江西省上饶市广丰一中2023-2024学年高三上学期12月考试物理试卷
一、选择题：本题共10小题，共46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6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1．下列说法中正确的是（ ）
A．图甲中，伽利略对自由落体运动的研究中，猜想运动速度与下落时间成正比，并直接用实验进行了验证
B．图乙中，落在球网中的足球受到弹力是由于球网受到挤压发生了弹性形变而产生的
C．图丙中，铁块所受重力可以分解为下滑力和对斜面的压力
D．图丁中，牛顿通过理想斜面实验说明力是改变物体运动状态的原因
2．如图所示，一轻杆绕O点匀速转动，轻杆上A、B两点的角速度的大小分别为、，线速度的大小分别为、，则（ ）
A． B． C． D．
3．如图所示，半径分别为R、2R的两个水平圆盘，小圆盘转动时会带动大圆盘不打滑地一起转动．质量为m的小物块甲放置在大圆盘上距离转轴R处，质量为2m的小物块乙放置在小圆盘的边缘处。它们与盘面间的动摩擦因数相同，当小圆盘以角速度ω转动时，两物块均相对圆盘静止。下列说法正确的是（ ）
A．小物块乙受到的摩擦力大小为
B．两物块的线速度大小相等
C．在角速度ω逐渐增大的过程中，物块甲先滑动
D．在角速度ω逐渐减小的过程中，摩擦力对两物块做负功
4．如图所示的电场中，实线表示电场线，虚线表示等差等势面，A、B、C为电场中的三个点。下列说法正确的是（ ）
A．A点电势比B点高
B．A点场强比B点大
C．正电荷在A点的电势能比在B点的电势能大
D．B点和C点间的电势差是C点和A点间电势差的2倍
5．如图所示，劲度系数为的轻弹簧下端悬挂一质量为的圆盘，圆盘处于静止状态。现将质量为的粘性小球自离圆盘高处静止释放，与盘发生完全非弹性碰撞，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A．从小球静止释放到与M一起运动的整个过程，小球、圆盘和弹簧组成系统机械能守恒
B．圆盘做简谐运动的振幅为
C．振动过程中圆盘的最大速度为
D．碰后向下运动过程中，小球、圆盘和弹簧组成的系统势能总和先减小后增大
6．为探讨磁场对脑部神经组织的影响及临床医学应用，某小组同学查阅资料得知：TMS（经颅磁刺激）作为一种独特的无创、无痛的磁刺激人脑及其他神经组织的工具，已被广泛应用于脑生理学的研究。TMS的原理简单来说，就是将金属线圈放置在头部上方几厘米处，给线圈通以上千安培、历时约几毫秒的脉冲电流，电流流经线圈产生瞬间的高强度脉冲磁场，磁场穿过头颅对脑部特定区域产生感应电场及感应电流，而对脑神经产生电刺激作用，其装置如图所示。同学们讨论得出的下列结论中正确的是（ ）
A．脉冲电流流经线圈会产生高强度的磁场是电磁感应现象
B．脉冲磁场在线圈周围空间产生感应电场是电流的磁效应
C．若将脉冲电流改为恒定电流，则不可持续对脑神经产生电刺激作用
D．若脉冲电流最大强度不变，但缩短脉冲电流时间，则在脑部产生的感应电场及感应电流会减小
7．2023年11月《科学》杂志发文称：福岛核污水中含有多种放射性成分，其中有一种难以被清除的同位素氚含量非常高。氚发生衰变后转变成稳定的氦，氚半衰期为12.5年，下列说法正确的是（ ）
A．衰变说明原子核内存在电子
B．经过50年，氚含量为初始的
C．通过升高海水温度可以改变氚的半衰期
D．氚衰变的本质是由弱相互作用引起的中子转变为质子并释放出电子
8．电阻R和电动机M串联接到电路中，如右图所示，已知电阻R跟电动机线圈的电阻值相等，电键接通后，电动机正常工作，设电阻R和电动机M两端的电压分别为U1和U2，经过时间t，电流通过电阻R做功为W1，产生热量为Q1，电路中电流为I，电流通过电动机做功为W2，产生热量为则有（ ）
A． B． C． D．
