甘肃省张掖市某校2024-2025学年高三下学期第二次检测物理试卷（解析版）

高级中学名校试题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.(高考风向题)2024年9月,中科院在自研磁体方面取得技术突破,产生了42.02T的稳态磁场,其强度约为地磁场强度的80万倍(稳态磁场是指磁感应强度不随时间变化的磁场)。下列说法正确的是()A.42.02T表示磁通量的大小B.该稳态磁场不可能激发出电场C.磁感应强度不随时间变化的磁场一定是匀强磁场D.将通电直导线放入该稳态磁场,受到的安培力一定很大2.如图为宾馆内的烟雾探测器,探测器中装有大约0.2mg的镅95241Am,它是一种半衰期长达432年的放射性金属,会释放出α射线和γ射线。当空气分子穿过探测器时,95241Am释放出的射线将其电离,电离产生的正、负离子在电场力作用下移动,形成微小电流,可被探测器内芯片探测到,下列说法正确的是(A.95241Am需要及时更换,B.95241Am发生衰变的方程是95241AmNpC.95241Am的比结合能大于93D.使空气分子发生电离的主要是γ射线3.如图甲所示,儿童将一个石子以初速度v0从Q点竖直向上抛出,然后用同一只手沿着图乙中的QP路径迅速捡起P处的石子,该手又沿着PQ路径回到Q点,迅速捡起Q处的石子,同时将抛出的石子在落地前接住。已知某次游戏中P、Q相距40cm,儿童手移动的平均速率为2m/s,不计空气阻力,不计抓石子的时间和手的高度,重力加速度g取10m/s2,则v0至少为()A.1m/s B.2m/s C.3m/s D.4m/s4.(新情境题)卫星失效后一般有“冰冻”和“火葬”两种处理方案,对于较低轨道的“死亡”卫星,备用发动机使其快速转移到更低的轨道上,最终一头扎入稠密大气层,与大气摩擦燃烧殆尽;对于较高轨道的“死亡”卫星,备用发动机可将其抬高到比地球同步轨道高300千米的“坟墓轨道”实施高轨道“冰冻”。下列说法正确的是()A.“死亡”卫星进入“坟墓轨道”后的速度比原轨道速度小B.实施低轨道“火葬”时,卫星的速度一直减小C.实施高轨道“冰冻”时,备用发动机对卫星做负功D.卫星在“坟墓轨道”上运行的加速度大于在地球同步轨道上运行的加速度5.(易错题)高血压的诱因之一是血管变细。为研究该问题,假设血液通过一定长度血管时受到的阻力与血液流速的平方成正比,即f=kv2(其中k与血管粗细无关),为维持血液匀速流动,在这血管两端需要有一定的压强差。设血管内径为d时所需的压强差为Δp,若血管内径减为d'时,为了维持在相同时间内流过同样多的血液,压强差必须变为()A.(dd')6Δp B.(dd')4Δp C.(dd')2Δp D.6.一质量为1kg的物体在水平拉力的作用下,由静止开始在水平地面上沿x轴运动,出发点为x轴零点,拉力做的功W与物体坐标x的关系如图所示。物体与水平地面间的动摩擦因数为0.4,重力加速度g大小取10m/s2。则从x=0运动到x=4m的过程中,拉力的最大瞬时功率为()A.6W B.62W C.12W D.122W7.在如图所示电路中,电源电动势E=12V,内阻r=8Ω,定值电阻R1=2Ω,R2=10Ω,R3=20Ω,滑动变阻器R4的取值范围为0~30Ω,所有电表均为理想电表。闭合开关S,在滑动变阻器的滑片从a端滑到b端的过程中,电压表V1、电压表V2、电流表A示数的变化量分别为ΔU1、ΔU2、ΔI。下列说法正确的是()A.V1读数变小,V2读数变大,|ΔU1|大于|ΔU2|B.|ΔU1ΔC.R4的功率先增大后减小,最大值为0.36WD.电源的输出功率先增大后减小,最大值为4.5W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.如图所示,小朋友在公园玩耍时,用吸管蘸取肥皂液能吹出很多较大的肥皂泡,下列对肥皂泡的观察和研究正确的是()A.肥皂泡呈现的彩色条纹是光的干涉现象B.肥皂泡呈现的彩色条纹之间是等间距的C.