重庆市巴蜀中学校2024-2025学年高三上学期12月月考物理试题

物理参考答案·第 1 页（共 7 页） 物理参考答案 选择题：共 10 小题，共 43 分。在每小题给出的四个选项中，第 1~7 题只有一项符合题目要 求，每小题 4 分；第 8~10 题有多项符合题目要求，每小题 5 分，全部选对的给 5 分，选对但 不全的给 3 分，有选错的给 0 分。 【解析】 1．电压不属于基本物理量，摩尔是基本单位，故 A、B 错误。研究质点运用了理想模型法， 故 C 错误。探究导体电阻的影响因素的实验中，影响因素有多种，故使用了控制变量法， 故 D 正确。 2．沿 x轴正方向运动时：若粒子带正电，则电场力沿−y方向，洛伦兹力沿+y方向，可以受力 平衡；若粒子带负电，则电场力沿+y 方向，洛伦兹力沿−y 方向，也可以受力平衡，向+x 方向做匀速直线运动，故选 A。 3．三个电流的有效值之比为 0.91 0 9 10 2 9 2 9 2 ∶ .∶ ∶ ∶ ，电阻消耗的电功率 2 2P UI I R I   ， 所以 200 162 81P P P 甲 乙 丙∶ ∶ ∶ ∶ ，故选 B。 4．飞船的速度 3 GM R v ，第一宇宙速度 1 GM R v ，则 1 3v v，故选 B。 5．对于粒子的类平抛运动，水平方向为匀速直线运动，初速度一样，水平位移相同，故运动 时间相同，故 D 错误。由 2 1 2 y at ， qE a m  ， 1 2P Qy y ∶ ∶ ， 1 2P Qm m ∶ ∶ ，得电荷量之 比为 1∶4，故 B 错误。动量变化量等于电场力的冲量Δp I qEt  ，比值为 1∶4，故 C 错 误。电势能减少量等于电场力所做的正功W qEy ，比值为 1∶8，故 A 正确。 6．根据理想变压器原副线圈电压与线圈匝数的关系 1 1 2 2 U n U n  ， 1 1 3 3 U n U n  ，开关 1S 、 2S 均闭合 时，变压器输出功率为 22 32 1 1 2 UU P R R   ，仅闭合 1S 时，变压器输出功率为 2 2 2 1 U P R  ，又 1 1 1P U I 、 2 1 2P U I 、 1 22I I ，联立得 2 2 1 3 3 2 1 3 n U R n U R    。 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D A B B A D D BC AD ACD 物理参考答案·第 2 页（共 7 页） 7．平行金属导轨间距为 L，金属杆在 1 1AA B B区域向右运动的过程中切割磁感线，有 E BL v ， 2 E I R  ，设金属杆在 1 1AA B B 区域运动的时间为 0t ，根据动量定理有 0 0BBIL t μmgt m m    v v ，则 2 2 Δt Δ Δ 2 B L μmg t m R    v v，由于 td t v ，则上面方程 左右两边累计求和，可得 2 2 0 02 B B L d μmgt m m R    v v ，则金属杆在 1 1AA B B区域安培力冲 量的大小为 2 2 2 B L d I R  ，BB1处的速度 2 2 0 02B B L d μgt mR   v v ，同理可得，则金属杆在 1 1BBC C 区域运动的过程中有 2 2 2 B B L d m R    v ，解得 0 0 1 2 2B μgt vv ，则金属杆经过 1BB 的速度小 于 0 2 v ，故 A 错误。在整个过程中，根据能量守恒有 20 1 2 m mgd Q v ，则在整个过程 中，定值电阻 R 产生的热量为 20 1 1 2 4R Q Q m  v 1 2 mgd ，故 B 错误。根据 A 选项可 得，金属杆以初速度 0v 在磁场中运动有 2 2 0 0 2 2 B L d mgt m R     v ，金属杆的初速度加倍， 设 此 时 金 属 杆 在 1 1AA B B 区 域 运 动 的 时 间 为 t ， 全 过 程 对 金 属 棒 分 析 得 2 2 022 B L x mgt m R      v ，联立整理得 2 2 0 ( 4 ) (2 ) 2 B L x d mg t t R    ，分析可知当金属杆速 度加倍后，金属杆通过 1 1AA B B区域时的速度比第一次大，故 0t t  ，可得 4x d ，可见若 将金属杆的初速度加倍，则金属杆在磁场中运动的距离大于原来的 2 倍，故 D 正确。 