湖南省五市十校2023-2024學年高三上學期12月大聯(lián)考物理試題（解析版）

PAGEPAGE1五市十校教研教改共同體2024屆高三12月大聯(lián)考物理本試卷共6頁。全卷滿分100分，考試時間75分鐘。注意事項：1．答題前，考生務必將自己的姓名、準考證號填寫在本試卷和答題卡上。2．回答選擇題時，選出每小題〖答案〗后，用鉛筆把答題卡上對應的〖答案〗標號涂黑，如有改動，用橡皮擦干凈后，再選涂其他〖答案〗；回答非選擇題時，將〖答案〗寫在答題卡上，寫在本試卷上無效。3．考試結束后，將本試卷和答題卡一并交回。一、選擇題：本題共6小題，每小題4分，共24分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。1.在物理學的發(fā)展過程中，科學家們創(chuàng)造出了許多物理學研究方法，以下關于所用物理學研究方法的敘述正確的是（）A.在不需要考慮帶電物體本身的大小和形狀時，用點電荷來代替物體的方法叫微元法B.15世紀以前的學者們總是通過思辯性的論戰(zhàn)決定誰是誰非，是牛頓首先采用了以實驗檢驗猜想和假設的科學方法C.在推導勻變速直線運動位移公式時，把整個運動過程劃分成很多小段，每一小段近似看作勻速直線運動，然后把各小段的位移相加，這里采用了理想模型法D.伽利略認為自由落體運動就是物體在傾角為90°的斜面上的運動，再根據(jù)銅球在斜面上的運動規(guī)律得出自由落體的運動規(guī)律，這是采用了實驗和邏輯推理相結合的方法〖答案〗D〖解析〗A．在不需要考慮帶電物體本身的大小和形狀時，用點電荷代替物體的方法叫理想模型法，A錯誤；B．15世紀以前的學者們總是通過思辯性的論戰(zhàn)決定誰是誰非，是伽利略首先采用了以實驗檢驗猜想和假設的科學方法，B錯誤；C．在推導勻變速直線運動位移公式時，把整個運動過程劃分成很多小段，每一小段近似看作勻速直線運動，然后把各小段的位移相加，這里采用了微元法，C錯誤；D．伽利略認為自由落體運動就是物體在傾角為90°的斜面上的運動，再根據(jù)銅球在斜面上的運動規(guī)律得出自由落體的運動規(guī)律，這是采用了實驗和邏輯推理相結合的方法，伽利略是首次采用實驗和邏輯推理相結合的方法研究問題的科學家，D正確。故選D。2.一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，其波速為6m/s，t=0時刻的波形如圖所示。下列說法正確的是（）A.該簡諧橫波的周期為2.5sB.該時刻質(zhì)點R沿y軸正方向運動C.t=4.5s時刻，質(zhì)點Q加速度最大D.0~1.5s時間內(nèi)，質(zhì)點P沿x軸正方向平移9m〖答案〗C〖解析〗A．從圖中可知該簡諧橫波的波長為12m，根據(jù)波長、周期與波速的關系有A錯誤；B．根據(jù)同側法可判斷出該時刻R正沿y軸負方向運動，B錯誤；C．t=4.5s時，即T，質(zhì)點Q應處于正向最大位移處，加速度最大，C正確；D．質(zhì)點只在平衡位置兩側往復振動，并不沿波的傳播方向平移，D錯誤。故選C。3.如圖所示，三根長度均為L的輕繩分別連接于B、C兩點，A、D兩端被懸掛在水平天花板上，水平天花板與繩AB、CD的夾角均為45°?，F(xiàn)在B點上懸掛一個質(zhì)量為m的重物，為使BC繩保持水平，在C點上可施加的力的最小值為（）A. B. C. D.mg〖答案〗B〖解析〗對B點進行受力分析，如圖可得BC繩的拉力對C點進行受力分析，如圖由圖解法可得，所施外力的最小值為故選B。4.一小球從光滑斜面上某點滑下，到達斜面底端與固定彈性擋板相碰，碰撞時間極短，碰后等速率返回。取碰撞結束時刻為計時起點，擋板處為坐標原點，沿斜面向上為正方向，下列有關小球速度的圖像，正確的是（）A. B.C. D.〖答案〗B〖解析〗AB．由題意知小球在上滑的過程中，小球的運動為勻變速運動，根據(jù)運動學公式可知速度與位移的關系式為二次函數(shù)，故A錯誤，B正確；CD．