甘肃省张掖市某校2024-2025学年高三下学期2月检测物理试卷（解析版）

高级中学名校试卷PAGEPAGE1物理本试卷分选择题和非选择题两部分,满分100分。考试时间75分钟。一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求。1.将两端开口的玻璃管竖直插在水中,现象如图所示,则()A.水不浸润玻璃B.现象与液体的表面张力无关C.换成直径更小的玻璃管,管内外液面的高度差将变大D.水分子与玻璃分子间的相互作用比水分子之间的相互作用弱2.a、b两种光的频率之比为νa∶νb=3∶2,将两种光分别照射到截止频率为νb2的金属X上,都发生了光电效应。下列选项正确的是(A.a、b两种光,光子的动量之比2∶3B.a、b两种光,光子的动量之比3∶1C.a、b两种光照射到金属X上,逸出光电子对应的德布罗意波,最短波长之比为1∶2D.a、b两种光照射到金属X上,逸出光电子对应的德布罗意波,最短波长之比为2∶13.(易错题)如图所示,带正电的小球A用绝缘轻绳悬挂在天花板上,起初轻绳竖直。现在空间施加一沿纸面斜向右上方的匀强电场E,保持匀强电场的方向不变,电场强度由0缓慢增大,在连接小球A的绝缘轻绳缓慢由竖直变为水平的过程中,轻绳对小球的拉力()A.一直减小 B.一直增大C.先增大后减小 D.先减小后增大4.Phyphox手机物理工坊是一款实用的软件,手机安装这款软件后,可用手机的传感器来测许多的物理量,某研究小组利用手机加速度传感器来测试某型号电梯在特殊情况下的加速度,他们将手机放置于该电梯的地板上并打开加速度传感器,使电梯从静止开始迅速向上运动,以竖直向上为正方向,其a-t图像如图所示,不计空气阻力,g取10m/s2。以下说法正确的是()A.t2时刻电梯速度最大B.在t2~t4时间内手机受到的支持力一直在减小C.t3时刻电梯速度方向发生改变D.在运行过程中手机一定没有与电梯地面分离5.(新情境题)图甲为某型号电压力锅简化的工作电路图。R0是阻值为484Ω的保温电阻,R1是规格为“220V800W”的主加热电阻,R2是副加热电阻。电压力锅煮饭分为“加热升压→保压→保温”三个阶段,通过如图乙所示的锅内工作压强与时间(p-t)关系图像可了解其工作过程:接通电源,启动智能控制开关S,S自动接到a,同时S1自动闭合,电压力锅进入加热升压状态;当锅内工作压强达80kPa时,S1自动断开,进入保压状态,当锅内工作压强降至60kPa时,S1又会自动闭合;当保压状态结束,饭就熟了,S自动接到b,减压进入保温状态。电压力锅煮饭时,在正常加热升压和保压状态共耗电0.25kW·h,下列说法正确的是()A.电压力锅煮饭时,锅内气压增大液体沸点降低B.当锅内工作压强为40kPa时,电压力锅一定处于升压状态C.电压力锅煮饭时,在正常加热升压和保压状态R1的工作时间是18minD.电压力锅正常工作时的最大电流是5A6.如图所示,表面光滑的圆锥固定在水平面上,底面半径为R,顶角为60°。有一个质量为m的弹性圆环,弹性圆环的弹力与形变量之间满足胡克定律,且始终在弹性限度内。弹性圆环处于自然状态时半径为14R,现将弹性圆环套在圆锥上,稳定时弹性圆环处于水平状态,且到底面的距离为圆锥高线的14,重力加速度为g。则弹性圆环的劲度系数为(A.3mg6Rπ B.3mg127.如图所示,空间内有一方向水平向右范围足够大的匀强电场,电场强度E=3mgq,一绝缘轻质硬细杆固定在光滑水平轴O上,可以在竖直面内绕转轴O自由转动,杆的两端分别固定着两个质量均为m、带电荷量均为+q且可视为质点的A、B小球,已知AO=L,BO=2L,CD为过O点的水平线。忽略两小球电荷间的相互作用力,将细杆从如图所示的竖直位置静止释放,若以两球及轻质硬细杆作为系统,取释放时B球所处的水平面为重力势能的零势能面,不计空气阻力,重力加速度为g,则下列说法错误的是(A.细杆可运动到CD线位置B.B球能上升的最大高度为3LC.系统的最大机械能为(3+3)mgLD.