安徽省阜阳市2024-2025学年高三上学期12月月考物理试题（含解析）

高三物理
(75分钟　100分)
一、单项选择题:本大题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.小明在日常生活中,发现了下面所描述的一些现象,他根据所学的物理知识,得出了一些结论,你认为他以下的结论中,正确的是
A.扫地时,在阳光照射下,看到尘埃飞舞,这是尘埃在做布朗运动
B.用打气筒给自行车打气时,要用力才能将空气压缩,说明空气分子之间存在斥力
C.雪花多为六角形,其原因是雪花的分子是按照一定的规则排列的,具有空间上的周期性
D.一间密闭的房间里放置一台电冰箱,把冰箱接通电源,打开冰箱门,可以使房间温度降低
2.2021年12月9日,“天宫课堂”第一课正式开讲,某同学在观看太空水球光学实验后,想研究光在含有气泡的水球中的传播情况,于是找到一块环形玻璃砖模拟光的传播并测定玻璃砖内圆半径,俯视图如图所示。光线沿半径方向射入玻璃砖,则光线射入玻璃砖后,其频率f及传播速度v的变化情况是
A.f变大,v不变
B.f不变,v变小
C.f与v均变小
D.f不变,v变大
3.如图甲所示,水平的光滑杆上有一弹簧振子,振子以O点为平衡位置,在a、b两点之间做简谐运动,以向右为正方向,其振动图像如图乙所示,图中t1、t2 为已知量。则由振动图像可知
A.振子的振动周期等于2(t2-t1)
B.在t=时刻,振子的位置在a点
C.在t=t1时刻,振子速度方向向左且最大
D.t1~t2时间内,振子从b点向O点运动
4.氢原子能级示意图如图所示,一群处于n=4能级的氢原子在向较低能级跃迁的过程中,会辐射出6种不同频率的光子,其中某种频率的光子能使逸出功为2.29 eV的金属钠发生光电效应且逸出的光电子最大初动能为7.91 eV。则这种频率的光子
A.是氢原子从n=3能级跃迁到n=1能级所辐射的
B.是氢原子从n=2能级跃迁到n=1能级所辐射的
C.是氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级所辐射的
D.是氢原子从n=4能级跃迁到n=2能级所辐射的
5.在科技馆中常看到这样的表演,一根长1 m左右的空心铝管竖直放置(图甲),把一枚磁性比较强的小圆柱形永磁体从铝管上端放入管口,圆柱直径略小于铝管的内径。根据一般经验,小圆柱自由下落1 m左右的时间不会超过0.5 s,但把小圆柱从铝管上端放入管中后,过了许久它才从铝管下端落出,小圆柱在铝管中运动的时间为t1。小圆柱在管内运动时,没有跟铝管内壁发生摩擦,把小圆柱靠着铝管,也不见它们相互吸引。若换用一条有裂缝的铝管(图乙),其他条件与图甲相同,小圆柱在有裂缝的铝管中运动的时间为t2;若换用一条铜管(图丙),其他条件与图甲相同,小圆柱在铜管中运动的时间为t3。则
A.t1=t2 B.t1>t3
C.t1=t3 D.t1>t2
6.如图甲所示,放置于粗糙斜面上的木块在水平推力F的作用下,刚好不能沿斜面下滑。现缓慢改变推力F的方向,直至F与斜面垂直,且使木块始终保持刚好不能沿斜面下滑的状态。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则在此过程中,F的大小变化情况为
甲
A.先减小后增大
B.先增大后减小
C.一直增大
D.一直减小
7.如图所示,LC电路中,电容C为0.4 μF,电感L为1 mH。已充电的平行板电容器两极板水平放置。开关S断开时,极板间有一带负电的灰尘恰好静止。当开关S闭合时,灰尘在电容器内运动。已知重力加速度为g,不考虑磁场对灰尘的作用,则
