江苏省四大名校G4苏州中学校等学校2024-2025学年高三上学期12月联考物理试题（含答案）

江苏省四大名校G4苏州中学校等学校2024-2025学年高三上学期12月联考
物理试题
(满分：100分　考试时间：75分钟)
2024．12
一、 单项选择题：本题共10题，每题4分，共40分。每题只有一个选项最符合题意。
1. 如图所示，撑竿跳高运动员自起跳到跨越横杆的过程中，撑竿先发生弯曲再恢复到原状，在此过程中，下列说法正确的是(　　)
A. 重力对运动员做正功
B. 撑竿的弹性势能一直减小
C. 撑竿的弹性势能一直增加
D. 撑竿的弹性势能先增大后减小
2. 下列单位中，不是磁感应强度B的单位是(　　)
A. T　 B. Wb·m2　 C. kg/(A·s2)　 D. N/(A·m)
3. 如图甲所示，轻质小圆环挂在橡皮条的一端，另一端固定，橡皮条的长度为GE。在图乙中，用手通过两个弹簧测力计共同拉动小圆环，小圆环受到拉力F1、F2、F3三力的共同作用，静止于O点，橡皮条伸长的长度为EO。撤去F1、F2，
改用一个力F单独拉住小圆环，仍使它静止于O点，如图丙所示。则F1与F2的合力是(　　)
A. F
B. F的反作用力
C. F3
D. F3的反作用力
4. 空间站在圆轨道上运行，轨道距地面高度约为400 km。航天员进行舱外巡检任务，此时航天员与空间站相对静止，下列说法正确的是(　　)
A. 此时航天员所受合外力为零
B. 空间站绕地球运转的周期小于24 h
C. 空间站运行速度约为9 km/s
D. 与空间站同轨同向运行的卫星会与空间站相撞
5. 法拉第首先提出用电场线形象描绘电场，如图所示为点电荷a、b形成电场的电场线分布图，则(　　)
A. a一定带正电
B. a、b为异种电荷
C. a、b为等量同种电荷
D. a所带电荷量比b多
6. 如图所示，A为带负电荷的小球，将带有绝缘支架的不带电的导体棒PQ靠近A放置，图中开关S1、S2开始时均为打开状态，则(　　)
A. 导体棒P端带负电，Q端带正电
B. 仅闭合S1，瞬间有向右的电流经过S1
C. 仅闭合S2，Q端的感应电荷会减少
D. 感应电荷在P端产生的电场强度小于在Q端产生的电场强度
7. 简谐运动是最简单、协调、自洽的运动，拥有完美的周期性，它的速度随位移变化图线可能是(　　)
8. 如图所示，两个小球A、B固定在一根轻质直角尺的两端，直角尺的顶点O处有光滑的固定转动轴。开始时直角尺的AO部分处于水平位置而B在O的正下方。让该系统由静止开始自由转动，直到B运动到最高点的过程中(　　)
A. 释放瞬间杆对A没有作用力
B. 释放瞬间杆对B的作用力方向水平向左
C. 在加速阶段，杆对B做功的功率等于A克服杆的作用力做功的功率
D. 在减速阶段，A、B减小的动能等于B增大的重力势能
9. 如图所示，两带正电的带电粒子A、B分别沿椭圆、圆轨道绕固定在O点的负点电荷，在纸面内沿逆时针方向运动，P点为两轨道的切点。不计A、B受到的重力及A、B间的作用力。则(　　)
A. A运动过程中动能与电势能之和不断变化
B. B运动的周期大于A运动的周期
C. A、B在P点的加速度大小相等
D. A经P点时，在整个空间加一垂直于纸面向外的匀强磁场可能转移到B的轨道
10. 如图所示，两孪生兄弟在相同的高度，从两点以相同大小的初速度v0同时抛出两皮球A、B，A沿较高曲线飞行，B沿较低曲线飞行，A、B都恰好落在抛出点的对方手中。不计空气阻力，则此过程中(　　)
A. A、B运动的时间相等
B. A的速度比B变化得快
C. 两者在空中运动时，A、B间距离先减小后增大
D. 仅减小B的抛射角，落到等高处时B的水平位移增大
