河北省石家庄市部分高中2023-2024学年高三上学期12月期中考试物理试卷（含解析）

石家庄市部分高中2023-2024学年高三上学期12月期中考试
物理
本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。共8页，总分100分，考试时间75分钟。
第Ⅰ卷（选择题 共44分）
一、选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。
1．甲、乙两人用绳和通过装在楼和楼楼顶的定滑轮，将质量为的物块由点沿直线缓慢地向上提升，如图所示，为锐角。则在物块由点沿直线缓慢上升直至水平的过程中，以下判断正确的是（ ）
A．绳和绳中的弹力逐渐减小
B．绳和绳中的弹力逐渐增大
C．绳中的弹力一直增大，绳中的弹力先减小后增大
D．绳中的弹力先减小后增大，绳中的弹力一直增大
2．地面第五代移动通信（5G）已经进入商用，卫星通信与地面5G的融合成为卫星界和地面界讨论的新热点。相比地面移动通信网络，卫星通信利用高、中、低轨卫星可实现广域甚至全球覆盖，可以为全球用户提供无差别的通信服务，在地面5G网络无法覆盖的偏远地区，飞机上或者远洋舰艇上，卫星可以提供经济可靠的网络服务，将网络延伸到地面网络无法到达的地方，下表给出了不同轨道通信卫星的特点。关于通信卫星，以下说法正确的是（ ）
卫星通信类别 轨道高度范围 特点
低轨道（LEO）卫星通信 500~2000km 传输时延、覆盖范围、链路损耗、功耗都小
中轨道（MEO）卫星通信 2000~20000km 传输时延、覆盖范围、链路损耗、功耗都变大（相比LEO），但小于（GEO）
高轨道（GEO）地球同步卫星通信 35786km 技术最为成熟，但传输延时长，链路损耗大，在实时通信中存在显著延迟
A．各轨道通信卫星的运行轨道中心一定是地心
B．各轨道通信卫星的运行周期都是24小时
C．高轨道地球同步通信卫星的向心加速度与地球表面赤道上静止物体的向心加速度相同
D．各轨道通信卫星的运行速度都大于7.9km/s
3．如图所示，竖直平面内有水平向左的匀强电场点与点的连线垂直于电场线，点与在同一电场线上。两个完全相同的带等量正电荷的粒子，以相同速率分别从点和点沿竖直平面进人电场，点的粒子与电场线成一定的夹角进入，点的粒子垂直于电场线进入，两粒子恰好都能经过点，重力不计。关于两粒子从进入电场至到达点的过程，下列说法正确的是（ ）
A．两粒子到达P点的速度大小可能相等
B．电场力对两粒子做功一定相同
C．两粒子到达P点时的电势能都比进入电场时小
D．两粒子到达P点所需时间一定不相等
4．滑板运动是由冲浪运动演变而成的一种极限运动项目。如图所示，一同学在水平地面上进行滑板练习，该同学站在滑板前端，与滑板一起以的速度向右做匀速直线运动，在滑板正前方有一静止的滑板。在滑板接近滑板时，该同学迅速从滑板跳上滑板，接着又从滑板跳回滑板，最终两滑板恰好不相撞。已知该同学的质量为，两滑板的质量均为，不计滑板与地面间的摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．上述过程中该同学与滑板和滑块组成的系统水平方向上动量不守恒
B．该同学跳离滑板的过程中，滑板的速度减小
C．该同学跳回滑板后，他和滑板的共同速度为
D．该同学跳离滑板的过程中，对滑板的冲量大小为
5．如图所示，为正三角形，和边上放有带等量异种电荷的绝缘细棒，为边中点，为边中垂线上点右侧的一点，为上的一点，选无穷远处电势为0，则下列说法正确的是（ ）
