重庆市某百强校BZ2024-2025学年高三（下）全真模拟强化训练物理试卷（一）（含解析）

重庆市某百强校BZ2024-2025学年高三（下）全真模拟强化训练物理试卷（一）
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.如图所示一艘船静止在水面上，其粗糙外壁面与竖直方向夹角为，一可视为质点的机器人通过磁铁吸附在外壁并与船保持静止，磁力垂直于壁面，则该机器人受力个数为( )
A. B. C. D.
2.某同学设计的太空电梯的运行示意图如图中所示，假设同步轨道空间站和地球自转保持同步，太空电梯轿厢质量不变，电梯轿厢从地面基座出发缓慢向同步轨道空间站运行，则该过程中( )
A. 轿厢所在处重力加速度逐渐减小 B. 轿厢所受地球的万有引力不变
C. 轿厢垂直于杆方向的速度逐渐减小 D. 轿厢角速度逐渐增大
3.研究表明不同的核子平均质量原子核的质量除以核子数与原子序数的关系如图所示。图中、、、、、为种不同原子核，则( )
A. 重核分裂成核和，分裂前质量和分裂后总质量相等
B. 核和结合成核，核的结合能大于、的结合能之和
C. 铁原子核中核子的比结合能最小，结合得最牢固，原子核最稳定
D. 重核分裂成核和，需要吸收能量
4.如图所示，一倾角为足够大的光滑斜面固定于水平地面上，在斜面上建立直角坐标系。将一质量为，可视为质点的物块从点释放，同时对物块施加沿轴正方向的恒力。已知重力加速度为，不计空气阻力。则( )
A. 若初速度为零，物块的运动轨迹一定为曲线
B. 若初速度不为零，物块的运动轨迹一定为曲线
C. 若初速度为零，则时刻物块的动量为
D. 若初速度为零，则时刻物块的速度为
5.在图甲的直角坐标系中，轴上固定两等量的点电荷，距坐标原点均为，轴上有、、三点，其纵坐标值分别为、、。轴上各点电场强度随变化的关系如图乙所示，设沿轴正方向为场强正方向，其中和的图像与轴所围阴影部分面积大小分别为、。则( )
A. 点和的电场强度相等
B. 一带电量为的电子从运动到位置电势能减小量为
C. 某试探电荷分别在两点处的加速度大小之比为
D. 在以合适的初速度释放一正电荷，该电荷可绕圆心过做匀速圆周运动
6.如图所示从某星球极点俯视，可将大气简化成折射率不变的均匀大气，大气层的厚度与星球半径相等。该星球自转周期为小时，太阳光可视为平行光且与该星球赤道平面平行，该星球赤道上一天中能照射太阳的时间相比没有大气层时要多小时。则该大气折射率为( )
A. B. C. D.
7.如图甲所示粗细均匀的一根木筷，下端绕几圈铁丝，竖直浮在水杯中。现将木筷向下按压后静止释放，其之后的运动可视为简谐运动，不考虑水平面的高度变化。图乙为从某时刻开始木筷下端的位置随时间变化的图像，以竖直向上为正方向，木筷下端到水面的最小距离为，最大距离为。则( )
A. 木筷在到时间内重力势能先减小后增加
B. 木筷在时的动量与时的动量相等
C. 木块下端的简谐运动的方程为
D. 木筷在时间内运动的位移为
二、多选题：本大题共3小题，共15分。
8.电磁俘能器可利用电磁感应原理实现发电，其结构如图甲所示。把匝边长为的正方形线圈竖直固定在装置上。永磁铁可随装置一起上下振动，且振动时磁场分界线不会离开线圈。图乙为某时刻线圈位置与磁场分布图，此时磁场分界线恰好把线框平分为上下两部分，分界线上下磁感应强度大小均为。则( )
A. 图乙时刻穿过线圈的磁通量
B. 永磁铁上升得越高，线圈中感应电动势越大
C. 图乙中当永磁铁相对线圈上升时，线圈中感应电流的方向为逆时针方向
D. 图乙中当磁铁相对于线圈的速度大小为时，线圈中产生的感应电动势大小为
9.某研究小组对某款新手机的直流电池进行性能测试，测试过程中电池输出的图像如图，其中为电池的输出功率，为通过电池的电流。该电池容量为，充电功率为，充电额定电压为，则该电池( )