A.从S闭合开始计时,经2π×10-5 s时,电容器内灰尘的加速度大小为g
B.当灰尘的加速度为g时,线圈中电流最小
C.灰尘在电容器内做往返运动
D.灰尘在电容器内一直向下运动,最后打在平行板电容器下极板上
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8.图甲是某燃气灶点火装置的部分原理图。若在输入端输入如图乙所示的正弦交流电压,输入电压加在一理想变压器的原线圈上,变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2,电压表为理想交流电表。当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000 V时,就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体,则
A.电压表的示数为5 V
B.电压表的示数为3.54 V
C.变压器原、副线圈的匝数比至多为1∶1000
D.变压器原、副线圈的匝数比至少为1∶500
9.人类太空探测计划旨在寻找适合人类居住的宜居行星。在某次探测中发现距地球数光年处有一颗恒星A,可将该恒星视为黑体,其向外均匀辐射能量的功率为P0,恒星A有一颗绕它做匀速圆周运动的行星B,该行星也可视为黑体,其向外均匀辐射能量的功率为P,其半径大小为R。已知行星B绕恒星A做匀速圆周运动的周期为T,且行星B的温度保持不变,行星在同样的时间吸收的热量等于向外辐射的能量,恒星A射向行星B的光可看成平行光,不计其他星体的影响,引力常量为G,则下列说法中正确的是
A.行星B到恒星A的距离为
B.行星B到恒星A的距离为R
C.恒星A的质量为
D.恒星A的质量为
10.1932年,查德威克用一种初速度大小一定的未知粒子分别与静止的氢原子核和静止的氮原子核正碰,测出碰撞后氢原子核的速度是3.3×107 m/s,碰撞后氮原子核的速度是4.4×106 m/s。已知氢原子核的质量是mH,氮原子核的质量是14mH,上述碰撞均是弹性碰撞。则
A.该未知粒子的初速度为3.3×107 m/s
B.该未知粒子与静止的氮原子核正碰后,速度方向不会改变
C.碰撞后氢原子核的动能比碰撞后氮原子核的动能小
D.该未知粒子的质量是mH
　　
三、实验探究题:本题共2小题,共14分。将符合题意的内容填写在题目中的横线上,或按题目要求作答。
11.(6分)某同学用DIS研究温度不变时一定质量的气体的压强与体积的关系,实验装置如图甲所示,实验中通过注射器示数读出气体体积V,用气压传感器记录气体压强p,研究气体压强与体积的关系。
(1)某同学在做实验时,按实验要求组装好实验装置,然后按实验要求推动活塞,使注射器内空气体积发生变化,测出多组实验数据,并作出V与的关系图像。
(2)本实验中,可以由V与的关系图像验证气体等温变化时p与V的关系,其依据是V与成　　　　(选填“正比”或“反比”)。
(3)本实验中V与的关系图像如图乙所示,该图像不过坐标原点的原因是
　　　　　　。
(4)本实验中V与的关系图像与纵轴截距的绝对值的物理意义是　　　　　。
　　
12.(8分)酒精检测仪是交警执法时通过呼气来检测司机饮酒多少的检测工具。现有一个酒精检测仪的主要元件“酒精气体传感器”,其阻值随气体酒精浓度变化的情况如下表。
R/Ω 60 40 30 20 10
气体酒精浓度/(mg/m3) 0 50 90 140 360
(1)请根据上表数据在图甲中描绘出“R-气体酒精浓度”的关系曲线。
甲
乙
