湖南省五市十校2023-2024學(xué)年高三上學(xué)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(shí)間75分鐘。注意事項(xiàng)：1．答題前，考生務(wù)必將自己的姓名、準(zhǔn)考證號(hào)填寫在本試卷和答題卡上。2．回答選擇題時(shí)，選出每小題〖答案〗后，用鉛筆把答題卡上對(duì)應(yīng)的〖答案〗標(biāo)號(hào)涂黑，如有改動(dòng)，用橡皮擦干凈后，再選涂其他〖答案〗；回答非選擇題時(shí)，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6小題，每小題4分，共24分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。1.在物理學(xué)的發(fā)展過程中，科學(xué)家們創(chuàng)造出了許多物理學(xué)研究方法，以下關(guān)于所用物理學(xué)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(shí)，用點(diǎn)電荷來代替物體的方法叫微元法B.15世紀(jì)以前的學(xué)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(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)猜想和假設(shè)的科學(xué)方法C.在推導(dǎo)勻變速直線運(yùn)動(dòng)位移公式時(shí)，把整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程劃分成很多小段，每一小段近似看作勻速直線運(yùn)動(dòng)，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(rèn)為自由落體運(yùn)動(dòng)就是物體在傾角為90°的斜面上的運(yùn)動(dòng)，再根據(jù)銅球在斜面上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律得出自由落體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，這是采用了實(shí)驗(yàn)和邏輯推理相結(jié)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(shí)，用點(diǎn)電荷代替物體的方法叫理想模型法，A錯(cuò)誤；B．15世紀(jì)以前的學(xué)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(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)猜想和假設(shè)的科學(xué)方法，B錯(cuò)誤；C．在推導(dǎo)勻變速直線運(yùn)動(dòng)位移公式時(shí)，把整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程劃分成很多小段，每一小段近似看作勻速直線運(yùn)動(dòng)，然后把各小段的位移相加，這里采用了微元法，C錯(cuò)誤；D．伽利略認(rèn)為自由落體運(yùn)動(dòng)就是物體在傾角為90°的斜面上的運(yùn)動(dòng)，再根據(jù)銅球在斜面上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律得出自由落體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，這是采用了實(shí)驗(yàn)和邏輯推理相結(jié)合的方法，伽利略是首次采用實(shí)驗(yàn)和邏輯推理相結(jié)合的方法研究問題的科學(xué)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(shí)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(shí)刻質(zhì)點(diǎn)R沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)C.t=4.5s時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)Q加速度最大D.0~1.5s時(shí)間內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)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(guān)系有A錯(cuò)誤；B．根據(jù)同側(cè)法可判斷出該時(shí)刻R正沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，B錯(cuò)誤；C．t=4.5s時(shí)，即T，質(zhì)點(diǎn)Q應(yīng)處于正向最大位移處，加速度最大，C正確；D．質(zhì)點(diǎn)只在平衡位置兩側(cè)往復(fù)振動(dòng)，并不沿波的傳播方向平移，D錯(cuò)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(diǎn)，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(diǎn)上懸掛一個(gè)質(zhì)量為m的重物，為使BC繩保持水平，在C點(diǎn)上可施加的力的最小值為（）A. B. C. D.mg〖答案〗B〖解析〗對(duì)B點(diǎn)進(jìn)行受力分析，如圖可得BC繩的拉力對(duì)C點(diǎn)進(jìn)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(diǎn)滑下，到達(dá)斜面底端與固定彈性擋板相碰，碰撞時(shí)間極短，碰后等速率返回。取碰撞結(jié)束時(shí)刻為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，擋板處為坐標(biāo)原點(diǎn)，沿斜面向上為正方向，下列有關(guān)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(yùn)動(dòng)為勻變速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可知速度與位移的關(guān)系式為二次函數(shù)，故A錯(cuò)誤，B正確；CD．由速度與時(shí)間關(guān)系式可知速度與時(shí)間的關(guān)系式為一次函數(shù)，故CD錯(cuò)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(rèn)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(yùn)動(dòng)，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(gè)位于球心、電荷量相等的點(diǎn)電荷在同一點(diǎn)產(chǎn)生的電場相同，電荷均勻分布的球殼對(duì)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(yùn)動(dòng)的速度大小v與r的關(guān)系，下列選項(xiàng)正確的是（）A. B.C. D.