重庆市育才中学、万州高级中学及西南大学附属中学2023-2024学年高三上学期期末12月三校联考物理试题（Word版附解析）

高2024届拔尖强基联盟高三上十二月联合考试物理试题（总分：100分，考试时间：75分钟）注意事项：1．答题前，考生先将自己的姓名、班级、考场/座位号、准考证号填写在答题卡上。2．答选择题时，必须使用2B铅笔填涂；答非选择题时，必须使用0.5毫米的黑色签字笔书写；必须在题号对应的答题区域内作答，超出答题区域书写无效；保持答卷清洁、完整。3．考试结束后，将答题卡交回（试题卷自行保管，以备评讲）。一、单项选择题：本题共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.如图所示，质量相同的甲、乙两人以不同姿势悬挂在水平单杠上静止，甲双臂竖直平行，乙双臂斜向上张开，以下说法正确的是（）A.甲的合力比乙大B.甲、乙的合力相等C.乙每条手臂沿胳膊方向的拉力与甲相等D.乙对单杠的作用力与单杠对乙的作用力是一对平衡力【答案】B【解析】【详解】AB．由于甲、乙两人均静止，单杠给人的作用力等于人的重力，人的合力为0，故A错误，B正确；C．甲双臂竖直平行，则甲每条手臂沿胳膊方向的拉力等于人重力的一半，乙双臂斜向上张开，根据人的受力分析可知，乙每条手臂沿胳膊方向的拉力大于人重力的一半，由于甲、乙质量相等，则乙每条手臂沿胳膊方向的拉力与甲不相等，故C错误； D．乙对单杠的作用力与单杠对乙的作用力是一对相互作用力，故D错误。故选B。2.金属板和板前一正点电荷形成的电场线分布如图所示，A、B、C、D为电场中的四个点，则（）A.图中没有电场线的地方就没有电场B.C点电势低于A点电势C.同一正电荷在D点的电势能高于在B点的电势能D.正电荷从D点静止释放，若只受电场力作用，将沿电场线运动到B点【答案】C【解析】【详解】A．图中没有电场线的地方只是没画出电场线，不是没有电场，故A错误；B．沿着电场线方向，电势降低，则C点电势高于A点电势，故B错误；C．沿着电场线方向，电势降低，可知D点电势高于B点电势，根据可知，同一正电荷在电势高的地方电势能大，所以同一正电荷在D点的电势能高于在B点的电势能，故C正确；D．正电荷由D点释放，受电场力方向沿切线方向，所以运动轨迹不会沿电场线方向，故D错误。故选C。3.2023年11月15日第一届全国青年运动会在南宁市举行。如图甲所示，某运动员在参加跳水比赛时，假设运动员做竖直上抛运动，从运动员离开跳板瞬间开始计时，取竖直向下为正方向，该运动员重心的竖直速度随时间变化的图像如图乙所示。不计空气阻力，下列说法正确的是（） A.在0～和～时间内加速度方向相反B.在时刻运动员重心到达最高点C.在时刻运动员重心速度反向D.在时刻运动员重心入水【答案】D【解析】【详解】A．在0～和～时间内运动员做竖直上抛运动，加速度是重力加速度，方向都是竖直向下，故A错误；B．运动员向上运动时间为0～，在时刻运动员重心到达最高点，故B错误；C．运动员在～时间内都在竖直向下运动，所以在时刻运动员重心速度没有反向，故C错误；D．运动员在～时间内都在竖直向下运动，在时速度减为零，运动员入水深度最大，所以此刻运动员的重心已经入水，故D正确。故选D。4.国产科幻大片《流浪地球2》中的“太空电梯”给观众带来了强烈的视觉震撼。科学家们在地球同步静止轨道上建造了一个空间站，再用超级缆绳连接地球上的固定基地，通过超级缆绳承载太空电梯，使轿厢沿绳索从基地直入太空，而向空间站运送货物，超级缆绳相对地面静止。下列说法正确的是（）A.随着离地面高度的增大，货物的角速度增大B.货物的向心力始终由“太空电梯”对货物的作用力提供C.随着离地面高度的增大，货物的向心加速度增大D.随着离地面高度的增大，货物的线速度减小【答案】C 【解析】【详解】A．同步空间站和缆绳相对地面静止，角速度等于地球自转角速度，货物沿绳索上升，离地面高度增大时，其角速度始终等于地球自转角速度，故A错误；B．货物的向心力始终由“太空电梯”对货物的作用力以及地球对货物的万有引力共同提供，故B错误；C．由向心加速度公式可知，随着离地面高度的增大，圆周运动半径r增大，货物向心加速度增大，故C正确；D．由线速度与角速度的关系可知，随着离地面高度的增大，货物线速度增大，故D错误。故选C。5.