(2)现有一电源,其电动势为4.5 V,内阻约为1 Ω;电压表量程为3 V,内阻约为2000 Ω;滑动变阻器R1的阻值范围为0~50 Ω;滑动变阻器R2的阻值范围为0~500 Ω;开关、导线若干。若要用以上器材和上述“酒精气体传感器”组成一个通过电压表的示数来测定气体酒精浓度的电路,如图乙所示。
①使用前,在被测气体酒精浓度为0时,调节变阻器,让电压表指针满偏。考虑到调节方便,应选用的滑动变阻器是　　　　　　　(选填“R1”或“R2”)。
②酒精检测仪正常工作时,在某次检测中,电压表的示数为1.5 V时,则气体酒精浓度为　　　　　mg/m3。
③假如该电路的电源老化,电源的内阻变大、电动势不变,重复步骤①和②,则测量值　　　　　　(选填“大于”、“等于”或 “小于”)真实值。
　　
四、计算题:本题共3小题,共40分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。
13.(10分)把上端A封闭、下端B开口的粗细均匀的玻璃管插入水中。放手后玻璃管竖直地浮在水中,A端露出水面,如图所示。已知玻璃管中气体在水面下的长度为L1,在水面上的长度为d1,玻璃管的截面积为S,外界大气压强为p0,忽略玻璃管壁的厚度,环境温度为T0,水的密度为ρ,重力加速度为g。
(1)玻璃管的质量为多少
(2)当外界大气压强不变,环境温度升高ΔT时,气体在水面上的长度d2为多少
14.(13分)在长为L、宽足够大、倾角θ=30°的斜面顶端右侧边缘处放置两个小球A、B,小球A的质量为m,小球B的质量为2m,两小球间有一被压缩的轻弹簧,两小球在限制装置作用下保持静止。某一时刻,解除限制装置,两小球被弹出后小球B在斜面上运动,小球A离开斜面。设轻弹簧储存的弹性势能为E,且全部转化为两小球的机械能,重力加速度为g,忽略一切阻力和摩擦,两小球均可看成质点,轻弹簧长度极小可忽略,求:
(1)A、 B两小球从弹出到落地的时间之比。
(2)A、 B两小球落地点的间距。
　
15.(17分)如图甲所示,在直角坐标系xOy中的0≤x≤L 区域内,有一个沿x轴负方向的匀强电场(该电场有理想边界)。在x=2L处垂直x轴放置一无限大的光屏P。在坐标原点O处有一接地的圆形金属板,其圆心与坐标原点O重合,金属板平面与x轴垂直,该金属板在频率为ν的紫外线照射下向金属板右侧沿不同的方向发射速度大小不同的电子,其中最大速度为v0。已知电子的质量为m,电荷量为e,圆形金属板的半径为L,匀强电场的电场强度大小E=,普朗克常量为h,不考虑粒子之间的相互作用和粒子的重力。求:
(1)该金属的逸出功W0。
(2)发射出的电子由金属板到达光屏P的最短时间t。
(3)电子最后落到光屏P上的区域的面积S。
甲
　
参考答案
题序 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 C B B B D C D BC AC AD
1.【解析】本题考查日常生活中的热现象,着重考查学生的热学基础知识及物理观念。扫地时,尘埃飞舞是空气对流等因素造成的,不是布朗运动,A项错误;气体分子间距大于10r0,分子引力和斥力可以忽略不计,打气费力是因为要克服胎内气体压力,B项错误;晶体具有固定的形状,其原因是分子是按照一定的规则排列的,具有空间上的周期性,C项正确;冰箱工作时会消耗电能,产生热量,把冰箱接通电源,打开冰箱门,不可以使房间温度降低,D项错误。
　　【答案】C
2.　　【解析】本题考查正弦定理,着重考查学生灵活变通能力。由v=及波在不同的介质中传播时频率不变知,B项正确。
　　【答案】B
