山西省大同市浑源县第七中学校2024-2025学年高二下学期第四次月考物理试题

2024－2025学年第二学期高二年级第四次月考物理试题 试题满分：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，只有一项符合题目要求。 1.2019年4月1日，在中国核能可持续发展论坛上，生态环境部介绍2019年会有核电项目陆续开工建设．某核电站获得核能的核反应方程为，已知铀核的质量为m1，钡核的质量为m2，氪核的质量为m3，中子的质量为m4，下列说法中正确的是(　　) A. 该核电站通过核聚变获得核能　　　B. 铀核的质子数为143 C. 在上述核反应中x=2　　　　　　　D. 一个铀核发生上述核反应，释放的能量为(m1-m2-m3-2m4)c2 2.甲、乙两物体从同一地点出发且在同一条直线上运动，它们的位移－时间(x-t)图像如图所示，由图像可以看出在0-5s内(　　) A. 甲、乙两物体始终同向运动　　　　B. 4s时甲、乙两物体间的距离最大 C. 甲物体的平均速度大于乙物体的平均速度 D. 甲物体的速率始终大于乙物体的速率 3.“香炉初上日，瀑水喷成虹”，古人对彩虹的形成早就有过思考。当太阳光照射到空气中的水滴时，光线被折射及反射后，便形成了彩虹。如图所示，一束太阳光射入球形水滴，a、b是两条频率不同的出射光线，下列说法正确的是(　　) A. a光的频率大于b光的频率 B. 用同一装置做双缝干涉实验，a光产生的条纹间距较小 C. 用同一装置做单缝衍射实验，b光产生的中央亮条纹较宽 D. 从同种介质进入空气时，逐渐增大入射角，b光先发生全反射 4.图甲为一列简谐横波在t=0时的波形图，质点Q的平衡位置在x=4cm处，图乙为其振动图像。下列说法正确的是(　　) A. 该列波沿x轴负方向传播 B. 该波波速为4cm/s C. t=3s时，质点Q速度沿y轴正方向 D. 质点Q在2∼3s内的路程为10cm 5.如图所示，真空中边长为的等边三角形的三个顶点处分别固定有电荷量为、和的点电荷点为三角形的中心，过点作边的平行线分别交边、边于点、点。以无穷远处电势为零，已知真空中到点电荷的距离为的点的电势为(k为静电力常量为点电荷的电荷量)为连线上靠近的一点。下列说法正确的是(　　) A. 点的电势 B. 点和点的电势不相等 C. 点和点的场强相同 D. 将电子从点沿连线移动至点的过程中，其电势能一直减少 6.如图所示，倾角α = 30°、足够长的固定光滑斜面顶端，质量为M的球A与质量为m的球B用绕过轻质定滑轮的细线相连，球B与质量为m的球C通过劲度系数为k的轻质弹簧相连，球B距滑轮足够远，球C放在水平地面上。起始时使整个系统处于静止状态，细线刚好拉直但无张力，滑轮左侧细线竖直、右侧细线与斜面平行，不计细线与滑轮之间的摩擦，重力加速度为g，由静止释放球A，当球C刚要离开地面时，球B恰达到最大速度，从释放球A至弹簧第一次伸长到最长的过程中，下列说法正确的是(　　) A. 球A的质量M = 2m B. 球C离开地面后，与球B、弹簧组成系统机械能守恒 C. 球A沿斜面下滑的最大速度为 D. 当弹簧第一次伸长至最长时球C的速度为 7.如图甲，矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电流经理想变压器给负载供电，原线圈两端的交变电压随时间变化的图像如图乙，电压表和电流表均为理想电表，Rt为阻值随温度升高而变小的热敏电阻，R1为定值电阻。则( ) A. 