【物理】甘肃省张掖市某校2024-2025学年高三下学期2月检测试卷(解析版)

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.近日,“夸父一号”先进天基太阳天文台载荷“硬X射线成像仪”的首张科学图像在中国科学院紫金山天文台发布。这是目前国际上以地球视角拍摄的唯一的太阳硬X射线图像。太阳耀斑加速的高能粒子可以与太阳大气作用使其原子向高能级跃迁,部分原子跃迁后在向低能级跃迁的过程中会产生X射线,根据玻尔理论,下列说法正确的是()A.该过程只能产生一种频率的X射线B.该过程可能产生多种频率的X射线C.该过程可能产生任意频率的X射线D.该过程不可能使太阳大气中的原子电离2.(易错题)如图为一趣味比赛的情景,一轻绳两端分别系在甲、乙两人的腰间,两人手中各持有一个木槌,面前各悬挂一铜锣,且人与铜锣的距离相等,比赛开始后,两人奋力向前拉绳,以最先击打铜锣者为胜。在比赛中,绳始终在同一水平面内,则下列说法正确的是()A.若甲的质量更大,则甲一定能取得胜利B.若乙与地面间的动摩擦因数更大,则乙一定能取得胜利C.若两人奋力拉绳时,绳始终静止不动,则两人受到的摩擦力大小一定相等D.若甲最终取得胜利,则乙受到的绳的拉力可能比甲的大3.(新情境题)2024年9月18日,20时08分在安徽合肥市肥东县(北纬31.98度,东经117.60度)发生4.7级地震。某研究性学习小组研制了一种简易地震仪,由竖直弹簧振子P和水平弹簧振子Q组成,两振子所用弹簧完全相同,小球P的质量小于Q的质量。在一次地震中,观察到P先发生振动,3s后Q也开始振动,某个稳定时段P的振幅大于Q的振幅。从震后的媒体报道中获悉,此次地震的震源位于地震仪正下方,地震波中的横波和纵波传播速率分别约为4km/s和6km/s。据此,该学习小组做出了以下判断,其中正确的是()A.震源距地震仪约10kmB.震源距地震仪约36kmC.此地震波横波的振幅一定小于纵波的振幅D.此地震波横波的频率一定大于纵波的频率4.如图所示,某次军事演习中,在A、B两处的炮兵向正前方同一目标O发射炮弹,两炮弹同时击中目标且上升的最大高度相同。空气阻力忽略不计。下列说法中正确的是()A.从A、B两处发射的炮弹在空中飞行的时间相等B.A处发射的炮弹的初速度较小C.A处的炮弹先发射D.击中目标时从A、B两处发射的炮弹速度相等5.人造卫星在绕地球运转时,卫星会出现“白天”和“黑夜”。秋分这天,可认为太阳光直射地球赤道,位于赤道上空的两颗卫星A、B在这天的“白天”与“黑夜”的时间之比分别为5∶1和2∶1,视卫星做匀速圆周运动,下列说法正确的是()A.A卫星的轨道半径比B卫星的小B.A卫星的向心加速度比B卫星的大C.A、B两卫星的线速度大小之比为314D.A、B两卫星的周期之比为3346.(高考风向题)如图所示,竖直面内光滑的圆形轨道,半径为R,圆心为O,O1O2为水平直径,给处于轨道最低点的小球(质量为m,可视为质点)一水平向右的初速度,小球沿轨道上升到O2点上方的某一位置时,小球与轨道间恰好无弹力,设此时小球与O的连线与O1O2的夹角为θ,已知重力加速度为g,则小球在最低点获得的动能Ek与sinθ的关系图像可能正确的是()ABCD7.石墨烯是一种由碳原子组成的单层二维材料,其载流子为电子。如图甲所示,在长为a,宽为b的石墨烯样品表面加一垂直向里的匀强磁场,磁感应强度为B,电极1、3间通以恒定电流I,电极2、4间将产生电压U。当I=1.6mA时,测得U-B关系图线如图乙所示,元电荷e=1.60×10-19C,则()A.电极2的电势高于电极4的电势B.U与a成正比C.样品每平方米载流子数约为3.6×1019个D.样品每平方米载流子数约为3.6×1016个二、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。8.一质量为m的乘客乘坐竖直电梯上楼,其位移x与时间t的关系图像如图所示。乘客所受支持力的大小用FN表示,速度大小用v表示。重力加速度大小为g。