8．由图像可知，穿过线圈的磁通量逐渐增加，根据“增缩减扩”可知，线圈具有收缩的趋势， 故 A 错误。 5st  时穿过线圈的磁通量为 0 5 0 4Wb 0 2WbΦ BS . . .    ，故 B 正确。根据 楞次定律及安培定则知线圈中电流沿逆时针方向，故 C 正确。根据楞次定律可知 a点电势 高于 b点， 故 D 错误。 9．AB 两球相碰，根据动量守恒定律有 0 1 2A A Bm m m v v v ，根据机械能守恒定律有 2 2 2 0 1 2 1 1 1 2 2 2A A B m m m v v v ，解得 1 21m/s 2m/s  、v v ；每次弹簧恢复原长时，二者相对速 度大小为 2m/s，其余时间二者相对速度均小于 2m/s，故 B 错误。由于 B、C及弹簧组成的 物理参考答案·第 3 页（共 7 页） 系统，在运动的过程中满足动量守恒和机械能守恒，当 B的速度最小时，弹簧处于原长状 态，即 2 3 4B B Cm m m v v v 、 2 2 2 2 3 4 1 1 1 2 2 2B B C m m m v v v ，即得 3 0v ，即 B的最小速度为 0， 故 D 正确。当 B、C 两球速度相等时，弹簧的弹性势能最大，有 2 5( )B B Cm m m  vv 、 2 2 p 2 5 1 1 ( ) 2 2B B C E m m m  v v ，解得 p 2JE  ，故 C 错误。 10．设质点的振动方程为  sin cmy A t   ，由图可知直接读出质点运动的振幅为 10cmA  ，将 (0 )5， 代入解得 π 6   ；将 (0.2 )10， 代入解得 5π rad/s 3   ；则质点的振动 周期为 2π 2π 1.2s 5π 3 T     ，由以上分析可知质点的振动方程为 5π π10sin cm 3 6 y t      ，故 B 错误。结合图线可知，0.7s 时质点位移为负，朝负方向的最大位移处运动，速度沿负方 向，回复力指向平衡位置，加速度沿正方向，故 A 正确。代入 0.9st  得 5 3cmy   ，故 C 正确。1.4s 时质点位于正方向的最大位移处，则质点的回复力最大且沿着负方向，故 D 正确。 非选择题：共 5 小题，共 57 分。 11．（除特殊标注外，每空 2 分，共 7 分） （1）电压 （2）充电（3 分） 15 【解析】（2）充电时，对电容器由欧姆定律得U E IR  ；放电时，对电阻箱由欧姆定律 得U IR 。表达式与图乙比对知为充电，且图乙纵截距为电动势 E，斜率的绝对值为电 阻箱的电阻 R。 12．（除特殊标注外，每空 2 分，共 9 分） （1）增大 （1 分） （2）①5.0 5.0 ②如图所示，为过（0.2A，3V）和 （0.3A，2V）的直线 ③小于 【解析】（1）U−I图像中随着电流的增大，图线上点与原点连线的斜率变大，则小灯泡的 电阻增大。 物理参考答案·第 4 页（共 7 页） （2）本实验中用两个小灯泡来改变外电阻获得两组电流值，然后在小灯泡的伏安特性曲 线上查出对应的电压，用两个坐标点描绘图像。为描绘准确可以先进行理论计算，首先 查出两坐标为（0.2A，3.0V）和（0.3A，2.0V），则内阻为 3.0 2.0 5 5.0 0.3 0.2 r         ，电 动势为 5.0VE  ，然后作出准确图像；因为此状态下外电路总电阻 1 2R R r  ，由电源输 出功率关于外电阻曲线可得 2 1P P 。 13.（10 分） 解：（1）由机械能守恒可得（也可用运动学求解） 2 L L 0 1( ) sin ( ) 2B A A B m gh m m gh m m m     v ① 解得 0 6m/sv ② （2）匀加速过程： 20 2ahv ③ 0 1atv ④ 2 15m/s 1.2sa t ， 石块斜抛至空中最高点过程： 0 2sin gt v ⑤ 2 0.3st  1 2 1.5st t t   ⑥ 水平位移 0 2cos 2x t v ⑦ 9 3 m 5 x  ⑧ 评分标准：本题共 10 分。正确得出①式给 3 分，其余各式各给 1 分。 14.