【校级联考】湖北省武汉市部分市级示范高中2024届高三12月联考物理试题

【校级联考】湖北省武汉市部分市级示范高中2024届高三12月联考物理试题
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分，在每小题给出的答案中，只有一个符合题目要求。

(共8题)
第(1)题
某博物馆发起了一项“单手拿金砖”的挑战。

如图所示，静置在桌面上金砖的纵截面为上窄下宽的梯形，挑战者用单手捏住金砖a、b两侧面，竖直拿起金砖并保持25秒以上即挑战成功。

已知金砖质量为25kg，截面底角为，手与金砖间的动摩擦因数为0.4，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度取，若要缓慢竖直拿起金砖，挑战者
对a侧面的压力至少约为（ ）
A．2500N B．2000N C．1500N D．300N
第(2)题
如题图1所示，水火箭又称气压式喷水火箭、水推进火箭，由饮料瓶、硬纸片等环保废旧材料制作而成。

题图2是水火箭的简易原理图：用打气筒向水火箭内不断打气，当内部气体压强增大到一定程度时发射，发射时可近似认为水从水火箭中向下以恒定速度在不到0.1s时间内喷完，使水火箭升空。

已知水和水火箭的质量分别为，忽略空气阻力，
水刚好喷完时，水火箭的速度最接近（ ）
A．12 m/s B．30 m/s C．50m/s D．120m/s
第(3)题
如图所示是安置在水立方运动馆游泳池底部的照相机拍摄的一张运动员正在游泳的照片，照相机的镜头竖直向上，照片中，水立方运动馆的景象呈现在半径r=12cm的圆形范围内，水面上的运动员手到脚的长度l=11cm，若已知水的折射率为，运动员的实际手到脚的长度约为L=2.2m，，则该游泳池的水深h约为（ ）
A．2.1m B．2.3m C．2.5m D．2.7m
第(4)题
如图，一不可伸长轻绳两端各连接一质量为m的小球，初始时整个系统静置于光滑水平桌面上，两球间的距离等于绳长L。

一
大小为F的水平恒力作用在轻绳的中点，方向与两球连线垂直。

当两球运动至二者相距时，它们加速度的大小均为（ ）
A
．B．C．D．
第(5)题
海王星的质量是地球质量的17倍，它的半径是地球半径的4倍。

宇宙飞船绕海王星运动一周的最短时间与绕地球运动一周的最短时间之比为（ ）
A．B
．C．D．
第(6)题
电子显微镜的工作原理是用高电压对电子束加速，最后打在感光胶片上，观察显微图像。

现用电子显微镜观测某生物大分子的结构，为满足测量要求，将显微镜工作时观测线度设定为电子的德布罗意波长的n倍，其中。

已知普朗克常量h、电子质量m和电子电荷量e，电子的初速度不计，显微镜工作时的加速电压为U，则该显微镜的观测线度为（ ）
A．B．
C．D．
第(7)题
图1和图2中曲线分别描述了某物理量随分之间的距离变化的规律，为平衡位置。

现有如下物理量：①分子势能，②
分子间引力，③分子间斥力，④分子间引力和斥力的合力，则曲线对应的物理量分别是（ ）
A．①③②B．②④③C．④①③D．①④③
第(8)题
若在某行星和地球上相对于各自水平地面附近相同的高度处、以相同的速率平抛一物体，它们在水平方向运动的距离之比为。

已知该行星质量约为地球的7倍，地球的半径为，由此可知，该行星的半径为（）
A
．B．C．D．
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。

在每小题给出的答案中有多个符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

(共4题)
第(1)题
载着登陆舱的探测器经过多次变轨后登陆火星的轨迹如图，其中轨道Ⅰ、Ⅲ为椭圆，轨道Ⅱ为圆。

探测器经轨道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ运动在Q点登陆火星，O点是轨道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的交点，轨道上的O、、Q三点与火星中心在同一直线上，O、Q两点分别是椭圆轨道Ⅲ
的远火星点和近火星点。

已知火星的半径为R，，探测器在轨道Ⅱ上经过O点的速度为v。

下列说法正确的有（）
A．在相等时间内，轨道Ⅰ上探测器与火星中心的连线扫过的面积与轨道Ⅱ上探测器与火星中心的连线扫过的面积相等
B．探测器在轨道Ⅰ运动时，经过点的速度大于
C
．探测器在轨道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ运动时，经过点的加速度均等于
D．在轨道Ⅱ上第一次由点到点与在轨道Ⅲ上第一次由点到点的时间之比是
第(2)题
2022年11月29日，长征二号F遥十五运载火箭将神舟十五号载人飞船精准送入预定轨道。