下列判断正确的是()A.0~t1时间内,v增大,FN>mgB.t1~t2时间内,v减小,FN<mgC.t2~t3时间内,v增大,FN>mgD.t2~t3时间内,v减小,FN<mg9.如图所示,直线A为某电源的U-I图线,曲线B为某小灯泡L的U-I图线的一部分,用该电源和小灯泡L串联起来组成闭合回路时小灯泡L恰能正常发光,下列说法中正确的是()A.此电源的内阻为0.67ΩB.此时电源的效率为66.7%C.电压越高,小灯泡L在图示部分的电阻越大D.把小灯泡L换成阻值恒为0.67Ω的纯电阻,电源的输出功率将变大,电源的效率将变低10.如图所示,矩形AEFP区域存在竖直向上的匀强电场,竖直线AE上的A、B、C、D、E相邻两点的间距均为1.5cm,水平线AP上的A、M、N、O、P相邻两点的间距均为3cm。一电子沿某一方向通过AE边进入电场时的动能Ek0=24eV,经过矩形内M点正上方时的动能Ek1=6eV,且此时速度方向恰好水平向右,已知D点所在的等势面的电势φD=0,电子始终在EF下方的区域内运动,电子电荷量大小为e,不计电子的重力。下列说法正确的是()A.电子经过AE边时的速度方向与水平方向的夹角为60°B.电子可能从P点离开电场C.若电子从O点离开电场,则其经过O点时的电势能一定为-54eVD.若电子从B进入电场,则它一定从N点离开电场三、非选择题:本题共5小题,共54分。11.(6分)某同学为了测量截面为正三角形的玻璃三棱镜的折射率,先在白纸上放好三棱镜,在棱镜的左侧插上两枚大头针P1和P2,然后在棱镜的右侧观察到P1和P2的像。当P1的像恰好被P2的像挡住时,插上大头针P3和P4,使P3挡住P1、P2的像,P4挡住P3和P1、P2的像,在纸上标出的大头针位置和三棱镜轮廓如图所示。(1)为了测出三棱镜玻璃材料的折射率,若以AB为分界面,需要测量的量是、。三棱镜玻璃材料折射率的计算公式是n=。

(2)若在描绘三棱镜轮廓的过程中,放置三棱镜的位置发生了微小的平移(移至图中的虚线位置,底边仍重合)。若仍以AB为分界面,则三棱镜玻璃材料折射率的测量值(填“大于”“小于”或“等于”)真实值。

12.(8分)某同学用如图甲所示的电路测量电阻Rx的阻值。实验步骤如下:ⅰ.按照电路图连接好电路,将滑片P置于电阻丝R0上的适当位置,闭合开关S1;ⅱ.将双刀双掷开关S2(中间连杆为绝缘材料)掷于触点1、2,调节电阻箱R,使灵敏电流计G的指针指零,读出电阻箱阻值,记为R1;ⅲ.保持滑片P的位置不动,将S2掷于触点3、4,调节电阻箱R,仍使灵敏电流计G的指针指零,读出电阻箱阻值,记为R2;ⅳ.断开开关,整理器材。回答下列问题:(1)实验过程中,(填“需要”或“不需要”)测量滑片P两侧电阻丝的长度。

(2)关于实验对电阻丝规格的要求,下列说法正确的是。

A.总电阻必须已知,粗细必须均匀B.总电阻必须已知,粗细无须均匀C.总电阻无须已知,粗细必须均匀D.总电阻无须已知,粗细无须均匀(3)某次测量中,R1=99Ω,图乙是电阻箱指示的R2的阻值,则待测电阻的测量值Rx=Ω。

(4)若在步骤ⅱ后、步骤ⅲ之前,误将滑片P向右移动了少许,继续进行测量,则Rx的测量值(填“大于”“小于”或“等于”)真实值。

13.(新情境题)(10分)“拔火罐”是一种中医的传统疗法,某实验小组为了探究“火罐”的“吸力”,设计了如图所示的实验。圆柱状汽缸(横截面积为S)被固定在铁架台上,轻质活塞通过细线与置于地面上的重物m相连,将一团燃烧的轻质酒精棉球从缸顶的开关K处扔到汽缸内,酒精棉球熄灭时密闭开关K,此时活塞下的细线刚好拉直且拉力为零,而这时活塞距缸顶为L。由于汽缸传热良好,随后重物会被吸起,最后重物稳定在距地面2L5处。已知环境温度为T0不变,mgS=16p0,p0为大气压强,(1)酒精棉球熄灭时的温度T与环境温度T0的比值;(2)若从酒精棉球熄灭到最终稳定的过程中气体放出的热量为Q,则气体内能的变化。14.(12分)某研学小组设计了一套电气制动装置,其简化模型如图所示。在车身下方固定一单匝矩形导线框,利用线框进入磁场时所受的安培力,辅助列车刹车。