A．点和点电场强度可能大小相等，方向相同
B．点的电势一定高于点
C．将一正检验电荷沿直线从点运动到点，电势能增加
D．将一正检验电荷沿直线从点运动到点，电场力做负功
6．如图所示，两个木块静止叠放在竖直轻弹簧上，已知，轻弹簧的劲度系数为。若在木块上作用一个竖直向上的力，使木块由静止开始以的加速度竖直向上做匀加速直线运动，从木块向上做匀加速运动开始到分离的过程中，弹簧的弹性势能减小了，取，下列判断正确的是（ ）
A．木块向上做匀加速运动的过程中，力的最大值是
B．木块向上做匀加速运动的过程中，力的最大值是
C．从向上做匀加速运动到分离的过程中，对木块做功
D．从向上做匀加速运动到分离的过程中，对木块做功
二、选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
7．如图所示，空间有一范围足够大的匀强电场，电场强度方向与梯形区域平行，已知，一比荷为的带负电粒子由点沿方向以速率进入该电场，恰好可以通过点。不计粒子的重力，下列说法正确的是（ ）
A．点电势为零
B．电场强度方向由指向
C．该粒子到达点时速度大小为
D．该粒子到达点时速度方向与边垂直
8．如图所示电路中，电源的电动势、内阻及各电阻的阻值都标记在了图中，电压表和电流表均为理想电表，当滑动变阻器的滑片向端移动时，电压表和的示数分别为和，三个电压表示数变化量的绝对值分别为和，电流表的示数为，电流表示数变化量的绝对值为，以下说法中正确的是（ ）
A．增大和均增大
B．电源的总功率和效率均增大
C．
D．如果设流过电阻的电流变化量的绝对值为，流过滑动变阻器的电流变化量的绝对值为，则
9．如图甲所示，点处固定一力传感器，长度为的轻绳一端与力传感器相连，另一端连接一个小球（可视为质点）。现让小球在最低点以某一速度开始运动，设轻绳与竖直方向的夹角为。图乙为轻绳中力的大小随变化的部分图像。图乙中为已知量，重力加速度大小为，忽略空气阻力，则（ ）
A．小球质量为 B．小球在与圆心等高处时的速度为
C．小球恰能做完整的圆周运动 D．小球在最低点时的速度为
10．如图所示，是圆的一条水平直径，是竖直方向的另外一条直径，点是圆上的点，连线与的夹角为，该圆处于方向与圆面平行的匀强电场中。将带正电荷且电荷量为、质量为的油滴从圆心点以相同的初动能射出，射出方向不同时，油滴可以经过圆周上的所有点。在这些点中，经过点时油滴的动能最小且为，已知重力加速度大小为，匀强电场的电场强度，那么（ ）
A．电场线与垂直且点电势高于点电势
B．油滴经过点时的动能为
C．油滴经过点时的动能为
D．油滴经过连线中点时的动能为
第Ⅱ卷（非选择题 共56分）
三、非选择题：本题共5小题，共56分。
11．（7分）某实验小组利用如图甲所示的装置探究加速度与力、质量的关系。
（1）把木板的一侧垫高，调节木板的倾斜度，使木块在不受牵引力时能拖动纸带沿木板做匀速运动。此处采用的科学方法是______（填正确答案标号）。
A．理想化模型法 B．阻力补偿法
C．等效替代法 D．控制变量法
（2）已知交流电源频率为50Hz，启动打点计时器，释放木块，木块在砝码桶的作用下拖着纸带运动。打点计时器打出的纸带如图乙所示（图中相邻两点间有4个点未画出）。小车的加速度大小为______（结果保留3位有效数字）
（3）实验时改变砝码桶内砝码的质量，分别测量木块在不同外力作用下的加速度。根据测得的多组数据画出关系图像，如图丙所示。此图像的AB段明显偏离直线，造成此现象的主要原因可能是______（填正确答案标号）。
