精品解析：湖北省武汉市华中师范大学第一附属中学2024-2025学年高三下学期2月开学物理试题

华中师大一附中2024~2025学年度第二学期二月月度检测 高三年级物理试卷 时限：75分钟 满分：100分 一、本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，第8~10题有多项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全得2分。有选错的0分。 1. 2021年4月，中国科学院近代物理研究所研究团队首次合成新核素铀，并在重核区首次发现强的质子一中子相互作用导致粒子形成概率显著增强的现象，如图所示为核中质子p-中子n相互作用导致粒子形成几率增强示意图，以下说法正确的是（　　） A. 铀核发生核反应方程为，是核裂变反应 B. 若静止的铀核发生衰变，产生的新核速度方向与粒子速度方向可能相同 C. 产生的新核从高能级向低能级跃迁时，将发射出射线 D. 衰变中产生的粒子若经过云室，易使空气电离，其径迹细而长 【答案】C 【解析】 【详解】A．铀核发生核反应的方程为，此反应为衰变，选项A错误； B．若静止的轴核发生衰变，根据动量守恒定律可知产生的新核速度方向与粒子速度方向相反，选项B错误； C．产生的新核（）从高能级向低能级跃迁时，将发射出射线，选项C正确； D．衰变中产生的粒子若经过云室，易使空气电离，其径迹粗而直，选项D错误。 故选C。 2. 图甲为太阳光穿过转动的六边形冰晶形成“幻日”的示意图，图乙为太阳光穿过六边形冰晶的过程，、是其中两种单色光的光路。下列说法正确的是（　　） A. 从冰晶射入空气中发生全反射时，光比光的临界角大 B. 用同一装置做双缝干涉实验，光比光的干涉条纹窄 C. 用同一装置做单缝衍射实验，光的中央亮条纹宽度比光窄 D. 照射在同一金属板上发生光电效应时，光比光产生的光电子的最大初动能大 【答案】A 【解析】 【详解】A．由图乙知a光偏折程度较小，可知在冰晶中光的折射率小于光的折射率，由 可知，从冰晶射入空气中发生全反射时，光的临界角大于光的临界角，故A正确； B．因折射率 则频率 根据 可知波长 由双缝干涉条纹间距公式 可知，光的干涉条纹比光的宽，故B错误； C．由于光波长大于光波长，所以通过同一条狭缝时光一定发生明显衍射，光的中央亮条纹宽度比光宽，故C错误； D．由光电效应方程 可知，因，可知光比光产生的光电子的最大初动能小，故D错误。 故选A。 3. 2018年12月8日2时23分，“嫦娥四号”探测器用“长征三号”乙运载火箭在西昌卫星发射中心点火升空，并于2019年1月3日成功实现月球背面软着陆，执行人类首次巡视月球背面的任务。“嫦娥四号”飞到月球主要分四步走，第一步为发射入轨段，实现嫦娥四号升空入轨，器箭分离；第二步为地月转移段，实现嫦娥四号进入地月转移轨道；第三步为近月制动段，在地月转移轨道高速飞行的卫星减缓速度，完成“太空刹车减速”，被月球的引力所吸引；第四步为环月飞行段，嫦娥四号环绕月球轨道飞行，实现环月降轨，最后着陆月球。关于“嫦娥四号”探测器，下列说法正确的是（　　） A. 根据开普勒第三定律，探测器先后绕地球和月球做椭圆圆轨道运行时，其轨道半长轴的三次方与周期平方的比值相等 B. 探测器从环月段椭圆轨道进入环月段圆轨道时，探测器的动能减小，机械能守恒 C. 探测器由地月转移轨道进入环月轨道应减速 D. 若已知探测器在环月段圆轨道运行的半径R、周期T和引力常量G，可以求出月球的密度 【答案】C 【解析】 【详解】A．探测器在地球和月球做椭圆轨道运行时，中心天体不同，其轨道半长轴的三次方与周期平方的比值不是同一个定值，故A错误； B．探测器从环月段椭圆轨道进入环月段圆轨道时，需要在变轨处点火减速，探测器的动能减小，机械能减小，故B错误； C．探测器从高轨道变轨到低轨道，需要在变轨处点火减速，所以探测器由地月转移轨道进入环月轨道应减速，故C正确； D．已知探测器环月段圆轨道的半径、运动周期和引力常量，根据万有引力提供向心力可以求出月球的质量，但是月球的半径未知，无法求出月球的体积，则无法得出月球的密度，故D错误。 故选C。 4. 如图所示，一轻质弹簧的下端固定在水平面上，上端叠放两个物体A、B。（B物体与弹簧栓接），A的质量为，B的质量为，弹簧的劲度系数为，初始时系统处于静止状态。现用竖直向上的恒定拉力作用在物体A上，使物体A开始向上运动，重力加速度的大小取，空气阻力忽略不计，下列说法正确的是（　　） A. 作用瞬间，A和B的加速度均为 B. B的最大位移为0.4m C. B速度最大时弹簧压缩量为0.2m D. A和B在弹簧原长处分离 【答案】B 【解析】 【详解】AD．