由速度與時間關系式可知速度與時間的關系式為一次函數(shù)，故CD錯誤。故選B。5.螺旋星系中有大量的恒星和星際物質(zhì)，主要分布在半徑為R的球體內(nèi)，球體外僅有極少的恒星。球體內(nèi)物質(zhì)總質(zhì)量為M，可認為均勻分布，球體內(nèi)外的所有恒星都繞星系中心做勻速圓周運動，恒星到星系中心的距離為r，引力常量為G。萬有引力定律和庫侖定律在形式上極其相似，這種形式上的相似決定了萬有引力和庫侖力具有一系列類同的性質(zhì)?？梢宰C明均勻帶電球體在球的外部產(chǎn)生的電場與一個位于球心、電荷量相等的點電荷在同一點產(chǎn)生的電場相同，電荷均勻分布的球殼對殼內(nèi)電荷的庫侖力為零。由以上信息，可求得r≤R區(qū)域內(nèi)的恒星做勻速圓周運動的速度大小v與r的關系，下列選項正確的是（）A. B.C. D.〖答案〗B〖解析〗設半徑為R的球體的密度為ρ，則質(zhì)量為設半徑為r的球體的質(zhì)量為M'，則解得對半徑為r的球體表面上的一物體做圓周運動，有解得故選B。6.如圖甲，吊塔起重機是現(xiàn)代工程建設中很重要的機器。如圖乙，一塔吊吊起重物的過程中，吊鉤將重物豎直吊起的同時，小車帶動吊鉤沿水平吊臂以恒定速率v勻速向右運動。第一次重物沿直線（虛線）運動，A、B、C為直線上三點，B為中點，直線ABC與豎直方向所成角度為（圖中未標出）；第二次從A至C時，重物沿曲線（實線）運動到達C，到C點時其速度大小與在A點時的速度大小相等，兩線交于點B，曲線ABC的中點B處的切線與豎直方向所成角度為θ。兩次重物都在同一豎直面內(nèi)運動，則在重物從A運動到C的過程中（）A.兩次運動時間相等，但第二次的運動平均速度較大B.重物第一次過B點的速度大小小于第二次通過B的速度大小C.第一次鋼繩拉力為恒力，第二次為變力，故第二次電機對重物做的功多一些D.第一次吊鉤豎直方向運動的速度大小恒為，第二次吊鉤豎直方向運動的速度最大值〖答案〗B〖解析〗A．由于小車帶動吊鉤沿水平吊臂以恒定速率v向右運動，所以這兩次重物在水平方向上做一樣的勻速運動，故時間相等；兩次運動的總位移和時間都相等，則平均速度也相等，A錯誤；B．第一次重物沿直線ABC運動，至B速度第二次重物沿曲線ABC至B速度由圖有，所以，故B正確；C．第一次鋼繩拉力為恒力，第二次為變力，由動能定理可知，第二次電機對重物做的功與第一次一樣多，故C錯誤；D．第一次重物沿直線ABC運動，說明豎直方向上也做勻速運動，根據(jù)速度分解可求得吊鉤豎直方向速度大小恒為；第二次重物沿曲線ABC運動，說明豎直方向上做變速運動，在B點速度最大，根據(jù)速度的分解可求得吊鉤豎直方向速度最大值為，D錯誤。故選B。二、選擇題：本題共4小題，每小題5分，共20分。在每小題給出的四個選項中，有多項符合題目要求。全部選對的得5分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分。7.熱氣球下用輕質(zhì)細繩懸掛一質(zhì)量為m的重物，兩者懸浮于某一高度處。某時刻繩子突然斷開，物體開始向下運動，假設氣球所受的浮力不變，研究過程空氣阻力不計，以豎直向上為正方向，以繩子斷開時為計時起點，重力加速度大小為g，則在重物落地前（）A.氣球和重物組成的系統(tǒng)動量守恒B.剪斷繩子瞬間，重物的加速度為gC.t時刻氣球動量為mgtD.t時間內(nèi)重物所受重力的沖量為mgt〖答案〗AC〖解析〗A．剪斷繩子前，熱氣球與重物系統(tǒng)合外力為0，繩子剪斷后外力不變，合外力仍為0，A正確；B．繩子剪斷后，重物只受重力，以豎直向上為正方向，其加速度為-g，B項錯誤；C．根據(jù)動量定理可得t時間后重物動量又因為繩子和重物系統(tǒng)動量守恒，則此時氣球動量C正確；D．繩子剪斷后，時間t內(nèi)重物重力的沖量D錯誤。故選AC。8.如圖所示，半圓豎直軌道與水平面平滑連接于B點，半圓軌道的圓心為O，半徑為R，C為其最高點。