系统的最大动能为32二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,每题有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。8.2024年9月25日,中国人民解放军火箭军向太平洋公海海域发射一枚射程为12000~15000千米可携载多弹头的新型东风—31AG公路机动洲际导弹,并准确落入预定海域。如图所示,从地面上A点发射一枚洲际导弹,假设导弹仅在地球引力作用下从地球上A点发射沿亚轨道运动击中目标B,亚轨道飞行可以看作是以地心为其中一个焦点的椭圆轨道,C为该轨道的远地点,距地面高度为h,若ACB轨迹长恰好为该椭圆长度的一半。已知整个椭圆轨道周期为T0,地球半径为R,地球质量为M,引力常量为G。则下列结论正确的是()A.该导弹在C点的速度大于GMR+hB.该导弹在C.该导弹从A点到B点的飞行时间等于T02D.该导弹在C9.在如图所示的Oxy坐标系中,x正半轴和y正半轴上存在两列相干线性平面波波源S1、S2,传播方向如图所示。已知直线y=x上的所有点均为振动减弱点,直线y=34x上距离坐标原点O最近的加强点P与O点的距离为1m,两平面波的振动周期均为T=0.5s。下列说法正确的是()A.两列波的起振方向相同B.两列波的波速v=0.8m/sC.直线y=34x上的减弱点距离OD.以O点为圆心、5λ为半径的圆周上有10个加强点10.(重难题)如图所示,半径为R的圆形区域内有垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B,一束质量均为m、带电荷量均为q(q>0)的粒子从P点沿竖直方向以不同速率射入磁场,P点与圆心的连线与竖直方向之间的夹角为60°,不计粒子重力及粒子间的相互作用,下列说法正确的是()A.该束粒子射出磁场时速度方向与过出射点的磁场区域圆半径的夹角为60°B.若粒子恰好从C点射出,则其在磁场中运动的时间为5πC.若粒子恰好从A点射出,则其在磁场中运动的速度为3D.从B点射出的粒子比从A点射出的粒子在磁场中运动的时间短三、非选择题:本题共5小题,共54分。11.(6分)为测定一电阻约为200Ω的圆柱形金属样品的电阻率,某同学想先用伏安法更精确地测量其电阻Rx。现有的器材及其规格如下:电流表A(量程0~10mA,内阻约30Ω),电压表V(量程0~3V,内阻约10kΩ),滑动变阻器R(阻值范围0~15Ω,允许通过的最大电流2.0A),直流电源E(电动势3V,内阻不计)、开关S、导线若干,要求测量电压从0开始,连续可调。(1)应选择以下实验电路中的作为该实验的实验电路(填字母)。

ABCD(2)用游标卡尺测得该样品的长度如图甲所示,其示数L=cm,用螺旋测微器测得该样品的直径如图乙所示,其示数d=mm。

(3)如果实验中电流表示数为I,电压表示数为U,则该样品材料的电阻率ρ=(用测出的物理量的符号表示)。

12.(8分)某同学用如图甲所示的装置验证轻弹簧和小物块(带有遮光条)组成的系统机械能守恒。图中光电门安装在铁架台上且位置可调。物块释放前,细线与弹簧和物块的拴接点(A、B)在同一水平线上,且弹簧处于原长。滑轮质量不计且滑轮凹槽中涂有润滑油。以保证细线与滑轮之间的摩擦可以忽略不计,细线始终伸直。小物块连同遮光条的总质量为m,弹簧的劲度系数为k,弹性势能Ep=12kx2(x为弹簧形变量),重力加速度为g,遮光条的宽度为d,小物块释放点与光电门之间的距离为l(d远远小于l)。现将小物块由静止释放,记录物块通过光电门的时间t(1)物块通过光电门时的速度为。

(2)改变光电门的位置,重复实验,每次滑块均从B点由静止释放,记录多组l和对应的时间t,作出1t2-l图像如图乙所示,若在误差允许的范围内,1t2-l满足关系式(3)在(2)中条件下,l=l1和l=l3时,物块通过光电门时弹簧具有的两弹性势能分别为Ep1、Ep3,则Ep1-Ep3=(用l1、m、l3、g表示)。

(4)在(2)中条件下,取某个值时,可以使物块通过光电门时的速度最大,速度最大值为(m、g、k表示)。

