河北省衡水市桃城區(qū)多校2024-2025學(xué)年高三上學(xué)期10月學(xué)科素養(yǎng)監(jiān)測（三調(diào)）物理試題（解析版）

高級中學(xué)名校試卷PAGEPAGE12024—2025學(xué)年高三年級學(xué)科素養(yǎng)檢測（三調(diào)）物理本試卷滿分100分，考試用時75分鐘。注意事項：1.答題前，考生務(wù)必將自己的姓名、考生號、考場號、座位號填寫在答題卡上。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(yīng)題目的答案標號涂黑。如需改動，用橡皮擦干凈后，再選涂其他答案標號?；卮鸱沁x擇題時，將答案寫在答題卡上。寫在本試卷上無效。3.考試結(jié)束后，將本試卷和答題卡一并交回。一、選擇題：本題共10小題，共46分。在每小題給出的四個選項中，第1~7題只有一項符合題目要求，每小題4分；第8～10題有多項符合題目要求，每小題6分，全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分。1.如圖所示，帶正電的小球A用絕緣輕繩懸掛在天花板上，起初輕繩豎直。現(xiàn)在空間施加一沿紙面斜向右上方的勻強電場E，保持勻強電場的方向不變，電場強度由0緩慢增大，在連接小球A的絕緣輕繩緩慢由豎直變?yōu)樗降倪^程中，輕繩對小球的拉力（）A.一直減小 B.一直增大 C.先增大后減小 D.先減小后增大【答案】D【解析】如圖所示，小球A受到輕繩的拉力、電場力和重力作用小球受到的重力大小和方向均不變，電場力方向不變，大小不斷變大，輕繩對小球的拉力大小和方向都在變化，將這三個力進行適當平移構(gòu)成一個首尾相接的矢量三角形，在電場力不斷增大的過程中，拉力大小的變化如圖所示當拉力和電場力垂直時，拉力有最小值，拉力緩慢由豎直變?yōu)樗降倪^程中，其大小先減小后增大，故D正確。故選D。2.一靈敏電流計，其電阻Rg=50Ω，滿偏電流Ig=100mA，要把它改裝成量程為0.6A的電流表，應(yīng)該并聯(lián)（）A.10Ω的電阻 B.20Ω的電阻 C.100Ω的電阻 D.200Ω的電阻【答案】A【解析】把它改裝成量程為0.6A的電流表，則有可得并聯(lián)電阻的阻值為故選A。3.LED燈正在逐步取代道路照明的高壓鈉燈。已知每盞高壓鈉燈的功率為400W，同亮度LED燈的功率為100W，若某城市要更換1×104盞高壓鈉燈，每盞燈每天的發(fā)光時間為10h，則一個月可節(jié)約的電能約為（）A.1×105kW·h B.1×106kW·h C.1×107kW·h D.1×108kW·h【答案】B【解析】每盞高壓鈉燈換成LED等，節(jié)約的功率為故一個月節(jié)約的電能為大約等于1×106kW·h。故選B。4.如圖甲所示，宇宙中某恒星系統(tǒng)由兩顆互相繞行的中央恒星組成，它們被氣體和塵埃盤包圍，呈現(xiàn)出“霧繞雙星”的奇幻效果。該恒星系統(tǒng)可簡化為如圖乙所示的模型，質(zhì)量不同的恒星A、B繞兩者連線上某點做勻速圓周運動，測得其運動周期為T，恒星A、B的總質(zhì)量為M，已知引力常量為G，則恒星A、B的距離為（）A. B. C. D.【答案】A【解析】根據(jù)萬有引力提供向心力可得又聯(lián)立可得故選A。5.花樣滑冰雙人滑的比賽中，有一個難度較大的托舉動作，男運動員將女運動員捻轉(zhuǎn)、托舉，脫手后女運動員重心在空中繼續(xù)上升約0.8m，整個托舉動作用時約0.2s。已知男運動員的質(zhì)量為60kg，女運動員的質(zhì)量為40kg，則托舉過程中地面對男運動員的平均支持力約為（）A.800N B.1400N C.1800N D.2500N【答案】C【解析】女運動員上升的初速度為托舉過程中，女運動員的加速度大小為對女運動員，根據(jù)牛頓第二定律托舉的支持力為則女運動員對男運動員反作用力為男運動員處于平衡狀態(tài)，根據(jù)托舉過程中地面對男運動員的平均支持力約為故選C。