F未作用时，弹簧的压缩量为 解得 假设F作用后一段时间A和B分离，此时对A根据牛顿第二定律有 对B根据牛顿第二定律有 解得A和B分离时弹簧的压缩量 说明F作用在物体A上后A和B立即分离。 F作用瞬间，对A，根据牛顿第二定律得 解得 方向竖直向上 对B根据牛顿第二定律得 解得 方向竖直向上，故AD错误； BC．A和B分离后B做简谐运动，在平衡位置时，加速度为零，速度最大，则有 可得B的速度最大时弹簧压缩量为 x3=0.1m 根据简谐运动的对称性可知，B的最大位移为 sm=2（x1-x3）=2×（0.3-0.1）m=0.4m 故B正确，C错误。 故选B。 5. 如图所示，ABCD是正四面体，虚线圆为三角形ABD的内切圆，切点分别为M、N、P，O为圆心，正四面体的顶点A、B和D分别固定有电荷量为、和的点电荷，下列说法正确的是（　　） A. M、P两点的电场强度相同 B. M、O、N、P四点的电势 C. 将带正电的试探电荷由O点沿直线移动到C点，电势能先增大后减小 D. 将固定在D点的点电荷移动到C点，电场力做功为零 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据题意，由对称性可知，M、P两点的电场强度大小相等，但方向不同，故A错误； B．根据等量同种正点电荷空间等势面的分布特点可知，在A、B两处的正点电荷产生的电场中，M、P两点的电势相等，且N点电势高于O点的电势，O点的电势高于M、P点的电势；在D点的负点电荷产生的电场中，N点的电势高于O点的电势，O点的电势高于M、P两点的电势，M、P两点的电势相等，综上所述，可知M、O、N、P四点的电势 故B错误； C．等量异种电荷连线中垂面为等势面，则在B、D两处的点电荷产生的电场中，连线为等势线，在A点的正点电荷产生的电场中，从到电势逐渐变小，综上所述，可知从到电势逐渐变小，将带正电的试探电荷由O点沿直线移动到C点，电势能一直减小，故C错误； D．根据等量同种正点电荷空间等势面的分布特点可知，在A、B两处的正点电荷产生的电场中，C、D两点的电势相等，则将固定在D点的点电荷移动到C点，电场力做功为零，故D正确。 故选D。 6. 如图所示，在一水平面上放置了一个顶端固定有滑轮的斜面，物块B、C重叠放置在斜面上，细绳的一端与B物体相连，另一端通过绳子结点与相连，结点处还有两段细绳，一段连接重物A，另一段用外力拉住，现让外力将物块A缓慢向上运动，将由竖直拉至水平，拉动过程中始终保证夹角，且绳子始终拉直，物块B和C以及斜面体始终静止，则下列说法正确的是（　　） A. 绳子中的力始终减小 B. B对C的摩擦力一直在增大 C. 斜面对B的摩擦力可能一直在减小 D. 地面对斜面体的摩擦力先增大后减小 【答案】D 【解析】 【详解】A．如图 根据拉密定理 F一直在增大，绳子的力先增大后减小，A错误； B．C所受力其它力不变，则BC间的摩擦力一直不变，B错误； C．绳对BC拉力先增大后减小，可知斜面对B的摩擦力不可能一直减小，C错误； D．对BC以及斜面整体，结合A选项，F大小随方向变化如图 可知，力F在水平方向的分力先增大后减小，则地面对斜面体的摩擦力先增大后减小，D正确。 故选D。 7. 在均匀介质中，两波源分别位于和处，产生的简谐横波沿轴相向传播，波速均为。时刻两波源同时开始振动，且振动方程均为，下列说法正确的是（　　） A. 两波源的起振方向都沿轴负方向 B. 时，两列波的第一个波峰在处相遇 C. 0~10s内，处的质点运动的路程为8cm D. 形成稳定干涉图样后，轴上两波源间（不含波源）有10个振动加强点 【答案】C 【解析】 【详解】A．由振动方程知，波源的起振方向都沿轴正方向，故A错误； B．简谐横波的周期为 左波源的第一个波峰到达的时刻是 右波源的第一个波峰到达的时刻是 故B错误； C．简谐横波的波长为 0~4.5s内，处的质点不振动，4.5s~5.5s内，左波源的振动传播到处，质点运动的路程为 5.5s~10s内，两波源的振动都传播到处，由于 质点为振动减弱点，振幅为0，其运动的路程为0，因此，0~10s内，处的质点运动的路程为8cm，故C正确； D．设振动加强点的坐标为，两波源振动同步，振动加强点满足波程差 （n＝0，1，2，3…） 其中 解得 、、、、0、2、4、6、8 故轴上两波源间（不含波源）有9个振动加强点，故D错误。 故选C。 8. 水平面上放置一质量为m的滑块B，上方有圆形凹槽，质量也为m的圆柱A恰好能放置在凹槽中，其截面图如图所示，圆心与二者接触的左端点连线跟竖直方向夹角α=30°。