〖答案〗B〖解析〗設(shè)半徑為R的球體的密度為ρ，則質(zhì)量為設(shè)半徑為r的球體的質(zhì)量為M'，則解得對(duì)半徑為r的球體表面上的一物體做圓周運(yùn)動(dòng)，有解得故選B。6.如圖甲，吊塔起重機(jī)是現(xiàn)代工程建設(shè)中很重要的機(jī)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(shí)，小車帶動(dòng)吊鉤沿水平吊臂以恒定速率v勻速向右運(yùn)動(dòng)。第一次重物沿直線（虛線）運(yùn)動(dòng)，A、B、C為直線上三點(diǎn)，B為中點(diǎn)，直線ABC與豎直方向所成角度為（圖中未標(biāo)出）；第二次從A至C時(shí)，重物沿曲線（實(shí)線）運(yùn)動(dòng)到達(dá)C，到C點(diǎn)時(shí)其速度大小與在A點(diǎn)時(shí)的速度大小相等，兩線交于點(diǎn)B，曲線ABC的中點(diǎn)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(yùn)動(dòng)，則在重物從A運(yùn)動(dòng)到C的過程中（）A.兩次運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等，但第二次的運(yùn)動(dòng)平均速度較大B.重物第一次過B點(diǎn)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(jī)對(duì)重物做的功多一些D.第一次吊鉤豎直方向運(yùn)動(dòng)的速度大小恒為，第二次吊鉤豎直方向運(yùn)動(dòng)的速度最大值〖答案〗B〖解析〗A．由于小車帶動(dòng)吊鉤沿水平吊臂以恒定速率v向右運(yùn)動(dòng)，所以這兩次重物在水平方向上做一樣的勻速運(yùn)動(dòng)，故時(shí)間相等；兩次運(yùn)動(dòng)的總位移和時(shí)間都相等，則平均速度也相等，A錯(cuò)誤；B．第一次重物沿直線ABC運(yùn)動(dòng)，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(dòng)能定理可知，第二次電機(jī)對(duì)重物做的功與第一次一樣多，故C錯(cuò)誤；D．第一次重物沿直線ABC運(yùn)動(dòng)，說明豎直方向上也做勻速運(yùn)動(dòng)，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(yùn)動(dòng)，說明豎直方向上做變速運(yùn)動(dòng)，在B點(diǎn)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(cuò)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(gè)選項(xiàng)中，有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得5分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分。7.熱氣球下用輕質(zhì)細(xì)繩懸掛一質(zhì)量為m的重物，兩者懸浮于某一高度處。某時(shí)刻繩子突然斷開，物體開始向下運(yùn)動(dòng)，假設(shè)氣球所受的浮力不變，研究過程空氣阻力不計(jì)，以豎直向上為正方向，以繩子斷開時(shí)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，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(dòng)量守恒B.剪斷繩子瞬間，重物的加速度為gC.t時(shí)刻氣球動(dòng)量為mgtD.t時(shí)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(xiàng)錯(cuò)誤；C．根據(jù)動(dòng)量定理可得t時(shí)間后重物動(dòng)量又因?yàn)槔K子和重物系統(tǒng)動(dòng)量守恒，則此時(shí)氣球動(dòng)量C正確；D．繩子剪斷后，時(shí)間t內(nèi)重物重力的沖量D錯(cuò)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(diǎn)，半圓軌道的圓心為O，半徑為R，C為其最高點(diǎn)。BD段為雙軌道，D點(diǎn)以上只有內(nèi)軌道，D點(diǎn)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(diǎn)以一定的初速度向右運(yùn)動(dòng)，能沿圓弧軌道恰好到達(dá)C點(diǎn)。不計(jì)一切摩擦。則（）A.小球到達(dá)C點(diǎn)時(shí)速度為0B.小球到達(dá)C點(diǎn)后做平拋運(yùn)動(dòng)落在地面上C.小球在A點(diǎn)的初速度為D.若小球到達(dá)D點(diǎn)時(shí)對(duì)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(diǎn)C，由于下方有支持物，所以過C點(diǎn)時(shí)速度0，故A正確；B．小球過C點(diǎn)時(shí)速度為0，不能做平拋運(yùn)動(dòng)，故B錯(cuò)誤C．A到C，由機(jī)械能守恒定律可得解得故C錯(cuò)誤；D．由D到C根據(jù)機(jī)械能守恒有在D點(diǎn)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(gè)小環(huán)，小環(huán)從大圓環(huán)頂端P點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)的距離的二次方〖答案〗BD〖解析〗AB．如圖所示設(shè)圓環(huán)下降的高度為h，圓環(huán)的半徑為R，它到P點(diǎn)的距離為L，根據(jù)機(jī)械能守恒定律有由幾何關(guān)系有，解得可得可知，小環(huán)的速率正比于它到P點(diǎn)的距離，故A錯(cuò)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(diǎn)的距離的二次方，故C錯(cuò)誤，D正確。故選BD。10.如圖所示，有一粗糙斜劈固定在水平轉(zhuǎn)盤上與轉(zhuǎn)盤一起繞垂直于轉(zhuǎn)盤的軸OO'以角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，斜劈與水平面的夾角為θ，斜劈的斜面長為L。