6.如圖甲所示，物塊a、b用一根輕質(zhì)彈簧相連，放在光滑水平地面上，開始時兩物塊均靜止，彈簧處于原長。時對物塊a施加一水平向右的恒力F，在0~1s內(nèi)兩物塊的加速度隨時間變化的情況如圖乙所示，則物塊a、b的質(zhì)量之比為（）A. B. C. D.【答案】D【解析】時刻，以物塊a為對象，根據(jù)牛頓第二定律可得其中時刻，以物塊a為對象，根據(jù)牛頓第二定律可得以物塊b為對象，根據(jù)牛頓第二定律可得其中，聯(lián)立可得物塊a、b的質(zhì)量之比為故選D。7.光滑水平地面上，三個完全相同的小球通過兩根不可伸長、長度相同的輕質(zhì)細線連接，初始時三小球共線均靜止，細線繃直，如圖甲所示。現(xiàn)給球3一垂直細線向右的瞬時沖量，使其獲得一向右的速度v，則兩根細線第一次垂直時（如圖乙所示），球3的速度大小為（）A. B. C. D.【答案】B【解析】1、2兩球的速度大小相等，三個球的速度關(guān)系為沿向右方向，由動量守恒得故選B。8.如圖所示，實線為帶電小球在重力和電場力共同作用下從a點運動到b點的軌跡，該軌跡是豎直平面內(nèi)的一條拋物線，其中va方向水平向右，方向豎直向下，且，則下列說法正確的是（）A.該電場一定為勻強電場 B.小球的速度先變小后變大C.該電場的方向可能豎直向上 D.小球受到的電場力方向一定水平向左【答案】AB【解析】A．由于b點速度方向豎直向下，可知運動過程中水平方向的va逐漸減小到零，即電場力存在水平向左的分量。設(shè)水平向左的加速度分量為，豎直向下的加速度分量為，則由于軌跡為拋物線，即的形式，由數(shù)學(xué)知識可知與應(yīng)是固定值，所以電場應(yīng)是勻強電場，A正確；B．合外力應(yīng)指向軌跡凹側(cè)，即大致指向左下方，根據(jù)合外力與速度夾角可知，小球先做減速運動，后做加速運動，B正確；C．存在水平向左的加速度分量，因此電場方向不可能豎直向上，C錯誤；D．由于，說明小球從a點運動到b點的過程中合力做功為零，只需合力方向與總位移方向垂直即可，電場力方向不一定是水平向左的，D錯誤。故選AB。9.質(zhì)點A沿x軸正方向做勻速直線運動，當質(zhì)點A經(jīng)過坐標原點O時，質(zhì)點B從坐標原點O由靜止開始沿x軸正方向做勻加速直線運動，兩質(zhì)點的速度v與位置坐標x的關(guān)系圖像如圖所示，兩圖像的交點坐標為（4m，6m/s），下列說法正確的是（）A.質(zhì)點B的加速度大小為5.4m/s2 B.兩質(zhì)點在x=16m處相遇C.質(zhì)點B加速s后追上質(zhì)點A D.質(zhì)點B追上質(zhì)點A時的速度大小為12m/s【答案】BD【解析】A．對物體B根據(jù)因圖像經(jīng)過(4m，6m/s)點，可得選項A錯誤；BCD．質(zhì)點B加速t后追上質(zhì)點A，則兩物體相遇時滿足解得x=16m質(zhì)點B追上質(zhì)點A時的速度大小為選項BD正確，C錯誤；故選BD。10.如圖甲所示，水平固定的絕緣光滑細桿上穿有一個質(zhì)量為m、帶電荷量為-q的小環(huán)（可視為點電荷），細桿正上方的P點固定一個帶電荷量為Q的點電荷，將小環(huán)由靜止釋放，小環(huán)在細桿上做往復(fù)運動。選無限遠處電勢為0，以水平向右為正方向、P點正下方的O點為坐標原點建立x軸，小環(huán)運動過程中的電勢能E，隨x變化的圖像為如圖乙所示的曲線，圖像在-x0處的斜率最小，在x0處的斜率最大，靜電力常量為k。下列說法正確的是（）A.P點到細桿的距離為 B.圖像在x0處的斜率為C.