湖北省荆州市沙市中学2024-2025学年高三（上）月考物理试卷（12月）（含解析）

湖北省荆州市沙市中学2024-2025学年高三（上）月考物理试卷（12月）
一、单选题：本大题共6小题，共24分。
1.“判天地之美，析万物之理”，学习物理不仅要掌握物理知识，还要领悟并掌握处理物理问题的思想方法。下面四幅课本插图中包含的物理思想方法相同的是( )
A. 甲和乙 B. 甲和丁 C. 乙和丙 D. 乙和丁
2.如图所示，围棋比赛时的评析棋盘是竖直的，棋盘上布有磁石，而每颗棋子都是一个小磁铁，棋子静止在竖直放置的磁性棋盘上，则下列说法正确的是( )
A. 棋子对棋盘的摩擦力和棋盘对棋子的摩擦力是平衡力
B. 棋子所受重力与棋子所受摩擦力是平衡力
C. 要使棋子不易滑下，一般使用相对光滑的材料作棋盘面
D. 棋子不会掉落是因为棋子质量小，重力可以忽略不计
3.蜻蜓在水中“点水”激起的波纹，俗称“蜻蜓点水”，一只蜻蜓在平静的水面上匀速飞行时，两次点水后在水面上激起的波纹，俯视看其形状如图所示，由图可分析出( )
A. 蜻蜓向左飞行，蜻蜓飞行速度比水波传播的速度小
B. 蜻蜓向右飞行，蜓飞行速度比水波传播的速度大
C. 蜻蜓向右飞行，蜻蜓飞行速度比水波传播的速度小
D. 蜻蜓向左飞行，蜻蜓飞行速度比水波传播的速度大
4.年月日凌晨，神舟十八号载人飞船成功返回地面，叶光富、李聪和李广苏三位航天员圆满完成任务，从神舟十八号与空间站对接算起，航天组成员在轨共计天神舟飞船返回过程简化如图所示，椭圆轨道为载人飞船返回时的运行轨道，圆形轨道为空间站运行轨道，为轨道切点，为轨道近地点，离地高度不计已知轨道的半径为，地球表面重力加速度为，地球半径为，轨道的周期为，引力常量为，下列分析或结论正确的是( )
A. 轨道上点加速度大于轨道上点加速度
B. 载人飞船在轨道上经过点时速度为
C. 载人飞船运行周期和空间站运行周期之比为
D. 地球质量
5.霓的形成原理与彩虹大致相同，是太阳光经过水珠的折射和反射形成的，简化示意图如图所示，其中、是两种不同频率的单色光，下列说法正确的是( )
A. 霓是经过次折射和次全反射形成的现象
B. 光束、通过同一装置发生双缝干涉，光的相邻亮条纹间距大
C. 光在玻璃中的传播速度比光在玻璃中的传播速度大
D. 若光能使某金属发生光电效应，则光也一定能使该金属发生光电效应
6.如图所示，在水平光滑绝缘桌面上有一等腰直角三角形单匝均匀金属线框，直角边长为。空间存在竖直向下的有界匀强磁场，有界磁场的宽度为。线框在水平拉力作用下向右匀速穿过磁场区域，若图示位置为时刻，设逆时针方向为电流的正方向，水平向右为拉力的正方向，则线框中的感应电流和拉力随时间的关系图像可能正确的是时间单位为，图中曲线为抛物线( )
A. B.
C. D.
二、多选题：本大题共4小题，共24分。
7.如图所示，弹性绳一端固定在点，另一端系一个小铁球，将球拉至与点等高的位置，弹性绳刚好伸直，由静止释放小球，小球可运动至点正下方点未画出，则小球运动过程中，不计空气阻力，不计小球大小，弹性绳始终在弹性限度内，下列判断正确的是( )
A. 弹性绳对小球不做功
B. 小球重力势能减少量大于动能增加量
C. 小球运动到点时，小球重力的瞬时功率不为零
D. 若让小球紧靠点由静止释放，小球向下运动到的最低点一定在点下方
8.如图所示，两根通电导线、沿垂直纸面的方向放置，导线、中通有电流，电流的方向未画出，点为两导线连线的中点，，、两点位于连线段的中垂线上并关于点对称，且已知点的磁感应强度为零，点的磁感应强度方向垂直向下。已知直线电流产生的磁场在某点的磁感应强度的大小与该点到通电导线的距离成反比，则下列说法正确的是( )
A. 中的电流方向垂直纸面向外、中的电流方向垂直纸面向里
B.