9．如图所示为质谱仪的工作原理图，它由加速电场、速度选择器（磁场方向垂直纸面）和偏转磁场构成。四种电荷量相等，电性相同、质量不同的粒子a，b，c，d由O点处的粒子源竖直向下射入加速电场（粒子a，b，c的初速度相同），四种粒子经过一段时间到达图中不同的位置，粒子的重力以及粒子间的相互作用均不计。则下列说法正确的是（ ）
A．粒子可能带负电
B．速度选择器中磁场的方向垂直纸面向外
C．粒子c在O点的初速度大于粒子d在O点的初速度
D．粒子d的质量大于粒子c的质量
10．如图所示，某种材料制成太阳能电池的主体部分由P型半导体和N型半导体结合而成。当太阳光照射到该材料上时，材料吸收光子发生内光电效应，自由电子向N型一侧移动，从而在两端形成电势差。已知该材料至少需要吸收能量为E的光子才能发生内光电效应，普朗克常量为h，光束为c，则（ ）
A．通过负载的电流方向从上至下
B．该材料发生光电效应的极限波长为
C．太阳光的强度越强，则通过负载的电流越大
D．改用紫外线照射该材料，则不能发生内光电效应
二、非选择题：本题共5小题，共54分。
11．在“探究弹簧弹力与形变量关系”的实验中，第一组同学做了如图甲所示的实验。在弹簧两端各系一轻细的绳套，利用一个绳套将弹簧悬挂在铁架台上，另一端的绳套用来悬挂钩码（用弹簧测力计测得每个钩码的重量均为0.5N），将钩码逐个挂在弹簧的下端，每次都测出钩码静止时相应的弹簧总长度L，并将数据填在下面的表格中。
悬挂钩码的个数n 1 2 3 4 5
弹簧的总长度L/cm 16.05 18.10 20.00 22.01 23.98
（1）在图乙的坐标纸上描出5次测量数据点，并作出L-n图线；
（2）根据（1）所得的L-n图线可求得该弹簧的原长为 cm，劲度系数k为 N/m（结果保留三位有效数字）；
（3）实验后发现，由于测量器材的问题，钩码的重量测量错误，每个钩码的实际重量为0.6N，则（2）中求得的弹簧的原长与实际值相比 ，劲度系数k与实际值相比 。（均填“偏大”“偏小”或“相等”）
12．某实验小组用以下器材测量某一电源的电动势和内阻（电动势约5V，内阻约）。
A．电流表（量程0.6A，内阻）
B．电流表（量程3A，内阻）
C．电压表（量程6V，内阻约）
D．滑动变阻器，最大阻值
E.滑动变阻器，最大阻值
F.开关，导线若干
（1）则电流表的量程选 （选填“A”或“B”），滑动变阻器选 （选填“D”或“E”），电路原理图如下面的图1和图2可供选择，应选 （选填“图1”或“图2”），用该电路图测的结果与真实值比较：电动势 （选填“偏大”、“偏小”或“相等”）。
（2）已经测得该电池的电动势为5V、内阻为，图3为某一小灯泡的图线，现将两个这样的小灯泡并联后再与一个的定值电阻串联，接在该电源的两端，如图4所示，则每个灯泡的功率为 W。
13．如图所示，质量为m的小球A 用一不可伸长的轻绳悬挂在O点，在O点正下方的光滑桌面上有一个与A 完全相同的静止小球B，B距O点的距离等于绳长L。现将 A 拉至某一高度，由静止释放，A 以速度 v在水平方向和B发生正碰并粘在一起。重力加速度为g。求：
（1） A释放时距桌面的高度；
（2） 碰撞前瞬间绳子的拉力大小F。
14．如图，质量均为的物块A、B用绕过光滑轻质定滑轮的不可伸长的刚性轻绳连接，A与地面接触，B离地面的高度为，质量为的圆环C套在轻绳上，C在B上方处。由静止释放圆环C，C下落后与B碰撞并粘在一起，碰撞时间极短，不计C与绳之间的摩擦和空气阻力，A、B、C均可视为质点，重力加速度为，求：
（1）B、C碰撞前瞬间，C的速度为多大；
（2）B、C碰撞后瞬间，共同速度为多大；
（3）B落地后不反弹，A上升离地面的最大高度。
15．如图所示，一开口向上的导热气缸固定在水平地面上，气缸用一质量为m的活塞密封了一定质量的理想气体，活塞可以在气缸内无摩擦移动且不漏气。活塞用一段不可伸长的轻质绳跨过两个小定滑轮与地面上质量为M=3m的物块相连接。起初，气体温度为T0，轻质绳恰好伸直且无张力，已知大气压强为，重力加速度为g，活塞的横截面积为S，气缸的体积为V，忽略一切摩擦，现使气体缓慢降温，求：
（1）当物块恰好对地面无压力时，气体的温度T1；