一质量为M的物体C通过跨过定滑轮的不可伸长的轻质细绳与B相连，细绳张紧后由静止释放C，不计一切摩擦，B离定滑轮足够远，下列说法正确的是（　　） A. 如果A、B能保持相对静止，B对A的作用力大小为 B. 如果A、B能保持相对静止，B对A的作用力大小为 C. 当时，A恰要从凹槽中滚出 D. 若α=45°时，则无论M为多大，A都不能滚出凹槽 【答案】BD 【解析】 【详解】AB.若A、B相对静止，则系统加速度大小为 对A做受力分析 故A错误，B正确。 C．小球滚出凹槽的临界条件为小球受到槽的支持力沿着圆心与二者接触的左端点连线方向得 临界加速度大小为 整体上有 解得 故C错误； D．当α=45°时，小球滚出凹槽的临界条件为小球受到槽的支持力沿着圆心与二者接触的左端点连线方向，有 得临界加速度大小 由于 所以无论M为多大，A都不能滚出凹槽，故D正确。 故选BD。 9. 如图（a），S为粒子源，不断沿水平方向发射速度相同的同种带负电粒子，MN为竖直放置的接收屏。当同时存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场时，粒子恰好沿直线打到MN上O点；当只存在一种场时，粒子打在MN上的P点或Q点，P、O、Q三点的位置关系如图（b）所示，OP间距离为OQ间距离的。已知电场强度大小为E，磁感应强度大小为B，S到屏MN的距离为d、不计粒子重力及粒子间的相互作用，则下列判断正确的是（　　） A. 只加磁场时，粒子打在MN上的P点 B. 粒子源发射出粒子的速度大小为 C. 粒子的比荷为 D. OP间距离为 【答案】BC 【解析】 【详解】A．根据左手定则，带负电粒子在磁场中向下偏转，故只加磁场时，粒子打在MN上的Q点，故A错误； B．当同时存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场时，粒子恰好沿直线打到MN上O点，则 解得粒子源发射出粒子的速度大小为 故B正确； CD．只加电场时，粒子做类平抛运动，则 只加磁场时，根据洛伦兹力提供向心力，则 解得 根据几何关系有 根据题意有 联立解得 ，， 故C正确，D错误。 故选BC。 10. 如图所示，间距为的两平行长直金属导轨水平放置，导轨所在空间存在方向竖直向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场。长度均为的金属杆ab、cd垂直导轨放置，初始时两金属杆相距为，金属杆ab沿导轨向右运动的速度大小为，金属杆cd速度为零且受到平行导轨向右、大小为F的恒力作用。已知金属杆与导轨接触良好且整个过程中始终与导轨垂直，在金属杆ab、cd的整个运动过程中，两金属杆间的最小距离为，重力加速度大小为g，两金属杆的质量均为m，电阻均为R，金属杆与导轨间的动摩擦因数均为，金属导轨电阻不计，下列说法正确的是（　　） A. 金属杆cd运动过程中的最大加速度为 B. 从金属杆cd开始运动到两金属杆间距离最小的时间为 C. 金属杆ab运动过程中的最小速度为 D. 金属杆cd的最终速度为 【答案】AD 【解析】 【详解】对金属杆ab、cd的运动过程分析如下： ①初始ab向右运动，cd速度为零，两者间距开始减小，回路中磁通量先开始减小，根据楞次定律可知回路中的感应电流方向先是顺时针的，ab受到的安培力与滑动摩擦力均先向左，ab先向右做减速运动，设其速度大小为v1。cd受到的安培力先向右，而滑动摩擦力向左，因动摩擦因数为 可知滑动摩擦力小于F，故cd先向右做加速运动，设其速度大小为v2。回路中的感应电动势为 E=BL0（v1-v2） 因（v1-v2）先减小，故感应电动势、感应电流、两金属杆所受安培力均减小。故ab先向右做加速度减小的减速运动，cd先向右做加速度减小的加速运动。 ②当v1=v2时，感应电动势、安培力均为零，由于存在滑动摩擦力，ab继续减速，但cd继续加速（因F＞μmg），导致v2＞v1，两者间距开始增大，回路中磁通量先开始增大，根据楞次定律可知回路中的感应电流方向变为逆时针，ab受到的安培力反向，方向向右，与滑动摩擦力方向相反；cd受到的安培力也反向，方向向左，与滑动摩擦力同向。此后的回路中的感应电动势为 E=BL0（v2-v1） 因（v2-v1）增大，故感应电动势、感应电流、两金属杆所受安培力均由零逐渐增大，对ab有 μmg-BIL0=ma1 对cd有 F-μmg-BIL0=ma2 可见ab、cd的加速度均减小，故ab继续向右做加速度减小的减速运动，cd向右做加速度减小的加速运动。 ③当安培力增加到等于滑动摩擦力，即：BIL0=μmg时，ab的加速度a1为零，此时对于cd有 F-μmg-BIL0=F-2μmg=0 （因），即：cd的加速度a2为零，可见两者加速度同时减小到零，此后v1、v2若保持不变，则（v2-v1）恒定，感应电动势、感应电流、两金属杆所受安培力均保持不变，两者加速度可保持为零，故两者终极状态为匀速直线运动。终极状态有 v2＞v1 BIL0=μmg F=2μmg A．由上述分析，可知金属杆cd运动过程中加速度一直减小到零，则初始其加速度最大。 初始电动势为 E0=BL0v0 安培力为 根据牛顿第二定律得 ma0=F+F0-μmg 结合，解得 故A正确； B．由上述①②的分析可知当v1=v2时两者的间距离最小，以水平向右为正方向，根据动量定理得： 对ab有 对cd有 ……④ 两式相加，再结合可得 v1=v2=v0 又有 可得 代入④式可得所求的时间为 故B错误； C．由B选项可知v1=v2时，金属杆ab的速度v1=v0，而由②的分析可知此后ab继续做减速运动，故运动过程中金属杆ab的最小速度小于v0，故C错误； D．设ab、cd的最终速度分别为va、vc，由③的分析有 F-μmg-BIL0=0 其中 解得 从两者速度v1=v2=v0时到终极状态的过程，以水平向右为正方向，根据动量定理得： 对ab有 对cd有 两式相加可得 va+vc=v0 联立解得 故D正确。 故选AD。 二、非选择题（本题共5小题，共60分） 11. 在“测定玻璃的折射率”的实验中，如图甲所示，某同学先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面所在的直线和．画出一条直线为直线与的交点，在直线上竖直地插上两枚大头针。 （1）该同学接下来要完成的必要步骤有______； A．插上大头针，使仅挡住的像 B．插上大头针，使挡住和的像 C．插上大头针，使仅挡住 D．插上大头针，使挡住和、的像 （2）过、作直线交于，过作垂直于的直线，连接，测量图中角和的大小．则玻璃砖的折射率______； （3）甲、乙二位同学在纸上画出的界面与玻璃砖位置的关系分别如图乙中①、②所示，其中甲同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖，他们的其他操作均正确，且均以为界面画光路图，则甲同学测得的折射率与真实值相比______（填“偏大”“偏小”或“不变”）；乙同学测得的折射率与真实值相比______（填“偏大”“偏小”或“不变”）。 【答案】 ①. BD ②. ③. 偏小 ④. 不变 【解析】 【详解】（1）[1]确定P3大头针的位置的方法是插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像。确定P4大头针的位置的方法是插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像，故AC错误，BD正确。 故选BD。 （2）[2]如图，光线在bb′面由玻璃射入空气，入射角为α，折射角为β，则根据折射定律得：玻璃砖的折射率 （3）[3]如果在实验过程中不小心将玻璃砖向下平移了一些，bb′移到图中实线位置，而在作光路图时aa′不变，作出光路图：线②表示作图时所用的光路，线①表示实际的光路，可见，测量得到的入射角没有变化，而折射角偏大，根据折射率公式 n= 可知所测得的折射率将偏小。 [4]测折射率时，只要操作正确，与玻璃砖形状无关，所以若所使用的玻璃砖的bb′边与aa′不平行（如图所示），其他操作无误，则所测得的折射率将不变。 12. 要测定一个自感系数很大的线圈L的直流电阻，实验室提供下列器材。 A．多用电表一只 B．电压表（量程3V，内阻约为6kΩ） C．电压表（量程15V，内阻约为30kΩ） D．滑动变阻器（阻值0~10Ω） E．滑动变阻器（阻值0~1kΩ） F．电池E（电动势4V，内阻很小） G．开关、，导线若干 （1）首先用多用电表粗测线圈的电阻，操作步骤如下： ①机械调零后将红、黑表笔分别插入多用电表的“＋”“-”插孔，选择欧姆“×10”挡； ②把红、黑表笔分别与自感线圈的两端相接，发现多用电表的指针读数太小； ③为了较准确地进行测量，重新选择恰当的倍率； ④把红、黑表笔分别与自感线圈的两端相接，稳定后多用电表表盘示数如图所示。 上述步骤中遗漏的重要步骤是___________，此自感线圈的直流电阻约为___________Ω。 （2）根据多用电表的示数，为了减少实验误差，并在实验中获得尽可能大的电压调节范围，应从A、B、C、D四个电路中选择___________电路来测量自感线圈的电阻；其中电流表用多用电表代替，多用电表的电流挡有①2.5A、②10mA、③50mA、④250mA，则应选的电流挡为___________（填序号），滑动变阻器应选___________（填“”或“”）。 