11月30日，神舟十五号载人飞船成功对接于空间站天和核心舱前向端口，形成新的空间站组合体，沿原来的轨道运动。

自此神舟十四号、十五号乘组航天员在空间站首次实现胜利会师。

假设空间站的运行轨道为圆轨道，下列说法正确的是（ ）
A．空间站绕地球运行的速度大于第一宇宙速度
B．空间站中的宇航员处于失重状态
C．神舟十五号载人飞船的对接，使空间站组合体绕地球运行的速度减小
D．若稀薄大气阻力使空间站组合体的高度缓慢下降，空间站组合体运行的线速度将增大
第(3)题
如图所示，足够长的光滑金属导轨MN、PQ相互平行，间距为L，导轨平面与水平面成θ角（0°<θ<90°），磁感应强度为B的匀强磁场与导轨平面垂直。

导轨电阻不计，上端接入阻值为R的定值电阻，今有一质量为m、内阻为r的金属棒ab垂直于导轨放置，并由静止开始下滑，设磁场区域无限大，当金属棒下滑达到最大速度v m时，运动的位移为x。

重力加速度为g，则以下说法正确的是（ ）
A．金属棒最大加速度为g sinθ
B．当金属棒下滑速度为v时，其两端电压为BLv
C．金属棒下滑最大速度
D
．此过程中流过电阻R的电荷量为
第(4)题
如图所示，在倾角为37°的固定斜面上，轻质弹簧一端与固定在斜面底端的挡板C拴接，另一端连接滑块A。

一轻细绳通过斜面顶端的定滑轮（质量忽略不计，轻绳与滑轮间的摩擦不计），一端系在物体A上，另一端与小球B相连，细绳与斜面平行，斜面足够长。

用手托住球B，此时弹簧刚好处于原长。

滑块A刚要沿斜面向上运动。

已知m B=2m A=4kg，弹簧的劲度系数
为k=100N/m，滑块A与斜面间的动摩擦因数μ=0.25，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g=10m/s2，且弹簧的弹性势
能E p与形变量x的关系为。

现由静止释放球B，已知B球始终未落地，则下列说法正确的是（ ）。

（已知
sin37°=0.6，cos37°=0.8）
A．释放B球前，手受到B球的压力大小为24N
B．释放B球后，滑块A向上滑行x=0.20m时速度最大
C．释放B球后，滑块A向上滑行过程中的最大动能为1.2J
D．释放B球后。

滑块A向上滑行的最大距离为0.48m
三、解答题：本题共4小题，共40分 (共4题)
第(1)题
如图所示，质量为的物块a和质量为的物块b均静止在同一水平面上，物块a与竖直挡板间放有一轻弹簧，物
块b放置在倾角为的斜面底端。

开始时弹簧处于原长状态，某时刻起以大小为的恒力作用在物块a上使其压缩弹
簧，当物块a速度为零时立刻撤去恒力并在物块a离开后撤去弹簧并前移挡板至管道口，物块a沿光滑半圆水平管道运动，之后与物块b发生弹性碰撞，物块经过衔接处时没有能量损失。

已知弹簧的劲度系数且弹簧始终处于弹性限度内，重力加速度为，物块a与斜面间的摩擦力可忽略，物块b与斜面间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦
力，物块a与挡板碰撞过程时间极短且无能量损失，，物块均可视为质点，管道很细。

（1）求撤去恒力F瞬间弹簧储存的弹性势能；
（2）物块b第一次静止前恰未与物块a发生第二次碰撞，求半圆轨道的半径；
（3）求碰撞后物块b上升高度的最大值。

第(2)题
如图所示，竖直平面内有一个半径为R的光滑圆轨道，另外空间有一平行于圆周平面水平方向的匀强电场，一质量为m，带电量为q的正电小球（可视为质点）从最低点A点以一定初速度在圆轨道内侧开始运动，已知小球运动到点时动能最大，此
时OM与OD的夹角为30°，重力加速度为g。