（2）当活塞下降至气缸高度一半时停止降温，气体的温度T2；
（3）若整个降温过程中气体放出热量为Q，气体内能的改变量。
高三物理参考答案
1．B
【详解】A．图甲中，伽利略对自由落体运动的研究中，猜想运动速度与下落时间成正比，并在斜面实验的基础上合理推理出自由落体运动的速度与时间也成正比，伽利略并没有直接用实验进行验证，故A错误；
B．图乙中，落在球网中的足球受到弹力是由于球网受到挤压发生了弹性形变而产生的，故B正确；
C．图丙中，铁块所受重力可以分解为使物体沿斜面下滑的力和使物体压紧斜面的力，而物体对斜面的压力作用在斜面上，而使物体压紧斜面的力与物体对斜面的压力不同，故C错误；
D．图丁中，伽利略通过理想斜面实验说明力不是维持物体运动的原因，故D错误。
故选B。
2．B
【详解】A、B两点同轴转动角速度相同，根据，轨迹半径大的A点的线速度大。
故选B。
3．D
【详解】A．小物块乙由静摩擦力提供向心力，则小物块乙受到的摩擦力
故A错误；
B．两物块做圆周运动的半径相等，但是角速度不同，则线速度大小不等，故B错误；
C．根据
知，临界角速度，两物块的半径相等，知临界角速度相等，在角速度ω逐渐增大的过程中，由于大圆盘的角速度是小圆盘较小的一半，可知物块乙先滑动，故C错误；
D．在角速度ω逐渐减小的过程中，甲乙的线速度逐渐减小，根据动能定理知，摩擦力对两物块均做负功，故D正确。
故选D。
4．B
【详解】A．因为沿电场线方向电势逐渐降低，由图式可知，电势从B点到A点逐渐降低，所以A点电势比B点低，故A错误；
B．因为电场线越紧密的地方电场强度越大，由于A点电场线比B点紧密，所以A点场强比B点大，故B正确；
C．由图示可知，正电荷在B点的运动到A点的过程中，电场力做正功，电势能减小，所以正电荷在A点的电势能比在B点的电势能小，故C错误；
D．因为虚线表示等差等势面，所以B点和C点间的电势差和C点和A点间电势差相等，故D错误。
故选B。
5．D
【详解】A．小球从静止释放到与M一起运动的整个过程，由于小球与圆盘发生非弹性碰撞，系统机械能损失，所以小球、圆盘和弹簧组成的系统机械能不守恒，故A错误；
B．以小球和圆盘组成的系统为研究对象，系统做简谐运动，平衡位置处合外力应为零，而碰后瞬间，系统合外力不为零，所以开始的位置不是最大位移处，开始时
球粘在盘子上一起静止的位置满足
所以从开始碰撞到平衡位置距离为
故振幅应大于，故B错误；
C．小球自h处静止释放，与盘发生完全非弹性碰撞，由动量守恒有
由匀变速直线运动，速度位移关系有
联立解得两者碰撞后瞬间
此时由牛顿第二定律可得
碰后两者做加速度减小的加速运动，当时，速度最大，之后做减速运动到最低点，故振动过程中，圆盘的速度应大于，故C错误；
D．设小球和圆盘所具有的的总能量为E，则
由能量守恒可知，因为系统速度先增大后减小，故系统的动能先增大后减小，所以小球和圆盘的重力势能与弹簧的弹性势能总和先减小后增大。故D正确。
故选D。
【点睛】
6．C
【详解】A．脉冲电流流经线圈会产生高强度的磁场是电流的磁效应。故A错误；
B．脉冲磁场在线圈周围空间产生感应电场是电磁感应现象。故B错误；
C．若将脉冲电流改为恒定电流，恒定电流产生恒定磁场，恒定磁场不会产生感生电场，则不可持续对脑神经产生电刺激作用。故C正确；
D．若脉冲电流最大强度不变，但缩短脉冲电流时间，脉冲电流产生的磁场变化变快，由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势变大，则在脑部产生的感应电场及感应电流会增强。故D错误。
故选C。
7．D
【详解】A．衰变中生成的电子是由原子核内一个中子转化为一个质子的同时生成一个电子，这种转化产生的电子发射到核外，就是粒子，原子核内并不存在电子，故A错误；
B．依题意，氚核经过50年，即 4个半衰期，则剩余氚核为
可知氚含量为初始的，故B错误；
C．半衰期由原子核内部因素决定，与原子核所处的物理环境和化学状态无关，所以通过升高海水温度不会改变氚的半衰期，故C错误；