二、 非选择题：本题共5题，共60分。其中第12～15题解答时请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；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。
11. (15分)利用DIS电流传感器可以测量电容器的电容。让充电后的电容器通过大电阻R放电，电流传感器A与计算机连接，记录放电电流I随时间t变化的图像如图甲所示，图像与坐标轴围成的面积，数值上等于电容器的带电量Q(可用DIS系统软件计算)，Q与充电电压U的比值即为电容器的电容C。
(1) 小明同学按照如图乙所示的电路进行实验，先使开关S与1端相连，充电结束后，读出电压表的示数。然后把开关掷向2端，记录It图像，测量出电容器的带电量Q。获得数据如下表所示。
1 2 3 4 5 6
U/V 10.8 13.7 16.8 20.0 23.8 27.0
Q/(×10－4 C) 0.92 1.20 1.22 1.70 2.08 2.41
请根据以上数据，在图丁中作出QU图像，由图像可得该电容器的电容是________μF。(结果保留两位有效数字)
(2) 该同学是通过滑动变阻器来改变电容器的充电电压的，请用笔画线代替导线将图戊的实物电路连接完整。
(3) 小华同学用如图丙所示的电路测量电容。他认为小明同学的测量方法误差大，会使电容测量值________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)，原因是________。
12. (8分)一列沿＋x轴方向传播的简谐横波，t＝2 s时的波形如图甲所示，x＝4 m处质点的振动图像如图乙所示，振幅为10 cm。已知图甲中x＝0处与x＝4 m处的两质点均处于平衡位置，求：
(1) x＝4 m处质点位移y随时间t变化的表达式；
(2) 简谐横波的可能传播速度。
13. (8分)如图所示，间距为L＝1.0 m的水平光滑长导轨右端接有R＝1.0 Ω的定值电阻。虚线OO′与导轨垂直，其左侧有方向竖直向上、大小为B＝1.0 T的匀强磁场。质量m＝0.9 kg 的金属棒垂直于导轨放置在距OO′右侧某处，一重物通过绕过轻滑轮的绝缘细绳与金属棒连接。现将金属棒由静止释放，金属棒以速度v＝1 m/s进入磁场时恰好做匀速运动。不计导轨与金属棒电阻，金属棒始终垂直导轨且与导轨接触良好，重物始终未落地，已知g取10 m/s2。求：
(1) 金属棒刚进入磁场时，电阻的热功率P；
(2) 重物的质量M。
14. (13分)如图甲所示，在x轴上方以原点O为圆心、半径为R的半圆形区域内存在匀强磁场，磁场的方向垂直于xOy平面向外，磁感应强度为B。在x轴下方－R≤x≤R的区域内存在沿y轴正向的匀强电场，电场强度为E。坐标原点O处有一粒子源，沿y轴正向持续发射速度可调节的质量为m、电荷量为q的带正电的粒子流，粒子的重力不计。
(1) 若粒子第一次经过磁场的偏转角为60°，求粒子在磁场中运动的速度v1；
(2) 若粒子流的速度为v2＝，求粒子在电场和磁场区域运动的总时间t；
(3) 将半圆形区域的匀强磁场改为如图乙所示的周期性变化的磁场，磁感应强度大小仍为B，周期为T0，且规定垂直于xOy平面指向纸外为磁场的正方向，为使t＝0时刻以速度为v2＝的粒子在运动的过程中均不进入电场区域，求磁场的周期T0应满足的条件。
15. (16分)如图所示，竖直平面内，倾角θ＝37°的足够长的传送带，以速度v＝4 m/s顺时针匀速运动。圆环A套在光滑竖直杆上，通过不可伸长的细绳绕过定滑轮与质量m2＝3 kg的物块B相连，连接A的细绳与水平面夹角为α1＝37°，物块B位于传送带上距底端s＝1 m处，此时A、B均处于静止状态。某时刻，质量m3＝2 kg的物块C以速度v0＝6 m/s从传送带底端开始向上运动，一段时间后，C与B发生弹性碰撞。碰后B沿传送带向上运动，细绳松弛，A竖直向下运动。一段时间后，连接A的细绳与水平面夹角变为α2＝53° 时，细绳再次绷紧且不会再松弛。已知A、B、C均可视为质点，B、C两物块与传送带间的动摩擦因数均为μ＝0.5，g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，求：