如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻为r，为定值电阻，，、为滑动变阻器，C为下极板接地的平行板电容器，电表均为理想电表。初始状态的和均闭合，滑片P位于中点，此时两极板之间的带电油滴M恰好静止。下列说法正确的是（）A.现保持闭合，将断开，只将滑片P向下移动，则电源总功率减小B.现保持闭合，将断开，只将滑片P向上移动，则电源效率增大C.保持、闭合，只增大滑动变阻器的阻值，则液滴向下运动D.保持、闭合，只将电容器下极板向下平移一小段距离，流过的电流方向为a→b【答案】A【解析】【详解】A．现保持S1闭合，将S2断开，滑片P向下移动，滑动变阻器的阻值增大，由闭合电路欧姆定律可知，流过电源的总电流I减小，根据P=EI可知电源总功率减小，故A正确；B．现保持闭合，将断开。只将滑片P向上移动，滑动变阻器的阻值减小，则外电路电阻R 减小，电源效率为可知当R减少，则电源效率减小，故B错误；C．保持、闭合，只增大滑动变阻器的阻值，电压表示数不变，电容器两端的电压不变，根据可知电场强度不变，液滴所受的电场力不变，液滴仍静止，故C错误；D．保持、闭合，仅将下极板向下平移一小段距离，电容器两极板之间的电势差不变，根据电容器的决定式板间距离增大时，电容减小；根据电容定义式可知Q减小，电容器放电，则流过A2的电流方向为b→a，故D错误。故选A。6.一部华为Mate系列手机大约有1600多个元器件组成，其中半导体器件占到了很大一部分。霍尔元件就是利用霍尔效应制成的半导体磁电转换器件，如图是很小的矩形半导体薄片，M、N之间的距离为a，薄片的厚度为b，在E、F间通入恒定电流I，同时外加与薄片垂直的磁场B，加磁场后M、N间的霍尔电压为。已知半导体薄片中的载流子为正电荷，每个载流子电荷量为q，单位体积内载流子个数为n，电流与磁场的方向如图所示。下列说法正确的是（）A.N板电势低于M板电势B.MN间电势差C.每个载流子受到的洛伦兹力大小为 D.将磁场方向变为与薄片的上、下表面平行，变大【答案】B【解析】【分析】【详解】A．根据左手定则，带正电的载流子会积累在N板，所以N板电势高于M板电势，故A错误；BC．电流稳定后，根据平衡条件知每个载流子受到的洛伦兹力等于电场力，即根据电流微观表达式整理得MN间电势差故B正确，C错误；D．将磁场方向变为与薄片的上、下表面平行，则载流子不会受到洛伦兹力，因此不存在电势差，故D错误。故选B。【点睛】7.生活中，有一种叫“弹珠抽奖游戏”骗局，如图甲所示。为破解该骗局，某研究小组作了深入研究，将装置放置在水平桌面，调整装置前后高度，装置底板所在平面与水平面的夹角为，侧视图如图乙。图丙所示的曲线MON为该研究小组某一次实验中弹珠（可视为质点）发射后的部分运动轨迹，其中从发射端到M点为直线运动，MO为圆周运动的一部分。所有接触面均粗糙，空气阻力不计。下列说法正确的是（）A.从发射端到M点的过程中，弹珠的摩擦变小B.从M点到O点的过程中，弹珠受到挡板的力不变C.从O点到N点的过程中，弹珠的动量变化率变小 D.若增大发射速度，弹珠在从M点到O点的过程中克服摩擦力做功变小【答案】C【解析】【详解】A．弹珠与桌面间的摩擦因数和压力均不变，所以摩擦力不变，A错误；B．从M点到O点的过程中，弹珠受到挡板的弹力方向不断变化，所以力不断变化，B错误；C．根据动量定理可知，弹珠的动量变化率为弹珠所受的合力，而弹珠所受合力为重力沿斜面向下的分力与摩擦力的合力，重力沿斜面向下的分力大小方向都不变，摩擦力大小不变，方向与速度方向相反，重力沿斜面向下的分力与摩擦力之间的夹角在变大，所以合力在减小，弹珠的动量变化率变小，C正确；D．若增大发射速度，则弹珠在从M点到O点的轨迹长度变长，在这个过程中，摩擦力方向一直与速度方向相反，一直做负功，所以克服摩擦力做功在变大，D错误。故选C。二、多项选择题：本题共3小题，每小题5分，共15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。8.如图所示，用力F拉着一个物体从固定斜面上的A点运动到B点的过程中，重力做功－4J，拉力F做功9J，阻力做功－1J，则下列判断正确的是（）A.物体的重力势能增加了9JB.物体的机械能增加了3JC.物体机械能增加了8JD.物体的动能增加了4J【答案】CD【解析】【详解】A．重力做功，则物体的重力势能增加了，故A错误；D．根据动能定理可得物体的动能增加了4J，故D正确；BC．