3.【解析】本题考查振动图像,着重考查学生的振动基础知识及物理观念。从振动图像可以看出振子的振动周期为2t1或4(t2-t1),A项错误;在t=时刻,振子在负向最大位移处,所以振子的位置应该在a点,B项正确;在t=t1时刻,振子在平衡位置O,该时刻振子速度最大,速度方向向右,C项错误;t1~t2时间内,振子的位移在增加,所以振子从O点向b点运动,D项错误。
　　【答案】B
4.【解析】本题考查氢原子能级跃迁及光电效应,着重考查学生分析解决问题的能力。由hν=W0+Ek=2.29 eV+7.91 eV=10.20 eV可知,光子是氢原子从n=2能级跃迁到n=1能级所辐射的,故B项正确。
　　【答案】B
5.【解析】本题考查电磁感应中的涡流现象,着重考查学生灵活应用物理知识解决实际问题的能力。若换用一条有裂缝的铝管,涡流现象减弱,故t1>t2;若换用一条铜管,电阻率变小,电阻变小,感应电流变大,阻碍作用会更大,故t3>t1,D项正确。
　　【答案】D
6.【解析】本题考查四力平衡及极值问题,着重考查学生灵活应变及用物理知识解决实际问题的能力。由于在整个变化的过程中,始终有f=μN,故摩擦力和斜面的支持力的合力与支持力方向的夹角的正切值tan α==μ,所以可用摩擦角将四力平衡变为三力平衡,如图乙所示,由图解法,可知F的大小变化情况为一直增大,C项正确。
乙
　　【答案】C
7.　　【解析】 本题考查LC电路及带电灰尘在交变电场中的运动问题,着重考查学生建模与物理过程的分析能力。带电灰尘恰好静止,有mg=qE,由T=2π=4π×10-5 s,经2π×10-5 s,即半个周期,电场力反向,故有mg+qE=ma,得出a=2g,A项错误;当灰尘的加速度为g时,电场力为0,故磁场最强,电流最大,B项错误;0~时间内灰尘做加速度增大的加速运动,~时间内灰尘做加速度增大的加速运动,~时间内灰尘做加速度减小的加速运动,~T时间内灰尘做加速度减小的加速运动,故灰尘一直向下极板运动,C项错误、D项正确。
　　【答案】D
8.　　【解析】 本题考查燃气灶点火装置,着重考查学生对有效值、变压器原理的理解与计算能力。电压表的示数为交流电压的有效值,故有U==3.54 V,A项错误、B项正确;变压器原、副线圈的匝数比至多为n1∶n2=5∶5000=1∶1000,故C项正确、D项错误。
　　【答案】BC
9.　　【解析】本题考查万有引力、热辐射,着重考查学生建模与物理过程的分析能力。由于行星B的温度保持不变,可知其接收功率与辐射功率大小相等,设行星B到恒星A的距离为r,可知=P,可得r=,A项正确;行星B做圆周运动时有=mr,可得M=,C项正确。
　　【答案】AC
10.　　【解析】本题考查原子核的碰撞及未知粒子的发现问题,着重考查应用物理知识解决实际问题的能力及计算能力。未知粒子与静止的氢原子核正碰,有v1=v0 =3.3×107 m/s,未知粒子与静止的氮原子核正碰,有v2=v0=4.4×106 m/s,联立解得m=mH,v0=3.3×107 m/s,A、D项正确;未知粒子与静止的氮原子核正碰后,由于mH<14mH,碰后未知粒子的速度v3方向会反向,B项错误;碰撞后氢原子核的动能为m ,碰撞后氮原子核的动能为m-m,C项错误。
　　【答案】AD
11.(6分)
　　【解析】本题考查“探究等温情况下一定质量气体的压强与体积的关系”实验,着重考查学生实验及数据分析能力。
(2)当温度不变时,一定质量的气体压强p与体积V的乘积是一个常数,即pV=C,则V=C·,可得V与成正比。
(3)由于在实验中未考虑软管中气体的体积,体积的读数值总是比实际值小,若加上软管中气体的体积,即图像向上平移一段距离,就会使V与的关系图像过坐标原点。