A. B. C. D. 【答案】 ①. 每次使用欧姆表换挡后都要重新进行欧姆调零 ②. 22 ③. D ④. ④ ⑤. 【解析】 【详解】（1）[1][2]因为欧姆表每次改换挡位，相当于改变了欧姆表的内部构造，所以每次使用时都要重新欧姆调零。因为第一次使用的是“×10”挡，指针读数太小，故应该换成“×1”挡，题图中指针指在“22”，所以电阻约为22Ω。 （2）[3]因为题目要求获得尽可能大的电压调节范围，故采用分压电路，多用电表的直流电流挡的内阻与线圈的直流电阻相比不可忽略，故采用电流表外接法，故选D。 [4][5]因线圈的直流电阻约22Ω，可能通过的最大电流为 故应选用250mA挡。为了操作方便，用分压电路就要用阻值较小的滑动变阻器，故选用。 13. 气压传动是以压缩空气为动力源来驱动和控制各种机械设备的技术。图示为某气动元件的结构简图，长度为3L的汽缸被两立柱均分为3份，轻质活塞可在立柱间保持竖直左右自由活动，体积不计的轻质弹簧两端分别固定在左缸底和活塞左侧，弹簧原长为L，劲度系数，由活塞右侧固定的轻杆对外输出动力，A端与高压气源相连，B、C端与大气相连，通过A、C处阀门的开闭，使活塞在两立柱间做往复运动，且对立柱无作用力，已知汽缸的横截面积为S，轻杆对活塞的作用力始终为2pS，大气压强为p，汽缸导热性能良好且外界温度恒定。 （1）活塞对左侧立柱恰无作用力时，求左侧缸内气体压强； （2）正常工作过程关闭C，缓慢打开A，求活塞从左侧立柱缓慢运动到右侧立柱过程气源充入左缸的气体在压强为p时的体积； （3）正常工作过程关闭A，缓慢打开C，求活塞从右侧立柱缓慢运动到左侧立柱过程左缸气体与外界交换的热量。 【答案】（1）3p （2）5SL （3）1.5pSL 【解析】 【小问1详解】 根据题意可知，当活塞对左侧立柱恰无作用力时，有 解得 【小问2详解】 当活塞从左侧立柱缓慢运动到右侧立柱时，有 设充入气体在压强为p时的体积为V，则对左侧缸内气体和充入的气体有 联立解得 【小问3详解】 活塞从右侧立柱缓慢移动到左侧立柱的过程，活塞对气体的作用力由4pS随位移线性减为3pS，则活塞对左侧汽缸内的气体做功为 从C处阀门排出的气体在大气压强下的体积为V，对外界做功为 则该过程中左侧缸内气体从外界吸收的热量为 14. 如图所示平面直角坐标系 xOy，在第一象限内有平行于 y轴的匀强电场，方向沿 y 轴正方向；在第四象限的某个矩形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁场的上边界与 x轴重合。 一质量为 m、电荷量为-q 的粒子， 从点以速度 沿 x轴正方向射入电场，通过电场后从点 b（2h，0）立即进入矩形磁场，经过磁场后从点进入第三象限，且速度与y轴负方向成角。 不计粒子所受的重力。求： （1）粒子经过点 b时速度 v的大小和方向； （2）磁感应强度的大小B； （3）矩形磁场区域的最小面积S。 【答案】（1），方向与x轴正方向夹角为；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）粒子在电场中做类平抛运动，则有 ， 令在b点速度方向与x轴正方向夹角为，利用速度分解有 ，， 解得 ， （2）根据上述，结合题意，作出粒子运动轨迹如图所示 粒子从d点飞出磁场，根据几何关系有 解得 粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供圆周运动的向心力，则有 解得 （3）根据上述可知，矩形磁场区域的最小面积 解得 15. 鲁布·戈德堡机械”是用迂回曲折的连锁机械反应完成一些简单动作的游戏。图为某兴趣小组设计的该类游戏装置：是半径为的光滑四分之一圆弧轨道，其末端水平；在轨道末端等高处有一质量为的“”形小盒C（可视为质点），小盒与质量为大小可忽略的物块D通过光滑定滑轮用轻绳相连，左侧滑轮与小盒之间的绳长为；物块D压在质量为的木板E左端，木板E上表面光滑、下表面与水平桌面间动摩擦因数（最大静摩擦力等于滑动摩擦力），木板E右端到桌子右边缘固定挡板（厚度不计的距离为；质量为且粗细均匀的细杆通过桌子右边缘的光滑定滑轮用轻绳与木板E相连，木板E与定滑轮间轻绳水平，细杆F下端到地面的距离也为；质量为的圆环（可视为质点）套在细杆F上端，环与杆之间滑动摩擦力和最大静摩擦力相等，大小为。开始时所有装置均静止，现将一质量为的小球（可视为质点）从圆弧轨道顶端处由静止释放，小球进入小盒C时刚好能被卡住（作用时间很短可不计），然后带动后面的装置运动，木板E与挡板相撞、细杆F与地面相撞均以原速率反弹，最终圆环刚好到达细杆的底部。