河南省南阳市第一中2023-2024学年高三12月月考物理试题（解析版）

高三物理一.选择题（共6小题，每题4分，共24分。）1.如图所示，在不计滑轮摩擦和绳子质量的条件下，当汽车匀速向左运动时，物体的受力和运动情况是（ ）A.绳的拉力等于的重力B.绳的拉力大于的重力C.绳的拉力小于的重力D.物体向上做匀速运动【答案】B【解析】【详解】根据题意，设绳子与水平方向的夹角为，将小车的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向，沿绳子方向的速度等于的速度，如图所示根据平行四边形定则得由于汽车运动过程中，减小，则增大，物体向上做加速运动，由牛顿第二定律有可知，绳子的拉力大于物体的重力。故选B。2.如图所示，光滑绝缘圆环固定在竖直面内，圆环上A、B、C三点构成正三角形，AD、BE为圆环直径，且AD水平。甲、乙两小球带有等量异种电荷，将带正电荷的小球甲固定在A点处，另一带负电小球乙恰好能静止在B点处（甲、乙均可视为质点）。现在乙受到微小扰动，沿着圆环由静止开始下滑，则下列说法正确的是（ ）A.甲乙静止时，在甲、乙形成的电场中，D、E两点的电场强度相同B.甲乙静止时，在甲、乙形成的电场中，D、E两点的电势相同C.乙从静止下滑到C点的过程中，乙的电势能一直不变D.乙从静止下滑到C点的过程中，乙的动能一直增大【答案】D【解析】【详解】A．根据等量异种电荷的电场线分布可知在甲、乙形成的电场中，D、E两点的电场强度大小等，方向不同，故A错误；B．由几何关系可知，OC在AB连线的中垂线上，为甲、乙形成的电场的等势面且电势为零，可知D、E两点的电势不相同，故B错误；C．乙从静止下滑到C点的过程中，库仑力先做负功后做正功，所以乙的电势能先增大后减小，故C错误；D．由于初始时小球乙恰好能静止在B点处，对其受力分析，如图所示根据平衡条件可得解得乙下滑到C点的过程中，甲乙间距离先增大后减小，所以库仑力先减小后增大，即库仑力先小于重力后增大到与重力再次相等，所以BD阶段重力做功大于库仑力做功，合力做正功，DC阶段两力均做正功，合力做正功，所以乙的动能一直增大，故D正确。故选D。3.如图所示，有一个长为12cm的线光源AB，其表面可以朝各个方向发光，现将AB封装在一个半球形透明介质的底部，AB中点与球心O重合。半球形介质的折射率为1.5，为使AB发出的所有光都能射出球面，不考虑二次反射，则球半径R至少为（ ）A. B. C. D.【答案】C【解析】【详解】如图所示在半球面上任选一点P，根据几何关系可知，若此时线状光源B点发出的光能够射出P点，则线状光源其他点发出的光也一定能够射出P点，所以只要B点发出的所有光线能够射出球面，则光源发出的所有光均能射出球面，在中，根据正弦定理有解得当时，有最大值为使光线一定能从P点射出，根据全反射应有所以故选C。4.分子力F随分子间距离r的变化如图所示，将两分子从相距r=r2处释放，仅考虑这两个分子间的作用，下列说法正确的是（ ）A.从r=r2到r=r0，分子间作用力表现为斥力B.从r=r2到r=r1，分子力大小先减小后增大C.从r=r2到r=r0，分子势能先减小后增大D.从r=r2到r=r1，分子动能先增大后减小【答案】D【解析】【详解】A．从到，分子间作用力表现为引力，故A错误；B．由图可知，在时分子力为零，故从到分子力的大小先增大后减小再增大，故B错误；C．从到分子力做正功，分子势能一直减小，故C错误；D．从到分子力先做正功后做负功，分子动能先增大后减小，故D正确。故选D5.关于粒子散射实验，下列说法中正确是A.绝大多数粒子经过金箔后，发生了角度很大的偏转B.粒子离开原子核的过程中,电势能增加C.粒子在接近原子的过程中，动能减少D.对粒子散射实验数据进行分析，可以估算出粒子的大小【答案】C【解析】【详解】对α粒子散射实验数据进行分析可知，绝大多数α粒子经过金箔后，方向不发生改变，仍按原来方向运动，选项A错误；α粒子离开原子核的过程中，库仑力做正功，则电势能减小，选项B错误；α粒子在接近原子的过程中，库仑力做负功，则动能减少，选项C正确；对α粒子散射实验的数据分析，可以估算出原子核的大小数量级，但不能估算出α粒子的大小，故D错误；6.