肥皂泡呈现的彩色条纹之间是不等间距的D.肥皂泡呈现的彩色条纹沿竖直方向平行分布9.如图甲所示,原长x0为0.3m的轻质弹簧的下端固定在倾角为θ的固定光滑斜面的底部,在弹簧的上端由静止释放一质量为1kg的小球,小球的加速度大小a与弹簧长度x间的关系如图乙所示。重力加速度g取10m/s2,则()A.斜面倾角的正弦值为0.6B.弹簧的劲度系数为40N/mC.小球的最大动能为0.6JD.弹簧最大弹性势能为1.2J10.(重难题)如图所示,两条间距为d平行光滑金属导轨(足够长)固定在水平面上,导轨的左端接电动势为E的电源,右端接定值电阻,磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面竖直向上。两端都足够长的金属棒MN斜放在两导轨之间,与导轨的夹角为30°,导线、导轨、金属棒的电阻均忽略不计,电源的内阻与定值电阻阻值相等。当开关S1断开,开关S2闭合,给金属棒一个沿水平方向与棒垂直的恒定作用力F0,经过时间t0金属棒获得最大速度v0,定值电阻的最大功率为P0,在此过程中金属棒的最大加速度为a0,金属棒与导轨始终接触良好,下列说法正确的是()A.金属棒的质量为FB.电源的内阻为2C.0~t0时间内,流过定值电阻某一横截面的电荷量为F02Bd(t0D.若开关S2断开,开关S1闭合,则金属棒稳定运行的速度为2三、非选择题:本题共5小题,共54分。11.(6分)一实验小组想要测量一个未知电源的电动势和内阻,可供选择的器材有:电流表A(量程50mA,内阻为0.45Ω);电阻箱R1(最大阻值为9.99Ω);电阻箱R2(最大阻值为99.9Ω);开关一个,导线若干。(1)由于电流表A的量程较小,考虑安全因素,该实验小组计划将其量程扩大为原来的10倍,电阻箱选用阻值为Ω的;

(2)请设计好电路,用笔画线代替导线,将实物图甲连接成完整电路;(3)实验中记录另一电阻箱的阻值R和电流表A的示数I(单位:A),并计算出1I,得到多组数据后描点作出R-1I图线如图乙所示,则该电源的电动势E=V,内阻r=Ω12.(8分)某同学设计了一个测量重力加速度大小g的实验方案,所用器材有:2g砝码若干、托盘1个、轻质弹簧1根、米尺1把、光电门1个、数字计时器1台等。具体步骤如下:①将弹簧竖直悬挂在固定支架上,弹簧下面挂上装有遮光片的托盘,在托盘内放入一个砝码,如图甲所示。②用米尺测量平衡时弹簧的长度l,并安装光电门。③将弹簧在弹性限度内拉伸一定长度后释放,使其在竖直方向振动。④用数字计时器记录30次全振动所用时间t。⑤逐次增加托盘内砝码的数量,重复②③④的操作。该同学将振动系统理想化为弹簧振子。已知弹簧振子的振动周期T=2πMk,其中k为弹簧的劲度系数,M(1)由步骤④,可知振动周期T=。

(2)设弹簧的原长为l0,则l与g、l0、T的关系式为l=。

(3)由实验数据作出的l-T2图线如图乙所示,可得g=m/s2(结果保留三位有效数字,π2取9.87)。

(4)本实验的误差来源包括(双选,填标号)。

A.空气阻力B.弹簧质量不为零C.光电门的位置稍微偏离托盘的平衡位置13.(10分)在驻波声场作用下,水中小气泡周围液体的压强会发生周期性变化,使小气泡周期性膨胀和收缩,气泡内气体可视为质量不变的理想气体,其膨胀和收缩过程可简化为如图所示的p-V图像,气泡内气体先从压强为p0、体积为V0、温度为T0的状态A等温膨胀到体积为5V0、压强为pB的状态B,然后从状态B绝热收缩到体积为V0、压强为1.9p0、温度为TC的状态C,B到C过程中外界对气体做功为W。已知p0、V0、T0和W。求:(1)pB的表达式;(2)TC的表达式;(3)B到C过程,气泡内气体的内能变化了多少?14.(12分)某装置用电场控制带电粒子运动,工作原理如图所示,矩形ABCD区域内存在两层紧邻的匀强电场,每层的高度均为d,电场强度大小均为E,方向沿竖直方向(如图所示),AB边长为2d,BC边长为3d,质量为m、电荷量为+q的粒子流从AB边中点P射入电场,粒子初速度为v0,入射角为θ,在纸面内运动,不计粒子重力及粒子间相互作用。