湖南省长沙市雅礼中学2024-2025学年高三上学期月考（四）物理试题 Word版含解析

雅礼中学2025届高三月考试卷（四）物理本试题卷分选择题和非选择题两部分，共8页。时量75分钟，满分100分。一、单选题（本题共6小题，每小题4分，共24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.《自然哲学的数学原理》中记载牛顿是这样研究匀速圆周运动的：如图所示，小球沿正多边形的各边做速度大小不变的运动，若正多边形的边数趋近于无穷大，则上述运动可看作匀速圆周运动。牛顿提出设想后并没有做进一步的推导，若小明同学沿着牛顿的思路推导得出了匀速圆周运动的向心力表达式，他在研究过程中提出了一些假设，其中不合理的是（ ）A.小球在正多边形的各个顶点处的碰撞是弹性碰撞B.小球每次碰撞时所受作用力的方向指向圆心C.因碰撞时间可以用周期和正多边形的边数表示，所以可以利用动量定理得出向心力表达式D.因可以用正多边形的边长与碰撞的作用力计算功，所以可以利用动能定理得出向心力表达式【答案】D【解析】【详解】A．做匀速圆周运动，假设小球在正多边形的各个顶点处的碰撞是弹性碰撞，是合理的，A错误；B．因为向心力指向圆心，所以可以假设小球每次碰撞时所受作用力的方向指向圆心，B错误；C．因碰撞时间可以用周期和正多边形的边数表示，所以可以利用动量定理得出向心力表达式，C错误；D．小球碰撞时，作用力不做功，所以不能用动能定理得出向心力表达式，不合理，D正确；故选D。2.我校在2024年秋季运动会中开设了“趣味毛毛虫”的集体运动项目强化团队协作能力，如图所示，每支队伍由8名老师组成，将毛毛虫悬空抓住前进，到达终点用时少者获胜。为了能顺利前进，8名老师需要同时迈出左脚或右脚。已知老师们手中抓住的“毛毛虫”的质量为，在开始运动阶段“毛毛虫”以加速度向前做匀加速直线运动（竖直方向保持同一高度），重力加速度为，老师们运动过程中脚不打滑。从开始出发计时，则对此匀加速运动过程，下列说法正确的是（ ）A.地面对老师的摩擦力对老师做正功B.这8名老师对“毛毛虫”的作用力大小为C.这8名老师对“毛毛虫”的作用力水平向前D.时刻8名老师对“毛毛虫”作用力的合力瞬时功率为【答案】D【解析】【详解】A．由于老师运动过程中脚不打滑，所以老师与地面之间是静摩擦力，在老师受摩擦力时，二者没有相对位移，故地面对老师的摩擦力对老师不做功，故A错误；BC．“毛毛虫”受的合外力为ma，可知老师对“毛毛虫”的作用力大小为方向向前上方，故BC错误；D．设老师对“毛毛虫”作用力与水平方向的夹角为，则时刻老师对“毛毛虫”作用力的瞬时功率为故D正确。故选D。3.用劲度系数为，原长均为的符合胡克定律的六根橡皮筋，将六个质量为的小球连接成正六边形（如图所示），放在光滑水平桌面上。现在使这个系统绕垂直于桌面通过正六边形中心的轴匀速转动。在系统稳定后，观察到正六边形边长变为，则此时转动的周期为（ ）A. B.C. D.【答案】A【解析】【详解】每根橡皮筋弹力均为相邻橡皮筋夹角为，则每个小球的合力为根据牛顿第二定律可得解得故选A。4.SpaceX公司的星链计划不断向地球卫星轨道发射升空大量小型卫星组成庞大的卫星群体系，严重影响了地球其他轨道卫星的使用安全，中国空间站就不得不做两次紧急避险动作，避免被星链卫星撞击的危险。如图所示，假设在地球附近存在圆轨道卫星1和椭圆轨道卫星2，、两点为椭圆轨道长轴两端，点为两轨道交点。距离地心，距离地心，距离地心，卫星都绕地球逆时针运行。下列说法正确的是（ ）A.卫星2和卫星1的周期相同B.卫星2和卫星1在点加速度不相同C.卫星1在点的速度大于卫星2在点的速度D.若卫星2在点适当点火加速，即可在半径为的低轨道绕地球圆周运动【答案】A【解析】【详解】A．根据开普勒第三定律有由题知圆的半径与椭圆的半长轴相等，则卫星2的周期与卫星1的周期相等，故A正确；B．根据牛顿第二定律有则有可知在点时，加速度相同，故B错误；C．