2025届河南省豫北名校高三下学期4月联考物理试卷（解析版）

高级中学名校试题PAGEPAGE1物理全卷满分100分考试时间75分钟注意事项：1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在本试卷和答题卡相应位置上。2.请按照题号顺序在各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。一、选择题：本题共10小题，共46分。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。1.2024年10月3日，期刊上发表了中国科学院近代物理研究所的研究成果：研究团队合成新核素钚，并测量了该新核素的半衰期。已知钚的衰变方程为，下列说法正确的是（）A.10个钚原子核经过一个半衰期后还剩余5个B.钚原子核发生的是衰变C.钚原子核发生衰变时需要吸收能量D.原子核的比结合能比原子核的比结合能大【答案】B【解析】A．半衰期是大量粒子的统计规律，10个钚-227经过一个半衰期不一定还剩余5个，A错误；B．根据电荷数和质量数守恒，可知Y的质量数为4，电荷数为2，可知Y为α粒子，则钚-227发生的是α衰变，B正确；CD．钚-227衰变的过程中是释放能量的，比结合能增大，的比结合能比的比结合能小，CD错误。故选B。2.为实时监测高压输电线的电压和电流，需要测量出输电线上的电压和电流的大小。因高压输电线的电压和电流很大，可采用互感器进行测量。如图所示，电压互感器和电流互感器分别连接在高压线上，设两个互感器的原、副线圈的匝数比分别为、，两个互感器所连的电表的示数分别为a、b，则高压输电线的电压和电流分别为（）A.， B.， C.， D.，【答案】B【解析】由题意可知，对电压互感器，由理想变压器有对电流互感器，由理想变压器有解得，故选B。3.《西游记》中孙悟空武器如意金箍棒大小可随心变化，深受读者喜爱。假设金箍棒可以变长到地球直径的高度，把金箍棒立在地面上，若变长的金箍棒质量分布均匀，其长度的中点在处，那么金箍棒的重心位置（）A.也在点处B.在点右方，比点更远离地球C.在点左方，比点更靠近地球D.无法确定在点左方还是右方【答案】C【解析】因为质量分布均匀，但越靠近地面重力加速度越大，所以重心与质心不重合，在O点左方，比质心更靠近地球。故选C。4.如图为质点P受到的8个力的图示，8个力的顶点刚好构成长方体，为该长方体的中心，若力的图示可表示为有向线段，则质点P受到的合力为（）A. B. C. D.【答案】D【解析】如图，易知点O为AG的中点，由平行四边形定则可知力、的合力为，同理，力、的合力、力、的合力、力、的合力均为，所以质点P受到的合力为。故选D。5.如图所示，粗糙的绝缘水平地面上有垂直纸面向里的匀强磁场，可视为质点的带电小滑块在地面上向右滑动。已知小滑块始终未离开地面，则下列小滑块的速度-时间图像可能正确的是（）A. B.C.D.【答案】B【解析】A．洛伦兹力对滑块不做功，摩擦力做负功，滑块的速度不会增大，故A错误；B．若小滑块带正电荷，由左手定则知小滑块受到的洛伦兹力竖直向上，当洛伦兹力等于小滑块的重力时，小滑块做匀速直线运动，故B正确；CD．当洛伦兹力小于重力时，小滑块做减速运动，由牛顿第二定律得小滑块的加速度大小可知小滑块的速度越来越小，加速度越来越大；若小滑块带负电荷，由左手定则知小滑块受到的洛伦兹力竖直向下，小滑块做减速运动，由牛顿第二定律得小滑块的加速度大小可知小滑块的速度越来越小，加速度越来越小，故CD错误。故选B。6.弹簧振子的振动周期可表示为，其中m为振子的质量，k为弹簧的劲度系数。如图所示，质量为的滑块左右两端与轻弹簧相连，两弹簧的原长相等，另一端均固定在光滑水平面上的竖直挡板上，劲度系数分别为、（）。开始时两弹簧均处于原长，将滑块向左移动一小段距离后由静止释放，滑块第一次运动到最右边所需时间为（）A. B. C. D.【答案】B【解析】易知两弹簧的形变量大小相等，当弹簧形变量为x时，对滑块有滑块受力情况与只有一个劲度系数为的弹簧作用相同，所以该系统的振动周期为滑块运动到最右边所需时间为半个周期故选B。7.如图为某双量程电流表的内部结构示意图，已知灵敏电流计的满偏电流为mA。