（13 分） 解：（1）由题可得粒子 A 第一次撞击薄壁的速度方向恰好与入射速度方向垂直，所以由 几何关系可得 1 π90 2     ① 又有 2πm T qB  ② 1 1 2π t T    ③ 物理参考答案·第 5 页（共 7 页） 解得 1 π 2 m t qB  ④ （2）粒子经三次碰撞后返回 P点，由几何关系可得 2 2 2 2π (4 π ) (2π 4)S R R R R     ⑤ （3）粒子 A的轨道半径 r R ⑥ 则所有粒子运动半径变为 2 3 2 r R ⑦ 由旋转圆可得，当粒子的轨迹圆与磁场圆相交的弦长为轨迹圆的直径 22 3d r R  时， 此状态为粒子能从磁场边界射出的最远点 ⑧ 由几何关系可得，边界弧长所对的圆心角 2 120   ⑨ 故有弧长 2π 3 R l  ⑩ 评分标准：本题共 13 分。正确得出⑤式给 3 分，正确得出⑩式给 2 分，其余各式各给 1 分。 15.（18 分） 解：（1）金属杆甲进入磁场时速度为 0v ，由 2 1 1 0 1 2 m gh m v ① 得 0 2ghv 甲进入磁场瞬间，有 0E BL v 02 3 2 BLE I R RR    v ② 对乙，有 22BI L m a ③ 联立①②③可解得 2 22 2 3 B L gh a mR  ④ （2）当甲进入磁场达到匀速运动时，回路中无电流，有 2BL B L 甲 乙v v 物理参考答案·第 6 页（共 7 页） 即 2甲 乙v v ⑤ 对甲： 1 0 1BIL t m m   甲v v ⑥ 对乙： 22BI L t m  乙v ⑦ 联立解得 0 0 2 1 3 3  甲 乙，v v v v 当甲越过 P3Q3 后，甲、乙总动量守恒，设甲、乙第一次共速为 1v ，由 1 2 1 2 1( )m m m m  甲 乙v v v ⑧ 得 1 0 4 9 v v 此后甲、乙一起匀速运动直到乙冲上右侧倾斜轨道，设乙能上滑的最大高度为 hm 2 m 2 1 2 m 2 1 ( cos ) 2 sin h m m gh m g     v ⑨ 解得 m 4 27 h h ⑩ （3）甲在 P3Q3 左侧运动过程中 2 2 2 1 1 1 0 1 21 1 1 1 1 2 2 2 3 Q Q Q m m m mgh          甲 乙 甲 乙总 v v v 又 1 1 1 2Q Q 甲 乙∶ ∶ 解得 1 1 9 Q mgh甲 ⑪ 从金属杆甲越过 P3Q3 后到甲乙第一次共速过程中 2 2 2 2 2 1 2 1 2 12 1 1 1 2( ) 2 2 2 27 Q Q Q m m m m mgh            甲 乙 甲 乙总 v v v 又 2 2 1 1Q Q 甲 乙∶ ∶ 解得 2 1 27 Q mgh甲 ⑫ 设金属杆乙返回倾斜轨道底部时速度为 1v ，由 2 m 2 1 2 m 2 1 ( cos ) 2 sin h m m gh m g      v ⑬ 物理参考答案·第 7 页（共 7 页） 解得 1 0 2 2 4 9 9 gh  v v 此时甲已停止向右运动，该过程中 2 3 3 1 13 1 16 2 81 Q Q Q m mgh   甲 乙总 v 又 3 3 1 1Q Q 甲 乙∶ ∶ 解得 3 8 81 Q mgh甲 ⑭ 设甲乙向左达到共速为 2v 2 1 1 2 2( )m m m  v v ⑮ 解得 2 8 27 ghv 2 2 4 4 2 1 1 2 24 1 1 16( ) 2 2 243 Q Q Q m m m mgh     甲 乙总 v v 4 4 1 8 2 243 Q Q mgh 甲 总 ⑯ 当乙锁定后，易证明金属杆甲离开宽为 2L 的磁场区域后不会再回到该区域 2 5 5 1 25 1 32 2 729 Q Q Q m mgh   甲 乙总 v 又 5 5 1 2Q Q 甲 乙∶ ∶ 解得 5 32 2187 Q mgh甲 ⑰ 则 1 2 3 4 5 644 2187 Q Q Q Q Q Q mgh     甲 甲 甲 甲 甲 甲 ⑱ 评分标准：本题共 18 分。正确得出①～⑱式各给 1 分。 物 理 试 卷 注意事项: 1. 答题前, 考生务必用黑色碳素笔将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号在答题卡上填写清楚。 2. 