金属线框的转速为25r/s B. t=0.005s时，电压表读数为0 C. Rt温度升高时，电流表的示数变大 D. Rt温度升高时，变压器的输入功率变小 二、多项选题：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，有两个或两个以上正确答案，全选对得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 8.如图所示，质量为M的长木板静止在光滑水平面上，上表面OA段光滑，AB段粗糙且长为l，左端O处固定轻质弹簧，右侧用不可伸长的轻绳连接于竖直墙上，轻绳所能承受的最大拉力为F。质量为m的小滑块以速度v从A点向左滑动压缩弹簧，弹簧的压缩量达最大时细绳恰好被拉断，再过一段时间后长木板停止运动，小滑块恰未掉落。则(　　) A. 细绳被拉断瞬间木板的加速度大小为 B. 细绳被拉断瞬间弹簧的弹性势能为mv2 C. 弹簧恢复原长时滑块的动能为mv2　　　　　　　　　　D. 滑块与木板AB间的动摩擦因数为 9.(2021·福建卷·8)两位科学家因为在银河系中心发现了一个超大质量的致密天体而获得了2020年诺贝尔物理学奖．他们对一颗靠近银河系中心的恒星S2的位置变化进行了持续观测，记录到的S2的椭圆轨道如图所示．图中O为椭圆的一个焦点，椭圆偏心率(离心率)约为0.87.P、Q分别为轨道的远银心点和近银心点，Q与O的距离约为120 AU(太阳到地球的距离为1 AU)，S2的运行周期约为16年．假设S2的运动轨迹主要受银河系中心致密天体的万有引力影响，根据上述数据及日常的天文知识，可以推出(　　) A. S2与银河系中心致密天体的质量之比 B. 银河系中心致密天体与太阳的质量之比 C. S2在P点与Q点的速度大小之比 D. S2在P点与Q点的加速度大小之比 10.如图所示为电磁炮的简化原理图，直流电源电动势为E，内阻为r，电容器的电容为C，质量为m的导体棒MN(炮弹)接入电路的电阻为R，导轨间距为L，导轨处在垂直纸面向外的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，摩擦不计。开始时，S接a，电路稳定后，S接b，导体棒MN将会向右运动，以下说法正确的是(　　) A. S接a时，电容器内电场强度方向向下 B. S接a达到稳定状态时，电容器带电荷量为CE C. S接b后，导体棒MN加速度逐渐减小到0 D. S接b后，导体棒最终速度大小为 三、实验题：本题共2小题，共14分。 11.(6分)如图甲为某同学设计的测定当地重力加速度的实验装置，A、B为两个光电门，与光电计时器相连，实验开始先用游标卡尺测量小球直径d．从某高处释放小铁球，测得小球通过A、B两光电门的挡光时间ΔtA、ΔtB，及两次挡光时间间隔t，则可计算出当地重力加速度．据此回答以下问题： 　　 (1)用游标卡尺测量小球直径如图所示，则小球直径d=___________cm。（2分） (2)用小球直径d，及ΔtA、ΔtB、t表示重力加速度g=________。（2分） (3)写出一条能提高实验精度的措施： 。（2分） 12.（共8分，除标注外，每空1分） (1)用螺旋测微器测量一金属丝的直径，测量结果如图所示，则金属丝直径为 　　　　（2分） (2)某实验小组想测量“水果电池”的电动势和内阻，他们将一铜片和一锌片分别插入一只苹果内，就构成了简单的“水果电池”，并用电压表、电流表、滑动变阻器、电键和导线等实验器材连成如图所示的测量电路。 ①根据电压表示数U、电流表示数I，描点得到了水果电池的图像如图所示，他们根据图像求出该水果电池的电动势　　　　V，内阻　　　Ω； ②由于该电流表(毫安表)的内阻很大，使得实验测量结果的误差很大，其中电池内阻测量值会　　　(选填“大于”、“等于”或“小于”)真实值。 (3)某小灯泡L发生了故障，现使用多用电表的欧姆挡判断该小灯泡发生故障的原因。 ①下列操作欧姆表的步骤，正确顺序是　　　　(填写各步骤前的字母)。