(1)当θ=30°时,若粒子能从CD边射出,求该粒子通过电场的时间t;(2)当v0=8Eqdm时,若粒子从CD边射出电场时与轴线PQ的距离小于d,求入射角15.(18分)某工厂为了筛选一批质量在规定范围内的货物,设计如图甲所示装置,在可视为光滑的足够长的水平轨道上固定一长为s=0.8m平台,平台的左侧固定一弹射装置(其大小可以忽略),在紧靠平台的右侧放置一辆长度为L=2m,质量M=2kg的无动力小车,其右端有一固定挡板;在水平轨道的右侧固定一缓冲装置,缓冲装置对小车向左的作用力随接触点A向右移动的距离变化如图乙所示,开始筛选时,将货物无初速度地放在平台弹射装置处,释放弹射装置,货物以v0=62m/s的速度被弹出,经过一段时间后滑上小车,若货物与挡板碰撞或在车上其他位置与小车共速都会被小车立即锁定,然后继续向右运动,与缓冲装置接触后,若距离x<0.36m,则小车将被原速率弹回,车与平台碰撞瞬间货物立即解锁向平台滑动,车被锁定并在该次作业中不再解锁,若滑回平台的货物触碰到弹射装置则被原速率反弹;若x=0.36m,缓冲装置弹簧锁定;若0.36m<x≤0.67m,则进入二级缓冲,小车向右运动直到停止时卸货,货物合格;若x>0.67m,货物超重。已知货物与平台间的动摩擦因数μ1=0.5、与小车间的动摩擦因数为μ2=0.4,货物质量最小为2kg,重力加速度g取10m/s2,求:(1)货物滑上小车前瞬间的速度v的大小;(2)合格货物的质量m的大小范围;(3)若小车被反弹后返回平台,求货物最终静止的位置与车上挡板距离d的范围。——★参考答案★——1.(高考风向题)B[命题立意]本题考查磁场的知识,意在考查学生对磁感应强度的理解。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]42.02T表示磁感应强度的大小,故A项错误;根据麦克斯韦电磁场理论可知该稳态磁场不可能激发出电场,故B项正确;磁感应强度不随时间变化的磁场为恒定磁场,在恒定磁场中,如果磁感应强度在空间各处完全相同,即大小和方向都不变,就是匀强磁场,故C项错误;将通电直导线与磁场平行放入该稳态磁场,受到的安培力为零,故D项错误。2.B[命题立意]本题考查原子物理的知识,意在考查学生对衰变的理解。考查的核心素养是形成科学探究理念,应用科学方法。[试题解析]因为95241Am的半衰期为432年,故不需要经常更换,故A项错误;由质量数、电荷数守恒可知衰变方程为95241AmNp+24He+γ,故B项正确;95241Am衰变产生的93237Np更稳定,故95241Am的比结合能小于93237Np的比结合能,故C项错误;α射线的电离能力最强,γ射线的电离能力最弱,则使空气分子发生电离的主要是3.B[命题立意]本题考查匀变速直线运动的知识,意在考查学生对运动学公式的理解。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]由题可得,在水平方向移动的时间至少为t=xQP+xPQv=0.4s,可得0=v0-g·t2,解得4.(新情境题)A[命题立意]本题考查万有引力的知识,意在考查学生对卫星变轨的理解。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]对于卫星有GMmr2=mv2r=ma,解得v=GMr,a=GMr2,由于进入“坟墓轨道”其轨道半径变大,所以卫星的加速度变小。卫星在“坟墓轨道”上运行的速度小于在地球同步轨道上运行的速度,故A项正确,D项错误;实施低轨道“火葬”时,卫星需要减速进入低轨道,引力对卫星做正功,速度并非一直减小,故B项错误;实施高轨道“冰冻”时,5.(易错题)A[命题立意]本题考查力学的知识,意在考查学生对力的平衡的理解。考查的核心素养是应用科学方法的行为和习惯。