如图所示，某同学将白纸固定在木板上，橡皮筋一端固定在O点，另一端A系一小段轻绳（带绳结），将木板竖直固定在铁架台上，把一个质量为m的钩码挂在绳结上，静止时描下橡皮筋下端点的位置A0；用水平力拉A点，使A点在新的位置静止，描下此时橡皮筋下端点的位置A₁；逐渐增大水平力，重复实验。取下木板，量出A₁、A₂…各点到O的距离、…量出各次橡皮筋与之间的夹角（、，在坐标纸上作出的图像，已知图像斜率为k＇，在y轴上的截距为b，则橡皮筋的劲度系数k和橡皮筋的原长l0可以表示为（已知重力加速度为g）（ ）A.、 B.、C.、 D.、【答案】C【解析】【详解】根据题意，对结点受力分析，由平衡条件及胡克定律有整理可得结合图像有，解得，故选C二.多选题（共4小题，每题5分，共20分。每题给出的四个选项中有多个选项符合题意，全部选对得5分，选对但不全得3分，有选错或不选得0分）7.如图所示，不可伸长的悬线MO绳下端挂一质量为m的物体，在拉力F作用下物体静止，此时悬线与竖直方向的夹角为α。现保夹角持α不变，拉力F缓慢地由水平位置逆时针转到竖直位置的过程中（重力加速度为g）（ ）A.F逐渐减小，OM绳拉力逐渐减小B.F先减小后增大，OM绳拉力逐渐减小C.若F＝mgtanα，则力F的方向一定水平向右D.F的最小值为mgsinα【答案】BCD【解析】【详解】AB．根据题意，以结点O为受力分析点，做出受力分析的矢量三角形，如下图所示由上图可知，保持夹角α不变，拉力F缓慢地由水平位置逆时针转到竖直位置的过程中，根据矢量三角形的边长表示力的大小，可得：拉力F先减小后增大，OM绳拉力T逐渐减小，故A错误，B正确；C．当力F的方向水平向右时，受力分析如图所示根据几何关系可得解得故C正确；D．根据题意易得：当力F垂直于OM绳上的拉力T时，力F有最小值，根据几何关系可得解得故D正确。故选BCD。8.如图所示的电路中，电源电动势为、内阻为，、、均是定值电阻，是滑动变阻器，图中各电表均为理想电表。闭合开关，当的滑动触片P向下滑动时，下列判断正确的是（ ）A.消耗的功率变小B.消耗的功率变小C.电压表的示数变小，的示数变小D.电流表的示数变大，的示数变小，的示数变大【答案】BD【解析】【详解】A．滑动触片P向下滑动时，滑动变阻器接入的有效电阻减小，则电路总电阻减小，干路电流变大，即流过的电流变大，电流表的示数变大。由于可知消耗的功率变大，故A错误；BD．电阻两端的电压为当变大时，可知变小，即的示数变小，则流过的电流变小，的示数变小，消耗的功率变小；流过的电流为可知变大，即的示数变大，故BD正确；C．电压表的示数为由于、增大，所以电压表的示数变大，故C错误。故选BD。9.直角边AC长为d的三棱镜ABC置于水平桌面上，其截面图如图所示。D为斜边BC的中点，桌面上的S点有一点光源，发射的一条光经D点折射后，垂直于AB边射出。已知，光在棱镜中的传播时间为，真空中光速为c，不考虑光的反射。下列说法正确的是（ ）A.该棱镜的折射率为B.该棱镜的折射率为C.入射光与BC的夹角为D.入射光与BC夹角为【答案】AC【解析】【详解】AB．由题意画出光路图，如图所示E是光在AB边的出射点，设光在棱镜中的传播速度为，入射角为，折射角为，光与BC边的夹角为。则有，由折射定律解得，该棱镜的折射率为A正确，B错误；CD．光射到BC边，由几何关系和折射定律有联立解得，入射光与BC的夹角为C正确，D错误。故选AC。10.晓燕和小松同学合作设计了一个简易的气温计，如图所示，向一个空的铝制饮料罐中插入一根透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱（长度可以忽略）。大气压的变化可忽略不计，罐内气体视为理想气体。已知罐的容积是，吸管内部粗细均匀，横截面积为S，吸管的总有效长度为L（总有效长度为铝罐外部吸管量远端到接口的距离），铝罐水平放置条件下，当温度为时，油柱到接口的距离为L1.