（2分） A．将选择开关旋转到“”位置 B．将两支表笔直接接触，调节“欧姆调零旋钮”，使指针指向欧姆零点 C．调整“指针定位螺丝”，使指针指到零刻度 D．测量小灯泡L的阻值 E．将选择开关置于OFF位置或交流电压最高挡 ②操作时，将多用电表两表笔与L两端接触，若指针如图所示，可判断L发生的故障是　　　　(选填“短路”或“断路”)。 四、计算题：本题共3小题，共40分。 13.(12分)如图所示，在粗糙的水平路面上，一小车以v0＝4 m/s的速度向右匀速行驶，与此同时，在小车后方相距s0＝40 m处有一物体在水平向右的推力F＝20 N作用下，从静止开始做匀加速直线运动，当物体运动了x1＝25 m 时撤去推力F。已知物体与地面之间的动摩擦因数μ＝0.2，物体的质量m＝5 kg，重力加速度g取10 m/s2。求： (1)在推力F作用下，物体运动的加速度a1的大小； (2)物体运动过程中与小车之间的最大距离； (3)物体刚停止运动时与小车的距离d。 14.（14分）如图，某实验小组为测量一个葫芦的容积，在葫芦开口处竖直插入一根两端开口、内部横截面积为的均匀透明长塑料管，密封好接口，用氮气排空内部气体，并用一小段水柱封闭氮气。外界温度为时，气柱长度为；当外界温度缓慢升高到时，气柱长度变为。已知外界大气压恒为，水柱长度不计。 　　　　 （1）求温度变化过程中氮气对外界做的功； （2）求葫芦的容积； （3）试估算被封闭氮气分子个数（保留2位有效数字）。已知氮气在状态下的体积约为，阿伏伽德罗常数取。 15.（14分）如图所示，直角坐标系xOy中，x轴上方存在竖直向下的匀强电场，x轴下方存在垂直纸面向外的匀强磁场。一带正电粒子从+y轴上的P点，以初速度v0与y轴正方向成角射入第一象限，经x轴后恰好能通过坐标原点O。已知粒子经过x轴时其与x轴正方向也成角，且OP=L不计粒子重力，，。 （1）粒子第一次由电场进入磁场的位置的横坐标； （2）求匀强电场的电场强度与匀强磁场的磁感应强度大小之比。 物理试题答案 一、单选题 1.【答案】D 【解析】该核电站利用核裂变获得核能，故A错误；铀核的质子数为92，故B错误；根据电荷数守恒、质量数守恒可知，x=3，故C错误；核反应后的中子数是3个，所以中子增加2个，则一个铀核发生上述核反应，释放的能量为(m1-m2-m3-2m4)c2，故D正确． 2.【答案】D 【解析】位移时间图像斜率表示速度，由图像可知乙物体始终沿正方向运动，甲物体沿正向运动，沿负向运动，故甲乙两物体不是始终同向运动，A错误；位移时间图像交点代表相遇，故4s时甲、乙两物体相遇，B错误；图像可以看出在内乙的位移大于甲的位移，故乙的平均速度大于甲的平均速度，C错误；甲物体速度为，速度为，，乙物体速度为，故甲物体的速率始终大于乙物体的速率，D正确。 3.【答案】D 【解析】a、b两条出射光线均在水滴表面发生折射现象，入射角相同，a光的折射角大于b光的折射角，由折射定律，可知，a光的频率小于b光的频率，故A错误；因a光的频率小于b光的频率，故a光的波长大于b光的波长，根据，可知用同一装置做双缝干涉实验，a光产生的条纹间距较大，故B错误；a光的波长大于b光的波长，所以a、b两种光经相同的单缝发生衍射时，a光产生的中央亮条纹更宽，故C错误；因a光的频率小于b光的频率，知a光的折射率小于b光的折射率，根据，知b光的全反射临界角小于a光的全反射临界角，故从同种介质进入空气时，逐渐增大入射角，b光先发生全反射，故D正确。 4.【答案】B 【解析】由图乙知，时刻质点Q向上振动，根据“同侧法”可知横波沿x轴正方向传播，故A错误；由图甲知，波长，由图乙知，周期，则该波的传播速度为，故B正确；由图乙知，时，质点Q速度沿y轴负方向，故C错误；由图甲知，振幅，质点Q在内，路程为，故D错误。 