求：
（1）电场强度E的大小为多少?
（2）要使小球做完整的圆周运动，的取值范围。

第(3)题
如图甲所示，真空室中加热的阴极K发出的电子（初速度不计）经电场加速后，由小孔S沿两平行金属板M、N的中心线OO'射入板间，加速电压为，M、N板长为L，两板相距。

加在M、N两板间电压随时间t变化的关系图线如图乙所示，变
化周期为，M、N板间的电场可看成匀强电场，忽略板外空间的电场。

在每个粒子通过电场区域的极短时间内，两板电压可视作不变，板M、N右侧距板右端L处放置一足够大的荧光屏，屏与OO'垂直，交点为O'。

已知电子的质量为m，电荷量
为e，单位时间内从小孔S进入的电子个数为n，忽略电子重力及电子间的相互作用，不考虑相对论效应。

求：
（1）电子加速至O点的速度大小；
（2）电子刚好从M板的右边缘离开偏转电场时，M、N板间的电压；
（3）在荧光屏上有电子区域的长度和时间内打到荧光屏的电子数目N。

第(4)题
如图所示，静置在光滑水平地面（足够大）上的木块由水平轨道与竖直平面内的圆弧轨道AB组成，水平轨道与圆弧轨道相切于B点，其右端固定有水平轻弹簧，弹簧处于自然伸长状态且左端在C点；一质量为m的滑块（视为质点）静置在B点，滑块与水平轨道上表面BC间的动摩擦因数为μ，B、C两点间的距离为L。

现对木块施加一个大小为10μmg（g为重力加速度大小）、方向水平向左的推力，当滑块到达C点时撤去推力。

木块与滑块的质量分别为3m、m，圆弧轨道AB的半径为，C点右侧的水平轨道上表面光滑。

求：
（1）滑块滑到C点时木块的速度大小v1以及滑块的速度大小v2；
（2）弹簧的最大弹性势能E pm以及弹簧的弹性势能最大时滑块的速度大小v；
（3）滑块第一次滑到圆弧轨道的最高点A时的速度大小v3以及滑块最终与C点的距离x。

四、实验题：本题共2小题，共20分 (共2题)
第(1)题
如图甲所示的装置测量滑块与水平桌面之间的动摩擦因数，实验过程如下：
（1）用游标卡尺测量出图甲中固定于滑块上遮光条的宽度，测量结果如图乙所示，则__________。

在桌面上固定好弹簧和光电门，其中为弹簧原长的位置，将光电门与数字计时器（图中未画出）连接。

（2）用滑块把弹簧压缩到位置，测量出滑块到光电门的距离。

由静止释放滑块，测出滑块上的遮光条通过光电门的时间
，则滑块通过光电门的速度__________（用题中字母表示）。

（3）向右移动光电门到某一合适位置，仍用滑块把弹簧压缩到位置，测量出滑块到光电门的距离。

由静止释放滑块，算出滑块通过光电门的速度，则滑块与水平桌面之间的动摩擦因数__________（用、、、和重力加速度表示）。

第(2)题
（1）甲同学利用图1所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验。

①除打点计时器（含纸带、复写纸）、交流电源、铁架台、导线及开关外，在下面的器材中，必须使用的还有___________。

（选填器材前的字母）
A．大小合适的铁质重锤 B．体积较大的木质重锤
C．刻度尺 D．天平 E．秒表
②在实验过程中，下列实验操作和数据处理正确的是___________。

A．释放重锤前，手捏住纸带上端并使纸带保持竖直
B．做实验时，先接通打点计时器的电源，再释放连接重锤的纸带
C．为测量打点计时器打下某点时重锤的速度，需要先测量该点到O的距离，再根据公式计算，其中g应取当地的重力加速度
D．用刻度尺测量任意两点的距离，利用公式计算这两点重力势能的减少量，其中应取当地的重力加速度
③选出一条清晰的纸带如图所示，其中O点为打点计时器打下的第一个点，A、B、C为三个计数点。

用刻度尺测
得OA=12.41cm，OB=18.90cm，OC=27.06cm。

在计数点A和B、B和C之间还各有一个点，重锤的质量为0.2kg。

打点计时器工作频率为50Hz，当地的重力加速度g为9.8m/s2。

打点计时器打下计数点B时，重锤的速度大小为___________m/s。

从打下O到打下B点过程中重锤动能增加量___________J，重力势能减少量___________J。

（计算结果均保留三位有效数字）。