13.(高考风向题)(10分)光线从空气射入14圆形玻璃砖表面的M点后,最后在玻璃砖内表面E点恰好发生全反射。已知14圆形玻璃砖的半径为R,折射率为3,入射角i=60°;光在空气中的传播速度为c(1)折射角r;(2)光从M点传播到E点所经历的时间。14.(12分)图甲为风谷车(又称风车),我国农业种植中用来去除水稻等农作物子实中杂质、瘪粒、秸秆屑等的木制传统农具,其工作原理可简化为图乙所示,转动摇手柄,联动风箱内的风叶,向车斗内送风,装入入料仓的谷物中混有质量较大的饱粒和质量稍小的瘪粒,均无初速度地从入料仓漏下,在车斗中下落高度H=0.45m后,从宽度为L1=0.18m的第一出料口出来的都称之为饱粒,其中的最小质量为1×10-4kg;从宽度为L2(待求)的第二出料口出来的都称之为瘪粒,其中的最小质量为5×10-5kg;质量小于5×10-5kg的草屑被吹出出风口。只考虑重力和水平风力F(设每颗粒受到的水平风力都相同,不同颗粒的质量分布是连续的),g取10m/s2。求:(1)水平风力F的大小;(2)第二出料口的宽度L2。

15.(18分)如图所示,倾角为θ=53°的金属导轨MN和M'N'的上端有一个单刀双掷开关K,当开关与1连接时,导轨与匝数n=100匝、横截面积S=0.04m2的圆形金属线圈相连,线圈总电阻r=0.2Ω,整个线圈内存在垂直线圈平面的匀强磁场B0且磁场随时间均匀变化。当开关与2连接时,导轨与一个阻值为R1=0.3Ω的电阻相连。水平轨道的NN'至PP'间是绝缘带,其他部分导电良好,最右端串接一定值电阻R2=0.2Ω。两轨道长度均足够长,宽度均为L=1m,在NN'处平滑连接。导轨MN和M'N'的平面内有垂直斜面向下的匀强磁场,磁感应强度大小B1=0.2T;整个水平轨道上有方向竖直向上、磁感应强度大小为B2=1T的匀强磁场。现开关与1连接时,一根长度为L的导体棒a恰好静止在倾斜导轨上;某时刻把开关迅速拨到2,最后棒a能在倾斜轨道上匀速下滑。导体棒b一开始被锁定(锁定装置未画出),且到PP'位置的水平距离为d=0.24m。棒a与棒b的质量均为m=0.1kg,电阻均为R=0.2Ω,所有导轨均光滑且阻值不计,g取10m/s2。求:(1)圆形线圈内磁场随时间的变化率ΔB(2)棒a滑至NN'时的速度大小v1;(3)棒a与棒b碰撞前,棒a的速度大小v2;(4)棒a与棒b碰撞前瞬间,立即解除对棒b的锁定,两棒碰后粘连在一起。从棒a进入水平轨道,至两棒运动到最终状态,定值电阻R2上产生的焦耳热Q。——★参考答案★——1.C[命题立意]本题考查热现象的知识,意在考查学生对浸润现象的理解。考查的核心素养是形成基本的物理观念,并能灵活运用。[试题解析]毛细作用是液体表面对固体表面的吸引力,当毛细管插入浸润液体中,管内液面上升,高于管外,可知水浸润玻璃,故A项错误;水可以浸润玻璃,说明附着层内分子间的作用表现为斥力,现象与液体的表面张力有关,故B项错误;换成直径更小的玻璃管,毛细作用更明显,管内外液面的高度差将变大,故C项正确;水能浸润玻璃是因为水分子之间的相互作用弱于玻璃与水分子之间的相互作用,故D项错误。2.C[命题立意]本题考查原子物理的知识,意在考查学生对光电效应和德布罗意波的理解。考查的核心素养是运用科学思维,在模型建构上下功夫。[试题解析]由p=hλ=hνc,可知a、b两种光子的动量之比为3∶2,故A、B项错误;根据光电效应方程Ek=hν-W0,所以Eka=32hνb-hνb2=hνb,Ekb=hνb-hνb2=hνb2,则a、b两种光子的最大初动能之比为2∶1,根据德布罗意波长公式λ=hp,动量与动能关系为Ek=3.(易错题)D[命题立意]本题考查共点力的知识,意在考查学生对力的动态平衡的理解。考查的核心素养是形成物理基本观念和良好的科学思维。[试题解析]如图甲所示,小球A受到轻绳的拉力、电场力和重力作用,小球受到的重力大小和方向均不变,电场力方向不变,大小不断变大,轻绳对小球的拉力大小和方向都在变化,将这三个力进行适当平移构成一个首尾相接的矢量三角形,在电场力不断增大的过程中,拉力大小的变化如图乙所示,当拉力和电场力垂直时,拉力有最小值,则有拉力缓慢由竖直变为水平的过程中,其大小先减小后增大,故D项正确。