不计空气阻力，重力加速度为，求： （1）小球与小盒C相撞后瞬间，与小盒C相连的绳子上的拉力大小； （2）木板E与挡板第一次相撞瞬间的速度大小； （3）细杆F的长度以及木板E运动的总路程。 【答案】（1） （2） （3）， 【解析】 【小问1详解】 设小球滑出圆弧轨道时的速度为，刚被卡住瞬间速度为，与小盒C相连的绳子上的拉力大小为T。对小球从A到，由动能定理得 小球撞击C瞬间，二者组成的系统动量守恒，由动量守恒定律得 对小球和C组成的系统，由圆周运动公式可知，与小盒C相连的绳子上的拉力大小 解得 【小问2详解】 由（1）知，当小球刚被小盒C卡住时，物块D对木板E压力为零，此时桌面对木板的最大静摩擦力 由 知木板E将向右运动；木板向右运动与挡板相撞前，将木板E圆环和细杆F视为一个整体，设加速度大小为a，由牛二定律 解得 对圆环由牛顿第二定律 可知圆环所受摩擦力 所以木板向右运动与挡板相撞前，圆环与细杆之间未发生相对滑动，假设第一次相撞的速度大小为，则由匀变速直运动推导公式 解得 【小问3详解】 由分析知，第一次相撞后细杆F与圆环发生相对滑动，设相撞后圆环向下做匀减速直线运动的加速度大小为，木板E向左、细杆向上做匀减速直线运动的加速度大小为，则对圆环由牛顿第二定律 对木板E细杆F整体由牛顿第二定律 解得 因为大小相等，则圆环与木板E细杆F同时减速为零，且圆环与细杆F的位移大小相等，方向相反。设第一次相撞后，木板E向左的最大位移为，则由匀变速直线运动推导公式 解得 同理可得：第二次相撞后，木板E向左的最大位移为 第次碰撞后，木板E向左的最大位移为 则第一次相撞后，圆环与细杆F的最大相对位移 同理可得：第二次相撞后，圆环与细杆F的最大相对位移 第次相撞后，圆环与细杆F的最大相对位移 设细杆F长度为，则 设木板E运动的总路程为，由能量守恒 联立解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 华中师大一附中2024~2025学年度第二学期二月月度检测 高三年级物理试卷 时限：75分钟 满分：100分 一、本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，第8~10题有多项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全得2分。有选错的0分。 1. 2021年4月，中国科学院近代物理研究所研究团队首次合成新核素铀，并在重核区首次发现强的质子一中子相互作用导致粒子形成概率显著增强的现象，如图所示为核中质子p-中子n相互作用导致粒子形成几率增强示意图，以下说法正确的是（　　） A. 铀核发生核反应方程为，是核裂变反应 B. 若静止的铀核发生衰变，产生的新核速度方向与粒子速度方向可能相同 C. 产生的新核从高能级向低能级跃迁时，将发射出射线 D. 衰变中产生的粒子若经过云室，易使空气电离，其径迹细而长 2. 图甲为太阳光穿过转动的六边形冰晶形成“幻日”的示意图，图乙为太阳光穿过六边形冰晶的过程，、是其中两种单色光的光路。下列说法正确的是（　　） A. 从冰晶射入空气中发生全反射时，光比光的临界角大 B. 用同一装置做双缝干涉实验，光比光的干涉条纹窄 C. 用同一装置做单缝衍射实验，光的中央亮条纹宽度比光窄 D. 照射在同一金属板上发生光电效应时，光比光产生的光电子的最大初动能大 3. 2018年12月8日2时23分，“嫦娥四号”探测器用“长征三号”乙运载火箭在西昌卫星发射中心点火升空，并于2019年1月3日成功实现月球背面软着陆，执行人类首次巡视月球背面的任务。“嫦娥四号”飞到月球主要分四步走，第一步为发射入轨段，实现嫦娥四号升空入轨，器箭分离；第二步为地月转移段，实现嫦娥四号进入地月转移轨道；第三步为近月制动段，在地月转移轨道高速飞行的卫星减缓速度，完成“太空刹车减速”，被月球的引力所吸引；第四步为环月飞行段，嫦娥四号环绕月球轨道飞行，实现环月降轨，最后着陆月球。关于“嫦娥四号”探测器，下列说法正确的是（　　） A. 根据开普勒第三定律，探测器先后绕地球和月球做椭圆圆轨道运行时，其轨道半长轴的三次方与周期平方的比值相等 B. 探测器从环月段椭圆轨道进入环月段圆轨道时，探测器的动能减小，机械能守恒 C. 探测器由地月转移轨道进入环月轨道应减速 D. 若已知探测器在环月段圆轨道运行的半径R、周期T和引力常量G，可以求出月球的密度 4. 如图所示，一轻质弹簧的下端固定在水平面上，上端叠放两个物体A、B。（B物体与弹簧栓接），A的质量为，B的质量为，弹簧的劲度系数为，初始时系统处于静止状态。