5.【答案】D 【解析】由题意可知点的电势其中可得A错误；由点位置的对称性及点电荷位置和电性的对称性可知点和点的电势相等，场强大小相同、方向不同，B、C错误；电子从点的位置沿连线移动至点的过程中处点电荷对电子库仑力的合力始终小于处点电荷对电子的库仑力，库仑力的合力一直对电子做正功，则电子的电势能一直减少，D正确。 6.【答案】D 【解析】当球C刚要离开地面时，球B恰达到最大速度，则球B的加速度为零，所以，解得球A的质量，故A错误；球C离开地面后，与球A、B、弹簧组成系统机械能守恒，故B错误；起始时使整个系统处于静止状态，细线刚好拉直但无张力，弹簧被压缩，，球C刚要离开地面时，弹簧被拉伸，对C有，则，此过程球B上升的高度，又球C刚要离开地面时，球A沿斜面下滑的速度达到最大，设为v。根据A、B和弹簧组成的系统机械能守恒得，解得，故C错误；当弹簧第一次伸长至最长时球A、B、C的速度大小相等，球C离开地面后，对球A，由动量定理知，对球B、C组成的系统，由动量定理知，联立可得，即弹簧第一次伸长至最长时球C的速度为，故D正确。 7.【答案】C 【解析】由图乙可知，交流电的周期为0.02s，则转速为，故A错误；电压表测量的是有效值，故示数不为零，故B错误；温度升高，热敏电阻阻值减小，故副线圈回路中消耗的功率增大，根据P=UI可知I增大，电流表的示数变大，故C正确；输出功率决定输入功率，故输入功率增大，故D错误。故选C。 二、多选题 8.【答案】ABD 【解析】选ABD　细绳被拉断瞬间，对木板分析，由于OA段光滑，没有摩擦力，在水平方向上只受到弹簧给的弹力，细绳被拉断瞬间弹簧的弹力等于F，根据牛顿第二定律有F＝Ma，解得a＝，A正确；滑块以速度v从A点向左滑动压缩弹簧，到弹簧压缩量最大时速度为0，由系统的机械能守恒得，细绳被拉断瞬间弹簧的弹性势能为mv2，B正确；弹簧恢复原长时木板获得动能，所以滑块的动能小于mv2，C错误；由于细绳被拉断瞬间，木板速度为零，小滑块速度为零，所以小滑块的动能全部转化为弹簧的弹性势能，即Ep＝mv2，小滑块恰未掉落时滑到木板的右端，且速度与木板相同，设为v′，取向左为正方向，由动量守恒定律和能量守恒定律得0＝(m＋M)v′，Ep＝(m＋M)v′2＋μmgl，联立解得μ＝，D正确。 9.【答案】BCD 【解析】设银河系中心超大质量的致密天体质量为M，恒星S2绕银河系中心(银心)做椭圆轨道运动的椭圆半长轴为a，半焦距为c，根据题述Q与O的距离约为120 AU，可得a－c＝120 AU，又有椭圆偏心率(离心率)约为＝0.87，联立可以解得a和c，设想恒星S2绕银心做半径为a的匀速圆周运动，由开普勒第三定律可知周期也为TS2，因此G＝mS2a2，对地球围绕太阳运动，有G＝m地r2，而a＝120r，TS2＝16T1，联立可解得银河系中心致密天体与太阳的质量之比，不能得出S2与银河系中心致密天体的质量之比，选项A错误，B正确；由开普勒第二定律有vP(a＋c)＝vQ(a－c)，可解得S2在P点与Q点的速度大小之比为＝，选项C正确；在远银心点和近银心点，由万有引力定律和牛顿第二定律，分别有G＝mS2aP，G＝mS2aQ，联立可解得S2在P点与Q点的加速度大小之比为＝，选项D正确． 10.【答案】BCD 【解析】S接a时，电容器与电源相连，电容器处于充电状态，下极板带正电，上极板带负电，因为电场线的方向是从正电荷指向负电荷，故电容器内电场强度方向向上，故A错误；S接a达到稳定状态时，电容器两极板间电势差等于电源电动势，所以故B正确；S接b后，电容器放电，流过导体棒的电流方向向上，根据左手定则可知导体棒受到向右的安培力，根据力与运动的关系，导体棒向右加速运动切割磁感线产生感应电动势，电动势的方向与电容器的电动势方向相反，故回路中电动势减小，根据闭合回路中感应电流减小，则导体棒受到的安培力减小，加速度减小，当加速度减为零时，导体棒速度达到最大，此时有，S接b后，导体棒MN加速度逐渐减小到0的过程，对导体棒分析，根据动量定理有，，联立可得导体棒最终速度大小为，故CD正确。 