A．木块与木板之间存在摩擦 B．木板倾斜角度过大
C．所用木块的质量过大 D．所挂的砝码桶及桶内砝码的总质量过大
12．（9分）某同学用气垫导轨装置验证动量守恒定律，如图所示。其中为两个光电门，它们与数字计时器相连。两个滑块（包含挡光片）质量分别为，当它们通过光电门时，计时器可测得挡光片的挡光时间。
（1）先调节气垫导轨水平，轻推一下，直到它通过光电门的时间______（填“大于”“等于”或“小于”）它通过光电门的时间。
（2）将静置于两光电门之间，将置于光电门右侧，用手轻推一下，使其向左运动，与发生碰撞，为了使碰后不返回，则______（填“>”“=”或“<”）。
（3）在满足第（2）问的前提下，光电门记录的挡光时间为，滑块先后通过光电门时，记录的挡光时间分别为，已知两挡光片宽度相同，若满足______（写出关系式，用表示），则可验证动量守恒定律；若还满足另一个关系式______（仅用表示），则说明发生的是弹性碰撞。
13．（10分）为了探究物体与斜面间的动摩擦因数，某同学进行了如下实验：取一质量为的物体，使其在沿斜面方向的推力作用下向上运动，如图甲所示，通过力传感器得到推力随时间变化的规律如图乙所示，通过频闪照相处理后得出速度随时间变化的规律如图丙所示，已知斜面的倾角，取。
求：（1）物体与斜面之间的动摩擦因数。
（2）撤去推力后，物体还能上升的距离（斜面足够长）。
14．（14分）如图所示，木板静止于光滑水平桌面上，的上表面水平且足够长，其左端放置一滑块间的动摩擦因数为由不可伸长的理想轻绳连接，轻绳处于松弛状态，现在突然给一个向右的速度，让在上滑动，当的速度为时，轻绳刚好伸直，接着轻绳被瞬间拉断，轻绳拉断时的速度为的质量均为，重力加速度为。求：
（1）从获得速度开始经过多长时间轻绳被拉直？
（2）拉断轻绳造成的机械能损失为多少？
（3）若最终滑块未脱离木板，则木板的长度至少为多少？
15．（16分）如图所示，圆弧轨道的圆心为，半径为，圆弧轨道的点与水平地面相切，点在点的正下方，在点的右侧有一竖直虚线点到竖直虚线的距离为，竖直虚线的左侧有一水平向左的匀强电场，电场强度大小为（大小未知），竖直虚线的右侧有电场强度大小为（大小未知）、竖直向上的匀强电场。竖直虚线的右侧有一竖直墙壁，墙壁到竖直虚线的距离为，墙壁底端点与水平地面相连接，墙壁的高度也为。现将一电荷量为、质量为的绝缘滑块从点由静止释放沿圆弧轨道下滑，经过点时的速度大小为，最后进入竖直虚线右侧。已知滑块可视为质点，圆弧轨道光滑，水平地面与滑块间的动摩擦因数为，取。求：
（1）电场强度的大小。
（2）滑块到达竖直虚线时速度的大小和滑块从点到达竖直虚线时所用的时间。
（3）要使滑块与竖直墙壁碰撞，的取值范围。
参考答案及解析
石家庄市部分高中2023-2024学年高三上学期12月期中考试
物理
一、选择题
1．C 【解析】以物块为研究对象，分析受力情况，受重力的拉力和绳子的拉力，由平衡条件可知，和的合力与大小相等、方向相反，当将物块缓慢向上移动，绳方向不变；则方向不变，绳绕点逆时针转动，作出转动过程三个位置力的合成图如图所示。由3到2到1的过程，由图可以看出绳拉力一直变大，绳弹力先减小后变大，C正确。