以地球球心为圆心，并过点画出圆轨道3，如图所示由图可知卫星从轨道3到卫星2的椭圆轨道要在点点火加速，做离心运动，则卫星在轨道3的速度小于卫星2在椭圆轨道点的速度，又由图可知，轨道1和轨道3都是圆轨道，则有可得可知轨道1上卫星的速度小于轨道3上卫星的速度，可知卫星在轨道1上经过点的速度小于卫星2在点的速度，故C错误；D．据前面分析，在椭圆轨道上运行的卫星2在点适当减速，即可在半径为的低轨道绕地球运行，故D错误。故选A。5.如图所示，“雨打芭蕉”是文学中常见的抒情意境，如王维的“雨打芭蕉叶带愁，心同新月向人羞”、白居易的“隔窗知夜雨，芭蕉先有声”、葛胜仲的“闲愁几许，逐梦芭蕉雨”等都是通过雨打芭蕉抒发作者的情感。将快落到芭蕉叶上的雨视为由单个质量为m、速度为的一系列小雨滴组成的，各个小雨滴垂直打在水平芭蕉叶上后，一半以速度v反向弹回，另一半速度为零。忽略芭蕉叶上的积水以及雨滴落在叶面上时重力的影响，忽略风力以及溅起的水珠对下落雨滴的影响。已知每立方米的体积内有N个小雨滴，则估算雨打芭蕉产生的压强P为（ ）A. B. C. D.【答案】A【解析】【详解】设芭蕉叶的面积为S，t时间内有质量为的雨滴打在芭蕉叶上，则有根据题意可知一半以速度v反向弹回，以竖直向上为正方向，根据动量定理另一半速度为零，以竖直向上为正方向，根据动量定理根据压强的定义式联立可得故选A。6.如图所示，8个完全相同的均匀带电绝缘立方体叠成一个大立方体，取无穷远处电势为零，该立方体中心点电势为，上表面中心点电势为。下列说法正确的是（ ）A.一个小立方体在点产生电势为B.下层一个小立方体在点产生的电势为C.现撤去下层一个小立方体，则点电势为D.现撤去下层一个小立方体，则点电势为【答案】D【解析】【详解】A．由于电势为标量，由题意可知每个小立方体在点的电势相等为故A错误；B．上层四个小立方体在点的电势和为下方四个小立方体在点的电势和为下层一个小立方体在点产生的电势为故B错误；C．现撤去下层一个小立方体，则点电势为故C错误；D．撤去下层一个小立方体，则点电势故D正确。故选D。二、多选题（本题共4小题，每小题5分，共20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，有选错的不得分）7.如图所示，一光滑绝缘半圆面和一根很长的直导线被固定在同一竖直平面内，直导线水平处于半圆面的下方，导线中通有方向向右的恒定电流I，将一铜环从半圆面左侧最高点a从静止释放后，铜环沿半圆面运动，到达右侧的b点为最高点，a、b高度差为Δh，已知通电直导线在周围某一点产生磁场的磁感应强度与该点到导线的距离成反比，下列说法正确的是（ ）A.铜环在半圆面左侧下滑过程，感应电流沿顺时针方向B.铜环第一次经过最低点时感应电流达到最大C.铜环第一次返回左侧至最高点时与a点的高度差小于D.铜环沿半圆面运动过程，铜环所受安培力的方向总是与铜环中心的运动方向相反【答案】AC【解析】【分析】【详解】A．直导线在半圆面处的磁场垂直向外，铜环在半圆面左侧下滑过程，磁场增强，由楞次定律可知，感应电流沿顺时针方向，A正确；B．由直导线磁场特点可知，同一水平面处的磁场强弱相同，当铜环经过最低点时，速度沿水平方向，铜环内的磁通量变化率为零，感应电流为零，B错误；C．设铜环质量为m，则铜环第一次从a到b过程，减少的机械能等于，故产生的焦耳热为铜环在竖直方向上的速度越大，磁通量变化越快，产生的感应电流越大，从而产生的焦耳热越多，消耗的机械能越多，当铜环从b返回左侧时，在同一高度处的速度比从a到b过程小，产生的焦耳热较少，故消耗的机械能较少，即小于，故返回左侧最高点时与右侧最高点的高度差小于Δh，则铜环第一次返回左侧至最高点时与a点的高度差小于，C正确；D．当铜环沿轨道下滑时，根据对称性可知，铜环左右两侧受到的安培力大小相等、方向相反，而铜环下半部分受到的安培力（向上）要大于上半部分受到的安培力（向下），故铜环受到的安培力竖直向上，同理可知，当铜环沿轨道上滑时，受到的安培力竖直向下，故铜环沿半圆面运动过程，铜环所受安培力的方向与铜环中心的运动方向不会相反，D错误。故选AC。8.