(1) 圆环A的质量m1；
(2) B、C两物块发生弹性碰撞后B的速度大小；
(3) 细绳再次绷紧后瞬间圆环A的速度大小。
物理参考答案及评分标准
1. D　2. B　3. A　4. B　5. D　6. C　7. D　8. C　9. D　10. C
11. (15分)(1) 8.5～9.0(3分)　如图丁所示(3分)
(2) 如图戊所示(3分)
(3) 偏小(3分)　电压表的分流导致放电时测得的电容器带电量偏小(3分)
12. (8分)解：(1) 由题图乙可知质点振动周期T＝4 s(1分)
ω＝＝ rad/s(1分)
质点的振动方程为y＝10sin t cm(2分)
(2) 由s＝nλ，n＝1，2，3…(1分)
得λ＝，n＝1，2，3… (1分)
v＝代入数据解得v＝ m/s，n＝1，2，3…(2分)
13. (8分)解：(1) E＝BLv(1分)
P＝ (1分)
代入数据解得P＝1 W(2分)
(2) I＝(1分)
T＝ILB(1分)
T＝Mg(1分)
代入数据解得M＝0.1 kg(1分)
14. (13分)解：(1) 粒子经过磁场的偏转角为60°，则粒子做圆周运动的圆心角也为60°，
由几何关系得粒子做圆周运动的半径r1＝R(2分)
由牛顿第二定律得qv1B＝ eq \f(mv,r1) (1分)
解得v1＝(1分)
(2) 粒子在磁场中做圆周运动的半径r2＝＝(1分)
粒子在磁场中运动的时间tB＝T＝(1分)
粒子在电场中运动的时间tE＝3×＝(1分)
粒子在电磁场区域运动的总时间t2＝tB＋tE＝＋(1分)
(3) 为了使粒子流在运动过程中均不进入电场区域，必须使在(n＝0，1，2…)时刻进入磁场的粒子在磁场中运动后，离开磁场区域而不进入电场区域，选取t＝0时刻进入磁场的粒子进行分析，需满足粒子在第一个磁场变化的周期T0内的轨迹与x轴相切
由几何关系得内的轨迹对应的圆心角θ＝(2分)
则磁场的变化周期T0与粒子在磁场中做圆周运动的周期T的关系为≤T＝·＝(2分)
则磁场变化周期T0满足的条件为T0≤(1分)
15. (16分)(1) 对B，由平衡条件可得FT＝m2g sin θ－μm2g cos θ(1分)
对A，由平衡条件可得FT·sin α1＝m1g(1分)
联立解得m1＝0.36 kg(2分)
(2) 对C上滑过程，由动能定理得－m3g sin θ·s－μm3g cos θ·s＝m3v－m3v(1分)
解得v1＝4 m/s(1分)
对C、B碰撞过程m3v1＝m3v2＋m2v3(1分)
m3v＝m3v＋m2v(1分)
联立解得v3＝3.2 m/s(1分)
(3) 设竖直杆与定滑轮距离为d；松弛阶段运动时间为t，A运动位移为x，B下落高度为h；细绳绷紧前后A、B速度分别为vA、vA′ 和vB、vB′ ，绷紧过程细绳的冲量大小为I
第一阶段：细绳松弛阶段，对B由牛顿第二定律得m2g sin θ－μm2g cos θ＝m2a(1分)
解得a＝2 m/s2
由匀变速直线运动公式v3－vB＝at
v－v＝2ax
由几何关系得x＝－(1分)
对A由自由落体公式vA＝gt
v＝2gh
由几何关系得h＝－(1分)
联立解得vA＝7 m/s，vB＝1.8 m/s，d＝4.2 m，t＝0.7 S(1分)
第二阶段：细绳绷紧过程，对B由动量定理得I＝m2vB′－m2vB
对A，竖直方向由动量定理得－I sin α2＝m1v′A－m1vA(1分)
由A、B沿绳方向速度相等得vA′sin α2＝vB′(1分)
联立解得vA′＝3 m/s(1分)