D．弱相互作用是引起衰变的原因，所以氚衰变的本质是由弱相互作用引起的中子转变为质子并释放出电子，故D正确。
故选D。
【点睛】
8．AB
【详解】AD．对电阻R，由欧姆定律可得
对非纯电阻电动机M，有
可得
故A正确；D错误；
B．依题意，电阻R与电动机M串联，由焦耳定律可得
即
故B正确；
C．电流通过电阻R做功为
电流通过电动机做功为
联立，可得
故C错误。
故选AB。
9．BD
【详解】A．由粒子c，d在磁场中的偏转方向结合左手定则可知，粒子一定带正电，故A错误；
B．由于粒子c，d在速度选择器中的运动轨迹为直线，则粒子c，d在速度选择器中做匀速直线运动，由平衡条件可得
qvB1=qE
因此粒子c，d在速度选择器中的速度大小相等，又左极板带正电，电场力向右，洛伦兹力向左，则速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外，故B正确；
C．在加速电场中运动时，有
在磁场B2中运动时，由洛伦兹力提供向心力，由
得
两粒子经过速度选择器，速度大小相同，由图可知粒子c的轨迹半径小于粒子d的轨迹半径，所以粒子c的比荷大于粒子d的比荷，在加速电场中
所以比荷大的初速度小，粒子c在O点的初速度小于粒子d在O点的初速度，故C错误；
D．电荷量相等，所以c的比荷大于粒子d的比荷，则粒子d的质量大于粒子c的质量，故D正确。
故选BD。
10．BC
【详解】A．自由电子向N型一侧移动，N型一侧电势更低，故电流从P型一侧流出，回到N型一侧，故电流应该从下至上通过负载，故A错误；
B．发生光电效应的极限波长满足
解得
故B正确；
C．太阳光强度越大，内光电效应释放的电子越多，向N型一侧移动的自由电子越多，两端电势差越大，电路中的电流越大，故增大太阳光的强度，通过负载的电流会变大，故C正确；
D．太阳光中紫外线的频率最高，太阳光能让该材料发生内光电效应，则该材料的极限频率应小于等于紫外线的频率，故改用紫外线照射该材料，能发生内光电效应，故D错误。
故选BC。
11． 14.0/14.1/14.2/14.3/14.4 25.0/25.1/25.2/25.3/25.4 相等 偏小
【详解】（1）[1] 在图乙的坐标纸上描出5次测量数据点，并作出L-n图线如图所示
（2）[2] 每个钩码的重力
由胡克定律
又
得
利用图像截距计算得弹簧原长
[3] 利用图像斜率计算弹簧的劲度系数为
解得
（3）[4] 错误记录钩码的重量对弹簧原长没有影响，求得的弹簧的原长与实际值相等。[5] 因图像斜率不变且等于，因钩码重量测量偏小，导致劲度系数偏小。
12．A D 图2 相等 0.6
【详解】（1）[1][2]若滑动变阻器选E，则最小电流
远小于两个电流表的量程，所以滑动变阻器选D，此时电路中的最小电流约等于0.25A，所以电流表选A；
[3][4]由于电流表的内阻已知，用图2来测电池的电动势和内阻时可以消除系统误差，因此选图2，由于没有系统误差，电动势的测量值与真实值相等。
（2）[5]设灯泡两端的电压是U，通过灯泡的电流是I，由闭合电路欧姆定律得
代入数据即
在灯泡图像中作出这个方程的图像，两个图像的交点即为灯泡的工作电压与电流，如图所示，由
得
13．（1）；（2）
【详解】（1）A球由静止运动到最低点的过程中，机械能守恒，由机械能守恒定律可得
解得
（2）碰撞前瞬间，对A球，绳子的拉力与重力的合力提供向心力，由牛顿第二定律可得
解得绳子的拉力大小
14．（1）；（2）；（3）0.488m
【详解】（1）C下落过程，根据动能定理
解得
（2）B、C碰撞过程，根据动量守恒
解得
（3）B落地时速度为 ，根据系统机械能守恒
B落地后，A继续上升过程
解得A上升的最大高度
15．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）降温前对活塞受力分析有
当物块对地面无压力时，对物块有
对活塞有
对气体由查理定律得
联立可得
（2）对气体由盖-吕萨克定律得
解之得
（3）整个降温压缩过程活塞对气体做功
根据热力学第一定律
故气体内能改变了