BD段為雙軌道，D點以上只有內(nèi)軌道，D點與圓心的連線與水平方向夾角為θ，一小球從水平面上的A點以一定的初速度向右運動，能沿圓弧軌道恰好到達C點。不計一切摩擦。則（）A.小球到達C點時速度為0B.小球到達C點后做平拋運動落在地面上C.小球在A點的初速度為D.若小球到達D點時對內(nèi)外軌道均無彈力，則〖答案〗AD〖解析〗A．小球恰好過圓弧軌道最高點C，由于下方有支持物，所以過C點時速度0，故A正確；B．小球過C點時速度為0，不能做平拋運動，故B錯誤C．A到C，由機械能守恒定律可得解得故C錯誤；D．由D到C根據(jù)機械能守恒有在D點小球?qū)?nèi)外軌道均無彈力，則重力的分力提供向心力，有解得故D正確。故選AD。9.固定于豎直平面內(nèi)的光滑大圓環(huán)上套有一個小環(huán)，小環(huán)從大圓環(huán)頂端P點由靜止開始自由下滑，在下滑過程中，下列說法正確的是（）A.小環(huán)的速率正比于它滑過的弧長B.小環(huán)的速率正比于它到P點的距離C.小環(huán)重力勢能的減少量正比于它滑過的弧長D.小環(huán)重力勢能的減少量正比于它到P點的距離的二次方〖答案〗BD〖解析〗AB．如圖所示設圓環(huán)下降的高度為h，圓環(huán)的半徑為R，它到P點的距離為L，根據(jù)機械能守恒定律有由幾何關系有，解得可得可知，小環(huán)的速率正比于它到P點的距離，故A錯誤，B正確；CD．根據(jù)上述，小環(huán)重力勢能的減少量為可知，小環(huán)重力勢能的減少量正比于它到P點的距離的二次方，故C錯誤，D正確。故選BD。10.如圖所示，有一粗糙斜劈固定在水平轉盤上與轉盤一起繞垂直于轉盤的軸OO'以角速度轉動，斜劈與水平面的夾角為θ，斜劈的斜面長為L?，F(xiàn)將一質(zhì)量為m的小物塊放在斜劈的中點處與斜劈一起旋轉，小物塊與斜劈之間的動摩擦因數(shù)為μ，角速度的大小可以調(diào)節(jié)。關于小物塊，下列說法正確的是（）A.斜劈對小物塊的支持力始終等于mgcosθB.當角速度增大時，斜劈對小物塊的支持力變小C.若要小物塊始終在斜劈的中點處，則小物塊受到的摩擦力最大值為μmgcosθD.若要小物塊始終在斜劈的中點處，當角速度最大時，斜劈對小物塊的支持力為〖答案〗BD〖解析〗A．物塊做圓周運動的軌跡圓心在與物塊等高的軸上，對物塊進行受力分析，建立水平方向和豎直方向的平面直角坐標系，物塊所受靜摩擦力Ff沿斜面向上，在豎直方向有在水平方向有由以上兩式可知，變大，則變大，變小，故A錯誤；B．由A項分析可知，當角速度增大時，斜劈對小物塊的支持力變小，故B正確；CD．由受力分析得聯(lián)立解得故C錯誤，D正確。故選BD。三、非選擇題：本題共5小題，共56分。11.某小組在“用單擺測量重力加速度”實驗中。（1）安裝好實驗裝置后，先用刻度尺測量擺線長l，再用游標卡尺測量擺球直徑d，其示數(shù)如圖甲所示，則d=_______mm；（2）若完成n次全振動的時間為t，用題目所測物理量的符號寫出測重力加速度的一般表達式g=___________；（3）該組同學測出幾組單擺振動周期T與擺長L的數(shù)據(jù)，并作出T2—L關系如圖乙。則根據(jù)圖像可得重力加速度g=________m/s2。（結果保留2位小數(shù)）〖答案〗（1）14.5（2）（3）9.86（9.83~9.89）〖解析〗（1）[1]10分度游標卡尺的精確值為，由圖可知擺球直徑為（2）[2]若完成n次全振動的時間為t，則周期為根據(jù)單擺周期公式又聯(lián)立可得重力加速度的表達式為（3）[3]根據(jù)單擺周期公式可得可知圖像的斜率為解得重力加速度12.某同學用光電門和氣墊導軌做“驗證動量守恒定律”的實驗。（1）實驗時，先接通氣源，然后在導軌上放一個裝有遮光條的滑塊，如圖甲所示。