根据以上信息，在吸管上标上温度刻度值。以下说法中正确的有（ ）A.吸管上的温度刻度值左低右高B.吸管上的温度刻度分布不均匀C.吸管上的温度刻度分布均匀D.该简易温度计的测温灵敏度与管的总有效长度L有关（若温度升高△T，油柱到接口的距离增加△x，定义为测温灵敏度）【答案】AC【解析】【详解】A．根据题意可知，罐内气体做等压变化，根据盖吕萨克定律可知，罐内气体温度越高，体积越大，吸管内油柱越靠近吸管的右端，则吸管上的温度刻度值应左低右高，故A正确；BC．根据盖吕萨克定律可知，空气的体积和温度成正比，即则根据题意可知则即温度的变化量与距离的变化量成正比，则吸管上的温度刻度分布均匀，故B错误C正确；D．根据题意及C分析可知，测温灵敏度为可知，简易温度计的测温灵敏度与管的总有效长度L无关，故D错误。故选AC。三.填空题（共2小题，共16分。）11.如图所示，图甲为沿x轴传播的一列简谐横波在t=0.5s时刻的波动图像，图乙为平衡位置x=2m质点P的振动图像，由图可知这列简谐横波的波速为________m/s；质点P从t=0.5s到t=2.5s时间内经过的路程为________m。【答案】①.4②.1.6【解析】【详解】[1]由图可知，这列简谐横波的波长，周期，所以波速[2]质点P从t=0.5s到t=2.5s时间内完成了两个全振动，经过的路程12.如图所示，匀强电场场强E＝100V/m，A、B两点相距10cm，则UAB＝________V。【答案】10【解析】【详解】根据电场强度和电势差的关系，可知UAB＝EdAB＝100×0.1V＝10V四.计算题（共3小题，共40分）13.某同学做家务时，使用拖把清理地板，如图所示。假设拖把头的质量为1kg，拖把杆的质量不计，拖把杆与水平地面成53°角。当对拖把头施加一个沿拖把杆向下、大小为10N的力F1时，恰好能推动拖把头向前匀速运动。重力加速度g取10m/s2，，。（1）求拖把头与地板间的动摩擦因数。（2）当拖把静止时，对拖把头施加一个沿拖把杆向下的力F2，拖把杆与地面的夹角为。当增大到某一值时，无论F2多大，都不能推动拖把头，求此时的tan值。（为方便起见，本问可忽略拖把头的重力，且认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力）【答案】（1）或0.33；（2）【解析】【详解】（1）对拖把头受力分析，如图所示拖把头做匀速直线运动，水平方向和竖直方向受力平衡：水平方向有竖直方向有而解得（2）忽略拖把头的重力，若不能推动拖把头，需满足即即时，无论对拖把头施加一个沿拖把杆向下的多大的力，都不能推动拖把头。14.如图所示，绝缘粗糙的水平轨道AB（动摩擦因数μ=0.5）与处于竖直平面内的半圆形绝缘光滑轨道BC平滑连接，BC为竖直直径，半圆形轨道的半径R=0.4m，在轨道所在空间存在水平向右的匀强电场，电场线与轨道所在的平面平行，电场强度E=1N/C。现有一电荷量q=+1C、质量m=0.1kg的带电体（可视为质点）在水平轨道上的P点由静止释放，带电体恰好能通过半圆形轨道的最高点C，然后落至水平轨道上的D点（图中未画出）。g取10m/s2，求：（1）带电体运动到半圆形轨道C点时速度大小；（2）P点到B点的距离xPB；（3）带电体在从B点运动到落至C点的过程中何处动能最大？并求出最大动能。（第3小题保留两位有效数字）【答案】（1）2m/s；（2）2m；（3）当运动到带电体与圆心的连线与竖直方向成45°时，动能最大，最大动能为1.2J【解析】【详解】（1）设带电体运动到半圆形轨道C点时速度大小为vC，由题意，根据牛顿第二定律得解得（2）设带电体运动到B点时的速度大小为vB，对带电体从B运动到C的过程，根据动能定理得解得对带电体从P运动到B的过程，根据动能定理得解得（3）带电体在重力场和电场的复合中运动，当带电体在半圆形轨道上运动至速度方向与电场力和重力的合力方向垂直时（即运动到等效最低点Q时）的动能最大，由题意可知带电体所受重力和电场力大小相等，根据力的合成与