每小题选出答案后,用 铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。在试题卷上作答无效。 3. 考试结束后, 请将本试卷和答题卡一并交回。满分 100 分, 考试用时 75 分钟。 一、单项选择题:本大题共 7 小题,每小题 4 分,共 28 分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符 合题目要求。 1. 下列说法正确的是 A. 电流、电压和热力学温度都是国际单位制中的基本物理量 B. 牛顿、库仑和摩尔都不是国际单位制中的基本单位 C. 把一个物体当作 “质点” 进行研究,使用了微元法 D. 探究导体电阻的影响因素的实验中, 使用了控制变量法 2. 如图 1 所示,在 平面内,匀强电场的方向沿 轴负方向,匀强磁场的方向垂直于 平面向里。一带电粒子仅受电场力和磁场力作用,在 平面内做直线运动。则该粒子的运动方向沿 图 1 A. 轴正方向 B. 轴负方向 C. 轴正方向 D. 轴负方向 3. 逆变器可将恒定电流转换为正弦式交变电流, 图 2 甲为某台逆变器输入的恒定电流, 图乙为逆变器处理恒定电流后得到的“中继电流”,图丙为逆变器处理“中继电流”后输出的正弦式交变电流。 若将这三个电流分别通过三个相同的电阻,则这三个电阻消耗的电功率之比 为 图 2 A. B. C. D. 4. 假设飞船降落到一个未知星球前, 先在距离该星球表面高度等于星球半径 2 倍处绕星球做匀速圆周运动,速率为 。该星球质量分布均匀,则该星球的第一宇宙速度为 A. B. C. D. 5. 如图 3,两个带电粒子 以相同的速度沿垂直于电场方向同时射入平行板电容器的匀强电场中, 从两极板间正中央射入, 从下极板边缘处射入,它们打在上极板同一点。 的质量为 的 2 倍。 不计重力, 不计粒子间的相互作用, 下列说法正确的是 图 3 A. 打到极板上时,粒子 的电势能减少量之比为 B. 粒子 的电荷量之比为 C. 打到极板上时,粒子 的动量变化量大小之比为 D. 粒子 在电场中的运动时间之比为 6. 由匝数为 的原线圈和两个匝数分别为 和 的副线圈组成的理想变压器如图 4 所示。已知图中定值电阻 ,电流表为理想交流电表。当原线圈接入电压恒定的正弦交流电,开关 均闭合时电流表示数为仅闭合 时的 2 倍,则 为 图 4 A. B. C. D. 7. 某电磁缓冲装置如图 5 所示,两足够长且间距为 的平行金属导轨置于同一水平面内,导轨左端与一阻值为 的定值电阻相连,导轨 段与 段粗糙,其余部分光滑, 右侧处于磁感应强度大小为 、方向竖直向下的匀强磁场中, 均与导轨垂直,一质量为 的金属杆垂直导轨放置。现让金属杆以初速度 沿导轨向右经过 进入磁场,最终恰好停在 处。已知金属杆接入导轨之间的阻值为 ,与粗糙导轨间的动摩擦因数为 ,导轨电阻不计,重力加速度为 ,下列说法正确的是 图 5 A. 金属杆经过 的速度大于 B. 在全过程中,定值电阻 产生的热量为 C. 金属杆经过 区域过程,其动量变化量的大小为 D. 若将金属杆的初速度变为 ,则金属杆在磁场中运动的距离大于原来的 2 倍 二、多项选择题:本大题共 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 6 甲所示,面积为 的 150 匝线圈所在区域存在垂直纸面向里、磁感应强度随时间均匀增加的匀强磁场,线圈的总电阻 ,已知磁感应强度 随时间 变化的规律如图乙所示,磁场垂直纸面向里为正,定值电阻 ,不计其他电阻。下列说法正确的是 图 6 A. 线圈具有扩张的趋势 B. 在 时,穿过线圈所围面积的磁通量为 C. 线圈中的电流沿逆时针方向 D. 点电势比 点高 9. 如图 7 所示, 三个半径相同的小球穿在两根平行且光滑的足够长的水平杆上, 三球的质量分别为 ,初状态三个小球均静止, 球之间连着一根轻质弹簧,弹簧处于原长状态。现给 球一个向左的初速度 发生弹性碰撞,下列说法正确的是 图 7 A. 球 和球 碰后瞬间, 球的速度大小为 B. 球 和球 碰后, 的相对速度大小始终为 C. 球 和球 碰后,弹簧的最大弹性势能可以达到 D. 球 和球 碰后,球 的最小速度为 0 10. 如图 8 所示为一质点做简谐运动的位移随时间变化规律的图线, 则关于质点的运动描述正确的是 图 8 A. 