2．A 【解析】卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，各轨道通信卫星的运行轨道中心一定是地心，A正确；同步卫星的运行周期是24小时，其他卫星的运行周期不是24小时，B错误；同步卫星与静止在赤道上的物体具有共同的角速度，由公式可得，因轨道半径不同，故其向心加速度不同，C错误；根据万有引力提供向心力得，解得运行速度，即线速度随轨道半径的增大而减小，为第一宇宙速度，即围绕地球表面运行的速度，因同步卫星轨道半径比地球半径大很多，因此其线速度应小于，D错误。
3．D 【解析】电场力对N处粒子做正功，对M处粒子做功为0，两粒子到达P点的速度大小不相等，A错误；M、N处的电势不相等，但最终两粒子都到达P点，电势差不相等，电场力对粒子做的功不相等，B错
误；M、P的电势相等，M处粒子到达P点时电势能不变，C错误；在垂直于电场方向，粒子不受力，粒子做匀速运动，N处粒子在垂直于电场方向的速度大于M处粒子在此方向的速度，则N处粒子到达P的时间短，D正确。
4．C 【解析】题述过程中该同学与滑板A和滑板B组成的系统水平方向合外力为0，水平方向上动量守恒，A错误；该同学跳离滑板B的过程中，人对滑板B的作用力向右，B车向右加速，速度增大，B错误；从滑板B跳回滑板A，两滑板恰好不相撞，三者共速为v，由动量守恒得，解得，C正确；该同学跳离滑板后，滑板的动量为，该同学跳离滑板的过程中，对滑板的冲量大小等于动量变化量，小于，D错误。
5．B 【解析】将两带电绝缘细棒看成无数对等量异种点电荷，可知中垂线上各点电场强度竖直向下，根据对称性和电场叠加原则可知O点和D点电场强度方向均竖直向下，由于D点比O点离带电体远，所以D点电场强度小于O点电场强度，A错误；根据前面类比等量异种点电荷电势分布情况可知，AD为一条电势为零的等势线，D点与O点电势相同，将一正检验电荷沿直线从O点运动到D点，电势能不变；又因为沿着电
场线方向电势降低，可得O点的电势一定高于P点，即D点的电势一定高于P点；所以将一正检验电荷沿
直线从O点运动到P点，电势能减小，电场力做正功，B正确，C、D错误。
6．C 【解析】对于A，有，所以，当时，最大，即，A、B错误；初始位置弹簧的压缩量为，分离时，，对有，解得，以为整体，上升的高度为分离时的速度为，由动能定理有，由题意知，可得，C正确，D错误。
二、选择题
7．BC 【解析】，可知的中点的电势为，可知为等势线，连接，作的垂线，根据沿电场线方向电势降低可知电场强度方向由指向，B正确；由几何关系可知的中点在等势线上，则有，有，可得，A错误；电场强度的大小，垂直于电场强度方向粒子做匀速直线运动，，平行于电场强度方向粒子做匀加速直线运动，，解得，沿电场强度方向粒子的速度，该粒子到达点时速度大小为，C正确；如图所示，速度方向与延长线的夹角的正切值，可知，该粒子到达点时速度方向不与边垂直，D错误。
8．CD 【解析】将滑动变阻器的滑片从图示位置向滑动的过程中，和的并联电阻增大，增大，电路中总电流变小，通过的电流增大，电流表的示数减小，所以增大，利用等效电源的方法，则等于电源内阻与串联后与的并联电阻，为定值，A错误；电路中总电流变小，电动势不变，所以电源的总功率减小，由于外电阻增大，所以电源的效率增大，B错误；通过电阻的电流变小，两端电压变小，两端电压增大，总的外电阻增大，所以增大，又因为，所以，C正确；通过电阻的电流变大，通过电阻的电流等于通过电阻的电流和通过电阻的电流之和，干路电流减小，故通过电阻的电流变小，故有，D正确。