A. 内阻为 B. 电动势为
C. 最大输出功率为 D. 从空电状态充满需要大约需要
10.如图两块上表面粗糙，厚度相同，质量分别为、的木板、静止放置在光滑水平面上。质量为的人形机器人，可视为质点，静止于木板最左端。已知木板长度为，某时刻开始机器人从木板最左端走到木板最右端，并相对木板静止后，机器人以做功最少的方式从木板跳到木板最左端，设机器人起跳过程所做功全部用于提供自身及木板的机械能，重力加速度为，忽略空气阻力。则( )
A. 整个过程中机器人和两木板动量守恒、机械能守恒
B. 当机器人从木板最左端走到木板最右端时，相对地面的位移大小为
C. 该起跳过程机器人做的功为
D. 若机器人落在上立即共速，则该速度大小为
三、实验题：本大题共2小题，共15分。
11.某实验小组用图甲所示装置验证气体在等温变化过程中，压强与体积的变化规律。
小明同学先下压柱塞，再上拉柱塞回到原来的位置，他记录了过程中气体的压强、体积，并作出了图像，如图乙所示，气体经历了的过程。则造成下压和上拉柱塞过程的图线不重合的原因可能是___________；
A.气密性良好，但下压和上拉柱塞经历同一位置时，上拉柱塞时对应的气体温度更高
B.气密性良好，但下压和上拉柱塞经历同一位置时，上拉柱塞时对应的气体温度更低
C.温度保持不变，但操作过程中有气体不慎进入
D.温度保持不变，但操作过程中有气体不慎漏出
小红同学在保证气密性良好的基础上，迅速下压柱塞，并记录了过程中气体的压强、体积，她作出的图像最有可能是___________；
A. ． ．
任写一条减小该实验误差的方法：__________。
12.某兴趣小组欲探究电容放电过程中电量与电压的关系。实验电路如图甲所示，电源电动势，定值电阻。先将开关拨至，稳定后再将拨至，电流表测得放电电流随时间的图像如图乙所示。
结合图乙可以求出电流表内阻__________保留至小数点后一位；
若某时刻时电流为，将该实验测得的放电曲线围成的面积按照图丙所示方式分成两块，面积分别为和，则时刻电容器的电压__________，电量__________；用题中所给字母表示
结合图乙，时表格中缺失的数据为__________，__________以上两空保留至小数点后两位，在图丁中标出缺失的数据点并画出与的关系图线__________，由此可得出的实验结论是：___________
时刻
电量
电压
四、计算题：本大题共3小题，共42分。
13.某同学了解到宇宙中各种高能粒子对生物会造成危害，设计了一种磁防护模拟装置，如图所示，以点为圆心的内圆、外圆半径分别为，在两圆之间的环形区域间有垂直纸面向外的匀强磁场，在外圆的左侧有两块平行金属薄板，两板间电压为，一质量为、电荷量为粒子，从左板内侧的点由静止释放，粒子经电场加速后从右板中间小孔沿两圆半径方向射入磁场，粒子恰好不进入内圆。不计粒子的重力。求：
粒子通过右板小孔时速度大小；
磁感应强度的大小。
14.摩天轮的座舱可以简化为如图所示模型，对木板施加外力，使其托着质量为的物块在竖直面内做角速度为的匀速圆周运动。已知与的接触面始终水平，始终相对静止，且做圆周运动的半径为，重力加速度为。
求在运动过程中受到的摩擦力的最大值。
若运动到上半圆周部分，其速度方向与竖直方向夹角为且斜向上，求此时对的作用力的功率；
若、之间动摩擦因数为，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，要保证始终相对静止，求应满足的条件。
15.某同学设计了一种利用电场控制粒子运动的理想模型，如图甲所示，水平放置的长度为平行金属板、间距为，一质量为，带电量为的正粒子沿两板中央水平射入，重力加速度为。如图乙所示，加在板、间的电势差呈周期性变化，其正向电压为，反向电压为，周期为，若粒子撞击平行金属板，将被金属板吸收，不计、板两端处电场的边界效应。求：