C. 点的磁感应强度方向垂直向上
D. 若，方向不变，则、两点的磁感应强度相同
9.惠更斯发现“单摆做简谐运动的周期与重力加速度的二次方根成反比”。为了通过实验验证这一结论，某同学创设了“重力加速度”可以人为调节的实验环境。如图所示，在水平地面上固定一倾角可调的光滑斜面，把摆线固定于斜面上的点，使摆线平行于斜面。拉开摆球至点，静止释放后，摆球在之间做简谐运动，摆角为。摆球自然悬垂时，通过力传感器图中未画出测得摆线的拉力为，摆球摆动过程中，力传感器测出摆线的拉力随时间变化的关系如图所示，其中、、均已知。当地的重力加速度为。下列选项正确的是( )
A. 多次改变图中角的大小，即可获得不同的等效重力加速度
B. 单摆次全振动的时间为
C. 多次改变摆角，只要得出就可以验证该结论成立
D. 在图的测量过程中，满足的关系
10.如图所示，空间存在水平向右的匀强电场，一个质量为、电荷量为的带正电小球用长为、不可伸长的绝缘细线悬于点，将小球向左拉至与点等高的点，细线刚好伸直，已知电场强度大小，为重力加速度大小，小球可视为质点，将小球由静止释放，则下列判断正确的是( )
A. 小球运动到点的速度大小为
B. 小球第一次运动到点正下方时的速度是小球运动过程中的最大速度
C. 小球运动过程中的最大速度为
D. 小球最终运动稳定时做往复运动，轨迹为半个圆周
三、实验题：本大题共2小题，共20分。
11.一物理老师设计了一款研究向心力大小的实验装置，其简化示意图如图所示，装置固定在水平桌面上，在可调速的电机上固定一个半圆形有机玻璃凹槽表面光滑，可忽略摩擦的影响，凹槽在电机的带动下能绕过凹槽圆心的竖直轴转动，旁边竖直固定一标尺，其上是可调高度的激光笔，激光笔发出水平方向的激光，初始时刻，凹槽与标尺在同一平面内实验步骤如下：
将钢球放入凹槽底部，上下移动激光笔对准凹槽圆心，此时激光笔所在位置读数记为．
接通电源，开启电机调速开关，钢球开始随凹槽转动，当钢球到达某一高度后随凹槽做稳定的匀速圆周运动，上下移动激光笔，当激光对准钢球球心位置时，记录此时激光笔所在位置读数为，记．
利用光电传感器探测钢球运动的周期每当激光笔发出的激光照在钢球上时，光电传感器便会接收信号计次，若第次光电传感器接收到信号时数字计时器开始计时，并记录为次，达到次时计时器停止计时，记录总时间，则钢球运动的周期_______用题中所给字母符号表示．
若适当调大电机的转速，则激光笔应_______填“上移”“不动”或“下移”．
改变电机转速，重复实验，将得到的多组和的数据记录到表格中，并绘制_______填“”或“”图像，根据图像的斜率可以进一步求出当地重力加速度_______用题中所给字母符号表示．
12.某实验小组利用已有器材进行相关电学实验，除开关、导线以外，一个电流计、一个电阻箱、定值电阻阻值未知、两个定值电阻和若干个规格相同的小灯泡。

他们利用图甲所示电路来测量的阻值，闭合开关，调节电阻箱，当时灵敏电流计的示数为零，则_________。
通过图乙测定电源的电动势和内阻，测得和多组数据，绘出的图像，若图像斜率为，纵截距为，则电源的电动势_________和内阻_________结果用、、表示；若考虑电流表内阻，则电源内阻的测量值_________真实值填“大于”、“小于”或“等于”。
若测得电源的电动势，内阻，实验小组同学将该电源与的定值电阻及两个相同的灯泡构成如图丙所示的电路，灯泡的伏安特性曲线如图丁所示，则每个灯泡的实际功率为_________结果保留两位小数；此时电源的效率为_________结果保留三位有效数字。
四、计算题：本大题共3小题，共32分。
13.如图所示，一粗细均匀的型的玻璃管竖直放置，左侧竖直管上端封闭，右侧竖直管上端与大气相通且足够长，左侧竖直管中封闭一段长为的空气柱可视为理想气体，气体的温度为，水平管内充满水银，右侧竖直管中水银柱长，如果从右侧竖直管内缓慢注入水银柱，注入的水银与原来右侧管内水银之间没有空气，注入过程空气柱的温度保持不变，水银柱长度远远大于玻璃管的直径，大气压强为。
求稳定后空气柱的长度；
如果要使空气柱再恢复到原来的长度，求需要将空气柱的温度变为多少。
14.如图所示，长的木板静止在足够长的粗糙水平面上，木板的右端放置着质量的滑块可视为质点。现用不同的水平恒力向右拉木板，得到滑块和木板的加速度随拉力变化的关系图像如图所示，重力加速度。求：
滑块与木板之间的动摩擦因数；
木板与地面之间的动摩擦因数以及木板的质量；
若水平恒力，滑块从木板上滑落经历的时间。
15.如图所示，直角坐标系中，在整个第Ⅱ象限内有平行于轴的匀强电场，方向沿轴正方向，大小，在整个第Ⅰ象限区域内有垂直于平面向外的匀强磁场。一质量为、电荷量为的正电粒子，从轴上的点，以大小为的速度沿轴正方向进入电场，通过电场后从轴上的点与轴夹角为进入第Ⅰ象限，又经过磁场偏转刚好不进入第Ⅳ象限，之后穿过轴再次进入电场，不计粒子的重力，已知，。
求点的纵坐标
求匀强磁场的磁感应强度的大小
求整个过程中粒子从第Ⅱ象限进入第Ⅰ象限经过轴的纵坐标。
答案和解析
1.