使用该电表的A挡测电流时，电阻因故障而短路，此时电流表示数为A，则实际流过电流表的电流为（）A.1.0A B.1.1A C.1.2A D.1.3A【答案】D【解析】由题意可得当电路没有故障时，使用0.6A量程时使用3A量程时，联立，解得当电阻因故障而短路，使用该电表的0~3A挡，电流表示数为1.5A，可知灵敏电流计半偏，流过灵敏电流计的电流为流过电阻的电流为流过电流表的电流为，故选D。8.如图所示，空间有垂直于坐标系xOy平面向外的匀强磁场。时，带电粒子从点沿轴负方向射出；时刻，与静置于轴上点的靶粒子发生正碰，碰后a、b结合成粒子，时刻，第一次沿轴负方向通过轴上的点。已知，不考虑粒子间静电力的作用，忽略碰撞时间，则（）A.粒子带负电 B.和的电荷量之比为1：2C.和的速率之比为5：2 D.和的质量之比为1：4【答案】AD【解析】C．设，碰撞前后做圆周运动时间为联立解得故C错误；D．发生碰撞，根据动量守恒得解得故D正确；AB．粒子做匀速圆周运动，则粒子做匀速圆周运动解得根据左手定则，可知粒子带正电，则粒子带负电，粒子带正电，和的电荷量之比为故A正确，B错误故选AD。9.某容器内，一定质量的理想气体从状态A开始，经过状态D、C、B又回到状态A，其p-V图像如图所示。已知气体在A、B状态的温度相等，四边形ABCD为平行四边形，则下列说法正确的是（）A.气体经历一个循环，对外放出热量B.气体在状态C的温度一定小于在状态D的温度C.气体从状态B到状态A，分子的平均动能一直不变D.气体从状态A到状态D，单位时间内撞击单位面积容器壁的分子数减少【答案】BD【解析】A．气体经过A→D→C→B→A循环，温度不变，内能不变，对外做功等于四边形ABCD的面积，由热力学第二定律可知气体从外界吸收热量，故A错误；B．由题意可知所以A、B状态的温度相等有所以即所以气体在状态C的温度小于在状态D的温度，故B正确；C．由等温线的分布可知从状态B到状态A，气体的温度先升高后降低，分子平均动能先增大后减小，故C错误；D．气体从状态A到状态D温度升高，分子平均速率变大，气体压强不变，单位时间内对单位面积容器壁的作用力不变，则撞击单位面积容器壁的分子数减少，故D正确。故选BD。10.如图，肖同学制作了一个“摆”玩具，三根长度均为的轻绳悬挂质量均为的相同小钢球，静止时三个钢球刚好接触但彼此之间没有弹力。现将1号球向左拉到与最低点高度差为处由静止释放，且偏角，所有碰撞均为弹性正碰且时间极短，钢球均视为质点，重力加速度大小为，忽略空气阻力，下列说法正确的是（）A.球1摆到最低点与球2碰撞后，球3上摆最高为B.以后的每一次碰撞都发生在最低点，球2始终没有离开最低点C.若去掉球3且将球2质量变为，在以后运动中，球2最多只能上摆D.若去掉球3且将球2质量变为，在以后运动中，球1不能到达的高度【答案】BC【解析】A．由题意可知，三球之间为弹性正碰且时间极短，可分析得出发生碰撞时动量、动能均守恒。因此与球1的动量和动能全部传递给球2，球2的动量和动能又传递给球3，球3最终以与球1碰撞时相同大小的速度向上摆动，能到达的高度也为h。故B错误；B．由于每次碰撞都是完全弹性碰撞，所以球2的动能和动量会完全转移给与它相碰的另一个球，所以不会离开最低点。故B正确；C．若去掉球3，球2质量变为2m，球1与球2之间为完全弹性碰撞，动量、能量守恒。假设碰撞时球1速度为v，则有可得因此碰撞后球2以的速度向上运动，由动能定理可得可得故C正确；D．因为摆角很小，因此小球的摆动都可以看成单摆，单摆的周期相同，因此下次小球会在最低点相遇发生弹性碰撞，由对称性可知此时小球1的速度变为v，能够到h的高度。故D错误。故选BC。二、非选择题：本题共5小题，共54分。11.炎热的夏天，水上娱乐成了人们喜欢的项目，玩具水枪几乎成了水上娱乐的必备玩具，而水枪的喷水速度是决定水枪性能好坏的重要因素。小明同学充分利用自己所学的平抛知识来研究水从枪口喷出时的初速度。他将固定有水平杆的支架放在桌面上，杆的右端用一细线悬挂一重物，然后将水枪架在水平杆上，并将喷嘴调为水平，用力挤压水枪扳机后，细水柱沿喷嘴喷出，用手机拍摄并将照片打印出来，如图甲所示。设该段细水柱可认为是均匀水平喷出的，不计空气阻力。（1）水平杆的右端用一细线悬挂一重物的主要目的是___________。A.确定水平抛出初位置 B.增加支架的配重C.