將滑塊向左彈出，使滑塊向左運動，發(fā)現(xiàn)滑塊通過光電門1的時間小于通過光電門2的時間，則應調(diào)高________（選填“P”或“Q”），直至滑塊通過光電門1的時間與通過光電門2的時間相等。（2）將滑塊A、B放置在圖乙所示的位置，A、B均靜止。給滑塊A一瞬間沖量，使滑塊A運動并與靜止的滑塊B發(fā)生碰撞，碰后兩滑塊不粘連。與光電門1相連的計時器顯示的遮光時間為t1，與光電門2相連的計時器先、后顯示兩次遮光時間分別為t2和t3。若已知滑塊A、B的質(zhì)量分別為km、m（含遮光條），遮光條寬度均為d（很窄）?；瑝KA剛開始運動時受到的沖量大小為_________，滑塊A、B碰撞過程中滿足表達式________，則說明A和B碰撞過程中動量守恒。（用題中已知和測量的物理量表示）。（3）若兩滑塊發(fā)生是彈性碰撞，則下列等式成立的是________。A.B.C.D.〖答案〗（1）Q（2）（3）B〖解析〗（1）[1]此步驟為了調(diào)節(jié)氣墊導軌使其水平，由題意，此時滑塊做減速運動，故需調(diào)高Q讓滑塊做勻速直線運動。（2）[2]滑塊A剛開始運動時受到的沖量大小為[3]如A和B碰撞過程中動量守恒，則解得（3）[4]若兩滑塊發(fā)生的是彈性碰撞，則碰撞前后能量守恒，動量守恒，有解得故選B。13.一個學生用如下所示方法研究平拋運動：用一個大塑料袋，裝滿一袋子水掛起來，旁邊放上一個三角尺，模型簡化如圖，他用牙簽在塑料袋的靠近底部的位置扎一個小孔，用杯子接住流出來的水，他記錄的杯口到桌面的高度h0=5cm，孔口到桌面的高度是h1=25cm，杯口中心到孔口的水平距離是x=36cm。（g=10m/s2，忽略該研究過程中水面高度變化）（1）根據(jù)他記錄的數(shù)據(jù)求此孔口的水流速度多大？（2）在他觀察的時候，調(diào)皮的弟弟也用牙簽在上方扎了一個小孔，神奇的一幕發(fā)生了：兩股水流恰好都射入到杯口的中心。他讀出了，上孔口到桌面的高度h2=50cm，但是測不到水面到桌面的高度h3。后來他查閱資料得知此情況下的孔口水流速度，其中φ是一個小于1的常數(shù)，H是孔口到水面的高度。求水面到桌面的高度h3?！即鸢浮剑?）1.8m/s；（2）70cm〖解析〗（1）下孔口水做平拋運動，有得下孔口水流速度為（2）由可知下孔口滿足同理，上孔口滿足聯(lián)合解得14.下圖是大型戶外水上競技闖關活動中“渡河”環(huán)節(jié)的簡化圖。固定在地面上的圓弧軌道上表面光滑。質(zhì)量為4m的平板浮于河面上，其左端緊靠著圓弧軌道，且其上表面與軌道末端相切。平板左側放置質(zhì)量為m的橡膠塊A。質(zhì)量為5m的人從圓弧軌道上與平板高度差為h=1.8m處由靜止滑下，人與A碰撞后經(jīng)t1=0.4s與平板速度相等，此時A恰好沖出平板并沉入水中，不影響平板運動。已知人、橡膠塊與平板間的動摩擦因數(shù)μ均為0.5；平板受到水的阻力是其所受浮力的k倍（k=0.1）。平板碰到河岸立即被鎖定。河面平靜，水的流速忽略不計，整個過程中有足夠的安全保障措施。人、橡膠塊A可看作質(zhì)點，重力加速度g取10m/s2，求：（1）人與橡膠塊A相撞之后，在速度相等之前，人的加速度、橡膠塊A的加速度、平板的加速度分別為多大；（2）人與橡膠塊A相撞之后，人的速度、橡膠塊A的速度的大小；（3）若“渡河”過程中，平板能夠碰到河岸，則河岸寬度的最大值?！即鸢浮剑?）5m/s2，5m/s2，5m/s2；（2）4m/s，10m/s；（3）5.6m〖解析〗（1）人與A碰撞后，由牛頓第二定律，對人解得=5m/s2對A分析解得=5m/s2對平板分析得解得=5m/s2（2）設人滑到圓弧軌道底端時的速度為，由機械能守恒定律解得=6m/s人與A碰撞過程系統(tǒng)內(nèi)力遠大于外力，系統(tǒng)動量守恒，以向右為正方向，經(jīng)t1=0.4s人與平板共速，有解得=4m/s由動量守恒定律得解得=10m/s（3）=0.4s內(nèi)，橡膠塊A的位移為解得=3.6