【解析】甲图中包含的物理思想方法是微元法；乙图中和丁图包含的物理思想方法是放大法；丙图中包含的物理思想方法是等效替代法。
故选D。
2.
【解析】磁性棋盘是竖直放置的，棋子静止在上面时受到重力、弹力、磁力及摩擦力弹力和磁力与棋盘垂直，二力为平衡力，重力竖直向下，而摩擦力竖直向上与重力平衡，A错误，B正确
根据竖直方向上二力平衡知：，应不超过最大静摩擦力，则有：，一定，要使棋子不滑下，应增大最大静摩擦力，为此应增大，棋盘面应选取较粗糙的材料，C错误
棋子质量小而重力小时，若没有其他阻力存在，仍会向下运动，棋子不会掉落是因为棋子受到棋盘对它向上的摩擦力，D错误．
3.
【解析】根据图示，蜻蜓连续两次点水过程中激起的波纹，圆圈越小，则时间越短，所以飞行方向则为从大圆到小圆，即蜻蜓的飞行方向向右若蜻蜓飞行的速度和水波的速度相同，那么蜻蜓的每一次点水的时候都会是在上一个水波的边线上，而第二个水波和第一个水波都在以相同的速度运动，所以每个圆都应该是内切的然而图中到圆圈边线距离小于半径，说明水波运动了一段时间，水波才到圆心，则说明蜻蜓飞行的速度比水波的速度大，故B正确．
4.
【解析】A.载人飞船在轨道和空间站在轨道上的处，都由万有引力来提供合外力，由牛顿第二定律，可知加速度大小相等，故A错误；
B.轨道为椭圆轨道，载人飞船在处有，又，则载人飞船在轨道上经过点时的速度小于，故B错误；
C.由开普勒第三定律可知，，则轨道和轨道运行周期之比为，故C正确；
D.轨道为椭圆轨道，万有引力与向心力大小不等，可利用轨道求解地球质量，由万有引力提供向心力有，解得地球质量，故D错误。
5.
【解析】A.由图可知，霓是经过次折射和次全反射形成的现象，故A错误；
根据题意，做出白光第一次折射的法线，如图所示
由图可知，当入射角相同时， 光的折射角小于 光的折射角，由折射定律
可知， 光的折射率较大，频率较大，波长较小，由公式
可知，光束、通过同一装置发生双缝干涉，光的相邻亮条纹间距小，由公式 可知，光在玻璃中的传播速度比光在玻璃中的传播速度大，由光电效应方程
由于光的频率大，光子的能量大，光能使某金属发生光电效应，光不一定能使该金属发生光电效应，故BD错误，C正确。
故选C。
6.
【解析】在时间为到 范围内，由几何关系可知，线框有效切割长度为 ，可得感应电动势
可知感应电动势随时间线性减小，根据右手定则可判断电流方向由指向，所以感应电流为正方向，且线性减小到；在时间为 到 范围内，线框的磁通量保持不变，没有感应电流；在时间为 到 范围内，线框有效切割长度为 ，可得感应电动势
可知感应电动势线性减小，根据右手定则可判断电流方向由指向，所以感应电流为负方向，且线性减小到，故AB错误；
由以上分析可知，在时间为到 范围内，线框处于磁场中的实际长度为 ，可得安培力大小为
根据左手定则可判断安培力方向为水平向左，拉力与安培力二力平衡，所以拉力水平向右，即拉力方向为正方向，其大小为
同理得在时间为 到 到范围内，有
且拉力方向为正。在时间为 到 范围内，线框的磁通量保持不变，没有感应电流，安培力为零，拉力也为零，故C错误，D正确。
故选D。
7.
【解析】、小球运动到最低点时，弹性绳会拉长，弹性绳的弹性势能增加，此过程弹性绳对小球做负功，由能量守恒定律知，小球的机械能会减小，则小球重力势能的减少量大于动能的增加量，让小球紧靠点由静止释放，小球向下运动到点时，由能量守恒定律知，小球此时有竖直向下的速度，则小球向下运动到的最低点一定在点下方，故A错误，BD正确；
C、小球运动到点时，速度方向水平向左，与重力方向垂直，则此时重力的瞬时功率为，故C错误。
8.
