定理有，碰撞过程中动量守恒，则有，碰后两球一起上升过程中，根据能量守恒定律有，解得
15．【答案】(1)12.5N，(2)，，(3)，
【详解】（1）在O点，F沿杆的分力为，解得
（2）对滑块A受力分析，由牛顿第二定律，解得，对滑块B受力分析，由牛顿第二定律，解得
（3）因为恒力F做功为，由能量守恒定律，系统在水平方向动量守恒，有，联立解得，
16．【答案】（1）；（2）；（3）
【详解】（1）如图，由几何关系得 ①，根据牛顿第二定律可得 ②
根据动能定理得 ③，由①②③得 ④
（2）根据几何关系，得⑤，根据牛顿第二定律得⑥，根据动能定理得⑦，由⑤⑥⑦得⑧
（3）当时，由③可知在磁场中运行的速度大小不变，粒子在磁场中圆周运动的周期为⑨，代入⑤式可得⑩，在三角形区域的总时间为⑪，由⑩⑪得⑫，当，t最大⑬，由③⑬得