現(xiàn)將一質(zhì)量為m的小物塊放在斜劈的中點(diǎn)處與斜劈一起旋轉(zhuǎn)，小物塊與斜劈之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，角速度的大小可以調(diào)節(jié)。關(guān)于小物塊，下列說法正確的是（）A.斜劈對(duì)小物塊的支持力始終等于mgcosθB.當(dāng)角速度增大時(shí)，斜劈對(duì)小物塊的支持力變小C.若要小物塊始終在斜劈的中點(diǎn)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(diǎn)處，當(dāng)角速度最大時(shí)，斜劈對(duì)小物塊的支持力為〖答案〗BD〖解析〗A．物塊做圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡圓心在與物塊等高的軸上，對(duì)物塊進(jìn)行受力分析，建立水平方向和豎直方向的平面直角坐標(biāo)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(cuò)誤；B．由A項(xiàng)分析可知，當(dāng)角速度增大時(shí)，斜劈對(duì)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(cuò)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(shí)驗(yàn)中。（1）安裝好實(shí)驗(yàn)裝置后，先用刻度尺測量擺線長l，再用游標(biāo)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(dòng)的時(shí)間為t，用題目所測物理量的符號(hào)寫出測重力加速度的一般表達(dá)式g=___________；（3）該組同學(xué)測出幾組單擺振動(dòng)周期T與擺長L的數(shù)據(jù)，并作出T2—L關(guān)系如圖乙。則根據(jù)圖像可得重力加速度g=________m/s2。（結(jié)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(biāo)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(dòng)的時(shí)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(dá)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(xué)用光電門和氣墊導(dǎo)軌做“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)。（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，先接通氣源，然后在導(dǎo)軌上放一個(gè)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(yùn)動(dòng)，發(fā)現(xiàn)滑塊通過光電門1的時(shí)間小于通過光電門2的時(shí)間，則應(yīng)調(diào)高_(dá)_______（選填“P”或“Q”），直至滑塊通過光電門1的時(shí)間與通過光電門2的時(shí)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(yùn)動(dòng)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(jì)時(shí)器顯示的遮光時(shí)間為t1，與光電門2相連的計(jì)時(shí)器先、后顯示兩次遮光時(shí)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(yùn)動(dòng)時(shí)受到的沖量大小為_________，滑塊A、B碰撞過程中滿足表達(dá)式________，則說明A和B碰撞過程中動(dòng)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(dǎo)軌使其水平，由題意，此時(shí)滑塊做減速運(yùn)動(dòng)，故需調(diào)高Q讓滑塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)。（2）[2]滑塊A剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的沖量大小為[3]如A和B碰撞過程中動(dòng)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(dòng)量守恒，有解得故選B。13.一個(gè)學(xué)生用如下所示方法研究平拋運(yùn)動(dòng)：用一個(gè)大塑料袋，裝滿一袋子水掛起來，旁邊放上一個(gè)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(gè)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(shí)候，調(diào)皮的弟弟也用牙簽在上方扎了一個(gè)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(gè)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(yùn)動(dòng)，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(guān)活動(dòng)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(cè)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(shí)A恰好沖出平板并沉入水中，不影響平板運(yùn)動(dòng)。已知人、橡膠塊與平板間的動(dòng)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(jì)，整個(gè)過程中有足夠的安全保障措施。人、橡膠塊A可看作質(zhì)點(diǎn)，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??；（3）若“渡河”過程中，平板能夠碰到河岸，則河岸寬度的最大值。〖答案〗（1）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(duì)人解得=5m/s2對(duì)A分析解得=5m/s2對(duì)平板分析得解得=5m/s2（2）設(shè)人滑到圓弧軌道底端時(shí)的速度為，由機(jī)械能守恒定律解得=6m/s人與A碰撞過程系統(tǒng)內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，系統(tǒng)動(dòng)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(dòng)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