小環(huán)的最大加速度為D.點電荷Q在x0處產(chǎn)生的電場的電場強度大小為【答案】ABD【解析】A．根據(jù)題意可以等效成在P點放一點電荷，使一帶負電的小環(huán)在點電荷形成的電場中運動，設(shè)OP=h,小環(huán)與P點連線與水平方向夾角為,距離為r，如圖所示，小環(huán)沿x軸方向的電場力則有解得在圖像中，其斜率為電場力，根據(jù)均值不等式可得電場力最大，此時故P點到細桿的距離為A正確；B．此時水平方向電場力最大為x0處的斜率B正確；C．電場力最大時，加速度也最大，由牛頓第二定律可知C錯誤；D．實際電場力故電場強度D正確。故選ABD。二、非選擇題：本題共5小題，共54分。11.某同學(xué)利用水平氣墊導(dǎo)軌和光電門探究合力做功與動能變化的關(guān)系，光電門記錄遮光片的擋光時間，裝置如圖所示。已知滑塊的質(zhì)量為M（含遮光片），鉤碼的質(zhì)量為m，重力加速度大小為g。（1）若遮光片的寬度為d，遮光片通過光電門A和B時顯示的時間分別為t?、t?，則滑塊通過光電門A時的速度大小vA=___________。（2）根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，得到的滑塊從光電門A運動到光電門B的過程中，動能變化量Ekm=___________。（3）因滑塊的質(zhì)量M（含遮光片）遠大于鉤碼的質(zhì)量m，若以鉤碼所受的重力作為滑塊所受的合力，光電門A、B之間的距離為l，則滑塊從光電門A運動到光電門B的過程中合力做功W=___________。（4）若實驗正確操作，必有W___________Ekm。（填“稍大于”“稍小于”或“等于”）【答案】（1）（2）（3）（4）稍大于【解析】【小問1詳析】根據(jù)速度公式可得，滑塊通過光電門A時的速度大小為【小問2詳析】滑塊通過光電門B時的速度大小為故滑塊動能的變化量整理可得【小問3詳析】由于鉤碼所受的重力作為滑塊所受的合力，且滑塊通過的距離為l，故合力做功【小問4詳析】在實際情況下，因為鉤碼加速下降，處于失重狀態(tài)，繩中拉力小于鉤碼重力，所以W稍大于Ekm。12.一只電流表的表盤刻度清晰，但刻度值污損。小明要測量其內(nèi)阻（約為500Ω），除了待測電流表之外，實驗室提供的器材如下：A．電壓表V（量程為3V）；B．滑動變阻器R?（最大阻值為10Ω，允許通過的最大電流為1A）；C．滑動變阻器R?（最大阻值為2kΩ，允許通過的最大電流為1A）；D．電阻箱R'（阻值范圍0～999.9Ω）；E．電源（電動勢約為1.5V，內(nèi)阻約為1Ω）；F．開關(guān)兩個、導(dǎo)線若干。（1）實驗電路如圖所示，選用的滑動變阻器為___________（填“R1”或“R2”）。（2）下列實驗操作步驟，正確順序___________。①閉合開關(guān)S1、S2②連接好實驗電路③調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使電流表指針滿偏④將滑動變阻器的滑片調(diào)到a端，電阻箱的阻值調(diào)至最大⑤斷開開關(guān)S2，保持滑片位置不變，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，使電流表指針半偏，記錄電阻箱的阻值R′（3）電流表內(nèi)阻的測量值___________（填“大于”“小于”或“等于”）真實值?！敬鸢浮浚?）