4.B[命题立意]本题考查力和运动的知识,意在考查学生对牛顿第二定律的理解。考查的核心素养是由图像获取信息,培养科学思维的能力。[试题解析]由题图可知,手机在0~t1时间内匀速运动,t1~t2时间内向上做加速度逐渐增大的加速运动,t2~t3时间内向上做加速度逐渐减小的加速运动,t3时刻速度最大,t3~t4时间内向上做加速度逐渐增大的减速运动,故t2时刻速度不是最大,t3时刻运动方向也没有发生改变,故A、C项错误;在t2~t3时间内,对手机由牛顿第二定律有F-mg=ma,解得F=m(g+a),结合题图可知,此阶段加速度逐渐减小,故手机受到的支持力在减小,t3~t4时间内手机的加速度向下逐渐增大,则有mg-F=ma,解得F=m(g-a),由于加速度逐渐增大,则此阶段手机受到的支持力也在减小,故B项正确;由题图可知,有段时间手机竖直向下的加速度大小等于重力加速度,手机处于完全失重状态,所以手机有可能离开过电梯,故D项错误。5.(新情境题)D[命题立意]本题考查恒定电流的知识,意在考查学生对电功率的理解。考查的核心素养是由图像获取信息,培养科学思维的能力。[试题解析]电压力锅煮饭时,锅内气压增大液体沸点升高,故A项错误;由题图乙可知,当锅内工作压强为40kPa时,电压力锅可能处于升压状态,也可能处于保温状态,故B项错误;由题图乙可知,在正常加热升压和保压状态R1的工作时间分别为0~6min,9~12min,15~18min,即R1的工作时间t1=12min=0.2h,故C项错误;R2的工作时间t2=18min=0.3h,在正常加热升压和保压状态消耗的电能W=P1t1+P2t2,其中P1=800W=0.8kW,代入数据解得P2=0.3kW=300W,两加热电阻同时工作时电路电流最大,则总功率P=P1+P2=800W+300W=1100W,由P=UI可得I=PU=1100220A=5A,故6.C[命题立意]本题考查弹簧模型的知识,意在考查学生对胡克定律的理解。考查的核心素养是应用科学方法的行为和习惯。[试题解析]取圆环上很小的一段分析,设对应圆心角为θ,分析微元受力有重力m0g、支持力N、两边圆环其余部分对微元的拉力T,由平衡条件有m0gtanα2=2Tsinθ2,α=60°,由于微元很小,则对应圆心角很小,则sinθ2=θ2,m0=θr2πrm,其中r为圆环拉伸后的半径,代入数据有T=mg2πtanα2=3mg2π,由题知,稳定时弹性圆环处于水平状态,且到底面的距离为圆锥高线的14,则有h=Rtan60°=3R,r=3R4,根据胡克定律有7.D[命题立意]本题考查静电场的知识,意在考查学生对功能关系的理解。考查的核心素养是掌握科学研究方法,培养正确的科学态度。[试题解析]细杆运动到CD线位置,设A的速度为v,则同轴转动,角速度相同,B的速度为2v,mgL-mg·2L+Eq·2L-EqL=12mv2+12m(2v)2,解得v=2(3-1)gL5>0,故细杆可运动到CD线位置,故A项正确;B球上升的高度为3L时,根据能量守恒qE·2Lcos30°-qE·Lcos30°+mg(L+Lsin30°)-mg·3L=12mv'2+12m(2v')2,解得v'=0,B球能上升的最大高度为3L,故B项正确;电场力做功最大,系统的机械能最大,当运动到水平时,机械能最大,且电场力做功等于机械能的增加量Em=Eq·2L-EqL+mg·3L=(3+3)mgL,故C项正确;当电场力与重力的合力与细杆在一条线上时,动能最大,最大值为Ekm=Eq·2Lsin60°-EqLsin60°-mg·2L(1-cos60°)+mgL(1-cos60°),解得8.BD[命题立意]本题考查万有引力的知识,意在考查学生对开普勒第二定律的理解。考查的核心素养是体现科学思维,进行科学推理。