确定竖直方向（2）用刻度尺量出照片中水平杆长为，平抛水平位移为x1，实际水平杆长为。由上可知，细水柱平抛的实际水平位移为___________（用表示）。（3）为了求出水从枪口喷出时的初速度，小明将拍摄照片上的轨迹通过（2）问的比例换算得到如图乙所示的曲线，并在该曲线上选取了A、B、C三点，其中AB、AC沿细线方向的实际距离分别为、，垂直于细线方向的实际距离分别为x、2x。已知重力加速度为g，则可求出喷水时的初速度___________（用题中所给字母表示）。【答案】（1）C（2）（3）【解析】【小问1详析】本实验是用平抛研究水枪喷出的初速度，需要确定水平或竖直方向，故用细线悬挂重物的主要目的是确定平抛的竖直方向。故选C。【小问2详析】由题设易知解得【小问3详析】由水平位移关系可知，由A运动到B、B运动到的时间相等，令为。在水平方向在竖直方向联立，解得12.实验室有下列器材：A．待测电源B．电流表A（内阻不可忽略）；C．电阻箱两个；D．开关2个；导线若干；（1）某同学甲使用如图所示的电路测量待测电源的电动势和内阻。读出电流表A的电流和电阻箱的示数R后，作出了图像，得到图像的斜率为，截距为，则待测电源的电动势为______，内阻为______。（2）乙同学认为甲的测量结果有较大误差，原因是电流表的内阻不可忽略。于是利用已有器材，增加了一个恒压源（输出电压恒定），设计了以下电路测量电流表的内阻。①闭合K1，断开K2，调节电阻箱使电流表A满偏，记下此时的阻值；②闭合K2，保持不变，调节使电流表A半偏，记下此时的阻值，并发现并不满足，导致电路中的总电流不能认为恒定；③乙同学利用上述两个数据算出电流表A的阻值RA=______（3）将乙同学测量的电流表A的内阻代入甲同学的数据修正后，可得电源的真实电动势为=______；=______。【答案】（1）（2）（3）【解析】【小问1详析】[1][2]根据闭合电路欧姆定律化简得于是得【小问2详析】根据闭合电路欧姆定律可以解得【小问3详析】[1][2]根据等效电源思想可知，（1）中测量电源电动势是准确的，内阻测量包含了电流表内阻，所义在内阻中只需要减去（2）中测量得到的电流表内阻即可，即最终得电源的电动势准确值内阻的准确值13.某柱形样品由甲、乙两种材料的玻璃砖构成，其横截面如图所示。是边长为的正方形，圆是其外接圆，半径平行于。一束单色光平行于该截面，以入射角从真空中由点射入该样品，经边折射后直接射到点。已知材料甲对该单色光的折射率为，求：（1）材料乙对该单色光的折射率；（2）不考虑光在样品内的反射，若改变光在点的入射角，求边上能被光照射到部分的长度。【答案】（1）（2）【解析】【小问1详析】光路图，如图所示由折射定律可得解得则所以光在E点折射角的正切值所以材料乙对该单色光折射率【小问2详析】如图所示光在E点的入射角接近90°时，折射角的正弦值为则光在F点发生折射有由几何知识可得AB边上能被光照射到部分的长度为14.如图所示，间距为的光滑平行金属导轨、由四分之一圆弧导轨和足够长的水平导轨平滑连接，、为圆弧导轨的最低点，垂直于导轨的虚线右侧区域有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度的大小为，导体棒、固定在轨道最高点，由静止释放。已知导体棒、的质量均为、电阻均为、均始终垂直于导轨，重力加速度为。求：（1）导体棒运动到圆弧轨道最低点时受到的支持力大小；（2）若棒运动到位置时的速度为棒停下后静止释放棒，求最终两棒之间的距离。【答案】（1）（2）【解析】【小问1详析】设圆弧轨道的半径为r，导体棒在圆弧轨道上滑到轨道最低点有导体棒在圆弧轨道最低点有解得导体棒运动到圆弧轨道最低点时受到的支持力大小为【小问2详析】设从MN位置运动到停止所用时间为t1，位移为x1，由动量定理得其中，解得b棒进入磁场时的速度也为v，进入磁场后开始减速，棒加速，稳定时两棒速度相等，对两棒整体由动量守恒得对棒由动量定理有其中可得、两棒位移之差最终两导体棒之间的距离15.如图所示，质量为m的小物块A锁定在倾角倾斜轨道上，A距倾斜轨道底端的距离为s。质量的滑板B静止在水平面上，其左上端紧靠倾斜轨道的末端。现解除A的锁定使其由静止开始下滑，最后A恰好停在滑板B的右端。A与倾斜轨道和B的动摩擦因数均为，B与水平面的动摩擦因数为，最大静