已知列车的总质量为m,车身长为s,线框的短边ab和cd分别安装在车头和车尾,长度均为L(L小于匀强磁场的宽度),线框的总电阻为R。站台轨道上匀强磁场区域足够长(大于车长s),磁感应强度的大小为B,方向竖直向上,若ab边刚进入磁场时列车关闭发动机,此时列车的速度为v0,cd边进入磁场瞬间,列车恰好停止,假设列车停止前所受铁轨及空气阻力的合力恒为f。求:(1)线框ab边进入磁场瞬间,产生的感应电流大小和列车加速度的大小;(2)线框从进入磁场到停止的过程中产生的焦耳热Q;(3)线框从进入磁场到停止的过程中通过其横截面的电荷量q。15.(重难题)(18分)如图所示,在竖直平面内,倾角θ=37°的光滑轨道AB与光滑水平轨道BC通过一小段光滑圆弧平滑连接,在水平轨道BC上固定着半径为R的光滑圆轨道,其最低点D分别与水平轨道BD和DC相连,长度分别为12R、56R,地面上停着上表面与BC等高的足够长木板,其左端紧靠C点,距离其右端d=569R处有一挡板P。现有一物块(可视为质点)在轨道AB上从距离B点高度为h的位置由静止释放。已知空间中存在水平向右且大小为E=3mg4q的匀强电场,木板的质量为M=15m且不带电,物块的质量为m且所带电荷量为+q,物块与木板之间的动摩擦因数μ1=711,木板与地面之间的动摩擦因数μ2=15,木板与挡板P碰撞中没有机械能损失且碰撞时间极短可忽略,运动过程中物块电荷量保持不变,重力加速度的大小为g(1)若h=2R,物块第一次到达D点的速度vD;(2)若物块刚好能够沿着圆轨道做完整的圆周运动,此时的释放高度h0以及在这种情况下物块对圆轨道的最大压力的大小;(3)若将物块从(2)中的h0释放,当物块运动到C的一瞬间,匀强电场的方向变为斜向右上且与水平面的夹角为37°,大小保持不变。物块从冲上木板到木板与挡板P发生第三次碰撞前,物块电势能的变化量ΔE。【参考答案】1.B[命题立意]本题考查原子核的知识,意在考查学生对能级跃迁的理解。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]根据玻尔理论,原子向低能级跃迁时会产生能量为能级差的射线,故该过程不可能产生任意频率的X射线,可能产生多种频率的X射线,故A、C项错误,B项正确;若高能粒子的能量大于太阳大气中某些原子的电离能时,则有可能使原子电离,故D项错误。2.(易错题)C[命题立意]本题考查摩擦力的知识,意在考查学生对共点力平衡的理解。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]若甲取得胜利,说明甲与地面间的摩擦力大于乙与地面间的摩擦力,而甲与地面间的摩擦力的大小不仅与其重力有关,还与甲和地面间的动摩擦因数有关,故A项错误;结合以上分析可知,若乙与地面间的动摩擦因数大,但乙与地面间的摩擦力不一定大,则乙不一定能取得胜利,故B项错误;绳静止不动时,由于绳对两人的拉力大小相等,根据二力平衡可知,两人受到的摩擦力大小相等,故C项正确;根据牛顿第三定律可知,无论谁取得胜利,甲、乙受绳的拉力大小都相等,故D项错误。3.(新情境题)B[命题立意]本题考查机械波的知识,意在考查学生对地震波的理解。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]设震源距地震仪的距离为x,有x4km/s-x6km/s=3s,解得x=36km,故A项错误,B项正确;因为地震是一个不稳定的振动,题中只是某个稳定时段P的振幅大于Q的振幅,所以不能确定地震波横波和纵波在不同时间段振幅的大小关系,故C项错误;由于是同一震源,所以地震波的横波和纵波频率相同,故4.A[命题立意]本题考查抛体运动的知识,意在考查学生对斜抛运动的理解。