现用竖直向上的恒定拉力作用在物体A上，使物体A开始向上运动，重力加速度的大小取，空气阻力忽略不计，下列说法正确的是（　　） A. 作用瞬间，A和B的加速度均为 B. B的最大位移为0.4m C. B的速度最大时弹簧压缩量为0.2m D. A和B在弹簧原长处分离 5. 如图所示，ABCD是正四面体，虚线圆为三角形ABD的内切圆，切点分别为M、N、P，O为圆心，正四面体的顶点A、B和D分别固定有电荷量为、和的点电荷，下列说法正确的是（　　） A. M、P两点的电场强度相同 B. M、O、N、P四点的电势 C. 将带正电的试探电荷由O点沿直线移动到C点，电势能先增大后减小 D. 将固定在D点的点电荷移动到C点，电场力做功为零 6. 如图所示，在一水平面上放置了一个顶端固定有滑轮斜面，物块B、C重叠放置在斜面上，细绳的一端与B物体相连，另一端通过绳子结点与相连，结点处还有两段细绳，一段连接重物A，另一段用外力拉住，现让外力将物块A缓慢向上运动，将由竖直拉至水平，拉动过程中始终保证夹角，且绳子始终拉直，物块B和C以及斜面体始终静止，则下列说法正确的是（　　） A. 绳子中的力始终减小 B. B对C的摩擦力一直在增大 C. 斜面对B的摩擦力可能一直在减小 D. 地面对斜面体摩擦力先增大后减小 7. 在均匀介质中，两波源分别位于和处，产生的简谐横波沿轴相向传播，波速均为。时刻两波源同时开始振动，且振动方程均为，下列说法正确的是（　　） A. 两波源的起振方向都沿轴负方向 B. 时，两列波的第一个波峰在处相遇 C. 0~10s内，处的质点运动的路程为8cm D. 形成稳定干涉图样后，轴上两波源间（不含波源）有10个振动加强点 8. 水平面上放置一质量为m的滑块B，上方有圆形凹槽，质量也为m的圆柱A恰好能放置在凹槽中，其截面图如图所示，圆心与二者接触的左端点连线跟竖直方向夹角α=30°。一质量为M的物体C通过跨过定滑轮的不可伸长的轻质细绳与B相连，细绳张紧后由静止释放C，不计一切摩擦，B离定滑轮足够远，下列说法正确的是（　　） A. 如果A、B能保持相对静止，B对A的作用力大小为 B. 如果A、B能保持相对静止，B对A的作用力大小为 C. 当时，A恰要从凹槽中滚出 D. 若α=45°时，则无论M为多大，A都不能滚出凹槽 9. 如图（a），S为粒子源，不断沿水平方向发射速度相同的同种带负电粒子，MN为竖直放置的接收屏。当同时存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场时，粒子恰好沿直线打到MN上O点；当只存在一种场时，粒子打在MN上的P点或Q点，P、O、Q三点的位置关系如图（b）所示，OP间距离为OQ间距离的。已知电场强度大小为E，磁感应强度大小为B，S到屏MN的距离为d、不计粒子重力及粒子间的相互作用，则下列判断正确的是（　　） A. 只加磁场时，粒子打在MN上的P点 B. 粒子源发射出粒子的速度大小为 C. 粒子比荷为 D. OP间距离为 10. 如图所示，间距为的两平行长直金属导轨水平放置，导轨所在空间存在方向竖直向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场。长度均为的金属杆ab、cd垂直导轨放置，初始时两金属杆相距为，金属杆ab沿导轨向右运动的速度大小为，金属杆cd速度为零且受到平行导轨向右、大小为F的恒力作用。已知金属杆与导轨接触良好且整个过程中始终与导轨垂直，在金属杆ab、cd的整个运动过程中，两金属杆间的最小距离为，重力加速度大小为g，两金属杆的质量均为m，电阻均为R，金属杆与导轨间的动摩擦因数均为，金属导轨电阻不计，下列说法正确的是（　　） A. 金属杆cd运动过程中的最大加速度为 B. 从金属杆cd开始运动到两金属杆间距离最小的时间为 C. 金属杆ab运动过程中的最小速度为 D. 金属杆cd的最终速度为 二、非选择题（本题共5小题，共60分） 11. 在“测定玻璃的折射率”的实验中，如图甲所示，某同学先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面所在的直线和．画出一条直线为直线与的交点，在直线上竖直地插上两枚大头针。 （1）该同学接下来要完成的必要步骤有______； A．插上大头针，使仅挡住的像 B．插上大头针，使挡住和的像 C．插上大头针，使仅挡住 D．插上大头针，使挡住和、的像 （2）过、作直线交于，过作垂直于的直线，连接，测量图中角和的大小．