(4)设软管中气体的体积为V0,由题图可知体积的读数值比实际值小V0,根据p(V+V0)=C,C为定值,则有V=-V0,可得软管中气体的体积为图线的纵轴截距的绝对值。
　　【答案】(2)正比　(2分)
(3)未考虑软管中气体的体积　(2分)
(4)软管中气体的体积　(2分)
12.(8分)
　　【解析】本题考查生活中“酒精检测仪”问题,着重考查学生的实验器材选择、电路分析、误差分析及应用能力。
(1)描点连线,如图所示。
(2)①因酒精浓度为0时,传感器电阻为60 Ω,要让电压表指针满偏,则滑动变阻器阻值需要约29 Ω,故为调节方便,应采用总阻值为50 Ω的滑动变阻器R1。
②由闭合电路欧姆定律有,当电压表的示数为1.5 V时,有=,故Rx=15 Ω,由“R-气体酒精浓度”的关系曲线知气体酒精浓度为200 mg/m3。
③在电源老化、其电动势不变、内阻变大的情况下,通过调节变阻器,保证被测气体酒精浓度为0时,电压表指针仍能满偏,故测量值等于真实值。
　　【答案】(1)如图丙所示　(2分)
丙
(2)①R1　(2分)
②200(190~210都正确)　(2分)
③等于　(2分)
13.(10分)
　　解:(1)玻璃管中气体的压强p=p0+ρgL1 　(1分)
对玻璃管进行受力分析,根据物体受力平衡有p0S+mg=pS　(2分)
解得玻璃管的质量m=ρSL1。　(1分)
(2)初状态有V1=(L1+d1)S, T1=T0　(1分)
末状态有V2=LS,T2=T0+ΔT　(1分)
根据盖-吕萨克定律有=
解得玻璃管中气体的长度L=　(1分)
由(1)可知,玻璃管中气体在水中的长度不会随环境温度的变化而改变
故玻璃管中气体在水面下的长度L2=L1 　(1分)
玻璃管中气体在水面上的长度d2=L-L2　(1分)
解得d2=。　(1分)
14.(13分)
　　解:(1)两小球弹出后,小球A在竖直面内做平抛运动,小球B在斜面上做类平抛运动,小球B的加速度大小aB=gsin θ　(1分)
设两球运动时间分别为tA和tB,则
Lsin θ=g　(1分)
L=aB 　(1分)
解得=。　(2分)
(2)设弹出时A、B两小球获得的速度大小分别为vA、vB,由系统动量守恒得
mvA-2mvB=0　(2分)
由能量守恒得E=m+×2m　(2分)
小球A做平抛运动的水平位移xA=vA tA　(1分)
小球B落地时沿初速度方向的位移xB=vB tB　(1分)
A、B两小球落地点的间距sAB=　(1分)
联立解得sAB=。　(1分)
15.(17分)
　　解:(1)由光电效应方程有Ek=hν-W0　(2分)
而Ek=m　(1分)
该金属的逸出功W0=hν-m。　(1分)
(2)电子以最大速度v0 沿x轴正方向射出到达光屏P上的时间最短
电子在电场中的加速度a=　(1分)
电子射出电场时速度v==2v0　(1分)
电子从O到B所用的时间t1==　(1分)
电子从B到A所用的时间t2==　(1分)
故最短时间t=t1+t2=。　(1分)
(3)经分析可知电子从金属板边缘以最大速度v0 沿垂直于
电场方向射出时到达光屏P上的位置离x轴最远,如图乙
乙
电子在电场中做类平抛运动,有L=a ,y1=v0t3　(2分)
解得电子沿y轴方向的位移y1=L　(1分)
电子离开电场时沿x轴方向的速度vx==v0　(1分)
电子离开电场后做匀速直线运动,电子沿y轴方向的位移y2=v0 ·=L　(1分)
故电子打在光屏P上的位置到A点的最远距离
r=R+y1+y2=L　(1分)
电子最后落到光屏P上的区域为以A为圆心、r为半径的圆
其面积S=πr2=。　(2分)