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]从A、B两处发射的炮弹上升的最大高度相同,所以炮弹发射时初速度的竖直方向分量相同,而炮弹同时击中O点的目标,所以竖直方向的位移相同,炮弹发射后在竖直方向上做竖直上抛运动,有h=v0yt-12gt2,所以从A、B两处发射的炮弹在空中飞行的时间相等,故A项正确;由于时间相同,而A处发射的炮弹的水平位移较大,所以A处发射炮弹的初速度的水平分量较大,所以从A处发射炮弹的初速度较大,故B项错误;由于炮弹在空中飞行的时间相同,且要求同时击中目标,所以A、B两处的炮弹应该同时发射,故C项错误;击中目标时炮弹的竖直方向速度相同,而从A处发射炮弹的水平方向速度较大,所以击中目标时从A处发射的炮弹速度较大,故D5.D[命题立意]本题考查万有引力的知识,意在考查学生对卫星模型的理解。考查的核心素养是应用科学方法的行为和习惯。[试题解析]如图所示,设图中虚线圆为卫星A的运转轨道,卫星A在C、D间(小圆弧)运动时处于“黑夜”,因其“白天”与“黑夜”的时间比为5∶1,可知∠COD=60°,若设地球半径为R,由几何关系可得卫星A的轨道半径rA=2R,同理,可得卫星B的轨道半径rB=233R,故A项错误;对A、B两卫星有GMmr2=ma,即a=GMr2,可知r越大,a越小,故B项错误;根据万有引力提供向心力有GMmr2=mv2r,可有v=GMr,即v∝1r,所以有vAvB=rBrA,可得vAvB=1∶314,故C项错误;根据万有引力提供向心力有GMm6.(高考风向题)B[命题立意]本题考查圆周运动的知识,意在考查学生对动能定理的理解。考查的核心素养是掌握科学研究方法,培养正确的科学态度。[试题解析]如图所示,设小球运动到P点时,小球与轨道间恰好无弹力,设此时小球的速度为v,则有mgsinθ=mv2R,小球从最低点运动至P点时有mgR(1+sinθ)=Ek-12mv2,联立可得Ek=32mgRsinθ+mgR,当sinθ=0时,Ek=mgR,当sinθ=12时,Ek=77.D[命题立意]本题考查磁场的知识,意在考查学生对霍尔效应的理解。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]根据电路中的电流方向为电极1→3,可知载流子(电子)的运动方向为电极3→1,根据左手定则可知电子在洛伦兹力作用下向电极2所在一侧偏转,所以电极2的电势比电极4的低,故A项错误;当电子稳定通过样品时,其所受电场力与洛伦兹力平衡,设电子定向移动的速率为v,则有evB=eUb,解得U=Bbv,U与a无关,故B项错误;设样品每平方米载流子(电子)数为n,则时间t内通过样品的电荷量q=nevtb,根据电流的定义式得I=qt=nevb,由U-B关系图线可得UB=80-0290-0V/T=829V/T,联立方程解得n=BIeU≈3.6×1016个8.AD[命题立意]本题考查运动学的知识,意在考查学生对位移—时间图像的理解。考查的核心素养是体现科学思维,进行科学推理。[试题解析]根据x-t图像的斜率表示速度,由题图可知在0~t1时间内,速度v增大,该时间段内乘客加速上升,加速度方向向上,处于超重状态,则有FN>mg,故A项正确;在t1~t2时间内,x-t图像的斜率保持不变,乘客的速度不变,乘客向上做匀速直线运动,处于平衡状态,则有FN=mg,故B项错误;在t2~t3时间内,x-t图像的斜率变小,乘客的速度v减小,乘客向上做减速运动,乘客处于失重状态,则有FN<mg,故C项错误,D项正确。9.CD[命题立意]本题考查恒定电流的知识,意在考查学生对U-I图像的理解。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]由闭合电路欧姆定律得E=U+Ir,化简可得U=-r·I+E,由题图可知电源的电动势为E=4V,图线A的斜率大小表示电源的内阻,则r=|1-46|Ω=0.5Ω,故A项错误;此时电源的效率为η=UIEI=75%,故B项错误;根据R=UI,可知U-I图像中图线上某点与原点连线的斜率表示阻值,由题图可知电压越高,小灯泡L在图示部分图线上某点与原点连线的斜率越大,即小灯泡L的电阻越大,故C项正确;依题意,小灯泡L的电阻R=UI=32Ω=1.5Ω,换成一个阻值为0.67Ω的定值电阻,可知其电阻更接近电源的内阻,根据推论:电源的内外电阻相等时电源的输出功率最大,可知把小灯泡L换成一个阻值为0.67Ω的定值电阻,电源的输出功率将变大,电源的效率η=UE=RR+r=10.AC[命题立意]本题考查静电场的知识,意在考查学生对电势能的理解。