粒子在不同时刻进入板间的加速度大小；
若粒子入射速度大小为，要求粒子从金属板右侧射出，粒子的入射时刻满足的条件。
某时刻入射的粒子恰能从板右侧中央点水平飞出，粒子入射速度大小的可能值。
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：如图所示
船和机器人保持静止时，机器人仅受重力、支持力、摩擦力和磁力的作用，磁力垂直于壁面，则共受个力，故ABD错误，C正确。
2.【答案】
【解析】解析：由可知，随增大重力加速度减小，万有引力减小。因随地球同步自转，所以角速度不变，而线速度随增大而增大，故选 A。
3.【答案】
【解析】重核 分裂成核 和 ，裂变前后质量数不变而不是质量不变，且裂变会释放能量，故AD错误；
B.核 和 结合成 核，该过程是轻核聚变，放出能量，因此核的平均核子比、平均核子质量都小， 核的结合能大于、的结合能之和，故B正确；
C.比结合能越大越稳定， 的比结合能最大，故C错误。
故选B。
4.【答案】
【解析】A.若初速度为，合力为恒力，则物块做初速度为的匀加速直线运动，则轨迹一定为直线，故A错误；
B.若初速度不为且合速度与合力方向共线时轨迹为直线，故B错误；
C.物体所受的合力
若初速度为零，设 时刻物块的动量为 ，由动量定理
得则 时刻物块的动量
故C错误；
D.由牛顿第二定律，物体加速度
又
得 时刻物块的速度
故D正确。
故选D。
5.【答案】
【解析】A.根据题意，由图乙可知， 和 的电场强度大小相等，但方向相反，故A错误；
B.由公式 可知， 图像与坐标轴围城的面积表示电势差，则由图乙可知， 和 两点的电势差为
一带电量为 的电子从 运动到 位置，电场力做功为
则电势能减小量为 ，故B正确；
C.设 、 两点电荷带电量为 ，根据牛顿第二定律可得
所以带电粒子在 两点处的加速度大小之比不是 ，故C错误；
D.由图乙可知， 处为等量正电荷，则在 以合适的初速度释放一负电荷，该电荷可在垂直纸面内方向绕圆心 过 做匀速圆周运动，故D错误。
故选B。
6.【答案】
【解析】临界光路图如图所示，由题意，所以每小时占圆心角，因为早晚各晚一小时，则当，既，有图可知，，则，故选A。
7.【答案】
【解析】木筷在到时间内重力势能一直减小，A错误；
木筷在时的动量与时的动量大小相等，方向相反， B错误；
木筷振动方程的一般形式为，其中，，，代入，得，C正确；
则木筷在时间内运动的位移向下，为，D错误。
故选C。
8.【答案】
【解析】A.图乙时刻穿过线圈的磁通量为 ，故A正确；
B.永磁铁上升得越快，磁通量变化得越快，线圈中感应电动势越大，故永磁铁上升得越高，线圈中感应电动势不一定越大，故B错误；
C.磁铁相对线圈上升时，线圈相对磁场向下运动，根据楞次定律和安培定则，则图乙中感应电流的方向为逆时针方向，故C正确；
D.当磁铁相对于线圈的速度大小为 时，线圈中产生的感应电动势大小为 ，故D错误。
故选AC。
9.【答案】
【解析】电池的输出功率变形可得，故由图可知，，，。从空电状态充满需要大约需要，故选AD
10.【答案】
【解析】该过程中机器人参与做功，系统水平动量守恒、机械能不守恒，故 A错误；
由且，则，故B正确；
令机器人起跳速度为，与水平方向角度为，在空中运动时间为，
则由起跳的抛体运动规律有，，联立得。由机器人和水平动量，能量守恒有，，整理有，则当即时，，故C正确；
故当跳上木板由水平方向动量守恒，得，故D正确，
故选BCD。
11.【答案】
应缓慢拉动柱塞保证温度不变；在温度稳定的环境中实验；实验中气体体积不宜过小。
【解析】由图乙可知，到过程的乘积大于到过程的乘积，由理想气体状态方程 得，原因可能为 不变、 减小，或 不变、 减小即漏气。