【解析】B.由题意 点的磁感应强度为零，则说明导线 、 在 点产生的磁场大小相等、方向相反，又因为 点距 、 的距离比为 ，则 ，可得电流之比为 ，故B错误。
A.由分析可知，导线 在 点产生的磁场强， 点的磁感应强度方向垂直 向下，由安培定则可知 中的电流方向向外、则 中的电流方向向里，故A正确。
C.由安培定则可知，导线 、 在 点产生的磁场方向均垂直 连线向上，故C正确。
D.由于 ，分别作出两电流在 、 两点的磁感应强度大小和方向，如图所示，根据磁场的矢量合成可知 、 两点的磁感应强度大小相等、方向相同，故D正确。
9.
【解析】A.等效重力加速度
所以若要获得不同的等效重力加速度，可以多次改变图中 角的大小，故A正确；
B.由图可知，单摆一次全振动的时间
单摆次全振动的时间，故B错误；
C.若单摆做简谐运动的周期与重力加速度的二次方根成反比，即
因为
则有
所以若多次改变斜面的倾角，满足 则可验证结论成立，故C错误；
D.摆球自然悬垂时，通过力传感器测得摆线的拉力为，则
摆球在点时，有
摆球运动到点时，有
摆球从点运动到点的过程中，根据动能定理得
由以上各式解得，故D正确。
故选：。
10.
【解析】A、小球由静止释放后先做初速度为零、加速度大小为的匀加速直线运动，到点正下方时设速度大小为，则，解得，由于细线绷紧，沿绳方向的分速度为，此后小球以的速度从点正下方开始向右做圆周运动，根据等效场的对称性可知，小球运动到点的速度大小等于，故A错误
、设小球从点正下方向点运动过程中的最大速度为，根据力与运动的关系可知，当小球位置与连线与竖直方向夹角为时速度最大，根据动能定理有，解得，因此小球运动到点正下方时的速度最大，最大速度为，故B正确，C错误
D、由于，因此小球最终做往复运动，轨迹为半个圆周，故D正确。
故选BD。
11. ；上移；，。
【解析】由于钢球运动一周的过程中，光电传感器接收到次信号，则钢球运动的周期
若适当调大电机的转速，则钢球向上运动，则激光笔应上移；
设当某时刻钢球所在位置与凹槽圆心位置的连线与竖直方向夹角为，凹槽半径为，则对钢球分析可知
由几何关系
可知
则将得到的多组 和 的数据记录到表格中，并绘制 图像，根据图像的斜率 可得
可以进一步求出当地重力加速度
12.
大于
均可得分

【解析】本实验利用电桥平衡法测电阻，电流计读数为，有
所以
利用安阻法测电源电动势和内阻，根据闭合电路欧姆定律可得
所以
可知
所以
，
如果考虑电流表内阻，则
即测量值大于真实值。
将电源与灯泡连接成图丙电路图，由闭合电路欧姆定律可知
所以
在灯泡伏安特性曲线中作出该图像，如图所示
由图可知，两图线的交点坐标为，即流过灯泡的电流为，灯泡两端的电压为，所以灯泡功率为
此时电源效率为
13.解：初始状态下气体的压强为
空气柱长度 ；设玻璃管横截面积为，气体的体积为
设注入水银后水平管进入左侧竖直管内水银长度为，则气体的压强为
气体的体积为
注入过程气体温度不变，根据玻意耳定律得 解得
则稳定后空气柱的长度
要使空气柱变为原来长度则气体压强变为
根据查理定律 解得空气柱的温度变为
故答案为：；
14.解：由图乙可知，当恒力时，小滑块与木板将出现相对滑动，
以小滑块为研究对象，根据牛顿第二定律得， ，
代入数据解得
以木板为研究对象，根据牛顿第二定律有：
， 则，
结合图象可得，
解得；
设在上滑动的时间为，当水平恒力时，
由知滑块的加速度为，
而滑块在时间内的位移为，
由可知木板的加速度为，
代入数据解得，
而木板在时间内的位移为，
由题可知，，
代入数据联立解得。
15.解：粒子在电场中仅受电场力的作用做类平抛运动，设在第Ⅱ象限内运动时间为，则由牛顿第二定律可得，
水平方向，
竖直方向，
联立解得：，；
粒子在点速度大小，
与轴正向夹角为，
，
则，
在磁场中洛伦兹力提供向心力得，
做出粒子轨迹
，
由几何关系：，
联立解得半径，；
粒子到达轴点后做类似斜抛运动，点速度方向与轴正方向成，大小为，由运动对称性知沿轴方向距离与沿轴方向距离相等，则；
粒子第次从第Ⅱ象限进入第Ⅰ象限经过轴的纵坐标为：
，
即为，
解得。
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