时质点的速度与加速度方向相反 B. 质点的振动周期为 1.6s C. 时质点的位移为 D. 1.4s 时质点的回复力沿 轴负方向且最大 三、非选择题:共 5 小题,共 57 分。 11. (7 分) 小巴同学用电流传感器和电压传感器(不考虑传感器对电路的影响)探究电容器的充放电规律,实验装置如图 9 甲所示。有内阻不计的直流电源 ,电阻箱 ,电容器 ,单刀双掷开关 。 图 9 (1)由电路图可知,传感器 2 应为_____(选填“电流”或“电压”)传感器。 (2)根据测到的数据,某过程中电容器两端电压 与电流 的关系图如图乙所示。该过程为_____(选填“充电”或“放电”)过程,该电源的电动势为_____ 。 12. (9 分) 某探究小组要测量电池组的电动势和内阻。可利用的器材有: 待测电池,灯泡 ,量程合适的理想电流表 和理想电压表 ,直流电源 ,滑动变阻器 、电键 以及阻值 的定值电阻等。 甲 乙 丙 图 10 (1)按照图 10 甲所示电路连接实物,通过不断调整滑动变阻器的阻值,分别测得两只灯泡 和 的伏安特性曲线如图乙所示。由实验曲线可知,随着电流的增加小灯泡灯丝的电阻_____ (选填“增大”“不变”或“减小”)。 (2)然后将灯泡 与电池组(电动势和内阻均恒定)连成图丙所示电路。多次测量后得到通过 和 的电流平均值分别为 和 。设两种情况下电池组的输出功率分别为 。 ①电池组的电动势为_____ ,内阻为_____ 。(均保留 2 位有效数字) ② 在图乙中画出电池组与 串联后形成的 “等效电源” 的路端电压 和电流 的函数图像。 ③试比较功率: _____ (选填“大于”或“小于”)。 13. (10 分) 小巴同学模仿中国古代的投石器制作了简易版投石器, 其结构如图 11 所示。L 形容器放在固定的斜面上,石块 静置在 形容器中,重物 与 形容器通过轻绳相连。初状态绳子伸直, 当 静止释放,竖直下落 时, 形容器被卡住,石块 立即从 点射出。若 , ,重力加速度 ,不计一切摩擦阻力,试求: (1)石块 射向空中的发射速度大小 ； (2)石块 从静止释放至运动到空中最高点所经历的时间 及再次落回到与 点等高处时距离 点的水平距离的大小。 图 11 14. (13 分) 如图 12 所示,有一半径为 圆形薄壁,其内空间中存在匀强磁场,磁感应强度大小为 , 方向垂直纸面向里,薄壁边界上的 点有一粒子发射器,可以朝各个方向发射大量任意速度大小的同种粒子,粒子的电荷量为 ,质量为 (不计粒子的重力)。其中一个粒子 指向圆心 方向发射, 其第一次撞击薄壁的速度方向恰好与入射速度方向垂直, 不计粒子间的相互作用。 (1)试求粒子 在与薄壁碰前运动的时间 ； (2)若每次粒子 与薄壁碰撞后 (碰撞时间极短),粒子速度大小不变,方向相反,则粒子 会再次回到 点,求粒子 回 点前全过程的运动轨迹与圆形薄壁所围成区域的面积 ; (3)若撤掉薄壁,并使所有粒子的发射速率变为粒子 的 倍,求有粒子射出的磁场边界弧长 。 图 12 15. (18 分) 图 13 所示的金属轨道中, 部分固定在水平面上, 左侧与竖直弧形轨道平滑连接, 右侧与倾角为 的足够长的粗糙倾斜轨道平滑连接,其中 左侧部分轨道间距为 右侧部分轨道间距为 ,长度足够长,仅轨道的水平部分 到 之间存在磁感应强度大小为 、方向竖直向上的匀强磁场。甲、乙两根金属杆长度均为 ,电阻均为 ,质量分别为 ,金属杆乙静置于 右侧水平轨道上,将金属杆甲从左侧弧形轨道上距水平面高为 处静止释放,当金属杆甲越过 前已做匀速运动,当金属杆乙在与金属杆甲第一次共速后冲上右侧倾斜轨道, 已知金属杆乙返回倾斜轨道底部前金属杆甲已停止向右运动, 金属杆乙返回倾斜轨道底部后,金属杆甲向左越过 前已与金属杆乙再次共速,当金属杆甲向左越过 后立即将金属杆乙锁定。已知金属杆乙与右侧倾斜轨道间的动摩擦因数为 ,其余摩擦均不计, 整个运动过程中两杆均与导轨保持良好接触且两杆一直未发生碰撞, 除两杆以外其余电阻均不计,当地重力加速度为 。求: (1)金属杆甲刚进入磁场区域瞬间,金属杆乙加速度 的大小； (2)金属杆乙沿右侧倾斜轨道上滑的最大高度 ； (3)从金属杆甲开始运动到最终停下的整个过程中,甲杆中产生的焦耳热 。 图 13 学科网（北京）股份有限公司 $$