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]如图甲所示,电子从AE边进入电场时,设速度方向与水平方向的夹角为θ,则有12m(vx2+vy2)=24eV,12mvx2=6eV,tanθ=vyvx,联立可解得tanθ=3,即θ=60°,故A项正确;设电子进入电场后经过时间t运动到最大高度h,水平位移为x,则有hx=12vytvxt=1.53,因电子经过M点正上方时速度沿水平方向,表明电子进入电场的最高位置为D点,此时电子的水平位移最大,如图乙所示,根据初速度为零的匀变速直线运动的特点可知,竖直方向电子从M'运动到D'的时间和电子从D'到出电场的时间相等,所以电子离开电场时距A点最远点为O点,故B项错误;电子在运动过程中电势能与动能之和守恒,电子从D运动到M'克服电场力做功为W0=12mvy2=18eV,而从D'运动到O点电场力做的正功W=3W0=54eV,11.[命题立意]本题考查测量三棱镜折射率的实验,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)光路图如图所示:为了测出三棱镜玻璃材料的折射率,若以AB为分界面,需要测量的是入射角θ1和折射角θ2;三棱镜玻璃材料折射率的计算公式是n=sinθ(2)若在描绘三棱镜轮廓的过程中,放置三棱镜的位置发生了微小的平移,仍以AB为分界面,将入射光线与AB(虚线)的交点和出射光线与BC(虚线)的交点连接起来,从而可知该连接线发生偏转,导致折射角变小,而入射角不变,所以三棱镜玻璃材料折射率的测量值大于真实值。[参考答案](1)入射角θ1(1分)折射角θ2(1分)sinθ1sinθ2(2分)12.[命题立意]本题考查测量电阻阻值的实验,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)本题采用阻值比较法求电阻,不需要知道电阻丝的具体阻值,故不需要测量滑片P两侧电阻丝的长度。(2)本题采用阻值比较法求电阻,通过比例求阻值,保持滑片P的位置不动,设电阻丝左侧电阻为R左,右侧电阻为R右,将双刀双掷开关S2掷于触点1、2,当灵敏电流计G示数为零时,电阻箱的阻值为R1,此时有RxR1=R左R右,将S2掷于触点3、4,则电阻箱与Rx交换位置,电阻箱的阻值为R2,此时有R2Rx=R左R右,联立解得Rx=R1R2(3)由题图可知,电阻箱的读数为R2=3×100Ω+9×10Ω+6×1Ω=396Ω,代入数值可得Rx=198Ω。(4)若在步骤ⅱ后、步骤ⅲ之前,误将滑片P向右移动了少许,继续进行测量,则有RxR1=R左R右,R2Rx>R左R右,[参考答案](1)不需要(2分)(2)D(2分)(3)198(2分)(4)大于(2分)13.(新情境题)[命题立意]本题考查热学的知识,意在考查学生对理想气体状态方程的理解。考查的核心素养是体现科学思维,进行科学推理。[试题解析](1)开关K密闭时,气体压强为p0,重物稳定在距地面2L5处时pS+mg=p0S(1分)可得气体压强为p=p0-mgS=56p0(1分根据理想气体状态方程有p0LST=p(可得TT0=21(2(2)外界对气体做功为W=p·2L5S(2分气体放出的热量为Q,根据ΔU=-Q+W(1分)可得ΔU=p0LS3-Q(214.[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。考查的核心素养是善于进行科学论证,发展创新精神。[试题解析](1)线框ab边进入磁场瞬间,产生的感应电流大小I=BLv0R(1设线框刚进入磁场时的加速度为a,根据牛顿第二定律BIL+f=ma(1分)解得a=B2L2v(2)列车减少的动能部分转化为线框的焦耳热,部分转化为因铁轨及空气阻力产生的热量,根据能量守恒定律12mv02=Q+fs(2解得Q=12mv02-fs(2(3)根据法拉第电磁感应定律E=ΔΦΔt(1又I=ER,q=IΔt