物体的机械能增加了 故B错误，C正确。故选CD。9.如图，在半径为R的半圆内有垂直纸面向外的匀强磁场，半径OP与半径OA的夹角为60°。现有一对正、负粒子以相同的速度从P点沿PO方向射入磁场中，一个从A点离开磁场，另一个从B点离开磁场。粒子的重力及粒子间的相互作用力均不计，则下列说法中正确的是（　　）A.从B点射出磁场的是带正电的粒子B.正、负粒子在磁场中运动的周期之比为1∶1C.正、负粒子在磁场中运动的比荷之比为D.正、负粒子在磁场中运动的时间之比为3∶2【答案】AD【解析】【详解】A．根据左手定则判断知从B点射出磁场的是正粒子，A正确；B．正、负粒子在磁场中的运动轨迹如下图所示圆弧PA所对的圆心角θ1=120°，则正粒子运动轨迹的半径由得粒子运动的周期为 圆弧PB所对的圆心角θ2=60°，则正粒子运动轨迹的半径由得粒子运动周期为则正负粒子的周期之比为故B错误；C．带电粒子磁场中做圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，则则正负粒子的比荷之比为故C错误；D．由B选项可知，正负粒子的圆心角分别为θ2=60°，θ1=120°根据匀速圆周运动的时间有则故D正确。 故选AD。10.如图甲所示，一质量为M的小车静止在光滑水平地面上，其左端P点与平台平滑连接。小车上表面PQ是以O为圆心、半径为R的四分之一圆弧轨道。质量为m的光滑小球，以某一水平速度冲上小车的圆弧面。若测得在水平方向上小球与小车的速度大小分别为、，作出图像如图乙所示。已知OP竖直，OQ水平，水平台面高，小球可视为质点，重力加速度为g，不计一切摩擦。则（　　）A.B.小球运动过程中离平台的最大高度为C.小球在Q点速度方向与竖直方向夹角的正切值为D.小球落地时与小车左端的水平距离为【答案】AB【解析】【详解】A．由题意可知，小球和小车组成的系统在水平方向动量守恒，由图乙可知，当时当时则有解得故A正确；     B．设小球在Q点的速度为vQ，小球在Q点时，在水平方向与小车共速，由动量守恒定律可得 解得小球由P点运动到最高点时，由机械能守恒定律可得联立解得故B正确；C．根据B项分析知小球由P点运动到Q点时，由机械能守恒定律可得联立解得则小球此时的竖直分速度为小球在Q点速度方向与水平方向夹角的正切值为故C错误；D．根据题意可知，小球从点离开小车，设离开小车时，小球的速度为，小车的速度为，由动量守恒定律和能量守恒定律有 解得小球从点离开小车后经时间故落地时小球与小车左端的水平距离为故D错误。故选AB。三、非选择题：共57分。11.小明利用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。实验中将铁架台竖直放置，上端固定电磁铁，在电磁铁下方固定一个位置可调节的光电门。（1）用螺旋测微器测量小球的直径，若测量结果如图乙所示，则小球的直径______。（2）闭合电磁铁的开关，吸住小球；测出小球与光电门间的高度差；断开开关，小球由静止自由下落，记录小球通过光电门的挡光时间。若某次实验中小球通过光电门的挡光时间为，则小球此次通过光电门时的速度大小为_______（用d、表示）。（3）多次改变光电门的位置，重复实验，测出小球与光电门间的高度差h和记录小球通过光电门的挡光时间t。以为纵轴、h为横轴，作出图像，图像为过原点的直线，直线的斜率为k，若当地的重力加速度大小_______（用d、k表示），则机械能守恒定律得到验证。 【答案】①.5.700；②.；③.；【解析】【详解】本题考查机械能守恒定律，目的是考查学生的实验探究能力。（1）[1]小球的直径（2）[2]小球通过光电门时的速度大小（3）[3]小球通过光电门时的速度大小设小球的质量为m，根据机械能守恒定律有可得结合题图乙可得解得12.某学习小组的同学们想利用电压表和电阻箱测量一电池组的电动势和内阻，他们找到了如下的实验器材：电池组（电动势约为6.0V，内阻约为）灵敏电流计G（满偏电流，内阻），定值电阻（），定值电阻，电阻箱R，开关，导线若干。同学们研究器材，思考讨论后确定了如下的实验方案，请你将该方案补充完整。（1）若想把灵敏电流计G改装成量程为8V的电压表，需要___________一个定值电阻（选填“串联”或“并联”）；（2）为了准确测出电池组的电动势和内阻，在图中虚线框中设计电路图，请把该电路图补充完整________。 （3）采集灵敏电流计G的读数I，电阻箱的读数R，作出了图像如图乙所示，已知图线的斜率为k，纵截距为b，电源中的电流远大于电流计G中的电流，则所测得电池组的内阻r=___________；（用题目中所给的字母表示）（4）组长还组织大家继续研讨，图丙所示为他们测得的某型号小灯泡的伏安特性曲线，如果把三个该型号的灯泡并联后再与的定值电阻串联起来接在上述电池组上（若测得电池组的电动势E＝6.0V，内阻），如图丁，则每只灯泡消耗的实际功率为___________W（保留两位有效数字）。【答案】①.串联②.见解析③.④.0.11##0.12##0.13【解析】【详解】（1）[1]将灵敏电流计改装成电压表，应串联一个大电阻；（2）[2]将改装的电压表和电阻箱接入电路，如图所示（3）[3]根据闭合电路欧姆定律 整理得因此，可得（4）[4]将R2与电源等效为新电源，内电阻为设流过电源的电流为3I，根据闭合电流欧姆定律画出图像如图两图像的交点坐标为（0.7，0.17），因此每只灯泡消耗的实际功率为13.蹦床运动有“空中芭蕾”之称，某质量m＝50kg的运动员从空中落下，接着又能弹起高度，此人与蹦床的接触时间t=0.5s，取，忽略空气阻力，求：（1）运动员与蹦床接触时间内，所受重力冲量的大小；（2）运动员与蹦床接触时间内，受到蹦床平均弹力的大小。【答案】（1）；（2）1500N【解析】【详解】（1）所受重力的冲量为 解得（2）根据可得落到蹦床上是的速度离开蹦床时的速度在接触蹦床的过程中，以向下为正方向，根据动量定理可得平均弹力大小14.如图所示，长木板C静置在粗糙水平地面上，小物块B（视为质点）静置在长木板上表面的最左端。用长为、不可伸长的轻绳将小球A悬挂在O点，初始时轻绳处于水平拉直状态。将小球由静止释放，下摆至最低点刚好与物块B发生弹性碰撞，物块B恰好没有滑离长木板C。BC间的动摩擦因数为，C与地面间的动摩擦因数为，A、B、C的质量均为1kg，重力加速度为，忽略空气阻力。求：（1）A与B碰撞前瞬间轻绳的拉力大小；（2）长木板C的长度L。【答案】（1）30N；（2）【解析】【详解】（1）球A由静止释放到与B碰撞前瞬间，根据动能定理可得 解得在最低处，根据牛顿第二定律了得解得A与B碰撞前瞬间轻绳的拉力大小为（2）设A与B碰撞后瞬间，A的速度为，B的速度为，根据动量守恒和机械能守恒可得解得，碰后，对物块B，根据牛顿第二定律可得解得对木板C，根据牛顿第二定律可得解得设经过时间B、C共速，则有解得，此过程B、C的位移分别为 ，由于则共速后，BC相对静止一起做匀减速运动，由题意可知物块B恰好没有滑离长木板C，则木板长度为15.如图所示，在第一象限中有一匀强磁场（图中未画出），一带正电的粒子（不计重力）从y轴上A点沿x轴正向以初速度进入匀强磁场区域，A点坐标为，从x轴上的C点出磁场并进入第四象限的匀强电场区域，方向与x轴负向成60°角。粒子经过此电场区域后恰好垂直于y轴进入第三象限的电、磁场区域，它们的宽度都为L，其中磁感应强度为，电场强度为，粒子的质量为m、电荷量为q，虚线边界有电场。求：（1）第一象限中匀强磁场的磁感应强度的大小；（2）粒子刚进入第三象限中的第二个磁场区域时的速度大小；（3）整个运动过程中，粒子距离y轴最远的水平距离。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）由几何关系得 解得方向：垂直于纸面向外。（2）设粒子刚进入第三象限磁场时的速度为．则粒子在第一个磁场中运动有由几何关系，粒子出磁场时与水平方向的夹角为30°，则粒子刚进入电场区域时水平方向的速度为竖直方向速度为粒子刚进入第三象限中的第二个磁场区域时的速度大小为方法二：设粒子刚进入第三象限磁场时的速度为．则 （3）方法一：设粒子在第三象限运动过程中，从右向左在第n层磁场中运动速度为，轨道半径为，则有则粒子进入第n层电场时，速度方向与水平方向的夹角为，从第n层电场左边界穿出时速度方向与水平方向的夹角为，粒子在电场中运动时，垂直电场线方向的速度分量不变，有解得可知、、、……是一组等差数列，公差为L，可得将代入，得由于，则由于，且为整数，故n的最大值为4，此时 即粒子在第5层磁场中达到轨迹最左端，此时速度竖直向下，几何关系得轨迹最左端距离第5层磁场右边界距离为综上，轨迹最左端离y轴的水平距离为（3）方法二：设在第n个磁场中最远，则则