则玻璃砖的折射率______； （3）甲、乙二位同学在纸上画出的界面与玻璃砖位置的关系分别如图乙中①、②所示，其中甲同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖，他们的其他操作均正确，且均以为界面画光路图，则甲同学测得的折射率与真实值相比______（填“偏大”“偏小”或“不变”）；乙同学测得的折射率与真实值相比______（填“偏大”“偏小”或“不变”）。 12. 要测定一个自感系数很大的线圈L的直流电阻，实验室提供下列器材。 A．多用电表一只 B．电压表（量程3V，内阻约为6kΩ） C．电压表（量程15V，内阻约为30kΩ） D．滑动变阻器（阻值0~10Ω） E．滑动变阻器（阻值0~1kΩ） F．电池E（电动势4V，内阻很小） G．开关、，导线若干 （1）首先用多用电表粗测线圈的电阻，操作步骤如下： ①机械调零后将红、黑表笔分别插入多用电表的“＋”“-”插孔，选择欧姆“×10”挡； ②把红、黑表笔分别与自感线圈的两端相接，发现多用电表的指针读数太小； ③为了较准确地进行测量，重新选择恰当的倍率； ④把红、黑表笔分别与自感线圈的两端相接，稳定后多用电表表盘示数如图所示。 上述步骤中遗漏的重要步骤是___________，此自感线圈的直流电阻约为___________Ω。 （2）根据多用电表的示数，为了减少实验误差，并在实验中获得尽可能大的电压调节范围，应从A、B、C、D四个电路中选择___________电路来测量自感线圈的电阻；其中电流表用多用电表代替，多用电表的电流挡有①2.5A、②10mA、③50mA、④250mA，则应选的电流挡为___________（填序号），滑动变阻器应选___________（填“”或“”）。 A. B. C. D. 13. 气压传动是以压缩空气为动力源来驱动和控制各种机械设备的技术。图示为某气动元件的结构简图，长度为3L的汽缸被两立柱均分为3份，轻质活塞可在立柱间保持竖直左右自由活动，体积不计的轻质弹簧两端分别固定在左缸底和活塞左侧，弹簧原长为L，劲度系数，由活塞右侧固定的轻杆对外输出动力，A端与高压气源相连，B、C端与大气相连，通过A、C处阀门的开闭，使活塞在两立柱间做往复运动，且对立柱无作用力，已知汽缸的横截面积为S，轻杆对活塞的作用力始终为2pS，大气压强为p，汽缸导热性能良好且外界温度恒定。 （1）活塞对左侧立柱恰无作用力时，求左侧缸内气体压强； （2）正常工作过程关闭C，缓慢打开A，求活塞从左侧立柱缓慢运动到右侧立柱过程气源充入左缸的气体在压强为p时的体积； （3）正常工作过程关闭A，缓慢打开C，求活塞从右侧立柱缓慢运动到左侧立柱过程左缸气体与外界交换热量。 14. 如图所示的平面直角坐标系 xOy，在第一象限内有平行于 y轴的匀强电场，方向沿 y 轴正方向；在第四象限的某个矩形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁场的上边界与 x轴重合。 一质量为 m、电荷量为-q 的粒子， 从点以速度 沿 x轴正方向射入电场，通过电场后从点 b（2h，0）立即进入矩形磁场，经过磁场后从点进入第三象限，且速度与y轴负方向成角。 不计粒子所受的重力。求： （1）粒子经过点 b时速度 v的大小和方向； （2）磁感应强度的大小B； （3）矩形磁场区域的最小面积S。 15. 鲁布·戈德堡机械”是用迂回曲折的连锁机械反应完成一些简单动作的游戏。图为某兴趣小组设计的该类游戏装置：是半径为的光滑四分之一圆弧轨道，其末端水平；在轨道末端等高处有一质量为的“”形小盒C（可视为质点），小盒与质量为大小可忽略的物块D通过光滑定滑轮用轻绳相连，左侧滑轮与小盒之间的绳长为；物块D压在质量为的木板E左端，木板E上表面光滑、下表面与水平桌面间动摩擦因数（最大静摩擦力等于滑动摩擦力），木板E右端到桌子右边缘固定挡板（厚度不计的距离为；质量为且粗细均匀的细杆通过桌子右边缘的光滑定滑轮用轻绳与木板E相连，木板E与定滑轮间轻绳水平，细杆F下端到地面的距离也为；质量为的圆环（可视为质点）套在细杆F上端，环与杆之间滑动摩擦力和最大静摩擦力相等，大小为。开始时所有装置均静止，现将一质量为的小球（可视为质点）从圆弧轨道顶端处由静止释放，小球进入小盒C时刚好能被卡住（作用时间很短可不计），然后带动后面的装置运动，木板E与挡板相撞、细杆F与地面相撞均以原速率反弹，最终圆环刚好到达细杆的底部。不计空气阻力，重力加速度为，求： （1）小球与小盒C相撞后瞬间，与小盒C相连的绳子上的拉力大小； （2）木板E与挡板第一次相撞瞬间的速度大小； （3）细杆F长度以及木板E运动的总路程。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$