（2）②④①③⑤（3）偏大【解析】【小問1詳析】圖中滑動變阻器采用分壓式連接，為了便于操作，滑動變阻器應(yīng)選擇阻值較小的；【小問2詳析】首先按照電路圖連接好電路，檢查無誤后，將滑動變阻器的滑片調(diào)到a端，電阻箱的阻值調(diào)至最大，閉合開關(guān)S1、S2，調(diào)節(jié)滑動變阻器和電阻箱，使電流表指針滿偏，斷開開關(guān)S2，保持滑片位置不變，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，使電流表指針半偏，記錄電阻箱的阻值R′，順序為②④①③⑤；【小問3詳析】由于斷開開關(guān)S2后，測量部分總電阻變大，所以測量部分與滑動變阻器的并聯(lián)電路部分的電阻值增大，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理可知，輸出端電壓會變大，則滑動變阻器上的電壓值大于電壓表分擔的電壓值，所以會導(dǎo)致測量結(jié)果偏大。13.起重機用鋼纜把質(zhì)量m=500kg的重物從地面由靜止豎直向上吊起到高度h=10m處，所用時間t=10s，此過程可看成兩段連續(xù)的、對稱的勻變速直線運動，即加速、減速時重物的加速度大小不變，重物到達h處時速度恰好為0，取重力加速度大小g=10m/s2。求：（1）重物的加速度大小a；（2）鋼纜對重物拉力的最大功率P。【答案】（1）（2）【解析】【小問1詳析】根據(jù)題意可知，勻加速過程和勻減速過程所用時間均為勻加速過程和勻減速過程通過的位移大小均為根據(jù)運動學(xué)公式可得解得加速度大小為【小問2詳析】重物做勻加速直線運動的速度最大時，鋼纜對重物拉力的功率最大，設(shè)重物做勻加速直線運動時的最大速度為，鋼纜對重物的拉力大小為，則有根據(jù)牛頓第二定律可得解得則鋼纜對重物拉力的最大功率為14.如圖所示，兩個定值電阻的阻值分別為R1和R2，直流電源的內(nèi)阻為r，平行板電容器兩極板水平放置，板間距離為d，板長為。質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的粒子以初速度沿水平方向從電容器下板左側(cè)邊緣A點進入電容器，恰從電容器上板右側(cè)邊緣離開電容器，不計空氣阻力及粒子受到的重力。求：（1）電容器兩板間的電壓U；（2）直流電源的電動勢?！敬鸢浮浚?）（2）【解析】【小問1詳析】粒子在電容器中做類平拋運動，則，，得【小問2詳析】直流電源的電動勢為15.如圖所示，半徑R=0.4m的光滑圓軌道豎直固定在水平地面上，A、B兩點為圓軌道的進、出口，兩點可近似認為重合，虛線為與圓軌道相切的一條豎直直線，在其左側(cè)存在方向水平向右、電場強度大小E=100N/C的勻強電場。一質(zhì)量m=0.1kg、帶電荷量q=2×10-2C的滑塊（可視為點電荷，所帶電荷量不變），在電場力的作用下從O點由靜止開始向圓軌道運動，當滑塊運動到圓軌道最高點時對軌道的彈力等于其所受重力的3倍。在圓軌道出口B點右側(cè)距B點L=4.0m處有一長度l=0.5m、與地面等高的傳送帶，傳送帶始終以v0=3m/s的速度順時針轉(zhuǎn)動，傳送帶左端與地面的接觸點為C，右端與地面的接觸點為D，已知滑塊與地面間的動摩擦因數(shù)μ1=0.2，滑塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ2=0.5，取重力加速度大小g=10m/s2。（1）求O點到圓軌道進口的距離d；（2）若電場強度大小可變，O點位置不變，要使滑塊通過圓軌道后能滑上傳送帶，求電場強度大小E滿足的條件；（3）若電場強度大小不變，滑塊釋放的位置可以調(diào)節(jié)，釋放點到圓軌道進口的距離為x，求滑塊通過圓軌道后到達D點時的速度大小vD與x的關(guān)系。（用國際單位制SI）【答案】（1）；（2）；（3）（），（）【解析】【小問1詳析】設(shè)滑塊在圓軌道最高處時的速度為，軌道對滑塊的彈力為，根據(jù)牛頓第三定律以及圓周運動規(guī)律，可得物體在圓軌道最高處時滑塊從O點至軌道最高處的過程中，由動能定理，可得解得【小問2詳析】設(shè)物塊恰