三、实验题 11.【答案】(1)0.550 (2) (3)增加光电门A、B之间的距离或更换直径更小的小铁球 【解析】(1)游标卡尺主尺读数为0.5cm，游标尺第10个格和主尺正对，则读数为 (2)小球经过两光电门的速度分别为，，由加速度公式可得 (3)因为表示小球经过光电门平均速度，所以产生误差，为了使平均速度更接近瞬时速度，减小实验误差，应选择直径更小的小球或增加两个光电门间的距离。 12.【答案】(1)1.417(1.415-1.418)　　(2)①0.8　　500　　②大于　　(3)①CABDE　　②　短路 【解析】(1)螺旋测微器的精确值为， 由图可知金属丝直径为 (2)①根据闭合电路欧姆定律可得，可知图像的纵轴截距等于电动势，则有图像的斜率绝对值为，②由于该电流表(毫安表)的内阻很大，根据实物图有，可知图像的斜率绝对值为，可知电池内阻测量值会大于真实值。 (3)①操作欧姆表的步骤应为：调整“指针定位螺丝”，使指针指到零刻度；将选择开关旋转到“”位置，将两支表笔直接接触，调节“欧姆调零旋钮”，使指针指向欧姆零点；测量小灯泡L的阻值，将选择开关置于OFF位置或交流电压最高挡。故选CABDE。 ②操作时，将多用电表两表笔与L两端接触，若指针如图所示，可知此时电阻为0，可判断L发生的故障是短路。 四、计算题 13.【答案】(1)2 m/s2　(2)44 m　(3)30 m 【解析】(1)对物体在水平方向进行受力分析，根据牛顿第二定律得F－μmg＝ma1，代入数据解得a1＝2 m/s2。 (2)当物体速度v1＝v0时，即 t1＝＝ s＝2 s时， 物体与小车间距离最大，最大距离 xmax＝s0＋v0t1－t1＝40 m＋4×2 m－4 m＝44 m。 (3)设推力作用的时间为t2， 根据位移公式得x1＝a1t22 则t2＝＝ s＝5 s 速度v2＝a1t2＝2×5 m/s＝10 m/s 撤去推力F后，物体运动的加速度为a2，经过t3时间停止，其减速运动过程位移为x2，根据牛顿第二定律有μmg＝ma2 得a2＝μg＝2 m/s2 由v2＝2ax得x2＝＝ m＝25 m 而t3＝＝ s＝5 s。 物体运动的总时间t＝t2＋t3＝10 s 则d＝v0t＋s0－(x1＋x2)＝30 m。 14.【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】（1）由于水柱的长度不计，故封闭气体的压强始终等于大气压强。设大气压强为，塑料管的横截面积为，初、末态气柱的长度分别为，气体对外做的功为。根据功的定义有，解得 （2）设葫芦的容积为，封闭气体的初、末态温度分别为，体积分别为，根据盖—吕萨克定律有 联立以上各式并代入题给数据得 （3）设在状态下，氮气的体积为、温度为，封闭气体的体积为，被封闭氮气的分子个数为。根据盖一吕萨克定律有，其中 联立以上各式并代入题给数据得个 15.【答案】（1）；（2）v0 【解析】（1）设粒子质量为m、电荷量为q，电场强度为E，经过x轴时的速度为v，磁感应强度为B，粒子在电场中做斜上抛运动，在磁场中做匀速圆周运动，运动轨迹如图。 在电场中，根据抛体运动规律 根据动量定理 根据动能定理 粒子第一次由电场进入磁场的位置的横坐标 联立解得 （2）在磁场中，根据洛伦兹力提供向心力 根据几何关系 联立以上各式解得 由（1）可得 则v0 第1页 共8页 学科网（北京）股份有限公司 $$