[试题解析]根据血液是匀速流动,说明受力平衡,即血液产生的压力等于阻力,则在正常情况下有ΔpS=F=f=kv2,血管变细后有Δp'S'=F'=f'=kv'2,因为在相同时间内流过的血液量不变,则有Svt=S'v't,即Sv=S'v',又S=πd24,所以SS'=v'v=d2d'2,则Δp'S'ΔpS=v'2v2=6.D[命题立意]本题考查功和功率的知识,意在考查学生对动能定理的理解。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]由于拉力在水平方向,则拉力做的功为W=Fx,可看出W-x图像中斜率代表拉力F,可知在0~2m时,拉力F1=122N=6N,物体从x=0运动到x=2m的过程,根据动能定理有W1-μmg=12mv12,解得物体的速度为v1=22m/s,物体在2m时,拉力的功率P1=F1v1=122W,此后,拉力变为F2=ΔWΔx=18-124-2N=3N,F2小于摩擦力,物体做减速运动,速度变小,拉力的功率变小,则从x=0运动到x=4m的过程中,拉力的最大瞬时功率为Pmax=122W,故7.C[命题立意]本题考查恒定电流的知识,意在考查学生对闭合电路欧姆定律的理解。考查的核心素养是体现科学思维,进行科学推理。[试题解析]将R1和R2等效为电源内阻,则等效电源的电动势E1=ER2R1+R2+r=6V,等效内阻r1=(r+R1)R2r+R1+R2=5Ω,当滑动变阻器的滑片从a端滑到b端的过程中,R4变大,总电阻变大,总电流减小,路端电压变大,V1读数变小,则V2读数变大,因U路端=U1+U2,可知|ΔU1|小于|ΔU2|,故A项错误;根据欧姆定律U1=IR3,则|ΔU1ΔI|=R3=20Ω,根据闭合电路欧姆定律E1=U2+I(R3+r1),可得|ΔU2ΔI|=R3+r1=25Ω,故B项错误;将R3等效为新电源的内阻,内阻为r2=r1+R3=25Ω,当外电路电阻等于电源内阻时输出功率最大,则当滑动变阻器的滑片从a端滑到b端的过程中,电阻从0增加到30Ω,可知R4的功率先增大后减小,当R4=25Ω时功率最大,最大值为P=(E12r2)2r2=0.36W,故C项正确;当滑动变阻器的滑片在a端时,电源E的外电阻为R外1=R1+R2R3R8.AC[命题立意]本题考查光学的知识,意在考查学生对薄膜干涉现象的理解。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]肥皂泡呈现的彩色条纹是光在肥皂膜前后表面的反射光叠加产生的,属于干涉现象,故A项正确;该干涉叫作等厚干涉,一个条纹对应一个厚度,肥皂泡在重力作用下,液体向下流动,上面薄下面厚,但是薄膜厚度不是均匀变化,导致条纹之间不等间距,故B项错误,C项正确;薄膜厚度沿竖直方向上高处薄,低处厚,等高处的厚度基本相等,而薄膜干涉的特点是相等厚度的薄膜处一定位于同一个条纹上,所以肥皂泡呈现的彩色条纹是水平分布的,故D项错误。9.AD[命题立意]本题考查弹簧模型的知识,意在考查学生对牛顿第二定律的理解。考查的核心素养是善于进行科学论证,发展创新精神。[试题解析]当x<0.2m时,由牛顿第二定律可得k(x0-x)-mgsinθ=ma,整理可得a=-kxm+kx0-mgsinθm,结合图像可得-km=0-120.2,kx0-mgsinθm=12,解得k=60N/m,sinθ=0.6,故A项正确,B项错误;由题图乙可知,小球在x2=0.2m时,a=0,此时小球的速度最大为vm,在x3=0.3m时,有a=gsinθ=6m/s2,v=0,根据v2-v02=2ax,可知在a-x图像中图线与坐标轴所围面积的2倍表示为v2-v02,当x2≤x≤x3时,a-x图像中图线与坐标轴所围面积S=12a(x3-x2)=0.1×62=0.3,则有vm2-0=2S,小球的最大动能为Ekm=12mvm2,联立解得Ekm=0.3J,故C项错误;根据小球运动的对称性,可知当x1=0.10.(重难题)AC[命题立意]本题考查电磁感应的知识,意在考查学生对法拉第电磁感应定律的理解。