故选BD。
迅速下压柱塞，极短时间内会对空气做正功，使得气体内能增加，温度上升，故乘积逐渐增大，体现为 图像的斜率逐渐增大。
故选A。
减小实验误差的方法有：应缓慢拉动柱塞保证温度不变；在温度稳定的环境中实验；实验中气体体积不宜过小。
12.【答案】

同一电容器在放电过程中电量与电压成正比

【解析】充满电时电容器电压 ，放电开始瞬间乙图中可得电流为 ，根据闭合电路的欧姆定律则有
代入数据解得
故
图丙中 时刻电容器板间电压等于外部放电电路中电阻两端的电压
根据 图像中，图线与坐标轴围成的面积即为电荷量的大小，从到放电结束那部分面积就是电容器尚未释放的电荷量，即电容器在时刻 电荷量。
图乙中 时电流为 ，由欧姆定律可得电压
图乙中 后到电流为零的过程中 图的面积
描点作图如下
由于图像是一条通过原点的直线，故可得出同一电容器在放电过程中电量与电压成正比。
13.【解析】粒子从 点运动到 点，根据动能定理有
解得
设带电粒子在磁场中运动的轨迹半径为 ，如图所示
由几何关系有
解得
洛伦兹力提供圆周运动的向心力，由牛顿第二定律可得
解得
14.【解析】当 运动到圆心等高的位置时，摩擦力最大，此时摩擦力提供圆周运动的向心力，则有
根据动能定理可知，在匀速圆周中，合力的功等于零，则有
此时重力的功率
对 的作用力的功率
设 与圆心连线与竖直方向的夹角为 ，根据牛顿第二定律则有 ，
又因为
解得
要求 始终相对 静止，则 应该比 的最小值小，由数学知识可得
15.【解析】设图乙中电场的周期为 ，正向电压为
若粒子在 期间进入板间，粒子受重力和向下的电场力，由牛顿第二定律
解得 ，方向向下
若粒子在 期间进入板间，粒子受重力和向上的电场力，由牛顿第二定律
解得 ，方向向上
综上，在不同时刻进入板间的加速度大小均为
粒子在平板间运动时间为 ，即粒子将在板间运动一个周期
不妨假设粒子从进入电场到电场第一次变化之间的时间为 ，粒子进入电场的时刻为
考虑竖直方向的运动，令 ，则 图像如下：
过程一：粒子将在 的时间内，先以零初速、 的加速度向某个方向匀加速运动，再以 加速度匀减速直至速度变为。该过程中在竖直方向的运动应满足不撞板：
过程二：粒子在 时间内，先以零初速、 的加速度向相反方向匀加速运动，再以 加速度匀减速直至速度变为。该过程中在竖直方向的运动应满足不撞板注意粒子此时不是从上出发的，而是从过程一的末态位置出发，满足
联立解得
则入射时刻满足
要满足粒子恰能从板右侧中央 点平行于极板飞出，粒子在板间运动过程，垂直于板方向的位移为，当粒子到达 点时，垂直于板方向的速度为。
可分两种情况讨论：
粒子在 时进入电场，运动整数个周期后出电场，则可恰好从 水平射出。但注意中间例子不能撞到金属板：
计算得 ，恒不成立，则该情况不可能成立，舍去。
不妨假设粒子从进入电场到电场第一次变化之间的时间为 ，粒子进入电场的时刻为 ，设竖直方向运动的初始加速方向为正方向。令 ，则 图像如下：
讨论竖直方向运动，要使出电场时 ，出电场的坐标点只能是图线与横轴的交点。每次向正方向运动的位移即为图中的 轴上方的一个三角形面积；每次向负方向运动的位移即为图中的 轴下方的一个三角形面积。
不妨假设向负方向运动的次数为 即大三角形的个数。要求竖直方向总位移为，则上方三角形面积较小，且小三角形的个数应当比大三角形的个数多一个两种三角形个数相同的情况已在中讨论。总位移为：
解得
整个过程中粒子垂直于板方向的位移大小不能超过 。即要求第一次正向运动的位移第一个小三角形面积不大于 ，以及最后一次正向运动的位移不能超过 。即： ，且
则可得 或
则粒子在板间运动时间
当 时，
则 ， ；
当 时，
则 ，
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