9．AD 【解析】设小球在最低点时的速度为，则当角度为时，由动能定理得，绳子拉力满足，联立解得，故图线斜率大小为，截距，解得，，A、D正确；与圆心等高处，即时，此时满足，解得，B错误；假设小球能沿圆周到达最高点，此时，结合A、D中的结论，联立可得，此时，即球受到绳向上的支持力，而绳只能产生拉力，故假设不成立，C错误。
10．CD 【解析】从经过点时油滴的动能最小且为，知点为复合场的等效最高点，则复合场的合力方向如图所示，则有，由题意可知，联立解得，则电场线的方向如图所示，由几何关系可知，与电场线垂直，点电势低于点电势，A错误；油滴经过点时，合外力不做功，所以油滴的动能不变，B错误；油滴从经过点时，由动能定理可得，从经过点时，，联立解得的油滴经过点时的动能为，C正确；油滴经过连线中点时的动能等于中点的动能，且为，D正确。
三、非选择题
11．（1）B （2）2.01 （3）D
【解析】（1）把木板的一侧垫高，调节木板的倾斜度，使木块重力沿木板向下的分力大小等于摩擦阻力，使木块在不受牵引力时能拖动纸带沿木板做匀速运动，此处采用的科学方法是阻力补偿法，B正确。
（2）已知交流电源频率为50Hz，纸带上相邻两点间有4个点未画出，可知相邻两计数点间的时间间隔为，由可得小车的加速度为．
（3）当木块与木板之间存在摩擦，木板倾斜角度过大，所用小车质量过大，都不会导致关系图像段明显偏离直线，A、B、C错误；当所挂的砝码桶及桶内砝码的总质量太大时，则木块所受的合外力，造成此现象的主要原因可能是当砝码桶及桶内砝码的总质量接近木块及木块上砝码的总质量时，木块所受到的合外力小于砝码和桶内砝码的总重力，木块的加速度就不成线性增大，实验误差增大，则图像的段明显偏离直线，D正确。
12．（1）等于 （2） （3）
【解析】（1）实验开始，轻推滑块，若滑块做匀速直线运动，滑块通过光电门速度相等，则光电门的挡光时间相等，证明气垫导轨已经水平。
（2）根据弹性碰撞的“动碰静”的碰撞后的速度通项公式可知，要想“动”的物体碰撞“静”的物体不返回，必须“动”的物体的质量大于“静”的物体的质量，即。
（3）滑块两次经过光电门的速度近似等于滑块经过光电门时的平均速度，设挡光片的宽度为，则速度分别为，滑块经过光电门的速度，根据动量守恒得，整理得。若机械能守恒，即，联立解得，此时碰撞为弹性碰撞。
13．（1） （2）
【解析】（1）内，由图可得
由牛顿第二定律可得
由图像可得
后，由图可得
由牛顿第二定律可得
解得
（2）撤去推力后，由牛顿第二定律可得
解得
撤去外力后，物体的初速度为，物体做匀减速直线运动到达最高点，则由速度位移公式得
14．（1） （2） （3）
【解析】（1）从获得一个向右的速度到轻绳拉直的过程中，取向右为正方向，由动量定理有
解得
（2）设绳刚被拉直时的速度为，对系统分析，由动量守恒定律有
解得
绳拉断过程中，组成的系统动量守恒，有
解得
绳拉断过程中，组成的系统由能量守恒可得机械能的损失为
解得
（3）设在绳拉断前的过程中相对于的位移为，由能量守恒得
设绳拉断后恰好滑到的右端时又相对于滑动了，对分析，根据动量守恒有
由能量守恒有
木板长度至少为
解得
15．（1） （2） （3）
【解析】（1）滑块从点运动到点的过程中，由动能定理有更多免费资源，关注公众号拾穗者的杂货铺
滑块从点运动到点的过程中
解得
（2）滑块从点运动到竖直虚线的过程中，由牛顿第二定律有
解得
根据运动学公式有
解得
（3）当较小时，滑块刚好与竖直墙壁底端点碰撞，有
解得
当较大时，滑块刚好与竖直墙壁顶端点碰撞，从点到点做类平抛运动，在水平方向有
解得
竖直方向有
由牛顿第二定律得
解得
综上，的取值范围为