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]施加外力F0瞬间,加速度最大为a0,根据牛顿第二定律有F0=ma0,可得m=F0a0,故A项正确;金属棒获得最大速度v0时处于力的平衡状态,则有Fm=F0,由法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律及安培力公式有Em=BLv0,Im=EmR,Fm=BImL,P0=Im2R,结合L=dsin30°,联立解得R=4B2d2v02P0,故B项错误;金属棒从静止开始运动的一段时间t0,由动量定理可得F0·t0-BiL·t0=mv0,结合电流的定义式i=qt0,综合计算可得q=F0t02Bd-F0v02Bda0=F02Bd(t0-v0a0),故C项正确;开关S11.[命题立意]本题考查测量电源电动势和内阻的实验,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)若将电流表量程扩大为原来的10倍,则R'=rAn-1=0.4510-1Ω=0.有×0.01挡,故电阻箱应选R1,即阻值为9.99Ω。(2)根据电流表改装原理及测量电源电动势和内阻实验原理可知,应将改装后的电流表与电阻箱串联接在电源两端,故实物图连接如图所示。(3)改装后电流表的内阻为RA=0.45×0.050.45+0.05Ω=0.045Ω,根据闭合电路欧姆定律有E=10I(RA+R+r),所以R=E10·1I-(RA+r),结合题图乙可得RA+r=0.625,E10=0.6252.5,所以E=2.5V,[——★参考答案★——](1)9.99(2分)(2)图见解析(2分)(3)2.5(1分)0.58(1分)12.[命题立意]本题考查测量重力加速度大小的实验,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)30次全振动所用时间为t,则振动周期T=t30(2)弹簧振子的振动周期T=2πMk,可得振子的质量M=kT24π2,振子平衡时,根据平衡条件Mg=kΔl,可得Δl=gT24π2,则l与g、l0、T的关系式为l(3)根据l=l0+gT24π2,整理可得l=l0+g4π2·T2,则l-T2图像斜率k=g4π(4)空气阻力的存在会影响弹簧振子的振动周期,是实验的误差来源之一,故A项正确;根据弹簧振子周期公式可知,振子的质量影响振子的周期,通过光电门测量出的周期T为振子考虑弹簧质量的真实周期,而根据(3)问求出的l-T2的关系是不考虑弹簧质量的关系式,二者中的T是不相等的,所以弹簧质量不为零是误差来源之一,故B项正确;利用光电门与数字计时器的组合测量周期的原理:根据简谐运动的规律可知,只要从开始计时起,振子的速度第二次与开始计时的速度相等即为一个周期,与是否在平衡位置无关,故C项错误。[——★参考答案★——](1)t30(2分)(2)l0+gT2(3)9.59(2分)(4)AB(2分)13.[命题立意]本题考查热学的知识,意在考查学生对热力学图像的理解。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](1)由题可知,根据玻意耳定律可得pAVA=pBVB(2分)解得pB=15p0(1分)(2)根据理想气体状态方程可知pBVBTB=解得TC=1.9T0(1分)(3)根据热力学第一定律可知ΔU=W+Q(2分)其中Q=0,故气体内能增加ΔU=W(2分)14.[命题立意]本题考查静电场的知识,意在考查学生对带电粒子在电场中运动的理解。考查的核心素养是形成科学探究理念,应用科学方法。[试题解析](1)依题粒子进入磁场后,受到竖直方向的电场力,故水平方向做匀速直线运动,根据几何关系可知,粒子在水平方向的速度vx=v0cosθ(2分)水平方向匀速直线运动,故该粒子通过电场的时间t=3dvx=23(2)粒子进入