[试题解析]若导弹在过C点的圆轨道上,则根据GMm(R+h)2=mv2R+h,可得v=GMR+h,该导弹在C点进入椭圆轨道要减速做近心运动,可知在椭圆轨道上C点的速度小于GMR+h,故A项错误,B项正确;因C为椭圆轨道的远地点,则由开普勒第二定律可知在ACB轨道上运动的平均速率小于另一半椭圆轨道上运动的平均速率,可知该导弹从A点到B点的飞行时间大于T02,故C9.BD[命题立意]本题考查机械波的知识,意在考查学生对机械波叠加的理解。考查的核心素养是善于进行科学论证,发展创新精神。[试题解析]由题意可知,直线y=x上的所有点均为振动减弱点,到两波源的距离相等,所以两列波的起振方向相反,故A项错误;由题意可知,P点的坐标为(45m,35m),所以距离坐标原点O最近的加强点P到两波源的距离差为Δr=xP-yP=45m-35m=0.2m=λ2,可知两列相干线性平面波的波长为λ=0.4m,所以波速为v=λT=0.40.5m/s=0.8m/s,故B项正确;振动减弱点到两波源的距离差为Δr=nλ(n=1,2,3…),设直线y=34x上为减弱点的横坐标为x,则Δr=nλ=x-y=14x(n=1,2,3…),解得x=1.6n(n=1,2,3…),所以直线y=34x上减弱点的横坐标均匀分布,即直线y=34x上减弱点距离O点均匀分布,故C项错误;振动加强点到两波源的距离差为Δr=nλ+λ2(n=0,1,2,3…),设此时加强点坐标为(x,y)则x2+y2=(5λ)2,Δr=|x-y|,联立可知当n≥5时无解,则n<5,所以n10.(重难题)ABC[命题立意]本题考查磁场的知识,意在考查学生对带电粒子在磁场中运动的理解。考查的核心素养是掌握科学探究方法,养成良好的科学思维习惯。[试题解析]根据题意可知,粒子从P点射入磁场时,速度方向与过入射点的圆形磁场半径之间的夹角为60°,由几何关系可知,该束粒子射出磁场时速度方向与过出射点的磁场区域圆半径的夹角也为60°,故A项正确;若粒子恰好从C点射出,粒子的运动轨迹如图甲所示,根据几何关系可知,粒子在磁场中转过的圆心角为150°,运动的时间为t=150°360°·2πmqB=5πm6qB,故B项正确;若粒子恰好从A点射出,粒子的运动轨迹如图乙所示,根据几何关系可知,轨迹半径r=3R,由洛伦兹力提供向心力可知qvB=mv2r,解得v=qBrm=3qBRm,故C项正确;从B点射出的粒子在磁场中转过的圆心角大于从A点射出的粒子在磁场中转过的圆心角,根据t=θ2π11.[命题立意]本题考查测定金属样品电阻率的实验,意在考查学生对实验原理的理解。考查的核心素养是体现科学探究精神,培养实验探究能力。[试题解析](1)滑动变阻器的最大阻值小于该样品的电阻,需要采用分压式接入电路才能达到测量电压从0开始,并连续可调,样品的电阻相对电压表属于小阻值电阻,伏安法采用电流表外接可以减小误差,故选B。(2)游标卡尺测得该样品的长度如题图甲所示,其示数为L=5×10mm+2×0.05mm=50.10mm=5.010cm,用螺旋测微器测得该样品的直径如题图乙所示,其示数为d=4.5mm+20.0×0.01mm=4.700mm。(3)根据电阻定律R=ρLS,根据欧姆定律R=UI,且S=πr2=14πd2,联立解得该样品材料的电阻率ρ[——★参考答案★——](1)B(2分)(2)5.010(1分)4.700(1分)(3)πUd212.[命题立意]本题考查验证系统机械能守恒定律的实验,意在考查学生对实验过程的理解。考查的核心素养是运用科学方法进行实验探究。[试题解析](1)遮光条的宽度为d,通过光电门的时间为t,则物块通过光电门时的速度为v=dt(2)若系统机械能守恒,则有mgl=12kl2+12m(dt)2,变式为1t2=-kmd2l2+2gd2l,(3)由图像可知l=l1和l=l3时,时间相等,则物块的速度大小相等,动能相等,可得mgl3=Ep3+Ek,mgl1=Ep1+Ek,联立可得Ep1-Ep3=mg(l1-l3)。(4)由题图乙可知l=l2时遮光条挡光时间最短,此时物块通过光电门时的速度最大,重力等于弹簧弹力,可得l2=mgk,又mgl2=12kl22+12mvm2,[——★参考答案★——](1)dt(2分)(2)1t2=-kmd2l2+2gd2l(2分)(3)mg(4)gmk(2分13.(高考风向题)[命题立意