如图所示，CD和EF是两根相同的金属棒，质量均为m，长度均为L，用两根等长的柔软导线、（重力不计）将它们连接，形成闭合回路CDFE。用两根绝缘细线、将整个回路悬于天花板上，使两棒保持水平并处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，重力加速度为g。在回路中通以如图所示方向的电流I，则稳定后（ ）A.软导线、对金属棒EF的拉力大小均为B.绝缘细线和对金属棒CD的拉力大小均为mgC.软导线和向纸面外偏转，软导线与竖直方向夹角的正弦值为D.绝缘细线和向纸面内偏转，细线与竖直方向夹的正切值为【答案】B【解析】【详解】B．对CD棒和EF棒组成的系统进行受力分析（从左向右看），如图所示整体受到两个重力，两个安培力和两个绝缘绳子的拉力，竖直方向根据受力平衡得可得即绝缘细线和不发生偏转，绝缘细线和对金属棒CD的拉力大小均为mg，故B正确；ACD．EF棒受到重力、水平方向的安培力和两个金属杆的拉力，可知软导线和向纸面外偏转，其中安培力大小为设柔软导线与竖直方向的夹角为，则有，可知软导线、对金属棒EF的拉力大小均大于，故ACD错误。故选B。9.如图所示，坐标系中荧光屏垂直轴放置，第一、二象限存在垂直纸面向里的匀强磁场，点有一粒子放射源，能向第一、二象限各个方向均匀发射一系列速率均为、比荷均为的带正电粒子，其中沿轴正方向射入的粒子经偏转后刚好打在荧光屏上的点，粒子打在荧光屏上后立即被屏吸收（左右两侧面均可吸收）。已知荧光屏的长度为，磁感应强度大小为，不计粒子的重力，忽略粒子间的相互作用。则下列说法正确的是（ ）A.荧光屏到O的距离为2LB.沿y轴正方向射入的粒子运动到荧光屏所需时间为C.被荧光屏接收的粒子在磁场中运动的最长时间与最短时间之比为5：1D.被荧光屏右侧面和左侧面接收的粒子数之比为3：2【答案】BC【解析】【详解】A．根据洛伦兹力提供向心力有解得沿x轴正方向射入的粒子经偏转后刚好打在荧光屏上的M点，轨迹如图根据几何关系可知解得故A错误；B．沿轴正方向射入的粒子恰好经过点，则沿轴正方向射入的粒子运动到荧光屏运动的时间为故B正确；C．粒子在磁场中运动的最长时间、最短时间轨迹如图根据几何关系可知对应圆心角分别为300°，60°，则运动时间分别为则时间之比为5:1，故C正确；D．由几何知识可知，粒子入射时与x轴正方向角度为0~30°时，被左侧光屏吸收，入射角度为90°~150°时，粒子被右侧光屏吸收，则被荧光屏右侧面和左侧面接收的粒子数之比为2:1，故D错误。故选BC。10.某工厂为了检验正方形线圈的合格率，将线圈放在传送带上，传送带所在空间中加上竖直向下的匀强磁场，磁场边界与平行且与线圈速度方向成，磁感应强度为B。如图所示，线圈与传送带一起以恒定速度v向右运动，线圈与传送带间的动摩擦因数为μ。线圈进入磁场过程中线圈恰好不打滑，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。已知线圈质量为m，匝数为N，边长为L，总电阻为R，且磁场宽度大于L。下列说法正确的是（ ）A.线圈进入磁场过程中，电流方向为B.在线圈进入磁场的过程中，线圈对传送带的摩擦力始终沿所在直线方向，且最大值为C.线圈在进入磁场的过程中通过截面的电荷量为D.在不改变传送带速度的情况下，相同质量、材料、边长但匝数为的线圈进入磁场过程也恰好不打滑【答案】ABD【解析】【详解】A．线圈进入磁场的过程，磁通量增加，根据楞次定律，可判断出，感应电流的方向为，故A正确；B．在线圈进入磁场过程中，受到沿方向的安培力作用，由于线圈匀速运动，所以线圈受到的摩擦力方向为方向，根据牛顿第三定律可知，线圈对传送带的摩擦力始终沿方向，最大值为又有，解得故B正确；C．线圈在进入磁场的过程中通过截面的电荷量为解得故C错误；D．线圈质量不变，材料不变，边长不变，匝数变成2倍，则导线长度变为原来的2倍，横截面积变为原来的，根据可知，电阻变为原来的4倍，又因为安培力的最大值为可知，匝数变成2倍，电阻变为原来的4倍，线框受到的安培力的最大值不